JP6508201B2 - アレイレンズ、複眼光学系、撮像装置，測定方法、評価方法及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数のレンズ部を有するアレイレンズ、複眼光学系、撮像装置，測定方法、評価方法及び製造方法に関する。

近年、スマートフォンやタブレット型パーソナルコンピュータなどに代表される薄型の撮像装置付き携帯端末が急速に普及している。しかるに、このような薄型の携帯端末に搭載される撮像装置には、高解像度を有しながらも薄形でコンパクトであることが要求されている。このような要求に対応するために、撮像レンズの光学設計による全長短縮やそれに伴う誤差感度増大に対応した製造精度向上を行ってきたが、さらなる要求に対応するためには、従来の単一の撮像レンズと撮像素子の組み合わせで像を得るという構成では不十分になっており、従来とは発想を変えた光学系が期待される。

一方、撮像素子の撮像領域を分割して、それぞれにレンズを配置し、得られた画像を処理することで、最終的な画像出力を行う複眼撮像装置に用いられる複眼光学系と呼ばれる光学系が、薄型化への要求に対応するために注目されている。複眼撮像装置においては、個々のレンズに対してはさほど高い光学性能は求められないので、個々のレンズを小さく薄く形成することができ、全体として薄型で小型の光学系とすることができる。このような複数のレンズをマトリクス状に配列した光学素子をアレイレンズという。

ところで、アレイレンズは、金型を用いてプラスチックの射出成形により一体的に形成すると安価に大量生産が可能になるので好ましい。しかるに、金型によってアレイレンズを成形する際に、金型の温度（１００℃〜１３０℃）から常温（約２０℃）まで冷却されるため、プラスチックの収縮が避けられない。収縮率はプラスチックの種類によって異なるが、一般的に０．３〜０．８％程度である。そのため、最終的に製品化する前に、試作にて成形されたアレイレンズにおけるレンズの位置や面精度を精度良く測定して、収縮が生じた状態でレンズの位置が最適になるように、金型を補正する必要がある。

更に、レンズ１枚では十分な光学性能が得られないことから、複数枚のレンズを用いる場合もある。かかる場合、複数のレンズを形成したアレイレンズを積層すれば、複数のレンズを一度に光軸方向に重ねることができ、個々のレンズの調整が不要となるという利点がある。しかし、成形されたアレイレンズの収縮を放置すると、個々のレンズ間に位置ずれによる偏心が生じたり、面間距離が不適切になるなどの問題が生じる。よってアレイレンズの積層に際しても、レンズの位置を精度良く測定しておくことが好ましい。

これに対し特許文献１には、複数のレンズを並べたアレイレンズの光軸の傾き、偏心、面精度を３次元測定機によって測定する技術が開示されている（図２３等参照）。

特開２００８−２９９０号公報 特開２０１２−７８６７５号公報

ところで、特許文献１によれば、アレイレンズの外周面や底面を測定基準球に押し当てて、その測定基準球の位置から座標変換で、アレイレンズの光学面の偏心、傾き、高さにおける設計値からのずれを求めている。しかしながら、この技術では、アレイレンズの外形を基準としているので、例えばバネの付勢力で、アレイレンズを測定基準球に隙間なく押し当てる必要がある。ところが複眼光学系に用いられるアレイレンズはきわめて薄い形状を有しているから、バネの付勢力で光軸直交方向に付勢すると、アレイレンズが容易に変形してしまい、精度の良い測定を行えないという問題がある。

また、複眼光学系に用いられるアレイレンズを積層する場合、対向する個々のレンズ同士に高い偏心精度（例えば３μｍ以内）や面間距離精度が求められることが多い。ところが、特許文献１の技術では、アレイレンズの外形を基準として測定を行っているので、アレイレンズの外形とアレイレンズ内の個々のレンズとの測定は行えるが、アレイレンズを積層する場合における、個々のレンズ同士の偏心精度や面間距離精度を確保することはできない。

一方、特許文献２には、アライメントマークを基準として２枚のアレイレンズを接合する技術が開示されている（図４等参照）。しかしながら、特許文献２の技術では、アライメントマークと光学面との位置関係が規定されないため、２枚のアレイレンズを規定位置に接合できるといっても、個々のレンズ同士の偏心精度や面間距離精度を確保することはできない。

本発明は、かかる従来技術の課題に応じてなされたものであり、レンズ部の光学面の位置を精度良く測定可能であって、相手物に対して精度良く位置決め可能なアレイレンズ、複眼光学系、撮像装置，測定方法、評価方法及び製造方法を提供することを目的とする。

上述した目的のうち少なくとも一つを実現するために、本発明の一側面を反映したアレイレンズは、光軸を異ならせて配置される複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部をつなぐフランジ部と、を有し、樹脂の一体成形物であるアレイレンズにおいて、前記レンズ部の位置を測定するための測定基準用の第１基準部を、前記フランジ部に所定の間隔をおいて２つ形成し、前記第１基準部は、光軸方向に見て、最も外側にある前記レンズ部の外周を結んだ範囲よりも外側に位置し、前記第１基準部とは別に、前記フランジ部に第２基準部を、三角形を構成するように３つ有することを特徴とする。

このアレイレンズによれば、アレイレンズの測定基準用の第１基準部を、フランジ部に間隔をおいて２つ形成したので、３次元測定機を用いて２つの第１基準部を測定すれば、その結果に基づいて、２つの第１基準部を結んだ直線をＸ軸方向とし、２つの第１基準部の中間点をアレイレンズの測定用の基準位置としての原点とすることにより、アレイレンズに対する基準位置を明確化でき、更に３次元測定機を用いてレンズ部を測定すれば、その基準位置に対するレンズ部の位置を精度良く求めることができる。アレイレンズ毎に基準位置からのレンズ部の位置を割り出せれば、アレイレンズ内の個々のレンズ部の位置の補正を精度良く行うことが出来る。なお、「所定の間隔」とは、２つの前記第１基準部が離れて既定の位置関係にあることをいう。

また、第１基準部は、光軸方向に見て、最も外側にあるレンズ部の外周を結んだ範囲よりも外側に位置するので、例えば，後述する図５を参照して、最も外周に配置されたレンズ部の外周をつなげた範囲を点線で示すと略矩形状になるが、この範囲より外側に第１基準部を配置することで、レンズ部の測定の邪魔にならず、また２つの第１基準部のスパンが長くなり、高精度に基準位置を求めやすい。又、上述の範囲より内側に第１基準部を設けると、アレイレンズを積層する場合には、アレイレンズ間に遮光部材を設けることが一般的であるが、遮光部材はレンズとレンズの間のフランジ部を遮光するように設けるが、第１基準部が遮光部材と干渉することとなる。

本複眼光学系は、前記アレイレンズを積層してなることを特徴とする。

本撮像装置は、前記複眼光学系を用いたことを特徴とする。

本測定方法は、前記アレイレンズにおける前記第１基準部を３次元測定機により測定し、その測定結果に基づいて、前記アレイレンズに対する原点とＸ軸方向を定めて、前記レンズ部の位置を評価することを特徴とする。

前記アレイレンズの前記第１基準部を測定することで、基準位置としての原点と、Ｘ軸方向が求まるので、これにより評価基準とできる。

本評価方法は、前記アレイレンズにおける前記第１基準部を３次元測定機により測定し、その測定結果に基づいて、前記アレイレンズに対する原点とＸ軸方向を定め、更に前記相手部材に当接した第２基準部の接点により形成される面をＸＹ面と定め、前記ＸＹ面に直交し前記原点を通る方向をＺ軸方向とし、前記Ｘ軸方向と前記Ｚ軸方向とに交差する方向をＹ軸方向とすることによって、前記レンズ部の位置を評価することを特徴とする。

前記アレイレンズの前記第１基準部を測定することで、基準位置としての原点と、Ｘ軸方向が求まる。又、前記相手部材に当接した第２基準部の接点により形成される面をＸＹ面と定め、前記ＸＹ面に直交し前記原点を通る方向をＺ軸方向とし、前記Ｘ軸方向と前記Ｚ軸方向とに交差する方向をＹ軸方向とすることで、前記アレイレンズに関する３次元座標系を決定し、かかる３次元座標系に対する個々の前記レンズ部の位置を一義的に精度良く決定できる。

本アレイレンズの製造方法は、前記アレイレンズを前記評価方法により評価し、前記評価結果に基づいて金型を補正し、前記アレイレンズが所望の値になるように前記金型の補正を繰り返すことを特徴とする。

この製造方法によれば、前記評価方法による評価結果に基づいて金型を補正し、再度成形して評価を繰り返して所望の値になるように金型を補正するので、高精度なアレイレンズを製造することができる。

本発明によれば、アレイレンズ内の個々のレンズ部の光学面の位置を精度良く測定可能であって、相手物に対して精度良く位置決め可能なアレイレンズ、複眼光学系、撮像装置，測定方法、評価方法及び製造方法を提供することができる。

本実施形態にかかる撮像装置を模式的に示す図である。 撮像ユニットＬＵの断面図である。 第１アレイレンズＬＡ１の製造工程を示すフローチャートである。 第１アレイレンズＬＡ１を成形する金型の断面図である。 図４の金型を用いて成形された第１アレイレンズＬＡ１の像側面を示す図である。 図５の構成をVI-VI線で切断して矢印方向に見た図である。 第１基準部ＬＡ１ｃの断面図である。 アライメントマークＬＡ１ｄを光軸方向に見た図である。 第２アレイレンズＬＡ２の像側面を示す図である。 設計値の光学面に対する,成形されたアレイレンズの光学面のシフト量の一例を示す図である。 アレイレンズＬＡ１,ＬＡ２を積層する状態を示す図である。 第１基準部の変形例を示す光軸直交方向から見た図（ａ）、及び光軸方向にアレイレンズを積層した状態でカメラにより観察した状態を示す図（ｂ）である。 第１基準部及びアライメントマークの変形例を示す光軸直交方向から見た図（ａ）、及び光軸方向にアレイレンズを積層した状態でカメラにより観察した状態を示す図（ｂ）である。

まず、本実施形態にかかるアレイレンズを用いた複眼光学系を有する撮像装置について説明する。複眼光学系は、１つの撮像素子に対して複数のレンズ系がアレイ状に配置された光学系であり、各レンズ系が同じ視野の撮像を行う超解像タイプと、各レンズ系が異なる視野の撮像を行う視野分割タイプと、に通常分けられる。本発明に係る複眼光学系は、いずれのタイプにも用いることができるが、ここでは複数のレンズ系によって得られる同じ視野の複数の像から解像度の高い１枚の合成画像を出力する超解像タイプについて説明する。

図１に本実施形態にかかる撮像装置を模式的に示す。図１に示すように、撮像装置ＤＵは、撮像ユニットＬＵ，演算部２を含む画像処理部１，メモリー３等を有している。そして、撮像ユニットＬＵは、１つの撮像素子ＳＲと、その撮像素子ＳＲに対して実質的に同じ視野の複数の結像を行う複眼光学系ＬＨと、を有している。撮像素子ＳＲとしては、例えば複数の画素を有するＣＣＤ型イメージセンサー，ＣＭＯＳ型イメージセンサー等の固体撮像素子が用いられる。撮像素子ＳＲの光電変換部である受光面ＳＳ上には、被写体の光学像が形成されるように複眼光学系ＬＨが設けられているので、複眼光学系ＬＨによって形成された光学像は、撮像素子ＳＲによって電気的な信号に変換される。画像処理部１内の画像合成部１ａにおいては、撮像素子ＳＲから送られる複数の画像に相当する電気信号に基づいて、複数枚の画像からより解像度の高い１枚の画像データを得るように画像処理を実行する。

図２は、撮像ユニットＬＵの断面図である。複眼光学系ＬＨは、複数（ここでは４行４列に並べた１６個）のレンズ部ＬＡ１ａがフランジ部ＬＡ１ｂに一体に形成された矩形板状の第１アレイレンズＬＡ１と、複数（ここでは４行４列に並べた１６個）のレンズ部ＬＡ２ａがフランジ部ＬＡ２ｂに一体に形成された矩形板状の第２アレイレンズＬＡ２と、を積層してなる。尚、第１アレイレンズＬＡ１の形状については、詳細を後述する。第１アレイレンズＬＡ１と第２アレイレンズＬＡ２とで複眼光学系を構成する。

図２において、熱可塑性樹脂の一体ものである第１アレイレンズＬＡ１と第２アレイレンズＬＡ２は、ポリカーボネートやアクリル樹脂などの透光性を有する樹脂の一体物からなり、後述するように金型を用いて射出成形することによって得られるものである。レンズ部ＬＡ１ａとレンズ部ＬＡ２aの光軸ＯＡは一致している。

図２において、黒色のアクリル樹脂などの遮光性材料からなる鏡枠ＬＦは、複眼光学系ＬＨの周囲を囲う矩形枠状の側面部ＬＦ１と、側面部ＬＦ１の上端から内側に延在する天面部ＬＦ２とを有する。天面部ＬＦ２には、光軸を中心とした光透過部としての開口ＬＦ２ａを複数個（ここでは４行４列に並べた１６個）形成している。

鏡枠ＬＦの側面部ＬＦ１の下端は、基板ＣＴの上面に接着されている。基板ＣＴ上に撮像素子ＳＲが形成されている。撮像素子ＳＲと複眼光学系ＬＨとの間に配置されるようにカバーガラスＣＧを保持する機能を有する。

図２において、第１アレイレンズＬＡ１と第２アレイレンズＬＡ２との間には、金属板や樹脂板などからなる遮光部材ＳＨが配置されている。遮光部材ＳＨは、光軸を中心とした光透過部としての開口ＳＨａを複数個（ここでは４行４列に並べた１６個）形成している。

次に、複眼光学系の製造工程について説明する。図３は、第１アレイレンズＬＡ１の製造工程を示すフローチャートである。図３において、ステップＳ１０１で第１アレイレンズＬＡ１用の金型を製作し、この金型を用いて、ステップＳ１０２で第１アレイレンズＬＡ１を成形する。更に、成形した第１アレイレンズＬＡ１をステップＳ１０３で測定し、その結果に基づいてステップＳ１０４で金型を補正する（新たに製作する場合を含む）。その後、補正した金型を用いてステップＳ１０５で、再度第１アレイレンズＬＡ１を成形し、ステップ１０６で再度測定を行う。続くステップＳ１０７で、成形した第１アレイレンズＬＡ１の測定値を設計値と比較して、許容範囲に入っていなければ（Ｎｏ）、再びステップＳ１０４に戻って金型を補正する。一方、成形した第１アレイレンズＬＡ１が設計値に対し許容範囲に入っていれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０８において、第１アレイレンズＬＡ１と、別途成形した遮光部材ＳＨ及び第２アレイレンズＬＡ２と積層し接合することによって、複眼光学系を製造する。以下、より具体的に、主要な各工程の内容を説明する。

図４は、第１アレイレンズＬＡ１を成形する金型の断面図である。アレイレンズに使用できるプラスチック素材は、熱可塑性樹脂とエネルギー硬化性樹脂とに大別されるが、量産性と低コスト化に優れた射出成形によって製造できる熱可塑性樹脂によって製造するのが一般的である。

図４において、上型ＭＤ１と下型ＭＤ２とが設けられている。上型ＭＤは、第１アレイレンズＬＡ１のレンズ部ＬＡ１ａの一方の光学面を転写する転写面ＭＤ１ａを有する。下型ＭＤ２は、第１アレイレンズＬＡ１のレンズ部ＬＡ１ａの他方の光学面を転写する転写面ＭＤ２ａと、第１基準部を転写する転写面ＭＤ２ｂと、第２基準部を形成する転写面ＭＤ２ｃと、アライメントマークを転写する転写面ＭＤ２ｄとを有する。転写面ＭＤ２ａ〜２ｄは、下型ＭＤ２の素材から切削加工される際に、同一の工具を用いて加工される。したがって工具を交換しないので製造誤差が発生しにくい。上型ＭＤ１と下型ＭＤ２の転写面は、光学面を形作るために１０ｎｍレベルの加工精度が求められる。汎用的な工作機械ではそのレベルの加工精度を出せないため、その加工には超精密工作機械が用いられることが多い。

金型によって成形した後、アレイレンズは金型の温度（１００℃〜１３０℃）から常温（約２０℃）まで冷却されるため、収縮が起こる。収縮率は樹脂の種類によって異なるが、一般的に０．３〜０．８％程度である。そのため、射出成形用の金型は、アレイレンズ設計形状に対して収縮率分だけ大きく作る必要がある。

図５は、図４の金型を用いて成形された第１アレイレンズＬＡ１の像側面を示す図である。図６は、図５の構成をVI-VI線で切断して矢印方向に見た図である。図５において、４行４列で並べられたレンズ部ＬＡ１ａに対し、２行目と３行目の間であって且つ１列目と４列目の外側に、第１アレイレンズＬＡ１の対向する辺から等距離で、一対となる第１基準部ＬＡ１ｃが形成されており、更にその外側に一対となるアライメントマークＬＡ１ｄが形成されている。第１基準部ＬＡ１ｃとアライメントマークＬＡ１ｄとが近いので、収縮の影響が等しく及ぶこととなる。又、レンズ部ＬＡ１ａの４行目の外側であって且つ１列目と４列目の外側に、２つの第２基準部ＬＡ１ｅが形成され、またレンズ部ＬＡ１ａの１行目の外側であって且つ２列目と３列目の間に、１つの第２基準部ＬＡ１ｅが形成されている。

第１基準部ＬＡ１ｃは、ここで球面の一部であって最大直径が０．２ｍｍ以上であり、図７に示すようにフランジ部ＬＡ１ｂの表面と、第１基準部ＬＡ１ｃの接する部位の接面ＣＰとのなす角θが４５度以上である。一方、第２基準部ＬＡ１ｅは、単純円筒形状である。アライメントマークＬＡ１ｄは、図８に示すように、円筒の端面に２つの円形部が形成されたものである。アライメントマークの場合は画像で認識しやくすることが主目的であるので、円筒に２つの円形部を設けている。

次に、第１基準部ＬＡ１ｃと第２基準部ＬＡ１ｅの測定について説明する。図５において、不図示の３次元測定機を用いて、第１アレイレンズＬＡ１の２つの第１基準部ＬＡ１ｃを測定することで、その頂点の位置Ｐ１がわかる。第１基準部ＬＡ１ｃは、原点とＸ軸方向の座標軸を規定するために精密に測定する必要が有るため、３次元測定機によって測定しやすい形状であることが望ましい。本実施形態では、直径０．２ｍｍ以上の半球状であり、フランジ部の面に接する部位の接面と、半球状の面とのなす角度が90°近くあるため、形状を特定しやすいので、精密な測定が可能である。２つの位置Ｐ１を結ぶ線分Ｌ１の中点を、ここでは原点Ｏとし、線分Ｌ１の方向をＸ軸方向とする。

次いで、同じ３次元測定機を用いて、３つの第２基準部ＬＡ１ｅを測定することで、図６に示すように、その高さ位置３点で形成されるＸＹ面ＰＬがわかる。又、原点ＯとＸＹ面との差Δが分かる。ＸＹ面ＰＬに直交し、原点Ｏを通る方向をＺ軸方向とする。又、ＸＹ面上においてＺ軸方向及びＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向とする。これにより第１アレイレンズＬＡ１に関する３次元座標系が定まる。そして、同じ３次元測定機を用いて、各レンズ部ＬＡ１ａの光学面の頂点（光軸位置）と高さを測定し、求めた３次元座標軸上での座標に変換する。更に、光学面の座標変換後の座標値を、光学面設計値との差異が最小となるように最小二乗法によってフィッティングをかける。これにより、設計値との差分（光学中心のＸ軸方向，Ｙ軸方向，軸Ｚ方向の差異、Ｘ軸方向，Ｙ軸方向の傾き、光学面形状の差異等）が求められる。これにより成形されたアレイレンズの評価を実行できる。アレイレンズの評価を適正に行うことで、金型の補正(図３のステップＳ１０４)を行うことができる。具体的に述べると、成形後のレンズ部の軸上位置と、設計値とのずれ量に基づいて、図４に示す金型ＭＤ１，ＭＤ２の転写面ＭＤ１ａ、ＭＤ２ａの高さや位置を変えるように再加工を行う。実際に成形したアレイレンズは全体的に反っていることが多く、そのような場合、金型の転写面を個別に補正することが望ましい。再加工が不可能である場合、金型を再度形成し直す。尚、Ｚ軸方向の評価としては、レンズ部のＺ方向位置を他のレンズ部で同じ位置になるように、レンズ部高さを揃えるように補正したり、ＸＹ平面の傾きを補正するように第２基準部の高さを補正することもでき、Ｘ，Ｙ方向については、レンズ部の各位置を補正したり、第１基準部の位置を変更することもできる。

第２アレイレンズＬＡ２においても、金型(不図示)を用いて同様な成形を行う。図９は、成形された第２アレイレンズＬＡ２の物体側面を示す図である。第１アレイレンズＬＡ１の第１基準部ＬＡ１ｃに対向して第１基準部ＬＡ２ｃを形成し、第１アレイレンズＬＡ１の第２基準部ＬＡ１ｃに対向して第２基準部ＬＡ２ｅを形成し、第１アレイレンズＬＡ１のアライメントマークＬＡ１ｄに対向してアライメントマークＬＡ２ｄを形成している。但し、アライメントマークＬＡ２ｄは、アライメントマークＬＡ１ｄと整合させたとき、図８の点線で示すように２つの円形が９０度位相でずれている。一方、第１基準部と第２基準部は、同じ形状を有する。

第２アレイレンズＬＡ２についても、成形後に同様な測定を行い、第２アレイレンズＬＡ２に関する３次元座標軸上で各光学面の頂点と高さを求め、同様に最小二乗法によってフィッティングをかける。

２枚のアレイレンズＬＡ１，ＬＡ２間で全レンズ部ＬＡ１ａ、ＬＡ２ａの偏芯を例えば２μｍ以下にするには、１つのアレイレンズ内の光学面の設計位置からのずれ量を、半分の１μｍ以下にしなければならない。しかし、実際に成形されたアレイレンズでは、収縮によって５μｍほどの光学面の設計位置からのずれが発生している場合がある。測定されたレンズ部の光学面位置と、設計上の位置とのズレの例を図１０に示す。この場合、図で下側（ゲートに近い側）はピッチが大きく、上側（ゲートから遠い側）はピッチが小さくなっている。これは、ゲートに近い側のほうが射出成形機によって圧力がかかりやすいことにより、ピッチが大きくなるためである。

光学面の高さ（Ｚ方向ズレ）、光学面の傾き、光学面形状についても、ピッチと同様に初回成形時からレンズに求められる要求精度を満たすのは困難である。そのため、測定されたデータを用いて、成形によって発生する誤差を打ち消すように金型補正加工を行う必要がある。本実施形態によれば、アレイレンズ毎に精度良く３次元座標軸が定まるため、光学面の精度良い測定を行うことが出来、その測定結果に基づいて、要求されるレンズ精度を満たすように、金型補正加工を高精度に行うことができる。

補正された金型を用いて、再度第１アレイレンズＬＡ１と第２アレイレンズＬＡ２を成形することで、そのレンズ部ＬＡ１ａ、ＬＡ２ａのずれ量が、全て１μｍ以内に収まることとなる。そこで、図１１に示すように、遮光部材ＳＨを間に介在させた状態で、第１アレイレンズＬＡ１の第２基準部ＬＡ１ｅと、第２アレイレンズＬＡ２の第２基準部ＬＡ２ｅとを突き合わせると、両者は同一のＸＹ平面ＰＬを共有することとなる。このとき、光軸方向に配置したカメラＣＡで、アライメントマークＬＡ１ｄ、ＬＡ２ｄを撮像することによって、相対位置を合わせる（アライメントマークの４つの円が対象に配置される）ことができる。第１基準部ＬＡ１ｃ、ＬＡ２ｃと、第２基準部ＬＡ１ｅ、ＬＡ２ｅを基準として、レンズ部ＬＡ１ａ、ＬＡ２ａの光学面のXY位置と、Z方向基準面を基準とした光学面高さは、前述の測定と金型補正によって保証されているから、光学面同士の偏芯と空気間隔の誤差を高精度に抑えることができる。その後、第１アレイレンズＬＡ１と第２アレイレンズＬＡ２の間に、紫外線硬化性の接着剤等を付与することで両者は接着され、鏡枠ＬＦに組み込まれることとなる。

アレイレンズは、超解像タイプや視野分割タイプなどの複眼光学系を備える撮像装置の複眼光学系に用いることができる。上述した実施形態では、アライメントマークの見易さを求めた結果、第１基準部とアライメントマークとを別体としたが、一体としても良い。例えば、図１２（ａ）に示すように、第１アレイレンズＬＡ１には小さい半球状の第１基準部ＬＡ１ｃを一対設け、第２アレイレンズＬＡ２にはそれより大きい半球状の第１基準部ＬＡ２ｃを一対設けることができる。第１基準部ＬＡ１ｃ、ＬＡ２ｃを測定することで、それぞれのアレイレンズＬＡ１，ＬＡ２の原点及びＸ軸方向を求めることができる。一方、アレイレンズＬＡ１，ＬＡ２を積層した状態で、光軸方向からカメラＣＡ（図１１）で観察すると、位置決めされた状態では、第１基準部ＬＡ２ｃと第１基準部ＬＡ１ｃとが同軸に配置されるため、これにより適正位置であることが分かる。

又、図１３（ａ）に示す別体の例では、第１アレイレンズＬＡ１において半球状の第１基準部ＬＡ１ｃの周囲に小径の環状部であるアライメントマークＬＡ１ｄを形成し、第２アレイレンズＬＡ２において半球状の第２基準部ＬＡ２ｃの周囲により大径の環状部であるアライメントマークＬＡ２ｄを形成している。アレイレンズＬＡ１，ＬＡ２を積層した状態で、光軸方向からカメラＣＡ（図１１）で観察すると、位置決めされた状態では、アライメントマークＬＡ２ｄとアライメントマークＬＡ１ｄとが同軸に配置されるため、これにより適正位置であることが分かる。

以下、本実施形態のアレイレンズの好ましい態様をまとめて説明する。

前記アレイレンズにおいて、前記第１基準部は、回転対称形状であることが好ましい。前記第１基準部が回転対称形状であると、３次元測定機により測定する際に第１基準部の形状を測定しやすいため、第１基準部の中心位置を精度良く求めることができる。その結果、レンズ部の位置を精度よく求めやすくなる。３次元測定機は、プローブを用いた接触式でも良く、或いは干渉計などの非接触式でも良い。

また、前記第１基準部は、光軸方向に見て最大幅が０．２ｍｍ以上であることが好ましい。このような幅を有することで、前記第１基準部が３次元測定器によって測定しやすい形状となり、前記第１基準部の座標を高精度に測定することができる。

また、前記第１基準部は、前記フランジ部の面に接する部位の接面と、前記面とのなす最大角度が４５°以上であることが好ましい。これにより、前記第１基準部が３次元測定器によって測定しやすい形状となり、前記第１基準部の座標を高精度に測定することができる。前記最大角度が45度以上であると、第１基準部の形状の凸部または凹部と、その周囲の平面部との高さの差異が明確となりやすいので、第１基準部の形状を特定しやすくなる。

また、前記アレイレンズは、樹脂の一体成形物であることが好ましい。これによりアレイレンズを安価に製造できる。一方、樹脂の一体成形物の場合、成形後の収縮によるレンズ部のずれが問題となるが、本発明によりレンズ部の形状や位置を精度良く測定できるので、収縮を考慮して金型補正を精度良く行える。

また、前記第１基準部を転写形成する金型は、前記レンズ部の光学面を転写形成する金型と同一部材であることが好ましい。これにより前記第１基準部と前記レンズ部との位置精度が高くなるため、金型補正加工を高精度に行うことができる。

また、前記第１基準部とは別に、前記フランジ部に第２基準部を三角形を構成するように３つ有しており、前記第２基準部は、前記アレイレンズを積層する相手部材に当接することが好ましい。

前記アレイレンズを積層する場合、相手部材との位置関係が問題となる。本実施形態によれば、前記第１基準部とは別に、前記フランジ部に第２基準部を三角形を構成するように３つ有しているので、３つの第２基準部の位置をもとに、光軸方向と略直交する方向の平面が特定され、積層する際に、前記第２基準部を相手部材に当接させることで、相手部材との位置関係を精度良く確保できる。なお、「相手部材」とは、アレイレンズ等の光学素子の他、遮光部材や固体撮像素子も含む。

また、前記相手部材とは、前記第２基準部を有する別のアレイレンズであって、お互いの前記第２基準部同士を当接させるようになっていることが好ましい。アレイレンズ同士を積層する場合、お互いの前記第２基準部同士を当接させることで、その３つの接点にて基準平面（例えばＸＹ平面）が定まる。一方、個々のアレイレンズにおいては、それぞれ前記第１基準部の測定によって基準位置を定めているから、基準位置と基準平面とから定まる３次元座標系に対して、各々アレイレンズのレンズ部を精度良く測定できるから、それぞれ金型の補正を精度良く行った上で、補正後の金型により成形した２つのアレイレンズを精度良く積層できる。

また、当接し合う前記第２基準部の双方が平面を有することが好ましい。これにより、前記第２基準部同士を同時に当接させることができる。但し、３点当たりを確保できるよう前記第２基準部の面積は小さい方が好ましい。

また、当接し合う前記第２基準部の一方が平面、他方が球面を有することが好ましい。これにより、前記第２基準部同士を同時に当接させることができる。

また、前記第２基準部を転写形成する金型は、前記レンズ部の光学面を転写形成する金型と同一部材であることが好ましい。これにより前記第２基準部と前記レンズ部との位置精度が高くなる。

また、積層するアレイレンズの前記第１基準部の近傍に、それぞれアライメントマークを形成することが好ましい。

前記アレイレンズを積層する場合、アライメントマークを視認することでアレイレンズ同士の位置決めをして積層させる。例えば、前記第１基準部をアライメントマークとして利用しても良いが、前記第１基準部の形状によっては視認するためのカメラによる撮像に適さない場合もある。かかる場合、視認しやすいアライメントマークを別途設けることで、これを利用して前記アレイレンズを精度よく積層できる。

また、前記アライメントマークを転写形成する金型は、前記第１基準部を転写形成する金型と同一部材であることが好ましい。これにより前記アライメントマークと前記第１基準部との位置精度が高くなる。

本発明は、本明細書に記載の実施形態や変形例に限定されるものではなく、他の実施形態・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施形態や技術思想から本分野の当業者にとって明らかである。

１ 画像処理部
１ａ 画像合成部
２， 演算部
３ メモリー
ＣＡ カメラ
ＣＧ カバーガラス
ＣＰ 接面
ＣＴ 基板
ＤＵ 撮像装置
ＬＡ１ 第１アレイレンズ
ＬＡ１ａ レンズ部
ＬＡ１ｂ フランジ部
ＬＡ１ｃ 第１基準部
ＬＡ１ｄ アライメントマーク
ＬＡ１ｅ 第２基準部
ＬＡ２ 第２アレイレンズ
ＬＡ２ａ レンズ部
ＬＡ２ｂ フランジ部
ＬＡ２ｃ 第１基準部
ＬＡ２ｄ アライメントマーク
ＬＡ２ｅ 第２基準部
ＬＦ 鏡枠
ＬＦ１ 側面部
ＬＦ２ 天面部
ＬＦ２ａ 開口
ＬＨ 複眼光学系
ＬＵ 撮像ユニット
ＭＤ１ 上型
ＭＤ１ａ 転写面
ＭＤ２ 下型
ＭＤ２ａ−２ｄ 転写面
Ｏ 原点
ＯＡ 光軸
ＰＬ 平面
ＳＨ 遮光部材
ＳＨａ 開口
ＳＲ 撮像素子
ＳＳ 受光面

Claims (17)

1. 光軸を異ならせて配置される複数のレンズ部と、前記複数のレンズ部をつなぐフランジ部と、を有し、樹脂の一体成形物であるアレイレンズにおいて、
   前記レンズ部の位置を測定するための測定基準用の第１基準部を、前記フランジ部に所定の間隔をおいて２つ形成し、
   前記第１基準部は、光軸方向に見て、最も外側にある前記レンズ部の外周を結んだ範囲よりも外側に位置し、
   前記第１基準部とは別に、前記フランジ部に第２基準部を、三角形を構成するように３つ有することを特徴とするアレイレンズ。
2. 前記第１基準部は、回転対称形状である請求項１に記載のアレイレンズ。
3. 前記第１基準部は、光軸方向に見て最大幅が０．２ｍｍ以上である請求項１又は２に記載のアレイレンズ。
4. 前記第１基準部は、前記フランジ部の面に接する部位の接面と、前記面とのなす最大角度が４５°以上である請求項１〜３のいずれかに記載のアレイレンズ。
5. 前記第１基準部を転写形成する金型は、前記レンズ部の光学面を転写形成する金型と同一部材である請求項１〜４のいずれかに記載のアレイレンズ。
6. 前記第２基準部は、前記アレイレンズを積層する相手部材に当接する請求項１〜５のいずれかに記載のアレイレンズ。
7. 前記相手部材とは、前記第２基準部を有する別のアレイレンズであって、お互いの前記第２基準部同士を当接させるようになっている請求項６に記載のアレイレンズ。
8. 当接し合う前記第２基準部の双方が平面を有する請求項７に記載のアレイレンズ。
9. 当接し合う前記第２基準部の一方が平面、他方が球面を有する請求項８に記載のアレイレンズ。
10. 前記第２基準部を転写形成する金型は、前記レンズ部の光学面を転写形成する金型と同一部材である請求項６〜９のいずれかに記載のアレイレンズ。
11. 積層するアレイレンズの前記第１基準部の近傍に、それぞれアライメントマークを形成した請求項１〜１０のいずれかに記載のアレイレンズ。
12. 前記アライメントマークを転写形成する金型は、前記第１基準部を転写形成する金型と同一部材である請求項１１に記載のアレイレンズ。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載のアレイレンズを積層してなる複眼光学系。
14. 請求項１３に記載の複眼光学系を用いた撮像装置。
15. 請求項１〜１２のいずれかに記載のアレイレンズにおける前記第１基準部を３次元測定機により測定し、その測定結果に基づいて、前記アレイレンズに対する原点とＸ軸方向を定めて、前記レンズ部の形状を測定する測定方法。
16. 請求項６〜１０のいずれかに記載のアレイレンズにおける前記第１基準部を３次元測定機により測定し、その測定結果に基づいて、前記アレイレンズに対する原点とＸ軸方向を定め、更に前記相手部材に当接した前記第２基準部の接点により形成される面をＸＹ面と定め、前記ＸＹ面に直交し前記原点を通る方向をＺ軸方向とし、前記Ｘ軸方向と前記Ｚ軸方向とに交差する方向をＹ軸方向とすることによって、前記レンズ部の位置を評価する評価方法。
17. 請求項６〜１０のいずれかに記載のアレイレンズを請求項１６に記載の評価方法により評価し、前記評価結果に基づいて金型を補正し、前記アレイレンズが所望の値になるように前記金型の補正を繰り返すアレイレンズの製造方法。

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