JP2009038652A - 画像入力モジュール調整装置及び画像入力モジュール調整方法 - Google Patents

画像入力モジュール調整装置及び画像入力モジュール調整方法 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は画像入力センサに対してレンズの位置調整及び焦点調整を行う画像入力モジュール調整装置及び画像入力モジュール調整方法に関し、画像入力範囲の調整処理及び画像入力センサに対するレンズの焦点調整を高精度に行うことを課題とする。
【解決手段】画像入力センサ5が搭載された基板2に対しレンズ3を位置合わせ及び焦点調整する際、基板2上にレンズ3を保持したレンズマウント4を載置し、次にこのレンズマウント4を固定した状態で基板2を直交するX方向及びY方向に移動可能させることによりレンズマウント4に設けられた壁部4D,4Eを画像入力センサ5に係合させて基板2を調整初期位置に移動させる。次に、この調整初期位置に移動した状態で基板2の移動を規制し、この移動を規制された基板2上でレンズマウント4をX方向及びY方向に移動させることにより画像入力センサ5に対する位置調整を行ない、続いて前記レンズの焦点調整を行う。
【選択図】図6

Description

本発明は画像入力モジュール調整装置及び画像入力モジュール調整方法に係り、特に画像入力センサに対してレンズの位置調整及び焦点調整を行う画像入力モジュール調整装置及び画像入力モジュール調整方法に関する。
近年、画像入力センサは種々の電子機器に適用され、撮像処理や認証処理等に幅広く使用されている。このような画像入力センサを有する画像入力モジュールは、画像を画像入力センサ上に焦点合わせする必要があり、このため例えば特許文献1に開示されるように、画像入力センサに対してレンズの位置調整及び焦点調整を行うことが行われる。
図1(A),(B)は、従来における画像入力モジュール調整装置(以下、調整装置100という)の一例を示している。画像入力モジュール1は、基板2の上面の略中央位置に画像入力センサ5が配設されると共に、下面にコネクタ6が配設されている。レンズ3はレンズマウント4を用いて基板2上に固定されるが、この際に調整装置100を用いて画像入力センサ5に対する画像入力範囲調整(位置調整)、及び画像入力センサ5に対するレンズ3の焦点調整が行われる。
調整装置100は、ベース111上に装置側コネクタ118を有した固定台112が設けられている。基板2は、コネクタ6を装置側コネクタ118に嵌着することにより調整装置100に搭載される。以下、調整装置100における基板2の設計上の搭載位置を正規搭載位置という。
調整装置100は、画像入力センサ5に対するレンズ3の上記の各調整を行うために、調整用パターン117,レンズ移動機構120,焦点調整用モータ122,ハンド駆動機構124等が設けられている。この調整装置100は基板2が搭載され、この基板2に対して画像入力範囲の調整処理及びレンズ3の焦点調整処理が行われる。
調整装置100を用いて画像入力センサ5に対する画像入力範囲の調整処理を行うには、先ずコネクタ6を装置側コネクタ118に装着することにより、基板2を調整装置100に搭載する。この際、基板2に設けられた画像入力センサ5と、調整装置10に設けられている調整用パターン17とを位置決めする必要があるが、従来では上記ようにコネクタ6を装置側コネクタ118に装着することにより、調整用パターン17(調整装置100)に対する基板2の位置決めを行う構成とされていた。
続いて、レンズ3が装着されたレンズマウント4を基板2上に載置し、これをハンド駆動機構124を駆動してハンド125により把持する。ハンド駆動機構124はレンズ移動機構120に立設された支柱121に取り付けられており、またレンズ移動機構120はベース111上をX,Y方向に移動可能な構成とされている。そして、レンズ移動機構120がハンド駆動機構124を介してハンド125を移動させることにより、レンズ3は基板2上でX,Y方向に平面移動し、これにより画像入力センサ5に対する画像入力範囲の調整処理が行われる。
画像入力範囲の調整処理が終了すると、続いて画像入力センサ5に対するレンズ3の焦点調整処理が行われる。この焦点調整処理は、焦点調整用モータ122を用いて行う。具体的には、レンズ3にレンズ側プーリ127を装着すると共に、焦点調整用モータ122の出力軸にはモータ側プーリ128とレンズ側プーリ127との間に焦点調整用回転ベルト126を配設する。
これにより、焦点調整用モータ122が回転することにより、モータ側プーリ128,焦点調整用回転ベルト126,及びレンズ側プーリ127を介してレンズ3は回転付勢される。そして、調整用パターン117に設けられている焦点調整用パターンを実際に画像入力センサ5で撮像しつつ、画像入力センサ5に対するレンズ3の焦点が合う位置を検出する。
この焦点焼成処理が終了すると、焦点調整用回転ベルト126及びレンズ側プーリ127はレンズ3から取り外され、レンズマウント4とレンズ3、及びレンズマウント4と基板2を接着剤で固定し、これにより画像入力センサ5に対するレンズ3の調整処理が終了する。
特開2006−064886号公報
上記の調整装置100では、画像入力センサ5と調整用パターン117の位置決めは、装置内の装置側コネクタ118に画像入力センサ5が実装された基板2に設けられたコネクタ6を嵌合させることで行っている。しかしながらこの方法では、図2及び図3に示す実装誤差ΔX1,ΔY1,ΔX2,ΔY2と、図4に示すコネクタの嵌合ガタΔX3,ΔY3が発生する。
図2は、基板2に対して画像入力センサ5を搭載するときに発生する実装誤差を示している。図中破線で示すDP1は、設計上の正規の画像入力センサ5の搭載位置である(以下、設計センサ位置DP1という)。
しかしながら、実際に画像入力センサ5が搭載される位置(以下、搭載位置という)は、設計センサ位置DP1からずれた例えば実線で示す位置となってしまう。同図に示す例では、搭載位置は設計センサ位置DP1に対して図中矢印ΔX1,ΔY1の実装誤差が発生している。このX方向(図中、X1,X2方向)及びY方向(図中、Y1,Y2方向)にそれぞれ発生する設計誤差の具体的な値は、ΔX1=±0.1mm程度,ΔY1=±0.1mm程度となる。
この実装誤差は、図3に示すように、コネクタ6を基板2に実装する場合にも発生する。図中破線で示すDP2が設計上の正規のコネクタ6の搭載位置である(以下、設計コネクタ位置DP2という)。しかしながら、実際にコネクタ6が搭載された搭載位置は実線で示す位置であり、よって搭載位置は、設計コネクタ位置DP2に対して図中矢印ΔX2,ΔY2の実装誤差が発生している。このX方向及びY方向にそれぞれ発生する設計誤差の具体的な値は、ΔX2=±0.1mm程度,ΔY2=±0.1mm程度である。
更に、コネクタ6を装置側コネクタ118に装着(実装)する際、コネクタ6は装置側コネクタ118に挿入されて装着するため、コネクタ6と装置側コネクタ118との間にガタツキが発生する(以下、このガタツキをコネクタ嵌合ガタという)。このコネクタ嵌合ガタは、図4(A),(B)に示すようにX方向及びY方向のいずれの方向に対しても発生する。このコネクタ嵌合ガタの具体的な値は、ΔX3=±0.05mm程度,ΔY3=±0.05mm程度となる。
このため、コネクタ6を装置側コネクタ118に装着した場合、設計上の正規の装着位置に対する基板2の誤差ΔXmax,ΔYmaxは、上記した実装誤差及びコネクタ嵌合ガタを合計した値となり、ΔXmax=ΔX1+ΔX2+ΔX3=±0.25mm,ΔYmax=ΔY1+ΔY2+ΔY3=±0.25mmと大きな値となる。
例えばレンズとして広角レンズを用いた場合には、調整時の調整用パターン117と画像入力センサ5の中心位置ずれが調整後の視野ずれに影響するため、調整装置内で画像入力センサ5を高い精度で位置決めすることが必要となる。しかし従来の方法では、前述のように±0.25mm程度の誤差(ずれ)が存在するため、画像入力センサ5の十分な精度がでないという問題点があった。
また、焦点調整においては、レンズ3を回転させてネジ(レンズ3の下部に形成された雄ネジと、レンズマウント4の内部に形成された雌ネジ)の螺合位置を変化させることによりレンズ3が上下することで焦点調整を行う。図5は、レンズ側プーリ127とモータ側プーリ128との間に焦点調整用回転ベルト126を張架した焦点調整機構を示している。
しかし、この機構だと、レンズ3の螺合状態により必要な回転トルクが大きくなった場合、回転トルクが不足し、焦点調整用回転ベルト126と各プーリ127,128との間で滑りが発生し、焦点調整が適正に行うことができないおそれがあった。更に、レンズマウント4に焦点調整のため大きなトルクが印加された場合、レンズマウント4と基板2との間に隙間ができる場合があり、この隙間から光がレンズ内に侵入して画像が乱れるおそれがあった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、画像入力範囲の調整処理及び画像入力センサに対するレンズの焦点調整を高精度に行いうる画像入力モジュール調整装置及び画像入力モジュール調整方法を提供することを目的とする。
上記の課題は、本発明の第1の観点からは、
画像入力センサが搭載された基板に対しレンズの位置調整及び焦点調整を行う画像入力モジュール調整装置において、
前記基板を直交するX方向及びY方向に移動可能に搭載する基板移動機構と、
前記基板移動機構による前記基板の移動を規制する基板移動規制機構と、
前記基板上に設けられた位置調整部品と係合する係合部材を移動させる係合部材移動機構と、
前記基板移動規制機構が前記基板の移動を許容した状態で前記係合部材移動機構を駆動することにより、該係合部材を前記位置調整部品に係合させると共に該基板を調整初期位置に移動させ、該基板が調整初期位置に移動した状態で前記基板移動規制機構により前記基板の移動を規制する制御手段と、
前記基板の移動が規制された状態で、前記レンズを前記画像入力センサに対して移動させることにより該レンズの位置調整を行うレンズ位置調整機構と、
前記基板の移動が規制された状態で、前記画像入力センサに対し前記レンズの焦点調整を行う焦点調整機構とを有する画像入力モジュール調整装置により解決することができる。
また、上記発明において、前記位置調整部品として画像入力センサを用いる構成としてもよい。
また、上記発明において、前記係合部材として、前記レンズを保持すると共に、前記画像入力センサと係合する係合空間部が内部に形成されたレンズマウントを用いる構成としてもよい。
また、上記発明において、前記係合部材移動機構は、前記レンズマウントを挟持する一対のハンドを有し、かつ、該一対のハンドは前記レンズマウントを三点支持する構成としてもよい。
また、上記発明において、前記レンズ位置調整機構として前記係合部材移動機構を用い、前記レンズマウントを前記画像入力センサに対して移動させることにより前記レンズの位置調整を行う構成としてもよい。
また、上記発明において、前記焦点調整機構は、前記レンズに形成された凹凸と係合する係合部を有し前記レンズに装着されるレンズ回転部材と、該レンズ回転部材を回転駆動する駆動装置とを有する構成としてもよい。
また、上記発明において、前記レンズ回転部材は、前記レンズが装着される装着部と、該装着部の外周に形成された歯車部とにより構成され、前記駆動装置が前記歯車部と噛合することにより前記レンズ回転部材を回転させる構成としてもよい。
また、上記発明において、前記焦点調整機構は、前記レンズ回転部材を前記基板に向けて押圧付勢しつつ回転駆動する構成としてもよい。
また、上記の課題は、本発明の第他の観点からは、
画像入力センサが搭載された基板に対しレンズを位置合わせ及び焦点調整する画像入力モジュール調整方法において、
前記基板上に前記レンズを保持したレンズマウントを載置する工程と、
前記レンズマウントを固定した状態で前記基板を直交するX方向及びY方向に移動可能させることにより、前記レンズマウントに設けられた係合部を前記基板に設けられた位置調整部品に係合させると共に、前記基板を調整初期位置に移動させる工程と、
該調整初期位置に移動した状態で該基板の移動を規制する工程と、
移動を規制された前記基板上で、前記レンズマウントをX方向及びY方向に移動させることにより、画像入力センサに対して前記レンズの位置調整を行う工程と、
前記レンズが位置調整された状態において、前記レンズの焦点調整を行う工程と、
を有する画像入力モジュール調整方法により解決することができる。
本発明によれば、レンズマウントを固定した状態で基板を直交するX方向及びY方向に移動可能させることにより、レンズマウントに設けられた係合部を基板に設けられた位置調整部品に係合させ、この更に係合部を移動させることにより位置調整部品を移動付勢することにより、基板を調整初期位置に移動させる。このように、基板を直接移動させることにより調整初期位置に位置決めすることにより、位置決めにおける位置ずれやガタツキの影響を低減することができ、基板を調整初期位置に高い精度で位置決めすることができる。
また、レンズ回転部材は、レンズが装着される装着部とこの装着部の外周に形成された歯車部とにより構成され、駆動装置が歯車部と噛合することによりレンズ回転部材を回転させる構成としたことにより、伝達できる力が大きくなりレンズマウントに対してレンズを安定して回転させることが可能となる。
また、焦点調整機構は、レンズ回転部材を基板に向けて押圧付勢しつつ回転駆動するため、レンズマウントと基板との間の浮き上がりを防止でき、レンズマウントと基板の隙間からの漏れ光による画像品質の低下を防止することができる
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。
図6(A),(B)は、本発明の一実施例である画像入力モジュール調整装置10(以下、調整装置10という)の構成図である。図6(A)は調整装置10の正面図であり、図6(B)は調整装置10の右側面図である。
調整装置10は、大略すると基板移動機構12、調整用パターン17,装置側コネクタ18、基板移動規制機構、係合部材移動機構、制御手段、レンズ位置調整機構、及び焦点調整機構等により構成されている。この調整装置10は、画像入力モジュール1の調整及び製造を行うのに用いるものである。
画像入力モジュール1は、基板2の上面の略中央位置に画像入力センサ5(請求項に記載の位置調整部品としても機能する)が配設されると共に、下面にコネクタ6が配設されている。レンズ3はレンズマウント4を用いて基板2上に固定されるが、この際に調整装置10を用いて画像入力センサ5に対する画像入力範囲調整(位置調整)、及び画像入力センサ5に対するレンズ3の焦点調整が行われる。
以下、調整装置10の各構成要素について説明する。基板移動機構12は、平板状のベース11上に配設されている。この基板移動機構12は、X方向移動台13とY方向移動台14とにより構成されている。Y方向移動台14はベース11の直上部に配設されている。また、X方向移動台13は、Y方向移動台14の上部に配設されている。また、Y方向移動台14には、装置側コネクタ18が配設されている。
Y方向移動台14は、X方向移動台13を図中矢印Y1,Y2方向に移動させる。また、基板移動機構12は、その上部に配設された装置側コネクタ18を図中矢印X1,X2方向に移動させる。よって、装置側コネクタ18は、基板移動機構12により図中矢印X1,X2方向及び図中矢印Y1,Y2方向(即ち、平面方向)に移動可能な構成となる。
後述するように、基板2はコネクタ6を装置側コネクタ18に装着することにより装置側コネクタ18に固定される。よって、基板移動機構12が駆動することにより、基板2は図中矢印X1,X2方向及び図中矢印Y1,Y2方向(平面方向)に移動可能な構成となる。この各移動台13,14は、後述する制御装置50によりその駆動が制御されるよう構成されている。
調整用パターン17は、後述する画像入力範囲調整及び焦点調整時に必要となる所定の調整用パターンが形成されている。この調整用パターン17は、基板2が調整装置10に搭載された状態で、基板2と対向する位置に配設されている。具体的には、ベース11には支柱15が立設されており、この支柱15にはベース11と並行に延在するよう天板部16が固定されている。調整用パターン17は、この天板部16の下面に配設されている。よって、画像入力センサ5が上面に搭載された基板2が基板移動機構12に搭載された際、基板2と画像入力センサ5は対向配置された構成となる。
基板移動規制機構は、把持機構27及び延出アーム28とにより構成されている。把持機構27は例えばソレノイド或いはエアシリンダ等を用いたクランプ機構であり、制御装置50によりその駆動が制御される。また、延出アーム28は、基板移動機構12を構成するX方向移動台13から延出するよう設けられたものである。前記のように、基板移動機構12は装置側コネクタ18(基板2)を平面方向に移動させるものであるため、X方向移動台13に設けられた延出アーム28の移動する。把持機構27は、延出アーム28の移動に係らず、移動した各所において延出アーム28をクランプ(把持)できる構成とされている。
把持機構27が延出アーム28をクランプすることにより、基板移動機構12はX方向移動台13の移動が規制される。前記のように、X方向移動台13には装置側コネクタ18が設けられ、この装置側コネクタ18には基板2のコネクタ6が装着される。よって、把持機構27が延出アーム28をクランプすることにより、基板2の移動が規制される。尚、本実施例では延出アーム28を把持機構27でクランプすることにより基板2の移動を規制する構成としているが、基板移動機構12による基板2の移動を規制できる構成であれば、他の機構や装置を用いた構成としてもよい。
係合部材移動機構は、レンズ移動機構20,ハンド駆動機構24,及びハンド25等により構成されている。この係合部材移動機構は、基板2上に設けられた位置調整部品と係合する係合部材を移動させる機能を奏するものである。本実施例では、基板2上に設けられた位置調整部品として画像入力センサ5を用い、この位置調整部品としても機能する画像入力センサ5と係合する係合部材としてレンズマウント4を用いた例について説明する。
レンズ移動機構20は、ベース11上に配設されている。レンズ移動機構20は、上部に支柱21が立設されており、この支柱21の所定位置にはハンド駆動機構24が配設されている。また、レンズ移動機構20は制御装置50に接続されており、制御装置50の駆動指示に基づきベース11に対して支柱21を図中矢印X1,X2方向及び矢印Y1,Y2方向に移動する構成とされている。
ハンド駆動機構24は、一対のハンド25(個々に示す場合には第1ハンド25A,第2ハンド25Bという)を有している。このハンド駆動機構24も制御装置50に接続されており、制御装置50の駆動指示に基づき一対のハンド25によりレンズマウント4の把持及び把持解除を行う。レンズマウント4は、一対のハンド25に把持されることにより固定された状態となる。そして、ハンド駆動機構24及びハンド25によりレンズマウント4が固定された状態でレンズ移動機構20が移動することにより、レンズマウント4も移動する。更に、レンズマウント4にレンズ3が装着された状態でレンズマウント4が移動することにより、レンズ3もレンズ移動機構20により移動される。
ここで、レンズ3及びレンズマウント4の構造について、図10及び図17を用いて説明する。
図10は、レンズマウント4を説明するための図である。このレンズマウント4は、マウント本体4A,レンズ装着部4B,及び内部空間部4Cを有した構成とされている。マウント本体4Aは円筒状の樹脂性或いは金属製部材よりなり、樹脂で形成した場合には光を透過しないよう遮光処理が施される。また、マウント本体4Aの外形は高精度な正円とされている。具体的には、レンズマウント4の設計精度は±0.05mm程度であり、また製造ばらつき(ΔX5,ΔY5)はΔX5=±0.02mm程度,ΔY5=±0.02mm程度である。
レンズ装着部4Bは雌ネジにより構成されており、レンズマウント4の内側に形成されている。このレンズ装着部4Bには、後述するレンズ3の装着部3Dが螺着される。
更に、マウント本体4Aの底部には、図10(B)に示すように、内部空間部4Cが形成されている。この内部空間部4Cは、底面視で矩形状を有した凹部であり、X方向側壁部4DとY方向側壁部4Eを有している。このX方向側壁部4DとY方向側壁部4Eは、後述するように画像入力センサ5と係合する部位である。
図17は、レンズ3を説明するための図である。図17(A)はレンズ3の平面図であり、図17(B)はレンズ3をレンズマウント4に装着した状態を示す正面図(レンズマウント4は断面で示す)である。
レンズ3は、透明樹脂により形成されている。また、レンズ3は、レンズ本体3A,レンズホルダ3B,鍔部3C,及び装着部3D等を一体的に形成した構成されている。レンズ本体3Aは、画像を画像入力センサ5に焦点合わせする機能を奏するものである。また、レンズホルダ3Bは円柱形状とされており、レンズ本体3Aはこのレンズホルダ3Bの上端部に形成されている。
またレンズホルダ3Bの下部には、レンズホルダ3Bの直径よりも大径とされた鍔部3Cが形成されている。この鍔部3Cの上面には、図17(A)に示すように複数の回転用溝3Eが形成されている。本実施例では、90度間隔で4本の回転用溝3Eが半径方向に延在するよう形成されている。
鍔部3Cの下部には、装着部3Dが形成されている。この装着部3Dは、円筒形状とされると共に外周に雄ネジが形成されている。この装着部3Dの外周に形成された雄ネジは、レンズマウント4のレンズ装着部4Bに形成された雌ネジに螺合するよう構成されている。従って、レンズマウント4に対してレンズ3を回転させることにより、レンズ3はレンズマウント4に対して上下に変位(Z1,Z2方向に変位)し、これによりレンズ3(レンズ本体3A)の焦点調整を行うことができる。
ここで再び図6に戻り、調整装置10の説明を続ける。
レンズ位置調整機構は、基板2が把持機構27によりその移動が規制された状態で、レンズ3を画像入力センサ5に対して移動させることにより、画像入力センサ5に対する画像入力範囲の調整(レンズ3の位置調整)を行うものである。本実施例では、レンズ3がレンズマウント4に装着された状態で、レンズマウント4を移動することによりレンズ3を移動させ、これにより画像入力範囲の調整を行う構成としている。
従って、レンズ位置調整機構は、前記した係合部材移動機構と同一構成とされている。即ち、レンズ位置調整機構は、レンズ移動機構20,ハンド駆動機構24,及び一対のハンド25により構成されている。この構成とすることにより、レンズ位置調整機構と係合部材移動機構とを別箇に設ける構成に比べて部品点数の削減、調整装置10の小型化、及びコスト低減を図ることができる。
焦点調整機構は、焦点調整用モータ22及びレンズ回転部材30により構成されている。この焦点調整機構は、把持機構27により基板2の移動が規制された状態で、画像入力センサ5に対しレンズ3の焦点調整を行う機能を奏するものである。
焦点調整用モータ22は、前記した支柱21の上部に配置されている。よって、焦点調整用モータ22はレンズ移動機構20によりハンド駆動機構24及びハンド25と一体的に移動する構成とされている。この焦点調整用モータ22の出力軸は下方に向け延出しており、その端部にはギヤ23が設けられている。また、焦点調整用モータ22も制御装置50に接続されており、制御装置50によりその回転が制御されるよう構成されている。
レンズ回転部材30は、レンズ3に装着されるものである。図16は、レンズ回転部材30を拡大して示している。図16(A)はレンズ回転部材30の正面図であり、図16(B)はレンズ回転部材30の底面図である。レンズ回転部材30は、装着部31,歯車部32,係合凸部33,及び装着孔34を一体的に形成した構成とされている。
装着部31は円筒形状を有しており、その内部にレンズ3が挿入装着される装着孔34が形成されている。また、装着部31の底面は、レンズ回転部材30をレンズ3に装着した際に鍔部3Cと当接するよう構成されている。
この装着部31の底面には、半径方向に延出する係合凸部33が90度間隔で4本形成されている。この係合凸部33は、レンズ3の鍔部3Cに形成された回転用溝3Eと対応するよう構成されている。従って、レンズ回転部材30がレンズ3に装着された際、係合凸部33は回転用溝3Eに係合するよう構成されている。
歯車部32は、装着部31の上部に配設されている。この歯車部32は、前記した焦点調整用モータ22のギヤ23と噛合するよう構成されている。よって、ハンド25によりレンズマウント4が固定された状態で、焦点調整用モータ22,ギヤ23,レンズ回転部材30を介してレンズ3を回転させることにより、レンズ3はレンズマウント4に対して上下変位する。この際、歯車部32の歯数はギヤ23の歯数よりも多く設定されているため、焦点調整用モータ22の回転は減速されると共に回転トルクは増大される。これにより、レンズマウント4に対してレンズ3を安定して回転させることが可能となる。
制御装置50は、上記した基板移動機構12、基板移動規制機構、係合部材移動機構(レンズ位置調整機構)、制御手段、及び焦点調整機構等を駆動制御する。尚、制御装置50の具体的な制御動作は、以下説明する画像入力モジュール調整方法の説明において合わせて説明するものとする。
次に図7〜図20を用いて、上記構成とされた調整装置10を用いた画像入力モジュール調整方法について説明する。尚、図7〜図20において、図6に示した構成と同一構成については同一符号を付して、その説明を省略するものとする。また、図7〜図20において、制御装置50の図示は省略するものとする。
調整装置10を用いて画像入力モジュール1の調整処理を行うには、先ず画像入力センサ5及びコネクタ6が予め搭載された基板2を調整装置10に搭載する。具体的には、図7(A),(B)に示すように、コネクタ6を装置側コネクタ18に装着することにより、基板2を調整装置10の基板移動機構12に搭載する。この際、基板移動機構12上における基板2の搭載位置は、基板2に搭載された画像入力センサ5の位置が、設計上の正規の画像入力センサ5の搭載位置に対して、少しずれた位置となるよう設定されている。
この基板2が基板移動機構12上に搭載された状態では、レンズマウント4及びレンズ回転部材30は調整装置10から取り外された状態とされている。また、制御装置50は、把持機構27による延出アーム28のクランプを解除した状態としており、またレンズ移動機構20は停止され,ハンド駆動機構24は一対のハンド25を開いた状態で停止しており,また焦点調整用モータ22も停止された状態となっている。
基板2が基板移動機構12(調整装置10)に搭載されると、続いて図8(A),(B)に示すように、基板2の上面にレンズ3が搭載される。この際、レンズ3はレンズマウント4に装着された状態で、レンズマウント4と共に基板2の上面に搭載される。
また、係合部材となるレンズマウント4が基板2の上面に装着された状態で、位置調整部品となる画像入力センサ5は、レンズマウント4の底面に形成された内部空間部4Cの内部に位置するよう装着位置が選定されている。尚、レンズ3の装着部3Dはレンズマウント4のレンズ装着部4Bに螺着された状態で基板2の上面に装着されるが、この時点ではレンズ3の焦点調整は行われていない。
レンズ3及びレンズマウント4が基板2の上面に装着されると、図9(A),(B)に示すように、制御装置50はハンド駆動機構24を駆動して一対のハンド25によりレンズマウント4を挟持する。これにより、レンズマウント4はハンド25及びハンド駆動機構24により固定された状態(以下、この状態をレンズマウント固定状態という)となる。
しかしながら、このレンズマウント固定状態において、基板移動機構12により基板2は図中矢印X1,X方向及びY1,Y2方向(平面方向)に移動可能な状態となっている。即ち、基板2はレンズ3(レンズマウント4)に対して移動可能な状態となっている。
図12は、一対のハンド25(第1ハンド25A及び第2ハンド25B)が、レンズマウント4を把持した状態を示している。同図に示すように、第2ハンド25Bには三角溝26が形成されており、レンズマウント4はこの三角溝26内で位置決めされるよう構成されている。従って、第1及び第2ハンド25A,25Bでレンズマウント4を把持した状態において、レンズマウント4は3点P1〜P3において支持(固定)された状態となる。
また、前記のようにレンズマウント4の断面外形は精度の高い円形とされている。このため、レンズマウント4は第1及び第2ハンド25A,25Bに高精度に位置決めされて支持(固定)される。この時、第1及び第2ハンド25A,25Bがレンズマウント4を把持するときの位置ずれ(ΔX6,ΔY6)はΔX6=±0.005mm程度,ΔY6=±0.005mm程度と小さな値である。
上記のようにレンズマウント4が一対のハンド25に把持されると、制御装置50はレンズ移動機構20を駆動してレンズマウント4を移動させる。前記のように基板2に設けられた画像入力センサ5は、レンズマウント4の底部に形成された内部空間部4C内に位置しているため、レンズマウント4が矢印X2,Y2方向に移動することにより、矩形状である画像入力センサ5の直交する外周2辺は、レンズマウント4に形成されたX方向側壁部4D及びY方向側壁部4Eと突き当たる。これにより、レンズマウント4と画像入力センサ5は、係合した状態となる。
画像入力センサ5が実装されている基板2は、基板移動機構12が把持機構27により移動規制されていないため、調整装置10内で平面方向に自由に変位することができる状態となっている。このため、レンズマウント4(具体的には、X方向側壁部4D及びY方向側壁部4E)が画像入力センサ5と係合し、更にレンズマウント4が移動することにより、画像入力センサ5はレンズマウント4に移動付勢される。よって基板2は、レンズマウント4の移動と共に移動する。
制御装置50はレンズ移動機構20の駆動制御を行うことにより、画像入力センサ5が所定の調整初期位置に移動するまで基板2の移動を続ける。画像入力センサ5が調整初期位置まで移動すると、制御装置50はレンズ移動機構20によるレンズマウント4の移動を停止させる。
続いて制御装置50は把持機構27を駆動し、図13に示すように延出アーム28を把持機構27でクランプする。これにより、基板2の移動は規制され、画像入力センサ5は調整初期位置に固定された状態となる。このように、画像入力センサ5が調整初期位置に固定されることにより、画像入力センサ5と調整装置10に設けられた調整用パターン17は位置決めされた状態となる。
図11は、画像入力センサ5を拡大して示している。同図に示すように、画像入力センサ5は、ダイ5A(ウェハをダイシングして個片化された半導体チップのこと)の上面に回路形成領域5Bが設けられた構成となっている。このダイ5Aの中心位置と、回路形成領域5Bの中心位置は一致することが望ましいが、ダイシングの精度等により、ダイ5Aの中心位置と回路形成領域5Bの中心位置との間にはずれ(ΔX4,ΔY4)が発生する。このずれの大きさは、例えばΔX4=±0.025mm程度,ΔY4=±0.025mm程度である。
ここで、画像入力センサ5と調整用パターン17との間に発生する位置ずれについて、従来の調整装置100(図1参照)と比較しつつ説明する。
図1を用いて説明した調整装置100では、調整用パターン17に対する画像入力センサ5の位置ずれ量の最大値(ΔXmax1,ΔYmax1)は、設計センサ位置DP1に対する画像入力センサ5の搭載位置の実装誤差(ΔX1=±0.1mm程度,ΔY1=±0.1mm程度)と、設計コネクタ位置DP2に対するコネクタ6の実装誤差(ΔX2=±0.1mm程度,ΔY2=±0.1mm程度)と、コネクタ嵌合ガタ(ΔX3=±0.05mm程度,ΔY3=±0.05mm程度)を合計した値となる。具体的には、ΔXmax1=ΔX1+ΔX2+ΔX3=±0.25mm,ΔYmax1=ΔY1+ΔY2+ΔY3=±0.25mmと大きな値となる。
これに対して本実施例では、調整用パターン17に対する画像入力センサ5の位置ずれ量の最大値(ΔXmax2,ΔYmax2)は、ダイ5Aの中心位置と回路形成領域5Bの中心位置との間のずれ(ΔX4=±0.025mm程度,ΔY4=±0.025mm程度)と、レンズマウント4の製造ばらつき(ΔX5=±0.02mm程度,ΔY5=±0.02mm程度)と、固定時におけるずれ量(ΔX6=±0.005mm程度,ΔY6=±0.005mm程度)と合計した値となる。具体的には、ΔXmax2=ΔX4+ΔX5+ΔX6=±0.05mm,ΔYmax2=ΔY4+ΔY5+ΔY6=±0.05mmとなる。よって、従来に比べて調整用パターン17に対して画像入力センサ5を高精度に位置決めすることができ、調整用パターン17を用いて実施される後述する画像入力範囲の調整及び焦点調整を高精度に行うことが可能となる。
上記のように調整用パターン17に対する画像入力センサ5の位置決めが終了すると、制御装置50は把持機構27により基板2の移動を規制した状態を維持しつつ、レンズ移動機構20を駆動して一対のハンド25により把持されたレンズマウント4を基板2上で平面移動させる。レンズマウント4にはレンズ3が装着されているため、調整用パターン17に設けられている画像入力範囲調整用のパターンを画像入力センサ5が撮像し、その撮像データより画像入力センサ5の画像入力範囲の調整が行われる。図14は、この画像入力範囲の調整が行われている状態を示す図である。
画像入力範囲の調整処理が終了すると、続いてレンズ3の画像入力センサ5に対する焦点調整処理が行われる。この焦点調整処理を行うには、先ずレンズ3にレンズ回転部材30を装着する。
前記のようにレンズ回転部材30の装着部31の下端部にはレンズ3の回転用溝3Eと係合する係合凸部33が形成されている。また、レンズ回転部材30には歯車部32が設けられており、この歯車部32はレンズ回転部材30をレンズ3に装着した状態でギヤ23と噛合する構成とされている。従って、レンズ回転部材30は、焦点調整用モータ22が回転駆動することにより回転する。
また、レンズ回転部材30の重さは、装着部3Dとレンズ装着部4Bとの螺合部分に負担をかけない程度で、かつ自重で係合凸部33が回転用溝3Eに係合しうる重さに設定されている。従って、図18(A)に示すように、レンズ回転部材30をレンズ3に装着した時点で係合凸部33が回転用溝3Eに係合していなとしても、焦点調整用モータ22によりレンズ回転部材30が回転することにより、図18(B)に示すように係合凸部33は回転用溝3Eに近接するよう回転していき、そして図18(C)に示すように、レンズ回転部材30の自重により係合凸部33は回転用溝3Eに係合する。
よって、係合凸部33が回転用溝3Eと係合した後は、レンズ3はレンズ回転部材30と同期して回転を行う。この際、レンズマウント4は一対のハンド25により固定された状態を維持する。従って、レンズ3が回転することにより、レンズ3は回転量及び回転方向に応じてレンズマウント4に対して上方或いは下方に変位し、これにより画像入力センサ5に対するレンズ3(レンズ本体3A)の焦点調整を行うことができる。
この際、本実施例では焦点調整用モータ22の回転力は、ギヤ23が歯車部32と噛合し、かつ係合凸部33が回転用溝3Eと係合することによりレンズ3に伝達されるため、従来のように回転に際して滑りが発生するようなことはなく、一定の回転トルクでレンズ3を回転させることができる。よって、レンズ3の装着部3Dとレンズマウント4のレンズ装着部4Bとの間におけるネジの摩擦力が大きい場合であっても、安定してレンズ3を回転させることが可能となる。
また図19に示すように、レンズ回転部材30は自重によりレンズ3(鍔部3C)を下方に向け付勢している(図19に、この付勢力を矢印Fで示す)。この付勢力Fは、レンズ回転部材30がレンズ3(鍔部3C)から浮き上がるのを阻止する方向に作用する。よって、特に別箇の離脱防止機構を設けることなく、係合凸部33が回転用溝3Eから離脱することを防止することができる。よって、この構成によってもレンズ3の安定した回転を実現でき、安定した焦点調整を行うことができる。
上記のように焦点調整処理が終了すると、続いて基板2に対してレンズマウント4を固定すると共に、レンズマウント4に対してレンズ3を固定する固定処理が実施される。本実施例では、各所の固定にUV接着剤40を用いている。図20は、UV接着剤40を用いて基板2とレンズマウント4、及びレンズ3とレンズマウント4を固定している状態を示している。
UV接着剤40は、例えばディスペンサーを用いて所定位置に塗布される。また、塗布されたUV接着剤40に対してはUVファイバ41を用いてUV照射が行われ、これによりUV接着剤40は固化される。これにより、基板2とレンズマウント4及びレンズ3とレンズマウント4は、UV接着剤40により接着固定される。この際、前記のようにレンズ回転部材30の自重による付勢力Fが鍔部3Cに印加されるため、基板2とレンズマウント4との間、及びレンズ3とレンズマウント4との間に隙間が発生することはなく、よって完成した画像入力モジュール1において、レンズマウント4内に外部の光が侵入して画像品質が低下することを防止できる。
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。
例えば、上記した実施例では回転用溝3E及び係合凸部33を4箇所設ける構成としたが、この回転用溝3E及び係合凸部33は本実施例よりも少ない2箇所として良い。しかしながら、回転用溝3Eと係合凸部33が係合するまでの回転体動作をより安定させるため3箇所以上が望ましい。
また、レンズ3(レンズマウント4)の基板2上への装着処理、及びレンズ回転部材30をレンズ3に装着する処理を自動化することも可能である。この構成とすることにより、より効率の高い調整処理を行うことが可能となる。
以上の説明に関し、更に以下の項を開示する。
(付記1)
画像入力センサが搭載された基板に対しレンズの位置調整及び焦点調整を行う画像入力モジュール調整装置において、
前記基板を直交するX方向及びY方向に移動可能に搭載する基板移動機構と、
前記基板移動機構による前記基板の移動を規制する基板移動規制機構と、
前記基板上に設けられた位置調整部品と係合する係合部材を移動させる係合部材移動機構と、
前記基板移動規制機構が前記基板の移動を許容した状態で前記係合部材移動機構を駆動することにより、該係合部材を前記位置調整部品に係合させると共に該基板を調整初期位置に移動させ、該基板が調整初期位置に移動した状態で前記基板移動規制機構により前記基板の移動を規制する制御手段と、
前記基板の移動が規制された状態で、前記レンズを前記画像入力センサに対して移動させることにより該レンズの位置調整を行うレンズ位置調整機構と、
前記基板の移動が規制された状態で、前記画像入力センサに対し前記レンズの焦点調整を行う焦点調整機構と、
を有する画像入力モジュール調整装置。
(付記2)
前記位置調整部品として画像入力センサを用いた付記1に記載の画像入力モジュール調整装置。
(付記3)
前記係合部材として、前記レンズを保持すると共に、前記画像入力センサと係合する係合空間部が内部に形成されたレンズマウントを用いた付記2に記載の画像入力モジュール調整装置。
(付記4)
前記係合部材移動機構は、前記レンズマウントを挟持する一対のハンドを有し、かつ、該一対のハンドは前記レンズマウントを三点支持する構成とした付記2又は3に記載の画像入力モジュール調整装置。
(付記5)
前記レンズ位置調整機構として前記係合部材移動機構を用い、前記レンズマウントを前記画像入力センサに対して移動させることにより前記レンズの位置調整を行う構成とした付記3又は4に記載の画像入力モジュール調整装置。
(付記6)
前記焦点調整機構は、
前記レンズに形成された凹凸と係合する係合部を有し前記レンズに装着されるレンズ回転部材と、
該レンズ回転部材を回転駆動する駆動装置とを有する付記1乃至5のいずれか一項に記載の画像入力モジュール調整装置。
(付記7)
前記レンズ回転部材は、前記レンズが装着される装着部と、該装着部の外周に形成された歯車部とにより構成され、
前記駆動装置が前記歯車部と噛合することにより前記レンズ回転部材を回転させる構成とした付記6に記載の画像入力モジュール調整装置。
(付記8)
前記焦点調整機構は、前記レンズ回転部材を前記基板に向けて押圧付勢しつつ回転駆動する付記6乃至8のいずれか一項に記載の画像入力モジュール調整装置。
(付記9)
画像入力センサが搭載された基板に対しレンズを位置合わせ及び焦点調整する画像入力モジュール調整方法において、
前記基板上に前記レンズを保持したレンズマウントを載置する工程と、
前記レンズマウントを固定した状態で前記基板を直交するX方向及びY方向に移動可能させることにより、前記レンズマウントに設けられた係合部を前記基板に設けられた位置調整部品に係合させると共に、前記基板を調整初期位置に移動させる工程と、
該調整初期位置に移動した状態で該基板の移動を規制する工程と、
移動を規制された前記基板上で、前記レンズマウントをX方向及びY方向に移動させることにより、画像入力センサに対して前記レンズの位置調整を行う工程と、
前記レンズが位置調整された状態において、前記レンズの焦点調整を行う工程と、
を有する画像入力モジュール調整方法。
(付記10)
前記位置調整部品として画像入力センサを用いた付記8に記載の画像入力モジュール調整方法。
(付記11)
焦点調整を行う際、前記レンズ回転部材を前記基板に向けて押圧付勢する付記9又は10に記載の画像入力モジュール調整装置。
図1は、従来の一例である画像入力モジュール調整装置を説明するための構成図であり、(A)は正面図、(B)は側面図である。 図2は、画像入力センサの実装誤差を説明するための図である。 図3は、コネクタの実装誤差を説明するための図である。 図4は、コネクタの嵌合のガタを説明するための図である。 図5は、従来の焦点調整機構を説明するための図である。 図6は、本発明の一実施例である画像入力モジュール調整装置を説明するための構成図であり、(A)は正面図、(B)は側面図である。 図7は、本発明の一実施例である画像入力モジュールの製造方法を説明するための図であり、基板を画像入力モジュール調整装置に装着した状態を示す図である。 図8は、本発明の一実施例である画像入力モジュールの製造方法を説明するための図であり、レンズを基板上に装着した状態を示す図である。 図9は、本発明の一実施例である画像入力モジュールの製造方法を説明するための図であり、レンズマウントがハンドにより把持された状態を示す図である。 図10は、本発明の一実施例である画像入力モジュール調整装置で用いるレンズマウントを説明するための図であり、(A)は縦断面図、(B)は底面図である。 図11は、画像入力センサに発生するダイシングずれを説明するための図である。 図12は、ハンドによりレンズマウントが把持された状態を拡大して示す平面図である。 図13は、本発明の一実施例である画像入力モジュールの製造方法を説明するための図であり、基板移動機構が把持機構により移動が規制された状態を示す図である。 図14は、本発明の一実施例である画像入力モジュールの製造方法を説明するための図であり、レンズを平面移動させて画像入力範囲を調整している状態を示す図である。 図15は、本発明の一実施例である画像入力モジュールの製造方法を説明するための図であり、レンズの焦点を調整している状態を示す図である。 図16は、本発明の一実施例である画像入力モジュール調整装置で用いるレンズ回転部材を説明するための図であり、(A)は正面図、(B)は底面図である。 図17は、本発明の一実施例である画像入力モジュール調整装置で用いるレンズを説明するための図であり、(A)は平面図、(B)はレンズマウントに装着された状態の正面図である。 図18は、本発明の一実施例である画像入力モジュールの製造方法を説明するための図であり、レンズ回転部材によりレンズが回転させる様子を説明するための図である。 図19は、本発明の一実施例である画像入力モジュールの製造方法を説明するための図であり、レンズ回転部材によりレンズが基板に向け押圧される様子を示す図である。 図20は、本発明の一実施例である画像入力モジュールの製造方法を説明するための図であり、UV接着剤でレンズとレンズマウント及びレンズマウントと基板とを固定している状態を示す図である。
符号の説明
1 画像入力モジュール
2 基板
3 レンズ
3A レンズ本体
3B レンズホルダ
3C 鍔部
3D 装着部
3E 回転用溝
4 レンズマウント
4A マウント本体
4B レンズ装着部
4C 内部空間部
5 画像入力センサ
5A ダイ
6B センサ部
6 コネクタ
10 調整装置
11 ベース
12 基板移動機構
13 X方向移動台
14 Y方向移動台
17 調整用パターン
18 装置側コネクタ
20 レンズ移動機構
22 焦点調整用モータ
24 ハンド駆動機構
25 ハンド
25A 第1ハンド
25B 第2ハンド
26 三角溝
27 把持機構
28 延出アーム
30 レンズ回転部材
31 装着部
32 歯車部
33 係合凸部
34 装着孔
40 UV接着剤
41 UVファイバ
50 制御装置

Claims (9)

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