JPH0440574A - シェーディング補正方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 光学的撮像装置を用いた画像読取装置に関する。

より詳細には、撮像装置において生じる光むら（以下、
シェーディング＋　ｉｈａｄｉｎｇという。）を電気的
に補正するシェーディング補正方法および装置に関し、 情報として有効かつ必要な検査画像信号のみを効率良＜
　Ａ／Ｄ変換しうるシェーディング補正方法および装置
を提供することを目的とし、基準試料の画像を撮像装置
により読取り、得られた基準画像信号をＡ／Ｄ変換して
シェーディング補正データを生成する工程と、検査試料
の画像を前記撮像装置により読取り、得られた検査画像
信号を増幅したのちＡ／Ｄ変換して検査画像データを生
成する工程と、前記検査画像データに含まれる前記撮像
装置において生じたシェーディング成分を前記シェーデ
ィング補正データを用いて補正演算する工程と、を含ん
で構成し、基準試料および検査試料のそれぞれの画像を
個々に読取って基準画像信号および検査画像信号をそれ
ぞれ出力する撮像装置と、前記基準画像信号をＡ／Ｄ変
換してシェーディング補正データを出力するＡ／Ｄ変換
器と、前記シェーディング補正データを書込み、読出し
可能に格納する補正データメモリと、前記検査画像信号
を増幅する増幅器と、前記増幅された検査画像信号をＡ
／Ｄ変換して検査画像データを出力するＡ／Ｄ変換器と
、前記検査画像データに含まれる前記撮像装置によるシ
ェーディング成分を前記シェーディング補正データを用
いて補正する補正演算回路と、を有して構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、光学的撮像装置を用いた画像読取装置に関す
る。より詳細には、撮像装置において生じる光むら（以
下、シェーディング　ｓｈａｄｉｎｇという。）を電気
的に補正するシェーディング補正方法および装置に関す
る。

画像読取装置は、例えば、プリント基板の欠陥検査など
に用いられる。この場合、プリント基板上に形成された
回路パターンを撮像装置により読取り、得られた検査画
像信号を適当な画像処理装置を用いて画像処理を施し、
その欠陥の有無の検査を行う。撮像装置はレンズ系を介
して受光素子により検査画像信号を得るようになってい
るため、シェーディングの発生が問題となる。シェーデ
ィングは、レンズを介して受光素子上に結像したときの
像の光量がレンズの外周側はど少なくなって暗い画像と
なる、いわゆる光むらを発生する現象である。シェーデ
ィングは、画像処理における信号レベルの誤りを誘発す
る原因となるため、補正する必要がある。この補正のた
めに、シェーディング補正という手法が用いられる。シ
ェーディング補正においては、検査画像装置をＡ／Ｄ変
換することが行われるが、従来のシェーディング補正装
置ではそのＡ／Ｄ変換器の利用効率が悪く、また必要な
信号に対する分解能が十分にとれない点が問題となる。

〔従来の技術〕

第４図に、従来のシェーディング補正装置の例を示す。

補正に際しては、ます、シェーディング補正データＲを
とっておく必要がある。そのために、切換スイッチ５の
接点をｂ側に切換えておき、撮像装置３により基準試料
１の画像を読取る。撮像装置３としては、ＴＶ右カメラ
ＣＣＤ等を用いる。読取りによって得られた基準画像信
号■１はＡ／Ｄ変換器４によりＡ／Ｄ変換され、シェー
ディング補正データＲとして切換スイッチ５を介して補
正データメモリ６に格納される。格納されたシェーディ
ング補正データＲは、基準試料１として単色（例えば、
白色）のものを使用するため、撮像装置３のシェーディ
ング特性（例えば、第５図（ａ）の山型のプロファイル
参照）のみを示すデータとなる。

次に、検査試料２の検査に際しては、切換スイッチ５を
ａ側に切換えておき、上記基準時と同じ撮像装置３を用
いて検査試料２の画像を読取る。

得られた検査画像信号Ｖ８はＡ／Ｄ変換器４によりＡ／
Ｄ変換され、切換スイッチ５を介して補正演算回路７に
送られる。補正演算回路７は次式の補正演算を行い、出
力データＳ。を出力する。

α ５Ｏ−３ｘ　　Ｒ ここに、αは検査画像データＳの値かＡ／Ｄ変換器４の
変換範囲（入力レンジ）Ａをオーバフローしないように
するための係数（１〈α＜０）であり、例えば、０．７
〜０．８程度の値がとられる。

次に、作用を説明する。検査画像信号■８をＡ／Ｄ変換
すると、シェーディングにより、第５図（ａ）に示すよ
うな値となる。そこで、このシェーディング特性を示す
シェーディング補正データＲを補正データメモリ６から
読出し、補正演算回路７においてシェーディング補正デ
ータＲの逆数を検査画像データＳに乗算する。この乗算
により、シェーディング成分がキャンセルされ、第５図
（ｂ）に示すような直線性を有する出力データＳｏを得
ることができる。

〔発明か解決しようとする課題〕

上記従来のシェーディング補正装置の問題点は、検査画
像データＳのうち情報として有効なデータを高分解能で
得られない場合か生ずる点にある。

すなわち、検査試料２上の画像パターンが明暗で表わさ
れるようなものの場合において、情報として有効な範囲
か暗い部分であったとする。すると、第６図に示すよう
に、明るい部分は信号レベルか高いので、そのピーク値
はおよそＡ／Ｄ変換器４の変換範囲Ａの７０〜８０％程
度に達するか、暗い部分は変換範囲Ａの１／ｍ（ｍ＞１
）程度となってしまうことになる。このことは、換言す
れば、Ａ／Ｄ変換器４のダイナミックレンジを充分に活
用していないことを意味する。

本願発明の目的は、情報として有効かつ必要な検査画像
信号のみを効率良＜　Ａ／Ｄ変換しつるシェーディング
補正方法および装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕 請求項１に記載の発明は、基準試料（１）の画像を撮像
装置（３）により読取り、得られた基準画像信号（ＶＲ
）をＡ／Ｄ変換してシェーディング補正データ（Ｒ）を
生成する工程と、検査試料（２）の画像を前記撮像装置
（３）により読取り、得られた検査画像信号（■３）を
増幅したのちＡ／Ｄ変換して検査画像データ（、Ｓ）を
生成する工程と、前記検査画像データ（Ｓ）に含まれる
前記撮像装置（３）において生じたシェーディング成分
を前記シェーディング補正データ（Ｒ）を用いて補正演
算する工程と、を含んで構成する。

請求項２に記載の発明は、第１図の原理説明図に示すよ
うに、基準試料（１）および検査試料（２）のそれぞれ
の画像を個々に読取って基準画像信号（Ｖ　　’）およ
び検査画像信号（ＶＳ）をそれぞれ出力する撮像装置（
３）と、前記基準画像信号（ＶＲ）をＡ／Ｄ変換してシ
ェーディング補正データ（Ｒ）を出力するＡ／Ｄ変換器
（４）と、前記シェーディング補正データ（Ｒ）を書込
み、読出し可能に格納する補正データメモリ（６）と、
前記検査画像信号（ＶＳ）を増幅する増幅器（８）と、
前記増幅された検査画像信号（ＶＳ）をＡ／Ｄ変換して
検査画像データ（Ｓ）を出力するＡ／Ｄ変換器（４）と
、前記検査画像データ（Ｓ）に含まれる前記撮像装置（
３）によるシェーディング成分を前記シェーディング補
正データ（Ｒ）を用いて補正する補正演算回路（７）と
、を有して構成する。

〔作用〕

請求項１記載のシェーディング補正方法によれば、撮像
装置により読取られた検査試料の検査画像信号は、増幅
されたのち、Ａ／Ｄ変換される。

そのため、検査画像信号の高信号レベル部分はＡ／Ｄ変
換器のオーバーフローレベルを越えることとなるが、情
報として必要な低レベル部分は上昇し、Ａ／Ｄ変換器の
ダイナミックレンジを有効に活用してＡ／Ｄ変換をする
ことが可能となる。

請求項２記載のシェーディング補正装置によれば、増幅
器により検査画像信号を増幅することにより、情報とし
て必要な低レベル部分をＡ／Ｄ変換器のダイナミックレ
ンジを有効活用してＡ／Ｄ変換することが可能となり、
上記検査画像信号の必要情報を高分解能にて正しく、し
かも、簡単な追加構成にてＡ／Ｄ変換し、シェーディン
グ補正に供することが可能となる。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図に本発明の実施例を示す。基準試料１または検査
試料２の検査面に指向して撮像装置３が配置されている
。撮像装置３はＴＶカメラ、ＣＣＤ等により構成される
。撮像装置３はレンズ系を含んでおり、所定のシェーデ
ィング特性を有している。撮像装置３の出力信号である
検査画像信号■８は増幅器８に入力される。

増幅器８はオペアンプ等を用いて構成され、所定の増幅
率ｍで検査画像信号■８を増幅する。増幅率ｍは、Ａ／
Ｄ変換器４の変換範囲Ａの約７０〜８０％程度のレンジ
内に、検査画像信号■８の低レベル部分（例えば、プリ
ント基板でいえば、配線パターンの画像信号に対応する
。）が入る程度の大きさ（ｍ＞１）とする。増幅器８の
出力信号（Ｖ　ｓ　Ｘ　ｒｎ　）は切換スイッチ９の接
点ａに与えられる。

切換スイッチ９は切換スイッチ５に連動して切換えられ
る２つの接点ａ、ｂを有している。接点すは増幅器８の
バイパス路１０を介して撮像装置３の出力端に接続され
ている。したがって、切換スイッチ９の接点すにはバイ
パス路１０を介′して基準画像信号ｖＲ７５Ｓ与えられ
る。つまり、基準試料１の読取り時において、切換スイ
ッチ９は接点す側に切換えられて基準画像信号ｖＲを取
込み、検査試料２の検査時においては接点ａ側に切換え
られてｍ倍の検査画像信号Ｖ、を取込む。切換スイッチ
９の出力端はＡ／Ｄ変換器４に接続されている。

Ａ／Ｄ変換器４は電流重み付は形、Ｒ−２Ｒラダー抵抗
形等のものが用いられ、その構成自体は限定されない。

Ａ／Ｄ変換器４によりＡ／Ｄ変換された検査画像データ
Ｓは補正演算回路７に、また、シェーディング補正デー
タＲは補正データメモリ６に、それぞれ送られる。

補正演算回路７は第４図に示すものと同様であり、 の補正演算を行う。

補正データメモリ６も、第４図に示すものと同様であり
、シェーディング補正データＲを格納する。

次に、作用を説明する。シェーディング補正データＲの
生成時において、切換スイッチ９および切換スイッチ５
の接点はｂ側に切換えられる。撮像装置３は基準試料１
の画像を読取り、基準画像信号ｖＲを出力する。得られ
た基準画像信号ｖＲはバイパス路１０、切換スイッチ９
を介してＡ／Ｄ変換器４に送られる。Ａ／Ｄ変換器４は
基準画像信号■１をディジタル信号に変換する。変換さ
れたシェーディング補正データＲは、切換スイッチ５を
介して補正データメモリ６に格納される。

次に、検査試料２の検査に際しては、切換スイッチ５を
ａ側に切換え、撮像装置３の指向位置を検査試料２にセ
ットし、当該検査試料２上の画像を読取る。このとき読
取る画像は、例えば、回路パターン等である。撮像装置
３は検査試料２の画像を読取り、検査画像信号■８を出
力する。得られた検査画像信号■８は増幅器８に入力さ
れ、増幅器８においてｍ倍に増幅される。増幅された検
査画像信号■８は切換スイッチ９を介してＡ／Ｄ変換器
４に入力される。Ａ／Ｄ変換器４はｍ倍の検査画像信号
■８をディジタル信号に変換する。

変換された検査画像データＳは切換スイッチ５を介して
補正演算回路７に送られる。補正演算回路７は の演算により、検査画像データＳを補正して出力する。

このように、検査画像信号■８を増幅器８においてｍ倍
に増幅したのちＡ／Ｄ変換器４に入力するようにしたの
で、Ａ／Ｄ変換器４においては検査画像信号■８の高レ
ベル側が当該Ａ／Ｄ変換器４のオーバーフローレベルを
越えることになるか、本来、情報として必要な信号部分
は低レベル側部分であり、この低レベル部分の信号レベ
ルか上昇してＡ／Ｄ変換器４が有する変換範囲Ａを有効
活用して高分解能でＡ／Ｄ変換することができる。

そして、Ａ／Ｄ変換された検査画像データＳは補正演算
回路７によりシェーディング補正され、第３図（ｂ）に
示すように直線性を有するデータとなる。第３図（ａ）
はシェーディング補正を施さない場合のデータを示して
いる。

〔発明の効果〕

以上に述べた通り、本願の発明によれば、Ａ／Ｄ変換す
べき信号を増幅したのちＡ／Ｄ変換器に入力するように
したので、シェーディング補正に際して、情報として有
効かつ必要な検査画像信号のみを効率よく高分解能でＡ
／Ｄ変換することかできる。その結果、画像読取りの高
精度化か可能となり、また比較的簡単な構成でその高精
度化を達成しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の実施例のブロック図、第３図は本発明
の作用説明図、 第４図は従来例のブロック図、 第５図は第４図の作用説明図、 第６図は従来の問題点の説明図である。 １・・・基準試料 ２・・・検査試料 ３・・・撮像装置 ４・・Ａ／Ｄ変換器 ５・・・切換スイッチ ６　・補正データメモリ ７・・補正演算回路 ８・・・増幅器 ９・・切換スイッチ １０・・・バイパス路 ■８・・・検査画像信号 ■Ｒ・・・基準画像信号 Ｓ・・検査画像データ Ｒ・・・シェーディング補正データ Ｓｏ・・出力データ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基準試料（１）の画像を撮像装置（３）により読取
   り、得られた基準画像信号（Ｖ＿Ｒ）をＡ／Ｄ変換して
   シェーディング補正データ（Ｒ）を生成する工程と、 検査試料（２）の画像を前記撮像装置（３）により読取
   り、得られた検査画像信号（Ｖ＿Ｓ）を増幅したのちＡ
   ／Ｄ変換して検査画像データ（Ｓ）を生成する工程と、 前記検査画像データ（Ｓ）に含まれる前記撮像装置（３
   ）において生じたシェーディング成分を前記シェーディ
   ング補正データ（Ｒ）を用いて補正演算する工程と、 を含むことを特徴とするシェーディング補正方法。 ２、基準試料（１）および検査試料（２）のそれぞれの
   画像を個々に読取って基準画像信号（Ｖ＿Ｒ）および検
   査画像信号（Ｖ＿Ｓ）をそれぞれ出力する撮像装置（３
   ）と、 前記基準画像信号（Ｖ＿Ｒ）をＡ／Ｄ変換してシェーデ
   ィング補正データ（Ｒ）を出力するＡ／Ｄ変換器（４）
   と、 前記シェーディング補正データ（Ｒ）を書込み、読出し
   可能に格納する補正データメモリ（６）と、前記検査画
   像信号（Ｖ＿Ｓ）を増幅する増幅器（８）と、 前記増幅された検査画像信号（Ｖ＿Ｓ）をＡ／Ｄ変換し
   て検査画像データ（Ｓ）を出力するＡ／Ｄ変換器（４）
   と、 前記検査画像データ（Ｓ）に含まれる前記撮像装置（３
   ）によるシェーディング成分を前記シェーディング補正
   データ（Ｒ）を用いて補正する補正演算回路補正演算回
   路（７）と、 を有することを特徴とするシェーディング補正装置。 ３、請求項２に記載のシェーディング補正装置において
   、前記Ａ／Ｄ変換器（４）は前記基準画像信号（Ｖ＿Ｒ
   ）と検査画像信号（Ｖ＿Ｓ）の双方のＡ／Ｄ変換処理に
   共用され、当該Ａ／Ｄ変換器（４）の入力側には前記基
   準画像信号（Ｖ＿Ｒ）と前記増幅された検査画像信号（
   Ｖ＿Ｓ）のうち、いずれか一方を選択的に出力する第１
   選択手段切換スイッチ（９）が接続され、前記Ａ／Ｄ変
   換器（４）の出力側には前記シェーディング補正データ
   （Ｒ）を前記補正データメモリ（６）に送り、かつ、前
   記検査画像データ（Ｓ）を前記補正演算回路（７）に選
   択的に送る第２選択手段切換スイッチ（５）が接続され
   ていることを特徴とするシェーディング補正装置。 ４、請求項２または３記載のシェーディング補正装置に
   おいて、前記増幅器（８）の増幅率は、前記検査画像信
   号（Ｖ＿Ｓ）における必要信号が前記Ａ／Ｄ変換器（４
   ）の変換範囲内において十分大きな信号レベルとなる値
   に設定されていることを特徴とするシェーディング補正
   装置。