JP2006279504A - Method for positioning and fixing sensor substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、イメージセンサが実装されたセンサ基板を、撮影レンズが固定されるベース部材に位置決めして固定する方法に関するものである。 The present invention relates to a method of positioning and fixing a sensor substrate on which an image sensor is mounted to a base member to which a photographing lens is fixed.
CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサ等のイメージセンサを備えた撮影装置では、撮影レンズに対してイメージセンサを高精度に位置決めして固定することが要求される。イメージセンサはセンサ基板に一体的に実装されているものの、センサ基板上の実装位置には個体差があり、製品ランクによってはセンサ基板とイメージセンサの受光面との間に±0.6°程度の傾きがある。したがって、単にセンサ基板を高精度に位置決めするだけでは必ずしもイメージセンサ自体が適切に位置決めされるわけではない。 In an imaging apparatus including an image sensor such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor, it is required to position and fix the image sensor with respect to the imaging lens with high accuracy. Although the image sensor is mounted integrally on the sensor board, there are individual differences in the mounting position on the sensor board, and depending on the product rank, about ± 0.6 ° between the sensor board and the light receiving surface of the image sensor There is a slope. Accordingly, simply positioning the sensor substrate with high accuracy does not necessarily mean that the image sensor itself is properly positioned.
こうした事情から、イメージセンサを位置決めする際には、一般には機械的に決められた標準位置にイメージセンサを実装したセンサ基板を取り付けた後、撮影光学系を通して実際にチャート図を撮影し、イメージセンサからの撮像信号に基づいてチャート図の画像を評価しながらセンサ基板の位置調整を行っている。また、下記特許文献1記載のように、チャート図の代わりに撮影光学系を通して4本の平行光をイメージセンサに入射させて撮影を行い、得られた撮像信号に基づいて各光の入射位置の中心座標を検出するとともに各々の中心座標を用いて演算を行い、その演算結果を評価してセンサ基板の最適位置を求める手法も公知である。
しかしながら、上述の方法では、撮像信号に基づいて測定が行われるため、高精度な位置調整が可能になるが、撮像信号を解析するための信号処理システムが複雑化しやすく、また評価に時間がかかるなどの問題があり、デジタルカメラなどのように量産を前提にした撮影装置の位置決め手法としては最適のものとは言い難い。 However, in the above-described method, since measurement is performed based on the imaging signal, it is possible to adjust the position with high accuracy. However, the signal processing system for analyzing the imaging signal is likely to be complicated, and the evaluation takes time. Therefore, it is difficult to say that it is an optimal method for positioning an imaging device that assumes mass production, such as a digital camera.
本発明は、上記問題を解決するためのものであり、小型化した設備によりイメージセンサの位置を効率的に測定し、短時間でイメージセンサを高精度に位置決めして固定することができるセンサ基板の位置決め固定方法を提供することを目的とする。 The present invention is to solve the above-described problems, and can efficiently measure the position of an image sensor with a downsized facility, and can position and fix the image sensor with high accuracy in a short time. An object of the present invention is to provide a positioning and fixing method.
本発明は、イメージセンサが実装されたセンサ基板を、撮影レンズが固定され、撮影レンズを通った光束を通過させる開口が形成されたベース部材に位置決めして固定するにあたり、前記ベース部材を所定の支持基準面を衝にして一定姿勢で支持し、前記センサ基板を仮止めした調整板を前記ベース部材に対して進退及び回動自在な移動機構で保持させ、前記支持基準面と平行な測定基準面上の少なくとも3箇所からベース部材の前記開口を通して測定光をイメージセンサの表面に照射して前記測定基準面とイメージセンサの表面との間の距離を測定し、測定されたこれらの距離が一定となるように前記移動機構によりセンサ基板を変位させた後、センサ基板をベース部材に接着して固定することを特徴としている。また、前記少なくとも3箇所で距離を測定するにあたっては、レーザ測長器を測定基準面上で移動させながら行い、センサ基板を固定するには紫外線硬化型の接着剤を用いるのが簡便である。 The present invention positions and fixes a sensor substrate on which an image sensor is mounted to a base member on which a photographing lens is fixed and an opening through which a light beam passing through the photographing lens is formed is fixed. A measurement reference parallel to the support reference plane, which is supported in a fixed posture with the support reference plane as a counter and holding the adjustment plate temporarily fixed to the base member with a moving mechanism that can be moved forward and backward with respect to the base member. The surface of the image sensor is irradiated with measurement light from at least three locations on the surface through the opening of the base member to measure the distance between the measurement reference surface and the surface of the image sensor, and these measured distances are constant. After the sensor substrate is displaced by the moving mechanism so as to become, the sensor substrate is bonded and fixed to the base member. Further, when measuring the distance at the at least three locations, it is convenient to use an ultraviolet curable adhesive to fix the sensor substrate while moving the laser length measuring device on the measurement reference plane.
本発明によれば、測定器を用いてイメージセンサの位置を測定し、この測定値に基づいて移動機構により調整板を移動してイメージセンサを位置決めするので、大量の画像データを扱う画像処理などの手法と比較して、簡便かつ迅速にセンサ基板の位置決めを行ってその最適位置にセンサ基板を固定することができ、作業の容易化及び設備の小型化が可能となる。 According to the present invention, the position of the image sensor is measured using the measuring device, and the image sensor is positioned by moving the adjustment plate by the moving mechanism based on the measured value, so that image processing that handles a large amount of image data, etc. Compared with this method, the sensor substrate can be easily and quickly positioned and fixed at the optimum position, and the work can be facilitated and the equipment can be downsized.
図1において、本発明を適用した位置調整装置は、図中の上面が支持基準面となるベース治具5と、イメージセンサ6を実装したセンサ基板7が仮止めされる調整板8と、調整板8の上面側に当接される4本のピン12a〜12dとを有する。これらのピン12a〜12dは、図示を省略した調整操作部からの操作入力に応じて個別に上下方向に進退移動し、一斉に移動させたときには調整板8を上下に進退させ、また一部のピンだけを移動させたときには調整板8を傾ける移動機構の一部を構成している。調整板8のサイズはセンサ基板7の外形よりも大きく、図示のようにセンサ基板7の周囲から4辺が突出するようにしてある。
In FIG. 1, a position adjusting device to which the present invention is applied includes a base jig 5 whose upper surface in the drawing is a support reference surface, an adjustment plate 8 on which a
ベース治具5の上面にはデジタルカメラの構成部材となるベースプレート4が載置される。ベースプレート4は、その前面側に撮影レンズを内蔵したレンズ鏡筒3が固定され、背面側にはセンサ基板7を固定するベース部材となるもので、このベースプレート4にはさらに撮影レンズを通った光束をイメージセンサ6へと通過させる開口4aが形成されている。レンズ鏡筒3は、ベースプレート4にセンサ基板7を位置決め固定した後の別工程で固定されるが、仮想の撮影光軸3aはベースプレート4の鏡筒取り付け面に対して垂直に設定されている。したがって、ベース治具5に前面が接するようにベースプレート4を載置したとき、撮影光軸3aはベース治具5の支持基準面に対しても垂直となる。
On the upper surface of the base jig 5, a base plate 4 serving as a constituent member of the digital camera is placed. The base plate 4 has a lens barrel 3 with a photographing lens built in on the front side thereof and a base member for fixing the
ベース治具5の中央には開口5aが形成され、調整板8に仮止めされたセンサ基板7のイメージセンサ6をベース治具5の底面側から見込むことができるようにしてある。また、ベース治具5には、前述のピン12a〜12dに対応して4本のコイルバネ10a〜10dが設けられ、その上端が調整板8の前面に当接して調整板8を上方へと付勢する。
An
ベースプレート4の背面側には枠状に突出したセンサ保持枠4bが一体に形成され、このセンサ保持枠4bにセンサ基板7が固定される。ベースプレート4の前面にはレンズ鏡筒3が固定されることになるため、センサ基板7を固定するにあたっては、イメージセンサ6の受光面がべースプレート4の前面から一定の距離となるように、しかもイメージセンサ6の受光面が光軸3aに対して垂直になるように位置決めする必要がある。
A
以下、上述した位置調整装置2を用い、センサ基板7をベースプレート4に正しく位置決めして固定する工程について説明する。まず、調整板8にセンサ基板7を仮止めする。この仮止めには精度を高くする必要はないので、例えば両面テープなどを用いることも可能であり、必要に応じて調整板8にフックなどの機械的な係止保持機構を設けておいてもよい。なお、センサ基板7の背面側にコネクタ11a,11bが突出している場合を考慮し、調整板8には図示のように開口8a,8bを設けておく。
Hereinafter, the process of correctly positioning and fixing the
ベース治具5にベースプレート4の前面が密着するように載置し、ピン12a〜12dを下方に押し出してベースプレート4の背面側に調整板8で保持したセンサ基板7を近づけてゆく。センサ基板7をベースプレート4のセンサ保持枠4bに接近させてゆくと、ベース治具5に組み付けられたコイルバネ10a〜10dの先端が調整板8の前面に押しつけられ、さらにピン12a〜12dを突出させることによって調整板8はコイルバネ10a〜10dを縮めながらベースプレート4に接近する。
The base plate 4 is placed so that the front surface of the base plate 4 is in close contact with the base jig 5, and the
このようにして調整板8を移動させる間に、図2に示すように、ベース治具5の下面側から開口5aを通してレーザ測長器15からの測定光をイメージセンサ6の受光面に照射し、その反射光に基づいてイメージセンサ6の受光面までの距離を測定する。レーザ測長器15は、ベース治具5の支持基準面から一定距離離れ、かつ支持基準面に対して平行なガイドプレート16上に移動自在に支持され、モータ17a,17bの駆動により測定基準面上をXY方向に移動させることができる。
While moving the adjustment plate 8 in this way, as shown in FIG. 2, the measurement light from the laser
モータ17a,17bはコントローラ18からのコマンドにより駆動され、例えば図3に示すように、イメージセンサ6の受光面の中で有効画素領域23から外れた四隅の測定点A1〜A4を測定する位置にレーザ測長器15を順次に移動させる。その移動プログラムは予めコントローラ18に用意されており、コントローラ8はレーザ測長器15を順次に移動させながら測定点A1〜A4までの距離を測定する。測定して得た距離信号はコントローラ18に入力され、各々の距離データが表示器19にデジタル表示される。なお、レーザ測長器15はガイドプレート16の上に一定高さだけ突出しているから、レーザ測長器15は自身のセンサヘッド前面からイメージセンサ6の受光面までの距離を測長する。したがって、厳密にはレーザ測長器15をガイドプレート16に沿って移動させたときのセンサヘッド前面の軌跡を含む面が測定基準面となるが、ガイドプレート16の上面からレーザ測長器15のセンサヘッド前面までの高さは既知であるから、便宜的にはガイドプレート16の上面を測定基準面とみなしても差し支えない。
The
調整板8を移動させるための移動機構を構成する4本のピン12a〜12dは、調整操作部からの操作入力に応じて一斉にまたは個別にその突出量を変えることができるようになっている。したがって、測定点A1〜A4までの全ての距離が一定範囲内に収まるように4本のピン12a〜12dを出入りさせて調整板8の位置調整を行えば、センサ基板7上でのイメージセンサ6の実装位置精度にかかわらず、イメージセンサ6の受光面をガイドプレート16に対して正確に位置決めすることができる。ガイドプレート6は、ベース治具5の支持基準面に平行であり、また支持基準面からの距離は予め決められているから、以上の調整によりイメージセンサ6はベースプレート4に対して正確に位置決めされるようになる。
The four
こうして調整板8を移動調節した後、その調節状態を保ったままで図2に示すようにセンサ基板7とセンサ保持枠4bの上端との間に紫外線硬化型の接着剤22を充填し、紫外線を照射して硬化させる。これによりセンサ基板7がセンサ保持枠4bに固着され、イメージセンサ6の受光面は光軸3a方向で支持基準面から一定の距離となる位置に、しかも支持基準面に対して平行に保たれるようになる。そして、センサ基板7に対してイメージセンサ6の受光面が0.6°程度傾いて実装されていたとしても、上記手法を用いてセンサ基板7をベースプレート4に固着することにより支持基準面に対するイメージセンサ6の受光面の傾きを±0.2°以内に抑えることができる。もちろん、この値はレーザ測長器15の分解能を高めることによって、さらに小さく抑えることも可能である。
After the adjustment plate 8 is moved and adjusted in this manner, the ultraviolet
以上、図示の形態に基づいて本発明について説明してきたが、組み立て精度に応じてレーザ測長器15による測定点を増減したり、またレーザ測長器15を光軸3aと平行な軸の回りに回転して各測定点に移動させる構成を採ることも可能である。また、センサ基板7を仮止めする調整板8の移動機構についても、ピン12a〜12dを送りネジで進退させたり、これらのピンの本数を3本にしたり、あるいはリンク機構などを用いて調整板8を進退させたり傾けたりすることも可能である。なお、レーザ測長器の代わりに測定基準面上で移動自在にした顕微鏡を用い、測定点A1〜A4にピント合わせを行ったときのピント合わせ量を測定基準面から測定点までの距離に対応する測定値として検出することも可能である。さらに、本発明は一般のデジタルカメラのみならず、イメージセンサを内蔵した携帯電話器やPDAなどの他の携帯型機器にも等しく適用することができる。
As described above, the present invention has been described based on the illustrated form. However, the number of measurement points by the laser
3 レンズ鏡筒
4 ベースプレート
4a 開口
4b センサ保持枠
5 ベース冶具
6 イメージセンサ
7 センサ基板
8 調整板
10a〜10d コイルバネ
12a〜12d ピン
15 レーザ測長器
16 ガイドプレート
22 接着剤
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Lens barrel 4
Claims (2)
前記ベース部材を所定の支持基準面を衝にして一定姿勢で支持し、前記センサ基板を仮止めした調整板を前記ベース部材に対して進退及び回動自在な移動機構で保持させ、前記支持基準面と平行な測定基準面上の少なくとも3箇所からベース部材の前記開口を通して測定光をイメージセンサの表面に照射して前記測定基準面とイメージセンサの表面との間の距離を測定し、測定されたこれらの距離が一定となるように前記移動機構によりセンサ基板を変位させた後、センサ基板をベース部材に接着して固定することを特徴とするセンサ基板の位置決め固定方法。 In a method of positioning and fixing a sensor substrate on which an image sensor is mounted to a base member on which an imaging lens is fixed and an opening through which a light beam passes through the imaging lens is formed,
The base member is supported in a fixed posture with a predetermined support reference surface as an impact, and the adjustment plate temporarily fixing the sensor substrate is held by a moving mechanism that can move forward and backward with respect to the base member. The measurement light is irradiated onto the surface of the image sensor from at least three locations on the measurement reference plane parallel to the surface through the opening of the base member, and the distance between the measurement reference plane and the surface of the image sensor is measured. A method of positioning and fixing a sensor substrate, comprising: displacing the sensor substrate by the moving mechanism so that these distances are constant, and then fixing the sensor substrate by adhering to the base member.
2. The method for positioning and fixing a sensor substrate according to claim 1, wherein the measurement of the distance at the at least three locations is performed while moving the laser length measuring device on the measurement reference plane.
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JP2012049621A (en) * | 2010-08-24 | 2012-03-08 | Fuji Mach Mfg Co Ltd | Image surface adjustment method of camera device, and image surface adjustment device |
CN103516967A (en) * | 2012-06-18 | 2014-01-15 | 三星电机株式会社 | Apparatus for manufacturing camera module |
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