JPWO2014073262A1 - 撮像素子位置検出装置 - Google Patents

Abstract

本発明の撮像素子位置検出装置（１０Ｂ）は、光学系装置に搭載される撮像素子（２）と該撮像素子（２）に対向するレンズ（３）との位置関係を検出する。レンズ（３）における、撮像素子（２）とは反対側における対向前面に該撮像素子（２）に対して平行に配置された対向ミラー（５）が設けられている。レンズ（３）における、撮像素子（２）とは反対側における対向側面には、対向ミラー（５）に対して垂直に配置された、互いに対向する少なくとも一対の側面ミラー（１１ａ・１１ｂ）が設けられている。

Description

本発明は、光学系装置に搭載される撮像素子と該撮像素子に対向するレンズとの位置関係を検出及び調整する撮像素子位置検出装置に関するものである。

昨今、急速に進むカメラモジュールの高解像化により、光学系と受光素子との間の高精度な実装技術が求められている。

実装に際して、従来、例えば、光学系及び受光素子の外形や外観を基準とした実装方法が用いられてきたが、近年では、外形や外観を基準とするよりも高精度な調整が必要とされるようになってきている。

そこで、撮像素子を出力状態に維持しておき、検出体を撮像しながら軸ずれ調整及び傾き調整等の位置調整を行うプロセス技術（アクティブアライメント：ＡＡ）の確立が進められている。

例えば特許文献１に開示されたカメラモジュールの製造方法は、所望の位置に移動可能な保持部材によりレンズユニットにおける、撮像素子ユニットとは反対側に位置する部分を保持する工程と、撮像素子ユニットの側に露出している識別部材を撮像装置で撮像し、撮像した識別部材の画像に基づいて撮像レンズの光軸が保持部材の中心軸よりずれているずれ量を検出する工程と、レンズユニットをずれ量に基づいて補正した移動量で所定の位置に配置された撮像素子ユニットの上方に移動させる工程と、レンズユニットを撮像素子ユニットに向けて移動させ、レンズユニットを撮像素子ユニットに接合する工程とを有している。

これにより、格別な部材を設けなくてもアライメントマークとしての識別部材の正確な識別ができ、撮像レンズの光軸と撮像素子の中心を確実に合致させることができるカメラモジュールの製造方法を提供することができるとしている。すなわち、アライメントマークを画像認識して、撮像レンズと撮像素子ユニットとの相対位置を調整するようになっている。

また、例えば特許文献２に開示されたカメラモジュールの組立て方法は、カメラモジュール本体を検査用撮像素子の上方で検査用撮像素子との間に空間をあけて保持し、カメラモジュール本体のレンズに上方から検査用光を当てることにより生じた検査用撮像素子からの画像信号に基づいて、カメラモジュール本体の位置を三軸方向及び傾斜について調整した後、水平に保持した調整枠の上端にカメラモジュール本体を固定するとしている。

すなわち、カメラモジュール本体を検査用撮像素子にて撮像しての調整時に、カメラモジュール本体を調整枠に固定しておく。そして、後工程で撮像素子に載せるようになっている。

さらに、例えば特許文献３に開示されたカメラモジュールの組立て方法は、撮像のサイズと歪みとから調整量を算出して適用する、レンズと撮像ユニットとのアライメント技術に関するものであり、レンズと撮像ユニットとを個別に調整し、調整姿勢を保持したまま実装する方法となっている。

上記特許文献１〜特許文献３に開示された撮像素子位置調整装置及び撮像素子位置調整方法は、光学系のアライメントに撮像情報を用いる方法が開示されているが、これらは間接的な撮像素子を用いるため、つまり直接実装する撮像素子を用いるものではないため、プロセスが複雑になり、撮像素子搭載時の誤差が懸念される。

そこで、直接実装する撮像素子を出力状態として撮像しながら調整を行うプロセス技術の確立が進められている。

例えば特許文献４に開示されたカメラモジュールの製造装置は、レンズ保持機構及び素子移動機構にレンズユニット及び素子ユニットをそれぞれ保持させる。レンズユニットを位置決めした状態のレンズ位置決めプレートとレンズ保持機構とを第２スライドステージで光軸Ｓ方向に移動させながら、撮影レンズが結像した測定チャートを撮像素子で撮像し、撮像面上に設定された少なくとも５つの測定点の合焦位置を測定する。各測定点の合焦位置の座標から、平面近似により各測定点の調整位置を算出する。各測定点が各調整位置に一致するように、第３スライドステージ及び２軸回転ステージで素子ユニットの位置及び傾きを調整するようになっている。

すなわち、撮像面の中心及び周辺像のデフォーカス特性を取得し、結像位置と像平面との傾きから調整量を算出する調整方法となっている。

また、例えば特許文献５に開示された撮像素子の傾き測定装置は、撮影レンズの光軸方向に沿って移動する測定用チャートを、固定された撮像素子にて複数回撮像したチャートの撮像データによるコントラスト特性曲線のピーク値を用いて撮像素子の傾きを定量的に検出するようになっている。すなわち、デフォーカス特性から像平面に対するセンサ面の傾きを検出する方法であり、物体側を動かしてデフォーカス特性を取得するものとなっている。

このように、特許文献４及び特許文献５に開示された技術は、出力状態とした撮像素子に対する光学系を直接調整する技術が開示されている。

すなわち、特許文献４では撮像面を取得し、像面傾きを算出し、調整量にフィードバックしている。また、特許文献５では、物体面の変動に対するデフォーカス特性を取得し、像面傾きを算出し、調整量にフィードバックしている。

いずれも、高精度に像面傾きを調整し、それぞれモジュール構成に適した装置構成を実現した像面を検出する有用な方法といえる。

日本国公開特許公報「特開２０１２−２７０６３号公報（２０１２年２月９日公開）」 日本国公開特許公報「特開２０１１−１７５０１９号公報（２０１１年９月８日公開）」 日本国公開特許公報「特開２０１１−１３３５０９号公報（２０１１年７月７日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００９−３０２８３７号公報（２００９年１２月２４日公開）」 日本国公開特許公報「特開２００６−３１９５４４号公報（２００６年１１月２４日公開）」

しかしながら、上記従来の特許文献４及び特許文献５に開示された撮像素子位置調整装置では、被写体と光学系とに軸ずれがある場合、その量に応じた光学系と撮像系との軸ずれを生じてしまい、調整したい像高に対する像面傾きが考慮されない懸念があるという問題点を有している。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、直接実装する撮像素子にて得た撮像情報に基づいて、光学系と撮像素子との少なくとも軸ずれを精度よく検出し得るコンパクトな撮像素子位置検出装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る撮像素子位置検出装置は、上記課題を解決するために、光学系装置に搭載される撮像素子と該撮像素子に対向するレンズとの位置関係を検出する撮像素子位置検出装置において、上記レンズにおける、上記撮像素子とは反対側における対向前面に該撮像素子に対して平行に配置された対向ミラーが設けられていると共に、上記撮像素子は、上記対向ミラーによる上記レンズの対向ミラー反射像を撮像するようになっていることを特徴としている。

上記の構成によれば、レンズにおける、撮像素子とは反対側における対向前面には該撮像素子に対して平行に配置された対向ミラーが設けられているので、撮像素子には、対向ミラーによるレンズの対向ミラー反射像が撮像される。

このとき、例えば、レンズの光軸と、撮像素子の中心とがずれていれば、撮像素子におけるレンズの対向ミラー反射像もレンズの光軸と撮像素子の中心とがずれて撮像される。この結果、レンズの光軸と撮像素子の中心とがずれていることを容易に検出することができる。

そして、この検出は、直接実装する撮像素子にて得た撮像情報に基づいたものであり、直接実装する撮像素子とレンズとの位置関係を直接的に反映している点で検出精度が高いといえる。また、撮像素子位置検出装置は、対向ミラーが設けられているだけであるので、コンパクトである。

したがって、直接実装する撮像素子にて得た撮像情報に基づいて、光学系と撮像素子との少なくとも軸ずれを精度よく検出し得るコンパクトな撮像素子位置検出装置を提供することができる。

本発明の一態様に係る撮像素子位置検出装置によれば、直接実装する撮像素子にて得た撮像情報に基づいて、光学系と撮像素子との少なくとも軸ずれを精度よく検出し得るコンパクトな撮像素子位置検出装置を提供するという効果を奏する。

（ａ）は本発明における実施形態１の撮像素子位置検出装置の構成を示す側面図であり、（ｂ）は上記撮像素子位置検出装置における撮像素子に現れるレンズの像を示す平面から見た模式図である。 （ａ）は従来のチャート撮像方式による撮像素子位置検出装置の検出原理を示す側面図であり、（ｂ）は実施の形態１の撮像素子位置検出装置における検出原理を示す側面図である。 本発明における実施形態２の撮像素子位置検出装置の構成を示す側面図である。 上記撮像素子位置検出装置における撮像素子に現れるレンズの像を示す平面から見た模式図である。 上記撮像素子位置検出装置における像面が撮像素子の受光面に対して傾斜しているときの焦点位置を示す側面図である。 上記実施形態２の撮像素子位置検出装置に軸ずれ傾き調整部を設けた場合の構成を示す側面図である。 上記撮像素子位置検出装置と従来のチャート撮像方式による撮像素子位置検出装置との大きさを比較するための側面図である。 上記撮像素子位置検出装置におけるミラー移動手段での対向ミラー及び側面ミラーの戦後の進退移動動作を示す側面図である。 （ａ）は上記撮像素子位置検出装置における対向ミラー及び側面ミラーの配置を示す平面図であり、（ｂ）は上記撮像素子位置検出装置における対向ミラー及び側面ミラーの他の配置を示す平面図である。 本発明における実施形態３の撮像素子位置検出装置の構成を示す側面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、上記撮像素子位置検出装置における検出パターンの構成を示す平面図であり、（ｄ）は検出パターンにおける彩色部の端部の輝度分布を示すグラフである。 （ａ）（ｂ）は、上記撮像素子位置検出装置における検出パターンの構成を示す端面図である。

〔実施の形態１〕
本発明の一実施形態について図１及び図２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。

本実施の形態の撮像素子位置検出装置は、光学系装置に搭載される撮像素子と該撮像素子に対向するレンズとの位置関係、つまり軸ずれ及び傾きを少なくとも検出するものである。

（構成）
本実施の形態の撮像素子位置検出装置の構成について、図１の（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。図１の（ａ）は本実施の形態の撮像素子位置検出装置の構成を示す側面図であり、図１の（ｂ）は撮像素子に現れるレンズの像を示す平面から見た模式図である。尚、図１の（ｂ）においてはレンズの像を形式的に円形としているが、図１の（ｂ）は模式図であるため、必ずしも円形とは限らない。

本実施の形態の撮像素子位置検出装置１０Ａは、図１の（ａ）に示すように、基板１に撮像素子２が搭載されていると共に、撮像素子２の上方にはレンズ３が配設されている。このレンズ３は、調整手段、平行移動手段及び回転手段としての軸ずれ傾き調整部４に支持されている。このため、この軸ずれ傾き調整部４によって、レンズ３が撮像素子２に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に水平移動し、又はレンズ３が回転することによって、撮像素子２に対してその傾斜角を調整できるようになっている。また、レンズ３における、撮像素子２とは反対側における対向前面に該撮像素子２に対して平行に配置された対向ミラー５が設けられている。そして、撮像素子２は、レンズ３の対向ミラー５による対向ミラー反射像２ａを撮像するようになっている。

（軸ずれ検出・調整方法）
上記構成の撮像素子位置検出装置１０Ａにおける撮像素子２の中心位置とレンズ３の光軸との軸ずれの検出方法について、以下に説明する。

まず、図１の（ａ）に示すように、撮像素子位置検出装置１０Ａにおいては、レンズ３における、撮像素子２とは反対側における対向前面に該撮像素子２に対して平行に対向ミラー５が配置されている。したがって、この状態でレンズ３を撮像する。その結果、図１の（ｂ）に示すように、撮像素子２にレンズ３の対向ミラー反射像２ａが撮像される。

このとき、例えば、レンズ３の光軸と、撮像素子２の中心とがずれていれば、撮像素子２におけるレンズ３の対向ミラー反射像２ａもレンズ３の光軸と撮像素子２の中心とがずれて撮像される。この結果、レンズ３の光軸と撮像素子２の中心とがずれていることを容易に検出することができる。

そして、この検出は、光学系装置に直接実装する撮像素子２にて得た撮像情報に基づいたものであり、直接実装する撮像素子２とレンズ３との位置関係を直接的に反映している点で検出精度が高い。また、撮像素子位置検出装置１０Ａは、対向ミラー５が設けられているだけであるので、コンパクトである。

したがって、直接実装する撮像素子２にて得た撮像情報に基づいて、光学系と撮像素子２との少なくとも軸ずれを精度よく検出し得るコンパクトな撮像素子位置検出装置１０Ａ及び撮像素子位置検出方法を提供することができる。

また、本実施の形態の撮像素子位置検出装置１０Ａには、軸ずれ傾き調整部４が設けられている。このため、例えば、この軸ずれ傾き調整部４にて撮像素子２をレンズ３に対して相対的にＸ軸方向及びＹ軸方向に平行移動させることにより、レンズ３と撮像素子２との平行偏芯を容易に調整することができる。尚、本実施の形態では、撮像素子２をレンズ３に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に平行移動させているが、必ずしもこれに限らず、レンズ３を撮像素子２に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に平行移動させることも可能である。撮像素子位置検出装置１０Ａの構成上においては、レンズ３を固定して撮像素子２を動かす方が簡単であると考えられるが、例えば調整方法や検出方法によっては、逆又は混在させる方が有利となる場合もある。

すなわち、レンズ３の光軸と撮像素子２の中心とがずれを調整するために、従来、例えば、図２の（ａ）に示すように、レンズの対向位置にチャートを配置し、そのチャートを撮像してレンズの光軸と撮像素子の中心とがずれを調整する方法が知られている。しかしながら、この方法では、チャートとレンズ系とに軸ずれがある場合、チャートの中心像が撮像素子の受光面の中心に結像しても、軸ずれが合っているとはいえない。また、この場合、求めたい像高と異なる像高の評価を行っていることとなり、目的の像高に対する傾き調整を正しく行うことができない。

この点、本実施の形態では、図２の（ｂ）に示すように、対向ミラー５とレンズ系とに軸ずれがあっても、撮像素子２の上記対向ミラー反射像２ａの位置には影響しない。したがって、対向ミラー５とレンズ系との軸ずれを考慮することなく、撮像素子２におけるレンズ３の対向ミラー反射像２ａの中心と撮像素子２に中心とを合わせるように調整すればよいので、調整が容易である。

〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について図３〜図９に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態１と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態１の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態の撮像素子位置検出装置１０Ｂは、前記実施の形態１の撮像素子位置検出装置１０Ａの構成に加えて、さらに側面ミラーが設けられている点が異なっている。

（構成）
本実施の形態の撮像素子位置検出装置の構成について、図３及び図４に基づいて説明する。図３は本実施の形態の撮像素子位置検出装置１０Ｂの構成を示す側面図であり、図４は撮像素子に現れるレンズの像を示す平面から見た模式図である。尚、図４においてはレンズの像を形式的に円形としているが、図４は模式図であるため、必ずしも円形とは限らない。

本実施の形態の撮像素子位置検出装置１０Ｂは、実施の形態１の撮像素子位置検出装置１０Ａの構成に加えて、図３に示すように、レンズ３における、撮像素子２とは反対側における対向側面に、対向ミラー５に対して垂直に配置された、互いに対向する少なくとも一対の側面ミラー１１ａ・１１ｂが設けられている。

（コントラスト評価・傾き調整方法）
上記構成の撮像素子位置検出装置１０Ｂにおけるレンズ３と撮像素子２との傾き調整方法について、図３、図４及び図５に基づいて説明する。図５は、上記撮像素子位置検出装置における像面が撮像素子の受光面に対して傾斜しているときの焦点位置を示す側面図である。

図３及び図４に示すように、撮像素子２は、対向ミラー５によって、レンズ３の対向ミラー反射像２ａを撮像すると共に、レンズ３における、一対の側面ミラー１１ａ・１１ｂのうちの一方の側面ミラー１１ａ、対向ミラー５及び他方の側面ミラー１１ｂを経由した側面ミラー反射像２ｂを撮像する。また、撮像素子２は、レンズ３における、一対の側面ミラー１１ａ・１１ｂのうちの他方の側面ミラー１１ｂ、対向ミラー５及び一方の側面ミラー１１ａを経由した側面ミラー反射像２ｃを撮像する。

すなわち、撮像素子２は、レンズ３における側面ミラー１１ａ・１１ｂ及び対向ミラー５を経由した２つの側面ミラー反射像２ｂ・２ｃを撮像する。この２つの側面ミラー反射像２ｂ・２ｃは、対向ミラー反射像２ａの両側に現れる。

この場合、例えば、像面と撮像素子２の受光面との傾きによって焦点位置がズレてコントラストが低下したり、コントラストの差が見られたりする。図５は、像面と撮像素子２の受光面との傾きによって焦点位置がズレていることを示している。したがって、このようなコントラスト評価から、適切な傾き調整をすることができる。

そして、このようなコントラスト評価は、光学系装置に直接実装する撮像素子２にて得た撮像情報に基づいたものであり、直接実装する撮像素子２とレンズ３との位置関係を直接的に反映している点で精度が高い。また、撮像素子位置検出装置１０Ｂは、対向ミラー５とレンズ３との間に側面ミラー１１ａ・１１ｂが設けられているだけであるので、コンパクトである。

したがって、直接実装する撮像素子２にて得た撮像情報に基づいて、コントラスト評価を精度よく行い、延いては適切な傾き調整を行い得るコンパクトな撮像素子位置検出装置１０Ｂ及び撮像素子位置検出方法を提供することができる。

ここで、本実施の形態の撮像素子位置検出装置１０Ｂにおいても、実施の形態１の撮像素子位置検出装置１０Ａと同様に、図６に示すように、軸ずれ傾き調整部４を設けることが可能である。このため、例えば、この軸ずれ傾き調整部４にて撮像素子２をレンズ３に対して相対的に回転させることにより、レンズ３と撮像素子２との傾き偏芯を容易に調整することができる。尚、本実施の形態では、撮像素子２をレンズ３に対して回転させているが、必ずしもこれに限らず、レンズ３を撮像素子２に対して回転させることも可能である。撮像素子位置検出装置１０Ｂの構成上においては、レンズ３を固定して撮像素子２を動かす方が簡単であると考えられるが、例えば調整方法や検出方法によっては、逆又は混在させる方が有利となる場合もある。

すなわち、図７に示すように、従来のチャート撮像方式に比べて、本実施の形態の撮像素子位置検出装置１０Ｂは、物体側のサイズを約半分にして撮像素子２に像を形成することができる。この理由は、鏡の虚像は、物体から鏡までの距離の２倍の距離の位置に現れるためである。したがって、従来に比べてコンパクトな撮像素子位置検出装置１０Ａを提供することができる。

次に、本実施の形態の撮像素子位置検出装置１０Ｂでは、図８に示すように、対向ミラー５を前後方向に進退移動させる対向ミラー移動手段としての対向ミラー移動装置１２ａと、側面ミラー１１ａ・１１ｂを前後方向及び横方向に進退移動させる側面ミラー移動手段としての側面ミラー移動装置１２ｂとをさらに備えている。

これにより、対向ミラー５と側面ミラー１１ａ・１１ｂとをそれぞれ前後方向に進退移動させ、側面ミラー１１ａ・１１ｂについては横方向にも進退移動させることによって、撮像素子位置検出装置１０Ｂの汎用性が高くなるという効果が得られる。

すなわち、通常、撮像チャートを用いる場合は、調整に用いる物体距離つまり被写体間距離や評価像高に応じて撮像チャートの大きさやパターン配置を決める必要がある。一方、図８に示す対向ミラー移動装置１２ａ及び側面ミラー移動装置１２ｂを用いると、対向ミラー５及び側面ミラー１１ａ・１１ｂの位置を前後方向に調整することによって、任意の物体距離に調整することができる。また、側面ミラー１１ａ・１１ｂの位置を調整することによって、任意の評価像高を設定することができる。

ここで、上述の説明では、側面ミラー１１ａ・１１ｂは、少なくとも一対存在すると説明した。しかしながら、図９の（ａ）（ｂ）に示すように、少なくとも側面ミラー１１ａ・１１ｂは、４方位に存在することが好ましい。また、８方位に存在させることも可能である。さらに、撮像素子２のアスペクト比に合わせた対角方向に配置することも可能である。すなわち、評価する周辺像高は、ミラー同士が重ならなければ沢山配置できる。この場合、４方位で十分なものもあるし、８方位が必要なものもある。方位毎に評価像高を変えることも可能である。例えば、垂直水平方向は評価像高ｈ＝０．５とし、対角方向は評価像高ｈ＝０．７とすることが可能である。

〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について図１０〜図１２に基づいて説明すれば、以下のとおりである。尚、本実施の形態において説明すること以外の構成は、前記実施の形態２と同じである。また、説明の便宜上、前記の実施の形態２の図面に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態の撮像素子位置検出装置１０Ｃは、前記実施の形態２の撮像素子位置検出装置１０Ｂの構成に加えて、さらに検出パターンが設けられている点が異なっている。

（構成）
本実施の形態の撮像素子位置検出装置の構成について、図１０〜図１２に基づいて説明する。図１０は本実施の形態の撮像素子位置検出装置１０Ｃの構成を示す側面図である。図１１の（ａ）（ｂ）（ｃ）は、上記撮像素子位置検出装置における検出パターンの構成を示す平面図であり、図１１の（ｄ）は検出パターンにおける彩色部の端部の輝度分布を示すグラフである。図１２の（ａ）（ｂ）は、上記撮像素子位置検出装置における検出パターンの構成を示す端面図である。

本実施の形態の撮像素子位置検出装置１０Ｃは、実施の形態２の撮像素子位置検出装置１０Ｂの構成に加えて、図１０に示すように、レンズ３と対向ミラー５との間には、該対向ミラー５に対して平行に配置された検出体としての検出パターン２０が設けられている。

この検出パターン２０は、図１１の（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、平板からなっており、平板の中心に円形の透光部２１を有し、その周りに彩色部２２を有している。透光部２１は、図１２の（ａ）に示すように、平板の中心に孔が設けられているものであってよく、又は図１２の（ｂ）に示すように、円形の透光部材からなっているものであってもよい。

また、彩色部２２は、例えば黒色が塗布されたものからなっており、これによって、図１１の（ｄ）に示すように、彩色部２２の端部では輝度分布に差が出るようになっている。

彩色部２２の形状は、図１１の（ａ）に示す四角形とすることができる他、図１１の（ｂ）に示す多角形又は図１１の（ｃ）に示す円形とすることが可能である。

（コントラスト評価を用いた傾き検出・調整方法）
上記構成の撮像素子位置検出装置１０Ｃにおけるコントラスト評価を用いた傾き検出・調整方法について、以下に説明する。

上記構成の撮像素子位置検出装置１０Ｃにおいては、撮像素子２には、対向ミラー５による検出パターン２０の前記対向ミラー反射像２ａと、その両側の検出パターン２０の前記側面ミラー反射像２ｂとの３つの像が現れる。

ここで、検出パターン２０は彩色されているので、例えば、レンズ３が撮像素子２に対して傾斜していた場合には、検出パターン２０の２つの側面ミラー反射像２ｂにはコントラストに差が発生する。

したがって、レンズ３が撮像素子２に対して傾斜していることを容易に検出することができる。

そして、この検出は、光学系装置に直接実装する撮像素子２にて得た撮像情報に基づいたものであり、直接実装する撮像素子２とレンズ３との位置関係を直接的に反映している点で検出精度が高い。また、撮像素子位置検出装置１０Ｃは、対向ミラー５とレンズ３との間に側面ミラー１１ａ・１１ｂが設けられているだけであるので、コンパクトである。

したがって、直接実装する撮像素子２にて得た撮像情報に基づいて、光学系と撮像素子２との傾きを精度よく検出し得るコンパクトな撮像素子位置検出装置１０Ｃ及び撮像素子位置検出方法を提供することができる。

そして、本実施の形態の撮像素子位置検出装置１０Ｃにおいても、実施の形態１の撮像素子位置検出装置１０Ａと同様に、軸ずれ傾き調整部４が設けられている。このため、この軸ずれ傾き調整部４にてレンズ３を撮像素子２に対して回転させることにより、レンズ３と撮像素子２との傾き偏芯を容易に調整することができる。

尚、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

〔まとめ〕
本発明の一態様に係る撮像素子位置検出装置１０Ａは、上記課題を解決するために、光学系装置に搭載される撮像素子２と該撮像素子２に対向するレンズ３との位置関係を検出する撮像素子位置検出装置１０Ａにおいて、上記レンズ３における、上記撮像素子２とは反対側における対向前面に該撮像素子２に対して平行に配置された対向ミラー５が設けられていると共に、上記撮像素子２は、上記対向ミラー５による上記レンズ３の対向ミラー反射像２ａを撮像するようになっていることを特徴としている。

本発明の一態様に係る撮像素子位置検出方法は、上記課題を解決するために、光学系装置に搭載される撮像素子２と該撮像素子２に対向するレンズ３との位置関係を調整する撮像素子位置検出方法において、上記レンズ３における、上記撮像素子２とは反対側における対向前面に該撮像素子２に対して平行に対向ミラー５ーを配置する工程と、上記撮像素子２にて、上記対向ミラー５による上記レンズ３の対向ミラー反射像２ａを撮像する工程とを含むことを特徴としている。

上記の構成によれば、レンズ３における、撮像素子２とは反対側における対向前面には該撮像素子２に対して平行に配置された対向ミラー５が設けられているので、撮像素子２には、対向ミラー５によるレンズ３の対向ミラー反射像２ａが撮像される。

このとき、例えば、レンズ３の光軸と撮像素子２の中心とがずれていれば、撮像素子２におけるレンズ３の対向ミラー反射像２ａもレンズ３の光軸と撮像素子２の中心とがずれて撮像される。この結果、レンズ３の光軸と撮像素子の中心とがずれていることを容易に検出することができる。

そして、この検出は、直接実装する撮像素子２にて得た撮像情報に基づいたものであり、直接実装する撮像素子２とレンズ３との位置関係を直接的に反映している点で検出精度が高いといえる。また、撮像素子位置検出装置１０Ａは、対向ミラー５が設けられているだけであるので、コンパクトである。

したがって、直接実装する撮像素子２にて得た撮像情報に基づいて、光学系と撮像素子２との少なくとも軸ずれを精度よく検出し得るコンパクトな撮像素子位置検出装置１０Ａ及び撮像素子位置検出方法を提供することができる。

本発明の一態様に係る撮像素子位置検出装置１０Ｂでは、前記レンズ３における、前記撮像素子２とは反対側における対向側面に前記対向ミラー５に対して垂直に配置された、互いに対向する少なくとも一対の側面ミラー１１ａ・１１ｂが設けられていると共に、上記撮像素子２は、上記一対の側面ミラー１１ａ・１１ｂのうちの一方の側面ミラー１１ａ、対向ミラー５及び他方の側面ミラー１１ｂを経由した上記レンズ３の側面ミラー反射像２ｂと、上記一対の側面ミラー１１ａ・１１ｂのうちの他方の側面ミラー１１ｂ、対向ミラー５及び一方の側面ミラー１１ａを経由した上記レンズ３の側面ミラー反射像２ｃとを撮像するようになっているとすることができる。

本発明の一態様に係る撮像素子位置検出方法では、前記レンズ３における、前記撮像素子２とは反対側における対向側面に、互いに対向する少なくとも一対の側面ミラー１１ａ・１１ｂを前記対向ミラー５に対して垂直に配置する工程と、上記撮像素子２にて、上記一対の側面ミラー１１ａ・１１ｂのうちの一方の側面ミラー１１ａ、対向ミラー５及び他方の側面ミラー１１ｂを経由した上記レンズ３の側面ミラー反射像２ｂと、上記一対の側面ミラー１１ａ・１１ｂのうちの他方の側面ミラー１１ｂ、対向ミラー５及び一方の側面ミラー１１ａを経由した上記レンズ３の側面ミラー反射像２ｃとを撮像する工程とを含むとすることができる。

これにより、撮像素子２は、一対の側面ミラー１１ａ・１１ｂのうちの一方の側面ミラー１１ａ、対向ミラー５及び他方の側面ミラー１１ｂを経由したレンズ３の側面ミラー反射像２ｂと、一対の側面ミラー１１ａ・１１ｂのうちの他方の側面ミラー１１ｂ、対向ミラー５及び一方の側面ミラー１１ａを経由したレンズ３の側面ミラー反射像２ｃとの２つの像を撮像する。この像は、対向ミラー反射像２ａの両側に現れる。

ここで、例えば、像面が撮像素子２の受光面に対して傾斜していた場合には、焦点位置がズレてコントラストが低下したり、コントラストの差が見られたりする。したがって、このようなコントラスト評価から、適切な傾斜調整を行うことが可能となる。

本発明の一態様に係る撮像素子位置検出装置１０Ｂでは、前記レンズ３と対向ミラー５との間には、該対向ミラー５に対して平行に配置された、透光部２１を有する彩色された検出体（検出パターン２０）が設けられていることが好ましい。

これにより、撮像素子２には、対向ミラー５による検出体（検出パターン２０）の対向ミラー反射像と、その両側の検出体の側面ミラー反射像との３つの像が現れる。

ここで、検出体（検出パターン２０）は彩色されているので、例えば、レンズ３が撮像素子２に対して傾斜していた場合には、２つの検出体（検出パターン２０）の側面ミラー反射像にはコントラストに差が発生する。

したがって、レンズ３が撮像素子２に対して傾斜していることを容易に検出することができる。

本発明の一態様に係る撮像素子位置検出装置１０Ａ・１０Ｂでは、前記撮像素子２とレンズ３との位置を相対的に調整する調整手段（軸ずれ傾き調整部４）が設けられていることが好ましい。

これにより、調整手段（軸ずれ傾き調整部４）を用いて、レンズ３と撮像素子２との軸ずれ及びレンズ３の撮像素子２に対する傾きを容易に調整することができる。

本発明の一態様に係る撮像素子位置検出装置１０Ａでは、前記調整手段（軸ずれ傾き調整部４）は、撮像素子２とレンズ３とを相対的に平行させる平行移動手段からなっているとすることができる。

これにより、レンズ３と撮像素子２との平行偏芯を容易に調整することができる。

本発明の一態様に係る撮像素子位置検出装置１０Ｂでは、前記調整手段（軸ずれ傾き調整部４）は、レンズ３の撮像素子２に対する傾きを調整すべくレンズ３又は撮像素子２を回転させる回転手段からなっているとすることができる。

これにより、レンズ３と撮像素子２との傾き偏芯を容易に調整することができる。

本発明の一態様に係る撮像素子位置検出装置１０Ｂでは、前記対向ミラー５を前後方向に進退移動させる対向ミラー移動手段（対向ミラー移動装置１２ａ）と、前記側面ミラー１１ａ・１１ｂを前後方向及び横方向に進退移動させる側面ミラー移動手段（側面ミラー移動装置１２ｂ）とが設けられているとすることができる。

これにより、対向ミラー５と側面ミラー１１ａ・１１ｂとをそれぞれ前後方向に進退移動させ、側面ミラー１１ａ・１１ｂについては横方向にも進退移動させることによって、撮像素子位置検出装置１０Ｂの汎用性が高くなるという効果が得られる。

すなわち、通常、撮像チャートを用いる場合は、調整に用いる物体距離つまり被写体間距離や評価像高に応じて撮像チャートの大きさやパターン配置を決める必要がある。一方、本実施の形態の対向ミラー移動装置１２ａ及び側面ミラー移動装置１２ｂを用いると、対向ミラー５を前後方向に調整し、及び／又は側面ミラー１１ａ・１１ｂの位置を前後方向及び横方向に調整することによって、任意の物体距離に調整することができる。また、側面ミラー１１ａ・１１ｂの位置を調整することによって、任意の評価像高を設定することができる。

本発明は、光学系装置に搭載される撮像素子と該撮像素子に対向するレンズとの位置関係を検出する撮像素子位置検出装置に関するものであり、撮像素子とレンズとの軸ずれ及び傾きの検出に適用することができる。また、検出のみならず調整にも適用することができる。さらに、光学系装置はカメラモジュールの他、顕微鏡等の光学系装置にも適用することが可能である。

１ 基板
２ 撮像素子
２ａ 対向ミラー反射像
２ｂ 側面ミラー反射像
２ｃ 側面ミラー反射像
３ レンズ（光学系）
４ 軸ずれ傾き調整部（調整手段、平行移動手段、回転手段）
５ 対向ミラー
１０Ａ 撮像素子位置検出装置
１０Ｂ 撮像素子位置検出装置
１０Ｃ 撮像素子位置検出装置
１１ａ 側面ミラー（一方の側面ミラー）
１１ｂ 側面ミラー（他方の側面ミラー）
１２ａ 対向ミラー移動装置（対向ミラー移動手段）
１２ｂ 側面ミラー移動装置（側面ミラー移動手段）
２０ 検出パターン
２１ 透光部
２２ 彩色部

本発明の一態様に係る撮像素子位置検出装置は、上記課題を解決するために、光学系装置に搭載される撮像素子と該撮像素子に対向するレンズとの位置関係を検出する撮像素子位置検出装置において、上記レンズにおける、上記撮像素子とは反対側における対向前面に該撮像素子に対して平行に配置された対向ミラーが設けられていると共に、上記撮像素子は、上記対向ミラーによる上記レンズの対向ミラー反射像を撮像するようになっており、上記レンズにおける、上記撮像素子とは反対側における対向側面に前記対向ミラーに対して垂直に配置された、互いに対向する少なくとも一対の側面ミラーが設けられていると共に、上記撮像素子は、上記一対の側面ミラーのうちの一方の側面ミラー、対向ミラー及び他方の側面ミラーを経由した上記レンズの側面ミラー反射像と、上記一対の側面ミラーのうちの他方の側面ミラー、対向ミラー及び一方の側面ミラーを経由した上記レンズの側面ミラー反射像とを撮像するようになっており、上記レンズと対向ミラーとの間には、該対向ミラーに対して平行に配置された、中心に透光部を有する彩色された検出体が設けられていることを特徴としている。

したがって、直接実装する撮像素子にて得た撮像情報に基づいて、光学系と撮像素子との少なくとも軸ずれを精度よく検出し得るコンパクトな撮像素
子位置検出装置を提供することができる。
また、撮像素子は、一対の側面ミラーのうちの一方の側面、対向ミラー及び他方の側面ミラーを経由したレンズの側面ミラー反射像と、一対の側面ミラーのうちの他方の側面ミラー、対向ミラー及び一方の側面ミラーを経由したレンズの側面ミラー反射像との２つの像を撮像する。この像は、対向ミラー反射像両側に現れる。
ここで、例えば、像面が撮像素子の受光面に対して傾斜していた場合には、焦点位置がズレてコントラストが低下したり、コントラストの差が見られたりする。したがって、このようなコントラスト評価から、適切な傾斜調整を行うことが可能となる。
さらに、検出体は彩色されているので、例えば、レンズが撮像素子に対して傾斜していた場合には、２つの検出体の側面ミラー反射像にはコントラストに差が発生する。
したがって、レンズが撮像素子２に対して傾斜していることを容易に検出することができる。

Claims (5)

1. 光学系装置に搭載される撮像素子と該撮像素子に対向するレンズとの位置関係を検出する撮像素子位置検出装置において、
   上記レンズにおける、上記撮像素子とは反対側における対向前面に該撮像素子に対して平行に配置された対向ミラーが設けられていると共に、
   上記撮像素子は、上記対向ミラーによる上記レンズの対向ミラー反射像を撮像するようになっていることを特徴とする撮像素子位置検出装置。
2. 前記レンズにおける、前記撮像素子とは反対側における対向側面に前記対向ミラーに対して垂直に配置された、互いに対向する少なくとも一対の側面ミラーが設けられていると共に、
   上記撮像素子は、上記一対の側面ミラーのうちの一方の側面ミラー、対向ミラー及び他方の側面ミラーを経由した上記レンズの側面ミラー反射像と、上記一対の側面ミラーのうちの他方の側面ミラー、対向ミラー及び一方の側面ミラーを経由した上記レンズの側面ミラー反射像とを撮像するようになっていることを特徴とする請求項１記載の撮像素子位置検出装置。
3. 前記レンズと対向ミラーとの間には、該対向ミラーに対して平行に配置された、中心に透光部を有する彩色された検出体が設けられていることを特徴とする請求項２記載の撮像素子位置検出装置。
4. 前記撮像素子とレンズとの位置を相対的に調整する調整手段が設けられていることを特徴とする請求項１，２又は３記載の撮像素子位置検出装置。
5. 前記対向ミラーを前後方向に進退移動させる対向ミラー移動手段と、
   前記側面ミラーを前後方向及び横方向に進退移動させる側面ミラー移動手段とが設けられていることを特徴とする請求項２又は３記載の撮像素子位置検出装置。

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