撮像素子の位置調整装置
【課題】位置調整対象の撮像素子からの画像信号を使用することに起因する課題を解決し、結像レンズや調整用電気治具を使用しないで済む撮像素子位置調整装置を提供する。
【解決手段】撮像素子位置調整装置を、撮像素子が接合されるプリズムを取り付けるプリズムベースと、撮像素子の撮像面の画像を拡大する拡大光学系と、前記拡大光学系により拡大された撮像素子の撮像面の画像を取得する画像取得用カメラと、撮像素子の撮像面に光を当てるための照明光導入部とを備え、前記照明光導入部からの光が撮像素子の撮像面に投射され、該光が投射された撮像素子の撮像面の画像が前記拡大光学系により拡大され、該拡大された撮像素子の撮像面の画像を前記画像取得用カメラにより取得し、該取得した撮像素子の撮像面の画像に基づき、撮像素子の位置を調整するように構成する。
【解決手段】撮像素子位置調整装置を、撮像素子が接合されるプリズムを取り付けるプリズムベースと、撮像素子の撮像面の画像を拡大する拡大光学系と、前記拡大光学系により拡大された撮像素子の撮像面の画像を取得する画像取得用カメラと、撮像素子の撮像面に光を当てるための照明光導入部とを備え、前記照明光導入部からの光が撮像素子の撮像面に投射され、該光が投射された撮像素子の撮像面の画像が前記拡大光学系により拡大され、該拡大された撮像素子の撮像面の画像を前記画像取得用カメラにより取得し、該取得した撮像素子の撮像面の画像に基づき、撮像素子の位置を調整するように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子の位置調整装置に関し、例えば、テレビジョン放送用カメラに用いるＣＣＤイメージセンサ（Charge Coupled Device Image Sensor）等の固体撮像素子の位置を調整するための、撮像素子の位置調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば３板構成のＣＣＤビデオカメラ、ディジタルカメラ機器等の生産工程では、各色の撮像素子を光学的に位置決めするため、手動位置合わせや、自動位置合わせが行われている。
従来技術を、３ＣＣＤカメラの例を用いて説明する。図２は、撮像装置のプリズムと撮像素子の配置を示す側面図である。図２において、１はプリズム、２は撮像素子、３はレンズ（不図示）の光軸、５１は入射光である。プリズム１は、１Ｒ、１Ｂ、１Ｇから構成されており、入射光５１をＲＧＢ（赤、緑、青）の各色に分解する。撮像素子２は、２Ｒ、２Ｂ、２Ｇから構成されており、プリズム１で各色に分解された光を受光して、電気信号である映像信号に変換する。例えば、撮像素子２Ｇは、光軸３の方向に厚さｔを有する直方体であり、撮像素子２Ｒ、２Ｂも同様である。
上記のように、従来のビデオカメラ等においては、高画質（特に色再現性）の要求性能を満たすため、図２に示すように、レンズ（図示略）を通して入射した光をプリズム１で３色に分解して、分解された光を各色に対応した撮像素子２で受光し、映像信号に変換することが行われている。
【０００３】
この場合、プリズム１に対する撮像素子２の位置調整が必要となる。図３に、撮像装置における撮像素子２の調整方向を示す模式図を示す。図３では、撮像素子２の厚さｔは、図示を省略している。例えば、図２のプリズム１Ｇに対する撮像素子２Ｇの位置調整を行う場合、図３において、撮像素子２Ｇの水平方向（Ｘ軸）、垂直方向（Ｙ軸）、前後方向（Ｚ軸）、及び各軸に対する回転方向（θｘ軸、θｙ軸、θｚ軸）の６軸全てに対して、位置調整が行われる。
【０００４】
この位置調整には、サブミクロン単位の精度が求められている。この位置調整が正確に行われていないと、レンズ光軸に対する画像中心の位置ずれ（Ｘ、Ｙ）、カメラ底面などのカメラ基準面に対する画像のローテーションずれ（θｚ）、同一色の画像面内での、上端と下端、右端と左端などでのフォーカスの不一致（θｘ、θｙ）、３色の重ね合わせであるレジストレーションのずれ（Ｘ、Ｙ、θｚ）による色のにじみ、レンズに対するフォーカスの不一致（Ｚ）、Ｒ・Ｇ・Ｂ３色の各色間でのフォーカスの不一致（Ｚ）、などの問題が生じるためである。
このように、プリズム１と撮像素子２との位置関係が、ビデオカメラ等のカメラにおける重要な要素となっているため、その調整には、専用の位置調整装置を使用し、極めて高精度な作業を必要としていた。
【０００５】
従来の代表的な位置調整装置の構成を、図７を用いて説明する。図７は、従来のチャート分離式の撮像素子位置調整装置の概略図である。プリズム１はプリズムベース２１に取り付けられており、プリズム１の入射側には結像レンズ１４が設置され、その前方の所定の位置には、調整方式により決まるパターンが印刷された反射型チャート１５が設置される。反射型チャート１５は、結像レンズ１４の光軸３に対し垂直に、かつ、結像レンズ１４の光軸３が反射型チャート１５の中心を通るように調整されている。また、反射型チャート１５を照らす照明装置１８が複数設置される。
【０００６】
各撮像素子２（２Ｒ、２Ｂ、２Ｇ）は、それぞれ、図３に示す全６軸方向に高精度調整が可能な６軸調整機構１２（１２Ｒ、１２Ｂ、１２Ｇ）の先端に保持されており、この６軸調整機構１２は、手動で駆動するマイクロメータやガイドなどにより構成されている。また各撮像素子２には、各撮像素子２の駆動、受光信号を処理するための調整用電気治具１６が接続され、調整用電気治具１６には、外部電源１７により電源が供給される。
調整用電気治具１６は、波形モニタやオシロスコープなどの計測装置１９や、表示装置２０などに接続される。キャプチャボードを搭載したパソコン１１に接続されるようにしてもよい。
【０００７】
次に、図７の装置における、撮像素子位置調整作業の流れについて説明する。撮像素子の位置調整作業は、図１０のフローチャートに沿って行われる。図１０は、従来の撮像素子位置調整作業のフローチャートである。最初に、撮像素子２を組み付けるプリズム１をプリズムベース２１に取り付ける（ステップＳ１０１）。次に、各色の撮像素子２（２Ｒ、２Ｂ、２Ｇ）を調整用電気治具１６に接続し（ステップＳ１０２）、各色の撮像素子２は、調整用電気治具１６に接続された状態で、それぞれ、６軸調整機構１２（１２Ｒ、１２Ｂ、１２Ｇ）の先端に取り付けられる（ステップＳ１０３）。この取付には、吸着、磁着、把持などの手法が採られている。
【０００８】
その後、調整用電気治具１６に外部電源１７から電源を供給し、各撮像素子２を動作させる（ステップＳ１０４）。反射型チャート１５のパターン像は、結像レンズ１４の作用によって、カメラマウント毎に規格化された所定の位置に結像される。この結像位置は、プリズム１の分光作用によってＲＧＢの各色毎に分割された位置となり、各結像位置に各色の撮像素子２（２Ｒ、２Ｂ、２Ｇ）を、６軸調整機構１２（１２Ｒ、１２Ｂ、１２Ｇ）の動作にて、高精度に位置調整を実施する（ステップＳ１０５）。
このとき、照明装置１８の照度調整により反射型チャート１５の明るさを制御したり、結像レンズ１４のレンズの絞りを制御するなどして、反射型チャート１５のパターン像の明るさを、最適値に制御する。明るさの調整では、調整用電気治具１６によってシャッタースピードなどの調整も行われている。Ｚ方向やθｘ、θｙ方向の調整においては、焦点深度の影響を最も小さくするため、結像レンズ１４の絞りは最開放端にて行われる。
この位置調整では、撮像素子２が受光した光を調整用電気治具１６にて処理を行い、その信号を元に、計測装置１９、表示装置２０、もしくはパソコン１１などを使用して、鮮明なパターン像が得られるように、目視等により最適位置の判定が行われている。
このようにして撮像素子２の位置調整が完了すると、次に、撮像素子２をプリズム１に接合する作業を行う（ステップＳ１０６）。この接合には、はんだ接合、接着剤による接合などが用いられることが多い。
接合が完了した後、接合後の撮像素子２の位置を最終確認し（ステップＳ１０７）、問題なければ、調整用電気治具１６への電源供給を外部電源１７にて遮断し、調整用電気治具１６との接続を取り外し（ステップＳ１０８）、撮像素子２が接合されたプリズム１をプリズムベース２１から取り外して本作業が完了となる（ステップＳ１０９）。
【０００９】
次に、図７の装置から一部を変更した図８の装置について説明する。図８は、図７の従来装置において、６軸調整機構１２を電動制御の６軸マニピュレータ２２とし、画像信号に基づき、撮像素子２の位置調整を自動調整で行うようにしたものである。
本装置構成では、６軸マニピュレータ２２は１台のみを設置し、Ｒ・Ｇ・Ｂの各撮像素子２（２Ｒ、２Ｂ、２Ｇ）を１色ずつ位置調整し、終了後に６軸マニピュレータ２２を旋回動作させて、他の色の調整を行うこととしている。また６軸マニピュレータ２２を制御するための６軸コントローラ２３、撮像素子２の位置判定、及び、６軸コントローラ２３に動作命令を実施するためのパソコン１１を備えている。
図８の撮像素子位置調整装置では、撮像素子２の位置判定、位置調整が自動で行われるため、図７の装置に比べ、位置精度の向上・安定化、調整時間の短縮、作業者への精度依存低減、などの効果が挙げられる。
以上説明した、図７、図８の装置では、結像レンズ１４と離れた位置に反射型チャート１５を設置しているため、装置全体サイズの大型化や、結像レンズ１４と反射型チャート１５の相対位置の調整が困難であること、反射型チャート１５面内での照度ムラなどの課題がある。また、撮像素子位置調整装置用に製作した結像レンズ１４を用いているが、レンズ特有の収差により、各色の撮像素子２の位置に微小な誤差が発生する要因ともなっている。
【００１０】
次に、図９の撮像素子位置調整装置について説明する。図９は、上述したレンズ収差を極めて高精度に補正したマスタプロジェクタタイプの撮像素子位置調整装置の概略図である。
本図の装置は、上述した図７の装置における、結像レンズ１４、反射型チャート１５、照明装置１８を、マスタプロジェクタ２４として一体で構成したものである。それによって、撮像素子位置調整用に最適な収差の光学系の構築、照度ムラのない照明系の構築を図っている。このようなマスタプロジェクタ２４では、チャートは高精度ガラスにパターンを蒸着した透過型チャートが用いられることが多い。この装置を使用した撮像素子位置調整では、収差の影響を抑えた高精度な位置調整が可能となる。しかし、この装置では、マスタプロジェクタ２４自体の価格が高価であり、また、異なるプリズム１毎に最適な収差とした装置を導入することは生産投資上、困難な場合が多い。
【００１１】
また、これまで説明した従来の位置調整方法では、いずれの方法においても撮像素子２を動作させ、信号処理を行うための調整用電気治具１６が必要となる。新しい撮像素子を採用するカメラの開発時などは、撮像素子駆動部の回路ができていないため、調整用電気治具１６も完成していない。そのためプリズム１に撮像素子２を適当に接合した試作機を先行して製作し、その試作機を使用して調整用電気治具１６を開発する必要がある。また多機種のカメラを製作する場合、異なる撮像素子２の使用、異なる撮像素子２駆動基板の使用などのため、調整用電気治具１６をカメラ毎に専用化して製作する必要がでてくる。そのため、多種の調整用電気治具１６を保有しなければならず、製作するカメラの変更時にその都度、入れ替え作業などが必要となってくる。
また、撮像素子２と調整用電気治具１６間の距離は、６軸の調整のため、製品より長くなることが多く、調整用画像が、接続ケーブルの延長によるノイズで悪化するなど、位置調整精度低下の要因ともなりうる。
【００１２】
下記の特許文献１（特開２０００-３３３１８９号公報）には、３板式カラーカメラにおいて、水平位置合わせ用被写体を用いて、各色ＣＣＤからの画像信号に基づき、各色ＣＣＤの水平方向の光学的位置を合わせるようにする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０００-３３３１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、従来の撮像素子位置調整装置における課題の解決、すなわち、位置調整対象の撮像素子からの画像信号を使用することに起因する課題を解決するものであり、（１）結像レンズの収差の影響低減、（２）撮像素子位置調整装置自体の価格低減と精度向上、（３）調整用電気治具を使用しない位置調整の実現による位置精度の向上と設備の効率化のうち、少なくとも１つが可能な撮像素子位置調整装置や、撮像素子位置調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した前記課題を解決するため、本発明に係る撮像素子位置調整においては、位置調整対象の撮像素子からの画像信号を使用せず、撮像素子位置調整装置で使用する撮像装置にて、位置調整対象の撮像素子を撮影し、その撮影画像をもって位置調整を実施するものである。
本発明の撮像素子位置調整装置の代表的な構成は、次のとおりである。
撮像素子が接合されるプリズムを取り付けるプリズムベースと、
撮像素子の撮像面の画像を拡大する拡大光学系と、
前記拡大光学系により拡大された撮像素子の撮像面の画像を取得する画像取得用カメラと、
撮像素子の撮像面に光を当てるための照明光導入部とを備え、
前記照明光導入部からの光が撮像素子の撮像面に投射され、該光が投射された撮像素子の撮像面の画像が前記拡大光学系により拡大され、該拡大された撮像素子の撮像面の画像を前記画像取得用カメラにより取得し、該取得した撮像素子の撮像面の画像に基づき、撮像素子の位置を調整することを特徴とする撮像素子位置調整装置。
【００１６】
また、本発明の撮像素子位置調整方法の代表的な構成は、次のとおりである。
光を撮像素子の撮像面に投射するステップと、
該光が投射された撮像素子の撮像面の画像を拡大するステップと、
前記拡大された撮像素子の撮像面の画像を取得するステップと、
前記取得した撮像面の画像に基づき、撮像素子の位置を調整するステップと、
を備えることを特徴とする撮像素子位置調整方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、位置調整対象の撮像素子からの画像信号を使用せずに、撮像素子位置調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態における撮像素子位置調整装置の概略図である。
【図２】本発明を適用する撮像装置のプリズムと撮像素子の配置を示す側面図である。
【図３】本発明を適用する撮像装置における撮像素子の調整方向を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態における撮像素子位置調整作業のフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態における撮像素子調整時の位置判定方法を示す概略図である。
【図６】本発明の実施形態における撮像素子調整時の位置判定方法を示す概略図である。
【図７】従来の、撮像素子位置調整装置の概略図（チャート分離式の実施例）である。
【図８】従来の、撮像素子位置調整装置の概略図（自動調整を適用した実施例）である。
【図９】従来の、撮像素子位置調整装置の概略図（マスタプロジェクタを適用した実施例）である。
【図１０】従来の撮像素子位置調整作業のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態における撮像素子位置調整装置の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態における撮像素子位置調整装置（以下、本装置。）の概略図である。
図１において、本装置には、撮像素子２（２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ）を先端に保持し、６軸方向に高精度調整が可能な６軸調整機構１２（１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ）が、従来装置と同様に設置される。また、プリズム１を取り付けるプリズムベース１３が設置される。ただし、プリズムベース１３には、従来装置で取り付けられる結像レンズは付いていない。
プリズム１の前方（撮像素子２がある側と反対の側）には、プリズム１を通して撮像素子２の撮像面を観察可能な拡大光学系４が設置されている。拡大光学系４は、撮像素子２の撮像面の画像を拡大するもので、レンズ等から構成される。拡大光学系４の一方の端（プリズム１に近い側）には、対物レンズ２５が設けられている。拡大光学系４の他方の端には、拡大光学系４で拡大した撮像素子２の撮像面の画像を取得する（映し出す）ための画像取得用カメラ７が設けられている。このとき、撮像素子２の位置調整後の状態において、拡大光学系４の対物レンズ２５の焦点位置２６が、撮像素子２の撮像面２７が設置されるべき位置となるよう、拡大光学系４とプリズムベース１３の位置関係が設定され、固定されている（図５（ａ）参照）。
この対物レンズ２５から撮像素子２の撮像面までの距離に関しては、カメラのレンズを取り付けるマウント方式によって規格化された数値があるため、調整するカメラのタイプによって多くの位置調整装置を保有する必要はない。具体的には、バヨネットタイプのカメラでは４８ｍｍ、Ｃマウントタイプのカメラでは１７．５２６ｍｍ、ＣＳマウントタイプのカメラでは１２．５ｍｍなど、数パターンの数値のみとなる。
【００２０】
図１において、拡大光学系４の上方からは、撮像素子２の撮像面を照らす照明６の光が導入される。照明６の光は、白色光であり、グラスファイバー等により照明光導入部４１に導入される。照明光導入部４１は、拡大光学系４に取り付けられており、照明光の光軸４２は、拡大光学系４の光軸３と交差するように設定される。図１においては、光軸４２と光軸３とが垂直に交差しているが、必ずしも垂直でなくてもよい。照明が導入される照明光導入部４１の一部には、照明をあてる撮像素子２（２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ）を選択するためのカラーフィルタ８が設置されるカラーフィルタ設置部４３が設けられている。カラーフィルタ設置部４３に隣接して、カラーフィルタ設置部４３内のカラーフィルタを切り替えるためのカラーフィルタ格納部４４が設けられている。例えば、カラーフィルタ設置部４３内のカラーフィルタがＧの場合は、カラーフィルタ格納部４４にはＲ・Ｂのカラーフィルタが格納されている。カラーフィルタ設置部４３内のカラーフィルタ８を、Ｒ・Ｇ・Ｂ間で切り替えることで、画像取得用カメラ７で撮影する撮像素子２の色を選択できるようになっている。
拡大光学系４内には、ハーフミラー５が内蔵されている。ハーフミラー５は、光軸４２と光軸３とが交差する点に設けられている。ハーフミラー５により、導入された照明６の光を撮像素子２側に入射させて、撮像素子２の撮像面２７を照らし、また、照らされた撮像素子２の撮像面２７を画像取得用カメラ７で撮影可能となっている。
【００２１】
この拡大光学系４は、高精度な動作が可能なＸＹステージ９上に構築されている。図１において、Ｘ方向は図１の紙面の表裏面を貫く方向であり、Ｙ方向は図１の上下方向である。このＸＹステージ９をＸＹ方向に動作させることにより、拡大光学系４や照明光導入部４１などがＸＹ方向に移動し、撮像素子２の撮像面全面を観察することができる。ＸＹステージ９の制御は、パソコン１１に接続したＸＹステージコントローラ１０からの命令にて実施する。
画像取得用カメラ７の映像は、キャプチャボードを搭載したパソコン（パーソナルコンピュータ）１１に取り込まれ、パソコン１１のモニタ画面にて、撮像素子２の撮像面２７を観察することが可能であるとともに、パソコン１１に内蔵したソフトウエアにより、撮像素子２の位置が許容範囲内か否かが判定される。
なお、パソコン１１やＸＹステージコントローラ１０を用いず、画像取得用カメラ７の映像を目視しながら、手動でＸＹステージ９を移動させ、撮像素子２の位置調整を手動で行うことも可能である。
【００２２】
次に、本実施形態における撮像素子２の位置調整作業の流れについて説明する。撮像素子の位置調整作業は、図４のフローチャートに沿って行われる。図４は、本発明の実施形態における撮像素子位置調整作業のフローチャートである。最初に、撮像素子２を組み付けるプリズム１をプリズムベース１３に取り付ける（ステップＳ１）。次に、各色の撮像素子２（２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ）を、それぞれ、６軸調整機構１２（１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ）の先端に取り付ける（ステップＳ２）。従来手法と同様、この取付には吸着、磁着、把持などの手法が採られるが、従来手法の調整用電気治具を使用しないため、撮像素子２へは信号線や電源線が供給されていない。
【００２３】
続いて、照明６から光を導入する（ステップＳ３）。このとき、カラーフィルタ８として、最初の色（例えばＧ：緑）を照明６からの光路に設置しておく（ステップＳ４）ことで、導入された光はハーフミラー５の作用によりプリズム１側に導かれた後、プリズム１にて分光されＧの撮像素子２Ｇにのみ導かれる。ここで、画像取得用カメラ７にて撮像素子２の撮像面２７を観察する。このとき、照明６の光はＧの撮像素子２Ｇにのみ照射されているので、観察できる撮像素子２は２Ｇのみとなる。
【００２４】
次に、以下に述べるように、撮像素子２の位置調整を行う（ステップＳ５）。撮像素子２の位置判定では、拡大光学系４の焦点位置２６は、撮像素子２の撮像面２７を設定すべき距離の位置であるため、撮像素子２の撮像面２７が最も明瞭に撮影できる位置に、撮像素子２のＺ方向（図１における横方向）を、６軸調整機構１２Ｇにより調整する（図５（ａ）参照）。具体的には、このとき対物レンズ２５で観察しているのは、撮像素子２の撮像面２７に配置されている個々の素子を拡大して観察しており、Ｚ方向が所定の位置からずれていると、対物レンズ２５の焦点位置２６から外れるためボケた映像が得られ、最も明瞭な映像が観察できる点が、撮像素子２の正規のＺ方向位置であると判定できる。
【００２５】
θｘ方向に関しては、ＸＹステージ９を上下動作（Ｙ方向動作）させながら、撮像素子２の撮像面２７内での上下端で、共に最も明瞭に撮影できる状態となるように、撮像素子２の方向を６軸調整機構１２にて調整する。また、θｙ方向に関しては、ＸＹステージ９を水平動作（Ｘ方向動作）させながら、撮像素子２の撮像面２７内での左右端で、共に最も明瞭に撮影できる状態となるように、撮像素子２の方向を６軸調整機構１２にて調整する。具体的には、図５（ｂ）や図５（ｃ）に示すように、θｘが正規の位置であれば、撮像面２７の上端（図５（ｂ））及び下端（図５（ｂ））で共に最も明瞭に撮像素子の拡大像が得られるが、正規の位置にない場合は、例えば、図５（ｄ）や図５（ｅ）に示すように、撮像面２７の上端（図５（ｄ））で明瞭な画像が得られるにも関わらず、下端（図５（ｅ））ではボケた映像が得られるようになる。このように、ＸＹステージ９を上下、左右に動作させながら、θｘ、θｙの調整を行う。
【００２６】
Ｘ、Ｙ及びθｚ方向に関しては、予め撮像素子２に基準となるマーク２８を描いておくことで、基準マーク２８位置とＸＹステージ９の位置をマッチングさせる（合わせる）ことにより調整する。
本調整の一実施例について以下に説明する。図６（ａ）に基準マーク２８の例を示す。本マークは，撮像素子２の撮像エリア２９から外れた位置に、撮像エリア中心３０と所定の距離３１で、且つその距離３１を極めて高い精度で描いておく。
位置調整時は、ＸＹステージ９を所定の距離３１分だけ、プリズム１の光軸中心から動作させる。ＸＹステージ９は、ＸＹステージコントローラ１０にて制御される高精度なステージで構築してあるため、この動作は高い位置再現性で実施される。
図６（ｂ）に示すように、このＸＹステージ９動作後の対物レンズ２５で撮影される画像３２において、撮像素子２に設けられた基準マーク２８の撮影像３４を、対物レンズ２５に設けられた中心線３３に一致させるように、Ｘ、Ｙ、θｚを６軸調整機構１２にて調整を行う。
この例では、十字型の基準マーク２８を用いているが、他の形状でも構わない。また基準マーク２８を複数設け、複数個所にて位置の確認を実施してもよい。
【００２７】
１つの撮像素子２の調整が終了したら、カラーフィルタ８を他の色に変更し（ステップＳ４）、上記と同様に位置調整を行う（ステップＳ５）。各色の相対位置に関しては、ＸＹステージ９を同位置に設置したままカラーフィルタ８を順次切り替えることで、最終的な確認が可能となる。
位置調整が完了した後、従来同様にプリズム１と撮像素子２の接合作業を行い（ステップＳ６）、接合後の撮像素子２の位置を最終確認し（ステップＳ７）、問題なければ、撮像素子２が接合されたプリズム１をプリズムベース１３から取り外して本作業が完了となる（ステップＳ８）。
【００２８】
以上述べた本発明の撮像素子位置調整方法では、調整対象の撮像素子による撮像画像を使用しないため、調整用電気治具を使用することなく、撮像素子の位置調整が可能である。
また調整対象の撮像素子による撮像画像を使用しないため、プリズムに合わせた結像レンズは必要なく、そこで発生するレンズ収差等の影響を受けることなく、撮像素子の位置調整を実施できる。
【００２９】
本発明により、調整対象の撮像素子による撮像画像を必要としない位置調整が可能となり、撮像素子の駆動回路が存在しない開発時より、高精度な位置調整を実施することができる。
また、従来必要であった調整用電気治具も、カメラの種類毎に保有する必要はない。また結像レンズにて発生していた収差の影響もなくなることで、位置調整精度の向上も期待できる。
【００３０】
なお、本発明は、本発明に係る処理を実行する装置としてだけでなく、システム、方法として、或いは、このような方法やシステムを実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして把握することができる。
【００３１】
本明細書には、次の発明が含まれる。すなわち、第１の発明は、
撮像素子が接合されるプリズムを取り付けるプリズムベースと、
撮像素子の撮像面の画像を拡大する拡大光学系と、
前記拡大光学系により拡大された撮像素子の撮像面の画像を取得する画像取得用カメラと、
撮像素子の撮像面に光を当てるための照明光導入部とを備え、
前記照明光導入部からの光が撮像素子の撮像面に投射され、該光が投射された撮像素子の撮像面の画像が前記拡大光学系により拡大され、該拡大された撮像素子の撮像面の画像を前記画像取得用カメラにより取得し、該取得した撮像素子の撮像面の画像に基づき、撮像素子の位置を調整することを特徴とする撮像素子位置調整装置。
このような構成にすると、調整対象の撮像素子からの撮像画像を使用しないで、撮像素子の位置調整をすることができる。
【００３２】
第２の発明は、
前記第１の発明の撮像素子位置調整装置において、前記拡大光学系、前記画像取得用カメラ、および前記照明光導入部を一体的に移動させるＸＹステージを備え、
前記ＸＹステージを移動させることにより、撮像素子の撮像面の全面に亘り撮像素子の位置を調整することを特徴とする撮像素子位置調整装置。
このような構成にすると、撮像素子の撮像面の全面に亘り、位置調整を容易に行うことができる。
【００３３】
第３の発明は、
光を撮像素子の撮像面に投射するステップと、
該光が投射された撮像素子の撮像面の画像を拡大するステップと、
前記拡大された撮像素子の撮像面の画像を取得するステップと、
前記取得した撮像面の画像に基づき、撮像素子の位置を調整するステップと、
を備えることを特徴とする撮像素子位置調整方法。
このような構成にすると、調整対象の撮像素子からの撮像画像を使用しないで、撮像素子の位置調整をすることができる。
【００３４】
第４の発明は、
前記第３の発明の撮像素子位置調整方法において、
予め撮像素子の撮像面に位置調整基準マークを設けるステップを備え、
前記撮像素子の位置を調整するステップにおいて、前記位置調整基準マークに基づき、撮像素子の位置を調整することを特徴とする撮像素子位置調整方法。
このような構成にすると、レンズ光軸に垂直な平面上の位置調整（Ｘ軸、Ｙ軸及びθｚ方向）を、容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００３５】
１：プリズム、２：撮像素子、３：レンズ光軸、４：拡大光学系、５：ハーフミラー、６：照明、７：画像取得用カメラ、８：カラーフィルタ、９：ＸＹステージ、１０：ＸＹステージコントローラ、１１：パソコン、１２：６軸調整機構、１３：プリズムベース、１４：結像レンズ、１５：反射型チャート、１６：調整用電気治具、１７：外部電源、１８：照明装置、１９：計測装置、２０：表示装置、２１：プリズムベース、２２：６軸マニピュレータ、２３：６軸コントローラ、２４：マスタプロジェクタ、２５：拡大光学系の対物レンズ、２６：拡大光学系対物レンズの焦点位置、２７：撮像素子の撮像面、２８：撮像素子に設けた基準マーク、２９：撮像素子の撮像エリア、３０：撮像素子の撮像中心、３１：撮像素子の撮像中心と基準マークとの距離、３２：調整時の対物レンズで得られる画像、３３：対物レンズに設けられた中心線、３４：調整時の対物レンズで得られる基準マーク画像、４１：照明光導入部、４２：照明光軸、４３：カラーフィルタ設置部、４４：カラーフィルタ格納部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子の位置調整装置に関し、例えば、テレビジョン放送用カメラに用いるＣＣＤイメージセンサ（Charge Coupled Device Image Sensor）等の固体撮像素子の位置を調整するための、撮像素子の位置調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば３板構成のＣＣＤビデオカメラ、ディジタルカメラ機器等の生産工程では、各色の撮像素子を光学的に位置決めするため、手動位置合わせや、自動位置合わせが行われている。
従来技術を、３ＣＣＤカメラの例を用いて説明する。図２は、撮像装置のプリズムと撮像素子の配置を示す側面図である。図２において、１はプリズム、２は撮像素子、３はレンズ（不図示）の光軸、５１は入射光である。プリズム１は、１Ｒ、１Ｂ、１Ｇから構成されており、入射光５１をＲＧＢ（赤、緑、青）の各色に分解する。撮像素子２は、２Ｒ、２Ｂ、２Ｇから構成されており、プリズム１で各色に分解された光を受光して、電気信号である映像信号に変換する。例えば、撮像素子２Ｇは、光軸３の方向に厚さｔを有する直方体であり、撮像素子２Ｒ、２Ｂも同様である。
上記のように、従来のビデオカメラ等においては、高画質（特に色再現性）の要求性能を満たすため、図２に示すように、レンズ（図示略）を通して入射した光をプリズム１で３色に分解して、分解された光を各色に対応した撮像素子２で受光し、映像信号に変換することが行われている。
【０００３】
この場合、プリズム１に対する撮像素子２の位置調整が必要となる。図３に、撮像装置における撮像素子２の調整方向を示す模式図を示す。図３では、撮像素子２の厚さｔは、図示を省略している。例えば、図２のプリズム１Ｇに対する撮像素子２Ｇの位置調整を行う場合、図３において、撮像素子２Ｇの水平方向（Ｘ軸）、垂直方向（Ｙ軸）、前後方向（Ｚ軸）、及び各軸に対する回転方向（θｘ軸、θｙ軸、θｚ軸）の６軸全てに対して、位置調整が行われる。
【０００４】
この位置調整には、サブミクロン単位の精度が求められている。この位置調整が正確に行われていないと、レンズ光軸に対する画像中心の位置ずれ（Ｘ、Ｙ）、カメラ底面などのカメラ基準面に対する画像のローテーションずれ（θｚ）、同一色の画像面内での、上端と下端、右端と左端などでのフォーカスの不一致（θｘ、θｙ）、３色の重ね合わせであるレジストレーションのずれ（Ｘ、Ｙ、θｚ）による色のにじみ、レンズに対するフォーカスの不一致（Ｚ）、Ｒ・Ｇ・Ｂ３色の各色間でのフォーカスの不一致（Ｚ）、などの問題が生じるためである。
このように、プリズム１と撮像素子２との位置関係が、ビデオカメラ等のカメラにおける重要な要素となっているため、その調整には、専用の位置調整装置を使用し、極めて高精度な作業を必要としていた。
【０００５】
従来の代表的な位置調整装置の構成を、図７を用いて説明する。図７は、従来のチャート分離式の撮像素子位置調整装置の概略図である。プリズム１はプリズムベース２１に取り付けられており、プリズム１の入射側には結像レンズ１４が設置され、その前方の所定の位置には、調整方式により決まるパターンが印刷された反射型チャート１５が設置される。反射型チャート１５は、結像レンズ１４の光軸３に対し垂直に、かつ、結像レンズ１４の光軸３が反射型チャート１５の中心を通るように調整されている。また、反射型チャート１５を照らす照明装置１８が複数設置される。
【０００６】
各撮像素子２（２Ｒ、２Ｂ、２Ｇ）は、それぞれ、図３に示す全６軸方向に高精度調整が可能な６軸調整機構１２（１２Ｒ、１２Ｂ、１２Ｇ）の先端に保持されており、この６軸調整機構１２は、手動で駆動するマイクロメータやガイドなどにより構成されている。また各撮像素子２には、各撮像素子２の駆動、受光信号を処理するための調整用電気治具１６が接続され、調整用電気治具１６には、外部電源１７により電源が供給される。
調整用電気治具１６は、波形モニタやオシロスコープなどの計測装置１９や、表示装置２０などに接続される。キャプチャボードを搭載したパソコン１１に接続されるようにしてもよい。
【０００７】
次に、図７の装置における、撮像素子位置調整作業の流れについて説明する。撮像素子の位置調整作業は、図１０のフローチャートに沿って行われる。図１０は、従来の撮像素子位置調整作業のフローチャートである。最初に、撮像素子２を組み付けるプリズム１をプリズムベース２１に取り付ける（ステップＳ１０１）。次に、各色の撮像素子２（２Ｒ、２Ｂ、２Ｇ）を調整用電気治具１６に接続し（ステップＳ１０２）、各色の撮像素子２は、調整用電気治具１６に接続された状態で、それぞれ、６軸調整機構１２（１２Ｒ、１２Ｂ、１２Ｇ）の先端に取り付けられる（ステップＳ１０３）。この取付には、吸着、磁着、把持などの手法が採られている。
【０００８】
その後、調整用電気治具１６に外部電源１７から電源を供給し、各撮像素子２を動作させる（ステップＳ１０４）。反射型チャート１５のパターン像は、結像レンズ１４の作用によって、カメラマウント毎に規格化された所定の位置に結像される。この結像位置は、プリズム１の分光作用によってＲＧＢの各色毎に分割された位置となり、各結像位置に各色の撮像素子２（２Ｒ、２Ｂ、２Ｇ）を、６軸調整機構１２（１２Ｒ、１２Ｂ、１２Ｇ）の動作にて、高精度に位置調整を実施する（ステップＳ１０５）。
このとき、照明装置１８の照度調整により反射型チャート１５の明るさを制御したり、結像レンズ１４のレンズの絞りを制御するなどして、反射型チャート１５のパターン像の明るさを、最適値に制御する。明るさの調整では、調整用電気治具１６によってシャッタースピードなどの調整も行われている。Ｚ方向やθｘ、θｙ方向の調整においては、焦点深度の影響を最も小さくするため、結像レンズ１４の絞りは最開放端にて行われる。
この位置調整では、撮像素子２が受光した光を調整用電気治具１６にて処理を行い、その信号を元に、計測装置１９、表示装置２０、もしくはパソコン１１などを使用して、鮮明なパターン像が得られるように、目視等により最適位置の判定が行われている。
このようにして撮像素子２の位置調整が完了すると、次に、撮像素子２をプリズム１に接合する作業を行う（ステップＳ１０６）。この接合には、はんだ接合、接着剤による接合などが用いられることが多い。
接合が完了した後、接合後の撮像素子２の位置を最終確認し（ステップＳ１０７）、問題なければ、調整用電気治具１６への電源供給を外部電源１７にて遮断し、調整用電気治具１６との接続を取り外し（ステップＳ１０８）、撮像素子２が接合されたプリズム１をプリズムベース２１から取り外して本作業が完了となる（ステップＳ１０９）。
【０００９】
次に、図７の装置から一部を変更した図８の装置について説明する。図８は、図７の従来装置において、６軸調整機構１２を電動制御の６軸マニピュレータ２２とし、画像信号に基づき、撮像素子２の位置調整を自動調整で行うようにしたものである。
本装置構成では、６軸マニピュレータ２２は１台のみを設置し、Ｒ・Ｇ・Ｂの各撮像素子２（２Ｒ、２Ｂ、２Ｇ）を１色ずつ位置調整し、終了後に６軸マニピュレータ２２を旋回動作させて、他の色の調整を行うこととしている。また６軸マニピュレータ２２を制御するための６軸コントローラ２３、撮像素子２の位置判定、及び、６軸コントローラ２３に動作命令を実施するためのパソコン１１を備えている。
図８の撮像素子位置調整装置では、撮像素子２の位置判定、位置調整が自動で行われるため、図７の装置に比べ、位置精度の向上・安定化、調整時間の短縮、作業者への精度依存低減、などの効果が挙げられる。
以上説明した、図７、図８の装置では、結像レンズ１４と離れた位置に反射型チャート１５を設置しているため、装置全体サイズの大型化や、結像レンズ１４と反射型チャート１５の相対位置の調整が困難であること、反射型チャート１５面内での照度ムラなどの課題がある。また、撮像素子位置調整装置用に製作した結像レンズ１４を用いているが、レンズ特有の収差により、各色の撮像素子２の位置に微小な誤差が発生する要因ともなっている。
【００１０】
次に、図９の撮像素子位置調整装置について説明する。図９は、上述したレンズ収差を極めて高精度に補正したマスタプロジェクタタイプの撮像素子位置調整装置の概略図である。
本図の装置は、上述した図７の装置における、結像レンズ１４、反射型チャート１５、照明装置１８を、マスタプロジェクタ２４として一体で構成したものである。それによって、撮像素子位置調整用に最適な収差の光学系の構築、照度ムラのない照明系の構築を図っている。このようなマスタプロジェクタ２４では、チャートは高精度ガラスにパターンを蒸着した透過型チャートが用いられることが多い。この装置を使用した撮像素子位置調整では、収差の影響を抑えた高精度な位置調整が可能となる。しかし、この装置では、マスタプロジェクタ２４自体の価格が高価であり、また、異なるプリズム１毎に最適な収差とした装置を導入することは生産投資上、困難な場合が多い。
【００１１】
また、これまで説明した従来の位置調整方法では、いずれの方法においても撮像素子２を動作させ、信号処理を行うための調整用電気治具１６が必要となる。新しい撮像素子を採用するカメラの開発時などは、撮像素子駆動部の回路ができていないため、調整用電気治具１６も完成していない。そのためプリズム１に撮像素子２を適当に接合した試作機を先行して製作し、その試作機を使用して調整用電気治具１６を開発する必要がある。また多機種のカメラを製作する場合、異なる撮像素子２の使用、異なる撮像素子２駆動基板の使用などのため、調整用電気治具１６をカメラ毎に専用化して製作する必要がでてくる。そのため、多種の調整用電気治具１６を保有しなければならず、製作するカメラの変更時にその都度、入れ替え作業などが必要となってくる。
また、撮像素子２と調整用電気治具１６間の距離は、６軸の調整のため、製品より長くなることが多く、調整用画像が、接続ケーブルの延長によるノイズで悪化するなど、位置調整精度低下の要因ともなりうる。
【００１２】
下記の特許文献１（特開２０００-３３３１８９号公報）には、３板式カラーカメラにおいて、水平位置合わせ用被写体を用いて、各色ＣＣＤからの画像信号に基づき、各色ＣＣＤの水平方向の光学的位置を合わせるようにする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０００-３３３１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、従来の撮像素子位置調整装置における課題の解決、すなわち、位置調整対象の撮像素子からの画像信号を使用することに起因する課題を解決するものであり、（１）結像レンズの収差の影響低減、（２）撮像素子位置調整装置自体の価格低減と精度向上、（３）調整用電気治具を使用しない位置調整の実現による位置精度の向上と設備の効率化のうち、少なくとも１つが可能な撮像素子位置調整装置や、撮像素子位置調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した前記課題を解決するため、本発明に係る撮像素子位置調整においては、位置調整対象の撮像素子からの画像信号を使用せず、撮像素子位置調整装置で使用する撮像装置にて、位置調整対象の撮像素子を撮影し、その撮影画像をもって位置調整を実施するものである。
本発明の撮像素子位置調整装置の代表的な構成は、次のとおりである。
撮像素子が接合されるプリズムを取り付けるプリズムベースと、
撮像素子の撮像面の画像を拡大する拡大光学系と、
前記拡大光学系により拡大された撮像素子の撮像面の画像を取得する画像取得用カメラと、
撮像素子の撮像面に光を当てるための照明光導入部とを備え、
前記照明光導入部からの光が撮像素子の撮像面に投射され、該光が投射された撮像素子の撮像面の画像が前記拡大光学系により拡大され、該拡大された撮像素子の撮像面の画像を前記画像取得用カメラにより取得し、該取得した撮像素子の撮像面の画像に基づき、撮像素子の位置を調整することを特徴とする撮像素子位置調整装置。
【００１６】
また、本発明の撮像素子位置調整方法の代表的な構成は、次のとおりである。
光を撮像素子の撮像面に投射するステップと、
該光が投射された撮像素子の撮像面の画像を拡大するステップと、
前記拡大された撮像素子の撮像面の画像を取得するステップと、
前記取得した撮像面の画像に基づき、撮像素子の位置を調整するステップと、
を備えることを特徴とする撮像素子位置調整方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、位置調整対象の撮像素子からの画像信号を使用せずに、撮像素子位置調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態における撮像素子位置調整装置の概略図である。
【図２】本発明を適用する撮像装置のプリズムと撮像素子の配置を示す側面図である。
【図３】本発明を適用する撮像装置における撮像素子の調整方向を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態における撮像素子位置調整作業のフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態における撮像素子調整時の位置判定方法を示す概略図である。
【図６】本発明の実施形態における撮像素子調整時の位置判定方法を示す概略図である。
【図７】従来の、撮像素子位置調整装置の概略図（チャート分離式の実施例）である。
【図８】従来の、撮像素子位置調整装置の概略図（自動調整を適用した実施例）である。
【図９】従来の、撮像素子位置調整装置の概略図（マスタプロジェクタを適用した実施例）である。
【図１０】従来の撮像素子位置調整作業のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施形態における撮像素子位置調整装置の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態における撮像素子位置調整装置（以下、本装置。）の概略図である。
図１において、本装置には、撮像素子２（２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ）を先端に保持し、６軸方向に高精度調整が可能な６軸調整機構１２（１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ）が、従来装置と同様に設置される。また、プリズム１を取り付けるプリズムベース１３が設置される。ただし、プリズムベース１３には、従来装置で取り付けられる結像レンズは付いていない。
プリズム１の前方（撮像素子２がある側と反対の側）には、プリズム１を通して撮像素子２の撮像面を観察可能な拡大光学系４が設置されている。拡大光学系４は、撮像素子２の撮像面の画像を拡大するもので、レンズ等から構成される。拡大光学系４の一方の端（プリズム１に近い側）には、対物レンズ２５が設けられている。拡大光学系４の他方の端には、拡大光学系４で拡大した撮像素子２の撮像面の画像を取得する（映し出す）ための画像取得用カメラ７が設けられている。このとき、撮像素子２の位置調整後の状態において、拡大光学系４の対物レンズ２５の焦点位置２６が、撮像素子２の撮像面２７が設置されるべき位置となるよう、拡大光学系４とプリズムベース１３の位置関係が設定され、固定されている（図５（ａ）参照）。
この対物レンズ２５から撮像素子２の撮像面までの距離に関しては、カメラのレンズを取り付けるマウント方式によって規格化された数値があるため、調整するカメラのタイプによって多くの位置調整装置を保有する必要はない。具体的には、バヨネットタイプのカメラでは４８ｍｍ、Ｃマウントタイプのカメラでは１７．５２６ｍｍ、ＣＳマウントタイプのカメラでは１２．５ｍｍなど、数パターンの数値のみとなる。
【００２０】
図１において、拡大光学系４の上方からは、撮像素子２の撮像面を照らす照明６の光が導入される。照明６の光は、白色光であり、グラスファイバー等により照明光導入部４１に導入される。照明光導入部４１は、拡大光学系４に取り付けられており、照明光の光軸４２は、拡大光学系４の光軸３と交差するように設定される。図１においては、光軸４２と光軸３とが垂直に交差しているが、必ずしも垂直でなくてもよい。照明が導入される照明光導入部４１の一部には、照明をあてる撮像素子２（２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ）を選択するためのカラーフィルタ８が設置されるカラーフィルタ設置部４３が設けられている。カラーフィルタ設置部４３に隣接して、カラーフィルタ設置部４３内のカラーフィルタを切り替えるためのカラーフィルタ格納部４４が設けられている。例えば、カラーフィルタ設置部４３内のカラーフィルタがＧの場合は、カラーフィルタ格納部４４にはＲ・Ｂのカラーフィルタが格納されている。カラーフィルタ設置部４３内のカラーフィルタ８を、Ｒ・Ｇ・Ｂ間で切り替えることで、画像取得用カメラ７で撮影する撮像素子２の色を選択できるようになっている。
拡大光学系４内には、ハーフミラー５が内蔵されている。ハーフミラー５は、光軸４２と光軸３とが交差する点に設けられている。ハーフミラー５により、導入された照明６の光を撮像素子２側に入射させて、撮像素子２の撮像面２７を照らし、また、照らされた撮像素子２の撮像面２７を画像取得用カメラ７で撮影可能となっている。
【００２１】
この拡大光学系４は、高精度な動作が可能なＸＹステージ９上に構築されている。図１において、Ｘ方向は図１の紙面の表裏面を貫く方向であり、Ｙ方向は図１の上下方向である。このＸＹステージ９をＸＹ方向に動作させることにより、拡大光学系４や照明光導入部４１などがＸＹ方向に移動し、撮像素子２の撮像面全面を観察することができる。ＸＹステージ９の制御は、パソコン１１に接続したＸＹステージコントローラ１０からの命令にて実施する。
画像取得用カメラ７の映像は、キャプチャボードを搭載したパソコン（パーソナルコンピュータ）１１に取り込まれ、パソコン１１のモニタ画面にて、撮像素子２の撮像面２７を観察することが可能であるとともに、パソコン１１に内蔵したソフトウエアにより、撮像素子２の位置が許容範囲内か否かが判定される。
なお、パソコン１１やＸＹステージコントローラ１０を用いず、画像取得用カメラ７の映像を目視しながら、手動でＸＹステージ９を移動させ、撮像素子２の位置調整を手動で行うことも可能である。
【００２２】
次に、本実施形態における撮像素子２の位置調整作業の流れについて説明する。撮像素子の位置調整作業は、図４のフローチャートに沿って行われる。図４は、本発明の実施形態における撮像素子位置調整作業のフローチャートである。最初に、撮像素子２を組み付けるプリズム１をプリズムベース１３に取り付ける（ステップＳ１）。次に、各色の撮像素子２（２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ）を、それぞれ、６軸調整機構１２（１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ）の先端に取り付ける（ステップＳ２）。従来手法と同様、この取付には吸着、磁着、把持などの手法が採られるが、従来手法の調整用電気治具を使用しないため、撮像素子２へは信号線や電源線が供給されていない。
【００２３】
続いて、照明６から光を導入する（ステップＳ３）。このとき、カラーフィルタ８として、最初の色（例えばＧ：緑）を照明６からの光路に設置しておく（ステップＳ４）ことで、導入された光はハーフミラー５の作用によりプリズム１側に導かれた後、プリズム１にて分光されＧの撮像素子２Ｇにのみ導かれる。ここで、画像取得用カメラ７にて撮像素子２の撮像面２７を観察する。このとき、照明６の光はＧの撮像素子２Ｇにのみ照射されているので、観察できる撮像素子２は２Ｇのみとなる。
【００２４】
次に、以下に述べるように、撮像素子２の位置調整を行う（ステップＳ５）。撮像素子２の位置判定では、拡大光学系４の焦点位置２６は、撮像素子２の撮像面２７を設定すべき距離の位置であるため、撮像素子２の撮像面２７が最も明瞭に撮影できる位置に、撮像素子２のＺ方向（図１における横方向）を、６軸調整機構１２Ｇにより調整する（図５（ａ）参照）。具体的には、このとき対物レンズ２５で観察しているのは、撮像素子２の撮像面２７に配置されている個々の素子を拡大して観察しており、Ｚ方向が所定の位置からずれていると、対物レンズ２５の焦点位置２６から外れるためボケた映像が得られ、最も明瞭な映像が観察できる点が、撮像素子２の正規のＺ方向位置であると判定できる。
【００２５】
θｘ方向に関しては、ＸＹステージ９を上下動作（Ｙ方向動作）させながら、撮像素子２の撮像面２７内での上下端で、共に最も明瞭に撮影できる状態となるように、撮像素子２の方向を６軸調整機構１２にて調整する。また、θｙ方向に関しては、ＸＹステージ９を水平動作（Ｘ方向動作）させながら、撮像素子２の撮像面２７内での左右端で、共に最も明瞭に撮影できる状態となるように、撮像素子２の方向を６軸調整機構１２にて調整する。具体的には、図５（ｂ）や図５（ｃ）に示すように、θｘが正規の位置であれば、撮像面２７の上端（図５（ｂ））及び下端（図５（ｂ））で共に最も明瞭に撮像素子の拡大像が得られるが、正規の位置にない場合は、例えば、図５（ｄ）や図５（ｅ）に示すように、撮像面２７の上端（図５（ｄ））で明瞭な画像が得られるにも関わらず、下端（図５（ｅ））ではボケた映像が得られるようになる。このように、ＸＹステージ９を上下、左右に動作させながら、θｘ、θｙの調整を行う。
【００２６】
Ｘ、Ｙ及びθｚ方向に関しては、予め撮像素子２に基準となるマーク２８を描いておくことで、基準マーク２８位置とＸＹステージ９の位置をマッチングさせる（合わせる）ことにより調整する。
本調整の一実施例について以下に説明する。図６（ａ）に基準マーク２８の例を示す。本マークは，撮像素子２の撮像エリア２９から外れた位置に、撮像エリア中心３０と所定の距離３１で、且つその距離３１を極めて高い精度で描いておく。
位置調整時は、ＸＹステージ９を所定の距離３１分だけ、プリズム１の光軸中心から動作させる。ＸＹステージ９は、ＸＹステージコントローラ１０にて制御される高精度なステージで構築してあるため、この動作は高い位置再現性で実施される。
図６（ｂ）に示すように、このＸＹステージ９動作後の対物レンズ２５で撮影される画像３２において、撮像素子２に設けられた基準マーク２８の撮影像３４を、対物レンズ２５に設けられた中心線３３に一致させるように、Ｘ、Ｙ、θｚを６軸調整機構１２にて調整を行う。
この例では、十字型の基準マーク２８を用いているが、他の形状でも構わない。また基準マーク２８を複数設け、複数個所にて位置の確認を実施してもよい。
【００２７】
１つの撮像素子２の調整が終了したら、カラーフィルタ８を他の色に変更し（ステップＳ４）、上記と同様に位置調整を行う（ステップＳ５）。各色の相対位置に関しては、ＸＹステージ９を同位置に設置したままカラーフィルタ８を順次切り替えることで、最終的な確認が可能となる。
位置調整が完了した後、従来同様にプリズム１と撮像素子２の接合作業を行い（ステップＳ６）、接合後の撮像素子２の位置を最終確認し（ステップＳ７）、問題なければ、撮像素子２が接合されたプリズム１をプリズムベース１３から取り外して本作業が完了となる（ステップＳ８）。
【００２８】
以上述べた本発明の撮像素子位置調整方法では、調整対象の撮像素子による撮像画像を使用しないため、調整用電気治具を使用することなく、撮像素子の位置調整が可能である。
また調整対象の撮像素子による撮像画像を使用しないため、プリズムに合わせた結像レンズは必要なく、そこで発生するレンズ収差等の影響を受けることなく、撮像素子の位置調整を実施できる。
【００２９】
本発明により、調整対象の撮像素子による撮像画像を必要としない位置調整が可能となり、撮像素子の駆動回路が存在しない開発時より、高精度な位置調整を実施することができる。
また、従来必要であった調整用電気治具も、カメラの種類毎に保有する必要はない。また結像レンズにて発生していた収差の影響もなくなることで、位置調整精度の向上も期待できる。
【００３０】
なお、本発明は、本発明に係る処理を実行する装置としてだけでなく、システム、方法として、或いは、このような方法やシステムを実現するためのプログラムや当該プログラムを記録する記録媒体などとして把握することができる。
【００３１】
本明細書には、次の発明が含まれる。すなわち、第１の発明は、
撮像素子が接合されるプリズムを取り付けるプリズムベースと、
撮像素子の撮像面の画像を拡大する拡大光学系と、
前記拡大光学系により拡大された撮像素子の撮像面の画像を取得する画像取得用カメラと、
撮像素子の撮像面に光を当てるための照明光導入部とを備え、
前記照明光導入部からの光が撮像素子の撮像面に投射され、該光が投射された撮像素子の撮像面の画像が前記拡大光学系により拡大され、該拡大された撮像素子の撮像面の画像を前記画像取得用カメラにより取得し、該取得した撮像素子の撮像面の画像に基づき、撮像素子の位置を調整することを特徴とする撮像素子位置調整装置。
このような構成にすると、調整対象の撮像素子からの撮像画像を使用しないで、撮像素子の位置調整をすることができる。
【００３２】
第２の発明は、
前記第１の発明の撮像素子位置調整装置において、前記拡大光学系、前記画像取得用カメラ、および前記照明光導入部を一体的に移動させるＸＹステージを備え、
前記ＸＹステージを移動させることにより、撮像素子の撮像面の全面に亘り撮像素子の位置を調整することを特徴とする撮像素子位置調整装置。
このような構成にすると、撮像素子の撮像面の全面に亘り、位置調整を容易に行うことができる。
【００３３】
第３の発明は、
光を撮像素子の撮像面に投射するステップと、
該光が投射された撮像素子の撮像面の画像を拡大するステップと、
前記拡大された撮像素子の撮像面の画像を取得するステップと、
前記取得した撮像面の画像に基づき、撮像素子の位置を調整するステップと、
を備えることを特徴とする撮像素子位置調整方法。
このような構成にすると、調整対象の撮像素子からの撮像画像を使用しないで、撮像素子の位置調整をすることができる。
【００３４】
第４の発明は、
前記第３の発明の撮像素子位置調整方法において、
予め撮像素子の撮像面に位置調整基準マークを設けるステップを備え、
前記撮像素子の位置を調整するステップにおいて、前記位置調整基準マークに基づき、撮像素子の位置を調整することを特徴とする撮像素子位置調整方法。
このような構成にすると、レンズ光軸に垂直な平面上の位置調整（Ｘ軸、Ｙ軸及びθｚ方向）を、容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００３５】
１：プリズム、２：撮像素子、３：レンズ光軸、４：拡大光学系、５：ハーフミラー、６：照明、７：画像取得用カメラ、８：カラーフィルタ、９：ＸＹステージ、１０：ＸＹステージコントローラ、１１：パソコン、１２：６軸調整機構、１３：プリズムベース、１４：結像レンズ、１５：反射型チャート、１６：調整用電気治具、１７：外部電源、１８：照明装置、１９：計測装置、２０：表示装置、２１：プリズムベース、２２：６軸マニピュレータ、２３：６軸コントローラ、２４：マスタプロジェクタ、２５：拡大光学系の対物レンズ、２６：拡大光学系対物レンズの焦点位置、２７：撮像素子の撮像面、２８：撮像素子に設けた基準マーク、２９：撮像素子の撮像エリア、３０：撮像素子の撮像中心、３１：撮像素子の撮像中心と基準マークとの距離、３２：調整時の対物レンズで得られる画像、３３：対物レンズに設けられた中心線、３４：調整時の対物レンズで得られる基準マーク画像、４１：照明光導入部、４２：照明光軸、４３：カラーフィルタ設置部、４４：カラーフィルタ格納部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子が接合されるプリズムを取り付けるプリズムベースと、
撮像素子の撮像面の画像を拡大する拡大光学系と、
前記拡大光学系により拡大された撮像素子の撮像面の画像を取得する画像取得用カメラと、
撮像素子の撮像面に光を当てるための照明光導入部とを備え、
前記照明光導入部からの光が撮像素子の撮像面に投射され、該光が投射された撮像素子の撮像面の画像が前記拡大光学系により拡大され、該拡大された撮像素子の撮像面の画像を前記画像取得用カメラにより取得し、該取得した撮像素子の撮像面の画像に基づき、撮像素子の位置を調整することを特徴とする撮像素子位置調整装置。
【請求項１】
撮像素子が接合されるプリズムを取り付けるプリズムベースと、
撮像素子の撮像面の画像を拡大する拡大光学系と、
前記拡大光学系により拡大された撮像素子の撮像面の画像を取得する画像取得用カメラと、
撮像素子の撮像面に光を当てるための照明光導入部とを備え、
前記照明光導入部からの光が撮像素子の撮像面に投射され、該光が投射された撮像素子の撮像面の画像が前記拡大光学系により拡大され、該拡大された撮像素子の撮像面の画像を前記画像取得用カメラにより取得し、該取得した撮像素子の撮像面の画像に基づき、撮像素子の位置を調整することを特徴とする撮像素子位置調整装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２５０３６６（Ｐ２０１１−２５０３６６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２４２８１（Ｐ２０１０−１２４２８１）
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月３１日（２０１０．５．３１）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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