JP2014089257A - レンズチルト検出装置およびレンズチルト検出方法、並びに、レンズチルト検出装置を用いたカメラモジュール組み立て方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光学ユニットにおけるレンズのチルト量を検出する。
【解決手段】複数のレンズ面(Ｓ１,Ｓ２)を有するレンズユニットに照明光を照射する光源(２)と、上記照明光の光軸上に配置されると共に、上記レンズユニットの複数のレンズ面(Ｓ１,Ｓ２)の反射光によって生成される上記光源(２)の少なくとも２つの結像画像を撮像する撮像カメラ(３)と、上記撮像カメラ(３)で撮像された上記複数の結像画像の夫々の中心位置における互いの相対的なずれ量に基づいて上記レンズユニットのチルト量とチルト方向とを検出するチルト検出部(４,５,６)とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、光通信用レンズ,撮像形成用レンズおよび光ディスク用レンズ等の光学ユニットにおけるレンズチルトを検出するレンズチルト検出装置およびレンズチルト検出方法、並びに、レンズチルト検出装置を用いたカメラモジュール組み立て方法に関する。

携帯電話用のカメラモジュールにおいては、撮像素子のコンパクト化および非球面レンズの多様化によって、レンズを光学ユニットに組込む際に、厳密な位置決め調整精度が要求されている。このような厳密な位置決め調整を可能とする装置として、特開２０１０‐５４６７７号公報(特許文献１)に開示されたレンズ傾き調整装置がある。

上記特許文献１に開示された従来のレンズ傾き調整装置では、ＬＥＤ(発光ダイオード：Light emitted Diode)等の点光源をリング状に配置したリング状光源からの照明光を被調整レンズに照射する。そして、上記被調整レンズの光学面からの反射光の像をＣＣＤで受光し、レンズを傾斜させた際に生じる偏心によって当該像がずれる量を検出して演算処理部で傾斜角に換算する。そして、アクチュエータを用いて上記被調整レンズの傾斜を補正するようにしている。

しかしながら、上記従来のレンズ傾き調整装置においては、以下のような問題がある。

通常、レンズは上述のようにレンズユニットに組み込まれた後、レンズ駆動用のアクチュエータが搭載された光学ユニットとなる。その際に、上記光学ユニットの基準面に対して上記レンズユニットがチルトして組み付けられる場合も多い。したがって、レンズがチルトしている光学ユニットを撮像センサにレンズのチルトを調整することなく装着した場合には、所望の性能を有するカメラモジュールを得ることができない。

そのため、上記光学ユニットの状態でレンズのチルトを測定し、上記光学ユニットを撮像センサに装着する場合に、発生している上記レンズのチルトを調整することが必要となる。

上記特許文献１に開示された従来のレンズ傾き調整装置を用いた場合には、レンズをレンズユニットに組み込む際に、上記レンズを組込むホルダに対するレンズのチルト角を調整することができる。ところが、上記光学ユニットに発生しているレンズのチルトを調整する場合には、レンズのチルトの基準をレンズ外形あるいはレンズが接しているホルダの径にする必要がある。

そのために、レンズ外形あるいはレンズが接しているホルダの位置が見えないホルダにレンズが組み込まれている光学ユニットの場合には、レンズのチルト量を正確に計測ができず、光学ユニットを撮像センサに組み込む場合にレンズのチルトを調整することができないという問題がある。

特開２０１０‐５４６７７号公報

そこで、この発明の課題は、光学ユニットに対するレンズユニットのチルト量を検出できるレンズチルト検出装置およびレンズチルト検出方法、並びに、レンズチルト検出装置を用いたカメラモジュール組み立て方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のレンズチルト検出装置は、
複数のレンズ面を有するレンズユニットに照明光を照射する光源と、
上記照明光の光軸上に配置されると共に、上記レンズユニットの複数のレンズ面の反射光によって生成される上記光源の少なくとも２つの結像画像を撮像する撮像カメラと、
上記撮像カメラで撮像された上記複数の結像画像の夫々の中心位置における互いの相対的なずれ量に基づいて上記レンズユニットのチルト量とチルト方向とを検出するチルト検出部と
を備えたことを特徴としている。

また、一実施の形態のレンズチルト検出装置では、
上記光源の照明光は、点対象の照明光である。

また、一実施の形態のレンズチルト検出装置では、
上記光源の照明光は、リング状照明光である。

また、この発明のレンズチルト検出方法は、
光源からの照明光を、複数のレンズ面を有するレンズユニットに照射する工程と、
上記レンズユニットにおける複数のレンズ面の反射光によって生成される複数の像を、上記照明光の光軸上に配置された撮像カメラで撮像する工程と、
上記撮像カメラで撮像された上記複数の像のうちの１つの像である第１の像の中心位置を、チルト検出部によって求める工程と、
上記撮像カメラで撮像された上記複数の像のうちの上記第１の像とは異なる少なくとも１つの像の中心位置を、上記チルト検出部によって求める工程と、
上記第１の像の中心位置と上記第１の像とは異なる少なくとも１つの像の中心位置とに基づいて、上記レンズユニットの上記光軸に対するチルト量を、上記チルト検出部によって算出する工程と
を含むことを特徴としている。

また、一実施の形態のレンズチルト検出方法では、
上記光源の照明光は、リング状照明光である。

また、この発明のカメラモジュール組み立て方法は、
カメラモジュール用の撮像センサを組立て装置にセットし、上記組み立て装置における組み立て基準軸上に配置されたチルトセンサで、上記組み立て基準軸に対する上記撮像センサのチルト量を測定する撮像センサチルト量測定工程と、
少なくとも１つのレンズを有するカメラモジュール用の光学ユニットを上記組立て装置にセットし、上記組み立て基準軸上に配置された上記この発明のレンズチルト検出装置によって、上記組み立て基準軸に対する上記光学ユニットにおけるレンズユニットのチルト量を測定するレンズチルト量測定工程と、
上記測定された上記撮像センサのチルト量と上記レンズユニットのチルト量とが同じになるように、上記撮像センサのチルト量と上記レンズユニットのチルト量との何れか一方を修正するチルト量修正工程と、
上記撮像センサと上記光学ユニットとの相対的な位置を調整する相対的位置調整工程と
を備えたことを特徴としている。

以上より明らかなように、この発明のレンズチルト検出装置およびレンズチルト検出方法によれば、チルト検出部は、光源の少なくとも２つの結像画像夫々の中心位置における互いの相対的なずれ量に基づいて、レンズユニットのチルト量とチルト方向と検出するので、１つの結像画像に基づいて、レンズユニットのチルト量およびチルト方向を検出する場合に比して、上記チルト量および上記チルト方向を正確に検出することができる。

さらに、少なくとも１つのレンズを有するレンズユニットの状態で上記複数のレンズ面から反射された光に基づいて上記レンズユニットのチルト量およびチルト方向を検出するので、上記レンズの外形が見えないようなレンズホルダに搭載されたレンズユニットであっても、上記チルト量および上記チルト方向を正確に検出することができる。

さらに、上記レンズユニットのチルト量およびチルト方向を検出する際に用いる少なくとも２つの結像画像として、上記レンズユニットの複数のレンズ面で反射された光に基づいて形成された像を用いる。したがって、上記レンズユニットのレンズが唯一つであっても、その一つのレンズの両面で反射された光による複数の結像画像を用いて上記チルト方向および上記チルト量を正確に検出することができる。

また、この発明のカメラモジュール組み立て方法は、チルト量修正工程により、測定された撮像センサのチルト量と光学ユニットにおけるレンズユニットのチルト量とが同じになるように、上記撮像センサのチルト量と上記レンズユニットのチルト量との何れか一方を修正するので、上記撮像センサに対して上記レンズが傾斜しないように調整することができる。したがって、カメラモジュール組み立て時において上記光学ユニットに上記撮像センサを組付調整する場合の組付精度を向上することができ、所望の性能を有するカメラモジュールを提供することができる。

この発明のレンズチルト検出装置におけるブロック図である。 図１におけるリング光源の照射面側から見た模式図である。 図１における光学ユニットの断面図である。 両凸レンズの場合に撮像される発光面の像の位置を示す図である。 凸メニスカスレンズの場合に撮像される発光面の像の位置を示す図である。 凹メニスカスレンズの場合に撮像される発光面の像の位置を示す図である。 両凹レンズの場合に撮像される発光面の像の位置を示す図である。 両凸レンズと凹メニスカスレンズとの場合に撮像される発光面の像の位置を示す図である。 レンズが傾斜していない場合のリング像を示す図である。 レンズホルダをＷ１の方向に傾けた場合のリング像の中心点の位置を示す図である。 レンズホルダをＷ２の方向に傾けた場合のリング像の中心点の位置を示す図である。 アパーチャーがずれている場合でレンズが傾斜していない場合のリング像を示す図である。 アパーチャーがずれている場合でレンズホルダをＷ１の方向に傾けた場合のリング像の中心点の位置を示す図である。 アパーチャーがずれている場合でレンズホルダをＷ２の方向に傾けた場合のリング像の中心点の位置を示す図である。 図１に示すレンズチルト検出装置を用いたレンズチルト調整方法の手順を示す図である。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態のレンズチルト検出装置におけるブロック図である。尚、この発明は、本実施の形態に限定されるものではない。

本レンズチルト検出装置１は、リング光源２,撮像カメラ３,信号処理部４,画像処理部５,演算処理部６および表示部７を含んで構成されている。８は、チルト検出の対象となる光学ユニットである。

上記光源としてのリング光源２は、発光面がリング状の光源である。図２は、リング光源２における光の照射面側から見た模式図である。図２に示すように、上記発光面９はリング状の蛍光管で構成されて、リング状の照明光を照射する。尚、発光面９は、上記蛍光管の他に、点光源である上記ＬＥＤを円周状に同一間隔で配列してもよい。あるいは、円周状に同一間隔で配列された上記ＬＥＤに拡散板を貼り付けてリング状の面光源としてもよい。さらに、複数の電球を円周状に配列してもよいし、ＥＬ(エレクトロルミネセンス：Electronic Luminessence)発光体を円周状に連続して形成してもよい。

上記リング光源２における発光面９からの光は、図１に示すように光学ユニット８を照射する。光学ユニット８は、図３に示すように、レンズ群１０(図では３枚のレンズＬ1〜Ｌ3で構成)が装着されたレンズホルダ１１と、レンズホルダ１１を光軸に沿って上下に駆動するアクチュエータ１２とから構成されている。すなわち、レンズホルダ１１に装着されたレンズ群１０で上記レンズユニットを構成しているのである。

上記リング光源２における発光面９からの光は、レンズ群１０の第１レンズＬ1の上記レンズ面である上面Ｓ１で反射した像と上記レンズ面である下面Ｓ２で反射した像との２つの像を形成する。撮像カメラ３は、この２つの像をレンズユニット１３によって受光素子であるＣＣＤ(電荷結合素子：Charge Coupled Devise)１４に入射させる。

上記ＣＣＤ１４の撮像面上では、第１レンズＬ1の上面Ｓ１および下面Ｓ２で反射された発光面９の像が撮像される。ここで、発光面９の像の形状は、第１レンズＬ1,リング光源２,レンズユニット１３およびＣＣＤ１４の位置関係、および、撮像カメラ３の諸元設定に基づいて決定される。

上記ＣＣＤ１４からの出力信号は、信号処理部４へ送られる。そして、信号処理部４によって、受光した像の光強度に相当するビデオ信号を発生させて、画像処理部５に送出する。画像処理部５においては、受信したビデオ信号を画像信号に変換する。尚、信号処理部４は、ＣＣＤ１４内に設けても良いし、画像処理部５内に設けてもよい。こうして生成された画像信号はマイクロコンピューターで構成される演算処理部６に送出され、演算によって、リング画像の中心あるいは画像光強度の重心等が求められる。

重心を求める場合には、上記ＣＣＤ１４の代わりにＰＳＤ(Position Sensing Detector：光位置センサ)を用いても良い。その場合には、信号処理部４および画像処理部５の代わりにＰＳＤの出力信号を処理する信号処理部を用いる。

さらに、上記演算処理部６は、得られたＣＣＤ１４の出力信号に基づいて、後述の演算処理を施して第１レンズＬ1のチルト角を算出する。こうして得られた画像や演算結果は表示部７に表示される。尚、表示部７には、液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイ等を用いる。

すなわち、本実施の形態においては、上記信号処理部４,画像処理部５および演算処理部６によって、上記チルト検出部を構成しているのである。

通常、複数のレンズＬ1,Ｌ2,Ｌ3からなるレンズ群１０は、高精度のチルト調整が行われて組み立てられている。その中でも特に、第１レンズＬ1は光学性能に大きく影響するレンズであることが多いため、第１レンズＬ1のチルトがレンズ群１０の光学性能を左右することになる。

そこで、本実施の形態においては、上記レンズ群１０のチルト調整を行う場合の指標とするために、第１レンズＬ1のチルト角を検出するのである。以下、第１レンズＬ1のチルト角検出方法について詳細に説明する。本検出方法は、第１レンズＬ1がチルトした際に生ずる発光面９の像の偏心量を求め、この偏心量に基づいて第１レンズＬ1のチルト角を検出するのである。

以下、図４〜図８に従って、第１レンズＬ1の形状と撮像された発光面９の像の位置との関係について説明する。

先ず、図４に示すように、上記第１レンズＬ1が両凸レンズである場合には、発光面９から出射された光は、第１レンズＬ1の上面Ｓ１で発散反射し、発光面９および撮像カメラ３の光軸ｍ上の点Ｐ１に虚像が形成される。また、第１レンズＬ1の上面Ｓ１を透過して下面Ｓ２で収束反射された光は、上記光軸ｍ上の点Ｐ２に実像を結像する。こうして点Ｐ１,Ｐ２に形成された像を撮像カメラ３で観測すると、第１レンズＬ1の上面Ｓ１に対して、点Ｐ１の像(リング像Ｒ１)は奥に形成され、点Ｐ２の像(リング像Ｒ２)は手前に形成される。

この場合、上記撮像カメラ３の被写界深度は点Ｐ１と点Ｐ２とが同時に含まれる範囲であることが望ましい。但し、被写界深度が点Ｐ１と点Ｐ２とが同時に含まれる程十分に深くなくとも、リング像の中心を測定できる程度の画像が得られれば問題はない。

また、図５に示すように、上記第１レンズＬ1が発光面９側からみて凸メニスカスレンズである場合には、発光面９から出射された光は、第１レンズＬ1の上面Ｓ１で発散反射し、点Ｐ１に虚像が形成される。また、第１レンズＬ1の上面Ｓ１を透過して下面Ｓ２で発散反射された光は、点Ｐ２に虚像を結像する。こうして点Ｐ１,Ｐ２に形成された像を撮像カメラ３で観測すると、第１レンズＬ1の上面Ｓ１に対して、点Ｐ１,Ｐ２の像は共に奥に形成される。尚、点Ｐ１と点Ｐ２との光軸ｍ方向の位置関係は、レンズ面Ｓ１,Ｓ２の曲率によって決まるのであるが、本実施の形態においては、後述するように重要ではない。

ここで、上記光軸ｍは、発光面９からの照明光の光軸であり、光学ユニット８の基準面(図示せず)に対して垂直になっている。

また、図６に示すように、上記第１レンズＬ1が発光面９側からみて凹メニスカスレンズである場合には、発光面９から出射された光は、第１レンズＬ1の上面Ｓ１で収束反射し、点Ｐ１に実像が形成される。また、第１レンズＬ1の上面Ｓ１を透過して下面Ｓ２で収束反射された光は、点Ｐ２に実像を結像する。こうして点Ｐ１,Ｐ２に形成された像を撮像カメラ３で観測すると、第１レンズＬ1の上面Ｓ１に対して、点Ｐ１,Ｐ２の像は共に手前に形成される。

また、図７に示すように、上記第１レンズＬ1が両凹レンズである場合には、発光面９から出射された光は、第１レンズＬ1の上面Ｓ１で収束反射し、点Ｐ１に実像が形成される。また、第１レンズＬ1の上面Ｓ１を透過して下面Ｓ２で発散反射された光は、点Ｐ２に虚像を結像する。このようにして点Ｐ１,Ｐ２に形成された像を撮像カメラ３で観測すると、第１レンズＬ1の上面Ｓ１に対して、点Ｐ１の像は手前に形成され、点Ｐ２の像は奥に形成される。

上述したように、上記第１レンズＬ1の形状に関係なく、１枚のレンズの上面および下面からの反射象が光軸ｍ上に形成されるのである。

また、上記第１レンズＬ1以外に複数のレンズがある場合にも、夫々の面からの反射光による像が生成されることになり、撮像カメラ３の被写界深度内の像が観測できる。

例えば、図８に示すように、上記第１レンズＬ1が両凸レンズであり、第２レンズＬ2が凹メニスカスレンズである場合には、発光面９の像が点Ｐ１〜点Ｐ４に形成される。その場合、撮像カメラ３の被写界深度Ｗが点Ｐ１〜点Ｐ４の像の総てを一度に観測できる距離に設計されていれば良いが、少なくとも２点以上での像が観測できる距離に設計されていることが望ましい。図８では、点Ｐ１と点Ｐ２との２点での像が一度に観測できる被写界深度Ｗに設計されている。

また、上記被写界深度Ｗが浅くて、２点以上での像を一度に観測できない場合には、各点での像に順次ピントを合わせて逐次観測を行って演算処理部６のＲＡＭ(Random Access Memory)(図示せず)に記憶しても構わず、少なくとも２点以上での像を観測できればよいのである。

次に、図４に示す両凸レンズの上記第１レンズＬ1がチルトしている場合において、上述したようなリング状の発光面９の像を図９〜図１１に示す。但し、図９,図１０および図１１の夫々において、図中上部にＣＣＤ１４で得られた画像を示し、図中下部にレンズホルダ１１に固定された第１レンズＬ1の傾斜状態を示す。

図９は、上記第１レンズＬ1が傾斜していない場合を示す。この場合、ＣＣＤ１４で得られる画像には、リング状の発光面９のリング像Ｒ１,Ｒ２(中心Ｐ１,Ｐ２)が同心円状に現れる。尚、ＡＰは、レンズホルダ１１のアパーチャーである。この状態から、図１０に示すように、レンズホルダ１１をＷ１の方向に傾けると、発光面９の像の中心の点Ｐ１,Ｐ２の位置は、上面Ｓ１に対して奥に形成されるリング像Ｒ１の中心点Ｐ１は図中右へ、上面Ｓ１に対して手前に形成されるリング像Ｒ２の中心点Ｐ２は図中左へずれて観測される。また、図１１に示すようにレンズホルダ１１をＷ２の方向に傾けると、発光面９の像の中心点Ｐ１,Ｐ２の位置は、図中左右に図１０の場合とは逆方向にずれて観測される。

このように、上記第１レンズＬ1が傾くと、光学面Ｓ１,Ｓ２は偏心することになる。そこで、信号処理部４,画像処理部５および演算処理部６によって、光学面Ｓ１,Ｓ２における互いの相対的な偏心の度合を、得られた画像の相対位置関係から検出するのである。そして、検出された光学面Ｓ１,Ｓ２の互いの相対的な偏心の度合から、逆算して第１レンズＬ1のチルト角等を求めるのである。

すなわち、上記ＣＣＤ１４の画像から、発光面９のリング像Ｒ１,Ｒ２の中心Ｐ１,Ｐ２の位置のずれ方向を検出することによって、第１レンズＬ1のチルト方向を検出することができる。また、発光面９のリング像Ｒ１,Ｒ２の中心点Ｐ１,Ｐ２間の距離を検出することによって、第１レンズＬ1のチルト角を検出することができる。その場合、点Ｐ１と点Ｐ２との間の光軸ｍ方向の距離はレンズ面Ｓ１,Ｓ２の曲率によって予め定まっている。したがって、点Ｐ１と点Ｐ２との間の光軸ｍ方向の距離と水平方向の距離とに基づいて、演算処理部６によって上記チルト角を算出することができるのである。

逆に言えば、上記第１レンズＬ1のチルトを補正するには、発光面９のリング像Ｒ１,Ｒ２が同心円になって、その中心Ｐ１,Ｐ２の位置が重なるように調整することによって行うことができるのである。この方法においては、第１レンズＬ1の２つ以上の像の互いの相対的なずれ量を検出することによってチルト量を検出している。したがって、レンズの外形が見えないようなレンズホルダ１１に搭載されたレンズユニットのレンズに対しても有効である。

このように、本実施の形態においては、上記点Ｐ１でのリング像Ｒ１と点Ｐ２でのリング像Ｒ２とがＣＣＤ１４で撮像された画像上における点Ｐ１と点Ｐ２との互いの相対的ずれ量に基づいて第１レンズＬ1のチルト角等を求めるようにしている。したがって、点Ｐ１と点Ｐ２との光軸ｍ方向の位置関係は重要ではないのである。

また、図１２に示すように、上記レンズホルダ１１のアパーチャーＡＰがレンズの中心に対してずれて形成されている場合であっても、発光面９のリング像Ｒ１,Ｒ２はその影響を受けることはない。したがって、発光面９のリング像Ｒ１,Ｒ２が同心円になって、その中心Ｐ１,Ｐ２の位置が重なっている場合に、チルトがない状態であると判断することできる。また、図１３に示すように、Ｗ１の方向にレンズホルダ１１を傾けると、アパーチャーＡＰの位置に関係なく発光面９のリング像Ｒ１,Ｒ２の中心Ｐ１,Ｐ２の位置は、図中左右にずれて観測される。また、図１４に示すように、Ｗ２の方向にレンズホルダ１１を傾けると、発光面９のリング像Ｒ１,Ｒ２の中心Ｐ１,Ｐ２の位置は、図中左右に図１３の場合とは逆方向にずれて観測される。

このように、上記第１レンズＬ1が傾くと、光学面Ｓ１,Ｓ２は偏心することになり、その互いの相対的な偏心の度合は、得られた画像の相対位置関係から検出することができるので、検出した光学面Ｓ１,Ｓ２の互いの相対的な偏心の度合から、逆算して第１レンズＬ1のチルト角等を求めることができるのである。

すなわち、上記ＣＣＤ１４の画像から、発光面９のリング像Ｒ１,Ｒ２の中心Ｐ１,Ｐ２の位置のずれ方向を検出することによって、第１レンズＬ1のチルト方向を検出することができる。また、発光面９のリング像Ｒ１,Ｒ２の中心Ｐ１,Ｐ２間の距離を検出することによって、第１レンズＬ1のチルト角を検出することができるのである。

以上のごとく、本実施の形態によれば、上記信号処理部４,画像処理部５および演算処理部６によって、撮像カメラ３で撮像された第１レンズＬ1の上面Ｓ１および下面Ｓ２で反射された光に基づく、発光面９のリング像Ｒ１,Ｒ２夫々の中心Ｐ１,Ｐ２における互いの相対的なずれ量に基づいて、第１レンズＬ1のチルト量とチルト方向とを検出するようにしている。したがって、１つの結像画像に基づいて、上記レンズ(Ｌ1)のチルト量およびチルト方向を検出する場合に比して、上記チルト量および上記チルト方向を正確に検出することができる。

さらに、少なくとも１つのレンズＬ1を有する光学ユニット８の状態で、複数のレンズ面Ｓ１,Ｓ２から反射された光に基づいてレンズＬ1のチルト量およびチルト方向を検出するようにしている。したがって、レンズの外形が見えないようなレンズホルダ１１に搭載されたレンズユニットのレンズＬ1であっても、上記チルト量および上記チルト方向を正確に検出することができる。

さらに、上記レンズＬ1のチルト量およびチルト方向を検出する際に用いる少なくとも２つのリング像Ｒ１,Ｒ２として、レンズユニットの複数のレンズ面Ｓ１,Ｓ２で反射された光に基づいて形成された像を用いている。したがって、レンズユニットのレンズが唯一つであっても、その一つのレンズの両面で反射された光による複数の結像画像を用いてレンズユニットの上記チルト方向および上記チルト量を正確に検出することができるのである。

尚、上述の説明では第１レンズＬ1の反射リング画像のみで説明を行ったが、レンズが２枚以上で構成されたレンズユニットの場合で、２個以上の上記リング像が得られる場合でも、同様にして上記レンズユニットにおける光学ユニット８の上記基準面に対するチルト方向およびチルト角を検出することができる。すなわち、複数の上記リング像が同心円上になる状態がレンズチルトがない状態である。そして、各リング像の中心位置の差分和によってチルト角を検出でき、チルト発生によって各リング像が偏心する方向でチルト方向を検出できるのである。

また、上記光源として、リング状の発光面９を有するリング光源２を用いている。しかしながら、この発明はこれに限定されるものではなく、点光源を点対象に配列した発光面９であっても差し支えない。この場合でも、発光面９の像夫々の中心を容易に求めることができるのである。

次に、本レンズチルト検出装置１を用いたこの発明のレンズチルト調整方法を、カメラモジュールの組立てに適用する場合の手順について説明する。本手順は、レンズチルト検出装置１の演算処理部６に記憶されたプログラムに従って実行される。尚、上記プログラムは、演算処理部６のＲＯＭ(Read Only Memory)(図示せず)や上記ＲＡＭに記憶されている。

先ず、図１５(a)に示すように、カメラモジュール用の撮像センサ１５を組立て装置(図示せず)にセットする。そして、上記組み立て装置における組み立て基準軸１６上に配置されたチルトセンサ１７で、撮像センサ１５の受光面における垂線ｋの組み立て基準軸１６に対する角度を計測することによって、撮像センサ１５のチルト量α１を測定する。

次に、図１５(b)に示すように、カメラモジュール用の光学ユニット８を上記組立て装置にセットする。そして、上記組み立て装置における組み立て基準軸１６上に配置した本レンズチルト検出装置１によって、組み立て基準軸１６に対するレンズ群１０(レンズユニット)のチルト量α２を測定する。

次に、上記チルト量α１,α２の測定結果に従って、
（１）上記カメラモジュール用の撮像センサ１５の組み立て基準軸１６に対するチルト量α１をレンズ群１０のチルト量α２に修正する。そして、撮像センサ１５の光学ユニット８に対する相対的な位置を調整した後に、撮像センサ１５を光学ユニット８に組み付けてカメラモジュールを組み立てる。

あるいは、
（２）上記光学ユニット８におけるレンズ群１０の組み立て基準軸１６に対するチルト量α２が撮像センサ１５のチルト量α１になるように、光学ユニット８のチルト量を修正する。そして、光学ユニット８の撮像センサ１５に対する相対的な位置を調整した後に、光学ユニット８を撮像センサ１５に組み付けてカメラモジュールを組み立てる。

あるいは、
（３）組み立て基準軸１６に対する撮像センサ１５のチルト量α１が０になるように撮像センサ１５のチルト量を修正する。同様に、レンズ群１０のチルト量α２が０になるように光学ユニット８のチルト量を修正する。そして、チルト量が修正された撮像センサ１５と光学ユニット８との相対的な位置を調整した後、撮像センサ１５と光学ユニット８とを互いに組み付けてカメラモジュールを組み立てる。

以上の(１)〜(３)に記載の何れかの方法によって組み立てられたカメラモジュールに対して、図１５(c)(図１５(c)は上記(１)の方法で組み立てられた場合)のように、組み立て基準軸１６に対して垂直方向に延在して配置された撮像チャート１８を撮像することによって、撮像特性を確認する製品検査を行う。

このように、上記光学ユニット８のレンズチルト量が事前に測定できれば、そのレンズチルト量を補正してカメラモジュールを組み立てることができ、上記光学ユニット８のレンズチルトが原因でカメラモジュールが不良となることを削減することができる。したがって、カメラモジュールの製造コストを大幅に削減することが可能になるのである。

以上のごとく、この発明のレンズチルト検出装置は、
複数のレンズ面(Ｓ１,Ｓ２)を有するレンズユニットに照明光を照射する光源(２)と、
上記照明光の光軸(ｍ)上に配置されるとともに、上記レンズユニットの複数のレンズ面(Ｓ１,Ｓ２)の反射光によって生成される上記光源(２)の少なくとも２つの結像画像(Ｒ１,Ｒ２)を撮像する撮像カメラ(３)と、
上記撮像カメラ(３)で撮像された上記複数の結像画像(Ｒ１,Ｒ２)の夫々の中心(Ｐ１,Ｐ２)位置における互いの相対的なずれ量に基づいて上記レンズユニットのチルト量とチルト方向とを検出するチルト検出部(４,５,６)と
を備えたことを特徴としている。

上記構成によれば、上記チルト検出部(４,５,６)は、上記光源(２)の少なくとも２つの結像画像(Ｒ１,Ｒ２)夫々の中心(Ｐ１,Ｐ２)位置における互いの相対的なずれ量に基づいて、上記レンズユニットのチルト量とチルト方向とを検出するようにしている。したがって、１つの結像画像に基づいて、上記レンズユニットのチルト量およびチルト方向を検出する場合に比して、上記チルト量および上記チルト方向を正確に検出することができる。

さらに、少なくとも１つのレンズ(Ｌ1)を有するレンズユニットの状態で上記複数のレンズ面(Ｓ１,Ｓ２)から反射された光に基づいて上記レンズユニットのチルト量およびチルト方向を検出するので、上記レンズ(Ｌ1)の外形が見えないようなレンズホルダ(１１)に搭載されたレンズユニットであっても、上記チルト量および上記チルト方向を正確に検出することができる。

さらに、上記レンズユニットのチルト量およびチルト方向を検出する際に用いる少なくとも２つの結像画像(Ｒ１,Ｒ２)として、上記レンズユニットの複数のレンズ面(Ｓ１,Ｓ２)で反射された光に基づいて形成された像を用いる。したがって、上記レンズユニットのレンズが唯一つであっても、その一つのレンズの両面で反射された光による複数の結像画像を用いて上記チルト方向および上記チルト量を正確に検出することができる。

また、一実施の形態のレンズチルト検出装置では、
上記光源の照明光は、点対象の照明光である。

この実施の形態によれば、上記光源(２)はの照明光は点対象の照明光であるので、各結像画像(Ｒ１,Ｒ２)夫々の中心(Ｐ１,Ｐ２)位置を求める際には点対象の中心を求めればよく、より正確に且つ簡単に各結像画像(Ｒ１,Ｒ２)の中心(Ｐ１,Ｐ２)位置を求めることができる。

また、一実施の形態のレンズチルト検出装置では、
上記光源(２)の照明光は、リング状照明光である。

この実施の形態によれば、上記光源(２)はの照明光はリング状の照明光であるので、各結像画像(Ｒ１,Ｒ２)夫々の中心(Ｐ１,Ｐ２)位置を求める際にはリングの中心を求めればよく、より正確に且つ簡単に各結像画像(Ｒ１,Ｒ２)の中心(Ｐ１,Ｐ２)位置を求めることができる。

さらに、チルト検出のために必要な上記複数の結像画像(Ｒ１,Ｒ２)を重ならずに検出でき、各結像画像（Ｒ１,Ｒ２)の中心(Ｐ１,Ｐ２)位置の上記ずれ量を計算する制度が向上し、チルト検出精度を向上させることができる。

また、この発明のレンズチルト検出方法は、
光源(２)からの照明光を、複数のレンズ面(Ｓ１,Ｓ２)を有するレンズユニットに照射する工程と、
上記レンズユニットにおける複数のレンズ面(Ｓ１,Ｓ２)の反射光によって生成される複数の像(Ｒ１,Ｒ２)を、上記照明光の光軸(ｍ)上に配置された撮像カメラ(３)で撮像する工程と、
上記撮像カメラ(３)で撮像された上記複数の像(Ｒ１,Ｒ２)のうちの１つの像(Ｒ１)である第１の像の中心(Ｐ１)位置を、チルト検出部(４,５,６)によって求める工程と、
上記撮像カメラ(３)で撮像された上記複数の像(Ｒ１,Ｒ２)のうちの上記第１の像とは異なる少なくとも１つの像(Ｒ２)の中心(Ｐ２)位置を、上記チルト検出部(４,５,６)によって求める工程と、
上記第１の像(Ｒ１)の中心(Ｐ１)位置とこの上記第１の像(Ｒ１)とは異なる少なくとも１つの像(Ｒ２)の中心(Ｐ２)位置とに基づいて、上記レンズユニットの上記光軸(ｍ)に対するチルト量を、上記チルト検出部(４,５,６)によって算出する工程と
を含むことを特徴としている。

上記構成によれば、上記チルト検出部(４,５,６)は、上記撮像カメラ(３)で撮像された上記複数の像(Ｒ１,Ｒ２)のうちの少なくとも２つの像(Ｒ１,Ｒ２)の中心(Ｐ１,Ｐ２)位置に基づいて、上記レンズユニットのチルト量を算出するようにしている。したがって、１つの像に基づいて、上記レンズユニットのチルト量を算出する場合に比して、上記チルト量を正確に検出することができる。

さらに、少なくとも１つのレンズ(Ｌ1)を有するレンズユニットの状態で上記複数のレンズ面(Ｓ１,Ｓ２)から反射された光に基づいて上記レンズユニットのチルト量を算出するので、上記レンズ(Ｌ1)の外形が見えないようなレンズホルダ(１１)に搭載されたレンズユニットであっても、上記チルト量を正確に算出することができる。

また、一実施の形態のレンズチルト検出方法では、
上記光源(２)の照明光は、リング状照明光である。

この実施の形態によれば、上記光源(２)はの照明光はリング状の照明光であるので、各像(Ｒ１,Ｒ２)夫々の中心(Ｐ１,Ｐ２)位置を求める際にはリングの中心を求めればよく、より正確に且つ簡単に各像(Ｒ１,Ｒ２)の中心(Ｐ１,Ｐ２)位置を求めることができる。

さらに、チルト検出のために必要な複数の像(Ｒ１,Ｒ２)を重ならずに検出でき、各像（Ｒ１,Ｒ２)の中心(Ｐ１,Ｐ２)位置のずれ量を計算する制度が向上し、チルト検出精度を向上させることができる。

また、この発明のカメラモジュール組み立て方法は、
カメラモジュール用の撮像センサ(１５)を組立て装置にセットし、上記組み立て装置における組み立て基準軸(１６)上に配置されたチルトセンサ(１７)で、上記組み立て基準軸(１６)に対する上記撮像センサ(１５)のチルト量を測定する撮像センサチルト量測定工程と、
少なくとも１つのレンズ(Ｌ1)を有するカメラモジュール用の光学ユニット(８)を上記組立て装置にセットし、上記組み立て基準軸(１６)上に配置された上記この発明のレンズチルト検出装置(１)によって、上記組み立て基準軸(１６)に対する上記光学ユニット(８)におけるレンズユニットのチルト量を測定するレンズチルト量測定工程と、
上記測定された上記撮像センサ(１５)のチルト量と上記レンズユニットのチルト量とが同じになるように、上記撮像センサ(１５)のチルト量と上記レンズユニットのチルト量との何れか一方を修正するチルト量修正工程と、
上記撮像センサ(１５)と上記光学ユニット(８)との相対的な位置を調整する相対的位置調整工程と
を備えたことを特徴としている。

上記構成によれば、上記チルト量修正工程において、上記測定された撮像センサ(１５)のチルト量と上記レンズユニットのチルト量とが同じになるように、上記撮像センサ(１５)のチルト量と上記レンズユニットのチルト量との何れか一方を修正するので、上記撮像センサ(１５)に対して上記レンズ(Ｌ1)が傾斜しないように調整することができる。したがって、カメラモジュール組み立て時において、上記光学ユニット(８)に上記撮像センサ(１５)を組付調整する場合の組付精度を向上することができ、所望の性能を有するカメラモジュールを提供することができるのである。

１…レンズチルト検出装置、
２…リング光源、
３…撮像カメラ、
４…信号処理部、
５…画像処理部、
６…演算処理部、
７…表示部、
８…光学ユニット、
９…発光面、
１０…レンズ群、
１１…レンズホルダ、
１２…アクチュエータ、
１３…レンズユニット、
１４…ＣＣＤ、
１５…撮像センサ、
１６…組み立て基準軸、
１７…チルトセンサ、
１８…撮像チャート、
Ｌ1,Ｌ2,Ｌ3…レンズ、
Ｓ１,Ｓ３…レンズの上面、
Ｓ２,Ｓ４…レンズの下面、
Ｒ１,Ｒ２…リング像、
Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３,Ｐ４…リング像の中心点、
Ｗ…被写界深度、
ＡＰ…レンズホルダのアパーチャー、
Ｗ１,Ｗ２…レンズホルダの傾け方向。

Claims (6)

1. 複数のレンズ面を有するレンズユニットに照明光を照射する光源と、
   上記照明光の光軸上に配置されると共に、上記レンズユニットの複数のレンズ面の反射光によって生成される上記光源の少なくとも２つの結像画像を撮像する撮像カメラと、
   上記撮像カメラで撮像された上記複数の結像画像の夫々の中心位置における互いの相対的なずれ量に基づいて上記レンズユニットのチルト量とチルト方向とを検出するチルト検出部と
   を備えたことを特徴とするレンズチルト検出装置。
2. 請求項１に記載のレンズチルト検出装置において、
   上記光源の照明光は、点対象の照明光である
   ことを特徴とするレンズチルト検出装置。
3. 請求項２に記載のレンズチルト検出装置において、
   上記光源の照明光は、リング状照明光である
   ことを特徴とするレンズチルト検出装置。
4. 光源からの照明光を、複数のレンズ面を有するレンズユニットに照射する工程と、
   上記レンズユニットにおける複数のレンズ面の反射光によって生成される複数の像を、上記照明光の光軸上に配置された撮像カメラで撮像する工程と、
   上記撮像カメラで撮像された上記複数の像のうちの１つの像である第１の像の中心位置を、チルト検出部によって求める工程と、
   上記撮像カメラで撮像された上記複数の像のうちの上記第１の像とは異なる少なくとも１つの像の中心位置を、上記チルト検出部によって求める工程と、
   上記第１の像の中心位置と上記第１の像とは異なる少なくとも１つの像の中心位置とに基づいて、上記レンズユニットの上記光軸に対するチルト量を、上記チルト検出部によって算出する工程と
   を含むことを特徴とするレンズチルト検出方法。
5. 請求項４に記載のレンズチルト検出方法において、
   上記光源の照明光は、リング状照明光である
   ことを特徴とするレンズチルト検出方法。
6. カメラモジュール用の撮像センサを組立て装置にセットし、上記組み立て装置における組み立て基準軸上に配置されたチルトセンサで、上記組み立て基準軸に対する上記撮像センサのチルト量を測定する撮像センサチルト量測定工程と、
   少なくとも１つのレンズを有するカメラモジュール用の光学ユニットを上記組立て装置にセットし、上記組み立て基準軸上に配置された請求項１から請求項３までの何れか一つに記載のレンズチルト検出装置によって、上記組み立て基準軸に対する上記光学ユニットにおけるレンズユニットのチルト量を測定するレンズチルト量測定工程と、
   上記測定された上記撮像センサのチルト量と上記レンズユニットのチルト量とが同じになるように、上記撮像センサのチルト量と上記レンズユニットのチルト量との何れか一方を修正するチルト量修正工程と、
   上記撮像センサと上記光学ユニットとの相対的な位置を調整する相対的位置調整工程と
   を備えたことを特徴とするカメラモジュール組み立て方法。

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