(57)【要約】【課題】従来に比べて精度良くレンズと撮像素子とを位置合わせすることができる光学部品位置合わせ装置を提供する。【解決手段】レンズユニット１５をレンズとともにｘ方向及びｙ方向に移動させるゴニオステージ３０８と、本体ユニット１６を撮像素子とともにｘ方向及びｙ方向に移動させるワークステージ３０６と、チャート画像３０３をそれに含まれるマーカー画像とともにレンズ光軸方向に移動させるチャート移動機構３０４とを設けた。そして、チャート画像３０３をレンズ光軸方向に移動させながら撮像した結果に基づいてチャート画像と撮像素子とのｘ方向及びｙ方向のずれ量を算出してそのずれ量を本体ユニット１６の移動によって補正した後、更に撮像した結果に基づいて、レンズと撮像素子とのずれ量をｘ方向及びｙ方向のずれ量を算出算出し、その結果に基づいてずれを補正するようにした。【選択図】図１４
2014060621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準位置を示すためのマーカー画像をレンズユニット１５のレンズによって本体ユニット１６の撮像素子の表面に結像した状態で撮像素子によって得られた画像情報に基づいて、レンズと撮像素子とを、レンズ光軸方向に直交するｘ方向及びこれに直交するｙ方向にそれぞれ位置合わせする光学部品位置合わせ装置において、
前記レンズをｘ方向及びｙ方向に移動させるレンズ移動手段と、撮像素子をｘ方向及びｙ方向に移動させる撮像素子移動手段と、前記マーカー画像を前記レンズ光軸方向に移動させるマーカー移動手段とを設けるとともに、
前記レンズ光軸方向における第１位置にある前記マーカー画像を前記撮像素子によって撮像した結果と、前記マーカー移動手段によって前記レンズ光軸方向における第２位置に移動させた前記マーカー画像を前記撮像素子によって撮像した結果とに基づいて、前記マーカー画像に対する前記撮像素子のｘ方向のずれ量、及びｙ方向のずれ量を算出した後、この算出結果に基づいて前記撮像素子を前記撮像素子移動手段によってｘ方向、ｙ方向にそれぞれ移動させて前記マーカー画像に対して位置合わせした後、前記マーカー画像を前記撮像素子によって撮像した結果に基づいて、前記撮像素子に対する前記レンズのｘ方向ずれ量、及びｘ方向のずれ量を算出し、この算出結果に基づいて前記レンズを前記レンズ移動手段によってｘ方向、ｙ方向にそれぞれ移動させて前記撮像素子に対して位置合わせする処理を実施する前記制御手段を設けたことを特徴とする光学部品位置合わせ装置。
【請求項２】
請求項１の光学部品位置合わせ装置において、
前記レンズ光軸方向に平行な軸線を中心にして前記レンズを回転させるレンズ回転機構を前記レンズ移動手段に設けるか、あるいは、前記軸線を中心にして前記撮像素子を回転させる素子回転機構を前記撮像素子移動手段に設けるかしたことを特徴とする光学部品位置合わせ装置。
【請求項３】
請求項２の光学部品位置合わせ装置において、
一直線状に並ぶ複数の撮像素子を具備する撮像素子組品が前記撮像素子移動手段にセットされ、且つ、それら複数の撮像素子にそれぞれ結像するための複数のレンズを具備するレンズアレイが前記レンズ移動手段にセットされた状態で、前記第１位置にある前記マーカー画像を複数の前記撮像素子によってそれぞれ撮像した結果と、前記第２位置にある前記マーカー画像を複数の前記撮像素子によってそれぞれ撮像した結果とに基づいて、前記マーカー画像に対する前記撮像素子組品のｘ方向のずれ量、及びｙ方向のずれ量を算出し、この算出結果である第１算出結果に基づいて前記撮像素子組品を前記撮像素子移動手段によってｘ方向、ｙ方向にそれぞれ移動させて前記マーカー画像に対して位置合わせした後、前記マーカー画像を複数の前記撮像素子によってそれぞれ撮像した結果に基づいて、前記撮像素子組品に対する前記レンズアレイのｘ方向ずれ量、及びｘ方向のずれ量を算出し、この算出結果である第２算出結果に基づいて前記レンズアレイを前記レンズ移動手段によってｘ方向、ｙ方向にそれぞれ移動させて前記撮像素子組品に対して位置合わせするとともに、前記レンズ回転機構による前記レンズアレイの回転、又は前記素子回転機構による前記撮像素子組品の回転によって前記レンズアレイと前記撮像素子組品とを回転方向に位置合わせする処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする光学部品位置合わせ装置。
【請求項４】
請求項３の光学部品位置合わせ装置において、
データを記憶するデータ記憶手段を前記撮像素子組品に設けるとともに、
前記第１算出結果及び前記第２算出結果を管理番号と関連付けて記憶手段に記憶させる処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする光学部品位置合わせ装置。
【請求項５】
請求項３又は４の光学部品位置合わせ装置において、
前記第１位置にある前記マーカー画像を複数の前記撮像素子によってそれぞれ撮像した結果に基づいて、前記第２算出結果を得る処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする光学部品位置合わせ装置。
【請求項６】
請求項３又は４の光学部品位置合わせ装置において、
前記第２位置にある前記マーカー画像を複数の前記撮像素子によってそれぞれ撮像した結果に基づいて、前記第２算出結果を得る処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とする光学部品位置合わせ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子と、画像を撮像素子に結像するためのレンズとの位置合わせを行う光学部品位置合わせに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の光学部品位置合わせ装置としては、特許文献１に記載のものが知られている。図１は、この光学部位品位置合わせ装置を示す概略構成図である。光学部品位置合わせ装置は、光源９０１、チャート画像９０２、可動ステージ９０９、制御装置９１０などを有している。また、レンズ９０３及びホルダー９０４などを具備するレンズユニット９０５を保持するための図示しないアームも有している。
【０００３】
可動ステージ９０９の上には、ホルダー９０７によって撮像素子９０６を保持している撮像ユニット９０８が固定されている。そして、その撮像ユニット９０８の上には、図示しないアームによって保持されたレンズユニット９０５が位置している。レンズユニット９０５のレンズ９０３と、撮像ユニット９０８の撮像素子９０６とが互いに全く位置ずれしていない状態では、それらが図２に示されるような位置関係になる。同図において、ｘ−ｙ平面は、レンズ９０３の中心軸線（レンズ光軸）Ｌｚに直交する平面である。また、矢印ｚ方向は、レンズ９０３の中心軸線の方向である。撮像素子９０６は、そのｘ−ｙ平面における中心点（以下、素子中心点という）Ｐａをレンズ９０３の中心軸線に一致させる位置に配設されている。
【０００４】
図１に示される光学部品位置合わせ装置は、このような位置関係になるように、次のような位置合わせを行う。即ち、レンズユニット９０５の上方にある光源９０１を点灯させる。光源９０１の下には、位置基準を示すための複数のマーカー画像を具備するチャート画像９０２が保持されている。このチャート画像は、ガラスなどの透明な部材に形成されたものであり、光源９０１からの光を受けながら、レンズ９０３によって撮像素子９０６の表面に結像される。そして、撮像素子９０６によって撮影したマーカー画像の画像情報は、制御装置９１０に入力される。制御装置９１０は、撮影されたチャート画像に含まれる複数のマーカー画像の位置や歪みなどを解析する。そして、解析結果に基づいて、レンズユニット９０５をアームによってｘ方向、ｙ方向、ｚ方向、θ方向（光軸に対する傾き方向）に動かしたり、撮像ユニット９０８を可動ステージ９０９によってｘ方向、ｙ方向に動かしたり、レンズ９０３の中心軸線と撮像素子９０６の素子中心点とを一致させる。
【０００５】
その後、作業者は、レンズユニット９０５を撮像ユニット９０８に組み付けることで、レンズユニット９０５と撮像ユニット９０８とを位置合わせした状態で一体化させた撮像モジュールを製造することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この光学部品位置合わせ装置は、撮像ユニット９０８を可動ステージ９０９にセットした時点における撮像素子９０６とマーカー画像との相対的な位置ずれに起因してレンズ９０３と撮像素子９０６との位置合わせ精度を低下させてしまう。具体的には、この光学部品位置合わせ装置では、初めに撮像ユニット９０８を可動ステージ９０９にセットした時点で、装置構造の位置精度により、マーカー画像の中心と、撮像素子９０６の素子中心点とがｘ方向及びｙ方向で一致していることを前提にしている。ところが、光学部品位置合わせ装置には、各部の寸法誤差や温度変化に伴う伸縮などがある。このため、装置構造の位置精度だけでは、初期のセット時にマーカー画像の中心と撮像素子９０６の素子中心点とをｘ方向及びｙ方向に精度良く位置合わせすることができず、どうしても位置ずれを起こしてしまう。この位置ずれにより、レンズ９０３と撮像素子９０６との位置合わせ精度を低下させてしまうのである。
【０００７】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来に比べて精度良くレンズと撮像素子とを位置合わせすることができる光学部品位置合わせ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、基準位置を示すためのマーカー画像をレンズによって撮像素子の表面に結像した状態で前記撮像素子によって得られた画像情報に基づいて、前記レンズと前記撮像素子とを、レンズ光軸方向に直交するｘ方向及びこれに直交するｙ方向にそれぞれ位置合わせする光学部品位置合わせ装置において、前記レンズをｘ方向及びｙ方向に移動させるレンズ移動手段と、撮像素子をｘ方向及びｙ方向に移動させる撮像素子移動手段と、前記マーカー画像を前記レンズ光軸方向に移動させるマーカー移動手段とを設けるとともに、前記レンズ光軸方向における第１位置にある前記マーカー画像を前記撮像素子によって撮像した結果と、前記マーカー移動手段によって前記レンズ光軸方向における第２位置に移動させた前記マーカー画像を前記撮像素子によって撮像した結果とに基づいて、前記マーカー画像に対する前記撮像素子のｘ方向のずれ量、及びｙ方向のずれ量を算出した後、この算出結果に基づいて前記撮像素子を前記撮像素子移動手段によってｘ方向、ｙ方向にそれぞれ移動させて前記マーカー画像に対して位置合わせした後、前記マーカー画像を前記撮像素子によって撮像した結果に基づいて、前記撮像素子に対する前記レンズのｘ方向ずれ量、及びｘ方向のずれ量を算出し、この算出結果に基づいて前記レンズを前記レンズ移動手段によってｘ方向、ｙ方向にそれぞれ移動させて前記撮像素子に対して位置合わせする処理を実施する前記制御手段を設けたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、第１位置にあるマーカー画像を撮像素子によって撮像した結果と、第２位置にあるマーカー画像を撮像素子によって撮像した結果とを、例えば本発明者らが見出した後述の演算式に代入するなどして、撮像素子について、マーカー画像に対するｘ方向のずれ量、及びｙ方向のずれ量を算出する。そして、その結果に基づいて撮像素子をｘ方向、ｙ方向にそれぞれ移動させることで、撮像素子をマーカー画像に対してｘ方向及びｙ方向に位置合わせする。その後、マーカー画像を撮像素子によって撮像し、その結果に基づいてレンズをｘ方向及びｙ方向に移動させることで、レンズを撮像素子に位置合わせする。かかる構成では、撮像素子を素子移動手段にセットした時点で、ｘ方向及びｙ方向において撮像素子とマーカ画像とに相対的な位置ずれがあったとしても、マーカー画像に対する撮像素子の位置合わせによってその位置ずれを解消してから、レンズを撮像素子に位置合わせする。よって、従来に比べて精度良くレンズと撮像素子とを位置合わせすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】特許文献１に記載の光学部品位置合わせ装置を示す概略構成図。
【図２】同光学部品位置合わせ装置によって位置合わせされたレンズ及び撮像素子を示す斜視図。
【図３】実施形態に係る光学部品位置合わせ装置を用いて製造される撮像モジュールを上方から示す平面図。
【図４】同撮像モジュールを示す平断面図。
【図５】同撮像モジュールを示す縦断面図
【図６】同撮像モジュールを下方から示す平面図。
【図７】被写体と、レンズアレイにおける２つのレンズと、撮像素子組品における２つの撮像素子との位置関係を示す模式図。
【図８】温度変化後における被写体と、レンズアレイにおける２つのレンズと、２つの撮像素子との位置関係を示す模式図。
【図９】実施形態に係る光学部品位置合わせ装置の演算回路の概略構成を示すブロック図。
【図１０】同演算回路の視差補正部における内部回路の一例を示すブロック図。
【図１１】同内部回路の他の例を示すブロック図。
【図１２】温度差と視差の関係を示すグラフ。
【図１３】同撮像モジュールにおけるレンズの温度と底カバーの温度とを示すグラフ。
【図１４】実施形態に係る光学部品位置合わせ装置を示す概略構成図。
【図１５】同光学部品位置合わせ装置に搭載された透過型チャート画像を示す模式図。
【図１６】同透過型チャート画像に具備されるマーカー画像とレンズアレイと撮像素子組品との位置関係を説明するための模式図。
【図１７】同光学部品位置合わせ装置のＰＣによって実施される初期位置合わせ処理の処理フローを示すフローチャート。
【図１８】同光学部品位置合わせ装置の画像入力回路の概略構成を示すブロック図。
【図１９】同初期位置合わせ処理の実施後におけるレンズと撮像素子とマーカー画像とのｙ方向の位置関係を説明するための模式図。
【図２０】初期位置合わせ処理の実施後のレンズ４ａと撮像素子６とマーカー画像３０３ｃとのｘ方向における位置関係を説明するための模式図。
【図２１】同ＰＣによって実施される光学部品位置合わせ処理の処理フローを示すフローチャート。
【図２２】同ＰＣによって実施される撮像素子組品位置合わせ処理の処理フローを示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した光学部品位置合わせ装置の一実施形態について説明する。
図３は、実施形態に係る光学部品位置合わせ装置を用いて製造される撮像モジュール１を上方から示す平面図である。また、図４は、撮像モジュール１を示す平断面図である。また、図５は、撮像モジュール１を示す縦断面図である。また、図６は、撮像モジュール１を下方から示す平面図である。
【００１２】
撮像モジュール１は、鏡枠２、レンズカバー３、レンズアレイ４、撮像素子組品７、底カバー８、温度センサ回路９、サーミスタ１０、データ記憶部１１、インターフェース１２、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）１３などを有している。レンズカバー３は、絞りの役割も兼ねている。レンズアレイ４は、一直線状に並ぶ２つのレンズ４ａを具備しており、レーザー溶着や熱カシメなどの方法によってレンズカバーに固着せしめられている。
【００１３】
撮像素子組品７は、素子基板６と、レンズアレイ４の２つのレンズ４ａにそれぞれ対応する２つの撮像素子６を具備している。かかる撮像素子組品としては、シリコンウエハからなる素子基板６に、ＣＭＯＳセンサからなる複数の撮像素子６を形成したものを例示することができる。また、シリコンウエハの上にＣＭＯＳセンサからなる１つの撮像素子６を形成したものを２セット具備し、それらを周知の実装技術によって素子基板６に実装したものでもよい。
【００１４】
図示のような撮像モジュール１ではなく、１つのレンズと、１つの撮像素子との組み合わせによる撮像モジュールを製造する上で、レンズアレイやレンズカバーを具備する第１ユニットと、撮像素子組品や鏡枠等を具備する第２ユニットとを接合した接合ユニットを得る場合もある。この場合、鏡枠の中央壁の中心を境にして接合ユニットを２つに分割することで、１つのレンズと、１つの撮像素子との組み合わせによる撮像モジュールを２つ得ることができる。このようにして２つの撮像モジュールを得る場合には、レンズを通った光が混じるクロストークという現象を防ぐために鏡枠として中央壁を具備するものを用いる必要がある。しかし、図示のように、２つのレンズ４ａ及び２つの撮像素子６を一体的に保持している撮像モジュール１を製造する場合には、２つの撮像素子６の距離やカメラ画角などによっては、鏡枠２として、中央壁のないものを用いることも可能である。
【００１５】
なお、図示の撮像モジュール１は、レンズユニット１５と、本体ユニット１６とに大別される。レンズユニット１５は、レンズカバー３やレンズアレイ４を具備するものである。また、本体ユニットは、その他の部品を具備するものである。図示の撮像モジュール１において、２つの撮像素子６は、周知の実装方法によって素子基板６上に実装されたものである。撮像素子組品７、撮像モジュール１の側壁の役割を担っている鏡枠２、撮像モジュール１の底壁の枠わりを担っている底カバー８は、それぞれ位置決めのための図示しないピンや穴などを具備しており、それらを嵌合させることで機械的な精度で位置決めされた状態で固着されている。
【００１６】
撮像モジュール１は、レンズアレイ４及びレンズカバー３からなる第１ユニットと、鏡枠２、撮像素子組品７、底カバー８、温度センサ回路９、サーミスタ１０、データ記憶部などからなる第２ユニットとが、互いに位置合わせされた状態で接合されて製造される。接合には、レーザー溶着の手法が採用される。
【００１７】
底カバー８の裏面には、温度センサ回路９、サーミスタ１０、データ記憶部１１、インターフェース１２、ＦＰＣ１３などが固定されている。サーミスタ１０は、温度に応じて抵抗値を変化させるものである。また、温度センサ回路９は、サーミスタ１０の抵抗値の変化をデジタル信号で出力するものである。サーミスタ１０と温度センサ回路９との組み合わせにより、撮像モジュール１の温度を検知することができる。温度センサ回路９からの出力は、インターフェース１２とＦＰＣ１３とを介して、後述する演算回路に入力される。また、撮像素子組品７の２つの撮像素子６によって撮影された画像データや、撮像素子６に対する制御信号なども、インターフェース１２とＦＰＣ１３とを介して、演算回路に対して入出力される。
【００１８】
データ記憶部１１は、後述する、基線長、焦点距離、オフセット値、歪み補正のためのキャリブレーションパラメータ、キャリブレーション時の温度などの各種の情報を記憶するためのものである。キャリブレーションパラメータやキャリブレーション時の温度は、キャリブレーション実行時に算出される。
【００１９】
図７は、被写体と、レンズアレイにおける２つのレンズと、撮像素子組品における２つの撮像素子との位置関係を示す模式図である。同図では、被写体とレンズアレイとの距離を被写体距離Ｚ、モジュールの焦点距離を焦点距離ｆ、２つのレンズのレンズ中心間距離を基線長Ｂでそれぞれ表している。また、左撮像素子の表面上における素子中心から被写体像までの距離を距離ｄＬ、右撮像素子の表面上における素子中心から被写体像までの距離を距離ｄＲでそれぞれ表している。観測される視差ｄｓは、周知のように、次式によって求めることができる。
【数１】
2014060621.tif 000003
【００２０】
図７に示されているのは、ある温度の条件下における状態だとする。そして、その状態から温度が変化したとする。すると、その温度変化に伴って、撮像モジュールを構成する各部品が伸縮する。そのときの伸縮量は、材料の線膨張率に応じて各部品で異なってくる。例えば、レンズの材料として良く用いられる樹脂（ＺＥＯＮＥＸ  Ｅ４８Ｒ）の線膨張率は６×１０−５である。撮像素子組品の主な材料であるシリコンの線膨張係数は２．４×１０−６である。すると、基線長Ｂの伸縮はおおよそレンズの伸縮に支配される。
【００２１】
レンズアレイや撮像素子組品を保持するための鏡枠が樹脂であったり、ＳＵＳ（ステンレス）であったりする。ＳＵＳの線膨張係数は１．０×１０−６〜１．５×１０−６であるので、温度が変化するとレンズアレイと撮像素子組品との距離も変化する。
【００２２】
また、温度が変化すると、レンズアレイの伸縮によってレンズの屈折率が変化する。屈折率は物質の密度が大きくなると大きくなることから、温度が上昇すると屈折率が減少し、温度が下降すると屈折率が増大する。屈折率の温度に対する変動率は室温では一定値とみなしてよい。例えば、たとえば樹脂（ＺＥＮＥＸ  Ｅ４８Ｒ）の屈折率の温度係数はおよそ−１×１０−４である。屈折率が変化すると、レンズから射出されて撮像素子に入射する光の角度が変わる。具体的には、温度が上昇してレンズが伸張するとレンズの密度が小さくなることから、屈折率が減少する。すると、レンズで光があまり曲がらなくなることから、撮像素子に投影される像が大きくなる。一方、温度が下降すると、その逆に、撮像素子に投影される像が小さくなる。
【００２３】
温度変化に伴う投影像の変化は、ピンホールカメラのモデルでは焦点距離の変化に相当する。屈折率の変化やレンズと撮像素子との距離の変化が常温の範囲では小さいことから、焦点距離が温度に比例して伸張すると考えてよいからである。従って、焦点距離の膨張率τｆを、次式によって表すことができる。なお、次式において、△ｆは焦点距離の変化量を示している。また、△ｔは温度変化量を示している。
【数２】
2014060621.tif 000004
【００２４】
撮像モジュールの周囲の温度が変化したときに、観測される視差ｄｓを観測したとする。図８は、温度変化後における被写体と、レンズアレイにおける２つのレンズと、２つの撮像素子との位置関係を示す模式図である。同図では、被写体からカメラまでの距離をＺ、焦点距離をｆ＋△ｆ、基線長をＢ＋△Ｂ、左撮像素子の表面上における素子中心から被写体像までの距離を距離ｄＬ’、右撮像素子の表面上における素子中心から被写体像までの距離を距離ｄＲ’でそれぞれ表している。観測される視差ｄｓ’は、次式によって求めることができる。
【数３】
2014060621.tif 000005
【００２５】
△ｆ△Ｂがほぼゼロであるとすると、数３の式については次式のように変形することが可能である。
【数４】
2014060621.tif 000006
【００２６】
よって、次式が成立する。
【数５】
2014060621.tif 000007
【００２７】
△ｆ＝ｆτｆ△ｔであり、△Ｂ＝ＢτＢ△ｔ（τＢはレンズの線膨張率）であるので、数５の式については、次式に変形することができる。
【数６】
2014060621.tif 000008
【００２８】
この式においては、τ＝τｆ＋τＢである。以上の式から、温度変化によって観測される視差ｄｓの変化量には、基線長Ｂの伸びが影響を及ぼすだけでなく、基線長Ｂの伸びと屈折率の変化などによる焦点距離ｆの変化による撮影画像の倍率の変化も影響を及ぼす。その倍率の変化による視差ｄｓの変化量は、温度変化の大きさに応じて変化するので、温度の変化が大きくなった場合は特に影響を受けることになる．
【００２９】
図９は、実施形態に係る光学部品位置合わせ装置の演算回路２０１の概略構成を示すブロック図である。演算回路２０１は、図示しない撮像素子組品と通信するためのインターフェース２０２、画像信号歪み補正部２０３、視差演算部２０４、温度差算出部２０５、距離算出部２０６、視差補正部２０７、センサ制御回路２０８などを有している。
【００３０】
センサ制御回路２０８は撮像素子の各種パラメータを制御するものである。例えば、画像信号の読み出し処理、自動露出処理、ホワイトバランス処理、画像信号モード（グレースケール／ＹＵＶカラー／Ｒａｗ画像）設定処理など、撮影に関するパラメータの処理を実行する。各パラメータの設定は、センサ制御回路２０８内のレジスタの値から決定される。更には、図示しない撮像モジュールのデータ記憶部（１１）に記憶されている、キャリブレーションパラメータ、距離算出のためのパラメータなどの読み出し処理も行って、図示しない記憶回路に記憶させる。
【００３１】
画像信号歪み補正部２０３は、インターフェース２０２から入力された画像信号の歪みを補正するものである。電源投入の際、撮像モジュールのデータ記憶部（１１）から読み出されて図示しない記憶回路に記憶されているキャリブレーションパラメータを読み出した結果に基づいて、画像信号の歪み補正を実行する。画像信号歪み補正の実行方式としては、ルックアップテーブル方式や多項式近似方式など、周知の方法を用いることが可能である。ルックアップテーブル方式の場合、データ記憶部（１１）に記憶されているキャリブレーションパラメータは、ルックアップテーブルの値である。また、多項式近似方式の場合、多項式の係数がデータ記憶部（１１）に記憶されている。
【００３２】
視差演算部２０４は、画像信号歪み補正部２０３によって歪み補正されたステレオ画像信号の視差を画素単位で検出する回路である。視差演算の方式には、ピクセル単位のマッチング位置を検出するためのブロックマッチングアルゴリズムとしてＺＳＳＤを採用している。また、サブピクセル単位のマッチング位置を推定するための方式として良く知られている二次曲線フィッティングを採用している。ＺＳＳＤは、左右のブロックマッチングに使用するブロックの画素値の平均値を各画素から引いた値を使って差分二乗和を計算する。この差分二乗和の最小値が得られるマッチングブロックの位置をピクセル単位のマッチング位置とし、マッチングさせるブロックを１画素左右にずらしたときに得られる差分二乗和の値を用いて二次曲線フィッティングを行う。そして、サブピクセルのマッチング位置を推定する。かかるＺＳＳＤ方式は、左右の画像の明るさが異なるときに有利な方法である。
【００３３】
視差補正部２０７は、視差演算部２０４によって計算された視差値と、温度差算出部２０５によって算出された温度差△ｔとに基づいて、補正視差ｄｓを算出する。このとき、上記数６の数式を用いる。また、各種部材の膨張率τの情報を図示しない記憶回路から読み出す。また、基線長Ｂを撮像モジュールのデータ記憶部（１１）から読み出す。参考までに、視差補正部２０７の内部回路の一例を図１０に示す。
【００３４】
なお、τ△ｔが非常に小さい値である場合には、上記数６の式に変えて、その近似式である次式を用いることも可能である。なお、各種の部品の線膨張率τは、十分に小さい値とする。
【数７】
2014060621.tif 000009
【００３５】
参考までに、この場合における視差補正部２０７の内部回路の例を図１１に示す。
【００３６】
図９において、温度差算出部２０５は、電源投入の際に、データ記憶部（１１）に記憶されているキャリブレーション時の温度を読み出して一時的に記憶しておく。また、撮像素子によって撮影された画像情報を受信する際に、同時に撮像モジュールの温度センサ回路（９）の出力値（温度）を読み出す。そして、読み出し結果とキャリブレーション温度との差分を計算して視差補正部２０７に出力する。
【００３７】
距離算出部２０６は，視差補正部２０７で算出された視差値ｄｓに基づいて被写体距離Ｚを算出する。このとき、次式を用いる。なお、次式において、ｄｓは温度補正された視差値を示している。また、ｄｏｆｆｓｅｔは、無限遠を撮影したときに得られる視差値を示している。また、Ｂｆは、キャリブレーションを行った時の基線長Ｂの値と焦点距離ｆとの積を示している。
【数８】
2014060621.tif 000010
【００３８】
視差値ｄｓ、視差値ｄｏｆｆｓｅｔ、積Ｂｆは、キャリブレーションパラメータと同様に、撮像モジュールのデータ記憶部（１１）に予め記憶されており、電源投入後に演算回路２０１の記憶回路に記憶される。距離算出部２０６は、記憶回路に記憶されているそれらの値を用いて上記数８の数式の演算を実行する。
【００３９】
図５に示されるように、サーミスタ１０及び温度センサ回路９の組み合わせは、レンズ４ａの温度を直接測定しているわけではない。また、撮像モジュールを構成する各種の部品の材質が異なればそれぞれの部品に特有の線膨張率があり、さらに部品の製造方法によっても各種の部品の伸縮の仕方が異なってくる。そこで、線膨張率を実験的に求めておく。具体的には、ある基準温度の時に所定の被写体距離Ｚを設定して視差ｄｓを測定しておく。次に、周囲温度を上下させて撮像モジュールの温度を変化させて視差ｄｓ’を測定する処理を、様々な温度で行う。すると、上記数６の数式からわかるように、温度差が大きいと、分母の項の影響が大きくなってくるので、基準温度からの温度差が大きくなる。そして、図１２に示されるような、温度差と視差の関係を示すグラフが直線からずれていく。この関係式に対して上記数６の数式を用いたフィッティングを実行することにより、各種の部品の線膨張率（例えばτＢ）を求めることができる。
【００４０】
レンズの線膨張率τＢは、理想的にはレンズの材質の線膨張係数であるが、撮像モジュールの温度センサが底カバー（８）に固定されているため、その温度センサが示す温度がレンズの温度とは異なっている。実際に熱電対を用いてレンズの温度を測定してみると、レンズの温度と底カバーの温度とは、図１３に示されるように直線的なグラフの関係であることがわかった。底カバー（８）の温度（温度センサによる測定値）の方が温度の上昇率が高くなり、グラフの傾きは１．１であった。この場合、線膨張率τＢは、レンズの線膨張係数に０．９を乗じた値にほぼ等しいことが実験で確かめられている。もちろん、実験に用いた撮像モジュールとは構成の撮像モジュールにおいては、レンズの温度変化と底カバー（８）の温度変化との関係が異なってくるので、線膨張率τＢの値も異なってくる。
【００４１】
図１４は、実施形態に係る光学部品位置合わせ装置を示す概略構成図である。光学部品位置合わせ装置３０１は、図示しない白色ＬＥＤ、導光板３０２、透過型チャート画像３０３、ワークステージ３０６、アーム３０７、ゴニオステージ３０８などを有している。また、上述した演算回路２０１、画像入力回路２１１、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣという）２２０なども有している。
【００４２】
同図において、矢印方向は、チャート移動機構３０４によって移動可能な透過型チャート画像３０３の移動方向を示している。この移動方向は、鉛直方向に沿っている。そして、光学部品位置合わせ装置３０１は、撮像モジュール１のレンズユニット１５におけるレンズ（４ａ）の光軸を鉛直方向に沿わせるようにレンズユニット１５（ひいてはレンズアレイ４）を位置合わせする。つまり、レンズ光軸方向や透過型チャート画像３０３の移動方向は、鉛直方向に沿っている。以下、レンズ光軸方向や透過型チャート画像３０３の移動方向をｚ方向という。
【００４３】
ワークステージ３０６は、撮像モジュール１の本体ユニット１６を載置するための載置面を有しており、この載置面は、ｚ方向に直交するｘ−ｙ平面に沿っている。なお、ｘ−ｙ平面のｘ方向とｙ方向とは互いに直交している。ｘ方向は、図紙面における左右方向（ゴニオステージ３０８とワークステージ３０６との並び方向）に沿っている。また、ｙ方向は、図の奥行き方向に沿っている。
【００４４】
ワークステージ３０６は、その載置面上に撮像モジュール１の本体ユニット１６を固定した状態で、図示しない駆動機構により、ｘ方向、ｙ方向にそれぞれ独立して移動することが可能になっている。また、ｚ方向を軸にする回転動作も可能になっている。以下、この回転動作における回転の方向を傾きδ方向という。
【００４５】
ゴニオステージ３０８は、図示しない駆動機構により、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向にそれぞれ独立して移動することが可能になっている。また、δ方向の回転動作も可能になっている。このゴニオステージ３０８には、アーム３０７の後端部が固定されており、アーム３０７の先端部は、ワークステージ３０６の載置面の上で撮像モジュール１のレンズユニット１５を保持している。
【００４６】
ワークステージ３０６の上方では、アーム３０７の先端部の更に上方に、透過型チャート画像３０３が配設されており、これは上述したようにチャート移動機構３０４によってｘ方向に移動することが可能である。透過型チャート画像３０３として、画像が印刷されたフィルムシートをガラス台の上に接着したものや、クロム蒸着などでガラスに画像を形成したものなどを例示することができる。
【００４７】
透過型チャート画像３０３の更に上方には、図示しない白色ＬＥＤと、導光板３０２とが配設されている。導光板３０２は、白色ＬＥＤから発せられた光を反射させてワークステージ３０６の載置面に向けて導くものである。ワークステージ３０６の動作により、透過型チャート画像３０３に対して、載置面上に固定された本体ユニット１６のｘ方向、ｙ方向、及びδ方向の位置を調整することができる。また、ゴニオステージ３０８の動作により、載置面上に固定された本体ユニット１６に対して、アーム３０７先端に保持されているレンズユニット１５のｘ方向、ｙ方向、ｚ方向、及びδ方向の位置を調整することができる
【００４８】
ワークステージ３０６上の本体ユニット１６は、演算回路２０１と画像入力回路２１１とを介してＰＣ２２０に電気的に接続されている。本体ユニット１６の撮像素子によって得られた画像情報は、演算回路２０１と画像入力回路２１１とを介してＰＣ２２０に入力される。また、ＰＣ２２０からの撮像素子制御信号や本体ユニット１６のデータ記憶部（１１）へのデータ読み書き信号は、画像入力回路２１１と演算回路２０１とを介して本体ユニット１６の撮像素子やデータ記憶部に入力される。ＰＣ２２０は、入力された画像情報に基づいて、透過型チャート画像３０３のマーカー画像と、撮像素子組品（７）の中心軸線との位置ずれ量や、撮像素子組品（７）の中心軸線とレンズアレイ（４）の中心軸線との位置ずれ量などを計算する。
【００４９】
撮像モジュール１の本体ユニット１６において、撮像素子組品（７）の中心軸線と透過型チャート画像３０３のマーカー画像の中心軸線とは、光学部品位置合わせ装置３０１の設計精度でおおよそ一致している。そして、位置合わせにより、撮影されたマーカー画像の位置の検出結果に基づいて、マーカー画像の中心軸線と撮像素子組品の中心軸線と位置ずれ量を算出した結果に基づいて、その位置ずれを補正する。
【００５０】
撮像素子組品（７）の中心軸線と、マーカー画像の中心軸線との位置合わせや、レンズアレイ（４）の中心軸線と、撮像素子組品（７）の中心軸線との位置合わせが終了したら、レンズユニット１５を本体ユニット１６に組み付ける。具体的には、図示しないレーザー溶着機により、レンズユニット１５と本体ユニット１６とを固着させて撮像モジュール１の組み付けを完了する。なお、光学部品組み付け装置３０１には、個体ごとに装置管理番号が付与されており、さらに位置合わせ操作の実施作業員や実施時の諸情報に関連付けるための手順管理番号も割り当てられている。撮像モジュール１を製造した後、撮像モジュール１のデータ記憶部（１１）にそれらの番号を記憶させることで、その撮像モジュール１の製造時の情報を追跡することができる。
【００５１】
図１５は、透過型チャート画像３０３を示す模式図である。透過型チャート画像３０３は、チャート枠３０３ａと、これの内側に存在するマーカー外枠３０３ｂと、これの内側に存在するマーカー画像３０３ｃとを具備している。光学部品位置合わせ装置（３０１）でレンズユニット（１５）のレンズアレイ（４）と、本体ユニット（１６）の撮像素子組品（７）との位置合わせを行う際には、まず、撮像素子組品（７）の２つの撮像素子（７）のそれぞれに対してマーカー外枠３０３ｂの全てを撮影させる位置に、レンズユニット（１５）や本体ユニット（１６）を大雑把に位置合わせする。その後、より微細な位置合わせにより、マーカー画像３０３ｃに具備される黒白のチェッカーパターンの中心（マーカー画像の中心軸線）と、レンズアレイ（４）の中心軸線と、撮像素子組品（７）の中心軸線とを一致させる。
【００５２】
図１６は、マーカー画像３０３ｃとレンズアレイ４と撮像素子組品との位置関係を説明するための模式図である。２つの撮像素子６は、図示しない撮像素子組品（７）の素子基板（５）に固定されていることから、両者の相対位置は固定されている。また、レンズアレイ４の２つのレンズ４ａも、それらの相対位置が固定されている。図示しない白色ＬＥＤが点灯されると、マーカー画像３０３ｃの像が左のレンズ４ａによって左の撮像素子６の表面に結像される。同時に、マーカー画像３０３ｃの像が右のレンズ４ａによって右の撮像素子６の表面に結像される。２つの撮像素子６はそれぞれ、画像情報を図示しないＰＣに出力する。
【００５３】
ＰＣは、２つの撮像素子６から送られてくる画像情報に基づいて、それぞれの撮像素子６の中心軸線（素子表面の中心点を通り且つ素子表面に直交する軸線）に対するマーカー画像３０３ｃの中心軸線の位置を算出する。算出方法としては、たとえば画像処理ライブラリＯｐｅｎＣＶの関数（ｃｖＣｏｒｎｅｒＨａｒｒｉｓ（），ｃｖＦｉｎｄＣｏｒｎｅｒＳｕｂＰｉｘ（））を例示することができる。この関数を用いれば、マーカー画像３０３ｃの中心軸線の位置をサブピクセルというとても高い精度で測定することができる。精度を更に高くした場合には、複数のマーカー画像３０３ｃを撮影して位置の平均を算出すればよい。なお、ワークステージ３０６の載置面に対しては、作業者の操作により、撮像素子組品（７）の撮像素子６の並び方向をｘ方向に沿わせる姿勢で本体ユニット（１６）が固定される。
【００５４】
以下、撮像素子６の表面において、結像されたマーカー画像の中心軸線の素子中心軸線に対する位置をマーカー位置という。また、左の撮像素子６の表面におけるマーカー位置の座標を（ｘｌ，ｙｌ）で表す。また、右の撮像素子６の表面におけるマーカー位置の座標を（ｘｒ，ｙｒ）で表す。左右のマーカー位置の座標に基づいて、撮像素子組品に対するレンズアレイ４の傾きδについては、レンズアレイ４の基線長Ｂを用いて、次式で表すことができる。
【数９】
2014060621.tif 000011
【００５５】
ＰＣ２２０は、この式を用いて、レンズアレイ４をゴニオステージ３０８の動作によってｘーｙ平面内でｚ方向を軸にして回転させる角度を求める。そして、ゴニオステージ３０８をその角度だけ回転させることで、撮像素子組品（７）に対するレンズアレイの傾きδをほぼゼロにする。次に、撮像素子組品（７）について、装置に設置されている透過型チャート画像３０３のマーカー画像３０３ｃに対するｘ方向、ｙ方向の位置ずれ量である対チャートずれ量Ｄｘ、Ｄｙを求める。対チャートずれ量Ｄｘ、Ｄｙについては、左右のマーカー位置の座標を平均した結果に基づいて求めることが可能である。マーカー画像３０３ｃの大きさを一辺Ｗ、他辺Ｈで示すと、体チャートずれ量Ｄｘ、Ｄｙは、それぞれ次式によって求められる。
【数１０】
2014060621.tif 000012
【数１１】
2014060621.tif 000013
【００５６】
また、レンズアレイ４の中心軸線と撮像素子組品（７）の中心軸線とのｘ方向、ｙ方向のずれ量Ｓｘ、Ｓｙについては、マーカー画像３０３ｃからレンズアレイ４までの被写体距離Ｚと、焦点距離ｆとを用いた次式によって求めることが可能である。なお、レンズアレイ４の中心軸線は、板状のレンズアレイ４の投影平面における中心点（重心）を通り且つレンズ光軸方向に延びる軸線である。また、撮像素子組品（７）の中心軸線は、撮像素子組品（７）の素子基板の平面における中心点（重心）を通り且つｚ方向に延びる軸線である。
【数１２】
2014060621.tif 000014
【数１３】
2014060621.tif 000015
【００５７】
ＰＣ２２０は、これらのずれ量Ｓｘ、Ｓｙの分だけ、ゴニオステージ３０８をｘ方向、ｙ方向に移動させて、それらずれ量をゼロに近づける。
【００５８】
以上のようにして、ＰＣ２２０は、初期位置合わせ処理を行う。この初期位置合わせ処理は、レンズアレイ４や撮像素子組品（７）をマーカー画像３０３ｃに対して大雑把に位置合わせするためのものである。図１７は、初期位置合わせ処理の処理フローを示すフローチャートである。ＰＣ２２０は、まず、マーカー位置の座標を算出した後（ステップ１：以下、ステップをＳと記す）、レンズアレイ４の撮像素子組品に対する傾きδ（ｚ方向の軸線を中心にした回転方向のずれ）を算出する（Ｓ２）。そして、その傾きδについて、許容範囲内あるか否かを判定する（Ｓ３）。許容範囲内でない場合には（Ｓ３でＮ）、ゴニオステージ３０８又はワークステージ３０６の動作によって傾きδを補正した後、上記Ｓ１工程からの処理フローを再び実行する。これに対し、傾きδが許容範囲内である場合には（Ｓ３でＹ）、次に、再びマーカー位置を算出した後（Ｓ５）、レンズアレイ４の中心軸線と撮像素子組品（７）の中心軸線とのｘ方向、ｙ方向のずれ量Ｓｘ、Ｓｙを算出する（Ｓ６）。そして、それらのずれ量について許容範囲内であるか否かを判定し（Ｓ７）、許容範囲内でない場合には（Ｓ７でＮ）、それらずれ量を解消するようにゴニオステージ３０８やワークステージ３０６を動作させた後、上記Ｓ５の工程からの処理フローを再び実行する。一方、ずれ量Ｓｘ、Ｓｙが許容範囲内である場合には（Ｓ７でＹ）、初期位置合わせ処理を終了する。
【００５９】
上述した数１２、数１３の式に着目すると、マーカー画像３０３ｃの中心軸線と撮像素子６の素子中心軸線とが一致していれば、レンズアレイ４と撮像素子組品との位置ずれは、マーカー画像３０３ｃの位置検出精度のレベルで低減し得ることがわかる。撮像素子６の画素サイズは通常ミクロンオーダーであるので、例えば検出位置精度が０．１画素であれば、サブミクロンの精度でレンズアレイ４と撮像素子組品との位置合わせを行うことが可能である。
【００６０】
但し、上述した初期位置合わせ処理を実施しただけでは、そのような高精度での位置合わせを行うことはできない。これは、初期位置合わせ処理では、殆どの場合、マーカー画像３０３ｃの中心軸線と撮像素子組品の中心軸線とが完全に一致していないことから、それらの中心軸線のずれによる位置合わせ誤差が発生しているからである。初期位置合わせ処理に先立って、レンズユニット１５や本体ユニット１６を装置にセットする際、マーカー画像３０３ｃの中心軸線と撮像素子組品の中心軸線とを機械的な精度で合わせても、１００［μｍ］程度の位置誤差が発生することがある。この位置誤差が、マーカー画像３０３ｃの中心軸線と撮像素子組品の中心軸線とを完全に一致させることができていない原因になっている。
【００６１】
光学部品位置合わせ装置３０１の小型化を図るためには、被写体距離Ｚを小さくしなければならない。被写体距離Ｚを比較的小さくしている場合に、マーカー画像３０３ｃと撮像素子組品との間に位置ずれがあると、レンズアレイ４と撮像素子組品との位置ずれ量が大きくなってしまう。例えば、被写体距離Ｚ＝８０［ｍｍ］、焦点距離ｆ＝４［ｍｍ］の場合、マーカー画像３０３ｃと撮像素子組品との位置ずれ量が１［ｍｍ］であるとすると、レンズアレイ４の中心軸線と撮像素子組品の中心軸線とのずれ量は５０［μｍ］ほどになってしまう。従って、小型の光学部品位置合わせ装置３０１を使っている限り、レンズアレイ４と撮像素子組品とをセット時の装置構造の機械精度によって高精度に位置合わせすることはできない。
【００６２】
図１８は、光学部品位置合わせ装置３０１の画像入力回路２１１の概略構成を示すブロック図である。画像入力回路２１１は、ＣＰＵ２１２、センサ制御回路１８０２、演算回路に接続するためのＦＰＣ２１４、演算回路と通紙するためのインターフェース２１５、画像信号を送るためのバス２１６、ＰＣ２２０と通信するためのインターフェース２１７などを有している。
【００６３】
ＣＰＵ２１２は、インターフェース２１７を介してＰＣ２２０とデータ通信を行って、ＰＣ２２０からの要求に応じたセンサ制御回路２１３の動作変更を行う。また、インターフェース２１５と、上述した演算回路（２０１）とを介して撮像モジュールの本体ユニットに設けられている温度センサ回路から出力される温度値を読み出す。また、ＰＣ２２０からの要求に応じて、撮像モジュールの本体ユニットに設けられているデータ記憶部（１１）に対するデータの読み書きを行う。書き込まれるデータは、撮像モジュール１に対して行ったキャリブレーションデータや、装置管理番号、手順管理番号などである。
【００６４】
センサ制御回路２１３は、白色ＬＥＤの点灯制御、撮像素子６についての水平同期、垂直同期信号タイミング調整、シェーディング補正、色補正、ベイヤ補間などの画像処理の調整を行うものである。
【００６５】
図１９は、初期位置合わせ処理の実施後におけるレンズ４ａと撮像素子６とマーカー画像３０３ｃとのｙ方向における位置関係を説明するための模式図である。初期位置合わせ処理では、チャート画像（マーカー画像３０３ｃ）をレンズ４ａからｚ方向に第１距離ｚ０だけ離した第１位置Ｐ０に位置させていた。このとき、撮像素子６の表面上におけるマーカー位置を素子中心線に一致させるようにレンズアレイ４の位置を調整すると、図示のように、ｙ方向において素子中心軸線とレンズ光軸とにずれ量ｄ０が生じているとする。すると、レンズアレイ４の中心軸線と撮像素子組品（７）の中心軸線とのｙ方向のずれ量Ｓｙは、「Ｓｙ＝ずれ量ｄ０＋対チャートずれ量Ｄｙ」という式で求められる。マーカー画像３０３ｃが第１位置Ｐ０にあるときの素子表面上におけるマーカー位置を素子中心線の位置に合わせる方法は、既に述べた通りである。
【００６６】
ＰＣ２２０は、チャート移動機構３０４の動作により、透過型チャート画像３０３を第１位置Ｐ０から第２位置Ｐ１に移動させる。第２位置Ｐ１は、マーカー画像３０３ｃとレンズ４ａとの距離を上述した第１距離ｚ０よりも大きな第２距離ｚ１だけ離した位置である。このとき、マーカー画像３０３が第２位置Ｐ１にあるときの素子表面におけるマーカー位置とレンズ光軸とのずれ量ｄ１、焦点距離をｆで表すと、次式が成立する。
【数１４】
2014060621.tif 000016
【数１５】
2014060621.tif 000017
【００６７】
マーカー画像３０３ｃの移動に伴うマーカー位置の移動量をｓで示すと、移動量ｓは次式のように表される。
【数１６】
2014060621.tif 000018
【００６８】
この式より、次式が導かれる。
【数１７】
2014060621.tif 000019
【数１８】
2014060621.tif 000020
【００６９】
この式により、素子中心軸線と、装置に設置されている透過型チャート画像３０３のマーカー画像３０３ｃの中心軸線とのｙ方向におけるずれ量Ｓｙを算出する。
【００７０】
次に、ＰＣ２２０は、素子中心軸線と、装置に設置されている透過型チャート画像３０３のマーカー画像３０３ｃの中心軸線とのｙ方向におけるずれ量Ｓｘを算出する。図２０は、初期位置合わせ処理の実施後におけるレンズ４ａと撮像素子６とマーカー画像３０３ｃとのｘ方向における位置関係を説明するための模式図である。ｘ方向において、撮像素子組品の中心軸線は、右の撮像素子６と、左の撮像素子６の中間点に位置している。撮像素子組品の中心軸線がｘ方向にずれ量Ｓｘでずれているとする。ＰＣ２２０は、マーカー画像３０３ｃを第１位置Ｐ０に位置させているときに、左右の撮像素子６に映るマーカー画像の姿勢を左右対称にするように、レンズアレイ４の位置を調整する。調整のやり方は既に述べた通りである。撮像素子組品の中心軸線（中間点）と、装置に設置されている透過型チャート画像３０３のマーカー画像３０３ｃの中心軸線とのｘ方向におけるずれ量Ｓｘは、次式で表される。
【数１９】
2014060621.tif 000021
【００７１】
この式において、ｄＬ０、ｄＲ０は、それぞれ左右の撮像素子６におけるマーカー位置とレンズ光軸とのずれ量を表している。また、ＤＬ、ＤＲは、チャートマーカーと左右レンズの光軸とのずれ量を表している。同図においては、次式が成立している。
【数２０】
2014060621.tif 000022
【数２１】
2014060621.tif 000023
【数２２】
2014060621.tif 000024
【数２３】
2014060621.tif 000025
【００７２】
これらの式において、ｄＬ１、ｄＲ１はそれぞれ、マーカー画像３０３ｃがｚ方向において第１位置Ｐ０から第２位置Ｐ１に移動した後に、左右の撮像素子６で生ずるマーカー位置とレンズ光軸とのずれ量を表している。ｆは焦点距離である。マーカー画像３０３ｃを第１位置Ｐ０から第２位置Ｐ１に移動させた際に、左右の撮像素子６で生ずるマーカー位置との移動量をｓＬ、ｓＲで示すと、それらは次式のように表される。
【数２４】
2014060621.tif 000026
【数２５】
2014060621.tif 000027
【００７３】
これらにより、次式が導かれる。
【数２６】
2014060621.tif 000028
【数２７】
2014060621.tif 000029
【００７４】
よって、次式が成立する。
【数２８】
2014060621.tif 000030
ＰＣ２２０は、この式により、素子中心軸線と、装置に設置されている透過型チャート画像３０３のマーカー画像３０３ｃの中心軸線とのｙ方向におけるずれ量Ｓｘを算出する。
【００７５】
図２１は、ＰＣ２２０によって実施される光学部品位置合わせ処理の処理フローを示すフローチャートである。ＰＣ２２０は、まず、透過型チャート画像３０３をチャート移動機構３０４によって第１位置Ｐ０にセットする（Ｓ１）。次いで、レンズユニット１５についてアーム３０７にセットされていることを確認し、且つ、ユニット本体１６についてワークステージ３０６上にセットされていることを確認する（Ｓ２）。そして、上述した初期位置合わせ処理（図１７）を実施する（Ｓ３）。その後、透過型チャート画像３０３をチャート移動機構３０４の動作によって第２位置Ｐ１まで移動させた後（Ｓ４）、マーカー位置などに基づいて各種のずれ量を算出する。そして、算出結果に基づいてワークステージ３０６を動作させることで、本体ユニット１６（ひいては撮像素子組品）をマーカー画像３０３ｃに対して位置合わせする（Ｓ５）。
【００７６】
図２２は、この撮像素子組品位置合わせ処理の処理フローを示すフローチャートである。まず、左右の撮像素子６から送られてくる画像情報に基づいて左右の撮像素子６におけるマーカー位置を算出する（Ｓ５−１）。次いで、既に述べたように、撮像素子組品７のずれ量Ｓｘ、Ｓｙを算出する（Ｓ５−２）。それらずれ量Ｓｘ、Ｓｙが許容範囲を超える場合には（Ｓ５−４でＮ）、ワークステージ３０６の動作によって本体ユニット１６（ひいては撮像素子組品７）のｘ方向、ｙ方向の位置をマーカー画像３０３ｃに合わせる（Ｓ５−３）。そして、上記Ｓ５−１からの処理フローを再び実施する。これに対し、ずれ量Ｓｘ、Ｓｙが許容範囲内である場合には（Ｓ５−４でＹ）、撮像素子組品位置合わせ処理を終了する。
【００７７】
このようにして撮像素子位置合わせ処理を終えたら、図２１に示されるように、透過型チャート画像３０３を第１位置Ｐ１に戻した後（Ｓ６）、左右の撮像素子６から送られてくる画像情報に基づいて各種のずれ量を求める。そして、その結果に基づいて、レンズアレイ４を撮像素子組品７に対して位置合わせする（Ｓ７）。この位置合わせについては、初期位置合わせ処理と同様にして行う。このとき、撮像素子組品７の中心軸線と、マーカー画像３０３ｃの中心軸線とが完全に一致していることから、初期位置合わせ処理のときとは異なり、チャート画像３３０の中心軸線と、レンズアレイ４の中心軸線と、撮像素子組品の中心軸線とを正確に一致させることができる。なお、Ｓ７の位置合わせにおいては、撮像素子組品７に対するレンズアレイ４の傾きδも求め、ゴニオステージ３０８又はワークステージ３０６のｚ方向の軸を中心にした回転によってその傾きδを補正する。これにより、図２０に示される状態とは異なり、レンズ４ａと撮像素子６との対が次のようになる。即ち、左右の対がそれぞれ素子中心とレンズ光軸とを位置させて、レンズ４ａの真下に撮像素子６が位置するようになる。
【００７８】
その後、操作者によるレンズユニット１５と本体ユニット１６との接合作業の完了を確認したら（Ｓ８）、データ記憶処理を行う（Ｓ９）。マーカ位置検出座標、レンズ位置調整後のマーカー位置検出座標、レンズアレイ４と撮像素子組品７と接合後のマーカ位置検出座標、装置管理番号、及び手順管理番号を撮像モジュール１おデータ記憶部（１１）に記憶させる処理である。次に、新たな撮像モジュールについての組み付けジョブについて、必要か否かを判定する（Ｓ１０）。必要であれば（Ｓ１０でＹ）、上記Ｓ２からの処理フローを再び実行して、新たな撮像モジュールについて本体ユニット１６に対するレンズユニット１５の位置合わせを行う。また、必要でない場合には（Ｓ１０でＮ）、一連の処理を終了する。
【００７９】
これまで、レンズアレイ４と撮像素子組品７とを具備する複眼光学部品からなる撮像モジュールを製造する際におけるレンズアレイ４と撮像素子組品７とを位置合わせする例について説明してきたが、単眼光学部品の位置合わせにも本発明の適用が可能である。具体的には、レンズと撮像素子とを１つずつだけ具備する構成において、まず、初期位置合わせを実施する。その後、上記数１８の式と同様にして、撮像素子の素子中心軸線について、マーカー画像の中心軸線に対するｙ方向のずれ量を求める。また、数１８の式と同様にして、撮像素子の素子中心軸線について、マーカー画像の中心軸線に対するｘ方向のずれ量を求める。そして、それらのずれ量に基づいて撮像素子をマーカー画像に対してｘ方向及びｙ方向に位置合わせする。その後、レンズを撮像素子に対して位置合わせする。単眼光学部品であっても、複眼光学部品であっても、本発明により、撮像素子をマーカー画像に対してｘ方向及びｙ方向い位置合わせしてから、レンズを撮像素子に位置合わせすることで、従来に比べて精度良くレンズと撮像素子とを位置合わせすることができる。
【００８０】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
［態様Ａ］
基準位置を示すためのマーカー画像をレンズ（例えばレンズ４ａ）によって撮像素子の表面に結像した状態で前記撮像素子（例えば撮像素子６）によって得られた画像情報に基づいて、前記レンズと前記撮像素子とを、レンズ光軸方向に直交するｘ方向及びこれに直交するｙ方向にそれぞれ位置合わせする光学部品位置合わせ装置において、前記レンズをｘ方向及びｙ方向に移動させるレンズ移動手段（例えばアーム３０７及びゴニオステージ３０８）と、撮像素子をｘ方向及びｙ方向に移動させる撮像素子移動手段（例えばワークステージ）と、前記マーカー画像を前記レンズ光軸方向に移動させるマーカー移動手段（例えばチャート移動機構３０４）とを設けるとともに、前記レンズ光軸方向における第１位置にある前記マーカー画像を前記撮像素子によって撮像した結果と、前記マーカー移動手段によって前記レンズ光軸方向における第２位置に移動させた前記マーカー画像を前記撮像素子によって撮像した結果とに基づいて、前記マーカー画像に対する前記撮像素子のｘ方向のずれ量、及びｙ方向のずれ量を算出した後、この算出結果に基づいて前記撮像素子を前記撮像素子移動手段によってｘ方向、ｙ方向にそれぞれ移動させて前記マーカー画像に対して位置合わせした後、前記マーカー画像を前記撮像素子によって撮像した結果に基づいて、前記撮像素子に対する前記レンズのｘ方向ずれ量、及びｘ方向のずれ量を算出し、この算出結果に基づいて前記レンズを前記レンズ移動手段によってｘ方向、ｙ方向にそれぞれ移動させて前記撮像素子に対して位置合わせする処理を実施する前記制御手段（例えば演算回路２０１、画像入力回路２１１、ＰＣ２２０）を設けたことを特徴とするものである。
【００８１】
［態様Ｂ］
態様Ｂは、態様Ａにおいて、前記レンズ光軸方向に平行な軸線を中心にして前記レンズを回転させるレンズ回転機構を前記レンズ移動手段に設けるか、あるいは、前記軸線を中心にして前記撮像素子を回転させる素子回転機構を前記撮像素子移動手段に設けるかしたことを特徴とするものである。かかる構成では、レンズと撮像素子とを回転方向に位置合わせすることができる。
【００８２】
［態様Ｃ］
態様Ｃは、態様Ｂにおいて、一直線状に並ぶ複数の撮像素子を具備する撮像素子組品（例えば撮像素子組品７）が前記撮像素子移動手段にセットされ、且つ、それら複数の撮像素子にそれぞれ結像するための複数のレンズを具備するレンズアレイ（例えばレンズアレイ４）が前記レンズ移動手段にセットされた状態で、前記第１位置にある前記マーカー画像を複数の前記撮像素子によってそれぞれ撮像した結果と、前記第２位置にある前記マーカー画像を複数の前記撮像素子によってそれぞれ撮像した結果とに基づいて、前記マーカー画像に対する前記撮像素子組品のｘ方向のずれ量、及びｙ方向のずれ量を算出し、この算出結果である第１算出結果に基づいて前記撮像素子組品を前記撮像素子移動手段によってｘ方向、ｙ方向にそれぞれ移動させて前記マーカー画像に対して位置合わせした後、前記マーカー画像を複数の前記撮像素子によってそれぞれ撮像した結果に基づいて、前記撮像素子組品に対する前記レンズアレイのｘ方向ずれ量、及びｘ方向のずれ量を算出し、この算出結果である第２算出結果に基づいて前記レンズアレイを前記レンズ移動手段によってｘ方向、ｙ方向にそれぞれ移動させて前記撮像素子組品に対して位置合わせするとともに、前記レンズ回転機構による前記レンズアレイの回転、又は前記素子回転機構による前記撮像素子組品の回転によって前記レンズアレイと前記撮像素子組品とを回転方向に位置合わせする処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、レンズアレイにおける個々のレンズと、撮像素子組品における個々の撮像素子とをそれぞれｘ方向及びｙ方向に位置合わせすることができる。
【００８３】
［態様Ｄ］
態様Ｄは、態様Ｃにおいて、データを記憶するデータ記憶手段（例えばデータ記憶部１１）を前記撮像素子組品に設けるとともに、前記第１算出結果及び前記第２算出結果を管理番号と関連付けて記憶手段（例えばデータ記憶部１１）に記憶させる処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、各種のずれ量を記憶手段に記憶させておくことで、撮像ユニットの出荷後においては、製造時のずれ量を追跡することができる。
【００８４】
［態様Ｅ］
態様Ｅは、態様Ｃ又はＤにおいて、前記第１位置にある前記マーカー画像を複数の前記撮像素子によってそれぞれ撮像した結果に基づいて、前記第２算出結果を得る処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、位置合わせを完了した時点で、マーカー画像を初期の第１位置に位置させているので、次の新たなレンズアレイと撮像素子組品との位置合わせを直ちに開始することができる。
【００８５】
［態様Ｆ］
態様Ｆは、態様Ｃ又はＤにおいて、前記第２位置にある前記マーカー画像を複数の前記撮像素子によってそれぞれ撮像した結果に基づいて、前記第２算出結果を得る処理を実施するように、前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。かかる構成では、マーカー画像を第２位置に移動させてから第２算出結果を得る処理を実施する場合に比べて、位置合わせを早く完了することができる。複数の撮像ユニットについてレンズアレイと撮像素子組品との位置合わせを連続的に行う場合における最後の位置合わせ時に採用することで、作業時間の短縮化を図ることができる。
【符号の説明】
【００８６】
４：レンズアレイ
４ａ：レンズ
６：撮像素子
７：撮像素子組品
１１：データ記憶部（記憶手段）
１５：レンズユニット
１６：本体ユニット
２０１：演算回路（制御手段の一部）
２１１：画像入力回路（制御手段の一部）
２２０：ＰＣ（制御手段の一部）
３０１：光学部品位置合わせ装置
３０３ｃ：マーカー画像
３０４：チャート移動機構（マーカー移動手段）
３０７：アーム（レンズ移動手段の一部、レンズ回転手段の一部）
３０６：ワークステージ（撮像素子移動手段、撮像素子回転手段）
３０８：ゴニオステージ（レンズ移動手段の一部、レンズ回転手段の一部）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８７】
【特許文献１】特許第３９９５５２１号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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