(57)【要約】  バックフォーカスに対応する焦点位置が焦点深度内に収まった撮像ユニットを簡易に製造できる方法を提供する。撮像ユニットの製造方法は、ホルダーの所定位置に撮像レンズを配置するステップを有する。また、ホルダーに配置された状態における撮像レンズのバックフォーカスを測定するステップを有する。また、予め決定された撮像レンズの焦点深度と、測定されたバックフォーカスとに基づいて、予め用意された互いに厚みの異なる複数の平行平板のうちの１つを選択するステップを有する。また、選択された平行平板をホルダー内において、前記撮像レンズと撮像素子が配置される位置との間に配置するステップを有する。また、ホルダーの所定位置に撮像素子を配置するステップを有する。
2012077265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホルダーの所定位置に撮像レンズを配置するステップと、
前記ホルダーに配置された状態における前記撮像レンズのバックフォーカスを測定するステップと、
予め決定された前記撮像レンズの焦点深度と、前記測定されたバックフォーカスとに基づいて、予め用意された互いに厚みの異なる複数の平行平板のうちの１つを選択するステップと、
前記選択された平行平板を前記ホルダー内において、前記撮像レンズと撮像素子が配置される位置との間に配置するステップと、
前記ホルダーの所定位置に前記撮像素子を配置するステップと、
を有する撮像ユニットの製造方法。
【請求項２】
前記複数の平行平板は、厚みがＴ、Ｔ−Δ１、Ｔ＋Δ２である３つの平行平板を含み、
Δは以下の式を満たす値であることを特徴とする請求項１記載の撮像ユニットの製造方法。
Ｄｆ／（１−１／ｎ）＜Δ１＜２Ｄｆ／（１−１／ｎ）
Ｄｆ／（１−１／ｎ）＜Δ２＜２Ｄｆ／（１−１／ｎ）
但し、
Ｔ：前記３つの平行平板のうち中間の厚みを有する平行平板の厚み
Δ１：平行平板間の厚み差
Δ２：平行平板間の厚み差
Ｄｆ：焦点深度
ｎ：平行平板の屈折率
【請求項３】
前記厚み差Δ１、Δ２は以下の式を満たす値であることを特徴とする請求項２記載の撮像ユニットの製造方法。
Ｄｆ／（１−１／ｎ）＜Δ１＜２Ｄｆ／（１−１／ｎ）−ｔ
Ｄｆ／（１−１／ｎ）＜Δ２＜２Ｄｆ／（１−１／ｎ）−ｔ
但し、
ｔ：平行平板の厚み公差
【請求項４】
前記平行平板間の厚み差Δ１とΔ２は等しい値であることを特徴とする請求項２記載の撮像ユニットの製造方法。
【請求項５】
前記バックフォーカスを測定するステップでは、前記バックフォーカスとして、前記ホルダーの基準位置から前記撮像レンズの焦点位置までの距離を測定することを特徴とする請求項１記載の撮像ユニットの製造方法。
【請求項６】
前記平行平板はＩＲカットフィルターであることを特徴とする請求項１記載の撮像ユニットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像ユニットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像ユニットの製造方法は様々な手法がある。例えば、撮像レンズとして固定焦点レンズを用いる場合、まず固定焦点レンズと撮像素子とを接着固定し、その後、接着固定された固定焦点レンズと撮像素子とをホルダーに嵌めこむことにより１つの撮像ユニットを製造する方法がある。【０００３】
この方法によれば、予め固定焦点レンズと撮像素子とを接着固定する必要がある。従って、接着固定を行う前にバックフォーカス調整を含むピント調整を行う必要がある。つまり、１つ１つの撮像ユニットに対してピント調整を施した上で組み立てを行わなければならず、製造工数の増大を招く。【０００４】
またピント調整を行わずに撮像レンズや撮像素子をホルダーに組み付ける、いわゆる無調整で撮像ユニットを製造する方法がある。この方法の場合、撮像素子をホルダーに組み付けた段階で撮像レンズのバックフォーカスに対応する焦点位置が撮像素子の位置に対して焦点深度内に入っていることが求められる。すなわち、撮像素子は設計のバックフォーカスに対応する焦点位置に配置されることになるため、撮像レンズのバックフォーカスに対応する焦点位置が設計の焦点深度内に入っていればよいこととなる。【０００５】
そのため、バックフォーカスの変動要因である、レンズの厚み、レンズ面の形状誤差、レンズ材料の屈折誤差、及びホルダーの形状誤差の誤差を厳しく設定する必要がある。よって良品率の低下を招く可能性があった。【０００６】
ここで、特許文献１には、バックフォーカスに対応する焦点位置を設計の焦点深度内に入れる方法として、撮像レンズの芯厚誤差に対するバックフォーカス感度が小さいタイプのレンズを用いる方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１４９５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載の技術は、１枚の撮像レンズを用いる手法であり、高画素の撮像素子を用いた際の収差補正を行うことが困難である。【０００９】
逆に、収差補正を行うために撮像レンズの面数を増やした場合には、バックフォーカス調整が困難となる。【００１０】
更に、一般には撮像素子の画素の小型化（つまり高画素化）に伴って焦点深度が狭くなるが、１枚のレンズを用いる手法では、そのレンズの製造誤差を小さくする必要があるため良品率の低下を招く可能性があった。【００１１】
従って本発明は、上記課題を解決するために、バックフォーカスに対応する焦点位置が設計の焦点深度内に収まった撮像ユニットを簡易に製造できる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の撮像ユニットの製造方法は、ホルダーの所定位置に撮像レンズを配置するステップを有する。また、ホルダーに配置された状態における撮像レンズのバックフォーカスを測定するステップを有する。また、予め決定された撮像レンズの焦点深度と、測定されたバックフォーカスとに基づいて、予め用意された互いに厚みの異なる複数の平行平板のうちの１つを選択するステップを有する。また、選択された平行平板をホルダー内において、前記撮像レンズと撮像素子が配置される位置との間に配置するステップを有する。また、ホルダーの所定位置に撮像素子を配置するステップを有する。【００１３】
上記課題を解決するために、請求項２に記載の撮像ユニットの製造方法は、請求項１に記載の撮像ユニットの製造方法において、複数の平行平板は、厚みがＴ、Ｔ−Δ１、Ｔ＋Δ２である３つの平行平板を含む。またΔは以下の式を満たす値である。
Ｄｆ／（１−１／ｎ）＜Δ１＜２Ｄｆ／（１−１／ｎ）
Ｄｆ／（１−１／ｎ）＜Δ２＜２Ｄｆ／（１−１／ｎ）
但し、
Ｔ：前記３つの平行平板のうち中間の厚みを有する平行平板の厚み
Δ１：平行平板間の厚み差
Δ２：平行平板間の厚み差
Ｄｆ：焦点深度
ｎ：平行平板の屈折率【００１４】
上記課題を解決するために、請求項３に記載の撮像ユニットの製造方法は、請求項２記載の撮像ユニットの製造方法において、厚み差Δは以下の式を満たす値である。
Ｄｆ／（１−１／ｎ）＜Δ１＜２Ｄｆ／（１−１／ｎ）−ｔ
Ｄｆ／（１−１／ｎ）＜Δ２＜２Ｄｆ／（１−１／ｎ）−ｔ
但し、
ｔ：平行平板の厚み公差【００１５】
上記課題を解決するために、請求項４に記載の撮像ユニットの製造方法は、請求項２記載の撮像ユニットの製造方法において、平行平板間の厚み差Δ１とΔ２は等しい値である。なお、請求項４記載の発明を請求項３記載の発明に適用することも可能である。【００１６】
上記課題を解決するために、請求項５に記載の撮像ユニットの製造方法は、請求項１記載の撮像ユニットの製造方法において、バックフォーカスを測定するステップでは、バックフォーカスとして、ホルダーの基準位置から撮像レンズの焦点位置までの距離を測定する。なお、請求項５記載の発明を請求項２〜４のいずれかに記載の発明に適用することも可能である。【００１７】
上記課題を解決するために、請求項６に記載の撮像ユニットの製造方法は、請求項１記載の撮像ユニットの製造方法において、平行平板はＩＲカットフィルターである。なお、請求項４記載の発明を請求項２〜５のいずれかに記載の発明に適用することも可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ホルダーに配置された状態における撮像レンズのバックフォーカスを測定する。そして当該バックフォーカスと撮像レンズの焦点深度に基づき、予め用意された互いに厚みの異なる複数の平行平板のうちの１つを選択する。従って、バックフォーカスに対応する焦点位置が設計の焦点深度内に収まった撮像ユニットを簡易に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施形態に係る製造方法により製造される撮像ユニットの外観図である。
【図２】第１実施形態に係る撮像ユニットのＡ−Ａ断面図である。
【図３】第１実施形態に係る撮像ユニットの製造工程を表すフローチャートである。
【図４】図３のフローチャートの説明を補足する図面である。
【図５】図３のフローチャートの説明を補足する図面である。
【図６】図３のフローチャートの説明を補足する図面である。
【図７】図３のフローチャートの説明を補足する図面である。
【図８】図３のフローチャートの説明を補足する図面である。
【図９】図３のフローチャートの説明を補足する図面である。
【図１０】図３のフローチャートの説明を補足する図面である。
【図１１】第２実施形態に係る撮像ユニットの製造工程を表すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
＜第１実施形態＞
図１から図１０を用いて、本実施形態に係る撮像ユニットの製造方法について説明する。
【００２１】
＜撮像ユニットの構成＞
まず図１、図２を用いて、本実施形態に係る撮像ユニットの製造方法により製造された撮像ユニット１の構成について説明する。
【００２２】
撮像ユニット１はレンズユニット２、ホルダー部３、撮像素子４、平行平板５を含んで構成されている。
【００２３】
本実施形態におけるレンズユニット２は、２枚のレンズ２ａ・２ｂと、レンズ２ａ・２ｂの間に設けられた遮光絞り２ｃを含んで構成されている。レンズ２ａ・２ｂは、プラスチック或いはガラス等、一般的なレンズを構成する材質からなる。ホルダー部３の孔３ｂ（後述）を通過した光はレンズ２ａを透過する。レンズ２ａを透過した光は、遮光絞り２ｃにより一部が遮光される。遮光絞り２ｃを通過した光は、レンズ２ｂを透過し平行平板５に至る。
【００２４】
なお、レンズユニット２は上述の構成に限られない。例えばレンズの枚数が３枚以上であってもよい。或いは１枚のレンズのみを用いる構成も可能である。「レンズユニット２」にはこのようにレンズが１枚の構成も含まれる。レンズユニット２が本実施形態における「撮像レンズ」である。
【００２５】
本実施形態においてホルダー部３は中空の柱体形状をなし、その上面３ａには孔３ｂが設けられている。孔３ｂからはレンズユニット２の一部が露出している（図１ではレンズユニット２を省略している）。
【００２６】
またホルダー部３の上面３ａの裏側には、レンズユニット２を所定位置に位置合わせするための突起部３ｃが設けられている。レンズユニット２の上面（レンズ２ａの上面）が突起部３ｃに当接することにより、ホルダー部３内でレンズユニット２は所定位置に配置されることとなる。
【００２７】
またホルダー部３内には、平行平板５を所定位置に位置合わせするための切欠部３ｄが設けられている。平行平板５の上面が切欠部３ｄに当接することによりホルダー部３内で平行平板５は所定位置（レンズユニット２と撮像素子４が配置される位置との間）に配置されることとなる。
【００２８】
またホルダー部３の下面３ｅには、撮像素子４が配置固定される。撮像素子４は、孔３ｂ（レンズユニット２）を介して撮像ユニット１内に入射した光を受光し、受光した光を電気信号として画像処理ユニット（図示なし）等に送る機能を有している。
【００２９】
平行平板５は、ホルダー部３内の切欠部３ｄと当接する位置に配置固定されている。平行平板５は、例えば、レンズユニット２を介して到達した光の赤外波長部分をカットして透過させるＩＲカットフィルタからなる。また平行平板５を配置することにより、レンズユニット２（レンズ２ｂの像側面２１ｂ）から焦点位置までの距離、すなわちバックフォーカス（後述）が変化する。つまり平行平板５は撮像ユニット１のバックフォーカスを調整する機能を有している。
【００３０】
なお平行平板５は、ＩＲカットフィルタに限られない。例えば撮像素子４をカバーするカバーガラスであってもよい。またＩＲカットフィルタ及びカバーガラスをまとめて「平行平板」とすることも可能である。
【００３１】
本実施形態において、レンズユニット２、撮像素子４、及び平行平板５は、それぞれ位置決めされた状態でホルダー部３に接着固定される。
【００３２】
例えば、レンズユニット２が突起部３ｃに突き当てられた状態（所定位置に配置された状態）で、レンズユニット２の外周面とホルダー部３の内周面とを接着することにより、レンズユニット２はホルダー部３内で所定位置に固定された状態となる。
【００３３】
＜撮像ユニットの製造工程＞
次に図３から図１０を用いて本実施形態に係る撮像ユニットの製造工程について説明を行う。ここでは図１、図２に示す撮像ユニット１を製造する場合について述べる。
【００３４】
なお本実施形態において「バックフォーカス」とは、レンズ２ｂの像側面２１ｂからレンズ２ｂの焦点位置までの距離（撮像素子４が配置されるべき位置までの距離）を意味する。また上述の通り、平行平板５がある場合とない場合とでバックフォーカスの値は変化する。本実施形態では、設計値のバックフォーカスを「バックフォーカスα」とする。また設計値から平行平板５を除いた状態におけるバックフォーカスを「バックフォーカスβ」とする。
【００３５】
具体的には図４に示す通り、バックフォーカスαは、平行平板５がある場合のレンズ２ｂの像側面２１ｂからレンズ２ｂの焦点位置（設計の焦点位置Ｐ。撮像素子４が配置される位置）までの距離である。また図５に示す通り、バックフォーカスβは、平行平板５がない場合のレンズ２ｂの像側面２１ｂから設計の焦点位置Ｐまでの距離である。なお、図４及び図５に示す破線間は設計の焦点深度（±Ｄｆ）を表している。
【００３６】
図３に示す通り、撮像ユニット１を製造する場合、はじめにコンピュータ（図示なし）を用いて、製造する撮像ユニット１の光学設計を行う（Ｓ１０）。ここではバックフォーカスα、バックフォーカスβの値が決定される。なお、レンズユニット２の焦点深度Ｄｆは、用いられるレンズユニットのＦナンバー、及び用いられる撮像素子の画素サイズにより予め決まっている。また撮像ユニット１に用いられる平行平板５（厚みＴ）は、予め決定されている。
【００３７】
ここでバックフォーカスβは、バックフォーカスα、平行平板５の厚みＴ、平行平板５の屈折率ｎを用いて以下の式（１）により求めることが可能である。
【００３８】
【数１】
2012077265.tif 000003
【００３９】
次にコンピュータは、レンズユニット２の製造誤差によって発生するバックフォーカス誤差を予測する。そしてコンピュータは、予測されたバックフォーカス誤差に基づいて、他の平行平板５の所定の厚み差Δ１、Δ２（Δ＝バックフォーカス誤差を補正できる値）を求める（Ｓ１１）。Ｓ１１で求められた厚み差Δ１、Δ２に基づいて、厚みＴ−Δ１、Ｔ、Ｔ＋Δ２の３枚の平行平板５を準備する。
【００４０】
ここでバックフォーカス変動量ｄｆＢは、Δ１×（１−１／ｎ）若しくはΔ２×（１−１／ｎ）（ｎは平行平板５の屈折率）で表せることから、バックフォーカスを短くしたい場合には厚み差−Δ１の平行平板５を用いることが望ましい。またバックフォーカスを長くしたい場合には厚み差＋Δ２の平行平板５を用いることが望ましい。
【００４１】
また、Ｓ１１で求められる厚み差Δは、以下の式（２）、（３）を満たす値であることが望ましい。
【００４２】
【数２】
2012077265.tif 000004
但し、
Ｔ：３つの平行平板のうち中間の厚みを有する平行平板５の厚み
Δ１：平行平板間の厚み差
Δ２：平行平板間の厚み差
Ｄｆ：焦点深度
ｎ：平行平板５の屈折率
【００４３】
式（２）、（３）の下限を上回る厚み差Δ１、またはΔ２を設定することにより、平行平板５の厚み差Δによるバックフォーカス変動量ｄｆＢ（＝Δ１×（１−１／ｎ）。またはΔ２×（１−１／ｎ））が焦点深度Ｄｆよりも大きくなる。従って、レンズ製造誤差等によるバックフォーカス変動の許容範囲を焦点深度Ｄｆの２倍以上の範囲に拡大することが可能となる。
【００４４】
また式（２）、（３）の上限を下回る厚み差Δを設定することにより平行平板５の厚み差が大きすぎることによる撮像性能の劣化を低減することが可能となる。更に式（２）、（３）の上限を下回る厚み差Δを設定することにより（バックフォーカス変動量ｄｆＢを焦点深度Ｄｆの２倍よりも小さくすることにより）、焦点深度Ｄｆの範囲を超えて過剰に補正することを防止することができる。本実施形態においてΔ１とΔ２とは等しい値である。つまり厚み差が同一であるため、バックフォーカス変動量が計算し易く量産に適している。但し、Δ１、Δ２の値が上記式（２）（３）を満たせば、Δ１とΔ２の厚みがことなっていても本願発明の効果は有する。
【００４５】
次にコンピュータからの指示に基づいて、レンズ製造装置（図示なし）がレンズユニット２を作成する（Ｓ１２）。本実施形態においてはレンズ２ａ・２ｂの間に遮光絞り２ｃを挟んだ形で接着固定を行う（図６参照）。なお、１枚のレンズをレンズユニット２として用いる場合や、既成のレンズユニットを用いる場合にはこの工程は不要である。
【００４６】
次にコンピュータからの指示に基づいて、レンズ製造装置がＳ１２で作成されたレンズユニット２をホルダー部３に押し込み、所定位置で固定する（Ｓ１３、図７）。本実施形態においてはホルダー部３の下面３ｅ側からレンズユニット２を挿入する。そしてレンズ２ａの上面が突起部３ｃと当接するまでレンズユニット２を押し込む。レンズ２ａが突起部３ｃに当接した状態で接着固定されることにより、レンズユニット２はホルダー部３内で所定位置に固定された状態となる。
【００４７】
次にコンピュータからの指示に基づき、Ｓ１３で作成されたユニットにおいて、レンズユニット２のバックフォーカスγを測定する（Ｓ１４、図８）。バックフォーカスγの測定には専用の測定器が用いられる。具体的には、レンズユニット２の光軸に平行な光線を入射させたときに最もピントの合う位置（撮像素子４が配置されるべき位置）と、レンズユニット２の像側面２１ｂの光軸中心との距離を非接触で測定することによりバックフォーカスγを求めることができる。
【００４８】
次にコンピュータは、Ｓ１４で測定されたバックフォーカスγがバックフォーカスβ±焦点深度Ｄｆ内に入っているかどうかの判断処理を行う（Ｓ１５）。
【００４９】
ここでバックフォーカスγがバックフォーカスβ±焦点深度Ｄｆ内（β−Ｄｆ〜β＋Ｄｆ）にある場合（図９参照。図９はバックフォーカスβ−Ｄｆの場合）、バックフォーカスγはＳ１０で求められたバックフォーカスβとほぼ等しいこととなる。従って、Ｓ１３で作成されたユニットに厚みＴの平行平板５を入れた場合に、バックフォーカスに対応する焦点位置が設計の焦点深度内にある、理想的なバックフォーカスαを得ることが可能となる。
【００５０】
よって、この場合にはコンピュータにより厚みＴの平行平板５が選択される（Ｓ１６ａ）。そして平行平板５は、レンズ製造装置により、ホルダー部３に組み込まれる。平行平板５は、ホルダー部３の切欠部３ｄにより位置決めされた状態で接着剤により固定される（Ｓ１７、図１０）。
【００５１】
またバックフォーカスγがバックフォーカスβ±焦点深度Ｄｆよりも長い場合（γ＞β＋Ｄｆ）、バックフォーカスγはＳ１０で求められた、平行平板５が無い状態での理想的なバックフォーカスβよりも長いこととなる。従って、Ｓ１３で作成されたユニットに厚みＴ―Δ１の平行平板５を入れた場合に、バックフォーカスに対応する焦点位置が設計の焦点深度内にある、理想的なバックフォーカスαを得ることが可能となる。
【００５２】
よって、この場合にはコンピュータにより厚みＴ―Δの平行平板５が選択される（Ｓ１６ｂ）。そして平行平板５は、レンズ製造装置により、ホルダー部３に組み込まれる。平行平板５は、ホルダー部３の切欠部３ｄにより位置決めされた状態で接着剤により固定される（Ｓ１７、図１０）。
【００５３】
またバックフォーカスγがバックフォーカスβ±焦点深度Ｄｆよりも短い場合（γ＜β−Ｄｆ）、バックフォーカスγはＳ１０で求められた、平行平板５が無い状態での理想的なバックフォーカスβよりも短いこととなる。従って、Ｓ１３で作成されたユニットに厚みＴ＋Δ２の平行平板５を入れた場合に、バックフォーカスに対応する焦点位置が焦点深度内にある、理想的なバックフォーカスαを得ることが可能となる。
【００５４】
よって、この場合にはコンピュータにより厚みＴ＋Δ２の平行平板５が選択される（Ｓ１６ｃ）。そして平行平板５は、レンズ製造装置により、ホルダー部３に組み込まれる。平行平板５は、ホルダー部３の切欠部３ｄにより位置決めされた状態で接着剤により固定される（Ｓ１７、図１０）。
【００５５】
次にコンピュータからの指示に基づき、レンズ製造装置は、Ｓ１７で作成されたホルダー部３の下面３ｅに撮像素子４を配置し、接着固定を行う（Ｓ１８）。このように撮像素子４を配置することにより、バックフォーカスαに対応する焦点位置が、レンズユニット２及び平行平板５からなる光学系の焦点深度内に入った撮像ユニット１が完成（図１、図２参照）することとなる。
【００５６】
なお、上記説明においてはコンピュータが自動で行う構成について説明を行ったが、上記各工程を作業者等が手動で行ってもよい。
【００５７】
＜具体例＞
上記撮像ユニットの製造工程について具体的な数値を用いた一例の説明を行う。
【００５８】
ここでは画素サイズが１．７５μｍの撮像素子４を用いる。またレンズユニット２のＦナンバーは２．８であるとする。更に、屈折率ｎ＝１．５２５、設計厚みＴ＝０．２１ｍｍの平行平板５を用いる。また厚み差Δ１＝Δ２とする。
【００５９】
まず、Ｓ１０において、上記レンズユニット２、撮像素子４、及び平行平板５を用いる条件で光学設計を行う。その結果、ここではバックフォーカスαが０．８００ｍｍと設計されたものとする。
【００６０】
またレンズユニット２の焦点深度Ｄｆは、レンズユニット２のＦナンバー２．８、及び撮像素子４の画素サイズ１．７５μｍより約１０μｍとなる。
【００６１】
これらの値から本実施形態においては、バックフォーカスαが０．７９ｍｍ〜０．８１ｍｍの間に入っていればよいこととなる。
【００６２】
なお式（１）にα、Ｔ、ｎの値を代入することでバックフォーカスβ＝０．７２８ｍｍが求められる。
【００６３】
次にコンピュータは、レンズユニット２の製造誤差によって発生するバックフォーカス誤差を予測する。ここでは、バックフォーカス誤差が±１８μｍと予測されたとする。
【００６４】
この場合、バックフォーカスの焦点位置が焦点深度Ｄｆ（±１０μｍ）から外れる場合（−１８μｍ〜−１０μｍ、及び＋１０μｍ〜＋１８μｍ）には、平行平板５の厚みを変えてバックフォーカスを調整する必要が生じる。
【００６５】
例えば、バックフォーカスの焦点位置が−１８μｍにある場合、当該焦点位置を±１０μｍに入れるためには、平行平板５により＋８μｍ以上の補正が必要となる。すなわち、厚み差Δ（Δ１＝Δ２）によるバックフォーカス変動量ｄｆＢが０．００８ｍｍよりも大きくなればよい。この場合、ｄｆＢ＝Δ×（１−１／ｎ）＞０．００８よりΔ＞０．０２３２ｍｍであればよいこととなる。
【００６６】
ここで、式（２）によれば、０．０２９ｍｍ＜Δ＜０．０５８ｍｍとなる。従って、先の条件（Δ＞０．０２３２ｍｍ）と式（２）の条件を満たすようなΔを選択することが望ましい。ここではΔ＝０．０４ｍｍを選択するものとする。この場合、Ｔ−Δ＝０．１７ｍｍ、Ｔ＋Δ＝０．２５ｍｍとなり、３つの異なる厚さの平行平板５が決定される。
【００６７】
次にＳ１３で測定されたレンズユニット２のバックフォーカスγとバックフォーカスβの比較を行う。ここでβ−Ｄｆ＝０．７１８ｍｍ、β＋Ｄｆ＝０．７３８ｍｍとなることから、０．７１８＜γ＜０．７３８の場合、０．２１ｍｍの平行平板５を用いることとなる。またγ＜０．７１８の場合、０．２５ｍｍの平行平板５を用いることとなる。同様にγ＞０．７３８の場合、０．１７ｍｍの平行平板５を用いることとなる。
【００６８】
この条件に基づくと、例えばγ＝０．７３０に対して厚み０．２１ｍｍの平行平板５を用いた場合、バックフォーカスα＝０．８０２ｍｍとなる。またγ＝０．７１０に対して厚み０．２５ｍｍの平行平板５を用いた場合、バックフォーカスα＝０．７９６ｍｍとなる。いずれの場合であってもバックフォーカスαの条件を満たしている（０．７９ｍｍ＜α＜０．８１ｍｍ）。
【００６９】
＜第１実施形態の作用効果＞
本実施形態によれば、ホルダー部３の所定位置に撮像レンズ（レンズユニット２）を配置し、ホルダー部３に配置された状態における撮像レンズのバックフォーカスγを測定する。そして予め求められた撮像レンズのバックフォーカスβと、測定されたバックフォーカスγとに基づいて、予め用意された互いに厚みの異なる複数の平行平板５（Ｔ、Ｔ−Δ１、Ｔ＋Δ２）のうちの１つを選択する。そして選択された平行平板５をホルダー部３の所定位置（切欠部３ｄ）に配置し、撮像素子４をホルダー部３の所定位置（下面３ｅ）に配置する。更に厚み差Δは以下の式（２）、（３）を満たす値である。
Ｄｆ／（１−１／ｎ）＜Δ１＜２Ｄｆ／（１−１／ｎ）      （２）
Ｄｆ／（１−１／ｎ）＜Δ２＜２Ｄｆ／（１−１／ｎ）      （３）
但し、
Ｔ：前記３つの平行平板のうち中間の厚みを有する平行平板の厚み
Δ１：平行平板間の厚み差
Δ２：平行平板間の厚み差
Ｄｆ：焦点深度
ｎ：平行平板の屈折率
【００７０】
このように本実施形態によれば、レンズユニット２と撮像素子４の間に所定の厚みの平行平板５を選択して配置させることにより、レンズユニット２のバックフォーカスαに対応する焦点位置をレンズユニット２の焦点深度内に確実に入れることができる。更にバックフォーカス変動を撮像ユニット製造過程で補正するため、レンズの製造誤差等によるバックフォーカス変動を予め調整しなくともよい。つまりレンズ製造時点での製造誤差を厳しくする必要がないことから、バックフォーカスに対応する焦点位置が設計の焦点深度内に収まった撮像ユニットを簡易に製造できる。
【００７１】
＜第２実施形態＞
次に図１１を用いて、第２実施形態に係る撮像ユニットの製造方法について説明する。本実施形態に係る製造方法により製造される撮像ユニットの構成は第１実施形態と同じであるため説明を省略する。
【００７２】
第１実施形態では、レンズユニット２の製造誤差やホルダー部３の製造誤差があってもバックフォーカスに対応する焦点位置が設計の焦点深度内に収まった撮像ユニットを簡易に製造できる方法について説明をおこなった。
【００７３】
一方、誤差には平行平板５の厚み公差（厚み差の誤差）も存在している。平行平板５の厚み公差によりバックフォーカス変動量も変化する。例えば厚み差Δの平行平板５に対して＋ｔの厚み公差があるとすると、バックフォーカス変動量はｔ×（１−１／ｎ）だけ大きくなる。
【００７４】
本実施形態では、平行平板５の厚み公差を考慮した撮像ユニットの製造方法について説明を行う。
【００７５】
＜撮像ユニットの製造工程＞
図１１を用いて本実施形態に係る撮像ユニットの製造工程について説明を行う。また第１実施形態と同様の工程も多いため、異なる点について詳細に述べる。
【００７６】
なお本実施形態における「バックフォーカス」は、第１実施形態と同様の意味で用いている。
【００７７】
撮像ユニット１を製造する場合、はじめにコンピュータ（図示なし）を用いて製造する撮像ユニット１の光学設計を行う（Ｓ２０）。光学設計により、第１実施形態と同様、バックフォーカスα、及びバックフォーカスβを決定する。
【００７８】
次にコンピュータは、レンズユニット２の製造誤差によって発生するバックフォーカス誤差を予測する。そしてコンピュータは、予測されたバックフォーカス誤差に基づいて、他の平行平板５の所定の厚み差Δ１、Δ２（Δ＝バックフォーカス誤差を補正できる値）を求める（Ｓ２１）。Ｓ２１で求められた厚み差Δ１、Δ２に基づいて、厚みＴ−Δ１、Ｔ、Ｔ＋Δ２の３枚の平行平板５を準備する。
【００７９】
また、Ｓ２１で求められる厚み差Δは厚み公差ｔを考慮した以下の式（４）を満たす１の値であることが望ましい。なお厚み公差ｔは、公差の上限値と下限値が異なる場合、絶対値の大きい方をｔとする。
【００８０】
【数３】
2012077265.tif 000005
但し、
Ｔ：３つの平行平板のうち中間の厚みを有する平行平板５の厚み
Δ１：平行平板間の厚み差
Δ２：平行平板間の厚み差
Ｄｆ：焦点深度
ｎ：平行平板５の屈折率
ｔ：平行平板５の厚み公差
【００８１】
式（４）、（５）の下限を上回る厚み差Δ１またはΔ２を設定することにより、平行平板５の厚み差Δによるバックフォーカス変動量ｄｆＢ（＝Δ１×（１−１／ｎ）。またはΔ２×（１−１／ｎ）））が焦点深度Ｄｆよりも大きくなる。従って、レンズ製造誤差等によるバックフォーカス変動の許容範囲を焦点深度Ｄｆの２倍以上の範囲に拡大することが可能となる。
【００８２】
また式（４）、（５）の上限を下回る厚み差Δ１またはΔ２を設定することにより、平行平板５の厚み差が大きすぎることによる撮像性能の劣化を防ぐことが可能となる。更に平行平板５の厚みが公差の下限であった場合のバックフォーカス変動量ｄｆＢ（＝（Δ１−ｔ）×（１−１／ｎ）。または（Δ２−ｔ）×（１−１／ｎ））を焦点深度Ｄｆの２倍よりも小さくすることにより（式（４）、（５）の上限を下回る厚み差Δを設定することにより）、焦点深度Ｄｆの範囲を超えて過剰に補正することを防止することができる。
【００８３】
次にコンピュータからの指示に基づいて、レンズ製造装置（図示なし）がレンズユニット２を作成する（Ｓ２２）。そしてコンピュータからの指示に基づいて、レンズ製造装置がＳ２２で作成されたレンズユニット２をホルダー部３に押し込み、所定位置で固定する（Ｓ２３）。またコンピュータからの指示に基づき、Ｓ２３で作成されたユニットにおいて、レンズユニット２のバックフォーカスγを測定する（Ｓ２４）。
【００８４】
次にコンピュータは、Ｓ２４で測定されたバックフォーカスγがバックフォーカスβ±焦点深度Ｄｆ内に入っているかどうかの判断処理を行う（Ｓ２５）。
【００８５】
ここでバックフォーカスγがバックフォーカスβ±焦点深度Ｄｆ内にある場合、コンピュータにより厚みＴの平行平板５が選択される（Ｓ２６ａ）。そして平行平板５は、レンズ製造装置により、ホルダー部３に組み込まれる。平行平板５は、ホルダー部３の切欠部３ｄにより位置決めされた状態で接着剤により固定される（Ｓ２７）。
【００８６】
またバックフォーカスγがバックフォーカスβ±焦点深度Ｄｆよりも長い場合、コンピュータにより厚みＴ―Δ１の平行平板５が選択される（Ｓ２６ｂ）。そして平行平板５は、レンズ製造装置により、ホルダー部３に組み込まれる。平行平板５は、ホルダー部３の切欠部３ｄにより位置決めされた状態で接着剤により固定される（Ｓ２７）。
【００８７】
またバックフォーカスγがバックフォーカスβ±焦点深度Ｄｆよりも短い場合、コンピュータにより厚みＴ＋Δ２の平行平板５が選択される（Ｓ２６ｃ）。そして平行平板５は、レンズ製造装置により、ホルダー部３に組み込まれる。平行平板５は、ホルダー部３の切欠部３ｄにより位置決めされた状態で接着剤により固定される（Ｓ２７）。
【００８８】
次にコンピュータからの指示に基づき、レンズ製造装置は、Ｓ２７で作成されたホルダー部３の下面３ｅに撮像素子４を配置し、接着固定を行う（Ｓ２８）。このように撮像素子４を配置することにより、バックフォーカスαに対応する焦点位置が、レンズユニット２及び平行平板５からなる光学系の焦点深度内に入った撮像ユニット１が完成（図１、図２参照）することとなる。
【００８９】
なお、上記説明においてはコンピュータが自動で行う構成について説明を行ったが、上記各工程を作業者等が手動で行ってもよい。
【００９０】
＜第２実施形態の作用効果＞
本実施形態によれば、ホルダー部３の所定位置に撮像レンズ（レンズユニット２）を配置し、ホルダー部３に配置された状態における撮像レンズのバックフォーカスγを測定する。そして予め求められた撮像レンズのバックフォーカスβと、測定されたバックフォーカスγとに基づいて、予め用意された互いに厚みの異なる複数の平行平板５（Ｔ、Ｔ−Δ１、Ｔ＋Δ２）のうちの１つを選択する。そして選択された平行平板５をホルダー部３の所定位置（切欠部３ｄ）に配置し、撮像素子４をホルダー部３の所定位置（下面３ｅ）に配置する。更に厚み差Δは以下の式（４）、（５）を満たす値である。
Ｄｆ／（１−１／ｎ）＜Δ１＜２Ｄｆ／（１−１／ｎ）−ｔ      （４）
Ｄｆ／（１−１／ｎ）＜Δ２＜２Ｄｆ／（１−１／ｎ）−ｔ      （５）
但し、
Ｔ：前記３つの平行平板のうち中間の厚みを有する平行平板の厚み
Δ１：平行平板間の厚み差
Δ２：平行平板間の厚み差
Ｄｆ：焦点深度
ｎ：平行平板の屈折率
ｔ：平行平板の厚み公差
【００９１】
このように本実施形態によれば、平行平板５の厚み公差を考慮した上で、レンズユニット２と撮像素子４の間に所定の厚みの平行平板５を選択して配置させることにより、レンズユニット２のバックフォーカスαに対応する焦点位置を設計の焦点深度内に確実に入れることができる。従って厚み差Δ１、Δ２を厳密に決定することが可能となる。つまり第１実施形態の効果に加え、より正確にバックフォーカスに対応する焦点位置を設計の焦点深度内に入れることが可能となる。
【００９２】
＜変形例＞
上記実施形態においては、「バックフォーカス」を、「レンズ２ｂの像側面２１ｂからレンズ２ｂの焦点位置までの距離（撮像素子４が配置される位置までの距離）」とする一般的な定義を用いたがこれに限られない。ある基準位置から焦点までの距離を「バックフォーカス」として定義することも可能である。例えば「バックフォーカス」を「ホルダー部３の上面３ａ（これを基準位置とする）から撮像素子４が配置される位置までの距離」と定義することも可能である。或いは「バックフォーカス」を「ホルダー部３の下面３ｅ（これを基準位置とする）から撮像素子４が配置される位置までの距離」と定義することも可能である。
【００９３】
これらの定義に基づいて、ある基準位置から焦点位置までの値を求めたとしても第１実施形態と同様の工程により、バックフォーカスに対応する焦点位置が焦点深度内に収まった撮像ユニットを簡易に製造できる。
【００９４】
また上記実施形態において、レンズユニット２や平行平板５は、ホルダー部３と当接することにより位置決めされているが、これに限られない。例えば、ホルダー部３の内部に溝部を設け、その溝部にレンズユニット２や平行平板５を嵌め込むことができる。このようにすることでもレンズユニット２や平行平板５を所定位置に位置決めすることが可能となる。嵌め込みの構成とすることにより接着剤による固定が不要となるため工数削減に繋がる。
【００９５】
上記実施形態において、各平行平板５（厚みがそれぞれＴ−Δ１、Ｔ、Ｔ＋Δ２）は同一屈折率の同一材料を用いているがこの限りではない。
【００９６】
例えば、各平行平板５について屈折率の異なる材料を用いることも可能である。この場合、厚み差の代わりに屈折率差を用いてバックフォーカスを調整することができる。
【００９７】
なお、屈折率は厚み差に比べ調整が容易ではない。従って、屈折率の異なる材料を用いる場合には、平行平板５の厚み差Δの調整も合わせて行うことが望ましい。
【符号の説明】
【００９８】
１  撮像ユニット
２  レンズユニット
２ａ・２ｂ  レンズ
２ｃ  遮光絞り
３  ホルダー部
３ａ  上面
３ｂ  孔
３ｃ  突起部
３ｄ  切欠部
３ｅ  下面
４  撮像素子
５  平行平板
２１ｂ  像側面
【図１】
2012077265.tif 000006
【図２】
2012077265.tif 000007
【図３】
2012077265.tif 000008
【図４】
2012077265.tif 000009
【図５】
2012077265.tif 000010
【図６】
2012077265.tif 000011
【図７】
2012077265.tif 000012
【図８】
2012077265.tif 000013
【図９】
2012077265.tif 000014
【図１０】
2012077265.tif 000015
【図１１】
2012077265.tif 000016
【国際調査報告】
2012077265.tif 000017
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