WO2015060256A1 - 撮像モジュールの製造方法及び撮像モジュールの製造装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an imaging module manufacturing method and an imaging module manufacturing apparatus.
- This imaging module has a structure in which a lens unit in which a photographing lens is incorporated and an imaging element unit in which an imaging element such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor is incorporated are integrated.
- the imaging module has an auto-focus (AF) mechanism for adjusting the focus by moving the lens in the lens unit, and the lens unit and the image sensor unit are moved relative to each other in the direction perpendicular to the optical axis to capture an image.
- AF auto-focus
- Some have an optical image blur correction mechanism for optically correcting image blur.
- Patent Document 1 describes an imaging module having an AF mechanism.
- Patent Document 2 describes an imaging module having an AF mechanism and an optical image blur correction mechanism.
- image sensors used in image pickup modules have been widely used having a low pixel number of about 1 million to 2 million pixels to a high number of pixels of 3 million to 10 million pixels or more. ing.
- Patent Document 1 describes a technique for fixing a lens unit and an image sensor unit after aligning the lens unit and the image sensor unit.
- Patent Document 1 after setting the lens unit and the image sensor unit to the initial positions, the image sensor is caused to image the chart while moving the image sensor unit in the optical axis direction while energizing with the probe applied to the lens unit. Then, the positions of the lens unit and the image sensor unit are adjusted from the obtained captured image. After this adjustment, the lens unit and the image sensor unit are bonded and fixed.
- Patent Document 2 describes that a pseudo sensor cover made of a non-magnetic material is used to position the lens barrel in the lens unit when manufacturing the lens unit before fixing the lens unit and the imaging element unit. Has been.
- Patent Documents 3 and 4 describe a contact probe used for inspection of continuity of electronic components made of a nonmagnetic material such as beryllium copper.
- an imaging module having an optical image blur correction mechanism is configured such that a lens barrel included in a lens unit is movable in a direction perpendicular to the optical axis.
- the optical image blur correction mechanism includes a permanent magnet. For this reason, when the lens unit and the image sensor unit are aligned, an attractive force is generated between the permanent magnet included in the lens unit and some magnetic body on the apparatus side. It is necessary to prevent the lens optical axis from shifting.
- Patent Document 2 describes that when a lens unit is manufactured, the jig is made of a non-magnetic material so as not to generate an attractive force between a permanent magnet included in the lens unit and a jig used for manufacturing. However, no consideration is given to the occurrence of a deviation of the lens optical axis in the process of aligning the lens unit and the image sensor unit after the lens unit is manufactured.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and a method of manufacturing an imaging module capable of accurately determining the position of the imaging element unit when aligning the imaging element unit and the lens unit and improving imaging quality. And it aims at providing a manufacturing apparatus.
- the manufacturing method of an imaging module of the present invention is a manufacturing method of an imaging module having a lens unit having a lens group, and an imaging element unit having an imaging element fixed to the lens unit and imaging a subject through the lens group.
- the lens unit includes a lens driving device including two lens driving units that move at least some of the lenses in two directions orthogonal to the optical axis of the lens group, and the lens group. And a housing that houses the lens driving device, and an electrical connection portion that is exposed from the housing and is electrically connected to the lens driving device, the two lens driving portions including a voice coil and the above
- the imaging device unit and the lens unit on an axis orthogonal to the measurement chart.
- At least one of the measurement charts in the axial direction is changed, and at each relative position, the imaging element is driven, and the imaging chart is imaged through the lens group by the imaging element.
- An imaging module manufacturing apparatus includes a measurement chart installation unit for installing a measurement chart, and a subject through a lens unit having a lens group on an axis orthogonal to the measurement chart installed in the measurement chart installation unit.
- An image sensor unit holding unit for holding an image sensor unit having an image sensor for imaging, and a lens unit for holding the lens unit on the axis between the measurement chart setting unit and the image sensor unit holding unit.
- a lens unit holding portion and a first probe pressing portion that presses the contact of the first probe having a contact including a main body made of a nonmagnetic material against the lens unit held by the lens unit holding portion. And a small number of the measurement chart installation unit, the lens unit holding unit, and the imaging element unit holding unit.
- An adjustment unit that adjusts at least the inclination of the image sensor unit with respect to the lens unit based on an image signal obtained by imaging the measurement chart using the image sensor, and the image sensor adjusted by the adjustment unit A unit fixing portion for fixing the unit to the lens unit.
- the manufacturing method and manufacturing apparatus of an imaging module which can determine the position of an image sensor unit at the time of alignment of an image sensor unit and a lens unit, and can improve imaging quality can be provided. .
- FIG. 1 is an external perspective view of an imaging module 100.
- FIG. FIG. 2 is an external perspective view of an image sensor unit 20 in a state where a lens unit 10 is omitted in the image pickup module 100 shown in FIG. 1.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of the imaging module 100 shown in FIG.
- the figure which shows the electrical connection structure in the lens unit 10 shown in FIG. 2 is a side view illustrating a schematic configuration of a manufacturing apparatus 200 of the imaging module 100. It is a front view of a measurement chart. 6 is an explanatory diagram illustrating a holding state of the lens unit 10 and the imaging element unit 20 by the imaging module manufacturing apparatus 200.
- FIG. It is a figure which shows the detailed structural example of the contactor of the probe 113a.
- FIG. 2 is a block diagram illustrating an internal configuration of an imaging module manufacturing apparatus 200.
- FIG. 4 is a flowchart for explaining a manufacturing process of an imaging module by the imaging module manufacturing apparatus 200. It is a figure which shows the modification of the imaging module manufacturing apparatus. It is an external appearance perspective view of an outer setup jig.
- FIG. 1 is an external perspective view of the imaging module 100.
- the imaging module 100 includes a lens unit 10 having a lens group 12 and an imaging element unit 20 having an imaging element (not shown in FIG. 1) that is fixed to the lens unit 10 and images a subject through the lens group 12.
- the direction along the optical axis Ax of the lens group 12 is defined as the z direction, and the two directions orthogonal to the z direction and orthogonal to each other are defined as the x direction and the y direction, respectively.
- the lens unit 10 includes a casing 11 that accommodates each component described later.
- an opening 11 b centering on the optical axis Ax of the lens group 12 is formed on the top surface 11 a of the housing 11.
- the imaging module 100 captures subject light from the opening 11b into the lens group 12 for imaging.
- concave portions 95A, 95B, and 95C for positioning for holding the lens unit 10 in the manufacturing apparatus when the imaging module 100 is manufactured are formed.
- Recesses 95A1 and 95C1 smaller than the recesses 95A and 95C are formed on the bottom surfaces of the recesses 95A and 95C arranged on the diagonal line of the top surface 11a.
- a part of the flexible substrate 13 accommodated in the housing 11 is exposed outside the housing 11.
- a lens unit terminal portion 14 including terminals 14A to 14F is connected to the tip of the exposed portion of the flexible substrate 13.
- the lens unit terminal portion 14 is exposed from a surface other than the top surface 11 a which is a surface orthogonal to the z direction among the surfaces constituting the housing 11.
- the lens unit terminal portion 14 includes terminals other than the terminals 14A to 14F. However, in FIG. 1, only the terminals 14A to 14F are illustrated for simplification, and the other terminals are not illustrated. is doing.
- FIG. 2 is an external perspective view of the imaging module 100 shown in FIG. 1 with the lens unit 10 omitted.
- the image pickup device unit 20 includes a substrate 21 on which an image pickup device 27 such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor is formed, and a flexible substrate 22 that is electrically connected to the substrate 21.
- an image pickup device 27 such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor is formed
- a flexible substrate 22 that is electrically connected to the substrate 21.
- the pixel pitch of the image sensor 27 is not particularly limited, but a pixel pitch of 1.0 ⁇ m or less is used.
- the pixel pitch refers to the smallest distance among the distances between the centers of the photoelectric conversion regions included in the pixels included in the image sensor 27.
- the pixel pitch of the image sensor has become narrower, but when the pixel pitch becomes narrower, the area per pixel becomes smaller. As a result, the radius of the allowable circle of confusion is reduced and the depth of focus is reduced. Furthermore, since it is necessary to increase the amount of light collected per pixel, the F number of the lens tends to be small.
- a cylindrical cover holder 25 is formed on the substrate 21, and an image sensor 27 is disposed inside the cover holder 25.
- a cover glass (not shown) is fitted in the hollow portion of the cover holder 25 above the image sensor 27.
- an image sensor unit terminal portion including terminals 24A to 24F for electrical connection with the lens unit 10 is provided on the surface of the substrate 21 outside the cover holder 25, an image sensor unit terminal portion including terminals 24A to 24F for electrical connection with the lens unit 10 is provided. Similarly to the lens unit terminal unit 14, only a part of the image sensor unit terminal unit is illustrated.
- the substrate 21 is provided with an image sensor wiring connected to a data output terminal and a drive terminal of the image sensor 27.
- the imaging element wiring is connected to the external connection terminal portion 23 provided at the end of the flexible substrate 22 via the wiring provided on the flexible substrate 22.
- the external connection terminal portion 23 functions as an electrical connection portion that is electrically connected to the image sensor 27.
- the substrate 21 is provided with a lens unit wiring connected to each terminal included in the image sensor unit terminal portion.
- the lens unit wiring is connected to the external connection terminal portion 23 provided at the end of the flexible substrate 22 via the wiring provided on the flexible substrate 22.
- each terminal of the lens unit terminal unit and each terminal of the image sensor unit terminal unit corresponding thereto are electrically connected.
- terminal 14A and the terminal 24A are electrically connected, the terminal 14B and the terminal 24B are electrically connected, the terminal 14C and the terminal 24C are electrically connected, and the terminal 14D and the terminal 24D are connected.
- the terminals 14E and 24E are electrically connected, and the terminals 14F and 24F are electrically connected.
- FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of the imaging module 100 shown in FIG.
- the image sensor 27 is disposed in a recess provided in the substrate 21 and is sealed by a cover holder 25 provided on the substrate 21 and a cover glass 26 fitted in the cover holder 25. ing.
- the lens unit 10 includes a lens group 12 including a plurality of lenses (four lenses 12A to 12D in the example of FIG. 3) disposed above the cover glass 26, and a cylindrical lens barrel 15 that supports the lens group 12.
- a bottom block 19 placed on the upper surface of the cover holder 25 of the image pickup device unit 20, a flexible substrate 13 fixed on the bottom block 19, and a lens unit terminal portion connected to the flexible substrate 13 (in FIG. 3) Only the terminal 14C is shown for the cross section), and a lens driving device 16 formed on the flexible substrate 13.
- the lens group 12, the lens barrel 15, the bottom block 19, the flexible substrate 13, and the lens driving device 16 are accommodated in the housing 11.
- the lens driving device 16 includes a first lens driving unit, a second lens driving unit, a third lens driving unit, and a Hall element as a position detection element that detects the position of the lens.
- the first lens driving unit sets at least a part of the lenses in the lens group 12 (all the lenses in the lens group 12 in the example of FIG. 3) in a first direction along the optical axis Ax of the lens group 12 ( It is a drive unit for performing focus adjustment by moving in the z direction in FIG.
- the second lens driving unit has at least a part of the lenses in the lens group 12 (all lenses in the lens group 12 in the example of FIG. 3) in a second direction orthogonal to the optical axis Ax of the lens group 12 ( This is a drive unit that is moved in the x direction in FIG. 1 to correct blurring of an image captured by the image sensor 27.
- the third lens driving unit includes at least a part of the lens group 12 (all lenses in the lens group 12 in the example of FIG. 3) in a third direction orthogonal to the optical axis Ax of the lens group 12 ( It is a drive unit that is moved in the y direction in FIG. 1 and corrects blurring of an image captured by the image sensor 27.
- the first lens driving unit, the second lens driving unit, and the third lens driving unit are actuators for moving the lens, and a voice coil motor (VCM) is used in this embodiment.
- VCM voice coil motor
- the first lens driving unit includes a voice coil 161 fixed to the lens barrel 15, a magnet 162 provided at a position facing the voice coil 161, and each of the voice coil 161 and the magnet 162. And a spring 163 fixed to the head.
- the second lens driving unit and the third lens driving unit are respectively a base 160 fixed on the flexible substrate 13, a voice coil 164 fixed on the base 160, and a position facing the voice coil 164. And a magnet 165 fixed to the magnet 162, and a spring 166 fixed to each of the voice coil 164 and the magnet 165.
- the base 160 is shared by the second lens driving unit and the third lens driving unit.
- the distance in the optical axis Ax direction between the magnet 165 and the voice coil 164 is fixed to a constant value by the spring 166. For this reason, when a driving current is supplied to the voice coil 161 constituting the first lens driving unit, the position of the magnet 162 in the optical axis Ax direction remains fixed, and the lens barrel fixed to the voice coil 161 and the voice coil 161. 15 moves in the direction of the optical axis Ax.
- the magnet 165 constituting the second lens driving unit and the magnet 162 fixed to the magnet 165 move in the x direction.
- the distance in the direction orthogonal to the optical axis Ax between the magnet 162 and the voice coil 161 is fixed to a constant value by the spring 163. For this reason, when the magnet 162 moves in the x direction, the lens group 12 moves in the x direction.
- the magnet 165 constituting the third lens driving unit and the magnet 162 fixed to the magnet 165 move in the y direction.
- the distance in the direction orthogonal to the optical axis Ax between the magnet 162 and the voice coil 161 is fixed to a constant value by the spring 163. For this reason, when the magnet 162 moves in the y direction, the lens group 12 moves in the y direction.
- the magnets 162 and 165 and the lens barrel 15 are integrated with each other in the x direction or the y direction. Will be moved to. Therefore, in the lens unit 10, when the magnetic body approaches the magnets 162 and 165 from the outside of the lens unit 10, the lens barrel 15 easily moves in the x direction and the y direction due to the attractive force acting between the magnet and the magnetic body. It has a structure.
- FIG. 4 is a block diagram showing an electrical connection configuration of the lens unit 10 shown in FIG.
- the lens driving device 16 detects an x-direction VCM 16A (the second lens driving unit) for moving the lens group 12 in the x direction and a position of the lens group 12 in the x direction.
- the z-direction VCM 16E (the first lens driving unit) for moving the lens group 12 in the z-direction and the z-direction hall element 16F for detecting the z-direction position of the lens group 12 are provided.
- the x-direction VCM 16A has two terminals, and each of the two terminals is electrically connected to the terminal 14A and the terminal 14B via a wiring formed on the flexible substrate 13.
- the x-direction hall element 16B has four terminals, and each of the four terminals is electrically connected to the terminal 14a, the terminal 14b, the terminal 14c, and the terminal 14d through a wiring formed on the flexible substrate 13. ing.
- the y-direction VCM 16C has two terminals, and each of the two terminals is electrically connected to the terminal 14C and the terminal 14D through wiring formed on the flexible substrate 13.
- the y-direction hall element 16D has four terminals, and each of the four terminals is electrically connected to the terminal 14e, the terminal 14f, the terminal 14g, and the terminal 14h via wiring formed on the flexible substrate 13. ing.
- each of the two terminals is electrically connected to the terminal 14E and the terminal 14F via a wiring formed on the flexible substrate 13.
- the z-direction hall element 16F has four terminals, and each of the four terminals is electrically connected to the terminal 14i, the terminal 14j, the terminal 14k, and the terminal 14l through the wiring formed on the flexible substrate 13. ing.
- each terminal of the lens unit terminal portion 14 functions as an electrical connection portion that is electrically connected to the lens driving device 16 of the lens unit 10.
- the number of terminals required for each lens driving unit and each Hall element is an example, and is not limited to the above.
- the lens unit 10 and the imaging element unit 20 are separately manufactured. Then, an adjustment process for aligning the lens unit 10 and the image sensor unit 20 is performed so that the imaging surface of the subject imaged by the lens group 12 coincides with the image pickup surface of the image sensor 27, and then the lens. The unit 10 and the image sensor unit 20 are bonded and fixed.
- the above adjustment process is performed by moving the image sensor unit 20 in a state where the lens unit 10 is held in a predetermined posture by the manufacturing apparatus.
- FIG. 5 is a side view showing a schematic configuration of the manufacturing apparatus 200 for the imaging module 100.
- the imaging module manufacturing apparatus 200 adjusts the position and inclination of the imaging element unit 20 with respect to the lens unit 10, and after the adjustment, fixes the imaging element unit 20 to the lens unit 10 to complete the imaging module 100.
- the imaging module manufacturing apparatus 200 includes a chart unit 71, a collimator unit 73, a lens positioning plate 75, a lens holding mechanism 77, an imaging element unit holding unit 79, an adhesive supply unit 81, and an ultraviolet lamp 83 as a light source. And a control unit 85 for controlling them.
- the chart unit 71, the collimator unit 73, the lens positioning plate 75, the lens holding mechanism 77, and the image sensor unit holding unit 79 are arranged side by side on a plane 87 perpendicular to the direction of gravity.
- the chart unit 71 includes a box-shaped casing 71a, a measurement chart 89 fitted in the casing 71a, and a light source 91 that is incorporated in the casing 71a and illuminates the measurement chart 89 from the back with parallel light. It is configured.
- the measurement chart 89 is formed of, for example, a plastic plate having light diffusibility.
- the chart surface of the measurement chart 89 is parallel to the direction of gravity.
- the chart unit 71 functions as a measurement chart installation unit for installing a measurement chart.
- the measurement chart 89 may be removable and replaceable with another one.
- FIG. 6 is a diagram showing a chart surface of the measurement chart 89.
- the measurement chart 89 has a rectangular shape, and a plurality of chart images CH1, CH2, CH3, CH4, and CH5 are printed on the chart surface on which the chart pattern is provided.
- the plurality of chart images are all the same image, and are so-called ladder-like chart patterns in which black lines are arranged at predetermined intervals.
- Each chart image is composed of a horizontal chart image Px arranged in the horizontal direction of the image and a vertical chart image Py arranged in the vertical direction of the image.
- the collimator unit 73 is arranged to face the chart unit 71 on the Z axis which is a perpendicular to the chart surface of the measurement chart 89 and passes through the chart surface center 89a.
- the collimator unit 73 includes a bracket 73a fixed to a work table 87 and a collimator lens 73b.
- the collimator lens 73b collects the light emitted from the chart unit 71, and causes the collected light to enter the lens positioning plate 75 through the opening 73c formed in the bracket 73a.
- the virtual image position of the measurement chart 89 imaged by the lens unit 10 can be set to an arbitrary distance (for example, a standard suitable for an infinite position or imaging assumed by the lens unit 10). The subject distance).
- the lens positioning plate 75 and the lens holding mechanism 77 constitute a lens unit holding unit for holding the lens unit 10 on the Z axis between the chart unit 71 and the image sensor unit holding unit 79.
- the lens positioning plate 75 is formed so as to have rigidity, and is provided with an opening 75c through which the light condensed by the collimator unit 73 passes.
- the lens positioning plate 75 is disposed facing the collimator unit 73 on the Z axis.
- FIG. 7 is an explanatory diagram showing a holding state of the lens unit 10 and the imaging element unit 20 by the imaging module manufacturing apparatus 200.
- three contact pins 93A, 93B, and 93C are provided around the opening 75a.
- insertion pins 93A1, 93C1 having a smaller diameter than the contact pins are provided at the tips of the two contact pins 93A, 93C arranged diagonally. Yes.
- the contact pins 93A, 93B, and 93C receive the recesses 95A, 95B, and 95C of the lens unit 10 shown in FIG.
- the Z axis coincides with the optical axis Ax of the lens unit 10.
- the lens holding mechanism 77 includes a first slide stage 99 movable in the Z-axis direction, and a holding plate 114 and a probe unit 113 provided on the stage portion 99 a of the first slide stage 99. .
- the first slide stage 99 is an electric precision stage that rotates a ball screw by the rotation of a motor (not shown) and moves the stage portion 99a engaged with the ball screw in the Z-axis direction.
- the first slide stage 99 is controlled by the control unit 85.
- the holding plate 114 is for holding the lens unit 10 so that the top surface of the housing 11 faces the chart unit 71 on the Z axis, and moves the stage portion 99a in the Z axis direction to move the lens positioning plate.
- the lens unit 10 is held in the manufacturing apparatus 200 by pressing the holding plate 114 against the bottom block 19 of the lens unit 10 positioned by 75.
- the probe unit 113 has six probes 113a (only one is shown in FIG. 5).
- the probe unit 113 functions as a first probe pressing unit.
- the probe unit 113 energizes each of the terminals 14A to 14F via the probe 113a, and the first lens driving unit (z direction VCM 16E), the second lens driving unit (x direction VCM 16A), and the third lens driving unit. (Y direction VCM16C) is driven.
- Each probe 113a included in the probe unit 113 is a so-called spring type probe, a contact for contacting a contacted portion, a connector electrically connected to a circuit board in the probe unit 113, and a contact An elastic body such as a spring is provided between the child and the connector and biases the contact.
- the contact of the probe 113a is made of a nonmagnetic material.
- the circuit board in the probe unit 113 is electrically connected to a lens driving driver 145 described later.
- nonmagnetic material a material selected from beryllium copper, phosphor bronze, copper silver alloy, tungsten and the like can be used.
- a nonmagnetic metal typified by beryllium copper has a high strength (hardness and toughness), so that the contact can be made thin. For this reason, it can be preferably applied to a lens unit having a small terminal area.
- the contact can also be constituted by a main body made of a non-magnetic material and a film made of a material different from the main body coated on the main body surface.
- a nickel plating is applied to the surface of the main body, and then a gold plating is applied to the nickel plating surface.
- the surface of the main body is nickel-plated, then the nickel-plated surface is copper-plated, and the copper-plated surface is gold-plated.
- a contact whose surface is hard gold plated is used.
- Gold plating can be expected to improve the conductivity and wear resistance of the contact. Further, the nickel plating can be expected to improve the corrosion resistance, conductivity, and solderability of the contact. Moreover, the copper plating can be expected to improve the corrosion resistance and conductivity of the contact.
- FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the contact of the probe 113a.
- main body 801 made of a nonmagnetic material such as beryllium copper, a nickel plating film 802 coated on the surface of the main body 801, and a gold plating film 803 coated on the surface of the nickel plating film 802. It is configured.
- the thickness of the nickel plating film 802 is preferably 1 ⁇ m to 3 ⁇ m, and the thickness of the gold plating film 803 is preferably 0.01 ⁇ m to 0.1 ⁇ m. With this thickness, even when the contact 800 is brought into contact with each terminal of the lens unit terminal portion 14, the attractive force generated between the magnet in the lens unit 10 and the magnetic material included in the contact 800. Can be almost eliminated.
- the image sensor unit holding unit 79 is for holding the image sensor unit 20 on the Z axis. Further, the image sensor unit holding unit 79 can change the position and inclination of the image sensor unit 20 in the Z-axis direction under the control of the control unit 85.
- the inclination of the imaging element unit 20 means the inclination of the imaging surface 27a of the imaging element 27 with respect to a plane orthogonal to the Z-axis.
- the imaging element unit holding unit 79 holds a chuck hand 115 that holds the imaging element unit 20 so that the imaging surface 27a faces the chart unit 71 on the Z axis, and a substantially crank-shaped bracket 117 to which the chuck hand 115 is attached.
- the two-axis rotary stage 119 that adjusts the inclination around two axes orthogonal to the Z-axis (horizontal X-axis and vertical Y-axis) and the bracket 121 to which the two-axis rotary stage 119 is attached are held in the Z-axis direction. And a second slide stage 123 to be moved.
- the chuck hand 115 includes a pair of sandwiching members 115a bent in a substantially crank shape, and an actuator 115b that moves these sandwiching members 115a in the X-axis direction orthogonal to the Z-axis (see FIG. 5). It consists of and.
- the sandwiching member 115 a sandwiches the outer frame of the image sensor unit 20 and holds the image sensor unit 20.
- the chuck hand 115 has a holding member 115a so that the optical axis Ax of the lens unit 10 held by the lens unit holding portion including the lens positioning plate 75 and the lens holding mechanism 77 coincides with the center position of the imaging surface 27a.
- the imaging element unit 20 sandwiched between the two is positioned.
- the chuck hand 115 overlaps each terminal of the image sensor unit terminal portion 24 of the image sensor unit 20 with each terminal of the lens unit terminal portion 14 of the held lens unit 10.
- the image sensor unit 20 held between the holding members 115a is positioned.
- the two-axis rotary stage 119 is an electric two-axis goniometer stage, and the rotation of two motors (not shown) causes the image sensor unit 20 to move around the X axis about the center position of the image pickup surface 27a. It is inclined in the ⁇ x direction and the ⁇ y direction around the Y axis perpendicular to the Z axis and the X axis. Thereby, when the imaging element unit 20 is tilted in each direction, the positional relationship between the center position of the imaging surface 27a and the Z axis does not shift.
- the second slide stage 123 is an electric precision stage that rotates a ball screw by rotation of a motor (not shown) and moves a stage portion 123a engaged with the ball screw in the Z-axis direction.
- a bracket 121 is fixed to the stage portion 123a.
- the connector cable 127 connected to the external connection terminal portion 23 provided at the tip of the flexible substrate 22 of the image sensor unit 20 is attached to the biaxial rotation stage 119.
- the connector cable 127 inputs a drive signal for the image sensor 27 and outputs a captured image signal output from the image sensor 27.
- the adhesive supply unit 81 and the ultraviolet lamp 83 as a light source constitute a unit fixing unit that fixes the lens unit 10 and the image sensor unit 20.
- the adhesive supply unit 81 is an adhesive that cures by light in the gap between the lens unit 10 and the image sensor unit 20 (here as an example) Supply UV curable adhesive.
- the ultraviolet lamp 83 cures the adhesive by irradiating the ultraviolet curable adhesive supplied to the gap with ultraviolet rays.
- the adhesive in addition to the ultraviolet curable adhesive, an instantaneous adhesive, a thermosetting adhesive, a natural curable adhesive, and the like can be used.
- FIG. 9 is a block diagram showing an internal configuration of the imaging module manufacturing apparatus 200.
- the control unit 85 is, for example, a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and controls each unit based on a control program stored in the ROM.
- the control unit 85 is connected to an input unit 131 such as a keyboard and a mouse for performing various settings, and a display unit 133 that displays setting contents, work contents, work results, and the like.
- the lens driving driver 145 is a driving circuit for driving the lens driving device 16 including the first lens driving unit, the second lens driving unit, and the third lens driving unit. A driving current is supplied to each of the one lens driving unit, the second lens driving unit, and the third lens driving unit.
- the image sensor driver 147 is a drive circuit for driving the image sensor 27, and inputs a drive signal to the image sensor 27 via the connector cable 127.
- the in-focus coordinate value acquisition circuit 149 performs Z for a plurality of imaging positions (positions corresponding to the chart images CH1, CH2, CH3, CH4, and CH5 of the measurement chart 89) set on the imaging surface 27a of the imaging element 27. In-focus coordinate values that are positions with a high degree of focus in the axial direction are acquired.
- the control unit 85 controls the second slide stage 123 when acquiring the in-focus coordinate values of a plurality of imaging positions, and a plurality of measurement positions (Z0, Z1, Z2) discretely set in advance on the Z axis. ,... Are sequentially moved.
- control unit 85 controls the image sensor driver 147 to display chart images of a plurality of chart images CH1, CH2, CH3, CH4, and CH5 of the measurement chart 89 formed by the lens group 12 at each measurement position. Let's take an image.
- the focused coordinate value acquisition circuit 149 extracts pixel signals corresponding to the plurality of imaging positions from the imaging signal input via the connector cable 127, and individually focuses evaluation on the plurality of imaging positions from the pixel signals. Each value is calculated.
- the measurement position when a predetermined focus evaluation value is obtained for each imaging position is set as a focus coordinate value on the Z axis.
- a contrast transfer function value (hereinafter referred to as CTF value) can be used.
- the CTF value is a value representing the contrast of the image with respect to the spatial frequency, and when the CTF value is high, the degree of focus is considered high.
- the in-focus coordinate value acquisition circuit 149 has a plurality of directions set on the XY coordinate plane for each of a plurality of measurement positions (Z0, Z1, Z2,%) Set on the Z axis for each of a plurality of imaging positions. CTF values are calculated for each.
- the direction in which the CTF value is calculated is, for example, a horizontal direction (X-axis direction) that is the horizontal direction of the imaging surface 27a and a vertical direction (Y-axis direction) orthogonal thereto, and the CTF value in each direction is X -CTF value and Y-CTF value are calculated respectively.
- the in-focus coordinate value acquisition circuit 149 for a plurality of imaging positions corresponding to each chart image CH1, CH2, CH3, CH4, CH5, coordinates on the Z axis (Zp1, Zp2) of the measurement position where the X-CTF value is maximum , Zp3, Zp4, Zp5) are acquired as the horizontal in-focus coordinate values. Similarly, the coordinate on the Z axis of the measurement position where the Y-CTF value is maximized is acquired as the vertical focus coordinate value.
- the image plane calculation circuit 151 receives the horizontal focus coordinate value and the vertical focus coordinate value of each imaging position from the focus coordinate value acquisition circuit 149.
- the imaging plane calculation circuit 151 includes the XY coordinate value of each imaging position when the imaging surface 27a is made to correspond to the XY coordinate plane, the horizontal in-focus coordinate value on the Z axis and the vertical value obtained for each imaging position.
- a plurality of evaluation points expressed in combination with the in-focus coordinate values are expanded into a three-dimensional coordinate system combining the XY coordinate plane and the Z axis, and the three-dimensional coordinate system is based on the relative positions of these evaluation points.
- An approximate imaging plane expressed as one plane is calculated.
- Approximate image plane information is input from the image plane calculation circuit 151 to the adjustment value calculation circuit 153.
- the adjustment value calculation circuit 153 has an imaging plane coordinate value F1 on the Z axis that is an intersection of the approximate imaging plane and the Z axis, and an inclination about the X axis and the Y axis of the approximate imaging plane with respect to the XY coordinate plane. A certain XY direction rotation angle is calculated and input to the control unit 85.
- the control unit 85 drives the biaxial rotation stage 119 and the second slide stage 123 of the image sensor unit holding unit 79 based on the imaging plane coordinate value and the XY direction rotation angle input from the adjustment value calculation circuit 153 to perform imaging.
- the imaging surface 27a is made to coincide with the approximate imaging surface.
- the control unit 85 functions as an adjustment unit that adjusts the Z-axis direction position and inclination of the image sensor unit 20 with respect to the lens unit 10.
- the imaging module manufacturing apparatus 200 described above generally performs the following steps. (1) Step of holding the lens unit 10 and the image sensor unit 20 on the Z axis orthogonal to the chart surface of the measurement chart 89 (2) Changing the position of the image sensor unit 20 held on the Z axis in the Z axis direction Then, at each position, the imaging element 27 is driven while the first to third lens driving units of the lens unit 10 held on the Z-axis are energized, and the measurement chart 89 is imaged by the imaging element 27. Step (3) Based on the imaging signal obtained by imaging the measurement chart 89 by the imaging device 27, the position and inclination of the imaging device unit 20 with respect to the lens unit 10 are adjusted, and the imaging device unit 20 is fixed to the lens unit 10. Process
- the control unit 85 controls the first slide stage 99 to move the holding plate 114 along the Z-axis direction, thereby providing a space in which the lens unit 10 can be inserted between the lens positioning plate 75 and the holding plate 114.
- the lens unit 10 is held by a robot (not shown) and transferred between the lens positioning plate 75 and the holding plate 114.
- the control unit 85 detects the movement of the lens unit 10 with an optical sensor or the like, and moves the stage unit 99a of the first slide stage 99 in a direction approaching the lens positioning plate 75. Then, the concave portions 95A, 95B, and 95C of the lens unit 10 come into contact with the contact pins 93A, 93B, and 93C, and the insertion pins 93A1 and 93C1 are inserted into the concave portions 95C1 and 95A1.
- the lens unit 10 is positioned in the Z-axis direction, the X-axis direction, and the Y-axis direction. Further, when the stage portion 99a is moved in the direction approaching the lens positioning plate 75, the lens unit 10 is held between the holding plate 114 and the lens positioning plate 75, and the lens unit 10 is held.
- the control unit 85 controls the second slide stage 123 to move the biaxial rotary stage 119 along the Z-axis direction, so that the image sensor unit 20 is located between the lens holding mechanism 77 and the biaxial rotary stage 119. Create an insertable space.
- the image sensor unit 20 is held by a robot (not shown) and transferred between the lens holding mechanism 77 and the biaxial rotary stage 119.
- the control unit 85 detects the movement of the image sensor unit 20 with an optical sensor or the like, and moves the stage unit 123a of the second slide stage 123 in a direction approaching the holding plate 114. Then, the operator holds the image sensor unit 20 using the clamping member 115 a of the chuck hand 115.
- the connector cable 127 is connected to the external connection terminal portion 23 of the image sensor unit 20. Thereby, the image sensor 27 and the control unit 85 are electrically connected. Thereafter, the holding of the image sensor unit 20 by a robot (not shown) is released.
- the focus coordinate value acquisition circuit 149 causes the horizontal focus coordinate value and the vertical focus coordinate value of each image pickup position on the image pickup surface 27a. Is acquired (S4).
- control unit 85 controls the second slide stage 123 to move the biaxial rotation stage 119 in a direction approaching the holding plate 114, and the first measurement position where the image sensor 27 is closest to the lens unit 10.
- the image sensor unit 20 is moved to the position.
- Control unit 85 causes light source 91 of chart unit 71 to emit light.
- the control unit 85 causes the lens drive driver 145 to input a drive signal to the terminals 14A to 14F, and drives the first to third lens drive units, so that the position of the optical axis Ax of the lens group 12 in the x direction, y
- the direction position and the z-direction position are held at a reference position (for example, an initial position during actual use).
- control unit 85 controls the image sensor driver 147 to cause the image sensor 27 to capture the chart images CH1, CH2, CH3, CH4, and CH5 formed by the lens unit 10.
- the image sensor 27 inputs the captured image signal to the focused coordinate value acquisition circuit 149 via the connector cable 127.
- the in-focus coordinate value acquisition circuit 149 extracts the pixel signal at the imaging position corresponding to each chart image CH1, CH2, CH3, CH4, and CH5 from the input imaging signal, and X for each imaging position from the pixel signal. -Calculate CTF and Y-CTF values.
- the control unit 85 stores information on the X-CTF value and the Y-CTF value in, for example, a RAM in the control unit 85.
- the control unit 85 sequentially moves the image sensor unit 20 to a plurality of measurement positions (Z0, Z1, Z2,%) Set along the Z-axis direction, and the optical axis Ax of the lens group 12 at each measurement position.
- the image sensor 27 is caused to capture the chart image of the measurement chart 89 while maintaining the x-direction position, the y-direction position, and the z-direction position at the reference positions.
- the focused coordinate value acquisition circuit 149 calculates an X-CTF value and a Y-CTF value at each imaging position at each measurement position.
- the focused coordinate value acquisition circuit 149 selects the maximum value from among the plurality of calculated X-CTF values and Y-CTF values for each of the imaging positions, and the Z-axis of the measurement position where the maximum value is obtained.
- the coordinates are acquired as the horizontal focus coordinate value and the vertical focus coordinate value of the imaging position.
- the horizontal focus coordinate value and the vertical focus coordinate value acquired by the focus coordinate value acquisition circuit 149 are input to the imaging plane calculation circuit 151.
- the imaging plane calculation circuit 151 calculates an approximate imaging plane F that is approximated in a plane by, for example, the least square method (S6).
- the adjustment value calculation circuit 153 includes an imaging plane coordinate value F1 that is an intersection of the approximate imaging plane F and the Z axis, and an XY direction that is an inclination around the X axis and the Y axis of the approximate imaging plane with respect to the XY coordinate plane.
- the rotation angle is calculated and input to the control unit 85 (S7).
- the control unit 85 controls the biaxial rotation stage 119 and the second slide stage 123 based on the imaging plane coordinate value F1 and the rotation angle in the XY direction, and the center position of the imaging plane 27a of the imaging element 27 is the imaging plane coordinate.
- the image sensor unit 20 is moved in the Z-axis direction so as to coincide with the value F1. Further, the control unit 85 adjusts the angles of the imaging element unit 20 in the ⁇ x direction and the ⁇ y direction so that the inclination of the imaging surface 27a coincides with the approximate imaging plane F (S8).
- the control unit 85 performs a confirmation step of confirming the in-focus position of each imaging position after adjusting the position and inclination of the imaging element unit 20 (S9).
- each step of S4 described above is executed again. After the adjustment of the position and inclination of the image sensor unit 20, the variation in the evaluation value corresponding to the horizontal direction and the vertical direction becomes small for each of the image pickup positions.
- the controller 85 moves the image sensor unit 20 in the Z-axis direction so that the center position of the imaging surface 27a coincides with the imaging plane coordinate value F1 (S10). ).
- control unit 85 supplies an ultraviolet curable adhesive to the gap between the lens unit 10 and the image pickup device unit 20 from the adhesive supply unit 81 (S11), and turns on the ultraviolet lamp 83, thereby activating the ultraviolet curable adhesive.
- the agent is cured (S12).
- the control unit 85 moves the stage 99a to the image sensor unit holding unit 79 side, and the contact of the probe 113a and the lens Contact with the terminals 14A to 14F of the unit 10 is released (S13). Thereafter, the completed imaging module 100 is taken out from the imaging module manufacturing apparatus 200 by a robot (not shown) (S14).
- the lens unit 10 and the image sensor unit 20 can be fixed with an ultraviolet curable adhesive, but curing with the ultraviolet curable adhesive may be used as temporary fixing between the lens unit 10 and the image sensor unit 20.
- the imaging module 100 is removed from the imaging module manufacturing apparatus 200 in a state where the lens unit 10 and the imaging element unit 20 are temporarily fixed, and after performing a desired process such as a cleaning process, the lens unit 10 and the imaging element unit 20 May be completely fixed by a thermosetting adhesive or the like.
- the probe contact for energizing an electronic circuit or the like is generally made of a magnetic material.
- the contact of the probe 113a is made of a magnetic material, an attractive force is generated between the magnets 162 and 165 in the lens unit 10 and the contact of the probe 113a, and the optical axis Ax of the lens barrel 15 is changed. There is a possibility of being held in the manufacturing apparatus 200 in a state deviated from a desired position in the x direction and the y direction.
- the contact of the probe 113a made of a non-magnetic material is brought into contact with the terminals 14A to 14F of the lens unit 10 and the lens drive device 16 of the lens unit 10 is energized and imaged. Alignment with the element unit 20 is performed.
- the magnetic force of the magnets 162, 165 used in the lens unit 10 Used for the lens driving device 16, the magnetic force of the magnets 162, 165 used in the lens unit 10, the weight of the lens barrel 15, the volume ratio of the total volume of all the probes 113 a in contact with the lens unit 10 to the magnets 162, 165.
- the elastic modulus of the spring 163 is designed within a generally conceivable range, the minimum of the linear distances connecting the centers of the terminals 14A to 14F exposed from the housing 11 of the lens unit 10 and the magnets 162 and 165
- the lens unit 10 having a distance of 1.5 mm or less if the contact of the probe 113a is made of a magnetic material, the displacement of the optical axis Ax of the lens group 12 is unacceptably large.
- the recent lens unit 10 is required to be downsized, it is difficult to make the minimum distance larger than 1.5 mm. Therefore, even with a small object such as the probe 113a, the magnets 162 and 165 may be attracted to the probe 113a and the optical axis Ax may move. For this reason, it is necessary to dare to use a non-magnetic material for the probe contact that is usually made of a magnetic material, and the configuration of the probe 113a described in this embodiment is effective.
- Patent Document 3 discloses a technique based on a probe using a metal spring wire, not a technique based on a spring-type probe, and uses a nonmagnetic material such as beryllium copper as a material for the metal spring wire. Is disclosed.
- the probe described in Patent Document 3 presses a probe against an electrode to be energized using an elastic force generated by bending of a spring-like probe.
- the lens unit 10 when a method of pressing the probe against the terminals 14A to 14F of the lens unit 10 using the elastic force due to the bending of the spring-like probe is adopted, the lens unit 10 is pressed by the pressing force of the probe. May move. In order to prevent the lens unit 10 from moving due to the pressing force of the probe, it is necessary to make the holding force of the lens unit 10 strong, leading to an increase in cost of the manufacturing apparatus 200.
- the manufacturing apparatus 200 uses the spring-type probe 113a, the force applied to the lens unit 10 during probing can be reduced. Therefore, it is not necessary to make the holding force of the lens unit 10 strong, and the cost increase of the manufacturing apparatus 200 can be suppressed.
- the contact of the probe 113a is composed of a main body made of a nonmagnetic material and a film made of a material different from the main body material coated on the surface of the main body, the material of the covering film is made of a magnetic material. Even if included, since the ratio of the volume of the coating film to the volume of the main body is sufficiently small, it is possible to suppress the generation of attractive force between the probe 113a and the magnet.
- the manufacturing apparatus for manufacturing a model in which the lens unit 10 has the first to third lens driving units has been described.
- the lens unit 10 is a model in which only the second lens driving unit and the third lens driving unit are mounted, the lens unit 10 can be energized by the above-described method, thereby achieving high-precision alignment. It becomes possible.
- the number of terminals used to energize the lens driving device 16 is the second lens driving unit and the first lens driving unit.
- the probe 113a including a contact made of a nonmagnetic material.
- the lens driving unit 16 includes the lens unit 10.
- the measurement chart 89 may be imaged by the imaging device 27 at each measurement position in a state where the hall element is energized.
- the probe 113a When energizing the Hall element included in the lens driving device 16, a maximum of 18 probes are required. For this reason, when the probe 113a is comprised with the magnetic material, the attractive force which acts between the magnet in the lens unit 10 and a probe becomes large. Therefore, it is particularly effective to employ the probe 113a including a contact made of a nonmagnetic material.
- step S4 in FIG. 10 the lens unit holding portion including the lens positioning plate 75 and the lens holding mechanism 77 is movable in the Z-axis direction, and the position of the imaging element unit holding portion 79 in the Z-axis direction is fixed. While moving the lens unit holding part in the Z-axis direction, or moving the lens unit holding part and the image sensor unit holding part 79 in the Z-axis direction, the measurement position is changed, and the focus coordinates at each measurement position. A value may be acquired.
- the coordinate position value may be acquired by changing the measurement position by moving the chart unit 71 in the Z-axis direction while the Z-axis direction positions of the lens unit holding unit and the image sensor unit holding unit 79 are fixed.
- the focus coordinate value may be acquired by changing the measurement position by changing the Z-axis direction position of each of the lens unit holding unit, the image sensor unit holding unit 79, and the chart unit 71.
- the measurement position is changed by changing the relative position in the Z-axis direction of the lens unit 10, the image sensor unit 20, and the measurement chart 89, and the measurement chart 89 is imaged by the image sensor 27 at each relative position to be focused. Any configuration that acquires coordinate values may be used.
- a plurality of measurement positions are realized by changing the relative position, and the measurement chart is imaged at each measurement position.
- the measurement chart is continuously imaged. (I.e., taking a moving image), and the relative position may be changed so that each measurement position is reached during the imaging.
- step S8 in FIG. 10 the position of the lens unit 10 in the Z-axis direction is fixed, and the image sensor unit 20 is moved to adjust the position of the image sensor unit 20 in the Z-axis direction with respect to the lens unit 10.
- the lens unit holding unit is movable in the Z-axis direction, and the image sensor unit holding unit 79 moves the lens unit holding unit while the position is fixed, or the lens unit holding unit and the image sensor unit holding unit. 79 may be moved to adjust the position.
- the Z-axis direction position and inclination of the image sensor unit 20 with respect to the lens unit 10 are adjusted, but the adjustment of the Z-axis direction position may be omitted.
- the manufacturing apparatus 200 does not need to adjust the position in the Z-axis direction.
- the tilt adjustment of the image sensor unit 20 with respect to the lens unit 10 can be performed with higher accuracy.
- the lens drive unit 10 When the lens unit 10 is energized, it is not necessary for the lens drive unit to be energized to be all of the first to third lens drive units, and only energize only those necessary according to the alignment accuracy. You just have to do it.
- FIG. 11 is a view showing a modification of the manufacturing apparatus 200 shown in FIG.
- the manufacturing apparatus 200 ⁇ / b> A illustrated in FIG. 11 uses the probe 27 b for electrical connection between the image sensor 27 of the image sensor unit 20 and the image sensor driver 147 without using the external connection terminal portion 23 of the image sensor unit 20.
- the configuration is the same as that of the manufacturing apparatus 200 shown in FIG.
- the imaging device unit 20 held by the imaging device unit holding portion 79 in the manufacturing apparatus 200A has a plurality of electrical connection portions electrically connected to the imaging device 27 such as a data output terminal and a driving terminal of the imaging device 27. It is exposed on the back surface of the substrate 21.
- the biaxial rotation stage 119 is provided with a plurality of probes 27b, and each of the plurality of probes 27b is electrically connected to the image sensor driver 147.
- any of the multiple probes 27b is connected to each terminal exposed on the back surface of the substrate 21 of the image sensor 27.
- the image sensor 27 and the image sensor driver 147 are electrically connected by being pressed.
- the probe unit 113 functions as a first probe pressing unit
- the biaxial rotating stage 119 functions as a second probe pressing unit.
- each of the plurality of probes 27b has the same configuration as the probe 113a. For this reason, even when the image sensor unit 20 held by the image sensor unit holder 79 is closest to the lens unit 10, the magnet in the lens unit 10 is not attracted to the plurality of probes 27b. For this reason, the position of the lens group 12 of the lens unit 10 can be maintained in a desired state, and the lens unit 10 and the image sensor unit 20 can be aligned with high accuracy.
- the concave portions 95A, 95B, and 95C of the lens unit 10 are brought into contact with the contact pins 93A, 93B, and 93C of the lens positioning plate 75, and the lens unit is further moved by the holding plate 114.
- the lens unit 10 is held on the Z-axis by pressing 10 to the lens positioning plate 75 side.
- the lens unit 10 may be held on the Z axis by using the outer setup jig shown in FIG. 12 and attaching the outer setup jig to a plate arranged on the Z axis.
- FIG. 12 is an external perspective view of the outer setup jig.
- a jig 750 (first jig) shown in FIG. 12 includes a substrate 75A and a convex portion 75B formed on the substrate 75A.
- the substrate 75A has an opening 75C. Eight protrusions 75D are formed around the opening 75C of the substrate 75A. The eight protrusions 75D are for positioning the top surface 11a of the housing 11 of the lens unit 10.
- a convex part 75B is partially formed with a concave part, and a rotatable pedestal 75F is formed in the concave part.
- the pedestal 75F is formed with a lens unit pressing portion 75E for pressing the lens unit 10 disposed in a range defined by the eight protrusions 75D of the substrate 75A.
- a plate (second jig) to which the jig 750 can be attached and detached is arranged at a position where the lens positioning plate 75 on the Z axis is to be arranged.
- maintained on the Z-axis is obtained by attaching the jig 750 to this plate with a robot. In this state, by moving the stage portion 99a and bringing the probe 113a into contact with each terminal of the lens unit 10, the lens driving device 16 of the lens unit 10 can be energized.
- all the materials constituting the jig 750 are made nonmagnetic materials. By doing so, it is possible to prevent displacement of the optical axis Ax due to the use of the jig 750.
- the nonmagnetic material used for the jig 750 austenitic stainless steel, aluminum, copper, copper alloy, brass, or the like can be used.
- the jig 750 it is preferable that all components constituting the jig 750 are subjected to surface treatment such as plating. That is, the jig 750 may be composed of a main body made of a non-magnetic material and a film made of a material different from the main body coated on the surface of the main body.
- nonmagnetic material When using a stainless steel material as the nonmagnetic material, it is preferable to perform a radiant treatment or a radient H treatment.
- a radiant treatment or a radient H treatment When an aluminum-based material is used as the nonmagnetic material, black alumite treatment or hard black alumite treatment is preferably performed.
- the lens unit 10 is held on the Z-axis using the jig 750, when another imaging module is manufactured by the manufacturing apparatus, the lens unit 10 of the next product is prepared. Can be kept. For this reason, the manufacturing efficiency of an imaging module can be raised.
- the disclosed method of manufacturing an imaging module is a method of manufacturing an imaging module having a lens unit having a lens group, and an image sensor unit that is fixed to the lens unit and has an image sensor that images a subject through the lens group.
- the lens unit includes a lens driving device including two lens driving units that move at least some of the lenses in two directions orthogonal to the optical axis of the lens group, and the lens group.
- a housing that houses the lens driving device, and an electrical connection portion that is exposed from the housing and is electrically connected to the lens driving device, the two lens driving portions including a voice coil and the above A magnet facing the voice coil, and on the axis orthogonal to the measurement chart, the imaging element unit and the lens unit.
- the first probe includes the contact and an elastic body that biases the contact.
- the disclosed method for manufacturing an imaging module includes a method in which the nonmagnetic material is a nonmagnetic metal.
- the contact is composed of the main body and a film made of a material different from the material of the main body coated on the surface of the main body.
- the disclosed imaging module manufacturing method is such that, in the lens unit, the shortest distance among the distances connecting the electrical connecting portion and the magnet is 1.5 mm or less.
- the imaging element unit in the first step, is held on the axis, and the electrical connection unit provided in the imaging element unit and electrically connected to the imaging element is The measurement chart is imaged by the imaging element while the contact of the second probe having a contact including a main body made of a nonmagnetic material is pressed against the imaging element.
- the disclosed imaging module manufacturing method holds the lens unit on the shaft by arranging a jig made of a nonmagnetic material to which the lens unit is attached on the shaft. is there.
- the jig is composed of a main body made of a nonmagnetic material and a film made of a material different from the main body covered on the surface of the main body.
- the disclosed imaging module manufacturing apparatus includes a measurement chart installation unit for installing a measurement chart, and a subject through a lens unit having a lens group on an axis orthogonal to the measurement chart installed in the measurement chart installation unit.
- An image sensor unit holding unit for holding an image sensor unit having an image sensor for imaging, and a lens unit for holding the lens unit on the axis between the measurement chart setting unit and the image sensor unit holding unit.
- a lens unit holding portion and a first probe pressing portion that presses the contact of the first probe having a contact including a main body made of a nonmagnetic material against the lens unit held by the lens unit holding portion. And a small number of the measurement chart installation part, the lens unit holding part, and the imaging element unit holding part.
- At least one or more of the relative positions in the axial direction are changed, and the image sensor of the image sensor unit is driven at each relative position, and the measurement chart is imaged through the lens unit by the image sensor.
- a control unit, an adjustment unit that adjusts at least the inclination of the imaging element unit with respect to the lens unit based on an imaging signal obtained by imaging the measurement chart with the imaging element, and the imaging after adjustment by the adjustment unit A unit fixing portion for fixing the element unit to the lens unit.
- the first probe includes the contact and an elastic body that biases the contact.
- the disclosed imaging module manufacturing apparatus includes one in which the nonmagnetic material is a nonmagnetic metal.
- the contact is composed of the main body and a film of a material different from the material of the main body coated on the surface of the main body.
- the first probe pressing unit is included in the lens unit held by the lens unit holding unit, and at least a part of the lenses is attached to the lens group.
- a housing for housing the lens group and the lens driving device which is electrically connected to a lens driving device including a voice coil and a magnet constituting two lens driving units respectively moving in two directions orthogonal to the optical axis of the lens.
- the electrical contact portion that is exposed from the body is pressed against the contact of the first probe and is provided in the imaging element unit held by the imaging element unit holding portion and electrically connected to the imaging element.
- a second probe pressing portion that presses the contact of the second probe having a contact including a main body made of a non-magnetic material at the connection portion. In which further comprises.
- the lens unit holding portion is disposed on the shaft configured to be detachable from a first jig made of a nonmagnetic material for mounting the lens unit. It is equipped with a jig.
- the first jig includes a main body made of a non-magnetic material and a film made of a material different from the material of the main body covered on the surface of the main body. is there.
- the method and apparatus for manufacturing an imaging module according to the present invention is particularly effective when applied to the manufacture of an imaging module mounted on an electronic device such as a mobile phone, a spectacle-type electronic device, or a wristwatch-type electronic device.
- Imaging module 10 Lens unit 11 Case 12 Lens group 13 Flexible board 14A-14F Lens unit terminal part 16 Lens drive device 160
- Imaging element unit 21 Substrate 22 Flexible substrate 23 External connection terminals 24A to 24F Imaging element unit terminal 27 Imaging element 200 Imaging module manufacturing apparatus 71 Chart unit 89 Measurement chart 75
- Lens positioning plate 113 Probe unit 113a Probe 114 made of a non-magnetic material Holding plate 81
- Adhesive supply unit 83 Ultraviolet lamp 79 Imaging element unit holding unit 85
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Abstract
撮像素子ユニットとレンズユニットの位置合わせを高精度に行うことが可能な撮像モジュールの製造方法及び製造装置を提供する。 製造装置200は、Z軸上にレンズユニット10と撮像素子ユニット20を保持し、レンズユニット10のx方向VCM16A、y方向VCM16C、z方向VCM16Eと電気的に接続された各端子14A~14Fにプローブ113aを接触させ、レンズユニット10内のレンズ駆動装置16に通電した状態で撮像素子27により測定チャートを撮像させる。プローブ113aの接触子は非磁性材料により構成されている。
Description
本発明は、撮像モジュールの製造方法及び撮像モジュールの製造装置に関する。
撮影機能を有する携帯電話機等の携帯用電子機器には、小型で薄型の撮像モジュールが搭載されている。この撮像モジュールは、撮影用のレンズが組み込まれたレンズユニットと、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサ等の撮像素子が組み込まれた撮像素子ユニットとが一体化された構造を有する。
撮像モジュールには、レンズユニット内のレンズを動かしてフォーカス調整をするためのオートフォーカス(AF)機構を有するもの、レンズユニットと撮像素子ユニットを光軸に直交する方向に相対移動させて、撮像される像のブレを光学的に補正するための光学式像ブレ補正機構を有するものがある。
例えば、特許文献1には、AF機構を有する撮像モジュールが記載されている。また、特許文献2には、AF機構と光学式像ブレ補正機構を有する撮像モジュールが記載されている。
近年、撮像モジュールに使用される撮像素子は、100万~200万画素程度の低画素数から、300万~1000万画素、或いはそれ以上の高画素数を有するものが広く使用されるようになっている。
低画素数の撮像素子を用いる場合、レンズユニットと撮像素子ユニットとの位置合わせに特に高い精度は要求されなかったが、高画素数の撮像素子を用いる場合には、高い精度での位置合わせが必要となる。
特許文献1には、レンズユニットと撮像素子ユニットの位置合わせをしてから、レンズユニットと撮像素子ユニットの固定を行う技術が記載されている。
特許文献1では、レンズユニットと撮像素子ユニットとを初期位置にセットした後、レンズユニットにプローブを当てて通電した状態で、撮像素子ユニットを光軸方向に移動させながら撮像素子にチャートを撮像させ、得られた撮像画像からレンズユニットと撮像素子ユニットの位置を調整する。この調整後、レンズユニットと撮像素子ユニットを接着固定している。
特許文献2では、レンズユニットと撮像素子ユニットを固定する前のレンズユニットの製造時において、レンズユニット内でのレンズバレルの位置決めを行うために、非磁性体からなる擬似センサカバーを用いることが記載されている。
特許文献3,4には、電子部品の導通検査に用いる検査用のコンタクトプローブとして、ベリリウム銅等の非磁性材料からなるものが記載されている。
特許文献2のように、光学式像ブレ補正機構を有する撮像モジュールでは、レンズユニットに含まれるレンズバレルが光軸に垂直な方向に移動可能に構成されている。また、アクチュエータとしてボイスコイルモータ(VCM)を用いる場合、光学式像ブレ補正機構には永久磁石が含まれる。このため、レンズユニットと撮像素子ユニットとの位置合わせを行う際に、レンズユニットに含まれる永久磁石と装置側の何らかの磁性体との間で引力が発生してしまうことによる、レンズユニット内部でのレンズ光軸のずれを防ぐ必要がある。
特許文献2には、レンズユニット製造時において、レンズユニットに含まれる永久磁石と製造に用いる冶具との間で引力が発生しないように、その冶具を非磁性体とすることが記載されている。しかし、レンズユニットを製造した後の、レンズユニットと撮像素子ユニットの位置合わせ工程におけるレンズ光軸のずれの発生については考慮されていない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、撮像素子ユニットとレンズユニットの位置合わせ時における撮像素子ユニットの位置を正確に決めて撮像品質を向上させることが可能な撮像モジュールの製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
本発明の撮像モジュールの製造方法は、レンズ群を有するレンズユニットと、上記レンズユニットに固定され、上記レンズ群を通して被写体を撮像する撮像素子を有する撮像素子ユニットと、を有する撮像モジュールの製造方法であって、上記レンズユニットは、上記レンズ群のうち少なくとも一部のレンズを上記レンズ群の光軸に直交する2つの方向にそれぞれ移動させる2つのレンズ駆動部を含むレンズ駆動装置と、上記レンズ群及び上記レンズ駆動装置を収容する筐体と、上記筐体から露出し上記レンズ駆動装置と電気的に接続された電気接続部と、を有し、上記2つのレンズ駆動部は、ボイスコイルと上記ボイスコイルに対向する磁石とを有し、測定チャートに直交する軸上において、上記撮像素子ユニット、上記レンズユニット、及び上記測定チャートの少なくともいずれか1つ以上の上記軸方向の相対位置を変化させ、各相対位置において、上記撮像素子を駆動して上記撮像素子により上記レンズ群を通して上記測定チャートを撮像させる第一工程と、上記撮像素子により上記測定チャートを撮像して得られる撮像信号に基づいて、上記レンズユニットに対する上記撮像素子ユニットの傾きを少なくとも調整し、上記撮像素子ユニットを上記レンズユニットに固定する第二工程と、を備え、上記第一工程では、上記軸上に上記レンズユニットを保持し、上記レンズユニットの上記電気接続部に、非磁性材料からなる本体を含む接触子を有する第一のプローブの上記接触子を押し当てて上記レンズ駆動装置に通電した状態で、上記撮像素子により上記測定チャートを撮像させるものである。
本発明の撮像モジュールの製造装置は、測定チャートを設置するための測定チャート設置部と、上記測定チャート設置部に設置された上記測定チャートに直交する軸上に、レンズ群を有するレンズユニットを通して被写体を撮像する撮像素子を有する撮像素子ユニットを保持するための撮像素子ユニット保持部と、上記測定チャート設置部と上記撮像素子ユニット保持部との間の上記軸上で上記レンズユニットを保持するためのレンズユニット保持部と、上記レンズユニット保持部により保持された上記レンズユニットに、非磁性材料からなる本体を含む接触子を有する第一のプローブの上記接触子を押し当てる第一のプローブ押し当て部と、上記測定チャート設置部、上記レンズユニット保持部、及び上記撮像素子ユニット保持部の少なくともいずれか1つ以上の上記軸方向の相対位置を変化させ、各相対位置において、上記撮像素子ユニットの上記撮像素子を駆動して、上記撮像素子により上記レンズユニットを通して上記測定チャートを撮像させる制御部と、上記撮像素子により上記測定チャートを撮像して得られる撮像信号に基づいて、上記レンズユニットに対する上記撮像素子ユニットの傾きを少なくとも調整する調整部と、上記調整部により調整後の上記撮像素子ユニットを上記レンズユニットに固定するユニット固定部と、を備えるものである。
本発明によれば、撮像素子ユニットとレンズユニットの位置合わせ時における撮像素子ユニットの位置を正確に決めて撮像品質を向上させることが可能な撮像モジュールの製造方法及び製造装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、撮像モジュール100の外観斜視図である。
撮像モジュール100は、レンズ群12を有するレンズユニット10と、レンズユニット10に固定され、レンズ群12を通して被写体を撮像する撮像素子(図1では不図示)を有する撮像素子ユニット20と、を備える。
図1では、レンズ群12の光軸Axに沿う方向をz方向とし、z方向に直交する2方向であって互いに直交する2つの方向をそれぞれx方向、y方向としている。
レンズユニット10は、後述する各構成部材を内部に収容する筐体11を備える。
筐体11の天面11aには、レンズ群12の光軸Axを中心とする開口11bが形成されている。撮像モジュール100は、被写体光をこの開口11bからレンズ群12に取り込んで撮像を行う。
また、筐体11の天面11aには、撮像モジュール100の製造時にレンズユニット10を製造装置に保持するための位置決め用の凹部95A,95B,95Cが形成されている。天面11aの対角線上に配置される凹部95A,95Cの底面には、凹部95A,95Cよりも小さい凹部95A1,95C1が形成されている。
筐体11の外部には、筐体11に収容されるフレキシブル基板13の一部が露出している。このフレキシブル基板13の露出部分の先端には、端子14A~14Fを含むレンズユニット端子部14が接続されている。レンズユニット端子部14は、筐体11を構成する面のうち、z方向に直交する面である天面11a以外の面から露出している。
なお、レンズユニット端子部14は、後述するように、端子14A~14F以外の端子も含むが、図1では、簡略化のために端子14A~14Fのみを図示し、その他の端子の図示を省略している。
図2は、図1に示す撮像モジュール100においてレンズユニット10を省略した状態の外観斜視図である。
図2に示すように、撮像素子ユニット20は、CCDイメージセンサ又はCMOSイメージセンサ等の撮像素子27が形成される基板21と、基板21と電気的に接続されるフレキシブル基板22と、を備える。
撮像素子27の画素ピッチは特に限定されないが、1.0μm以下のものが用いられる。ここで、画素ピッチとは、撮像素子27が有する画素に含まれる光電変換領域の中心間距離のうち、最も小さい距離のことをいう。
近年、画素数の増加に伴い、撮像素子の画素ピッチは狭くなっているが、画素ピッチが狭くなると、1画素あたりの面積が小さくなる。これにより、許容錯乱円の半径が小さくなり、焦点深度が浅くなる。更に、1画素あたりの集光量を多くする必要があるため、レンズのFナンバーも小さくなる傾向にある。
これらのことから、近年の撮像モジュールは、非常に焦点深度が浅く、レンズユニットと撮像素子ユニットの位置合わせ精度は高いものが要求されている。画素ピッチが1μm以下になると、特に高い位置合わせ精度が要求される。
基板21上には筒状のカバーホルダ25が形成され、カバーホルダ25内部に撮像素子27が配置されている。カバーホルダ25の中空部には撮像素子27上方において図示省略のカバーガラスが嵌め込まれる。
カバーホルダ25の外側における基板21表面には、レンズユニット10との電気的接続をとるための端子24A~24Fを含む撮像素子ユニット端子部が設けられている。この撮像素子ユニット端子部も、レンズユニット端子部14と同様に、一部の端子のみ図示している。
基板21には、撮像素子27のデータ出力用端子及び駆動用端子等と接続される撮像素子用配線が設けられている。撮像素子用配線は、フレキシブル基板22に設けられた配線を経由して、フレキシブル基板22端部に設けられた外部接続用端子部23に接続されている。外部接続用端子部23は、撮像素子27と電気的に接続された電気接続部として機能する。
また、基板21には、撮像素子ユニット端子部に含まれる各端子と接続されるレンズユニット用配線が設けられている。レンズユニット用配線は、フレキシブル基板22に設けられた配線を経由して、フレキシブル基板22端部に設けられた外部接続用端子部23に接続されている。
レンズユニット10と撮像素子ユニット20を固定した状態では、レンズユニット端子部の各端子とこれに対応する撮像素子ユニット端子部の各端子とが電気的に接続される。
図1では、端子14Aと端子24Aとが電気的に接続され、端子14Bと端子24Bとが電気的に接続され、端子14Cと端子24Cとが電気的に接続され、端子14Dと端子24Dとが電気的に接続され、端子14Eと端子24Eとが電気的に接続され、端子14Fと端子24Fとが電気的に接続されている。
図3は、図1に示す撮像モジュール100のA-A線断面図である。
図3に示すように、撮像素子27は、基板21に設けられた凹部に配置されるとともに、基板21上に設けられたカバーホルダ25及びカバーホルダ25に嵌め込まれたカバーガラス26によって封止されている。
また、レンズユニット10は、カバーガラス26上方に配置された複数(図3の例では12A~12Dの4つ)のレンズを含むレンズ群12と、レンズ群12を支持する筒状のレンズバレル15と、撮像素子ユニット20のカバーホルダ25の上面に載置された底部ブロック19と、底部ブロック19上に固定されたフレキシブル基板13と、フレキシブル基板13に接続されたレンズユニット端子部(図3では断面のため端子14Cのみが図示)と、フレキシブル基板13上に形成されたレンズ駆動装置16と、を備える。
レンズ群12、レンズバレル15、底部ブロック19、フレキシブル基板13、及びレンズ駆動装置16は、筐体11に収容されている。
レンズ駆動装置16は、第一のレンズ駆動部と、第二のレンズ駆動部と、第三のレンズ駆動部と、レンズの位置を検出する位置検出素子としてのホール素子と、を備える。
第一のレンズ駆動部は、レンズ群12のうち少なくとも一部のレンズ(図3の例ではレンズ群12の全てのレンズとしている)を、レンズ群12の光軸Axに沿う第一の方向(図1のz方向)に移動させてフォーカス調整を行うための駆動部である。
第二のレンズ駆動部は、レンズ群12のうち少なくとも一部のレンズ(図3の例ではレンズ群12の全てのレンズとしている)をレンズ群12の光軸Axに直交する第二の方向(図1のx方向)に移動させて、撮像素子27によって撮像される像のブレを補正するための駆動部である。
第三のレンズ駆動部は、レンズ群12のうち少なくとも一部のレンズ(図3の例ではレンズ群12の全てのレンズとしている)をレンズ群12の光軸Axに直交する第三の方向(図1のy方向)に移動させて、撮像素子27によって撮像される像のブレを補正するための駆動部である。
第一のレンズ駆動部と第二のレンズ駆動部と第三のレンズ駆動部は、それぞれ、レンズを移動させるためのアクチュエータであり、本実施形態ではボイスコイルモータ(VCM)を使用している。
図3に示すように、第一のレンズ駆動部は、レンズバレル15に固定されたボイスコイル161と、ボイスコイル161と対向する位置に設けられた磁石162と、ボイスコイル161と磁石162のそれぞれに固定されたバネ163とを備える。
また、第二のレンズ駆動部と第三のレンズ駆動部は、それぞれ、フレキシブル基板13上に固定されたベース160と、ベース160上に固定されたボイスコイル164と、ボイスコイル164と対向する位置に設けられ、磁石162に固定された磁石165と、ボイスコイル164と磁石165のそれぞれに固定されたバネ166とを備える。なお、ベース160は第二のレンズ駆動部と第三のレンズ駆動部で共通化されている。
バネ166により、磁石165とボイスコイル164との光軸Ax方向の距離は一定値に固定されている。このため、第一のレンズ駆動部を構成するボイスコイル161に駆動電流が供給されると、磁石162の光軸Ax方向位置は固定のまま、ボイスコイル161とボイスコイル161に固定されたレンズバレル15とが光軸Ax方向に移動する。
第二のレンズ駆動部を構成するボイスコイル164に駆動電流が供給されると、第二のレンズ駆動部を構成する磁石165と磁石165に固定された磁石162とがx方向に移動する。バネ163により、磁石162とボイスコイル161との光軸Axに直交する方向の距離は一定値に固定されている。このため、磁石162がx方向に移動することで、レンズ群12がx方向に移動する。
第三のレンズ駆動部を構成するボイスコイル164に駆動電流が供給されると、第三のレンズ駆動部を構成する磁石165と磁石165に固定された磁石162とがy方向に移動する。バネ163により、磁石162とボイスコイル161との光軸Axに直交する方向の距離は一定値に固定されている。このため、磁石162がy方向に移動することで、レンズ群12がy方向に移動する。
このように、第二のレンズ駆動部と第三のレンズ駆動部を含むレンズ駆動装置16を搭載するレンズユニット10では、磁石162,165とレンズバレル15とが一体となってx方向又はy方向に移動することになる。このため、レンズユニット10は、磁石162,165にレンズユニット10外部から磁性体が近づくと、磁石と磁性体との間に働く引力によって、レンズバレル15がx方向及びy方向に移動しやすくなる構造になっている。
図4は、図1に示すレンズユニット10の電気的接続構成を示すブロック図である。
図4に示すように、レンズ駆動装置16は、レンズ群12をx方向に移動させるためのx方向VCM16A(上記第二のレンズ駆動部)と、レンズ群12のx方向位置を検出するためのx方向ホール素子16Bと、レンズ群12をy方向に移動させるためのy方向VCM16C(上記第三のレンズ駆動部)と、レンズ群12のy方向位置を検出するためのy方向ホール素子16Dと、レンズ群12をz方向に移動させるためのz方向VCM16E(上記第一のレンズ駆動部)と、レンズ群12のz方向位置を検出するためのz方向ホール素子16Fと、を備える。
x方向VCM16Aには2つの端子があり、この2つの端子の各々は、フレキシブル基板13に形成された配線を介して、端子14A、端子14Bと電気的に接続されている。
x方向ホール素子16Bには4つの端子があり、この4つの端子の各々は、フレキシブル基板13に形成された配線を介して、端子14a、端子14b、端子14c、端子14dと電気的に接続されている。
y方向VCM16Cには2つの端子があり、この2つの端子の各々は、フレキシブル基板13に形成された配線を介して、端子14C、端子14Dと電気的に接続されている。
y方向ホール素子16Dには4つの端子があり、この4つの端子の各々は、フレキシブル基板13に形成された配線を介して、端子14e、端子14f、端子14g、端子14hと電気的に接続されている。
z方向VCM16Eには2つの端子があり、この2つの端子の各々は、フレキシブル基板13に形成された配線を介して、端子14E、端子14Fと電気的に接続されている。
z方向ホール素子16Fには4つの端子があり、この4つの端子の各々は、フレキシブル基板13に形成された配線を介して、端子14i、端子14j、端子14k、端子14lと電気的に接続されている。
このように、レンズユニット端子部14の各端子は、レンズユニット10のレンズ駆動装置16と電気的に接続された電気接続部として機能する。
なお、各レンズ駆動部と各ホール素子について必要な端子の数は一例であり、上述したものには限定されない。
以上の構成の撮像モジュール100は、まず、レンズユニット10と撮像素子ユニット20が別々に製造される。そして、レンズ群12によって結像される被写体の結像面が撮像素子27の撮像面と一致するように、レンズユニット10と撮像素子ユニット20の位置合わせをする調整工程が行われ、その後、レンズユニット10と撮像素子ユニット20が接着固定される。
上記調整工程は、レンズユニット10を製造装置によって所定の姿勢で保持した状態で、撮像素子ユニット20を動かして行われる。
図5は、撮像モジュール100の製造装置200の概略構成を示す側面図である。
撮像モジュール製造装置200は、レンズユニット10に対する撮像素子ユニット20の位置及び傾きを調整し、調整後に撮像素子ユニット20をレンズユニット10に固定して撮像モジュール100を完成させる。
撮像モジュール製造装置200は、チャートユニット71と、コリメータユニット73と、レンズ位置決めプレート75と、レンズ保持機構77と、撮像素子ユニット保持部79と、接着剤供給部81と、光源としての紫外線ランプ83と、これらを制御する制御部85と、を備える。チャートユニット71、コリメータユニット73、レンズ位置決めプレート75、レンズ保持機構77、及び撮像素子ユニット保持部79は、重力方向に垂直な面87上で一方向に並べて配置されている。
チャートユニット71は、箱状の筐体71aと、筐体71a内に嵌合される測定チャート89と、筐体71a内に組み込まれて測定チャート89を背面から平行光で照明する光源91とから構成されている。測定チャート89は、例えば、光拡散性を有するプラスチック板で形成されている。測定チャート89のチャート面は重力方向に平行となっている。チャートユニット71は、測定チャートを設置するための測定チャート設置部として機能する。測定チャート89は取り外し可能として別のものに交換できるようにしてもよい。
図6は測定チャート89のチャート面を示す図である。測定チャート89は矩形状であり、チャートパターンが設けられたチャート面には、複数のチャート画像CH1,CH2,CH3,CH4,CH5がそれぞれ印刷されている。
複数のチャート画像は、全て同一の画像であり、黒色の線を所定の一定間隔で配列させた、いわゆるラダー状のチャートパターンである。各チャート画像は、それぞれ画像の水平方向に配列させた水平チャート画像Pxと、画像の垂直方向に配列させた垂直チャート画像Pyから構成されている。
コリメータユニット73は、測定チャート89のチャート面の垂線であって、チャート面中心89aを通る線であるZ軸上において、チャートユニット71に対面配置されている。
コリメータユニット73は、作業台87に固定されたブラケット73aとコリメータレンズ73bから構成されている。
コリメータレンズ73bは、チャートユニット71から放射された光を集光し、集光した光をブラケット73aに形成された開口73cを通して、レンズ位置決めプレート75に入射させる。チャートユニット71とコリメータユニット73の間隔を調整することで、レンズユニット10が撮像する測定チャート89の虚像位置を任意の距離(たとえば無限遠の位置やレンズユニット10の想定する撮影に適した標準的な被写体距離)に配置することができる。
レンズ位置決めプレート75とレンズ保持機構77は、チャートユニット71と撮像素子ユニット保持部79との間のZ軸上でレンズユニット10を保持するためのレンズユニット保持部を構成する。
レンズ位置決めプレート75は、剛性を有するように形成されており、コリメータユニット73により集光された光を通過させる開口75cが設けられている。レンズ位置決めプレート75は、Z軸上においてコリメータユニット73に対面配置されている。
図7は、撮像モジュール製造装置200によるレンズユニット10と撮像素子ユニット20の保持状態を示す説明図である。
図7に示すように、レンズ位置決めプレート75のレンズ保持機構77側の面には、開口75aの周囲に3個の当接ピン93A,93B,93Cが設けられている。
3個の当接ピン93A,93B,93Cのうち、対角線上に配置された2個の当接ピン93A,93Cの先端には、当接ピンよりも小径の挿入ピン93A1,93C1が設けられている。
当接ピン93A,93B,93Cは、図1に示すレンズユニット10の凹部95A,95B,95Cを受け、挿入ピン93A1,93C1は、凹部95A1,95C1に挿入されてレンズユニット10を位置決めする。
このようにしてレンズユニット10が位置決めされた状態では、Z軸がレンズユニット10の光軸Axと一致する。
図5に戻り、レンズ保持機構77は、Z軸方向に移動可能な第1スライドステージ99と、第1スライドステージ99のステージ部99a上に設けられた保持プレート114及びプローブユニット113と、を備える。
第1スライドステージ99は、電動式の精密ステージであって、図示しないモータの回転によってボールネジを回転させ、このボールネジに噛合されたステージ部99aをZ軸方向に移動させる。第1スライドステージ99は制御部85によって制御される。
保持プレート114は、Z軸上でチャートユニット71に筐体11の天面が向くようにレンズユニット10を保持するためのものであり、ステージ部99aをZ軸方向に移動させて、レンズ位置決めプレート75によって位置決めされたレンズユニット10の底部ブロック19に保持プレート114を押し当てることで、レンズユニット10を製造装置200に保持する。
プローブユニット113は、6つのプローブ113a(図5では1つのみ図示)を有する。
第1スライドステージ99がZ軸方向に移動し、保持プレート114がレンズユニット10の底部ブロック19に押し当てられた状態で、レンズユニット10の各端子14A~14Fにプローブ113aの接触子が接触する。プローブユニット113は、第一のプローブ押し当て部として機能する。
プローブユニット113は、プローブ113aを介して各端子14A~14Fに通電し、第一のレンズ駆動部(z方向VCM16E)、第二のレンズ駆動部(x方向VCM16A)、及び第三のレンズ駆動部(y方向VCM16C)を駆動する。
プローブユニット113に含まれる各プローブ113aは、所謂スプリング式のプローブであり、被接触部位に接触させるための接触子と、プローブユニット113内の回路基板と電気的に接続される接続子と、接触子と接続子の間に設けられ、接触子を付勢するスプリング等の弾性体とを備えて構成される。プローブ113aの接触子は非磁性材料からなる。プローブユニット113内の回路基板は、後述するレンズ駆動ドライバ145と電気的に接続されている。
非磁性材料としては、ベリリウム銅、りん青銅、銅銀合金、及びタングステン等から選ばれるものを利用することができる。ベリリウム銅に代表される非磁性金属は、強度(硬度、じん性)が高いため、接触子を細くすることが可能である。このため、端子面積が小さいレンズユニットに対して好ましく適用することができる。
なお、接触子は、非磁性材料からなる本体と、本体表面に被覆された本体とは異なる材料の膜とにより構成することもできる。
例えば、ベリリウム銅で接触子本体を成形した後、本体の表面にニッケルメッキを施し、その後、ニッケルメッキ表面に金メッキを施した接触子を用いる。又は、ベリリウム銅で接触子本体を成形した後、本体の表面にニッケルメッキを施し、その後、ニッケルメッキ表面に銅メッキを施し、更に、銅メッキ表面に金メッキを施した接触子を用いる。又は、ベリリウム銅で接触子本体を成形した後、本体の表面に硬質金メッキを施した接触子を用いる。
金メッキにより、接触子の導電性、耐摩耗性の向上が期待できる。また、ニッケルメッキにより、接触子の耐食性、導電性、はんだ性の向上が期待できる。また、銅メッキにより、接触子の耐食性、導電性の向上が期待できる。
図8は、プローブ113aの接触子の一構成例を示す図である。
図8に示す接触子800は、ベリリウム銅等の非磁性材料からなる本体801と、本体801表面に被覆されたニッケルメッキ膜802と、ニッケルメッキ膜802表面に被覆された金メッキ膜803と、により構成されている。
ニッケルメッキ膜802の厚みは1μm~3μmとするのが好ましく、金メッキ膜803の厚みは0.01μm~0.1μmとするのが好ましい。この程度の厚みにすることで、接触子800をレンズユニット端子部14の各端子に接触させた場合でも、レンズユニット10内の磁石と接触子800に含まれる磁性材料との間で発生する引力をほとんど無くすことができる。
撮像素子ユニット保持部79は、撮像素子ユニット20をZ軸上に保持するためのものである。また、撮像素子ユニット保持部79は、制御部85の制御により、撮像素子ユニット20のZ軸方向位置及び傾きが変更可能となっている。
ここで、撮像素子ユニット20の傾きは、Z軸に直交する平面に対する撮像素子27の撮像面27aの傾きを意味する。
撮像素子ユニット保持部79は、Z軸上でチャートユニット71に撮像面27aが向くように撮像素子ユニット20を保持するチャックハンド115と、チャックハンド115が取り付けられた略クランク状のブラケット117を保持し、Z軸に直交する2軸(水平X軸、垂直Y軸)の回りで傾きを調整する2軸回転ステージ119と、2軸回転ステージ119が取り付けられたブラケット121を保持してZ軸方向に移動させる第2スライドステージ123とから構成されている。
チャックハンド115は、図7に示すように、略クランク状に屈曲された一対の挟持部材115aと、これらの挟持部材115aをZ軸に直交するX軸方向で移動させるアクチュエータ115b(図5参照)とから構成されている。挟持部材115aは、撮像素子ユニット20の外枠を挟み込み、撮像素子ユニット20を保持する。
また、チャックハンド115は、レンズ位置決めプレート75とレンズ保持機構77からなるレンズユニット保持部によって保持されたレンズユニット10の光軸Axと撮像面27aの中心位置とが一致するように、挟持部材115aに挟持された撮像素子ユニット20を位置決めする。
また、チャックハンド115は、Z軸方向にみたときに、撮像素子ユニット20の撮像素子ユニット端子部24の各端子と、保持されたレンズユニット10のレンズユニット端子部14の各端子とが重なるように、挟持部材115aに挟持された撮像素子ユニット20を位置決めする。
2軸回転ステージ119は、電動式の2軸ゴニオステージであって、図示しない2つのモータの回転により、撮像面27aの中心位置を回転中心にして、撮像素子ユニット20を、X軸の回りのθx方向と、Z軸及びX軸に直交するY軸の回りのθy方向に傾ける。これにより、撮像素子ユニット20を各方向に傾けた際に、撮像面27aの中心位置とZ軸との位置関係がずれることがない。
第2スライドステージ123は、電動式の精密ステージであって、図示しないモータの回転によってボールネジを回転させ、このボールネジに噛合されたステージ部123aをZ軸方向に移動させるものである。ステージ部123aにはブラケット121が固定されている。
2軸回転ステージ119には、撮像素子ユニット20のフレキシブル基板22の先端に設けられた外部接続用端子部23と接続されるコネクタケーブル127が取り付けられている。このコネクタケーブル127は撮像素子27の駆動信号を入力したり、撮像素子27から出力される撮像画像信号を出力したりする。
接着剤供給部81と光源としての紫外線ランプ83は、レンズユニット10と撮像素子ユニット20を固定するユニット固定部を構成する。
接着剤供給部81は、レンズユニット10に対する撮像素子ユニット20の位置及び傾きの調整が終了した後、レンズユニット10と撮像素子ユニット20との隙間に、光によって硬化する接着剤(ここでは一例として紫外線硬化型接着剤)を供給する。
紫外線ランプ83は、上記隙間に供給された紫外線硬化型接着剤に紫外線を照射することで、接着剤を硬化させる。なお、接着剤としては、紫外線硬化型接着剤の他、瞬間接着剤、熱硬化接着剤、自然硬化接着剤等も利用可能である。
図9は撮像モジュール製造装置200の内部構成を示すブロック図である。
制御部85は、例えば、CPUやROM、RAM等を備えたマイクロコンピュータであり、ROMに記憶されている制御プログラムに基づいて各部を制御している。また、制御部85には、各種設定を行うキーボードやマウス等の入力部131と、設定内容や作業内容、作業結果等が表示される表示部133とが接続されている。
レンズ駆動ドライバ145は、第一のレンズ駆動部、第二のレンズ駆動部、及び第三のレンズ駆動部を含むレンズ駆動装置16を駆動するための駆動回路であり、プローブユニット113を介して第一のレンズ駆動部、第二のレンズ駆動部、及び第三のレンズ駆動部の各々に駆動電流を供給する。
撮像素子ドライバ147は、撮像素子27を駆動するための駆動回路であり、コネクタケーブル127を介して撮像素子27に駆動信号を入力する。
合焦座標値取得回路149は、撮像素子27の撮像面27a上に設定された複数の撮像位置(測定チャート89の各チャート画像CH1,CH2,CH3,CH4,CH5に対応する位置)について、Z軸方向における合焦度合の高い位置である合焦座標値をそれぞれ取得する。
制御部85は、複数の撮像位置の合焦座標値を取得する際に、第2スライドステージ123を制御し、Z軸上に予め離散的に設定された複数の測定位置(Z0,Z1,Z2,…)に撮像素子ユニット20を順次に移動させる。
また、制御部85は、撮像素子ドライバ147を制御し、各測定位置でレンズ群12が結像した測定チャート89の複数のチャート画像CH1,CH2,CH3,CH4,CH5のチャート像を撮像素子27に撮像させる。
合焦座標値取得回路149は、コネクタケーブル127を介して入力された撮像信号から上記複数の撮像位置に対応する画素の信号を抽出し、その画素信号から複数の撮像位置に対する個別の合焦評価値をそれぞれ算出する。そして、各撮像位置について所定の合焦評価値が得られたときの測定位置をZ軸上の合焦座標値としている。
合焦評価値としては、例えばコントラスト伝達関数値(Contrast Transfer Function:以下、CTF値と呼称する)を用いることができる。CTF値は、空間周波数に対する像のコントラストを表す値であり、CTF値が高いときに合焦度が高いものとみなす。
合焦座標値取得回路149は、複数の撮像位置の各々について、Z軸上に設定された複数の測定位置(Z0,Z1,Z2,…)毎に、XY座標平面上で設定した複数方向のそれぞれに対してCTF値を算出している。
CTF値が算出される方向としては、例えば、撮像面27aの横方向である水平方向(X軸方向)と、これに直交する垂直方向(Y軸方向)とし、各方向のCTF値であるX-CTF値及びY-CTF値をそれぞれ算出する。
合焦座標値取得回路149は、各チャート画像CH1,CH2,CH3,CH4,CH5に対応する複数の撮像位置について、X-CTF値が最大となる測定位置のZ軸上の座標(Zp1、Zp2,Zp3,Zp4,Zp5)を水平合焦座標値として取得する。また同様に、Y-CTF値が最大となる測定位置のZ軸上の座標を垂直合焦座標値として取得する。
結像面算出回路151には、合焦座標値取得回路149から各撮像位置の水平合焦座標値及び垂直合焦座標値が入力される。
結像面算出回路151は、撮像面27aをXY座標平面に対応させたときの各撮像位置のXY座標値と、それぞれの撮像位置毎に得られたZ軸上の水平合焦座標値及び垂直合焦座標値との組み合わせで表される複数の評価点を、XY座標平面とZ軸とを組み合わせた三次元座標系に展開し、これらの評価点の相対位置に基づいて三次元座標系で一平面として表される近似結像面を算出する。
調整値算出回路153には、結像面算出回路151から近似結像面の情報が入力される。
調整値算出回路153は、近似結像面とZ軸との交点であるZ軸上の結像面座標値F1と、XY座標平面に対する近似結像面のX軸回り及びY軸回りの傾きであるXY方向回転角度とを算出し、制御部85に入力する。
制御部85は、調整値算出回路153から入力された結像面座標値及びXY方向回転角度に基づいて撮像素子ユニット保持部79の2軸回転ステージ119及び第2スライドステージ123を駆動し、撮像素子ユニット20のZ軸方向位置及び傾きを調整して、撮像面27aを近似結像面に一致させる。制御部85は、レンズユニット10に対する撮像素子ユニット20のZ軸方向位置及び傾きを調整する調整部として機能する。
以上の撮像モジュール製造装置200は、概略的には以下の工程を実施するものである。
(1)測定チャート89のチャート面に直交するZ軸上に、レンズユニット10と撮像素子ユニット20を保持する工程
(2)Z軸上に保持された撮像素子ユニット20のZ軸方向位置を変化させ、各位置において、Z軸上に保持されたレンズユニット10の第一~第三のレンズ駆動部の各々に通電した状態で撮像素子27を駆動して撮像素子27により測定チャート89を撮像させる工程
(3)撮像素子27により測定チャート89を撮像して得られる撮像信号に基づいて、レンズユニット10に対する撮像素子ユニット20の位置及び傾きを調整し、撮像素子ユニット20をレンズユニット10に固定する工程
(1)測定チャート89のチャート面に直交するZ軸上に、レンズユニット10と撮像素子ユニット20を保持する工程
(2)Z軸上に保持された撮像素子ユニット20のZ軸方向位置を変化させ、各位置において、Z軸上に保持されたレンズユニット10の第一~第三のレンズ駆動部の各々に通電した状態で撮像素子27を駆動して撮像素子27により測定チャート89を撮像させる工程
(3)撮像素子27により測定チャート89を撮像して得られる撮像信号に基づいて、レンズユニット10に対する撮像素子ユニット20の位置及び傾きを調整し、撮像素子ユニット20をレンズユニット10に固定する工程
以下、撮像モジュール製造装置200による撮像モジュール100の製造工程の詳細について、図10のフローチャートに沿って説明する。
まず、レンズ保持機構77によるレンズユニット10の保持(S1)について説明する。
制御部85は、第1スライドステージ99を制御して保持プレート114をZ軸方向に沿って移動させることにより、レンズ位置決めプレート75と保持プレート114との間にレンズユニット10が挿入可能なスペースを形成する。レンズユニット10は、図示しないロボットにより保持されて、レンズ位置決めプレート75と保持プレート114との間に移送される。
制御部85は、光学センサ等でレンズユニット10の移動を検知し、第1スライドステージ99のステージ部99aをレンズ位置決めプレート75に近付ける方向に移動させる。そして、レンズユニット10の凹部95A,95B,95Cが当接ピン93A,93B,93Cに当接し、凹部95C1,95A1に挿入ピン93A1,93C1が挿入される。
これにより、レンズユニット10は、Z軸方向と、X軸方向及びY軸方向とで位置決めされる。更に、ステージ部99aをレンズ位置決めプレート75に近付ける方向に移動させると、保持プレート114とレンズ位置決めプレート75とでレンズユニット10が挟まれた状態となり、レンズユニット10が保持される。
レンズユニット10が保持された状態で、プローブユニット113のプローブ113aの接触子は、レンズユニット10の端子14A~14Fに接触して、第一~第三のレンズ駆動部とレンズ駆動ドライバ145とを電気的に接続する(S2)。
次に、撮像素子ユニット保持部79による撮像素子ユニット20の保持(S3)について説明する。
制御部85は、第2スライドステージ123を制御して2軸回転ステージ119をZ軸方向に沿って移動させることにより、レンズ保持機構77と2軸回転ステージ119との間に撮像素子ユニット20が挿入可能なスペースを形成する。撮像素子ユニット20は、図示しないロボットにより保持されて、レンズ保持機構77と2軸回転ステージ119との間に移送される。
制御部85は、光学センサ等で撮像素子ユニット20の移動を検知し、第2スライドステージ123のステージ部123aを保持プレート114に近付ける方向に移動させる。そして、作業者は、チャックハンド115の挟持部材115aを用いて、撮像素子ユニット20を保持させる。また、コネクタケーブル127を撮像素子ユニット20の外部接続用端子部23に接続する。これにより、撮像素子27と制御部85とが電気的に接続された状態になる。その後、図示しないロボットによる撮像素子ユニット20の保持が解除される。
このようにしてレンズユニット10及び撮像素子ユニット20がZ軸上に保持された後、合焦座標値取得回路149によって、撮像面27aの各撮像位置の水平合焦座標値及び垂直合焦座標値が取得される(S4)。
具体的には、制御部85は、第2スライドステージ123を制御して2軸回転ステージ119を保持プレート114に近づく方向に移動させ、撮像素子27がレンズユニット10に最も近くなる最初の測定位置に撮像素子ユニット20を移動させる。
制御部85は、チャートユニット71の光源91を発光させる。また、制御部85は、レンズ駆動ドライバ145によって駆動信号を端子14A~14Fに入力させ、第一~第三のレンズ駆動部を駆動して、レンズ群12の光軸Axのx方向位置、y方向位置、z方向位置を基準位置(例えば実使用時の初期位置)に保持する。
次に、制御部85は、撮像素子ドライバ147を制御して、レンズユニット10により結像したチャート画像CH1,CH2,CH3,CH4,CH5を撮像素子27に撮像させる。撮像素子27は、撮像した撮像信号を、コネクタケーブル127を介して合焦座標値取得回路149に入力する。
合焦座標値取得回路149は、入力された撮像信号から各チャート画像CH1,CH2,CH3,CH4,CH5に対応する撮像位置における画素の信号を抽出し、その画素信号から各撮像位置についてのX-CTF値及びY-CTF値を算出する。制御部85は、X-CTF値及びY-CTF値の情報を、例えば、制御部85内のRAMに記憶する。
制御部85は、撮像素子ユニット20をZ軸方向に沿って設定された複数の測定位置(Z0,Z1,Z2,…)に順次に移動させ、各測定位置において、レンズ群12の光軸Axのx方向位置、y方向位置、z方向位置を基準位置に維持した状態で、撮像素子27に測定チャート89のチャート像を撮像させる。合焦座標値取得回路149は、各測定位置でそれぞれの撮像位置におけるX-CTF値及びY-CTF値を算出する。
合焦座標値取得回路149は、撮像位置の各々について、算出された複数のX-CTF値、及びY-CTF値の中から最大値を選択し、最大値が得られた測定位置のZ軸座標をその撮像位置の水平合焦座標値及び垂直合焦座標値として取得する。
合焦座標値取得回路149において取得された水平合焦座標値及び垂直合焦座標値は、結像面算出回路151に入力される。結像面算出回路151は、例えば最小自乗法により、平面近似された近似結像面Fを算出する(S6)。
結像面算出回路151で算出された近似結像面Fの情報は、調整値算出回路153に入力される。調整値算出回路153は、近似結像面FとZ軸との交点である結像面座標値F1と、XY座標平面に対する近似結像面のX軸回り及びY軸回りの傾きであるXY方向回転角度とを算出し、制御部85に入力する(S7)。
制御部85は、結像面座標値F1とXY方向回転角度に基づいて、2軸回転ステージ119及び第2スライドステージ123を制御し、撮像素子27の撮像面27aの中心位置が結像面座標値F1に一致するように撮像素子ユニット20をZ軸方向に移動する。また、制御部85は、撮像面27aの傾きが近似結像面Fに一致するように、撮像素子ユニット20のθx方向及びθy方向の角度を調整する(S8)。
制御部85は、撮像素子ユニット20の位置及び傾き調整後に、各撮像位置の合焦位置を確認する確認工程を実施する(S9)。
この確認工程では、上述したS4の各工程が再び実行される。撮像素子ユニット20の位置及び傾き調整後には、撮像位置の各々について、水平方向及び垂直方向で対応する評価値のバラツキが小さくなる。
制御部85は、確認工程(S9)の終了後(S5:YES)、撮像面27aの中心位置が結像面座標値F1に一致するように撮像素子ユニット20をZ軸方向に移動させる(S10)。
また、制御部85は、接着剤供給部81から、レンズユニット10と撮像素子ユニット20との隙間に紫外線硬化接着剤を供給させ(S11)、紫外線ランプ83を点灯させることで、紫外線硬化型接着剤を硬化させる(S12)。
接着剤が硬化して、レンズユニット10と撮像素子ユニット20とが固定された後、制御部85は、ステージ部99aを撮像素子ユニット保持部79側に移動させて、プローブ113aの接触子とレンズユニット10の各端子14A~14Fとの接触を解除する(S13)。その後、完成した撮像モジュール100は、図示しないロボットにより撮像モジュール製造装置200から取り出される(S14)。
なお、レンズユニット10と撮像素子ユニット20は、紫外線硬化型接着剤により固定できるが、紫外線硬化型接着剤による硬化を、レンズユニット10と撮像素子ユニット20との仮固定として利用してもよい。
例えば、撮像モジュール100は、レンズユニット10と撮像素子ユニット20とを仮固定した状態で撮像モジュール製造装置200から取り出し、清浄処理等の所望の工程を行った後にレンズユニット10と撮像素子ユニット20とを、熱硬化型接着剤等によって完全に固定するようにしてもよい。
電子回路等への通電を行うためのプローブの接触子は一般的に磁性材料によって構成される。しかし、プローブ113aの接触子が磁性材料によって構成されていると、レンズユニット10内の磁石162,165とプローブ113aの接触子との間で引力が発生して、レンズバレル15の光軸Axがx方向及びy方向に所望の位置からはずれた状態で製造装置200に保持される可能性がある。
以上の製造装置200では、非磁性材料により構成されたプローブ113aの接触子をレンズユニット10の端子14A~14Fに接触させてレンズユニット10のレンズ駆動装置16に通電した状態でレンズユニット10と撮像素子ユニット20との位置合わせを行う。
このため、プローブ113aの接触子をレンズユニット10の端子14A~14Fに接触させたときに、プローブ113aの接触子と磁石162,165の間に引力が働かず、磁石162,165がx方向及びy方向に動いてしまうのを防ぐことができる。したがって、レンズユニット10を保持したときに光軸AxとZ軸とを一致させることができ、レンズユニット10と撮像素子ユニット20の位置合わせを高精度に行うことができる。
レンズユニット10に用いられる磁石162,165の磁力や、レンズバレル15の重さ、レンズユニット10に接触させる全てのプローブ113aを合わせた容積の磁石162,165に対する容積比、レンズ駆動装置16に用いられるバネ163の弾性率等を一般的に考えられる範囲で設計した場合、レンズユニット10の筐体11から露出する端子14A~14Fの中心と、磁石162,165とを結ぶ直線距離のうちの最小距離が1.5mm以下となっているレンズユニット10に対しては、プローブ113aの接触子が磁性材料であるとレンズ群12の光軸Axのずれが許容できない程大きくなってしまう。
近年のレンズユニット10は小型化が要求されているため、上記最小距離を1.5mmより大きくすることが難しい。したがって、プローブ113aのような小さな物体であっても、磁石162,165がプローブ113aに引き寄せられて光軸Axが動いてしまう可能性がある。このため、通常は磁性材料によって構成するプローブの接触子を敢えて非磁性材料にする必要が生じてきており、本実施形態で説明したプローブ113aの構成が有効となる。
特許文献3には、スプリング式のプローブを前提とした技術ではなく、金属ばね線を用いたプローブを前提とした技術が開示され、金属ばね線の材料としてベリリウム銅等の非磁性材料を用いることが開示されている。特許文献3に記載のプローブは、ばね性のプローブがたわむことによる弾性力を利用して通電対象の電極にプローブを押し当てるものである。
本実施形態の製造装置200において、ばね性のプローブがたわむことによる弾性力を利用してレンズユニット10の端子14A~14Fにプローブを押し当てる方法を採用すると、プローブの押し当て力によってレンズユニット10が動いてしまう可能性がある。プローブの押し当て力によってレンズユニット10が動かないようにするには、レンズユニット10の保持力を強固なものとする必要があり、製造装置200のコスト上昇につながる。
製造装置200では、スプリング式のプローブ113aを用いているため、プロービング時のレンズユニット10に加わる力を軽減することができる。したがって、レンズユニット10の保持力を強固なものとする必要がなく、製造装置200のコスト上昇を抑えることができる。
なお、プローブ113aの接触子が、非磁性材料からなる本体と、この本体表面に被覆された本体材料とは異なる材料の膜とから構成されるものの場合、その被覆膜の材料が磁性材料を含んでいても、本体の容積に対する被覆膜の容積の割合は十分に小さくなるため、プローブ113aと磁石との間の引力の発生を抑えることが可能である。
ここまでは、レンズユニット10が第一~第三のレンズ駆動部を有する機種を製造する製造装置について説明した。しかし、レンズユニット10が第二のレンズ駆動部及び第三のレンズ駆動部しか搭載していない機種であっても、上述してきた方法でレンズユニット10に通電することで、精度の高い位置合わせが可能となる。
撮像モジュール100のように、レンズユニット10が第一~第三のレンズ駆動部を搭載する機種では、レンズ駆動装置16に通電するのに使用する端子の数が、第二のレンズ駆動部及び第三のレンズ駆動部のみを搭載する機種と比べて多くなる傾向にある。つまり、レンズユニット10内の磁石に対するプローブの容積比が大きくなるため、非磁性材料の接触子を含むプローブ113aを採用することが特に有効となる。
また、ここまでは、レンズユニット10に含まれる第一~第三のレンズ駆動部を駆動して高精度の位置合わせを可能にしているが、より精度を上げるために、レンズ駆動装置16に含まれるホール素子にも通電した状態で、各測定位置において撮像素子27により測定チャート89を撮像させるようにしてもよい。
レンズ駆動装置16に含まれるホール素子にも通電する場合には、最大で18本のプローブが必要になる。このため、プローブ113aが磁性材料で構成されていた場合は、レンズユニット10内の磁石とプローブとの間で働く引力が大きくなる。したがって、非磁性材料の接触子を含むプローブ113aを採用することが特に有効となる。
なお、図10のS4の工程では、レンズ位置決めプレート75とレンズ保持機構77からなるレンズユニット保持部をZ軸方向に移動可能にしておき、撮像素子ユニット保持部79のZ軸方向位置は固定のままレンズユニット保持部をZ軸方向に移動させたり、レンズユニット保持部と撮像素子ユニット保持部79をそれぞれZ軸方向に移動させたりすることで測定位置を変えて、各測定位置で合焦座標値を取得してもよい。
また、レンズユニット保持部と撮像素子ユニット保持部79のZ軸方向位置は固定のまま、チャートユニット71をZ軸方向に移動させることで測定位置を変えて合焦座標値を取得してもよい。また、レンズユニット保持部と撮像素子ユニット保持部79とチャートユニット71のそれぞれのZ軸方向位置を変えることで測定位置を変えて、合焦座標値を取得してもよい。
つまり、レンズユニット10、撮像素子ユニット20、及び測定チャート89のZ軸方向の相対位置を変えることで測定位置を変え、各相対位置において、撮像素子27により測定チャート89を撮像させて、合焦座標値を取得する構成であればよい。
また、図10の説明では、上記相対位置を変えることで、複数の測定位置を実現し、各測定位置となったときに測定チャートを撮像するものとしたが、測定チャートの撮像は継続的に行い(つまり動画撮像を行い)、その撮像中に各測定位置となるように、上記相対位置を変化させていくようにしてもよい。
また、図10のS8の工程では、レンズユニット10のZ軸方向位置は固定のまま、撮像素子ユニット20を動かしていくことで、レンズユニット10に対する撮像素子ユニット20のZ軸方向位置を調整している。この変形例として、レンズユニット保持部をZ軸方向に移動可能にしておき、撮像素子ユニット保持部79は位置固定のままレンズユニット保持部を移動させたり、レンズユニット保持部と撮像素子ユニット保持部79をそれぞれ移動させたりして、位置調整を行ってもよい。
また、図10のS8の工程では、レンズユニット10に対する撮像素子ユニット20のZ軸方向位置と傾きを調整しているが、Z軸方向位置の調整は省略してもよい。例えば、レンズユニット10においてレンズバレル15を螺子構造等によって光軸Ax方向に摺動可能にしたものであれば、製造装置200においてZ軸方向位置の調整を行わなくてすむ。
このように、レンズユニット10に対する撮像素子ユニット20の傾きを少なくとも調整する工程を実施する製造装置においては、上述してきたように非磁性材料のプローブ113aを用いることで、高精度の位置合わせが可能になる。
また、図10のS8の工程において、レンズユニット10に対する撮像素子ユニット20のZ軸方向位置と傾きを調整するのであれば、測定チャート89のチャート面に設けるチャート画像は少なくとも3つあればよい。
上述してきたように、4つ以上のチャート画像を用いた場合には、レンズユニット10に対する撮像素子ユニット20の傾き調整をより高精度に行うことができる。
レンズユニット10に通電を行う場合、通電を行う対象となるレンズ駆動部は第一~第三のレンズ駆動部の全てとする必要はなく、位置合わせの精度に応じて必要なものにだけ通電を行うようにすればよい。
図11は、図5に示す製造装置200の変形例を示す図である。
図11に示した製造装置200Aは、撮像素子ユニット20の撮像素子27と撮像素子ドライバ147との電気的接続を、撮像素子ユニット20の外部接続用端子部23を用いずにプローブ27bを用いて行う点を除いては、図5に示す製造装置200と同じ構成である。
製造装置200Aで撮像素子ユニット保持部79に保持される撮像素子ユニット20は、撮像素子27のデータ出力用端子及び駆動用端子等の撮像素子27と電気的に接続された複数の電気接続部が基板21背面に露出している。
2軸回転ステージ119には、複数本のプローブ27bが設けられ、この複数本のプローブ27bの各々は撮像素子ドライバ147と電気的に接続されている。
作業者が、チャックハンド115の挟持部材115aを用いて撮像素子ユニット20を装置に保持させた状態では、撮像素子27の基板21背面に露出する各端子に、複数本のプローブ27bのいずれかが押し当てられて、撮像素子27と撮像素子ドライバ147とが電気的に接続される。図11の製造装置200Aでは、プローブユニット113が第一のプローブ押し当て部として機能し、2軸回転ステージ119が第二のプローブ押し当て部として機能する。
この製造装置200Aにおいて、複数本のプローブ27bの各々はプローブ113aと同じ構成になっている。このため、撮像素子ユニット保持部79に保持された撮像素子ユニット20がレンズユニット10に最も近づいた状態でも、レンズユニット10内の磁石が複数本のプローブ27bに引き寄せられることはない。このため、レンズユニット10のレンズ群12の位置を所望の状態に維持することができ、レンズユニット10と撮像素子ユニット20の位置合わせを高精度に行うことができる。
図5及び図11に示した製造装置では、レンズ位置決めプレート75の当接ピン93A,93B,93Cに、レンズユニット10の凹部95A,95B,95Cを当接させ、更に、保持プレート114でレンズユニット10をレンズ位置決めプレート75側に押し当てることで、レンズユニット10をZ軸上に保持している。
この変形例として、図12に示す外段取り冶具を用い、この外段取り冶具をZ軸上に配置したプレートに取り付けることで、Z軸上にレンズユニット10を保持する構成としてもよい。
図12は、外段取り冶具の外観斜視図である。
図12に示す冶具750(第一の冶具)は、基板75Aと、基板75A上に形成された凸部75Bと、を備える。
基板75Aには、開口75Cが設けられている。基板75Aの開口75Cの周囲には、8つの突起75Dが形成されている。8つの突起75Dは、レンズユニット10の筐体11の天面11aを位置決めするためのものである。
凸部75Bには一部凹部が形成され、この凹部に、回転可能な台座75Fが形成されている。
台座75Fには、基板75Aの8つの突起75Dで規定される範囲に配置されたレンズユニット10を押さえるためのレンズユニット押さえ部75Eが形成されている。
作業者が台座75Fを左に回転させて、レンズユニット押さえ部75Eを図12の状態から左に90度回転させると、基板75Aの8つの突起75Dで規定される範囲の上方に空間が生まれる。この状態で、作業者は、レンズユニット10の筐体11の天面11aを8つの突起75Dで規定される範囲に配置する。そして、作業者が、台座75Fを右に回転させて、レンズユニット押さえ部75Eを図12の状態にすることで、レンズユニット押さえ部75Eがレンズユニット10を基板75A側に押しつけ、冶具750にレンズユニット10が保持される。
製造装置200,200Aでは、Z軸上のレンズ位置決めプレート75を配置すべき位置に、冶具750を着脱可能なプレート(第二の冶具)を配置しておく。そして、ロボットによって、このプレートに冶具750を取り付けることで、Z軸上にレンズユニット10が保持された状態を得る。この状態で、ステージ部99aを移動させて、プローブ113aをレンズユニット10の各端子に接触させることで、レンズユニット10のレンズ駆動装置16に通電可能となる。
このような冶具750において、冶具750を構成する全ての材料(基板75Aの材料、凸部75Bの材料、突起75Dの材料、台座75Fの材料、レンズユニット押さえ部75Eの材料)を非磁性材料にしておくことで、冶具750を用いることによる光軸Axの位置ずれを防ぐことができる。冶具750に用いる非磁性材料としては、オーステナイト系ステンレス、アルミニウム、銅、銅合金、真鍮等を用いることができる。
また、この冶具750において、冶具750を構成する全ての構成要素にもメッキ等の表面処理を施しておくのがよい。つまり、冶具750は、非磁性材料からなる本体と、この本体表面に被覆されたその本体とは異なる材料の膜とから構成されていてもよい。
非磁性材料としてステンレス系の材料を用いる場合は、レイデント処理やレイデントH処理を行うのがよい。非磁性材料としてアルミニウム系の材料を用いる場合は、黒アルマイト処理や硬質黒アルマイト処理を行うのがよい。
冶具750において、このような表面処理を行うことで、冶具としての耐久性を向上させることができる。また、冶具750表面での光の反射を防止することができ、撮像画像にゴーストやフレア等が発生するのを防いで、レンズユニット10と撮像素子ユニット20の位置合わせ精度を向上させることができる。
このように、冶具750を用いてレンズユニット10をZ軸上に保持する装置構成によれば、製造装置によって別の撮像モジュールの製造を行っているときに、次の製品のレンズユニット10の準備をしておくことができる。このため、撮像モジュールの製造効率を上げることができる。
以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。
開示された撮像モジュールの製造方法は、レンズ群を有するレンズユニットと、上記レンズユニットに固定され、上記レンズ群を通して被写体を撮像する撮像素子を有する撮像素子ユニットと、を有する撮像モジュールの製造方法であって、上記レンズユニットは、上記レンズ群のうち少なくとも一部のレンズを上記レンズ群の光軸に直交する2つの方向にそれぞれ移動させる2つのレンズ駆動部を含むレンズ駆動装置と、上記レンズ群及び上記レンズ駆動装置を収容する筐体と、上記筐体から露出し上記レンズ駆動装置と電気的に接続された電気接続部と、を有し、上記2つのレンズ駆動部は、ボイスコイルと上記ボイスコイルに対向する磁石とを有し、測定チャートに直交する軸上において、上記撮像素子ユニット、上記レンズユニット、及び上記測定チャートの少なくともいずれか1つ以上の上記軸方向の相対位置を変化させ、各相対位置において、上記撮像素子を駆動して上記撮像素子により上記レンズ群を通して上記測定チャートを撮像させる第一工程と、上記撮像素子により上記測定チャートを撮像して得られる撮像信号に基づいて、上記レンズユニットに対する上記撮像素子ユニットの傾きを少なくとも調整し、上記撮像素子ユニットを上記レンズユニットに固定する第二工程と、を備え、上記第一工程では、上記軸上に上記レンズユニットを保持し、上記レンズユニットの上記電気接続部に、非磁性材料からなる本体を含む接触子を有する第一のプローブの上記接触子を押し当てて上記レンズ駆動装置に通電した状態で、上記撮像素子により上記測定チャートを撮像させるものである。
開示された撮像モジュールの製造方法は、上記第一のプローブは、上記接触子と、上記接触子を付勢する弾性体と、を備えるものである。
開示された撮像モジュールの製造方法は、上記非磁性材料が非磁性金属であるものを含む。
開示された撮像モジュールの製造方法は、上記接触子は、上記本体と、上記本体表面に被覆された上記本体の材料とは異なる材料の膜とから構成されるものである。
開示された撮像モジュールの製造方法は、上記レンズユニットにおいて、上記電気接続部と上記磁石とを結ぶ距離のうちの最短の距離が1.5mm以下となっているものである。
開示された撮像モジュールの製造方法は、上記第一工程では、上記軸上に上記撮像素子ユニットを保持し、上記撮像素子ユニットに設けられ上記撮像素子と電気的に接続された電気接続部に、非磁性材料からなる本体を含む接触子を有する第二のプローブの上記接触子を押し当てて上記撮像素子に通電した状態で、上記撮像素子により上記測定チャートを撮像させるものである。
開示された撮像モジュールの製造方法は、上記第一工程では、上記レンズユニットが取り付けられた非磁性材料からなる冶具を上記軸上に配置することで、上記レンズユニットを軸上に保持するものである。
開示された撮像モジュールの製造方法は、上記冶具は、非磁性材料からなる本体と、上記本体表面に被覆された上記本体とは異なる材料の膜とから構成されるものである。
開示された撮像モジュールの製造装置は、測定チャートを設置するための測定チャート設置部と、上記測定チャート設置部に設置された上記測定チャートに直交する軸上に、レンズ群を有するレンズユニットを通して被写体を撮像する撮像素子を有する撮像素子ユニットを保持するための撮像素子ユニット保持部と、上記測定チャート設置部と上記撮像素子ユニット保持部との間の上記軸上で上記レンズユニットを保持するためのレンズユニット保持部と、上記レンズユニット保持部により保持された上記レンズユニットに、非磁性材料からなる本体を含む接触子を有する第一のプローブの上記接触子を押し当てる第一のプローブ押し当て部と、上記測定チャート設置部、上記レンズユニット保持部、及び上記撮像素子ユニット保持部の少なくともいずれか1つ以上の上記軸方向の相対位置を変化させ、各相対位置において、上記撮像素子ユニットの上記撮像素子を駆動して、上記撮像素子により上記レンズユニットを通して上記測定チャートを撮像させる制御部と、上記撮像素子により上記測定チャートを撮像して得られる撮像信号に基づいて、上記レンズユニットに対する上記撮像素子ユニットの傾きを少なくとも調整する調整部と、上記調整部により調整後の上記撮像素子ユニットを上記レンズユニットに固定するユニット固定部と、を備えるものである。
開示された撮像モジュールの製造装置は、上記第一のプローブは、上記接触子と、上記接触子を付勢する弾性体と、を備えるものである。
開示された撮像モジュールの製造装置は、上記非磁性材料が非磁性金属であるものを含む。
開示された撮像モジュールの製造装置は、上記接触子は、上記本体と、上記本体表面に被覆された上記本体の材料とは異なる材料の膜とから構成されるものである。
開示された撮像モジュールの製造装置は、上記第一のプローブ押し当て部は、上記レンズユニット保持部により保持された上記レンズユニットに含まれ、上記レンズ群のうち少なくとも一部のレンズを上記レンズ群の光軸に直交する2つの方向にそれぞれ移動させる2つのレンズ駆動部を構成するボイスコイル及び磁石を含むレンズ駆動装置と電気的に接続された、上記レンズ群と上記レンズ駆動装置を収容する筐体から露出する電気接続部に、上記第一のプローブの上記接触子を押し当て、上記撮像素子ユニット保持部により保持された上記撮像素子ユニットに設けられ上記撮像素子と電気的に接続された電気接続部に、非磁性材料からなる本体を含む接触子を有する第二のプローブの上記接触子を押し当てる第二のプローブ押し当て部を更に備えるものである。
開示された撮像モジュールの製造装置は、上記レンズユニット保持部は、上記レンズユニットを取り付けるための非磁性材料からなる第一の冶具を着脱可能に構成された上記軸上に配置される第二の冶具を備えるものである。
開示された撮像モジュールの製造装置は、上記第一の冶具は、非磁性材料からなる本体と、上記本体表面に被覆された上記本体の材料とは異なる材料の膜と、から構成されるものである。
本発明の撮像モジュールの製造方法及び製造装置は、特に携帯電話機、眼鏡型電子機器、腕時計型電子機器等の電子機器に搭載される撮像モジュールの製造に適用して有効である。
以上、本発明を特定の実施形態によって説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、開示された発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
本出願は、2013年10月22日出願の日本特許出願(特願2013-219245)に基づくものであり、その内容はここに取り込まれる。
本出願は、2013年10月22日出願の日本特許出願(特願2013-219245)に基づくものであり、その内容はここに取り込まれる。
100 撮像モジュール
10 レンズユニット
11 筐体
12 レンズ群
13 フレキシブル基板
14A~14F レンズユニット端子部
16 レンズ駆動装置
160 ベース
161 z方向ボイスコイル
162 z方向磁石
163,166 バネ
164 x,y方向ボイスコイル
165 x,y方向磁石
16A x方向VCM
16B x方向ホール素子
16C y方向VCM
16D y方向ホール素子
16E z方向VCM
16F z方向ホール素子
20 撮像素子ユニット
21 基板
22 フレキシブル基板
23 外部接続用端子部
24A~24F 撮像素子ユニット端子部
27 撮像素子
200 撮像モジュール製造装置
71 チャートユニット
89 測定チャート
75 レンズ位置決めプレート
113 プローブユニット
113a 非磁性材料からなるプローブ
114 保持プレート
81 接着剤供給部
83 紫外線ランプ
79 撮像素子ユニット保持部
85 制御部
Ax 光軸
z 光軸に沿う方向
x z方向に直交する方向
y z方向に直交する方向
10 レンズユニット
11 筐体
12 レンズ群
13 フレキシブル基板
14A~14F レンズユニット端子部
16 レンズ駆動装置
160 ベース
161 z方向ボイスコイル
162 z方向磁石
163,166 バネ
164 x,y方向ボイスコイル
165 x,y方向磁石
16A x方向VCM
16B x方向ホール素子
16C y方向VCM
16D y方向ホール素子
16E z方向VCM
16F z方向ホール素子
20 撮像素子ユニット
21 基板
22 フレキシブル基板
23 外部接続用端子部
24A~24F 撮像素子ユニット端子部
27 撮像素子
200 撮像モジュール製造装置
71 チャートユニット
89 測定チャート
75 レンズ位置決めプレート
113 プローブユニット
113a 非磁性材料からなるプローブ
114 保持プレート
81 接着剤供給部
83 紫外線ランプ
79 撮像素子ユニット保持部
85 制御部
Ax 光軸
z 光軸に沿う方向
x z方向に直交する方向
y z方向に直交する方向
Claims (15)
- レンズ群を有するレンズユニットと、前記レンズユニットに固定され、前記レンズ群を通して被写体を撮像する撮像素子を有する撮像素子ユニットと、を有する撮像モジュールの製造方法であって、
前記レンズユニットは、前記レンズ群のうち少なくとも一部のレンズを前記レンズ群の光軸に直交する2つの方向にそれぞれ移動させる2つのレンズ駆動部を含むレンズ駆動装置と、前記レンズ群及び前記レンズ駆動装置を収容する筐体と、前記筐体から露出し前記レンズ駆動装置と電気的に接続された電気接続部と、を有し、
前記2つのレンズ駆動部は、ボイスコイルと前記ボイスコイルに対向する磁石とを有し、
測定チャートに直交する軸上において、前記撮像素子ユニット、前記レンズユニット、及び前記測定チャートの少なくともいずれか1つ以上の前記軸方向の相対位置を変化させ、各相対位置において、前記撮像素子を駆動して前記撮像素子により前記レンズ群を通して前記測定チャートを撮像させる第一工程と、
前記撮像素子により前記測定チャートを撮像して得られる撮像信号に基づいて、前記レンズユニットに対する前記撮像素子ユニットの傾きを少なくとも調整し、前記撮像素子ユニットを前記レンズユニットに固定する第二工程と、を備え、
前記第一工程では、前記軸上に前記レンズユニットを保持し、前記レンズユニットの前記電気接続部に、非磁性材料からなる本体を含む接触子を有する第一のプローブの前記接触子を押し当てて前記レンズ駆動装置に通電した状態で、前記撮像素子により前記測定チャートを撮像させる撮像モジュールの製造方法。 - 請求項1記載の撮像モジュールの製造方法であって、
前記第一のプローブは、前記接触子と、前記接触子を付勢する弾性体と、を備える撮像モジュールの製造方法。 - 請求項1又は2記載の撮像モジュールの製造方法であって、
前記非磁性材料が非磁性金属である撮像モジュールの製造方法。 - 請求項3記載の撮像モジュールの製造方法であって、
前記接触子は、前記本体と、前記本体表面に被覆された前記本体の材料とは異なる材料の膜とから構成される撮像モジュールの製造方法。 - 請求項1~4のいずれか1項記載の撮像モジュールの製造方法であって、
前記レンズユニットにおいて、前記電気接続部と前記磁石とを結ぶ距離のうちの最短の距離が1.5mm以下となっている撮像モジュールの製造方法。 - 請求項1~5のいずれか1項記載の撮像モジュールの製造方法であって、
前記第一工程では、前記軸上に前記撮像素子ユニットを保持し、前記撮像素子ユニットに設けられ前記撮像素子と電気的に接続された電気接続部に、非磁性材料からなる本体を含む接触子を有する第二のプローブの前記接触子を押し当てて前記撮像素子に通電した状態で、前記撮像素子により前記測定チャートを撮像させる撮像モジュールの製造方法。 - 請求項1~6のいずれか1項記載の撮像モジュールの製造方法であって、
前記第一工程では、前記レンズユニットが取り付けられた非磁性材料からなる冶具を前記軸上に配置することで、前記レンズユニットを軸上に保持する撮像モジュールの製造方法。 - 請求項7記載の撮像モジュールの製造方法であって、
前記冶具は、非磁性材料からなる本体と、前記本体表面に被覆された前記本体とは異なる材料の膜とから構成される撮像モジュールの製造方法。 - 測定チャートを設置するための測定チャート設置部と、
前記測定チャート設置部に設置された前記測定チャートに直交する軸上に、レンズ群を有するレンズユニットを通して被写体を撮像する撮像素子を有する撮像素子ユニットを保持するための撮像素子ユニット保持部と、
前記測定チャート設置部と前記撮像素子ユニット保持部との間の前記軸上で前記レンズユニットを保持するためのレンズユニット保持部と、
前記レンズユニット保持部により保持された前記レンズユニットに、非磁性材料からなる本体を含む接触子を有する第一のプローブの前記接触子を押し当てる第一のプローブ押し当て部と、
前記測定チャート設置部、前記レンズユニット保持部、及び前記撮像素子ユニット保持部の少なくともいずれか1つ以上の前記軸方向の相対位置を変化させ、各相対位置において、前記撮像素子ユニットの前記撮像素子を駆動して、前記撮像素子により前記レンズユニットを通して前記測定チャートを撮像させる制御部と、
前記撮像素子により前記測定チャートを撮像して得られる撮像信号に基づいて、前記レンズユニットに対する前記撮像素子ユニットの傾きを少なくとも調整する調整部と、
前記調整部により調整後の前記撮像素子ユニットを前記レンズユニットに固定するユニット固定部と、を備える撮像モジュールの製造装置。 - 請求項9記載の撮像モジュールの製造装置であって、
前記第一のプローブは、前記接触子と、前記接触子を付勢する弾性体と、を備える撮像モジュールの製造装置。 - 請求項9又は10記載の撮像モジュールの製造装置であって、
前記非磁性材料が非磁性金属である撮像モジュールの製造装置。 - 請求項11記載の撮像モジュールの製造装置であって、
前記接触子は、前記本体と、前記本体表面に被覆された前記本体の材料とは異なる材料の膜とから構成される撮像モジュールの製造装置。 - 請求項9~12のいずれか1項記載の撮像モジュールの製造装置であって、
前記第一のプローブ押し当て部は、前記レンズユニット保持部により保持された前記レンズユニットに含まれ、前記レンズ群のうち少なくとも一部のレンズを前記レンズ群の光軸に直交する2つの方向にそれぞれ移動させる2つのレンズ駆動部を構成するボイスコイル及び磁石を含むレンズ駆動装置と電気的に接続された、前記レンズ群と前記レンズ駆動装置を収容する筐体から露出する電気接続部に、前記第一のプローブの前記接触子を押し当て、
前記撮像素子ユニット保持部により保持された前記撮像素子ユニットに設けられ前記撮像素子と電気的に接続された電気接続部に、非磁性材料からなる本体を含む接触子を有する第二のプローブの前記接触子を押し当てる第二のプローブ押し当て部を更に備える撮像モジュールの製造装置。 - 請求項9~13のいずれか1項記載の撮像モジュールの製造装置であって、
前記レンズユニット保持部は、前記レンズユニットを取り付けるための非磁性材料からなる第一の冶具を着脱可能に構成された前記軸上に配置される第二の冶具を備える撮像モジュールの製造装置。 - 請求項14記載の撮像モジュールの製造装置であって、
前記第一の冶具は、非磁性材料からなる本体と、前記本体表面に被覆された前記本体の材料とは異なる材料の膜と、から構成される撮像モジュールの製造装置。
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- 2016-04-21 US US15/135,142 patent/US10048462B2/en active Active
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