JP4334841B2 - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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）。
【０００６】
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）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平０６−２０５３０２号公報
【特許文献２】
特開平１１−１１２８７９号公報
【特許文献３】
特開２００２−１２５１５４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００９】
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。
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。
【００１０】
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、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を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様である装置は、撮像素子の温度を検出する温度検出手段と、前記撮像素子を冷却する撮像素子冷却手段と、該撮像素子冷却手段を制御して、前記撮像素子の温度が所定温度になった後に、遮光状態とした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、前記第１の記憶手段に記憶された暗時信号に基づいて前記撮像素子の画素欠陥を検出する画素欠陥検出手段と、を有し、前記撮像素子冷却手段は、２つの設定温度を有し、最初に低い設定温度で冷却し、その温度に達したときに、高い設定温度に切替えるようにした、撮像素子の画素欠陥検出装置である。
【００１５】
本発明の第二の態様である方法は、撮像素子の温度を検出しつつ冷却し、該検出した温度が所定温度になった後に、遮光状態とした前記撮像素子の暗時信号を読み出し第１の記憶手段に記憶し、前記記憶された暗時信号に基づいて前記撮像素子の画素欠陥を検出するものであって、前記冷却は、２つの設定温度を有し、最初に低い設定温度で冷却し、その温度に達したときに、高い設定温度に切替えるようにした、撮像素子の画素欠陥検出方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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）。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
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。
【００４２】
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。
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。
【００４３】
Ｓ６０５では、温度センサ１９を介してＣＣＤ３の温度が測定される。
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
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。
【００５１】
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。
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。
【００５２】
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。
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。
【００５３】
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。
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
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。
【００６５】
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。
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
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。
【００７３】
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。
【００７４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】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すブロック図である。
【図２】欠陥補償回路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。
【図３】フレームメモリ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。
【図４】ＣＣＤ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。
【図５】ＣＣＤ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。
【図６】第一の実施の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。
【図７】第二の実施の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。
【図８】第三の実施の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。
【図９】第三の実施の形態に係る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。
【図１０】ＣＣＤ等によって得られた画像信号をＣＣＤ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。
【符号の説明】
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
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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）。
【０００６】
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）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平０６−２０５３０２号公報
【特許文献２】
特開平１１−１１２８７９号公報
【特許文献３】
特開２００２−１２５１５４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００９】
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。
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。
【００１０】
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、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を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様である装置は、撮像素子の温度を検出する温度検出手段と、前記撮像素子を冷却する撮像素子冷却手段と、該撮像素子冷却手段を制御して、前記撮像素子の温度が所定温度になった後に、遮光状態とした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、前記第１の記憶手段に記憶された暗時信号に基づいて前記撮像素子の画素欠陥を検出する画素欠陥検出手段と、を有し、前記撮像素子冷却手段は、２つの設定温度を有し、最初に低い設定温度で冷却し、その温度に達したときに、高い設定温度に切替えるようにした、撮像素子の画素欠陥検出装置である。
【００１５】
本発明の第二の態様である方法は、撮像素子の温度を検出しつつ冷却し、該検出した温度が所定温度になった後に、遮光状態とした前記撮像素子の暗時信号を読み出し第１の記憶手段に記憶し、前記記憶された暗時信号に基づいて前記撮像素子の画素欠陥を検出するものであって、前記冷却は、２つの設定温度を有し、最初に低い設定温度で冷却し、その温度に達したときに、高い設定温度に切替えるようにした、撮像素子の画素欠陥検出方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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）。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
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。
【００４２】
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。
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。
【００４３】
Ｓ６０５では、温度センサ１９を介してＣＣＤ３の温度が測定される。
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
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。
【００５１】
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。
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。
【００５２】
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。
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。
【００５３】
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。
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
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。
【００６５】
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。
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
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。
【００７３】
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。
【００７４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、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。
【図面の簡単な説明】
【図１】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すブロック図である。
【図２】欠陥補償回路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。
【図３】フレームメモリ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。
【図４】ＣＣＤ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。
【図５】ＣＣＤ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。
【図６】第一の実施の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。
【図７】第二の実施の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。
【図８】第三の実施の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。
【図９】第三の実施の形態に係る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。
【図１０】ＣＣＤ等によって得られた画像信号をＣＣＤ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。
【符号の説明】
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
Claims (2)
- 撮像素子の温度を検出する温度検出手段と、
前記撮像素子を冷却する撮像素子冷却手段と、
該撮像素子冷却手段を制御して、前記撮像素子の温度が所定温度になった後に、遮光状態とした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、
前記第１の記憶手段に記憶された暗時信号に基づいて前記撮像素子の画素欠陥を検出する画素欠陥検出手段と、
を有し、
前記撮像素子冷却手段は、２つの設定温度を有し、最初に低い設定温度で冷却し、その温度に達したときに、高い設定温度に切替えるようにした、
ことを特徴とする撮像素子の画素欠陥検出装置。 - 撮像素子の温度を検出しつつ冷却し、
該検出した温度が所定温度になった後に、遮光状態とした前記撮像素子の暗時信号を読み出し第１の記憶手段に記憶し、
前記記憶された暗時信号に基づいて前記撮像素子の画素欠陥を検出するものであって、
前記冷却は、２つの設定温度を有し、最初に低い設定温度で冷却し、その温度に達したときに、高い設定温度に切替えるようにした、
ことを特徴とする撮像素子の画素欠陥検出方法。
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