专利名称：阴影校正方法、阴影校正值测定装置、图像捕获装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及阴影校正方法、阴影校正值测定装置、图像捕获装置及光束轮廓测定 装置，具体地，涉及一种用于以非常高的精度执行阴影校正的技术。
背景技术：
已提出了用于测定光束轮廓(beam profile)(诸如激光束的光束强度)的多种类 型装置(被称为光束轮廓测定装置)，并且这些装置都商业上可用的。在日本未审查专利申请公开第2002-316364号中，记载了光束轮廓测定装置的一 个构成实例。在日本未审查专利申请公开第2002-316364号记载的光束轮廓测定装置中， 设置有面向光束的小孔，并且在小孔前设置有光电转换元件。光束轮廓测定装置通过沿着 光束的横截面扫描小孔和光电转换元件来测定轮廓。在日本未审查专利申请公开第7-113686号中，描述了通过扫描刀口(knife edge)使刀口横切光束，以及通过对从设置在刀口前的光电转换元件获得的信号进行诸如 微分的计算处理，获得诸如光束强度的轮廓。此外，尽管通过沿着光束的横截面扫描狭缝而获得诸如光束强度的光束轮廓的装 置在任何文献中都没有记载，但是这样的装置是存在的。作为与上述采用光束执行扫描和采用光电转换元件接收光束不同的方法，存在将 激光的图像直接形成在用于图像捕获的固态图像捕获元件的图像捕获面上的方法。而且在 理论上，使用该方法可以测定诸如光束强度的轮廓。下面将描述采用固态图像捕获元件直 接捕获激光的图像的方法。图15是示出了由光束轮廓测定装置检测到的激光束的光斑的实例的示图，其中 对该实例进行了放大。在图15所示的实例中，对于垂直位置和水平位置中的每一个，在激 光束的光斑中心测得了最高强度，而在激光束的光斑的外围部测得的强度减小。
发明内容
如在日本未审查专利申请公开第2002-316364号和第7-113686号中所描述的，在 现有技术中，已提出了各种类型的光束轮廓测定装置，并且这些装置是商业上可用的。能够 以一定程度的精度来测定诸如激光束的光束。然而，存在这样的问题，即。通过现有技术中 已提出的光束轮廓测定装置测定的光束强度的精度不是一定高。更具体地，测定精度受到对小孔、狭缝或刀口进行加工时的加工精度的限制。例 如，对于沿着光束的横截面扫描狭缝的方法，假定了这样一种构造，即，其中设置有宽度为 5 μ m的狭缝，并利用该对角移动的狭缝来执行测定。采用此构造，甚至当狭缝的加工精度为士 0.1 ym时，测定误差最大为士 4%。为了测定从用于精密测定和精密加工的激光光源发 射的激光的光束轮廓，要求以下的测定精度。因此，现有技术的这种光束轮廓测定装置 的测定精度是不够的。为此，考虑了在固态图像捕获元件的图像捕获面上直接形成光束的图像并直接 观察和测定光束的光束轮廓的方法。作为固态图像捕获元件，例如，可应用电荷耦合器件 (CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CM0Q图像传感器。在如上述将光束的图像直接形成在固态图像捕获元件上的情况下，空间分辨率受 到固态图像捕获元件的像素数量的限制。然而，近年来，因为诸如CCD图像传感器或CMOS 图像传感器的固态图像捕获元件的像素数量已经增加到数百万像素，因此像素数量不成为 问题。而且，采用半导体工艺来制造这种图像传感器。因此，对于几微米的像素尺寸，图像 传感器具有0.01 μ m量级的精度。因而，空间误差(spatial error)几乎可以忽略。相比之下，当使用在固态图像捕获元件上直接形成光束的图像的构造时，由于与 光学系统(该光学系统用于采用图像捕获装置等来形成光束的图像)相关联的因素的存 在，会导致产生造成测定精度降低的因素。更具体地，会造成用以测定轮廓的测定精度降低 的因素如下与用于采用图像捕获装置来形成光束的图像的光学系统相关联的光学像差和 涂层分布；与CMOS处理相关联的四次方定律；采用设置在固态图像捕获元件上的微透镜聚 集光束的不一致性；以及固态图像捕获元件固有的每个像素的感光度的不一致性。在本说 明中包括上述给出的所有因素的感光度的不一致性被称为“阴影”。阴影还取决于光学系统 或图像传感器的类型。但是，造成感光度不一致的阴影通常被表示为在从几个百分比量级 到几十个百分比量级范围内的值。当以以下的测定精度执行测定时，需要消除阴影。下 述说明中将用于消除阴影的图像校正称为“阴影校正”。注意，在现有技术中，已提出了用于执行阴影校正的各种类型的技术，并且这些技 术是商业上可用的。然而，在现有技术中，对于如上所述以以下的测定精度进行的光强 度的测定，阴影校正的精度是不够的。例如，如果能使具有均勻强度的光入射到设置在图 像捕获元件的所有像素中，则可根据光强度的检测状态来计算各像素的阴影校正值。然而， 事实上，难以制作能够使具有光强度的分布百分比等于或小于且分布均勻的特性的光 入射的高精度光源。而且，在上述说明中，为了便于描述以高精度执行阴影校正的必要性，以实例的方 式描述了光束轮廓测定装置。阴影校正在采用图像捕获装置以高精度执行图像捕获中是重 要的技术。因此，甚至使用其中采用固态图像捕获元件的图像捕获装置(诸如摄像机或照 相机)，但是为了以高精度执行图像捕获，类似的阴影校正也是必要的。鉴于这样的情况，作出了本发明。期望在采用固态图像捕获元件执行图像捕获时 以高精度执行阴影校正。根据本发明的实施方式，提供了一种阴影校正方法。在该阴影校正方法中，将其中 设置了包括光接收元件的像素的固态图像捕获元件的光接收区分割为多个区域。用从作 为基准的光源发射的光，经由图像形成光学系统，照射每个分割区域，以使光的光斑的尺寸 与所述区域尺寸相当。根据存储在区域特定感光度存储器中的感光度值，计算固态图像捕 获元件的所有像素的阴影校正值。将所算出的所有像素的阴影校正值存储在校正值存储器 中。利用通过固态图像捕获元件进行图像捕获来获得各像素的信号，并利用存储在校正值存储器中的像素的相应阴影校正值对这些信号进行校正。在阴影校正方法中，从用作基准的光源发射的光被接收到每个区域中，使得光的 光斑尺寸与区域的尺寸相当。获得每个区域的感光度值。因此，在各个区域检测到的光的 强度是相同的。检测反映出现在区域中的阴影的状态的感光度值。然后，基于检测到的各 区域的感光度值获得所有像素的阴影校正值。因此，基于检测到的感光度值，可以以高精度 获得阴影校正值。根据本发明的实施方式，基于检测到的各区域的感光度值可以以高精度获得各像 素的阴影校正值。可对通过固态图像捕获元件获得的图像捕获信号以高精度执行阴影校正。因此，例如，阴影校正方法应用于图像捕获装置的阴影校正，从而能够获得全部进 行阴影校正的图像捕获信号。而且，例如，阴影校正方法应用于包括在光束轮廓测定装置中的图像捕获元件的 阴影校正，从而可以以非常高的精度测定束轮廓。
图1是示出本发明实施方式中的整体构造的实例的构造图；图2是示出在本发明实施方式中将固态图像捕获元件的图像捕获区分割成区域 的实例的示例图；图3是示出本发明实施方式中在测定阴影时执行信号处理的概述的示例图；图4是示出本发明实施方式中在捕获图像时执行信号处理的概述的示例图；图5是示出本发明实施方式中生成阴影校正值的处理的概述的示例图；图6是示出本发明实施方式中具体区域设置的实例的示例图；图7是示出本发明实施方式中对区域进行测定的顺序实例的示例图；图8是示出采用图6中示出的区域设置来生成阴影校正值的处理的示例图；图9A 9D是示出本发明实施方式中计算感光度值的处理的状态的特性实例的示 例图；图IOA IOC是示出本发明实施方式中计算感光度值的处理的状态的详细实例的 示例图；图11是示出本发明实施方式中对端部执行计算感光度值的处理的实例的示例 图；图12A 12C是示出本发明实施方式中推定列方向上的感光度值的实例的示例 图；图13是示出激光束的光斑尺寸大于分割区域尺寸的情况下的测定状态的实例 (实例1)的示例图；图14是示出激光束光斑尺寸大于分割区域尺寸的情况下的测定状态的实例(实 例2)的示例图；图15示出现有技术中光束轮廓的测定实例的原理图。
具体实施例方式将以如下段落标题的顺序描述本发明实施方式的实例。
1. 一个实施方式的描述1. 1系统的整体构造(图1)1. 2获得阴影校正值的处理的概述(图2和3)1. 3执行阴影校正的处理的概述(图4)1. 4生成阴影校正值的处理的详细描述(图5)1. 5基于区域的具体设置的处理状态的描述(图6 8)1. 6计算感光度值和阴影校正值的处理的描述(图9A 9D、图IOA IOC和图 11)1. 7推定列方向上的感光度值的处理的实例(图12A-12C)1. 8修正感光度值的处理的实例2.变形实例的描述(图13和图14)以下，参考图1 图8、图9A 图9D、图IOA 图10C、图11和图12A 图12C说 明本发明一个实施方式的实例。1. 一个实施方式的描述下文中，将参照图1 图8、图9A 图9D、图IOA 图10C、图11以及图12A 图 12C来描述本发明的一个实施方式的实例。1. 1系统的整体构造首先，将参照图1来描述根据本发明实施方式执行处理的装置的整体构造的实 例。在本发明的实施方式中，准备配置为数字照相机的图像捕获装置100，并且在进行 图像捕获时执行阴影校正。图像分析装置301和显示装置302连接至图像捕获装置100，并 且图像捕获装置100被配置为用作光束轮廓测定装置(测定系统)。图像分析装置301利 用图像对用于捕获图像的光束的强度分布进行分析，并测定光束轮廓。显示装置302使显 示器显示所捕获的图像(通过用光束照射所获得的图像)。图1中示出的构造是用以获得用于执行阴影校正的阴影校正值的构造。控制部 200和用于执行阴影校正的外围部连接至图像捕获装置100。例如，使用个人计算机装置和 在个人计算机装置中执行的程序，来配置控制部200和用来执行阴影校正的外围部。个人 计算机装置连接至图像捕获装置100。在图像捕获装置100中，使用透镜21和23、滤光片22等构成的光学系统20配置 在固态图像捕获元件110的图像捕获区(其上形成图像的面)111的前面。将从基准光源 10的激光输出部11输出的激光输入至光学系统20。仅需要基准光源10是具有稳定激光 输出的光源。只要光的输出量是稳定的，可使用输出除激光之外的光的其它任何光源。注 意，在当执行光束轮廓测定时测定对象是激光的情况下，优选地，使由基准光源10输出的 激光的波长和固态图像捕获元件110的形成图像的面上的数值孔径与测定对象的那些相 一致。将图像捕获装置100放置于XY工作台230上。提供能够在包含在图像捕获装置 100中的固态图像捕获元件110的图像捕获区111的水平方向(X方向)和垂直方向(Y方 向)移动图像捕获装置100的结构。使用XY工作台230移动图像捕获装置100，从而能够 改变固态图像捕获元件110的图像捕获区111上的受到从基准光源10发射的激光照射的7图像捕获区111的位置。换言之，XY工作台230用作从基准光源10发射的光的移动部件。 工作台驱动部231根据由控制部200提供的指令对XY工作台进行驱动，XY工作台230在X 方向和Y方向上移动。驱动机构的详情不作说明。然而，可以应用具有各种构造类型的驱 动机构，只要该驱动机构能够实现以区域为单位的移动。关于包含在图像捕获装置100中的固态图像捕获元件110，在图像捕获区111中的 水平方向和垂直方向上配置预定数量的像素(光接收元件)。例如，可将CCD图像传感器或 CMOS图像传感器用作固态图像捕获元件110。关于固态图像捕获元件110，经由光学系统20将图像光接收在图像捕获区111中。 将图像光以像素为单位转换成图像捕获信号，并且该图像捕获信号从输出电路130输出。 将从输出电路130输出的图像捕获信号提供至图像捕获处理部140。图像捕获处理部140 对图像捕获信号执行各种类型的校正和转换以获得预定的图像信号。所获得的图像信号经 由图像信号输出端子151从图像输出部150输出至外部。图像分析装置301和显示装置 302连接至图像信号输出端子151。在固态图像捕获元件110中执行的图像捕获操作同步于从驱动电路120提供至固 态图像捕获元件110的驱动脉冲来执行。驱动脉冲从驱动电路120的输出根据由图像捕 获处理部140执行的控制来执行。校正值存储器160连接至图像捕获处理部140。以像素为单位进行的图像捕获信 号的校正处理利用存储在校正值存储器160中的阴影校正值来执行。阴影校正值存储在校 正值存储器160中。阴影校正值在校正值存储器160中的存储根据由控制部200执行的控 制来执行。在图像捕获处理部140中，从固态图像捕获元件110提供的图像捕获信号的每 个像素值与相应一个像素的阴影校正值相乘，由此将每个图像捕获信号转换成具有经过阴 影校正的像素值的图像捕获信号。接下来，将描述设置在控制部200侧的用于执行阴影校正的构造。控制部200可以读取提供至图像捕获处理部140的图像捕获信号。根据读取的图 像捕获信号生成各区域特定的感光度值。图像捕获处理部140使区域特定感光度存储器 220存储这些感光度值。校正值计算处理部210利用存储在区域特定感光度存储器220中 的各区域的感光度值，以像素为单位生成阴影校正值。控制部200使设置在图像捕获装置 100侧的校正值存储器160根据由控制部200执行的控制存储所生成的阴影校正值。1. 2获得阴影校正值的处理的概述接下来，将参照图2和图3描述要存储在校正值存储器160中的阴影校正值的生 成处理。在该实例中，如图2中所示，固态图像捕获元件110的图像捕获区111以预定数量 的像素为单位被分割成多个区域，使得分割区域具有网格形式。换言之，图像捕获区111在 水平方向(图2中的横向方向)上被分割成预定数量的区域，并且在垂直方向(图2的纵 向方向)上被分割成预定数量的区域，从而图像捕获区111被分割成η个区域(其中η为 任意整数)。各分割区域中的像素数量是相同的。以下将描述分割数量的具体实例。注意， 每个分割区域具有与从基准光源10发射的并到达图像捕获区111的激光的光斑尺寸相当 的尺寸。更具体地，每个分割区域的尺寸是在一个区域内可实现接收激光的尺寸。然而，如 下所述，所有激光并不都必须进入一个区域内。
在如上所述地将图像捕获区111分割成多个区域之后，如采用图3中所示的概图 所示，对从设置在各区域中的像素检测到的图像捕获信号以区域为单位进行积分，从而获 得积分值。这些积分值作为各区域特定的感光度值存储在区域特定感光度存储器220中。 当区域数量被设定为η时，区域特定感光度存储器220是具有η个存储区的存储器。在利用随着XY工作台230的移动各区域受到从基准光源10发射的激光照射的状 态下，对各区域特定的感光度值执行检测处理。换言之，当将图像捕获区111分割成η个区 域时，照射位置(在该位置的区域受到从基准光源10发射的激光的照射)被移动(η-1)次， 从而用从基准光源10发射的激光依次照射各区域的中心。例如，照射位置的设定处理根据 由控制部200执行的控制来执行。然后，区域中已经位于照射位置的一个区域受到激光的 照射。得到区域中已获得的图像捕获信号的积分值。将积分值除以例如区域中所设置的 像素数，从而得到一个值，该值作为该区域的感光度值被存储在区域特定感光度存储器220 的相应的存储区中。注意，在图像捕获装置100没有出现阴影的理想状态下，图像捕获在所有区域受 到相同激光照射的状态下被执行。因此，存储在区域特定感光度存储器220中的所有感光 度值对所有区域而言是相同的。实际上，由于与光学系统等相关联的各种因素，是会产生阴 影的，且存储在区域特定感光度存储器220中的各区域的感光度值是彼此不同的。在该实 例中，校正了感光度值之间的差异，并执行了阴影校正。当感光度值存储在区域特定感光度存储器220的所有存储区中时，由校正值计算 处理部210根据以区域为单位的方式获得的感光度值，以像素为单位执行阴影校正值的计 算处理。在以像素为单位计算阴影校正值的处理中，各区域的值采用直线或曲线彼此相互 连接，且基于将各区域的值相互连接的直线或曲线，推定各像素的值。在下述的具体实例 中，采用了用直线将各区域的值相互连接且基于直线推定各像素值的处理。以这种方式获 得的各像素的阴影校正值存储在校正值存储器160中，并用于校正图像捕获信号。假定配 置在固态图像捕获元件110的图像捕获区111中的像素数为m，则校正值存储器160具有m 个存储区。各像素的阴影校正值存储在各自的存储区中。注意，各像素的阴影校正值中的 每一个是相应像素的感光度值的倒数。1. 3执行阴影校正的处理的概述图4是示出使用存储在校正值存储器160中的阴影校正值执行阴影校正的状态的 概要的示图；通过设置在图像捕获处理部140中的感光度校正计算处理单元141，将存储在输 入图像捕获信号存储器131中的图像捕获信号的各像素值与以像素为单位存储在校正值 存储器160中的阴影校正值相乘，从而获得已进行感光度校正的图像捕获信号。将已进行 感光度校正的图像捕获信号存储在校正图像存储器142中，并且从校正图像存储器142提 供给设置在该校正图像存储器的下一级的处理系统。1. 4生成阴影校正值的处理的详细描述接下来，将参照图5描述生成阴影校正值的处理(该处理的概述已参照图3进行 了描述)的详细流程。此处，将在假定区域数为如图2所示的η的情况下对流程进行描述。 如图5中所示，校正值计算处理部210包括校正值推定计算处理单元211、区域特定校正误 差存储器213和感光度校正误差修正处理单元214。
如已描述的，如在图2中所示以区域为单位对图像捕获信号进行积分，从而获得 图像捕获信号的积分值。将各区域的图像捕获信号的积分值除以包括在每个区域中的像素 数，从而获得各区域的感光度值。将各区域的感光度值存储在区域特定感光度存储器220 中。校正值推定计算处理单元211读取每个区域的感光度值(步骤Si)，并以像素为单位执 行推定感光度值的处理，从而获得阴影校正值。将获得的阴影校正值存储在校正值存储器 160中(步骤S2)。对于推定感光度值的处理，使用了用直线或曲线将各区域的值相互连接 并基于将各区域的值连接的直线或曲线来推定各像素的值的处理。下面将详细描述推定感 光度值的处理。将存储于校正值存储器160中的阴影校正值提供至感光度校正计算处理单元 141 (步骤S； )。还将各区域特定的图像数据项(图像捕获数据项)提供至感光度校正计算 处理单元141 (步骤S4)。然后，通过将各像素的所捕获的图像数据项与相应的阴影校正值 相乘来执行校正处理。根据感光度校正计算处理单元141获得的校正状态，将校正误差存 储在区域特定校正误差存储器213中(步骤S5)。然后，通过感光度校正误差修正处理单元214使用存储在区域特定感光度存储器 220中的各区域的感光度值(步骤S7)，和存储在区域特定校正误差存储器213中的校正误 差(步骤S6)，来执行修正感光度值的处理，从而获得经修正的感光度值。之后，使用经修正 的感光度值来更新存储在校正值存储器160中的阴影校正值(步骤S8)。多次重复执行修正阴影校正值的处理，直到获得合适的阴影校正值。提高阴影校 正值的精度，使得可以认为各区域特定的感光度值在期望的测定精度下是彼此相同的。可 选地，在对阴影校正值修正一次的处理性能允许得到合适的阴影校正值的情况下，可只执 行一次修正阴影校正值的处理。1. 5基于具体区域设置的处理状态的描述接下来，参考图6 图8详细描述设定了图像捕获面的具体区域设置的状态和利 用该区域设置的处理状态。此处，假定如图6中所示的将固态图像捕获元件110的图像捕获区111在水平方 向上分割成八个区域，在垂直方向上分割成六个区域，从而将图像捕获区111总共分割成 48个区域。假定此处所使用的固态图像捕获元件110在水平方向上具有1280个像素，在垂 直方向上具有960个像素。因此，一个区域具有160像素X 160像素。此处，例如，假定一个像素的尺寸为例如3. 75平方微米。在这种情况下，图像拍摄 系统具有在水平方向上1600 μ m和在垂直方向上1200 μ m的视场。采用这种尺寸设置，当 如图6中所示视场在水平方向上被分割成八个区域，在垂直方向上被分割成六个区域时， 每个区域的视场的尺寸为200平方微米。作为基准光源10，例如，使用半导体激光器，该半导体激光器连接至芯半径为 100 μ m的光纤并输出波长为635nm、功率约为3mW的激光。设置透镜，以使从半导体激光器 的光纤的端部发射的激光的图像形成在由固态图像捕获元件110观察的物镜21的焦点位 置上。固态图像捕获元件110在其中执行图像捕获的每个区域的视场受到基本均勻的具有 100 μ m直径的激光照射。在这种情况下，选择不会造成摄像机信号饱和的透射率作为滤光 片22的透射率。图7示出每个区域受到激光照射时的状态。10
在该实例中，在水平方向上以区域Illa(左上区域)、lllb、lllc、…，的顺序执行 改变要受激光照射的区域的扫描处理XI。在每个区域受到激光照射的状态下读取图像捕 获信号，且利用图像捕获信号获得每个区域的感光度值。在图7中，示出了区域Illc受到 激光照射的状态。注意，可只利用一个帧的图像捕获信号来获得一个区域的感光度值。可 选地，可使用通过将利用预定的多个帧的图像捕获信号获得的感光度值彼此相加所获得的 值。然后，当一行的扫描处理Xl完成后，开始下一行的扫描处理X2。之后，依次执行扫 描处理X3、X4、X5和X6，由此所有的区域都受到激光的照射。如图8所示，通过将每个区域的图像捕获信号的积分值除以区域中所含的像素数 而获得的值存储于区域特定感光度存储器220的48个存储区中相应的一个。换言之，当 作为第一区域的区域Illa受到激光照射时，只有包括在区域Illa中的像素的图像捕获信 号被提取。对图像捕获信号进行积分以获得积分值，并将该积分值除以像素数以获得感光 度值。将该感光度值存储在区域特定感光度存储器220的第一存储区中。在改变照射位置 (在该位置的区域受到激光的照射)后，依次对所有的区域执行将从包括在正受到激光照 射的区域中的像素的图像捕获信号所检测到的感光度值存储的处理。之后，执行参照图5已描述的处理。换言之，校正值推定计算处理单元211读取各 区域的感光度值(要被用作区域的平均值)(步骤Si)，并以像素为单位执行感光度推定处 理。将获得的阴影校正值提供至具有存储区的校正值存储器160并将其存储(步骤S2)，存 储区数等于像素数(1280X960)。将存储在校正值存储器160中的阴影校正值提供至感光度校正计算处理单元 141(步骤S3)。将包括在48个区域中的每个区域中的像素(160像素X 160像素)的图像 数据项(所捕获的图像数据项)也提供至感光度校正计算处理单元141(步骤S4)。然后， 通过将各像素的所捕获的图像数据项与相应的阴影校正值相乘来执行校正处理。根据由感 光度校正计算处理单元141所获得的校正状态，将校正误差存储在区域特定校正误差存储 器213中(步骤S5)。然后，通过感光度校正误差修正处理单元214使用存储在区域特定感光度存储器 220中的各区域的感光度值(步骤S7)和存储在区域特定校正误差存储器213中的校正误 差(步骤S6)，来执行修正感光度值的处理，从而获得修正后的感光度值。之后，执行使用修 正后的感光度值更新存储在校正值存储器160中的阴影校正值的更新处理(步骤S8)。多 次重复步骤S8中的更新处理，从而最终获得具有高精度的阴影校正值。1. 6计算感光度值和阴影校正值的处理的描述接下来，将参照图9A 图9D、图IOA 图IOC和图11描述利用各区域的感光度 值获得所有像素的感光度值和阴影校正值的处理的实例。在图9A 图9D、图IOA 图IOC 和图11中，示出了利用在一个水平方向上布置的区域的感光度值来获得配置在该水平方 向上的像素的感光度值的处理。在图9A 图9D的每个图中，假定水平轴表示像素位置，且1280个像素被设置在 一条水平线上，像素位置范围为从第一个像素的位置至第1280个像素的位置。垂直轴表示 与感光度值对应的水平。这里，如图9A中所示，在该实例中，存储在区域特定感光度存储器220中的感光度11值是以区域为单位检测到的值。将以区域为单位检测到的每个感光度值用作包括在图9B 所示的多个区域中的相应一个区域中的像素的感光度值的平均值。如图9B中所示，感光度值是以区域为单位逐渐变化的值。因此，当根据感光度值 计算阴影校正值而不对感光度值执行任何处理时，阴影校正值具有较大的误差。为此，如图 9C中所示，用与检测到的感光度值的平均值一致的直线将位于各区域中心的像素的感光度 值彼此相连。利用由直线组成的线图示出的感光度值(如图9C所示)来计算各像素位置 处的感光度值。这里，将参照图IOA 图IOC描述将在由直线组成的线图上示出的感光度值调整 至合适值的处理。例如，假定所获得的区域的感光度分布如图IOA中所示。在图IOB中，示出并放大 图IOA中所示的区域之一(本文中为从左的第四个区域)及其相邻区域。如图IOB中所示，在执行线性插值的情况下，位于每个区域中心的感光度值与包 括在该区域中的像素的感光度值的平均值不相同。其原因在于，当执行线性插值时，确定位 于每个区域中心的感光度值，以使面积al、a2和a3(表示图IOB中的直线和平均值之间的 差异)中的面积al+面积a3等于面积a2。下面将描述设定面积al、a2和a3以使面积al+面积a3等于面积a2的计算处理。如图IOC中所示，中心区域检测到的感光度值由I' i表示，执行线性插值后所获 得的感光度值由Ii表示。此外，所检测到的左邻区域的感光度值由I' H表示，执行线性 插值后所获得的感光度值由Ip1表示。所检测到的右邻区域的感光度值由Γ 表示，执 行线性插值后所获得的感光度值由Iw表示。此外，还定义了位于表示中心区域与左邻区域之间的分界的直线上的值Xi和位于 表示中心区域与右邻区域之间的分界的直线上的值xi+1，此外，每个区域的宽度由W表示。当如图IOC中所示定义上述给出的值时，在图IOC所示的中心区域执行线性插值 后所获得的左半的积分值由式1表示
权利要求
1.一种阴影校正方法，包括以下步骤将固态图像捕获元件的光接收区分割成多个区域，其中包括光接收元件的像素配置在 所述固态图像捕获元件中；用从用作基准的光源发射的光经由图像形成光学系统照射每个分割区域，以使所述光 的光斑的尺寸与所述区域的尺寸相当；将已经受到所述光照射的每个所述区域的感光度值存储在区域特定感光度存储器中；根据存储在所述区域特定感光度存储器中的所述感光度值，计算所述固态图像捕获元 件的所有所述像素的阴影校正值；将所有所述像素的所计算出的阴影校正值存储在校正值存储器中；以及 利用存储在所述校正值存储器中的所述像素的相应阴影校正值，校正各像素的信号， 所述各像素的信号利用由所述固态图像捕获元件进行的图像捕获来获得。
2.根据权利要求1所述的阴影校正方法，其中，在存储在所述区域特定感光度存储器中的各区域的感光度值之间，或在利用各 区域的感光度值所获得的所述阴影校正值之间进行直线插值或曲线插值，以及其中，基于通过所述插值所获得的所述直线或曲线，推定设置在所述固态图像捕获元 件的光接收区中中各像素的阴影校正值，并且将所述阴影校正值存储在所述校正值存储器 中。
3.根据权利要求2所述的阴影校正方法，其中，重复所述阴影校正值的计算，直到所述 各区域的校正误差分布百分比变得等于或小于预定百分比，所述校正误差存储在所述区域 特定感光度存储器中。
4.根据权利要求2或3所述的阴影校正方法，其中，一次或多次执行用来减小已经由所 述差值所得的直线或曲线之间的误差的计算。
5.根据权利要求4所述的阴影校正方法，其中，所述区域是通过在二维方向上分割所 述固态图像捕获元件的所述光接收区而获得的区域，在所述二维方向上的所有所述像素的 阴影校正值在计算阴影校正值的步骤中获得，并存储在所述校正值存储器中。
6.根据权利要求4所述的阴影校正方法，其中，所述区域是通过在一维方向上分割所 述固态图像捕获元件的所述光接收区而获得的区域，在所述一维方向上的所有所述像素的 阴影校正值在计算阴影校正值的步骤中获得，并存储在所述校正值存储器中。
7.根据权利要求5或6所述的阴影校正方法，其中，每个所述区域由使所述区域的一部 分与相邻于所述区域的区域的一部分叠加而形成。
8.一种阴影校正值测定装置，包括图像形成光学系统，被配置为用光照射每个区域以使所述光的光斑的尺寸与所述区域 的尺寸相当，通过分割其中配置有包括光接收元件的像素的固态图像捕获元件的光接收区 来获得所述区域，所述光由作为基准的光源发射；照射光移动部件，被配置为使要受到从所述光源发射的光的照射的区域从所述区域中 的一个移动到所述区域的另一个；区域特中的所述感光度值，计算所述固态图像捕获元件的所有像素的阴影校正值。
9.一种图像捕获装置，包括固态图像捕获元件，其中设置有包括光接收元件的像素，设置所述固态图像捕获元件， 以便在所述固态图像捕获元件的前面设置使图像光进入光接收区的光学系统；校正值存储器，被配置为存储所述固态图像捕获元件的所有所述像素的阴影校正值；以及校正处理单元，被配置为利用存储在所述校正值存储器中的各像素的阴影校正值来校 正所述各像素的信号，所述各像素的信号利用由所述固态图像捕获元件所进行的图像捕获 来获得并由所述固态图像捕获元件来输出，其中，存储在所述校正值存储器中的所述阴影校正值是根据已受所述图像光照射的各 区域的感光度值所算出的所有所述像素的阴影校正值，所述区域通过分割所述固态图像捕 获元件的所述光接收区来获得，每个所述分割区域经由所述光学系统受到从用作基准的光 源发射的所述图像光的照射，以使所述图像光的光斑的尺寸与所述区域的尺寸相当。
10.一种光束轮廓测定装置，包括固态图像捕获元件，其中设置有包括光接收元件的像素，设置所述固态图像捕获元件， 以便在所述固态图像捕获元件的前面设置使作为测定对象的光束进入光接收区的光学系 统；校正值存储器，被配置为存储所述固态图像捕获元件的所有所述像素的阴影校正值；以及校正处理单元，被配置为利用存储在所述校正值存储器中的各像素的阴影校正值来校 正所述各像素的信号，所述各像素的信号利用由所述固态图像捕获元件所进行的图像捕获 来获得并由所述固态图像捕获元件来输出，光束分析单元，被配置为利用已经被所述校正处理单元校正的捕获的图像来分析作为 测定目标的光束，其中，存储在所述校正值存储器中的所述阴影校正值是根据已受所述光束照射的各区 域的感光度值所算出的所有所述像素的阴影校正值，所述区域通过分割所述固态图像捕获 元件的所述光接收区来获得，每个所述分割区域经由所述光学系统受到从用作基准的光源 发射的所述光束的照射，以使所述光束的光斑的尺寸与所述区域的尺寸相当。
全文摘要
本发明提供了阴影校正方法、阴影校正值测定装置和图像捕获装置，该阴影校正方法包括将固态图像捕获元件的光接收区分割成多个区域，其中包括光接收元件的像素配置在所述固态图像捕获元件中；用从用作基准的光源发射的光经由图像形成光学系统照射每个区域，以使所述光的光斑的尺寸与区域的尺寸相当；将每个区域的感光度值存储在区域特定感光度存储器中；根据感光度值计算固态图像捕获元件的所有所述像素的阴影校正值；将所有所述像素的阴影校正值存储在校正值存储器中；以及利用各像素的相应阴影校正值，校正各像素的信号，所述各像素的信号利用由所述固态图像捕获元件进行的图像捕获来获得。
文档编号G01J1/00GK102055902SQ20101051901
公开日2011年5月11日 申请日期2010年10月21日 优先权日2009年10月28日
发明者堀田慎 申请人:索尼公司