JPH08261875A - イメージセンサの試験用パターン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】イメージセンサ10を試験するためのパターンを
与えるチャート20に対する照明を均一化して試験精度を
高める。 【構成】互いに異なる試験パターンをもつ複数の光透過
性のチャート20と,これらのチャート20を周面に分布し
て保持する回転体30と, その内側に軸方向に分布して配
置された複数の点光源50と, 回転体30の内側に配置され
点光源50から光束を受けてチャート20に向けて反射する
ミラー61と, 回転体30を間歇的に回転操作する回転機構
70とを用い、回転機構70により回転体30を間歇的に回転
させてミラー61から受ける投射光PLを受けるチャート20
を順次に切り換えながら, その透過光Tlが表す試験パタ
ーンをイメージセンサ10に与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、種々なイメージセン
サ，とくにレンズと組み合わせたモジュールの形で自動
焦点カメラに組み込まれるイメージセンサに所定の光学
的なパターンを与えてそれを試験する際に用いる試験パ
ターン装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路技術の進展によるイメー
ジセンサの価格低減に伴いその用途が益々拡大している
が、とくに最近ではその性能の一層の向上が求められて
いる。例えば自動焦点カメラに組み込まれるイメージセ
ンサでは、被写体の映像を極力正確に捉えるためにそれ
を構成する多数の光センサのそれぞれが受ける光強度を
８ビットのデータに変換可能な精度，誤差にすると O.1
％以下の精度で検出することが要求されており、イメー
ジセンサに対する試験の精度もこれに応じて一層高める
ことが必要になって来ている。イメージセンサの試験は
種々な検出対象の映像を実際に検出させた状態で行なう
のが望ましいので、対象の映像を代表する試験パターン
をもつチャートがこのために用いられる。

【０００３】図３はかかるチャートを用いる従来の試験
方法の概要を示すものである。図の右側部にチャート１
が示されており、その正面の適宜な距離, ふつう１〜数
ｍを隔てた個所に図の左側部に示すイメージセンサ10が
置かれる。チャート１は図の上下方向が例えば30cm程度
で, 前後方向がその数倍のサイズをもつ比較的大きなパ
ネルであり、試験に際しては異なるパターンをもつ数枚
のチャート１が順次に用いられる。このチャート１に充
分な照明を与えるために数百Ｗの白熱電灯２と反射鏡３
を備える投光装置を２〜数台用いて、ちょうどスタジオ
におけるようにかなり強力なフラッドライトFLを斜め方
向から与える。

【０００４】チャート１からその反射光RLを受けるイメ
ージセンサ10は図の例では自動焦点カメラ用であって、
一対のイメージセンサをパッケージ内に組み込んだ集積
回路装置11と, アダプタ12と, 図の前後方向に並んだ一
対の小レンズ13を一体化したモジュールであり、集積回
路装置11のリードを試験用プリント板14に差し込んで固
定される。このＡＦ (自動焦点) モジュールではチャー
ト１がもつパターンの映像を小レンズ13によりアダプタ
12で設定されたその焦点距離の位置にある集積回路装置
11内の対応するイメージセンサ10に結像させ、その各光
センサが受ける光強度をディジタルデータに変換するよ
うになっている。

【０００５】イメージセンサ10内の各光センサの検出感
度を試験するには、パターンがない白地のチャート１を
用いてそれに一様な照明を当てた状態で各光センサが受
ける光強度を表すデータを読み出してその各数値と分布
を調べる。さらに、このＡＦモジュールでは一対のイメ
ージセンサ10による映像データ間の相関をとりながら集
積回路装置11内でチャート１までの距離または自動焦点
カメラのそれに対する合焦状態からのずれ量を表すＡＦ
データを計算するようになっており、このＡＦデータを
試験するには異なるパターンをもつ数個のチャート１を
順次用いてＡＦデータ値が正確か否かを調べ、かつ必要
に応じＡＦモジュールとそれとの距離を切り換えながら
試験を行なう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図３のような
従来の試験方法ではイメージセンサの映像検出の精度に
対する要求レベルが高まるとともに、各イメージセンサ
が実際に要求を満たしているか否かを試験により確かめ
るのが容易でなくなって来た。この第１の原因は図３の
チャート１に与える照明を検出精度の要求レベルに応じ
て均一にするのが困難な点にある。図４はチャート１に
対する照明の照度Ｉの図３では前後方向であるｘ方向の
分布を示す。図示のように照度Ｉはチャート１の中心Ｃ
から両端に行くに従って低下しやすく、フラッドライト
FLの数を増やしたり，チャート１に当てる角度を変えて
見ても照度Ｉの不均一を１〜２％程度以下にするのは非
常に困難である。前述のようにイメージセンサ10内の光
センサの検出感度の均一性を試験する際、各光センサに
よる最大が 255である８ビット構成のデータにかかる照
明の不均一により３〜５の測定誤差が発生する。

【０００７】第２の原因は照明に伴う輻射熱によってＡ
Ｆモジュールの温度が上がりやすい点にある。白熱電灯
２による照明は演光性は良好なもののかなりの赤外線成
分を含み、イメージセンサ10が影響されないようＡＦモ
ジュール内に遮断フィルタを組み込むことは可能である
が、アダプタ12や小レンズ13がプラスチック製なので赤
外線の輻射熱で加熱されて膨張しやすく、これによって
前述のＡＦデータ値に0.2〜0.4 程度の試験誤差が発生
しやすい。

【０００８】本発明の目的はこのような問題を解決して
イメージセンサをそれに要求される高い検出精度に応じ
て正確に試験できるようにすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明の試験
用パターン装置によれば、異なる試験パターンをもつ複
数の光透過性のチャートと, これらのチャートを周面に
かつ周方向に分布して保持する回転体と, 回転体の内側
にその軸方向に分布して固定配設された複数の点光源
と, 回転体の内側に固定配設され点光源から光を受けて
それを所定方向に反射するミラーと, 回転体に対する回
転機構とを用い、回転機構により回転体を間歇的に回転
操作してミラーから投射光を受けるチャートを切り換え
ながらその透過光がもつ試験パターンをイメージセンサ
に与え, ないしはそれに検出させることによって達成さ
れる。

【００１０】なお、上記構成にいう光透過性のチャート
にはいわゆるパールガラス等である光拡散性をもつ板状
材料を用い、試験パターンは透過光が出射する方の表面
側に設けるのが有利である。また、回転体を平坦なない
し平面の周面を複数個備える多角形状の筒状体に形成
し、各周面に窓を開口してそこにチャートを保持ないし
担持させる構造とするのがよい。

【００１１】点光源にはキセノンランプやハロゲンラン
プ等の小形で発光強度が高い電灯を用いることもできる
が、本発明では先端から光を出射する単一のないしは複
数の光導体を各点光源として用いるのがとくに有利であ
る。後者の場合には複数個の点光源用に多数本の光ファ
イバを束ねた光ファイバ束ないしはケーブルを用いるの
が便利であり、さらにこの光ファイバ束の点光源とは反
対側の受光端面に対し光源装置からの入射光を赤外線除
去フィルタおよび集光レンズを介して注入するのが有利
である。

【００１２】さらに、この光ファイバ束に対し強い光束
を効率よく注入するためには、光源装置を元の光源とし
ての強力な電灯と，その発光を受けて高反射性の内面に
よりそれを繰り返して反射させながら閉じ込める光閉じ
込め容器とから構成し、この光閉じ込め容器の壁に部分
的開口を設けて、それを出射瞳として光ファイバ束に注
入すべき光束を取り出すようにするのがよい。

【００１３】複数の点光源を回転体の内側に固定配設す
る際には、もちろんチャートの試験パターンが均一な光
強度分布ないしは輝度分布になるようそれらの軸方向分
布が調整されるが、各光源からの光束を拡大した後に凹
な反射面をもつミラーによりチャートに向けて反射させ
るのがこの試験パターンの輝度分布の均一化に有利であ
る。このための光束拡大手段としてはレンズを用いるこ
ともできるが、平面のないしは凸な反射面をもつ小形の
反射体を用いるのが有利であり、さらにはこの反射体に
より点光源から受ける光束の方向をミラーに向けて偏向
させるのが試験パターンの輝度分布の均一化にとくに有
利である。

【００１４】なお、回転機構は回転体を間歇的に回転操
作して所定の角度位置に正確に位置決め停止させるもの
であればよく、最も簡単には手動回転操作機構でもよい
が、例えばモータとインデックス機構を組み合わせ，あ
るいはステッピングモータを利用するのが量産時の試験
に有利である。

【００１５】

【作用】本発明の試験パターン装置は前項の構成にいう
ように、 (a)チャートの照明用光源を多数の点光源とし
てそれらの配設位置の分布やそれぞれの光量を調整する
ことによって，チャートの試験パターンの明るさないし
は輝度の分布を従来よりずっと正確に均一化するととも
に、 (b)チャートを光透過性にしてミラーにより反射さ
せた点光源からの光束をそれに投射してイメージセンサ
にはその透過光を与えることにより，照明の効率を格段
に高めてイメージセンサおよびそれを組み込んだモジュ
ールの温度上昇を抑えながら外光による妨害や悪影響を
減少させ、さらには (c)複数個のチャートを回転体の周
面に分布保持させて回転機構によりこれを間歇的に回転
操作してチャートを順次切り換えることによって，イメ
ージセンサに与えるべき試験パターンをごく簡単に切り
換えて試験能率を向上させるようにしたものである。

【００１６】

【実施例】以下、図を参照しながら本発明の実施例を説
明する。図１は本発明による試験パターン装置の構造例
を示す断面図と一部を断面で示す正面図、図２は点光源
とそれに関連する光学系の構成例を簡略に示す模式的な
構成図である。図１(a) は図１(b) の正面図のＹ−Ｙ断
面に対応する。試験パターン装置は横方向に細長い形状
であるが図１(b) には図示の都合から左右端部のみが示
されている。なお、これらに示された実施例では点光源
を光導体の先端部とするが、本発明はかかる実施例に限
定されることなく種々の態様で実施をすることができ
る。

【００１７】図１(a) の左側部にはイメージセンサ10が
図３と同様にＡＦモジュールの形で示されており、これ
にチャート20がもつ試験パターンを与える本発明による
試験パターン装置が図の右側部に断面で示されている。
本発明ではチャート10として光透過性のものを用いる
が、この実施例ではさらにこれにいわゆるパールガラス
ないし乳白色ガラスを用いて光拡散性を兼備させる。そ
の試験パターンはふつう単純な明暗パターンや無地とさ
れるが、チャート20が光透過性でかつ光拡散性であるか
らその透過光TLが出射する方の表面側に試験パターンを
設けるのがよい。図示の例ではパターンが互いに異なる
８枚のチャート20を試験に用い、イメージセンサ10に与
えるべき試験パターンを切り換えるために回転体30にこ
れらをその外周面に分布して保持させる。なお、各チャ
ート20は図の上下方向の幅が例えば30cmで, 図の前後方
向の長さが例えば１.2ｍのものである。

【００１８】この実施例の回転体30は図１(a) のように
８角形の断面をもちかつ図１(b) に示すような筒状体31
に形成され、その平坦な各周面に開口された窓31ａの個
所にそれぞれチャート20を抑え具32で取り付けるように
なっている。この回転体30の内側には固定部40が配設さ
れており、これは図１(b) に示すように一対の円板状の
固定板41を図の例では３本の細長い連結部材42を介して
結合してなり, 右側の固定板41の方が短い円筒43を介し
て支持脚44により支承されている。左側の方の固定板41
は後述の回転機構70の固定部分を介し別の支持脚45によ
り支承される。回転体30の筒状体31の右端部はこの固定
部40の円筒43の外周面により軸受け33を介して回転自在
に案内かつ支持され、その左端部の方は回転機構70の外
径側部である回転部分の外周に取り付けられている。

【００１９】図１(a) に示すように回転体30の内側に点
光源50とミラー61と小形反射体62が配設される。点光源
50は固定部40に支承され、ミラー61と小形ミラー62は両
端が図１(b) の左右の固定板41に取り付けられる。点光
源50にはキセノンランプ等の発光強度が高い小形電灯を
用いることもできるが、この実施例では先端から光を出
射する光導体を用いる。このため、多数の光ファイバを
束ねた図１(a) に示す光ファイバ束51に鞘52を被せてお
き、図２に示すように鞘52の軸方向の所々から光ファイ
バの先端を所望本数ずつ突出させてそれぞれ点光源50と
する。その配列ピッチｐは数cm程度とするのがよい。な
お、光ファイバ束51は図１(b) のように支持脚44から外
側に導出される。

【００２０】本発明では各点光源50から出射される光束
をミラー61により所定の位置にあるチャート20に向けて
反射させるが、この照明の明るさを極力均一化するため
には点光源50の光束を拡大した後にミラー61に与えるの
が望ましく、この実施例ではこのため図１(a) に示す小
形反射体62を用いられる。この小形反射体62は図示の例
では平面状であるが、必要に応じ凸な反射面としてもよ
い。小形反射体62には点光源50からの光束を拡大するだ
けでなく、図のように光束の方向を偏向させるのが有利
である。また、ミラー61にはこの小形反射体62により拡
大された光束をチャート20に向けて効率よく反射させる
ために凹な反射面をもたせるのがよい。小形反射体62の
かわりに小さなレンズにより光束を拡大することも可能
である。なお、点光源50の配列ピッチｐはチャート20へ
の照明が図１(a) の前後の方向に均一になるよう軸方向
位置ごとに適宜調整でき、光ファイバの先端を突出させ
る本数により各点光源50の光量を調整してもよい。

【００２１】回転体30に対する図１(b) の回転機構70と
してこの実施例ではいわゆるアウタロータ形のステッピ
ングモータを利用して、その内側部である固定子71の一
方の軸71ａを支持脚45に対してナット73で固定し, その
軸端からリード74を導出するとともに、他方の軸71ｂに
固定部40の左側の固定板41の中央孔を挿通してそれを支
承させる。ステッピングモータ70の外側部である回転子
72の外周に回転体30の筒状体31の左端部を取り付けるの
は前述のとおりである。周知のようにこの回転機構70の
ステッピングモータをパルス制御することにより、回転
体30を間歇的に回転操作して所望のチャート20を正面に
置くことができる。

【００２２】以上のように構成された図１に示す試験パ
ターン装置では、回転機構70により回転体30を間歇的に
回転操作して点光源50からの光束を反射するミラー61に
よる投射光PLを受けるチャート20を切り換えながら、透
過光TLが表すいわば発光性の試験パターンをイメージセ
ンサ10に所定順序で与えることができる。なお、回転機
構70は回転体30を間歇的に操作して所定角度位置に正確
に位置決め停止できるものであれば足り、最も簡単には
手動操作機構でもよいが、量産時の試験効率を高めるた
めにはこの実施例のようなステッピングモータやモータ
とインデックス機構の組み合わせを利用するのが有利で
ある。また、図１(a) に示すように試験パターン装置全
体を箱状のカバー80で覆い、イメージセンサ10に試験パ
ターンを与えるチャート20だけを露出させる窓81を開口
し, 内面を光吸収性にすることにより、外光の妨害や影
響を遮断して試験精度を高めることができる。

【００２３】図２の上部に点光源50に関連する構造例を
示す。光ファイバ束51は二つ割りの鞘52で囲まれ、光フ
ァイバの先端である点光源50が軸方向に分布してピッチ
ｐで配列され、鞘52の端部の鍔52ａを介して図１(b) の
固定板41に取り付けられる。図の下部に光ファイバ束51
の受光端面51ａに強い光束を注入する構造例を示す。光
源はハロゲンランプ等の強力な電灯53と，その発光を高
反射性内面で反射する光閉じ込め容器54とからなり、容
器54の容器壁に明けた部分開口を出射瞳として強力な光
束を取り出すようになっている。次に、この光束をフィ
ルタ55で受けて赤外線成分をまず除去した上で、集光レ
ンズ56により光ファイバ束51の小面積の受光端面51ａに
高密度で注入する。かかる構造によりイメージセンサ10
に与える照明光から赤外線成分を除去してその温度上昇
のおそれをほぼなくし、電灯53に発生させた光束を光フ
ァイバ束51に高効率で注入することができる。

【００２４】本発明の試験パターン装置を用いてイメー
ジセンサ10を実際に試験した結果、点光源20の配列ピッ
チｐまたは各光量を適宜調整することにより、チャート
20の輝度の分布をほぼ完全に均一化できることが証明さ
れた。イメージセンサ10内の各光センサに対応する８ビ
ットデータの変動は１〜２以下であり、本発明により誤
差を 0.1％以内に抑えて試験の精度を高めることができ
る。試験中のイメージセンサ10の温度上昇も認められ
ず、ＡＦデータに対する従来のような温度補正は周囲温
度の変動によるほかは不必要なことが判明した。

【００２５】

【発明の効果】以上のとおり本発明による試験パターン
装置では、異なる試験パターンをもつ複数個の光透過性
のチャートと, それらを周面にかつ周方向に分布して保
持する回転体と, 回転体の内側に軸方向に分布して固定
配設された複数個の点光源と,回転体の内側に配設され
点光源から光を受けてそれをチャートに向けて反射する
ミラーと, 回転体に対する回転機構とを用い、回転機構
により回転体を間歇的に回転させてミラーから投射光を
受けるチャートを切り換えながら, その透過光が表す試
験パターンを与えてイメージセンサを試験することによ
って、次の効果を上げることができる。

【００２６】(a) 複数の点光源からの光束をミラーで反
射させてチャートに与え, 回転体の内側の点光源の軸方
向配置の分布や各点光源の光量を適宜調整することによ
り、チャートの試験パターンを表す輝度分布をほぼ完全
に均一化して、試験の精度を0.1％以内の誤差に高める
ことができる。 (b) チャートを光透過性にしてミラーで反射させた点光
源からの光束をそれに投射し, イメージセンサにはその
透過光を与えることにより、チャートに対する照明の効
率を高めてイメージセンサやそのモジュールの温度上昇
をほぼなくし,かつ外光による妨害や悪影響を従来より
減少させることができる。

【００２７】(c) 複数個のチャートを回転体の周面に分
布保持させて回転機構によりこれを間歇的に回転操作し
てチャートを順次切り換えることにより、イメージセン
サに与える試験パターンの切り換えを試験用の測定装置
と連動させ, 試験ステップの進行を自動化して試験能率
を高めることができる。なお、チャートを光拡散性にし
てその透過光の出射側の表面に試験パターンを設ける本
発明の実施態様は、チャートによる試験パターンの輝度
の均一性を一層高め, さらにそのパターンを鮮明にでき
る効果を有する。点光源に先端から光を出射する光導体
ないし光ファイバを用いる実施態様では、各点光源を小
形化し,点光源の配列の分布や各光量の調整を容易にし,
点光源相互間の光量比の変化をなくして試験パターン
の輝度の均一性を長期間に亘って保証できる。点光源用
の光ファイバ束に光源装置の発光光束を赤外線除去フィ
ルタを介して注入する実施態様では、イメージセンサの
温度上昇をほぼ完全に防止できる。

【００２８】また、照明用の光源装置を電灯およびその
発光を内面で反射させて閉じ込める部分開口を備える光
閉じ込め容器から構成し、部分開口を出射瞳として照明
用の光束を取り出す実施態様, および取り出した光束を
集光レンズを介し点光源用の光ファイバ束の受光端面に
注入する実施態様は、チャートに対する照明の効率を高
めて電力消費を減少させ, イメージセンサの温度上昇を
減少させ, 試験装置の全体構成を従来より格段に小形化
できる効果を有する。点光源からの光束を小形反射体に
より拡大した上でミラーに与え、さらにはこのミラーの
反射面を凹面にして光束をチャートに向けて反射させる
実施態様では、チャートに対する照明の電力効率を一層
高めることができる。この小形反射体により点光源から
の光束をミラーに向け偏向させる態様はチャートへの投
射光に影が発生するのを防止して照明の均一性を高める
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による試験パターン装置の構造の一例を
示し、同図(a) はその断面図、同図(b) は一部を断面で
示すその正面図であり、図１(a) は図１(b) の正面図の
Ｙ−Ｙ断面に対応する。

【図２】点光源とその関連光学系の構成例を簡略に示す
模式的な構成図である。

【図３】イメージセンサのチャートを用いる従来の試験
方法の概要図である。

【図４】チャートに対する従来の照明の照度分布図であ
る。

【符号の説明】

10 イメージセンサないしそれを組み込んだＡＦモ
ジュール 20 チャート 30 回転体 40 試験パターン装置の固定部 50 点光源ないしそれ用の光導体の先端 51 光ファイバ束 53 光源用の電灯 54 光閉じ込め容器 55 赤外線除去フィルタ 56 集光レンズ 61 ミラー 62 小形反射体 70 回転機構 80 外光遮断用カバー PL チャートに対する投射光 TL チャートの透過光

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イメージセンサに対しその試験用のパター
   ンを賦与するための装置であって、異なる試験パターン
   をもつ複数の光透過性のチャートと、これらチャートを
   周面にかつ周方向に分布して保持する回転体と、回転体
   の内側にその軸方向に分布して固定配設された複数の点
   光源と、回転体の内側に固定配設され点光源から光を受
   けてそれを所定方向に反射するミラーと、回転体に対す
   る回転機構とを備え、回転機構により回転体を間歇的に
   回転させてミラーから投射光を受けるチャートを切り換
   えながらその透過光の試験パターンをイメージセンサに
   与えるようにしたことを特徴とするイメージセンサの試
   験用パターン装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の装置において、各チャー
   トが光透過性でかつ光拡散性の板状材料の透過光の出射
   側表面に試験パターンを備えることを特徴とするイメー
   ジセンサの試験用パターン装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載の装置において、回転体を
   平坦な複数の周面をもつ多角形状の筒状体に形成し、そ
   の各周面にチャートを保持する窓を開口するようにした
   ことを特徴とするイメージセンサの試験用パターン装
   置。
4. 【請求項４】請求項１に記載の装置において、各点光源
   として先端から光を出射する単一ないし複数の光導体を
   用いるようにしたことを特徴とするイメージセンサの試
   験用パターン装置。
5. 【請求項５】請求項４に記載の装置において、複数個の
   点光源用に多数本の光ファイバを束ねた光ファイバ束を
   用い、その受光端面に光源装置から入射光を赤外線除去
   フィルタと集光レンズを介して注入するようにしたこと
   を特徴とするイメージセンサの試験用パターン装置。
6. 【請求項６】請求項５に記載の装置において、光源装置
   を光源用の電灯と，その発光を受けて高反射性の内面で
   それを繰り返して反射させながら閉じ込める部分的に開
   口を備える光閉じ込め容器とから構成し、容器の開口を
   出射瞳として光ファイバ束の受光端面に注入すべき光を
   取り出すようにしたことを特徴とするイメージセンサの
   試験用パターン装置。
7. 【請求項７】請求項１に記載の装置において、点光源か
   ら出射される光束を光束拡大手段により広げた上でミラ
   ーによりチャートに向けて反射させるようにしたことを
   特徴とするイメージセンサの試験用パターン装置。
8. 【請求項８】請求項７に記載の装置において、光束拡大
   手段が小形反射体であり，これにより点光源からの光束
   をミラーに向け偏向させるようにしたことを特徴とする
   イメージセンサの試験用パターン装置。