JPH09322075A - レンズマウント装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体撮像素子にダメージを与えることなく、
レンズ構体を精度良くマウントすることができるレンズ
マウント装置を提供する。 【解決手段】 ベース基板１に実装された固体撮像素子
２上に断面略門型のレンズ構体４をマウントするレンズ
マウント装置であり、固体撮像素子２を実装してなるベ
ース基板１をセットするためのステージ１０と、レンズ
構体４の凹部４ａ内に挿抜自在な支持片１４を有し、こ
の支持片１４にてレンズ構体４を載置状態に支持する支
持アーム１１と、互いに直交する３軸（Ｘ−Ｙ−Ｚ）方
向に対して支持アーム１１を移動させるためのマニピュ
レータ１２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベース基板に実装
された固体撮像素子に対してレンズ構体をマウントする
レンズマウント装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、民生用としての用途から放送仕様
の高品位放送用カメラに至るまで、固体撮像素子を使用
したＣＣＤ(Charge Coupled Device) カメラが広く普及
している。このＣＣＤカメラは、レンズを通して取り込
まれた被写体の光像を固体撮像素子の受光面で結像さ
せ、その固体撮像素子からアナログの画像信号を取り出
すとともに、この取り出したアナログ画像信号を画像処
理によってデジタル画像信号に変換するものである。

【０００３】一般に、この種のＣＣＤカメラの組み立て
にあたっては、固体撮像素子（チップ）をセラミックベ
ース上に実装し、これを透明なガラスの蓋で気密状態に
封止してなるパッケージ形態で、固体撮像素子と光学レ
ンズとの位置合わせ（光軸合わせ等）を行うようにして
いた。ところが、パッケージ形態での位置合わせは、パ
ッケージ自身の寸法誤差等を加味する必要があることか
ら非常に面倒であり、精度的な保証もきわめて困難であ
った。このため近年では、共通のベース基板上に固体撮
像素子とレンズとを一体的に組み込んだＣＣＤのモジュ
ール部品が開発されている。

【０００４】図９は、この種のＣＣＤモジュール部品の
一例を示す要部側面図である。図９においては、ベース
基板１に裸の固体撮像素子（ベアチップ）２が実装され
ている。ベース基板１上には図示せぬ配線パターンが形
成されており、この配線パターンにボンィングワイヤ３
を介して固体撮像素子２が電気的に接続されている。ま
た、固体撮像素子２上にはレンズ構体４がマウントされ
ている。このレンズ構体４は、実際に撮影した被写体の
光像を固体撮像素子２上で結像させるための結像レンズ
部５を有するもので、接着剤６によってベース基板１側
に固定されている。さらに、ベース基板１上には固体撮
像素子２の他にも、画像処理を行うための図示せぬ集積
回路チップや他の個片部品（抵抗、コンデンサ、トラン
ジスタ等）が実装されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
にＣＣＤカメラ部品をモジュール化した場合でも、固体
撮像素子２上にレンズ構体４をマウントするにあたって
は、両者の位置合わせが必要となる。しかしながら現状
では、両者の位置合わせの調整作業をほとんど人手に頼
っているため、作業性がきわめて悪く、調整にかなりの
時間を要していた。

【０００６】この対策としては、例えば図１０に示すよ
うに、ベース基板１に実装された固体撮像素子１に対し
て、レンズ構体４を真空チャック７によって吸着保持
し、これを位置合わせして固体撮像素子２上にマウント
する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、
真空チャック７の吸着力によってレンズ構体４の動きが
規制されるため、真空チャック７で保持したままレンズ
構体４を固体撮像素子２に接触させると、その衝撃によ
って固体撮像素子２にチッピング等のダメージを与える
虞れがある。また、図示せぬコレットチャック方式を採
用した場合でも、その保持状態においてレンズ構体４の
動きが規制されるため、上記同様の不具合が生じる。

【０００７】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、固体撮像素子に
ダメージを与えることなく、レンズ構体を精度良くマウ
ントすることができるレンズマウント装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたもので、ベース基板に実装された
固体撮像素子上に断面略門型のレンズ構体をマウントす
るレンズマウント装置であって、固体撮像素子を実装し
てなるベース基板をセットするためのステージと、レン
ズ構体の凹部内に挿抜自在な支持片を有し、この支持片
にてレンズ構体を載置状態に支持する支持アームと、互
いに直交する３軸方向に対してステージと支持アームと
を相対的に移動させる手段とを備えた構成を採ってい
る。

【０００９】上記構成からなるレンズマウント装置にお
いては、固体撮像素子を実装してなるベース基板をステ
ージにセットするとともに、支持アームの支持片をレン
ズ構体の凹部内に挿入しつつ、該レンズ構体を支持片に
より載置状態に支持する。この状態で、互いに直交する
３軸方向のうち、水平２軸方向に対してステージと支持
アームとを相対的に移動させることにより、固体撮像素
子とレンズ構体との位置合わせを行うことができる。ま
た、上記３軸方向のうち、水平２軸に直交する垂直方向
に対してステージと支持アームとを相対的に移動させる
ことにより、レンズ構体を支持アームから固体撮像素子
へと移載することができる。このとき、支持アーム上で
のレンズ構体の動きが全く規制されないことから、固体
撮像素子にはレンズ構体の自重による微小な衝撃荷重し
か加えられない。したがって、レンズ構体のマウントに
際して、固体撮像素子がダメージを受ける虞れもない。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明に
係るレンズマウント装置の一実施形態を示す概略構成図
であり、図中（ａ）はその全体図、（ｂ）はその部分拡
大図である。

【００１１】図１に示すレンズマウント装置は、ベース
基板１に実装された固体撮像素子（ベアチップ）２上に
断面略門型のレンズ構体４をマウントするためのもの
で、主として、固体撮像素子２を実装してなるベース基
板１をセットするためのステージ１０と、レンズ構体４
を支持するための支持アーム１１と、この支持アーム１
１を移動可能に支持するマニピュレータ１２と、位置合
わせ用の光学顕微鏡１３とによって構成されている。

【００１２】ステージ１０は、上記ベース基板１を水平
状態に載置支持するものであり、そのベース基板１がセ
ットされる面（ステージ上面）には、図示せぬ基板位置
決め用のピン、段差等が設けられている。

【００１３】支持アーム１１は、断面略門型をなすレン
ズ構体４の凹部４ａ内に挿抜自在な支持片１４を有する
もので、この支持片１４にて上記レンズ構体４を載置状
態に支持するものである。支持片１４は、アーム先端部
に段差を設けることで支持アーム１１と一体に形成さ
れ、この支持片１４の上面にレンズ構体４が位置決めし
て載置支持されるようになっている。

【００１４】マニピュレータ１２は、互いに直交する３
軸方向、つまり図中Ｘ−Ｙ−Ｚ方向に対して支持アーム
１１を移動可能に支持するものであり、そのためのリニ
アガイドユニットや駆動系を内蔵している。

【００１５】光学顕微鏡１３は、ベース基板１に実装さ
れた固体撮像素子２の受光面（素子上面）に照準を合わ
せて座標を設定し、この座標を基準に、支持アーム１１
で支持したレンズ構体４の光軸位置を合わせるためのも
のである。

【００１６】なお、互いに直交する３軸方向（Ｘ−Ｙ−
Ｚ方向）に対してステージ１０と支持アーム１１とを相
対的に移動させる手段としては、上述のごとく支持アー
ム１１側のみを移動させる構成に限らず、例えば、支持
アーム１１側を固定としてステージ１０側のみを移動さ
せる構成を採用したり、支持アーム１１側をＸ−Ｙ方向
に移動可能とし、ステージ１０側をＺ方向に移動可能と
した構成を採用することもできる。

【００１７】続いて、本実施形態におけるレンズマウン
ト装置の動作について説明する。先ず、ステージ１０の
直上から支持アーム１１の先端を退避させた状態で、ス
テージ１０の上面にベース基板１を位置決めしてセット
するとともに、支持アーム１１先端の支持片１４上にレ
ンズ構体４を載せる。このときレンズ構体４は、馬乗り
のように跨がった形で支持アーム１１の先端に載置支持
される。

【００１８】次に、光学顕微鏡１３を覗きながらその焦
点を固体撮像素子２の受光面に合わせて基準座標（Ｘ−
Ｙ座標）を設定し、その後、マニピュレータ１２の駆動
とともに支持アーム１１の先端（支持片１４）をステー
ジ１０の直上に進出させる。次いで、マニピュレータ１
２の駆動により支持アーム１１の位置をＸ−Ｙ方向に微
調整しながら、先に設定した基準座標に合わせてレンズ
構体４の光軸をアライメントする。これにより、固体撮
像素子２に対するレンズ構体４の位置合わせがなされ
る。

【００１９】次に、マニピュレータ１２の駆動により支
持アーム１１を低速で下降させ、これによって固体撮像
素子２にレンズ構体４を接近させていく。そして、レン
ズ構体４の脚部４ｂが固体撮像素子２のエッジ部分に接
触（着地）したら、その時点よりも支持アーム１１を僅
かに下げたところでマニピュレータ１２の駆動を停止す
る。これにより、アーム先端の支持片１４がレンズ構体
４から離れ、支持アーム１１から固体撮像素子２へとレ
ンズ構体４が移載される。このレンズ構体４の移載に際
しては、支持片１４上でのレンズ構体４の動きが全く規
制されないことから、レンズ構体４の自重のみによって
固体撮像素子２への着地がなされるため、固体撮像素子
２に加わる衝撃荷重はきわめて微小なものとなる。

【００２０】ここで、支持アーム１１の構造上、例えば
図２に示すように、アーム先端の段差側面１１ａを所定
の逃げ角度（例えば１〜３°）θをもって僅かに斜めに
形成しておけば、固体撮像素子２へのレンズ移載に際し
て、上記段差側面１１ａとレンズ構体４との擦れやこれ
に伴う位置ずれを確実に回避することができる。

【００２１】また、図３に示すように、固体撮像素子２
に対するレンズ構体４の接地部分、つまり左右の脚部４
ｂの下端に、それぞれ内方から外方に向けて低位となる
ように傾斜面４ｃを設けるようにすれば、固体撮像素子
２のエッジ部分に一方の脚部４ｂが先に接触したとして
も、その傾斜面４ｃに倣ってレンズ構体４自身の位置
（図１に示すＹ方向のレンズ位置）が修正される、いわ
ゆるセルフアライメント効果によって、レンズ構体４を
高精度にマウントすることができる。

【００２２】こうして固体撮像素子２上にレンズ構体４
をマウントしたら、再度、光学顕微鏡１３によりレンズ
構体４の位置にずれがないかを確認し、その後図４に示
すように、レンズ構体４の脚部４ｂとベース基板１との
間隙部分にディスペンサノズル１５を用いて接着剤６を
注入する。最後は、マニピュレータ１２の駆動により支
持アーム１１をＸ方向に沿って後退させ、レンズ構体４
の凹部４ａから支持アーム１１の支持片１４を完全に引
っ込ませる。これにより、固体撮像素子２に対するレン
ズ構体４のマウントが終了する。

【００２３】なお、支持アーム１１の構成としては、図
５に示すように、アーム先端を凹状に切り欠いて支持片
１４を形成し、その凹部底面でレンズ構体４を載置状態
に支持する構成を採用することもできる。

【００２４】さらに好適な実施の形態として、例えば図
６に示すように、レンズ構体４の光軸位置（図中一線鎖
線で示す）に対応して支持アーム１１の支持片１４に長
孔状の透視部１６を形成するようにすれば、光学顕微鏡
１３からはレンズ構体４の結像レンズ部５を通して固体
撮像素子２の受光面を直に視認できるようになる。した
がって、固体撮像素子２に対するレンズ構体４の光軸合
わせを、より高精度に行うことが可能となる。

【００２５】ちなみに、透視部６の形態としても、上述
のごとく支持アーム１１の支持片１４に穴を開けること
で形成する以外に、例えば図７に示すように、レンズ構
体４の光軸位置に対応したかたちでアーム先端の支持片
１４をスリット状に切り欠くことにより、透視部１６を
形成するようにしてもよい。

【００２６】加えて、支持アーム１１全体の構成として
も、図８（ａ）に示すように、互いに接離移動可能なア
ーム対１７，１７の先端にそれぞれ支持片１８，１８を
設け、これらの支持片１８，１８をアーム対１７，１７
の接近移動によりレンズ構体４の両側から凹部４ａ内に
挿入することで、レンズ構体４を載置状態に支持し得る
構成を採用したり、さらには図８（ｂ）に示すように、
上記支持片１８，１８にそれぞれスリット状の透視部１
９を形成して、上述のごとく光学顕微鏡１３からレンズ
構体４の結像レンズ部５を通して固体撮像素子２の受光
面を直に視認し得る構成を採用することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、固
体撮像素子を実装してなるベース基板をステージにセッ
トするとともに、支持アームの支持片にてレンズ構体を
載置状態に支持し、この状態で互いに直交する３軸方向
のうち、水平２軸方向に対してステージと支持アームと
を相対的に移動させることで、固体撮像素子に対するレ
ンズ構体の位置合わせを容易にしかも効率良く行うこと
ができる。さらに、上記水平２軸に直交する垂直方向に
対してステージと支持アームとを相対的に移動させるこ
とで、固体撮像素子にダメージを与えることなく、レン
ズ構体を精度良くマウントすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るレンズマウント装置の一実施形態
を示す概略構成図である。

【図２】レンズ構体の支持状態を示す要部断面図であ
る。

【図３】レンズ構体のセルフアライメント効果を説明す
る図である。

【図４】レンズ構体のマウント状態を説明する図であ
る。

【図５】支持アームの変形例を示す斜視図である。

【図６】本発明の他の実施形態を説明する斜視図であ
る。

【図７】他の実施形態におけるアーム変形例を示す斜視
図である。

【図８】支持アームの他の変形例を示す斜視図である。

【図９】ＣＣＤモジュール部品の一例を示す要部側面図
である。

【図１０】課題を説明するための図である。

【符号の説明】

１ ベース基板 ２ 固体撮像素子 ４ レンズ構
体 ４ａ 凹部 １０ ステージ １１ 支持アーム １２ マニピ
ュレータ １４ 支持片 １６ 透視部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベース基板に実装された固体撮像素子上
   に断面略門型のレンズ構体をマウントするレンズマウン
   ト装置であって、 前記固体撮像素子を実装してなるベース基板をセットす
   るためのステージと、 前記レンズ構体の凹部内に挿抜自在な支持片を有し、こ
   の支持片にて前記レンズ構体を載置状態に支持する支持
   アームと、 互いに直交する３軸方向に対して前記ステージと前記支
   持アームとを相対的に移動させる手段とを備えたことを
   特徴とするレンズマウント装置。
2. 【請求項２】 前記レンズ構体の光軸位置に対応して前
   記支持アームの支持片に透視部を形成してなることを特
   徴とする請求項１記載のレンズマウント装置。