(57)【要約】      （修正有）【課題】製造ばらつきが小さく、高い画質を維持できるマルチアパーチャ光学系の位置決め方法を実現する。【解決手段】複数の光チャネルを備えるマルチアパーチャ光学系１２を画像センサ１６に対して相対的に位置決めするためのデバイスは、基準物体１８と、位置決めデバイス２４と、計算デバイス２６とを含む。基準物体は、光チャネル内のマルチアパーチャ光学系によってチャネルあたり１つの画像領域上へとイメージングされるように配置される。位置決めデバイスは、マルチアパーチャ光学系と画像センサとの間の相対位置を変化させるように制御可能である。計算デバイスは、基準物体の画像のうちの少なくとも３つの画像領域における基準物体の実際の位置を求め、実際の位置の、一定の位置との比較に基づいて、位置決めデバイスを制御するように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光チャネル（１４ａ〜ｆ）を備えるマルチアパーチャ光学系（１２）を画像センサ（１６）に対して相対的に位置決めするためのデバイス（１０）であって、
基準物体（１８）であって、当該基準物体（１８）が、前記光チャネル（１４ａ〜ｆ）内の前記マルチアパーチャ光学系（１２）によってチャネル（１４ａ〜ｆ）あたり１つの画像領域（２２ａ〜ｅ）に画像化されるように配置される基準物体（１８）と、
前記マルチアパーチャ光学系（１２）と前記画像センサ（１６）との間の相対位置を変化させるように制御可能な位置決めデバイス（２４）と、
前記基準物体の画像のうちの少なくとも３つの画像領域（２２ａ〜ｅ）における前記基準物体（１８）の実際の位置を求め、前記実際の位置と一定の位置との比較に基づいて、前記位置決めデバイス（２４）を制御するように構成されている計算デバイス（２６）と、を備えており、
前記計算デバイス（２６）は、前記少なくとも３つの画像領域（２２ａ〜ｅ）のそれぞれの外側画像領域（２２ａ〜ｄ）の中心からの基準マーキング（３８ａ〜ｄ）の距離を求めるように構成されている、デバイス（１０）。
【請求項２】
前記計算デバイス（２６）は、それぞれの画像のローカル座標系における１つの画像領域（２２ａ〜ｅ）の画像内における前記実際の位置の、他の画像領域（２２ａ〜ｅ）の画像のローカル座標系における実際の位置に対する比較に基づいて、前記位置決めデバイス（２４）を制御するように構成されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記計算デバイス（２６）は、画像領域（２２ａ〜ｅ）の画像に関する目標位置とそれぞれの画像領域（２２ａ〜ｅ）のローカル座標系における前記実際の位置との比較に基づいて、前記位置決めデバイス（２４）を制御するように構成されている、請求項１又は２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記計算デバイス（２６）は固定デバイス（２８）を制御するように構成されており、前記固定デバイスは、前記マルチアパーチャ光学系（１２）と前記画像センサ（１６）との間、又は前記マルチアパーチャ光学系（１２）と前記画像センサ（１２）の配置されているプリント回路基板（３６）との間に配置された接着剤（３２）を硬化させるように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項５】
前記基準物体（１８）は、基準マーキング（３５ａ〜ｃ）を有する少なくとも３つの基準領域（３３ａ〜ｃ）を備え、それによって、１つのみの前記基準マーキング（３５ａ〜ｃ）がそれぞれ少なくとも３つの画像領域（２２ａ〜ｃ）のうち１つの前記画像領域上に画像化され、前記計算デバイス（２６）は、ローカル座標系を用いて、前記画像領域の画像内における前記基準マーキング（３８ａ〜ｅ）の位置に基づいて前記実際の位置を求めるように構成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
少なくとも４つの外側画像領域（２２ａ〜ｄ）及び１つの内側画像領域（２２ｅ）がロール軸及びピッチ軸に沿って配置されており、前記外側画像領域（２２ａ〜ｃ）は、前記ロール軸と平行な２つの対向する対、及び前記ピッチ軸と平行な２つの対向する対を成して配置されており、前記ロール軸及び前記ピッチ軸は互いに垂直、かつ前記画像センサに垂直な面と平行に配置されているヨー軸に対して垂直となるように配置され、前記内側画像領域（２２ｅ）は、前記ロール軸、前記ピッチ軸、及び前記ヨー軸の交点（Ｏ）を含み、前記計算デバイス（２６）は、前記実際の位置と前記一定の位置との前記比較に基づいて、前記内側画像領域（２２ｅ）の画像内及び前記少なくとも４つの外側画像領域（２２ａ〜ｄ）の前記画像内におけるパターン（３８）のパターンずれを判定するように構成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記計算デバイス（２６）は、前記内側画像領域（２２ｅ）のローカル座標系を用いて、前記パターンずれに基づいて、前記内側画像領域（２２ｅ）の画像についての前記実際の位置のパターン距離の距離（Ｇ）の測度を求めるように構成されており、前記計算デバイス（２６）は、前記距離（Ｇ）が目標距離値（Ｇｔａｒｇｅｔ）に達するように、前記位置決めデバイス（２４）が前記マルチアパーチャ光学系（１２）を前記ヨー軸に沿ってシフトさせるように前記位置決めデバイス（２４）を制御するように構成されている、請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記計算デバイス（２６）は、前記ピッチ軸に沿った前記パターンずれに基づいて前記内側画像領域（２２ｅ）の画像についての第２の横方向の差（ΔＲ）の測度を求めるために、前記ロール軸に沿った前記パターンずれに基づいて前記内側画像領域（２２ｅ）の前記画像についての前記実際の位置の第１の横方向の差（ΔＲ）の測度を求めるように構成されているとともに、前記第１の横方向の差（ΔＲ）が第１の横方向の差の目標値（０）に達し、かつ前記第２の横方向の差が第２の横方向の差の目標値（０）に達するように前記位置決めデバイス（２４）を制御するように構成されている、請求項６又は７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記計算デバイス（２６）は、前記外側画像領域（２２ａ〜ｄ）のローカル座標系を用いて、前記４つの外側画像領域（２２ａ〜ｄ）の各画像についての前記実際の位置のパターン距離のウェッジエラー差（ΔｔＮ）の測度を求めるように構成されているとともに、前記ウェッジエラー差（ΔｔＮ）が目標ロール値（０）又は目標ピッチ値（０）に達するように、前記マルチアパーチャ光学系が前記ロール軸又は前記ピッチ軸に対して傾けられるように前記位置決めデバイス（２４）を制御するように構成されている請求項６から８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記計算デバイス（２６）は、前記目標ロール値（０）及び前記目標ピッチ値（０）を連続的に達成するように、前記位置決めデバイス（２４）を制御する（９１０、９５０）ように構成されている、請求項６から９のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記計算デバイス（２６）は、それぞれ第１のローカル（ｘ）横方向及び第２のローカル（ｙ）横方向に沿った前記外側画像領域（２２ａ〜ｄ）の各画像についての前記パターンずれの回転差（Δ）の測度を求めるように構成されているとともに、前記回転差が目標回転値（０）に達するように、前記位置決めデバイスが前記ヨー軸を中心として前記マルチアパーチャ光学系（１２）を回転させるように前記位置決めデバイス（２４）を制御するように構成されている請求項６から１０のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記計算デバイス（２６）は、前記ロール軸と平行なそれぞれの前記外側画像領域（２２ａ〜ｄ）のローカル座標系のローカル方向（ｘ）及び前記ピッチ軸と平行な前記ローカル座標系のローカル方向（ｙ）に沿った前記外側画像領域（２２ａ〜ｄ）の各画像についての前記パターンずれの距離の差（ΔＧ）の測度を求めるように構成されているとともに、前記距離の差（ΔＧ）が目標値（０）に達するように、前記位置決めデバイスが前記マルチアパーチャ光学系（１２）を前記ヨー軸に沿ってシフトさせるように前記位置決めデバイス（２４）を制御するように構成されている請求項６から１１のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記計算デバイスは、
前記画像領域（２２ａ〜ｅ）のローカル座標系を用いて、前記パターンずれに基づいて、内側画像領域（２２ｅ）の画像についての前記実際の位置のパターン距離の距離（Ｇ）の測度を判定することであって、前記計算デバイス（２６）は、前記距離（Ｇ）が目標距離値（Ｇｔａｒｇｅｔ）に達するように、前記位置決めデバイス（２４）が前記マルチアパーチャ光学系（１２）を前記ヨー軸に沿ってシフトさせるように、前記位置決めデバイス（２４）を制御するように構成されている、判定することと、
ロール軸に沿った前記パターンずれに基づいて前記内側画像領域（２２ｅ）の前記画像についての前記実際の位置の第１の横方向の差（ΔＲ）の測度を求めて、ピッチ軸に沿った前記パターンずれに基づいて前記内側画像領域の前記画像についての第２の横方向の差の測度を求め、前記第１の横方向の差（ΔＲ）が第１の横方向の差の目標値（０）に達するように、かつ、前記第２の横方向の差が第２の横方向の差の目標値（０）に達するように、前記位置決めデバイス（２４）を制御することと、
前記ロール軸と平行な２つの対向する対、及び、前記ピッチ軸と平行な２つの対向する対を成して配置されている４つの外側画像領域（２２ａ〜ｄ）の前記画像についての前記実際の位置のパターン距離のウェッジエラー差（ΔｔＮ）の測度を判定し、前記ウェッジエラー差が目標ロール値又は目標ピッチ値（０）に達するように、前記マルチアパーチャ光学系が前記ロール軸又は前記ピッチ軸に対して傾けられるように前記位置決めデバイス（２４）を制御することと、
前記ローカル座標系の第１のローカル（ｘ）横方向及び第２のローカル（ｙ）横方向に沿った前記４つの外側画像領域（２２ａ〜ｄ）の前記画像についての前記パターンずれの回転差（Δ）の測度を判定し、前記回転差（Δ）が目標回転値（０）に達するように、前記位置決めデバイスがヨー軸を中心として前記マルチアパーチャ光学系（１２）を回転させるように、前記位置決めデバイス（２４）を制御することと、
前記ロール軸と平行なローカル方向（ｘ）及び前記ピッチ軸と平行なローカル方向（ｙ）に沿った前記外側画像領域（２２ａ〜ｄ）の各画像についての前記パターンずれの距離の差（ΔＧ）の測度を判定し、前記距離の差（ΔＧ）が目標値（０）に達するように、前記位置決めデバイスが前記ヨー軸に沿って前記マルチアパーチャ光学系（１２）をシフトさせるように、前記位置決めデバイス（２４）を制御することと、を行うように構成されている請求項１から１２のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記計算デバイス（２６）は、前記ウェッジエラー差（ΔｔＮ）が前記目標ロール値（０）若しくは前記目標ピッチ値（０）に達するように前記計算デバイス（２６）が前記位置決めデバイス（２４）を制御する前、前記回転差が前記目標回転値（０）に達する前、又は前記距離の差（ΔＧ）が前記目標値（０）に達する前に、これらの各事例において、前記距離（Ｇ）が目標距離値（ΔＧｔａｒｇｅｔ）に達し、前記第１の横方向の差が第１の横方向の差の目標値（０）に達し、前記第２の横方向の差が第２の横方向の差の目標値（０）に達するように、前記位置決めデバイス（２４）を制御するように構成されている、請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記画像領域（２２ａ〜ｅ）は個々の画像を形成する、請求項１から１４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記計算デバイスは、前記少なくとも３つの画像領域（２２ａ〜ｅ）の内側画像領域（２２ｅ）に対する焦点合わせを行ない、その後、前記少なくとも３つの画像領域（２２ａ〜ｅ）の外側画像領域（２２ａ〜ｄ）に対する１つのアライメントを実行するように構成されている、請求項１から１５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１７】
複数の光チャネル（１４ａ〜ｆ）を備えるマルチアパーチャ光学系（１２）を画像センサ（１６）に対して相対的に位置決めするための方法であって、
基準物体（１８）を、前記光チャネル（１４ａ〜ｆ）内の前記マルチアパーチャ光学系（１２）によって前記基準物体（１８）がチャネル（１４ａ〜ｆ）あたり１つの画像領域（２２ａ〜ｅ）に画像化されるように配置するステップ（１２ａ）と、
前記マルチアパーチャ光学系（１２）と前記画像センサ（１６）との間の相対位置を変化させるように制御可能な位置決めデバイス（２４）を設けるステップと、
前記基準物体の画像のうちの少なくとも３つの画像領域（２２ａ〜ｄ）における前記基準物体（１８）の実際の位置を求めるステップ（８１４、８５４；９１４、９５４；１００６、１１０６）と、
前記実際の位置を、一定の位置と比較するステップ（８２４、８６４；９２６、９６６；１０１６、１１１６）と、
前記少なくとも３つの画像領域（２２ａ〜ｅ）のローカル座標系内でそれぞれの外側画像領域（２２ａ〜ｄ）の中心からの基準マーキング（３８ａ〜ｄ）の距離を決定するステップと、
前記比較に基づいて位置決めデバイスを制御するステップ（８２２、８６２；９２２、９６２；１０１４；１１１４）と、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光チャネルを備えるマルチアパーチャ光学系を相対的に位置決めするためのデバイス及び方法に関する。本発明はさらに、マルチアパーチャ光学系を、デジタル画像センサとアクティブに位置整合させるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高解像度小型カメラモジュールを製造するとき、対物レンズを組み込むステップは、アクティブアラインメント工程を実施すること、すなわち、生じる画像を観察及び評価しながら画像センサに対して対物レンズをアクティブに位置整合させることを含む。これは、画像センサに対して対物レンズを動かすことと、画像鮮鋭度の所定の品質基準に従って、生じる画像を評価すること（一般的には、画像内の種々の位置において画像コントラスト及び／又は変調伝達関数［略してＭＴＲＦ］を測定すること）とを含む。位置決めは、例えば、測定される品質基準を最大化することによって最適化され、それに従って、対物レンズが、画像センサに対してこの位置に（例えば、接着剤によって）固定される。このために必要とされる１つの前提条件は、例えば、米国特許出願公開第２０１３／００４７３９６号明細書又は特開２００７０２６９８７９号公報から知られているように、この品質基準のために利用される対物レンズの特性（例えば、画像コントラスト、ＭＴＦ）が、この工程において使用される位置のシフトにわたって十分に測定可能な程度まで変化することである。
【０００３】
アクティブアラインメントに関する限りにおいて、従来の最適化アルゴリズムは、対物レンズのパラメータが位置決めステップに関連してわずかにしか変化しない場合、失敗することになる。後者は、例えば、対物レンズと画像センサとの間のｚ距離の変化が、結果として現実の事例においては測定することが困難である、画像鮮鋭度のわずかな変化しかもたらさない、大きい焦点深度を有する対物レンズ（特に、マイクロレンズアレイから構成されるマルチアパーチャ対物レンズ）に当てはまる。
【０００４】
小型カメラの従来の対物レンズのレイアウトが、光軸（ｚ）を中心として回転対称であることに起因して、ほとんどの事例における産業用自動アセンブリ機は、画像センサに対する光学系の相対的な位置決めについて５自由度（したがって、５つの軸）（例えば、図１８に示すような、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸に沿った３×並進＋ｘ軸及びｙ軸を中心とした２×傾斜［ｔｘ、ｔｙ］）を呈する。したがって、確立されているアクティブアセンブリ工程及び機械は、ｚ軸を中心とする回転対称性を備えない対物レンズを位置整合させるのには適していない。これらは、例えば、アナモルフィック対物レンズ、方向選択的なフィルタ構成要素を備える対物レンズを含むが、マイクロレンズアレイから構成されるマルチアパーチャ対物レンズをも含む。
【０００５】
図１８は、必要とされる自由度の表記ｘ、ｙ、ｚ（並進）、ｔｘ、ｔｙ、及びｔｚ（回転）を有する、画像センサチップ１６を形成するためのマルチアパーチャ結像光学系１２のアセンブリレイアウトの概略図を示す。
【０００６】
記載されている両方の制限が、国際公開第２０１１／０４５３２４号パンフレットから知られているような、いわゆる電子クラスターアイのようなマルチアパーチャ結像対物レンズ、簡潔にはマルチアパーチャ光学系のための組み合わせに当てはまる。マルチアパーチャ構成は、ｘ−ｙ平面内で１次元的に又は２次元的に延伸する光チャネルのアレイから構成され、各光チャネルは、物体視野全体のうちの規定部分をキャプチャする。
【０００７】
（各事例においてｘ−ｙ平面内で見たときの）関連する副像の中心に対する各個々の光チャネルの開口の中心位置のロケーションはここでは、再構成の精度及び／又は画像全体の解像能力に関して大きな役割を果たす。開口の中心位置と、関連する副像の中心位置との間の差（ピッチ差）は、使用される画像センサの半ピクセルピッチと１ピクセルピッチとの間の精度で、ｘ、ｙにおける並進自由度に沿って調整されなければならない。
【０００８】
マルチアパーチャ光学系のこの構成は、特に、小型カメラモジュール、特に超薄型構造形態を有するもの（例えば、スマートフォン、タブレット、ラップトップなどのような薄型デバイスに使用されることを目的とした）を実現するために開発されている。
【０００９】
したがって、その中で、非常に小さい焦点距離（例えば、ｆ＝１．２ｍｍ）と、大きい焦点深度を有するマイクロレンズが利用される。波長Ｗの回折限界イメージングによる画像空間内の焦点深度（ｄｚ）のための式
ｄｚ＝４＊｜＊（Ｆ／＃）＾２
によれば、例えば、５５０ｎｍの波長の光及びＦ／＃＝２．４のｆ値について、ｄｚ＝１２．７μｍの値が達成される。
【００１０】
図１９は、マルチアパーチャ光学系１２の、画像センサ１６の像面ＢＥとのアラインメントに関する要件を概略的に示す。マルチアパーチャ光学系１２は、１次元又は２次元アレイに配列されており、中心を含む複数の光チャネルを備える。中心の外側に位置する光チャネルは、斜めに入射する主光線ＰＲを受け取るように構成されている。外側光チャネル内の中心視野点の主光線の光が角度アルファ「α」において斜めに入射することによって、焦点位置と交差する点（＝例えば、組み立て中の画像センサの一時的な位置）が、ｚ位置の差（「Δｚ」）に起因して焦点深度内の横方向オフセット（「Δｄ」）を受けることが認識されよう。画像センサのｐ＿ｐｘ＝２μｍのピクセルピッチによって、また、対応して大きい最大横方向オフセットを所与として、「Δｚ」の値は、α＝２５°の入射角における幾何学的関係ｔａｎ（α）＝Δｄ／Δｚに従って、最大でΔｚ＝４．３μｍになり得る。この値は焦点深度の範囲内にあるため、画像コントラストの評価に基づくいかなる既存のアクティブアセンブリ技法を、マルチアパーチャ結像光学系に適用しても、画像センサに対する対物レンズのアラインメントにおいて十分な精度を得ることができない。したがって、図１９は、国際公開第２０１１／０４５３２４号パンフレットによるマルチアパーチャ結像対物レンズを通る概略断面を示す。光チャネルの平均視線についての主光線が示されている。拡大図は、焦点深度の像側範囲内の異なる焦点位置Δｚ及び主光線ＰＲの入射角αに起因する外側光チャネルの副像の中心の横方向オフセットΔｄを示す。
【００１１】
これを例示するために、いくつかの例を以下に示す。
【００１２】
カメラパラメータは、例えば、１．２ｍｍの焦点距離（ｆ）、２μｍのピクセルピッチ（ｐｐｘ）、水平５９°、垂直４６°（対角０°）の開口角を有する視野を含む。像面に対する最大入射角（α）は２５°になる。マイクロレンズアレイの寸法は、（Ｈ×Ｗ）で、７．７５ｍｍ×４．６５ｍｍになる。
【００１３】
この結果として、関連するアラインメント許容量は以下のようになる。すなわち、ｘ−ｙ平面内の許容可能なシフトは最大２ピクセル、すなわち、Δｘ≦４μｍかつΔｙ≦４μｍになる。ｘ軸、ｙ軸を中心とした許容可能なねじれ（ウェッジエラー）は最大半ピクセル、すなわち、
2019144559.tif 000003
及び
2019144559.tif 000004
となる。ｚ軸による許容可能なねじれは、外側チャネルにおいて最大１ピクセル、すなわち、
2019144559.tif 000005
となる。ｚ軸におけるシフト（距離誤差）は、外側光チャネルにおいて最大１ピクセルピッチ（Δｄ）、すなわち、
2019144559.tif 000006
となる。
【００１４】
光学系を画像センサと位置整合させるための既知の方法は、例えば、アクティブアラインメント、及び、個々のレンズ又はアセンブリ全体を画像センサに対して、それぞれの撮影される画像の品質の（ほとんどの場合、コントラストの）関数として調整する試行として知られている。
【００１５】
カメラ対物レンズのアクティブアラインメントのための既知のデバイスは、主に、プロダクション環境において、また、多数の物品について、画像センサに対して回転対称光学系を組み立てること、いわゆる５Ｄアクティブアラインメントに関する。そのようなデバイスと使用される組み立て技法は、マルチアパーチャ光学系のアクティブな組み立ての需要に一致するように変更可能ではない。例えば、組み立てられた軸の精度が小さすぎる。例えば、［１］は、ｘ、ｙ、ｚ並進を±５μｍの精度で調整することができ、ｔｘ、ｔｙ、及び／又はｔｚねじれを±０．１°の精度で調整することができると記載しているが、これは、上記の数値例によるマルチアパーチャ光学系にとっては不十分である。組み立て工程の精度が不十分であることは、画像コントラストの評価、閉じたシステム環境、ならびに、したがって、位置決めシステムの駆動及び使用されるカメラ基板の読み出しに対するアクセスの不足に基づく。例えば、デバイスの製造業者は、いずれの顧客（光学系製造業者）がデバイスを使用するかにかかわりなく、常に同じテストパターンを指定することになる。
【００１６】
パッシブアラインメントとアクティブアラインメントとの組み合わせを使用する組み立てシステムが、米国特許出願公開第２０１３／００４７３９６号明細書から知られている。上記システムは、上述したものと同じ制限を呈する。
【００１７】
画像コントラストの評価を使用しながら、複数のカメラモジュールから成るカメラ光学系をアクティブに組み立てる方法が、特開２００７０２６９８７９号公報から知られている。この方法も、マルチアパーチャ光学系の要件に適合させることが困難であるか、さらには不可能である。
【００１８】
代わりの概念として、アクティブ対物レンズホルダがある。アクティブアラインメント及び固定に対する代替形態として、例えば、米国特許出願公開第２０１１／０２９８９６８号明細書に記載されているように、対物レンズと画像センサとの間の後の位置決めを後の時点において行うことが可能なホルダ内に、結像対物レンズを取り付けることができる。画像センサ、評価ユニット又はセンサに対する追加のフィードバックが、オートフォーカス又は光学画像安定化のような能動的機能によって有効化される。これに必要とされる設計は、多大な労力を伴い、それゆえに費用がかかり、カメラモジュールの小型化を制限する。小型マルチアパーチャ光学系又は超小型マルチアパーチャカメラの分野において、そのような微小機械構成要素を利用することは、費用の理由から、及び、設計のサイズを低減する観点から、これまで知られていない。
【００１９】
それゆえ、向上した画質とより小さい製造ばらつきを含むマルチアパーチャカメラデバイスの製造を可能にする概念が望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３／００４７３９６号明細書
【特許文献２】特開２００７０２６９８７９号公報
【特許文献３】国際公開第２０１１／０４５３２４号パンフレット
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１１／０２９８９６８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
したがって、本発明の目的は、製造されるカメラモジュールの高い画質と小さい製造ばらつきを有するマルチアパーチャ光学系を位置決めするためのデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
この目的は、独立特許請求項の主題によって達成される。
【００２３】
本発明の中核的な着想は、画像センサによってキャプチャされる基準物体に基づいて画像センサに対するマルチアパーチャ光学系の位置決めを行うことができ、基準物体又は基準物体上の基準パターンが画像センサの画像領域内でイメージングされる位置に基づく、画像センサに対するマルチアパーチャ光学系のアラインメントを、高い精度で行うことができるという点において、上記の目的を達成することができることを認識していることに存する。実際の位置を、例えば、画像センサのグローバル中心又はローカル中心のような一定の位置と比較することによって、この位置の比較に基づいて調整することが可能になる。
【００２４】
一実施形態によれば、マルチアパーチャ光学系を相対的に位置決めするためのデバイスは、基準物体と、位置決めデバイスと、計算デバイスとを含む。基準物体は、基準物体が、光チャネル内のマルチアパーチャ光学系によってチャネルあたり１つの画像領域に画像化されるように配置される。位置決めデバイスは、マルチアパーチャ光学系と画像センサとの間の相対位置を変化させるように制御可能である。計算デバイスは、基準物体の画像内の少なくとも３つの画像領域における基準物体の実際の位置を求め、実際の位置と一定の位置との比較に基づいて、位置決めデバイスを制御するように構成されている。一定の位置は、例えば、それぞれの１つの画像領域及び／又は他の画像領域内の中心位置又は他の基準位置であってもよい。代替的に又は付加的に、一定の位置は、例えば、比較のために蓄積されている目標位置であってもよい。３つの画像領域に関する比較に基づいて、複数又はさらにはすべての画像領域に関して、高い画質、小さい位置ずれ、及び、それゆえ、デバイス全体の高いレベルの製造ばらつきを達成することができる。
【００２５】
さらなる実施形態は、マルチアパーチャ光学系と画像センサとの間に配置されている接着剤を硬化させるように構成された固定デバイスを制御するように計算デバイスが構成されているデバイスを提供する。これによって、マルチアパーチャ光学系と画像センサとの間の調整された相対位置を固定することが可能になる。
【００２６】
さらなる実施形態は、画像センサが、少なくとも、１つの内側画像領域と、内側画像領域の周囲に放射状に分散されるように配置された４つの外側画像領域と、を備えたデバイスを提供する。４つの外側画像領域は、ロール軸、例えばｘ軸と、ピッチ軸、例えばｙ軸に沿って配置される。外側画像領域は、ロール軸と平行で、かつピッチ軸と平行な対向する対、例えば長方形、になるように配置される。計算デバイスは、実際の位置と一定の位置との比較に基づいて、内側画像領域と少なくとも４つの外側画像領域内のパターンのパターンずれを求めるように構成されている。これによって、内側画像領域内のテスト画像を中心合わせし、その後、外側画像領域内のそれぞれの画像を調整することが可能になり、それによって、位置ずれの対称性を利用しながら、ロール軸、ピッチ軸、及びヨー軸に関する位置ずれを有利に低減することができる。
【００２７】
さらなる実施形態は、計算デバイスが、基準物体から内側画像領域内でキャプチャされる画像を合焦させること（これは、ロール軸及びピッチ軸に沿ったパターンずれに基づいて内側画像領域についての実際の位置の横方向の差を判定するように、拡大距離が拡大距離目標値に達することを意味する）と、内側画像領域内で合焦及び中心合わせされているような画像が得られるように、ロール軸及びピッチ軸に関する横方向の差がそれぞれの目標値に達するように、位置決めデバイスを制御することと、を行うように構成されているデバイスを提供する。計算デバイスは、４つの外側画像領域についてのパターン距離のウェッジエラー差の測度を求め、ウェッジエラー差が目標ロール値及び／又は目標ピッチ値に達するように、マルチアパーチャ光学系がロール軸及びピッチ軸に対して傾けられるように位置決めデバイスを制御するようにさらに構成されている。計算デバイスは、それぞれの外側画像領域の第１のローカル横方向及び第２のローカル横方向に沿った４つの外側画像領域についてのパターンずれの回転差を求め、回転差が目標回転値に達するように、位置決めデバイスがヨー軸を中心としてマルチアパーチャ光学系を回転させるように、位置決めデバイスを制御するようにさらに構成されている。計算デバイスは、ロール軸と平行な方向とピッチ軸と平行な方向に沿った外側画像領域の各々についてのパターンずれの倍率の差の測度を求め、この倍率の差が目標倍率値に達するように、位置決めデバイスがヨー軸に沿ってマルチアパーチャ光学系をシフトさせるように、位置決めデバイスを制御するようにさらに構成されている。
【００２８】
この実施形態に関して、高レベルの位置決め精度が達成されるように、内側画像領域に対する画像の上記合焦及び中心合わせに基づいて、画像センサに対するマルチアパーチャ光学系のアラインメントが、内側画像領域を中心として６自由度において可能にされることが有利である。
【００２９】
さらなる実施形態によれば、計算デバイスは、内側画像領域に対する外側画像領域のウェッジエラー、回転誤差及び／又は拡大誤差の各々を低減することができるように、外側画像領域に対する１つのアラインメント又は複数のアラインメントのうちのいずれかの前に、内側画像領域に対する画像の上記合焦及び中心合わせを実施するように構成されている。
【００３０】
この実施形態に関して、位置決めの精度レベルがさらに増大することが利点である。
【００３１】
さらなる実施形態は、複数の光チャネルを備えたマルチアパーチャ光学系を画像センサに対して相対的に位置決めするための方法を提供する。
【００３２】
さらなる有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】一実施形態による、複数の光チャネルを備えるマルチアパーチャ光学系を画像センサに対して相対的に位置決めするためのデバイスの概略ブロック図である。
【図２】一実施形態による、計算デバイスが固定デバイスを制御するように構成されているという点において、図１のデバイスと比較してアップグレードされているデバイスの概略ブロック図である。
【図３ａ】一実施形態による、負のロール方向に沿って画像センサに対して位置誤差を呈する、マルチアパーチャ光学系の概略側方断面図である。
【図３ｂ】一実施形態による、図３ａの状況の概略上面図である。
【図４ａ】一実施形態による、ピッチ軸に関して、画像センサに対するウェッジエラーを呈する、マルチアパーチャ光学系の概略側方断面図である。
【図４ｂ】一実施形態による、図４ａの状況の概略上面図である。
【図５】一実施形態による、ヨー軸すなわちｚ軸を中心として一定の角度だけ、画像センサに対してねじれているマルチアパーチャ光学系の概略上面図である。
【図６ａ】一実施形態による、ヨー軸に沿って、画像センサに対する小さすぎる距離を呈する、マルチアパーチャ光学系の概略側方断面図である。
【図６ｂ】一実施形態による、図６ａの状況の概略上面図である。
【図７ａ】一実施形態による、マルチアパーチャ光学系が画像センサに対する大きすぎる距離を呈する状況の概略側方断面図である。
【図７ｂ】一実施形態による、図７ａの状況の概略上面図である。
【図８】一実施形態による、図３ａ及び図３ｂについて記載されているような、ｘ並進及び／又はｙ並進によって、画像センサに対するマルチアパーチャ光学系のオフセットを補正するための方法の概略流れ図である。
【図９】一実施形態による、図４ａ及び図４ｂに関して記載されているようなウェッジエラーを補償するように、計算デバイスによって実施することができる方法の概略流れ図である。
【図１０】一実施形態による、図５に関して記載されているような内側画像領域のヨー軸すなわちｚ軸を中心としたねじれを補償する方法の概略流れ図である。
【図１１】一実施形態による、図６ａ、図６ｂ、図７ａ、及び図７ｂについて記載されているような、ｚ軸すなわちヨー軸に沿った並進によってマルチアパーチャ光学系を位置整合させるための方法の概略流れ図である。
【図１２】一実施形態による、例えば、図８、図９、図１０、又は図１１のいずれかの方法のうちの１つの前に、上記方法のロバストなプロセスの流れを可能にするように実施することができるような方法の概略流れ図である。
【図１３】一実施形態による、６自由度に沿って高い位置決め精度を有利に達成することができる方法の概略流れ図である。
【図１４】一実施形態による、画像領域の例としてグローバル座標系とローカル座標系との間の関係を示すための概略図である。
【図１５】一実施形態による、光チャネルの２Ｄ配列を有するマルチアパーチャ光学系及び画像センサを含むマルチアパーチャ対物レンズによる対物面における走査の概略図である。
【図１６】一実施形態による、図１５の関係を示すための、マルチアパーチャ光学系及び画像センサを含む概略側方断面図である。
【図１７ａ】一実施形態による、画像センサに対して調整されているマルチアパーチャ光学系の概略側方断面図である。
【図１７ｂ】一実施形態による、図１７ａの状況の概略上面図である。
【図１８】画像センサチップを形成するためのマルチアパーチャ結合光学系のアセンブリレイアウトの概略図である。
【図１９】従来技術による、マルチアパーチャ光学系の、画像センサの像面とのアラインメントに関する要件を示すための概略側方断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明の好ましい実施形態を、添付の図面を参照しながら下記に説明する。
【００３５】
図面を用いて本発明の実施形態に関する詳細な説明を下記に説明する前に、同一、又は同一の機能もしくは同一の動作を有する要素、物体及び／又は構造には、様々な図面において同一の参照符号が付されており、それによって、複数の異なる実施形態において提示されている上記要素の説明は、相互に交換可能かつ／又は相互に適用可能であることが留意されるべきである。
【００３６】
以下において、マルチアパーチャ光学系と複数の画像領域を有する画像センサとの間の互いに対するアラインメントを説明するものとする。相対アラインメントは、基本的に、６自由度において実施することができ、これは、３つの空間方向ｘ、ｙ及びｚに沿った並進ならびにｘ軸、ｙ軸及びｚ軸を中心とした回転を示す。加えて、以下の説明は、マルチアパーチャ光学系が画像センサに対して理想的に位置整合された場合における、３次元空間内の内側画像領域の、単純に理解されるように、それぞれｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸と平行又はそれらの軸に一致するように配置されたロール軸、ピッチ軸及びヨー軸に関係する。この文脈において、ｘ座標、ｙ座標、及び／又はｚ座標は、それぞれ画像センサの画像領域内のローカル座標系に関係する。ロール、ピッチ、及び／又はヨーの座標又は方向は、画像センサ及び／又はマルチアパーチャ光学系が配置されているグローバル座標系に関係する。
【００３７】
画像センサの内側画像領域の座標系ならびにロール軸、ピッチ軸及びヨー軸によって決定される（グローバル）座標系は、同一の原点を含むことができ、それゆえ、例えば、マルチアパーチャ光学系がグローバル原点を中心としてねじれ、又は、動かされるときに、同一の旋回点を含むことができる。座標系は、デカルト座標系として記載されているが、根底の基礎として他の座標系を使用することも可能である。それらの座標系は、座標変換によって相互に変換可能であってもよい。下記に記載する実施形態は、たとえ他の座標系が根底の基礎として使用される場合であっても、利点に関するいかなる制約もなしに実行又は実施することができる。
【００３８】
図１は、複数の光チャネル１４ａ〜ｃを備えるマルチアパーチャ光学系１２を画像センサ１６に対して相対的に位置決めするためのデバイス１０の概略ブロック図を示す。デバイス１０は、基準物体１８を含み、基準物体１８は、該基準物体１８が、光チャネル１４ａ〜ｃ内のマルチアパーチャ光学系１２によってチャネルあたり１つの画像領域２２ａ〜ｃに画像化されるように配置されている。
【００３９】
デバイス１０は、マルチアパーチャ光学系１２と画像センサ１６との間の相対位置を変化させるように制御可能な位置決めデバイス２４を備えている。好ましくは、位置決めデバイスは、マルチアパーチャ光学系１２を、画像センサ１６に対して３次元空間内で６自由度に従って動かすように構成されている。一方で、位置決めデバイス２４が、画像センサ１６を３次元空間内で動かすように構成されることも実現可能である。さらに、位置決めデバイスが、マルチアパーチャ光学系１２又は画像センサ１６を、３次元空間内で６自由度未満の自由度に沿って動かすことも考えられる。
【００４０】
デバイス１０は、基準物体１８の画像内で、少なくとも３つの画像領域２２ａ〜ｃ内の基準物体１８の実際の位置を求めるように構成されているとともに、実際の位置と一定の位置との比較に基づいて位置決めデバイス２４を制御するように構成された計算デバイス２６をさらに備えている。一定の位置は、調整された状態で基準物体１８が画像化される基準位置、例えば、画像領域２２ａ〜ｃの中心位置（ローカル）又は画像センサ１６の中心位置（グローバル）であってもよい。
【００４１】
例えば、計算デバイス２６は、画像領域２２ａ〜ｃ内のそれぞれの画像を受信し評価するように構成されている。画像センサは、電荷結合素子（ＣＣＤ）、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）、又は任意の他のデジタル画像センサであってもよい。
【００４２】
画像領域２２ａ〜ｃは、それらが互いに離間するように、画像センサ１６に又はその中に配置することができる。代替的に、画像領域２２ａ〜ｃはまた、例えば、それぞれのピクセルをアドレス指定する種々の方法によって、互いに区別可能となり得る、連続的なピクセルマトリックスの一部分であってもよい。例えば、画像領域２２ａ〜ｃの各々は、基準物体１８の一部分をキャプチャするように構成されている。それぞれの部分において、例えば、テストパターン又はその一部が、それぞれの部分のそれぞれのテストパターンがそれぞれの画像領域２２ａ〜ｃ内でイメージングされるように配置することができ、配置されると、テストパターンは、画像領域２２ａ〜ｃのうちの１つ、いくつか又はすべてについてキャプチャされ得るように配置することができる。
【００４３】
マルチアパーチャ光学系１２、画像センサ１６、及び基準物体１８の構成要素のうちの２つの規定のアラインメント、例えば、画像センサ１６に対する又はマルチアパーチャ光学系１２に対する基準物体１８の規定のアラインメント及び／又は位置決めによって、マルチアパーチャ光学系１２が画像センサ１６に対して誤差のない位置又はアラインメントを有するか、又は、許容可能な公差内で配置されるときに、画像領域２２ａ〜ｃ内で基準物体１８からキャプチャされるべきである目標画像を評価することが可能になる。それゆえ、実際の位置と（目標）位置との比較に基づいて、マルチアパーチャ光学系１２と画像センサ１６との間の相対アラインメントを行うことができる。これは、計算デバイスが、画像領域の実際の位置の、他の画像領域内の実際の位置に対する比較に基づいて、位置決めデバイスを制御するように構成されていることを意味する。
【００４４】
マルチアパーチャ光学系１２の焦点深度範囲に基づくコントラストは、不正確な、又はさらには誤った結果をもたらすため、キャプチャされる画像のコントラストに基づくアラインメントと比較すると、これによって高い精度が可能になる。基準物体１８と画像センサ１６との間の距離は、例えば２ｍよりも小さくてもよく、１ｍよりも小さくてもよく、又は、５０ｃｍよりも小さくてもよい。原則的に、基準物体１８と画像センサ１６との間の距離は、画像センサ１６の実施態様、マルチアパーチャ光学系１２、及び／又は、想定される倍率もしくは解像度に従って、用途に応じて決まり得る。
【００４５】
図２は、デバイス１０と比較すると、計算デバイス２６が固定デバイス２８を制御するように構成されているという点においてアップグレードされているデバイス２０の概略ブロック図を示す。固定デバイス２８は、マルチアパーチャ光学系１２と画像センサ１６との間に配置されている接着剤３２を硬化させるように構成されている。例えば、マルチアパーチャ光学系１２が画像センサ１６に対して位置決めされると、上記マルチアパーチャ光学系１２は、接着剤３２によって画像センサ１６と接触され得る。接着剤３２は、例えば、紫外線（ＵＶ）光によって硬化させることができる接着剤であってもよい。固定デバイス２８は、例えば、接着剤３２を硬化させるように、計算デバイス２６によって駆動されることに基づいてＵＶ光を放出するＵＶ光源であってもよい。代替的に、接着剤３２は、熱硬化性接着剤であってもよく、固定デバイス２８は、熱源として構成されることが可能である。原則的に、固定デバイス２８はまた、画像センサ１６とマルチアパーチャ光学系１２との間に異なる機械的接続、例えば、締め付け接続、ネジ止め接続、リベット接続、及び／又ははんだ付け接続を確立するように構成されてもよい。
【００４６】
上記において、マルチアパーチャ光学系１２と画像センサ１６との間の設定相対位置は、一切のさらなる中間ステップもなしに固定することができ、したがって、位置決め誤差が加わるのを防止することができるという点で有利である。代替的に、固定デバイス２８はまた、デバイス２０の一部であってもよい。
【００４７】
基準物体１８は、基準領域３３ａ〜ｃ内でそこに配置されているサブパターン及び／又はマーキング３５ａ〜ｃの形態のパターンを有し、それによって、各事例において、１つのサブパターン３５ａ〜ｃが光チャネル１４ａ〜ｃのうちの１つによってキャプチャされ、それぞれの画像領域２２ａ〜ｃに、マーカとして画像化される。これによって、その後のマルチアパーチャ光学系の調整のために、画像センサ１６を基準物体１８上の基準パターンとアラインメントすることが可能になり、例えば、光学法則及びゼロ偏差マルチアパーチャ光学系を使用することによって、アラインメントを実施することが可能となる。
【００４８】
基準物体上のテストパターンを使用することにより、例えば計算デバイス２６によって、画像領域２２ａ〜ｃにおけるエッジ検出に基づいて画像領域２２ａ〜ｃを評価することが可能になる。このためのアルゴリズムを、正確かつ堅牢（robust）に利用することができる。基準物体上の適切なマーキングは、例えば、幾何学的配置に従う交差印、円、又はＨ構造であってもよい。原則的に、他の構造も配置されてもよいが、点構造に対して長いエッジ長を呈するような構造が好ましい。上記の説明において、マーカの構成は常にｘ構成として記載されているが、マーカが星形配置、円形配置などにおいて現れることも実現可能であり、それによって、マーカは、画像センサ上でより多い、より少ない、及び／又は他の画像領域内へと投影されることが可能である。上述した実施形態は、位置の判定（determination）と位置ずれの評価を単純に適合させることを可能にし、それによって、種々のテストパターンが容易に適用可能である。
【００４９】
以下の説明は、それぞれのマルチアパーチャ光学系が３次元空間内で画像センサに対して動かされるように位置決めデバイス２４を駆動するように、計算デバイス２６から位置決めデバイス２４へと伝達される駆動ステップに関係する。以下に示す誤差補償ステップは、画像センサに対する６自由度におけるマルチアパーチャ光学系の正確なアラインメントを効果的に可能にする順序で記載されている。位置決めデバイス２６は、代替的に、記載されている誤差補償ステップのうちの１つもしくは複数のみを実施し、かつ／又は、記載されている誤差補償ステップを修正された順序で実施するように構成されてもよい。
【００５０】
図３ａは、画像センサ１６に対して、負のロール方向に沿った位置誤差を呈する、マルチアパーチャ光学系１２の概略側方断面図を示す。図３ｂは、この状況の概略上面図を示す。図３ａにおいて、画像センサ１６は、プリント回路基板３６に配置され、当該プリント回路基板と接触しており、それによって、画像センサ１６からキャプチャされる画像領域２２ａ〜ｆの画像を、プリント回路基板３６にある計算デバイスによって得ることができる。
【００５１】
負のロール方向に沿った横方向位置誤差は、結果として、画像センサ１６とマルチアパーチャ光学系１２との間の相対位置差ΔＲをもたらす。光学デバイスの微小画像中心、すなわち、光チャネル１４ａ〜ｆの中心３７は、例として、負のロール方向に沿った位置差ΔＲの直線シフトを受けている。
【００５２】
基準物体は、テスト物体構造を備える。この目的のために、例えば、１つ又は複数の交差印「＋」の形態のマーキングが、それぞれの画像領域２２ａ〜ｅ内で光チャネル１４ａ〜ｆによってマーカ３８ａ〜ｅとしてキャプチャされる基準物体上のマーキング、例えばマーキング３５、として配置される。
【００５３】
ロール軸、ピッチ軸、及びヨー軸が及ぶ座標系の座標原点が、内側画像領域２２ｅのローカルｘ／ｙ／ｚ座標系の原点に配置され得る。計算デバイス、例えば計算デバイス２６は、画像領域２２ｅに対してマーキング３８ｅを合焦させるように構成されている。この目的のために、計算デバイスは、マーカ３８ｅが画像領域２２ｅ内で合焦されるように、位置決めデバイスが、画像領域２２ｅに関して、ｚ軸に沿った画像センサ１６に対するマルチアパーチャ光学系１２の距離を変化させるように、位置決めデバイス、例えば位置決めデバイス２４を駆動するように構成することができる。これは、計算デバイスが、内側画像領域２２ｅについての実際の位置（マーカ３８がイメージングされる位置）のパターン距離の拡大距離の測度を求めるように構成されているとともに、拡大距離が拡大距離目標値に達するように、位置決めデバイスがマルチアパーチャ光学系１２をｚ軸すなわちヨー軸に沿ってシフトさせるように位置決めデバイスを制御するように構成されていることを意味する。例えば、計算デバイス２６は、内側画像領域２２ｅのｘ軸及び／又はｙ軸の一方又は両方に沿ったパターン３８ｅの広がりを求め、これを比較値と比較するように構成することができる。マーカ３８ｅのキャプチャパターンがより大きいかより小さい場合、マルチアパーチャ光学系１２と画像センサ１６との間の距離がそれぞれ増大又は低減され得る。
【００５４】
計算手段は、例えばそれに続いて、例えばｘ軸及びｙ軸の座標原点に関して、パターンずれに基づいて内側画像領域２２ｅについてのマーカ３８ｅの実際の位置の横方向の差の測度を求めるように構成されている。これは、計算デバイスが、ｘ軸に沿った横方向の差の測度、及び、ｙ軸に沿ったパターンずれについての横方向の差の測度を求めるように構成されていることを意味する。計算手段は、横方向の差がそれぞれの目標値に達するように、位置決めデバイスを制御するように構成されている。
【００５５】
単純に言えば、これは、横方向の差の目標値に達するまで、位置決めデバイスが、ｘ軸及び／又はｙ軸に沿って（グローバル座標系においてはロール軸及び／又はピッチ軸に沿って）マルチアパーチャ光学系１２及び／又は画像センサ１６をシフトさせることを意味する。例えば、マーカ３８ｅを、画像領域２２ｅのローカル座標系の座標原点へと保護することによって、一方又は両方の横方向の差の目標値に達することができる。例えば、許容逸脱、例えば、１もしくは２ピクセル分のシフトによって、又は、達成可能な測定精度によって、許容差範囲を規定することができる。達成可能な測定精度は、例えば、それぞれの横方向の差の目標値に達するように、画像領域２２ｅの座標原点に関するマーカ３８ｅの投影のずれであって、このずれはピクセル距離よりも小さく、検出されない可能性もある、ずれを、十分に正確であると考えることができるような、２つのピクセルの距離に基づいてもよい。
【００５６】
接着剤３２がプリント回路基板３６とマルチアパーチャ光学系１２との間に配置されており、それによって、画像センサ１６に対するマルチアパーチャ光学系１２の設定位置を固定することができる。
【００５７】
言い換えれば、図３ａ及び図３ｂは、ｘ並進による対物レンズのオフセットを示す。ｙ並進に起因する位置誤差が、対応する断面視点において、結果として等価な画像を生成し得る。
【００５８】
微小画像中心（破線の円の中心）のすべてが、ロール軸に沿って距離ΔＲだけ、それぞれの画像領域の中心に対してｘ及び／又はｙ寸法（複数可）において直線的にシフトされている。例えば、図１５の基準物体上の位置について記載されているようなそれぞれの画像領域の相対位置を示す座標ｘ０，０、ｙ０，０、ｘｉ，ｊ及び／又はｙｉ，ｊを含む、中心光チャネル１４ｅ内のテスト物体構造の（すなわち、マーカ３８ｅの）求められた画像座標のみによって、アラインメントを行うことが可能である。
【００５９】
最初に、テスト物体構造の画像が、中心光チャネル内で合焦される（ｚ軸に沿った並進）。その後、中心テスト物体の画像の幾何学的中心が画像マトリックスの中心、すなわち、グローバル座標系の原点Ｏに配置されるまで、対物レンズがｘ軸及び／又はｙ軸に沿ってシフトされる。テスト物体構造の測定されている画像座標について、以下の等価条件が満たされ得る。
2019144559.tif 000007
ここで、
2019144559.tif 000008
式中、ｒｉ，ｊは、例えば、グローバル画像座標系におけるインデックス（ｉ，ｊ）を有するビットフィールドの半径座標である。
【００６０】
ｒｉｍａｘ、ｒｊｍａｘ、ｒ−ｉｍａｘ、とｒ−ｊｍａｘは、それぞれ＋ｉ、−ｉ、＋ｊ、−ｊにおいて、マーカがイメージングされる画像領域に対して最大位置を含む外側画像領域の半径座標に関係する。
【００６１】
「ゼロ」の結果は、測定される画像座標の差によって現実には達成される可能性がないものであり得るため、ずれが許容差範囲内になるように、アセンブリの所望の精度に対応する量（拡大距離目標値及び／又は横方向の差の目標値）への結果の丸め、又は、規則から結果としてもたらされる差よりも高い対応する制御値のいずれかが規定される。これは、下記に記載する精細なアラインメントステップの条件にも当てはまる。
【００６２】
図３ａ及び図３ｂならびに画像センサに対するマルチアパーチャ光学系のアラインメントは、下記に記載する調整ステップの１つ、複数、又はいずれかに先行する粗いアラインメントとして実施され得る。そのアラインメントは、この文脈において記述されている。
【００６３】
図４ａは、ピッチ軸に関して画像センサ１６に対するウェッジエラーΔｔＮを呈するマルチアパーチャ光学系１２の概略側方断面図である。すなわち、ピッチ軸に関して、マルチアパーチャ光学系１２は、画像センサ１６に対して角度ΔｔＮだけ傾けられている。図４ｂは図４ａの状況の概略上面図を示す。基準物体上のテストパターンが中心画像領域２２ａに関して中心合わせ及び合焦される。これは、距離目標値ならびにｘ軸及びｙ軸に関する横方向の差の目標値に達するように、マーカ３８ｅが画像領域２２ｅ上へと投影されることを意味する。ウェッジエラーの結果として、マーカ３８ａ〜ｄは、ｘ及び／又はｙ方向（複数可）のずれを呈する。
【００６４】
計算デバイスは、画像領域２２ａ〜ｄの、幾何学的中心のような中心に対するマーカ３８ａ〜ｄのシフトを求めるように構成されている。例えば、マルチアパーチャ光学系１２の焦点位置が画像センサ１６に対する誤差を呈する場合、画像領域２２ａ〜ｄの中心に対するマーカ３８ａ〜ｅの距離が各対について同一であるという事項により、ウェッジエラーが計算デバイスによって求められ得る。計算デバイスが、それぞれマーカ３８ａと３８ｃ、及び３８ｂと３８ｄの距離が画像領域２２ａ〜ｄのそれぞれの中心に対して同一になるまでマルチアパーチャ光学系１２がロール軸を中心として回転されるように、位置決めデバイスを駆動するという点において、例えば、マルチアパーチャ光学系１２がロール軸を中心として（ｘ軸を中心としたｔｘ）回転すると、対が補償されてもよい。
【００６５】
加えて、ピッチ軸を中心とした（ｙ軸を中心としたｔｙ）回転によって引き起こされるウェッジエラーは、計算デバイスが、それぞれマーカ３８ａと３８ｂ、及び３８ｃと３８ｄの距離が画像領域２２ａ〜ｄのそれぞれの中心に対して同一になるまで位置決めデバイスがマルチアパーチャ光学系１２をピッチ軸を中心として回転させるように、位置決めデバイスを駆動するという点において、補償されてもよい。これは、画像領域２２ａ〜ｄの中心に対するマーカ３８ａ〜ｄのそれぞれの距離が、それぞれの外側画像領域２２ａ〜ｄに関する実際の位置のパターン距離のウェッジエラー差の測度を含み得ること、及び、計算デバイスが、上記ウェッジエラー差を判定するように構成されていることを意味する。マルチアパーチャ光学系１２をロール軸又はピッチ軸に対して傾けることによって、上述したように、ウェッジエラー差が、許容差範囲内でほぼゼロ値であり得る目標ロール値又は目標ピッチ値に達するように、ウェッジエラー差を変化させることができる。ウェッジエラー補償の前に、図３ａ及び図３ｄについて説明したような粗いアラインメントが実施され得る。
【００６６】
言い換えれば、ｘ軸を中心としたねじれｔｘの間及び／又はｙ軸を中心としたねじれｔｙの間に、これは、ウェッジエラー補償の間を意味するが、その間に、マルチアパーチャ光学系１２を位置整合させるために、最初に、テスト物体構造の画像が、中心光チャネル内で合焦される、すなわち、ｚ軸に沿った並進が実施される。その後、画像が、ｘ軸及び／又はｙ軸に沿ってシフトされることによって、画像原点Ｏ＝（０，０）において中心合わせされる。ウェッジエラーの結果として、隅のチャネル、すなわち、外側画像領域２２ａ〜ｄにおけるテスト物体構造の画像の測定位置の、それぞれの画像原点からの半径方向距離とは異なっている。これは少なくとも部分的に、外側画像領域２２ａ〜ｄについて以下の条件が満たされるまで、ｘ軸及び／又はｙ軸（ロール軸及び／又はピッチ軸）によってマルチアパーチャ対物レンズを回転させることによって、補正することができる。
【００６７】
ｘ軸を中心として回転されると（ｔｘ）：
2019144559.tif 000009
は、
2019144559.tif 000010
と同義であり、
2019144559.tif 000011
は、
2019144559.tif 000012
と同義である。
【００６８】
ｙ軸を中心として回転されると（ｔｙ）：
2019144559.tif 000013
は、
2019144559.tif 000014
と同義であり、
2019144559.tif 000015
は、
2019144559.tif 000016
と同義である。
【００６９】
４つの外側画像領域について、ウェッジエラーは、ロール軸（ロール軸を中心としたねじれ）及び／又はピッチ軸（ピッチ軸を中心としたねじれ）に関して軸方向対称であり得る。
【００７０】
したがって、図４ａ及び図４ｂは、ｙ軸を中心としたねじれによる対物レンズのオフセット（ｙウェッジエラー）を示しており、ｘ軸を中心としたねじれが、対応する等価な横方向視点において、結果として等価な画像を生成し得る。上記の説明と同様にして、正の回転角又は負の回転角に関するねじれの結果も判定及び／又は補償することができる。
【００７１】
図５は、マルチアパーチャ光学系１２の概略上面図を示す。マルチアパーチャ光学系１２は、中心画像領域２２ｅのヨー軸すなわちｚ軸を中心として角度Δだけ画像センサ１６に対してねじれている。計算デバイスは、例えば、それぞれの外側画像領域２２ａ〜ｄの中心からのマーカ３８ａ〜ｄの距離を求めるように構成されている。角度Δ分の回転に基づいて、マーカ３８ａ〜ｄは各々、それぞれの中心からのある距離を有する。当該距離は、画像領域２２ａ及び２２ｂについて、それぞれのｘ方向に沿っておおよそ同一である。同様に、画像領域２２ｃ及び２２ｄについての距離は、ｘ方向において同一である。それぞれの画像領域のｙ方向において、距離は、それぞれ画像領域２２ａと２２ｃ、及び２２ｂと２２ｄについて概ね同一である。それぞれ画像領域２２ａと２２ｂ及び２２ｃと２２ｄに関するｘ距離の測度、ならびに、それぞれ画像領域２２ａと２２ｃ及び２２ｂと２２ｄについてのｙ方向に沿った距離の測度は、外側画像領域２２ａ〜ｄの各々についてのパターンずれの回転差の測度として計算デバイスにより求めることができる。
【００７２】
計算デバイスは、位置決めデバイスがマルチアパーチャ光学系１２及び／又は画像センサ１６をヨー軸を中心として回転させるように、位置決めデバイスを制御するように構成されている。回転差Δは、当該回転差が、例えば、許容差範囲内でゼロである目標回転値に達するまで、ヨー軸を中心として回転させることによって低減することができる。回転誤差は、４つの外側画像領域２２ａ〜ｄについて、グローバル座標系の原点に関して回転対称であり得る。
【００７３】
言い換えれば、中心画像領域のｔ軸を中心としたねじれｔｚを受けると、これは、ｚねじれを補正するために、アラインメントが、中心光チャネル内でテスト物体構造の画像を合焦させること（ｚ軸を中心とした並進）と、それに続いて、当該画像をｘ軸及び／又はｙ軸に沿ってシフトさせることによって、当該画像を画像原点Ｏ＝（０，０）において中心合わせすることと、を含むことを意味する。ｚ軸を中心としたねじれの結果として、それぞれローカル座標系内でテスト構造３８ａ〜ｄの画像の、中心内側画像領域２２ｅを中心として対称に位置付けられている光チャネル１４ａ〜ｄについて量が等しいシフトがもたらされる。すなわち、
2019144559.tif 000017
である。インデックス（ｉ，ｊ）を有するそれぞれの外側光チャネル１４ａ〜ｅ及び／又は関連する画像領域２２ａ〜ｅについて、半径方向ローカル座標
2019144559.tif 000018
である。
【００７４】
図６ａは、画像センサ１６に関連して、目標値Ｇｔａｒｇｅｔと比較してヨー軸に沿った距離Ｇが小さすぎるマルチアパーチャ光学系１２の概略側方断面図を示す。マルチアパーチャ光学系１２において、距離Ｇは、画像センサ１６に面するマルチアパーチャ光学系１２の擬似光抑制構造３９の表面と、擬似光抑制構造３９に面する画像センサ１６の表面との間の距離に関係し得る。代替的に、距離Ｇはまた、マルチアパーチャ光学系１２に面する画像センサ１６の表面と、マルチアパーチャ光学系１２の異なる基準面、例えば対物領域もしくは画像センサに面するレンズ面又は異なる基準面との間の距離にも関係し得る。さらに、距離Ｇはまた、画像センサ１６に関する異なる基準面、例えば画像センサ１６がプリント回路基板３２において配置されている表面にも関係し得る。目標値Ｇｔａｒｇｅｔは、マルチアパーチャ光学系１２の後側焦点距離、及び／又は、像面内へと投影される画像の所望のもしくは最適な鮮鋭度を得ることができる、マルチアパーチャ光学系１２と画像センサ１６との間の距離Ｇに関係し得る。目標値Ｇｔａｒｇｅｔは、距離目標値と呼ばれ得る。代替的に又は付加的に、目標値Ｇｔａｒｇｅｔは、マルチアパーチャ光学系１２と画像センサ１６との間の距離の任意の他の目標値に関係し得る。距離目標値Ｇｔａｒｇｅｔと距離Ｇとの間のずれ、例えば差は、例えば、ΔＧ＝Ｇ−Ｇｔａｒｇｅｔ又はΔＧ＝Ｇｔａｒｇｅｔ−Ｇによって表される距離の差ΔＧとして示され得る。距離の差が０とは異なる値を有する場合、この結果として決定可能な（determinable）拡大誤差を得ることができ、これは、対物領域が、大きすぎる又は小さすぎる画像に画像化される可能性があることを意味する。
【００７５】
図６ｂは、この状況についてのマルチアパーチャ光学系１２及び画像センサ１６の概略上面図を示す。例えば、距離の差ΔＧが概ね０の値を有するように正確に設定される距離Ｇと比較して、マーカ３８ａ〜ｅを備える基準物体は、小さすぎる距離Ｇに基づいて、したがって、０とは異なる（例えば、０よりも小さい）値を有する距離の差ΔＧに基づいて、広がるように表現又は画像化され得る。この結果として、外側画像領域２２ａ〜ｄにおいて画像化されるマーカは、中心内側画像領域２２ｅの中心に対して、グローバルロール軸及びピッチ軸に沿って増大した半径方向距離を含む。それぞれのローカルｘ／ｙ座標系に関して、これは、マーカ３８ａが、画像領域２２ａ内で、負のｘ値及び正のｙ値に向かってシフトされ、マーカ３８ｂが、正のｘ値及び正のｙ値に向かってシフトされ、マーカ３８ｃが、負のｘ値及び負のｙ値に向かってシフトされ、マーカ３８ｄが、正のｘ値及び負のｙ値に向かってシフトされることを意味する。対応するシフトは、それぞれ画像領域２２ｂと２２ｄ、及び２２ａと２２ｃについてそれぞれのｘ方向に沿って、ならびに、それぞれ画像領域２２ａと２２ｂ、及び２２ｃと２２ｄについてそれぞれのｙ方向に沿っておおよそ等しく、それによって、ここでも、ローカル及び／又はグローバル座標原点に関する対称性が存在する。
【００７６】
図６ａを参照すると、計算デバイスは、例えば外側画像領域２２ａ〜ｄの少なくとも１つ、複数又は各々について、それぞれのマーカ３８ａ〜ｄが画像化される半径ローカル座標を求めることによって、距離の差ΔＧの測度を求めるように構成されている。ゼロ値からのずれは、計算デバイスによってパターンずれの距離の差ΔＧの測度として求めることができる。ゼロ値は、それぞれのマーカ３８ａ〜ｄがそれぞれの画像領域２２ａ〜ｄのそれぞれの中心（ｘ＝０、ｙ＝０）の外側に位置付けられていることを意味する。計算デバイスは、例えば、マーカ３８ａ〜ｄが画像領域２２ａ〜ｄの中心においてイメージングされるようなときまで、距離が変更又は変化されるという点において、画像領域２２ａ〜ｄの距離の差ΔＧが目標距離値Ｇｔａｒｇｅｔに達するように、位置決めデバイスがマルチアパーチャ光学系１２をヨー軸に沿ってシフトさせるように、位置決めデバイスを制御するように構成されている。距離差目標値は、例えば、距離の差ΔＧについての許容差範囲内でほぼゼロ値、又は、許容差範囲内でほぼ目標値ΔＧｔａｒｇｅｔとなり得る。例えば、図４ａ及び図４ｂについて説明したように、任意の傾斜誤差が補償されると、距離の差ΔＧは、外側画像領域２２ａ〜ｄに関して同一になり得る。
【００７７】
図７ａは、画像センサ１６に関連して、目標値Ｇｔａｒｇｅｔと比較してマルチアパーチャ光学系１２の距離Ｇが大きすぎる状況、すなわち、各事例においてマーカ３８ａ〜ｄが内側画像領域２２ｄの方向にシフトされている状況の概略側方断面図を示す。図７ｂは図７ａの状況の概略上面図を示す。計算デバイスは、距離の差ΔＧが（距離差）目標値に達するように、距離Ｇと、その結果、距離の差の測度ΔＧが低減されるように、マルチアパーチャ光学系１２及び／又は画像センサ１６を動かすように位置決めデバイスを制御するように構成されている。
【００７８】
言い換えれば、目標焦点距離と実際の焦点距離との間の差が、可能な限り低減されるべきである。このため、画像領域２２ａ内の広がりの判定（determination）を使用することができる。したがって、製造公差に起因して光学系の目標焦点距離と、後側焦点距離の目標値に正確に達していない場合、粗いアラインメントの後に画像領域２２ｅの広がりが測定されることがあり、それに従って、認識された広がりの（又は、そこから導出される焦点距離の）知識を使用することによって、精細なアラインメントのためのテストパターンを適合させることができる。後側焦点距離の正確な数値は無視することが可能であってもよい。
【００７９】
このため、例えば、ｚ軸に沿った並進中のアラインメント（距離誤差の補正）の間に、テスト物体構造の画像が、最初に、中心光チャネル内で粗く合焦され（ｚ軸に沿った並進）、その後、ｚ軸及び／又はｙ軸に沿ってシフトされることによって、画像原点Ｏ＝（０，０）において中心合わせされる。画像センサに対するマルチアパーチャ対物レンズのｚ距離が小さすぎる場合、アレイの隅にあるテスト構造の画像は、より大きい（度数に関して）グローバル画像座標に向けてシフトされる。距離が大きすぎる場合、上記シフトは逆になり、それによって、テスト構造の画像は、より小さい（度数に関して）グローバル画像座標に向けてシフトされる。したがって、テスト構造の画像がそれぞれのチャネルの中心内に入るようなときまで、及び／又は、許容差範囲を考慮に入れながら以下の条件が満たされるようなときまで、ｚ距離が変化される。
2019144559.tif 000019
【００８０】
図８は、図３ａ及び図３ｂについて記載されているような、ｘ並進及び／又はｙ並進によって、画像センサに対するマルチアパーチャ光学系のオフセットを補正するための方法８００の概略的なフローチャートを示す。方法８００は、２つの工程段階８１０及び８５０を含む。工程段階８１０によって、ｘ軸すなわちロール軸に沿った位置誤差を補償することができる。工程段階８５０によって、ｙ方向すなわちピッチ方向に沿った並進によって位置誤差を補償することができ、工程段階８１０又は８５０が実施されると、それぞれ他方の工程段階に移るか、又は、工程８００を終了することが可能である。工程８００は、代替的に、工程段階８１０又は工程段階８５０で開始されてもよく、後続の例示は、例として、工程段階８１０によって方法８００を開始することを記載している。これは、工程段階８１０及び８５０、ｘ方向及びｙ方向に沿った位置の補正を連続して実施することができること、ならびに、目標ロール値及び目標ピッチ値が連続して次々に達成されることを意味している。
【００８１】
工程段階８１０のステップ８１２は、中心光チャネル、又は、中心光チャネルに対する基準物体の部分領域を合焦させることを含む。ステップ８１２に後続するステップ８１４は、例えば、計算デバイスによって、それぞれの画像内のＰ０，０からの、それぞれのテスト構造の、すなわち、内側画像領域内で画像化されるマーカの位置を求めることを含む。したがって、この判定（determination）は、図１５について記載されているように、中心光チャネルＰ０，０のグローバル座標に基づく。
【００８２】
ステップ８１４に後続するステップ８１６は、例えば計算デバイスの基準値ストレージ内に、ロール軸すなわちローカルｘ軸に沿った求められた位置を開始値ｘ０，０として記憶することを含む。
【００８３】
ステップ８１８は、画像センサに関連して、並進ステップにおいてマルチアパーチャ光学系をｘ軸に沿ってシフトさせることを含む。並進ステップの焦点距離は、例えば、位置決めデバイスのモータもしくはアクチュエータの、又は、位置決めデバイスを制御するための制御量の焦点距離であってもよい。ステップ８１８に後続するステップ８２２は、ステップ８１４について記載されているように、内側画像領域内のＰ０，０からのテスト構造の位置を求めることを含む。
【００８４】
ステップ８２２に後続する比較８２４において、計算デバイスは、例えば差を形成することによって、求められた位置をグローバル座標系の原点Ｏと比較するように構成されている。その差が許容差範囲内でゼロとは異なる値を有する場合（判断「いいえ）、計算デバイスは、ステップ８２６において、ステップ８１６において記憶されている開始値に基づいて残りの焦点距離を計算し、ｘ軸に沿ったさらなる並進ステップを実施するように、状態８１８に移るように構成されている。判断８２４において、差が許容差範囲内でゼロの値を有する場合（「はい」判断）、マルチアパーチャ光学系は、ｘ軸すなわちロール軸に沿って、画像センサに対して位置整合されているということができ、それによって、終了８２８に達し、そこから工程段階８５０に移ることができる。これは、ステップ８１８が、目標ロール値に達するようなときまで、繰り返される可能性があることを意味する。
【００８５】
工程段階８５０のステップ８５２は、受信した画像、例えばマーカ３８ｅを、中心光チャネル、例えば光チャネル１４ｅに対して合焦させることを含む。ステップ８５２に後続するステップ８５４は、画像内のテスト構造の位置を判定することを含む。ステップ８５６において、ピッチ軸すなわちローカルｙ軸に沿った、判定された位置は、開始値ｙ０，０として記憶される。
【００８６】
同じくステップ８５４に後続するステップ８５８は、ｙ軸すなわちピッチ軸に沿った並進ステップを実施すること、すなわち、ｙ軸に沿った画像センサとマルチアパーチャ光学系との間の相対位置を変化させることを含む。ステップ８５８に後続するステップ８６２は、内側画像領域内のテスト構造の位置を再び求めることを含む。判断８２４について記載されているように、ステップ８６２に後続する判断８６４は、位置ｙ０，０がグローバル座標系の中心Ｏと一致するか否かについて比較を実施することを含む。これが当てはまらない場合、すなわち、判断が回答「いいえ」をもたらす場合、ステップ８６６は、その位置、及び、ステップ８５６において記憶されている開始値に基づいて残りの焦点距離を計算することを含む。ステップ８６６から、ステップ８５８に戻り、もう一度、ｙ軸に沿った並進ステップが実施される。これは、判断８６４が「はい」の結果を与え、それによって、マルチアパーチャ光学系が、ｙ軸に沿って、画像センサに対して位置整合されていると考えることができるようになるまで継続され、また、それによって、ステップ８６８において、工程段階８１０又はステップ８１２に移ることができる。代替的に、方法８００は、判断８２４又は８６４が「はい」によって回答される場合に、当該判断の後に終了されてもよい。これは、計算デバイスが、画像領域の実際の位置の、その画像領域に関する目標位置、例えば、座標原点に対する比較に基づいて、位置決めデバイスを制御するように構成されていることを意味する。
【００８７】
言い換えれば、図８は、中心合わせを目的とした精細なアラインメントの要約された概観を示す。工程は、ｘ次元又はｙ次元のいずれにおいても、均等に開始することができる。
【００８８】
図９は、図４ａ及び図４ｂを参照して記載されているようなウェッジエラーを補償するように、計算デバイスによって実施することができる方法９００の概略的なフローチャートを示す。方法９００は、工程段階９１０及び工程段階９５０を含む。工程段階９１０によって、ｘ軸すなわちロール軸に関するウェッジエラーを低減又は補償することができる。工程段階９５０において、ｙ軸すなわちピッチ軸に関するウェッジエラーを低減又は補償することができる。工程段階９１０及び９５０は互いに独立して実施することができ、一方が実施されると、工程段階９１０から工程段階９５０に移り、又は、工程段階９５０から工程段階９１０へと移ることができる。これは、方法９００が、工程段階９１０によって開始されてもよいし、工程段階９５０によって開始されてもよいことを意味する。
【００８９】
例として、方法９００は、下記において、工程段階９１０によって開始するように記載される。ステップ９１２は、画像領域２２ｅに関連して、中心光チャネル、例えば、光チャネル１４ｅを合焦させることを含む。このステップは、ステップ８１２と同じように実施されてもよい。ステップ９１２に後続するステップ９１４は、ｘ−ｙ平面内での並進によって中心光チャネルを中心合わせすることを含む。ステップ９１４は、ステップ８１４と同じように実施されてもよい。
【００９０】
ステップ９１４に後続するステップ９１６は、画像内の隅の点からのテスト位置を求めることを含む。これは、例えば、外側基準マーキング、例えばマーカ３８ａ〜ｄが、それらのそれぞれの外側画像領域及びその中でのそれらの位置に関して求められることを意味する。ステップ９１８において、求められた位置が、後続の位置決めのための開始位置として記憶される。開始値ｒｉｍａｘ，ｊｍａｘ、ｒｉｍａｘ，−ｊｍａｘ、ｒ−ｉｍａｘ，ｊｍａｘ、及びｒ−ｉｍａｘ，−ｊｍａｘは、それぞれロール軸（ｉ）及びピッチ軸（ｊ）に沿った、最大（又は負の最大）方向による、外側画像領域におけるテスト構造の位置を示し得る。
【００９１】
ステップ９１６から開始して、ステップ９２２は、マルチアパーチャ光学系が画像センサに対してロール軸を中心として角度を増分させながら回転されるように、位置決めデバイスを制御することを含む。ステップ９１６において行われたように、ステップ９２２に後続するステップ９２４は、画像内の隅の点からテスト構造の位置を求めることを含む。ステップ９２４における位置の判定に続く判断９２６において、半径方向距離又は差ｒｉｍａｘ，ｊｍａｘ−ｒｉｍａｘ，−ｊｍａｘが、許容差範囲内で０の値を含むか否か、又は、差ｒ−ｉｍａｘ，ｊｍａｘ−ｒ−ｉｍａｘ，−ｊｍａｘが、許容差範囲内で０の値を含むか否かについて比較が実施される。これは、ウェッジエラー差の測度が、目標ロール値又は目標ピッチ値に達するか否かについて判定が行われることを意味する。
【００９２】
判断９２６が「いいえ」によって回答される場合、すなわち、目標ロール値及び目標ピッチ値のうちの少なくとも一方に達しない場合、ステップ９２８は、ステップ９１８において記憶されている開始値を考慮に入れながら、残りの焦点距離を計算することを含む。ステップ９２８から開始して、工程は、角度を増分することによってロール軸を中心とした回転をもう一度実施するように、ステップ９２２に戻る。一方、判断９２６が「はい」によって回答される場合、すなわち、両方の目標値に達した場合、ロール軸を中心とした回転に関するウェッジエラーが補償されていると考えることができ、最後の状態９３２から開始して、工程は、工程段階９５０に移ることができ、又は方法が終了することができる。
【００９３】
工程段階９５０のステップ９５２は、ステップ９１２について記載されているように、中心光チャネルを合焦させることを含む。ステップ９５２に後続するステップ９５４は、ステップ９１４について記載されているように、中心光チャネルを中心合わせすることを含む。ステップ９１６において記載されているように、ステップ９５４に続くステップ９５６は、画像内の隅の点から外側テスト構造の位置を求めることを含む。ステップ９４６に基づいて、ステップ９１８について記載されているように、ステップ９５８において開始値が記憶される。ステップ９５６に後続するステップ９６２は、マルチアパーチャ光学系がピッチ軸に関して回転される（傾けられる）ように、位置決めデバイスを制御することを含む。これは、このステップも、工程段階９１０、すなわち、ステップ９２２と同様に実施されることを意味し、違いは、回転がピッチ軸を中心として実施されることである。ステップ９６２に続くステップ９６４は、例えば、ステップ９５６において実施されたように、ステップ９６２によって達成された位置の変化を求めるように、位置を判定することを含む。
【００９４】
判断９６６は、ウェッジエラー差が目標ピッチ値に達しているか否かを検証することを含む。これは、例えば、差の式ｒｉｍａｘ，ｊｍａｘ−ｒ−ｉｍａｘ，ｊｍａｘ及びｒｉｍａｘ，−ｊｍａｘ−ｒ−ｉｍａｘ，−ｊｍａｘによって行うことができる。この差は、それらが許容差範囲内で値０をとるか否かに関して検証することができ、これは、差の式のそれぞれのずれｒｉｍａｘ，ｊｍａｘ、ｒ−ｉｍａｘ，ｊｍａｘ、ｒｉｍａｘ，−ｊｍａｘ、及びｒ−ｉｍａｘ，−ｊｍａｘの大きさが等しいことを意味する。判断が「いいえ」によって回答される場合、ステップ９６８は、ステップ９５８からの開始値を考慮に入れながら残りの焦点距離を計算することと、マルチアパーチャ光学系の、ピッチ軸を中心とした回転をもう一度実施するように、ステップ９６２に戻ることとを含む。判断９６６において（「はい」判断）ウェッジエラー差が目標ピッチ値に達した場合、ピッチウェッジエラーは補償されていると考えることができ、方法は終了することができ、又は、工程段階９１０に移ることができる。
【００９５】
図１０は、内側画像領域２２ｅのヨー軸すなわちｚ軸を中心としたねじれを補償するための方法１０００の概略流れ図を示す。方法１０００は、図５について記載されているような誤差状況を補償するために利用することができる。ステップ１００２は、ステップ８１２、８５２、９１２、及び９５２について記載されているように、中心光チャネルを合焦させることを含む。ステップ１００４は、ステップ８１４、８５４、９１４、及び９５４について記載されているように、内側画像領域を中心合わせすることを含む。ステップ１００４に続くステップ１００６はまた、画像内の隅の点からテスト構造の、すなわち、マーカ３８ａ〜ｄの位置を求めることを含む。それらの位置は、それぞれの画像領域内、例えば、外側画像領域２２ａ〜ｄのうちの１つの中に位置するものとして求められ、開始値（ｘ，ｙ）ｉｍａｘ，ｊｍａｘ、（ｘ，ｙ）ｉｍａｘ，−ｊｍａｘ、（ｘ，ｙ）−ｉｍａｘ，ｊｍａｘ、及び（ｘ，ｙ）−ｉｍａｘ，−ｊｍａｘとして記憶される（ステップ１００８）
【００９６】
ステップ１０１２は、マルチアパーチャ光学系が、内側画像領域の、ヨー軸すなわちｚ軸に対して少なくとも１つの角度増分だけ回転するように、位置決めデバイスを制御することを含む。角度増分は、例えば、マルチアパーチャ光学系を動かすモータ又はアクチュエータの焦点距離であってもよく、又は、位置決めデバイスの制御パラメータであってもよい。
【００９７】
ステップ１０１２に続くステップ１０１４は、ステップ１００６について記載されているような位置判定をもう一度行うことを含む。位置判定１０１４に続く判断１０１６は、例えば、差の式ｘ−ｉｍａｘ，ｊｍａｘ−ｘｉｍａｘ，ｊｍａｘ＝０、ｘ−ｉｍａｘ，−ｊｍａｘ−ｘｉｍａｘ，−ｊｍａｘ＝０、ｙ−ｉｍａｘ，ｊｍａｘ−ｙ−ｉｍａｘ，−ｊｍａｘ＝０、及び／又はｙｉｍａｘ，ｊｍａｘ−ｙｉｍａｘ，−ｊｍａｘ＝０によって、回転差が目標回転値に達しているか否かを検証することを含み、ここでも０値は公差を受ける。これらの式のうちの少なくとも１つが満たされない場合、すなわち、判断１０１６が回答「いいえ」をもたらす場合、ステップ１００８において記憶されている開始値を考慮に入れながら、残りの焦点距離を計算することを含むステップ１０１８に移る。ステップ１０１８から開始して、ステップ１０１２に戻り、マルチアパーチャ光学系の回転がもう一度実施される。一方、判断１０１６において、すべての式が満たされる場合、すなわち、判断が「はい」の結果をもたらす場合、回転誤差は補償されていると考えることができ、方法１０００はステップ１０２２において終了することができる。ステップ１０２２から開始して、例えば、マルチアパーチャ光学系をｚ軸すなわちヨー軸に沿って並進させることによる、拡大誤差の補償に移ることができる。
【００９８】
図１１は、図６ａ、図６ｂ、図７ａ、及び図７ｂについて記載されているように、マルチアパーチャ光学系をｚ軸すなわちヨー軸に沿って並進させることによってマルチアパーチャ光学系を位置整合させるための方法１１００の概略流れ図を示す。
【００９９】
ステップ１１０２は、中心光チャネルを合焦させることを含む。ステップ１１０２に後続するステップ１１０４は、例えば、ステップ９１４について記載されているように、ｘ／ｙ内での並進によって中心合わせすることを含む。
【０１００】
ステップ１１０４に続くステップ１１０６は、画像内の隅の点からテスト構造の位置を求めることを含み、外側画像領域２２ａ〜ｄのそれぞれのローカル座標系を使用しながら、位置の判定を実施することができる。求められた位置は、ステップ１１０８において、開始値ｒ’−ｉｍａｘ，−ｊｍａｘ、ｒ’ｉｍａｘ，−ｊｍａｘ、ｒ’−ｉｍａｘ，ｊｍａｘ、及びｒ’ｉｍａｘ，ｊｍａｘとして記憶される。ステップ１１１２は、ステップ１１０６から開始して、ｚ軸すなわちヨー軸に沿った並進を実施すること、すなわち、マルチアパーチャ光学系がヨー軸に沿ってシフトされるように、位置決めデバイスを駆動することを含む。
【０１０１】
ステップ１１１２に続くステップ１１１４は、ステップ１１０６について記載されているような位置判定をもう一度行うことを含む。判断１１１６は、ステップ１１１４において求められた位置が、例えば、式ｒ’−ｉｍａｘ，ｊｍａｘ＝ｒ’−ｉｍａｘ，−ｊｍａｘ＝ｒ’ｉｍａｘ，−ｊｍａｘ＝ｒ’ｉｍａｘ，ｊｍａｘ＝０の形式でそれぞれのローカル座標原点に対応するか否かを検証することを含む。これは、距離の差が距離差目標値に達するか否かについて検証が実施されることを意味する。ここで、距離の差の測度は、例えば、それぞれのテストパターンが投影される検出位置と、ローカル座標原点との間の差（距離）によって得ることができる。判断１１１６が「いいえ」の結果をもたらす場合、ステップ１１１８は、ステップ１１０８において記憶されている開始値を考慮に入れながら、残りの焦点距離を計算することを含む。例えば、ステップ１１１８から開始して、画像センサに対するマルチアパーチャ光学系の位置の変更をもう一度実施するように、ステップ１１１２に戻る。判断１１１６が「はい」の結果をもたらす場合、拡大誤差、すなわち、ヨー軸に沿ったずれΔＧは補償されていると考えることができ、方法１１００は終了することができる。例えば、方法１１００の最後のステップ１１２２は、対物レンズの固定を開始することを含むことができる。
【０１０２】
図１１は、ｚ軸に沿った並進の精細なアラインメントの概観の要約として記載されているものであり得る。
【０１０３】
図１２は、例えば、方法８００、９００、１０００又は１１００のうちのいずれかの前に、上記方法の堅牢な流れを可能にするように実施することができるような方法１２００の概略流れ図を示す。ステップ１２０２は、画像センサに対するマルチアパーチャ対物レンズ、すなわち、マルチアパーチャ光学系の粗いアラインメントを含む。これは、例えば、テストマーカ３８が画像センサの対応する画像領域２２上へと投影されるように、画像センサをテストパターンに対して位置整合させることを含むことができる。加えて、マルチアパーチャ光学系は、マーカが画像領域上へと投影され続けるように配置することができる。これは、例えば、テキストマーカが画像領域内にイメージングされるまで、ｘ／ｙ平面すなわちロール／ピッチ平面内でアラインメントを実施することによって、マルチアパーチャ光学系が画像センサに対して位置整合されるという点において、ステップ１２０２に後続するステップ１２０４によって補完することができる。ステップ１２０６は、中心光チャネルを合焦させることを含む。
【０１０４】
ステップ１２０６に続くステップ１２０８は、中心光チャネルにおける、又は、内側画像領域についての広がりを求めることを含む。これは、例えば、テスト物体、すなわち、基準物体の画像サイズ（実際のサイズ）を測定することによって行うことができる。マルチアパーチャ光学系の光学的特性、及び、基準物体と画像領域との間の距離は分かっているため、これは、光学法則に基づいて実施することができる。ステップ１２０８に続く判断１２１２は、求められた広がりが、テストパターンの選択されている設計に一致するか否かを検証することを含む。判断１２１２が「はい」によって回答される場合、方法は、例えば、方法８００、９００、１０００、及び／又は１１００のうちの１つ又は複数によって、画像センサに対するマルチアパーチャ光学系の精細なアラインメントを実施することによって、ステップ１２１４に移る。
【０１０５】
判断１２１２が「いいえ」の結果をもたらす場合、ステップ１２１６は、テストパターンを適合させることを含み、その後、方法はステップ１２１４に移る。このように、テストパターンがそれぞれの画像センサ及び／又はマルチアパーチャ光学系に適しているか否かを判定することが可能である。テストパターンの適合は、例えば、テストパターンを画像領域内へと投影することができるように、パターンの１つ又は複数の位置及び／又は形状を変化させることを含むことができる。
【０１０６】
言い換えれば、マルチアパーチャ光学系を画像センサに対してアクティブに位置整合させる工程は、個々の光チャネルによって物体構造について撮像される、画像マトリックス内の画像の相対位置及び絶対位置を評価することによって実施される。
【０１０７】
実際の実施態様について、光学系モジュールは、最初に画像センサと粗く位置整合され、合焦された画像が中心光チャネル内で設定される。次のステップにおいて、既知の式ｍ＝Ｂ／Ｇに従って、テスト物体の画像サイズＢ（画像内の物体寸法：Ｂ＝測定される物体のエッジに沿ったピクセル数＊ピクセルピッチ）を測定することによって、中心光チャネル内の広がりｍが判定される。その中の量Ｇは、物体のサイズ、すなわち、対物面におけるテスト物体の既知の広がりである。上記量は、物体距離（ｓ）に従って、光学系の構造から分かるマルチアパーチャ対物レンズのパラメータ（例えば、光チャネルの視野のサイズ）を用いて予め規定される。計算された広がりは結果として、以下の式に従って、中心光チャネルの、実際には製造工程によって生成される焦点距離（ｆ）をもたらす。
2019144559.tif 000020
【０１０８】
この形式の式において、カメラ−被写体距離（ｓ）は、負の符号を挿入されるべきである。
【０１０９】
しかしながら、中心チャネルの現実の焦点距離（ｆ）はまた、他の方法（例えば、とりわけ、オートコリメーション方法、光学式走査、又は非接触プロファイル測定）によって予め求められていてもよし、既知であってもよい。現実の焦点距離がこの光学系の構築において意図された焦点距離からずれている場合、対物面内の平均視線の幾何学的分布のスケーリングが、マルチアパーチャ対物レンズの合焦中に行われる。したがって、この場合、アクティブアラインメントの前提条件である物体構造の配置が適合されなければならない（図７参照）。光チャネルの平均視線と対物面との新たな交点は、焦点距離を、光学系の設計（例えば、光線追跡シミュレーションソフトウェア）から実際の値に変更することによって求めることができる。
【０１１０】
言い換えれば、図１２は、精細なアラインメント工程の準備の流れの要約された概観を示す。方法１２００によって、基準物体は、基準物体が、マルチアパーチャ光学系によって光チャネルにおいてチャネルあたり１つの画像領域にイメージングされるように配置される。
【０１１１】
図１３は、６自由度に沿った位置決めの不正確さが効果的に低減又は補償される方法１３００の概略流れ図を示す。第１のステップは、画像センサに対するマルチアパーチャ対物レンズの粗いアラインメントのための方法１２００を実施することを含む。方法１２００の後、方法８００が実施され、それによって、ｘ−ｙ平面における並進による中心合わせが実施される。方法８００の後、工程段階９１０を実施することによって、ウェッジエラー補償がロール軸に沿って実施される。工程段階９１０の後、ピッチ軸に関するウェッジエラーの補償のための工程段階９５０が実施される。工程段階９１０及び９５０はまた、異なる順序で実施され、共同で方法９００を構成してもよい。方法９００の後、ｚねじれ（又はヨーねじれ）を補償するための方法１０００が実施される。方法１０００の後、距離誤差を補正するための方法１１００が実施される。方法１１００の後、対物レンズを固定することができる１３０２。言い換えれば、マルチアパーチャ対物レンズは、精細なアラインメントの工程全体の後、例えば、ハウジングとプリント回路基板との間の接着剤接合によって、位置整合された位置に固定することができる。
【０１１２】
代替的に、方法１３００は、個々の部分的方法の順序を修正して実施されてもよい。代替的に又は付加的に、方法８００、９００、１０００、１１００、及び／又は１２００のうちの１つ又は複数のみを実施することも可能である。
【０１１３】
言い換えれば、アセンブリ工程の始まりにおいて、予め組み立てられているマルチアパーチャ対物レンズが、当該対物レンズが気密ハウジング内に組み込まれており、当該対物レンズから分離されて、すでにプリント回路基板に対して接触しており、読み出すことができる画像センサが存在するように、存在していることが可能である（図３の例示的な表現を参照されたい）。アクティブアラインメント工程のために、画像センサは、画像視野の中心（＝ピクセルマトリックスの幾何学的中心）と対物面（＝テストパターン面）の中心との間の接続線が像面に対して垂直であり、したがって、画像センサ上の法線に対応するように位置決めされる。これは、画像センサ、又は、画像センサが組み込まれているプリント回路基板を、少なくとも相当良好に近似して保持することによって達成されることが利点である。アクティブアラインメント工程を実施するために、アセンブリデバイスに課される以下の要件が存在し得る。アセンブリデバイスは、読み出しインターフェースを含めて、画像センサをプリント回路基板上に、テストパターンに対して位置整合されるように保持するためのデバイスと、マルチアパーチャ対物レンズを保持するためのデバイス（例えば、機械式、空気式、真空によるものなどの把持具）と、６自由度（ｘ、ｙ、及びｚ方向における並進ならびにｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸によるねじり）において画像センサに対する対物レンズの相対位置を変化させるためのデバイスであって、マルチアパーチャ対物レンズの中心近くに、３回転自由度に対する共有旋回点を設定することが可能なデバイスと、十分に均質に照明される、マルチアパーチャ対物レンズから適切な距離（対物距離）にあるテストパターン又はパターン投影のスクリーンと、画像センサに対する対物レンズの相対位置を変化させるためのアクチュエータ／モータを駆動するためのインターフェースを備える画像読み出し及び画像評価デバイス（例えば、評価及び制御ソフトウェアを備えるＰＣ）と、画像分割、物体認識、及び、マルチアパーチャ光学系による画像中心に対するテストパターンのイメージングされている構造の位置判定のためのアルゴリズムとを含むことが効果的である。
【０１１４】
図１４は、画像領域２２ａの例としてグローバル座標系Σとローカル座標系Σ’との間の関係を示すための概略図を示す。例えば、図３ａ及び図３ｂについて記載されているように、グローバル座標系Σは、ロール軸、ピッチ軸、及びヨー軸の交点を含み、共有交点はまた、マルチアパーチャ光学系に対して位置決めデバイスによって開始される６自由度における動きの共有旋回点でもあってもよい。マルチアパーチャ光学系の光チャネル１４ｅは画像領域２２ｅに対して配置され、光チャネル１４ｅは光学的中心３７ｅを備える。
【０１１５】
画像領域２２ａ〜ｃは各々、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸を備えるローカル座標系Σ’を含み、それらすべての共有交点が、画像領域２２ａ〜ｃの幾何学的中心に配置されている。ローカル座標系Σ’は、例えば、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸が中心において互いに直角に交差するデカルト座標系であってもよい。画像領域２２ａ内へと投影されるマーカ３８の位置は、ローカル座標ｙ’ｉ，ｊ及び／又はｘ’ｉ，ｊとグローバル座標ｙｉ，ｊ又はｘｉ，ｊの両方によって示すことができる。インデックスｉ，ｊは、例えば、ロール軸及び／又はピッチ軸に沿った画像領域２２ａ〜ｄのナンバリングを示すインデックスであってもよい。
【０１１６】
言い換えれば、図１４は、マルチアパーチャカメラモジュールの像面内の座標を、上面図において説明するための素描を示す。像面内のグローバル座標系Σは、画像視野の幾何学的中心にその原点を有し、一方で、ローカル座標系Σ’は、それぞれの光チャネルの画像視野の幾何学的中心にその原点を有する。４つの隣接する光チャネルのイメージサークル（中心マーキングを含む破線の円）が、各チャネルと関連付けられる画像センサ上の画像視野（正方形）と非最適に位置整合されている事例が示されている。左上の光チャネル内に示されている交差印は、関連する光チャネルによって生成されるものとしての、像面内で対応して規定されている箇所に位置決めされている物体構造の画像を表す。
【０１１７】
図１５は、光チャネルの２次元配列を有するマルチアパーチャ光学系１２と画像センサ１６を備えているマルチアパーチャ対物レンズによる対物面４４における走査の概略表現を示す。点Ｐｉ，ｊは、誤差のない場合の、それぞれの光チャネル（ｉ，ｊ）のそれぞれの平均視線と、対物面との交点をマークしている。
【０１１８】
対物面は、例えば、ｉ方向における７つの光チャネル、及び、ｊ方向における５つの光チャネルを用いて走査されるように図示されており、これは、ｉｍａｘ＝３、−ｉｍａｘ＝−３、ｊｍａｘ＝２、−ｊｍａｘ＝−２であることを意味する。マーカ３８は、位置Ｐ−３，２、Ｐ３，２、Ｐ−３，−２、及びＰ３，−２に配置することができる。マーカ３８はまた、位置Ｐ０，０に配置することもできる。代替的に、マーカはまた、対物領域４４内及び／又は基準物体上の異なる位置に配置されてもよいが、記載されているマーカ間の最大距離が有利である。
【０１１９】
言い換えれば、マルチアパーチャ対物レンズの２次元配列は、ｘ次元における（２＊ｉｍａｘ＋１）個のチャネル、及び、ｙ次元における（２＊ｊｍａｘ＋１）個のチャネルを有する光チャネルのアレイから構成される。図１５及び後続の図１６に見てとれるように、マルチアパーチャ対物レンズの各光チャネルは、（国際公開第２０１１／０４５３２４号パンフレットからも分かるように）物体空間内で異なる画角を呈し、かつ／又は、様々な光チャネルは、対物面の異なる領域を画像化する。これは、各光チャネルの平均視線の軸（＝それぞれの光軸）と、対物面との交点が、（設計から分かる）所定の分布をもたらすことを意味する（後続の図１６）。例えば、等間隔の距離を有する格子が、歪みのない画像化が所望される場合に使用される。
【０１２０】
特定の物体構造（例えば、交差印、円、正方形など）が、テストパターン面内で、上記対物面との交点の複数の（例えば、３つ又は５つの）選択される位置に（例えば、点Ｐ０，０、Ｐ−ｉｍａｘ，ｊｍａｘ、Ｐ−ｉｍａｘ，−ｊｍａｘ、Ｐｉｍａｘ，−ｊｍａｘ、Ｐｉｍａｘ，ｊｍａｘ内）に配置される。ここで、物体構造の中心の選択は、対物面の中心（例えば、Ｐ０，０）、ロール軸に対して鏡面対称に位置付けられることが有利である少なくとも１対の点もしくは領域（例えば、Ｐ−ｉｍａｘ，ｊｍａｘとＰ−ｉｍａｘ，−ｊｍａｘ又はＰｉｍａｘ，−ｊｍａｘとＰｉｍａｘ，ｊｍａｘ）、及び／又は、ピッチ軸に対して鏡面対称に位置付けられることが有利である少なくとも１対の点もしくは領域（例えば、Ｐ−ｉｍａｘ，ｊｍａｘとＰｉｍａｘ，ｊｍａｘ又はＰ−ｉｍａｘ，−ｊｍａｘとＰｉｍａｘ，−ｊｍａｘ）を含む。
【０１２１】
後述するアクティブアラインメントの個々のステップの精度レベルは、対物面内の２つの選択される点のそれぞれの距離に正比例して増大し得る。
【０１２２】
この文脈において、アラインメントにおける可能な最高レベルの精度は、関連付けられる点の可能な限り大きい距離によって達成される。位置Ｐｉ，ｊの間の角度ずれは、角度θｉ，ｊ、例えば、位置Ｐ０，０とＰ０，１との間のずれに関する角度θ０，１によって示すことができる。代替的に、例えば、角度θ０，−２は、位置Ｐ０，０とＰ０，−２との間のそれぞれの光チャネルの画角のずれ及び／又は差を含む。
【０１２３】
図１６は、図１５の関係を示すための、マルチアパーチャ光学系１２及び画像センサ１６を含む概略側方断面図を示す。θｉ，ｙ、ここでｙ＝−２，．．．，２、は、キャプチャされる物体空間と平行に配置されている面に関係する、面４６に対して垂直な法線に関する角度を含む。
【０１２４】
角度αｉ，ｊは、画像領域２２ａ〜ｅにおける画像センサ１６に垂直なそれぞれの表面の間の角度を記述する。
【０１２５】
言い換えれば、図１６は、マルチアパーチャ画像化システムの単純化された断面図を示す。この実施形態において、マルチアパーチャ対物レンズ（前側及び後側にマイクロレンズを有するスタック形態）が、接触しているデジタル画像センサ（茶色）がその上に位置するプリント回路基板（緑色、下方）上に、アクティブアラインメントの工程において固定されているハウジング（灰色、横方向）内に、像側で、光学的クロストークを防止するためのプレート（黒色チップ）に接続されるように、組み込まれている。物体空間内のそれぞれの光チャネル（ｉ，ｊ）の平均視線が、角度θｉ，ｊによって指定されている。それぞれの光チャネルの平均視線θｉ，ｊは、光学系の構造によって指定され、それぞれ関連付けられるレンズ系の光学的特性（焦点距離、材料の屈折率など）、それぞれの微小画像の中心における入射角αｉ，ｊに起因する。
【０１２６】
アクティブアラインメントの工程フローの上記の説明は、一般性を一切損なうことなく、７×５個の光チャネルと、アレイの４隅にある光チャネル（Ｐ−３，ｄ、Ｐ−３，−２、Ｐ３，−２、Ｐ３，２）及び中心の光チャネル（Ｐ０，０）の平均視線の交点にある物体構造としての交差印とを含むマルチアパーチャ対物レンズの一例として、図１５によって表現されている。図１７ａ及び図１７ｂは、画像センサに対するマルチアパーチャ対物レンズの連続的なアクティブアラインメント後の目標位置を示す。
【０１２７】
図１７ａは、画像センサ１６に対して位置整合、すなわち調整されているマルチアパーチャ光学系１２の概略側方断面図を示す。図１７ｂは図１７ａのこの状況の概略上面図を示す。マーカ３８ａ〜ｅは、６自由度に関してそれぞれの画像領域２２ａ〜ｅに対して位置整合されている。マーカ３８ａ〜ｄが画像領域２２ａ〜ｅ上に投影される位置のずれは、それぞれのローカル座標中心に対して最小限にされている。言い換えれば、図１７ａ及び図１７ｂは、アクティブアラインメントに成功した後の目標位置を示す。微小画像（破線の円）のラスタは、画像センサのピクセルフィールドのラスタに一致する。（正方形）すなわち、各光チャネルにおいて、関連付けられる画像円の中心は、直に、対応する微小画像視野の幾何学的中心に位置する。選択される物体構造の画像は、対称に、対応する微小画像視野の幾何学的中心に位置する。左側：側面図、右側：上面図。
【０１２８】
上述した実施形態は、結像光学系、特に小型設計のデバイスのためのマルチアパーチャ光学系を位置整合させるための確立されている方法及び機械の適用と比較して、精度レベルの増大を可能にする。実施形態は、製造工程において高速のサイクル時間を達成するために、精細なアラインメントのそれぞれの工程を自動化することを可能にする。加えて、高速のアラインメントを高い品質において達成することができるため、搭載式カメラモジュールの生産量を増大させることができ、したがって、試験及び廃棄の費用を低減することができる。
【０１２９】
これは、アクティブアラインメントのための実施形態を、特に、分割された視界を有するマルチアパーチャ対物レンズのアーキテクチャ向けに構成することができ、したがって、上記の利点が可能になることを意味する。それらの超薄型設計、及び、可能性として低コスト製造及びアセンブリ技術に起因して、マルチアパーチャイメージングシステムは、家庭用電化製品（例えば、ラップトップ、ゲームコンソル又は玩具）の製品に使用されるために、特に、例えば、携帯電話、タブレット、ＰＤＡなど（ＰＤＡ＝個人情報端末）のようなポータブルデバイスに使用されるために切り出される。さらなる適用分野は、センサ技術、例えば、カメラ型センサ、例えば製造技術におけるイメージングセンサである。その上、自動車技術、例えば、自動車の内部にある光学式安全センサ、例えば逆転カメラ又は車線検出のためのもののような運転補助システムにおける利用が実現可能である。実施形態はまた、セキュリティ及び調査の分野、例えば、目立たない環境のための、建造物、博物館、又は物体における、及び／又は、それらの内部の、大きな視界を有するカメラにも利用することができる。加えて、実施形態は、例えば、ナビゲーション、把持具及び／又は部品ピックアップデバイスの光学式制御のための光センサとして、ロボット工学の分野に利用され得る。上述した実施形態のさらなる適用分野は、医療技術の分野、例えば、内視鏡検査のようなイメージング診断プロセスの使用に見出され得る。しかしながら、上述した実施形態の適用は、上記適用分野に限定されない。
【０１３０】
上述した実施形態は少数の光チャネル、例えば、５×７を備えるマルチアパーチャ光学系及び／又は画像センサを記述しているが、上記実施形態はまた、例えば、５個を超える、５０個を超える、又は５００個を超える光チャネルを備える他のマルチアパーチャ光学系及び／又は画像センサにも適用されてもよい。
【０１３１】
上述した実施形態は、パターンが画像領域内へと画像化される位置の比較を計算デバイスが実施する、画像領域のローカル又はグローバル中心に関連するように記載されているが、それに対してシフト又はねじれが求められる基準点はまた、任意の他の点に対して行われてもよい。
【０１３２】
画像領域２２ａ〜ｅの２次元配列が、上述した実施形態に関連して記述されているが、画像領域２２ａ〜ｅが、１次元線構造に沿って配列されることも実現可能である。これは、２つのインデックスｉ又はｊのうちの一方が１次元であると示されること、及び、位置判定が、３つの基準領域又は画像領域に基づいて行われ得ることを意味する。
【０１３３】
いくつかの態様はデバイスの文脈内で記述されているが、上記態様はまた、対応する方法の記述をも表し、それによって、デバイスのブロック又は構造的構成要素はまた、対応する方法ステップ又は方法ステップの特徴としても理解されるべきであることは理解されたい。それと同様に、方法ステップの文脈内で又は方法ステップとして記述されている態様はまた、対応するデバイスの対応するブロック又は詳細又は特徴の記述をも表す。
【０１３４】
一般的に、本発明の実施形態は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品として実装されてもよく、プログラムコードは、コンピュータプログラム製品がコンピュータ上で作動するときに、方法のいずれかを実施するように実行可能である。プログラムコードはまた、例えば、機械可読キャリア上に記憶されてもよい。
【０１３５】
他の実施形態は、本明細書に記載されている方法のいずれかを実施するためのコンピュータプログラムを含み、上記コンピュータプログラムは、機械可読キャリア上に記憶される。
【０１３６】
言い換えれば、したがって、本発明の方法の一実施形態は、コンピュータプログラムであって、コンピュータプログラムがコンピュータ上で作動するときに、本明細書に記載されている方法のいずれかを実施するためのプログラムコードを有する、コンピュータプログラムである。したがって、本発明の方法のさらなる実施形態は、本明細書に記載されている方法のいずれかを実施するためのコンピュータプログラムが記録されているデータキャリア（又はデジタル記憶媒体もしくはコンピュータ可読媒体）である。
【０１３７】
さらなる実施形態は、本明細書に記載されている方法のいずれかを実施するように構成又は適合されている処理手段、例えば、コンピュータ又はプログラム可能論理デバイスを含む。
【０１３８】
さらなる実施形態は、本明細書に記載されている方法のいずれかを実施するためのコンピュータプログラムがインストールされているコンピュータを含む。
【０１３９】
いくつかの実施形態において、プログラム可能論理デバイス（例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ、ＦＰＧＡ）は、本明細書に記載されている方法の機能のうちのいくつか又はすべてを実施するために使用することができる。いくつかの実施形態において、フィールドプログラマブルゲートアレイは、マイクロプロセッサと協働して、本明細書に記載されている方法のいずれかを実施することができる。一般的に、方法は、いくつかの実施形態において、任意のハードウェアデバイスによって実施される。上記ハードウェアデバイスは、コンピュータプロセッサ（ＣＰＵ）のような、任意の普遍的に適用可能なハードウェアであってもよく、又は、ＡＳＩＣのような、方法特有のハードウェアであってもよい。
【０１４０】
上述した実施形態は、本発明の原理の例示を表しているに過ぎない。当業者であれば、本明細書に記載されている構成及び詳細の修正形態及び変形形態が諒解されることは理解されたい。そのため、本発明は、実施形態の説明及び論述によって本明細書に提示されている特定の詳細によってではなく、添付の特許請求項の範囲のみによって限定されるように意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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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１７ａ】
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【図１７ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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