JP2015005828A - 撮像素子の位置調整機構 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で撮像素子ユニットと画像処理ユニットとの間の信号経路に発生するノイズを低減できる撮像素子の位置調整機構を提供する。
【解決手段】画像処理ユニット(３３)の中継基板(３１)よりも上側に配置されたプローブピンホルダ(２６)は、プローブピンが周縁近傍に配置された開口部を有する。撮像素子ユニット(３)を吸着させた真空チャック部(２２)を駆動部(７０)により上方から降下させて、プローブピンホルダ(２６)の開口部に真空チャック部(２２)の撮像素子ユニット(３)を吸着させた部分を没入させることによって、プローブピンの上端が撮像素子ユニット(３)の電極に接触して、撮像素子ユニット(３)の下側電極と画像処理ユニット(３３)の中継基板(３１)の電極とがプローブピンを介して電気的に接続される。
【選択図】図８

Description

この発明は、撮像素子の位置調整機構に関し、詳しくは、撮影レンズに対する撮像素子の位置や傾きを調整してカメラモジュールを組み立てるための撮像素子の位置調整機構に関する。

従来、撮像素子の位置調整機構としては、レンズ保持機構にレンズユニットを保持させると共に、撮像素子ユニット移動機構に撮像素子ユニットを保持させ、スライドステージで撮像素子ユニットをＺ軸方向に移動させながら、撮影レンズが結像したチャート像を撮像素子ユニット内の撮像素子で撮像し、撮像面上に設定された少なくとも５つの撮像位置の合焦座標値を取得するものがある(例えば、特開２０１０−２１９８５号公報(特許文献１)参照)。この撮像素子の位置調整機構は、撮像位置毎に得られた合焦座標値を３次元座標系に展開することにより得られる複数の評価点の相対位置から近似結像面を算出し、この近似結像面に撮像面が一致するように、第２スライドステージと２軸回転ステージで撮像素子ユニットの位置および傾きを調整する。

上記撮像素子の位置調整機構では、チャート像を撮像するために、撮像素子ユニットの各接点に接触する複数のプローブピンを備えた第２プローブユニットが取り付けられており、この第２プローブユニットは、撮像素子ユニット内の撮像素子と撮像ドライバとを電気的に接続する。

また、従来のカメラモジュール検査装置としては、複数のカメラモジュールをシール基板に配設したカメラモジュール集合体を用いて検査用チャートを撮像するものがある(例えば、特開２００９−１００２６０号公報(特許文献２)参照)。このカメラモジュール検査装置は、カメラモジュール集合体を検査用チャートの面と平行な方向に移動させて、カメラモジュールの撮像素子と電気的に接続されたシート基板の導体パターンにプローブ群を接続することによって、カメラモジュールを個々に分割することなく検査を行う。

また、従来のカメラモジュールとしては、ユーザーによって調節可能な焦点調節機構を備えたものがある(例えば、特表２００９−５１０５１９号(特許文献２)参照)。このカメラモジュールは、レンズアッセンブリが内部に実装されたスリーブをハウジング内に配置し、スリーブの回転による第１焦点調節機構およびスリーブに設けられた溝部とピンの組み合わせによる第２焦点調節機構によって、付勢部材により上方に付勢されたスリーブの撮像素子に対する正確な垂直方向を維持しつつ、レンズアッセンブリと撮像素子との距離を調整する。

特開２０１０−２１９８５号公報 特開２００９−１００２６０号公報 特表２００９−５１０５１９号公報

上記従来の撮像素子の位置調整機構は、撮像素子ユニットから画像処理ユニットを離して設置すると、撮像素子ユニットと画像処理ユニットとを接続するケーブルを介して信号が伝送する間に、周囲の電磁波等の影響によりノイズが発生することで画像の品質が低下して調整に悪影響があるため、例えばケーブル長は３０ｃｍ程度以下にする必要がある。この撮像素子ユニットと画像処理ユニットとの距離は短いほど良い。このように、ノイズ対策として撮像素子ユニットと画像処理ユニットとを直近に配置しようとすると、吸着パッドの設計や、撮像素子ユニットの搬送系の設計が困難になるという問題がある。

また、上記従来のカメラモジュール検査装置は、シール基板に配設した複数のカメラモジュールの夫々について良否判定を行うものであって、カメラモジュールのレンズユニットに対する撮像素子の位置や傾きの調整を行うことはできない。

また、上記従来のカメラモジュールは、レンズアッセンブリと撮像素子との距離を調整可能にしているが、レンズユニットに対する撮像素子の位置や傾きの調整を行うことはできない。

そこで、この発明の課題は、レンズユニットに対する撮像素子ユニットの位置や傾きの調整を行う撮像素子の位置調整機構において、簡単な構成で撮像素子ユニットと画像処理ユニットとの間の信号経路に発生するノイズを低減できる撮像素子の位置調整機構を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の撮像素子の位置調整機構は、
撮像素子ユニットを吸着するための真空チャック部と、
上記真空チャック部を上下させる駆動部と、
上記撮像素子ユニットからの信号を変換して出力する画像処理ユニットと、
上記画像処理ユニットよりも上側に配置され、上記画像処理ユニットの電極に電気的に接続させたプローブピンを保持するプローブピンホルダと、
上記画像処理ユニットから出力された信号に基づいて、上記撮像素子ユニットの撮像面に被写体像を結像するレンズユニットに対する上記撮像素子ユニットの位置または傾きの少なくとも一方を調整する調整部と
を備え、
上記プローブピンホルダは、上記プローブピンが周縁近傍に配列された開口部を有し、
上記撮像素子ユニットを吸着させた上記真空チャック部を上記駆動部により上方から降下させて、上記真空チャック部の上記撮像素子ユニットを吸着させた部分を上記プローブピンホルダの上記開口部に没入させることによって、上記プローブピンの上端が上記撮像素子ユニットの裏面電極に接触して、上記撮像素子ユニットの裏面電極と上記画像処理ユニットの電極とが上記プローブピンを介して電気的に接続されることを特徴とする。

また、一実施形態の撮像素子の位置調整機構では、
上記真空チャック部は、略水平方向に延びる片持ち構造のアーム部と、上記アーム部の先端側に上記撮像素子ユニットを吸着により保持する撮像素子ユニット保持部とを有し、
上記プローブピンホルダの上記開口部は、水平方向の一方が切り欠かれたコの字状をしており、
上記プローブピンホルダの上記コの字状の開口部に上記真空チャック部の先端側が没入し、かつ、上記真空チャック部の上記アーム部が上記コの字状の開口部の切り欠き部分から水平方向に延在する状態で、上記真空チャック部の上記撮像素子ユニット保持部は、上下方向において上記画像処理ユニットと上記撮像素子ユニットとの間に配置されている。

また、一実施形態の撮像素子の位置調整機構では、
上記レンズユニットと上記撮像素子ユニットとの間に塗布される紫外線硬化樹脂に紫外線を照射するための紫外線照射装置を備え、
上記紫外線照射装置は、平面視が矩形状の上記撮像素子ユニットに対して対角線の延長線上に外側から上記撮像素子ユニットに向かって紫外線を照射するように配置された少なくとも４つの紫外線照射部を有する。

以上より明らかなように、この発明によれば、レンズユニットに対する撮像素子ユニットの位置や傾きの調整を行う撮像素子の位置調整機構において、撮像素子ユニットを吸着させた真空チャック部を駆動部により上方から降下させて、プローブピンホルダの開口部に真空チャック部の撮像素子ユニットを吸着させた部分を没入させることによって、簡単な構成で撮像素子ユニットと画像処理ユニットとの間の信号経路に発生するノイズを低減できる撮像素子の位置調整機構を実現することができる。

図１はこの発明の第１実施形態の撮像素子の位置調整機構の要部の斜視図である。 図２は上記撮像素子の位置調整機構のレンズユニット保持機構の要部の分解斜視図である。 図３は上記撮像素子の位置調整機構の撮像素子ユニットと真空チャック部と駆動部および画像処理ユニットを含む要部を示す斜視図である。 図４は上記撮像素子の位置調整機構の図３に示す構成部を制御する制御ブロック図である。 図５は上記調整ステージ上に配置された画像処理ユニットとプローブピンホルダなどの分解斜視図である。 図６は上記プローブピンホルダの斜視図である。 図７は上記取付部上に配置されたプローブピンホルダと真空チャック部の平面図である。 図８は調整ステージ上に配置されたプローブピンホルダの開口部に真空チャック部が挿入された状態を図３に示すＡ−Ａ線から見た縦断面図である。 図９は上記調整ステージ上に配置されたプローブピンホルダの開口部に真空チャック部が挿入されていない状態を図３に示すＡ−Ａ線から見た縦断面図である。 図１０はこの発明の第２実施形態の撮像素子の位置調整機構において、ロボットハンドで挟まれた撮像素子ユニットをプローブピンホルダ直上に移送した状態を示す斜視図である。 図１１は図１０に続いて真空チャック部を上昇させて撮像素子ユニットを吸着した状態を示す斜視図である。 図１２は図１１に続いてロボットハンドのハンド先を開いて撮像素子ユニットを離した状態を示す斜視図である。 図１３は図１２に続いて真空チャック部を下げて撮像素子ユニットの裏面電極パッドとプローブピンを電気的に接触させた状態を示す斜視図である。

以下、この発明の撮像素子の位置調整機構を図示の実施の形態により詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１はこの発明の第１実施形態の撮像素子の位置調整機構の要部の斜視図を示し、図２は上記撮像素子の位置調整機構のレンズユニット保持機構の要部の分解斜視図を示している。なお、この第１実施形態の撮像素子の位置調整機構は、スマートホンやデジタルカメラなどに用いられるカメラモジュールの撮像素子の位置調整を行う。

この第１実施形態の撮像素子の位置調整機構は、図１に示すように、測定チャート１と、レンズユニット２を保持するレンズユニット保持部の一例としてのレンズ保持機構１１を有するレンズ位置決め治具１０と、撮像素子ユニット３により撮像されたチャート像に基づいて、撮像素子のＺ軸回りの傾きおよびそのＺ軸に直交するＸ軸,Ｙ軸回りの傾きを調整する調整部の一例としての移動機構２０を備えている。

上記レンズユニット２は、測定チャート１に直交するＺ軸上に配置されている。この測定チャート１は、チャート照明用の光源(反射型または透過型)を有する。また、上記撮像素子ユニット３(センサ基板)は、レンズユニット２によって結像されるチャート像を撮像するようにＺ軸上に配置された撮像素子が搭載されている。

上記レンズユニット２は、ユニット本体内に組み込まれた撮影レンズ(図示せず)と、その撮影レンズを光軸方向に沿って移動させるＶＣＭ(Voice Coil Moto:ボイス・コイル・モータ)とを有する。上記撮影レンズは、例えば３〜５枚のプラスチックレンズまたはガラスレンズで主に構成されている。

図２に示すように、レンズ位置決め治具１０のレンズ保持機構１１は、レンズユニット２を吸着する吸着パッド１２と、その吸着パッド１２を位置決めする位置決めピン１３,１３,１３,１４を有する。上記レンズ保持機構１１は、レンズユニット２の天面を基準面として吸着すると共に、位置決めピン１３,１３,１３,１４を使用して、４辺方向からレンズユニット２を挟みこんで固定を行う。

また、上記撮像素子ユニット３は、基板(図示せず)と、その基板上に搭載された撮像素子とを有する。上記撮像素子ユニット３の基板裏面に、外周縁に沿って設けられた裏面電極パッドがコの字状に配列されている。

また、上記移動機構２０は、図１に示すように、撮像素子ユニット３吸着する真空チャック部２２の下部に配置されており、Ｚ軸方向の移動と、Ｚ軸に直交するＸ軸方向の移動と、Ｚ軸かつＸ軸に直交するＹ軸方向の移動と、Ｚ軸回りの回転と、Ｘ軸回りの回転と、Ｙ軸回りの回転を行う機能を備えた６軸ステージである。

また、上記撮像素子の位置調整機構は、レンズユニット２や移動機構２０を制御する制御装置３０と、レンズユニット２に撮像素子ユニット３を固定するための接着剤を塗布する接着剤塗布装置４０と、接着剤を固めるための紫外線を照射するＵＶ(紫外線)照射装置５０とを備えている。

上記制御装置３０は、撮像素子ユニット３により撮像されたチャート像に基づいて、レンズユニット２により結像されたチャート像の結像面に対する撮像素子の撮像面のＸ軸,Ｙ軸,Ｚ軸回りの傾きを算出する。なお、制御装置３０には、ＰＬＣ(Programmable Logic Controller；プログラマブルロジックコントローラ)を用いている。

上記構成の撮像素子の位置調整機構は、例えば除振台等の上に配置される。

図１において、レンズユニット２を吸着する吸着パッド１２の上面を基準面とし、その基準面から測定チャート１までの距離Ｌを６００ｍｍとしている。

上記レンズ保持機構１１の吸着パッド１２および真空チャック部２２の撮像素子ユニット保持部の一例としての吸着パッド２１(図７に示す)に真空ポンプ６０を接続している。この真空ポンプ６０の吸引力によって、レンズ保持機構１１の吸着パッド１２にレンズユニット２が吸着して位置決めされると共に、移動機構２０の吸着パッド２１に撮像素子ユニット３が吸着して位置決めされる。

図３は上記撮像素子の位置調整機構の撮像素子ユニット３と真空チャック部２２と駆動部７０および画像処理ユニット３３を含む要部を示す斜視図である。

図３に示すように、調整ステージ２３上に取付部２４を介してプローブピンホルダ２６が取り付けられている。図３では、プローブピンホルダ２６の開口部２７a,２８a(図５,図６に示す)に真空チャック部２２の先端側が没入した状態を示している。この真空チャック部２２は、電動シリンダ７１を有する駆動部７０により上下方向に移動する(図３の状態が調整ステージ２３に対して最下点)。

また、取付部２４上に、平面視が矩形状の撮像素子ユニット３に対して対角線の延長線上に外側から撮像素子ユニット３に向かって紫外線を照射するように４つのＵＶ照射部５２を配置している。さらに、取付部２４上に中継基板３１の一部が取り付けられている。この中継基板３１にキャプチャーボード３２が接続されている。上記中継基板３１とキャプチャーボード３２で画像処理ユニット３３を構成している。

図４は上記撮像素子の位置調整機構の図３に示す構成部を制御する制御ブロック図を示している。

図４に示すように、制御装置３０は、真空チャック部２２の吸着パッド２１により撮像素子ユニット３を吸着するか否かを制御する真空用電磁弁３４と、図３に示す駆動部７０の電動シリンダ７１を駆動するシリンダ用ドライバ３５と、ＵＶ照射装置５０とを制御する。

また、画像処理ＰＣ(Personal Computer：パーソナルコンピュータ)３６は、画像処理ユニット３３からの画像信号を処理する。なお、画像処理ＰＣ３６は、パーソナルコンピュータに限らず、マイクロコンピュータと入出力回路などからなるものでよい。

ＵＶ照射装置５０は、レンズユニット２と撮像素子ユニット３を固定する際にレンズユニット２の４隅から紫外線を照射することで、レンズユニット２と撮像素子ユニット３の間に塗布されたＵＶ硬化接着剤を硬化させて、レンズユニット２と撮像素子ユニット３とを固定する。

また、電動シリンダ７１(図３に示す)は、真空チャック部２２をプローブピン２９に対してＺ軸方向に上下動させるためのアクチュエータであり、制御装置３０からの指令により、シリンダ用ドライバ３５を作動させることで、電動シリンダ７１を上下動させる。

真空チャック部２２は、真空源である真空ポンプ６０(図１に示す)からの吸入力を使用して、真空チャック部２２に撮像素子ユニット３を保持するものである。この真空チャック部２２の吸入力は、制御装置３０からの指令により真空用電磁弁３４をオンオフすることによりコントロールされる。

図５は上記調整ステージ２３上に配置された画像処理ユニット３３とプローブピンホルダ２６等の分解斜視図である。

図５に示すように、調整ステージ２３上に固定された取付部２４の凹部２４aに中継基板３１の接続部３１aを嵌め込んで、中継基板３１を略水平に配置している。この中継基板３１の接続部３１a上面にコの字状に配列された電極パッド８０を形成している。また、中継基板３１の接続部３１aと反対の側の下面に設けられたコネクタ８１を介して、中継基板３１とキャプチャーボード３２とを接続している。上記中継基板３１の電極パッド８０は、中継基板３１に形成された信号パターン(図示せず)とコネクタ８１を介してキャプチャーボード３２の信号接続部に電気的に接続されている。ここで、電極パッド８０を設けた中継基板３１を介することで、電極パッドを持たない標準のキャプチャーボード３２を使用できる。

そして、中継基板３１の接続部３１a上に、プローブピンホルダ２６が取り付けられている。このプローブピンホルダ２６は、コの字状に開口する開口部２７a,２８aを有し、その開口部２７a,２８aの周縁近傍にプローブピン２９をコの字状に配置している。

撮像素子ユニット３(図３に示す)と画像処理ユニット３３(図３に示す)とを電気的に接続する場合は、プローブピンホルダ２６のコの字状の開口部２７a,２８aに真空チャック部２２が没入して、真空チャック部２２に保持された撮像素子ユニット３の裏面電極パッドにプローブピン２９の上端が接触する。図６において、２７は基部、２８は基部２７上に固定された凸部２８である。この基部２７と凸部２８に水平方向の一方に切り欠かれたコの字状の開口部２７a,２８aを形成している。

図５に示すように、プローブピン２９は、撮像素子ユニット３の裏面電極パッドに押し当てて使用するが、片端(または両端)にバネ性を有し、電極パッドに押し当てても座屈しない構造となっている。プローブピン２９は、プローブピンホルダ２６に組み込まれており、プローブピン２９の下端が中継基板３１に設けられた電極パッド８０に接触する。

図７は上記調整ステージ２３上に配置されたプローブピンホルダ２６と真空チャック部２２の平面図を示している。

図７に示すように、真空チャック部２２は、略水平方向に延びる片持ち構造のアーム部２２aと、アーム部２２aの先端側に撮像素子ユニット３を吸着により保持する吸着パッド２１とを有する。上記プローブピンホルダ２６の開口部２７a,２８a(図６に示す)に、アーム部２２aの先端側が没入する。

図８は取付部２４上に配置されたプローブピンホルダ２６の開口部２７a,２８a(図６に示す)に真空チャック部２２が挿入された状態を図３に示すＡ−Ａ線から見た縦断面図を示し、図９は調整ステージ２３上に配置されたプローブピンホルダ２６の開口部２７a,２８aに真空チャック部２２が挿入されていない状態を図３に示すＡ−Ａ線から見た縦断面図を示している。

図８に示すように、プローブピンホルダ２６のコの字状の開口部２７a,２８a(図７参照)に真空チャック部２２のアーム部２２a先端側(吸着パッド２１を含む)が没入し、かつ、真空チャック部２２のアーム部２２aがコの字状の開口部２７a,２８aの切り欠かれた部分から水平方向(図８では右横方向)に延在する。このような状態で、真空チャック部２２の吸着パッド２１は、上下方向において画像処理ユニット３３と撮像素子ユニット３との間に配置されている。

このように、撮像素子ユニット３と画像処理ユニット３３(中継基板３１,キャプチャーボード３２)は、プローブピン２９のみを介して接続され、撮像素子ユニット３と画像処理ユニット３３との距離が短く、伝送中のノイズの影響を受けにくい。例えば、伝送経路がノイズの影響を受けにくくするには、伝送経路の長さを３０ｃｍ程度以下にする。

また、図９に示すように、真空チャック部２２は鉛直方向にレール７２で案内される。この真空チャック部２２は片持ち構造であるため、画像処理ユニット３３と撮像素子ユニット３との間に水平方向に延在し、画像処理ユニット３３の基板への加工が不要となり、コストを低減できる。

上記撮像素子の位置調整機構では、撮像素子ユニット３を真空チャック部２２に保持した後、撮像素子ユニット３をＺ軸方向に移動させながら、レンズユニット２の撮影レンズにより結像したチャート像を撮像素子ユニット３で撮像して、画像処理ＰＣ３６により撮像面上に設定された評価領域を用いてチャート像の各チャートパターンの合焦評価値を取得する。この評価領域毎に得られた各チャートパターンの合焦評価値を３次元座標系に展開することにより近似結像面を算出して、この近似結像面に撮像面が一致するように、調整部である移動機構２０によって撮像素子ユニット３の傾きを調整する。

また、図１に示す移動機構２０において、撮像素子ユニット３のＸ軸の回りおよびＹ軸の回りの回転系は、自動２軸ゴニオステージで、２つのモータの回転により撮像面の中心を回転中心にして、撮像素子ユニット３をＸ軸の回りのθ_Ｘ方向と、Ｚ軸およびＸ軸に直交するＹ軸の回りのθ_Ｙ方向で撮像素子ユニット３を傾ける。これにより、撮像素子ユニット３を各方向に傾けたときに、撮像面の中心とＺ軸との位置関係がずれないようにしている。

上記構成の撮像素子の位置調整機構によれば、撮像素子ユニット３を吸着させた真空チャック部２２を駆動部７０により上方から降下させて、プローブピンホルダ２６の開口部２７a,２８aに真空チャック部２２の撮像素子ユニット３を吸着させた部分を没入させると、プローブピン２９の上端が撮像素子ユニット３の裏面電極パッドに接触して、撮像素子ユニット３の裏面電極パッドと画像処理ユニット３３の電極パッド８０とがプローブピン２９を介して電気的に接続される。これにより、画像処理ユニット３３を撮像素子ユニット３のすぐ下側に配置することが可能になり、撮像素子ユニット３と画像処理ユニット３３との間の信号経路を短くできる。したがって、簡単な構成で撮像素子ユニット３と画像処理ユニット３３との間の信号経路に発生するノイズを低減できる。

また、上記プローブピンホルダ２６の開口部２７a,２８aに真空チャック部２２の先端側を没入させて、真空チャック部２２のアーム部２２aがコの字状の開口部２７a,２８aの切り欠き部分から水平方向に延在する状態で、真空チャック部２２の先端側の撮像素子ユニット保持部２１を、上下方向において画像処理ユニット３３と撮像素子ユニット３との間に配置することによって、画像処理ユニット３３と撮像素子ユニット３との距離を短くすることができ、撮像素子ユニット３と画像処理ユニット３３との間の信号経路をより短くできる。

また、平面視が矩形状の撮像素子ユニット３に対して対角線の延長線上に配置された紫外線照射装置の４つの紫外線照射部５２は、外側から上記撮像素子ユニット３に向かって紫外線を照射することによって、レンズユニット２と撮像素子ユニット３との間に塗布される紫外線硬化樹脂を硬化させるので、撮像素子の位置調整直後に紫外線を照射することができ、作業時間を短縮することが可能になる。このとき、平面視が矩形状の撮像素子ユニット３に対して対角線上に４つの紫外線照射部５２を配置することで、照度ムラを小さくして紫外線硬化樹脂の硬化を均等にできると共に、真空チャック形状の小型化が可能になり、真空チャック部２２を高速に駆動できる。

〔第２実施形態〕
次に、この発明の第２実施形態の撮像素子の位置調整機構において、撮像素子ユニット３を真空チャック部２２に移送して保持させる例について説明する。この第２実施形態の撮像素子の位置調整機構は、ロボットハンド１００を除いて第１実施形態の撮像素子の位置調整機構と同一の構成をしている。

図１０はロボットハンド１００で挟まれた撮像素子ユニット３をプローブピンホルダ２６直上に移送した状態を示し、図１１は図１０に続いて真空チャック部２２を上昇させて撮像素子ユニット３を吸着した状態を示し、図１２は図１１に続いてロボットハンド１００のハンド先を開いて撮像素子ユニット３を離した状態を示し、図１３は図１２に続いて真空チャック部２２を下げて撮像素子ユニット３の裏面電極パッドとプローブピン２９を電気的に接触させた状態を示している。図１０〜図１３において、同一構成部には、同一参照番号を付している。

なお、図１０〜図１３に示すロボットハンド１００は、ハンド基部１０１と、そのハンド基部１０１の下方に開閉自在に取り付けられたハンド先１０２,１０３を有する。また、図１０〜図１３に示すＵＶ照射部５２の取付構造は、図３に示すＵＶ照射部５２の取付構造と異なるが、撮像素子ユニット３に対して対角線の延長線上に外側から上記撮像素子ユニットに向かって紫外線を照射するように配置されている点において基本的な構成は変わらない。

次に、図１０〜図１３に従って、撮像素子ユニット３とプローブピン２９をコンタクトさせる方法を説明する。

(1) 図１０に示すように、ロボットハンド１００のハンド先１０２,１０３で撮像素子ユニット３の側面を挟み、撮像素子ユニット３をプローブピンホルダ２６のプローブピン２９直上に移送する。このとき、プローブピン２９と撮像素子ユニット３の裏面電極パッドの位置をマシンビジョン(図示せず)による位置合わせを行うことで、撮像素子ユニット３をプローブピン２９直上に高精度に移送させることができる。

(2) 次に、図１１に示すように、電動シリンダ７１(図３に示す)により矢印方向に上昇した真空チャック部２２は、撮像素子ユニット３裏面を吸引する。

(3) 次に、図１２に示すように、ロボットハンド１００のハンド先１０２,１０３を矢印方向に開放して、ロボットハンド１００から撮像素子ユニット３を離す。

(4) 次に、図１３に示すように、真空チャック部２２を電動シリンダ７１(図３に示す)により矢印方向に下降させて、撮像素子ユニット３の裏面電極パッドとプローブピン２９とを接触させる。

こうして、撮像素子ユニット３を真空チャック部２２に保持した後、撮像素子ユニット３をＺ軸方向に移動させながら、レンズユニット２の撮影レンズにより結像したチャート像を撮像素子ユニット３で撮像して、画像処理ＰＣ３６により撮像面上に設定された評価領域を用いてチャート像の各チャートパターンの合焦評価値を取得する。この評価領域毎に得られた各チャートパターンの合焦評価値を３次元座標系に展開することにより近似結像面を算出して、この近似結像面に撮像面が一致するように、調整部である移動機構２０によって撮像素子ユニット３の傾きを調整する。

そして、上記撮像素子ユニット３の傾き調整前に、撮像素子ユニット３の撮像素子が搭載された基板上の予め定められた領域にＵＶ＋熱併用型の接着剤を塗布して、撮像素子ユニット３の傾き調整をした後に、ＵＶ照射装置５０から光ファイバー５１を介して紫外線を照射する。これによって、レンズユニット２と撮像素子ユニット３との相対位置関係が保持できるように接着剤を仮硬化させ、その後、高温炉にて接着剤を本硬化させる。なお、この実施の形態では、ＵＶ＋熱併用型の接着剤を用いたが、これに限らず、瞬間接着剤、熱硬化接着剤、自然硬化接着剤等を利用してもよい。

この実施形態では、撮像素子ユニット３の角度調整後に、レンズユニット２と撮像素子ユニット３との間のギャップに接着剤を充填するのでなく、撮像素子ユニット３の角度調整前に予め塗布しておく。

上記第２実施形態の撮像素子の位置調整機構においても、第１実施形態の撮像素子の位置調整機構と同様の作用効果を有する。

〔第３実施形態〕
次に、この発明の第３実施形態の撮像素子の位置調整機構は、プローブピンホルダおよび真空チャック部を除いて第１実施形態の撮像素子の位置調整機構と同様の構成をしている。

この第３実施形態の撮像素子の位置調整機構は、図示しないが、プローブピンホルダの開口部が水平方向の一方に切り欠きを有しない貫通穴である点と、そのようなプローブピンホルダの開口部に真空チャック部の先端側が没入する点で第１実施形態の撮像素子の位置調整機構と異なる。

上記第３実施形態の撮像素子の位置調整機構においても、第１実施形態の撮像素子の位置調整機構と同様の作用効果を有する。

上記第１〜第３実施形態では、Ｚ軸方向の移動と、Ｚ軸に直交するＸ軸方向の移動と、Ｚ軸かつＸ軸に直交するＹ軸方向の移動と、Ｚ軸回りの回転と、Ｘ軸回りの回転と、Ｙ軸回りの回転を行う機能を備えた６軸ステージを移動機構２０として用いたが、撮像ユニット保持部により保持される撮像素子の撮像素子のＺ軸回りの傾きが許容範囲内になるように撮像ユニット保持部により撮像ユニットを保持できる場合、移動機構は、Ｚ軸回りの回転を行う機能を備えなくてもよい。

この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。

この発明の撮像素子の位置調整機構は、
撮像素子ユニット３を吸着するための真空チャック部２２と、
上記真空チャック部２２を上下させる駆動部７０と、
上記撮像素子ユニット３からの信号を変換して出力する画像処理ユニット３３と、
上記画像処理ユニット３３よりも上側に配置され、上記画像処理ユニット３３の電極に電気的に接続させたプローブピン２９を保持するプローブピンホルダ２６と、
上記画像処理ユニット３３から出力された信号に基づいて、上記撮像素子ユニット３の撮像面に被写体像を結像するレンズユニット２に対する上記撮像素子ユニット３の位置または傾きの少なくとも一方を調整する調整部と
を備え、
上記プローブピンホルダ２６は、上記プローブピン２９が周縁近傍に配列された開口部２７a,２８aを有し、
上記撮像素子ユニット３を吸着させた上記真空チャック部２２を上記駆動部７０により上方から降下させて、上記真空チャック部２２の上記撮像素子ユニット３を吸着させた部分を上記プローブピンホルダ２６の上記開口部２７a,２８aに没入させることによって、上記プローブピン２９の上端が上記撮像素子ユニット３の裏面電極に接触して、上記撮像素子ユニット３の裏面電極と上記画像処理ユニット３３の電極とが上記プローブピン２９を介して電気的に接続されることを特徴とする。

上記構成によれば、撮像素子ユニット３を吸着させた真空チャック部２２を駆動部７０により上方から降下させて、プローブピンホルダ２６の開口部２７a,２８aに真空チャック部２２の撮像素子ユニット３を吸着させた部分を没入させると、プローブピン２９の上端が撮像素子ユニット３の裏面電極に接触して、撮像素子ユニット３の裏面電極と画像処理ユニット３３の電極とがプローブピン２９を介して電気的に接続される。これにより、画像処理ユニット３３を撮像素子ユニット３のすぐ下側に配置することが可能になり、撮像素子ユニット３と画像処理ユニット３３との間の信号経路を短くできる。したがって、簡単な構成で撮像素子ユニット３と画像処理ユニット３３との間の信号経路に発生するノイズを低減できる。

また、一実施形態の撮像素子の位置調整機構では、
上記真空チャック部２２は、略水平方向に延びる片持ち構造のアーム部と、上記アーム部の先端側に上記撮像素子ユニット３を吸着により保持する撮像素子ユニット保持部２１とを有し、
上記プローブピンホルダ２６の上記開口部２７a,２８aは、水平方向の一方が切り欠かれたコの字状をしており、
上記プローブピンホルダ２６の上記コの字状の開口部２７a,２８aに上記真空チャック部２２の先端側が没入し、かつ、上記真空チャック部２２の上記アーム部が上記コの字状の開口部２７a,２８aの切り欠き部分から水平方向に延在する状態で、上記真空チャック部２２の上記撮像素子ユニット保持部２１は、上下方向において上記画像処理ユニット３３と上記撮像素子ユニット３との間に配置されている。

上記実施形態によれば、プローブピンホルダ２６の開口部２７a,２８aに真空チャック部２２の先端側を没入させて、真空チャック部２２のアーム部がコの字状の開口部２７a,２８aの切り欠き部分から水平方向に延在する状態で、真空チャック部２２の先端側の撮像素子ユニット保持部２１を、上下方向において画像処理ユニット３３と撮像素子ユニット３との間に配置することによって、画像処理ユニット３３と撮像素子ユニット３との距離を短くすることができ、撮像素子ユニット３と画像処理ユニット３３との間の信号経路をより短くできる。

また、一実施形態の撮像素子の位置調整機構では、
上記レンズユニット２と上記撮像素子ユニット３との間に塗布される紫外線硬化樹脂に紫外線を照射するための紫外線照射装置５０を備え、
上記紫外線照射装置５０は、平面視が矩形状の上記撮像素子ユニット３に対して対角線の延長線上に外側から上記撮像素子ユニット３に向かって紫外線を照射するように配置された少なくとも４つの紫外線照射部を有する。

上記実施形態によれば、平面視が矩形状の撮像素子ユニット３に対して対角線の延長線上に配置された紫外線照射装置５０の少なくとも４つの紫外線照射部は、外側から上記撮像素子ユニット３の中心側に向かって紫外線を照射することによって、レンズユニット２と撮像素子ユニット３との間に塗布される紫外線硬化樹脂を硬化させるので、撮像素子の位置調整直後に紫外線を照射することができ、作業時間を短縮することが可能になる。このとき、平面視が矩形状の撮像素子ユニット３に対して対角線上に４つの紫外線照射部を配置することで、照度ムラを小さくして紫外線硬化樹脂の硬化を均等にできると共に、真空チャック形状の小型化が可能になり、真空チャック部２２を高速に駆動できる。

１…測定チャート
２…レンズユニット
３…撮像素子ユニット
１０…レンズ位置決め治具
１１…レンズ保持機構
１２,２１…吸着パッド
１３,１４…位置決めピン
２０…移動機構
２１…吸着パッド
２２…真空チャック部
２２a…アーム部
２３…調整ステージ
２４…取付部
２６…プローブピンホルダ
２７…基部
２７a…開口部
２８…凸部
２８a…開口部
２９…プローブピン
３０…制御装置
３１…中継基板
３２…キャプチャーボード
３３…画像処理ユニット
３４…真空用電磁弁
３５…シリンダ用ドライバ
３６…画像処理ＰＣ
４０…接着剤塗布装置
５０…ＵＶ照射装置
５１…光ファイバー
５２…ＵＶ照射部
６０…真空ポンプ
７０…駆動部
７１…電動シリンダ
７２…レール
８０…電極パッド
８１…コネクタ
１００…ロボットハンド
１０１…ハンド基部
１０２,１０３…ハンド先

Claims (3)

1. 撮像素子ユニットを吸着するための真空チャック部と、
   上記真空チャック部を上下させる駆動部と、
   上記撮像素子ユニットからの信号を変換して出力する画像処理ユニットと、
   上記画像処理ユニットよりも上側に配置され、上記画像処理ユニットの電極に電気的に接続させたプローブピンを保持するプローブピンホルダと、
   上記画像処理ユニットから出力された信号に基づいて、上記撮像素子ユニットの撮像面に被写体像を結像するレンズユニットに対する上記撮像素子ユニットの位置または傾きの少なくとも一方を調整する調整部と
   を備え、
   上記プローブピンホルダは、上記プローブピンが周縁近傍に配列された開口部を有し、
   上記撮像素子ユニットを吸着させた上記真空チャック部を上記駆動部により上方から降下させて、上記真空チャック部の上記撮像素子ユニットを吸着させた部分を上記プローブピンホルダの上記開口部に没入させることによって、上記プローブピンの上端が上記撮像素子ユニットの裏面電極に接触して、上記撮像素子ユニットの裏面電極と上記画像処理ユニットの電極とが上記プローブピンを介して電気的に接続されることを特徴とする撮像素子の位置調整機構。
2. 請求項１に記載の撮像素子の位置調整機構において、
   上記真空チャック部は、略水平方向に延びる片持ち構造のアーム部と、上記アーム部の先端側に上記撮像素子ユニットを吸着により保持する撮像素子ユニット保持部とを有し、
   上記プローブピンホルダの上記開口部は、水平方向の一方が切り欠かれたコの字状をしており、
   上記プローブピンホルダの上記コの字状の開口部に上記真空チャック部の先端側が没入し、かつ、上記真空チャック部の上記アーム部が上記コの字状の開口部の切り欠き部分から水平方向に延在する状態で、上記真空チャック部の上記撮像素子ユニット保持部は、上下方向において上記画像処理ユニットと上記撮像素子ユニットとの間に配置されていることを特徴とする撮像素子の位置調整機構。
3. 請求項１または２に記載の撮像素子の位置調整機構において、
   上記レンズユニットと上記撮像素子ユニットとの間に塗布される紫外線硬化樹脂に紫外線を照射するための紫外線照射装置を備え、
   上記紫外線照射装置は、平面視が矩形状の上記撮像素子ユニットに対して対角線の延長線上に外側から上記撮像素子ユニットに向かって紫外線を照射するように配置された少なくとも４つの紫外線照射部を有することを特徴とする撮像素子の位置調整機構。

Images