JPH0575797A - Adjustment device for image pickup element optical unit - Google Patents
Adjustment device for image pickup element optical unitInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】電荷結像素子（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃ
ｏｕｐｌｅｄ−Ｄｅｖｉｃｅ；以下ＣＣＤと呼ぶ）など
の撮像素子とその撮像面上に画像を結像させるレンズと
の組み合わせからなる撮像素子光学ユニットの調整装置
に関する。[Industrial application] Charge imaging device (Charge-C)
The present invention relates to an adjusting device of an image pickup device optical unit including a combination of an image pickup device such as an open-device (hereinafter referred to as CCD) and a lens that forms an image on its image pickup surface.
【０００２】[0002]
【従来の技術】複写機、ファクシミリなどにおいて、画
像読み取り部にＣＣＤなどの画素を１次元的に配置した
撮像素子とレンズとを組み合わせた撮像素子光学ユニッ
トが広く用いられている。この撮像素子光学ユニット
は、レンズを通して入力される画像を撮像素子に正しく
結像するように、レンズのピント、結像倍率、撮像素子
とレンズとの位置等の調整を行う必要がある。従来この
撮像素子光学ユニットの調整は、レンズのピント、結像
倍率、撮像素子の位置を各々調整するための調整用チャ
ートを用いて、チャート像を撮像素子に結像させ、撮像
素子の出力信号波形をオシロスコープによって観察する
ことによって行っていた。またカラー用撮像素子光学ユ
ニットの調整では、レンズのピントおよび倍率調整方法
として前記と同様な方法で、カラー用撮像素子の３原色
（レッド、ブルー、グリーン）の出力信号波形を、オシ
ロスコープによって観察して３原色の信号強度が均等に
なるように調整を行う。位置調整は、構造上中心に位置
する色の出力信号波形を用いる。このような従来の調整
作業のフローチャートを図１３に示す。2. Description of the Related Art In copiers, facsimiles and the like, an image pickup device optical unit is widely used in which an image pickup device in which pixels such as CCD are arranged one-dimensionally and a lens are combined in an image reading section. The image pickup device optical unit needs to adjust the focus of the lens, the image forming magnification, the position between the image pickup device and the lens, and the like so that an image input through the lens is correctly formed on the image pickup device. Conventionally, the image pickup device optical unit is adjusted by forming a chart image on the image pickup device by using an adjustment chart for adjusting the focus of the lens, the imaging magnification, and the position of the image pickup device. This was done by observing the waveform with an oscilloscope. In the adjustment of the color image sensor optical unit, the output signal waveforms of the three primary colors (red, blue, green) of the color image sensor are observed with an oscilloscope in the same manner as the method for adjusting the focus and magnification of the lens. Adjustment is performed so that the signal intensities of the three primary colors are even. The position adjustment uses an output signal waveform of a color located at the center of the structure. A flow chart of such a conventional adjustment work is shown in FIG.
【０００３】調整に使用する調整用チャートは図１７に
示すような、ピント、倍率、位置調整を行うチャートを
別々に用意して調整項目により切り替えるものである。
このチャートを撮像素子に結像し、白地部１により各素
子からの出力の大きさを判定する。撮像素子の左右の位
置は、縦線部２の出力が所定の画素位置に来るよう撮像
素子を左右に移動することにより調整される。撮像素子
の上下の位置は、横線３の結像パターンが撮像素子の画
素上に結像されるように調整される。すなわち、各画素
の出力が小さくなるように撮像素子の位置を調整する。
なお、横線につけられた横マーク４は調整をやりやすく
するため撮像素子の上下の方向がわかるように設けられ
ている。As the adjustment chart used for adjustment, as shown in FIG. 17, a chart for performing focus, magnification, and position adjustment is separately prepared and switched according to the adjustment item.
An image of this chart is formed on the image pickup device, and the white background portion 1 determines the magnitude of the output from each device. The left and right positions of the image pickup device are adjusted by moving the image pickup device left and right so that the output of the vertical line portion 2 comes to a predetermined pixel position. The upper and lower positions of the image sensor are adjusted so that the image forming pattern of the horizontal line 3 is imaged on the pixels of the image sensor. That is, the position of the image sensor is adjusted so that the output of each pixel becomes small.
The horizontal mark 4 attached to the horizontal line is provided so that the vertical direction of the image sensor can be seen in order to facilitate adjustment.
【０００４】黒線部と白線部からなるラダー部５は、ピ
ント調整に用いられる。すなわち、この黒線部と白線部
の出力の差が大きいほどピントが合っていると判定され
る。しかしピント、倍率、撮像素子の位置調整は相互に
干渉しあうので、調整項目によりチャートを切り替える
調整方法では不都合が生じる。例えば、最初にピントを
調節し、次にチャートを切り替え撮像素子の位置調整を
行うと、位置調整によりピントがずれるために、再びピ
ントのチャートに切り替え、ピントを再調整しなければ
ならないという不具合がある。そこで、特開平２ー２６
６６５８号公報で開示されているように、これらの調整
チャートを１つの複合チャートにまとめ、チャートの切
り替え工数を削減することが提案されている。The ladder portion 5 consisting of the black line portion and the white line portion is used for focus adjustment. That is, the larger the difference between the outputs of the black line portion and the white line portion, the more it is determined that the subject is in focus. However, the focus, the magnification, and the position adjustment of the image pickup device interfere with each other, so that the adjustment method of switching the chart depending on the adjustment item causes a problem. For example, if the focus is adjusted first, then the chart is switched, and the position of the image sensor is adjusted, the focus shifts due to the position adjustment, so there is a problem that it is necessary to switch to the focus chart again and readjust the focus. is there. Therefore, JP-A-2-26
As disclosed in Japanese Patent No. 6658, it has been proposed to combine these adjustment charts into one composite chart to reduce the number of chart switching steps.
【０００５】このような複合チャートの例を第１８図に
示す。このチャートを用いて撮像素子の調整を行う場
合、撮像素子の画素の一次元配列の方向が、横線６の方
向とほぼ一致するように配置し、横線６に相当する出力
波形が撮像領域全域にわたって均一に出力されるよう
に、撮像素子の上下方向の位置が調整される。また、縦
線７の出力される位置により撮像素子の横方向の位置が
調整される。横線６に直交するラダー部８の黒線部と白
線部の出力の差によってピントの調整が行われる。An example of such a composite chart is shown in FIG. When the image sensor is adjusted using this chart, the pixels of the image sensor are arranged so that the direction of the one-dimensional array of the pixels substantially matches the direction of the horizontal line 6, and the output waveform corresponding to the horizontal line 6 is distributed over the entire imaging region. The position of the image pickup device in the vertical direction is adjusted so as to output the image uniformly. Further, the horizontal position of the image sensor is adjusted by the output position of the vertical line 7. The focus is adjusted by the difference between the outputs of the black line portion and the white line portion of the ladder portion 8 orthogonal to the horizontal line 6.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来の調整用チャート
による位置調整においては、位置調整の合否および位置
がずれている方向は判定可能であるが、撮像素子とレン
ズとのずれ量を算することが困難であり、調整量は試行
錯誤により決定することになり、多くの調整工数を要し
ていた。また、従来の撮像素子光学ユニットの調整方法
は、撮像素子の出力信号波形をオシロスコープにより観
察し、信号の位置や電圧値を目視で読み取り、その値か
ら計算してレンズのピント、結像倍率、撮像素子の位置
を定量化して調整を行うものであり、定量化のための作
業に多くの工数を要し、算出の精度から調整のばらつき
も発生する。また、カラー用撮像素子光学ユニットの調
整では、３原色の信号を評価するため約３倍の工数を要
する。本発明の目的は、このような従来の調整作業の工
数を削減し、作業能率を向上させることができる撮像素
子光学ユニットの調整装置を提供する事にある。In the position adjustment using the conventional adjustment chart, it is possible to determine whether the position adjustment is successful or not and the direction in which the position is displaced, but to calculate the amount of displacement between the image sensor and the lens. However, the adjustment amount is determined by trial and error, which requires a lot of adjustment man-hours. Further, the conventional adjustment method of the image pickup device optical unit is to observe the output signal waveform of the image pickup device with an oscilloscope, visually read the position and voltage value of the signal, calculate from the value, focus of the lens, imaging magnification, Since the position of the image pickup device is quantified and adjusted, a lot of man-hours are required for the work for the quantification, and a variation in the adjustment occurs due to the calculation accuracy. In addition, adjustment of the color image pickup element optical unit requires approximately three times as many man-hours to evaluate the signals of the three primary colors. An object of the present invention is to provide an adjusting device for an image pickup device optical unit, which can reduce the number of man-hours of such conventional adjustment work and improve the work efficiency.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、撮像素子とそ
の撮像面上に画像を結像させるレンズとを有する撮像素
子光学ユニットに対して、複合パターンからなる調整用
チャートの像を撮像素子に結像させ、その出力信号波形
よりレンズのピント、結像倍率、撮像素子とレンズとの
位置調整を行う撮像素子光学ユニット調整装置におい
て、前記撮像素子の画素の一次元配列の上下方向を調整
するための第１の基準位置マークと、その位置マークの
近傍に設けた三角形あるいは斜線からなる位置調整マー
クと、前記第１の基準位置マークに直交しピントを調整
するための複数の線からなるラダー部と、前記第１の基
準位置マークに直交し前記撮像素子の画素の一次元配列
の左右方向を調整するための第２の基準位置マークと、
第１の基準位置マークに直交し結像倍率を調整するため
の対の線からなるマークとを有するチャートと、そのチ
ャートを前記撮像素子に結像させて得られる出力信号波
形に基づき、前記撮像素子の位置と前記ラダー部の黒部
と白部のコントラストと結像倍率とを演算する演算手段
と、これらの演算結果を同時に表示する表示手段とを有
することを特徴とする。According to the present invention, an image of an adjustment chart composed of a composite pattern is formed on an image pickup element optical unit having an image pickup element and a lens for forming an image on the image pickup surface. In the image pickup device optical unit adjustment device that adjusts the focus of the lens, the image formation magnification, and the position of the image pickup device and the lens from the output signal waveform, the vertical direction of the one-dimensional array of pixels of the image pickup device is adjusted. A first reference position mark for adjusting the position, a position adjustment mark formed in the vicinity of the position mark and formed of a triangle or an oblique line, and a plurality of lines orthogonal to the first reference position mark for adjusting the focus. A ladder portion, and a second reference position mark that is orthogonal to the first reference position mark and that adjusts the left-right direction of the one-dimensional array of pixels of the image sensor,
Based on an output signal waveform obtained by imaging the chart on the image sensor, a chart having a mark formed of a pair of lines orthogonal to the first reference position mark and adjusting the imaging magnification is used. It is characterized in that it has a calculation means for calculating the position of the element, the contrast of the black part and the white part of the ladder part, and the imaging magnification, and a display means for displaying these calculation results at the same time.
【０００８】[0008]
【作用】本発明によれば、例えば図２に示すような２つ
の三角形を組み合わせた位置調整マーク２１、２１’を
調整用チャートの左右２ヶ所に配置した複合チャートの
像は撮像素子に結像され、撮像素子からの出力信号波形
は、演算装置に撮像素子のクロック周波数と同じ周波数
でデジタル信号波形として取り込まれ、演算処理により
ピント、結像倍率、撮像素子とレンズとのずれ量にリア
ルタイムに定量化され、同時に表示装置に表示される。
２つの三角形の頂点が接する部分が上下方向の基準位置
となるので、この位置調整マーク２１、２１’に対応し
た信号像の長さが小さくなる方向に調整すれば容易に調
整が可能である。According to the present invention, for example, the image of the composite chart in which the position adjustment marks 21 and 21 'combining two triangles as shown in FIG. 2 are arranged at two positions on the left and right of the adjustment chart is formed on the image sensor. The output signal waveform from the image sensor is captured as a digital signal waveform at the same frequency as the clock frequency of the image sensor by the arithmetic device, and the focus, image forming magnification, and the amount of deviation between the image sensor and the lens are calculated in real time by arithmetic processing. It is quantified and simultaneously displayed on the display device.
Since the portion where the two vertexes of the triangle contact each other is the vertical reference position, the adjustment can be easily performed by adjusting in the direction in which the length of the signal image corresponding to the position adjustment marks 21 and 21 'becomes smaller.
【０００９】[0009]
【実施例】図１を用いて調整装置の構成を説明する。Ｃ
ＣＤ光学ユニットはＣＣＤ基板１４とレンズ１５から構
成されている。調整時にはレンズ１５はｙ軸方向に、Ｃ
ＣＤ基板１４はｘ，ｙ，ｚ，θ，φ軸方向に調整機構
（図示せず）により移動する。１３は原稿面に相当する
位置に固定された調整用チャートであり、このチャート
はレンズ１５で縮小されＣＣＤラインセンサ１８上に結
像する。ＣＣＤラインセンサ１８の出力信号波形は、例
えばクロック周波数１３ＭＨｚで駆動され演算装置１２
に例えば５０００画素の信号波形（０〜５１１階調）と
して取り込まれ、デジタル演算処理によりピント、結像
倍率、ＣＣＤのずれ量に定量化され、演算された定量値
は表示装置１１により表示される。ＣＣＤラインセンサ
１８の出力波形の例を図１４に示す。また、ピント、結
像倍率、ＣＣＤのずれ量を演算する手順を示すフローチ
ャートを図３に示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration of the adjusting device will be described with reference to FIG. C
The CD optical unit is composed of a CCD substrate 14 and a lens 15. At the time of adjustment, the lens 15 moves in the y-axis direction, C
The CD substrate 14 is moved in the x-, y-, z-, θ-, and φ-axis directions by an adjusting mechanism (not shown). Reference numeral 13 is an adjustment chart fixed at a position corresponding to the document surface, and this chart is reduced by the lens 15 and imaged on the CCD line sensor 18. The output signal waveform of the CCD line sensor 18 is driven at a clock frequency of 13 MHz, for example, and is operated by the arithmetic unit 12.
, For example, as a signal waveform (0 to 511 gradations) of 5000 pixels, and quantified by a digital calculation process into a focus, an imaging magnification, and a displacement amount of the CCD, and the calculated quantitative value is displayed by the display device 11. .. An example of the output waveform of the CCD line sensor 18 is shown in FIG. Further, FIG. 3 shows a flowchart showing a procedure for calculating the focus, the imaging magnification, and the CCD shift amount.
【００１０】図２を用いて本発明の調整用チャートの一
例について詳細に説明する。２０は図１に示したｘ軸方
向の原稿左側の基準（以下サイドレジストと呼ぶ）とな
る基準位置マークである。２１と２１’はマークの幅か
ら図１に示すｚ，θ軸方向のずれ量を概算するための位
置調整マークである。２２と２２’は２１と２１’で得
られるずれ量の方向を示すマークである。２３と２３’
はｚ，θ軸方向の基準となる位置合わせの基準位置マー
クである。２１と２２，２１’と２２’のマークの組み
合わせによりｚ，θ軸方向のずれ量（以下スキュー量と
呼ぶ）を算出する。２４と２４’はラダー部（白黒の縞
パターン）であり、マークの像がレンズにより縮小され
て結像したとき、その線幅とＣＣＤの画素幅とのずれか
らモアレ波形が現れるので、そのモアレ波形の高さから
ピントを求める。２５と２５’は規定の光学倍率におけ
るマーク間隔を基準にして倍率を求めるための倍率計算
用マークであり、モアレ波形の個数を数えて倍率を求め
る方法に比べ、倍率のずれ方向が分かるため、調整作業
が容易になる。また２５と２６，２５’と２６’のマー
ク間隔の差から図１に示すφ軸方向の傾きが計算され
る。An example of the adjustment chart of the present invention will be described in detail with reference to FIG. Reference numeral 20 is a reference position mark that serves as a reference (hereinafter referred to as a side resist) on the left side of the document in the x-axis direction shown in FIG. Reference numerals 21 and 21 'are position adjustment marks for roughly estimating the amount of deviation in the z and θ axis directions shown in FIG. 1 from the width of the marks. 22 and 22 'are marks indicating the directions of the shift amounts obtained in 21 and 21'. 23 and 23 '
Is a reference position mark for alignment that serves as a reference in the z- and θ-axis directions. A shift amount in the z- and θ-axis directions (hereinafter referred to as a skew amount) is calculated by combining the marks 21 and 22, 21 ′ and 22 ′. Numerals 24 and 24 'are ladder portions (black and white stripe pattern). When the image of the mark is reduced and formed by the lens, a moire waveform appears due to the deviation between the line width and the pixel width of the CCD. Find the focus from the height of the waveform. Numerals 25 and 25 'are magnification calculation marks for obtaining the magnification with reference to the mark interval at the specified optical magnification, and the deviation direction of the magnification can be known as compared with the method of obtaining the magnification by counting the number of moire waveforms. Adjustment work becomes easy. Further, the inclination in the φ-axis direction shown in FIG. 1 is calculated from the difference between the mark intervals of 25 and 26 and 25 ′ and 26 ′.
【００１１】ピントを調整するためのラダー部２４と２
４’のピッチは、通常ＣＣＤの画素ピッチに規定の光学
倍率を乗じたものである。ピッチを合わせることにより
倍率が求められる。ラダーピッチの他の例として、例え
ば５％大きく設定したものを用いてもよい。そうするこ
とにより、規定の光学倍率においてもＣＣＤの画素とラ
ダーのピッチが一致しないことから図１４に示すよう
に、ＣＣＤの出力信号のモアレ波形５３、５３’が多数
現れる。例えば光学倍率９倍の５０００画素のＣＣＤ光
学ユニットにおいては、規定の光学倍率においても２０
〜３０画素周期のモアレ波形が現れ、分解能約１％の任
意位置でピントが求められる。カラー用ＣＣＤ光学ユニ
ットにおいて、レンズの周辺部で３原色のピントがずれ
た状態で調整された場合、画像の色ずれが起きることが
あるが、この方法により周辺部位置でのピントを評価し
て調整することにより色ずれを防ぐことができる。Ladder sections 24 and 2 for adjusting the focus
The 4'pitch is usually the CCD pixel pitch multiplied by the specified optical magnification. The magnification is obtained by adjusting the pitch. As another example of the ladder pitch, for example, one set to be larger by 5% may be used. By doing so, the pixels of the CCD and the pitch of the ladder do not match even at the specified optical magnification, and as shown in FIG. 14, a large number of moire waveforms 53, 53 'of the output signal of the CCD appear. For example, in a 5000-pixel CCD optical unit with an optical magnification of 9 times, even if the specified optical magnification is 20
A moiré waveform with a period of up to 30 pixels appears, and the focus is obtained at an arbitrary position with a resolution of about 1%. In the color CCD optical unit, when the three primary colors are adjusted out of focus in the peripheral part of the lens, image color misregistration may occur. This method evaluates the focus at the peripheral part position. Color adjustment can be prevented by adjusting.
【００１２】次に、図１に示す撮像素子のｚ，θ軸方向
のずれ量であるスキュー量の算出について説明する。ス
キュー量は図４（ｂ）に示すように紙幅をＷとしたとき
の撮像素子の受光範囲２８の傾いた距離Ｌで定義され
る。図４（ａ）を用いて２１と２１’の位置調整マーク
を使用したときのスキュー量の算出方法を示す。２１と
２１’の位置調整マークとＣＣＤラインセンサの受光範
囲２８の重なる位置と、基準位置２９との差（片側ずれ
量）ｒ1とｒ2、および２１と２１’の位置調整マークの
間の幅Ｃを用いて式１で求まる。 Ｌ＝（Ｗ／Ｃ）×（ｒ1−ｒ2） ・・・・・・・（式１） ｒ１とｒ２は２２と２２’のマークがＣＣＤラインセン
サの受光範囲２８に存在するか否かにより基準位置に対
するプラス、マイナスの方向が決められる。Next, the calculation of the skew amount, which is the shift amount in the z and θ axis directions of the image pickup device shown in FIG. 1, will be described. The skew amount is defined by the tilted distance L of the light receiving range 28 of the image sensor when the paper width is W as shown in FIG. A method of calculating the skew amount when the position adjustment marks 21 and 21 'are used will be described with reference to FIG. Differences (one side deviation amount) r 1 and r 2 between the position adjustment marks 21 and 21 ′ and the light receiving range 28 of the CCD line sensor and the reference position 29, and between the position adjustment marks 21 and 21 ′. The width C is used to obtain the expression 1. L = (W / C) × (r 1 −r 2 ) ... (Equation 1) Whether or not the marks 22 and 22 ′ exist in the light receiving range 28 of the CCD line sensor for r1 and r2. The positive and negative directions with respect to the reference position are determined by.
【００１３】図４（ａ）の点線の円内を中心に拡大した
図５を参照してｒ1の算出方法を示す。角度θだけ傾い
たときＣＣＤラインセンサが受光する２１のマークの幅
をω画素とすると、ｒ1は２１のマークの幅Ａと高さＢ
より式２で求まる。 ｒ1＝（Ｂ／Ａ）×（ωｃｏｓθ＋（（Ａ／Ｂ）ωｓｉｎθ） （式２） 角度θは最大で±２゜程度であり、式２は次のように式
３と近似できる。 ｒ1＝（Ｂ／Ａ）×ω ・・・・・・・・・・・・（式３） ｒ２も同様にして式３で求まり、式１および式３により
スキュー量Ｌが求められる。A method of calculating r 1 will be described with reference to FIG. 5, which is enlarged centering on the inside of the dotted circle of FIG. When the width of the 21 mark received by the CCD line sensor when tilted by an angle θ is ω pixel, r 1 is the width A and height B of the 21 mark.
It can be obtained from Equation 2. r 1 = (B / A) × (ωcosθ + ((A / B) ωsinθ) ( Equation 2) the angle θ is about ± 2 ° at maximum, Equation 2 can be approximated as Equation 3 as follows. r 1 = (B / A) × ω (Equation 3) r2 is similarly obtained by Equation 3, and the skew amount L is obtained by Equation 1 and Equation 3.
【００１４】図１５に２１、２１’の測定幅ωとそのと
きの片側ずれ量ｒ1、ｒ2の関係を示す。調整が完了した
ＣＣＤ光学ユニットを使い、調整チャートを平行移動し
て片側ずれ量ｒ1、ｒ2とし、そのときのマーク幅ωを測
定した結果、式３の理論式とよく一致した。FIG. 15 shows the relationship between the measurement widths ω of 21 and 21 'and the one-side deviation amounts r 1 and r 2 at that time. Using the adjusted CCD optical unit, the adjustment chart was moved in parallel to obtain the one-sided displacement amounts r 1 and r 2, and the mark width ω at that time was measured. As a result, it was in good agreement with the theoretical formula of Formula 3.
【００１５】図４（ａ）に示す２１、２１’のマークの
形状では、調整の基準位置２９近辺でマークの幅が細く
なるため、測定上十分な精度の幅が求められないことが
ある。その場合、基準位置２９との位置合わせのための
位置調整マーク２３、２３’を設け、図１９に示すよう
に、ＣＣＤラインセンサの受光範囲２８が２３，２３’
のマークに重なる割合を、２３，２３’のマークを示す
波形のコントラストから求め、コントラストと片側ずれ
量の関係をモデリングし、得た関係式から２１、２１’
のマークで求められない範囲の片側のずれ量ｒ1、ｒ2を
求め、スキュー量Ｌを高精度に算出することができる。In the shape of the marks 21 and 21 'shown in FIG. 4A, the width of the mark becomes thin in the vicinity of the reference position 29 for adjustment, so that a width with sufficient accuracy may not be obtained in measurement. In that case, position adjustment marks 23 and 23 'are provided for alignment with the reference position 29, and the light receiving range 28 of the CCD line sensor is 23 and 23' as shown in FIG.
The ratio of overlapping with the mark 23, 23 'is obtained from the contrast of the waveforms showing the marks 23, 23', and the relationship between the contrast and the one-sided shift amount is modeled.
The skew amount L can be calculated with high accuracy by obtaining the shift amounts r 1 and r 2 on one side in a range that cannot be obtained by the mark of.
【００１６】またスキュー量を求める別の例として図１
６（ａ）に示すようなマークも使用できる。位置調整マ
ーク２１、２１’の変形として、調整の基準位置２９の
近辺でも精度よくマークの幅を測定するように直角三角
形３１、３１’の形状とする。ＣＣＤラインセンサの受
光範囲２８に検出した直角三角形の幅３４、３５を調整
チャートの基準位置２９での設計幅４１、４１’と比較
し、その差からスキュー量を求める。設計幅４１、４
１’を測定精度上十分なものに設計すれば、２３、２
３’のマークが省略可能となる。マークの形は直角三角
形の他に図１６（ｂ）に示すように、調整の基準位置３
３に垂直な線３６、３６’と、斜めの線３７、３７’を
配置すれば同じ効果が得られる。FIG. 1 shows another example of obtaining the skew amount.
A mark as shown in 6 (a) can also be used. As a modification of the position adjustment marks 21 and 21 ', right triangles 31 and 31' are formed so that the width of the marks can be accurately measured even in the vicinity of the adjustment reference position 29. The widths 34 and 35 of the right triangle detected in the light receiving area 28 of the CCD line sensor are compared with the designed widths 41 and 41 'at the reference position 29 of the adjustment chart, and the skew amount is obtained from the difference. Design width 41, 4
If 1'is designed to have sufficient measurement accuracy, 23, 2
The 3'mark can be omitted. In addition to the right triangle, the mark has a reference position 3 for adjustment as shown in FIG.
The same effect can be obtained by arranging the lines 36 and 36 'perpendicular to 3 and the oblique lines 37 and 37'.
【００１７】次に具体的な波形処理方法を個々のフロー
チャートを参照して説明する。各マークの信号の画素位
置は、サイドレジスト方向の移動により変化する。ま
た、倍率の変化によりマークの画素位置はずれる。そこ
で、図６の順序でＣＣＤラインセンサの信号波形から各
マークの信号位置の分離が行われる。最初にラダー部の
エッジの検出を行う。６−１のステップで図１のチャー
トの２４，２４’のラダー中央位置、図１４の５３，５
３’に当たるＣＣＤラインセンサの画素を開始位置と
し、左右方向にラダーのエッジ検出を開始する。これに
より、サイドレジスト方向の移動が図１４のラダー部の
範囲５４の１／２を越えない限り、ラダーのエッジは必
ず検出が可能となる。よってラダー部の範囲５４が、調
整上可能な移動距離の２倍以上の長さに設計されていれ
ば、ラダー部エッジを取り損なうことはない。６−２の
ステップでラダーのエッジ検出を波形微分値のしきい値
比較により行う。波形微分はノイズによる誤検出を防ぐ
ためと演算時間の短縮のために、最初に低周波数（例え
ば６５０ｋＨｚ）の微分でおおまかな位置を検出し、更
に検出した位置の近辺を高周波数（例えば６．５ＭＨ
ｚ）の微分で高精度に位置を検出する。６−３のステッ
プでラダーのエッジを使用して各マークの位置を求め
る。ラダー部エッジから各マークまでの距離はチャート
の設計値により決まり、その値はレンズ倍率の変動によ
り数％の変動が考えられるため、各マークの位置は数％
分の幅を持たせた範囲とする。この方法によりノイズに
よる各マーク位置の誤検出を防ぐことができる。Next, a specific waveform processing method will be described with reference to individual flowcharts. The pixel position of the signal of each mark changes due to the movement in the side resist direction. In addition, the pixel position of the mark deviates due to the change in magnification. Therefore, the signal position of each mark is separated from the signal waveform of the CCD line sensor in the order of FIG. First, the edge of the ladder section is detected. In the step 6-1 the center positions of the ladders 24 and 24 'in the chart of FIG. 1, 53 and 5 in FIG.
The pixel of the CCD line sensor corresponding to 3'is set as the start position, and the edge detection of the ladder is started in the left-right direction. As a result, unless the movement in the side resist direction exceeds 1/2 of the range 54 of the ladder portion shown in FIG. 14, the edge of the ladder can be detected without fail. Therefore, if the range 54 of the ladder portion is designed to have a length that is at least twice the adjustable movement distance, the edge of the ladder portion will not be missed. In step 6-2, the edge of the ladder is detected by comparing the threshold values of the waveform differential values. In order to prevent erroneous detection due to noise and to shorten the calculation time, the waveform differentiation first detects a rough position by differentiation of a low frequency (for example, 650 kHz), and further detects a high frequency (for example, 6. 5 MH
The position is detected with high accuracy by the differentiation of z). In step 6-3, the position of each mark is obtained using the edge of the ladder. The distance from the edge of the ladder to each mark is determined by the design value of the chart, and the value may vary by several percent due to the variation of the lens magnification.
The range has a minute width. This method can prevent erroneous detection of each mark position due to noise.
【００１８】ピントは図７の順序で求める。ピントは図
１４のラダー部の範囲５４のモアレ波形から求める。７
−１のステップで２４，２４’のラダー白線部と黒線部
とのレベルの差分を求め、モアレ波形の高さとする。７
−２のステップでモアレ波形の高さから極大、極小位置
を求め、ピントの測定位置とする。７−３のステップで
７−２のステップで求まった位置でピントを計算する。
ピントＰの計算は白線部のレベルをＶmax、黒線部のレ
ベルをＶminとして、式４により求める。求めたピント
の値の中から、例えば最大値を代表とする。 Ｐ＝（（Ｖmax−Ｖmin）／（Ｖmax＋Ｖmin））×１００ ・・・（式４）The focus is obtained in the order shown in FIG. The focus is obtained from the moire waveform in the range 54 of the ladder section in FIG. 7
In step -1, the level difference between the white line portion and the black line portion of the 24, 24 'ladder is calculated and used as the height of the moire waveform. 7
In step -2, the maximum and minimum positions are obtained from the height of the moire waveform and used as the focus measurement position. In step 7-3, the focus is calculated at the position obtained in step 7-2.
The focus P is calculated by Equation 4 with the level of the white line portion being V max and the level of the black line portion being V min . From the obtained focus values, the maximum value is representative. P = ((V max −V min ) / (V max + V min )) × 100 (Equation 4)
【００１９】スキュー量は図８の順序で求める。８−１
のステップで図６のフローチャートで求めた範囲から、
波形微分により２１マークの信号５１のエッジを検出
し、２つのエッジ間距離から２１マークの幅を求める。
８−２のステップで同様なエッジ検出で、２２マークに
対応する信号の有無を求め、式３から算出する片側ずれ
量に方向付けを行う。例えば２２マークが検出された時
は片側ずれ量に−１を掛ける。そして式１よりスキュー
量を算出する。８−４のステップにより同様なエッジ検
出で、２３マークの有無を求め、検出された時は波形の
コントラストから２１マークでは精度上求めきれないス
キュー量の算出を行い、調整の合否を判定する。（図１
４には２２、２３マークの信号は図示せず）波形のコン
トラストＣは２３マークの検出されないときのレベルを
Ｌmax、検出されたときのレベルをＬminとして式５によ
り求められる。 Ｃ＝（（Ｌmax−Ｌmin）／（Ｌmax＋Ｌmin））×１００ ・・（式５） 波形のコントラストと片側ずれ量の関係を測定データに
よりモデリングし、得た関係式から片側ずれ量ｒ1，ｒ2
を求め、式１によりスキュー量を算出する。The skew amount is obtained in the order shown in FIG. 8-1
From the range obtained in the flowchart of FIG.
The edge of the signal 51 of the 21 mark is detected by the waveform differentiation, and the width of the 21 mark is obtained from the distance between the two edges.
In step 8-2, the presence or absence of a signal corresponding to 22 marks is obtained by the same edge detection, and the one-sided shift amount calculated from Expression 3 is oriented. For example, when 22 marks are detected, the deviation amount on one side is multiplied by -1. Then, the skew amount is calculated from Equation 1. In step 8-4, the presence or absence of the 23 mark is obtained by the same edge detection, and when detected, the skew amount that cannot be accurately obtained with the 21 mark is calculated from the contrast of the waveform, and the pass / fail of the adjustment is determined. (Fig. 1
The signals of 22 and 23 marks are not shown in FIG. 4) The waveform contrast C is obtained by the equation 5 with the level when the 23 mark is not detected being L max and the level when being detected being L min . C = ((L max −L min ) / (L max + L min )) × 100 (Equation 5) The relationship between the waveform contrast and the one-sided shift amount is modeled by measurement data, and the one-sided shift amount is obtained from the obtained relational expression. r 1 , r 2
Is calculated, and the skew amount is calculated by Equation 1.
【００２０】倍率は図９の順序で求める。９−１のステ
ップで図６で求めた範囲から波形微分によるエッジ検出
で２５、２５’マークに対応する信号５２、５２’の画
素位置を求め、９−２のステップで検出されたマーク間
の画素数を求める。９−３のステップでマーク間距離の
設計値と測定されたマーク間距離との比を取り倍率とす
る。The magnification is determined in the order shown in FIG. The pixel positions of the signals 52 and 52 ′ corresponding to the 25 and 25 ′ marks are obtained by edge detection by waveform differentiation from the range obtained in FIG. 6 in the step 9-1 and between the marks detected in the step 9-2. Find the number of pixels. In step 9-3, the ratio between the design value of the mark distance and the measured mark distance is taken as the magnification.
【００２１】サイドレジストは図１０の順序で求める。
１０−１のステップで図６で求めた範囲から波形微分に
よるエッジ検出で２０マークに対応する信号５０の画素
位置を求め、１０−２のステップでサイドレジストの基
準画素位置との偏差を求める。The side resist is obtained in the order of FIG.
In step 10-1, the pixel position of the signal 50 corresponding to 20 marks is obtained by edge detection by waveform differentiation from the range obtained in FIG. 6, and in step 10-2, the deviation from the reference pixel position of the side resist is obtained.
【００２２】φ軸方向の傾きは図１１の順序で求める。
１１−１のステップで等間隔に設計されている２５と２
６、２５’と２６’マークに対応する信号５２と５５、
５２’と５５’間の画素数を倍率と同様にして求め、１
１−２のステップでそれぞれのマーク間の距離の差を左
右の倍率の差として求め、ピントの均一さを評価する。The inclination in the φ-axis direction is obtained in the order of FIG.
25 and 2 which are designed at even intervals in step 11-1
Signals 52 and 55 corresponding to 6, 25 'and 26' marks,
The number of pixels between 52 'and 55' is calculated in the same manner as the magnification, and 1
In step 1-2, the difference in the distance between the marks is obtained as the difference between the left and right magnifications, and the uniformity of focus is evaluated.
【００２３】この装置によるＣＣＤ光学ユニットを調整
は、図１２に示すフローの手順で行われる。１２−１の
ステップで、図１の表示装置１１に表示されたピント、
倍率、スキュー量、サイドレジストの偏差、左右倍率差
から、作業者は適切な調整量を求め、１２−２のステッ
プでＣＣＤ光学ユニット１６の調整機構（図示せず）で
ｘ，ｙ，ｚ，θ，φ軸方向の調整を行う。そして調整が
完了するまでこの作業を繰り返す。Adjustment of the CCD optical unit by this apparatus is performed by the procedure of the flow shown in FIG. In the step 12-1, the focus displayed on the display device 11 of FIG.
The operator obtains an appropriate adjustment amount from the magnification, the skew amount, the side resist deviation, and the left-right magnification difference, and in step 12-2, the adjustment mechanism (not shown) of the CCD optical unit 16 sets x, y, z, and so on. Adjust the θ and φ axes. Then, this work is repeated until the adjustment is completed.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上のような本発明の撮像素子光学ユニ
ットの調整装置によれば、撮像素子の任意の位置に対し
てピント、倍率、レンズと撮像素子とのずれ量を検出す
ることのできる複合パターンを描いた調整用チャートを
用いて、チャートの像を撮像素子に結像させ、その出力
信号波形からピント、結像倍率、撮像素子の位置のずれ
量をリアルタイムに定量化し、その定量値を同時に表示
するため、オシロスコープにより撮像素子の出力信号波
形を観察し、定量化する工数が削減できる。また従来不
可能であった任意の位置での撮像素子とレンズとのずれ
量が表示可能となり、その値から適切な調整を行うこと
により、調整作業の能率を向上させることができる。カ
ラー用撮像素子光学ユニットの調整では、３原色の定量
化工数が削減できるため、この装置はより一層の調整作
業の能率向上につながるものである。According to the adjusting device of the image pickup device optical unit of the present invention as described above, it is possible to detect the focus, the magnification, and the shift amount between the lens and the image pickup device at any position of the image pickup device. An image of the chart is formed on the image sensor using an adjustment chart that draws a composite pattern, and the focus, imaging magnification, and amount of displacement of the image sensor position are quantified in real time from the output signal waveform, and the quantitative value is obtained. Is displayed simultaneously, it is possible to reduce the number of man-hours for observing and quantifying the output signal waveform of the image pickup device with an oscilloscope. Further, it becomes possible to display the amount of displacement between the image pickup element and the lens at an arbitrary position, which has been impossible in the past, and it is possible to improve the efficiency of the adjustment work by making an appropriate adjustment from that value. In the adjustment of the color image pickup element optical unit, the number of man-hours for quantifying the three primary colors can be reduced, so that this apparatus leads to a further improvement in the efficiency of the adjustment work.
【図１】 図１は本発明の実施例である撮像素子光学ユ
ニットの調整を実施する調整装置の概略を示す構成図で
ある。FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of an adjusting device for adjusting an image pickup device optical unit according to an embodiment of the present invention.
【図２】 図２はその調整に用いられる調整用チャート
の平面図である。FIG. 2 is a plan view of an adjustment chart used for the adjustment.
【図３】 図３は撮像素子の出力信号波形を定量化する
フローチャートである。FIG. 3 is a flowchart for quantifying the output signal waveform of the image sensor.
【図４】 図４はスキュー量の定義を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a definition of a skew amount.
【図５】 図５は２１のマークによるスキュー量理論算
出方法を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a skew amount theoretical calculation method using 21 marks.
【図６】 図６は信号波形から各マークの信号位置の分
離のフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart for separating the signal position of each mark from the signal waveform.
【図７】 図７はピント算出のフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart of focus calculation.
【図８】 図８はスキュー量算出のフローチャートであ
る。FIG. 8 is a flowchart of skew amount calculation.
【図９】 図９は倍率を求めるフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart for obtaining a magnification.
【図１０】 図１０はサイドレジストの偏差を求めるフ
ローチャートである。FIG. 10 is a flowchart for obtaining the deviation of the side resist.
【図１１】 図１１は左右倍率差を求めるフローチャー
トである。FIG. 11 is a flowchart for obtaining a lateral magnification difference.
【図１２】 図１２は本発明の調整装置を使った調整作
業のフローチャートである。FIG. 12 is a flow chart of an adjusting work using the adjusting device of the present invention.
【図１３】 図１３は従来の調整作業フローチャートで
ある。FIG. 13 is a conventional adjustment work flowchart.
【図１４】 図１４は撮像素子の出力信号波形を示す図
である。FIG. 14 is a diagram showing an output signal waveform of an image sensor.
【図１５】 図１５は２１，２１’のマークの測定幅と
そのときのマーク高さの関係を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing the relationship between the measurement width of the marks 21 and 21 ′ and the mark height at that time.
【図１６】 図１６は別の実施例のスキュー量をあらわ
す図である。FIG. 16 is a diagram showing a skew amount of another embodiment.
【図１７】 図１７は従来の調整用チャートの一例であ
る。FIG. 17 is an example of a conventional adjustment chart.
【図１８】 図１８は従来の調整用チャートの他の例で
ある。FIG. 18 is another example of the conventional adjustment chart.
【図１９】 図１９は別の実施例のスキュー量をあらわ
す図である。FIG. 19 is a diagram showing a skew amount of another embodiment.
１…白地部、２…縦線部、３…横線、４…横マーク、５
…ラダーブ部、６…横線、７…縦線、８…ラダーブ部、
１１…表示装置、１２…演算装置、１３…原稿面にあた
る位置に固定された調整用チャート、１４…ＣＣＤ基
板、１５…レンズ、１６…ＣＣＤ光学ユニット、１８…
ＣＣＤラインセンサ 、２０…ｘ軸方向の基準位置マー
ク、２１，２１’…ｚ，θ軸方向のずれ量を概算するた
めの位置調整マーク、２２，２２’…ずれ量の方向を示
すマーク、２３，２３’…ｚ，θ軸方向の基準位置マー
ク、２５，２５’…倍率計算用マーク，２６，２６’…
倍率、ピントのかたよりを求めるマーク、２４，２４’
…ピント調整用ラダー部、２８…ＣＣＤラインセンサの
受光範囲、２９…基準位置、３１，３１’…スキュー量
を求めるマーク、３３…基準位置、３４，３５…３１，
３１’のマークの測定幅、３６，３７…３１のマークの
変形例、３６’，３７’…３１’のマークの変形例、４
０…ＣＣＤラインセンサの受光範囲、４１…３１のマー
クの基準設計幅、４１’…３１’のマークの基準設計
幅、５０…２０のマークの信号波形、５１…２１のマー
クの信号波形、５１’…２１’のマークの信号波形、５
２…２５のマークの信号波形、５２’…２５’のマーク
の信号波形、５３…２４のラダー部の信号波形、５３’
…２４’のラダー部の信号波形、５４…ラダー部の範
囲、５５…２６のマークの信号波形、５５’…２６’の
マークの信号波形、ｒ1…２１マークとＣＣＤラインセ
ンサの受光範囲２８の重なる位置と基準位置２９との差
（片側ずれ量）、ｒ2…２１’マークとＣＣＤラインセ
ンサの受光範囲２８の重なる位置と基準位置２９との差
（片側ずれ量）、Ｗ…紙幅、Ｌ…スキュー量、Ａ…２１
のマークの設計幅、Ｂ…２１のマークの設計高さ、ω…
２１のマークの測定幅、Ｐ…ピントの計算値、Ｃ…コン
トラストの計算値。1 ... White background part, 2 ... Vertical line part, 3 ... Horizontal line, 4 ... Horizontal mark, 5
... Ladder part, 6 ... Horizontal line, 7 ... Vertical line, 8 ... Ladder part,
11 ... Display device, 12 ... Arithmetic device, 13 ... Adjustment chart fixed at a position corresponding to the document surface, 14 ... CCD substrate, 15 ... Lens, 16 ... CCD optical unit, 18 ...
CCD line sensor, 20 ... Reference position mark in x-axis direction, 21, 21 '... Position adjustment mark for roughly estimating deviation amount in z, θ-axis, 22, 22' ... Mark indicating direction of deviation amount, 23 , 23 '... Reference position mark in z, θ axis direction, 25, 25' ... Magnification calculation mark, 26, 26 '...
Magnification, mark for seeking focus, 24, 24 '
... focus adjusting ladder section, 28 ... CCD line sensor light receiving range, 29 ... reference position, 31, 31 '... mark for obtaining skew amount, 33 ... reference position, 34, 35 ... 31,
31 'mark measurement width, 36, 37 ... 31 mark modification, 36', 37 '... 31' mark modification, 4
0 ... CCD line sensor light receiving range, 41 ... 31, mark reference design width, 41 '... 31' mark reference design width, 50 ... 20 mark signal waveform, 51 ... 21 mark signal waveform, 51 Signal waveform of the mark of "... 21", 5
2 ... 25 mark signal waveform, 52 '... 25' mark signal waveform, 53 ... 24 ladder section signal waveform, 53 '
... 24 'ladder of the signal waveform, 54 ... range ladder, 55 ... 26 mark signal waveform, 55' ... mark signal waveform 26 ', r 1 ... 21 mark and receiving range of the CCD line sensor 28 Between the overlapping position and the reference position 29 (deviation amount on one side), the difference between the overlapping position of the r 2 ... 21 'mark and the light receiving range 28 of the CCD line sensor and the reference position 29 (deviation amount on one side), W ... paper width, L ... skew amount, A ... 21
Mark design width, B ... 21 mark design height, ω ...
21. Measured width of mark, P ... calculated value of focus, C ... calculated value of contrast.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 真樹 神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロツ クス株式会社海老名事業所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Maki Yamada 2274 Hongo, Ebina City, Kanagawa Prefecture Fuji Zero Tux Co., Ltd.
Claims (1)
せるレンズとを有する撮像素子光学ユニットに対して、
複合パターンからなる調整用チャートの像を撮像素子に
結像させ、その出力信号波形よりレンズのピント、結像
倍率、撮像素子とレンズとの位置調整を行う撮像素子光
学ユニット調整装置において、前記撮像素子の画素の一
次元配列の上下方向を調整するための第１の基準位置マ
ークと、その位置マークの近傍に設けた三角形あるいは
斜線からなる位置調整マークと、前記第１の基準位置マ
ークに直交しピントを調整するための複数の線からなる
ラダー部と、前記第１の基準位置マークに直交し前記撮
像素子の画素の一次元配列の左右方向を調整するための
第２の基準位置マークと、第１の基準位置マークに直交
し結像倍率を調整するための対の線からなるマークとを
有するチャートと、そのチャートを前記撮像素子に結像
させて得られる出力信号波形に基づき、前記撮像素子の
位置と前記ラダー部の黒部と白部のコントラストと結像
倍率とを演算する演算手段と、これらの演算結果を同時
に表示する表示手段とを有することを特徴とする撮像素
子光学ユニットの調整装置。1. An image pickup element optical unit having an image pickup element and a lens for forming an image on an image pickup surface thereof,
In the image pickup device optical unit adjustment device, an image of an adjustment chart composed of a composite pattern is formed on the image pickup device, and the focus of the lens, the image formation magnification, and the position between the image pickup device and the lens are adjusted based on the output signal waveform thereof. A first reference position mark for adjusting the vertical direction of the one-dimensional array of pixels of the element, a position adjustment mark formed of a triangle or a diagonal line provided in the vicinity of the position mark, and orthogonal to the first reference position mark. And a ladder portion including a plurality of lines for adjusting the focus, and a second reference position mark that is orthogonal to the first reference position mark and that adjusts the horizontal direction of the one-dimensional array of pixels of the image sensor. , A chart having a pair of lines orthogonal to the first reference position mark for adjusting the imaging magnification and an image obtained by imaging the chart on the image sensor. A calculation means for calculating the position of the image pickup device, the contrast of the black part and the white part of the ladder part, and the imaging magnification based on the signal waveform; and a display means for simultaneously displaying these calculation results. Adjusting device for the image sensor optical unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3267079A JPH0575797A (en) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | Adjustment device for image pickup element optical unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3267079A JPH0575797A (en) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | Adjustment device for image pickup element optical unit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0575797A true JPH0575797A (en) | 1993-03-26 |
Family
ID=17439741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3267079A Pending JPH0575797A (en) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | Adjustment device for image pickup element optical unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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