JP3008889B2 - 赤外線アレイセンサの欠陥画素選別装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は赤外線アレイセンサ
の欠陥画素選別装置に関し、特に２次元アレイ型のボロ
メータ型赤外線アレイセンサの欠陥画素選別装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像素子の画素欠陥測定装置の例と
しては、例えば、特開平５−１３０５１２号公報記載の
ものがあり、図４にそのブロック図を示している。図４
において、固体撮像素子１０１からの出力信号はＡ／Ｄ
変換器１０２において量子化されてフレームメモリ１０
３に記憶される。このフレームメモリ１０３の出力はフ
レーム間平均化部１０４にてフレーム間平均値が算出さ
れると共に、空間平均化部１０５にて空間平均が算出さ
れる。

【０００３】フレーム間差分部１０６において、両平均
の差分信号が求められてこの信号のヒストグラム分析が
ヒストグラム分析部１０７にて行われる。そして、フレ
ーム間差分部１０６から得られた画像信号は、１画素毎
にヒストグラム分析で得られた任意のレベルと比較され
ることにより、欠陥画素の判定が行われる。また、固体
撮像素子の固定パターンノイズのヒストグラム分析を行
い、固定パターンノイズの絶対値の大きいものを画素欠
陥として検出する様になっている。

【０００４】尚、画素欠陥検出部１０８，画素欠陥位置
記憶部１０９，画素欠陥グループ分け部１１０，信号値
入力部１１１は画素欠陥検出結果の処理を行うものであ
り、その詳細については上記公開公報に詳述されてい
る。

【０００５】また、他の従来例として特開平７−１２９
７８０号公報には画素検査方法が開示されている。この
例によると、先ず複数の被検査画像を基準画像と比較し
て複数の比較結果を求める。そして、複数の比較結果を
時間的にローパスフィルタリングした第１の値と、この
第１の値を空間的にローパスフィルタリングした第２の
値とを求め、第２の値を第１の閾値と比較して第２の値
が第１の閾値以上の時欠陥としている。

【０００６】また、二次元赤外線アレイセンサの欠陥画
素を判定する一般的な手法の例としては、温度Ｔ1 ，Ｔ
2 （Ｔ1 ＜Ｔ2 ）の面光源を撮像した時の出力信号の差
に変化がない画素、あるいは出力信号の差がノイズレベ
ル以下の画素を欠陥画素と判断する方法がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図４に示した特開平５
−１３０５１２号公報の技術においては、固定パターン
ノイズの中に欠陥画素が含まれているために、固定パタ
ーンノイズのヒストグラム分析から正常画素と欠陥画素
との分離を正確に行うことが困難な場合がある。

【０００８】すなわち、この図４の技術を一般的な二次
元赤外線アレイセンサの欠陥画素の判別に用いる場合、
当該二次元赤外線アレイセンサの固定パターンノイズは
可視の固体撮像デバイスに比較して非常に大きいためで
ある。

【０００９】特開平７−１２９７８０号公報の技術も可
視の固体撮像デバイスの場合の例であり、やはり固定パ
ターンノイズが非常に大きい二次元赤外線アレイセンサ
の場合に適用することは困難である。

【００１０】更に、上述した一般的な二次元赤外線アレ
イセンサの欠陥画素判別の手法では、イセンサの出力信
号がＡＣカップリングされていた場合、正常画素と欠陥
画素との分離を正確に行うことができないという問題が
ある。

【００１１】その理由は、ＤＣレベルが不定になってい
るために、温度Ｔ1 ，Ｔ2 （Ｔ1 ＜Ｔ2 ）の面光源を撮
像した時の出力信号の差を見た時、欠陥画素があたかも
正常画素であるかの様に振る舞う場合があるからであ
る。

【００１２】本発明の目的は、正常画素と欠陥画素とを
正確に分離することが可能なボロメータ型二次元赤外線
アレイセンサの欠陥画素選別装置を提供することであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、均一強
度の赤外線発生源を被写体とした場合の赤外線アレイセ
ンサの出力信号を増幅する増幅手段と、この増幅出力の
振幅制限をなす振幅制限手段と、この振幅制限出力の各
画素の時間軸方向の平均値を算出する演算手段と、前記
出力信号から前記平均値を減算する減算手段と、この減
算出力により欠陥画素の判定を行う判定手段とを含むこ
とを特徴とする赤外線アレイセンサの欠陥画素選別装置
が得られる。

【００１４】本発明の作用を述べる。均一強度の赤外線
発生源を被写体とした場合のボロメータ型赤外線アレイ
センサの出力信号を読出してボロメータの平均抵抗値と
ばらつき具合から、出力信号の振幅制限値を演算処理部
で自動的に設定して、リミッタ制御を行う。このリミッ
タの出力信号の各画素の時間軸方向の平均値を算出しこ
の平均値を元の出力信号から減算すると、線形性が失わ
れた欠陥画素のみが信号として残るので、この信号を欠
陥画素と判定できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例につき図面
を参照しつつ説明する。

【００１６】図１は本発明の実施例のブロック図であ
る。図１において、１は被測定対象であるボロメータ型
赤外線アレイセンサであり、２はこのボロメータ型赤外
線アレイセンサの信号を読出して出力（Ａ）する読出し
回路であり、３は正常画素の固定パターンノイズを除去
する加算器である。

【００１７】また、４はＤ／Ａコンバータ１０の出力を
加算器３へ接続するためのスイッチであり、５は加算器
３を通過後の信号を増幅する増幅器であり、６は増幅し
た信号の経路を切替えるスイッチであり、７は信号の振
幅を制限するリミッタである。

【００１８】また、８はリミッタ７を通過した信号Ｂを
量子化するＡ／Ｄコンバータであり、９は量子化された
信号の各画素の時間軸方向の平均値を夫々算出して記憶
するフレームメモリであり、１０はフレームメモリ９に
記憶された信号を再びアナログ信号に変換するＤ／Ａコ
ンバータであり、１１はＤ／Ａコンバータ１０の出力の
増幅率とＤＣレベルを制御する増幅器である。

【００１９】１２は固定パターンノイズ除去後に増幅し
た信号Ｃを量子化するＡ／Ｄコンバータであり、１３は
リミッタ７の制限値を自動設定すると共に、Ａ／Ｄコン
バータ８の量子化信号の各画素の時間軸方向の平均値を
算出する演算処理部であり、１４は欠陥画素の判定を行
う欠陥判定部である。

【００２０】本発明の実施例の動作について、図を参照
して詳細に説明する。

【００２１】被測定対象であるボロメータ型赤外線アレ
イセンサ１は均一強度の赤外線を発生する面光源を撮像
しているものとし、その出力信号は読出し回路２によっ
て読出される。ｍ×ｎ画素で構成されるボロメータ型赤
外線アレイセンサ１の任意の１ラインの出力信号Ａは、
例えば図２Ａの様になる。

【００２２】スイッチ４をＯＦＦにしかつスイッチ６を
リミッタ７側と接続しておく。読出し回路２によって読
出された信号Ａは増幅器５によって増幅され、リミッタ
７を通過してＡ／Ｄコンバータ８で量子化される。リミ
ッタ７を通過した信号Ａと同一ラインの信号Ｂは、図２
Ｂの様になる。

【００２３】リミッタ７の制限値は、ボロメータ型赤外
線アレイセンサ１の抵抗のバラツキ（抵抗のバラツキ
は、アレイセンサ１に所定電流を流すことにより測定可
能であり、既知である）と、読出し回路２の動作電源電
圧値と、同じく読出し回路２の電流／電圧変換部の時定
数とから演算処理部１３で自動的に最適値に設定される
ものとする。

【００２４】Ａ／Ｄコンバータ８で量子化された出力信
号はフレームメモリ９と演算処理部１３とによって、各
画素の時間軸方向の平均値が算出される。すなわち、図
３に示す様に、互いに時間的に連続するｎフレーム（ｎ
は２以上の整数）の、各対応する画素の平均値が夫々算
出される。この各画素の平均値がフレームメモリ９に記
憶される。このフレームメモリ９に記憶された出力信号
はＤ／Ａコンバータ１０によって再びアナログ信号に再
変換され、増幅器１１によって信号のＤＣ調整、振幅調
整が行われ、更に符号反転される。

【００２５】符号反転は演算処理部１３とフレームメモ
リ９とによって行うことも可能であり、この場合は、増
幅器１１での符号反転は行わなくても良い。

【００２６】そして、スイッチ４をＯＮにして、加算器
３と接続すると、リミッタ７の影響を受けなかった正常
画素の固定パターンを除去することができ、線形性を失
った欠陥画素の信号が残る。これを増幅器５を通過させ
ると、Ａ／Ｄコンバータ１２の入力での信号Ｃの波形は
図２Ｃの様になり、そしてＡ／Ｄコンバータ１２で量子
化を行い、欠陥判定部１４で容易に欠陥画素の判定を行
うことが可能となる。

【００２７】尚、リミッタ７で振幅制限を行う理由は２
つあり、その一つはＡ／Ｄコンバータ８の入力保護であ
る。他の一つは、欠陥画素の波形を増幅器５、リミッタ
７、Ａ／Ｄコンバータ８、メモリ９、Ｄ／Ａコンバータ
１０及び増幅器１１からなる経路を通して非線形性にす
るためである。上記経路は、正常画素に対しては線形性
となるが、欠陥画素に対しては非線形性となるので、加
算器３にてアナログ加算を行うことで、欠陥画素の波形
のみが残留することになるのである。

【００２８】尚、欠陥判定部１４では、特に図示してい
ないがフレームメモリが設けられており、このフレーム
メモリ内に１つフレーム分の信号を記憶することで、そ
の記憶番地により画素位置が判定できるので、欠陥画素
位置が判るのである。

【００２９】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、正常
画素の固定パターンノイズを予め除去することにより、
欠陥判定部には欠陥画素の信号が残って入力されるの
で、ボロメータ型赤外線アレイセンサの欠陥画素を正確
にかつ容易に判定できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のブロック図である。

【図２】図１のブロックの動作を示す各部波形図であ
る。

【図３】各画素の時間軸方向の平均値の算出例を説明す
るための図である。

【図４】従来技術の例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ ボロメータ型赤外線アレイセンサ ２ 読出し回路 ３ 加算器 ４，６ スイッチ ５，１１ 増幅器 ７ リミッタ ８，１２ Ａ／Ｄコンバータ ９ フレームメモリ １０ Ｄ／Ａコンバータ １３ 演算処理部 １４ 欠陥判定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01M 11/00 - 11/02 G01J 1/00,5/00 G01N 21/84 - 21/90

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 均一強度の赤外線発生源を被写体とした
   場合の赤外線アレイセンサの出力信号を増幅する増幅手
   段と、この増幅出力の振幅制限をなす振幅制限手段と、
   この振幅制限出力の各画素の時間軸方向の平均値を算出
   する演算手段と、前記出力信号から前記平均値を減算す
   る減算手段と、この減算出力により欠陥画素の判定を行
   う判定手段とを含むことを特徴とする赤外線アレイセン
   サの欠陥画素選別装置。
2. 【請求項２】 前記演算手段は、前記振幅制限出力の量
   子化信号によりディジタル的に演算処理をなすよう構成
   されていることを特徴とする請求項１記載の赤外線アレ
   イセンサの欠陥画素選別装置。
3. 【請求項３】 前記演算手段は、前記振幅制限出力の量
   子化をなす量子化手段と、この量子化出力の平均値を算
   出する算出手段と、この算出出力をアナログ信号とする
   手段とを有することを特徴とする請求項２記載の赤外線
   アレイセンサの欠陥画素選別装置。
4. 【請求項４】 前記演算手段は、前記振幅制限出力の時
   間的に連続する複数フレームの対応画素の各平均値を算
   出するようにしたことを特徴とする請求項１〜３いずれ
   記載の赤外線アレイセンサの欠陥画素選別装置。
5. 【請求項５】 前記減算手段は、前記平均値を反転する
   反転手段と、この反転出力と前記出力信号との加算をな
   す加算手段とを有することを特徴とする請求項１〜４い
   ずれか記載の赤外線アレイセンサの欠陥画素選別装置。