JPH02264561A - 撮像素子光学ユニットの調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電荷結合素子（ＣＩ＋ａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌ
ｅｄＤｅｖｉｃｅ　；以下、ＣＣＤと呼ぶ）などの撮像
素子と、その撮像素子の撮像面上に画像を結像させるレ
ンズユニットとの組合わせからなる撮像素子光学ユニッ
トの調整方法に関する。

従来の技術 たとえばファクシミリにおいては、その画像読取り部に
画素を１次元的に配列したＣＣＤなどの撮像素子とレン
ズユニットとを組合わせた撮像素子光学ユニットが用い
られる。このような撮像素子光学ユニットでは、レンズ
ユニットがら入力されてくる画像が撮像素子の撮像面上
に正しく結像するように、レンズユニットのピント調整
と撮像素子・光学ユニット相互の位置調整とを行う必要
がある。

従来、このような撮像素子光学ユニットの調整は以下に
示す手順に従って行われていた。

すなわち、まず所定の治具に撮像素子光学ユニットがセ
ットされる。このとき、撮像素子とレンズユニットとは
仮止めの状態で結合され、ピント調整および位置調整が
可能な状態に設定されている。

次に別の治具にピント調整用チャートがセットされる。

第７［］はそのピント調整用チャート１の一例を示す平
面図である。このピント調整用チャート１は、帯状シー
ト上にその幅方向に向けて延びる白線部と黒縁部とが交
互するパターンを描いたものである。

次に、上記ピント調整用チャート１のパターンをミラー
などからなる光学系によって撮像素子光学ユニットのレ
ンズユニットに向けて投影した状態のもとで、ピント調
整が行われる。撮像素子の撮像面上に結像するパターン
画像の長手方向（ピント調整用チャート１の長手方向に
相当）が撮像素子の画素の１次元配列の方向にほぼ揃う
ように、ピント調整用チャート１の配置は設定されてお
り、したがって撮像素子の撮像面上に結像する上記パタ
ーンの白線部および黒線部は画素の１次元配列方向に対
してほぼ直交する向きとなっている。

このとき、撮像素子から取出される１ライン分つまり１
次元配列の画素に対応する出力波形がシンクロスコープ
によって読取られる。すなわち、この出力波形は、上述
したパターンの白線部および黒線部に応じてレベルが変
化しており、このレベルの差が大きいほどレンズユニッ
トのピントが良く合っていると判定される。

上記ピント調整が終わると、治具からピント調整用チャ
ート１が取外され、これに替わって新たに位置調整用チ
ャートが治具にセットされる。第８図はその位置調整用
チャート２の一例を示す平面図である。この位置調整用
チャート２は、帯状の白地シート上にその長手方向に向
けて延びる黒線部２ａからなるパターンを描いたもので
あり、その黒線部２ａはシートの中央部と左右両端近傍
とにそれぞれ破断部２ｂｌ、２ｂ２，２ｂ３を有する。

次に、上記位ｉｘｎ用チャート２のパターンを光学系に
よって撮像素子光学ユニットのレンズユニットに向けて
投影した状態のもとで、撮像素子レンズユニット相互の
位置調整が行われる。この場合も撮像素子の撮像面上に
結像するパターン画像の長手方向が撮像素子の画素の１
次元配列の方向にほぼ揃うように、位置調整用チャート
２の配置は設定されており、レンズユニットに対する。

撮像素子の位置が適正であれば、パターン画像の黒縁部
２ａは撮像素子の１次元配列された画素上に結像するこ
とになる。このとき、撮像素子から取出される１ライン
分の出力波形を目視することによって位ＦＦ［が行われ
る。

すなわち、たとえば撮像素子が上下に所定ＪＩＹだけ位
置ずれしている場合には、パターンの黒線部２ａに相当
する波形が出力波形に現れないので、その波形が現れる
ように上下方向に位置調整が行われる。また撮像素子が
左右に所定、ｔ×だけ位置ずれしている場合には、１ラ
イン分の出力波形の中央部からずれた位置にパターンの
破断部２ｂｌに相当する波形が現れるので、その波形が
中央部に現れるように左右方向に位置調整が行われる。

さらに撮像素子が所定量θだけ傾斜している場合には、
１ライン分の出力波形の左右にパターンの破断部２ｂ２
，２ｂ３に相当す・る波形が現れないので、その波形が
このあと、同様にしてピントの微調整および位置の微調
整が交互に行われ、その調整が完了すると撮像素子とレ
ンズユニットとはビスなどによって完全に結合されたあ
と、治具から取外される。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述した従来の撮像素子光学ユニットの
調整方法では、撮像素子から出力される信号の波形をシ
ンクロスコープで観測することによって調整をはかって
いるので調整が容易でなく、また調整作業者の熟練の度
合いによって調整精度にバラツキが生じ、高精度の調整
を行えないという問題点があった。

したがって、本発明の目的は、調整作業者の熟練の度合
いに左右されることなく、容易かつ高精度に調整するこ
とのできる撮像素子光学ユニットの調整方法を提供する
ことを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、撮像素子と、その撮像素子の撮像面上に画像
を結像させるレンズユニットとの組合わせからなる撮像
素子光学ユニットの前記レンズユニットに対して一定の
パターン画像を投影させ、このときの撮像素子の１走査
ラインに相当する複数画素分の出力信号に基づいてレン
ズユニットのピント調整および撮像素子・レンズユニッ
ト間の位置調整を行うようにした撮像素子光学ユニット
の１１整方法において、 前記出力信号の波形の時間軸に対応する軸線を表示装置
の画面に定め、出力信号の時間ごとのレベルに応じた輝
度を持つ各輝度線分を、前記画面の軸線上のそれぞれに
対応する位置からその軸線に対して直角方向に延ばして
順次表示することによって、出力信号を二次元画像とし
て表示し、この二次元画像に基づきピント調整および位
置調整を行うようにしたことを特徴とする撮像素子光学
ユニットの調整方法である。

作　　用 本発明に従えば、撮像素子の１走査ライン上の画素に対
応する出力信号が表示装置の画面に二次元画像として表
示されるので、ピントの良否や位置の適否をその二次元
画像から容易かつ高精度に判定できる。したがって、ピ
ントｉｎおよび位置調整も容易になり高い？ＪｆＪ整精
度が得られる。

実施例 第１図は本発明の一実施例である撮像素子光学ユニット
の調整方法に用いられる調整機構の概略を示す構成図で
ある。

この調整方法は、たとえばファクシミリの画像読取り部
に用いられる第１図に示すＣＣＤ光学ユニット３の調整
方法であって、ＣＣＤ光学ユニット３は複数の画素（た
とえば１７２８画素、２０４８画素、２５９２画素など
）を１次元配列した撮像面を有するＣＣＤの基板４と、
このＣＣＤの撮像面上の画像を結像させるレンズユニッ
ト５とを組み合わせたものであり、調整前にはＣＣＤ基
板４とレンズユニット５との間は調整が可能となるよう
に仮止め状態とされている。

第１図において、調整治具６はピント調整および位置調
整を行うための治具であって、上記仮止め状態のＣＣＤ
基板４を左右方向く第１図において紙面に垂直な方向）
に変位させるＸ＠調整部６Ｘと、ＣＣＤ基板４を上下方
向に変位させるＹ軸調整部６ｙと、ＣＣＤ基板４を前後
方向に変位さぜるｚｍ調整部６Ｚと、ＣＣＤ基板４をそ
の中心を軸にして回動２位させるθ軸調整部６θとを有
する。

チャート・セット用治具７は、テストチャート８をセッ
トするための治具であり、この治具７の設置部には光源
９から照明光が当てられている。

ミラー１０．１１はチャート・セット用治具７にセット
されるテストチャート８に描かれているパターンをＣＣ
Ｄ光学ユニット３のレンズユニット５に投影する光学系
を構成している。ＣＣＤ基板・１の出力端子は画像処理
装置１２に接続されており、その画像処理装置１２の次
段にはＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ−Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）　
１３が接続されている。

上記画像処理装置１２はＣＣＤ基板４から出力される信
号をサンプリングしてストアするｉ能と、そのサンプリ
ングした信号から上記ＣＣＤ光学ユニット３のピントの
評価値となるＭＴＦ　（Ｍｏｄｕｒａｔｉｏｎ　Ｔｒａ
ｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）値を算出する機能と、
ストアした信号および算出したＭＴＦ値のデータを画像
信号に変換して出力する機能とを有する。また上記ＣＲ
Ｔ１３は画像処理装置１２から出力される画像信号に応
じたＩｊ像を表示する表示装置の働きをする。

第２図は上記画像処理装置１２の概略的な構成を示すブ
ロック図である。第２図において、増幅器１４はＣＣＤ
基板４から出力される出力信号を増幅する回路であり、
その次段には増幅された信号をサンプリングしてアナロ
グ信号からデジタル信号に変換するアナログ−デジタル
（以下、Ａ／Ｄと呼ぶ）変換回路１５が接続されている
。このＡ／Ｄ変換回路１５をサンプリング動作させるた
めのサンプリング・クロックはクロック発生回路１６に
よって与えられる。Ａ　Ｉ　Ｄ　’Ｉｒ：　ｆＡ　回路
１５の次段には画像メモリ１７が接続されている。この
画像メモリ１７はＡ／Ｄ変換回路１５から与えられるデ
ジタル信号を所定のアドレス順序に従ってストアするメ
モリであり、その書込み・読出し動作のタイミングは制
御回路１８によって制御され、アドレスの措定はアドレ
ス制御回路１９によって行われる。

上記制御回路１８はＣＰ　Ｕ　（Ｃｅｎｔｒａｌｐｒｏ
ｅｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）を含み、上述しなＭＴＦ値
を算出する機能を担い、算出されたＭＴＦ値のデータも
画像メモリ１７にストアされる０画像メモリ１７の次段
にはデジタル−アナログ（以下、Ｄ／Ａと呼ぶ）変換回
路２０が接続されている。このＤ／Ａ変換回路２０は画
像メモリ１７から読み出されるデジタル信号をアナログ
信号に変換し、これを映像信号として上記ＣＲＴ１３に
与えるための回路である。

第３図は上述したテストチャート８の一例を示す平面図
である。帯状の白地シート上に所定のパターンを描いた
ものである。すなわ、ちその白地シートの左端部には幅
方向の中央位置から上辺に向けて延びる白線部と黒線部
とが交互するパターン９Ｌが描かれ、右端部にも同様に
幅方向の中央位置から上辺に向けて延びる白線部と黒縁
部とが交互するパターン９Ｒが描かれ、また白地シート
の中央部には幅方向の中央位置から下辺に向けて延びる
白線部と黒線部とが交互するパターン９Ｃが描かれてい
る。

パターン９Ｃの中央位置したがって白地シートの長手方
向の中央位置には、別に中央位置であることを示すため
の広幅黒縁部９Ｃ１が描かれている。上記各パターン９
Ｌ、９Ｒ，９ＣはＣＣＤの１次元配列されている１ライ
ン分の画素のうちの、たとえば左端部の１００画素分、
中央部の１００画素分、右端部の１００画素分にそれぞ
れ対応させである。また、左右のパターン９Ｌ、９Ｒと
、中央部のパターン９Ｃとは、白地シートの幅方向の中
央位置の１定幅ｄ　（＝０．５ｍｍ）内にその一端びが
及ぶように描かれている。

次に、この実施例の調整方法の千厘を説明する。

先ず、ＣＣＤ光学ユニット３が第１図における調整治具
６にセットされる。

次に、チャート・セット用治具７に第３図に示すテスト
チャート８がセットされる。これによって、テストチャ
ート８のパターンがミラー１０゜１１などからなる光学
系を介してＣＣＤ光学ユニット３のレンズユニット５に
向は投影される。

このあと、上記状態のもとてピント調整と位置調整とが
同時に行われる。テストチャート８の配置は、ＣＣＤ基
板４の撮像面上に結像する。パターン画像の長手方向く
テストチャート８の長手方向に相当）がＣＣＤの画素の
１次元配列の方向に揃うように設定されており、したが
ってＣＣＤの撮像面上に結像する各パターン９Ｌ、９Ｒ
，９Ｃの白線部、黒線部および広幅黒縁部９Ｃ１は画素
の１次元配列に対してほぼ直交する向きとなる。

このとき、ＣＣＤ基板４から取り出される１ライン分つ
まり１次元配列の画素に対応する出力信号は画像処理装
置１２に入力され、その増幅器１４で増幅されてＡ／Ｄ
変換回路１５に与えられる。

その出力信号のうち、上記１次元配列の左端部の１００
画素分に相当する信号、中央部の１００画素分に相当す
る信号および右端部の１００画素分に相当する信号がそ
れぞれＡ／Ｄ変換回路１５によってサンプリングされ、
アナログ信号からデジタル信号に変換されて画像メモリ
１７にストアされる。すなわち、画像メモリ１７では、
上記左端部、中央部、右端部の信号毎に３３Ｍ所に分け
てストアされる。

一方、制御回路１８では、画像メモリ１７にストアされ
た信号に基づき、ＣＯＤの撮像面上での左端部、中央部
、右端部に対応するＭＴＦ値の算出が行われる。第４図
はそのＭＴＦ値の算出式を説明するために示した波形図
である。すなわち、ＣＣＤ基板４から取出される出力信
号が第４図に示す波形であるとき、この出力信号に対応
する撮像面上でのピント評価値であるＭＴＦ値は、ＭＴ
Ｆ（％）−（Ｉｍａｘ　−Ｉｎ１ｎ）／（Ｉ＋ｍａｘ＋
　ｌｍ１ｎ）Ｘ　１００　　−　（１）として算出され
る。算出されたＭＴＦ値のデータはＣＲＴ１３に数値と
して表示できるデータに変調されて画像メモリ１２に一
旦スドアされる。

画像メモリ１２にストアされた信号は、アドレス制御回
路１つによる制御により、所定のアドレス順序に従って
ＣＲＴ　１３の水平、垂直同期信号に同期したタイミン
グで順次読み出され、次段のＤ　、−’　Ａ変換回路２
０に与えられる。その信号はＤ／Ａ変喚回路２０によっ
てデジタル信号からアナログ信号に変換され、映像信号
としてＣＲＴ１３に与えられる。

第５図は、ＣＲＴ１３の画面１３ａに表示される画像の
一例を示す。すなわち画面１３ａの上半部には、上述し
たＣＣＤ基板４からの出力信号の波形のうちの左端部、
中央部、右端部に対応する画像２ＬＬ、２１Ｃ，２１Ｒ
がそれぞれ表示され、これらの画像２１Ｌ、２１Ｃ，２
１Ｈに対応付けて画面１３ａの下半部には上記出力信号
の左端部、中央部、右端部の各信号波形２２Ｌ、２２Ｃ
，２２Ｒと、各ＭＴＦ値とがそれぞれ表示される。

この場き、画面１３ａの走査ラインはＣＣＤ基板４から
の出力信号の波形の時間軸に対応付けられており、たと
えば画ｆ象２１＋−は出力信号波形の左端部の各時間ｍ
（各画素毎）のレベルに応じた輝度をそれぞれ持つ複数
の輝度線分を、定められた１走査ライン上のそれぞれ対
応する位置から縦方向に延ばして順次表示することによ
って構成されており、他の画像２１Ｃ，２１，Ｒについ
ても同様の構成となっている。

すなわち、各画像２１Ｌ、２１Ｃ，２１ＲはＣＣＤの１
次元配列された各画素における受光強度を画面１３ａの
縦方向に延ばして表示したものであり、対応する出力信
号の各部分を二次元画像として表示していることになる
。したがって、テストチャート８の中央部のパターン９
Ｃにおける広幅黒線部９Ｃ１に対応する部分が２画面１
３ａの画像２１Ｃにおいても同様に広幅黒線部２】Ｃ１
として表示される。また、これとは別に、画面１３ａの
上半部にはＣＣＤの１次元配列された画素の中央に対応
する基準線２３も同時に表示される。

ＣＲＴ１３の画面１３ａの画像２１Ｌ、２１Ｃ２１Ｒで
は、テストチャート８の各パターン９Ｌ。

９ＣＣ）Ｒにおける白線部および黒線部に対応する輝度
線分があり、その白線部に対応する輝度線分の輝度と黒
線部に対応する輝度線分の輝度とび差が大きいはどＣＣ
Ｄ光学ユニット３におけるピントが良くきっていること
になり、したがってこれらの各画［！２１Ｌ、２ＩＣ，
２１Ｒを観察することによって直感的にピントの良否を
簡単に判別できる。

これらの画像２１Ｌ、２１Ｃ，２１Ｒに対応付けてＭＴ
Ｆ値も表示されているので、この値を読みことによって
もピントの良否を判定できる。ピントの調整は第１図の
調整治具６のＺ軸調整部６Ｚを走査して、ＣＣＤ光学ユ
ニット３のＣＣＤ基板４を前後に変位させることによっ
て行われる。

ビンｌ−調整を繰り返すたびに、ＣＲＴ１３の画面１３
ａに表示されるＭＴＦ値は変化するが、その値は現時点
での値のほかに、それまでの最高値も別にサンプル・ホ
ールドされて表示される。したがって現時点でのＭＴＦ
値と最高値のＭＴＦ値とを比較することによって、ビン
ｌ−調整を高精度に行うことができる。

位置調整については、テストチャート８における各パタ
ーン９Ｌ、９Ｃ，９Ｒに対応する画１ヤ２ＩＬ、２１Ｃ
，２１ＲがＣＲＴ］、３の画面１３２１の正しい位置に
表示されているか否かによって、その調整の良否が判定
される。たとえばＣＣＤ基板４が左右方向に所定型Ｘだ
け位置ずれしている場りには、ＣＲＴ１３の画面１３ａ
において画（象２１Ｃの広幅黒縁部２１Ｃ１が基準線２
３からずれて表示されるので、これらが重なりかうよう
に調整治具６のＸ軸調整部６ｘｆ！：操牛することでＣ
ＣＤ基板４が左右に位￥１調整される。

また、ＣＣＤ基板４が上下に所定ｉＹだけ位置ずれして
いる場きには、ＣＲＴ１３の画面１３ａにおいて画ｆ象
２１Ｌ、２１Ｃ，２１Ｒが表示されなかったり画像２１
０が表示されなかったりするので、すべての画像２ＬＬ
、２１．Ｃ，２１Ｒが現れるように調整治具６のＹ軸調
整部６ｙを操作することでＣＣＤ基板４が上下に位置調
整される。

さらに、ＣＣＤ基板４が所定角度θだけ傾斜している場
きには、ＣＲＴ　１３の画面１３ａにおいて左右の画像
２１Ｌ、２１Ｈの一方は表示されるが能力は表示されな
いので、両方の画像２１Ｌ２１Ｒが現れるように調整治
具６のθ軸調整部６θを操作することでＣＣＤ基板４の
傾斜が修復される。

このようにして、ピント調整および位置調整が完了する
と、ＣＣＤ基板４とレンズユニット５とをビスなどによ
って完全に結合したあと、調整治具６からＣＣＤ光学ユ
ニット３が取外され、これによってすべての調整作業が
完了する。

なお、上記実施例では、ＣＲＴ１３の画面にＭＴＦ値を
数値で表示する１％きについて説明したが、これに限ら
ず、第６図に示すようにグラフでＭＴＦ値を表示しても
よく、この場合には一目で現時点のＭＴＦ値と最大値と
を比較することできる。

発明の効果 以上のように本発明の撮像素子光学ユニットの調整方法
によれば、撮像素子の１走査ライン上の画素に対応する
出力信号を表示装置の画面に二次元画像として表示する
ようにしているので、ピントの良否や位置の適否をその
二次元画（象から容易かつ高精度に判定でき、したがっ
てその調整を能率よく高精度に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である撮像素子光学ユニット
の調整方法に用いられる調整機構の概略を示す構成図、
第２図はその調整機構における画像処理装置の構成を示
すブロック図、第３図はその調整方法に用いられるテス
トチャートの平面図、第４図はＭＴＦ’ｉの算出式を説
明するための波形図、第５図は調整Ｒ構のＣＲＴの画面
の表示内容を示す説明図、第６図はＭＴＦ値をグラフ化
して表示する１％会の一例を示すグラフ、第７図は従来
の撮像素子光学ユニットの調整方法に用いられるピント
調整用チャートの平面図、第８図はその調整方法に用い
られる位置調整用チャートの平面図である。 ３・・・ＣＣＤ光学ユニット、４・・ＣＣＤ基板、５・
・レンズユニッ１−１６・調整治具、８・テストチャー
１へ、１２−画像処理装置、１３・　ＣＲＴ代理人　　
弁理士　西教　圭一部 第６　図 手続補正書く方式） 平成　１年　８月 ２日 特願平１−８５０９９ ２、発明の名称 撮像素子光学ユニットの調整方法 ３、補正をする者 事件との関係　　出願人 住所　大阪市阿倍野区長池町２２番２２号名称　（５０
４）シャープ株式会社 代表者　辻　　晴　雄 ４、代理人 住　所　大阪市西区西本町１丁目１３番３８号　新興産
ビル国装置ＥＸ　０５２５−５９８５　　ＩＮＴＡＰＴ
国際ＦＡＸ　（０６）５３８−０２４７（代表）６、補
正の対象 図　　面 ７、補正の内容 図面の浄書（内容に変更なし）。 以 上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 撮像素子と、その撮像素子の撮像面上に画像を結像させ
   るレンズユニットとの組合わせからなる撮像素子光学ユ
   ニットの前記レンズユニットに対して一定のパターン画
   像を投影させ、このときの撮像素子の１走査ラインに相
   当する複数画素分の出力信号に基づいてレンズユニット
   のピント調整および撮像素子・レンズユニット間の位置
   調整を行うようにした撮像素子光学ユニットの調整方法
   において、 前記出力信号の波形の時間軸に対応する軸線を表示装置
   の画面に定め、出力信号の時間ごとのレベルに応じた輝
   度を持つ各輝度線分を、前記画面の軸線上のそれぞれに
   対応する位置からその軸線に対して直角方向に延ばして
   順次表示することによって、出力信号を二次元画像とし
   て表示し、この二次元画像に基づきピント調整および位
   置調整を行うようにしたことを特徴とする撮像素子光学
   ユニットの調整方法。