(57)【要約】【課題】本発明は、画素の変曲点の、基準特性の変曲点からのズレを補正することで、高画質化に寄与する。【解決手段】本発明の撮像装置は、変曲点を境に異なる光電変換特性を有する複数の画素からなる撮像素子を備えた撮像装置であって、前記画素の変曲点の、基準となる光電変換特性の変曲点からのズレを画素毎に補正する変曲点バラツキ補正手段を有し、前記バラツキ補正手段は、複数の画素の光電変換特性を変曲点位置により画素数より少ない複数のパターンに分類し、前記各パターンに分類された各画素の光電変換特性を、前記複数のパターン毎に記憶されている変曲点補正のための特性変換パターン情報により補正することにより、前記画素の変曲点を前記基準となる光電変換特性の変曲点に画素毎に合わせこむ。【選択図】図１１
2011182464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変曲点を境に異なる光電変換特性を有する複数の画素からなる撮像素子を備えた撮像装置において、
前記画素の変曲点の、基準となる光電変換特性の変曲点からのズレを画素毎に補正する変曲点バラツキ補正手段を有し、
前記バラツキ補正手段は、
複数の画素の光電変換特性を変曲点位置により画素数より少ない複数のパターンに分類し、前記各パターンに分類された各画素の光電変換特性を、前記複数のパターン毎に記憶されている変曲点補正のための特性変換パターン情報により補正することにより、前記画素の変曲点を前記基準となる光電変換特性の変曲点に画素毎に合わせこむこと
を特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記異なる光電変換特性は、線形特性と対数特性であること
を特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記特性変換パターン情報は、少なくともルックアップテーブルを有すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像素子の温度、あるいは前記撮像装置の温度を検知する温度検知手段を有し、前記温度検知手段の検知結果に基づいて前記特性変換パターン情報を変更する特性変換パターン情報変更手段をさらに備えたこと
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に、変曲点を境に異なる光電変換特性を有する複数の画素からなる撮像素子を備え、画素の変曲点の、基準となる光電変換特性（以後、基準特性と言う）の変曲点からのズレを補正する変曲点バラツキ補正手段を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の、変曲点を境に異なる光電変換特性を有する、複数の画素からなる撮像素子、例えば、低照度側は線形の光電変換特性、高照度側は対数の光電変換特性（以後、リニアログ特性と言う）を有する撮像素子（以後、リニアログセンサと言う）、を備えた撮像装置においては、画素を構成する素子の特性バラツキに起因して変曲点がバラつく場合があり、画質に少なからぬ悪影響を与えていた。
【０００３】
そこで、変曲点のバラツキ補正方法として、全画素の光電変換特性と標準の光電変換特性を記憶し、撮像時の全画素の画像データを標準の光電変換特性上のデータに補正する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、特許文献１には、全画素の周囲温度に対する温度係数と、基準温度係数との比を記憶し、温度センサが検出した周囲温度に基づき温度特性を補正する方法も記載されている。
【０００４】
さらに、対数特性領域の信号オフセットが任意のオフセットになるように補正した後に線形特性領域の信号を補正し、また、撮像素子の温度を検出して温度補正を行う方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２９８７９９号公報
【特許文献２】特開２０００−１７５１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の方法は、例えば、低価格のデジタルカメラに用いられる２００万画素の撮像素子の全画素の光電変換特性を、全照度域を１，０００に分割して各々を１６ビット（２バイト）データとして記憶するためには、２００万×１，０００×２＝４ギガバイトの、パーソナルコンピュータを超える巨大なメモリが必要であり、デジタルカメラ等の撮像装置には適用できない。また、全画素の画像データと記憶された光電変換特性とを比較して、その結果から、画像データを標準の光電変換特性上のデータに補正するには、非常に多くの演算が必要であり、演算時間がかかりすぎるために、デジタルカメラ等の撮像装置には適用できない。
【０００７】
また、特許文献２の方法では、例えば図１６に示した変曲点のズレた（変曲点９０１ｄと変曲点９０３ｄ）２本の光電変換特性のグラフで、一方の光電変換特性９０３（変曲点９０３ｄを境に線形特性９０１ａと対数特性９０３ｃを有する）を、図の縦軸方向に平行移動９０５を行って、他方の基準特性９０１（変曲点９０１ｄを境に線形特性９０１ａと対数特性９０１ｃを有する）に合わせこもうとすると、対数特性９０３ｃの内、撮像面照度がＬｍより大きい部分は対数特性９０１ｃと一致するが、対数特性９０３ｃの内、撮像面照度がＬｍより小さい部分９０３ｂは、対数特性９０７ｂとなり、線形特性９０１ａの内、撮像面照度がＬｎより大きい部分９０１ｂと一致しない。つまり、変曲点のズレを補正することはできない。ここに、図１６は、変曲点のズレた（変曲点９０１ｄと変曲点９０３ｄ）２本の光電変換特性のグラフを示す模式図で、横軸に撮像面照度Ｌを対数軸で、縦軸に光電変換出力ＶＰを線形軸でとってあり、変曲点９０１ｄでの撮像面照度はＬｍで、光電変換出力はＶｔｈｍ、変曲点９０３ｄでの撮像面照度はＬｎで、光電変換出力はＶｔｈｎである。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、変曲点を境に異なる光電変換特性を有する複数の画素からなる撮像素子を備え、画素の変曲点の、基準特性の変曲点からのズレを補正することで、高画質化に寄与する撮像装置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】
【０００９】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【００１０】
本発明の一態様にかかる撮像装置は、変曲点を境に異なる光電変換特性を有する複数の画素からなる撮像素子を備えた撮像装置において、前記画素の変曲点の、基準となる光電変換特性の変曲点からのズレを画素毎に補正する変曲点バラツキ補正手段を有し、前記バラツキ補正手段は、複数の画素の光電変換特性を変曲点位置により画素数より少ない複数のパターンに分類し、前記各パターンに分類された各画素の光電変換特性を、前記複数のパターン毎に記憶されている変曲点補正のための特性変換パターン情報により補正することにより、前記画素の変曲点を前記基準となる光電変換特性の変曲点に画素毎に合わせこむことを特徴とする。
【００１１】
他の一態様では、上述の撮像装置において、前記異なる光電変換特性は、線形特性と対数特性であることを特徴とする。
【００１２】
また、他の一態様では、これら上述の撮像装置において、前記特性変換パターン情報は、少なくともルックアップテーブルを有することを特徴とする。
【００１３】
また、他の一態様では、これら上述の撮像装置において、前記撮像素子の温度、あるいは前記撮像装置の温度を検知する温度検知手段を有し、前記温度検知手段の検知結果に基づいて前記特性変換パターン情報を変更する特性変換パターン情報変更手段をさらに備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかる撮像装置は、画素の変曲点の、基準特性の変曲点からのズレを補正することで、高画質化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラの外観模式図である。
【図２】図１に示したデジタルカメラの回路の一例を示すブロック図である。
【図３】撮像素子を構成する各構成要素の配置の一例を示す模式図である。
【図４】撮像素子を構成する画素の回路の一例を示す回路図である。
【図５】撮像素子の駆動方式のひとつであるグローバルリセット方式の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】変曲点バラツキの補正方法を示す図である。
【図７】オフセット値の求め方を説明する図である。
【図８】変曲点バラツキ補正手段の一例を示す回路ブロック図とフローチャートである。
【図９】変曲点バラツキ補正手段の他の例を示す回路ブロック図である。
【図１０】変曲点バラツキ補正手段の他の例を示す回路ブロック図である。
【図１１】変曲点バラツキ補正手段の他の例を示す回路ブロック図と、回路ブロック図の説明のための光電変換特性の模式図である。
【図１２】本発明における撮像素子の第２の実施の形態の光電変換特性を示す模式図である。
【図１３】図８に示した変曲点バラツキ補正手段に、温度によるズレを補正する手段を追加した例を示す回路ブロック図である。
【図１４】温度補正用の補正データを得る方法の一例を示す模式図である。
【図１５】ＬＵＴのイメージを示す模式図である。
【図１６】変曲点のズレた２本の光電変換特性のグラフを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
まず、最初に、本発明に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラ１について、図１および図２を用いて説明する。
【００１８】
図１は、デジタルカメラ１の外観模式図で、図１（ａ）は、正面図であり、図１（ｂ）は、背面図である。
【００１９】
図１（ａ）で、ボディ１０の正面には、交換レンズ２０が取り付けられている。ボディ１０の上面には、撮像のための操作部材であるレリーズボタン１０１が設置されており、ボディ１０の内部でレリーズボタン１０１の下部には、レリーズボタン１０１の押し込みの１段目で動作するＡＦスイッチ１０１ａと、レリーズボタンの押し込みの２段目で動作するレリーズスイッチ１０１ｂを構成する２段スイッチが配置されている。また、ボディ１０の上部には、フラッシュ１０２が内蔵され、デジタルカメラ１の動作モードを設定するモード設定ダイアル１１２が配置されている。
【００２０】
図１（ｂ）で、ボディ１０の背面には、デジタルカメラ１の電源をオン／オフするための電源スイッチ１１１、カメラの各種設定条件を変更する変更ダイアル１１３、上下左右と中央の５つのスイッチから成り、デジタルカメラ１の各動作モードでの各種設定を行うためのジョグダイアル１１５、ファインダ接眼レンズ１２１ａ、記録された画像や各種情報等を表示するための画像表示部１３１が配置されている。
【００２１】
図２は、図１に示したデジタルカメラ１の回路の一例を示すブロック図である。図中、図１と同じ部分には同じ番号を付与した。
【００２２】
デジタルカメラ１の制御を行うカメラ制御手段１５０は、ＣＰＵ（中央処理装置）１５１、ワークメモリ１５２、記憶部１５３等から構成され、記憶部１５３に記憶されているプログラムをワークメモリ１５２に読み出し、当該プログラムに従ってデジタルカメラ１の各部を集中制御する。
【００２３】
また、カメラ制御手段１５０は、電源スイッチ１１１、モード設定ダイアル１１２、変更ダイアル１１３、ジョグダイアル１１５、ＡＦスイッチ１０１ａ、レリーズスイッチ１０１ｂ等からの入力を受信し、光学ファインダ１２１上の測光モジュール１２２と交信することで測光動作を制御し、ＡＦモジュール１４４と交信することでＡＦ動作を制御し、ミラー駆動手段１４３を介してレフレックスミラー１４１及びサブミラー１４２を駆動し、シャッタ駆動手段１４６を介してシャッタ１４５を制御し、フラッシュ１０２を制御し、撮像制御手段１６１と交信することで撮像動作を制御すると共に、撮像された撮像データや各種情報を画像表示手段１３１に表示し、インファインダ表示手段１３２に各種情報を表示する。また、カメラ制御手段１５０は、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）１８５を介して、デジタルカメラ１の外部に設けられたパーソナルコンピュータや携帯情報端末と、撮像された画像データやデジタルカメラ１の制御信号等をやり取りする。
【００２４】
さらに、カメラ制御手段１５０は、ボディ１０と交換レンズ２０の間の交信を行う、マウント（ボディ側）１７１上に設けられたＢＬ交信手段（ボディ側）１７２と、マウント（レンズ側）２７１上に設けられたＢＬ交信手段（レンズ側）２７２を介して、交換レンズ２０のレンズインターフェース２５１経由で、レンズ２１１のフォーカスとズームの制御を行うレンズ制御手段２４１、絞り２２１の制御を行う絞り制御手段２２２、交換レンズ２０の固有情報を格納しているレンズ情報記憶手段２３１と交信を行うことで、交換レンズ２０全体を制御する。
【００２５】
交換レンズ２０のレンズ２１１によって結像される画像は、撮像素子１６２で光電変換された後、アンプ１６３で増幅され、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換手段１６４でデジタルデータに変換され、画像処理手段１６５で既定の画像処理を施したデジタル撮像データに変換され、一旦画像メモリ１８１に記録された後、最終的にはメモリカード１８２に記録される。これらの動作は、カメラ制御手段１５０の制御下で、撮像制御手段１６１によって制御される。撮像制御手段１６１、アンプ１６３、Ａ／Ｄ変換器１６４および画像処理部１６５は、撮像回路１６０を構成する。
【００２６】
撮像素子１６２の近傍には、温度センサ１６６が配置され、温度センサ１６６とカメラ制御手段１５０によって、撮像素子１６２の温度またはデジタルカメラ１内部の温度を検知する。温度センサ１６６とカメラ制御手段１５０は、本発明における温度検知手段として機能する。
【００２７】
次に、本発明における撮像素子の第１の実施の形態とその駆動方式、および本発明の課題について、図３乃至図５を用いて説明する。
【００２８】
図３は、撮像素子１６２を構成する各構成要素の配置の一例を示す模式図である。
【００２９】
撮像素子１６２は、撮像面１６２ａ上に、水平と垂直に配列された複数の画素１６２ｂと、垂直走査回路１６２ｃ、サンプルホールド回路１６２ｄ、出力回路１６２ｅ、出力アンプ１６２ｇ、水平走査回路１６２ｆ、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１６２ｈ等の構成要素を備え、画素１６２ｂの各水平行毎の並びと垂直走査回路１６２ｃとは行選択線１６２ｉで結ばれ、画素１６２ｂの各垂直列毎の並びとサンプルホールド回路１６２ｄとは垂直信号線１６２ｊで結ばれている。
【００３０】
ここでは、サンプルホールド回路１６２ｄは、垂直信号線１６２ｊの一本につき図示しない２個のキャパシタを備えており、図５で後述する撮像素子１６２の駆動方式において、一方のキャパシタに画素のノイズ成分を保持し、他方のキャパシタに画素の（信号＋ノイズ）成分を保持し、その差分をとる、所謂ＣＤＳ（相関二重サンプリング）動作を行い、ノイズ除去を行う。
【００３１】
撮像素子１６２の撮像動作は、撮像制御手段１６１からの制御に従って、タイミングジェネレータ１６２ｈによって制御され、撮像素子１６２の出力である撮像データ１６２ｋは、アンプ１６３に入力される。
【００３２】
図４は、撮像素子１６２を構成する画素１６２ｂの回路の一例を示す回路図である。
【００３３】
画素１６２ｂは、埋め込み型フォトダイオードＰＤ（以後、ＰＤ部という）、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ：以下、トランジスタという）Ｑ１乃至Ｑ４から構成されている。トランジスタＱ１のドレインとＱ２のソースの接続部は、フローティングディフュージョンＦＤ（以後、ＦＤ部という）で構成されている。φＲＳＢ、φＲＳＴ、φＴＸ、φＶは、各トランジスタに対する信号（電位）を示し、ＶＤＤは電源、ＧＮＤは接地を示している。
【００３４】
ＰＤ部は光電変換手段であり、被写体からの入射光量に応じた光電流ＩＰＤを発生し、光電流ＩＰＤは、信号電荷ＱＰＤとしてＰＤ部の寄生容量ＣＰＤに蓄積される。実際には、ＰＤ部は、撮像の初期に高電位（φＲＳＢ）にリセットされ、リセットによりＰＤ部の寄生容量ＣＰＤに蓄積された電荷ＱＰＤを、光電流ＩＰＤで放電する動作を行う。ＰＤ部は埋め込み型構造となっており、光電変換された光電流ＩＰＤを直接取り出せないため、転送ゲートと呼ばれるトランジスタＱ１（以後、転送ゲートＱ１と言う）を介してＦＤ部に接続されている。
【００３５】
転送ゲートＱ１のゲート電位φＴＸが、図５（ａ）に示すように、中間電位Ｍに設定されると、転送ゲートＱ１のスレショルド電位をＶｔｈとすると、ＰＤ部の電位ＶＰＤが（Ｍ−Ｖｔｈ）に達するまでは、ＰＤ部の寄生容量ＣＰＤの電荷ＱＰＤは、光電流ＩＰＤにより線形特性で放電され（線形の光電変換特性）、ＰＤ部の電位ＶＰＤが（Ｍ−Ｖｔｈ）以下になると、転送ゲートＱ１のサブスレショルド特性により、ＰＤ部の電位ＶＰＤが光電流ＩＰＤを対数圧縮した電位となるように、対数特性で放電される（対数の光電変換特性）。従って、光電流ＩＰＤが小さい、すなわち被写体が暗い場合は、線形の光電変換特性、光電流ＩＰＤが大きい、すなわち被写体が明るい場合は、対数の光電変換特性となる。
【００３６】
転送ゲートＱ１のスレショルド電位Ｖｔｈは、画素毎にバラつく。つまり、各画素の転送ゲートＱ１のゲート電位φＴＸが中間電位Ｍに一律に設定されたとしても、ＰＤ部の光電変換特性が線形特性から対数特性に切り替わる点、すなわち変曲点が画素毎のスレショルド電位Ｖｔｈのバラツキによって異なることになり、本発明の課題である変曲点のバラツキが発生する。
【００３７】
トランジスタＱ２はリセットゲートと呼ばれ（以後、リセットゲートＱ２と言う）、オンすることによってＦＤ部を既定の電位（φＲＳＢ）にリセットする。リセットゲートＱ２のリセット動作時に、転送ゲートＱ１を同時にオンすることで、ＰＤ部も同時に既定の電位（φＲＳＢ）にリセットすることができる。
【００３８】
トランジスタＱ３は、ソースフォロワ増幅回路を構成するものであり、ＦＤ部の電位ＶＦＤに対する電流増幅を行うことで、出力インピーダンスを下げる働きをする。
【００３９】
トランジスタＱ４は、信号読み出し用のトランジスタであり、ゲートは、上述した行選択線１６２ｉに接続されており、垂直走査回路１６２ｃによって印加される信号φＶに応じてオン、オフされるスイッチとして動作する。トランジスタＱ４のソースは、垂直信号線１６２ｊに接続されており、トランジスタＱ４がオンされると、ＦＤ部の電位ＶＦＤがトランジスタＱ３で低インピーダンス化されて、画素出力ＶＯＵＴとして、垂直信号線１６２ｊへ導出される。
【００４０】
図５は、撮像素子の駆動方式のひとつであるグローバルリセット方式の動作を示すタイミングチャートであり、図５（ａ）は、全画素同時に行われる撮像動作のタイミングチャート、図５（ｂ）は、水平各行毎に順次行われる撮像データとノイズデータの垂直転送および水平転送の動作のタイミングチャートである。グローバルリセット方式では、撮像素子の露光量制御は、絞り２２１とシャッタ１４５で行われる。
【００４１】
図５（ａ）で、Ｖブランク期間に、シャッタ１４５が閉じられた状態で、φＲＳＢが既定の電位（ＶＲＳＢＨ）に設定され、タイミングＴ１でφＲＳＴが高電位にされることでリセットゲートＱ２がオンされ、ＦＤ部の電位ＶＦＤがＶＲＳＢＨにリセット（初期化）される。タイミングＴ１に包含されるタイミングＴ２で、φＴＸが高電位にされることで転送ゲートＱ１がオンされ、ＰＤ部の寄生容量ＣＰＤがＶＲＳＢＨにリセットされる。これによって、ＰＤ部とＦＤ部が共にリセットされる。タイミングＴ２の最後でφＴＸが中間電位Ｍに設定されることで、ＰＤ部はリニアログ特性での撮像が可能な状態となる。
【００４２】
タイミングＴ３の初めでシャッタ１４５が開かれて、被写体からの光がＰＤ部で光電変換されて、寄生容量ＣＰＤの電荷ＱＰＤが放電開始され、タイミングＴ３の終わりでシャッタ１４５が閉じられるまで動作が継続される。以上が全画素同時に行われる撮像動作である。
【００４３】
図５（ｂ）で、Ｈブランク期間に、タイミングＴ４で水平ｎ行目のφＲＳＴ（φＲＳＴｎ）が高電位にされることで、水平ｎ行目の全画素１６２ｂのリセットゲートＱ２がオンされ、水平ｎ行目のφＲＳＢ（φＲＳＢｎ）が既定の電位（ＶＲＳＢＨ）に設定されることで、ＦＤ部の電位ＶＦＤが再度ＶＲＳＢＨにリセットされる。この時、ＦＤ部の電位ＶＦＤにはリセット動作に伴うリセットノイズＶＦＤｎｏｉｓｅが残ることがある。
【００４４】
タイミングＴ５で水平ｎ行目の行選択線１６２ｉの電位φＶ（φＶｎ）が高電位にされることでトランジスタＱ４がオンされ、ＦＤ部の電位ＶＦＤ（ここではリセットノイズＶＦＤｎｏｉｓｅ）が画素１６２ｂの画素出力ＶＯＵＴとして垂直信号線１６２ｊに導出され、水平ｎ行目の全画素の画素出力ＶＯＵＴが、水平ｎ行目のリセットノイズデータＮＯＩＳＥｎとしてサンプルホールド回路１６２ｄの一方のキャパシタに保持される。
【００４５】
タイミングＴ６で、水平ｎ行目のφＴＸ（φＴＸｎ）が高電位にされることで、転送ゲートＱ１がオンされて、ＰＤ部の寄生容量ＣＰＤの電荷ＱＰＤがＦＤ部に完全転送される。この時、ＦＤ部にはリセットノイズＶＦＤｎｏｉｓｅが残ったままであるので、ＦＤ部の電位ＶＦＤは、信号電荷ＱＰＤによる信号出力ＶＦＤｓｉｇｎａｌにリセットノイズＶＦＤｎｏｉｓｅが重畳されたものとなる。
【００４６】
タイミングＴ７で、タイミングＴ５と同様に水平ｎ行目の行選択線１６２ｉの電位φＶ（φＶｎ）が高電位にされることでトランジスタＱ４がオンされ、ＦＤ部の電位ＶＦＤ（ここではＶＦＤｓｉｇｎａｌ＋ＶＦＤｎｏｉｓｅ）が画素１６２ｂの画素出力ＶＯＵＴとして垂直信号線１６２ｊに導出され、水平ｎ行目の全画素の画素出力ＶＯＵＴが、（ＳＩＧＮＡＬｎ＋ＮＯＩＳＥｎ）信号としてサンプルホールド回路１６２ｄの他方のキャパシタに保持され、前述した水平ｎ行目のリセットノイズデータＮＯＩＳＥｎとの差分がとられて（所謂ＣＤＳ：相関二重サンプリング）、ノイズ成分の除去された画像信号成分ＳＩＧＮＡＬｎが生成され、水平転送信号φＨに従って、出力回路１６２ｅ、出力アンプ１６２ｇを介して撮像データ１６２ｋ（ＳＩＧＮＡＬｎ）としてアンプ１６３に出力される。
【００４７】
以上に述べたように、グローバルリセット方式では、リセットノイズが完全に除去されるために、高画質の画像が得られるという特長がある。
【００４８】
次に、本発明における変曲点バラツキの補正方法について、図６を用いて説明する。図６は変曲点バラツキの補正方法を示す図で、図６（ａ）は補正方法を示す光電変換特性の模式図、図６（ｂ）は、図６（ａ）の変曲点９０１ｄと９０３ｄ周辺の拡大図で、変曲点の算出方法を示す模式図である。図１６と同じ部分には同じ番号を付与した。なお、図６においては、本発明の課題で示した図１６との対比のために、撮像面照度Ｌが大きくなると光電変換出力ＶＰも大きくなるように示してあるが、図４および図５に示した例では、撮像面照度Ｌが大きくなると光電変換出力ＶＰは小さくなる。この場合は、図６の縦軸を上下逆転して考えればよい。
【００４９】
まず、図６（ａ）で、基準特性９０１に対して変曲点９０３ｄのズレた光電変換特性９０３を考えたときに、基準特性９０１の線形特性部分９０１ａの内、変曲点９０３ｄよりも撮像面照度Ｌが暗い部分については、基準特性９０１も光電変換特性９０３も共に同一特性であるので、この部分については補正を行わない。基準特性９０１の対数特性部分９０１ｃと、光電変換特性９０３の対数特性部分の内、撮像面照度がＬｍよりも大きい部分については、図１６で説明したと同様に、図の縦軸方向に平行移動（以後、オフセットと言う）９０５を行って、対数特性９０３ｃの撮像面照度がＬｍよりも大きい部分を特性９０１ｃに合わせこむ。
【００５０】
光電変換特性９０１が線形特性で光電変換特性９０３が対数特性の部分（撮像面照度がＬｍとＬｎの間の部分）９０１ｂと９０３ｂについては、特性９０３ｂに対数から線形への特性変換９０６を施すことで、特性９０３ｂを特性９０１ｂに合わせこむ。基準特性９０１の変曲点９０１ｄは、基準変曲点として、基準特性９０１の測定値から与えられるので、光電変換特性９０３の変曲点９０３ｄが分かれば、特性９０３ｂを特性９０１ｂに特性変換することができる。
【００５１】
基準特性９０１は、特定の画素（例えば、画面中心の画素）の光電変換特性であってもよいし、撮像素子１６２の全画素の平均値、最大値、最小値であってもよいし、仮想の画素の光電変換特性であってもよい。本実施の形態では、図８で後述するオフセットの演算を簡単にするために、全画素中の最大の変曲点を持つ画素の光電変換特性を、基準特性９０１とする。
【００５２】
次に、光電変換特性９０３の変曲点９０３ｄの算出方法を、図６（ｂ）を用いて説明する。
【００５３】
基準特性９０１は、線形特性領域および対数特性領域が各々、
ＶＰ＝ａ・Ｌ    ・・・（式１）
ＶＰ＝ｃ・ｌｎ（Ｌ）＋ｄ    ・・・（式２）
と表され、ａ、ｃ、ｄは、基準特性９０１の測定値から与えられる定数である。また、光電変換特性９０３の対数特性領域は、
ＶＰ＝ｃ・ｌｎ（Ｌ）＋ｆ
と表すことができる。ここで、光電変換特性９０３の変曲点９０３ｄの光電変換出力Ｖｔｈｎと、オフセット９０５の大きさ（以後、オフセット値Ｖｏｓと言う）との関係を導く。
【００５４】
まず、変曲点９０１ｄの光電変換出力Ｖｔｈｍ、変曲点９０３ｄの光電変換出力Ｖｔｈｎおよびオフセット値Ｖｏｓは、
Ｖｔｈｍ＝ｃ・ｌｎ（Ｌｍ）＋ｄ＝ａ・Ｌｍ    ・・・（式３）
Ｖｔｈｎ＝ｃ・ｌｎ（Ｌｎ）＋ｆ＝ａ・Ｌｎ    ・・・（式４）
Ｖｏｓ＝Ｖｔｈｍ−（ｃ・ｌｎ（Ｌｍ）＋ｆ）＝ｄ−ｆ    ・・・（式５）
となり、（式４）から、
ｃ・ｌｎ（Ｌｎ）＋ｄ−Ｖｏｓ＝ａ・Ｌｎ    ・・・（式６）
となる（ａ、ｃ、ｄは定数）。（式６）にオフセット値Ｖｏｓを与えて、それを満足するＬｎを求めることで、オフセット値Ｖｏｓと変曲点９０３ｄの光電変換出力Ｖｔｈｎの関係を一義的に決定することができる。つまり、オフセット値Ｖｏｓが分かれば、変曲点９０３ｄの光電変換出力Ｖｔｈｎが一義的に分かることになる。そして、変曲点９０３ｄの光電変換出力Ｖｔｈｎが分かれば、対数特性の光電変換特性９０３ｂを線形特性の光電変換特性９０１ｂに特性変換することができる。
【００５５】
通常は、（式６）から導かれるオフセット値Ｖｏｓと光電変換出力Ｖｔｈｎを、ルックアップテーブル（以後、ＬＵＴと言う）の形にして記憶し、ＬＵＴにオフセット値Ｖｏｓを与えて光電変換出力Ｖｔｈｎを得ることで、演算時間の短縮と記憶容量の削減を行うことが一般的である。このＬＵＴのイメージを、図１５（ａ）に、図８で後述する変曲点変換器８０３として示す。
【００５６】
次に、オフセット値Ｖｏｓの求め方の一例を、図７を用いて説明する。図７は、オフセット値Ｖｏｓの求め方の一例を説明する図で、図７（ａ）はオフセット調整方法を示す模式図、図７（ｂ）はオフセット値Ｖｏｓの求め方を示す光電変換特性の模式図である。図１、図２および図６と同じ部分には同じ番号を付与した。
【００５７】
図７（ａ）で、例えばデジタルカメラ１の工場出荷時等に、レフレックスミラー１４１とサブミラー１４２をミラーアップし、シャッタ１４５を開放にしたままで、光源ボックス７０１を用い、撮像素子基板１５５上に設置された撮像素子１６２の撮像面１６２ａに均一な光が入射するように、光源ボックス７０１および光源面７０３を設定し、撮像素子１６２の撮像面１６２ａ上の照度が、全画素の光電変換特性が対数特性となるような撮像面照度Ｌｘとなるように、光源面７０３の明るさを設定して撮像を行う。
【００５８】
上記撮像時の、ある画素の光電変換出力ＶＰを撮像データとして読み出し（例えば、図７（ｂ）のＶＰ３）、基準特性のＶＰ（例えば、図７（ｂ）のＶＰ１）と比較することで、オフセット９０５のオフセット値Ｖｏｓ（＝ＶＰ１−ＶＰ３）を求めることができる。これを全画素について行うことで、全画素のオフセット値Ｖｏｓを知ることができ、ある画素のオフセット値Ｖｏｓから、上述した（式６）により、ある画素の変曲点の光電変換出力Ｖｔｈｎを算出、あるいはＬＵＴから参照することができる。
【００５９】
これらの一連の動作は、カメラ制御手段１５０、撮像回路１６０によって、あるいは、必要に応じて、デジタルカメラ１の外部のパーソナルコンピュータＰＣ等によって演算、制御される。カメラ制御手段１５０、撮像回路１６０およびパーソナルコンピュータＰＣは、本発明における補正データ生成手段として機能する。
【００６０】
続いて、図６に示した変曲点バラツキの補正方法を具現化する補正手段について、図８を用いて説明する。図８は、変曲点バラツキ補正手段の一例を示す図で、図８（ａ）は変曲点バラツキ補正手段の一例を示す回路ブロック図、図８（ｂ）は比較器８０５の動作を示すフローチャートである。
【００６１】
変曲点バラツキ補正手段８００は、例えば画像処理手段１６５内に設けられ、オフセット値メモリ８０１、変曲点変換器８０３、比較器８０５、加算器８０７、特性変換器８０９、選択器８１１で構成される。
【００６２】
オフセット値メモリ８０１は、本発明における補正データ記憶手段として機能し、図７に示した方法等で求めた撮像素子１６２の全画素のオフセット値Ｖｏｓを記憶して、変曲点変換器８０３および加算器８０７にオフセット値８１３を出力する。変曲点変換器８０３は、図６の説明で述べたＬＵＴからなり、（式６）から導かれるオフセット値Ｖｏｓと変曲点出力Ｖｔｈｎのテーブルが格納されており、オフセット値メモリ８０１から出力されるオフセット値８１３に基づき、比較器８０５に変曲点出力８１５を出力する。変曲点変換器８０３のイメージを、図１５（ａ）に示す。
【００６３】
比較器８０５は、撮像素子１６２のある画素の撮像データ８１７と、変曲点変換器８０３から出力される、ある画素の変曲点出力８１５とを比較して、選択部８１１に比較出力８１９を出力する。比較出力８１９は、以下の３通りのケースの何れかである。
ケース（１）  ある画素の撮像データ８１７が、基準特性の変曲点出力Ｖｔｈｍからオフセット値Ｖｏｓを引いた値（Ｖｔｈｍ−Ｖｏｓ）よりも大きいかあるいは等しい。
ケース（２）  ある画素の撮像データ８１７が、基準特性の変曲点出力Ｖｔｈｍからオフセット値Ｖｏｓを引いた値（Ｖｔｈｍ−Ｖｏｓ）よりも小さく、ある画素の変曲点出力Ｖｔｈｎよりも大きい。
ケース（３）  ある画素の撮像データ８１７が、ある画素の変曲点出力Ｖｔｈｎよりも小さいかあるいは等しい。
【００６４】
上述した比較器の動作を、図８（ｂ）のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ１１で、撮像データ８１７が基準特性の変曲点出力Ｖｔｈｍからオフセット値Ｖｏｓを引いた値（Ｖｔｈｍ−Ｖｏｓ）よりも大きいかあるいは等しいか否かが確認される。大きいかあるいは等しい場合は（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、ステップＳ１２で比較出力８１９にケース（１）を示す信号が出力され、比較動作を終了する。撮像データ８１７が基準特性の変曲点出力Ｖｔｈｍからオフセット値Ｖｏｓを引いた値（Ｖｔｈｍ−Ｖｏｓ）よりも小さい場合は（ステップＳ１１；ＮＯ）、ステップＳ２１で、撮像データ８１７が、ある画素の変曲点出力Ｖｔｈｎよりも小さいかあるいは等しいか否かが確認される。小さいかあるいは等しい場合（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、ステップＳ３１で比較出力８１９にケース（３）を示す信号が出力され、比較動作を終了する。撮像データ８１７が、ある画素の変曲点出力Ｖｔｈｎよりも大きい場合は（ステップＳ２１；ＮＯ）、ステップＳ２２で比較出力８１９にケース（３）を示す信号が出力され、比較動作を終了する。
【００６５】
加算器８０７は、ある画素の撮像データ８１７に、オフセット値メモリ８０１から出力される、ある画素のオフセット値８１３を加算して、選択器８１１に、オフセット補正出力８２１を出力する。本発明における特性変換手段として機能する特性変換器８０９は、ＬＵＴで構成されており、図６（ｂ）で示したように、対数特性９０３ｂを線形特性９０１ｂに変換するテーブルを持ち、ある画素の撮像データ８１７に特性変換を施して、選択器８１１に特性変換出力８２３を出力する。特性変換器８０９のイメージを、図１５（ｂ）に示す。さらに、ある画素の撮像データ８１７は、選択器８１１にも入力されている。
【００６６】
選択器８１１には、オフセット補正出力８２１、特性変換出力８２３および撮像データ８１７の３つの信号が入力され、上述した比較器８０５の比較出力８１９の３通りの場合分けに応じて、比較出力８１９がケース（１）の場合はオフセット補正出力８２１、比較出力８１９がケース（２）の場合は特性変換出力８２３、比較出力８１９がケース（３）の場合は撮像データ８１７そのまま、が選択されて、変曲点バラツキ補正出力８２５として出力される。変曲点変換器８０３、比較器８０５および選択器８１１は、本発明における補正方法決定手段として機能する。
【００６７】
以上に述べた変曲点バラツキ補正手段８００によって、図６（ａ）で説明したように、ある画素の光電変換特性を、基準特性との関係で３つの領域に分けて、領域毎に最適な方法で変曲点のバラツキを補正することが可能となる。
【００６８】
本実施の形態では、全画素中の最大の変曲点を持つ画素の光電変換特性を基準特性としたが、例えば最小の変曲点を持つ画素の光電変換特性を基準特性とした場合には、オフセット値メモリ８０１に記憶されるオフセット値Ｖｏｓが全て負の値になり、特性変換器８０９は線形特性を対数特性に変換するＬＵＴとなり、比較器８０５の比較出力８１９の大小関係は全て逆転する。また、例えば全画素の変曲点の平均値を基準特性とした場合には、オフセット値メモリ８０１に記憶されるオフセット値Ｖｏｓは正または負の値になり、特性変換器８０９は線形特性を対数特性に、あるいは対数特性を線形特性に変換するＬＵＴとなり、比較器８０５の比較出力８１９についても、基準特性の変曲点と、ある画素の変曲点の大小関係により上述した２通りの場合に分かれるが、基本的な考え方は、本実施の形態と全く同じである。
【００６９】
次に、変曲点バラツキ補正手段の他の実施の形態について、図９、図１０および図１１を用いて説明する。図９（ａ）、（ｂ）、図１０（ａ）、（ｂ）および図１１（ａ）は、変曲点バラツキ補正手段の他の例を示す回路ブロック図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の説明のための光電変換特性の模式図である。図中、図８および図９、図１０、図１１内の同じ部分には同じ番号を付与した。
【００７０】
図９（ａ）の変曲点バラツキ補正手段８３０は、図８の変曲点変換器８０３の代わりに、全画素の変曲点出力を記憶する変曲点メモリ８３１を設け、各画素の変曲点出力８３３を比較器８０５に出力するものである。その他は図８と同じである。オフセット値メモリ８０１から出力されるオフセット値８１３に基づいて、変曲点変換器８０３から各画素の変曲点出力を取り出す必要がないため、高速処理に向くが、図８の変曲点変換器８０３に比べると、メモリ８３１の容量が増大する。
【００７１】
図９（ｂ）の変曲点バラツキ補正手段８４０は、図８の変曲点変換器８０３の代わりに、乗算器８４５と加算器８４９を設け、オフセット値８１３に係数８４３を乗算し、その値８４７を基準特性の変曲点出力に加算することで、ある画素の変曲点を近似的に演算するものである。その他は図８と同じである。この場合の係数は、各オフセット値に応じた係数が望ましいが、各係数の平均値であってもよい。係数に応じて近似の精度が変わるが、変曲点変換器８０３（ＬＵＴ）が不要になるメリットがある。
【００７２】
図１０（ａ）の変曲点バラツキ補正手段８６０は、図９（ａ）のオフセット値メモリ８０１の代わりに、ＬＵＴで構成され、変曲点出力Ｖｔｈｎに応じたオフセット値Ｖｏｓのテーブルを持つオフセット値テーブル８６１を設け、変曲点メモリ８３１からの各画素の変曲点出力８３３に応じたオフセット値８６３を、オフセット値テーブル８６１から出力するものである。その他は図８と同じである。オフセット値を記憶するメモリの容量を削減することができる。
【００７３】
図１０（ｂ）の変曲点バラツキ補正手段８７０は、図９（ａ）のオフセット値メモリ８０１の代わりに、減算器８７３と乗算器８７７を設け、変曲点メモリ８３１からの各画素の変曲点出力８３３と、基準特性の変曲点出力８４１の差分８７５に所定の係数８７１を乗算して、ある画素のオフセット値８７９を近似的に演算するものである。その他は図８と同じである。この場合の係数は、各オフセット値に応じた係数が望ましいが、各係数の平均値であってもよい。係数に応じて近似の精度が変わるが、メモリ８０１が不要になるメリットがある。
【００７４】
図９、および図１０に示した各例においても、図８の例と同様に、図６（ａ）で説明した、ある画素の光電変換特性を、基準特性との関係で３つの領域に分けて、領域毎に最適な方法で変曲点のバラツキを補正することが可能となる。
【００７５】
図１１（ａ）の変曲点バラツキ補正手段８８０は、変曲点バラツキ量があまり大きくない場合等に用いられるものである。その考え方は、図１１（ｂ）に示すように、基準特性９０１から最大の変曲点バラツキ量を持つ光電変換特性９１９までの間を、例えば変曲点バラツキ補正の許容幅ずつ等間隔に離れた複数の光電変換特性（本例の場合は、９１３、９１５、９１７と９１９の４通り）に分け、撮像素子１６２の各画素の光電変換特性を、これら４通りの光電変換特性と基準特性の、合わせて５通りの内の何れかのパターンに分類して、特性変換パターン情報として特性変換パターンメモリ８８１に記憶する。
【００７６】
一方、これら４通りの光電変換特性（９１３から９１９）を基準特性９０１に合わせ込む特性変換器として、４つのＬＵＴを用意し、それぞれ、９１３特性変換器８８３、９１５特性変換器８８５、９１７特性変換器８８７、９１９特性変換器８８９とする。これら４つの特性変換器にはそれぞれ撮像データ８１７を入力し、それぞれの特性変換出力（８９３、８９５、８９７、８９９）を選択器８１１に入力する。選択器８１１は、各画素毎に、これら４つの特性変換器の特性変換出力（８９３、８９５、８９７、８９９）と撮像データ８１７そのものとを、メモリ８８１に記憶された特性変換パターン情報に従って切り換えて、変曲点バラツキ補正出力８２５として出力する。
【００７７】
図１１に示した方法では、補正の精度は確保しつつ、図８に比べて、加算器や比較器といった演算器が不要となるために処理が簡単で高速処理に適し、コストも低減できる。
【００７８】
次に、本発明における撮像素子の第２の実施の形態について、図１２を用いて説明する。図１２は、本発明における撮像素子１６２の第２の実施の形態の光電変換特性を示す模式図である。
【００７９】
本例の撮像素子１６２は、可変蓄積時間型撮像素子、あるいは可変蓄積容量型撮像素子と呼ばれるもので、所謂、適応型撮像素子（以後、適応型センサと呼ぶ）の一例である。適応型センサの光電変換特性は、低照度側、高照度側ともに線形特性（第１および第２の線形特性）であるが、線形の傾きが異なる特性となっており、変曲点を有する。変曲点は、全画素同一となるように制御されるが、画素毎に設けられている蓄積電荷を検出する部分のバラツキにより、変曲点のバラツキが生じる。
【００８０】
ここでは、リニアログセンサの場合と同様に、全画素中で最大の変曲点を持つ画素の光電変換特性１２０１を基準特性とし、変曲点の異なる画素の光電変換特性１２０３を基準特性１２０１に合わせ込む。合わせ込み方法としては、図６（ａ）と同様に、光電変換特性１２０３の光電変換出力ＶＰの状態により、以下の３通りの場合分けに従って変曲点バラツキ補正を行う。
（ａ）  ＶＰが、基準特性１２０１の変曲点１２０１ｄの変曲点出力Ｖｔｈｍからオフセット値Ｖｏｓを引いた値（Ｖｔｈｍ−Ｖｏｓ）よりも大きい場合は、光電変換出力ＶＰにオフセットＶｏｓを加算する（１２０７）。
（ｂ）  ＶＰが、基準特性１２０１の変曲点１２０１ｄの変曲点出力Ｖｔｈｍからオフセット値Ｖｏｓを引いた値（Ｖｔｈｍ−Ｖｏｓ）よりも小さく、光電変換特性１２０３の変曲点１２０３ｄの変曲点出力Ｖｔｈｎよりも大きい場合は、Ｖｔｈｎを基点に、線形特性１２０３ｂの傾きを変換して、線形特性１２０１ｂに合わせ込む（１２０５）。
（ｃ）  ＶＰが、光電変換特性１２０３の変曲点１２０３ｄの変曲点出力Ｖｔｈｎよりも小さい場合は、線形特性１２０１ａそのままとする。
【００８１】
次に、変曲点バラツキの温度によるズレを補正する方法について、図１３、図１４を用いて説明する。変曲点は、画素毎にバラつくだけでなく、主として、画素を構成するトランジスタやキャパシタの特性の温度依存性により、温度特性を持つ。これを補正する必要がある。図１３は、図８に示した変曲点バラツキ補正手段８００に、温度によるズレを補正する手段を追加した例を示す回路ブロック図であり、図１４は、温度補正用の補正データを得る方法の一例を示す模式図である。図中、図２、図７および図８と同じ部分には同じ番号を付与した。
【００８２】
まず、図１３の変曲点バラツキ補正手段１３００で、温度センサ１６６は、撮像素子１６２の近傍に置かれ、撮像素子１６２の温度、あるいはデジタルカメラ１内部の撮像素子１６２近傍の温度を検知する。温度センサ１６６とカメラ制御手段１５０からなる温度検知手段１３０５は、温度信号１３０３を出力する。図８のオフセット値メモリ８０１に相当するオフセット値メモリ１３０１は、図１４で後述するような方法で得た複数の温度での撮像素子１６２の全画素のオフセット値Ｖｏｓを記憶しており、温度信号１３０３に従い、適切な温度でのオフセット値Ｖｏｓを選択してオフセット出力８１３を出力する。温度に対するオフセット値を細かく設定したい場合は、記憶する温度の数を増やすか、各温度でのオフセット値Ｖｏｓ間の補間計算で中間の温度のオフセット値を計算するのが望ましい。オフセット値メモリ１３０１は、本発明における補正データ変更手段としても機能する。
【００８３】
変曲点変換器１３１３は、図８の変曲点変換器８０３に相当し、ＬＵＴからなり、図６で説明したような方法により求まる複数の温度でのオフセット値Ｖｏｓと変曲点出力Ｖｔｈｎのテーブルを記憶しており、温度信号１３０３に従って適切なテーブルを選択して、温度補正されたオフセット値８１３に従って変曲点出力８１５を出力する。これによって、変曲点出力８１５にも温度補正が施されたことになり、比較器８０５の比較出力８１９にも温度補正が施されたことになる。また、加算器８０７にも、温度補正されたオフセット値８１３が入力されることで、オフセット補正出力８２１にも温度補正が施される。
【００８４】
一方、図８の特性変換器８０９に相当する特性変換器１３０９は、ＬＵＴからなり、メモリ１３０１と同様に、図１４で後述するような方法で得た複数の温度での撮像素子１６２の全画素の光電変換特性の特性変換のテーブルを記憶しており、温度信号１３０３に従い、適切なテーブルを選択して特性変換された特性変換出力８２３を出力する。これによって、特性変換出力８２３に温度補正が施されたことになる。特性変換器１３０９は、本発明における特性変換補正手段としても機能する。その他の回路動作は、図８と同じであるので、説明は省略する。
【００８５】
よって、選択器８１１では、ある温度での撮像データ８１７、温度補正されたオフセット補正出力８２１、温度補正された特性変換出力８２３の何れかの出力が、温度補正された比較出力８１９に基づいて選択され、変曲点バラツキ補正出力８２５として出力されることになり、変曲点バラツキの温度特性が補正されたことになる。
【００８６】
図１４は、温度補正用の補正データを得る方法の一例を示す模式図である。上述したように、変曲点バラツキの温度特性は、主として、画素を構成するトランジスタやキャパシタの特性の温度依存性により発生するので、理論的に温度係数として算出することも考えられるが、ここでは、実際に撮像素子１６２の温度を変化させて、その時の撮像素子１６２の出力からある温度下でのオフセット値Ｖｏｓと特性変換器のＬＵＴを得る方法について説明する。
【００８７】
パッケージ１６２ｘに収められた撮像素子１６２と、撮像素子１６２の近傍に置かれ、撮像素子１６２の温度を検知する温度センサ１６６、内部にオフセット値メモリ１３０１と特性変換器１３０９の領域を持つ画像処理手段１６５等は、撮像素子基板１５５上に実装されており、撮像素子基板１５５には、撮像素子１６２の裏面に相当する位置に穴１５５ａが開けられている。
【００８８】
温度特性検知装置１４００は、上部に配置された光源ボックス１４２１、光源面１４２３、投影レンズ１４２５等からなる光源ユニット１４２０と、下部に配置された、金属等からなる冷却板１４１１と放熱板１４１５に挟まれたペルチエ素子等の冷却素子１４１３と、冷却素子１４１３を駆動する電源１４１７等からなる冷却ユニット１４１０と、外部に設置されたパーソナルコンピュータＰＣ等の制御装置で構成されている。
【００８９】
周知のように、ペルチエ素子等の冷却素子は、一方向に電流を流すと、片面が冷却され、反対面が加熱される。電流の向きを逆にすると、冷却と加熱の面が逆になる。そこで、撮像素子基板１５５の穴１５５ａを、冷却板１４１１の上部に差し込み、冷却素子１４１３を駆動して冷却あるいは加熱することで、撮像素子１６２は、冷却素子１４１３によって冷却あるいは加熱されることになる。
【００９０】
光源ボックス１４２１を点灯して、光源面１４２３の輝度を投影レンズ１４２５を介して撮像素子１６２の撮像面１６２ａに投影し、冷却素子１４１３によって冷却あるいは加熱された撮像素子１６２の温度を温度センサ１６６で検知し、その温度と、その時の撮像素子１６２の撮像データとを、例えば外部のＰＣ等によって演算することで、ある温度下でのオフセット値Ｖｏｓと特性変換器のテーブルを得、さらに図６で説明した方法により変曲点変換器１３１３のＬＵＴを生成し、その値を画像処理手段１６５内のオフセット値メモリ１３０１と特性変換器１３０９と変曲点変換器１３１３に書き込むことで、温度補正用の補正データを得ることができる。光源の明るさは、図７（ａ）の説明で述べたように、少なくとも全画素が対数特性となる明るさが必要であるが、それ以外にも何点かの異なった明るさが用意されることが望ましい。
【００９１】
この方法によれば、実際に撮像素子１６２の温度を変化させて、その温度下での撮像データを用いて温度補正データを算出するため、正確な温度特性が反映された補正データを得ることが可能となる。
【００９２】
本例では、撮像素子１６２の温度を変化させるために、冷却素子１４１３を用いることとしたが、それに限るものではなく、例えば、撮像素子１６２上の消費電流の多い部分（例えば、電源部や出力部等）を連続通電して、消費電力により撮像素子１６２の温度を変化させてもよい。
【００９３】
また、撮像素子１６２の温度を検知するために、撮像素子１６２外に温度センサ１６６を設けることとしたが、これに限るものではなく、撮像素子１６２上に温度検知回路を設けてもよいし、撮像素子１６２の撮像データの、明るさの異なる複数の対数特性部分の傾きの変化から、撮像素子１６２の温度を算出してもよい。これは、対数特性が理論的に、ＶＰ＝ｋＴ／ｑ・ｌｎ（ＩＰＤ）（ここに、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ｑは電子の電荷素量、ＶＰは光電変換出力、ＩＰＤはＰＤ部による光電流）の特性を持っているため、明るさの異なる対数特性部の撮像データから温度Ｔが算出できるからである。
【００９４】
以上に述べたように、本発明によれば、基準となる光電変換特性の変曲点と、補正データとを基に、画素の撮像データに補正データを用いた補正を施すか否か、および、画素の撮像データに特性変換手段を用いた特性変換を施すか否かを決定し、それに基づき適切な方法で変曲点のバラツキを補正することで、高画質化に寄与する撮像装置を提供することができる。また、変曲点バラツキの温度特性についても、同様の方法で補正をすることができ、高画質化に寄与する撮像装置を提供することができる。
【００９５】
尚、本発明に係る撮像装置を構成する各構成の細部構成および細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１  デジタルカメラ
１０  ボディ
１０１  レリーズボタン
１０１ａ  ＡＦスイッチ
１０１ｂ  レリーズスイッチ
１１１  電源スイッチ
１１２  モード設定ダイアル
１１３  変更ダイアル
１１５  ジョグダイアル１１５
１２１  ファインダ
１２２  測光モジュール
１３１  画像表示部
１４４  ＡＦモジュール
１４５  シャッタ
１５０  カメラ制御手段
１５１  ＣＰＵ（中央処理装置）
１５２  ワークメモリ
１５３  記憶部
１５４  データメモリ
１６０  撮像回路
１６１  撮像制御手段
１６２  撮像素子
１６２ａ  撮像面
１６２ｂ  画素
１６２ｃ  垂直走査回路
１６２ｆ  水平走査回路
１６２ｉ  行選択線
１６２ｊ  垂直信号線
１６２ｋ  撮像データ
１６３  アンプ
１６４  アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器
１６５  画像処理部
１８１  画像メモリ
１８２  メモリカード
２０  交換レンズ
２１１  レンズ
７０１  光源ボックス
７０３  光源面
８０１  オフセット値メモリ
８０３  変曲点変換器（ＬＵＴ）
８０５  比較器
８０７  加算器
８０９  特性変換器（ＬＵＴ）
８１１  選択器
１３０１  オフセット値メモリ
１３０５  温度検知手段
１３０９  特性変換器（ＬＵＴ）
【図１】
2011182464.tif 000003
【図２】
2011182464.tif 000004
【図３】
2011182464.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011182464.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2011182464.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2011182464.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2011182464.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成23年7月1日(2011.7.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変曲点を境に異なる光電変換特性を有する複数の画素からなる撮像素子を備えた撮像装置において、
前記画素の変曲点の、基準となる光電変換特性の変曲点からのズレを画素毎に補正する変曲点バラツキ補正手段を有し、
前記バラツキ補正手段は、
複数の画素の光電変換特性を変曲点位置により画素数より少ない複数のパターンに分類し、前記各パターンに分類された各画素の光電変換特性を、前記複数のパターン毎に記憶されている変曲点補正のための特性変換パターン情報により補正することにより、前記画素の変曲点のバラツキを解消すること
を特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記画素の変曲点のバラツキを解消は、前記画素の各変曲点を前記基準となる光電変換特性の変曲点に画素毎に合わせこむことによって行われること
を特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記異なる光電変換特性は、線形特性と対数特性であること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記特性変換パターン情報は、少なくともルックアップテーブルを有すること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像素子の温度、あるいは前記撮像装置の温度を検知する温度検知手段を有し、前記温度検知手段の検知結果に基づいて前記特性変換パターン情報を変更する特性変換パターン情報変更手段をさらに備えたこと
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
変曲点を境に異なる光電変換特性を有する複数の画素からなる撮像素子を備えた撮像装置において、
前記画素の変曲点の、画素毎のバラツキを画素毎に補正する変曲点バラツキ補正手段と、
前記撮像素子の温度、あるいは前記撮像装置の温度を検知する温度検知手段とを有し、
前記変曲点バラツキ補正手段は、
変換後の特性が異なる領域により、前記画素の光電変換特性を少なくとも２つの照度領域に分け、
前記２つの照度領域で、前記温度検知手段の検知結果に基づいて、異なる補正処理をすることにより、前記画素の変曲点のバラツキを解消すること
を特徴とする撮像装置。
【請求項７】
前記画素の変曲点のバラツキを解消は、前記画素の各変曲点を前記基準となる光電変換特性の変曲点に画素毎に合わせこむことによって行われること
を特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記異なる光電変換特性は、線形特性と対数特性であること
を特徴とする請求項６または請求項７に記載の撮像装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の一態様にかかる撮像装置は、変曲点を境に異なる光電変換特性を有する複数の画素からなる撮像素子を備えた撮像装置において、前記画素の変曲点の、基準となる光電変換特性の変曲点からのズレを画素毎に補正する変曲点バラツキ補正手段を有し、前記バラツキ補正手段は、複数の画素の光電変換特性を変曲点位置により画素数より少ない複数のパターンに分類し、前記各パターンに分類された各画素の光電変換特性を、前記複数のパターン毎に記憶されている変曲点補正のための特性変換パターン情報により補正することにより、前記画素の変曲点のバラツキを解消することを特徴とする。また、他の一態様では、上述の撮像装置において、前記画素の変曲点のバラツキを解消は、前記画素の各変曲点を前記基準となる光電変換特性の変曲点に画素毎に合わせこむことによって行われることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
他の一態様では、これら上述の撮像装置において、前記異なる光電変換特性は、線形特性と対数特性であることを特徴とする。また、他の一態様では、これら上述の撮像装置において、前記特性変換パターン情報は、少なくともルックアップテーブルを有することを特徴とする。また、他の一態様では、これら上述の撮像装置において、前記撮像素子の温度、あるいは前記撮像装置の温度を検知する温度検知手段を有し、前記温度検知手段の検知結果に基づいて前記特性変換パターン情報を変更する特性変換パターン情報変更手段をさらに備えたことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の他の一態様にかかる撮像装置は、変曲点を境に異なる光電変換特性を有する複数の画素からなる撮像素子を備えた撮像装置において、前記画素の変曲点の、画素毎のバラツキを画素毎に補正する変曲点バラツキ補正手段と、前記撮像素子の温度、あるいは前記撮像装置の温度を検知する温度検知手段とを有し、前記変曲点バラツキ補正手段は、変換後の特性が異なる領域により、前記画素の光電変換特性を少なくとも２つの照度領域に分け、前記２つの照度領域で、前記温度検知手段の検知結果に基づいて、異なる補正処理をすることにより、前記画素の変曲点のバラツキを解消することを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、他の一態様では、上述の撮像装置において、前記画素の変曲点のバラツキを解消は、前記画素の各変曲点を前記基準となる光電変換特性の変曲点に画素毎に合わせこむことによって行われることを特徴とする。また、他の一態様では、これら上述の撮像装置において、前記異なる光電変換特性は、線形特性と対数特性であることを特徴とする。