JP4707884B2

JP4707884B2 - 撮像装置及び撮像方法

Info

Publication number: JP4707884B2
Application number: JP2001191824A
Authority: JP
Inventors: 正樹日暮
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2001-06-25
Filing date: 2001-06-25
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2021-06-25
Also published as: JP2003008998A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置の撮像素子に発生する画素欠陥を検査する技術に関し、特に後発的に発生する画素欠陥を検査する機能を備えた撮像装置及び撮像方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカメラなどの撮像装置には、ＣＣＤのような固体撮像素子が多く用いられており、またこの撮像素子はより多くの画素をもったものが製造されるようになっている。
【０００３】
しかしながら、この種の撮像素子においてはその画素の特性が完全に均一で欠陥の無いものを製造することは一般には困難であるため、例えばこのような撮像素子を用いて撮影した画像には、実際より大きい信号が記録された部分（白欠陥）、またこの逆に実際より小さい信号が記録された部分（黒欠陥）が存在することがある。
【０００４】
そこで、工場出荷前の検査工程などで予め検出した画素欠陥データ（欠陥画素の位置、種類など）を元に、周囲の画素のデータを用いて作成したデータで欠陥画素のデータを置き換えて出力し、欠陥画素による異常なデータの影響を排除したシステムが提案されている（特開平１１−１１２８７９号公報）。
【０００５】
また、検査工程における画素欠陥検出に関しては、その処理時間を短縮する方法が提案されている（特開平１１−１２２５８０）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、その撮像装置の使用される環境によっては前述の撮像素子が劣化あるいは損傷を受けて欠陥画素が増加するという、いわゆる後発画素欠陥が発生することが知られている。
【０００７】
また最近、撮像素子は多画素化する傾向にあり、この多画素化に伴って後発画素欠陥の発生数も増加することが考えられる。
【０００８】
従って、工場出荷後においても、後発画素欠陥を検査して異常なデータの影響を排除することのできる機能が必要とされる。
【０００９】
しかし、従来の技術は出荷前の検査工程において撮像素子の全領域を検査するものであるため、カメラに搭載するには実用的でない場合がある。
【００１０】
通常、検査工程では、生産効率に影響を与えない範囲において、十分な時間をかけて検査を行うことが可能であるが、これに対してカメラに撮像素子を搭載して出荷した後においては、十分な時間をかけた検査を行うことが困難な場合が多い。例えば、撮影を開始する前に素子の健全性を検査すれば画素欠陥を補正することができるが、この検査に時間を要したのでは、せっかくのシャッタチャンスを見逃すこととなり兼ねない。
【００１１】
しかし、一方限られた時間しか検査を行うことができなければ、十分な検査が行われず所要の目的を達成することができない。
【００１２】
本発明は係る事情に鑑みてなされたものであって、多くの検査時間を必要としないで撮影の支障となることなく撮像素子の健全性を検査することができ、撮像装置に安価に搭載して広く利用できるようにした撮像装置及び撮像方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、撮像素子から撮像信号を読み出し該撮像素子の欠陥画像を検出するための撮像データを生成する撮像手段と、撮像データのうちの所定の領域を選択する選択手段と、選択された領域に含まれる撮像データから欠陥画素に係る情報を検出する検出手段と、欠陥画素に係る情報を記憶する記憶手段と、選択された領域に含まれる全画素の欠陥画素検出が終了した場合に、欠陥画素検査動作の停止事由が発生したかどうかを判定する判定手段と、判定手段で欠陥画素検査動作の停止事由が発生したと判定された場合は、欠陥画素検出動作を終了して停止事由に応じた動作に移行させ、判定手段で欠陥画素検査動作の停止事由が発生したと判定されなかった場合は、次の領域を選択手段で選択して欠陥検査動作を継続して実行するように制御する制御手段とを備えた撮像装置である。
【００１４】
また本発明は、上記記載の発明である撮像装置において、記憶手段に記憶された欠陥画素に係る情報に基づいて欠陥画素の画像データを補正する補正手段を更に有する撮像装置である。
【００１６】
また本発明は、上記記載の発明である撮像装置において、停止事由は、所定の撮影動作の指示がなされたことである撮像装置である。
また本発明は、上記記載の発明である撮像装置において、撮像素子の欠陥画像を検出するための撮像データの生成は、撮像装置の電源のオン／オフの指示がされたとき、所定周期の時間が経過したとき、または、撮影動作の開始が指示されたときに開始されるようになされた撮像装置である。
【００１７】
また本発明は、上記記載の発明である撮像装置において、選択手段は、撮像データの複数の画素の画像データに基づいて得られた数値から、撮像データのうちの所定の領域を選択するようになされた撮像装置である。
【００１８】
また本発明は、撮像素子から撮像信号を読み出し、該撮像素子の欠陥画像を検出するための撮像データを生成する撮像工程と、撮像データのうちの所定の領域を選択する選択工程と、選択された領域に含まれる撮像データから欠陥画素に係る情報を検出する検出工程と、欠陥画素に係る情報を記憶手段に記憶させる記憶工程と、選択された領域に含まれる全画素の欠陥画素検出が終了した場合に、欠陥画素検査動作の停止事由が発生したかどうかを判定する判定工程と、判定工程で欠陥画素検査動作の停止事由が発生したと判定された場合は、欠陥画素検出動作を終了して停止事由に応じた動作に移行させ、判定工程で欠陥画素検査動作の停止事由が発生したと判定されなかった場合は、次の領域を選択工程で選択して欠陥検査動作を継続して実行するように制御する制御工程とを備えた撮像方法である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【００２０】
まず、通常の撮影における装置の動作について説明する。尚、実施の形態の説明では本発明に本質的に必要のない部分の説明は省略するがそれは本発明の範囲を限定するものではない。
【００２１】
レンズ１を通過した被写体の光学像は、ＣＣＤ３で電気信号に変換されアナログ画像信号に変換される。このアナログ画像信号は撮像プロセス部４でデジタル画像信号に変換されて、内蔵メモリに記憶される。
【００２２】
この、記憶された画像は信号処理部５で読み出され、続いて画素欠陥データメモリ部１２から欠陥画素の位置、欠陥状態（欠陥種類等）などの画素欠陥データが読み出される。そして、この欠陥画素の存在する位置のデータを周囲の画素データを用いて作成したデータで置き換えるなどの所定のアルゴリズムによる画素欠陥補正処理が行われる。更に、信号処理部５では、ＲＧＢ各色の信号を生成したり、画像をリサイズするといった処理が行われる。
【００２３】
こうして補正された画像のディジタル信号は、圧縮／伸長部６においてＪＰＥＧ形式などに圧縮された後、カードＩ／Ｆ部７を介してメモリカード部８に記憶される。また一方では、この画像のディジタル信号はＤＡＣ部１３でアナログ信号に変換されて液晶モニタ部１４に表示出力される。
【００２４】
そして、これらの一連の動作は制御部１１において管理され制御が行われる。
【００２５】
次に、このような構成の撮像装置において画素欠陥を検出する動作について説明する。
【００２６】
撮影者が撮影を行うために、撮像装置の電源をオンしたときには、制御部11がレンズドライバ部９を操作して絞り２を駆動して閉とし、ＣＣＤ３を遮光した状態にした後撮影動作を行う。
【００２７】
撮影された画像（黒画像）は撮像プロセス部４の内蔵メモリにディジタル画像信号に変換されて撮像データとして記憶され、この撮像データは切替スイッチ２０によって画素欠陥検出部２１に読み出される。
【００２８】
図２は画素欠陥検出部２１の概略の動作を示すフロー図である。
【００２９】
画像欠陥検出部２１の分割部２２は、ＣＣＤ３から読み出して得られた撮像データを小領域に分割する（Ｓ１）。これは撮像素子全体を検査しようとすれば多くの検査時間を必要とするため、検査を一部の領域について実施するものである。
【００３０】
図３は撮像データの分割された小領域を示す図である。
【００３１】
本図においては、撮像データをｍ行×ｎ列の升目に分割している。従って、この分割された小領域を検査する時間は、素子全体を検査するに必要とされる時間の約ｍ×ｎ分の１程度に短縮することができる。
【００３２】
この分割数（本例においてはｍ×ｎ個）は、検査に要する時間を所定の時間以下になるように撮像素子の画素数に対応して設定しても良くまた、検査を開始するタイミング（後で述べる）によって変化させるものであっても良い。
【００３３】
次に選択部２３はこのようにして分割された複数の小領域から検査する小領域２６を選択する（Ｓ２）。
【００３４】
図４は小領域を選択する方法を説明する図である。
【００３５】
図に示された各々の升目は、前述のディジタル画像の画素を示し、その中に記載されている数値はその画素に記録されている画像データの値を表している。
【００３６】
そこで、例えば画像上から所定位置にある５画素を取り出したとき、その画像データが「６０、６３、６１、５９、６０」であったとすると、これらを２進数で表現してその最下位のビットを抽出すると「０、１、１、１、０」となり、これを２進数とみなして１０進数に換算すれば「１４」となる。同様に、２列目の左から５画素を取り出して演算すれば「１７」を得る。
【００３７】
そこで選択部２３は、撮像素子２５の１４行、１７列の位置の小領域を検査対象領域として選択する。
【００３８】
一般に撮像素子には暗電流に相当するノイズが発生しているため、黒画像であってもその画像データの下位ビットはこのノイズの影響によってランダムな値を示していると考えられる。従って、前述の方法によって選択された小領域はランダムに選択されたものとなる。
【００３９】
このように、本発明によれば検査しようとしている画像データを利用して小領域を選択するため、例えば乱数を発生させるための特別な仕組みを必要とせずランダムに小領域を選択するアルゴリズムを安価に簡便に構成することができる。また、検査回数を重ねることで、素子全体をまんべんなく検査することができる。
【００４０】
尚、本実施例では黒画像の画像データを利用して小領域のアドレスを決定したが、この例に限定されるものではなく、例えばメモリカード部８に記憶されている画像を読み出してその画像データを利用してアドレスを決定するように構成しても良い。
【００４１】
また、本実施例では５画素を抽出しているがこの画素数は小領域のアドレスを２進数で表現するために必要な数であるため、分割する小領域の数に応じてこの画素数を適宜変更するように構成する。
【００４２】
更に、抽出した画素のデータから直接検査する小領域の位置を決定するのではなく、一旦画像中の別の画素位置を決定し、その新たに選択された画素のデータから検査領域を決定するように構成しても良い。また、画素の選択を複数回繰り返して行うようにしても良いのは当然である。
【００４３】
続いて、特定部２４がこの小領域に画素欠陥があるかどうかを検査するため最初の画素を取り出す（Ｓ３）。
【００４４】
そして、この取り出した画素の画像データを読み出し、所定のアルゴリズムに従ってその画素に欠陥が生じているかどうかを判定する（Ｓ４）。
【００４５】
所定のアルゴリズムで欠陥発生位置と欠陥種類などの欠陥状態とを特定して、欠陥が発生していると判定された場合は、画素欠陥データメモリ１２に保存されている該当した位置の欠陥データを読み出し比較する（Ｓ５）。
【００４６】
読み出した画素欠陥データメモリ１２の該当した位置に欠陥が存在していなかった場合は、今回検出した欠陥が後発画素欠陥の可能性があるため、新しく検出された欠陥位置と欠陥状態を画素欠陥データメモリ１２に追加記憶する（Ｓ６）。
【００４７】
読み出した画素欠陥データメモリ１２の該当した位置に既に欠陥が存在していた場合は、今回検出した欠陥は既に登録されているため、その欠陥のデータ処理は行わず次の処理に移る。
【００４８】
まだ、検査するべき画素が残っている場合は、その画素を選択して（Ｓ７）前述の処理（Ｓ４〜Ｓ６）を繰り返す。
【００４９】
小領域内の全画素の検査が終了した場合は、この状態で所定の検査動作の停止事由が発生しているかどうかを調べる。もし、検査動作の停止事由が発生している場合は、制御部１１の制御の下、検査を中止または中断して必要な動作に移行させる（Ｓ８）。
【００５０】
この所定の停止事由としては、例えば撮像装置の電源電圧が低下するなどの異常が発生した場合、撮影者がシャッタを押して撮影動作を開始した場合、撮影者が検査動作の停止を指示した場合などがある。
【００５１】
検査停止事由が発生していない場合で、全小領域または予め決められた所定数の領域の画素の検査がまだ終了していない場合は、次の小領域を選択して（Ｓ９）前述の処理（Ｓ３〜）を繰り返す。ここで小領域を選択するために用いる画素の位置は前述の位置とは異なる位置を指定して演算を行う。
【００５２】
検査停止事由が発生していない場合で、全小領域の画素の検査が終了した場合、あるいは所定回数検査を行った場合は、撮像素子の検査動作を終了する。
【００５３】
このように小領域に分割して、その小領域毎に検査するように構成すれば、１回当たりの検査時間が短縮できるため、撮影者がシャッタチャンスを逃すことがなく、また、検査のために使用できる時間が変化する場合でもその時間に合わせた検査をすることができる。
【００５４】
更にランダムに小領域を選択する機能を有しているため、１度の検査で撮像素子全体が検査できなくても、前述の検査動作を別のタイミングで繰り返すことで撮像素子全体を検査することが可能となる。
【００５５】
尚、検査停止事由が発生しているかどうかの検出は、本実施例のように小領域内の全画素の検査が終わった後でなくとも、例えば一画素の検査が終了する毎に行っても良い。
【００５６】
また、本実施例のように絞り２を閉とし、ＣＣＤ３を遮光して撮影した画像を検査することで、白欠陥を検出することができるが、本発明は白欠陥の検出に限定されるものではなく、一様な明るさの被写体を撮影した画像を検査するように構成すれば、黒欠陥を検出することができる。
【００５７】
図５は検査動作を行うタイミングを説明する図である。
【００５８】
図５の（１）は、撮像装置の通常の動作を示している。
【００５９】
撮影者が撮像装置の電源をオンとすると、前述のようにメモリカードを認識しレンズを初期位置に駆動するなどの撮影準備処理が行われる。そして、撮影者がシャッタを押すと、絞り駆動、ＣＣＤデータ取込などの撮影処理や、画像をカードに記録する記録処理が行われる。その後、撮影者が撮像装置の電源をオフとすると、レンズ格納など撮影終了処理が行われる。
【００６０】
図５の（２）は、撮影タイミングの第１の形態を示している。
【００６１】
この形態では、撮影者がカメラの電源をオンとして、撮影準備処理が終わった直後から検査動作が開始される。この検査動作中にシャッタが押された場合は、撮影者の望むシャッタチャンスを逃さないため、前述のように検査処理を中止または中断して撮影・記録処理が行われる。
【００６２】
図５の（３）は、撮影タイミングの第２の形態を示している。
【００６３】
この形態では、撮影者がカメラの電源をオフした後に検査動作を開始する。このときは撮影終了処理の前に動作を開始しても良く、また撮影終了処理の後から動作を開始しても良い。
【００６４】
尚、第１あるいは第２の形態では、電源がオンまたはオフされた都度、毎回検査動作が行われるようにしているが、この形態に限定されず電源オンまたはオフの適当な回数毎に検査動作を実行するように構成しても良い。
【００６５】
図５の（４）は、撮影タイミングの第３の形態を示している。
【００６６】
この形態では、撮影者の撮像装置電源のオン／オフ操作とは無関係に、前回検査が行われてからの経過時間を撮像装置内部で計時し、所定の時間を経過した時に、自動的に電源をオンして検出処理を行うものである。このとき、撮影者の撮影動作と重ならないように動作させることは当然のことである。
【００６７】
このためには、例えば、所定時間を経過した時点であっても撮影動作が継続している場合には、検査動作を開始させない、あるいは開始した検査動作を停止させるように構成すれば良い。
【００６８】
以上のように構成することで、検査動作を撮影者の撮影を妨げることなく実施することができ、画素欠陥を補正した高品質の画像を提供することができる。
【００６９】
もっとも、本発明は撮影者に撮像装置が検査動作を行うことを開示しないものではなく、撮影者に品質の良い画像を得るための検査操作の入力を促す指示を行うものであっても良い。従ってここに示した形態のほかに、撮影者の検査開始の操作に基づいて各種の検査動作を開始するように構成しても良いことは当然のことである。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、撮影の支障となることなく撮像素子の健全性を検査することができ、また安価に検査機能を搭載した撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る撮像装置の構成を示すブロック図。
【図２】画素欠陥検出部の概略の動作を示すフロー図。
【図３】撮像素子の分割された小領域を示す図。
【図４】小領域を選択する方法を説明する図。
【図５】検査動作を行うタイミングを説明する図。
【符号の説明】
１…レンズ
２…絞り
３…ＣＣＤ
４…撮像プロセス部
５…信号処理部
９…レンズドライバ部
１０…制御回路部
１１…制御部
１２…画素欠陥データメモリ部
２１…画素欠陥検出部
２２…分割部
２３…選択部
２４…特定部
２５…撮像素子
２６…小領域

Claims

撮像素子から撮像信号を読み出し、該撮像素子の欠陥画像を検出するための撮像データを生成する撮像手段と、
前記撮像データのうちの所定の領域を選択する選択手段と、
前記選択された領域に含まれる撮像データから欠陥画素に係る情報を検出する検出手段と、
前記欠陥画素に係る情報を記憶する記憶手段と
前記選択された領域に含まれる全画素の欠陥画素検出が終了した場合に、欠陥画素検査動作の停止事由が発生したかどうかを判定する判定手段と、
前記判定手段で欠陥画素検査動作の停止事由が発生したと判定された場合は、欠陥画素検出動作を終了して停止事由に応じた動作に移行させ、前記判定手段で欠陥画素検査動作の停止事由が発生したと判定されなかった場合は、次の領域を前記選択手段で選択して欠陥検査動作を継続して実行するように制御する制御手段とを
備えたことを特徴とする撮像装置。
前記記憶手段に記憶された欠陥画素に係る情報に基づいて欠陥画素の画像データを補正する補正手段を更に有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記停止事由は、所定の撮影動作の指示がなされたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記撮像素子の欠陥画像を検出するための撮像データの生成は、前記撮像装置の電源のオン／オフの指示がされたとき、所定周期の時間が経過したとき、または、撮影動作の開始が指示されたときに開始されるようになされたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記選択手段は、前記撮像データの複数の画素の画像データに基づいて得られた数値から、撮像データのうちの所定の領域を選択するようになされたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
撮像素子から撮像信号を読み出し、該撮像素子の欠陥画像を検出するための撮像データを生成する撮像工程と、
前記撮像データのうちの所定の領域を選択する選択工程と、
前記選択された領域に含まれる撮像データから欠陥画素に係る情報を検出する検出工程と、
前記欠陥画素に係る情報を記憶手段に記憶させる記憶工程と
前記選択された領域に含まれる全画素の欠陥画素検出が終了した場合に、欠陥画素検査動作の停止事由が発生したかどうかを判定する判定工程と、
前記判定工程で欠陥画素検査動作の停止事由が発生したと判定された場合は、欠陥画素検出動作を終了して停止事由に応じた動作に移行させ、前記判定工程で欠陥画素検査動作の停止事由が発生したと判定されなかった場合は、次の領域を前記選択工程で選択して欠陥検査動作を継続して実行するように制御する制御工程とを
を備えたことを特徴とする撮像方法。