JP5855842B2 - 画像評価用のチャート、カメラモジュールのピントずれ方向・量測定装置、カメラモジュールのレンズ位置調整装置、カメラモジュールのピント調整装置、カメラモジュール搭載用のパレット、カメラモジュール用接着剤塗付装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明に係るカメラモジュールのピント調整装置(以下、ピント調整装置と記載する。)1の構成を示す図である。図2は、ピント調整装置1の電気的構成を示すブロック図である。図13は、ピント調整装置1によるピント調整の対象となるカメラモジュール100の構成を示す図である。
先ず、図13に基いて、カメラモジュール100の構成について説明する。図13は、カメラモジュール100の概略の構成を示す図であり、カメラモジュール100の光軸X1に沿う断面を示している。図13に示すように、カメラモジュール100は、撮影レンズ101と、撮影レンズ101を保持するレンズ鏡筒102と、レンズ鏡筒102を保持する筐体103と、撮像素子としてのCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)104等を有している。そして、カメラモジュール100は、撮影レンズ101と、撮影レンズ101を保持するレンズ鏡筒102と、レンズ鏡筒102を保持する筐体103と、撮像素子としてのCMOS104等が一つのユニットとして構成されている。したがって、カメラモジュール100は、この単位で携帯電話やウエブカメラ等の電子機器に組み込まれた状態で、カメラとしての機能を有する。
上述の構成を有するピント調整装置1の動作の概要を説明する。保持部3にカメラモジュール100がセットされた後、制御部7は、カメラモジュール100によりチャート6の撮影を行う。そして、制御部7は、CMOS104から得られる撮像信号に基づき、合焦状態に関する合焦評価値を合焦評価値演算部7Aにて演算する。
以下に、図3を参照しながら、回転調整機構4の構成について詳しく説明する。図3の上段(A)は、回転調整機構4の概略の構成を側面(光軸X2に直交する方向)から見たときの図であり、図3の下段(B)は、回転調整機構4の吸着手段としての吸着機構22の概略の構成を斜め後方から見た拡大図である。
コリメーターレンズ5の前方の焦点位置は焦点位置F1である。保持部3にカメラモジュール100がセットされたされたときの撮影レンズ101の後方の焦点位置F2と焦点位置F1とは光学的に共役な関係となっている。したがって、焦点位置F2にCMOS104の撮像面を配置することで、カメラモジュール100は、無限遠に焦点合わせされた撮影系として構成される。
次に、図4を参照しながら、チャート6の構成について詳しく説明する。図4の上段(A)は、チャート6の全体を示した図である。図4の中段(B)は、チャート6の一部分の拡大図である。図4の下段(C)は、チャート6の構成を説明するための参考図であり、チャート6から色彩を省略した図である。
以下に、図6および図7を参照しながらピント調整装置1を用いて、カメラモジュール100のピント調整動作について説明する。図6は、ピント調整装置1のピント調整動作を説明するフローチャートである。図7は、CMOS104の画素の電荷蓄積タイミング・データーの読み出しタイミングと、垂直駆動信号の出力タイミングと、照明装置20の点灯・消灯タイミングと、チャート6の移動タイミングとを示すタイミングチャートである。なお、本実施の形態にピント調整装置1では、CMOS104をローリングシャッター方式にて駆動して読み出した撮像信号に基づき、合焦評価値の演算を行う構成となっている。
dfx={(a×fx)/(a−fx)}−fx ・・・ (1)
但し a=L−{fs(fs+dfs)}/dfs
dfx:ピントずれ方向・量
dfs:チャート合焦偏倚方向・量
fs:コリメーターレンズ5の焦点距離
fx:撮影レンズ101の焦点距離
L:コリメーターレンズ5と撮影レンズ101の主点間距離
上述のピント調整装置1は、カメラモジュール100を所定位置に保持する保持手段としての保持部3と、保持部3により保持されたカメラモジュール100の撮影レンズ101の光軸X1上に配置される画像評価用のチャート6と、チャート6を光軸X1方向に沿って移動させるチャート移動手段としての移動機構17と、撮影レンズ101の焦点位置F2と光学的に共役な位置であるコリメーターレンズ5の焦点位置F1に対するチャート6の位置のずれ量とずれ方向であるチャート偏倚方向・量を検出するチャート偏倚方向・量検出手段としてのチャート偏倚方向・量検出機構19と、撮像素子としてのCMOS104の撮像面に形成されるチャート像の合焦状態に関する合焦評価値を演算する合焦評価値演算手段としての合焦評価値演算部7Aと、チャート6が少なくとも異なる3つの位置に配置されているときの合焦評価値を用いて、チャート像が合焦状態となるときのチャート偏倚方向・量であるチャート合焦偏倚方向・量を演算するチャート合焦偏倚方向・量演算手段としてのチャート合焦偏倚方向・量演算部7Bと、チャート合焦偏倚方向・量を用いて、撮像面に対する撮影レンズの焦点位置F2のずれ量とずれ方向であるピントずれ方向・量を演算するピントずれ方向・量演算手段としてのピントずれ方向・量演算部7Cとを有するカメラモジュールのピントずれ方向・量測定装置(以下、ピントずれ方向・量測定装置と記載する。)を有している。
ピント調整装置1は、図8に示すように、コリメーターレンズ5とカメラモジュール100との間に4つの反射ミラー29(図8では2つのみ図示)を配置してもよい。
カメラモジュールの中には、図9に示すカメラモジュール110のように、レンズ鏡筒102の前端面102Aに、治具連結用の凹部106が形成されているものもある。このようなカメラモジュール110に対しては、上述の実施の形態に説明した回転調整機構4に換えて、図9に示す回転調整機構40としてもよい。回転調整機構40、チャンバー体27に換えて、凹部106に嵌合可能なツメ41を有するチャック体42を回転盤24に備えている。かかる構成の回転調整機構40においては、凹部106にツメ41を嵌合させた状態で、回転盤24を回転することで、レンズ鏡筒102を回転することができる。なお、図9においては、図1に示す回転調整機構4と同様な構成部分については同一の符号を付し、その説明を省略または簡略する。また、図13に示すカメラモジュール100と同様な構成部分についても同一の符号を付し、その説明を省略または簡略する。
図10は、回転調整機構40を備えるピント調整装置50の構成を示す図である。ピント調整装置1の構成と同様の構成部分については、同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。図11は、複数のカメラモジュール110を載置することができるパレット51に、複数のカメラモジュール110が載置された状態を示す図である。
Frequency IDentification)等により構成される記憶装置52が設けられている。ピント調整装置50は、カメラモジュール110毎に、ピント調整が行われた後の凹部106と基準位置P3との関係を特定し、基準位置P3を基準とする凹部106の位置情報を記憶装置52に記憶する。したがって、ピント調整が行われた後のカメラモジュール110が載置されているパレット51の記憶装置52には、載置されている各カメラモジュール110の凹部106の位置情報が記憶されている。
3 … 保持部(保持手段)
4,40 … 回転調整機構(カメラモジュールのレンズ位置調整装置)
6 … 画像評価用のチャート
6A … 格子点
6B … 格子線
6C(6C1,6C2) … 領域
7A … 合焦評価値演算部(合焦評価値演算手段)
7B … チャート合焦偏倚方向・量演算部(チャート合焦偏倚方向・量演算手段)
7C … ピントずれ方向・量演算部(ピントずれ方向・量演算手段)
7D … 回転演算部(回転演算手段)
17 … 移動機構(チャート移動手段)
19 … チャート偏倚方向・量検出装置(チャート偏倚方向・量検出手段)
22 … 吸着機構(吸着手段)
23 … 回転機構(回転手段)
29 … 反射ミラー
51 … カメラモジュール搭載用のパレット
70 … カメラモジュール用接着剤塗付装置
100,110 … カメラモジュール
101 レンズ(撮影レンズ)
104 … CMOS(撮像素子)
F2 … 焦点位置
Claims (7)
- 正方形を2つの対角線で分割した4つの直角2等辺三角形であって、隣接する直角2等辺三角形のコントラストが互いに異なる4つの直角2等辺三角形を1つのチャートとし、隣接するチャート同士で同一のコントラストが連続しない4つのチャートを1単位とする単位チャートを複数有する、
ことを特徴とする画像評価用のチャート。 - レンズと、前記レンズを透過した光を受光する撮像素子とを有するカメラモジュールを、所定位置に保持する保持手段と、
前記保持手段により保持された前記カメラモジュールのレンズの光軸上に配置される画像評価用のチャートと、
前記チャートを前記光軸方向に沿って移動させるチャート移動手段と、
前記レンズの焦点位置と光学的に共役な位置に対する前記チャートの位置のずれ量とずれ方向であるチャート偏倚方向・量を検出するチャート偏倚方向・量検出手段と、
前記撮像素子の撮像面に形成されるチャート像の合焦状態に関する合焦評価値を演算する合焦評価値演算手段と、
前記チャートが少なくとも異なる3つの位置に配置されているときの前記合焦評価値を用いて、前記チャート像が合焦状態となるときの前記チャート偏倚方向・量であるチャート合焦偏倚方向・量を演算するチャート合焦偏倚方向・量演算手段と、
前記チャート合焦偏倚方向・量を用いて、前記撮像面に対する前記レンズの焦点位置のずれ量とずれ方向であるピントずれ方向・量を演算するピントずれ方向・量演算手段と、
を有し、
前記合焦評価値は、前記チャート像が撮像された前記撮像素子の各画素における前記チャート像のコントラストに応じた電荷量の階調値に基づき演算された値であり、
前記合焦評価値演算手段は、前記階調値についての二乗平均平方根を用いて前記合焦評価値の演算を行い、前記チャート像の白と黒の中間のグレー部分における画素の前記階調値を0に、前記チャート像の黒部分における画素の前記階調値を1に、白部分における画素の前記階調値を−1に正規化し、前記二乗平均平方根を用いて前記合焦評価値の演算を行うこと、
を特徴とするカメラモジュールのピントずれ方向・量測定装置。 - 請求項2記載のカメラモジュールのピントずれ方向・量測定装置において、
前記撮像面に合焦された状態で結像される前記チャート像のコントラストの1周期の幅が、前記撮像素子の8画素以上である、
ことを特徴とするカメラモジュールのピントずれ方向・量測定装置。 - 請求項2または3記載のカメラモジュールのピントずれ方向・量測定装置において、
前記撮像素子はCMOSであり、
前記チャートが照明されることにより前記撮像面に形成される前記チャート像により前記CMOSが露光される露光状態と、前記CMOSが露光されない非露光状態とを交互に発生させる露光状態切換手段を有し、
前記露光状態における前記チャート像の前記合焦評価値を演算し、
前記非露光時に前記チャートを移動する、
ことを特徴とするカメラモジュールのピントずれ方向・量測定装置。 - 請求項2から4のいずれか1項に記載のカメラモジュールのピントずれ方向・量測定装置において、
前記チャートと前記カメラモジュールとの間には、前記チャートからの光を前記撮像面に向けて反射する反射ミラーが配置されている、
ことを特徴とするカメラモジュールのピントずれ方向・量測定装置。 - 請求項2から5のいずれか1項に記載のカメラモジュールのピントずれ方向・量測定装置において、
前記チャートは、請求項1に記載されるチャートである、
ことを特徴とするカメラモジュールのピントずれ方向・量測定装置。 - レンズと、前記レンズを保持しているレンズ鏡筒と、前記レンズ鏡筒を保持する筐体と、前記レンズを透過した光を受光する撮像素子とを有し、前記レンズ鏡筒と前記筐体との間に形成されるネジ部に沿って前記レンズ鏡筒が光軸中心に回転されることにより前記レンズと前記撮像素子の撮像面との間の距離の調整が可能なカメラモジュールのピント調整装置において、
前記カメラモジュールの前記撮像面に対する前記レンズの焦点位置のずれ量とずれ方向であるピントずれ方向・量を測定するピントずれ方向・量測定手段と、
前記ピントずれ方向・量測定手段により測定されたピントずれ方向・量に基づいて、前記レンズの焦点位置を前記撮像面に一致させるために必要な前記レンズ鏡筒の回転方向および回転量を演算する回転演算手段と、
前記レンズ鏡筒を前記ネジ部に沿って、前記回転演算手段により演算された前記回転方向に前記回転量で前記レンズ鏡筒を回転させることで、前記レンズの焦点位置と前記撮像面とを一致させるレンズ位置調整手段と、
を有し、
前記ピントずれ方向・量測定手段は、請求項2から6のいずれか1項に記載のカメラモジュールのピントずれ方向・量測定装置であり、
前記レンズ位置調整手段は、前記カメラモジュールを所定位置に保持する保持手段と、
前記レンズ鏡筒の光入射側の端面に吸着する吸着手段と、
前記吸着手段を前記端面に吸着させた状態で、前記レンズ鏡筒を前記ネジ部に沿って回転させる回転手段とを有する、
ことを特徴とするカメラモジュールのピント調整装置。
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