(57)【要約】【課題】光軸調整装置を提供する。【解決手段】光軸調整装置６０は、イメージセンサＳとレンズＬとの光軸調節を行うためのものであり、イメージセンサＳを有するセンサユニットＳＵを載置する載置ステージ１０と、載置ステージ１０の位置及び姿勢を調整するステージ調整機構６０と、ステージ調整機構６０を制御するコントローラ８０とを、備える。ステージ調整機構３０は、所定の平面においてイメージセンサＳの光軸とレンズＬの光軸とが一致した状態のまま、イメージセンサＳの光軸がレンズＬの光軸と同軸状となるように載置ステージ１０の姿勢を変更する。【選択図】図４
2015179246.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光学部品と第２の光学部品との光軸調節を行うための光軸調整装置であって、
前記第１の光学部品を載置する載置ステージと、
前記載置ステージの位置及び姿勢を調整するステージ調整機構と、
前記ステージ調整機構を制御するコントローラとを、備え、
前記ステージ調整機構は、
前記載置ステージをＸ−Ｙ平面の平面方向、かつ前記Ｘ−Ｙ平面に垂直となるＺ軸方向へ移動させるシフトユニットと、  
前記載置ステージを前記Ｘ−Ｙ平面に平行するＸ軸周り、及び前記Ｘ−Ｙ平面に平行し且つ前記Ｘ軸に直交するＹ軸周りに揺動させるチルトユニットとを有し、
前記コントローラは、前記第１の光学部品の光軸が前記第２の光学部材の光軸と平行となるように、前記シフトユニット及び前記チルトユニットを制御し、
前記コントローラは、
前記第１の光学部品の基準位置から前記Ｘ軸までの長さであるＸ軸チルト半径、及び前記第１の光学部品の基準位置から前記Ｙ軸までの長さであるＹ軸チルト半径の情報を保持し、
前記第１の光学部品の光軸が前記第２の光学部品の光軸と平行となるための前記Ｘ軸周りの補正角度、及び前記Ｙ軸周りの補正角度を算出するチルト補正条件算出部と、
前記チルト補正条件算出部が算出した前記Ｘ軸周りの補正角度及び前記Ｘ軸チルト半径を利用して、前記チルトユニットを前記Ｘ軸周りに揺動させるためのＸ軸回転制御値と、前記Ｘ軸周りの補正角度で前記チルトユニットを揺動させる際に該Ｘ軸チルト半径の揺動端が前記Ｙ軸方向又は前記Ｚ軸方向に移動するシフト量を相殺するために、前記シフトユニットを前記Ｙ軸方向又は前記Ｚ軸方向に移動させるＸチルト時復帰制御値と、の双方を算出するＸチルト値変換手段と、
前記チルト補正条件算出部が算出した前記Ｙ軸周りの補正角度及び前記Ｙ軸チルト半径を利用して、前記チルトユニットを前記Ｙ軸周りに揺動させるためのＹ軸回転制御値と、前記Ｙ軸周りの補正角度で前記チルトユニットを揺動させる際に該Ｙ軸チルト半径の揺動端が前記Ｘ軸方向又は前記Ｚ軸方向に移動するシフト量を相殺するために前記シフトユニットを前記Ｘ軸方向又は前記Ｚ軸方向に移動させるＹチルト時復帰制御値と、の双方を算出するＹチルト値変換手段と、を有し、
前記Ｘ軸回転制御値及び前記Ｙ軸回転制御値に基づいて前記チルトユニットが前記載置ステージを揺動し、かつ、前記Ｘチルト時復帰制御値と前記Ｙチルト時復帰制御値に基づいて前記シフトユニットが前記載置ステージを前記Ｘ−Ｙ平面方向又は前記Ｚ軸方向に移動させることで、前記Ｘ軸チルト半径及び前記Ｙ軸チルト半径の前記揺動端が前記基準位置でほぼ静止したまま、前記Ｘ軸周りの補正角度及び前記Ｙ軸周りの補正角度によるチルト制御を行う
ことを特徴とする光軸調整装置。
【請求項２】
前記コントローラは、
前記第１の光学部品と前記第２の光学部品の光軸が所定平面で一致させるための前記Ｘ−Ｙ平面内の補正移動量を算出するシフト補正条件算出部と、
前記シフト補正条件算出部が算出した前記Ｘ−Ｙ平面内の補正移動量を利用して、前記シフトユニットを前記Ｘ−Ｙ平面内で移動させるためのＸ−Ｙ平面移動制御値を算出するＸ−Ｙシフト値変換手段と、を有し、
前記Ｘ−Ｙ平面移動制御値に基づいて前記シフトユニットが前記載置ステージを前記Ｘ−Ｙ平面方向に移動させることで、前記Ｘ−Ｙ平面内の補正移動量によるシフト制御を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の光軸調整装置。
【請求項３】
前記コントローラは、
前記載置ステージに搭載される前記第１の光学部品の前記基準面の位置を計測することで、前記Ｘ軸チルト半径及び前記Ｙ軸チルト半径を算出するチルト半径算出部を有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光軸調整装置。
【請求項４】
前記光軸調整を行うことを目的として、前記載置ステージの位置又は姿勢を補正するための条件を、前記載置ステージの補正条件と定義した場合、
前記コントローラは、前記載置ステージの補正条件が、前記ステージ調整機構の可動範囲内であるか否かの判定を行う判定部を有し、
前記載置ステージの補正条件が前記ステージ調整機構の可動範囲外であると判定された場合、前記ステージ調整機構の可動範囲内で、前記載置ステージの位置または姿勢の調節を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光軸調整装置。
【請求項５】
前記載置ステージ及び前記ステージ調整機構を９０度の角度範囲で回転させるステージ姿勢切替機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項記載の光軸調整装置。
【請求項６】
前記載置ステージに載置された前記第１の光学部品を保持する保持状態と、前記保持が解除された保持解除状態との間で切替え可能なチャック機構をさらに備えたことを特徴とする請求項５記載の光軸調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光軸調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの光学部品の光軸合わせを行うための光軸調整装置が知られている。この光軸調整装置は、所定の平面において両方の光学部品の光軸を一致させるシフト調整と、両方の光学部品の光軸を同軸状にするチルト調整とが行われる（例えば、特許文献１）。特許文献１に開示されるゴニオステージによれば、ゴニオステージ上に配された光学部品に対しシフト調整を済ませておけば、所定の平面において両方の光学部品の光軸を一致させた状態のまま、チルト調整を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−４６６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ゴニオステージを用いて光軸調整を行う場合、光軸調整の対象となる光学部品の変更の都度、光学部品に対しシフト調整を済ませなければならない。したがって、様々な種類の光学部品の光軸調整を行う場合には、ゴニオステージの採用によって享受できるメリットは少ない。
【０００５】
また、同一の光学部品のシフト調整を行う場合であっても、ゴニオステージ上における光学部品の載置位置が常に一定であるとは限らない。この理由としては、光学部品自体の寸法のばらつきや、光学部品をゴニオステージに載置するためのアーム装置の制御のばらつき等が考えられる。
【０００６】
さらに、昨今の光学部品は、著しい速度で微細化が進んでいる。このような光学部品の微細化が進むと、光学部品自体の寸法のばらつきやマウント装置の制御のばらつきが、位置合わせ作業に与える影響は大きくなる。結果、これらの「ばらつき」が許容できない場合には、ゴニオステージの採用によって享受できるメリットは極めて少なくなってしまう。
【０００７】
加えて、光学部品の光軸を傾けたまま光軸調整を行ないたいというニーズがある。例えば、携帯電話に搭載されるカメラ用レンズとイメージセンサを組み立てる際には、カメラの使用時と同じ向き（光軸がほぼ水平となる姿勢）の光学部品に対し、光軸調整をしたいという要望がある。しかしながら、ゴニオステージを傾けると、ゴニオステージの構成部品（例えば、ステージ部材とステージ移動部材）の公差が、光軸調整の誤差となって表われてしまう。
【０００８】
本発明は、斯かる実情に鑑み、光軸調整装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、第１の光学部品と第２の光学部品との光軸調節を行うための光軸調整装置であって、前記第１の光学部品を載置する載置ステージと、前記載置ステージの位置及び姿勢を調整するステージ調整機構と、前記ステージ調整機構を制御するコントローラとを、備え、前記ステージ調整機構は、前記載置ステージをＸ−Ｙ平面の平面方向、かつ前記Ｘ−Ｙ平面に垂直となるＺ軸方向へ移動させるシフトユニットと、  前記載置ステージを前記Ｘ−Ｙ平面に平行するＸ軸周り、及び前記Ｘ−Ｙ平面に平行し且つ前記Ｘ軸に直交するＹ軸周りに揺動させるチルトユニットとを有し、前記コントローラは、前記第１の光学部品の光軸が前記第２の光学部材の光軸と平行となるように、前記シフトユニット及び前記チルトユニットを制御し、前記コントローラは、前記第１の光学部品の基準位置から前記Ｘ軸までの長さであるＸ軸チルト半径、及び前記第１の光学部品の基準位置から前記Ｙ軸までの長さであるＹ軸チルト半径の情報を保持し、前記第１の光学部品の光軸が前記第２の光学部品の光軸と平行となるための前記Ｘ軸周りの補正角度、及び前記Ｙ軸周りの補正角度を算出するチルト補正条件算出部と、前記チルト補正条件算出部が算出した前記Ｘ軸周りの補正角度及び前記Ｘ軸チルト半径を利用して、前記チルトユニットを前記Ｘ軸周りに揺動させるためのＸ軸回転制御値と、前記Ｘ軸周りの補正角度で前記チルトユニットを揺動させる際に該Ｘ軸チルト半径の揺動端が前記Ｙ軸方向又は前記Ｚ軸方向に移動するシフト量を相殺するために、前記シフトユニットを前記Ｙ軸方向又は前記Ｚ軸方向に移動させるＸチルト時復帰制御値と、の双方を算出するＸチルト値変換手段と、前記チルト補正条件算出部が算出した前記Ｙ軸周りの補正角度及び前記Ｙ軸チルト半径を利用して、前記チルトユニットを前記Ｙ軸周りに揺動させるためのＹ軸回転制御値と、前記Ｙ軸周りの補正角度で前記チルトユニットを揺動させる際に該Ｙ軸チルト半径の揺動端が前記Ｘ軸方向又は前記Ｚ軸方向に移動するシフト量を相殺するために前記シフトユニットを前記Ｘ軸方向又は前記Ｚ軸方向に移動させるＹチルト時復帰制御値と、の双方を算出するＹチルト値変換手段と、を有し、前記Ｘ軸回転制御値及び前記Ｙ軸回転制御値に基づいて前記チルトユニットが前記載置ステージを揺動し、かつ、前記Ｘチルト時復帰制御値と前記Ｙチルト時復帰制御値に基づいて前記シフトユニットが前記載置ステージを前記Ｘ−Ｙ平面方向又は前記Ｚ軸方向に移動させることで、前記Ｘ軸チルト半径及び前記Ｙ軸チルト半径の前記揺動端が前記基準位置でほぼ静止したまま、前記Ｘ軸周りの補正角度及び前記Ｙ軸周りの補正角度によるチルト制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
前記コントローラは、前記第１の光学部品と前記第２の光学部品の光軸が所定平面で一致させるための前記Ｘ−Ｙ平面内の補正移動量を算出するシフト補正条件算出部と、前記シフト補正条件算出部が算出した前記Ｘ−Ｙ平面内の補正移動量を利用して、前記シフトユニットを前記Ｘ−Ｙ平面内で移動させるためのＸ−Ｙ平面移動制御値を算出するＸ−Ｙシフト値変換手段と、を有し、前記Ｘ−Ｙ平面移動制御値に基づいて前記シフトユニットが前記載置ステージを前記Ｘ−Ｙ平面方向に移動させることで、前記Ｘ−Ｙ平面内の補正移動量によるシフト制御を行うことを特徴とすることが好ましい。
【００１１】
前記コントローラは、前記載置ステージに搭載される前記第１の光学部品の前記基準面の位置を計測することで、前記Ｘ軸チルト半径及び前記Ｙ軸チルト半径を算出するチルト半径算出部を有することを特徴とすることが好ましい。
【００１２】
前記光軸調整を行うことを目的として、前記載置ステージの位置又は姿勢を補正するための条件を、前記載置ステージの補正条件と定義した場合、前記コントローラは、前記載置ステージの補正条件が、前記ステージ調整機構の可動範囲内であるか否かの判定を行う判定部を有し、前記載置ステージの補正条件が前記ステージ調整機構の可動範囲外であると判定された場合、前記ステージ調整機構の可動範囲内で、前記載置ステージの位置または姿勢の調節を行うことを特徴とすることが好ましい。
【００１３】
前記載置ステージ及び前記ステージ調整機構を９０度の角度範囲で回転させるステージ姿勢切替機構をさらに備えることを特徴とすることが好ましい。
【００１４】
前記載置ステージに載置された前記第１の光学部品を保持する保持状態と、前記保持が解除された保持解除状態との間で切替え可能なチャック機構をさらに備えたことを特徴とするとすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、様々な光学部品に対しての光軸調整を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１のカメラユニット組立設備の概要を説明する説明図である。
【図２】第１のカメラユニット組立設備の概要を説明する説明図である。
【図３】第１のカメラユニット組立設備の概要を説明する説明図である。
【図４】光軸調整装置の概要を説明する説明図である。
【図５】レーザ変位計の概要を説明する説明図である。
【図６】レーザ変位計の概要を説明する説明図である。
【図７】第２のカメラユニット組立設備の概要を説明する説明図である。
【図８】第２のカメラユニット組立設備の概要を説明する説明図である。
【図９】第２のカメラユニット組立設備の概要を説明する説明図である。
【図１０】第２のカメラユニット組立設備の概要を説明する説明図である。
【図１１】（Ａ）はテストチャートを示す平面図であり、（Ｂ）はテストチャートをイメージセンサで撮影した状態を模式的に示す説明図である。
【図１２】（Ａ）〜（Ｄ）はイメージセンサの周辺画素の濃淡差値の変化を示すグラフであり、（Ｅ）はイメージセンサ上における周辺画素の配置を説明するための図であり、（Ｆ）及び（Ｇ）はチルト補正量を算出するための三角関数を説明するための図である。
【図１３】（Ａ）は制御ユニットにおける設定部の制御構成を示すブロック図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）は同設定部においてイメージセンサの周辺画素Ａ〜Ｄの濃淡差値の変化を示すグラフであり、（Ｅ）はイメージセンサ上における周辺画素の配置を説明するための図であり、（Ｆ）及び（Ｇ）はチルト時復帰制御値を算出するための三角関数を説明するための図である。
【図１４】（Ａ）〜（Ｃ）は、第１回目から第３回目までのチルト制御によるベストフォーカス位置の変化を説明するための図である。
【図１５】６軸アライメントユニットの構造を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、本明細書において、水平面における一の方向をＸ方向と、水平面においてＸ方向と直交する方向をＹ方向と、Ｘ方向及びＹ方向に対して直交する方向をＺ方向と、それぞれ定義する。
【００１８】
図１〜３に示すように、カメラユニット組立設備２は、センサユニットＳＵを載置するための載置ステージ１０と、センサユニットＳＵを載置ステージ１０に載置するためのセンサユニット搬送装置２０と、載置ステージ１０を搬送するステージ搬送装置３０と、センサユニットＳＵに対して硬化性樹脂を塗布する塗布装置４０と、レンズユニットＬＵを搬送するレンズユニット搬送装置５０と、レンズユニットＬＵに対してセンサユニットＳＵの光軸調整を行う光軸調整装置６０と、センサユニットＳＵとレンズユニットＬＵとを接着させるために、センサユニットＳＵに塗布された硬化性樹脂に対し所定の光（例えば、紫外線）を照射する照射装置７０と、レーザ変位計９０と、各装置を制御するために所定の制御信号を出力するコントローラ８０と、を備える。
【００１９】
センサユニット搬送装置２０は、センサユニットＳＵの保持、及び保持の解除の切り替えが可能な保持具２１と、保持具２１の移動を行う保持具移動機構２２とを有する。コントローラ８０は、保持具移動機構２２を介して、センサユニットＳＵを保持した状態のまま、Ｘ方向における保持具２１の移動を行う。
【００２０】
ステージ搬送装置３０は、Ｘ方向に延びたレール３１と、レール３１の上を移動自在なスライド部材３２とを有する。コントローラ８０は、スライド部材３２を介して、レール３１に沿ったスライド部材３２の移動を行う。また、光軸調整装置６０の６軸アライメントユニット６２は、スライド部材３２の上に固定され、載置ステージ１０は６軸アライメントユニット６２によって支持される。このため、スライド部材３２がレール３１に沿ってＸ方向へ移動することにより、載置ステージ１０は、６軸アライメントユニット６２とともに、Ｘ方向へ移動する。なお、６軸アライメントユニット６２の詳細は後述する。
【００２１】
塗布装置４０は、コントローラ８０の制御の下、載置ステージ１０にあるセンサユニットＳＵに硬化性樹脂を塗布する。
【００２２】
レンズユニット搬送装置５０は、レンズユニットＬＵの保持、及び保持の解除の切り替えが可能な保持具５１と、保持具５１の移動を行う保持具移動機構５２とを有する。コントローラ８０は、保持具移動機構５２を介して、レンズユニットＬＵを保持した状態のまま、Ｘ方向における保持具５１の移動を行う。
【００２３】
図４に示すように、光軸調整装置６０は、チャートユニット６１と、６軸アライメントユニット６２と、制御ユニット６３と、を有する。
【００２４】
チャートユニット６１は、センサユニットＳＵのイメージセンサＳを用いて、レンズユニットＬＵのレンズＬによってつくられるテストチャートの像を撮影する。ここで、テストチャートは、チャートユニット６１に内蔵されたものであっても良い。また、チャートユニット６１は、この撮影画像に対し所定の画像解析を行う。さらに、チャートユニット６１は、この解析結果として、レンズＬとイメージセンサＳとの光軸のズレ量を算出する。加えて、チャートユニット６１は、算出したズレ量から、６軸アライメントユニット６２の補正条件を出力する。ここで、当該補正条件は、レンズＬとイメージセンサＳとの光軸調整を行うためのものであり、具体的には、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向における移動方向とその移動量や、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周りの揺動方向とその揺動角度である。
【００２５】
チャートユニット６１は、特に図示しないコンピュータによって制御される補正条件算出装置と、フォーカス判定用模様プレート（テストチャートと呼ぶ場合もある）を内蔵しており、このフォーカス判定用模様プレートを、センサユニットＳＵのイメージセンサＳで撮影して、その出力を補正条件算出装置で解析する。図１１（Ａ）に、フォーカス判定用模様プレートＦの例を示す。フォーカス判定用模様プレートＦには、縞模様Ｆ１が描かれている。この縞模様Ｆ１を撮影した映像において、フォーカスが一致する時は、映像の濃淡（出力信号の黒と白の明暗差）が大きくなり、フォーカスが不一致（ぼけている）の時は、濃淡が小さくなる。また、フォーカス判定用模様プレートＦには、その中心を判定するための交差模様Ｆ２が描かれている。これにより、プレート中心Ｆ３を判定することができる。また、縞模様Ｆ１又は交差模様Ｆ２の角度によって、Ｚ軸周りの回転角度について判定することができる。
【００２６】
図１１（Ｂ）には、フォーカス判定用模様プレートＦをイメージセンサＳで撮影した状態を模式的に示す。イメージセンサＳで撮影されたデータ領域（フレーム）をＧとし、そのデータ領域Ｇのフレーム中心Ｅと定義し、フレーム中心Ｅに対して周囲３か所以上の複数個所（ここでは４か所）の画素群を周辺画素Ａ〜Ｄと定義する。補正条件算出装置は、フレーム中心Ｅと、データ領域Ｇに映し出されているプレート中心Ｆ３とのＸ−Ｙ方向の誤差Ｇｘｓ、Ｇｙｓを算出する。また、データ領域Ｇに映し出されている交差模様Ｆ２と、データ領域ＧのＸ方向、Ｙ方向のフレーム基準線ＫＸ、ＫＹの差から、Ｚ軸周りの誤差Ｇｚｔを算出する。これらの誤差Ｇｘｓ、Ｇｙｓ、Ｇｚｔが、センサユニットＳＵの中止を、チャートユニット６１の中心に合わせるためのＸシフト、Ｙシフト、Ｚチルト（Ｚ軸周り回転）の補正条件となる。
【００２７】
なお、ここではフレーム中心Ｅと、データ領域Ｇに映し出されているプレート中心Ｆ３とのＸ−Ｙ方向の誤差Ｇｘｓ、ＧｙｓをＸシフト、Ｙシフトの補正条件としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、レンズユニットＬＵにおけるレンズＬの中心は、イメージセンサＳの映像の中で最も明るい位置となり、周囲に広がるにつれて、環状に段階的に暗くなっていく。従って、イメージセンサＳで撮影された画像を解析することによって、データ領域Ｇの中で最も明るい領域をレンズ中心ＦＭと判定し、そのレンズ中心ＦＭと、データ領域Ｇのフレーム中心ＥとのＸ方向及びＹ方向の誤差Ｇｘｓ、Ｇｙｓを、Ｘシフト、Ｙシフトの補正条件とすることも好ましい。この手法は、レンズユニットＬＵのレンズＬの中心が、フォーカス判定用模様プレートＦの中心と不一致となる場合に有効である。
【００２８】
更に、６軸アライメントユニット６２によって、センサユニットＳＵをＺ軸方向に上昇（レンズＬに近づくようにプラス方向に移動）させながら、Ｚ軸方向の複数箇所でフォーカス判定用模様プレートＦをイメージセンサＳで撮像する。補正条件算出装置は、周辺画素Ａ〜Ｄ内の濃淡差値（明暗差値）ＢＷを算出し、Ｚ方向の移動に沿った濃淡差値ＢＷの出力変動から、チルト誤差を算出する。具体的には、図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、周辺画素Ａ〜Ｄのそれぞれについて、Ｚ方向の移動に伴う濃淡差値（明暗差値）ＢＷのピーク点（これをベストフォーカスという）のＺ方向位置（これをＺ方向フォーカス位置という）ＺＡ、ＺＢ、ＺＣ、ＺＤを決定する。ベストフォーカスのタイミング、即ちＺ方向フォーカス位置ＺＡ、ＺＢ、ＺＣ、ＺＤが、各周辺画素Ａ〜Ｄで互いにずれている場合は、イメージセンサＳの光軸と、レンズＬの光軸に角度差を有すると定義できるので、このＺ方向フォーカス位置が、全周辺画素Ａ〜Ｄで殆ど一致するように、センサユニットＳＵをＹ軸周り及びＸ軸周りでチルト制御する。
【００２９】
例えば、図１２（Ｅ）の通り、Ｘ軸方向に実距離Ｘａｂを有する画素Ａと画素Ｂについて解析を行い、図１２（Ａ）（Ｂ）の通り、画素Ａと画素ＢのＺ方向フォーカス位置の差としてのＺ軸方向の実距離Ｚａｂ（＝ＺＡ−ＺＢ）を算出した場合を想定する。さらに図１２（Ｆ）の関係式によって、これら２つの実距離Ｘａｂ、Ｚａｂを隣辺とする直角三角形の斜辺の傾斜角を算出することで、Ｙ軸周りの光軸の傾斜ズレ量Ｇｙｔを決定できる。同様に、図１２（Ｅ）の通り、Ｙ軸方向に実距離Ｙａｃを有する画素Ａと画素Ｃについて解析を行い、図１２（Ａ）（Ｃ）の通り、画素Ａと画素ＣのＺ方向フォーカス位置の差としてのＺ軸方向の実距離Ｚａｃ（＝ＺＡ−ＺＣ）を算出した場合を想定する。更に図１２（Ｇ）のように、これら２つの実距離Ｙａｃ、Ｚａｃを隣辺とする直角三角形の斜辺の傾斜角を算出することで、Ｘ軸周りの光軸の傾斜ズレ量Ｇｘｔを決定できる。これらの傾斜ズレ量Ｇｙｔ、Ｇｘｔが、Ｙチルト、Ｘチルトの補正条件となる。
【００３０】
なお、ここでは、３つの画素Ａ〜ＣのＺ方向フォーカス位置ＺＡ、ＺＢ、ＺＣを用いてＸチルト、Ｙチルトの補正条件を算出する場合を例示した。即ち、Ｘチルト、Ｙチルトを算定する際には、少なくとも３角形の頂点を構成する３つの周辺画素Ａ〜Ｃを用いれば可能である。一方、４つの画素Ａ〜Ｄ又はそれ以上の画素を用いて算出することもできる。例えば、図１２（Ｅ）に示すように、Ｘ方向の同一位置に存在する画素Ａと画素ＣのＺ方向位置の平均値（ＺＡ＋ＺＣ）／２と、Ｘ方向の同一位置に存在する画素Ｂと画素Ｄの平均値（ＺＢ＋ＺＤ）／２を値を用いて、Ｙ軸周りの傾斜ズレ量（Ｙチルトの補正条件）を算出しても良い。Ｘ軸周りの傾斜ズレ量を算出する場合も同様である。
【００３１】
また、周辺画素Ａ〜ＤのＺ方向フォーカス位置の平均値は、最終的なＺシフトの設定条件Ｇｚｔとなる。なお、Ｚシフトについては、他の補正値を算定するためにサーチ動作する軸となるので、Ｚシフトについては補正条件という概念ではなく、最終的な設定条件となる。
【００３２】
以上の結果、チャートユニット６１の補正条件算出装置によって、Ｘシフト、Ｙシフト、Ｚシフト、Ｘチルト、Ｙチルト、Ｚチルトの補正条件（Ｚシフトについては設定条件）を出力することができる。なお、ここではＸチルト、Ｙチルトの補正条件を決定する際に、複数画素間で、Ｚ方向フォーカス位置の差と、画素間距離を用いた三角関数により、幾何学的に算出する場合を例示しているが、本発明はこの手法に限定されないことはいうまでもない。
【００３３】
６軸アライメントユニット６２は、載置ステージ１０を支持するとともに、載置ステージ１０の位置及び姿勢を個別に調節可能なものであり、載置ステージ１０のＸ方向への移動を行うＸシフト機構６２ＸＳと、載置ステージ１０のＹ方向への移動を行うＹシフト機構６２ＹＳと、載置ステージ１０のＺ方向への移動を行うＺシフト機構６２ＺＳと、Ｘ方向に延びるＸ軸Ａｘ（図５参照）周りにおける載置ステージ１０の姿勢調整を行うＸチルト機構６２ＸＴと、Ｙ方向に延びるＹ軸Ａｙ（図６参照）周りにおける載置ステージ１０の姿勢調整を行うＹチルト機構６２ＹＴと、Ｚ方向に延びるＺ軸周りにおける載置ステージ１０の姿勢調整を行うＺチルト機構６２ＺＴと、を有する。なお、このＸ軸Ａｘ、Ｙ軸Ａｙは、イメージセンサＳからＺ軸方向に離れた場所に設定される。
【００３４】
図１５には、この６軸アライメントユニット６２の具体的な構成例が示されている。６軸アライメントユニット６２は、ステージ搬送装置３０のスライド部材３２に固定される。６軸アライメントユニット６２は、スライド部材３２に固定されるＺシフト機構６２ＺＳと、このＺシフト機構６２ＺＳのスライド部材に固定されるＸシフト機構６２ＸＳと、このＸシフト機構６２ＸＳのスライド部材に固定されるＹシフト機構６２ＹＳと、このＹシフト機構６２ＹＳのスライド部材に固定されるＺチルト機構６２ＺＴと、Ｚチルト機構６２ＺＴの回転テーブルに固定されるＹチルト機構６２ＹＴと、このＹチルト機構６２ＹＴのチルトテーブルに固定されるＸチルト機構６２ＸＴを有する。このＸチルト機構６２ＸＴのチルトテーブル上に載置ステージ１０が設置される。従って、６軸アライメントユニット６２は、Ｚ軸方向に沿って、Ｘ及びＹシフト機構６２ＸＳ、６２ＹＳと、Ｘ及びＹチルト機構６２ＸＴ、６２ＹＴが積層されており、その中間にＺチルト機構６２ＺＴが介在する構造となっている。
【００３５】
また、例えばＸシフト機構６２ＸＳの駆動機構は、ベース側とスライド部材の間を連結してスライド部材を一方側に付勢する弾性部材６５ＸＳ−Ｂ（例えばバネやゴム）と、この弾性部材６５ＸＳ−Ｂの付勢に抗してスライド部材をカム等によって移動させる駆動源６５ＸＳ−Ｍ（例えばサーボモータやソレノイド）によって構成される。また更に、Ｙチルト機構６２ＹＴの駆動構造は、ベース側とチルトテーブルの間を連結してチルトテーブルを一方側に揺動させる弾性部材６５ＹＴ−Ｂ（例えばバネやゴム）と、この弾性部材６５ＹＴ−Ｂの付勢に抗してチルトテーブルをカム等によって反対側に揺動させる駆動源６５ＹＴ−Ｍ（例えばサーボモータやソレノイド）によって構成される。このように、弾性部材と、カム等を組み合わせると、全体として極めてコンパクトな構成で６軸アライメントユニット６２を駆動できる。なお特に図示しないが、Ｙシフト機構６２ＹＳ、Ｚチルト機構６２ＺＴ、Ｘチルト機構６２ＸＴの駆動機構も同種の構造を採用している。
【００３６】
本実施形態の６軸アライメントユニット６２によれば、Ｘ及びＹチルト機構６２ＸＴ、６２ＹＴが載置ステージ１０に接近するので、チルト半径ＲＸ、ＲＹを小さくすることが可能になり、後述するチルト制御時におけるシフト誤差を小さくすることが可能となる。更にＸ及びＹチルト機構６２ＸＴ、６２ＹＴの各チルト軸Ａｘ、Ａｙが、センサユニットＳＵの中心を基準としてＺ軸方向に離れた場所に配置されるので、チルト制御時におけるＺ方向のシフト誤差を小さくすることができ、その結果、後述する＜中間段階＞の繰り返し処理において、テストチャートを撮影するためのＺ方向に移動範囲（サーチ範囲）が段階的に狭めることが可能となるという利点も有する。
【００３７】
制御ユニット６３は、入出力ユニット６３Ａと、判定部６３Ｂと、設定部６３Ｃと、駆動部６３Ｄと、を有する。
【００３８】
入出力ユニット６３Ａは、外部からの制御信号が入力されるとともに、外部に対して所定の制御信号を出力する。外部から入力される制御信号としては、例えば、コントローラ８０から出力された所定の制御信号や、チャートユニット６１から出力された６軸アライメントユニット６２の補正条件等がある。外部に対して出力する制御信号としては、例えば、載置ステージ１０のシフト調整が完了した旨の制御信号や、載置ステージ１０のチルト調整が完了した旨の制御信号がある。
【００３９】
判定部６３Ｂは、判定処理を行う。判定処理では、入力された６軸アライメントユニット６２の補正条件が、紫外線等の光照射の許容範囲内であるか否かの判定が行われる。さらに、判定処理では、入力された６軸アライメントユニット６２の補正条件が、６軸アライメントユニット６２の可動範囲内であるか否かの判定が行われる。ここで、６軸アライメントユニット６２の可動範囲とは、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向における移動方向とその移動量や、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周りの揺動方向とその揺動角度である。
【００４０】
設定部６３Ｃは、設定処理を行う。設定処理では、判定部６３Ｂにおける判定結果に基づいて、Ｘシフト機構６２ＸＳ、Ｙシフト機構６２ＹＳ、Ｚシフト機構６２ＺＳ、Ｘチルト機構６２ＸＴ、Ｙチルト機構６２ＹＴ、Ｚチルト機構６２ＺＴに関する駆動条件を設定する。例えば、６軸アライメントユニット６２の補正条件が、判定部６３Ｂによって、６軸アライメントユニット６２の可動範囲内であると判定された場合には、設定部６３Ｃは、６軸アライメントユニット６２の補正条件に従って、６軸アライメントユニット６２に関する駆動条件を設定する。
【００４１】
一方、６軸アライメントユニット６２の補正条件が、判定部６３Ｂによって、６軸アライメントユニット６２の可動範囲外であると判定された場合には、設定部６３Ｃは、可動範囲内において、かつ、６軸アライメントユニット６２の補正条件に従って、６軸アライメントユニット６２に関する駆動条件を設定する。例えば、補正条件のうちＸ軸周りの揺動角度のみが可動範囲を超え、その他の補正条件が可動範囲内である場合には、設定部６３Ｃは、Ｘ軸周りの揺動に関しては、予め定められたＸ軸周りの揺動角度の最大値を新たな補正条件に置きかえるようにし、Ｘ軸〜Ｚ軸におけるシフト制御とＹ軸周り及びＺ軸周りの揺動とについては、当初の補正条件に従って、各機構６２ＹＳ〜６２ＺＴに関する駆動条件を設定する。
【００４２】
さらに、設定処理では、各機構６２ＸＴ〜６２ＺＴを駆動させた場合に、所定の平面（例えば、ＸＹ平面）におけるレンズＬの光軸とイメージセンサＳの光軸とが一致した状態（以下、一致状態と称する）を維持するように、各機構６２ＸＳ〜６２ＺＴに関する駆動条件や駆動順序を設定する。なお、本実施形態でいう光軸の一致状態とは仮想的なものであり、イメージセンサＳの画素中心と、撮影されたテストチャートの中心を一致させた状態、即ちチルト調整を行う準備が整った状態を意味している。その後、例えば、Ｘチルト機構６２ＸＴのみによって載置ステージ１０の揺動のみを行なう場合、設定処理では、まず、この載置ステージ１０の揺動後の状態（仮想駆動状態）におけるレンズＬの光軸とイメージセンサＳの光軸のズレ量が算出される。次に、このズレ量を打ち消すようなＹシフト機構６２ＹＳ及びＺシフト機構６２ＺＳの駆動条件が算出される。さらに、Ｘチルト機構６２ＸＴについての駆動と、Ｙシフト機構６２ＹＳ及びＺシフト機構６２ＺＳの駆動とが同時に行われるように、６軸アライメントユニット６２全体としての駆動条件が設定される。
【００４３】
設定部６３Ｃにおける設定処理の詳細構成を図１３（Ａ）に示す。ここでは、チャートユニット６１から得られた、Ｘシフト、Ｙシフト、Ｚシフト、Ｘチルト、Ｙチルト、Ｚチルトの補正条件（設定条件）を利用して、これを各機構６２ＸＴ〜６２ＺＴに対する駆動指示値（駆動条件）に変換、算出する工程となる。設定部６３Ｃは、Ｘシフト入力を駆動指示値に変換するＸシフト値変換手段６３Ｃｘｓ、Ｙシフト入力を駆動指示値に変換するＹシフト値変換手段６３Ｃｙｓ、Ｚシフト入力を駆動指示値に変換するＺシフト値変換手段６３Ｃｚｓ、Ｘチルト入力を駆動指示値に変換するＸチルト値変換手段６３Ｃｘｔ、Ｙチルト入力を駆動指示値に変換するＹチルト値変換手段６３Ｃｙｔ、Ｚチルト入力を駆動指示値に返還するＺチルト値変換手段６３Ｃｚｔを有する。なお、Ｘシフト、Ｙシフト、Ｚシフト、Ｘチルト、Ｙチルト、Ｚチルトの各入力は、絶対的な値であっても良く、また現在値からの相対移動量であっても良い。いずれにしろ、設定部６３Ｃでは、Ｘシフト、Ｙシフト、Ｚシフト、Ｘチルト、Ｙチルト、Ｚチルトに関する絶対的又は現在値からの相対的な要求値が入力され、その要求値が、駆動指示値に変換される。
【００４４】
Ｘシフト値変換手段６３Ｃｘｓでは、設定部６３Ｃに入力されたＸシフト補正条件Ｇｘｓを、そのままＸシフト機構６２ＸＳによるＸ方向移動制御値Ｕｘｓに変換して出力する。Ｙシフト値変換手段６３Ｃｙｓでは、Ｙシフト補正条件Ｇｙｓを、そのままＹシフト機構６２ＹＳによるＹ方向移動制御値Ｕｙｓに変換して出力する。Ｚシフト値変換手段６３Ｃｚｓでは、Ｚシフト設定条件Ｇｚｓを、そのままＺシフト機構６２ＺＳによるＺ方向移動制御値Ｕｚｓとして出力される。なお、本実施形態に限っては、Ｚシフト設定条件Ｇｚｓが絶対値としての要求値となっていることから、Ｚ方向移動制御値Ｕｚｓも絶対値として出力するようにしている。
【００４５】
Ｘチルト値変換手段６３Ｃｘｔでは、設定部６３Ｃに入力されたＸチルト補正条件Ｇｘｔを、Ｘチルト機構６２ＸＴにおけるＸ軸回転制御値Ｕｘｔとして出力する。なお、ここではＸ軸回転制御値Ｕｘｔが正（プラス回転）の場合とは、センサ面ＳＣがＹ方向のプラス側に移動することを意味している。そこで、Ｘチルト機構６２ＸＴにおけるチルト半径をＲｘ（図５参照、詳細は後述）とした場合、Ｘチルト機構６２ＸＴがＸ軸回転制御値Ｕｘｔだけ揺動した仮想駆動状態を想定すると、図１３（Ｂ）に示すように、揺動半径の揺動端に位置するセンサ面ＳＣがＹ方向のプラス側に距離Ｈｙｓだけ移動してしまう。そこで、Ｘチルト値変換手段６３Ｃｘｔでは、揺動端がＹ方向に移動する距離Ｈｙｓを相殺するためのＹ方向復帰制御値Ｆｙｓも同時に出力する。このＹ方向復帰制御値Ｆｙｓは「−Ｈｙｓ」となり、幾何学的にＦｙｓ＝−Ｒｘ・ｓｉｎ（Ｕｘｔ）と算出できる。また更に、Ｘチルト機構６２ＸＴがＸ軸回転制御値Ｕｘｔだけ揺動した仮想駆動状態を想定すると、図１３（Ｂ）に示すように、揺動端に位置するセンサ面ＳＣがＺ方向のマイナス側に距離Ｈｚｓ（ｘ）だけ移動してしまう。そこで、Ｘチルト値変換手段６３Ｃｘｔでは、揺動端がＺ方向に移動する距離Ｈｚｓ（ｘ）を相殺するためのＺ方向復帰制御値Ｆｚｓ（ｘ）も同時に出力する。このＺ方向復帰距離Ｆｚｓ（ｘ）は「Ｈｚｓ（ｘ）」となり、幾何学的に、Ｆｚｓ（ｘ）＝Ｒｘ（１−ｃｏｓ（Ｕｘｔ））と算出できる。これらのＹ方向復帰制御値Ｆｙｓ及びＺ方向復帰制御値Ｆｚｓ（ｘ）は、総称としてＸチルト時復帰制御値と定義できる。なお、本実施形態では、Ｘ軸ＡｘがイメージセンサＳからＺ軸方向に離れていることと、Ｘ軸回転制御値Ｕｘｔが小さいことから、このＺ方向復帰制御値Ｆｚｓ（ｘ）の値が小さくなるので、これによる制御を省略しても良い。また、Ｚ方向の復帰制御を行わなくても、最終的なＺ方向の位置決めは、別途、最終決定されるＺ方向の補正条件を採用すれば十分である。以上の通り、Ｘチルト値変換手段６３Ｃｘｔは、Ｘチルト補正条件Ｇｘｔの入力に基づいて、Ｘ軸回転制御値Ｕｘｔ、Ｙ方向復帰制御値Ｆｙｓ、Ｚ方向復帰制御値Ｆｚｓ（ｘ）を出力する。
【００４６】
Ｙチルト値変換手段６３Ｃｙｔでは、設定部６３Ｃに入力されたＹチルト補正条件Ｇｙｔを、Ｙチルト機構６２ＹＴにおけるＹ軸回転制御値Ｕｙｔとして出力する。なお、ここではＹ軸回転制御値Ｕｙｔが正（プラス回転）の場合、センサ面ＳＣがＸ方向のプラス側に移動することを意味している。そこで、Ｙチルト機構６２ＹＴにおけるチルト半径をＲｙ（図６参照、詳細は後述）とした場合、Ｙチルト機構６２ＹＴがＹ軸回転制御値Ｕｙｔだけ揺動した仮想駆動状態を想定すると、図１３（Ｃ）に示すように、揺動端に位置するセンサ面ＳＣがＸ方向のプラス側に距離Ｈｘｓだけ移動してしまう。従って、Ｙチルト値変換手段６３Ｃｙｔでは、揺動端がＸ方向に移動する距離Ｈｘｓ分を相殺するためのＸ方向復帰制御値Ｆｘｓも同時に出力する。このＸ方向復帰制御値Ｆｘｓは「−Ｈｘｓ」となり、幾何学的にＦｘｓ＝−Ｒｙ・ｓｉｎ（Ｕｙｔ）と算出できる。また更に、Ｙチルト機構６２ＹＴがＹ軸回転制御値Ｕｙｔだけ揺動した仮想駆動状態を想定すると、図１３（Ｃ）に示すように、揺動端に位置するセンサ面ＳＣがＺ方向のマイナス側に距離Ｈｚｓ（ｙ）だけ移動してしまう。そこでＹチルト値変換手段６３Ｃｙｔでは、揺動端がＺ方向に移動する距離Ｈｚｓ（ｙ）分を相殺するためのＺ方向復帰制御値Ｆｚｓ（ｙ）も同時に出力する。このＺ方向復帰距離Ｆｚｓ（ｙ）は「Ｈｚｓ（ｙ）」となり、幾何学的に、Ｆｚｓ（ｙ）＝Ｒｙ（１−ｃｏｓ（Ｕｙｔ））と算出できる。これらのＸ方向復帰制御値Ｆｘｓ及びＺ方向復帰制御値Ｆｚｓ（ｙ）は、総称としてＹチルト時復帰制御値と定義できる。なお、本実施形態では、Ｙ軸ＡｙがイメージセンサＳからＺ軸方向に離れていることと、Ｙ軸回転制御値Ｕｙｔが小さいことから、Ｚ方向復帰制御値Ｆｚｓ（ｙ）が小さくなるので、これによる制御を省略しても良い。以上の通り、Ｙチルト値変換手段６３Ｃｙｔは、Ｙチルト補正条件Ｇｙｔの入力に基づいて、Ｙ軸回転制御値Ｕｙｔ、Ｘ方向復帰制御値Ｆｘｓ、Ｚ方向復帰制御値Ｆｚｓ（ｙ）を出力する。
【００４７】
Ｚチルト値変換手段６３Ｃｚｔでは、設定部６３Ｃに入力されたＺチルト補正条件Ｇｚｔを、Ｚチルト機構６２ＺＴにおけるＺ軸回転制御値Ｕｚｔとして出力する。Ｘ軸回転制御の場合は、復帰制御は不要となる。
【００４８】
駆動部６３Ｄは、設定部６３Ｃによって設定された駆動条件に従って、６軸アライメントユニット６２の各機構６２ＹＳ〜６２ＺＴを制御する。
【００４９】
図５〜６に示すように、レーザ変位計９０は、載置ステージ１０に載置されたセンサユニットＳＵのセンサ面ＳＣのチルト半径ＲＸ、ＲＹを算出するものである。Ｘ軸ＡＸからレーザ変位計９０までの高さをＫＸ、レーザ変位計９０が検知したセンサユニットＳＵのセンサ面ＳＣまでの距離をＨとした場合、Ｘ軸ＡＸを基準とするセンサユニットＳＵのセンサ面ＳＣのチルト半径ＲＸは、（ＫＸ−Ｈ）と表せる（図５参照）。同様に、Ｙ軸ＡＹからレーザ変位計９０までの高さをＫＹとした場合、Ｙ軸ＡＹを基準とするセンサユニットＳＵのセンサ面ＳＣのチルト半径ＲＹは、（ＫＹ−Ｈ）と表せる（図６参照）。このレーザ変位計９０でイメージセンサＳ毎に算出されるチルト半径ＲＸ、ＲＹの数値は、コントローラ８０又は制御ユニット６３によって保持される。なお、ここではイメージセンサＳを搭載する毎にチルト半径ＲＸ、ＲＹを算出する場合を例示するが、搭載誤差が小さい場合や、そこまで精度が要求されない場合は、固定値となるチルト半径ＲＸ、ＲＹを予めコントローラ８０又は制御ユニット６３に保持させておいてもよい。  次に、カメラユニット組立設備２における、カメラユニットの組み立て手順の一例を示す。
【００５０】
まず、図１において、センサユニット搬送装置２０は、載置ステージ１０に向けてセンサユニットＳＵを搬送し、載置ステージ１０上の所定の位置（Ｘ軸とＹ軸との交点上）にセンサユニットＳＵを載置する（図２参照）。次に、塗布装置４０は、載置ステージ１０に配されたセンサユニットＳＵに対して所定の硬化性樹脂を塗布する。第３に、ステージ搬送装置３０は載置ステージ１０を、レーザ変位計９０の近くまで搬送する。このとき、Ｘ軸とＹ軸との交点が、レーザ変位計９０の光軸９０Ａの上に位置する（図５参照）。その後、レーザ変位計９０は、レーザ変位計９０が検知したセンサユニットＳＵのセンサ面ＳＣまでの距離Ｈを測定した後、センサ面ＳＣのチルト半径ＲＸ、ＲＹを算出する。第４に、ステージ搬送装置３０は載置ステージ１０を、レンズユニット搬送装置５０はレンズユニットＬＵを、それぞれ光軸調整装置６０の近くまで搬送する（図３参照）。第５に、光軸調整装置６０は、所定のテストチャートを用いて、レンズユニットＬＵに設けられたレンズＬと、センサユニットＳＵに設けられたイメージセンサＳとの光軸調整を行う。なお、レンズＬとイメージセンサＳとの光軸調整を行う間、レンズユニット搬送装置５０によってレンズユニットＬＵは固定されている。第６に、光軸調整の後、照射装置７０は、センサユニットＳＵに塗布された硬化性樹脂に対し所定の光を照射する。これにより、センサユニットＳＵに対しレンズユニットＬＵが接着される結果、カメラユニットが組み立てられる。
【００５１】
次に、光軸調整装置６０による光軸調整について説明する。
【００５２】
図４に示すように、チャートユニット６１は、下方に設けられた撮像窓６１Ｗ、レンズユニットＬＵのレンズＬを介して、所定のテストチャートを撮影する。
【００５３】
＜初期段階＞初期段階では、イメージセンサＳをＺ方向に移動させることなく、所定のＺ方向位置で静止させて、テストチャートを撮影する。次に、チャートユニット６１は、テストチャートの撮影画像に対する画像解析を通して、６軸アライメントユニット６２のシフト補正条件及びチルト補正条件を出力する。ここでの６軸アライメントユニット６２のシフト補正条件は、所定の平面においてレンズＬの光軸とイメージセンサＳの光軸と一致させるためのものである。例えば、ＸＹ平面においてレンズＬの光軸とイメージセンサＳの光軸とを一致させる場合、シフト補正条件は、Ｘ方向〜Ｙ方向における移動方向及びその移動量となるＸシフト補正条件Ｇｘｓ、Ｙシフト補正条件Ｇｙｓである。更にチルト補正条件は、イメージセンサＳのＸ−Ｙ軸とテストチャートのＸ−Ｙ軸を一致させるためのものであり、Ｘ軸周りの回転方向及び回転量となるＺチルト補正条件Ｇｚｔである。
【００５４】
チャートユニット６１が出力した６軸アライメントユニット６２のシフト補正条件及びチルト補正条件は、制御ユニット６３へ入力される。制御ユニット６３は、６軸アライメントユニット６２のシフト補正条件に従って、所定の判定処理及び設定処理を介して、載置ステージ１０のシフト調整及びチルト調整を行う。具体的には、Ｘシフト値変換手段６３Ｃｘｓで得られるＸ方向移動制御値Ｕｘｓ及びＹシフト値変換手段６３Ｃｙｓで得られるＹ方向移動制御値Ｕｙｓを利用して、載置ステージ１０をＸ方向、Ｙ方向にシフト調整して、所定の平面（例えば、ＸＹ平面）においてレンズＬの光軸とイメージセンサＳの光軸とが一致する一致状態とする。また、Ｚチルト値変換手段６３Ｃｚｔで得られるＺ軸回転制御値Ｕｚｔを利用して、載置ステージ１０をＺ方向にチルト調整して、イメージセンサＳのＸ−Ｙ軸とテストチャートのＸ−Ｙ軸が一致する状態とする。載置ステージ１０のシフト調整及びチルト調整が完了した後、制御ユニット６３は、チャートユニット６１に対して、載置ステージ１０のシフト調整及びチルト調整が完了した旨の制御信号を出力する。これにより、初期段階で実行するＸシフト調整、Ｙシフト調整、Ｚチルト調整が完了する。ちなみに、この初期段階では、Ｘチルト調整、Ｙチルト調整は行わない。即ち、本実施形態でいう光軸の一致状態とは、チャートユニット６１とイメージセンサＳの互いの中心及びＸ−Ｙ座標を一致させた状態を意味している。
【００５５】
＜中間段階＞チャートユニット６１に対し載置ステージ１０の初期段階のシフト調整が完了した旨の制御信号が入力されると、チャートユニット６１は、再び、Ｘチルト及びＹチルト、並びにＺシフトを調整するためのテストチャートの撮影を行う。この場合は、図１２（Ａ）で示すように、Ｚ方向に載置ステージ１０を移動させながら、Ｚ方向の複数の位置でテストチャートを撮影する。次に、チャートユニット６１は、この撮影結果に対する画像解析に基づき、６軸アライメントユニット６２のチルト補正条件を算出する。このチルト補正条件とは、レンズＬの光軸とイメージセンサＳの光軸が同軸状となるように、載置ステージ１０の姿勢を調節するための条件である。そして、チャートユニット６１は、算出したチルト補正条件を出力する。この６軸アライメントユニット６２のチルト補正条件は、例えば、Ｘ軸〜Ｙ軸周りにおける揺動方向及びその揺動量となるＸチルト補正条件Ｇｘｔ及びＹチルト補正条件Ｇｙｔであり、Ｚシフト補正条件はＺ方向の移動方向とその移動量となるＺシフト補正条件Ｇｚｓである。なお、Ｚシフト補正条件Ｇｚｓは、イメージセンサＳの最終位置決め時（最終段階）のみに限って用いる値となる。
【００５６】
チャートユニット６１が出力した６軸アライメントユニット６２のチルト補正条件は、制御ユニット６３へ入力される。制御ユニット６３は、このチルト補正条件に従って、６軸アライメントユニット６２を制御する。すなわち、制御ユニット６３は、６軸アライメントユニット６２のチルト補正条件に従って、一致状態を維持したまま、載置ステージ１０のチルト調整を行う。具体的には、Ｘチルト補正条件Ｇｘｔの入力に基づいて、Ｘチルト値変換手段６３Ｃｘｔで得られるＸ軸回転制御値Ｕｘｔ、Ｙ方向復帰制御値Ｆｙｓ（更に望ましくはＺ方向復帰制御値Ｆｚｓ（ｘ））を利用して、６軸アライメントユニット６２を制御することで、一致状態を維持したままによるＸチルト調整を実現する。同様にＹチルト補正条件Ｇｙｔの入力に基づいて、Ｙチルト値変換手段６３Ｃｙｔで得られるＹ軸回転制御値Ｕｙｔ、Ｘ方向復帰制御値Ｆｘｓ（更に望ましくはＺ方向復帰制御値Ｆｚｓ（ｙ））を利用して、６軸アライメントユニット６２を制御することで、一致状態を維持したままによるＹチルト調整を実現する。
【００５７】
載置ステージ１０のチルト調整が完了した後、制御ユニット６３は、チャートユニット６１に対して、載置ステージ１０のチルト調整が完了した旨の制御信号を出力する。載置ステージ１０の姿勢調整が完了した旨の制御信号がチャートユニット６１に入力されると、チャートユニット６１は、＜中間段階＞のプロセスに戻って、前述と同様のチルト補正条件の算出を再び行い、その結果を制御ユニット６３に出力する。
【００５８】
制御ユニット６３に２回目のチルト補正条件が入力された場合、判定部６３Ｂは、２回目のチルト補正条件が、光照射の許容範囲内であるか否かを判定する。即ち、Ｘチルト補正量Ｇｘｔ、Ｙチルト補正量Ｇｙｔ（換言するとレンズＬとイメージセンサＳの光軸のズレ量）が許容範囲内か否かを判定する。この判定は、補正量Ｇｘｔ、Ｙチルト補正量Ｇｙｔを用いても良いが、チャートユニット６１で解析されるＺ方向フォーカス位置ＺＡ〜ＺＤのズレ量で判定することも可能である。
【００５９】
２回目のチルト補正条件が光照射の許容範囲内であると判定された場合には、２回目のチルト補正条件に従った載置ステージ１０のチルト調整を行わずに、＜最終段階＞に移行し、絶対値となるＺシフト補正条件Ｇｚｓを利用して、イメージセンサＳのＺ方向の最終位置決めを行った後、コントローラ８０へ、載置ステージ１０のチルト調整及びシフト調整が完了した旨の制御信号を出力する。コントローラ８０は、この制御信号の入力を条件に、照射装置７０に対し、照射開始の制御信号を出力する。照射装置７０は、照射開始の制御信号の入力を条件に、センサユニットＳＵに塗布された硬化性樹脂に対して紫外線照射を行う。
【００６０】
一方、２回目のチルト補正条件が光照射の許容範囲外であると判定された場合には、このまま＜中間段階＞のプロセスを継続し、６軸アライメントユニット６２が２回目のチルト補正条件に従った載置ステージ１０のチルト調整を行う。その後、制御ユニット６３は、２回目の載置ステージ１０のチルト調整が完了した旨の制御信号を、チャートユニット６１に対して出力する。そして、２回目のチルト調整が完了した載置ステージ１０に対し、＜中間段階＞のプロセスに戻ってチルト補正条件の再算出を行う。これ以降、再算出されたチルト補正条件が光照射の許容範囲内であると判定されて＜最終段階＞に移行できるまで、（１）再算出されたチルト補正条件に関する所定の判定処理や設定処理の実行、（２）判定処理や設定処理の結果を反映した載置ステージ１０のチルト調整、（３）チルト補正条件の再算出、を繰り返し行う。
【００６１】
図１４には、中間段階においてチャートユニット６１で解析された周辺画素Ａ〜ＤのＺ方向フォーカス位置を重ねて表示する図を示す。図１４（Ａ）は第一回目の中間段階、図１４（Ｂ）は第二回目の中間段階、図１４（Ｃ）は第三回目の中間段階である。第一回目では、Ｚ方向フォーカス位置ＺＡ〜ＺＤが大きくズレるが、第二回目になるとＺ方向フォーカス位置ＺＡ〜ＺＤが急激に接近する。第三回目では、Ｚ方向フォーカス位置ＺＡ〜ＺＤが殆ど一致する。第三回目で、Ｚ方向フォーカス位置ＺＡ〜ＺＤのズレ量が所定範囲ＡＰの範囲内に収まるので、＜最終段階＞に移行する。なお、この図１４からわかるように、中間段階において、イメージセンサＳをＺ方向に移動させながら撮像するサーチ範囲Ｚｓｒは、第一回目は広く設定する必要があるが、第二回目以降は、Ｚ方向フォーカス位置ＺＡ〜ＺＤの平均値と中心として狭く設定することが好ましく、撮像時間を短縮することが可能となる。
【００６２】
このように、制御ユニット６３では、設定部６３Ｃが、一致状態を維持するように各機構６２ＸＳ〜６２ＺＴに関する駆動条件や駆動順序を設定するため、各機構６２ＸＴ〜６２ＺＴによる載置ステージ１０のチルト調整を行っても、センサユニットＳＵのイメージセンサの光学中心の位置は固定される。換言すると、チルト調整を行う際に、このチルト調整で生じるであろうＸ−Ｙ平面方向のシフト量を算出し、予め相殺するようにシフト制御するので、チルト調整時のチルト半径の揺動端の位置が殆ど静止した状態となり、チルト調整に要する時間を短縮することができる。
【００６３】
また、制御ユニット６３では、判定部６３Ｂと設定部６３Ｃとにより、６軸アライメントユニット６２の補正条件に従いながらも、可動範囲を外れない範囲で、６軸アライメントユニット６２の各機構６２ＸＳ〜６２ＺＴに関する駆動条件が設定されるため、可動範囲を超えた駆動条件によって、センサユニットＳＵ等が周囲の装置や部品に接触するなどの事故を未然に防ぐことができる。
【００６４】
上記実施形態では、制御ユニット６３が判定部６３Ｂを有していたが、本発明はこれに限られず、判定部６３Ｂが省略されていても良い。
【００６５】
上記実施形態では、制御ユニット６３に２回目のチルト補正条件が入力された場合、判定部６３Ｂは、２回目のチルト補正条件が光照射の許容範囲内であるか否かを判定するとしたが、本発明はこれに限られず、制御ユニット６３に１回目のチルト補正条件が入力された場合、判定部６３Ｂは、１回目のチルト補正条件が光照射の許容範囲内であるか否かを判定するとしてもよい。
【００６６】
上記実施形態では、レンズＬとイメージセンサＳとの光軸調整を行なう際、当該光軸は垂直方向に向いていたが、本発明はこれに限られず、当該光軸調整の際、当該光軸は水平方向に向いていてもよい。以下、図７〜１０を用いて、水平方向に向いた光軸について光軸調整を行なうカメラユニット組立設備４について説明する。なお、カメラユニット組立設備４についての説明は、上記実施形態と異なる部分のみ行い、同一の部材・部品については、同一の符号を付し、その詳細の説明は省略する。
【００６７】
カメラユニット組立設備４は、載置ステージ１０と、センサユニット搬送装置２０と、ステージ搬送装置３０と、塗布装置４０と、レンズユニット搬送装置５０と、光軸調整装置６０と、照射装置７０と、レーザ変位計９０と、６軸アライメントユニット６２の姿勢を切替える姿勢切替装置１００と、各装置を制御するために所定の制御信号を出力するコントローラ８０と、を備える。
【００６８】
載置ステージ１０は、チャック機構１６を有する。チャック機構１６により、載置ステージ１０に載置されたセンサユニットＳＵの保持、及びこの保持の解除を行なうことができる。
【００６９】
姿勢切替装置１００は、スライド部材３２の上に設けられた第１スタンド１０１と、第１スタンド１０１に対してＺ方向へスライド自在に設けられた第２スタンド１０２と、第２スタンド１０２に設けられ、Ｙ軸へ延びるとともに６軸アライメントユニット６２を支持する支持軸１０３と、支持軸１０３を駆動するモータ１０４と、を備える。
【００７０】
６軸アライメントユニット６２は、支持軸１０３によって、Ｙ軸周りに回動自在となっている。６軸アライメントユニット６２がＹ軸周りに回動することにより、載置ステージ１０は、水平状態（図７，８参照）と、垂直状態（図９、１０参照）との間で切替え自在となる。また、第２スタンド１０２が第１スタンド１０１に対してスライドすることにより、６軸アライメントユニット６２は、Ｚ方向へ移動自在となる（図８，９参照）。
【００７１】
次に、カメラユニット組立設備４における、カメラユニットの組み立て手順の一例を示す。
【００７２】
まず、図７において、センサユニット搬送装置２０は、載置ステージ１０に向けてセンサユニットＳＵを搬送し、載置ステージ１０上の所定の位置（Ｘ軸とＹ軸との交点上）にセンサユニットＳＵを載置する（図８参照）。チャック機構１６は、載置ステージ１０に載置されたセンサユニットＳＵの保持を行なう。これにより、載置ステージ１０に載置されたセンサユニットＳＵは、位置合わせされた状態のまま載置ステージ１０に固定される。次に、塗布装置４０は、載置ステージ１０に配されたセンサユニットＳＵに対して所定の硬化性樹脂を塗布する。第３に、姿勢切替装置１００は、水平状態から垂直状態へ載置ステージ１０を切り替えるとともに、第２スタンド１０２及びステージ搬送装置３０は、載置ステージ１０を所定の方向へスライド移動させる。これにより、載置ステージ１０は、垂直状態のままレーザ変位計９０の近くまで搬送される（図９参照）。その後、レーザ変位計９０は、レーザ変位計９０が検知したセンサユニットＳＵのセンサ面ＳＣまでの距離Ｈを測定した後、センサ面ＳＣのチルト半径ＲＸ、ＲＹを算出する。第４に、ステージ搬送装置３０は載置ステージ１０を、レンズユニット搬送装置５０はレンズユニットＬＵを、それぞれ光軸調整装置６０の近くまで搬送する（図１０参照）。第５に、光軸調整装置６０は、所定のテストチャートを用いて、レンズユニットＬＵに設けられたレンズＬと、センサユニットＳＵに設けられたイメージセンサＳとの光軸調整を行う。第６に、光軸調整の後、照射装置７０は、センサユニットＳＵに塗布された硬化性樹脂に対し所定の光を照射する。これにより、センサユニットＳＵに対しレンズユニットＬＵが接着される結果、カメラユニットが組み立てられる。
【００７３】
このように、カメラユニット組立設備４は、６軸アライメントユニット６２の姿勢を切替える姿勢切替装置１００を備えるため、載置ステージ１０が垂直状態のまま、すなわち、センサユニットＳＵやレンズユニットＬＵの光軸の向きが使用状態に近い水平方向のまま、光軸調整を行なうことができる。さらに、載置ステージ１０は、チャック機構１６を有するため、光軸の向きを水平方向にしても、センサユニットＳＵは載置ステージ１０から脱落せずに済む。この結果、光軸の向きが使用状態に近い水平方向のまま、光軸調整を行なうことができる。
【００７４】
上記実施形態では、センサユニットＳＵやレンズユニットＬＵの光軸調整の際、光軸の向きが使用状態に近い水平方向であったが、本発明はこれに限られず、センサユニットＳＵやレンズユニットＬＵの光軸調整の際、光軸の向きが垂直方向に交差する斜め方向であってもよい。
【００７５】
更に上記実施形態では、コントローラ８０、制御ユニット６３、チャートユニット６１の補正条件算出装置、レーザ変位計９０と連動するチルト半径算出手段などが、別体のように図示しているが、これらはコントローラ８０にまとめて包含される概念であり、ハードウエアとしては、一体的に構築しても良く、分散的に構築しても良い。
【００７６】
尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７７】
２    カメラユニット組立設備
１０    載置ステージ
２０    センサユニット搬送装置
３０    ステージ搬送装置
４０    塗布装置
５０    レンズユニット搬送装置
６０    光軸調整装置
６１    チャートユニット
６２    ６軸アライメントユニット
６３    制御ユニット
６３Ａ    入出力ユニット
６３Ｂ    判定部
６３Ｃ    設定部
６３Ｄ    駆動部
７０    照射装置
８０    コントローラ
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年1月16日(2015.1.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光学部品と第２の光学部品との光軸調節を行うための光軸調整装置であって、
前記第１の光学部品を載置する載置ステージと、
前記載置ステージの位置及び姿勢を調整するステージ調整機構と、
前記ステージ調整機構を制御するコントローラとを、備え、
前記載置ステージにおける前記第１の光学部品が載置される載置面と平行となる所定の方向をＸと定義し、前記載置面と平行且つ前記Ｘと直交する方向をＹと定義し、前記Ｘ及び前記Ｙに対して直交する方向をＺと定義し、前記Ｘ及び前記Ｙと平行となる面をＸ−Ｙ平面と定義し、
前記第１の光学部品は、光軸が前記Ｚに沿うように前記載置ステージに載置され、
前記ステージ調整機構は、
前記載置ステージを前記Ｘ−Ｙ平面の平面方向、かつ前記Ｘ−Ｙ平面に垂直となるＺ軸方向へ移動させるシフトユニットと、  
前記載置ステージを前記Ｘ−Ｙ平面に平行するＸ軸周り、及び前記Ｘ−Ｙ平面に平行し且つ前記Ｘ軸に直交するＹ軸周りに揺動させるチルトユニットとを有し、
前記コントローラは、前記第１の光学部品の光軸が前記第２の光学部品の光軸と平行となるように、前記シフトユニット及び前記チルトユニットを制御し、
前記コントローラは、
前記第１の光学部品の基準位置から前記Ｘ軸までの長さであるＸ軸チルト半径、及び前記第１の光学部品の基準位置から前記Ｙ軸までの長さであるＹ軸チルト半径の情報を保持し、
前記第１の光学部品の光軸が前記第２の光学部品の光軸と平行となるための前記Ｘ軸周りの補正角度、及び前記Ｙ軸周りの補正角度を算出するチルト補正条件算出部と、
前記チルト補正条件算出部が算出した前記Ｘ軸周りの補正角度及び前記Ｘ軸チルト半径を利用して、前記チルトユニットを前記Ｘ軸周りに揺動させるためのＸ軸回転制御値と、前記Ｘ軸周りの補正角度で前記チルトユニットを揺動させる際に該Ｘ軸チルト半径の揺動端が前記Ｙ軸方向又は前記Ｚ軸方向に移動するシフト量を相殺するために、前記シフトユニットを前記Ｙ軸方向又は前記Ｚ軸方向に移動させるＸチルト時復帰制御値と、の双方を算出するＸチルト値変換手段と、
前記チルト補正条件算出部が算出した前記Ｙ軸周りの補正角度及び前記Ｙ軸チルト半径を利用して、前記チルトユニットを前記Ｙ軸周りに揺動させるためのＹ軸回転制御値と、前記Ｙ軸周りの補正角度で前記チルトユニットを揺動させる際に該Ｙ軸チルト半径の揺動端が前記Ｘ軸方向又は前記Ｚ軸方向に移動するシフト量を相殺するために前記シフトユニットを前記Ｘ軸方向又は前記Ｚ軸方向に移動させるＹチルト時復帰制御値と、の双方を算出するＹチルト値変換手段と、を有し、
前記Ｘ軸回転制御値及び前記Ｙ軸回転制御値に基づいて前記チルトユニットが前記載置ステージを揺動し、かつ、前記Ｘチルト時復帰制御値と前記Ｙチルト時復帰制御値に基づいて前記シフトユニットが前記載置ステージを前記Ｘ−Ｙ平面方向又は前記Ｚ軸方向に移動させることで、前記Ｘ軸チルト半径及び前記Ｙ軸チルト半径の前記揺動端が前記基準位置でほぼ静止したまま、前記Ｘ軸周りの補正角度及び前記Ｙ軸周りの補正角度によるチルト制御を行う
ことを特徴とする光軸調整装置。
【請求項２】
前記コントローラは、
前記第１の光学部品と前記第２の光学部品の光軸が所定平面で一致させるための前記Ｘ−Ｙ平面内の補正移動量を算出するシフト補正条件算出部と、
前記シフト補正条件算出部が算出した前記Ｘ−Ｙ平面内の補正移動量を利用して、前記シフトユニットを前記Ｘ−Ｙ平面内で移動させるためのＸ−Ｙ平面移動制御値を算出するＸ−Ｙシフト値変換手段と、を有し、
前記Ｘ−Ｙ平面移動制御値に基づいて前記シフトユニットが前記載置ステージを前記Ｘ−Ｙ平面方向に移動させることで、前記Ｘ−Ｙ平面内の補正移動量によるシフト制御を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の光軸調整装置。
【請求項３】
前記コントローラは、
前記載置ステージに搭載される前記第１の光学部品の前記基準面の位置を計測することで、前記Ｘ軸チルト半径及び前記Ｙ軸チルト半径を算出するチルト半径算出部を有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光軸調整装置。
【請求項４】
前記光軸調整を行うことを目的として、前記載置ステージの位置又は姿勢を補正するための条件を、前記載置ステージの補正条件と定義した場合、
前記コントローラは、前記載置ステージの補正条件が、前記ステージ調整機構の可動範囲内であるか否かの判定を行う判定部を有し、
前記載置ステージの補正条件が前記ステージ調整機構の可動範囲外であると判定された場合、前記ステージ調整機構の可動範囲内で、前記載置ステージの位置または姿勢の調節を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光軸調整装置。
【請求項５】
前記載置ステージ及び前記ステージ調整機構を９０度の角度範囲で回転させるステージ姿勢切替機構をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項記載の光軸調整装置。
【請求項６】
前記載置ステージに載置された前記第１の光学部品を保持する保持状態と、前記保持が解除された保持解除状態との間で切替え可能なチャック機構をさらに備えたことを特徴とする請求項５記載の光軸調整装置。