(57)【要約】【課題】温度センサを用いることなく、短時間で固体撮像素子の欠陥画素を検出する。【解決手段】デジタルカメラ２のＣＰＵ３３は、電源ボタン２１が操作されて電源が投入された際に、レンズモータ３１を駆動させ、目盛り１２に対して撮像レンズ１１の焦点調整を行わせ、そのときの合焦位置と、ＥＥＰＲＯＭ４９に記憶されたある温度における目盛り１２に対する撮像レンズ１１の合焦位置とを比較し、この比較結果から撮像レンズ１１の周辺温度を算出する。ＣＰＵ３３は、算出した周辺温度、およびＥＥＰＲＯＭ４９に記憶された周辺温度と欠陥画素が発生するＣＣＤ３６の画素の位置との関係から、欠陥画素が発生する画素の位置を検出する。画像信号処理回路４５は、ＣＰＵ３３で検出された画素の画像データを、その周辺画素の画像データ、または予め設定された所定の値で補間する。【選択図】        図４
2004364050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像レンズから取り込まれた被写体光を撮像して画像データを出力する固体撮像素子の欠陥画素を補正する方法において、
特定の被写体に対して撮像レンズの焦点調整を行うステップと、
そのときの合焦位置と、予め記憶されたある温度における特定の被写体に対する撮像レンズの合焦位置との比較結果から、撮像レンズの周辺温度を算出するステップと、
算出した周辺温度、および予め記憶された周辺温度と前記欠陥画素が発生する固体撮像素子の画素の位置との関係から、前記欠陥画素が発生する画素の位置を検出するステップと、
検出した画素の画像データを、その周辺画素の画像データ、または所定の値で補間するステップとを備えたことを特徴とする固体撮像素子の欠陥画素補正方法。
【請求項２】
被写体光を取り込む撮像レンズと、この撮像レンズの焦点調整を行うフォーカス調整手段と、前記被写体光を撮像して画像データを出力する固体撮像素子とを備えた撮像装置において、
ある温度における特定の被写体に対する前記撮像レンズの合焦位置、および前記撮像レンズの周辺温度と欠陥画素が発生する固体撮像素子の画素の位置との関係を記憶する記憶手段と、
前記フォーカス調整手段を駆動させ、特定の被写体に対して前記撮像レンズの焦点調整を行い、
そのときの合焦位置と、前記記憶手段に記憶された合焦位置との比較結果から、前記撮像レンズの周辺温度を算出する温度算出手段と、
算出した周辺温度、および前記記憶手段に記憶された周辺温度と前記画素の位置との関係から、前記欠陥画素が発生する画素の位置を検出する欠陥画素位置検出手段と、
検出した画素の画像データを、その周辺画素の画像データ、または所定の値で補間する画素補間手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
前記撮像レンズの前面を覆うレンズバリアを備え、前記特定の被写体として、前記レンズバリアの撮像レンズと対向する面に焦点調整用の目盛りを設けたことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子の欠陥画素を補正する方法、および撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮像装置として、ＣＣＤイメージセンサ（ＣＣＤ）などの固体撮像素子で撮像した被写体画像をデジタルの画像データに変換し、内蔵メモリやメモリカードなどの記憶媒体に保存するデジタルカメラが普及している。最近のデジタルカメラでは、製品のコストダウンを図るために、ＣＣＤに被写体光を取り込む撮像レンズとして、安価で加工性に優れたプラスチックレンズを用いている。
【０００３】
プラスチックレンズには、コストパフォーマンスに利点がある反面、熱膨張率が高いために周囲温度の変化により合焦位置にズレが生じてしまうという欠点があった。この問題を解決するために、撮像レンズを保持するレンズ鏡胴やＣＣＤの配線基板の温度を温度センサにより検出し、この検出結果に基づいて、合焦位置のズレを補正する撮像装置が提案されている（特許文献１および２参照）。
【０００４】
一方、合焦位置のズレと同様、温度に依存する問題として、デジタルカメラの画質を著しく損なう原因となるＣＣＤの白点画像欠陥、いわゆる白傷がある。この問題に対しては、固体撮像素子の温度を温度センサにより検出し、この温度センサからの温度情報に応じて、欠陥画素を検出する際の閾値を可変させる欠陥画素検出回路（特許文献３参照）や、アイリスを閉じて固体撮像素子の受光面を遮光し、固体撮像素子から出力される画像データを増幅するＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路の利得を上昇させて欠陥画素の検出を行い、その位置情報を記憶するビデオカメラ（特許文献４参照）などが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１１４７３６号公報
【特許文献２】
特開平９−３０４６７８号公報
【特許文献３】
特開平５−２６８５２７号公報
【特許文献４】
特開平６−３５０９２６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１〜４に記載される装置では、温度センサを用いているため、近年激化している製品の小型化、低コスト化の動向に反する。
【０００７】
本発明は、温度センサを用いることなく、短時間で固体撮像素子の欠陥画素を検出することができる固体撮像素子の欠陥画素補正方法、および撮像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載される発明は、撮像レンズから取り込まれた被写体光を撮像して画像データを出力する固体撮像素子の欠陥画素を補正する方法において、特定の被写体に対して撮像レンズの焦点調整を行うステップと、そのときの合焦位置と、予め記憶されたある温度における特定の被写体に対する撮像レンズの合焦位置との比較結果から、撮像レンズの周辺温度を算出するステップと、算出した周辺温度、および予め記憶された周辺温度と前記欠陥画素が発生する固体撮像素子の画素の位置との関係から、前記欠陥画素が発生する画素の位置を検出するステップと、検出した画素の画像データを、その周辺画素の画像データ、または所定の値で補間するステップとを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載される発明は、被写体光を取り込む撮像レンズと、この撮像レンズの焦点調整を行うフォーカス調整手段と、前記被写体光を撮像して画像データを出力する固体撮像素子とを備えた撮像装置において、ある温度における特定の被写体に対する前記撮像レンズの合焦位置、および前記撮像レンズの周辺温度と欠陥画素が発生する固体撮像素子の画素の位置との関係を記憶する記憶手段と、前記フォーカス調整手段を駆動させ、特定の被写体に対して前記撮像レンズの焦点調整を行い、そのときの合焦位置と、前記記憶手段に記憶された合焦位置との比較結果から、前記撮像レンズの周辺温度を算出する温度算出手段と、算出した周辺温度、および前記記憶手段に記憶された周辺温度と前記画素の位置との関係から、前記欠陥画素が発生する画素の位置を検出する欠陥画素位置検出手段と、検出した画素の画像データを、その周辺画素の画像データ、または所定の値で補間する画素補間手段とを備えたことを特徴とする。なお、前記撮像レンズの前面を覆うレンズバリアを備えていた場合は、前記特定の被写体として、前記レンズバリアの撮像レンズと対向する面に焦点調整用の目盛りを設けることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１および図２において、本発明を適用したデジタルカメラ２の正面には、矢印方向にスライド操作自在なレンズバリア１０が設けられている。このレンズバリア１０裏面の撮像レンズ１１と対向する部分には、焦点調整用の目盛り１２が設けられている。デジタルカメラ２は、レンズバリア１０を図１に示す開放位置にスライドさせることにより、撮像レンズ１１を保持するレンズ鏡胴１３が前面に繰り出し、ストロボ発光部１４が露呈して撮影可能な状態となる。なお、撮像レンズ１１には、安価で加工性に優れたプラスチックレンズが用いられている。
【００１１】
撮像レンズ１１の背後には、ＣＣＤ３６（図３参照）が配置されている。ＣＣＤ３６からの撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器４０（図３参照）によりデジタルの画像データに変換される。この画像データは、デジタルカメラ２の背面に設けられた液晶表示器（ＬＣＤ）１５で、いわゆるスルー画像として表示される。また、デジタルカメラ２には、光学ファインダを構成するファインダ対物窓１６およびファインダ接眼窓１７が設けられており、これらを通して被写体画像のフレーミングが行われる。
【００１２】
デジタルカメラ２の上面には、レリーズボタン１８が設けられている。このレリーズボタン１８は、２段階押しのスイッチとなっており、ＬＣＤ１５または光学ファインダによるフレーミングの後にレリーズボタン１８を軽く押圧（半押し）すると、自動露光調整（ＡＥ）、自動焦点調整（ＡＦ）などの各種撮影準備処理が施される。
【００１３】
撮影準備処理が施された撮像信号は、レリーズボタン１８を離すまでデータロックされる。そして、この状態でレリーズボタン１８をもう１度強く押圧（全押し）すると、撮影準備処理が施された１画面分の撮像信号が画像データに変換された後、メモリカードスロット１９に着脱自在に装填されるメモリカード２０やＳＤＲＡＭ４４（図３参照）などの記憶媒体に保存される。
【００１４】
デジタルカメラ２の背面には、ＬＣＤ１５のほかに、電源のオン／オフ切替えを行う電源ボタン２１、撮像レンズ１１のズームレンズをワイド側、テレ側に変倍するズーム操作ボタン２２、各種モードを選択するモード切替えスイッチ２３、およびＬＣＤ１５に表示されるメニュー画面内でカーソルを移動させるカーソル操作板２４からなる操作部２５（１点鎖線で囲む部分）が設けられている。
【００１５】
デジタルカメラ２では、静止画撮影を行う静止画撮影モード、動画撮影を行う動画撮影モード、撮影した画像をＬＣＤ１５に表示する再生モード、および各種設定を行うセットアップモードなどが選択可能となっており、モード切替えスイッチ２３をスライド操作させることで、これらのモードの切替えが行われる。
【００１６】
デジタルカメラ２の電気的構成を示す図３において、撮像レンズ１１および絞り３０には、レンズモータ３１およびアイリスモータ３２が接続されている。これらのモータ３１、３２は、ＣＰＵ３３に接続されたモータドライバ３４、３５を介して駆動制御され、レリーズボタン１８の半押しにより撮影準備処理を行う。
【００１７】
レンズモータ３１は、ズーム操作ボタン２２の操作に連動して、撮像レンズ１１のズームレンズをワイド側、あるいはテレ側に動作させ、撮像レンズ１１のズーミングを行う。また、フォーカスレンズを動作させ、撮影条件が最適となるように撮像レンズ１１の焦点調整を行う。アイリスモータ３２は、絞り３０を動作させ、撮像レンズ１１の露光調整を行う。
【００１８】
撮像レンズ１１の背後には、撮像レンズ１１を透過した被写体光が撮像されるＣＣＤ３６が配置されている。ＣＣＤ３６には、ＣＰＵ３３によって制御されるタイミングジェネレータ（ＴＧ）３７が接続され、このＴＧ３７から入力されるタイミング信号（クロックパルス）により、電子シャッタのシャッタ速度が決定される。
【００１９】
ＣＣＤ３６から出力された撮像信号は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）３８に入力され、ＣＣＤ３６の各セルの蓄積電荷量に正確に対応したＲ、Ｇ、Ｂの画像データとして出力される。ＣＤＳ３８から出力された画像データは、増幅器（ＡＭＰ）３９で増幅され、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）４０でデジタルデータに変換される。
【００２０】
画像入力コントローラ４１は、バス４２を介してＣＰＵ３３に接続され、ＣＰＵ３３の制御命令に応じてＣＣＤ３６、ＣＤＳ３８、ＡＭＰ３９、およびＡ／Ｄ変換器４０を制御する。Ａ／Ｄ変換器４０から出力された画像データは、ＬＣＤドライバ４３を介してＬＣＤ１５に表示される。または、図示しない光学ファインダドライバを介して光学ファインダに表示される。あるいは、ＳＤＲＡＭ４４に格納される。
【００２１】
画像信号処理回路４５は、階調変換、ホワイトバランス補正、γ補正処理などの各種画像処理を画像データに施す。画像信号処理回路４５で各種処理を施された画像データは、ＹＣ変換処理回路４６により輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂとに変換される。圧縮伸長処理回路４７は、この変換された画像データに対して、所定の圧縮形式（例えばＪＰＥＧ形式）で画像圧縮を施す。圧縮された画像データは、メディアコントローラ４８を経由してメモリカード２０に記録される。
【００２２】
ＣＰＵ３３には、前述のレリーズボタン１８、操作部２５の他に、ＥＥＰＲＯＭ４９が接続されている。ＥＥＰＲＯＭ４９には、各種制御用のプログラムや設定情報などが記録されている。ＣＰＵ３３は、これらの情報をＥＥＰＲＯＭ４９から作業用メモリであるＳＤＲＡＭ４４に読み出して、各種処理を実行する。
【００２３】
バス４２には、露出量、すなわちＣＣＤ３６の電子シャッタのシャッタ速度、および絞り３０の絞り値が撮影に適切か否かを検出するＡＥ検出回路５０と、ホワイトバランス補正が撮影に適切か否かを検出するＡＷＢ検出回路５１と、ストロボ装置５２の動作を制御するストロボ制御回路５３とが接続されている。各検出回路５０、５１は、レリーズボタン１８の半押し時に、バス４２を介してＣＰＵ３３に検出結果を逐次送信する。ＣＰＵ３３は、各検出回路５０、５１から送信される検出結果に基づいて、撮像レンズ１１、絞り３０、およびＣＣＤ３６の動作を制御する。
【００２４】
ストロボ装置５２の発光モードとしては、例えば被写体輝度が低いときに自動的にストロボ発光させる自動発光モード、被写体輝度に関わらずストロボ発光させる強制発光モード、ストロボ発光を禁止した発光禁止モードなどが選択可能となっている。
【００２５】
ＥＥＰＲＯＭ４９には、ある温度におけるレンズバリア１０の目盛り１２に対する撮像レンズ１１の合焦位置、および撮像レンズ１１の周辺温度と欠陥画素が発生するＣＣＤ３６の画素の位置との関係が記憶されている。ＣＰＵ３３は、電源ボタン２１が操作されてデジタルカメラ２の電源が投入された際に、レンズモータ３１を駆動させ、目盛り１２に対して撮像レンズ１１の焦点調整を行わせる。そして、そのときの合焦位置と、ＥＥＰＲＯＭ４９に記憶された合焦位置とを比較し、この比較結果から撮像レンズ１１の周辺温度を算出する。
【００２６】
ＣＰＵ３３は、算出した周辺温度、およびＥＥＰＲＯＭ４９に記憶された周辺温度と欠陥画素が発生するＣＣＤ３６の画素の位置との関係から、欠陥画素が発生する画素の位置を検出する。画像信号処理回路４５は、ＣＰＵ３３で検出された画素の画像データを、その周辺画素の画像データ、または予め設定された所定の値で補間する。
【００２７】
次に、上記実施形態による作用について、図４のフローチャートを参照して説明する。まず、電源ボタン２１が操作されてデジタルカメラ２の電源が投入され、レンズバリア１０が閉じられた状態でＣＣＤ３６からの撮像信号が取り込まれる。ＣＰＵ３３によりレンズモータ３１が駆動され、レンズバリア１０の目盛り１２に対して撮像レンズ１１の焦点調整が行われる。
【００２８】
焦点調整後、ＣＰＵ３３でそのときの合焦位置と、ＥＥＰＲＯＭ４９に記憶された合焦位置とが比較され、この比較結果から撮像レンズ１１の周辺温度が算出される。そして、算出された周辺温度、およびＥＥＰＲＯＭ４９に記憶された周辺温度と欠陥画素が発生するＣＣＤ３６の画素の位置との関係から、ＣＰＵ３３により欠陥画素が発生する画素の位置が検出される。
【００２９】
欠陥画素位置の検出結果は、画像信号処理回路４５に送信され、検出された画素の画像データがチェックされる。その結果、検出された画素が欠陥画素であると判定された場合、その周辺画素の画像データ、または所定の値に補間される。一方、欠陥画素でないと判定された場合、補間処理は施されずにそのまま画像データが出力される。この画素補間処理は、以後の撮影でＣＣＤ３６から出力される画像データに対して行われる。
【００３０】
欠陥画素の検出後、モード切替えスイッチ２３により静止画撮影モードが選択されると、撮像レンズ１１、絞り３０を介して入射した被写体光がＣＣＤ３６により光電変換され、ＣＤＳ３８でサンプリングされてＲＧＢデータとしてＡＭＰ３９に出力される。
【００３１】
ＣＤＳ３８から出力された画像データは、ＡＭＰ３９で増幅され、Ａ／Ｄ変換器４０でデジタルデータに変換される。デジタル変換された画像データは、画像入力コントローラ４１を介してＳＤＲＡＭ４４に格納され、ＬＣＤ１５にスルー画像として表示される。この状態でレリーズボタン１８が半押しされると、撮影準備処理が施され、レリーズボタン１８の全押しにより撮影が実行される。
【００３２】
撮影後の画像データは、画像信号処理回路４５で前述の画素補間処理を含む各種画像処理が施された後、ＹＣ変換処理回路４６により輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂとに変換され、圧縮伸長処理回路４７で圧縮処理が施される。圧縮された画像データは、メディアコントローラ４８を経由してメモリカード２０に記録される。
【００３３】
上記のように、撮像レンズ１１の温度特性を利用してその周囲温度を算出し、これを元にＣＣＤ３６の欠陥画素を検出するので、温度センサを設ける必要がない。また、目盛り１２に対して焦点調整を行うだけで欠陥画素の補正を行うことができる。したがって、プラスチックレンズを撮像レンズとして用いる廉価版機種に適用した場合には、特に優れた効果を発揮する。
【００３４】
なお、上記実施形態では、レンズバリア１０が本体に取り付けられたデジタルカメラ２を例示して説明したが、レンズ鏡胴１３や本体にレンズバリアを内蔵したものについても本発明は有効である。また、特定の被写体としてレンズバリア１０に目盛り１２を設けているが、レンズバリアがない場合には、焦点調整用の専用アダプタを用意しておき、この専用アダプタをレンズ鏡胴に嵌め込んで欠陥画素の検出を行うようにしてもよい。さらに、上記実施形態では、電源投入時に欠陥画素の検出を行うようにしたが、デジタルカメラ２の使用途中に、自動または手動で検出を行わせるようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の固体撮像素子の欠陥画素補正方法、および撮像装置によれば、特定の被写体に対して撮像レンズの焦点調整を行い、そのときの合焦位置と、予め記憶されたある温度における特定の被写体に対する撮像レンズの合焦位置との比較結果から、撮像レンズの周辺温度を算出し、算出した周辺温度、および予め記憶された周辺温度と欠陥画素が発生する固体撮像素子の画素の位置との関係から、欠陥画素が発生する画素の位置を検出して、検出された画素の画像データを、その周辺画素の画像データ、または所定の値で補間するので、温度センサを用いることなく、短時間で欠陥画素を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したデジタルカメラの正面概観斜視図である。
【図２】デジタルカメラの背面概観斜視図である。
【図３】デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図４】欠陥画素補正の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２  デジタルカメラ
１０  レンズバリア
１１  撮像レンズ
１２  目盛り
１３  レンズ鏡胴
１５  液晶表示器（ＬＣＤ）
１８  レリーズボタン
２０  メモリカード
２５  操作部
３０  絞り
３１  レンズモータ
３３  ＣＰＵ
３６  ＣＣＤ
４４  ＳＤＲＡＭ
４５  画像信号処理回路
４９  ＥＥＰＲＯＭ
【図１】
2004364050.tif 000003
【図２】
2004364050.tif 000004
【図３】
2004364050.tif 000005
【図４】
2004364050.tif 000006