JP4962194B2 - 画像入力モジュール調整装置及び画像入力モジュール調整方法 - Google Patents

Description

本発明は画像入力モジュール調整装置及び画像入力モジュール調整方法に係り、特に画像入力センサに対してレンズの位置調整及び焦点調整を行う画像入力モジュール調整装置及び画像入力モジュール調整方法に関する。

近年、画像入力センサは種々の電子機器に適用され、撮像処理や認証処理等に幅広く使用されている。このような画像入力センサを有する画像入力モジュールは、画像を画像入力センサ上に焦点合わせする必要があり、このため例えば特許文献１に開示されるように、画像入力センサに対してレンズの位置調整及び焦点調整を行うことが行われる。

図１（Ａ），（Ｂ）は、従来における画像入力モジュール調整装置（以下、調整装置１００という）の一例を示している。画像入力モジュール１は、基板２の上面の略中央位置に画像入力センサ５が配設されると共に、下面にコネクタ６が配設されている。レンズ３はレンズマウント４を用いて基板２上に固定されるが、この際に調整装置１００を用いて画像入力センサ５に対する画像入力範囲調整（位置調整）、及び画像入力センサ５に対するレンズ３の焦点調整が行われる。

調整装置１００は、ベース１１１上に装置側コネクタ１１８を有した固定台１１２が設けられている。基板２は、コネクタ６を装置側コネクタ１１８に嵌着することにより調整装置１００に搭載される。以下、調整装置１００における基板２の設計上の搭載位置を正規搭載位置という。

調整装置１００は、画像入力センサ５に対するレンズ３の上記の各調整を行うために、調整用パターン１１７，レンズ移動機構１２０，焦点調整用モータ１２２，ハンド駆動機構１２４等が設けられている。この調整装置１００は基板２が搭載され、この基板２に対して画像入力範囲の調整処理及びレンズ３の焦点調整処理が行われる。

調整装置１００を用いて画像入力センサ５に対する画像入力範囲の調整処理を行うには、先ずコネクタ６を装置側コネクタ１１８に装着することにより、基板２を調整装置１００に搭載する。この際、基板２に設けられた画像入力センサ５と、調整装置１００に設けられている調整用パターン１１７とを位置決めする必要があるが、従来では上記ようにコネクタ６を装置側コネクタ１１８に装着することにより、調整用パターン１１７（調整装置１００）に対する基板２の位置決めを行う構成とされていた。

続いて、レンズ３が装着されたレンズマウント４を基板２上に載置し、これをハンド駆動機構１２４を駆動してハンド１２５により把持する。ハンド駆動機構１２４はレンズ移動機構１２０に立設された支柱１２１に取り付けられており、またレンズ移動機構１２０はベース１１１上をＸ，Ｙ方向に移動可能な構成とされている。そして、レンズ移動機構１２０がハンド駆動機構１２４を介してハンド１２５を移動させることにより、レンズ３は基板２上でＸ，Ｙ方向に平面移動し、これにより画像入力センサ５に対する画像入力範囲の調整処理が行われる。

画像入力範囲の調整処理が終了すると、続いて画像入力センサ５に対するレンズ３の焦点調整処理が行われる。この焦点調整処理は、焦点調整用モータ１２２を用いて行う。具体的には、レンズ３にレンズ側プーリ１２７を装着すると共に、焦点調整用モータ１２２の出力軸にはモータ側プーリ１２８とレンズ側プーリ１２７との間に焦点調整用回転ベルト１２６を配設する。

これにより、焦点調整用モータ１２２が回転することにより、モータ側プーリ１２８，焦点調整用回転ベルト１２６，及びレンズ側プーリ１２７を介してレンズ３は回転付勢される。そして、調整用パターン１１７に設けられている焦点調整用パターンを実際に画像入力センサ５で撮像しつつ、画像入力センサ５に対するレンズ３の焦点が合う位置を検出する。

この焦点焼成処理が終了すると、焦点調整用回転ベルト１２６及びレンズ側プーリ１２７はレンズ３から取り外され、レンズマウント４とレンズ３、及びレンズマウント４と基板２を接着剤で固定し、これにより画像入力センサ５に対するレンズ３の調整処理が終了する。
特開２００６−０６４８８６号公報

上記の調整装置１００では、画像入力センサ５と調整用パターン１１７の位置決めは、装置内の装置側コネクタ１１８に画像入力センサ５が実装された基板２に設けられたコネクタ６を嵌合させることで行っている。しかしながらこの方法では、図２及び図３に示す実装誤差ΔＸ１，ΔＹ１，ΔＸ２，ΔＹ２と、図４に示すコネクタの嵌合ガタΔＸ３，ΔＹ３が発生する。

図２は、基板２に対して画像入力センサ５を搭載するときに発生する実装誤差を示している。図中破線で示すＤＰ１は、設計上の正規の画像入力センサ５の搭載位置である（以下、設計センサ位置ＤＰ１という）。

しかしながら、実際に画像入力センサ５が搭載される位置（以下、搭載位置という）は、設計センサ位置ＤＰ１からずれた例えば実線で示す位置となってしまう。同図に示す例では、搭載位置は設計センサ位置ＤＰ１に対して図中矢印ΔＸ１，ΔＹ１の実装誤差が発生している。このＸ方向（図中、Ｘ１，Ｘ２方向）及びＹ方向（図中、Ｙ１，Ｙ２方向）にそれぞれ発生する設計誤差の具体的な値は、ΔＸ１＝±0.1mm程度，ΔＹ１＝±0.1mm程度となる。

この実装誤差は、図３に示すように、コネクタ６を基板２に実装する場合にも発生する。図中破線で示すＤＰ２が設計上の正規のコネクタ６の搭載位置である（以下、設計コネクタ位置ＤＰ２という）。しかしながら、実際にコネクタ６が搭載された搭載位置は実線で示す位置であり、よって搭載位置は、設計コネクタ位置ＤＰ２に対して図中矢印ΔＸ２，ΔＹ２の実装誤差が発生している。このＸ方向及びＹ方向にそれぞれ発生する設計誤差の具体的な値は、ΔＸ２＝±0.1mm程度，ΔＹ２＝±0.1mm程度である。

更に、コネクタ６を装置側コネクタ１１８に装着（実装）する際、コネクタ６は装置側コネクタ１１８に挿入されて装着するため、コネクタ６と装置側コネクタ１１８との間にガタツキが発生する（以下、このガタツキをコネクタ嵌合ガタという）。このコネクタ嵌合ガタは、図４（Ａ），（Ｂ）に示すようにＸ方向及びＹ方向のいずれの方向に対しても発生する。このコネクタ嵌合ガタの具体的な値は、ΔＸ３＝±0.05mm程度，ΔＹ３＝±0.05mm程度となる。

このため、コネクタ６を装置側コネクタ１１８に装着した場合、設計上の正規の装着位置に対する基板２の誤差ΔＸmax，ΔＹmaxは、上記した実装誤差及びコネクタ嵌合ガタを合計した値となり、ΔＸmax＝ΔＸ１＋ΔＸ２＋ΔＸ３＝±0.25mm，ΔＹmax＝ΔＹ１＋ΔＹ２＋ΔＹ３＝±0.25mmと大きな値となる。

例えばレンズとして広角レンズを用いた場合には、調整時の調整用パターン１１７と画像入力センサ５の中心位置ずれが調整後の視野ずれに影響するため、調整装置内で画像入力センサ５を高い精度で位置決めすることが必要となる。しかし従来の方法では、前述のように±0.25mm程度の誤差（ずれ）が存在するため、画像入力センサ５の十分な精度がでないという問題点があった。

また、焦点調整においては、レンズ３を回転させてネジ（レンズ３の下部に形成された雄ネジと、レンズマウント４の内部に形成された雌ネジ）の螺合位置を変化させることによりレンズ３が上下することで焦点調整を行う。図５は、レンズ側プーリ１２７とモータ側プーリ１２８との間に焦点調整用回転ベルト１２６を張架した焦点調整機構を示している。

しかし、この機構だと、レンズ３の螺合状態により必要な回転トルクが大きくなった場合、回転トルクが不足し、焦点調整用回転ベルト１２６と各プーリ１２７，１２８との間で滑りが発生し、焦点調整が適正に行うことができないおそれがあった。更に、レンズマウント４に焦点調整のため大きなトルクが印加された場合、レンズマウント４と基板２との間に隙間ができる場合があり、この隙間から光がレンズ内に侵入して画像が乱れるおそれがあった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、画像入力範囲の調整処理及び画像入力センサに対するレンズの焦点調整を高精度に行いうる画像入力モジュール調整装置及び画像入力モジュール調整方法を提供することを目的とする。

上記の課題は、本発明の第１の観点からは、
画像入力センサが搭載された基板に対しレンズの位置調整及び焦点調整を行う画像入力モジュール調整装置において、
前記基板と対向する位置に配設された調整用パターンと、
前記基板を直交するＸ方向及びＹ方向に移動可能に搭載する基板移動機構と、
前記基板移動機構による前記基板の移動を規制する基板移動規制機構と、
前記基板に設けられ、前記レンズを保持すると共に前記画像入力センサと係合する係合空間部が内部に形成されたレンズマウントを移動させる係合部材移動機構と、
前記基板移動規制機構が前記基板の移動を許容した状態で前記係合部材移動機構を駆動し、前記レンズマウントを前記画像入力センサに係合させることにより前記基板を移動させ、前記調整用パターンと前記画像入力センサの相対位置とが位置決めされる位置である調整初期位置に前記基板を移動させ、該基板が調整初期位置に移動した状態で前記基板移動規制機構により前記基板の移動を規制する制御手段と、
前記基板の移動が規制された状態で、前記レンズを前記画像入力センサに対して移動させることにより該レンズの位置調整を行うレンズ位置調整機構と、
前記基板の移動が規制された状態で、前記画像入力センサに対し前記レンズの焦点調整を行う焦点調整機構とを有する画像入力モジュール調整装置により解決することができる。

また、上記の課題は、本発明の第他の観点からは、
画像入力センサが搭載された基板と対向する位置に配設された調整用パターンを用い、前記基板に対しレンズを位置合わせ及び焦点調整する画像入力モジュール調整方法において、
前記基板上に前記レンズを保持したレンズマウントを載置する工程と、
前記基板の移動を許容した状態で前記レンズマウントを移動させることにより前記レンズマウントを前記画像入力センサに係合させ、該レンズマウントと共に前記基板を移動させることにより、前記調整用パターンと前記画像入力センサの相対位置とが位置決めされる位置である調整初期位置に前記基板を移動させる工程と、
該調整初期位置に移動した状態で該基板の移動を規制する工程と、
移動を規制された前記基板上で、前記レンズマウントをＸ方向及びＹ方向に移動させることにより、画像入力センサに対して前記レンズの位置調整を行う工程と、
前記レンズが位置調整された状態において、前記レンズの焦点調整を行う工程と、
を有する画像入力モジュール調整方法により解決することができる。

本発明によれば、基板を直接移動させ調整用パターンに対向する位置である調整初期位置に基板を位置決めすることにより、位置決めにおける位置ずれやガタツキの影響を低減することができ、基板を調整初期位置に高い精度で位置決めすることができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。

図６（Ａ），（Ｂ）は、本発明の一実施例である画像入力モジュール調整装置１０（以下、調整装置１０という）の構成図である。図６（Ａ）は調整装置１０の正面図であり、図６（Ｂ）は調整装置１０の右側面図である。

調整装置１０は、大略すると基板移動機構１２、調整用パターン１７，装置側コネクタ１８、基板移動規制機構、係合部材移動機構、制御手段、レンズ位置調整機構、及び焦点調整機構等により構成されている。この調整装置１０は、画像入力モジュール１の調整及び製造を行うのに用いるものである。

画像入力モジュール１は、基板２の上面の略中央位置に画像入力センサ５（請求項に記載の位置調整部品としても機能する）が配設されると共に、下面にコネクタ６が配設されている。レンズ３はレンズマウント４を用いて基板２上に固定されるが、この際に調整装置１０を用いて画像入力センサ５に対する画像入力範囲調整（位置調整）、及び画像入力センサ５に対するレンズ３の焦点調整が行われる。

以下、調整装置１０の各構成要素について説明する。基板移動機構１２は、平板状のベース１１上に配設されている。この基板移動機構１２は、Ｘ方向移動台１３とＹ方向移動台１４とにより構成されている。Ｙ方向移動台１４はベース１１の直上部に配設されている。また、Ｘ方向移動台１３は、Ｙ方向移動台１４の上部に配設されている。また、Ｙ方向移動台１４には、装置側コネクタ１８が配設されている。

Ｙ方向移動台１４は、Ｘ方向移動台１３を図中矢印Ｙ１，Ｙ２方向に移動させる。また、Ｘ方向移動台１３は、その上部に配設された装置側コネクタ１８を図中矢印Ｘ１，Ｘ２方向に移動させる。よって、装置側コネクタ１８は、基板移動機構１２により図中矢印Ｘ１，Ｘ２方向及び図中矢印Ｙ１，Ｙ２方向（即ち、平面方向）に移動可能な構成となる。

後述するように、基板２はコネクタ６を装置側コネクタ１８に装着することにより装置側コネクタ１８に固定される。よって、基板移動機構１２が駆動することにより、基板２は図中矢印Ｘ１，Ｘ２方向及び図中矢印Ｙ１，Ｙ２方向（平面方向）に移動可能な構成となる。この各移動台１３，１４は、後述する制御装置５０によりその駆動が制御されるよう構成されている。

調整用パターン１７は、後述する画像入力範囲調整及び焦点調整時に必要となる所定の調整用パターンが形成されている。この調整用パターン１７は、基板２が調整装置１０に搭載された状態で、基板２と対向する位置に配設されている。具体的には、ベース１１には支柱１５が立設されており、この支柱１５にはベース１１と並行に延在するよう天板部１６が固定されている。調整用パターン１７は、この天板部１６の下面に配設されている。よって、画像入力センサ５が上面に搭載された基板２が基板移動機構１２に搭載された際、基板２と画像入力センサ５は対向配置された構成となる。

基板移動規制機構は、把持機構２７及び延出アーム２８とにより構成されている。把持機構２７は例えばソレノイド或いはエアシリンダ等を用いたクランプ機構であり、制御装置５０によりその駆動が制御される。また、延出アーム２８は、基板移動機構１２を構成するＸ方向移動台１３から延出するよう設けられたものである。前記のように、基板移動機構１２は装置側コネクタ１８（基板２）を平面方向に移動させるものであるため、Ｘ方向移動台１３に設けられた延出アーム２８も移動する。把持機構２７は、延出アーム２８の移動に係らず、移動した各所において延出アーム２８をクランプ（把持）できる構成とされている。

把持機構２７が延出アーム２８をクランプすることにより、基板移動機構１２はＸ方向移動台１３の移動が規制される。前記のように、Ｘ方向移動台１３には装置側コネクタ１８が設けられ、この装置側コネクタ１８には基板２のコネクタ６が装着される。よって、把持機構２７が延出アーム２８をクランプすることにより、基板２の移動が規制される。尚、本実施例では延出アーム２８を把持機構２７でクランプすることにより基板２の移動を規制する構成としているが、基板移動機構１２による基板２の移動を規制できる構成であれば、他の機構や装置を用いた構成としてもよい。

係合部材移動機構は、レンズ移動機構２０，ハンド駆動機構２４，及びハンド２５等により構成されている。この係合部材移動機構は、基板２上に設けられた位置調整部品と係合する係合部材を移動させる機能を奏するものである。本実施例では、基板２上に設けられた位置調整部品として画像入力センサ５を用い、この位置調整部品としても機能する画像入力センサ５と係合する係合部材としてレンズマウント４を用いた例について説明する。

レンズ移動機構２０は、ベース１１上に配設されている。レンズ移動機構２０は、上部に支柱２１が立設されており、この支柱２１の所定位置にはハンド駆動機構２４が配設されている。また、レンズ移動機構２０は制御装置５０に接続されており、制御装置５０の駆動指示に基づきベース１１に対して支柱２１を図中矢印Ｘ１，Ｘ２方向及び矢印Ｙ１，Ｙ２方向に移動する構成とされている。

ハンド駆動機構２４は、一対のハンド２５（個々に示す場合には第１ハンド２５Ａ，第２ハンド２５Ｂという）を有している。このハンド駆動機構２４も制御装置５０に接続されており、制御装置５０の駆動指示に基づき一対のハンド２５によりレンズマウント４の把持及び把持解除を行う。レンズマウント４は、一対のハンド２５に把持されることにより固定された状態となる。そして、ハンド駆動機構２４及びハンド２５によりレンズマウント４が固定された状態でレンズ移動機構２０が移動することにより、レンズマウント４も移動する。更に、レンズマウント４にレンズ３が装着された状態でレンズマウント４が移動することにより、レンズ３もレンズ移動機構２０により移動される。

ここで、レンズ３及びレンズマウント４の構造について、図１０及び図１７を用いて説明する。

図１０は、レンズマウント４を説明するための図である。このレンズマウント４は、マウント本体４Ａ，レンズ装着部４Ｂ，及び内部空間部４Ｃを有した構成とされている。マウント本体４Ａは円筒状の樹脂性或いは金属製部材よりなり、樹脂で形成した場合には光を透過しないよう遮光処理が施される。また、マウント本体４Ａの外形は高精度な正円とされている。具体的には、レンズマウント４の設計精度は±0.05mm程度であり、また製造ばらつき（ΔＸ５，ΔＹ５）はΔＸ５＝±0.02mm程度，ΔＹ５＝±0.02mm程度である。

レンズ装着部４Ｂは雌ネジにより構成されており、レンズマウント４の内側に形成されている。このレンズ装着部４Ｂには、後述するレンズ３の装着部３Ｄが螺着される。

更に、マウント本体４Ａの底部には、図１０（Ｂ）に示すように、内部空間部４Ｃが形成されている。この内部空間部４Ｃは、底面視で矩形状を有した凹部であり、Ｘ方向側壁部４ＤとＹ方向側壁部４Ｅを有している。このＸ方向側壁部４ＤとＹ方向側壁部４Ｅは、後述するように画像入力センサ５と係合する部位である。

図１７は、レンズ３を説明するための図である。図１７（Ａ）はレンズ３の平面図であり、図１７（Ｂ）はレンズ３をレンズマウント４に装着した状態を示す正面図（レンズマウント４は断面で示す）である。

レンズ３は、透明樹脂により形成されている。また、レンズ３は、レンズ本体３Ａ，レンズホルダ３Ｂ，鍔部３Ｃ，及び装着部３Ｄ等を一体的に形成した構成されている。レンズ本体３Ａは、画像を画像入力センサ５に焦点合わせする機能を奏するものである。また、レンズホルダ３Ｂは円柱形状とされており、レンズ本体３Ａはこのレンズホルダ３Ｂの上端部に形成されている。

またレンズホルダ３Ｂの下部には、レンズホルダ３Ｂの直径よりも大径とされた鍔部３Ｃが形成されている。この鍔部３Ｃの上面には、図１７（Ａ）に示すように複数の回転用溝３Ｅが形成されている。本実施例では、９０度間隔で４本の回転用溝３Ｅが半径方向に延在するよう形成されている。

鍔部３Ｃの下部には、装着部３Ｄが形成されている。この装着部３Ｄは、円筒形状とされると共に外周に雄ネジが形成されている。この装着部３Ｄの外周に形成された雄ネジは、レンズマウント４のレンズ装着部４Ｂに形成された雌ネジに螺合するよう構成されている。従って、レンズマウント４に対してレンズ３を回転させることにより、レンズ３はレンズマウント４に対して上下に変位（Ｚ１，Ｚ２方向に変位）し、これによりレンズ３（レンズ本体３Ａ）の焦点調整を行うことができる。

ここで再び図６に戻り、調整装置１０の説明を続ける。

レンズ位置調整機構は、基板２が把持機構２７によりその移動が規制された状態で、レンズ３を画像入力センサ５に対して移動させることにより、画像入力センサ５に対する画像入力範囲の調整（レンズ３の位置調整）を行うものである。本実施例では、レンズ３がレンズマウント４に装着された状態で、レンズマウント４を移動することによりレンズ３を移動させ、これにより画像入力範囲の調整を行う構成としている。

従って、レンズ位置調整機構は、前記した係合部材移動機構と同一構成とされている。即ち、レンズ位置調整機構は、レンズ移動機構２０，ハンド駆動機構２４，及び一対のハンド２５により構成されている。この構成とすることにより、レンズ位置調整機構と係合部材移動機構とを別箇に設ける構成に比べて部品点数の削減、調整装置１０の小型化、及びコスト低減を図ることができる。

焦点調整機構は、焦点調整用モータ２２及びレンズ回転部材３０により構成されている。この焦点調整機構は、把持機構２７により基板２の移動が規制された状態で、画像入力センサ５に対しレンズ３の焦点調整を行う機能を奏するものである。

焦点調整用モータ２２は、前記した支柱２１の上部に配置されている。よって、焦点調整用モータ２２はレンズ移動機構２０によりハンド駆動機構２４及びハンド２５と一体的に移動する構成とされている。この焦点調整用モータ２２の出力軸は下方に向け延出しており、その端部にはギヤ２３が設けられている。また、焦点調整用モータ２２も制御装置５０に接続されており、制御装置５０によりその回転が制御されるよう構成されている。

レンズ回転部材３０は、レンズ３に装着されるものである。図１６は、レンズ回転部材３０を拡大して示している。図１６（Ａ）はレンズ回転部材３０の正面図であり、図１６（Ｂ）はレンズ回転部材３０の底面図である。レンズ回転部材３０は、装着部３１，歯車部３２，係合凸部３３，及び装着孔３４を一体的に形成した構成とされている。

装着部３１は円筒形状を有しており、その内部にレンズ３が挿入装着される装着孔３４が形成されている。また、装着部３１の底面は、レンズ回転部材３０をレンズ３に装着した際に鍔部３Ｃと当接するよう構成されている。

この装着部３１の底面には、半径方向に延出する係合凸部３３が９０度間隔で４本形成されている。この係合凸部３３は、レンズ３の鍔部３Ｃに形成された回転用溝３Ｅと対応するよう構成されている。従って、レンズ回転部材３０がレンズ３に装着された際、係合凸部３３は回転用溝３Ｅに係合するよう構成されている。

歯車部３２は、装着部３１の上部に配設されている。この歯車部３２は、前記した焦点調整用モータ２２のギヤ２３と噛合するよう構成されている。よって、ハンド２５によりレンズマウント４が固定された状態で、焦点調整用モータ２２，ギヤ２３，レンズ回転部材３０を介してレンズ３を回転させることにより、レンズ３はレンズマウント４に対して上下変位する。この際、歯車部３２の歯数はギヤ２３の歯数よりも多く設定されているため、焦点調整用モータ２２の回転は減速されると共に回転トルクは増大される。これにより、レンズマウント４に対してレンズ３を安定して回転させることが可能となる。

制御装置５０は、上記した基板移動機構１２、基板移動規制機構、係合部材移動機構（レンズ位置調整機構）、制御手段、及び焦点調整機構等を駆動制御する。尚、制御装置５０の具体的な制御動作は、以下説明する画像入力モジュール調整方法の説明において合わせて説明するものとする。

次に図７〜図２０を用いて、上記構成とされた調整装置１０を用いた画像入力モジュール調整方法について説明する。尚、図７〜図２０において、図６に示した構成と同一構成については同一符号を付して、その説明を省略するものとする。また、図７〜図２０において、制御装置５０の図示は省略するものとする。

調整装置１０を用いて画像入力モジュール１の調整処理を行うには、先ず画像入力センサ５及びコネクタ６が予め搭載された基板２を調整装置１０に搭載する。具体的には、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、コネクタ６を装置側コネクタ１８に装着することにより、基板２を調整装置１０の基板移動機構１２に搭載する。この際、基板移動機構１２上における基板２の搭載位置は、基板２に搭載された画像入力センサ５の位置が、設計上の正規の画像入力センサ５の搭載位置に対して、少しずれた位置となるよう設定されている。

この基板２が基板移動機構１２上に搭載された状態では、レンズマウント４及びレンズ回転部材３０は調整装置１０から取り外された状態とされている。また、制御装置５０は、把持機構２７による延出アーム２８のクランプを解除した状態としており、またレンズ移動機構２０は停止され，ハンド駆動機構２４は一対のハンド２５を開いた状態で停止しており，また焦点調整用モータ２２も停止された状態となっている。

基板２が基板移動機構１２（調整装置１０）に搭載されると、続いて図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、基板２の上面にレンズ３が搭載される。この際、レンズ３はレンズマウント４に装着された状態で、レンズマウント４と共に基板２の上面に搭載される。

また、係合部材となるレンズマウント４が基板２の上面に装着された状態で、位置調整部品となる画像入力センサ５は、レンズマウント４の底面に形成された内部空間部４Ｃの内部に位置するよう装着位置が選定されている。尚、レンズ３の装着部３Ｄはレンズマウント４のレンズ装着部４Ｂに螺着された状態で基板２の上面に装着されるが、この時点ではレンズ３の焦点調整は行われていない。

レンズ３及びレンズマウント４が基板２の上面に装着されると、図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、制御装置５０はハンド駆動機構２４を駆動して一対のハンド２５によりレンズマウント４を挟持する。これにより、レンズマウント４はハンド２５及びハンド駆動機構２４により固定された状態（以下、この状態をレンズマウント固定状態という）となる。

しかしながら、このレンズマウント固定状態において、基板移動機構１２により基板２は図中矢印Ｘ１，Ｘ方向及びＹ１，Ｙ２方向（平面方向）に移動可能な状態となっている。即ち、基板２はレンズ３（レンズマウント４）に対して移動可能な状態となっている。

図１２は、一対のハンド２５（第１ハンド２５Ａ及び第２ハンド２５Ｂ）が、レンズマウント４を把持した状態を示している。同図に示すように、第２ハンド２５Ｂには三角溝２６が形成されており、レンズマウント４はこの三角溝２６内で位置決めされるよう構成されている。従って、第１及び第２ハンド２５Ａ，２５Ｂでレンズマウント４を把持した状態において、レンズマウント４は３点Ｐ１〜Ｐ３において支持（固定）された状態となる。

また、前記のようにレンズマウント４の断面外形は精度の高い円形とされている。このため、レンズマウント４は第１及び第２ハンド２５Ａ，２５Ｂに高精度に位置決めされて支持（固定）される。この時、第１及び第２ハンド２５Ａ，２５Ｂがレンズマウント４を把持するときの位置ずれ（ΔＸ６，ΔＹ６）はΔＸ６＝±0.005mm程度，ΔＹ６＝±0.005mm程度と小さな値である。

上記のようにレンズマウント４が一対のハンド２５に把持されると、制御装置５０はレンズ移動機構２０を駆動してレンズマウント４を移動させる。前記のように基板２に設けられた画像入力センサ５は、レンズマウント４の底部に形成された内部空間部４Ｃ内に位置しているため、レンズマウント４が矢印Ｘ２，Ｙ２方向に移動することにより、矩形状である画像入力センサ５の直交する外周２辺は、レンズマウント４に形成されたＸ方向側壁部４Ｄ及びＹ方向側壁部４Ｅと突き当たる。これにより、レンズマウント４と画像入力センサ５は、係合した状態となる。

画像入力センサ５が実装されている基板２は、基板移動機構１２が把持機構２７により移動規制されていないため、調整装置１０内で平面方向に自由に変位することができる状態となっている。このため、レンズマウント４（具体的には、Ｘ方向側壁部４Ｄ及びＹ方向側壁部４Ｅ）が画像入力センサ５と係合し、更にレンズマウント４が移動することにより、画像入力センサ５はレンズマウント４に移動付勢される。よって基板２は、レンズマウント４の移動と共に移動する。

制御装置５０はレンズ移動機構２０の駆動制御を行うことにより、画像入力センサ５が所定の調整初期位置に移動するまで基板２の移動を続ける。画像入力センサ５が調整初期位置まで移動すると、制御装置５０はレンズ移動機構２０によるレンズマウント４の移動を停止させる。

続いて制御装置５０は把持機構２７を駆動し、図１３に示すように延出アーム２８を把持機構２７でクランプする。これにより、基板２の移動は規制され、画像入力センサ５は調整初期位置に固定された状態となる。このように、画像入力センサ５が調整初期位置に固定されることにより、画像入力センサ５と調整装置１０に設けられた調整用パターン１７は位置決めされた状態となる。

図１１は、画像入力センサ５を拡大して示している。同図に示すように、画像入力センサ５は、ダイ５Ａ（ウェハをダイシングして個片化された半導体チップのこと）の上面に回路形成領域５Ｂが設けられた構成となっている。このダイ５Ａの中心位置と、回路形成領域５Ｂの中心位置は一致することが望ましいが、ダイシングの精度等により、ダイ５Ａの中心位置と回路形成領域５Ｂの中心位置との間にはずれ（ΔＸ４，ΔＹ４）が発生する。このずれの大きさは、例えばΔＸ４＝±0.025mm程度，ΔＹ４＝±0.025mm程度である。

ここで、画像入力センサ５と調整用パターン１７との間に発生する位置ずれについて、従来の調整装置１００（図１参照）と比較しつつ説明する。

図１を用いて説明した調整装置１００では、調整用パターン１７に対する画像入力センサ５の位置ずれ量の最大値（ΔＸmax1，ΔＹmax1）は、設計センサ位置ＤＰ１に対する画像入力センサ５の搭載位置の実装誤差（ΔＸ１＝±0.1mm程度，ΔＹ１＝±0.1mm程度）と、設計コネクタ位置ＤＰ２に対するコネクタ６の実装誤差（ΔＸ２＝±0.1mm程度，ΔＹ２＝±0.1mm程度）と、コネクタ嵌合ガタ（ΔＸ３＝±0.05mm程度，ΔＹ３＝±0.05mm程度）を合計した値となる。具体的には、ΔＸmax1＝ΔＸ１＋ΔＸ２＋ΔＸ３＝±0.25mm，ΔＹmax1＝ΔＹ１＋ΔＹ２＋ΔＹ３＝±0.25mmと大きな値となる。

これに対して本実施例では、調整用パターン１７に対する画像入力センサ５の位置ずれ量の最大値（ΔＸmax2，ΔＹmax2）は、ダイ５Ａの中心位置と回路形成領域５Ｂの中心位置との間のずれ（ΔＸ４＝±0.025mm程度，ΔＹ４＝±0.025mm程度）と、レンズマウント４の製造ばらつき（ΔＸ５＝±0.02mm程度，ΔＹ５＝±0.02mm程度）と、固定時におけるずれ量（ΔＸ６＝±0.005mm程度，ΔＹ６＝±0.005mm程度）と合計した値となる。具体的には、ΔＸmax2＝ΔＸ４＋ΔＸ５＋ΔＸ６＝±0.05mm，ΔＹmax2＝ΔＹ４＋ΔＹ５＋ΔＹ６＝±0.05mmとなる。よって、従来に比べて調整用パターン１７に対して画像入力センサ５を高精度に位置決めすることができ、調整用パターン１７を用いて実施される後述する画像入力範囲の調整及び焦点調整を高精度に行うことが可能となる。

上記のように調整用パターン１７に対する画像入力センサ５の位置決めが終了すると、制御装置５０は把持機構２７により基板２の移動を規制した状態を維持しつつ、レンズ移動機構２０を駆動して一対のハンド２５により把持されたレンズマウント４を基板２上で平面移動させる。レンズマウント４にはレンズ３が装着されているため、調整用パターン１７に設けられている画像入力範囲調整用のパターンを画像入力センサ５が撮像し、その撮像データより画像入力センサ５の画像入力範囲の調整が行われる。図１４は、この画像入力範囲の調整が行われている状態を示す図である。

画像入力範囲の調整処理が終了すると、続いてレンズ３の画像入力センサ５に対する焦点調整処理が行われる。この焦点調整処理を行うには、先ずレンズ３にレンズ回転部材３０を装着する。

前記のようにレンズ回転部材３０の装着部３１の下端部にはレンズ３の回転用溝３Ｅと係合する係合凸部３３が形成されている。また、レンズ回転部材３０には歯車部３２が設けられており、この歯車部３２はレンズ回転部材３０をレンズ３に装着した状態でギヤ２３と噛合する構成とされている。従って、レンズ回転部材３０は、焦点調整用モータ２２が回転駆動することにより回転する。

また、レンズ回転部材３０の重さは、装着部３Ｄとレンズ装着部４Ｂとの螺合部分に負担をかけない程度で、かつ自重で係合凸部３３が回転用溝３Ｅに係合しうる重さに設定されている。従って、図１８（Ａ）に示すように、レンズ回転部材３０をレンズ３に装着した時点で係合凸部３３が回転用溝３Ｅに係合していなとしても、焦点調整用モータ２２によりレンズ回転部材３０が回転することにより、図１８（Ｂ）に示すように係合凸部３３は回転用溝３Ｅに近接するよう回転していき、そして図１８（Ｃ）に示すように、レンズ回転部材３０の自重により係合凸部３３は回転用溝３Ｅに係合する。

よって、係合凸部３３が回転用溝３Ｅと係合した後は、レンズ３はレンズ回転部材３０と同期して回転を行う。この際、レンズマウント４は一対のハンド２５により固定された状態を維持する。従って、レンズ３が回転することにより、レンズ３は回転量及び回転方向に応じてレンズマウント４に対して上方或いは下方に変位し、これにより画像入力センサ５に対するレンズ３（レンズ本体３Ａ）の焦点調整を行うことができる。

この際、本実施例では焦点調整用モータ２２の回転力は、ギヤ２３が歯車部３２と噛合し、かつ係合凸部３３が回転用溝３Ｅと係合することによりレンズ３に伝達されるため、従来のように回転に際して滑りが発生するようなことはなく、一定の回転トルクでレンズ３を回転させることができる。よって、レンズ３の装着部３Ｄとレンズマウント４のレンズ装着部４Ｂとの間におけるネジの摩擦力が大きい場合であっても、安定してレンズ３を回転させることが可能となる。

また図１９に示すように、レンズ回転部材３０は自重によりレンズ３（鍔部３Ｃ）を下方に向け付勢している（図１９に、この付勢力を矢印Ｆで示す）。この付勢力Ｆは、レンズ回転部材３０がレンズ３（鍔部３Ｃ）から浮き上がるのを阻止する方向に作用する。よって、特に別箇の離脱防止機構を設けることなく、係合凸部３３が回転用溝３Ｅから離脱することを防止することができる。よって、この構成によってもレンズ３の安定した回転を実現でき、安定した焦点調整を行うことができる。

上記のように焦点調整処理が終了すると、続いて基板２に対してレンズマウント４を固定すると共に、レンズマウント４に対してレンズ３を固定する固定処理が実施される。本実施例では、各所の固定にＵＶ接着剤４０を用いている。図２０は、ＵＶ接着剤４０を用いて基板２とレンズマウント４、及びレンズ３とレンズマウント４を固定している状態を示している。

ＵＶ接着剤４０は、例えばディスペンサーを用いて所定位置に塗布される。また、塗布されたＵＶ接着剤４０に対してはＵＶファイバ４１を用いてＵＶ照射が行われ、これによりＵＶ接着剤４０は固化される。これにより、基板２とレンズマウント４及びレンズ３とレンズマウント４は、ＵＶ接着剤４０により接着固定される。この際、前記のようにレンズ回転部材３０の自重による付勢力Ｆが鍔部３Ｃに印加されるため、基板２とレンズマウント４との間、及びレンズ３とレンズマウント４との間に隙間が発生することはなく、よって完成した画像入力モジュール１において、レンズマウント４内に外部の光が侵入して画像品質が低下することを防止できる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。

例えば、上記した実施例では回転用溝３Ｅ及び係合凸部３３を４箇所設ける構成としたが、この回転用溝３Ｅ及び係合凸部３３は本実施例よりも少ない２箇所として良い。しかしながら、回転用溝３Ｅと係合凸部３３が係合するまでの回転体動作をより安定させるため３箇所以上が望ましい。

また、レンズ３（レンズマウント４）の基板２上への装着処理、及びレンズ回転部材３０をレンズ３に装着する処理を自動化することも可能である。この構成とすることにより、より効率の高い調整処理を行うことが可能となる。

以上の説明に関し、更に以下の項を開示する。
（付記１）
画像入力センサが搭載された基板に対しレンズの位置調整及び焦点調整を行う画像入力モジュール調整装置において、
前記基板を直交するＸ方向及びＹ方向に移動可能に搭載する基板移動機構と、
前記基板移動機構による前記基板の移動を規制する基板移動規制機構と、
前記基板上に設けられた位置調整部品と係合する係合部材を移動させる係合部材移動機構と、
前記基板移動規制機構が前記基板の移動を許容した状態で前記係合部材移動機構を駆動することにより、該係合部材を前記位置調整部品に係合させると共に該基板を調整初期位置に移動させ、該基板が調整初期位置に移動した状態で前記基板移動規制機構により前記基板の移動を規制する制御手段と、
前記基板の移動が規制された状態で、前記レンズを前記画像入力センサに対して移動させることにより該レンズの位置調整を行うレンズ位置調整機構と、
前記基板の移動が規制された状態で、前記画像入力センサに対し前記レンズの焦点調整を行う焦点調整機構と、
を有する画像入力モジュール調整装置。
（付記２）
前記位置調整部品として画像入力センサを用いた付記１に記載の画像入力モジュール調整装置。
（付記３）
前記係合部材として、前記レンズを保持すると共に、前記画像入力センサと係合する係合空間部が内部に形成されたレンズマウントを用いた付記２に記載の画像入力モジュール調整装置。
（付記４）
前記係合部材移動機構は、前記レンズマウントを挟持する一対のハンドを有し、かつ、該一対のハンドは前記レンズマウントを三点支持する構成とした付記２又は３に記載の画像入力モジュール調整装置。
（付記５）
前記レンズ位置調整機構として前記係合部材移動機構を用い、前記レンズマウントを前記画像入力センサに対して移動させることにより前記レンズの位置調整を行う構成とした付記３又は４に記載の画像入力モジュール調整装置。
（付記６）
前記焦点調整機構は、
前記レンズに形成された凹凸と係合する係合部を有し前記レンズに装着されるレンズ回転部材と、
該レンズ回転部材を回転駆動する駆動装置とを有する付記１乃至５のいずれか一項に記載の画像入力モジュール調整装置。
（付記７）
前記レンズ回転部材は、前記レンズが装着される装着部と、該装着部の外周に形成された歯車部とにより構成され、
前記駆動装置が前記歯車部と噛合することにより前記レンズ回転部材を回転させる構成とした付記６に記載の画像入力モジュール調整装置。
（付記８）
前記焦点調整機構は、前記レンズ回転部材を前記基板に向けて押圧付勢しつつ回転駆動する付記６乃至８のいずれか一項に記載の画像入力モジュール調整装置。
（付記９）
画像入力センサが搭載された基板に対しレンズを位置合わせ及び焦点調整する画像入力モジュール調整方法において、
前記基板上に前記レンズを保持したレンズマウントを載置する工程と、
前記レンズマウントを固定した状態で前記基板を直交するＸ方向及びＹ方向に移動可能させることにより、前記レンズマウントに設けられた係合部を前記基板に設けられた位置調整部品に係合させると共に、前記基板を調整初期位置に移動させる工程と、
該調整初期位置に移動した状態で該基板の移動を規制する工程と、
移動を規制された前記基板上で、前記レンズマウントをＸ方向及びＹ方向に移動させることにより、画像入力センサに対して前記レンズの位置調整を行う工程と、
前記レンズが位置調整された状態において、前記レンズの焦点調整を行う工程と、
を有する画像入力モジュール調整方法。
（付記１０）
前記位置調整部品として画像入力センサを用いた付記８に記載の画像入力モジュール調整方法。
（付記１１）
焦点調整を行う際、前記レンズ回転部材を前記基板に向けて押圧付勢する付記９又は１０に記載の画像入力モジュール調整装置。

図１は、従来の一例である画像入力モジュール調整装置を説明するための構成図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。 図２は、画像入力センサの実装誤差を説明するための図である。 図３は、コネクタの実装誤差を説明するための図である。 図４は、コネクタの嵌合のガタを説明するための図である。 図５は、従来の焦点調整機構を説明するための図である。 図６は、本発明の一実施例である画像入力モジュール調整装置を説明するための構成図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。 図７は、本発明の一実施例である画像入力モジュールの製造方法を説明するための図であり、基板を画像入力モジュール調整装置に装着した状態を示す図である。 図８は、本発明の一実施例である画像入力モジュールの製造方法を説明するための図であり、レンズを基板上に装着した状態を示す図である。 図９は、本発明の一実施例である画像入力モジュールの製造方法を説明するための図であり、レンズマウントがハンドにより把持された状態を示す図である。 図１０は、本発明の一実施例である画像入力モジュール調整装置で用いるレンズマウントを説明するための図であり、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は底面図である。 図１１は、画像入力センサに発生するダイシングずれを説明するための図である。 図１２は、ハンドによりレンズマウントが把持された状態を拡大して示す平面図である。 図１３は、本発明の一実施例である画像入力モジュールの製造方法を説明するための図であり、基板移動機構が把持機構により移動が規制された状態を示す図である。 図１４は、本発明の一実施例である画像入力モジュールの製造方法を説明するための図であり、レンズを平面移動させて画像入力範囲を調整している状態を示す図である。 図１５は、本発明の一実施例である画像入力モジュールの製造方法を説明するための図であり、レンズの焦点を調整している状態を示す図である。 図１６は、本発明の一実施例である画像入力モジュール調整装置で用いるレンズ回転部材を説明するための図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は底面図である。 図１７は、本発明の一実施例である画像入力モジュール調整装置で用いるレンズを説明するための図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）はレンズマウントに装着された状態の正面図である。 図１８は、本発明の一実施例である画像入力モジュールの製造方法を説明するための図であり、レンズ回転部材によりレンズが回転させる様子を説明するための図である。 図１９は、本発明の一実施例である画像入力モジュールの製造方法を説明するための図であり、レンズ回転部材によりレンズが基板に向け押圧される様子を示す図である。 図２０は、本発明の一実施例である画像入力モジュールの製造方法を説明するための図であり、ＵＶ接着剤でレンズとレンズマウント及びレンズマウントと基板とを固定している状態を示す図である。

符号の説明

１ 画像入力モジュール
２ 基板
３ レンズ
３Ａ レンズ本体
３Ｂ レンズホルダ
３Ｃ 鍔部
３Ｄ 装着部
３Ｅ 回転用溝
４ レンズマウント
４Ａ マウント本体
４Ｂ レンズ装着部
４Ｃ 内部空間部
５ 画像入力センサ
５Ａ ダイ
６Ｂ センサ部
６ コネクタ
１０ 調整装置
１１ ベース
１２ 基板移動機構
１３ Ｘ方向移動台
１４ Ｙ方向移動台
１７ 調整用パターン
１８ 装置側コネクタ
２０ レンズ移動機構
２２ 焦点調整用モータ
２４ ハンド駆動機構
２５ ハンド
２５Ａ 第１ハンド
２５Ｂ 第２ハンド
２６ 三角溝
２７ 把持機構
２８ 延出アーム
３０ レンズ回転部材
３１ 装着部
３２ 歯車部
３３ 係合凸部
３４ 装着孔
４０ ＵＶ接着剤
４１ ＵＶファイバ
５０ 制御装置

Claims (7)

1. 画像入力センサが搭載された基板に対しレンズの位置調整及び焦点調整を行う画像入力モジュール調整装置において、
   前記基板と対向する位置に配設された調整用パターンと、
   前記基板を直交するＸ方向及びＹ方向に移動可能に搭載する基板移動機構と、
   前記基板移動機構による前記基板の移動を規制する基板移動規制機構と、
   前記基板に設けられ、前記レンズを保持すると共に前記画像入力センサと係合する係合空間部が内部に形成されたレンズマウントを移動させる係合部材移動機構と、
   前記基板移動規制機構が前記基板の移動を許容した状態で前記係合部材移動機構を駆動し、前記レンズマウントを前記画像入力センサに係合させることにより前記基板を移動させ、前記調整用パターンと前記画像入力センサの相対位置とが位置決めされる位置である調整初期位置に前記基板を移動させ、該基板が調整初期位置に移動した状態で前記基板移動規制機構により前記基板の移動を規制する制御手段と、
   前記基板の移動が規制された状態で、前記レンズを前記画像入力センサに対して移動させることにより該レンズの位置調整を行うレンズ位置調整機構と、
   前記基板の移動が規制された状態で、前記画像入力センサに対し前記レンズの焦点調整を行う焦点調整機構と、
   を有する画像入力モジュール調整装置。
2. 前記係合部材移動機構は、前記レンズマウントを挟持する一対のハンドを有し、かつ、該一対のハンドは前記レンズマウントを三点支持する構成とした請求項１に記載の画像入力モジュール調整装置。
3. 前記レンズ位置調整機構として前記係合部材移動機構を用い、前記レンズマウントを前記画像入力センサに対して移動させることにより前記レンズの位置調整を行う構成とした請求項１又は２に記載の画像入力モジュール調整装置。
4. 前記焦点調整機構は、
   前記レンズに形成された凹凸と係合する係合部を有し前記レンズに装着されるレンズ回転部材と、
   該レンズ回転部材を回転駆動する駆動装置とを有する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像入力モジュール調整装置。
5. 前記レンズ回転部材は、前記レンズが装着される装着部と、該装着部の外周に形成された歯車部とにより構成され、
   前記駆動装置が前記歯車部と噛合することにより前記レンズ回転部材を回転させる構成とした請求項４に記載の画像入力モジュール調整装置。
6. 前記焦点調整機構は、前記レンズ回転部材を前記基板に向けて押圧付勢しつつ回転駆動する請求項４又は５に記載の画像入力モジュール調整装置。
7. 画像入力センサが搭載された基板と対向する位置に配設された調整用パターンを用い、前記基板に対しレンズを位置合わせ及び焦点調整する画像入力モジュール調整方法において、
   前記基板上に前記レンズを保持したレンズマウントを載置する工程と、
   前記基板の移動を許容した状態で前記レンズマウントを移動させることにより前記レンズマウントを前記画像入力センサに係合させ、該レンズマウントと共に前記基板を移動させることにより、前記調整用パターンと前記画像入力センサの相対位置とが位置決めされる位置である調整初期位置に前記基板を移動させる工程と、
   該調整初期位置に移動した状態で該基板の移動を規制する工程と、
   移動を規制された前記基板上で、前記レンズマウントをＸ方向及びＹ方向に移動させることにより、画像入力センサに対して前記レンズの位置調整を行う工程と、
   前記レンズが位置調整された状態において、前記レンズの焦点調整を行う工程と、
   を有する画像入力モジュール調整方法。

Images