(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と該撮像素子の受光面の前面側に透明体が配置された異物検出対象に対して、前記受光面に平行光を第１照明光として照射する第１照明手段と、
前記受光面に点光源から拡散する拡散光を第２照明光として照射する第２照明手段と、
前記第１照明手段により前記第１照明光が照射されている際の前記受光面の像を前記撮像素子により撮像した第１撮影画像を取得する第１撮影画像取得手段と、
前記第２照明手段により前記第２照明光が照射されている際の前記受光面の像を前記撮像素子により撮像した第２撮影画像を取得する第２撮影画像取得手段と、
前記第１撮影画像に基づいて、前記受光面と前記透明体の前面及び背面のうちのいずれにかの表面に存在する異物により前記第１照明光が遮られて前記異物の陰となる前記受光面上の第１暗領域を検出する第１暗領域検出手段と、
前記第２撮影画像に基づいて、前記異物により前記第２照明光が遮られて前記異物の陰となる前記受光面上の第２暗領域を検出する第２暗領域検出手段と、
前記第１暗領域検出手段により検出された前記受光面上の前記第１暗領域の位置座標の範囲と、前記第２暗領域検出手段により検出された前記受光面上の前記第２暗領域の前記第１暗領域に対する拡大率とに基づいて、前記受光面と前記透明体の前面及び背面のうちの前記異物が存在する表面を特定すると共に、該表面における前記異物の位置座標の範囲を特定する異物特定手段と、
を備えた撮像素子の異物検出装置。
【請求項２】
前記第２照明手段は、所定の光源から出射された光のうち、絞りの開口を通過した光を前記第２照明光として前記受光面に照射する請求項１に記載の撮像素子の異物検出装置。
【請求項３】
前記第１照明手段は、前記第１照明光として前記受光面に対して垂直に平行光を照射する請求項１、又は２に記載の撮像素子の異物検出装置。
【請求項４】
前記第１照明手段は、所定の光源から出射された光のうち、絞りの開口を通過した光をレンズによって平行光にして、該平行光を前記第１照明光として前記受光面に照射する請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の撮像素子の異物検出装置。
【請求項５】
前記異物検出対象は、撮像素子パッケージである請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の撮像素子の異物検出装置。
【請求項６】
撮像素子と該撮像素子の受光面の前面側に透明体が配置された異物検出対象に対して、前記受光面に平行光を第１照明光として照射する第１照明工程と、
前記第１照明工程により前記第１照明光が照射されている際の前記受光面の像を前記撮像素子により撮像した第１撮影画像を取得する第１撮影画像取得工程と、
前記受光面に点光源から拡散する拡散光を第２照明光として照射する第２照明工程と、
前記第２照明工程により前記第２照明光が照射されている際の前記受光面の像を前記撮像素子により撮像した第２撮影画像を取得する第２撮影画像取得工程と、
前記第１撮影画像に基づいて、前記受光面と前記透明体の前面及び背面のうちのいずれにかの表面に存在する異物により前記第１照明光が遮られて前記異物の陰となる前記受光面上の第１暗領域を検出する第１暗領域検出工程と、
前記第２撮影画像に基づいて、前記異物により前記第２照明光が遮られて前記異物の陰となる前記受光面上の第２暗領域を検出する第２暗領域検出工程と、
前記第１暗領域検出工程により検出された前記受光面上の前記第１暗領域の位置座標の範囲と、前記第２暗領域検出工程により検出された前記受光面上の前記第２暗領域の前記第１暗領域に対する拡大率とに基づいて、前記受光面と前記透明体の前面及び背面のうちの前記異物が存在する表面を特定すると共に、該表面における前記異物の位置座標の範囲を特定する異物特定工程と、
を備えた撮像素子の異物検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像素子の異物検出方法及びその装置に係り、特に撮像素子（撮像素子チップ）の受光面の前面にカバーガラス等の透明体を配置した撮像素子パッケージ等において、撮像素子の受光面、透明体の前面、背面に存在する異物の位置、大きさ、形状を特定することが可能な撮像素子の異物検出方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話、電子内視鏡等の各種機器のプリント基板に実装される撮像素子パッケージは、一般に、パッケージ本体の凹状の収容部にＣＣＤやＣＭＯＳのような固体撮像素子（チップ）を収容して固定し、収容部の開口を塞ぐようにカバーガラスをパッケージ本体に貼り付けて収容部内を密封した構造となっている。
【０００３】
このような撮像素子パッケージにおいて、撮像素子の受光面や、カバーガラスの前面や背面に埃塵などの異物が付着していると、その異物が撮像画像に映り込み、画像を劣化させてしまうことが知られている。そのため、そのような異物を物理的に取り除くか、又は、画像処理によってソフト的に取り除くことが必要となる。
【０００４】
特許文献１では、撮像素子の受光面において各画素を中心画素としてｎ×ｎ画素の画素領域の受光量の総和を求め、その総和量が異物が存在しない場合の総和値から低下した分の低下量を求める。そして、その低下量に基づいて異物によって受光量が低下した画素領域の位置及び大きさ（ｎの大きさ）を求めて、異物が存在する位置の検出を行うことが提案されている。また、異物によって受光量が低下している画素領域の画像に対して周辺部の画像に基づき補正を施すことが提案されている。
【０００５】
特許文献２では、カメラのレンズマウント、又は、撮影レンズの先端に拡散板を装着したときの撮影画像を表示手段に表示することで、清掃作業者が、撮影画像の輝度が低い部分を受光面等に付着している異物の位置として把握できるようにして清掃時の利便性を向上させることが提案されている。
【０００６】
特許文献３では、カメラで均一光を撮影し、画像信号が規定値より小さい画素の位置に異物が付着していると判断し、その周辺の画像信号により、異物が付着している画素の画像信号を補正することが提案されている。
【０００７】
特許文献４では、絞りが異なる画像を比較し、輝度差が所定の閾値以上となる領域を検出することによって、レンズに異物が付着しているか否かを判断し、異物が付着している場合には警告を行うことが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２９８９２４号公報
【特許文献２】特開２００４−１７２８３５号公報
【特許文献３】特開２００９−１７０５８号公報
【特許文献４】特開２０１１−７８０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、撮像素子パッケージの撮像素子の受光面やカバーガラスの表面に異物が存在する場合、異物の位置、大きさ等の他に、絞り等の状態によって、その異物が撮影画像に写り込む欠陥領域の位置、大きさ等が変化する。そのため、異物により生じた撮影画像の欠陥領域を画像処理により補正する場合には、異物の３次元的な位置、大きさ、形状を正確に把握しておく必要がある。
【００１０】
特許文献２〜４では、異物による撮影画像の欠陥領域（異物が作る受光面の陰）の有無、欠陥領域の位置や大きさの検出は行われているが、異物が特定の１つの面上（受光面や特定のレンズ面）に存在する場合以外において、異物自体の３次元的な位置や大きさを特定するような検出は行われていない。
【００１１】
また、特許文献１においては、異物の大きさが一定であることを前提として、異物の３次元的な位置を予測することが提案されているが、実際には異物の大きさは一定ではないため、誤差が大きく、また異物の大きさを特定することもできない。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、撮像素子の受光面とその前方に配置されたカバーガラス等の透明体の前面及び背面のうちのいずれかの表面に存在する異物の位置、大きさ、形状を特定することができる撮像素子の異物検出方法及びその装置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】
【００１３】
前記目的を達成するために、本発明に係る第１の形態の撮像素子の異物検出装置は、撮像素子と該撮像素子の受光面の前面側に透明体が配置された異物検出対象に対して、前記受光面に平行光を第１照明光として照射する第１照明手段と、前記受光面に点光源から拡散する拡散光を第２照明光として照射する第２照明手段と、前記第１照明手段により前記第１照明光が照射されている際の前記受光面の像を前記撮像素子により撮像した第１撮影画像を取得する第１撮影画像取得手段と、前記第２照明手段により前記第２照明光が照射されている際の前記受光面の像を前記撮像素子により撮像した第２撮影画像を取得する第２撮影画像取得手段と、前記第１撮影画像に基づいて、前記受光面と前記透明体の前面及び背面のうちのいずれにかの表面に存在する異物により前記第１照明光が遮られて前記異物の陰となる前記受光面上の第１暗領域を検出する第１暗領域検出手段と、前記第２撮影画像に基づいて、前記異物により前記第２照明光が遮られて前記異物の陰となる前記受光面上の第２暗領域を検出する第２暗領域検出手段と、前記第１暗領域検出手段により検出された前記受光面上の前記第１暗領域の位置座標の範囲と、前記第２暗領域検出手段により検出された前記受光面上の前記第２暗領域の前記第１暗領域に対する拡大率とに基づいて、前記受光面と前記透明体の前面及び背面のうちの前記異物が存在する表面を特定すると共に、該表面における前記異物の位置座標の範囲を特定する異物特定手段と、を備えている。
【００１４】
本発明によれば、撮像素子の受光面と透明体の前面及び背面のうちの異物が存在する表面を特定することができると共に、その表面上における異物の位置座標の範囲を特定することができるため、異物の３次元的な位置、大きさ、形状を特定することができ、例えば、異物によって生じた欠陥領域の画像の補正において有効な情報を得ることができる。
【００１５】
本発明は、前記第２照明手段は、所定の光源から出射された光のうち、絞りの開口を通過した光を前記第２照明光として前記受光面に照射するものとすることができる。
【００１６】
本発明は、前記第１照明手段は、前記第１照明光として前記受光面に対して垂直に平行光を照射するものとすることができる。また、前記第１照明手段は、所定の光源から出射された光のうち、絞りの開口を通過した光をレンズによって平行光にして、該平行光を前記第１照明光として前記受光面に照射するものとすることができる。
【００１７】
本発明は、前記異物検出対象は、撮像素子パッケージであるものとすることができる。
【００２３】
本発明に係る第１の形態の撮像素子の異物検出方法は、撮像素子と該撮像素子の受光面の前面側に透明体が配置された異物検出対象に対して、前記受光面に平行光を第１照明光として照射する第１照明工程と、前記第１照明工程により前記第１照明光が照射されている際の前記受光面の像を前記撮像素子により撮像した第１撮影画像を取得する第１撮影画像取得工程と、前記受光面に点光源から拡散する拡散光を第２照明光として照射する第２照明工程と、前記第２照明工程により前記第２照明光が照射されている際の前記受光面の像を前記撮像素子により撮像した第２撮影画像を取得する第２撮影画像取得工程と、前記第１撮影画像に基づいて、前記受光面と前記透明体の前面及び背面のうちのいずれにかの表面に存在する異物により前記第１照明光が遮られて前記異物の陰となる前記受光面上の第１暗領域を検出する第１暗領域検出工程と、前記第２撮影画像に基づいて、前記異物により前記第２照明光が遮られて前記異物の陰となる前記受光面上の第２暗領域を検出する第２暗領域検出工程と、前記第１暗領域検出工程により検出された前記受光面上の前記第１暗領域の位置座標の範囲と、前記第２暗領域検出工程により検出された前記受光面上の前記第２暗領域の前記第１暗領域に対する拡大率とに基づいて、前記受光面と前記透明体の前面及び背面のうちの前記異物が存在する表面を特定すると共に、該表面における前記異物の位置座標の範囲を特定する異物特定工程と、を備えている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、撮像素子の受光面とその前方に配置されたカバーガラス等の透明体の前面及び背面のうちのいずれかの表面に存在する異物の位置、大きさ、形状を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】異物検出の原理の説明に使用した基準の照明状態を示した説明図
【図２】第１の異物検出方法の説明に使用した第２の照明状態を示した説明図
【図３】第１の異物検出方法の説明に使用した説明図
【図４】第１の異物検出方法の説明に使用した説明図
【図５】第２の異物検出方法の説明に使用した第３の照明状態を示した説明図
【図６】第２の異物検出方法の説明に使用した説明図
【図７】第２の異物検出方法の説明に使用した説明図
【図８】本発明に係る異物検出装置の全体構成を示した構成図
【図９】図８における光源部を第２の照明状態に設定した状態を示した図
【図１０】図８における光源部を第３の照明状態に設定した状態を示した図
【図１１】異物検出の作業、処理の手順を示したフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２８】
まず、本発明における異物検出の原理について説明する。
【００２９】
図１（Ａ）に示す撮像素子１０は、例えば撮像素子パッケージ（後述）に収容されており、撮像素子１０の受光面１０Ａの前面側にカバーガラス１２が配置されている。撮像素子１０の受光面１０Ａ、カバーガラス１２の表面（前面１２Ａ及び背面１２Ｂ）には、埃塵が付着する等によって異物が存在する場合があり、同図（Ａ）では、それらの全ての表面部分に異物Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３が存在している場合を例示している。
【００３０】
ここで、撮像素子１０の受光面１０Ａ上の水平方向（横方向）にＸ軸、垂直方向（縦方向）にＹ軸（紙面に垂直）をとり、受光面１０Ａに対して垂直方向にＺ軸をとるものとし、撮像素子１０の光軸ＯをＺ軸に平行であるものとする。また、撮像素子１０の受光面１０Ａとカバーガラス１２の前面１２Ａ及び背面１２Ｂは、略平行となるように配置されている。
【００３１】
このような撮像素子１０及びカバーガラス１２の異物検出において、まず、同図（Ａ）のように光軸Ｏ（Ｚ軸）に平行な平行光を照明光として撮像素子１０の受光面１０Ａに照射する。即ち、撮像素子１０の受光面１０Ａに対して垂直に入射する平行光を照明光として照射する。平行光は、例えば、点光源２０から放射状に出射されて拡散する拡散光をコリメータレンズ３０で平行光にすることによって得られる。レーザ光源を用いて平行光を照射するようにしてもよい。
【００３２】
このとき撮像素子１０の受光面１０Ａには、異物に遮られずに照明光が照射される明領域と、異物の陰となって照明光が照射されない暗領域とが生じる。暗領域のＸＹ座標値の範囲は、それを形成した異物のＸＹ座標値の範囲と一致している。同図（Ａ）には、異物Ｇ１〜Ｇ３の各々の陰となって照明光が照射されない暗領域ｇ１１〜ｇ１３が示されており、それらの暗領域ｇ１１〜ｇ１３のＸＹ座標値の範囲（大きさ及び形状）は、異物Ｇ１〜Ｇ３の各々のＸＹ座標値の範囲（大きさ及び形状）と一致している。
【００３３】
この同図（Ａ）に示す照明状態を以下、基準の照明状態（第１の照明状態）というものとすると、その基準の照明状態において撮像素子１０により受光面１０Ａ上の像を撮像すると、同図（Ｂ）のような撮影画像Ｐ１が得られる。撮影画像Ｐ１上の各点には受光面１０Ａの対応点と同じＸＹ座標値を割り当てるものとすると、受光面１０Ａにおける明領域内のＸＹ座標値と一致する撮影画像Ｐ１上のＸＹ座標値の範囲の画素は明るく、撮影画像Ｐ１上に明領域を形成する。一方、受光面１０Ａにおける暗領域内のＸＹ座標値と一致する撮影画像Ｐ１上のＸＹ座標値の範囲の画素は暗く、撮影画像Ｐ１上に暗領域を形成する。同図（Ｂ）には、異物Ｇ１〜Ｇ３の各々により形成された受光面１０Ａ上の暗領域ｇ１１〜ｇ１３に対応する撮影画像Ｐ１上の暗領域ｈ１〜ｈ３が示されている。
【００３４】
したがって、この撮影画像Ｐ１において、画素値が所定の閾値よりも小さくなる暗領域のＸＹ座標値の範囲を検出することによって、受光面１０Ａ上に形成された暗領域のＸＹ座標値の範囲が検出され、ＸＹＺ座標空間において異物が存在するＸＹ座標値の範囲が特定される。なお、撮影画像への影響を考慮しなければならない程のＺ軸方向の厚さを有する異物が存在することは稀であるため、本明細書では、異物のＺ軸方向の厚みは極めて薄いもの（無いもの）として扱うことにする。
【００３５】
次に、ＸＹＺ座標空間における異物のＺ座標値（受光面１０Ａからの距離）を特定するために照明状態を変えて撮像素子１０の受光面１０Ａ上の像を撮像する。第１の異物検出方法では、図１（Ａ）の基準の照明状態に対して、図２（Ａ）のような照明状態（第２の照明状態）に切り替える。この第２の照明状態では、点光源２０から放射状に出射されて拡散する拡散光をそのまま照明光として撮像素子１０の受光面１０Ａに照射する。なお、点光源の位置は図１（Ａ）と同じである必要はない。また、点光源２０は、後述のように絞りを使用して形成することができるが、発光面が極めて小さい光源を用いてもよい。
【００３６】
このとき撮像素子１０の受光面１０Ａには、点光源２０から出射された照明光が異物に遮られずに照射される明領域と、点光源２０から放出された照明光が異物に遮られて照明光が照射されない暗領域とが生じる。同図（Ａ）には、異物Ｇ１〜Ｇ３の各々の陰となって照明光が照射されない暗領域ｇ２１〜ｇ２３が示されている。
【００３７】
この状態において撮像素子１０により受光面１０Ａの像を撮像すると、同図（Ｂ）のような撮影画像Ｐ２が得られる。この撮影画像Ｐ２においても、受光面１０Ａにおける明領域に対応する撮影画像Ｐ２上のＸＹ座標値の範囲の画素は明るく、撮影画像Ｐ２上に明領域を形成する。一方、受光面１０Ａにおける暗領域に対応する撮影画像Ｐ２上のＸＹ座標値の範囲の画素は暗くなり、撮影画像Ｐ２上に暗領域を形成する。同図（Ｂ）には、異物Ｇ１〜Ｇ３の各々により形成された受光面１０Ａ上の暗領域ｇ２１〜ｇ２３に対応する撮影画像Ｐ２上の暗領域ｉ１〜ｉ３が示されている。
【００３８】
ここで、受光面１０Ａにおける暗領域の大きさ、即ち、撮影画像Ｐ２における暗領域の大きさは、ＸＹＺ座標空間において異物が存在する位置のＺ座標値によって異なる。即ち、図３に示すように撮像素子１０の受光面１０ＡのＺ座標値をＺ０（例えば０）、点光源２０のＺ座標値をＺＳ、異物Ｇが存在する位置のＺ座標値をＺＧ、異物ＧのＸ軸方向の大きさをＷＧとすると、その異物Ｇによって受光面１０Ａ（及び撮影画像Ｐ２）に形成される暗領域ｇのＸ軸方向の大きさＷｉは、次式（１）、
Ｗｉ＝（ＺＳ−Ｚ０）・ＷＧ／（ＺＳ−ＺＧ）・・・（１）
により求められる。Ｙ軸方向に関しても同様の式が成り立つ。
【００３９】
したがって、異物Ｇが受光面１０Ａから遠い程、異物Ｇが受光面１０Ａ（及び撮影画像Ｐ２）に形成する暗領域ｇは大きくなる。その異物により受光面１０Ａ（及び撮影画像Ｐ２）に形成される暗領域ｇの大きさ（面積Ｓ）は、異物Ｇのそのものの大きさ（面積ＳＧ）、即ち、その異物により撮影画像Ｐ１に形成される暗領域の大きさ（面積ＳＧ）よりも大きく、その拡大率Ｋ（＝Ｓ／ＳＧ）は、異物Ｇが受光面１０Ａから遠い程、大きくなる。
【００４０】
ここで拡大率Ｋは、上式（１）に基づき次式（２）、
Ｋ＝Ｓ／ＳＧ＝（ＺＳ−Ｚ０）２／（ＺＳ−ＺＧ）２・・・（２）
により導かれる。
【００４１】
また、Ｚ座標値Ｚ０、ＺＳは既知の値であるため、拡大率Ｋから異物が存在する位置のＺ座標値ＺＧを特定することができるが、異物ＧのＺ座標値ＺＧは、受光面１０ＡのＺ座標値Ｚ０、カバーガラス１２の前面１２ＡのＺ座標値Ｚ１、背面１２ＢのＺ座標値Ｚ２のうちのいずれかに限られているため、拡大率Ｋは、３通りの値のうちのいずれかに近い値となる。即ち、異物Ｇが受光面１０Ａに存在する場合の拡大率ＫをＫ０、異物Ｇがカバーガラス１２の前面１２Ａに存在する場合の拡大率ＫをＫ１、異物Ｇがカバーガラス１２の背面１２Ｂに存在する場合の拡大率ＫをＫ２とすると、各々、以下の値となる。
Ｋ０＝（ＺＳ−Ｚ０）２／（ＺＳ−Ｚ０）２＝１
Ｋ１＝（ＺＳ−Ｚ０）２／（ＺＳ−Ｚ１）２
Ｋ２＝（ＺＳ−Ｚ０）２／（ＺＳ−Ｚ２）２
（Ｋ０＜Ｋ２＜Ｋ１）
そこで、まず、撮影画像Ｐ２において、画素値が所定の閾値よりも小さくなる暗領域のＸＹ座標値の範囲を検出し、検出した暗領域に対して、同一の異物により形成された撮影画像Ｐ１上の暗領域を対応付ける。例えば、１つのみの異物が存在する場合には、撮影画像Ｐ１、Ｐ２上の暗領域も１つであるため、それらを対応付け、複数の異物が存在する場合には、撮影画像Ｐ２上の各暗領域に対して最も近接する撮影画像Ｐ１上の暗領域を対応付けるようにすればよい。また、複数の異物の各々によって形成される撮影画像Ｐ１上の各暗領域の配列と、各異物に対応する撮影画像Ｐ２上の各暗領域の配列とは一致しているため、その配列により同一の異物に対応する撮影画像Ｐ１上の暗領域と、撮影画像Ｐ２上の暗領域とを対応付けることもできる。これによって、図４に示すように撮影画像Ｐ２上に例示されている暗領域ｉ１〜ｉ３の各々と、撮影画像Ｐ１上に例示されている暗領域ｈ１〜ｈ３の各々とが同一の異物Ｇ１〜Ｇ３によって形成された暗領域として対応付けられる。
【００４２】
続いて、撮影画像Ｐ２上の各暗領域について、撮影画像Ｐ２上の暗領域の面積Ｓと、その暗領域に対応する撮影画像Ｐ１上の暗領域の面積ＳＧとから拡大率Ｋを求める。そして、撮影画像Ｐ２（又は撮影画像Ｐ１）上の各暗領域の拡大率Ｋについて、上記拡大率Ｋ０〜Ｋ２のうちの最も近い値となるものを検出する。その結果、拡大率Ｋ０（１）が最も近い値となった暗領域については、その暗領域を形成した異物が受光面１０Ａの位置（Ｚ座標値Ｚ０）に存在するものと特定することができる。例えば、図１（Ｂ）、図２（Ｂ）、図４に例示されている撮影画像Ｐ１の暗領域ｈ１に対する撮影画像Ｐ２の暗領域ｉ１の拡大率Ｋは拡大率Ｋ０に最も近い値となり、その暗領域ｈ１、ｉ１を形成した異物Ｇ１は受光面１０Ａ上の位置に存在するものと特定される。
【００４３】
拡大率Ｋ１が最も近い値となった暗領域については、その暗領域を形成した異物がカバーガラス１２の前面１２Ａの位置（Ｚ座標値Ｚ１）に存在するものと特定することができる。例えば、図１（Ｂ）、図２（Ｂ）、図４に例示されている撮影画像Ｐ１の暗領域ｈ２に対する撮影画像Ｐ２の暗領域ｉ２の拡大率Ｋは拡大率Ｋ１に最も近い値となり、その暗領域ｈ２、ｉ２を形成した異物Ｇ２はカバーガラス１２の前面１２Ａ上の位置に存在するものと特定される。
【００４４】
拡大率Ｋ２が最も近い値となった暗領域については、その暗領域を形成した異物がカバーガラス１２の背面１２Ｂの位置（Ｚ座標値Ｚ２）に存在するものと特定することができる。例えば、図１（Ｂ）、図２（Ｂ）、図４に例示されている撮影画像Ｐ１の暗領域ｈ３に対する撮影画像Ｐ２の暗領域ｉ３の拡大率Ｋは拡大率Ｋ２に最も近い値となり、その暗領域ｈ３、ｉ３を形成した異物Ｇ３はカバーガラス１２の背面１２Ｂ上の位置に存在するものと特定される。
【００４５】
以上により、撮像素子１０の受光面１０Ａとカバーガラス１２の前面１２Ａ及び背面１２Ｂのうちの異物が存在する表面を特定することができると共にその表面における異物の位置座標の範囲を特定することができ、異物の３次元的な位置、大きさ、形状を特定することができる。
【００４６】
なお、暗領域から求めた拡大率Ｋに対して上式（２）を用いて、異物が存在する位置のＺ座標値を求めてもよい。また、拡大率Ｋとして、異物が形成する撮影画像Ｐ２上の暗領域の面積を撮影画像Ｐ１上の暗領域の面積で割った値としたが、面積の代わりに、暗領域の特定方向（Ｘ軸方向やＹ軸方向）の最大幅等の長さとして拡大率を求めてもよい。
【００４７】
次に、第２の異物検出方法について説明すると、第１の異物検出方法と同様に、図１（Ａ）の基準の照明状態において撮影画像Ｐ１を撮像すると、図５（Ａ）のような照明状態（第３の照明状態）に切り替える。この第３の照明状態では、図５（Ａ）のように光軸Ｏに対して所定角度斜めとなる方向の平行光を照明光として撮像素子１０の受光面１０Ａに照射する。例えば、ＸＺ座標面を入射面として平行光を所定の入射角θで受光面１０Ａに照射する。この平行光は、図１（Ａ）における点光源２０及びコリメータレンズ３０の光軸Ｏ′（平行光の進行方向に一致）を撮像素子１０の光軸Ｏに対して斜めに傾斜させることによって得られる。
【００４８】
このとき撮像素子１０の受光面１０Ａには、異物に遮られずに照明光が照射される明領域と異物の陰となって照明光が照射されない暗領域とが生じる。同図（Ａ）には、図１（Ａ）等にも示した異物Ｇ１〜Ｇ３の各々の陰となって照明光が照射されない暗領域ｇ３１〜ｇ３３が示されている。なお、基準の照明状態の場合と同様に、暗領域のＸＹ座標値の範囲は、それを形成した異物のＸＹ座標値の範囲と一致している。
【００４９】
この状態において撮像素子１０により受光面１０Ａの像を撮像すると、同図（Ｂ）のような撮影画像Ｐ３が得られる。同図（Ｂ）には、異物Ｇ１〜Ｇ３の各々により形成された受光面１０Ａ上の暗領域ｇ３１〜ｇ３３に対応する撮影画像Ｐ３上の暗領域ｊ１〜ｊ３が示されている。
【００５０】
ここで、受光面１０Ａにおける暗領域の位置、即ち、撮影画像Ｐ３における暗領域の位置は、同一の異物によって撮影画像Ｐ１上に形成された暗領域の位置に対して、異物が存在する位置のＺ座標値に応じた分だけＸ軸方向にシフトする。そのシフト量ΔＸは、図６に示すように、受光面１０ＡのＺ座標値をＺ０、異物Ｇが存在する位置のＺ座標値をＺＧ、平行光の傾斜角度（受光面１０Ａへの入射角）をθとすると、次式（３）、
ΔＸ＝（ＺＧ−Ｚ０）・ｔａｎθ・・・（３）
により求められる。
【００５１】
したがって、異物Ｇが受光面１０Ａから遠い程、シフト量ΔＸが大きくなる。
【００５２】
また、θ、Ｚ０は既知の値であるため、シフト量ΔＸから異物が存在する位置のＺ座標値ＺＧを特定することができるが、異物ＧのＺ座標値ＺＧは、受光面１０ＡのＺ座標値Ｚ０、カバーガラス１２の前面１２ＡのＺ座標値Ｚ１、背面１２ＢのＺ座標値Ｚ２のうちのいずれかに限られているため、シフト量ΔＸは、３通りの値のうちのいずれかに近い値となる。即ち、異物Ｇが受光面１０Ａに存在する場合のシフト量ΔＸをΔＸ０、異物Ｇがカバーガラス１２の前面１２Ａに存在する場合のシフト量ΔＸをΔＸ１、異物Ｇがカバーガラス１２の背面１２Ｂに存在する場合のシフト量ΔＸをΔＸ２とすると、各々、以下の値となる。
ΔＸ０＝（Ｚ０−Ｚ０）・ｔａｎθ＝０
ΔＸ１＝（Ｚ１−Ｚ０）・ｔａｎθ
ΔＸ２＝（Ｚ２−Ｚ０）・ｔａｎθ
（ΔＸ０＜ΔＸ２＜ΔＸ１）
そこで、まず、撮影画像Ｐ３において、画素値が所定の閾値よりも小さくなる暗領域のＸＹ座標値の範囲を検出し、検出した暗領域に対して、同一の異物により形成された撮影画像Ｐ１上の暗領域を対応付ける。この対応付けは、上記第１の異物検出方法と同様に行うことができる。これによって、図７に示すように撮影画像Ｐ３上に例示されている暗領域ｊ１〜ｊ３の各々と、撮影画像Ｐ１上に例示されている暗領域ｈ１〜ｈ３の各々とが同一の異物Ｇ１〜Ｇ３によって形成された暗領域として対応付けられる。
【００５３】
続いて、撮影画像Ｐ３上の各暗領域について、撮影画像Ｐ１上の対応する暗領域の位置に対するＸ軸方向のシフト量ΔＸを求める。そして、撮影画像Ｐ２（又は撮影画像Ｐ１）上の各暗領域のシフト量ΔＸについて、上記シフト量ΔＸ０〜ΔＸ２のうちの最も近い値となるものを検出する。その結果、シフト量ΔＸ０が最も近い値となった暗領域については、その暗領域を形成した異物が受光面１０Ａの位置（Ｚ座標値Ｚ０）に存在するものと特定することができる。例えば、図１（Ｂ）、図５（Ｂ）、図７に例示されている撮影画像Ｐ１の暗領域ｈ１に対する撮影画像Ｐ３の暗領域ｊ１のシフト量ΔＸはシフト量ΔＸ０（０）に最も近い値となり、その暗領域ｈ１、ｊ１を形成した異物Ｇ１は受光面１０Ａ上の位置に存在するものと特定される。
【００５４】
シフト量ΔＸ１が最も近い値となった暗領域については、その暗領域を形成した異物がカバーガラス１２の前面１２Ａの位置（Ｚ座標値Ｚ１）に存在するものと特定することができる。例えば、図１（Ｂ）、図５（Ｂ）、図７に例示されている撮影画像Ｐ１の暗領域ｈ２に対する撮影画像Ｐ３の暗領域ｊ２のシフト量ΔＸはシフト量ΔＸ１に最も近い値となり、その暗領域ｈ２、ｊ２を形成した異物Ｇ２はカバーガラス１２の前面１２Ａ上の位置に存在するものと特定される。
【００５５】
シフト量ΔＸ２が最も近い値となった暗領域については、その暗領域を形成した異物がカバーガラス１２の背面１２Ｂの位置（Ｚ座標値Ｚ２）に存在するものと特定することができる。例えば、図１（Ｂ）、図５（Ｂ）、図７に例示されている撮影画像Ｐ１の暗領域ｈ３に対する撮影画像Ｐ３の暗領域ｊ３のシフト量ΔＸはシフト量ΔＸ２に最も近い値となり、その暗領域ｈ３、ｊ３を形成した異物Ｇ３はカバーガラス１２の背面１２Ｂ上の位置に存在するものと特定される。
【００５６】
以上により、撮像素子１０の受光面１０Ａとカバーガラス１２の前面１２Ａ及び背面１２Ｂのうちの異物が存在する表面を特定することができると共にその表面における異物の位置座標の範囲を特定することができ、異物の３次元的な位置、大きさ、形状を特定することができる。
【００５７】
図８は、本発明に係る異物検出装置の全体構成を示した構成図であり、上記の第１及び第２の異物検出方法による異物検出を実施可能にする異物検出装置の構成図である。
【００５８】
同図に示すように、異物検出装置は、撮像素子パッケージ装着部５０（単に装着部５０という）と、光源部６０と、制御・検出部８０とから構成されている。
【００５９】
装着部５０は、所定の製品に組み込む前の撮像素子パッケージ２を検査対象として着脱可能に装着するための構成部であり、例えば制御・検出部８０からの信号線が接続された接続端子を有し、それらの接続端子を撮像素子パッケージ２の対応する接続端子１４Ｂ、１４Ｂ・・・に接続した状態で保持するソケットである。
【００６０】
撮像素子パッケージ２は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳのような撮像素子（チップ）１０、凹状の収容部１４Ａを有するパッケージ本体１４、収容部１４Ａの開口を塞ぐカバーガラス１２等を備えて構成されている。なお、同図における撮像素子パッケージ２の撮像素子１０、カバーガラス１２は、図１、２、４等に示した撮像素子１０、カバーガラス１２に相当する。
【００６１】
撮像素子１０は、パッケージ本体１４の収容部１４Ａに収容されると共に、受光面１０Ａを収容部１４Ａの開口側に向けて固定されている。パッケージ本体１４には収容部１４Ａから連通して外部に露呈する接続端子（ピン）１４Ｂ、１４Ｂ、・・・が設けられており、それらの接続端子１４Ｂと、撮像素子１０上のボンディングパッドとがワイヤボンディング等によりボンディングされている。そして、収容部１４Ａの開口を塞ぐようにカバーガラス１２がパッケージ本体１４に貼り付けられて収容部１４Ａ内が密封（封止）されている。
【００６２】
装着部５０は、このような撮像素子パッケージ２の撮像素子１０の受光面１０Ａを光源部６０側に向けた状態で保持している。なお、以下、同図の構成図の説明において撮像素子パッケージ２という場合には装着部５０に装着されている検査対象の撮像素子パッケージ２を示すものとする。
【００６３】
光源部６０は、撮像素子パッケージ２に対して、照明光を照射するための構成部であり、図１（Ａ）、図２（Ａ）、図５（Ａ）に示したものに相当する点光源２０及びコリメータレンズ３０と、照明状態を変更するための駆動機構６６とから構成されている。
【００６４】
点光源２０は、点とみなせる十分小さな領域からコリメータレンズ３０側に放射状に拡散する拡散光を出射する光源であり、例えば、任意の発光面積を有する光源（ランプ）６２と、円形の微小な開口（孔）を有する絞り（又はアパ−チェー）６４とから構成されている。これにより、光源６２から出射された光のうち、絞り６４の開口を通過した光が、開口の位置を点光源の位置として放射状に拡散する拡散光としてコリメータレンズ３０に入射する。
【００６５】
コリメータレンズ３０は、点光源２０からの拡散光を平行光にするためのレンズであり、点光源２０から出射された光を平行光の照明光として撮像素子パッケージ２（撮像素子１０の受光面１０Ａ）に照射する。
【００６６】
駆動機構６６は、光源部６０の照明状態を変更するための手段である。本装置において、上述の第１の異物検出方法を採用する場合には、駆動機構６６は、点光源２０から出射されて撮像素子パッケージ２に照射される照明光が通過する光路に対してコリメータレンズ３０を挿抜する機構を示す。このとき、図１（Ａ）の基準の照明状態とする場合には、駆動機構６６は、図８のようにコリメータレンズ３０を光路上に挿入した状態に設定する。なお、図８において、コリメータレンズ３０から出射された平行光が進行する方向に平行な光源部６０の光軸Ｏ′は撮像素子パッケージ２の撮像素子１０の光軸Ｏに平行に配置されており、光源部６０から照明光として出射された平行光は、撮像素子１０の光軸Ｏに対して平行で、且つ、受光面１０Ａに垂直に照射される状態となっている。
【００６７】
一方、図２（Ａ）の第２の照明状態とする場合、駆動機構６６は、図９のようにコリメータレンズ３０を光路上から抜出（退避）させた状態に設定する。これにより、図１（Ａ）に示したように撮像素子パッケージ２の撮像素子１０の受光面１０Ａに対して垂直に入射する平行光を照明光として光源部６０から照射する基準の照明状態と、図２（Ａ）に示したように撮像素子１０の受光面１０Ａに対して点光源２０から放射状に拡散する拡散光を照明光として光源部６０から照射する第２の照明状態とで切り替えることができる。
【００６８】
これに対して、本装置において、上述の第２の異物検出方法を採用する場合には、駆動機構６６は、例えば撮像素子１０の付近に位置する光軸Ｏに直交する軸を中心にして光源部６０（点光源２０及びコリメータレンズ３０）を一体的に回動させる機構を示す。このとき、図１（Ａ）の基準の照明状態とする場合には、駆動機構６６は、図８のように光源部６０の光軸Ｏ′を、撮像素子１０の光軸Ｏに平行にした状態に設定する。
【００６９】
一方、図５（Ａ）の第３の照明状態とする場合には、駆動機構６６は、図１０のように光源部６０の光軸Ｏ′を、撮像素子１０の光軸Ｏに対して所定角度傾斜させた状態に設定する。これにより、図１（Ａ）に示したように撮像素子パッケージ２の撮像素子１０の受光面１０Ａに対して垂直に入射する平行光を照明光として光源部６０から照射する基準の照明状態と、図５（Ａ）に示したように撮像素子１０の受光面１０Ａに対して斜めに入射する平行光を照射光として光源部６０から照射する第３の照明状態とで切り替えることができる。
【００７０】
なお、駆動機構６６において、光源部６０と撮像素子パッケージ２との間の距離を可変する機構を設けてもよい。また、駆動機構６６による光源部６０の照明状態の切り替えは手動（手動力）で行うものであっても良いが、本実施の形態ではモータを駆動して電動で行うものとする。
【００７１】
制御・検出部８０は、光源部６０の制御、撮像素子パッケージ２の撮像素子１０の制御、データ処理などを実施する。これらの制御、処理を行うために、制御・検出部８０は、システム制御部１００、操作部８２、表示部８４、光源制御部８６、撮像素子駆動部８８、画像取込部９０、画像メモリ９２、異物検出部９４、異物情報記憶部９６等で構成されている。
【００７２】
制御・検出部８０における各構成部は、各構成部にシステムバス１０１を介して接続されたシステム制御部１００により統括的に制御されて動作するようになっており、システム制御部１００は、操作部８２に対して行われた使用者の操作を検出し、その操作にしたがって各種処理を実行すると共に各構成部に所要の処理を実行させるようになっている。また、表示部８４には、使用者に対して必要な操作を案内する案内情報や、異物検出の結果情報等を表示させるようになっている。
【００７３】
光源部６０の制御は、システム制御部１００からの制御信号にしたがって光源制御部８６を介して行われるようになっており、光源６２への電力の供給のオン／オフを切り替えることにより、光源６２の点灯／消灯の切り替えが行われる。また、駆動機構６６のモータを制御することにより、光源部６０の上記のような照明状態の切り替えが行われるようになっている。なお、光源６２の点灯と消灯は、操作部８２の操作によって行えるようにしても良いし、装置全体の電源のオン／オフに連動させるようにしてもよい。また、光源部６０の照明状態の切り替えは、一連の異物検査の作業を使用者が手動で行う場合には操作部８２の操作にしたがって行われ、一連の異物検査の作業を自動で行う場合には自動実行プログラムにしたがって行われるようになっている。
【００７４】
撮像素子パッケージ２の撮像素子１０の制御は、システム制御部１００からの制御信号にしたがって撮像素子駆動部８８を介して行われるようになっており、撮像素子１０の撮像動作（露光と蓄積電荷の吐き出し）に必要な駆動パルス等を撮像素子駆動部８８から装着部５０の接続端子を介して撮像素子パッケージ２の撮像素子１０に与えることで、撮像素子１０に撮像動作を行わせるようにしている。これによって、撮像素子１０の受光面１０Ａ上の像が各画素の受光素子で光電変換されて、各画素の画素信号が撮像信号として撮像素子１０から出力されるようになっている。
【００７５】
撮像素子１０から出力された撮像信号は、装着部５０の接続端子を介して画像取込部９０により取り込まれるようになっている。画像取込部９０では、撮像素子１０からの撮像信号に対して所要のアナログ処理（ノイズ除去等）が施された後、アナログ信号からデジタル信号へと変換される。そして、システムバス１０１を介して画像メモリ９２に撮影画像の画像データとして記憶されるようになっている。
【００７６】
これにより、図１の基準の照明状態、図２の第２の照明状態、図５の第3の照明状態において撮像素子１０の受光面１０Ａの像を撮像した撮影画像Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を取得することができる。なお、これらの撮像素子１０の撮像動作、撮影画像の取得は、一連の異物検査の作業を使用者が手動で行う場合に操作部８２の操作（シャッター操作）にしたがって行われ、一連の異物検査の作業を自動で行う場合には自動実行プログラムにしたがって行われるようになっている。
【００７７】
異物検出部９４は、システム制御部１００からの指示にしたがって異物検出の処理を実行する。異物検出部９４における異物検出の処理は、画像メモリ９２に記憶された撮影画像を読み込んで、上述の第１又は第2の異物検出方法で示した異物検出にしたがった処理を実行し、撮像素子パッケージ２の撮像素子１０の受光面１０Ａ、カバーガラス１２の表面（前面１２Ａ及び背面１２Ｂ）に存在する異物を検出して、その異物の位置、大きさ、形状を特定する。そして、特定した異物の位置、大きさ、形状を示す異物情報を異物情報記憶部９６に記憶させる。
【００７８】
なお、異物情報記憶部９６に記憶させた異物情報は、検査対象の撮像素子パッケージ２をデジタルカメラ等の製品に組み込んだ際に、その製品で利用できるように製品内のメモリに書き込まれる。そのため、そのメモリにデータを書き込む装置と、本装置との間でデータ通信可能にして異物情報記憶部９６に記憶した異物情報を転送できるようにすることが望ましい。ただし、本装置で得た異物情報を、検査対象の撮像素子パッケージを組み込む製品のメモリを書き込むための手段はこれに限らずどのような方法であってもよい。
【００７９】
上記異物検出装置における異物検出の一連の作業及び処理の手順について、第１の異物検出方法を用いて自動で異物検出を行う場合（異物検出の自動実行処理を行う場合）を示した図１１のフローチャートを用いて説明する。
【００８０】
ステップＳ１０では、まず、検査対象の撮像素子パッケージ２を装着部５０に装着する。そして、ステップＳ１２に移行する。
【００８１】
ステップＳ１２では、使用者が操作部８２の操作によって異物検出の自動実行を指示する。これにより、ステップＳ１４に移行すると共に、以後、自動実行プログラムにしたがってシステム制御部１００により異物検出の一連の作業、処理が実行される。
【００８２】
ステップＳ１４では、光源部６０を図１（Ａ）及び図８に示した基準の照明状態に設定し、光源６２を点灯させる。そして、ステップＳ１６に移行する。
【００８３】
ステップＳ１６では、撮像素子パッケージ２の撮像素子１０を撮像動作させ、受光面１０Ａの像を撮像した撮影画像Ｐ１を取得し画像メモリ９２に記憶させる。そして、ステップＳ１８に移行する。なお、ここで取得した撮影画像Ｐ１は、図１（Ｂ）に示した撮影画像Ｐ１に相当する。
【００８４】
ステップＳ１８では、光源部６０を図２（Ａ）及び図９に示した第２の照明状態に設定する。そして、ステップＳ２０に移行する。
【００８５】
ステップＳ２０では、撮像素子パッケージ２の撮像素子１０を撮像動作させ、受光面１０Ａの像を撮像した撮影画像Ｐ２を取得し画像メモリ９２に記憶させる。そして、ステップＳ２２に移行する。なお、ここで取得した撮影画像Ｐ２は、図２（Ｂ）に示した撮影画像Ｐ２に相当する。
【００８６】
ステップＳ２２では、画像メモリ９２に記憶された撮影画像Ｐ１、Ｐ２を異物検出部９４に読み込ませて、以後、異物検出部９４における異物検出処理を実行させる。まず、撮影画像Ｐ１、Ｐ２の各々において異物によって生じた暗領域を検出する。そして、ステップＳ２４に移行する。
【００８７】
ステップＳ２４では、撮影画像Ｐ１において検出された暗領域と、撮影画像Ｐ２において検出された暗領域とにおいて、同一の異物によって生じた暗領域の対応付けを行う。そして、ステップＳ２６に移行する。
【００８８】
ステップＳ２６では、撮影画像Ｐ１、Ｐ２の対応付けられた暗領域に基づいて、異物ごとに上述の拡大率Ｋを算出する。そして、ステップＳ２８に移行する。
【００８９】
ステップＳ２８では、ステップＳ２６で算出された拡大率Ｋに基づいて、撮像素子１０の受光面１０Ａとカバーガラス１２の前面１２Ａ及び背面１２Ｂのうちの異物が存在する表面を特定すると共にその表面における異物の位置座標の範囲を特定し、各異物の３次元的な位置、大きさ、形状を特定する。そしてステップＳ３０に移行する。
【００９０】
ステップＳ３０では、ステップＳ２８により特定された各異物の位置等を示す異物情報を異物情報記憶部９６に記憶させ、異物検出の自動実行処理を終了する。なお、異物情報を表示部８４に表示させてもよい。
【００９１】
以上の異物検出の自動実行処理は、第１の異物検出方法を用いた場合を示すものであるが、第２の異物検出方法を用いる場合にも、上記フローチャートと略同様の手順で異物検出の作業及び処理が行われる。ただし、ステップＳ１８において、光源部６０を第２の照明状態に設定する代わりに、図５（Ａ）及び図１０に示した第３の照明状態に設定し、ステップＳ２０において取得した撮影画像Ｐ２を図５（Ｂ）の撮影画像Ｐ３に相当する撮影画像として取得して画像メモリ９２に記憶させる。そして、ステップＳ２６において、拡大率Ｋを算出する代わりに、シフト量ΔＸを算出し、ステップＳ２８において、そのシフト量に基づいて各異物の位置等を特定する。
【００９２】
また、一連の異物検出の作業を使用者が手動で行う場合には、図１１のフローチャートのうち、ステップＳ１２における移動検出の自動実行を指示することなく、ステップＳ１４〜ステップＳ２０の処理を操作部８２からの指示によって行わせた後、ステップＳ２２〜ステップＳ３０までの異物検出部９４による異物検出処理を操作部８２からの指示によって開始させるようにすればよい。
【００９３】
以上の異物検出装置によれば、撮像素子パッケージ２の撮像素子１０の受光面１０Ａ、カバーガラス１２の前面１２Ａ、カバーガラス１２の背面１２Ｂのいずれかに異物が存在する場合に、その異物が撮像素子１０の受光面１０Ａ上のどの位置の前方に存在するかだけでなく、受光面１０Ａからの距離も特定して異物の３次元的な位置、大きさ、形状を特定することができる。即ち、撮像素子１０の受光面１０Ａとカバーガラス１２の前面１２Ａ及び背面１２Ｂのうちの異物が存在する表面を特定することができると共にその表面における異物の位置座標の範囲を特定することができる。
【００９４】
撮像素子パッケージ２を製品に組み込んだ場合に、その異物が撮像素子１０により撮像した撮影画像に欠陥領域を形成するものとして悪影響を及ぼすが、その影響度は、撮像素子パッケージ２の前方に配置される光学系の状態（焦点距離、絞り値等）や、異物の大きさ等だけでなく、異物が存在する位置の受光面１０Ａからの距離によっても異なる。そのため、欠陥領域の画像を周辺部の画像等を用いて補正する場合に、異物が存在する位置の受光面１０Ａからの距離が不明な状態であると、光学系の状態に応じて適切に補正することができない。
【００９５】
一方、上記の異物検出装置のように異物の３次元的な位置、大きさ、形状を特定し、その情報を撮像素子パッケージ２を組み込んだ製品において利用することによって、撮像素子パッケージ２の前方に配置される光学系の状態に応じて異物が撮影画像に与える影響を適切に把握することができ、異物により撮影画像に形成される欠陥領域の画像を適切に補正することができるようになる。例えば、撮像素子パッケージ２の前方に配置される光学系に絞りが含まれている場合に、絞り値が小さいとき（絞りの開口量が大きいとき）には、撮像素子１０の受光面１０Ａから遠い異物（カバーガラス１２の前面１２Ａに存在する異物）が撮影画像に与える影響はほとんどなく、欠陥領域の画像の補正を行う場合にはその異物を考慮しないものとすることができる。一方、絞り値が大きいとき（絞りの開口量が小さいとき）には、撮像素子１０の受光面１０Ａから遠い異物（カバーガラス１２の前面１２Ａに存在する異物）であっても、撮影画像に与える影響が大きくなり、欠陥領域の画像の補正を行う場合にはその異物も考慮するものと判断することができる。そして、その際に異物によって形成された欠陥領域を、その異物の３次元的な位置、大きさ、形状を考慮して（また、光学系の状態を考慮して）正確に把握して欠陥領域の画像を適切に補正することができるようになる。
【００９６】
以上、上記実施の形態では、第１の異物検出方法における第２の照明状態と、第２の異物検出方法における第３の照明状態において、前者では点光源２０の所定位置に配置したときの撮影画像Ｐ２に基づいて、後者では平行光を所定の角度で照射したときの撮影画像Ｐ３に基づいて異物の位置、大きさ、形状（以下、異物の位置等という）を特定するようにしたが、受光面１０Ａから異なる距離に存在する複数の異物による受光面１０Ａ上の暗領域が重なってしまう等の原因によって適切に異物の位置等を検出することができない場合がある。
【００９７】
そこで、前者の場合には点光源２０の位置を変えられるようにして複数の異物による暗領域が重ならない点光源２０の位置で撮影画像Ｐ２を取得するようにしてもよい。また、点光源２０の位置を予め決められた複数の位置の各々に配置したときの撮影画像Ｐ２を取得し、各々の撮影画像Ｐ２（及び基準の照明状態での撮影画像Ｐ１）に基づいて異物の位置等を特定し、それらを統合して全ての異物の位置等を特定するようにしてもよい。
【００９８】
また、後者の場合には受光面１０Ａに平行光を照射する角度を変えられるようにして複数の異物による暗領域が重ならない平行光の角度で撮影画像Ｐ２を取得するようにしてもよい。また、平行光を照射する角度を予め決められた複数の角度の各々に設定したときの撮影画像Ｐ３を取得し、各々の撮影画像Ｐ３（及び基準の照明状態での撮影画像Ｐ１）に基づいて異物の位置等を特定し、それらを統合して全ての異物の位置等を特定するようにしてもよい。
【００９９】
また、上記実施の形態では、図１（Ａ）、図８に示した基準の照明状態において平行光を撮像素子１０の受光面１０Ａに対して垂直に照射させるものとしたが、第１及び第２の異物検出方法のいずれにおいても、基準の照明状態として必ずしも平行光を受光面１０Ａに対して垂直に照射する必要はない。即ち、基準の照明状態において平行光を受光面１０Ａに対して斜めに照射した場合であっても、そのときに撮影した撮影画像Ｐ１の暗領域のＸＹ座標値の範囲を検出することによって、その暗領域を形成した異物が、受光面１０Ａより前方の位置であって、受光面１０Ａ上の暗領域の範囲を平行光の方向に延ばしたときの領域内（受光面上の暗領域を範囲に対して平行光の方向となる領域内）に暗領域と同一の大きさ及び形状の異物として存在することを特定することができる。
【０１００】
そして、第１の異物検出方法では、上記撮影画像Ｐ１と第２の照明状態で撮影した撮影画像Ｐ２を用いて上述の拡大率Ｋを求めることによって異物が存在する位置の受光面１０Ａからの距離を特定することができる。したがって、これらの特定した内容から、異物の３次元的な位置、大きさ、形状を特定することができる。
【０１０１】
また、第２の異物検出方法では、上記撮影画像Ｐ１と、基準の照明状態の平行光とは異なる角度で受光面１０Ａに平行光を照射する第３の照明状態で撮影した撮影画像Ｐ３を用いて上述のシフト量ΔＸを求めることによって、撮影画像Ｐ１により特定した異物が存在し得る領域内のどの範囲に異物が存在するかを特定することができる。即ち、撮影画像Ｐ１から得られる受光面１０Ａ上の暗領域の範囲に対して基準の照明状態における平行光の方向となる領域と、撮影画像Ｐ３から得られる受光面１０Ａ上の暗領域の範囲に対して第３の照明状態における平行光の方向となる領域とが交わる領域をシフト量ΔＸから求めることができ、その交わる領域に異物が存在する。したがって、異物の３次元的な位置、大きさ、形状を特定することができる。
【０１０２】
また、上記実施の形態では、製品に組み込む前の撮像素子パッケージを異物検出の対象としたが、製品に組み込んだ後の撮像素子パッケージであっても、上記のような基準の照明状態と第２の照明状態とで切り替えて、又は、基準の照明状態と第３の照明状態とで切り替えて撮像素子の受光面を照明できるようにし、また、撮像素子で撮像した撮影画像を製品から異物検出装置に取り込めるようにして異物検出の処理を実行するようにすれば、異物検出の対象とすることができる。
【０１０３】
また、上記実施の形態では、撮像素子パッケージを異物検出の対象としたが、撮像素子の受光面の前方にカバーガラスが配置されている構造のものであれば、上記実施の形態と同様にして受光面やカバーガラスの表面に存在する異物を検出することができ、異物検出の対象とすることができる。
【符号の説明】
【０１０４】
２…撮像素子パッケージ、１０…撮像素子、１０Ａ…受光面、１２…カバーガラス、１２Ａ…前面、１２Ｂ…背面、２０…点光源、３０…コリメータレンズ、５０…装着部、６０…光源部、８０…制御・検出部、１００…システム制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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