JP2003046871A

JP2003046871A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2003046871A
Application number: JP2001233864A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Mori; 圭一森; Hideaki Yoshida; 英明吉田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2001-08-01
Publication date: 2003-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】カメラ使用状況において温度や露光時間、感
度設定によって大きく変化する欠陥に対応して補正を行
うことができ、且つ欠陥情報の記憶に必要なデータ量を
少なくする。【解決手段】画素欠陥補償機能を有した撮像装置にお
いて、撮像光学系を介して入力された被写体像を撮像す
る撮像素子１０５と、撮像素子１０５の画像欠陥アドレ
ス及び該アドレスの画素欠陥レベルを対数化した数値で
ある対数化欠陥レベルを欠陥データとして記憶する欠陥
記憶メモリ１１８と、欠陥メモリ１１８に登録された欠
陥データに基づいて当該撮影に関する欠陥補償の適用対
象アドレスである補償アドレスを決定するアドレス決定
部２０４と、撮像素子１０５の出力信号のうち決定され
た補償アドレスに該当する画素に対して近隣画素データ
による欠陥補償処理を行う欠陥補償部２０５とを備え
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタルカメラ
（電子スチルカメラ）などの撮像装置に係わり、特に画
素欠陥補償機能を有した撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、主として静止画を撮像記録するた
めに、デジタルカメラ（電子スチルカメラ）が開発され
ている。また、動画記録用であったビデオカメラにおい
ては、静止画撮影記録機能が付加されるようになってい
る。そして、これらのカメラにおける静止画撮影に際し
ては、撮像素子における電荷蓄積時間を長くすることに
よって露光時間を長くする、いわゆる長時間露光技術が
用いられている。この長時間露光技術では、低照度下で
もストロボなどの補助照明を使用することなく撮影する
ことができる。

【０００３】一方、撮像素子においては、いわゆる暗電
流などによる暗出力が存在するため、この暗出力が画像
信号に重畳されることにより画質劣化を来す問題があ
る。この暗出力レベルが大きい画素が存在する場合は画
素欠陥と称され、その画素の出力情報は用いず、近隣の
画素の出力情報を用いて情報を補完することが広く実用
されている。本明細書においては、このような補完処理
を画素欠陥の補償と称する。一例として、使用フレーム
レートにおける動画駆動を前提に決められる所定の（Ｎ
ＴＳＣでは１／６０秒の、或いはこれに基づいて所定の
マージンを見た４倍マージンだと１／１５秒の）標準露
光時間で暗出力を評価し、そのレベルが大きい画素につ
いては欠陥画素と見做して前記画素欠陥補償を適用する
例がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、欠陥アドレ
ス情報を事前にＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリに登
録する方式（以下、登録法と称する）を用いる場合、カ
メラ使用状況において温度や露光時間、感度設定によっ
て大きく変化する欠陥に対応するのが難しいという問題
がある。

【０００５】また、欠陥アドレスに加えて欠陥レベル情
報を併せ持つようにし、感度や露光時間に応じて欠陥と
見なすアドレスを選択する方法が考えられるが、適用さ
れる状況の具体的一例を図５に示すように、シャッタ速
度（露光時間）には例えば１／６０〜６０ｓと３６００
倍の違いがあり、温度や感度（ＩＳＯスピード：回路ゲ
インで可変し得る）に関してもそれぞれ例えば１６倍の
違いがあり、これらの可変範囲全てに対応する欠陥レベ
ル情報を、そのまま記憶するためには、まず一つの基準
状態（欠陥が最低となる１／６０ｓ、２３℃、ＩＳＯ１
００）における欠陥レベルを８ビット（２５６レベル）
で表現したとして、記憶しなければならない最大の欠陥
レベルはこれ（２５６）に上記３６００×１６×１６を
乗じた数値２３５９２９６００≒２^27.8となるから、
欠陥画素１個（１アドレス）あたりのレベルデータとし
て２８ビットを割り当てる必要が出てくる。従って、全
ての欠陥情報（全欠陥アドレスと全欠陥レベル情報）を
記憶するためには多くのメモリ領域が必要となる。しか
も、後述の露出制御情報を考慮した演算処理に際して
は、その都度対数化演算を行なう必要が生じて、処理が
複雑化するものであった。

【０００６】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、カメラ使用状況におい
て温度や露光時間、感度設定によって大きく変化する欠
陥に対応して補正を行うことができ、且つ欠陥情報の記
憶に必要なデータ量を少なくすると共に、撮影条件に応
じた補償対象アドレスの決定が容易となる撮像装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】（構成）上記課題を解決
するために本発明は次のような構成を採用している。

【０００８】即ち本発明は、画素欠陥補償機能を有した
撮像装置において、撮像光学系を介して入力された被写
体像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子の画素欠陥ア
ドレス及び該アドレスの画素欠陥レベルを対数化した数
値である対数化欠陥レベルを欠陥データとして記憶する
欠陥記憶手段と、前記欠陥記憶手段に登録された欠陥デ
ータに基づいて当該撮影に関する欠陥補償の適用対象ア
ドレスである補償アドレスを決定するアドレス決定手段
と、前記撮像素子の出力信号の前記決定された補償アド
レスに該当する画素に対して近隣画素データによる欠陥
補償処理を行う欠陥補償手段と、を有したことを特徴と
する。

【０００９】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものが挙げられる。

【００１０】(1) 画素欠陥レベルは、所定条件下で撮像
素子への入射光を遮断しつつこの状態で得られた撮像素
子の暗出力レベルであること。

【００１１】(2) 対数化欠陥レベルＤＶは、基準温度を
τ０、基準露光（電荷蓄積）時間をＴ０、基準感度（Ｉ
ＳＯスピード）をＳ０とし、所定温度τ下において所定
露光（電荷蓄積）時間Ｔ、所定感度（ＩＳＯスピード）
Ｓの撮像を行ったときに得られた当該アドレスの画素に
関する欠陥レベル値をＤとしたとき、ＤＶ＝ log₂｛Ｄ・Ｔ0・Ｓ0／Ｔ・Ｓ・２^(τ-τ0)/Ct｝（但し、Ｃｔは所定の温度係数）で表されるものである
こと。

【００１２】(3) 基準露光時間Ｔ０＝１（ｓ）、基準感
度Ｓ０＝１００／３２（ＩＳＯスピード）であること。

【００１３】(4) アドレス決定手段が実行する補償アド
レスの決定は、当該撮影に関する温度，露光（電荷蓄
積）時間，及び感度（ＩＳＯスピード）に基づいて行わ
れるように構成されていること。

【００１４】(5) アドレス決定手段が実行する補償アド
レスの決定過程における演算に際しては、露光（電荷蓄
積）時間及び感度（ＩＳＯスピード）については対数化
された露光関連数値であるＡＰＥＸ値を用いるように構
成されていること。

【００１５】(6) 温度検出手段を有し、アドレス決定手
段が実行する補償アドレスの決定は、当該撮影に関する
露光時における温度検出手段の出力に基づいて行われる
ように構成されていること。

【００１６】（作用）本発明によれば、アドレスに加え
て欠陥画素レベルを対数化した欠陥レベル情報も併せ持
つようにし、これに基づいて補償アドレスを決定するこ
とにより、撮像条件に応じた最適な欠陥補償が可能とな
る。そしてこの場合、欠陥画素レベルを対数化している
ため、欠陥レベル情報を記憶するためのメモリ容量を小
さくすることができ（例えば１つの欠陥に対して８ビッ
ト程度）、装置構成の簡略化をはかることができる。ま
た、感度や露光時間に関しては、いわゆるＡＰＥＸ値を
そのまま使用できるようにしているため、欠陥補償のた
めの処理効率を高めることが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。

【００１８】（実施形態）図１は、本発明の一実施形態
に係わるデジタルカメラの基本構成を示すブロック図で
ある。

【００１９】図中１０１は各種レンズからなるレンズ
系、１０２はレンズ系１０１を駆動するためのレンズ駆
動機構である。１０３は露出を制御するための露出制御
機構であり、絞り及びこの絞りを駆動する駆動機構を含
み、レンズ系１０１を通過した光線の入射光量を制限し
てその絞りを制御するために設けられている。１０４は
ローパス及び赤外カット用のフィルタを備えたフィルタ
系、１０５はＣＣＤカラー撮像素子であり、露出制御機
構１０３を通過した光線は、フィルタ１０４を介して撮
像素子１０５に導かれる。従って、撮像素子１０５に
は、被写体に対応した画像が結像される。

【００２０】１０７は、ゲインコントロールアンプ，Ａ
／Ｄ変換器等を含むプリプロセス回路であり、撮像素子
１０５により得られた撮像信号はこのプリプロセス回路
１０７に入力され、デジタル化された画素信号がこのプ
リプロセス回路１０７から出力される。１０８は、色信
号生成処理，マトリックス変換処理，その他各種のデジ
タル処理を行うためのデジタルプロセス回路であり、こ
のデジタルプロセス回路１０８において上記デジタル化
された画像信号を処理することによりカラー画像データ
が生成される。１０９はデジタルプロセス回路１０８に
接続されたカードインターフェース、１１０はＣＦ（Co
mpact Flash Memory Card）やスマートメディア等のメ
モリカード、１１１はＬＣＤ画像表示系である。メモリ
カード１１０はカラー画像データを格納するものであ
り、ＬＣＤ表示系１１１はカラー画像データを表示する
ものである。

【００２１】また、図中の１１２は各部を統括的に制御
するためのシステムコントローラ（ＣＰＵ）、１１３は
各種ＳＷからなる操作スイッチ系、１１４は操作状態及
びモード状態等を表示するための操作表示系、１１５は
レンズ駆動機構１０２を制御するためのレンズドライ
バ、１１６は発光手段としてのストロボ、１１７は露出
制御機構１０３及びストロボ１１６を制御するための露
出制御ドライバ、１１８は各種設定情報等を記憶するた
めの不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、１２０は温度セ
ンサを示している。ここで、ＥＥＰＲＯＭ１１８には、
各種設定情報等と共に、予め画像欠陥データが格納され
ている。

【００２２】本実施形態のデジタルカメラにおいてはシ
ステムコントローラ１１２が全ての制御を統括的に行っ
ており、特に露出制御機構１０３に含まれるシャッタ装
置と、ＣＣＤドライバ１０６によるＣＣＤ撮像素子１０
５の駆動を制御して露光（電荷蓄積）及び信号の読み出
しを行い、それをプリプロセス１０７を介してデジタル
プロセス１０８に格納した出力レベル情報を用いて、以
下で説明する画素欠陥の検出等を行うものである。

【００２３】また、本カメラは画素欠陥補償手段を有し
ており、システムコントローラ１１２の制御の下に、Ｅ
ＥＰＲＯＭ１１８に格納されたカメラの工場出荷時に登
録された欠陥（以下、登録欠陥と称する）に関する欠陥
データ（欠陥アドレスと欠陥レベル）に基づいて、デジ
タルプロセス回路１０８においてこの画素欠陥補償処理
を施すようになっている。

【００２４】図２は、本実施形態において欠陥補償を行
うための機能に関する回路構成を示す機能ブロック図で
ある。なお、上記の基本的機能は新たに専用の回路を設
けるのではなく、システムコントローラ１１２，プリプ
ロセス回路１０７，デジタルプロセス回路１０８等で構
成されるものである。

【００２５】前記撮像素子１０５で得られた撮像信号
は、プリプロセス回路１０７，デジタルプロセス回路１
０８等からなる信号処理部２０１で信号処理された後
に、画像データとしてフレームメモリ２０２に一時記憶
される。このフレームメモリ２０２は、システムコント
ローラ１１２内に設けられたものであってもよいし、専
用のＲＡＭ等であってもよい。

【００２６】撮像条件抽出部２０３では、撮像時の各種
条件（シャッタ速度，ＩＳＯ，温度等）が抽出される。
前記ＥＥＰＲＯＭ１１８で構成される欠陥メモリには、
欠陥アドレスと共に、後述する対数圧縮された欠陥レベ
ル情報が格納されている。欠陥アドレス決定部２０４で
は、欠陥メモリ１１８の欠陥データと共に、撮像条件抽
出部２０３の抽出結果を入力し、入力された撮像条件を
基に欠陥補償すべき欠陥レベルを判定し、該レベルに相
当するアドレスを決定する。

【００２７】欠陥補償部２０５では、フレームメモリ２
０２に一時記憶された画像データに対し、アドレス決定
部２０４により決定されたアドレスに対応する画素に対
して近隣画素による補完処理を行う。即ち、当該撮影時
の条件において欠陥となる画素のアドレスを検出し、該
アドレスに相当する画素に対して近隣画素による補完処
理を行う。具体的補完方法としては、最近接同色画素
（同色の画素のうち、当該欠陥画素に最も近い４画素：
ＲＧＢベイヤ配列の場合を例示すればＧに関しては斜め
４方に隣接する４つのＧ画素、Ｒ（又はＢ）に関しては
上下左右の４方向で直接隣接でなく間に１つのＧを挟ん
で次に位置する各４つのＲ（又はＢ）画素）たる４画素
情報の平均値を代替適用するものを採用すればよい。そ
して、欠陥補償された画像信号はメモリカード１１０に
格納されるようになっている。

【００２８】次に、欠陥メモリ１１８に登録される欠陥
アドレス及び対数圧縮された欠陥レベルについて説明す
る。

【００２９】本実施形態では、暗時画素欠陥を補正する
に当たり、欠陥アドレスに１対１に対応させて対数圧縮
された欠陥レベル情報を記憶しておき、撮影条件に応じ
て補正限界とするスレッショルドを容易に演算し、ここ
の欠陥レベルを参照することで、補正を行う欠陥アドレ
スを選択する。

【００３０】記憶する欠陥レベルＤＶ(adr) は、ＤＶ(adr) ＝log₂［D/{Tm・2^((τ-23)/8)・N・Sm}］… (1) ここで、Ｔｍ：調整時の露光時間（秒） τ：調整時のＣＣＤ温度（℃）Ｓｍ：調整時のＩＳＯ感度Ｄ：調整時の該当アドレスの画素欠陥リニアレベルＮ：一定値（０．３２）つまり、１秒露光、２３℃、ＩＳＯ感度でＤを正規化し
たものがＤＶ(adr) となる。そして、上記のように求め
られた欠陥レベル（ＤＶ値）は、図３に示すように、欠
陥アドレスと共に欠陥メモリ１１８に登録される。より
具体的には、全ての画素（アドレス）に対してＤＶ値を
演算し、ＤＶ値が一定値以上となるアドレスに対して、
アドレスと共にＤＶ値を欠陥メモリ１１８に登録する。

【００３１】ここで、欠陥レベルに関して云えば、撮像
条件として感度，温度，ＩＳＯ等のトータルで最小と最
大で前述の従来例の数値２３５９２９６００≒２^27.8
程度の違いがあったとしても、この数値は２の対数をと
れば高々２８未満の数値であるから、たとえば露出レベ
ル換算で０．１５ＥＶステップ（等比２^0.15の対数的等
間隔）というかなり高精度の管理を行なったとしても２８÷０．１５≒１８６．６段階のデータに過ぎないから、１欠陥アドレスあたり８ビッ
トで十分に表現可能であり、従って欠陥メモリ１１８の
容量は小さくて済む。

【００３２】一方、欠陥補償すべきアドレスを決定する
には、現在の撮像条件に対応するＤＶ値を求め、これよ
りも大きいＤＶ値を有するアドレスを選択する。具体的
には、補正の有／無の選択方法として次のようにする。

【００３３】まず、撮影条件を次の〜のように設定
する。温度τＶ＝（τ−２３℃）／８シャッタ速ＴＶ＝ｌｏｇ₂（１／Ｔ）感度ＳＶ＝ｌｏｇ₂（Ｎ・Ｓ）但し、τ：撮影時の温度、Ｔ：撮影時の露光時間、Ｓ：
撮影時のＩＳＯ感度である。そして、〜を求め、ＧＶ＜ＤＶ(adr) −ＴＶ＋τＶ＋ＳＶ… (2) （ＧＶ＋ＴＶ−τＶ−ＳＶ＜ＤＶ(adr) ）となる欠陥アドレスを補正対象とする。なお、ＧＶは補
正限界とするスレッショルドで、(1) 式の右辺のＤに限
界レベルを入力して得られた設定値である。

【００３４】本装置を用いて撮影を行う場合、まず撮影
に先立って、マニュアル設定又は測光結果に基づいて撮
影に必要な露光時間が設定される。次に、本撮像の撮影
トリガー指令を待機し、指令を受けたら所定の露出制御
値に基いた露光を行い、撮像信号を読み出して所定の信
号処理を施す。これと同時に、前記図２に示した機能を
用い、露光時間，シャッタ速度，温度等の撮像条件から
前記(2) 式に基づいて欠陥アドレスを決定する。そし
て、決定されたアドレスに対して先に説明した補完処理
を行う。

【００３５】欠陥補償後において記録に至るまでの映像
信号処理は、その必要に応じて適宜使用されるそれ自体
は公知の、例えば色バランス処理、マトリクス演算によ
る輝度−色差信号への変換或いはその逆変換処理、帯域
制限等による偽色除去或いは低減処理、γ変換に代表さ
れる各種非線型処理、各種情報圧縮処理、等々である。
そして、上記の欠陥補償及び信号処理された画像信号が
メモリカード１１０に記録されることになる。

【００３６】このように本実施形態によれば、欠陥画素
の欠陥レベルを参照し、撮像条件に応じて欠陥と見なす
べき画素を選択して補償しているので、撮像条件に応じ
た最適な欠陥補償が可能となる。これに加え本実施形態
では、欠陥画素レベルを対数圧縮化しているため、欠陥
レベル情報を記憶するための欠陥メモリ１１８のメモリ
容量を小さくすることができる。また、感度や露光時間
に関しては、いわゆるＡＰＥＸ値をそのまま使用できる
ようにしているため、欠陥補償のための処理効率を高め
ることが可能となる。

【００３７】（変形例）なお、本発明は上述した実施形
態に限定されるものではない。実施形態では、欠陥画素
に対しアドレスと共にその固有の欠陥レベル（ＤＶ値）
を登録するようにしたが、これに代えて図４に示すよう
にしてもよい。図４の例では、ＤＶ値の範囲を均等に分
割して複数にグループ分けし、例えばＤＶ値の小さい順
に各々のグループをレベル１，レベル２，…とし、同一
グループに属するＤＶ値は同じと見なして各レベル毎に
アドレスを登録する。そして、撮像条件に応じて、例え
ばレベル２以上を欠陥と見なして欠陥アドレスを決定す
る。欠陥アドレス決定後の処理は先の実施形態と全く同
様に行えばよい。この場合、グループ毎にアドレスをま
とめているので、欠陥データ記録のためのメモリ容量が
更に少なくて済む。さらに、対数圧縮したＤＶ値に基づ
いてグループ分けしているため、露光関連数値ＡＰＥＸ
に対応した欠陥補償が可能となる。

【００３８】また、本発明におけるデジタルカメラとし
ての基本構成は前記図１に何ら限定されるものではな
く、仕様に応じて適宜変更可能である。その他、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施すること
ができる。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、登
録した欠陥データに基づいて欠陥補償を行う撮像装置
で、アドレスに加えて対数化された欠陥レベル情報を併
せ持つようにしているので、カメラ使用状況において温
度や露光時間、感度設定によって大きく変化する欠陥に
対応して補正を行うことができ、且つ欠陥情報の記憶に
必要なデータ量を少なくすると共に、撮影条件に応じた
補償対象アドレスの決定が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係わるデジタルカメラの
基本構成を示すブロック図。

【図２】同実施形態における欠陥補償を行うための機能
に関する回路構成を示す機能ブロック図。

【図３】同実施形態における欠陥メモリの内容を説明す
るための模式図。

【図４】変形例におけるおける欠陥メモリの内容を説明
するための模式図。

【図５】従来の問題点を説明するための模式図。

【符号の説明】

１０１…レンズ系１０２…レンズ駆動機構１０３…露出制御機構１０４…メカシャッタ１０５，２０２…ＣＣＤカラー撮像素子１０６…ＣＣＤドライバ１０７…プリプロセス回路１０８…デジタルプロセス回路１０９…カードインターフェース１１０…メモリカード１１１…ＬＣＤ画像表示系１１２…システムコントローラ（ＣＰＵ）１１３…操作スイッチ系１１４…操作表示系１１５…レンズドライバ１１６…ストロボ１１７…露出制御ドライバ１１８…不揮発性メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１２０…温度センサ２０１…信号処理部２０２…フレームメモリ２０３…撮像条件抽出部２０４…欠陥アドレス決定部２０５…欠陥補償部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5B047 AA07 AB02 BA03 BB04 CB03 CB05 DA06 DB01 DC01 DC11 5C022 AA13 AB00 AC69 5C024 BX01 CX24 EX11 EX15 GY01 HX14 HX59

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像光学系を介して入力された被写体像を
撮像する撮像素子と、前記撮像素子の画素欠陥アドレス及び該アドレスの画素
欠陥レベルを対数化した数値である対数化欠陥レベルを
欠陥データとして記憶する欠陥記憶手段と、前記欠陥記憶手段に登録された欠陥データに基づいて当
該撮影に関する欠陥補償の適用対象アドレスである補償
アドレスを決定するアドレス決定手段と、前記撮像素子の出力信号の前記決定された補償アドレス
に該当する画素に対して近隣画素データによる欠陥補償
処理を行う欠陥補償手段と、を有したことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】前記画素欠陥レベルは、所定条件下で前記
撮像素子への入射光を遮断しつつこの状態で得られた前
記撮像素子の暗出力レベルであることを特徴とする請求
項１記載の撮像装置。
【請求項３】前記対数化欠陥レベルＤＶは、基準温度を
τ０、基準露光（電荷蓄積）時間をＴ０、基準感度（Ｉ
ＳＯスピード）をＳ０とし、所定温度τ下において所定
露光（電荷蓄積）時間Ｔ、所定感度（ＩＳＯスピード）
Ｓの撮像を行ったときに得られた当該アドレスの画素に
関する欠陥レベル値をＤとしたとき、ＤＶ＝ log₂｛Ｄ・Ｔ0・Ｓ0／Ｔ・Ｓ・２^(τ-τ0)/Ct｝（但し、Ｃｔは所定の温度係数）で表されるものである
ことを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
【請求項４】前記基準露光時間Ｔ０＝１（ｓ）、前記基
準感度Ｓ０＝１００／３２（ＩＳＯスピード）であるこ
とを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
【請求項５】前記アドレス決定手段が実行する補償アド
レスの決定は、当該撮影に関する温度，露光（電荷蓄
積）時間，及び感度（ＩＳＯスピード）に基づいて行わ
れるように構成されていることを特徴とする請求項１記
載の撮像装置。
【請求項６】前記アドレス決定手段が実行する補償アド
レスの決定過程における演算に際しては、露光（電荷蓄
積）時間及び感度（ＩＳＯスピード）については対数化
された露光関連数値であるＡＰＥＸ値を用いるように構
成されていることを特徴とする請求項５記載の露光装
置。
【請求項７】温度検出手段を有し、前記アドレス決定手
段が実行する補償アドレスの決定は、当該撮影に関する
露光時における前記温度検出手段の出力に基づいて行わ
れるように構成されていることを特徴とする請求項５又
は６記載の露光装置。