(57)【要約】【課題】片ボケの発生を抑え、良好な撮影画像の得られる撮像装置の製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも２つの有効光学面に指標の形成されたレンズ群と、レンズ群を保持する鏡枠と、レンズ群により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、を有する撮像装置の製造方法において、鏡枠にレンズ群を指標に基づいて組み込む工程と、撮像素子の有効画素領域の中心位置の垂線とレンズ群に形成された一方の指標に基づき該指標の形成された有効光学面の光軸位置とを整合させる工程と、垂線とレンズ群に形成された他方の指標に基づき該指標の形成された有効光学面の光軸位置とを整合させる工程と、を有する撮像装置の製造方法とする。【選択図】図２
2011248043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの有効光学面に指標の形成されたレンズ群と、
前記レンズ群を保持する鏡枠と、
前記レンズ群により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、を有する撮像装置の製造方法において、
前記鏡枠に前記レンズ群を前記指標に基づいて組み込む工程と、
前記撮像素子の有効画素領域の中心位置の垂線と前記レンズ群に形成された一方の指標に基づき該指標の形成された有効光学面の光軸位置とを整合させる工程と、
前記垂線と前記レンズ群に形成された他方の指標に基づき該指標の形成された有効光学面の光軸位置とを整合させる工程と、を有することを特徴とする撮像装置の製造方法。
【請求項２】
前記指標が有効光学面の光軸上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項３】
前記指標は、前記レンズ群の最も物体側の面と最も像側の面に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の撮像装置の製造方法により製造されたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ群と該レンズ群により形成された被写体像を光電変換する撮像素子とを有する撮像装置の製造方法及び、該製造方法で製造された撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光学素子の有効光学面内に、位置決めのための指標として微少な凸部や凹部を形成し、鏡枠に組み込む際に該指標を利用して光学素子の位置決めを行う方法が知られている。
【０００３】
更に、光学素子に形成された指標と、撮像素子の画素パターンを基準にして、撮像素子と光学素子の位置合わせを行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２６８０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、撮像素子と鏡枠に組み込まれたレンズ群を結合して撮像装置を製造する場合、単に撮像素子の有効画素領域の中心位置と指標の形成されたレンズ中心とを、光軸方向からみて合致させただけではレンズ群と撮像素子面の位置関係が決められたとは言えない。
【０００６】
図７は、従来の光学素子に形成された指標と撮像素子の画素パターンを基準にした位置合わせを示す概略模式図である。
【０００７】
同図に示すレンズ群は第１レンズＬ１〜第４レンズＬ４の４枚構成であり、Ｆは赤外光カットフィルタである。第１レンズＬ１〜第４レンズＬ４は、鏡枠５５に組み込む際に、第１レンズＬ１の光軸上に形成された指標Ｓ１及び第４レンズＬ４の光軸上に形成された指標Ｓ４を用いて、光軸あわせが行われたものである。また、５１は有効画素領域５１ａを有する撮像素子であり、支持基板５２ａに実装されている。
【０００８】
鏡枠５５に組み込まれ、光軸合わせのなされたレンズ群を、図７に示すように、顕微鏡Ｋを用いて撮像素子５１の有効画素領域５１ａの中心位置の垂線Ｃと指標Ｓ１とが合致するように調整した場合、以下のような問題がある。
【０００９】
例えば鏡枠５５の基板５２ａと当接する取り付け面５５ｔ１と５５ｔ２の高さ寸法に誤差があった場合、図示の如く、実線で示すレンズ群の光軸Ｏが、一点鎖線で示す有効画素領域５１ａの中心位置の垂線Ｃに対し、寸法誤差に対応して傾いた状態（図示は角度θだけチルトした状態）となる。
【００１０】
すなわち、レンズ群の性能を最大に生かすには、有効画素領域の中心位置とレンズ群の光軸との水平方向のズレ（シフト）だけでなく、有効画素領域面の垂線に対する光軸の倒れ（チルト）も調整し、合致させる必要がある。特に、撮像素子を載置した部材とレンズ群の組み込まれた鏡枠とを結合して撮像装置を製造する場合、取り付け面の部品誤差等により、チルトの発生が避けられず、撮影画像の片ボケが問題となる。
【００１１】
しかし、上記特許文献１に記載されている光学装置の製造方法では、水平方向の位置決めのみで、チルトの調整がなく、このため、撮影画像周辺部における片ボケ等が発生する問題がある。
【００１２】
本発明は上記問題に鑑み、片ボケの発生を抑え、良好な撮影画像の得られる撮像装置の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的は、下記の構成により達成される。
【００１４】
（１）少なくとも２つの有効光学面に指標の形成されたレンズ群と、前記レンズ群を保持する鏡枠と、前記レンズ群により形成された被写体像を光電変換する撮像素子と、を有する撮像装置の製造方法において、前記鏡枠に前記レンズ群を前記指標に基づいて組み込む工程と、前記撮像素子の有効画素領域の中心位置の垂線と前記レンズ群に形成された一方の指標に基づき該指標の形成された有効光学面の光軸位置とを整合させる工程と、前記垂線と前記レンズ群に形成された他方の指標に基づき該指標の形成された有効光学面の光軸位置とを整合させる工程と、を有することを特徴とする撮像装置の製造方法。
【００１５】
（２）前記指標が有効光学面の光軸上に形成されていることを特徴とする前記（１）に記載の撮像装置の製造方法。
【００１６】
（３）前記指標は、前記レンズ群の最も物体側の面と最も像側の面に形成されていることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の撮像装置の製造方法。
【００１７】
（４）前記（１）から前記（３）までのいずれかに記載の撮像装置の製造方法により製造されたことを特徴とする撮像装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、片ボケの発生を抑えることができ、良好な撮影画像の得られる撮像装置の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の撮像装置の製造方法により製造された撮像装置の断面図である。
【図２】本実施の形態に係る撮像装置の製造順序を示すフローチャートである。
【図３】ステップＳ１０１の工程を示す模式図である。
【図４】ステップＳ１０２の工程を示す模式図である。
【図５】ステップＳ１０３、Ｓ１０５の工程を示す模式図である。
【図６】鏡枠を筐体内に組み込み、筐体と基板を結合してなる撮像装置の断面図である。
【図７】従来の光学素子に形成された指標と撮像素子の画素パターンを基準にした位置合わせを示す概略模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、実施の形態により本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２１】
図１は、本発明の撮像装置の製造方法により製造された撮像装置５０の断面図である。
【００２２】
レンズ群ユニット１０は、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３、第４レンズＬ４と、第１レンズＬ１〜第４レンズＬ４を保持する鏡枠５５と、開口絞りＳと、赤外光カットフィルタＦで構成されている。第１レンズＬ１の物体側の面の光軸位置上には指標Ｓ１が、第４レンズＬ４の像側の面の光軸位置上には指標Ｓ４が形成されている。該指標は金型に形成された極めて微少な凸部又は凹部が転写されたものである。
【００２３】
ＣＭＯＳ型のイメージセンサである撮像素子５１は、その受光側の面に画素（光電変換素子）が２次元的に配置された、受光部としての有効画素領域５１ａが形成され、その周囲には信号処理回路５１ｂが形成されている。この信号処理回路５１ｂは、各画素を順次駆動し信号電荷を得る駆動回路部と、各信号電荷をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、このデジタル信号を用い画像信号出力を形成する信号処理部等から構成されている。なお、撮像素子５１はＣＣＤ型等のイメージセンサであってもよい。
【００２４】
撮像素子５１の受光側の面の外縁近傍には、不図示の多数のパッドが設けられており、ボンディングワイヤＷを介して支持基板５２ａに接続されている。
【００２５】
基板５２は、その一方の面で撮像素子５１と鏡枠５５を支持する硬質の支持基板５２ａと支持基板５２ａの他方の面（撮像素子５１と反対側の面）にその一端部が接続されたフレキシブルプリント基板５２ｂとで構成されている。支持基板５２ａは、表裏両面に多数の信号伝達用パッドが設けられており、一方の面でボンディングワイヤＷを介して撮像素子５１と接続され、他方の面でフレキシブルプリント基板５２ｂと接続されている。
【００２６】
フレキシブルプリント基板５２ｂは、図１に示すように、一端部が支持基板５２ａと接続され、他方の端部に設けられた不図示の外部接続端子を介して支持基板５２ａと不図示の外部回路（例えば、撮像装置を実装した上位装置が有する制御回路）とを接続し、外部回路から撮像素子５１を駆動するための電圧やクロック信号の供給を受けたり、また、デジタルＹＵＶ信号を外部回路へ出力したりすることを可能としている。
【００２７】
なお、図示していないが、各レンズＬ１〜Ｌ４の間に、不要光をカットする固定絞りが配置されていてもよい。
【００２８】
図１に示す撮像装置５０の鏡枠５５は、支持基板５２ａに当接する一方の取り付け面５５ｔ１と、他方の取り付け面５５ｔ２の高さ寸法が異なっている（図１においては、取り付け面５５ｔ２の寸法が短い）。しかし、本発明の撮像装置の製造方法によれば、取り付け面の高さ寸法が異なっていたとしても、撮像素子５１の有効画素領域５１ａの中心位置の垂線Ｃと、レンズ群ユニット１０の光軸Ｏとを略一致させた状態に製造することができる。これにより、片ボケの発生を抑えた、良好な画像の得られる撮像装置を得ることができる。
【００２９】
以下、本発明に係る撮像装置の製造方法を説明する。
【００３０】
図２は、本実施の形態に係る撮像装置の製造順序を示すフローチャートである。以下、フローに従い説明する。
【００３１】
図２に示すフローにおいて、まず鏡枠５５内に、レンズ面に形成された指標を利用してレンズを組み込み、レンズ群ユニット１０を作成する（ステップＳ１０１）。
【００３２】
図３は、ステップＳ１０１の工程を示す模式図である。図３（ａ）は鏡枠５５に第１レンズＬ１を組み込んだ状態を示し、図３（ｂ）は鏡枠５５に第４レンズＬ４までを組み込んだ状態を示している。
【００３３】
ステップＳ１０１では、まず図３（ａ）に示すように、鏡枠５５に第１レンズＬ１を組み込み、接着する。次いで、顕微鏡Ｋ又はステージ６０をＺ方向に移動させて、第１レンズＬ１に形成された指標Ｓ１に、顕微鏡Ｋのピントを合わせる。次いで、顕微鏡Ｋもしくは鏡枠５５をＸ、Ｙ方向に移動させ、顕微鏡Ｋの視野内のスケールＳＫの中央位置に指標Ｓ１を合致させる。
【００３４】
この状態で、顕微鏡Ｋ又はステージ６０をＺ方向に移動させ、第２レンズＬ２、第３レンズＬ３を鏡枠５５に組み込み接着する。
【００３５】
更に、図３（ｂ）に示すように、第４レンズＬ４を鏡枠５５内に組み込み、顕微鏡Ｋ又はステージ６０をＺ方向に移動させて、第４レンズＬ４に形成された指標Ｓ４に、顕微鏡Ｋのピントを合わせる。次いで、第４レンズＬ４を鏡枠５５内でＸ、Ｙ方向に移動させ、顕微鏡Ｋの視野内のスケールＳＫの中央位置に指標Ｓ４を合致させた後、不図示の接着剤で接着固定する。この後、赤外光カットフィルタＦを組み付けて、レンズ群ユニット１０の作成が完了する。
【００３６】
なお、本例では、第１レンズＬ１と第４レンズＬ４に指標が形成された例で説明しているが、全てのレンズに指標を形成し、各レンズを組み込む毎に、顕微鏡Ｋの視野内のスケールＳＫの中央位置に指標を合致させるようにしてもよい。また、本例では４枚構成のレンズ群を例にして説明しているが、レンズ群の構成枚数はこれに限るものでなく、何枚であってもよい。
【００３７】
図２のフローに戻り、次いで、撮像素子５１が実装された基板５２をステージ６０に載置し、撮像素子５１の有効画素領域５１ａの面と顕微鏡Ｋの光軸とが正確に垂直となるよう調整した後、有効画素領域５１ａの中心位置の垂線と、ステップＳ１０１で作成したレンズ群ユニット１０を構成するレンズに形成された一方の指標とを合致させる（ステップＳ１０２）。
【００３８】
図４は、ステップＳ１０２の工程を示す模式図である。図４（ａ）は撮像素子５１の有効画素領域５１ａの中心位置と顕微鏡Ｋの視野内のスケールＳＫの中央位置とを合致させた状態を示し、図４（ｂ）は有効画素領域５１ａの中心位置の垂線と、ステップＳ１０１で作成したレンズ群ユニット１０の第１レンズＬ１に形成された指標Ｓ１とを合致させた状態を示している。
【００３９】
ステップＳ１０２では、まず、撮像素子５１が実装された基板５２をステージ６０に載置し、撮像素子の有効画素領域５１ａの面と顕微鏡Ｋの光軸とが垂直になるよう調整する。
【００４０】
具体的には、例えば、有効画素領域５１ａの任意の３つの端点について、それぞれ顕微鏡Ｋのピントを合わせる。この３つの端点のそれぞれにピントを合わせたときの、それぞれの顕微鏡Ｋの光軸方向（Ｚ方向）の位置から、顕微鏡Ｋの光軸に対する有効画素領域５１ａの面の傾きがわかる。次いで、この傾きに対応して、角度ステージ６０をＸ軸、Ｙ軸回りに回転させ、有効画素領域５１ａの面と顕微鏡Ｋの光軸とを垂直となるよう調整する。
【００４１】
次いで、有効画素領域５１ａの角部とスケールＳＫの中央位置を合致させると共に、ステージ６０をＺ軸回りに回転させてスケールＳＫと有効画素領域５１ａの長辺方向及び短辺方向を合わせる。この後、顕微鏡Ｋ又はステージ６０を、Ｘ方向に予め決められた量、Ｙ方向に予め決められた量だけ移動させる。これにより、図４（ａ）に示すように、有効画素領域５１ａの面と顕微鏡Ｋの光軸が垂直となった状態で、撮像素子５１の有効画素領域５１ａの中心位置と顕微鏡Ｋの視野内のスケールＳＫの中央位置とが合致させられる。
【００４２】
次いで、図４（ｂ）に示すように、顕微鏡ＫをＺ方向に移動させ、治具６１を用いてステップＳ１０１で作成したレンズ群ユニット１０を坦持し、顕微鏡Ｋと撮像素子５１の間に移動させる。更に、レンズ群ユニット１０の第１レンズＬ１に形成された指標Ｓ１に対し、顕微鏡Ｋのピントを合わせ、レンズ群ユニット１０を挟持する治具をＸ、Ｙ方向に移動させ、顕微鏡Ｋの視野内のスケールＳＫの中央位置に指標Ｓ１を合致させる。
【００４３】
このとき、鏡枠５５の支持基板５２ａへの取り付け面５５ｔ１、５５ｔ２の高さ寸法が異なっている場合には、他の場所に載置されているとき既にレンズ群ユニット１０が傾いており、図示のように、治具６１で坦持した際にも傾いた状態となる（図示では傾きθとして誇張して示している）。このため、レンズ群ユニット１０内のレンズ群の光軸Ｏが、一点鎖線で示す有効画素領域５１ａの中心位置の垂線Ｃに対し、傾いた状態となる。
【００４４】
なお、治具６１は、鏡枠５５が円形の場合は１２０度間隔の３点支持、矩形の場合は９０度間隔の４点支持とすることが望ましい。また、治具６１の鏡枠５５を支持する位置は、第１レンズＬ１の指標Ｓ１をとおる光軸Ｏに垂直な面近傍であることが好ましい。
【００４５】
図２のフローに戻り、次いで、撮像素子５１の有効画素領域５１ａの中心位置の垂線Ｃと、レンズ群ユニット１０の第４レンズＬ４に形成された指標Ｓ４とを合致させる（ステップＳ１０３）。これにより、有効画素領域５１ａの中心位置の垂線Ｃと、レンズ群ユニット１０の第１レンズＬ１に形成された指標Ｓ１、第４レンズＬ４に形成された指標Ｓ４が合致し、垂線Ｃと光軸Ｏを合致させることができる。
【００４６】
次いで、この状態でステージ６０又はレンズ群ユニット１０を坦持した治具を、鏡枠５５の少なくとも一箇所の取り付け面（本例では取り付け面５５ｔ１）と支持基板５２ａが当接するまで、Ｚ方向に移動させる（ステップＳ１０４）。更に、この取り付け面５５ｔ１と支持基板５２ａが接した状態で、支持基板５２ａと取り付け面５５ｔ１の接触部及び、支持基板５２ａと取り付け面５５ｔ２の間に接着剤Ｂを塗布し、仮硬化させる（ステップＳ１０５）。
【００４７】
図５は、ステップＳ１０３、Ｓ１０５の工程を示す模式図である。図５（ａ）はステップＳ１０３の、撮像素子５１の有効画素領域５１ａの中心位置の垂線Ｃと、レンズ群ユニット１０の第４レンズＬ４に形成された指標Ｓ４とを合致させた状態を示している。図５（ｂ）はステップＳ１０５の、支持基板５２ａと取り付け面５５ｔ１の接触部及び、支持基板５２ａと取り付け面５５ｔ２の間に接着剤Ｂを塗布し、仮硬化させた状態を示している。
【００４８】
ステップＳ１０３においては、治具６１でレンズ群ユニット１０を挟持した状態で、顕微鏡Ｋを第４レンズＬ４の指標Ｓ４にピントが合うようにＺ方向に移動させる。この後、不図示の治具を用いて、顕微鏡Ｋの視野内のスケールＳＫの中央位置に指標Ｓ４を合致させるべく、鏡枠５５の下方を横方向から押圧（図示矢印）し、治具６１で保持した状態でレンズ群ユニット１０を回転させ、図５（ａ）に示す状態にする。このとき、治具は指標Ｓ１近傍で鏡枠５５を挟持しているため、指標Ｓ１は殆ど移動しない。これにより、有効画素領域５１ａの中心位置の垂線Ｃと、レンズ群ユニット１０の第１レンズＬ１に形成された指標Ｓ１、第４レンズＬ４に形成された指標Ｓ４が合致、すなわち垂線Ｃと光軸Ｏが合致することになる。
【００４９】
さらに、ステップＳ１０４で鏡枠５５の少なくとも一方の取り付け面と支持基板５２ａが接するようにした後、この状態を維持した状態で図５（ｂ）に示すように、接着剤Ｂを塗布し仮硬化させる。すなわち、取り付け面５５ｔ１、５５ｔ２に寸法差が有る場合には、その差分を接着剤Ｂで補間するということである。
【００５０】
なお、接着剤は粘性が高く、硬化後に収縮等の無い又は小さい、紫外線硬化型の接着剤を用いることが好ましい。また、仮硬化とは、少々の外力を加えても変形を起こさない程度まで硬化した状態をいう。
【００５１】
図２のフローに戻り、接着剤Ｂを仮硬化させた後は、治具６１を取り外し、撮像装置５０をステージ６０から取り外して接着剤Ｂを本硬化させる（ステップＳ１０６）。これにより、図１に示したような、鏡枠５５の寸法誤差による光軸の倒れ（チルト）を解消した撮像装置５０を得ることができる。
【００５２】
なお、指標はレンズ群のうち少なくとも２つの有効光学面に形成されていればよいが、上述のように最も物体側の面と最も像側の面に形成されていることが好ましい。このように最も離れた２つの面に指標を形成することで、垂線Ｃと光軸Ｏの合致精度を向上させることができる。
【００５３】
また、指標は光軸上に形成されていることが好ましいが、これに限るものでなく、上記のような各要素の配置状態において、顕微鏡の視野内に視認できるものであれば、光学有効面の周辺部に形成されたものでもよい。この場合には、光軸と指標との相対位置関係が明確となるような鏡枠への組み込みがなされていればよい。また、指標は金型に意図的に形成された形状のものである必要はなく、意図的でなく金型についてしまった傷等、個体差がなく再現性を有して形成されるものであればよい。
【００５４】
さらに、本願は上記のようなレンズ群を組み込んだ鏡枠と支持基板とを直接的に結合させるものだけでなく、レンズ群を組み込んだ鏡枠を筐体内に組み込み、該筐体と支持基板を結合して組み立てられた撮像装置にも適用可能である。
【００５５】
図６は、鏡枠を筐体内に組み込み、筐体と基板を結合してなる撮像装置５０の断面図である。
【００５６】
図６に示す撮像装置５０は、図３で説明した方法で作成したレンズ群ユニット１０を、筐体５３に組み付け、該筐体５３の取り付け面５３ｔ１、５３ｔ２を支持基板５２ａと結合したものである。
【００５７】
このような構成の場合には、レンズ群ユニット１０が組み付けられた筐体５３を治具で挟持し、図４、図５に示したのと同様の方法を用いることで、筐体５３の取り付け面５３ｔ１、５３ｔ２の寸法差を接着剤Ｂにより補間させ、光軸の倒れ（チルト）を解消した撮像装置５０を得ることができる。
【００５８】
なお、本願においては、上記の説明における「合致」との文言は正確に合致することのみを意味するものでなく、所定の許容範囲内に収まるように整合させることも含むものである。
【符号の説明】
【００５９】
１０  レンズ群ユニット
５０  撮像装置
５１  撮像素子
５１ａ  有効画素領域
５１ｂ  信号処理回路
５２  基板
５２ａ  支持基板
５２ｂ  フレキシブルプリント基板
５３  筐体
５３ｔ１、５３ｔ２  取り付け面
５５  鏡枠
５５ｔ１、５５ｔ２  取り付け面
６０  ステージ
６１  治具
Ｌ１  第１レンズ
Ｌ２  第２レンズ
Ｌ３  第３レンズ
Ｌ４  第４レンズ
Ｂ  接着剤
Ｆ  赤外光カットフィルタ
Ｋ  顕微鏡
Ｏ  光軸
Ｓ  開口絞り
ＳＫ  スケール
Ｓ１、Ｓ４  指標
【図１】
2011248043.tif 000003
【図２】
2011248043.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011248043.tif 000009