JPWO2015174393A1 - Array lens, compound eye optical system, imaging apparatus, measurement method, evaluation method, and manufacturing method - Google Patents

Array lens, compound eye optical system, imaging apparatus, measurement method, evaluation method, and manufacturing method Download PDF

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Abstract

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。このアレイレンズは、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、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する。Provided are an array lens, a compound eye optical system, an imaging device, a measuring method, an evaluation method, and a manufacturing method that can accurately measure the position of the optical surface of a lens unit and can be positioned with high accuracy with respect to an object. This array lens has a plurality of lens portions arranged with different optical axes, and a flange portion connecting the plurality of lens portions, and a measurement reference first for measuring the position of the lens portion. Two reference portions are formed at a predetermined interval on the flange portion, and the first reference portion is outside the range connecting the outer circumferences of the outermost lens portions when viewed in the optical axis direction. Located in.

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。   The present invention relates to an array lens having a plurality of lens portions, a compound eye optical system, an imaging device, a measurement method, an evaluation method, and a manufacturing method.

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。   2. Description of the Related Art In recent years, mobile terminals with thin imaging devices such as smartphones and tablet personal computers are rapidly spreading. However, an imaging apparatus mounted on such a thin portable terminal is required to be thin and compact while having high resolution. In order to meet such demands, we have improved the manufacturing accuracy in response to the shortening of the overall length by the optical design of the imaging lens and the accompanying increase in error sensitivity. A configuration in which an image is obtained by a combination of an imaging lens and an imaging element is insufficient, and an optical system that is different from the conventional one is expected.

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。   On the other hand, an optical system called a compound eye optical system used in a compound eye imaging apparatus that performs final image output by dividing an imaging region of an imaging element, arranging lenses in each, and processing the obtained image is provided. In order to meet the demand for thinning, attention has been paid. In a compound-eye imaging device, since not so high optical performance is required for each lens, each lens can be formed small and thin, and a thin and small optical system as a whole can be obtained. Such an optical element in which a plurality of lenses are arranged in a matrix is called an array lens.

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。   By the way, it is preferable that the array lens is integrally formed by plastic injection molding using a mold because mass production is possible at low cost. However, when the array lens is molded by the mold, the mold is cooled from the mold temperature (100 ° C. to 130 ° C.) to the normal temperature (about 20 ° C.), so that plastic shrinkage is inevitable. Although the shrinkage rate varies depending on the type of plastic, it is generally about 0.3 to 0.8%. Therefore, before final commercialization, the lens position and surface accuracy of the array lens molded in the prototype are measured accurately, so that the lens position is optimized in a contracted state. It is necessary to correct the mold.

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。   Furthermore, since sufficient optical performance cannot be obtained with one lens, a plurality of lenses may be used. In such a case, if an array lens formed with a plurality of lenses is stacked, the plurality of lenses can be stacked in the optical axis direction at the same time, and there is an advantage that adjustment of individual lenses becomes unnecessary. However, if the shrinkage of the molded array lens is left unattended, problems such as decentering due to misalignment between individual lenses and improper distance between surfaces arise. Therefore, it is preferable to accurately measure the position of the lens even when the array lenses are stacked.

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)。   On the other hand, Patent Document 1 discloses a technique for measuring the tilt, decentering, and surface accuracy of an optical axis of an array lens in which a plurality of lenses are arranged with a three-dimensional measuring machine (see FIG. 23 and the like).

特開2008−2990号公報JP 2008-2990 A 特開2012−78675号公報JP 2012-78675 A

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。   By the way, according to Patent Document 1, the outer peripheral surface and the bottom surface of an array lens are pressed against a measurement reference sphere, and the coordinates are converted from the position of the measurement reference sphere to design the optical surface of the array lens in terms of eccentricity, inclination, and height. The deviation from the value is obtained. However, in this technique, since the outer shape of the array lens is used as a reference, it is necessary to press the array lens against the measurement reference sphere without any gap, for example, by a biasing force of a spring. However, since the array lens used in the compound eye optical system has a very thin shape, if the biasing force of the spring is applied in the direction perpendicular to the optical axis, the array lens is easily deformed, and an accurate measurement can be performed. There is no problem.

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。   In addition, when stacking array lenses used in a compound eye optical system, high decentration accuracy (for example, within 3 μm) and inter-surface distance accuracy are often required between opposing lenses. However, in the technique of Patent Document 1, since the measurement is performed based on the outer shape of the array lens, the measurement of the outer shape of the array lens and the individual lenses in the array lens can be performed. It is not possible to ensure the eccentricity accuracy and distance accuracy between individual lenses.

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。   On the other hand, Patent Document 2 discloses a technique for joining two array lenses using an alignment mark as a reference (see FIG. 4 and the like). However, since the positional relationship between the alignment mark and the optical surface is not defined in the technique of Patent Document 2, even though it can be said that the two array lenses can be joined to the defined position, the eccentricity accuracy and the inter-surface distance between the individual lenses. Accuracy cannot be ensured.

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。   The present invention has been made in response to such a problem of the prior art, and is capable of measuring the position of the optical surface of the lens unit with high accuracy and capable of positioning with respect to the counterpart with high accuracy, and a compound eye optical system. An object is to provide an imaging device, a measurement method, an evaluation method, and a manufacturing method.

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、を有す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することを特徴とする。   In order to achieve at least one of the above-described objects, an array lens reflecting one aspect of the present invention includes a plurality of lens units arranged with different optical axes and a flange unit that connects the plurality of lens units. And forming two first reference parts for measurement reference for measuring the position of the lens part at a predetermined interval on the flange part, and the first reference part comprises: When viewed in the optical axis direction, it is located outside the range connecting the outer circumferences of the outermost lens portions.

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。   According to this array lens, since two first reference portions for measuring reference of the array lens are formed at intervals in the flange portion, if the two first reference portions are measured using a three-dimensional measuring machine. Based on the result, the straight line connecting the two first reference portions is set in the X-axis direction, and the intermediate point between the two first reference portions is set as the origin as the reference position for measurement of the array lens. The reference position with respect to the lens can be clarified, and if the lens unit is measured using a three-dimensional measuring machine, the position of the lens unit with respect to the reference position can be obtained with high accuracy. If the position of the lens portion from the reference position can be determined for each array lens, the position of each lens portion in the array lens can be corrected with high accuracy. The “predetermined interval” means that the two first reference portions are apart from each other and have a predetermined positional relationship.

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。   Further, since the first reference portion is located outside the range connecting the outer periphery of the outermost lens portion when viewed in the optical axis direction, for example, referring to FIG. The range where the outer periphery of the lens unit is connected is indicated by a dotted line, but it becomes a substantially rectangular shape. By arranging the first reference unit outside this range, the measurement of the lens unit is not obstructed, and two The span of the first reference portion becomes long, and the reference position can be easily obtained with high accuracy. In addition, when the first reference portion is provided on the inner side of the above range, when the array lenses are stacked, it is common to provide a light shielding member between the array lenses, but the light shielding member is provided between the lens and the lens. Although the flange portion is provided so as to shield the light, the first reference portion interferes with the light shielding member.

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。   The compound-eye optical system is characterized in that the array lens is laminated.

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。   This imaging apparatus uses the compound eye optical system.

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。   In this measurement method, the first reference portion in the array lens is measured with a three-dimensional measuring machine, and the origin and the X-axis direction with respect to the array lens are determined based on the measurement result, and the position of the lens portion is evaluated. It is characterized by doing.

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。   By measuring the first reference portion of the array lens, the origin as the reference position and the X-axis direction can be obtained, which can be used as an evaluation reference.

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。   In this evaluation method, the first reference portion of the array lens is measured with a three-dimensional measuring machine, and based on the measurement result, the origin and the X-axis direction with respect to the array lens are determined, and the first reference portion is in contact with the counterpart member. A surface formed by the contact of the second reference portion is defined as an XY plane, a direction orthogonal to the XY plane and passing through the origin is defined as a Z-axis direction, and a direction intersecting the X-axis direction and the Z-axis direction is defined as Y. The position of the lens portion is evaluated by setting the axial direction.

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。   By measuring the first reference portion of the array lens, the origin as the reference position and the X-axis direction are obtained. Further, a surface formed by the contact of the second reference portion that is in contact with the mating member is defined as an XY plane, a direction orthogonal to the XY plane and passing through the origin is defined as a Z-axis direction, and the X-axis direction and the Z-axis By setting the direction intersecting the axial direction as the Y-axis direction, a three-dimensional coordinate system relating to the array lens can be determined, and the position of each lens unit with respect to the three-dimensional coordinate system can be determined uniquely with high accuracy.

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。   The method for manufacturing the array lens includes evaluating the array lens by the evaluation method, correcting the mold based on the evaluation result, and repeating the correction of the mold so that the array lens has a desired value. It is characterized by.

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。   According to this manufacturing method, the mold is corrected based on the evaluation result of the evaluation method, and the mold is corrected again by molding and the evaluation is repeated to obtain a desired value. Can be manufactured.

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。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the position of the optical surface of each lens part in an array lens can be measured with a sufficient precision, and the array lens, compound eye optical system, imaging device, and measuring method which can be accurately positioned with respect to a counterpart An evaluation method and a manufacturing method can be provided.

本実施形態にかかる撮像装置を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the imaging device concerning this embodiment. 撮像ユニットLUの断面図である。It is sectional drawing of imaging unit LU. 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。It is a flowchart which shows the manufacturing process of 1st array lens LA1. 第1アレイレンズLA1を成形する金型の断面図である。It is sectional drawing of the metal mold | die which shape | molds 1st array lens LA1. 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。It is a figure which shows the image side surface of 1st array lens LA1 shape | molded using the metal mold | die of FIG. 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。It is the figure which cut | disconnected the structure of FIG. 5 by the VI-VI line and looked at the arrow direction. 第1基準部LA1cの断面図である。It is sectional drawing of 1st reference | standard part LA1c. アライメントマークLA1dを光軸方向に見た図である。It is the figure which looked at alignment mark LA1d in the optical axis direction. 第2アレイレンズLA2の像側面を示す図である。It is a figure which shows the image side surface of 2nd array lens LA2. 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。It is a figure which shows an example of the shift amount of the optical surface of the shape | molded array lens with respect to the optical surface of a design value. アレイレンズLA1,LA2を積層する状態を示す図である。It is a figure which shows the state which laminates the array lenses LA1 and LA2. 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。It is the figure (a) seen from the optical axis orthogonal direction which shows the modification of a 1st reference | standard part, and the figure (b) which shows the state observed with the camera in the state which laminated | stacked the array lens in the optical axis direction. 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。It is the figure (a) seen from the optical axis orthogonal direction which shows the modification of a 1st reference | standard part and an alignment mark, and the figure (b) which shows the state observed with the camera in the state which laminated | stacked the array lens in the optical axis direction.

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。   First, an imaging apparatus having a compound eye optical system using the array lens according to the present embodiment will be described. A compound eye optical system is an optical system in which a plurality of lens systems are arranged in an array for one image sensor, and each lens system has a different field of view and a super-resolution type in which each lens system images the same field of view. Usually, it is divided into a field division type that performs imaging of the above. The compound eye optical system according to the present invention can be used for any type, but here super-resolution that outputs a single high-resolution composite image from a plurality of images of the same field obtained by a plurality of lens systems. The type will be described.

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。   FIG. 1 schematically shows an imaging apparatus according to the present embodiment. As illustrated in FIG. 1, the imaging device DU includes an imaging unit LU, an image processing unit 1 including a calculation unit 2, a memory 3, and the like. The imaging unit LU includes one imaging element SR and a compound-eye optical system LH that forms a plurality of images with substantially the same field of view on the imaging element SR. As the image sensor SR, for example, a solid-state image sensor such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor having a plurality of pixels is used. Since the compound eye optical system LH is provided on the light receiving surface SS which is a photoelectric conversion unit of the image sensor SR so that an optical image of the subject is formed, the optical image formed by the compound eye optical system LH is captured. It is converted into an electrical signal by the element SR. The image composition unit 1a in the image processing unit 1 obtains one image data with higher resolution from a plurality of images based on electrical signals corresponding to a plurality of images sent from the image sensor SR. Execute the process.

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。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the imaging unit LU. The compound-eye optical system LH includes a rectangular plate-shaped first array lens LA1 in which a plurality of (here, 16 pieces arranged in four rows and four columns) lens portions LA1a are integrally formed on the flange portion LA1b, and a plurality (here, four). A lens plate LA2a (16 pieces arranged in 4 rows and 4 columns) is laminated with a rectangular plate-like second array lens LA2 formed integrally with the flange portion LA2b. Details of the shape of the first array lens LA1 will be described later. The first array lens LA1 and the second array lens LA2 constitute a compound eye optical system.

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。   In FIG. 2, a first array lens LA1 and a second array lens LA2 that are integral with a thermoplastic resin are made of an integral body of translucent resin such as polycarbonate or acrylic resin, and a mold is used as will be described later. And obtained by injection molding. The optical axes OA of the lens part LA1a and the lens part LA2a coincide.

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。   In FIG. 2, a lens frame LF made of a light-shielding material such as black acrylic resin includes a rectangular frame-shaped side surface portion LF1 surrounding the compound eye optical system LH, and a top surface portion extending inward from the upper end of the side surface portion LF1. LF2. The top surface portion LF2 is formed with a plurality of openings LF2a (16 in this example arranged in 4 rows and 4 columns) as light transmitting portions centered on the optical axis.

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。   The lower end of the side surface portion LF1 of the lens frame LF is bonded to the upper surface of the substrate CT. An image sensor SR is formed on the substrate CT. It has a function of holding the cover glass CG so as to be disposed between the imaging element SR and the compound-eye optical system LH.

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。   In FIG. 2, a light shielding member SH made of a metal plate, a resin plate or the like is disposed between the first array lens LA1 and the second array lens LA2. The light shielding member SH is formed with a plurality of openings SHa (here, 16 pieces arranged in 4 rows and 4 columns) as light transmission parts with the optical axis as the center.

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。   Next, the manufacturing process of the compound eye optical system will be described. FIG. 3 is a flowchart showing manufacturing steps of the first array lens LA1. In FIG. 3, a mold for the first array lens LA1 is manufactured in step S101, and the first array lens LA1 is molded in step S102 using this mold. Further, the molded first array lens LA1 is measured in step S103, and the mold is corrected in step S104 based on the result (including a case of newly manufacturing). Thereafter, the first array lens LA1 is molded again in step S105 using the corrected mold, and measurement is performed again in step 106. In subsequent step S107, the measured value of the molded first array lens LA1 is compared with the design value. If the measured value is not within the allowable range (No), the process returns to step S104 again to correct the mold. On the other hand, if the molded first array lens LA1 is within the allowable range with respect to the design value (Yes), in step S108, the first array lens LA1, the separately molded light shielding member SH and the second array lens LA2 are laminated. Then, a compound eye optical system is manufactured. Hereinafter, the contents of each main process will be described more specifically.

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。   FIG. 4 is a cross-sectional view of a mold for molding the first array lens LA1. Plastic materials that can be used for array lenses are broadly classified into thermoplastic resins and energy curable resins, but they are generally manufactured from thermoplastic resins that can be manufactured by injection molding with excellent mass productivity and low cost. is there.

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。   In FIG. 4, an upper mold MD1 and a lower mold MD2 are provided. The upper mold MD has a transfer surface MD1a for transferring one optical surface of the lens portion LA1a of the first array lens LA1. The lower mold MD2 includes a transfer surface MD2a that transfers the other optical surface of the lens portion LA1a of the first array lens LA1, a transfer surface MD2b that transfers the first reference portion, and a transfer surface MD2c that forms the second reference portion. And a transfer surface MD2d for transferring the alignment mark. The transfer surfaces MD2a to 2d are processed using the same tool when being cut from the material of the lower mold MD2. Therefore, since a tool is not exchanged, a manufacturing error hardly occurs. The transfer surfaces of the upper mold MD1 and the lower mold MD2 are required to have a processing accuracy of 10 nm level in order to form an optical surface. Since general-purpose machine tools cannot achieve the level of machining accuracy, ultra-precision machine tools are often used for machining.

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。   After being molded by the mold, the array lens is cooled from the mold temperature (100 ° C. to 130 ° C.) to room temperature (about 20 ° C.), and thus shrinkage occurs. Although the shrinkage rate varies depending on the type of resin, it is generally about 0.3 to 0.8%. Therefore, it is necessary to make a mold for injection molding larger than the array lens design shape by a contraction rate.

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。   FIG. 5 is a diagram showing an image side surface of the first array lens LA1 molded using the mold of FIG. 6 is a view of the configuration of FIG. 5 taken along the line VI-VI and viewed in the direction of the arrow. In FIG. 5, the first array lens LA1 is opposed to the lens portion LA1a arranged in 4 rows and 4 columns between the second row and the third row and outside the first and fourth rows. A pair of first reference portions LA1c are formed at an equal distance from the side, and a pair of alignment marks LA1d are formed on the outside thereof. Since the first reference portion LA1c and the alignment mark LA1d are close to each other, the influence of contraction is equally exerted. Two second reference portions LA1e are formed outside the first row and the fourth column outside the fourth row of the lens portion LA1a, and outside the first row of the lens portion LA1a. One second reference portion LA1e is formed between the second row and the third row.

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。   Here, the first reference portion LA1c is a part of a spherical surface and has a maximum diameter of 0.2 mm or more. As shown in FIG. 7, the surface of the flange portion LA1b and the contact surface of the portion where the first reference portion LA1c contacts The angle θ formed with CP is 45 degrees or more. On the other hand, the second reference portion LA1e has a simple cylindrical shape. As shown in FIG. 8, the alignment mark LA1d has two circular portions formed on the end face of the cylinder. In the case of the alignment mark, the main purpose is to make it easy to recognize with an image, so two circular portions are provided in the cylinder.

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。   Next, measurement of the first reference portion LA1c and the second reference portion LA1e will be described. In FIG. 5, by using a three-dimensional measuring machine (not shown) to measure the two first reference portions LA1c of the first array lens LA1, the apex position P1 can be obtained. Since the first reference portion LA1c needs to be measured accurately in order to define the origin and the coordinate axis in the X-axis direction, it is desirable that the first reference portion LA1c has a shape that can be easily measured by a three-dimensional measuring machine. In the present embodiment, it is a hemisphere having a diameter of 0.2 mm or more, and since the angle formed between the contact surface of the portion in contact with the surface of the flange portion and the hemispheric surface is close to 90 °, the shape can be easily specified. Precise measurement is possible. Here, the midpoint of the line segment L1 connecting the two positions P1 is the origin O, and the direction of the line segment L1 is the X-axis direction.

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。   Next, by measuring the three second reference portions LA1e using the same three-dimensional measuring machine, as shown in FIG. 6, the XY plane PL formed at the three height positions can be found. Further, the difference Δ between the origin O and the XY plane can be known. A direction orthogonal to the XY plane PL and passing through the origin O is defined as a Z-axis direction. Further, the Z-axis direction and the direction orthogonal to the X-axis direction on the XY plane are defined as the Y-axis direction. Thereby, the three-dimensional coordinate system regarding the first array lens LA1 is determined. Then, using the same three-dimensional measuring machine, the apex (optical axis position) and height of the optical surface of each lens unit LA1a are measured, and converted to the obtained coordinates on the three-dimensional coordinate axis. Furthermore, the coordinate value after the coordinate conversion of the optical surface is fitted by the least square method so that the difference from the optical surface design value is minimized. Thereby, a difference from the design value (difference in the X-axis direction, Y-axis direction, and axis Z direction of the optical center, inclination in the X-axis direction and Y-axis direction, difference in optical surface shape, etc.) is obtained. As a result, the molded array lens can be evaluated. By appropriately evaluating the array lens, the mold can be corrected (step S104 in FIG. 3). More specifically, the height and position of the transfer surfaces MD1a and MD2a of the molds MD1 and MD2 shown in FIG. 4 are changed based on the amount of deviation between the axial position of the lens unit after molding and the design value. Rework. The actually molded array lens is often warped as a whole, and in such a case, it is desirable to individually correct the transfer surface of the mold. If rework is not possible, the mold is re-formed. For the evaluation in the Z-axis direction, correction is made so that the lens unit height is aligned or the inclination of the XY plane is corrected so that the Z-direction position of the lens unit is the same position in other lens units. The height of the second reference portion can also be corrected, and in the X and Y directions, each position of the lens portion can be corrected or the position of the first reference portion can be changed.

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。   In the second array lens LA2, similar molding is performed using a mold (not shown). FIG. 9 is a diagram illustrating the object side surface of the molded second array lens LA2. A first reference portion LA2c is formed opposite to the first reference portion LA1c of the first array lens LA1, and a second reference portion LA2e is formed opposite to the second reference portion LA1c of the first array lens LA1. An alignment mark LA2d is formed to face the alignment mark LA1d of the array lens LA1. However, when the alignment mark LA2d is aligned with the alignment mark LA1d, the two circles are shifted by 90 degrees as shown by the dotted line in FIG. On the other hand, the first reference portion and the second reference portion have the same shape.

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。   For the second array lens LA2, the same measurement is performed after molding, the vertex and height of each optical surface are obtained on the three-dimensional coordinate axis related to the second array lens LA2, and fitting is similarly performed by the least square method.

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。   In order to reduce the eccentricity of all the lens portions LA1a and LA2a between the two array lenses LA1 and LA2 to 2 μm or less, for example, the amount of deviation from the design position of the optical surface in one array lens should be halved to 1 μm or less. There must be. However, in an actually molded array lens, the optical surface may be displaced from the design position by about 5 μm due to shrinkage. An example of the deviation between the measured optical surface position of the lens unit and the designed position is shown in FIG. In this case, in the figure, the lower side (side closer to the gate) has a larger pitch, and the upper side (side far from the gate) has a smaller pitch. This is because the pitch is increased because the pressure closer to the gate is more likely to be applied by the injection molding machine.

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。   Regarding the height of the optical surface (Z-direction misalignment), the inclination of the optical surface, and the optical surface shape, it is difficult to satisfy the required accuracy required for the lens from the first molding as with the pitch. For this reason, it is necessary to perform mold correction processing using the measured data so as to cancel an error caused by molding. According to the present embodiment, since the three-dimensional coordinate axis is determined with high accuracy for each array lens, the optical surface can be measured with high accuracy, and based on the measurement result, the gold accuracy is satisfied so as to satisfy the required lens accuracy. Mold correction processing can be performed with high accuracy.

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。   By forming the first array lens LA1 and the second array lens LA2 again using the corrected mold, the shift amounts of the lens portions LA1a and LA2a are all within 1 μm. Therefore, as shown in FIG. 11, when the second reference portion LA1e of the first array lens LA1 and the second reference portion LA2e of the second array lens LA2 are brought into contact with each other with the light shielding member SH interposed therebetween. Both share the same XY plane PL. At this time, the camera CA arranged in the optical axis direction can align the relative positions by imaging the alignment marks LA1d and LA2d (the four circles of the alignment mark are arranged on the object). Using the first reference portions LA1c and LA2c and the second reference portions LA1e and LA2e as a reference, the XY positions of the optical surfaces of the lens portions LA1a and LA2a and the optical surface height with respect to the Z-direction reference surface are the above-described measurements. Therefore, the error between the eccentricity of the optical surfaces and the air gap can be suppressed with high accuracy. Thereafter, by applying an ultraviolet curable adhesive or the like between the first array lens LA1 and the second array lens LA2, the two are bonded and incorporated into the lens frame LF.

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。   The array lens can be used for a compound eye optical system of an imaging apparatus including a compound eye optical system such as a super-resolution type or a field division type. In the above-described embodiment, as a result of obtaining the visibility of the alignment mark, the first reference portion and the alignment mark are separated from each other, but may be integrated. For example, as shown in FIG. 12A, the first array lens LA1 is provided with a pair of small hemispherical first reference portions LA1c, and the second array lens LA2 is provided with a larger hemispherical first reference portion LA2c. A pair can be provided. By measuring the first reference portions LA1c and LA2c, the origins and X-axis directions of the respective array lenses LA1 and LA2 can be obtained. On the other hand, when the array lenses LA1 and LA2 are stacked and observed with the camera CA (FIG. 11) from the optical axis direction, the first reference portion LA2c and the first reference portion LA1c are arranged coaxially in the positioned state. Therefore, it can be seen that this is an appropriate position.

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。   In the separate example shown in FIG. 13A, an alignment mark LA1d that is a small-diameter annular portion is formed around the hemispherical first reference portion LA1c in the first array lens LA1, and the second array lens LA2 is formed. The alignment mark LA2d, which is a large-diameter annular portion, is formed around the hemispherical second reference portion LA2c. When the array lenses LA1 and LA2 are stacked and observed with the camera CA (FIG. 11) from the optical axis direction, the alignment mark LA2d and the alignment mark LA1d are arranged coaxially in the positioned state. It turns out that it is a position.

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。   Hereinafter, preferred aspects of the array lens of the present embodiment will be described together.

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。   In the array lens, it is preferable that the first reference portion has a rotationally symmetric shape. If the first reference portion has a rotationally symmetric shape, it is easy to measure the shape of the first reference portion when measuring with a three-dimensional measuring machine, so that the center position of the first reference portion can be obtained with high accuracy. As a result, the position of the lens portion can be easily obtained with high accuracy. The three-dimensional measuring machine may be a contact type using a probe or a non-contact type such as an interferometer.

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。   The first reference portion preferably has a maximum width of 0.2 mm or more when viewed in the optical axis direction. By having such a width, the first reference portion can be easily measured by a three-dimensional measuring instrument, and the coordinates of the first reference portion can be measured with high accuracy.

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。   Moreover, it is preferable that the said 1st reference | standard part is 45 degrees or more of the maximum angle which the contact surface of the site | part which contact | connects the surface of the said flange part, and the said surface. Accordingly, the first reference portion can be easily measured by a three-dimensional measuring instrument, and the coordinates of the first reference portion can be measured with high accuracy. If the maximum angle is 45 degrees or more, the difference in height between the convex portion or concave portion of the shape of the first reference portion and the flat portion around it tends to be clear, so the shape of the first reference portion is specified. It becomes easy.

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。   Moreover, it is preferable that the said array lens is resin integral molding. Thereby, an array lens can be manufactured at low cost. On the other hand, in the case of an integrally molded resin product, the lens part is displaced due to shrinkage after molding. However, according to the present invention, the shape and position of the lens part can be accurately measured. It can be done with high accuracy.

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。   The mold for transferring and forming the first reference portion is preferably the same member as the mold for transferring and forming the optical surface of the lens portion. As a result, the positional accuracy between the first reference portion and the lens portion is increased, so that the die correction processing can be performed with high accuracy.

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。   In addition to the first reference part, the flange part has three second reference parts so as to form a triangle, and the second reference part corresponds to a mating member on which the array lenses are laminated. It is preferable to contact.

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。   When the array lenses are stacked, the positional relationship with the mating member becomes a problem. According to the present embodiment, apart from the first reference portion, the flange portion has three second reference portions so as to form a triangle. In addition, a plane in a direction substantially orthogonal to the optical axis direction is specified, and when the layers are stacked, the positional relationship with the counterpart member can be accurately ensured by bringing the second reference portion into contact with the counterpart member. The “partner member” includes a light shielding member and a solid-state imaging element in addition to an optical element such as an array lens.

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。   In addition, the counterpart member is another array lens having the second reference portion, and it is preferable that the second reference portions are brought into contact with each other. When array lenses are stacked, a reference plane (for example, an XY plane) is determined at the three contact points by bringing the second reference portions into contact with each other. On the other hand, in each array lens, since the reference position is determined by the measurement of the first reference portion, the accuracy of the lens portion of each array lens with respect to the three-dimensional coordinate system determined from the reference position and the reference plane is determined. Since measurement can be performed well, it is possible to accurately stack the two array lenses formed by the corrected molds after correcting the molds with high accuracy.

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。   Moreover, it is preferable that both of the second reference portions that are in contact with each other have a flat surface. Thereby, the second reference portions can be brought into contact with each other simultaneously. However, it is preferable that the area of the second reference portion is small so that three points can be secured.

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。   In addition, it is preferable that one of the second reference portions in contact with each other has a flat surface and the other has a spherical surface. Thereby, the second reference portions can be brought into contact with each other simultaneously.

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。   The mold for transferring and forming the second reference portion is preferably the same member as the mold for transferring and forming the optical surface of the lens portion. As a result, the positional accuracy between the second reference portion and the lens portion is increased.

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。   In addition, it is preferable to form alignment marks in the vicinity of the first reference portion of the array lenses to be stacked.

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。   When the array lenses are stacked, the array lenses are positioned and stacked by visually recognizing the alignment mark. For example, the first reference portion may be used as an alignment mark, but depending on the shape of the first reference portion, it may not be suitable for imaging with a camera for visual recognition. In such a case, the array lens can be stacked with high accuracy by separately providing an alignment mark that is easily visible.

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。   The mold for transferring and forming the alignment mark is preferably the same member as the mold for transferring and forming the first reference portion. Thereby, the positional accuracy between the alignment mark and the first reference portion is increased.

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。   The present invention is not limited to the embodiments and modifications described in the present specification, and includes other embodiments and modifications based on the embodiments and technical ideas described in the present specification. It will be apparent to those skilled in the art.

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image processing part 1a Image composition part 2, Computation part 3 Memory CA Camera CG Cover glass CP Contact surface CT board | substrate DU Image pick-up device LA1 1st array lens LA1a Lens part LA1b Flange part LA1c 1st reference | standard part LA1d Alignment mark LA1e 2nd reference | standard Part LA2 Second array lens LA2a Lens part LA2b Flange part LA2c First reference part LA2d Alignment mark LA2e Second reference part LF Mirror frame LF1 Side face part LF2 Top face part LF2a Opening LH Compound eye optical system LU Imaging unit MD1 Upper mold MD1a Transfer surface MD2 Lower mold MD2a-2d Transfer surface O Origin OA Optical axis PL Flat surface SH Light shielding member Sha Opening SR Image sensor SS Light receiving surface

Claims (18)

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、を有す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することを特徴とするアレイレンズ。
In an array lens having a plurality of lens portions arranged with different optical axes, and a flange portion connecting the plurality of lens portions,
Forming two first reference parts for measuring reference for measuring the position of the lens part at a predetermined interval on the flange part;
The array lens according to claim 1, wherein the first reference portion is located outside a range connecting the outer circumferences of the lens portions located on the outermost side when viewed in the optical axis direction.
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。   The array lens according to claim 1, wherein the first reference portion has a rotationally symmetric shape. 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。   The array lens according to claim 1, wherein the first reference portion has a maximum width of 0.2 mm or more when viewed in the optical axis direction. 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。   4. The array lens according to claim 1, wherein the first reference portion has a maximum angle of 45 ° or more between a contact surface of a portion in contact with the surface of the flange portion and the surface. 前記アレイレンズは、樹脂の一体成形物である請求項1〜4のいずれかに記載のアレイレンズ。   The array lens according to claim 1, wherein the array lens is an integrally molded product of resin. 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1〜5のいずれかに記載のアレイレンズ。   The array lens according to claim 1, wherein the mold for transferring and forming the first reference portion is the same member as the mold for transferring and forming the optical surface of the lens portion. 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請求項1〜6のいずれかに記載のアレイレンズ。   Aside from the first reference part, the flange part has three second reference parts so as to form a triangle, and the second reference part comes into contact with a mating member on which the array lenses are stacked. Item 7. The array lens according to any one of Items 1 to 6. 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7に記載のアレイレンズ。   The array lens according to claim 7, wherein the counterpart member is another array lens having the second reference portion, and the second reference portions are brought into contact with each other. 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8に記載のアレイレンズ。   The array lens according to claim 8, wherein both of the second reference portions in contact with each other have a flat surface. 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9に記載のアレイレンズ。   The array lens according to claim 9, wherein one of the second reference portions in contact with each other has a flat surface and the other has a spherical surface. 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7〜10のいずれかに記載のアレイレンズ。   The array lens according to any one of claims 7 to 10, wherein a mold for transferring and forming the second reference portion is the same member as a mold for transferring and forming the optical surface of the lens portion. 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1〜11のいずれかに記載のアレイレンズ。   The array lens according to claim 1, wherein an alignment mark is formed in the vicinity of the first reference portion of the array lens to be laminated. 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12に記載のアレイレンズ。   The array lens according to claim 12, wherein a mold for transferring and forming the alignment mark is the same member as a mold for transferring and forming the first reference portion. 請求項1〜13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。   A compound eye optical system formed by laminating the array lens according to claim 1. 請求項14に記載の複眼光学系を用いた撮像装置。   An imaging device using the compound eye optical system according to claim 14. 請求項1〜13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。   The first reference portion in the array lens according to any one of claims 1 to 13 is measured by a three-dimensional measuring machine, and based on the measurement result, an origin and an X-axis direction with respect to the array lens are determined, and the lens Measuring method to measure the shape of the part. 請求項7〜11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。   The first reference portion in the array lens according to any one of claims 7 to 11 is measured by a three-dimensional measuring machine, and based on the measurement result, an origin and an X-axis direction with respect to the array lens are determined, and the counterpart A surface formed by the contact of the second reference portion that is in contact with a member is defined as an XY plane, a direction orthogonal to the XY plane and passing through the origin is defined as a Z-axis direction, and the X-axis direction and the Z-axis direction are defined as An evaluation method for evaluating the position of the lens unit by setting the direction intersecting with the Y-axis direction. 請求項7〜11のいずれかに記載のアレイレンズを請求項17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。   The array lens according to any one of claims 7 to 11 is evaluated by the evaluation method according to claim 17, the mold is corrected based on the evaluation result, and the array lens has a desired value. A method of manufacturing an array lens in which mold correction is repeated
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