JP2008187437A - 撮像モジュール及び調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影光学系から撮像素子まで含めた全体として高性能であり、かつ小型の撮像モジュールを提供する。
【解決手段】レンズ鏡筒ユニット２と撮像回路ユニット１を一体化しており、この撮像回路ユニット１内には、被写体像をデジタル画像データとして出力する撮像素子ユニット５１が設けられている。撮像素子ユニット５１は、被写体像を光電変換する撮像素子６１と、この出力信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換回路２０２と、レンズ鏡筒ユニット２と撮像回路ユニット１の整合をとるための調整値を記憶する記憶回路２０５と、調整値に応じてＡ／Ｄ変換回路２０２の出力を補正するトリミング回路２０４を具備している。撮像モジュール１００の調整値が、撮像モジュール１００内に保持され、撮像モジュール１００と一体となる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、撮像モジュール及び調整装置に関し、詳しくはレンズユニットと撮像回路ユニットからなる、いわゆる撮像モジュールと、この撮像モジュールの調整装置に関する。

デジタルカメラ等の撮像装置は複数のユニットの組み合わせから構成されている。その中で、特に、レンズユニットと撮像回路ユニットを複合した撮像モジュールは、撮像装置の主要部分である。近年では、この撮像モジュール単体でも取引対象となってきている。

ところで、近年、デジタルカメラは小型化が進んでおり、撮像モジュールに関しても、小型化の要求が強くなってきており、撮像素子パッケージとその周辺回路パッケージを実装基板上に効率的に配置する技術が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。また、撮像モジュール単体で取引する場合には、レンズユニットと撮像回路ユニットを合体し、両者の撮像モジュールの整合性について精度が確保されていることが必要である。特許文献３には、トータルとして高い光学性能を有する撮像モジュールを実現するために、撮影光学系の光学性能を示すパラメータの値を撮像素子で検出し、その検出値に基づいて撮像素子の位置を光軸に平行に移動させることが開示されている。
特開２００３−２１９２２７号公報 特開２００５−０８５９７６号公報 特開２０００−０５０１４６号公報

上述の如く、撮像モジュールの小型化に関して、種々の提案がなされているが、撮像系の電気回路としては、撮像素子以外に撮像素子駆動回路、アナログ信号処理回路、ＡＤ変換回路等、種々の回路が必要である。このため、それぞれのＩＣパッケージを基板上に配置する従来の実装方法では、基板面積が大きくなり、撮像モジュールの小型は困難であった。また、レンズユニットと撮像回路ユニットを一体化した際の整合性の問題は、機械的な調整だけでは十分解決できるものではない。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、撮影光学系から撮像素子まで含めた全体として高性能であり、かつ小型の撮像モジュールおよび調整装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため第１の発明に係わる撮像モジュールは、レンズユニットと撮像回路ユニットを一体化した撮像モジュールにおいて、上記撮像回路ユニットは被写体像をデジタル画像データとして出力する単一の撮像素子パッケージを具備しており、この撮像素子パッケージは、上記被写体像を光電変換する撮像素子と、この撮像素子の出力信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換回路と、上記レンズユニットの光軸と画像中心が一致するように上記Ａ／Ｄ変換回路の出力をトリミング処理する調整回路を含んでいる。

また、第２の発明に係わる撮像モジュールは、上記第１の発明において、上記撮像素子パッケージは、上記トリミング処理の範囲を示すデータを記憶する記憶回路を含む。
さらに、第３の発明に係わる撮像モジュールは、上記第２の発明において、上記記憶回路は不揮発性メモリである。
さらに、第４の発明に係わる撮像モジュールに接続可能な調整装置は、上記第２の発明において、上記記憶回路に上記トリミング処理の範囲を示すデータを記憶させることが可能である。
さらに、第５の発明に係わる撮像モジュールは、上記第１の発明において、上記撮像素子パッケージは、上記レンズユニットの光学収差を記憶する記憶回路を含む。

上記目的を達成するため第６の発明に係わる撮像モジュールは、レンズユニットと撮像回路ユニットを一体化した撮像モジュールにおいて、上記撮像回路ユニットは被写体像をデジタル画像データとして出力する単一の撮像素子パッケージを具備しており、この撮像素子パッケージは、上記被写体像を光電変換する撮像素子と、この撮像素子の出力信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換回路と、上記レンズユニットと上記撮像回路ユニットの整合をとるように上記Ａ／Ｄ変換回路の出力を処理する調整回路を含んでいる。

上記目的を達成するため第７の発明に係わる撮像モジュールは、レンズユニットと撮像回路ユニットを一体化した撮像モジュールにおいて、上記撮像回路ユニットは被写体像をデジタル画像データとして出力する単一の撮像素子パッケージを具備しており、この撮像素子パッケージは、上記被写体像を光電変換する撮像素子と、この撮像素子の出力信号をデジタル変換するＡ／Ｄ回路と、上記レンズユニットと上記撮像回路ユニットの組み合わせに基づく特性データを記憶する記憶回路を含んでいる。

上記目的を達成するため第８の発明に係わる撮像モジュールの調整装置は、レンズユニットと撮像回路ユニットを一体化した撮像モジュールの調整装置において、上記撮像回路ユニット内に配置された被写体像を光電変換する撮像素子の出力に基づいて上記レンズユニットと上記撮像回路ユニットの整合をとるための調整値を求める調整値演算手段と、この演算手段によって求めた上記調整値を上記撮像モジュール内の記憶回路に送信する送信手段を含んでいる。

本発明によれば、レンズユニットと撮像回路ユニットの整合をとり、またはレンズユニットと撮像回路ユニットの組み合わせに基づく特性データに基づいて調整しているので、撮影光学系から撮像素子まで含めた全体として高性能であり、かつ小型の撮像モジュールおよび調整装置を提供することができる。

以下、図面に従って本発明を適用した撮像モジュール、及びその調整装置を用いて好ましい実施形態について説明する。この撮像モジュールは焦点距離可変の撮影光学系と、この撮影光学系によって結像される被写体像を光電変換する撮像素子と、この撮像素子から出力される画像信号を処理するための回路を備えている。また、手振れ量を検出する手振れ検知センサと、このセンサの出力に応じて手振れの影響を除去するための像振れ補正装置も備えている。さらに、この撮像モジュールと組み合わせて使用する調整装置は、撮影光学系の光軸と画像データの画像中心を一致させるためのデータ（トリミング座標）を検出し、撮像モジュール内の記憶回路に書き込みを行う。

図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラの撮像モジュール１００を撮影レンズ側からみた外観斜視図である。撮像モジュール１００は、像ブレ補正機能を有する撮像回路ユニット１とレンズ鏡筒ユニット２とによって構成される。レンズ鏡筒ユニット２は、複数の光学要素からなり、被写体像を結像する撮影光学系２ｂと、この撮影光学系２ｂをその光軸に沿う方向に移動自在に保持する複数の鏡筒等からなるレンズ鏡筒２ａと、このレンズ鏡筒２ａのうち焦点調節用の光学系を保持する鏡筒を駆動するためのフォーカス用モータ２ｃと、レンズ鏡筒２ａのうち変倍動作を行う光学系を保持する鏡筒を駆動するためのズーム用モータ２ｄと、フォーカス用モータ２ｃ及びズーム用モータ２ｄと各対応する鏡筒とを連結し駆動力を伝達する機構部、及び被写体光量を調節する絞りまたはＮＤフィルタを含む光量調節機構等によって構成される。

このレンズ鏡筒ユニット２に対して、撮像回路ユニット１が組みつけられることにより、撮像モジュール１００が構成されることになる。この場合、撮像回路ユニット１の基本構成部材となる基台１０が、レンズ鏡筒ユニット２の基台部に対して固設される。このとき、レンズ鏡筒ユニット２と撮像回路ユニット１との位置関係は、レンズ鏡筒ユニット２の撮影光学系２ｂの光軸が、撮像素子部５１（図２参照）内の撮像素子６１（図４参照）の受光面の中心点に略一致するように、かつ撮影光学系２ｂの光軸が撮像素子部５１の受光面に対して直交するようになっている。なお、後述するように、撮影光学系の２ｂの光軸と撮像素子６１の画像中心は、調整装置３００によって電気的に調整される。

次に、撮像回路ユニット１の構成について、図２を用いて詳述する。この撮像回路ユニット１は、基台１０、第１移動枠１１、第２移動枠３１、第１駆動機構部１４、第２駆動機構部３４および撮像素子ユニット５０から主に構成される。基台１０は、基本構成部材であり、第１移動枠１１は、基台１０に対して変位可能に支持され、第２移動枠３１は、第１移動枠１１に対して変位可能に支持されている。撮像素子ユニット５０は、第２移動枠３１に支持され撮像素子部５１を有している。撮像素子部５１内には、図３に示すように、撮像素子６１が設けられている。第１駆動機構部１４は、基台１０に固設され第１移動枠１１と第２移動枠３１と撮像素子ユニット５０を組み立てた状態の組み立てユニット（以下、この組み立てユニットを可動ユニットと称す）８０を第１の方向（図２における矢印Ｙに沿う方向）に変位させるための駆動源及び駆動機構からなる。また、第２駆動機構部３４は、基台１０に固設され第２移動枠３１、撮像素子ユニット５０を第２の方向（図２における矢印Ｘに沿う方向）に変位させるための駆動源及び駆動機構からなる。

前述の基台１０は、略中央分に開口窓１０ｘを有する枠状部材であり、第１駆動機構部１４と第２駆動機構部３４が固設されている。ここで、第１駆動機構部１４は基台１４の上側に配置され、第２駆動機構部３４は、第１駆動機構部１４が配置されている領域から第１の方向（Ｙ方向）に沿って延長した領域の近傍に配置されている。

第１駆動機構部１４は、基台１０の所定の部位にネジ２１ａによって固設され、第１移動枠を駆動するための第１モータ１５と、この第１モータ１５の回転軸の一端に固設される第１ピニオン１６と、この第１ピニオン１６に噛合する第１歯車１７と、この第１歯車１７の同軸上に軸支され第１モータ１５により駆動される第１リードスクリュー１８と、この第１リードスクリュー１８の回転により第１の方向に沿って変位する第１ナット１９等によって構成される。そして、基台１０の所定の部位に第１駆動機構部１４の各構成部材が配設された状態において、これらの構成部材を外側から覆うように、第１駆動部押さえ板２０がネジ２１ｂによって固設される。

なお、第１ナット１９は、その略中央部分に第１リードスクリュー１８に噛合する雌ネジ部が形成されていると共に、第１移動枠１１の所定の係合部位に係合することにより、第１リードスクリュー１８の回転に伴って、第１ナット１９自体が回転するのを規制する回転規制部１９ａを有している。また、第１スクリュー１８は、その一端部は、第１駆動部押さえ板２０に対して回動自在に軸支されている。さらに、他端部は基台１０の固定部において回動自在に軸支されている。したがって、この構成により、第１モータ１５が駆動されると、第１ピニオン１６が回動し、これに噛合する第１歯車１７を介して第１リードスクリュー１８が同方向に回動する。第１リードスクリュー１８が回動するに伴って、第１ナット１９は、第１の方向（図２のＹ方向）に移動する。

撮像回路ユニット１が組み立てられた状態では、第１駆動機構部１４の第１ナット１９は、第１移動枠１１の第１係合部１１ｃの内側部に当接し係合するように配設されている。そして、第１係合部１１ｃには、断面が略Ｃ字形状からなる第１切欠部１１ｅが形成されている。この第１切欠部１１ｅは、第１係合部１１ｃと第１ナット１９との当接を確保しながら、第１リードスクリュー１８が干渉しないようにするために設けられている。なお、第１ナット１９と第１係合部１１ｃとが係合する位置は、撮像回路ユニット１を正面側から見たときに、第１付勢バネ１３と第１位置決め用ガイド軸１２との間の領域に配置される。

第１駆動機構部１４の近傍には、第１位置検出センサ２４が基台１０の所定の固定部に対して固設されている。この第１位置検出センサ２４のセンサ部に対応させて、第１移動枠１１側には、第１検出部１１ｄが設けられている。第１移動枠１１が移動するに伴って第１検出部１１ｄが第１位置検出センサ２４のセンサ部を通過する。これにより、第１位置検出センサ２４は、第１移動枠１１の移動を検知し得るようになっている。

第２駆動機構部３４は、基本的には、上述の第１駆動機構部１４と同様の構成からなり、基台１０の所定の部位にネジ４１ａによって固設され第２移動枠３１を駆動するための第２モータ３５と、この第２モータ３５の回転軸の一端に固設される第２ピニオン３６と、この第２ピニオン３６に噛合する第２歯車３７と、この第２歯車３７の同軸上に軸支され第２モータにより駆動される第２リードスクリュー３８と、この第２リードスクリュー３８に噛合してこの第２のリードスクリュー３８の回転により第２の方向（図２のＸ方向）に沿って変位する第２ナット３９等によって構成される。そして、基台１０の所定の部位に第２駆動機構部３４の各構成部材が配設された状態において、これらの構成部材を外側から覆うように、第２駆動部押さえ板４０がネジ４１ｂによって固設される。

なお、第２ナット３９は、その略中央部分に第２リードスクリュー３８に噛合する雌ネジ部が形成されていると共に、外周縁部の一部には、基台１０の係合部位に係合することで、第２リードスクリュー３８の回転に伴って第２ナット３９自体が回転するのを規制する回転規制部３９ａを有している。また、第２リードスクリュー３８の一端部は、第２駆動部押さえ板４０に対して回動自在に軸支されている。また他端部は、基台１０の固定部において、回動自在に軸支されている。したがって、この構成により、第２モータ３５が駆動されると、第２ピニオン３６が回動し、これに噛合する第２歯車３７を介して第２リードスクリュー３８が同方向に回動する。第２リードスクリュー３８が回動するに伴って、第２ナット３９は、第２の方向（図２のＸ方向）に移動するようになっている。

撮像回路ユニット１が組み立てられた状態においては、第２駆動機構３４の第２ナット３９は、第２移動枠３１と一体に配設される係合部材４５の第２係合部３１ｃの内側部分に当接し係合するように配設されている。第２係合部３１は、断面が略Ｕ字形状からなり第１の方向（図２のＹ方向）に延出するように形成された第２切欠部３１ｅを有している。この第２切欠部３１ｅは、第１移動枠１１の第１の方向に沿う変位に伴って第２移動枠３１が同方向に沿って変位した際に、第２係合部３１と第２ナット３９とは同方向（第１の方向）に沿って当接位置が変位するようになっている。このとき、両者（第２係合部３１ｃと第２ナット３９）の当接状態を確保しつつ、第２リードスクリュー３８が第２係合部３１ｃに干渉しないようにするために、第２係合部３１ｅが設けられている。

第２切欠部３１ｅは、第２リードスクリュー３８を囲うように配置され、かつ第１方向（図２のＹ方向）に延出するように形成されている。そして、第２切欠部３１ｅの切欠量は、第１移動枠１１の第１の方向に沿う移動量よりも大きくなるように設定されている。また、第２係合部３１ｃと第２ナット３９は、第１駆動機構１４が配置される領域を第１の方向への延長した領域の近傍に配置されている。

第２駆動機構部３４の近傍には、第２位置検出センサ４４が基台１０の所定の固定部に対して固設されている。この第２位置検出センサ４４のセンサ部に対応させて、第２移動枠３１側には、第２検出部３１ｄが設けられている。そして、第２移動枠３１が移動するのに伴って第２検出部３１ｄが第２位置検出センサ４４のセンサ部を通過するようになっており、第２位置検出センサ４４は、第２移動枠３１の移動を検知しえるようになっている。

第１移動枠１１は、前述したように、略中央部分に開口窓１１ｘを有する枠状部材であり、基台１０に対して変位可能に支持されている。そして、第１移動枠１１は撮像素子部５１の受光面に平行な面内における第１の方向（図２のＹ方向）に沿って基台１０に対して変位可能に支持されている。このような変位を可能にするために、第１移動枠１１は、基台１０に対して、第１の位置決め用ガイド（案内軸）であり第１移動枠１１を支持する支持軸である第１位置決め用ガイド軸１２と、第１移動枠１１を第１の方向に沿ってガイド（案内）し、第１移動枠１１の第１位置決め用ガイド軸１２回りの回動を規制する第１の回転止め用ガイド（案内）軸である第１回転止め用ガイド軸２２を介して第１の方向に沿って変位可能に支持されている。

第１移動枠１１と基台１０との間には、緊縮性のコイルバネ等からなり、第１移動枠１１を第１の方向（図２のＹ方向）に沿って付勢する第１付勢バネ１３が懸架されている。この第１付勢バネ１３は、第１位置決め用ガイド軸１２の近傍において、第１回転止め用ガイド軸２２よりの側部に沿って、第１位置決め用ガイド軸１２の長軸方向に平行となるように並べて配設されている。また、第１回転止め用ガイド軸２２の近傍には、伸長性のコイルバネ等からなり、第１移動枠１１を第１の方向に沿って付勢すると共に、撮像素子部５１の受光面に平行な面内で第１移動枠を回転付勢する第１回転付勢バネ２３が配設されている。

第１付勢バネ１３及び第１回転付勢バネ２３による付勢方向を略同方向とし、第１位置決め用ガイド軸１２に対し第１付勢バネ１３及び第１回転付勢バネ２３を共に第１回転止め用ガイド軸２２側に配することで、第１移動枠１１に対して撮像素子部５１の受光面に平行な面内で同じ方向へと回転付勢するようにしている。このため、ガイド軸とその嵌合部とのガタを効率的に一方側に寄せることができる。

第２移動枠３１は、略中央部分に開口窓３１ｘを有する枠状部材であり、第１移動枠１１に対して変位可能に支持されている。第２移動枠３１は、第１移動枠１１と共に撮像素子部５１の受光面に平行な面内における第１の方向（図２のＹ方向）に沿って変位可能であり、かつ第１の方向と略直交する面内における第２の方向（図２のＸ方向）に沿って、第１移動枠１１に対して変位可能に支持されている。

このために、第２移動枠３１は、第１移動枠１１に対して第２の位置決め用ガイド（案内）軸である第２位置決め用ガイド軸３２と、第１移動枠１１に設けられ第２移動枠３１を第２の方向（図２のＸ方向）に沿ってガイド（案内）し、第２移動枠３１の第２位置決め用ガイド軸３２回りの回動を規制する第２回転止め用ガイド軸４２とを介して第２の方向に沿って変位可能に支持されている。

第２移動枠３１と基台１０との間には、緊縮性のコイルバネ等からなり、第２移動枠３１を第２の方向（図２のＸ方向）に沿って付勢する第２付勢バネ３３が懸架されている。この第２付勢バネ３３は第２位置決め用ガイド軸３２の近傍において、第２位置決め用ガイド軸３２の長軸方向と平行となるように並べて配設されている。また、第２回転止め用ガイド軸４２の近傍には、伸長性のコイルバネ等からなり、第２移動枠３１を第２の方向に沿って付勢すると共に、撮像素子部５１の受光面に平行な面内で第２移動枠３１を回転付勢する第２回転付勢バネ４３が配設されている。なお、第１回転付勢バネ２３による生じる回転付勢力の方向と、第２回転付勢バネ４３によって生じる回転付勢力の方向は、同方向となるように設定されている。

撮像素子ユニット５０は、撮像素子部５１と、この撮像素子部５１を実装し撮像素子部５１に接続されるフレキシブルプリント基板５２と、このフレキシブルプリント基板５２を第２移動枠３１の背面側に保持する撮像素子保持板５３とによって主に構成されている。そして、撮像素子部５１内の撮像素子６１（図３参照）の受光面の前面側には、受光面側から封止部材５４、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）・赤外フィルタ５５、遮光シート５６、ＬＰＦ押さえ板５７が配設されている。このように構成される撮像素子ユニット５０は、撮像回路ユニット１の背面側から組み込まれる。

次に、このように構成された撮像回路ユニット１の基本的な動作について説明する。撮像モジュール１００が起動し使用可能状態にあり、撮像回路ユニット１が動作可能状態で、撮像動作を実行するためにシャッタレリーズ釦等の操作部材が操作されると、このときの指示信号が撮像モジュール１００の制御回路に伝達され、制御回路は自動焦点調節（ＡＦ）動作や自動露出（ＡＥ）動作等の所定の動作を開始する。

この動作開始時に、手振れセンサの出力に基づいて像ブレ補正制御信号が生成されると、これに応じて第１モータ１５及び第２モータ３５が駆動される。第１モータ１５の駆動力は第１ピニオン１６を回動させ、第１ピニオン１６は第１歯車１７を介して第１リードスクリュー１８を回動させる。このとき、第１リードスクリュー１８に螺合する第１ナット１９は、その回転規制部材１９ａが基台１０の係合部位に係合していることで、自身の回転が規制されている。したがって、第１リードスクリュー１８が回転するに伴って第１ナット１９は、第１の方向（図２のＹ方向）に沿って移動する。

第１ナット１９には、第１移動枠１１の第１係合部１１ｃが当接しており、この両者の当接状態は第１付勢バネ１３の付勢力により常に維持されている。この状態で、第１モータ１５の駆動制御がなされて、第１ナット１９が第１の方向（図２のＹ方向）に沿って移動すると、第１移動枠１１は第１付勢バネ１３の付勢力によって第１係合部１１ｃと第１ナット１９の当接状態を維持しつつ、第１方向に移動する。逆に、第１ナットが第１の方向とは逆の方向に向けて移動すると、第１ナット１９は第１付勢バネ１３の付勢力に抗して第１係合部１１ｃに当接しつつ、これを押圧する。これにより、第１移動枠１１は、上述の方向とは逆の方向に移動する。このように、第１モータ１５の駆動制御によって、第１移動枠１１は、第１の方向に沿って移動する。

一方、第２モータ３５の駆動力は、第２ピニオン３６を回動させ、第２ピニオン３６は、第２歯車３７３７を介して第２リードスクリュー３８を回動させる。このとき、第２リードスクリュー３８に螺合する第２ナット３９は、その回転規制部３９ａが基台１０の係合部位に係合していることで、自身の回転が規制されている。したがって、第２リードスクリュー３８が回転するのに伴って第２ナット３９は第２の方向（図２のＸ方向）に移動する。

第２ナット３９には、第２移動枠３１と一体に配設される係合部材４５の第２係合部３１ｃが当接しており、この両者の当接状態は、第２付勢バネ３３の付勢力により常に維持されている。この状態で、第２モータ３５の駆動制御がなされ、第２ナット３９が第２の方向（図２のＸ方向）に沿って移動すると、第２移動枠３１は、第２付勢バネ３３の付勢力によって第２係合部３１ｃと第２ナット３９の当接状態を維持しつつ、同方向に移動する。また、第２ナット３９が、逆の方向に移動すると、第２移動枠３１は、第２付勢バネ３３の付勢力によって第２係合部３１ｃと第２ナット３９の当接状態を維持しつつ、同方向に移動する。このように、第２モータ３５が駆動制御されることにより、第２移動枠３１は、第２の方向（図２のＸ方向）に沿って移動される。

なお、第２移動枠３１は、第１移動枠１１の第１の方向に沿った変位に伴って同方向に沿って変位することになるが、このとき、第２ナット３９と第２係合部３１ｃとは、その当接状態を維持しつつ、第１移動枠１１の変位に伴って、同じ第１の方向に沿って移動する。すなわち、第２ナット３９と第２係合部３１ｃとの当接位置は変位しており、第２移動枠３１及び第１移動枠１１の第１の方向への変位に伴って、第２係合部３１ｃも同方向に移動することになる。この移動範囲内において、常に第２係合部３１ｃと第２ナット３９との当接状態が維持される。

次に、撮像素子パッケージとしての機能を有する撮像素子部５１の構成について、図３を用いて説明する。撮像素子部５１は、公知のシステム・イン・パッケージ（Ｓｉｐ）技術を利用して、ここの基板・チップを積層している。一般に、撮像素子の画素数が増えると、転送速度を速くしないと、カメラの動作シーケンスが遅くなってしまうという問題がある。Ｓｉｐ技術を用いれば、配線を短くすることができるので、動作クロックが高速化されても、不要輻射の軽減が可能となる。

撮影光学系２ｂによって結像された被写体像を光電変換する撮像素子６１の裏面側にはスペーサー６４ａが配置されている。このスペーサー６４ａを挟んで、撮像素子６１の反対側にはアナログ信号処理回路２０１、Ａ／Ｄ変換回路２０２、一時記憶回路２０３および撮像素子駆動回路２０６等からなる種々の回路を含む第１回路基板６２が配置されている。この第１回路基板６２の裏面側にはスペーサー６４ｂが配置され、このスペーサー６４ｂを挟んで、第１回路基板６２の反対側にはトリミング回路２０４、記憶回路２０５およびインターフェース回路を含む第２回路基板６３が配置されている。

これらの撮像素子６１、第１回路基板６２、第２回路基板６３およびスペーサー６４ａ、６４ｂが積層され、撮像素子部５１内の薄い基板であるインターポーザ６６上に配置されている。撮像素子６１、第１回路基板６２および第２回路基板６３内の各回路素子は、それぞれボンディングワイヤ６５および電極６７を介して外部の回路と接続している。各部材の周囲はパッケージ６９で囲まれており、また撮像素子６１の受光面側にはカバーガラス６８が設けられているので、内部は気密状態に保持され、ゴミ等の侵入を防止することができる。

次に、撮像モジュール１００の主として電気的構成について、図４を用いて説明する。この撮像モジュール１００はカメラ（不図示）に組み込まれる装置であるが、カメラに組み込まれる前に、調整装置３００を装着して調整動作がなされる。以下、この調整装置３００に装着した状態について説明する。

撮像モジュール１００内のレンズ鏡筒ユニット２内には、前述したように撮影光学系２ｂが配置され、この撮影光学系２ｂはレンズ駆動機構７によって焦点調節と焦点距離調節が行われる。このレンズ駆動機構７によって駆動された撮影光学系２ｂの焦点位置と焦点距離は、レンズ位置検出機構６によって検出され、後述する手振れ補正演算回路２１６出力される。

撮影光学系２ｂの光路上には、撮像素子６１の受光光量を調節するための光量調節機構４が配置されている。光量調節機構４としては、透過光量を調節できるＮＤフィルタや、絞り装置等が用いられる。この光量調節機構４は光量調節機構５に接続され、駆動される。なお、光量調節機構５およびレンズ駆動機構７は、撮像モジュール１００と組合される調整装置３００またはカメラ本体（不図示）から制御信号を受け駆動される。また、レンズ位置検出機構６によって検出された焦点位置情報および焦点距離情報は、調整装置３００またはカメラ本体に出力される。

撮像モジュール１００内の撮像素子ユニット５０内であって、撮影光学系２ｂの光路上には、赤外カットフィルタおよびローパスフィルタ５５が配置されている。ローパスフィルタは、被写体像の高周波成分をカットし、低周波のみを通過させるための光学的フィルタであり、また赤外カットフィルタは、赤外光成分をカットする光学的フィルタである。

赤外カットフィルタおよびローパスフィルタ５５の背後であって、撮影光学系２ｂの光路上には、撮像素子部５１が配置されている。撮像素子部５１内には、前述したように、撮像素子６１が配置されており、被写体像を光電変換し、アナログ画像信号を出力する。撮像素子６１としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）や、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の二次元撮像素子を用いる。

撮像素子６１は、撮像素子駆動回路２０６に接続されており、この撮像素子駆動回路２０６は、調整装置３００内の入出力回路３１７を介して、シーケンスコントローラ（以下、ＣＰＵと略する）３０１によって制御される。撮像素子６１は、被写体像を光電変換してアナログ画像信号をアナログ信号処理回路２０１に出力する。

アナログ信号処理回路２０１は、アナログ画像信号の増幅処理等を行い、Ａ／Ｄ変換回路２０２に出力する。Ａ／Ｄ変換回路２０２はアナログ画像信号をデジタルに変換し、この画像データを、ＳＤＲＡＭ等の一時記憶メモリ２０３に出力し、一時記憶メモリ２０３を画像データの一時記憶を行う。一時記憶メモリ２０３に記憶された画像データは、トリミング回路２０４に出力する。

このトリミング回路２０４は、後述するように、撮像素子６１の撮像可能領域の中から、撮影光学系２ｂの光軸中心と、表示・記録画像の画面の中心が一致するように、画像の切り出し位置を補正した画像データを出力する。トリミング回路２０４は、記憶回路２０５に接続されており、この記憶回路２０５は、画像の切り出し位置に関するデータを記憶するための電気的に書き換え可能な、例えば、Ｅ^２ＰＲＯＭ等の不揮発性メモリである。

撮像回路ユニット１内には、前述の第１駆動機構部１４および第２駆動機構部３４からなる第１、第２駆動機構部２１３が設けられており、この第１、第２駆動機構部２１３によって、撮像素子６１は撮影光学系２ｂの光軸に直交する面内において、第１及び第２の方向（Ｘ方向およびＹ方向）に駆動される。この第１、第２駆動機構部２１３によって駆動された撮像素子６１の移動量は、第１、第２位置検出センサ２１１によって検出される。この第１、第２位置検出センサ２１１は、前述の第１位置検出センサ２４および第２位置検出センサ４４から構成される。

撮像回路ユニット１内には、撮影者の手振れ等による振れを検出するための手振れセンサ２１５が配置されており、第１及び第２の方向（Ｘ方向およびＹ方向）の移動量（回転量）を検出し、手振れ補正演算回路２１６に出力する。手振れ補正演算回路２１６は、手振れセンサ２１５からの手振れ量情報と、レンズ位置検出機構６からの焦点距離情報に基づいて、手振れ影響を除去するための手振れ補正量を演算する。

手振れ補正演算回路２１６の出力は、手振れ補正駆動回路２１７に接続され、第１、第２位置検出センサ２１１からの位置情報と入出力回路３１７からの制御信号に基づいて、第１、第２駆動機構２１３に駆動制御信号を出力する。

調整装置３００は、撮像素子６１の出力に基づく画像データから、撮影光学系２ｂの光軸中心と、表示・記録画像の画面の中心が一致するように画像データの切り出しを行うための調整値等を測定するための装置である。調整にあたっては、撮影光学系２ｂの前方に、測定チャート３３１を配置して行う。

調整装置３００内には、調整装置３００のシーケンス制御を行うためのＣＰＵ３０１が設けられており、ＣＰＵ３０１はデータバス３０３に接続されている。このデータバス３０３には、画像処理回路３１１、ＳＤＲＡＭ制御回路３１３、入出力回路３１７、スイッチ検知回路３１９およびビデオ信号出力回路３２３が接続されている。入出力回路３１７は、トリミング回路２０４の出力を入力し、デジタル画像データのデジタル的増幅（デジタルゲイン調整処理）、色補正、ガンマ(γ)補正、コントラスト補正といった各種の画像処理を行う。

ＳＤＲＡＭ３１５は、ＳＤＲＡＭ制御回路３１３に接続されており、このＳＤＲＡＭ制御回路３１３の制御によって、画像処理回路３１１から出力される画像データを一時的に記憶する。入出力回路３１７は、調整装置３００内のＣＰＵ３０１等の回路と、撮像モジュール内の各回路・機構に対して制御信号・調整値等を送信し、また焦点距離情報等の各種情報を入力するための回路である。

スイッチ回路３１９は、キーボード装置３２１に接続され、キー入力を検知する。ビデオ信号出力回路３２３は、調整装置３００における調整動作の際に、撮像素子６１の出力に基づいて測定チャート３３１の画像を表示したり、また調整動作のための調整画面を表示するためのビデオ信号を出力するための回路である。ビデオ信号出力回路３２３の出力は液晶モニタ駆動回路３２５に接続され、液晶モニタ駆動回路３２５によって液晶モニタ３２７の駆動信号に変換された後に、液晶モニタ３２７に出力される。

このように構成された本実施形態に係わる撮像モジュール１００の組み立て工程について図５を用いて説明する。まず、図３に示すような構造の撮像素子部５１のＳＩＰ実装を行う（＃１）。続いて、撮像素子部５１をフレキシブルプリント基板５２に実装する（＃３）。また、撮像素子部５１とフレキシブルプリント基板５２以外の可動ユニット８０（基台１０に固設された第１移動枠１１と第２移動枠３１等からなる）の組み立てを行う（＃５）。

続いて、上述の撮像素子部５１、フレキシブルプリント基板５２、可動ユニット８０等から撮像回路ユニット１の組み立てを行う（＃７）。また、並行して撮影光学系２ａ、レンズ駆動機構７等からなるレンズ鏡筒ユニット２の組み立てを行う（＃９）。この後、レンズ鏡筒ユニット２と撮像回路ユニット１を組み立て（＃１１）、これで撮像モジュール１００の組み立てが出来上がる。撮像モジュール１００が組み立てられると、次に、撮影光学系２ｂの光軸中心と、表示・記録画像の画面の中心が一致するように画像データの切り出しを行うための調整値（トリミング座標）を測定し、記憶する等の調整動作を行う（＃１３）。

調整動作について、図６の調整動作のフローチャートおよび図７の調査動作の概念図を用いて説明する。まず、可動ユニット８０の初期化を行う（Ｓ１０１）。この初期化は、第１駆動機構１４および第２駆動機構３４を駆動して、撮影光学系２ｂの光軸と撮像素子部５１の設計上の中心をほぼ一致させることにより行う。この後、測定チャート３３１として、チャート面の中心に点が描かれた点チャートをセットする（Ｓ１０３）。

続いて、ＣＰＵ３０１は撮像素子駆動回路２０６に対して撮像動作の開始を指示し、チャート撮影を行う（Ｓ１０５）。撮影が終わると、撮像データの読み出しを行う（Ｓ１０７）。この際、撮像データは一時記憶メモリ２０３に一旦記憶された後、トリミング回路２０４、画像処理回路３１１等を介して、調整装置３００内のＳＤＲＡＭ３１５に転送される。この後、偏差量の演算を行う（Ｓ１０９）。この偏差量は、チャートを撮影した画像において、図７（Ａ）に示すように、光軸中心３５１と画面中心３５３のズレ量（Δｘ、Δｙ）を求める。

この調整動作に先立って、撮影光学系２ａの光軸と測定チャート３３１の点の位置は一致するように調整してあるので、画像中のチャートの点が光軸中心３５１となる。また、画面中心３５３は、撮像素子６１から出力された画像データの水平方向（Ｘ方向）の画素数の１／２に対応するｘ座標と、画像データの垂直方向（Ｙ方向）の画素数の１／２に対応するｙ座標で表される。

続いて、トリミング座標のデータ演算を行う（Ｓ１１１）。これは、撮像可能領域３６１の範囲内で、光軸中心が画面中心となるような画像データを出力するために、画像データの切り出し位置（トリミング座標３６５）を求める演算である。すなわち、調整前は、画面中心３５３に対応する調整前のトリミング範囲３６７に対する調整前切り出し位置（ｘ０、ｙ０）３６３となっている。トリミング座標（ｘ１、ｙ１）は、ステップＳ１０９で求めた偏差量（Δｘ、Δｙ）を用い、調整前切り出し位置（ｘ０、ｙ０）３６３に偏差量（Δｘ、Δｙ）を加算した値となる。したがって、トリミング座標（ｘ１、ｙ１）は、
ｘ１＝ｘ０＋Δｘ
ｙ１＝ｙ０＋Δｙ
となる。

ステップＳ１１１のトリミング座標の演算が終わると、次に、この求めたトリミング座標のデータを撮像モジュール１００内の記憶回路２０５に送信する（Ｓ１１３）。記憶回路２０５は電気的書き換え可能な不揮発性メモリで構成されているので、トリミング座標データが記憶されると、電源がオフとなっても、調整動作で求めたデータが記憶されている。

以上で撮影光学系２ｂの光軸と画像中心が一致した画像データを出力するための調整を終了し、次に、撮影光学系２ｂの収差補正を行うための調整を行う。まず、測定チャート３３１として、点チャートに代えて格子チャートをセットする（Ｓ１１５）。続いて、ＣＰＵ３０１は撮像素子駆動回路２０６に対して撮像動作の開始を指示し、チャート撮影を行う（Ｓ１１７）。撮影が終わると、撮像データの読み出しを行う（Ｓ１１９）。撮像データは同様に一時記憶メモリ２０３に記憶された後、トリミング回路２０４、画像処理回路３１１等を介して調整装置３００内のＳＤＲＡＭ３１５に転送される。

続いて、一時記憶された撮像データに基づいて収差解析を行う（Ｓ１１９）。収差解析は、本来の格子模様に対して、撮像データとのズレや光量の変化を検出することにより、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、歪曲収差等の収差を解析する。収差は焦点距離や絞り値によって変化するので、ステップＳ１１７からＳ１２１において、それらの条件を変化させながら行う必要がある。そこで、変更すべきすべての条件において検出したかを判定する（Ｓ１２３）。

ステップＳ１２３の判定の結果、すべての条件において検出が終了していない場合には、焦点距離や焦点位置を所定量だけ変化させる（Ｓ１２５）。これはＣＰＵ３０１がレンズ駆動機構７に対して、駆動指示を出すことにより行う。なお、光量調節機構４が絞りで構成されている場合には、併せて絞り値を変化させながら、ステップＳ１１７からＳ１２１を繰り返す。また、単焦点レンズの場合には、ステップＳ１２３およびＳ１２５を省略すればよい。

ステップＳ１２３の判定の結果、すべての条件において収差解析が終了している場合には、次に、繰り返し取得した収差解析を基に、収差データテーブルを作成し（Ｓ１２７）、収差データを記憶回路２０５に送信する（Ｓ１２９）。

以上の調整動作が終了すると、トリミング座標や収差データテーブルが、記憶回路２０５に記憶され、撮像素子６１からの画像信号に基づく画像データは、トリミング回路２０４によって記憶回路２０５に記憶されたトリミング座標を用いて切り出し位置が修正され、画面中心と撮影光学系２ｂの光軸が一致したものが出力される。また、記憶回路２０５には、収差データテーブルが記憶されているので、必要に応じて読み出すことができる。

以上のように本発明の実施形態における撮像モジュール１００は、レンズ鏡筒ユニット２と撮像回路ユニット１を一体化しており、この撮像回路ユニット１内には、被写体像をデジタル画像データとして出力する撮像素子部５１が設けられており、この撮像素子部５１は、被写体像を光電変換する撮像素子６１と、この撮像素子の出力信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換回路２０２と、レンズ鏡筒ユニット２と撮像回路ユニット１の整合をとるための調整値を記憶する記憶回路２０５と、調整値に応じてＡ／Ｄ変換回路２０２の出力を補正する調整回路としてのトリミング回路２０４を具備している。このため、撮像モジュール１００の調整値が、撮像モジュール１００内に保持され、撮像モジュール１００と一体に移動することができる。その結果、撮像モジュール１００の製造を行ってから、空間的、時間的に離れた場所で、カメラに撮像モジュール１００の部組作業を行う場合であっても、撮像モジュール１００と調整値が離れることなく、誤った調整値が使用され、画質が劣化することがなくなる。

また、本実施形態においては、調整値として、レンズ鏡筒ユニット２の撮影光学系２ｂの光軸と画像中心が一致させるためのトリミング座標を記憶するようにしているので、撮像モジュール１００から、画像中心が撮影光学系に一致した画像データを出力することができる。このため、撮像モジュール１００をカメラ本体に部組してから、調整する必要がない。

さらに、本実施形態においては、撮影光学系２ｂの光学収差を補正するための収差データテーブルを、調整値として記憶しているので、撮像モジュール１００は、撮影光学系２ｂの光学収差を補正した画像データを出力することができる。

さらに、本実施形態においては、調整値は不揮発性メモリに記憶されているので、記憶回路２０５の給電が停止されても、調整値を失うことがない。また、不揮発性メモリは、電気的に書き換え可能であるので、個々の製品ごとに調整値を変更することが容易である。

さらに、本実施形態においては、撮像素子部５１内の各チップ基板はＳＩＰ（システム・イン・パッケージ）実装で構成されている。このため撮像素子周辺の回路をコンパクトにすることができ、レンズ鏡筒内に必要な部品を納めることができ、撮像モジュール全体の小型化を図ることができ、運搬性が良いという利点がある。

なお、本実施形態においては、撮像素子部５１は、ＳＩＰ実装として、チップを積層するチップスタック型であったが、これに限らず、例えば、チップオンチップ型でも勿論良い。また、調整値として、トリミング座標と光学収差データの両方を記憶回路２０５に記憶するようにしていたが、これに限らず、いずれか一方でも良く、またレンズ駆動やレンズ位置検出に関する調整値等でも勿論構わない。

さらに、本実施形態においては、手振れ補正のための第１駆動機構１４、第２駆動機構３４等を有し、可動ユニットの初期化の際には、これらの機構を利用していた。しかし、手振れ補正のための機構を有していない撮像モジュールの場合には、調整装置側に駆動機構を設けても、また手動で移動させるようにしても良い。

本発明の実施形態の説明にあたっては、デジタルカメラ用の撮像モジュールを例に挙げたが、デジタルカメラとしては一眼レフタイプやコンパクトタイプのデジタルカメラ等のいずれでも良く、またこれらのデジタルカメラ以外の専用機に組み込まれるような電子撮像装置にも本発明を適用できることは勿論である。

本発明の一実施形態に係わる撮像モジュールの概略を示す外観斜視図である。 本発明の一実施形態に係わる撮像モジュールの一部を構成する撮像部の分解斜視図である。 本発明の一実施形態における撮像素子ユニットの断面図である。 本発明の一実施形態における撮像モジュールと調整装置の電気回路図である。 本発明の一実施形態における撮像モジュールの組み立て工程を示す工程図である。 本発明の一実施形態における撮像モジュールの調整動作を示すフローチャート図である。 本発明の一実施形態において撮像モジュールの調整動作の概念を示す図であって、（Ａ）は測定チャートを撮影した画像であり、（Ｂ）は撮像可能領域におけるトリミング範囲を示す図である。

符号の説明

１・・・撮像回路ユニット、２・・・レンズ鏡筒ユニット、２ａ・・・レンズ鏡筒、２ｂ・・・撮影光学系、２ｃ・・・フォーカス用モータ、２ｄ・・・ズーム用モータ、４・・・光量調節機構、５・・・光量調節機構、６・・・レンズ位置検出機構、７・・・レンズ駆動機構、１０・・・基台、１０ｘ・・・開口窓、１１・・・第１移動枠、１１ｃ・・・第１係合部、１１ｄ・・・第１検出部、１１ｅ・・・第１切欠部、１２・・・第１位置決め用ガイド軸、１３・・・第１付勢バネ、１４・・・第１駆動機構部、１５・・・第１モータ、１６・・・第１ピニオン、１７・・・第１歯車、１８・・・第１リードスクリュー、１９・・・第１ナット、１９ａ・・・回転規制部、２０・・・第１駆動部押さえ板、２１ａ・・・ネジ、２１ｂ・・・ネジ、２２・・・第１回転止め用ガイド軸、２４・・・第１位置検出センサ、３１・・・第２移動枠、３１ｃ・・・第２係合部、３１ｄ・・・第２検出部、３１ｅ・・・第２切欠部、３１ｘ・・・開口窓、３２・・・第２位置決め用ガイド軸、３３・・・第２付勢バネ、３４・・・第２駆動機構部、３５・・・第２モータ、３６・・・第２ピニオン、３７・・・第２歯車、３８・・・第２リードスクリュー、３９・・・第２ナット、
３９ａ・・・回転規制部、４０・・・第３駆動部押さえ板、４１ａ・・・ネジ、４１ｂ・・・ネジ、４２・・・第２回転止め用ガイド軸、４３・・・第２回転付勢バネ、４４・・・第２位置検出センサ、５０・・・撮像素子ユニット、５１・・・撮像素子部、５２・・・フレキシブルプリント基板、５４・・・封止部材、５５・・・ローパスフィルタ・赤外フィルタ、５６・・・遮光シート、５７・・・ＬＰＦ押さえ板、６１・・・撮像素子、６２・・・第１回路基板、６３・・・第２回路基板、６４ａ・・・スペーサー、６４ｂ・・・スペーサー、６５・・・ボンディングワイヤ、６６・・・インターポーザ、６７・・・電極、６８・・・カバーガラス、６９・・・パッケージ、８０・・・可動ユニット、１００・・・撮像モジュール、２０１・・・アナログ信号処理回路、２０２・・・Ａ／Ｄ変換回路、２０３・・・一時記憶メモリ、２０４・・・トリミング回路、２０５・・・記憶回路、２０６・・・撮像素子駆動回路、２１１・・・第１、第２位置検出センサ、２１３・・・第１、第２駆動機構、２１５・・・手振れセンサ、２１６・・・手振れ補正演算回路、２１７・・・手振れ補正駆動回路、３００・・・調整装置、３０１・・・シーケンスコントローラ（ＣＰＵ）、３０３・・・データバス、３１１・・・画像処理回路、３１３・・・ＳＤＲＡＭ制御回路、３１５・・・ＳＤＲＡＭ、３１７・・・入出力回路、３１９・・・スイッチ検知回路、３２１・・・キーボード装置、３２３・・・ビデオ信号出力回路、３２５・・・液晶モニタ駆動回路、３２７・・・液晶モニタ、３３１・・・測定チャート、３５１・・・光軸中心（チャートの点）、３５３・・・画面中心、３６１・・・撮像可能領域、３６３・・・調整前切り出し位置、３６５・・・トリミング座標、３６７・・・調整前トリミング範囲、３６９・・・調整後トリミング範囲

Claims (8)

1. レンズユニットと撮像回路ユニットを一体化した撮像モジュールにおいて、
   上記撮像回路ユニットは被写体像をデジタル画像データとして出力する単一の撮像素子パッケージを具備しており、この撮像素子パッケージは、
   上記被写体像を光電変換する撮像素子と、
   この撮像素子の出力信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換回路と、
   上記レンズユニットの光軸と画像中心が一致するように上記Ａ／Ｄ変換回路の出力をトリミング処理する調整回路と、
   を含んでいることを特徴とする撮像モジュール。
2. 上記撮像素子パッケージは、上記トリミング処理の範囲を示すデータを記憶する記憶回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
3. 上記記憶回路は不揮発性メモリであることを特徴とする請求項２に記載の撮像モジュール。
4. 上記記憶回路に上記トリミング処理の範囲を示すデータを記憶させることが可能な請求項２に記載の撮像モジュールに接続可能な調整装置。
5. 上記撮像素子パッケージは、上記レンズユニットの光学収差を記憶する記憶回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュール。
6. レンズユニットと撮像回路ユニットを一体化した撮像モジュールにおいて、
   上記撮像回路ユニットは被写体像をデジタル画像データとして出力する単一の撮像素子パッケージを具備しており、この撮像素子パッケージは、
   上記被写体像を光電変換する撮像素子と、
   この撮像素子の出力信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換回路と、
   上記レンズユニットと上記撮像回路ユニットの整合をとるように上記Ａ／Ｄ変換回路の出力を処理する調整回路と、
   を含んでいることを特徴とする撮像モジュール。
7. レンズユニットと撮像回路ユニットを一体化した撮像モジュールにおいて、
   上記撮像回路ユニットは被写体像をデジタル画像データとして出力する単一の撮像素子パッケージを具備しており、この撮像素子パッケージは、
   上記被写体像を光電変換する撮像素子と、
   この撮像素子の出力信号をデジタル変換するＡ／Ｄ回路と、
   上記レンズユニットと上記撮像回路ユニットの組み合わせに基づく特性データを記憶する記憶回路と、
   を含んでいることを特徴とする撮像モジュール。
8. レンズユニットと撮像回路ユニットを一体化した撮像モジュールの調整装置において、
   上記撮像回路ユニット内に配置された被写体像を光電変換する撮像素子の出力に基づいて上記レンズユニットと上記撮像回路ユニットの整合をとるための調整値を求める調整値演算手段と、
   この演算手段によって求めた上記調整値を上記撮像モジュール内の記憶回路に送信する送信手段と、
   を含んでいることを特徴とする撮像モジュールの調整装置。