JP2010251843A - 撮像装置の製造方法及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズに対する撮像素子の位置精度が向上した撮像装置の製造方法及び撮像装置を提供することを課題とする。
【解決手段】本実施例に開示の撮像装置の製造方法は、レンズ２２を保持した中空状のフロントカバー１０内に撮像素子４２を実装した撮像基板４０を挿入して、撮像素子４２をレンズ２２に対して位置合わせを行う位置合わせステップと、位置合わせ後にフロントカバー１０と撮像基板４０とを接着剤により接着する接着ステップと、を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、撮像装置の製造方法及び撮像装置に関する。

従来から、レンズと撮像素子とを備えた撮像装置が知られている（特許文献１参照）。撮像装置の製造過程においては、撮像画像の品質維持等のために、レンズと撮像素子との位置合わせが行われる。

特開２００８−４６６３０号公報 特開２００７−２７４２３０号公報

光軸方向の位置合わせは、レンズ自体をレンズホルダに対して回転させて、両者の螺合量を調整することにより行われていた。この調整は、基板にレンズホルダが固定された状態で行う。基板には撮像素子が実装されている。従って、レンズの回転によって、レンズホルダと基板との位置ずれが生じて、光軸方向と垂直な方向での位置ズレが起こる恐れがある。これにより、レンズに対する撮像素子の位置精度が低下する恐れがある。位置精度の低下は、撮像画像の画質の低下を招く恐れがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされてものであり、レンズに対する撮像素子の位置精度が向上した撮像装置の製造方法及び撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的は、レンズを保持した中空状のケース内に撮像素子を実装した基板を挿入して、前記撮像素子を前記レンズに対して位置合わせを行う位置合わせステップと、前記位置合わせ後に前記ケースと前記基板とを接着剤により接着する接着ステップと、を含む撮像装置の製造方法によって達成できる。

位置合わせ後にケースと基板とは接着剤のみにより接着される。従って、ケースに基板を固定する際には、ケース及び基板に外力などの負荷はかからない。これにより、ケースへ基板を固定する際に生じる物理的な外力によって、レンズに対する撮像素子の位置がずれることが防止される。これにより、精度よく位置合わせが行われた撮像装置を製造できる。

また、上記目的は、レンズと、前記レンズを保持した中空状のケースと、撮像素子を実装しているとともに前記ケース内部に接着されて前記ケース内部に接着された基板と、を備え、前記ケースは、前記基板を該ケース内部に挿入するための開口部を有し、前記基板は、前記開口部に対して嵌合不能な大きさであり、前記開口部と前記基板とが接着されている、撮像装置によっても達成できる。

開口部と基板とが接着されていることにより、ケースと基板とが固定されているので、ケースに基板を固定する際には、ケース及び基板に外力などの負荷はかからない。これにより、精度よく位置合わせが行われた撮像装置を提供できる。

レンズに対する撮像素子の位置精度が向上した撮像装置の製造方法及び撮像装置を提供できる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。

図１は、撮像装置の分解斜視図である。撮像装置は、フロントカバー（ケース）１０、レンズホルダ２０、固定部材３０、撮像基板（基板）４０、電源基板５０、リアカバー６０、コネクタカバー７０、コネクタ８０を含む。

フロントカバー１０は、中空状であっておよそ角錐状に形成されている。フロントカバー１０は、合成樹脂製である。フロントカバー１０の先端側には、被写体光を通過させる光路開口１２が形成されている。光路開口１２は略円形状である。フロントカバー１０の基端側には、後述する撮像基板４０を挿入するための、略矩形状の開口が形成されている。

レンズホルダ２０は、光路開口１２と同心状に配置される。レンズホルダ２０は合成樹脂製である。レンズホルダ２０の先端側にはレンズ２２が保持されている。レンズホルダ２０は、略円筒状に形成されている。フロントカバー１０とレンズホルダ２０との間にパッキンＲＰが介在する。光路開口１２を介してフロントカバー１０内のゴミや水の浸入を防止するためである。

レンズホルダ２０には、固定部材３０が嵌合する。固定部材３０は、レンズホルダ２０を保持しつつフロントカバー１０に固定される。これにより、フロントカバー１０とレンズホルダ２０とは一体として扱われる。詳細には、固定部材３０は平行四辺形状に形成され中央部に挿入口３２が形成されている。また、固定部材３０の隅には、孔３８が形成されている。ネジ３９が孔３８を貫通し、フロントカバー１０の所定の位置に形成されたネジ穴とネジ３９が螺合することにより、固定部材３０はフロントカバー１０に固定される。

フロントカバー１０の背面側（被写体側と反対側）には、撮像基板４０が配置される。撮像基板４０は、硬質のプリント基板である。撮像基板４０の被写体側の面には、撮像素子４２が実装されている。撮像素子４２は、被写体光を結像する。撮像基板４０は、略矩形状に形成されており、対角線上の隅部に切欠部４４が形成されている。切欠部４４の切り口は略円弧状である。また、撮像基板４０の対向する２辺には、スリット４６が形成されている。スリット４６は、互いに同一方向に延びるように形成されている。スリット４６は、後述する位置合わせの際に、アームによって把持される。

撮像装置の組み立て後においては、レンズホルダ２０、固定部材３０、撮像基板４０は、フロントカバー１０内に保持される。即ち、フロントカバー１０は、レンズホルダ２０、固定部材３０、撮像基板４０を保持する。

撮像基板４０の背面側には、電源基板５０が配置されている。電源基板５０には、電源回路が設けられている。電源基板５０は、撮像素子４２への電力供給を制御する機能を有している。

電源基板５０の背面側にはリアカバー６０が配置されている。リアカバー６０は、被写体側を向いた底面を有した凹部６１が形成されている。凹部６１には、電源基板５０が収納保持される。また、電源基板５０の対角線上の隅部には孔が形成され、ネジ５９が孔を貫通して、電源基板５０がリアカバー６０に固定される。フロントカバー１０、リアカバー６０は、撮像装置全体の筐体として機能する。

リアカバー６０は、ネジ６９によりフロントカバー１０に固定される。フロントカバー１０とリアカバー６０との間にはパッキンＣＰが介在する。これにより、フロントカバー１０とリアカバー６０との隙間からゴミや水が内部に浸入することが防止される。

リアカバー６０の背面側には、コネクタカバー７０が固定される。コネクタカバー７０は、ネジ７９によりリアカバー６０に固定される。リアカバー６０とコネクタカバー７０との間でコネクタ８０が保持される。コネクタ８０は、ケーブル９０の一端と電気的に接続している。

図２は、フロントカバー１０の斜視図である。尚、図２に示したフロントカバー１０には、レンズホルダ２０、固定部材３０、撮像基板４０が組み込まれて入る。図３は、フロントカバー１０に組み込まれた、レンズホルダ２０、固定部材３０、撮像基板４０の斜視図である。

図４は、フロントカバー１０を背面から見た図である。図４に示すように、撮像基板４０は、開口部１１に挿入されている。開口部１１は、フロントカバー１０内に撮像基板４０を挿入するためのものである。撮像基板４０の大きさは、開口部１１の大きさよりも小さく形成されており、開口部１１に対して撮像基板４０は嵌合不能である。

図４に示すように、フロントカバー１０の内部には突部１４が形成されている。突部１４は、フロントカバー１０内部でフロントカバー１０の先端側から基端側、即ち光軸方向に延在している。突部１４は、略矩形状である開口部１１の対角線上に２つ設けられている。突部１４と切欠部４４とが対向している。フロントカバー１０と撮像基板４０との固定は、突部１４と切欠部４４とに共通に塗布された接着剤によって確保される。領域Ｒは、接着剤の塗布量域を示している。尚、接着剤は紫外線効果樹脂を用いる。

次に、撮像装置の製造方法について説明する。
まず、レンズホルダ２０、固定部材３０を組み込んだフロントカバー１０に対して、撮像基板４０の位置合わせを行う。詳細には、レンズ２２に対する撮像素子４２の位置合わせを行う。図５は、位置合わせを行うための装置の説明図である。図６は、位置合わせ機構１００の拡大図である。図７は、フロントカバー１０周辺の位置合わせ機構１００の拡大図である。位置合わせは、図５に例示するように、まず位置合わせ機構１００によって開口部１１に撮像基板４０を挿入する。次に、撮像素子４２から出力された画像を大型のディスプレイ３００に表示させると共にパソコン２００により解析してグラフ化して、レンズ２２に対する撮像素子４２の位置合わせを行う。フロントカバー１０に対する撮像基板４０の位置の調整は、図６に示すステージ群１１０、取付け部１２０により行われる。ステージ群１１０は、ＸＹ方向に移動自在なステージ、Ｚ方向に移動自在なステージを含む。ステージ群１１０上に取付け部１２０が配置されている。取付け部１２０は、フロントカバー１０を保持する支持板１３０に対して進退自在に設けられている。取付け部１２０は、一対のアーム１２２を有している。アーム１２２は、位置決め用の治具に相当する。一対のアーム１２２は、撮像基板４０のスリット４６に係合して撮像基板４０を把持する。支持板１３０は、フロントカバー１０を保持するための孔が設けられている。

ステージ群１１０、取付け部１２０は、パソコン２００により操作される。開口部１１内に撮像基板４０を挿入後、パソコン２００のモニタ上に表示されたグラフや、ディスプレイ３００に表示された画像を参照して、位置合わせを行う。位置合わせは、光軸方向、及び光軸と垂直な方向（以下、ＸＹ方向と称する）に同時に行う。フロントカバー１０が中空状に形成されているため、開口部１１内の深さの範囲内で、光軸方向に撮像基板４０を移動させることができる。また、ＸＹ方向での調整は、開口部１１の大きさよりも撮像基板４０の大きさが小さいため、開口部１１内で位置の調整が可能となる。尚、フロントカバー１０は中空状であるため、位置合わせの際には、光軸方向、ＸＹ方向のみならず、ロール調整や、光軸に対する撮像基板４０の角度調整についても可能となる。このため、精度よく位置合わせをすることができる。

位置合わせが終了すると、所望の位置に撮像基板４０を保持した状態で、ノズル１４０により突部１４と切欠部４４とに向けて接着剤を塗布する。ノズル１４０は、撮像基板４０の対角線上に対応するように２つ設けられている。接着剤は、突部１４と切欠部４４との間を埋めるように塗布される。接着剤は、撮像基板４０の背面側から塗布されるので、撮像素子４２にまで接着剤が流れ込むことはない。そして、接着剤に紫外線を照射して硬化させる。紫外線の照射は、取付け部１２０に内蔵された不図示の照射機構により行われる。これにより、フロントカバー１０に撮像基板４０が固定される。

尚、位置合わせの結果、開口部１１の一部に撮像基板４０の縁の一部が当接した状態が最適な位置の場合には、この状態で接着してもよい。

次に、互いに固定されたフロントカバー１０と撮像基板４０とを、支持板１３０から取外し、電源基板５０が組み込まれたリアカバー６０をフロントカバー１０に組み付ける。次にリアカバー６０の背面側に、コネクタ８０を挟むようにしてコネクタカバー７０を固定する。このようにして、撮像装置が製造される。

次に、従来の撮像装置の位置合わせについて説明する。
図８Ａ、Ｂは、従来の位置合わせの説明図である。従来の撮像装置は、レンズホルダ２０ｘの被写体側にレンズ２２ｘが、レンズホルダ２０ｘの背面側に基板ユニット４０ｘが配置される。基板ユニット４０ｘは、撮像基板４１ｘ、電源基板４２ｘからなり、被写体側に配置された撮像基板４１ｘの被写体側の面に不図示の撮像素子が実装されている。

ＸＹ方向での位置合わせは、以下のように行う。図８Ｂに示すように、撮像基板４１ｘと電源基板４２ｘとの間には、筒状部材４４ｘが実装されている。また、筒状部材４４ｘに対応する位置に、撮像基板４１ｘ、電源基板４２ｘには孔が形成されている。また、レンズホルダ２０ｘの背面側には、筒状部材４４ｘに対応する位置に突部２４ｘが設けられている。突部２４ｘ内には雌ネジ部が形成されている。ネジ４９ｘは、筒状部材４４ｘを貫通し、突部２４ｘ内の雌ネジ部と螺合することにより、基板ユニット４０ｘがレンズホルダ２０ｘに固定されている。また、筒状部材４４ｘの内径、及びネジ４９ｘにより貫通される撮像基板４１ｘ、電源基板４２ｘの孔の径の大きさは、ネジ４９ｘの雄ネジ部の外形よりも、大きめに形成されている、これにより、基板ユニット４０ｘをＸＹ方向に位置調整してレンズホルダ２０ｘに固定することができる。

しかしながら、ネジ４９ｘにより締め付けて基板ユニット４０ｘをレンズホルダ２０ｘに固定するため、ネジ４９ｘを締め付ける際に撮像基板４１ｘ、電源基板４２ｘに外力がかかり、撮像基板４１ｘが反る恐れがある。撮像基板４１ｘ、電源基板４２ｘが反ると、光軸に対して撮像素子が傾斜し、またレンズ２２ｘに対して撮像素子の位置がずれる恐れがある。

光軸方向での位置合わせは、以下のように行う。図８Ａに示すように、レンズホルダ２０ｘには、光路開口２３ｘが形成されている。光路開口２３ｘ内には、雌ネジ部が形成され、レンズ２２ｘには、この雌ネジと螺合する雄ネジ部が形成されている。撮像素子とレンズとの、光軸方向での位置合わせは、この螺合量を調整することにより行われる。螺合は、レンズ２２ｘをレンズホルダ２０ｘに対して回転させることにより行われる。光軸方向の位置合わせが行われた後は、レンズ２２ｘとレンズホルダ２０ｘとの間に接着剤を塗布して両者を固定する。レンズ２２ｘを回転させることにより、レンズ２２ｘ、レンズホルダ２０ｘに負荷がかかり、光軸方向に垂直な方向での位置ずれが起こる恐れがある。また、レンズ２２ｘ付近に接着剤が塗布されるため、レンズ２２ｘが接着剤で汚れる恐れがある。尚、図８Ａには示していないが、レンズ２２ｘとレンズホルダ２０ｘとの間には、がたつき防止のためのバネが配置されている。

また、このようにＸＹ方向での位置合わせと光軸方向での位置合わせとが別々に行われるため、位置合わせに長時間必要であった。

しかしながら、本実施例に係る撮像装置において、レンズを回転させること無くレンズ２２に対する撮像素子４２の位置合わせを行うことができる。従って、従来のような、レンズの回転によって起こり得る、ＸＹ方向での位置ズレの発生が防止される。これにより、位置精度が向上し、画質も向上する。

また、光軸方向及びＸＹ方向での位置合わせを同時に行うことができるので、位置合わせの時間が短縮化される。また、レンズ２２周辺では接着剤は使用されないため、接着剤がレンズ２２まで流れることはない。また、撮像基板４０をネジによってフロントカバー１０に固定されるわけではないため、ネジを締める際のＸＹ方向での撮像基板４０の位置ズレや、ネジの締め付け応力による撮像基板４０の反りの発生が少ない。このように、レンズ２２に対する撮像素子４２の位置精度も向上している。

また、レンズホルダ２０が組み込まれたフロントカバー１０に、撮像基板４０が接着されるので、従来のように、レンズホルダに基板を組み付け、その後にケースを組み付ける必要はない。従って、組み立て工数が従来よりも減る。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。

図１は、撮像装置の分解斜視図である。 図２は、フロントカバーの斜視図である。 図３は、フロントカバーに組み込まれた、レンズホルダ、固定部材、撮像基板の斜視図である。 図４は、フロントカバーを背面から見た図である。 図５は、位置合わせを行うための装置の説明図である。 図６は、位置合わせ機構の拡大図である。 図７は、フロントカバー周辺の位置合わせ機構の拡大図である。 図８Ａ、Ｂは、従来の位置合わせの説明図である。

１０ フロントカバー
１１ 開口部
１４ 突部
２０ レンズホルダ
２２ レンズ
３０ 固定部材
４０ 撮像基板
４２ 撮像素子
４４ 切欠部
４６ スリット

Claims (5)

1. レンズを保持した中空状のケース内に撮像素子を実装した基板を挿入して、前記撮像素子を前記レンズに対して位置合わせを行う位置合わせステップと、
   前記位置合わせ後に前記ケースと前記基板とを接着剤により接着する接着ステップと、を含む撮像装置の製造方法。
2. 前記位置合わせステップは、光軸方向及び前記光軸方向と直交する平面方向の位置あわせを同時に行う、請求項１の撮像装置の製造方法。
3. レンズと、
   前記レンズを保持した中空状のケースと、
   撮像素子を実装しているとともに前記ケース内部に接着されて前記ケース内部に接着された基板と、を備え、
   前記ケースは、前記基板を該ケース内部に挿入するための開口部を有し、
   前記基板は、前記開口部に対して嵌合不能な大きさであり、
   前記開口部と前記基板とが接着されている、撮像装置。
4. 前記ケースは、前記開口部内に突部を有し、
   前記基板は、前記突部に対応した形状の切欠部を有し、
   前記突部と前記切欠部とが接着されている、請求項３の撮像装置。
5. 前記基板は、前記ケースに対する位置決め用の治具によって把持されるスリットを有している、請求項３又は４の撮像装置。

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