WO1986007660A1 - Apparatus and method of adjusting registration of solid-state image pickup elements - Google Patents

Apparatus and method of adjusting registration of solid-state image pickup elements Download PDF

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WO1986007660A1
WO1986007660A1 PCT/JP1986/000302 JP8600302W WO8607660A1 WO 1986007660 A1 WO1986007660 A1 WO 1986007660A1 JP 8600302 W JP8600302 W JP 8600302W WO 8607660 A1 WO8607660 A1 WO 8607660A1
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solid
state imaging
pitch
imaging device
image sensor
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Application number
PCT/JP1986/000302
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English (en)
French (fr)
Inventor
Takashi Asaida
Kenichi Aihara
Original Assignee
Sony Corporation
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Filing date
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
    • H04N23/13—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths with multiple sensors
    • H04N23/15—Image signal generation with circuitry for avoiding or correcting image misregistration

Definitions

  • the present invention relates to a solid-state image pickup device, such as a charge coupled device (CCD), used as an image sensor in a solid-state image pickup device.
  • the present invention relates to a registration adjustment device and a registration adjustment method for arranging the registration at a predetermined position in a system.
  • Background technology In general, in color image pickup devices, the image pickup light is separated into a plurality of color components by a color separation system, and the subject image of each color component is respectively transferred to a solid-state image sensor such as a CCD or an image pickup tube.
  • a standard color television signal such as the NTSC system is formed from each image output obtained by image pickup and output.
  • a color image pickup apparatus using a plurality of image sensors it is ensured that the subject images of the respective color components picked up by the respective image sensors are superimposed, that is, a state in which the predetermined registration adjustment is accurately performed. Need to be maintained.
  • a housing in which a three-color separation prism of a color separation system and three image pickup tubes are formed by a cast or the like By mechanically adjusting the position based on the output signal of the test chart, etc., and finely adjusting the imaging screen position using the deflection system of the imaging tube, The registration of each imaging tube was adjusted.
  • a solid-state color image pickup device using a solid-state image sensor such as a CCD as an image sensor has an electric imaging screen position adjustment like an image pickup tube. Therefore, a holder made of iron or the like is joined to each solid-state image sensor that captures the subject image of each color component, and each of the color separation prisms is used. The holder is also joined to the light emitting part, and for each image sensor, the adjustment direction is indicated by an arrow in FIG.
  • each solid image sensor was attached and fixed to each emission surface of the color separation prism by heat welding such as soldering of each holder. .
  • an object of the present invention is to enable the above-described registration adjustment in the six-axis direction to be performed with high accuracy by a simple operation.
  • the registration adjustment apparatus and the registration adjustment method for a solid-state imaging device provide a solid-state imaging device in at least one horizontal or vertical direction to solve the above-described problems.
  • the solid-state imaging device captures an image of a test chart having a repetitive pattern of shading having a repetition pitch having a predetermined relationship with the pixel pitch of the imaging device, and an imaging output signal obtained from the solid-state imaging device By detecting a beat component based on the difference between the picture element pitch and the return pitch, the displacement of the solid-state imaging device in the return pattern direction is measured. It is characterized in that the above displacement is adjusted.
  • FIGS. 1 to 12 are drawings showing an embodiment of a registration adjustment apparatus and a registration adjustment method according to the present invention.
  • FIG. FIG. 2 is a block diagram schematically showing a configuration of the registration adjustment apparatus.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a test pattern of the above-described registration adjustment test chart and a CCD image sensor.
  • FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the relationship with a picture element array, and
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a resist adjustment test chart used in the above embodiment.
  • FIG. 4 shows the image output obtained by imaging the test pattern of the test chart for registration adjustment with a CCD image sensor.
  • FIG. 5 is a waveform chart showing a beat component
  • FIG. 5 is a flowchart showing an operation procedure of the resistion adjustment in the above embodiment
  • FIG. 6 is a CCD image message in the above embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the tilt adjustment operation of Fig. 7 and Fig. 7, and Fig. 7 is provided on the registration adjustment test ticket in the above embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the relationship between the CCD image sensor and the pixel array, and FIG. 8 shows the coarse adjustment operation of the registration of the CCD image sensor in the above embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic diagram for explaining
  • FIG. 9 is a waveform diagram showing a beat component used for the rotation adjustment operation of the CCD image sensor in the above embodiment
  • FIG. FIG. 11 is an enlarged waveform diagram showing the waveform in the vicinity of the zero-cross position of the component.
  • FIG. 11 shows the procedure for adjusting the offset of the CCD image sensor in the above embodiment.
  • FIG. 4 is a waveform diagram showing beat components to be transmitted.
  • FIG. 13 is an external perspective view of a CCD image sensor for explaining an adjustment operation direction in a general registration adjustment.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION an embodiment of a registration adjustment device and a registration adjustment method for a solid-state imaging device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. I do.
  • the present invention is applied to a registration adjustment device for adjusting the registration of a three-plate CCD camera. It was done.
  • a registration adjustment device is a registration adjustment test device in which a predetermined test pattern is formed.
  • the chair 10 is located in front of the master lens 20.
  • the imaging light of the test pattern by the above-described registration adjustment test chart 10 is transmitted through the master lens 20 to the color of a three-chip CCD color video camera.
  • the image is guided to the separation prism 30, and the color separation prism 30 separates the imaging light into three primary color lights R and G * B, that is, a red component light R, a green component light G, and a blue component light B, and the three images are separated.
  • the CCD image sensor 31 r, 31 g, and 3 lb are the CCD image sensor 31 r, 31 g, and 3 lb.
  • the above-mentioned CCD image sensors 31 r, 31 g, and 3 lb are respectively attached to position adjusting jigs 40 Or, 40 g, and 40 b for performing six-dimensional positioning. Then, the above-mentioned CCD image sensors 31 r, 31 g and 3 lb are given by the reference signal generator 50. The image is driven by the CCD drive circuit 51 which operates based on the reference signal obtained by ⁇ , and an image, that is, a test pattern is taken by the image pickup light of each color component separated by the color separation prism 30.
  • the imaging outputs obtained by the above CCD image sensors 31 r, 31 g, and 3 lb are output from the preamplifiers 41 r, 41 g, and 41 b, respectively, to each gate circuit 42 r, It is supplied to the matrix circuit 43 via 42 g and 42 b.
  • a gate pulse generation circuit 52 that operates based on the reference signal is generated in each of the gate circuits 42r, 42g, and 42b! ) The gate pulse is provided.
  • the image output signal obtained in the matrix circuit 43 is supplied to an oscilloscope 44 for wave observation, and is also supplied to a high-resolution monitor via a video signal processing circuit 45. 46 and supplied to a micro computer 48 via a digitizer 47.
  • ⁇ is set to p / ro, where r is the effective image area dimension in the pixel array direction.
  • the image of the repetitive pattern PT for controlling the light and shade by the repetition pitch p in the relation of the first formula is given to the CCD image sensor 31.
  • the test chart 10 for resist adjustment in this embodiment has a horizontal center, as schematically shown in FIG. Vertically striped ⁇ ⁇ that reshapes the shading along the line L sh.
  • the return pattern P Tsh, the two vertical stripe-like return patterns P Tah, PT bh symmetrically arranged with respect to the horizontal center line L sh and parallel to each other, and the vertical center line Lsv
  • a pattern in which two horizontal stripe-shaped repetitive patterns P Tav and P Tbv are arranged symmetrically and sandwiched therebetween is used.
  • each of the vertical stripe-like repeated patterns P Tsh, PT ah, and PT bh is obtained by the above-described first formula with respect to the horizontal pixel pitch of the CCD image sensor 31. It is formed so that the light and shade are repeated at the repetitive pinch r ph with the relationship Further, the horizontal stripe-shaped return pattern PTav, PTbv is shaded at a repetition pitch rpv having the relationship of the above-described first formula with respect to the vertical pixel pitch rcv of the CCD image sensor 31. It is formed to return to
  • one test chart is shared for two types of image sensor CCD image sensors corresponding to the CCIR and EIA standards, and the resist trace is used.
  • Two test patterns corresponding to the CCIR and EIA standards are provided side by side so that the user can make adjustments.
  • the imaging output obtained by the CCD image sensor 31 irradiated with the imaging light of the test pattern by the test chart 10 for adjusting the registration is obtained by the input of the repetition pattern PT.
  • a moire pattern is generated based on the difference between the return pitch P and each pixel pitch c, and the moire pattern is generated according to the relative position of the return pattern PT and each pixel S.
  • the signal level changes as shown in Fig. 2. That is, horizontal repetition.
  • the imaging output for the turn PTh contains ⁇ beat components in one horizontal scanning period (1H).
  • the beat component included in the image output signal obtained by imaging the repetition pattern of the test chart for registration adjustment 10 by the CCD image sensor 31 is:
  • each of the CCD image sensors 31 r, 41 r attached to the position adjustment jigs 40 ⁇ , 40 g, and 40 b of the above-described registration adjustment device is used.
  • 3 With the 1 g and 3 lbs in the drive state, take the repetition pattern of the tension adjustment test chart — TEST 10 and capture the CCD image sensors 3 1 r, 3 Regarding the imaging output obtained at 1 g and 3 lb, each beat component was analyzed while observing the waveform with the oscilloscope 44 or analyzing the waveform with the micro computer 48. Operate the position adjustment jigs 40r, 40g, and 40b to adjust the knock focus as shown in the flowchart of FIG.
  • each C lens is connected via the master lens 2Q.
  • Image output signal obtained by imaging the repetition pattern of the test chart for registration adjustment 10 using the CD image sensor 31 r, 31 g, and 3 lb.
  • the image output of the center AS of the vertical stripe-shaped repetition pattern P Tsh that repeats shading along the horizontal center line L sh schematically shown in FIG. 3 is output to each gate circuit 42 r, It is extracted selectively by 4 2 g and 4 2 b. That is, an image output at the central portion of the imaging screen, which is less affected by vertical aberration and chromatic magnification aberration of the imaging optical system, is extracted.
  • the amplitude of the beat component included in the image output of the center AS changes depending on the above-described registration error in the ⁇ Z direction, that is, the back focus of the imaging optical system.
  • the maximum is obtained when each CCD image sensor 31 r, 31 g, and 3 lb is in the focus position.
  • the position adjustment jigs 4Or, 40g, 4O b) to move each CCD image sensor 31r, 31g, 31b to the position where the partial amplitude of the antinode of the beat component becomes the maximum.
  • the image sensor 31r, 31g, and 3lb can be adjusted to the just focus position, that is, the back focus adjustment can be performed.
  • the back focus adjustment is performed by opening the aperture of the imaging optical system to reduce the depth of focus, and setting each CCD image sensor 31 via the master lens 20.
  • the test chart 10 for registration adjustment is imaged with r, 3 lg, and 3 lb.
  • the above-described registration adjustment test chart 1 is applied to each of the CCD image sensors 31 r, 31 g, and 3 lb.
  • a vertical repetition pattern P Tsh that repeats shading with respect to the horizontal center line L sh of 0 Ptsh, and both ends B a and B b symmetrically arranged with the center line L sh interposed therebetween.
  • the horizontal and vertical tilt adjustments are performed using the central portions Cu and Cd of the two parallel vertical striped repeating patterns P Tah and P Tbh.
  • the above-described registration is performed by each CCD image sensor 31 r, 31 g, and 3 lb via the master lens 20 described above.
  • the imaging output signal obtained by imaging the repetition pattern of the shot adjustment test chart 10 is taken along the horizontal center line Lsh schematically shown in FIG.
  • Image outputs of both sides B a and B b of the vertical repetition pattern P Tsh that repeats shading are selectively extracted by each gate circuit 42 r, 42 g, and 42 b.
  • the amplitude of the beat component contained in the surface image output of both sides B a and B b is the horizontal shift of each CCD image sensor 31 r, 31 g, and 3 lb, that is, ⁇ above. It has a level difference depending on the registration error of RX.
  • the position of the CCD image sensor 31 after the back focus adjustment obtained by performing the first adjustment operation described above is initially set as the position P 0. 6 the initial position as shown in FIG. P o each from Jiyasu walk O over mosquito scan position P a, P b to the movement amount measured by the measurement output A a of, to obtain Ab, the measured output
  • the amount of tilt of the CCD image sensor 31 is determined from Aa and Ab. Repeat the adjustment operation two or three times so that it becomes 0, and perform the tilt adjustment.
  • a vertical stripe-shaped repetitive pattern P that repeats shading along the center line Lsh of the resist adjustment test chart 10 used for the horizontal tilt adjustment is used.
  • both sides B a and B b of the Tsh have a recurrence having the relationship of the first formula with respect to the horizontal pixel pitch of the CCD image sensor 31.
  • Shading is repeated by the pitch, and the CCD image sensor 31 is formed in a vertical repeating pattern P Tsh 'inclined with respect to the direction of the picture element array, that is, the horizontal direction. .
  • the vertical tilt adjustment operation in the second adjustment operation is Imaging output obtained by imaging the repetition pattern of the test chart for resistion adjustment 10 using the CCD image sensors 31r, 31l, and 3lb. Signals are included in the image output of the central part Cu, Cd of each of the two vertical stripe-like repeating patterns P Tah, P Tbh symmetrically arranged with respect to the horizontal center line L sh and parallel to each other.
  • the imaging planes of the CCD image sensors 31 r, 31 g, and 3 lb are determined by the above-described back focus adjustment and tilt adjustment.
  • the above-mentioned registration tray is used for each of the CCD image sensors 31 r, 31 g, and 3 lb whose imaging planes are determined by the back focus adjustment and the tilt adjustment.
  • coarse adjustment of the horizontal and vertical center adjustment and rotation adjustment is performed as follows. It is done as follows.
  • each of the CCD image sensors 31r, 3lg, 31b is roughly adjusted to about ⁇ 3 / im.
  • Resistor adjustment test chart Each CCD image sensor 31 r, 31 g, 3 lb for each 10 0 ⁇ ⁇ Resistor displacement within the pixel pitch Adjusted.
  • the above-described registration adjustment is performed by using the master lens 20 : through each CCD image sensor 3 lr, 3 lg, .3 lb.
  • the output signal obtained by imaging the repetition pattern of the test chart 10 is symmetrically arranged with respect to the horizontal center line Lsh schematically shown in FIG.
  • the image outputs of the central portions Cu and Cd of the two vertical repetition patterns PT ah and P Tbh are selectively extracted by the gate circuits 42 r, 42 g and 42 b.
  • the beat components contained in the image output of the central portions Cu and Cd on both sides are the above-mentioned registration error in the ⁇ RZ direction, that is, the rotation of the CCD image sensor 31.
  • the beat components included in the image output of the central portions Cu and Cd on both sides are converted by the oscilloscope 44 as shown in FIG. While observing the waveform, operate each of the position adjustment jigs 4Or, 40g, and 4Ob until each CCD image reaches the position where the phase of each bit component matches. Rotation adjustment can be performed by rotating the sensor 31r, 31g, and 3lb.
  • the phase difference between the beat components included in the image output of the central portions Cu and Cd on both sides is within the pixel pitch by the third adjustment operation described above. Since the coarse adjustment is performed, the rotation adjustment can be performed reliably and with extremely high precision by the fourth adjustment operation.
  • each of the CCD image sensors 31 r, 31 g, and 3 lb through the master lens 20 is used to perform the above-described registration.
  • the imaging output signals obtained by imaging the repetition pattern of the torch 10 are arranged symmetrically with respect to the vertical center line L sv shown in FIG. 3 and parallel to each other.
  • the image outputs of the central portions Da and Db of the two horizontal repetitive patterns PTav and PTbv are selectively extracted by the gate circuits 42r, 42g and 42b.
  • Each beat component contained in the image output of the central portions Da and Db has a phase difference corresponding to the vertical registration error of the CCD image sensor 31. .
  • the position adjusting jigs 40r and 4 By operating 0 g, 4 Ob, and moving each CCD image sensor 31 r, 31 g, 3 lb to the position where the phase of each beat component matches, the vertical The center of the direction can be adjusted.
  • the central portions Cu and Cd of the two parallel vertical return patterns PT ah and P Tbh described above are used to perform the above-described operations.
  • the position adjusting jigs 40 are used. Operate r, 40 g, 40 b to move each CCD image sensor 3 1 r, 31 g, 3 lb in the horizontal direction until the phase of each bit component matches. Move to make horizontal center adjustment.
  • Each of the above CCD image sensors 31 r, 31 g, and 3 lb is
  • the repetition pitch shown in the above-mentioned first formula provided in the above-mentioned registration adjustment test chart 1Q for the repetition pitch adjustment is used to repeat the shading with ⁇ .
  • the beat component of the image output obtained by the CCD image sensor 31 with the pixel pitch of rc is shown in Fig. 10 by enlarging the waveform near the zero-cross position in Fig. 10.
  • the signal level of each picture element of the image output corresponding to each picture element S of the CCD image sensor 31 changes twice continuously in the same direction in the zero-cross portion. Therefore, by detecting the change state of the signal level for each picture element of the imaging output, it is possible to detect the zero cross position of the beat component, that is, to detect the phase of the beat component.
  • the signal of the component is supplied to the oscilloscope 44 so that the waveform can be observed, and the data obtained by digitizing the signal level of the beat component with the digitizer 47 can be used as a micro computer. And a plurality of signal level data corresponding to the picture element at the zero cross position where the above-mentioned signal level changes in the same direction twice continuously and the picture element in the vicinity of the picture element. The position of the above-mentioned cross-section is calculated with high accuracy by interpolation processing, and the result of the calculation is output to the printer 49.
  • the registration adjustment of a video camera using the spatial picture element shifting method is performed by performing the above-described first to sixth adjustment operations. For each of the CCD image sensors 31r, 31g and 3lb with 6-axis registration adjustment.
  • the offset is adjusted by moving the CCD image sensor 31g for green imaging in the horizontal direction so as to have a phase difference of 90 ° as shown in FIG.
  • Signal level The digital computer 4 digitizes the zero cross position of the beat component included in the imaging output of the central part SB of the vertical repetitive pattern PT sh by the micro computer 48 to generate the signal. Calculate from the level data.
  • the CCD image sensor 31g for green imaging is adjusted in a predetermined direction to roughly adjust the offset, and the above-described resist storage is performed using the CCD image sensor 31g for green imaging. An image of the test chart 10 for shot adjustment is taken.
  • the signal level of the beat component of the imaging output of the central portion SB of the vertical reflection pattern PTsh obtained by the 31 g of the CCD image sensor for green imaging described above is obtained. It is digitized by the digitizer 47 and supplied to the micro computer 48, and the micro computer 48 uses the CCD image sensor 31 for green imaging. Red for the beat component included in the imaging output of g, which has been calculated earlier Red color CCD image sensor 31 Starts from the zero-cross position of the beat component of 1r The zero cross position is calculated from the above signal level data. '
  • the phase of the beat component of the CCD image sensor 31g for green imaging calculated in this way is the phase of the beat component of the CCD image sensor 31r for color imaging, that is, 90 for zero cross position. It is determined whether or not the phase difference of ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , that is, the offset of ⁇ has been reached. If the z-cross position of the beat component of the green imaging CCD image sensor 31g is not within the desired adjustment accuracy range, the green imaging CCD image sensor is used.
  • a vertical stripe-like repetitive pattern for controlling the shading through the horizontal center line Lsh of the registration adjustment test chart 10 is used. Perform back focus adjustment using AS in the central part of P Tsh.
  • the horizontal tilt adjustment is performed using both sides Ba and Bb of the vertical repetition return pattern P Tsh, and the horizontal center line L sh is sandwiched.
  • the vertical tilt adjustment is performed using the central portions Cu and Cd of two vertical and ho-shaped return patterns P Tah and P Tbh that are symmetrically arranged and parallel to each other.
  • the horizontal and vertical center lines Lsh and Lsv of the above-described registration adjustment test chart 10 are used to adjust the horizontal and vertical centers.
  • the rotation is performed using the central portions Cu and Cd of the two vertical stripe-shaped repetitive patterns PT ah and P Tbh that are arranged symmetrically with respect to the horizontal center line L sh and parallel to each other. Adjust the shot.
  • two horizontal stripe-shaped return patterns are arranged symmetrically with respect to the vertical center line Lsv of the resist adjustment test chart 10 and are parallel to each other.
  • the center adjustment in the vertical direction is performed using the center portions Da and Db of P Tav and P Tbv.
  • the center in the horizontal direction is adjusted using the central portions Cu and Cd of the two vertical stripe-shaped repetitive patterns P Tah and PT bh parallel to each other. 7th key
  • the offset of the CCD image sensor 31 g for green imaging is adjusted using the central portion SB of the vertical repetition pattern PTsh.

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Description

明 細 固体撮像素子のレジス ト レー シ ョ ン調整装置
およびレジス ト レー シ ョ ン調整方法 技 術 分 野 本発明は、 固体撮像装置においてイ メ ージセ ンサと して用いられ る電荷結合素子 （ CCD ： Charge Coupled Device ) 等の固体撮像素 子を撮像光学系の所定位置に配置するための レジス ト レー シ ョ ン調 整装置およびレジス ト レー シ ョ ン '整方法に関する ものである。. 背 景 技 術 一般に、 カ ラー撮像装置では、 撮像光を色分解系にて複数の色成 分に分解して、 各色成分の被写体像をそれぞれ C C D等の固体ィ メ ージセ ンサや撮像管にて撮像して得られる各撮像出力から N T S C 方式等の標準カ ラーテ レビジョ ン信号を形成して出力するよう にな つている。 複数のイ メ ージセ ンサを用いたカラー撮像装置では、 各 ィ メ ージセ ンサにより撮像される各色成分の被写体像の重ね合わせ すなわち所諝レジス ト レー シ ョ ン調整を正確に行った状態を確実に 維持する必要がある。
従来の所謂 3管式力 ラービデオカメ ラでは、 色分解系の 3色分解 プリ ズム と 3 本の撮像管をダイ キ ャス ト等にて形成したハウ ジ ング に機械的に取り付け、 テス ト チャ ー ト等を撮影した出力信号しより 機械的な位置調整を行い、 さ らに、 撮像管の偏向系を利用して撮像 画面位置を微調整する ことによって、 各撮像管のレジス ト レーショ ン調整を行っていた。
このよう な 3管式のカ ラ一ビデオカメ ラに対して、 C C D等の固 体撮像素子をイ メ ージセ ンサとして用いる固体カ ラー撮像装置では、 撮像管のよう に電気的な撮像画面位置調整を行う こ とができないの で、 各色成分の被写体像をそれぞれ撮像する各固体ィ メ ージセ ンサ に鉄等にて形成したホルダを接合してお く とともに、 色分解系の色 分解プリ ズムの各光射出部にもホルダを接合しておき、 各イ メ ージ セ ンサについて、 第 1 3図に調整方向を矢印を付して示すよう に、
(1)水平方向の中心 （矢印 ± X方向） 調整
(2)垂直方向の中心 （矢印 ± Y方向） 調整
)バ ッ ク フ ォ ーカ ス （矢印 ± Ζ方向） 調整
(4)水平方向のあおり （矢印土 R X方向） 調整
(5)垂直方向のあおり （矢印 ± R Υ方向） 調整
(6)ロ ーテー シ ョ ン （矢印土 R Ζ方向） 調整
の 6軸方向のレジス ト レー ショ ン調整を行った後に各ホルダを半田 付け等の熱溶着する こ とによって、 各固体ィ メ ージセ ンサを色分解 プリ ズムの各射出面に取り付け固定していた。
ところで、 C C D等の固体ィ メ ージセ ンサは撮像管のよう に電気 的な撮像画面位置調整を行う ことができないので、 複数の固体ィ メ ージセ ンサを用いたカ ラー撮像装置では、 機械的に各ィ メ ージセ ン サのレジス ト レーショ ンを極めて高い精度に維持する必要がある。 特に、 所請空間絵素ずら し法を採用して高解像度化を図るよう にし た固体カ ラー撮像装置では、 上述の ± x方向、 矢印 ± Y方向、 土 ζ 方向、 ± R X、 ± R Y方商および土 R Z方向の 6軸方向について、 1 HI オーダのレジス ト レーショ ンを確保する必要があり、 従来よ り、 上記レジス ト レーショ ン調整には多大な手間と時間を要してい た。
そこで、 本発明は、 上述の 6軸方向のレジス ト レーシヨ ン調整を 簡単な操作にて高い精度で行い得るよう にするこ とを目的とする。
発 明 の 開 示
すなわち、 本発明に係る固体撮像素子の レジス ト レーショ ン調整 装置およびレジス ト レ—ショ ン調整方法は、 上述の問題点を解決す るために、 水平あるいは垂直方向の少な く とも一方向に固体撮像素 子の絵素ピッチと所定の関係にある操り返しピッチを有する濃淡の 繰り返しパター ンを形成したテス トチヤ ー トを上記固体撮像素子に て撮像し、 該固体撮像素子から得られる撮像出力信号のう ち上記絵 素ピ ッ チと操り返しピ ッ チとの差に基づ く ビー 卜成分を検出する こ とにより 、 上記固体撮像素子の上記操り返しパター ン方向の位置ず れを測定て上記位置ずれを調整するよう にしたことを特徴と してい る。
そして、 本発明では、 上記レジス ト レーショ ン調整用テス トチヤ 一 トを固体撮像素子にて撮像して得られる撮像出力に含まれる撮像 出力に舍まれる上記絵素ピッチと操り返しピッチとの差によるビー ト成分に基づいて 6軸方向の位置ずれを測定して調整を行う。 図面の簡単な説明 第 1図ないし第 1 2 図は本発明に係る レジス ト レー ショ ン調整装 置およびレジス ドレーショ ン調整方法の一実施例を示す図面であり 5 第 1 図はこの実施例のレジス ト レー シ ョ ン調整装置の構成を模式的 に示すブロ ッ ク図であり、 第 2図は上記レジス ト レーショ ン調整用 テス ト チヤ ー ト のテス トパタ ー ン と C C D イ メ ージセ ンサの絵素配 列との関係を説明するための模式図であり、 第 3図は上記実施例に 使用したレジス ト レー シ ョ ン調整用テス トチヤ ー 卜 の構成を示す模
, 0 式図であり、 第 4図は上記レジス ト レー シ ョ ン調整用テス トチヤ ー ト のテス トパタ ー ンを C C D ィ メ ー ジセ ンサにて撮像して得られる ' 撮像出力に舍まれるビー ト成分を示す波形図であり、 第 5図は上記 実施例における レジス ト レー シ ヨ ン調螯の操作手順を示すフローチ ヤ ー トであり、 第 6図は上記実施例における C C Dイ メ ージセ ンサ
, 5 のあおり調整操作を説明するための模式図であり 、 第 7図は上記実 施例における レジス ト レーショ ン調整甩テス トチヤ ー 卜に設けられ ている .操り返しパタ ー ンの一部分を拡大して C C D ィ メ ー ジセ ンサ の絵素配列との関係を示した模式図であり、 第 8図は上記実施例に おける C C Dイ メ ージセ ンサの レジス ト レ一 ショ ンの粗調整操作を
2 0 説明するための模式図であり、 第 9図は上記実施例における C C D イ メ ージセ ンサのローテーショ ン調整操作に用いられる ビー ト成分 を示す波形図であり、 第 1 0図は上記ビー ト成分のゼロク ロ ス位置 近傍の波形を拡大して示した波形図であり、 第 1 1 図は上記実施例 における C C Dイ メ ージセ ンサの ½オフセ ッ ト調整の手順を示した
2 5 フ ロ ーチヤ一 トであり 、 第 1 2図は上記1/ 2オ フセ ッ ト調整に用いら れるビー ト成分を示す波形図である。
第 1 3図は一般的なレジス ト レー シ ョ ン調整における調整操作方 向を説明するための C C Dィ メ ージセ ンサの外観斜視図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明に係る固体撮像素子のレジス ト レー シ ョ ン調整装置 およびレジス ト レ— シ ヨ ン調整方法の一実施例について、 図面に従 い詳細に説明する。
第 1 図ないし第 1 2図に示す実施例は、 3板式の C C Dカ ラ—ビ デォカ メ ラ の レジス ト レー シ ョ ン調整を行う レジス ト レ一 シ ョ ン調 整装置に本発明を適用したものである。
こ の実施例における レジス ト レー シ ョ ン調整装置は、 第 1 図に模 式的に構成を示してあるよう に、 所定のテス トパター ンが形成され た レジス ト レー シ ョ ン調整用テス ト チ ヤ 一 ト 1 0 がマスタ ー レ ンズ 2 0 の前面に配されている。 上記レジス ト レーシ ョ ン調整用テス ト チ ヤ一 ト 1 0 によ るテス トパタ ー ンの撮像光は、 上記マスタ ー レ ン ズ 2 0 を介して 3板式の C C Dカ ラービデオカメ ラの色分解プリ ズ ム 3 0 に導かれ、 この色分解プリ ズム 3 0 により上記撮像光を三原 色光 R · G * Bすなわち赤色成分光 R , 緑色成分光 G, 青色成分光 Bに分光して 3枚の C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 r , 3 1 g, 3 l b に照 射されるよ う になつている。 上記各 C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 r, 3 1 g, 3 l b は、 6 次元の位置合わせを行う位置調整治具 4 O r, 4 0 g, 4 0 b にそれぞれ取り付けられている。 そして、 上記各 C C Dィ メ ー ジセ ンサ 3 1 r , 3 1 g, 3 l b は、 基準信号発生器 5 0 にて与え - θ られる基準信号に基づいて作動する C C D駆動回路 5 1 により駆勣 され、 上記色分解プリ ズム 3 0 にて分光された各色成分の撮像光に よる画像すなわちテス トパタ ー ンを撮像する。 上記各 C C Dィ メ ー ジセンサ 3 1 r , 3 1 g, 3 l b にて得られる各撮像出力は、 それぞれ 前置増幅器 4 1 r, 4 1 g, 4 1 b より各ゲー ト回路 4 2 r, 4 2 g, 4 2 b を介してマ ト リ ク ス回路 4 3 に供給される。 こ こで、 上記各ゲー ト回路 4 2 r, 4 2 g, 4 2 b には、 上記基準信号に基づいて作勣する ゲー トパルス発生回路 5 2 の発生す！）ゲ— トパルスが供袷されてい る。
上記マ ト リ ク ス回路 4 3 にて得られる画像出力信号は、 波観測用 のオ シロ スコ ープ 4 4に供給されているとともに、 映像信号処理回 路 4 5 を介して高解 度モニタ 4 6供給され、 さ らに、 デジタイ ザ 4 7 を介してマイ ク ロコ ンピュータ 4 8 に供袷されて.いる。
上記レジス ト レー シ ョ ン調整用テス トチヤ ー ト 1 0 は、 第 2図に 模式的に示すよう に、 C C. Dイ メ ージセンサ 3 1 の絵素ピッチ r c に対して、
て ρ = 2 。 ± Δ ' · · 第 1式
( こ こで、 上記 Δは、 絵素の配列方向の有効画像領域寸法を r 0 と して厶 = て （： ' て p / r o に設定される。 ）
なる第 1 式の閬係にある繰り返しピッチ て p で濃淡を操り返す繰り 返しパター ン P Tの画像を上記 C C Dィ メ ージセ ンサ 3 1 に与える よう になっている。 ' そ して、 この実施例における レジス ト レー シ ョ ン調整用テス ト チ ヤ ー ト 1 0 は、 そのテス トパターンを第 3図に模式的に示してある よ う に、 水平方向の中心線 L shに沿って濃淡を操り返す縦縞状の缲 り返しパタ ー ン P Tshと、 上記水平方向の中心線 L shを挟んで対称 に配され互いに平行な 2 本の縦縞状操り返しパター ン P Tah, P T bhと、 垂直方向の中心線 Lsvを挟んで対称に配され互いに平行な 2 本の横縞状繰り返しパター ン P Tav, P Tbvを形成したものが用い られている。
こ こ で、 上記縦縞状の各橾り返しパター ン P Tsh， P T ah, P T bhは、 上記 C C D イ メ ー ジセ ンサ 3 1 の水平絵素ピ ッ チ て chに対し て上述の第 1 式の関係にある繰り返しピ 'ン チ r phで濃淡を缲り返す ように形成されている。 また、 上記横縞状の操り返しパター ン P T av, P Tbvは、 上記 C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 の垂直絵素ピッチ r cvに対して上述の第 1 式の関係にある繰り返しピッチ r pvで濃淡を 操り返すよう に形成されている。
なお、 この実施例では、 C C I R , E I Aの各規格に対応する 2 種類の絵素配列の C C Dィ メ 一 ジセ ンサについて、 1枚のテス ト チ ヤ ー トを共用して、 レ ジス ト レー シ ョ ン調整を行う こ とができ よ う に、 C C I R , E I Aの各規格に対応する 2種類のテス トパター ン を並設してある。
上述の如き レジス ト レー ショ ン調整用テス ト チヤ ー ト 1 0 による テス トパター ンの撮像光が照射される C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 に て得られる撮像出力は、 上記繰り返しパター ン P Tの橾り返しピッ チ て P と各絵素ピ ッ チ て c との差に基づ く モ ア レパタ ー ンが発生し て、 上記操り返しパタ ー ン P Tと各絵素 Sの相対位置に応じて信号 レベルが第 2図のよう に変化する。 すなわち、 水平方向の繰り返し ノヽ。ター ン P T h についての撮像出力には、 第 4図に示すよう に、 1 水平走査期間 ( 1 H ) 中に Δ個のビー ト成分が含まれる こ とになる 上記 C C D イ メ ージセ ンサ 3 1 によ り上記レジス ト レー シ ョ ン調 整用テス トチヤ ー ト 1 0 の繰り返しパター ンを撮像して得られる撮 像出力信号に含まれる上記ビー ト成分は、 その振幅が撮像光学系の パック フ ォ ーカ スおよび固体撮像素子のあおり量すなわち上述の土 Z方向および ± R X、 ± R Y方向の レジス ト レーショ ン誤差に依存 して変化し、 また、 その位相が固体撮像素子の中心位置および口一 テーショ ンすなわち上述の ± Χ方向、 矢印 ± Υ方向および土 R Z方 向の レジス ト レー ショ ン誤差に依存して変化する。
そこで、 こ の実施例では、 上記レジス ト レー ショ ン調整装置の上 記各位置調整治具 4 0 Γ , 4 0 g , 4 0 b に装着した各 C C D イ メ ー ジ セ ンサ 3 1 r , 3 1 g , 3 l b を駆動状態にして、 上記ス ト レ一 シ ヨ ン 調整用テス トチ ヤ — ト 1 0 の.操り返しパター ンを撮像し、 上記各 C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 r , 3 1 g , 3 l b にて得られる'撮像出力につ いて、 各ビー ト成分を上記オ シ ロ スコ ープ 4 4 による波形観測ある いは上記マイ ク ロコ ンピュータ 4 8 による波形解析を行いながら、 上記各位置調整治具 4 0 r , 4 0 g , 4 0 b を操作して、 第 5図のフ ロ 一チヤ一 ト に示すよ う に、 ノ ッ ク フ ォ ーカ ス調整を行う第 1 の調整 操作、 あおり調整を行う第 2 の調整操作、 中心調整およびローテ一 シ ヨ ン調整の粗調整を行う第 3 の調整操作、 ローテー シ ョ ン調整を 行う第 4の調整操作、 垂直方向の中心調整を行う第 5 の調整操作、 水平方向の中心調整を行う第 6 の調整操作の順で上記各 C C Dィ メ ー ジセ ンサ 3 1 r , 3 1 g , 3 l b に対して 6次元の位置合わせを行い、 さ らに、 第 7 の調整操作により緑色撮像用の C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 g の ½オフセ ッ ト調整を行う。
上記第 1 の調整操作では、 上記マスタ ー レ ンズ 2 Q を介して各 C C Dイ メ ー ジセ ンサ 3 1 r, 3 1 g, 3 l b によ り上記レジス ト レー シ ョ ン調整用テス トチヤ ー ト 1 0 の操り返しパター ンを撮像して得ら れる撮像出力信号について、 上記第 3図に模式的に示した水平方向 の中心線 L s hに ¾つて濃淡を繰り返す縦縞状の繰り返しパター ン P Tshの中央部 A Sの画像出力がそれぞれ各ゲ- ト回路 4 2 r, 4 2 g, 4 2 b により選択的に取り出される。 すなわち、 撮像光学系の轴上 収差や色倍率収差の影響の少ない撮像画面中央部分の画像出力を取 り出す。 上記中央部 A Sの画像出力に含まれているビー ト成分の振 幅は、 上述の ± Z方向の レジス ト レーショ ン誤差すなわち撮像光学 系のバッ ク フ ォ ーカ スに依存して変化し、 各 C C Dィ メ 一 ジセ ンサ 3 1 r, 3 1 g, 3 l b がジ ャ ス ト フ ォ ーカ スの位置にある ときに最大 となる。
そこで、 上記中央部 A Sの画像出力に含まれている ビー ト成分を 上記ォ シロ スコ ープ 4 4 によ り波形観測しながら、 上記各位置調整 治具 4 O r, 4 0 g, 4 O b を操作して、 上記ビー ト成分の腹の部分振 幅が最大となる位置まで各 C C D イ メ ージセ ンサ 3 1 r , 3 1 g, 3 1 b を移動させる こ とによ り 、 各 C C D イ メ ー ジセ ンサ 3 1 r, 3 1 g , 3 l b をジ ャ ス ト フ ォ ーカ スの位置に位置調整すなわちバッ ク フ ォ 一カ ス調整を行う こ とができ る。
なお、 上記バッ ク フ ォ ーカ ス調整は、 撮像光学系の絞りを開放状 態にして焦点深度を浅く して、 上記マスタ ー レ ンズ 2 0 を介して各 C C D イ メ ー ジセ ンサ 3 1 r, 3 l g, 3 l b によ り上記レジス ト レー シ ョ ン調整用テス ト チ ヤ ー ト 1 0 を撮像する。
次の第 2 の調整操作では、 各 C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 r, 3 1 g, 3 l b について、 上記レジス ト レー シ ョ ン調整用テス トチヤ ー ト 1 0 の水平方向の中心線 L shに ¾つて濃淡を繰り返す縦缟状の操り返 しパター ン P Tshの両端部 B a, B b と、 上記中心線 L shを挟んで対 称に配され互いに平行な 2本の縦縞状の繰り返しパター ン P Tah, P Tbhの各中央部 Cu, Cd を利用して、 水平方向および垂直方向の あおり調整を行う。 - こ の第 2 の調整操作における水平方向のあおり調整操作では、 上 記マスター レ ンズ 2 0 を介して各 C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 r, 3 1 g, 3 l b によ り上記レジス ト レー シ ヨ ン調整用テス ト チ ャ ー ト 1 0 の操り返しパター ンを撮像して得られる撮像出力信号について、 上 記第 3図に模式的に示した水平方向の中心線 L shに沿つて濃淡を橾 り返す縦缟状の繰り返しパター ン P Tshの両側部 B a, B b の画像出 力が各ゲ— ト回路 4 2 r, 4 2 g, 4 2 b により選択的に取り出される 上記両側部 B a, B b の面像出力に舍まれているビー ト成分の振幅 は、 各 C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 r, 3 1 g, 3 l b の水平方向のあお り量すなわち上述の ± R Xの レジス ト レー シ ョ ン誤差に依存してレ ベル差を有している。
そこで、 上記両側部 B a, B b の画像出力に舍まれている ビー ト成 分を上記オ シ ロ スコ ープ 4 4 によ り波形観測しながら、 上記各位置 調整治具 4 O r, 4 0 g, 4 O b を操作して、 上記ビー ト成分の腹の部 分振幅が最大となる位置まで各 C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 r , 3 1 g , 3 l b を平行移動させて、 上記繰り返しパター ン P Tshの両側部 B a, B b に対する各 C C Dイ メ ー ジセ ンサ 3 l r, 3 1 g, 3 l b のジャ ス ト フ ォ ーカ ス位置 P a, P b を検出する。
そして、 上記第 1 の調整操作を行って得られるバッ クフ ォ ーカス 調整済の C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 の位置を初期.位置 P 0 として、 第 6図に示すよう に上記初期位置 P o から上記各ジヤス ト フ オ ーカ ス位置 P a, P b までの移動量を測定して各測定出力 Aa, Ab を得て、 各測定出力 Aa, Ab から C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 のあおり量を箕 出し、
Figure imgf000013_0001
0 となるよう に調整操作を 2 · 3 回操り返して あおり調整を行う。
なお、 上記あおり調整において、 像面湾曲により必ずしも 1 厶 a
1 = I Δ b ί とならないが.操り返し調整を行う こ とにより収束させ るよう にする。
こ こで、 上記水平方向のあおり調整に利用される上記レジス ト レ ー シ ョ ン調整用テス トチヤ ー ト 1 0 の中心線 L shに沿って濃淡を橾 り返す縦縞状の繰り返しパター ン P Tshの両側部 B a, B b は、 第 7 図に拡大して示すように、 上記 C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 の水平絵 素ピ ッ チに対して上記第 1 式の関係を有する操り返しピ ッ チで濃淡 を操り返し、 上記 C C D イ メ ージセ ンサ 3 1 の上記絵素配列の方向 すなわち水平方向に対して傾斜を持った縦缟状の繰り返しパタ ー ン P Tsh' に形成されている。
こ のよ う に、 上記 C C D イ メ ージセ ンサ 3 1 の絵素配列の方向に 対して傾斜を持った缟状の繰り返しパター ン P T s h ' を C C D ィ メ ージセ ンサ 3 i にて撮像する と、 垂直方向に隣接する各水平ラ イ ン L n, L n ± 1 間で上記上記ビー ト成分の位相が上記缲り返しパター ン P Tsh' の傾斜に応じて変化する。 従って、 上記各ゲー ト回路 4
2 r, 2 4 g, 4 2 b により水平ライ ンを選択する ことによって、 上記 ビー ト成分の腹部を確実にゲー トできるよ う に調整する こ とができ る。
また、 この第 2 の調整操作における垂直方向のあおり調整操作は、 各 C C Dイ メ ー ジセ ンサ 3 1 r, 3 1 , 3 l b によ り上記レジス ト レ ー シ ヨ ン調整用テス ト チヤ ー ト 1 0 の操り返しパタ ー ンを撮像して 得られる撮像出力信号について、 上記水平方向の中心線 L shを挟ん で対称に配され互いに平行な 2本の縦縞状繰り返しパター ン P Tah, P Tbhの各中央部 Cu, Cd の画像出力に含まれているビー ト成分を 上記ォシロスコ ープ 4 4により波形観測しながら、 上記各位置調整 治具 4 O r, 4 0 g, 4 O b を操作する こ とにより、 上述の水平方向の あおり調整操作と同様な手順で行われる。
なお、 この実施例では、 上記レジス ト レー シ ヨ ン調整用テス ト チ ヤー ト 1 0の上記 2本の縦缟状繰り返しパター ン P Tah, P Tbhの 各中央部 C u , C d の外側にも C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 の絵素配列 の方向に対して傾斜を持った I状の,操り返しパ.ター ン P T ah ' , Ρ Τ bh' を設けてある。
上述のバッ ク フ ォ —カ ス調整およびあ.おり調整により各 C C Dィ メ ージセ ンサ 3 1 r, 3 1 g, 3 l b の撮像平面が決定される。
次の第 3 の調整操作では、 上記バッ クフォ ーカ ス 整およびあお り調整により各撮像平面が決定された各 C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 r, 3 1 g, 3 l b について、 上記レジス ト レー シ ヨ ン調整用テス トチ ヤ ー ト 1 0 の水平方向および垂直方向の中心線 L s h , L s Vを利用し て、 水平方向および垂直方向の中心調整とローテーショ ン調整の粗 調整を次のよう にして行う。
すなわち、 C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 の撮像面の中心に位置して いる絵素は決まっている ので、 こ の絵素を中心とする十字状の基準 画像を第 8図に実線にて示すよう に上記高解像度モニタ 4 6 の画面 状に表示するようにしておき、 上記レジス ト レーショ ン調整用テス ト チャ ー ト 1 0 を各 C C Dイ メ ー ジセ ンサ 3 1 r, 3 1 g, 3 l b にて 撮像し、 上記高解像度モニタ 4 6 の画面上で例えば第 8図に破線に て示すよ う にモニタ される上記レジス ト レ一 シ ョ ン調整用テス ト チ ヤ ー ト 1 0 の水平方向および垂直方向の中心線 Lsh, Lsvの画像が 上記十字状の基準画像と合致するよう に、 上記各位置調整治具 4 0 r, 4 0 g, 4 0 b を操作する。
こ の第 3 の調整操作により各 C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 r, 3 l g, 3 1 b の水平方向および垂直方向の中心とローテー シ ョ ンは、 ± 3 /i m程度に粗調整され、 上記レジス ト レー シ ョ ン調整用テス ト チヤ — ト 1 0 に対して各 C C Dイ メ ー ジセ ンサ 3 1 r, 3 1 g, 3 l b が ½ 絵素ピ ッ チ以内にレジス ト レー シ ヨ ン調整される。
次の第 4 の調整操作で-は、 上記マスター レ ンズ 2 0 を :介レて各 C C D イ メ ー ジセ ンサ 3 l r, 3 l g,.3 l b によ り上記レジス ト レ一 シ ョ ン調整用テス トチヤ ー ト 1 0 の操り返しパター ンを撮像して得ら れる撮像出力信号について、 上記第 3図に模式的に示した水平方向 の中心線 Lshを挟んで対称に配され互いに平行な 2本の縦缟状繰り 返しパター ン P T ah, P Tbhの各中央部 Cu, Cd の画像出力が各ゲ 一 ト回路 4 2 r, 4 2 g, 4 2 b により選択的に取 出される。 上記両 側部中央部 C u , C d の画像出力に舍まれている各ビー ト成分は、 上 述の ± R Z方向のレジス ト レーショ ン誤差すなはち上記 C C D ィ メ ージセ ンサ 3 1 のローテーショ ン誤差に応じた位相差を有している そこで、 上記両側部中央部 Cu, Cd の画像出力に含まれている各 ビー ト成分を第 9図に示すよう に上記オ シ ロ スコープ 4 4 により波 形観測しながら、 上記各位置調整治具 4 O r, 4 0 g, 4 O b を操作し て、 上記各ビ一 ト成分の位相が一致する位置まで各 C C Dイ メ ージ センサ 3 1 r, 3 1 g, 3 l b を回転させる ことにより、 ローテーショ ン調整を行う こ とができ る。
こ こで、 上記両側部中央部 Cu, Cd の画像出力に含まれている各 ビー ト成分の位相差すなわちローテーショ ン誤荸は、 上述の第 3 の 調整操作により ½絵素ピ ッ チ以内に粗調整されているので、 この第 4 の調整操作により確実に且つ極めて高い精度のローテ—ショ ン調 整を行う ことがでる。
次の第 5 の調整操作では、 上記マスター レ ンズ 2 0 を介して各 C C Dイ メ ー ジセ ンサ 3 1 r, 3 1 g, 3 l b によ り上記レジス ト レ.一シ ョ ン調整用テス 卜チヤ一 ト 1 0 の操り返しパター ンを撮像して得ら れる撮像出力信号について、 上記第 3図に模式的に示した垂直方向 の中心線 L svを挟んで対称に配され互いに平行な 2本の横镐状繰り 返しパター ン P Tav, P T bvの中央部 D a, D b の画像出力が各ゲー ト回路 4 2 r, 4 2 g, 4 2 b により選択的に取り出される。 上記中央 部 Da, Db の画像出力に舍まれている各ビー ト成分は、 上記 C C D イ メ ー ジセ ンサ 3 1 の垂直方向のレジス ト レー シ ヨ ン誤差に応じた 位相差を有している。
そこで、 上記両側部中央部 D a, D b の画像出力に舍まれている各 ビ一 ト成分を上記ォシロスコ ープ 4 4により波形観測しながら、 上 記各位置調整治具 4 0 r, 4 0 g, 4 O b を操作して、 上記各ビー ト成 分の位相が一致する位置まで各 C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 r, 3 1 g, 3 l b を移動させる こ とによ り 、 垂直方向の中心調整を行う こ とが でき る。 ，
次の第 6 の調整操作では、 上記互いに平行な 2本の縦缟状操り返 しパター ン P T ah, P Tbhの各中央部 Cu， Cd を利用して、 上述の 垂直方向の中心調整と同様に、 上記両側部中央部 Cu, Cd の画像出 力に舍まれている各ビー ト成分を上記オシロスコープ 4 4 により波 形観測しながら、 上記各位置調整治具 4 0 r, 4 0 g, 4 0 b を操作し て、 上記各ビ.一 ト成分の位相が一致する位置まで各 C C Dイ メ ージ セ ンサ 3 1 r, 3 1 g, 3 l b を水平方向の移動させて、 水平方向の中 心調整を行う。
上記各 C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 r, 3 1 g, 3 l b は、
(1)水平方向の中心 （矢印 ± Χ方向） 調整
(2)垂直方向の中心 （矢印 ± Υ方向） 調整
(3)バ ッ ク フ ォ ーカ ス （矢印 ± Ζ方向） 調整
(4)水平方向のあおり （矢印土 R X方向） 調整
)垂直方向のあおり （矢印土 R Y方向） 調整 · (6)ローテー シ ョ ン （矢印 ± R Ζ方向） 調整 - の 6 軸方向の全ての レジス ト レーショ ン調整が上述の第 1 ない し第 6 の調整操作により 、 極めて高い精度で完了される。
こ こで、 こ の実施例において上記レジス ト レー シ ョ ン調整用テス ト チ ヤ — ト 1 Q に設けられている上記第 1 式に示した繰り返しピッ チ て Ρ で濃淡を繰り返す繰り返しパター ン P Tを絵素ピ ッ チが r c の C C Dィ メ 一ジセ ンサ 3 1 にて得られる撮像出力に舍まれるビー ト成分は、 第 1 0図にゼロク ロス位置近傍の波形を拡大して示てあ るように、 上記 C C D イ メ ージセ ンサ 3 1 の各絵素 Sに対応する撮 像出力の 1 絵素毎の信号レベルがゼロク ロス部分で 2 回連続して同 方向に変化する。 従って、 上記撮像出力の 1 絵素毎の信号レベルの 変化状態を検出する こ とによ り 、 上記ビー ト成分のゼロ ク ロ ス位置 の検出すなわち上記ビー ト成分の位相を検出する こ とができる。 そこで、 この実施例では、 上述のよう に撮像出力に舍まれるビ一 ト成分の位相を利用して調整作業を行う上記中心調整や口一テー シ ョ ン調整を行う際に、 上記ビー ト成分の信号を上記ォ シロスコ ープ 4 4に供給して波形観測できるよう にする とともに、 上記ビー ト成 分の信号レベルをデジタ イ ザ 4 7 にてデジタル化して得られるデー タをマイ ク ロコ ンピュータ 4 8 に供袷して、 上述の信号レベルが 2 回連続して同方向に変化するゼロ ク ロ ス位置の絵素と該絵素近傍の 絵素に対応する複数の信号レベルデ—タから上記ゼ口ク ロ ス位置を 内挿処理により高い精度で算出して、 その箕出結果をプリ ンタ 4 9 に出力するよう にしてある。
; さ らに、 この実施例において、 空間絵素ずらし法を採用したカ ラ 一ビデオカメ ラのレジス ト レ シ ョ ン調整を.行う場合には、 上述の 第 1 ないし第 6 の調整操作により 6軸方向の レジス ト レー ショ ン調 整のなされた各 C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 r , 3 1 g , 3 l b について、
I S; 上記縦縞状の操り返しパターン P T s hの中央部 S Bの撮像出力を利 用して第 1 1 図のフ ローチヤ一 トに示す手順の第 7 の調整操作を行 い、 緑色撮像用の C C D イ メ ージセ ンサ 3 1 g にて撮像した撮像出 力に含まれる ビー ト成分と、 他の C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 r , 3 1 b にて撮像した撮像出力に舍まれる ビー ト成分のとが、 第 1 2図に
2 0 示すよう に 9 0 ° の位相差を持つよう に、 上記緑色撮像用の C C D イ メ ージセ ンサ 3 1 g を水平方向に移動させる ことにより、 ½オフ セ ッ ト調整を行う。
この第 7 の調整操作では、 先ず例えば赤色撮像用の C C Dィ メ ー ジセ ンサ 3 1 r にて上記レジス ト レー シ ヨ ン調整用テス ト チヤ - ト 1 0 を得られる撮像出力のビー ト成分の信号レベルを上記デジタイ ザ 4 7 にてデジタル化して、 上記縦縝状の缲り返しパター ン P T s h の中央部 S Bの撮像出力に含まれるビー ト成分のゼロク ロ ス位置を 上記マイ ク ロコ ンピュータ 4 8 により上記信号レベルデータより算 出してお く 。
次に、 緑色撮像用の C C D イ メ ージセ ンサ 3 1 g を所定方向に ½ オフセ ッ トの粗調整を行い、 この緑色撮像用の C C D イ メ ー ジセ ン サ 3 1 g にて上記レジス ト レー シ ョ ン調整用テス ト チヤ ー ト 1 0 を 撮像する。
さ らに、 上記緑色撮像用の C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 g にて得ら れる上記縦缟状の镍り返しパタ ー ン P T s hの中央部 S Bの撮像出力 のビー ト成分の信号レベルを上記デジタイ ザ 4 7 にてデジタル化し て上記マイ ク ロ コ ン ピュ ータ 4 8 に供給し、 このマイ ク ロ コ ン ピュ ータ 4 8 により、 上記緑色撮像用の C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 g の 撮像出力に含まれるビー ト成分について、 先に算出しておいた赤.色 撮像用の C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 r のビー ト成分のゼロ ク ロス位 置より スタ ー ト して最初のゼロク ロ ス位置を上記信号レベルデータ より算出する。 '
このよう にして算出した上記緑色撮像用の C C Dィ メ ージセ ンサ 3 1 g のビー ト成分の位相すなわちゼロク ロス位置が上記 色撮像 用の C C D イ メ ージセ ンサ 3 1 r のビー ト成分の位相すなわちゼロ ク ロス位置に対して 9 0 。 の位相差すなわち ½のオフセ ッ トになつ ているか否かを判定する。 そして、 上記緑色撮像用の C C Dィ メ ー ジセ ンサ 3 1 g のビー ト成分のゼ πク ロス位置が所望の調整精度範 囲内になっていない場合には、 上記緑色撮像用の C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 g の微調整を行い、 再び、 上記緑色撮像用の C C Dィ メ ー ジセ ンサ 3 1 g にて得られる撮像出力についてビー ト成分のゼロク ロス位置を算出して、 そのゼロク ロス位置を判定して、 微調整する 勛作を所望の調整精度範囲内になるまで繰り返すことによって、 上 記緑色撮像用の C C Dイ メ ージセ ンサ 3 1 g の 1/ 2オフセ ッ ト調整を 完了する。
すなわち、 この実施例では、 第 1 の調整操作では、 上記レジス ト レーショ ン調整用テス トチ ャー ト 1 0 の水平方向の中心線 L shにぬ つて濃淡を操り返す縦縞状の缲り返しパター ン P Tshの中央部 A S を利用してバック フ ォ ーカ ス調整を行う。 第 2 の調整操作では、 上 記縦缟状の操り返しバター ン P Tshの両側部 Ba, B b を利用して水 平方向のあおり調整を行う とともに、 上記水平方向の中心線 L shを 挟んで対称に配され互いに平行な 2本の縦.鎬状缲り返しパター ン P Tah, P Tbhの各中央部 Cu, Cd を利用して垂直方向のあおり調整 を行う。 第 3 の調整操作では、 上記レジス ト レーシ ョ ン調整用テス トチ ャー ト 1 0 の水平方向および垂直方向の中心線 L sh, L svを利 用して、 水平方向および垂直方向の中心調整とローテ—シ ョ ン調整 の粗調整を行う。 第 4の調整操作では、 上記水平方向の中心線 L sh を挟んで対称に配され互いに平行な 2本の縦縞状繰り返しパター ン P T ah, P Tbhの各中央部 Cu, Cd を利用してローテー シ ョ ン調整 を行う。 第 5 の調整操作では、 上記レジス ト レ— ショ ン調整用テス トチヤ ー ト 1 0 の垂直方向の中心線 L svを挟んで対称に配され互い に平行な 2本の横縞状操り返しパター ン P Tav, P Tbvの中央部 D a, D b を利用して垂直方向の中心調整を行う。 第 6 の調整操作では、 上記互いに平行な 2 本の縦縞状繰り返しパタ一ン P Tah, P T bhの 各中央部 Cu, Cd を利用して水平方向の中心調整を行う。 第 7 の調 整操作では、 上記縱缟状の繰り返しパター ン P Tshの中央部 S Bを 利用して緑色撮像用の C C Dイ メ ージセンサ 3 1 g の ½オフセ ッ ト 調整を行う。

Claims

請 求 の 範 囲
(1) 水平あるいは垂直方向の少な く とも一方向に固体撮像素子の絵 素ピッチと所定の関係にある繰り返しピッチを有する濃淡の繰り返 しバタ一ンを形成したテス トチ ャ ー トを上記固体撮像素子にて撮像 し、 該固体撮像素子から得られる撮像出力信号のう ち上記絵素ピッ チと繰り返しピ ッ チとの差に基づく ビー ト成分を検出する こ とによ り 、 上記固体撮像素子の上記操り返しパター ン方向の位置ずれを測 定て上記位置ずれを調整するよう にした固体撮像素子のレジス ト レ 一ショ ン調整装置。
(2) ' 前記テス ト ^"ャ.— トは、 水平および垂直方'向に少な く とも一本 の濃淡の操り返しパター ンを有し、 それぞれの.操り返しピッチが固 体撮像素子の水平および垂直方向の絵素ピ ッ チ と所定の関係にあり 上記少な く とも一対の操り返しパター ンを上記固体撮像素子に投写 し、 該固体撮像素子から得られる撮像出力信号に基づいて、 上記固 体撮像素子の水平および垂直方向の位置ずれを測定し得るようにな したこと'を特徵とする請求の範囲第 1 項に記載の固体撮像素子の レ ジス ト レー シ ョ ン調整装置。
(3) 前記テス トチヤ ー ト は固体撮像素子の絵素配列の方向に対して 傾斜を持つた縞状の操り返しパター ンを形成したこ とを特徴とする 請求の範囲第 2項に記載の固体撮像素子のレジス ト レー シ ョ ン調整
(4) 前記テス トチヤ ー ト は繰り返しピッチの異なる 2種類の濃淡の 操り返しパター ンを水平および垂直方 のそれぞれ設けたこ とを特 徴とする請求の範囲第 2項または第 3 項のいずれか一方に記載の固 体撮像素子のレジス ト レー シ ョ ン調整装置。
(δ) 固体撮像素子の各絵素に対応する撮像出力の 1絵素毎の レベル 変化が 2 回連続して同方向である こ とを検出するこ とにより 、 上記 同体撮像素子から得られる撮像出力信号のう ち上記絵素ピ ッ チと操 り返しピ ッ チ との差に基づく ビー ト成分のゼロク ロ ス位置を検出す るよう にしたことを特徵とする請求の範囲第 1 項に記載の固体撮像 素子の レジス ト レー シ ョ ン調整装置。
(6) 少な く とも固体撮像素子の撮像画面の.中心部に対応する位置に 水平あるいは垂直方向に上記固体撮像素子の絵素ピ ッ チ と所定の関 係にある繰り返しピ 'ン チを有する濃淡の操り返しパター ンを形成し たテス ト チ ャー トを上記固体撮像素子により撮像レ ンズを介して撮 像し、 .上記画像の中心部に対応する操り返し繰り返しパター ンの撮 像出力信号のう ち上記絵素ピッチと操り返しピ ッ チ との差に基づく ビー ト成分を検出し、 上記固体撮像素子を上記撮像レ ンズの光軸方 向に移動させて上記検出出力が最大となる位置で上記固体撮像素子 を固定する こ とによ り 、 上記固体撮像素子のバッ ク フ ォ ーカ ス調整 を行う よう にしたことを特徴とする請求の範囲第 1 項に記載の固体 撮像素子の レジス ト レー ショ ン調整装置。
(7) 固体撮像素子の撮像画面の中心部と該中心部を挟んで画面の左 右あるいは上下に対応する位置に水平あるいは垂直方向に上記固体 撮像素子の絵素ピ ン チと所定の関係にある .操り返しピ ッ チを有する 一対の濃淡の操り返しパター ンを形成したテス トチヤ ー トを上記固 体撮像素子により ¾像レ ンズを介して撮像し、 上記画像の中心部に 対応する橾り返し缲り返しパター ンの撮像出力信号のう ち上記絵素 ピッチと操り返しピ ッ チとの差に基づく ビー ト成分を検出しながら 上記固体撮像素子を上記撮像レ ンズの光軸方向に移動させて上記検 出出力が最大となる位置を初期位置とし、 上記画面の左右あるいは 上下に対応する部分の一方の.操り返しパター ンの撮像出力について ビ— ト成分を検岀しながら上記固体撮像素子を上記撮像レ ンズの光 軸方向に移動させて上記検出岀力が最大となる第 2 の位置と上記初 期位置との間の移動量を測定て第 1 の測定出力を得て、 上記画面の 左右あるいは上下に対応する部分の他方の繰り返しパター ンの撮像 出力についてビー ト成分を検出しながら上記固体撮像素子を上記撮 像レ ンズの光軸方向に移動させて上記検出出力が最大となる第 3 の 位置と上記初期位置との間の移動量を測定て第 2 の測定出力を得て 上記第 1 および第 2 の測定 ¾力から上記固体撮像素子のあおり量を 算出して調整するよう にしたことを特徴'とする請求の範.囲第 1 項に 記載の固体撮像素子の レジス ト レ—シヨ ン調整装置。
(8) 固体撮像素子の撮像画面の中心部を挟んで画面の左右あるいは 上下に対応する位置に水平あるいは垂直方向に上記固体撮像素子の 絵素ピ ッチと所定の関係にある镍り返しピ ッチを有する一対の濃淡 の操り返しパター ンを形成したテス トチャ ー トを上記固体撮像素子 により撮像し、 上記画面の左右あるいは上下に対応する部分の一対 の操り返しバタ一ンの撮像出力について上記絵素ピッ チと上記缲り 返しピ ッ チとの差に基づく 一対のビー ト成分を検出し、 上記固体撮 像素子を上記中心部を中心と して回転させて上記一対のビー ト成分 の位相が一致する位置で上記回転を停止させる こ とにより 、 上記固 体撮像素子のローテーショ ン調整を行うよう にしたこ とを特徵とす る請求の範囲第 1 項に記載の si体撮像素子の レジス ト レーショ ン調 (9) 水平あるいは垂直方向の少な く とも一方向に固体撮像素子の絵 素ピ ッ チと所定の関係にある繰り返しピ ッ チを有する濃淡の操り返 しパター ンを上記固体撮像素子にて撮像し、 該固体撮像素子から得 られる撮像出力信号のう ち上記絵素ピッチと繰り返しピ ッ チとの差 に基づく ビー ト成分を検出する こ とによ り 、 上記固体撮像素子の上 記繰り返しバタ― ン方向の位置ずれを測定て上記位置ずれを調整す るよ う に した固体撮像素子の レジス ト レー シ ョ ン調整方法。
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