JPH0248868A - 固体イメージセンサの固着方法 - 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、ＣＯＤ等の固体撮像素子を用いた固体イメー
ジセンサを撮像光学系の所定位置に高精［発明の概要］ 本発明は、固体イメージセンサを撮像光学系の所定位置
に固着する方法において、 固着しようとする固体イメージセンサの撮像信号を用い
て固着の位置を位置調節手段で調節し、固着作業を行っ
た後に、固着反応完了までに発生する変位を撮像信号の
変化としてとらえ、この変化により上記位置調節手段ま
たは他の位置補正手段でその変位を補正しながら固着反
応を進めることにより、 固着反応完了時において、固体イメージセンサを１００
％確実に高精度で所定位置に固着できるようにしたもの
である。

［従来の技術］ 従来より、ビデオカメラ等ではＣＯＤ等の固体撮像素子
がイメージセンサとして使用され、撮像光学系のプリズ
ム等で色分解されたＲ、Ｇ、Ｂの色成分を３枚のイメー
ジセンサで撮像してカラーテレビジョン信号が作成され
ている。ここで、各イメージセンサにより撮像される各
色成分の被写体像は、重ね合わせ即ちいわゆるレジスト
レージジン調節を正確に行った状態を確実に維持する必
要があり、そのため、イメージセンサは１．０μｍ以下
の調節規格即ちサブミクロンの誤差で撮像光学系に固定
する技術が求められている。撮像光学系に３板のＣＯＤ
イメージセンサを固定したＣＯＤブロックの組み立てで
は、レジストレーション調節装置により、次のような方
法でイメージセンサを固定していた。

（１）ネジ締め固定 （２）接着固定 （３）半田固定 このうち（１）のネジ締め固定は、高い部品寸法精度が
要求されるとともに、締め付は時に大きな変位を生ずる
ために、一般的には（２）、（３）の固定方法が用いら
れている。

第４図は従来例の固体イメージセンサの固定方法の説明
図であり、ＣＯＤブロックの組み立てを示している。Ｃ
ＯＤブロックは、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１における各分解光の光射出部１ａ、
Ｉｂ、Ｉｃのそれぞれに、固着用の爪２＋１を有するホ
ルダ２を接合しておく一方、上記爪２ａに対応する爪３
ａを有するホルダ３に、各イメージセンサｉｔ、４−２
゜４−３（以下代表する場合は４と記す）を接合してお
いて、このイメージセンサ４を次に述べるレジストレー
ション調節機構で６軸方向のレジストレーション調節を
行った後、両ホルダ２，３の各爪２ａ、３ａ同士を半田
等の熱溶着を行うことによって固着し、組み立てが行わ
れていた。

第５図は従来例のレジストレーション調節機構の説明用
の斜視図である。ホルダ（図示省略）に接合されたイメ
ージセンサ４は、この機構のソケット５に挿入されて保
持され、矢印で示す調節方向にレジストレーション調節
がなされる。即ちその調節とは、 ■水平方向の中心（矢印±Ｘ方向）調節■垂直方向の中
心（矢印±Ｙ方向）調節■バックフォーカス（矢印±Ｚ
力方向調節■水平方向のあおり（矢印±Ｒ，旋回方向）
調節■垂直方向のあおり（矢印±Ｒｙ旋回方向）調節■
ローテーション（矢印十〇方向）調節の６軸方向の調節
である。これらの調節を可能とするために、レノストレ
ージョン調節機構は、Ｚ方向調節機構６と、Ｙ方向調節
機構７と、Ｘ方向調節機構８と、θ方向調節機構９と、
Ｒｘ旋回方向調節機構ＩＯと、Ｒｙ旋回方向調節機構１
１とを備えている。各調節機構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回転
操作して、レノストレージョン調節を行う。

第６図（ａ）、（ｂ）は上記従来例のレジストレージ３
ン調節機構におけるレジストレーション調節方法の説明
図である。レジストレーション調節は、レジストレーシ
ョン調節機構に保持されたイメージセンサによるテスト
チャートの撮像信号により、各調節方向のレジストレー
ション誤差を検出し、該当する調節機構部分を操作して
その誤差を補正することによって行われる。テストチャ
ートはイメージセンサの絵素ピッチτ。と（ａ）に示す
所定の関係にある繰り返しピッチτ２を存する繰り返し
パターンから成り、イメージセンサの撮像信号には、絵
素ピッチτ。と繰り返しピッチτ２との差による（ｂ）
に示すビート成分が生ずるので、このビート成分のゼロ
クロス点やレベル等からレジストレーション誤差を検出
している。

これらの測定技術は、本出願人が先に出願した特開昭６
１−２８８６８３号公報で開示したものである。

以上で述べたように、従来のイメージセンサの撮像光学
系への固定方法は、レノストレージョン調節が終了した
後に、半田等による固着を行う乙のであった。

［発明が解決しようとする課Ｍ］ しかしながら、上記従来の技術におけるイメージセンサ
の固定方法では、（２）の接着固定または（３）の半田
固定のいずれの固定方法にしろ、固着時に接着剤または
半田の収縮応力または膨張のため、調節されたレジスト
レーションが接着剤または半田の固着反応完了までに変
位（位置ズレ）を起こすという問題点があった。例えば
３板弐ＣＯＤブロツクにおけるＸ、Ｙ方向の調節規格は
１０μｍ以下であり、許容される変位量はサブミクロン
となっている。現状では、上記変位を防ぐ有効な対応策
はなく、その変位の要因となる接着剤または半田の成分
や加熱条件、ホルダーの材質等を厳しく抑える方策が取
られているが、１００％調節規格内に変位を抑えること
は不可能であった。

このため、許容値を越える変位が発生した場合、製品と
して不良となってしまうため、接着剤または半田を除去
し、再度固着作業を行う必要があり、生産能力を低下さ
せていた。これを最初から１００％良品とするためには
、レジストレーション装置等の剛性を高める方策ら考え
られるが、大幅な設備投資が必要になるなど新たな問題
点が生ずる。

本発明は、上記問題点を解決するために創案されたもの
で、固着作業終了後固着反応完了時までの変位を抑え、
１００％確実に高精度で所定位置に固体イメージセンサ
を固着できるようにする固体イメージセンサの固着方法
を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するための本発明の固体イメージセン
サの固着方法の構成は、 固体イメージセンサによるテストチャートの撮像信号を
基に該固体イメージセンサの位置を位置調節手段で調節
し固着作業を行う工程、を有する固体イメージセンサの
固着方法において、前記固着作業後固着反応完了までに
発生する前記固体イメージセンサの変位を前記撮像信号
の変化としてとらえ、 その変化を前記位置調節手段または他の変位補正手段の
駆動出力に変換し前記固着反応完了までに並行して前記
変位に対し補正駆動する工程を備えることを特徴とする
。

［作用］ 本発明は、固体イメージセンサの固着作業終了後、固着
反応完了までにおいて発生する固体イメージセンサの変
位を、固体イメージセンサの撮像信号を基に検出し、固
着剤に適合した位置調節手段または変位補正手段で補正
をかけながら固着反応を進めることによって、変位位置
を極力小さくする。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。以下の説明において従来例と同等の機能を有する部材
には同一の符号を付して説明を簡略にする。

第１図は本発明の実施に用いるレジストレーション調節
機構の一実施例を示す分解斜視図である。

本実施例は、特にサブミクロンの位置精度が要求される
ＣＯＤイメージセンサの水平Ｘ方向と垂直Ｙ方向につい
て、固着反応完了までの変位を補正するためのレジスト
レーション調節機構の例を示している。６はＸ方向調節
機構、１２はＸ方向調節機構６のテーブル上に固定され
たＸ方向調節機構、１３はＸ方向調節機構１２のテーブ
ル上に固定されたＸ方向調節機構、９はＸ方向調節機構
１３のテーブル上に固定されたθ方向調節機構、ＩＯは
θ方向調節機構９のテーブル上に固定されたＲｘ旋回方
向調節機構、１１はＲｘ旋旋回方向調節機構ｌ間旋回可
能に取り付けられたＲｙ旋回方向調節機構、５はＲｙ旋
回方向調節機構１１に固定されたソケットである。６．
９〜２の各調節機構とソケット５は従来例と同一のもの
であり、Ｘ方向調節機構１２とＸ方向調節機構１３のそ
れぞれは、従来例と同様のマイクロメータと可動テーブ
ルを備える他に、マイクロメータの先端部に変位補正手
段である圧電素子＋４（または１５）が取り付けられて
構成される。この圧電素子１４１５は、それぞれの調節
方向に高速にサブミクロン単位で微調節する機能を有す
る。

固定前のＣＯＤイメージセンサ４は、ソケット５に挿入
されて保持され、各調節機構の操作によりレノストレー
ジョン調節が行われる。Ｉ６はＣＣＤイメージセンサ４
の撮像信号を基に正規の位置からの変位をその撮像信号
の変化としてとらえる変位検出手段であり、後記するよ
うに従来例のレジストレーション調節に用いるテストチ
ャートの撮像信号を基にレジストレーション誤差を検出
する手段を共用することができる。１７はその撮像信号
の変化を圧電素子１４．１５の駆動出力に変換する補正
駆動回路であり、レジストレーション調節後であって半
田付等の熱溶着後から動作を開始し、半田の固着反応完
了までに並行してそのレノストレージョン調節後のＣＯ
Ｄイメージセンサ４の変位を補正駆動する機能を有する
。

第２図はＹ方向（またはＸ方向）の調節機構の主要部の
構成例を示す図である。２１は固定側、２２は固定側に
対してＹ方向（またはＸ方向）にスライド可能なテーブ
ル側２３に固着した雄ネジ、２４はこの酸ネジに螺合す
る雄ネジを有するマイクロメータの回転軸、１４．　（
または１５）はこの回転軸２４の軸上に設けられ固定側
２１に固着された前述の圧電素子、２５は前記マイクロ
メータの回転軸２４の先端部と圧電素子１４（または１
５）の接触部に設けられ軸受の機能を果たすホールであ
る。圧電素子１４（または１５）は、例えば正の電圧（
駆動出力）が印加されると伸長し、その逆の電圧が印加
されると収縮して、テーブル側２３をサブミクロン単位
で移動させる。マイクロメータの回転軸２４はモータ２
６で回転することも可能である。

第３図は変位検出手段の構成例を示すブロック図であり
、従来例のレジストレーション調節で使用されるレジス
トレーション誤差を検出する手段を共用する例を示して
いる。３１はイメージセンサ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繰り返しパターンから成
るテストチャートであり、撮像光学系のマスターレンズ
３２の前面に配置される。テストチャート３Ｉの撮像光
は、上記マスターレンズ３２を介して３仮式のＣＯＤカ
ラービデオカメラの光学ブロックの色分解プリズムＩｄ
に導かれ、この色分解プリズムＩｄ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Ｒ１緑色成分光
Ｇ、青色成分光Ｂに分光して３枚のＣＯＤイメージセン
サ４−１゜１−２．　４−３に照射されるようになって
いる。

」−９己各イメージセンサ４−１．４−２．４−３は、
前述した６袖のレジストレーション調節機構３３１．３
３−２．３３−３　（以下代表する場合は３３と記す）
のソケットにそれぞれ取り付けられる。各イメージセン
サ４は、基準信号発生器３４にて与えられる基準信号に
基づいて作動するＣＯＤ駆動回路３５により駆動され、
上記色分解プリズムｌｄ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チャートを撮像する。上記
各ＣＯＤイメージセンサ４にて得られる各撮像信号は、
それぞれ前置増幅器３６−１．３６−２．３６−３より
各ゲート回路３７−比３７−２．３７−３を介してマト
リクス回路３８に供給される。

ここで、ヒート成分の特定部分を取り出す上記各ゲート
回路３７−１．３７−２．３７−３には、上記基準信号
に基づいて作動するゲートパルス発生回路３９の発生す
るゲートパルスが供給される。

上記マトリクス回路３８にて得られる画像信号は、波形
観測用のオンロスコープ４０に供給されるとともに、映
像信号処理回路４１を介して高解像度モニタ４２供給さ
れ、さらに、デジタイザ４３を介してマイクロコンピュ
ータ４４に供給される。

デジタイザ４３は、各レジストレーション調節方向の誤
差または変位を数値化して出力する機能を有する。本実
施例においては、その出力を補正駆動回路１７へ入力し
、前述したように各レジストレーション調節機構３３の
それぞれに設けた圧電素子の駆動出力に変換して、イメ
ージセンサ４の半田溶着作業後において、固着反応完了
までに発生する変位が零になる方向へ補正駆動をかける
。

上記において、補正駆動回路１７への入力は、マイクロ
コンピュータ４４から行っても良い。

以上のように構成した実施例におけるＣＯＤイメージセ
ンサの撮像光学系（光学ブロック）への固定方法とその
作用を述べる。まず、３枚のＣＣＤイメージセンサ４を
３つのレノストレージョン調節機構３３に取り付け、第
３図に示す変位検出手段を兼ねるレノストレージョン誤
差の検出手段を用いて、テストチャート３１の撮像信号
をオシロスコープ４０や高解像度モニタ４２で観測しな
がら、レジストレーノヨン調節機構３３を操作してレノ
ストレージョン誤差をなくシ、第４図に示した光学ブロ
ック（プリズム）１側のホルダーの４つの爪２ａとイメ
ージセンサ側のホルダーの４つの爪３ａにより、４箇所
を同時に半田で溶着する。この溶着作業後、固着反応完
了までの間に熱膨張または収縮応力によって一旦合わせ
たレジストレーション調節に変位（位置ズレ）が発生す
る。

そこで、本実施例では、溶着作業後から固着反応完了ま
での間に発生する変位量を変位方向を含めてレジストレ
ーション調節の場合と同様に、ＣＯＤイメージセンサ４
によるテストチャート３１の撮像信号を利用して検出し
、その変位量を変換して圧電素子のように応答の早い変
位補正手段で補正駆動をかけながら、半田のような固着
反応時間の短い固着剤に対応して、その固着反応を進め
ることにより、変位量を極力小さくする。

なお、上記実施例ではレジストレーションの変位が特に
問題になるＸ方向とＹ方向について実施したが、他の方
向についても同様に実施できることは当然である。また
、固着剤が接着剤である場合は、固着反応が比較的遅い
ので、圧電素子を用いずにマイクロメータの回転軸の補
正駆動を正逆に所定量だけ回転制御可能なモータ駆動と
しても良い。この際のモータは、レノストレーノヨン凋
節操作をモータ駆動で行う場合の位置調節手段としての
モータと共用することが可能である。このように、本発
明はその主旨に沿って種々に応用され、種々の実施態様
を取り得るものある。

［発明の効果〕 以上の説明で明らかなように、本発明の固体イメージセ
ンサの固着方法によれば、レノストレージョン調節後、
固着剤の固着反応完了の間に発生する変位を小さく抑え
る。ことができ、所定の高い精度で１００％確実に固定
イメージセンサを撮像光学系に固定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いるレジストレーション調節
機構の一実施例を示す分解斜視図、第２図はＸ方向また
はＹ方向の調節機構の主要部の構成図、第３図は変位検
出手段の構成例を示すブロック図、第４図は従来例の固
体イメージセンサの固定方法の説明図、第５図は従来例
のレジストレーノヨン調節機構の斜視図、第６図（ｉｌ
Ｌ）、　　（ｂ）は従来例のレジストレーション調節方
法の説明図である。 ４・・イメージセンサ、Ｉ２・・Ｘ方向調節機構、１３
・・・Ｙ方向調節機構、１４．１５・・・圧電素子、１
６・・・変位検出手段、１７・・・補正駆動回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）固体イメージセンサによるテストチャートの撮像
   信号を基に該固体イメージセンサの位置を位置調節手段
   で調節し固着作業を行う工程を有する固体イメージセン
   サの固着方法において、前記固着作業後固着反応完了ま
   でに発生する前記固体イメージセンサの変位を前記撮像
   信号の変化としてとらえ、 その変化を前記位置調節手段または他の変位補正手段の
   駆動出力に変換し前記固着反応完了までに並行して前記
   変位に対し補正駆動する工程を備えることを特徴とする
   固体イメージセンサの固着方法。