JP6072511B2 - Position adjustment apparatus and position adjustment method - Google Patents
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Description
本発明は、撮像レンズと撮像素子との相対的な位置関係を調整する位置調整装置、および位置調整方法に関する。 The present invention relates to a position adjusting device and a position adjusting method for adjusting a relative positional relationship between an imaging lens and an imaging element.
昨今、急速に進むカメラモジュールの高解像化に伴い、撮像レンズと撮像素子との相対的な位置関係を高精度に調整する実装技術が求められている。 In recent years, with the rapid progress of high resolution camera modules, there is a demand for mounting technology that adjusts the relative positional relationship between the imaging lens and the imaging element with high accuracy.
ここで、従来、カメラモジュールの外形および外観を基準として、撮像レンズと撮像素子との相対的な位置関係を調整する技術が知られている。その一例として、特許文献1には、アクチュエータを撮像装置で撮像し、その光沢や色等に基づいて、撮像レンズの光軸と撮像素子の中心との相対的な位置関係を調整する技術が開示されている。
Here, conventionally, a technique for adjusting the relative positional relationship between the imaging lens and the imaging element based on the outer shape and appearance of the camera module is known. As an example,
しかしながら、近年では、特許文献1に開示されているようなカメラモジュールの外形および外観を基準とした調整よりも、さらに高精度の調整を行うことが要求されている。
However, in recent years, it is required to perform adjustment with higher accuracy than the adjustment based on the outer shape and appearance of the camera module as disclosed in
特許文献2には、カメラモジュール本体を調整枠に配置し、カメラモジュール本体から得られた検査用撮像素子の画像信号に基づいてカメラモジュール本体の位置を調整し、調整した状態のままカメラモジュール本体を調整枠に接着固定する技術が開示されている。
In
特許文献3には、測定用チャートを撮像し、この撮像した画像のマーク位置情報に基づいて、撮像レンズと撮像素子との相対的な位置関係を調整する技術が開示されている。なお、特許文献3では、基準レンズおよび撮像素子を用いて測定用チャートを撮像することで、撮像素子の姿勢制御を行うと共に、撮像レンズおよび基準撮像素子を用いて測定用チャートを撮像することで、撮像レンズの姿勢制御を行っている。 Patent Document 3 discloses a technique for imaging a measurement chart and adjusting the relative positional relationship between an imaging lens and an imaging element based on mark position information of the captured image. In Patent Document 3, the orientation of the image sensor is controlled by imaging the measurement chart using a reference lens and an image sensor, and the measurement chart is imaged using the image lens and the reference image sensor. The attitude of the imaging lens is controlled.
特許文献2および3に開示されている技術ではいずれも、撮像レンズと撮像素子との相対的な位置関係の調整に、画像信号を用いているものの、カメラモジュールの完成品に搭載されない撮像素子を用いる必要がある。この結果、特許文献2および3に開示されている技術ではいずれも、カメラモジュールの製造プロセスが複雑化する虞がある。カメラモジュールの製造プロセスが複雑化すると、撮像レンズに(カメラモジュールの完成品に搭載すべき)撮像素子を搭載する際に、撮像レンズと撮像素子との相対的な位置関係に誤差が生じることが懸念される。
In each of the technologies disclosed in
そこで、撮像素子として、カメラモジュールの完成品に搭載される撮像素子のみを用いて撮像を行いながら、撮像レンズと撮像素子との相対的な位置関係を直接調整する技術が知られている。このような技術が、例えば特許文献4および5に開示されている。 Therefore, a technique for directly adjusting the relative positional relationship between the imaging lens and the imaging device while performing imaging using only the imaging device mounted on the completed camera module as the imaging device is known. Such techniques are disclosed in Patent Documents 4 and 5, for example.
特許文献4には、撮像レンズの光軸方向に沿って複数設定された複数の測定位置に撮像レンズを移動させながら測定位置毎の撮像信号を取得し、この撮像信号から、撮像素子の光軸方向の位置と光軸に直交する2軸の傾きとを自動調整する技術が開示されている。 In Patent Document 4, an imaging signal for each measurement position is acquired while moving the imaging lens to a plurality of measurement positions set along the optical axis direction of the imaging lens, and the optical axis of the imaging element is obtained from the imaging signal. A technique for automatically adjusting the direction position and the inclination of two axes orthogonal to the optical axis is disclosed.
特許文献5には、撮像レンズの光軸方向に沿って移動する測定用チャートを固定された撮像素子で複数回撮像したチャートの撮像データから、撮像素子の傾きを定量的に検出する技術が開示されている。 Patent Document 5 discloses a technique for quantitatively detecting the tilt of an image sensor from image data of a chart obtained by imaging a measurement chart moving along the optical axis direction of an imaging lens a plurality of times with a fixed image sensor. Has been.
特許文献4および5に開示されている技術はいずれも、撮像レンズの像面の傾きを高精度に調整するため、カメラモジュールの構成に好適な高精度の調整を行うことができる技術であると言える。 Both the techniques disclosed in Patent Documents 4 and 5 are techniques that can perform high-precision adjustment suitable for the configuration of the camera module in order to adjust the inclination of the image plane of the imaging lens with high precision. I can say that.
特許文献4および5に開示されている技術ではいずれも、撮像レンズのフォーカスシフト位置に対するカメラモジュールの解像力の関係、すなわち、デフォーカス特性を取得する必要がある。この結果、特許文献4および5に開示されている技術ではいずれも、各フォーカスシフト位置への移動制御を行うと共に、フォーカスシフト位置毎に撮像素子の出力信号を得る必要がある。特に、撮像レンズと撮像素子との相対的な位置関係を高精度に調整する必要があるカメラモジュールにおいては、調整時に扱うデータ量が膨大となる。 In any of the techniques disclosed in Patent Documents 4 and 5, it is necessary to acquire the relationship of the resolving power of the camera module to the focus shift position of the imaging lens, that is, the defocus characteristic. As a result, in any of the techniques disclosed in Patent Documents 4 and 5, it is necessary to perform movement control to each focus shift position and obtain an output signal of the image sensor for each focus shift position. In particular, in a camera module that needs to adjust the relative positional relationship between the imaging lens and the imaging device with high accuracy, the amount of data handled at the time of adjustment becomes enormous.
この結果、特許文献4および5に開示されている技術においては、撮像レンズと撮像素子との相対的な位置関係を高精度に調整する際に、測定時間、ひいては調整時間が長くなるという問題が発生する。 As a result, in the techniques disclosed in Patent Documents 4 and 5, there is a problem that when adjusting the relative positional relationship between the imaging lens and the imaging element with high accuracy, the measurement time and thus the adjustment time become long. Occur.
本発明は、上記の問題に鑑みて為されたものであり、その目的は、撮像レンズと撮像素子との相対的な位置関係の調整を、高精度かつ短時間で行うことを可能とする位置調整装置、および位置調整方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to enable adjustment of the relative positional relationship between the imaging lens and the imaging element with high accuracy and in a short time. An adjustment device and a position adjustment method are provided.
本発明の一態様に係る位置調整装置は、上記の問題を解決するために、撮像レンズと撮像素子との相対的な位置関係を調整する位置調整装置であって、複数の測定用物体と、上記撮像レンズおよび上記撮像素子を用いて上記複数の測定用物体を撮像して得られた画像である位置調整用画像の中心を基準とした前記得られた複数の測定用物体の画像のそれぞれの像高とコントラストとの関係の非対称性に基づいて、上記撮像レンズと上記撮像素子との相対的な位置ズレを調整する位置ズレ調整部とを備えており、上記複数の測定用物体は、各々、上記位置調整用画像における複数の像高のいずれかに写るように、かつ、対応する上記像高毎に、上記撮像レンズに対する物体距離が異なるように配置されており、上記複数の測定用物体が、同一の球面上に配置されており、上記球面を構成する球体の中心が、上記撮像レンズの光軸を延伸させた直線上に位置しており、上記球体の半径をRとし、上記位置調整用画像の中心に対応する上記球面上の位置と、上記位置調整用画像の中心と同じコントラストを有する該中心以外の任意の像高に対応する上記球面上の位置との、上記撮像レンズの光軸に対して垂直な方向における離間距離をdxとすると、上記位置ズレ調整部は、下記数式(1)
In order to solve the above problem, a position adjustment device according to an aspect of the present invention is a position adjustment device that adjusts the relative positional relationship between an imaging lens and an imaging element, and includes a plurality of measurement objects, Each of the obtained images of the plurality of measurement objects obtained with reference to the center of the position adjustment image that is an image obtained by imaging the plurality of measurement objects using the imaging lens and the imaging element . A plurality of measurement objects, each of which includes a positional deviation adjustment unit that adjusts a relative positional deviation between the imaging lens and the imaging element based on an asymmetry of a relationship between an image height and a contrast. The plurality of measurement objects are arranged so as to appear in any one of a plurality of image heights in the position adjustment image, and for each corresponding image height, the object distance to the imaging lens is different. But the same The center of the sphere constituting the spherical surface is positioned on a straight line obtained by extending the optical axis of the imaging lens, the radius of the sphere is R, and the position adjustment image With respect to the optical axis of the imaging lens, the position on the spherical surface corresponding to the center and the position on the spherical surface corresponding to any image height other than the center having the same contrast as the center of the position adjustment image When the separation distance in the vertical direction is dx, the positional deviation adjusting unit is represented by the following formula (1).
本発明の一態様に係る位置調整方法は、上記の問題を解決するために、撮像レンズと撮像素子との相対的な位置関係を調整する位置調整方法であって、上記撮像レンズおよび上記撮像素子を用いて複数の測定用物体を撮像して得られた画像である位置調整用画像の中心を基準とした前記得られた複数の測定用物体の画像のそれぞれの像高とコントラストとの関係の非対称性に基づいて、上記撮像レンズと上記撮像素子との相対的な位置ズレを調整し、上記複数の測定用物体を、各々、上記位置調整用画像における複数の像高のいずれかに写るように、かつ、対応する上記像高毎に、上記撮像レンズに対する物体距離が異なるように配置し、上記複数の測定用物体を、同一の球面上に配置し、上記球面を構成する球体の中心を、上記撮像レンズの光軸を延伸させた直線上に位置させ、上記球体の半径をRとし、上記位置調整用画像の中心に対応する上記球面上の位置と、上記位置調整用画像の中心と同じコントラストを有する該中心以外の任意の像高に対応する上記球面上の位置との、上記撮像レンズの光軸に対して垂直な方向における離間距離をdxとすると、
下記数式(1)
The following mathematical formula (1)
本発明の一態様によれば、撮像レンズと撮像素子との相対的な位置関係の調整を、高精度かつ短時間で行うことが可能であるという効果を奏する。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to adjust the relative positional relationship between an imaging lens and an imaging element with high accuracy and in a short time.
(カメラモジュールの構成)
図2は、カメラモジュールの概略構成例を示す断面図である。
(Configuration of camera module)
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration example of the camera module.
図2に示すカメラモジュール200は、撮像レンズ201と、撮像素子202とを備えている。 A camera module 200 shown in FIG. 2 includes an imaging lens 201 and an imaging element 202.
撮像レンズ201は、カメラモジュール200が撮像を行う物体の結像を行うものである。なお、撮像レンズ201は、レンズの枚数が3枚であるが、撮像レンズにおけるレンズの枚数は、2枚以下であってもよいし4枚以上であってもよい。また、撮像レンズ201は、レンズバレル203に収容されているが、レンズバレル203のかわりにレンズホルダ(図示しない)に収容されていてもよいし、撮像レンズ201がレンズバレル203に収容され、さらにレンズバレル203がレンズホルダに収容されていてもよい。
The imaging lens 201 performs imaging of an object to be imaged by the camera module 200. The imaging lens 201 has three lenses, but the number of lenses in the imaging lens may be two or less or four or more. The imaging lens 201 is accommodated in the
撮像素子202は、撮像レンズ201を通過した光を受光面204にて受光し、受光した光を電気信号に変換するものである。撮像素子202としては、CCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補型金属酸化膜半導体)等を利用することができる。 The imaging element 202 receives light that has passed through the imaging lens 201 by the light receiving surface 204 and converts the received light into an electrical signal. As the imaging device 202, a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) can be used.
カメラモジュール200は、撮像レンズ201および撮像素子202を用いて物体の撮像を行うものである。 The camera module 200 performs imaging of an object using the imaging lens 201 and the imaging element 202.
なお、カメラモジュール200としては、撮像レンズ201および撮像素子202を備えている周知のカメラモジュールが挙げられる。そして、カメラモジュール200は、撮像素子202の受光面204を保護するカバーガラス、撮像レンズ201を(撮像レンズ201の)光軸201aの方向に変位させることでオートフォーカス機能を実現する機構、撮像レンズ201を光軸201aに対して垂直な方向に変位させることで手ぶれ補正機能を実現する機構(いずれも図示しない)等をさらに備えていてもよい。 Examples of the camera module 200 include a known camera module that includes an imaging lens 201 and an imaging element 202. The camera module 200 includes a cover glass that protects the light receiving surface 204 of the image sensor 202, a mechanism that realizes an autofocus function by displacing the imaging lens 201 in the direction of the optical axis 201a (of the imaging lens 201), and an imaging lens. A mechanism (not shown) that realizes a camera shake correction function by displacing 201 in a direction perpendicular to the optical axis 201a may be further provided.
カメラモジュール200において、撮像レンズ201および撮像素子202は例えば、撮像素子202の受光面204の中心204cが撮像レンズ201の光軸201aを延伸させた直線上に配置され、かつ、受光面204が光軸201aに対して垂直に配置されるのが理想である。
In the camera module 200, for example, the imaging lens 201 and the imaging element 202 are arranged on a straight line in which the
以下の実施の形態に係る位置調整装置は、カメラモジュール200において、上記の理想の、撮像レンズ201と撮像素子202との位置関係を実現すべく、撮像レンズ201と撮像素子202との相対的な位置関係を調整するものである。 In the position adjustment device according to the following embodiment, in the camera module 200, in order to realize the ideal positional relationship between the imaging lens 201 and the imaging element 202, the imaging lens 201 and the imaging element 202 have a relative relationship. The positional relationship is adjusted.
(位置調整装置の構成)
図1は、本実施の形態に係る位置調整装置の概略構成を示す上面図である。
(Configuration of position adjustment device)
FIG. 1 is a top view showing a schematic configuration of the position adjusting apparatus according to the present embodiment.
図1に示す位置調整装置は、複数の検出パターン(測定用物体)101と、位置ズレ調整部102とを備えている。位置ズレ調整部102は、画像取得部103と、dx演算部104と、傾き量演算部105と、部材変位部106と、軸ズレ量演算部107とを備えている。
The position adjustment apparatus shown in FIG. 1 includes a plurality of detection patterns (measurement objects) 101 and a position
1つの検出パターン101は例えば、測定用チャートに設けられた1つのアラインメントマークである。便宜上詳細な図示は省略したが、各検出パターン101は例えば、光軸201aに対して略垂直に設けられた、互いに平行な複数の線からなる。該複数の線は、水平方向に設けられたもの、鉛直方向に設けられたもの、またはこれらの組み合わせ等、多彩なものを適用することができる。
One
ここで、複数の検出パターン101は、各々、後述する位置調整用画像における複数の像高のいずれかに写るように、かつ、対応するこの像高毎に、撮像レンズ201に対する物体距離が異なるように配置されている。
Here, each of the plurality of
より具体的に、複数の検出パターン101は、同一の球面101s上に配置されており、この球面101sを構成する球体の中心101cが、光軸201aを延伸させた直線上に位置する。
More specifically, the plurality of
なお、本願明細書において「像高」とは、撮像した画像の中心からの高さを示す指標であり、特に、画像の中心までの、光軸201aに対して垂直な方向における水平方向(x方向)における間隔を示している。 In the present specification, “image height” is an index indicating the height from the center of a captured image, and in particular, the horizontal direction (x in the direction perpendicular to the optical axis 201a to the center of the image. (Direction).
図3は、複数の検出パターン101の配置を、光軸201aの方向に見た図である。
FIG. 3 is a diagram showing the arrangement of the plurality of
図3に示すとおり、各検出パターン101は例えば、アラインメントマーク付測定用チャート301に形成されている。好ましくは、アラインメントマーク付測定用チャート301が、球面101sの一部を構成するように丸めて配置されている。
As shown in FIG. 3, each
そして、複数の検出パターン101は、図1に示すように、上面から見た場合、その中心101cが光軸201aを延伸させた直線上にある球体の、球面101s上に配置されている。一方、複数の検出パターン101は、図3に示すように、光軸201aの方向に見た場合、x方向に並んでいる。換言すれば、複数の検出パターン101は、鉛直方向の高さが互いに同じとなっている。
As shown in FIG. 1, the plurality of
本実施の形態では、複数の検出パターン101に対し、図3の紙面左側にあるものから順に、x−2、x−1、x0、x1、そしてx2なる符号を付している。
In the present embodiment, the symbols x-2, x-1, x0, x1, and x2 are attached to the plurality of
なお、本実施の形態では、検出パターン101が5個である例について説明しているが、検出パターン101の個数は5個に限定されず、4個以下であってもよいし6個以上であってもよい。
In this embodiment, an example in which there are five
複数の検出パターン101は、撮像レンズ201により結像される。このとき、撮像素子202は、撮像レンズ201を通過した光(複数の検出パターン101を撮像レンズ201により結像した光)を受光し、電気信号に変換する。すなわち、複数の検出パターン101が、カメラモジュール200(但し、撮像レンズ201と撮像素子202との相対的な位置関係が未調整である未完成品)により撮像される。撮像素子202は、この電気信号を、位置ズレ調整部102の画像取得部103に供給する。
The plurality of
画像取得部103は、撮像素子202から供給された電気信号に対して周知の所定の画像処理を施し、画像データを生成する。
The
特に、画像取得部103は、撮像レンズ201および撮像素子202を用いて撮像した、複数の検出パターン101の画像の画像データを生成する。画像取得部103は、この画像データを位置調整用画像として取得し、位置ズレ調整部102のdx演算部104に供給する。
In particular, the
dx演算部104は、位置調整用画像を用いて、下記の処理を行う。
The
dx演算部104は、位置調整用画像に写る各検出パターン101の画像の、像高とコントラストとの関係を曲線により近似し、該曲線に基づいて値dxを求める。
The
ここで、dxとは、位置調整用画像の中心に対応する球面101s上の位置と、位置調整用画像の中心と同じコントラストを有する該中心以外の任意の像高に対応する球面101s上の位置との、光軸201aに対して垂直な方向における離間距離である。特に、dxは、複数の検出パターン101が並んでいる方向における距離を示しており、図3に示すように、複数の検出パターン101がx方向に並んでいる場合、dxはx方向における距離を示す。
Here, dx is a position on the
なお、本願明細書において「コントラスト」とは、画像の鮮明さを示す指標であり、分解能(解像力)を意味している。カメラモジュールにより撮像した画像のコントラストは、該カメラモジュールが備えている撮像レンズに対する物体距離や、画像における像高等に依存して変化するのは言うまでも無い。 In the present specification, “contrast” is an index indicating the sharpness of an image, and means resolution (resolution). Needless to say, the contrast of the image captured by the camera module changes depending on the object distance to the imaging lens provided in the camera module, the image height in the image, and the like.
図4は、複数の検出パターン101のうち、検出パターン101(x0)を位置調整用画像の中心に写した場合に、dxを求める手法を説明するグラフである。
FIG. 4 is a graph for explaining a technique for obtaining dx when the detection pattern 101 (x0) is copied to the center of the position adjustment image among the plurality of
図4に示す例において、位置調整用画像の中心に写っている検出パターン101(x0)のコントラストをC0とする。 In the example shown in FIG. 4, the contrast of the detection pattern 101 (x0) shown in the center of the position adjustment image is C0.
検出パターン101(x−2)、検出パターン101(x−1)、検出パターン101(x1)、および検出パターン101(x2)は、検出パターン101(x0)に対してx方向にシフトした位置に設けられている。この結果、位置調整用画像に写る、検出パターン101(x−2)、検出パターン101(x−1)、検出パターン101(x1)、および検出パターン101(x2)の像高は、検出パターン101(x0)と異なる。
The detection pattern 101 (x-2), the detection pattern 101 (x-1), the detection pattern 101 (x1), and the detection pattern 101 (x2) are at positions shifted in the x direction with respect to the detection pattern 101 (x0). Is provided. As a result, the image heights of the detection pattern 101 (x-2), the detection pattern 101 (x-1), the detection pattern 101 (x1), and the detection pattern 101 (x2) that appear in the position adjustment image are the
ここで、上述したとおり、複数の検出パターン101は、各々、位置調整用画像における対応する像高毎に、撮像レンズ201に対する物体距離が異なるように配置されている。これは、検出パターン101(x0)を除く各検出パターン101は、位置調整用画像における異なる像高に写っているもの同士は、該物体距離が互いに異なっているということを意味している。
Here, as described above, the plurality of
複数の検出パターン101間で、位置調整用画像における像高および撮像レンズ201に対する物体距離が異なっているので、位置調整用画像に写っている各検出パターン101の、像高とコントラストとの分布が得られる。
Since the image height in the position adjustment image and the object distance to the imaging lens 201 are different among the plurality of
図4では、検出パターン101(x−2)に関する、像高とコントラストとの関係を示す点をxc−2としている。また、図4では、検出パターン101(x−1)に関する、像高とコントラストとの関係を示す点をxc−1としている。また、図4では、検出パターン101(x0)に関する、像高とコントラストとの関係を示す点をxc0としている。また、図4では、検出パターン101(x1)に関する、像高とコントラストとの関係を示す点をxc1としている。また、図4では、検出パターン101(x2)に関する、像高とコントラストとの関係を示す点をxc2としている。 In FIG. 4, a point indicating the relationship between the image height and the contrast regarding the detection pattern 101 (x−2) is denoted as xc−2. In FIG. 4, a point indicating the relationship between the image height and the contrast regarding the detection pattern 101 (x−1) is denoted as xc−1. In FIG. 4, the point indicating the relationship between the image height and the contrast regarding the detection pattern 101 (x0) is denoted as xc0. In FIG. 4, the point indicating the relationship between the image height and the contrast regarding the detection pattern 101 (x1) is denoted by xc1. In FIG. 4, a point indicating the relationship between the image height and the contrast regarding the detection pattern 101 (x2) is denoted by xc2.
そして、dx演算部104は、図4に示す5点xc−2、xc−1、xc0、xc1、およびxc2を参照して、位置調整用画像に写る複数の検出パターン101の、像高とコントラストとの関係を曲線により近似する。
Then, the
なお、上記曲線による近似は、周知の最小二乗法等により容易に行うことができる。また、近似曲線は、連続的な曲線を描く関数を有するものであれば特に限定されない。 The approximation by the above curve can be easily performed by a known least square method or the like. The approximate curve is not particularly limited as long as it has a function for drawing a continuous curve.
そして、dx演算部104は、位置調整用画像に写る複数の検出パターン101の、像高とコントラストとの関係を示す近似曲線(図4参照)から、位置調整用画像の中心以外にコントラストC0が得られる像高を1点特定する。ここでは、位置調整用画像の中心以外にコントラストC0が得られる像高をxaとしている。
Then, the
そして、dx演算部104は、位置調整用画像の中心に対応する球面101s上の位置(すなわち、検出パターン101(x0)がある位置)と、像高xaに対応する球面101s上の位置との、x方向における離間距離を求め、これをdxとする。なお、dxは、撮像レンズ201により結像を行われる物体側での実際の離間距離である。
Then, the
dx演算部104は、以上で求めたdxを、傾き量演算部105における演算用の数として傾き量演算部105に供給する。
The
傾き量演算部105は、中心101cと球面101sとの距離、すなわち、球体の半径をRとすると、下記数式(1)
When the distance between the center 101c and the
により、撮像レンズ201に対する、撮像素子202の受光面204の、光軸201a方向への傾き量θを求める。 Thus, an inclination amount θ in the direction of the optical axis 201a of the light receiving surface 204 of the imaging element 202 with respect to the imaging lens 201 is obtained.
ここで、傾き量θは、複数の検出パターン101が並んでいる方向を傾き量θ=0°(傾き無)とした場合の、受光面204の光軸201a方向への傾斜角度を示しており、図3に示すように、複数の検出パターン101がx方向に並んでいる場合、x方向を基準とした光軸201a方向への傾斜角度を示している。
Here, the inclination amount θ indicates the inclination angle of the light receiving surface 204 in the direction of the optical axis 201a when the direction in which the plurality of
図3に示すアラインメントマーク付測定用チャート301、dx、および傾き量θの相互関係を示した図を、図5に示している。図5は、アラインメントマーク付測定用チャート301を上面から見た図であり、その目線は図1と同じとなっている。
FIG. 5 shows a correlation between the
すなわち、図5において、位置調整用画像の中心に対応する球面101s上の位置である点301sに対して、像高xaに対応する球面101s上の位置である点301aが右側(換言すれば、θ=0°の側)にある場合、dxは正の値となる。一方、図5において、点301sに対して、点301aが左側(換言すれば、θ=180°の側)にある場合、dxは負の値となる。図5には、このようなdxと傾き量θとの関係であって、dxが負の値の場合とdxが正の値の場合とのそれぞれにおける関係を概念的に示している。
That is, in FIG. 5, a
部材変位部106は、傾き量演算部105から傾き量θを示す情報が供給されると、この情報に基づいて、傾き量θを補正するように、撮像レンズ201および/または撮像素子202を変位させるものである。
When the information indicating the tilt amount θ is supplied from the tilt
また、図1に示すように、位置ズレ調整部102は、軸ズレ量演算部107を備えていてもよい。
In addition, as illustrated in FIG. 1, the position
軸ズレ量演算部107は、dx演算部104および傾き量演算部105とは別に、位置調整用画像を用いた演算により、撮像レンズ201の光軸201aと撮像素子202の受光面204の中心204cとの相対的な位置ズレを求めるものである。より具体的に、軸ズレ量演算部107は、中心204cから受光面204に対して垂直な方向に延びる直線と、光軸201aとの相対的な位置ズレを求める。
The axis shift
軸ズレ量演算部107は例えば、位置調整用画像に写る少なくとも1つの検出パターン101の、理想的な配置に対するズレ量を演算し、この演算結果に対応する、光軸201aと中心204cとの相対的な位置ズレ量を求めることになる。このように位置ズレを求める技術は、周知の技術でも実現可能なものである。また、このとき、部材変位部106は、軸ズレ量演算部107から供給された、撮像レンズ201の光軸201aと撮像素子202の受光面204の中心204cとの相対的な位置ズレ量を示す情報に基づいて、この位置ズレ量を補正するように、撮像レンズ201および/または撮像素子202を変位させてもよい。
The axis deviation
なお、本実施の形態では、複数の検出パターン101がx方向に並んでいる例について説明を行ったが、複数の検出パターン101の、光軸201aに対して垂直な方向に関する並びの方向は、いずれの方向であってもよい。値dx、傾き量θは、図5に示す関係に準じて、複数の検出パターン101の、光軸201aに対して垂直な方向に関する並びの方向に対応して変化することになる。
In this embodiment, an example in which a plurality of
〔まとめ〕
本発明の一態様に係る位置調整装置は、上記の問題を解決するために、撮像レンズと撮像素子との相対的な位置関係を調整する位置調整装置であって、複数の測定用物体(検出パターン101)と、上記撮像レンズおよび上記撮像素子を用いて上記複数の測定用物体を撮像して得られた画像である位置調整用画像の中心を基準としたコントラストの非対称性に基づいて、上記撮像レンズと上記撮像素子との相対的な位置ズレを調整する位置ズレ調整部とを備えており、上記複数の測定用物体は、各々、上記位置調整用画像における複数の像高のいずれかに写るように、かつ、対応する上記像高毎に、上記撮像レンズに対する物体距離が異なるように配置されていることを特徴としている。
[Summary]
In order to solve the above problem, a position adjustment device according to an aspect of the present invention is a position adjustment device that adjusts the relative positional relationship between an imaging lens and an imaging element, and includes a plurality of measurement objects (detection). Pattern 101) and the contrast asymmetry with respect to the center of the position adjustment image, which is an image obtained by imaging the plurality of measurement objects using the imaging lens and the imaging element. A positional shift adjustment unit that adjusts a relative positional shift between the imaging lens and the imaging device, and each of the plurality of measurement objects is set at any one of a plurality of image heights in the position adjustment image. It is characterized in that the object distance to the imaging lens is different for each image height corresponding to the image.
上記の構成によれば、位置調整用画像の像高毎に、撮像レンズに対する物体距離が異なるように、測定用物体が配置されている。これにより、測定用物体、撮像レンズ、撮像素子等の位置制御を行ったり、フォーカスシフト位置毎に撮像素子の出力信号を得たりするまでもなく、簡易的な、撮像レンズのフォーカスシフト位置に対するカメラモジュールの解像力の関係(デフォーカス特性)が反映された位置調整用画像を得ることができる。 According to the above configuration, the measurement object is arranged so that the object distance to the imaging lens is different for each image height of the position adjustment image. This makes it easy to control the position of the measurement object, imaging lens, imaging device, etc., and obtain the output signal of the imaging device for each focus shift position. It is possible to obtain an image for position adjustment that reflects the relationship (defocus characteristic) of the module resolving power.
この結果、上記位置調整装置によれば、調整時に扱うデータ量を従来より減らすことができるため、撮像レンズと撮像素子との相対的な位置関係の調整を、短時間で行うことが可能である。 As a result, according to the position adjusting device, since the amount of data handled at the time of adjustment can be reduced as compared with the conventional case, the relative positional relationship between the imaging lens and the imaging element can be adjusted in a short time. .
また、上記の構成によれば、撮像素子として、カメラモジュールの完成品に搭載される撮像素子のみを用いて撮像を行いながら、撮像レンズと撮像素子との相対的な位置関係を直接調整することができるため、調整を高精度に行うことができる。 In addition, according to the above configuration, the relative positional relationship between the imaging lens and the imaging device can be directly adjusted while performing imaging using only the imaging device mounted on the completed camera module as the imaging device. Therefore, adjustment can be performed with high accuracy.
また、本発明の一態様に係る位置調整装置は、上記複数の測定用物体が、同一の球面上に配置されており、上記球面を構成する球体の中心が、上記撮像レンズの光軸を延伸させた直線上に位置するのが好ましい。 In the position adjustment device according to an aspect of the present invention, the plurality of measurement objects are arranged on the same spherical surface, and the center of the sphere constituting the spherical surface extends the optical axis of the imaging lens. It is preferable to lie on a straight line.
さらに、本発明の一態様に係る位置調整装置は、上記球体の半径をRとし、上記位置調整用画像の中心に対応する上記球面上の位置と、上記位置調整用画像の中心と同じコントラストを有する該中心以外の任意の像高に対応する上記球面上の位置との、上記撮像レンズの光軸に対して垂直な方向における離間距離をdxとすると、上記位置ズレ調整部は、上述した数式(1)により、上記撮像レンズに対する、上記撮像素子の受光面の、該撮像レンズの光軸方向への傾き量θを求める傾き量演算部を備えているのが好ましい。 Further, in the position adjustment device according to one aspect of the present invention, the radius of the sphere is R, and the position on the spherical surface corresponding to the center of the position adjustment image has the same contrast as the center of the position adjustment image. If the separation distance in the direction perpendicular to the optical axis of the imaging lens with respect to the position on the spherical surface corresponding to an arbitrary image height other than the center is dx, the positional deviation adjustment unit is represented by the above formula. According to (1), it is preferable that an inclination amount calculation unit for obtaining an inclination amount θ of the light receiving surface of the imaging element with respect to the imaging lens in the optical axis direction of the imaging lens is provided.
上記の構成によれば、簡単な操作で定量的に、撮像レンズと撮像素子との相対的な位置ズレを、傾き量θとして求めることができる。 According to the above configuration, the relative positional deviation between the imaging lens and the imaging element can be obtained quantitatively with a simple operation as the tilt amount θ.
また、本発明の一態様に係る位置調整装置の、上記位置ズレ調整部は、上記位置調整用画像に写る各上記測定用物体の画像の、像高とコントラストとの関係を曲線により近似し、該曲線に基づいて上記dxを求めるdx演算部を備えているのが好ましい。 Further, in the position adjustment device according to one aspect of the present invention, the position deviation adjustment unit approximates the relationship between the image height and contrast of each measurement object image shown in the position adjustment image by a curve, It is preferable that a dx calculation unit for obtaining the above dx based on the curve is provided.
上記の構成によれば、上記の値dxを容易に求めることができる。 According to said structure, said value dx can be calculated | required easily.
また、本発明の一態様に係る位置調整方法は、撮像レンズと撮像素子との相対的な位置関係を調整する位置調整方法であって、上記撮像レンズおよび上記撮像素子を用いて複数の測定用物体を撮像して得られた画像である位置調整用画像の中心を基準としたコントラストの非対称性に基づいて、上記撮像レンズと上記撮像素子との相対的な位置ズレを調整し、上記複数の測定用物体を、各々、上記位置調整用画像における複数の像高のいずれかに写るように、かつ、対応する上記像高毎に、上記撮像レンズに対する物体距離が異なるように配置することを特徴としている。 A position adjustment method according to an aspect of the present invention is a position adjustment method for adjusting a relative positional relationship between an imaging lens and an imaging element, and includes a plurality of measurements using the imaging lens and the imaging element. Based on the contrast asymmetry with respect to the center of the position adjustment image that is an image obtained by imaging the object, the relative positional deviation between the imaging lens and the imaging element is adjusted, Each of the measurement objects is arranged so as to appear in any one of a plurality of image heights in the position adjustment image, and the object distance to the imaging lens is different for each corresponding image height. It is said.
上記の構成によれば、本発明の各態様に係る位置調整装置と同様の効果を奏する。 According to said structure, there exists an effect similar to the position adjustment apparatus which concerns on each aspect of this invention.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, a new technical feature can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.
本発明は、撮像レンズと撮像素子との相対的な位置関係を調整する位置調整装置、および位置調整方法に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a position adjustment device and a position adjustment method that adjust the relative positional relationship between an imaging lens and an imaging element.
101 検出パターン(測定用物体)
101c 球体の中心
101s 球面
102 位置ズレ調整部
104 dx演算部
105 傾き量演算部
200 カメラモジュール
201 撮像レンズ
201a 光軸
202 撮像素子
204 受光面
101 Detection pattern (object for measurement)
101c Center of
Claims (3)
複数の測定用物体と、
上記撮像レンズおよび上記撮像素子を用いて上記複数の測定用物体を撮像して得られた画像である位置調整用画像の中心を基準とした前記得られた複数の測定用物体の画像のそれぞれの像高とコントラストとの関係の非対称性に基づいて、上記撮像レンズと上記撮像素子との相対的な位置ズレを調整する位置ズレ調整部とを備えており、
上記複数の測定用物体は、
各々、上記位置調整用画像における複数の像高のいずれかに写るように、かつ、
対応する上記像高毎に、上記撮像レンズに対する物体距離が異なるように配置されており、
上記複数の測定用物体が、同一の球面上に配置されており、
上記球面を構成する球体の中心が、上記撮像レンズの光軸を延伸させた直線上に位置しており、
上記球体の半径をRとし、
上記位置調整用画像の中心に対応する上記球面上の位置と、上記位置調整用画像の中心と同じコントラストを有する該中心以外の任意の像高に対応する上記球面上の位置との、上記撮像レンズの光軸に対して垂直な方向における離間距離をdxとすると、
上記位置ズレ調整部は、下記数式(1)
Multiple measuring objects;
Each of the obtained images of the plurality of measurement objects obtained with reference to the center of the position adjustment image that is an image obtained by imaging the plurality of measurement objects using the imaging lens and the imaging element . A positional deviation adjusting unit that adjusts a relative positional deviation between the imaging lens and the imaging element based on the asymmetry of the relationship between the image height and the contrast;
The plurality of measurement objects are:
Each so as to appear in any of a plurality of image heights in the position adjustment image, and
For each corresponding image height, the object distance to the imaging lens is arranged differently ,
The plurality of measurement objects are arranged on the same spherical surface,
The center of the sphere constituting the spherical surface is located on a straight line obtained by extending the optical axis of the imaging lens,
Let the radius of the sphere be R,
The imaging of the position on the spherical surface corresponding to the center of the image for position adjustment and the position on the spherical surface corresponding to an arbitrary image height other than the center having the same contrast as the center of the image for position adjustment If the separation distance in the direction perpendicular to the optical axis of the lens is dx,
The positional deviation adjusting unit is represented by the following mathematical formula (1).
上記撮像レンズおよび上記撮像素子を用いて複数の測定用物体を撮像して得られた画像である位置調整用画像の中心を基準とした前記得られた複数の測定用物体の画像のそれぞれの像高とコントラストとの関係の非対称性に基づいて、上記撮像レンズと上記撮像素子との相対的な位置ズレを調整し、
上記複数の測定用物体を、
各々、上記位置調整用画像における複数の像高のいずれかに写るように、かつ、
対応する上記像高毎に、上記撮像レンズに対する物体距離が異なるように配置し、
上記複数の測定用物体を、同一の球面上に配置し、
上記球面を構成する球体の中心を、上記撮像レンズの光軸を延伸させた直線上に位置させ、
上記球体の半径をRとし、
上記位置調整用画像の中心に対応する上記球面上の位置と、上記位置調整用画像の中心と同じコントラストを有する該中心以外の任意の像高に対応する上記球面上の位置との、上記撮像レンズの光軸に対して垂直な方向における離間距離をdxとすると、
下記数式(1)
A position adjustment method for adjusting a relative positional relationship between an imaging lens and an imaging element,
Each of the obtained images of the plurality of measurement objects with reference to the center of the position adjustment image that is an image obtained by imaging the plurality of measurement objects using the imaging lens and the imaging element. Based on the asymmetry of the relationship between high and contrast , the relative positional deviation between the imaging lens and the imaging element is adjusted,
The plurality of measurement objects are
Each so as to appear in any of a plurality of image heights in the position adjustment image, and
For each corresponding image height, the object distance to the imaging lens is different ,
The plurality of measurement objects are arranged on the same spherical surface,
The center of the sphere constituting the spherical surface is positioned on a straight line obtained by extending the optical axis of the imaging lens,
Let the radius of the sphere be R,
The imaging of the position on the spherical surface corresponding to the center of the image for position adjustment and the position on the spherical surface corresponding to an arbitrary image height other than the center having the same contrast as the center of the image for position adjustment If the separation distance in the direction perpendicular to the optical axis of the lens is dx,
The following mathematical formula (1)
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