JP2016029759A - 撮像装置の欠陥画素検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
欠陥画素検出において、センサの温度上昇時にセンサ面内に発生する温度ムラをセンサの駆動手段によって一次元の温度分布にすることで、恒温槽等の温度調節設備やサーモグラフィ等の温度分布計測器を要することなく、温度ムラによる検出誤差を低減させた精度良い欠陥画素検出システムの実現を目的とする。
【解決手段】
本発明の固体撮像素子の欠陥画素情報の検出が可能な撮像素子の欠陥画素検出システムは、複数の画素を有する固体撮像素子と、上記固体撮像素子を通常撮影時に駆動する駆動回路において、第一の駆動手段と、一部の駆動回路の電源供給を遮断することができ、その状態で駆動することができる第二の駆動手段とを具備する撮像素子駆動部と、上記固体撮像素子の温度を検出する温度検出手段と、上記温度検出手段で検出した温度に応じて欠陥画素検出閾値に補正を加える補正手段とを具備することを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、複数の画素を有する固体撮像素子の欠陥画素情報の検出が可能な撮像装置における欠陥画素検出方法の改良に関する。

デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置においては、撮像素子としてＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサを使用するのが一般的である。

前記撮像素子の特性として、画素毎のフォトダイオードの暗電流に起因した欠陥画素などがあり、これらが撮像された画像の画質を低下させていることはよく知られている。

暗電流は一般的に８℃の温度上昇で２倍に増加すると言われており、上記フォトダイオードの暗電流に起因した欠陥画素は温度特性を持つことになり、高温ほど暗電流が増え、補正が必要となる欠陥画素数が増加することも広く知られている。

すなわち欠陥画素検出において、撮像素子の温度を上げることによって、微小な欠陥画素も漏らすことなく精度よく欠陥画素を検出することが出来る。

ところで、欠陥画素の検出は一般的には常温の環境下で行われるが、仮に上述したような高温時の欠陥画素の個数増大を考慮して、常温よりも高いある温度で欠陥画素を検出しようとした場合には、撮像装置をより高温の環境下に置くために、例えば恒温槽などの設備が必要となる。この場合には、欠陥画素検出のために必要となる設備が増加するだけでなく、カメラボディの外側から撮像装置を加熱することになるために、カメラボディ内部の撮像素子の温度が上昇するのに時間を要し、つまり、欠陥画素検出を完了するまでの時間が長くなることになってしまう。これらのことからカメラ内で高温状態を実現し、欠陥画素検出を可能にする技術が求められている。

前記のように、温度特性を持つフォトダイオードの暗電流に起因した欠陥画素を検出する方法として、恒温槽等を要することなく温度変化による欠陥画素の個数にも対応した欠陥画素検出方法が開示されている。特許文献１では、恒温槽等を要することなく、例えばライブビュー駆動などの消費電力を増加させる駆動を行うなどして、撮像装置内部で温度制御を行い、センサ面の温度変化による欠陥画素の個数変化に対応した欠陥画素検出技術が開示されている。

また特許文献２では、あらかじめ測定しておいた、ある場所の各温度によるセンサ面内の温度ムラに応じて、ブロック毎に欠陥画素検出閾値、または欠陥画素信号値に補正をかけて、欠陥画素を検出する技術が開示されている。

特開2010-118780号公報 特開2007-12948号公報

図１５は撮像素子の簡易図である。１５０１は、撮像素子である。１５０２は、画素部からの信号を後段へ出力する出力アンプである。１５０３は、フォトダイオードなどから構成される画素部である。画素部１５０３の温度分布を、高温を淡色、低温を濃色で表わしている。同図上で画素部１５０３の上下には列回路ブロック、水平走査回路、左側には垂直走査回路が配置されている。図１６はセンサ面内の温度と欠陥画素の信号レベルのグラフである。

特許文献１は、撮像素子１５０１が一様な温度変化をしたときは非常に有効であるが、実際には撮像素子内部回路の出力アンプ１５０２や列回路等によって発熱するので、図１５に示すように、発熱源に近接する撮像素子の一部が部分的な温度上昇をしてしまい、撮像素子内で温度が高い部分と温度が低い部分で欠陥画素レベルに差が出るため、図１６に示す様に、閾値固定だと適切に欠陥画素を検出することが出来ない。

特許文献２では、上記のような問題点を鑑みて、温度ムラを考慮して補正するものであるが、検査の過程で複雑な二次元の温度ムラを計測する為に、サーモグラフィ等の温度分布計測器を用いなければならず、温度分布計測という工程が加わる手間が増加してしまう、という不都合があった。

精度の良い欠陥画素検出を行うには、欠陥画素が暗電流由来の温度特性を持つ為、撮像素子を高温にした状態で行うのが望ましい。しかし、撮像素子を高温状態にしても撮像素子面内の温度分布が二次元の複雑な分布になってしまっては、二次元の温度分布を計測する手段が必要になってしまう。

そこで本発明は、センサの温度上昇時にセンサ面内に発生する温度ムラを一次元の分布にするようにセンサの駆動を行うことで、恒温槽等の温度調節設備やサーモグラフィ等の温度分布計測器を要することなく、温度ムラによる検出誤差を低減させた精度良い欠陥画素検出システムの実現を目的とする。

本発明は、固体撮像素子の欠陥画素情報の検出が可能な撮像素子の欠陥画素検出システムにおいて、複数の画素を有する固体撮像素子と、上記固体撮像素子を通常撮影時に駆動する駆動回路において、第一の駆動手段と、一部の駆動回路の電源供給を遮断することができ、その状態で駆動することができる第二の駆動手段とを具備する撮像素子駆動部と、上記固体撮像素子の温度を検出する温度検出手段と、上記温度検出手段で検出した温度に応じて欠陥画素検出閾値に補正を加える補正手段を具備することを特徴とする固体撮像素子の欠陥画素検出システムである。

欠陥画素検出モードにおいて、温度上昇時にセンサ面内の温度分布を一次元の単調な分布になるような駆動手段で駆動させることで、恒温槽等の温度調節設備やサーモグラフィ等の温度分布計測器を要することのない、温度ムラによる検出誤差を低減させた精度良い欠陥画素検出システムを提供出来る。

本発明の実施例１における撮像装置のブロック図である。 本発明の実施例１における欠陥画素検出モードの欠陥画素検出閾値補正係数テーブルである。 本発明の実施例１におけるＣＭＯＳ型エリアセンサの回路図である。 本発明の実施例１における欠陥画素検出モード時のＣＭＯＳ型エリアセンサ画素部の温度分布を表した図である。 本発明の実施例１における温度上昇モード時のタイミングチャートである。 本発明の実施例１における欠陥画素撮影モード時のタイミングチャートである。 本発明の実施例１におけるＣＭＯＳ型エリアセンサの温度計測に用いる温度検出器の配置図である。 本発明の実施例１における欠陥画素検出モード時のＣＭＯＳ型エリアセンサ画素部の各ブロックの温度と欠陥画素検出補正係数を表す表である。 本発明の実施例１における欠陥画素検出モード時のＣＭＯＳ型エリアセンサのタイミングチャートである。 本発明の実施例１における欠陥画素検出モード時のフローチャートである。 本発明の実施例２におけるＣＭＯＳ型エリアセンサの回路図である。 本発明の実施例２における温度上昇モード時のタイミングチャートである。 本発明の実施例２における欠陥画素撮影モード時のタイミングチャートである。 本発明の実施例２における欠陥画素検出モード時のＣＭＯＳ型エリアセンサ画素部の温度分布を表した図である。 従来技術における欠陥画素検出モード時のセンサの温度分布を表した図である。 従来技術における欠陥画素の信号レベルと温度の関係を示す図である。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

［実施例１］
本発明の実施の形態による撮像装置の一例について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施例１における撮像装置の構成例を示すブロック図である。１は、レンズおよび絞りからなる光学系である。２は、メカニカルシャッタ（メカシャッタと図示する）である。３は、撮像素子である。４は、アナログ信号処理を行うＣＤＳ回路である。５は、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。６は、撮像素子３、ＣＤＳ回路４およびＡ／Ｄ変換器５を動作させる信号を発生するタイミング信号発生回路である。７は、光学系１、メカニカルシャッタ２および撮像素子３の駆動回路である。

８は、撮影した画像データに対して必要な信号処理を行う信号処理回路である。９は、信号処理された画像データを記憶する画像メモリである。１０は、撮像装置から取り外し可能な画像記録媒体である。１１は、信号処理された画像データを画像記録媒体１０に記録する記録回路である。１２は、信号処理された画像データを表示する画像表示装置である。１３は、画像表示装置１２に画像を表示する表示回路である。１４は、撮像装置全体を制御するシステム制御部である。

１５は、システム制御部１４で実行される制御方法を記載したプログラム、プログラムを実行する際に使用されるパラメータ等の制御データを記憶しておく不揮発性メモリ（ＲＯＭ）である。１６は、不揮発性メモリ１５に記憶されたプログラム、制御データおよび補正データを転送して記憶しておき、システム制御部１４が撮像装置を制御する際に使用する揮発性メモリ（ＲＡＭ）である。１７は温度検出部である。サーミスタ等の温度計測素子を含んで構成され、撮像素子３の温度を計測して、システム制御部１４を介して、駆動回路７へ出力するものである。

記憶器１８は欠陥画素検出閾値補正係数テーブルや欠陥画素のアドレス情報、及びそのレベルを記憶している不揮発性メモリである。各温度に応じた適切な欠陥画素検出閾値となるように温度によって一義的に決まる実験的に求められた閾値補正係数テーブル（図２）をあらかじめ作成しておき、この記憶器１８に格納しておく。また図２においてｈ＞ｉ＞ｊ＞ｋ＞ｌ＞ｍ＞ｎである。

以下、上述のように構成された撮像装置を用いてメカニカルシャッタ２を使用した撮影動作（撮像方法）について説明する。撮影動作に先立ち、撮像装置の電源投入時等のシステム制御部１４は動作開始時において、不揮発性メモリ１５から必要なプログラム、制御データおよび補正データを揮発性メモリ１６に転送して記憶しておくものとする。また、これらのプログラムやデータは、システム制御部１４が撮像装置を制御する際に使用する。それとともに、システム制御部１４は、必要に応じて、追加のプログラムやデータを不揮発性メモリ１５から揮発性メモリ１６に転送したり、直接不揮発性メモリ１５内のデータを読み出したりして使用する。

まず、光学系１は、システム制御部１４からの制御信号により、絞りとレンズを駆動して、適切な明るさに設定された被写体像を撮像素子３上に結像させる。次に、メカニカルシャッタ２は、システム制御部１４からの制御信号により、必要な露光時間となるように撮像素子３の動作に合わせて撮像素子３を遮光するように駆動される。

この時、撮像素子３が電子シャッタ機能を有する場合は、メカニカルシャッタ２と併用して、必要な露光時間を確保してもよい。撮像素子３は、システム制御部１４により制御されるタイミング信号発生回路６が発生する動作パルスをもとにした駆動パルスで駆動され、被写体像を光電変換により電気信号に変換してアナログ画像信号として出力する。撮像素子３から出力されたアナログの画像信号は、システム制御部１４により制御されるタイミング信号発生回路６が発生する動作パルスにより、ＣＤＳ回路４でクロック同期性ノイズが除去され、Ａ／Ｄ変換器５でデジタル画像信号に変換される。

次に、システム制御部１４により制御される信号処理回路８は、デジタル画像信号に対して、色変換、ホワイトバランス、ガンマ補正等の画像処理、解像度変換処理、画像圧縮処理等を行う。画像メモリ９は、信号処理中のデジタル画像信号を一時的に記憶したり、信号処理されたデジタル画像信号である画像データを記憶したりするために用いられる。信号処理回路８で信号処理された画像データや画像メモリ９に記憶されている画像データは、記録回路１１において画像記録媒体１０に適したデータ（例えば階層構造を持つファイルシステムデータ）に変換されて画像記録媒体１０に記録される。

また、信号処理回路８で解像度変換処理を実施された後、表示回路１３において画像表示装置１２に適した信号（例えばＮＴＳＣ方式のアナログ信号等）に変換されて画像表示装置１２に表示される。

ここで、信号処理回路８は、システム制御部１４からの制御信号により信号処理をせずにデジタル画像信号をそのまま画像データとして、画像メモリ９や記録回路１１に出力してもよい。また、信号処理回路８は、システム制御部１４から要求があった場合に、信号処理の過程で生じたデジタル画像信号や画像データの情報、あるいは、それらから抽出された情報をシステム制御部１４に出力する。上記の情報は、例えば、画像の空間周波数、指定領域の平均値、圧縮画像のデータ量等の情報である。

さらに、記録回路１１は、システム制御部１４から要求があった場合に、画像記録媒体１０の種類や空き容量等の情報をシステム制御部１４に出力する。

さらに、画像記録媒体１０に画像データが記録されている場合の再生動作について説明する。システム制御部１４からの制御信号により記録回路１１は、画像記録媒体１０から画像データを読み出し、同じくシステム制御部１４からの制御信号により信号処理回路８は、画像データが圧縮画像であった場合には、画像伸長処理を行い、画像メモリ９に記憶する。画像メモリ９に記憶されている画像データは、信号処理回路８で解像度変換処理を実施された後、表示回路１３において画像表示装置１２に適した信号に変換されて画像表示装置１２に表示される。

図３は、本発明の実施例１におけるＣＭＯＳ型エリアセンサ（撮像素子３）の回路図である。画素毎にフォトダイオードＤ１、転送スイッチＭ１、リセットスイッチＭ２、画素アンプＭ３、行選択スイッチＭ４が設けられる。転送スイッチＭ１のゲートは垂直走査回路１１１からの信号ＰＴＸに接続され、画素リセットスイッチＭ２のゲートは垂直走査回路１１１からの信号ＰＲＥＳに接続され、行選択スイッチＭ４のゲートは垂直走査回路１１１からの信号ＰＳＥＬに接続され、ソース部は垂直出力線Ｖに接続されている。１２２は列回路ブロックである。

図３下部の破線で囲った部分は列回路ブロック１２２を詳細に書いた図である。列回路１２２において、列ごとに配置されている列アンプ１０１、水平転送スイッチＭ５が設けられる。水平転送スイッチＭ５のゲートは水平走査回路ブロックに接続されている。また列回路ブロック１２２と水平走査ブロック１２１は画素部の上下に配置され、奇数列に配置されている画素の信号は下部列回路ブロックへ、偶数列に配置されている画素の信号は上部列回路ブロックへ送信される２チャンネルのものをモデルとするが、本発明はこの構成に限るものではない。

出力アンプ１３０は列回路ブロックにある行単位の各画素の信号を水平走査回路ブロックの信号によって順次ＣＤＳブロック４に出力する。出力アンプ制御スイッチ１３１は出力アンプ１３０への電源供給を制御するスイッチである。ゲート部は駆動回路７からの信号ＰＧと接続されている。ドレイン部は出力アンプ電源（図示せず）と接続されている。

次に本発明の原理を説明する。発明が解決しようとする課題で前述したように、新たな設備を要することなく、精度良く暗電流由来の欠陥画素を検出するには、撮像装置内で撮像素子を高温状態にすること、かつ撮像素子面内を一次元の単調な温度分布にして欠陥画素検出を行うことが肝要である。

そこで本実施例の簡略図である図４を用いて説明する。

図４（ａ）は図３の簡易図である。４０１は撮像素子、４０２は画素部、１３０は出力アンプ、１３１は出力アンプ制御スイッチを表している。本実施形態の欠陥画素検出システムにおいて、温度上昇モードで駆動した場合における画素部４０２の温度分布を、高温を淡色、低温を濃色で表している。温度上昇モードについては後述する。またＡからＧの７つのブロックに分けている。図４（ｂ）はセンサ面内水平位置と温度の関係のグラフ、図４（ｃ）はセンサ面内垂直位置と温度の関係のグラフを示している。ここで、撮像素子の代表的な発熱源として列回路ブロック、出力アンプが挙げられる。

この発熱源を利用して一次元の簡単な温度分布にするべく、通常はオンして駆動する出力アンプ制御スイッチ１３１をオフにして、主な発熱源を列回路のみにするセンサ駆動をさせることにより、従来例のような二次元温度分布ではなく、図４のように垂直方向に一次元の単調な温度分布になる。つまり、センサ面内の温度は水平方向に一定に近くなる為、ブロックを水平方向に分割する必要がない。従って、ブロック数を大幅に削減することができ、欠陥画素検出に必要なメモリ容量も大幅に低減することが出来る。

次に欠陥画素検出モード時に行う２つのセンサの駆動について説明する。

１つ目の駆動を温度上昇モードとする。温度上昇モードは欠陥画素検出モード時に行う、センサ面内の温度を上昇させる為の駆動である。図５は温度上昇モード時のＮ行目のタイミングチャートである。ｔ０からｔ７の期間、温度上昇モードで駆動している。時間ｔ１からｔ６の期間、信号ＰＳＥＬ（Ｎ）がアクティブになり、該行選択スイッチＭ４がオンし、Ｎ行目につながっている全ての画素の該画素アンプＭ３で構成されるソースフォロワ回路が動作状態になる。ここで、時間ｔ２からｔ３の期間で信号ＰＲＥＳ（Ｎ）がアクティブになり、リセットスイッチＭ２がオンとなり、該ソースフォロワＭ３のゲートは初期化される。

次にｔ４からｔ５の期間、ＰＴＸ（Ｎ）をアクティブとすることで転送スイッチＭ１をオンとする。これにより、該フォトダイオードＤ１に蓄積されていた信号電荷は該画素アンプＭ３で構成されるソースフォロワＭ３のゲートに転送される。この時、該画素アンプＭ３で構成されるソースフォロワＭ３のゲートは転送されてきた信号電荷に見合う分だけリセットレベルから電位が変動し、信号レベルが確定する。

この信号レベルは列アンプ１０１で増幅された後、水平走査回路１２１からのパルスにより、Ｍ５が順次駆動することによって、信号を水平走査するが、温度上昇モードが始まるｔ０で、出力アンプ制御信号ＰＧをＬＯＷに固定にすることで、出力アンプ制御スイッチ１３１はオフとなり、出力アンプは駆動しない為、信号が図１におけるＣＤＳブロック４に出力されることはない。これでＮ行の出力は終了である。信号ＰＳＥＬ（Ｎ＋１）、ＰＴＸ（Ｎ＋１）、ＰＲＥＳ（Ｎ＋１）もＮ行目と同様に駆動することで（Ｎ＋１）行目も同様に駆動する。

この駆動を所定時間（本実施例では１分間）が経過するまで続ける。温度上昇モードで駆動することにより、センサの主な発熱源の内、列回路ブロックだけが発熱する状態になり、センサ面内の温度は水平方向に一定に近くなる。

２つ目の駆動を欠陥画素撮影モードとする。欠陥画素撮影モードは温度上昇モードでセンサ面の温度を上げた後、暗時の静止画像を取得する駆動である。欠陥画素撮影モードは温度上昇モード時にフォトダイオードＤ１に蓄積された電子を全画素リセットする一括リセット、温度保持を行いながら暗時静止画の光電変換を行う蓄積、蓄積した電荷を読み出す読出し、で構成される。

図６は欠陥画素撮影モード時のタイミングチャートである。ｔ０からｔ１７までの期間、欠陥画素撮影モードで駆動している。

ｔ１からｔ４の期間は一括リセットを行う。ｔ１からｔ４の期間、全ての行の垂直走査信号ＰＳＥＬがアクティブになり、全行選択スイッチＭ４がオンし、全ての画素の該画素アンプＭ３で構成されるソースフォロワ回路が動作状態になる。ここで、時間ｔ２からｔ３の期間でリセット信号ＰＲＥＳ、行選択信号ＰＴＸがアクティブになり、リセットスイッチＭ２、転送スイッチＭ１がオンとなり、全ての画素のソースフォロワＭ３のゲート、フォトダイオードＤ１に溜まった電荷はリセットされる。

ｔ５からｔ９の期間は温度保持と蓄積を行う。ｔ５からｔ８の期間、あるＮ行目の垂直制御信号ＰＳＥＬ（Ｎ）がアクティブとなることで、Ｎ行目の行選択スイッチＭ４がオンし、Ｎ行につながる全ての画素の該画素アンプＭ３で構成されるソースフォロワ回路が動作状態になる。ｔ６からｔ７の期間、画素リセット信号ＰＲＥＳ（Ｎ）がアクティブになることで、リセットスイッチＭ２がオンとなり、ソースフォロワＭ３のゲートは初期化される。またｔ５からｔ８の期間、行選択信号ＰＴＸと出力アンプ制御信号ＰＧはＬＯＷに固定になることで、転送スイッチＭ１、出力アンプ制御スイッチ１３１はオフとなる。

これでＮ行の駆動は終了である。信号ＰＳＥＬ（Ｎ＋１）、ＰＴＸ（Ｎ＋１）、ＰＲＥＳ（Ｎ＋１）もＮ行目と同様に駆動することで（Ｎ＋１）行目も同様に駆動する。転送スイッチＭ１をオフし、かつ出力アンプを止めた状態で列回路を駆動させることで、フォトダイオードＤ１で静止画の蓄積を行いながら、温度上昇モードで上昇させた温度を保持することが可能となる。ｔ５からｔ８の期間の駆動はｔ９までの期間繰り返す。

ｔ９からｔ１７の期間は読出しを行う。ｔ９のタイミングで出力アンプ制御信号をアクティブとすることで、出力アンプ制御スイッチがオンとなり、出力アンプが駆動する。次に時間ｔ１０からｔ１５の期間、信号ＰＳＥＬ（Ｎ）がアクティブになり、該行選択スイッチＭ４がオンし、Ｎ行目につながっている全ての画素の該画素アンプＭ３で構成されるソースフォロワ回路が動作状態になる。ここで、時間ｔ１１からｔ１２の期間で信号ＰＲＥS（Ｎ）がアクティブになり、リセットスイッチＭ２がオンとなり、該ソースフォロワＭ３のゲートは初期化される。

次にｔ１３からｔ１４の期間、ＰＴＸ（Ｎ）をアクティブとすることで転送スイッチＭ１をオンとする。これにより、該フォトダイオードＤ１に蓄積されていた信号電荷は該画素アンプＭ３で構成されるソースフォロワＭ３のゲートに転送される。この時、該画素アンプＭ３で構成されるソースフォロワＭ３のゲートは転送されてきた信号電荷に見合う分だけリセットレベルから電位が変動し、信号レベルが確定する。

この信号レベルは列アンプ１０１で増幅された後、水平走査回路１２１からのパルスにより、水平転送スイッチＭ５が順次駆動することによって、信号を水平走査し、時系列的に、時間ｔ１６からｔ１７のタイミングで出力される。これでＮ行の出力は終了である。信号ＰＳＥＬ（Ｎ＋１）、ＰＴＸ（Ｎ＋１）、ＰＲＥＳ（Ｎ＋１）もＮ行目と同様に駆動することで、Ｎ＋１行目の信号を読み出すことが出来る。

次に温度検出方法と欠陥画素検出閾値補正方法について説明する。

温度検出部は、センサ表面温度とセンサ裏面温度に差がないものとして、例えばセンサ裏面に図７のように各ブロックに１つずつ、複数の温度検出器を配置するものとする。図７において、７０１は撮像素子の裏面である。７０２（a）〜７０２（g）は温度検出器である。

温度検出部で検出された温度をもとに、信号処理回路８によって記憶器１８に格納されている閾値補正係数テーブル（図２）から各温度に応じた欠陥画素検出閾値補正係数に変換し、各ブロックの欠陥画素検出閾値を決定する。本実施例では図８に示すように領域Ａが５０℃、領域Ｂが４８℃、領域Ｃが４４℃、領域Ｄが４２℃、領域Ｅが４４℃、領域Ｆが４７℃、領域Ｇが５１℃であったとする。閾値補正係数テーブルと照らし合わせ、常温での閾値を基準閾値αとすると、各領域の閾値はＡからＧの順にｈα、ｉα、ｊα、ｋα、ｊα、ｉα、ｈαとなり、温度に応じて各領域の欠陥画素検出閾値が決まる。

次に欠陥画素検出モード時のセンサの駆動についてタイミングチャート（図９）を用いて説明する。尚、列回路動作の一点鎖線は温度上昇モード時の列回路駆動、二点鎖線は欠陥画素撮影モード時の温度保持駆動、実線は欠陥画素撮影モード時の静止画の読出し駆動を示している。

時刻ｔ０において、欠陥画素検出モードがスタートし、センサ駆動は通常駆動から温度上昇モードになる。ｔ０からｔ１の期間、温度が定常になる時間が１分間（フレームレート３０ｆｐｓだと１８００フレーム）として、温度上昇モードを１分間駆動させる。

ｔ１において、センサ駆動を温度上昇モードから欠陥画素撮影モードに切り替える。ｔ１からｔ２の期間、全画素のリセットを行う。ｔ２からｔ３の期間、欠陥画素撮影モードで列回路を駆動させ、センサ温度の保持を行いつつ、フォトダイオードは蓄積を行う。ｔ３の時刻に温度検出部７０２でセンサの温度検出を行う。また、出力アンプ制御信号ＰＧをＬＯＷからアクティブにすることで、出力アンプ制御スイッチをオンし、出力アンプを動作可能状態にする。

ｔ３からｔ４の期間、読出し駆動を行い、センサは欠陥画素検出モード時の駆動を終了する。

最後に本実施例における撮像素子の欠陥画素検出システムのフローチャート（図１０）を用いて本実施例の流れを説明する。

カメラを欠陥画素検出モードに設定した後、センサ面の温度を上昇するべく、温度上昇モードが開始する（ステップＳ１）。ここで、欠陥画素検出モードが開始した時点では、撮像素子３の温度は、欠陥画素を検出しようとしている目標温度よりも低い温度であるものとする。

次にシステム制御部１４によって所定の時間駆動したか否かを判定する（ステップＳ２）。１分間駆動した後、温度上昇モードが終了し（ステップＳ３）、欠陥画素撮影モードが開始する（ステップＳ４）。

次に蓄積されたフォトダイオードＤ１の電荷を全画素リセットする（ステップＳ５）。次にセンサ面の温度を保持しつつ、フォトダイオードＤ１は暗時の静止画像を蓄積する（ステップＳ６）。所定の蓄積時間がたった後、温度検出器６０２でセンサの各ブロックの温度を検出する（ステップＳ７）。

次にフォトダイオードＤ１の電荷を読み出し（ステップＳ８）、欠陥画素撮影モードを終了する（ステップＳ９）。撮影して得られた画像データは信号処理回路８を介して画像メモリ９に転送される。閾値補正係数テーブルを用いて各ブロックの欠陥画素検出閾値を温度に応じて算出する（ステップＳ１０）。演算した欠陥画素検出閾値と各ブロックの画素の信号とを比較し、閾値を超えたものを欠陥画素として検出する（ステップＳ１１）。欠陥画素として検出されたアドレス情報と画素の出力によって決まるキズレベルを記憶器１８に記憶させる（ステップＳ１２）。以上で欠陥画素検出モードを終了とする。

上述する駆動を行うことで、カメラ内でセンサ面内に発生する温度ムラを一次元の分布にするように温度上昇を行うことが出来、恒温槽等の温度調節設備やサーモグラフィ等の温度分布計測器を要することなく、温度ムラによる検出誤差を低減させた精度良い欠陥画素検出を実現することが出来る。以上で実施例１における欠陥画素検出方法の説明とする。

［実施例２］
本発明における第２の実施例についての説明をする。図１１は本発明の実施例２におけるＣＭＯＳ型エリアセンサの回路図である。列アンプ制御スイッチ１３２はセンサ下部の列回路内の列アンプ１０１への電源供給スイッチである。列アンプ制御スイッチ１３２のゲート部は駆動回路７からの列アンプ制御信号ＰＰへと接続されている。ドレイン部は列アンプ電源と接続されている。Ｖｇは列アンプ電源供給線である。その他の構成は実施例１と同様である。

図１２は実施例２における温度上昇モードのタイミングチャートである。温度上昇モードが始まるｔ０のタイミングで出力アンプ制御信号と同様に、列アンプ制御信号ＰＰを常にＬＯＷとすることで、センサ下部の列回路内の列アンプ１０１への電源供給スイッチ１３２が常にオフし、センサ下部の列アンプ１０１は駆動しない。これにより、駆動する発熱部はセンサ上部の列回路だけになり、センサ面の温度分布は垂直方向に１次元の単調な温度分布となる。その他の信号のタイミングは実施例１と同様である。

図１３は実施例２における欠陥画素撮影モード時のタイミングチャートである。読出しが始まるｔ９のタイミングで出力アンプ制御信号ＰＧと同様に、列アンプ制御信号ＰＰはＬＯＷからアクティブになることで、センサ下部の列回路内の列アンプ１０１への電源供給スイッチがオンし、センサ下部の列アンプ１０１は駆動する。これにより奇数列に配置された画素の信号を読み出すことが出来る。その他の信号のタイミングは実施例１と同様である。

図１４は本発明の実施例２における欠陥画素検出モード時のセンサの温度分布を表した図である。１４０１は撮像素子、１４０２は画素部、１４０３は出力アンプ、１４０４は出力アンプ１４０３への電源供給スイッチ、１４０５は下部列回路ブロックへの電源供給スイッチを表している。画素部１４０２の温度分布を、高温を淡色、低温を濃色で表している。上部グラフはセンサ面内水平位置と温度の関係、右部グラフはセンサ面内垂直位置と温度の関係を示している。

第２の実施例では出力アンプ１４０３の他に、センサ下部の列アンプにも電源供給スイッチ１４０５を設け、図１０のステップＳ１の時、上部列回路だけを駆動させることによって、図１４のようにセンサ面内の温度分布を垂直方向に一次元の単調な温度分布に制御することができる。

同様に上部列回路の列アンプに電源供給スイッチを設けて、下部列回路を駆動させてもよい。

［実施例３］
前述した２つの実施例では各ブロックの温度に応じて、基準閾値に補正係数をかけて、ブロック毎に閾値を決める方法を用いたが、センサ面内で閾値を固定にし、各ブロックの温度に応じて、各ブロックの画素信号レベルに補正係数をかける方法を用いてもよい。図２の欠陥画素検出閾値補正テーブルのように、実験によって求められた信号値補正係数テーブルを作成する。その補正係数は温度の高い順にｕ＞ｔ＞ｓ＞ｒ＞ｑ＞ｐ＞ｏである。図１の記憶器１８に、信号値補正係数テーブルをあらかじめ作成しておき、この記憶器１８に格納しておく。

図１０のステップＳ１０において各ブロックの温度に応じて、ブロック毎に信号値補正係数テーブルを参照し、各ブロックの画素信号値補正係数を算出する。実施例１と同様に領域Ａが５０℃、領域Ｂが４８℃、領域Ｃが４４℃、領域Ｄが４２℃、領域Ｅが４４℃、領域Ｆが４７℃、領域Ｇが５１℃とする。例えばＸブロックのある場所の画素の信号値をβ（ｘ）とすると、補正後の各ブロックのある画素の信号値はＡからＧの順にｏβ（ａ）、ｐβ（ｂ）、ｑβ（ｃ）、ｒβ（ｄ）、ｑβ（ｅ）、ｐβ（ｆ）、ｏβ（ｇ）となる。これらの補正した信号値と固定閾値とを比較して欠陥画素を検出する。その他の構成は実施例１と同様である。

またここで示した３つの実施例では各ブロックにつき１つの温度検出器を用いているが、たとえば上部と中央部の二つに配置して、その二か所の温度から実験的に求められた温度分布の近似関数に当てはめて各ブロックの温度を求めてもよい。また裏面ではなく、画素部の各ブロック、若しくは各行に温度計測素子を埋め込んでもよい。すなわち各ブロックの温度を求めることのできる配置であればよい。また本実施例では温度計測器を用いたが、公知技術である、基準レベルと画素暗出力の差から暗電流を求め、その暗電流から温度を求める技術を用いて温度分布を推測してもよい。

本発明の実施例１、実施例２および実施例３によれば、センサの温度上昇の際、発熱源の一部の供給電源をオフした駆動で発熱させることにより、一次元の単調な温度分布になるように回路駆動を制御し、欠陥画素検出を行う。これにより、センサの温度分布を容易に把握することが出来るので、温度ムラによる検出誤差を低減させた精度良い欠陥画素検出を新たな設備を要することなく実現出来る。

なお、上記実施例は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術的思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することが出来る。

Ｄ１ フォトダイオード（ＰＤ）、Ｍ１ 転送スイッチ、Ｍ２ リセットスイッチ、
Ｍ３ ソースフォロア（画素アンプ）、Ｍ４ 行選択スイッチ、
Ｍ５ 水平転送スイッチ、Ｉ 負荷電流源、Ｖ 垂直出力線、
Ｖｇ 列アンプ電源供給線、ＰＴＸ 行選択信号、ＰＲＥＳ 画素リセット信号、
ＰＳＥＬ 垂直操作信号、ＰＧ 出力アンプ制御信号、ＰＰ 列アンプ制御信号

Claims (5)

1. 固体撮像素子の欠陥画素の検出が可能な撮像素子の欠陥画素検出システムにおいて、
   複数の画素を有する固体撮像素子と、
   上記固体撮像素子を通常撮影時に駆動する駆動回路において、第一の駆動手段と、一部の駆動回路の電源供給を遮断することができ、その状態で駆動することができる第二の駆動手段とを具備する撮像素子駆動部と、
   上記固体撮像素子の温度を検出する温度検出手段と、
   上記温度検出手段で検出した温度に応じて欠陥画素検出閾値に補正を加える補正手段と
   を具備することを特徴とする固体撮像素子の欠陥画素検出システム。
2. 固体撮像素子の欠陥画素情報の検出が可能な撮像素子の欠陥画素検出システムにおいて、
   複数の画素を有する固体撮像素子と、
   上記固体撮像素子を通常撮影時に駆動する駆動回路において、第一の駆動手段と、一部の駆動回路の電源供給を遮断することができ、その状態で駆動することができる第二の駆動手段とを具備する撮像素子駆動部と、
   上記固体撮像素子の温度を検出する温度検出手段と、
   上記温度検出手段で検出した温度に応じて画素信号値に補正を加える補正手段と
   を具備することを特徴とする固体撮像素子の欠陥画素検出システム。
3. 上記第二の駆動手段は上記固体撮像素子の出力アンプへの供給電源を遮断して駆動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の欠陥画素検出システム。
4. 上記第二の駆動手段は上記固体撮像素子の出力アンプと上記固体撮像素子の上辺または下辺いずれか１辺に隣接する列回路への供給電源を遮断して駆動することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の欠陥画素検出システム。
5. 遮光画像取得時の蓄積期間において、第二の駆動手段による駆動を継続することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の欠陥画素検出システム。