JPWO2019111575A1 - 撮像装置および撮像装置の製造方法 - Google Patents

撮像装置および撮像装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

光軸が調整された撮像モジュールの強度を向上させる。撮像装置は、撮像モジュールおよび保持部を具備する。この撮像装置が具備する撮像モジュールは、筐体の上面から導入された入射光の撮像を行う撮像素子を備える。この撮像装置が具備する保持部は、その筐体の上面に隣接するその撮像モジュールの側面を囲繞して保持する。その保持部がその撮像モジュールの側面を囲繞して保持することにより、その撮像モジュールが保護される。

Description

本技術は、撮像装置および撮像装置の製造方法に関する。詳しくは、機器等に組み込まれて使用される撮像装置および当該撮像装置の製造方法に関する。
従来、複数の撮像素子が配置されたカメラが使用されている。例えば、3次元(3D)画像を生成するカメラにおいては、所定の距離だけ離隔されて配置された2つの撮像素子により2つの画像信号を生成するカメラが使用されている。この場合、撮像素子毎にレンズ等の光学系部材が配置されるため、これら複数の撮像素子の光軸を合わせる必要がある。そこで、撮像素子および光学系部材を組み合わせて1つのモジュールを構成し、モジュール毎に光軸の調整を行った後に実装を行うカメラが使用されている。例えば、レンズ鏡胴およびイメージセンサを備える第1および第2のカメラモジュールを1つの機構部材に実装するカメラが使用されている(例えば、特許文献1参照。)。
上述のカメラにおいては、第1のカメラモジュールを機構部材に固定結合した後、第1のカメラモジュールによる撮像を行いデータ値の取得を行う。次に、第2のカメラモジュールにおいても同様に撮像を行いデータ値の取得を行う。これら2つデータ値を比較し、第1のカメラモジュールを基準として第2カメラモジュールの位置を調整することにより、光軸の調整が行われる。その後、第2のカメラモジュールを機構部材に固定結合する。ここで、カメラモジュールの対向する1対の側面には結合部材が配置される。また、機構部材は、カメラモジュールの対向する1対の側面を支持するように底面から上部側に伸びて配置された装着部を備える。カメラモジュールを機構部材の底面上に配置し、カメラモジュールの結合部材と機構部材の装着部とを半田等により結合することにより、光軸の調整が行われた第1および第2のカメラモジュールと機構部材との結合が行われる。その後、第1および第2のカメラモジュールが固定結合された機構部材がカメラに取り付けられる。
特開2012−173737号公報
上述の従来技術では、対向する一対の側面においてカメラモジュールと機構部材とが結合されており、強度が不足するという問題がある。
本技術は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、光軸が調整された撮像モジュールの強度を向上させることを目的としている。
本技術は、上述の問題点を解消するためになされたものであり、その第1の側面は、筐体の上面から導入された入射光の撮像を行う撮像素子を備える撮像モジュールと、上記上面に隣接する上記撮像モジュールの側面を囲繞して保持する保持部とを具備する撮像装置である。これにより、撮像モジュールの側面が保持部により囲繞されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、連結された複数の上記撮像モジュールを具備し、上記保持部は、上記連結された複数の撮像モジュールの側面を囲繞して保持してもよい。これにより、連結された複数の撮像モジュールの側面が保持部により囲繞されるという作用をもたらす。
また、この第1の側面において、上記複数の撮像モジュールは、光軸の調整後に連結されてもよい。これにより、複数の撮像モジュールが連結される前に光軸の調整が行われるという作用をもたらす。
また、本技術の第2の側面は、筐体の上面から導入された入射光の撮像を行う撮像素子を備える撮像モジュールを上記上面に隣接する上記撮像モジュールの側面を囲繞して保持する保持部に取着する取着工程を具備する撮像装置の製造方法である。これにより、撮像モジュールの側面が保持部により囲繞されるという作用をもたらす。
また、この第2の側面において、複数の上記撮像モジュールを連結する連結工程をさらに具備し、上記取着工程は、上記連結された複数の撮像モジュールの側面を囲繞して保持する保持部に上記連結された複数の撮像モジュールを取着してもよい。これにより、連結された複数の撮像モジュールの側面が保持部により囲繞されるという作用をもたらす。
また、この第2の側面において、複数の上記撮像モジュールの光軸を調整する光軸調整工程をさらに具備し、上記連結工程は、上記光軸が調整された複数の撮像モジュールを連結してもよい。これにより、複数の撮像モジュールが連結される前に光軸の調整が行われるという作用をもたらす。
本技術によれば、光軸が調整された撮像モジュールの強度を向上させるという優れた効果を奏する。
本技術の第1の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。 本技術の実施の形態に係る撮像モジュールの構成例を示す図である。 本技術の実施の形態に係る撮像モジュールの構成例を示す断面図である。 本技術の第1の実施の形態に係る保持部の構成例を示す図である。 本技術の第1の実施の形態に係るカメラの構成例を示す図である。 本技術の第1の実施の形態に係るカメラの構成例を示す断面図である。 本技術の第1の実施の形態に係る撮像装置の製造方法の一例を示す図である。 本技術の第2の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。 本技術が適用され得る装置の一例であるカメラの概略的な構成例を示すブロック図である。
次に、図面を参照して、本技術を実施するための形態(以下、実施の形態と称する)を説明する。以下の図面において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。ただし、図面は、模式的なものであり、各部の寸法の比率等は現実のものとは必ずしも一致しない。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれることは勿論である。また、以下の順序で実施の形態の説明を行う。
1.第1の実施の形態
2.第2の実施の形態
3.カメラへの応用例
<1.第1の実施の形態>
[撮像装置の構成]
図1は、本技術の第1の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。同図の撮像装置100は、撮像モジュール10と、保持部20とを備える。なお、同図の撮像装置100は、2つの撮像モジュール10を備える例を表したものである。
撮像モジュール10は、被写体の画像信号を生成するものである。この撮像モジュール10は、被写体の撮像を行う撮像素子(後述する撮像素子17)および被写体からの光を撮像素子に結像する光学部材が1つのモジュールに配置されて構成される。同図においては、2つの撮像モジュール10が連結されて後述する保持部20に保持される。これら2つの撮像モジュール10は、接着剤31により互いに接着されて連結される。また、それぞれの撮像モジュール10には、信号ケーブル13が接続され、撮像素子からの画像信号や撮像素子の制御信号が伝達される。この信号ケーブル13の先端にはコネクタ14が配置される。撮像モジュール10の構成の詳細については後述する。
保持部20は、撮像モジュール10を保持するものである。この保持部は、撮像モジュール10の側面を囲繞して保持する。ここで、撮像モジュール10の側面とは、撮像モジュール10における被写体からの光を導入する面である上面に隣接する面である。また、同図の保持部20は、結合された2つ撮像モジュール10の側面を囲繞して保持する。
このように同図の撮像装置100では、2つの撮像モジュール10を保持部20に保持させることにより、1つの部品として取り扱うことが可能となる。このような2つの撮像モジュール10を備える撮像装置100は、例えば、3D画像を取得するカメラに使用することができる。また、例えば、同一の被写体に対して可視光および赤外光による画像を取得するカメラに使用することもできる。
[撮像モジュールの構成]
図2は、本技術の実施の形態に係る撮像モジュールの構成例を示す図である。同図は、撮像モジュール10の外観を表す図である。同図の撮像モジュール10は、筐体11と、鏡胴12とを備える。
筐体11は、鏡胴12や撮像素子を保持する筐体である。この筐体11の上面には開口部が形成され、この開口部に鏡胴12が配置される。
鏡胴12は、レンズ15を支持するとともにレンズ15の位置を変更して焦点位置を調整するものである。この鏡胴12は、筒形状に構成され、中央部にレンズ15が収納される。このレンズ15の周囲には、レンズ15の位置を上下方向に変更するアクチュエータが配置され、撮像素子の表面に焦点を合わせることができる。この鏡胴12は、前述の光学部材に該当する。
図3は、本技術の実施の形態に係る撮像モジュールの構成例を示す断面図である。筐体11の下部に基板16が配置され、基板16の表面にフレーム18およびカバーガラス19により封止された撮像素子17が実装される。この際、撮像素子17は、基板16にダイボンディングされるとともにボンディングワイヤ41により基板16と接続されて実装される。なお、カバーガラス19には、赤外光を遮光するガラスを使用することができる。この撮像素子17の上方に鏡胴12が配置され、レンズ15により集光された被写体からの光が撮像素子17の表面に結像される。なお、同図のレンズ15は、鏡胴12におけるレンズの配置を概略的に表したものである。鏡胴12は、例えば、複数のレンズにより入射光を集光する構成にすることができる。また、撮像素子17は、レンズ15との光軸の調整を行うことができる。これは、例えば、基板16に対する撮像素子17の取り付け位置および角度を調整することにより行うことができる。
[保持部の構成]
図4は、本技術の第1の実施の形態に係る保持部の構成例を示す図である。同図に表したように、保持部20は、連結された2つの撮像モジュール10の周囲を囲む壁状の筐体を構成する。また保持部20の上端および下端には、それぞれ脚片21および22が配置される。これら脚片21および22は、上述の壁状の筐体に対して水平な面を構成する。撮像装置100をカメラ等に組み込む際に、これらの脚片21および22がカメラ等の筐体に当接することにより保持部20が固定される。また、脚片21および22を含む保持部20の高さを撮像モジュール10の高さより大きくすることにより、後述するカメラ200に組み込まれた状態における強度を向上させることができる。
2つの撮像モジュール10を連結して保持部20に配置する場合、保持部20は、長方形の形状となる。この際、同図に表したように、長方形の形状の長辺の中央部にも脚片21および22を配置してカメラ等の筐体に当接させることにより、撮像装置100の中央部の強度を向上させることができる。また、図1において説明したように、2つの撮像モジュール10は、中央部に配置された接着剤31により互いに接着されるため、撮像装置100の中央部における強度をさらに向上させることができる。なお、保持部20の形状は、この例に限定されない。例えば、正方形や円形状の保持部20を使用することもできる。また、撮像装置100を装置等に取り付ける際の位置合わせ等に使用する突起が配置された保持部20を使用することも可能である。
保持部20は、例えば、接着剤により2つの撮像モジュール10を接着して保持することができる。また、保持部20は、金属により構成することができる。なお、保持部20の構成はこの例に限定されない。例えば、脚片21および22を省略し、簡略化した構成にすることもできる。また、例えば、樹脂により構成された保持部20を使用することも可能である。
[カメラの構成]
図5は、本技術の第1の実施の形態に係るカメラの構成例を示す図である。同図のカメラ200を例に挙げて、撮像装置100が配置される装置の構成を説明する。カメラ200には、例えば、カメラ機能を有する携帯電話やスマートフォンが該当する。このカメラ200は、開口部202を有する筐体201を備える。撮像装置100は、筐体201の内部に配置され、開口部202を介して照射された被写体からの光を撮像する。同図の点線の矩形は撮像装置100の外形を表し、実線の円は鏡胴12を表す。
図6は、本技術の第1の実施の形態に係るカメラの構成例を示す断面図である。同図は、カメラ200のうち撮像装置100が配置された領域の断面を表す図である。同図に表したように、撮像装置100は、筐体201の間に配置される。保持部20が上方および下方の筐体201の内面に当接して配置される。この際、脚片21および22において筐体201と当接する。また、撮像モジュール10は、クッション203および204により挟持される。このクッション203および204は、撮像モジュール10の位置を固定するとともに撮像モジュール10の放熱を行う。なお、撮像モジュール10は、前述の接着剤31により互いに接着され、接着剤32および33により保持部20に接着される。この接着剤31乃至33には、例えば、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂ならびに半田等を使用することができる。以下、接着剤31乃至33として光硬化性および熱硬化性の両方の性質を有する樹脂を想定する。
このように、保持部20が筐体201に当接して配置されることにより、撮像装置100の近傍において上下の筐体201の間隙を保持するための支柱等の配置を省略することができる。また、撮像モジュール10の上方および下方と筐体201との間に間隙を設けることができる。これらにより、カメラ200に加えられる衝撃等から撮像モジュール10を保護することができ、撮像装置100の強度を向上させることができる。また、撮像装置100は、保持部20を備えることにより、天板および底板ならびにこれらを接着する接着剤を省略することができ、低背な構成にすることができる。
[撮像装置の製造方法]
図7は、本技術の第1の実施の形態に係る撮像装置の製造方法の一例を示す図である。まず、単眼における光軸の調整を行う。すなわち、撮像モジュール10単体の光軸調整を行う(ステップS100)。光軸の調整は、レンズ15に対する撮像素子17の6軸調整により行うことができる。ここで、6軸調整とは、光軸に垂直な軸(x、y)および光軸と平行な軸(z)の3軸における調整とこれら3軸周りの回転角度の調整とを行う調整である。また、調整は、例えば、アクティブアライメントにより行うことができる。これは、撮像素子17の位置を変更しながら調整用の映像の撮像を行って画像を確認し、調整を行う方法である。
次に、複眼における光軸の調整を行う。すなわち、2つの撮像モジュール10の光軸を合わせる調整を行う(ステップS101)。この調整は、2つの撮像モジュール10のうちの1つの撮像モジュール10の光軸を基準として他の撮像モジュール10の光軸を調整することにより行うことができる。例えば、基準の撮像モジュール10の光軸と平行になるように他の撮像モジュール10の光軸を調整することにより行うことができる。
次に光軸の調整を行った2つの撮像モジュール10を連結する(ステップS102)。これは、図6において説明した接着剤31により2つの撮像モジュール10を接着することにより行うことができる。接着剤31として、前述の光硬化性および熱硬化性の両方の性質を有する樹脂を使用した場合には、単眼における光軸の調整を行った2つの撮像モジュール10の間に接着剤31を塗布した後に上述の複眼における光軸の調整を行う。その後、紫外線を照射して接着剤31を硬化(仮硬化)させることにより、連結を行うことができる。
次に、連結された2つの撮像モジュール10を保持部20に取着する(ステップS103)。これは、連結された2つの撮像モジュール10の側面を囲繞する位置に保持部20を配置し、図6において説明した接着剤32および33を塗布して硬化させることにより行うことができる。具体的には次の手順により取着を行うことができる。まず、連結された2つの撮像モジュール10の周囲に保持部20を配置し、接着剤32および33を塗布する。これは、例えば、前述した光硬化性および熱硬化性の両方の性質を有する樹脂を連結された2つの撮像モジュール10と保持部20との間に、充填することにより行うことができる。次に、連結された2つの撮像モジュール10と保持部20との間の光軸の調整を行う。これは、連結された2つの撮像モジュール10における2つのレンズ15の中点の位置が保持部20の中心と一致するようにx、yおよびz軸並びにz軸周りの回転角度(θ)の4軸を調整することにより行うことができる。次に、紫外線を照射して接着剤32および33を仮硬化させる。最後に、撮像装置100をリフロー炉等により加熱し、接着剤31乃至33を完全に硬化(本硬化)させる。これにより、連結された2つの撮像モジュール10の保持部20への取着を行うことができる。
以上の工程により、撮像装置100を製造することができる。このように、接着剤31乃至33に光硬化性および熱硬化性の両方の性質を有する樹脂を使用し、2つの撮像モジュール10の側面の接着と結合された2つの撮像モジュール10および保持部20の接着とにおいて接着剤31乃至33の光硬化による仮硬化を行う。この仮硬化後の撮像モジュール10および保持部20を加熱して接着剤31乃至33の熱硬化による本硬化を一括して行うことにより、製造工程を簡略化することができる。また、加熱工程を削減することができるため、加熱による光軸のずれの発生を軽減することが可能となる。
なお、撮像装置100の構成はこの例に限定されない。例えば、3つ以上の撮像モジュール10を備える構成にすることもできる。
以上説明したように、本技術の実施の形態に係る撮像装置100は、連結された複数の撮像モジュール10の側面を囲繞して保持する保持部20を配置することにより、撮像モジュール10を保護することができ、撮像装置100の強度を向上させることができる。
<2.第2の実施の形態>
上述の第1の実施の形態の撮像装置100は、2つの撮像モジュール10を備えていた。これに対し、本技術の第2の実施の形態の撮像装置100は、1つの撮像モジュール10を備える点で、第1の実施の形態と異なる。
[撮像装置の構成]
図8は、本技術の第2の実施の形態に係る撮像装置の構成例を示す図である。同図の撮像装置100は、1つの撮像モジュール10を備える点で、図1において説明した撮像装置100と異なる。同図の撮像装置100においても、保持部20は、撮像モジュール10の側面を囲繞して保持する。
同図の撮像装置100は、図7において説明した製造工程のうちステップS101およびS102を省略した工程により製造することができる。
これ以外の撮像装置100の構成は本技術の第1の実施の形態において説明した撮像装置100の構成と同様であるため、説明を省略する。
以上説明したように、本技術の第2の実施の形態の撮像装置100は、1つの撮像モジュール10の側面を囲繞して保持する保持部20を配置することにより、撮像モジュール10を保護することができ、撮像装置100の強度を向上させることができる。
<3.カメラへの応用例>
本技術は、様々な製品に応用することができる。例えば、本技術は、上述の実施の形態において説明したカメラに搭載される撮像装置として実現されてもよい。
図9は、本技術が適用され得る装置の一例であるカメラの概略的な構成例を示すブロック図である。同図のカメラ1000は、レンズ1001と、撮像素子1002と、撮像制御部1003と、レンズ駆動部1004と、画像処理部1005と、操作入力部1006と、フレームメモリ1007と、表示部1008と、記録部1009とを備える。
レンズ1001は、カメラ1000の撮影レンズである。このレンズ1001は、被写体からの光を集光し、後述する撮像素子1002に入射させて被写体を結像させる。
撮像素子1002は、レンズ1001により集光された被写体からの光を撮像する半導体素子である。この撮像素子1002は、照射された光に応じたアナログの画像信号を生成し、デジタルの画像信号に変換して出力する。
撮像制御部1003は、撮像素子1002における撮像を制御するものである。この撮像制御部1003は、制御信号を生成して撮像素子1002に対して出力することにより、撮像素子1002の制御を行う。また、撮像制御部1003は、撮像素子1002から出力された画像信号に基づいてカメラ1000におけるオートフォーカスを行うことができる。ここでオートフォーカスとは、レンズ1001の焦点位置を検出して、自動的に調整するシステムである。このオートフォーカスとして、撮像素子1002に配置された位相差画素により像面位相差を検出して焦点位置を検出する方式(像面位相差オートフォーカス)を使用することができる。また、画像のコントラストが最も高くなる位置を焦点位置として検出する方式(コントラストオートフォーカス)を適用することもできる。撮像制御部1003は、検出した焦点位置に基づいてレンズ駆動部1004を介してレンズ1001の位置を調整し、オートフォーカスを行う。なお、撮像制御部1003は、例えば、ファームウェアを搭載したDSP(Digital Signal Processor)により構成することができる。
レンズ駆動部1004は、撮像制御部1003の制御に基づいて、レンズ1001を駆動するものである。このレンズ駆動部1004は、内蔵するモータを使用してレンズ1001の位置を変更することによりレンズ1001を駆動することができる。
画像処理部1005は、撮像素子1002により生成された画像信号を処理するものである。この処理には、例えば、画素毎の赤色、緑色および青色に対応する画像信号のうち不足する色の画像信号を生成するデモザイク、画像信号のノイズを除去するノイズリダクションおよび画像信号の符号化等が該当する。画像処理部1005は、例えば、ファームウェアを搭載したマイコンにより構成することができる。
操作入力部1006は、カメラ1000の使用者からの操作入力を受け付けるものである。この操作入力部1006には、例えば、押しボタンやタッチパネルを使用することができる。操作入力部1006により受け付けられた操作入力は、撮像制御部1003や画像処理部1005に伝達される。その後、操作入力に応じた処理、例えば、被写体の撮像等の処理が起動される。
フレームメモリ1007は、1画面分の画像信号であるフレームを記憶するメモリである。このフレームメモリ1007は、画像処理部1005により制御され、画像処理の過程におけるフレームの保持を行う。
表示部1008は、画像処理部1005により処理された画像を表示するものである。この表示部1008には、例えば、液晶パネルを使用することができる。
記録部1009は、画像処理部1005により処理された画像を記録するものである。この記録部1009には、例えば、メモリカードやハードディスクを使用することができる。
以上、本発明が適用され得るカメラについて説明した。本技術は以上において説明した構成のうち、レンズ1001、撮像素子1002およびレンズ駆動部1004に適用され得る。具体的には、図1において説明した撮像装置100は、レンズ1001、撮像素子1002およびレンズ駆動部1004に適用することができる。撮像装置100を適用することにより、衝撃等から撮像素子1002を保護することができる。
なお、ここでは、一例としてカメラについて説明したが、本発明に係る技術は、その他、例えば監視装置等に適用されてもよい。
最後に、上述した各実施の形態の説明は本技術の一例であり、本技術は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本技術に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
また、上述の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。この記録媒体として、例えば、CD(CompactDisc)、DVD(DigitalVersatileDisc)およびメモリカード等を用いることができる。
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
(1)筐体の上面から導入された入射光の撮像を行う撮像素子を備える撮像モジュールと、
前記上面に隣接する前記撮像モジュールの側面を囲繞して保持する保持部と
を具備する撮像装置。
(2)連結された複数の前記撮像モジュールを具備し、
前記保持部は、前記連結された複数の撮像モジュールの側面を囲繞して保持する
前記(1)に記載の撮像装置。
(3)前記複数の撮像モジュールは、光軸の調整後に連結される前記(2)に記載の撮像装置。
(4)筐体の上面から導入された入射光の撮像を行う撮像素子を備える撮像モジュールを前記上面に隣接する前記撮像モジュールの側面を囲繞して保持する保持部に取着する取着工程を具備する撮像装置の製造方法。
(5)複数の前記撮像モジュールを連結する連結工程をさらに具備し、
前記取着工程は、前記連結された複数の撮像モジュールの側面を囲繞して保持する保持部に前記連結された複数の撮像モジュールを取着する
前記(4)に記載の撮像装置の製造方法。
(6)複数の前記撮像モジュールの光軸を調整する光軸調整工程をさらに具備し、
前記連結工程は、前記光軸が調整された複数の撮像モジュールを連結する
前記(5)に記載の撮像装置の製造方法。
10 撮像モジュール
11 筐体
12 鏡胴
15、1001 レンズ
17、1002 撮像素子
20 保持部
21、22 脚片
31〜33 接着剤
100 撮像装置
200、1000 カメラ
201 筐体
1004 レンズ駆動部

Claims (6)

  1. 筐体の上面から導入された入射光の撮像を行う撮像素子を備える撮像モジュールと、
    前記上面に隣接する前記撮像モジュールの側面を囲繞して保持する保持部と
    を具備する撮像装置。
  2. 連結された複数の前記撮像モジュールを具備し、
    前記保持部は、前記連結された複数の撮像モジュールの側面を囲繞して保持する
    請求項1記載の撮像装置。
  3. 前記複数の撮像モジュールは、光軸の調整後に連結される請求項2記載の撮像装置。
  4. 筐体の上面から導入された入射光の撮像を行う撮像素子を備える撮像モジュールを前記上面に隣接する前記撮像モジュールの側面を囲繞して保持する保持部に取着する取着工程を具備する撮像装置の製造方法。
  5. 複数の前記撮像モジュールを連結する連結工程をさらに具備し、
    前記取着工程は、前記連結された複数の撮像モジュールの側面を囲繞して保持する保持部に前記連結された複数の撮像モジュールを取着する
    請求項4記載の撮像装置の製造方法。
  6. 複数の前記撮像モジュールの光軸を調整する光軸調整工程をさらに具備し、
    前記連結工程は、前記光軸が調整された複数の撮像モジュールを連結する
    請求項5記載の撮像装置の製造方法。
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