JPWO2015060256A1 - 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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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。
日本国特開2010−21985号公報 日本国特開2012−256017号公報 日本国特開2009−210443号公報 日本国特開2012−122905号公報
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。
撮像モジュール100の外観斜視図である。 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を省略した状態の撮像素子ユニット20の外観斜視図である。 図1に示す撮像モジュール100のA−A線断面図である。 図2に示すレンズユニット10内の電気接続構成を示す図 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。 測定チャートの正面図である。 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。 プローブ113aの接触子の詳細構成例を示す図である。 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。 撮像モジュール製造装置200による撮像モジュールの製造工程を説明するためのフローチャートである。 撮像モジュール製造装置200の変形例を示す図である。 外段取り冶具の外観斜視図である。
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
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。
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
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の電気接続部に、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。

Claims (15)

  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、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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 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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