JPS6359162A - 走査素子の位置調整用テストチヤ−ト，位置調整方法及び位置調整装置 - 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〕 本発明はファクシミＩＪ・ＯＣＲ等の走査素子の位置調
整に用いるテストチャート、調整方法および、調整装置
に関する。

〔従来の技術〕

ファクシミリ・ＯＣＲ等の画情報読取り光学部を備える
装置の走査素子の位置調整、特に光軸すなわちフォーカ
ス方向の位置調整に関して、特開昭５６−１５７５７３
号、特開昭５９−２０１５７５号におい−て述べられて
いるごとく、走査素子の個々の受光素子のピッチや解像
度と等しいピッチの縞パターンを、調整用テストチャー
トのパターンとし、縞パターンに対応する走査素子から
の信号をオシロスコープ等で観察して、その信号振幅が
最大となるように、走査素子を移動させて位置調整を行
う方法がある。すなわち、調整用テストチャートのパタ
ーン像が走査素子受光面上にジャストフォーカスする場
合に、パターンの明部と暗部が最も明確になり、信号波
形上にそれが現われるからである。このような位置調整
での信号振幅の観察・測定においては、通常、信号波形
の上でピーク・ピーク値（ＰＰ値と略す）をもって、信
号振幅を代表させる。または、走査素子の隣接する受光
素子からの信号の差（の最大値）を用いる場合があるが
、受光素子のピッチと調整パターンの明部・暗部の幅が
ほぼ同一の場合には、各受光素子からの信号は、パター
ンの明部と暗部に交互に対応することになるので、隣接
する受光素子からの信号の差の最大値は、ＰＰ値と同じ
ことになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、走査素子の受光素子のピッチとほぼ等し
いような幅の明部と暗部とからなる縞パターンを用いる
調整方法では、信号振幅が最大であることの判断を困難
にする事項かい（つかある。

まず、縞パターンのピッチが狭いため、信号振幅が、よ
り広いピッチのパターンに対応する信号の１０〜３０％
と小さいことである。すなわち、信号振幅の変化の大き
さも小さくなって、観察・測定しにくくなることと、ノ
イズ（たとえば、アナログ−デジタル変換した場合の量
子化ノイズ）の影響を大きく受けるようになり、測定精
度が低下することである。

次に、１個の信号波形上で振幅が最大となる位置すなわ
ちＰＰ値を測定する位置が、走査素子の光軸方向の移動
によって変わるといつことである。

すなわち、走査素子の受光素子のピッチと等しい幅の明
部・暗部の縞パターンを調整用テストチャートとする場
合には、特開昭５６−１３６０７７号、特開昭５９−９
０４５８号に述べられているごとく、縞ノくターンをブ
ロックに分割し、フコツク間でわずかにピッチを変えて
調整用のパターンとすることがある。このようにすると
、縞パターンの明部と暗部の重心が走査素子の個々の受
光素子の重心に−ｉしないために信号振幅が小さくなる
パターンブロックがあっても、他のどれかのブロックで
、パターンと受光素子の重心が一致し、必ず信号を観察
することができる。これをオシロスコープ画面上で観察
すると、周波数のほぼ等しい二つの波の合成によるうな
りとして、とらえることができる。このような状態の下
では、走査素子を光軸方向に移動させると、パターンと
受光素子の位置関係が変化し、プなりの腹（ここでＰＰ
値を測定する）の位置が変わってしまう。第４図は、そ
れを図示し姓もので、（ａ）でＴ１の位置にあった５な
りの腹が、走査素子の位置を変えたことで、Ｔ２に移動
したことを示している。このように、信号波形上でＰＰ
値を測定する位置が変化するので、走査素子の光軸方向
の位置に対する信号振幅の変化が、滑らかにならず、第
５　ＩＩ　（＆）に示すように凹凸の一著しいものにな
ってしまい、ジャストフォーカス位置の判断が困難とな
る。

さらに考慮しなければならない事項として、走。

査素子の光軸方向において、信号の得られる範北狭いこ
とがある。すなわち、パターンのピッチが小さいため、
走査素子の受光面がレンズの被写界深度からはずれると
、パターンの像のボケてしまい、信号が得られなくなっ
てしまうということである。このため、調整範囲が広い
場合には、走査素子の光軸方向の一方向への微小量の移
動、または試行錯誤的な移動と信号の確認を、多くの回
数繰り返す必要がある。

二方、大きなピッチのパターンを用いる方法がある。こ
の場合には、信号振幅は大きく、走査素子の光軸方向の
広い位置範囲で信号が得られる。

ところが、信号振幅はジャストフォーカス位置を中心と
して、第５図（１））のように、高原状に変化し、ジャ
ストフォーカス位置の判断がしにくくなる。

このように、従来の調整用パターンと方法では、ジャス
トフォーカスとなる位置の判断が容易でな−（、調整に
時間を要し、またその精度も低く、自動化への適用が困
難であった。

本発明の目的は、ジャストフォーカス位置の判断が容易
で、迅速に行え、かつ自動化に適した走。

査素子の調整方法および装置を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、調整用のパターンとして、縞の明部と暗部
の幅が走査素子の受光面上において、受光素子のピッチ
の３〜１０倍程度の縞パターンを用い、走査素子からの
信号のデジタル化し、走査素子の互ｆｉ１ｍ接する受光
素子からのデータの差分の二乗和を、光軸方向位置調整
時のジャストフォーカスの判断のためのパラメータとし
て、用いることで達成される。

〔作用〕

広いピッチの縞パターンは、振幅の大きな信電を出力せ
しめ、対雑音比（Ｓμ比）を向上させ、光軸方向の広い
範囲で信号が得られるようにする。

データの差分な計算することは、フォーカス（ピント）
が合うと走査素子受光面上でのパターンの像のエツジが
明瞭になり、出力信号での立上り、立下がりの傾きが大
きくなることを検知する。その差分の値を二乗すること
で、信号へ傾きが大きくなることを顕著にさせる。そし
て、和を求めることで、１個のデータに不可避的に含ま
れるノイズの影響を軽減し、誤差を小さくすることがで
きる。

このようＫして、ジャストフォーカス位置を容易に、精
度良（判断できる調整方法を実現できる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を図に基づいて具体的に説明する
。第１図は本発明に係る調整装置の一実施例を示す構成
図でありて、＾整層テストチャート１０のパターン部１
１は、レンズ２０を介して、走査素子３１上にその光学
堂が結像される。走査素子３１を搭載した基板３０は、
位置決め機構４０に固定されてあり、制御装置５０から
の駆動信号によってその位置を変える。制御装置５０は
、走査素子３１からの出力信号を増幅等の処理とアナロ
グ−デジタル（ＡＤ　）変換するＡＤ変換するＡＤ変換
部５１．デジタル化されたデータに対して走−査素子の
隣接する受光素子からのデータの差分の二乗和を計算す
る演算部５２．その演算結果を一時蓄わえておく記憶部
５３．記憶した差分二乗和１データに基づいて、ジャス
トフォーカス位置を計算・判断して位置決め機構を駆動
・制御する部分指令信号を出力する制御部５４と、制ｉ
、１１１部５４からの指令信号にしたがって位置決めｊ
ａ構４０ヒ駆動制御する機構制御部５５から構成される
。

走査素子の光軸方向の位置調整は第２図のフローチャー
トに示すように、次のような手順で実行される。走査素
子３１を搭載した基板５０を、位置決め機構４０に固定
する。最初に、はとんどの走査素子のジャストフォーカ
ス位置が含まれるであろう領域（これを領域へとする）
の境界位置またはその領域への少し外側に基板３０を位
置さする。こうすることで、ジャストフォーカス位置を
探し出すための、走査素子の移動を一方向に限定するこ
とができる。その位置から、領域Ａの方向に基板３０を
移動させつつ、ジャストフォーカス位置であるかどうか
の判断を行うためのデータな−集める。すなわら、位置
決め機Ｍ４４ＯＫよる基板３０の微少量のステップ移動
と、ステップ移動のたびごとに、ＡＤ変換部５１による
走査素子３１からの信号のＡＤ変換と、演算部５２によ
る信号の差分の二乗和の計算と、記憶部５３による演算
結果の記憶とを、領域Ａの中で繰返し実行する。この操
作における基板３０のステップ移動量は、領域Ａの長さ
１０ないし数十等分する長さでよい。

領域大において、１０ないし数十個のこのような。

差分の二乗和データの演算・収集が完了すると、次に制
御ｍ５４により、ジャストフォーカス位置の計算・判断
を行う。その判断手法は次のとおりである。走査素子３
１がジャストフォーカス位置またはそれに極めて近い位
置にある場合には、調整パターンの走査素子受光面上の
像が最も明瞭となり、信号の差分二乗和も最も太き（な
る。したがって、記憶部５３　Ｋ蓄えられた差分二乗和
データのうち、最大となるデータを取り込んだ位置をジ
ャストフォーカス位置と判断するか、または、差分二乗
和データの最大を含むデータ列を２次式の極大となる位
置をジャストフォーカス位置とする。２次式での回帰に
よる手法は、領域Ａにおける基板３０のステップ移動量
よりもはるかに小さい誤差でのジャストフォーカス位置
の決定を可能とする。したがりて調整に必要とされる位
置調整精度よりも大きな長さでのステップ移動でのジャ
ストフォーカス位置の探索を可能とし、結局、少ない回
数でのステップ移動とデータ処理でよく、迅速な調整を
可能とする。

第１図で示した実施例では、差分の二乗和を計算するた
めの演算部５２と、ジャストフォーカス位置を計算・判
断し位置決め機構駆動部５５へ位置決め指令信号を出力
する制御部５４とを、独立して存在するよう記述したが
、これはマイクロコンピュータ等を用いると、同一の部
分とすることができる。すなわち、本発明の実施例は、
第１図で示した構成のみに制限されるものではない。

次に調整用パターンについて説明する。明部と暗部の幅
を、走査素子の受光面上で、受光素子のピッチの３〜１
０倍としたのは次の理由による。

縞の明部・暗部の幅が受光素子のピッチ程度に小さいと
、走査素子の出力信号の振幅が小さくなり、誤差が大き
くなること、さらに光軸方向の位置で信号の得られる範
囲が狭くなり、上述した領域Ａの中で、精度よ（ジャス
トフォーカス位置を判断するためには、ステップ移動の
長さを小さくせねばならず、移動・データ収集の回数が
増えて。

迅速な位置調整が困難となる。パターンの縞のピッチの
細かさと信号の大きさとの関係を測定すると、受光素子
のピッチの３倍以上の幅の明部と暗部からなる縞パター
ンを用いると、充分な大きさの信号が得られる。

縞のピッチが大きいと、テストチャート上で、必要な縞
の明暗の繰返し回数を実現すると、その部分のテストチ
ャート上で占める面積が大きくなり、他に必要なパター
ンを載せる余裕が少なくなってしまう。たとえば、走査
素子に受光素子が、２０００個含まれるものとして、テ
ストチャートのパターン部のうち、１０％を光軸方向の
位置調整用の縞パターンに割り当てて、このなかで、明
暗の繰返し回数を少なくとも１０とするには、明部と暗
部の幅は、受光素子のピッチに換算して、１０以下であ
ることが必要であることは、すぐに計算できる。

以上が、パターンの明部と暗部の幅を、走査素子の受光
面上で、受光素子のピッチの３〜１０倍とした理由であ
る。

次に差分の二乗和が、走査素子のジャストフォーカス位
置判断の為のパラメータとして、適切であることを説明
する。

走査素子か粂の信号にＡＤ変換を施して、演算を行い、
ジャストフォーカス位置判断の為のパラメータとするに
あたって、演算手法として、信号の大きさに着目してピ
ーク・ピーク（ＰＰ）値を求める手法と、信号の傾きに
着目して差分を求める手法がある。ＰＰ値と差分の最大
値は、ＡＤ変換された原信号データのたかだか２個しか
用いないため、量子化ノイズの影響を大きく受ける。こ
の結果、走査素子の光軸方向位置とＰＰ値または差分最
大値との関係を現わすグラフは、あまり滑らかではなく
、グラフのピーク位置すなわちジャストフォーカス位置
の判定において誤差を生じ易い０ 和を求める操作を行うと、量子化ノイズは軽減される。

差分の絶対値の和を求めると、走査素子の光軸方向との
関係を現わすグラフは、かなり滑らかとなるが、縞パタ
ーンの幅が広くなると、グラフのピークが高原状に広が
ってしまう。すなわち、差分絶対値の和をパラメータと
する場合には、適切な縞パターンのピッチを設定してお
く必要がある。このことは、調整対象製品が変わるとパ
ターンのピッチを別個にしなげればならないということ
で、調整を始める前の準備を煩雑にし、作業者の負担を
増加させる。

差分り二乗和では、走査素子の光軸方向との関係を現わ
すグラフは、かなり滑らかとなり、量子化ノイズの影響
を無視できる。また、パターンのピッチを変えても第３
図（ｂ）〜（ｄ）に示すようにグラフのピークの形状が
あまり違わないのが特徴で、調整用のテストチャートは
調整対象製品が変わっても、そのままで良いという利点
を生じる。

以上が、ジャストフォーカス位置を判断するためのパラ
メータとして、差分二乗和が適切である。

ことの説明である。

第３図は、縞パターンのピッチを変えて、走査素子信号
データの差分二乗和と走査素子の光軸方向の位置との関
係を測定したグラフであり、第３図（ＩＬ）は、縞パタ
ーンの明部・暗部の幅が受光素子のピッチとほぼ等しい
場合のグラフで、凹凸が著しく、領域Ａの中で、狭い範
囲でしかジャストフォーカス位置を判定するに十分な信
号が得られていないことがわかる。第３図（ｄ）は、パ
ターン明部・暗部の幅か受光素子のピッチの１０倍を越
える場合のグラフの例である。この場合には、領域Ａを
越えて、差分二乗和の値が得られており、この広がりは
、位置調整の上ではむだな部分となる。

最適であるようなパターンのピッチは、このようなグラ
フの全体の形状ばかりでなく、グラフのピーク近傍の形
状や、測定値のばらつき等も考慮して決めなければなら
ないことは当然である。第３図で示した例では、ピーク
近傍の形状の比較によって（ｂ）の例が最もよいと判断
される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、走査素子の光軸
方向の位置調整を、精度良く迅速に行え、かつ容易に調
整の自動化が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る位置調整装置の一実施例を示す構
成図、第２図は本発明に係る位置調整方法の手順を示す
フローチャート、第６図は、縞パターンのピッチを変え
て走査素子信号データの差分“二乗和と走査素子の光軸
方向の位置との関係を示すグラフでありて（＆）は縞パ
ターン明暗部の幅と受光素子のピッチがほぼ等しい場合
、（ｂ）は縞パターン明暗部の幅が受光素子ピッチの３
．５倍の場合（ｃ）は縞パターン明暗部の幅が受光ピッ
チの７倍の場合、（ｄ）は縞パターン明暗部の幅が受光
素子ピッチの１４倍の場合をそれぞれ示す、第４図（ａ
）　、　（ｂ）は走査素子からの信号波形を示し、うな
りの腹の位置が変化することを示す説明図、第５図（＆
）は走査素子からの信号波形上の測定位置の変化による
信号の大きさの凹凸形状を示すグラフ、第５図（ｂ）は
大きなピッチのパターンを用いたときの信号の形状を示
すグラフである。 １０・・・調整用テストチャート、 ２０・・・レンズ、 ３０・・・基板、　　　　　　３１・・・走査素子、Ａ
Ｏ・・・位置決め機構部、 ５０・・・制御装置、 ５１・・・ＡＤ変換部、　　　５２・・・演算部、５３
・・・制御部、　　　　　５４・・・記憶部、５５・・
・機構駆動部。 代理人弁理士　小　　川　　勝　　男 第１　図 １０　言Ｉｎ針テストづ−Ｙ−ト　３０　基じし次−５
０舊１１　屓Ｗｊ声」Ｊｌｌｌｌ　　ノマター二２　却
　　　　　３１　　走査　ＡＳ　モト２ｏ　Ｌ　−，１
・　　　　　　４０　　Ｗ”ｆＸ；Ｍｊａ、ａ部第２　
図 莫３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多数の受光素子を一列に配置して構成された走査素
   子の、光軸方向の位置の調整用の縞パターンからなるテ
   ストチャートであって、パターンの明部と暗部のそれぞ
   れの幅が、走査素子の受光面において受光素子のピッチ
   の３〜１０倍となるようにしたことを特徴とする、走査
   素子の位置調整用テストチャート。 ２、テストチャートのパターンを走査素子上に結像させ
   、走査素子からの信号を処理して、走査素子の位置調整
   機構部を駆動・制御する位置調整方法において、走査素
   子の隣接する個々の受光素子の信号の差分を求めその二
   乗の総和が最大となる位置を最良位置と判断することを
   特徴とする走査素子の位置調整方法。 ３、走査素子または走査素子を搭載した基板の位置調整
   を実行する機構部と、位置調整用のテストチャートと、
   走査素子から出力される信号を処理して、位置調整機構
   部を駆動する制御装置からなる走査素子位置調整装置で
   あって、制御装置が、走査素子からの信号の差分の二乗
   和を計算するデータ演算部と、計算した結果を記憶して
   おく記憶部と、その記憶された結果に基づいて、位置調
   整機構部を駆動・制御する制御部からなることを特徴と
   する走査素子の位置調整装置。