JP2007047586A - カメラモジュールの組立調整装置および組立調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズおよび固体撮像素子等の組立調整を効率的に行うことができるカメラモジュールの組立調整装置および組立調整方法を提供する。
【解決手段】複数のレンズ１５と固体撮像素子１８を備えるカメラモジュール１０に対して、レンズ１５と固体撮像素子１８の調整を行う組立調整装置３０は、調整光Ｌをレンズ１５に入射させて、レンズ１５を通過後に反射して戻ってくる反射光の光輪の状態によりレンズ１５の調整を行うレンズ調整手段５０と、検査用のチャート７１を固体撮像素子１８により撮像し、撮像されたチャートの画像の状態により固体撮像素子１８の調整を行う固体撮像素子調整手段７０と、を備えている。これにより、レンズの調整と固体撮像素子の調整をそれぞれに対応した組立調整装置により行う必要がなく、一つの組立調整装置により効率的に行うことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、レンズおよび固体撮像素子の組立調整を行うカメラモジュールの組立調整装置および組立調整方法に関する。

デジタルカメラや携帯電話等に搭載されるカメラモジュールは、高機能化が進み、高画質の画像を得るために数百万画素といった高い画素数の固体撮像素子が備えられ、また、広角または望遠撮影を可能にするために複数のレンズを駆動させる駆動機構が設けられている。

具体的には、カメラモジュールは、複数のレンズにより構成される光学系、光学系を介して結像される像を電気信号化する撮像素子、複数のレンズを駆動させて像を拡大させるズーム機構、および複数のレンズを駆動させて像の焦点を合わせるフォーカス機構を備えている。

ズーム機構やフォーカス機構等を備えたカメラモジュールにおいては、その機能が高度化するほどレンズの組立調整が撮像画像に大きな影響を与える。したがって、カメラモジュールの広角または望遠撮影等の機能を十分に引き出すためには、ズーム機構やフォーカス機構により駆動される各レンズ、その他のレンズの光学調整を高精度に行う必要がある。そこで、カメラモジュールの光学系を高精度に組立調整するために、様々な組立装置が提案されている。

図８は、従来の複合レンズ組立調整装置の一例を示す概略構成図である。特許文献１には、複合レンズ１１０の各レンズの位置、角度を調整する技術が開示されている。ここでは、光源１７１から発する光Ｌを複合レンズ１１０に照射し、各レンズを透過した光Ｌの光輪の状態を検出器１７２により検知し、光輪の状態に基づき各レンズの位置、角度をステージ１７５により調整するレンズ組立調整装置１００が開示されている。

図９は、従来のカメラモジュールのレンズ組立調整装置の一例を示す概略構成図である。特許文献２では、固体撮像素子２１８が備えられたカメラモジュール２１０の各レンズの位置、角度を調整する技術が開示されている。ここでは、カメラモジュール２１０によりチャート２５１を撮像し、撮像した画像の状態に基づき各レンズの位置、角度をステージ２７５により調整するレンズ組立調整装置２００が開示されている。
特開２００３−１１４１６６号公報 特開２００５−２４９９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、複合レンズに元々固体撮像素子が備えられていないので、固体撮像素子を備え付けた後に、再度、組立調整をする必要があった。そのため、固体撮像素子を調整するための新たな装置が必要であり、また、固体撮像素子を調整する時間を要していた。また、各レンズを透過する光を検知する方法であるため、固体撮像素子を備えたカメラモジュールに対して適用することができなかった。

また、特許文献２に記載の技術では、レンズ枚数が少ない構成やレンズの動作を伴わない簡単な構造のカメラモジュールに対しては、その機能に見合った光学調整を行うことができたが、高機能化されたカメラモジュールに対しては、その機能に見合った光学調整を行うことができず、本来持ち合わせる性能を十分に引き出すことができなかった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、レンズおよび固体撮像素子等の組立調整を効率的に行うことができ、また、高精度に行うことができるカメラモジュールの組立調整装置および組立調整方法を提供することを目的とする。

本発明に係るカメラモジュールの組立調整装置は、複数のレンズと、該レンズを介して撮像する固体撮像素子とを備えるカメラモジュールに対して、前記レンズおよび前記固体撮像素子の調整を行うカメラモジュールの組立調整装置であって、光軸調整用の調整光を前記レンズに入射させて、前記レンズを通過した後に反射して戻ってくる反射光の干渉模様を用いて光軸調整を行うレンズ調整手段と、画像調整用のチャートを前記固体撮像素子により撮像し、撮像された前記チャートの画像の状態により前記固体撮像素子および前記レンズの調整を行う画像調整手段と、を含むことを特徴とする。

この構成により、レンズおよび固体撮像素子の調整を個別の組立調整装置で行う必要がなく、一個の組立調整装置により調整を行うことができる。すなわち、調整光がレンズを通過した後に戻ってくる反射光を利用することにより、レンズ調整手段をカメラモジュールの前方に配置することができ、また、画像調整用のチャートをカメラモジュールの前方に配置するので、レンズ調整手段と画像調整手段を一つの装置に一体化させることができ、連続してレンズ調整および画像調整を行うことができる。

また、本発明に係るカメラモジュールの組立調整装置は、前記チャートは、格子模様が描画されていることを特徴とする。

この構成により、固体撮像素子によりチャートを撮像することで、格子模様の状態変化を的確に捉えることができるので、固体撮像素子の調整が行いやすい装置となっている。

また、本発明に係るカメラモジュールの組立調整装置は、前記チャートは、前記レンズに対し遠方に配置された望遠検査用チャートと、前記レンズに対し近接して配置された広角検査用チャートとを含むことを特徴とする。この構成により、広角調査と望遠調査を連続的に行うことができる。

また、本発明に係るカメラモジュールの組立調整装置は、前記チャートは、前記調整光の光路から外れるように移動自在に配置されていることを特徴とする。この構成により、チャートを移動させるだけで、調整光をレンズに入射させてレンズ調整を行うことができる。また、チャートを所定の位置に戻すことができるので、いつでも、同じ条件で検査を行うことができる。

また、本発明に係るカメラモジュールの組立調整装置は、前記チャートは、前記調整光が通過する貫通孔が設けられていることを特徴とする。

この構成により、チャートを移動させないでも調整光をレンズに入射させることができ、レンズ調整を行うことができる。また、チャートを移動することで、微妙な位置変動が生じ、撮影される画像には画像ずれが生じ得るが、チャートが固定されることによって、このような画像ずれが生じないので、画像ずれによる検査判断ミスがなくなる。

本発明に係るカメラモジュールの組立調整方法は、複数のレンズと、該レンズを介して撮像する固体撮像素子とを備えるカメラモジュールに対して、前記レンズおよび前記固体撮像素子の調整を行うカメラモジュールの組立調整方法であって、光軸調整用の調整光を前記レンズに入射させて、前記レンズを通過した後に反射して戻ってくる反射光の干渉模様を用いて前記レンズの調整を行うレンズ調整工程と、画像調整用のチャートを前記固体撮像素子により撮像し、撮像された前記チャートの画像の状態により前記固体撮像素子および前記レンズの調整を行う画像調整工程と、を含むことを特徴とする。

この構成により、レンズおよび固体撮像素子の調整を連続的に行うことができる。すなわち、調整光がレンズを通過した後に戻ってくる反射光を利用することにより、レンズ調整手段をカメラモジュールの前方に配置することができ、また、画像調整用のチャートをカメラモジュールの前方に配置するので、カメラモジュールを一箇所に固定した状態のまま、連続してレンズ調整および画像調整を行うことができる。このため、効率的にカメラモジュールの組立調整を行うことができる。

本発明に係るカメラモジュールの組立調整装置によれば、一つの組立調整装置により各レンズの調整および固体撮像素子の調整を行うことができる。

また、本発明に係るカメラモジュールの組立調整装置によれば、格子模様の変化を確認することになるので、固体撮像素子の調整が行いやすい。

また、本発明に係るカメラモジュールの組立調整装置によれば、広角調整と望遠調整を連続して行うことができる。

また、本発明に係るカメラモジュールの組立調整装置によれば、チャートを移動させるだけで、レンズ調整を行うことができる。

また、本発明に係るカメラモジュールの組立調整装置によれば、チャートを移動させずにレンズ調整を行うことができる。

本発明に係るカメラモジュールの組立調整方法によれば、レンズ調整および固体撮像素子調整を連続して行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
カメラモジュールには、固体撮像素子の光軸方向と撮像方向が一致している直行型のカメラモジュールと、固体撮像素子の光軸方向と撮像方向が垂直である屈曲型のカメラモジュールがある。

実施の形態１では、直行型のカメラモジュールの組立調整装置について説明する。まず、直行型のカメラモジュールについて図１に基づいて説明する。

図１は、直行型のカメラモジュールの概略構成図である。カメラモジュール１０は、複数のレンズ１５から構成される光学系と、結像した像を電気信号に変換する固体撮像素子１８とから構成されている。固体撮像素子１８は、筐体１９の底部に設けられ、その前方に光学系が配置されている。

筐体１９は、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、または液晶ポリマー等の樹脂からなり、成形や切削等の加工により製作される。カメラモジュール１０の筐体１９の大きさは、搭載する電子機器の大きさにより制約を受けるので、光学系および固体撮像素子１８の大きさにも制約がかかる。したがって、筐体１９の内側に収納される光学系は、筐体１９の内側に収まる大きさに設計され、また、広角または望遠機能を有するカメラモジュール１０では、レンズ１５をどのように駆動させても被写体の像が固体撮像素子１８の受光範囲内に収まるように設計されている。

光学系は、被写体に対して合焦させる機能を有するフォーカス光学系１１と、像を変倍させる機能を有するズーム光学系１２と、固体撮像素子１８に結像される像を調整する調整レンズ１３とから構成されている。各光学系は、固体撮像素子１８から、調整レンズ１３、ズーム光学系１２、フォーカス光学系１１の順に配置されている。

フォーカス光学系１１およびズーム光学系１２は、複数のレンズ１５から構成されており、それぞれの光学系を構成する各レンズ１５は偏芯量を抑制するように調整され、接着剤（例えば、紫外線硬化タイプの接着剤等）によりレンズホルダ１６に固定されている。なお、各レンズ１５は球面形状や非球面形状を有しており、必要に応じてガラスまたはプラスチック等の材料により削り出して、あるいは、成型して作製される。

レンズホルダ１６に固定されたレンズ１５は、カメラモジュールの外部に設けられる駆動機構によりカメラモジュール１０の光軸Ｊに沿って独立に摺動できるように構成されている。具体的には、カメラモジュール１０の外部に設けられたステッピングモータ等の動力がカムやワイヤ等によりレンズホルダ１６に伝達されて、レンズ１５を駆動するようになっている。

固体撮像素子１８は、固体撮像素子１８の上に結像した光情報を電気信号に変換するものであり、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ、以下同様）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、以下同様）と受光素子とを組み合わせたものが固体撮像素子１８として用いられている。

次に、直行型のカメラモジュール１０の組立調整装置の構成について説明する。

図２は、直行型のカメラモジュールの組立調整装置の概略構成図である。直行型のカメラモジュール１０の組立調整装置３０は、フォーカス光学系１１およびズーム光学系１２の光軸を調整するレンズ調整手段５０と、固体撮像素子１８の位置、角度を調整する画像調整手段７０とを備えており、筐体１９にレンズ１５や固体撮像素子１８等を組み込むときに用いられ、レンズ１５や固体撮像素子１８等の位置、角度を調整するものである。

レンズ調整手段５０は、光軸調整用の調整光Ｌを発する光源部５１と、調整光Ｌが光学系に入射して反射し戻ってくる反射光を検出する検出部５２、およびレンズ１５の位置、角度を調整するレンズ調整部５５により構成されている。レンズ調整手段５０により、フォーカス光学系１１のレンズ１５やズーム光学系１２のレンズ１５の位置、角度が調整される。

光源部５１は、指向性を有する光を発するものである。光源部５１から発せられる光は、調整光Ｌとしてカメラモジュール１０の光学系に照射される。光源部５１の光源としては、例えば、半導体レーザやＨｅ−Ｎｅレーザなどの指向性を有するものが用いられる。なお、指向性を有さないハロゲンランプなどであってもよい。この場合、光源の前にピンホールを設けることによって指向性を有する光源とする。調整光Ｌは、カメラモジュール１０に照射され、フォーカス光学系１１やズーム光学系１２を通過してオプティカルフラット（不図示）により正反射される。なお、オプティカルフラットとは、光を散乱させないで反射させる平面を有する部品であり、例えば、固体撮像素子１８の前面に設けられてある平面状の保護ガラス等である。

検出部５２は、調整光Ｌの反射光を略直角に反射させるビームスプリッタ５２ａと、ビームスプリッタ５２ａにより反射された調整光Ｌを検出する検出素子（例えば、撮像素子）を備えた検出器５２ｂから構成されている。ビームスプリッタ５２ａは、光源部５１の前方に配置され、調整光Ｌを透過させ、カメラモジュール１０から反射してくる光を直角に反射させるように配置されている。

調整光Ｌはフォーカス光学系１１やズーム光学系１２を通過し、オプティカルフラットにより反射して戻ってくるので、検出器５２ｂに映される干渉模様の状態を確認することにより、フォーカス光学系１１やズーム光学系１２を構成するレンズ１５の偏芯度合いを把握することができる。

レンズ調整部５５は、フォーカスレンズ調整部５５ａとズームレンズ調整部５５ｂとから構成されている。フォーカスレンズ調整部５５ａは、フォーカス光学系１１を構成するレンズ１５を組立てるときに、調整光Ｌの干渉模様の状態に基づきレンズ１５の位置、角度を調整するものである。ズームレンズ調整部５５ｂは、ズーム光学系１２を構成するレンズ１５を組立てるときに、調整光Ｌの干渉模様の状態に基づきレンズ１５の位置、角度を調整するものである。フォーカスレンズ調整部５５ａまたはズームレンズ調整部５５ｂには、レンズ１５を光軸と同方向、または垂直な方向に移動させる位置調整部（不図示）、レンズ１５の角度を調整させる角度調整部（不図示）が備えられ、これにより、レンズ１５を最適な状態に組立調整できる。

画像調整手段７０は、画像を調整するために撮像されるチャート７１と、撮像された画像の状態により調整レンズ１３および固体撮像素子１８の位置、角度を調整する画像調整部７５により構成されている。画像調整手段７０により、調整レンズ１３および固体撮像素子１８の位置、角度が調整される。

図３は、チャートの正面図である。チャート７１は、平面シート状であってカメラモジュール１０前方に配置される。カメラモジュール１０の方向に向いている面側には、カメラモジュール１０に撮像される模様が描画されている。そして、チャート７１は、カメラモジュール１０から離れた位置に１枚、近接した位置に１枚配置されている。

カメラモジュール１０から離れた位置（遠方）に配置されているチャート７１は、望遠撮影状態に設定して撮像される望遠用チャート７１ａである。望遠用チャート７１ａを撮像して調整レンズ１３および固体撮像素子１８等を組立調整することにより、望遠撮影状態の設定時における画像のぼやけ等を少なくすることができる。

カメラモジュール１０に近接して配置されるチャート７１は、広角撮影状態に設定して撮像される広角用チャート７１ｂである。広角用チャート７１ｂを撮像して調整レンズ１３および固体撮像素子１８等を組立調整することにより、広角撮影状態の設定時における画像のぼやけ等を少なくすることができる。

チャート７１には、例えば、格子状の模様が描画されている。格子状の模様が描画されたチャート７１を撮像することにより、画像の周辺領域のぼやけ度合いを容易に把握することできるので、画像ぼやけの調整が行い易い。

また、格子状の模様は、画像の歪みを容易に把握できるので、歪みの調整を行い易い。例えば、画像調整手段７０により、固体撮像素子１８の傾きの調整を行い画像周辺部のぼやけを最適化しても、画像全体が歪んでしまう（ディストーション）場合がある。このとき、撮像されるチャート７１の模様が不適切なものであれば、ディストーションを見逃してしまう場合があるが、格子状の模様が描画されたチャート７１を用いていれば、画像の歪みを容易に把握することができるので、歪みによる画像の乱れを見逃すことなく、適切に画像調整を行うことができる。

なお、望遠用チャート７１ａおよび広角用チャート７１ｂは、光源部５１とカメラモジュール１０との間に設けることが望ましい。チャート７１を用いて周辺領域の画像ぼやけの調整するに当たっては、カメラモジュール１０とチャート７１の間に遮蔽物（例えば、光源部５１）があると、チャート７１に適切に焦点が合わないので、撮像される画像自体がぼやけてしまう場合があるからである。

この場合、光源部５１から発する調整光Ｌがチャート７１により遮られカメラモジュール１０に届かないので、各チャート７１に調整光Ｌが通過するための貫通孔７１ｈが設けられる。

または、調整光Ｌの光路を回避するように、チャート７１を移動可能に設けてもよい。この場合、チャート７１を移動させる度にチャート配置が変化しないように、ガイドに沿って移動させるようにするのが好ましい。これにより、チャート７１の移動によって撮像される画像の位置変化が抑えられるため、調整レンズ１３および固体撮像素子１８等の組立調整は常に同じ条件で行うことができる。

画像調整部７５は、調整レンズ調整部７５ａと固体撮像素子調整部７５ｂとから構成されている。調整レンズ調整部７５ａは、筐体１９に組み込まれた調整レンズ１３を調整するときに、撮像されたチャート７１の画像状態に基づき調整レンズ１３の位置、角度を調整するものである。固体撮像素子調整部７５ｂは、筐体１９に組み込まれた固体撮像素子１８を調整するときに、撮像されたチャート７１の画像状態に基づき固体撮像素子１８の位置、角度を調整するものである。調整レンズ調整部７５ａには、レンズ１５を光軸と同方向、または垂直な方向に移動させる位置調整部（不図示）、レンズ１５の角度を調整させる角度調整部（不図示）が備えられ、これにより、レンズ１５を最適な状態に配置できる。固体撮像素子調整部７５ｂには、固体撮像素子１８の位置を調整する位置調整部（不図示）、角度を調整させる角度調整部（不図示）が備えられ、これにより、固体撮像素子１８を最適な状態に配置できる。

この構成により、直行型のカメラモジュール１０の組立てにおいて、レンズ１５、および固体撮像素子１８の光軸調整を簡単にできるので、カメラモジュール１０の組立生産効率が向上する。

＜実施の形態２＞
次に、直行型のカメラモジュールの組立調整方法について図１乃至図４に基づいて説明する。

図４は、直行型のカメラモジュールの組立調整方法の組立調整工程図である。カメラモジュール１０の組立調整は、カメラモジュール１０の光軸Ｊを設定する光軸設定工程（Ｓ１）、カメラモジュール１０の光軸Ｊに対してフォーカス光学系１１、ズーム光学系１２、および調整レンズ１３の光軸を合わせる光軸調整工程（Ｓ２〜Ｓ６）、および撮像された画像を確認しながら固体撮像素子１８と調整レンズ１３の位置、角度を調整する画像調整工程（Ｓ７〜Ｓ１１）からなる。

光軸設定工程（Ｓ１）は、光学系を構成するレンズ１５等の光学部品を組立る際の基準となる基準光軸を設定する工程である。まず、カメラモジュール１０の組立調整装置３０において、調整光Ｌが所定の光路を通過するように基準光軸を設定する（Ｓ１）。具体的には、光源部５１の調整光Ｌを所定の位置から発生させて、図示しない反射板（調整光Ｌに垂直なミラー）に照射させ、反射板から反射してきた反射光をビームスプリッタ５２ａにより直角に反射させて、検出部５２の所定の位置に戻ってくるように設定する。これによって、調整光Ｌの光路がカメラモジュール１０の光学部品（固体撮像素子１８、レンズ１５等）の配置の基準となる基準光軸として設定される。

光軸調整工程（Ｓ２〜Ｓ６）では、固体撮像素子１８、フォーカス光学系１１を構成するレンズ１５、ズーム光学系１２を構成するレンズ１５、および調整レンズ１３の光軸を基準光軸に一致するように調整する。

まず、固体撮像素子１８の中心位置および角度を調整して固体撮像素子１８を配置する（Ｓ２）。具体的には、固体撮像素子１８は、調整光Ｌが受光面の中心に垂直に入射するように配置される。これによって、固体撮像素子１８の光軸と基準光軸とが一致する。

次に、基準光軸に対してフォーカス光学系１１を構成するレンズ１５、ズーム光学系１２を構成するレンズ１５、調整レンズ１３を組み込む。このとき、フォーカス光学系１１の調整（Ｓ３）、ズーム光学系１２の調整（Ｓ４）、調整レンズ１３の調整（Ｓ５）を行う。ここでは、各光学系のレンズ１５を透過する透過光が固体撮像素子１８の中心に位置し、また検出部５２に戻ってくる反射光が所定の位置にくるように、それぞれのレンズ１５の位置角度を調整する。また、検出器５２ｂにより検出される反射光の干渉模様が同心円状に均等になるように、各光学系のレンズ１５の位置、角度の調整をする。すなわち、透過光は、図示しないオプティカルフラット面（例えば、固体撮像素子１８の保護ガラス）で反射し、ビームスプリッタ５２ａにより直角に反射し検出器５２ｂ（ＣＣＤカメラ等）により検出されることから、透過光が透過するレンズ１５の傾き等により、検出器５２ｂにより検出される反射光の干渉模様に歪みが生じることになるので、干渉模様の歪みがなくなるようにレンズ１５等を調整することにより、各光学系を最適な状態に配置することができる。

また、フォーカス光学系１１およびズーム光学系１２においては、各光学系を構成するレンズ１５を駆動させて、透過光が固体撮像素子１８に照射するスポットの位置が変化しないか確認し、変化する場合には、各レンズ１５の位置、角度を調整する。また、検出器５２ｂにより検出される反射光のスポットの位置、形状、干渉模様が変化しないか確認をし、変化する場合には、各レンズ１５の位置、角度を調整する（Ｓ３：ＮＯ、Ｓ４：ＮＯ）。すなわち、フォーカス光学系１１またはズーム光学系１２のレンズ１５を駆動させても、基準光軸の光路が変化しないようにレンズ１５の位置、角度を調整する。

また、調整レンズ１３の組み込みの際に、位置、角度の調整が行われるが、フォーカス光学系１１およびズーム光学系１２の調整後に、再度、調整を行ってもよい。

なお、図４の組立調整工程図では、各調整をフォーカス光学系１１の調整（Ｓ３）、ズーム光学系１２の調整（Ｓ４）、調整レンズ１３の調整（Ｓ５）の順に行う工程を示しているが、フォーカス光学系１１の調整（Ｓ３）、ズーム光学系１２の調整（Ｓ４）、または調整レンズ１３の調整（Ｓ５）のいずれを先に調整を行ってもよい。

また、ズーム光学系１２およびフォーカス光学系１１を構成するレンズ１５の調整が完了した後、各レンズ１５をレンズホルダ１６に接着剤（例えば、紫外線硬化タイプの接着剤）等により固定する（Ｓ６）。このとき、接着剤の硬化によりレンズ１５の位置、角度がずれてしまうことがあるので、透過光や反射光のスポット位置／干渉模様が変化していないことを確認しておく。

画像調整工程（Ｓ７〜Ｓ１１）では、検査用のチャート７１をカメラモジュール１０で撮像し、撮像された画像の状態を確認することにより、調整レンズ１３および固体撮像素子１８の調整を行う。フォーカス光学系１１、ズーム光学系１２、および調整レンズ１３の調整により基準光軸上において最適化されているが、基準光軸の周辺領域においては一部ぼやけた画像となっているので、周辺領域の画像を調整するために、調整レンズ１３および固体撮像素子１８の調整が行われる。そこで、基準光軸の周辺領域の撮像状態を確認するために、所定の広さを有した格子状模様が描画されたチャート７１を撮像して撮像された画像の周辺領域のぼやけ、歪みを確認することにより、調整レンズ１３または固体撮像素子１８の調整が行われる。

また、ズーム機能を有するカメラモジュール１０においては、ズーム光学系１２を広角撮影状態に設定して、広角検査用チャート７１ｂを撮像し、撮像された画像を確認することにより、調整レンズ１３または固体撮像素子１８の調整が行われる。また、ズーム光学系１２を望遠撮影状態に設定して、望遠検査用チャート７１ａを撮像し、撮像された画像を確認することにより、調整レンズ１３または固体撮像素子１８の調整が行われる。すなわち、ズーム機能を有するカメラモジュール１０においては、通常状態において撮像される画像に比べ、望遠状態または広角状態において撮像される画像が悪化する場合があるので、ズーム光学系１２を望遠状態または広角状態に設定して、調整レンズ１３または固体撮像素子１８の調整が行われる。

広角撮影状態に設定した場合における画像調整では、まず、ズーム光学系１２を広角撮影状態に設定し、広角検査用チャート７１ｂをカメラモジュール１０の前方に配置し、広角検査用チャート７１ｂを撮像して画像の状態を確認しながら、周辺領域のぼやけ、歪みのない画像となるように、調整レンズ１３または固体撮像素子１８の調整が行われる（Ｓ７）。調整後に再度、広角検査用チャート７１ｂを撮像して画像の問題点が解消されているか確認し（Ｓ８）、解消された場合（Ｓ８：ＹＥＳ）には、次の作業へ進む。画像の問題点が解消されない場合（Ｓ８：ＮＯ）には、再度調整レンズ１３または固体撮像素子１８の調整を行う。

望遠撮影状態に設定した場合における画像調整では、まず、ズーム光学系１２を望遠撮影状態に設定し、望遠検査用チャート７１ａをカメラモジュール１０の遠方に配置し、望遠検査用チャート７１ａを撮像して画像を確認しながら、周辺領域のぼやけ、歪みのない画像となるように、調整レンズ１３または固体撮像素子１８の調整が行われる（Ｓ９）。調整後に再度、望遠検査用チャート７１ａを撮像して画像の問題点が解消されているか確認し（Ｓ１０）、解消された場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）には、次の作業へ進む。画像の問題点が解消されない場合（Ｓ１０：ＮＯ）には、再度、調整レンズ１３または固体撮像素子１８の調整を行う。

次に、調整レンズ１３および固体撮像素子１８を接着剤（例えば、紫外線硬化タイプの接着剤）等によりカメラモジュール１０のレンズホルダ１６または筐体１９に固定する（Ｓ１１）。

なお、図４の組立調整工程図では、調整レンズ１３の調整を行い、その後、固体撮像素子１８の調整を行っている工程を示しているが、いずれの調整を先に行ってもよい。また、広角撮影状態での画像調整または望遠撮影状態での画像調整は、いずれを先に行ってもよい。

＜実施の形態３＞
実施の形態３では、屈曲型のカメラモジュールの組立調整装置について説明する。

まず、屈曲型のカメラモジュールについて図５に基づいて説明する。図５は、屈曲型のカメラモジュールの概略構成図である。カメラモジュール１０は、撮像方向の光軸を直角に屈曲させる屈曲光学系２１と、複数のレンズ１５から構成される光学系と、結像した像を電気信号に変換する固体撮像素子１８とから構成されている。固体撮像素子１８は、筐体１９の底部に設けられ、その前方に被写体を固体撮像素子１８に結像させる光学系が配置され、さらにその前方に、屈曲光学系２１が設けられている。

筐体１９、光学系および固体撮像素子１８の構成は、実施の形態１と同様であるので、同じ符号を付し、その説明を省略する。

屈曲光学系２１は、光軸を略９０度方向変換させるミラー２２を有している。これにより、被写体からの反射光は、略９０度方向変換させて光学系を介して固体撮像素子１８に導かれる。したがって、固体撮像素子１８の光軸方向に対して垂直な方向の撮像ができる。

具体的には、屈曲型のカメラモジュール１０は、厚み方向に制限がある携帯電話や薄型カメラに搭載されている。高機能化されたカメラモジュール１０は、複数のレンズ１５が組み合わさり光学系が大きくなり、その分、撮像方向に対して厚みが増加し、薄型化した電子機器に搭載できなかったが、屈曲型のカメラモジュール１０は光学系が撮像方向に対して垂直に配置され撮像方向に厚みが増加しないので、薄型化した電子機器に搭載できる。

次に、屈曲型のカメラモジュール１０の組立調整装置の構成について説明する。

図６は、屈曲型のカメラモジュールの組立調整装置の概略構成図である。屈曲型のカメラモジュール１０の組立調整装置３０は、屈曲光学系２１、フォーカス光学系１１およびズーム光学系１２の光軸を調整するレンズ調整手段５０と、固体撮像素子１８の位置、角度を調整する画像調整手段７０とを備えており、筐体１９にミラー２２、レンズ１５、固体撮像素子１８等を組み込むときに用いられ、ミラー２２、レンズ１５、固体撮像素子１８等の位置、角度を調整するものである。

レンズ調整手段５０は、光軸調整用の調整光Ｌを発する光源部５１と、調整光Ｌが光学系に入射して反射し戻ってくる反射光を検出する検出部５２、および、ミラー２２とレンズ１５の位置、角度を調整するレンズ調整部５５により構成されている。レンズ調整手段５０により、ズーム光学系１２のレンズ１５、フォーカス光学系１１のレンズ１５、屈曲光学系２１のミラー２２等の位置、角度が調整される。

光源部５１および検出部５２は、実施の形態１の同様の構成であるので説明を省略する。

レンズ調整部５５は、ミラー調整部５５ｃと、フォーカスレンズ調整部５５ａと、ズームレンズ調整部５５ｂとから構成されている。ミラー調整部５５ｃは、屈曲光学系２１を構成するミラー２２を組立てるときに、調整光Ｌの反射戻り位置に基づきミラー２２の位置、角度を調整するものである。フォーカスレンズ調整部５５ａは、フォーカス光学系１１を構成するレンズ１５を組立てるときに、調整光Ｌの干渉模様の状態に基づきレンズ１５の位置、角度を調整するものである。ズームレンズ調整部５５ｂは、ズーム光学系１２を構成するレンズ１５を組立てるときに、調整光Ｌの干渉模様の状態に基づきレンズ１５の位置、角度を調整するものである。

ミラー調整部５５ｃには、ミラー２２の位置を移動させる位置調整部（不図示）、ミラー２２の傾きを調整する角度調整部（不図示）が備えられ、これにより、ミラー２２を基準光軸に対して適切な状態に配置できる。フォーカスレンズ調整部５５ａまたはズームレンズ調整部５５ｂには、レンズ１５を光軸と同方向、または垂直な方向に移動させる位置調整部（不図示）、レンズ１５の角度を調整させる角度調整部（不図示）が備えられ、これにより、レンズ１５を最適な状態に配置できる。

画像調整手段７０は、チャート７１の画像の状態を確認しながらカメラモジュール１０の調整レンズ１３および固体撮像素子１８の位置、角度を調整するものであり、構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

この構成により、屈曲型のカメラモジュール１０の組立てにおいて、ミラー２２、レンズ１５、および固体撮像素子１８の光軸調整を簡単にできるので、カメラモジュール１０の組立生産効率が向上する。

＜実施の形態４＞
次に、屈曲型のカメラモジュールの組立調整方法について図５乃至図７に基づいて説明する。

図７は、屈曲型のカメラモジュールの組立調整方法の組立調整工程図である。カメラモジュール１０の組立調整は、カメラモジュール１０の光軸Ｊを設定する光軸設定工程（Ｓ１）、カメラモジュール１０の光軸Ｊに対して屈曲光学系２１、フォーカス光学系１１、ズーム光学系１２、および調整レンズ１３の光軸を合わせる光軸調整工程（Ｓ２Ａ〜Ｓ６）、および撮像された画像を確認しながら固体撮像素子１８と調整レンズ１３の位置、角度を調整する画像調整工程（Ｓ７〜Ｓ１１）からなる。光軸調整工程および画像調整工程は、実施の形態１に係るカメラモジュール１０の組立調整方法と同様であるので、説明を省略する。

光軸設定工程（Ｓ１）は、光学系を構成するレンズ１５等の光学部品を組立る際の基準となる基準光軸を設定する工程である。まず、カメラモジュール１０の組立調整装置３０において、調整光Ｌが所定の光路を通過するように基準光軸を設定する（Ｓ１）。具体的には、光源部５１の調整光Ｌを所定の位置から発生させて、図示しない第一反射板（調整光Ｌに垂直なミラー）に照射させ、反射板から反射してきた反射光をビームスプリッタ５２ａにより直角に反射させて、検出部５２の所定の位置に照射されるように設定する。これによって、調整光Ｌの光路がカメラモジュール１０の光学部品（固体撮像素子１８、レンズ１５等）の配置の基準となる基準光軸として設定される。

光軸調整工程（Ｓ２Ａ〜Ｓ６）では、屈曲光学系２１、固体撮像素子１８、フォーカス光学系１１を構成するレンズ１５、ズーム光学系１２を構成するレンズ１５、および調整レンズ１３の光軸を基準光軸に一致するように調整する。

まず、基準光軸に対して屈曲光学系２１のミラー２２の位置、角度を調整して、屈曲光学系２１を配置する（Ｓ１Ｂ）。具体的には、屈曲光学系２１を配置し、光源部５１から発する調整光Ｌがミラー２２により反射した反射光を図示しない第二反射板（調整光Ｌに垂直なミラー）に照射させ、第二反射板から反射してきた反射光をミラー２２を介してビームスプリッタ５２ａにより直角に反射させて、検出部５２の所定の位置に照射されるように設定する。第二反射板は、基準光軸上に配置される屈曲光学系２１から直角な位置に配置され、屈曲光学系２１から直角に反射された反射光を正反射させるものである。すなわち、第二反射板は、屈曲光学系２１が調整光Ｌを正確に９０度方向反射させているか否かを確認するためのものである。

なお、先にカメラモジュール１０の筐体１９に屈曲光学系２１のミラー２２を固定した場合には、基準光軸に合わせて筐体１９を配置することもできる。しかしながら、この場合、ミラー２２が必ずしも筐体１９の主軸に対して４５度に配置されるとは限らないため、筐体１９が基準光軸に対して斜めに配置されてしまうこともあるので、その後のレンズ１５等の配置が全体的に筐体１９の主軸に対して斜めに配置されることになり、筐体１９の主軸と光学系の基準光軸がずれてしまう。また、筐体１９の主軸と光学系の基準光軸がずれた場合には、レンズ１５の配置調整に限界が生じ、十分に光学系の調整ができない。そのため、屈曲系のミラー２２は、筐体１９に固定する前に基準光軸に対して配置調整することが好ましい。

なお、固体撮像素子１８、フォーカス光学系１１、ズーム光学系１２、および調整レンズ１３の光軸調整工程（Ｓ２Ｂ〜Ｓ６）は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。また、画像調整工程（Ｓ７〜Ｓ１１）は、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

直行型のカメラモジュールの概略構成図である。 直行型のカメラモジュールの組立調整装置の概略構成図である。 チャートの正面図である。 直行型のカメラモジュールの組立調整方法の組立調整工程図である。 屈曲型のカメラモジュールの概略構成図である。 屈曲型のカメラモジュールの組立調整装置の概略構成図である。 屈曲型のカメラモジュールの組立調整方法の組立調整工程図である。 従来の複合レンズ組立調整装置の一例を示す概略構成図である。 従来のカメラモジュールのレンズ組立調整装置の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１０ カメラモジュール
１３ 調整レンズ
１５ レンズ
１８ 固体撮像素子
３０ 組立調整装置
５０ レンズ調整手段
７０ 画像調整手段
７１ チャート
７１ａ 望遠検査用チャート
７１ｂ 広角検査用チャート
７１ｈ 貫通孔
Ｌ 調整光

Claims (6)

1. 複数のレンズと、該レンズを介して撮像する固体撮像素子とを備えるカメラモジュールに対して、前記レンズおよび前記固体撮像素子の調整を行うカメラモジュールの組立調整装置であって、
   光軸調整用の調整光を前記レンズに入射させて、前記レンズを通過した後に反射して戻ってくる反射光の干渉模様を用いて光軸調整を行うレンズ調整手段と、画像調整用のチャートを前記固体撮像素子により撮像し、撮像された前記チャートの画像の状態により前記固体撮像素子および前記レンズの調整を行う画像調整手段と、を含むことを特徴とするカメラモジュールの組立調整装置。
2. 前記チャートは、格子模様が描画されていることを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュールの組立調整装置。
3. 前記チャートは、前記レンズに対し遠方に配置された望遠検査用チャートと、前記レンズに対し近接して配置された広角検査用チャートとを含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカメラモジュールの組立調整装置。
4. 前記チャートは、前記調整光の光路から外れるように移動自在に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載のカメラモジュールの組立調整装置。
5. 前記チャートは、前記調整光が通過する貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載のカメラモジュールの組立調整装置。
6. 複数のレンズと、該レンズを介して撮像する固体撮像素子とを備えるカメラモジュールに対して、前記レンズおよび前記固体撮像素子の調整を行うカメラモジュールの組立調整方法であって、
   光軸調整用の調整光を前記レンズに入射させて、前記レンズを通過した後に反射して戻ってくる反射光の干渉模様を用いて前記レンズの調整を行うレンズ調整工程と、画像調整用のチャートを前記固体撮像素子により撮像し、撮像された前記チャートの画像の状態により前記固体撮像素子および前記レンズの調整を行う画像調整工程と、を含むことを特徴とするカメラモジュールの組立調整方法。

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