摄像模块和调整装置的制作方法

专利名称：摄像模块和调整装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及摄像模块和调整装置，具体涉及由透镜单元和摄像电路 单元构成的所谓的摄像模块和该摄像模块的调整装置。
背景技术：
数字照相机等摄像装置由多个单元的组合构成。其中，特别是将透 镜单元和摄像电路单元复合后的摄像模块是摄像装置的主要部分。近年， 该摄像模块单体也成为交易对象。另外，近年来数字照相机的小型化取得进展，针对摄像模块，小型 化的要求也有所增强，提出了将摄像元件封装及其周边电路封装有效地配置在安装基板上的技术(例如，参照专利文献1和专利文献2)。并且， 在以摄像模块单体进行交易的情况下，需要将透镜单元和摄像电路单元 合为一体，并针对两者的摄像模块的匹配性来确保精度。在专利文献3 中作了这样的公开，即为了实现总体具有高光学性能的摄像模块，使 用摄像元件检测表示摄影光学系统的光学性能的参数值，根据该检测值 使摄像元件的位置平行于光轴移动。专利文献1日本特开2003—219227号公报专利文献2日本特开2005—085976号公报专利文献3日本特开2000 — 050146号公报 如上所述，关于摄像模块的小型化，进行了各种提案，而作为摄像 系统的电路，除了摄像元件以外还需要摄像元件驱动电路、模拟信号处 理电路、AD转换电路等各种电路。因此，在将各个IC封装配置在基板 上的现有安装方法中，基板面积增大，摄像模块的小型化困难。并且， 当在摄像模块组装后的检査中摄像元件的像素有缺陷时，废弃摄像模块， 产生浪费。本发明正是鉴于上述情况而完成的，本发明的目的在于，提供一种 包括从摄影光学系统到摄像元件在内整体具有高性能且小型的摄像模块 和调整装置。为了达到上述目的，第1发明的摄像模块是使透镜单元和摄像电路 单元一体化的摄像模块，其中，上述摄像电路单元具有将被摄体像作为 数字图像数据输出的单一摄像元件封装，该摄像元件封装包含摄像元件，其具有用于对被摄体像进行光电转换的多个像素；A/D转换电路， 其对该摄像元件的输出信号进行数字转换；存储电路，其存储上述摄像 元件的上述多个像素中的输出异常值的像素的位置信息；以及内插电路， 其根据存储在上述存储电路内的信息，对上述A/D转换电路的输出对应 的像素输出利用其周边像素的输出进行内插。第2发明的摄像模块，在上述第l发明中，上述存储电路是非易失 性存储器。并且，第3发明的摄像模块，在上述第l发明中，上述存储电路存 储输出上述异常值的像素的缺陷种类，上述内插电路根据上述缺陷种类 决定内插运算。而且，第4发明的可与摄像模块连接的调整装置，在上述第1发明 中，能使上述存储电路存储上述异常输出像素的位置信息。为了达到上述目的，第5发明的摄像模块是使透镜单元和摄像电路 单元一体化的摄像模块，其中，上述摄像电路单元具有将被摄体像作为 数字图像数据输出的单一摄像元件封装，该摄像元件封装包含摄像元 件，其具有用于对被摄体像进行光电转换的多个像素；A/D转换电路， 其对该摄像元件的输出信号进行数字转换；以及内插电路，其对该A/D 转换电路的输出中的表示异常值的像素输出利用其周边像素的输出进行 内插。为了达到上述目的，第6发明的摄像模块是使透镜单元和摄像电路 单元一体化的摄像模块，其中，上述摄像电路单元具有将被摄体像作为数字图像数据输出的单一摄像元件封装，该摄像元件封装具有摄像元 件，其对上述被摄体像进行光电转换并输出图像信号；A/D转换电路， 其对上述图像信号进行数字转换；存储电路，其存储用于校正上述摄像 元件的缺陷的各缺陷的校正数据；以及校正电路，其根据存储在该存储 电路内的上述校正数据，校正上述A/D转换后的图像信号。第7发明的摄像模块，在上述第6发明中，上述校正数据是表示上 述存在缺陷的像素的位置的信息。并且，第8发明的摄像模块，在上述第6发明中，该摄像模块具有 用于使上述被摄体像成像的透镜单元，上述存储电路存储用于校正上述 透镜单元内的摄影光学系统的不良状态的光学校正数据，上述校正电路 输出根据上述光学校正数据校正摄影光学系统的不良状态后的图像数 据。为了达到上述目的，第9发明的摄像模块的调整装置是使透镜单元 和摄像电路单元一体化的摄像模块的调整装置，该调整装置具有校正 数据运算单元，其根据配置在上述摄像电路单元内的对被摄体像进行光 电转换的摄像元件的输出，检测由上述摄像电路单元内的上述摄像元件 的缺陷或上述透镜单元内的摄影光学系统的不良状态引起的、上述摄像 元件的输出的异常值，求出用于对上述缺陷或不良状态进行校正的校正 数据；以及发送单元，其将由该校正数据运算单元求出的上述校正数据 发送给上述摄像模块内的存储电路。根据本发明，由于存储摄像元件的多个像素中的输出异常值的像素 的位置信息，并根据该存储的信息校正摄像元件的输出，因此，可提供 一种包括从摄影光学系统到摄像元件在内整体具有高性能且小型的摄像 模块和调整装置。


图1是示出本发明的一个实施方式的摄像模块的概略的外观立体图。图2是构成本发明的一个实施方式的摄像模块的一部分的摄像部的分解立体图。图3是本发明的一个实施方式的摄像元件单元的剖面图。图4是本发明的一个实施方式的摄像模块和调整装置的电路图。图5是示出将本发明的一个实施方式的摄像模块安装在调整装置上的状态的外观立体图。图6是示出本发明的一个实施方式的摄像模块的组装工序的工序图。图7是示出本发明的一个实施方式的摄像模块的调整动作的流程图。图8是示出本发明的一个实施方式的摄像模块的调整动作中的内插 数据概念的图，(A)示出像素缺陷的例子，(B)是示出有灰尘/伤痕的例 子的图。图9是示出装入了本发明的一个实施方式的摄像模块的设备中的内 插动作的流程图。 符号说明1:摄像电路单元；2:透镜镜筒单元；2a:透镜镜筒；2b:摄影光 学系统；2C:聚焦用马达；2d:变焦用马达；4:光量调节机构；5:光 量调节机构；6:透镜位置检测机构；7:透镜驱动机构；10:基座；10x: 开口窗；11:第l移动框；llc:第l卡合部；lld:第l检测部；lie: 第l切口部；12:第l定位用引导轴；13:第l施力弹簧；14:第l驱 动机构部；15:第1马达；16:第1小齿轮；17:第1齿轮；18:第1 导螺杆；19:第l螺母；19a:旋转限制部；20:第1驱动部压板；21a: 螺钉；21b:螺钉；22:第l旋转停止用引导轴；24:第1位置检测传感 器；31:第2移动框；31c:第2卡合部；31d:第2检测部；31e:第2 切口部；31x:开口窗；32:第2定位用引导轴；33:第2施力弹簧；34: 第2驱动机构部；35:第2马达；36:第2小齿轮；37:第2齿轮；38: 第2导螺杆；39:第2螺母；39a:旋转限制部；40:第3驱动部压板； 41a:螺钉；41b:螺钉；42:第2旋转停止用引导轴；43:第2旋转施 力弹簧；44:第2位置检测传感器；50:摄像元件单元；51:摄像元件部；52:挠性印刷基板；54:密封构件；55:低通滤光器/红外滤光器； 56:遮光片；57: LPF压板；61:摄像元件；62:第1电路基板；63: 第2电路基板；64a:间隔物；64b:间隔物；65:接合线；66:插入物； 67:电极；68:玻璃盖；69:封装；80:可动单元；100:摄像模块；201: 模拟信号处理电路；202: A/D转换电路；203:临时存储器；204:内插 电路；205:存储电路；206:摄像元件驱动电路；211:第1、第2位置 检测传感器；213:第l、第2驱动机构；215:抖动传感器；216:抖动 校正运算电路；217:抖动校正驱动电路；300:调整装置；301:顺序控 制器(CPU); 303:数据总线；311:图像处理电路；313: SDRAM控制 电路；315: SDRAM; 317:输入输出电路；319:开关检测电路；321: 键盘装置；323:视频信号输出电路；325:液晶监视器驱动电路；327: 液晶监视器；331:测定图；333:背光源；351:黑点；352:黑点；353: 黑面；354:黑线；355:黑线。
具体实施方式
以下，根据附图对使用应用了本发明的摄像模块及其调整装置的优 选实施方式进行说明。本实施方式的摄像模块具有焦距可变的摄影光 学系统、对由该摄影光学系统所成像的被摄体像进行光电转换的摄像元 件、以及用于对从该摄像元件所输出的图像信号进行处理的电路。并且 该摄像模块还具有检测抖动量和方向的抖动检测传感器、以及用于根 据该传感器的输出去除抖动影响的图像抖动校正装置。而且，与该摄像 模块组合使用的调整装置根据从摄像元件的各像素所输出的图像信号， 检测像素缺陷等的存在与否、摄影光学系统的伤痕或者附着在摄影光学 系统上的灰尘，并把用于电校正图像信号的校正数据写入到摄像模块内 的存储电路中。图1是从摄影透镜侧观察本发明的实施方式的数字照相机的摄像模 块100的外观立体图。摄像模块100由具有图像抖动校正功能的摄像电 路单元1和透镜镜筒单元2构成。透镜镜筒单元2由以下等构成，艮口摄影光学系统2b，其由多个光学要素(optical element)构成，使被摄体像成像；透镜镜筒2a，其由可将该摄影光学系统2b朝沿其光轴的方向自 由移动地保持的多个镜筒等构成；聚焦用马达2c，其用于驱动该透镜镜 筒2a中的保持焦点调节用的光学系统的镜筒；变焦用马达2d，其用于驱 动透镜镜筒2a中的保持进行焦距变更动作的光学系统的镜筒；机构部， 其使聚焦用马达2c和变焦用马达2d与各对应的镜筒连接并传递驱动力； 以及光量调节机构，其包含调节被摄体光量的光圈或ND滤光器。通过将摄像电路单元1组装到该透镜镜筒单元2上来构成摄像模块 100。在该情况下，作为摄像电路单元1的基本构成构件的基座10被固 定设置在透镜镜筒单元2的基座部上。此时，透镜镜筒单元2和摄像电 路单元1的位置关系为，透镜镜筒单元2的摄影光学系统2b的光轴与摄 像元件部51 (参照图2)内的摄像元件61 (参照图4)的受光面的中心 点大致一致，而且摄影光学系统2b的光轴与摄像元件部51的受光面正父。下面，使用图2对摄像电路单元1的结构进行详述。该摄像电路单 元1主要由以下构成，即基座10、第1移动框11、第2移动框31、第 1驱动机构部14、第2驱动机构部34以及摄像元件单元50。基座10是 基本构成构件，第1移动框11可位移地被支撑在基座10上，第2移动 框31可位移地被支撑在第1移动框11上。摄像元件单元50被支撑在第 2移动框31上并具有摄像元件部51。如图3所示，在摄像元件部51内 设置有摄像元件61。第1驱动机构部14由驱动源和驱动机构构成，该驱 动源和驱动机构被固定设置在基座10上，用于使将第l移动框ll、第2 移动框31和摄像元件单元50组装后的状态的组装单元(以下将该组装 单元称为可动单元)80朝第1方向(图2中的沿箭头Y的方向)位移。 并且，第2驱动机构部34由驱动源和驱动机构构成，该驱动源和驱动机 构被固定设置在基座10上，用于使第2移动框31和摄像元件单元50朝 第2方向(图2中的沿箭头X的方向)位移。上述基座IO是在大致中央部分具有开口窗10x的框状构件，固定设 置有第1驱动机构部14和第2驱动机构部34。这里，第1驱动机构部 14配置在基座14的上侧，第2驱动机构部34配置在从配置有第1驱动机构部14的区域沿第1方向(图2中的沿箭头Y的方向)延长的区域附近。第1驱动机构部14由以下等构成，即第1马达15，其使用螺钉21a固定设置在基座10的规定部位，用于驱动第1移动框；第1小齿轮 16，其固定设置在该第1马达15的旋转轴的一端；第1齿轮17，其与该 第1小齿轮16啮合；第1导螺杆18，其被轴支撑在该第1齿轮17的同 轴上并由第1马达15驱动；以及第1螺母19，其通过该第1导螺杆18 的旋转而沿第1方向位移。并且，在第1驱动机构部14的各构成构件配 设于基座10的规定部位的状态下，第1驱动部压板20使用螺钉21b固 定设置，以便从外侧覆盖这些构成构件。另外，第1螺母19在其大致中央部分形成有与第1导螺杆18啮合 的阴螺纹部，并且具有旋转限制部19a，该旋转限制部19a通过与第1移 动框11的规定卡合部位卡合，伴随第1导螺杆18的旋转，限制第1螺 母19自身旋转。并且，第1导螺杆18的一端部可自由转动地被轴支撑 在第1驱动部压板20上，而且另一端部可自由转动地被轴支撑在基座10 的固定部上。因此，根据该结构，当第1马达15被驱动时，第1小齿轮 16转动，第1导螺杆18经由与该第1小齿轮16啮合的第1齿轮17朝相 同方向转动。伴随第1导螺杆18的转动，第1螺母19朝第1方向(图2 的Y方向)移动。在组装有摄像电路单元1的状态下，第1驱动机构部14的第1螺母 19配设成与第1移动框11的第1卡合部llc的内侧部抵接卡合。并且， 在第1卡合部llc上形成断面为大致C字形状的第1切口部lle。该第1 切口部lle设置成在确保第1卡合部llc与第1螺母19的抵接的同时， 使第1导螺杆18不会干扰。另外，当从正面侧观察摄像电路单元1时， 第1螺母19与第1卡合部llc卡合的位置配置在第1施力弹簧13和第1 定位用引导轴12之间的区域内。在第1驱动机构部14的附近，第1位置检测传感器24固定设置在 基座10的规定的固定部上。对应于该第1位置检测传感器24的传感器 部，在第1移动框11侧设置有第1检测部lld。伴随第1移动框11的移动，第l检测部lld通过第l位置检测传感器24的传感器部。由此，第 1位置检测传感器24可检测第1移动框11的移动。第2驱动机构部34基本上具有与上述第1驱动机构部14相同的结 构，并由以下等构成，即第2马达35，其使用螺钉41a固定设置在基 座10的规定部位，用于驱动第2移动框31;第2小齿轮36，其固定设 置在该第2马达35的旋转轴的一端；第2齿轮37，其与该第2小齿轮 36啮合；第2导螺杆38，其被轴支撑在该第2齿轮37的同轴上并由第2 马达驱动；以及第2螺母39，其与该第2导螺杆38啮合，通过该第2导 螺杆38的旋转而沿第2方向(图2的X方向)位移。并且，在第2驱动 机构部34的各构成构件配设于基座10的规定部位的状态下，第2驱动 部压板40使用螺钉41b固定设置，以便从外侧覆盖这些构成构件。另外，第2螺母39在其大致中央部分形成有与第2导螺杆38啮合 的阴螺纹部，并且在外周缘部的一部分上具有旋转限制部39a，该旋转限 制部39a通过与基座10的卡合部位卡合，伴随第2导螺杆38的旋转来 限制第2螺母39自身旋转。并且，第2导螺杆38的一端部可自由转动 地被轴支撑在第2驱动部压板40上。并且，另一端部可自由转动地被轴 支撑在基座10的固定部上。因此，根据该结构，当第2马达35被驱动 时，第2小齿轮36转动，第2导螺杆38经由与该第2小齿轮36啮合的 第2齿轮37朝相同方向转动。伴随第2导螺杆38的转动，第2螺母39 朝第2方向(图2的X方向)移动。在组装有摄像电路单元1的状态下，第2驱动机构部34的第2螺母 39配设成与跟第2移动框31 —体配设的卡合构件45的第2卡合部31c 的内侧部分抵接卡合。第2卡合部31具有断面为大致U字形状并形成为 朝第l方向(图2的Y方向)延伸的第2切口部31e。该第2切口部31e 设置成当第2移动框31伴随第1移动框11沿第1方向的位移而沿相同 方向位移时，第2卡合部31和第2螺母39沿相同方向(第l方向)使 得抵接位置发生位移。此时，设置第2卡合部31e是为了在确保两者(第 2卡合部31c和第2螺母39)的抵接状态的同时，使第2导螺杆38不干 扰第2卡合部31c。i第2切口部31e配置成包围第2导螺杆38，而且形成为朝第1方向 (图2的Y方向)延伸。并且，第2切口部31e的切口量被设定为比第 1移动框11沿第1方向的移动量大。并且，第2卡合部31c和第2螺母 39配置在使配置有第1驱动机构部14的区域朝第1方向延长的区域附近。在第2驱动机构部34的附近，第2位置检测传感器44固定设置在 基座10的规定的固定部上。对应于该第2位置检测传感器44的传感器 部，在第2移动框31侧设置有第2检测部31d。并且，伴随第2移动框 31的移动，第2检测部31d通过第2位置检测传感器44的传感器部，第 2位置检测传感器44可检测第2移动框31的移动。如上所述，第1移动框11是在大致中央部分具有开口窗llx的框状 构件，可位移地支撑在基座10上。并且，第1移动框11沿着与摄像元 件部51的受光面平行的面内的第1方向(图2的Y方向)可位移地支撑 在基座10上。为了能进行这种位移，第1移动框11经由第1定位用引 导轴12和第1旋转停止用引导轴22沿第1方向可位移地支撑在基座10 上，该第1定位用引导轴12是第1定位用引导轴，是支撑第1移动框11 的支撑轴，该第1旋转停止用引导轴22是沿第1方向引导第1移动框11 并限制第1移动框11围绕第1定位用引导轴12转动的第1旋转停止用 引导轴。在第1移动框11和基座10之间悬架有第1施力弹簧13，该第1施 力弹簧13由紧縮性的螺旋弹簧等构成，对第1移动框11沿第1方向(图 2的Y方向)施力。该第1施力弹簧13在第1定位用引导轴12的附近， 沿着靠第1旋转停止用引导轴22的侧部排列配设成与第1定位用引导轴 12的长轴方向平行。并且，在第1旋转停止用引导轴22的附近配设有第 1旋转施力弹簧23，该第1旋转施力弹簧23由伸长性的螺旋弹簧等构成， 对第1移动框11沿第1方向施力，并在与摄像元件部51的受光面平行 的面内对第1移动框旋转施力。使第1施力弹簧13和第1旋转施力弹簧23的施力方向为大致相同 方向，针对第1定位用引导轴12将第1施力弹簧13和第1旋转施力弹 簧23 —起配置在第1旋转停止用引导轴22侧，从而对第1移动框11在与摄像元件部51的受光面平行的面内朝相同方向旋转施力。因此，可使 弓I导轴和其嵌合部之间的间隙有效地靠近一侧。第2移动框31是在大致中央部分具有开口窗31x的框状构件，可位 移地支撑在第1移动框11上。第2移动框31可与第1移动框11 一起沿 着与摄像元件部51的受光面平行的面内的第1方向(图2的Y方向)位 移，而且沿着与第1方向大致正交的面内的第2方向(图2的X方向) 可位移地支撑在第1移动框11上。因此，第2移动框31经由第2定位用引导轴32和第2旋转停止用 引导轴42沿第2方向可位移地支撑在第1移动框11上，该第2定位用 引导轴32是第2定位用引导轴，该第2旋转停止用引导轴42沿第2方 向(图2的X方向)引导设置在第1移动框11上的第2移动框31，并 限制第2移动框31围绕第2定位用引导轴32转动。在第2移动框31和基座10之间悬架有第2施力弹簧33，该第2施 力弹簧33由紧缩性的螺旋弹簧等构成，对第2移动框31沿第2方向(图 2的X方向)施力。该第2施力弹簧33在第2定位用引导轴32的附近 排列配设成与第2定位用引导轴32的长轴方向平行。并且，在第2旋转 停止用引导轴42的附近配设有第2旋转施力弹簧43，该第2旋转施力弹 簧43由伸长性的螺旋弹簧等构成，对第2移动框31沿第2方向施力， 并在与摄像元件部51的受光面平行的面内对第2移动框31旋转施力。 另外，由第1旋转施力弹簧23产生的旋转施加力的方向和由第2旋转施 力弹簧43产生的旋转施加力的方向被设定为相同方向。摄像元件单元50主要由以下构成，g卩摄像元件部51;挠性印刷 基板52，其安装有该摄像元件部51并与摄像元件部51连接；以及摄像 元件保持板53，其将该挠性印刷基板52保持在第2移动框31的背面侧。 并且，在摄像元件部51内的摄像元件61 (参照图3)的受光面的前面侧， 从受光面侧起配设有密封构件54、低通滤光器(LPF) /红外滤光器55、 遮光片56以及LPF压板57。这样构成的摄像元件单元50从摄像电路单 元1的背面侧装入。下面，对这样构成的摄像电路单元1的基本动作进行说明。当摄像模块100处于起动可使用状态，摄像电路单元1处于可动作状态，并且 为了执行摄像动作而操作了快门释放按钮等操作构件时，将此时的指示信号传递到摄像模块100的控制电路，控制电路开始自动焦点调节(AF) 动作、自动曝光(AE)动作等规定动作。在该动作开始时，当根据抖动传感器的输出生成了图像抖动校正控 制信号时，根据该信号驱动第1马达15和第2马达35。第1马达15的 驱动力使第1小齿轮16转动，第1小齿轮16经由第1齿轮17使第1导 螺杆18转动。此时，与第1导螺杆18螺合的第1螺母19由于其旋转限 制构件19a与基座10的卡合部位卡合而被限制自身的旋转。因此，伴随 第1导螺杆18的旋转，第1螺母19沿第1方向(图2的Y方向)移动。在第1螺母10上抵接有第1移动框11的第1卡合部llc，该两者的 抵接状态始终借助于第1施力弹簧13的施加力维持。在该状态下，进行 第1马达15的驱动控制，当第1螺母19沿第1方向(图2的Y方向) 移动时，第1移动框11在借助于第1施力弹簧13的施加力来维持第1 卡合部llc和第l螺母19的抵接状态的同时，朝第l方向移动。反之， 当第1螺母朝与第1方向相反的方向移动时，第1螺母19在克服第1施 力弹簧13的施加力而与第1卡合部llc抵接的同时按压第1卡合部llc。 由此，第l移动框ll朝与上述方向相反的方向移动。这样，通过第l马 达15的驱动控制，第1移动框11沿第1方向移动。另一方面，第2马达35的驱动力使第2小齿轮36转动，第2小齿 轮36经由第2齿轮37使第2导螺杆38转动。此时，与第2导螺杆38 螺合的第2螺母39由于其旋转限制部39a与基座10的卡合部位卡合而 被限制自身的旋转。因此，伴随第2导螺杆38的旋转，第2螺母39沿 第2方向(图2的X方向)移动。在第2螺母39上抵接有与第2移动框31 —体配设的卡合构件45的 第2卡合部31c，该两者的抵接状态始终借助于第2施力弹簧33的施加 力维持。在该状态下，进行第2马达35的驱动控制，当第2螺母39沿 第2方向(图2的X方向)移动时，第2移动框31在借助于第2施力弹 簧33的施加力来维持第2卡合部31c和第2螺母39的抵接状态的同时朝相同方向移动。并且，当第2螺母39朝相反方向移动时，第2移动框 31在借助于第2施力弹簧33的施加力来维持第2卡合部31c和第2螺母 39的抵接状态的同时朝相同方向移动。这样，通过对第2马达35进行驱 动控制，第2移动框31沿第2方向(图2的X方向)移动。另外，第2移动框31伴随第1移动框11沿第1方向的位移而沿相 同方向位移，此时，第2螺母39和第2卡合部31c在维持其抵接状态的 同时，伴随第l移动框ll的位移，沿相同的第l方向移动。gP，第2螺 母39和第2卡合部31c的抵接位置发生位移，伴随第2移动框31和第1 移动框ll朝第l方向的位移，第2卡合部31c也朝相同方向移动。在其 移动范围内，始终维持第2卡合部31c和第2螺母39的抵接状态。下面，使用图3对具有作为摄像元件封装的功能的摄像元件部51的 结构进行说明。摄像元件部51利用公知的系统内封装(Sip)技术，将这 里的基板/芯片进行层叠。 一般，当摄像元件的像素数增多时，具有如果 不加快传送速度则照相机的动作顺序就将变慢的问题。使用Sip技术可縮 短布线，因而即使动作时钟高速化也能减轻不需要的辐射。在对由摄影光学系统2b所成像的被摄体像进行光电转换的摄像元 件61的背面侧配置有间隔物64a。隔着该间隔物64a，在摄像元件61的 相反侧配置有第1电路基板62，该第1电路基板62包含由模拟信号处理 电路201、 A/D转换电路202、临时存储电路203以及摄像元件驱动电路 206等构成的各种电路。在该第1电路基板62的背面侧配置有间隔物64b， 隔着该间隔物64b，在第1电路基板62的相反侧配置有第2电路基板63， 该第2电路基板63包含内插电路204、存储电路205以及接口电路。将这些摄像元件61、第1电路基板62、第2电路基板63以及间隔 物64a、 64b进行层叠，并配置在摄像元件部51内的薄基板即插入物 (interposer) 66上。摄像元件61、第1电路基板62以及第2电路基板 63内的各电路元件分别经由接合线65和电极67与外部电路连接。各构 件的周围由封装69包围，并且在摄像元件61的受光面侧设置有玻璃盖 68，因而内部被保持在气密状态，可防止灰尘等的侵入。下面，使用图4对摄像模块100的主要电气结构进行说明。该摄像模块100是被装入到照相机(未作图示)内的装置，在装入到照相机内之前，安装调整装置300来进行调整动作。以下，对安装在该调整装置 300上的状态进行说明。在摄像模块100内的透镜镜筒单元2中，如上所述配置有摄影光学 系统2b，该摄影光学系统2b利用透镜驱动机构7进行焦点调节和焦距调 节。由该透镜驱动机构7所驱动的摄影光学系统2b的焦点位置和焦距由 透镜位置检测机构6检测，并被输出到后述的抖动校正运算电路216。在摄影光学系统2b的光路上配置有用于调节摄像元件61的受光光 量的光量调节机构4。作为光量调节机构4，使用可调节透射光量的ND 滤光器和光圈装置等。该光量调节机构4与光量调节机构5连接而被驱 动。另外，光量调节机构5和透镜驱动机构7从与摄像模块100组合的 调整装置300或照相机主体(未作图示)接收控制信号而被驱动。并且， 由透镜位置检测机构6所检测的焦点位置信息和焦距信息被输出到调整 装置300或照相机主体。在摄像模块100内的摄像元件单元50中，在摄影光学系统2b的光 路上配置有红外截止滤光器和低通滤光器55。低通滤光器是用于截止被 摄体像的高频分量并仅使低频通过的滤光器，并且红外截止滤光器是截 止红外光分量的滤光器。在红外截止滤光器和低通滤光器55的背后，在摄影光学系统2b的 光路上配置有摄像元件部51。在摄像元件部51内，如上所述配置有摄像 元件61，摄像元件61对被摄体像进行光电转换并输出模拟图像信号。作 为摄像元件61 ，使用CCD(Charge Coupled Device:电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体) 等的二维摄像元件。摄像元件61与摄像元件驱动电路206连接，该摄像元件驱动电路 206经由调整装置300内的输入输出电路317由顺序控制器(以下简称为 CPU) 301控制。摄像元件61对被摄体像进行光电转换，并把模拟图像 信号输出到模拟信号处理电路201。模拟信号处理电路201进行模拟图像信号的放大处理等，并输出到A/D转换电路202。 A/D转换电路202把模拟图像信号转换成数字，并把 该图像数据输出到SDRAM等临时存储器203，临时存储器203进行图像 数据的临时存储。存储在临时存储器203内的图像数据被输出到内插电 路204。如后所述，内插电路204使用存储在存储电路205内的内插数据来 对存储在临时存储器203内的图像数据进行内插运算处理，去除像素缺 陷等摄像元件61的缺陷、摄影光学系统的伤痕或附着灰尘等摄影光学系 统的不良状态，输出高画质的图像数据。内插电路204与存储电路205 连接，该存储电路205是用于存储在内插运算处理中使用的内插数据的 可电改写的例如EEPROM等非易失性存储器。在摄像电路单元1内设置有由上述第1驱动机构部14和第2驱动机 构部34构成的第1、第2驱动机构部213，摄像元件61在与摄影光学系 统2b的光轴正交的面内，由该第1、第2驱动机构部213朝第1和第2 方向(X方向和Y方向)驱动。由该第1、第2驱动机构部213所驱动 的摄像元件61的移动量由第1、第2位置检测传感器211检测。该第l、 第2位置检测传感器211由上述第1位置检测传感器24和第2位置检测 传感器44构成。在摄像电路单元1内配置有用于检测由摄影者抖动等引起的振动的 抖动传感器215，该抖动传感器215检测第1和第2方向(X方向和Y 方向)的移动量(旋转量)，并输出到抖动校正运算电路216。抖动校正 运算电路216根据来自抖动传感器215的抖动量信息和来自透镜位置检 测机构6的焦距信息来运算用于去除抖动影响的抖动校正量。抖动校正运算电路216的输出与抖动校正驱动电路217连接，根据 来自第l、第2位置检测传感器211的位置信息和来自输入输出电路317 的控制信号，把驱动控制信号输出到第l、第2驱动机构213。调整装置300是进行摄像模块100的各种调整动作的装置，作为调 整动作之一，从基于摄像元件61的输出的图像数据获得内插数据，该内 插数据是为了获得去除了像素缺陷等摄像元件61的缺陷、摄影光学系统 的伤痕或附着灰尘等摄影光学系统的不良状态的影响后的图像数据而使用的。在调整时，如图5所示，在摄像模块100内的摄影光学系统2b的前方配置测定图331，从背面使用背光源333对该测定图进行照明。在调整装置300内设置有用于进行调整装置300的顺序控制的CPU 301， CPU301与数据总线303连接。在该数据总线303上连接有图像处 理电路311、 SDRAM控制电路313、输入输出电路317、开关检测电路 319以及视频信号输出电路323 。输入输出电路317输入内插电路204的 输出，进行数字图像数据的数字放大(数字增益调整处理)、颜色校正、 伽马(Y)校正、对比度校正等各种图像处理。SDRAM 315与SDRAM控制电路313连接，通过该SDRAM控制电 路313的控制，临时存储从图像处理电路311所输出的图像数据。输入 输出电路317是用于向调整装置300内的CPU 301等电路以及摄像模块 内的各电路/机构发送控制信号/调整值/校正数据等、并输入焦距信息等各 种信息的电路。幵关检测电路319与键盘装置321连接，检测键输入。视频信号输 出电路323是用于在调整装置300进行调整动作时，输出根据摄像元件 61的输出而显示测定图331的图像、或者显示调整动作用的调整画面的 视频信号的电路。视频信号输出电路323的输出与液晶监视器驱动电路 325连接，通过液晶监视器驱动电路325被转换成液晶监视器327的驱动 信号，之后被输出到液晶监视器327。使用图6对这样构成的本实施方式的摄像模块100的组装工序进行 说明。首先，进行图3所示的结构的摄像元件部51的SIP安装(#1)。 接下来，把摄像元件部51安装在挠性印刷基板52上(#3)。并且，进行 摄像元件部51和挠性印刷基板52以外的可动单元80 (由固定设置在基 座IO上的第1移动框11和第2移动框31等构成)的组装(#5)。接下来，进行由上述摄像元件部51、挠性印刷基板52、可动单元 80等构成的摄像电路单元1的组装(#7)。并且，同时进行由摄影光学系 统2a、透镜驱动机构7等构成的透镜镜筒单元2的组装(#9)。之后，将 透镜镜筒单元2和摄像电路单元1进行组装(#11)，至此完成摄像模块 100的组装。当组装了摄像模块100时，接下来进行摄像模块100的调整动作，作为该调整动作之一，获得内插数据，该内插数据是为了获得去 除了像素缺陷等摄像元件61的缺陷、摄影光学系统伤痕或附着灰尘等摄 影光学系统的不良状态的影响后的图像数据而在进行内插运算时使用的 (#13)。在获得内插数据时，根据图像数据检测像素缺陷造成的像、灰 尘的像、伤痕的像等，求出它们的位置数据及其种类。使用图7的调整动作的流程图和图8的调整动作的概念图对图6的 #13的调整动作中的内插数据的取得进行说明。首先，如图5所示，将摄 像模块100与调整装置300连接。接下来，进行可动单元80的初始化(S101)。该初始化是通过驱动第1驱动机构部14和第2驱动机构部34， 使摄影光学系统2b的光轴和摄像元件部51的设计上的中心大致一致来 进行的。之后，作为测定图331，设置整面白色且无浓淡的白色图(S1Q"。 接下来，CPU 301指示摄像元件驱动电路206开始摄像动作，进行 图摄影(S105)。当摄影结束时，进行摄像数据的读出(S107)。此时， 摄像数据被暂时存储在临时存储器203内，之后经由内插电路204、图像 处理电路311等传送到调整装置300内的SDRAM315。之后，求出对白 色图进行了摄像的像素输出低于规定值的像素的位置，进行黑点坐标的 检测(S109)。白色图的摄像数据应是大致相同的值，然而当摄像元件61 或摄影光学系统有缺陷或不良状态时，该像素的输出为异常值，如图8(A)、 (B)所示，为黑点351、 352、黑面353、黑线354、 355。艮P，黑点351、 352是有像素缺陷的情况，在该情况下，仅有像素缺 陷的像素的输出下降，成为黑点。此时黑点的像素坐标在图8 (A)的例 子中检测出(Xl， Yl)禾B (X2， Y2)。黑面353是在摄影光学系统2b 中附着灰尘的情况，在该情况下，附着灰尘的部分的光量下降，因而像 素输出下降，成为黑面。此时覆盖黑面353的四方形的对角线的对角坐 标在图8 (B)的例子中检测出(Xl， Yl)禾n (X2， Y2)。黑线354是在摄影光学系统2b中有线状伤痕的情况，在该情况下， 沿伤痕光量下降，因而像素输出下降，成为黑线。此时黑线354的两端 坐标在图8 (B)的例子中检测出(Xl， Yl)禾n (X2， Y2)。黑线355 是摄像元件的读出线有缺陷的情况。即，在CCD等摄像元件的情况下，由于沿着线读出像素输出，因而当该读出线有缺陷时，沿着垂直线成为黑线。此时黑线355的两端坐标在图8 (B)的例子中检测出(Xl， Yl) 和(XI ， Y2)。当黑点坐标的检测结束时，接下来判别这些黑点坐标的种类(Slll)。 按照如下方式进行判别。在仅1像素的像素输出低于规定值的情况下， 判断为黑点351、 352那样的像素缺陷，赋予"l"作为判别数据。并且， 在邻接的多个像素输出低于规定值的情况下，判断为黑面353那样的由 灰尘引起的图像恶化，赋予"2"作为判别数据。而且，在沿着斜线像素 输出低于规定值的情况下，判断为黑线354那样的由伤痕引起的图像恶 化，赋予"3"作为判别数据。在沿着垂直线像素输出低于规定值的情况 下，判断为黑线355那样的读出线缺陷，赋予"4"作为判别数据。当步骤Slll的像素缺陷、灰尘、伤痕判定结束时，接下来进行存储 用数据的生成(S113)。该存储用的内插数据把在步骤S109中求出的黑 点坐标和在步骤Slll中求出的判别数据作为集合。例如，黑点351是像 素缺陷，由于其位置在(Xl， Yl)，因而作为内插数据为(1， XI， Yl)。 这样，生成由在步骤S109和S111中求出的坐标和种类构成的内插数据。当存储用的内插数据的生成结束时，接下来把内插数据发送到摄像 模块100内的存储电路205 (SU3)。由于存储电路205由可电改写的非 易失性存储器构成，因而当存储了内插坐标数据时，即使电源断开，在 调整动作中求出的数据也被存储。当以上的调整动作结束时，由内插电路204进行内插运算用的内插 数据被存储在存储电路205内。内插电路204使用该内插数据，对基于 来自摄像元件61的图像信号的图像数据进行内插运算，得到校正了由摄 像元件61的缺陷、摄影光学系统3b中的灰尘或伤痕引起的图像恶化后 的图像数据。下面，使用图9对内插电路204的内插运算进行说明。进行该内插 运算是处于以下状态，即从调整装置300上取下摄像模块100，将其装 入到数字照相机内，完成数字照相机。内插运算响应于来自数字照相机 主体内的控制用的CPU的指示而幵始动作。当接收到开始指令时，内插电路204从存储电路205读入内插数据(S121)。当读入结束时，接下来判定内插数据是否是最终数据(S123)。如上 所述，内插数据按照每个黑点由黑点坐标和判别数据的集合构成，按照 每个黑点顺次读出来进行内插运算。判定后，在达到最终数据的情况下 返回，另一方面，在未达到最终数据的情况下，进到步骤S125，判定内 插数据中的判别数据是否是"1"。判定后，在判别数据是"l"的情况下，由于是黑点351那样的像素 缺陷，因而进到步骤S133，根据内插数据中的黑点坐标(X， Y)进行校 正。校正是通过直接置换成黑点坐标之前的像素数据来进行的。另外， 校正不限于此，例如有黑点坐标前后的像素数据的平均值是上下左右的 像素的平均值等的各种方法。当步骤S133的校正结束时，回到步骤S121 ， 进行下一次内插数据的读入。当在步骤S125中判别数据不是"1"的情况下，进到步骤S127，进 行判别数据是否是"2"的判定。判定后，在判别数据是"2"的情况下， 进到步骤S135，进行内插运算。在判别数据是"2"的情况下，由于是黑 面353那样的灰尘造成的像，因而对在由于灰尘而使光量下降的区域的 四角的对角的坐标，艮卩(Xl， Yl)和(X2， Y2)的范围进行内插运算。 内插运算是使用该区域的上下左右的像素数据分别进行平均运算来进行 的。当步骤S135的校正结束时，回到步骤S121，进行下一次内插数据的 读入。当在步骤S127中判别数据不是"2"的情况下，进到步骤S129，进 行判别数据是否是"3"的判定。判定后，在判别数据是"3"的情况下， 进到步骤S137，进行内插运算。在判别数据是"3"的情况下，由于是黑 线354那样的摄影光学系统的伤痕，因而沿着由于伤痕而使光量下降的 线、即连接坐标(Xl， Yl)禾B (X2， Y2)而成的线进行内插运算。内 插运算是使用该线的上下左右的像素数据分别进行平均运算来求出的。 当步骤S137的校正结束时，回到步骤S121，进行下一次内插数据的读入。当在歩骤S129中判别数据不是"3"的情况下，进到步骤S131，进 行判别数据是否是"4"的判定。判定后，在判别数据是"4"的情况下，进到步骤S139，进行内插运算。在判别数据是"4"的情况下，由于是黑线355那样的线读出缺陷，因而沿着由于该缺陷而使像素输出下降的线、 即由坐标(Xl， Yl)和(Xl， Y2)连接而成的垂线进行内插运算。内 插运算是使用该垂线的左右的像素数据分别进行平均运算来求出的。当 步骤S139的校正结束时，或者在步骤S131中判别数据不是"4"的情况 下，回到步骤S121，进行下一次内插数据的读入。摄像模块100内的摄像元件61的输出由A/D转换电路202进行A/D 转换，之后被暂时存储在临时存储器203内。内插电路204对该临时存 储的图像数据进行内插运算，去除由像素缺陷、摄影光学系统的灰尘或 伤痕等引起的恶化。因此，可从摄像模块100输出高画质的图像数据， 可以在数字照相机侧不进行任何校正等。如上所述，本发明的一个实施方式中的摄像模块100使透镜镜筒单 元2和摄像电路单元1 一体化，在该摄像电路单元1内设置有将被摄体 像作为数字图像数据输出的摄像元件部51，该摄像元件部51具有摄像 元件61，其对被摄体像进行光电转换；A/D转换电路202，其对该摄像 元件的输出信号进行数字转换；存储电路205，其存储摄像元件61的多 个像素中的输出异常值的像素的位置信息(坐标信息)；以及内插电路 204，其根据存储在该存储电路205内的信息，利用其周边像素的输出对 A/D转换电路202的输出对应的像素输出进行内插。因此，在数字照相 机的主体侧，即使不进行调整，也能获得去除了摄像元件61的缺陷或摄 影光学系统的不良状态的影响的高画质的图像数据。并且，即使在摄像 模块100的组装后通过检査发现像素缺陷或摄影光学系统的不良状态的 情况下，也可以不废弃而可利用内插数据来使用。并且，在本实施方式中，作为内插数据，存储有表示摄像元件的缺 陷或摄影光学系统的缺陷的种类的判别数据，因而在进行内插运算时， 可通过简单运算进行处理。而且，在本实施方式中，内插数据被存储在非易失性存储器内，因 而即使存储电路205的供电停止，也不会丢失内插数据。并且，非易失 性存储器是可电改写的，因而容易按照各个产品变更内插数据。而且，在本实施方式中，摄像元件部51内的各芯片基板使用SIP(系 统内封装)安装来构成。因此，可使摄像元件周边的电路小型化，可将 需要的部件收纳在透镜镜筒内，可实现摄像模块整体的小型化。并且， 进行高速信号传送的摄像元件及其驱动电路和控制电路使用短布线来连 接，因而具有减少由不需要的辐射引起的噪音的效果。另外，在本实施方式中，摄像元件部51采用SIP安装，即层叠芯片 的芯片层叠型，然而不限于此，例如当然也可以是芯片堆积型。并且，作为内插数据，将黑点坐标和判别数据的双方存储在存储电路205内，然而不限于此，也可以存储表示由于有缺陷或不良状态而需要内插的区域的2点或4点，省略判别数据。在该情况下，尽管运算速度下降，但 却可使用一样的内插运算式来求出。而且，在本实施方式中，具有抖动校正用的第1驱动机构14和第2 驱动机构34等，并在可动单元的初始化时利用了这些机构。然而，在不 具有抖动校正用的机构的摄像模块的情况下，也可以在调整装置侧设置 驱动机构，并手动使其移动。在说明本发明的实施方式时，列举了数字照相机用的摄像模块，然 而数字照相机可以是单反型或紧凑型的数字照相机等的任意一种，并且 本发明当然也能应用于装入到这些数字照相机以外的摄像设备内的电子 摄像装置。
权利要求
1.一种摄像模块，该摄像模块使透镜单元和摄像电路单元一体化，其特征在于，上述透镜单元包含使被摄体像成像的摄影光学系统；上述摄像电路单元包含将被摄体像作为数字图像数据输出的摄像元件封装；上述摄像元件封装包含摄像元件，其具有对被摄体像进行光电转换的多个像素；A/D转换电路，其把上述摄像元件的输出信号转换成数字信号；以及校正电路，其对上述摄像元件的上述多个像素内的输出异常值的像素的上述A/D转换电路输出值进行校正。
2. —种摄像模块，该摄像模块使透镜单元和摄像电路单元一体化， 其特征在于，上述透镜单元包含使被摄体像成像的摄影光学系统； 上述摄像电路单元包含将被摄体像作为数字图像数据输出的摄像元 件封装；上述摄像元件封装包含摄像元件，其具有对被摄体像进行光电转换的多个像素；A/D转换电路，其把上述摄像元件的输出信号转换成数字信号；存储电路，其存储上述摄像元件和/或上述透镜单元的校正信息；以及校正电路，其根据存储在上述存储电路内的信息来校正上述A/D转 换电路输出值。
3. 根据权利要求2所述的摄像模块，其特征在于，上述校正信息是表示上述摄像元件的多个像素内的存在缺陷的像素的位置的信息。
4. 根据权利要求2所述的摄像模块，其特征在于，上述校正信息是用于校正上述透镜单元内的摄影光学系统的不良状态的光学校正信息。
5. 根据权利要求3所述的摄像模块，其特征在于，上述存储电路存储上述像素的缺陷种类； 上述校正电路根据上述缺陷种类决定运算方法。
6. 根据权利要求2、 3、 5中的任意一项所述的摄像模块，其特征在 于，上述校正电路根据上述存在缺陷的像素的周边像素的上述A/D转换 电路输出值进行内插运算。
7. 根据权利要求2 6中的任意一项所述的摄像模块，其特征在于， 上述存储电路是非易失性存储器。
8. —种摄像模块的调整装置，该调整装置可与使透镜单元和摄像电 路单元一体化的摄像模块连接，其特征在于，该调整装置具有校正信息运算单元，其根据配置在上述摄像电路单元内的对被摄体 像进行光电转换的摄像元件的输出，检测由上述摄像电路单元内的上述 摄像元件的缺陷和/或上述透镜单元内的摄影光学系统的不良状态引起 的、上述摄像元件的输出的异常值，求出对上述摄像元件的缺陷和/或上 述摄影光学系统的不良状态进行校正的校正信息；以及发送单元，其将由上述校正信息运算单元求出的上述校正信息发送 给配置在上述摄像模块内的存储电路。
9. 根据权利要求8所述的摄像模块的调整装置，其特征在于， 该调整装置还具有对被摄体进行均匀照明的照明单元；当上述照明单元对被摄体进行照明而使被摄体亮度变得均匀时，上 述校正信息运算单元求出校正信息。
全文摘要
本发明提供一种包括从摄影光学系统到摄像元件在内整体具有高性能且小型的摄像模块和摄像模块的调整装置。使透镜镜筒单元和摄像电路单元一体化，在摄像电路单元内设置有将被摄体像作为数字图像数据输出的摄像元件部，摄像元件部具有摄像元件，对被摄体像进行光电转换；A/D转换电路，对摄像元件的输出信号进行数字转换；存储电路，存储摄像元件的多个像素中的输出异常值的像素的位置信息(坐标信息)；以及内插电路，根据存储在存储电路内的信息，对A/D转换电路的输出对应的像素输出利用其周边像素的输出进行内插。在数字照相机的主体侧，即使不进行调整，也能获得去除了像素缺陷和摄影光学系统的灰尘或伤痕的影响的高画质的图像数据。
文档编号G03B17/02GK101237527SQ20081000903
公开日2008年8月6日 申请日期2008年1月30日 优先权日2007年1月30日
发明者奥村洋一郎, 石田明 申请人:奥林巴斯映像株式会社