JP2010288137A - イメージセンサ調整方法、イメージセンサ調整装置およびイメージセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】テストチャート上に異物が付着した状態であっても、イメージセンサの光学特性の調整に影響を与えず、効率よく安定的にイメージセンサの光学特性を調整できるイメージセンサ調整方法、イメージセンサ調整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。
【解決手段】イメージセンサ調整装置１は、搭載台７に載置されたテストチャート６を移動させて、イメージセンサ２により読み取られたテストチャート６の全ライン画素データの輝度情報を解析し、全ライン画素データを画素毎に輝度によりソーティングを行い、そのソーティングにより形成された画素データ配列から所定の画素データを抽出して、イメージセンサ２の各画素の光学特性値として用い、イメージセンサ２の光学特性の調整を行うものであり、その調整情報がメモリ２ｂに格納されるようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、調整に用いるテストチャート上の異物の影響を受けずにイメージセンサの光学特性を調整することができるイメージセンサ調整方法、イメージセンサ調整装置およびイメージセンサに関するものである。

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を出荷時に光学特性の検査を実施し、調整を行う際に、調整用の被写体となるテストチャートの情報を読み取り、その画素データを用いて処理を行うが、イメージセンサやテストチャートに付着した異物がある場合には、光学特性の結果に影響を及ぼし、イメージセンサの調整に誤差を生じさせる可能性がある。したがって、検査の結果、不具合ありと判定された場合には、その原因がイメージセンサそのものに起因するものか、イメージセンサ表面に付着した異物であるのか、あるいはテストチャートに付着した異物であるのかを峻別する必要があり、さらに、イメージセンサ表面に異物が付着している場合には調整対象から除外し、テストチャートに異物が付着している場合であっても異物の影響を受けずに光学特性を正確に調整できることが求められる。

イメージセンサの調整時ではないが、特許文献１に示される従来のイメージセンサ汚れ検出方法では、帳票からの反射光をイメージセンサ（１）で電気信号に変換し、その出力を増幅（２）、Ａ／Ｄ変換（３）、２値化（４）する光学読み取り装置において、帳票の画像を格納するビデオメモリ（６）より帳票のクリアエリアの黒画素の垂直成分の有無および位置情報を検出する手段（７）と検出された黒画素垂直成分の有無および位置情報を格納する手段（８）と前回の帳票読取時に得られた情報によって同一な位置で垂直成分を検出した場合に、イメージセンサに汚れ・ゴミ有とみなしアラームを出力する手段（９）とからなり、イメージセンサに汚れ・ゴミのみを正確にかつ読み取り画像に影響を及ぼす以前に検出する方法を提案している。

また、テストチャート上の異物に対する影響を排除して調整を行う方法として、イメージセンサを移動させた時に、イメージセンサ表面の異物は読み取られた画素データ上では移動せず、テストチャート上の異物は画素データ上で移動することを利用して、画素データを見ながらテストチャート上に異物の無い箇所を目視で探して調整を行っていた。あるいは、テストチャート上に異物が付着しないようにテストチャートの管理を厳格にして光学特性の調整を行っていた。

特開平７−２１３０６号公報

しかしながら、特許文献１に示されるイメージセンサ汚れ検出方法においては、撮像画像における黒画素垂直成分を検出して判断するため、イメージセンサ表面に付着した異物を検出することは可能であるが、テストチャート上に付着した異物は、点状の異物から面積をもった斑点やムラ状の異物まで形状が様々であり、これらを検出して撮像画像から除去することは困難であるといった問題があった。

また、上記テストチャート上の異物に対する影響を取り除く方法においては、読み取ら
れた画素データを見ながらテストチャート上に異物の無い箇所を目視により探すという手作業で行っていたため、作業に多大な時間を要していた。テストチャートに異物が付かないように管理することは現実的には難しく、イメージセンサの光学特性の調整を自動化する上でのネックとなっていた。

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、テストチャート上に異物が付着した状態であっても、イメージセンサの光学特性の調整に影響を与えず、効率よく安定的にイメージセンサの光学特性を調整できるイメージセンサ調整方法、イメージセンサ調整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。

上記課題を解決するために、本発明のイメージセンサ調整方法は、イメージセンサにより読み取られたテストチャートの全ライン画素データの輝度情報を解析し、全ライン画素データを画素毎に輝度によるソーティングを行い、そのソーティングにより形成された画素データ配列から所定の画素データを抽出して、イメージセンサの各画素の光学特性値として用い、イメージセンサの光学特性の調整を行うものである。

また、本発明のイメージセンサ調整装置は、テストチャートと、テストチャートを移動可能に載置する搭載手段と、テストチャートと所定の間隙を隔てて、被調整対象であるイメージセンサを支持する固定手段と、テストチャートを移動させて、イメージセンサにより読み取られたテストチャートの全ライン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、全ライン画素データの輝度情報を解析し、全ライン画素データを画素毎に輝度によりソーティングを行い、そのソーティングにより形成された画素データ配列から所定の画素データを抽出して、イメージセンサの各画素の光学特性値として用い、イメージセンサの光学特性の調整を行うものである。

また、本発明のイメージセンサは、イメージセンサ調整装置により決定される光学特性の画素毎の調整情報が格納されたメモリを備えたものである。

本発明によれば、イメージセンサの光学特性の調整時、イメージセンサ表面に付着した異物とテストチャート上に付着した異物を区別して、イメージセンサ表面付着したイメージセンサを不具合と判定するとともに、テストチャート上の異物についてはその影響を受けずにイメージセンサの光学特性の調整を行うことが可能であるといった顕著な効果を奏するものである。

実施の形態１におけるイメージセンサ調整装置の概略構成を示す斜視図である。 実施の形態１におけるイメージセンサ調整装置の動作を説明するための異物が付着したテストチャートの例を示す図である。 実施の形態１におけるイメージセンサ調整装置のライン画素データを示す図である。 実施の形態１におけるイメージセンサ調整装置の画素データ配列から調整のための画素データの抽出方法を示す図である。 実施の形態１におけるイメージセンサ調整装置のセンサに異物が付着した場合のライン画素データの例を示す図である。 実施の形態２におけるイメージセンサ調整装置の画素データ配列から調整のための画素データの抽出方法を示す図である。 実施の形態３におけるイメージセンサ調整装置の画素データ配列から調整のための画素データの抽出方法を示す図である。 実施の形態４におけるイメージセンサ調整装置のテストチャートの搭載手段を示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係るイメージセンサ調整方法、イメージセンサ調整装置およびイメージセンサについて、図１から図８に基づいて説明する。

実施の形態１．
図１において、イメージセンサ調整装置１（図１（ａ））では、被調整対象であるラインイメージセンサ２は、フォトセンサ部２ａ、メモリ２ｂおよびフレーム２ｃからなり（図１（ｂ））、フレーム２ｃが調整台３に固定具４にて固定され、高さ調整用アーム５にて保持され、その受光面が移動手段である搭載台７に載置されたテストチャート６（６−１、６−２、・・・６−ｎ）に対面して、光学系の焦点距離に相当する所定の間隙を隔てて配置されている。さらに、搭載台７が順次、移動され、ラインイメージセンサ２により読み取られたテストチャート６の情報は、解析する手段およびメモリに調整情報を格納する手段でもある処理装置８にて、輝度解析処理され、ラインイメージセンサ２のフォトセンサ部２ａの画素毎に要求される調整値が決定され、その調整情報がメモリ２ｂに格納されるようになっている。

コピー機やスキャナに使用される原稿等を読み取るラインイメージセンサは、例えば、前面に透明ガラスを配し、複数の受光素子アレイチップ、光学レンズ系および照明用の光源が内蔵されたフォトセンサ部、さらに光学特性調整用に取り付けられたメモリや制御用ＩＣチップから構成され、これらがフレームに取り付けられている。受光素子アレイは、その画素毎に感度等の光学特性にばらつきがあり、また、チップ間の光学特性も異なる。このため、ラインイメージセンサでは、ラインイメージセンサを構成する受光素子の全画素の光学特性を測定し、画素毎の光学特性に応じて出力値を調整する必要があり、その調整情報はラインイメージセンサのメモリに格納されている。ラインイメージセンサは、通常、出荷時に複数のテストチャートを用いて、光学特性の調整が実施される。具体的には、テストチャートは、カラー、グレイ、白色、フレア、解像度等の光学特性の調整目的に応じて用意される。

次に、実施の形態１におけるイメージセンサ調整方法、イメージセンサ調整装置およびイメージセンサの動作について、図１から図５を参照して説明する。
まず、調整台３に固定具４にて固定されたラインイメージセンサ２は、搭載台７に載置されたテストチャート６とラインイメージセンサ２とが所定の間隙となるよう高さ調整用のアーム５を操作して位置決めされる。続いて、処理装置８の指令によりテストチャート６の主走査方向の情報がラインイメージセンサ２により読み取られ、ライン画素データとして処理装置８に取り込まれる。さらに、副走査方向にラインイメージセンサ２の画素サイズ分だけ搭載台７が順次移動され、ラインイメージセンサ２の光学特性の調整に必要な本数のライン画素データが取り込まれる。

ここで、ラインイメージセンサ２の光学特性を調整する方法について説明する。例えば、図２に示すように、テストチャート６−１上に異物９（９−１、９−２、・・・、９−８）が付着しているものとする。これらの異物９は、反射輝度が異なるものとする。図３に示すように、ラインイメージセンサ２が走査されて読み取られたライン画素データ（横方向に画素番号が１からｎ、縦方向に画素データ列番号が１からｍで表わされる）には、これらの異物に相当する画素に濃淡の異なる本来テストチャートにはない異常画素データが発生する。ラインイメージセンサ２の受光素子の全画素の光学特性のばらつきを調整する際に、全ライン画素データが同じでないといけないので、これらの画素データを基に調整を行うと調整誤差が生じることになる。

そこで、テストチャート６によりラインイメージセンサ２の受光素子の画素毎の光学特性の調整時に、これらの異物による影響を除くため処理装置８により下記の手順により処理を行う。図３で得られたライン画素データを処理装置８により、画素毎に輝度によるソーティングを行う。これにより、ライン画素データから図４に示すように輝度による画素データ配列が形成される。淡色の異物９−１および９−２に相当する画素データは、画素データ列の上部に来て、濃色の異物９−３から９−８に相当する画素データは、画素データ列の下部に来る。画素毎の輝度によるソーティングにより形成された画素データ配列の中から中央画素データ列（［ｍ／２］＋１列）を含む上下画素データ列を一定の割合（例えば、ｍ×０．９）で抽出する。抽出された画素データ列群の画素毎の平均値を取り、この平均値を各画素の光学特性値として用いる。搭載台７を移動しながらラインイメージセンサ２の光学特性の調整目的に応じて用意される複数のテストチャート６−１、６−２、・・・、６−ｎを順にラインイメージセンサ２により読み取って同様の処理を行い、各画素の光学特性値として用い、処理装置８により各画素の調整情報をラインイメージセンサ２のメモリ２ｂに格納される。

ソーティングされた輝度中央部の画素データ列群の画素毎の平均値を用いて光学特性値を調整することにより、すなわち、画素データ列の内、異物の影響を受けた上下端部の画素データ列の画素データを用いていないため、ラインイメージセンサの光学特性を精度よく調整することが可能になる。収集する画素データ列数ｍは、平均化処理に必要な画素データ列数と、テストチャートに付着する可能性のある異物の個数等を勘案して決定されるが、イメージセンサ調整装置は清浄室内にて設置され、また、防塵のためカバーがかけられており、また、テストチャートも清浄に管理されているため、付着する異物は、０．１ｍｍ以下で高々数個レベルであることを考慮して、例えば、画素データ列数が２００程度であれば、１０％程度上乗せしておけば十分である。ラインイメージセンサ２とテストチャート６の所定の間隙は、原稿の読み取り方式によって異なるが、焦点位置に原稿が来るように設定されており、密着させるものから０．３ｍｍ程度までである。

一方、ラインメージセンサそのものに付着した異物や、受光素子の画素不良の場合は、図５に示すように、同一画素のデータすべてが異常値となり、ライン画素データにおける異常データが線状となるのに対して、テストチャート上の異物付着の場合は、異常データが点状となり、明らかに異なることから区別することが容易である。ラインメージセンサそのものに付着した異物や、受光素子の画素不良と判定されたラインイメージセンサは調整の対象から除外される。

このように、実施の形態１におけるイメージセンサ調整装置では、イメージセンサにより読み取られたテストチャートの全ライン画素データを画素毎に輝度によるソーティングを行い、そのソーティングにより形成された画素データ配列の中から中央画素データ列を含む上下画素データ列を一定の割合で抽出して、抽出された画素データ列群の画素毎の平均値を求め、この平均値を各画素の光学特性値として用いることにより、テストチャートに付着した異物に影響されずに、各画素の光学特性値を得ることができ、ラインイメージセンサの光学特性を精度よく調整することが可能であり、また、各画素の調整情報をメモリに格納したラインイメージセンサを提供することができるという顕著な効果がある。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２におけるイメージセンサ調整装置により形成された画素データ配列を示す。図１のイメージセンサ調整装置、図２の異物が付着したテストチャートおよび図３に示すラインイメージセンサ２により読み取られたライン画素データは、実施の形態
１と同様であるのでこれらの説明は省略する。実施の形態１では、図４に示すように画素データ配列からラインイメージセンサの各画素の光学特性値を決めるのに、画素データ配列の中から中央画素データ列を含む上下画素データ列を一定の割合で抽出して、抽出された画素データ列群の画素毎の平均値をラインイメージセンサ２の各画素の光学特性値として用いる例を示したが、実施の形態２では、画素データ配列からラインイメージセンサ２の各画素の光学特性値を決めるのに、画素データ配列の中から中央の輝度を持つ画素データ列（［ｍ／２］＋１列）を抽出し、その画素データ列の画素値を光学特性値として用いて、ラインイメージセンサ２の各画素の光学特性の調整を行うものである。

画素データから異物のデータを除去するため、実施の形態１では、輝度によるソーティングにより形成された画素データ配列の中から中央部の画素データ列群の画素毎の平均値をラインイメージセンサの各画素の光学特性値として用いたが、輝度分布状況によっては、平均値は実際には存在しない値となる場合がある。このため、実施の形態２では、輝度によるソーティングにより形成された画素データ配列の中から中央の輝度を持つ画素データ列を抽出し、その画素値を、ラインイメージセンサの各画素の光学特性値として用いるものである。

このように、実施の形態２によれば、ラインイメージセンサにより読み取られたライン画素データから輝度によりソーティングされた画素データ配列の中央の輝度を持つ画素データ列の光学特性値を用いることにより、実際に存在する画素データを利用することができ、テストチャートに付着した異物に影響されずに、各画素の光学特性値を得ることができ、ラインイメージセンサの光学特性を精度よく調整することが可能であり、また、各画素の調整情報をメモリに格納したラインイメージセンサを提供することができるという顕著な効果がある。

実施の形態３．
図７は、実施の形態３におけるイメージセンサ調整装置により形成された画素データ配列を示す。図１のイメージセンサ調整装置、図２の異物が付着したテストチャートは、実施の形態１と同様であるのでこれらの説明は省略する。実施の形態１および実施の形態２では、テストチャートをラインイメージセンサの焦点位置に置いた状態で、ラインイメージセンサにより読み取られたライン画素データを用いるものであったが、実施の形態３では、テストチャート６をラインイメージセンサ２の焦点位置から離して、読み取られた画素データを用いるものである。焦点をずらすことにより、読み取られた画素データから異物の影響を減らすことができる。ソーティングにより形成された画素データ配列からラインイメージセンサ２の各画素の光学特性値を決めるのに、実施の形態２と同様、輝度によるソーティングにより形成された画素データ配列の中から中央の画素データ列（［ｍ／２］＋１列）を抽出し、その画素データ列の画素値を光学特性値として用いて、ラインイメージセンサ２の各画素の光学特性の調整を行うものである。

このように、実施の形態３によれば、テストチャートをラインイメージセンサの焦点位置から離して、読み取ることにより、画素データから異物の影響を減らすことができ、テストチャートに付着した異物に影響されずに、各画素の光学特性値を得ることができ、ラインイメージセンサの光学特性を精度よく調整することが可能であり、また、各画素の調整情報をメモリに格納したラインイメージセンサを提供することができるという顕著な効果がある。

なお、実施の形態３において、ラインイメージセンサ２の各画素の光学特性値を決めるのに、実施の形態２と同様、読み取られた全ライン画素データを画素毎に輝度によるソーティングにより形成された画素データ配列の中から中央の輝度を持つ画素データ列を抽出し、その画素データ列の画素値を光学特性値として用いる場合について説明したが、実施
の形態１の場合と同様、画素データ配列の中から中央画素データ列を含む上下画素データ列を一定の割合で抽出して、抽出された画素データ列群の画素毎の平均値を求め、この平均値を各画素の光学特性値として用いても同様の効果を奏する。

実施の形態４．
図８は、実施の形態４におけるイメージセンサ調整装置１を示すもので、テストチャート６を載置する搭載台を円筒体１０にしたもので、他の構成要素は実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
次に、実施の形態４におけるイメージセンサ調整装置の動作について説明する。テストチャート６を円筒体１０に貼り付け、回転させることにより順次、テストチャート６をラインイメージセンサ２により読み取り、実施の形態１から３と同様の手法により、各画素の光学特性値を得ることができる。

このように、実施の形態４によれば、テストチャート６を円筒体１０に貼り付けることにより、イメージセンサ調整装置として、実施の形態１から３と同様の効果を有するが、さらに、平板の搭載台では、テストチャートの枚数が多くなった場合においても、搭載台を大きくする必要がなく、イメージセンサ調整装置の設置面積を大きくしなくても済むという効果を奏する。また、同じテストチャート数であっても搭載台を円筒体にすることによってイメージセンサ調整装置の設置面積を大幅に小さくすることができるという効果を奏する。

なお、本発明の実施の形態によるイメージセンサとして、ラインイメージセンサの場合について説明したが、二次元イメージセンサであっても、同様にテストチャートに付着した異物に影響されずに各画素の光学特性値を決定する場合にも適用することが可能である。

また、実施の形態におけるラインイメージセンサの受光素子としては、ＣＣＤや他のＣＭＯＳフォトセンサであっても適用可能である。

また、図において、同一符号は、同一または相当部分を示す。

１ イメージセンサ調整装置
２ ラインイメージセンサ
２ａ フォトセンサ部
２ｂ メモリ
２ｃ フレーム
３ 調整台
４ 固定具
５ 高さ調整用アーム
６ テストチャート
７ 搭載台
８ 処理装置
９ 異物
１０ 円筒体

Claims (10)

1. イメージセンサにより読み取られたテストチャートの全ライン画素データの輝度情報を解析し、前記全ライン画素データを画素毎に輝度によるソーティングを行い、そのソーティングにより形成された画素データ配列から所定の画素データを抽出して、前記イメージセンサの各画素の光学特性値として用い、前記イメージセンサの光学特性の調整を行うことを特徴とするイメージセンサ調整方法。
2. 所定の画素データを抽出して、イメージセンサの各画素の光学特性値として用いる方法として、画素データ配列の中から輝度により配列された中央画素データ列を含む上下画素データ列を一定の割合で抽出し、抽出された画素データ列群の画素毎の平均値を光学特性値として用いるものであることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ調整方法。
3. 所定の画素データを抽出して、イメージセンサの各画素の光学特性値として用いる方法として、画素データ配列の中から中央の輝度を持つ画素データ列を抽出し、抽出された画素データ列の画素値を光学特性値として用いるものであることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ調整方法。
4. 所定の画素データを抽出して、イメージセンサの各画素の光学特性値として用いる方法として、合焦点位置から一定の距離をおいてイメージセンサにより読み取られた全ライン画素データを用いて、画素データ配列の中から中央の輝度を持つ画素データ列を抽出し、抽出された画素データ列の画素値を光学特性値として用いるものであることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ調整方法。
5. テストチャートと、
   前記テストチャートを移動可能に載置する搭載手段と、
   前記テストチャートと所定の間隙を隔てて、被調整対象であるイメージセンサを支持する固定手段と、
   前記テストチャートを移動させて、前記イメージセンサにより読み取られた前記テストチャートの全ライン画素データを解析する手段と、
   前記イメージセンサの各画素の調整情報を前記イメージセンサのメモリに格納する手段と、を備え、
   前記全ライン画素データの輝度情報を解析し、前記全ライン画素データを画素毎に輝度によりソーティングを行い、そのソーティングにより形成された画素データ配列から所定の画素データを抽出して、前記イメージセンサの各画素の光学特性値として用い、前記イメージセンサの光学特性の調整を行うことを特徴とするイメージセンサ調整装置。
6. 所定の画素データを抽出して、イメージセンサの各画素の光学特性値として用いる際に、画素データ配列の中から輝度により配列された中央画素データ列を含む上下画素データ列を一定の割合で抽出し、抽出された画素データ列群の画素毎の平均値を光学特性値として用いるものであることを特徴とする請求項５に記載のイメージセンサ調整装置。
7. 所定の画素データを抽出して、イメージセンサの各画素の光学特性値として用いる際に、画素データ配列の中から中央の輝度を持つ画素データ列を抽出し、抽出された画素データ列の画素値を光学特性値として用いるものであることを特徴とする請求項５に記載のイメージセンサ調整装置。
8. 所定の画素データを抽出して、イメージセンサの各画素の光学特性値として用いる際に、合焦点位置から一定の距離をおいてイメージセンサにより読み取られた全ライン画素データを用いて、画素データ配列の中から中央の輝度を持つ画素データ列を抽出し、抽出された画素データ列の画素値を光学特性値として用いるものであることを特徴とする請求項５に記載のイメージセンサ調整装置。
9. テストチャートを載置する移動可能な搭載手段として、円筒状の回転体の表面に前記テストチャートを載置することを特徴とする請求項５から請求項８のいずれかに記載のイメージセンサ調整装置。
10. 請求項５から請求項９のいずれかに記載のイメージセンサ調整装置により決定される光学特性の画素毎の調整情報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。

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