CN114731370A - 相机模块制造装置 - Google Patents

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Abstract

一种相机模块制造装置100，其包括中央、周边光学单元(30、35)。所述中央、周边光学单元(30、35)包括：中央、周边准直透镜(31、33)；及相对于与中央、周边准直透镜(31、33)的光轴(31a、33a)垂直的面倾斜地配置的中央、周边测定图(32、34)，使中央、周边测定图(32、34)的像穿过中央、周边准直透镜(31、33)与摄影透镜41而在摄像元件52成像，且周边光学单元(35)配置成周边准直透镜(33)的光轴(33a)相对于中央光学单元(30)的中央准直透镜(31)的光轴(33a)倾斜，并且，其倾斜角度能够变更。

Description

相机模块制造装置
技术领域
本发明涉及一种相机模块制造装置，将透镜单元与安装有摄像元件的传感器基板予以接合。
背景技术
已知有一种相机模块，其是将装入有摄影透镜的透镜单元、与安装有电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)等摄像元件的传感器基板一体化而成。此种相机模块中，进行传感器基板相对于透镜单元的位置调整，以使摄像元件的摄像面与透镜单元的成像面大致一致，在完成位置调整的状态下，通过紫外线硬化树脂来将传感器基板接着至透镜单元(例如参照专利文献1、2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5460406号说明书
专利文献2：日本专利第4960308号说明书
发明内容
发明所要解决的问题
在专利文献1、2所记载的现有技术的相机模块制造装置中，一边使传感器基板相对于透镜单元的位置移动，一边拍摄测定图(chart)的图像，对图像的聚焦评估值相对于传感器基板的位置的变化进行检测，根据聚焦评估值的变化来调整传感器基板的位置。因此，必须在传感器基板的多个不同位置获取测定图的图像，因而存在位置调整耗费时间的问题。另外，在专利文献1、2所记载的现有技术的相机模块制造装置中，在要使用视场角与最初的设计不同的透镜单元来制造相机模块的情况下，为了使周边的测定图的图像在摄像元件的周边部成像，必须配合透镜单元的视场角来更换测定图、或者更换将光导入至透镜单元的光学单元。因此，在专利文献1、2所记载的现有技术的相机模块制造装置中，存在切换所要制造的相机模块的机型耗费时间与工夫的问题。
因此，本发明的目的在于，在相机模块制造装置中，以短时间来进行透镜单元与传感器基板的相对位置的调整，实现生产性的提高，并且可以简单的方法应对所要制造的相机模块的机型的变更。
解决问题的技术手段
本发明的相机模块制造装置，对于装入有摄影透镜的透镜单元与传感器基板的相对位置进行调整，在相对位置经调整的状态下将透镜单元与传感器基板予以接合，其中，所述传感器基板安装有将摄影透镜所成的像转换成图像信号的摄像元件，所述相机模块制造装置包括：光学模块，包括中央光学单元及至少两个周边光学单元，其中，所述中央光学单元包括：中央准直透镜及相对于与中央准直透镜的光轴垂直的面倾斜地配置的中央测定图，使中央测定图的像穿过中央准直透镜与摄影透镜而在摄像元件的中央部成像，所述至少两个周边光学单元包括：周边准直透镜及相对于与周边准直透镜的光轴垂直的面倾斜地配置的周边测定图，使周边测定图的像穿过周边准直透镜与摄影透镜而在摄像元件的不同的周边部分别成像；以及控制部，基于中央图像信号与各周边图像信号，来调整透镜单元与传感器基板的相对位置，其中，所述中央图像信号是摄像元件对通过中央光学单元而在摄像元件的中央部成像的中央测定图的像进行转换所得，所述各周边图像信号是摄像元件对通过各周边光学单元而在摄像元件的各周边部成像的各周边测定图的像进行转换所得，且各周边光学单元配置成各周边准直透镜的各光轴相对于中央光学单元的中央准直透镜的光轴倾斜，并且，其倾斜角度能够变更。
如此，中央及周边测定图分别相对于与中央及周边准直透镜的光轴垂直的面而倾斜地配置，因此摄影透镜的各测定图的成像面的高度相对于从摄影透镜的光轴计起的与光轴正交的方向的距离，而发生变化。因此，可利用一次摄像来获取摄影透镜的成像面的高度不同的多个测定图的像，利用一次摄像，便可获取相对于摄影透镜的成像面与摄像元件的摄像面的高度偏离的、空间频率响应等聚焦评估值的变化特性，从而进行透镜单元与传感器基板的相对位置的调整。由此，可以短时间进行透镜单元与传感器基板的相对位置的调整，从而可提高生产性。另外，由于各周边光学单元的周边准直透镜的光轴相对于中央准直透镜的光轴的倾斜角度能够变更，因此通过配合摄影透镜的视场角来变更倾斜角度，可使周边测定图的图像在摄像元件的周边部成像，可以简单的方法应对所要制造的照相机模块的机型的变更。
在本发明的相机模块制造装置中，也可设为各周边光学单元配置成，与中央准直透镜的光轴垂直的面内的邻接的周边准直透镜的光轴交叉。另外，摄像元件为长方形，各周边光学单元也可配置成，与中央准直透镜的光轴垂直的面内的邻接的周边准直透镜的光轴所成的角度，成为摄像元件的两个对角线所成的角度。另外，也可包括传感器基板保持部，所述传感器基板保持部对安装有摄像元件的传感器基板进行保持，传感器基板保持部以摄像元件的对角线的方向成为与中央准直透镜的光轴垂直的面内的各周边准直透镜的光轴的方向的方式，将传感器基板保持于与中央准直透镜的光轴垂直的面内。
由此，即使在摄影透镜的视场角发生了变化的情况下，也可使周边测定图的图像在摄像元件的角落部成像，从而可高精度地进行透镜单元与传感器基板的相对位置的调整。
在本发明的相机模块制造装置中，也可包括保持透镜单元的透镜单元保持部，各周边光学单元配置成各周边准直透镜的焦点位置与中央光学单元的中央准直透镜的焦点位置处于同一位置，透镜单元保持部以中央准直透镜的焦点位置与各周边准直透镜的各焦点位置重合于摄影透镜的入射光瞳的位置的方式，来保持透镜单元，中央光学单元的中央准直透镜使中央测定图的像穿过摄影透镜的入射光瞳而在摄像元件的中央部成像，周边光学单元的各周边准直透镜使各周边测定图的像穿过摄影透镜的入射光瞳而在摄像元件的不同的周边部分别成像。另外，透镜单元保持部也可以下述方式来保持透镜单元，即，摄影透镜的光轴与中央准直透镜的光轴成为同一轴，且中央准直透镜的焦点位置与各周边准直透镜的各焦点位置重合于摄影透镜的入射光瞳的中心位置。
如此，通过以中央准直透镜的焦点位置与各周边准直透镜的各焦点位置重合于摄影透镜的入射光瞳的中心位置的方式来保持透镜单元，中央准直透镜与摄影透镜构成中央测定图侧光学系统，各周边准直透镜与摄影透镜分别构成周边测定图侧光学系统。而且，中央准直透镜使中央测定图的像穿过摄影透镜的入射光瞳而在摄像元件的摄像面上成像，将中央测定图相对于与中央准直透镜的光轴垂直的面而倾斜地配置，由此，根据从中央准直透镜的光轴计起的与光轴正交的方向的距离而成像高度不同的像在摄像元件的摄像面上成像。同样地，周边准直透镜使周边测定图的像穿过摄影透镜的入射光瞳而在摄像元件的摄像面上成像，将周边测定图相对于与周边准直透镜的光轴垂直的面而倾斜地配置，由此，根据从周边准直透镜的光轴计起的与光轴正交的方向的距离而成像高度不同的像在摄像元件的摄像面上成像。因此，利用一次摄像便可精度良好地进行空间频率响应等聚焦评估值的计算。由此，可以短时间对透镜单元与传感器基板进行调整，从而可进一步提高生产性。
发明的效果
本发明的相机模块制造装置，可以短时间进行透镜单元与传感器基板的相对位置的调整，实现生产性的提高，并且可以简单的方法应对所要制造的相机模块的机型的变更。
附图说明
[图1]图1是实施方式的相机模块制造装置的侧面图。
[图2]图2是表示实施方式的相机模块制造装置的中央光学单元的结构的立体图。
[图3]图3是表示实施方式的相机模块制造装置的周边光学单元的结构的立体图。
[图4]图4是表示实施方式的相机模块制造装置的中央光学单元与多个周边光学单元的配置的立体图。
[图5]图5是表示保持于实施方式的相机模块制造装置的传感器基板上所安装的摄像元件与周边准直透镜的光轴方向的关系的平面图。
[图6]图6是实施方式的相机模块制造装置的光学模块的平面图。
[图7]图7是从图6所示的B-B观看实施方式的相机模块制造装置的光学模块的立面图。
[图8]图8是表示中央测定图的图案的平面图。
[图9]图9是表示周边测定图的图案的平面图。
[图10]图10是表示通过实施方式的相机模块制造装置而装配的相机模块的立体图。
[图11]图11是表示来自中央光学单元与周边光学单元的光穿过摄影透镜而到达摄像元件的摄像面的光路的立面图，且是从图6所示的B-B观看光路的图。
[图12]图12是表示在摄像元件的摄像面上成像的中央测定图的像与周边测定图的像的平面图。
[图13](a)是实施方式的相机模块制造装置的中央光学单元的整体光路图，(b)是摄像面附近的局部详细光路图。
[图14]图14是图12所示的中央测定图的像的放大平面图。
[图15]图15是表示空间频率响应相对于图14所示的中央测定图的测量点位置的变化的图表。
[图16](a)是实施方式的相机模块制造装置的周边光学单元的整体光路图，(b)是摄像面附近的局部详细光路图。
[图17]图17是图12所示的周边测定图的像的放大平面图。
[图18]图18是表示空间频率响应相对于图17所示的周边测定图的测量点位置的变化的图表。
[图19]图19是表示摄影透镜的成像面与摄像元件的摄像面之间存在高度偏离和倾斜时的、空间频率响应相对于摄像元件的中央部和周边部的摄影透镜的成像面与摄像元件的摄像面的高度偏离ΔH的变化的图表。
[图20]图20是表示摄影透镜的成像面与摄像元件的摄像面被调整为大致同一面时的、空间频率响应相对于摄像元件的中央部和周边部的摄影透镜的成像面与摄像元件的摄像面的高度偏离ΔH的变化的图表。
[图21]图21是表示另一实施方式的中央测定图的图案的平面图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式的相机模块制造装置100进行说明。首先，参照图1～图10对相机模块制造装置100的结构进行说明。
如图1所示，相机模块制造装置100将装入有摄影透镜41的透镜单元40、与安装有摄像元件52的传感器基板51予以接合来制造相机模块50。相机模块制造装置100包括：光学模块10；机械臂(robot arm)45，保持透镜单元40；载台(stage)55，在上表面保持传感器基板51；六轴致动器(actuator)56，使载台55的位置沿六轴方向移动；以及控制部57，控制六轴致动器56。此处，机械臂45构成透镜单元保持部，载台55构成传感器基板保持部。在以下的说明中，如图2所示，将装入中央光学单元30的中央测定图32的倾斜方向设为X方向，将在水平面上与X方向正交的方向设为Y方向，将垂直方向设为Z方向，将Z方向+侧设为上侧，将Z方向-侧设为下侧而进行说明。
如图1所示，光学模块10包括：底座11；引导板12，安装于底座11的下侧的面；中央光学单元30，安装于底座11的中央的下表面；以及四个周边光学单元35，经由托架15而安装于引导板12。
如图2所示，中央光学单元30是在圆筒状的壳体中配置中央准直透镜31、相对于与中央准直透镜31的光轴31a垂直的面倾斜地配置的中央测定图32、以及包括发光二极管(Light Emitting Diode，LED)等的光源36并设为一体而成。另外，如图3所示，周边光学单元35也是在圆筒状的壳体中配置周边准直透镜33、相对于与周边准直透镜33的光轴33a垂直的面倾斜地配置的周边测定图34、以及包括LED等的光源36并设为一体而成。关于中央测定图32、周边测定图34，将在后文详细说明。再者，在以下的说明中，将沿着周边准直透镜33的光轴33a而在周边测定图34的表面从光学模块10的中心朝向外周延伸的方向设为R1～R4，将在周边测定图34的表面与R1～R4正交的方向设为S1～S4。
如图4所示，中央光学单元30配置成在光学模块10的中心中央准直透镜31的光轴31a延伸的方向成为Z方向。各周边光学单元35配置成各周边准直透镜的各光轴33a相对于中央光学单元30的中央准直透镜31的光轴31a倾斜。另外，关于中央光学单元30与周边光学单元35以下述方式而分别安装于底座11与引导板12，即，装入至中央光学单元30的中央准直透镜31的光轴31a与装入至各周边光学单元35的各周边准直透镜33的各光轴33a在一点29处交叉，且中央准直透镜31与周边准直透镜33的各焦点31f、33f位于一点29。此处，详细情况将在后文说明，如图1中由箭头101、102所示，各周边光学单元35以各周边准直透镜33的光轴33a相对于中央准直透镜31的光轴的倾斜角度能够变更的方式安装于引导板12。
如图4、图5所示，各周边光学单元35配置成，与中央准直透镜31的光轴31a垂直的面内的邻接的周边准直透镜33的光轴33a所成的角度成为长方形的摄像元件的两个对角线52a、52b所成的角度θ1、θ2。此处，角度θ1、角度θ2是两个对角线52a、52b所成的角度内的较小的角度与较大的角度。因此，若将四个周边光学单元35各自的周边准直透镜33的各光轴33a延伸的方向设为T1～T4，则以摄像元件52的中心穿过中央准直透镜31的光轴31a，摄像元件52的长边与短边分别成为X方向、Y方向的方式设置摄像元件52。摄像元件52的两个对角线52a、52b延伸的方向成为与中央准直透镜31的光轴31a垂直的面内的各方向T1～T4。
如图6所示，两个引导板12以相互所成的角度成为θ1、θ2的方式安装于四方的底座11的下表面。此处，四方的底座11的各边配置成朝向X方向及Y方向延伸。因此，当以四方的底座11的各边的方向与摄像元件52的长边及短边的各方向对准的方式设置摄像元件52时，两个引导板12的延伸方向是摄像元件52的两个对角线52a、52b的延伸方向，且成为与中央准直透镜31的光轴31a垂直的面内的各方向T1～T4。
如图7所示，各引导板12是下表面被切成以一点29为中心的圆弧状的平板，且设有沿着圆弧状的切口在以一点29为中心的圆弧上延伸的引导槽13。另外，在引导槽13的外周侧呈圆弧状地排列设置有销孔14，所述销孔14将安装有周边光学单元35的托架15的位置固定。销16嵌入至引导槽13中并被引导槽13引导，从而安装有周边光学单元35的托架15呈圆弧状移动。另外，通过使固定销17在托架15上所设置的孔与引导板12的销孔14穿通而固定在规定的角度位置。
引导槽13配置成以一点29为中心的圆弧状。另外，引导板12沿摄像元件52的两个对角线52a、52b延伸的方向延伸。因此，周边光学单元35在摄像元件52的包含两个对角线52a、52b的垂直面内，在周边准直透镜33的光轴33a穿过一点29的状态下，在摄影透镜41的上部如箭头101、102所示那样呈圆弧状移动。
接着，对中央测定图32及周边测定图34进行说明。如图8所示，中央测定图32在光透过的透明玻璃板的表面设有遮挡光的遮光部32s。中央测定图32的Y方向的+侧一半成为光透过的透光部32t，Y方向的-侧的一半成为光不会透过的遮光部32s。遮光部32s例如既可通过黑色的铬蚀刻(chrome etching)而构成，也可通过涂布黑色的涂料而构成。在透光部32t与遮光部32s之间，构成沿X方向延伸的中央边缘(edge)32e。
如图2所示，中央测定图32以下述方式倾斜地安装于中央光学单元30的框体的内部，即，中央准直透镜31的光轴31a穿过X方向中央的中心位置32i，远端32f成为倾斜方向上侧，近端32n成为倾斜方向下侧。因此，图8所示的中央边缘32e成为穿过中央准直透镜31的光轴31a且朝向倾斜方向延伸的边缘。
如图9所示，周边测定图34配置成，使三角形的透光部34t与三角形的遮光部34s在R1～R4方向、及正交的S1～S4方向上交替地邻接。遮光部34s例如既可通过黑色的铬蚀刻而构成，也可通过涂布黑色的涂料而构成。在R1～R4轴的两侧邻接地配置的三角形的遮光部34s与透光部34t之间，形成有沿R1～R4方向延伸的第一边缘34e1。另外，在三角形的遮光部34s与在R1～R4方向上邻接的三角形的透光部34t之间，形成有沿S1～S4方向延伸的第二边缘34e2。另外，在三角形的透光部34t的相对于R1～R4而倾斜45度的方向上，形成有第三边缘34e3。
如图3所示，各周边测定图34以下述方式而倾斜地安装于周边光学单元35的框体的内部，即，各周边准直透镜33的各光轴33a穿过R1～R4方向中央的各中心位置34i，远端34f成为倾斜方向上侧，近端34n成为倾斜方向下侧。因此，如图9所示，第一边缘34e1成为穿过周边准直透镜33的光轴33a且朝向倾斜方向延伸的边缘，第二边缘34e2与第三边缘34e3成为沿与第一边缘34e1交叉的方向延伸的边缘。
如图10所示，相机模块50将装入有摄影透镜41的透镜单元40、与安装有摄像元件52的传感器基板51利用紫外线硬化型接着剂接合而成。
被装入至透镜单元40的摄影透镜41的上表面的入射光瞳42是供来自中央准直透镜31与各周边准直透镜33的光入射的区域。
摄像元件52将摄影透镜41在摄像面53上形成的像转换成电性图像信号。在传感器基板51，安装有输出来自摄像元件52的图像信号的输出端子54。输出端子54连接于控制部57，摄像元件52所输出的图像信号被输入至控制部57。
如图1所示，在光学模块10的下侧，设有：六轴致动器56，被安装于基台110上；载台55，被安装于六轴致动器56的上侧，且在上表面保持传感器基板51；以及机械臂45，配置在载台55的上侧与光学模块10的下侧之间，来保持透镜单元40。再者，光学模块10经由未图示的框架而安装于基台110。
六轴致动器56在内部包括六个步进马达(stepping motor)，驱动各步进马达来使安装于上侧的载台55沿X方向、Y方向、Z方向及绕X轴、绕Y轴、绕Z轴这六个方向移动。六轴致动器56连接于控制部57，各步进马达根据来自控制部57的指令而运行。再者，并不限于步进马达，也可通过伺服马达(servo motor)来进行载台55的驱动。
载台55在上表面包括保持传感器基板51的未图示的支架(holder)，在上表面保持传感器基板51。再者，载台55也可在上表面真空吸附传感器基板51。载台55的支架以摄像元件52的中心穿过中央准直透镜31的光轴31a，摄像元件52的长边及短边分别成为X方向、Y方向的方式将传感器基板51保持于载台55的上表面。因此，当将传感器基板51设置在载台55上时，摄像元件52的两个对角线52a、52b的延伸方向成为与中央准直透镜31的光轴31a垂直的面内的四个周边光学单元35各自的周边准直透镜33的各光轴33a延伸的方向T1～T4。
机械臂45在前端包括包夹保持透镜单元40的夹盘(chuck)46。机械臂45与夹盘46一同通过未图示的驱动装置而沿X、Y、Z方向移动。机械臂45在透镜单元40的贮存库(storage)中使前端的夹盘46运行，来包夹拾取(pick up)透镜单元40，并移动至被保持于载台55上的传感器基板51的上方，将透镜单元40保持于传感器基板51上侧的位置。
控制部57是在内部具有中央处理器(Central Processing Unit，CPU)58与存储器(memory)59的计算机(computer)，所述CPU 58进行信息处理，所述存储器59保存动作程序或数据等。六轴致动器56、机械臂45、光源36连接于控制部57，根据控制部57的指令来运行。另外，摄像元件52连接于控制部57，摄像元件52所输出的图像信号被输入至控制部57。
控制部57通过机械臂45来将透镜单元40保持于传感器基板51的上侧的规定位置，通过六轴致动器56来调整载台55的上表面在X方向、Y方向、Z方向及绕X轴、绕Y轴、绕Z轴的位置，来调整透镜单元40与传感器基板51在X方向、Y方向、Z方向及绕X轴、绕Y轴、绕Z轴的相对位置。
接着，参照图11～图20对如上所述那样构成的相机模块制造装置100的动作进行说明。
如图1所示，首先将传感器基板51载置于载台55的上表面，使传感器基板51保持于载台55的上表面。在传感器基板51的与透镜单元40的接合部涂布紫外线硬化型的接着剂。
控制部57通过机械臂45在贮存库中拾取透镜单元40，并使其移动至被保持于载台55上表面的传感器基板51的上方。控制部57利用机械臂45来保持透镜单元40，以使摄影透镜41的光轴41a与中央准直透镜31的光轴31a呈同一轴，且中央准直透镜31的焦点31f与各周边准直透镜33的各焦点33f所处的一点29重合于摄影透镜41的入射光瞳42的中心位置。
接着，控制部57使六轴致动器56运行，而将摄像元件52的摄像面53的位置设定为规定的初始位置。规定的初始位置例如也可为设计尺寸的位置。
如之前所说明那样，载台55的支架以下述方式来保持传感器基板51，即，摄像元件52的两个对角线52a、52b延伸的方向成为与中央准直透镜31的光轴31a垂直的面内的四个周边光学单元35各自的周边准直透镜33的各光轴33a延伸的方向T1～T4。因此，当将传感器基板51设置在载台55上时，各周边光学单元35的各周边准直透镜33的各光轴33a位于摄像元件52的包含两个对角线52a、52b的垂直面内。
图11是从图6所示的B-B观看的光学模块10的侧面图，且是表示摄像元件52的包含对角线52a的垂直面内的光路的图。如图11所示，入射至中央光学单元30的中央测定图32的光穿过中央准直透镜31而从入射光瞳42入射至摄影透镜41，并到达摄像元件52的中央部分，如图12所示，在摄像元件52的摄像面53中央部分形成中央测定图32的像81。像81包含：透过中央测定图32的透光部32t的白的半圆的像82；光被遮光部32s遮挡的黑的像83；以及白的半圆的像82与黑的像83的边界线的像84。像84是中央测定图的中央边缘32e的图像。
在装配使用视场角为α1的摄影透镜41的相机模块50时，由于摄影透镜41的焦距长，因此摄像元件52设置为与摄影透镜41在Z方向上的距离长的P1的高度。另外，周边光学单元35设置成光轴33a的方向即T1与T3所成的角度成为与摄影透镜41的视场角相同的α1。通过如此设置摄像元件52与周边光学单元35，周边光学单元35的周边测定图34的图像在摄像元件52的四角落成像。即，如图12所示，入射至四个周边光学单元35的各周边准直透镜33的光穿过各周边准直透镜33而从入射光瞳42入射至摄影透镜41，并到达摄像元件52的四角落的周边部分，如图12所示，在摄像元件52的摄像面53的四个周边部分形成周边测定图34的像91。像91包含：透过周边测定图34的透光部34t的白的三角形的像92；光被遮光部34s遮挡的黑的像93；以及白的像92与黑的像93的边界线的像94～96。像94～96是周边测定图34的第一边缘34e1～第三边缘34e3的图像。
另外，在装配使用视场角为α2的摄影透镜411的相机模块50时，由于摄影透镜411的焦距短，因此摄像元件52设置为与摄影透镜41在Z方向上的距离短的P2的高度。另外，周边光学单元35设置成光轴33a的方向即T1与T3所成的角度成为与摄影透镜41的视场角相同的α2。由此，在装配使用视场角比摄影透镜41广的摄影透镜411的相机模块50的情况下，也可与使用视场角α1的摄影透镜41的情况同样地，使周边光学单元35的周边测定图34的图像在摄像元件52的四角落的周边部成像。
此处，对中央光学单元30的详细情况、以及通过中央光学单元30而在摄像面53的中央部成像的像81的详细情况进行说明。
如图13(a)所示，中央准直透镜31的焦点31f位于摄影透镜41侧。透镜单元40以中央准直透镜31的焦点31f重合于摄影透镜41的入射光瞳42的中心位置的方式受到保持。由此，中央准直透镜31与摄影透镜41构成中央测定图侧远心光学系统。而且，透过中央测定图32的主光线利用中央准直透镜31而朝向焦点31f收聚，并从摄影透镜41的入射光瞳42入射至摄影透镜41，从而如图13(b)所示，中央测定图32的图案在成像面65上成像。
透过中央准直透镜31的光轴31a所穿过的中央测定图32的中心位置32i的光线如图13(a)、图13(b)中以实线所示的光路61那样前进，中心位置32i的图案在基准成像面65i的光轴31a附近的中心部成像。
另一方面，由于中央测定图32是相对于与中央准直透镜31的光轴31a正交的面而倾斜地配置，因此透过中央测定图32的远端32f的光线如图13(a)、图13(b)中以虚线所示的光路62那样前进，远端32f的图案在比基准成像面65i更靠上侧的上端成像面65n上，在从光轴31a沿与光轴31a正交的X方向偏离-ΔX的位置处成像。
另外，透过中央测定图32的近端32n的光线如图13(a)、图13(b)中以一点划线所示的光路63那样前进，近端32n的图案在比基准成像面65i更靠下侧的下端成像面65f上，在从光轴31a沿与光轴31a正交的X方向偏离+ΔX的位置处成像。
因此，在通过六轴致动器56而调整了传感器基板51的高度，以使摄像面53处于基准成像面65i的高度的情况下，如图14的中央部那样，中央测定图32的中心位置32i的中央边缘32e作为无模糊的清晰(sharp)的像84i而在摄像面53上成像，远端32f与近端32n的中央边缘32e作为模糊的像84f、84n而在摄像面53上成像。
如图14所示，在摄像面53上成像的中央测定图32的像81由摄像元件52转换为中央图像信号并被输入至控制部57。控制部57如图14所示，沿着X方向而以规定的间隔来对中央边缘32e的部分的像设定测量点85。而且，控制部57计算对在各测量点85是否聚焦进行评估的聚焦评估值。在本实施方式中，设使用空间频率响应来作为聚焦评估值而进行说明，但并不限于此，例如也可使用对比度(contrast)等其他的聚焦评估值。
控制部57使用所计算出的各测量点85的空间频率响应，如图15所示，生成包含线a的中央部离焦图(through-focus graph)，所述线a表示空间频率响应相对于摄像面53的中央部的测量点85的X方向位置的变化。
如此，在中央光学单元30中，由于中央测定图32相对于与中央准直透镜31的光轴31a垂直的面而倾斜地配置，因此摄影透镜41的中央测定图32的成像面65的高度相对于从摄影透镜41的光轴41a计起的与光轴41a正交的方向的距离，而如上端成像面65n、基准成像面65i、下端成像面65f那样变化。因此，利用一次摄像便可获取摄影透镜41的成像面65的高度不同的多个中央测定图32的像81，利用一次摄像，便可生成图15所示那样的中央部离焦图。
接着，对周边光学单元35的详细情况、以及通过周边光学单元35而在摄像面53的周边部成像的像91的详细情况进行说明。以下，对使用视场角为α1且焦距长的摄影透镜41的情况进行说明，使用视场角为α2且焦距短的摄影透镜411的情况也同样。
与中央光学单元30同样，周边光学单元35的周边准直透镜33的焦点33f位于摄影透镜41侧，周边准直透镜33的焦点33f重合于摄影透镜41的入射光瞳42的中心位置，周边准直透镜33与摄影透镜41构成周边测定图侧远心光学系统。如图16(a)所示，透过周边测定图34的主光线利用周边准直透镜33而朝向焦点33f收聚，并从摄影透镜41的入射光瞳42入射至摄影透镜41，周边测定图34的图案如图16(b)所示，在成像面75上成像。
透过周边准直透镜33的光轴33a所穿过的周边测定图34的中心位置34i的光线如图16(a)、图16(b)中以实线所示的光路71那样前进，中心位置34i的图案在基准成像面75i上成像。
另一方面，由于周边测定图34是相对于与周边准直透镜33的光轴33a正交的面而倾斜地配置，因此透过周边测定图34的远端34f的光线如图16(a)、图16(b)中以虚线所示的光路72那样前进，远端32f的图案在比基准成像面75i更靠上侧的上端成像面75n上，在比中心位置34i的图案所成像的位置更朝向周边部偏离+ΔR的位置处成像。
另外，透过周边测定图34的近端34n的光线如图16(a)、图16(b)中以一点划线所示的光路73那样前进，近端34n的图案在比基准成像面75i更靠下侧的下端成像面75f上，在比中心位置34i的图案所成像的位置更朝向中央部侧偏离-ΔR的位置处成像。
因此，在通过六轴致动器56而调整了传感器基板51的高度，以使摄像面53处于基准成像面75i的高度的情况下，如图17所示，中心位置34i附近的第一边缘34e1作为无模糊的清晰的像94i而在周边部的摄像面53上成像，远端32f与近端32n的第一边缘34e1作为模糊的像94f、94n而在摄像面53上成像。
如图17所示，控制部57沿着R1的方向而以规定的间隔来对第一边缘34e1～第三边缘34e3的部分的像94～96分别设定测量点97。而且，控制部57在各测量点97处计算空间频率响应，如图18所示，生成线b1，所述线b1表示空间频率响应相对于摄像面53的周边部的测量点97的R1方向位置的变化。同样地，控制部57对于沿R2～R4的各方向延伸的各周边部，也生成同样的离焦图。而且，使关于R1～R4的各方向的各线b1～b4重合，生成图18所示的周边部离焦图。
与中央光学单元30同样，在周边光学单元35中，各周边测定图34也是相对于与各周边准直透镜33的各光轴33a垂直的面而倾斜地配置，因此摄影透镜41的各周边测定图34的成像面75的高度相对于从摄影透镜41的光轴41a计起的与光轴41a正交的方向的距离，而如上端成像面75n、基准成像面75i、下端成像面75f那样变化。因此，利用一次摄像，便可获取摄影透镜41的成像面75的高度不同的多个周边测定图34的像91，利用一次摄像，便可生成图18所示的周边部离焦图。
控制部57使用图15所示的中央部离焦图以及图13(b)所示的成像面65的高度与X方向距离的关系，将图11的线a转换成图19(a)所示的线c。此处，线c是表示空间频率响应相对于中央部的摄影透镜41的成像面65与摄像元件52的摄像面53的高度偏离ΔH的变化的线。另外，同样地，将图18所示的线b1～b4由图19(a)所示的线d1转换成线d4。此处线d1～线d4是表示空间频率响应相对于各周边部的摄影透镜41的成像面75与摄像元件52的摄像面53的高度偏离ΔH的变化的线。
参照图19(a)可判断为：线c在高度偏离ΔH1处，空间频率响应达到最大值，由于ΔH1为负(minus)，因此如图19(b)所示，摄像面53的中央部相对于摄影透镜41的成像面65而低ΔH1。另外，可判断为：线d1、d3也是在高度偏离ΔH1处，空间频率响应达到最大值，因此在R1、R3方向的周边部，摄像面53相对于摄影透镜41的成像面75而低ΔH1。同样地，可判断为：线d2、d4分别在高度偏离ΔH3、ΔH2处，空间频率响应达到最大，因此在R2、R4方向的周边部，摄像面53相对于摄影透镜41的成像面75而分别低ΔH3、ΔH2。
此处，由于摄影透镜41的成像面65、75为同一面，且如图19(b)所示，ΔH3的绝对值>ΔH1的绝对值>ΔH2的绝对值，因此如图19(b)所示那样可知的是，摄像面53相对于摄影透镜41的成像面65、75而在中央部低了高度ΔH1，在R2-R4方向上，以R2侧变低的方式倾斜。
控制部57基于图19(a)、图19(b)所示的数据来使六轴致动器56运行，以使摄像面53稍许上升，并且消除R2-R4方向的倾斜。
通过此动作，如图20(b)所示，在摄像面53与摄影透镜41的成像面65、75呈大致同一面的情况下，如图20(a)所示，线c、d1～d4全部在高度偏离ΔH为零的位置处达到最大值。
如此，当摄像元件52的摄像面53与摄影透镜41的成像面65、75成为大致同一面后，保持此状态，控制部57通过未图示的紫外线发光装置来朝向接着剂照射紫外线，使接着剂硬化而将透镜单元40与传感器基板51予以接合，来完成相机模块50的装配。
如以上所说明那样，在本实施方式的相机模块制造装置100中，控制部57利用一次摄像，分别从摄像元件52导入摄影透镜41的成像面65、75的高度不同的中央测定图32的像81与多个周边测定图34的像91，而作为中央图像信号、周边图像信号。而且，可进行图15所示的中央部离焦图与图18所示的周边部离焦图的生成、图19所示的曲线的生成，并可进行摄像面53的高度与倾斜的调整，所述曲线表示空间频率响应相对于摄影透镜41的成像面65、75与摄像元件52的摄像面53的高度偏离ΔH的变化。如此，本实施方式的相机模块制造装置100利用一次摄像，便可在摄像元件52的中央部与多个周边部，获取空间频率响应相对于摄影透镜41的成像面65、75与摄像元件52的摄像面53的高度偏离ΔH的变化特性，可同时进行透镜单元40与传感器基板51的高度方向及倾斜方向的调整。由此，可更短时间地进行透镜单元40与传感器基板51的相对位置的调整，从而可进一步提高生产性。
另外，在本实施方式的相机模块制造装置100中，周边光学单元35构成为能够在摄像元件52的包含两个对角线52a、52b的垂直面内，在周边准直透镜33的光轴33穿过一点29的状态下，在摄影透镜41的上部如箭头101、102所示那样呈圆弧状移动。如此，由于各周边光学单元35的周边准直透镜33的光轴33a相对于中央准直透镜31的光轴31a的倾斜角度能够变更，因此通过配合摄影透镜41的视场角来变更倾斜角度，可使周边测定图34的图像在摄像元件52的四角落的周边部成像，从而可以简单的方法应对装入有视场角、或者焦距不同的摄影透镜41的相机模块50的制造。
另外，在本实施方式的相机模块制造装置100中，以中央准直透镜31的焦点31f的位置与周边准直透镜33的焦点33f的位置重合于摄影透镜41的入射光瞳42的中心位置的方式，来保持透镜单元40，由此，中央准直透镜31与摄影透镜41构成中央测定图侧远心光学系统，周边准直透镜33与摄影透镜41构成周边测定图侧远心光学系统。而且，设为下述结构：中央准直透镜31、周边准直透镜33使中央测定图32、周边测定图34的像穿过摄影透镜41的入射光瞳42而在摄像元件52的中央部、周边部成像。因此，即使将中央测定图32、周边测定图34相对于与光轴31a、33a垂直的面而分别倾斜地配置，在摄像元件52的摄像面53上成像的中央测定图32的像81、周边测定图34的像91的大小也不会发生变化。因此，可减少误差因素而提高精度，从而可精度良好地进行空间频率响应的计算。
再者，中央准直透镜31与摄影透镜41、以及周边准直透镜33与摄影透镜41也可不分别构成远心光学系统。在此情况下，中央准直透镜31、周边准直透镜33也使中央测定图32、周边测定图34的像穿过摄影透镜41的入射光瞳42而在摄像元件52的中央部、周边部成像，将中央测定图32、周边测定图34分别相对于与中央准直透镜31的光轴31a、周边准直透镜33的光轴33a垂直的面倾斜地配置，由此根据从中央准直透镜31的光轴31a计起的与光轴31a正交的方向的距离而成像高度不同的像在摄像元件52的摄像面上成像，根据从周边准直透镜33的光轴33a计起的与光轴33a正交的方向的距离而成像高度不同的像在摄像元件52的摄像面上成像。因此，利用一次摄像，便可精度良好地进行空间频率响应等聚焦评价值的计算。由此，可以短时间对透镜单元与传感器基板进行调整，从而可进一步提高生产性。
另外，在此情况下，如图21所示，在中央测定图32安装知晓绝对位置的刻度32m，在周边测定图34也安装同样的刻度，参照所述刻度32m进行空间频率响应的计算，由此可成为与制成远心光学系统时同样的精度。
再者，图13(a)所示的、中央测定图32的远端32f与近端32n之间的沿着中央准直透镜31的光轴31a的高度差A1跟上端成像面65n与下端成像面65f之间的高度差A2的比率(A1/A2)、与中央准直透镜31的焦距f1与摄影透镜41的焦距f2的比率成为下述式(1)那样的关系。
A1/A2＝(f1/f2)2－－－(1)
同样地，图16(a)所示的周边测定图34的远端34f与近端334n之间的沿着周边准直透镜33的光轴33a的距离差B1跟上端成像面75n与下端成像面75f之间的高度差B的比率(B1/B2)、与周边准直透镜33的焦距g1与摄影透镜41的局部焦距f3的比率成为下述式(2)那样的关系。
B1/B2＝(g1/f3)2－－－(2)
此处，局部焦距f3例如是将相对于光轴41a的视场角设为θ而以f3＝f2/cos(θ)来表示的局部性的焦距。
此处，上端成像面65n、75n与下端成像面65f、75f之间的高度差A2、B2是传感器基板51的高度调整范围。因此，基于摄影透镜41的焦距f2、局部焦距f3来使中央测定图32、周边测定图34的相对于与光轴31a、33a垂直的面的角度和长度发生变化，由此来调整高度差A2、B2，从而能够配合摄影透镜41来调整传感器基板51的高度调整范围。
另外，在本实施方式的相机模块制造装置100中，设为下述情况进行说明，即，控制部57以摄影透镜41的光轴41a与中央准直透镜31的光轴31a为同一轴、且中央准直透镜31的焦点31f的位置与各周边准直透镜33的各焦点33f的位置重合于摄影透镜41的入射光瞳42的中心位置的方式，来保持透镜单元40，但并不限于此。只要各焦点31f、33f的位置重合于入射光瞳42的中心位置，则摄影透镜41的光轴41a也从与中央准直透镜31的光轴31a为同一轴偏离。另外，并不限于摄影透镜41的入射光瞳42的中心位置，也可以中央准直透镜31的焦点31f的位置与各周边准直透镜33的各焦点33f的位置重合于入射光瞳42的区域的范围的方式，来保持透镜单元40。
另外，在本实施方式的照相机模块制造装置100中，设为下述情况进行了说明，即，各周边光学单元35配置成与中央准直透镜31的光轴31a垂直的面内的邻接的周边准直透镜33的光轴33a所成的角度成为长方形的摄像元件的两个对角线52a、52b所成的角度θ1、θ2，但不限于此，只要与对角线52a、52b所成的角度θ1、θ2大致对准，则也可未必与角度θ1、θ2一致。例如，只要配置成与中央准直透镜31的光轴31a垂直的面内的邻接的周边准直透镜33的光轴33a交叉，则各光轴所成的角度也可并非对角线52a、52b所成的角度θ1、θ2。
另外，在本实施方式的相机模块制造装置100中，设为下述情况进行了说明，即，通过六轴致动器56来调整载台55的X方向、Y方向、Z方向、绕X轴、绕Y轴、绕Z轴这六方向的位置，来调整传感器基板51相对于透镜单元40的相对位置，但并不限于此。只要可基于摄像元件52对通过中央光学单元30而在摄像元件52的中央部成像的中央测定图32的像进行转换所得的中央图像信号、与摄像元件52对通过多个周边光学单元而在摄像元件52的不同的周边部分别成像的周边测定图34的像进行转换所得的各周边图像信号，来进行透镜单元40与传感器基板51的相对位置的调整，则也可使机械臂45沿六轴方向移动来调整透镜单元40相对于传感器基板51的相对位置。在此情况下，并不限于摄影透镜41的入射光瞳42的中心位置，机械臂45以中央准直透镜31的焦点31f的位置与各周边准直透镜33的各焦点33f的位置重合于入射光瞳42的领域的范围的方式来保持透镜单元40，来调整透镜单元40相对于传感器基板51的相对位置。再者，在摄影透镜41的入射光瞳42的中心位置与中央准直透镜31的焦点31f的位置和各周边准直透镜33的各焦点33f的位置的偏离变得大于规定阈值的情况下，也可中止相对位置的调整。
在此情况下，机械臂45的驱动机构构成移动机构。另外，也可使机械臂45与载台55协调地沿六轴方向移动，来调整透镜单元40与传感器基板51的相对位置。在此情况下，机械臂45的驱动机构与六轴致动器56构成移动机构。如此，移动机构只要是使机械臂45或载台55的其中任一者或两者相对于另一者而相对地移动的机构即可。
符号的说明
10：光学模块
11：底座
12：引导板
13：引导槽
14：销孔
15：托架
16：销
17：固定销
29：一点
30：中央光学单元
31：中央准直透镜
31a、33a、41a：光轴
31f、33f：焦点
32：中央测定图
32e：中央边缘
32f、34f：远端
32i、34i：中心位置
32n、34n：近端
32s、34s：遮光部
32t、34t：透光部
32m：存储器
34：周边测定图
34e1：第一边缘
34e2：第二边缘
34e3：第三边缘
35：周边光学单元
36：光源
40：透镜单元
41、411：摄影透镜
42：入射光瞳
45：机械臂
46：夹盘
50：相机模块
51：传感器基板
52：摄像元件
53：摄像面
54：输出端子
55：载台
56：六轴致动器
57：控制部
58：CPU
59：存储器
61～63、71～73：光路
65、75：成像面
65f、75f：下端成像面
65i、75i：基准成像面
65n、75n：上端成像面
81～84、91～96、84f、84i、84n、94f、94i、94n：像
85、97：测量点
100：相机模块制造装置
110：基台

Claims (6)

1.一种相机模块制造装置，对于装入有摄影透镜的透镜单元与传感器基板的相对位置进行调整，在相对位置经调整的状态下将所述透镜单元与所述传感器基板予以接合，其中，所述传感器基板安装有将所述摄影透镜所成的像转换成图像信号的摄像元件，所述相机模块制造装置的特征在于包括：
光学模块，包括中央光学单元及至少两个周边光学单元，其中，
所述中央光学单元包括：中央准直透镜及相对于与所述中央准直透镜的光轴垂直的面倾斜地配置的中央测定图，使所述中央测定图的像穿过所述中央准直透镜与所述摄影透镜而在所述摄像元件的中央部成像，
所述至少两个周边光学单元包括：周边准直透镜及相对于与所述周边准直透镜的光轴垂直的面倾斜地配置的周边测定图，使所述周边测定图的像穿过所述周边准直透镜与所述摄影透镜而在所述摄像元件的不同的周边部分别成像；以及
控制部，基于中央图像信号与各周边图像信号，来调整所述透镜单元与所述传感器基板的相对位置，其中，所述中央图像信号是所述摄像元件对通过所述中央光学单元而在所述摄像元件的中央部成像的所述中央测定图的像进行转换所得，所述各周边图像信号是所述摄像元件对通过各所述周边光学单元而在所述摄像元件的各周边部成像的各所述周边测定图的像进行转换所得，且
各所述周边光学单元配置成，各所述周边准直透镜的各光轴相对于所述中央光学单元的所述中央准直透镜的光轴倾斜，并且，其倾斜角度能够变更。
2.根据权利要求1所述的相机模块制造装置，其特征在于，
各所述周边光学单元配置成，与所述中央准直透镜的光轴垂直的面内的邻接的所述周边准直透镜的光轴交叉。
3.根据权利要求2所述的相机模块制造装置，其特征在于，
所述摄像元件为长方形，
各所述周边光学单元配置成，与所述中央准直透镜的光轴垂直的面内的邻接的所述周边准直透镜的光轴所成的角度，成为所述摄像元件的两个对角线所成的角度。
4.根据权利要求2或3所述的相机模块制造装置，其特征在于还包括：
传感器基板保持部，对安装有所述摄像元件的所述传感器基板进行保持，且
传感器基板保持部以所述摄像元件的对角线的方向成为与所述中央准直透镜的光轴垂直的面内的各所述周边准直透镜的光轴的方向的方式，将所述传感器基板保持于与所述中央准直透镜的光轴垂直的面内。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的相机模块制造装置，其特征在于还包括：
透镜单元保持部，保持所述透镜单元，且
各所述周边光学单元配置成，各所述周边准直透镜的焦点位置与所述中央光学单元的所述中央准直透镜的焦点位置处于同一位置，
所述透镜单元保持部以所述中央准直透镜的焦点位置与各所述周边准直透镜的各焦点位置重合于所述摄影透镜的入射光瞳的位置的方式，来保持所述透镜单元，
所述中央光学单元的所述中央准直透镜，使所述中央测定图的像穿过所述摄影透镜的所述入射光瞳而在所述摄像元件的中央部成像，
所述周边光学单元的各所述周边准直透镜，使各所述周边测定图的像穿过所述摄影透镜的所述入射光瞳而在所述摄像元件的不同的周边部分别成像。
6.根据权利要求5所述的相机模块制造装置，其特征在于，
所述透镜单元保持部以下述方式来保持所述透镜单元，即，
所述摄影透镜的光轴与所述中央准直透镜的光轴成为同一轴，且
所述中央准直透镜的焦点位置与各所述周边准直透镜的各焦点位置重合于所述摄影透镜的所述入射光瞳的中心位置。
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