專利名稱：焦點調(diào)整方法、焦點調(diào)整裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種焦點調(diào)整方法、焦點調(diào)整裝置。
背景技術：
專利文獻1特開2002-267923號公報在各種圖像輸入裝置中，必須進行CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合裝置)等攝像元件和透鏡單元的焦點調(diào)整，特別是在照相機模塊的制造中，該焦點調(diào)整是重要的工序。照相機模塊是將安裝有CCD等攝像元件的基板和攝像用的透鏡單元一體化的部件，它不但安裝在數(shù)字照相機，還被安裝在帶有照相機功能的各種便攜式電子設備(移動電話、便攜式PC、PDA等)中。在制造該照相機模塊時，將透鏡單元的焦點調(diào)整并保持在攝像元件的攝像面上，在進行了焦點調(diào)整的狀態(tài)下將透鏡單元和攝像元件基板一體化固定。
在這樣的照相機模塊的制造中，作為對透鏡單元進行焦點調(diào)整的方法，優(yōu)選不僅能將攝像面的中心部分，也能使攝像面的四角全都成為聚焦狀態(tài)的方法，另外，進行使在遠離透鏡的位置上的被攝體能夠在攝像面上成像的焦點調(diào)整。因此，以往，使用在中央和四角具有圖(chart)部的測試圖，在掃描透鏡單元同時拍攝該測試圖，對按各圖部的圖的像算出該攝像的MTF，由此檢測出最佳焦點位置(參照上述專利文獻1)。
近年來安裝在便攜式電子設備上的照相機模塊，最好為小型且能夠拍攝高度精細的圖像，多采用具有高分辨率的攝像元件。并且，對于這樣具有高分辨率的攝像元件，為了使以往的利用MTF的焦點調(diào)整達到適當?shù)木炔M足前述的要求，就不得不將測試圖放大并使其距透鏡單元相當大的距離。實際上，對于2百萬像素等級的攝像元件，在進行焦點調(diào)整時，在2m大小的測試圖距離透鏡單元2m的狀態(tài)下進行調(diào)整作業(yè)。由此產(chǎn)生了如下問題包含了保持測試圖的機構等用于焦點調(diào)整的裝置變得龐大，需要大的作業(yè)空間。另外，雖有基于攝像元件的檢測光量的簡易的焦點調(diào)整方法等，但與前述的利用MTF的焦點調(diào)整方法相比存在如下問題精度變差，另外不能夠?qū)z像面整體進行充分的聚焦狀態(tài)的評價。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以處理這樣的問題作為課題的一例。即，本發(fā)明的目的為在照相機模塊等中的焦點調(diào)整方法和焦點調(diào)整裝置，可達到與以往的MTF的焦點調(diào)整相同的精度和可對攝像面整體進行焦點調(diào)整評價；對遠距離處的被攝體可以進行良好的聚焦；還可以使用于焦點調(diào)整的裝置小型化。
為了達成該目的，本發(fā)明至少具有以下各獨立權利要求的結構。
(權利要求1)一種相對攝像元件的攝像面調(diào)整透鏡單元的焦點位置的焦點調(diào)整方法，其特征在于，具有以下步驟將一束平行光激光束照射到所述透鏡單元的中央部分，使其在所述攝像面的中央附近聚光，并且將多束平行光激光束傾斜照射到所述透鏡單元的中央部分，使其在所述攝像面的周圍附近聚光；計測由所述平行光激光束的聚光在所述攝像面上形成的多個光束點的面積；根據(jù)所述多個光束點的面積調(diào)整所述透鏡單元相對所述攝像面的距離和姿態(tài)中的一方或兩方。
(權利要求5)一種相對于攝像元件的攝像面調(diào)整透鏡單元的焦點位置的焦點調(diào)整裝置，其特征在于，具有激光束照射裝置，其將一束平行光激光束照射到所述透鏡單元的中央部分，使其在所述攝像面的中央附近聚光，并且將多束平行光激光束傾斜照射到所述透鏡單元的中央部分，使其在所述攝像面的周圍附近聚光；光束點面積計測裝置，其通過對所述攝像元件的輸出進行圖像處理，來計測由所述平行光激光束的聚光在所述攝像面上聚光形成的多個光束點的面積；透鏡單元調(diào)整裝置，其能夠根據(jù)所述光束點面積計測裝置的計測結果，調(diào)整所述透鏡單元相對于所述攝像面的距離和姿態(tài)中的一方或兩方。


圖1是表示本發(fā)明的一實施方式的焦點調(diào)整裝置的說明圖。
圖2是表示實施方式的焦點位置調(diào)整裝置的監(jiān)視器裝置的顯示方式的一例的說明圖。
圖3是表示本發(fā)明的其他實施方式的說明圖。
圖4是表示本發(fā)明的實施例的說明圖。
符號說明1攝像元件；1A攝像面；2透鏡單元；3半反射鏡；4反射鏡；10基板；11激光束照射部(激光束照射裝置)；12光束點面積計測部(光束點面積計測裝置)；12A圖像取入部；12B運算處理裝置；12C監(jiān)視器裝置(監(jiān)視器裝置)；13透鏡單元調(diào)整部(透鏡單元調(diào)整裝置)；L1～L5激光光源；C1～C5準直透鏡；LB1～LB5平行光激光束；s1～s5光束點。
具體實施例方式
下面參照

本發(fā)明的實施方式。圖1是表示本發(fā)明的一實施方式的焦點調(diào)整裝置的說明圖。本發(fā)明的實施方式的焦點調(diào)整裝置具有激光束照射部(激光束照射裝置)11；光束點面積計測部(光束點面積計測裝置)12；透鏡單元調(diào)整部(透鏡單元調(diào)整裝置)13，該焦點調(diào)整裝置相對于攝像元件1的攝像面1A調(diào)整透鏡單元2的焦點位置。
激光束照射部11將1束平行光激光束LB1照射到透鏡單元2的中央部分使其在攝像面1A的中央附近聚光，并且將多束平行光激光束LB2～LB5傾斜照射到透鏡單元2的中央部分，使其在攝像面1A的周圍附近聚光。為了形成平行光激光束LB2～LB5，該激光束照射部11具備激光光源L1～L5和使從該激光光源L1～L5出射的激光光束變?yōu)槠叫泄獾臏手蓖哥RC1～C5。
光束點面積計測部12通過對攝像元件1的輸出進行圖像處理，來計測由平行光激光束LB1～LB5的聚光在攝像面1A上形成的多個光束點s1～s5的面積。
具體地講，在該光束點面積計測部12中，來自攝像元件1的輸出被取入到具有攝像元件驅(qū)動器等的圖像取入部12A，其輸出被發(fā)送到具有圖像處理功能的運算處理裝置12B中，利用該運算處理12B進行計測光束點面積的圖像處理。另外，運算處理裝置12B上連接有監(jiān)視器裝置(監(jiān)視器裝置)12C，將利用運算處理裝置12B求出的光束點面積的計測結果逐次輸出到監(jiān)視器裝置12C的顯示畫面。
透鏡單元調(diào)整部13具有可以調(diào)整透鏡單元2相對于攝像面1A的距離和姿態(tài)中(透鏡的搖動)的一方或兩方的功能。當利用該透鏡單元調(diào)整部13進行調(diào)整時，對于所設定的平行光激光束L1～L5的狀態(tài)，所述光束點s1～s5的面積根據(jù)調(diào)整而變化，但是在光束點面積計測部12中，可以在監(jiān)視器裝置12C上顯示與該調(diào)整對應的計測結果。
這樣，通過一邊用監(jiān)視器裝置12C確認光束點s1～s5的面積的計策結果，一邊進行透鏡單元調(diào)整部的調(diào)整操作，可以手動調(diào)整透鏡單元2的焦點位置。另外，在運算處理裝置12C上，也可以附加調(diào)整透鏡單元調(diào)整部13使計測結果最佳化的調(diào)整控制功能，根據(jù)來自該運算處理裝置12C的輸出自動調(diào)整透鏡單元調(diào)整部13。
下面說明使用了這樣的焦點調(diào)整裝置的焦點調(diào)整方法?；旧线M行焦點調(diào)整，使入射到透鏡單元2上的所有平行光激光束LB1～LB5在攝像面1A上聚光成點狀。這樣，可以設定透鏡位置，以成為無限遠處的被攝體成像于攝像面上的狀態(tài)。
具體地講，利用激光束照射部11，將1束平行光激光束LB1照射到透鏡單元2的中央部分，使其在攝像面1A的中央附近聚光，并且將4束平行光激光束LB2～LB5傾斜照射到透鏡單元2的中央部分，使其在攝像面1A的四角處聚光。
然后，利用光束點面積計測部12，計測由平行光激光束LB1～LB5的聚光在攝像面1A上形成的多個光束點s1～s5的面積，將該計測結果顯示在監(jiān)視器裝置12C的畫面上。
圖2表示其顯示方式的一例。該圖(a)是形成對應于攝像面1A的顯示畫面的區(qū)域，并在該區(qū)域顯示攝像面1A整體的輸出狀態(tài)的圖。這樣，在該顯示區(qū)域中，在中央顯示光束點s1的形成狀態(tài)，在其四角處顯示光束點s2～s5的形成狀態(tài)，所以可以目視確認光束點s2～s5的面積如何根據(jù)透鏡單元2的調(diào)整而變化。并且，在其上面用數(shù)值表示有對光束點s1～s5的面積的計測結果，由此，可以細致地比較各光束點s1～s5的面積。
該圖(b)是使透鏡單元2沿軸方向掃描，求出對應于透鏡位置(x)的各光束點s1～s5的面積(S)，將其變化做成曲線的圖。這樣可以掌握各光束點s1～s5的面積最小時的透鏡位置，所以據(jù)此可以進行透鏡單元2的調(diào)整。
此時，由于不能求出所有的光束點s1～s5的面積都最小的透鏡位置，所以進行透鏡單元2的調(diào)整，使得例如在攝像面1A的中央附近形成的光束點s1的面積變得更小、使在攝像面1A的周圍附近形成的多個光束點s2～s5的面積相互相等。特別是可以通過一邊對透鏡單元2的姿態(tài)進行三維調(diào)整(搖動調(diào)整)，一邊比較多個光束點s2～s5的面積，得到合適的透鏡單元2的姿態(tài)。
根據(jù)本實施方式的焦點調(diào)整裝置和焦點調(diào)整方法，由于可以將使用了激光束的高精度的平行光入射到透鏡單元2使透鏡的焦點位置與攝像面1A一致，所以可以高精度地進行使無限遠處的被攝體在攝像面1A上成像的焦點調(diào)整。另外，還可以進行不僅在攝像面1A的中央附近，而且在包含四角的周圍附近處也考慮了聚焦的透鏡定位。這樣，無需使裝置大型化，就可以執(zhí)行與以往進行的利用了MTF的焦點調(diào)整相同評價的焦點調(diào)整。
圖3是表示本發(fā)明的其他實施方式的圖。在圖1所示的例中，激光束照射部11由5個激光光源L1～L5和分別設于各光源上的準直透鏡C1～C5構成，但是這樣存在以下問題必須按各激光光源和各準直透鏡進行激光光源L1～L5和準直透鏡C1～C5的調(diào)整，為了得到高精度的平行光必須精密地進行該調(diào)整，所以在初始設定時需要時間和工夫。
為了消除該問題，在圖3所示的實施方式中，至少設有一個使激光光源L23的出射光形成多束平行光激光束的的光束分支裝置。即，在該實施方式中，用準直透鏡C23將來自一激光光源L23的出射光變成平行光，用半反射鏡3將其分束，利用反射鏡4使一束反射作為所述平行光激光束LB2入射到透鏡單元2，將另一束作為所述平行光激光束LB3使其入射到透鏡單元2。
根據(jù)這種具有光束分支裝置的實施方式，可以獲得與前述的實施方式相同的作用，而且，可以減少激光光源的數(shù)量的同時，可以減少激光光源和準直透鏡的調(diào)整。這樣，具有使初始設定變得容易的好處。
圖4是表示采用前述的焦點調(diào)整方法進行照相機模塊的制造的實施例的圖。照相機模塊是使定位透鏡單元2的透鏡架20一體成型于安裝有CCD或CMOS之類的攝像元件1的基板而得到的。其中，在透鏡架20上除了透鏡單元2以外還預先組裝有具有開口部21a的可變光闌21和光學濾鏡22。
首先，如該圖(a)所示，在透鏡架20的上面吸附有所述透鏡單元調(diào)整部13中的透鏡單元保持具13A，以保持透鏡架20。另外，在安裝有攝像元件1的基板10上在粘接位置涂有紫外線固化型粘接劑30。
其次，如該圖(b)所示，使保持在透鏡單元保持具13A上的透鏡架20移動至基板10上的粘接位置，在該狀態(tài)下，經(jīng)由透鏡單元保持具13A或可變光闌21的開口21a，入射前述的平行光激光束LB1～LB5。并且，監(jiān)視所述光束點s1～s5的面積，同時使透鏡單元保持具13A在上下或搖動方向移動來檢測透鏡單元2的焦點位置。
檢測出最佳的焦點位置后，立即固定透鏡單元保持具13A，向粘接劑30照射紫外線，使粘接劑30固化，將透鏡架20固定在基板10上。這樣，可以得到進行了適當?shù)慕裹c調(diào)整的照相機模塊。
根據(jù)這樣的實施例，可以進行能夠正確地檢測相對于無限遠處的被攝體的焦點位置的焦點調(diào)整，另外，可以對攝像元件1的攝像面1A整體進行適當?shù)木劢?。此外，在對分辨率高的攝像元件1進行焦點調(diào)整時，也可以節(jié)省焦點調(diào)整的作業(yè)空間。
權利要求
1.一種相對攝像元件的攝像面調(diào)整透鏡單元的焦點位置的焦點調(diào)整方法，其特征在于，具有以下步驟將一束平行光激光束照射到所述透鏡單元的中央部分，使其在所述攝像面的中央附近聚光，并且將多束平行光激光束傾斜照射到所述透鏡單元的中央部分，使其在所述攝像面的周圍附近聚光；計測由所述平行光激光束的聚光在所述攝像面上形成的多個光束點的面積；根據(jù)所述多個光束點的面積，調(diào)整所述透鏡單元相對于所述攝像面的距離和姿態(tài)中的一方或兩方。
2.根據(jù)權利要求1所述的焦點調(diào)整方法，其特征在于，通過對所述攝像元件的輸出進行圖像處理，來計測所述多個光束點的面積。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的焦點調(diào)整方法，其特征在于，對所述透鏡單元進行調(diào)整，使得在所述攝像面的中央附近形成的光束點的面積變小、在所述攝像面的周圍附近形成的多個光束點的面積相互相等。
4.根據(jù)權利要求1至3中的任意一項所述的焦點調(diào)整方法，其特征在于，在所述攝像面的周圍附近聚光的多束平行光激光束由在所述攝像面的四角聚光的4束激光束構成。
5.一種相對攝像元件的攝像面調(diào)整透鏡單元的焦點位置的焦點調(diào)整裝置，其特征在于，具有激光束照射裝置，其將一束平行光激光束照射到所述透鏡單元的中央部分，使其在所述攝像面的中央附近聚光，并且將多束平行光激光束傾斜照射到所述透鏡單元的中央部分，使其在所述攝像面的周圍附近聚光；光束點面積計測裝置，其通過對所述攝像元件的輸出進行圖像處理，來計測由所述平行光激光束的聚光在所述攝像面上形成的多個光束點的面積；透鏡單元調(diào)整裝置，其能夠根據(jù)所述光束點面積計測裝置的計測結果，調(diào)整所述透鏡單元相對于所述攝像面的距離和姿態(tài)中的一方或兩方。
6.根據(jù)權利要求5所述的焦點調(diào)整裝置，其特征在于，所述光束點面積計測裝置具有監(jiān)視器裝置，該監(jiān)視器裝置顯示對應于所述透鏡調(diào)整裝置的調(diào)整的所述計測結果。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的焦點調(diào)整裝置，其特征在于，具有調(diào)整所述透鏡單元調(diào)整裝置以使所述計測結果最佳化的調(diào)整控制裝置。
8.根據(jù)權利要求5至7中的任意一項所述的焦點調(diào)整裝置，其特征在于，所述激光束照射裝置具有激光光源和使從該激光光源出射的激光束變?yōu)槠叫泄獾臏手蓖哥R。
9.根據(jù)權利要求5至8中的任意一項所述的焦點調(diào)整裝置，其特征在于，所述激光束照射裝置具有由至少1個激光光源的出射光形成所述多束平行光激光束的光束分支裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種焦點調(diào)整方法和焦點調(diào)整裝置?？傻玫脚c利用MTF的焦點調(diào)整相同的精度和對攝像面整體的焦點調(diào)整評價，可將用于焦點調(diào)整的裝置小型化。焦點調(diào)整裝置具有激光束照射部、光束點面積計測部、透鏡單元調(diào)整部。激光束照射部將一束平行光激光束照射到透鏡單元的中央部分，使其在攝像面的中央附近聚光，并且將多束平行光激光束傾斜照射到透鏡單元的中央部分，使其在攝像面的周圍附近聚光。光束點面積計測部通過對攝像元件的輸出進行圖像處理，來計測由平行光激光束的聚光在攝像面上形成的多個光束點的面積。透鏡單元調(diào)整部能夠調(diào)整透鏡單元相對于攝像面的距離和姿態(tài)中的一方或兩方。
文檔編號G02B7/04GK1673792SQ20051005890
公開日2005年9月28日 申請日期2005年3月24日 優(yōu)先權日2004年3月24日
發(fā)明者宮田靖久, 中橋正洋, 金久保光弘 申請人:日本先鋒公司, 日本先鋒自動化公司