(57)【要約】      （修正有）【課題】対物光学系の光軸に対する撮像素子の傾きを自動的に検知可能にした、撮像素子を備えた電子内視鏡装置を提供する。【解決手段】固体撮像素子１２０は、複数の受光素子が形成された受光部１２１を有し、複数の受光素子が、画素信号を生成する複数の画素１２２と、受光面に入射する光束の傾きを検知するための傾き検知素子と、を含む。傾き検知素子が、受光面の垂線に対する、受光面と平行なＸ軸方向への、光束の傾きを検知するスイング検知部１２４（Ｘ軸方向傾き検知素子と群）、受光面の垂線に対する、受光面と平行且つＸ軸方向と垂直なＹ軸方向への、光束の傾きを検知するチルト検知部１２６（Ｙ軸方向傾き検知素子群）と、を含む。【選択図】図４
2016058780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光素子が形成された受光面を有し、
前記複数の受光素子が、
画像信号を生成する複数の画素と、
前記受光面に入射する光束の傾きを検知するための傾き検知素子と、
を含む、
撮像素子。
【請求項２】
前記傾き検知素子が、
前記受光面の垂線に対する、該受光面と平行なＸ軸方向への、前記光束の傾きを検知するＸ軸方向傾き検知素子と、
前記受光面の垂線に対する、該受光面と平行且つ前記Ｘ軸方向と垂直なＹ軸方向への、前記光束の傾きを検知するＹ軸方向傾き検知素子と、
を含む、
請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記傾き検知素子が、
前記光束が前記受光面の垂線に対してＸ軸正方向に所定角度以上傾いていることを検知するＸ軸正方向傾き検知素子と、
前記光束が前記受光面の垂線に対してＸ軸負方向に所定角度以上傾いていることを検知するＸ軸負方向傾き検知素子と、
を含む、
請求項１又は請求項２に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記傾き検知素子が、
前記光束が前記受光面の垂線に対して前記Ｘ軸方向に前記所定角度よりも大きな第２の所定角度以上傾いていることを検知するＸ軸大傾斜検知素子
を含む、
請求項３に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記傾き検知素子が、
前記光束が前記受光面の垂線に対してＹ軸正方向に所定角度以上傾いていることを検知するＹ軸正方向傾き検知素子と、
前記光束が前記受光面の垂線に対してＹ軸負方向に所定角度以上傾いていることを検知するＹ軸負方向傾き検知素子と、
を含む、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項６】
前記傾き検知素子が、 
前記光束が前記受光面の垂線に対して前記Ｙ軸方向に前記所定角度よりも大きな第２の所定角度以上傾いていることを検知するＹ軸大傾斜検知素子
を含む、
請求項５に記載の撮像素子。
【請求項７】
前記傾き検知素子が、
半導体基板の受光面に形成されたフォトダイオードと、
前記半導体基板の受光面を覆うように配置され、前記フォトダイオードと対向する位置に開口が形成された遮光膜と、
前記開口の近傍に前記光束を集光するマイクロレンズと、
を備え、
前記光束が前記開口を通過するか否かに基づいて前記光束の傾きを検知する、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項８】
前記開口の幅が、前記傾き検知素子が前記光束の傾きを検知する方向において、前記傾き検知素子が前記光束の傾きを検知しない方向よりも、狭く形成されている、
請求項７に記載の撮像素子。
【請求項９】
前記Ｘ軸正方向傾き検知素子において、前記開口のＸ軸正方向側に隣接する前記遮光膜の端部が該Ｘ軸正方向傾き検知素子の光軸上まで張り出していて、
前記Ｘ軸負方向傾き検知素子において、前記開口のＸ軸負方向側に隣接する前記遮光膜の端部が該Ｘ軸負方向傾き検知素子の光軸上まで張り出している、
請求項３を直接又は間接的に引用する請求項７又は請求項８に記載の撮像素子。
【請求項１０】
前記Ｙ軸正方向傾き検知素子において、前記開口のＹ軸正方向側に隣接する前記遮光膜の端部が該Ｙ軸正方向傾き検知素子の光軸上まで張り出していて、
前記Ｙ軸負方向傾き検知素子において、前記開口のＹ軸負方向側に隣接する前記遮光膜の端部が該Ｙ軸負方向傾き検知素子の光軸上まで張り出している、
請求項５を直接又は間接的に引用する請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項１１】
前記傾き検知素子が、
一対の前記Ｘ軸方向傾き検知素子と、
一対の前記Ｙ軸方向傾き検知素子と、
を含み、
前記一対のＸ軸方向傾き検知素子が、前記複数の画素が配置された有効撮像領域を前記Ｙ軸方向において間に挟んで配置され、
前記一対のＹ軸方向傾き検知素子が、前記有効撮像領域を前記Ｘ軸方向において間に挟んで配置された、
請求項２又は請求項２を直接又は間接的に引用する請求項３から請求項１０のいずれか一項に記載の撮像素子。
【請求項１２】
先端部に配置された、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の撮像素子と、
前記先端部に配置され、前記光束を前記撮像素子の受光面に結像させる結像光学系と、
を備えた電子内視鏡。
【請求項１３】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の撮像素子を、その受光面に前記光束が結像するように、結像光学系の光軸上に配置するステップと、
前記撮像素子から前記傾き検知素子の検知結果を取得するステップと、
前記傾き検知素子の検知結果に基づいて、前記撮像素子の垂線に対する前記光束の傾きの状態を表示するステップと、
を含む、撮像素子の傾きを表示する方法。
【請求項１４】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の撮像素子を、その受光面に前記光束が結像するように、結像光学系の光軸上に配置するステップと、
前記撮像素子から前記傾き検知素子の検知結果を取得するステップと、
前記傾き検知素子の検知結果に基づいて、前記光束に対する前記撮像素子の傾きを調整するステップと、
を含む、撮像素子の傾きを調整する方法。
【請求項１５】
前記撮像素子が、請求項２又は請求項２を直接又は間接的に引用する請求項３から請求項１１のいずれか一項に記載の撮像素子であり、
前記撮像素子から前記Ｘ軸方向傾き検知素子の検知結果を取得するステップと、
前記Ｘ軸方向傾き検知素子の検知結果に基づいて、前記光束に対する前記撮像素子の垂線の前記Ｘ軸方向への傾きを調整するステップと、
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記撮像素子が、請求項３又は請求項３を直接又は間接的に引用する請求項４から請求項１１のいずれか一項に記載の撮像素子であり、
前記撮像素子から前記Ｘ軸正方向傾き検知素子及び前記Ｘ軸負方向傾き検知素子の検知結果を取得するステップと、
前記Ｘ軸正方向傾き検知素子が傾きを検知したときに、前記撮像素子の垂線を前記Ｘ軸負方向へ傾けるステップと、
前記Ｘ軸負方向傾き検知素子が傾きを検知したときに、前記撮像素子の垂線を前記Ｘ軸正方向へ傾けるステップと、
を含む、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記撮像素子が、請求項５又は請求項５を直接又は間接的に引用する請求項６から請求項１１のいずれか一項に記載の撮像素子であり、
前記撮像素子から前記Ｙ軸正方向傾き検知素子及び前記Ｙ軸負方向傾き検知素子の検知結果を取得するステップと、
前記Ｙ軸正方向傾き検知素子が傾きを検知したときに、前記撮像素子の垂線を前記Ｙ軸負方向へ傾けるステップと、
前記Ｙ軸負方向傾き検知素子が傾きを検知したときに、前記撮像素子の垂線を前記Ｙ軸正方向へ傾けるステップと、
を含む、
請求項１４から請求項１６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子、電子内視鏡、撮像素子の傾きを表示する方法及び撮像素子の傾きを調整する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
体内（例えば、消化管の内部等）を観察するために電子内視鏡が使用されている。体内に挿入される電子内視鏡の挿入部の先端部には、体内の組織を撮像するための撮像素子と、撮像素子の受光面上に被写体の像を結像させるための結像光学系が組み込まれている。
【０００３】
撮像素子の受光面に被写体を適切に結像させるためには、結像光学系と撮像素子との精密な光学調整が必要になる。具体的には、撮像素子の受光面上で結像するように結像光学系と撮像素子との距離を調整するフォーカス調整や、結像光学系の光軸上に撮像素子の受光面の中心を合わせる調心や、結像光学系の光軸が撮像素子の受光面と垂直になるよう撮像素子の傾きを調整する傾き調整等が電子内視鏡の製造工程において行われる。
【０００４】
特許文献１には、撮像素子の受光面上の有効撮像領域の周囲に複数の受光センサを設け、この受光センサを使用してカメラの撮影レンズと撮像素子との調心を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１２９６０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の撮像素子に設けられた受光センサを使用すると、結像光学系と撮像素子との調心が適切になされているかどうかを検知することは可能になるが、傾き調整の適否を検知することはできない。特に、電子内視鏡の挿入部は、外径を可能な限り細くする必要があるため、結像光学系の光軸に対して撮像素子を正確に配置するための位置決め構造を設けることが難しい。そのため、内視鏡に撮像素子を組み込む際には、例えば撮像素子によってチャートを撮影しながら作業者が撮影された画像を確認しながら傾き調整を行う必要があるため、多くの工数を要し、また、作業者の高い技能を必要としていた。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、撮像素子の受光面に入射する光束の傾きを検知することが可能な撮像素子、この撮像素子を備えた電子内視鏡、撮像素子の傾き表示する方法及び撮像素子の傾き調整する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る撮像素子は、複数の受光素子が形成された受光面を有し、複数の受光素子が、画像信号を生成する複数の画素と、受光面に入射する光束の傾きを検知するための傾き検知素子と、を含む。
【０００９】
また、上記の撮像素子において、傾き検知素子が、受光面の垂線に対する、受光面と平行なＸ軸方向への、光束の傾きを検知するＸ軸方向傾き検知素子と、受光面の垂線に対する、受光面と平行且つＸ軸方向と垂直なＹ軸方向への、光束の傾きを検知するＹ軸方向傾き検知素子と、を含む構成としてもよい。
【００１０】
また、上記の撮像素子において、傾き検知素子が、光束が受光面の垂線に対してＸ軸正方向に所定角度以上傾いていることを検知するＸ軸正方向傾き検知素子と、光束が受光面の垂線に対してＸ軸負方向に所定角度以上傾いていることを検知するＸ軸負方向傾き検知素子と、を含む構成としてもよい。
【００１１】
また、上記の撮像素子において、傾き検知素子が、光束が受光面の垂線に対してＸ軸方向に所定角度よりも大きな第２の所定角度以上傾いていることを検知するＸ軸大傾斜検知素子を含む構成としてもよい。
【００１２】
また、上記の撮像素子において、傾き検知素子が、光束が受光面の垂線に対してＹ軸正方向に所定角度以上傾いていることを検知するＹ軸正方向傾き検知素子と、光束が受光面の垂線に対してＹ軸負方向に所定角度以上傾いていることを検知するＹ軸負方向傾き検知素子と、を含む構成としてもよい。
【００１３】
また、上記の撮像素子において、傾き検知素子が、光束が受光面の垂線に対してＹ軸方向に所定角度よりも大きな第２の所定角度以上傾いていることを検知するＹ軸大傾斜検知素子を含む構成としてもよい。
【００１４】
また、上記の撮像素子において、傾き検知素子が、半導体基板の受光面に形成されたフォトダイオードと、半導体基板の受光面を覆うように配置され、フォトダイオードと対向する位置に開口が形成された遮光膜と、開口の近傍に光束を集光するマイクロレンズと、
を備え、光束が開口を通過するか否かに基づいて光束の傾きを検知する構成としてもよい。
【００１５】
また、上記の撮像素子において、開口の幅が、傾き検知素子が光束の傾きを検知する方向において、傾き検知素子が光束の傾きを検知しない方向よりも、狭く形成されている構成としてもよい。
【００１６】
また、上記の撮像素子において、Ｘ軸正方向傾き検知素子において、開口のＸ軸正方向側に隣接する遮光膜の端部がＸ軸正方向傾き検知素子の光軸上まで張り出していて、
Ｘ軸負方向傾き検知素子において、開口のＸ軸負方向側に隣接する遮光膜の端部がＸ軸負方向傾き検知素子の光軸上まで張り出している構成としてもよい。
【００１７】
また、上記の撮像素子において、Ｙ軸正方向傾き検知素子において、開口のＹ軸正方向側に隣接する遮光膜の端部がＹ軸正方向傾き検知素子の光軸上まで張り出していて、Ｙ軸負方向傾き検知素子において、開口のＹ軸負方向側に隣接する遮光膜の端部がＹ軸負方向傾き検知素子の光軸上まで張り出している構成としてもよい。
【００１８】
また、上記の撮像素子において、傾き検知素子が、一対のＸ軸方向傾き検知素子と、一対のＹ軸方向傾き検知素子と、を含み、一対のＸ軸方向傾き検知素子が、複数の画素が配置された有効撮像領域をＹ軸方向において間に挟んで配置され、一対のＹ軸方向傾き検知素子が、有効撮像領域をＸ軸方向において間に挟んで配置された構成としてもよい。
【００１９】
また、本発明の一実施形態に係る電子内視鏡は、先端部に配置された上記の撮像素子と、先端部に配置され、光束を撮像素子の受光面に結像させる結像光学系と、を備える。
【００２０】
また、本発明の一実施形態に係る撮像素子の傾きを表示する方法は、上記の撮像素子を、その受光面に光束が結像するように、結像光学系の光軸上に配置するステップと、撮像素子から傾き検知素子の検知結果を取得するステップと、傾き検知素子の検知結果に基づいて、撮像素子の垂線に対する光束の傾きの状態を表示するステップと、を含む。
【００２１】
また、本発明の一実施形態に係る撮像素子の傾きを調整する方法は、上記の撮像素子を、その受光面に光束が結像するように、結像光学系の光軸上に配置するステップと、撮像素子から傾き検知素子の検知結果を取得するステップと、傾き検知素子の検知結果に基づいて光束に対する撮像素子の傾きを調整するステップと、を含む。
【００２２】
また、上記の撮像素子の傾きを調整する方法において、撮像素子からＸ軸方向傾き検知素子の検知結果を取得するステップと、Ｘ軸方向傾き検知素子の検知結果に基づいて、光束に対する撮像素子の垂線のＸ軸方向への傾きを調整するステップと、を含む構成としてもよい。
【００２３】
また、上記の撮像素子の傾きを調整する方法において、撮像素子からＸ軸正方向傾き検知素子及びＸ軸負方向傾き検知素子の検知結果を取得するステップと、Ｘ軸正方向傾き検知素子が傾きを検知したときに、撮像素子の垂線をＸ軸負方向へ傾けるステップと、Ｘ軸負方向傾き検知素子が傾きを検知したときに、撮像素子の垂線をＸ軸正方向へ傾けるステップと、を含む構成としてもよい。
【００２４】
また、上記の撮像素子の傾きを調整する方法において、撮像素子からＹ軸正方向傾き検知素子及びＹ軸負方向傾き検知素子の検知結果を取得するステップと、Ｙ軸正方向傾き検知素子が傾きを検知したときに、撮像素子の垂線をＹ軸負方向へ傾けるステップと、Ｙ軸負方向傾き検知素子が傾きを検知したときに、撮像素子の垂線をＹ軸正方向へ傾けるステップと、を含む構成としてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の一実施形態によれば、撮像素子の受光面に入射する光束の傾きを検知することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る撮像ユニットの概略構成及びその調心工程を説明する断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る自動光学調整装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る固体撮像素子の構成を示す正面図である。
【図５】固体撮像素子の画素の概略構成を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る、固体撮像素子の傾きを検知する原理を説明する光路図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る、固体撮像素子の傾きを検知する手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下においては、本発明の一実施形態として電子内視鏡システムを例に取り説明する。
【００２８】
［電子内視鏡システム全体の構成］
図１は、本実施形態の電子内視鏡システム１の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、電子内視鏡システム１は、電子スコープ１００、プロセッサ２００及びモニタ３００を備えている。
【００２９】
プロセッサ２００は、システムコントローラ２０２及びタイミングコントローラ２０４を備えている。システムコントローラ２０２は、メモリ２１２に記憶された各種プログラムを実行し、電子内視鏡システム１全体を統合的に制御する。また、システムコントローラ２０２は、操作パネル２１４に接続されている。システムコントローラ２０２は、操作パネル２１４より入力されるユーザからの指示に応じて、電子内視鏡システム１の各動作及び各動作のためのパラメータを変更する。タイミングコントローラ２０４は、各部の動作のタイミングを調整するクロックパルスを電子内視鏡システム１内の各回路に出力する。
【００３０】
ランプ２０８は、ランプ電源イグナイタ２０６による始動後、照射光Ｌを射出する。ランプ２０８は、例えば、キセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ等の高輝度ランプやＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。照射光Ｌは、主に可視光領域から不可視である赤外光領域に広がるスペクトルを持つ光（又は少なくとも可視光領域を含む白色光）である。
【００３１】
ランプ２０８より射出された照射光Ｌは、集光レンズ２１０によりＬＣＢ（Light Carrying Bundle）１０２の入射端面に集光されてＬＣＢ１０２内に入射される。
【００３２】
ＬＣＢ１０２内に入射された照射光Ｌは、ＬＣＢ１０２内を伝播して電子スコープ１００の先端に配置されたＬＣＢ１０２の射出端面より射出され、配光レンズ１０４を介して被写体に照射される。照射光Ｌにより照射された被写体からの戻り光は、対物光学系１０６（結像光学系）を介して固体撮像素子１２０の受光面上で光学像を結ぶ。
【００３３】
固体撮像素子１２０は、補色市松型画素配置を有するインターレース方式の単板式カラーＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサである。固体撮像素子１２０は、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して、イエローＹｅ、シアンＣｙ、グリーンＧ、マゼンタＭｇの画像信号を生成し、生成された垂直方向に隣接する２つの画素の画像信号を加算し混合して出力する。なお、固体撮像素子１２０は、ＣＣＤイメージセンサに限らず、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやその他の種類の撮像装置に置き換えられてもよい。固体撮像素子１２０はまた、原色系フィルタ（ベイヤ配列フィルタ）を搭載したものであってもよい。
【００３４】
対物光学系１０６と固体撮像素子１２０とは、正確に位置決めをする必要があるため、後述する鏡筒に１３２に取り付けられて、その他の部材と共に撮像ユニット１３０を構成し、撮像ユニット１３０ごと電子スコープ１００の先端部に組み込まれる。撮像ユニット１３０の詳細は後述する。
【００３５】
電子スコープ１００の接続部内には、ドライバ信号処理回路１１０が備えられている。ドライバ信号処理回路１１０には、画像信号がフィールド周期で固体撮像素子１２０より入力される。なお、以降の説明において「フィールド」は「フレーム」に置き替えてもよい。本実施形態において、フィールド周期、フレーム周期はそれぞれ、１／６０秒、１／３０秒である。ドライバ信号処理回路１１０は、固体撮像素子１２０より入力される画像信号に対して所定の処理を施してプロセッサ２００の前段信号処理回路２２０に出力する。
【００３６】
ドライバ信号処理回路１１０はまた、メモリ１１２にアクセスして電子スコープ１００の固有情報を読み出す。メモリ１１２に記録される電子スコープ１００の固有情報には、例えば、固体撮像素子１２０の画素数や感度、動作可能なフィールドレート、型番等が含まれる。ドライバ信号処理回路１１０は、メモリ１１２より読み出された固有情報をシステムコントローラ２０２に出力する。
【００３７】
システムコントローラ２０２は、電子スコープ１００の固有情報に基づいて各種演算を行い、制御信号を生成する。システムコントローラ２０２は、生成された制御信号を用いて、プロセッサ２００に接続されている電子スコープに適した処理がなされるようにプロセッサ２００内の各種回路の動作やタイミングを制御する。
【００３８】
タイミングコントローラ２０４は、システムコントローラ２０２によるタイミング制御に従って、ドライバ信号処理回路１１０にクロックパルスを供給する。ドライバ信号処理回路１１０は、タイミングコントローラ２０４から供給されるクロックパルスに従って、固体撮像素子１２０をプロセッサ２００側で処理される映像のフィールドレートに同期したタイミングで駆動制御する。
【００３９】
前段信号処理回路２２０は、ドライバ信号処理回路１１０より１フィールド周期で入力される画像信号に対して色補間、マトリックス演算、Ｙ／Ｃ分離等の所定の信号処理を施して、後段信号処理回路２３０に出力する。
【００４０】
後段信号処理回路２３０は、前段信号処理回路２２０より入力される画像信号を処理してモニタ表示用の画面データを生成し、生成されたモニタ表示用の画面データを所定のビデオフォーマット信号に変換する。変換されたビデオフォーマット信号は、モニタ３００に出力される。これにより、被写体のカラー画像がモニタ３００の表示画面に表示される。
【００４１】
［撮像ユニットの光学調整］
図２は、撮像ユニット１３０の概略構造及びその光学調整（傾き調整）を説明する縦断面図である。また、図３は、本発明の実施形態に係る自動光学調整装置５００の概略構成を示した図である。本実施形態の撮像ユニット１３０は、鏡筒１３２、対物光学系１０６、固体撮像素子１２０、接続部１３４及びケーブル１３８を備えている。ケーブル１３８の一端は、接続部１３４を介して、固体撮像素子１２０に接続されている。また、ケーブル１３８の他端は、自動光学調整装置５００のコントローラ５２０に接続される。接続部１３４は増幅回路（不図示）を備えていて、固体撮像素子１２０から出力される信号は、接続部１３４に設けられた増幅回路により増幅された後、ケーブル１３８により自動光学調整装置５００のコントローラ５２０へ伝送される。
【００４２】
本実施形態の固体撮像素子１２０は、受光面に入射する光束の傾きを検知する光センサ（傾き検知素子）を備えており、傾き検知素子による検知結果を示す傾き検知信号を画像信号と共に出力する。自動光学調整装置５００は、傾き検知素子による検知結果を表示する表示器５６０を備えている。表示器５６０は、直交２方向（傾き検知素子が傾きを検知するＸ軸方向及びＹ軸方向にそれぞれ対応する）に十字状に配列された９つの表示ランプ５６２を備えている。この９つの表示ランプ５６２により、傾き検知素子によって検知された光束の傾きの方向及び程度が表示される。コントローラ５２０は、傾き検知信号に基づいて、傾き検知素子による検知結果を表示器５６０に表示させる。
【００４３】
また、自動光学調整装置５００は、対物光学系１０６が取り付けられた鏡筒１３２に対して固体撮像素子１２０の位置決めを行う位置決め装置５４０を備えている。位置決め装置５４０は、６軸（直交３軸の並進Ｘ、Ｙ、Ｚ及び回転θＸ、θＹ、θＺ）の位置決め自由度を有している。コントローラ５２０は、傾き検知素子による検知結果に基づいて位置決め装置５４０を制御し、撮像ユニット１３０の光学調整を自動的に行う。また、コントローラ５２０は、ユーザ入力を受け付ける操作部５２２（例えば、十字キー）を備えており、ユーザによる操作部５２２の操作に応じて位置決め装置５４０を制御する手動制御モードで動作することもできる。手動制御モードでは、ユーザは、表示器５６０を見ながら、操作部５２２を操作して、撮像ユニット１３０の位置決めを手動制御することができる。
【００４４】
また、コントローラ５２０は、固体撮像素子１２０を駆動制御するドライバと、ドライバが固体撮像素子１２０から取得した画像信号を処理する画像信号処理回路を備えている。画像信号処理回路は、画像信号に基づいてビデオ信号を生成してモニタ５８０へ出力する。これにより、固体撮像素子１２０によって撮像された画像がモニタ５８０の表示画面に表示される。  
【００４５】
撮像ユニット１３０を組み立てる際には、４つの光学調整が行われる。具体的には、固体撮像素子１２０の受光面上に結像するように対物光学系１０６と固体撮像素子１２０との距離を調整するフォーカス調整と、固体撮像素子１２０の受光面の中心１２０ｃを対物光学系１０６の光軸Ａｘ上に合わせる調心と、固体撮像素子１２０の光軸Ａｘ回りの向きを調整する方位調整と、固体撮像素子１２０の受光面が光軸Ａｘに対して垂直になる（すなわち、受光面に光束が垂直に入射する）ように固体撮像素子１２０の傾きを調整する傾き調整の４つの光学調整が行われる。そのため、鏡筒１３２の内周面と固体撮像素子１２０（及び接続部１３４）の外周面との間には、これらの光学調整を行うのに十分な隙間が設けられている。固体撮像素子１２０と接続部１３４は、光学調整後に、接着剤１３６によって鏡筒１３２に固定される。
【００４６】
図２（Ａ）は光学調整後の状態を示し、図２（Ｂ）は傾き調整が行われる前の状態を示す。撮像ユニット１３０の光学調整は、固体撮像素子１２０及びケーブル１３８が取り付けられた接続部１３４を位置決め装置５４０（図３）に装着し、鏡筒１３２に対して所定の位置に正確に配置された光学調整用のチャート４００（例えば、解像度チャート）を固体撮像素子１２０によって撮像しながら行われる。なお、図２において符号Ｎで示される鎖線は、固体撮像素子１２０の受光面の中心１２０ｃを通る垂線である。調心及び傾き調整の完了後は、図２（Ａ）に示されるように、垂線Ｎは光軸Ａｘと一致する。
【００４７】
フォーカス調整は、例えば、固体撮像素子１２０によって撮像される画像の画素値の標準偏差を最大化するように、固体撮像素子１２０を対物光学系１０６の光軸Ａｘ方向へ移動することで行うことができる。また、調心及び方位調整は、固体撮像素子１２０によって撮像された画像の中心に正しい向きでチャート４００が映し出されるように、位置決め装置５４０によって固体撮像素子１２０の光軸Ａｘ回りの向きと水平及び垂直方向の位置を調整することで行うことができる。自動光学調整装置５００は、固体撮像素子１２０から取得した画像信号に基づいて位置決め装置５４０を制御し、フォーカス調整、調心及び方位調整の自動調整を行う。
【００４８】
しかしながら、傾き調整は、固体撮像素子１２０によって撮像された画像を用いても正確に行うことが難しい。そこで、本実施形態では、固体撮像素子１２０に設けられた傾き検知素子を用いて、固体撮像素子１２０の傾きの自動調整が行われる。
【００４９】
［固体撮像素子の構成］
図４は、本発明の実施形態に係る固体撮像素子１２０の概略構成を示す正面図である。なお、図４における横方向（Ｘ軸方向）が撮像される画像の水平方向に対応し、縦方向（Ｙ軸方向）が画像の垂直方向に対応する。
【００５０】
固体撮像素子１２０の正面の中央部には、多数の受光素子が形成された受光部１２１が設けられている。この受光部１２１の中央部には、画像信号を生成する受光素子である画素１２２が規則的に二次元配列された有効撮像領域１２２ｘが設けられている。
【００５１】
図５は、画素１２２の概略構造を示す縦断面図である。画素１２２は、半導体基板１２２ｓの受光面に形成されたフォトダイオード１２２ｄと、電極１２２ｅと、絶縁層を介して電極１２２ｅとフォトダイオード１２２ｄの外周部とを覆う遮光膜１２２ｂと、カラーフィルタ１２２ｆと、マイクロレンズ１２２ｍとを備えている。固体撮像素子１２０に入射した光束は、マイクロレンズ１２２ｍによって集光され、カラーフィルタ１２２ｆを透過した後、遮光膜１２２ｂの開口１２２ａを通って、フォトダイオード１２２ｄに入射する。光束は、開口１２２ａの近傍で焦点を結んだ後、発散光となってフォトダイオード１２２ｄに入射する。遮光膜１２２ｂの開口１２２ａとフォトダイオード１２２ｄは、各画素１２２の受光面の中央に配置されている。また、隣り合う画素１２２は、互いに異なる色のカラーフィルタ１２２ｆを備えており、遮光膜１２２ｂを設けることにより、隣接する画素１２２間の混色が防止されている。
【００５２】
図４に示されるように、受光部１２１の周縁部には、スイング検知部１２４（Ｘ軸方向傾き検知素子群）とチルト検知部１２６（Ｙ軸方向傾き検知素子群）が一対ずつ設けられている。具体的には、一対のスイング検知部１２４が有効撮像領域１２２ｘを上下（Ｙ軸方向）に挟んで配置され、一対のチルト検知部１２６が有効撮像領域１２２ｘを左右（Ｘ軸方向）に挟んで配置されている。なお、説明の便宜上、図４における下側（Ｙ軸負方向側）のスイング検知部１２４を検知部Ｘａ、上側（Ｙ軸正方向側）のスイング検知部１２４を検知部Ｘｂと呼ぶことがある。また、図４における左側（Ｘ軸負方向側）のチルト検知部１２６を検知部Ｙａ、右側（Ｘ軸正方向側）のチルト検知部１２６を検知部Ｙｂと呼ぶ場合がある。
【００５３】
スイング検知部１２４は、中立センサ１２４ｎ（Ｘ軸大傾斜検知素子）、プラス偏位センサ１２４ｐ（Ｘ軸負方向傾き検知素子）及びマイナス偏位センサ１２４ｍ（Ｘ軸正方向傾き検知素子）の３種の傾き検知素子を、それぞれ複数備えている。中立センサ１２４ｎ、プラス偏位センサ１２４ｐ及びマイナス偏位センサ１２４ｍは、遮光膜に形成される開口１２４ｎａ、１２４ｐａ及び１２４ｍａの大きさと配置を除いては、画素１２２と同一の構成を有する受光素子である。
【００５４】
中立センサ１２４ｎの開口１２４ｎａは、画素１２２の開口１２２ａよりも、Ｘ軸方向の幅が狭く、細長い形状に形成されている。また、開口１２４ｎａは、中立センサ１２４ｎの受光面の略中央に形成されている。
【００５５】
プラス偏位センサ１２４ｐの開口１２４ｐａも、画素１２２の開口１２２ａよりも、Ｘ軸方向の幅が狭く、細長い形状に形成されている。また、開口１２４ｐａは、プラス偏位センサ１２４ｐの受光面の中央よりも、Ｘ軸正方向寄りの位置に形成されている。
【００５６】
マイナス偏位センサ１２４ｍの開口１２４ｍａも、画素１２２の開口１２２ａよりも、Ｘ軸方向の幅が狭く、細長い形状に形成されている。また、開口１２４ｍａは、マイナス偏位センサ１２４ｍの受光面の中央よりも、Ｘ軸負方向寄りの位置に形成されている。
【００５７】
同様に、各チルト検知部１２６も、中立センサ１２６ｎ（Ｙ軸大傾斜検知素子）、プラス偏位センサ１２６ｐ（Ｙ軸負方向傾き検知素子）及びマイナス偏位センサ１２６ｍ（Ｙ軸正方向傾き検知素子）を、それぞれ複数備えている。中立センサ１２６ｎ、プラス偏位センサ１２６ｐ及びマイナス偏位センサ１２６ｍは、遮光膜１２２ｂに形成される開口１２２ａの大きさと配置を除いては、画素１２２と同一の構成を有している。
【００５８】
中立センサ１２６ｎの開口１２６ｎａは、画素１２２の開口１２２ａよりも、Ｙ軸方向の幅が狭く、細長い形状に形成されている。また、開口１２６ｎａは、中立センサ１２６ｎの受光面の略中央に形成されている。
【００５９】
プラス偏位センサ１２６ｐの開口１２６ｐａも、画素１２２の開口１２２ａよりも、Ｙ軸方向の幅が狭く、細長い形状に形成されている。また、開口１２６ｐａは、プラス偏位センサ１２６ｐの受光面の中央よりも、Ｙ軸正方向寄りの位置に形成されている。
【００６０】
マイナス偏位センサ１２６ｍの開口１２６ｍａも、画素１２２の開口１２２ａよりも、Ｙ軸方向の幅が狭く、細長い形状に形成されている。また、開口１２６ｍａは、マイナス偏位センサ１２６ｍの受光面の中央よりも、Ｙ軸負方向寄りの位置に形成されている。
【００６１】
上述のように、各スイング検知部１２４及び各チルト検知部１２６に設けられたプラス偏位センサ１２４ｐ及び１２６ｐ、中立センサ１２４ｎ及び１２６ｎ並びにマイナス偏位センサ１２４ｍ及び１２６ｍは、それぞれ開口の大きさや配置を除いては、画素１２２と同一の構造を有しており、これらのセンサの信号は、各画素１２２の信号と共に、自動光学調整装置５００へ送信されて処理される。
【００６２】
［傾き検知の原理］
次に、図６を参照しながら、上記の固体撮像素子１２０（スイング検知部１２４及びチルト検知部１２６）を使用して、固体撮像素子１２０の受光面の垂線に対する、対物光学系１０６の光軸Ａｘ（すなわち、対物光学系１０６から射出する光束の主光線）の傾きを検知する原理を説明する。なお、図６に示される光軸Ａｘ’は、各傾き検知素子に入射する光束の主光線であり、対物光学系１０６の光軸Ａｘと平行なものである。また、垂線Ｎ’（光軸Ｎ’）は、各傾き検知素子の受光面の中心を通る垂線であり、各傾き検知素子（具体的には、各傾き検知素子が備えるマイクロレンズ１２２ｍ）の光軸である。
【００６３】
図６は、固体撮像素子１２０に入射する光束（光軸Ａｘ’）の向きと、マイナス偏位センサ１２４ｍ（１２６ｍ）、中立センサ１２４ｎ（１２６ｎ）及びプラス偏位センサ１２４ｐ（１２６ｐ）内の光路との関係を示した図である。図６（ａ）は、光束を受光面に垂直に入射した場合の各傾き検知素子の光路を示す。図６（ｂ）は、光軸Ａｘ’が光軸Ｎ’に対してＸ軸（Ｙ軸）正方向（図６における時計方向）に傾いている場合の各傾き検知素子の光路を示す。また、図６（ｃ）は、光軸Ａｘ’が光軸Ｎ’
に対してＸ軸（Ｙ軸）負方向（図６における反時計方向）に傾いている場合の各傾き検知素子の光路を示す。
【００６４】
図６（ａ）に示されるように、固体撮像素子１２０の受光面に光束が垂直に入射する場合、光束は、中立センサ１２４ｎ（１２６ｎ）では開口１２４ａ（１２６ａ）を通過してフォトダイオード１２４ｄ（１２６ｄ）によって検知されるが、マイナス偏位センサ１２４ｍ（１２６ｍ）及びプラス偏位センサ１２４ｐ（１２６ｐ）では、遮光膜１２４ｂ（１２６ｂ）によって遮られるため、フォトダイオード１２４ｄ（１２６ｄ）によって検知されない。マイナス偏位センサ１２４ｍ（１２６ｍ）では、開口１２４ａ（１２６ａ）のＸ軸（Ｙ軸）正方向側（図中右側）に隣接する遮光膜１２４ｂ（１２６ｂ）の端部がマイナス偏位センサ１２４ｍ（１２６ｍ）の光軸Ｎ’上まで張り出しているため、この端部によって光束が遮られる。また、プラス偏位センサ１２４ｐ（１２６ｐ）では、開口１２４ａ（１２６ａ）のＸ軸（Ｙ軸）負方向側（図中左側）に隣接する遮光膜１２４ｂ（１２６ｂ）の端部がプラス偏位センサ１２４ｐ（１２６ｐ）の光軸Ｎ’上まで張り出しているため、この端部によって光束が遮られる。
【００６５】
また、図６（ｂ）に示されるように、光軸Ａｘ’が光軸Ｎ’に対してＸ軸（Ｙ軸）正方向に所定角度θｔ以上傾き、固体撮像素子１２０の受光面に光束が斜めに入射する場合、中立センサ１２４ｎ（１２６ｎ）及びマイナス偏位センサ１２４ｍ（１２６ｍ）では、光束は、開口１２４ａ（１２６ａ）を通過してフォトダイオード１２４ｄ（１２６ｄ）によって検知されるが、プラス偏位センサ１２４ｐ（１２６ｐ）では、光束は、遮光膜１２４ｂ（１２６ｂ）によって遮られるため、フォトダイオード１２４ｄ（１２６ｄ）によって検知されない。
【００６６】
なお、光軸Ｎ’に対する光軸Ａｘ’の傾きが更に大きくなり、第２の所定角度θｔ２に達すると、中立センサ１２４ｎ（１２６ｎ）においても、光束が遮光膜１２４ｂ（１２６ｂ）によって遮られて、フォトダイオード１２４ｄ（１２６ｄ）によって検知されなくなる。
【００６７】
また、図６（ｃ）に示されるように、光軸Ａｘ’が光軸Ｎ’に対してＸ軸（Ｙ軸）負方向に所定角度θｔ以上傾き、固体撮像素子１２０の受光面に光束が斜めに入射する場合、光束は、中立センサ１２４ｎ（１２６ｎ）及びプラス偏位センサ１２４ｐ（１２６ｐ）では、開口１２４ａ（１２６ａ）を通過してフォトダイオード１２４ｄ（１２６ｄ）によって検知されるが、マイナス偏位センサ１２４ｍ（１２６ｍ）では、遮光膜１２４ｂ（１２６ｂ）によって遮られるため、フォトダイオード１２４ｄ（１２６ｄ）によって検知されない。
【００６８】
また、光軸Ｎ’に対する光軸Ａｘ’の傾きが更に大きくなり、第２の所定角度−θｔ２に達すると、中立センサ１２４ｎ（１２６ｎ）においても、光束が遮光膜１２４ｂ（１２６ｂ）によって遮られて、フォトダイオード１２４ｄ（１２６ｄ）によって検知されなくなる。
【００６９】
【表１】
2016058780.tif 000003
【００７０】
表１は、光軸Ｎ’に対する光軸Ａｘ’の傾き角θと各傾き検知素子による光検知との上述した関係を整理したものである。表１から分かるように、スイング検知部１２４（チルト検知部１２６）が備える中立センサ１２４ｎ（１２６ｎ）、プラス偏位センサ１２４ｐ（１２６ｐ）及びマイナス偏位センサ１２４ｍ（１２６ｍ）の３種のセンサ（特に、プラス偏位センサ１２４ｐ［１２６ｐ］とマイナス偏位センサ１２４ｍ［１２６ｍ］の２種）の検知結果に基づいて、光軸Ａｘ’が垂線Ｎ’に対してＸ軸（Ｙ軸）正方向又は負方向に所定角度θｔ以上傾いているか否かを検知することができる。また、スイング検知部１２４とチルト検知部１２６の検知結果を合わせると、傾きの方向を特定することができる。
【００７１】
なお、表１に示されるように、プラス偏位センサ１２４ｐ（１２６ｐ）は、光軸Ａｘ’が光軸Ｎ’に対してＸ軸（Ｙ軸）負方向に傾斜したことを検知するＸ軸（Ｙ軸）負方向傾き検知素子として機能し、マイナス偏位センサ１２４ｍ（１２６ｍ）は、光軸Ａｘ’が光軸Ｎ’に対してＸ軸（Ｙ軸）正方向に傾斜したことを検知するＸ軸（Ｙ軸）正方向傾き検知素子として機能する。また、中立センサ１２４ｎ（１２６ｎ）は、光軸Ｎ’に対して光軸Ａｘ’がＸ軸（Ｙ軸）方向における大きく傾斜したことを検知するＸ軸（Ｙ軸）大傾斜検知素子として機能する。
【００７２】
［傾き検知・調整処理の手順］
次に、固体撮像素子１２０を使用した傾き検知・調整処理の手順を説明する。図７は、本発明の実施形態に係る傾き検知・調整処理の手順を説明するフローチャートである。
【００７３】
なお、本実施形態の傾き検知・調整処理は、位置決め装置５４０を備えた自動光学調整装置５００によって行われる。位置決め装置５４０には、対物光学系１０６が取り付けられた鏡筒１３２と、固体撮像素子１２０及びケーブル１３８が接続された接続部１３４が装着され、鏡筒１３２（対物光学系１０６）に対する固体撮像素子１２０の位置決めが行われる。自動光学調整装置５００のコントローラ５２０は、固体撮像素子１２０を駆動し、固体撮像素子１２０から出力される信号を取得して処理する機能を備えている。また、自動光学調整装置５００は、固体撮像素子１２０から取得した信号に基づいて位置決め装置５４０をフィードバック制御する機能を備えている。これにより、自動光学調整装置５００は、上述した撮像ユニット１３０の４つの光学調整（すなわち、フォーカス調整、調心、方位調整及び傾き調整）を行うことができる。このうちの傾き調整の具体的な手順について以下に説明する。
【００７４】
傾き検知・調整処理が開始すると、自動光学調整装置５００が固体撮像素子１２０を駆動して、検知部Ｘａ、Ｘｂ、Ｙａ及びＹｂの各傾き検知素子の出力を検知する（Ｓ１）。
【００７５】
次に、検知部Ｘａのセンサ出力に基づく傾きの判定Ｓ２が行われる。検知部Ｘａ（スイング検知部１２４）のプラス偏位センサ１２４ｐの出力値Ｘａｐ及びマイナス偏位センサ１２４ｍの出力値Ｘａｍのいずれかが０でない場合は（Ｓ２：ＮＯ）、光束が固体撮像素子１２０の受光面に垂直に入射していない（具体的には、光軸Ａｘ’と光軸Ｎ’との水平方向（Ｘ軸方向）の傾きが所定角度θｔ以上である）ため、スイング（水平方向の傾き）調整Ｓ４が行われる。スイング調整Ｓ４は、自動光学調整装置５００が位置決め装置５４０を制御することによって行われる。スイング調整Ｓ４が行われた後、再び判定Ｓ２が行われる。
【００７６】
また、出力値Ｘａｐ及びＸａｍがいずれも０である場合は（Ｓ２：ＹＥＳ）、光束が固体撮像素子１２０の受光面に略垂直に入射している（具体的には、光軸Ａｘと光軸Ｎ’との水平方向の傾きが所定角度θｔ未満である）と判断され、スイング調整Ｓ４は行われずに、処理Ｓ３へ移る。
【００７７】
処理Ｓ３では、検知部Ｘｂのセンサ出力に基づく傾きの判定が行われる。検知部Ｘｂ（スイング検知部１２４）のプラス偏位センサ１２４ｐの出力値Ｘｂｐ及びマイナス偏位センサ１２４ｍの出力値Ｘｂｍのいずれかが０でない場合は（Ｓ３：ＮＯ）、光束が固体撮像素子１２０の受光面に垂直に入射していない（具体的には、光軸Ａｘ’と光軸Ｎ’との水平方向（Ｘ軸方向）の傾きが所定角度θｔ以上である）ため、スイング調整Ｓ４が行われる。スイング調整Ｓ４が行われた後、再び判定Ｓ２が行われる。
【００７８】
また、出力値Ｘｂｐ及びＸｂｍがいずれも０である場合は（Ｓ３：ＹＥＳ）、光束が固体撮像素子１２０の受光面に略垂直に入射していると判断され、スイング調整Ｓ４は行われずに、処理Ｓ５へ移る。
【００７９】
処理Ｓ５では、検知部Ｙａのセンサ出力に基づく傾きの判定が行われる。検知部Ｙａ（チルト検知部１２６）のプラス偏位センサ１２６ｐの出力値Ｙａｐ及びマイナス偏位センサ１２６ｍの出力値Ｙａｍのいずれかが０でない場合は（Ｓ５：ＮＯ）、光束が固体撮像素子１２０の受光面に垂直に入射していない（具体的には、光軸Ａｘ’と光軸Ｎ’との垂直方向（Ｙ軸方向）の傾きが所定角度θｔ以上である）ため、チルト（垂直方向の傾き）調整Ｓ７が行われる。チルト調整Ｓ７は、自動光学調整装置５００のコントローラ５２０が位置決め装置５４０を制御することによって行われる。チルト調整Ｓ７が行われた後、再び判定Ｓ５が行われる。
【００８０】
また、出力値Ｙａｐ及びＹａｍがいずれも０である場合は（Ｓ５：ＹＥＳ）、光束が固体撮像素子１２０の受光面に略垂直に入射している（具体的には、光軸Ａｘ’と光軸Ｎ’との鉛直方向の傾きが所定角度θｔ未満である）と判断され、チルト調整Ｓ７は行われずに、処理Ｓ６へ移る。
【００８１】
処理Ｓ６では、検知部Ｙｂのセンサ出力に基づく傾きの判定が行われる。検知部Ｙｂ（チルト検知部１２６）のプラス偏位センサ１２６ｐの出力値Ｙｂｐ及びマイナス偏位センサ１２６ｍの出力値Ｙｂｍのいずれかが０でない場合は（Ｓ６：ＮＯ）、光束が固体撮像素子１２０の受光面に垂直に入射していない（具体的には、光軸Ａｘ’と光軸Ｎ’との垂直方向（Ｙ軸方向）の傾きが所定角度θｔ以上である）ため、チルト調整Ｓ７が行われる。チルト調整Ｓ７が行われた後、再び判定Ｓ５が行われる。
【００８２】
また、出力値Ｙｂｐ及びＹｂｍがいずれも０である場合は（Ｓ６：ＹＥＳ）、光束が固体撮像素子１２０の受光面に略垂直に入射していると判断され、チルト調整Ｓ７は行われずに、傾き検知・調整処理は終了する。
【００８３】
以上の手順により、固体撮像素子１２０に設けられた各一対のスイング検知部１２４及びチルト検知部１２６を用いて、対物光学系１０６の光軸Ａｘに対する固体撮像素子１２０の受光面の傾きを検知し、更に、この傾きの大きさを所定角度θｔ未満まで低減させる調整を行うことができる。
【００８４】
なお、上記の傾き検知・調整処理では、中立センサ１２４ｎ及び１２６ｎの出力値が利用されていないが、中立センサ１２４ｎ及び１２６ｎの出力値を利用することにより、更に高度な調整が可能になる。
【００８５】
中立センサ１２４ｎ（１２６ｎ）が光束を検知しない場合は、光軸Ｎ’に対する光軸Ａｘ’の傾きの程度が大きな場合（光軸Ｎ’と光軸Ａｘ’との成す角が第２の所定角度θｔ２に達した場合）であるため、このような場合には、何等かの異常が発生したと判断して、調整処理を中断して警報を発するようにしてもよい。
【００８６】
また、中立センサ１２４ｎ（１２６ｎ）が光束を検知していない時には、Ｘ軸方向（Ｙ軸方向）に粗動調整を行い、中立センサ１２４ｎ（１２６ｎ）が光束を検知している場合にはＸ軸方向（Ｙ軸方向）に微動調整を行うようにすることで、短時間で高精度の傾き調整を行うことが可能になる。
【００８７】
また、スイング検知部１２４やチルト検知部１２６には、光学調整時に使用する解像度チャート等の周辺部の無地の部分が結像する。例えば、周辺部が白色の解像度チャートを使用する場合、解像度チャートの像が固体撮像素子１２０の受光面に結像したときに、白地の周辺部が結像する中立センサ１２４ｎ及び１２６ｎの出力値（照度）は最大となり、ピントがぼけるに従って出力値は低下する。そのため、中立センサ１２４ｎ及び１２６ｎの出力値に基づいてフォーカス調整を行うこともできる。
【００８８】
また、本実施形態では、スイング検知部１２４及びチルト検知部１２６が、固体撮像素子１２０の受光面の中心１２０ｃを通る中心線上（Ｙ軸上及びＸ軸上）にそれぞれ配置されている。光束は、平行光ではなく、放射状に広がりながら固体撮像素子１２０の受光面に入射するため、光束の傾きのＹ軸成分とＸ軸成分との間にクロストークが生じるが、スイング検知部１２４及びチルト検知部１２６を中心線上に配置することにより、クロストークを抑制し、光束の傾きを検知する精度を高めることができる。
【００８９】
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた構成も本発明の実施形態に含まれる。
【００９０】
また、上記の実施形態では、各スイング検知部１２４と各チルト検知部１２６に、中立センサ１２４ｎ、１２６ｎ、プラス偏位センサ１２４ｐ、１２６ｐ及びマイナス偏位センサ１２４ｍ、１２５ｍがそれぞれ複数設けられているが、それぞれを一つずつ設けた構成としてもよい。なお、スイング検知部１２４及びチルト検知部１２６は、有効撮像領域１２２ｘよりも外側に設けられるため、各検知部を構成するセンサは、画素１２２よりも製造時の歩留りが低くなる。各傾き検知素子を複数設けることにより、それらの幾つかが不良となっても、固体撮像素子１２０の傾きを正確に検知することが可能になる。また、各傾き検知素子を複数設けることにより、受光面への埃等の付着による誤検知も減らすことができ、正確な傾きの検知を安定して行うことが可能になる。
【００９１】
また、上記の実施形態では、スイング検知部１２４及びチルト検知部１２６に、それぞれ中立センサ１２４ｎ、１２６ｎが設けられているが、中立センサ１２４ｎ、１２６ｎは必ずしもスイング検知部１２４及びチルト検知部１２６に設ける必要はなく、中立センサ１２４ｎ、１２６ｎの無い構成としてもよい。
【００９２】
また、上記の実施形態では、スイング検知部１２４及びチルト検知部１２６が、有効撮像領域１２２ｘの外部に設けられている。解像度チャート等の被写体からの光束は、放射状に広がる発散光として固体撮像素子１２０の受光面に入射するため、このように固体撮像素子１２０の受光部１２１の外周部にスイング検知部１２４及びチルト検知部１２６を配置することにより、光軸Ａｘの傾きを比較的に高い感度で検知することが可能になる。しかしながら、スイング検知部１２４及びチルト検知部１２６を有効撮像領域１２２ｘ内に配置しても、光軸Ａｘの傾きを検知することができる。
【００９３】
また、上記の実施形態は、本発明を二次元イメージセンサに適用した例であるが、本発明の実施形態はこの構成に限定されるものではなく、一次元イメージセンサにも本発明を適用することができる。また、上記の実施形態は、本発明をＣＣＤイメージセンサに適用した例であるが、本発明は、ＣＣＤイメージセンサに限らず、ＣＭＯＳイメージセンサやその他の各種イメージセンサに適用することができる。
【００９４】
また、本発明の傾き検知素子は、撮像素子の位置決め調整のみならず、撮像時に明るい被写体や背景光の方向を検出するセンサとしても使用することができる。
【００９５】
また、上記の実施形態は本発明を電子内視鏡に適用した例であるが、本発明は、電子内視鏡に限らず、固体撮像素子を使用する各種の撮像装置、特に、撮像素子の位置決めが難しい小型の撮像装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１  電子内視鏡システム
１００  電子スコープ
１０６  対物光学系
１２０  固体撮像素子
１２１  受光部
１２２  画素
１２２ａ、１２４ａ、１２６ａ  開口
１２２ｂ、１２４ｂ、１２６ｂ  遮光膜
１２２ｄ  フォトダイオード
１２２ｅ  電極
１２２ｍ  マイクロレンズ
１２２ｓ  半導体基板
１２２ｘ  有効撮像領域
１２４  スイング検知部
１２４ｍ、１２６ｍ  マイナス偏位センサ
１２４ｎ、１２６ｎ  中立センサ
１２４ｐ、１２６ｐ  プラス偏位センサ
１２６  チルト検知部
１３０  撮像ユニット
１３２  鏡筒
２００  プロセッサ
５００  自動光学調整装置
５４０  位置決め装置
【図１】
2016058780.tif 000004
【図２】
2016058780.tif 000005
【図３】
2016058780.tif 000006
【図４】
2016058780.tif 000007
【図５】
2016058780.tif 000008
【図６】
2016058780.tif 000009
【図７】
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