JP5899382B2 - 撮像モジュール、及びこれを備えた電子機器、並びに撮像モジュールの製造方法 - Google Patents

撮像モジュール、及びこれを備えた電子機器、並びに撮像モジュールの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、撮像モジュール、及びこれを備えた電子機器、並びに撮像モジュールの製造方法に関する。
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が、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサ等の撮像素子が組み込まれた撮像素子モジュールに固定された構造を有する(特許文献1,2参照)。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の撮像素子に代わり、300万〜1000万画素、或いはそれ以上の高画素数を有する撮像素子が広く使用されるようになっている。
レンズユニットと撮像素子ユニットとの位置合わせと双方の固定を自動的に行う技術が特許文献3,4に記載されている。この技術では、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、レンズユニットを光軸方向に移動させながら撮像素子に測定用チャートを撮像させ、得られた撮像画像から目標位置に合致させる調整量を求める。得られた調整量に応じてレンズユニットと撮像素子ユニットとの位置調整を行い、双方を目標位置に合わせた状態で接着し、固定している。
特許第5062537号公報 特開2012−37684号公報 特開2010−21985号公報 特開2010−88088号公報
特許文献3、4のレンズユニットでは、制御部がレンズユニットと撮像素子とを位置合わせする際、レンズユニットと撮像素子ユニットとは分離状態にある。この分離状態でレンズユニットをフォーカス調整する際、制御部は、レンズユニットの外周面に設けた電気接点にプローブピンを接触させて、フォーカス調整用の駆動部に駆動信号を入力している。
近年の撮像モジュールでは、画素ピッチの小さい撮像素子が使用されるようになっており、レンズユニットのサイズも撮像素子のサイズに合わせて、数mm程度に小さくなっている。そのため、調整用端子の個々の端子面積を大きくすることが困難になり、調整時に電気的に接続されるプローブとの位置合わせを高精度で行う必要が生じ、撮像素子ユニットの製造装置の高コスト化や製造工程の煩雑化を招いている。
本発明は、小型化したレンズユニットを使用する場合であっても、簡単かつ確実にプロービングができ、レンズユニットと撮像素子ユニットとを相互に高精度で固定できる撮像モジュール、及びこれを備えた電子機器、並びに撮像モジュールの製造方法を提供することを目的とする。
本発明は下記構成からなる。
(1) 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、撮像素子を有する撮像素子ユニットと、を具備する撮像モジュールであって、
上記レンズユニットは、
上記レンズ群を構成する複数のレンズのうち少なくとも一部のレンズを、上記撮像素子に対して上記レンズ群の光軸方向に変位させるフォーカス駆動部と、
上記フォーカス駆動部を収容する筐体と、
上記撮像素子ユニットと電気的に接続される第1の接続部と、
上記フォーカス駆動部と上記第1の接続部とを電気的に接続する第1の配線部と、
上記第1の配線部が接続された上記フォーカス駆動部に電気的に接続される第2の配線部と、
を備え、
上記第2の配線部は、上記筐体の内部から外部に延設され、上記第2の配線部の配線は、上記延設された第2の配線部の端部における端面まで延設されている撮像モジュール。(2) 上記撮像モジュールを備えた電子機器。
(3) 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、撮像素子を有する撮像素子ユニットと、を具備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、
上記レンズ群を構成する複数のレンズのうち少なくとも一部のレンズを、上記撮像素子に対して変位させるフォーカス駆動部と、
上記フォーカス駆動部を収容する筐体と、
上記撮像素子ユニットと電気的に接続する第1の接続部と、
上記フォーカス駆動部と上記第1の接続部とを電気的に接続する第1の配線部と、
上記第1の配線部が接続された上記フォーカス駆動部に電気的に接続される第2の配線部と、を備え、
上記撮像モジュールの製造方法は、
上記レンズユニット及び上記撮像素子ユニットを準備する工程と、
測定チャートに直交する軸上に、上記レンズユニットと、上記撮像素子ユニットと、をセットする工程と、
上記測定チャート、上記レンズユニット、上記撮像素子ユニットの少なくともいずれかを1つを、上記軸上の複数の撮像位置に順次に移動して、上記第2の配線部を使用して上記フォーカス駆動部を駆動した状態で、上記撮像素子により上記レンズユニットによって結像される測定チャートを撮像することにより撮像画像を取得する工程と、
各撮像位置で取得された上記撮像画像を用いて、上記レンズユニットと上記撮像素子ユニットとの位置と姿勢を調整する調整量を算出する工程と、
上記算出した調整量に応じて、上記レンズユニットと上記撮像素子ユニットとを相対移動させる工程と、
相対移動された上記レンズユニットと上記撮像素子ユニットとを固定する工程と、
上記第2の配線部の配線を含む一部を切断する工程と、
を含む撮像モジュールの製造方法。
本発明によれば、小型化したレンズユニットを使用する場合であっても、簡単かつ確実にプロービングが行え、レンズユニットと撮像素子ユニットとを相互に高精度で固定できる。
本発明の実施形態を説明するための図で、撮像モジュールの外観斜視図である。 図1のA−O−B断面図である。 フレキシブル基板の端部の模式的な拡大図である。 切断前のフレキシブル基板を示す平面図である。 レンズユニットと撮像素子ユニットとの概略的な配線図である。 レンズユニットと撮像素子ユニットとの固定前の状態を示す斜視図である。 レンズユニットと撮像素子ユニットとの固定後の状態を示す斜視図である。 撮像モジュール製造装置の構成を示す概略図である。 撮像モジュール製造装置によるレンズユニットと撮像素子ユニットの保持状態を示す説明図である。 撮像モジュール製造装置による撮像モジュールの製造工程を示すフローチャートである。 基板切断部の概略構成と撮像モジュールとを示す概略構成図である。 図12A〜図12Cはフレキシブル基板の切断工程を段階的に示す工程説明図である。 撮像モジュールの変形例を示す平面図である。 3方向にユニット接続部を設けたフレキシブル基板の一部を示す一部平面図である。 図15A及び図15Bはフレキシブル基板の開口部の変形例を示すフレキシブル基板の一部を示す一部平面図である。 図16A〜図16Eは第1の配線と第2の配線の接続形態例を示すレンズユニットの概略構成図である。 図17A及び図17Bは素子固定基板の変形例を示す撮像モジュールの概略平面図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
<撮像モジュールの構成>
図1は本発明の実施形態を説明するための図で、撮像モジュールの外観斜視図である。図2は図1のA−O−B断面図である。以下の各図の説明においては、重複する同一の部材に対しては共通の符号を付与することで、その部材の説明を省略又は簡単化する。
図1に示すように、撮像モジュール100は、レンズユニット11と、レンズユニット11に固定される撮像素子ユニット13とを有する。レンズユニット11は、撮像素子ユニット13が有する撮像素子に被写体像を結像させる。撮像素子ユニット13は、撮像した画像信号を出力する。
レンズユニット11は、図2に示すように、レンズ群15(図示例では、レンズ15A,15B,15C,15Dからなるレンズ群であるがこれに限らない)と、レンズ15を支持するレンズバレル17と、レンズ駆動装置19と、フレキシブル基板(FPC:Flexible printed circuits)21と、筐体23と、底部ブロック25と、を有する。筐体23は、レンズ駆動装置19を内部に収容してレンズユニット11の外側を覆う。底部ブロック25は、筐体23内の底部に配置され、レンズバレル17の外周部を塞ぐ。
撮像素子ユニット13は、撮像素子27と、撮像素子27が実装される素子固定基板31と、カバーガラス33と、カバーホルダ35とを有する。素子固定基板31は、外部機器と電気的に接続する外部接続部29を有する。カバーホルダ35は、カバーガラス33を保持して素子固定基板31に固定する。
撮像素子27は、CCDイメージセンサ又はCMOSイメージセンサ等から構成される。撮像素子27は、300万〜1000万、或いはそれ以上の画素を有し、その画素ピッチは、例えば、1μm以下である。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。
図1に示すように、素子固定基板31は、長方形状の基板であって、基板長手方向の両端のうち、一端側に撮像素子27(図2参照)が実装され、他端側の先端部に外部接続部29が配置されている。
素子固定基板31は、撮像素子27を支持する支持部と、撮像素子ユニット13の外部と電気的に接続する外部接続部29と、支持部と外部接続部29とを電気的及び物理的に接続する素子配線部とを一枚の基板上に備える。
レンズユニット11と撮像素子ユニット13とは、別々のユニットとして形成され、レンズユニット11を通じて撮像素子27により撮像した撮像画像を用いて、相互の位置と姿勢が調整される。即ち、レンズユニット11による被写体の結像面を、撮像素子ユニット13の撮像素子27の撮像面に一致させた状態に調整される。その調整された状態でレンズユニット11と撮像素子ユニット13とを接着し、固定することで撮像モジュールの製品が出来上がる。
レンズユニット11と撮像素子ユニット13には、双方が固定された状態で相互に電気的に接続されるユニット接続部(第1の接続部)37A,37Bがそれぞれ設けられている。ユニット接続部37Aは複数の櫛歯状の端子からなり、ユニット接続部37Bは、ユニット接続部37Aの各端子に対応して配置された複数の電極パッドである。ユニット接続部37A,37Bは、お互いに当接し合うこと、又は半田付けされること等により電気的に接続される。
レンズ駆動装置19は、レンズ群15が支持されたレンズバレル17を、撮像素子27に対し、レンズ光軸Axに沿って移動させてフォーカス調整を行うフォーカス駆動部を有する。また、レンズ駆動装置19は、撮像素子27に対し、レンズ光軸Axの垂直方向に移動させる、又はレンズ光軸Axに直交する面から傾動させる、手振れ補正等の像振れ補正駆動を行う2つの像振れ補正駆動部を有し、必要に応じて駆動する。
レンズ駆動装置19は、レンズ群15のうち、少なくとも一部のレンズを変位させることにより、フォーカス調整及び像振れ補正を行ってもよい。
フレキシブル基板21は、詳細は後述するが、レンズユニット11と撮像素子ユニット13との位置合わせ(光軸調整)と、撮像素子ユニット13を含めた外部機器等の、外部と電気的に接続するために使用される配線基板であって、筐体23内の底部ブロック25に支持される。柔軟なフレキシブル基板21を用いることで、配線の取り回しや、接続端子のレイアウトの自由度を向上できる。
フレキシブル基板21は、ユニット接続部37Aとレンズ駆動装置19とを電気的に接続する複数の配線を含むレンズ駆動用配線(第1の配線部)を有する。レンズ駆動用配線は、主に撮像モジュールが製品となった後に使用される配線である。また、フレキシブル基板21は、後述する調整用端子部とレンズ駆動装置19とを電気的に接続する複数の配線を含む調整用配線(第2の配線部)を有する。ただし、図1及び図2に示すフレキシブル基板21は、その一部が切断されることで、調整用端子部が除去されている。この調整用配線は、レンズ駆動用配線に接続された、レンズ駆動装置19のフォーカス駆動部と像振れ補正駆動部の全て、又は、少なくともフォーカス駆動部と導通される配線である。また、調整用配線は、レンズ駆動用配線における少なくともフォーカス駆動部と導通される一部の配線や、ユニット接続部37Aの少なくともフォーカス駆動部と導通される接続部に電気的に接続される。レンズ駆動装置19は、フレキシブル基板21によって、ユニット接続部37Aと接続されるレンズ駆動用配線と、レンズユニット11を単独で調整する調整用配線との2系統の配線に接続されている。
図1及び図2に示すフレキシブル基板21は、レンズユニット11と撮像素子ユニット13との固定後に、フレキシブル基板21の不要となる一部分が切断されている。図1に示すフレキシブル基板21においては、フレキシブル基板21の2つの端部39,39が不要部分を切断した切断部である。
図3にフレキシブル基板21の端部39の模式的な拡大図を示す。フレキシブル基板21の端部39の端面には、調整用配線を含む一部の配線が切断された切断配線部40が含まれる。この端部39には絶縁処理が施される。切断配線部40は、少なくとも第2の配線部の配線の端面が絶縁材料で覆われている。これにより、切断された各配線の短絡が防止されている。
図2に示すレンズ駆動装置19は、フレキシブル基板21のユニット接続部37Aを通じて、フォーカス駆動及び手振れ補正用の像振れ補正駆動を行う駆動信号が入出力される。また、レンズユニット11と撮像素子ユニット13とが固定される前で、ユニット接続部37A,37Bがお互いに電気的に接続されない状態においては、切断前のフレキシブル基板21に備わる図示しない調整用端子部と、調整用端子部に電気的に接続される調整用配線により、レンズ駆動装置19に駆動信号が入出力される。これにより、調整用配線を通じたレンズ駆動装置19の駆動が行える。上記駆動信号には、フォーカス駆動部及び像振れ補正駆動部を駆動する駆動電力、及び、センサからの出力信号が含まれる。
レンズ駆動装置19への調整用の駆動信号を入出力する調整用端子部は、図1に示すレンズユニット11の筐体23の側面ではなく、レンズユニット11の筐体23の内部から外部に延出されるフレキシブル基板21の一部に配置される。そのため、レンズを多軸制御するために、レンズ駆動に多数の調整用端子を必要とするレンズユニットであっても、個々の端子面積が小さくならず、広い端子面積のままで確実なプロービングが可能となる。
フレキシブル基板21の2つの端部39は、レンズユニット11の筐体23の外部接続部29を臨む方向の側面23aから、レンズユニット11の筐体23の外部に延出された状態で配置されている。換言すれば、フレキシブル基板21の延出部分は、素子固定基板31の支持部から外部接続部29に接続される素子配線部が延出される方向に、筐体23から延出されている。
上記構成により、フレキシブル基板21の延出部分は、フレキシブル基板21の延出部分をレンズ群の光軸方向に投影した場合のフレキシブル基板21の延出部分に対する投影領域が、撮像素子ユニット13をレンズ群の光軸方向に投影した場合の撮像素子ユニット13の投影領域内になる位置に配置される。これにより、フレキシブル基板21の延出部分が、素子固定基板31の基板面外に飛び出すことがなく、外部部材との干渉が避けられる。
ユニット接続部37A,37Bは、側面23aに隣接する他の側面23bに沿って配置されている。つまり、ユニット接続部37A,37Bは、切断されたフレキシブル基板21の端部39が配置されるレンズユニット11の側面23aとは異なる側面23bに配置される。フレキシブル基板21の延出部分と、ユニット接続部37Aとが筐体23の異なる側面に配置されることで、フレキシブル基板21の構成を簡単化できる。
素子固定基板31の撮像素子27が実装される側と同じ側の基板面上には、突起部30が配置されている。突起部30は、筐体23の基板延出側の側面23aから距離Wの隙間を空けて配置されている。
突起部30は、後述するフレキシブル基板21の延出部分の切断時に、基板面を素子固定基板31上に支持する台座として利用される。上記の距離Wの隙間がフレキシブル基板21の切断代となる。突起部30の頂面は、撮像素子27の撮像面に対して平行な平坦面を有する。突起部30は、台座専用の部材であってもよいが、例えば、素子固定基板31に実装されるIC等の電子部品を利用し、この電子部品の外面を電磁気シールド材や保護材料等の部材で被覆したものであってもよい。
レンズユニット11の筐体23は、レンズ駆動装置19を内部に収容して、素子固定基板31上のカバーガラス33及びカバーホルダ35を覆って配置される。素子固定基板31の外部接続部29を臨む筐体23の側面23aには、開口38が形成されている。図1に示すように、フレキシブル基板21の端部39は、筐体23の側面23aの開口38から外側に向けて突出しており、素子固定基板31の長手方向に沿って、筐体23の開口38から突起部30までの間に配置されている。
図1及び図2において、フレキシブル基板21の端部39は、筐体23の外部に延出している。このような構成に代わり、端部39の端面と筐体23の側面23aとが一致していてもよく、あるいは、端部39が筐体23の内部にあってもよい。フレキシブル基板21の端部39は、レンズ光軸Axの垂直面上で、レンズユニット11と、素子固定基板31を含む撮像素子ユニット13とをレンズ光軸Ax方向に投影したユニット配置領域内に存在する。
図4に切断前のフレキシブル基板21の平面図を示す。図1,図2に示すフレキシブル基板21は、図4に示す切断線C1で切断した後の状態のものである。
フレキシブル基板21は、レンズユニット11の筐体23の内部に支持される側の支持領域A1と、筐体23の外部に延出される側の延出領域A2とを有する。
フレキシブル基板21は、支持領域A1に一対のユニット接続部37A、37Aを有し、折り線B1,B2で直角に折り曲げられる。折り線B1,B2で折り曲げられることで、図1に示すように、ユニット接続部37A,37Aは、素子固定基板31側のユニット接続部37Bに対し、垂下して対向配置される。
フレキシブル基板21の支持領域A1には、開口部21aが形成されている。開口部21aは、円形孔部21a−1と、円形孔部21a−1から延出領域A2の延出方向に沿って延設された矩形孔部21a−2とを有する。
円形孔部21a−1は、レンズバレル17を挿入する孔である。矩形孔部21a−2は、フレキシブル基板21の支持領域A1から延出領域A2にはみ出し、筐体23の外部となる位置まで延びている。
フレキシブル基板21が矩形孔部21a−2を有することで、支持領域A1と延出領域A2との境界部分に、2本の分断配線部22a,22bが形成される。分断配線部22aのフレキシブル基板21の延出方向に直交する方向の幅Wa1と、分断配線部22bの幅Wa2は、等しい。即ち、フレキシブル基板21は、レンズ光軸Axを面上に沿って含みフレキシブル基板21が筐体23から延出する方向に平行な面である中心面を挟んで、対称に二つに分断された分断配線部22a,22bを有する。即ち、フレキシブル基板は、レンズ光軸Axに直交し、かつ、フレキシブル基板21が筐体23から延出する方向に並行な直線に対して、対称に分断された分断配線部22a,22bを有する。図示例の分断配線部22a,22bは2本であるが、更に多数本に分断されていてもよい。
フレキシブル基板21に分断配線部22a,22bを形成することにより、フレキシブル基板21の切断距離を短くできる。また、円形孔部21a−1内に挿入されるレンズ群15を避けて配線を配置できる。また、詳細を後述する撮像モジュール製造装置で、レンズユニット11のレンズ光軸を撮像素子の撮像面法線に対し、平行移動や傾斜させる調整を行う際、レンズ群15がフレキシブル基板21から受ける抵抗を低減できる。
フレキシブル基板21は、延出領域A2の支持領域A1とは反対の先端側に、複数の調整用端子59を配置した調整用端子部(第2の接続部)63を有する。調整用端子部63は、フレキシブル基板21の配線の一部の導通部を露出することにより形成された複数の調整用端子59を有する。調整用端子部63の各調整用端子59には、レンズユニット11と撮像素子ユニット13とを固定する際、詳細を後述するプローブピンが当接する。レンズ駆動装置19には、調整用端子59からプローブピンを通じて、フォーカス駆動部及び各像振れ補正駆動部を駆動する駆動信号が入力される。
複数の調整用端子59は、複数列上に等間隔で配列されている。各調整用端子59は、列毎に調整用端子59の配置ピッチの1/2ピッチだけずらして配置され、列の並び方向に隣接する調整用端子59が互い違いに配置されている。この調整用端子59の配置パターンにより、スペース効率を一層高めることが可能となる。
上記構成の撮像モジュール100において、図2に示すレンズ駆動装置19が、撮像素子27に対し、レンズバレル17をレンズ光軸Axに沿って移動させることにより、フォーカシング動作が行われる。また、レンズ駆動装置19が、撮像素子27に対し、レンズバレル17をレンズ光軸Axに直交する方向に移動させることや、レンズ光軸Axに直交する面から傾動させることにより、手振れ補正等の像振れ補正動作が行われる。
また、撮像モジュール100は、フォーカシング動作と像振れ補正動作との双方を同時に実施すること、又は、いずれか一方のみを選択的に実施することができ、必要に応じて任意のタイミングで各動作を実施可能な構成となっている。
本撮像モジュール100の調整用端子部63は、フレキシブル基板21に形成される。そのため、小型化したレンズユニットを使用する場合であっても、各調整用端子59をフレキシブル基板21上の広い端子面積で設置でき、確実なプロービングが行える。
更に、本撮像モジュール100は、画素ピッチが1μm以下の撮像素子27を用いている。画素ピッチが狭い撮像素子は、画素サイズが小さいために受光感度が低下するので、Fナンバーの小さいレンズと組み合わせる必要がある。そうすると、レンズの焦点深度が浅くなり、画面周辺の一方向だけ解像力が低下する現象が生じやすくなって、レンズの組み付けには高い精度が要求される。特に撮像素子の画素ピッチが1μm以下である場合は、レンズの調整が難しく、製造工程の工数が増大する不利がある。しかし、本構成の撮像モジュール100は、調整用端子部63の端子面積を大きく確保できるため、安定したプロービングを実現でき、レンズユニット11と撮像素子ユニット13とを高精度で位置合わせできる。
次に、レンズユニット11が有するレンズ駆動装置19の詳細と、レンズ駆動装置19の配線について、詳細に説明する。
図5にレンズユニット11と撮像素子ユニット13との概略的な配線図を示す。なお、図5に示すフレキシブル基板21は切断前の状態を示している。図5に示す配線の態様は一例であって、これに限定されることはない。レンズ駆動装置19は、フォーカス調整を行うフォーカス駆動装置19Aと、像振れ補正を行う像振れ補正駆動装置19Bとを有する。フォーカス駆動装置19Aと像振れ補正駆動装置19Bは、レンズ駆動の駆動部としてボイスコイルモータ(VCM)を使用し、レンズ位置を検出するセンサとしてホール素子を使用している。なお、VCMやホール素子は一例であって、これに限らず他のデバイスであってもよい。
フォーカス駆動装置19Aは、レンズバレル17をレンズ光軸Axに沿って駆動するフォーカス駆動部であるAx方向VCM41と、Ax方向のレンズ位置を検出するAx方向ホール素子43とを有する。
像振れ補正駆動装置19Bは、レンズ光軸Axに垂直な水平方向X(第1の方向)に沿って駆動する第1の像振れ補正駆動部であるX方向VCM45と、X方向の位置を検出するX方向ホール素子47とを有する。また、像振れ補正駆動装置19Bは、レンズ光軸Ax及びX方向に垂直なY方向(第2の方向)に沿って移動する第2の像振れ補正駆動部であるY方向VCM49と、Y方向の位置を検出するY方向ホール素子51とを有する。なお、像振れ補正駆動装置19Bは、レンズを傾動させる駆動機構とすることもできる。その場合の駆動機構は周知の駆動機構が利用でき、ここではその説明を省略する。
レンズユニット11は、レンズ駆動装置19とレンズユニット11側のユニット接続部37Aとを電気的に接続する前述のレンズ駆動用配線である第1の配線部EW1と、レンズ駆動装置19に電気的に接続される前述の調整用配線である第2の配線部EW2とを有する。これら第1の配線部EW1と第2の配線部EW2は、フレキシブル基板21に形成されている。
フレキシブル基板21の配線パターンは、第1の配線部EW1が、主にレンズ駆動装置19の配線とユニット接続部37Aとを接続し、第2の配線部EW2が、主にレンズ駆動装置19の配線と調整用端子部63の各調整用端子59とを接続するパターンとなっている。
第1の配線部EW1は、駆動部(Ax方向VCM41、X方向VCM45、Y方向VCM49)、センサ(Ax方向ホール素子43、X方向ホール素子47、Y方向ホール素子51)の各々と導通される複数の配線を含む。
第2の配線部EW2は、第1の配線部EW1に接続された駆動部(Ax方向VCM41、X方向VCM45、Y方向VCM49)、センサ(Ax方向ホール素子43、X方向ホール素子47、Y方向ホール素子51)の各々のデバイスと導通される配線を含む。したがって、第2の配線部EW2は、上記の駆動部、センサ、配線、及びこれらに接続されるユニット接続部37Aに電気的に接続されている。
第2の配線部EW2の配線が、第1の配線部EW1の配線に接続されることで、上記した各駆動部を第1の配線部EW1を通じて駆動すること、及び、上記した各センサから第1の配線部EW1を通じて検出信号を取得することを、第2の配線部EW2を通じて同様に行うことができる。
なお、上記構成では、駆動部1つについて2つの接点(コイルとの接点A,B)を設け、センサ1つについて4つの接点(ブリッジ回路との接点C,D,E,F)を設けているが、これは一例であって、駆動部やセンサの種類によって接点個数は異なる。また、レンズを多軸制御する場合は、駆動部やセンサの種類によらず、必要となる接点数や配線数が増大するため、調整用端子59の配置面積が特に広く必要になる。
撮像素子ユニット13は、撮像素子27と、X方向の角速度を検出するX方向ジャイロセンサ53と、Y方向の角速度を検出するY方向ジャイロセンサ54と、制御/給電用IC55とを有する。制御/給電用IC55は、撮像モジュールの製造後に、X方向ジャイロセンサ53及びY方向ジャイロセンサ54が検出した各方向の角速度に応じて像振れ補正駆動装置19Bを駆動する。また、撮像素子27を制御して撮像信号を出力させ、更に系全体を給電制御する。
レンズユニット11の第1の配線部EW1は、ユニット接続部37A,37Bを介して制御/給電用IC55に接続されている。撮像素子27、X方向ジャイロセンサ53及びY方向ジャイロセンサ54は、制御/給電用IC55に接続され、制御/給電用IC55は外部接続部29に接続されている。
図示例では、第2の配線部EW2が、像振れ補正駆動装置19BのX方向VCM45、X方向ホール素子47、Y方向VCM49及びY方向ホール素子51に接続されているが、X方向及びY方向のいずれかの方向、或いはX及びY両方向への駆動が必要ない場合、その不要となる駆動方向に対応するVCMとホール素子への配線を省略してもよい。
前述の図3に示すフレキシブル基板21の端部39には、第2の配線部EW2の配線が端面まで延設されている。そのため、フレキシブル基板21の切断された端部39で形成される切断配線部40の配線は、フォーカス駆動装置19A、像振れ補正駆動装置19B、フォーカス駆動装置19Aに接続された第1の配線部EW1、像振れ補正駆動装置19Bに接続された第1の配線部EW1、又はユニット接続部37Aの少なくともいずれかに電気的に接続された配線を含んでいる。
上記構成のレンズユニット11と撮像素子ユニット13は、フレキシブル基板21の切断前の状態で、フレキシブル基板21の第2の配線部EW2を用いて光軸合わせが行われる。そして、レンズユニット11と撮像素子ユニット13とが固定された状態で、フレキシブル基板21の一部が切断される。
図6にレンズユニット11と撮像素子ユニット13との固定前の状態を示す斜視図、図7にレンズユニット11と撮像素子ユニット13との固定後の状態を示す斜視図を示す。
図6に示すように、レンズユニット11と撮像素子ユニット13は、レンズユニット11の筐体23から延出されるフレキシブル基板21と、撮像素子ユニット13の素子固定基板31とが、レンズ光軸Axの方向に互いに重なり合う向きで固定される。つまり、フレキシブル基板21が延出される延出方向は、素子固定基板31の撮像素子27の実装領域から外部接続部29を臨む方向、即ち、撮像素子27の中心部から外部接続部29を臨む方向と同方向である。したがって、フレキシブル基板21は、その一部を切断する際に、周囲の他の部品と干渉することがない。
レンズユニット11には、撮像素子ユニット13に固定される際の調整時において、フレキシブル基板21の調整用端子部63から、フォーカシング動作のためのフォーカス駆動信号と、像振れ補正駆動機構を駆動するための駆動信号が入力される。このため、レンズユニット11は、ユニット接続部37Aとユニット接続部37Bとが電気的に接続されていない状態でも、前述したレンズユニット11のレンズ駆動装置19(図2参照)を駆動できる。
これらレンズユニット11と撮像素子ユニット13とを固定する際、第2の配線部EW2を使用して、レンズ駆動装置19が駆動された状態で撮像が行われる。得られた撮像画像から、レンズユニット11による光学結像面が算定されて、撮像素子27の撮像面をレンズユニット11による被写体像の光学結像面に一致するように位置合わせが行われる。そして、図7に示すように、レンズユニット11と撮像素子ユニット13とを位置合わせした状態で、接着剤により固定される。
レンズユニット11と撮像素子ユニット13とを固定した後、フレキシブル基板21は、切断線C1でカットされ、フレキシブル基板21の調整用端子部63を含む不要な延出部分が除去される。これにより、図1に示す撮像モジュール100が完成する。この一連の工程は、以下に説明する撮像モジュール製造装置により実施される。
<撮像モジュール製造装置の構成>
上記の撮像モジュール100を製造する撮像モジュール製造装置の構成を説明する。ここで示す撮像モジュール製造装置は、概略的には以下の工程を順次に実施するものである。
(1) レンズ群を有するレンズユニット11と、レンズユニット11に固定され、画素ピッチが1μm以下の撮像素子27を有する撮像素子ユニット13と、を具備する撮像モジュールに対し、レンズ群を構成する複数のレンズのうち少なくとも一部のレンズを、撮像素子27に対して変位させるフォーカス駆動部と、フォーカス駆動部を収容する筐体23と、撮像素子ユニット13と電気的に接続するユニット接続部37Aと、フォーカス駆動部とユニット接続部37Aとを電気的に接続する第1の配線部と、第1の配線部が接続されたフォーカス駆動部に電気的に接続される第2の配線部と、を備えるレンズユニット11、及び撮像素子ユニット13を準備し、測定チャートに直交する軸上に、レンズユニット11と、レンズユニット11によって結像されるチャート像を撮像素子27により撮像する撮像素子ユニット13と、をセットする工程。
(2)測定チャート、レンズユニット11及び撮像素子ユニット13の少なくともいずれか1つを複数の撮像位置に順次に移動して、各撮像位置において第2の配線部を使用してレンズを駆動した状態で撮像を行うことにより撮像画像を取得する工程。
(3)各撮像位置で取得された前記撮像画像を用いて、レンズユニット11と撮像素子ユニット13との位置と姿勢を調整する調整量を算出する工程。
(4)算出した調整量に応じて、レンズユニット11と撮像素子ユニット13とを相対移動させて固定する工程。
(5)第2の配線部の配線を含む一部を切断する工程。
図8は撮像モジュール製造装置の構成を示す概略図である。撮像モジュール製造装置200は、レンズユニット11に対する撮像素子ユニット13の位置を調整し、調整後に撮像素子ユニット13とレンズユニット11とを固定する。
撮像モジュール製造装置200は、例えば、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、素子移動機構79と、接着剤供給部81と、紫外線ランプ83と、図示しない詳細を後述する基板切断部と、これらを制御する制御部85から構成されている。これらは、ベース86に立設された共通の支柱87に設置されている。
チャートユニット71は、箱状の筐体71aと、筐体71aの内部に嵌合されて固定される測定チャート89と、筐体71aの内部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。
コリメータユニット73は、測定チャート89の中心89aに直交するY軸上において、チャートユニット71に対面するように配置されている。コリメータユニット73は、支柱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するとともに、レンズユニット10に対する測定チャート89の虚像位置を任意の距離(たとえば、無遠限の位置、又は、レンズユニット10の規定する撮影に適した標準的な被写体距離)に配置する機能を有する。
レンズ位置決めプレート75は、例えば金属によって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75aが設けられている。
図9は撮像モジュール製造装置200によるレンズユニットと撮像素子ユニットの保持状態を示す説明図である。図9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に対向する面には、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11の位置決め面95A,95B,95Cを受け、挿入ピン93A1,93C1は、位置決め穴95A1,95C1に挿入されてレンズユニット11を位置決めする。
レンズ保持機構77は、図9に示すZ軸上でチャートユニット71に前面が向くようにレンズユニット11を保持する保持プレート97と、この保持プレート97をY軸方向に移動させる第1スライドステージ99とから構成されている。
レンズユニット11のフレキシブル基板21に設けられた調整用端子59に接触する複数のプローブピン111を備えたプローブユニット113が、第1スライドステージ99に、保持プレート97に対面した状態で、取り付けられている。このプローブユニット113は、フレキシブル基板21の調整用端子59が設けられた表面とは反対側の裏面を保持プレート97に当接させ、かつ、表面に設けられた調整用端子59にプローブピン111を接触させることにより、前述したレンズ駆動装置19(図5参照)と電気的に接続する。
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を垂直に移動させる。
素子移動機構79は、チャックハンド115と、2軸回転ステージ119と、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、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13を保持する。2軸回転ステージ119は、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(X軸、Y軸)の回りで、撮像素子ユニット13の傾きを調整する。第2スライドステージ123は、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、ブラケット121をZ軸方向に移動させる。
チャックハンド115は、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とから構成されている。挟持部材115aは、撮像素子ユニット13の外枠125を挟み込み、撮像素子ユニット13を保持する。また、チャックハンド115は、レンズ中心であるレンズ光軸Axと撮像面27aの中心位置とが略一致するように、挟持部材115aに挟持された撮像素子ユニット13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13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13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、測定位置を変更する測定位置移動機構としても機能し、2軸回転ステージ119を介して撮像素子ユニット13をZ軸方向に移動させる。なお、第2スライドステージ123は、第1スライドステージ99とサイズ等が異なる以外は同様の構成を有するので、詳細な説明は省略する。
2軸回転ステージ119には、撮像素子ユニット13の素子固定基板31の先端に設けた外部接続部29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に入力する駆動信号と、撮像素子27から出力される撮像信号とを入出力する。
接着剤供給部81は、レンズユニット11と撮像素子ユニット13との位置調整が終了した、レンズユニット11と撮像素子ユニット13との隙間に紫外線硬化型接着剤を供給する。紫外線ランプ83は、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。
なお、上記構成の撮像モジュール製造装置200は、レンズユニット11を固定して、撮像素子ユニットを移動させているが、撮像素子ユニットを固定してレンズユニット11を移動させる構成としてもよい。即ち、レンズユニット11と撮像素子ユニット13との位置及び姿勢の調整のための移動は、レンズユニット11と撮像素子ユニット13との相対移動であればよい。
上記説明した各部は制御部85に接続されている。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。
<撮像モジュール製造装置による製造工程>
次に、撮像モジュールの製造工程について、図10のフローチャートに沿って簡単に説明する。
まず、レンズ位置決めプレート75の固定用ピン93A,93Bをレンズユニット11の位置決め位置決め穴95A,95Bに挿入して、レンズユニット11をレンズ位置決めプレート75に対して規定の位置に保持させる(S1)。このとき、プローブユニット113は、レンズユニット11の調整用端子部63にプローブピン111を接触させる。
そして、チャックハンド115の挟持部材115aによって撮像素子ユニット13の外枠125を挟み、撮像素子ユニット13を保持する(S2)。
レンズユニット11及び撮像素子ユニット13の保持完了後、制御部は、レンズユニット11による合焦点を近似的に求めた近似結像面を算出する(S3)。近似結像面とは、レンズユニット11による合焦位置を、三次元座標系で一平面として表したものである。
近似結像面は、概略的には、次のようにして求める。まず、レンズユニット11を光軸方向(Z軸方向)に沿った複数の撮像位置に移動させ、各撮像位置で測定チャート89を撮像する。これにより得られる各撮像位置の撮像画像から、最も合焦度合いが高い撮像位置(Z座標)を、撮像画像の複数の画面内位置(X−Y面内位置)に対してそれぞれ求める。そして、各画面内位置に対する最も合焦度合いが高いZ座標をX−Y面でプロットしたときの、XYZ軸の三次元座標系で一平面として表される近似面を算出する。この近似面が近似結像面であり、例えば、aX+bY+cZ+d=0の式(a〜dは任意の定数)で表される。
この近似結像面の算出方法についての詳細は、例えば、特開2010−21985号公報に記載されているので、必要に応じて参照されたい。
次に、制御部は、撮像素子ユニット13を保持するチャックハンド115を駆動して、
撮像素子の撮像面を、上記の通り求めた近似結像面に一致させる(S4)。即ち、制御部は、撮像素子ユニット13をチャックハンド115に保持しながら、X,Y,Z方向の位置、及びθx、θyの回転角度を変更して、撮像素子ユニット13の位置及び姿勢を調整する。
上記のように、制御部がレンズユニット11と撮像素子ユニット13とを位置合わせした後、制御部は、レンズユニット11と撮像素子ユニット13との間に紫外線硬化型接着剤を供給し(S5)、紫外線ランプを点灯させる(S6)。レンズユニット11と撮像素子ユニット13は、紫外線硬化型接着剤が硬化することで、調整された位置及び姿勢で固定される。
固定されたレンズユニット11と撮像素子ユニット13とを撮像モジュール製造装置200から取り外すことで(S7)、撮像モジュールが完成する。
レンズユニット11と撮像素子ユニット13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11と撮像素子ユニット13との仮固定として利用してもよい。例えば、レンズユニット11と撮像素子ユニット13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11と撮像素子ユニット13とを、熱硬化型接着剤等によって完全に固定することにより、撮像モジュール100を製造してもよい。
撮像モジュール製造装置200においては、レンズユニット11が、レンズ光軸Axを鉛直方向にしてセットされる。X方向VCM45、Y方向VCM49は、水平面内にセットされる。そのため、X方向VCM45とY方向VCM49は重力の影響を殆ど受けないが、Ax方向VCM41は重力の影響を受けて、レンズ群15が鉛直方向に沈下する。そこで、制御部85は、少なくともAx方向VCM41を駆動して、沈下するレンズ群15を鉛直方向に持ち上げた状態にしてフォーカス調整を行う。
僅かなセット位置の誤差により、X方向VCM45とY方向VCM49が水平方向から傾斜して重力の影響を受けた場合、その影響をなくすために、制御部85が、X方向VCM45とY方向VCM49の双方を駆動させてもよい。その場合、より高精度な光軸調整が行える。
また、X方向VCM45、Y方向VCM49を非駆動状態とし、Ax方向VCM41のみ駆動する場合は、第2の配線部EW2を、少なくとも駆動が必要なVCMだけの配線に制限することができる。つまり、前述した第2の配線部EW2の配線数を必要最小限に減らし、撮像モジュール100の構成を簡略化できる。
撮像モジュール製造装置200が、レンズユニット11のレンズ光軸Axを水平方向にしてセットする場合、Ax方向VCM41は重力の影響を殆ど受けない。しかし、X方向VCM45の移動方向が鉛直方向と一致している場合、X方向VCM45は重力の影響を受け、レンズ群15が鉛直方向に沈下する。また、Y方向VCM49の移動方向が鉛直方向と一致している場合、Y方向VCM49は重力の影響を受け、レンズ群15が鉛直方向に沈下する。また、X方向VCM45、Y方向VCM49の移動方向が、鉛直方向、水平方向以外の場合、X方向VCM45及びY方向VCM49は共に重力の影響を受け、レンズ群15が鉛直方向に沈下する。
そのため、制御部85は、重力の影響を受けるVCM全てに対して駆動して、沈下するレンズ群15を鉛直方向に持ち上げる。その場合、重力の影響をキャンセルして高精度な光軸調整が行える。また、駆動する必要のないVCMに対応する配線を設ける必要はないので、第2の配線部EW2の配線数を必要最小限に減らし、撮像モジュールの構成を簡略化できる。
特に上記の場合では、撮像モジュール製造装置200は、レンズユニット11及び撮像素子ユニット13を、製品にされた撮像モジュールの使用者が撮影するときの姿勢と同じ姿勢で支持することになる。つまり、レンズユニット11のレンズ光軸AxがZ軸と平行となり、X方向VCMによる駆動方向が水平方向と平行となる。その場合には、Ax方向VCMとX方向VCMは重力の影響を受けず、Y方向VCMだけが重力の影響を受ける。したがって、調整時における各駆動部によるレンズの移動は、製品使用時に受ける重力の影響と同じだけの影響を受けることになり、より精度の高い調整が可能となる。
なお、上記の撮像モジュール製造装置とその製造方法は一例であって、他の装置、他の製造方法でレンズユニット11と撮像素子ユニット13とを固定してもよい。
<フレキシブル基板の切断工程>
次に、フレキシブル基板21の切断工程について説明する。フレキシブル基板21の切断は、鋏等を用いて切断する場合、配線を押し潰して短絡させる虞がある。そこで、フレキシブル基板21は、切断時に配線が短絡することがない超音波カッターにより切断される。
制御部85は、レンズユニット11と撮像素子ユニット13が接着剤により固着された状態となった後、図示しない基板切断部を、図8に示す撮像モジュール製造装置200のZ軸に直交する側方から、保持プレート97とレンズ位置決めプレート75との間に挿入する。
図11は基板切断部の概略構成と撮像モジュールとを示す概略構成図である。基板切断部161は、ヘッド部163と、ヘッド部163を支持する図示しない保持部材とを備える。保持部材は、図8に示す支柱87に固定され、ヘッド部163は、保持プレート97とレンズ位置決めプレート75との間の切断加工位置とZ軸から離れた待避位置との間を進退自在に設けられている。
ヘッド部163は、保持部材に接続されるプレート165と、フレキシブル基板21に接近又は離反する方向にスライド自在なステージ167と、フレキシブル基板21に当接する押さえ部材169を有する押さえ機構171と、超音波カッター173とを有する。押さえ機構171と超音波カッター173はステージ167に固定されている。超音波カッター173は、制御部85の指示により駆動される発振回路175に接続されている。押さえ部材169に対面する位置に配置される素子固定基板31の突起部30は、IC等の電子部品185が用いられる。この電子部品185の外面は、電磁気シールド材で被覆されている。
押さえ機構171は、押さえ部材176と、押さえ部材176を収容する保持部177と、押さえ部材176を弾性付勢するバネ179とを有する。押さえ部材169は、素子固定基板31に向けて出没自在に保持部177に支持されている。
超音波カッター173は、カッター刃181と、カッター刃181が装着される超音波振動子を有するカッターホルダ183と、発振回路175とを備える。カッター刃181は、超音波振動子に発振回路175からの発振出力が供給されると超音波振動し、このカッター刃181に接触する部材を切断する。カッターホルダ183は、図示しないスライダ上に配置され、カッター刃181をフレキシブル基板21の延出方向に直交する幅方向へ移動自在に支持している。
上記構成の基板切断部161によりフレキシブル基板21を切断する手順は、次の通りである。
制御部85は、レンズユニット11の筐体23から延出されるフレキシブル基板21と対面する位置に、基板切断部161のヘッド部163を移動する。ヘッド部163の押さえ部材169は、突起部30との間でフレキシブル基板21を挟み込むことができるように、素子固定基板31の突起部30に対向する位置にセットされる。カッター刃181は、レンズユニット11の筐体23の側面23aから、素子固定基板31上の突起部30のレンズユニット11側端部までの距離Wの範囲内に配置される。
このとき、素子固定基板31を含むレンズユニット11及び撮像素子ユニット13は、保持プレート97(図8参照)に保持された状態になっている。
制御部85は、ステージ167を駆動して、押さえ部材169フレキシブル基板21に当接する位置まで移動させる。すると、押さえ部材169は、素子固定基板31の突起部30との間にフレキシブル基板21を挟み、バネ179によってフレキシブル基板21を突起部30側に弾性付勢する。このとき、突起部30の頂面が平坦面を有することで、フレキシブル基板21を、歪ませることなく平坦な状態に保持できる。
次に、制御部85は、押さえ部材169によりフレキシブル基板21を突起部30との間に固定した状態で、発振回路175を駆動してカッター刃181を超音波振動させる。また、制御部85は、ステージ167を駆動して、カッター刃181をフレキシブル基板21に向けて移動させる。
ステージ167がフレキシブル基板21に向けて移動すると、カッター刃181はフレキシブル基板21を切断する。そして、カッターホルダ183がフレキシブル基板21の幅方向(図11の紙面垂直方向)に移動することで、2箇所の端部39,39(図1参照)が切断される。この切断時には、押さえ部材169は、バネ179を縮退させながらフレキシブル基板21を押圧し続ける。
図12A〜Cはフレキシブル基板21の切断工程を段階的に示す工程説明図である。図12Aに示すフレキシブル基板21は、図12Bに示すように、超音波カッター173で切断線C1の位置で切断される。フレキシブル基板21は、素子固定基板31の延出側先端までの長さLの範囲が切断除去領域となる。フレキシブル基板21の切断後は、図12Cに示すように、フレキシブル基板21の切断した端部39を絶縁処理する。端部39の絶縁処理は、樹脂材料等の絶縁材料187を端部39に塗布することで行われる。端部39を絶縁処理することで、切断面に露出した配線を覆い、短絡や漏れ電流が生じることを防止する。また、撮像モジュールを電子機器に組み込んだ際に、誤作動の発生を防止できる。
この絶縁処理としては、フレキシブル基板21の超音波切断後に絶縁材料187をディスペンサーにより塗布する、又はスプレー塗布する等の塗布方法が挙げられる。これ以外にも、図11に示すカッター刃181に絶縁材料を予め塗布しておき、超音波切断時にカッター刃181に付着した絶縁材料を端部39に付着させる方法であってもよい。
以上説明したように、上記構成の撮像モジュール製造装置200、及び基板切断部161を用いて製造される撮像モジュール100は、調整用端子部63がレンズユニット11から延出されたフレキシブル基板21に設けてある。そのため、小型化したレンズユニット11を使用する場合であっても、調整用端子部の各端子の端子面積が小さくならず、簡単かつ確実にプロービングができる。これにより、レンズユニット11と撮像素子ユニット13とを相互に高精度で固定できる。
また、レンズユニット11と撮像素子ユニット13とを位置調整する際に、各撮像位置の合焦座標値の取得、近似結像面の算定、近似結像面に基づく調整値の算出、フォーカス調整及びアオリ調整、レンズユニット11と撮像素子ユニット13との固定の全工程が自動で行われるので、一定レベル以上の画質を有する量産形の撮像モジュール100を短時間で大量に製造することができる。また、レンズユニット11と撮像素子ユニット13とを固定する際に使用され、固定後に不要となる調整用端子部63を、固定後にフレキシブル基板21から切断するため、撮像モジュール100の完成品を、無駄のない簡単な構成にできる。
なお、上記の撮像モジュール製造装置とその製造方法は一例であって、他の装置、他の製造方法でレンズユニット11と撮像素子ユニット13とを固定し、フレキシブル基板21の一部を切断することでもよい。
<撮像モジュールの変形例>
次に、上記した撮像モジュールの変形例を説明する。
図13は撮像モジュールの変形例を示す平面図である。本変形例の撮像モジュール110のフレキシブル基板22は、前述同様にレンズユニット11の筐体23の外部に延出される延出部分を有する。このフレキシブル基板21の延出部分は、筐体23の素子固定基板32の外部接続部29と突起部30が配置される側の側面23aから延出されている。
また、フレキシブル基板21Aの延出部分は、筐体23からの延出方向に対して直交する方向にも更に延出され、この直交する方向に延出された領域に調整用端子部63が配置されている。この構成により、素子固定基板32の長手方向サイズが短い場合でも、フレキシブル基板21Aを筐体23からの延出方向の側方に延長して、調整用端子部63の配置スペースを広く確保できる。
また、筐体23からの延出方向の側方に延長した先に調整用端子部63が配置されることで、撮像モジュール製造装置のプローブユニット113(図8参照)の配置自由度が高められ、Z軸に垂直な面内に配置される場合よりも広いスペースで調整用端子部63が配置可能となる。そのため、調整用端子59の端子数が増大しても、調整用端子59の各端子面積を必要十分な大きさで確保できる。
この場合の素子固定基板32は、突起部30に外部接続部29が隣接して配置され、外部接続部29は延長用フレキシブル基板191に接続されている。延長用フレキシブル基板191の先端には、実配線接続部193が設けられている。実配線接続部193は、素子固定基板の外部接続部29と同様の構成であってもよく、ダイボンドされる接続用パッドを有するフィルム基板面であってもよい。
本構成の撮像モジュール110においては、フレキシブル基板22を切断する位置を、前述と同じ切断線C1としてもよいが、フレキシブル基板22が素子固定基板32の基板面から外れる境界線となる素子固定基板32の外側面195に沿った切断線C2としてもよい。つまり、一部を切断した後のフレキシブル基板22は、素子固定基板32とレンズ光軸Axの方向(素子固定基板32の基板面法線方向)に重なり合う領域内に配置されていれば、周囲と干渉することがなく、撮像モジュール110の小型化が図れる。
フレキシブル基板の構成としては、更に各種の変形例を挙げることができる。
図14は3方向にユニット接続部37Aを設けたフレキシブル基板の一部を示す一部平面図である。この場合のフレキシブル基板21Bは、折り曲げ線B1,B2,B3で直角に折り曲げられる。そして、各ユニット接続部37A,37A,37Aが、素子固定基板側に対応して設けられた3箇所のユニット接続部(図示略)に対し、それぞれ垂下して対向配置される。
この構成によれば、レンズユニットにユニット接続部37Aが増設されるため、レンズユニットの高機能化に伴って接続端子数が増大する場合にも容易に対応できる。その際、個々の接続端子を小型化させずに済み、ユニット接続部37Aと電気的に接続される相手側との位置合わせ精度を高める必要がない。
図15A及び図15Bは、フレキシブル基板の開口部の変形例を示すフレキシブル基板の一部を示す一部平面図である。図15Aに示すフレキシブル基板21Cは、開口部21aが、円形孔部21a−1と、円形孔部21a−1から離間して形成される矩形孔部21a−2とにより構成される。この場合、フレキシブル基板21Cの切断時には、レンズバレル17(図2参照)が挿入される円形孔部21a−1の内周に引張力が作用するが、円形孔部21a−1が単独で形成されるため、円形孔部21a−1の変形が抑えられる。その結果、フレキシブル基板21Cを、切断線Cに沿って正確に切断できる。
図15Bに示すフレキシブル基板21Dには、矩形孔部を設けずに、円形孔部21a−1のみが形成されている。この場合も、フレキシブル基板21Dの切断時にフレキシブル基板21Dの切断位置がずれることを防止できる。
また、レンズユニット11において、レンズ駆動装置19と、ユニット接続部37Aと、フレキシブル基板21とを互いに電気的に接続する形態は、上記したレンズ駆動装置19とユニット接続部37Aとを接続する第1の配線の途中から、レンズ駆動装置19と調整用端子部を有するフレキシブル基板21とを接続する第2の配線を分岐させる形態に限らない。
図16A〜Eに、第1の配線と第2の配線の接続形態例を示すレンズユニットの概略構成図を示す。図16Aは、上記した第1の配線部EW1の途中から第2の配線部EW2を分岐させて設けた接続形態を示す。第1の配線部EW1は、第2の配線部EW2と兼用される共通配線WEcを少なくとも一部に有する。この場合、配線の共通化によって配線部材を節約できる。
図16Bは、レンズ駆動装置19のブロックをフレキシブル基板21にダイボンド接続した接続形態を示す。第1の配線部EW1は図16Aと同様であり、第2の配線部EW2はダイボンド接続部を含んで構成される。この場合、第2の配線部EW2を簡単にフレキシブル基板21に電気的に接続できる。
図16Cは、フレキシブル基板21への第2の配線部EW2を、ユニット接続部37Aを介して第1の配線部EW1を延長して設けた接続形態を示す。この場合、第1の配線部EW1と第2の配線部EW2は、共にユニット接続部37Aと接続されている。即ち、一系統の配線の中間部分にユニット接続部37Aを設けた構成となっている。
図16Dは、第1の配線部EW1と第2の配線部EW2を、レンズ駆動装置19から互いに独立した配線で接続した接続形態を示す。この場合、第2の配線部EW2を第1の配線部EW1とは関係なく、異なる方向に配線することができる。このため、配線のレイアウトが容易となり、設計自由度を向上できる。
図16Eは、レンズ駆動装置19のブロックを実装する基板PBに、ユニット接続部37Aとフレキシブル基板21とを電気的に接続する複数の配線ライン(図示例では2系統)を予め設けておき、レンズ駆動装置19が、いずれかの配線ラインと選択的に接続される接続形態を示す。この場合、基板PBに形成される第1の配線ラインEL1は、レンズ駆動装置19のユニット接続部37Aと電気的に接続する配線に接続部197Aで接続され、第1の配線部EW1として機能する。第2の配線ラインEL2は、レンズ駆動装置19のフレキシブル基板21と電気的に接続する配線に接続部197Bで接続され、第2の配線部EW2として機能する。
この構成によれば、レンズ駆動装置19に電気的に接続される第1の配線部EW1と第2の配線部EW2とを個別に形成でき、接続部197A,197Bで半田接続する等の簡単な工程により各配線を形成できる。なお、基板PBは、フレキシブル基板21を共通に用いて構成されていてもよい。その場合、部品点数を削減できる。
上記したフレキシブル基板21は、いずれも、レンズユニット11の筐体23から素子固定基板31の外部接続部29を臨む方向に延設される構成であるが、これに限らない。
図17A及び図17Bは、素子固定基板の変形例を示す撮像モジュールの概略平面図である。図17Aに示すように、素子固定基板は、撮像素子を支持する支持部201と、撮像素子ユニットの外部と電気的に接続される外部接続部29と、支持部201と外部接続部29とを電気的及び物理的に接続する素子配線部203とを有する。この場合、支持部201から素子配線部203が延出される方向に向けて筐体23からフレキシブル基板を延設する。即ち、図中矢印P1で示す方向にフレキシブル基板を延出すればよい。
また、図17Bに示すように、素子固定基板は、撮像素子を支持する支持部201と、撮像素子ユニットの外部と電気的に接続される外部接続部29A,29Bと、支持部201と外部接続部29Aとを電気的及び物理的に接続する素子配線部203Aと、支持部201と外部接続部29Bとを電気的及び物理的に接続する素子配線部203Bとを有する。この場合、支持部201に対して素子配線部203Aが接続される方向P2と、支持部201から素子配線部203Bが延出される方向P3のうち、少なくともいずれかの方向にフレキシブル基板を延設すればよい。
以上説明した撮像モジュールは、図示しない基板等の支持部材に支持され、デジタルカメラや車載用カメラ等の電子機器の筐体内に配置されて、撮像装置として供される。撮像モジュールの組み込み対象としては、上記の他、例えば、PC(Personal Computer)内蔵型又は外付け型のPC用カメラ、カメラ付きインターフォン、或いは、撮影機能を有する携帯端末装置等の電子機器を挙げることができる。携帯端末装置としては、例えば、携帯電話機やスマートフォン、PDA(Personal Digital Assistants)、携帯型ゲーム機、腕時計型端末、頭部に装着されて眼鏡のレンズ部にディスプレイを有する眼鏡型端末等が挙げられる。
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
例えば、上記した第2の配線部は、フレキシブル基板21で形成する以外にも、導線の外側を絶縁層で被覆したケーブルや、他の切断可能な配線基板で形成してもよい。
本明細書には次の事項が開示されている。
(1) 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、撮像素子を有する撮像素子ユニットと、を具備する撮像モジュールであって、
上記レンズユニットは、
上記レンズ群を構成する複数のレンズのうち少なくとも一部のレンズを、上記撮像素子に対して上記レンズ群の光軸方向に変位させるフォーカス駆動部と、
上記フォーカス駆動部を収容する筐体と、
上記撮像素子ユニットと電気的に接続する第1の接続部と、
上記フォーカス駆動部と上記第1の接続部とを電気的に接続する第1の配線部と、
上記第1の配線部が接続された上記フォーカス駆動部に電気的に接続される第2の配線部と、
を備え、
上記第2の配線部は、上記筐体の内部から外部に延設され、上記第2の配線部の配線は、上記延設された第2の配線部の端部における端面まで延設されている撮像モジュール。(2) (1)に記載の撮像モジュールであって、
上記レンズ群を構成する複数のレンズのうち少なくとも一部のレンズを、上記レンズ群の光軸方向に垂直な面内における第1の方向に駆動する第1の像振れ補正駆動部と、
上記レンズ群の光軸方向に垂直な面内における上記第1の方向に対して直交する第2の方向に上記レンズを駆動する第2の像振れ補正駆動部と、
を備える撮像モジュール。
(3) (1)又は(2)に記載の撮像モジュールであって、
上記第2の配線部は、フレキシブル基板を含んで構成されている撮像モジュール。
(4) (1)乃至(3)のいずれか一つに記載の撮像モジュールであって、
上記第2の配線部は、上記筐体に形成された開口から上記筐体の外部に延出されている撮像モジュール。
(5) (1)乃至(4)のいずれか一つに記載の撮像モジュールであって、
上記第2の配線部は、上記第2の配線部を上記レンズ群の光軸方向に投影した場合の上記第2の配線部に対する投影領域が、上記撮像素子ユニットを上記光軸方向に投影した場合の上記撮像素子ユニットの投影領域内になる位置に配置される撮像モジュール。
(6) (1)乃至(5)のいずれか一つに記載の撮像モジュールであって、
上記第2の配線部の延設された端部における、少なくとも上記第2の配線部の配線の端面は、絶縁材料で覆われている撮像モジュール。
(7) (1)乃至(6)のいずれか一つに記載の撮像モジュールであって、
上記撮像素子ユニットは、
上記撮像素子を支持する支持部と、上記撮像素子ユニットの外部と電気的に接続する外部接続部と、上記支持部と上記外部接続部とを接続する素子配線部とを備え、
上記第2の配線部の延出される方向は、上記支持部から上記素子配線部が延出される方向である撮像モジュール。
(8) (7)に記載の撮像モジュールであって、
上記撮像素子ユニットは、上記支持部が上記撮像素子を支持する側と同じ側に配置された突起部を有し、
上記第2の配線部の延設された端部は、上記筐体と上記突起部との間に配置されている撮像モジュール。
(9) (8)に記載の撮像モジュールであって、
上記突起部の頂面は、上記撮像素子の撮像面に対して平行な平坦面を有する撮像モジュール。
(10) (8)又は(9)に記載の撮像モジュールであって、
上記突起部は、上記支持部又は上記素子配線部に実装される電子部品を用いて形成されている撮像モジュール。
(11) (8)乃至(10)のいずれか一つに記載の撮像モジュールであって、
上記筐体と上記突起部との間に隙間を有する撮像モジュール。
(12) (1)乃至(11)のいずれか一つに記載の撮像モジュールであって、
上記第2の配線部は、上記筐体の側面のうち、上記第1の接続部が配置される側面とは異なる側面から延出されている撮像モジュール。
(13) (1)乃至(12)のいずれか一つに記載の撮像モジュールであって、
上記第2の配線部は、上記レンズ群の光軸を面上に沿って含み上記第2の配線部が上記筐体から延出する方向に平行な中心面を挟んで、少なくとも二つに分断された複数の分断配線部を有する撮像モジュール。
(14) (1)乃至(13)のいずれか一つに記載の撮像モジュールであって、
上記撮像素子の画素ピッチが、1μm以下である撮像モジュール。
(15) (1)乃至(13)のいずれか一つに記載の撮像モジュールを備えた電子機器。
(16) 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、撮像素子を有する撮像素子ユニットと、を具備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、
上記レンズ群を構成する複数のレンズのうち少なくとも一部のレンズを、上記撮像素子に対して変位させるフォーカス駆動部と、
上記フォーカス駆動部を収容する筐体と、
上記撮像素子ユニットと電気的に接続する第1の接続部と、
上記フォーカス駆動部と上記第1の接続部とを電気的に接続する第1の配線部と、
上記第1の配線部が接続された上記フォーカス駆動部に電気的に接続される第2の配線部と、を備え、
上記撮像モジュールの製造方法は、
上記レンズユニット及び上記撮像素子ユニットを準備する工程と、
測定チャートに直交する軸上に、上記レンズユニットと、上記撮像素子ユニットと、をセットする工程と、
上記測定チャート、上記レンズユニット、上記撮像素子ユニットの少なくともいずれか1つを、上記軸上の複数の撮像位置に順次に移動して、上記第2の配線部を使用して上記フォーカス駆動部を駆動した状態で、上記撮像素子により上記レンズユニットによって結像される測定チャートを撮像することにより撮像画像を取得する工程と、
各撮像位置で取得された上記撮像画像を用いて、上記レンズユニットと上記撮像素子ユニットとの位置と姿勢を調整する調整量を算出する工程と、
算出された上記調整量に応じて、上記レンズユニットと上記撮像素子ユニットとを相対移動させる工程と、
相対移動された上記レンズユニットと上記撮像素子ユニットとを固定する工程と、
上記第2の配線部の配線を含む一部を切断する工程と、
を含む撮像モジュールの製造方法。
(17) (16)に記載の撮像モジュールの製造方法であって、
超音波カッターを用いて上記第2の配線部を切断する撮像モジュールの製造方法。
(18) (16)又は(17)に記載の撮像モジュールの製造方法であって、
上記第2の配線部を切断した後に、上記第2の配線部の切断面を絶縁処理する工程を更に含む撮像モジュールの製造方法。
(19) (16)乃至(18)のいずれか1つに記載の撮像モジュールの製造方法であって、上記撮像素子の画素ピッチが1μm以下である撮像モジュールの製造方法。
11 レンズユニット
13 撮像素子ユニット
15A,15B,15C,15D レンズ
19 レンズ駆動装置
19A フォーカス駆動装置
19B 像振れ補正駆動装置
21 フレキシブル基板
22a,22b 分断配線部
23 筐体
23a 側面
27 撮像素子
29 外部接続部
30 突起部
31 素子固定基板
37A,37B ユニット接続部(第1の接続部)
38 開口
39 端部
59 調整用接続端子
63 調整用接続部
100 撮像モジュール
161 基板切断部
173 超音波カッター
181 カッター刃
185 電子部品
187 絶縁材料
200 撮像モジュール製造装置
201 支持部
203,203A,203B 素子配線部
EW1 第1の配線部
EW2 第2の配線部

Claims (19)

  1. 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、撮像素子を有する撮像素子ユニットと、を具備する撮像モジュールであって、
    前記レンズユニットは、
    前記レンズ群を構成する複数のレンズのうち少なくとも一部のレンズを、前記撮像素子に対して前記レンズ群の光軸方向に変位させるフォーカス駆動部と、
    前記フォーカス駆動部を収容する筐体と、
    前記撮像素子ユニットと電気的に接続される第1の接続部と、
    前記フォーカス駆動部と前記第1の接続部とを電気的に接続する第1の配線部と、
    前記第1の配線部が接続された前記フォーカス駆動部に電気的に接続される第2の配線部と、
    を備え、
    前記第2の配線部は、前記筐体の内部から外部に延設され、前記第2の配線部の配線は、前記延設された第2の配線部の端部における端面まで延設されている撮像モジュール。
  2. 請求項1に記載の撮像モジュールであって、
    前記レンズ群を構成する複数のレンズのうち少なくとも一部のレンズを、前記レンズ群の光軸方向に垂直な面内における第1の方向に駆動する第1の像振れ補正駆動部と、
    前記レンズ群の光軸方向に垂直な面内における前記第1の方向に対して直交する第2の方向に前記レンズを駆動する第2の像振れ補正駆動部と、
    を備える撮像モジュール。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の撮像モジュールであって、
    前記第2の配線部は、フレキシブル基板を含んで構成されている撮像モジュール。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の撮像モジュールであって、
    前記第2の配線部は、前記筐体に形成された開口から前記筐体の外部に延出されている撮像モジュール。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の撮像モジュールであって、
    前記第2の配線部は、前記第2の配線部を前記レンズ群の光軸方向に投影した場合の前記第2の配線部に対する投影領域が、前記撮像素子ユニットを前記光軸方向に投影した場合の前記撮像素子ユニットの投影領域内になる位置に配置される撮像モジュール。
  6. 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の撮像モジュールであって、
    前記第2の配線部の延設された端部における、少なくとも前記第2の配線部の配線の端面は、絶縁材料で覆われている撮像モジュール。
  7. 請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の撮像モジュールであって、
    前記撮像素子ユニットは、
    前記撮像素子を支持する支持部と、前記撮像素子ユニットの外部と電気的に接続する外部接続部と、前記支持部と前記外部接続部とを接続する素子配線部とを備え、
    前記第2の配線部の延出される方向は、前記支持部から前記素子配線部が延出される方向である撮像モジュール。
  8. 請求項7に記載の撮像モジュールであって、
    前記撮像素子ユニットは、前記支持部が前記撮像素子を支持する側と同じ側に配置された突起部を有し、
    前記第2の配線部の延設された端部は、前記筐体と前記突起部との間に配置されている撮像モジュール。
  9. 請求項8に記載の撮像モジュールであって、
    前記突起部の頂面は、前記撮像素子の撮像面に対して平行な平坦面を有する撮像モジュール。
  10. 請求項8又は請求項9に記載の撮像モジュールであって、
    前記突起部は、前記支持部又は前記素子配線部に実装される電子部品を用いて形成されている撮像モジュール。
  11. 請求項8乃至請求項10のいずれか一項に記載の撮像モジュールであって、
    前記筐体と前記突起部との間に隙間を有する撮像モジュール。
  12. 請求項1乃至請求項11のいずれか一項に記載の撮像モジュールであって、
    前記第2の配線部は、前記筐体の側面のうち、前記第1の接続部が配置される側面とは異なる側面から延出されている撮像モジュール。
  13. 請求項1乃至請求項12のいずれか一項に記載の撮像モジュールであって、
    前記第2の配線部は、前記レンズ群の光軸を面上に沿って含み前記第2の配線部が前記筐体から延出する方向に平行な中心面を挟んで、少なくとも二つに分断された複数の分断配線部を有する撮像モジュール。
  14. 請求項1乃至請求項13のいずれか一項に記載の撮像モジュールであって、
    前記撮像素子の画素ピッチが、1μm以下である撮像モジュール。
  15. 請求項1乃至請求項14のいずれか一項に記載の撮像モジュールを備えた電子機器。
  16. 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、撮像素子を有する撮像素子ユニットと、を具備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、
    前記レンズ群を構成する複数のレンズのうち少なくとも一部のレンズを、前記撮像素子に対して変位させるフォーカス駆動部と、
    前記フォーカス駆動部を収容する筐体と、
    前記撮像素子ユニットと電気的に接続される第1の接続部と、
    前記フォーカス駆動部と前記第1の接続部とを電気的に接続する第1の配線部と、
    前記第1の配線部が接続された前記フォーカス駆動部に電気的に接続される第2の配線部と、を備え、
    前記撮像モジュールの製造方法は、
    前記レンズユニット及び前記撮像素子ユニットを準備する工程と、
    測定チャートに直交する軸上に、前記レンズユニットと、前記撮像素子ユニットと、をセットする工程と、
    前記測定チャート、前記レンズユニット、前記撮像素子ユニットの少なくともいずれかを1つを、前記軸上の複数の撮像位置に順次に移動して、前記第2の配線部を使用して前記フォーカス駆動部を駆動した状態で、前記撮像素子により前記レンズユニットによって結像される測定チャートを撮像することにより撮像画像を取得する工程と、
    各撮像位置で取得された前記撮像画像を用いて、前記レンズユニットと前記撮像素子ユニットとの位置と姿勢を調整する調整量を算出する工程と、
    算出された上記調整量に応じて、前記レンズユニットと前記撮像素子ユニットとを相対移動させる工程と、
    相対移動された前記レンズユニットと前記撮像素子ユニットとを固定する工程と、
    前記第2の配線部の配線を含む一部を切断する工程と、
    を含む撮像モジュールの製造方法。
  17. 請求項16に記載の撮像モジュールの製造方法であって、
    超音波カッターを用いて前記第2の配線部を切断する撮像モジュールの製造方法。
  18. 請求項16又は請求項17に記載の撮像モジュールの製造方法であって、
    前記第2の配線部を切断した後に、前記第2の配線部の切断面を絶縁処理する工程を更に含む撮像モジュールの製造方法。
  19. 請求項16乃至請求項18のいずれか一項に記載の撮像モジュールの製造方法であって、
    前記撮像素子の画素ピッチが、1μm以下である撮像モジュールの製造方法。
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