固体撮像素子の位置決め構造および位置決め方法
【課題】固体撮像素子の位置決めを容易にすることができる固体撮像素子の位置決め構造および位置決め方法を提供する。
【解決手段】固体撮像素子Ｃを光放出手段に対して相対的に位置決めする構造であって、光放出手段における放出面ＥＳと固体撮像素子Ｃとの間に、光放出手段の放出面ＥＳに対する固体撮像素子Ｃの位置を位置決めする位置決め部材ＷＧが設けられており、位置決め部材ＷＧには、光放出手段の放出面ＥＳに面接触する基準面WGbと、基準面WGbに対して傾斜した、固体撮像素子Ｃが取り付けられる傾斜面WGaとを備えている。基準面WGbおよび傾斜面WGaが、光放出手段における放出面ＥＳおよび固体撮像素子Ｃとそれぞれ面接触し、かつ、固体撮像素子Ｃにおける複数の受光部ＥＳの並ぶ方向が、基準面WGbと平行な面Ｐｂと傾斜面WGaと平行な面Ｐａとの交線ＣＬに対して平行となるように配設されている。
【解決手段】固体撮像素子Ｃを光放出手段に対して相対的に位置決めする構造であって、光放出手段における放出面ＥＳと固体撮像素子Ｃとの間に、光放出手段の放出面ＥＳに対する固体撮像素子Ｃの位置を位置決めする位置決め部材ＷＧが設けられており、位置決め部材ＷＧには、光放出手段の放出面ＥＳに面接触する基準面WGbと、基準面WGbに対して傾斜した、固体撮像素子Ｃが取り付けられる傾斜面WGaとを備えている。基準面WGbおよび傾斜面WGaが、光放出手段における放出面ＥＳおよび固体撮像素子Ｃとそれぞれ面接触し、かつ、固体撮像素子Ｃにおける複数の受光部ＥＳの並ぶ方向が、基準面WGbと平行な面Ｐｂと傾斜面WGaと平行な面Ｐａとの交線ＣＬに対して平行となるように配設されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子の位置決め構造および位置決め方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラや光を用いた検査装置等の撮影装置では、撮影する対象を、レンズやプリズム等を通してＣＣＤやフィルム等の撮像素子の上に結像させることによって、その画像を撮影している。
例えば、３ＣＣＤカメラでは、撮影装置に入光した光をプリズムによって３つの波長に分光し、プリズムにおける分光された各波長の光の放出面に、ラインセンサ等の固体撮像素子が固定されている。このため、放出面に対する固体撮像素子の相対的な位置を調整して、固体撮像素子上に各波長の光が結像するように、固体撮像素子はプリズムに固定される。
【０００３】
上記のごとき撮影装置において撮影される画像の質は、プリズムの放出面に対する固体撮像素子の相対的な位置の影響を大きく受けるため、正確に固体撮像素子を位置決めして固定する必要がある。
具体的には、プリズムに固体撮像素子を固定する場合、放出面の法線方向をＺ軸とすると、このＺ軸と直交する２軸（放出面と平行な軸、Ｘ軸、Ｙ軸）方向の位置や、各軸周りの回転、プリズムと固体撮像素子の距離（つまり、Ｚ軸方向の位置）をそれぞれ正確に位置決めする必要がある。
【０００４】
かかる位置決めを行う方法として、多数の技術が開発されている（特許文献１〜３）。
特許文献１には、プリズムが取り付けられる取付板とＣＣＤを保持する保持具とを、ベース板上に別々に設ける構成が開示されている。この特許文献１の技術では、保持具によってプリズムに対するＣＣＤの相対的な位置を調整し、位置調整が終了すると、取付板とＣＣＤとの間にスペーサを配置して、両者の相対的な位置が移動しないように固定するように構成されている。
【０００５】
また、特許文献２、３には、プリズムの側面に固体撮像素子を固定する固定部材を設けて、この固定部材にＣＣＤを取り付ける技術が開示されている。そして、特許文献２、３には、ＣＣＤとプリズムとの間の介在物を少なくできるので、取付位置の精度等が低下することを防ぐことができる旨の記載がある。
【０００６】
しかるに、特許文献１の技術では、プリズムおよびＣＣＤの位置を独立して調整できるので、位置決めの自由度は高くなるものの、ＣＣＤとプリズムとの位置を合わせる部材の部品点数が非常に多くなる。すると、各部材の製造精度に起因する位置合わせ精度の低下が生じる可能性があるし、位置合わせに手間が掛かるという問題がある。
【０００７】
一方、特許文献２、３の技術では、ＣＣＤとプリズムとの間には固定部材しか介在せず、この固定部材とＣＣＤとが面接触するように取り付けるだけであるので、固定部材が正確に位置決めされていれば、ＣＣＤとプリズムの位置合わせ、および両者の固定は比較的簡単に行うことができると考えられる。
しかし、特許文献２、３では、固定部材をプリズムに取り付ける際の位置合わせが非常に難しい。具体的には、固定部材においてＣＣＤを取り付ける取付面とプリズムから光が出射される放出面とを正確に平行にしなければならない。しかも、固定部材は少なくとも一対必要であるから、この一対の固定部材の２つの取付面とプリズムの放出面を全て平行に保たねばならず、固定部材の取り付けが非常に困難である。
したがって、特許文献２、３の技術では、ＣＣＤとプリズムの位置合わせおよび両者の固定を行う部品点数を少なくできるものの、その位置合わせおよび両者の固定作業には非常に手間が掛かるし、その両者の相対的な位置決め精度は低くなると考えられる。
【０００８】
また、特許文献２、３の技術では、ＣＣＤと固定部材、および、プリズムと固定部材はいずれも接着剤によって固定されているが、接着剤は硬化時にかなり収縮する性質がある。このため、ＣＣＤと固定部材との間の接着剤の層厚さや、プリズムと固定部材との間の接着剤の層厚さがいずれも均一となっていなければ、接着剤の硬化時の収縮時に位置ズレが生じる。
しかし、特許文献２、３の技術では、ＣＣＤと固定部材との間の接着剤の層厚さや、プリズムと固定部材との間の接着剤の層厚さをいずれも均一な層とすることは、事実上不可能であるから、ＣＣＤとプリズムとを正確に位置決めして固定することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実公平０３−１４８７２号
【特許文献２】特開平０９−１６３３８９号
【特許文献３】特開２００５−１８４２４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記事情に鑑み、固体撮像素子の位置決めを容易にすることができる固体撮像素子の位置決め構造および位置決め方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（固体撮像素子の位置決め構造）
第１発明の固体撮像素子の位置決め構造は、固体撮像素子と該固体撮像素子に光を入光する光放出手段とを備えた撮影装置において、前記固体撮像素子を前記光放出手段に対して相対的に位置決めする構造であって、前記固体撮像素子は、一方向に並んで配設された複数の受光部を備えており、該複数の受光部が、前記光放出手段において、該光放出手段から外部に光を放出する放出面と対向するように配設されており、前記光放出手段における放出面と前記固体撮像素子との間に、前記光放出手段における放出面に対する前記固体撮像素子の位置を位置決めする位置決め部材が設けられており、該位置決め部材には、基準面と、該基準面に対して傾斜した傾斜面とが形成されており、該位置決め部材は、前記基準面および前記傾斜面が、前記光放出手段における放出面および前記固体撮像素子とそれぞれ面接触し、かつ、前記固体撮像素子における複数の受光部の並ぶ方向が、前記基準面に対して平行な面と前記傾斜面に対して平行な面との交線に対して略平行となるように配設されていることを特徴とする。
第２発明の固体撮像素子の位置決め構造は、第１発明において、前記位置決め部材は、前記基準面と前記傾斜面とのなす角度が、１０度以下であることを特徴とする。
第３発明の固体撮像素子の位置決め構造は、第１または第２発明において、前前記位置決め部材を一対備えており、該一対の位置決め部材は、前記固体撮像素子における複数の受光部を、その並ぶ方向から挟む位置に配設されていることを特徴とする。
（固体撮像素子の位置決め方法）
第４発明の固体撮像素子の位置決め方法は、固体撮像素子と該固体撮像素子に光を入光する光放出手段とを備えた撮影装置において、前記固体撮像素子を前記光放出手段に対して相対的に位置決めする位置決め方法であって、前記固体撮像素子が、一方向に並んで配設された複数の受光部を備えており、前記撮影装置が、基準面と、該基準面に対して傾斜した傾斜面と、を有する位置決め部材を備えており、前記位置決め部材を、前記光放出手段における放出面と前記固体撮像素子の複数の受光部とを対向させた状態で、前記基準面および前記傾斜面が、前記光放出手段における放出面および前記固体撮像素子とそれぞれ面接触し、かつ、前記固体撮像素子における複数の受光部の並ぶ方向が、前記基準面に対して平行な面と前記傾斜面に対して平行な面との交線に対して略平行となるように、前記光放出手段と前記固体撮像素子との間に配置することを特徴とする。
第５発明の固体撮像素子の位置決め方法は、第４発明において、前記位置決め部材は、前記基準面と前記傾斜面のなす角度が、１０度以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
（固体撮像素子の位置決め構造）
第１発明によれば、固体撮像素子の位置決めするパラメータのうち、複数の受光部の並んでいる軸周りの回転を位置決め部材によって位置決めすることができる。つまり、固体撮像素子における位置決めのためのパラメータを減らすことができるので、光放出手段における放出面に対する固体撮像素子を相対的に位置決めする作業の工数を少なくすることができる。しかも、複数の受光部の並んでいる軸周りの回転は、受光部の感度に与える影響が小さいので、受光部が光を検出する検出精度の低下も抑えることができる。
第２発明によれば、基準面と傾斜面とのなす角が１０度以下の場合、角度による受光部の感度の変化が小さいので、位置決め部材において、基準面と傾斜面とのなす角の加工精度がそれ程高くなくても、固体撮像素子による光の検出精度を高く維持することができる。すると、位置決め部材の加工が容易になるので、装置の製造コストを抑えることができる。
第３発明によれば、光放出手段の放出面から放出された光が、位置決め部材などを透過せずに、直接、固体撮像素子の受光部に照射されるので、光の減衰を防ぐことができる。
（固体撮像素子の位置決め方法）
第４発明によれば、固体撮像素子の位置決めするパラメータのうち、複数の受光部の並んでいる軸周りの回転を位置決め部材によって位置決めすることができる。つまり、固体撮像素子における位置決めのためのパラメータを減らすことができるので、光放出手段における放出面に対する固体撮像素子を相対的に位置決めする作業の工数を少なくすることができる。しかも、複数の受光部の並んでいる軸周りの回転は、受光部の感度に与える影響が小さいので、検出精度の低下も抑えることができる。
第５発明によれば、基準面と傾斜面とのなす角が１０度以下の場合、角度による受光部の感度の変化が小さいので、位置決め部材において、基準面と傾斜面とのなす角の加工精度がそれ程高くなくても、固体撮像素子による光の検出精度を高く維持することができる。すると、位置決め部材の加工が容易になるので、装置の製造コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の固体撮像素子Ｃの位置決め構造の概略説明図である。
【図２】（Ａ）は本実施形態の固体撮像素子Ｃの位置決め構造を採用した３ＣＣＤカメラの概略説明図であり、（Ｂ）は固体撮像素子Ｃの概略説明図である。
【図３】基準面と傾斜面の角度θとＣＣＤの検出感度との関係を示した図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、放出面ＥＳの他の例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の固体撮像素子の位置決め構造は、装置に入射した光（入射光）を固体撮像素子によって検出する、カメラや光を用いた検査装置等の撮影装置において、入射光を固体撮像素子に導く手段と固体撮像素子との相対的な位置を位置決めする構造であって、この位置決めを容易にすることができるようにした点に特徴を有するものである。
【００１５】
本発明の固体撮像素子の位置決め構造によって位置決めされる固体撮像素子Ｃは、ラインＣＣＤセンサやラインＣＭＯＳセンサなどのように、複数の受光部Ｃａが一方向に並んで配設された素子である（図２（Ｂ）参照）。
【００１６】
また、本発明の固体撮像素子の位置決め構造を採用する撮影装置としては、外部から入射された光をプリズムやレンズ等の光透過性部材を通して固体撮像素子に供給する装置(例えば、３ＣＣＤカメラや２ＣＣＤカメラ、４ＣＣＤカメラなど)を挙げることができる。
上述した前者の装置（３ＣＣＤカメラなど）では、プリズムやレンズ等の光透過性部材が特許請求の範囲にいう光放出手段に相当する。
【００１７】
以下では、代表として、本発明の固体撮像素子の位置決め構造を３ＣＣＤカメラに適用した場合を説明する。
【００１８】
（３ＣＣＤカメラの概略構造を説明）
まず、本発明の固体撮像素子の位置決め構造（以下、単に本発明の位置決め構造という）を説明する前に、本発明の位置決め構造を採用した３ＣＣＤカメラの概略構造を説明する。
【００１９】
図２（Ａ）において、符号Ｆは３ＣＣＤカメラのフレームを示している。このフレームＦには、光をその内部(図２ではフレームＦの上方)に入射するための入光窓ＦＷが形成されている。このフレームＦの外面には、図示しないレンズが設けられており、フレームＦの内面には、レンズとの間に入光窓ＦＷを挟むように、プリズムＰが配設されている。
このプリズムＰは、レンズおよび入光窓ＦＷを透過した光が入射される入射面ＩＳと、入射された光を外部に放出する３つの放出面ＥＳを備えている。この３つの放出面ＥＳは、いずれも平坦面に形成されている。なお、各放出面ＥＳから放出される光は、その光軸ＬＡが、通常、各放出面ＥＳと直交するように調整される。
そして、この３つの放出面ＥＳと相対する位置には、ラインセンサ等の固体撮像素子Ｃが、その受光部Ｃａを放出面ＥＳに対向させた状態となるように配置されている。そして、固体撮像素子Ｃは、その受光部Ｃａを挟む位置に配設された一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧを介してプリズムＰの放出面ＥＳに固定されるとともに（図２（Ｂ）参照）、フレームＦに連結された保持部材Ｂによって保持されている。
【００２０】
以上のごとき構成であるので、レンズを通して光がプリズムＰに入射されると、入射された光はプリズムＰによって３つの波長の光に分光され、分光された３つの波長の光が３つの放出面ＥＳからそれぞれ放出される。放出面ＥＳから放出された光は固体撮像素子Ｃの受光部Ｃａに結像されるので、各波長の光をそれぞれ固体撮像素子Ｃによって検出し、撮影することができるのである。
【００２１】
上述したプリズムＰが特許請求の範囲にいう光放出手段に相当し、プリズムＰにおいて、プリズムＰから外部に光が放出される表面が特許請求の範囲にいう放出面に相当する。例えば、図４（Ａ）の場合には、フィルタＦ等が設けられておらず、後述する位置決め部材ＷＧ，ＷＧが、その基準面WGbとプリズムＰから外部に光が放出される表面とが面接触するように配設されているので、プリズムＰの表面が特許請求の範囲にいう放出面となる。
【００２２】
また、図１のように、プリズムＰにおいて、プリズムＰから外部に光が放出される表面にフィルタＦ等が設けられている場合には、プリズムＰにおいてフィルタＦ等が設けられている表面、または、このフィルタＦ等の表面のいずれかが、特許請求の範囲にいう放出面となる。
例えば、図１（Ａ）の場合には、後述する位置決め部材ＷＧ，ＷＧが、その基準面WGbとフィルタＦ等の表面とが面接触するように配設されているので、フィルタＦ等の表面が特許請求の範囲にいう放出面となる。
一方、図４（Ｂ）のように、プリズムＰの表面にフィルタＦ等が設けられている場合であって、後述する位置決め部材ＷＧ，ＷＧが、その基準面WGbがプリズムＰの表面と面接触するように配設される場合には、プリズムＰの表面が、特許請求の範囲にいう放出面に相当することになる。つまり、プリズムＰの表面から放出された光が、プリズムＰの表面と固体撮像素子Ｃと間に存在するフィルムＦを透過して、固体撮像素子Ｃに入射するのである。かかる構成（つまり、放出面と固体撮像素子Ｃとの間に介在物が存在する場合）も、本発明の位置決め構造に含まれるのである。
【００２３】
（本発明の固体撮像素子の位置決め構造の説明）
つぎに、本発明の一実施形態に係わる固体撮像素子Ｃの位置決め構造を説明する。
【００２４】
まず、図１のごとき３ＣＣＤカメラでは、各固体撮像素子Ｃは、固体撮像素子Ｃの受光部Ｃａ上における結像状態が所定の状態となるように、放出面ＥＳに対する相対的な位置が所定の状態に調整される。
所定の状態とは、レンズを通したチャート画像が、３つのＣＣＤの出力信号全てにおいて相対的に同一レベルにて出力されている状態を意味している。
【００２５】
かかる固体撮像素子Ｃの位置は、放出面ＥＳを基準とする座標軸に基づいて設定される、６つのパラメータによって規定される。
具体的には、図１に示すように、放出面ＥＳから放出される光の光軸ＬＡと放出面ＥＳの交点を原点Ｏとし、放出面ＥＳの法線方向をＺ軸、固体撮像素子Ｃを放出面ＥＳに取り付けたときにその受光部Ｃａが並ぶべき方向をＸ軸、両軸に直交し放出面ＥＳと平行な方向をＹ軸、とした座標軸を設定する。すると、各軸方向における位置および各軸周りの回転という６つのパラメータによって、固体撮像素子Ｃの位置が規定される。
【００２６】
（位置決め部材ＷＧの説明）
本発明の固体撮像素子Ｃの位置決め構造では、上記６つのパラメータのうち、１つのパラメータを、固体撮像素子ＣとプリズムＰの放出面ＥＳとの間に配置した一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧによって調整している。
【００２７】
図１に示すように、位置決め部材ＷＧは、基準面WGbと傾斜面WGaとを備えた部材である。この位置決め部材ＷＧにおける基準面WGbと傾斜面WGaは、いずれも平坦面であって、互いに傾斜した状態となるように形成されている。つまり、位置決め部材ＷＧは、基準面WGbと傾斜面WGaとを有するくさび形に形成されているのである。
【００２８】
位置決め部材ＷＧが以上のごとき構成であるから、まず、一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧを、その基準面WGbが放出面ＥＳと面接触した状態となるように配置する。このとき、一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧは、固体撮像素子Ｃが配置されたときに、両者によって固体撮像素子Ｃにおける複数の受光部Ｃａをその並ぶ方向から挟む位置に位置するように配置する（図２（Ｂ）参照）。また、基準面WGbと平行である仮想的な平面Ｐｂ（図１（Ｂ）参照）と傾斜面WGaと平行である仮想的な平面Ｐａ（図１（Ｂ）参照）との交線ＣＬが、Ｘ軸と平行となるように配置する。
そして、固体撮像素子Ｃを、その複数の受光部Ｃａが設けられている面Ｃｓが放出面ＥＳと対向するように配置し、その複数の受光部Ｃａの並んでいる軸（図１ではＸ軸と平行な軸、以下、単に配列軸という）が、交線ＣＬと略平行となるように配設する。すると、固体撮像素子Ｃは配列軸周りの回転が固定される。つまり、固体撮像素子Ｃは、配列軸周りの回転角度が、基準面WGbと傾斜面WGaとのなす角θ（両者の挟む角θ）に固定されるのである。
【００２９】
すると、固体撮像素子Ｃの位置を規定する６つのパラメータのうち、実質的に１つのパラメータ（Ｘ軸周りの回転）を上記角θに固定でき、位置決めの際に調整するパラメータを、一つ減らして、５つのパラメータにすることができる。
【００３０】
よって、本発明の固体撮像素子Ｃの位置決め構造を採用すれば、位置決めするパラメータが減ることによって、位置決め作業の工数を少なくすることができる。すると、位置決め作業を容易にすることができるし、その作業時間を短縮することができる。
【００３１】
しかも、配列軸周りの回転は、受光部Ｃａが光を検出する感度に与える影響が小さいので、配列軸周りの回転が固定されてその回転角度を調整できない状態となっていても、受光部Ｃａが光を検出する検出精度が低下することを抑えることができる。
【００３２】
そして、位置決め部材ＷＧにおける基準面WGbと傾斜面WGaとのなす角θが１０度以下、好ましくは、１°以上６°以下、さらに好ましくは、１°以上５°以下、より好ましくは、１°以上３°以下に維持できていれば、配列軸周りの回転角度が変化しても、受光部Ｃａの感度の変化を小さくすることができる。つまり、固体撮像素子Ｃによる光の検出精度を高く維持する上で、位置決め部材ＷＧの加工精度（つまり、基準面WGbと傾斜面WGaとのなす角の加工精度）をそれ程高くする必要がないから、位置決め部材ＷＧの製造が容易になるし、その製造コストも抑えることができるという利点が得られる。
【００３３】
なお、「固体撮像素子Ｃの配列軸と交線ＣＬとが略平行である」とは、両者が完全に平行である場合と、若干角度を有する場合の両方を含む概念である。
【００３４】
また、本発明の固体撮像素子Ｃの位置決め構造を採用しても、Ｘ軸周りの回転角度以外のパラメータは他の方法で位置決めしなければならない。他のパラメータの調整を行う方法はとくに限定されないが、例えば、６軸ステージ等によって行うことができる。
【００３５】
（本発明の固体撮像素子の位置決め作業の説明）
つぎに、本発明の固体撮像素子の位置決め構造によって、位置決めを行う作業を説明する。
【００３６】
まず、Ｘ軸周りの回転角度以外のパラメータを調整する６軸ステージによって、固体撮像素子Ｃを保持する。
そして、６軸ステージによって、Ｚ軸方向の距離（固体撮像素子Ｃとプリズムの放出面ＥＳまでの距離）とＹ軸周りの回転を調整する。
【００３７】
Ｚ軸方向の距離とＹ軸周りの回転が調整されると、固体撮像素子Ｃとプリズムの放出面ＥＳとの間に、交線ＣＬがＸ軸と略平行となるように、基準面WGbと傾斜面WGaに接着剤が塗布された一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧを配置する。このとき、一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧにおける基準面ＷＧbが放出面ＥＳと面接触し、かつ、傾斜面ＷＧaが固体撮像素子Ｃにおける受光部Ｃａを有する面Ｃｓと面接触するように配置すると、固体撮像素子ＣのＸ軸周り（つまり、配列軸周り）の回転が固定される。
つまり、一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧを配置すると、Ｚ軸方向の距離、Ｙ軸周りの回転、およびＸ軸周りの回転角度が調整されるのである。
【００３８】
そして、一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧにおける傾斜面WGaを固体撮像素子Ｃにおける受光部Ｃａを有する面Ｃｓに面接触させたまま、他のパラメータの調整を行う。
【００３９】
全てのパラメータの調整が終了すると、最後に、接着剤を硬化させる。すると、一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧと固体撮像素子Ｃ、および、一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧとプリズムの放出面ＥＳとが固定されるので、固体撮像素子Ｃは、プリズムの放出面ＥＳに対して正確に位置決めされた状態で固定されるのである。
【００４０】
しかも、上記方法では、くさび状の位置決め部材ＷＧを、放出面ＥＳと固体撮像素子Ｃにおける受光部Ｃａを有する面Ｃｓとの間に挿入して位置決めしている。このため、一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧの基準面WGbと傾斜面WGaに塗布された接着剤の厚さが均一でなかったとしても、基準面WGb放出面ＥＳとの間の接着剤層や、固体撮像素子Ｃにおける受光部Ｃａを有する面Ｃｓと傾斜面WGaとの間の接着剤層をほぼ均一な厚さとすることができる。なぜなら、位置決め部材ＷＧを両者間（例えば、基準面WGb放出面ＥＳとの間）に挿入するときに、余分な接着剤は両者間から排出されるからである。
よって、接着剤が硬化する際に収縮があっても、上記方法で位置決めすれば、不測の位置ずれが発生することを防ぐことができる。
【００４１】
なお、上記実施形態では、放出面ＥＳが光軸ＬＡと直交する場合、言い換えれば、放出面ＥＳの法線方向が光軸ＬＡと平行となる場合を説明したが、放出面ＥＳと固体撮像素子Ｃにおける複数の受光部Ｃａの受光面とが相対的に傾いていれば(言い換えれば、両者が非平行であれば)、上述したような効果を得ることができる。つまり、上述したような効果を得る上では、必ずしも放出面ＥＳが光軸ＬＡと直交している必要はない。
例えば、図４（Ｃ）に示すように、固体撮像素子Ｃにおける複数の受光部Ｃａの受光面が光軸ＬＡと直交する一方、放出面ＥＳが光軸ＬＡに対して非直交となるように配設してもよい。そして、かかる構成とした場合には、放出面ＥＳから放出された光を固体撮像素子Ｃにおける複数の受光部Ｃａに入射する調整が行いやすくなるという利点が得られる。
【００４２】
（接着剤）
また、位置決め部材ＷＧ，ＷＧと固体撮像素子Ｃ、および、一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧとプリズムの放出面ＥＳとを固定する接着剤はとくに限定されないが、位置決めしている間は硬化せず、位置決め終了後、外部からの刺激などによって硬化するものが好ましい。例えば、紫外線を照射することによって硬化する接着剤等を使用すれば、位置決め部材ＷＧ，ＷＧ等に影響を与えることなく硬化させることができるので、好ましい。
【実施例】
【００４３】
本発明の固体撮像素子の位置決め構造によってラインセンサを位置決めした場合において、ラインセンサの配列軸周りの回転が、検出精度に与える影響を確認した。
検出精度に与える影響は、ラインセンサに対して垂直に光を入射したときにおける感度に対する、ラインセンサに対して角度をつけた状態で光を照射した場合における感度の割合で評価した。
【００４４】
実験では、ラインセンサとして（Perkin Elmer製、品番：RL1024P）を使用し、ラインセンサの感度は、出願人が独自に開発したキャプチャアプリによって評価した。
また、ラインセンサに対する光の照射は、（CCS製、品番：LFX-100SW）を使用して行った。
ラインセンサに対する光の照射角度は、ラインセンサに対して光が垂直に入射される状態から、ラインセンサを配列軸周りに回転させて調整した。
【００４５】
なお、実験は、レンズ絞りＦ４の場合（図３のＦ４）とＦ２．８の場合（図３のＦ２．８）について行い、ＬＥＤ光源からラインセンサに対してNikon製 f50 mmレンズを介して光を照射した。
【００４６】
また、図３には、比較のため、単純理論値も示している。
単純理論値Ｉは、垂直入射時の照度をＩ0とし、以下の式から求めた。
【数１】
【００４７】
図３に示すように、配列軸周りの回転角度が大きくなるほど、垂直入射に比べて感度が低下していることが確認できる。しかし、感度の低下は、回転角度が５度までであればせいぜい１％前後であり、角度が１０度でも数％である。
数％程度の誤差は、ＣＣＤ素子が有する誤差（つまり、個体差）と同程度であるため、１０度以下の角度であれば、配列軸周りの回転角度が検出感度に与える影響はほとんど考慮しなくてもよいことが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の固体撮像素子の位置決め構造および位置決め方法は、カメラや光を用いた検査装置等の撮影装置における固体撮像素子の位置決め構造として適している。
【符号の説明】
【００４９】
Ｃ 固体撮像素子
Ｃａ 受光部
ＷＧ 位置決め部材
ＷＧａ 傾斜面
ＷＧｂ 基準面
Ｐ プリズム
ＥＳ 放出面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子の位置決め構造および位置決め方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラや光を用いた検査装置等の撮影装置では、撮影する対象を、レンズやプリズム等を通してＣＣＤやフィルム等の撮像素子の上に結像させることによって、その画像を撮影している。
例えば、３ＣＣＤカメラでは、撮影装置に入光した光をプリズムによって３つの波長に分光し、プリズムにおける分光された各波長の光の放出面に、ラインセンサ等の固体撮像素子が固定されている。このため、放出面に対する固体撮像素子の相対的な位置を調整して、固体撮像素子上に各波長の光が結像するように、固体撮像素子はプリズムに固定される。
【０００３】
上記のごとき撮影装置において撮影される画像の質は、プリズムの放出面に対する固体撮像素子の相対的な位置の影響を大きく受けるため、正確に固体撮像素子を位置決めして固定する必要がある。
具体的には、プリズムに固体撮像素子を固定する場合、放出面の法線方向をＺ軸とすると、このＺ軸と直交する２軸（放出面と平行な軸、Ｘ軸、Ｙ軸）方向の位置や、各軸周りの回転、プリズムと固体撮像素子の距離（つまり、Ｚ軸方向の位置）をそれぞれ正確に位置決めする必要がある。
【０００４】
かかる位置決めを行う方法として、多数の技術が開発されている（特許文献１〜３）。
特許文献１には、プリズムが取り付けられる取付板とＣＣＤを保持する保持具とを、ベース板上に別々に設ける構成が開示されている。この特許文献１の技術では、保持具によってプリズムに対するＣＣＤの相対的な位置を調整し、位置調整が終了すると、取付板とＣＣＤとの間にスペーサを配置して、両者の相対的な位置が移動しないように固定するように構成されている。
【０００５】
また、特許文献２、３には、プリズムの側面に固体撮像素子を固定する固定部材を設けて、この固定部材にＣＣＤを取り付ける技術が開示されている。そして、特許文献２、３には、ＣＣＤとプリズムとの間の介在物を少なくできるので、取付位置の精度等が低下することを防ぐことができる旨の記載がある。
【０００６】
しかるに、特許文献１の技術では、プリズムおよびＣＣＤの位置を独立して調整できるので、位置決めの自由度は高くなるものの、ＣＣＤとプリズムとの位置を合わせる部材の部品点数が非常に多くなる。すると、各部材の製造精度に起因する位置合わせ精度の低下が生じる可能性があるし、位置合わせに手間が掛かるという問題がある。
【０００７】
一方、特許文献２、３の技術では、ＣＣＤとプリズムとの間には固定部材しか介在せず、この固定部材とＣＣＤとが面接触するように取り付けるだけであるので、固定部材が正確に位置決めされていれば、ＣＣＤとプリズムの位置合わせ、および両者の固定は比較的簡単に行うことができると考えられる。
しかし、特許文献２、３では、固定部材をプリズムに取り付ける際の位置合わせが非常に難しい。具体的には、固定部材においてＣＣＤを取り付ける取付面とプリズムから光が出射される放出面とを正確に平行にしなければならない。しかも、固定部材は少なくとも一対必要であるから、この一対の固定部材の２つの取付面とプリズムの放出面を全て平行に保たねばならず、固定部材の取り付けが非常に困難である。
したがって、特許文献２、３の技術では、ＣＣＤとプリズムの位置合わせおよび両者の固定を行う部品点数を少なくできるものの、その位置合わせおよび両者の固定作業には非常に手間が掛かるし、その両者の相対的な位置決め精度は低くなると考えられる。
【０００８】
また、特許文献２、３の技術では、ＣＣＤと固定部材、および、プリズムと固定部材はいずれも接着剤によって固定されているが、接着剤は硬化時にかなり収縮する性質がある。このため、ＣＣＤと固定部材との間の接着剤の層厚さや、プリズムと固定部材との間の接着剤の層厚さがいずれも均一となっていなければ、接着剤の硬化時の収縮時に位置ズレが生じる。
しかし、特許文献２、３の技術では、ＣＣＤと固定部材との間の接着剤の層厚さや、プリズムと固定部材との間の接着剤の層厚さをいずれも均一な層とすることは、事実上不可能であるから、ＣＣＤとプリズムとを正確に位置決めして固定することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】実公平０３−１４８７２号
【特許文献２】特開平０９−１６３３８９号
【特許文献３】特開２００５−１８４２４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記事情に鑑み、固体撮像素子の位置決めを容易にすることができる固体撮像素子の位置決め構造および位置決め方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（固体撮像素子の位置決め構造）
第１発明の固体撮像素子の位置決め構造は、固体撮像素子と該固体撮像素子に光を入光する光放出手段とを備えた撮影装置において、前記固体撮像素子を前記光放出手段に対して相対的に位置決めする構造であって、前記固体撮像素子は、一方向に並んで配設された複数の受光部を備えており、該複数の受光部が、前記光放出手段において、該光放出手段から外部に光を放出する放出面と対向するように配設されており、前記光放出手段における放出面と前記固体撮像素子との間に、前記光放出手段における放出面に対する前記固体撮像素子の位置を位置決めする位置決め部材が設けられており、該位置決め部材には、基準面と、該基準面に対して傾斜した傾斜面とが形成されており、該位置決め部材は、前記基準面および前記傾斜面が、前記光放出手段における放出面および前記固体撮像素子とそれぞれ面接触し、かつ、前記固体撮像素子における複数の受光部の並ぶ方向が、前記基準面に対して平行な面と前記傾斜面に対して平行な面との交線に対して略平行となるように配設されていることを特徴とする。
第２発明の固体撮像素子の位置決め構造は、第１発明において、前記位置決め部材は、前記基準面と前記傾斜面とのなす角度が、１０度以下であることを特徴とする。
第３発明の固体撮像素子の位置決め構造は、第１または第２発明において、前前記位置決め部材を一対備えており、該一対の位置決め部材は、前記固体撮像素子における複数の受光部を、その並ぶ方向から挟む位置に配設されていることを特徴とする。
（固体撮像素子の位置決め方法）
第４発明の固体撮像素子の位置決め方法は、固体撮像素子と該固体撮像素子に光を入光する光放出手段とを備えた撮影装置において、前記固体撮像素子を前記光放出手段に対して相対的に位置決めする位置決め方法であって、前記固体撮像素子が、一方向に並んで配設された複数の受光部を備えており、前記撮影装置が、基準面と、該基準面に対して傾斜した傾斜面と、を有する位置決め部材を備えており、前記位置決め部材を、前記光放出手段における放出面と前記固体撮像素子の複数の受光部とを対向させた状態で、前記基準面および前記傾斜面が、前記光放出手段における放出面および前記固体撮像素子とそれぞれ面接触し、かつ、前記固体撮像素子における複数の受光部の並ぶ方向が、前記基準面に対して平行な面と前記傾斜面に対して平行な面との交線に対して略平行となるように、前記光放出手段と前記固体撮像素子との間に配置することを特徴とする。
第５発明の固体撮像素子の位置決め方法は、第４発明において、前記位置決め部材は、前記基準面と前記傾斜面のなす角度が、１０度以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
（固体撮像素子の位置決め構造）
第１発明によれば、固体撮像素子の位置決めするパラメータのうち、複数の受光部の並んでいる軸周りの回転を位置決め部材によって位置決めすることができる。つまり、固体撮像素子における位置決めのためのパラメータを減らすことができるので、光放出手段における放出面に対する固体撮像素子を相対的に位置決めする作業の工数を少なくすることができる。しかも、複数の受光部の並んでいる軸周りの回転は、受光部の感度に与える影響が小さいので、受光部が光を検出する検出精度の低下も抑えることができる。
第２発明によれば、基準面と傾斜面とのなす角が１０度以下の場合、角度による受光部の感度の変化が小さいので、位置決め部材において、基準面と傾斜面とのなす角の加工精度がそれ程高くなくても、固体撮像素子による光の検出精度を高く維持することができる。すると、位置決め部材の加工が容易になるので、装置の製造コストを抑えることができる。
第３発明によれば、光放出手段の放出面から放出された光が、位置決め部材などを透過せずに、直接、固体撮像素子の受光部に照射されるので、光の減衰を防ぐことができる。
（固体撮像素子の位置決め方法）
第４発明によれば、固体撮像素子の位置決めするパラメータのうち、複数の受光部の並んでいる軸周りの回転を位置決め部材によって位置決めすることができる。つまり、固体撮像素子における位置決めのためのパラメータを減らすことができるので、光放出手段における放出面に対する固体撮像素子を相対的に位置決めする作業の工数を少なくすることができる。しかも、複数の受光部の並んでいる軸周りの回転は、受光部の感度に与える影響が小さいので、検出精度の低下も抑えることができる。
第５発明によれば、基準面と傾斜面とのなす角が１０度以下の場合、角度による受光部の感度の変化が小さいので、位置決め部材において、基準面と傾斜面とのなす角の加工精度がそれ程高くなくても、固体撮像素子による光の検出精度を高く維持することができる。すると、位置決め部材の加工が容易になるので、装置の製造コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の固体撮像素子Ｃの位置決め構造の概略説明図である。
【図２】（Ａ）は本実施形態の固体撮像素子Ｃの位置決め構造を採用した３ＣＣＤカメラの概略説明図であり、（Ｂ）は固体撮像素子Ｃの概略説明図である。
【図３】基準面と傾斜面の角度θとＣＣＤの検出感度との関係を示した図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、放出面ＥＳの他の例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の固体撮像素子の位置決め構造は、装置に入射した光（入射光）を固体撮像素子によって検出する、カメラや光を用いた検査装置等の撮影装置において、入射光を固体撮像素子に導く手段と固体撮像素子との相対的な位置を位置決めする構造であって、この位置決めを容易にすることができるようにした点に特徴を有するものである。
【００１５】
本発明の固体撮像素子の位置決め構造によって位置決めされる固体撮像素子Ｃは、ラインＣＣＤセンサやラインＣＭＯＳセンサなどのように、複数の受光部Ｃａが一方向に並んで配設された素子である（図２（Ｂ）参照）。
【００１６】
また、本発明の固体撮像素子の位置決め構造を採用する撮影装置としては、外部から入射された光をプリズムやレンズ等の光透過性部材を通して固体撮像素子に供給する装置(例えば、３ＣＣＤカメラや２ＣＣＤカメラ、４ＣＣＤカメラなど)を挙げることができる。
上述した前者の装置（３ＣＣＤカメラなど）では、プリズムやレンズ等の光透過性部材が特許請求の範囲にいう光放出手段に相当する。
【００１７】
以下では、代表として、本発明の固体撮像素子の位置決め構造を３ＣＣＤカメラに適用した場合を説明する。
【００１８】
（３ＣＣＤカメラの概略構造を説明）
まず、本発明の固体撮像素子の位置決め構造（以下、単に本発明の位置決め構造という）を説明する前に、本発明の位置決め構造を採用した３ＣＣＤカメラの概略構造を説明する。
【００１９】
図２（Ａ）において、符号Ｆは３ＣＣＤカメラのフレームを示している。このフレームＦには、光をその内部(図２ではフレームＦの上方)に入射するための入光窓ＦＷが形成されている。このフレームＦの外面には、図示しないレンズが設けられており、フレームＦの内面には、レンズとの間に入光窓ＦＷを挟むように、プリズムＰが配設されている。
このプリズムＰは、レンズおよび入光窓ＦＷを透過した光が入射される入射面ＩＳと、入射された光を外部に放出する３つの放出面ＥＳを備えている。この３つの放出面ＥＳは、いずれも平坦面に形成されている。なお、各放出面ＥＳから放出される光は、その光軸ＬＡが、通常、各放出面ＥＳと直交するように調整される。
そして、この３つの放出面ＥＳと相対する位置には、ラインセンサ等の固体撮像素子Ｃが、その受光部Ｃａを放出面ＥＳに対向させた状態となるように配置されている。そして、固体撮像素子Ｃは、その受光部Ｃａを挟む位置に配設された一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧを介してプリズムＰの放出面ＥＳに固定されるとともに（図２（Ｂ）参照）、フレームＦに連結された保持部材Ｂによって保持されている。
【００２０】
以上のごとき構成であるので、レンズを通して光がプリズムＰに入射されると、入射された光はプリズムＰによって３つの波長の光に分光され、分光された３つの波長の光が３つの放出面ＥＳからそれぞれ放出される。放出面ＥＳから放出された光は固体撮像素子Ｃの受光部Ｃａに結像されるので、各波長の光をそれぞれ固体撮像素子Ｃによって検出し、撮影することができるのである。
【００２１】
上述したプリズムＰが特許請求の範囲にいう光放出手段に相当し、プリズムＰにおいて、プリズムＰから外部に光が放出される表面が特許請求の範囲にいう放出面に相当する。例えば、図４（Ａ）の場合には、フィルタＦ等が設けられておらず、後述する位置決め部材ＷＧ，ＷＧが、その基準面WGbとプリズムＰから外部に光が放出される表面とが面接触するように配設されているので、プリズムＰの表面が特許請求の範囲にいう放出面となる。
【００２２】
また、図１のように、プリズムＰにおいて、プリズムＰから外部に光が放出される表面にフィルタＦ等が設けられている場合には、プリズムＰにおいてフィルタＦ等が設けられている表面、または、このフィルタＦ等の表面のいずれかが、特許請求の範囲にいう放出面となる。
例えば、図１（Ａ）の場合には、後述する位置決め部材ＷＧ，ＷＧが、その基準面WGbとフィルタＦ等の表面とが面接触するように配設されているので、フィルタＦ等の表面が特許請求の範囲にいう放出面となる。
一方、図４（Ｂ）のように、プリズムＰの表面にフィルタＦ等が設けられている場合であって、後述する位置決め部材ＷＧ，ＷＧが、その基準面WGbがプリズムＰの表面と面接触するように配設される場合には、プリズムＰの表面が、特許請求の範囲にいう放出面に相当することになる。つまり、プリズムＰの表面から放出された光が、プリズムＰの表面と固体撮像素子Ｃと間に存在するフィルムＦを透過して、固体撮像素子Ｃに入射するのである。かかる構成（つまり、放出面と固体撮像素子Ｃとの間に介在物が存在する場合）も、本発明の位置決め構造に含まれるのである。
【００２３】
（本発明の固体撮像素子の位置決め構造の説明）
つぎに、本発明の一実施形態に係わる固体撮像素子Ｃの位置決め構造を説明する。
【００２４】
まず、図１のごとき３ＣＣＤカメラでは、各固体撮像素子Ｃは、固体撮像素子Ｃの受光部Ｃａ上における結像状態が所定の状態となるように、放出面ＥＳに対する相対的な位置が所定の状態に調整される。
所定の状態とは、レンズを通したチャート画像が、３つのＣＣＤの出力信号全てにおいて相対的に同一レベルにて出力されている状態を意味している。
【００２５】
かかる固体撮像素子Ｃの位置は、放出面ＥＳを基準とする座標軸に基づいて設定される、６つのパラメータによって規定される。
具体的には、図１に示すように、放出面ＥＳから放出される光の光軸ＬＡと放出面ＥＳの交点を原点Ｏとし、放出面ＥＳの法線方向をＺ軸、固体撮像素子Ｃを放出面ＥＳに取り付けたときにその受光部Ｃａが並ぶべき方向をＸ軸、両軸に直交し放出面ＥＳと平行な方向をＹ軸、とした座標軸を設定する。すると、各軸方向における位置および各軸周りの回転という６つのパラメータによって、固体撮像素子Ｃの位置が規定される。
【００２６】
（位置決め部材ＷＧの説明）
本発明の固体撮像素子Ｃの位置決め構造では、上記６つのパラメータのうち、１つのパラメータを、固体撮像素子ＣとプリズムＰの放出面ＥＳとの間に配置した一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧによって調整している。
【００２７】
図１に示すように、位置決め部材ＷＧは、基準面WGbと傾斜面WGaとを備えた部材である。この位置決め部材ＷＧにおける基準面WGbと傾斜面WGaは、いずれも平坦面であって、互いに傾斜した状態となるように形成されている。つまり、位置決め部材ＷＧは、基準面WGbと傾斜面WGaとを有するくさび形に形成されているのである。
【００２８】
位置決め部材ＷＧが以上のごとき構成であるから、まず、一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧを、その基準面WGbが放出面ＥＳと面接触した状態となるように配置する。このとき、一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧは、固体撮像素子Ｃが配置されたときに、両者によって固体撮像素子Ｃにおける複数の受光部Ｃａをその並ぶ方向から挟む位置に位置するように配置する（図２（Ｂ）参照）。また、基準面WGbと平行である仮想的な平面Ｐｂ（図１（Ｂ）参照）と傾斜面WGaと平行である仮想的な平面Ｐａ（図１（Ｂ）参照）との交線ＣＬが、Ｘ軸と平行となるように配置する。
そして、固体撮像素子Ｃを、その複数の受光部Ｃａが設けられている面Ｃｓが放出面ＥＳと対向するように配置し、その複数の受光部Ｃａの並んでいる軸（図１ではＸ軸と平行な軸、以下、単に配列軸という）が、交線ＣＬと略平行となるように配設する。すると、固体撮像素子Ｃは配列軸周りの回転が固定される。つまり、固体撮像素子Ｃは、配列軸周りの回転角度が、基準面WGbと傾斜面WGaとのなす角θ（両者の挟む角θ）に固定されるのである。
【００２９】
すると、固体撮像素子Ｃの位置を規定する６つのパラメータのうち、実質的に１つのパラメータ（Ｘ軸周りの回転）を上記角θに固定でき、位置決めの際に調整するパラメータを、一つ減らして、５つのパラメータにすることができる。
【００３０】
よって、本発明の固体撮像素子Ｃの位置決め構造を採用すれば、位置決めするパラメータが減ることによって、位置決め作業の工数を少なくすることができる。すると、位置決め作業を容易にすることができるし、その作業時間を短縮することができる。
【００３１】
しかも、配列軸周りの回転は、受光部Ｃａが光を検出する感度に与える影響が小さいので、配列軸周りの回転が固定されてその回転角度を調整できない状態となっていても、受光部Ｃａが光を検出する検出精度が低下することを抑えることができる。
【００３２】
そして、位置決め部材ＷＧにおける基準面WGbと傾斜面WGaとのなす角θが１０度以下、好ましくは、１°以上６°以下、さらに好ましくは、１°以上５°以下、より好ましくは、１°以上３°以下に維持できていれば、配列軸周りの回転角度が変化しても、受光部Ｃａの感度の変化を小さくすることができる。つまり、固体撮像素子Ｃによる光の検出精度を高く維持する上で、位置決め部材ＷＧの加工精度（つまり、基準面WGbと傾斜面WGaとのなす角の加工精度）をそれ程高くする必要がないから、位置決め部材ＷＧの製造が容易になるし、その製造コストも抑えることができるという利点が得られる。
【００３３】
なお、「固体撮像素子Ｃの配列軸と交線ＣＬとが略平行である」とは、両者が完全に平行である場合と、若干角度を有する場合の両方を含む概念である。
【００３４】
また、本発明の固体撮像素子Ｃの位置決め構造を採用しても、Ｘ軸周りの回転角度以外のパラメータは他の方法で位置決めしなければならない。他のパラメータの調整を行う方法はとくに限定されないが、例えば、６軸ステージ等によって行うことができる。
【００３５】
（本発明の固体撮像素子の位置決め作業の説明）
つぎに、本発明の固体撮像素子の位置決め構造によって、位置決めを行う作業を説明する。
【００３６】
まず、Ｘ軸周りの回転角度以外のパラメータを調整する６軸ステージによって、固体撮像素子Ｃを保持する。
そして、６軸ステージによって、Ｚ軸方向の距離（固体撮像素子Ｃとプリズムの放出面ＥＳまでの距離）とＹ軸周りの回転を調整する。
【００３７】
Ｚ軸方向の距離とＹ軸周りの回転が調整されると、固体撮像素子Ｃとプリズムの放出面ＥＳとの間に、交線ＣＬがＸ軸と略平行となるように、基準面WGbと傾斜面WGaに接着剤が塗布された一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧを配置する。このとき、一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧにおける基準面ＷＧbが放出面ＥＳと面接触し、かつ、傾斜面ＷＧaが固体撮像素子Ｃにおける受光部Ｃａを有する面Ｃｓと面接触するように配置すると、固体撮像素子ＣのＸ軸周り（つまり、配列軸周り）の回転が固定される。
つまり、一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧを配置すると、Ｚ軸方向の距離、Ｙ軸周りの回転、およびＸ軸周りの回転角度が調整されるのである。
【００３８】
そして、一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧにおける傾斜面WGaを固体撮像素子Ｃにおける受光部Ｃａを有する面Ｃｓに面接触させたまま、他のパラメータの調整を行う。
【００３９】
全てのパラメータの調整が終了すると、最後に、接着剤を硬化させる。すると、一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧと固体撮像素子Ｃ、および、一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧとプリズムの放出面ＥＳとが固定されるので、固体撮像素子Ｃは、プリズムの放出面ＥＳに対して正確に位置決めされた状態で固定されるのである。
【００４０】
しかも、上記方法では、くさび状の位置決め部材ＷＧを、放出面ＥＳと固体撮像素子Ｃにおける受光部Ｃａを有する面Ｃｓとの間に挿入して位置決めしている。このため、一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧの基準面WGbと傾斜面WGaに塗布された接着剤の厚さが均一でなかったとしても、基準面WGb放出面ＥＳとの間の接着剤層や、固体撮像素子Ｃにおける受光部Ｃａを有する面Ｃｓと傾斜面WGaとの間の接着剤層をほぼ均一な厚さとすることができる。なぜなら、位置決め部材ＷＧを両者間（例えば、基準面WGb放出面ＥＳとの間）に挿入するときに、余分な接着剤は両者間から排出されるからである。
よって、接着剤が硬化する際に収縮があっても、上記方法で位置決めすれば、不測の位置ずれが発生することを防ぐことができる。
【００４１】
なお、上記実施形態では、放出面ＥＳが光軸ＬＡと直交する場合、言い換えれば、放出面ＥＳの法線方向が光軸ＬＡと平行となる場合を説明したが、放出面ＥＳと固体撮像素子Ｃにおける複数の受光部Ｃａの受光面とが相対的に傾いていれば(言い換えれば、両者が非平行であれば)、上述したような効果を得ることができる。つまり、上述したような効果を得る上では、必ずしも放出面ＥＳが光軸ＬＡと直交している必要はない。
例えば、図４（Ｃ）に示すように、固体撮像素子Ｃにおける複数の受光部Ｃａの受光面が光軸ＬＡと直交する一方、放出面ＥＳが光軸ＬＡに対して非直交となるように配設してもよい。そして、かかる構成とした場合には、放出面ＥＳから放出された光を固体撮像素子Ｃにおける複数の受光部Ｃａに入射する調整が行いやすくなるという利点が得られる。
【００４２】
（接着剤）
また、位置決め部材ＷＧ，ＷＧと固体撮像素子Ｃ、および、一対の位置決め部材ＷＧ，ＷＧとプリズムの放出面ＥＳとを固定する接着剤はとくに限定されないが、位置決めしている間は硬化せず、位置決め終了後、外部からの刺激などによって硬化するものが好ましい。例えば、紫外線を照射することによって硬化する接着剤等を使用すれば、位置決め部材ＷＧ，ＷＧ等に影響を与えることなく硬化させることができるので、好ましい。
【実施例】
【００４３】
本発明の固体撮像素子の位置決め構造によってラインセンサを位置決めした場合において、ラインセンサの配列軸周りの回転が、検出精度に与える影響を確認した。
検出精度に与える影響は、ラインセンサに対して垂直に光を入射したときにおける感度に対する、ラインセンサに対して角度をつけた状態で光を照射した場合における感度の割合で評価した。
【００４４】
実験では、ラインセンサとして（Perkin Elmer製、品番：RL1024P）を使用し、ラインセンサの感度は、出願人が独自に開発したキャプチャアプリによって評価した。
また、ラインセンサに対する光の照射は、（CCS製、品番：LFX-100SW）を使用して行った。
ラインセンサに対する光の照射角度は、ラインセンサに対して光が垂直に入射される状態から、ラインセンサを配列軸周りに回転させて調整した。
【００４５】
なお、実験は、レンズ絞りＦ４の場合（図３のＦ４）とＦ２．８の場合（図３のＦ２．８）について行い、ＬＥＤ光源からラインセンサに対してNikon製 f50 mmレンズを介して光を照射した。
【００４６】
また、図３には、比較のため、単純理論値も示している。
単純理論値Ｉは、垂直入射時の照度をＩ0とし、以下の式から求めた。
【数１】
【００４７】
図３に示すように、配列軸周りの回転角度が大きくなるほど、垂直入射に比べて感度が低下していることが確認できる。しかし、感度の低下は、回転角度が５度までであればせいぜい１％前後であり、角度が１０度でも数％である。
数％程度の誤差は、ＣＣＤ素子が有する誤差（つまり、個体差）と同程度であるため、１０度以下の角度であれば、配列軸周りの回転角度が検出感度に与える影響はほとんど考慮しなくてもよいことが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の固体撮像素子の位置決め構造および位置決め方法は、カメラや光を用いた検査装置等の撮影装置における固体撮像素子の位置決め構造として適している。
【符号の説明】
【００４９】
Ｃ 固体撮像素子
Ｃａ 受光部
ＷＧ 位置決め部材
ＷＧａ 傾斜面
ＷＧｂ 基準面
Ｐ プリズム
ＥＳ 放出面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子と該固体撮像素子に光を入光する光放出手段とを備えた撮影装置において、前記固体撮像素子を前記光放出手段に対して相対的に位置決めする構造であって、
前記固体撮像素子は、
一方向に並んで配設された複数の受光部を備えており、
該複数の受光部が、
前記光放出手段において、該光放出手段から外部に光を放出する放出面と対向するように配設されており、
前記光放出手段における放出面と前記固体撮像素子との間に、前記光放出手段における放出面に対する前記固体撮像素子の位置を位置決めする位置決め部材が設けられており、
該位置決め部材には、
基準面と、該基準面に対して傾斜した傾斜面とが形成されており、
該位置決め部材は、
前記基準面および前記傾斜面が、前記光放出手段における放出面および前記固体撮像素子とそれぞれ面接触し、
かつ、前記固体撮像素子における複数の受光部の並ぶ方向が、前記基準面に対して平行な面と前記傾斜面に対して平行な面との交線に対して略平行となるように配設されている
ことを特徴とする固体撮像素子の位置決め構造。
【請求項２】
前記位置決め部材は、
前記基準面と前記傾斜面とのなす角度が、１０度以下である
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子の位置決め構造。
【請求項３】
前記位置決め部材を一対備えており、
該一対の位置決め部材は、
前記固体撮像素子における複数の受光部を、その並ぶ方向から挟む位置に配設されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の固体撮像素子の位置決め構造。
【請求項４】
固体撮像素子と該固体撮像素子に光を入光する光放出手段とを備えた撮影装置において、前記固体撮像素子を前記光放出手段に対して相対的に位置決めする位置決め方法であって、
前記固体撮像素子が、
一方向に並んで配設された複数の受光部を備えており、
前記撮影装置が、
基準面と、該基準面に対して傾斜した傾斜面と、を有する位置決め部材を備えており、
前記位置決め部材を、
前記光放出手段における放出面と前記固体撮像素子の複数の受光部とを対向させた状態で、
前記基準面および前記傾斜面が、前記光放出手段における放出面および前記固体撮像素子とそれぞれ面接触し、かつ、前記固体撮像素子における複数の受光部の並ぶ方向が、前記基準面に対して平行な面と前記傾斜面に対して平行な面との交線に対して略平行となるように、前記光放出手段と前記固体撮像素子との間に配置する
ことを特徴とする固体撮像素子の位置決め方法。
【請求項５】
前記位置決め部材は、
前記基準面と前記傾斜面のなす角度が、１０度以下である
ことを特徴とする請求項４記載の固体撮像素子の位置決め方法。
【請求項１】
固体撮像素子と該固体撮像素子に光を入光する光放出手段とを備えた撮影装置において、前記固体撮像素子を前記光放出手段に対して相対的に位置決めする構造であって、
前記固体撮像素子は、
一方向に並んで配設された複数の受光部を備えており、
該複数の受光部が、
前記光放出手段において、該光放出手段から外部に光を放出する放出面と対向するように配設されており、
前記光放出手段における放出面と前記固体撮像素子との間に、前記光放出手段における放出面に対する前記固体撮像素子の位置を位置決めする位置決め部材が設けられており、
該位置決め部材には、
基準面と、該基準面に対して傾斜した傾斜面とが形成されており、
該位置決め部材は、
前記基準面および前記傾斜面が、前記光放出手段における放出面および前記固体撮像素子とそれぞれ面接触し、
かつ、前記固体撮像素子における複数の受光部の並ぶ方向が、前記基準面に対して平行な面と前記傾斜面に対して平行な面との交線に対して略平行となるように配設されている
ことを特徴とする固体撮像素子の位置決め構造。
【請求項２】
前記位置決め部材は、
前記基準面と前記傾斜面とのなす角度が、１０度以下である
ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子の位置決め構造。
【請求項３】
前記位置決め部材を一対備えており、
該一対の位置決め部材は、
前記固体撮像素子における複数の受光部を、その並ぶ方向から挟む位置に配設されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の固体撮像素子の位置決め構造。
【請求項４】
固体撮像素子と該固体撮像素子に光を入光する光放出手段とを備えた撮影装置において、前記固体撮像素子を前記光放出手段に対して相対的に位置決めする位置決め方法であって、
前記固体撮像素子が、
一方向に並んで配設された複数の受光部を備えており、
前記撮影装置が、
基準面と、該基準面に対して傾斜した傾斜面と、を有する位置決め部材を備えており、
前記位置決め部材を、
前記光放出手段における放出面と前記固体撮像素子の複数の受光部とを対向させた状態で、
前記基準面および前記傾斜面が、前記光放出手段における放出面および前記固体撮像素子とそれぞれ面接触し、かつ、前記固体撮像素子における複数の受光部の並ぶ方向が、前記基準面に対して平行な面と前記傾斜面に対して平行な面との交線に対して略平行となるように、前記光放出手段と前記固体撮像素子との間に配置する
ことを特徴とする固体撮像素子の位置決め方法。
【請求項５】
前記位置決め部材は、
前記基準面と前記傾斜面のなす角度が、１０度以下である
ことを特徴とする請求項４記載の固体撮像素子の位置決め方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−７０３１３（Ｐ２０１２−７０３１３Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１５００４（Ｐ２０１０−２１５００４）
【出願日】平成２２年９月２７日（２０１０．９．２７）
【出願人】（５９９０１６７８５）株式会社シーマイクロ (4)
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２７日（２０１０．９．２７）
【出願人】（５９９０１６７８５）株式会社シーマイクロ (4)
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Ｆターム（参考）】
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