JP2669416B2 - シエーデイング抽出回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【目次】以下の順序で本発明を説明する。 発明の属する技術分野 従来の技術（図２） 発明が解決しようとする課題（図３） 課題を解決するための手段 発明の実施の形態（図１、図２、図５〜図１３） 発明の効果 【０００２】 【発明の属する技術分野】本発明はシエーデイング抽出
回路に関し、例えばビデオカメラにおいて使用される固
体撮像素子を製造した際に製品の良否を判定する場合に
適用して好適なものである。 【０００３】 【従来の技術】この種の固体撮像素子は多数のピクセル
を平面格子上に形成されているもので、製造上撮像素子
の受光面全体に亘つて均一な特性をもつた固体撮像素子
を得ることは実際上困難であり、順次配列されているピ
クセルから得られる光電変換出力には種々のノイズ成分
が含まれている。すなわち光電変換出力でなる検出デー
タＲＤを１水平区間分について検出してみると、図２
（Ａ）に示すように、検出データＲＤは第１に、固体撮
像素子を水平方向に走査したとき平均的信号レベルが徐
々に変動するシエーデイング成分ＳＨをもつ。このシエ
ーデイング成分ＳＨは各ピクセルの開口むら、変換む
ら、エツチングむら、フイルタの染色むら等に基づいて
発生するもので、比較的低い周波数をもつている。 【０００４】また検出データＲＤは第２に、ピクセル相
互間のむらに基づいて発生するノイズ成分Ｋ０を有す
る。このノイズ成分Ｋ０は比較的高い周波数をもち、変
動幅も比較的大きい。以上は欠陥ピクセルを含まない固
体撮像素子についても見られる現象であるが、欠陥ピク
セルをもつている場合の検出データＲＤは、欠陥があれ
ばこれに対応する位置にパルス状に立上る白欠陥ＷＤ又
は黒欠陥ＢＤが生ずることになる。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】このように種々の変動
成分を含んでなる検出データＲＤの中からピクセルの不
良に基づく欠陥ＷＤ及びＢＤを抽出して当該不良なピク
セルを検出するために従来は、検出データＲＤを空間フ
イルタを用いて抽出する方法が用いられていた。ところ
がこの方法によると、検出しようとする欠陥の大きさ、
種類又は周波数特性に基づいてこれに適応するように空
間フイルタの大きさや重み関数を設定する必要がある
が、実際上最適値に設定することは困難な場合が多く、
例えば周波数特性に基づいて検出データＲＤから欠陥を
検出する際に最適な周波数特性をもつた空間フイルタを
設計することは実際上きわめて困難で、簡易なフイルタ
例えば３×３又は５×５フイルタによつて実現すること
は実際上困難である。 【０００６】さらに従来の欠陥検出方法によると、検出
データＲＤが供給された空間フイルタから得られる出力
をコンパレータにおいて基準値と比較することによつて
欠陥を判別するようにした場合には、欠陥の集合状態や
出力レベルが検出データＲＤの信号レベルが変化すると
これに応じて変化してしまうので欠陥ピクセルから得ら
れる真のデータを推定できず、そのため欠陥ピクセルを
自動判定することが困難であつた。例えば欠陥に対して
ラプラシアン −１ −１ −１ −１ ８ −１ −１ −１ −１ を施した集合は、図３に示すように変化する。 【０００７】また従来の欠陥検出方法によれば、空間フ
イルタを用いて欠陥の検出処理を行なう際に、固体撮像
素子の外周縁部のエリアにあるピクセルについての判定
結果を得ることができなくなる欠点がある。因みにこの
従来の欠陥検出方法は一般に、空間フイルタリングの範
囲を広くとりかつ複数回フイルタリング処理を行なうの
が普通であり、かくすれば周縁部の空白エリアの発生を
避け得ない。例えば欠陥検出データＲＤに３×３空間フ
イルタを用いた場合には図４に示すように外周縁エリア
にある１ビツト分のピクセルについての演算はできなく
なる。 【０００８】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、画像信号からシエーデイング抽出出力を得るにつき
欠陥の発生の仕方によつてシエーデイング抽出出力のレ
ベルが変動することがないようにしたシエーデイング抽
出回路を得ようとするものである。 【０００９】 【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、固体撮像素子から得られる第１の
検出データをデジタル信号に変換するＡＤ変換器と、該
ＡＤ変換器によりＡＤ変換された第２の検出データを受
けて順次続く所定数のピクセル群に対応する第２の検出
データから中間値を中間位置のデータとして送出するメ
デイアンフイルタ処理を施してシエーデイング成分を抽
出するようにする。 【００１０】本願発明によれば、メデイアンフイルタ処
理を行い領域内の中間値を中間位置のデータとして送出
することにより最大値及び最小値が除去されるので、領
域内に欠陥が存在する場合においても当該欠陥データに
つられてシエーデイングデータがシフトするような現象
は生じず、その結果正確なシエーデイングデータが得ら
れる。かくしてシエーデイングデータを用いて検出され
た欠陥データの大きさも正確になり、結局固体撮像素子
の欠陥を正確かつ確実に検出することができる。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施例を詳述する。 【００１２】図１において、１は固体撮像素子で、例え
ばＣＣＤ（チヤージ カツプルドデバイス）でなる多数
のピクセルをＨ方向及びＶ方向に平面格子状に配列して
なり、光源２からの照射光を光電変換する。各ピクセル
の光電変換出力はクロツクドライバ３によつて発生され
る水平クロツク信号ＳＨ及び垂直クロツク信号ＳＶによ
つて１Ｈづつ順次走査されて時間直列的な検出データＲ
Ｄとして入力回路４を通じてアナログ−デイジタル変換
回路５に入力され、デイジタル信号に変換された後シエ
ーデイング抽出回路６のピクチヤメモリ７に入力され
る。ピクチヤメモリ７は順次１Ｈごとに到来する検出デ
ータＲＤを受けるごとにアキユムレータ８を用いて同期
加算演算を各ピクセルごとに実行し、これにより検出デ
ータＲＤに含まれているノイズ成分を低減させるような
信号処理を行なつた後当該検出データを格納保持する。
かくして、図２（Ｂ）に示すように、検出データＲＤ
（図２（Ａ））に含まれているピクセルごとのむらに基
づく高い周波数のノイズ成分Ｋ０が抑圧されて小さいノ
イズ成分Ｋ１に変換されてなる入力データＳ１がピクチ
ヤメモリ７から送出されることになる。 【００１３】ここで入力データＳ１には固体撮像素子１
のピクセルの異常に基づく欠陥信号ＷＤ及びＢＤと１Ｈ
区間の間にゆつくりと変動するシエーデイング成分ＳＨ
とがそのまま送出される。ここでシエーデイング成分Ｓ
Ｈは順次到来する１Ｈ分のライン信号全体について類似
の傾向をもつて変化する性質をもつているので各フレー
ムについての同期加算によつて抑圧されずにそのまま出
力される。また欠陥信号ＷＤ及びＢＤも複数の隣接する
ライン信号について類似する信号として発生しているの
で抑圧されずにそのまま残ることになる。因に固体撮像
素子１としてＣＣＤを用いた場合その性質上ピクセルに
生じる異常はほとんどの場合Ｈ方向には連続せずＶ方向
にのみ連続するからである。 【００１４】このような信号内容をもつ入力データＳ１
は欠陥除去用フイルタ９に入力される。この欠陥除去用
フイルタ９は、図５に示すように、１×５メデイアンフ
イルタで構成され、入力データＳ１の１本のライン信号
のうち順次続く５ピクセル分のデータの中間値を中間位
置のデータとして送出する。すなわち図５において入力
データＳ１のうち第ｊ番目のライン出力に含まれている
第ｉ番目のピクセル（そのアドレスをｘｉｊとする）の
データ「40」を中央のビツト位置すなわち第３のビツト
位置Ｍ３に入力すると共に、順次連接するアドレスｘ
（ｉ−１）ｊ、ｘ（ｉ−２）ｊのピクセルのデータ「1
2」、「10」を第２、第１のビツト位置Ｍ２、Ｍ１に記
憶し、かつアドレスｘ（ｉ＋１）ｊ、ｘ（ｉ＋２）ｊの
データ「９」、「11」を第４、第５のビツト位置Ｍ４、
Ｍ５に入力する。この状態においてフイルタ９は第１〜
第５ビツト位置Ｍ１〜Ｍ５に入力されているデータのう
ちの中間値を表しているデータ（この実施例の場合第５
ビツトのデータ「11」）がフイルタ９の出力Ｓ２として
送出される。 【００１５】かかる動作において第３ビツト位置Ｍ３に
入力されているデータの内容「40」は白欠陥を表わす大
きな値を示しているのに対してその他の第１、第２、第
４、第５ビツト位置Ｍ１、Ｍ２、Ｍ４、Ｍ５の内容「1
0」、「12」、「９」、「11」は対応するピクセルが正
常であることを表す信号レベルをもつている。このよう
な場合メデイアンフイルタ動作により中央位置ｘｉｊの
データが中間値データ「11」（アドレスｘ（ｉ＋２）ｊ
のデータ）であるとして選定されてフイルタ出力Ｓ２と
して送出される。このようにして欠陥除去用フイルタ９
は入力データＳ１に欠陥が含まれていても当該欠陥を除
去したフイルタ出力Ｓ２を送出できることになる。 【００１６】なおこのように１×５メデイアンフイルタ
を欠陥除去用フイルタ９として用いた場合にはライン入
力の連続する５ビツト中に３個以上の欠陥があると欠陥
除去動作はなし得なくなるので、このような場合には当
該検査中の固体撮像素子を不良であると判定する。 【００１７】このフイルタ出力Ｓ２はバツフアメモリ１
０に入力され、アキユムレータ８を用いて同時加算演算
を行なうことによつてさらに雑音成分を抑制した後図２
（Ｃ）に示すようなシエーデイング抽出出力Ｓ３を送出
する。ここでシエーデイング抽出出力Ｓ３は入力データ
Ｓ１（図２（Ｂ））と比較して欠陥データＷＤ及びＢＤ
が除去されかつピクセルごとのむらに基づくノイズ成分
Ｋ２がさらに小さくなつている。このシエーデイング抽
出出力Ｓ３はローパスフイルタ１１に与えられる。 【００１８】このローパスフイルタ１１はシエーデイン
グ抽出出力Ｓ３に含まれているノイズ成分Ｋ２を平滑す
るもので、例えば図６又は図７に示すような３×３ロー
パスフイルタを適用し得る。かくしてローパスフイルタ
１１の出力端には、図２（Ｄ）に示すように、ほぼシエ
ーテイング成分ＳＨのみでなる平滑出力Ｓ４が得られ、
これが周縁部補間回路１２に与えられる。 【００１９】周縁部補間回路１２は欠陥除去用フイルタ
９及びローパスフイルタ１１における処理の際に固体撮
像素子１の周縁部分に演算により求めることができない
空白エリアが生じることを避け得ないので、この空白エ
リアにデータを補間して以後の処理をなし得るようにし
ようとするものである。因みに実際上固体撮像素子１に
おいて外周縁部に使用できるか否かが判定されないピク
セル群があることは当該周縁部分が光電変換機能を果し
得ないことになるので、固体撮像素子を有効に利用する
ためにはかかる判定不可能なエリアがない方がよい。 【００２０】実際上図１の実施例の場合のように、欠陥
除去用フイルタ９として１×５メデイアンフイルタを用
いかつローパスフイルタ１１として３×３フイルタを用
いたとすると、平滑出力Ｓ４は、図８に示すように、Ｈ
方向の外周縁部に３ビツトの空白エリア２１及び２２が
生ずると共に、Ｖ方向の外周縁部に１ビツトの空白エリ
ア２３及び２４が生ずる。この空白エリア２１〜２４は
周縁部補間回路１２によつて図９に示す順序で補間演算
される。 【００２１】すなわちまず左側縁部の空白エリア２１
は、図９（Ａ）示すように、当該空白エリア２１の内側
３ビツトのピクセル群のデータＤ１を用いて補間する。
かくして、図９（Ｂ）に示すように、左側周縁部には同
じデータＤ１を有する２つのデータエリアが連接して形
成されることになる。次に周縁部補間回路１２は上側縁
部の空白エリア２３に対してその内側の１ビツトのピク
セル群のデータＤ２を補間して、図９（Ｃ）に示すよう
に、互いに同じデータＤ２を有する２つのデータエリア
を連接させるような補間がなされる。続いて周縁部補間
回路１２は、図９（Ｃ）に示すように、右側縁部の空白
エリア２２をその内側の３ビツトのデータＤ３によつて
補間演算を行ない、これにより、図９（Ｄ）に示すよう
に、互いに同じデータＤ３を有する２つのエリアが連接
するように形成される。 【００２２】その後周縁部補間回路１２は下側縁部の空
白エリア２４に対してその内側の１ビツトのデータＤ４
を補間演算し、かくして図９（Ｅ）に示すように下側縁
部に同じデータＤ４を有する２つのエリアが形成され
る。このようにして周縁部補間回路１２は固体撮像素子
１のピクセル全体に亘つて対応するデータをもつ補間出
力Ｓ５を発生し、これを減算回路１３においてピクチヤ
メモリ７から送出される入力データＳ１から差し引く。 【００２３】ここで入力データＳ１は、図２（Ｂ）につ
いて上述したように、固体撮像素子１において得られる
検出データＲＤ（図２（Ａ））のノイズ成分Ｋ０を抑制
したと同様のデータであるから、固体撮像素子１全体の
ピクセルの出力がその周縁部のものを含めて出力されて
いる。従つて減算回路１３の減算出力Ｓ６は入力データ
Ｓ１（図２（Ｂ））からそのシエーデイング成分ＳＨを
補間出力Ｓ５（図２（Ｅ））によつて差し引くことによ
り、図２（Ｆ）に示すように、白欠陥ＷＤ及び黒欠陥Ｂ
Ｄのみが残つて出力されることになる。 【００２４】そしてかかる減算は固定撮像素子１の外周
縁部を含む全面に亘つて実行されるので、白欠陥ＷＤ又
は黒欠陥ＢＤが周縁部のピクセルに発生すればこれを確
実に検出することができる。因みに補間出力Ｓ５の当該
外周縁部に相当する信号成分はその内側にあるピクセル
群のデータと同じデータが補間されているが、実際上シ
エーデイング成分ＳＨの外側縁部における曲線に近似し
た曲線を得ることができるので、入力データＳ１との減
算結果にシエーデイング波形の影響を残さないようにし
得る。減算回路１３の減算出力Ｓ６は欠陥判定回路１４
に入力される。 【００２５】欠陥判定回路１４は減算出力Ｓ６を受ける
と、図２（Ｆ）に示すように、例えば４つの比較レベル
ＣＯＭ１〜ＣＯＭ４を設定し、欠陥ＷＤ又はＢＤがこれ
らの比較レベルＣＯＭ１〜ＣＯＭ４を越えたか否かを判
定する。そしてその判定結果によつて、まず第１に欠陥
の個数を積算していわゆる点数計算を行ない、これによ
り現在検査した固体撮像素子１の点数の評価を行なう。 【００２６】また第２に欠陥判定回路１４は欠陥ＷＤ又
はＢＤが発生したアドレスを検出していわゆる形状認
識、点数計算、後処理を行なう。また第３に欠陥判定回
路１４はこれらの形状認識、点数計算に基づいて欠陥の
分布及び大きさを表す欠陥マツプを作成する。かくして
欠陥判定回路１４は欠陥判定結果を内容とする欠陥検出
信号ＡＤＤを送出する。 【００２７】以上の構成において、固体撮像素子１から
図１０（Ａ）に示すような検出データＲＤが得られたと
き、欠陥除去用フイルタ９におけるメデイアンフイルタ
の動作によつてフイルタ出力Ｓ２は、図１０（Ｂ）に示
すように、シエーデイング成分ＳＨのみとなり、これを
ローパスフイルタ１１において平滑した後周縁部補間回
路１２において補間演算をする。その補間出力Ｓ５を用
いて減算回路１３において入力データＳ１から差し引く
と、減算出力Ｓ６は、図１０（Ｃ）に示すように、欠陥
ＷＤ及びＢＤがシエーデイング成分ＳＨから分離されて
抽出されたと同様の信号を得ることができる。従つて欠
陥判定回路１４では当該欠陥ＷＤ及びＢＤのアドレスを
容易に判別できる。 【００２８】なお図５の実施例の場合は欠陥除去用フイ
ルタ９として白黒画像用の１×５メデイアンフイルタの
構成を用いたが、カラー画像用の欠陥除去用フイルタ９
としては図１１の構成のものを適用すればよい。すなわ
ち固体撮像素子１は図１１（Ａ）に示すように３原色信
号Ｒ、Ｇ、Ｂに対応するピクセルを順次配列した構成を
有するが、各３原色信号のピクセルにはそれぞれ特有の
カラーフイルタが装着されているので、欠陥除去用フイ
ルタ９のフイルタリングも各色ごとに行なう必要があ
る。このような場合には各原色信号Ｒ、Ｇ、Ｂに対して
それぞれ図１１（Ｂ）に示すように中間に２ビツト分の
マスク部ＳＫを形成してなるマスク２１を用いて各原色
信号を互いに分離して当該分離出力をメデイアンフイル
タにかけるようにすればよい。 【００２９】図１２は欠陥除去用フイルタ９のさらに他
の実施例を示すもので、ピクチヤメモリ７から抽出して
得られる入力データＳ１のうち隣接する２ビツトのデー
タを比較してその最大値又は最小値を選択して行くよう
にすることによつて黒欠陥又は白欠陥を含まないフイル
タ出力を得ようとするものである。 【００３０】この実施例の場合欠陥除去用フイルタ９は
ピクセルｘｉｊのフイルタ出力Ｓ２を得るにつき前後５
つの隣接するビツトのデータを用い、第１ステツプにお
いて隣接する２つのビツトのデータをうち最大値を選択
し、当該選択出力について第２ステツプにおいて隣接す
るデータのうち最小値を選択し、第３ステツプにおいて
当該選択された隣接するデータのうち最小値を選択し、
第４ステツプにおいて当該２つのデータのうち最大値を
選択する。このようにすればピクセルｘｉｊ位置におけ
るデータとして不良ピクセルに基づく欠陥によるデータ
を除去してなるフイルタ出力を得ることができる。かく
するにつき図５のメデイアンフイルタの演算では時間が
かかりすぎたり、ハード的に適用することができない問
題がある装置についてこれに代わる簡易な構成として用
いることができる。 【００３１】また上述の欠陥除去用フイルタ９に代え空
間フイルタ又は２次元フイルタを用いた構成のものを適
用してもよい。また図１の構成のローパスフイルタ１１
としてカラー画像を処理する場合には図１３の構成のも
のを適用し得る。すなわちバツフアメモリ１０から受け
たシエーデイング抽出出力Ｓ３を、図１３に示すよう
に、メモリエリアＭ１１を中心に例えばＲ信号について
のデータを記憶させておき、まずメモリエリアＭ１１を
下方に１ビツトシフトさせてデータＲ２を取込み、次に
メモリエリアＭ１１を上方に１ビツトシフトさせて下側
のデータＲ３を取込み、次にメモリエリアＭ１１を右に
３ビツトシフトさせてデータＲ４を取込む。 【００３２】そしてローパスフイルタ１１は次の（１）
式 【数１】 を用いて平均化出力ＭＷを得てこれを平滑出力Ｓ４とし
て送出する。このようにして信号処理をするローパスフ
イルタ１１を用いれば、いかなるカラーパターンの画像
信号についても適用でき、かつ全てのピクセルについて
同時処理ができるローパスフイルタを実現し得る。 【００３３】 【発明の効果】以上のように本願発明によれば、メデイ
アンフイルタ処理を行い領域内の中間値を中間位置のデ
ータとして送出することにより最大値及び最小値が除去
されるので、領域内に欠陥が存在する場合においても当
該欠陥データにつられてシエーデイングデータがシフト
するような現象は生じず、その結果正確なシエーデイン
グデータが得られる。かくしてシエーデイングデータを
用いて検出された欠陥データの大きさも正確になり、結
局固体撮像素子の欠陥を正確かつ確実に検出することが
できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明によるシエーデイング抽出回路の一実施
例を示すブロツク図である。 【図２】図１の各部の信号を示す信号波形図である。 【図３】従来用いられていた空間フイルタの説明に供す
る図表である。 【図４】空間フイルタを用いた場合に生じる空白エリア
を示す略線図である。 【図５】図１の欠陥除去用フイルタ９を示す略線図であ
る。 【図６】図１のローパスフイルタ１１の説明に供する図
表である。 【図７】図１のローパスフイルタ１１の説明に供する図
表である。 【図８】図１のローパスフイルタ１１の説明に供する図
表である。 【図９】図１の周縁部補間回路１２の補間動作の説明に
供する略線図である。 【図１０】図１の構成の欠陥検出装置による実験結果を
示す各部の信号波形図である。 【図１１】図１の欠陥除去用フイルタ９の他の実施例を
示す略線図である。 【図１２】図１の欠陥除去用フイルタ９の他の実施例を
示す略線図である。 【図１３】図１のローパスフイルタ１１の他の実施例を
示す略線図である。 【符号の説明】 １……固体撮像素子、２……光源、３……クロツクドラ
イバ、６……シエーデイング抽出回路、７……ピクチヤ
メモリ、８……アキユムレータ、９……欠陥除去用フイ
ルタ、１０……バツフアメモリ、１１……ローパスフイ
ルタ、１２……周縁部補間回路、１３……減算回路、１
４……欠陥判定回路。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．固体撮像素子から得られる第１の検出データをデジ
   タル信号に変換するＡＤ変換器と、該ＡＤ変換器により
   ＡＤ変換された第２の検出データを受けて順次続く所定
   数のピクセル群に対応する上記第２の検出データから中
   間値を中間位置のデータとして送出するメデイアンフイ
   ルタ処理を施してシエーデイング成分を抽出するシエー
   デイング抽出回路。