JP2019504345A - レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法を開示する。上記方法は、調整可能なレンズまたはレンズセットを含むカメラモジュールに適用可能であり、被調整光学システムの結像情報に基づいて結像品質補償のための調整すべきパラメータを確定するステップAと、結像品質補償のための調整すべきパラメータと被調整レンズ因子との間の関係関数を構築するステップBと、結像品質補償のための調整すべきパラメータと被調整レンズ因子との間の関係に基づいて、被調整レンズの調整方法及び調整量を確定するステップCとを含む。カメラモジュールの組立生産過程において、光学的な方法で正確な調整を行うことができる。これにより、調整精度と効率を向上させることができ、品質の向上、低価格、高い生産性などの要求を満たすことができ、さらに光学システムの結像品質を向上させることができる。

Description

本発明は、光学システムの結像の分野に関するもので、特に、レンズまたはレンズアセンブリの調整による光学システムの結像品質補償方法に関するものである。

現代のカメラモジュールの開発に伴い、モジュールの生産は、主にチップ、レンズアセンブリなど主要部品の組み立てに関連している。レンズアセンブリ自体の品質とそのモジュールの組み合わせは、光学システムの結像品質を決定する重要な要素であり、従来の生産方式において、レンズアセンブリの品質と各主要部品の公差、モジュールの組立公差などを制御することにより、一定の結像品質を確保する。しかし、レンズアセンブリおよびモジュールは、一般的に、各部品の公差、すなわち組立精度を制御して、製品のテストを実施して結像品質を確保する方法で生産されている。この方法は、部品や組立の要求が非常に高く、テストの前に、製品の結像品質を予測することができない。また、ハイエンド製品の場合、かなりの収率損失をもたらす可能性がある。これにより、レンズアセンブリまたはモジュールの製造コストが大幅に増加することになる。

従来のモジュール設計において、レンズアセンブリ自体の品質と傾斜公差（inclination tolerances）を持っているいくつかの素子の組み立てにより、感光チップの結像面は、理想的な平面に対して一定程度で傾斜する。中央フォーカシングの場合、イメージのエッジの鮮明度は、像面傾斜度に応じて低下する。これにより、エッジ視野範囲で結像の鮮明度が均一でない現象が発生することになる。また、レンズの製造過程で公差が存在するので、組立後の光学システムのイメージには、像面湾曲現象（curvature of field、つまり、中央焦点と端の焦点が同じ平面上にない現象）が発生することになり、このような場合、カメラモジュールの結像品質にも影響与えることになる。

したがって、カメラモジュールの製造分野では、生産効率の改善、コストの削減、および結像品質の改善は、まだ今のモジュール開発の重要な方向となっている。また、カメラモジュールの製造過程では、カメラモジュールの組立工程に表示される偏心、像面傾斜、像面湾曲、ピークなどの要素により、カメラモジュールの結像品質が低下する問題を克服して、さらに製品の生産効率と結像品質を向上させるためには、カメラモジュールの組み立てについて適切な調整を進め始めている。したがって、モジュール組立、生産中にどのような光学的方法を用いて光学システムに組み込まれた素子を迅速に調整して結像品質を確保し、製品収率を向上させることが、現在のカメラモジュールの生産の分野で早急に解決する必要がある問題として残っている。

様々なスマート機器の継続的な発展に伴い、カメラモジュール、および様々なカメラ装置に対する要求も高まっている。レンズアセンブリは、カメラモジュールやカメラデバイスの不可欠な構成要素として、これに対する要求も高まっている。

一方、結像品質は、レンズアセンブリの品質を評価する重要な要素の一つであり、基本的な条件に到達した前提下で、結像品質を絶えず改善することは、レンズアセンブリの設計において着実に追求すべき方向となっている。

一方、レンズアセンブリの設計で考慮すべきもう一つの重要な問題は、どのように迅速に設計基準に達し、実際の生産に広く適用し、また、製品生産の収率を向上させるかということである。

現在のレンズの設計において、普遍的に使用されるのは、単一の可変式の設計方式である。つまり、設計の過程で、各レンズは、互いに独立しており、結像品質に対する各レンズの影響を個別に評価して、各レンズに対して個別に調整することにより、最終的な設計要求を満足する。

従来の設計方法において、単一のレンズは、全体のレンズアセンブリの結像品質に大きい影響を与えるので、単一のレンズにもっと注意を払う必要がある。レンズの数量が大きいほど、調整はより複雑で難しいので、カメラモジュールの高解像度の要件を満たすことがより困難になる。設計プロセスでは、単一のレンズの調整は、全体のレンズアセンブリの結像品質に大きい影響を与える可能性があり、例えば、レンズアセンブリの感度が増加することになる。しかしながら、複数のレンズを組合せて使用する場合には、このようなレンズは、互いに補償されて、単一のレンズへの要求が比較的低くなり、また、高い結像品質のレンズアセンブリを得ることができる。この点は、既存の設計方法では全く考慮されていない部分である。

さらに、設計されたレンズアセンブリは、実際の生産に使用されるべきであるため、従来の設計方法では、すべてのレンズが設計要件に応じて製造するべきであり、且つ、組立の過程で、レンズの組み立て時に発生するいかなる誤差もすべてレンズアセンブリの最終的な結像品質に影響を与えている。したがって、レンズが多いほど、部品の公差や組立精度の限界によるレンズアセンブリの収率損失も大きくなる。

本発明の利点は、レンズやレンズセットの調整により、光学システムの結像品質の補償を実現する方法を提供することにある。上記方法は、調整可能なレンズ、レンズセット、またはレンズアセンブリの設計をもとにして、モジュールの生産過程において、結像品質を確定し、レンズの調整量と調整方式を計量的に算出し、迅速かつ正確な調整により、カメラモジュールの結像品質を補償する効果を実現することができる。

本発明の利点は、結像品質の像面傾斜、像面湾曲及びピークなどの主要パラメータを確定し、レンズの感度との間の関係関数を構築して、被調整レンズの目標移動位置を算出して、レンズを調整することにより、目標指向的にレンズを調整することができ、少なくとも一回の調整のみで、向上された効率、精度と品質を取得することができる、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法を提供することにある。

本発明の利点は、モジュールイメージの角の解像度の均一性を向上させ、レンズセットの偏心や傾斜の指向性のリアルタイム調整により他の部品と組立工程での傾斜による像面傾斜と像面湾曲によって発生されたモジュールの結像品質の低下を補償し、モジュールの結像品質を確保することができる、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法を提供することにある。

本発明の利点は、モジュール製造者にとって、完全なレンズアセンブリを購入する必要がなく、単一のレンズのみを購入すれば済むので、レンズセットの組み立てによる労力やレンズの性能収率損失を低減し、さらに、モジュールの生産コストをさらに低減させることができる、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法を提供することにある。

本発明の利点は、レンズやレンズセットの調整により像面傾斜を補償することにより、他の部品の公差とモジュールパッケージ工程に対する要求を下げることができ、したがって、部品と工程の収率を向上させることができ、コスト低減に有利である、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法を提供することにある。

本発明の利点は、システムの像面湾曲及びレンズ間の間隔の設計での感度に基づいて、レンズまたはレンズセットに必要な調整量を算出することにより、像面湾曲を補償して、これにより、レンズまたはレンズセットの製造上の公差や組立後の光システムのイメージ上の像面湾曲による結像品質の欠陥を克服し、レンズの原材料の品質要求を下げ、レンズの購入がより便利にし、コストも低減させることができる、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法を提供することにある。

本発明の利点は、レンズやレンズセットのモジュールの調整により結像品質を補償することにより、モジュールのフォーカス調整ステップを省略し、生産工程を簡単化することにより、カメラモジュールの生産効率を向上させ、高効率的な生産の発展の要求を満足するようにする、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法を提供することにある。

本発明の利点は、イメージ情報を収集して、必要な結像品質の像面傾斜、像面湾曲及びピークの情報を出力するが、そのターゲットボードは特に限定されず、平面ターゲットボードであってもよく、立体ターゲットボードであってもよく、イメージ情報を出力することができる任意のターゲットボードであれば、すべて可能であり、これにより、さらに簡単、便利に構築することができるので、操作性を向上させることができるレンズの調整による光学システムの結像品質補償方法を提供することにある。

本発明の利点は、モジュール組立生産過程において、直接にレンズまたはレンズセットを組み立てることにより、原材料が従来の原料供給の生産に依存せず、組立生産の過程で光学偏差と機械的偏差の調整により製品収率を向上させ、速やかに高品質のモジュールを生産する目標を達成することができる、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法を提供することにある。

本発明の利点は、像面の間の相対的な傾斜の場合に応じて、レンズまたはレンズセットにおける調整すべき偏心量、傾斜角度とレンズの間隔を算出し、最終的に傾斜角を減らすことによって、像面傾斜を補償して、さらにカメラモジュールの結像品質を確保することができる、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法を提供することにある。

本発明の利点は、レンズアセンブリの感度に基づいて関数を構築して、コンピュータによって最適な調整量を一括して算出することにより、迅速かつ手軽に、そして目標指向的に調整することができレンズまたはレンズセットを補償して、カメラモジュールの生産効率の向上と製品収率の確保に有利な、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法を提供することにある。

本発明の利点は、コンピュータによって調整すべき各レンズまたはレンズセットの調整量を自動的に算出することで、正確な算出結果を取得し、レンズまたはレンズセットの調整がより正確することにより、カメラモジュールの結像品質を確保するのにさらに有利な、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法を提供することにある。

本発明の利点は、光学レンズアセンブリの設計プロセスで、レンズユニットを設計の出発点として、リアルタイムに調整可能なレンズまたはレンズセットの公差分配を行うことにより、上記レンズまたはレンズセットの感度が他のレンズとの組み立ての過程で発生された結像品質の損失を補償することができる、光学レンズアセンブリおよびその設計方法を提供することにある。

本発明の利点は、複数のレンズを少なくとも２つのレンズユニットに分類することで、設計対象を大量の単レンズから少量のレンズユニットの設計に転換させる，ことができる光学レンズアセンブリおよびその設計方法を提供することにある。

本発明の利点は、光学レンズアセンブリの設計プロセスで、各レンズの感度についてバランスすることができる光学レンズアセンブリおよびその設計方法を提供することにある。

本発明の利点は、上記光学レンズアセンブリの設計プロセスで、レンズユニット内部の各レンズの感度の補償及び分散することにより、単一のレンズの感度を調整するのではなく、レンズユニットの調整が上記レンズアセンブリの全体的な結像品質の要求を満足するようにする、光学レンズアセンブリおよびその設計方法を提供することにある。

本発明の利点は、光学レンズアセンブリの設計プロセスで、レンズユニット間のスペース間隔を設計することにより、各レンズユニット間のスペース間隔の配合が光学レンズアセンブリの設計要求を満足するようにする、光学レンズアセンブリおよびその設計方法を提供することにある。

本発明の利点は、設計方法によって製造されたレンズアセンブリは、ユニットごとに組み立て調整できるので、部品の累積公差と組立精度による限界を克服し、光学レンズアセンブリの生産収率を向上させることができる、光学レンズアセンブリとその設計方法を提供することにある。

本発明の利点は、光学レンズアセンブリの少なくとも一つの上記レンズユニットは、調整可能なユニットであってもよいので、ユニットを対象として調整を行うことができる、光学レンズアセンブリおよびその設計方法を提供することにある。

本発明の利点は、高画素カメラモジュールに適用可能な光学レンズアセンブリおよびその設計方法を提供することにある。

本発明の利点は、従来のレンズアセンブリが高画素、大口径、薄い厚さなどの特性の要求での感度の高い問題を解決することができる、光学レンズアセンブリおよびその設計方法を提供することにある。

本発明の上記利点と、本発明の他の目的と利点を実現するために、本発明は、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法を提供する。上記光学システムの結像品質補償方法は、調整可能なレンズまたはレンズセットを含むカメラモジュールに適用することができ、上記方法は、被調整光学システムの結像情報に基づいて、結像品質補償のための調整すべきパラメータを確定するステップAと、結像品質補償のための調整すべきパラメータと被調整レンズ因子との間の関係関数を構築するステップBと、結像品質補償のための調整すべきパラメータと被調整レンズ因子との間の関係に基づいて、被調整レンズの調整方法及び調整量を確定するステップCと、を含む。

本発明の一実施形態によると、上記ステップAは、被調整光学システムによって、予め設定されたターゲットボードに対して結像情報を収集するステップA１と、収集された結像情報に基づいて、結像品質を表すパラメータを算出するステップA２と、現在の結像品質を前提として、予め設定された解像度の要求と比較することにより、像面傾斜、像面湾曲及びピークのうちの１項または複数項を被調整光学システムの調整すべきパラメータとして確定するステップA３と、を含む。

本発明の一実施形態によると、上記ステップBは、像面傾斜と被調整レンズ因子との間の関係関数を構築するステップB１と、像面湾曲と被調整レンズ因子との間の関係関数を構築するステップB２と、ピークと被調整レンズ因子との間の関係関数を構築するステップB３と、結像品質と被調整レンズ因子との間の関係関数を構築するステップB４とを含む。

本発明の一実施形態によると、像面傾斜、像面湾曲及びピークと、被調整レンズ因子との間の関係関数は、それぞれ
T(d，t)=f{d(x，y)，t(x，y)}，d(x，y)=d(k*cos(θ)，k*sin(θ))、
C(h，g)=f{h(z)，g(z)，r(z)}、及び
P(d，h，r，t)=f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，y)}、であり、
ここで、Tは像面傾斜、Cは像面湾曲、Pはピーク、dはレンズの偏心、tはレンズの傾き、hはレンズの厚さ、gはレンズの間隔、rはレンの表面精度を示し、x、yは光軸と垂直な像面に分解される方向の座標であり、zは光軸に沿って延びる方向の座標であり、θはxとyによって限定される２次元平面上の角度の座標であり、kは偏心の絶対値である。

本発明の一実施形態によると、レンズアセンブリの感度に基づいて、像面傾斜、像面湾曲及びピークと、被調整レンズ因子との間の関数を構築する。

本発明の一実施形態によると、デフォーカス曲線（Defocusing curve）、または像面傾斜、像面湾曲及びピークの定量化に適する他の演算方法を利用して、像面傾斜、像面湾曲及びピークを算出する。

本発明の一実施形態によると、上記方法において、像面傾斜、像面湾曲及びピークは、結像品質に影響する要素であり、結像品質は、像面傾斜、像面湾曲及びピークの関数
F(T,C,P)= f{T(d，t)，C(h，g，r)，P(d，h，r，t)}
で表示されることができる。

本発明の一実施形態によると、上記方法において、光学システムの結像品質と被調整レンズ因子との間の関係関数は、
F(T,C,P)= f”{f{d(k*cos(θ)，k*sin(θ))，t(x，y)}，{h(z)，g(z)，r(z)}，f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，y)}}である。

本発明の一実施形態によれば、光学システムの結像品質と被調整レンズ因子との間の関係関数において、rはレンズの表面精度であり、ピークを調整する場合は、レンズの偏心d、レンズの厚さh及びレンズの傾きtを算出して調整すればよく、上記レンズの表面精度rは調整する必要がない。

本発明の一実施形態によると、上記方法において、被調整レンズの目標移動位置x、y、z、およびθを算出する場合、F（T、C、P）の最適な方程式の解を求める。

上記方法において、イメージ収集プロセスに使用されるターゲットボードは、イメージ情報を出力するのに適するターゲットボードであり、平面ターゲットボードまたは立体ターゲットボードを選択することが好ましい。

上記方法において、イメージ情報を収集する方法では、リムーバブルターゲットボードまたは移動モジュールを選択することが好ましい。

上記方法において、光学システムの結像品質は、結像システムの解像能力を表す評価方式である、光学伝達関数、変調伝達関数、空間周波数応答、コントラスト伝達関数及びテレビ線（TV line）のうちの１つまたは複数を含む。

本発明の一実施形態によると、上記ステップAの前に、調整可能なレンズまたは調整可能なレンズセットを含むカメラモジュールに通電して、カメラモジュールのイメージを収集するステップをさらに含む。

本発明の一実施形態によると、上記方法において、上記カメラモジュールに含まれている調整可能なレンズまたは調整可能なレンズセットは、カメラモジュールに予め組み立てられ、カメラモジュールに対する上記調整可能なレンズまたは調整可能なレンズセットの空間的位置は、少なくとも一つの方向への調整を行うことができる。

上記少なくとも一つの発明の目的を実現するために、本発明の一側面で光学レンズアセンブリの設計方法を提供する。上記設計方法は、所定の基準に基づいてレンズを選択するステップAと、各レンズを少なくとも２つのレンズユニットに分類するステップBと、結像情報に基づいて、調整すべきレンズパラメータを確定して、上記レンズユニットを対象として調整することにより、上記光学レンズアセンブリが所定の標準と結像品質の要求を満足するようにするステップCと、を含む。

一部の実施形態によれば、所定の標準と結像品質に基づいて、上記各レンズの複数の組合せユニットから上記光学レンズアセンブリに適するユニット分類方法を選択する。

一部の実施形態によれば、上述光学レンズアセンブリの設計方法において、上記ステップCにおいて、デフォルト変数と補助変数を予め設定し、調整プロセスにおいて、上記デフォルト変数は、概ね変わらず、上記補助変数が調整される。

一部の実施形態によれば、上述光学レンズアセンブリの設計方法において、上記各レンズユニット間のスペース間隔は、メインエアギャップであり、上記デフォルト変数は、上記メインエアギャップである。

一部の実施形態によれば、上述光学レンズアセンブリの設計方法において、上記デフォルト変数は、上記光学レンズアセンブリの感度である。

一部の実施形態によれば、上述光学レンズアセンブリの設計方法において、上記ステップCにおいて、上記レンズユニット内部の上記各レンズが互いに補償されるように、上記各レンズを調整する。

一部の実施形態によれば、上述光学レンズアセンブリの設計方法であって、少なくとも一つの上記レンズユニットは、調整可能なユニットである。

一部の実施形態によれば、上述光学レンズアセンブリの設計方法であって、少なくとも一つの上記レンズユニットは、少なくとも２つのレンズを含む。

本発明の他の一側面では、光学レンズアセンブリを提供する。上記光学レンズアセンブリは、少なくとも２つのレンズユニットを含み、上記各レンズユニット間は相互配合されている。

一部の実施形態によれば、上述した光学レンズアセンブリにおいて、上記レンズユニットは、上述設計方法により得ることができる。

本発明の別の一側面では、光学レンズアセンブリの製造方法を提供する。上記製造方法において、上記光学レンズアセンブリは、上述設計方法により製造される。

本発明の好適な実施形態による調整可能なレンズを含むカメラモジュールの概略的な構成図である。 本発明の上記好適な実施形態に係るカメラモジュールの像面傾斜による結像品質の低下現象を示す概略図である。 本発明の上記好適な実施形態に係るカメラモジュールの像面傾斜による結像品質の低下現象を示す概略図である。 本発明の上記好適な実施形態に係るカメラモジュールの像面傾斜による結像品質の低下現象を示す概略図である。 本発明の上記好適な実施形態に係るカメラモジュールの像面湾曲による結像品質の低下現象を示す概略図である。 本発明の上記好適な実施形態に係るカメラモジュールの像面湾曲による結像品質の低下現象を示す概略図である。 本発明の上記好適な実施形態に係るカメラモジュールの像面湾曲による結像品質の低下現象を示す概略図である。 本発明の上記好適な実施形態に係るカメラモジュールのピークによる結像品質の低下現象を示す概略図である。 本発明の上記好適な実施形態に係るカメラモジュールのピークによる結像品質の低下現象を示す概略図である。 本発明の上記好適な実施形態に係るカメラモジュールのピークによる結像品質の低下現象を示す概略図である。 本発明の上記好適な実施形態に係るカメラモジュールの調整可能なレンズを調整することにより、光学結像品質補償を実現する効果例示図である。 本発明の上記好適な実施形態に係るカメラモジュールの調整可能なレンズを調整することにより、光学結像品質補償を実現する効果例示図である。 本発明の上記好適な実施形態に係るカメラモジュールの調整可能なレンズを調整することにより、光学結像品質補償を実現する効果例示図である。 本発明の上記好適な実施形態に係る光学システムの結像品質補償方法のフローチャートである。 本発明の上記好適な実施形態に係る光学システムの結像品質補償時の調整すべき結像品質パラメータを確定する方法のフローチャートである。 本発明の上記好適な実施形態に係る光学システムのカメラモジュールの結像品質補償時、結像品質を調整するためのパラメータと被調整レンズ因子との間の関係関数を構築する方法のフローチャートである。 本発明の一好適な実施形態に係るレンズアセンブリの設計方法を示すブロック図である。 本発明の上記好適な実施形態に係るレンズアセンブリの設計方法を示すフローチャートである。 本発明の上記好適な実施形態に係る光学レンズアセンブリの第１の実施形態を示すブロック図である。 本発明の上記好適な実施形態に係る光学レンズアセンブリの第１の実施形態の具体的な実施例を示す概略図である。 本発明の上記好適な実施形態に係る光学レンズアセンブリの第２の実施形態の概略図である。

以下、当該分野の当業者が本発明を実現できるように、本発明について説明する。以下に説明される好適な実施形態は、単に例示として使用されるものであり、当該分野の当業者は、他の自明な変形を予想することができることはもちろんである。以下の説明で規定されている本発明の基本的な原理は、他の実施形態、変形、改善、同等と本発明の思想及び主旨を逸脱しないその他の実施形態に適用することができる。

図１を参照すると、カメラモジュールは、複数のレンズ１０、光学構造体２０、フィルタ３０、感光性チップ４０、回路基板５０およびその他の関連部品を含む。上記各レンズ１０は、上記光学構造体２０の高さ方向に沿って上記光学構造体２０の内部に組み立てており、上記感光性チップ４０の感光経路に位置する。上記フィルタ３０も上記光学構成体２０の内部に装着され、上記レンズ１０の下側に位置し、上記感光性チップ４０の上側とその感光経路に位置する。上記感光性チップ４０は、上記回路基板５０の上部に接着される。上記各素子を組み立て、固定することにより、上記カメラモジュールを形成する。このようなレンズの調整可能なカメラモジュールにおいて、上記レンズ１０のうち少なくとも一つのレンズは、調整可能なレンズであり、その調整可能なレンズは、光学構造体２０の内部空間で調整できるように配置される。すなわち、上記調整可能なレンズは、上記カメラモジュールに予め組み立てされ、上記調整可能なレンズは、調整できるように固定されず、調整後、上記調整可能なレンズの中心軸線は、上記感光性チップ４０の中心軸線と一致し、または許容可能な偏差範囲に位置するようにする。これにより、上記カメラモジュールのイメージが解像度の要求条件を満足するようにする。その後、予め組み立てされた上記調整可能なレンズを固定する。すなわち、上記カメラモジュールの製造組立工程において、上記カメラモジュールの調整を進めて結像品質を向上させる。

本発明は、レンズの調整によりモジュールの製造工程で結像品質を調整する方法に関するものである。また、調整可能なレンズは、調整可能なレンズセットまたは分割式レンズアセンブリを用いるカメラモジュールの調整可能な光学レンズアセンブリとして実現されることができ、このようなレンズは、すべて本発明で開示された方法によって調整して、結像品質補償を実現することができる。

光学システムの結像品質の主な表現形式は、３つの要素に分けられるが、それぞれ像面傾斜、像面湾曲およびピークである。３つの要素のうちの任意の要素に問題が発生した場合は、すべての結像品質の低下を招く可能性がある。このような要素によって発生される結像品質の低下現象の普遍的な表現形式は、図２A〜図４Cに示されたようである。その中で、図２A、図２B及び図２Cは、カメラモジュールの像面傾斜による結像品質の低下現象の例示図であり、理想的な像面は平面であるが、実際の像面は、理想的な像面に対して傾斜しているので、生成されたイメージのエッジの鮮明度が均一ではない。図３A、図３B及び図３Cは、カメラモジュールが像面湾曲によって起因された結像品質の低下現象を示す概略図であり、図４A、図４B及び図４Cは、カメラモジュールがピークによって起因された結像品質の低下現象を示す概略図である。

本発明では、調整可能なレンズ、レンズセットまたはレンズアセンブリの上記カメラモジュールの設計に基づいて、結像品質を確定し、像面傾斜、像面湾曲、ピークとレンズの感度を含む主要な結像品質のパラメータの関数関係に基づいて、調整レンズの調整量を計算することできる。これにより、低コストで迅速に高品質のカメラモジュールを効率的に生産する目標を達成して、結像品質が改善されたカメラモジュールを生産することができる。

具体的には、調整可能なレンズを含むレンズアセンブリの予め組み立てを行った後、カメラモジュールのイメージを収集し、カメラモジュールのイメージに基づいて、ソフトウェアを利用して、調整可能なレンズの調整量を算出する。次に、調整量に基づいて、カメラモジュールのイメージが解像度の要件を満足するまで、調整可能なレンズを調整する。その後、調整を経た調整可能なレンズをパッケージ及び固定して、カメラモジュールの製造組立を完成する。例示として、上記カメラモジュールの電流を通電して、カメラモジュールのイメージを収集し、またはリムーバブルターゲットボードを利用して、デフォーカス曲線を収集する。

本発明で提供される光学システムの結像品質を補償するための方法によれば、収集したカメラモジュールのイメージに基づいて、光学的方法を利用して、カメラモジュールのイメージを分析し、結像品質に影響する要素と、各調整可能なレンズの感度との間の関数関係を構築し、上記調整可能なレンズ（被調整レンズとも呼ばれる）の調整量を定量的に計算する。これにより、その後の調整過程において、一回だけで上記調整可能なレンズの組立位置を適切に調整し、調整精度を確保し、生産効率を向上させることができる。図５A、図５Bおよび図５Cは、本発明で提供される光学システムの結像品質補償方法で、上記調整可能なレンズを調整したカメラモジュールの光学結像の品質の補償効果を示す例示図が示されている。

図６は、本発明で提供される光学システムの結像品質補償方法のフローチャートである。図６に示すように、光学システムの結像品質補償方法６００は、以下のようなステップを含む。

ステップ６０１において、カメラモデルの結像情報に基づいて結像品質補償のための調整すべきパラメータを確定する。

ステップ６０２において、結像品質補償のための調整すべきパラメータと被調整レンズ因子との間の関係関数を構築する。

ステップ６０３において、結像品質補償のための調整すべきパラメータと被調整レンズ因子との間の関係に応じて、被調整レンズの調整方法と調整量を確定する。

結像品質に影響する要素として、像面傾斜、像面湾曲及びピークがあるので、上記ステップ６０１では、結像情報の分析を通じて、補償すべきカメラモジュールの結像品質に影響を与える要素（パラメータ）が像面傾斜T、像面湾曲CまたはピークPうちのどれかまたはどれらかを確定し、さらに補償すべきカメラモジュールの調整が必要な結像品質のパラメータを確定する。

本明細書でいう結像品質とは、光学伝達関数（Optical Transfer Function、OTF）、変調伝達関数（Modulation Transfer Function、MTF）、空間周波数応答（Spatial Frequency Response、SFR）、コントラスト伝達関数（Contrast Transfer Function、CTF ）とテレビ線（TV line）などの、結像システムの解像力を示すことができる、いかなる評価方式をすべて含む。

結像品質は、像面傾斜、像面湾曲、ピークの関数で表示されることができるので、結像品質を下の式により定義することができる。

F(T,C,P)= f{T(d，t)，C(h，g，r)，P(d，h，r，t)}

ここで、Fは結像品質、Tは像面傾斜、Cは像面湾曲、Pはピークを示す。Dはレンズの偏心、tはレンズの傾き、hはレンズの厚さ、gはレンズの厚さ、rは、レンズ表面の精度を示す。

図７に示すように、調整すべき結像品質パラメータを結像情報に基づいて確定する方法は、以下のようなステップを含む。

ステップ６０１１において、被調整光学システムによって、予め設定されたターゲットボードに対して結像情報を収集する。

ステップ６０１２において、収集した結像情報に基づいて、像面傾斜T、像面湾曲C、およびピークPなどの結像品質を表すことができるパラメータを算出する。

ステップ６０１３において、現在の結像品質と、予め設定された解像度の要求条件とを比較して、被調整光学システムの調整すべきパラメータがT、C、Pのどれか、またはどれらかを確定する。

上記ステップ６０１１において、イメージ情報を収集することにより、必要な像面傾斜T、像面湾曲CとピークPの情報を出力することができる。本発明では、上記カメラモジュールのイメージ収集は、カメラモジュールによるCTFまたはSFRのテストターゲットボードの撮影に基づいて行うことができる。また、CTFまたはSFR値でモジュールの結像品質を表すことができ、且つ、他のテストターゲットボードによってイメージを収集することもでき、結像品質を表すことができるものであれば、いずれも可能である。本発明は、CTFまたはSFRターゲットボードによるイメージ収集に限定されず、当該分野の当業者であれば、他のターゲットボードを利用するイメージの収集方法を思い出されることは自明である。

また、イメージ収集プロセスに使用されるターゲットボードも制限しないが、これは、平面ターゲットボードであってもよく、立体式ターゲットボードであってもよく、イメージ情報を出力することができるいかなるターゲットボードであれば、すべて本発明に適用可能である。

注意すべきことは、本発明は、イメージ情報の収集方法について限定せず、必要な情報を収集することができるいかなる方式は、すべて適用可能である。これは、取り外し可能なターゲットボードであってもよく、取り外し可能なモジュールであってもよい。

本発明によると、上記ステップ６０１２と上記ステップ６０１３によてい、収集されたイメージに基づいて像面傾斜T、像面湾曲C、ピークPを算出する。例えば、好適な実施形態において、デフォーカス曲線（defocusing curve）方式を利用してT、C、Pを算出し、これらを被調整レンズセット上に分解して、被調整レンズの調整すべき項目を確定する。

注意すべき点は、本発明では、T、C、Pの計算方法については、特に限定していないが、像面傾斜T、像面湾曲CとピークPの３つの要素について定量化できるいかなる方法を用いて計算することができる。このような方法には、デフォーカス曲線方式が含まれるが、これに限定されるものではない。本発明の光学設計とキャリブレーション方式によると、当該分野の当業者にとってT、C、Pを算出する他の方法を思い出されることは自明である。したがって、T、C、Pのその他の計算方法も、本発明に適用可能である。

注意すべき点は、上記ステップ６０２において、上記像面傾斜T、像面湾曲CとピークPの情報を収集し、レンズの偏心、傾き、厚さ、間隔などの要素を分解する時、各パラメータと被調整レンズの感度との間の関数を構築しなければならず、これは、カメラモジュールの光学設計での感度の構築を参照することができる。

図８に示すように、上記ステップ６０２において、調整すべき結像品質のパラメータと被調整レンズ因子との間の関係関数を構築する方法は、以下のようなステップを含む。

ステップ６０２１において、像面傾斜と被調整レンズ因子との間の関係関数を構築する。

ステップ６０２２において、像面湾曲と被調整レンズ因子との間の関係関数を構築する。

ステップ６０２３において、ピークと被調整レンズ因子との間の関係関数を構築する。

ステップ６０２４において、結像品質と被調整レンズ因子との間の関係関数を構築する。

上記ステップ６０２１において、モジュールの光学設計の観点から見ると、像面傾斜Tは、レンズの偏心dとレンズの傾きTの関数であり、像面傾斜Tと被調整レンズ因子の間の関係関数は、以下のように表示されることができる。

T(d，t)=f{d(x，y)，t(x，y)}，d(x，y)=d(k*cos(θ)，k*sin(θ))

ここで、上記関数において、xとyは、光軸と垂直する像面上に分解される方向の座標であり、θはxとyによって限定される２次元平面上の角度の座標であり、kは偏心の絶対値である。

上記関数は、レンズアセンブリの光学設計上の感度によって確定されるので、レンズアセンブリの感度に基づいて像面傾斜関数を構築することができる。

上記ステップ６０２２において、像面湾曲Cは、レンズの厚さhとレンズの間隔gの関数であり、像面湾曲Cと被調整レンズ因子との間の関係関数は、以下のように表示されることができる。

C(h，g，r)=f{h(z)，g(z)，r(z)}

上記関数において、zは、光軸に沿って延長される方向の座標である。

上記関数は、レンズアセンブリルの光学設計上の感度によって確定されるので、レンズアセンブリの感度に基づいて像面湾曲の関数を構築することができる。

上記ステップ６０２３において、ピークPは、レンズの偏心d、レンズの厚さh、レンズの表面精度rとレンズの傾きTの関数であり、ピークPと被調整レンズ因子との間の関係関数は、以下のように表示されることができる。

P(d，h，r，t)=f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，y)}

上記関数において、xとyは、光軸に垂直される像面上に分解される方向の座標であり、zは光軸に沿って延長される方向の座標であり、rはレンズの表面精度であり、rはレンズ構造の位置調整により変更されるものではない。つまり、ピークPを調整する必要がある場合に、レンズの偏心d、レンズの厚さhとレンズの傾きTを算出しなければならず、算出した後、レンズの偏心d、レンズの厚さhとレンズの傾きTに対して適切な調整を行うべきである。また、レンズの表面精度rがピークに対する影響も考慮しなければならないが、上記レンズの表面精度rは、調整する必要がない。

上記関数は、レンズアセンブリの感度によって構築することもできる。

上記ステップ６０２４において、上記ステップ６０２１ないしステップ６０２３により、結像品質と被調整レンズ因子との間の関係関数を構築することができる。

結像品質は、像面傾斜T、像面湾曲C、ピークPの関数で表すことができ、結像品質と被調整レンズ因子との間の関係関数は、以下のように表示されることができる。

F(T,C,P)= f”{f{d(x，y)，t(x，y)}，{h(z)，g(z)，r(z)}，f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，y)}}

さらに、以下の関数に変換することができる。

F(T,C,P)= f”{f{d(k*cos(θ)，k*sin(θ))，t(x，y)}，{h(z)，g(z)，r(z)}，f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，y)}}

上記関数において、Fは結像品質、Tは像面傾斜、Cは像面湾曲、Pはピークを示す。Dはレンズの偏心、tはレンズの傾き、hはレンズの厚さ、gはレンズの間隔、rはレンズの表面精度、xとyは光軸に垂直される像面に分解される方向の座標であり、zは光軸に沿って延びる方向の座標であり、θはxとyによって限定される２次元平面上の角度の座標であり、kは偏心の絶対値である。

上記ステップ６０３において、上記ステップ６０２４での結像品質と被調整レンズ因子の関係関数に基づいて、被調整レンズの調整方法と調整量を確定する。つまり、F（T、C、P）と、x、y、z及びθとの間の関係に基づいて、像面傾斜T、像面湾曲Cおよび／またはピークPから調整目標を確定し、コンピュータを利用して、自動的にF（T、C、P）が最適となる方程式の解を求めることができる。つまり、被調整レンズの目標の移動位置x、y、z及びθの値を求める。つまり、結像品質が最適である場合、ソフトウェアを利用して被調整レンズの目標移動位置x、y、z及びθの値を算出し、算出された被調整レンズの目標の移動位置に応じて、被調整レンズに対して意図的に移動させる。つまり、定量的に被調整レンズを水平方向、垂直方向、斜め方向および円周方向へ調整し、このような方法で被調整レンズの意図的な補償を行うことによって、カメラモジュールの製造過程で迅速に結像品質を補償する目標を達成することができる。そして、他の部品と組立工程の傾斜現象による像面傾斜、像面湾曲及びピークによるモジュールの結像品質の低下を補償し、被調整レンズの調整の後、要求に合致される上記被調整レンズを固定してカメラモジュール全体をパッケージすることにより、結像品質の要求を満足するカメラモジュールを得ることができる。

本発明で提供される方法によれば、モジュールの生産過程で、モジュールの結像品質を補償することによって、製造されたカメラモジュールの必要な解像度の要求を満足するようにし、本発明で提供される方法では、フォーカス調整のステップを省略することにより、カメラモジュールの生産効率と製品の収率を向上させ、生産コストを低減させることができる。

光学レンズアセンブリの設計は、複雑な工程であるので、様々な変数の要素を考慮しなければならず、様々な要素を適当に組合せるからこそ、合格されたレンズアセンブリを取得することができる。したがって、設計者が良好な経験基礎を身につけるだけでなく、適切な設計方法も必要であり、より迅速かつ合理的に要求に符合し、改善された結像品質を備えるレンズアセンブリを設計するように、設計者を支援しガイドすべきである。上記のように、従来のレンズアセンブリの設計プロセスでは、単一のレンズを設計対象として、レンズアセンブリの設計がさらに複雑になるだけでなく、いくつかの設計の欠点も存在する。単一のレンズを対象とする従来の設計方式では、高画素、大口径、薄い厚さなどの特性によりレンズアセンブリの感度が高く、部品の公差や組立精度によってレンズアセンブリの収率損失が大きい。しかし、本発明で提供されるレンズアセンブリの設計方法によれば、複数のレンズを少なくとも２つのレンズユニットに分類して、設計プロセスのレンズユニットごとに調整することにより、リアルタイムでレンズまたはレンズセットを調整して光学システムの結像品質を補償するのに適する。さらに、各レンズユニット内部の各レンズは、互いに補償されるので、一緒に調整の要求に適合する。例えば、上記レンズユニット内部の各レンズの感度を均一化し、さらに、上記レンズユニットを調整することにより、従来のレンズアセンブリに存在するレンズの公差と組立誤差による像面傾斜、像面湾曲、非点収差（Astigmatism）などの特性損失を補償することができる。さらに、設計プロセスでは、各レンズを分類して、少なくとも２つのレンズユニットを構成することにより、多量の単レンズによる既存の設計を少ない量のレンズユニットの設計に置き換える。さらに、上記光学レンズアセンブリの設計プロセスでは、各レンズの感度を均一化して、例えば、上記光学レンズアセンブリの設計プロセスでは、単一のレンズの感度を調整するのではなく、レンズユニット内部の各レンズの感度を補償してバランスされるようにして、レンズユニットの調整が、上記レンズアセンブリの全体結像品質の要求を満足するようにする。さらに、上記光学レンズアセンブリの設計プロセスでは、レンズユニットの間のエアギャップを設計することにより、各レンズユニット間のエアギャップがマッチするようにして、光学レンズアセンブリの設計要求を満足するようにする。さらに、設計プロセスでは、上記レンズユニットのX、Y、Z軸の異なる方向から平行移動させ、角度を調整することにより、光学システムの結像品質を補償する目的を実現する。

一方、本発明の光学レンズアセンブリの設計方法により設計されたレンズアセンブリは、上記光学レンズアセンブリを製造するのに使用され、上記方法で製造されたレンズアセンブリは、ユニットごとに組み立て及び調整されるため、累積された部品の公差と組立精度による限界を克服することができ、光学レンズアセンブリの生産収率を向上させることができる。例えば、レンズを製造した後、各レンズのレッズユニット別に分類して固定することができ、また、レンズユニットごとに装置することができる。ここで、上記光学レンズアセンブリの少なくとも一つの上記レンズユニットは、調整可能なユニットであってもよいので、単一のレンズで調整するのではなく、ユニットごとに調整することができる。本発明の設計方法により設計された上記レンズアセンブリは、上記レンズユニットを設計し、調整の対象とするので、高画素カメラモジュールに適する。したがって、従来のレンズアセンブリが高画素、大口径、薄い厚さなどの特性の要求条件での感度が高い問題を解決することができる。

図９を参照すると、本発明の一好適な実施形態による設計方法のブロック図が示されている。本発明は、光学レンズアセンブリの設計方法１０００を提供し、上記設計方法１０００は、下記のステップを含む。

ステップ１００１において、所定の基準に基づいてレンズを選択する。

ステップ１００２において、各レンズを少なくとも２つのレンズユニットに分類する。

ステップ１００３において、結像情報に基づいて、調整すべきレンズパラメータを確定し、上記レンズユニットを対象として調整することにより、上記光学レンズアセンブリが所定の標準及び結像品質の要求を満足するようにする。

上記ステップ１００１において、選ぶことができるレンズの量、上記レンズの基本的なフラットタイプなどの基本パラメータ等を基本的に確定する。

上記ステップ１００２において、所定の要求に応じて、各レンズを少なくとも２つのレンズユニットに分類する。例えば、上記光学レンズアセンブリの結像情報に基づいて、各レンズユニットの分類方式を確定する。もちろん、このようなプロセスは、繰り返し循環される過程であり、上記レンズを調整するとともに、結像情報を観察しながら、各レンズの分類方法を最終的に確定するまで、繰り返し調整すべきである。つまり、多くの量の単レンズを対象にする方法を、少ない量のレンズユニットを対象にする方法に切り替えて、設計目標が、単一のレンズから、レンズユニットに変更されるようになる。注意すべき点は、複数のレンズからなる光学レンズアセンブリにおいて、上記レンズユニットの組合せ方式は多様であり、所定の標準と結像品質に基づいて、各レンズの適切な組合せ方式を確定することができる。つまり、上記ステップ１００２で、所定の基準と結像品質に基づいて、各レンズの複数の組合せユニットの中から、上記光学レンズアセンブリに適するユニット分類方式を選択することができる。

上記ステップ１００３で、調整対象が従来の単一レンズからレンズユニットに変更されることにより、各レンズの影響をカバーして、いずれか１つ、または特定の数量の比較的重要なレンズの調整のみに限定されず、例えば、第１レンズ、第２レンズまたは最後のレンズの調整のみに限定されないため、設計の限界を克服することができる。そして、上記レンズユニットとの間の組合せについて調整することにより、単一のレンズが、全体的な光学レンズアセンブリへの影響を軽減することができる。

上記ステップ１００３で、レンズパラメータの例として、イメージの高さ、フォーカス距離、アパーチャサイズ、光学総長さ、バックフォーカス、フィールドアングル、歪曲収差、相対照度、主光線角度、最大イメージの高さ、外形的サイズ、空間ギャップの大きさ、及び感度などのパラメータを含む。上記各レンズのパラメータの中で、まず、一の基本的な（デフォルト）変数を確定し、残りは補助変数となる。調整プロセスでは、上記デフォルト変数が所定の条件を満たすようにすることができ、かつ、主要な調整の対象としなく、上記各補助変数に対して調整することができる。また、上記各補助変数に対して調整した後、上記デフォルト変数を調整することももちろん可能だ。

より詳細に、上記各レンズユニット間の空間間隔をメインエアギャップとして定義することができる。一つの調整方式において、上記メインエアギャップを上記デフォルト変数とし、上記デフォルト変数が所定の条件を満たすようにすることができ（例えば、ある所定の値よりも大きいか同じにする）、次に、残りの補助変数の調整することができる。調整プロセスでは、上記メインエアギャップを調整して、最終的に上記光学レンズアセンブリが所定の要求を満足するようにすることができる。例えば、上記レンズアセンブリの基本パラメータが所定の規格に合わせ、結像品質が所定の要求を満足し、良好な収率を取得することができる。上記結像品質の判断方法は、例えば、SFRがあるが、本発明はこれに限定されない。

他の一実施形態の調整方法において、上記光学レンズアセンブリの感度を、上記デフォルト変数とし、所定の条件を満足するようにし、残り補助変数を調整することができる。上記感度を調整することにより、最終的に上記光学レンズアセンブリの結像品質が所定の要求を満足するようにすることができる。

さらに、上記ステップ１００３に、次のステップをさらに含む。

ステップ１００３１において、上記レンズユニット内部の上記各レンズを調整して、互いに補償されるようにする。すなわち、上記レンズユニットを対象として調整する過程で、上記各レンズユニットの内部の上記各レンズについて調整して互いに補償されるようにして、さらに上記光学レンズアセンブリが上記レンズユニットの要求を満足するようにする。

さらに、上記ステップ１００３において、少なくとも一つの上記レンズユニットは、調整可能なユニットに設定されることができる。つまり、組立工程では、それを調整することができる。

図１０を参照すると、本発明に係る上記好適な実施形態の設計フローチャートを示す。光学レンズアセンブリの設計プロセスは、次のとおりである。まず、所定の条件を満足するレンズを予め選択して、次に、結像結果に基づいて繰り返してレンズを調整することにより、上記光学レンズアセンブリの上記各レンズユニットを確定し、上記各レンズユニットを対象として、上記各レンズを調整して、上記光学レンズアセンブリの結像品質が所定の要求を満足するようにする。

さらに、上記方法により設計して、所定の基準に到達する上記光学レンズアセンブリを取得することができ、上記光学レンズアセンブリは、生産製造に使用することができる。例えば、上記光学レンズアセンブリの製造過程は、次のとおりである。まず、上記光学レンズアセンブリの設計方法により設計して取得した上記各レンズのパラメータに基づいて、上記各レンズを取得した後、上記各レンズについてユニット分類を行い、同じレンズユニットに属する上記各レンズを固定し、さらに、上記レンズユニットを対象として、上記設計の結果に応じて上記各レンズユニットを組み立てることにより、上記光学レンズアセンブリを取得する。ユニットによる組立設計と組み立て方法は、ユニット間の相互配合により上記光学レンズアセンブリの結像品質を補償し、単一のレンズの組立方式での部品公差や組立精度の累積値が大きくなるによる収率の損失を減らすことができ、また、高画素、大口径、薄いレンズの要求に適するようにすることができる。

注意すべき点は、少なくとも一つの上記レンズユニットは、調整可能なユニットに設定されてもよい。つまり、インストールされた後、上記レンズユニットの位置を調整することができ、例えば、X軸、Y軸、Z軸の平行移動または軸方向での角度を回転することによりユニットごとに調整を行って上記光学レンズアセンブリがさらに優れた結像品質を有するようにすることができる。つまり、上記光学レンズアセンブリのユニット毎の設計と光学レンズアセンブリの組立工程は、互いに配合してさらに優れた結像品質を実現することができる。

図１１を参照すると、本発明による上記好適な実施形態の第１の実施形態の例示図を示す。本発明では、光学レンズアセンブリを提供する。このような光学レンズアセンブリは、上記実施形態の設計方法により製造することができる。光学レンズアセンブリ１０は、３つのレンズを含み、それぞれ第１レンズ１１、第２レンズ１２及び第３レンズ１３であり、ここで、上記第１レンズ１１と上記第２レンズ１２は、第１レンズユニット１００を構成し、上記第３レンズ１３は、第２レンズユニット２００を構成する。 光学レンズアセンブリ１０の設計プロセスでは、まず、要求に合致する３つのレンズを予め選択した後、上記３つのレンズのユニットの分類を進行する。例えば、所定の設計基準と結像品質を考慮して、上記第１レンズ１１と上記第２レンズ１２が、上記第１レンズユニット１００を構成し、上記第３レンズ１３が上記第２レンズユニット２００を構成するように最終的に確定する。さらに、所定の標準と結像品質に基づいて、上記第１レンズユニット１００と上記第２レンズユニット２００の調整を行うことによって、上記第１レンズユニット１００と上記第２レンズユニット２００が全体的に互いに配合されて、所定の基準に達し、結像品質が要求を満足するようにする。調整過程において、上記第１レンズ１１と上記第２レンズ１２を協同的に調整して、互いに補償されることにより、単一のレンズで要求を満足するようにするのではなく、第１レンズユニット１００が全体的に上記光学レンズアセンブリ１０の調整要求を満足するようにする。

上記第１レンズユニット１００と上記第２レンズユニット２００との間にメインエアギャップ１０１が形成される。

他の一実施形態において、上記第１レンズ１１は、第１レンズユニット１００を構成し、上記第２レンズ１２と上記第３レンズ１３は、上記第２レンズユニット２００を構成する。すなわち、上記光学レンズアセンブリ１０の上記レンズユニットの組合せ方式は、異なる様々な選択があるが、所定の設計基準と結像情報に基づいて判断して最終的な光学レンズアセンブリ１０の上記各レンズユニットを確定することができる。

図１２を参照すると、本発明の上記好適な実施形態に係る光学レンズアセンブリの第１の実施形態の具体的な実施形態の例示図を示す。上記図では、３つのレンズにより構成されたレンズアセンブリの一つ可能な構造を示すことによって、第１レンズ１１と第２レンズ１２が第１レンズユニット１００を構成し、第３レンズが第２レンズユニット２００を構成する。上記第１レンズユニット１００と上記第２レンズユニット２００との間には、メインエアギャップ１０１が形成される。本発明の他の具体的な実施形態では、第１レンズ１１、上記第２レンズ１２と上記第３レンズ１３は、他の形態及びユニットの組合せの形式を持つことができ、本発明は、これに対して限定しない。上記第１レンズ１１、上記第２レンズ１２と上記第３レンズ１３の具体的な形とパラメータは、上記所定の標準と結像品質によって決定される。

図１３を参照すると、本発明の上記好適な実施形態の第２の実施形態に係る光学レンズアセンブリのブロック図を示す。本発明では、光学レンズアセンブリ１０を提供し、上記光学レンズアセンブリ１０は、上記実施形態の設計方法によって得られる。光学レンズアセンブリ１０は、４つのレンズを含み、それぞれ第１レンズ１１、第２レンズ１２、第３レンズ１３と第４レンズ１４であり、ここで、上記第１レンズ１１と上記第２レンズ１２は、第１レンズユニット１００を構成し、上記第３レンズ１３と上記第４レンズ１４は、上記第２レンズユニット２００を構成する。

光学レンズアセンブリ１０の設計プロセスでは、まず、要求に合致する４つの上記レンズを予め選択し、４つの上記レンズのユニット分類を行う。例えば、所定の設計基準と結像品質を総合的に考慮して、上記第１レンズ１１と上記第２レンズ１２が上記第１レンズユニット１００を構成し、上記第３レンズ１３と上記第４レンズ１４が上記第２レンズユニット２００を構成するように最終的に確定する。さらに、所定の標準と結像品質に基づいて、上記第１レンズユニット１００と上記第２レンズユニット２００を調整することにより、上記第１レンズユニット１００と上記第２レンズユニット２００が、全体的に互いに配合して所定の基準に達し、結像品質が要求を満足するようにする。調整過程において、上記第１レンズ１１と上記第２レンズ１２を協同的に調整して、これらが互いに補償されることにより、単一のレンズで要求を満足するようにするのではなく、第１レンズユニット１００が全体的に上記光学レンズアセンブリ１０の調整要求を満足するようにする。上記第３レンズ１３と上記第４レンズ１４に対して協同的に調整して、互いに補償されるようにすることで、上記第２レンズユニット２００が、全体的に上記光学レンズアセンブリの調整要求を満足するようにする。

他の一実施形態において、上記第１レンズ１１、上記第２レンズ１２と上記第３レンズ１３が、第１レンズユニット１００を構成する。上記第４レンズ１４が、第２レンズユニット２００を構成する。

他の一実施形態において、上記第１レンズ１１が、第１レンズユニット１００を構成する。上記第２レンズ１２、第３レンズ１３と上記第４レンズ１４が、第２レンズユニット２００を構成する。

他の一実施形態において、上記第１レンズ１１と上記第２レンズ１２が、第１レンズユニット１００を構成し、上記第２レンズ１２が、第２レンズユニット２００を構成し、上記第３レンズ１３と上記第４レンズ１４が第３レンズユニット３００を構成する。

他の一実施形態において、上記第１レンズ１１が、第１レンズユニット１００を構成し、上記第２レンズ１２と上記第３レンズ１３が第２レンズユニット２００を構成し、上記第４レンズ１４が第３レンズユニット３００を構成する。

すなわち、上記光学レンズアセンブリの上記レンズユニットの組合方式は、異なる様々な選択があるが、所定の設計基準と結像情報に基づいて判断して最終的な光学レンズアセンブリ１０の上記各レンズユニットを確定することができる。

本発明の実施形態において、それぞれ３つおよび４つのレンズにより構成されたレンズアセンブリを例に挙げて説明したが、本発明の他の実施形態では、上記レンズの数量は、更に多くてもよい。例えば、５個、６個、７個またはそれ以上でもよく、このような実施形態は、すべて上記実施形態に基づいて設計、製造されることができ、上記レンズの数量について、本発明は限定しないが、当業者に自明である。

注意すべき点は、カメラモジュールの製造過程で図９〜図１５に対応する光学レンズアセンブリの設計方法により、上記カメラモジュールのレンズアセンブリを設計、製造して、上記レンズアセンブリのうち少なくとも一つのレンズユニットが調整可能な方法で装置されるようにすることができる。また、図１〜図８に対応する実施形態の光学システムの結像品質補償方法によれば、前述方法で上記光学レンズアセンブリに対して調整することにより、製造過程やその後の調整過程を組合せて結像品質が改善されたカメラモジュールを取得することができる。

上記説明および添付された図面に示された本発明の実施形態は、ただ例示であるだけで、本発明を限定しないことは、当業者ならば自明なことである。本発明の目的は、十分に効率的に実現された。本発明の機能および構成原理も実施形態で説明しており、上記原理に違反しない限り、本発明の実施形態について、さまざまな変形及び修正を行うことができる。

１０ 光学レンズアセンブリ
１１ 第１レンズ
１２ 第２レンズ
１３ 第３レンズ
１４ 第４レンズ
２０ 光学構造体
３０ フィルタ
４０ 感光性チップ
５０ 回路基板
１００ 第１レンズユニット
１０１ メインエアギャップ
２００ 第２レンズユニット
３００ 第３レンズユニット

Claims (32)

1. レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法において、
   前記方法は、調整可能なレンズまたは調整可能なレンズセットを含むカメラモジュールに適用することができ、前記方法は、
   被調整光学システムの結像情報に基づいて、結像品質補償のための調整すべきパラメータを確定するステップAと、
   結像品質補償のための調整すべきパラメータと被調整レンズ因子との間の関係関数を構築するステップBと、
   結像品質補償のための調整すべきパラメータと被調整レンズ因子との間の関係に基づいて、被調整レンズの調整方法及び調整量を確定するステップCと、を含むことを特徴とする、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法。
2. 請求項１に記載の結像品質補償方法において、
   前記ステップAは、
   被調整光学システムによって、予め設定されたターゲットボードに対して結像情報を収集するステップA１と、
   収集された結像情報に基づいて、結像品質を表すパラメータを算出するステップA２と、
   現在の結像品質を前提として、予め設定された解像度の要求と比較することにより、像面傾斜、像面湾曲及びピークのうちの１項または複数項を被調整光学システムの調整すべきパラメータとして確定するステップA３と、を含む、ことを特徴とするレンズの調整による光学システムの結像品質補償方法。
3. 請求項１に記載の結像品質補償方法において、
   前記ステップBは、
   像面傾斜と被調整レンズ因子との間の関係関数を構築するステップB１と、
   像面湾曲と被調整レンズ因子との間の関係関数を構築するステップB２と、
   ピークと被調整レンズ因子との間の関係関数を構築するステップB３と、
   結像品質と被調整レンズ因子との間の関係関数を構築するステップB４とを含むことを特徴とする、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法。
4. 請求項２に記載の結像品質補償方法において、
   前記ステップBは、
   像面傾斜と被調整レンズ因子との間の関係関数を構築するステップB１と、
   像面湾曲と被調整レンズ因子との間の関係関数を構築するステップB２と、
   ピークと被調整レンズ因子との間の関係関数を構築するステップB３と、
   結像品質と被調整レンズ因子との間の関係関数を構築するステップB４と、を含む、ことを特徴とするレンズの調整による光学システムの結像品質補償方法。
5. 請求項３に記載の結像品質補償方法において、
   像面傾斜、像面湾曲及びピークと、被調整レンズ因子との間の関係関数は、それぞれ
   T(d，t)=f{d(x，y)，t(x，y)}，d(x，y)=d(k*cos(θ)，k*sin(θ))、
   C(h，g)=f{h(z)，g(z)，r(z)}、及び
   P(d，h，r，t)=f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，y)}であり、
   ここで、Tは像面傾斜、Cは像面湾曲、Pはピーク、dはレンズの偏心、tはレンズの傾き、hはレンズの厚さ、gはレンズの間隔、rはレンの表面精度を示し、x、yは光軸と垂直な像面に分解される方向の座標であり、zは光軸に沿って延びる方向の座標であり、θはxとyによって限定される２次元平面上の角度の座標であり、kは偏心の絶対値である、ことを特徴とするレンズの調整による光学システムの結像品質補償方法。
6. 請求項４に記載の結像品質補償方法において、
   像面傾斜、像面湾曲及びピークと、被調整レンズ因子との間の関係関数は、それぞれ
   T(d，t)=f{d(x，y)，t(x，y)}，d(x，y)=d(k*cos(θ)，k*sin(θ))、
   C(h，g)=f{h(z)，g(z)，r(z)}、及び
   P(d，h，r，t)=f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，y)}であり、
   ここで、Tは像面傾斜、Cは像面湾曲、Pはピーク、dはレンズの偏心、tはレンズの傾き、hはレンズの厚さ、gはレンズの間隔、rはレンの表面精度を示し、x、yは光軸と垂直な像面に分解される方向の座標であり、zは光軸に沿って延びる方向の座標であり、θはxとyによって限定される２次元平面上の角度の座標であり、kは偏心の絶対値である、ことを特徴とするレンズの調整による光学システムの結像品質補償方法。
7. 請求項６に記載の結像品質補償方法において、
   レンズアセンブリの感度に基づいて、像面傾斜、像面湾曲及びピークと、被調整レンズ因子との間の関数を構築する、ことを特徴とするレンズの調整による光学システムの結像品質補償方法。
8. 請求項６に記載の結像品質補償方法において、
   デフォーカス曲線、または像面傾斜、像面湾曲及びピークの定量化に適する他の演算方法を利用して、像面傾斜、像面湾曲及びピークを算出することを特徴とする、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の結像品質補償方法において、
   像面傾斜、像面湾曲及びピークは、結像品質に影響する要素であり、結像品質は、像面傾斜、像面湾曲及びピークの関数
   F(T,C,P)= f{T(d，t)，C(h，g，r)，P(d，h，r，t)}で表示され、
   ここで、Fは結像品質、Tは像面傾斜、Cは像面湾曲、Pはピーク、dはレンズの偏心、tはレンズの傾き、hはレンズの厚さ、gはレンズの間隔、rはレンズの表面精度を示すことを特徴とする、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法。
10. 請求項９に記載の結像品質補償方法において、
    光学システムの結像品質と被調整レンズ因子との間の関係関数は、
    F(T,C,P)= f”{f{d(k*cos(θ)，k*sin(θ))，t(x，y)}，{h(z)，g(z)，r(z)}，f{(d(x，y)，h(z)，r(z)，t(x，y)}}であり、
    ここで、Fは結像品質、Tは像面傾斜、Cは像面湾曲、Pはピーク、dはレンズの偏心、tはレンズの傾き、hはレンズの厚さ、gはレンズの間隔、rはレンズの表面精度を表示で、x、yは光軸と垂直な像面に分解される方向の座標であり、zは光軸に沿って延びる方向の座標であり、θはxとyによって限定される２次元平面上の角度の座標であり、kは偏心の絶対値であることを特徴とする、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法。
11. 請求項１０に記載の結像品質補償方法において、
    光学システムの結像品質と被調整レンズ因子との間の関係関数において、rはレンズの表面精度であり、ピークを調整する場合は、レンズの偏心d、レンズの厚さh及びレンズの傾きtを算出して調整すればよく、前記レンズの表面精度rは調整する必要がないことを特徴とする、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法。
12. 請求項１０に記載の結像品質補償方法において、
    被調整レンズの目標移動位置x、y、zおよびθを算出する場合、F（T、C、P）の最適な方程式の解を求めることを特徴とする、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法。
13. 請求項１１に記載の結像品質補償方法において、
    被調整レンズの目標移動位置x、y、zおよびθを算出する場合、F（T、C、P）の最適な方程式の解を求めることを特徴とする、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法。
14. 請求項２、４、及び６のいずれか一項に記載の結像品質補償方法において、
    イメージ収集プロセスに使用されるターゲットボードは、イメージ情報を出力するのに適するターゲットボードであり、平面ターゲットボードまたは立体ターゲットボードを選択することができることを特徴とする、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法。
15. 請求項１４に記載の結像品質補償方法において、
    イメージ収集プロセスに使用されるターゲットボードは、イメージ情報を出力するのに適するターゲットボードであり、平面ターゲットボードまたは立体ターゲットボードを選択することができることを特徴とする、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法。
16. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の結像品質補償方法において、
    光学システムの結像品質は、結像システムの解像能力を表す評価方式である、光学伝達関数、変調伝達関数、空間周波数応答、コントラスト伝達関数 及びテレビ線（TV line）のうちの１つまたは複数を含むことを特徴とする、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法。
17. 請求項１０に記載の結像品質補償方法において、
    光学システムの結像品質は、結像システムの解像能力を表す評価方式である、光学伝達関数、変調伝達関数、空間周波数応答、コントラスト伝達関数 及びテレビ線（TV line）のうちの１つまたは複数を含むことを特徴とする、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法。
18. 請求項１０に記載の結像品質補償方法において、
    前記ステップAの前に、
    調整可能なレンズまたは調整可能なレンズセットを含むカメラモジュールに通電して、カメラモジュールのイメージを収集するステップをさらに含むことを特徴とする、レンズの調整による光学システムの結像品質補償方法。
19. 請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の結像品質補償方法において、
    前記カメラモジュールに含まれている調整可能なレンズまたは調整可能なレンズセットは、カメラモジュールに予め組み立てられ、カメラモジュールに対する前記調整可能なレンズまたは調整可能なレンズセットの空間的位置は、少なくとも一つの方向への調整を行うことができる、ことを特徴とするレンズの調整による光学システムの結像品質補償方法。
20. 請求項１７に記載の結像品質補償方法において、
    前記カメラモジュールに含まれている調整可能なレンズまたは調整可能なレンズセットは、カメラモジュールに予め組み立てられ、カメラモジュールに対する前記調整可能なレンズまたは調整可能なレンズセットの空間的位置は、少なくとも一つの方向への調整を行うことに適する、ことを特徴とするレンズの調整による光学システムの結像品質補償方法。
21. 光学レンズアセンブリの設計方法において、
    所定の基準に基づいてレンズを選択するステップAと、
    各レンズを少なくとも２つのレンズユニットに分類するステップBと、
    結像情報に基づいて、調整すべきレンズパラメータを確定して、前記レンズユニットを対象として調整することにより、前記光学レンズアセンブリが所定の標準と結像品質の要求を満足するようにするステップCと、を含むことを特徴とする光学レンズアセンブリの設計方法。
22. 請求項２１に記載の光学レンズアセンブリの設計方法において、
    前記ステップBにおいて、
    所定の標準と結像品質に基づいて、前記各レンズの複数の組合せユニットから前記光学レンズアセンブリに適するユニット分類方法を選択する、ことを特徴とする光学レンズアセンブリの設計方法。
23. 請求項２１に記載の光学レンズアセンブリの設計方法において、
    前記ステップCにおいて、
    デフォルト変数と補助変数を予め設定し、調整プロセスにおいて、前記デフォルト変数は、概ね変わらず、前記補助変数が調整される、ことを特徴とする光学レンズアセンブリの設計方法。
24. 請求項２３に記載の光学レンズアセンブリの設計方法において、
    前記各レンズユニット間のスペース間隔は、メインエアギャップであり、前記デフォルト変数は、前記メインエアギャップである、ことを特徴とする光学レンズアセンブリの設計方法。
25. 請求項２３に記載の光学レンズアセンブリの設計方法において、
    前記デフォルト変数は、前記光学レンズアセンブリの感度である、ことを特徴とする光学レンズアセンブリの設計方法。
26. 請求項２１に記載の光学レンズアセンブリの設計方法において、
    前記ステップCにおいて、
    前記レンズユニットの内部の前記各レンズが互いに補償されるように、前記各レンズを調整する、ことを特徴とする光学レンズアセンブリの設計方法。
27. 請求項２１乃至請求項２６のいずれか一項に記載の光学レンズアセンブリの設計方法において、
    少なくとも一つの前記レンズユニットは、調整可能なユニットである、ことを特徴とする光学レンズアセンブリの設計方法。
28. 請求項２１乃至請求項２６のいずれか一項に記載の光学レンズアセンブリの設計方法において、
    少なくとも一つの前記レンズユニットは、少なくとも２つのレンズを含む、ことを特徴とする光学レンズアセンブリの設計方法。
29. 光学レンズアセンブリにおいて、
    少なくとも２つのレンズユニットを含み、前記各レンズユニット間は相互配合されている、ことを特徴とする光学レンズアセンブリ。
30. 請求項２９に記載の光学レンズアセンブリにおいて、
    前記レンズユニットは、請求項１から請求項８のいずれか一項の設計方法により取得される、ことを特徴とする光学レンズアセンブリ。
31. 光学レンズアセンブリの製造方法において、
    請求項２１乃至請求項２８のいずれか一項に記載の光学レンズアセンブリの設計方法により製造される、ことを特徴とする光学レンズアセンブリの製造方法。
32. カメラモジュールにおいて、
    少なくとも一つの調整可能なレンズユニットを含む少なくとも一つの光学レンズアセンブリと、
    少なくとも一つの感光チップと、を含み、
    光学レンズアセンブリは、請求項２１乃至項３１のいずれか一項に記載の方法によって製造され、
    光学レンズアセンブリは、前記感光チップの感光経路上に位置し、請求項１乃至請求項２０のいずれか一項に記載の光学システムの結像品質補償方法で、前記カメラモジュールの結像品質を調整する、ことを特徴とするカメラモジュール。