(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のステップ群として、結像素子を介して照射された一様光を１次元の撮像素子に撮像させるステップと、
前記一様光を撮像して得た前記撮像素子の出力データを参照して、入射瞳から前記結像素子を含む撮像面に垂直に降ろした軸における光量と、撮像面から入射瞳までの距離と、光軸から結像素子までの最短距離と、光軸の主走査方向の座標で示される３次元オフセット量と、からなる仮パラメータを参照して、関数データを生成するステップと、
前記仮パラメータを変化させて前記撮像素子の出力データと前記関数データとを近似させるステップと、
前記撮像素子の出力データに近似させた後の前記関数データから光量に関するデータを除去したデータの逆数を補正データとして獲得するステップと、
前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップと、を具備し、
第２のステップ群として、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量の平均値を算出するステップと、
前記平均値を基準としてデータの上下限値を設定するステップと、
前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量値が前記上下限値を最も外れた値となる画素位置を補正対象画素位置として獲得するステップと、
前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量値のうち、前記補正対象画素位置の周辺複数画素における光量の平均値を算出し、前記補正対象画素の光量値をその平均値として扱うステップと、を具備し、
前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる全ての画素についての光量値が前記上下限値内に収まるまで前記第１のステップ群と第２のステップ群とを繰り返し実行する撮像データ補正方法。
【請求項２】
第１のステップ群として、照射された一様光を１次元の撮像素子に撮像させるステップと、
前記一様光を撮像して得た前記撮像素子の出力データを参照して、入射瞳から前記結像素子を含む撮像面に垂直に降ろした軸における光量と、撮像面から入射瞳までの距離と、光軸から結像素子までの最短距離と、光軸の主走査方向の座標で示される３次元オフセット量と、からなる仮パラメータを参照して、関数データを生成するステップと、
前記仮パラメータを変化させて前記撮像素子の出力データと前記関数データとを近似させるステップと、
前記撮像素子の出力データに近似させた後の前記関数データから光量に関するデータを除去したデータの逆数を補正データとして獲得するステップと、
前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップと、を具備し、
第２のステップ群として、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量の平均値を算出するステップと、
前記平均値を基準としてデータの上下限値を設定するステップと、
前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量値が前記上下限値を最も外れた値となる画素位置を補正対象画素位置として獲得するステップと、
前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量値のうち、前記補正対象画素位置の周辺複数画素における光量の平均値を算出し、前記補正対象画素の光量値をその平均値として扱うステップと、を具備し、
前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる全ての画素についての光量値が前記上下限値内に収まるまで前記第１のステップ群と第２のステップ群とを繰り返し実行する撮像データ補正方法。
【請求項３】
結像素子を介して照射された一様光を１次元の撮像素子に撮像させるステップと、
前記一様光を撮像して得た前記撮像素子の出力データを、請求項２記載の撮像データ補正方法を実行して得られた前記撮像素子の出力データに基づいて補正し、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データを参照して、入射瞳から前記結像素子を含む撮像面に垂直に降ろした軸における光量と、撮像面から入射瞳までの距離と、光軸から結像素子までの最短距離と、光軸の主走査方向の座標で示される３次元オフセット量と、からなる仮パラメータを参照して、関数データを生成するステップと、
前記仮パラメータを変化させて前記撮像素子の出力データと前記関数データとを近似させるステップと、
前記撮像素子の出力データに近似させた後の前記関数データから光量に関するデータを除去したデータの逆数を補正データとして獲得するステップと、
前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップと、を具備する撮像データ補正方法。
【請求項４】
第１のステップ群として、結像素子を介して照射された一様光を２次元の撮像素子に撮像させるステップと、
前記一様光を撮像して得た前記撮像素子の出力データを参照して、入射瞳から前記結像素子を含む撮像面に垂直に降ろした軸における光量と、撮像面から入射瞳までの距離と、光軸の主走査方向の座標と、光軸の副走査方向の座標で示される３次元オフセット量と、からなる仮パラメータを参照して、３次元関数データを生成するステップと、
前記仮パラメータを変化させて前記撮像素子の出力データと前記３次元関数データとを近似させるステップと、
前記撮像素子の出力データに近似させた後の前記３次元関数データから光量に関するデータを除去したデータの逆数を補正データとして獲得するステップと、
前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップと、を具備し、
第２のステップ群として、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量の平均値を算出するステップと、
前記平均値を基準としてデータの上下限値を設定するステップと、
前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量値が前記上下限値を最も外れた値となる画素位置を補正対象画素位置として獲得するステップと、
前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量値のうち、前記補正対象画素位置の周辺複数画素における光量の平均値を算出し、前記補正対象画素の光量値をその平均値として扱うステップと、を具備し、
前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる全ての画素についての光量値が前記上下限値内に収まるまで前記第１のステップ群と第２のステップ群とを繰り返し実行する撮像データ補正方法。
【請求項５】
第１のステップ群として、照射された一様光を２次元の撮像素子に撮像させるステップと、
前記一様光を撮像して得た前記撮像素子の出力データを参照して、入射瞳から前記結像素子を含む撮像面に垂直に降ろした軸における光量と、撮像面から入射瞳までの距離と、光軸の主走査方向の座標と、光軸の副走査方向の座標で示される３次元オフセット量と、からなる仮パラメータを参照して、３次元関数データを生成するステップと、
前記仮パラメータを変化させて前記撮像素子の出力データと前記３次元関数データとを近似させるステップと、
前記撮像素子の出力データに近似させた後の前記３次元関数データから光量に関するデータを除去したデータの逆数を補正データとして獲得するステップと、
前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップと、を具備し、
第２のステップ群として、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量の平均値を算出するステップと、
前記平均値を基準としてデータの上下限値を設定するステップと、
前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量値が前記上下限値を最も外れた値となる画素位置を補正対象画素位置として獲得するステップと、
前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量値のうち、前記補正対象画素位置の周辺複数画素における光量の平均値を算出し、前記補正対象画素の光量値をその平均値として扱うステップと、を具備し、
前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる全ての画素についての光量値が前記上下限値内に収まるまで前記第１のステップ群と第２のステップ群とを繰り返し実行する撮像データ補正方法。
【請求項６】
結像素子を介して照射された一様光を２次元の撮像素子に撮像させるステップと、
前記一様光を撮像して得た前記撮像素子の出力データを、請求項５記載の撮像データ補正方法を実行して得られた前記撮像素子の出力データに基づいて補正し、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データを参照して、入射瞳から前記結像素子を含む撮像面に垂直に降ろした軸における光量と、撮像面から入射瞳までの距離と、光軸の主走査方向の座標と、光軸の副走査方向の座標で示される３次元オフセット量と、からなる仮パラメータを参照して、３次元関数データを生成するステップと、
前記仮パラメータを変化させて前記撮像素子の出力データと前記３次元関数データとを近似させるステップと、
前記撮像素子の出力データに近似させた後の前記３次元関数データから光量に関するデータを除去したデータの逆数を補正データとして獲得するステップと、
前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップと、を具備する撮像データ補正方法。
【請求項７】
画像データを含む光を結像素子によって拡大又は縮小して前記撮像素子に撮像させるに際して、請求項４ないし６のいずれか一以上の撮像データ補正方法によって補正された前記撮像素子の出力データを参照して、前記画像データを含む光を撮像した前記撮像素子の出力データを補正するようにした撮像データ補正方法。
【請求項８】
一様光を発光する光源と、２次元の撮像素子と、前記光源から照射された一様光を前記撮像素子に結像させる結像素子と、請求項４又は６記載の撮像データ補正方法を実行する手段と、を具備するビーム測定装置。
【請求項９】
前記光源は、発光源が発光する光を前記撮像素子に対面する面発光部材に導く請求項８記載のビーム測定装置。
【請求項１０】
前記結像素子の焦点位置と一致するように配置されて前記光源からの光を受光する受光素子を設け、この受光素子の出力信号に基づいて前記光源からの光の一様性を検出するようにした請求項８又は９記載のビーム測定装置。
【請求項１１】
前記受光素子を、この受光素子の受光領域を前記撮像素子の解像度と一致させるピンホールを有するマスクで覆う請求項１０記載のビーム測定装置。
【請求項１２】
一様光を発光する光源と、前記光源から照射された一様光を撮像する２次元の撮像素子と、請求項５記載の撮像データ補正方法を実行する手段と、を具備するビーム測定装置。
【請求項１３】
前記光源は、発光源が発光する光を前記撮像素子に対面する面発光部材に導く請求項１２記載のビーム測定装置。
【請求項１４】
一様光を発光する光源と、２次元の撮像素子と、前記光源から照射された一様光を前記撮像素子に結像させる結像素子と、前記撮像素子の出力データに基づいて各種の演算処理を実行するコンピュータと、を具備し、前記コンピュータにインストールされ、このコンピュータに、請求項４又は６記載の撮像データ補正方法を実行させるコンピュータプログラム。
【請求項１５】
一様光を発光する光源と、前記光源から照射された一様光を撮像する２次元の撮像素子と、前記撮像素子の出力データに基づいて各種の演算処理を実行するコンピュータと、を具備し、前記コンピュータにインストールされ、このコンピュータに、請求項５記載の撮像データ補正方法を実行させるコンピュータプログラム。
【請求項１６】
請求項１４又は１５記載のコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１次元又は２次元の撮像素子を用いた画像の撮像に際して、レンズ等の結像素子によるシェーディングや撮像素子の画素ばらつきを除去する撮像データ補正方法、そのためのビーム測定装置、ビーム測定用のコンピュータプログラム、及びこのようなコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像データをデジタル的に読み取るようにした技術が広く普及している。画像データをデジタル的に読み取る手法としては、例えば、１次元又は２次元の撮像素子、例えばＣＣＤラインセンサやＣＭＯＳラインセンサ等を用いて画像を撮像し、撮像素子の出力データから画像情報を得るようにするのが一般的である。
【０００３】
このような画像情報をデジタル的に読み取るようにした技術では、画像データを含む光量データの２次元的な分布を得る必要がある。このため、撮像素子が１次元アレイ状に配列された構造である場合には、撮像素子と読み取り対象画像とを相対的に移動させることにより２次元データを獲得し、また、撮像素子が２次元アレイ状に配列された構造である場合には、２次元光量分布を一括で取り込む。
【０００４】
ここで、１次元又は２次元の撮像素子を用いたスキャナ等では、撮像結果である撮像素子の出力データに対してシェーディング補正等を施すのが一般的である。シェーディング補正は、一例として、光量の基準を与える白色原稿に対して一様光を照射してその反射光を撮像し、これによって取得した光量データの高低に基づくデータ比率を補正データとして得ることによって行なわれる。
【０００５】
シェーディングについては、例えば特開平６−２８２７９３号公報に、ラインセンサからの入力信号に対してコサイン４乗の逆特性関数による補正データを乗じてシェーディングを補正するようにした発明が開示されている。
【０００６】
また、特開平８−７９７７３号公報には、撮像素子の出力データに対して、Ｎ次曲面関数で近似したシェーディング補正係数をかけてシェーディングを補正するようにした発明が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＣＣＤやＣＭＯＳに代表される１次元又は２次元アレイ状の撮像素子は、その画素感度にばらつきを持っているのが一般的である。また、画像データを得るためには、撮像素子の出力データをＡ／Ｄ変換する必要があるのにして、このようなＡ／Ｄ変換時にも変換結果にばらつきが生ずる。このようなことから、実際上取得される画像データには、シェーディング補正による補正が試みられる周辺光量の低下のみならず、各種の光量のばらつきが伴うという問題がある。
【０００８】
このようなことから、一例として、原稿からの反射光を光量データとして獲得する際、画素感度ばらつき等を原因として発生する原稿上に無いはずのデータがノイズとして載る可能性があり、本来必要とされる情報が得られなくなってしまうという不都合が生ずる。
【０００９】
このような問題に対しては、上述した特開平６−２８２７９３号公報や特開平８−７９７７３号公報に開示された技術は、何の解決策も与えない。
【００１０】
本発明の目的は、画像データを正しく読み取ることができるようにすることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の撮像データ補正方法の発明は、第１のステップ群として、結像素子を介して照射された一様光を１次元の撮像素子に撮像させるステップと、前記一様光を撮像して得た前記撮像素子の出力データを参照して、入射瞳から前記結像素子を含む撮像面に垂直に降ろした軸における光量と、撮像面から入射瞳までの距離と、光軸から結像素子までの最短距離と、光軸の主走査方向の座標で示される３次元オフセット量と、からなる仮パラメータを参照して、関数データを生成するステップと、前記仮パラメータを変化させて前記撮像素子の出力データと前記関数データとを近似させるステップと、前記撮像素子の出力データに近似させた後の前記関数データから光量に関するデータを除去したデータの逆数を補正データとして獲得するステップと、を具備し、第２のステップ群として、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量の平均値を算出するステップと、前記平均値を基準としてデータの上下限値を設定するステップと、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量値が前記上下限値を最も外れた値となる画素位置を補正対象画素位置として獲得するステップと、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量値のうち、前記補正対象画素位置の周辺複数画素における光量の平均値を算出し、前記補正対象画素の光量値をその平均値として扱うステップと、を具備し、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる全ての画素についての光量値が前記上下限値内に収まるまで前記第１のステップ群と第２のステップ群とを繰り返し実行する。
【００１６】
通常、画素の劣化は感度低下傾向となって過感度へ移行することは少ないため、シェーディング補正による近似関数は光量の低い方へ引っ張られる。そこで、欠陥画素や感度が大きく劣化している画素によるばらつきが近似関数に影響して全体のシェーディング状態から多少ずれても、感度が大きくずれている画素の除去後、再度関数近似することで、シェーディング状態への関数近似の精度が向上する。このため、画素ばらつきの基準光量からの振り分けが均等になり、撮像素子における欠陥画素や画素毎の感度ばらつきを補正することが可能となる。
【００１９】
請求項２記載の撮像データ補正方法の発明は、第１のステップ群として、照射された一様光を１次元の撮像素子に撮像させるステップと、前記一様光を撮像して得た前記撮像素子の出力データを参照して、入射瞳から前記結像素子を含む撮像面に垂直に降ろした軸における光量と、撮像面から入射瞳までの距離と、光軸から結像素子までの最短距離と、光軸の主走査方向の座標で示される３次元オフセット量と、からなる仮パラメータを参照して、関数データを生成するステップと、前記仮パラメータを変化させて前記撮像素子の出力データと前記関数データとを近似させるステップと、前記撮像素子の出力データに近似させた後の前記関数データから光量に関するデータを除去したデータの逆数を補正データとして獲得するステップと、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップと、を具備し、第２のステップ群として、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量の平均値を算出するステップと、前記平均値を基準としてデータの上下限値を設定するステップと、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量値が前記上下限値を最も外れた値となる画素位置を補正対象画素位置として獲得するステップと、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量値のうち、前記補正対象画素位置の周辺複数画素における光量の平均値を算出し、前記補正対象画素の光量値をその平均値として扱うステップと、を具備し、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる全ての画素についての光量値が前記上下限値内に収まるまで前記第１のステップ群と第２のステップ群とを繰り返し実行する。
【００２０】
通常、画素の劣化は感度低下傾向となって過感度へ移行することは少ないため、シェーディング補正による近似関数は光量の低い方へ引っ張られる。そこで、欠陥画素や感度が大きく劣化している画素によるばらつきが近似関数に影響して全体のシェーディング状態から多少ずれても、感度が大きくずれている画素の除去後、再度関数近似することで、シェーディング状態への関数近似の精度が向上する。このため、画素ばらつきの基準光量からの振り分けが均等になり、撮像素子における欠陥画素や画素毎の感度ばらつきを補正することが可能となる。
【００２１】
請求項３記載の撮像データ補正方法の発明は、結像素子を介して照射された一様光を１次元の撮像素子に撮像させるステップと、前記一様光を撮像して得た前記撮像素子の出力データを、請求項２記載の撮像データ補正方法を実行して得られた前記撮像素子の出力データに基づいて補正し、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データを参照して、入射瞳から前記結像素子を含む撮像面に垂直に降ろした軸における光量と、撮像面から入射瞳までの距離と、光軸から結像素子までの最短距離と、光軸の主走査方向の座標で示される３次元オフセット量と、からなる仮パラメータを参照して、関数データを生成するステップと、前記仮パラメータを変化させて前記撮像素子の出力データと前記関数データとを近似させるステップと、前記撮像素子の出力データに近似させた後の前記関数データから光量に関するデータを除去したデータの逆数を補正データとして獲得するステップと、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップと、を具備する。
【００２２】
したがって、１次元の撮像素子の各素子にばらつきがあったり、撮像素子と結像素子との間の相対的な位置決めに厳密性がない場合であったりしても、感度が低下している画素や欠陥画素の座標等を予め把握しておくことが可能となる。これにより、レンズ等の光量に影響を与える光学素子の交換、変更等があった場合でも、シェーディング補正のための関数近似の精度を向上させることが可能となる。また、全体的なシェーディングの影響を除去してから、画素毎の基準となる光量を決定し、その基準光量からのばらつきが大きな画素の座標を補正する座標として予め設定しておくことで、その座標の光量データをその周辺複数画素の光量データの平均値に置き換え、これによって、撮像素子における欠陥画素や各画素の感度ばらつきを補正することが可能となる。
【００２９】
請求項４記載の撮像データ補正方法の発明は、第１のステップ群として、結像素子を介して照射された一様光を２次元の撮像素子に撮像させるステップと、前記一様光を撮像して得た前記撮像素子の出力データを参照して、入射瞳から前記結像素子を含む撮像面に垂直に降ろした軸における光量と、撮像面から入射瞳までの距離と、光軸の主走査方向の座標と、光軸の副走査方向の座標で示される３次元オフセット量と、からなる仮パラメータを参照して、３次元関数データを生成するステップと、前記仮パラメータを変化させて前記撮像素子の出力データと前記３次元関数データとを近似させるステップと、前記撮像素子の出力データに近似させた後の前記３次元関数データから光量に関するデータを除去したデータの逆数を補正データとして獲得するステップと、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップと、を具備し、第２のステップ群として、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量の平均値を算出するステップと、前記平均値を基準としてデータの上下限値を設定するステップと、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量値が前記上下限値を最も外れた値となる画素位置を補正対象画素位置として獲得するステップと、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量値のうち、前記補正対象画素位置の周辺複数画素における光量の平均値を算出し、前記補正対象画素の光量値をその平均値として扱うステップと、を具備し、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる全ての画素についての光量値が前記上下限値内に収まるまで前記第１のステップ群と第２のステップ群とを繰り返し実行する。
【００３０】
通常、画素の劣化は感度低下傾向となって過感度へ移行することは少ないため、シェーディング補正による近似関数は光量の低い方へ引っ張られる。そこで、欠陥画素や感度が大きく劣化している画素によるばらつきが近似関数に影響して全体のシェーディング状態から多少ずれても、感度が大きくずれている画素の除去後、再度関数近似することで、シェーディング状態への関数近似の精度が向上する。このため、画素ばらつきの基準光量からの振り分けが均等になり、撮像素子における欠陥画素や画素毎の感度ばらつきを補正することが可能となる。
【００３３】
請求項５記載の撮像データ補正方法の発明は、第１のステップ群として、照射された一様光を２次元の撮像素子に撮像させるステップと、前記一様光を撮像して得た前記撮像素子の出力データを参照して、入射瞳から前記結像素子を含む撮像面に垂直に降ろした軸における光量と、撮像面から入射瞳までの距離と、光軸の主走査方向の座標と、光軸の副走査方向の座標で示される３次元オフセット量と、からなる仮パラメータを参照して、３次元関数データを生成するステップと、前記仮パラメータを変化させて前記撮像素子の出力データと前記３次元関数データとを近似させるステップと、前記撮像素子の出力データに近似させた後の前記３次元関数データから光量に関するデータを除去したデータの逆数を補正データとして獲得するステップと、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップと、を具備し、第２のステップ群として、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量の平均値を算出するステップと、前記平均値を基準としてデータの上下限値を設定するステップと、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量値が前記上下限値を最も外れた値となる画素位置を補正対象画素位置として獲得するステップと、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる光量値のうち、前記補正対象画素位置の周辺複数画素における光量の平均値を算出し、前記補正対象画素の光量値をその平均値として扱うステップと、を具備し、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データに含まれる全ての画素についての光量値が前記上下限値内に収まるまで前記第１のステップ群と第２のステップ群とを繰り返し実行する。
【００３４】
通常、画素の劣化は感度低下傾向となって過感度へ移行することは少ないため、シェーディング補正による近似関数は光量の低い方へ引っ張られる。そこで、欠陥画素や感度が大きく劣化している画素によるばらつきが近似関数に影響して全体のシェーディング状態から多少ずれても、感度が大きくずれている画素の除去後、再度関数近似することで、シェーディング状態への関数近似の精度が向上する。このため、画素ばらつきの基準光量からの振り分けが均等になり、撮像素子における欠陥画素や画素毎の感度ばらつきを補正することが可能となる。
【００３５】
請求項６記載の撮像データ補正方法の発明は、結像素子を介して照射された一様光を２次元の撮像素子に撮像させるステップと、前記一様光を撮像して得た前記撮像素子の出力データを、請求項５記載の撮像データ補正方法を実行して得られた前記撮像素子の出力データに基づいて補正し、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップで補正した後の前記撮像素子の出力データを参照して、入射瞳から前記結像素子を含む撮像面に垂直に降ろした軸における光量と、撮像面から入射瞳までの距離と、光軸の主走査方向の座標と、光軸の副走査方向の座標で示される３次元オフセット量と、からなる仮パラメータを参照して、３次元関数データを生成するステップと、前記仮パラメータを変化させて前記撮像素子の出力データと前記３次元関数データとを近似させるステップと、前記撮像素子の出力データに近似させた後の前記３次元関数データから光量に関するデータを除去したデータの逆数を補正データとして獲得するステップと、前記補正データに基づいて前記撮像素子の出力データを補正するステップと、を具備する。
【００３６】
したがって、２次元の撮像素子の各素子にばらつきがあったり、撮像素子と結像素子との間の相対的な位置決めに厳密性がない場合であったりしても、感度が低下している画素や欠陥画素の座標等を予め把握しておくことが可能となる。これにより、レンズ等の光量に影響を与える光学素子の交換、変更等があった場合でも、シェーディング補正のための関数近似の精度を向上させることが可能となる。また、全体的なシェーディングの影響を除去してから、画素毎の基準となる光量を決定し、その基準光量からのばらつきが大きな画素の座標を補正する座標として予め設定しておくことで、その座標の光量データをその周辺複数画素の光量データの平均値に置き換え、これによって、撮像素子における欠陥画素や各画素の感度ばらつきを補正することが可能となる。
【００３７】
請求項７記載の撮像データ補正方法の発明は、画像データを含む光を結像素子によって拡大又は縮小して前記撮像素子に撮像させるに際して、請求項４ないし６のいずれか一以上の撮像データ補正方法によって補正された前記撮像素子の出力データを参照して、前記画像データを含む光を撮像した前記撮像素子の出力データを補正するようにした。
【００３８】
したがって、撮像画像を一様感度の状態で取得すること可能となる。
【００３９】
請求項８記載のビーム測定装置の発明は、一様光を発光する光源と、２次元の撮像素子と、前記光源から照射された一様光を前記撮像素子に結像させる結像素子と、請求項４又は６記載の撮像データ補正方法を実行する手段と、を具備する。
【００４２】
通常、画素の劣化は感度低下傾向となって過感度へ移行することは少ないため、シェーディング補正による近似関数は光量の低い方へ引っ張られる。そこで、欠陥画素や感度が大きく劣化している画素によるばらつきが近似関数に影響して全体のシェーディング状態から多少ずれても、感度が大きくずれている画素の除去後、再度関数近似することで、シェーディング状態への関数近似の精度が向上する。このため、画素ばらつきの基準光量からの振り分けが均等になり、撮像素子における欠陥画素や画素毎の感度ばらつきを補正することが可能となる（請求項４記載の撮像データ補正方法を実行する場合）。
【００４３】
さらに、２次元の撮像素子の各素子にばらつきがあったり、撮像素子と結像素子との間の相対的な位置決めに厳密性がない場合であったりしても、感度が低下している画素や欠陥画素の座標等を予め把握しておくことが可能となる。これにより、レンズ等の光量に影響を与える光学素子の交換、変更等があった場合でも、シェーディング補正のための関数近似の精度を向上させることが可能となる。また、全体的なシェーディングの影響を除去してから、画素毎の基準となる光量を決定し、その基準光量からのばらつきが大きな画素の座標を補正する座標として予め設定しておくことで、その座標の光量データをその周辺複数画素の光量データの平均値に置き換え、これによって、撮像素子における欠陥画素や各画素の感度ばらつきを補正することが可能となる（請求項６記載の撮像データ補正方法を実行する場合）。
【００４４】
請求項９記載の発明は、請求項８記載のビーム測定装置において、前記光源は、発光源が発光する光を前記撮像素子に対面する面発光部材に導く。
【００４５】
したがって、発光源が発光する光が撮像素子に対面する面発光部材に導かれ、面発光部材からの光が撮像素子に撮像される。
【００４６】
請求項１０記載の発明は、請求項８又は９記載のビーム測定装置において、前記結像素子の焦点位置と一致するように配置されて前記光源からの光を受光する受光素子を設け、この受光素子の出力信号に基づいて前記光源からの光の一様性を検出するようにした。
【００４７】
したがって、受光素子の出力信号に基づいて光源からの光の一様性が検出される。
【００４８】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載のビーム測定装置において、前記受光素子を、この受光素子の受光領域を前記撮像素子の解像度と一致させるピンホールを有するマスクで覆う。
【００４９】
したがって、撮像素子の画素ピッチで光量一様性が検出される。
【００５０】
請求項１２記載のビーム測定装置の発明は、一様光を発光する光源と、前記光源から照射された一様光を撮像する２次元の撮像素子と、請求項５記載の撮像データ補正方法を実行する手段と、を具備する。
【００５２】
通常、画素の劣化は感度低下傾向となって過感度へ移行することは少ないため、シェーディング補正による近似関数は光量の低い方へ引っ張られる。そこで、欠陥画素や感度が大きく劣化している画素によるばらつきが近似関数に影響して全体のシェーディング状態から多少ずれても、感度が大きくずれている画素の除去後、再度関数近似することで、シェーディング状態への関数近似の精度が向上する。このため、画素ばらつきの基準光量からの振り分けが均等になり、撮像素子における欠陥画素や画素毎の感度ばらつきを補正することが可能となる。
【００５３】
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載のビーム測定装置において、前記光源は、発光源が発光する光を前記撮像素子に対面する面発光部材に導く。
【００５４】
したがって、発光源が発光する光が撮像素子に対面する面発光部材に導かれ、面発光部材からの光が撮像素子に撮像される。
【００５５】
請求項１４記載の発明は、コンピュータプログラムの発明は、一様光を発光する光源と、２次元の撮像素子と、前記光源から照射された一様光を前記撮像素子に結像させる結像素子と、前記撮像素子の出力データに基づいて各種の演算処理を実行するコンピュータと、を具備し、前記コンピュータにインストールされ、このコンピュータに、請求項４又は６記載の撮像データ補正方法を実行させる。
【００５８】
通常、画素の劣化は感度低下傾向となって過感度へ移行することは少ないため、シェーディング補正による近似関数は光量の低い方へ引っ張られる。そこで、欠陥画素や感度が大きく劣化している画素によるばらつきが近似関数に影響して全体のシェーディング状態から多少ずれても、感度が大きくずれている画素の除去後、再度関数近似することで、シェーディング状態への関数近似の精度が向上する。このため、画素ばらつきの基準光量からの振り分けが均等になり、撮像素子における欠陥画素や画素毎の感度ばらつきを補正することが可能となる（請求項４記載の撮像データ補正方法を実行する場合）。
【００５９】
さらに、２次元の撮像素子の各素子にばらつきがあったり、撮像素子と結像素子との間の相対的な位置決めに厳密性がない場合であったりしても、感度が低下している画素や欠陥画素の座標等を予め把握しておくことが可能となる。これにより、レンズ等の光量に影響を与える光学素子の交換、変更等があった場合でも、シェーディング補正のための関数近似の精度を向上させることが可能となる。また、全体的なシェーディングの影響を除去してから、画素毎の基準となる光量を決定し、その基準光量からのばらつきが大きな画素の座標を補正する座標として予め設定しておくことで、その座標の光量データをその周辺複数画素の光量データの平均値に置き換え、これによって、撮像素子における欠陥画素や各画素の感度ばらつきを補正することが可能となる（請求項６記載の撮像データ補正方法を実行する場合）。
【００６０】
請求項１５記載のコンピュータプログラムの発明は、一様光を発光する光源と、前記光源から照射された一様光を撮像する２次元の撮像素子と、前記撮像素子の出力データに基づいて各種の演算処理を実行するコンピュータと、を具備し、前記コンピュータにインストールされ、このコンピュータに、請求項５記載の撮像データ補正方法を実行させる。
【００６２】
通常、画素の劣化は感度低下傾向となって過感度へ移行することは少ないため、シェーディング補正による近似関数は光量の低い方へ引っ張られる。そこで、欠陥画素や感度が大きく劣化している画素によるばらつきが近似関数に影響して全体のシェーディング状態から多少ずれても、感度が大きくずれている画素の除去後、再度関数近似することで、シェーディング状態への関数近似の精度が向上する。このため、画素ばらつきの基準光量からの振り分けが均等になり、撮像素子における欠陥画素や画素毎の感度ばらつきを補正することが可能となる。
【００６３】
請求項１６記載の記憶媒体の発明は、請求項１４又は１５記載のコンピュータプログラムを記憶する。
【００６４】
したがって、請求項１４又は１５記載のコンピュータプログラムが記憶媒体から出力可能である。
【００６５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。
【００６６】
本実施の形態は、撮像データ補正方法、ビーム測定装置、ビーム測定装置が備えるコンピュータにインストールされるソフトウェア及びこのようなソフトウェアを記憶する記憶媒体に関する。
【００６７】
＜撮像データ補正方法＞
撮像データ補正方法の第１の実施の形態を図１ないし図５に基づいて説明する。
【００６８】
図１は、撮像データ補正方法を実現するため光学装置の斜視図である。このような光学装置を用いた本実施の形態の撮像データ補正方法をステップ毎に説明する。
【００６９】
１．結像素子（レンズ２）を介して照射された一様光を１次元の撮像素子（ＣＣＤラインセンサ１）に撮像させるステップ
図１に示すように、撮像素子としてのＣＣＤラインセンサ１に結像素子としてのレンズ２によって結像させる画像データの基準光量を得るために、本実施の形態では、光源としての照明系３より照射された照明光を白色原稿４で反射させ、この反射光をレンズ２によってＣＣＤラインセンサ１に結像させている。
【００７０】
２．一様光を撮像して得た撮像素子（ＣＣＤラインセンサ１）の出力データを参照して、この出力データの各画素位置での光量と３次元オフセット量とを表わす仮パラメータを有する関数データを生成するステップ
図２はＣＣＤラインセンサ１の主走査座標上の光量分布を示すグラフである。
【００７１】
ＣＣＤラインセンサ１とレンズ２との光軸が一致している場合には、図２に示すように、ＣＣＤラインセンサ１の出力信号から得られる光量Ｉは、コサイン４乗則に則り、ＣＣＤラインセンサ１の各光学素子１ａ上にレンズ２の開口効率ηと傾角ωとの関係から、（１）式によって得られる。
【００７２】
【数１】
0004523744.tif 000002
【００７３】
図３は、ＣＣＤラインセンサ１の各光学素子１ａとレンズ２の光軸とがずれている状態を示す模式図である。
【００７４】
図２に示すグラフは理論値に基づくグラフであり、実際には、図３に示すように、ＣＣＤラインセンサ１の各光学素子１ａとレンズ２の光軸とが一致せず、主走査ライン上の主走査データがＣＣＤラインセンサ１の各光学素子１ａの中心からずれてしまう場合が多い。このため、このような光軸のずれを原因として、各種のパラメータが変動する。
【００７５】
まず、ＣＣＤラインセンサ１の各光学素子１ａにおける入射瞳Ｐまでの距離Ｌは、ＣＣＤラインセンサ１とレンズ２との間の取り付け誤差等に影響されて変動する。
【００７６】
次いで、主走査方向をｘ、入射瞳ＰからＣＣＤラインセンサ１を含む撮像面に垂直に降ろした軸の足をＡとし、Ａでの光量をＩ０ とすると、レンズ２が軸対称であれば、シェーディングによる光量低下は同心円上に分布することとなる。これに対して、図３中に示す最小半径ｒの円は、Ｂ点でＣＣＤラインセンサ１ｂと一致することとなる円である。このＢ点での光量をＩ１ として、Ｉ１ を中心に角度ψを大きくしていった場合の光量はＩ３ 、Ｉ４ …となり、このようなＩ３ 、Ｉ４ は、同心円上Ｂから半径を大きくしていき同心円上ＣまでのＢ、Ｃを結ぶ光量低下と一致する。そこで、ＣＣＤラインセンサ１上の光量Ｉ４ は、次の（２）式で表わすことができる。なお、（２）式中、ｘ０ は、光軸の主走査方向の（Ａ，Ｂ，Ｃ等の）座標である。
【００７７】
【数２】
0004523744.tif 000003
【００７８】
本実施の形態では、（２）式より、変動要因であるＩ０ 、Ｌ、ｒ、ｘ０ に適当な初期値を与え、実際にＣＣＤラインセンサ１によって得られる光量データｐと関数データＩ４ との差ｄを、（３）式で示すように規定する。
【００７９】
【数３】
0004523744.tif 000004
【００８０】
３．仮パラメータを変化させて撮像素子（ＣＣＤラインセンサ１）の出力データと関数データとを近似させるステップ
次いで、本実施の形態では、上記（３）式中、差ｄが小さくなるようにパラメータＩ０ 、Ｌ、ｒ、ｘ０ を変化させる。こうして、図４に示すように、ｄが最小となった時点での関数をシェーディングへの近似結果とする。関数の収束結果である近似解を導出する方法としては、準ニュートン法やLevenberg-Marqurdt法などを用いる。
【００８１】
４．撮像素子（ＣＣＤラインセンサ１）の出力データに近似させた後の関数データから光量に関するデータを除去したデータの逆数を補正データとして獲得するステップ
最適解として得られた近似関数のパラメータＩ０ 、Ｌ、ｒ、ｘ０ は、それぞれ、レンズ２の中心での光量、撮像面から入射瞳Ｐまでの距離、光軸からＣＣＤラインセンサ１までの最短距離、光軸の主走査方向の座標である。
【００８２】
これらの近似結果から得られたパラメータにより、各座標での補正データＲを規定することができる。（４）式は、このような補正データＲを規定する式である。
【００８３】
【数４】
0004523744.tif 000005
【００８４】
５．補正データに基づいて撮像素子（ＣＣＤラインセンサ１）の出力データを補正するステップ
最後に、（４）式を用いて、補正した光量データが図５のように確認される。そこで、このような補正データを図示しないハードディスク等などに格納しておき、実際の撮像時に画像データにその補正データを乗じてシェーディング補正を実施することになる。
【００８５】
したがって、ＣＣＤラインセンサ１の各光学素子１ａにばらつきがあったり、撮像素子と結像素子との間の相対的な位置決めに厳密性がない場合であったりしても、そのような現状を変動パラメータとすることで、シェーディングを正しく補正することが可能となる。
【００８６】
撮像データ補正方法の第２の実施の形態を図６に基づいて説明する。
【００８７】
図６は、ＣＣＤラインセンサ１の主走査座標上でのシェーディング補正後の光量分布を示すグラフである。
【００８８】
本実施の形態は、概略的には、関数の近似により得られた補正データで補正後の全画像データにおける光量の平均値を算出し、この平均値より大きく離れた値を示す画素（図６中、５、６として示す）の座標を検出し、その画素５、６の周辺複数画素の光量値を平均し、この平均値を前述した画素５、６の光量値とするというものである。これにより、ＣＣＤラインセンサ１における各光学素子１ａ中の欠陥画素や画素毎の感度ばらつきを補正することができる。
【００８９】
具体的には、図６に示すように、シェーディング補正後の一様画像において、全体の平均値から任意のばらつきの割合を設定する。ビーム径を測定する場合などは、最大光量のばらつきがその１／ｅ２ や１／ｅの割合の光量領域に影響するため、最大光量がばらついても、１／ｅ２ や１／ｅの光量領域で光量データの変動が１画素以上ずれないように設定するなどの手法が考えられる。ここでは仮に±５％とすると、図６中の画素５、６等のばらつきが大きな画素の座標を図示しないハードディスク等の記憶手段に格納しておき、実際の撮像時に、取得した画像の光量値を隣接する複数画素の光量値平均と置き換える。
【００９０】
このような本実施の形態の発明は、次に示すステップによって実現される。
１．ＣＣＤラインセンサ１の出力データに含まれる光量の平均値を算出するステップ
２．その平均値を基準としてデータの上下限値を設定するステップ
３．補正後のＣＣＤラインセンサ１の出力データに含まれる光量値が設定された上下限値を外れた値となる画素位置を補正対象画素位置として獲得するステップ４．補正後のＣＣＤラインセンサ１の出力データに含まれる光量値のうち、補正対象画素位置の周辺複数画素における光量の平均値を算出し、補正対象画素の光量値をその平均値として扱うステップ
このような各ステップが実行された結果、ＣＣＤラインセンサ１における欠陥画素や各画素の感度ばらつきを補正することが可能となる。
【００９１】
撮像データ補正方法の第３の実施の形態を図７に基づいて説明する。
【００９２】
図７は、ＣＣＤラインセンサ１の主走査座標上での各種誤差補正後の光量分布を示すグラフである。
【００９３】
本実施の形態は、概略的には、関数近似による全体的な光量補正と、局所的な画素ばらつきの補正を繰り返すことにより、欠陥画素により影響される関数近似の誤差を修正しながら、画素ばらつきを補正する基準となる一様画像の平均値を修正することで、使用不可能な画素を除去するとともに、感度の一様性を向上してＣＣＤラインセンサ１の欠陥画素や画素毎の感度ばらつきを補正する、というものである。
【００９４】
具体的には、図７に示すように、７として示す画素のように、大きく感度が劣化しているか、あるいは欠陥画素の場合、第１の実施の形態での処理と同一の処理を実施してデータ補正し、次いで、後述する処理を実行することでその画素７における画素ばらつきを除去する、という処理を繰り返すものである。
【００９５】
このような本実施の形態の発明は、次に示す第１のステップ群と第２のステップ群とによって実現される。
【００９６】
〔第１のステップ群〕
１．レンズ２を介して照射された一様光をＣＣＤラインセンサ１に撮像させるステップ
２．その一様光を撮像して得たＣＣＤラインセンサ１の出力データを参照して、この出力データの各画素位置での光量と３次元オフセット量とを表わす仮パラメータを有する関数データを生成するステップ
３．仮パラメータを変化させてＣＣＤラインセンサ１の出力データと関数データとを近似させるステップ
４．ＣＣＤラインセンサ１の出力データに近似させた後の関数データから光量に関するデータを除去したデータの逆数を補正データとして獲得するステップ
５．補正データに基づいてＣＣＤラインセンサ１の出力データを補正するステップ
〔第２のステップ群〕
１．補正後のＣＣＤラインセンサ１の出力データに含まれる光量の平均値を算出するステップ
２．その平均値を基準としてデータの上下限値を設定するステップ
３．補正後のＣＣＤラインセンサ１の出力データに含まれる光量値が前記上下限値を最も外れた値となる画素位置を補正対象画素位置として獲得するステップ
４．補正後のＣＣＤラインセンサ１の出力データに含まれる光量値のうち、補正対象画素位置の周辺複数画素における光量の平均値を算出し、補正対象画素の光量値をその平均値として扱うステップ
〔第１のステップと第２のステップとの実行〕
補正後の前記撮像素子の出力データに含まれる全ての画素についての光量値が前記上下限値内に収まるまで第１のステップ群と第２のステップ群とを繰り返し実行する。
【００９７】
以上の処理によって、本実施の形態の発明が実行される。これにより、画素ばらつきの基準光量からの振り分けが均等になり、ＣＣＤラインセンサ１における欠陥画素や画素毎の感度ばらつきを補正することが可能となる。
【００９８】
撮像データ補正方法の第４の実施の形態を説明する。
【００９９】
本実施の形態は、概略的には、予め欠陥画素や感度の低い画素を補正するための座標データを把握して、レンズ２等の交換や変更があったときでも、ばらつきがある座標の画素における光量値を補正する、というものである。ここで、本実施の形態においては、座標データを把握するに際して、図１を参照すると、照明系３より照射された照明光を白色原稿４で反射させ、この反射光をレンズ２を通すことなく直接的にＣＣＤラインセンサ１に照射させている。
【０１００】
一例として、画素ばらつきを±５％に抑える場合、上限下限を全体の平均値の±５％とし、値がその上限下限を越える画素の座標を図示しないハードディスク等の記憶手段に格納しておき、実際の撮像時には、取得した画像データのその座標データからの画素の値を、近接複数画素の平均値として置き換える。
【０１０１】
このような本実施の形態の発明は、次に示すステップによって実現される。
１．照射された一様光をＣＣＤラインセンサ１に撮像させるステップ
２．ＣＣＤラインセンサ１の出力データに含まれる光量の平均値を算出するステップ
３．その平均値を基準としてデータの上下限値を設定するステップ
４．補正後のＣＣＤラインセンサ１の出力データに含まれる光量値が上下限値を外れた値となる画素位置を補正対象画素位置として獲得するステップ
５．補正後のＣＣＤラインセンサ１の出力データに含まれる光量値のうち、補正対象画素位置の周辺複数画素における光量の平均値を算出し、補正対象画素の光量値をその平均値として扱うステップ
このような各ステップが実行された結果、レンズ２等の光量に影響を与える光学素子の交換、変更等があった場合でも、シェーディング補正のための関数近似の精度を向上させることが可能となる。また、ＣＣＤラインセンサ１における欠陥画素や各画素の感度ばらつきを補正することが可能となる。
【０１０２】
撮像データ補正方法の第５の実施の形態を説明する。
【０１０３】
本実施の形態は、概略的には、基準光量データとなる画素全体の平均値より大きく離れた値を示す画素の座標を検出し、その画素の近接複数画素の値を平均してその画素の値とすることで、ＣＣＤラインセンサ１の欠陥画素や画素毎の感度ばらつきを補正する、というものである。
【０１０４】
例えば、画素全体の光量平均値から最も光量値が異なる画素の座標を図示しないハードディスク等の記憶手段に格納しておき、その画素の光量値を隣接複数画素の光量値で補正し、補正後に再度全体の平均値を導出して、最も光領値が異なる画素の座標を図示しないハードディスク等の記憶手段に格納しておき、その画素の光量値を隣接複数画素の光量値で補正する。このようなステップを繰り返すことにより、著しく感度が劣化している画素や欠陥画素による平均値の低下を低減することができる。
【０１０５】
このような本実施の形態の発明は、次に示す第１のステップ群と第２のステップ群とによって実現される。
【０１０６】
〔第１のステップ群〕
１．照射された一様光をＣＣＤラインセンサ１に撮像させるステップ
２．その一様光を撮像して得たＣＣＤラインセンサ１の出力データを参照して、この出力データの各画素位置での光量と３次元オフセット量とを表わす仮パラメータを有する関数データを生成するステップ
３．仮パラメータを変化させてＣＣＤラインセンサ１の出力データと関数データとを近似させるステップ
４．ＣＣＤラインセンサ１の出力データに近似させた後の関数データから光量に関するデータを除去したデータの逆数を補正データとして獲得するステップ
５．補正データに基づいてＣＣＤラインセンサ１の出力データを補正するステップ
〔第２のステップ群〕
１．補正後のＣＣＤラインセンサ１の出力データに含まれる光量の平均値を算出するステップ
２．その平均値を基準としてデータの上下限値を設定するステップ
３．補正後のＣＣＤラインセンサ１の出力データに含まれる光量値が上下限値を最も外れた値となる画素位置を補正対象画素位置として獲得するステップ
４．補正後のＣＣＤラインセンサ１の出力データに含まれる光量値のうち、補正対象画素位置の周辺複数画素における光量の平均値を算出し、補正対象画素の光量値をその平均値として扱うステップ
〔第１のステップと第２のステップとの実行〕
補正後のＣＣＤラインセンサ１の出力データに含まれる全ての画素についての光量値が上下限値内に収まるまで第１のステップ群と第２のステップ群とを繰り返し実行する。
【０１０７】
これによって、ＣＣＤラインセンサ１における欠陥画素や画素毎の感度ばらつきを補正することが可能となる。
【０１０８】
撮像データ補正方法の第６の実施の形態を説明する。
【０１０９】
本実施の形態は、概略的には、画素毎のばらつきを座標で把握しておき、撮像した光量データのばらつきを補正した後、関数の近似の精度を向上して、シェーディングも補正する、というものである。
【０１１０】
このような本実施の形態の発明は、次に示すステップによって実現される。
１．レンズ２を介して照射された一様光を１次元のＣＣＤラインセンサ１に撮像させるステップ
２．その一様光を撮像して得たＣＣＤラインセンサ１の出力データを、撮像データ補正方法の第５又は第６の実施の形態における撮像データ補正方法を実行して得られたＣＣＤラインセンサ１の出力データに基づいて補正し、補正後の出力データを参照して、この出力データの各画素位置での光量と３次元オフセット量とを表わす仮パラメータを有する関数データを生成するステップ
３．仮パラメータを変化させてＣＣＤラインセンサ１の出力データと関数データとを近似させるステップ
４．ＣＣＤラインセンサ１の出力データに近似させた後の関数データから光量に関するデータを除去したデータの逆数を補正データとして獲得するステップ
５．その補正データに基づいてＣＣＤラインセンサ１の出力データを補正するステップ
これによって、ＣＣＤラインセンサ１における欠陥画素や各画素の感度ばらつきを補正することが可能となる。
【０１１１】
撮像データ補正方法の第７の実施の形態を説明する。
【０１１２】
本実施の形態は、得られた補正データを画素感度が一様となるよう画像取得毎に光量データに乗じることにより、撮像した画像におけるＣＣＤラインセンサ１の画素毎の感度ばらつきによる光量ばらつきを補正する、というものである。
【０１１３】
例えば、ＣＣＤラインセンサ１を用いた各撮像について、その撮像された全画面データにシェーディング補正データを乗じて全体の光量を一様化し、かつ、画素ばらつきの座標データに基づいてその座標の画素を隣接複数画素の平均値に置き換える。
【０１１４】
これにより、撮像画像を一様感度の状態で取得すること可能となる。
【０１１５】
撮像データ補正方法の第８の実施の形態を図８ないし図１０に基づいて説明する。
【０１１６】
本実施の形態は、２次元の撮像素子を用いた点が前述した第１〜第７の実施の形態と異なる。以下、本実施の形態の撮像データ補正方法を、ステップ毎に説明する。
【０１１７】
１．結像素子（レンズ９）を介して照射された一様光を２次元の撮像素子（ＣＣＤエリアセンサ８）に撮像させるステップ
図８は、撮像データ補正方法を実施するためのビーム測定装置の模式図である。図８に示すように、本実施の形態では撮像素子としてＣＣＤエリアセンサ８が用いられている。このＣＣＤエリアセンサ８にレンズ９によって結像させられる画像データは、面発光タイプの面発光部材１０にファイバーライトガイド１１で導光されたコールドライトソース１２の照明光である。この照明光は、オパール拡散板１３，１３ａによって拡散されている。
【０１１８】
２．一様光を撮像して得た撮像素子（ＣＣＤエリアセンサ８）の出力データを参照して、この出力データの各画素位置での光量と３次元オフセット量とを表わす仮パラメータを有する３次元関数データを生成するステップ
そこで、このような拡散光を基準光量とする場合、図９に示すように、入射瞳Ｐまでの距離Ｌ、主走査方向をｘ、副走査方向をｙ、入射瞳ＰからＣＣＤエリアセンサ８ａを含む撮像面に垂直に降ろした軸の足をＡとし、Ａでの光量をＩ０ とすると、レンズ９が軸対称であれば、シェーディングによる光量低下は同心円上に分布することとなり、ＣＣＤエリアセンサ８上の任意の位置での光量Ｉ４ は、（５）式で表現される。ここで、ｘ０ は、光軸の主走査方向の座標、ｙ０ は、光軸の副走査方向の座標である。
【０１１９】
【数５】
0004523744.tif 000006
【０１２０】
３．仮パラメータを変化させて撮像素子（ＣＣＤエリアセンサ８）の出力データと３次元関数データとを近似させるステップ
次に、（５）式より、変動要因であるＩ０ 、Ｌ、ｘ０ 、ｙ０ に適当な初期値を与え、実際にＣＣＤエリアセンサによって得られる光量データｐと関数データＩ４ の差ｄを(６)式で示すように規定する。
【０１２１】
【数６】
0004523744.tif 000007
【０１２２】
そして、差ｄが小さくなるようにパラメータＩ０ 、Ｌ、ｘ０ 、ｙ０ を変化させる。こうして、差ｄが最小となった時点での関数をシェーディングへの近似結果とする。関数の収束結果である近似解を導出する方法としては、準ニュートン法やLevenberg-Marqurdt法などを用いる。
【０１２３】
最適解として得られた近似関数のパラメータＩ０ 、Ｌ、ｘ０ 、ｙ０ は、それぞれ、レンズ９の中心での光量、撮像面から入射瞳Ｐまでの距離、光軸の主副走査方向の座標である。
【０１２４】
４．撮像素子（ＣＣＤエリアセンサ８）の出力データに近似させた後の３次元関数データから光量に関するデータを除去したデータの逆数を補正データとして獲得するステップ
これら近似結果から得られたパラメータにより、各座標での補正データＲは次式（７）で規定される。
【０１２５】
【数７】
0004523744.tif 000008
【０１２６】
５．補正データに基づいて撮像素子（ＣＣＤエリアセンサ８）の出力データを補正するステップ
次いで、（７）式を用いて、ＣＣＤエリアセンサ８の出力データを補正する。補正した光量データは、図１０に示すように確認される。ここで、図１０は、シェーディング補正前後のＣＣＤエリアセンサ８における光量分布を示す模式図である。
【０１２７】
この補正データを図示しないハードディスクなどに格納して、実際の撮像時に画像データに乗じてシェーディング補正を実施する。
【０１２８】
こうして、ＣＣＤエリアセンサ８の各素子にばらつきがあったり、ＣＣＤエリアセンサ８とレンズ９との間の相対的な位置決めに厳密性がない場合であったりしても、そのような現状を変動パラメータとすることで、シェーディングを正しく補正することが可能となる。
【０１２９】
以上説明した撮像データ補正方法の第８の実施の形態に対しては、前述した第２〜第７の実施の形態を適用することができる。この場合、撮像データ補正方法の第８の実施の形態においても、前述した第２〜第７の実施の形態での作用効果が得られる。なお、撮像データ補正方法の第２〜第７の実施の形態での処理自体は、撮像データ補正方法の第８の実施の形態に適用しても異なる点がないため、その説明は省略する。それらの第２〜第７の実施の形態での処理は、既に説明した該当箇所を参照することによって当業者が理解可能である。
【０１３０】
＜ビーム測定装置、ビーム測定用のコンピュータプログラム、及びこのようなコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体＞
次いで、前述した撮像データ補正方法を実施することができるビーム測定装置、ビーム測定用のコンピュータプログラム、及びこのようなコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体について説明する。
【０１３１】
ビーム測定装置の第１の実施の形態を図１１及び図１２に基づいて説明する。
【０１３２】
図１１は、ビーム測定装置の模式図である。
【０１３３】
図１１に示すように、本実施の形態のビーム測定装置は、回転するポリゴンミラー１４によって発光源としてのレーザダイオード（ＬＤ）ユニット１５から出射した光ビームを反射走査し、この反射走査光をｆθレンズ１６に透過させ、この透過光を２次元の撮像素子としてのＣＣＤエリアセンサ１７に結像素子としての対物レンズ１８を透過して受光させる。つまり、本実施の形態のビーム測定装置は、光源として、ポリゴンミラー１４、レーザダイオード（ＬＤ）ユニット１５及びｆθレンズ１６を有する。そして、ＣＣＤエリアセンサ１７から出力される光量データを図示しないＡ／Ｄコンバータでデジタルデータに変換した後、コンピュータ１９の図示しないハードディスク内に格納する。
【０１３４】
ビーム測定装置に設けられたコンピュータ１９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロプロセッサ（全て図示せず）を内蔵し、このマイクロプロセッサが備える記憶領域（ＲＯＭ、ＲＡＭ）に記憶されたコンピュータプログラムに従い、前述した第１〜第８の実施の形態における撮像データ補正方法を実行する。この際、コンピュータ１９は、マイクロプロセッサ等の各種のリソースを利用して、インストールされたコンピュータプログラムに従った処理を実行する。
【０１３５】
このような処理の一例として、コンピュータ１９の図示しないハードディスク内に格納した光量データを含む画像全体のデータにシェーディング補正を実施し、図１２の主走査方向での光量分布を示すグラフ中で、符号２０で示されるデータ曲線から符号２１で示されるデータ曲線となるような補正を実行する。次いで、図示しないハードディスク内に格納されている画素ばらつきの座標データより、該当する座標のデータを近接複数画素の画素データの平均値に置き換える。
【０１３６】
その他、コンピュータ１９は、マイクロプロセッサによる演算処理能力を利用して、前述した第１〜第８の実施の形態における撮像データ補正方法を必要に応じて実行する。
【０１３７】
なお、コンピュータ１９にインストールされたコンピュータプログラムは、各種の形態で流通し、コンピュータ１９にインストールされることができる。例えば、光学的又は磁気的に情報を保存可能な記憶媒体、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、磁気テープ、フロッピーディスク等にコンピュータプログラムを記憶させておき、必要に応じてコンピュータ１９にインストールしたり、ネットワーク上でコンピュータ１９にダウンロードするような形態でインストールしたり等、各種の手法を実施することができる。
【０１３８】
なお、本実施の形態のビーム測定装置では、対物レンズ１８を必要に応じて除去してビーム測定を実行する。
【０１３９】
ビーム測定装置の第２の実施の形態を図１３に基づいて説明する。ビーム測定装置の第１の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。
【０１４０】
図１３は、ビーム測定装置の模式図である。このビーム測定装置は、撮像データ補正方法の第８の実施の形態の説明で用いた図８に示すビーム装置と類似の構成を有している。図１３は、このようなビーム測定装置を上方から観察した模式図を示している。
【０１４１】
図１３に示すように、面発光タイプの面発光部材１０にファイバーライトガイド１１でコールドライトソース１２の照明光を導光し、出射光をオパール拡散板１３，１３ａにより拡散させる。そして、その拡散光を基準光量とするため、それらのオパール拡散板１３，１３ａ及び面発光タイプの面発光部材１０を、ＣＣＤエリアセンサ１７と相対的に固定された対物レンズ１８の光軸上に出入できるようにスライダ２２上に固定し、ファイバーライトガイド１１によって外部からコールドライトソース１２の照明光を導光できるようにしている。
【０１４２】
このような本実施の形態のビーム測定装置では、光源として、面発光部材１０、ファイバーライトガイド１１、コールドライトソース１２及びオパール拡散板１３，１３ａを有している。
【０１４３】
このようなビーム測定装置も、図１１に例示したビーム測定装置と同様に、図示しないコンピュータを有し、このコンピュータは、内蔵する図示しないマイクロプロセッサによる演算処理能力を利用して、前述した第１〜第８の実施の形態における撮像データ補正方法を必要に応じて実行する。
【０１４４】
ビーム測定装置の第２の実施の形態の変形例としては、発光源であるコールドライトソース１２や光源である面発光部材１０、ファイバーライトガイド１１、コールドライトソース１２及びオパール拡散板１３，１３ａでの発光の一様性を検出する機能を備えさせることが実施可能である。具体的には、図１４に示すように、対物レンズ１８に隣接させて、受光面を対物レンズ１８の焦点位置と同一平面上になるよう一致させて配置された光量検出用である受光素子としてのＰＤ２３（フォトディテクタ）を設置し、このＰＤ２３を主走査方向及び副走査方向に移動させて一定領域内の光量を検出し、照明光である光源の発光一様性を検出する、というものである。これにより、ＣＣＤエリアセンサ１７の位置を、ＰＤ２３の走査によって光源の発光一様性を確認した範囲で撮像しうるように設定することで、基準光量となる一様画像を確実に撮像することができる。
【０１４５】
このようなビーム測定装置の第２の実施の形態の変形例の別の一例としては、図１５に示すように、ＰＤ２３の受光面に、ＣＣＤエリアセンサ１７などの撮像素子の解像度と略一致するサイズのピンホール２４を持つマスク２５を固定し、ＣＣＤエリアセンサ１７の撮像範囲と同等かそれよりも大きい領域で光走査して光量を検出するようにしても良い。こうして、光走査の間隔をＣＣＤエリアセンサ１７の画素ピッチと同等とすることで、ＣＣＤエリアセンサ１７の撮像解像度と同等である解像度で基準画像の光量一様性を検出することができる。
【０１４６】
【発明の効果】
請求項１記載の撮像データ補正方法の発明によれば、欠陥画素や感度が大きく劣化している画素によるばらつきが近似関数に影響して全体のシェーディング状態から多少ずれても、感度が大きくずれている画素の除去後、再度関数近似することで、シェーディング状態への関数近似の精度を向上させ、これによって、画素ばらつきの基準光量からの振り分けを均等にして、撮像素子における欠陥画素や画素毎の感度ばらつきを補正することができる。
【０１５０】
請求項２記載の撮像データ補正方法の発明によれば、欠画素や感度が大きく劣化している画素によるばらつきが近似関数に影響して全体のシェーディング状態から多少ずれても、感度が大きくずれている画素の除去後、再度関数近似することで、シェーディング状態への関数近似の精度を向上させることができ、これにより、画素ばらつきの基準光量からの振り分けを均等にして、撮像素子における欠陥画素や画素毎の感度ばらつきを補正することができる。
【０１５１】
請求項３記載の撮像データ補正方法の発明によれば、１次元の撮像素子の各素子にばらつきがあったり、撮像素子と結像素子との間の相対的な位置決めに厳密性がない場合であったりしても、感度が低下している画素や欠陥画素の座標等を予め把握しておくことができ、これにより、レンズ等の光量に影響を与える光学素子の交換、変更等があった場合でも、シェーディング補正のための関数近似の精度を向上させることができる。また、全体的なシェーディングの影響を除去してから、画素毎の基準となる光量を決定し、その基準光量からのばらつきが大きな画素の座標を補正する座標として予め設定しておくことで、その座標の光量データをその周辺複数画素の光量データの平均値に置き換え、これによって、撮像素子における欠陥画素や各画素の感度ばらつきを補正することができる。
【０１５５】
請求項４記載の撮像データ補正方法の発明によれば、欠陥画素や感度が大きく劣化している画素によるばらつきが近似関数に影響して全体のシェーディング状態から多少ずれても、感度が大きくずれている画素の除去後、再度関数近似することで、シェーディング状態への関数近似の精度を向上させ、これによって、画素ばらつきの基準光量からの振り分けを均等にして、撮像素子における欠陥画素や画素毎の感度ばらつきを補正することができる。
【０１５７】
請求項５記載の撮像データ補正方法の発明によれば、欠画素や感度が大きく劣化している画素によるばらつきが近似関数に影響して全体のシェーディング状態から多少ずれても、感度が大きくずれている画素の除去後、再度関数近似することで、シェーディング状態への関数近似の精度を向上させることができ、これにより、画素ばらつきの基準光量からの振り分けを均等にして、撮像素子における欠陥画素や画素毎の感度ばらつきを補正することができる。
【０１５８】
請求項６記載の撮像データ補正方法の発明によれば、２次元の撮像素子の各素子にばらつきがあったり、撮像素子と結像素子との間の相対的な位置決めに厳密性がない場合であったりしても、感度が低下している画素や欠陥画素の座標等を予め把握しておくことができ、これにより、レンズ等の光量に影響を与える光学素子の交換、変更等があった場合でも、シェーディング補正のための関数近似の精度を向上させることができる。また、全体的なシェーディングの影響を除去してから、画素毎の基準となる光量を決定し、その基準光量からのばらつきが大きな画素の座標を補正する座標として予め設定しておくことで、その座標の光量データをその周辺複数画素の光量データの平均値に置き換え、これによって、撮像素子における欠陥画素や各画素の感度ばらつきを補正することができる。
【０１５９】
請求項７記載の撮像データ補正方法の発明によれば、撮像画像を一様感度の状態で取得することができ、したがって、画像データの読み取り精度を向上させることができる。
【０１６０】
請求項８記載のビーム測定装置の発明によれば、請求項４又は６記載の撮像データ補正方法の効果を奏することができる。
【０１６１】
請求項９記載のビーム測定装置の発明によれば、発光源が発光する光を撮像素子に対面する面発光部材に導き、面発光部材からの光を撮像素子に撮像させることができる。
【０１６２】
請求項１０記載のビーム測定装置の発明によれば、受光素子の出力信号に基づいて光源からの光の一様性を検出することができる。
【０１６３】
請求項１１記載のビーム測定装置の発明によれば、撮像素子の画素ピッチで光量一様性を検出することができる。
【０１６４】
請求項１２記載のビーム測定装置の発明によれば、請求項５記載の撮像データ補正方法の効果を奏することができる。
【０１６５】
請求項１３記載のビーム測定装置の発明によれば、発光源が発光する光を撮像素子に対面する面発光部材に導き、面発光部材からの光を撮像素子に撮像させることができる。
【０１６６】
請求項１４記載のコンピュータプログラムの発明によれば、請求項４又は６記載の撮像データ補正方法の効果を奏することができる。
【０１６７】
請求項１５記載のコンピュータプログラムの発明によれば、請求項５記載の撮像データ補正方法の効果を奏することができる。
【０１６８】
請求項１６記載の記憶媒体の発明によれば、請求項１４又は１５記載のコンピュータプログラムを記憶媒体という形態で可搬性を持たせることができ、また、そのようなコンピュータプログラムをいつでも記憶媒体から出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】撮像データ補正方法の第１の実施の形態として、撮像データ補正方法を実現するため光学装置を示す斜視図である。
【図２】ＣＣＤラインセンサの主走査座標上での理論的な光量分布を示すグラフである。
【図３】ＣＣＤラインセンサの各光学素子とレンズの光軸とがずれている状態を示す模式図である。
【図４】ＣＣＤラインセンサの主走査座標上での各種誤差補正後の光量分布を示すグラフである。
【図５】ＣＣＤラインセンサの主走査座標上でのシェーディング補正後の光量分布を示すグラフである。
【図６】撮像データ補正方法の第２の実施の形態として、ＣＣＤラインセンサの主走査座標上でのシェーディング補正後の光量分布を示すグラフである。
【図７】撮像データ補正方法の第３の実施の形態として、ＣＣＤラインセンサの主走査座標上での各種誤差補正後の光量分布を示すグラフである。
【図８】撮像データ補正方法の第８の実施の形態として、撮像データ補正方法を実施するためのビーム測定装置を示す模式図である。
【図９】ＣＣＤエリアセンサの各光学素子とレンズの光軸とがずれている状態を示す模式図である。
【図１０】シェーディング補正前後のＣＣＤエリアセンサにおける光量分布を示す模式図である。
【図１１】ビーム測定装置の第１の実施の形態として、ビーム測定装置を示す模式図である。
【図１２】主走査座標上での光量分布を示すグラフである。
【図１３】ビーム測定装置の第２の実施の形態として、ビーム測定装置を示す模式図である。
【図１４】ビーム測定装置の第２の実施の形態の変形例として、ビーム測定装置を示す模式図である。
【図１５】ＰＤにピンホール付きのマスクが設けられている一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１、８、１７    撮像素子（ＣＣＤラインセンサ、ＣＣＤエリアセンサ）
２、９          結像素子（レンズ、対物レンズ）
３、１０、１１、１２、１３、１３ａ、１４、１５、１６    光源（照明系、面発光部材、ファイバーライトガイド、コールドライトソース、オパール拡散板、ポリゴンミラー、レーザダイオード（ＬＤ）ユニット、ｆθレンズ）
１０            面発光部材
１２、１５      発光源
２３            受光素子（ＰＤ）
２４            ピンホール
２５            マスク
【図１】
0004523744.tif 000009
【図２】
0004523744.tif 000010
【図３】
0004523744.tif 000011
【図４】
0004523744.tif 000012
【図５】
0004523744.tif 000013
【図６】
0004523744.tif 000014
【図７】
0004523744.tif 000015
【図８】
0004523744.tif 000016
【図９】
0004523744.tif 000017
【図１０】
0004523744.tif 000018
【図１１】
0004523744.tif 000019
【図１２】
0004523744.tif 000020
【図１３】
0004523744.tif 000021
【図１４】
0004523744.tif 000022
【図１５】
0004523744.tif 000023