(57)【要約】【課題】カメラモジュールのレンズと撮像素子との間隔を調整する際、撮像素子を駆動して、テストチャートを撮像することがないカメラモジュール調整装置、及びカメラモジュール調整方法を提供することにある。【解決手段】カメラモジュールのレンズによって、平行光線が集光された光スポットが、カメラモジュールの撮像素子に形成され、光スポットが撮像素子で反射した光を、レンズによって略平行に変換された平行光線を、撮影部のコリメータレンズによって集光された光スポットを光電変換した画像信号を、撮影部の撮像素子によって生成し、画像信号に基づいて、光スポットについての合焦評価値を演算した合焦評価値に基づいて決定した、カメラモジュールの撮像素子とレンズとの距離に基づいて、カメラモジュールの調整を行う。【選択図】図２
2019159427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部、カメラモジュール、撮影部、及び制御部を有するカメラモジュール調整装置であって、
前記光源部は、光源と、前記光源の出射光を第１の光に変換するピンホールと、前記ピンホールから入射された前記第１の光を第１の平行光線に変換する第１のコリメータレンズを備え、
前記ピンホールは、前記第１のコリメータレンズから前記第１のコリメータレンズの略焦点距離離れた位置に配置され、
前記カメラモジュールは、レンズと、前記レンズによって、前記第１の平行光線が集光された、第１の光スポットが形成される第１の撮像素子と、を備え、
前記撮影部は、前記第１の光スポットが前記第１の撮像素子で反射した第２の光を、前記レンズによって略平行に変換された第２の平行光線を集光する第２のコリメータレンズと、前記第２のコリメータレンズによって集光された第２の光スポットを光電変換した画像信号を生成する第２の撮像素子を備え、
前記制御部は、前記画像信号に基づいて、前記第２の光スポットについての合焦評価値を演算する演算部と、前記第２の光スポットを表示する表示部とを備え、
前記制御部は、前記合焦評価値に基づいて、前記第１の撮像素子の受光面に垂直な方向に沿った、前記レンズと前記第１の撮像素子との距離を決定し、
前記距離に基づいて、前記カメラモジュールの調整を行うことを特徴とするカメラモジュール調整装置。
【請求項２】
前記カメラモジュールは、前記レンズを保持するレンズ保持部を備え、
前記レンズ保持部を前記方向に移動させ、前記距離に基づいて、前記レンズ保持部をカメラモジュール調整位置に移動させるレンズ保持移動部を備える請求項１に記載のカメラモジュール調整装置。
【請求項３】
前記第１の平行光線を偏向して、前記カメラモジュールに照射し、前記第２の平行光線を、偏向させずに直進させるビームスプリッタを備える請求項１又は２に記載のカメラモジュール調整装置。
【請求項４】
前記ビームスプリッタは、ハーフミラー又は無偏向ビームスプリッタである請求項３に記載のカメラモジュール調整装置。
【請求項５】
前記レンズを広角レンズ又は魚眼レンズとし、
前記第２の光は、前記第１の撮像素子の前記受光面の反射型回折格子によって反射する請求項１乃至４のいずれかに記載のカメラモジュール調整装置。
【請求項６】
前記カメラモジュール調整位置を固定するため、前記レンズ保持部と前記第１の撮像素子との間隙に紫外線硬化樹脂を塗布し、前記紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する請求項１乃至５のいずれかに記載のカメラモジュール調整装置。
【請求項７】
光源部、カメラモジュール、撮影部、制御部、及びレンズ保持駆動部を有するカメラモジュール調整方法であって、
前記光源部は、ピンホールによって、光源の出射光を第１の光に変換し、前記第１のコリメータレンズによって、ピンホールから入射された第１の光を第１の平行光線に変換し、
前記ピンホールは、前記第１のコリメータレンズから前記第１のコリメータレンズの略焦点距離離れた位置に配置され、
前記カメラモジュールのレンズによって、前記第１の平行光線が前記カメラモジュールの第１の撮像素子の受光面に集光された第１の光スポットが、前記第１の撮像素子に形成され、
前記撮影部は、前記第１の光スポットが前記第１の撮像素子で反射した第２の光を前記レンズによって略平行に変換された第２の平行光線を、第２のコリメータレンズによって、第２の撮像素子に集光し、前記第２のコリメータレンズによって集光された第２の光スポットを、前記第２の撮像素子によって、光電変換した画像信号を生成し、
前記制御部は、演算部によって、前記画像信号に基づいて、前記第２の光スポットについての合焦評価値を演算し、表示部によって、前記第２の光スポットを表示し、
前記制御部は、前記合焦評価値に基づいて、前記第１の撮像素子の受光面に垂直な方向に沿った前記レンズと前記第１の撮像素子との距離を決定し、前記距離に基づいて、前記カメラモジュールの調整を行うことを特徴とするカメラモジュール調整方法。
【請求項８】
前記カメラモジュールにおいて、レンズ保持部が前記レンズを保持し、
前記レンズ保持部を前記方向に移動させ、
レンズ保持部駆動部によって、前記距離に基づいて、前記レンズ保持部をカメラモジュール調整位置に移動させる請求項７に記載のカメラモジュール調整方法。
【請求項９】
ビームスプリッタによって、前記第１の平行光線を偏向して、前記カメラモジュールに照射し、前記第２の平行光線は、偏向させずに直進させる請求項７に記載のカメラモジュール調整方法。
【請求項１０】
前記ビームスプリッタは、ハーフミラー又は無偏向ビームスプリッタである請求項９に記載のカメラモジュール調整方法。
【請求項１１】
前記レンズを広角レンズ又は魚眼レンズとし、
前記第２の光は、前記第１の撮像素子の前記受光面の反射型回折格子によって反射する請求項７乃至１０のいずれかに記載のカメラモジュール調整方法。
【請求項１２】
前記カメラモジュール調整位置を固定するため、前記レンズ保持部と前記第１の撮像素子との間隙に紫外線硬化樹脂を塗布し、前記紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する請求項7乃至１１のいずれかに記載のカメラモジュール調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラモジュール調整装置及びカメラモジュール調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、カメラモジュールなどの画像入力装置の製造工程において、ＣＣＤ（Charge  Coupled  Devices）やＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）等で構成される撮像素子とレンズユニットとのフォーカス調整が行われている。【０００３】
カメラモジュールは、撮像素子が実装された基板と撮像用のレンズユニットとを一体化した部品であって、デジタルカメラは勿論のこと、カメラ機能付きの各種携帯型電子機器（例えば、携帯電話、携帯型ＰＣ、ＰＤＡ等）に搭載されている。カメラモジュールを製造する際には、撮像素子の撮像面にフォーカスの調整をしながらレンズユニットを保持し、フォーカスの調整がなされた状態でレンズユニットと基板とを一体として固定化することが知られている。【０００４】
そのような技術については、例えば、特開２００３−３１５６５０号公報（特許文献１）、及び特開２００２−２６７９２３号公報（特許文献２）には、チャート部を有するテストチャート（チャート紙）を用い、レンズユニットを移動させながら、テストチャートを撮像し、撮像されたデータからＭＴＦ（Modulation  Transfer  Function）を算出することによって、最適なフォーカス位置を検出する技術が開示されている。【０００５】
また、カメラモジュールの特性を検査するには、特開２０１２−１４９９２８号公報（特許文献３）に開示されているようなＡＦレンズユニットの特性検査装置が知られている。そして、特許文献３には、検査対象のＡＦ（オートフォーカス）レンズユニットの撮像レンズの位置を移動させるためのＶＣＭ（ボイスコイルモータ）やステッピングモータなどの駆動部を持つＡＦ駆動装置と、ＡＦレンズユニット１の上側に配置される測定レンズと、ＡＦレンズユニットの上側に対向して配置された撮像センサとしての測定センサと、ＡＦレンズユニットの下側に対向して配置された基準チャートと、測定センサからの基準チャートの画像データに基づいて、ＡＦレンズユニット１への入力電流値に対するＭＴＦ（例えば、レンズの光学特性、解像度等）を演算して、測定レンズの解像度を検査するＡＦ駆動装置のＡＦ駆動を制御するＡＦ駆動制御回路と、を備えているＡＦレンズユニットの特性検査装置が開示されている。また、特許文献３に記載されたＡＦレンズユニットの特性検査装置は、基準チャートを介してハロゲンランプなどの光を入射させ、撮像レンズから出射される光スポット（画像データ）を撮像センサで検出させる。そして、ＭＴＦ演算装置は、ＡＦ駆動制御回路からの入力電流値に対応した測定センサからの画像データに基づいて、入力電流値−ＭＴＦ値を演算して、ＭＴＦピーク値が基準値（閾値）を超えているか否かによって、レンズの解像度の検査を行うことができる。【０００６】
さらに、特開２０１０−０２１９８５号公報（特許文献４）には、撮影レンズ（レンズユニット）に対する素子ユニットの位置を調整し、調整後に素子ユニットをレンズユニットに固定するために、チャートユニットと、集光ユニットと、レンズ位置決めプレートと、レンズ保持機構と、素子移動機構と、接着剤供給器と、紫外線ランプと、これらを制御する制御部から構成されているカメラモジュール製造装置が開示されている。【０００７】
ここで、従来のカメラモジュール調整装置１００の模式図の一例を図１に示す。図１に示すように、カメラモジュール調整装置１００において、チャート像は、照明部１０１を用いて、透過型のチャート（テストチャート、パターン）１０２が照らし出される。【０００８】
そして、ハーフミラー１０３によって、反射されたチャート像は、コリメータレンズ（コリメーションレンズ）１０４によって、平行光線に変換され、カメラモジュール１０５に入射する。更に、チャート像は、カメラモジュール１０５のレンズ１０５ａによって、撮像素子１０５ｂの上に結像する。【０００９】
次に、撮像素子１０５ｂ上のチャート像は、撮像素子１０５ｂによって電気信号に変換されて、電気信号は制御部１０６（例えば、コンピュータ）に入力される。そして、制御部１０６は、その電気信号をデジタルデータに変換し、表示部１０６ａ（例えば、モニター）に表示する。【００１０】
最後に、カメラモジュール１０５を検査する操作員（検査員）は、表示部１０６ａのピントが合うように、カメラモジュール１０５のレンズ１０５ａと撮像素子１０５ｂとの間隔を調整する。【００１１】
なお、カメラモジュール調整装置１００は、カメラモジュールを観察できる撮像素子１０７及びコリメータレンズ１０４を用いることによって、オートコリメータ機能を有する。そして、撮像素子１０７の出力をモニター（図示しない）に表示することよって、カメラモジュールに照射する照射光の角度の調整、及び条件出し等を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−３１５６５０号公報
【特許文献２】特開２００２−２６７９２３号公報
【特許文献３】特開２０１２−１４９９２８号公報
【特許文献４】特開２０１０−０２１９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来のようなカメラモジュール調整装置及びカメラモジュール調整方法では、調整すべきカメラモジュールの撮像素子を用いて、テストチャート（例えば、チャート紙）を撮像する必要があった。また、撮像素子が撮像したテストチャートを変換した電気信号を用いて、表示部はテストチャート像を表示する必要がある。【００１４】
さらに、近年、カメラモジュールにおけるレンズとして、広角レンズ又は魚眼レンズが、採用されるような傾向にある。この傾向に伴い、高い像高のカメラモジュールにおけるレンズと撮像素子との間隔（ピント）を調整することが必要となってきた。なお、本願明細書において「像高」とは、撮像した画像の中心から像の高さを示す指標である。言い換えると、「像高」は、カメラモジュールの光軸に対して垂直な方向における、画像の端部（例えば、周辺部、画像中心より最も離れた位置）と画像の中心との間隔（距離）を指す。【００１５】
また、携帯電話機等に用いられる量産形のカメラモジュールは、短時間で一定の品質を満たす製品を大量に生産しなければならない。しかしながら、上記特許文献１〜４に記載されたような発明では、低価格の量産形カメラモジュールの製造に適用することが困難と考えられる。【００１６】
本発明は、上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、カメラモジュールのレンズと撮像素子との間隔を調整する際、撮像素子を駆動して、テストチャートを撮像することがないカメラモジュール調整装置、及びカメラモジュール調整方法を提供することにある。【００１７】
特に、広角レンズ（魚眼レンズを含むもの）がレンズとして用いられるカメラモジュールにおける、レンズと撮像素子との間隔を調整することができるようなカメラモジュールのカメラモジュール調整装置、及びカメラモジュール調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係るカメラモジュール調整装置の上記目的は、光源部、カメラモジュール、撮影部、及び制御部を有するカメラモジュール調整装置であって、前記光源部は、光源と、前記光源の出射光を第１の光に変換するピンホールと、前記ピンホールから入射された前記第１の光を第１の平行光線に変換する第１のコリメータレンズを備え、前記ピンホールは、前記第１のコリメータレンズから前記第１のコリメータレンズの略焦点距離離れた位置に配置され、前記カメラモジュールは、レンズと、前記レンズによって、前記第１の平行光線が集光された、第１の光スポットが形成される第１の撮像素子と、を備え、前記撮影部は、前記第１の光スポットが前記第１の撮像素子で反射した第２の光を、前記レンズによって略平行に変換された第２の平行光線を集光する第２のコリメータレンズと、前記第２のコリメータレンズによって集光された第２の光スポットを光電変換した画像信号を生成する第２の撮像素子を備え、前記制御部は、前記画像信号に基づいて、前記第２の光スポットについての合焦評価値を演算する演算部と、前記第２の光スポットを表示する表示部とを備え、前記制御部は、前記合焦評価値に基づいて、前記第１の撮像素子の受光面に垂直な方向に沿った、前記レンズと前記第１の撮像素子との距離を決定し、前記距離に基づいて、前記カメラモジュールの調整を行うことにより達成される。【００１９】
また、本発明に係るカメラモジュール調整装置の上記目的は、前記カメラモジュールは、前記レンズを保持するレンズ保持部を備え、前記レンズ保持部を前記方向に移動させ、前記距離に基づいて、前記レンズ保持部をカメラモジュール調整位置に移動させるレンズ保持移動部を備えることにより、或いは前記第１の平行光線を偏向して、前記カメラモジュールに照射し、前記第２の平行光線を、偏向させずに直進させるビームスプリッタを備えることにより、或いは前記ビームスプリッタは、ハーフミラー又は無偏向ビームスプリッタであることにより、或いは前記レンズを広角レンズ又は魚眼レンズとし、前記第２の光は、前記第１の撮像素子の前記受光面の反射型回折格子によって反射することにより、或いは前記カメラモジュール調整位置を固定するため、前記レンズ保持部と前記第１の撮像素子との間隙に紫外線硬化樹脂を塗布し、前記紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することにより、より効果的に達成される。【００２０】
また、本発明に係るカメラモジュール調整方法の上記目的は、光源部、カメラモジュール、撮影部、制御部、及びレンズ保持駆動部を有するカメラモジュール調整方法であって、前記光源部は、ピンホールによって、光源の出射光を第１の光に変換し、前記第１のコリメータレンズによって、ピンホールから入射された第１の光を第１の平行光線に変換し、前記ピンホールは、前記第１のコリメータレンズから前記第１のコリメータレンズの略焦点距離離れた位置に配置され、前記カメラモジュールのレンズによって、前記第１の平行光線が前記カメラモジュールの第１の撮像素子の受光面に集光された第１の光スポットが、前記第１の撮像素子に形成され、前記撮影部は、前記第１の光スポットが前記第１の撮像素子で反射した第２の光を前記レンズによって略平行に変換された第２の平行光線を、第２のコリメータレンズによって、第２の撮像素子に集光し、前記第２のコリメータレンズによって集光された第２の光スポットを、前記第２の撮像素子によって、光電変換した画像信号を生成し、前記制御部は、演算部によって、前記画像信号に基づいて、前記第２の光スポットについての合焦評価値を演算し、表示部によって、前記第２の光スポットを表示し、前記制御部は、前記合焦評価値に基づいて、前記第１の撮像素子の受光面に垂直な方向に沿った前記レンズと前記第１の撮像素子との距離を決定し、前記距離に基づいて、前記カメラモジュールの調整を行うことより達成される。【００２１】
また、本発明に係るカメラモジュール調整方法の上記目的は、前記カメラモジュールにおいて、レンズ保持部が前記レンズを保持し、前記レンズ保持部を前記方向に移動させ、レンズ保持部駆動部によって、前記距離に基づいて、前記レンズ保持部をカメラモジュール調整位置に移動させることにより、或いはビームスプリッタによって、前記第１の平行光線を偏向して、前記カメラモジュールに照射し、前記第２の平行光線は、偏向させずに直進させることにより、或いは前記ビームスプリッタは、ハーフミラー又は無偏向ビームスプリッタであることにより、或いは前記レンズを広角レンズ又は魚眼レンズとし、前記第２の光は、前記第１の撮像素子の前記受光面の反射型回折格子によって反射することにより、或いは前記カメラモジュール調整位置を固定する為、前記レンズ保持部と前記第１のサツゾウ素子との間隙に紫外線効果樹脂を塗布し、前記紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することにより、より効果的に達成される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るカメラモジュール調整装置、及びカメラモジュール調整方法によれば、カメラモジュールのレンズと撮像素子との間隔を調整する際、撮像素子を駆動して、テストチャートを撮像することを必要としないという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来のカメラモジュール調整装置の模式図である。
【図２】本発明に係るカメラモジュール調整装置の一実施形態の模式図である。
【図３】カメラモジュールの撮像素子の画素が撮像された画像の具体例を示す図である。
【図４】本発明に係るカメラモジュール調整装置が行う工程を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係るカメラモジュール調整装置の別の実施形態の光線経路を示す図である。
【図６】本発明に係るカメラモジュール調整装置の別の実施形態において、撮像素子の受光面における１次回折光（ｍ＝１）の回折の様子を示す図である。
【図７】本発明に係るカメラモジュール調整装置の別の実施形態において、撮像素子の受光面における回折光（ｍ＜０）の回折の様子を示す図である。
【図８】本発明に係るカメラモジュール調整装置の別の実施形態において、撮像素子の受光面における回折光（ｍ'＜０）の回折の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明に係るカメラモジュール調整装置、及びカメラモジュール調整方法では、ピンホールを通して光源から入射された光をコリメータレンズによって平行光線に変換し、カメラモジュールレンズのレンズによって、その平行光線が集光された光スポットが、カメラモジュールの撮像素子に形成され、その光スポットが撮像素子で反射した光が、レンズによって略平行の平行光線に変換され、その平行光線を撮影部のコリメータレンズによって集光された光スポットが光電変換された画像信号を、撮影部の撮像素子によって生成し、画像信号に基づいて、光スポットについての合焦評価値を演算した合焦評価値に基づいて決定した、カメラモジュールの撮像素子とレンズとの距離に基づいて、カメラモジュール調整を行うことによって、カメラモジュールの撮像素子を駆動して、テストチャートを撮像する工程なしにカメラモジュール調整を行うことができるという優れた効果が得られる。
【００２５】
以下、図に基づいて本発明の実施形態を説明する。本発明の一実施形態におけるカメラモジュールのカメラモジュール調整装置の模式図を図２に示す。なお、本発明の実施形態では、カメラモジュール１５の光軸方向をＺ軸と設定する。また、Ｘ軸は、Ｚ軸に垂直な方向に設けられ、Ｙ軸は、Ｘ軸とＺ軸に垂直な方向、すなわち紙面に垂直な方向（例えば、紙面の上から下に向けて垂直な向き）に設けられる。
【００２６】
先ず、カメラモジュール１５のカメラモジュール調整装置１０において、光源１１の出射側にピンホール（貫通孔）１２を設けることによって、像高のある光線を照射する光源が得られる。そして、ピンホール１２を通った光線は、焦点距離ｆ1を有するコリメータレンズ１３によって、平行光線に変換される。更に、ハーフミラー１４によって、反射された平行光線は、カメラモジュール１５に入射する。
【００２７】
また、カメラモジュール１５は、焦点距離ｆ2を有するレンズ１５ａと、レンズ１５ａから略焦点距離ｆ2の地点に離れて配置されている撮像素子１５ｂと、レンズ１５ａを保持するレンズ保持部１５ｃとで構成されている。なお、撮像素子１５ｂの受光面には、複数の画素がマトリクス状に配列されている。
【００２８】
そして、カメラモジュール１５に入射した平行光線は、レンズ１５ａによって、撮像素子１５ｂの受光面の上に光スポットとして結像する。続いて、その光スポットは、撮像素子１５ｂの受光面によって反射され、レンズ１５ａによって、再び平行光線に変換される。該平行光線は、ハーフミラー１４を透過し、焦点距離ｆ3を有するレンズコリメータ１６によって、撮像素子１７の上に光スポットとして結像する。
【００２９】
次に、撮像素子１７は、光スポットの画像を光電変換した画像信号を制御部１８に出力する。そして、制御部１８の演算部１８ａは、画像信号に基づいて演算した合焦評価値を記憶する。なお、合焦評価値は、レンズ１５ａが撮像素子１５ｂ上でフォーカス（ピント）が合った度合を示す数値である。
【００３０】
次に、制御部１８の演算部１８ｂは、レンズ保持駆動部１９の駆動部１９ａにレンズ保持部の移動量を出力する。
【００３１】
そして、駆動部１９ａは、移動量に基づいて、レンズ保持結合部１９ｂをＺ軸方向（撮像素子１５ｂの受光面に垂直な方向）に沿って移動させる。レンズ保持部１５ｃが、レンズ保持結合部１９ｂと結合していることにより、レンズ保持部１５ｂは、レンズ保持結合部１９ｂの移動量に連動して、Ｚ軸方向に移動する。
【００３２】
ここで、カメラモジュール１５のカメラモジュール調整の工程において、レンズ１５ａが撮像素子１５ｂ上でフォーカス（ピント）が合った場合において、撮像素子１７が撮像した光スポットの様子を図３に示す。図３には、撮像素子１５ｂの受光面に配列された複数の画素が、マトリクス状に配列されている様子が示されている。
【００３３】
また、撮像素子１５ｂの画素の像と、カメラモジュール１５のレンズ１５ａと撮像素子との間に配置された窓ガラス（例えば、フィルタ、保護膜、又は保護層）等に形成された反射像とは、明確に識別することができる。
【００３４】
特に、ピンホール１２に入射する光線が、干渉性を有する光線（例えば、レーザ光）とした場合には、撮像素子１５ｂの画素の間隔に起因する回折現象により、撮像素子１７で結像した光スポットの内部に、撮像素子１５ｂの画素の像がより鮮明に結像する。なお、撮像素子１７の受光面で結像した際、撮像素子１５ｂの複数の画素に、光線が照射されるように、ピンホール１２の直径（孔）は設計されることが好適である。その理由は、光線の直径（幅）が、撮像素子１５ｂの画素サイズ以下である場合、光線の照射位置が、反射光の回折を変化させ、その結果、光スポット内部の画素の像が不安定になるためである。
【００３５】
次に、ピンホール像に起因する光スポットの直径を算出する方法を説明する。
【００３６】
先ず、ピンホール１２の孔の直径をφa、撮像素子１５ｂの受光面上の光スポットの直径をφbとする。また、コリメータレンズ１３の焦点距離をｆ1、レンズ１５ｂの焦点距離をｆ2とする。
【００３７】
φbは、数１のように表すことができる。
【００３８】
【数１】
2019159427.tif 000003
また、撮像素子１７に受光面上の光スポットの直径をφc、撮像側のコリメータレンズ１６の焦点距離をｆ3とし、φcは数２のように表すことができる。
【００３９】
【数２】
2019159427.tif 000004
更に、撮像素子１５ｂの隣接する画素同士の間隔をｄ、撮像素子１７の受光面で結像された撮像素子１５ｂの画素像のサイズをｄ’として、ｄとｄ’の関係は数３のように表すことができる。
【００４０】
【数３】
2019159427.tif 000005
例えば、カメラモジュール（検査対象）１５のピンホール１２の孔の直径φａを１．０［ｍｍ］、光源側のコリメータレンズ１３の焦点距離ｆ1を２７［ｍｍ］、レンズの焦点距離ｆ2を２．５［ｍｍ］、撮像側のコリメータレンズ１６の焦点距離ｆ3を２７［ｍｍ］、カメラモジュール１５の撮像素子１５ｂの画素間隔５［μｍ］、及び撮影画像の光スポットの直径、すなわちφbを９２［μｍ］（０．０９２［ｍｍ］）と設定する。
【００４１】
これらの設定に基づいて、数２より、撮像素子１７で撮像された光スポットの直径φcは、９９４［μｍ］（０．９９４［ｍｍ］）と見積もることができる。
【００４２】
そして、コリメータレンズ１３によって、ピンホール径φaの光の幅を縮小した光を、カメラモジュールの撮像素子面に光スポットとして結像する。更に、コリメータレンズ１６によって、撮像素子１７の受光面で、その光スポットを拡大することができる。
【００４３】
このようにして、撮像素子１７の受光面のセル像を表示部（モニター）１８ｂで観察することができる。
【００４４】
次に、上記のカメラモジュール調整装置１０が行うカメラモジュール調整の工程について、図４のフローチャートを用いて説明する。
【００４５】
先ず、カメラモジュール調整装置１０の初期化を行う（ステップＳ１１）。次に、カメラモジュール１５をカメラモジュール調整装置に対して、所定の位置に設置する（ステップＳ１２）。
【００４６】
そして、光源１１を点灯して、カメラモジュール１５に光線を照射する（ステップＳ１３）。
【００４７】
次に、カメラモジュール１５の撮像素子１５ｂの受光面上にピンホール像が結像した光スポットを、撮像素子１７を用いて、制御部１８が取り込む（ステップＳ１４）。そして、レンズ保持駆動部１９が、レンズ保持部１５を所定の移動距離分ΔＤの相当する距離を移動させる（ステップＳ１５）。
【００４８】
次に、レンズ保持部１５のＺ軸方向の移動距離が所定の最大距離Ｄmaxに達したか否かを判断する（ステップＳ１６）。
【００４９】
ステップＳ１６において、判断がＮｏであれば、ステップＳ１４に戻る。また、ステップＳ１６において、判断がＹｅｓであれば、後述のステップＳ１７に進む。
【００５０】
次に、制御部１８の演算部１８ａが、移動距離と合焦評価値との関係に基づいて、モジュール１５のレンズ１５ａと撮像素子１５ｂとの距離（焦点距離）を決定する（ステップＳ１７）。
【００５１】
そして、制御部１８は、レンズ保持駆動部１９を用いて、カメラモジュール調整位置（焦点位置）にレンズ保持部１５ｃを移動させる（ステップＳ１８）。
【００５２】
次に、レンズ保持部１５ｃと撮像素子１５ｂとの間に接着剤を塗布する（ステップＳ１９）。そして、紫外線を接着剤に照射し、接着剤（紫外線硬化樹脂）を硬化させる（ステップＳ２０）。
【００５３】
終わりに、カメラモジュール１５を取り出す（ステップＳ２１）。
【００５４】
次に、本発明の別の実施形態について説明する。
【００５５】
本発明の別の実施形態は、広角レンズ２２がレンズとして用いられるカメラモジュールにおける、レンズと撮像素子との間隔を調整することができるようなカメラモジュール調整装置である。
【００５６】
先ず、広角レンズ２２が用いられるカメラモジュールと本発明に係るモジュール調整装置との光線経路を示す模式図を図５に示す。図５に示すように、広角レンズ２２によって撮像素子２３の受光面でフォーカス（ピント）を合わせる場合、レンズの像高の高い位置では、広角レンズ２２に入射した光線は、撮像素子の受光面で反射（正反射）するため、モジュール調整装置に再度入射せず、モジュール調整装置側に戻ってこない。
【００５７】
そして、撮像素子２３の受光面は、複数の画素２３ａが格子（マトリクス）状に配置されている。このような格子状の構造は、反射型回折格子構造となっている。ＣＣＤ型撮像素子やＣＭＯＳ型撮像素子に代表される撮像素子２３は、微細な周期構造を持つ反射面を有している。そのような構造のため、この反射面が反射型回折格子と同様の作用をする。
【００５８】
先ず、撮像素子２３の受光面の垂線に対して入射角θiで、光線が入射した場合、光線の大部分は、反射角-θiで０次光として反射する。しかし、その光線の一部は、回折光として、回折角θmで１次回折し、その光の様子を図６に示す。
【００５９】
さらに、周期的に強弱が繰り返される反射光によって、高次の回折光が発生（生成）する。
【００６０】
ここで、回折の次数をｍ、撮像素子の隣接する画素同士の間隔をｄ、光線の波長をλとする。回折光は、次数ｍ、及び波長λに応じて、次数ｍの回折角θmで、各画素（刻線面）から回折する。
【００６１】
そして、間隔ｄ、波長λ、次数ｍ、入射角θi、及び回折角θmの関係は、数４のように表すことができる。
【００６２】
【数４】
2019159427.tif 000006
ここで、数４における入射角θi、及び回折角θmについて説明する。
【００６３】
先ず、入射光及び回折光が、撮像素子２３の表面垂線に対して、互いに反対側にあれば、入射角θiは、正（プラス）、とし、回折角θmは、負（マイナス）とする。また、撮像素子２３の表面垂線に対して、互いに同じ側であれば、入射角θi、及び回折角θm、は、両方とも正（プラス）である。
【００６４】
なお、数４において、ｍ＝０の場合、反射角θm=0は、間隔ｄ及び波長λに依存せず、-θiである。
【００６５】
また、数４において、次数ｍは整数である。すなわち、次数ｍは、０、±１、±２、・・・の値を取ることが許される。
【００６６】
そして、次数ｍが大きい高次の回折光である場合には、入射角θi、及び回折角θm、は、両方とも正（プラス）であることが許されると考えられる。そうすると、入射角θi、及び回折角θm、は、両方とも正（プラス）である場合には、高次の回折光は、入射光が入射した方向に回折すると考えられる。
【００６７】
ここで、撮像素子２３の受光面における０次光の反射、及び回折光（ｍ＜０）の回折の様子を図７に示す。
【００６８】
更に、カメラモジュール２１の撮像素子２３に入射する光線の波長λを調整（最適化）することによって、次数ｍ’の回折光がカメラモジュール調整装置２０に向けて戻るように、回折させることが可能と考えられる。
【００６９】
しかし、零以外の整数（ｍ≠０）の場合には、回折角θmは、波長λに依存する。
【００７０】
この回折角θm(λ)の波長依存性を利用するため、カメラモジュール調整装置２０の光源部（図示はしない）は白色光の光源が好適である。
【００７１】
本発明の実施形態では、カメラモジュールの撮像素子の受光面に形成された光スポットから反射した光線を、カメラモジュール調整装置の撮像素子を用いて検出し、光スポットのピントが合うように、カメラモジュールのレンズと撮像素子との距離を合わせるようにして、カメラモジュールの調整を行うことを説明した。
【００７２】
そして、光スポットのピントの程度を評価するためには、カメラモジュール調整装置の制御部は、光スポットの合焦評価値を計算するようにすることが好適である。
【００７３】
カメラモジュール調整装置の制御部が算出する合焦評価値は、例えば、上述したようにＭＴＦ（解像度等）の他、光スポットのコントラストを用いても良い。
【００７４】
さらに、合焦評価値として、コントラスト伝達関数値（Contrast  Transfer  Function：以下、ＣＴＦ値と呼ぶ）を用いても良い。なお、ＣＴＦ値とは、光スポットの空間周波数に対する像のコントラストを表す値であり、ＣＴＦ値が高いときに合焦しているとみなすことができる。
【００７５】
そして、本発明は、ＭＴＦ値、解像度、又はＣＴＦ値等に限定されるものではなく、合焦度合を評価することができる様々な評価方法、評価値を合焦位置の測定に用いることができる。また、カメラモジュールのレンズと撮像素子との位置関係調整を１回だけ行うようにしたが、複数回繰り返してもよい。
【００７６】
さらに、上記各実施形態では、カメラモジュールのレンズと撮像素子の位置関係調整において、レンズを移動するようにしても、また撮像素子を移動するようにしてもよい。また、カメラモジュールのレンズが鏡筒等に組み込まれているような場合には、該鏡筒自体を移動させて、ピントを合わせても良い。
【００７７】
また、本発明の実施形態では、ビームスプリッタとして、ハーフミラーを用いて、平行光線を偏向させることを示した。ビームスプリッタとして、キューブ型ビームスプリッタ、プレート型ビームスプリッタでも良い。また、ハーフミラーの他にも、例えば、プリズム等を用いても良い。
【符号の説明】
【００７８】
１０、２０、１００      カメラモジュール調整装置
１１                    光源
１２                    ピンホール
１３                    コリメータレンズ
１４                    ハーフミラー
１５、２１、１０５      カメラモジュール
１５ａ                  レンズ
１５ｂ                  撮像素子
１５ｃ                  レンズ保持部
１６                    コリメータレンズ
１７                    撮像素子
１８                    制御部
１８ａ                  演算部
１８ｂ                  表示部
１９                    レンズ保持駆動部
１９ａ                  駆動部
１９ｂ                  レンズ保持結合部
２２                    広角レンズ
２３                    撮像素子
２３ａ                  画素
１０１                  照明部
１０２                  チャート
１０３                  ハーフミラー
１０４                  コリメータレンズ
１０５ａ                レンズ
１０５ｂ                撮像素子
１０６                  制御部
１０７                  撮像素子
【図１】
2019159427.tif 000007
【図２】
2019159427.tif 000008
【図３】
2019159427.tif 000009
【図４】
2019159427.tif 000010
【図５】
2019159427.tif 000011
【図６】
2019159427.tif 000012
【図７】
2019159427.tif 000013
【図８】
2019159427.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月23日(2019.5.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部、カメラモジュール、撮影部、及び制御部を有するカメラモジュール調整装置であって、
前記光源部は、光源と、前記光源の出射光を第１の光に変換するピンホールと、前記ピンホールから入射された前記第１の光を第１の平行光線に変換する第１のコリメータレンズを備え、
前記ピンホールは、前記第１のコリメータレンズから前記第１のコリメータレンズの略焦点距離離れた位置に配置され、
前記カメラモジュールは、レンズと、前記レンズによって、前記第１の平行光線が集光された、第１の光スポットが形成される第１の撮像素子と、を備え、
前記撮影部は、前記第１の光スポットが前記第１の撮像素子で反射した第２の光を、前記レンズによって略平行に変換された第２の平行光線を集光する第２のコリメータレンズと、前記第２のコリメータレンズによって集光された第２の光スポットを光電変換した画像信号を生成する第２の撮像素子を備え、
前記制御部は、前記画像信号に基づいて、前記第２の光スポットについての合焦評価値を演算する演算部と、前記第２の光スポットを表示する表示部とを備え、
前記制御部は、前記合焦評価値に基づいて、前記第１の撮像素子の受光面に垂直な方向に沿った、前記レンズと前記第１の撮像素子との距離を決定し、
前記距離に基づいて、前記カメラモジュールの調整を行い、
前記レンズを広角レンズ又は魚眼レンズとし、
前記第２の光は、前記第１の撮像素子の前記受光面の反射型回折格子によって反射することを特徴とするカメラモジュール調整装置。
【請求項２】
前記カメラモジュールは、前記レンズを保持するレンズ保持部を備え、
前記レンズ保持部を前記方向に移動させ、前記距離に基づいて、前記レンズ保持部をカメラモジュール調整位置に移動させるレンズ保持移動部を備える請求項１に記載のカメラモジュール調整装置。
【請求項３】
前記第１の平行光線を偏向して、前記カメラモジュールに照射し、前記第２の平行光線を、偏向させずに直進させるビームスプリッタを備える請求項１又は２に記載のカメラモジュール調整装置。
【請求項４】
前記ビームスプリッタは、ハーフミラー又は無偏向ビームスプリッタである請求項３に記載のカメラモジュール調整装置。
【請求項５】
前記カメラモジュール調整位置を固定するため、前記レンズ保持部と前記第１の撮像素子との間隙に紫外線硬化樹脂を塗布し、前記紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する請求項１乃至４のいずれかに記載のカメラモジュール調整装置。
【請求項６】
光源部、カメラモジュール、撮影部、制御部、及びレンズ保持駆動部を有するカメラモジュール調整方法であって、
前記光源部は、ピンホールによって、光源の出射光を第１の光に変換し、前記第１のコリメータレンズによって、ピンホールから入射された第１の光を第１の平行光線に変換し、
前記ピンホールは、前記第１のコリメータレンズから前記第１のコリメータレンズの略焦点距離離れた位置に配置され、
前記カメラモジュールのレンズによって、前記第１の平行光線が前記カメラモジュールの第１の撮像素子の受光面に集光された第１の光スポットが、前記第１の撮像素子に形成され、
前記撮影部は、前記第１の光スポットが前記第１の撮像素子で反射した第２の光を前記レンズによって略平行に変換された第２の平行光線を、第２のコリメータレンズによって、第２の撮像素子に集光し、前記第２のコリメータレンズによって集光された第２の光スポットを、前記第２の撮像素子によって、光電変換した画像信号を生成し、
前記制御部は、演算部によって、前記画像信号に基づいて、前記第２の光スポットについての合焦評価値を演算し、表示部によって、前記第２の光スポットを表示し、
前記制御部は、前記合焦評価値に基づいて、前記第１の撮像素子の受光面に垂直な方向に沿った前記レンズと前記第１の撮像素子との距離を決定し、前記距離に基づいて、前記カメラモジュールの調整を行い、
前記レンズを広角レンズ又は魚眼レンズとし、
前記第２の光は、前記第１の撮像素子の前記受光面の反射型回折格子によって反射することを特徴とするカメラモジュール調整方法。
【請求項７】
前記カメラモジュールにおいて、レンズ保持部が前記レンズを保持し、
前記レンズ保持部を前記方向に移動させ、
レンズ保持部駆動部によって、前記距離に基づいて、前記レンズ保持部をカメラモジュール調整位置に移動させる請求項６に記載のカメラモジュール調整方法。
【請求項８】
ビームスプリッタによって、前記第１の平行光線を偏向して、前記カメラモジュールに照射し、前記第２の平行光線は、偏向させずに直進させる請求項６に記載のカメラモジュール調整方法。
【請求項９】
前記ビームスプリッタは、ハーフミラー又は無偏向ビームスプリッタである請求項８に記載のカメラモジュール調整方法。
【請求項１０】
前記カメラモジュール調整位置を固定するため、前記レンズ保持部と前記第１の撮像素子との間隙に紫外線硬化樹脂を塗布し、前記紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する請求項６乃至９のいずれかに記載のカメラモジュール調整方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明に係るカメラモジュール調整装置の上記目的は、光源部、カメラモジュール、撮影部、及び制御部を有するカメラモジュール調整装置であって、前記光源部は、光源と、前記光源の出射光を第１の光に変換するピンホールと、前記ピンホールから入射された前記第１の光を第１の平行光線に変換する第１のコリメータレンズを備え、前記ピンホールは、前記第１のコリメータレンズから前記第１のコリメータレンズの略焦点距離離れた位置に配置され、前記カメラモジュールは、レンズと、前記レンズによって、前記第１の平行光線が集光された、第１の光スポットが形成される第１の撮像素子と、を備え、前記撮影部は、前記第１の光スポットが前記第１の撮像素子で反射した第２の光を、前記レンズによって略平行に変換された第２の平行光線を集光する第２のコリメータレンズと、前記第２のコリメータレンズによって集光された第２の光スポットを光電変換した画像信号を生成する第２の撮像素子を備え、前記制御部は、前記画像信号に基づいて、前記第２の光スポットについての合焦評価値を演算する演算部と、前記第２の光スポットを表示する表示部とを備え、前記制御部は、前記合焦評価値に基づいて、前記第１の撮像素子の受光面に垂直な方向に沿った、前記レンズと前記第１の撮像素子との距離を決定し、前記距離に基づいて、前記カメラモジュールの調整を行い、前記レンズを広角レンズ又は魚眼レンズとし、前記第２の光は、前記第１の撮像素子の前記受光面の反射型回折格子によって反射することにより達成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、本発明に係るカメラモジュール調整装置の上記目的は、前記カメラモジュールは、前記レンズを保持するレンズ保持部を備え、前記レンズ保持部を前記方向に移動させ、前記距離に基づいて、前記レンズ保持部をカメラモジュール調整位置に移動させるレンズ保持移動部を備えることにより、或いは前記第１の平行光線を偏向して、前記カメラモジュールに照射し、前記第２の平行光線を、偏向させずに直進させるビームスプリッタを備えることにより、或いは前記ビームスプリッタは、ハーフミラー又は無偏向ビームスプリッタであることにより、或いは前記カメラモジュール調整位置を固定するため、前記レンズ保持部と前記第１の撮像素子との間隙に紫外線硬化樹脂を塗布し、前記紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することにより、より効果的に達成される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、本発明に係るカメラモジュール調整方法の上記目的は、光源部、カメラモジュール、撮影部、制御部、及びレンズ保持駆動部を有するカメラモジュール調整方法であって、前記光源部は、ピンホールによって、光源の出射光を第１の光に変換し、前記第１のコリメータレンズによって、ピンホールから入射された第１の光を第１の平行光線に変換し、前記ピンホールは、前記第１のコリメータレンズから前記第１のコリメータレンズの略焦点距離離れた位置に配置され、前記カメラモジュールのレンズによって、前記第１の平行光線が前記カメラモジュールの第１の撮像素子の受光面に集光された第１の光スポットが、前記第１の撮像素子に形成され、前記撮影部は、前記第１の光スポットが前記第１の撮像素子で反射した第２の光を前記レンズによって略平行に変換された第２の平行光線を、第２のコリメータレンズによって、第２の撮像素子に集光し、前記第２のコリメータレンズによって集光された第２の光スポットを、前記第２の撮像素子によって、光電変換した画像信号を生成し、前記制御部は、演算部によって、前記画像信号に基づいて、前記第２の光スポットについての合焦評価値を演算し、表示部によって、前記第２の光スポットを表示し、前記制御部は、前記合焦評価値に基づいて、前記第１の撮像素子の受光面に垂直な方向に沿った前記レンズと前記第１の撮像素子との距離を決定し、前記距離に基づいて、前記カメラモジュールの調整を行い、前記レンズを広角レンズ又は魚眼レンズとし、前記第２の光は、前記第１の撮像素子の前記受光面の反射型回折格子によって反射することより達成される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
また、本発明に係るカメラモジュール調整方法の上記目的は、前記カメラモジュールにおいて、レンズ保持部が前記レンズを保持し、前記レンズ保持部を前記方向に移動させ、レンズ保持部駆動部によって、前記距離に基づいて、前記レンズ保持部をカメラモジュール調整位置に移動させることにより、或いはビームスプリッタによって、前記第１の平行光線を偏向して、前記カメラモジュールに照射し、前記第２の平行光線は、偏向させずに直進させることにより、或いは前記ビームスプリッタは、ハーフミラー又は無偏向ビームスプリッタであることにより、或いは前記カメラモジュール調整位置を固定するため、前記レンズ保持部と前記第１の撮像素子との間隙に紫外線硬化樹脂を塗布し、前記紫外線硬化樹脂に紫外線を照射することにより、より効果的に達成される。
【国際調査報告】
2019159427.tif 000015
2019159427.tif 000016
2019159427.tif 000017
2019159427.tif 000018