(57)【要約】【課題】ＷＬＣの撮像装置に関して、簡易かつ確実にバックフォーカス調整することができるようにする。【解決手段】ＷＬＣの手法によりレンズ及び撮像素子が一体に保持されたＷＬＣユニットに対して、前玉レンズ５Ａ及び後玉レンズ５Ｂを有する補助レンズ５を配置する。この補助レンズ５の前玉レンズ５Ａ又は後玉レンズ５Ｂを光軸方向に可動してバックフォーカス調整する。またさらに前玉レンズ５Ａ又は後玉レンズ５Ｂの間に配置した間隔調整部材１１を変形させて、前玉レンズ５Ａ又は後玉レンズ５Ｂを光軸方向に可動する。【選択図】図４
2012215629.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＷＬＣの手法によりレンズ及び撮像素子が一体に保持されたＷＬＣユニットと、
前記レンズの前面に配置されて前玉レンズ及び後玉レンズを有する補助レンズとを備える撮像装置の調整方法であって、
前記前玉レンズ又は後玉レンズを光軸方向に可動してバックフォーカス調整するバックフォーカス調整のステップと、
前記バックフォーカス調整した箇所に前記前玉レンズ又は後玉レンズを固定するレンズ固定のステップとを有する
撮像装置の調整方法。
【請求項２】
前記バックフォーカス調整のステップは、
前記前玉レンズの前記後玉レンズ側の外周に当接する間隔調整部材を変形させて、前記前玉レンズ又は後玉レンズを光軸方向に可動する
請求項１に記載の撮像装置の調整方法。
【請求項３】
ＷＬＣの手法によりレンズ及び撮像素子が一体に保持されたＷＬＣユニットと、
前記レンズの前面に配置されて前玉レンズ及び後玉レンズを有する補助レンズとを備える撮像装置であって、
請求項１又は請求項２に記載の撮像装置の調整方法によりバックフォーカスが調整された
撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＷＬＣ（Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｖｅｌ  Ｃａｍｅｒａ）方式による撮像装置の調整方法及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＷＬＣに関する工夫が種々に提案されている。ここでＷＬＣは、半導体製造プロセスによりウエハレベルで作成される撮像装置である。ＷＬＣでは、従来と同様に半導体ウエハにより撮像素子が作成される。またこの撮像素子の半導体ウエハに対応して、半導体製造プロセスにより、多数のレンズが整列して一体に作成される（以下、この一体化されたレンズをレンズウエハと呼ぶ）。ＷＬＣは、この撮像素子の半導体ウエハ上に、レンズウエハを位置決めして接着剤により保持した後、個々に切り出して作成される。従ってＷＬＣでは、従来に比して簡易に小型の撮像装置を得ることができる。
【０００３】
このようなＷＬＣに関して、例えば特開２０１０−１６５９３９号公報には、光学フィルタを一体に作成する工夫が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１６５９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところでＷＬＣでは、レンズの焦点距離、レンズから撮像素子の撮像面までの距離等に、ばらつきを避け得ない。従ってＷＬＣでは、個々にバックフォーカス調整することが必要になる。しかしながらＷＬＣでは、撮像素子の撮像面に対してレンズの位置が固定されていることにより、単体ではバックフォーカス調整することができない。従ってＷＬＣでは、別途、補助レンズを前面に配置し、この補助レンズによりバックフォーカス調整することが必要になる。
【０００６】
しかしながら単純に、別途、補助レンズを配置し、この補助レンズを前後させてバックフォーカス調整する場合には、構成が複雑かつ大型化する恐れがある。特にＷＬＣでは、ウエハレベルで作成されることにより、従来に比して格段的に小型化することができ、その結果、単純に、通常のカメラレンズの手法を適用して補助レンズを前後に可動させる場合には、光軸がずれたりする恐れもあり、また可動機構による大型化により、小型化することができるとのＷＬＣ方式の長所が著しく損なわれる恐れもある。
【０００７】
本発明は、ＷＬＣの撮像装置に関して、ＷＬＣ方式の長所を損なうことなく、簡易かつ確実にバックフォーカス調整することができる撮像装置の調整方法及び撮像装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
係る課題を解決するために、本発明は、ＷＬＣの手法によりレンズ及び撮像素子が一体に保持されたＷＬＣユニットと、前記レンズの前面に配置されて前玉レンズ及び後玉レンズを有する補助レンズとを備える撮像装置の調整方法であって、前記前玉レンズ又は後玉レンズを光軸方向に可動してバックフォーカス調整するバックフォーカス調整のステップと、前記バックフォーカス調整した箇所に前記前玉レンズ又は後玉レンズを固定するレンズ固定のステップとを有する。
【０００９】
前玉レンズ及び後玉レンズを有する補助レンズを配置するようにして、この補助レンズの前玉レンズ又は後玉レンズを光軸方向に可動してバックフォーカス調整するバックフォーカス調整のステップと、このバックフォーカス調整した箇所に前玉レンズ又はレンズを固定するレンズ固定のステップとを有するようにすれば、補助レンズを構成する複数のレンズの一部のみの可動によりバックフォーカス調整することができる。従ってＷＬＣの撮像装置に関して、簡易かつ確実にバックフォーカス調整することができる。またＷＬＣの特徴である撮像装置を小型化することができるとの長所も失わないようにすることができる。
【００１０】
また前記バックフォーカス調整のステップは、前記前玉レンズの前記後玉レンズ側の外周に当接する間隔調整部材を変形させて、前記前玉レンズ又は後玉レンズを光軸方向に可動する。
【００１１】
前玉レンズの後玉レンズ側の外周に当接する間隔調整部材を変形させて、前玉レンズ又は後玉レンズを光軸方向に可動してバックフォーカス調整する場合にあっては、光軸の変化を有効に回避して、簡易な構成により確実にバックフォーカス調整することができる。
【００１２】
またＷＬＣの手法によりレンズ及び撮像素子が一体に保持されたＷＬＣユニットと、前記レンズの前面に配置されて前玉レンズ及び後玉レンズを有する補助レンズとを備える撮像装置であって、請求項１又は請求項２に記載の撮像装置の調整方法によりバックフォーカスが調整される。
【００１３】
請求項１又は請求項２に記載の撮像装置の調整方法によりバックフォーカスが調整される場合には、ＷＬＣの撮像装置に関して、ＷＬＣ方式の長所を損なうことなく、簡易かつ確実にバックフォーカス調整することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＷＬＣの撮像装置に関して、ＷＬＣ方式の長所を損なうことなく、簡易かつ確実にバックフォーカス調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置を示す斜視図である。
【図２】図１の撮像装置の分解斜視図である。
【図３】図１の撮像装置の光学系を示す図である。
【図４】図１の撮像装置の補助レンズを詳細に示す断面図である。
【図５】図１の撮像装置の調整工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置を示す斜視図である。この撮像装置１は、ＷＬＣ方式による撮像装置であり、固定焦点による撮像結果をＮＴＳＣ方式等によるビデオ信号により出力する。撮像装置１は、断面略矩形形状による筒状にフレーム２が形成され、このフレーム２の前面にレンズカバー３が設けられ、フレーム２の後方より電源ケーブル、信号ケーブル（図示せず）が引き出される。
【００１７】
図２は、この撮像装置１の分解斜視図である。撮像装置１において、ＷＬＣユニット４は、ＷＬＣ方式により作成される撮像素子とレンズとのユニットである。ＷＬＣユニット４は、撮像素子の半導体ウエハ上に、レンズウエハ、視感度補正フィルタのウエハが順次位置決めされて接着剤により保持された後、個々にチップが切り出され、このチップがチップ用基板にマウントされて作成される。なおここで視感度補正フィルタのウエハは、この撮像装置１の特性を人間の視感度に対応する特性に補正するための視感度補正フィルタによるウエハであり、レンズウエハと同様に、半導体製造プロセスにより複数台分が一体に作成される。
【００１８】
撮像装置１は、このＷＬＣユニット４の前面に補助レンズ５が設けられ、この補助レンズ５を用いてバックフォーカス調整される。補助レンズ５は、前玉レンズ５Ａ及び後玉レンズ５Ｂによる２群のレンズにより形成され、レンズリング６にこれら前玉レンズ５Ａ及び後玉レンズ５Ｂが保持される。撮像装置１は、ベース材７を介してレンズリング６及びＷＬＣユニット４が一体化された後、ＷＬＣユニット４がカメラ基板８に接続されてフレーム２に収納される。なおカメラ基板８は、このＷＬＣユニット４を駆動する駆動回路、ＷＬＣユニット４の出力信号を処理してアナログ信号又はディジタル信号によるビデオ信号を出力する信号処理回路等が実装される。また撮像装置１は、フレーム２の後端にブッシング９が配置され、このブッシング９に設けられた貫通孔より、電源ケーブル、信号ケーブル等が引き出される。また前面側には、レンズリング６を囲むようにレンズカバー３が配置される。
【００１９】
図３は、撮像装置１の光学系を示す図である。撮像装置１は、補助レンズ５がＷＬＣユニット４の前面に配置され、ＷＬＣユニット４は、この補助レンズ５側から、視感度補正フィルタ４Ａ、第１及び第２の凸レンズ４Ｂ及び４Ｃが順次設けられる。なおここでこの図３において、符号Ｍは、撮像素子の撮像面である。また補助レンズ５は、前玉レンズ５Ａが凹レンズにより構成され、後玉レンズ５Ｂが凸レンズにより構成される。撮像装置１は、組み立て工程における調整作業において、補助レンズ５の前玉レンズ５Ａが光軸方向に可動され、これにより前玉レンズ５Ａ及び後玉レンズ５Ｂ間の間隔ｄの可変によりバックフォーカス調整される。
【００２０】
図４は、補助レンズ５の構成を詳細に示す断面図である。補助レンズ５は、後玉レンズ５Ｂがレンズリング６に保持され、上述したようにこのレンズリング６は、ベース材７を介してＷＬＣユニット４と一体化される。従って撮像装置１において、補助レンズ５の後玉レンズ５Ｂは、レンズリング６、ベース材７、ＷＬＣユニット４の機械的寸法で決まる距離だけ撮像素子の撮像面Ｍから離間した位置に保持される。
【００２１】
補助レンズ５において、レンズリング６は、この後玉レンズ５Ｂを保持した箇所から、前玉レンズ５Ａ側に階段状に内径が拡大し、これによりこの階段状に内径が拡大した箇所に、光軸に垂直な面によるリング状領域が形成される。前玉レンズ５Ａは、このリング状領域に、間隔調整部材１０、加重分散板１１が順次配置され、この加重分散板１１に外周部分を当接させて前玉レンズ５Ａが配置される。
【００２２】
ここで間隔調整部材１０は、このリング状領域の内周側及び外周側において、壁状に当該領域を囲む部材であり、容易に変形可能な弾性部材により形成される。なおこのような部材としては、例えば圧縮率の極めて小さなゴム状の部材（例えば硬度がショアＡ２０〜５０）又はゲル状の部材を適用することができ、例えば圧縮率の小さなゴムを適用することができる。これにより補助レンズ５は、このリング状領域に、レンズリング６の端面及び加重分散板１１により光軸方向が封止され、かつ間隔調整部材１０により内外周方向が封止されている密閉空間であって、光軸方向に伸縮が容易な密閉空間が形成される。なおこの実施の形態では、このリング状領域の内周側に間隔調整部材１０の脱落を防止する壁面がさらに設けられる。
【００２３】
補助レンズ５は、この密閉空間に連通する吸引穴６Ａがレンズリング６に設けられ、この吸引穴６Ａを介して密閉空間の空気を吸引してこの密閉空間の体積を減少させる。これにより補助レンズ５は、前玉レンズ５Ａを後玉レンズ５Ｂ側に変位させ、バックフォーカス調整する。またバックフォーカス調整後、接着剤１２により前玉レンズ５Ａをレンズリング６に固定し、バックフォーカス調整時の位置に前玉レンズ５Ａを保持する。なお加重分散板１１は、変形困難な例えば金属板材により形成され、バックフォーカス調整時における加重の集中を防止する目的で配置される。また間隔調整部材１０は、必要に応じて接着によりレンズリング６に保持され、また加重分散板１１は、必要に応じて接着により間隔調整部材１０に保持され、これによりバックフォーカス調整時の空気漏れを防止する。
【００２４】
これによりこの実施の形態では、光軸のずれを有効に回避して確実にバックフォーカス調整する。すなわち通常のレンズのように鏡筒に設けたガイド溝、ネジ溝等を利用してバックフォーカス調整する場合には、光軸の変動を避け得ない。ＷＬＣユニット４では、各レンズ４Ｂ、４Ｃが小径に形成されることから、光軸の変動が微小であっても、この光軸の変動による特性の劣化を無視できない。しかしながらこの実施の形態のように、空気圧により密閉空間の体積を可変してレンズを可動する場合には、光軸のずれを有効に回避してバックフォーカス調整することができる。またこのような密閉空間を形成してバックフォーカス調整することにより、補助レンズ５の内部への水、外気の侵入を防ぐことができ、対環境性に係る信頼性を向上することができる。またさらに、接着剤１２により前玉レンズ５Ａを固定することによっても、一段と、補助レンズ５の内部への水、外気の侵入を防ぐことができ、一段と信頼性を向上することができる。
【００２５】
しかしてこれによりこの実施の形態では、ＷＬＣユニット４の前面に配置する補助レンズを複数のレンズである２群のレンズにより構成するようにして、この複数のレンズのうちの１つである前玉レンズの可動によりバックフォーカス調整することにより、補助レンズ全体を可動してバックフォーカス調整する場合に比して、格段的に簡易かつ小型形状により撮像装置を構成することができる。特に、小型に撮像装置を作成することができとの、ＷＬＣの技術の優位性を損なうことなく、バックフォーカス調整することができる。
【００２６】
図５は、撮像装置１の調整工程を示すフローチャートである。撮像装置１は、ＷＬＣユニット４、ベース材７、レンズリング６、補助レンズ５、カメラ基板８が一体化されると、この調整工程に供され、治具に接続される（ステップＳＰ１−ＳＰ２）。ここで撮像装置１は、カメラ基板８の調整等が行われる。その後、撮像装置１は、バックフォーカス調整される（ステップＳＰ３）。このバックフォーカス調整では、例えば所望の解像度によるチャートを撮影しながら、カメラ基板８から出力される撮像結果をモニタすることにより、デフォーカス量を確認しながらポンプにより吸引して前玉レンズ５Ａの位置を可動する。またほぼジャストフォーカスの位置が得られると、その位置で前玉レンズ５Ａを接着剤１２により固定する（ステップＳＰ４）。なおこの接着剤１２には、例えば紫外線硬化樹脂を適用することができる。
【００２７】
この実施の形態の構成によれば、補助レンズを前玉レンズ及び後玉レンズにより構成するようにして、前玉レンズの可動によりバックフォーカス調整することにより、補助レンズを構成する複数のレンズのうちの一部のみを可動してバックフォーカス調整することができる。従ってＷＬＣの撮像装置に関して、簡易かつ確実にバックフォーカス調整することができる。またＷＬＣの特徴である撮像装置を小型化することができるとの長所も失わないようにすることができる。
【００２８】
また加重分散板を介して前玉レンズの外周に当接する間隔調整部材の変形により、前玉レンズを光軸方向に可動してバックフォーカス調整することにより、光軸の変化を有効に回避して、簡易かつ確実にバックフォーカス調整することができる。
【００２９】
〔他の実施の形態〕
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施の形態の構成を種々に変更することができる。
【００３０】
すなわち例えば上述の実施の形態では、前玉レンズの可動によりバックフォーカス調整する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、後玉レンズの可動によりバックフォーカス調整してもよい。すなわちこの場合、図４を参考にして説明すると、レンズリングに前玉レンズを固定して配置し、前玉レンズの周縁部に設けた間隔調整部材を介して後玉レンズを可動可能にレンズリングに保持することにより、第１の実施の形態と同様に間隔調整部材を変形させて後玉レンズを可動することができ、上述の実施の形態と同様にバックフォーカス調整することができる。
【００３１】
また上述の実施の形態では、ポンプによる吸引により密閉空間の体積を減少させてバックフォーカス調整する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ポンプにより空気を送り込んで密閉空間の体積の増大によりバックフォーカス調整してもよい。
【００３２】
また上述の実施の形態では、ポンプにより密閉空間の体積を可変してレンズを可動させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、機械的な力を外部より加えて、レンズ間の弾性部材を変形させてレンズを可動させるようにしてもよい。
【００３３】
また上述の実施の形態では、間隔調整部材による密閉空間の体積を可変してレンズを可動させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、機械的な力を外部より加えてレンズを可動させる場合には、密閉空間を省略して、間隔調整部材のみの変形によりレンズを可動させるようにしてもよい。
【００３４】
また上述の実施の形態では、補助レンズを２つのレンズで構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、３つ以上のレンズにより補助レンズを構成する場合にも広く適用することができる。
【００３５】
また上述の実施の形態では、ＷＬＣユニットに２つのレンズを配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ＷＬＣユニットに３つ以上のレンズを配置する場合、ＷＬＣユニットに１つのレンズを配置する場合にも広く適用することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  撮像装置
２  フレーム
３  レンズカバー
４  ＷＬＣユニット
４Ａ  視感度補正フィルタ
４Ｂ、４Ｃ  凸レンズ
５  補助レンズ
５Ａ  前玉レンズ
５Ｂ  後玉レンズ
６  レンズリング
６Ａ  吸引穴
７  ベース材
８  カメラ基板
９  ブッシング
１０  間隔調整部材
１１  加重分散板
１２  接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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