JP6935771B2 - 画像センサ - Google Patents

Description

本発明は複数のモジュールの組み合わせにより構成されるモジュラー型の画像センサに関する。

工場の製造ラインにおいては、製造物の検査や管理を自動化ないし省力化するために、画像センサと呼ばれるシステムが多用されている。従来は、カメラと画像処理装置とをケーブルで接続する構成が一般的であったが（特許文献１参照）、最近では、カメラと画像処理装置を一体化し、単一の装置で撮像から画像処理まで行えるようにした処理一体型画像センサも登場している。このような処理一体型画像センサは「スマートカメラ」とも呼ばれており、照明やレンズが一体となっているものもある。

特開２００７−２１４６８２号公報

検査対象のサイズ、画像センサの設置環境等によって、スマートカメラに望まれる画角や撮像結果（画像データ）の解像度は異なる。そこでスマートカメラを提供するメーカは、従来は、画角等のスペックが異なる多数の製品をラインナップし、ユーザが最適なスペックのものを選択できるようにしていた。

ところが、工場のＩｏＴ化が加速する中でスマートカメラの適用範囲が拡大し、多様化するユーザーニーズを網羅するような製品バリエーションの提供が困難になってきている。また、商品競争の中で競合との差異化のためにそれぞれの顧客の嗜好性に合わせたマスカスタマイゼーションや季節限定商品の提供の拡大、スマートフォンに代表されるデジタル機器の商品のライフサイクルの短命化など、検査対象の変更が短いサイクルで入ることで検査に合わせて最適となるように照明・レンズなどを部分的に変更するニーズも増加している。そこで、スマートカメラの光学系、撮像素子をそれぞれモジュール化し、ユーザ側で、光学系と撮像素子とを自由に組み合わせられることが考えられる。ただし、光学系と撮像素子の組み合わせによって撮像結果に対して施すべき光量比補正の内容は異なるため、スマートカメラを単にモジュール化したのでは、使用されている光学系と撮像素子の組み合わせによらず、撮像結果に対して良好な光量比補正を行えるスマートカメラを実現することができない。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであって、本体モジュールと当該本体モジュールに装着されたレンズモジュール及び撮像モジュールにより構成される、使用されているレンズモジュールと撮像モジュールの組み合わせによらず撮像結果に対して良好な光量比補正を行える画像センサを提供することを目的とする。

本発明の一観点に係る画像センサは、本体モジュールと、前記本体モジュールに装着されたレンズモジュール及び撮像モジュールとを含む。そして、画像センサの本体モジュールは、シェーディング補正情報が設定可能な補正手段であって、設定されているシェーディング補正情報に従って前記本体モジュールに装着されている前記撮像モジュールが出力する画像データに対してシェーディング補正を行う補正手段と、前記本体モジュールに装
着されている前記撮像モジュール内の撮像素子の大きさに関する情報を取得すると共に、前記本体モジュールに装着されているレンズモジュールからの、前記撮像素子の撮像面上の少なくとも２つ以上の位置における光量の比率を表す光量比情報を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された情報に基づき、前記光量の比率に起因して前記画像データに生じているシェーディングを補正するためのシェーディング補正情報を生成して前記補正手段に設定する生成・設定手段と、を備える。

画像センサに上記構成を採用しておけば、本体モジュールに装着されているレンズモジュール及び撮像モジュールの組み合わせに応じた内容のシェーディング補正を撮像結果（撮像モジュールからの画像データ）に施すことが可能となる。従って、本体モジュールに装着されているレンズモジュール及び撮像モジュールの組み合わせがどのようなものであっても、良好にシェーディング補正がなされた画像データを得ることができる。

なお、本体モジュールの取得手段が取得する『前記本体モジュールに装着されているレンズモジュールからの、前記撮像素子の撮像面上の少なくとも２つ以上の位置における光量の比率を表す光量比情報』は、撮像素子に関する情報と共に用いることにより、シェーディング補正情報を生成できる情報であれば、どのような形式の情報であっても良い。また、本体モジュールの取得手段として、『前記本体モジュールに装着されているレンズモジュールが、絞りが調整可能な第２種レンズモジュールである場合には、絞りの現設定値に対応した光量比情報を取得する』手段を採用しても良い。このように動作する取得手段を採用しておけば、絞りをどの大きさに調整してもシェーディング（輝度ムラ）が過度に大きくならない画像センサを得ることが出来る。

取得手段は、上記光量比情報をどこから取得するものであっても良い。例えば、前記絞りの設定値毎に前記光量比情報を記憶したメモリを第２種レンズモジュールに搭載し、取得手段として、前記本体モジュールに装着されているレンズモジュールが前記第２種レンズモジュールである場合には、前記第２種レンズモジュール内の前記メモリから、前記絞りの現設定値に対応づけられている前記光量比情報を取得する手段を採用しておいても良い。

また、画像センサに、『前記第２種レンズモジュールが、ズーム可能であり、前記第２種レンズモジュールの前記メモリには、前記絞りの設定値とズーム設定値との組み合わせ別に前記光量比情報が記憶されており、前記本体モジュールの前記取得手段は、前記本体モジュールに装着されている前記第２種レンズモジュールの前記メモリから、前記絞りの現設定値と現ズーム設定値との組み合わせに対応づけられている前記光量比情報を取得する』構成を採用しても良い。この構成を採用しておけば、第２種レンズモジュールの絞り、ズーム倍率をどのように調整してもシェーディングが過度に大きくならない画像センサを得ることが出来る。

画像センサの取得手段が取得する“撮像モジュール内の撮像素子に関する情報”（以下、撮像素子情報と表記する）は、光量比情報と組み合わせることにより光量比補正情報を生成できる情報であれば良い。従って、撮像素子情報として、撮像素子の画素サイズ及び画素数を採用することが出来る。また、各撮像モジュール内の撮像素子の画素サイズが同一の場合には、撮像素子の画素数のみを撮像素子情報としておいても良く、各撮像モジュール内の撮像素子の画素数が同一の場合には、撮像素子の画素サイズのみを撮像素子情報としておいても良い。

また、前記本体モジュールの前記取得手段は、前記本体モジュールに装着されているレンズモジュールがズーム可能なものである場合には、ズームの現設定値に応じた前記光量比情報を取得しても良い。なお、ズームの現設定値に応じた光量比情報は、レンズモジュ
ール内のメモリに記憶されているものであっても、他の装置が保持している情報であっても良い。

また、画像センサの取得手段による撮像素子の大きさに関する情報の取得方法も特に限定されない。例えば、取得手段として、撮像素子の大きさに関する情報を、前記撮像モジュール内のメモリから取得する手段を採用しても良い。また、取得手段として、撮像モジュール内のメモリから、撮像モジュール又は撮像素子の形式情報を取得し、当該形式情報に対応付けられている撮像素子の大きさに関する情報を、他の記憶装置から取得する手段を採用しても良い。また、撮像素子の大きさに関する情報は、前記撮像素子の画素サイズ、画素数、素子サイズのうち、少なくとも２つ以上を含んでも良い。

本発明によれば、使用されているレンズモジュールと撮像モジュールの組み合わせによらず撮像結果に対して良好なシェーディング補正を行える画像センサを提供することができる。

図１は、第１実施形態に係る画像センサの概略構成の説明図である。 図２は、画像センサの使用例の説明図である。 図３は、第１種レンズモジュールと第２種レンズモジュールの説明図である。 図４は、射出瞳径・位置情報の説明図である。 図５は、射出瞳径・位置情報の構成例の説明図である。 図６は、瞳径縮小率情報の説明図である。 図７は、瞳径縮小率情報の構成例の説明図である。 図８は、第１実施形態に係る画像センサの本体モジュールの機能ブロック図である。 図９は、シェーディング補正情報の一例の説明図である。 図１０は、本来モジュール内の補正部の機能ブロック図である。 図１１は、第１実施形態に係る画像センサの本体モジュールが実行するＸ方向補正情報生成処理の流れ図である。 図１２Ａは、Ｘ方向補正情報生成処理のステップＳ１０１の処理の内容を説明するための図である。 図１２Ｂは、Ｘ方向補正情報生成処理のステップＳ１０１の処理の内容を説明するための図である。 図１３は、Ｘ方向補正情報生成処理のステップＳ１０２の内容を説明するための図である。 図１４は、Ｘ方向補正情報生成処理のステップＳ１０３の内容を説明するための図である。 図１５は、第２実施形態に係る画像センサの本体モジュールの機能ブロック図である。 図１６は、撮像素子情報テーブルの構成例の説明図である。 図１７は、射出瞳情報テーブルの構成例の説明図である。 図１８は、瞳径縮小率テーブルの構成例の説明図である。 図１９は、画像センサの変形例を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

《第１実施形態》
図１に、本実施形態に係る画像センサ１の概略構成を示し、図２に、画像センサ１の使用例を示す。

図１に示してあるように、本実施形態の画像センサ１は、本体モジュール１０にレンズモジュール２０と撮像モジュール３０とを装着することにより構成される装置である。また、図２に示してあるように、画像センサ１は、製造ライン等の複数箇所に設けられる形であると共に、各画像センサ１の処理結果が１台の情報処理装置５０にて収集される形で使用されることを想定して開発されたものとなっている。

撮像モジュール３０（図１）は、ＣＭＯＳイメージセンサ、ＣＣＤイメージセンサ等の撮像素子３１を備えたモジュールである。画像センサ１用の撮像モジュール３０としては、仕様（撮像素子３１の画素サイズ、入射角特性等）が異なるＭ種の撮像モジュール３０_１〜３０_Ｍが用意されている。また、各撮像モジュール３０内には、シリアルＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ３２（用途は後述）が設けられている。

レンズモジュール２０は、撮像対象からの光を撮像素子３１の撮像面に結像させるための光学系２１を備えたモジュールである。レンズモジュール２０としては、仕様が異なるＮ種のレンズモジュール２０_１〜２０_Ｎが用意されており、各レンズモジュール２０内には、シリアルＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ２２（用途は後述）が設けられている。

本体モジュール１０は、撮像モジュール３０からの画像データにシェーディング補正を施し、シェーディング補正後の画像データを解析することで各種処理（バーコード等の読み取り処理、異常の有無の判定処理等）を行うモジュールである。

以下、本実施形態に係る画像センサ１の構成及び動作をさらに具体的に説明する。なお、以下の説明では、レンズモジュールのことをＬＭとも表記する。

まず、各撮像モジュール３０の不揮発性メモリ３２、各レンズモジュール２０の不揮発性メモリ２２に記憶されている情報について説明する。

画像センサ１用の各撮像モジュール３０の不揮発性メモリ３２には、自撮像モジュール３０内の撮像素子３１の入射角特性を表す入射角特性情報と、当該撮像素子３１の画素サイズ、Ｘ方向画素数及びＹ方向画素数とが記憶されている。ここで、Ｘ方向画素数とは、撮像素子３１の長手方向の画素数のことであり、Ｙ方向画素数とは、撮像素子３１の、Ｘ方向画素数と直交する方向の画素数のことである。不揮発性メモリ３２に記憶される入射角特性情報は、通常、Ｘ方向の入射角特性を表す情報とＹ方向の入射角特性を表す情報とを含む。ただし、Ｘ方向の入射角特性とＹ方向の入射角特性とがほぼ一致している場合、入射角特性情報は、Ｘ方向の入射角特性のみを表す情報であっても良い。

また、図３に示してあるように、画像センサ１用のレンズモジュール２０には、大きさを調整可能な絞りを有さず、ズーム出来ない光学系２１を備えた第１種ＬＭ２０と、大きさを調整可能な絞りを有し、ズーム可能な光学系２１を備えた第２種ＬＭ２０とがある。そして、各第１種ＬＭ２０の不揮発性メモリ２２には、自モジュール内の光学系２１の入射瞳径と入射瞳位置と周辺光量比情報と記憶されている。また、各第２種ＬＭ２０の不揮発性メモリ２２には、射出瞳径・位置情報と瞳径縮小率情報と複数の周辺光量比情報とが記憶されている。

以下、第２種ＬＭ２０の不揮発性メモリ２２上の各情報について説明する。
射出瞳径・位置情報は、自ＬＭにおけるズーム設定値（ズーム倍率の設定値）と射出瞳径及び射出瞳位置との間の関係を示す情報である。すなわち、ズーム設定値が変更される
と、図４に模式的に示したように、射出瞳の径及び位置が変化する。射出瞳径・位置情報は、ズーム設定値と射出瞳径及び射出瞳位置間のこの関係を示す情報である。射出瞳径・位置情報としては、例えば、図５に示した構成（データ構造）の情報が使用される。

また、第２種ＬＭ２０の絞りの大きさが変更されると、図６に模式的に示したように、撮像素子３１への光の照射源範囲の径が、絞り設定値（Ｆ値）に応じて小さくなる。瞳径縮小率情報は、絞り設定値（Ｆ値の設定値）と、“実際の照射源範囲の径”／“絞りがないときの照射源範囲（つまり、射出瞳）の径”（以下、射出瞳縮小率と表記する）との間の関係を示す情報である。この瞳径縮小率情報としては、例えば、図７に示した構成の情報が使用される。

第２種ＬＭ２０の不揮発性メモリ２２上の各周辺光量比情報は、自ＬＭ内の光学系２１の周辺光量比を示す情報である。不揮発性メモリ２２上の各周辺光量比情報は、ズーム設定値と絞り設定値の１つ又は複数の組み合わせに対応付けられている。また、不揮発性メモリ２２上の、ズーム設定値と絞り設定値の或る組み合わせに対応づけられた周辺光量比情報は、その組み合わせ通りの設定がなされている場合における光学系２１の周辺光量比を示すものとなっている。

次に、本体モジュール１０の構成及び機能を説明する。

図８に、本体モジュール１０の機能ブロック図を示す。図示してあるように、本体モジュール１０は、補正部１１、処理部１２、通信処理部１３、設定部１４及びズーム・絞り調整部１９を、備える。なお、本体モジュール１０の補正部１１は、例えば、画像処理用ＩＣ（ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等）で実現され、通信処理部１３は、例えば、ネットワークインターフェース回路で実現される。また、処理部１２、設定部１４及びズーム・絞り調整部１９は、例えば、画像センサ１用のプログラムを記憶させたマイクロコントローラで実現される。

補正部１１は、撮像モジュール３０からの画像データに対して、設定されているシェーディング補正情報にて規定される内容のシェーディング補正を施すユニットである。この補正部１１としては、例えば、図９に示した構成のシェーディング補正情報が設定される、図１０に示した構成のユニットが使用される。

このシェーディング補正情報（図９）は、画素数が６４０×４８０個の撮像素子３１を備えた撮像モジュール３０用のシェーディング補正情報である。図示してあるように、シェーディング補正情報は、ｙ座標が２４０の各画素の輝度値に乗ずべき補正ゲインをｘ座標別に規定するＸ方向補正情報（図９の上段の情報）と、ｘ座標が３２０の各画素の輝度値に乗ずべき補正ゲインをｙ座標別に規定するＹ方向補正情報（図９の下段の情報）とから構成されている。

補正部１１（図１０）が備えるＸ方向補正テーブル１７Ｘ、Ｙ方向補正テーブル１７Ｙは、それぞれ、シェーディング補正情報（図９）中のＸ方向補正情報、Ｙ方向補正情報が設定されるテーブル（いわゆるルックアップテーブル）である。乗算器Ｍ１は、座標ｘ、ｙの画素の輝度値Ｐｉｎに、Ｘ方向補正情報中の座標ｘに対応付けられている補正ゲインＧＸ（ｘ）に乗ずるユニットである。乗算器Ｍ２は、乗算器Ｍ１の出力にＹ方向補正情報中の座標ｙに対応付けられている補正ゲインＧＹ（ｙ）を乗算して、処理結果Ｐｏｕｔとして出力するユニットである。

図８に戻って、本体モジュール１０の説明を続ける。
処理部１２は、シェーディング補正後の画像データを解析することで各種処理（コード
の読み取り処理、異常の有無の判定処理等）を行うユニットである。通信処理部１３は、処理部１２が外部装置（情報処理装置５０）との間で通信を行うために利用するユニットである。

ズーム・絞り調整部１９は、第２種ＬＭ２０のズーム設定、絞り設定を行うユニットである。このズーム・絞り調整部１９は、ズーム／絞りの設定変更時に、現在の（変更後の）ズーム設定値及び絞り設定値を設定部１４に通知する機能、及び、設定部１４から所定の要求に応答して、現在のズーム設定値及び絞り設定値を設定部１４に通知する機能を有している。

設定部１４は、本体モジュール１０に装着されていると撮像モジュール３０からの画像データに適したシェーディング補正を補正部１１に行わせるためのシェーディング補正情報を生成して補正部１１に設定するユニットである。

具体的には、設定部１４は、本体モジュール１０の電源が投入されると、本体モジュール１０に装着されている撮像モジュール３０の不揮発性メモリ３２から、撮像モジュール３０内の撮像素子３１の仕様情報（画素サイズ、Ｘ方向画素数、Ｙ方向画素数及び入射角特性情報）を読み出す。また、設定部１４は、本体モジュール１０に装着されているレンズモジュール２０（以下、装着ＬＭ２０と表記する）の不揮発性メモリ２２に、射出瞳径・位置情報等が記憶されているか否かを判断することにより、装着ＬＭ２０が第２種ＬＭ２０であるか第１種ＬＭ２０であるかを判断する。

装着ＬＭ２０が第１種ＬＭ２０であった場合、設定部１４は、装着ＬＭ２０（第１種ＬＭ２０）の不揮発性メモリ２２から射出瞳径、射出瞳位置及び周辺光量比情報を読み出す。一方、装着ＬＭ２０が第２種ＬＭ２０であった場合、設定部１４は、ズーム・絞り調整部１９から、装着ＬＭ２０（第２種ＬＭ２０）の現在のズーム設定値（以下、現ズーム設定値と表記する）及び現在の絞り設定値（以下、現絞り設定値と表記する）を取得する。

次いで、設定部１４は、装着ＬＭ２０（第２種ＬＭ２０）の不揮発性メモリ２２から、現ズーム設定値に対応づけられている射出瞳径及び射出瞳位置と、現絞り設定値に対応づけられている射出瞳縮小率とを読み出す。より具体的には、設定部１４は、不揮発性メモリ２２上の射出瞳径・位置情報（図５参照）から現ズーム設定値に対応づけられている射出瞳径及び射出瞳位置を読み出し、不揮発性メモリ２２上の射出瞳径・位置情報（図７参照）から現絞り設定値に対応づけられている射出瞳縮小率を読み出す。

また、設定部１４は、装着ＬＭ２０（第２種ＬＭ２０）の不揮発性メモリ２２から、現ズーム設定値と現絞り設定値の組み合わせに対応づけられている周辺光量比情報も読み出す。

要するに、設定部１４は、装着ＬＭ２０が第１種ＬＭ２０である場合には、装着ＬＭ２０（光学系２１）に関する情報として、射出瞳径、射出瞳位置及び周辺光量比情報を収集する。また、設定部１４は、装着ＬＭ２０が第２種ＬＭ２０である場合には、装着ＬＭ２０に関する情報として、射出瞳径、射出瞳位置及び周辺光量比情報と、射出瞳縮小率とを収集する。

そして、設定部１４は、装着ＬＭ２０が第１種ＬＭ２０であった場合には、図１１に示した手順のＸ方向補正情報生成処理により、Ｘ方向補正情報を生成する。なお、既に説明したように、Ｘ方向補正情報とは、シェーディング補正情報の要素情報（図９の上段の情報参照）のことである。

すなわち、Ｘ方向補正情報の生成時、設定部１４は、まず、収集した情報群（画素サイズ、Ｘ方向画素数、入射角特性情報、射出瞳径及び射出瞳位置）に基づき、撮像素子３１のＹ方向中央ラインの画素毎に受光量積分値を算出する（ステップＳ１０１）。

ここで、Ｙ方向中央ラインとは、図１２Ａに示してあるように、撮像素子３１のＹ方向の中央に位置している画素群３１ｃのことである。ステップＳ１０１において、設定部１４は、画素サイズ、Ｘ方向画素数、射出瞳径及び射出瞳位置に基づき、Ｙ方向中央ラインの各画素への入射角範囲を特定する（図１２Ａ参照）。そして、設定部１４は、図１２Ｂに示してあるように、入射角特性情報が示している、Ｙ方向中央ラインの各画素への入射角範囲内の受光量を積分することで、画素毎に受光量積分値を算出する。

ステップＳ１０１の処理を終えた設定部１４は、Ｘ方向補正情報を構成する各画素用の第１補正ゲインとして、最大受光量積分値を各画素の受光量積分値で除算した値を算出する（ステップＳ１０２）。すなわち、設定部１４は、図１３に模式的に示したように、Ｙ方向中央ラインの各画素用の第１補正ゲインＧ１Ｘ（ｘ）として、最大受光量積分値Ｌｍａｘ／受光量積分値Ｌ（ｘ）を算出する。

次いで、設定部１４は、画素サイズ、Ｘ方向画素数及び周辺光量比情報に基づき、Ｙ方向中央ラインの各画素における周辺光量比を算出する（ステップＳ１０３）。図１４に模式的に示したように、このステップＳ１０３の処理は、光学中心からの距離と周辺光量比との関係を表している周辺光量比情報からＹ方向中央ラインの各画素における周辺光量比（単位は％）を算出する処理である。

ステップＳ１０３の処理を終えた設定部１４は、１００／“各画素の周辺光量比”を演算することで、Ｙ方向中央ラインの各画素についての第２補正ゲインを算出する（ステップＳ１０４）。そして、設定部１４は、画素毎に第１補正ゲイン×第２補正ゲインを演算することでＸ方向補正情報を構成する各画素用の補正ゲインを算出する（ステップＳ１０５）。

設定部１４は、Ｙ方向補正情報も同様の手順で生成する。なお、撮像素子３１のＸ方向の入射角特性とＹ方向の入射角特性とがほぼ一致している場合、上記のような手順でＹ方向補正情報を生成する代わりに、Ｘ方向補正情報の一部（中央のＹ方向画素数分の情報）を取り出すことでＹ方向補正情報を生成しても良い。

設定部１４は、装着ＬＭ２０が第１種ＬＭ２０であった場合、上記手順でシェーディング補正情報を生成する。

装着ＬＭ２０が第２種ＬＭ２０である場合にも、設定部１４は、同様の手順でシェーディング補正情報を生成する。ただし、この場合、絞りにより、撮像素子３１への光の照射源範囲の径が、射出瞳径よりも小さくなっており（図６参照）、瞳径縮小率情報（図７）から読み出した瞳径縮小率がその割合を示している。そのため、設定部１４は、装着ＬＭ２０が第２種ＬＭ２０である場合、射出瞳径・位置情報（図５）から読み出した射出瞳径に瞳径縮小率情報（図７）から読み出した瞳径縮小率を乗じた値を上記Ｘ方向補正情報生成処理における“射出瞳径”として取り扱う形で、シェーディング補正情報を生成するように構成されている。

設定部１４は、ズーム・絞り調整部１９から変更後のズーム設定値及び絞り設定値が通知された場合にも、同様の手順でシェーディング補正情報を生成して補正部１１に設定する。

以上、説明したように、本実施形態に係る画像センサ１では、レンズモジュール２０内の光学系２１の周辺光量比、撮像モジュール３０内の撮像素子３１の入射角特性等に基づき、使用されているモジュールの組み合わせに適した内容のシェーディング補正情報が生成され、撮像モジュール３０からの画像データに対して当該シェーディング補正情報に従ってシェーディング補正が行われる。従って、画像センサ１によれば、本体モジュール１０に装着されているレンズモジュール２０及び撮像モジュール３０の組み合わせがどのようなものであっても、良好にシェーディング補正がなされた画像データを得ることができる。

《第２実施形態》
以下、第１実施形態に係る画像センサ１の説明時に用いたものと同じ符号を用いて、第２実施形態に係る画像センサ１の構成及び動作を、第１実施形態に係る画像センサ１と異なる部分を中心に説明する。なお、説明の便宜上、以下では、第Ｌ（Ｌ＝１，２）実施形態に係る画像センサ１、第Ｌ実施形態に係る画像センサ１の本体モジュール１０のことを、それぞれ、第Ｌ画像センサ１、第Ｌ本体モジュール１０とも表記する。

図１５に、第２画像センサ１（第２実施形態に係る画像センサ１）の概略構成を示す。

第２画像センサ１も、第１画像センサ１と同様に、利用可能なモジュールとして、各種仕様のレンズモジュール２０及び撮像モジュール３０が用意されている装置である。また、第２画像センサ１用のレンズモジュール２０としても、第１画像センサ１と同様に、第１種ＬＭ２０と第２種ＬＭ２０とがある。

ただし、図示してあるように、第１画像センサ１用の各レンズモジュール２０の不揮発性メモリ２２には、自レンズモジュール２０の形式を示す形式情報が記憶されている。また、第１画像センサ１用の各撮像モジュール３０の不揮発性メモリ３２にも、自撮像モジュール３０の形式を示す形式情報が記憶されている。

第２本体モジュール１０（第２画像センサ１の本体モジュール１０）には、撮像素子情報テーブル４１、射出瞳情報テーブル４２、瞳径縮小率テーブル４３及び周辺光量比情報テーブル４４を記憶した記憶部４０が設けられている。

図１６、図１７、図１８に、それぞれ、撮像素子情報テーブル４１、射出瞳情報テーブル４２、瞳径縮小率テーブル４３の構成例を示す。図１６に示してあるように、撮像素子情報テーブル４１は、各撮像モジュール３０の形式情報に対応づけた形で、各撮像モジュール３０内の撮像素子３１の画素サイズ、Ｘ方向画素数、Ｙ方向画素数及び入射角特性情報を記憶したテーブルである。

射出瞳情報テーブル４２（図１７）は、各レンズモジュール２０の形式情報に対応づけた形で、第２種ＬＭ２０については、ズーム設定値と射出瞳径及び射出瞳位置との間の関係を示す情報を記憶し、第１種ＬＭ２０については、射出瞳径及び射出瞳位置を記憶したテーブルである。瞳径縮小率テーブル４３（図１８）は、各第２種ＬＭ２０の形式情報に対応づけた形で、各第２種ＬＭ２０の絞り設定値（Ｆ値の設定値）と射出瞳縮小率との間の関係を示す情報を記憶したテーブルである。

周辺光量比情報テーブル４４（図１５）は、各ＬＭ２０の形式情報に対応づけた形で、第２種ＬＭ２０については、ズーム設定値と絞り設定値の組み合わせ毎に、その組み合わせ通りの設定がなされている場合における光学系２１の周辺光量比を示す周辺光量比情報を記憶し、第１種ＬＭ２０については、当該第１種ＬＭ２０内の光学系２１の周辺光量比を示す周辺光量比情報を記憶したテーブルである。

すなわち、第２本体モジュール１０の記憶部４０には、第１画像センサ１用の各レンズモジュール２０の不揮発性メモリ２２に記憶されているものと同じ情報が形式情報別に記憶されている。また、記憶部４０には、第１画像センサ１用の各撮像モジュール３０の不揮発性メモリ３２に記憶されているものと同じ情報が形式情報別に記憶されている。

そして、第２本体モジュール１０の設定部１４は、レンズモジュール２０の不揮発性メモリ２２上の形式情報（以下、ＬＭ形式情報と表記する）と、撮像モジュール３０の不揮発性メモリ３２上の形式情報（以下、ＣＭ形式情報と表記する）とに基づき、シェーディング補正情報の生成に必要な情報を記憶部４０から収集するように、第１本体モジュール１０の設定部１４を変形したものとなっている。

具体的には、第２本体モジュール１０の設定部１４は、第２本体モジュール１０の電源が投入されると、レンズモジュール２０の不揮発性メモリ２２からＬＭ形式情報を取得し、撮像モジュール３０の不揮発性メモリ３２からＣＭ形式情報を取得する。その後、設定部１４は、取得したＣＭ形式情報に対応づけられている情報（画素サイズ等）を撮像素子情報テーブル４１（図５）から読み出す。また、設定部１４は、取得したＬＭ形式情報に基づき、装着ＬＭ２０（第２本体モジュール１０に装着されているレンズモジュール２０）が第２種ＬＭ２０であるか否かを判断する。

装着ＬＭ２０が第１種ＬＭ２０であった場合、設定部１４は、射出瞳情報テーブル４２から、ＬＭ形式情報に対応づけられている射出瞳径及び射出瞳位置を読み出すと共に、周辺光量比情報テーブル４４から、ＬＭ形式情報に対応づけられている周辺光量比情報を読み出す。

一方、装着ＬＭ２０が第２種ＬＭ２０であった場合、設定部１４は、ズーム・絞り調整部１９から、装着ＬＭ２０（第２種ＬＭ２０）の現在のズーム設定値（以下、現ズーム設定値）及び現在の絞り設定値（以下、現絞り設定値）を取得する。そして、設定部１４は、射出瞳情報テーブル４２から現ズーム設定値に対応づけられている射出瞳径及び射出瞳位置を読み出し、瞳径縮小率テーブル４３から現絞り設定値に対応づけられている射出瞳縮小率を読み出す。また、設定部１４は、周辺光量比情報テーブル４４から、ＬＭ形式情報、現ズーム設定値及び現絞り設定値に対応づけられている周辺光量比情報も読み出す。

そのようにして各種情報を収集した設定部１４は、収集した情報に基づき、第１本体モジュール１０内の設定部１４と同手順でシェーディング補正情報を生成する。そして、設定部１４は、生成したシェーディング補正情報を補正部１１に設定する。

以上、説明したように、本実施形態に係る画像センサ１も、レンズモジュール２０内の光学系２１の周辺光量比、撮像モジュール３０内の撮像素子３１の入射角特性等に基づき、使用されているモジュールの組み合わせに適した内容のシェーディング補正情報が生成され、撮像モジュール３０からの画像データに対して当該シェーディング補正情報に従ってシェーディング補正が行われる構成を有する。従って、この画像センサ１によっても、本体モジュール１０に装着されているレンズモジュール２０及び撮像モジュール３０の組み合わせがどのようなものであっても、良好にシェーディング補正がなされた画像データを得ることができる。

《変形例》
上記した各実施形態に係る画像センサ１は、各種の変形を行えるものである。例えば、各撮像モジュール３０内の撮像素子３１が、出力の入射角依存性が少ないものである場合等には、各実施形態に係る画像センサ１の本体モジュール１０を、撮像素子３１の入射角
特性を考慮せずに、周辺光量落ちに起因して前記画像データに生じているシェーディングを補正するためのシェーディング補正情報を生成するものに変形することが出来る。また、第２実施形態に係る画像センサ１を、撮像素子３１に関する情報が、撮像モジュール３０の不揮発性メモリ３２に記憶されている装置に変形することも出来る。

周辺光量比情報を、それに含まれる光量比数がより少ないものとしておいても良い。また、周辺光量比情報を、それに含まれる光量比数がより少ないものとしておくと共に、本体モジュール１０側で、補間等により各位置の光量比が算出されるようにしておいても良い。

補正部１１に相当するユニットを撮像モジュール３０側に設けることにより、各実施形態に係る画像センサ１を、画像データに対する補正が撮像モジュール３０側で行われる装置に変形してもよい。

撮像素子情報テーブル４１、射出瞳情報テーブル４２、瞳径縮小率テーブル４３及び周辺光量比情報テーブル４４を保持した外部装置（情報処理装置５０、他の画像センサ１、インターネット上のストレージ等）を用意した上で、第２実施形態に係る画像センサ１の本体モジュール１０を、当該外部装置にアクセスすることでシェーディング補正情報に生成に必要とされる情報を取得するモジュールに変形しても良い。

また、レンズモジュール２０を、被写体照明用の光源（ＬＥＤ等）を備えたモジュールに変形しても良い。図１９に模式的に示したように、本体モジュール１０を、照明用の光源被写体照明用の光源を備えた照明モジュール６０も装着可能なものに変形しても良い。さらに、画像センサ１を、調整可能な絞りを有するがズームできない光学系２１を備えたレンズモジュール２０を構成要素とした装置に変形しても良いことや、シェーディング補正情報の具体的な生成手順が上記したものと同一でなくても良いことなどは、当然のことである。なお、スマートカメラの提供形態（納品形態）として、モジュールを個別に提供し、ユーザー側で組み立てを行う形態と、センサ本体に照明モジュールやレンズモジュールを組み込んだ状態で提供する形態とがある。後者の提供形態の場合、ユーザー側での光学条件の調整などが不要となるため、より簡単に画像センサの導入を行うことができるという利点がある。

《付記》
（１） 本体モジュール（１０）と、前記本体モジュール（１０）に装着されたレンズモジュール（２０）及び撮像モジュール（３０）とを含む画像センサ（１）であって、
前記本体モジュール（１０）は、
シェーディング補正情報が設定可能な補正手段（１１）であって、設定されているシェーディング補正情報に従って前記本体モジュール（１０）に装着されている前記撮像モジュール（３０）が出力する画像データに対してシェーディング補正を行う補正手段（１１）と、
前記本体モジュール（１０）に装着されている前記撮像モジュール（３０）内の撮像素子の大きさに関する情報を取得すると共に、前記本体モジュール（１０）に装着されているレンズモジュール（２０）からの、前記撮像素子の撮像面上の少なくとも２つ以上の位置における光量の比率を表す光量比情報を取得する補正手段（１４）と、
前記補正手段（１４）により取得された情報に基づき、前記光量の比率に起因して前記画像データに生じているシェーディングを補正するためのシェーディング補正情報を生成して前記補正手段（１１）に設定する生成・設定手段（１４）と、
を備える、
ことを特徴とする画像センサ（１）。

１ 画像センサ
１０ 本体モジュール
１１ 補正部
１２ 処理部
１３ 通信処理部
１４ 設定部
１７Ｙ Ｙ方向補正テーブル
１７Ｘ Ｘ方向補正テーブル
１９ ズーム・絞り調整部
２０ レンズモジュール
２１ 光学系
２２、３２ 不揮発性メモリ
３０ 撮像モジュール
３１ 撮像素子
４０ 記憶部
４１ 撮像素子情報テーブル
４２ 射出瞳情報テーブル
４３ 瞳径縮小率テーブル
４４ 周辺光量比情報テーブル
５０ 情報処理装置

Claims (9)

1. 本体モジュールと、前記本体モジュールに装着されたレンズモジュール及び撮像モジュールとを含む画像センサであって、
   前記本体モジュールは、
   シェーディング補正情報が設定可能な補正手段であって、設定されているシェーディング補正情報に従って前記本体モジュールに装着されている前記撮像モジュールが出力する画像データに対してシェーディング補正を行う補正手段と、
   前記本体モジュールに装着されている前記撮像モジュール内の撮像素子の大きさに関する情報および入射角特性を表す入射角特性情報を取得すると共に、前記本体モジュールに装着されているレンズモジュールに関する、前記撮像素子の撮像面上の少なくとも２つ以上の位置における光量の比率を表す光量比情報、射出瞳径情報、および射出瞳位置情報を取得する取得手段と、
   前記撮像素子の大きさに関する情報、前記入射角特性情報、前記射出瞳径情報、および前記射出瞳位置情報に基づき、各画素への入射角範囲内で受光量を積分した値に基づく第１補正ゲインと、前記撮像素子の大きさに関する情報と前記光量比情報に基づく第２補正ゲインと、の少なくとも一方を算出し、前記第１補正ゲインと前記第２補正ゲインの少なくとも一方に基づく値を、前記シェーディング補正情報として生成して前記補正手段に設定する生成・設定手段と、
   を備える、
   ことを特徴とする画像センサ。
2. 前記生成・設定手段は、前記第１補正ゲインと前記第２補正ゲインの積に基づく値を、前記シェーディング補正情報として生成して前記補正手段に設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像センサ。
3. 前記本体モジュールの前記取得手段は、前記本体モジュールに装着されているレンズモジュールが、絞りが調整可能な第２種レンズモジュールである場合には、絞りの現設定値に対応した光量比情報を取得する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像センサ。
4. 前記第２種レンズモジュールは、前記絞りの設定値毎に前記光量比情報を記憶したメモリを備え、
   前記本体モジュールの前記取得手段は、前記本体モジュールに装着されているレンズモジュールが前記第２種レンズモジュールである場合には、前記第２種レンズモジュール内の前記メモリから、前記絞りの現設定値に対応づけられている前記光量比情報を取得する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像センサ。
5. 前記第２種レンズモジュールが、ズーム可能であり、
   前記第２種レンズモジュールには、前記絞りの設定値とズーム設定値との組み合わせ別に前記光量比情報を記憶したメモリを備え、
   前記本体モジュールの前記取得手段は、前記本体モジュールに装着されている前記第２種レンズモジュールの前記メモリから、前記絞りの現設定値と現ズーム設定値との組み合わせに対応づけられている前記光量比情報を取得する、
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像センサ。
6. 前記本体モジュールの前記取得手段は、前記本体モジュールに装着されているレンズモジュールがズーム可能なものである場合には、ズームの現設定値に応じた前記光量比情報を取得する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像センサ。
7. 前記本体モジュールの前記取得手段は、ズームの現設定値に応じた前記光量比情報を前記レンズモジュールが備えるメモリから取得する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の画像センサ。
8. 前記取得手段は、前記撮像素子の大きさに関する前記情報を、前記撮像モジュール内のメモリから取得する、
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の画像センサ。
9. 前記撮像素子の大きさに関する前記情報が、前記撮像素子の画素サイズ、画素数、素子サイズのうち、少なくとも２つ以上を含む、
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の画像センサ。

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