JP2008301521A - Imaging apparatus for microscope, and pixel defect detecting method of imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子カメラや顕微鏡用カメラ等の撮像装置に備えられた撮像素子に存在する画素欠陥(光電変換単位領域の欠陥)を検出する技術に関する。 The present invention relates to a technique for detecting a pixel defect (a defect in a photoelectric conversion unit region) present in an image sensor provided in an imaging device such as an electronic camera or a microscope camera.
一般的に、CCD( Charge Coupled Device )等の半導体により形成される固体撮像素子では、半導体の局部的な結晶欠陥等による画素欠陥によって画質が劣化することが知られている。例えば、入射光量に応じた撮像出力に常に一定のバイアス電圧が加算されてしまうような画素欠陥は、そのまま信号処理されてしまうとモニタ上に高輝度の白い点として現れることから、白キズと呼ばれている。また、光電感度が低いような画素欠陥は、モニタ上に黒い点として現れることから、黒キズと呼ばれている。 In general, it is known that in a solid-state imaging device formed of a semiconductor such as a CCD (Charge Coupled Device), the image quality is deteriorated due to a pixel defect due to a local crystal defect of the semiconductor. For example, a pixel defect in which a constant bias voltage is always added to the imaging output corresponding to the amount of incident light appears as a high-intensity white spot on the monitor if the signal is processed as it is. It is. Also, pixel defects with low photoelectric sensitivity appear as black dots on the monitor and are called black scratches.
そこで、このような白キズ或いは黒キズなどの発生を防いで画質劣化を防止すべく、画素欠陥を検出して補正する技術が種々提案されている(例えば、特許文献1)。また、特許文献1の他、常温における当該撮像素子の画素欠陥を表すデータ、乃至は、常温においてこれらの画素欠陥を補償(補正)するためのデータを予め保有し、このデータに依拠して画素欠陥を補償するようにした技術なども提案されている。 Therefore, various techniques for detecting and correcting pixel defects have been proposed in order to prevent the occurrence of such white scratches or black scratches and prevent image quality deterioration (for example, Patent Document 1). In addition to Patent Document 1, data representing pixel defects of the image sensor at room temperature, or data for compensating (correcting) these pixel defects at room temperature, are stored in advance, and pixels based on this data are stored. Techniques that compensate for defects have also been proposed.
しかしながら、この画素欠陥は撮像素子の温度によって欠陥の程度が大きく異なり、特に、暗電流に起因する温度依存性のある白キズに係る画素欠陥が多いことが次第に明らかになってきた。そのため、撮像素子の温度に拠らずに前述の常温でのデータを用いて一律に画素欠陥を補償すると適切な補償がなされない虞があった。 However, the degree of defect of this pixel defect varies greatly depending on the temperature of the image sensor, and it has become increasingly clear that there are many pixel defects related to white scratches that are temperature-dependent due to dark current. For this reason, if pixel defects are uniformly compensated using the above-described data at normal temperature without depending on the temperature of the image sensor, there is a possibility that appropriate compensation cannot be performed.
そこで、撮像素子の温度の検出値に応じて画素欠陥の補正の程度を可変設定するための係数を増減させることによって、過剰な補正乃至補償に起因して欠陥画素が一層目立ってしまうような弊害を回避するようにした技術や、撮像素子の温度の検出値に応じて、予め記憶されている複数の温度範囲毎のCCDに係る欠陥画素位置情報の中から、対応する欠陥画素位置情報を読み出し、該欠陥画素位置情報に基づいて欠陥画素についての補正を行う技術が提案されている(例えば、特許文献2)。 Therefore, by increasing or decreasing the coefficient for variably setting the degree of pixel defect correction according to the detected value of the temperature of the image sensor, there is a problem that defective pixels become more noticeable due to excessive correction or compensation. The corresponding defective pixel position information is read out from the defective pixel position information related to the CCD for each of a plurality of temperature ranges stored in advance in accordance with the technology for avoiding the above and the detected value of the temperature of the image sensor. A technique for correcting a defective pixel based on the defective pixel position information has been proposed (for example, Patent Document 2).
一方で、北極圏や南極圏を空路で撮像装置(例えば、電子カメラ等)を搬送した場合に、宇宙線により新たに画素欠陥が発生する場合があることが知られている。そこで、この新たに発生した画素欠陥(以下、これを後発画素欠陥ともいう)を点検し補正する技術も提案されている(例えば、特許文献3)。
しかしながら、前述の後発画素欠陥の点検及びその補正は、工場出荷時のように撮像素子の温度条件が一定に管理された状態で行われるものではなく、操作者等の指示に応じて様々な温度条件下で行われるものである。従って、前述の画素欠陥の温度依存性から、後発画素欠陥の点検及びその補正が様々な温度条件で行われてしまい、それが適正に行われない虞があった。 However, the inspection and correction of the subsequent pixel defects are not performed in a state where the temperature condition of the image sensor is constantly controlled as in the factory shipment, and various temperatures are determined according to instructions from the operator or the like. Under the conditions. Therefore, due to the temperature dependency of the pixel defect described above, the inspection and correction of the subsequent pixel defect are performed under various temperature conditions, which may not be performed properly.
また、画素欠陥の温度依存性から、冷却CCD等のように冷却手段を備えた撮像素子の場合には、撮像素子が冷却されることによって画素欠陥の影響が小さくなり、本来検出されるべき画素欠陥が検出されない虞があった。 In addition, due to the temperature dependence of pixel defects, in the case of an image sensor having a cooling means such as a cooled CCD, the influence of the pixel defect is reduced by cooling the image sensor, and the pixel to be originally detected There was a risk that defects would not be detected.
更に、顕微鏡用カメラ等、撮像素子へ入射される光を自動的に遮光する機能を有しないカメラにおいては、その遮光がユーザの操作により行われるため、ユーザが操作を誤って撮像素子が十分に遮光されなかった場合には、画素欠陥を検出する際の撮像素子の暗出力が適切に取得されずに画素欠陥の点検及び補正が適正に行われない虞があった。 Furthermore, in a camera that does not have a function of automatically blocking light incident on the image sensor, such as a microscope camera, since the light shielding is performed by the user's operation, the image sensor is sufficiently operated by the user by mistake. If the light is not shielded, the dark output of the image sensor at the time of detecting the pixel defect may not be acquired properly, and the pixel defect may not be properly inspected and corrected.
本発明の課題は、上記実情に鑑み、周囲温度に依存せずに画素欠陥(後発画素欠陥を含む)を精度良く検出できる、顕微鏡用撮像装置及び撮像素子の画素欠陥検出方法を提供することである。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an imaging apparatus for a microscope and a pixel defect detection method for an imaging element that can accurately detect pixel defects (including subsequent pixel defects) without depending on the ambient temperature. is there.
本発明の第一の態様である装置は、標本像を撮像する撮像素子を含むカメラと、前記撮像素子に入射される光を遮光する遮光手段を含む顕微鏡と、前記遮光手段によって遮光された前記撮像素子の暗時信号を読み出し第1の記憶手段に記憶させる制御手段と、前記暗時信号に基づいて画素欠陥を検出する画素欠陥検出手段と、前記画素欠陥の位置情報が記憶される第2の記憶手段と、前記暗時信号に基づいて遮光漏れを検出する検出手段と、該検出手段により遮光漏れが検出されたときに該遮光漏れに関する情報を表示する表示手段と、を有する顕微鏡用撮像装置である。 The apparatus according to the first aspect of the present invention includes a camera including an imaging element that captures a specimen image, a microscope including a light shielding unit that shields light incident on the imaging element, and the light shielded by the light shielding unit. A control means for reading out a dark signal of the image sensor and storing it in the first storage means, a pixel defect detection means for detecting a pixel defect based on the dark signal, and a second information for storing the position information of the pixel defect. And a display means for displaying information on the light shielding leakage when the light detecting leakage is detected by the detecting means. Device.
上記の構成によれば、画素欠陥を検出する際に遮光漏れを検出したときには、遮光漏れに関する情報を表示することができるので、例えばユーザの誤操作によって遮光漏れの状態で画素欠陥検出が行われることは無くなり、精度良く画素欠陥の検出を行うことができる。 According to the above configuration, when a light-blocking leak is detected when detecting a pixel defect, information about the light-blocking leak can be displayed, so that pixel defect detection is performed in the state of the light-blocking leak due to, for example, a user's erroneous operation. The pixel defect can be detected with high accuracy.
本発明の第二の態様である方法は、顕微鏡用撮像装置に適用される撮像素子の画素欠陥検出方法であって、標本像を撮像する撮像素子が遮光され、該遮光された前記撮像素子の暗時信号を読み出し第1の記憶手段に記憶させ、該暗時信号に基づいて遮光漏れを検出し、前記遮光漏れが検出されたときは該遮光漏れに関する情報を表示し、又は、前記遮光漏れが検出されなかったときは前記暗時信号に基づいて画素欠陥を検出し該画素欠陥の位置情報を第2の記憶手段に記憶させる、撮像素子の画素欠陥検出方法である。 The method according to the second aspect of the present invention is a pixel defect detection method for an image sensor applied to an imaging apparatus for a microscope, wherein the image sensor that captures a specimen image is shielded from light and the shielded image sensor A dark signal is read and stored in the first storage means, and a light shielding leak is detected based on the dark signal, and when the light shielding leak is detected, information on the light shielding leak is displayed or the light shielding leak is displayed. This is a pixel defect detection method for an image sensor in which when a pixel defect is not detected, a pixel defect is detected based on the dark signal, and position information of the pixel defect is stored in a second storage means.
上記の方法によれば、画素欠陥を検出する際に遮光漏れを検出したときには、遮光漏れに関する情報を表示することができるので、例えばユーザの誤操作によって遮光漏れの状態で画素欠陥検出が行われることは無くなり、精度良く画素欠陥の検出を行うことができる。 According to the above method, when a light-blocking leak is detected when detecting a pixel defect, information on the light-blocking leak can be displayed. For example, pixel defect detection is performed in the state of a light-blocking leak due to a user's erroneous operation. The pixel defect can be detected with high accuracy.
本発明によれば、周囲温度に依存せずに精度良く画素欠陥(後発画素欠陥を含む)を検出することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to accurately detect pixel defects (including subsequent pixel defects) without depending on the ambient temperature.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る撮像素子の画素欠陥検出装置、を備えた撮像装置の構成例を示したブロック図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus including a pixel defect detection apparatus for an imaging element according to an embodiment of the present invention.
同図に示したように、本撮像装置は、撮影レンズやこれを駆動する駆動モータ及び駆動機構等からなる撮影光学系1と、この撮影光学系1を遮光可能な遮光フィルタ2と、撮影光学系1により結像される光学的な被写体像を光電変換し、同被写体像の画像信号を生成するCCD等の固体撮像素子(以下、単にCCDという)3と、このCCD3の出力信号から画像信号成分を抽出するCDS回路(相関二重サンプリング回路;correlated double sampling)4と、このCDS回路4の出力信号レベルを所定のゲイン値に調整するためのAGC回路等を含むゲイン制御手段であるAMP(増幅器)5と、このAMP5から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器6と、このA/D変換器6から出力されるデジタル信号を記憶するフレームメモリ7と、このフレームメモリ7を制御するメモリコントローラ8と、遮光フィルタ2によってCCD3が遮光されたときの遮光漏れを検出する遮光漏れ検出回路9と、CCD3に存在する画素欠陥(光電変換単位領域の欠陥)を検出する欠陥検出回路10と、CCD3に存在する画素欠陥に対応するフレームメモリ7のアドレス(以下、単にアドレスとも言う)を記憶したEEPROM等からなる欠陥メモリ11と、CCD3に存在する画素欠陥を他の画像信号から補償(補正)する欠陥補償回路12と、この欠陥補償回路12により欠陥補償された画像信号をγ補正、エッジ強調等の画像処理をする画像信号処理回路13と、画像信号を表示可能な形式に処理する信号処理回路を含む表示手段である液晶ディスプレイ(LCD)14と、画像信号を一時的に記憶するメモリ等からなる装置内蔵記憶手段であるDRAM15と、画像信号に圧縮処理及び伸長処理を施す圧縮伸長回路16と、画像信号を保存するメモリカード等の記録媒体17と、撮影時にAF動作を開始させると共に露光動作を開始させるトリガー信号を発生させるトリガースイッチや後述する後発画素欠陥検出処理を開始させるトリガー信号を発生させるトリガースイッチ等の各種のトリガー信号(指示信号)を発生させる複数のスイッチからなる操作部18と、上記CCD3の温度を検出する温度検出手段である温度センサ部19と、CCD3を冷却するペルチェ等の冷却素子20と、上記CCD3の駆動パルス等の同期信号を発生させるタイミングジェネレータ(TG)21及びシグナルジェネレータ(SG)22等によって構成されている。
As shown in the figure, the imaging apparatus includes a photographing optical system 1 including a photographing lens, a driving motor and a driving mechanism for driving the photographing lens, a
そして、上記各構成要素は、制御手段であるCPU23に電気的に接続されており、本撮像装置は、このCPU23によって統括的に制御されている。尚、上記CCD3は、電子シャッタ機能(手段)を有しており、これにより露光時間の制御を行うことができるようになっている。
Each of the above components is electrically connected to a CPU 23 that is a control means, and the image pickup apparatus is comprehensively controlled by the CPU 23. The
次に、このような構成の撮像装置において行われる制御処理について説明する。
まず、その制御処理の一例として撮影処理について説明する。尚、ここでは、その撮影処理のうち、本発明に関係する処理を中心に説明する。
Next, control processing performed in the imaging apparatus having such a configuration will be described.
First, a photographing process will be described as an example of the control process. Here, of the photographing process, the process related to the present invention will be mainly described.
この撮影処理では、前述の操作部18を介してユーザによって撮影指示が行われると、CCD3において結像されている被写体像が電気信号(画像信号)に光電変換される。そして、CCD3によって得られた画像信号は、CDS回路4において画像信号成分が抽出され、AMP5において出力信号レベルが所定のゲイン値に調整された後、A/D変換器6においてデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された画像信号は、フレームメモリ7に一時的に記憶される。フレームメモリ7に記憶された画像信号は、欠陥補償回路12に入力され、その欠陥補償回路12において、欠陥メモリ11に記憶されている、CCD3に存在する画素欠陥に対応するアドレスに基づいて、画素欠陥に係る画像信号の補正が行われる。
In this photographing process, when a photographing instruction is given by the user via the operation unit 18, the subject image formed on the
尚、欠陥メモリ11には、当該撮像装置の生産時や工場出荷時などにCCD3の温度が一定温度に管理された状態で検出された画素欠陥に対応するアドレスが予め記憶されている。また、その後においても、欠陥メモリ11には、ユーザからの指示に応じて後述する後発画素欠陥の検出処理が行われることによって、検出された後発画素欠陥に対応するアドレスも追加記憶される。
The defect memory 11 stores in advance addresses corresponding to pixel defects detected in a state where the temperature of the
また、フレームメモリ7のアドレスは、CCD3の各光電変換単位領域の位置に対応する。よって、欠陥メモリ11に記憶されるアドレスは位置情報でもある。これにより、欠陥メモリ11に記憶されている画素欠陥に対応するアドレスに基づいて、フレームメモリ7に記憶されている画像信号の中から画素欠陥に係る画像信号を特定し、その補正等が可能になる。
The address of the frame memory 7 corresponds to the position of each photoelectric conversion unit area of the
ここで、欠陥補償回路12において行われる補正処理の一例を、図2を用いて説明する。
図2は、欠陥補償回路12に入力された画像信号の一部を模式的に示した図である。同図において、”欠陥”は、欠陥メモリ11に記憶されている画素欠陥のアドレスに対応する画像信号(画素)を示し、”正常”は、その他の画像信号(画素)を示している。
Here, an example of the correction process performed in the
FIG. 2 is a diagram schematically showing a part of the image signal input to the
同図の矢印に示したように、欠陥補償回路12では、”欠陥”の画像信号を、その画像信号の上下左右の”正常”の画像信号に基づいて補正を行うことによって、画素欠陥の補正が行われる。例えば、”欠陥”の画像信号の信号レベル(画素値)を、その上下左右の”正常”の画像信号の信号レベル(画素値)の平均値に置き換えることによって行われる。
As indicated by the arrows in the figure, the
また、同図に示した以外にも、”欠陥”の画像信号を、その画像信号の上下の”正常”の画像信号に基づいて補正を行うようにしても良く、或いは、その画像信号の左右の”正常”の画像信号に基づいて補正を行うようにしても良く、又は、その他の手法によりその補正を行うようにしても良い。 In addition to those shown in the figure, the “defective” image signal may be corrected based on the “normal” image signals above and below the image signal, or the left and right of the image signal may be corrected. The correction may be performed based on the “normal” image signal, or the correction may be performed by other methods.
このようにして欠陥補償回路12において欠陥補償された画像信号は、その後、γ補正、エッジ強調等の画像処理をする画像信号処理回路13を介して、前述のLCD14に出力されて、画像再生表示される。或いは、その欠陥補償された画像信号は、DRAM15に一時的に格納され、圧縮伸長回路16によって圧縮処理が行われて記録媒体17へ記録される。
The image signal that has been defect-compensated in the
以上が、ユーザにより撮影指示が行われてから画像再生表示或いは画像記録されるまでの撮影処理である。このような処理により、画素欠陥に係る画像信号が補正されて画質劣化のない画像を得ることができる。 The above is the shooting process from when the user gives a shooting instruction until image reproduction display or image recording. By such processing, the image signal related to the pixel defect is corrected, and an image having no image quality deterioration can be obtained.
また、本撮像装置は、北極圏や南極圏を空路で搬送されたときに宇宙線により新たに発生する画素欠陥のように、後から発生する画素欠陥(後発画素欠陥)による画質劣化を防止するため、この後発画素欠陥を検出して欠陥メモリ11に追加記憶させる機能を備えている。 In addition, this imaging device prevents image quality deterioration due to pixel defects (later pixel defects) that occur later, such as pixel defects newly generated by cosmic rays when transported in the Arctic and Antarctic areas by air. Therefore, it has a function of detecting this subsequent pixel defect and additionally storing it in the defect memory 11.
次に、その機能に係る後発画素欠陥の検出処理について説明する。
まず始めに、第一の実施の形態に係る後発画素欠陥の検出処理について説明する。
尚、本実施形態に係る後発画素欠陥の検出処理においては、図1に示した撮像装置の構成において、冷却素子20は無くても良い。
Next, the detection process of the subsequent pixel defect related to the function will be described.
First, the subsequent pixel defect detection process according to the first embodiment will be described.
In the subsequent pixel defect detection process according to the present embodiment, the
本実施形態に係る後発画素欠陥の検出処理が開始されると、まず、遮光フィルタ2によって撮影光学系1が自動的に遮光され、この遮光された状態のCCD3によって画像信号(暗時信号)が取得され、この暗時信号に対してCDS回路4、AMP5、及びA/D6において前述の種々の処理が行われて、フレームメモリ7へ格納される。そして、欠陥検出回路10においてフレームメモリ7から読み出された暗時信号に基づいてCCD3に存在する画素欠陥が検出され、その位置情報が取得される。
When the detection process of the subsequent pixel defect according to the present embodiment is started, first, the photographing optical system 1 is automatically shielded by the
ここで、欠陥検出回路10において行われる処理を図3を用いて説明する。
図3は、フレームメモリ7から読み出された暗時信号の一例を示したグラフである。同図において、横軸は、対応するCCD3の光電変換単位領域の座標位置を示し、縦軸は、信号レベルを示している(図4及び図5において同じ)。また、同図に示した暗時信号は、フレームメモリ7から読み出された暗時信号の一部を示している(図4及び図5において同じ)。
Here, processing performed in the defect detection circuit 10 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a graph showing an example of a dark signal read from the frame memory 7. In the figure, the horizontal axis indicates the coordinate position of the photoelectric conversion unit area of the
欠陥検出回路10は、図3に示したように、予め定められた画素欠陥スレッシュレベル以上の暗時信号(画素)を、画素欠陥に係る暗時信号として検出し、該画素欠陥に係る暗時信号が発生した座標位置に対応する、フレームメモリ7のアドレス(欠陥アドレスとも言う)を取得する。 As shown in FIG. 3, the defect detection circuit 10 detects a dark signal (pixel) that is equal to or higher than a predetermined pixel defect threshold level as a dark signal related to the pixel defect, and darkness related to the pixel defect. An address (also referred to as a defect address) in the frame memory 7 corresponding to the coordinate position where the signal is generated is acquired.
また、このようにして取得された欠陥アドレスは、既に欠陥メモリ11に記憶されている欠陥アドレス(前述の工場出荷時等に記憶された画素欠陥に対応するアドレス等)と比較され、新たに発生した欠陥アドレス、すなわち後発画素欠陥に対応する欠陥アドレスだけが、欠陥メモリ11に追加記憶される。これにより、後発画素欠陥に係る画質劣化を防止することが可能になる。 In addition, the defect address acquired in this way is compared with the defect address already stored in the defect memory 11 (the address corresponding to the pixel defect stored at the time of factory shipment described above) and newly generated. Only the defective address corresponding to the subsequent pixel defect is additionally stored in the defect memory 11. As a result, it is possible to prevent image quality deterioration related to the subsequent pixel defect.
但し、後発画素欠陥の検出においては、生産時や工場出荷時等のようにCCD3の温度が一定温度に管理された状態での画素欠陥の検出とは異なり、各ユーザの使用環境を幅広く想定しなければならない。
However, in the detection of subsequent pixel defects, unlike the detection of pixel defects in which the temperature of the
例えば、CCD3に発生した後発画素欠陥は、前述の暗電流に起因する温度依存性のある白キズに係る画素欠陥となる可能性が高く、CCD3の動作環境温度が通常(常温)よりも低い場合には、画素欠陥に係る暗時信号の信号レベルが低くなり、精度良く画素欠陥を検出することができずに後発画素欠陥を十分に補償できない虞がある。
For example, a subsequent pixel defect occurring in the
図4は、CCD3の動作環境温度が低い時に得られた暗時信号の一例を示した図である。
同図に示した例は、CCD3の動作環境温度が低いためにCCD3の温度が低くなり、本来検出されるべき画素欠陥に係る暗時信号の信号レベルが画素欠陥スレッシュレベルを超えなかった例であり、このような場合には、後発画素欠陥を補償することができない虞がある。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a dark signal obtained when the operating environment temperature of the
The example shown in the figure is an example in which the temperature of the
一方で、CCD3等の撮像素子は、電荷転送の際の過大な負荷により、動作時(駆動時)には発熱して温度が上昇していくことが知られている。
そこで、前述の後発画素欠陥の検出処理では、CCD3の温度を検出する温度センサ19の出力が後発画素欠陥の検出に適した目標温度になるまでCCD3を動作させ続け、それが目標温度になった直後に、遮光状態のCCD3から画像信号(暗時信号)を取りこみ、画素欠陥の検出を行うように処理が行われる。尚、欠陥メモリ11に記憶される画素欠陥に対応するアドレスは、いずれもCCD3の温度条件が同一のときに検出された画素欠陥に対応するものであることが望ましいので、前述の目標温度は、生産時や工場出荷時などに画素欠陥を検出した時に管理されていたCCD3の温度にすることが望ましい。
On the other hand, it is known that an image pickup device such as the
Therefore, in the detection process of the subsequent pixel defect, the
また、長時間CCD3を動作させていた後に、後発画素欠陥を検出する場合には、CCD3の温度が通常(常温)よりも高くなる場合があり、このような場合には、暗時信号の信号レベルが全体的に高くなり、本来画素欠陥でないものが画素欠陥として誤検出される虞がある。また、この場合、誤検出されたものに対応するアドレスが欠陥メモリ11に記憶されることになるので、欠陥補償回路12によって余計な補正処理が行われて、画質劣化を生じる虞がある。また、余計なアドレスが欠陥メモリ11に記憶されるために、そのメモリ容量がオーバーする虞もある。
Further, when detecting a subsequent pixel defect after operating the
図5は、CCD3の温度が高い時に得られた暗時信号の一例を示した図である。
同図に示した例は、CCD3の温度が高いために、画素欠陥でないものに係る暗時信号の信号レベルも画素欠陥スレッシュレベルを超えてしまった例であり、このような場合には、本来画素欠陥でないものが画素欠陥として誤検出される虞がある。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a dark signal obtained when the temperature of the
In the example shown in the figure, since the temperature of the
そこで、前述の後発画素欠陥の検出処理では、更に、CCD3の温度が目標温度よりも高い場合には、画素欠陥の検出NGとして画素欠陥の検出を行わずに、CCD3の動作を中止して(CCD3の電源をOFFして)、CCD3の温度を低下させるように処理が行われる。
Therefore, in the detection process of the subsequent pixel defect, when the temperature of the
図6は、上述したような処理が行われる、後発画素欠陥の検出処理の一例を示したフローチャートである。
同図に示したように、まず、S601では、撮像装置の電源がONされる。
FIG. 6 is a flowchart showing an example of the detection process of the subsequent pixel defect in which the process as described above is performed.
As shown in the figure, first, in step S601, the power supply of the imaging apparatus is turned on.
S602では、CCD3の電源がONされ、CCD3の動作が開始される。これにより、CCD3の温度上昇が開始される。
S603では、ユーザによって操作部18の所定のスイッチが操作されることに応じて後発画素欠陥の取り込みトリガー信号がONされる。
In S602, the power source of the
In step S <b> 603, the subsequent pixel defect capturing trigger signal is turned ON in response to a user operating a predetermined switch of the operation unit 18.
S604では、遮光フィルタ2がONされ、遮光フィルタ2が自動的に遮光位置へ移動される。これにより、撮影光学系1やCCD3が遮光される。
S605では、温度センサ19を介してCCD3の温度が測定される。
In S604, the
In S <b> 605, the temperature of the
S606では、前ステップで測定されたCCD3の温度が目標温度以上であるか否かが判定され、その判定結果がYesの場合はS608へ処理が進み、Noの場合には、S607へ処理が進む。このような判定処理によって、CCD3の温度が目標温度になるまで、画素欠陥の検出が行われないようになる。
In S606, it is determined whether or not the temperature of the
S607では、N秒間のインターバルが設けられ、そのインターバルが終了した後に再びS605へ処理が戻る。これにより、CCD3の温度が更に上昇される。
S608では、前述のS605で測定されたCCD3の温度が、目標温度+T℃未満であるか否かが判定され、その判定結果がYesの場合にはS610へ処理が進み、Noの場合にはS609へ処理が進む。このような判定処理によって、CCD3の温度が高温(目標温度+T℃以上)になった場合には、画素欠陥の検出が行われないようになる。
In S607, an interval of N seconds is provided, and after the interval ends, the process returns to S605 again. As a result, the temperature of the
In S608, it is determined whether or not the temperature of the
S609では、画素欠陥の検出処理が中止され、本フローが終了する。これにより、CCD3の温度が高温(目標温度+T℃以上)になった場合には、本来画素欠陥でないものが画素欠陥として誤検出されるのを防止することができる。また、本ステップにおいて、CCD3の電源をOFFしてCCD3の温度を低下させ、CCD3の温度が目標温度+T℃未満になったときに、S610以降の処理を行わすようにしても良い。
In S609, the pixel defect detection process is stopped, and this flow ends. As a result, when the temperature of the
S610では、静止画が取り込まれる。すなわち、CCD3によって画像信号が取得され、CDS回路4、AMP5、及びA/D変換部6において前述の各種の処理が行われて、フレームメモリ7へ記憶される。これにより、遮光状態のCCD3の暗時信号が取得される。
In S610, a still image is captured. That is, an image signal is acquired by the
S611では、欠陥検出回路10において、フレームメモリ7から読み出された暗時信号に基づいてCCD3に存在する画素欠陥が検出され、その画素欠陥に対応するアドレスが取得される。すなわち、前述したように、フレームメモリ7から読み出された暗時信号のうち、画素欠陥スレッシュレベルを超えた信号レベルの暗時信号が画素欠陥に係る暗時信号として検出され、この画素欠陥に係る暗時信号を発生させたCCD3の光電変換単位領域の位置に対応するアドレスが取得される。
In S611, the defect detection circuit 10 detects a pixel defect existing in the
S612では、前ステップで取得された画素欠陥に対応するアドレスと、既に欠陥メモリ11に記憶されているアドレスとが比較され、新たに発生した画素欠陥(後発画素欠陥)に対応するアドレスのみが、欠陥メモリ11に追加記憶される。 In S612, the address corresponding to the pixel defect acquired in the previous step is compared with the address already stored in the defect memory 11, and only the address corresponding to the newly generated pixel defect (subsequent pixel defect) is obtained. It is additionally stored in the defective memory 11.
S613では、本後発画素欠陥の検出処理が終了する。
以上、本フローが行われることによって、CCD3の温度が目標温度以上であってかつ目標温度+T℃未満であるときに、後発画素欠陥の検出が行われるようになる。
In step S613, the subsequent pixel defect detection process ends.
As described above, by performing this flow, when the temperature of the
以上、本実施形態によれば、周囲温度変化に依存せずに精度良く後発画素欠陥を検出することが可能になる。
次に、第二の実施の形態に係る後発画素欠陥の検出処理について説明する。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to accurately detect the subsequent pixel defect without depending on the ambient temperature change.
Next, a process for detecting a subsequent pixel defect according to the second embodiment will be described.
本実施形態に係る後発画素欠陥の検出処理は、冷却CCD等のように撮像素子を冷却するための冷却手段を備えた撮像装置に好適な処理である。
図7は、本実施形態に係る後発画素欠陥の検出処理の一例を示したフローチャートである。
The subsequent pixel defect detection process according to the present embodiment is a process suitable for an image pickup apparatus including a cooling unit for cooling the image pickup element such as a cooling CCD.
FIG. 7 is a flowchart showing an example of the subsequent pixel defect detection process according to the present embodiment.
同図に示したように、まず、S701では、撮像装置の電源がONされる。
S702では、CCD3の電源がONされ、CCD3の動作が開始される。
S703では、ペルチェ等の冷却素子20がONされる。これにより、CCD3の冷却が開始される。
As shown in the figure, first, in S701, the power supply of the imaging apparatus is turned on.
In S702, the power source of the
In S703, the
S704では、ユーザによって操作部18の所定のスイッチが操作されることに応じて後発画素欠陥の取り込みトリガー信号がONされる。
S705では、遮光フィルタ2がONされ、遮光フィルタ2が自動的に遮光位置へ移動される。これにより、撮影光学系1やCCD3が遮光される。
In S <b> 704, the subsequent pixel defect capturing trigger signal is turned ON in response to a user operating a predetermined switch of the operation unit 18.
In S705, the
S706では、温度センサ19を介してCCD3の温度が測定される。
S707では、前ステップで測定されたCCD3の温度が目標温度未満であるか否かが判定され、その判定結果がYesの場合はS709へ処理が進み、Noの場合には、S708へ処理が進む。このような判定処理によって、CCD3の温度が目標温度未満になるまで、CCD3の冷却が継続される。
In S <b> 706, the temperature of the
In S707, it is determined whether or not the temperature of the
S708では、M秒間のインターバルが設けられ、そのインターバルが終了した後に再びS706へ処理が戻る。これにより、CCD3が更に冷却される。
S709では、ペルチェ等の冷却素子20がOFFされる。これにより、CCD3の冷却が中止され、CCD3の温度上昇が開始される。尚、CCD3の温度上昇は、前述のようにCCD3がON(動作,駆動)されていることにより生じるものである。
In S708, an interval of M seconds is provided, and after the interval ends, the process returns to S706 again. As a result, the
In S709, the
S710では、温度センサ19を介してCCD3の温度が測定される。
S711では、前ステップで測定されたCCD3の温度が目標温度以上であるか否かが判定され、その判定結果がYesの場合はS713へ処理が進み、Noの場合には、S712へ処理が進む。このような判定処理によって、CCD3の温度が目標温度以上になるまで、画素欠陥の検出が行われないようになる。
In
In S711, it is determined whether or not the temperature of the
S712では、N秒間のインターバルが設けられ、そのインターバルが終了した後に再びS710へ処理が戻る。これにより、CCD3の温度が更に上昇される。
S713乃至S715は、前述のS609乃至S611(図6参照)の処理と同様の処理が行われる。
In S712, an interval of N seconds is provided, and the process returns to S710 again after the interval ends. As a result, the temperature of the
In S713 to S715, the same processing as the processing in S609 to S611 (see FIG. 6) described above is performed.
S716では、ペルチェ等の冷却素子20が再びONされ、CCD3の冷却が開始され、通常時の冷却素子20の動作に戻る。
S717では、本後発画素欠陥の検出処理が終了する。
In S716, the
In S717, the subsequent pixel defect detection process ends.
以上、本フローが行われることによって、まず、CCD3の温度が目標温度未満になるまでは冷却素子20によって冷却され、その後は冷却素子がOFFされることによってCCD3の温度上昇が開始され、CCD3の温度が目標温度以上になった直後に、後発画素欠陥の検出が行われるようになる。
As described above, by performing this flow, first, the
以上、本実施形態によれば、冷却素子20のON/OFF制御が行われることによってCCD3の温度を一定温度(略一定温度)にすることができるので、より精度良く後発画素欠陥の検出が可能になる。また、そのような冷却素子20の制御が行われることによって、前述の図4を用いて説明したようなCCD3が低温であるために本来検出されるべき画素欠陥が検出されない、といった問題が生じることはない。
As described above, according to the present embodiment, since the temperature of the
尚、本実施形態において、冷却素子20をOFFする代わりに、冷却素子20に対して設定されるCCD3の冷却目標温度を変更する(上げる)ようにしても良い。例えば、冷却素子がONされているときには冷却目標温度が10℃に設定され、それがOFFされているときには冷却目標温度が25℃に変更設定される、等といったようにしても良い。
In this embodiment, instead of turning off the
次に、本発明の第三の実施の形態について説明する。
図8は、本実施形態に係る顕微鏡用撮像装置の構成例を示した図である。
尚、本実施形態に係る顕微鏡用撮像装置は、前述の図1に示した撮像装置の構成(但し、遮光フィルタ2を除く)と同様の機能を有する構成を含んで構成されている。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the imaging apparatus for a microscope according to the present embodiment.
Note that the microscope imaging apparatus according to the present embodiment includes a configuration having the same function as the configuration of the imaging apparatus shown in FIG. 1 (excluding the light shielding filter 2).
図8において、本顕微鏡用撮像装置は、顕微鏡本体31により取得される観察画像を撮像する撮像手段としての電子カメラ(カメラヘッド部)32と、この電子カメラ32を含む本装置全体を制御する制御手段としてのコントローラ(CPU)33等を備えている。電子カメラ32はCCD32aを有し、このCCD32aから出力された画像信号は、画像処理装置34によって種々の画像処理が行われる等して、CRTモニタ35へ出力される。
In FIG. 8, the imaging apparatus for the microscope controls an electronic camera (camera head unit) 32 as an imaging unit that captures an observation image acquired by the microscope
また、顕微鏡本体31は、光源36、レンズ37、視野絞り38、開口絞り39、コンデンサレンズ40、対物レンズ41、チューブレンズ42、ビームスプリッタ43、及び接眼レンズ44等を備えている。このような構成の顕微鏡本体31において、光源36から発せられた光は、レンズ37により集められ、視野絞り38、開口絞り39を通り、コンデンサレンズ40により試料ステージ45上の標本面に集光する。また、標本面を透過した光は、対物レンズ41、チューブレンズ42を通ってビームスプリッタ43に入射し、このビームスプリッタ43によって二つの光路に分離される。すなわち、一方は、接眼レンズ44へ入射されて目視による標本像の観察等に使用され、他方は、電子カメラ32のCCD32aに入射される。
The
また、前述のビームスプリッタ43には部材43aが取り付けられており、その部材43aをユーザが同図の両矢印Aの何れかの方向に操作することによって、ビームスプリッタ43が移動されるように構成されている。また、このようにしてビームスプリッタ43が所定位置へ移動されることによって、ビームスプリッタ43に入射される光がCCD32a或いは接眼レンズ44の何れか一方のみへ導かれるように構成されている。これにより、ビームスプリッタ43に入射される光が接眼レンズ44のみへ導かれるように部材43aが操作されてビームスプリッタ43が所定位置へ移動されることによって、CCD32aが遮光状態にされるようになる。
Further, a
続いて、このような構成の顕微鏡用撮像装置において行われる、後発画素欠陥の検出処理について説明する。
図9は、その後発画素欠陥の検出処理の一例を示すフローチャートである。
Subsequently, detection processing of the subsequent pixel defect performed in the microscope imaging apparatus having the above configuration will be described.
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of the detection process of the subsequent pixel defect.
同図に示したように、まず、S901では、本顕微鏡用撮像装置の電源がONされる。
S902では、電子カメラ32のCCD32aがONされ、CCD32aの動作が開始される。
As shown in the figure, first, in step S901, the power source of the microscope imaging apparatus is turned on.
In S902, the
S903では、ユーザによって部材43aが操作されて、ビームスプリッタ43に入射される光が接眼レンズ44のみへ導かれる位置へ、ビームスプリッタ43が移動される。これにより、電子カメラ32のCCD32aが遮光される。
In S903, the
S904では、ユーザからの指示に応じて後発画素欠陥の取り込みトリガー信号がONされる。
S905では、遮光状態のCCD32aによって画像信号(暗時信号)が取得され、この画像信号に基づいて遮光漏れの検出が行われる。尚、この遮光漏れの検出は、コントローラ33によって、図1に示した遮光漏れ検出回路9において行われる処理と同様の処理が行われる。この処理については図10を用いて後述する。
In step S904, the subsequent pixel defect capturing trigger signal is turned ON in response to an instruction from the user.
In S905, an image signal (dark signal) is acquired by the light-shielded
S906では、前ステップにおいて遮光漏れが検出されなかったか否かが判定され、その判定結果がYesの場合にはS907へ処理が進み、Noの場合にはS908へ処理が進む。このような判定処理によって、遮光漏れが検出されなかった場合に限り、後発画素欠陥の検出が行われるようになる。 In S906, it is determined whether or not a light shielding leak has been detected in the previous step. If the determination result is Yes, the process proceeds to S907, and if the determination result is No, the process proceeds to S908. As a result of such determination processing, the detection of the subsequent pixel defect is performed only when the light leakage is not detected.
S907では、図6に示したS605以降の処理、或いは図1に示した冷却素子20と同機能を有する構成によってCCD32aの冷却が開始された後に図7に示したS706以降の処理が行われて、後発画素欠陥の検出が行われる。
In S907, the processing after S605 shown in FIG. 6 or the processing after S706 shown in FIG. 7 is performed after the cooling of the
S908では、S906のステップにおいて遮光漏れが検出されたことに応じて、遮光漏れに関する情報がCRTモニタ35に表示される。例えば、CRTモニタに”遮光を確かめて下さい”等といったメッセージが表示される。これにより、CCD32aの遮光が不十分な状態で後発画素欠陥の検出処理が行われて誤った後発画素欠陥が検出されるのを防止することができる。
In S908, in response to the detection of the light shielding leak in the step of S906, information regarding the light shielding leakage is displayed on the
S909では、本フローが終了する。
以上、本フローが行われることによって、CCD32aの遮光漏れが検出されたときには、後発画素欠陥の検出が行われずに、CCD32aの遮光状態が十分でない旨の表示が行われるようになる。
In S909, this flow ends.
As described above, when the light leakage of the
続いて、前述のS905にて行われる、遮光漏れの検出処理について、図10を用いて説明する。
図10は、CCD32a等によって得られた画像信号を、CCD32aの画素領域(光電変換領域)に対応させて模式的に示した図である。本例においては、その得られた画像信号を、1024画素×1360画素として説明する。
Next, the light shielding leakage detection process performed in S905 described above will be described with reference to FIG.
FIG. 10 is a diagram schematically showing an image signal obtained by the
前述のS905の遮光漏れの検出処理では、図10に示したCCD32a等によって得られた画像信号から、等間隔に配置される64画素×64画素を1単位とする画素領域(同図のK1乃至K25)の画像信号を複数(同図の例では25個)抽出し、各画素領域において、それに含まれる各画素の画像信号の信号レベルの平均値を求める、等の処理が行われる。例えば、K1の画素領域においては、縦方向が96画素目から160(96+64)画素目までであって横方向が184画素目から248(184+64)画素目までの範囲により決定される領域に含まれる各画素の画像信号の信号レベルの平均値が求められるようになる。他のK2乃至K25の画素領域についても同様にして平均値が求められる。そして、このようにして求められた各画素領域の平均値の中から最も大きい平均値を抽出し、その最も大きい平均値が、予め設定されている遮光検出定数aよりも小さい場合(a>(max(K1,K25)))は遮光漏れ無しと判定し、遮光検出定数a以上である場合(a<=(max(K1,K25)))は遮光漏れ有りと判定するようにして処理が行われる。
In the above-described detection process of light shielding leakage in S905, a pixel region (K1 to K1 in the same figure) is formed from 64 pixels × 64 pixels arranged at equal intervals from the image signal obtained by the
以上、本実施形態によれば、ユーザの誤操作によって遮光漏れした状態で後発画素欠陥の検出が行われるのを防止することができ、精度良く後発画素欠陥の検出を行うことが可能になる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to prevent detection of the subsequent pixel defect in a state where light is leaked due to an erroneous operation by the user, and it is possible to detect the subsequent pixel defect with high accuracy.
尚、第一及び第二の実施の形態に係る後発画素欠陥の検出処理においても、第三の実施の形態に係る処理と同様に、遮光漏れを検出し、その遮光漏れが検出されなかった場合に限り、後発画素欠陥の検出を行うようにしても良い。このようにすることで、遮光フィルタ2の故障等によって、CCD3が十分に遮光されないままで後発画素欠陥の検出が行われるのを防止することができる。
In the subsequent pixel defect detection processing according to the first and second embodiments, similarly to the processing according to the third embodiment, a light shielding leak is detected, and the light shielding leakage is not detected. However, it is also possible to detect subsequent pixel defects. By doing so, it is possible to prevent the subsequent pixel defect from being detected without the
以上、本発明の撮像素子の画素欠陥検出装置、その検出方法、及び顕微鏡用撮像装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良及び変更を行っても良いのはもちろんである。 As described above, the pixel defect detection device for an image sensor of the present invention, the detection method thereof, and the imaging device for a microscope have been described in detail, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and in a range not departing from the gist of the present invention, Of course, various improvements and changes may be made.
1 撮影光学系
2 遮光フィルタ
3 CCD(固体撮像素子)
4 CDS回路(相関二重サンプリング回路)
5 AMP(増幅器)
6 A/D変換器
7 フレームメモリ
8 メモリコントローラ
9 遮光漏れ検出回路
10 欠陥検出回路
11 欠陥メモリ
12 欠陥補償回路
13 画像信号処理回路
14 LCD
15 DRAM
16 圧縮伸長回路
17 記録媒体
18 操作部
19 温度センサ
20 冷却素子
21 TG(タイミングジェネレータ)
22 SG(シグナルジェネレータ)
23 CPU
31 顕微鏡本体
32 電子カメラ
32a CCD
33 コントローラ
34 画像処理装置
35 CRTモニタ
36 光源
37 レンズ
38 視野絞り
39 開口絞り
40 コンデンサレンズ
41 対物レンズ
42 チューブレンズ
43 ビームスプリッタ
43a 部材
44 接眼レンズ
45 試料ステージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shooting
4 CDS circuit (correlated double sampling circuit)
5 AMP (Amplifier)
6 A / D converter 7 Frame memory 8
15 DRAM
16 Compression /
22 SG (Signal Generator)
23 CPU
31
33
Claims (2)
前記撮像素子に入射される光を遮光する遮光手段を含む顕微鏡と、
前記遮光手段によって遮光された前記撮像素子の暗時信号を読み出し第1の記憶手段に記憶させる制御手段と、
前記暗時信号に基づいて画素欠陥を検出する画素欠陥検出手段と、
前記画素欠陥の位置情報が記憶される第2の記憶手段と、
前記暗時信号に基づいて遮光漏れを検出する検出手段と、
該検出手段により遮光漏れが検出されたときに該遮光漏れに関する情報を表示する表示手段と、
を有することを特徴とする顕微鏡用撮像装置。 A camera including an image sensor that captures a specimen image;
A microscope including light shielding means for shielding light incident on the image sensor;
A control means for reading out a dark signal of the image pickup element shielded by the light shielding means and storing it in a first storage means;
Pixel defect detection means for detecting a pixel defect based on the dark signal;
Second storage means for storing position information of the pixel defect;
Detecting means for detecting a light leakage based on the dark signal;
Display means for displaying information on the light shielding leakage when the light shielding leakage is detected by the detection means;
An imaging apparatus for a microscope characterized by comprising:
標本像を撮像する撮像素子が遮光され、
該遮光された前記撮像素子の暗時信号を読み出し第1の記憶手段に記憶させ、
該暗時信号に基づいて遮光漏れを検出し、
前記遮光漏れが検出されたときは該遮光漏れに関する情報を表示し、又は、前記遮光漏れが検出されなかったときは前記暗時信号に基づいて画素欠陥を検出し該画素欠陥の位置情報を第2の記憶手段に記憶させる、
ことを特徴とする撮像素子の画素欠陥検出方法。 A pixel defect detection method of an image sensor applied to an imaging apparatus for a microscope,
The image sensor that captures the specimen image is shielded from light,
Read out the dark signal of the image sensor that has been shielded from light and store it in the first storage means;
Detecting light leakage based on the dark signal;
When the light shielding leak is detected, information on the light shielding leak is displayed, or when the light shielding leak is not detected, a pixel defect is detected based on the dark signal and position information of the pixel defect is displayed. Memorize it in two memory means,
A pixel defect detection method for an image sensor.
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