JP2012027063A - カメラモジュールの製造方法及びカメラモジュールのレンズユニット - Google Patents

Abstract

【課題】格別な部材を設けなくてもアライメントマークの正確な識別ができ、撮像レンズの光軸と撮像素子の中心を確実に合致させることができるカメラモジュールの製造方法。
【解決手段】撮像素子を有する撮像素子ユニットに撮像レンズを有するレンズユニットを接合するカメラモジュールの製造方法であって、
所望の位置に移動可能な保持部材によりレンズユニットにおける撮像素子ユニットと反対側に位置する部分を保持する工程と、撮像素子ユニットの側に露出している識別部材を撮像装置で撮像し、撮像した識別部材の画像に基づいて撮像レンズの光軸が保持部材の中心軸よりずれているずれ量を検出する工程と、レンズユニットをずれ量に基づいて補正した移動量で所定の位置に配置された撮像素子ユニットの上方に移動させる工程と、レンズユニットを撮像素子ユニットに向けて移動させ、レンズユニットを撮像素子ユニットに接合する工程と、を有すること。
【選択図】図３

Description

本発明は、撮像レンズの光軸を撮像素子の中心に合致させてカメラモジュールを製造するカメラモジュールの製造方法、及びこのような製造が可能なカメラモジュールのレンズユニットに関する。

従来より、小型で薄型のカメラモジュールが携帯電話機やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の小型、薄型の電子機器である携帯端末に搭載されるようになり、これにより遠隔地へ音声情報だけでなく画像情報も相互に伝送することが可能になっている。

カメラモジュールは、撮像レンズを有するレンズユニットと、撮像素子を有する撮像素子ユニットとから構成され、両者を接合することにより形成される。レンズユニットにはフォーカシングのときに撮像レンズを駆動するアクチュエータ等が設けられている。一方、撮像素子はＣＣＤイメージセンサ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳイメージセンサ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等が使用され、撮像素子ユニットに設けられているプリント配線板に実装されている。

カメラモジュールは非常に小型であるので、製造時には搬送ロボットを用いてレンズユニットと撮像素子ユニットを接合する。この際に、撮像レンズの光軸と撮像素子の中心が合致していないと、撮像した画像の周辺部の光学性能、例えば解像度や明度が均一にならず、画像品質が低下する。そこで、撮像レンズの光軸と撮像素子の中心が合致するように搬送ロボットを作動させる必要がある。

このために、透光性基板にアライメントマークを設け、アライメントマークを照準マークとして撮像レンズの光軸と撮像素子の中心を位置合わせする撮像装置が特許公報に開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２０３９１３号公報

特許文献１にはアライメントマークの形状が詳細に記載されていないが、通常は金型等により凸状若しくは凹状に形成される。そして、カメラモジュールの組み立て時に、アライメントマークを撮像し、撮像したアライメントマークの画像の基準位置に対するずれ量を検出し、ずれ量を補正することにより撮像レンズの光軸と撮像素子の中心を合致させている。

アライメントマークを形成する部材は特許文献１の如き透光性基板に限定されるものではなく、例えばレンズ枠等でもよいが、アライメントマークを所定の部材に一体的に形成すると、アライメントマークは周辺部分と光沢や色が同一で確実に識別し難い。また、識別し易いように光沢や色の異なる別部材をアライメントマークとして埋め込むことは可能であるが、部品費や組立費により原価高になり得策ではない。更に、製造工程でアライメントマークを撮像するときには充分な照度を確保するためにアライメントマークを照明する。この際に、アライメントマークが凸状若しくは凹状に形成されていると、照明による影が生じ、正確な識別が困難である。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、格別な部材を設けなくてもアライメントマークの正確な識別ができ、撮像レンズの光軸と撮像素子の中心を確実に合致させることができるカメラモジュールの製造方法、及びこのような製造が可能なカメラモジュールのレンズユニットを提案することを発明の目的とする。

上記目的は下記に記載した発明により達成される。

１．撮像素子を有する撮像素子ユニットに、撮像レンズと該撮像素子ユニットの側に露出している識別部材とを有するレンズユニットを接合してカメラモジュールを製造するカメラモジュールの製造方法であって、
所望の位置に移動可能な保持部材により前記レンズユニットにおける前記撮像素子ユニットと反対側に位置する部分を保持する工程と、
前記識別部材を撮像装置で撮像し、撮像した前記識別部材の画像に基づいて前記撮像レンズの光軸が前記保持部材の中心軸よりずれているずれ量を検出する工程と、
前記レンズユニットを前記ずれ量に基づいて補正した移動量で所定の位置に配置された撮像素子ユニットの上方に移動させる工程と、
前記レンズユニットを前記撮像素子ユニットに向けて移動させ、前記レンズユニットを前記撮像素子ユニットに接合する工程と、
を有することを特徴とするカメラモジュールの製造方法。

２．前記識別部材は少なくとも前記撮像素子の側の部分を被覆する枠部材に設けた孔より露出し、前記識別部材と前記枠部材は光沢若しくは色の少なくとも何れか一方が相違することを特徴とする前記１に記載のカメラモジュールの製造方法。

３．前記識別部材の前記撮像素子ユニットの側の端面は前記枠部材の前記撮像素子ユニットの側の面と略同一面になるように配置されていることを特徴とする前記２に記載のカメラモジュールの製造方法。

４．前記識別部材における露出している端面の形状は四角形であることを特徴とする前記１〜３の何れか１項に記載のカメラモジュールの製造方法。

５．前記識別部材は前記撮像レンズを駆動するアクチュエータであることを特徴とする前記１〜４の何れか１項に記載のカメラモジュールの製造方法。

６．撮像レンズを有し、撮像素子を有する撮像素子ユニットに接合するカメラモジュールのレンズユニットであって、
前記撮像素子ユニットの側に露出している識別部材を有することを特徴とするカメラモジュールのレンズユニット。

７．前記識別部材は少なくとも前記撮像素子ユニットの側の部分を被覆する枠部材に設けた孔より露出し、前記識別部材と前記枠部材は光沢若しくは色の少なくとも何れか一方が相違することを特徴とする前記６に記載のカメラモジュールのレンズユニット。

８．前記識別部材の前記撮像素子ユニットの側の端面は前記枠部材の前記撮像素子ユニットの側の面と略同一面になるように配置されていることを特徴とする前記７に記載のカメラモジュールのレンズユニット。

９．前記識別部材における露出している端面の形状は四角形であることを特徴とする前記６〜８の何れか１項に記載のカメラモジュールのレンズユニット。

１０．前記識別部材は前記撮像レンズを駆動するアクチュエータであることを特徴とする前記６〜９の何れか１項に記載のカメラモジュールのレンズユニット。

本発明のカメラモジュールの製造方法、及びカメラモジュールのレンズユニットによれば、格別な部材を設けなくてもアライメントマークの正確な識別ができ、撮像レンズの光軸と撮像素子の中心を確実に合致させることができる。

カメラモジュールの断面図である。 レンズユニットを撮像素子ユニットの側から見た斜視図である。 搬送ロボットによりレンズユニットを移動させる図である。 搬送ロボットによりレンズユニットを移動させるシステムの概略図である。 搬送ロボットによりレンズユニットを撮像素子ユニットに接合する図である。 異なる形態のカメラモジュールの断面図である。

先ず、本発明に係わるカメラモジュールの一例を図１及び図２を参照して説明する。図１はカメラモジュールの断面図、図２はレンズユニットを撮像素子ユニットの側から見た斜視図である。

図１に示す如く、本カメラモジュールはレンズユニット１と撮像素子ユニット２から構成される。

レンズユニット１において、撮像レンズＬがレンズ鏡筒１１に保持され、アクチュエータ１２（識別部材）がレンズ枠１３（枠部材）に保持されている。アクチュエータ１２はフォーカシングのときにレンズ鏡筒１１を撮像レンズＬと共に光軸Ｏの方向に駆動させるものであり、例えばコイル等が内蔵されアルミニウム等の金属カバーにより被覆されている。また、レンズ枠１３は黒色の樹脂により形成されている。

撮像素子ユニット２において、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサから成る撮像素子２１がプリント配線板２２に実装され、プリント配線板２２はセンサカバー２３の端部に接合されている。また、撮像レンズＬと撮像素子２１との間にフィルタＦが配置され、センサカバー２３に固定されている。

アクチュエータ１２の一端はレンズ枠１３における撮像素子ユニット２の側の背面１３ａに穿設した孔１３ｂに挿入され、端面１２ａは撮像素子ユニット２の側に露出している。そして、アクチュエータ１２の端面１２ａはレンズ枠１３の背面１３ａに対して略同一面になるように配置されている。

なお、後述する如く、アクチュエータ１２をアライメントマークとして撮像することにより撮像レンズＬの光軸Ｏの位置を検出するので、アクチュエータ１２の端面１２ａの位置はバラツキがないように高精度に配置されている。

図２に示す如く、アクチュエータ１２における露出している端面１２ａの形状は四角形で、撮像レンズＬの光軸Ｏから等距離に例えば４個配置されている。

拡大図に示す如く、実際の製造においてはアクチュエータ１２と孔１３ｂと間には微細な間隙が生ずるが、この間隙を透明な接着剤で埋めることにより塵埃が撮像素子ユニット２の中に侵入して画像不良が発生することを防止できる。なお、透明な接着剤にすることにより、接着剤が盛り上がっていてもアクチュエータ１２を照明する際に接着剤による影が生じ難くなる。

以上の如く構成したレンズユニット１と撮像素子ユニット２を製造し、両者を接着剤Ｇで接合すれば、カメラモジュールが完成する。

なお、この接合は搬送ロボットの作動により自動的に行うが、この際に撮像レンズＬの光軸Ｏと撮像素子２１の中心を合致させる必要がある。

以下に、撮像レンズＬの光軸と撮像素子２１の中心が合致するように搬送ロボットを操作してレンズユニット１を撮像素子ユニット２に接合する製造方法を図３〜５を参照して説明する。図３は搬送ロボットによりレンズユニットを移動させる図、図４は搬送ロボットによりレンズユニットを移動させるシステムの概略図、図５は搬送ロボットによりレンズユニットを撮像素子ユニットに接合する図である。

図３において、５１は搬送ロボット６４のロボットアーム６４１に接続された保持部材であり、エアを吸引する複数の吸引孔５１ａよりレンズユニット１を吸着し保持して移動する。

先ず、保持部材５１は所定の位置に配置されたレンズユニット１を、レンズユニット１における撮像素子ユニット２と反対側に位置する部分を吸着し保持する。なお、保持部材５１がレンズユニット１を保持した際に、保持部材５１の中心軸Ｃ１と撮像レンズＬの光軸Ｏは合致していないのが一般的であり、この場合はずれ量ｄでずれているとする。

レンズユニット１を吸着した保持部材５１は搬送ロボット６４により、撮像装置６１の上方に移動する。この位置で、撮像装置６１はレンズユニット１における撮像素子ユニット２の側を撮像する。このときに露出しているアクチュエータ１２の端面１２ａも撮像する。アクチュエータ１２の端面１２ａはアルミニウム等より形成された金属カバーの一部であって光沢のある金属色であり、その周辺のレンズ枠１３は黒色で低光沢の樹脂から形成されている。従って、アクチュエータ１２はその周辺に対して色も光沢も相違するので、撮像した画像でアクチュエータ１２の端面１２ａを明確に識別することができる。しかも、アクチュエータ１２は撮像レンズＬの光軸Ｏから等距離に４個配置されていて、四角形であるので、これらのアクチュエータ１２の画像よりアクチュエータ１２の中心位置、即ち撮像レンズＬの光軸Ｏの位置を正確に認識することができる。一方、保持部材５１が撮像装置６１の上方に移動する位置は常に一定であって、保持部材５１の中心軸Ｃ１は撮像装置６１のレンズ光軸に合致する。

なお、撮像の際には所定の照明を行って照度を上げることが望ましいが、レンズ枠１３の背面１３ａとアクチュエータ１２の端面１２ａとが略同一面になるように配置されているので、照明により影が生じて画像に悪影響を及ぼすことがない。

このようにして、レンズユニット１の撮像レンズＬの光軸Ｏの位置検出のために、周辺に対して色も光沢も相違するアクチュエータ１２をアライメントマークとして撮像するので、従来の如く凸部や凹部を一体形成してアライメントマークとしたものと比較して高精度に位置検出することができる。

従って、図４に示す如く撮像装置６１に接続されたアライメント認識装置６２は、撮像装置６１が撮像した画像に基づいて保持部材５１の中心軸と撮像レンズＬの光軸Ｏとずれ量ｄを検出することができる。

検出したずれ量ｄのデータはロボットコントローラ６３に送られ、ロボットコントローラ６３は搬送ロボット６４を制御し、搬送ロボット６４は保持部材５１を三次元の任意の位置に移動可能にしている。

そこで、搬送ロボット６４は保持部材５１によりレンズユニット１を移動し、撮像素子ユニット２が配置された位置の上方まで移動させる。この際に、ずれ量ｄを考慮した移動量で移動させるので、撮像レンズＬの光軸Ｏは撮像素子２１の中心Ｃ２と合致する。

図３においては、左図の状態では保持部材５１の中心軸Ｃ１に対して撮像レンズＬの光軸Ｏは右図から遠い方向にずれ量ｄでずれている。ずれが全くないときに保持部材５１が左図から右図に移動する移動量をＤとすれば、Ｄ＋ｄで保持部材５１を移動させれば、光軸Ｏと中心Ｃ２とが合致する。

なお、撮像素子ユニット２は撮像素子２１の中心Ｃ２が常に一定位置になるように前工程の装置により台座７１の上に配置されている。

また、撮像素子ユニット２におけるセンサカバー２３のレンズユニット１の側の端部には接着剤Ｇを滴下しておく。

この後、搬送ロボット６４により保持部材５１はレンズユニット１を撮像素子ユニット２に向けて移動し、図５の如くレンズユニット１を撮像素子ユニット２に接着剤Ｇで接合する。

以上の如く説明した実施の形態において、保持部材５１の数は必ずしも４個である必要はなく、１〜２個でも位置検出可能であり、逆に５個以上であってもよいが、精度及び生産性を考慮すると３〜４個が望ましい。

また、保持部材５１を四角形に形成すると、回転方向の誤差を低減することができて好ましいが、必ずしも四角形に限定されるものではなく、保持部材５１が複数個あれば円形等であってもよい。

また、光軸Ｏの位置検出のためにアライメントマークとして撮像する識別部材は必ずしもアクチュエータ１２に限定されるものではなく、識別可能に撮像素子２１の側に露出している部材ならば何でもよく、例えばレンズ枠１３を一方向に付勢する板バネ等であってもよい。要は、識別部材は周辺の部材と光沢若しくは色の少なくとも何れか一方が認識可能な程度に相違していればよい。

また、前述の保持部材５１はレンズユニット１を吸着し保持したが、どのように保持してもよく、例えばロボットハンドのようなものを用いてもよい。

次に、以上とは異なる形態のカメラモジュールを図６の断面図に示す。

本図においては、レンズ枠１３の背面１３ａより撮像素子ユニット２の側にアクチュエータ３２の端面３２ａが突出している。そして、アクチュエータ３２の端面３２ａがセンサカバー２３のレンズユニット１の側の面２３ａに当接している。これにより、レンズユニット１と撮像素子ユニット２が光軸Ｏの方向に正確に位置決めされ、延いてはレンズユニット１と撮像素子ユニット２とが互いに傾くことを防止できる。

なお、端面３２ａはアクチュエータ３２の端部が面取りされて形成されていることが好ましく、これにより照明時に影が生ずるのを防止することができる。

１ レンズユニット
１２，３２ アクチュエータ
１２ａ，３２ａ 端面
１３ レンズ枠
２ 撮像素子ユニット
２１ 撮像素子
２３ センサカバー
５１ 保持部材
６１ 撮像装置
６２ アライメント認識装置
６３ ロボットコントローラ
６４ 搬送ロボット
６４１ ロボットアーム
７１ 台座
Ｌ 撮像レンズ
Ｏ 光軸
Ｃ１ 中心軸
Ｃ２ 中心
ｄ ずれ量
Ｇ 接着剤

Claims (10)

1. 撮像素子を有する撮像素子ユニットに、撮像レンズと該撮像素子ユニットの側に露出している識別部材とを有するレンズユニットを接合してカメラモジュールを製造するカメラモジュールの製造方法であって、
   所望の位置に移動可能な保持部材により前記レンズユニットにおける前記撮像素子ユニットと反対側に位置する部分を保持する工程と、
   前記識別部材を撮像装置で撮像し、撮像した前記識別部材の画像に基づいて前記撮像レンズの光軸が前記保持部材の中心軸よりずれているずれ量を検出する工程と、
   前記レンズユニットを前記ずれ量に基づいて補正した移動量で所定の位置に配置された撮像素子ユニットの上方に移動させる工程と、
   前記レンズユニットを前記撮像素子ユニットに向けて移動させ、前記レンズユニットを前記撮像素子ユニットに接合する工程と、
   を有することを特徴とするカメラモジュールの製造方法。
2. 前記識別部材は少なくとも前記撮像素子の側の部分を被覆する枠部材に設けた孔より露出し、前記識別部材と前記枠部材は光沢若しくは色の少なくとも何れか一方が相違することを特徴とする請求項１に記載のカメラモジュールの製造方法。
3. 前記識別部材の前記撮像素子ユニットの側の端面は前記枠部材の前記撮像素子ユニットの側の面と略同一面になるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載のカメラモジュールの製造方法。
4. 前記識別部材における露出している端面の形状は四角形であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のカメラモジュールの製造方法。
5. 前記識別部材は前記撮像レンズを駆動するアクチュエータであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のカメラモジュールの製造方法。
6. 撮像レンズを有し、撮像素子を有する撮像素子ユニットに接合するカメラモジュールのレンズユニットであって、
   前記撮像素子ユニットの側に露出している識別部材を有することを特徴とするカメラモジュールのレンズユニット。
7. 前記識別部材は少なくとも前記撮像素子ユニットの側の部分を被覆する枠部材に設けた孔より露出し、前記識別部材と前記枠部材は光沢若しくは色の少なくとも何れか一方が相違することを特徴とする請求項６に記載のカメラモジュールのレンズユニット。
8. 前記識別部材の前記撮像素子ユニットの側の端面は前記枠部材の前記撮像素子ユニットの側の面と略同一面になるように配置されていることを特徴とする請求項７に記載のカメラモジュールのレンズユニット。
9. 前記識別部材における露出している端面の形状は四角形であることを特徴とする請求項６〜８の何れか１項に記載のカメラモジュールのレンズユニット。
10. 前記識別部材は前記撮像レンズを駆動するアクチュエータであることを特徴とする請求項６〜９の何れか１項に記載のカメラモジュールのレンズユニット。

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