(57)【要約】【課題】イメージセンサの機能的信頼性を確実に検査できる別の方法を提供する。    【解決手段】本発明は、複数個の光感知画素（１４、１６）を有するイメージセンサ（１２）の機能的信頼性を検査する方法に関し、この方法においては、少なくとも１個の光感知画素（１４、１６）のグレイスケール値が読み出される。この方法は、少なくとも１個の画素（１４、１６）のグレイスケール値の現在のノイズ係数（ｘnoise；  <Λ>；  <Ｕ>）を決定する（３２）段階と、少なくとも１個の画素（１４、１６）のためのダークノイズ係数（ｘdark；  <Λ>dark；  <Ｕ>dark）を提供する（３０；  ６２）段階と、現在のノイズ係数と参照ノイズ係数とを比較する（２８）段階とを含み、現在のノイズ係数が参照ノイズ係数に関して所定の基準に達していなければ、機能的エラーが存在すると考えられる（３６）。本発明はさらに、このような方法が実施される装置に関する。
2005517259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の光感知画素（１４、１６）を有するイメージセンサ（１２）の機能的信頼性を検査する方法であって、少なくとも１個の光感知画素（１４、１６）のグレイスケール値が読み出され、この方法は、
―  少なくとも１個の画素（１４、１６）のグレイスケール値の現在のノイズ係数（ｘnoise；  <Λ>；  <Ｕ>）を決定する（３２；  ５６；  ７６；  ９２）段階と、
―  少なくとも１個の画素（１４、１６）のための参照ノイズ係数（ｘdark；  <Λ>dark；  <Ｕ>dark）を提供する（３０；  ６２）段階と、
―  現在のノイズ係数と参照ノイズ係数とを比較する（２８；  ６０；  ７８；  ９４）段階とを含み、
現在のノイズ係数が参照ノイズ係数に関して所定の基準に達していなければ、機能的エラーが存在すると考えられる（３６；  ６４；  ８０；  ９６）、方法。
【請求項２】
現在のノイズ係数（ｘnoise；  <Λ>；  <Ｕ>）は、光強度（Φ）に応じて変化するように決定され、参照ノイズ係数はダークノイズ係数（ｘdark；  <Λ>dark；  <Ｕ>dark）である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
現在のノイズ係数（ｘnoise；  <Λ>；  <Ｕ>）は、複数個の読み出されたグレイスケール値の統計的評価（５６；  ７６；  ９２）により決定される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
現在のノイズ係数（ｘnoise；  <Λ>；  <Ｕ>）と参照ノイズ係数（ｘdark；  <Λ>dark；  <Ｕ>dark）とは、それぞれ同じ方法（５６；  ７６；  ９２）で決定される、請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
現在のノイズ係数（ｘnoise；  <Λ>；  <Ｕ>）と参照ノイズ係数（ｘdark；  <Λ>dark；  <Ｕ>dark）とは、現在の周囲温度範囲（５８、６２）に基づいて互いに比較される、請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１個の画素（１４、１６）のための現在のノイズ係数（ｘnoise）は、絶対値（５６）として決定される、請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
現在のノイズ係数（ｘnoise）と参照ノイズ係数（ｘdark）とは、それぞれ同一の画素に関して比較される（６０）、請求項１ないし６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
現在のノイズ係数（<Λ>；  <Ｕ>）は、少なくとも２個の異なる画素（７６；  ９２）のグレイスケール値の比から決定される、請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
現在のノイズ係数（<Λ>；  <Ｕ>）は、空間的に隣接した画素（１４、１６）のグレイスケール値の比から決定される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
現在のノイズ係数（ｘnoise；  <Λ>；  <Ｕ>）と参照ノイズ係数（ｘdark；  <Λ>dark；  <Ｕ>dark）とは、個別画素（１４、１６）に関して互いに比較される、請求項１ないし８のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
現在のノイズ係数（ｘnoise；  <Λ>；  <Ｕ>）と参照ノイズ係数（ｘdark；  <Λ>dark；  <Ｕ>dark）とは、画素グループ（１４、１６）に関して互いに比較される、請求項１ないし９のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも1個の光感知画素（１４、１６）の平均グレイスケール値（<ｘ>）が決定され（５４；  ７４）、比較段階は前記平均グレイスケール値に基づいて実施される、請求項１ないし１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
イメージセンサ（１２）を有する装置、特に電子カメラであって、この装置は、複数個の光感知画素（１４、１６）と、読み出すための前記光感知画素（１４、１６）のグレイスケール値を提供する出力ユニット（１８）と、イメージセンサ（１２）の機能的信頼性を検査するためのモニタリングユニット（２６）とを有しており、前記モニタリングユニット（２６）は参照値を保存するための少なくとも１個のメモリ（３０）を有しており、
少なくとも１個の画素のための少なくとも１個の参照ノイズ係数（ｘdark；  <Λ>dark；  <Ｕ>dark）が前期メモリ（３０）に保存され、前記モニタリングユニット（２６）はノイズ決定部（３２）とコンパレータ（２８）とを有しており、前記ノイズ決定部（３２）は少なくとも１個の画素（１４、１６）のグレイスケール値の現在のノイズ係数（ｘnoise；  <Λ>；  <Ｕ>）を決定することができ、前記コンパレータ（２８）は現在のノイズ係数と参照ノイズ係数とを比較することができ、もし現在のノイズ係数が参照ノイズ係数に関して所定の基準に達していなければ、機能的エラーが存在すると考えられる、装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１２のいずれかに記載の方法のプログラムをマイクロプロセッサで実行する場合の、前記方法のすべてのステップを実行するためのプログラムコード手段を有するマイクロプロセッサプログラム。
【請求項１５】
請求項１４に記載のマイクロプロセッサプログラムが保存されているデータキャリヤを有する、マイクロプロセッサプログラムプロダクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数個の光感知画素を有するイメージセンサの機能的信頼性を検査する方法に関し、この方法においては、少なくとも１個の光感知画素のグレイスケール値が読み出される。
本発明はさらに、イメージセンサを有する装置、特に電子カメラに関し、この装置は、複数個の光感知画素と、読み出すための前記光感知画素のグレイスケール値を提供する出力ユニットと、イメージセンサの機能的信頼性を検査するためのモニタリングユニットとを有しており、前記モニタリングユニットは参照値を保存するための少なくとも１個のメモリを有している。
【背景技術】
【０００２】
このような方法および装置は、例えば、下記特許文献１に開示されている。
本明細書は、危険領域を保護するための保護装置と、この保護装置の機能的信頼性を検査する方法とを説明する。保護装置は、例えば、自動的に作動する機械の危険領域を記録することのできる電子カメラである。例えば人が危険領域に位置しているかどうかを検査するために、記録されたイメージは、電子イメージ加工手段により評価される。もし、危険領域に位置しているならば、機械は作動停止される。
【０００３】
このような装置を用いて所望の安全を達成するためには、保護装置それ自体の機能的信頼性を確認する必要がある。例えば、人が危険領域に入ったその時に保護装置が故障するというようなことは、防がねばならない。そのために、保護装置において使用されるカメラの機能的信頼性を定期的に検査する必要がある。
下記特許文献１によれば、カメラにより記録された被写体イメージは、イメージセンサの機能的信頼性を検査するために変形される。変形された被写体イメージは、次に、予期される変形を含む参照イメージと比較される。変形された被写体イメージが、参照イメージから逸脱すると、イメージセンサの機能的エラーが考えられる。この方法によって、とりわけ欧州標準 ＥＮ ９５４１ のカテゴリー３および４の高度安全要件に合致する保護装置が実現できる。特に、危険領域の（時間的に）中断しないモニタリングと個別画素の検査とが可能である。しかしながら、被写体イメージの所定の変形には、入射光のビーム通路に影響を与える機械的および／または光学的部品を必要とする。その結果、公知の保護装置は比較的高価となる。
【０００４】
下記特許文献２は、空間領域を光学的にモニタする方法および装置を開示している。この装置の機能的信頼性を検査するために、カメラは発光ダイオードによりまばゆい光を当てられる。次にカメラにより記録されたイメージパターンが、保存された参照パターンと比較される。しかしながら、この方法は、機能テストが実施されている間、カメラは「見えない」ため、時間的に中断しないモニタリングの実施が不可能であるという欠点を有している。さらに、この方法は、使用されるイメージセンサの個別画素または領域に欠陥がないかどうかを確実に検査できない。
【０００５】
下記特許文献３には、色差の光学的評価に基づくカメラを有する保護装置が記載されている。保護されるべきオペレータは、危険な機械とは異なる色の衣服を着る。モニタリングに使用されるカメラの機能的信頼性を検査するために、色パターンの存在が連続的に検査される。しかしながらこれらの方法は、カメラにおいて使用されるイメージセンサの個別画素も領域も検査できない。
【特許文献１】独国特許出願公開第 １００ １７ ３３３ 号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第 ０ ９０２ ４０２ 号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第 ０ １７９ ２５２ 号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、イメージセンサの機能的信頼性を確実に検査できる別の方法を提供することである。本発明の他の目的は、その機能的信頼性を確実に且つ中断せずに検査できる、前記方法に対応する装置、特に電子カメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的は序文で述べたタイプの方法により達成され、この方法は下記の段階を含む。すなわち、
―  少なくとも１個の画素のグレイスケール値の現在のノイズ係数を決定する段階と、
―  前記少なくとも１個の画素のための参照ノイズ係数を提供する段階と、
―  現在のノイズ係数と参照ノイズ係数とを比較する段階であって、この段階において、もし現在のノイズ係数が参照ノイズ係数に関して所定の基準に達していなければ、機能的エラーが存在すると考えられる。
【０００８】
前記目的は、さらに、序文で述べたタイプの装置により達成され、この装置においては、少なくとも１個の画素のための少なくとも１個の参照ノイズ係数がメモリに保存されており、モニタリングユニットはノイズ決定部とコンパレータとを有しており、前記ノイズ決定部は前記少なくとも１個の画素のグレイスケール値の現在のノイズ係数を決定でき、前記コンパレータは現在のノイズ係数と参照ノイズ係数とを比較でき、もし現在のノイズ係数が参照ノイズ係数に関して所定の基準に達していなければ、機能的エラーが存在すると考えられる。
【０００９】
本発明の基本的コンセプトは、イメージセンサの欠陥を有する画素のノイズ行動が、正常に機能する画素のノイズ行動とは異なるという驚くべき洞察に基づいている。この場合、ノイズという語は、個別画素のグレイスケール値の統計的変動を示し、それは周囲条件が一定である場合にも確立される。これらの統計的変動は種々の原因に帰すことが可能であり、とりわけいわゆるフォトンノイズ、いわゆるダークノイズおよびいわゆる固定パターンノイズに帰すことができる。フォトンノイズは光の量子物理特性に基づく。信号変動は、明らかにこの場合であり、これは異なる時点に異なる数の「光粒子」が画素に当たるためである。入射光の強度が増すにつれて、フォトンノイズが増す。光強度が高い場合にはフォトンノイズがきわめて多く、従って総ノイズレベルは光強度の平方根にほぼ比例する。
【００１０】
ダークノイズは、イメージセンサに入射する電磁エネルギーの電気信号への変換の際の統計的プロセスを示す。ダークノイズは、とりわけ電荷キャリヤ移送時の不均一により生じる。さらに、イメージセンサに一体化されているかまたは連結されている電子部品が、ノイズレベルに影響する。ダークノイズは、光強度と無関係であるという特性を有する。しかしながら、ダークノイズは周囲温度の影響を受ける。
【００１１】
固定パターンノイズは、イメージセンサの個別画素の不均一により生じる。これは、まず、製造許容量により生じる。固定パターンノイズは１個の個別画素のノイズ行動に影響を与えない。すなわち、それは他の画素との比較においてのみ語られる。
本発明による方法は、検査すべき画素の現在のノイズ行動を、参照ノイズ係数により特徴づけられる予期される行動と比較するために、現在のノイズ係数を使用する。この場合、参照ノイズ係数は、損なわれていない画素のノイズ行動を反映する。比較は、例えば大きさの比較または同一比較など、個別のケースにおいて定められたノイズ係数に基づいて行われる。検査される画素の現在のノイズ係数が、参照ノイズ係数により特徴づけられるノイズ行動とは異なるノイズ行動を示す場合には、機能的エラーが存在すると考えられる。
【００１２】
本発明による方法は、記録されたイメージに作用するための追加の機械的または光学的部品を必要としない。この方法は、とにかく存在するグレイスケール値に基づいてのみ実施できる。従って、本発明による装置は、特に多数の場合、コストにおいてきわめて有利に実現できる。さらに好ましいことには、機能的信頼性の検査は外部テスト信号を必要としないので、本発明による方法は、モニタリングを中断せずに済む。そのためイメージセンサが「見えない」状態になることはない。
【００１３】
従って、上記目的は完全に達成される。
本発明の一局面において、現在のノイズ係数はそれが光強度に応じて変化するように決定され、参照ノイズ係数はダークノイズ係数である。
この局面において、現在のノイズ係数は第一にフォトンノイズの強度を反映している。ダークノイズ係数は、暗闇における画素のノイズレベルを特定する。フォトンノイズは光強度に応じてノイズを上昇させるため、これらの２つのノイズ係数を比較することにより、画素が入射光に対し所望の感度を有しているかどうかを特に簡単に確かめることができる。存在する背景輝度にもかかわらず、現在のノイズ係数がダークノイズ係数よりも大きくなければ、機能的エラーが存在すると考えられる。光は「外側から」イメージセンサに当たるため、この場合、記録されたイメージ信号も通過する全体的な信号加工チェーンは1段階で検査される。従って、この局面は、イメージ記録経路全体を効果的且つ完全に検査することができる。
【００１４】
本発明の他の局面において、現在のノイズ係数は複数個の連続的に読み出されるグレイスケール値の統計的評価により決定される。
これとは異なり、純粋に測定に基づくノイズレベルの決定もまた原理的に可能である。しかしながら、一般的なタイプのカメラはしばしば、データの統計的評価の実施に使用できるマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラをすでに有しているので、ここにおいて好ましい現在のノイズ係数の決定はきわめて簡単に且つコストにおいて有利に実現できる。従って、本発明による装置は、追加測定手段を必要としない。特に、画素のグレイスケール値の分散、先行グレイスケール値からの現在のグレイスケール値の平均偏差または測定サイクル内の画素の全グレイスケール値の極値間の差は、現在のノイズ係数として役立ち得る。
【００１５】
さらに別の局面において、現在のノイズ係数と参照ノイズ係数とはそれぞれ同じ方法で決定される。
これにより２つの値の比較が特に簡単になる。従って、実現のための出費は少なくて済み、比較は非常に迅速に実施できる。
さらに別の局面において、現在のノイズ係数と参照ノイズ係数とは、現在の周囲温度範囲に基づいて互いに比較される。
【００１６】
ダークノイズの温度による変化を考慮し且つ補正することができるので、これによって、精度および信頼性を増すことが可能である。
さらに別の局面において、前記少なくとも１個の画素のための現在のノイズ係数は、絶対値として決定される。
従って、各画素のための現在のノイズ係数は独立して、すなわち他の画素とは無関係に決定される。これの代わりに、１個またはそれ以上の画素のノイズレベルに関連してノイズ係数を決定することもまた、原理的に可能である。好ましい局面は、いわゆる「膠着」エラー、すなわち画素のグレイスケール値が光入射に関係なく一定値にとどまるエラーを容易に明らかにする。現在のグレイスケール値の先行値からの分散または平均偏差は、ここでは絶対値として使用されることが望ましい。
【００１７】
さらに他の局面において、現在のノイズ係数と参照ノイズ係数とは、それぞれ同じ画素に関して互いに比較される
これによって、個別画素における「膠着」エラーの所定の検知が簡単に可能になる。
さらに別の局面において、現在のノイズ係数は、少なくとも２個の異なる画素のグレイスケール値の比から決定される。
【００１８】
この場合、使用されるノイズ係数は少なくとも２個の別の画素の特徴的行動を反映している。これによって、相互関係を簡単に検知できる。例として、この場合、２個の画素の同時期グレイスケール値間の大きさの違いの平均値をノイズ係数として使用してもよい。もし、このノイズ係数が、存在する背景輝度にもかかわらず、ダークノイズよりも小さいかそれに等しいならば、これらの画素は互いに独立していず、間違ったカップリングが存在している。
【００１９】
さらに別の局面において、現在のノイズ係数は、空間的に隣接する画素のグレイスケール値の比から形成される。
この場合、間違ったカップリングのサーチは、ある可能性でカップリングが起こり得る画素に所定の方法で集中される。好ましくは、一直線の画素、一列の画素および／または隣接した部分的領域（クラスター）内の画素が検査される。この局面により、データ加工の複雑さを減らして方法の実施を迅速にすることができる。
【００２０】
さらに別の局面において、現在のノイズ係数と参照ノイズ係数とは、個別画素に関して互いに比較される。
本発明のこの局面において、イメージセンサは画素精度について検査され、きわめて小さいエラーも検知できる。これによって、イメージセンサの特に高度な機能的信頼性が確実となる。
【００２１】
他の局面において、さらに別の局面において、現在のノイズ係数と参照ノイズ係数とは、画素グループに関して互いに比較される。
これによって、データ加工の複雑さを減らして方法実施を迅速にすることができる。しかしながら前記局面とは対照的に、この場合、イメージセンサは各画素に関して個別に検査されず、むしろ領域ごとにのみ検査される。
【００２２】
さらに別の局面において、さらに少なくとも１個の光感知画素の平均グレイスケール値が決定され、比較段階はこの平均グレイスケール値に基づいて実施される。
これによって、方法の実施はフォトンノイズに基づく確かな判断が可能な画素に集中されるので、データ加工の複雑さを軽減できる。
上記の特徴および下記の特徴は、本発明の範囲から逸脱することなく、互いに記載した組み合わせだけでなく他の組み合わせにおいてまたはそれ自体で使用できることはいうまでもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施形態を添付図面を参照して以下にさらに詳細に説明する。
図１において、電子カメラの形態の本発明装置は全体として参照番号１０で示されている。
カメラ１０は、複数個の個別画素１４、１６を有するイメージセンサ１２を有している。画素１４、１６は互いにマトリクス状に配置されており、小さいイメージセンサ１２の場合には時には直線状にも配置されており、共にイメージセンサ１２の光感知領域を形成している。
【００２４】
参照番号１８は出力ユニットを示しており、この出力ユニット１８は画素１４、１６により記録された光のグレイスケール値を読み出すために提供する。この場合、「グレイスケール値」という語は、これらの値を指示するために確立されている。しかしながら、それは、イメージセンサ１２がこれらの値にコード化されたカラー情報をも供給することを妨げない。
【００２５】
この場合、グレイスケール値は、デジタル数値として、端子２０を介し下流のイメージ加工ユニットに送られる。別の場合には、下流のイメージ加工ユニットは、カメラ１０のハウジング内に一体化されていてもよく、このことは、危険領域を保護するための保護装置内でカメラが使用される時に、特に好ましい。
イメージセンサ１２は、好ましくは直線状の特性曲線を有するＣＭＯＳイメージセンサである。しかしながら、本発明はこれに限定されることはなく、他のイメージセンサにも同様に適用できる。
【００２６】
参照番号２２は、光２４がイメージセンサ１２に当たる光線経路を概略的に示している。
参照番号２６は、カメラ１０および特にイメージセンサ１２の機能的信頼性を検査するためのモニタリングユニットを示す。好ましい実施形態において、モニタリングユニット２６は、本発明方法が複数のプログラムステップとして実施されるマイクロプロセッサにより実現される。この実施形態において、モニタリングユニット２６は、個々のプログラムステップがそれ自体公知の方法で保存されているメモリ（ここには図示せず）を有している。
【００２７】
ここに示された構造説明においては、モニタリングユニット２６はコンパレータ２８を含む。コンパレータ２８は、まずメモリ３０に連結されており、メモリ３０には個別画素１４、１６のダークノイズ係数が参照値として保存されている。個別画素１４、１６のダークノイズ係数は、カメラのキャリブレーションの間に決定されメモリ３０に保存される。
【００２８】
さらに、コンパレータ２８はノイズ決定部３２に連結されており、ノイズ決定部３２において、各画素１４、１６に関してグレイスケール値の現在のノイズ係数が決定できる。コンパレータ２８は、現在決定されたノイズ係数と対応するダークノイズ係数とを下記にさらに詳細に説明する方法で比較する。
参照番号３４は温度センサを示し、その出力信号はメモリ３０に与えられる。これによって、上記比較に使用されるダークノイズ係数をそれぞれの周囲温度に応じて選択することができる。
【００２９】
本実施形態において、メモリ３０は、ノイズ決定部３２に直接連結されている。これによって、ダークノイズ係数を、カメラ１０の作動中に使用される現在のノイズ係数と同じ方法できわめて簡単に決定することができる。
上記２つのノイズ係数を比較した結果は、コンパレータ２８の出力に与えられる。本実施形態において、コンパレータ２８はエラー信号を発し、これは端子３６を介して外側に送られる。
【００３０】
図２において、参照番号４０は、個別画素１４、１６の光強度に応じたノイズ行動を示す特性曲線を示す。従って、入射光２４の強度Φを横軸４２に取り、ノイズレベルＮを縦軸４４に取って表に示されている。例として、特性曲線上の点４６は、座標（Φj,  Ｎj）を有する。
参照番号４８は、入射光の強度とは無関係なノイズ成分を示す。このノイズ成分は、第一にダークノイズに帰すことができる。これとは対象的に、光強度Φの上昇に伴う特性曲線４０の上昇は、フォトンノイズを示している。
【００３１】
図３は、個別画素１４、１６におけるいわゆる「膠着（stuck at）」エラーを検知するために使用できる方法のフローダイアグラムである。この方法は、ステップ５０における検査すべき画素のグレイスケール値ｘjの読み込みから始まる。次に、ステップ５２において、読み込んだグレイスケール値ｘjが信号ダイナミックレンジを表すかどうかを決定するための検査を行う。信号ダイナミックレンジは、特にグレイスケール値ｘjと前のグレイスケール値または複数個の前のグレイスケール値ｘj―kとの差が所定の差よりも大きい場合に存在する。これは、例えばモニタされる空間領域における移動によって生じ得る。もし信号ダイナミックレンジが確認されると、「膠着」エラーを最初から除外することが可能であり、そのためにステップ５０に戻る。
【００３２】
もし信号ダイナミックレンジが確認されなければ、これは元々モニタされる空間領域での静止状態での場合であるが、画素の平均グレイスケール値<ｘ>が十分な背景輝度を有しているかどうか（<ｘ>  ＞  ｘt）を決定するためにステップ５４において検査を行う。もし検査した画素の平均グレイスケール値<ｘ>が所定の背景輝度ｘtより小さいならば、総ノイズレベルにおけるフォトンノイズ係数の割合が低すぎるため、この方法により画素の機能的信頼性を確言することができない。従って、この場合、この方法は、ステップ５０に戻る。この結果を多数回繰り返す場合、エラー信号を発してもよい（図示せず）。
【００３３】
もし検査した画素のグレイスケール値の背景輝度<ｘ>が上記閾値ｘtより大きいならば、ステップ５６において現在のノイズ係数が決定される。この場合、本実施形態においては、ステップ５８によって、周囲温度θもまた計算に入れられる。
好ましくは、この場合の現在のノイズ係数は下式に基づく統計的評価により、分散または標準偏差（分散の平方根）として決定される。
【００３４】
【数１】
2005517259.tif 000003
【００３５】
この式において、
ｘj は現在のグレイスケール値を示し、
<ｘ>  は計算に入れられるすべてのグレイスケール値の平均値を示し、
ｎ  は測定数を示し、
θ  は温度を示す。
【００３６】
これとは違って、現在のノイズ係数を、先行グレイスケール値からの現在のグレイスケール値の平均偏差として決定してもよい。この場合、ノイズ係数は、下式により決定される。
【００３７】
【数２】
2005517259.tif 000004
【００３８】
最後に、検査した画素の測定サイクル内での最大グレイスケール値と最小グレイスケール値との差もまた、現在のノイズ係数として使用してもよい。これは、ノイズ係数の非常に簡単な決定方法である。しかしながら、上記２つの方法は画素の検査をより確実に行えるので、好ましい。
ステップ６０において、現在決定したノイズ係数を、次に、カメラ１０のメモリ３０からステップ６２によって読み出されたのと同じ方法で決定されたダークノイズ係数ｘdark（θ）と比較する。もし、現在決定したノイズ係数ｘnoiseが比較のために使用されたダークノイズ係数ｘdarkよりも大きければ、検査した画素の機能は正常である。従って、ステップ５０に戻り、新しい検査サイクルを開始する。
【００３９】
もし、ダークノイズ係数ｘdarkが現在決定したノイズ係数ｘnoiseよりも大きければ、「膠着」エラーが存在するので、ステップ６４においてエラー処理ルーティーンが続く。エラー処理ルーティーン６４内では、例えば端子３６を介してエラー信号が出力されてもよい。その後、他の画素の新しい検査サイクルを開始するために、ステップ５０に戻る。
図示した方法とは異なり、複数個の画素を同時に検査することもまた可能である。
【００４０】
図４は、２個の異なる画素のカップリングを確認するために使用できる方法の実施形態を示している。この場合、同一参照記号は、前記と同一の部材を示す。
ステップ７０において、まず、互いに比較される２個の画素のグレイスケール値ａj、ｂj を読み出す。次にステップ７２において、これら２つのグレイスケール値を比較する。例えば記録されたイメージにおける明暗構造によって起こりうるように、もし２つのグレイスケール値が大きく異なるならば、その場合にはカップリングが存在しないと考えられる。従って、ステップ７０に戻る。
【００４１】
ステップ７２において構造が見つからなければ、ステップ７４において前記２個の画素のための背景輝度を再度検査する。もし背景輝度が低すぎるならば、その場合は信頼できる提示が確認できないのでステップ７０に戻る。この結果が何度も繰り返されると、エラー信号が発される（図示せず）。
もしステップ７４において充分な背景輝度が確認されると、ステップ７６において、前記２個の画素のグレイスケール値の比を用いて下式により正確に現在のノイズ係数が決定される。
【００４２】
【数３】
2005517259.tif 000005
【００４３】
この式において、
<Λ>  はノイズ係数を示し、
ａ  は第1画素のグレイスケール値を示し、
ｂ  は第２画素のグレイスケール値を示し、
ｎ  は測定サイクルの数を示す。
【００４４】
ステップ５８に基づいて、この場合、温度は再度計算に入れられる。次にステップ７８において、このようにして決定されたノイズ係数<Λ>が、対応温度に対してメモリ３０に保存されたダークノイズ係数<Λ>darkよりも大きいかどうかを決定するために検査を行う。 もしダークノイズ係数<Λ>darkの方が小さければ、前記２個の画素間にカップリングが存在しないと考えられる。しかしながら、もし前記２個の画素の平均偏差<Λ>がダークノイズ係数<Λ>darkよりも小さいかそれに等しいならば、前記２個の画素間にカップリングが存在すると考えなければならない。従って、ステップ８０においてエラールーティーンが開始される。
【００４５】
図５は、カップリングを明らかにするための別の実施形態を示す。この実施形態は、図４の方法とは対照的に、もし互いに比較した画素のグレイスケール値が構造によって互いに大きく異なっても劣化は起こらないので、今日的な視点から好ましい。ステップ９０において、まず２個の画素のグレイスケール値ａj、ｂj が再度読み出される。次にステップ９２において、下式に基づいて現在のノイズ係数が決定される。
【００４６】
【数４】
2005517259.tif 000006
【００４７】
この式において、
<Ｕ>  は現在のノイズ係数を示し、
ａ  は第1画素のグレイスケール値を示し、
ｂ  は第２画素のグレイスケール値を示し、
ｎ  は測定サイクルの数を示す。
【００４８】
ステップ９４において、ノイズ係数<Ｕ>はダークノイズ係数<Ｕ>darkと比較されるが、このダークノイズ係数<Ｕ>darkは、上記と同じ式により、但し暗闇で決定されたものである。もし現在のノイズ係数<Ｕ>が保存されているダークノイズ係数よりも大きければ、２個の画素間にカップリングは存在しない。そうでない場合には、ステップ９６に基づいてエラールーティーンを再度行う。
【００４９】
図５の方法の利点は、ここで行われる検査のすべてはグレイスケール値の統計的な時間的変動が互いに他方に無関係であるかどうかであるため、２個の画素間のそれぞれのグレイスケール値のカップリングが加算定数または乗算定数により影響され得ることである。
外縁に位置する画素は構造上、光が当たらないように配置されている、市販のイメージセンサがある。従って、これらの縁部画素は、本来常にダーク値に対応する信号を供給する。好ましい実施形態においては、そのようなイメージセンサが本発明によるカメラにおいて使用され、参照として使用されるダークノイズ係数は、縁部における光の当たらない画素のグレイスケール値から決定される。そうでない場合には、必要な参照値が簡単に得られるように、イメージセンサの縁部の画素を、カメラ内の適切な配置により光りが当たらないようにしてもよい。
【００５０】
さらに別の実施形態において、ノイズ係数を決定するために次の式が使用される。
【００５１】
【数５】
2005517259.tif 000007
【００５２】
この式において、
ｘj は現在のイメージからの画素ｊのグレイスケール値を示し、
ｙj は前のイメージからの画素ｊのグレイスケール値を示し、
ｎ  は画素の数を示す。
【００５３】
この実施形態において、２つの連続イメージからの画素間のグレイスケール値の大きさの違いが画素ごとに決定される。その後、すべての画素にわたるグレイスケール値の平均差が形成される。これとは異なり、平均偏差または分散を使用してもよい。２つの連続ダークイメージから同様な方法で決定されたダークノイズ係数が参照ノイズ係数として使用される。この場合、次に、２つのノイズ係数が差異イメージの複数個の画素から決定される。エラー防止イメージセンサの場合、ある背景輝度が存在するならば、現在のノイズ係数はダークノイズ係数よりも大きくなければならない。もし、現在のノイズ係数はダークノイズ係数よりも小さければ、イメージセンサは明らかに「フローズンイメージ」を供給する。すなわち、現在入射する光の変化にもはや反応しない。
【００５４】
連続イメージにおけるムーブメントおよびモチーフの変化によって、ダークノイズ係数に対する現在のノイズ係数が増すが、それは同様に、機能しているイメージセンサを示す。
本実施形態において、個別画素の個別機能について述べることは不可能であるが、本実施形態はイメージセンサの機能性についてのきわめて簡潔で迅速な性質上の提示を行っている。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】電子カメラの形態の本発明装置の概略図である。
【図２】個別画素のノイズ行動の入射光強度に対する依存を示す概略図である。
【図３】本発明による方法の第１実施形態を示すフロー線図である。
【図４】本発明による方法の第２実施形態を示すフロー線図である。
【図５】本発明による方法の第３実施形態を示すフロー線図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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