JPH1038961A - 二次元固体撮像デバイスの画素欠陥検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用中に不定期かつ瞬間的に発生するランダ
ム欠陥を検出する。 【解決手段】 二次元固体撮像デバイスからのフレーム
画像を交互に記憶する第１及び第２フレームメモリ、第
１及び第２フレームメモリの同一アドレスの画素情報を
比較する比較手段、比較手段の比較結果が一致のとき比
較対象となったアドレスの画素情報を出力する出力手
段、比較手段の比較結果が不一致のとき次記憶順のフレ
ーム画像を撮像する間二次元固体撮像デバイスの撮像範
囲を１画素若しくは数画素移動する移動手段、比較手段
の比較結果が不一致のとき次記憶順のフレーム画像を記
憶した第１又は第２フレームメモリのアドレスを移動手
段による移動画素数分だけ同移動方向と逆方向に補正す
る補正手段を備える。時間軸上で隣り合う二つのフレー
ム間の画素が比較され、一致の場合に正常が、不一致の
場合にランダム欠陥が判定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二次元固体撮像デ
バイスの画素欠陥検出装置に関し、詳細には、使用中に
不定期かつ瞬間的に発生する画素欠陥を検出する新規な
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多数の受光素子を二次元状に配列して構
成する二次元固体撮像デバイスは、小型軽量・低電力と
いう特長から、画像を取り込むためのあらゆる用途に利
用されているが、小さな半導体チップ上に微細な受光素
子を高密度で作り込むため、欠陥の絶無化が相当に困難
である。特に、電荷転送機構（ＣＣＤ）を一体化したい
わゆるモノリシック型は構造が複雑でその傾向が一層強
く、画素欠陥の検出は欠かせない。

【０００３】図４は従来の画素欠陥検出装置の概略構成
図であり、１はレンズ２を介して任意視野範囲３の画像
を撮像する二次元撮像デバイス（以下「撮像デバイス」
と略すこともある）である。この撮像デバイス１は、二
次元状に配列された多数の受光素子（図では便宜的に３
×３個の素子１ａ〜１ｉ）と、各受光素子の出力を外部
に転送する電荷転送機構１ｊとを備え、撮像デバイス１
からの画像出力は、Ａ／Ｄ変換器４でディジタル信号に
変換された後、撮像デバイス１の画素数と同じ記憶容量
を有するフレームメモリ５に一旦記憶され、このフレー
ムメモリ５の記憶内容がアドレス順に読み出され、欠陥
画素判定回路６を経て外部に出力されるようになってい
る。

【０００４】ここで、欠陥画素判定回路６には、欠陥登
録ＲＯＭ７からの欠陥画素アドレスが入力しており、フ
レームメモリ５の読み出しアドレスがこの欠陥アドレス
と一致した場合には、その読み出しアドレスの画素情報
を、例えば直前のアドレスの画素情報に置き換えるなど
の救済処置をとった後、外部に出力するようになってい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の画素欠陥検出装置にあっては、あらかじめ欠陥画
素のアドレスを欠陥登録ＲＯＭ７に書き込んでおく必要
があり、明らかな欠陥にしか対応できないものであった
ため、例えば、使用中に不定期かつ瞬間的に発生するよ
うなランダム欠陥にはまったく対処できないという問題
点があった。

【０００６】なお、ランダム欠陥としては、例えば、半
導体基板の結晶欠陥などを要因とするトラップの存在に
よるものが知られており、この種のランダム欠陥は、き
わめて希にしか発生しないものの、特に、画素単位の分
解能で目標を追尾するような用途（例えばビデオカメラ
の焦点調節装置）ではシステムの信頼性を著しく損なう
から、到底、見過すことのできない問題点である。

【０００７】そこで、本発明は、使用中に不定期かつ瞬
間的に発生するランダム欠陥を検出できる有益な技術の
提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
二次元固体撮像デバイスからのフレーム画像を交互に記
憶する第１フレームメモリ及び第２フレームメモリと、
前記第１及び第２フレームメモリの同一アドレスの画素
情報を比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果が
一致のとき、比較対象となったアドレスの画素情報を出
力する出力手段と、前記比較手段の比較結果が不一致の
とき、次記憶順のフレーム画像を撮像する間、前記二次
元固体撮像デバイスの撮像範囲を１画素若しくは数画素
移動する移動手段と、前記比較手段の比較結果が不一致
のとき、次記憶順のフレーム画像を記憶した前記第１又
は第２フレームメモリのアドレスを、前記移動手段によ
る移動画素数分だけ同移動方向と逆方向に補正する補正
手段と、を備えたことを特徴とする。

【０００９】請求項１記載の発明では、時間軸上で隣り
合う二つのフレーム間の画素が比較され、一致の場合に
正常が、不一致の場合にランダム欠陥が判定される。請
求項２記載の発明は、二次元固体撮像デバイスからのフ
レーム画像を記憶するフレームメモリと、所定の基準情
報に基づいて前記フレームメモリの各アドレスの画素情
報のなかから仮の欠陥画素情報を抽出する抽出手段と、
前記仮の欠陥画素情報を記憶する画素メモリと、前記抽
出手段によって仮の欠陥画素情報が抽出されたとき、次
記憶順のフレーム画像を撮像する間、前記二次元固体撮
像デバイスの撮像範囲を１画素若しくは数画素移動する
移動手段と、前記画像メモリに記憶された仮の画素情報
と次記憶順のフレーム画像の仮の画素情報に相当する画
素情報とを比較し不一致の場合に次記憶順のフレーム画
像の仮の画素情報に相当する画素情報を選択して出力す
る出力手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１０】請求項２記載の発明では、１個のフレーム
メモリによって請求項１記載の発明と同等の作用が得ら
れる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図１〜図２は本発明に係る二次元固体
撮像デバイスの画素欠陥検出装置の第１実施例を示す図
である。図１において、１０はレンズ、１１は走査機
構、１２は二次元固体撮像デバイス、１３は信号処理回
路、１４は制御回路、１５は画像利用部（例えばディス
プレイ）である。

【００１２】レンズ１０は従来例（図４）のレンズ２に
相当し、撮像デバイス１２は従来例の撮像デバイス１に
相当（注）するが、走査機構１１と制御回路１４の全
部、及び信号処理回路１３の一部は本実施例に特有のも
のである。注：本実施例の撮像デバイス１２の画素数
は、従来例の撮像デバイスの画素数よりも少なくとも１
列分又は１行分多い点で相違する。以下、本実施例の撮
像デバイス１２の画素数を従来よりも１列多いｎ×（ｍ
＋１）とする。但し、ｎは１列あたりの画素数、ｍは１
行あたりの画素数であり、フレームサイズはｎ×ｍであ
る（理由後述）。

【００１３】まず、走査機構（移動手段）１１について
説明する。この走査機構１１は、制御回路１４からの制
御信号に従って、撮像デバイス１２の撮像範囲を１画素
又は数画素きざみで移動できるものであり、例えば、特
開昭６３−１９３６７８号公報に記載された「走査手
段」を利用できる。この走査手段は、レンズ１０からの
光を垂直走査鏡で反射するとともに、この垂直走査鏡か
らの光を水平走査鏡で反射して撮像デバイス１２に導く
ことにより、撮像デバイス１２の撮像範囲を１画素単位
で垂直・水平方向に移動できるようにしたものである。
また、同公報には、他の走査手段として、レンズ１０か
らの光を「光軸に対して所定の傾きを有し、且つ、光軸
を中心として回転可能な光透過板」を透して撮像デバイ
ス１２に導く例も示されている。特に限定しないが、図
１の走査機構１１は、後者の走査手段である。すなわ
ち、走査機構１１は、光軸１６に対して所定の傾きを有
するとともに、光軸１６を中心として回転可能な光透過
板１１ａを備え、その回転角度は、制御回路１４からの
制御信号１４ａによってきめ細かく制御されるようにな
っている。

【００１４】次に、図２を用いて信号処理回路１３の構
成を説明する。図２には、類似のブロックが上下に描か
れているが、取り敢えず上側のブロック（Ａ）に注目さ
れたい。信号処理回路１３は、フレーム振り分け回路１
３ａ、第１フレームメモリ１３ｂ、第２フレームメモリ
１３ｃ、補正手段１３ｄ、比較手段１３ｅ、出力手段１
３ｆを備え、これら各部の詳細な機能は、次のとおりで
ある。 ● フレーム振り分け回路１３ａ：撮像デバイス１２か
らのｎ×ｍサイズのフレーム画像を、フレーム単位に第
１フレームメモリ１３ｂと第２フレームメモリ１３ｃに
振り分ける。図（Ａ）では、Ｋ−１フレームの画像を第
１フレームメモリ１３ｂに振り分け、その次のＫフレー
ムの画像を第２フレームメモリ１３ｃに振り分ける様子
を示している。 ● 第１フレームメモリ１３ｂ及び第２フレームメモリ
１３ｃ：振り分けられたフレーム画像を記憶できる少な
くともｎ×ｍ画素分のアドレス空間（記憶容量）をも
つ。どちらか一方に現在のフレーム画像を記憶し、他方
に一つ前のフレーム画像を記憶する。 ● 補正手段１３ｄ：第１フレームメモリ１３ｂ及び第
２フレームメモリ１３ｃの記憶アドレス並びに読み出し
アドレスを発生するが、さらに、後述の「撮像範囲の移
動」を行った際に、移動フレーム画像のアドレスを移動
前のアドレスに戻すためのアドレス補正を行う機能を有
する。 ● 比較手段１３ｅ：第１フレームメモリ１３ｂ及び第
２フレームメモリ１３ｃの同一アドレスの画素情報を比
較して一致／不一致を判定する。撮像範囲の画像に変化
がない場合やランダム欠陥がない場合は常に一致を判定
するが、画像に画素単位の変化が現れた場合（ランダム
欠陥のおそれあり）は不一致を判定する。 ● 出力手段１３ｆ：比較手段１３ｅで一致を判定して
いる間、最新のフレーム画像を記憶しているフレームメ
モリ（図（Ａ）では第２フレームメモリ１３ｃ）の出力
のうち比較対象となったアドレスの画像情報を選択して
出力する。

【００１５】このような構成において、例えば、Ｋフレ
ームの任意画素（便宜的に（ｉ，ｊ）画素とする）が変
化したとすると、図（Ａ）の比較手段１３ｅにおけるア
ドレス（ｉ，ｊ）の比較結果が不一致になる。不一致の
結果は制御回路１４に伝えられ、制御回路１４からの制
御信号１４ａに応答して走査機構１１が回転し、撮像デ
バイス１２の撮像範囲を水平方向に１画素分移動する。

【００１６】移動後の撮像範囲のフレームは、図（Ｂ）
に、Ｋ＋１フレームとして示してある。なお、図（Ｂ）
の各部は説明の都合上別記してあるが、図（Ａ）の各部
と同一のものである。Ｋ＋１フレームの画像は、Ｋ−１
フレームの画像に上書きされる。すなわち、第１フレー
ムメモリ１３ｂに記憶される。Ｋフレームの画素（ｉ，
ｊ）に相当するＫ＋１フレームの画素は、１画素水平方
向にずれた（ｉ＋１，ｊ）の画素である。

【００１７】補正手段１３ｄは、第２フレームメモリ１
３ｃのアドレス（ｉ，ｊ）を指定する際に、通常は、第
１フレームメモリ１３ｂのアドレスも（ｉ，ｊ）を指定
するが、移動後のフレームを記憶したフレームメモリ
（この場合第１フレームメモリ１３ｂ）については、
“ｉ”に“１”を加算してアドレスを補正し、（ｉ＋
１，ｊ）を指定する。

【００１８】したがって、図（Ｂ）の比較手段では、Ｋ
フレームの画素（ｉ，ｊ）とＫ＋１フレームの画素（ｉ
＋１，ｊ）とが比較されることとなり、この場合、一致
が判定されるから、ランダム欠陥ではなく、真の画像変
化であることが識別され、Ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）
あるいはＫ＋１フレームの画素（ｉ＋１，ｊ）が出力手
段１３ｆによって外部に取り出される。

【００１９】一方、Ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）とＫ＋
１フレームの画素（ｉ＋１，ｊ）とが一致しなかった場
合は、Ｋフレームの画素（ｉ，ｊ）だけが瞬間的に変化
したランダム欠陥であるから、この場合は、Ｋフレーム
の画素（ｉ，ｊ）を捨て、Ｋ＋１フレームの画素（ｉ＋
１，ｊ）が出力手段１３ｆによって外部に取り出され
る。

【００２０】以上のように、本実施例によれば、使用中
に発生する瞬間的な画素変化を検出してランダム欠陥を
判定でき、特に、画素単位の分解能で目標を追尾するシ
ステムの信頼性を大幅に改善できる、という従来技術に
はない格別有利な効果が得られる。なお、上記実施例で
は、図２（Ａ）の状態で不一致を判定したときに、走査
機構１１を制御して撮像範囲を移動させているがこれに
限らない。フレームごとに常に撮像範囲を移動させても
構わない。

【００２１】図３は本発明に係る二次元固体撮像デバイ
スの画素欠陥検出装置の第２実施例を示す図である。図
３において、２０はレンズ、２１は走査機構（移動手
段）、２２は二次元固体撮像デバイス、２３は制御回路
であり、これらは、第１実施例のレンズ１０、走査機構
１１、撮像デバイス１２及び制御回路１４に相当するも
のであるから、敢えて説明を加えない。

【００２２】２４は信号検出部（抽出手段）、２５は信
号書き込み部、２６は画素メモリ、２７はアドレス変換
部、２８は出力部（出力手段）である。各部の詳細な機
能は、次のとおりである。 ● 信号検出部２４：撮像デバイス２２からのフレーム
画像を記憶するための１フレーム分のフレームメモリ２
４ａを有し、さらに、所定の基準情報に基づいて、フレ
ームメモリの各アドレスの画素情報のなかから、仮の欠
陥画像情報を抽出するという機能、及び、仮の欠陥画像
情報を抽出したときに、制御回路２３に対して撮像範囲
の移動を指令するとともに、当該アドレス（便宜的に
（ｉ，ｊ））の画像情報と次フレームの相当アドレス
（便宜的に（ｉ＋１，ｊ））の画像情報を信号書き込み
部２５に出力するという機能を有する。なお、次フレー
ムの相当アドレスの“＋１”は、撮像範囲の移動量を表
わしている。ここで、所定の基準情報とは、ランダム欠
陥発生時の典型的（又は代表的）な画素情報であり、例
えば、ランダム欠陥画素の経験的な画素レベル情報であ
る。 ● 信号書き込み部２５：仮の欠陥画像情報を判定した
ときのアドレス（ｉ，ｊ）の画像情報を画素メモリ２６
に書き込むという機能を有するほか、次フレームの相当
アドレス（ｉ＋１，ｊ）の画像情報を出力部２８に出力
するという機能を有する。 ● 画素メモリ２６：少なくとも１画素分の記憶容量を
有するメモリである。 ● アドレス変換部２７：画像メモリ２６に記憶されて
いるアドレス（ｉ，ｊ）の画像情報を読み出して出力部
２８に出力するものであるが、その際に、同アドレス
（ｉ，ｊ）を次フレームの相当アドレス（ｉ＋１，ｊ）
に一致させる補正処理を行う。 ● 出力部２８：画像メモリ２６から読み出されたアド
レス（ｉ，ｊ）の画像情報と、次フレームの相当アドレ
ス（ｉ＋１，ｊ）の画像情報とを比較する。一致の場合
は、いずれかの画像情報を出力し、不一致の場合は、ア
ドレス（ｉ，ｊ）の画像情報がランダム欠陥によるもの
として棄却し、次フレームの相当アドレス（ｉ＋１，
ｊ）の画像情報を出力する。

【００２３】このような構成によれば、第１実施例と同
様な効果を得られる上、１個のフレームメモリと高々１
画素分の画素メモリ２６を備えればよいから、上述の第
１実施例に比べて、メモリコストを大幅に抑えることが
できるという特有のメリットがある。但し、本実施例は
１フレームあたり１個を越える量のランダム欠陥には対
応できないが、一般にランダム欠陥の数が１画素以上に
なることは珍しいので、実用上差し支えないし、もし、
心配であれば、第１実施例の構成を採用すればよい。要
は、メモリコストと信頼性のどちらを優先するかで決め
ればよい。

【００２４】

【発明の効果】請求項１、２記載の発明によれば、使用
中に不定期かつ瞬間的に発生するランダム欠陥を検出で
き、また、請求項２記載の発明によれば、フレームメモ
リを１個にしてメモリコストを削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の全体概略構成図である。

【図２】第１実施例の信号処理回路を含む概念構成図で
ある。

【図３】第２実施例の全体構成図である。

【図４】従来例の全体概略構成図である。

【符号の説明】

１１：走査機構（移動手段） １２：二次元固体撮像デバイス １３ｂ：第１フレームメモリ １３ｃ：第２フレームメモリ １３ｄ：補正手段 １３ｅ：比較手段 １３ｆ：出力手段 ２１：走査機構（移動手段） ２４：信号検出部（抽出手段） ２４ａ：フレームメモリ ２６：画素メモリ ２８：出力部（出力手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二次元固体撮像デバイスからのフレーム画
   像を交互に記憶する第１フレームメモリ及び第２フレー
   ムメモリと、 前記第１及び第２フレームメモリの同一アドレスの画素
   情報を比較する比較手段と、 前記比較手段の比較結果が一致のとき、比較対象となっ
   たアドレスの画素情報を出力する出力手段と、 前記比較手段の比較結果が不一致のとき、次記憶順のフ
   レーム画像を撮像する間、前記二次元固体撮像デバイス
   の撮像範囲を１画素若しくは数画素移動する移動手段
   と、 前記比較手段の比較結果が不一致のとき、次記憶順のフ
   レーム画像を記憶した前記第１又は第２フレームメモリ
   のアドレスを、前記移動手段による移動画素数分だけ同
   移動方向と逆方向に補正する補正手段と、を備えたこと
   を特徴とする二次元固体撮像デバイスの画素欠陥検出装
   置。
2. 【請求項２】二次元固体撮像デバイスからのフレーム画
   像を記憶するフレームメモリと、 所定の基準情報に基づいて前記フレームメモリの各アド
   レスの画素情報のなかから仮の欠陥画素情報を抽出する
   抽出手段と、 前記仮の欠陥画素情報を記憶する画素メモリと、 前記抽出手段によって仮の欠陥画素情報が抽出されたと
   き、次記憶順のフレーム画像を撮像する間、前記二次元
   固体撮像デバイスの撮像範囲を１画素若しくは数画素移
   動する移動手段と、 前記画像メモリに記憶された仮の画素情報と次記憶順の
   フレーム画像の仮の画素情報に相当する画素情報とを比
   較し不一致の場合に次記憶順のフレーム画像の仮の画素
   情報に相当する画素情報を選択して出力する出力手段
   と、を備えたことを特徴とする二次元固体撮像デバイス
   の画素欠陥検出装置。