(57)【要約】【課題】  高精度かつ精度のばらつきが小さいフォーカス調整を行うことが可能なフォーカス調整装置を提供する。【解決手段】  フォーカス調整装置１は、入射した光を撮像方向に平行な光に変換するコリメータレンズ１１と、コリメータレンズ１１と一体的に支持されるとともに、コリメータレンズ１１で変換された光を通過させて撮像レンズ５１に通じる開口部を有し、カメラモジュール５０に接続して動力を与えることで、撮像レンズ５１を撮像方向に沿って移動させて撮像素子５２と撮像レンズ５１との間の撮像方向における距離を変化させるアジャスタ１２と、コリメータレンズ１１と撮像レンズ５１との間の撮像方向における距離が第１距離Ｌ１で維持されるように、コリメータレンズ１１と撮像素子５２との間の撮像方向における距離を調整する距離調整部２０と、を備える。【選択図】  図１
2014126726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子及び撮像レンズを備えたカメラモジュールの合焦位置を求める際に使用されるフォーカス調整装置であって、
入射した光を撮像方向に平行な光に変換するコリメータレンズと、
前記コリメータレンズと一体的に支持されるとともに、前記コリメータレンズで変換された光を通過させて前記撮像レンズに通じる開口部を有し、前記カメラモジュールに接続して動力を与えることで、前記撮像レンズを前記撮像方向に沿って移動させて前記撮像素子と前記撮像レンズとの間の前記撮像方向における距離を変化させるアジャスタと、
前記コリメータレンズと前記撮像レンズとの間の前記撮像方向における距離が第１距離で維持されるように、前記コリメータレンズと前記撮像素子との間の前記撮像方向における距離を調整する距離調整部と、
を備えることを特徴とするフォーカス調整装置。
【請求項２】
前記アジャスタを回転させるモータを、さらに備え、
前記カメラモジュールは、前記撮像レンズを内側に収容する円筒形の撮像レンズバレルと、前記撮像レンズバレルを内側に収容するとともに前記撮像レンズバレルと螺合する円筒形の撮像レンズホルダと、を備え、前記モータが前記撮像レンズバレルに接続された前記アジャスタを回転させることで、前記撮像レンズバレルが、前記撮像レンズホルダの内側で回転して前記撮像方向に沿って移動して、前記撮像素子と前記撮像レンズとの間の前記撮像方向における距離が変化するものであり、
前記アジャスタが前記撮像レンズバレルに接続された状態で、前記コリメータレンズの光軸と、前記アジャスタの回転軸と、前記撮像レンズバレルの回転軸と、前記撮像レンズの光軸と、が一致することを特徴とする請求項１に記載のフォーカス調整装置。
【請求項３】
前記アジャスタが、前記コリメータレンズの反対側に突出するガイドピンを有し、
前記ガイドピンが、前記撮像レンズバレルに設けられた凹部に挿入されることで、前記アジャスタと前記撮像レンズバレルとが接続されることを特徴とする請求項２に記載のフォーカス調整装置。
【請求項４】
前記アジャスタに対する前記コリメータレンズの相対的な位置を調整するコリメータレンズ位置調整部を、さらに備え、
前記距離調整部が、前記アジャスタと前記レンズバレルとの間の前記撮像方向における距離を第２距離だけ大きくすることで、前記アジャスタと前記カメラモジュールとを離間させて接続を解除するとき、
前記コリメータレンズ位置調整部が、前記アジャスタに対する前記コリメータレンズの相対的な位置を、前記撮像方向に沿って前記第２距離だけ前記撮像レンズ側に移動させることを特徴とする請求項２または３に記載のフォーカス調整装置。
【請求項５】
前記距離調整部は、前記撮像レンズの前記撮像方向に沿った移動に追随するように、前記コリメータレンズ及び前記アジャスタを前記撮像方向に沿って一体的に移動させることで、前記コリメータレンズと前記撮像レンズとの間の前記撮像方向における距離を前記第１距離で維持することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のフォーカス調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラモジュールの合焦位置を求める際に使用されるフォーカス調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やスマートフォン、ラップトップパソコンなどの携帯端末に、小型で薄いカメラモジュールが搭載されるようになってきている。このようなカメラモジュールは、撮像素子及び撮像レンズを備え、場合によってはオートフォーカスユニットや手振れ補正ユニットなどの付加的な機構を備えることもある。
【０００３】
カメラモジュールは、撮像レンズの製造上のばらつきや、カメラモジュールの組立公差の影響を強く受ける。そのため、カメラモジュールの設計上の合焦位置が、現実の合焦位置とは異なる場合が生じ得る。さらに、近年の高画素の撮像素子を備えたカメラモジュールでは、適切な合焦状態が実現されない限り、当該撮像素子の性能に見合った解像感の高い画像データは得られない。
【０００４】
そこで、カメラモジュールの製造時に、カメラモジュールの現実の合焦位置を精緻に求める工程（以下、フォーカス調整という）が必要になる。
【０００５】
フォーカス調整は、フォーカス調整装置を使用して行われる。例えば、特許文献１では、カメラモジュールに、コリメータレンズ越しにテストチャートを撮像させ、得られる画像データを解析しながら撮像レンズの位置を随時移動させることでフォーカス調整を行うフォーカス調整装置が、提案されている。
【０００６】
そして、例えば固定焦点のカメラモジュールの場合、フォーカス調整によって求められた合焦位置で、撮像レンズ及び撮像素子の位置関係が固定される。また、例えば可動焦点のカメラモジュールの場合、フォーカス調整によって求められた合焦位置が、適切な合焦状態を生じる基準位置として設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３０１１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１で提案されているフォーカス調整装置は、コリメータレンズとカメラモジュールとが独立している。そのため、フォーカス調整の際に光学系が変動することで、フォーカス調整の精度が低くなったりばらついたりする。
【０００９】
具体的に、このフォーカス調整装置を用いたフォーカス調整では、コリメータレンズとは独立して撮像レンズが移動するため、コリメータレンズと撮像レンズとの間の距離が変動する。したがって、フォーカス調整の精度が低くなる。
【００１０】
さらに、このフォーカス調整装置を用いて、複数のカメラモジュールのフォーカス調整を順次行う場合、コリメータレンズとは独立して撮像レンズが配置されるため、コリメータレンズとカメラモジュールとの相対的な位置関係の再現性が悪くなる。したがって、各カメラモジュールのフォーカス調整において、コリメータレンズと撮像レンズとの相対的な位置関係がばらつくことで、フォーカス調整の精度がばらつく。
【００１１】
そこで、本発明は、高精度かつ精度のばらつきが小さいフォーカス調整を行うことが可能なフォーカス調整装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は、撮像素子及び撮像レンズを備えたカメラモジュールの合焦位置を求める際に使用されるフォーカス調整装置であって、入射した光を撮像方向に平行な光に変換するコリメータレンズと、前記コリメータレンズと一体的に支持されるとともに、前記コリメータレンズで変換された光を通過させて前記撮像レンズに通じる開口部を有し、前記カメラモジュールに接続して動力を与えることで、前記撮像レンズを前記撮像方向に沿って移動させて前記撮像素子と前記撮像レンズとの間の前記撮像方向における距離を変化させるアジャスタと、前記コリメータレンズと前記撮像レンズとの間の前記撮像方向における距離が第１距離で維持されるように、前記コリメータレンズと前記撮像素子との間の前記撮像方向における距離を調整する距離調整部と、を備えることを特徴とするフォーカス調整装置を提供する。
【００１３】
さらに、上記特徴のフォーカス調整装置において、前記アジャスタを回転させるモータを、さらに備え、前記カメラモジュールは、前記撮像レンズを内側に収容する円筒形の撮像レンズバレルと、前記撮像レンズバレルを内側に収容するとともに前記撮像レンズバレルと螺合する円筒形の撮像レンズホルダと、を備え、前記モータが前記撮像レンズバレルに接続された前記アジャスタを回転させることで、前記撮像レンズバレルが、前記撮像レンズホルダの内側で回転して前記撮像方向に沿って移動して、前記撮像素子と前記撮像レンズとの間の前記撮像方向における距離が変化するものであり、前記アジャスタが前記撮像レンズバレルに接続された状態で、前記コリメータレンズの光軸と、前記アジャスタの回転軸と、前記撮像レンズバレルの回転軸と、前記撮像レンズの光軸と、が一致すると、好ましい。
【００１４】
さらに、上記特徴のフォーカス調整装置において、前記アジャスタが、前記コリメータレンズの反対側に突出するガイドピンを有し、前記ガイドピンが、前記撮像レンズバレルに設けられた凹部に挿入されることで、前記アジャスタと前記撮像レンズバレルとが接続されると、好ましい。
【００１５】
さらに、上記特徴のフォーカス調整装置において、前記距離調整部は、前記モータの回転数に基づいて求められる前記撮像レンズバレルの回転数に、前記撮像レンズバレルと前記撮像レンズホルダとの螺合部分におけるネジ山のピッチを乗じた長さだけ、前記コリメータレンズと前記撮像素子との間の前記撮像方向における距離を変化させると、好ましい。
【００１６】
さらに、上記特徴のフォーカス調整装置において、前記アジャスタに対する前記コリメータレンズの相対的な位置を調整するコリメータレンズ位置調整部を、さらに備え、前記距離調整部が、前記アジャスタと前記レンズバレルとの間の前記撮像方向における距離を第２距離だけ大きくすることで、前記アジャスタと前記カメラモジュールとを離間させて接続を解除するとき、前記コリメータレンズ位置調整部が、前記アジャスタに対する前記コリメータレンズの相対的な位置を、前記撮像方向に沿って前記第２距離だけ前記撮像レンズ側に移動させると、好ましい。
【００１７】
また、上記特徴のフォーカス調整装置において、前記距離調整部は、前記撮像レンズの前記撮像方向に沿った移動に追随するように、前記コリメータレンズ及び前記アジャスタを前記撮像方向に沿って一体的に移動させることで、前記コリメータレンズと前記撮像レンズとの間の前記撮像方向における距離を前記第１距離で維持してもよい。
【００１８】
また、上記特徴のフォーカス調整装置において、前記距離調整部は、前記撮像レンズの前記撮像方向に沿った移動に追随するように、被写体であるテストチャートを前記撮像方向に沿って移動させることで、前記テストチャートと前記コリメータレンズとの間の前記撮像方向における距離を第３距離で維持してもよい。
【００１９】
また、上記特徴のフォーカス調整装置において、前記距離調整部は、前記撮像レンズの前記撮像方向に沿った移動を打ち消すように、前記カメラモジュールを前記撮像方向に沿って移動させることで、前記コリメータレンズと前記撮像レンズとの間の前記撮像方向における距離を前記第１距離で維持してもよい。
【発明の効果】
【００２０】
上記特徴のフォーカス調整装置を用いることで、光学系の変動を抑制したフォーカス調整を行うことが可能となる。したがって、高精度かつ精度のばらつきが小さいフォーカス調整を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係るフォーカス調整装置を使用したフォーカス調整の概要について示す模式図。
【図２】カメラモジュールの構造例について示す平面図及び断面図。
【図３】フォーカス調整用治具の構造例について示す断面図。
【図４】本発明の実施形態に係るフォーカス調整装置を使用したフォーカス調整の詳細について示す断面図。
【図５】本発明の実施形態に係るフォーカス調整装置を使用したフォーカス調整の詳細について示す断面図。
【図６】本発明の実施形態に係るフォーカス調整装置を使用したフォーカス調整の詳細について示す断面図。
【図７】本発明の実施形態に係るフォーカス調整装置を使用してフォーカス調整を行った後の状態を示す模式図。
【図８】本発明の別実施形態１に係るフォーカス調整装置を使用してフォーカス調整を行った後の状態の一例を示す模式図。
【図９】本発明の別実施形態２に係るフォーカス調整装置を使用してフォーカス調整を行った後の状態の一例を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜フォーカス調整の概要＞
本発明の実施形態に係るフォーカス調整装置を使用したフォーカス調整の概要について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係るフォーカス調整装置を使用したフォーカス調整の概要について示す模式図である。
【００２３】
図１に示すように、本発明の実施形態に係るフォーカス調整装置１を使用したフォーカス調整では、フォーカス調整の対象となるカメラモジュール５０の他に、フォーカス調整装置１と、テストチャート７０と、が使用される。テストチャート７０、フォーカス調整用治具１０、カメラモジュール５０は、この順番で一列に並ぶ。
【００２４】
カメラモジュール５０は、撮像レンズ５１と、撮像素子５２と、を備える。撮像レンズ５１及び撮像素子５２が並ぶ方向（以下、撮像方向という）は、テストチャート７０、フォーカス調整用治具１０及びカメラモジュール５０が一列に並ぶ方向と、一致している。
【００２５】
撮像レンズ５１は、撮像素子５２の受光面上に、被写体であるテストチャート７０の光学像を結像する。撮像素子５２は、受光面に形成されるフォトダイオード等の受光素子により、当該光学像を光電変換することで、画像データを生成する。
【００２６】
撮像素子５２が生成する画像データは、撮像レンズ５１と撮像素子５２との間の撮像方向における距離（以下、像距離Ｙという）に応じて、鮮鋭度が変動する。そこで、例えば、撮像レンズ５１を撮像方向に沿って移動させ、画像データの鮮鋭度が極大となった位置（具体的に例えば、撮像素子５２が生成する画像データをＦＦＴ（Fast Fourier Transform）することで求められる高周波成分が極大となった位置）を、カメラモジュール５０の合焦位置として求める。なお、カメラモジュール５０の合焦位置を求める方法は、公知のどのような方法であってもよい。
【００２７】
図１に示す例では、撮像レンズ５１と撮像素子５２との間に、テストチャート７０の中央部の一点から出射される光線Ｂの交点がある。そのため、図１に示す例の場合、撮像レンズ５１を撮像素子５２に近づけていくと（像距離Ｙを短くしていくと）、画像データの鮮鋭度が大きくなる。そして、光線Ｂの交点が撮像素子５２の受光面上に位置するときに、画像データの鮮鋭度が極大になる（合焦位置になる）。
【００２８】
テストチャート７０は、撮像素子５２が生成する画像データ中で、鮮鋭度を評価し易い模様（例えば、色が急峻に変動する模様）であると、好ましい。具体的に例えば、テストチャート７０として、白色及び黒色のストライプ模様や、白色及び黒色の市松模様などを含むものを用いると、好ましい。
【００２９】
フォーカス調整装置１は、フォーカス調整用治具１０と、距離調整部２０と、を備える。フォーカス調整用治具１０は、コリメータレンズ１１と、アジャスタ１２と、を備える。コリメータレンズ１１及びアジャスタ１２は、フォーカス調整用治具１０内で一体的に支持されている。
【００３０】
コリメータレンズ１１は、入射した光を撮像方向に平行な光（無限遠から到来する光と同様の光）に変換する。コリメータレンズ１１が変換した光は、アジャスタ１２の開口部を通過して、カメラモジュール５０の撮像レンズ５１に入射する。
【００３１】
アジャスタ１２は、カメラモジュール５０に接続して動力を与えることで、上述のように撮像レンズ５１を撮像方向に沿って移動させる。このとき、距離調整部２０は、撮像レンズ５１の撮像方向に沿った移動に追随するように、フォーカス調整用治具１０を撮像方向に沿って移動させる（詳細については後述）。
【００３２】
これにより、コリメータレンズ１１と撮像レンズ５１との間の撮像方向における距離が、第１距離Ｌ１で維持される。また、同時に、アジャスタ１２とカメラモジュール５０との接続状態が維持される。
【００３３】
フォーカス調整装置１を用いてフォーカス調整を行うと、撮像レンズ５１の移動によって像距離Ｙが変動しても、コリメータレンズ１１と撮像レンズ５１との間の撮像方向における距離を、一定の距離（第１距離Ｌ１）で維持することが可能になる。したがって、フォーカス調整を高精度で行うことが可能になる。
【００３４】
また、フォーカス調整装置１を用いてフォーカス調整を行うと、アジャスタ１２を介して、コリメータレンズ１１とカメラモジュール５０との相対的な位置関係が規定される。そのため、複数のカメラモジュール５０のフォーカス調整を順次行う場合であっても、コリメータレンズ１１とカメラモジュール５０との相対的な位置関係の再現性を良くすることが可能になる。したがって、各カメラモジュール５０のフォーカス調整において、コリメータレンズ１１と撮像レンズ５１との相対的な位置関係のばらつきを抑制して、フォーカス調整の精度のばらつきを抑制することが可能になる。
【００３５】
以上のように、フォーカス調整装置１を用いることで、光学系の変動を抑制したフォーカス調整を行うことが可能となる。したがって、高精度かつ精度のばらつきが小さいフォーカス調整を行うことが可能となる。
【００３６】
＜カメラモジュールの構造例＞
上述したカメラモジュール５０の構造例について、図面を参照して説明する。図２は、カメラモジュールの構造例について示す平面図及び断面図であり、図２（ａ）が平面図、図２（ｂ）が図２（ａ）のＡ−Ａ断面を示す断面図である。なお、図２（ａ）は、撮像方向に垂直な平面を示す平面図であり、図２（ｂ）は、撮像方向に平行な平面を示す断面図である。
【００３７】
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、カメラモジュール５０は、撮像レンズ５１と、撮像素子５２と、撮像レンズバレル５３と、撮像レンズホルダ５４と、筐体５５と、を備える。
【００３８】
筐体５５は、撮像レンズ５１、撮像素子５２、撮像レンズバレル５３及び撮像レンズホルダ５４を、内部に収容する。筐体５５の上面（図２（ａ）の手前側の面、図２（ｂ）の上側の面）は開口しており、内部の下面に撮像素子５２が配置される。また、筐体５５の内部において、撮像レンズ５１、撮像レンズバレル５３及び撮像レンズホルダ５４は、撮像素子５２の上方に配置される。
【００３９】
撮像レンズバレル５３は、円筒形であり、その内側に撮像レンズ５１が収容される。撮像レンズホルダ５４は、円筒形であり、その内側に撮像レンズバレル５３が収容される。撮像レンズバレル５３の外周壁面と撮像レンズホルダ５４の内周壁面との双方には、等しいピッチのネジ山が形成され、撮像レンズバレル５３及び撮像レンズホルダ５４は螺合している。
【００４０】
また、撮像レンズバレル５３及び撮像レンズホルダ５４のそれぞれのねじ山の隣接方向（軸方向）は、撮像方向と平行である。そのため、撮像レンズバレル５３が撮像レンズホルダ５４の内側で回転すると、撮像レンズバレル５３及び撮像レンズ５１が撮像レンズホルダ５４内を撮像方向に沿って移動することで、像距離Ｙが変化する。
【００４１】
カメラモジュール５０は、撮像レンズ５１の光軸と撮像レンズバレル５３の回転軸とが一致する構造になっている。したがって、撮像レンズバレル５３が回転しても、撮像レンズ５１の光軸は変動しない。
【００４２】
また、撮像レンズバレル５３の上面（図２（ａ）の手前側の面、図２（ｂ）の上側の面）は開口しており、当該上面の外周部分の一部に凹部５３１が設けられている（詳細については後述）。
【００４３】
＜フォーカス調整用治具の構造例＞
上述したフォーカス調整用治具１０の構造例について、図面を参照して説明する。図３は、フォーカス調整用治具の構造例について示す断面図である。なお、図３は、図２（ｂ）と同様に、撮像方向に平行な平面を示す断面図である。
【００４４】
図３に示すように、フォーカス調整用治具１０は、コリメータレンズ１１と、アジャスタ１２と、コリメータレンズ支持部１３と、モータ１４と、タイミングベルト１５と、コリメータレンズホルダ１６と、エアシリンダ１７（コリメータレンズ位置調整部）と、支持台１８と、を備える。
【００４５】
アジャスタ１２は、ギアヘッド部１２１と、ガイド部１２２と、ネジ１２３と、ガイドピン１２４と、を備える。ギアヘッド部１２１は、先端に開口部１２１１が設けられた円錐筒形であり、ガイド部１２２は、円筒形である。ギアヘッド部１２１及びガイド部１２２は、それぞれの底面がネジ１２３で締結されることで、一体化されている。
【００４６】
ガイド部１２２は、支持台１８の円筒形となる先端部に取り付けられる。ガイド部１２２の内周壁面には、支持台１８の先端部の外周壁面に設けられた突起と嵌合する溝が、設けられている。そのため、ガイド部１２２は、支持台１８の先端部に対して、回転可能な状態で取り付けられる。
【００４７】
ガイドピン１２４は、ギアヘッド部１２１の先端の開口部１２１１を除いた部分に設けられている。ガイドピン１２４は、図２に示した撮像レンズバレル５３の凹部５３１に対して、挿入可能な形状となっている。さらに、ガイドピン１２４は、撮像レンズバレル５３に設けられた凹部５３１と同数（またはそれ以下の数）だけ備えられ、全てのガイドピン１２４は、凹部５３１に対して同時に挿入可能となる位置に設けられている。
【００４８】
アジャスタ１２及びカメラモジュール５０は、ガイドピン１２４が凹部５３１に挿入されることで、接続される。また、コリメータレンズ１１が変換した光は、ギアヘッド部１２１の開口部１２１１を通過して、カメラモジュール５０に入射する。
【００４９】
コリメータレンズ支持部１３及びコリメータレンズホルダ１６は、ネジ１３１によって締結されることで、一体化されている。コリメータレンズ支持部１３は、コリメータレンズ１１を内部で支持する。コリメータレンズホルダ１６は、支持台１８の円筒形となる先端部の内側に配置され、撮像方向に対して移動可能（摺動可能）な状態になっている。ただし、コリメータレンズホルダ１６のフォーカス調整用治具１０内における位置は、支持台１８に取り付けられているエアシリンダ１７によって調整される。
【００５０】
このように、コリメータレンズ１１及びアジャスタ１２は、コリメータレンズ支持部１３、コリメータレンズホルダ１６、エアシリンダ１７及び支持台１８を介して、フォーカス調整用治具１０内で一体的に支持される。そして、エアシリンダ１７によって、アジャスタ１２に対するコリメータレンズ１１の相対的な位置が調整される。
【００５１】
モータ１４及びガイド部１２２は、撮像方向に対して垂直な平面内において、それぞれの外周に掛けられたタイミングベルト１５によって連結されている。これにより、モータ１４が生じる回転駆動力がアジャスタ１２に伝達されて、アジャスタ１２が回転する。
【００５２】
このとき、アジャスタ１２の回転数Ｘ２は、モータ１４のタイミングベルト１５が掛けられた部分の直径Ｄ１と、アジャスタ１２のタイミングベルト１５が掛けられた部分の直径Ｄ２と、モータ１４の回転数Ｘ１と、に基づいて求めることができる（Ｘ２＝Ｘ１・Ｄ１／Ｄ２）。なお、回転数Ｘ１，Ｘ２は、整数値に限られず、小数値も取り得る（例えば、モータが１回と９０°回転した場合、回転数Ｘ１は１．２５である）。また、モータ１４の回転数Ｘ１は、例えばモータ１４がステッピングモータである場合、モータ１４に与えられる電力のパルス数に基づいて求めることができる。
【００５３】
フォーカス調整用治具１０は、コリメータレンズ１１の光軸と、アジャスタ１２の回転軸と、が一致する構造になっている。例えば、フォーカス調整用治具１０の組み立て時において、コリメータレンズ１１の光軸とアジャスタ１２の回転軸とが一致するように、ネジ１２３，１３１が締結される。
【００５４】
＜フォーカス調整の詳細＞
本発明の実施形態に係るフォーカス調整装置１を使用したフォーカス調整の詳細について、図面を参照して説明する。図４〜６は、本発明の実施形態に係るフォーカス調整装置を使用したフォーカス調整の詳細について示す断面図である。なお、図４〜６は、図２（ｂ）及び図３と同様に、撮像方向に平行な平面を示す断面図である。
【００５５】
最初に、図４に示すように、フォーカス調整用治具１０とカメラモジュール５０との接続を行う。具体的には、アジャスタ１２のガイドピン１２４が、撮像レンズバレル５３の凹部５３１に挿入された状態にする。
【００５６】
このフォーカス調整用治具１０とカメラモジュール５０との接続を行うためには、例えば、撮像方向に対して垂直な平面内における凹部５３１の位置と、撮像方向における撮像レンズバレル５３の上面の位置と、をそれぞれ把握する必要がある。例えば、前者の位置については、カメラモジュール５０の上面をカメラで撮像し、得られた画像データを解析することで、求めることができる。また例えば、後者の位置については、レーザ変位計を用いた測定を行うことで、求めることができる。
【００５７】
ガイドピン１２４の凹部５３１への挿入は、無負荷で行われる。例えばこのとき、カメラモジュール５０の位置を固定して、フォーカス調整用治具１０（または、フォーカス調整用治具１０及びテストチャート７０）を、カメラモジュール５０に近づけてもよい。また、これとは反対に、フォーカス調整用治具１０及びテストチャート７０の位置を固定して、カメラモジュール５０（特に、カメラモジュール５０が載置されているカメラモジュールソケット）を、フォーカス調整用治具１０に近づけてもよい。
【００５８】
ガイドピン１２４及び凹部５３１は、ガイドピン１２４が凹部５３１に挿入された状態であるときに、アジャスタ１２の回転軸と撮像レンズバレル５３の回転軸とが一致するように、それぞれ設けられている。また、上述のように、撮像レンズバレル５３の回転軸と撮像レンズ５１の光軸とは一致しており、アジャスタ１２の回転軸とコリメータレンズ１１の光軸とは一致している。
【００５９】
したがって、ガイドピン１２４が凹部５３１に挿入された状態では、コリメータレンズ１１の光軸と、アジャスタ１２の回転軸と、撮像レンズバレル５３の回転軸と、撮像レンズ５１の光軸と、が一致している。
【００６０】
これにより、像距離Ｙの変動時に、コリメータレンズ１１、アジャスタ１２、撮像レンズバレル５３及び撮像レンズ５１の、撮像方向に対して垂直な面内における相対的な位置関係が変動することを、効果的に抑制することが可能になる。
【００６１】
次に、図４に示した状態で、モータ１４を回転させることで、アジャスタ１２を回転させる。すると、図５に示すように、アジャスタ１２の回転に合わせて撮像レンズバレル５３が回転することで、撮像レンズバレル５３及び撮像レンズ５１が、撮像方向に沿って移動する。
【００６２】
このとき、距離調整部２０は、撮像レンズバレル５３及び撮像レンズ５１の撮像方向に沿った移動に追随するように、フォーカス調整用治具１０を撮像方向に沿って移動させる。これにより、コリメータレンズ１１と撮像レンズ５１との間の撮像方向における距離が第１距離Ｌ１で維持されるとともに、アジャスタ１２及び撮像レンズバレル５３の接続状態が維持される。
【００６３】
具体的には、位置調整部２０が、撮像レンズバレル５３及び撮像レンズ５１の撮像方向に沿った移動量と同じだけ、フォーカス調整用治具１０を、撮像方向に沿って移動させる。このとき、撮像レンズバレル５３の回転数がアジャスタ１２の回転数Ｘ２と同じであり、撮像レンズバレル５３が１回転する毎に、撮像レンズバレル５３及び撮像レンズホルダ５４の螺合部分におけるネジ山のピッチＰだけ移動するのであれば、撮像レンズバレル５３及び撮像レンズ５１の撮像方向に沿った移動量は、撮像レンズバレル５３の回転数Ｘ２にピッチＰを乗じた大きさ（Ｘ２・Ｐ）となる。
【００６４】
これにより、距離調整部２０が、コリメータレンズ１１と撮像素子５２との間の撮像方向における距離の変化量を求める際に、モータ１４の回転数Ｘ１を取得するだけで足りることになる。したがって、フォーカス調整装置１の簡素化を図ることが可能となる。
【００６５】
カメラモジュール５０の合焦位置が求められると、図６に示すように、アジャスタ１２及びカメラモジュール５０の接続が解除される。具体的には、距離調整部２０が、フォーカス調整用治具１０を、撮像方向に沿ってカメラモジュール５０から離れる方向に移動させることで、ガイドピン１２４を凹部５３１から完全に引き抜く。このとき、距離調整部２０は、アジャスタ１２と撮像レンズバレル５３との間の撮像方向における距離を、第２距離Ｌ２だけ大きくする。
【００６６】
アジャスタ１２及び撮像レンズバレル５３の接続を解除するとき、撮像レンズ５１が僅かに移動する場合がある。例えば、ガイドピン１２４を凹部５３１から引き抜く際に、摩擦等によって、撮像レンズバレル５３が僅かに回転することがある。そのため、アジャスタ１２及び撮像レンズバレル５３の接続を解除した後、合焦位置が維持されているか否かを確認すると、好ましい。
【００６７】
そこで、エアシリンダ１７が、アジャスタ１２及び撮像レンズバレル５３の接続が解除される際に、コリメータレンズホルダ１６を撮像方向に沿って第２距離Ｌ２だけカメラモジュール５０側に押し下げる。これにより、アジャスタ１２に対するコリメータレンズ１１の相対的な位置が、撮像方向に沿って第２距離だけ撮像レンズ５１側に移動する。即ち、コリメータレンズ１１と撮像レンズ５１との間の撮像方向における距離が、第１距離Ｌ１となる。
【００６８】
フォーカス調整装置１を用いたフォーカス調整では、アジャスタ１２及びカメラモジュール５０の接続を解除した後も、コリメータレンズ１１と撮像レンズ５１との間の撮像方向における距離が第１距離Ｌ１となる。そのため、アジャスタ１２及びカメラモジュール５０の接続を解除した後に、合焦位置が維持されているか否かを、高精度で確認することが可能となる。
【００６９】
この後、カメラモジュール５０が固定焦点のカメラモジュールの場合、合焦位置を固定するために、撮像レンズバレル５３と撮像レンズホルダ５４とを樹脂等を用いて固定する。一方、カメラモジュール５０が可動焦点のカメラモジュールである場合、求めた合焦位置を基準位置とする。
【００７０】
＜別実施形態＞
図１，３〜６に示したフォーカス調整装置１において、距離調整部２０は、フォーカス調整用治具１０を撮像方向に沿って移動させるものである。しかし、フォーカス調整用治具１０を撮像方向に沿って移動させると、テストチャート７０とコリメータレンズ１１との距離が変動する。
【００７１】
このことについて、図面を参照して説明する。図７は、本発明の実施形態に係るフォーカス調整装置を使用してフォーカス調整を行った後の状態を示す模式図である。なお、図７は、距離調整部２０が、フォーカス調整用治具１０を、撮像方向に沿って初期位置（図１の位置）から撮像素子５２に近づけた状態を示すものである。また、図７において、初期位置のテストチャート７０とコリメータレンズ１１との間の撮像方向における距離を、第３距離Ｌ３とする。
【００７２】
図７に示すように、距離調整部２０が、フォーカス調整用治具１０を撮像方向に沿って撮像素子５２に近づけると、その近付けた距離Ｚだけ、テストチャート７０とコリメータレンズ１１との間の撮像方向における距離が大きくなる（Ｌ３＋Ｚ）。反対に、距離調整部２０が、フォーカス調整用治具１０を撮像方向に沿って撮像素子５２から遠ざけると、その遠ざけた距離だけ、テストチャート７０とコリメータレンズ１１との間の撮像方向における距離が小さくなる。
【００７３】
テストチャート７０とコリメータレンズ１１との間の撮像方向における距離の変動分Ｚは、フォーカス調整の精度に対する影響が小さいため、無視することも可能である。ただし、フォーカス調整の精度をできる限り高くする必要がある場合は、この変動分Ｚも抑制すると、好ましい。
【００７４】
そこで、像距離Ｙの変動にかかわらず、コリメータレンズ１１と撮像レンズ５１との間の撮像方向における距離を第１距離Ｌ１で維持するとともに、テストチャート７０とコリメータレンズ１１との間の撮像方向における距離を第３距離Ｌ３で維持することが可能なフォーカス調整装置を、本発明の別実施形態１，２として、以下図面を参照して説明する。
【００７５】
[別実施形態１]
図８は、本発明の別実施形態１に係るフォーカス調整装置を使用してフォーカス調整を行った後の状態の一例を示す模式図である。なお、図８は、別実施形態１に係るフォーカス調整装置１ａを使用してフォーカス調整を行った結果、図７と同様の状態になった場合を示したものである。
【００７６】
図８に示すように、本発明の別実施形態１に係るフォーカス調整装置１ａは、上述したフォーカス調整用治具１０と、距離調整部２０ａと、を備える。また、距離調整部２０ａは、上述した距離調整部２０と同様に、撮像レンズ５１の撮像方向に沿った移動に追随するようにフォーカス調整用治具１０を撮像方向に沿って移動させることで、コリメータレンズ１１と撮像レンズ５１との撮像方向における距離を第１距離Ｌ１で維持する。
【００７７】
ただし、距離調整部２０ａは、撮像レンズ５１の撮像方向に沿った移動に追随するように、テストチャート７０を撮像方向に沿って移動させることで、テストチャート７０とコリメータレンズ１１との間の撮像方向における距離を第３距離Ｌ３で維持する。
【００７８】
このように、フォーカス調整装置１ａを用いてフォーカス調整を行うと、像距離Ｙの変動に伴う光学系の変動を、極めて高精度に抑制することが可能となる。したがって、極めて高精度のフォーカス調整を行うことが可能となる。
【００７９】
[別実施形態２]
図９は、本発明の別実施形態２に係るフォーカス調整装置を使用してフォーカス調整を行った後の状態の一例を示す模式図である。なお、図９は、別実施形態２に係るフォーカス調整装置１ｂを使用してフォーカス調整を行った結果、図７と同様の状態になった場合を示したものである。
【００８０】
図９に示すように、本発明の別実施形態２に係るフォーカス調整装置１ｂは、上述したフォーカス調整用治具１０と、距離調整部２０ｂと、を備える。
【００８１】
ただし、距離調整部２０ｂは、上述のフォーカス調整装置１，１ａにおける距離調整部２０，２０ａとは異なり、撮像レンズ５１の撮像方向に沿った移動を打ち消すように、カメラモジュール５０が載置されたカメラモジュールソケット９０を撮像方向に沿って移動させることで、コリメータレンズ１１と撮像レンズ５１との間の撮像方向における距離を第１距離Ｌ１で維持する
【００８２】
このとき、フォーカス調整用治具１０及びテストチャート７０は移動しない。そのため、テストチャート７０及びコリメータレンズ１１の相対的な位置関係は変動しない。したがって、テストチャート７０とコリメータレンズ１１との間の撮像方向における距離は、第３距離Ｌ３で維持される。
【００８３】
このように、フォーカス調整装置１ｂを用いてフォーカス調整を行うと、距離調整部２０ｂが、カメラモジュール５０を撮像方向に沿って移動させるのみで、コリメータレンズ１１と撮像レンズ５１との間の撮像方向における距離を第１距離Ｌ１で維持し、テストチャート７０とコリメータレンズ１１との間の撮像方向における距離を第３距離Ｌ３で維持することが可能となる。そのため、像距離Ｙの変動に伴う光学系の変動を、極めて高精度に抑制することが可能となり、極めて高精度なフォーカス調整を行うことが可能となる。また、フォーカス調整装置１ｂの構成を簡略化することが可能になる。
【００８４】
＜まとめ＞
本発明の実施形態及び別実施形態１，２に係るフォーカス調整装置１，１ａ，１ｂ、は例えば以下のように把握され得る。
【００８５】
撮像素子５２及び撮像レンズ５１を備えたカメラモジュール５０の合焦位置を求める際に使用されるフォーカス調整装置１，１ａ，１ｂであって、入射した光を撮像方向に平行な光に変換するコリメータレンズ１１と、前記コリメータレンズ１１と一体的に支持されるとともに、前記コリメータレンズ１１で変換された光を通過させて前記撮像レンズ５１に通じる開口部１２１１を有し、前記カメラモジュール５０に接続して動力を与えることで、前記撮像レンズ５１を前記撮像方向に沿って移動させて前記撮像素子５２と前記撮像レンズ５１との間の前記撮像方向における距離を変化させるアジャスタ１２と、前記コリメータレンズ１１と前記撮像レンズ５１との間の前記撮像方向における距離が第１距離で維持されるように、前記コリメータレンズ１１と前記撮像素子５２との間の前記撮像方向における距離を調整する距離調整部２０，２０ａ，２０ｂと、を備える。
【００８６】
このフォーカス調整装置１，１ａ，１ｂを用いてフォーカス調整を行うと、撮像レンズ５１の移動によって像距離Ｙが変動しても、コリメータレンズ１１と撮像レンズ５１との間の撮像方向における距離を、一定の距離（第１距離Ｌ１）で維持することが可能になる。したがって、フォーカス調整を高精度で行うことが可能になる。
【００８７】
また、このフォーカス調整装置１，１ａ，１ｂを用いてフォーカス調整を行うと、アジャスタ１２を介して、コリメータレンズ１１とカメラモジュール５０との相対的な位置関係が規定される。そのため、複数のカメラモジュール５０のフォーカス調整を順次行う場合であっても、コリメータレンズ１１とカメラモジュール５０との相対的な位置関係の再現性を良くすることが可能になる。したがって、各カメラモジュール５０のフォーカス調整において、コリメータレンズ１１と撮像レンズ５１との相対的な位置関係のばらつきを抑制して、フォーカス調整の精度のばらつきを抑制することが可能になる。
【００８８】
さらに、上記のフォーカス調整装置１，１ａ，１ｂにおいて、前記アジャスタ１２を回転させるモータ１４を、さらに備え、前記カメラモジュール５０は、前記撮像レンズ５１を内側に収容する円筒形の撮像レンズバレル５３と、前記撮像レンズバレル５３を内側に収容するとともに前記撮像レンズバレル５３と螺合する円筒形の撮像レンズホルダ５４と、を備え、前記モータ１４が前記撮像レンズバレル５３に接続された前記アジャスタ１２を回転させることで、前記撮像レンズバレル５３が、前記撮像レンズホルダ５４の内側で回転して前記撮像方向に沿って移動して、前記撮像素子５２と前記撮像レンズ５１との間の前記撮像方向における距離が変化するものであり、前記アジャスタ１２が前記撮像レンズバレル５３に接続された状態で、前記コリメータレンズ１１の光軸と、前記アジャスタ１２の回転軸と、前記撮像レンズバレル５３の回転軸と、前記撮像レンズ５１の光軸と、が一致する。
【００８９】
このフォーカス調整装置１，１ａ，１ｂを用いてフォーカス調整を行うと、像距離Ｙの変動時に、コリメータレンズ１１、アジャスタ１２、撮像レンズバレル５３及び撮像レンズ５１の、撮像方向に対して垂直な面内における相対的な位置関係が変動することを、効果的に抑制することが可能になる。
【００９０】
さらに、上記のフォーカス調整装置１，１ａ，１ｂにおいて、前記アジャスタ１２が、前記コリメータレンズ１１の反対側に突出するガイドピン１２４を有し、前記ガイドピン１２４が、前記撮像レンズバレル５３に設けられた凹部５３１に挿入されることで、前記アジャスタ１２と前記撮像レンズバレル５３とが接続される。
【００９１】
さらに、上記のフォーカス調整装置１，１ａ，１ｂにおいて、前記距離調整部２０，２０ａ，２０ｂは、前記モータ１４の回転数Ｘ１に基づいて求められる前記撮像レンズバレル５３の回転数Ｘ２に、前記撮像レンズバレル５３と前記撮像レンズホルダ５４との螺合部分におけるネジ山のピッチＰを乗じた長さ（Ｘ２・Ｐ）だけ、前記コリメータレンズ１１と前記撮像素子５２との間の前記撮像方向における距離を変化させる。
【００９２】
このフォーカス調整装置１，１ａ，１ｂを用いてフォーカス調整を行うと、距離調整部２０，２０ａ，２０ｂが、コリメータレンズ１１と撮像素子５２との間の撮像方向における距離の変化量を求める際に、モータ１４の回転数Ｘ１を取得するだけで足りることになる。したがって、フォーカス調整装置１，１ａ，１ｂの簡素化を図ることが可能となる。
【００９３】
さらに、上記のフォーカス調整装置１，１ａ，１ｂにおいて、前記アジャスタ１２に対する前記コリメータレンズ１１の相対的な位置を調整するコリメータレンズ位置調整部１７を、さらに備え、前記距離調整部２０，２０ａ，２０ｂが、前記アジャスタ１２と前記レンズバレル５３との間の前記撮像方向における距離を第２距離Ｌ２だけ大きくすることで、前記アジャスタ１２と前記カメラモジュール５０とを離間させて接続を解除するとき、前記コリメータレンズ位置調整部１７が、前記アジャスタ１２に対する前記コリメータレンズ１１の相対的な位置を、前記撮像方向に沿って前記第２距離Ｌ２だけ前記撮像レンズ５１側に移動させる。
【００９４】
このフォーカス調整装置１，１ａ，１ｂを用いてフォーカス調整を行うと、アジャスタ１２及びカメラモジュール５０の接続を解除した後も、コリメータレンズ１１と撮像レンズ５１との間の撮像方向における距離が第１距離Ｌ１となる。そのため、アジャスタ１２及びカメラモジュール５０の接続を解除した後に、合焦位置が維持されているか否かを、高精度で確認することが可能となる。
【００９５】
さらに、上記のフォーカス調整装置１，１ａにおいて、前記距離調整部２０，２０ａは、前記撮像レンズ５１の前記撮像方向に沿った移動に追随するように、前記コリメータレンズ１１及び前記アジャスタ１２を前記撮像方向に沿って一体的に移動させることで、前記コリメータレンズ１１と前記撮像レンズ５１との間の前記撮像方向における距離を前記第１距離Ｌ１で維持する。
【００９６】
さらに、上記のフォーカス調整装置１ａにおいて、前記距離調整部２０ａは、前記撮像レンズ５１の前記撮像方向に沿った移動に追随するように、被写体であるテストチャート７０を前記撮像方向に沿って移動させることで、前記テストチャート７０と前記コリメータレンズ１１との間の前記撮像方向における距離を第３距離Ｌ３で維持する。
【００９７】
このフォーカス調整装置１ａを用いてフォーカス調整を行うと、像距離Ｙの変動に伴う光学系の変動を、極めて高精度に抑制することが可能となる。したがって、極めて高精度のフォーカス調整を行うことが可能となる。
【００９８】
さらに、上記のフォーカス調整装置１ｂにおいて、前記撮像レンズ５１の前記撮像方向に沿った移動を打ち消すように、前記カメラモジュール５０を前記撮像方向に沿って移動させることで、前記コリメータレンズ１１と前記撮像レンズ５１との間の前記撮像方向における距離を前記第１距離で維持する。
【００９９】
このフォーカス調整装置１ｂを用いてフォーカス調整を行うと、距離調整部２０ｂが、カメラモジュール５０を撮像方向に沿って移動させるのみで、コリメータレンズ１１と撮像レンズ５１との間の撮像方向における距離を第１距離Ｌ１で維持し、テストチャート７０とコリメータレンズ１１との間の撮像方向における距離を第３距離Ｌ３で維持することが可能となる。そのため、像距離Ｙの変動に伴う光学系の変動を、極めて高精度に抑制することが可能となる。したがって、極めて高精度のフォーカス調整を行うことが可能となる。また、フォーカス調整装置１ｂの構成を簡略化することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明は、カメラモジュールの合焦位置を求める際に使用されるフォーカス調整装置に、好適に利用され得る。
【符号の説明】
【０１０１】
１，１ａ，１ｂ    ：  フォーカス調整装置
１０      ：  フォーカス調整用治具
１１      ：  コリメータレンズ
１２      ：  アジャスタ
１２１    ：  ギアヘッド部
１２１１  ：  開口部
１２２    ：  ガイド部
１２３    ：  ネジ
１２４    ：  ガイドピン
１３      ：  コリメータレンズ支持部
１４      ：  モータ
１５      ：  タイミングベルト
１６      ：  コリメータレンズホルダ
１７      ：  エアシリンダ（コリメータレンズ位置調整部）
１８      ：  支持台
２０，２０ａ，２０ｂ    ：距離調整部
５０      ：  カメラモジュール
５１      ：  撮像レンズ
５２      ：  撮像素子
５３      ：  撮像レンズバレル
５３１    ：  凹部
５４      ：  撮像レンズホルダ
５５      ：  筐体
７０      ：  テストチャート
９０      ：  カメラモジュールソケット
Ｌ１      ：  第１距離
Ｌ２      ：  第２距離
Ｌ３      ：  第３距離
Ｙ        ：  像距離
【図１】
2014126726.tif 000003
【図２】
2014126726.tif 000004
【図３】
2014126726.tif 000005
【図４】
2014126726.tif 000006
【図５】
2014126726.tif 000007
【図６】
2014126726.tif 000008
【図７】
2014126726.tif 000009
【図８】
2014126726.tif 000010
【図９】
2014126726.tif 000011