JP5896268B2 - 撮像装置の製造方法及び製造装置 - Google Patents
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また、本発明は、受光素子が2次元配置された受光素子アレイと、該受光素子アレイの入射側に配置され、特定の偏光方向をもった偏光成分を選択的に透過させる1種類若しくは2種類以上のフィルタ領域及び全偏光方向の偏光成分を透過させる非フィルタ領域が、該受光素子アレイの受光素子が配置されている2次元方向に分布した偏光フィルタアレイとを備えた撮像装置の製造方法において、上記偏光フィルタアレイを上記受光素子アレイの入射側に仮位置決めする仮位置決め工程と、上記仮位置決め工程により仮位置決めされた偏光フィルタアレイ上の各上記領域と受光素子アレイ上の各受光素子との相対位置が目標相対位置となるように位置調整する位置調整工程と、上記位置調整工程により位置調整された偏光フィルタアレイと受光素子アレイとを固着させる固着工程とを有し、上記位置調整工程では、上記偏光フィルタアレイに設けられるいずれかの種類のフィルタ領域が選択的に透過させる偏光成分の偏光方向に対して直交する方向へ偏っている偏光方向に設定された直交偏光照明を、仮位置決めされた偏光フィルタアレイを介して受光素子アレイに照射し、該受光素子アレイの各受光素子から出力される出力信号のうち最小値を示す出力信号が下限値となる位置に、該偏光フィルタアレイ及び該受光素子アレイの位置調整を行うことを特徴とするものである。
図1は、本実施形態に係る製造方法で用いる製造装置の概略構成を示す説明図である。
この製造装置は、受光素子アレイとその受光素子アレイの入射側に配置される偏光フィルタアレイとを備えた撮像装置を製造するためのものである。この撮像装置では、偏光方向が互いに異なる偏光成分を透過させる複数種類のフィルタ領域を有する偏光フィルタアレイを、各フィルタ領域が受光素子アレイ上における1つの受光素子(単位受光領域)に対応して配置されるように構成する必要がある。本製造装置は、偏光フィルタアレイの各フィルタ領域が受光素子アレイ上の各受光素子に対向配置されるように、受光素子アレイの受光素子が配置されている2次元方向において受光素子アレイと偏光フィルタアレイとの相対位置を調整するものである。
図2は、本実施形態における製造方法の一部を示すフローチャートである。
このフローチャートでは、撮像装置の製造工程全体のうち、本発明の特徴部分である、偏光フィルタアレイ1と受光素子アレイ2との相対位置を調整して両アレイを互いに固着させる手順に係るものである。
図4は、受光素子アレイ上の各受光素子と偏光フィルタアレイ上の各フィルタ領域との配置関係を模式的に示した説明図である。
本実施形態の偏光フィルタアレイ1は、透過させる偏光成分の偏光方向が45°ずつズレている4種類のフィルタ領域1a,1b,1c,1dを有し、各フィルタ領域が受光素子アレイ2の各受光素子2a,2b,2c,2dに対向する位置に配置される。各種類1つずつのフィルタ領域を2×2で配置して1ブロックを構成し、このブロック単位で各フィルタ領域が2次元分布している。これにより、各ブロックは、フィルタ領域の種類ごとに得られる4種類の偏光情報a,b,c,dから得られる偏光画像の一画像画素Aを構成する。
図5(b)は、同例において、受光素子アレイ2上の各受光素子2a,2b,2c,2dが受光する受光量を濃度で示した位置調整用画像を示す説明図である。
図6(a)は、受光素子アレイ2と偏光フィルタアレイ1との位置調整工程において、両アレイが目標相対位置から外れた状態にあるときに無偏光の照明を照射する例を示す説明図である。
図6(b)は、同例において、受光素子アレイ2上の各受光素子2a,2b,2c,2dが受光する受光量を濃度で示した位置調整用画像を示す説明図である。
なお、位置調整用画像は、1つの受光素子が一画像画素に対応した画像であり、受光量が少ないほど濃度が濃くなるように表現されている。
図7(b)は、同例において、受光素子アレイ2上の各受光素子2a,2b,2c,2dが受光する受光量を濃度で示した位置調整用画像を示す説明図である。
図8(a)は、受光素子アレイ2と偏光フィルタアレイ1との位置調整工程において、両アレイが目標相対位置から外れた状態にあるときに、図7(a)の場合と同じ偏光照明を照射する本実施形態の例を示す説明図である。
図8(b)は、同例において、受光素子アレイ2上の各受光素子2a,2b,2c,2dが受光する受光量を濃度で示した位置調整用画像を示す説明図である。
図9(b)は、図9(a)の場合において、受光素子アレイ2上の各受光素子が受光する受光量を濃度で示した位置調整用画像を示す説明図である。
図10(a)は、受光素子アレイ2と偏光フィルタアレイ1との対向間隔が広い配置関係であるときの状態を模式的に示した説明図である。
図10(b)は、図10(a)の場合において、受光素子アレイ2上の各受光素子が受光する受光量を濃度で示した位置調整用画像を示す説明図である。
図11(b)は、図11(a)の場合において、受光素子アレイ2上の各受光素子が受光する受光量を濃度で示した位置調整用画像を示す説明図である。
位置調整工程前に受光素子アレイ2と偏光フィルタアレイ1との平行出しを行わない場合、図11(a)に示すように、受光素子アレイ2と偏光フィルタアレイ1とが平行でない状態で位置調整を行うことになる。この場合、対向距離が狭い箇所(図中左側部分)では、コントラストの高い位置調整用画像を得ることができるが、対向距離が広い箇所(図中右側部分)では、位置調整用画像がコントラストの低いものとなる。よって、このコントラストの違いを利用すれば、受光素子アレイ2と偏光フィルタアレイ1との平行出しを行うことができる。
また、例えば、図13に示すように、偏光照明の偏光方向と平行でない透過軸を有するフィルタ領域(例えば偏光照明の偏光方向と直交する透過軸を有するフィルタ領域)1dと全偏光方向の光を透過する非フィルタ領域1eとを市松模様のように配置した領域分割パターンをもつ偏光フィルタアレイ1であってもよい。
また、例えば、図15に示すように、偏光照明の偏光方向と平行でない透過軸を有するフィルタ領域(例えば偏光照明の偏光方向と直交する透過軸を有するフィルタ領域)1dと全偏光方向の光を透過する非フィルタ領域1eとをストライプ状に配置した領域分割パターンをもつ偏光フィルタアレイ1であってもよい。なお、図14及び図15に図示した例ではフィルタ領域の帯が受光素子の並び方向に対して傾斜した例であるが、受光素子の並び方向に対して平行であってもよい。
偏光フィルタアレイ1のフィルタ面積が受光素子アレイ2の画素有効領域よりも小さい場合、撮像画像の大きさは、フィルタ面積に制限されて、受光素子アレイ2の画素有効領域よりも小さくなる。このとき、撮像画像を使用者に表示する場合には、撮像画像の表示領域をフィルタ面積に合わせることで、使用者に違和感を与えることなく、撮像画像を表示させることができる。一方、偏光フィルタアレイ1のフィルタ面積が受光素子アレイ2の画素有効領域以上である場合、受光素子アレイ2の画素有効領域全域を撮像画像として用いることができる。この場合、より高解像度な撮像画像を得ることができる。
この例では、撮像画像領域として使用されるフィルタ部分よりも外側の偏光フィルタアレイ1上の四隅部分に、アライメント用パターンが形成されている。このアライメト用パターンを用いることで、画像素子アレイ2に対して偏光フィルタアレイ1を粗く仮位置決めした後に、上述した位置調整工程による精密な位置調整を行うことが可能となる。なお、図16に示した例では、アライメント用パターンの形状がL字形状である例であるが、十字形状などの他の形状であってもよい。また、図16に示した例では、アライメント用パターンを四隅に設けているが、対角二隅に設けるようにしてもよい。
本実施形態の固着工程は、上記位置調整工程により位置調整された偏光フィルタアレイ1と受光素子アレイ2との接着部分に光硬化性接着剤(紫外線硬化樹脂)を接着剤ディスペンス部31により塗布する(S6)。そして、塗布した接着剤に対して接着剤硬化用照明部32より紫外線を照射して(S7)、接着剤を硬化させる。
全面塗布方法では、まず、図17(a)に示すように、上述した位置調整工程を終えた受光素子アレイ2と偏光フィルタアレイ1との間へ接着剤を塗布するための塗布位置へ接着剤ディスペンス部31を移動させる。その後、図17(b)に示すように、接着剤ディスペンス部31より接着剤33を送り出し、受光素子アレイ2と偏光フィルタアレイ1との間に接着剤33を塗布する。これにより、図18(a)〜(c)に示すように、塗布された接着剤が受光素子アレイ2と偏光フィルタアレイ1との間を毛細管現象によって浸透していく。その結果、図17(c)に示すように、受光素子アレイ2と偏光フィルタアレイ1との間の全面に接着剤33の層が形成される。
周縁塗布方法では、まず、図19(a)に示すように、上述した位置調整工程を終えた受光素子アレイ2と偏光フィルタアレイ1との対向部分の周囲に接着剤を塗布するための塗布開始位置へ接着剤ディスペンス部31を移動させる。その後、図19(b)に示すように、接着剤ディスペンス部31より接着剤33を送り出し、受光素子アレイ2と偏光フィルタアレイ1との対向部分周囲に対する接着剤33の塗布を開始する。
(態様A)
受光素子が2次元配置された受光素子アレイ2と、該受光素子アレイ2の入射側に配置され、偏光方向が互いに異なる偏光成分を選択的に透過させる複数種類のフィルタ領域1a,1b,1c,1dが、又は、特定の偏光方向をもった偏光成分を選択的に透過させる1種類若しくは2種類以上のフィルタ領域1d及び全偏光方向の偏光成分を透過させる非フィルタ領域1eが、該受光素子アレイ2の受光素子が配置されている2次元方向に分布した偏光フィルタアレイ1とを備えた撮像装置の製造方法において、上記偏光フィルタアレイ1を上記受光素子アレイ2の入射側に仮位置決めする仮位置決め工程と、上記仮位置決め工程により仮位置決めされた偏光フィルタアレイ1上の各上記領域と受光素子アレイ2上の各受光素子との相対位置が目標相対位置となるように位置調整する位置調整工程と、上記位置調整工程により位置調整された偏光フィルタアレイ1と受光素子アレイ2とを固着させる固着工程とを有し、上記位置調整工程では、上記偏光フィルタアレイ1に設けられるいずれかの種類のフィルタ領域1dが選択的に透過させる偏光成分の偏光方向に対して直交する方向へ偏っている偏光方向に設定された偏光照明を、仮位置決めされた偏光フィルタアレイ1を介して受光素子アレイ2に照射し、該受光素子アレイ2の各受光素子から出力される出力信号を用いて該偏光フィルタアレイ1及び該受光素子アレイ2の位置調整を行う。
これによれば、上述したように、偏光フィルタアレイ1上の各フィルタ領域と画像素子アレイ2上の各受光素子との相対位置を目標相対位置へ高い精度で位置決めすることができる。
態様Aにおいて、上記固着工程では、上記受光素子アレイ2と上記偏光フィルタアレイ1との間に紫外線硬化樹脂等の光硬化性接着剤33を毛細管現象により浸透塗布した後、光を照射して該光硬化性接着剤33を硬化させて該偏光フィルタアレイ1と該受光素子アレイ2とを固着させる。
これによれば、位置調整後の偏光フィルタアレイ1と受光素子アレイ2とを、その位置関係を崩すことなく、両アレイを簡易に固着することができるだけでなく、接着面積を広くとることができるので必要な接着強度を得やすい。
態様Aにおいて、上記固着工程では、上記受光素子アレイ2と上記偏光フィルタアレイ1との対向部分の周囲に光硬化性接着剤33を塗布した後、光を照射して該光硬化性接着剤33を硬化させて該偏光フィルタアレイ1と該受光素子アレイ2とを固着させる。
これによれば、位置調整後の偏光フィルタアレイ1と受光素子アレイ2とを、その位置関係を崩すことなく、両アレイを更に簡易に固着することができる。
態様A〜Cのいずれかの態様において、上記偏光フィルタアレイは、2種類以上のフィルタ領域を備えたものであり、上記偏光照明の偏光方向は、上記いずれかの種類のフィルタ領域1dとは別の種類のフィルタ領域1aが選択的に透過させる偏光成分の偏光方向に偏っている。
これによれば、上記いずれかの種類のフィルタ領域1dに対応する受光素子2dの受光量(最小受光量)と、当該別の種類のフィルタ領域1aに対応する受光素子2aの受光量(最大受光量)との差を大きくとることができ、その差(コントラスト)を利用して高精度な位置調整が可能となる。
態様A〜Dのいずれかの態様において、上記仮位置決め工程は、上記受光素子アレイ2の基準面と上記偏光フィルタアレイ1の基準面とが平行となるように調整する平行出し処理を含む。
これによれば、位置調整工程を簡素化でき、製造工程全体の時間短縮を実現することが可能となる。
受光素子が2次元配置された受光素子アレイ2と、該受光素子アレイ2の入射側に配置され、偏光方向が互いに異なる偏光成分を選択的に透過させる複数種類のフィルタ領域が、又は、特定の偏光方向をもった偏光成分を選択的に透過させる1種類若しくは2種類以上のフィルタ領域及び全偏光方向の偏光成分を透過させるフィルタ領域が、該受光素子アレイ2の受光素子が配置されている2次元方向に分布した偏光フィルタアレイ1とを備えた撮像装置の製造装置において、上記偏光フィルタアレイ1を上記受光素子アレイ2の入射側に仮位置決めした状態で、該偏光フィルタアレイ1と該受光素子アレイ2とを保持する偏光フィルタアレイチャック部21及び受光素子フィルタアレイチャック部22等のアレイ保持手段と、上記アレイ保持手段に保持された偏光フィルタアレイ1及び受光素子アレイ2を、該受光素子アレイ2の受光素子が配置されている2次元方向へ相対移動させる偏光フィルタアレイ移動部23及び受光素子フィルタアレイ移動部24等の相対移動手段と、上記偏光フィルタアレイ1に設けられるいずれかの種類のフィルタ領域1dが選択的に透過させる偏光成分の偏光方向に対して直交する方向へ偏っている偏光方向に設定された偏光照明を、上記アレイ保持手段に保持された偏光フィルタアレイ1を介して受光素子アレイ2に照射する偏光照射部10等の偏光照射手段と、上記偏光照射手段が上記偏光照明を照射したときに上記受光素子アレイ2の各受光素子から出力される出力信号を用いて上記相対移動手段を制御し、上記偏光フィルタアレイ1上の各フィルタ領域及び該受光素子アレイ2上の各受光素子の相対位置が目標相対位置となるように位置調整する位置調整制御部42等の位置調整制御手段とを有する。
これによれば、上述したように、偏光フィルタアレイ1上の各フィルタ領域と画像素子アレイ2上の各受光素子との相対位置を目標相対位置へ高い精度で位置決めすることができる。
1a,1b,1c,1d フィルタ領域
1e 非フィルタ領域
2 画像素子アレイ
2a,2b,2c,2d,2e,2f,2g,2h,2i 受光素子
10 偏光照射部
21 偏光フィルタアレイチャック部
22 受光素子フィルタアレイチャック部
23 偏光フィルタアレイ移動部
24 受光素子フィルタアレイ移動部
31 接着剤ディスペンス部
32 接着剤硬化用照明部
33 光硬化性接着剤
41 信号検出部
42 位置調整制御部
50 平行出し部
Claims (8)
- 受光素子が2次元配置された受光素子アレイと、該受光素子アレイの入射側に配置され、偏光方向が互いに異なる偏光成分を選択的に透過させる複数種類のフィルタ領域が、該受光素子アレイの受光素子が配置されている2次元方向に分布した偏光フィルタアレイとを備えた撮像装置の製造方法において、
上記偏光フィルタアレイを上記受光素子アレイの入射側に仮位置決めする仮位置決め工程と、
上記仮位置決め工程により仮位置決めされた偏光フィルタアレイ上の各フィルタ領域と受光素子アレイ上の各受光素子との相対位置が目標相対位置となるように位置調整する位置調整工程と、
上記位置調整工程により位置調整された偏光フィルタアレイと受光素子アレイとを固着させる固着工程とを有し、
上記位置調整工程では、上記偏光フィルタアレイに設けられるいずれかの種類のフィルタ領域が選択的に透過させる偏光成分の偏光方向に対し、直交する方向へ偏っている偏光方向に設定された直交偏光照明、又は、平行な方向へ偏っている偏光方向に設定された平行偏光照明を、仮位置決めされた偏光フィルタアレイを介して受光素子アレイに照射し、上記直交偏光照明のときには、該受光素子アレイの各受光素子から出力される出力信号のうち最小値を示す出力信号が下限値となる位置に、上記平行偏光照明のときには、該受光素子アレイの各受光素子から出力される出力信号のうち最大値を示す出力信号が上限値となる位置に、該偏光フィルタアレイ及び該受光素子アレイの位置調整を行うことを特徴とする撮像装置の製造方法。 - 請求項1に記載の撮像装置の製造方法において、
上記複数種類のフィルタ領域は、互いに直交する偏光方向の偏光成分をそれぞれ選択的に透過させる2種類のフィルタ領域を含むことを特徴とする撮像装置の製造方法。 - 受光素子が2次元配置された受光素子アレイと、該受光素子アレイの入射側に配置され、特定の偏光方向をもった偏光成分を選択的に透過させる1種類若しくは2種類以上のフィルタ領域及び全偏光方向の偏光成分を透過させる非フィルタ領域が、該受光素子アレイの受光素子が配置されている2次元方向に分布した偏光フィルタアレイとを備えた撮像装置の製造方法において、
上記偏光フィルタアレイを上記受光素子アレイの入射側に仮位置決めする仮位置決め工程と、
上記仮位置決め工程により仮位置決めされた偏光フィルタアレイ上の各上記領域と受光素子アレイ上の各受光素子との相対位置が目標相対位置となるように位置調整する位置調整工程と、
上記位置調整工程により位置調整された偏光フィルタアレイと受光素子アレイとを固着させる固着工程とを有し、
上記位置調整工程では、上記偏光フィルタアレイに設けられるいずれかの種類のフィルタ領域が選択的に透過させる偏光成分の偏光方向に対して直交する方向へ偏っている偏光方向に設定された直交偏光照明を、仮位置決めされた偏光フィルタアレイを介して受光素子アレイに照射し、該受光素子アレイの各受光素子から出力される出力信号のうち最小値を示す出力信号が下限値となる位置に、該偏光フィルタアレイ及び該受光素子アレイの位置調整を行うことを特徴とする撮像装置の製造方法。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の撮像装置の製造方法において、
上記位置調整工程では、上記位置調整に代えて、上記偏光照明を照射したときに上記いずれかの種類のフィルタ領域に対応する受光素子アレイの受光素子から出力される出力信号と、他の種類のフィルタ領域に対応する受光素子アレイの受光素子から出力される出力信号との差分値が最大になる位置に、上記偏光フィルタアレイ及び上記受光素子アレイの位置調整を行うことを特徴とする撮像装置の製造方法。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置の製造方法において、
上記仮位置決め工程は、上記受光素子アレイの基準面と上記偏光フィルタアレイの基準面とが平行となるように調整する処理を含むことを特徴とする撮像装置の製造方法。 - 受光素子が2次元配置された受光素子アレイと、該受光素子アレイの入射側に配置され、偏光方向が互いに異なる偏光成分を選択的に透過させる複数種類のフィルタ領域が、該受光素子アレイの受光素子が配置されている2次元方向に分布した偏光フィルタアレイとを備えた撮像装置の製造装置において、
上記偏光フィルタアレイを上記受光素子アレイの入射側に仮位置決めした状態で、該偏光フィルタアレイと該受光素子アレイとを保持するアレイ保持手段と、
上記アレイ保持手段に保持された偏光フィルタアレイ及び受光素子アレイを、該受光素子アレイの受光素子が配置されている2次元方向へ相対移動させる相対移動手段と、
上記偏光フィルタアレイに設けられるいずれかの種類のフィルタ領域が選択的に透過させる偏光成分の偏光方向に対し、直交する方向へ偏っている偏光方向に設定された直交偏光照明、又は、平行な方向へ偏っている偏光方向に設定された平行偏光照明を、上記アレイ保持手段に保持された偏光フィルタアレイを介して受光素子アレイに照射する偏光照射手段と、
上記偏光照射手段が照射した上記偏光照明が、上記直交偏光照明のときには、上記受光素子アレイの各受光素子から出力される出力信号のうち最小値を示す出力信号が下限値となる位置に、上記平行偏光照明のときには、該受光素子アレイの各受光素子から出力される出力信号のうち最大値を示す出力信号が上限値となる位置に、上記相対移動手段を制御し、上記偏光フィルタアレイ上の各フィルタ領域及び該受光素子アレイ上の各受光素子の相対位置が目標相対位置となるように位置調整する位置調整制御手段とを有することを特徴とする撮像装置の製造装置。 - 受光素子が2次元配置された受光素子アレイと、該受光素子アレイの入射側に配置され、特定の偏光方向をもった偏光成分を選択的に透過させる1種類若しくは2種類以上のフィルタ領域及び全偏光方向の偏光成分を透過させるフィルタ領域が、該受光素子アレイの受光素子が配置されている2次元方向に分布した偏光フィルタアレイとを備えた撮像装置の製造装置において、
上記偏光フィルタアレイを上記受光素子アレイの入射側に仮位置決めした状態で、該偏光フィルタアレイと該受光素子アレイとを保持するアレイ保持手段と、
上記アレイ保持手段に保持された偏光フィルタアレイ及び受光素子アレイを、該受光素子アレイの受光素子が配置されている2次元方向へ相対移動させる相対移動手段と、
上記偏光フィルタアレイに設けられるいずれかの種類のフィルタ領域が選択的に透過させる偏光成分の偏光方向に対して直交する方向へ偏っている偏光方向に設定された直交偏光照明を、上記アレイ保持手段に保持された偏光フィルタアレイを介して受光素子アレイに照射する偏光照射手段と、
上記偏光照射手段が上記偏光照明を照射したときに上記受光素子アレイの各受光素子から出力される出力信号のうち最小値を示す出力信号が下限値となる位置に、上記相対移動手段を制御し、上記偏光フィルタアレイ上の各フィルタ領域及び該受光素子アレイ上の各受光素子の相対位置が目標相対位置となるように位置調整する位置調整制御手段とを有することを特徴とする撮像装置の製造装置。 - 請求項6又は7に記載の撮像装置の製造装置において、
上記位置調整制御手段は、上記位置調整に代えて、上記偏光照明を照射したときに上記いずれかの種類のフィルタ領域に対応する受光素子アレイの受光素子から出力される出力信号と、他の種類のフィルタ領域に対応する受光素子アレイの受光素子から出力される出力信号との差分値が最大になる位置に、上記偏光フィルタアレイ及び上記受光素子アレイの位置調整を行うことを特徴とする撮像装置の製造装置。
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