(57)【要約】【課題】撮影ＩＳＯ感度に応じて変化する画素欠陥を補正することが可能な撮像装置を提供する。【解決手段】固体撮像素子１ｂと、固体撮像素子１ｂから出力される多数の撮像信号に含まれる欠陥信号の補正処理を行う機能を有するデジタル信号処理部６とを備えるデジタルカメラであって、前記欠陥信号は、撮影感度に応じてその数が変わるものであり、デジタル信号処理部６は、補正処理の内容を設定された撮影感度に応じて変更する。【選択図】図１
2007306506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子と、前記固体撮像素子から出力される多数の撮像信号に含まれる欠陥信号の補正処理を行う補正手段とを備える撮像装置であって、
前記欠陥信号は、撮影条件に応じてその数が変わるものであり、
前記補正手段は、前記補正処理の内容を前記撮影条件に応じて変更する撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の撮像装置であって、
前記撮影条件が撮影感度である撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の撮像装置であって、
前記撮影条件毎に、その撮影条件で撮影した際に発生しうる欠陥信号の位置情報が記憶された記憶部を備え、
前記補正手段は、所定の前記撮影条件で撮影が行われた場合に、前記固体撮像素子から得られる撮像信号のうち、前記撮影条件に対応する前記位置情報で特定される撮像信号を、当該撮像信号の周辺の撮像信号を用いて補正する撮像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか記載の撮像装置であって、
前記固体撮像素子が、多数の光電変換素子と、前記多数の光電変換素子の各々で発生した電荷を読み出して垂直方向に転送する多数の垂直転送部と、前記多数の垂直転送部の各々を転送されてきた電荷を前記垂直方向に直交する水平方向に転送する水平転送部とを含み、
前記欠陥信号が、前記垂直転送部に形成されたポテンシャル不良に起因して発生するものである撮像装置。
【請求項５】
請求項２記載の撮像装置であって、
前記固体撮像素子が、多数の光電変換素子と、前記多数の光電変換素子の各々で発生した電荷を読み出して垂直方向に転送する多数の垂直転送部と、前記多数の垂直転送部の各々を転送されてきた電荷を前記垂直方向に直交する水平方向に転送する水平転送部とを含み、
前記欠陥信号が、前記垂直転送部に形成されたポテンシャル不良に起因して発生するものであり、
所定値よりも低い前記撮影感度毎に、その撮影感度で撮影した際に発生しうる欠陥信号の位置情報が記憶された記憶部を備え、
前記補正手段は、前記所定値以上の前記撮影感度で撮影が行われた場合、前記固体撮像素子から得られる撮像信号のうち、前記所定値よりも低い前記撮影感度に共通して対応する位置情報で特定される共通撮像信号と、前記共通撮像信号の元となる電荷が読み出される前記垂直転送部、に読み出される電荷に応じた撮像信号であって、前記共通撮像信号よりも後に出力される撮像信号とを、これらの周辺の撮像信号を用いて補正し、前記所定値よりも低い前記撮影感度で撮影が行われた場合、前記固体撮像素子から得られる撮像信号のうち、その撮影感度に対応する前記位置情報で特定される撮像信号を、その周辺の撮像信号を用いて補正する撮像装置。
【請求項６】
請求項２記載の撮像装置であって、
前記固体撮像素子が、多数の光電変換素子と、前記多数の光電変換素子の各々で発生した電荷を読み出して垂直方向に転送する多数の垂直転送部と、前記多数の垂直転送部の各々を転送されてきた電荷を前記垂直方向に直交する水平方向に転送する水平転送部とを含み、
前記欠陥信号が、前記垂直転送部に形成されたポテンシャル不良に起因して発生するものであり、
所定値よりも低い前記撮影感度毎に、その撮影感度で撮影した際に発生しうる欠陥信号の位置情報が記憶された記憶部を備え、
前記補正手段は、前記所定値以上の前記撮影感度で撮影が行われた場合、前記固体撮像素子から得られる撮像信号のうち、前記所定値よりも低い前記撮影感度に共通して対応する位置情報で特定される共通撮像信号の元となる電荷が読み出される前記垂直転送部、に読み出される全ての電荷に応じた撮像信号を、これらの周辺の撮像信号を用いて補正し、前記所定値よりも低い前記撮影感度で撮影が行われた場合、前記固体撮像素子から得られる撮像信号のうち、その撮影感度に対応する前記位置情報で特定される撮像信号を、その周辺の撮像信号を用いて補正する撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子と、前記固体撮像素子から出力される多数の撮像信号に含まれる欠陥信号の補正処理を行う補正手段とを備える撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ型の固体撮像素子は、多数の光電変換素子と、多数の光電変換素子の各々で発生した電荷を読み出して垂直方向に転送する多数の垂直転送部（ＶＣＣＤ）と、多数のＶＣＣＤの各々を転送されてきた電荷を垂直方向に直交する水平方向に転送する水平転送部（ＨＣＣＤ）と、ＨＣＣＤを転送されてきた電荷に応じた撮像信号を出力する出力部とを備えて構成されている。
【０００３】
ＶＣＣＤは、シリコン基板内に形成された電荷転送チャネルと、電荷転送チャネル上方にゲート絶縁膜を介して形成された多数の電極とから構成される。図４は、１つの光電変換素子に対応して４つの電極が設けられた８相駆動されるＶＣＣＤの断面模式図である。符号Ｃは電荷転送チャネル、符号Ｖ１〜Ｖ８は電荷転送チャネルＣ上方の電極である。電極Ｖ１，Ｖ５が光電変換素子から電荷を読み出すための読み出し電極を兼用しているものとする。このＶＣＣＤにおいて、電極Ｖ１，Ｖ２下及び電極Ｖ５，Ｖ６下にポテンシャル井戸Ｐ１，Ｐ２を形成し、ポテンシャル井戸Ｐ１，Ｐ２に光電変換素子で発生した電荷を読み出して図中の矢印方向に転送する場合を考える。ここで、ＶＣＣＤの電荷転送チャネルＣに不良があり、この不良によって、電極Ｖ５，Ｖ６下のポテンシャル井戸Ｐ２に、ポテンシャルが急激に深くなっている部分であるポテンシャル不良２１が発生していたとする。
【０００４】
ポテンシャル不良２１が発生しているＶＣＣＤによって電荷を転送すると、電荷がポテンシャル不良２１上を通る度に、ここに溜まってしまい、電荷が減少してしまう。例えば、ポテンシャル不良２１の容量を１０とし、各光電変換素子から読み出される電荷量の平均を５とした場合、ポテンシャル不良２１には２個の光電変換素子から得られた電荷が溜まってしまい、ここに溜まった電荷に応じた信号が出力されることはない。このため、図５（ａ）に示すように、真っ白な被写体を撮影して得られる画像３０の２画素だけが黒くなってしまい、これが画素欠陥２２となる。
【０００５】
又、例えば、ポテンシャル不良２１の容量を１０とし、各光電変換素子から読み出される電荷量の平均を１とした場合、ポテンシャル不良２１には１０個の光電変換素子から得られた電荷が溜まってしまい、ここに溜まった電荷に応じた信号が出力されることはない。このため、図５（ｂ）に示すように、真っ白な被写体を撮影して得られる画像３０の１０画素だけが黒くなってしまい、これが画素欠陥２２となる。
【０００６】
各光電変換素子から読み出される電荷量の平均は、撮影ＩＳＯ感度によって変化する。つまり、撮影ＩＳＯ感度が高い程、画素欠陥の画素数は多くなり、撮影ＩＳＯ感度が低い程、画素欠陥の画素数は少なくなるといった具合に、撮影ＩＳＯ感度と欠陥画素数とは比例関係となっている。
【０００７】
欠陥画素をその周囲の画素を用いて補正する手法は従来から知られているが、上述したような撮影ＩＳＯ感度に応じて欠陥画素数が変化するような場合には、補正方法を工夫する必要がある。従来では、有効な補正方法がなかったため、上述したようなポテンシャル不良に起因する画素欠陥があった場合、そのようなポテンシャル不良がある固体撮像素子を不良品と判定して、市場に出荷はしていなかった。
【０００８】
欠陥画素の補正機能を有するデジタルカメラに関する文献として特許文献１が挙げられる。このデジタルカメラは、撮影ＩＳＯ感度に応じて、欠陥画素補正の有無を切り替えるものであり、上述したようなポテンシャル不良に起因する画素欠陥をどのように補正すべきかについては記載されていない。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−８８２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、撮影ＩＳＯ感度等の撮影条件に応じて変化する画素欠陥を補正することが可能な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】
【００１１】
本発明の撮像装置は、固体撮像素子と、前記固体撮像素子から出力される多数の撮像信号に含まれる欠陥信号の補正処理を行う補正手段とを備える撮像装置であって、前記欠陥信号は、撮影条件に応じてその数が変わるものであり、前記補正手段は、前記補正処理の内容を前記撮影条件に応じて変更する。
【００１２】
本発明の撮像装置は、前記撮影条件が撮影感度である。
【００１３】
本発明の撮像装置は、前記撮影条件毎に、その撮影条件で撮影した際に発生しうる欠陥信号の位置情報が記憶された記憶部を備え、前記補正手段は、所定の前記撮影条件で撮影が行われた場合に、前記固体撮像素子から得られる撮像信号のうち、前記撮影条件に対応する前記位置情報で特定される撮像信号を、当該撮像信号の周辺の撮像信号を用いて補正する。
【００１４】
本発明の撮像装置は、前記固体撮像素子が、多数の光電変換素子と、前記多数の光電変換素子の各々で発生した電荷を読み出して垂直方向に転送する多数の垂直転送部と、前記多数の垂直転送部の各々を転送されてきた電荷を前記垂直方向に直交する水平方向に転送する水平転送部とを含み、前記欠陥信号が、前記垂直転送部に形成されたポテンシャル不良に起因して発生するものである。
【００１５】
本発明の撮像装置は、前記固体撮像素子が、多数の光電変換素子と、前記多数の光電変換素子の各々で発生した電荷を読み出して垂直方向に転送する多数の垂直転送部と、前記多数の垂直転送部の各々を転送されてきた電荷を前記垂直方向に直交する水平方向に転送する水平転送部とを含み、前記欠陥信号が、前記垂直転送部に形成されたポテンシャル不良に起因して発生するものであり、所定値よりも低い前記撮影感度毎に、その撮影感度で撮影した際に発生しうる欠陥信号の位置情報が記憶された記憶部を備え、前記補正手段は、前記所定値以上の前記撮影感度で撮影が行われた場合、前記固体撮像素子から得られる撮像信号のうち、前記所定値よりも低い前記撮影感度に共通して対応する位置情報で特定される共通撮像信号と、前記共通撮像信号の元となる電荷が読み出される前記垂直転送部、に読み出される電荷に応じた撮像信号であって、前記共通撮像信号よりも後に出力される撮像信号とを、これらの周辺の撮像信号を用いて補正し、前記所定値よりも低い前記撮影感度で撮影が行われた場合、前記固体撮像素子から得られる撮像信号のうち、その撮影感度に対応する前記位置情報で特定される撮像信号を、その周辺の撮像信号を用いて補正する。
【００１６】
本発明の撮像装置は、前記固体撮像素子が、多数の光電変換素子と、前記多数の光電変換素子の各々で発生した電荷を読み出して垂直方向に転送する多数の垂直転送部と、前記多数の垂直転送部の各々を転送されてきた電荷を前記垂直方向に直交する水平方向に転送する水平転送部とを含み、前記欠陥信号が、前記垂直転送部に形成されたポテンシャル不良に起因して発生するものであり、所定値よりも低い前記撮影感度毎に、その撮影感度で撮影した際に発生しうる欠陥信号の位置情報が記憶された記憶部を備え、前記補正手段は、前記所定値以上の前記撮影感度で撮影が行われた場合、前記固体撮像素子から得られる撮像信号のうち、前記所定値よりも低い前記撮影感度に共通して対応する位置情報で特定される共通撮像信号の元となる電荷が読み出される前記垂直転送部、に読み出される全ての電荷に応じた撮像信号を、これらの周辺の撮像信号を用いて補正し、前記所定値よりも低い前記撮影感度で撮影が行われた場合、前記固体撮像素子から得られる撮像信号のうち、その撮影感度に対応する前記位置情報で特定される撮像信号を、その周辺の撮像信号を用いて補正する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、撮影ＩＳＯ感度等の撮影条件に応じて変化する画素欠陥を補正することが可能な撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態を説明するための撮像装置の一例であるデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。
図１に示すデジタルカメラは、撮像部１と、アナログ信号処理部２と、Ａ／Ｄ変換部３と、駆動部４と、デジタル信号処理部６と、圧縮／伸張処理部７と、表示部８と、システム制御部９と、内部メモリ１０と、メディアインタフェース（Ｉ／Ｆ）１１と、記録メディア１２と、操作部１３とを備える。デジタル信号処理部６、圧縮／伸張処理部７、表示部８、システム制御部９、内部メモリ１０、及びメディアインタフェース１１は、システムバス１４に接続されている。
【００２０】
撮像部１は、撮影レンズ１ａを含む光学系と、ＣＣＤ型の固体撮像素子１ｂとによって被写体を撮像するものであり、アナログの撮像信号を出力する。アナログ信号処理部２は、撮像部１で得られた撮像信号に所定のアナログ信号処理を施す。Ａ／Ｄ変換部３は、アナログ信号処理部２で処理後のアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００２１】
駆動部４は、デジタルカメラが撮影モード（被写体を撮影して撮影画像データの記録が可能なモード）に設定されると、システム制御部９から供給される駆動パルスによって、固体撮像素子１ｂ、アナログ信号処理部２、及びＡ／Ｄ変換部３に所定のパルスを供給して、これらを駆動する。撮影モードには、静止画像データを記録可能な静止画撮影モードと、動画像データを記録可能な動画撮影モードがある。
【００２２】
デジタル信号処理部６は、Ａ／Ｄ変換部３からのデジタル信号に対して、操作部１３によって設定された動作モードに応じたデジタル信号処理を行って撮影画像データを生成する。デジタル信号処理部６が行う処理には、欠陥信号補正処理、黒レベル補正処理（ＯＢ処理）、リニアマトリクス補正処理、ホワイトバランス調整処理、ガンマ補正処理、同時化処理、及びＹ／Ｃ変換処理等が含まれる。デジタル信号処理部６は、例えばＤＳＰで構成される。
【００２３】
圧縮／伸張処理部７は、デジタル信号処理部６で生成された撮影画像データに対して圧縮処理を施すとともに、記録メディア１２から得られた圧縮画像データに対して伸張処理を施す。
【００２４】
表示部８は、例えばＬＣＤ表示装置を含んで構成され、撮影されてデジタル信号処理を経た撮影画像データに基づく画像を表示する。記録メディア１２に記録された圧縮画像データを伸張処理して得た画像データに基づく画像の表示も行う。また、撮影モード時のスルー画像、デジタルカメラの各種状態、操作に関する情報の表示等も可能である。
【００２５】
システム制御部９は、所定のプログラムによって動作するプロセッサを主体に構成され、撮影動作を含むデジタルカメラ全体の統括制御を行う。
【００２６】
内部メモリ１０は、例えばＤＲＡＭであり、デジタル信号処理部６やシステム制御部９のワークメモリとして利用される他、記録メディア１２に記録される撮影画像データを一時的に記憶するバッファメモリや表示部８への表示用画像データのバッファメモリとしても利用される。メディアインタフェース１１は、メモリカード等の記録メディア１２との間のデータの入出力を行うものである。
【００２７】
操作部１３は、デジタルカメラ使用時の各種操作を行うものであり、撮影指示を行うためのレリーズボタン（図示せず）を含む。図１に示したデジタルカメラは、撮影条件の一例である撮影ＩＳＯ感度を例えば１００、２００、４００、８００の４段階で設定することが可能となっている。撮影ＩＳＯ感度は、操作部１３を操作することで手動によって設定することもできるし、デジタルカメラ内で撮影環境に応じて自動的に設定することもできる。本明細書では、ＩＳＯ感度１００，２００のときを低感度、ＩＳＯ感度４００，８００のときを高感度と表現する。
【００２８】
次に、デジタル信号処理部６が行う欠陥信号補正処理について説明する。以下では、固体撮像素子１ｂのＶＣＣＤに上述したポテンシャル不良が発生しているものとし、このポテンシャル不良に電荷が溜まってしまったことで、信号量がほとんどなくなってしまった撮像信号のことを欠陥信号という。
【００２９】
デジタル信号処理部６内には、図示しないメモリが内蔵されており、このメモリには、撮影ＩＳＯ感度毎に、その撮影感度で撮影した際に発生しうる欠陥信号のアドレス（位置情報）が記憶されている。例えば、デジタルカメラの出荷前に、このデジタルカメラで白い被写体を撮影して得られる撮像信号に基づいて、欠陥信号のアドレスを知ることができる。固体撮像素子１ｂのＶＣＣＤの延びる方向をｙ座標、ＨＣＣＤの延びる方向をｘ座標とすると、デジタル信号処理部６内のメモリには、例えば図２に示すようなテーブルが記憶されている。図２に示すアドレスのｙは、その値が大きいほど、ＨＣＣＤから遠い位置にある光電変換素子から得られた撮像信号であることを意味する。
【００３０】
デジタル信号処理部６は、所定の撮影ＩＳＯ感度で撮影が行われて固体撮像素子１ｂから出力される撮像信号を取得すると、図２に示すテーブルから該所定の撮影ＩＳＯ感度に対応するアドレスを読み込む。そして、取得した撮像信号のうち、読み込んだアドレスで特定される撮像信号を、その撮像信号の周辺にある撮像信号を用いて補正する処理を行う。
【００３１】
図３は、撮影ＩＳＯ感度を４００に設定して撮影したときに固体撮像素子１ｂから出力される撮像信号を二次元状にマッピングした状態を示す図である。
図３に示す各四角形が撮像信号を表しており、ハッチングをした部分が、撮影ＩＳＯ感度４００に対応するアドレスで特定される撮像信号である。撮影ＩＳＯ感度４００で撮影が行われた場合、デジタル信号処理部６は、固体撮像素子１ｂから得られた図３に示した撮像信号のうち、ハッチングをした４つの撮像信号の各々を、その隣にあるハッチングされていない撮像信号を用いて補正する。補正の方法としては、４つの撮像信号の各々の両隣にある撮像信号の平均を、補正後の撮像信号とする処理等がある。
【００３２】
撮影により得られる撮像信号のうち、最大の撮影ＩＳＯ感度に対応するアドレスで特定される撮像信号を常に補正する処理を行うことで、欠陥画素をなくすことは可能である。しかし、この方法だと、撮影ＩＳＯ感度が低くて欠陥信号が少なくなった場合に、正常な撮像信号までも補正することになり、画質が劣化してしまう。これに対し、本実施形態のデジタルカメラによれば、撮影ＩＳＯ感度に応じて、欠陥信号補正処理の内容を変えて、各撮影ＩＳＯ感度毎に適正な補正をかけることができるため、画質劣化を最小限に食い止めることができる。
【００３３】
尚、図２に示したアドレスは、白紙等の基準画像を撮影したときに得られた欠陥信号のアドレスであるが、実際に撮影する場合には、例えば図３の太線で囲った部分に黒い被写体があることも考えられる。この位置に黒い被写体があると、欠陥信号の数自体は、基準画像を撮影したときとは変わらないが、欠陥信号の位置は、ＨＣＣＤ側とは反対側にずれてしまう。
【００３４】
この状態で、図２に示すアドレスにしたがって欠陥信号の補正を行うと、補正されない欠陥信号が出てきてしまう。撮影ＩＳＯ感度が１００や２００のように、欠陥信号の総数が少ないのであれば、欠陥信号が補正されない場合でもそれほど問題にはならないが、欠陥信号の総数が多いと、画質劣化が顕著となる。
【００３５】
そこで、高感度で撮影が行われた場合には、全ての撮影ＩＳＯ感度に共通して対応するアドレス（１，１）で特定される撮像信号と、この撮像信号の元となる電荷が読み出されるＶＣＣＤ、に読み出される電荷に応じた信号（ｘ座標が１のアドレスにある全ての撮像信号と同義）であって、この撮像信号よりも後に出力される撮像信号とを、これらの周辺の撮像信号を用いて補正し（例えば、これらの撮像信号を、その右隣又は左隣の撮像信号で置換する等）、低感度で撮影が行われた場合には、その撮影ＩＳＯ感度に対応するアドレスで特定される撮像信号を、その周辺の撮像信号を用いて補正するようにすることが好ましい。このようにすることで、高感度撮影時に、欠陥信号に対して補正がなされなくなるといった事態を防ぐことができる。
【００３６】
尚、このようにした場合には、高感度撮影時に欠陥信号の開始アドレスさえ分かれば良いため、図２に示すＩＳＯ感度４００，８００のときのアドレスは不要となり、メモリ容量を少なくすることができる。又は、図２に示すＩＳＯ感度４００，８００のときのアドレスの代わりに、欠陥信号のＸ座標のみのアドレスを記憶しておいても良い。
【００３７】
又、デジタル信号処理部６は、高感度で撮影が行われた場合には、全ての撮影ＩＳＯ感度に共通して対応するアドレス（１，１）で特定される撮像信号の元となる電荷が読み出されるＶＣＣＤ、に読み出される全ての電荷に応じた撮像信号（ｘ座標が１のアドレスにある全ての撮像信号と同義）を、これらの周辺の撮像信号を用いて補正し（例えば、これらの撮像信号を、その右隣又は左隣の撮像信号で置換する等）、低感度で撮影が行われた場合には、その撮影ＩＳＯ感度に対応するアドレスで特定される撮像信号を、その周辺の撮像信号を用いて補正するようにするようにしても良い。このようにすることでも、高感度撮影時に、欠陥信号に対して補正がなされなくなるといった事態を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態を説明するための撮像装置の一例であるデジタルカメラの概略構成を示すブロック図
【図２】図１のデジタル信号処理部に内蔵されたメモリに記憶される情報を示す図
【図３】撮影ＩＳＯ感度を４００に設定して撮影したときに固体撮像素子から出力される撮像信号を二次元状にマッピングした状態を示す図
【図４】１つの光電変換素子に対応して４つの電極が設けられた８相駆動されるＶＣＣＤの断面模式図
【図５】ポテンシャル不良に起因する画素欠陥を説明するための図
【符号の説明】
【００３９】
１  撮像部
１ａ  撮影レンズ
１ｂ  固体撮像素子
２  アナログ信号処理部
３  Ａ／Ｄ変換部
４  駆動部
６  デジタル信号処理部
７  圧縮／伸張処理部
８  表示部
９  システム制御部
１０  内部メモリ
１１  メディアインタフェース
１２  記録メディア
１３  操作部
１４  システムバス
【図１】
2007306506.tif 000003
【図２】
2007306506.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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