JPH09139951A

JPH09139951A - Ｃｃｄ構造体の製造方法

Info

Publication number: JPH09139951A
Application number: JP7295265A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Yamamoto; 裕一山本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-11-14
Filing date: 1995-11-14
Publication date: 1997-05-27

Abstract

(57)【要約】【課題】確実かつ高精度に、しかも生産効率高くＣＣＤ
素子を固着できるようにする。【解決手段】ＣＣＤ素子５１をプリズム５０に位置決め
したうえで、溶融金属又は樹脂接着剤によって固定して
なるＣＣＤ構造体の製造方法において、溶融金属又は樹
脂接着剤が設けられるプリズム５０もしくはその周辺部
材が、ＣＣＤ素子５１の固定時においてどの程度膨張・
収縮するかを予測したうえで、ＣＣＤ素子５１を、固定
された後には予測しておいたプリズム５０やその周辺部
材の膨張・収縮の具合を相殺して正規の取付位置になる
位置に位置決めすることで、ＣＣＤ素子５１の位置ずれ
を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤ素子を色分
解プリズム等のＣＣＤ素子取付部材に位置決めしたうえ
で、溶融金属又は樹脂接着剤によって固定してなるＣＣ
Ｄ構造体を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、３板式ＣＣＤカメラにおいて
は、次のようにして画像をビデオ信号に変換している。
すなわち、撮像レンズから出射される被写体の撮像光を
３色分解プリズムにより赤色、緑色、青色の３色に分解
し、その分解した各色の被写体像を３個の各ＣＣＤ素子
にて撮像し、さらに、撮像した被写体像を各色の映像信
号にそれぞれ光電変換したのち各種の信号処理を施し
て、ＮＴＳＣ方式のビデオ信号を作成している。

【０００３】上記した各色成分の被写体像を撮像するＣ
ＣＤ素子は、ＣＣＤ素子を保持する保持部材を介して、
あるいは直接的に色分解プリズムの各出射面側に固着さ
れることでＣＣＤ構造体を構成している。このようなＣ
ＣＤ構造体を製造する際、ＣＣＤ素子は、各光軸を基準
とする６自由度における姿勢調整（トラッキング、アラ
イメント、レジストレーション）をミクロンオーダーで
実行した後、色分解プリズムの各出射面に固定されてい
る。

【０００４】そして、このようなＣＣＤ構造体からなる
撮像部（操像レンズ、プリズム、ＣＣＤ素子）の製造に
際しては、色分解プリズムの出射面に対するＣＣＤ素子
の相対的な位置の微調整を、微動調整装置を用いて手
動、半自動、あるいは自動で行った後、ＣＣＤ素子を固
定することが一般に行われている。

【０００５】ところで、ＣＣＤ素子を固定する構造に
は、ネジ締め固定、樹脂接着剤による接着固定、
ハンダ付け固定がある。このうち、ネジ締め固定は、
高い部品寸法精度が要求されるとともに、締め付け時に
大きな変位を生じるため汎用されておらず、通常は、
樹脂接着剤による接着固定、ハンダ付け固定が用いら
れている。

【０００６】図１４は、ＣＣＤ構造体の構造の一例を示
しており、この図を基にしてＣＣＤ素子固定構造を説明
する。このＣＣＤ構造体は、撮像光に対する色分解プリ
ズムを収容した光学ブロック１００を備えている。光学
ブロック１００は各分解光の光出射部ｌ００ａ、ｌ００
ｂ、ｌ００ｃを備えており、これら光出射部１００ａ、
１００ｂ、１００ｃのそれぞれに、固着爪１０１ａを有
するホルダ１０１が接合されている。一方、各ＣＣＤ素
子１０２を固着爪１０３ａを有するホルダ１０３に接合
しておいて、このＣＣＤ素子１０２を次に述べる位置調
整装置で６軸方向のレジストレーション、トラッキン
グ、アライメント調整を実行した後、光学ブロック１０
０に取り付けていた。ＣＣＤ素子１０２は、ホルダ１０
１、１０３の各爪１０１ａ、１０３ａどうしをハンダ等
の熱溶着を行うことによって光学ブロック１に取り付け
られていた。

【０００７】図１５は、従来の位置調整装置の説明図で
ある。この位置調整装置を用いたＣＣＤ素子１０２の位
置調整は次のようになされる。すなわち、ホルダ１０３
（図１５では図示省略されている）に取り付けられたＣ
ＣＤ素子１０２は、ソケット１０４に挿入されて保持さ
れ、以下に示す矢印方向の位置調整がなされる。

【０００８】その位置調整とは(1)水平方向のセンタリ
ング（矢印±Ｘ方向）調整、(2)垂直方向のセンタリン
グ（矢印±Ｙ方向）調整、(3)トラッキング（矢印±Ｚ
方向）調整。

【０００９】(4)水平方向のアライメント（矢印±Ｒ_X旋
回方向）調整、(5)垂直方向のアライメント（矢印±Ｒ_Y
旋回方向）調整、(6)ローテーション（矢印±θ方向）
調整、以上の６軸調整である。このうち、水平方向の
センタリング（矢印±Ｘ方向）調整、垂直方向のセンタ
リング（矢印±Ｙ方向）調整、およびローテーション
（矢印±θ方向）調整は、レジスレーション調整と呼ば
れている。

【００１０】これらの位置調整を可能とするために、従
来の位置調整機構は、Ｚ方向調整機構１１０と、Ｙ方向
調整機構１１１と、Ｘ方向調整機構１１２と、θ方向調
整機構１１３と、Ｒ_X旋回方向調整機構１１４と、Ｒ_Y旋
回方向調整機構１１５とを備えている。各調整機構１１
０，１１１，１１２，１１３，１１４，１１５はマイク
ロメータを用いて構成されており、その回転軸を所定量
だけ正逆に手動あるいはモータによって回転操作して、
位置調整を行うようになっている。

【００１１】上記従来の位置調整装置を用いたＣＣＤ素
子１０２の位置調整方法は、次のようにしてなされる。
すなわち、位置調整装置に保持されたＣＣＤ素子１０２
によって補正基準チャート画像を撮像して撮像信号を得
る。そして、その撮像信号を信号処理することにより各
調整方向の位置誤差を検出したのち、該当する調整機構
部分を操作してその位置誤差を補正する。

【００１２】そして、レジストレーション、トラッキン
グ、アライメント調整が終了し補正基準チャートを基に
して所定の合成カラー面像を得られたことを確認した
後、ハンダ等によってＣＣＤ素子１０２を光学ブロック
１００に固着する。

【００１３】しかしながら、上記従来のＣＣＤ素子１０
２の固定方法では、接着途中において収縮応力、膨張、
あるいは接合部分の熱影響のため、調整されたＣＣＤ素
子１０２の位置、特にレジストレーションが接着剤又は
ハンダの固着反応完了までに位量ずれを起こすという問
題点があった。

【００１４】ところが、このような接着剤やハンダの固
着時に生じる変位を防ぐ有効な対応策はなく、そのた
め、従来では、変位の要因となる接着剤およびハンダの
成分や、加熱条件、接合構成部品の材質を厳しく制限す
ることで、変位を極力抑制する方策がとられていた。

【００１５】しかしながら、例えば、３板式ＣＣＤカメ
ラにおいては、Ｘ，Ｙ方向の調整許容誤差の規格は±ｌ
μｍ以下であって、単に、材質を制限するだけで変位を
１００％調整規格内に抑えることは不可能である。そこ
で、許容値を越える変位が発生した場台には、接着剤や
ハンダを除去し、再度調整、固着作業を行っていたが、
これでは生産効率が悪く、このことが生産歩留まりを低
下させる大きな原因となっていた。

【００１６】これに対して、接着剤やハンダの固着時に
生じる変位を補正する手段として、特開平２―４８８６
８号『固体イメージセンサの固着方法』が提案されてい
る。

【００１７】これは、固体イメージセンサによる補正基
準チャートの撮像信号を基にＣＣＤ素子１０２の位置を
位置調整手段で調整しながら、固着作業を行う工程にお
いて、接着剤やハンダの固着時に生じるＣＣＤ素子００
２の変位を前記補正基準チャートの撮像信号の変化とし
てとらえ、その変化を前記位置調整手段又は他の変位補
正手段の駆動出力に変換することで前記変位を補正する
ものである。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この位置補
正方法で、信頼性、生産効率に問題があった。以下、こ
のことを説明する。

【００１９】従来の位置補正方法では、接着剤やハンダ
の固着反応中に随時ＣＣＤ素子１０２の変位の計測動作
と補正移動動作とを繰り返し実行することで最終的な補
正位置までＣＣＤ素子１０２を相対移動させるものであ
って、ハンダや接着剤が完全に固着するまでに補正作業
を完了する必要がある。

【００２０】しかしながら、接着剤やハンダは、その固
着反応に微小であってもある程度のばらつきがあるのは
避けられず、このような固着反応にばらつきのある接着
剤やハンダで固着させるＣＣＤ素子１０２の位置補正完
了状態を見極めることが容易ではなく、接着剤やハンダ
が固着しているのに、補正動作を続行してしまって、補
正駆動手段の破壊を招いてしまうという問題があった。

【００２１】さらには、接着剤やハンダの固着反応中に
随時ＣＣＤ素子１０２の変位の計測動作と補正移動動作
とを繰り返し実行するものであるので、位置補正作業に
長時間を要してしまうという問題があった。

【００２２】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであって、確実かつ高精度に、しかも生産効率
高くＣＣＤ素子を固定できるようにすることを課題とし
ている。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、次のように構成されている。

【００２４】請求項１の構成ＣＣＤ素子をＣＣＤ素子取付部材に位置決めしたうえ
で、溶融金属又は樹脂接着剤によって固定してなるＣＣ
Ｄ構造体の製造方法であって、前記ＣＣＤ素子取付部材
がＣＣＤ素子の固定時においてどの程度膨張・収縮する
かを予測したうえで、前記ＣＣＤ素子を、固定された後
には予測しておいた膨張・収縮の具合を相殺して正規の
取付位置になる位置に位置決めしたうえで、溶融金属又
は樹脂接着剤によって固定することに特徴を有してい
る。

【００２５】請求項２の構成ＣＣＤ素子をＣＣＤ素子取付部材に位置決めしたうえ
で、溶融金属によって固定するＣＣＤ構造体の製造方法
であって、前記ＣＣＤ素子が固定したのち、固化してい
る溶融金属を半溶融状態まで再加熱することに特徴を有
している。

【００２６】請求項３の構成補正基準チャートを透過ないし反射させて得られるチャ
ート光を撮像レンズを介して色分解プリズムに入光し、
該光分解プリズムの光出射面から出射する前記チャート
光の結像位置に基づいてＣＣＤ素子を位置決めしたうえ
で、該ＣＣＤ素子を光出射面に固定するＣＣＤ構造位体
の製造方法であって、前記撮像レンズに対して照度むら
のない面状の光を投射して、前記光出射面ないし前記Ｃ
ＣＤ素子に付着した塵・傷の画像を結像させることで該
塵・傷の有無の検査を行うことに特徴を有している。

【００２７】

【実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図面に基
づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態で
ある３板式ＣＣＤカメラの製造方法を実施するのに適し
たＣＣＤカメラ用位置調整装置を示す概略平面図であ
る。

【００２８】このＣＣＤカメラ用位置調整装置１は、プ
リズム５０のＲ、Ｇ、Ｂ各チャンネル出射面にそれぞれ
ＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂを位置決め固定され
ていなるＣＣＤ構造体を有する３板式ＣＣＤカメラの位
置調整を行う装置であって、各ＣＣＤ素子５１ｒ，５１
ｇ，５１ｂを位置決めするための駆動手段としての６軸
マニピュレータ２を備えている。６軸マニピュレータ２
はテーブル３上に固定されている。各ＣＣＤ素子５１
ｒ，５１ｇ，５１ｂは６軸マニピュレータ２の手先に把
持されており、プリズム５０は６軸マニピュレータ２に
把持されたＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂの前方側
に位置決め固定されている。

【００２９】６軸マニピュレータ２の手先前方にはマス
ターレンズ４が配置されている。マスターレンズ４はそ
の前方側に配置された補正基準チャート５の画像を撮像
するものであって、光学的位置ずれが起きないようにテ
ーブル３上に固定されている。

【００３０】さらには、位置調整装置１は、各ＣＣＤ素
子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂが撮像した画像信号を画像デ
ータに変換する映像回路６と、映像回路６で変換されて
画像データを表示することでプリズム５０や各ＣＣＤ素
子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂ毎のゴミや傷を検査するモニ
タ７と、映像回路６からの撮像画像データを蓄積するフ
レームメモリ８と、フレームメモリ８が蓄積している画
像データを基にした各ＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５１
ｂの位置計測や計測したＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５
１ｂの位置情報に基にした６軸マニピュレータ２の移動
操作等を行う制御部９と、装置操作のための操作パネル
１０と、マスターレンズ４と補正基準チャート５との間
に配置されたゴミ・傷検査用光源１１と、６軸マニピュ
レータ駆動用のモータドライバ１２とを備えている。

【００３１】プリズム５０とＣＣＤ素子５１ｒ，５１
ｇ，５１ｂとは例えば図２、図３に示すように構成され
てＣＣＤ構造体を構成している。図２はプリズム５０お
よびＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂからなるＣＣＤ
構造体の縦断面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ線断面
図である。プリズム５０はマスターレンズ４を通過した
補正基準チャート５の撮像光の光軸上に配置されてお
り、互いに結合された３個のプリズム部材５０ｒ，５０
ｇ，５０ｂから構成されている。さらには、このように
構成されたプリズム５０は、プリズム部材５０ｒ，５０
ｇ，５０ｂの結合面に一対のミラー面５３，５３を有し
ている。

【００３２】プリズム５０を構成するプリズム部材５０
ｒ，５０ｇ，５０ｂの光出射面５４ｒ，５４ｇ，５４ｂ
にＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂが次のようにして
配置されている。すなわち、ＣＣＤ素子５１ｒ，５１
ｇ，５１ｂはそれぞれコの字型をしたＣＣＤ金具５６に
保持されている。一方、各光出射面５４ｒ，５４ｇ，５
４ｂの側方に位置するプリズム部材端面には、接合部材
５７が接着固定されており、ＣＣＤ素子５１ｒ，５１
ｇ，５１ｂはこの位置調整装置１によって各光出射面５
４ｒ，５４ｇ，５４ｂに位置決めされたのち、ＣＣＤ金
具５６を接合部材５７にハンダ付けすることでプリズム
５０に固定されるようになっている。ハンダは、ＣＣＤ
金具５６および接合部材５７に図示しないハンダ塗布装
置によって塗布されるようになっており、プリズム５０
の上方に配置された接合部硬化装置５８による溶融・冷
却作用を受けてＣＣＤ金具５６と接合部剤５７とを固定
するようになっている。

【００３３】接合部硬化装置５８は、図４に示すよう
に、ＣＣＤ金具５６と接合部材５７とのハンダ接合部に
対してハンダ熔融光を照射する熔融光照射部５９と、熔
融光がハンダ接合部以外に漏れないように熔融光光軸以
外を被覆するマスク６０と、熔融光によって熔融したハ
ンダの冷却硬化時間を制御する冷却風発生部６１とから
なっている。このように、接合部硬化装置５８はマスク
６０を備えることで、ハンダ接合部以外に熱影響が及ば
ないようにしており、さらには、冷却風発生部６１を備
えることで、ハンダの冷却時間を精度よく制御できるよ
うにしている。

【００３４】一方、テーブル３上には、ＣＣＤ素子５１
ｒ，５１ｇ，５１ｂによる撮像操作の外乱となる外光が
入り込まないよう、また、接合部硬化装置５８の光が装
置外に漏れないようにカバー６２が設けられている。

【００３５】以上のように構成された位置調整装置１を
用いたＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂの位置決め及
び固定操作を図５を用いて説明する。まず、各ＣＣＤ素
子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂを各６軸マニピュレータ２の
先端把待部（図示せず）に取り付け、マスターレンズ
４、プリズム５０を介して補正基準チャート５の画像を
各ＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂで撮像する。撮像
された画像信号は映像回路６で画像データに変換された
のち、フレームメモリに８に格納される。そして、フレ
ームメモリ８に格納された画像データを用いて各ＣＣＤ
素子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂの位置を検出し、その位置
情報に基づいてレジストレーション［水平方向の中心
（矢印±Ｘ方向）、垂直方向の中心（矢印±Ｙ方向）、
およびローテーション（矢印±θ方向）］誤差を検出
し、各６軸マニピュレータ２による補正移動により、検
出したレジストレーション誤差を制御部９でＣＣＤ素子
５１ｒ，５１ｇ，５１ｂの固着前に修正する。

【００３６】その後、図示しないハンダ塗布装置を用い
てハンダ接合部（ＣＣＤ金具５６と接合部材５７との当
接位置）に対してハンダを塗布したのち、接合部硬化装
置５８でハンダを溶融固着することで、プリズム５０の
各光出射面５４ｒ，５４ｇ，５４ｂにＣＣＤ素子５１
ｒ，５１ｇ，５１ｂを固定する。

【００３７】ＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂの固着
反応完了までの間にＣＣＤ金具５６、接合部材５７およ
びその周辺部材は、ハンダの熔融熱を受けて熱膨張・収
縮し、そのときの応力によって固着前に調整したレジス
トレーション位置に位置ずれが生じる。

【００３８】そこで、この位置調整装置１では、固着反
応完了後の位置ずれについて予めシュミレーション及び
実験検証してその位置ずれの統計上の傾向を図６に示す
ように収集しておく。図６（ａ）は、レジストレーショ
ン調整した位置からずれた変位量を横軸に、その度数を
縦軸に示している。また、図６（ｂ）は、レジストレー
ション調整した位置（０．０）から水平垂直（Ｘ，Ｙ）
平面上、ずれ移動した位置の分布範囲Ｌを示している。

【００３９】そして、図６（ａ）に示すような正規分布
的な位量変化量から変化量を、また、図６（ｂ）に示す
分布範囲Ｌの中心から変化方向を各ＣＣＤ素子５１ｒ，
５１ｇ，５１ｂについて定量的にとらえておく。その変
化量、変化方向を固着作業後に相殺（オフセット）でき
るように、固定作業前のレジストレーション位置調整時
に補完（オフセット）移動しておくことにより、レジス
トレーション位置の位置ずれを極力小さくすることがで
きる。

【００４０】これを具体的な一例で説明する。まず、Ｃ
ＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂの画像計測原理につい
て説明する。ＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂの３次
元位置姿勢の計測は、光軸方向に対して垂直な平面内の
Ｈ／Ｖセンタリング（図１５のＸ、Ｙ方向）と、ローテ
ーション（図１５のθ方向）と、光軸方向のトラッキン
グ（図１５のＺ方向）、アライメント（図１５のＲ_X 、
Ｒ_Y 方向）に分けられる。

【００４１】このような位置姿勢の計測は補正基準チャ
ート５を用いて行われる。その計測原理及び手順を図
７、図８を基にして説明する。図７は、補正基準チャー
ト５の平面図である。図８（ａ）は補正基準チャート５
の要部構成に対する走査具合を示している。図８（ｂ）
は、図８（ａ）の走査を行った場合の、輝度コントラス
トの平均値を示しており、走査位置（フレームメモり８
上の座標位置）を横軸に、各走査位置の輝度コントラス
トの平均値を縦軸に示している。図８（ｃ）は、トラッ
キング方向（図１５のＺ方向）の走査を行った場合の輝
度コントラストの変化を示しており、トラッキング方向
の位置を横軸に、各走査位置の輝度コントラストの変化
を縦軸に示している。補正基準チャート５は、図７に示
すように、十字線５ａと、チャート５の四隅および中央
部に設けられた縦縞５ｂ、５ｃ、５ｄ，５ｅ，５ｆとを
備えている。

【００４２】Ｈ／Ｖセンタリング計測及びローテーショ
ン計測は、補正基準チャート５の十字線５ａを用いて次
の手順で計測される。

【００４３】1)各ＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂで
補正基準チャート５を撮像し、その画像データをフレー
ムメモリ８に格納する。

【００４４】2)十字線５ａの縦線の水平位置（上下２力
所）及び横線の垂直位置（左右２力所）を制御部９にて
検出し、検出したフレームメモリ８の座標からＣＣＤ素
子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂのフレームメモり８上での位
置を求める。

【００４５】3)ＧチャンネルＣＣＤ素子５１ｇに対する
Ｒ，ＢチャンネルＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｂの相対位置
を制御部９にて求める。これによってＧチャンネルＣＣ
Ｄ素子５１ｇに対するＲ、ＢチャンネルＣＣＤ素子５１
ｒ，５１ｂのセンタリングおよびローテーション位置の
計測が終了する。

【００４６】次にトラッキングおよびアライメントの計
測を行うのであるが、この計測は、補正基準チャート５
の縦縞５ｂ〜５ｆを用いて次の手順で行われる。

【００４７】4)６軸マニピュレータ２を移動させること
で、マニュピレータ２の先端で把持している各ＣＣＤ素
子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂをトラッキング調整可能範囲
の端部（マスターレンズ４の焦点深度分、光出射面５４
ｒ，５４ｇ，５４ｂから離れた位置）まで移動させる。
６軸マニピュレータ２の移動は、制御部９からモータド
ライバ１２に対して移動制御信号を発することで行われ
る。

【００４８】5)トラッキング軸Ｚに沿って所定の計測ス
テップ毎に各ＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５ｂを移動さ
せる。この移動は６軸マニピュレータ２によって行われ
る。そして、各移動ステップ毎に、複数ライン［図８
（ａ）の例では７ライン分］、輝度走査を行う。そし
て、各輝度走査位置に相当するフレームメモり８上の座
標位置の輝度コントラスト（コントラスト最大値−コン
トラスト最小値）の平均値を算出することで、図８
（ｂ）に示す輝度コントラストデータを制御部９内に蓄
積する。さらには、Ｚ軸方向移動ステップ毎の各座標位
置の輝度コントラストの変化を算出することで図８
（ｃ）に示すデータを制御部９に蓄積する。

【００４９】6)焦点が一番合った時、輝度コントラスト
が最大値を示すことに注目し、各縦縞５ｂ〜５ｆにおけ
る輝度コントラストのピ―ク位置を求める。これは対応
するＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂの受光面上での
合焦位置を意味しており、このピーク位置を制御部９に
記憶しておく。

【００５０】7)中央部縦縞５ｂの輝度コントラストのピ
ーク位置の平均値を算出することでトラッキング軸Ｚ方
向の位置計測を行う。

【００５１】8)・上下に配置された縦縞３ｃ，３ｅ間お
よび縦縞３ｄ、３ｆ間の上下の傾きの平均値、・左右に
配置された縦縞３ｃ，３ｄ間および縦縞３ｅ、３ｆ間の
左右の傾きの平均値、以上の平均値をそれぞれ算出する
ことで、アライメント方向の位置計測を行う。

【００５２】このようにして得られた各ＣＣＤ素子５１
ｒ，５１ｇ，５１ｂのＨ／Ｖセンタリング位置、ローテ
ーション位置、トラッキング位置、およびアライメント
位置の情報に基づいて、各ＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，
５１ｂを正規の位置に移動させるために行う６軸マニピ
ュレータ２の座標上での補正移動量を算出する。そし
て、算出した補正移動量に基づいて６軸マニピュレータ
２を移動させることで、各ＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，
５１ｂを正規の位置に配置する。

【００５３】正規の位置への調整をさらに具体的に説明
すると次のようになる。すなわち、まず、所定のＣＣＤ
素子（例えばＧチャンネルＣＣＤ素子５１ｇ）を正規の
位置に移動させる。そのうえで、補正移動した位置を、
上述した光学的手法により再度実測し、そのＧチャンネ
ルＣＣＤ素子５１ｇに位置に対するＲ・ＢチャンネルＣ
ＣＤ素子５１ｒ，５１ｂのの相対的な補正移動量および
移動方向を算出する。そして、算出した位置まで６軸マ
ニピュレータ２によってＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｂを移
動させる。これにより、正規の位置への調整が完了す
る。

【００５４】そして、各ＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５
１ｂに対してハンダ付け作業を施して固定したのち、上
述した手法により、再度、レジストレーション位置（特
に、Ｈ／Ｖセンタリング位置）の計測を行うことで、図
９に示す系統データを作成する。図９（ａ）は固着後の
ＣＣＤ素子５１ｒの移動位置のデータを、図９（ｂ）は
固着後のＣＣＤ素子５１ｇの移動位置のデータを、図９
（ｃ）は固着後のＣＣＤ素子５１ｂの位置位置のデータ
を、それぞれ示している。

【００５５】そして、図９に示すデータにより各ＣＣＤ
素子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂ毎に、固着前の位置を、次
のように設定する。すなわち、図６（ｂ）に示すような
ＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂのずれ移動の具合を
示す固着反応においては、レジストレーションの位置の
誤差が許容範囲になるオフセット量及び移動方向を分散
値などの手法により算出し、算出したオフセット量及び
移動方向を加算した移動量、移動方向に相当する位置に
前もって各ＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂを配置す
る。

【００５６】その配置位置の選定は例えば図１０に示す
ように行われる。すなわち、ＧチャンネルＣＣＤ素子５
１ｇの位置を基準として、他のＣＣＤ素子５１ｒ，５１
ｂの移動後の位置の許容範囲エリアＨを設定する。そし
て、固着操作によって移動するＣＣＤ素子５１ｒ，５１
ｂの位置が許容範囲エリアＨ内に収まるように、固着作
業前において、各ＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂの
配置位置を設定しておく。

【００５７】以上が実験検証に基づいた位置誤差の補正
方法である。しかしながら、本発明は、ハンダ接合によ
る位置ずれ予測のシュミレーションによる位置誤差の補
正方法を用いても実施することができる。以下、ハンダ
接合による位置ずれ予測のシュミレーションによる位置
誤差の補正方法の手順を説明する。

【００５８】1)図２，図３に示すプリズム部材５０ｒ，
５０ｇ，５０ｂの貼り合わせ構造から熱応力解析用のメ
ッシュモデル、および、メッシュモデルを構成する各パ
―ツの材料物性値データを作成する。

【００５９】2)メッシュモデルに対して室温の状態から
開始してハンダ溶融のための加熱を与えるという図１１
に示すような（時間−温度）の変化に基づいた非定常熱
伝導解析を行なう。だだし、ハンダの時系列温度分布
は、伝熱に関して存在し、かつ冷却過程でハンダ部分の
温度が固相線温度になる時系列温度分布を別途解析用コ
ンピュータにより算出する。

【００６０】3)ハンダを除いたメッシュモデルを用い、
このメッシュモデルにおいて無変形状態を初期状態と
し、あるパ―ツを拘束した、上記１）で求めた温度分布
の静熱応力解析を行い、加熱による各パーツの熱変形を
計算により求める。

【００６１】4)最後にハンダを存在させたメッシュモデ
ルを用い、２）で求めた変形状態を初期状態として、全
パーツが膨張から収縮（室温状態）に至るまでシュミレ
ーションを行う。そして、ハンダ固着前と固着後の各Ｃ
ＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂにおける位置ずれ方向
と位置ずれ量の計算および解析を行う。

【００６２】以上のようなシュミレーションを実施する
ことにより図１２に示すような位置ずれ方向と位置ずれ
量の予測結果が得られる。なお、図１２では、図面表現
上の都合により、紙面平行方向の位置ずれ方向と位置ず
れ量の予測結果だけを示しているが、本来、この位置ず
れ方向と位置ずれ量は、３次元方向にも広がるものであ
り、このような予測結果を表示する表示画面上では、立
体表現や色相等の表現を用いることで、３次元方向に沿
った位置ずれ方向と位置ずれ量の表示がなされる。

【００６３】そして、固着作業前において、上述したシ
ュミレーション結果による位置ずれ方向と位置ずれ量を
オフセットする位置に各ＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５
１ｂを配置する。すなわち、ＣＣＤ素子５１ｒ，５１
ｇ，５１ｂの位置計測によって得られる位置補正量およ
び位置補正方向に、上述した熱応力解析により得られる
位置ずれをオフセットする補正量、補正方向を加算した
位置補正量および位置補正方向によって規定される位置
に、固着前の各ＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂを６
軸マニピュレータ２によって配置しておく。

【００６４】このようにして各ＣＣＤ素子５１ｒ，５１
ｇ，５１ｂの固着反応による位置ずれを予測し、予測し
た位置ずれをオフセットする位置に固着前のＣＣＤ素子
５１ｒ，５１ｇ，５１ｂを設置することで位置ずれを補
正して、正確な位置に各ＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５
１ｂを固着させることができる。

【００６５】このように位置調整装置１では、上述した
位置補正の方法を用いて、位置ずれを予測し、予測した
位置ずれをオフセットする位置に固着前のＣＣＤ素子５
１ｒ，５１ｇ，５１ｂを配置することで、固着により生
じる位置ずれを補正するようにしているが、この位置調
整装置１では、また、各ＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５
１ｂの固着により生じる位置ずれ量を出来る限り小さく
することが図られている。すなわち、ＣＣＤ素子５１
ｒ，５１ｇ，５１ｂは固着完了まで６軸マニピュレータ
２によって把持拘束されており、ハンダの固着反応時に
接合構成部品（ＣＣＤ金具５６，接合部材５７等）に生
じる膨張・収縮の応力はハンダ接合部に集中していると
考えられる。

【００６６】そこで、この位置調整装置１に組み込まれ
た接合部硬化装置５８では、本加熱処理Ｋ₁により溶融
させたハンダを再度、後加熱処理Ｋ₂することで、ハン
ダの膨張・収縮の応力を逃がして、ハンダ固定によって
生じる位置ずれの量を低減している。なお、後加熱処理
Ｋ₂における加熱温度はハンダが再溶融しない程度の加
熱温度に設定されている。

【００６７】このような後加熱処理の加熱温度のタイム
チャートの例を図１３に示している。図１３は、時間経
過を横軸に、温度を縦軸にしたハンダの加熱データであ
る。図中、ｔ２はハンダの溶融温度である液相線温度
を、またｔ１は固相線を示しており、ハンダの温度がｔ
１とｔ２との間の領域になると、半溶融状態になること
を示している。

【００６８】予め実験により、あるいは赤外放射温度計
などの非接触温度モニタ手段（図示省略）により求めた
ハンダの本加熱処理Ｋ₁後の時系列温度推移データか
ら、本加熱処理Ｋ₁ 後のハンダ固相線温度ｔｌより確実
に温度低下したタイミングでハンダの個相線温度ｔ１と
液相線温度ｔ２との間の半溶融状態までハンダを後加熱
処理Ｋ₂ する。その後、十分なる冷却を行なう。このよ
うなハンダ溶融のための加熱プロファイルを接合部硬化
装置５８を制御する制御部（図示省略）に格納してお
く。このようにして、ＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５１
ｂをハンダ付け固着すると、後加熱処理Ｋ₂ によってハ
ンダ固化時のハンダ部あるいは接合部材の応力が緩和、
あるいは除去されることになり、固着後の位置ずれが低
減される。

【００６９】さらには、この位置調整装置１では、固着
前後にマスターレンズ４と補正基準チャート５との間に
ゴミ・傷検査用光源１１を設けている。この光源１１
は、面光源であって、その面光源の集光位置がマスター
レンズ光軸（図中―点鎖線で表示）となるように設置さ
れている。

【００７０】したがって、マスターレンズ光軸に対して
ゴミ・傷検査用光源１１によって検査光を照射すること
により、プリズム５０の光出射面５４ｒ，５４ｇ，５４
ｂやＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂ等に、付着して
いるゴミあるいは傷が、モニタ７上に影として表示され
ることになり、これによって光出射面５４ｒ，５４ｇ，
５４ｂやＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂ上のゴミ・
傷の検査を行える。なお、この場合、ゴミ・傷等に焦点
が合うように、マスターレンズ４のピント位置を移動さ
せる必要はある。

【００７１】このようにして、光出射面５４ｒ，５４
ｇ，５４ｂやＣＣＤ素子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂ上のゴ
ミ・傷の検査を行うことにより、従来、完成時の検査に
よってゴミ・傷が発見された場合に行っていたＣＣＤ素
子５１ｒ，５１ｇ，５１ｂを取り外してゴミ・傷を取り
除いた後、再固定するといった手間を省くことができ
る。

【００７２】さらには、このゴミ・傷検査用光源１１を
設けることで、次のような効果を得ることができる。す
なわち、ゴミ・傷の大きさ、形状よりＣＣＤカメラにお
いて陰りのない鮮明な画像を得るのに支障があるか否か
の判定を行なうことができ、製品の信頼性を高めること
ができる。

【００７３】また、上記実施の形態では、水平垂直方向
のセンタリングの位置補正について、その補正方法を説
明し、ローテーション、トラッキングおよびアライメン
トの位置ずれの補正は行わなかったが、これは次のよう
な理由によっている。すなわち、固着後のＣＣＤ素子５
１ｒ，５１ｇ，５１ｂにおいては、センタリング方向と
同様、ローテーション方向、トラッキング方向、および
アライメント方向においても位置ずれは起きる。しかし
ながら、光学的に焦点深度が存在するために、これらの
方向の誤差精度はセンタリングの誤差精度に比べて、一
桁低い低精度で間に合う。例えば、ＣＣＤカメラに組み
込まれるレンズの焦点深度が１０μｍとすると、ローテ
ーション方向、トラッキング方向、およびアライメント
方向の誤差精度は１０μｍ以内であればよく、この誤差
精度はセンタリングの誤差精度より１桁低いものとな
る。そのため、センタリングの位置精度を上述した方法
により高めると、それに伴って、ローテーション、トラ
ッキングおよびアライメントの位置精度は許容範囲内に
自ずと収束していくことになり、特に、別途、調整する
必要はない。しかしながら、これらの方向についても同
様の方法により、位置補正を行ってもよいのはいうまで
もない。

【００７４】また、上記実施の形態では、固着材料とし
て、ハンダを用いた場合について説明したが、この他、
例えば熱硬化性樹脂接着剤を用いた場合であっても、同
様の方法で、位置補正を行うことができる。ただこの場
合、樹脂の再熔融を行って、樹脂固化に際して生じる応
力を緩和させることはできない。また、同様に、本発明
は、ＵＶ硬化型樹脂接着剤を用いた場合であっても、熱
硬化性樹脂接着剤を用いた場合と同様にして、位置補正
をすることができる。

【００７５】

【発明の効果】以上の説明したように、本発明によれ
ば、次のような効果が得られる。

【００７６】請求項１の効果ＣＣＤ素子固着用の溶融金属または樹脂接着剤が固着反
応完了するまでに発生するＣＣＤ素子の変位や固着接合
部の応力影響を見越して、その影響を相殺する位置に予
めＣＣＤ素子を配置することで、ＣＣＤ素子の位置ずれ
固定を防止することができる。そのため、高い精度で確
実にＣＣＤ素子を取り付けることができるようになり、
ＣＣＤ構造体の信頼性が増すととともに、製造効率を向
上させることができた。

【００７７】請求項２の効果ＣＣＤ素子固着用の溶融金属が固化する時に発生する応
力の影響を、固化している溶融金属を半溶融状態まで再
加熱することで排除することが可能になり、その分、Ｃ
ＣＤ素子の取付位置精度を高めることができた。

【００７８】請求項３の効果ゴミ・傷の検査を行うことで、従来、完成時の検査によ
ってゴミ・傷が発見された場合に行っていた修正工程、
すなわち、ＣＣＤ素子の取り外してゴミ・傷を取り除
き、その後再固定するといった工程を行う必要がなくな
り、その分、製造の手間を省くことができた。さらに
は、ゴミ・傷の大きさ、形状よりＣＣＤ構造体において
陰りのない鮮明な画像を得るのに支障があるか否かの判
定を行なうことができ、製品の信頼性を高めることもで
きた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるＣＣＤデバイスの
製造方法を実施するのに適した位置調整装置の構成を示
す正面図である。

【図２】ＣＣＤデバイスの構成を示す縦断面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】接合部硬化装置の構成を示す斜視図である。

【図５】本発明の要部の構成を示すブロック図である。

【図６】本発明の第１の位置補正方法の原理図である。

【図７】補正基準チャートの構成を示す平面図である。

【図８】輝度変化の測定方法および、合焦位置の算定方
法の原理図である。

【図９】各ＣＣＤ素子の位置ずれ具合を示す図である。

【図１０】位置補正の程度の示す図である。

【図１１】ハンダの時間経過に伴う温度変化を示す図で
ある。

【図１２】本発明の第２の位置補正方法の原理図であ
る。

【図１３】ハンダの本加熱と後加熱の程度を示す図であ
る。

【図１４】ＣＣＤデバイスの構成の一例を示す斜視図で
ある。

【図１５】ＣＣＤデバイスの位置調整装置の従来例を示
す斜視図である。

【符号の説明】

５０プリズム５１ｒ，５１ｇ，５１ｂＣＣＤ素子５４ｒ，５４ｇ，５４ｂ光出射面５６ＣＣＤ金具５７接合部材５８接合部硬化装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＣＣＤ素子をＣＣＤ素子取付部材に位置
決めしたうえで、溶融金属又は樹脂接着剤によって固定
してなるＣＣＤ構造体の製造方法であって、前記ＣＣＤ素子取付部材がＣＣＤ素子の固定時において
どの程度膨張・収縮するかを予測したうえで、前記ＣＣ
Ｄ素子を、固定された後には予測しておいた膨張・収縮
の具合を相殺して正規の取付位置になる位置に位置決め
したうえで、溶融金属又は樹脂接着剤によって固定する
ことを特徴とするＣＣＤ構造体の製造方法。
【請求項２】ＣＣＤ素子をＣＣＤ素子取付部材に位置
決めしたうえで、溶融金属によって固定してなるＣＣＤ
構造体の製造方法であって、前記ＣＣＤ素子が固定したのち、固化している溶融金属
を半溶融状態まで再加熱することを特徴とするＣＣＤ構
造体の製造方法。
【請求項３】補正基準チャートを透過ないし反射させ
て得られるチャート光を撮像レンズを介して色分解プリ
ズムに入光し、該光分解プリズムの光出射面から出射す
る前記チャート光の結像位置に基づいてＣＣＤ素子を位
置決めしたうえで、該ＣＣＤ素子を光出射面に固定する
ＣＣＤ構造体の製造方法であって、前記撮像レンズに対して照度むらのない面状の光を投射
して、前記光出射面ないし前記ＣＣＤ素子に付着した塵
・傷の画像を結像させることで該塵・傷の有無の検査を
行うことを特徴とするＣＣＤ構造体の製造方法。