(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イメージセンサを用い、正規の距離で撮像したシェーディング補正用チャートのデータと、デフォーカスして撮像したシェーディング補正用チャートのデータを用いて、同一画素の差分データを生成し、当該生成した同一画素の差分データを閾値処理することで、シェーディング補正用チャート上の異物や傷の発生を検出するデフォーカスを用いたイメージセンサのシェーディング補正用チャート検査方法。
【請求項２】
シェーディング補正用チャートと、イメージセンサとシェーディング補正用チャートとの撮像距離を可変とする移動手段と、イメージセンサにより読み取られたシェーディング補正用チャートの画素データを解析する手段と、イメージセンサの各画素の調整情報をイメージセンサのメモリに格納する手段と、を備え、
正規の距離で撮像したシェーディング補正用チャートのデータと、デフォーカスして撮像したシェーディング補正用チャートのデータを用いて同一画素の差分データを生成し、同一画素の差分データを閾値処理することでシェーディグ補正用チャート上の異物や傷を検出し、異物や傷がないと判断すれば正規の距離で撮像したシェーディング補正用チャートのデータを白基準値としてイメージセンサのメモリに格納することを特徴とするデフォーカスを用いたイメージセンサのシェーディング補正用チャート検査装置。
【請求項３】
正規の距離で撮像したシェーディング補正用チャートのデータと、デフォーカスして撮像したシェーディング補正用チャートのデータを用いて、同一画素の差分データを生成し、当該生成した同一画素の差分データを閾値処理することで、シェーディング補正用チャート上の異物や傷の発生を検出し、異物や傷がないと判断した場合に、撮像したシェーディング補正用チャートのデータを白基準値とするシェーディング補正用チャート検査装置を使用して作成したイメージセンサであって、当該イメージセンサのシェーディング補正用チャート検査装置により決定される画素毎の白基準値が格納されたメモリを備えたことを特徴とするイメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージセンサのシェーディング補正用チャート上の異物や傷を検出する検査方法、検査装置、およびイメージセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原稿を光学的に読み取る装置に使用されるイメージセンサでは、シェーディング補正用チャートと呼ばれる白色チャートの読取値を基準として、光源を消灯した時の黒基準値と光源を点灯した時の白基準値を用いてセンサチップの感度特性を正規化する処理が行われている。しかし、シェーディング補正用チャート上に異物や傷が発生すると白基準値に誤差が生じ白黒補正が正しく実行できなくなるため、異物や傷を検出する必要がある。このため、シェーディング補正用チャート上のゴミや傷の検出方法として、特許文献１に示す方法が用いられている。
【０００３】
すなわち、特許文献１に示されている様に、中央に所定濃度の黒帯及びグレーの帯が印刷されたテストチャートをスキャンした後、検査ソフトにスキャンデータを取り込むと、スキャン画像の黒帯、およびグレーの帯を抽出する。抽出した黒帯、およびグレーの帯それぞれに対してｉ列目のLine平均値Ｘ(i)、行列平均値Ｙ(i)、各Line平均値Ｘ(i)の標準偏差σを演算し、Ｘ(i)がＹ(i)−４σ＜Ｘ(i)＜Ｙ(i)＋４σの関係にあるか否かを順次判定する。そして、Ｘ(i)が上記関係の範囲にない場合、ｉをシェーディングデータに異常がある画素として記憶する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２６７０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示されるシェーディングデータ検査方法においては、Ｘ(i)の良品範囲をＹ(i)±４σ（Ｘ(i)は注目画素の副走査方向の平均値、Ｙ(i)は注目画素の周囲８画素の平均値、σは各Line平均値Ｘ(i)の標準偏差）としているため、以下の問題があった。
１）イメージセンサが複数のセンサチップから構成されている場合、センサチップの感度差の影響により、センサチップ間で出力輝度に大きな差異があると、上記σが大きくなるため、良・不良判定(上記シェーディグデータが適正か否かの判定。以下同様)が困難となる。
２）イメージセンサが複数のセンサチップから構成されている場合、センサチップの感度差の影響により、センサチップ間で出力輝度に大きな差異があると、センサチップの境界部においてＹ(i)とＸ(i)の差異が大きくなるため、良・不良判定が困難となる。
【０００６】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、シェーディング補正用チャート上に発生した異物や傷があっても、これらの異物や傷を効率よく確実に検出して良・不良の判定をし、適正な白基準値を生成することのできるイメージセンサのシェーディング補正用チャート検査方法、検査装置、およびイメージセンサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のイメージセンサのシェーディング補正用チャート検査方法は、イメージセンサを用い、正規の距離で撮像したシェーディング補正用チャートのデータと、デフォーカスして撮像したシェーディング補正用チャートのデータを用いて、同一画素の差分データを生成し、当該生成した同一画素の差分データを閾値処理することで、シェーディング補正用チャート上の異物や傷の発生を検出するものである。
【０００８】
また、本発明のイメージセンサのシェーディング補正用チャート検査装置は、シェーディング補正用チャートと、イメージセンサとシェーディング補正用チャートとの撮像距離を可変とする移動手段と、イメージセンサにより読み取られたシェーディング補正用チャートの画素データを解析する手段と、イメージセンサの各画素の調整情報をイメージセンサのメモリに格納する手段と、を備え、
正規の距離で撮像したシェーディング補正用チャートのデータと、デフォーカスして撮像したシェーディング補正用チャートのデータを用いて同一画素の差分データを生成し、同一画素の差分データを閾値処理することでシェーディグ補正用チャート上の異物や傷を検出し、異物や傷がないと判断すれば正規の距離で撮像したシェーディング補正用チャートのデータを白基準値としてイメージセンサのメモリに格納し、異物や傷が有ると判断すればシェーディング補正用チャートが異常であるとして、撮像したシェーディング補正用チャートのデータを破棄するものである。
【０００９】
さらに、本発明のイメージセンサは、正規の距離で撮像したシェーディング補正用チャートのデータと、デフォーカスして撮像したシェーディング補正用チャートのデータを用いて、同一画素の差分データを生成し、当該生成した同一画素の差分データを閾値処理することで、シェーディング補正用チャート上の異物や傷の発生を検出し、異物や傷がないと判断した場合に、撮像したシェーディング補正用チャートのデータを白基準値とするシェーディング補正用チャート検査装置を使用して作成したイメージセンサであって、イメージセンサのシェーディング補正用チャート検査装置により決定される画素毎の白基準値が格納されたメモリを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、イメージセンサをシェーディング補正のために使用する白基準値を生成する時、シェーディング補正用チャートの表面に付着した異物や傷の有無を検出し、異物や傷が無いと判断できれば撮像したシェーディング補正用チャートのデータを白基準値として保持し、異物や傷が有ると判断すればシェーディング補正用チャートのデータを異常とし、撮像したシェーディング補正用チャートのデータを破棄して、適正なシェーディング補正を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本願発明の実施の形態１における検査装置の構成例の正面図を示す。
【図２】本願発明の実施の形態１における検査装置の構成例の側面図を示す。
【図３】本願発明の実施の形態１におけるチャートレイアウトの一例を示す図である。
【図４】本願発明の実施の形態１における検査装置に使用される機器の接続構成の一例を示す図である。
【図５】本願発明の実施の形態１における検査装置の動作を示す図である。
【図６】本願発明の実施の形態１におけるデフォーカスによるチャート上の傷、ごみの検出方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係るイメージセンサのシェーディング補正用チャート検査方法、イメージセンサのシェーディング補正用チャートの検査装置、およびイメージセンサについて、図１から図６に基づいて説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１に本発明の検査装置の構成例の正面図、図２に検査装置の構成例の側面図を示す。
図１において、被検査対象となるイメージセンサ１は１次元センサであり、イメージセンサ１の光学特性を調整試験するために、チャート２に照明光を照射し反射光を入力する。
イメージセンサ１で２次元の画像を撮像するために、チャート駆動手段３を用いてイメージセンサ１の副走査方向にチャート２の相対位置を動かす。また、イメージセンサ１は検査台７上に設置され、センサ固定部８によりイメージセンサ設置台に固定されることで、調整試験中に検査台上でイメージセンサの位置がズレないようにする。また、移動手段６を用いて、イメージセンサ１の光軸方向にイメージセンサ１とチャート２の距離を変更し、焦点を調整する。装置カバー９は、外乱光がイメージセンサ１に入力されないように遮断すると共に、装置稼働部から作業者を守る機能を有する。
【００１４】
図３に本発明のチャートレイアウトを示す。
チャート駆動手段３上に複数の調整試験に用いるチャート２を設置する。ここで、複数の調整試験とは明るさの調整や色のばらつきの調整などや、明るさの試験や色ばらつきの試験などを意味する（以下同様）。図３において、各チャート（図中に、チャート２(ｉ)、（ｉ=１〜ｎ）で示したもの）は、イメージセンサ１の主走査方向サイズをカバーする長さを持ち、副走査方向に移動しながら複数のラインを取り込むことの出来る長さとなっている。副走査方向の長さは、調整試験で取り込む必要のあるライン数と、イメージセンサ１の取込スピードと、チャート駆動手段３の移動スピードで決定される。チャート駆動手段３の移動スピードは、イメージセンサ１から出力される１画素の主走査方向、副走査方向の大きさを同一とするスピードに設定することが多い。主走査方向のチャート上での１画素の大きさ（通常、数10μｍ〜数100μｍ程度）は、イメージセンサの画素サイズ（本願では前記１画素と同程度の大きさ）で一意に決定されるため、本画素サイズに合わせて、イメージセンサ１が副走査方向１ラインの画像を取り込む時間に、主走査方向の１画素のサイズ分だけ、チャート駆動手段３が副走査方向に移動するように設定する。
【００１５】
図４に本発明の機器接続構成を示す。
イメージセンサ１から出力される映像データ１３は中継基板１０および取込手段４を介してメモリ１２に取り込まれ、解析手段５を用いて取り込んだ映像データ１３の処理を行う。また、中継基板１０は、イメージセンサ１への制御信号１４の中継も行なっている。
本システムは、全体制御部１１を中心に機器全体の制御をしており、イメージセンサ１に対して中継基板１０を介して制御信号１４を送ることにより、イメージセンサ１から映像データが出力される。全体制御部１１は、例えば、パーソナルコンピュータ等の機器で構成される。
【００１６】
検査台８上に保持されたイメージセンサ１は、チャート２の映像データを、チャート駆動手段３を移動させて取り込む。取り込んだ映像データ１３は、中継基板１０を介して取込手段４に転送され、メモリ１２に格納される。取込手段４は、フレームグラバ等の機器で構成され、映像データ１３は中継基板１０の内部で、例えばCameraLinkといった規格化された映像信号に変換され、取込手段４に取り込まれる。中継基板１０で信号を変換することで、イメージセンサ１からの映像データ１３の仕様にかかわらず、取込手段４にて映像データを取り込むことが可能となる。解析手段５は、メモリ１２に格納された映像データ１３を使用して、イメージセンサ自体の明るさの正規化や色ばらつきの調整試験を行う。
【００１７】
図５に、本発明の装置動作を示す。
図５（ａ）は、動作の初期状態を示す図である。検査台７上にセンサ固定部８が設置されており、検査台７は移動手段（図示せず）によってチャート駆動手段３上のチャート２と離れた位置に設置されている。なお、上記と同様に、装置カバー９は、外乱光がイメージセンサ１に入力されないように遮断するものである。
図５（ｂ）は、検査台７にイメージセンサ１を設置した状態を示す図である。
図５（ｃ）は、イメージセンサ１の固定状態を示す図である。センサ固定部８を下降させ、イメージセンサ１本体を検査台７に固定する。これは、調整試験においてイメージセンサ１を移動させることで、検査台７でのイメージセンサ１の位置ずれが発生する可能性があるためである。なお、矢印はセンサ固定部の移動方向を示す。
図５（ｄ）は、イメージセンサ１の撮像状態を示す図である。移動手段（図示せず）によって検査台７を下降させ、チャート２の位置をイメージセンサ１の焦点位置にする。この状態で、チャート駆動手段３を用いてチャート２を動かすのと同期して、イメージセンサ１から中継基板（図示せず）を介して映像データを取り込む。なお、検査台の移動方向を示す。
【００１８】
ここで、シェーディング補正用チャート（図３中の各チャートのうちの１つが、当該シェーディング補正用チャートに相当）上に異物や傷が付着していた場合の動作を図６に示す。すなわち、ここで言うシェーディング補正用チャートとは、前述のチャート２の一部のチャートであり、チャート２にはシェーディング補正用チャート以外に各種調整（カラー調整、白黒調整など）や試験（カラー調整試験など）に必要なチャートが複数搭載されている。
【００１９】
イメージセンサ１で撮像される映像データには、イメージセンサのフィルタ透過率のバラツキ、結像レンズによる光量のバラツキ、照明系の照度バラツキ、などに起因するシェーディングと呼ばれる映像データ上のバラツキが発生する。しかし理想的には、白色の反射率にばらつきが少ない面、すなわちシェーディング補正用チャートを撮像したときに、イメージセンサの各画素から出力される映像データは一定である必要がある。このため、シェーディング補正用チャートを撮像したときの映像データを白基準値、照明光を消灯し撮像面からの反射がない状態で撮像した時の映像データを黒基準値とし、白基準値と黒基準値間で撮像した映像データを正規化するシェーディング補正を行うことで、イメージセンサの画素毎の輝度ばらつきを低減している。
【００２０】
しかし、上述のシェーディング補正用チャートに異物の付着や傷があると、チャートの反射率にばらつきが発生するため、取得する白基準値に誤差が生じる。このため正しく正規化処理を行うことができなくなり、以後、すべての画像データの読取においてシェーディグ補正用チャート上にあった異物や傷の箇所に相当する画像データは、正規化時の誤差を含んだ値となる。このため、シェーディング補正用チャート上の異物や傷を検出することが必要となる。
【００２１】
図６（ａ）に正規の距離、すなわち焦点があった合った状態でシェーディング補正用チャートを撮像した時の輝度分布を実線（図中、Ａで示す曲線）で、デフォーカスした時の輝度分布を破線（図中、Ｂで示す曲線）で示す。シェーディング補正用チャート上にはＣで示すようなゴミの付着、あるいは傷が生じていると考えられる箇所が撮像されており、黒点Ｃとなる。
図６（ｂ）に、図６（ａ）で取得した実線（Ａ）と破線（Ｂ）との差分値をプロットしたグラフを示す。
【００２２】
図６（ｂ）において、ゴミあるいは傷が付着していると考えられる箇所（図中、Ｃで示す箇所）では差分値が大きくなり、それ以外の箇所では差分値は小さくなる。ゴミの付着や傷がない箇所の各画素の差分値Ｄは、イメージセンサの出力ばらつきや、シェーディング補正用チャートの反射率の変動で規定することが出来る。このため、閾値（図示せず）を、例えば、０(ゼロ)等と規定して設定し、この閾値を下回る箇所を検出することでシェーディング補正用チャート上のゴミ、傷の有無の判定をすることが出来る。
【００２３】
また、イメージセンサ上にゴミや傷が付着している場合、シェーディング補正用チャートの撮像箇所に関わらず、イメージセンサへ入力される光量が遮られるため、図６（ａ）におけるＣのように、主走査方向に輝度差は発生するが、副走査方向には輝度差が発生しない。これにより、図６（ｂ）においては、ゴミ、傷がシェーディング補正用チャート上のもののみを判定することが可能である。つまり、Ａはイメージセンサに関わる不良を示すものとして、シェーディング補正用チャート上のゴミや傷と区別できることになる。
【００２４】
シェーディング補正用チャート上にゴミ、傷が無いと判断できれば、撮像した輝度分布を白基準値として、イメージセンサのメモリに保持し、以降の撮像画像の正規化処理に使用することで、均一な白色面（ゴミ、傷のない均一な反射面）を一定の輝度レベルで出力することが可能となる。また異物や傷が有ると判断すればシェーディング補正用チャートの異常とし、撮像したシェーディング補正用チャートのデータを破棄し、異常なシェーディング補正を行わないこと、つまり適正なシェーディング補正が可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１  イメージセンサ、２  チャート、３  チャート駆動手段、４  取込手段、５  解析手段、６  移動手段、７  検査台、８  センサ固定部、９  装置カバー、１０  中継基板、１１  全体制御部、１２  メモリ、１３  映像データ、１４  制御信号。
【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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