(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を同一面上に配置してなる画素面と入射された光を前記画素面に対して出射するレンズとの間に存在する異物を検出する異物検出方法であって、
前記画素面の複数の画素からなる第１の画素領域における受光量の総和を演算する受光量積分ステップと、
その演算結果に基づき前記異物の存在を検出する異物検出ステップとを備えたことを特徴とする異物検出方法。
【請求項２】
前記異物検出ステップは、前記第１の画素領域内における受光量の総和と所定の受光量とを比較し、その比較結果に基づき前記第１の画素領域内における前記異物による受光量の低下を検出するものであることを特徴とする請求項１に記載の異物検出方法。
【請求項３】
前記異物検出ステップにおける前記所定の受光量は、前記第１の画素領域が前記画素面の中央に位置する場合よりも、前記第１の画素領域が前記画素面の縁部に位置する場合の方が小さいことを特徴とする請求項２に記載の異物検出方法。
【請求項４】
前記異物検出ステップは、前記第１の画素領域内における受光量の総和と前記画素面・前記レンズ間に異物が存在しない場合における前記第１の画素領域内における受光量の総和とを比較し、その比較結果に基づき前記第１の画素領域内における前記異物による受光量の低下を検出するものであることを特徴とする請求項１に記載の異物検出方法。
【請求項５】
前記異物検出ステップは、前記第１の画素領域における受光量と前記第１の画素領域の周囲に存在する１つ又は複数の画素を含む第２の画素領域とを同一面積あたりの受光量に規格化して比較し、その比較結果に基づき前記第１の画素領域内における前記異物による受光量の低下を検出するものであることを特徴とする請求項１に記載の異物検出方法。
【請求項６】
複数の画素を同一面上に配置してなる画素面と入射された光を前記画素面に対して出射するレンズとの間に存在する異物を検出する異物検出方法であって、
前記画素面の同一画素を含み画素数の異なる複数の第１の画素領域それぞれにおいて受光量の総和を演算する受光量積分ステップと、
その演算結果に基づき前記異物による前記画素面における受光量の低下範囲を検出する異物検出ステップとを備えたことを特徴とする異物検出方法。
【請求項７】
前記異物検出ステップは、前記第１の画素領域内における受光量の総和と前記画素面・前記レンズ間に異物が存在しない場合における前記第１の画素領域内における受光量の総和とを比較し、それらの差が所定の値となる前記第１の画素領域を前記異物による前記画素面における受光量の低下範囲として検出するものであることを特徴とする請求項６に記載の異物検出方法。
【請求項８】
前記異物検出ステップは、前記第１の画素領域と前記第１の画素領域の周囲に存在する１つ又は複数の画素を含む第２の画素領域との間における受光量の変化率を、前記複数の第１の画素領域それぞれについて演算し、該変化率が最も大きくなる前記第１の画素領域を、前記異物による前記画素面における受光量の低下範囲として検出するものであることを特徴とする請求項６に記載の異物検出方法。
【請求項９】
前記変化率の演算は、前記第１の画素領域における受光量の総和と前記第２の画素領域における受光量の総和とを、同一面積あたりの受光量に規格化し、規格化後のそれら総和の比率を演算することにより行うことを特徴とする請求項８に記載の異物検出方法。
【請求項１０】
前記受光量の低下範囲内に存在する画素からの出力に対して所定の補正を行う画像補正ステップをさらに備えたことを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の異物検出方法。
【請求項１１】
前記受光量の低下範囲内に存在する画素からの出力を、当該受光量の低下範囲外に存在する画素の出力に基づいて補正する画像補正ステップをさらに備えたことを特徴とする請求項６〜１０のいずれかに記載の異物検出方法。
【請求項１２】
前記受光量の低下範囲に基づき、前記異物の前記画素面に対して垂直な方向における位置を予測する異物位置予測ステップをさらに備えたことを特徴とする請求項６〜１１のいずれかに記載の異物検出方法。
【請求項１３】
前記異物位置予測ステップは、前記受光量の低下範囲と前記異物位置とを対応づける既知のテーブル又は前記受光量の低下範囲と前記異物位置とを対応づける演算式に基づき、前記異物の位置を予測するものであることを特徴とする請求項１２に記載の異物検出方法。
【請求項１４】
前記異物の前記テーブルおよび前記演算式は、予め発生すると予想される異物の大きさに基づいて決定されたものであることを特徴とする請求項１３に記載の異物検出方法。
【請求項１５】
前記テーブルおよび前記演算式は、発生する異物の大きさがすべて同一であるという仮定下において作成されたものであることを特徴とする請求項１４に記載の異物検出方法。
【請求項１６】
前記異物位置予測ステップは、異物が付着する可能性がある複数の位置候補の中からの選択により行うものであることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれかに記載の異物検出方法。
【請求項１７】
複数の画素を同一面上に配置してなる画素面と入射された光を前記画素面に対して出射するレンズとの間に存在する異物の位置を検出する異物検出装置であって、
前記画素面の複数の画素からなる第１の画素領域における受光量の総和を演算する受光量総和演算手段と、
その演算結果に基づき前記異物の存在を検出する異物検出手段とを備えたことを特徴とする異物検出装置。
【請求項１８】
複数の画素を同一面上に配置してなる画素面を有し、該画素面に入射された光を光電変換して画像信号として出力する撮像素子と、
入射された光を前記撮像素子の画素面に対して出射するレンズと、
前記画像信号の補正方法を記憶する補正方法記憶手段と、
前記補正方法記憶手段の記憶内容に基づき、前記撮像素子が出力する前記画像信号を補正する画像信号補正手段とを備え、
前記補正方法記憶手段は、前記画素面上における前記異物による受光量の低下範囲を検出する異物検出装置の出力に基づいて前記画像信号の補正方法を決定する補正方法決定手段の出力を記憶するものであり、
前記異物検出手段は、前記画素面の同一画素を含み画素数の異なる複数の第１の画素領域それぞれにおいて受光量の総和を演算する受光量積分部と、その演算結果に基づき前記異物による前記画素面における受光量の低下範囲を検出する異物検出部とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項１９】
前記補正方法決定手段および前記異物検出手段は、前記撮像装置とは異なる他装置に設けられるものであり、
前記撮像装置は、前記撮像素子が出力する前記画像信号を、前記撮像素子の各画素における受光量に関する情報として、前記他装置に設けられた前記異物検出手段へ出力するための出力インターフェイスと、前記補正方法決定手段が出力する前記補正方法を補正方法記憶手段へ入力させるための入力インターフェイスとをさらに備えたことを特徴とする請求項１８に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、撮像素子の画素面から離れて存在する異物を検出することができる異物検出方法に関し、特に、当該異物による画素面上における受光量の低下範囲を検出することが出来るとともに、当該異物の画素面からの距離を予測することができる異物検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に撮像装置を組み立てる際、撮像装置内部に埃塵などの異物が混入し、それが撮像画像に映し出されてしまうことがある。この対策として、例えば特開平９−５１４５９号公報には、レンズ焦点を異ならせながら複数の画像を撮像することで、レンズに付着した異物による画像欠陥を検出する方法が記載されている。また、特開２０００−３１２３１４号公報には、欠陥画素部分の画像データをその周囲の画像データで補間する方法が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年になって携帯電話などの携帯端末の普及が急速に伸びており、それに伴い携帯端末に内蔵又は接続される小型の撮像装置の需要が急増している。このような小型の撮像装置としては、焦点無調整方式の固定レンズが用いられ、特開平９−５１４５９号公報に記載の如きレンズ焦点を動かしての異物検出方法は用いることができない。また、膨大な需要を満足する生産を行うためには、異物検出をなるべく短時間に行う必要があり、簡易かつ短時間に行える異物検出方法が要望されている。
【０００４】
この発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、焦点無調整方式の固定レンズであっても異物検出を行うことができ、かつその検出が短時間に行える異物検出方法を提供する。また、当該異物が画素面から離れた位置に存在する場合であっても当該異物の存在を検出することができる異物検出方法を提供する。また、異物の存在の有無のみならず、当該異物による画素面上における受光量の低下範囲（更に詳しくは、同一異物により受光量が低下している画素面上の範囲の広がり）を検出することができる異物検出方法を提供する。さらにまた、当該異物の画素面からの距離を予測することができる異物検出方法を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る異物検出方法は、複数の画素を同一面上に配置してなる画素面と入射された光を前記画素面に対して出射するレンズとの間に存在する異物を検出する異物検出方法であって、前記画素面の複数の画素からなる第１の画素領域における受光量の総和を演算する受光量積分ステップと、その演算結果に基づき前記異物の存在を検出する異物検出ステップとを備える。
【０００６】
また、この発明に係る異物検出方法においては、前記異物検出ステップが、前記第１の画素領域内における受光量の総和と所定の受光量とを比較し、その比較結果に基づき前記第１の画素領域内における前記異物による受光量の低下を検出するものである。
【０００７】
また、この発明に係る異物検出方法においては、前記異物検出ステップにおける前記所定の受光量が、前記第１の画素領域が前記画素面の中央に位置する場合よりも、前記第１の画素領域が前記画素面の縁部に位置する場合の方が小さくなるものである。
【０００８】
また、この発明に係る異物検出方法においては、前記異物検出ステップが、前記第１の画素領域内における受光量の総和と前記画素面・前記レンズ間に異物が存在しない場合における前記第１の画素領域内における受光量の総和とを比較し、その比較結果に基づき前記第１の画素領域内における前記異物による受光量の低下を検出するものである。
【０００９】
また、この発明に係る異物検出方法においては、前記異物検出ステップが、前記第１の画素領域における受光量と前記第１の画素領域の周囲に存在する１つ又は複数の画素を含む第２の画素領域とを同一面積あたりの受光量に規格化して比較し、その比較結果に基づき前記第１の画素領域内における前記異物による受光量の低下を検出するものである。
【００１０】
また、この発明に係る異物検出方法は、複数の画素を同一面上に配置してなる画素面と入射された光を前記画素面に対して出射するレンズとの間に存在する異物を検出する異物検出方法であって、前記画素面の同一画素を含み画素数の異なる複数の第１の画素領域それぞれにおいて受光量の総和を演算する受光量積分ステップと、その演算結果に基づき前記異物による前記画素面における受光量の低下範囲を検出する異物検出ステップとを備える。
【００１１】
また、この発明に係る異物検出方法においては、前記異物検出ステップが、前記第１の画素領域内における受光量の総和と前記画素面・前記レンズ間に異物が存在しない場合における前記第１の画素領域内における受光量の総和とを比較し、それらの差が所定の値となる前記第１の画素領域を前記異物による前記画素面における受光量の低下範囲として検出するものである。
【００１２】
また、この発明に係る異物検出方法においては、前記異物検出ステップが、前記第１の画素領域と前記第１の画素領域の周囲に存在する１つ又は複数の画素を含む第２の画素領域との間における受光量の変化率を、前記複数の第１の画素領域それぞれについて演算し、該変化率が最も大きくなる前記第１の画素領域を、前記異物による前記画素面における受光量の低下範囲として検出するものである。
【００１３】
また、この発明に係る異物検出方法においては、前記変化率の演算が、前記第１の画素領域における受光量の総和と前記第２の画素領域における受光量の総和とを、同一面積あたりの受光量に規格化し、規格化後のそれら総和の比率を演算することにより行うものである。
【００１４】
また、この発明に係る異物検出方法においては、前記受光量の低下範囲内に存在する画素からの出力に対して所定の補正を行う画像補正ステップをさらに備える。
【００１５】
また、この発明に係る異物検出方法においては、前記受光量の低下範囲内に存在する画素からの出力を、当該受光量の低下範囲外に存在する画素の出力に基づいて補正する画像補正ステップをさらに備える。
【００１６】
また、この発明に係る異物検出方法においては、前記受光量の低下範囲に基づき、前記異物の前記画素面に対して垂直な方向における位置を予測する異物位置予測ステップをさらに備える。
【００１７】
また、この発明に係る異物検出方法においては、前記異物位置予測ステップが、前記受光量の低下範囲と前記異物位置とを対応づける既知のテーブル又は前記受光量の低下範囲と前記異物位置とを対応づける演算式に基づき、前記異物の位置を予測するものである。
【００１８】
また、この発明に係る異物検出方法においては、前記異物の前記テーブルおよび前記演算式が、予め発生すると予想される異物の大きさに基づいて決定されたものである。
【００１９】
また、この発明に係る異物検出方法においては、前記テーブルおよび前記演算式が、発生する異物の大きさがすべて同一であるという仮定下において作成されたものである。
【００２０】
また、この発明に係る異物検出方法においては、前記異物位置予測ステップは、異物が付着する可能性がある複数の位置候補の中からの選択により行うものである。
【００２１】
また、この発明に係る撮像装置においては、複数の画素を同一面上に配置してなる画素面と入射された光を前記画素面に対して出射するレンズとの間に存在する異物の位置を検出する異物検出装置であって、前記画素面の複数の画素からなる第１の画素領域における受光量の総和を演算する受光量総和演算手段と、その演算結果に基づき前記異物の存在を検出する異物検出手段とを備える。
【００２２】
また、この発明に係る撮像装置においては、複数の画素を同一面上に配置してなる画素面を有し、該画素面に入射された光を光電変換して画像信号として出力する撮像素子と、入射された光を前記撮像素子の画素面に対して出射するレンズと、前記画像信号の補正方法を記憶する補正方法記憶手段と、前記補正方法記憶手段の記憶内容に基づき、前記撮像素子が出力する前記画像信号を補正する画像信号補正手段とを備え、前記補正方法記憶手段は、前記画素面上における前記異物による受光量の低下範囲を検出する異物検出装置の出力に基づいて前記画像信号の補正方法を決定する補正方法決定手段の出力を記憶するものであり、前記異物検出手段は、前記画素面の同一画素を含み画素数の異なる複数の第１の画素領域それぞれにおいて受光量の総和を演算する受光量積分部と、その演算結果に基づき前記異物による前記画素面における受光量の低下範囲を検出する異物検出部とを備える。
【００２３】
さらにまた、この発明に係る撮像装置においては、前記補正方法決定手段および前記異物検出手段が、前記撮像装置とは異なる他装置に設けられるものであり、前記撮像装置が、前記撮像素子が出力する前記画像信号を、前記撮像素子の各画素における受光量に関する情報として、前記他装置に設けられた前記異物検出手段へ出力するための出力インターフェイスと、前記補正方法決定手段が出力する前記補正方法を補正方法記憶手段へ入力させるための入力インターフェイスとをさらに備えたものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における撮像装置のカメラ部を例示する断面構成図である。図において、１は撮像素子、１ａは撮像素子１上に複数の画素を配置してなる画素面、２は入射された光を画素面１ａに対して出射するレンズ、４は各画素のセンサ感度を人間の可視領域と合わせるためのガラスを母材としたＩＲ（赤外線）カットフィルタ、３は撮像素子１、レンズ２およびＩＲカットフィルタ４を一体に支持する支持筐体である。なお、撮像装置を携帯情報端末に内蔵する場合、撮像素子１の底面１ｂからレンズ２の上面２ａまでの距離は例えば１０ｍｍ以下となる。
【００２５】
図２（ａ）〜図２（ｃ）は図１に示したカメラ部６１内に異物が付着した場合における入射光の様子を例示する図である。図２（ａ）は画素面１ａ上に異物１１が付着した場合における入射光の様子を例示する図である。図において１０ａ〜１０ｃは画素面１ａに含まれる画素、１１は画素面１ａ上に付着した異物、１２は画素１０ｂへの入射光の異物位置における断面（以下、プレーンと称す）である。画素１０ｂにおける受光量はプレーン１２に占める異物の割合だけ低下する。すなわち図２（ａ）ではプレーン１２の全域が異物により遮られるため画素１０ｂにおける受光量の低下量は略１００％となる。
【００２６】
図２（ｂ）は図１に示したＩＲカットフィルタ４上に異物１１が付着した場合における入射光の様子を例示したものである。このとき異物１１により画素１０ｂだけでなくその他の画素においても受光量が低下する。一方、プレーン１２に占める異物１１の割合は低下するため、画素１０ｂ単体における受光量の低下量は減少する。
【００２７】
図２（ｃ）は図１に示したレンズ２に異物が付着した場合における入射光の様子を例示する図である。このとき異物１１により更に多くの画素において受光量が低下する。一方、画素１０ｂ単体における受光量の低下量は図２（ｂ）に示すそれよりも更に減少する。
【００２８】
ところで画素面１ａ上に異物が付着した場合は、その直下の画素において顕著に受光量が低下する。よって、そのような顕著な受光量の低下を検出することにより、異物の存在を検出することができる。しかしながら図２（ｂ）や図２（ｃ）に示すように、画素面と異物とが離れている場合には各画素における受光量の低下量は僅かであり、異物の検出は困難となる。
【００２９】
本実施の形態１においては、図２（ｂ）や図２（ｃ）に示す如き画素面から離れた位置に存在する異物を、ｎ×ｎ画素マトリクス領域における受光量の総和（積分）を演算することにより検出する。
【００３０】
図３は本実施の形態１による異物検出装置および撮像装置を例示する構成図である。図において図１と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図３において、５は異物検出装置、５１は画素面１ａ上の全画素における受光量を記憶する画像メモリ、５２は画素面１ａ上の任意の画素を中心画素として選択する中心画素選択手段、５３は中心画素選択手段５２により選択された中心画素を中心とするｎ×ｎ画素領域をｎの値を順次に増加させながら選択する画素領域選択手段、５４は画素領域選択手段５３により選択されたｎ×ｎ画素領域における受光量の総和を演算する受光量積分手段、５５は受光量積分手段５４により演算されたｎ×ｎ画素領域における受光量の総和と、レンズ・画素面間に異物が存在しない場合における当該ｎ×ｎ画素領域における受光量の総和とを比較して、それらの差をｎ×ｎ画素領域における受光量低下量として演算する受光量低下量演算手段である。なお、異物検出装置５にはレンズ・画素面間に異物が存在しない場合における各画素の受光量が予め記憶されているものとする。また５６は受光量低下量演算手段５５により演算されたｎ×ｎ画素領域における受光量低下量に基づき異物の存在および当該異物による受光量の低下範囲を検出する受光量低下範囲検出手段、５７は受光量低下範囲検出手段５６の検出結果に基づき撮像素子１の出力画像を補正する方法を決定する画像補正方法決定手段である。
【００３１】
また、図において６は撮像装置、６２は撮像素子１により出力された画像信号を画像メモリ５１へ出力する出力インターフェース、６３は画像補正方法決定手段５７により決定された画像補正方法を撮像装置６へ入力する入力インターフェース、６４は入力インターフェース６３を介して入力された画像補正方法を記憶する画像補正方法記憶手段、６５は画像補正方法記憶手段６４により記憶された画像補正方法を用いて撮像素子１からの画像信号を補正する画像信号補正手段である。
【００３２】
次にこれらの異物検出装置５および撮像装置６の動作について図３および図４を用いて説明する。図４は図３に例示した異物検出装置５および撮像装置６の動作を例示するフローチャートである。ここでは画素面１ａ・レンズ２間に異物が存在しない場合における１画素あたり受光量（Ｋは実数）はＫであるものとする。すなわち、画素面１ａ・レンズ２間に異物が存在しない場合におけるｎ×ｎ画素領域での受光量の総和（以下、基準受光量と称す）は（Ｋ×ｎ×ｎ）であるものとする。
【００３３】
まず画素面１ａ上の各画素における受光量が、撮像素子１より画像信号として出力される。この画像信号は出力インターフェース６２を介して画像メモリ５１へ入力され、記憶される（図４のステップ１）。一方、中心画素選択手段５２は、画素面１ａ上の全ての画素を順次に一画素づつ、中心画素として選択する（ステップ２）。以下、この中心画素選択手段５２が図５に示した画素５０を中心画素として選択する場合を例にとり説明する。
【００３４】
まず、画素領域選択手段５３は中心画素選択手段５２により選択された中心画素５０を中心とする１×１画素領域を、第１の画素領域として選択する（ステップ３）。受光量積分手段５４はこの受光量積分手段５４により選択された第１の画素領域における受光量の総和を演算し、その演算結果を受光量低下量演算手段５５へ出力する（ステップ４）。受光量低下量演算手段５５は、この受光量積分手段５４により演算された受光量の総和と基準受光量（Ｋ×１×１）との差を演算し、その演算結果を受光量低下範囲検出手段５６へ出力する（ステップ５）。具体的には、演算式「受光量低下量＝基準受光量（Ｋ×１×１）−第１の画素領域（１×１画素領域）における受光量総和」により演算される受光量低下量を受光量低下範囲検出手段５６へ出力する。受光量低下範囲検出手段５６はこの受光量低下量演算手段５５により演算された受光量低下量が所定量Ｍと略一致する場合に、第１の画素領域（１×１画素領域）を受光量低下範囲として検出する（ステップ６）。即ち、受光量低下範囲検出手段５６は第１の画素領域における受光量低下量が所定量Ｍと略一致する場合に、第１の画素領域を同一異物による受光量低下範囲として検出する。
【００３５】
また同様に、画素領域選択手段５３は中心画素選択手段５２により選択された中心画素５０を中心とする３×３画素領域を、第２の画素領域として受光量積分手段５４に対して指定する（ステップ３）。受光量積分手段５４はこれ受け、第２の画素領域内における受光量の総和を演算し、その演算結果を受光量低下量演算手段５５に対して出力する（ステップ４）。受光量低下量演算手段５５は、この受光量積分手段５４により演算された受光量の総和と基準受光量（Ｋ×３×３）との差を演算し、その演算結果を受光量低下範囲検出手段５６へ出力する（ステップ５）。具体的には、演算式「受光量低下量＝基準受光量（Ｋ×３×３）−第２の画素領域における受光量総和」により演算される受光量低下量を受光量低下範囲検出手段５６へ出力する。受光量低下範囲検出手段５６はこの受光量低下量演算手段５５により演算された受光量低下量が所定量Ｍと略一致する場合に、第２の画素領域（３×３画素領域）を受光量低下範囲として検出する（ステップ６）。即ち、受光量低下範囲検出手段５６は第２の画素領域における受光量低下量が所定量Ｍと略一致する場合に、第２の画素領域を同一異物による受光量低下範囲として検出する。また、同様に中心画素５０を中心とする５×５画素領域についても、同一異物による受光量の低下範囲であるか否かが調べられる（ステップ１〜６）。
【００３６】
以上のようなステップ１〜６の処理が画面１ａの全ての画素に対して繰り返された後、画像補正方法決定手段５７は受光量低下範囲検出手段５６により検出された受光量の低下範囲に基づき、撮像素子１の出力画像に適する補正方法を決定する。たとえば、受光量が低下している画素部分の画像を、その周囲の受光量が低下していない画素部分の画像に基づき補正する方法を決定する。
【００３７】
画像補正方法決定手段５７において決定された画像補正方法は、入力インターフェース６３を介して画像補正方法記憶手段６４に記憶され、撮像装置６はその後、異物検出装置５から切り離される。以降、撮像素子１が出力する画像信号は画像信号補正手段６５へ入力され、画像信号補正手段６５はこの入力された画像信号を画像補正方法記憶手段６４の記憶内容に基づき補正する。このようにして補正された画像信号は不図示の後段の回路、例えば携帯端末の表示部、携帯端末の記憶装置、携帯端末の無線送信部等へと出力される。
【００３８】
以上のように本実施の形態１においては、複数の画素からなる画素領域内における受光量の総和を演算することにより異物の存在を検出するので、焦点無調整方式の固定レンズであっても異物の存在を検出することができる。特に、当該異物が画素面から離れた位置に存在する場合であっても当該異物の存在を検出することができる。
【００３９】
また、本実施の形態１においては、複数の画素からなる画素領域内における受光量の総和と画素面・レンズ間に異物が存在しない場合における当該画素領域内における受光量の総和とを比較し、その比較結果に基づき当該画素領域内における異物による受光量の低下を検出するので、簡易な構成で画素面から離れた異物を検出することができる。
【００４０】
また、本実施の形態１においては、画素領域内における受光量の低下量と所定量とを比較することにより同一異物による受光量の低下範囲を検出するので、簡易な方法で受光量の低下範囲を検出できる。
【００４１】
なお、ここでは画素領域選択手段５３が選択する画素領域としてｎ×ｎ画素領域（ｎ＝１，２，３・・・）を例示したが、これに限るものではなく、任意の形状としてもよい。また、ここでは画面１ａ上の全画素に対してステップ１〜６の処理を繰り返したが、画面１ａ上の一部の画素に対してのみステップ１〜６を行うようにしてもよい。また、ここでは異物が存在しない場合における１画素あたりの受光量を同一値Ｋとして基準受光量を算出したが、たとえば図６に示すように画素面中央よりも画素面縁部の方が受光量が小さいものとして基準受光量を算出してもよい。
【００４２】
実施の形態２．
実施の形態１では、異物による受光量の低下範囲を基準受光量との比較により検出した。本実施の形態２においては、当該基準受光量を用いずに受光量の低下範囲を検出することができる異物検出方法を提供する。
【００４３】
図７は本実施の形態２による異物検出装置および撮像装置を例示する構成図である。図において図３と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図７において、５４は画素領域選択手段５３により選択された画素領域（以下、選択画素領域と称す）における受光量の総和を演算する選択領域受光量積分手段、５８は当該選択画素領域の周囲に存在する一つ又は複数の画素からなる画素領域（以下、周辺画素領域と称す）における受光量の総和を演算する周辺領域受光量積分手段、５９はこれら選択領域受光量積分手段および周辺領域受光量積分手段５８の演算結果に基づいて、選択画素領域と周辺画素領域との間における受光量の変化率を画素数の異なる複数の選択画素領域それぞれについて演算する受光量変化率演算手段である。
【００４４】
たとえば受光量変化率演算手段５９は図８に示すように、同一画素を中心とする選択画素領域５８１〜５８３それぞれについて周辺画素領域５８４〜５８６との間における変化率を演算する。当該変化率は選択画素領域内における受光量の総和と周辺画素領域内における受光量の総和とを同一面積あたりの受光量に規格化して比較することにより求めることができる。そして受光量低下範囲検出手段６０は、それら同一画素を中心として演算された変化率の中で最も大きな変化率となる選択画素領域を受光量の低下範囲として検出する。
【００４５】
なお、以上のような異物検出方法は、同一異物により受光量が低下範囲している範囲では、その境界において受光量が急激に変化するという仮定に基づいている。
【００４６】
以上のように本実施の形態２においては、選択画素領域と当該選択画素領域の周囲に存在する周辺画素領域との間における受光量の変化率を、同一画素を中心とした画素数の異なる複数の選択画素領域それぞれについて演算し、演算された変化率に基づき受光量の低下範囲を検出するので、基準受光量（異物がない場合に受光されるべき受光量）が未知であっても受光量の低下範囲を検出することができる。
【００４７】
実施の形態３．
実施の形態１および２においては、受光量の低下範囲の検出方法について説明した。本実施の形態３においては、検出された受光量の低下範囲に基づき異物の位置を予測する方法について説明する。
【００４８】
図９は本実施の形態３による異物検出装置および撮像装置を例示する構成図である。図において図３と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図９において、９１は受光量低下範囲検出手段５６の検出結果に基づき異物位置を予測する異物位置予測手段である。また異物位置予測手段９１は受光量の低下範囲と異物位置とを対応づける異物位置参照テーブル９２を有している。
【００４９】
以下、説明の簡単化のために撮像装置内に発生する異物は略同一の大きさであるものとし、図１の画素面１ａ上に異物が付着している場合には１画素の範囲内において受光量がＭ（Ｍは実数）だけ低下するものとする。また、ＩＲカットフィルタ４の下面４３に異物が付着している場合には２×２画素範囲内において受光量の総和がＭだけ低下し、レンズ２の下面２２に異物が付着している場合には３×３画素の範囲内において受光量の総和がＭだけ低下するものとする。
【００５０】
また、異物位置参照テーブル９２は、１×１画素範囲と画素面１ａ上とを対応づけ、２×２画素範囲とＩＲカットフィルタ４の下面４３上とを対応づけ、３×３画素範囲とレンズ２の下面２２上とを対応づけるものとする。
【００５１】
次に動作について説明する。まず、受光量低下範囲検出手段５６は検出した受光量の低下範囲を異物位置予測手段９１に対して出力する。異物位置予測手段９１は当該検出結果が、中心画素５０を中心とした１×１画素範囲を受光量の低下範囲とするものであるなら、テーブル９２の記憶内容に基づき、異物の位置を中心画素５０の真上かつ画素面１ａ上と予測する。また、異物位置予測手段９１の検出結果が、中心画素５０を中心とした２×２画素範囲を受光量の低下範囲とするものであるなら、異物の位置を中心画素５０の真上かつＩＲカットフィルタ４の下面４３上であると予測する。また、異物位置予測手段９１の検出結果が、中心画素５０を中心とした３×３画素範囲を受光量の低下範囲とするものであるなら、異物の位置を中心画素５０の真上かつレンズ２の下面２２上と予測する。
【００５２】
以上のように本実施の形態３によれば、受光量の低下範囲と異物の画素面からの位置とを対応づけるテーブルを用いることにより、検出された受光量の低下範囲に基づき、異物の画素面からの位置を予測することができる。なお、当該テーブルに代えて受光量の低下範囲と異物位置とを対応づける演算式を用いての異物位置予測を行ってもよい。
【００５３】
実施の形態４．
本実施の形態４においては、実施の形態２に例示した異物位置検出方法の具体例を示す。ここでは説明の簡単化のために図１０に示すように、画素面１ａとＩＲカットフィルタ４の下面４３との距離を０．２ｍｍとし、ＩＲカットフィルタ４の厚さを０．３ｍｍとし、レンズ２の開口部を１．０ｍｍ角とし、画素面１ａとレンズ２との距離すなわち焦点距離ｆを２．０ｍｍとする。また、各画素の形状を一辺２０μｍの正方形状とし、異物の形状も同様の２０μｍ角とする。
【００５４】
このような条件下においては画素面１ａ上に異物が接して存在する場合、その直下の１画素において受光量が殆どゼロとなり、画素面から０．２ｍｍの距離に異物が存在する場合、当該異物の直下に存在する５×５画素の範囲内において各画素４％の受光量が低下し、画素面から０．１２ｍｍの位置に異物が存在する場合、３×３画素の範囲において、各画素１１．１％の受光量が低下する。
【００５５】
図１１は、このような条件下において、画素５０を中心とした７×７画素における各画素の受光量を例示したものである。なお、図７（ａ）は画素面１ａ上に異物１１が存在する場合を示したものであり、図７（ｂ）は画素面１ａから０．１２ｍｍの距離に異物１１が存在する場合を示したものであり、図７（ｃ）は画素１ａから０．２ｍｍの距離に異物１１が存在する場合を示したものである。また、図中の各画素における受光量は、異物による受光量の低下がない場合の受光量を１００としている。
【００５６】
本実施の形態４においては、このような各画素における受光量に基づき、以下の式（１）に示す判定値γを演算することにより、Ｎ×Ｎ画素領域における受光量の低下率を定量化する。
γＮ×N ＝ （αN×N ／ βN×N ）×１００      ・・・式（１）
ここで、γＮ×N はＮ×Ｎ画素領域における受光量の低下率、αN×NはＮ×Ｎ画素領域内における１画素あたりの平均受光量、βN×NはＮ×Ｎ画素領域の周囲における１画素あたりの平均受光量である。以下の説明ではこのβN×Nが、N×N画素領域を取り囲む（N＋２）×（N＋２）画素領域からN×N画素領域を取り除いてなる画素領域における１画素あたりの平均受光量、である場合について説明する。なお、この判定値γＮ×Nが小さいほど、Ｎ×Ｎ画素領域内と画素領域外との間における受光量の変化率は大きいと判断できる。
【００５７】
図１２は図１１に示した受光量に対して、上述の αN×N ，βN×N ，γＮ×Nを演算した結果である。これによれば、異物が画素面１ａ上にある場合は１×１画素領域において判定値γが最低（変化率が最大）となり、異物が画素面１ａから０．１２ｍｍの距離にある場合には３×３画素領域において判定値γが最低（変化率が最大）となり、異物が画素面１ａから０．２ｍｍの距離にある場合は５×５画素領域において判定値γが最低（変化率が最大）となる。
【００５８】
このように、同一画素を中心とした複数のＮ×Ｎ画素領域について、前記判定値γをそれぞれ演算し、それら演算されたγのうち最も小さいγが演算された画素領域を、受光量の低下範囲として検出すれば、異物による受光量の低下範囲を検出することができる。たとえば、異物が画素面上にある場合に前記判定値γを、１×１，３×３，５×５，７×７の各場合について演算すると、図１２に示したγ１×１＝０に見られるように、１×１画素領域において演算したγが一番小さい値となり、画素面１ａ上に異物が付着していることが推定される。また、同様に、異物が画素面から０．１２ｍｍの距離にある場合、３×３の画素領域について演算した判定値γが最も小さくなり、当該結果より画素面から０．１２ｍｍの距離に異物があることが推定される。
【００５９】
なお、異物の位置が画素面から遠くなるほど、Ｎ×Ｎ画素領域のＮの増加に比して判定値γの変化量が少なくなるが、これは画素面からの距離が遠くなるほど異物の位置が検出し難くなることを意味している。しかしながら、異物の位置が画素面から遠くなるほど、当該異物による画像劣化は少なくなるため、検査の必要性が少なくなる。
【００６０】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。この発明に係る異物検出方法は、複数の画素を同一面上に配置してなる画素面と入射された光を前記画素面に対して出射するレンズとの間に存在する異物を検出する異物検出方法であって、前記画素面の複数の画素からなる第１の画素領域における受光量の総和を演算する受光量積分ステップと、その演算結果に基づき前記異物の存在を検出する異物検出ステップとを備えるので、焦点無調整方式の固定レンズであっても異物検出を行うことができ、かつその検出が短時間に行える。また、当該異物が画素面から離れた位置に存在する場合であっても当該異物の存在を検出することができる。
【００６１】
また、この発明に係る異物検出方法は、複数の画素を同一面上に配置してなる画素面と入射された光を前記画素面に対して出射するレンズとの間に存在する異物を検出する異物検出方法であって、前記画素面の同一画素を含み画素数の異なる複数の第１の画素領域それぞれにおいて受光量の総和を演算する受光量積分ステップと、その演算結果に基づき前記異物による前記画素面における受光量の低下範囲を検出する異物検出ステップとを備えるので、異物の存在の有無のみならず、当該異物による画素面上における受光量の低下範囲を検出することができる。
【００６２】
また、この発明に係る異物検出方法においては、前記異物位置予測ステップが、前記受光量の低下範囲と前記異物位置とを対応づける既知のテーブル又は前記受光量の低下範囲と前記異物位置とを対応づける演算式に基づき、前記異物の位置を予測するので、当該異物の画素面からの距離を予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一般的な撮像装置のカメラ部の構成を例示する構成図である。
【図２】  画素面に入射する入射光の様子を例示する説明図である。
【図３】  実施の形態１による異物検出装置および撮像装置を例示する構成図である。
【図４】  実施の形態１による異物検出方法を例示するフローチャートである。
【図５】  実施の形態１による異物検出装置のＮ×Ｎ画素の選択方法を例示する説明図である。
【図６】  異物が存在しない場合に画素面において受光される受光量を例示する図である。
【図７】  実施の形態２による異物検出装置および撮像装置を例示する構成図である。
【図８】  周辺画素領域と選択画素領域を例示する説明図である。
【図９】  実施の形態３による異物検出装置および撮像装置を例示する構成図である。
【図１０】  実施の形態３における説明のためのレンズ部の寸法を例示する図である。
【図１１】  実施の形態３における説明のための７×７画素領域での受光量を例示する図である。
【図１２】  実施の形態３における説明のための受光量の判定値を例示する図である。
【符号の説明】
５  異物検出装置、  ６  撮像装置、  ５１  画像メモリ、  ５２  中心画素選択手段、  ５３  画素領域選択手段、  ５４  受光量積分手段、  ５５  受光量低下量演算手段、  ５６  受光量低下範囲検出手段、  ５７  画像補正方法決定手段、  ５８  周辺領域受光量積分手段、５９  受光量変化率演算手段、  ６０  受光量低下範囲検出手段、  ６１  カメラ部、  ６２  出力インターフェース、  ６３  入力インターフェース、  ６４  画像補正方法記憶手段、  ６５  画像信号補正手段、  ９１  異物位置予測手段、  ９２  テーブル。
【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】
0003757891.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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