JP2010107425A - 撮像モジュールの検査方法及び撮像モジュール検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像モジュールの検査方法及び撮像モジュール検査装置に関し、各検査用チャートを取り換えることなく、一回の撮像でカラー検査、フォーカス検査、黒シミ検査の検査を行うことにより、ハードウェアの簡素化を図りつつ、検査時間を短縮する。
【解決手段】 携帯情報機器に組み込まれた撮像モジュールの焦点位置にフォーカス検査用兼カラー検査用のチャートを配置するとともに、黒シミ検査用チャートを撮像素子から見て合焦位置より遠く離れたデフォーカス位置に配置したマルチチャート光学系を用いて、前記撮像モジュールのカラー検査、フォーカス検査、及び、黒シミ検査を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は撮像モジュールの検査方法及び撮像モジュール検査装置に関するものであり、例えば、携帯電話などの携帯情報機器に組み込まれた状態でＣＣＤカメラなどの撮像モジュールの光学的な特性の検査を迅速に行うための構成に関するものである。

近年、携帯情報機器の高性能化・多機能化の進展に伴って携帯電話などにＣＭＯＳ或いはＣＣＤカメラのような撮像モジュールが搭載されるようになった。撮像モジュールは、撮像モジュール自体の出荷前に所定の光学特性の検査を行っているが、携帯電話など携帯情報機器に組み込まれた状態におけるフォーカス特性の検査、色特性の検査、或いは、撮像モジュール内の異物の有無を検査する黒シミ検査などを行う必要がある（例えば、特許文献１或いは特許文献２参照）。

昨今の携帯情報機器の需要の増大により、検査を行う必要のある撮像モジュールの数も大幅に増えているため、できるだけ簡便な装置構成で検査時間の短縮を図ることのできる、携帯情報機器に組み込まれた状態での撮像モジュールの光学特性の検査方法の必要性が高まっている。

図９は従来の携帯電話に組み込まれた撮像モジュールの検査方法の説明図である。図に示すように、携帯電話に組み込まれた状態で撮像モジュールの検査を行う場合、まず、試料ステージ５１に検査対象となる撮像モジュール５３を組み込んだ携帯電話５２を設置する。なお、光源５４は、冷陰極管等を用いるが、場合によっては自然採光でも良い。

フォーカス特性の検査を行う場合のフォーカスチャート５５と、色特性の検査を行うカラーチャート５６を撮像モジュール５３の焦点面に位置できるように配置した。カラーチャート５６にはたとえばカラーの人物像が描かれており、フォーカスチャート５５にはたとえば黒白のラインペアが描かれている。これらのフォーカスチャート５５、カラーチャート５６を別々にあるいは同時に撮像することにより、カラー特性検査とフォーカス特性検査とを行う。

一方、携帯電話など携帯情報機器に組み込まれた状態で異物の有無を検査する黒シミ検査は、黒シミを検出するために、黒シミチャート５７を撮像モジュールのデフォーカス面に配置する。黒シミチャート５７には例えば白い拡散板が用いられる。この黒シミチャート５７を、カラーチャート５６とフォーカスチャート５５を撮像モジュール５３の視野から外した状態で所定位置に配して撮像することにより、黒シミ検査を行っていた。
特開２００４−１８４６３４号公報 特開平０８−３１８６１９号公報

しかし、フォーカス検査、カラー検査、黒シミ検査を行う場合には、検査用チャートを各検査に合わせて取り換えて撮像を行い検査する必要があったため、検査に時間がかかるという問題があった。

したがって、撮像モジュールの検査において、各検査用チャートを取り換えることなく、一回の撮像でカラー検査、フォーカス検査、黒シミ検査の検査を行うことにより、ハードウェアの簡素化を図りつつ、検査時間を短縮することを目的とする。

本発明の一観点からは、携帯情報機器に組み込まれた撮像モジュールの焦点位置にフォーカス検査用兼カラー検査用のチャートを配置するとともに、黒シミ検査用チャートを撮像素子から見て合焦位置より遠く離れたデフォーカス位置に配置したマルチチャート光学系を用いて、前記撮像モジュールのカラー検査、フォーカス検査、及び、黒シミ検査を行うことを特徴とする撮像モジュールの検査方法が提供される。

また、本発明の別の観点からは、携帯情報機器に組み込まれた撮像モジュールの焦点位置にフォーカス検査用兼カラー検査用のチャートを配置するとともに、黒シミ検査用チャートを撮像素子から見て合焦位置より遠く離れたデフォーカス位置に配置したマルチチャート光学系を備えたことを特徴とする撮像モジュール検査装置が提供される。

開示の撮像モジュールの検査方法及び撮像モジュール検査装置によれば、マルチチャート光学系を用いることにより、各検査用チャートを取り換えることなく一回の撮像でカラー検査、フォーカス検査、黒シミ検査の検査を行うことができる。また、それによって、携帯情報機器に組み込まれている撮像モジュールの欠陥検査用ハードウェアの簡素化と検査時間の高速化に寄与するところが大きい。

ここで、図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態の撮像モジュールの検査工程の構成説明図であり、撮像モジュール検査装置の基本的部分は試料ステージ１１と、フォーカス・カラーチャート２１及び黒シミチャート２２を備えたマルチチャート光学系２０と、光源１２とで構成される。なお、光源１２は、冷陰極管等を用いるが、場合によっては自然採光でも良い。

マルチチャート光学系２０においては、フォーカス・カラーチャート２１は検査対象となる携帯情報機器１に組み込まれた撮像モジュール２の焦点位置に配置し、黒シミ検査用チャート２２を撮像モジュール２から見て合焦位置より遠く離れたデフォーカス位置に配置する。この場合、黒シミチャート２２としては、例えば、白い拡散板を用いる。また、フォーカス・カラーチャート２１としては、例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）が規則的に配列した１枚のテストチャートを用いる。なお、図において撮像モジュール２は便宜的にレンズ３とＣＣＤ４で表している。

図２は、本発明の実施の形態の撮像モジュールの検査工程のフローチャートである。まず、試料ステージ１１上に撮像モジュール２を組み込んだ携帯情報機器１を載置し、マルチチャート光学系２０を構成するフォーカス・カラーチャート２１が撮像モジュール２の焦点位置に配置されるようにマルチチャート光学系２０をセッティングする。なお、携帯情報機器１としては、携帯電話が典型的であるが、ノート型パソコン等の撮像モジュールを搭載しており且つ携帯可能な情報機器であれば種類を問わない。

次いで、携帯情報機器１に組み込んだ撮像モジュール２によって、焦点位置に配置されたフォーカス・カラーチャート２１の像を１枚のマルチチャート画像として取得する。この場合のマルチチャート画像は、光源１２からの光が黒シミ検査用チャート２２により拡散したのちにフォーカス・カラーチャート２１を透過した状態での像となるため、光源像の影響を受けることがない。

次いで、取得したマルチチャート画像から各検査用チャート画像を生成する。まず、カラー検査用チャート画像には撮像したマルチチャート画像をそのまま用いる。カラー検査のためのＹＭＣ各色の領域を抽出するために、ＹＭＣ画像をＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）分解した時のＢ（青）成分の輝度成分を利用する。

ＹＭＣ画像をＲＧＢ分解してカラープロファイルを作成し、このカラープロファイルにおけるＢ（青）成分の輝度が小さい部分を検知することにより、Ｙ（イエロー）領域を特定する。また、ＭＣ領域は特定したＹ領域を基点に抽出する。抽出した各色成分が各色の基準に適合しているか否かでカラー検査を行う。なお、この時、撮像モジュール２のディストーション等の光学特性を加味してより正確に領域の抽出を行っても良い。

次に、フォーカス検査用チャート画像には、撮像したマルチチャート画像からＹ成分を抽出した画像を用いる。抽出したマルチチャート画像から輝度プロファイルを作成し、輝度プロファイルにおける立上がり度合いを用いることによりフォーカス検査を行う。

また、黒シミ検査用チャート画像には、撮像したマルチチャート画像をモノクロ変換したものを用いる。このモノクロ変換は、マルチチャート画像のＲＧＢ比を変換することにより生成する。このＲＧＢ比は、人の目の感度に近づけるために、変換比をほぼＲ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１としたときに撮像モジュール２により得られたＹＭＣ間の輝度差が最も小さくなったモノクロ画像が得られるように、フォーカス・カラーチャートのＹＭＣ比を調整しても良い。得られたモノクロ画像から輝度プロファイルを作成して黒シミを検知することにより黒シミ検査を行う。なお、黒シミがある場合には、モノクロ画像の輝度プロファイルに比較的ブロードな窪みが出現する。

このように、本発明の実施の形態においては、マルチチャート光学系を用いて一度の撮像で取得したマルチチャート画像から、カラー検査、フォーカス検査、黒シミ検査に必要な各検査用チャート画像を生成しているので、検査用チャートの入替えが不要になるとともに、撮像回数を１／３に低減することができる。その結果、検査時間を大幅に短縮することができる。

また、装置構成としても、カラー検査用チャートとフォーカス検査用チャートを兼用しているので検査用チャートの数を減らすことができ、且つ、検査毎の検査用チャートの入替え機構が不要になるので、検査装置構成が簡略化される。

なお、光源として光拡散板を備えた白色面光源を用いる場合には、黒シミ検査用チャートは不要になり、光源を構成する光拡散板が黒シミ検査用チャートとなってマルチチャート光学系を構成することになる。なお、光拡散板或いは黒シミ検査用チャートがない場合には、光源像が直接マルチチャート画像に反映するため、黒シミ検査が不可能になる。

また、マルチチャート光学系を小型化するために、マルチチャート光学系に撮像モジュールの焦点距離を調整する焦点距離調整レンズを組み込んでも良い。この場合、マルチチャート光学系を跳ね上げ機構に取り付けて、マルチチャート画像の撮像工程におけるマルチチャート光学系の位置合わせ工程を簡便にしても良い。

なお、検査結果において、不良が発生した場合には、携帯情報機器から撮像モジュールを取り出して、他の撮像モジュールに交換したのち、再び、図２に示した検査フローによって検査を行う。

以上を前提として、次に、図３乃至図６を参照して、本発明の実施例１の撮像モジュール検査方法を説明する。図３は本発明の実施例１の撮像モジュール検査方法のシステム構成図である。まず、図示していないハンドラ等から検査対象の撮像モジュールを含む携帯情報機器１、典型的には携帯電話を試料ステージ１１上に設置する。設置したことが制御手段３１に出力されると、制御手段３１は必要に応じて試料ステージコントローラ３２により試料ステージ１１を動かしてマルチチャート光学系２０が撮像モジュールの上に位置するようにして測定準備を行う。

この場合のマルチチャート光学系２０は上記の図１に示した構成と同様であり、フォーカス・カラーチャートが検査対象となる携帯情報機器１に組み込まれた撮像モジュールの焦点位置に配置し、黒シミ検査用チャートが撮像モジュール２から見て合焦位置より遠く離れたデフォーカス位置に配置されている。また、これらのフォーカス・カラーチャート及び黒シミチャートは典型的には不透明な円筒状筐体に格納されている。なお、因に、マルチチャート光学系２０のサイズを一例としてあげると、例えば、直径が３００ｍｍで、長さが２００ｍｍである。また、フォーカス・カラーチャートの面積は１００ｍｍ×１００ｍｍであり、黒シミチャートの面積は２００ｍｍ×２００ｍｍである。

測定準備が整ったことが制御手段３１に出力されると、制御手段３１は光源コントローラ３３により必要に応じて光源１２を点灯し、カメラコントローラ３４を制御して、マルチチャート光学系２０によりマルチチャート画像を取得する。なお、カメラコントローラ３４と携帯情報機器１とはケーブルで接続している。

撮像されたマルチチャート画像はカメラコントローラ３４を経由して制御手段３１内のメモリに蓄積される。マルチチャート画像がメモリに蓄積されたことが制御手段３１に出力されると、制御手段３１は１枚のマルチチャート画像から、カラー検査用チャート画像、フォーカス検査用チャート画像、黒シミ検査用チャート画像を上記の図２に示した検査フローに従って生成する。

生成した各チャート画像に基づいて、カラー検査、フォーカス検査、黒シミ検査を順次行う。制御手段３１は、検査結果を適宜、モニタやＨＤＤ等の出力手段３５に出力する。制御手段３１は、測定対象を次の携帯情報機器に置き換えて検査動作を行い、測定対象が無くなるまで上述の動作を繰り返す。

図４は、カラー検査のためのマルチチャート画像とＲＧＢ成分のカラープロファイルの説明図であり、フォーカス・カラーチャートも対比のために併せて図示している。図４（ａ）はフォーカス・カラーチャートの構成説明図であり、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）が規則的に配列したチャートを用いる。なお、ここでは、色の違いをハッチングの違いとして表現している。

図４（ｂ）は、フォーカス・カラーチャートのマルチチャート画像であり、ここでは、図４（ａ）に示したフォーカス・カラーチャートの一部に対応するマルチチャート画像を拡大して表示している。なお、図４（ｂ）は実際に撮像したマルチチャート画像を忠実に模写したものである。

図４（ｃ）は、ＲＧＢ成分のカラープロファイルであり、図４（ｂ）に示したマルチチャート画像をそのまま用い、ＹＭＣ画像をＲＧＢ分解してＲＧＢ成分のカラープロファイルを取得する。ＹＭＣ各色の領域を抽出するためには、このＲＧＢ成分のカラープロファイルにおけるＢ成分の輝度成分を利用し、Ｂ成分の輝度が小さい部分を検知するとによってＹ領域を特定する。また、ＭＣ領域は特定したＹ領域を基点に抽出する。抽出した各色成分が各色の基準に適合しているか否かでカラー検査を行う。

図５は、フォーカス検査用チャート画像及びＹ成分抽出輝度プロファイルの説明図である。図５（ａ）は、フォーカス検査用チャート画像であり、図４（ｂ）に示したマルチチャート画像からＹ成分を抽出して画像を構成する。図５（ｂ）はＹ成分抽出輝度プロファイルであり、構成したフォーカス検査用チャート画像からＹ成分抽出輝度プロファイルを作成する。そして、図５（ａ）においてＡで示されるエッジ部分の立上がり度合いをＹ成分抽出輝度プロファイルから判別することによってフォーカス検査を行う。

図６は、モノクロ変換チャート画像の輝度プロファイルである。このモノクロ変換チャート画像の輝度プロファイルは、図４（ｂ）に示したマルチチャート画像をモノクロ変換し作成したモノクロ変換チャート画像から作成する。なお、モノクロ変換に際しては、人の目の感度の色（波長）依存性に近づけるために、変換比をほぼＲ：Ｇ：Ｂ＝３：６：１としている。

このモノクロ変換チャート画像の輝度プロファイルから黒シミを検知することにより黒シミ検査を行う。なお、図における実線は黒シミがない状態を示しており、黒シミがある場合の状況を参考のために破線で示している。

次に、図７を参照して、本発明の実施例２の撮像モジュールの検査工程を説明する。図７は、本発明の実施例２の撮像モジュールの検査工程に用いるマルチチャート光学系の構成説明図である。図に示すように、本発明の実施例２におけるマルチチャート光学系４０は、上述のマルチチャート光学系２０と同様に、フォーカス・カラーチャート２１は検査対象となる携帯情報機器１に組み込まれた撮像モジュール２の焦点位置に配置し、黒シミ検査用チャート２２を撮像モジュール２から見て合焦位置より遠く離れたデフォーカス位置に配置する。この場合も、黒シミチャート２２としては、例えば、白い拡散板を用いる。

但し、本発明の実施例２におけるマルチチャート光学系４０は焦点距離調整レンズ４１を設けて、撮像モジュール２の焦点位置を撮像モジュール２側に近づけており、それに伴って、黒シミ検査用チャート２２を配置するデフォーカス位置も撮像モジュール２側に近づく。したがって、マルチチャート光学系４０の光軸方向のサイズが上述のマルチチャート光学系２０より小さくなるので、マルチチャート光学系４０が小型化される。また、焦点距離が短くなることによって、マルチチャート光学系２０に必要な各チャートの面積の小型化も図ることができる。

なお、フォーカス・カラーチャート及び黒シミチャートは典型的には不透明な円筒状筐体に格納されており、マルチチャート光学系４０のサイズを一例としてあげると、例えば、直径が３０ｍｍで、長さが４０ｍｍである。また、フォーカス・カラーチャートの面積は１５ｍｍ×１５ｍｍであり、黒シミチャートの面積は２０ｍｍ×２０ｍｍであり、マルチチャート光学系４０のサイズ及び各チャートの面積の小型化が可能になる。

次に、図８を参照して、本発明の実施例３の撮像モジュールの検査工程を説明する。図８は、本発明の実施例３の撮像モジュールの検査工程の構成説明図であり、ここでは、図７に示したマルチチャート光学系４０を跳ね上げ機構３６に搭載したものであり、他の構成は上記の実施例１と同様である。

図８（ａ）は、検査対象物のロード時或いはアンロード時の説明図であり、検査対象物として携帯情報機器１を試料ステージ１１に設置する場合には、マルチチャート光学系４０を搭載した跳ね上げ機構３６を跳ね上げた状態で設置を行う。

図８（ｂ）は、検査対象物の検査時の説明図であり、検査時にはマルチチャート光学系４０を搭載した跳ね上げ機構３６を折り曲げてマルチチャート光学系４０を撮像モジュール２上に移動して測定準備を行ったのち、上述の実施例１と同様にマルチチャート画像を撮像する。なお、撮像終了後は、図８（ａ）と同様に跳ね上げ機構３６を跳ね上げた状態で携帯情報機器１を取り出す。

ここで、実施例１及び実施例２を含む本発明の実施の形態に関して、以下の付記を開示する。
（付記１） 携帯情報機器に組み込まれた撮像モジュールの焦点位置にフォーカス検査用兼カラー検査用のチャートを配置するとともに、黒シミ検査用チャートを撮像素子から見て合焦位置より遠く離れたデフォーカス位置に配置したマルチチャート光学系を用いて、前記撮像モジュールのカラー検査、フォーカス検査、及び、黒シミ検査を行うことを特徴とする撮像モジュールの検査方法。
（付記２） 前記撮像モジュールのカラー検査、フォーカス検査、及び、黒シミ検査を、前記マルチチャート光学系により取得した１枚のマルチチャート画像を用いて一括で行うことを特徴とする付記１に記載の撮像モジュールの検査方法。
（付記３） 前記１枚のマルチチャート画像のイエロー／マゼンタ／シアン領域を用いることによりカラー検査用チャート画像を生成し、前記マルチチャート画像のうちイエロー成分を用いることによりフォーカス検査用チャート画像を生成し、前記マルチチャート画像をモノクロ化することにより黒シミ検査用チャート画像を生成することを特徴とする付記２記載の撮像モジュールの検査方法。
（付記４） 前記マルチチャート光学系と前記する撮像モジュールとの間に焦点距離調整用のレンズを配置して前記マルチチャート画像を取得することを特徴とする付記２または３に記載の撮像モジュールの検査方法。
（付記５） 携帯情報機器に組み込まれた撮像モジュールの焦点位置にフォーカス検査用兼カラー検査用のチャートを配置するとともに、黒シミ検査用チャートを撮像素子から見て合焦位置より遠く離れたデフォーカス位置に配置したマルチチャート光学系を備えたことを特徴とする撮像モジュール検査装置。
（付記６） 前記マルチチャート光学系と前記する撮像モジュールとの間に焦点距離調整用のレンズを配置したことを特徴とする付記５に記載の撮像モジュール検査装置。
（付記７） 前記マルチチャート光学系の跳ね上げ機構を設けたことを特徴とする付記６記載の撮像モジュール検査装置。

本発明の実施の形態の撮像モジュールの検査工程の構成説明図である。 本発明の実施の形態の撮像モジュールの検査工程のフローチャートである。 本発明の実施例１の撮像モジュール検査方法のシステム構成図である。 カラー検査のためのマルチチャート画像とＲＧＢ成分のカラープロファイルの説明図である。 フォーカス検査用チャート画像及びＹ成分抽出輝度プロファイルの説明図である。 モノクロ変換チャート画像の輝度プロファイルである。 本発明の実施例２の撮像モジュールの検査工程に用いるマルチチャート光学系の構成説明図である。 本発明の実施例３の撮像モジュールの検査工程の構成説明図である。 従来の携帯電話に組み込まれた撮像モジュールの検査方法の説明図である。

符号の説明

１ 携帯情報機器
２ 撮像モジュール
３ レンズ
４ ＣＣＤ
１１ 試料ステージ
１２ 光源
２０ マルチチャート光学系
２１ フォーカス・カラーチャート
２２ 黒シミチャート
３１ 制御手段
３２ 試料ステージコントローラ
３３ 光源コントローラ
３４ カメラコントローラ
３５ 出力手段
３６ 跳ね上げ機構
４０ マルチチャート光学系
４１ 焦点距離調整レンズ
５１ 試料ステージ
５２ 携帯電話
５３ 撮像モジュール
５４ 光源
５５ フォーカスチャート
５６ カラーチャート
５７ 黒シミチャート

Claims (5)

1. 携帯情報機器に組み込まれた撮像モジュールの焦点位置にフォーカス検査用兼カラー検査用のチャートを配置するとともに、黒シミ検査用チャートを撮像素子から見て合焦位置より遠く離れたデフォーカス位置に配置したマルチチャート光学系を用いて、前記撮像モジュールのカラー検査、フォーカス検査、及び、黒シミ検査を行うことを特徴とする撮像モジュールの検査方法。
2. 前記撮像モジュールのカラー検査、フォーカス検査、及び、黒シミ検査を、前記マルチチャート光学系により取得した１枚のマルチチャート画像を用いて一括で行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像モジュールの検査方法。
3. 前記１枚のマルチチャート画像のイエロー／マゼンタ／シアン領域を用いることによりカラー検査用チャート画像を生成し、前記マルチチャート画像のうちイエロー成分を用いることによりフォーカス検査用チャート画像を生成し、前記マルチチャート画像をモノクロ化することにより黒シミ検査用チャート画像を生成することを特徴とする請求項２記載の撮像モジュールの検査方法。
4. 携帯情報機器に組み込まれた撮像モジュールの焦点位置にフォーカス検査用兼カラー検査用のチャートを配置するとともに、黒シミ検査用チャートを撮像素子から見て合焦位置より遠く離れたデフォーカス位置に配置したマルチチャート光学系を備えたことを特徴とする撮像モジュール検査装置。
5. 前記マルチチャート光学系と前記する撮像モジュールとの間に焦点距離調整用のレンズを配置したことを特徴とする請求項４に記載の撮像モジュール検査装置。

Images