JP4106727B2 - イメージセンサユニットの検査方法および検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焦点検出用のイメージセンサユニットの検査方法および検査装置に関する。特に、本発明は、イメージセンサユニットの焦点検出用光学系側に異物が存在するか否かを検査する検査技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カメラの焦点検出装置として、瞳分割位相差方式を用いたものが知られている。
【０００３】
（焦点検出装置の構成について）
図１０は、この種の焦点検出装置の内部光路を説明する図である。
図１０において、カメラの撮影光学系１０のフィルム等価面（一次結像面ともいう）Ｚの近傍に、赤外光などをカットするバンドパスフィルタ１１と、焦点検出エリアを決定する視野マスク１２とが配置される。この視野マスク１２の後方には、フィールドレンズ１３を介して、一対の絞り開口を設けた絞りマスク１４が配置される。この絞りマスク１４の後方には、一対のセパレータレンズ１５が配置される。このセパレータレンズ１５の後方にはイメージセンサ１７が配置される。このようなイメージセンサ１７の上には、一対の受光素子列１７ａ，１７ｂが設けられる。
【０００４】
図１１は、上記した焦点検出装置を構成するイメージセンサユニット２０の分解図である。図１１に示すように、ハウジング２１に、上記したバンドパスフィルタ１１と、視野マスク１２と、フィールドレンズ１３と、絞りマスク１４と、セパレータレンズ１５とが一体に組み込まれ、焦点検出用光学系１６を構成する。さらに、この焦点検出用光学系１６に対してイメージセンサ１７を一体に組み込むことにより、イメージセンサユニット２０が構成される。
【０００５】
図１２は、上記したイメージセンサ１７の構造を説明する分解図である。
図１２（１）に示すタイプのイメージセンサ１７は、受光素子列１７ａ，１７ｂを形成した半導体基板ＢＳと、半導体基板ＢＳを保持するパッケージＰＫＧと、パッケージＰＫＧの上面を封止するガラス板ＳＧとから構成される。
図１２（２）に示すタイプのイメージセンサ１７は、上記したパッケージＰＫＧやガラス板ＳＧの代わりに、半導体基板ＢＳの全体を透明な樹脂性パッケージＴＰＫＧで覆ったものである。
【０００６】
（焦点検出動作の説明）
以下、上記構成の焦点検出装置について、焦点検出動作を概略説明する。
まず、撮影光学系１０を通過した被写体光束は、フィルム等価面Ｚの付近で一旦結像する。視野マスク１２は、この被写体像の内、焦点検出エリア以外の領域を遮蔽する。焦点検出エリアに範囲限定された通過光束は、フィールドレンズ１３を通過した後、絞りマスク１４に到達する。絞りマスク１４は、通過光束を瞳分割して一対の分割光束を形成する。一対の分割光束は、一対のセパレータレンズ１５によりそれぞれアオリ結像され、イメージセンサ１７上の受光素子列１７ａ，１７ｂ上に、間隔の離れた一対の光像を形成する。
【０００７】
受光素子列１７ａ，１７ｂは、一対の光像をそれぞれ光電変換し、画素列データを生成する。カメラ内のマイクロプロセッサは、これらの画素列データについて相関演算を行い、画素列データの相対的なズレ量およびズレ方向を検出する。このズレ量に換算係数を乗じることによりデフォーカス量が算出される。
ところで、上記した受光素子列１７ａ，１７ｂは、受光画素ごとに感度がばらつく。このような感度不均一性に伴って、画素列データの相関が低くなる。その結果、焦点検出精度の低下を生じ、ひいては偽合焦などの不具合を生じる。
【０００８】
（画素列データの感度補正について）
このような不具合を回避するため、画素列データの相関演算に先だって、画素列データの感度補正が行われる。以下、感度補正に使用される補正係数の計測工程について説明する。
図１３（１）は、組み立てを完了したイメージセンサユニット２０に一様照度の光を照射した状態で、受光素子列１７ａから出力される画素列データａ［１］．．．ａ［ｎ］を実測した結果を示す図である。
【０００９】
図中に示される小さな凹凸が、感度不均一性に起因する固定パターンノイズである。また周辺部における出力低下は、レンズの周辺光量低下やケラレなどに起因するものである。
この実測データに基づいて、
Ｈ［ｉ］＝ＭＡＸ（ａ［１］．．．ａ［ｎ］）／ａ［ｉ］ ・・・（１）
ただし、ｉ＝１．．．ｎ
を算出する。このように求めた補正係数は、工場出荷時、カメラ内のＥＥＰＲＯＭなどのメモリに記録される（なお、受光素子列１７ｂについても、同様の処理を行う）。
【００１０】
カメラ内のマイクロプロセッサは、記録済みの補正係数Ｈ［ｉ］を、焦点検出時に得る画素列データａ［ｉ］に掛けることにより、図１３［２］に示すような補正後の画素列データａ［ｉ］を得ることができる。このように感度補正された画素列データに基づいて相関演算を行うことにより、デフォーカス量を高精度に検出することが可能となる。
【００１１】
（イメージセンサ１７内の異物の影響について）
ところで、図１２（１）に示したようなイメージセンサ１７では、パッケージＰＫＧをガラス板ＳＧで封止する際にゴミを挟み込んでしまうことがある。また、図１２（２）に示したようなイメージセンサ１７では、樹脂性パッケージＴＰＫＧの樹脂内にゴミや気泡を封入してしまうことがある。
これらの異物は、イメージセンサ１７内で固定され、動くことがない。そのため、これらの異物は、受光素子列１７ａ，１７ｂの面上に、一定不変な影やフレアを投影する。このような影やフレアによる固定パターンノイズも、上記の補正係数を用いることにより、感度不均一性と同様に簡単に除去することができる。
【００１２】
（焦点検出用光学系１６側の異物の影響について）
一方、焦点検出用の光学系に、異物が付着する場合がある。このような異物の内、特にバンドパスフィルタ１１の辺りに付着した異物（ゴミや指紋など）は、フィルム等価面Ｚに近いため、受光素子列１７ａ，１７ｂの面上に異物の影を鮮明に投影する。
【００１３】
このような異物の影も、工場出荷時の補正係数を用いて除去することができる。しかしながら、焦点検出用の光学系に付着した異物は、時間経過と共に取れたり、動くことがある。その場合、図１４（１）に示すように、画素列データから異物の影が消えてしまう。このような画素列データを、工場出荷時の補正係数で補正した場合、図１４（２）に示すように、異物の影がかかっていた部分が反対に突出してしまう。
【００１４】
このような画素列データの突出部により、焦点検出精度の低下や偽合焦が生じたり、ひいては焦点検出の信頼性判定が低くなって焦点検出不可能となるなどの不具合が生じる。
以上のような理由から、イメージセンサ１７側の固定された異物については、そのまま補正係数の実測を行うことが好ましい。一方、焦点検出用光学系に付着した異物については、できる限り除去することが好ましい。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来は、補正係数の測定中に異物の影を見つけても、イメージセンサ側の異物か、焦点検出用光学系に付着した異物かを正確かつ迅速に判断することが非常に困難であった。
そのため、上記のような異物に対する正しい処置を的確にとることができないという問題点があった。
そこで、本発明では、焦点検出用光学系に付着した異物か否かを判定することができる検査方法を提供することを目的とする。
また、本発明では、上記の検査方法のための検査装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明のイメージセンサユニットの検査方法は、光強度分布に対応した画像信号を出力する受光素子を封止したイメージセンサと焦点検出用光学系とを組み立てた焦点検出用のイメージセンサユニットに関して、前記焦点検出用光学系における異物の有無を検査する方法であって、前記イメージセンサユニットの組み立てを完了する前に、前記イメージセンサに前記焦点検出用光学系を介することなく光を照射して、前記イメージセンサからの画像信号を第１画像信号として得る第１検査ステップと、前記イメージセンサユニットの組み立てを完了する前に、前記イメージセンサに前記焦点検出用光学系を介して光を照射して、前記イメージセンサからの画像信号を第２画像信号として得る第２検査ステップと、前記第１画像信号から求めた前記イメージセンサの感度に関する補正係数によって前記第２画像信号を補正し、該補正した第２画像信号に基づいて前記焦点検出用光学系に異物が存在しているか否かを判定する判定ステップとを有することを特徴とする。
【００１７】
第２の発明は、第１の発明において、前記判定ステップは、前記補正した第２画像信号によるコントラスト値が所定値を上回る場合に、前記焦点検出用光学系に異物が存在していると判定することを特徴とする。
【００１８】
第３の発明は、第２の発明において、前記イメージセンサは、一対の前記受光素子を有するものであり、前記第１検査ステップと前記第２検査ステップは、前記一対の受光素子のそれぞれについて前記第１画像信号と前記第２画像信号を得るものであり、前記判定ステップは、前記一対の受光素子それぞれについて、前記第１画像信号に基づいて前記第２画像信号を補正し、該補正したデータの少なくとも一方が所定値を上回る場合に、前記焦点検出用光学系に異物が存在していると判定することを特徴とする。
【００１９】
第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、前記第１検査ステップにおいて前記イメージセンサ単体に照射する光の入射角度は、前記第２検査ステップにおいて前記イメージセンサに前記焦点検出用光学系を介して照射する光の入射角度にほぼ等しいことを特徴とする。
第５の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、前記第１検査ステップにおいて前記イメージセンサ単体に照射する光は、ほぼ平行光であることを特徴とする。
【００２０】
また、第６の発明のイメージセンサユニットの検査装置は、光強度分布に対応した画像信号を出力する受光素子を封止したイメージセンサと焦点検出用光学系とを組み立てた焦点検出用のイメージセンサユニットに関して、前記焦点検出用光学系における異物の有無を検査する検査装置であって、前記イメージセンサユニットの組み立てを完了する前に、前記イメージセンサに前記焦点検出用光学系を介することなく光を照射して、前記イメージセンサからの画像信号を第１画像信号として得る第１検査手段と、前記イメージセンサユニットの組み立てを完了する前に、前記イメージセンサに前記焦点検出用光学系を介して光を照射して、前記イメージセンサからの画像信号を第２画像信号として得る第２検査手段と、前記第１画像信号から求めた前記イメージセンサの感度に関する補正係数によって前記第２画像信号を補正し、該補正した第２画像信号に基づいて前記焦点検出用光学系に異物が存在しているか否かを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
第７の発明は、第６の発明において、前記判定手段は、前記補正した第２画像信号によるコントラスト値が所定値を上回る場合に、前記焦点検出用光学系に異物が存在していると判定することを特徴とする。
【００２２】
第８の発明は、第７の発明において、前記イメージセンサは、一対の前記受光素子を有するものであり、前記第１検査手段と前記第２検査手段は、前記一対の受光素子のそれぞれについて前記第１画像信号と前記第２画像信号を得るものであり、前記判定手段は、前記一対の受光素子それぞれについて、前記第１画像信号に基づいて前記第２画像信号を補正し、該補正したデータの少なくとも一方が所定値を上回る場合に、前記焦点検出用光学系に異物が存在していると判定することを特徴とする。
【００２３】
第９の発明は、第６乃至第８の発明のいずれかにおいて、前記第１検査手段において前記イメージセンサ単体に照射する光の入射角度は、前記第２検査手段において前記イメージセンサに前記焦点検出用光学系を介して照射する光の入射角度にほぼ等しいことを特徴とする。
第１０の発明は、第６乃至第８の発明のいずれかにおいて、前記第１検査手段において前記イメージセンサ単体に照射する光は、ほぼ平行光であることを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、発明の実施の形態を説明する。
【００２９】
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態は、請求項１〜１２に記載の発明に対応する実施形態である。
図１は、第１の実施形態に使用する検査装置の構成を説明するブロック図である。
図１において、第１照明部３１は、光源Ｌｐ１とレンズＬｓとから構成される。この第１照明部３１の照明下には、イメージセンサ１７を単体で配置する第１ステージ３１ａが設けられる。この第１ステージ３１ａには、イメージセンサ１７を駆動して画素列データを読み出すための回路（図示せず）も設けられる。この第１ステージ３１ａで読み出された画素列データ（第１画像信号に対応する）は、単体補正値算出部３３に与えられる。
【００３０】
一方、第２照明部４１は、光源Ｌｐ２と拡散板ＷＢとから構成される。この第２照明部４１の照明下には、仮組み立てを完了したイメージセンサユニット２０を配置するための第２ステージ４１ａが設けられる。この第２ステージ４１ａにも、イメージセンサユニット２０に取り付けられたイメージセンサ１７を駆動して、画素列データを読み出すための回路（図示せず）が設けられる。この第２ステージ４１ａで読み出された画素列データ（第２画像信号に対応する）は、補正演算部４４に与えられる。
この補正演算部４４は、単体補正値算出部３３で求めた補正係数を取り込み、第２ステージ４１ａからの画素列データを補正した後、補正済みデータをゴミ検出部４５に与える。ゴミ検出部４５は、イメージセンサユニット２０の焦点検出用光学系１６に異物が付着しているか否かの判定結果を外部へ出力する。
【００３１】
（イメージセンサ１７単体に対する光の入射角度について）
ここで、上記した第１照明部３１からイメージセンサ１７単体に対する入射角度の設定条件について説明する。
図１は、イメージセンサ１７に入射する光の角度を、焦点検出用光学系１６を介してイメージセンサ１７に入射する光の角度とほぼ等しく設定した場合を示した図である。この状態で、レンズＬｓは、第１ステージ３１ａ上のイメージセンサ１７に対し、一様照度の光を照射する。
【００３２】
一方、図２（１）は、イメージセンサ１７に拡散光を照射した場合を示した模式図である。この場合、異物（図中のＴＲ）の影に拡散光が回り込むため、異物ＴＲの影は消える。そのため、図２（２）に示すように、イメージセンサ１７から出力される画素列データには、感度不均一性の凹凸のみで、異物の影を示す凹は現れない。
【００３３】
また、図３（１）は、イメージセンサ１７に平行光を照射する場合を示した図である。この場合、異物（図中のＴＲ）で平行光が散乱／遮断されるため、異物ＴＲの影が鮮明に現れる。そのため、図３（２）に示すように、イメージセンサ１７から出力される画素列データには、感度不均一性の凹凸と異物の影を示す凹とが一緒に現れる。
【００３４】
その他、異物の影の現れ方は、レンズＬｓのＦ値に依存しても変化する。すなわち、Ｆ値が大きい場合、イメージセンサ１７に照射される各光束の空間角が狭くなるため、上記した平行光の条件に近づき、異物の影が鮮明に現れる。逆に、Ｆ値が小さい場合、イメージセンサ１７に照射される各光束の空間角が広くなるため、上記した拡散光に条件が近づき、異物の影が不鮮明になる。
このような理由から、イメージセンサ１７内の異物の影を最も鮮明に検出する場合には、平行光を照射することが好ましい。また、イメージセンサ１７内の異物の影を正確に除去する場合には、焦点検出用光学系１６と等しい入射角度（等しいＦ値）でイメージセンサ１７単体に光を照射することが好ましい。
【００３７】
（イメージセンサユニット２０の検査工程について）
図４は、イメージセンサユニット２０の検査工程を説明する流れ図である。
以下、図４を用いて、イメージセンサユニット２０の検査工程を説明する。
まず、検査者は、イメージセンサ１７を単体で第１ステージ３１ａに装着する（図４Ｓ１）。この状態で、第１照明部３１が点灯され、イメージセンサ１７に光が照射される（図４Ｓ２）。このときの照射光は、上記した入射角の設定条件に従って、略平行な光もしくは、焦点検出用光学系１６側と略等しい入射角度の光に設定される。
【００３８】
第１ステージ３１ａは、イメージセンサ１７を駆動して、受光素子列１７ａ，１７ｂから画素列データａ［ｉ］，ｂ［ｉ］を読み出す（図４Ｓ３）。
単体補正値算出部３３は、この画素列データａ［ｉ］，ｂ［ｉ］を取り込み、
ＣＨａ［ｉ］＝ＭＡＸ（ａ［１］．．．ａ［ｎ］）／ａ［ｉ］ ・・・（２）
ＣＨｂ［ｉ］＝ＭＡＸ（ｂ［１］．．．ｂ［ｎ］）／ｂ［ｉ］ ・・・（３）
ただし、ｉ＝１．．．ｎ
を算出し、イメージセンサ１７単体の補正係数ＣＨａ［ｉ］、ＣＨｂ［ｉ］を求める（図４Ｓ４）。
【００３９】
次に、検査者は、イメージセンサ１７を第１ステージ３１ａから取り外す（図４Ｓ５）。検査者は、このイメージセンサ１７を第２ステージ４１ａに装着する（図４Ｓ６）。この第２ステージ４１ａの上で、検査者は、イメージセンサ１７に焦点検出用光学系１６を取り付け、イメージセンサユニット２０を仮に組み立てる（図４Ｓ７）。
【００４０】
ここで、第２照明部４１が点灯され、イメージセンサユニット２０に光が照射される（図４Ｓ８）。
第２ステージ４１ａは、イメージセンサ１７を駆動して、受光素子列１７ａ，１７ｂから画素列データａ［ｉ］，ｂ［ｉ］を読み出す（図４Ｓ９）。
補正演算部４４は、これらの画素列データａ［ｉ］，ｂ［ｉ］と、単体補正値算出部３３から取得した補正係数ＣＨａ［ｉ］、ＣＨｂ［ｉ］とを用いて、
ｄａ［ｉ］＝ＣＨａ［ｉ］×ａ［ｉ］ ・・・（４）
ｄｂ［ｉ］＝ＣＨｂ［ｉ］×ｂ［ｉ］ ・・・（５）
ただし、ｉ＝１．．．ｎ
を算出し、補正済みデータｄａ［ｉ］，ｄｂ［ｉ］を求める（図４Ｓ１０）。
【００４１】
ゴミ検出部４５は、これらの補正済みデータｄａ［ｉ］，ｄｂ［ｉ］を取り込み、
Ｃｔａ＝Σ｜ｄａ［ｉ］−ｄａ［ｉ＋１］｜ ・・・（６）
Ｃｔｂ＝Σ｜ｄｂ［ｉ］−ｄｂ［ｉ＋１］｜ ・・・（７）
ただし、ｉ＝１．．．ｎ
を算出し、隣接画素間の輝度差を累積したコントラスト値Ｃｔａ，Ｃｔｂを求める（図４Ｓ１０）。
【００４２】
なお、焦点検出用光学系１６による周辺減光や電気系ノイズなどのため、補正済みデータｄａ［ｉ］，ｄｂ［ｉ］には、画素列の全域にわたってわずかな変動が生じる。上式（６），（７）において、このような変動が全域にわたって累積された場合、コントラスト値Ｃｔａ，Ｃｔｂの値が必要以上に大きくなるおそれがある。そこで、上式（６），（７）の算出に当たっては、隣接画素間の差分｜ｄａ［ｉ］−ｄａ［ｉ＋１］｜，｜ｄｂ［ｉ］−ｄｂ［ｉ＋１］｜がある程度小さい場合は、差分をゼロに置き換えて累積をとるとよい。このような演算により、わずかな変動の累積を、異物の影と誤検出するおそれがなくなる。
【００４３】
ゴミ検出部４５は、このように求めたコントラスト値Ｃｔａ，Ｃｔｂについて、
（Ｃｔａ＜Ｃｓｔ）ａｎｄ（Ｃｔｂ＜Ｃｓｔ） ・・・（８）
上記の論理式（８）を満足するか否かを判定する（図４Ｓ１２）。ここで、許容値Ｃｓｔは、焦点検出動作に許容できるコントラスト値の上限に相当する値である。
【００４４】
このような判定の結果、コントラスト値Ｃｔａ，Ｃｔｂの少なくとも一方が、許容値Ｃｓｔを上回った場合（図４Ｓ１２のＮＯ側）、ゴミ検出部４５は、焦点検出用光学系１６に異物が存在すると判断して、異常警報などを発する。この場合、検査者は、第２ステージ４１ａから焦点検出用光学系１６（もしくはイメージセンサユニット２０）を取り外して、焦点検出用光学系１６の清掃処理を実行する（図４Ｓ１３）。その後、ステップＳ６に戻って異物検査を再び繰り返す。
【００４５】
一方、コントラスト値Ｃｔａ，Ｃｔｂの両方が、許容値Ｃｓｔを下回った場合（図４Ｓ１２のＹＥＳ側）、ゴミ検出部４５は、焦点検出用光学系１６に異物がないと判断し、正常を報せる。この場合、検査者は、補正係数の演算および記録などの作業を実行すると共に、焦点検出用光学系１６とイメージセンサ１７とを接着剤などで接着し、イメージセンサユニット２０の組み立てを完了する（図４Ｓ１４）。
【００４６】
（第１の実施形態の効果など）
以上説明したような検査工程により、第１の実施形態では、焦点検出用光学系１６側の異物を、イメージセンサ１７内の異物と的確に区別して、検出することができる。
すなわち、焦点検出用光学系１６側に異物が付着しているケースでは、図５（１）に示すように、イメージセンサ１７単体で計測される画素列データに、異物の影は現れない。一方、図５（２）に示すように、イメージセンサユニット２０で計測される画素列データに、異物の影が現れる。図５（３）は、これらの画素列データから求めた補正済みデータを示す図である。
【００４７】
補正済みデータでは、感度不均一による感度変動が補正されるので、周辺減光による山形特性と異物の影とが明確に現れる。この異物の影の箇所で隣接画素との差分が大きく現れるため、コントラスト値Ｃｔａ，Ｃｔｂは大きな値をとる。その結果、ゴミ検出部４５は、焦点検出用光学系１６に付着した異物を確実に検知することが可能となる。
【００４８】
また一方、イメージセンサ１７の樹脂内などに異物が封入されているケースでは、図６（１）（２）に示すように、両方の画素列データに異物の影が現れる。図６（３）は、これら両方の画素列データから求めた補正済みデータを示す図である。
補正済みデータでは、感度不均一による感度変動と異物の影とが補正されるので、周辺減光による山形特性のみが明確に現れる。周辺減光による山形特性はなだらかに変化するため、隣接画素との差分が小さく、コントラスト値Ｃｔａ，Ｃｔｂはさほど大きくならない。そのため、ゴミ検出部４５は、イメージセンサ１７の樹脂内などに封入された異物を、焦点検出用光学系１６に付着した異物と誤判断することがない。
【００４９】
なお、上述した第１の実施形態では、焦点検出装置に使用されるイメージセンサユニット２０について説明したが、これに限定されるものではない。このような検査方法および検査装置は、光学系とイメージセンサとを組み合わせたイメージセンサユニット全般に使用することができる。
また、上述した第１の実施形態では、イメージセンサ１７単体で計測した画素列データに基づいて、イメージセンサユニット２０で計測した画素列データを補正しているがこれに限定されるものではない。一般的には、両方の画素列データの差異比較を行うことにより、焦点検出用光学系１６に付着した異物を検出することができる。例えば、両方の画素列データの差分を画素単位にとり、これら差分の絶対値を加算することより、差分累積値を求めてもよい。この場合、差分累積値には、周辺減光に起因する差分が含まれる。そのため、例えば、この差分累積値と、予め求めた「良品の差分累積値」との比較を行うことにより、焦点検出用光学系１６に付着した異物か否かを的確に判定することができる。
【００５０】
さらに、上述した第１の実施形態では、２種類の画素列データの計測用に、照明部とステージとを個別に設けているが、これに限定されるものではない。例えば、一つの照明部の前に拡散板ＷＢを着脱自在に配置することにより、第１照明部３１と第２照明部４１とを一つの照明部で兼ねることができる。なお、さらに照射方向を変更自在にすることにより、多種類のイメージセンサユニットに柔軟に対応して検査を実行することが可能となる。また、単一のステージの上で、まずイメージセンサ１７単体の計測を行った後、そのステージ上でイメージセンサユニット２０の計測を引き続き実行することにより、第１ステージ３１ａと第２ステージ４１ａとを一つのステージで兼ねることもできる。
【００５１】
また、上述した第１の実施形態では、検査者がイメージセンサ１７の装着などを行っているが、これに限定されるものではない。例えば、予め決められたルートに沿って、イメージセンサ１７の挿抜などを行うロボットアームを使用することにより、検査の自動化を図ることもできる。
次に、別の実施形態について説明する。
【００５２】
＜第２の実施形態＞
図７は、第２の実施形態における検査装置の構成を説明するブロック図である。
図７において、照明部５１は、光源Ｌｐと拡散板ＷＢとから構成される。この照明部５１の照明下には、仮組み立てを完了したイメージセンサユニット２０を配置するためのステージ５１ａが設けられる。このステージ５１ａには、イメージセンサユニット２０に取り付けられたイメージセンサ１７を駆動して、画素列データを読み出すための回路も設けられる。このステージ５１ａで読み出された画素列データは、相関演算部５２に与えられる。
【００５３】
この相関演算部５２は、相関演算結果をゴミ検出部５３に与える。ゴミ検出部５３は、相関演算結果に基づいて、イメージセンサユニット２０の焦点検出用光学系１６に異物が付着しているか否かの判定結果を外部へ出力する。
【００５４】
このような構成では、まず、検査者が、照明部５１を点灯して、イメージセンサユニット２０に光を照射する。
【００５５】
このとき、焦点検出用光学系１６内のバンドパスフィルタ１１付近に指紋などの異物がついていた場合、異物の影が焦点検出用光学系１６を介して分割結像されるため、受光素子列１７ａ，１７ｂの上に一対の異物像が投影される。
図８（ａ）（ｂ）は、このようなケースにおける画素列データａ［ｉ］，ｂ［ｉ］を示す図である。画素列データａ［ｉ］，ｂ［ｉ］には、対称な位置に凹みが生じる。
【００５６】
相関演算部５２は、これらの画素列データａ［ｉ］，ｂ［ｉ］を取り込む。相関演算部５２は、画素列データａ［ｉ］，ｂ［ｉ］をシフト量Ｌだけずらしながら画素単位に差分をとり、これらの差分の絶対値を累積加算する。このように求めた相関量Ｃ（Ｌ）を図８（ｃ）に示す。
この相関量Ｃ（Ｌ）は、一対の異物像のズレ量に相当するシフト量（図中のＦｍ）の位置で極小となる。この極小点の相関量Ｃ（Ｆｍ）が小さく、かつ極小点の急峻さが大きい場合、ゴミ検出部５３は、一対の異物像が受光素子列１７ａ，１７ｂに投影されていると判断する。このような場合は、焦点検出用光学系１６のバンドパスフィルタ１１付近に異物が付着していると判定することができる。
【００５７】
一方、イメージセンサ１７の樹脂内に異物が封入されている場合、受光素子列１７ａ，１７ｂの上には、単発的な影が投影される。
図９（ａ）（ｂ）は、このようなケースにおける画素列データａ［ｉ］，ｂ［ｉ］を示す図である。画素列データａ［ｉ］，ｂ［ｉ］には、単発的な凹みが生じる。図９（ｃ）は、このとき相関演算部５２によって算出される相関量Ｃ（Ｌ）を示す図である。この相関量Ｃ（Ｌ）は、シフト量Ｌの全域にわたってさほど小さくならないので、ゴミ検出部５３は、一対の異物像は生じていないと判断する。このような場合は、焦点検出用光学系１６のバンドパスフィルタ１１付近に異物は付着していないと判定することができる。
【００５８】
なお、前述の周辺減光による山形特性の影響を軽減するために、画素列データに対して低域の空間周波数成分を除去するフィルタ処理を施すことによって新たなデータ列を作成し、このデータ列を用いて相関演算を行うようにしてもよい。
以上説明した動作により、第２の実施形態では、画素列データａ［ｉ］，ｂ［ｉ］の相関判定に基づいて、焦点検出用光学系１６のバンドパスフィルタ１１付近に異物が付着しているか否かを的確に判定することが可能となる。
【００５９】
【発明の効果】
第１及び第６の発明では、焦点検出用光学系側に異物が存在していた場合、第２画像信号に異物の影が現れる。したがって、第１画像信号と第２画像信号との差異比較に基づいて、焦点検出用に異物が存在しているか否かを的確に判定することができる。
【００６０】
第４及び第８の発明では、第１画像信号の観測時と、第２画像信号の観測時とで、イメージセンサに対する光の入射角度が等しい。その結果イメージセンサ側の異物の影は、第１画像信号と、第２画像信号とに等しく現れる。したがって、第１画像信号と第２画像信号との差異比較により、焦点検出用光学系に存在している異物か否かをより正確に判定することができる。
【００６１】
第５及び第１０の発明では、ほぼ平行な光をイメージセンサ単体に照射するので、第１画像信号に基づいてイメージセンサ側の異物の影を鮮明に検出することが可能となる。
【００６２】
以上説明した本発明の効果により、焦点検出用光学系側の異物か否かを的確に判定し、イメージセンサユニットにおける異物の処置を正確かつ迅速に実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に使用する検査装置を示す図である。
【図２】拡散光をイメージセンサ１７単体に照射した場合を示す説明図である。
【図３】平行光をイメージセンサ１７単体に照射した場合を示す説明図である。
【図４】イメージセンサユニット２０の検査工程を説明する流れ図である。
【図５】焦点検出用光学系１６に異物が付着していた場合の検査結果を示す図である。
【図６】イメージセンサ１７に異物が付着していた場合の検査結果を示す図である。
【図７】第２の実施形態に使用する検査装置を示す図である。
【図８】焦点検出用光学系１６に異物が付着していた場合の検査結果を示す図である。
【図９】イメージセンサ１７に異物が付着していた場合の検査結果を示す図である。
【図１０】焦点検出装置の内部光路を説明する図である。
【図１１】焦点検出装置を構成するイメージセンサユニット２０の分解図である。
【図１２】イメージセンサ１７の構造を説明する分解図である。
【図１３】イメージセンサ１７に異物が付着していた場合の感度補正結果を示す図である。
【図１４】焦点検出用光学系１６の異物が取れた後の感度補正結果を示す図である。
【符号の説明】
１０ 撮影光学系
１１ バンドパスフィルタ
１２ 視野マスク
１３ フィールドレンズ
１４ 絞りマスク
１５ セパレータレンズ
１６ 焦点検出用光学系
１７ イメージセンサ
１７ａ，１７ｂ 受光素子列
２０ イメージセンサユニット
２１ ハウジング
３１ 第１照明部
３１ａ 第１ステージ
３３ 単体補正値算出部
４１ 第２照明部
４１ａ 第２ステージ
４４ 補正演算部
４５ ゴミ検出部
５１ 照明部
５１ａ ステージ
５２ 相関演算部
５３ ゴミ検出部
【発明の属する技術分野】
本発明は、焦点検出用のイメージセンサユニットの検査方法および検査装置に関する。特に、本発明は、イメージセンサユニットの焦点検出用光学系側に異物が存在するか否かを検査する検査技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カメラの焦点検出装置として、瞳分割位相差方式を用いたものが知られている。
【０００３】
（焦点検出装置の構成について）
図１０は、この種の焦点検出装置の内部光路を説明する図である。
図１０において、カメラの撮影光学系１０のフィルム等価面（一次結像面ともいう）Ｚの近傍に、赤外光などをカットするバンドパスフィルタ１１と、焦点検出エリアを決定する視野マスク１２とが配置される。この視野マスク１２の後方には、フィールドレンズ１３を介して、一対の絞り開口を設けた絞りマスク１４が配置される。この絞りマスク１４の後方には、一対のセパレータレンズ１５が配置される。このセパレータレンズ１５の後方にはイメージセンサ１７が配置される。このようなイメージセンサ１７の上には、一対の受光素子列１７ａ，１７ｂが設けられる。
【０００４】
図１１は、上記した焦点検出装置を構成するイメージセンサユニット２０の分解図である。図１１に示すように、ハウジング２１に、上記したバンドパスフィルタ１１と、視野マスク１２と、フィールドレンズ１３と、絞りマスク１４と、セパレータレンズ１５とが一体に組み込まれ、焦点検出用光学系１６を構成する。さらに、この焦点検出用光学系１６に対してイメージセンサ１７を一体に組み込むことにより、イメージセンサユニット２０が構成される。
【０００５】
図１２は、上記したイメージセンサ１７の構造を説明する分解図である。
図１２（１）に示すタイプのイメージセンサ１７は、受光素子列１７ａ，１７ｂを形成した半導体基板ＢＳと、半導体基板ＢＳを保持するパッケージＰＫＧと、パッケージＰＫＧの上面を封止するガラス板ＳＧとから構成される。
図１２（２）に示すタイプのイメージセンサ１７は、上記したパッケージＰＫＧやガラス板ＳＧの代わりに、半導体基板ＢＳの全体を透明な樹脂性パッケージＴＰＫＧで覆ったものである。
【０００６】
（焦点検出動作の説明）
以下、上記構成の焦点検出装置について、焦点検出動作を概略説明する。
まず、撮影光学系１０を通過した被写体光束は、フィルム等価面Ｚの付近で一旦結像する。視野マスク１２は、この被写体像の内、焦点検出エリア以外の領域を遮蔽する。焦点検出エリアに範囲限定された通過光束は、フィールドレンズ１３を通過した後、絞りマスク１４に到達する。絞りマスク１４は、通過光束を瞳分割して一対の分割光束を形成する。一対の分割光束は、一対のセパレータレンズ１５によりそれぞれアオリ結像され、イメージセンサ１７上の受光素子列１７ａ，１７ｂ上に、間隔の離れた一対の光像を形成する。
【０００７】
受光素子列１７ａ，１７ｂは、一対の光像をそれぞれ光電変換し、画素列データを生成する。カメラ内のマイクロプロセッサは、これらの画素列データについて相関演算を行い、画素列データの相対的なズレ量およびズレ方向を検出する。このズレ量に換算係数を乗じることによりデフォーカス量が算出される。
ところで、上記した受光素子列１７ａ，１７ｂは、受光画素ごとに感度がばらつく。このような感度不均一性に伴って、画素列データの相関が低くなる。その結果、焦点検出精度の低下を生じ、ひいては偽合焦などの不具合を生じる。
【０００８】
（画素列データの感度補正について）
このような不具合を回避するため、画素列データの相関演算に先だって、画素列データの感度補正が行われる。以下、感度補正に使用される補正係数の計測工程について説明する。
図１３（１）は、組み立てを完了したイメージセンサユニット２０に一様照度の光を照射した状態で、受光素子列１７ａから出力される画素列データａ［１］．．．ａ［ｎ］を実測した結果を示す図である。
【０００９】
図中に示される小さな凹凸が、感度不均一性に起因する固定パターンノイズである。また周辺部における出力低下は、レンズの周辺光量低下やケラレなどに起因するものである。
この実測データに基づいて、
Ｈ［ｉ］＝ＭＡＸ（ａ［１］．．．ａ［ｎ］）／ａ［ｉ］ ・・・（１）
ただし、ｉ＝１．．．ｎ
を算出する。このように求めた補正係数は、工場出荷時、カメラ内のＥＥＰＲＯＭなどのメモリに記録される（なお、受光素子列１７ｂについても、同様の処理を行う）。
【００１０】
カメラ内のマイクロプロセッサは、記録済みの補正係数Ｈ［ｉ］を、焦点検出時に得る画素列データａ［ｉ］に掛けることにより、図１３［２］に示すような補正後の画素列データａ［ｉ］を得ることができる。このように感度補正された画素列データに基づいて相関演算を行うことにより、デフォーカス量を高精度に検出することが可能となる。
【００１１】
（イメージセンサ１７内の異物の影響について）
ところで、図１２（１）に示したようなイメージセンサ１７では、パッケージＰＫＧをガラス板ＳＧで封止する際にゴミを挟み込んでしまうことがある。また、図１２（２）に示したようなイメージセンサ１７では、樹脂性パッケージＴＰＫＧの樹脂内にゴミや気泡を封入してしまうことがある。
これらの異物は、イメージセンサ１７内で固定され、動くことがない。そのため、これらの異物は、受光素子列１７ａ，１７ｂの面上に、一定不変な影やフレアを投影する。このような影やフレアによる固定パターンノイズも、上記の補正係数を用いることにより、感度不均一性と同様に簡単に除去することができる。
【００１２】
（焦点検出用光学系１６側の異物の影響について）
一方、焦点検出用の光学系に、異物が付着する場合がある。このような異物の内、特にバンドパスフィルタ１１の辺りに付着した異物（ゴミや指紋など）は、フィルム等価面Ｚに近いため、受光素子列１７ａ，１７ｂの面上に異物の影を鮮明に投影する。
【００１３】
このような異物の影も、工場出荷時の補正係数を用いて除去することができる。しかしながら、焦点検出用の光学系に付着した異物は、時間経過と共に取れたり、動くことがある。その場合、図１４（１）に示すように、画素列データから異物の影が消えてしまう。このような画素列データを、工場出荷時の補正係数で補正した場合、図１４（２）に示すように、異物の影がかかっていた部分が反対に突出してしまう。
【００１４】
このような画素列データの突出部により、焦点検出精度の低下や偽合焦が生じたり、ひいては焦点検出の信頼性判定が低くなって焦点検出不可能となるなどの不具合が生じる。
以上のような理由から、イメージセンサ１７側の固定された異物については、そのまま補正係数の実測を行うことが好ましい。一方、焦点検出用光学系に付着した異物については、できる限り除去することが好ましい。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来は、補正係数の測定中に異物の影を見つけても、イメージセンサ側の異物か、焦点検出用光学系に付着した異物かを正確かつ迅速に判断することが非常に困難であった。
そのため、上記のような異物に対する正しい処置を的確にとることができないという問題点があった。
そこで、本発明では、焦点検出用光学系に付着した異物か否かを判定することができる検査方法を提供することを目的とする。
また、本発明では、上記の検査方法のための検査装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明のイメージセンサユニットの検査方法は、光強度分布に対応した画像信号を出力する受光素子を封止したイメージセンサと焦点検出用光学系とを組み立てた焦点検出用のイメージセンサユニットに関して、前記焦点検出用光学系における異物の有無を検査する方法であって、前記イメージセンサユニットの組み立てを完了する前に、前記イメージセンサに前記焦点検出用光学系を介することなく光を照射して、前記イメージセンサからの画像信号を第１画像信号として得る第１検査ステップと、前記イメージセンサユニットの組み立てを完了する前に、前記イメージセンサに前記焦点検出用光学系を介して光を照射して、前記イメージセンサからの画像信号を第２画像信号として得る第２検査ステップと、前記第１画像信号から求めた前記イメージセンサの感度に関する補正係数によって前記第２画像信号を補正し、該補正した第２画像信号に基づいて前記焦点検出用光学系に異物が存在しているか否かを判定する判定ステップとを有することを特徴とする。
【００１７】
第２の発明は、第１の発明において、前記判定ステップは、前記補正した第２画像信号によるコントラスト値が所定値を上回る場合に、前記焦点検出用光学系に異物が存在していると判定することを特徴とする。
【００１８】
第３の発明は、第２の発明において、前記イメージセンサは、一対の前記受光素子を有するものであり、前記第１検査ステップと前記第２検査ステップは、前記一対の受光素子のそれぞれについて前記第１画像信号と前記第２画像信号を得るものであり、前記判定ステップは、前記一対の受光素子それぞれについて、前記第１画像信号に基づいて前記第２画像信号を補正し、該補正したデータの少なくとも一方が所定値を上回る場合に、前記焦点検出用光学系に異物が存在していると判定することを特徴とする。
【００１９】
第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、前記第１検査ステップにおいて前記イメージセンサ単体に照射する光の入射角度は、前記第２検査ステップにおいて前記イメージセンサに前記焦点検出用光学系を介して照射する光の入射角度にほぼ等しいことを特徴とする。
第５の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、前記第１検査ステップにおいて前記イメージセンサ単体に照射する光は、ほぼ平行光であることを特徴とする。
【００２０】
また、第６の発明のイメージセンサユニットの検査装置は、光強度分布に対応した画像信号を出力する受光素子を封止したイメージセンサと焦点検出用光学系とを組み立てた焦点検出用のイメージセンサユニットに関して、前記焦点検出用光学系における異物の有無を検査する検査装置であって、前記イメージセンサユニットの組み立てを完了する前に、前記イメージセンサに前記焦点検出用光学系を介することなく光を照射して、前記イメージセンサからの画像信号を第１画像信号として得る第１検査手段と、前記イメージセンサユニットの組み立てを完了する前に、前記イメージセンサに前記焦点検出用光学系を介して光を照射して、前記イメージセンサからの画像信号を第２画像信号として得る第２検査手段と、前記第１画像信号から求めた前記イメージセンサの感度に関する補正係数によって前記第２画像信号を補正し、該補正した第２画像信号に基づいて前記焦点検出用光学系に異物が存在しているか否かを判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
第７の発明は、第６の発明において、前記判定手段は、前記補正した第２画像信号によるコントラスト値が所定値を上回る場合に、前記焦点検出用光学系に異物が存在していると判定することを特徴とする。
【００２２】
第８の発明は、第７の発明において、前記イメージセンサは、一対の前記受光素子を有するものであり、前記第１検査手段と前記第２検査手段は、前記一対の受光素子のそれぞれについて前記第１画像信号と前記第２画像信号を得るものであり、前記判定手段は、前記一対の受光素子それぞれについて、前記第１画像信号に基づいて前記第２画像信号を補正し、該補正したデータの少なくとも一方が所定値を上回る場合に、前記焦点検出用光学系に異物が存在していると判定することを特徴とする。
【００２３】
第９の発明は、第６乃至第８の発明のいずれかにおいて、前記第１検査手段において前記イメージセンサ単体に照射する光の入射角度は、前記第２検査手段において前記イメージセンサに前記焦点検出用光学系を介して照射する光の入射角度にほぼ等しいことを特徴とする。
第１０の発明は、第６乃至第８の発明のいずれかにおいて、前記第１検査手段において前記イメージセンサ単体に照射する光は、ほぼ平行光であることを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、発明の実施の形態を説明する。
【００２９】
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態は、請求項１〜１２に記載の発明に対応する実施形態である。
図１は、第１の実施形態に使用する検査装置の構成を説明するブロック図である。
図１において、第１照明部３１は、光源Ｌｐ１とレンズＬｓとから構成される。この第１照明部３１の照明下には、イメージセンサ１７を単体で配置する第１ステージ３１ａが設けられる。この第１ステージ３１ａには、イメージセンサ１７を駆動して画素列データを読み出すための回路（図示せず）も設けられる。この第１ステージ３１ａで読み出された画素列データ（第１画像信号に対応する）は、単体補正値算出部３３に与えられる。
【００３０】
一方、第２照明部４１は、光源Ｌｐ２と拡散板ＷＢとから構成される。この第２照明部４１の照明下には、仮組み立てを完了したイメージセンサユニット２０を配置するための第２ステージ４１ａが設けられる。この第２ステージ４１ａにも、イメージセンサユニット２０に取り付けられたイメージセンサ１７を駆動して、画素列データを読み出すための回路（図示せず）が設けられる。この第２ステージ４１ａで読み出された画素列データ（第２画像信号に対応する）は、補正演算部４４に与えられる。
この補正演算部４４は、単体補正値算出部３３で求めた補正係数を取り込み、第２ステージ４１ａからの画素列データを補正した後、補正済みデータをゴミ検出部４５に与える。ゴミ検出部４５は、イメージセンサユニット２０の焦点検出用光学系１６に異物が付着しているか否かの判定結果を外部へ出力する。
【００３１】
（イメージセンサ１７単体に対する光の入射角度について）
ここで、上記した第１照明部３１からイメージセンサ１７単体に対する入射角度の設定条件について説明する。
図１は、イメージセンサ１７に入射する光の角度を、焦点検出用光学系１６を介してイメージセンサ１７に入射する光の角度とほぼ等しく設定した場合を示した図である。この状態で、レンズＬｓは、第１ステージ３１ａ上のイメージセンサ１７に対し、一様照度の光を照射する。
【００３２】
一方、図２（１）は、イメージセンサ１７に拡散光を照射した場合を示した模式図である。この場合、異物（図中のＴＲ）の影に拡散光が回り込むため、異物ＴＲの影は消える。そのため、図２（２）に示すように、イメージセンサ１７から出力される画素列データには、感度不均一性の凹凸のみで、異物の影を示す凹は現れない。
【００３３】
また、図３（１）は、イメージセンサ１７に平行光を照射する場合を示した図である。この場合、異物（図中のＴＲ）で平行光が散乱／遮断されるため、異物ＴＲの影が鮮明に現れる。そのため、図３（２）に示すように、イメージセンサ１７から出力される画素列データには、感度不均一性の凹凸と異物の影を示す凹とが一緒に現れる。
【００３４】
その他、異物の影の現れ方は、レンズＬｓのＦ値に依存しても変化する。すなわち、Ｆ値が大きい場合、イメージセンサ１７に照射される各光束の空間角が狭くなるため、上記した平行光の条件に近づき、異物の影が鮮明に現れる。逆に、Ｆ値が小さい場合、イメージセンサ１７に照射される各光束の空間角が広くなるため、上記した拡散光に条件が近づき、異物の影が不鮮明になる。
このような理由から、イメージセンサ１７内の異物の影を最も鮮明に検出する場合には、平行光を照射することが好ましい。また、イメージセンサ１７内の異物の影を正確に除去する場合には、焦点検出用光学系１６と等しい入射角度（等しいＦ値）でイメージセンサ１７単体に光を照射することが好ましい。
【００３７】
（イメージセンサユニット２０の検査工程について）
図４は、イメージセンサユニット２０の検査工程を説明する流れ図である。
以下、図４を用いて、イメージセンサユニット２０の検査工程を説明する。
まず、検査者は、イメージセンサ１７を単体で第１ステージ３１ａに装着する（図４Ｓ１）。この状態で、第１照明部３１が点灯され、イメージセンサ１７に光が照射される（図４Ｓ２）。このときの照射光は、上記した入射角の設定条件に従って、略平行な光もしくは、焦点検出用光学系１６側と略等しい入射角度の光に設定される。
【００３８】
第１ステージ３１ａは、イメージセンサ１７を駆動して、受光素子列１７ａ，１７ｂから画素列データａ［ｉ］，ｂ［ｉ］を読み出す（図４Ｓ３）。
単体補正値算出部３３は、この画素列データａ［ｉ］，ｂ［ｉ］を取り込み、
ＣＨａ［ｉ］＝ＭＡＸ（ａ［１］．．．ａ［ｎ］）／ａ［ｉ］ ・・・（２）
ＣＨｂ［ｉ］＝ＭＡＸ（ｂ［１］．．．ｂ［ｎ］）／ｂ［ｉ］ ・・・（３）
ただし、ｉ＝１．．．ｎ
を算出し、イメージセンサ１７単体の補正係数ＣＨａ［ｉ］、ＣＨｂ［ｉ］を求める（図４Ｓ４）。
【００３９】
次に、検査者は、イメージセンサ１７を第１ステージ３１ａから取り外す（図４Ｓ５）。検査者は、このイメージセンサ１７を第２ステージ４１ａに装着する（図４Ｓ６）。この第２ステージ４１ａの上で、検査者は、イメージセンサ１７に焦点検出用光学系１６を取り付け、イメージセンサユニット２０を仮に組み立てる（図４Ｓ７）。
【００４０】
ここで、第２照明部４１が点灯され、イメージセンサユニット２０に光が照射される（図４Ｓ８）。
第２ステージ４１ａは、イメージセンサ１７を駆動して、受光素子列１７ａ，１７ｂから画素列データａ［ｉ］，ｂ［ｉ］を読み出す（図４Ｓ９）。
補正演算部４４は、これらの画素列データａ［ｉ］，ｂ［ｉ］と、単体補正値算出部３３から取得した補正係数ＣＨａ［ｉ］、ＣＨｂ［ｉ］とを用いて、
ｄａ［ｉ］＝ＣＨａ［ｉ］×ａ［ｉ］ ・・・（４）
ｄｂ［ｉ］＝ＣＨｂ［ｉ］×ｂ［ｉ］ ・・・（５）
ただし、ｉ＝１．．．ｎ
を算出し、補正済みデータｄａ［ｉ］，ｄｂ［ｉ］を求める（図４Ｓ１０）。
【００４１】
ゴミ検出部４５は、これらの補正済みデータｄａ［ｉ］，ｄｂ［ｉ］を取り込み、
Ｃｔａ＝Σ｜ｄａ［ｉ］−ｄａ［ｉ＋１］｜ ・・・（６）
Ｃｔｂ＝Σ｜ｄｂ［ｉ］−ｄｂ［ｉ＋１］｜ ・・・（７）
ただし、ｉ＝１．．．ｎ
を算出し、隣接画素間の輝度差を累積したコントラスト値Ｃｔａ，Ｃｔｂを求める（図４Ｓ１０）。
【００４２】
なお、焦点検出用光学系１６による周辺減光や電気系ノイズなどのため、補正済みデータｄａ［ｉ］，ｄｂ［ｉ］には、画素列の全域にわたってわずかな変動が生じる。上式（６），（７）において、このような変動が全域にわたって累積された場合、コントラスト値Ｃｔａ，Ｃｔｂの値が必要以上に大きくなるおそれがある。そこで、上式（６），（７）の算出に当たっては、隣接画素間の差分｜ｄａ［ｉ］−ｄａ［ｉ＋１］｜，｜ｄｂ［ｉ］−ｄｂ［ｉ＋１］｜がある程度小さい場合は、差分をゼロに置き換えて累積をとるとよい。このような演算により、わずかな変動の累積を、異物の影と誤検出するおそれがなくなる。
【００４３】
ゴミ検出部４５は、このように求めたコントラスト値Ｃｔａ，Ｃｔｂについて、
（Ｃｔａ＜Ｃｓｔ）ａｎｄ（Ｃｔｂ＜Ｃｓｔ） ・・・（８）
上記の論理式（８）を満足するか否かを判定する（図４Ｓ１２）。ここで、許容値Ｃｓｔは、焦点検出動作に許容できるコントラスト値の上限に相当する値である。
【００４４】
このような判定の結果、コントラスト値Ｃｔａ，Ｃｔｂの少なくとも一方が、許容値Ｃｓｔを上回った場合（図４Ｓ１２のＮＯ側）、ゴミ検出部４５は、焦点検出用光学系１６に異物が存在すると判断して、異常警報などを発する。この場合、検査者は、第２ステージ４１ａから焦点検出用光学系１６（もしくはイメージセンサユニット２０）を取り外して、焦点検出用光学系１６の清掃処理を実行する（図４Ｓ１３）。その後、ステップＳ６に戻って異物検査を再び繰り返す。
【００４５】
一方、コントラスト値Ｃｔａ，Ｃｔｂの両方が、許容値Ｃｓｔを下回った場合（図４Ｓ１２のＹＥＳ側）、ゴミ検出部４５は、焦点検出用光学系１６に異物がないと判断し、正常を報せる。この場合、検査者は、補正係数の演算および記録などの作業を実行すると共に、焦点検出用光学系１６とイメージセンサ１７とを接着剤などで接着し、イメージセンサユニット２０の組み立てを完了する（図４Ｓ１４）。
【００４６】
（第１の実施形態の効果など）
以上説明したような検査工程により、第１の実施形態では、焦点検出用光学系１６側の異物を、イメージセンサ１７内の異物と的確に区別して、検出することができる。
すなわち、焦点検出用光学系１６側に異物が付着しているケースでは、図５（１）に示すように、イメージセンサ１７単体で計測される画素列データに、異物の影は現れない。一方、図５（２）に示すように、イメージセンサユニット２０で計測される画素列データに、異物の影が現れる。図５（３）は、これらの画素列データから求めた補正済みデータを示す図である。
【００４７】
補正済みデータでは、感度不均一による感度変動が補正されるので、周辺減光による山形特性と異物の影とが明確に現れる。この異物の影の箇所で隣接画素との差分が大きく現れるため、コントラスト値Ｃｔａ，Ｃｔｂは大きな値をとる。その結果、ゴミ検出部４５は、焦点検出用光学系１６に付着した異物を確実に検知することが可能となる。
【００４８】
また一方、イメージセンサ１７の樹脂内などに異物が封入されているケースでは、図６（１）（２）に示すように、両方の画素列データに異物の影が現れる。図６（３）は、これら両方の画素列データから求めた補正済みデータを示す図である。
補正済みデータでは、感度不均一による感度変動と異物の影とが補正されるので、周辺減光による山形特性のみが明確に現れる。周辺減光による山形特性はなだらかに変化するため、隣接画素との差分が小さく、コントラスト値Ｃｔａ，Ｃｔｂはさほど大きくならない。そのため、ゴミ検出部４５は、イメージセンサ１７の樹脂内などに封入された異物を、焦点検出用光学系１６に付着した異物と誤判断することがない。
【００４９】
なお、上述した第１の実施形態では、焦点検出装置に使用されるイメージセンサユニット２０について説明したが、これに限定されるものではない。このような検査方法および検査装置は、光学系とイメージセンサとを組み合わせたイメージセンサユニット全般に使用することができる。
また、上述した第１の実施形態では、イメージセンサ１７単体で計測した画素列データに基づいて、イメージセンサユニット２０で計測した画素列データを補正しているがこれに限定されるものではない。一般的には、両方の画素列データの差異比較を行うことにより、焦点検出用光学系１６に付着した異物を検出することができる。例えば、両方の画素列データの差分を画素単位にとり、これら差分の絶対値を加算することより、差分累積値を求めてもよい。この場合、差分累積値には、周辺減光に起因する差分が含まれる。そのため、例えば、この差分累積値と、予め求めた「良品の差分累積値」との比較を行うことにより、焦点検出用光学系１６に付着した異物か否かを的確に判定することができる。
【００５０】
さらに、上述した第１の実施形態では、２種類の画素列データの計測用に、照明部とステージとを個別に設けているが、これに限定されるものではない。例えば、一つの照明部の前に拡散板ＷＢを着脱自在に配置することにより、第１照明部３１と第２照明部４１とを一つの照明部で兼ねることができる。なお、さらに照射方向を変更自在にすることにより、多種類のイメージセンサユニットに柔軟に対応して検査を実行することが可能となる。また、単一のステージの上で、まずイメージセンサ１７単体の計測を行った後、そのステージ上でイメージセンサユニット２０の計測を引き続き実行することにより、第１ステージ３１ａと第２ステージ４１ａとを一つのステージで兼ねることもできる。
【００５１】
また、上述した第１の実施形態では、検査者がイメージセンサ１７の装着などを行っているが、これに限定されるものではない。例えば、予め決められたルートに沿って、イメージセンサ１７の挿抜などを行うロボットアームを使用することにより、検査の自動化を図ることもできる。
次に、別の実施形態について説明する。
【００５２】
＜第２の実施形態＞
図７は、第２の実施形態における検査装置の構成を説明するブロック図である。
図７において、照明部５１は、光源Ｌｐと拡散板ＷＢとから構成される。この照明部５１の照明下には、仮組み立てを完了したイメージセンサユニット２０を配置するためのステージ５１ａが設けられる。このステージ５１ａには、イメージセンサユニット２０に取り付けられたイメージセンサ１７を駆動して、画素列データを読み出すための回路も設けられる。このステージ５１ａで読み出された画素列データは、相関演算部５２に与えられる。
【００５３】
この相関演算部５２は、相関演算結果をゴミ検出部５３に与える。ゴミ検出部５３は、相関演算結果に基づいて、イメージセンサユニット２０の焦点検出用光学系１６に異物が付着しているか否かの判定結果を外部へ出力する。
【００５４】
このような構成では、まず、検査者が、照明部５１を点灯して、イメージセンサユニット２０に光を照射する。
【００５５】
このとき、焦点検出用光学系１６内のバンドパスフィルタ１１付近に指紋などの異物がついていた場合、異物の影が焦点検出用光学系１６を介して分割結像されるため、受光素子列１７ａ，１７ｂの上に一対の異物像が投影される。
図８（ａ）（ｂ）は、このようなケースにおける画素列データａ［ｉ］，ｂ［ｉ］を示す図である。画素列データａ［ｉ］，ｂ［ｉ］には、対称な位置に凹みが生じる。
【００５６】
相関演算部５２は、これらの画素列データａ［ｉ］，ｂ［ｉ］を取り込む。相関演算部５２は、画素列データａ［ｉ］，ｂ［ｉ］をシフト量Ｌだけずらしながら画素単位に差分をとり、これらの差分の絶対値を累積加算する。このように求めた相関量Ｃ（Ｌ）を図８（ｃ）に示す。
この相関量Ｃ（Ｌ）は、一対の異物像のズレ量に相当するシフト量（図中のＦｍ）の位置で極小となる。この極小点の相関量Ｃ（Ｆｍ）が小さく、かつ極小点の急峻さが大きい場合、ゴミ検出部５３は、一対の異物像が受光素子列１７ａ，１７ｂに投影されていると判断する。このような場合は、焦点検出用光学系１６のバンドパスフィルタ１１付近に異物が付着していると判定することができる。
【００５７】
一方、イメージセンサ１７の樹脂内に異物が封入されている場合、受光素子列１７ａ，１７ｂの上には、単発的な影が投影される。
図９（ａ）（ｂ）は、このようなケースにおける画素列データａ［ｉ］，ｂ［ｉ］を示す図である。画素列データａ［ｉ］，ｂ［ｉ］には、単発的な凹みが生じる。図９（ｃ）は、このとき相関演算部５２によって算出される相関量Ｃ（Ｌ）を示す図である。この相関量Ｃ（Ｌ）は、シフト量Ｌの全域にわたってさほど小さくならないので、ゴミ検出部５３は、一対の異物像は生じていないと判断する。このような場合は、焦点検出用光学系１６のバンドパスフィルタ１１付近に異物は付着していないと判定することができる。
【００５８】
なお、前述の周辺減光による山形特性の影響を軽減するために、画素列データに対して低域の空間周波数成分を除去するフィルタ処理を施すことによって新たなデータ列を作成し、このデータ列を用いて相関演算を行うようにしてもよい。
以上説明した動作により、第２の実施形態では、画素列データａ［ｉ］，ｂ［ｉ］の相関判定に基づいて、焦点検出用光学系１６のバンドパスフィルタ１１付近に異物が付着しているか否かを的確に判定することが可能となる。
【００５９】
【発明の効果】
第１及び第６の発明では、焦点検出用光学系側に異物が存在していた場合、第２画像信号に異物の影が現れる。したがって、第１画像信号と第２画像信号との差異比較に基づいて、焦点検出用に異物が存在しているか否かを的確に判定することができる。
【００６０】
第４及び第８の発明では、第１画像信号の観測時と、第２画像信号の観測時とで、イメージセンサに対する光の入射角度が等しい。その結果イメージセンサ側の異物の影は、第１画像信号と、第２画像信号とに等しく現れる。したがって、第１画像信号と第２画像信号との差異比較により、焦点検出用光学系に存在している異物か否かをより正確に判定することができる。
【００６１】
第５及び第１０の発明では、ほぼ平行な光をイメージセンサ単体に照射するので、第１画像信号に基づいてイメージセンサ側の異物の影を鮮明に検出することが可能となる。
【００６２】
以上説明した本発明の効果により、焦点検出用光学系側の異物か否かを的確に判定し、イメージセンサユニットにおける異物の処置を正確かつ迅速に実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に使用する検査装置を示す図である。
【図２】拡散光をイメージセンサ１７単体に照射した場合を示す説明図である。
【図３】平行光をイメージセンサ１７単体に照射した場合を示す説明図である。
【図４】イメージセンサユニット２０の検査工程を説明する流れ図である。
【図５】焦点検出用光学系１６に異物が付着していた場合の検査結果を示す図である。
【図６】イメージセンサ１７に異物が付着していた場合の検査結果を示す図である。
【図７】第２の実施形態に使用する検査装置を示す図である。
【図８】焦点検出用光学系１６に異物が付着していた場合の検査結果を示す図である。
【図９】イメージセンサ１７に異物が付着していた場合の検査結果を示す図である。
【図１０】焦点検出装置の内部光路を説明する図である。
【図１１】焦点検出装置を構成するイメージセンサユニット２０の分解図である。
【図１２】イメージセンサ１７の構造を説明する分解図である。
【図１３】イメージセンサ１７に異物が付着していた場合の感度補正結果を示す図である。
【図１４】焦点検出用光学系１６の異物が取れた後の感度補正結果を示す図である。
【符号の説明】
１０ 撮影光学系
１１ バンドパスフィルタ
１２ 視野マスク
１３ フィールドレンズ
１４ 絞りマスク
１５ セパレータレンズ
１６ 焦点検出用光学系
１７ イメージセンサ
１７ａ，１７ｂ 受光素子列
２０ イメージセンサユニット
２１ ハウジング
３１ 第１照明部
３１ａ 第１ステージ
３３ 単体補正値算出部
４１ 第２照明部
４１ａ 第２ステージ
４４ 補正演算部
４５ ゴミ検出部
５１ 照明部
５１ａ ステージ
５２ 相関演算部
５３ ゴミ検出部
Claims (10)
- 光強度分布に対応した画像信号を出力する受光素子を封止したイメージセンサと焦点検出用光学系とを組み立てた焦点検出用のイメージセンサユニットに関して、前記焦点検出用光学系における異物の有無を検査する方法であって、
前記イメージセンサユニットの組み立てを完了する前に、前記イメージセンサに前記焦点検出用光学系を介することなく光を照射して、前記イメージセンサからの画像信号を第１画像信号として得る第１検査ステップと、
前記イメージセンサユニットの組み立てを完了する前に、前記イメージセンサに前記焦点検出用光学系を介して光を照射して、前記イメージセンサからの画像信号を第２画像信号として得る第２検査ステップと、
前記第１画像信号から求めた前記イメージセンサの感度に関する補正係数によって前記第２画像信号を補正し、該補正した第２画像信号に基づいて前記焦点検出用光学系に異物が存在しているか否かを判定する判定ステップと
を有することを特徴とするイメージセンサユニットの検査方法。 - 請求項１記載の検査方法において、
前記判定ステップは、前記補正した第２画像信号によるコントラスト値が所定値を上回る場合に、前記焦点検出用光学系に異物が存在していると判定する
ことを特徴とするイメージセンサユニットの検査方法。 - 請求項２記載の検査方法において、
前記イメージセンサは、一対の前記受光素子を有するものであり、
前記第１検査ステップと前記第２検査ステップは、前記一対の受光素子のそれぞれについて前記第１画像信号と前記第２画像信号を得るものであり、
前記判定ステップは、前記一対の受光素子それぞれについて、前記第１画像信号に基づいて前記第２画像信号を補正し、該補正したデータの少なくとも一方が所定値を上回る場合に、前記焦点検出用光学系に異物が存在していると判定する
ことを特徴とするイメージセンサユニットの検査方法。 - 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の検査方法において、
前記第１検査ステップにおいて前記イメージセンサ単体に照射する光の入射角度は、前記第２検査ステップにおいて前記イメージセンサに前記焦点検出用光学系を介して照射する光の入射角度にほぼ等しい
ことを特徴とするイメージセンサユニットの検査方法。 - 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の検査方法において、
前記第１検査ステップにおいて前記イメージセンサ単体に照射する光は、ほぼ平行光である
ことを特徴とするイメージセンサユニットの検査方法。 - 光強度分布に対応した画像信号を出力する受光素子を封止したイメージセンサと焦点検出用光学系とを組み立てた焦点検出用のイメージセンサユニットに関して、前記焦点検出用光学系における異物の有無を検査する検査装置であって、
前記イメージセンサユニットの組み立てを完了する前に、前記イメージセンサに前記焦点検出用光学系を介することなく光を照射して、前記イメージセンサからの画像信号を第１画像信号として得る第１検査手段と、
前記イメージセンサユニットの組み立てを完了する前に、前記イメージセンサに前記焦点検出用光学系を介して光を照射して、前記イメージセンサからの画像信号を第２画像信号として得る第２検査手段と、
前記第１画像信号から求めた前記イメージセンサの感度に関する補正係数によって前記第２画像信号を補正し、該補正した第２画像信号に基づいて前記焦点検出用光学系に異物が存在しているか否かを判定する判定手段と
を備えたことを特徴とするイメージセンサユニットの検査装置。 - 請求項６記載の検査装置において、
前記判定手段は、前記補正した第２画像信号によるコントラスト値が所定値を上回る場 合に、前記焦点検出用光学系に異物が存在していると判定する
ことを特徴とするイメージセンサユニットの検査装置。 - 請求項７記載の検査装置において、
前記イメージセンサは、一対の前記受光素子を有するものであり、
前記第１検査手段と前記第２検査手段は、前記一対の受光素子のそれぞれについて前記第１画像信号と前記第２画像信号を得るものであり、
前記判定手段は、前記一対の受光素子それぞれについて、前記第１画像信号に基づいて前記第２画像信号を補正し、該補正したデータの少なくとも一方が所定値を上回る場合に、前記焦点検出用光学系に異物が存在していると判定する
ことを特徴とするイメージセンサユニットの検査装置。 - 請求項６乃至請求項８のいずれか一項に記載の検査装置において、
前記第１検査手段において前記イメージセンサ単体に照射する光の入射角度は、前記第２検査手段において前記イメージセンサに前記焦点検出用光学系を介して照射する光の入射角度にほぼ等しい
ことを特徴とするイメージセンサユニットの検査装置。 - 請求項６乃至請求項８のいずれか一項に記載の検査装置において、
前記第１検査手段において前記イメージセンサ単体に照射する光は、ほぼ平行光である
ことを特徴とするイメージセンサユニットの検査装置。
Priority Applications (1)
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| JP5343898A JP4106727B2 (ja) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | イメージセンサユニットの検査方法および検査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5343898A JP4106727B2 (ja) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | イメージセンサユニットの検査方法および検査装置 |
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Family
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Family Applications (1)
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| JP5343898A Expired - Lifetime JP4106727B2 (ja) | 1998-03-05 | 1998-03-05 | イメージセンサユニットの検査方法および検査装置 |
Country Status (1)
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Families Citing this family (2)
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1998
- 1998-03-05 JP JP5343898A patent/JP4106727B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JPH11248598A (ja) | 1999-09-17 |
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