(57)【要約】【課題】常時撮像を行いながら、被写体にかかわらず撮像素子の異常を検出する。【解決手段】撮像装置内の素子異常判定部は、撮像領域が有効撮像領域及びＯＢ領域からなる撮像素子により常時撮影を行って得られる映像信号中の対象画素が、撮像素子のＯＢ領域の画素であり、かつ、欠陥画素であるか否かを、撮像領域の全画素について検出する（ステップＳ１０３〜Ｓ１０８）。続いて、素子異常判定部は、欠陥画素であると検出された画素数が所定のしきい値以下であるか否かを比較する(ステップＳ１０９)。そして、素子異常判定部は、欠陥画素であると検出された画素数が所定のしきい値を超えた場合、撮像素子が異常となったことを示すアラート信号を生成する（ステップＳ１１０）。【選択図】図４
2012100070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像領域が有効撮像領域及び光学的黒領域からなる撮像素子により撮影を行って映像信号を得る撮像手段と、
前記撮像手段から出力される映像信号中の対象画素が、前記撮像素子の前記光学的黒領域の画素であり、かつ、欠陥画素であるか否かを、前記撮像領域の全画素について検出する検出手段と、
前記検出手段により前記欠陥画素であると検出された画素数が所定のしきい値を越えたか否かを比較する比較手段と、
前記比較手段が、前記欠陥画素であると検出された画素数が前記所定のしきい値を越えたと判断した場合、前記撮像素子が異常となったことを示すアラート信号を生成するアラート信号生成手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
撮像領域が有効撮像領域及び光学的黒領域からなる撮像素子により撮影を行って得られる映像信号中の対象画素が、前記撮像素子の前記光学的黒領域の画素であり、かつ、欠陥画素であるか否かを、前記撮像領域の全画素について検出する第１のステップと、
前記第１のステップにより前記欠陥画素であると検出された画素数が所定のしきい値を越えたか否かを比較する第２のステップと、
前記第２のステップが、前記欠陥画素であると検出された画素数が前記所定のしきい値を越えたと判断した場合、前記撮像素子が異常となったことを示すアラート信号を生成する第３のステップと
を含むことを特徴とする撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置及び撮像方法に係り、特に固体撮像素子を用いた撮像装置及び撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ(Charge Coupled Devise)撮像素子、もしくはＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)撮像素子等の固体撮像素子（以下、単に撮像素子ともいう）を使用したビデオカメラやデジタルカメラなどの撮像装置においては、撮像素子上の傷（欠陥画素）が存在することがある。この傷（欠陥画素）は、異常な映像信号を発生させ、画質劣化の要因となる。
【０００３】
撮像素子上の傷は製造工程で発生するものの他、宇宙線による画素破壊などによって増加し、いずれも画質劣化の要因となっている。撮像素子を使用する撮像装置の仕様や用途にもよるが、製造工程で発生する傷に関しては、例えば照明光を調節して撮像を行い比較するなどの方法で検出し、傷が一定数以上のものに関しては不良品として振り分けることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、撮像素子の出荷後に発生した傷の検出に関しては、撮像装置の立ち上げ時に遮光をした状態で撮像を行った結果により傷を検出し、傷が一定数以上となった場合は撮像素子の異常と判定して素子を交換することが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
更に、遠隔地の監視装置など停止せずに常時撮像を行うような撮像装置の場合、撮像素子上の傷の検出には、撮像画像数フレームを比較することにより傷を検出する方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３４５２７９号公報
【特許文献２】特開平９−２０５５８６号公報
【特許文献３】特開２００４−５６３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び２記載の傷検出方法では、常時撮像を行う撮像装置において、撮像を行いながら、撮像素子の異常検出のために撮像画像より撮像素子上の傷を検出する場合、被写体と撮像素子上の傷を区別できない場合があり、撮像素子の異常を正しく検出できない。
【０００８】
また、特許文献３記載の傷検出方法では、撮像画像によっては傷の検出が難しくなる。例えば、宇宙空間で遠方の高輝度な星を被写体として同じアングルで数フレーム撮像した場合、画像中では被写体は位置が固定された小さな高輝度点となり、傷と区別することが難しい。
【０００９】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、常時撮像を行いながら、被写体にかかわらず撮像素子の異常を検出し得る撮像装置及び撮像方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明の撮像装置は、撮像領域が有効撮像領域及び光学的黒領域からなる撮像素子により撮影を行って映像信号を得る撮像手段と、撮像手段から出力される映像信号中の対象画素が、前記撮像素子の前記光学的黒領域の画素であり、かつ、欠陥画素であるか否かを、前記撮像領域の全画素について検出する検出手段と、検出手段により前記欠陥画素であると検出された画素数が所定のしきい値を越えたか否かを比較する比較手段と、比較手段が、前記欠陥画素であると検出された画素数が前記所定のしきい値を越えたと判断した場合、前記撮像素子が異常となったことを示すアラート信号を生成するアラート信号生成手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
また、上記の目的を達成するため、本発明の撮像方法は、撮像領域が有効撮像領域及び光学的黒領域からなる撮像素子により撮影を行って得られる映像信号中の対象画素が、前記撮像素子の前記光学的黒領域の画素であり、かつ、欠陥画素であるか否かを、前記撮像領域の全画素について検出する第１のステップと、第１のステップにより前記欠陥画素であると検出された画素数が所定のしきい値を越えたか否かを比較する第２のステップと、第２のステップが、前記欠陥画素であると検出された画素数が前記所定のしきい値を越えたと判断した場合、前記撮像素子が異常となったことを示すアラート信号を生成する第３のステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、常時撮像を行う撮像装置において、撮像を行いながら、被写体にかかわらず撮像素子の異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の撮像装置の一実施の形態のブロック図である。
【図２】撮像素子上に存在する欠陥画素の一例を示す図である。
【図３】図２の状態より傷が増加した場合の撮像素子に存在する傷の一例を示す図である。
【図４】本発明の撮像装置内の素子異常判定部の一例の動作説明用フローチャートである。
【図５】本発明の撮像装置内の素子異常判定部の他の例の動作説明用フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の一実施の形態について図面と共に詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明になる撮像装置の一実施の形態のブロック図を示す。同図において、撮像装置１０は、常時撮影を行っており、被写体Ａを撮像して得た撮像映像信号をデジタル映像信号に変換する撮像部１と、デジタル映像信号の処理を行う信号処理部２とからなる。撮像部１は、被写体Ａからの光が入射されるレンズ１１と、レンズ１１により撮像面に結像された被写体Ａからの光を光電変換して撮像映像信号を出力する撮像素子１２と、デジタル映像信号を出力するアナログ/デジタル変換部１３と、アナログ／デジタル変換部１３からのデジタル映像信号を信号処理部２へ送信する映像信号送信部１４とから構成されている。
【００１６】
撮像素子１２は、ＣＣＤ撮像素子やＣＭＯＳ撮像素子などの固体撮像素子で、複数個の光感光素子（画素）を２次元マトリクス状に配列した構造であり、被写体Ａよりレンズ１１を通した光に対して各画素が光量に応じて電荷を蓄積する光電変換を行い、更にその蓄積された電荷を転送出力することで撮像映像信号を生成する。アナログ／デジタル変換部１３は、撮像素子１２より出力された撮像映像信号をアナログ／デジタル変換してデジタル映像信号を生成する。
【００１７】
図２は、撮像素子上に存在する欠陥画素の一例を示す。図２において、撮像素子１２の撮像領域は、入射光を光電変換して画素信号として出力する図示しない複数の光感光素子（画素）がマトリクス状に配置された有効撮像領域３と、入射光を遮断する遮光膜が光入射側に形成された複数の画素（図示せず）が配置されている光学的黒（ＯＢ）領域４とから構成される。ＯＢ領域４は、有効撮像領域３の外側の水平方向と垂直方向に形成されている。これらの有効撮像領域３及びＯＢ領域４には、図２に示すように、欠陥画素（以下、傷ともいう）２１１〜２２２がそれぞれ均等に分布している。
【００１８】
図３は、図２の状態より傷が増加した場合の撮像素子に存在する傷の一例を示す。同図中、図２と同一部分には同一符号を付してある。図３において、ＯＢ領域４に傷３１１、３１２が増加して分布しており、また有効撮像領域３に傷３１３〜３２２が増加して分布している。このように、増加後の傷３１１〜３２２もＯＢ領域４と有効撮像領域３の両方にまたがって均等に分布している。従って、ＯＢ領域４と有効撮像領域３での傷の分布状態が同等であれば、ＯＢ領域４での傷の数より有効撮像領域３での傷の数を推定することができる。
【００１９】
再び図１に戻って説明する。信号処理部２は、映像信号受信部２１、素子異常判定部２２、映像処理部２３、及び映像出力部２４を備える。映像信号受信部２１は、撮像部１より送信されたデジタル映像信号を受信する。素子異常判定部２２は、映像信号受信部２１により受信されたデジタル映像信号が入力され、そのデジタル映像信号に基づいて撮像素子１２の異常を判定する。
【００２０】
ここで、撮像素子１２のＯＢ領域４は遮光されており、ＯＢ領域４の各画素の信号は被写体からの光に関係なく一定以下の輝度となるため、ＯＢ領域４の画素で輝度が所定の第１のしきい値より高い画素は白傷と称される欠陥画素であると考えられる。そこで、素子異常判定部２２は、入力される例えば１フレームのデジタル映像信号の各画素のうちＯＢ領域に存在する画素の輝度を所定の第１のしきい値と比較し、その所定の第１のしきい値より高い画素を欠陥画素と判断して、その欠陥画素数をカウントする。そして、素子異常判定部２２は、カウントした欠陥画素数が予め設定した第２のしきい値を超えていた場合は、撮像素子１２に劣化等による異常があるとしてアラート信号を発生する。
【００２１】
常時撮影を行っている撮像装置１０は、このアラート信号によりランプ等で撮像素子１２の異常を直接外部に知らせるようにしてもよいし、出力する映像信号の画像に重ねて表示させてもよい。使用者は、アラートが発生しているのを確認したら、予備の撮像装置に切り替える、撮像素子１２を交換するなどの対応を行うことで、撮像素子１２の劣化による欠陥画素（傷）の増加（撮像素地の異常）によって画質が劣化した状態で撮像が続けられることを防ぐことができる。
【００２２】
映像処理部２３は、素子異常判定部２２をスルーして入力されるデジタル映像信号に対して欠陥画素の補正やガンマ補正、カラーバランス調整などの公知の映像処理を施す。欠陥画素の補正処理は、例えば有効撮像領域に存在する欠陥画素（処理画素）の周囲の画素の画素信号の加算平均値を処理画素の画素信号に置き換える処理である。なお、欠陥画素の補正処理はその他公知の方法を用いることができる。映像出力部２４は、映像処理部２３から出力される映像処理後のデジタル映像信号に対して所定の出力処理を施して出力する。
【００２３】
このように、本実施の形態によれば、常時撮像を行う撮像装置１０において、経年変化や宇宙線による画素破壊によって欠陥画素数が時間の経過と共に増加した場合（撮像素子が異常になった場合）、撮像を行いながら撮像素子１２の異常判定ができる。また、本実施の形態によれば、被写体からの光に関係のないＯＢ領域４における欠陥画素数を計測し、それに基づいて有効撮像領域３の欠陥画素数を推定して異常判定するようにしたため、高輝度な星を被写体として同じアングルで数フレーム撮像した場合でも、欠陥画素数を略正確に計測することができ、よって撮像素子１２の異常判定が正確にできる。
【００２４】
次に、素子異常判定部２２の動作について更に詳細に説明する。
【００２５】
図４は、素子異常判定部２２の一例の動作説明用フローチャートを示す。常時撮影を行っている撮像装置１０の素子異常判定部２２は、動作を開始すると（ステップＳ１０１）、まず欠陥画素数計数用のカウンタをリセットする（ステップＳ１０２）。続いて、素子異常判定部２２は１画素分の処理を開始する（ステップＳ１０３）。素子異常判定部２２は、処理対象の上記１画素の画素信号がＯＢ領域４の画素信号であるかどうかを判定する（ステップＳ１０４）。入力デジタル映像信号中の画素信号の画素位置は、例えば、入力デジタル映像信号と同期して入力される同期信号のカウント値などにより検出可能である。
【００２６】
素子異常判定部２２は、ステップＳ１０４で一致の判定結果が得られたときは、その処理対象の画素の輝度は所定の規定値以上であるかどうかを判定する（ステップＳ１０５）。ここで、「規定値」とは、欠陥画素（傷）以外のＯＢ領域４の画素が通常取り得る輝度の最大値である。素子異常判定部２２は、ステップＳ１０５で輝度が規定値以上であるとの判定結果が得られたときは、入力された画素信号はＯＢ領域４の欠陥画素の画像信号であると判断して、上記カウンタの値を１増加させる（ステップＳ１０６）。続いて、素子異常判定部２２は、入力デジタル映像信号の全画素について処理を行ったかを判定する（ステップＳ１０７）。
【００２７】
また、素子異常判定部２２は、ステップＳ１０４において現在の画素がＯＢ領域４の画素ではないと判定した時、あるいはステップＳ１０５において現在の画素の輝度が規定値未満であると判定した時もステップＳ１０７において、入力デジタル映像信号の全画素について処理を行ったかを判定する。
【００２８】
ステップＳ１０７において処理が終わっていなければステップＳ１０８に進んで次の一画素を選択した後、ステップＳ１０３に進んで次の一画素分の処理を再び開始する。このようにして、全画素の画素信号について、上記のステップＳ１０３〜Ｓ１０６の処理が終了すると、素子異常判定部２２はその時点のカウンタのカウント値が所定のしきい値以下であるかを判定する（ステップＳ１０９）。この時点のカウンタのカウント値は、撮像素子１２のＯＢ領域４の欠陥画素数を示す。また、上記の「しきい値」は、撮像素子１２に許容されている欠陥画素数に（ＯＢ領域の総画素数／撮像領域の総画素数）をかけた値である。従って、上記の「しきい値」は、撮像素子１２のＯＢ領域４に許容されている欠陥画素数に相当する値を示す。
【００２９】
素子異常判定部２２は、ステップＳ１０９において、カウンタのカウント値がしきい値より大であると判定したときは、撮像素子１２に異常があると判断して、アラート信号を発生する（ステップＳ１１０）。その後、次のフレームの処理へ移る（ステップＳ１１１）。一方、素子異常判定部２２は、ステップＳ１０９において、カウンタのカウント値がしきい値以下であると判定したときは、撮像素子１２に異常がないと判断して、次のフレームの処理へ移る（ステップＳ１１１）。
【００３０】
次に、素子異常判定部２２の他の例の動作について説明する。図５は、素子異常判定部２２の他の例の動作説明用フローチャートを示す。同図中、図４と同一処理ステップには同一符号を付し、その説明を省略する。図４のフローチャートと共に説明した素子異常判定部２２の動作では、アラートは１種類のみであったが、この例ではアラートを２種類としたものである。
【００３１】
図５において、素子異常判定部２２はステップＳ１０７で入力デジタル映像信号の全画素について処理を終了していないと判定した場合、カウンタのカウント値が第１のしきい値ｔｈ１以下であるかどうかを判定する（ステップＳ２０１）。この第１のしきい値ｔｈ１はＯＢ領域の欠陥画素数が異常であると判定するしきい値である。従って、素子異常判定部２２は、ステップＳ２０１でカウンタのカウント値が第１のしきい値ｔｈ１より大きいと判定した場合は、撮像素子１２が異常であると判断して素子異常を示す第１のアラート信号を発生する（ステップＳ２０２）。
【００３２】
一方、素子異常判定部２２は、ステップＳ２０１でカウンタのカウント値が第１のしきい値ｔｈ１以下であると判定した場合は、撮像素子１２が異常ではないと判断して、カウンタのカウント値が第２のしきい値ｔｈ２以下であるかどうかを判定する（ステップＳ２０３）。この第２のしきい値ｔｈ２は、ＯＢ領域の欠陥画素数が「異常」と判定されるほど多くはないが、「異常」に近い「注意」と判断される値を示す。従って、素子異常判定部２２は、ステップＳ２０３でカウンタのカウント値が第２のしきい値ｔｈ２より大きいと判定した場合は、撮像素子１２が注意状態にあると判断して注意状態を示す第２のアラート信号を発生する（ステップＳ２０４）。撮像装置１０は、第１のアラート信号発生時と第２のアラート信号発生時とではそれらが区別可能なように撮像素子の異常の報知を行う。
【００３３】
素子異常判定部２２は、ステップＳ２０３でカウンタのカウント値が第２のしきい値ｔｈ２以下であると判定した場合は、撮像素子１２は注意状態といえるほど欠陥画素数が多くなく正常であると判断して、次のフレームの処理へ進む（ステップＳ１１１）。また、素子異常判定部２２は、ステップＳ２０２で第１のアラート信号を発生した後、又はステップＳ２０４で第２のアラート信号を発生した後も次のフレームの処理へ進む（ステップＳ１１１）。
【００３４】
これにより、本実施の形態によれば、常時撮像を行う撮像装置において、経年変化や宇宙線による画素破壊によって欠陥画素数が時間の経過と共に増加した場合においても、より決め細やかな異常判定ができる。
【００３５】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば素子異常判定部２２は、ＯＢ領域の欠陥画素数に応じて３段階以上の段階でアラートを発生するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１  撮像部
２  信号処理部
３  撮像素子の光学黒（ＯＢ）領域
４  撮像素子の有効撮像領域
１０  撮像装置
１１  レンズ
１２  撮像素子
１３  アナログ／デジタル変換部
１４  映像信号送信部
２１  映像信号受信部
２２  素子異常判定部
２３  映像処理部
２４  映像出力部
２１１〜２２２、３１１〜３２２  欠陥画素（傷）
【図１】
2012100070.tif 000003
【図２】
2012100070.tif 000004
【図３】
2012100070.tif 000005
【図４】
2012100070.tif 000006
【図５】
2012100070.tif 000007