JP2899553B2 - 固体撮像素子の位置調整方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子のバ
ックフォーカスおよびあおり量の調整方法に関し、固体
撮像素子を撮像光学系の所定位置に高速に配置する固体
撮像素子の位置調整方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２９〜図３２により従来の固体撮像素
子を撮像光学系の所定位置に配置する方法について説明
する。

【０００３】図２９は、固体撮像素子を撮像光学系の所
定位置に配置する装置の構成図を示している。

【０００４】図２９において、１はマスタレンズ２の焦
点位置を検出するための平面状の解像度チャートであ
り、この解像度チャートは、図３０に示すように、その
四隅部にマスタレンズ２の焦点位置を検出するときに使
用する白黒の交番パターンである調整用パターン１ａが
描かれている。この解像度チャート１は、図３１に示す
ように光源１５によって斜め前方から照明を施され、こ
の光源１５より放射された光による解像度チャート１の
反射光像がマスタレンズ２に到達する。

【０００５】図２９に戻り、３はマスタレンズ２の後段
に配置したＲＧＢ用の色分解プリズムであり、この色分
解プリズム３にはＲＧＢ用の３個の固体撮像素子４が対
向配置され、この各固体撮像素子４は映像信号処理回路
５を介してテレビモニタ６に接続されている。

【０００６】７は各固体撮像素子４をマスタレンズ２の
焦点位置へ移動する位置決め機構、８は各位置決め機構
７を制御する補正駆動回路であり、この補正駆動回路８
はＶＭＥシステム９を構成する演算回路９ａに接続され
ている。このＶＭＥシステム９はコントラスト積算値を
算出する演算回路９ａ、フレームメモリを有する画像処
理ボード９ｂ、および映像信号処理回路５からの映像信
号をデジタル信号に変換するデジタル変換回路９ｃによ
って構成される。

【０００７】次に、上記従来例の動作について説明す
る。図２９において、解像度チャート１をマスタレンズ
２によって固体撮像素子４に結像する。固体撮像素子４
により電気信号へと変換された解像度チャート１の映像
信号は、映像信号処理回路５を介してテレビモニタ６に
出力されるとともに、ＶＭＥシステム９内においてデジ
タル変換回路９ｃによりデジタル信号に変換され、画像
処理ボード９ｂ中のフレームメモリに蓄えられる。フレ
ームメモリに蓄えられた映像データである解像度チャー
トの交番パターンから、ＶＭＥシステム９内の演算回路
９ａにて、コントラスト積算値を算出する。

【０００８】このコントラスト積算値は、テレビモニタ
６に出力される映像において隣接する画素の輝度の差を
足し合わせた値であり、この値が大きいということは出
力された画像の解像度が高いことを意味し、固体撮像素
子４上にマスタレンズ２の焦点が位置しており、固体撮
像素子４が撮像光学系の所定位置に位置していることを
意味する。

【０００９】次に位置決め機構７により固体撮像素子４
を光軸方向Ｚに対して微少移動させ、移動停止後、上記
一連の動作を繰り返すことにより、固体撮像素子４の移
動後におけるコントラスト積算値を算出する。

【００１０】固体撮像素子４を光軸方向Ｚ上において微
少移動させ、その都度、ＶＭＥシステム９によって映像
信号を取り込みコントラスト積算値を算出する一連の動
作を繰り返すことにより、図３２に示す特性を得ること
ができる。

【００１１】図３２は、光軸方向Ｚに対しての固体撮像
素子４の位置とコントラスト積算値の関係を示してい
る。この図３２において、コントラスト積算値が最高値
をとる固体撮像素子４の光軸方向Ｚに対しての位置をマ
スタレンズ２の焦点位置として、位置決め機構７により
固体撮像素子４をマスタレンズ２の焦点位置に移動す
る。

【００１２】このようにして、固体撮像素子４のバック
フォーカスを調整して、撮像光学系の所定位置に配置す
ることができる。

【００１３】次に、撮像光学系に対する固体撮像素子の
あおり量を調整する従来例の動作について説明する。

【００１４】解像度チャート１の映像信号をデジタル変
換回路９ｃによりデジタル信号に変換してＶＭＥシステ
ム９内にある画像処理ボード９ｂ中のフレームメモリに
取り込んだ後、図２３に示す解像度チャート１の四隅の
調整用パターン１ａより四隅各々のコントラスト積算値
をＶＭＥシステム９内の演算回路９ａによって算出す
る。

【００１５】この算出値を補正駆動回路８に出力して位
置決め機構７を動作させることにより、固体撮像素子４
を光軸方向Ｚに対して水平方向Ｘ及び垂直方向Ｙに微少
量あおる。その都度、上記一連の動作により、解像度チ
ャート１の四隅の調整用パターン１ａのコントラスト積
算値を算出する。解像度チャート１の四隅の調整用パタ
ーン１ａのコントラスト積算値が一致するあおり量を上
記一連の作業により検出し、このあおり量に固体撮像素
子４を調整する。

【００１６】このようにして、固体撮像素子４のあおり
量を調整して、撮像光学系の所定位置に配置することが
できる。

【００１７】このように上記従来の固体撮像素子を撮像
光学系の所定位置に配置する装置では、固体撮像素子を
光軸方向に対して前後移動させることにより、マスタレ
ンズの焦点位置を検出して固体撮像素子のバックフォー
カスを調整することができ、テレビモニタに出力された
解像度チャートの四隅のコントラスト積算値が一致する
ように固体撮像素子のあおりを調整することにより、撮
像光学系における固体撮像素子の傾きを正すことができ
る。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の固体撮像素子を撮像光学系の所定位置に配置する装
置では、マスタレンズの焦点位置を検出するために、固
体撮像素子より出力された解像度チャートの画像のコン
トラスト積算値の最大値を検出する必要があり、このコ
ントラスト積算値の最大値を検出するためには、固体撮
像素子を光軸方向に前後移動させ、その都度コントラス
ト積算値を算出し比較して最大値を割り出す必要がある
ため、高速にマスタレンズの焦点位置を検出することが
できないという問題があった。

【００１９】また、撮像光学系における固体撮像素子の
あおりを調整するために、テレビモニタに出力された解
像度チャートの四隅のコントラスト積算値が一致するよ
うな固体撮像素子の傾きを検出するため、固体撮像素子
を水平方向及び垂直方向に振らす必要があるため、高速
に固体撮像素子のあおりを調整することができないとい
う問題があった。

【００２０】また、調整中のある時点において、固体撮
像素子が所定位置つまりマスタレンズの焦点位置に対し
てどの位置に存在しているのかという情報を得ることが
できないという問題があった。

【００２１】また、固体撮像素子から得られる前記解像
度チャートの調整用パターンの撮像画像のモニタ画面の
みでは、視覚にて精度よくマスタレンズの焦点位置を検
出することができないという問題があった。

【００２２】また撮像光学系において、レンズに入射さ
れる光線が光軸から離れれば離れるほど、光線はレンズ
の光軸公式により算出された位置には結像されず、図２
６に示すように像の形状が物体の形状と完全に一致しな
い歪曲収差が発生するため、解像度チャートの四隅に調
整用パターンを配置すると、マスタレンズの歪曲収差の
影響を受け、マスタレンズの焦点位置の検出精度が低下
してしまうという問題があった。

【００２３】また、解像度チャートの立体ブロックの各
斜面要素のマスタレンズからの距離差によって結像倍率
の違いが発生するため、この結像倍率の違いによって、
マスタレンズの焦点位置の検出精度が低下してしまうと
いう問題があった。

【００２４】また解像度チャートの撮像面斜め前方に光
源が配置され、この光源より発した光の解像度チャート
における反射光像がマスタレンズを通じて固体撮像素子
に結像されるが、解像度チャートの光源に近い部分は遠
い部分に比べて照度が高くなるにで、光源と解像度チャ
ートとの距離差により解像度チャート上に照度ムラが発
生する。マスタレンズの焦点位置を検出するために算出
するコントラスト積算値は、フレームメモリ内に取り込
んだ前記固体撮像素子による撮像画像の隣接する画素の
輝度の差を足し合わせた値であるから、上記の照度ムラ
に影響され、実際のマスタレンズの焦点位置よりも光源
に近い位置で最大値をとり、マスタレンズの焦点位置の
検出精度が低下してしまうという問題があった。

【００２５】また、立体構造を伴うため解像度チャート
のサイズが大きくなってしまうという問題があった。

【００２６】また、固体撮像素子のα，β，Ｚ（あおり
及びバックフォーカス）方向の位置ズレを検出するため
には、従来の平面構造解像度チャートでは、マスタレン
ズの焦点位置を検出するために、固体撮像素子により出
力された解像度チャートの画像のコントラスト積算値の
最大位置を検出する必要があり、このコントラスト積算
値の最大位置を検出するためには、固体撮像素子を光軸
方向に前後移動させ、その都度コントラスト積算値を算
出して最大値を割り出す必要がある。固体撮像素子の固
着反応完了後は、固体撮像素子を光軸方向に前後移動さ
せることが出来ないため、固体撮像素子のα，β，Ｚ方
向の位置ズレを検出することができないという問題があ
った。

【００２７】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、狭い領域において、高速、高精度かつ容
易に固体撮像素子を撮像光学系の所定位置に配置できる
優れた固体撮像素子の位置調整方法を提供することを目
的とする。

【００２８】また、調整時における固体撮像素子のマス
タレンズ焦点位置に対する位置情報を得ることができ、
視覚にて精度よくマスタレンズの焦点位置を検出するこ
とができる固体撮像素子の位置調整方法を提供すること
を目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、固体撮像素子による解像度チャートの撮像
データを基にこの固体撮像素子の位置決めを行う方法で
あって、濃度のある調整用パターンをその斜面に描いた
立体構造部を有する前記解像度チャートをマスタレンズ
により前記固体撮像素子に結像し、この固体撮像素子に
よる前記調整用パターンの撮像画像からコントラスト積
算値を算出してその最大位置を前記マスタレンズの焦点
位置として求め、この焦点位置から前記固体撮像素子を
配置すべき撮像光学系の所定位置を算出し、この算出結
果に基づいて前記固体撮像素子を位置調整機構により撮
像光学系の所定位置に位置決めすることを特徴とする方
法である。

【００３０】また本発明は、濃度のある調整用パターン
をその斜面に描いた複数の立体構造部を有する解像度チ
ャートをマスタレンズにより前記固体撮像素子に結像
し、この固体撮像素子による前記各調整用パターンの撮
像画像からコントラスト積算値を算出してその最大位置
を前記マスタレンズの焦点位置としてそれぞれ求め、こ
の複数の焦点位置の三次元位置関係から撮像光学系にお
ける前記固体撮像素子のあおり量を算出し、この算出結
果に基づいて前記固体撮像素子のあおり量を調整するこ
とを特徴とする方法である。

【００３１】したがって本発明によれば、解像度チャー
トをマスタレンズを介して固体撮像素子により撮像し、
解像度チャートの立体構造部の斜面に描かれた調整用パ
ターンの撮像画像よりコントラスト積算値を算出してそ
の最大位置をマスタレンズの焦点位置として検出し、こ
の焦点位置から固体撮像素子を配置すべき撮像光学系の
所定位置、および固体撮像素子のあおり量を算出し、位
置調整機構により固体撮像素子のバックフォーカスおよ
びあおり量を調整することにより、高速に固体撮像素子
を撮像光学系の最適位置に位置決めすることができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第一の実施の形態
を図１〜図６に基づいて詳細に説明する。

【００３３】図１は、本発明の第一実施の形態を適用し
た固体撮像素子を撮像光学系の所定位置に配置する装置
の概略ブロック図であり、従来例を示した図２９と同一
の部分には同一符号を付してその構成説明を省略し、図
２９と異なる部分を重点に述べる。

【００３４】図１において、従来と異なる点はマスタレ
ンズ２の焦点位置を検出するための解像度チャート１０
を立体構造にしたところにある。即ち、解像度チャート
１０の四隅に配置される調整用パターンＡ〜Ｄは、図２
に示すように、互いに内側に傾斜する斜面を有する立体
ブロック１０ａを有し、この各立体ブロック１０ａの斜
面には、その斜面に沿って伸びる縦縞を斜面方向と直交
する方向に所定間隔で多数描くことにより、白黒の交番
パターンからなる調整用パターンが形成される。

【００３５】また、本実施の形態の特徴部分は、各固体
撮像素子４をマスタレンズ２の焦点位置へ移動させる位
置調整機構１１にある。この各位置調整機構１１は、図
１に示すように、６軸方向、つまり水平方向Ｘ、垂直方
向Ｙ、光軸に対する回転方向θ、光軸方向Ｚ、水平方向
のあおりα、及び垂直方向のあおりβの各方向に可変移
動する構成になっている。そして、この各位置調整機構
１１には、ＶＭＥシステム９にて撮像信号を基に算出さ
れたマスタレンズ２の焦点位置補正データが補正駆動回
路８を介して供給される構成になっている。

【００３６】次に、上記のように構成された本実施の形
態の動作について説明する。図１において、マスタレン
ズ２を通った光は３色分解プリズム３によってＲ、Ｇ、
Ｂの３色に分光され、それぞれの光は、各々の固体撮像
素子４によって電気信号に変換される。また、立体構造
の解像度チャート１０はマスタレンズ２によって固体撮
像素子４に結像される。各固体撮像素子４によって電気
信号に変換された映像信号は、映像信号処理回路５を介
して立体構造解像度チャート１０をテレビモニタ６に出
力するとともに、ＶＭＥシステム９内のデジタル変換回
路９ｃでデジタル信号に変換され、一旦画像処理ボード
９ｂ中のフレームメモリに書き込まれる。そして前記複
数の固体撮像素子４上に形成される画像間に生ずるレジ
ストレーションずれをＶＭＥシステム９および補正駆動
回路８、位置調整機構１１で補正する。

【００３７】次に、上記のレジストレーションずれの補
正動作について説明する。まず固体撮像素子のバックフ
ォーカスを調整する場合について図３ないし図４を用い
て説明する。図４は、ＶＭＥシステム内にある画像処理
ボード９ｂ中のフレームメモリ上に取り込んだ、図３に
示す調整用パターンを含む画像データを示しており、Ｘ
方向がテレビモニタ６における走査方向である。フレー
ムメモリ上に取り込んだ画像データにおいて、図４に示
すように指定エリアを設け、各指定エリア内のコントラ
スト積算値を求める。上記のフレームメモリの各行には
奇数フィールドの画素ラインと偶数フィールドの画素ラ
インが交互に取込まれているので、二行分の画像データ
を一つの指定エリアとする。

【００３８】コントラスト積算値Ｆは、テレビモニタ６
に出力される映像において隣接する画素の輝度の差を足
し合わせた値であり、ｊ行目の指定エリアのコントラス
ト積算値は（数１）により表される。

【００３９】

【数１】

【００４０】コントラスト積算値が高いということは、
白と黒の輝度差が高いことを意味し、画像が鮮明に出力
されている。つまり、マスタレンズ２の焦点が固体撮像
素子面と合っていることを意味する。

【００４１】図４におけるフレームメモリ内の各指定エ
リアにおいて、コントラスト積算値を求め、最もコント
ラスト積算値の高いエリアを検出する。

【００４２】図３に示す立体構造の解像度チャートと図
４に示すフレームメモリに取り込まれた画像データの記
載図を対応させ、立体構造解像度チャート１０のどのエ
リアのコントラスト積算値が最も高いのかを導く。立体
構造チャート１０の斜面部分において、最もコントラス
ト積算値の高い、マスタレンズ２の焦点位置となるエリ
アを検出し、このエリアの基準面からの高さｈを求め
る。各指定エリアのコントラスト積算値と基準面からの
高さｈの関係は、ｊ行目のエリアがコントラスト積算値
の最大値を取ると仮定すると図５のようになる。

【００４３】Ｒ、Ｇ、Ｂの各固体撮像素子４において、
上記の処理を行い、補正駆動回路７により各位置調整機
構１１を制御して、マスタレンズ２の焦点位置となるエ
リアの基準面に対する高さｈを補償するように、各固体
撮像素子４の光軸方向Ｚを調整する。

【００４４】次に、固体撮像素子のあおり量を調整する
場合について説明する。固体撮像素子４による映像信号
をデジタル変換してＶＭＥシステム９内にある画像処理
ボード９ｂのフレームメモリ上に取り込んだ後、図２に
示す立体構造解像度チャート１０の四隅の調整用パター
ン１０ａより、四隅各々のコントラスト積算値の最大エ
リアを算出する。そして立体構造解像度チャート１０の
四隅におけるマスタレンズ２の焦点位置を求める。次に
立体構造解像度チャート１０の四隅各々の斜面部分にお
いて、最もコントラスト積算値の高い、マスタレンズ２
の焦点位置となるエリアの基準面からの高さｈを求め
る。

【００４５】ここで、水平方向のあおりα及び垂直方向
のあおりβが光軸に対して傾いていなければ、四隅各々
のコントラスト積算値の最大エリアと基準面からの高さ
ｈは同じである。水平方向のあおりα及び垂直方向のあ
おりβが光軸に対して傾いていれば、四隅各々のコント
ラスト積算値の最大エリアと基準面からの高さｈは異な
る。その関係を図６に示す。

【００４６】深度のある立体構造解像度チャート１０の
どの位置にコントラスト積算値が最大値をとるか検出
し、立体構造解像度チャート１０の四隅におけるマスタ
レンズ２の焦点の三次元位置関係を導き、撮像光学系に
おける固体撮像素子４のあおり量を算出することができ
る。その補正データを基に、補正駆動回路７を介して水
平方向のあおりα及び垂直方向のあおりβを補正するこ
とにより、光軸に対する固体撮像素子４のあおりを調整
する。

【００４７】このように上記第一実施の形態によれば、
立体構造の解像度チャート１０をマスタレンズ２を介し
て固体撮像素子４によって撮像し、解像度チャート１０
の立体ブロックの斜面に描かれた調整用パターンの撮像
画像よりコントラスト積算値を算出してその最大位置を
マスタレンズ２の焦点位置とすることによって、固体撮
像素子４を光軸方向に対して前後移動させることなく、
マスタレンズ２の焦点位置を検出し、また解像度チャー
ト１０の四隅の各立体ブロックの斜面に描かれた調整用
パターンの撮像画像より解像度チャート１０の四隅にお
けるマスタレンズ２の焦点位置を検出し、これら焦点位
置の三次元位置関係から固体撮像素子４のあおり量を算
出し、位置調整機構１１によって固体撮像素子４のバッ
クフォーカスおよびあおり量を調整することにより、高
速に固体撮像素子４を撮像光学系の最適位置に位置決め
することができる。

【００４８】尚上記第一実施の形態では、立体構造解像
度チャート１０を三角形の立体ブロックとしているが、
立体構造解像度チャート１０は深度を有すればよい。

【００４９】次に本発明の第二実施の形態を図７〜図１
３に基づいて説明する。について説明する。

【００５０】本第二実施の形態は、マスタレンズの歪曲
収差を予め補正した調整用パターンを用いて、高精度に
固体撮像の位置調整を行う固体撮像の位置調整方法であ
る。

【００５１】図７は本第二実施の形態における立体構造
の解像度チャートの構造図である。図７において、２１
は解像度チャート２４の四隅に配置される互いに内側に
傾斜を有する立体ブロックであり、各立体ブロック２１
の斜面上には、ある所定の傾きθをもって伸びる斜線２
２が斜面方向と直交する方向に所定間隔で多数描かれた
白黒の交番パターンによる調整用パターン２３が形成さ
れている。

【００５２】固体撮像素子のあおり量を調整する場合に
おいて、立体構造解像度チャートをマスタレンズにより
固体撮像素子に結像する光学系について図８を用いて説
明する。

【００５３】図８において、図７に示す解像度チャート
２４上に設けられた立体ブロック２１の斜面上に描かれ
た斜線２２の傾きθは、図２に示す主光線２５と斜線２
２とのなす角をφとし、撮像する解像度チャート２４の
横幅をＸ、固体撮像素子２５の横幅をｘ、解像度チャー
ト２４−固体撮像素子２５間の距離をＺとすると次式の
ようになる。

【００５４】 ｔａｎθ＝ｔａｎφ＝（Ｘ−ｘ）／（２Ｚ）・・・（２） 調整用パターン上の白黒交番パターンを式（２）より算
出した角度θだけ傾けることによって、映像信号処理回
路を介してテレビモニタに出力される前記解像度チャー
トの調整用パターンの映像は、図９に示すテレビモニタ
の画格に対して歪んだ縦縞の白黒交番パターンから、図
１０に示すようにテレビモニタの画格に対して垂直に真
っ直ぐのびる縦縞の白黒交番パターンとなり、マスタレ
ンズの歪曲収差による白黒交番パターンの歪みを除去で
きる。

【００５５】次に、図７に示す立体構造解像度チャート
による固体撮像素子のあおり量の調整について説明す
る。

【００５６】図１１は本発明の第二実施の形態における
固体撮像素子を撮像光学系の所定位置に配置する装置の
構成図である。尚図１と同一の部分には同一符号を付し
てその構成説明を略す。

【００５７】図１１において、図７に示す解像度チャー
ト２４をマスタレンズ２を介して固体撮像素子４に結像
する。固体撮像素子４によって電気信号に変換された映
像信号は、映像信号処理回路５を介してテレビモニタ６
に入力されるとともに、ＶＭＥシステム内のデジタル変
換回路９ｃでデジタル信号に変換され、一旦画像処理ボ
ード９ｂ中のフレームメモリに書き込まれる。

【００５８】テレビモニタ６に表示される解像度チャー
ト２４の調整用パターンの映像は、図１０に示すように
テレビモニタ６の画格に対して垂直に真っ直ぐ伸びる縦
縞の白黒交番パターンとなる。

【００５９】従って画像処理ボード９ｂ中のフレームメ
モリには、図１２のようにフレームメモリのＸ軸に対し
て垂直である白黒の交番パターンが書き込まれる。解像
度チャート２４を用いず、マスタレンズ２の歪曲収差を
補正しない場合は、図１３に示すような歪曲した白黒交
番パターンが書き込まれてしまう。

【００６０】そして演算回路９ａによって図１２に示す
ようなフレームメモリ中の調整用パターンの画像データ
を用いてＸ方向に隣接する画素の輝度の差を足し合わせ
てコントラスト積算値を算出し、解像度チャート２４上
の四隅の調整用パターンのコントラスト分布からマスタ
レンズ２の焦点位置を複数個求め、求めた複数個の焦点
の三次元位置関係から撮像光学系における固体撮像素子
４のあおり量を算出し、この算出結果に基づいて位置調
整機構１１によって固体撮像素子４のあおり量を調整す
る。

【００６１】尚本第二実施の形態においても、固体撮像
素子４のバックフォーカスを第一実施の形態に示す方法
と同様にして調整できることは言うまでもない。

【００６２】このように上記第二実施の形態によれば、
マスタレンズ２の歪曲収差を補正した調整用パターン２
３を有する立体構造の解像度チャート２４を用いてコン
トラスト積算値を算出してマスタレンズ２の焦点位置お
よび固体撮像素子４のあおり量を算出し、位置調整機構
１１によって固体撮像素子４のバックフォーカスおよび
あおり量を調整することにより、高速かつ高精度に固体
撮像素子４を撮像光学系の最適位置に位置決めすること
ができる。

【００６３】次に本発明の第三実施の形態を図に基づい
て説明する。本第三実施の形態は、解像度チャートの立
体ブロックの各斜面要素のマスタレンズからの距離差に
よる結像倍率の違いを予め補正した調整用パターンを用
いて、高精度に固体撮像の位置調整を行う固体撮像の位
置調整方法である。

【００６４】図１４は本発明の第三実施の形態において
用いられる解像度チャート上に設けられる立体ブロック
の構造図であり、結像倍率の違いを補正する方法の説明
図である。

【００６５】図１４において、３１は本第三実施の形態
に用いる解像度チャート、３２は解像度チャート３１上
に設けられた立体ブロックであり、３３は図立体ブロッ
ク３２を斜面方向から見た図、３４は立体ブロック３２
の底面図、３５は立体ブロック３２の側面図を示す。

【００６６】３６は立体ブロック３２の斜面に描かれ
た、結像倍率の違いを予め補正した調整用パターンであ
る。

【００６７】３７は固体撮像素子にて撮像しフレームメ
モリ上に取り込んだ調整用パターン３１の画像データで
ある。

【００６８】立体ブロック３２の斜面領域３９と斜面領
域４０では、解像度チャート３１の基準面３８からの高
さが異なる。従ってこの解像度チャート３１を図８に示
すような光学系で撮像する場合は、斜面領域３９−マス
タレンズ間の距離と斜面領域４０−マスタレンズ間の距
離が異なるため、固体撮像素子において斜面領域３９の
結像倍率と斜面領域４０の結像倍率が異なる。

【００６９】調整用パターン３６はこのような結像倍率
の違いを予め補正するため、基準面３８からの高さによ
って、すなわちマスタレンズからの距離によって、白黒
交番ストライプの幅を変えているので、この調整用パタ
ーン３６を固体撮像素子によって撮像した画像は、画像
データ３７のように均等なピッチを有するものとなり、
この均等なピッチを有する画像データ３７からコントラ
スト積算値を算出する。

【００７０】このように上記第三実施の形態によれば、
結像倍率の違いを予め補正した調整用パターン３６を有
する立体構造の解像度チャート３１を用いてコントラス
ト積算値を算出してマスタレンズの焦点位置および固体
撮像素子のあおり量を算出し、位置調整機構によって固
体撮像素子のバックフォーカスおよびあおりを調整する
ことにより、高速かつ高精度に固体撮像素子を撮像光学
系の最適位置に位置決めすることができる。

【００７１】次に本発明の第四実施の形態を図に基づい
て詳細に説明する。本四実施の形態は、背面から入射し
た光を透過させる構造の解像度チャートを用い、この解
像度チャートの背面から照明光を照射することにより、
照度ムラを除去して高精度に固体撮像の位置調整を行う
固体撮像の位置調整方法である。

【００７２】図１５は本発明の第四実施の形態における
解像度チャート照明方法を示す説明図である。

【００７３】図１５において、５１はマスタレンズ２の
焦点位置を検出するための図２、図７、あるいは図１４
に示すような解像度チャートであり、背面に配置された
照明用光源５２から発する光を透過する構造のものであ
る。この解像度チャート５１の透過光像はマスタレンズ
２および色分解プリズム３を介して固体撮像素子４に結
像される。

【００７４】５３は解像度チャート５１上に設けられた
立体ブロック、５４は立体ブロック５３の斜面に描かれ
た調整用パターンである。

【００７５】次に上記第四実施の形態の動作について図
１５を用いて説明する。照明用光源５２は、解像度チャ
ート５１の背面に配置されているので、解像度チャート
５１の背面全体をムラのない均一な照度で照明すること
ができる。解像度チャート５１は光を透過する構造であ
るため、この均一な照明光による解像度チャート５１の
透過光像が、マスタレンズ２および色分解プリズム３を
介して固体撮像素子４上に結像される。

【００７６】したがって、この解像度チャート５１の透
過光像を固体撮像素子４で撮像すれば、照度ムラの影響
がない調整用パターン５４の画像が得られる。この画像
からコントラスト積算値を算出して、深度のある立体構
造の解像度チャート５１のどの位置にコントラスト積算
値が最大値を取るのかを検出することにより、高精度に
マスタレンズの焦点位置を算出し、算出した焦点位置か
ら固体撮像素子４を配置すべき撮像光学系の所定位置を
算出し、この算出結果に基づいて位置調整機構により固
体撮像素子４を撮像光学系の所定位置に位置決めする。

【００７７】このように、上記第四実施の形態によれ
ば、背面から入射した光を透過させる立体構造の解像度
チャート５１の背面に照明用光源５２を配置して解像度
チャート５１の背面全体をムラのない均一な照度で照明
し、この均一な照明光による解像度チャート５１の透過
光像を固体撮像素子４によって撮像し、コントラスト積
算値を算出してマスタレンズ２の焦点位置および固体撮
像素子４のあおり量を算出し、位置調整機構によって固
体撮像素子４のバックフォーカスおよびあおり量を調整
することにより、高速かつ高精度に固体撮像素子４を撮
像光学系の最適位置に位置決めすることができる。

【００７８】次に本発明の第五実施の形態を図に基づい
て詳細に説明する。図１６は本発明の第五実施の形態の
撮像光学系の構成を示す説明図である。

【００７９】図１６において、６１は図１５に示すよう
な解像度チャートを小型化した、背面からの入射光を透
過させる構造の解像度チャート、６２はマスタレンズ、
６３は解像度チャート６１を背面から照明する照明用光
源である。

【００８０】このように上記第五実施の形態によれば、
背面からの入射光を透過させる立体構造の小型解像度チ
ャート６１をマスタレンズ６２に組み込むことにより、
狭い領域において、固体撮像素子を撮像光学系の最適位
置に位置決めすることができる。

【００８１】次に本発明の第六実施の形態について図面
を用いて説明する。図１７は本発明の第六実施の形態に
おける固体撮像素子を撮像光学系の所定位置に配置する
装置の構成図である。尚図１と同一の部分には同一符号
を付してその構成説明を略す。

【００８２】図１７において、７１は立体構造をした解
像度チャートであり、図１８に示すように、円形の重心
算出用パターン７４を描いた基準面７２と、斜面方向に
伸びる白黒交番ストライプによるコントラスト積算値算
出用パターン７５をその斜面に描いた立体ブロック７３
によって構成される。

【００８３】次に、上記のように構成された本第六実施
の形態の動作について説明する。図１７において、解像
度チャート７１の光像は、マスタレンズ２を通り色分解
プリズム３に入り、赤、緑、青の３原色に分解され、そ
れぞれの固体撮像素子４の素子面上に結像され、電気信
号に変換される。

【００８４】各固体撮像素子４によって電気信号に変換
された映像信号は映像信号回路５およびデジタル変換回
路９ｃを介してデジタル信号に変換され、画像処理ボー
ド９ｂ内のフレームメモリに書き込まれる。

【００８５】そして各固体撮像素子４によって撮像され
た画像データを基に、固体撮像素子を配置すべき撮像光
学系の所定位置とのずれを補正駆動回路８、位置調整機
構１１で補正する。

【００８６】次に、位置補正の動作について説明する。
図１９は画像処理ボード９ｂ内のフレームメモリに取り
込んだ解像度チャート７１の画像データであり、８１は
重心算出用パターン７４の画像、８２は立体ブロック７
３の斜面に描かれたコントラスト積算値算出用パターン
７５の画像を示す。

【００８７】まず、フレームメモリ上のコントラスト積
算値用パターン７５の画像データにおいて、指定エリア
８３を設け、指定エリア８３内の各ラインごとにコント
ラスト積算値を求め、コントラスト積算値が最大値をと
るラインを求める。次に、フレームメモリ上の重心算出
用パターン７４の画像データにおいて、そのＹ方向重心
位置を求める。

【００８８】固体撮像素子４が撮像光学系における所定
位置にある場合、すなわち基準面７２上にマスタレンズ
２の焦点位置がある場合、指定エリア８３内のコントラ
スト積算値が最大値をとるラインと、重心算出用パター
ン７４の画像のＹ方向重心位置は等しくなる。また、固
体撮像素子４が撮像光学系における所定位置より色分解
プリズム３に接近している場合、指定エリア８３内のコ
ントラスト積算値が最大値をとるラインｊと、重心算出
用パターン７４の画像のＹ方向重心位置ｐの関係は、図
２０のようになる。

【００８９】Ｒ、Ｇ、Ｂの各固体撮像素子４において上
記の処理を行い、各固体撮像素子４についてコントラス
ト積算値の最大位置と、重心算出用パターン７４のＹ方
向の重心位置が等しくなるように補正駆動回路７により
各位置調整機構１１を制御することで各固体撮像素子４
を配置すべき撮像光学系の所定位置へ配置する。

【００９０】このように上記第六実施の形態によれば、
重心算出用パターン７４を描いた基準面および斜面にコ
ントラスト積算値算出用パターン７５を描いた立体ブロ
ックを有する解像度チャート７１を固体撮像素子４によ
って撮像し、この画像をモニタ６に表示するとともに、
コントラスト積算値算出用パターン７５の画像からコン
トラスト積算値の最大位置を算出し、重心算出用パター
ン７４の画像のＹ方向重心位置を算出して、このコント
ラスト積算値の最大位置とＹ方向重心位置の関係を比較
して、マスタレンズ２の焦点位置および固体撮像素子４
のあおり量を算出し、固体撮像素子４を光軸方向に前後
移動させることなく、位置調整機構１１によって固体撮
像素子４のバックフォーカスおよびあおり量を調整する
ことにより、調整時における固体撮像素子４とマスタレ
ンズ２の焦点位置の位置関係を視覚で認識でき、高速か
つ容易に固体撮像素子４を撮像光学系の最適位置に位置
決めすることができる。

【００９１】尚、上記第六実施の形態の解像度チャート
においては、斜面に白黒交番ストライプのコントラスト
積算値算出用パターンを描いた三角形の立体ブロックと
し、基準面の重心算出用パターンを円形としているが、
立体ブロックは深度を有するものであればよく、立体ブ
ロックのコントラスト積算値算出用パターンはコントラ
スト積算値の比較ができるものであればよい。また基準
面の重心算出用パターンはＹ方向の重心位置が測定でき
ればよい。

【００９２】次に、本発明の第七実施の形態を図に基づ
いて説明する。本第七実施の形態はマスタレンズの焦点
位置を可視化することによって、容易に固体撮像の位置
調整を行う固体撮像の位置調整方法である。

【００９３】図２１は本発明の第七実施の形態における
マスタレンズの焦点位置を可視化する方法の説明図であ
る。

【００９４】図２１において、９１は解像度チャートの
立体ブロックの斜面に描かれた調整用パターンを固体撮
像素子によって撮像してその画像をフレームメモリ上に
取り込み、この調整用パターンの画像９２をモニタ表示
した画面である。

【００９５】９３は図４に示すように指定エリアを設
け、各指定エリア内のＸ方向のコントラスト積算値をそ
れぞれ算出し、算出された各コントラスト積算値からオ
ーバープレイン上に作成したコントラスト積算値特性図
の画像９４をモニタ表示した画面である。

【００９６】９５は調整用パターンの画像９２とオーバ
ープレイン上に書き込んだコントラスト積算値特性図の
画像９４とを重ね合わせて示した焦点位置認識画像９６
のモニタ表示画面である。

【００９７】次に上記第七実施の形態の動作について説
明する。解像度チャートの調整用パターンを固体撮像素
子によって撮像してその画像をフレームメモリ上に取り
込み、この調整用パターンの画像９２からコントラスト
積算値をそれぞれ算出し、算出した各コントラスト積算
値からオーバープレイン上にコントラスト積算値特性図
の画像９４を作成し、調整用パターンの画像９２とコン
トラスト積算値特性図の画像９４を重ね合わせた焦点位
置認識画像９６をモニタに表示するとともに、この焦点
位置認識画像９６に基づいて、マスタレンズの焦点位置
および固体撮像素子のあおり量を算出し、固体撮像素子
を光軸方向に前後移動させることなく、位置調整機構に
よって固体撮像素子のバックフォーカスおよびあおり量
を調整する。

【００９８】このように上記第七実施の形態によれば、
調整用パターンを有する立体構造の解像度チャートを固
体撮像素子によって撮像してコントラスト積算値を算出
し、このコントラスト積算値からオーバープレイン上に
コントラスト積算値特性図の画像９４を作成し、調整用
パターンの画像９２とコントラスト積算値特性図の画像
９４を重ね合わせた焦点位置認識画像９６をモニタに表
示するとともに、この焦点位置認識画像９６に基づい
て、固体撮像素子を位置調整機構により撮像光学系の最
適位置に位置決めすることにより、マスタレンズの焦点
位置を視覚で認識でき、高速かつ容易に固体撮像素子を
撮像光学系の最適位置に位置決めすることができる。

【００９９】次に、本発明の第八の実施の形態を図に基
づいて詳細に説明する。図２２は本発明の第八の実施の
形態の構成を示すものである。

【０１００】図２２に於いて、１１は本発明方法を適用
した撮像光学系に対する固体撮像素子のあおりの粗調整
を行うのに用いるあおり粗調整用立体ブロックであり、
マスタレンズの焦点位置測定時に於いて異なる測定範囲
を補う。

【０１０１】上記実施の形態の動作について説明する。
撮像光学系に於ける固体撮像素子のあおり調整を行うに
あたり、固体撮像素子の画素面が解像度チャートの基準
面に対して平行となるように固体撮像素子のあおりを調
整する必要がある。解像度チャートをマスタレンズを介
して固体撮像素子に結像した時、固体撮像素子の画素面
と解像度チャートの基準面が平行ならば、解像度チャー
トの基準面全域にわたってマスタレンズの焦点が合う。
しかし、固体撮像素子の画素面が解像度チャートの基準
面に対して平行ではなく、あおっている場合は、撮像光
学系に於いて基準面以外の箇所にマスタレンズの焦点が
合う。

【０１０２】解像度チャートを立体構造とすることによ
り、解像度チャートの基準面より外れた焦点を検出し、
検出したマスタレンズの焦点の位置関係より固体撮像素
子のあおり量を算出する。しかし、固体撮像素子のあお
り量が大きくなるとマスタレンズの焦点は基準面から大
きく外れ、解像度チャートの４隅に配置された立体ブロ
ック上に検出することが出来ない。固体撮像素子の位置
調整を行うにあたり、該固体撮像素子のあおり量が大き
いと複数個の焦点の三次元位置関係を算出することが出
来ず、撮像光学系に於ける該固体撮像素子のあおり量を
算出することが出来ないという問題があった。上記問題
を解決するために、マスタレンズの焦点位置測定時に於
いて異なる測定範囲を補う図２に示す形状を特徴とする
あおり粗調整用立体ブロックを解像度チャート上に設け
る。

【０１０３】固体撮像素子のα軸あおり量が大きく、図
２２に示すα軸調整用立体ブロック１２上からマスタレ
ンズの焦点が外れる場合、マスタレンズの焦点位置は図
２４に示す焦点面３１に現れる。図２３に示す焦点位置
測定エリア２１の中心付近にマスタレンズの焦点を合わ
せると、図２４に示すようにα軸調整用立体ブロック３
３上からマスタレンズの焦点位置は外れるが、α軸あお
り量がたとえ大きくとも、図２３に示す焦点位置測定エ
リア２１である内側に傾斜を有する斜面より平行に段差
を設けたα軸あおり粗調整用エリア２２にマスタレンズ
の焦点位置を検出することが出来る。図２５に示すよう
に、あおり粗調整用立体ブロック４１上に検出された２
つの焦点より、段差を設けた２つのブロックに於いて、
２つの焦点位置が光軸上同じ高さとなるように固体撮像
素子のα軸あおり量を調整する。

【０１０４】よって、図２４に示す焦点位置測定エリア
３４の中心付近に合わせたマスタレンズの焦点から基準
面までの距離と、α軸粗調整用エリア３５上に検出した
マスタレンズの焦点から基準面までの距離とが等しくな
り、固体撮像素子の画素面と解像度チャートの基準面は
平行となる。しかし、図２２に示すあおり粗調整用立体
ブロック１１の焦点位置測定エリアとα軸調整用立体ブ
ロック１２を用いてα軸あおり量を算出する前記請求項
２の固体撮像素子のあおり調整方法に比べ、あおり調整
精度は落ちる。従って、あおり粗調整用立体ブロック１
１による固体撮像素子のα軸あおり量の粗調整後は、図
２２に示す立体構造チャート上のα軸調整用立体ブロッ
ク１２上にマスタレンズの焦点を検出することが出来る
ので、前記載請求項２より固体撮像素子のあおり調整を
行うことにより、精度を落とさず広範囲に於いて固体撮
像素子のα軸あおり調整を行うことが出来る。

【０１０５】β軸あおり調整においてもα軸あおり調整
と同様であり、固体撮像素子のβ軸あおり量が大きく、
図２２に示すβ軸調整用立体ブロック１３上からマスタ
レンズの焦点が外れる場合、マスタレンズの焦点位置は
図２６に示す焦点面５１に現れる。図２３に示す焦点位
置測定エリア２１の中心付近にマスタレンズの焦点を合
わせると、図２６に示すようにβ軸調整用立体ブロック
５３上からマスタレンズの焦点位置は外れるが、β軸あ
おり量がたとえ大きくとも、焦点位置測定エリア２１で
ある内側に傾斜を有する斜面を、解像度チャートの中央
よりへ平行移動した位置に設けたβ軸あおり量測定エリ
ア２３にマスタレンズの焦点位置を検出することが出来
る。図２７に示すように、あおり粗調整用立体ブロック
６１上に検出された２つの焦点の位置を画像処理装置内
のフレームメモリＹ軸に対して合わせるように固体撮像
素子のβ軸あおり量を調整することにより、図２６に示
す焦点位置測定エリア５４の中心付近に合わせたマスタ
レンズの焦点から基準面までの距離と、β軸粗調整用エ
リア上に検出したマスタレンズの焦点から基準面までの
距離が等しくなり、固体撮像素子の画素面と解像度チャ
ートの基準面は平行となる。

【０１０６】しかし、図２２に示すあおり粗調整用立体
ブロック１１の焦点位置測定エリアとβ軸調整用立体ブ
ロック１３を用いてβ軸あおり量を算出する前記載請求
項２の固体撮像素子のあおり調整方法に比べ、あおり調
整精度は落ちる。従って、あおり粗調整用立体ブロック
による固体撮像素子のβ軸あおりの粗調整後は、図２２
に示す立体構造チャート上のβ軸調整用立体ブロック１
３上にマスタレンズの焦点を検出することが出来るの
で、前記載請求項２より固体撮像素子のあおり調整を行
うことにより、精度を落とさず広範囲に於いて固体撮像
素子のβ軸あおり調整を行うことが出来る。

【０１０７】このように上記実施の形態によれば、固体
撮像素子による解像度チャートの撮像信号を基に該固体
撮像素子の位置決めを行うにあたって、該固体撮像素子
のあおり量が大きく立体構造解像度チャートの４隅に配
置された立体ブロック上にマスタレンズの焦点を検出す
ることが出来ず、該固体撮像素子のあおり量を算出する
ことが出来ない場合に於いても、マスタレンズの焦点位
置測定時に於いて異なる測定範囲を補う図２３に示す形
状を特徴とするあおり粗調整用立体ブロックを解像度チ
ャート上に設けることによって、あおり粗調整立体ブロ
ック上に複数個のマスタレンズの焦点を検出することが
出来る。従って、撮像光学系に於ける固体撮像素子のあ
おり量を広範囲に於いて算出し、粗調整を行うことが出
来る。粗調整後は、前記載請求項２の撮像光学系に於け
る固体撮像素子のあおりを調整する方法に基づき固体撮
像素子のあおり調整を行うので、撮像光学系に於ける固
体撮像素子のあおりを精度を落とさず広範囲に於いて調
整することが出来るという効果を有する。

【０１０８】次に、本発明の第九の実施の形態を図２８
に基づいて詳細に説明する。図２８は３板式ＣＣＤブロ
ックの固着反応完了後、撮像光学系に於ける固体撮像素
子のあおり及びバックフォーカスの位置ズレを検出する
のに用いる立体構造を特徴とする解像度チャートであ
る。１１は解像度チャートの４隅に配置される立体ブロ
ックであり撮像光学系に於ける固体撮像素子のあおり量
を算出するのに用いる。４つ立体ブロック上に複数個の
マスタレンズの焦点を検出し、その複数個の焦点の三次
元位置関係を求めることにより固体撮像素子のあおり量
を算出する。マスタレンズの焦点の三次元位置は、固体
撮像素子から得られる画像データよりＸ，Ｙ方向の焦点
位置の座標と立体チャートの基準面１２からの高さによ
り得ることが出来る。

【０１０９】上記実施の形態の動作について説明する。
固体撮像素子による解像度チャートの撮像信号を基に該
固体撮像素子を撮像光学系の所定の位置へ調整した後、
固体撮像素子はＵＶ接着剤によりくさびブロックを介し
て光学ブロック（プリズム）に固着する。この固着作業
後、固着反応完了までの間に熱膨張または収縮応力によ
って、一旦合わせた撮像光学系に於ける固体撮像素子の
位置のズレが発生する。固着反応後に於ける固体撮像素
子のＸ，Ｙ，θ方向の位置ズレに関しては、従来の平面
構造解像度チャートにより固体撮像素子による前記解像
度チャートの撮像信号を利用して該固体撮像素子の変位
量（位置ズレ）を求めることが出来る。

【０１１０】しかし、固体撮像素子のα，β，Ｚ（あお
り及びバックフォーカス）方向の位置ズレを検出するた
めには、従来の平面構造解像度チャートでは、マスタレ
ンズの焦点位置を検出するために、固体撮像素子により
出力された解像度チャートの画像のコントラスト積算値
の最大位置を検出する必要があり、このコントラスト積
算値の最大位置を検出するためには、固体撮像素子を光
軸方向に前後移動させ、その都度コントラスト積算値を
算出して最大値を割り出す必要がある。

【０１１１】固体撮像素子の固着反応完了後は、固体撮
像素子を光軸方向に前後移動させることが出来ないた
め、固体撮像素子のα，β，Ｚ方向の位置ズレを検出す
ることが出来ない。上記問題を解決するために図２８に
示す立体構造を特徴とする解像度チャートを用いる。固
体撮像素子の固着反応完了後、濃度のある調整用パター
ンをその斜面に描いた立体構造部を有する前記解像度チ
ャートをマスタレンズにより前記固体撮像素子に結像
し、この固体撮像素子による前記調整用パターンの撮像
画像からコントラスト積算値を算出してその最大位置を
前記マスタレンズの焦点位置として求め、この焦点位置
から撮像光学系に於ける前記固体撮像素子のα，β，Ｚ
方向の所定位置を算出し、固着反応完了後の位置ズレを
検出する

【０１１２】固着反応完了後、固体撮像素子が撮像光学
系の所定位置に対してあおった場合は、図２８に示す立
体構造を特徴とする解像度チャートの４隅に配置された
立体ブロック１１に於いて、複数個の焦点は基準面１２
から異なる高さに焦点を結ぶ。固体撮像素子のバックフ
ォーカス位置ズレに関しても、解像度チャートの４隅に
配置された立体構造ブロック１１上にマスタレンズの焦
点を検出することによって推測することが出来る。

【０１１３】このように上記実施の形態によれば、前記
立体構造を特徴とする解像度チャートをマスタレンズを
介して固体撮像素子により撮像し、前記解像度チャート
の撮像信号を基に該固体撮像素子のあおり量及びバック
フォーカス位置を算出するため、固体撮像素子を光軸方
向に前後移動する必要がなく、固体撮像素子の固着完了
後に於いて、撮像光学系に於ける前記固体撮像素子の
α，β，Ｚ方向の位置ズレを検出することが出来るとい
う効果を有する。

【０１１４】

【発明の効果】上記第一実施の形態より明らかなように
本発明によれば、立体構造の解像度チャートをマスタレ
ンズを介して固体撮像素子によって撮像し、解像度チャ
ートの立体ブロックの斜面に描かれた調整用パターンの
撮像画像よりコントラスト積算値を算出してその最大位
置をマスタレンズの焦点位置とすることによって、固体
撮像素子を光軸方向に対して前後移動させることなく、
マスタレンズの焦点位置を検出し、また解像度チャート
の四隅の各立体ブロックの斜面に描かれた調整用パター
ンの撮像画像より解像度チャートの四隅におけるマスタ
レンズの焦点位置を検出し、これら焦点位置の三次元位
置関係から固体撮像素子のあおり量を算出し、位置調整
機構によって固体撮像素子のバックフォーカスおよびあ
おりを調整することにより、高速に固体撮像素子を撮像
光学系の最適位置に位置決めすることができるという効
果を有する。

【０１１５】また上記第二実施の形態より明らかなよう
に本発明によれば、マスタレンズの歪曲収差を予め補正
した調整用パターンを有する立体構造の解像度チャート
を用いてコントラスト積算値を算出することによって、
マスタレンズの焦点位置および固体撮像素子のあおり量
を算出し、位置調整機構によって固体撮像素子のバック
フォーカスおよびあおりを調整することにより、高速か
つ高精度に固体撮像素子を撮像光学系の最適位置に位置
決めすることができるという効果を有する。

【０１１６】また上記第三実施の形態より明らかなよう
に本発明によれば、結像倍率の違いを予め補正した調整
用パターンを有する立体構造の解像度チャートを用いて
コントラスト積算値を算出することによって、マスタレ
ンズの焦点位置および固体撮像素子のあおり量を算出
し、位置調整機構によって固体撮像素子のバックフォー
カスおよびあおりを調整することにより、高速かつ高精
度に固体撮像素子を撮像光学系の最適位置に位置決めす
ることができるという効果を有する。

【０１１７】また上記第四実施の形態より明らかなよう
に本発明によれば、背面から入射した光を透過させる立
体構造の解像度チャートの背面に照明用光源を配置して
解像度チャートの背面全体をムラのない均一な照度で照
明し、この均一な照明光による解像度チャートの透過光
像を固体撮像素子によって撮像し、コントラスト積算値
を算出してマスタレンズの焦点位置および固体撮像素子
のあおり量を算出し、位置調整機構によって固体撮像素
子のバックフォーカスおよびあおり量を調整することに
より、高速かつ高精度に固体撮像素子を撮像光学系の最
適位置に位置決めすることができるという効果を有す
る。

【０１１８】また上記第五実施の形態より明らかなよう
に本発明によれば、背面からの入射光を透過させる立体
構造の小型解像度チャートをマスタレンズに組み込むこ
とにより、狭い領域において固体撮像素子を撮像光学系
の最適位置に位置決めすることができるという効果を有
する。

【０１１９】また上記第六実施の形態より明らかなよう
に本発明によれば、重心算出用パターンを描いた基準面
および斜面にコントラスト積算値算出用パターンを描い
た立体ブロックを有する解像度チャートを固体撮像素子
によって撮像し、この画像をモニタに表示するととも
に、コントラスト積算値算出用パターンの画像からコン
トラスト積算値の最大位置を算出し、重心算出用パター
ンの画像のＹ方向重心位置を算出して、このコントラス
ト積算値の最大位置とＹ方向重心位置の関係を比較し
て、マスタレンズの焦点位置および固体撮像素子のあお
り量を算出し、固体撮像素子を光軸方向に前後移動させ
ることなく、位置調整機構によって固体撮像素子のバッ
クフォーカスおよびあおり量を調整することにより、調
整時の固体撮像素子とマスタレンズの焦点位置の位置関
係を視覚で認識でき、かつ固体撮像素子を高速に撮像光
学系の最適位置に位置決めすることができるという効果
を有する。

【０１２０】また上記第七実施の形態より明らかなよう
に本発明によれば、調整用パターンを有する立体構造の
解像度チャートを固体撮像素子によって撮像してコント
ラスト積算値を算出し、このコントラスト積算値からオ
ーバープレイン上にコントラスト積算値特性図の画像９
４を作成し、調整用パターンの画像９２とコントラスト
積算値特性図の画像９４を重ね合わせた焦点位置認識画
像９６をモニタに表示するとともに、この焦点位置認識
画像９６に基づいて、固体撮像素子を位置調整機構によ
り撮像光学系の最適位置に位置決めすることにより、マ
スタレンズの焦点位置を視覚で認識でき、高速かつ容易
に固体撮像素子を撮像光学系の最適位置に位置決めする
ことができるという効果を有する。

【０１２１】また上記第八実施の形態より明らかなよう
に本発明によれば、固体撮像素子による解像度チャート
の撮像信号を基に該固体撮像素子の位置決めを行うにあ
たって、該固体撮像素子のあおり量が大きく立体構造解
像度チャートの４隅に配置された立体ブロック上にマス
タレンズの焦点を検出することが出来ず、該固体撮像素
子のあおり量を算出することが出来ない場合に於いて
も、マスタレンズの焦点位置測定時に於いて異なる測定
範囲を補う立体ブロックを解像度チャートに設けること
によって、前記立体ブロック上に複数個のマスタレンズ
の焦点を検出し、撮像光学系に於ける固体撮像素子のあ
おり量を算出することが出来る。マスタレンズの焦点を
広範囲に於いて検出するため、立体構造解像度チャート
の４隅に配置された立体ブロックの形状を大きくする必
要が無く、前記立体ブロック上にマスタレンズの焦点を
複数個検出することにより、その三次元位置関係から撮
像光学系における固体撮像素子のあおり量を算出するこ
とができるという効果を有する。

【０１２２】また上記第九実施の形態より明らかなよう
に本発明によれば、固体撮像素子による解像度チャート
の撮像信号を基に該固体撮像素子の位置調整を行うにあ
たって、立体構造を特徴とする前記解像度チャートをマ
スタレンズを介して固体撮像素子によって撮像し，解像
度チャートの立体ブロックの斜面に描かれた調整用パタ
ーンの撮像画像よりコントラスト積算値を算出してその
最大位置をマスタレンズの焦点位置とすることにより，
固体撮像素子を光軸方向に対して前後移動させることな
く撮像光学系に於ける固体撮像素子のあおり及びバック
フォーカス位置を算出することが出来るため，撮像光学
系に於ける固体撮像素子の位置調整後，接着剤の固着反
応完了の間に発生する固体撮像素子のあおり及びバック
フォーカス位置のズレを検出することが出来るという効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施の形態における固体撮像素子
を撮像光学系の所定位置に配置する装置の構成図

【図２】本発明の第一実施の形態における立体構造解像
度チャートの斜視図

【図３】本発明の第一実施の形態における立体構造解像
度チャートの拡大斜視図

【図４】本発明の第一実施の形態における画像処理ボー
ド中のフレームメモリの構成図

【図５】本発明の第一実施の形態におけるフレームメモ
リの指定エリアにおけるコントラスト積算値の特性図

【図６】本発明の第一実施の形態における固体撮像素子
のあおり量を示す立体構造解像度チャートの斜視図

【図７】本発明の第二実施の形態における立体構造解像
度チャートの構造図

【図８】本発明の第二実施の形態において立体構造解像
度チャートをマスタレンズにより固体撮像素子に結像す
る光学系の構成図

【図９】レンズの歪曲収差の影響を受けた立体構造解像
度チャートのテレビモニタ表示画面を示す表示図

【図１０】本発明の第二実施の形態による立体構造解像
度チャートのテレビモニタ表示画面を示す表示図

【図１１】本発明の第二実施の形態における固体撮像素
子を撮像光学系の所定位置に配置する装置の構成図

【図１２】本発明の第二実施の形態においてフレームメ
モリ内に書き込まれた立体構造解像度チャートの画像デ
ータを示す表示図

【図１３】フレームメモリ内に書き込まれたレンズの歪
曲収差の影響を受けた立体構造解像度チャートの画像デ
ータを示す表示図

【図１４】本発明の第三実施の形態において用いられる
解像度チャート上に設けられる立体ブロックを用いて結
像倍率の違いを補正する方法を示す模式図

【図１５】本発明の第四実施の形態による解像度チャー
ト照明方法を示す斜視図

【図１６】本発明の第五実施の形態の撮像光学系の構成
を示す斜視図

【図１７】本発明の第六実施の形態における固体撮像素
子を撮像光学系の所定位置に配置する装置の構成図

【図１８】本発明の第六実施の形態における立体構造解
像度チャートの構成図

【図１９】本発明の第六実施の形態においてフレームメ
モリ内に書き込まれた立体構造解像度チャートの画像デ
ータを示す表示図

【図２０】本発明の第六実施の形態において固体撮像素
子が撮像光学系における所定位置より色分解プリズムに
接近している場合のコントラスト積算値の特性図

【図２１】本発明の第七実施の形態におけるマスタレン
ズの焦点位置を可視化する方法を示すテレビモニタの表
示図

【図２２】本発明の第八実施の形態における立体構造解
像度チャートの構造図

【図２３】本発明の第八実施の形態における立体構造解
像度チャートの拡大斜視図

【図２４】本発明の第八実施の形態におけるα軸調整を
示す模式図

【図２５】本発明の第八実施の形態におけるα軸調整を
示す模式図

【図２６】本発明の第八実施の形態におけるβ軸調整を
示す模式図

【図２７】本発明の第八実施の形態におけるβ軸調整を
示す模式図

【図２８】本発明の第九実施の形態における立体構造解
像度チャートの構造図

【図２９】従来の固体撮像素子を撮像光学系の所定位置
に配置する装置の構成図

【図３０】従来の固体撮像素子を撮像光学系の所定位置
に配置する装置に使用する解像度チャートの斜視図

【図３１】従来の解像度チャート度照明方法を示す模式
図

【図３２】従来の固体撮像素子の位置に応じたコントラ
スト積算値の特性図

【図３３】レンズの歪曲収差による物体の形状と像の形
状を示す表示図

【符号の説明】

２，６２ マスタレンズ ３ 色分解プリズム ４ 固体撮像素子 ６ テレビモニタ ８ 補正駆動回路 ９ ＶＭＥシステム ９ａ 演算回路 ９ｂ 画像処理ボード ９ｃ デジタル変換回路 １０，２４，３１，５１，６１，７１ 解像度チャート １０ａ，２１，３２，５３，７３ 立体ブロック Ａ〜Ｄ，２３，３６，５４ 調整用パターン １１ 位置調整機構 ２２ 斜線 ２５ 主光線 ３８，７２ 基準面 ５２，６３ 照明用光源 ７４ 重心算出用パターン ７５ コントラスト積算値算出用パターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鳥羽 広門 神奈川県横浜市港北区綱島東４丁目３番 １号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 小林 和行 神奈川県横浜市港北区綱島東４丁目３番 １号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 小尾 俊郎 神奈川県横浜市港北区綱島東４丁目３番 １号 松下通信工業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 5/232 H04N 5/335 H04N 9/097 H04N 17/00

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体撮像素子による解像度チャートの撮
   像データを基にこの固体撮像素子の位置決めを行う方法
   であって、 濃度のある調整用パターンをその斜面に描いた立体構造
   部を有する前記解像度チャートをマスタレンズにより前
   記固体撮像素子に結像し、 この固体撮像素子による前記調整用パターンの撮像画像
   からコントラスト積算値を算出してその最大位置を前記
   マスタレンズの焦点位置として求め、 この焦点位置から前記固体撮像素子を配置すべき撮像光
   学系の所定位置を算出し、 この算出結果に基づいて前記固体撮像素子を位置調整機
   構により撮像光学系の所定位置に位置決めすることを特
   徴とする固体撮像素子の位置調整方法。
2. 【請求項２】 固体撮像素子による解像度チャートの撮
   像データを基にこの固体撮像素子の位置決めを行う方法
   であって、 濃度のある調整用パターンをその斜面に描いた複数の立
   体構造部を有する解像度チャートをマスタレンズにより
   前記固体撮像素子に結像し、 この固体撮像素子による前記各調整用パターンの撮像画
   像からコントラスト積算値を算出してその最大位置を前
   記マスタレンズの焦点位置としてそれぞれ求め、 この複数の焦点位置の三次元位置関係から撮像光学系に
   おける前記固体撮像素子のあおり量を算出し、 この算出結果に基づいて前記固体撮像素子のあおり量を
   調整することを特徴とする固体撮像素子の位置調整方
   法。
3. 【請求項３】 固体撮像素子のよる解像度チャートの撮
   像画像を基にこの固体撮像素子の位置決めを行う方法で
   あって、 濃度のある第一の調整パターンをその斜面上に描いた立
   体構造部と、第二の調整パターンを描いた基準面とを有
   する前記解像度チャートをマスタレンズにより前記固体
   撮像素子に結像し、 この固体撮像素子による前記解像度チャートの撮像画像
   をモニタ表示し、 この固体撮像素子による前記第一の調整パターンの撮像
   画像からコントラスト積算値を算出してその最大位置を
   前記マスタレンズの焦点位置として求めるとともに、こ
   の固体撮像素子による撮像画像から前記第二の調整用パ
   ターンの重心位置を求め、 この焦点位置と重心位置との位置関係から前記固体撮像
   素子を配置すべき撮像光学系の所定位置を算出し、 この算出結果に基づいて前記固体撮像素子を位置調整機
   構により撮像光学系の所定位置に位置決めすることを特
   徴とする固体撮像素子の位置調整方法。
4. 【請求項４】 固体撮像素子のよる解像度チャートの撮
   像画像を基にこの固体撮像素子の位置決めを行う方法で
   あって、 濃度のある第一の調整パターンをその斜面上に描いた複
   数の立体構造部と、この第一の調整パターンにそれぞれ
   対応する複数の第二の調整パターンを描いた基準面とを
   有する前記解像度チャートをマスタレンズにより前記固
   体撮像素子に結像し、 この固体撮像素子による前記解像度チャートの撮像画像
   をモニタ表示し、 この固体撮像素子による前記各第一の調整パターンの撮
   像画像からコントラスト積算値を算出してその最大位置
   を前記マスタレンズの焦点位置としてそれぞれ求めると
   ともに、この固体撮像素子による撮像画像から前記各第
   二の調整用パターンの重心位置をそれぞれ求め、 この焦点位置とそれに対応する重心位置との各位置関係
   から撮像光学系における前記固体撮像素子のあおり量を
   算出し、 この算出結果に基づいて前記固体撮像素子のあおり量を
   調整することを特徴とする固体撮像素子の位置調整方
   法。
5. 【請求項５】 固体撮像素子による解像度チャートの撮
   像画像を基にこの固体撮像素子の位置決めを行う方法で
   あって、 濃度のある調整用パターンをその斜面に描いた立体構造
   部を有する解像度チャートをマスタレンズにより前記固
   体撮像素子に結像し、 この固体撮像素子による前記調整用パターンの撮像画像
   からコントラスト積算値を算出してその最大位置を前記
   マスタレンズの焦点位置として求め、 この焦点位置を前記撮像画像の表示画面上に重ねて表示
   し、 この表示結果に基づいて前記固体撮像素子を位置調整機
   構により撮像光学系の所定位置に位置決めすることを特
   徴とする固体撮像素子の位置調整方法。
6. 【請求項６】 固体撮像素子による解像度チャートの撮
   像画像を基にこの固体撮像素子の位置決めを行う方法で
   あって、 濃度のある調整用パターンをその斜面に描いた複数の立
   体構造部を有する解像度チャートをマスタレンズにより
   前記固体撮像素子に結像し、 この固体撮像素子による前記各調整用パターンの撮像画
   像からコントラスト積算値を算出してその最大位置を前
   記マスタレンズの焦点位置としてそれぞれ求め、 この複数の焦点位置を前記撮像画像の表示画面上に重ね
   て表示し、 この表示結果に基づいて前記固体撮像素子のあおり量を
   調整することを特徴とする固体撮像素子の位置調整方
   法。
7. 【請求項７】 前記解像度チャートは、前記マスタレン
   ズの歪曲収差を予め補正した前記調整用パターンあるい
   は前記第一の調整用パターンをその斜面に描いた前記立
   体構造部を有するものであることを特徴とする請求項１
   ないし請求項６の何れか１項に記載の固体撮像素子の位
   置調整方法。
8. 【請求項８】 前記解像度チャートは、前記立体ブロッ
   クの各斜面要素の前記マスタレンズからの距離差による
   結像倍率の違いを予め補正した前記調整用パターンある
   いは前記第一の調整用パターンをその斜面に描いた前記
   立体構造部を有するものであることを特徴とする請求項
   １ないし請求項６の何れか１項に記載の固体撮像素子の
   位置調整方法。
9. 【請求項９】 前記解像度チャートは、背面から入射し
   た光を透過させるものであり、 この解像度チャートの背面に光源を配置し、この解像度
   チャートの透過光像を前記マスタレンズによって前記固
   体撮像素子に結像することを特徴とする請求項１ないし
   請求項８の何れか１項に記載の固体撮像素子の位置調整
   方法。
10. 【請求項１０】 前記解像度チャートは、前記マスタレ
    ンズに組み込まれたものであることを特徴とする請求項
    ９記載の固体撮像素子の位置調整方法。
11. 【請求項１１】 固体撮像素子による解像度チャートの
    撮像信号を基に該固体撮像素子の位置決めを行う方法で
    あって、前記解像度チャートを濃度のある立体構造にす
    ることを特徴とする請求項２記載の固体撮像素子の位置
    調整方法に於いて、解像度チャートの４隅に配置される
    内側に傾斜する斜面を有する立体ブロックの一つを、マ
    スタレンズの焦点位置測定時に於いて異なる測定範囲を
    補う立体ブロックにすることにより、固体撮像素子のあ
    おり量を測定精度を落とさず広範囲に於いて算出するこ
    とを特徴とする固体撮像素子の位置調整方法。
12. 【請求項１２】 固体撮像素子による解像度チャートの
    撮像信号を基に該固体撮像素子の位置を位置調整手段で
    調整し固着作業を行う工程に於いて、前記固着作業後固
    着反応完了までに発生する撮像光学系に於ける固体撮像
    素子のあおり及びバックフォーカスの位置ズレを、前記
    解像度チャートを立体構造とすることによって、固体撮
    像素子の変位を前記撮像信号の変位としてとらえ、固着
    反応完了後の撮像光学系に於ける固体撮像素子のあおり
    及びバックフォーカスの位置ズレを固体撮像素子，解像
    度チャート，又はマスタレンズを移動させることなく検
    出することを特徴とする固体撮像素子の位置調整方法。