JP2009302837A - 撮像素子の位置調整方法、カメラモジュール製造方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カメラモジュールの撮影レンズと撮像素子の位置調整を短時間、かつ高精度に行なう。
【解決手段】レンズ保持機構４４、素子移動機構４５にレンズユニット１５、素子ユニット１６をそれぞれ保持させる。レンズユニット１５を位置決めした状態のレンズ位置決めプレート４３とレンズ保持機構４４とを第２スライドステージ７１で光軸Ｓ方向に移動させながら、撮影レンズ６が結像した測定チャート５２を撮像素子１２で撮像し、撮像面１２ａ上に設定された少なくとも５つの測定点の合焦位置を測定する。各測定点の合焦位置の座標から、平面近似により各測定点の調整位置を算出する。各測定点が各調整位置に一致するように、第３スライドステージ７６及び２軸回転ステージ７４で素子ユニット１６の位置及び傾きを調整する。
【選択図】図５

Description

本発明は、撮影レンズに対する撮像素子の位置を調整する方法と、レンズユニット及び素子ユニットを有するカメラモジュールの製造方法及び装置とに関する。

携帯電話機等の小型電子機器に組み込まれて撮影機能を付与するカメラモジュールが知られている。カメラモジュールは、撮影レンズが組み込まれたレンズ鏡筒を有するレンズユニットと、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子が組み込まれた素子ユニットとを一体化したもので、携帯電話機等の小さな筐体内に組み込めるように小型化されている。

従来、カメラモジュールには、１００〜２００万画素程度の低画素数の撮像素子が用いられていた。低画素数の撮像素子は、開口率が高いので、撮影レンズと撮像素子との厳密な位置調整を行わなくても画素数に見合った解像度の画像を得ることができる。

現在のカメラモジュールは、一般のデジタルカメラと同様に撮像素子の高画素化が進んでおり、例えば３００〜５００万画素の撮像素子を使用したカメラモジュールが増えている。高画素数の撮像素子は、開口率が低くなるので、画素数に見合った解像度の画像を得るには、撮影レンズと撮像素子との厳密な位置調整が必要となる。

従来、カメラモジュールの組立装置として、レンズユニットの撮影レンズが結像した測定チャートの像を撮像素子で撮像させ、撮像素子が生成した画像の解像度の値が予め決められた範囲に収まるように、レンズユニットの姿勢を調整する発明がなされている（例えば、特許文献１参照）。

また、ズームレンズの調整方法として、ズームレンズ中の固定レンズの解像度を表すＭＴＦ値（Modulation Transfer Function）がピークとなるデフォーカス位置を４点以上求め、その中の任意の３点から４つ以上の平面を規定し、各平面の法線ベクトルの平均ベクトルにより求められる平面から、固定レンズの傾き量を算出し、この傾き量を得るように固定レンズを移動させる発明がなされている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−１９８１０３号公報 特開２００３−０４３３２８号公報

特許文献１には、レンズユニットの具体的な調整方法が記載されていないので、解像度の値が所定範囲内に収まるように、手動で試行錯誤的にレンズユニットの姿勢を調整していると考えられる。この場合、調整精度は作業者の習熟度に大きな影響を受けてしまい、調整に時間がかかる。特許文献２記載の発明は、固定レンズの傾きを手動で調整する調整機構をズームレンズに設けているが、その調整精度を保証する仕組みがない。また、手動では分単位の微妙な調整は困難であり、固定レンズの傾きを高精度に調整することはできない。

本発明は、上記課題を鑑みえなされたものであり、作業者の習熟度の影響を受けることなく、撮影レンズと撮像素子の位置調整を短時間、かつ高精度に行えるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、撮影レンズの光軸に撮像面が直交するように配置した撮像素子の位置調整方法において、前記撮影レンズの光軸方向に沿って設定された複数の測定位置に前記撮影レンズを移動させながら前記撮像素子で撮像を行うことにより前記測定位置毎の撮像信号を取得し、前記撮像面上に設定された少なくとも５つの測定点の合焦度合を表す合焦評価値を前記各撮像信号のそれぞれから算出する評価値算出工程と、算出した前記各合焦評価値を基に前記測定点毎の合焦位置を決定する合焦位置決定工程と、前記測定点毎に得られた前記各合焦位置と前記撮像面上における前記各測定点の位置とに基づいて平面近似された近似結像面を算出し、この近似結像面に前記撮像面を一致させるために必要な前記各測定点の調整位置を算出する調整位置算出工程と、前記各測定点が前記調整位置に一致するように、前記撮像素子の光軸方向の位置と、前記光軸に直交する２つの軸の傾きとを自動調整する位置調整工程とを含むことを特徴とする。

前記合焦位置決定工程は、前記各測定点の前記合焦評価値が最大となる前記測定位置を求め、その測定位置を前記合焦位置として決定することが好ましい。

前記合焦評価値は、コントラスト伝達関数値であることが好ましい。また、前記コントラスト伝達関数値は、前記各測定点で前記光軸に直交する面上に設定された複数の方向のそれぞれに対して算出され、前記測定点ごとに前記各コントラスト伝達関数値に基づく複数の前記合焦位置が決定されることが好ましい。さらに、前記測定点は、前記撮像面の中心と、前記撮像面の４象限上とに１つずつ設定されていることが好ましい。

前記位置調整工程の後に前記合焦位置測定工程を行って、調整後の前記各測定点の位置を確認する位置確認工程を含むことが好ましい。また、前記合焦位置測定工程と、前記調整位置算出工程と、前記位置調整工程とを複数回繰り返して、前記各測定点を前記調整位置に一致させると、さらに好適である。

撮影レンズが組み込まれたレンズ鏡筒を有するレンズユニットに、撮像素子が組み込まれた素子ユニットを位置調整して固定する本発明のカメラモジュールの製造方法は、前記素子ユニットの位置を調整する際に、上述した撮像素子の位置調整方法を用いている。

撮影レンズが組み込まれたレンズ鏡筒を有するレンズユニットに、撮像素子が組み込まれた素子ユニットを位置調整して固定する本発明のカメラモジュールの製造装置は、前記撮影レンズの光軸方向に沿って設定された複数の測定位置のそれぞれに前記レンズ鏡筒を移動させるレンズ鏡筒移動手段と、前記レンズ鏡筒を移動させながら前記撮像素子で撮像を行うことにより取得された前記測定位置毎の撮像信号を基に、前記撮像面上に設定された少なくとも５つの測定点の合焦度合を表す合焦評価値を前記各撮像信号のそれぞれから算出する評価値算出手段と、算出した前記各合焦評価値を基に前記測定点毎の合焦位置を決定する合焦位置決定手段と、前記測定点毎に得られた前記各合焦位置と前記撮像面上における前記各測定点の位置とに基づいて平面近似された近似結像面を算出し、この近似結像面に前記撮像面を一致させるために必要な前記各測定点の調整位置を算出する調整位置算出手段と、前記素子ユニットを保持して前記撮影レンズの光軸方向に移動させ、前記光軸に直交する２つの軸の回りで前記素子ユニットの傾きを変化させる素子移動手段と、前記各測定点が前記調整位置に一致するように、前記素子移動手段を制御して前記素子ユニットの光軸方向の位置と傾きとを自動調整させる制御手段とを備えたことを特徴とする。

前記合焦位置決定手段は、前記各測定点の前記合焦評価値が最大となる前記測定位置を求め、その測定位置を前記合焦位置として決定することが好ましい。

前記レンズ鏡筒移動手段は、前記レンズユニットが取り付けられるスライドステージであり、前記レンズユニット自体を前記光軸方向に移動させることによって前記各測定位置に前記レンズ鏡筒を移動させることが好ましい。

また、前記レンズユニットは、前記光軸方向に移動自在に前記レンズ鏡筒を収納するユニット本体と、前記レンズ鏡筒を付勢して保持する弾性体とを有し、前記レンズ鏡筒移動手段は、制御に応じて前記光軸方向に移動する可動部を有し、前記可動部を前記レンズ鏡筒に接触させて押圧することにより、前記弾性体の付勢に抗して前記光軸方向に前記レンズ鏡筒を移動させ、前記各測定位置に前記レンズ鏡筒を移動させるものでもよい。

さらに、前記レンズユニットは、前記レンズ鏡筒を前記光軸方向に移動させることによって前記撮影レンズの焦点を調節する焦点調節機構を有し、前記レンズ鏡筒移動手段は、前記焦点調節機構を制御することによって前記各測定位置に前記レンズ鏡筒を移動させるものでもよい。

前記素子移動手段には、前記撮像素子の接点に接触して、前記撮像素子と前記制御手段とを電気的に接続させる接続部が設けられていることが好ましい。また、前記素子移動手段は、前記素子ユニットを保持する保持機構と、前記保持機構を前記光軸に直交する２つの軸の回りで傾ける２軸回転ステージと、前記２軸回転ステージを前記光軸方向に沿って移動させるスライドステージとを有することが好ましい。

本発明では、撮影レンズ又はレンズ鏡筒を複数の測定位置に移動させながら撮像を行うことにより撮像面上に設定された少なくとも５つの測定点の合焦評価値を算出し、各合焦評価値を基に測定点毎の合焦位置を決定し、各合焦位置を基に近似結像面を算出し、この近似結像面に撮像面を一致させるために必要な各測定点の調整位置を算出し、各測定点が調整位置に一致するように光軸方向の位置と光軸に直交する２つの軸の傾きとを自動調節するようにした。これにより、撮像素子の各測定点が、各測定点の最適な合焦位置に近づくように撮像素子又は素子ユニットが位置調整されるので、高解像度で高画質な画像を得ることができる。

また、各測定点の合焦評価値の測定、合焦位置の決定、調整位置の算出、位置調整の全てが自動で行われるので、短時間で高精度な位置調整を行うことができ、作業者の習熟度による影響を受けない。

さらに、合焦評価値としてコントラスト伝達関数値を用いたので、合焦位置を高精度に測定することができる。また、各測定点で複数のコントラスト伝達関数値を算出し、各コントラスト伝達関数値に基づく複数の合焦位置を決定するので、解像度が高い画像を得ることができる。

図１、２に示すカメラモジュール２は、例えば、１辺が１０ｍｍ角程度のサイズを有する矩形状である。カメラモジュール２の前面中央には、撮影開口５が形成されている。撮影開口５の奥には、撮影レンズ６が配置されている。撮影開口５の周囲の対角線上には、カメラモジュール２の製造時の位置決めに用いられる３つないしは４つの位置決め面７〜９が設けられている。この位置決め面７〜９のうち、同じ対角線上に位置する２つの位置決め面７、９の略中央には、位置決め面よりも小径の位置決め穴７ａ，９ａが形成されている。これにより、空間上の絶対位置及び傾きを高精度に規制する。

カメラモジュール２の背面には、矩形の開口１１が形成されている。この開口１１は、内蔵されている撮像素子１２の背面に設けられた複数の接点１３を露出させている。

図３に示すように、カメラモジュール２は、撮影レンズ６が組み込まれたレンズユニット１５と、撮像素子１２が組み込まれた素子ユニット１６から構成されている。素子ユニット１６は、レンズユニット１５の背面側に取り付けられている。

図４に示すように、レンズユニット１５は、略筒状に形成されたユニット本体１９と、このユニット本体１９内に収納されたレンズ鏡筒２０と、ユニット本体１９の前面側に固着される前カバー２１から構成されている。前カバー２１には、上述した撮影開口５、位置決め面７〜９等が設けられている。ユニット本体１９、レンズ鏡筒２０、前カバー２１は、例えばプラスチックで形成されている。

レンズ鏡筒２０は、円筒状に形成されており、例えば３群構成の撮影レンズ６が組み込まれている。レンズ鏡筒２０は、光軸Ｓ方向に移動自在にユニット本体１９内に収納されている。ユニット本体１９内には、コイルバネ２４が設けられている。コイルバネ２４は、ユニット本体１９内に移動自在に組み込まれたレンズ鏡筒２０を撮影開口５側に向けて付勢する。レンズ鏡筒２０は、コイルバネ２４の付勢により、前カバー２１に押し付けられた状態で保持される。なお、レンズ鏡筒２０の付勢は、コイルバネ２４に限らず、板バネや皿バネでもよいし、ゴムなどの他の弾性体でもよい。

レンズ鏡筒２０の外周とユニット本体１９の内周には、互いに対峙するように永久磁石２５と電磁石２６とが取り付けられ、撮影レンズ６の焦点調節機構を構成している。ユニット本体１９の下面には、電磁石２６に電流を供給するための接点２６ａが設けられている。電磁石２６は、電流の供給に応じて磁化し、永久磁石２５と反発又は吸引することにより、コイルバネ２４の付勢に抗してレンズ鏡筒２０を素子ユニット１６側に移動させる。

また、電磁石２６は、供給される電流の大きさによってレンズ鏡筒２０の移動量を変化させる。このように、電磁石２６に供給する電流を制御してレンズ鏡筒２０の光軸Ｓ方向の位置を変化させることにより、撮影レンズ６の焦点が調節される。永久磁石２５及び電磁石２６による焦点調節機構は、例えば、コントラスト方式のオートフォーカスを行う際などに用いられる。なお、焦点調節機能としては、上記の他に、パルスモータ＋送りネジ、ピエゾ振動子による送り機構等も考えられる。

素子ユニット１６は、矩形の枠状に形成された素子枠２９と、撮像面１２ａがレンズユニット１５側を向くように素子枠２９内に取り付けられた撮像素子１２から構成されている。素子枠２９は、例えばプラスチックで形成されている。

素子枠２９の前面側方と、ユニット本体１９の側面及び背面の間の角部には、４つの嵌合片３２と、これらの嵌合片３２が嵌合される凹状の嵌合部３３がそれぞれ設けられている。これらの嵌合片３２及び嵌合部３３の勘合後に、嵌合部３３内に接着剤が充填されることで、レンズユニット１５と素子ユニット１６とが固着される。

ユニット本体１９の両側面の背面側角部には、高さ位置の異なる一対の切欠３６が設けられている。また、素子枠２９の両側面には、一対の平面部３７が設けられている。切欠３６及び平面部３７は、レンズユニット１５と素子ユニット１６との組立時に、両者を位置決めして保持するために用いられる。なお、切欠３６及び平面部３７を設けているのは、ユニット本体１９及び素子枠２９が射出成形により形成され、側面が型抜きのための緩やかなテーパー形状とされるためであり、テーパーのない面を保持する場合には、設けなくてもよい。

次に、上記レンズユニット１５に対する素子ユニット１６の位置を調整し、調整後に素子ユニット１６をレンズユニット１５に固定するカメラモジュール製造装置について説明する。図５に示すカメラモジュール製造装置４０は、例えば、チャートユニット４１と、集光ユニット４２と、レンズ位置決めプレート４３と、レンズ保持機構４４と、素子移動機構４５と、接着剤供給器４６と、紫外線ランプ４７と、これらを制御する制御部４８から構成されている。これらは、共通の作業台４９上に設置されている。

チャートユニット４１は、箱状の筐体４１ａと、筐体４１ａ内に嵌合される測定チャート５２と、筐体４１ａ内に組み込まれて測定チャート５２を背面から平行光で照明する光源５３とから構成されている。チャートユニット４１は、測定チャート５２の表面が光軸Ｓと略直交するように、作業台４９に固定されている。測定チャート５２は、例えば、光拡散性を有するプラスチックによって略矩形の薄板状に形成されている。

図６に示すように、測定チャート５２の前面には、中央と、４象限上の左上、左下、右上、右下とに第１〜第５チャート画像５６〜６０が印刷されている。第１〜第５チャート画像５６〜６０は、黒色の線を所定間隔で配列させたもので、それぞれ水平方向に配列させた水平チャート画像５６ａ〜６０ａと、垂直方向に配列させた垂直チャート画像５６ｂ〜６０ｂから構成されている。

集光ユニット４２は、チャートユニット４１に対面するように配置されている。集光ユニット４２は、作業台４９に固定されたブラケット４２ａと、集光レンズ４２ｂから構成されている。集光レンズ４２ｂは、チャートユニット４１から放射された光を集光し、ブラケット４２ａに形成された開口４２ｃを通してレンズユニット１５に入射させる。

レンズ位置決めプレート４３は、例えば金属によって剛性を有するように形成されており、集光ユニット４２により集光された光を通過させる開口４３ａが設けられている。

図７に示すように、レンズ位置決めプレート４３のレンズ保持機構４４に対する面には、開口４３ａの周囲に３個の当接ピン６３〜６５が設けられている。３個の当接ピン６３〜６５のうち、対角線上に配置された２個の当接ピン６３、６５の先端には、当接ピンよりも小径の挿入ピン６３ａ，６５ａが設けられている。当接ピン６３〜６５は、レンズユニット１５の位置決め面７〜９を受け、挿入ピン６３ａ，６５ａは、位置決め穴７ａ，９ａに挿入されてレンズユニット１５を位置決めする。

レンズ保持機構４４は、チャートユニット４１に前面が向くようにレンズユニット１５を保持する保持プレート６８と、この保持プレート６８を光軸Ｓ方向に移動させる第１スライドステージ６９とから構成されている。図７に示すように、保持プレート６８は、第１スライドステージ６９のステージ部６９ａに保持される水平基部６８ａと、この水平基部６８ａから上方及び水平方向に突設されてレンズユニット１５の一対の切欠３６に嵌合される一対の保持アーム６８ｂとを備えている。

保持プレート６８には、電磁石２６の接点２６ａに接触する複数のプローブピン７０ａを備えた第１プローブユニット７０が取り付けられている。この第１プローブユニット７０は、制御部４８に接続されており、電磁石２６と制御部４８とを電気的に接続する。

第１スライドステージ６９は、いわゆる自動精密ステージと呼ばれるもので、図示しないモータの回転によってボールネジを回転させることにより、このボールネジに噛合したステージ部６９ａを光軸Ｓ方向に水平に移動させる。また、第１スライドステージ６９は、制御部４８と電気的に接続されている。ステージ部６９ａの移動は、制御部４８によって制御される。

レンズ保持機構４４は、レンズ位置決めプレート４３との間に所定の間隔を空けた状態で保持プレート６８にレンズユニット１５を保持させる。この後、ステージ部６９ａを光軸Ｓ方向に移動させ、各当接ピン６３〜６５を各位置決め面７〜９に当接させるとともに、各挿入ピン６３ａ，６５ａを各位置決め穴７ａ，９ａに挿入させることにより、レンズユニット１５を位置決めする。

レンズ位置決めプレート４３とレンズ保持機構４４とは、これらを光軸Ｓ方向に移動させる第２スライドステージ７１のステージ部７１ａに取り付けられている。第２スライドステージ７１は、ステージ部７１ａの移動に応じて、レンズユニット１５を位置決めした状態のレンズ位置決めプレート４３とレンズ保持機構４４とを光軸Ｓ方向に移動させる。なお、第２スライドステージ７１は、第１スライドステージ６９とサイズ等が異なる以外はほぼ同様のものなので、詳しい説明は省略する。

素子移動機構４５は、チャートユニット４１に撮像面１２ａが向くように素子ユニット１６を保持するチャックハンド７２と、チャックハンド７２が取り付けられた略クランク状のブラケット７３を保持して光軸Ｓに直交する２軸の回りで傾きを調整する２軸回転ステージ７４と、２軸回転ステージ７４が取り付けられたブラケット７５を保持して光軸Ｓ方向に移動させる第３スライドステージ７６とから構成されている。

チャックハンド７２は、図７に示すように、略クランク状に屈曲された一対の挟持部材７２ａと、これらの挟持部材７２ａを光軸Ｓに直交するＸ軸方向で移動させるアクチュエータ７２ｂとから構成されている。挟持部材７２ａは、素子枠２９の平面部３７を挟み込んで素子ユニット１６を保持する。また、チャックハンド７２は、レンズ位置決めプレート４３に位置決めされたレンズユニット１５の撮影レンズ６の光軸Ｓと撮像面１２ａの中心とが略一致するように、挟持部材７２ａに挟持された素子ユニット１６を位置決めする。

２軸回転ステージ７４は、いわゆる自動２軸ゴニオステージと呼ばれるもので、図示しない２つのモータの回転により、素子ユニット１６をＸ軸の回りのθＸ方向と、光軸Ｓ及びＸ軸に直交するＹ軸の回りのθＹ方向で傾ける。また、２軸回転ステージ７４は、撮像面１２ａの中心を通る軸を回転中心としてθＸ方向、θＹ方向に傾けることにより、各方向に傾けた際にも光軸Ｓと撮像面１２ａの中心との位置関係がずれないようにする。

ブラケット７５は、第３スライドステージ７６のステージ部７６ａに取り付けられる。第３スライドステージ７６は、ステージ部７６ａを光軸Ｓ方向に移動させることにより、２軸回転ステージ７４、及びこれに保持される素子ユニット１６をＸ軸及びＹ軸に直交するＺ軸方向に移動させる。なお、第３スライドステージ７６は、第２スライドステージ７１と同様、第１スライドステージ６９や第２スライドステージ７１とサイズ等が異なる以外はほぼ同様のものなので、詳しい説明は省略する。

第３スライドステージ７６は、制御部４８と電気的に接続されている。ステージ部７６ａの移動は、制御部４８によって制御される。制御部４８は、素子ユニット１６の位置調整を開始すると、第３スライドステージ７６を制御してステージ部７６ａをＺ軸方向に移動させ、Ｚ軸上に予め決められた基準位置に素子ユニット１６を配置する。

２軸回転ステージ７４には、素子ユニット１６の開口１１を通して撮像素子１２の各接点１３に接触する複数のプローブピン７９ａを備えた第２プローブユニット７９が取り付けられている。この第２プローブユニット７９は、制御部４８に接続されており、撮像素子１２と制御部４８とを電気的に接続する。

接着剤供給器４６は、素子ユニット１６の位置調整が終了してレンズユニット１５の嵌合部３３に素子ユニット１６の嵌合片３２が嵌合されたときに、嵌合部３３内に紫外線硬化接着剤を供給する。紫外線ランプ４７は、嵌合部３３に紫外線を照射して紫外線硬化接着剤を硬化させる。なお、接着剤としては、瞬間接着剤、熱硬化接着剤、自然硬化接着剤等も利用可能である。

図８に示すように、上で説明した各部は制御部４８に接続されている。制御部４８は、例えば、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータであり、ＲＯＭに記憶されている制御プログラムに基づいて各部を制御している。また、制御部４８には、各種設定を行うキーボードやマウス等の入力装置８１と、設定内容や作業内容、作業結果等が表示されるモニタ８２とが接続されている。

ＡＦドライバ８４は、電磁石２６を駆動する駆動回路であり、第１プローブユニット７０を介して電磁石２６に電流を流している。撮像素子ドライバ８５は、撮像素子１２を駆動する駆動回路であり、第２プローブユニット７９を介して撮像素子１２に制御信号を入力している。

合焦位置測定回路８７は、図９に示す撮像素子１２の撮像面１２ａ上に設定された第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅの合焦位置を測定する合焦位置測定手段を構成している。第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅは、撮像面１２ａの中央と、４象限上の左上、左下、右上、右下とに設定されており、測定チャート５２の第１〜第５チャート画像５６〜６０に対応している。なお、測定チャート５２は、撮影レンズ６により上下左右が反転して結像されるので、第２〜第５測定点８９ｂ〜８９ｅは、それぞれ対角線上の反対側に配置された第２〜第５チャート画像５７〜６０を撮像する。

制御部４８は、第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅの合焦位置を測定する際、第２スライドステージ７１を制御することにより、光軸Ｓ方向に沿って設定された複数の測定位置に、レンズ位置決めプレート４３とレンズ保持機構４４とで位置決めされたレンズユニット１５を移動させる。そして、制御部４８は、各測定位置で撮影レンズ６が結像した第１〜第５チャート画像５６〜６０を撮像素子１２に撮像させる。合焦位置測定回路８７は、第２プローブユニット７９から入力された撮像信号から第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅに対応する画素の信号を抽出し、その画素信号から第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅの合焦度合を表す合焦評価値を算出する。

本実施形態では、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）を用いている。ＣＴＦ値は、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。よって、第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅごとにＣＴＦ値が最も高い測定位置を求めることで、合焦位置を得ることができる。

合焦位置測定回路８７は、各測定点８９ａ〜８９ｅで光軸に直交する面上に設定された複数の任意の方向のそれぞれに対してＣＴＦ値を算出し、測定点ごとに各ＣＴＦ値に基づく複数の合焦位置を決定することができる。ＣＴＦ値が算出される方向としては、例えば任意の第１方向と、この第１方向に直交する第２方向が好ましい。本実施形態では、撮像面１２ａの横方向である水平方向（Ｘ軸方向）と、これに直交する垂直方向（Ｙ軸方向）のＣＴＦ値であるＨ−ＣＴＦ値及びＶ−ＣＴＦ値をそれぞれ算出し、これらの値が最大となる水平合焦位置及び垂直合焦位置を求めている。

ＣＴＦ値は、撮像素子１２から出力された撮像信号の出力値の最大値と最小値との差を、出力値の最大値と最小値との和で除して求められる。例えば撮像信号の出力値の最大値をＰとし、最小値をＱとしたとき、ＣＴＦ値は、以下の式（１）によって算出される。
ＣＴＦ値＝（Ｐ−Ｑ）／（Ｐ＋Ｑ）・・・（１）

図１０、１１は、第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅの各測定位置におけるＨ−ＣＴＦ値とＶ−ＣＴＦ値の算出結果の一例である。符号Ａ〜Ｅは、第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅのＣＴＦ値を示している。また、測定位置「０」は、素子ユニット１６を基準位置に配置した際に、測定チャート５２が撮像面１２ａ上に合焦する撮影レンズ６の設計上のレンズユニット１５の位置を表している。すなわち、レンズユニット１５が理想的に製造されている場合には、この「０」の位置が第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅの水平合焦位置及び垂直合焦位置となる。

図１０の例では、測定位置ａ１〜ｅ１のときに第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅのＨ−ＣＴＦ値が最も高い値となる。また、図１１の例では、測定位置ａ２〜ｅ２のときに第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅのＶ−ＣＴＦ値が最も高い値となる。この場合、合焦位置測定回路８７は、測定位置ａ１〜ｅ１を水平合焦位置として決定し、測定位置ａ２〜ｅ２を垂直合焦位置として決定する。

合焦位置測定回路８７は、各合焦位置を決定すると、各合焦位置と撮像面１２ａ上の第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅの位置とに基づいて、素子ユニット１６の基準位置におけるＸ−Ｙ平面と撮影レンズ６の光軸Ｓとの交点を原点とするＸＹＺの三次元空間上の座標を合焦位置毎に算出する。

図１２、１３は、図１０、１１の例で取得した各合焦位置の変換後の座標をＸＹＺの３軸上でプロットしたグラフである。このように、水平合焦位置ａ１〜ｅ１及び垂直合焦位置ａ２〜ｅ２の座標により表される実際の結像面は、各部品の製造誤差、組立誤差により、Ｚ軸の「０」上に形成される設計上の結像面に対してずれてしまう。合焦位置測定回路８７は、各合焦位置の座標を算出すると、それらの各座標を調整位置算出回路９２に入力する。

調整位置算出回路９２は、合焦位置測定回路８７及び制御部４８と電気的に接続されている。調整位置算出回路９２は、合焦位置測定回路８７から入力された各座標に基づいて、平面近似された近似結像面Ｆ（図１４、１５参照）を算出する。そして、調整位置算出回路９２は、この近似結像面Ｆに撮像面１２ａを一致させるために必要な第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅの調整位置を算出する。調整位置算出回路９２は、各調整位置を算出すると、それらを制御部４８に入力する。図１４、１５は、図１２、１３の各座標から近似結像面Ｆを算出したグラフである。この場合、調整位置算出回路９２は、ａ３〜ｅ３を調整位置として算出する。

制御部４８は、調整位置算出回路９２から各調整位置が入力されると、２軸回転ステージ７４及び第３スライドステージ７６を制御して、第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅが各調整位置に一致するように、素子ユニット１６のＺ方向位置とθＸ方向及びθＹ方向の位置を調整する。

図１６、１７は、図１４、１５で算出された各調整位置ａ３〜ｅ３を基に素子ユニット１６の位置調整を行った際の、調整後のＨ−ＣＴＦ値とＶ−ＣＴＦ値との算出結果を示している。図１０、１１と同様に、符号Ａ〜Ｅは、第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅのＣＴＦ値を示している。また、図１８、１９は、第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅの水平合焦位置ａ４〜ｅ４及び垂直合焦位置ａ５〜ｅ５の座標をＸＹＺの３軸上でプロットしたグラフである。これらのグラフから分るように、上記のように素子ユニット１６の位置調整を行うことによって、第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅのそれぞれが、対応する水平合焦位置及び垂直合焦位置に近づけられる。

次に、上記実施形態の作用について、図２０のフローチャートを参照しながら説明する。

レンズ保持機構４４によるレンズユニット１５の保持（Ｓ１）について説明する。制御部４８は、第１スライドステージ６９を制御して保持プレート６８を移動させることにより、レンズ位置決めプレート４３と保持プレート６８との間にレンズユニット１５が挿入可能なスペースを形成している。レンズユニット１５は、図示しないロボットにより保持されて、レンズ位置決めプレート４３と保持プレート６８との間に移動される。

制御部４８は、光学センサ等でレンズユニット１５の移動を検知し、第１スライドステージ６９のステージ部６９ａをレンズ位置決めプレート４３に近付ける方向に移動させる。保持プレート６８は、一対の保持アーム６８ｂを一対の切欠３６に嵌合させてレンズユニット１５を保持する。

図示しないロボットによるレンズユニット１５の保持解除後、保持プレート６８は更にレンズ位置決めプレート４３に向けて移動され、位置決め面７〜９が当接ピン６３〜６５に当接し、位置決め穴７ａ，９ａに挿入ピン６３ａ，６５ａが挿入される。これにより、レンズユニット１５は、Ｚ軸方向と、Ｘ軸方向及びＹ軸方向とで位置決めされる。

なお、位置決め面７〜９及び当接ピン６３〜６５は３個ずつしか設けられておらず、位置決め穴７ａ，９ａ及び挿入ピン６３ａ，６５ａは対角線上に２個しか設けられていないので、レンズユニット１５が誤ってセットされることはない。

次に、素子移動機構４５による素子ユニット１６の保持（Ｓ２）について説明する。制御部４８は、第３スライドステージ７６を制御して２軸回転ステージ７４を移動させることにより、保持プレート６８と２軸回転ステージ７４との間に素子ユニット１６が挿入可能なスペースを形成している。素子ユニット１６は、図示しないロボットにより保持されて、保持プレート６８と２軸回転ステージ７４との間に移動される。

制御部４８は、光学センサ等で素子ユニット１６の移動を検知し、第３スライドステージ７６のステージ部７６ａを保持プレート６８に近付ける方向に移動させる。そして、チャックハンド７２の挟持部材７２ａにより、平面部３７を挟み込ませて素子ユニット１６を保持させる。また、第２プローブユニット７９の各プローブ７９ａが撮像素子１２の各接点１３に接触され、撮像素子１２と制御部４８とが電気的に接続される。この後、図示しないロボットによる素子ユニット１６の保持が解除される。

制御部４８は、ロボットによる素子ユニット１６の保持が解除された後、第３スライドステージ７６を制御して２軸回転ステージ７４をレンズ保持機構４４に近づく方向に移動させ、予め決められた基準位置に素子ユニット１６を配置する。

制御部４８は、素子ユニット１６を基準位置に配置した後、第２スライドステージ７１を制御し、レンズユニット１５を位置決めした状態のレンズ位置決めプレート４３とレンズ保持機構４４とを光軸Ｓ方向に移動させることにより、レンズユニット１５を最初の測定位置に移動させる（Ｓ３）。制御部４８は、レンズユニット１５を移動させると、チャートユニット４１の光源５３を発光させる。

制御部４８は、光源５３を発光させると、撮影レンズ６が結像した第１〜第５チャート画像５６〜６０を撮像素子１２に撮像させる（Ｓ４）。この際、撮影レンズ６を保持したレンズ鏡筒２０は、図４に示すように、コイルバネ２４の付勢によって前カバー２１に押し付けられた状態で保持されている。撮像素子１２から出力された撮像信号は、第２プローブユニット７９を介して合焦位置測定回路８７に入力される。

合焦位置測定回路８７は、入力された撮像信号の出力値の最大値と最小値から、撮像面１２ａ上に設定された第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅのＨ−ＣＴＦ値及びＶ−ＣＴＦ値を算出する（Ｓ５）。Ｈ−ＣＴＦ値及びＶ−ＣＴＦ値は、例えば、制御部４８内のＲＡＭに記憶される。

レンズユニット１５は、光軸Ｓ方向に沿って設定された複数の測定位置に順次移動され、合焦位置測定回路８７は、全ての測定位置で第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅのＨ−ＣＴＦ値及びＶ−ＣＴＦ値を算出する（Ｓ６、Ｓ７）。

合焦位置測定回路８７は、各測定点８９ａ〜８９ｅのＨ−ＣＴＦ値及びＶ−ＣＴＦ値が最も高くなる測定位置を、水平合焦位置及び垂直合焦位置として決定する（Ｓ８）。合焦位置測定回路８７は、各合焦位置を決定すると、各合焦位置と撮像面１２ａ上の第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅの位置とに基づいて、各合焦位置の座標を算出する（Ｓ９）。そして、合焦位置測定回路８７は、算出した各座標を調整位置算出回路９２に入力する。

調整位置算出回路９２は、合焦位置測定回路８７から入力された各座標に基づいて、平面近似された近似結像面Ｆを算出する（Ｓ１０）。そして、調整位置算出回路９２は、この近似結像面Ｆに撮像面１２ａを一致させるために必要な第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅの調整位置を算出する（Ｓ１１）。調整位置算出回路９２は、各調整位置を算出すると、それらを制御部４８に入力する。

制御部４８は、調整位置算出回路９２から各調整位置が入力されると、２軸回転ステージ７４及び第３スライドステージ７６を制御して、第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅが各調整位置に一致するように、素子ユニット１６のＺ方向位置とθＸ方向及びθＹ方向の位置を調整する（Ｓ１２）。この後、第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅの合焦位置を確認する確認工程が実施される。この確認工程では、上述したＳ３〜Ｓ８の工程が再び実行される（Ｓ１３）。

制御部４８は、確認工程を行った後、素子ユニット１６を光軸Ｓ方向に移動させてレンズユニット１５に組み合わせる（Ｓ１４）。制御部４８は、各ユニット１５、１６を組み合わせると、接着剤供給部４６を制御して嵌合部３３内に紫外線硬化接着剤を供給し（Ｓ１５）、紫外線ランプ４７を点灯させて紫外線硬化接着剤を硬化させる（Ｓ１６）。これにより、各ユニット１５、１６が一体化され、カメラモジュール２が完成する。完成したカメラモジュール２は、図示しないロボットにより、カメラモジュール製造装置４０から取り出される（Ｓ１７）。

以上説明したように、撮像素子１２は、撮像面１２ａ上に設定された第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅが、各測定点の最適な合焦位置に近づくように位置調整されるので、高解像度の画像を得ることができる。また、第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅの合焦位置の測定、調整位置の算出、位置調整の全てが自動で行われるので、短時間で高精度な位置調整を行うことができ、作業者の習熟度による影響も受けない。

ところで、上記実施形態では、レンズユニット１５を各測定位置に移動させることによって各合焦位置を測定するようにしたが、これとは反対に、素子ユニット１６を移動させて各合焦位置を測定することも考えられる。しかしながら、素子ユニット１６を移動させるようにすると、重量のある２軸回転ステージ７４も一緒に移動させなければならないため、移動に時間が掛かり、これにともなって素子ユニット１６の位置調整が長引いてしまうという問題が生じる。また、素子ユニット１６を素早く移動させようとすると、大容量のモータが必要になり、カメラモジュール製造装置４０のコストアップや消費電力アップの要因になってしまう。

これに対し、レンズ位置決めプレート４３とレンズ保持機構４４とは、２軸回転ステージ７４に比べて駆動部などが少なく、両者を合わせたとしても２軸回転ステージ７４より軽量である。このため、上記のようにレンズユニット１５を移動させて各合焦位置を測定するようにすれば、低容量のモータでも素早く移動させることができ、コストアップや消費電力アップを招くことなく、位置調整の時間短縮を図ることができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、上記第１の実施形態と機能・構成上同一のものについては、同符号を付し、詳細な説明を省略する。図２１に示すように、本実施形態のレンズ位置決めプレート１００には、２つのアクチュエータ１０２が設けられている。各アクチュエータ１０２は、光軸Ｓ方向に移動自在な可動部１０２ａを有している。各可動部１０２ａは、レンズユニット１５側に向けて突出するように設けられている。

各アクチュエータ１０２は、レンズ位置決めプレート１００がレンズユニット１５を位置決めした際に、可動部１０２ａの先端とレンズ鏡筒２０の前端面とが対面するように位置が合わせられている。また、各アクチュエータ１０２は、測定チャート５２の中央及び四隅に配置された第１〜第５チャート画像５６〜６０と重ならないように、レンズ位置決めプレート１００の開口１００ａの中心の上下（開口１００ａの中心を通るＹ軸上）に配置されている。なお、アクチュエータ１０２の数は、レンズの画角（撮影範囲）に入らないように配置すれば、２つに限らず、３つでもよい。

図２２に示すように、各アクチュエータ１０２は、アクチュエータ駆動部１０４に接続されている。アクチュエータ駆動部１０４は、制御部４８に接続されている。アクチュエータ駆動部１０４は、制御部４８の制御の下、各アクチュエータ１０２に駆動信号を送信する。各アクチュエータ１０２は、アクチュエータ駆動部１０４からの駆動信号に応じて可動部１０２ａを光軸Ｓ方向に移動させることにより、可動部１０２ａの突出量を変化させる。

位置決め面７〜９に当接ピン６３〜６５を当接させるとともに、位置決め穴７ａ，９ａに挿入ピン６３ａ，６５ａを挿入させて、レンズユニット１５をレンズ位置決めプレート１００に位置決めすると、図２３（ａ）に示すように、各可動部１０２ａの先端がレンズ鏡筒２０の前端面に接触する。各アクチュエータ１０２は、この状態から可動部１０２ａを突出させてレンズ鏡筒２０を押圧することにより、図２３（ｂ）に示すように、コイルバネ２４の付勢に抗してレンズ鏡筒２０をユニット本体１９の後端側（＋Ｚ方向）に移動させる。

制御部４８は、第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅの合焦位置の測定を開始すると、アクチュエータ駆動部１０４を介して各アクチュエータ１０２を制御し、可動部１０２ａの突出量を変化させることにより、光軸Ｓ方向に沿って設定された複数の測定位置にレンズ鏡筒２０を移動させる。

上記第１の実施形態では、第２スライドステージ７１を制御してレンズユニット１５自体を光軸Ｓ方向に移動させることによって各測定位置にレンズ鏡筒２０を移動させ、各合焦位置を測定するようにした。これに対し、本実施形態では、上記のように各アクチュエータ１０２でレンズ鏡筒２０を押圧し、レンズ鏡筒２０のみを各測定位置に移動させることによって各合焦位置を測定する。

次に、図２４に示すフローチャートを参照しながら、上記第２の実施形態の作用について説明する。図２４のフローチャートのうち、Ｓ１、Ｓ２は、図２０のフローチャートの処理と同様であるので、説明を省略する。

制御部４８は、レンズユニット１５の保持と素子ユニット１６の保持とを行った後、アクチュエータ駆動部１０４を介して各アクチュエータ１０２を制御し、レンズ鏡筒２０を最初の測定位置に移動させる（Ｓ３）。制御部４８は、レンズ鏡筒２０を移動させると、チャートユニット４１の光源５３を発光させ、撮影レンズ６が結像した第１〜第５チャート画像５６〜６０を撮像素子１２に撮像させる（Ｓ４）。撮像素子１２から出力された撮像信号は、第２プローブユニット７９を介して合焦位置測定回路８７に入力される。

合焦位置測定回路８７は、撮像信号が入力されると、その撮像信号を基に、第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅのＨ−ＣＴＦ値及びＶ−ＣＴＦ値を算出する（Ｓ５）。Ｈ−ＣＴＦ値及びＶ−ＣＴＦ値は、例えば、制御部４８内のＲＡＭに記憶される。

制御部４８は、合焦位置測定回路８７に各ＣＴＦ値を算出させると、各アクチュエータ１０２を制御してレンズ鏡筒２０を次の測定位置に移動させる。そして、制御部４８は、レンズ鏡筒２０の各測定位置への移動、撮像素子１２による測定チャート５２の撮像、合焦位置測定回路８７による各ＣＴＦ値の算出を繰り返し、全ての測定位置における第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅのＨ−ＣＴＦ値及びＶ−ＣＴＦ値を算出する（Ｓ６、Ｓ７）。

合焦位置測定回路８７は、全ての測定位置の各ＣＴＦ値を算出すると、各測定点８９ａ〜８９ｅのＨ−ＣＴＦ値及びＶ−ＣＴＦ値が最も高くなる測定位置を、水平合焦位置及び垂直合焦位置として決定する（Ｓ８）。

合焦位置測定回路８７によって各合焦位置が決定されると、以下上記第１の実施形態と同様に、合焦位置測定回路８７による各合焦位置の座標の算出、調整位置算出回路９２による調整位置の算出、２軸回転ステージ７４及び第３スライドステージ７６による素子ユニット１６の位置調整、合焦位置の確認工程、レンズユニット１５と素子ユニット１６との組み込みと接着、及び完成したカメラモジュール２の取出しが行われ（Ｓ９〜Ｓ１７）、処理が終了する。

このように、レンズ鏡筒２０のみを各測定位置に移動させて各合焦位置を測定するようにすれば、上記第１の実施形態のようにレンズ位置決めプレート４３やレンズ保持機構４４を移動させる場合に比べ、移動対象をより軽量にすることができる。従って、本実施形態によれば、上記第１の実施形態よりもさらにコストアップや消費電力アップを抑え、位置調整の時間短縮をより向上させることができる。

なお、上記実施形態では、各アクチュエータ１０２の可動部１０２ａの突出量を変化させ、可動部１０２ａでレンズ鏡筒２０を押圧することによってレンズ鏡筒２０を各測定位置に移動させたが、これに限ることなく、例えば、図２５のフローチャートに示すように、焦点調節機構である電磁石２６を制御することによってレンズ鏡筒２０を光軸Ｓ方向に移動させ、レンズ鏡筒２０を各測定位置に移動させてもよい。こうすれば、第２スライドステージ７１やアクチュエータ１０２などの駆動部を新たに追加しなくても各合焦位置の測定が可能になり、カメラモジュール製造装置４０のコストダウンを図ることができる。

一方で、本実施形態で示すように、レンズ鏡筒２０を各測定位置に移動させて各合焦位置を測定する場合には、レンズユニット１５が焦点調節機構を有していなければならず、焦点調節機構を持たないレンズユニット１５のカメラモジュール２に対しては、素子ユニット１６の位置調整を行うことができないという問題が生じる。また、レンズ鏡筒２０を各測定位置に移動させる場合には、焦点調節機構の範囲内でしか各合焦位置の測定を行うことができないという問題も生じる。これに対し、上記第１の実施形態の構成では、レンズユニット１５自体を移動させるため、焦点調節機構の有無や焦点調節機構の性能によらず各合焦位置の測定を行うことができるという利点がある。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図２６に示すように、本実施形態の合焦位置測定回路１１０には、ＲＯＭ１１２が設けられている。ＲＯＭ１１２には、水平合焦位置及び垂直合焦位置を決定する際に用いられる指定値１１４が記憶されている。

合焦位置測定回路１１０は、全ての測定位置で第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅのＨ−ＣＴＦ値及びＶ−ＣＴＦ値を算出した後、ＲＯＭ１１２から指定値１１４を読み出す。合焦位置測定回路１１０は、指定値１１４を読み出すと、指定値１１４から各測定位置のＨ−ＣＴＦ値及びＶ−ＣＴＦ値を減算し、両者の差分ＳＢを算出する（図２７参照）。そして、合焦位置測定回路１１０は、差分ＳＢが最小となる測定位置（図２７におけるａ６の測定位置）を、その測定点の水平合焦位置及び垂直合焦位置として決定する。合焦位置測定回路１１０は、第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅの水平合焦位置及び垂直合焦位置を決定すると、上記第１の実施形態と同様に、各合焦位置の座標を算出し、算出した各座標を調整位置算出回路９２に入力する。

次に、図２８に示すフローチャートを参照しながら、上記第３の実施形態の作用について説明する。図２８のフローチャートのうち、Ｓ１〜Ｓ７までは、図２０のフローチャートの処理と同様であるので、説明を省略する。

合焦位置測定回路１１０は、全ての測定位置で第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅのＨ−ＣＴＦ値及びＶ−ＣＴＦ値が算出されたと判定（Ｓ６）されると、ＲＯＭ１１２にアクセスし、ＲＯＭ１１２から指定値１１４を読み出す（Ｓ８）。合焦位置測定回路１１０は、指定値１１４を読み出すと、指定値１１４と各測定位置のＨ−ＣＴＦ値及びＶ−ＣＴＦ値との差分ＳＢを算出する（Ｓ９）。この後、合焦位置測定回路１１０は、差分ＳＢが最小となる測定位置を、その測定点の水平合焦位置及び垂直合焦位置として決定する（Ｓ１０）。合焦位置測定回路１１０は、第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅの水平合焦位置及び垂直合焦位置を決定すると、各合焦位置の座標を算出し、算出した各座標を調整位置算出回路９２に入力する（Ｓ１１）。

各位置の座標が調整位置算出回路９２に入力されると、以下上記第１の実施形態と同様に、調整位置算出回路９２による調整位置の算出、２軸回転ステージ７４及び第３スライドステージ７６による素子ユニット１６の位置調整、合焦位置の確認工程、レンズユニット１５と素子ユニット１６との組み込みと接着、及び完成したカメラモジュール２の取出しが行われ（Ｓ１３〜Ｓ２０）、処理が終了する。

一般的に、写真では、局所的に解像度の高い部位があるよりも、全体的に均一な解像度である方が、人間の眼で見たときに画質が良いと捉えられる。上記第１、第２の実施形態では、各測定点８９ａ〜８９ｅのＨ−ＣＴＦ値及びＶ−ＣＴＦ値が最も高くなる測定位置を水平合焦位置及び垂直合焦位置として決定した。このため、上記第１、第２の実施形態では、四隅の測定点８９ｂ〜８９ｅのＨ−ＣＴＦ値もしくはＶ−ＣＴＦ値にバラツキがある場合、素子ユニット１６の位置調整後にもバラツキが残ってしまい、画質が悪いと判断されてしまうことが懸念される。

一方、本実施形態では、指定値１１４との差分ＳＢを算出し、差分ＳＢが最小となる測定位置を水平合焦位置及び垂直合焦位置として決定するようにした。これにより、各合焦位置は、指定値１１４に近くなるように合わせられるので、これらの各合焦位置を基に素子ユニット１６の位置調整を行うことで、各測定点８９ａ〜８９ｅのＨ−ＣＴＦ値及びＶ−ＣＴＦ値のバラツキを抑えることができる。従って、本実施形態のカメラモジュール２によれば、画像全体にわたって解像度のバラツキがなく、人間の眼で見たい際に画質が良いと判断される画像を取得することができる。

なお、指定値１１４は、撮影レンズ６の設計値などに応じて適宜設定すればよい。また、上記実施形態では、指定値１１４をＲＯＭ１１２に記憶させたが、これに限ることなく、例えば、ＨＤＤやフラッシュメモリなどの不揮発性の半導体メモリやコンパクトフラッシュ（登録商標）などの記憶媒体といった周知の記憶手段でよい。

また、上記実施形態では、合焦位置測定回路１１０内のＲＯＭ１１２に指定値１１４を記憶させ、ＲＯＭ１１２から指定値１１４を読み出すようにしたが、これに限ることなく、例えば、カメラモジュール製造装置４０内に設けられた任意の記憶手段から指定値１１４を読み出してもよいし、第２プローブユニット７９などを介してカメラモジュール２内に設けられた記憶手段から指定値１１４を読み出してもよいし、ネットワークなどを介して他の装置から指定値１１４を読み出してもよい。また、フラッシュメモリなどの読み書き可能な記憶手段に指定値１１４を記憶させることにより、入力装置８１などを介して指定値１１４を書き換えできるようにしてもよい。さらには、調整を開始する前に入力装置８１から指定値１１４を入力させるようにしてもよい。

次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図２９に示すように、本実施形態の合焦位置測定回路１２０には、近似曲線生成部１２２が設けられている。合焦位置測定回路１２０は、上記各実施形態と同様、図３０（ａ）に示すように、複数の測定位置にレンズユニット１５もしくはレンズ鏡筒２０を移動させながら撮像を行うことにより、第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅのＨ−ＣＴＦ値及びＶ−ＣＴＦ値を離散的に取得する。

近似曲線生成部１２２は、全ての測定位置で第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅのＨ−ＣＴＦ値及びＶ−ＣＴＦ値が算出された後、離散的に取得された各Ｈ−ＣＴＦ値又は各Ｖ−ＣＴＦ値を基にスプライン曲線補間処理を行うことにより、図３０（ｂ）に示すように、各ＣＴＦ値に応じた近似曲線ＡＣを生成する。

合焦位置測定回路１２０は、近似曲線生成部１２２が近似曲線ＡＣを生成すると、その近似曲線ＡＣの最大値ＭＰを求める。そして、合焦位置測定回路１２０は、その最大値ＭＰに対応する測定位置を、その測定点の水平合焦位置及び垂直合焦位置として決定する。合焦位置測定回路１２０は、第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅの水平合焦位置及び垂直合焦位置を決定すると、各合焦位置の座標を算出し、算出した各座標を調整位置算出回路９２に入力する。

次に、図３１に示すフローチャートを参照しながら、上記第４の実施形態の作用について説明する。図３１のフローチャートのうち、Ｓ１〜Ｓ７までは、図２０のフローチャートの処理と同様であるので、説明を省略する。

全ての測定位置で第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅのＨ−ＣＴＦ値及びＶ−ＣＴＦ値が算出されると（Ｓ６）、近似曲線生成部１２２によって近似曲線ＡＣの生成が行われる（Ｓ８）。近似曲線生成部１２２は、離散的に取得された各ＣＴＦ値を基にスプライン曲線補間処理を行うことにより、第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅのＨ−ＣＴＦ値及びＶ−ＣＴＦ値のそれぞれに応じた近似曲線ＡＣを生成する。

近似曲線生成部１２２によって各近似曲線ＡＣが生成されると、合焦位置測定回路１２０によって各近似曲線ＡＣの最大値ＭＰが求められる（Ｓ９）。そして、合焦位置測定回路１２０は、その最大値ＭＰに対応する測定位置を、その測定点の水平合焦位置及び垂直合焦位置として決定する（Ｓ１０）。合焦位置測定回路１２０は、第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅの水平合焦位置及び垂直合焦位置を決定すると、各合焦位置の座標を算出し、算出した各座標を調整位置算出回路９２に入力する（Ｓ１１）。

各位置の座標が調整位置算出回路９２に入力されると、以下上記各実施形態と同様に、調整位置算出回路９２による調整位置の算出、２軸回転ステージ７４及び第３スライドステージ７６による素子ユニット１６の位置調整、合焦位置の確認工程、レンズユニット１５と素子ユニット１６との組み込みと接着、及び完成したカメラモジュール２の取出しが行われ（Ｓ１１〜Ｓ１９）、処理が終了する。

上記第１の実施形態では、各測定点８９ａ〜８９ｅのＨ−ＣＴＦ値及びＶ−ＣＴＦ値が最も高くなる測定位置を水平合焦位置及び垂直合焦位置として決定した。ところが、各ＣＴＦ値は、離散的に取得されるため、上記第１の実施形態の構成では、取得された各ＣＴＦ値の間に最大値があることが懸念される。こうした最大値の誤差は、水平合焦位置及び垂直合焦位置の誤差として表れてしまう。

これに対し、本実施形態では、各ＣＴＦ値を基に近似曲線ＡＣを生成し、その近似曲線ＡＣの最大値ＭＰに対応する測定位置を、その測定点の水平合焦位置及び垂直合焦位置として決定するようにした。従って、本実施形態によれば、上記第１の実施形態と比べてより高精度に水平合焦位置及び垂直合焦位置を求めることができる。また、本実施形態によれば、各合焦位置の測定精度の向上にともなって、測定位置の数を間引く（測定位置の間隔を広げる）ことが可能になるので、上記第１の実施形態と比べて、さらに素子ユニット１６の位置調整の速度アップを図ることができる。

なお、上記実施形態では、スプライン曲線補間処理を行うことによって近似曲線ＡＣを生成したが、これに限ることなく、例えば、ベジエ曲線補間処理やＮ次多項式補間処理によって近似曲線ＡＣを生成しても良い。また、上記実施形態では、合焦位置測定回路１２０内に近似曲線生成部１２２を設けたが、これに限ることなく、合焦位置測定回路１２０の外部に近似曲線生成部１２２を設けてもよい。

さらには、上記第３の実施形態と上記第４の実施形態とを組み合わせ、近似曲線ＡＣを生成した後、近似曲線ＡＣと指定値１１４との差分ＳＢを算出し、その差分ＳＢが最小となる測定位置を第１〜第５測定点８９ａ〜８９ｅの水平合焦位置及び垂直合焦位置として決定するようにしてもよい。

なお、上記各実施形態では、合焦評価値としてＣＴＦ値を用いたが、本発明は、ＣＴＦ値に限定されるものではなく、解像度やＭＴＦ値等、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、ＣＴＦ値として、水平方向及び垂直方向のＨ−ＣＴＦ値及びＶ−ＣＴＦ値を用いたが、撮像面の中央に対する円周方向及び放射方向のＳ−ＣＴＦ値及びＴ−ＣＴＦ値を用いてもよい。更に、Ｈ−ＣＴＦ値及びＶ−ＣＴＦ値と、Ｓ−ＣＴＦ値及びＴ−ＣＴＦ値との全てを各測定点で算出してもよいし、測定点ごとに算出されるＣＴＦ値を変えてもよい。また、Ｈ−ＣＴＦ値、Ｖ−ＣＴＦ値、Ｓ−ＣＴＦ値、Ｔ−ＣＴＦ値のいずれか１つ、あるいは任意の組み合わせで算出して合焦位置を測定してもよい。

また、素子ユニット１６の位置調整を１回だけ行うようにしたが、複数回繰り返してもよい。さらに、上記各実施形態では、撮影レンズ６が組み込まれたレンズ鏡筒２０を各測定位置に移動させるとして説明したが、撮影レンズ６が鏡筒などに組み込まれていない場合には、撮影レンズ６自体を各測定位置に移動させてもよい。また、カメラモジュールの素子ユニット１６の位置調整を例に説明したが、本発明は、一般的なデジタルカメラの撮像素子の位置調整にも用いることができる。

本発明のカメラモジュールの正面側外観斜視図である。 カメラモジュールの背面側外観斜視図である。 レンズユニットと素子ユニットの外観斜視図である。 カメラモジュールの断面図である。 カメラモジュール製造装置の構成を示す概略図である。 測定チャートのチャート面を示す正面図である。 カメラモジュール製造装置によるレンズユニットと素子ユニットの保持状態を示す説明図である。 カメラモジュール製造装置の構成を示すブロック図である。 撮像面上に設定された測定点の位置を示す説明図である。 素子ユニット調整前の各測定点のＨ−ＣＴＦ値を示すグラフである。 素子ユニット調整前の各測定点のＶ−ＣＴＦ値を示すグラフである。 素子ユニット調整前の各測定点の合焦位置をＸ軸側から見た３次元グラフである。 素子ユニット調整前の各測定点の合焦位置をＹ軸側から見た３次元グラフである。 各測定点の合焦位置から得た近似平面と各調整位置とをＸ軸側から見た３次元グラフである。 近似平面の面方向から見た各調整点の３次元グラフである。 素子ユニット調整後の各測定点のＨ−ＣＴＦ値を示すグラフである。 素子ユニット調整後の各測定点のＶ−ＣＴＦ値を示すグラフである。 素子ユニット調整後の各測定点の合焦位置をＸ軸側から見た３次元グラフである。 素子ユニット調整後の各測定点の合焦位置をＹ軸側から見た３次元グラフである。 カメラモジュールの製造手順を示すフローチャートである。 レンズ位置決めプレートにアクチュエータを設けた例を示す説明図である。 アクチュエータとアクチュエータ駆動部とを設けた例を示すブロック図である。 アクチュエータがレンズ鏡筒を押圧した状態を示す説明図である。 アクチュエータによってレンズ鏡筒を各測定位置に移動させる場合の製造手順を示すフローチャートである。 オートフォーカス機能を利用してレンズ鏡筒を各測定位置に移動させる場合の製造手順を示すフローチャートである。 合焦位置測定回路に指定値を記憶したＲＯＭを設けた例を示すブロック図である。 差分の算出例を示す説明図である。 指定値との差分が最小となる測定位置を合焦位置として決定する場合の製造手順を示すフローチャートである。 合焦位置測定回路に近似曲線生成部を設けた例を示すブロック図である。 近似曲線の生成例を示す説明図である。 近似曲線の最大値の測定位置を測定点の合焦位置として決定する場合の製造手順を示すフローチャートである。

符号の説明

２ カメラモジュール
６ 撮影レンズ
１２ 撮像素子
１２ａ 撮像面
１５ レンズユニット
１６ 素子ユニット
１９ ユニット本体
２０ レンズ鏡筒
２４ コイルバネ
２５ 永久磁石
２６ 電磁石
４０ カメラモジュール製造装置
４４ レンズ保持機構
４５ 素子移動機構
４８ 制御部
５６〜６０ 第１〜第５チャート画像
７１ 第２スライドステージ
７２ チャックハンド
７４ ２軸回転ステージ
７６ 第３スライドステージ
７９ 第２プローブユニット
８７、１１０、１２０ 合焦位置測定回路
８９ａ〜８９ｅ 第１〜第５測定点
９２ 調整位置算出回路
１０２ アクチュエータ
１０２ａ 可動部

Claims (18)

1. 撮影レンズの光軸に撮像面が直交するように配置した撮像素子の位置調整方法において、
   前記撮影レンズの光軸方向に沿って設定された複数の測定位置に前記撮影レンズを移動させながら前記撮像素子で撮像を行うことにより前記測定位置毎の撮像信号を取得し、前記撮像面上に設定された少なくとも５つの測定点の合焦度合を表す合焦評価値を前記各撮像信号のそれぞれから算出する評価値算出工程と、
   算出した前記各合焦評価値を基に前記測定点毎の合焦位置を決定する合焦位置決定工程と、
   前記測定点毎に得られた前記各合焦位置と前記撮像面上における前記各測定点の位置とに基づいて平面近似された近似結像面を算出し、この近似結像面に前記撮像面を一致させるために必要な前記各測定点の調整位置を算出する調整位置算出工程と、
   前記各測定点が前記調整位置に一致するように、前記撮像素子の光軸方向の位置と、前記光軸に直交する２つの軸の傾きとを自動調整する位置調整工程とを含むことを特徴とする撮像素子の位置調整方法。
2. 前記合焦位置決定工程は、前記各測定点の前記合焦評価値が最大となる前記測定位置を求め、その測定位置を前記合焦位置として決定することを特徴とする請求項１記載の撮像素子の位置調整方法。
3. 前記合焦評価値が、コントラスト伝達関数値であることを特徴とする請求項１又は２記載の撮像素子の位置調整方法。
4. 前記コントラスト伝達関数値は、前記各測定点で前記光軸に直交する面上に設定された複数の方向のそれぞれに対して算出され、前記測定点ごとに前記各コントラスト伝達関数値に基づく複数の前記合焦位置が決定されることを特徴とする請求項３記載の撮像素子の位置調整方法。
5. 前記測定点は、前記撮像面の中心と、前記撮像面の４象限上とに１つずつ設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像素子の位置調整方法。
6. 前記位置調整工程の後に前記合焦位置測定工程を行って、調整後の前記各測定点の位置を確認する位置確認工程を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像素子の位置調整方法。
7. 前記合焦位置測定工程と、前記調整位置算出工程と、前記位置調整工程とを複数回繰り返して、前記各測定点を前記調整位置に一致させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像素子の位置調整方法。
8. 撮影レンズが組み込まれたレンズ鏡筒を有するレンズユニットに、撮像素子が組み込まれた素子ユニットを位置調整して固定するカメラモジュールの製造方法において、
   前記素子ユニットの位置調整は、請求項１〜７のいずれかに記載の撮像素子の位置調整方法により行われることを特徴とするカメラモジュール製造方法。
9. 撮影レンズが組み込まれたレンズ鏡筒を有するレンズユニットに、撮像素子が組み込まれた素子ユニットを位置調整して固定するカメラモジュールの製造装置において、
   前記撮影レンズの光軸方向に沿って設定された複数の測定位置のそれぞれに前記レンズ鏡筒を移動させるレンズ鏡筒移動手段と、
   前記レンズ鏡筒を移動させながら前記撮像素子で撮像を行うことにより取得された前記測定位置毎の撮像信号を基に、前記撮像面上に設定された少なくとも５つの測定点の合焦度合を表す合焦評価値を前記各撮像信号のそれぞれから算出する評価値算出手段と、
   算出した前記各合焦評価値を基に前記測定点毎の合焦位置を決定する合焦位置決定手段と、
   前記測定点毎に得られた前記各合焦位置と前記撮像面上における前記各測定点の位置とに基づいて平面近似された近似結像面を算出し、この近似結像面に前記撮像面を一致させるために必要な前記各測定点の調整位置を算出する調整位置算出手段と、
   前記素子ユニットを保持して前記撮影レンズの光軸方向に移動させ、前記光軸に直交する２つの軸の回りで前記素子ユニットの傾きを変化させる素子移動手段と、
   前記各測定点が前記調整位置に一致するように、前記素子移動手段を制御して前記素子ユニットの光軸方向の位置と傾きとを自動調整させる制御手段とを備えたことを特徴とするカメラモジュール製造装置。
10. 前記合焦位置決定手段は、前記各測定点の前記合焦評価値が最大となる前記測定位置を求め、その測定位置を前記合焦位置として決定することを特徴とする請求項９記載のカメラモジュール製造装置。
11. 前記レンズ鏡筒移動手段は、前記レンズユニットが取り付けられるスライドステージであり、前記レンズユニット自体を前記光軸方向に移動させることによって前記各測定位置に前記レンズ鏡筒を移動させることを特徴とする請求項９又は１０記載のカメラモジュール製造装置。
12. 前記レンズユニットは、前記光軸方向に移動自在に前記レンズ鏡筒を収納するユニット本体と、前記レンズ鏡筒を付勢して保持する弾性体とを有し、
    前記レンズ鏡筒移動手段は、制御に応じて前記光軸方向に移動する可動部を有し、前記可動部を前記レンズ鏡筒に接触させて押圧することにより、前記弾性体の付勢に抗して前記光軸方向に前記レンズ鏡筒を移動させ、前記各測定位置に前記レンズ鏡筒を移動させることを特徴とする請求項９又は１０記載のカメラモジュール製造装置。
13. 前記レンズユニットは、前記レンズ鏡筒を前記光軸方向に移動させることによって前記撮影レンズの焦点を調節する焦点調節機構を有し、
    前記レンズ鏡筒移動手段は、前記焦点調節機構を制御することによって前記各測定位置に前記レンズ鏡筒を移動させることを特徴とする請求項９又は１０記載のカメラモジュール製造装置。
14. 前記合焦評価値が、コントラスト伝達関数値であることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載のカメラモジュール製造装置。
15. 前記合焦位置測定手段は、前記各測定点で前記光軸に直交する面上に設定された複数の方向のそれぞれに対して前記コントラスト伝達関数値を算出し、前記測定点ごとに前記各コントラスト伝達関数値に基づく複数の前記合焦位置を決定することを特徴とする請求項１４記載のカメラモジュール製造装置。
16. 前記測定点は、前記撮像面の中心と、前記撮像面の４象限上とに１つずつ設定されていることを特徴とする請求項９〜１５のいずれか１項に記載のカメラモジュール製造装置。
17. 前記素子移動手段には、前記撮像素子の接点に接触して、前記撮像素子と前記制御手段とを電気的に接続させる接続部が設けられていることを特徴とする請求項９〜１６のいずれか１項に記載のカメラモジュール製造装置。
18. 前記素子移動手段は、前記素子ユニットを保持する保持機構と、前記保持機構を前記光軸に直交する２つの軸の回りで傾ける２軸回転ステージと、前記２軸回転ステージを前記光軸方向に沿って移動させるスライドステージとを有することを特徴とする請求項９〜１７のいずれか１項に記載のカメラモジュール製造装置。

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