JP2006501716A - カメラモジュールを組み立てる方法 - Google Patents

Abstract

カメラモジュールを組み立てるプロセスは、基板（１０）を位置決めダイ（７０）上に配置するステップと、レンズアセンブリ（３０）を平行な光線（９０）で照射するステップと、凸レンズ（３３）を有するレンズアセンブリ（３０）を軸方向に移動するステップと、位置決めダイ（７０）に収容される光センサ（８０）を用いてスポット孔（７５）を通過する光の光強度を測定するステップと、得られた光強度曲線に基づいてレンズアセンブリ（３０）の最適な軸方向位置を決定するステップと、レンズアセンブリ（３０）を前記最適な軸方向位置に移動するステップと、位置決めダイ（７０）を取り外すステップと、画像センサチップを基板（１０）の下面（１２）に取り付けるステップとを有する。

Description

本発明は、カメラモジュール、特に携帯電話用カメラモジュール又はその他の比較的小さいカメラモジュールを組み立てる方法に関する。このようなカメラモジュールにおいて、カメラ素子の寸法はミリメートル範囲であるが故に、許容誤差はマイクロメートル範囲である。従ってカメラ素子が互いに対して正確に位置決めされることが非常に重要である。

カメラモジュールは、基板と、レンズと、前記基板に取り付けられている画像センサチップとを有する。前記レンズを通過する光線は、前記画像センサチップの光感受面により受けられる。前記レンズがｘ、ｙ及びｚ方向において前記光感受面に対して非常に正確に位置合わせされる（aligned）ことは重要であり、ここでｚ方向は前記光感受面に垂直な方向として定義され、ｘ及びｙ方向は互いに垂直であり、ｘ方向及びｙ方向の両方が前記光感受面に平行に延在する。ｚ方向における位置合わせ（alignment）に関して、前記画像センサチップの光感受面が前記レンズの焦点に位置することは、鮮明な画像を得るために重要である。

実際には、カメラモジュールの光学性能は低いように思われるかもしれない。多くの場合には、これは前記画像センサチップの光感受面が正確に焦点に位置決めされていない結果である。従って、本発明は特にｚ方向の位置合わせを達成することを目的として組み立てる方法に関する。

カメラモジュールにおいて、レンズは、基板に取り付けられているキャリアにより支持されるレンズアセンブリの一部である。現状技術によると、前記カメラモジュールを組み立てるプロセスにおいて、画像センサチップはまず基板上に備えられる。前記画像センサチップに電気接続するステップの次に、前記キャリアが前記基板に取り付けられ、ここで前記レンズアセンブリは位置決めされ、前記キャリアに取り付けられる。前記レンズアセンブリの位置決めは、前記画像センサチップを使用することにより行われ、前記レンズアセンブリは前記基板に向けて移動され、離散的な間隔で前記画像センサチップにより生成される画像の鮮明度が確認される。一度前記レンズアセンブリが正しい位置を持つように見えれば、前記レンズアセンブリは前記キャリアに取り付けられる。

実際には、前記画像センサチップにより生成される前記画像の鮮明度の確認は、人間のオペレータにより視覚的に実行され、前記オペレータは画面上の前記画像を見て、前記画像が最適な画質を持つ点を決定する。従って、この確認プロセスは特別に訓練された人により実行される必要があり、これはこの位置決めプロセスを相対的に高価にする。それにもかかわらず、人間の判断の誤りにより製造されたカメラモジュールの特定の割合で前記画像センサチップの光感受面が前記レンズの焦点に正確に位置決めされていない又は前記焦点の許容範囲内ではないことが理解されるであろう。結果として、現在の多くのカメラモジュールの画質は悪く、カメラモジュールが不合格にされなければならない可能性がある。現状技術において、不合格は組み立て後にのみ決定され、これは相対的に高価である画像センサチップが失われることを意味する。

本発明の目的は、より正確であり、結果的に良い画質を持つカメラモジュールのより高い生産をもたらす、カメラモジュール内でレンズアセンブリを位置決めする方法を提供することである。本発明の一態様において、この目的は、基板と、レンズと、光感受面を持つ画像センサチップとを有するカメラモジュールを組み立てる方法であって、組み立てられた状態において前記レンズの光軸がｚ方向に延在し、前記画像センサチップの前記光感受面が所定のセンサ面位置においてｚ方向に垂直に延在する当該方法において、
ａ）測定装置の検出器を前記レンズの光軸と位置合わせするステップと、
ｂ）前記レンズをｚ方向に移動させるステップと、
ｃ）測定が測定位置において実行され、前記測定装置からの測定信号に基づいて前記レンズに対する最適なｚ位置を決定するステップと、
ｄ）前記レンズを前記最適なｚ位置に移動し、好ましくは前記レンズを前記基板に対して固定するステップと、
ｅ）前記測定装置を取り外すステップと、
ｆ）前記画像センサチップを配置するステップと
を有する当該方法を用いて達成される。

本発明による方法において、前記レンズの最適なｚ位置を決定するために、測定装置が使用される。前記レンズが軸方向に移動され、前記測定装置は測定信号を生成し、前記測定信号に基づいて前記最適なｚ位置が決定される。前記レンズがこの最適なｚ位置に移動された後に、前記測定装置は取り外され、前記画像センサチップが前記基板に取り付けられる。

本発明によると、前記基板に対する前記レンズアセンブリの位置は正確に決定され、この決定のプロセスは客観的測定（objective measurements）に基づいて行われる。これは、決定のプロセスが単に人間の判断に基づいて行われる現状技術と比較して有利である。

本発明による方法の他の有利なフィーチャは、前記画像センサチップが、前記レンズの最適なｚ位置を決定するプロセスにおいて必要とされないことである。基板及びレンズアセンブリの組み立てが完全に仕様の範囲外であり、前記レンズアセンブリを正確に位置決めすることが不可能であることを測定が指摘する場合には、前記基板及び前記レンズアセンブリは、比較的高価な画像センサチップが前記基板に取り付けられる前に捨てられることができる。

本発明はここで、同様な部分が同じ参照符号により示される図面を参照して、より詳細に説明されることになる。

図１及び２は本発明によるカメラモジュールのカメラ素子を示し、図２は組み立てられた状態の前記カメラ素子を示す。前記カメラモジュールは、基板１０と、レンズアセンブリ３０と、画像センサチップ４０と、赤外線フィルタ５０と、カバー６０とを有する。赤外線フィルタ５０は、前記カメラモジュールの必須の素子ではなく、従って省略されてもよい。

以下、用語“上”及び“下”並びにこれらの派生用語は、図１及び２に示されるカメラ素子１０、３０、４０、５０及び６０の向きに関する。カメラ素子１０、３０、４０、５０及び６０は図１及び２に示されるものとは完全に異なる向きを持つことが可能であるので、この定義は任意であることに理解されたい。従ってこの定義は本発明の範囲を限定する効果を持つものと見なされるべきではない。

基板１０は、上面１１、下面１２及び貫通孔（through hole）１３を持つ。図示された例において、上面１１及び下面１２は実質的に互いに平行に延在する。下面１２は、光感受面４１が基板１０に面し、孔１３と位置合わせされるように画像センサチップ４０を取り付けるように設計される。以下、組み立てられた状態で光感受面４１が位置する、基板１０における位置は、センサ面位置と称される。図示された例において、前記センサ面位置及び下面１２は同一面内に延在する。

前記カメラモジュールの組み立てられた状態において、孔１３は、光線を画像センサチップ４０の光感受面４１上に通過させる機能を持つ。この目的のために、孔１３の寸法は少なくとも光感受面４１の寸法に対応する。図２に示される例において、孔１３の寸法は、光感受面４１の寸法より幾分大きい。

基板１０は、孔１３と位置合わせされ、下面１２に垂直に延在し、レンズアセンブリを受ける円筒状受けスリーブ（cylindrical receiving sleeve）１４を有する。結果として、受けスリーブ１４の中心軸はｚ方向に延在する。本発明の重要な態様によると、受けスリーブ１４は基板１０の一体部分として形成されることができる。受けスリーブ１４は、好ましくは３つである複数の細長いリブ（rib）１５を有し、リブ１５は、受けスリーブ１４の内面１６に沿って均等に分布する。リブ１５は、受けスリーブ１４の下側から上側までｚ方向に延在する。

受けスリーブ１４の外側の境界の周りに延在して、環状受け溝（annular receiving groove）１７が、カバー６０の下側を受けるために基板１０の上面１１に設けられる。図示された例において、受け溝１７は、受け溝１７の外周１９に沿って均等に分布する４つのバルジ（bulges）１８を有する。

基板１０は、好ましくはガラス入りプラスチック材料（glass-filled plastic material）でできているが、他の適切な材料を含んでもよい。

基板１０の表面の一部は、電線２０でカバーされる。前記カメラモジュールの組み立てられた状態において、電線２０は、例えばフリップ・チップ・ボンディング・プロセスを用いて、画像センサチップ４０の接点４２に接続される。

前記カメラモジュールの組み立てられた状態において、画像センサチップ４０は、例えばボンディング・プロセスを用いて、基板１０の下面１２に取り付けられる。画像センサチップ４０は、光感受面４１が基板１０の孔１３と位置合わせされるように位置決めされ、これにより光感受面４１は光線により到達されることができる。基板１０に対する画像センサチップ４０のｘ方向及びｙ方向における正しい位置合わせは、例えば下面１２における空洞及び／又は下面１２上の突起（projection）を用いて、又は電線２０に対する接点４２の接続に基づいて確立されることができ、ここで接点４２にはバンプが設けられることができる。

レンズアセンブリ３０は回転対称であり、複数の素子、特に凸部分を持つレンズ素子３１と、レンズ素子３１を囲むレンズホルダ３２とを有する。前記凸部分は、以下凸レンズ３３と称される。図３において、凸レンズ３３の焦点が概略的に示され、参照符号３４により示される。

レンズ素子３１は、透明なプラスチックのような透明な材料でできている。図示された例において、レンズホルダ３２の上側部分３５の外径は、レンズホルダ３２の下側部分３６の外径より大きい。更に、上側において、レンズアセンブリ３０は、光学的赤外線フィルタ５０を収容する収納部（recess）を持つ。

図示された例において、レンズ素子３１及びレンズホルダ３２は、１つの分割されない全体を形成するが、これは本発明の観点において必須ではない。

カバー６０は、迷光に対する保護を提供するために空洞の円筒として成形され、カバー６０の内部寸法は、カバー６０がレンズアセンブリ３０及び基板１０の受けスリーブ１４を取り囲むことができるような寸法である。前記カメラモジュールの組み立てられた状態において、カバー６０の下側は基板１０の受け溝１７内である。カバー６０は接着剤を用いて基板１０に取り付けられることができ、接着剤の液滴は、受け溝１７のバルジ１８により受けられることができる。上側において、カバー６０は、光線を赤外線フィルタ５０及びレンズアセンブリ３０上に通過させる孔６１を有する。

本発明の重要な態様によると、レンズアセンブリ３０は、圧入を用いて基板１０の受けスリーブ１４にはめ込まれる。従って、レンズホルダ３２の下側部分３６の外径は、受けスリーブ１４内のリブ１５の内面により決定される仮想的な円の直径より幾分大きい。受けスリーブ１４に対するレンズアセンブリ３０の位置を固定するために、シーリング材又はモールド（エポキシ）の輪が加えられることができる。

組み立てられた前記カメラモジュールにおいて、光線は、カバー６０の上側における孔６１を通過し、赤外線フィルタ５０（存在する場合）を通過し、レンズ素子３１を通過する。このプロセスにおいて、前記光線は凸レンズ３３により、前記光線が画像センサチップ４０の光感受面４１の方向に収束するように偏向される。前記光線は、基板１０の孔１３を通過することにより光感受面４１に到達する。画像センサチップ４０の光感受面４１が光線により照射される場合、画像センサチップ４０は、受けた光線を表す電気信号を生成する。この信号に基づき、画像が画面上に表示される。

鮮明な画像を得るために、凸レンズ３３及び画像センサチップ４０の光感受面４１が互いに対して正確に位置決めされることは重要である。凸レンズ３３及び画像センサチップ４０の位置決めは様々な側面を持つ。
−画像センサチップ４０の光感受面に平行な面内の位置合わせ。光感受面４１の中心及び凸レンズ３３の中心が同軸上にあるべきである。
−画像センサチップ４０の光感受面４１と凸レンズ３３との間の距離。この距離は最適な焦点に対して重要であり、光感受面４１は凸レンズ３３の焦点３４において位置決めされるべきである。
−画像センサチップ４０の光感受面４１と凸レンズ３３の光軸との間の角度。光感受面４１は凸レンズ３３の光軸に垂直に延在するべきである。

本発明による前記カメラモジュールにおいて、画像センサチップ４０の光感受面４１に平行な面内の位置合わせは、従来のカメラモジュールより良い。これに対する理由は、本発明によるカメラモジュールにおいては、画像センサチップ４０と凸レンズ３３との両方が直接基板１０に接続されるので、画像センサチップ４０と凸レンズ３３との間に１つの素子しか存在しないことである。レンズアセンブリ３０は、基板１０の受けスリーブ１４にはめ込まれ、カバー６０を支持する。本発明による構成は、画像センサチップ４０と凸レンズ３３との間に少なくとも２つの物体が存在する現状技術による構成とは異なる。従来のカメラモジュールにおいて、レンズアセンブリ３０は別個のキャリアにより支持され、当該キャリアは基板１０により支持される。カメラモジュールの組み立て中に、各素子の位置決めは、独自の取り付けの問題及び位置合わせの問題を起こす。従って、介在する素子の数が少ないほど精度が高くなることは真実である。

上の段落で述べられた理由のため、カメラモジュールが本発明によるカメラ素子１０、３０、４０、５０及び６０から組み立てられる場合に、前記カメラモジュールの精度は、従来のカメラモジュールの精度より高い。これは、前記カメラモジュールの組み立て及び凸レンズ３３の位置決めが、画像センサチップ４０がまず基板１０上に設けられ、凸レンズ３３及び画像センサチップ４０の位置の決定が画像センサチップ４０を使用し且つ視覚で前記カメラモジュールの性能を判断することにより実行される、従来の様式で実行される場合に、既に真実である。しかしながら、凸レンズ３３の位置は、好ましくは本発明による位置決め方法を適用することにより決定される。この位置決め方法は、図３及び４を参照して以下に記述される。

図３は、位置決めダイ７０と、位置決めダイ７０の上面７１により支持されている基板１０とを示す。基板１０を所定の様式で位置決めする目的のために、位置決めダイ７０は、例えば上面７１から延在する突起を有することができる。

位置決めダイ７０は収納部７２を有する。位置決めダイ７０の上側において、収納部７２はカバープレート７３によりカバーされる。カバープレート７３は、受けスリーブ１４の中心軸に位置するスポット孔（spot hole）７５を有する。好ましくは、スポット孔７５の直径は、焦点直径のオーダー又はそれより小さく、例えば２０乃至３０μｍの範囲内である。カバープレート７３のちょうど真下、収納部７２内に、光センサ８０は、スポット孔７５を通過する光の強度を検出するように構成される。

基板１０に対してレンズアセンブリ３０を位置決めする方法は、以下のとおりである。レンズアセンブリ３０は、基板１０の受けスリーブ１４内に配置され、基板１０の方向に移動される。好ましくは、レンズアセンブリ３０は軸方向のステップで移動され、ここで前記ステップは、例えば１μｍの値を持つことができる。このプロセスにおいて、レンズアセンブリ３０は、互いに及び凸レンズ３３の光軸に実質的に平行に、即ち基板１０の下面１２（又は位置決めダイ７０の上面７１）に垂直に延在する光線を含む光のビームで照射される。図３において、この平行な光線は、点線の矢印を用いて概略的に表され、参照符号９０により示される。

凸レンズ３３が、焦点３４に向かう平行な光線９０を偏向することは既知である。図３において、前記平行な光線の外側の偏向された経路は、点線を用いて表され、参照符号９１を用いて示される。基板１０の方向へのレンズアセンブリ３０の移動が開始される場合、凸レンズ３３の焦点３４はカバープレート７３及びスポット孔７５より上にあり、カバープレート７３の上面７４上の偏向されたビームの投影は、円形ディスクの形状を持つ。レンズアセンブリ３０がより近くに移動する場合、光点は徐々に小さくなり、従って光センサ８０により受けられる光強度は増大する。最大光強度は、凸レンズ３３の焦点３４がカバープレート７３の上面７４と一致する場合に達成される。この点から開始して、レンズアセンブリ３０が依然として基板１０の方向に移動する場合に、前記光点は再び大きくなり、光センサ８０により受けられる光強度は減少する。

レンズアセンブリ３０が１ステップ移動するたびに、光センサ８０は、スポット孔７５における前記光のビームの光強度を検出する。以前に検出された光強度との現在検出される光強度の比較が、前記現在検出される光強度が前記以前に検出された光強度より高いことを示す場合、レンズアセンブリ３０のステップ移動が続行される。前記以前に検出された光強度との前記現在検出される光強度の比較が、前記現在検出される光強度が前記以前に検出された光強度より低いことを示す場合、焦点３４がスポット孔７５を通過したことが知られる。このときから、更に他の測定結果を収集する必要は無い。利用可能な測定結果を外挿することにより、前記光強度が最大であるレンズアセンブリ３０の位置が決定されることができる。以下、この位置は基準レンズ位置と称されることにする。レンズアセンブリ３０が前記基準レンズ位置にある場合、カバープレート７３の上面７４は、凸レンズ３３の焦点３４にある。

図４は、光センサ８０の出力信号Ｓをレンズアセンブリ３０のｚ位置Ｚの関数として図示するグラフである。前記基準レンズ位置の探し方を説明するために、３つの続いて起こる測定点Ａ、Ｂ及びＣがグラフ内に表されている。続いて起こる測定点に対応するｚ位置間の差ΔＺ_sは、レンズアセンブリ３０の移動のステップのサイズを表す。

測定点Ｂの出力信号Ｓ_Bが前の測定点Ａの出力信号Ｓ_Aと比較される場合、出力信号Ｓ_Bの値が出力信号Ｓ_Aの値より高いことがわかる。この結果に基づき、レンズアセンブリ３０の移動が続行され、測定点Ｃを生じる新しい測定が実行される。測定点Ｃの出力信号Ｓ_Cが前の測定点Ｂの出力信号Ｓ_Bと比較される場合、出力信号Ｓ_Cの値が出力信号Ｓ_Bの値より低いことがわかる。この結果に基づき、出力信号Ｓの最大値が測定点Ｂと測定点Ｃとの間の点Ｍにあることが知られるので、レンズアセンブリ３０の移動が停止される。この点Ｍは、例えば外挿法を用いて決定されることができる。点Ｍに関連するｚ位置Ｚ_Mは、前記基準レンズ位置を表す。

前記カメラモジュールが適切に動作するためには、画像センサチップ４０の光感受面４１が、凸レンズ３３の焦点３４と一致しなければならない。前記基準レンズ位置が、光センサ８０の助けを借りて実行される測定に基づいて決定されるとすぐに、レンズアセンブリ３０の最適なｚ位置が決定されることができる。図示された例において、位置決めダイ７０の上面７１のレベルは、基板１０の下面１２のレベルと等しく、結果として前記センサ面位置のレベルと等しい。従って、前記基準レンズ位置と最適なレンズ位置との間の距離は、位置決めダイ７０の上面７１のレベルとカバープレート７３の上面７４のレベルとの間の距離に等しい。後者が知られると、前記最適なレンズ位置は、前記基準レンズ位置から開始して容易に決定されることができる。

図示された例において、位置決めダイ７０の上面７１のレベルはカバープレート７３の上面７４のレベルより低い。有利には、これら２つのレベル間の距離は、前記基準レンズ位置と最新の測定が実行されたレンズアセンブリ３０の位置との間の距離より大きい。基板１０の方向のレンズアセンブリ３０の移動は、この場合、レンズアセンブリ３０が前記最適なレンズ位置に到達するまで続けられることができる。

前記最新の測定が行われた位置から開始して、依然としてレンズアセンブリ３０によりカバーされるべき距離の値を決定するために、必要なのは、この位置と前記基準レンズ位置との間の距離を前記最適なレンズ位置と前記基準レンズ位置との間の距離と比較することである。これら２つの距離の間の差は、依然としてレンズアセンブリ３０によりカバーされるべき距離に等しい。図４に示されるグラフを参照すると、前記最新の測定が行われたｚ位置は、測定点Ｃに対応するｚ位置Ｚ_Cにより表される。この位置と前記基準レンズ位置との間の距離は、ｚ位置Ｚ_MとＺ_Cとの間の距離ΔＺ₁により表される。

レンズアセンブリ３０が上述の方法に従って位置決めされた後に、基板１０及びレンズアセンブリ３０は、位置決めダイ７０を取り外され、画像センサチップ４０は、基板１０の下面１２に取り付けられることができる。また、オプションの赤外線フィルタ５０及びカバー６０も適切に取り付けられることができる。

本発明による位置決め方法を実行する際、多くの細部が上述の例に関連して記述されたものとは異なりうる。

上記記載の位置決め方法の実行は、レンズアセンブリ３０が受けスリーブ１４に圧入される場合に有利である。このような場合に、レンズアセンブリ３０は基板１０に向かう方向にのみ移動されることができる。反対方向へのレンズアセンブリ３０の移動は、レンズアセンブリ３０を緩めさせる。従って、このような場合には、前記最適なレンズ位置が前記基準レンズ位置より基板１０に近いことが重要であり、換言すると、スポット孔７５が、画像センサチップ４０の光感受面４１が後の段階に存在するであろう位置より上に位置することが重要である。

それでもなお、本発明による位置決め方法は、レンズアセンブリ３０がグリップを緩めることなく受けスリーブ１４内を両方向に移動されることができる場合、例えばレンズアセンブリ３０が外ねじ（external screw thread）を持ち、受けスリーブ１４が内ねじ（internal screw thread）を持つ場合にも関する。このような場合、レンズアセンブリ３０が、基板１０に向かう方向に見て前記最適なレンズ位置を越えて移動したとしても問題ではない。従って、前記基準レンズ位置及び前記最適なレンズ位置は一致することができる。結果として、スポット孔７５の位置と、画像センサチップ４０の光感受面４１が後の段階で存在するであろう位置とは、一致することができる。理論的には、前記基準レンズ位置は、前記最適なレンズ位置より更に基板１０に近くなることができる。

レンズアセンブリ３０を位置決めするプロセスを通して、オプションの赤外線フィルタ５０及びカバー６０は、既にレンズアセンブリ３０に対して正しい位置に配置されることができる。

レンズアセンブリ３０が離散的なステップで移動されることは必須ではない。レンズアセンブリ３０は連続的に移動されてもよい。このような場合には、前記測定は依然として離散的な時間間隔で実行されることができる。

前記測定の結果は、レンズアセンブリ３０が光強度の最大値に関する要件を満たすかどうかを決定するために使用されることもできる。このプロセスにおいて、前記基準レンズ位置における前記光強度の実際の値は、値の許容範囲と比較される。前記実際の値が前記要件を満たさない場合、レンズアセンブリ３０、基板１０又は他の要素に誤差が存在する可能性がある。このように、このような誤差は、画像センサチップ４０が基板１０に取り付けられる前に見つけられ、画像センサチップ４０の損失が防止される。

レンズアセンブリ３０が本発明による位置決め方法を適用することにより位置決めされたカメラモジュールの光学性能は非常に良い。カメラ素子１０、３０、４０、５０及び６０の位置の精度の他に、画像センサチップ４０の解像度が、前記カメラモジュールの光学性能に関与する。従って、本発明による位置決め方法は、より良い画質を得る目的の代わりに、低解像度の画像センサチップ４０を使用することができるようにする及び／又はより少ないデジタル処理を実行することができるようにする目的のために適用されることができる。これは、例えば画像の情報サイズを制限することが望ましい携帯電話内のカメラモジュールの利用の観点において非常に興味深い態様である。

図５は、基板１０に対してレンズアセンブリ３０を位置決めする位置決め機器１００を概略的に図示するブロック図である。レンズアセンブリ３０を移動することができる制御可能なマニピュレータ１１０は、入力部１２１において出力信号Ｓを受信するコントローラ１２０により制御される。Ｓの値が増大する限り、コントローラ１２０はマニピュレータ１１０を駆動し続ける。

コントローラ１２０が、最大値Ｓ_Mが到達されるのを見つけるとすぐに、マニピュレータ１１０を停止することが可能である。前記マニピュレータが、前記基準レンズ位置及び最大値Ｓ_Mに対応する点Ｍを越えてレンズアセンブリ３０の移動を続けるように駆動される場合、より高い精度が可能である。ＳとＺとの間の関係を表す測定された曲線に基づき、コントローラ１２０は基準レンズ位置Ｚ_Mを計算することができる。

前の例において、前記測定が実行される位置は、所定の距離ΔＺ₂だけ前記センサ面位置より上にある。レンズアセンブリ３０が前記基準レンズ位置を距離ΔＺ₁だけ越えて移動される場合、レンズアセンブリ３０は前記最適なレンズ位置まで移動されることができる。カバーされる必要がある距離は正確に決定されることができ、この距離はΔＺ₂とΔＺ₁との間の差に正確に等しい。この位置決めプロセスの間、コントローラ１２０はまず前記測定の結果に基づいて前記基準レンズ位置を決定する。一度この基準レンズ位置が見つけられると、距離ΔＺ₁は、実際のｚ位置を前記基準レンズ位置と比較することにより計算される。この後に、既知の距離ΔＺ₂に基づいて、コントローラ１２０は、レンズアセンブリ３０が前記最適なレンズ位置に達するために移動されなければならない距離を計算することができ、レンズアセンブリ３０を前記最適なレンズ位置に実際に位置決めするためにマニピュレータ１１０を駆動することができる。

可能な実施例において、コントローラ１２０は、前記最適なレンズ位置に到達するためにレンズアセンブリ３０を基板１０の反対に移動することが必要な場合に、マニピュレータ１１０を反対に駆動する。これは、マニピュレータ１１０が後退することができる場合、例えばねじマウント（screw mounts）が利用される場合に可能である。レンズアセンブリ３０が基板１０に対して圧入される場合には、後退はレンズアセンブリ３０を基板１０において緩めさせるので、後退は選択肢にない。

本発明の範囲が上で記述された例に制限されないが、添付の請求項において定められる本発明の範囲から外れることなく複数の修正及び変更が可能であることは、当業者に対して明らかである。

例えば、受けスリーブ１４がリブ１５を有することのみが示されているが、レンズアセンブリ３０がリブ１５を有することもありうる。受けスリーブ１４及びレンズアセンブリ３０の両方がリブ１５を有することさえ可能である。

更に、これは上には明示的に開示されていないが、カバープレート７３は、位置決めダイ７０の一体部分として形成されることができる。

本発明の状況において、凸レンズ３３の位置決めプロセスが、凸レンズ３３の焦点３４がカバープレート７３の上面７４より上にある位置のレンズアセンブリ３０から開始され、凸レンズ３３が基板１０に向けて移動されることは必須ではない。レンズアセンブリ３０の初めの位置が、凸レンズ３３の焦点３４がカバープレート７３の上面７４より下であるような位置であることも可能であり、ここで前記基準レンズ位置は、レンズアセンブリ３０を基板１０の反対に移動することにより見つけられる。

記述された全ての例において、前記位置決めプロセスの間、レンズアセンブリ３０のみが移動されることが開示されている。これは必須ではなく、レンズアセンブリ３０及び基板１０が互いに対して移動されることが重要である。従って、基板１０のみが移動されることも可能であり、又はレンズアセンブリ３０及び基板１０の両方が移動されることも可能である。

上記においては、基板１０に対する凸レンズ３３の最適なｚ位置が、凸レンズ３３を通過した平行な光線９０の束から得られる光ビームの光強度を測定することにより正確に決定される、位置決め方法が開示される。凸レンズ３３の焦点３４は、焦点３４において前記光ビームの光強度が最大になるという知識を利用して見つけられる。最大値を通過せずに当該最大値を決定することは難しいので、基板１０に向けた凸レンズ３３の移動及び前記光強度の測定は、前記光強度が再び減少することが見えるまで続けられる。この場合、前記最大値に対応する凸レンズ３３の位置は比較的容易に計算されることができる。この位置において、凸レンズ３３の焦点３４は、前記光強度が測定される領域７４に存在する。前記センサ面位置から開始して、凸レンズ３３の最適な位置は、画像センサチップ４０の光感受面４１が凸レンズ３３の焦点３４になければならないという事実を考慮に入れることにより正確に決定されることができる。前記測定が前記センサ面位置に対して行われる領域７４の位置に依存して、凸レンズ３３は、前記最適な位置に移動されるために基板１０の反対に又は基板１０に向けて移動される必要がある。また、上記において、カメラモジュールを組み立てる方法であって、
−基板１０を位置決めダイ７０上に配置するステップと、
−レンズアセンブリ３０を平行な光線９０で照射するステップと、
−凸レンズ３３を有するレンズアセンブリ３０を軸方向に移動するステップと、
−位置決めダイ７０に収容される光センサ８０を用いてスポット孔７５を通過する光の光強度を測定するステップと、
−得られた光強度曲線に基づいてレンズアセンブリ３０の最適な軸方向位置を決定するステップと、
−レンズアセンブリ３０を前記最適な軸方向位置に移動するステップと、
−位置決めダイ７０を取り外すステップと、
−画像センサチップ４０を基板１０の下面１２に取り付けるステップと、
を有する方法が開示される。

本発明によるカメラモジュールの分解図である。 組み立てられた状態での図１に示されるカメラモジュールの部分断面斜視図である。 本発明による基板、レンズアセンブリ、位置決めダイ及び検出器の部分断面側面図である。 測定された光強度とレンズのｚ位置との間の関係を表すグラフ図である。 位置決め機器のブロック図である。

Claims (19)

1. 基板と、レンズと、光感受面を有する画像センサチップとを有するカメラモジュールを組み立てる方法であって、組み立てられた状態において、前記レンズの光軸がｚ方向に延在し、前記画像センサチップの前記光感受面が所定のセンサ面位置においてｚ方向に垂直に延在する、方法において、
   ａ）測定装置の検出器を前記レンズの光軸と位置合わせするステップと、
   ｂ）前記レンズをｚ方向に移動するステップと、
   ｃ）測定位置で測定が実行され、前記測定装置からの測定信号に基づいて前記レンズの最適なｚ位置を決定するステップと、
   ｄ）前記レンズを前記最適なｚ位置に移動し、好ましくは前記レンズを前記基板に対して固定するステップと、
   ｅ）前記測定装置を取り外すステップと、
   ｆ）前記画像センサチップを取り付けるステップと、
   を有する方法。
2. 前記測定装置が前記基板の下面において位置決めされる、請求項１に記載の方法。
3. 前記測定装置が、前記レンズの光軸と位置合わせされたダイヤフラム孔と、前記ダイヤフラム孔を通過する全ての光を受ける光センサとを有し、前記ステップｃ）が、前記光センサにより検出された光強度をレンズ位置の関数として決定するステップを有する、請求項１又は２に記載の方法。
4. 最大光強度を決定するステップを有する、請求項１乃至３の何れか一項に記載の方法。
5. 前記測定位置が前記センサ面位置と一致し、前記最適なｚ位置が到達されるとすぐに前記レンズの移動が停止される、請求項１乃至４の何れか一項に記載の方法。
6. 前記測定位置が前記センサ面位置と一致し、前記最適なｚ位置に到達した後に前記レンズの移動が続けられ、前記ステップｃ）が、現在のｚ位置と前記最適なｚ位置との間の距離を計算するステップを有し、前記ステップｄ）が、前記計算された距離だけ反対方向に前記レンズを移動するステップを有する、請求項４に記載の方法。
7. 前記測定位置が所定の距離だけ前記センサ面位置より上にあり、前記測定信号が最大値を持つ基準ｚ位置に到達した後に前記レンズの移動が続けられ、前記ステップｃ）が現在のｚ位置と前記基準ｚ位置との間の距離を計算するステップを有し、前記ステップｄ）が、前記所定の距離と前記計算された距離との差の距離だけ前記レンズを移動するステップを有する、請求項４に記載の方法。
8. 前記レンズの移動が段階的に行われる、請求項１乃至７の何れか一項に記載の方法。
9. 前記測定位置が前記センサ面位置から所定の距離にあり、前記所定の距離が前記レンズの移動の１段階より大きい、請求項８に記載の方法。
10. レンズを有するレンズアセンブリが、基板に固定して取り付けられた又は前記基板の一体部分であるマウントに圧入され、前記方法が、前記レンズが所望の位置に到達するまで前記レンズアセンブリを前記マウントに押し込むステップを有する、請求項１乃至９の何れか一項に記載の方法。
11. 請求項１乃至９の何れか一項に記載の方法において使用する位置決め装置において、
    −前記レンズにより偏向された光のビームを受ける測定領域と、
    −前記測定領域において前記光のビームの光強度を測定する検出器と、
    を有する位置決め装置。
12. 前記測定領域がダイヤフラム孔を有し、前記検出器が前記ダイヤフラム孔を通過する全ての光を受けるように構成された光センサを有する、請求項１１に記載の位置決め装置。
13. 前記位置決め装置が前記光センサを収容する収納部を有し、前記光センサが前記測定領域の下に配置される、請求項１２に記載の位置決め装置。
14. 前記基板の下面を支持するように適合された支持面を有する、請求項１１乃至１３の何れか一項に記載の位置決め装置。
15. 前記測定領域が所定の距離だけ前記支持面より上にある、請求項１４に記載の位置決め装置。
16. 基板とレンズを有するレンズアセンブリとを有するカメラモジュールにおいて、前記レンズアセンブリが前記基板に対して圧入される、カメラモジュール。
17. 前記レンズアセンブリが円筒形マウントにはめ込まれ、前記マウントが前記基板の一体部分である、請求項１６に記載のカメラモジュール。
18. 前記マウントが、軸方向に向けられた少なくとも３つの細長いリブを有し、前記リブが前記マウントの内面に沿って分布される、請求項１７に記載のカメラモジュール。
19. 基板に対してレンズを位置決めする位置決め機器であって、
    −位置決め装置、好ましくは請求項１１乃至１５の何れか一項に記載の位置決め装置と、
    −測定装置から測定信号を受信するコントローラと、
    −前記基板に対して前記レンズを移動する制御可能なマニピュレータと、
    を有する位置決め機器において、
    前記コントローラが前記測定信号に基づいて前記マニピュレータを駆動するように適合される、位置決め機器。
    

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