(57)【要約】【課題】欠陥補正の跡が目立たないように間引き処理を行う場合に、欠陥画素を低減し高画質化を図ることができる撮像素子及び撮像装置を提供する。【課題解決の手段】撮像素子は、直方向、水平方向に画素が配置された画素部１０１の画素を間引いて読み出す間引きモードを有する。そして、画素部１０１から読み出された信号の比較を行い、欠陥画素かどうかを判定する欠陥画素判定手段（列比較回路１０３）を備える。また、列比較回路１０３で欠陥画素と判定された場合に、欠陥画素の信号を近傍の欠陥のない画素の信号で置き換える画素信号置き換え手段（列比較回路１０３）を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直方向、水平方向に画素が配置された画素部の画素を間引いて読み出す間引きモードを有する撮像素子において、
前記画素部から読み出された信号の比較を行い、欠陥画素かどうかを判定する欠陥画素判定手段と、
前記欠陥画素判定手段により前記欠陥画素と判定された場合に、前記欠陥画素の信号を近傍の欠陥のない画素の信号で置き換える画素信号置き換え手段と、
を備えることを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
前記欠陥画素判定手段を列毎に有することを特徴とする請求項１記載の撮像素子。
【請求項３】
前記欠陥画素判定手段は、列方向に同色に隣接する画素と比較し、欠陥判定を行うことを特徴とする請求項１記載の撮像素子。
【請求項４】
前記画素信号置き換え手段は、列方向の同色に隣接する画素の信号で前記欠陥画素の信号を置き換えることを特徴とする請求項１記載の撮像素子。
【請求項５】
前記画素信号置き換え手段は、行方向の同色に隣接する画素の信号で前記欠陥画素の信号を置き換えることを特徴とする請求項１記載の撮像素子。
【請求項６】
前記画素信号置き換え手段は、前記欠陥画素の列方向の同色に隣接する画素が前記欠陥画素である場合に、行方向の画素の信号で前記欠陥画素の信号を置き換えることを特徴とする請求項１記載の撮像素子。
【請求項７】
前記画素信号置き換え手段は、前記欠陥画素の信号の置き換えを列ドライバまたは行ドライバの出力位置選択で行うことを特徴とする請求項１記載の撮像素子。
【請求項８】
請求項１記載の撮像素子を備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子及び撮像素子を搭載した撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＣＣＤやＣＭＯＳＡＰＳを撮像素子として使用し、撮影した画像を記録するデジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置が普及している。これらの用途で使用する撮像素子は、静止画の解像度を高めるため、数１００万画素以上の多画素のものが多い。最近では１０００万画素を超える撮像素子も多くなってきている。
【０００３】
ところが、近年、デジタルビデオカメラのみならず、デジタルカメラにおいても動画撮影といった用途が増えてきている。このような動画撮影機能を有する撮像装置においては、動画撮影時と静止画撮影時では必要な画素数が異なるため、解像度変換が必要である。
【０００４】
通常は、静止画解像度より動画解像度の方が低いので、動画解像度以上の多画素を有する撮像素子は動画用途においては、低画素化する必要がある。
【０００５】
例えば、一般にＦｕｌｌＨＤと呼ばれるＨＤフォーマットでの動画解像度は１９２０ｘ１０８０であり約２００万画素であるので、それ以上の解像度を有する撮像素子の場合は、低画素化する必要がある。
【０００６】
低画素化の方法として、特定の周期で画素を読み飛ばす間引き処理、特定の周期で画素信号を加算する加算処理、特定の画素領域だけを読み出すクロップ等の方法がある。これらの処理方法は、撮像素子から全ての画素を読んで画像処理部（撮像信号処理回路）で行う方法、撮像素子で行う方法等さまざまなものが提案されている。
【０００７】
撮像素子内で低画素化して読み出す場合には、すべての画素を読んで画像処理部で行う低画素化方法に比べて、撮像素子から画像処理部まで転送するデータ量が少なくなるため、高速化の観点で有利である。
【０００８】
ところで、撮像素子には画素欠陥が存在し、画素欠陥により画質が悪化する問題があるため、画素欠陥を補正することで、画質を向上する手法が用いられている。
【０００９】
しかし、画素欠陥の補正を行うと、従来の画素信号とは異なる信号を作り出すため、特定シーンにおいては画素欠陥の補正の跡が目立つシーンが存在する。従って、画素欠陥は必ず存在するものではあるが、なるべく少ない方が高画質な画像が得られる。
【００１０】
故に、間引き時処理で読み出す撮像素子においては、信号を出力する画素はなるべく欠陥の少ない画素を選択することが画質の観点から望ましい。間引き時において画素欠陥の少ない画像を読み出すものとして、特許文献１に開示の技術がある。この技術は、間引きを行うときに、欠陥画素の少ないフィールドを読み出すというものである。
【特許文献１】特開２００６−２４５９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、欠陥画素は撮像素子内で相対的に少ないのであって、欠陥画素が画質に影響のない程度まで少ないかどうかは偶然によるものである。即ち、必ずしも画素欠陥が少ないとは言えない。また、撮像素子の外の信号処理回路で補正を行うため、欠陥画素のアドレス情報を格納するメモリも必要となる。
【００１２】
本発明の目的は、欠陥補正の跡が目立たないように間引き処理を行う場合に、欠陥画素を低減し高画質化を図ることができる撮像素子及び撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項１記載の撮像素子は、垂直方向、水平方向に画素が配置された画素部の画素を間引いて読み出す間引きモードを有する撮像素子において、前記画素部から読み出された信号の比較を行い、欠陥画素かどうかを判定する欠陥画素判定手段と、前記欠陥画素判定手段により前記欠陥画素と判定された場合に、前記欠陥画素の信号を近傍の欠陥のない画素の信号で置き換える画素信号置き換え手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項８記載の撮像装置は、請求項１記載の撮像素子を備える。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、欠陥補正の跡が目立たないように間引き処理を行う場合に、欠陥画素を低減し高画質化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係る撮像素子の構成を概略的に示す図である。
【００１８】
図１において、画素部１０１は、垂直方向、水平方向に画素が配置（配列）されている。列読み出し回路１０２は画素の信号を読み出すものであり、行ドライバ１０５により選択された行の画素の出力を読み出す。また、列読み出し回路１０２に記録された信号は、列ドライバ１０４によって選択され、出力される。
【００１９】
列比較回路１０３は、画素部１０１から読み出された信号の比較を行い、欠陥画素かどうかを判定する欠陥画素判定手段である。列比較回路１０３で、欠陥画素があると判定された場合の列駆動パターン、行駆動パターンがそれぞれ信号線１０６、１０７によって列ドライバ１０４、行ドライバ１０５に伝送される。
【００２０】
図２は、図１における画素部の画素配列を示す図である。
【００２１】
図２において、画素部１０１は、１０行、１０列の画素配置を示しているが説明を簡単にするものであって１０行、１０列に限定するものではない。
【００２２】
図２において、アルファベットａからｊは行番号を示し、数字１から１０は列番号を示す。また、グレーマークの画素は欠陥画素であることを示す。また、太線の矢印の行と列は、欠陥画素がないときに読み出す予定の行と列である。
【００２３】
即ちａ、ｄ、ｇ、ｊ行の１、４、７、１０列目の画素が読み出す予定の画素であり、この場合は行、列方向それぞれ１／３に間引く場合（間引きモードを実行する場合）を記載しているが、特に１／３に限定するものではない。
【００２４】
また、図３（ａ）の縦軸は時刻を示し、図１における列読み出し回路１０２の中に含まれる図示しない列記録手段の配列に保持されている信号がどの画素であるかの画素の位置を表す。
【００２５】
例えば、時刻ｔ１において、枠の中にａと記載している場合は、列記録手段に保持された信号がａ行であり、かつ１の列の場合はａ行１列目の画素の信号であることを示す。また、図３（ｂ）には最終的に撮像素子から出力される画素の番号を表す。例えば、枠中にａ１と記載している場合は、ａ１の画素の信号が出力されることになる。
【００２６】
図１、図２、図３を用いて図１の撮像素子の動作について説明する。
【００２７】
図３の時刻ｔ１のときには、行ドライバ１０５はａ行を選択してａ行の画素信号を列読み出し回路１０２に伝送する。ａ行の信号は、列比較回路１０３において隣接する画素と比較し、一定の閾値以上の場合は欠陥画素と判定する。
【００２８】
ここでａ行の１、４、７、１０列目には欠陥画素がないので、列ドライバ１０４は、２、３、５、６、８、９を間引いて読み出す。即ち、時刻ｔ１において出力される画素信号は、図３（ｂ）に示すように、ａ１、ａ４、ａ７、ａ１０である。
【００２９】
次に、ｂ行、ｃ行は間引く行であるので、行ドライバ１０５は、スキップしてｄ行を選択して、ｄ行の画素信号を列読み出し回路１０２に伝送する。ｄ行の画素信号は、列比較回路１０３において隣接する画素と比較し、一定の閾値以上の場合は欠陥画素と判定する。
【００３０】
ここで、読み出す予定の列のうち４列目の画素は欠陥画素であり、かつ５列目は欠陥画素でないと判定されるので、列比較回路１０３は、ｄ行、４列目の信号を、ｄ行、５列目に置き換えて読み出すように信号線１０６によって列ドライバ１０４に信号を伝送する。即ち、列比較回路１０３は、欠陥画素判定手段として機能するのみならず、画素信号置き換え手段としても機能する。
【００３１】
列ドライバ１０４は、ｄ行、４列目の画素（画素信号）を選択する時刻にｄ行、５列目を選択する。即ち、時刻ｔ２において出力される画素信号は、図３（ｂ）に示すように、ｄ１、ｄ５、ｄ７、ｄ１０となる。
【００３２】
次に、ｅ行、ｆ行は間引く行であるので、行ドライバ１０５はスキップしてｇ行を選択して、ｇ行の画素信号を列読み出し回路１０２に伝送する。ｇ行の画素信号は、列比較回路１０３において隣接する画素と比較し、一定の閾値以上の場合は欠陥画素と判定する。
【００３３】
ここで、読み出す予定の列のうち７列目の画素は欠陥画素であり、かつ８列目も欠陥画素と判定される。ｇ行、７列目の信号をｇ行、８列目で置き換えても欠陥となってしまうので、列比較回路１０３は、次の行を読み出すように信号線１０７によって行ドライバ１０５に信号を伝送する。
【００３４】
行ドライバ１０５は、次の行であるｈ行を選択する。ｈ行では、７列目と７列目に近接する列の画素信号を列読み出し回路１０２に伝送する。７列目と７列目に近接する列以外の画素信号は転送しないので、列読み出し回路１０２には７列目と７列目に近接する列以外の列はｇ行の信号が記録されている。７列目に関して、列比較回路１０３で同様の処理を行い、欠陥画素でないので時刻ｔ４において出力される画素信号はｇ１、ｇ４、ｈ７、ｇ１０となる。
【００３５】
記載していないが、仮に、ｈ行、７列目、８列目も欠陥だとすると行ドライバ１０５が次の行を選択するように、列比較回路１０３が行ドライバ１０５に信号を伝送する。最終的には、次に読み出す予定の行までは、このように行ドライバ１０５の選択行を順に移動できる。
【００３６】
上記の説明において、列方向にする欠陥画素信号の置き換えは、隣接する右側の画素の信号で行ったが、左側で置き換えてもよいし、両方の信号で置き換えてもよい。また、行方向に行う欠陥画素信号の置き換えは、次の行とさらに次の行で行うとしたが、行ドライバ１０５で前の行に戻り読み出すことによって、前の行で行ってもよい。そうすることで、本来読み出す予定の画素から近い位置の画素から置き換えの信号をもってくることが可能である。
【００３７】
次に、カラーフィルタを有する場合の撮像素子について図４を用いて説明する。ここでは、２行、２列で繰り返し配列を有するカラーフィルタ配列について説明する。この場合も同色で考えれば、上述の通りの方法で置き換えが可能である。
【００３８】
図４では、図２で説明した列方向１、２、３の数字の対応するところに１’、２’、３’もしくは１”、２”、３”を当てはめればよい。行方向も同様にａ、ｂ、ｃのアルファベットの対応するところにａ’、ｂ’、ｃ’もしくはａ”、ｂ”、ｃ”を当てはめればよい。
【００３９】
即ち、図４のカラーフィルタＲは１、２、３とａ、ｂ、ｃにそれぞれ１’、２’、３’とａ’、ｂ’、ｃ’が対応する。カラーフィルタＧ１は、１、２、３とａ、ｂ、ｃにそれぞれ１”、２”、３”とａ’、ｂ’、ｃ’が対応する。カラーフィルタＧ２は、１、２、３とａ、ｂ、ｃにそれぞれ１’、２’、３’とａ”、ｂ”、ｃ”が対応する。カラーフィルタＢは、１、２、３とａ、ｂ、ｃにそれぞれ１”、２”、３”とａ”、ｂ”、ｃ”が対応する。このようにカラーフィルタ配列を有するものにおいても同色の隣接を考えることで、上述の置き換えが可能である。
【００４０】
上述の間引きモードにおける欠陥補正は、撮像素子内で欠陥画素を検出し、近傍の画素で置き換えた。間引きモードでない全画素読み出すモードにおいては、予め欠陥画素の位置を検出し、アドレス情報をメモリに格納して、画像読み出し時に補正をする通常補正モードを行ってもよい。また、間引きモードにおいても、被写体によって上述の通常補正モードを行ってもよい。
【００４１】
ここで、本発明の撮像素子は、欠陥画素判定手段としての列比較回路１０３を列毎に有する。また、列比較回路１０３は、列方向に同色に隣接する画素と比較し欠陥判定を行う。
【００４２】
また、画素信号置き換え手段としての列比較回路１０３は、列方向の同色に隣接する画素の信号で欠陥画素の信号を置き換える。また、列比較回路１０３は、行方向の同色に隣接する画素の信号で欠陥画素の信号を置き換える。
【００４３】
また、列比較回路１０３は、欠陥画素の列方向の同色に隣接する画素が欠陥画素である場合に行方向の画素の信号で欠陥画素の信号を置き換える。また、列比較回路１０３は、欠陥画素の信号置き換えを、列ドライバ１０４または行ドライバ１０５の出力位置選択で行う。
【００４４】
図５は、本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成を概略的に示す図である。
【００４５】
図５において、レンズ部５０１は、被写体の光学像を撮像素子５０５に結像させるものであり、レンズ駆動装置５０２によってズーム制御、フォーカス制御、絞り制御等が行われる。メカニカルシャッタ５０３は、シャッタ駆動装置５０４によって制御される。撮像素子５０５は、レンズ部５０１で結像された被写体を画像信号として取り込む。
【００４６】
撮像信号処理回路５０６は、撮像素子５０５より出力される画像信号の増幅、Ａ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換）、Ａ／Ｄ変換後の画像データへの各種の補正、データの圧縮等を行う。
【００４７】
タイミング発生部５０７は、撮像素子５０５、撮像信号処理回路５０６に各種タイミング信号を出力する。メモリ部５０８は、画像データを一時的に記憶する。全体制御・演算部５０９は、各種演算を行い、撮像装置全体を制御する。
【００４８】
記録媒体制御Ｉ／Ｆ部５１０は、記録媒体５１１に記録または読み出しを行うためのインターフェースである。半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体５１１は、画像データの記録または読み出しを行う。外部Ｉ／Ｆ部５１２は、外部コンピュータ等と通信するためのインターフェースである。
【００４９】
全体制御・演算部５０９には、測光装置５１３、測距装置５１４も接続されている。
【００５０】
次に、撮影時の撮像装置の動作について説明する。
【００５１】
メイン電源がオンされると、コントロール系の電源がオンし、更に撮像信号処理回路５０６等の撮像系回路の電源がオンされる。
【００５２】
それから、図示しないレリーズボタンが押されると、測距装置５１４から出力された信号を元に、高周波成分を取り出し、被写体までの距離の演算を全体制御・演算部５０９で行う。
【００５３】
その後、レンズ駆動装置５０２によりレンズ部５０１を駆動して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断した時は、再びレンズ部５０１を駆動し、測距を行う。そして、合焦が確認された後に撮影動作が開始する。
【００５４】
撮影動作が終了すると、撮像素子５０５から出力された画像信号は、撮像信号処理回路５０６で増幅、Ａ／Ｄ変換等の処理をされ、全体制御・演算部５０９によりメモリ部５０８に書き込まれる。
【００５５】
その後、メモリ部５０８に蓄積されたデータは、全体制御・演算部５０９の制御により記録媒体制御Ｉ／Ｆ部５１０を通り、記録媒体５１１に記録される。また、メモリ部５０８に蓄積されたデータを、外部Ｉ／Ｆ部５１２を介して直接コンピュータ等に入力して画像の加工を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施の形態に係る撮像素子の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１における画素部の画素配列を示す図である。
【図３】図１における列読み出し回路の画素信号と出力する画素信号を示す図である。
【図４】図１の撮像素子におけるカラーフィルタを有する場合の画素の配置を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０１  画素部
１０２  列読み出し回路
１０３  列比較回路
１０４  列ドライバ
１０５  行ドライバ
１０６、１０７  信号線
【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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