JP2008288723A - 撮像装置、撮像方法、プログラムおよび集積回路 - Google Patents

Abstract

【課題】温度センサが不要な、様々な環境下でも欠陥画素補正が可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置１００では、欠陥画素検出記憶部６により、絞りを閉じた状態で、検出された画素からの暗電流ノイズ信号レベルは、画素の撮像素子上のアドレス情報とともに記憶されるとともに、少なくとも１つの遮光画素について、遮光画素のアドレス情報が補正用遮光画素アドレス情報Ａ１として記憶され、遮光画素の暗電流ノイズ信号レベルが第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１として記憶される。撮像装置１００では、補正量生成部７により、絞りを開いた状態で、補正用遮光画素アドレス情報Ａ１を持つ遮光画素における第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２が検出され、Ｖ１およびＶ２に基づいて、画素から出力される映像信号を補正するための補正量が求められ、補正部９で、補正量により、画素から出力される映像信号が補正される。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に、欠陥画素を適切に補正できる撮像装置に関するものである。

近年、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を用いて画像を撮像する撮像装置が種々市販されている。こららの固体撮像素子は、種々の半導体製造技術を用いて製造されるが、固体撮像素子のすべての画素が正常に機能する固体撮像素子を製品として完成させることは困難であり、正常に機能しない画素(以下、「欠陥画素」という。)が、固体撮像素子には必ずといっていいほど存在している。
この欠陥画素により、固体撮像素子を用いた撮像装置において処理される映像信号の画質が著しく劣化するといった問題が生じる。そして、固体撮像素子の欠陥画素を補正する機能を有する撮像装置が種々報告されている。
また、固体撮像素子の欠陥画素は、異常な信号レベルの映像信号を出力する画素であり、画素毎の暗電流に起因し発生するものである。そして、固体撮像素子の温度が高くなる程、欠陥画素から出力される信号レベルが増大し、また、固体撮像素子の画素での電荷の蓄積時間が長くなれば、欠陥画素から出力される信号レベルが増大するということが一般に知られている。

以下、従来の欠陥画素補正機能を有する撮像装置について説明する。
欠陥画素補正機能を有する従来の撮像装置としては、特開平１１−１１２８８４号公報に記載されたものが知られている。
図３に、従来の撮像装置９００の構成図を示す。
図３に示すように、撮像装置９００は、被写体からの光を光電変換することで映像信号（電気信号）を取得する固体撮像素子（ＣＣＤによる撮像素子）１９と、固体撮像素子１９により取得された映像信号を増幅するプリアンプ（ＰＲＥＡＭＰ）回路２０と、プリアンプ回路２０により増幅された映像信号について黒レベルのクランプ処理を行う（ペデスタルクランプ処理を行う）オプティカルブラッククランプ回路２１と、オプティカルブラッククランプ映像信号からキズ補正信号（暗電流ノイズ信号（欠陥画素から出力される信号）を補正するための信号）を減算する減算器２２と、減算器２２から出力映像信号に対してゲインコントロール（カメラゲインによるゲインコントロール）を行うゲインコントロール回路２３と、を備える。また、撮像装置９００は、ゲインコントロール回路２３の出力であるアナログ映像信号をディジタル映像信号に変換するＡ／Ｄ変換回路２４と、Ａ／Ｄ変換回路２４から出力されたディジタル映像信号に対してディジタル映像信号処理を行うディジタル映像信号処理（ＰＲＯＣＥＳＳ）回路２５と、ディジタル映像信号処理回路２５により処理された映像信号を記憶するメモリ回路２６と、メモリ回路２６から出力されるディジタル映像信号をアナログ映像信号に変換するＤ／Ａ変換回路２７と、を備える。また、撮像装置９００は、暗電流検出時（撮像装置９００を遮光状態にして暗電流を検出する時）に、Ａ／Ｄ変換回路２４から出力されるディジタル映像信号からオプティカルブラッククランプ回路２１で検出された黒レベル信号を減算する減算器２９と、減算器２９から出力される暗電流ノイズ信号に対して巡回加算することでフレーム相関のないランダムノイズ等を除去するノイズ除去加算器３０およびビデオメモリ３１と、を備える。さらに、撮像装置９００は、ビデオメモリ３１からの出力を、温度、設定感度等により補正されたゲインにより増幅するゲインコントロール回路３２と、ゲインコントロール回路３２の出力をＤ／Ａ変換し、減算器２２に出力するＤ／Ａ変換器３３と、を備える。

ノイズ除去加算部３０およびビデオメモリ３１は、図３に示すように、ビデオメモリ３１の出力がノイズ除去加算部３０に帰還されており、これによりノイズ除去加算部３０は、数画面分の暗電流ノイズを加算して平均化することが可能である。つまり、ノイズ除去加算部３０は、数画面分の暗電流ノイズ（欠陥画素）およびランダムノイズを検出し、これらの平均をとることで相関関係のない（フレーム相関のない）ランダムノイズ等を除去し、暗電流ノイズ信号のみを取得することができる。
制御回路３７は、固体撮像素子（ＣＣＤ）１９付近の温度を検出する温度センサ３４の検知温度、および感度設定４０の改定値により補正レベルコントロール３８の内容を決定し、ＧＡＩＮ ＣＯＮＴ３２へ出力する。
以上のように構成された従来の撮像装置９００について、以下その動作について説明する。

まず、暗電流ノイズ信号（欠陥画素から出力される信号）を検出するために、撮像装置９００のレンズの絞り（不図示）を閉じた状態にし、ビデオ信号（映像信号）の出力をノイズ信号だけの状態にする。この状態で、まず、映像信号の黒レベル（ペデスタルレベル）を減算器２９で減算して暗電流ノイズ信号のみとする。
次に、ノイズ除去加算器３０およびビデオメモリ３１により、巡回加算を数フレーム間、行うことで相関関係のないランダムノイズ等は除去され暗電流ノイズ信号のみが検出され、検出された暗電流ノイズ信号がビデオメモリ３１に記憶される。この状態で、暗電流が最低になるようにＧＡＩＮ ＣＯＮＴ３２を調整する。
次に、映像撮影状態（レンズの絞りを開いた状態）において、撮像装置９００では、温度センサ３４の検知温度により、ＧＡＩＮ ＣＯＮＴ３２を制御して、温度変化による暗電流量の変化に追従して暗電流補正量を変化させる。また、制御回路３７に入力される感度設定の値が変更され、固体撮像素子の画素での電荷蓄積時間が変化したときにも、電荷蓄積時間に応じて、制御回路３７がＧＡＩＮ ＣＯＮＴ３２の制御信号を変化させる。

以上説明したように、撮像装置９００では、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の固体撮像素子で発生する暗電流ノイズ信号（欠陥画素から出力される信号）を、温度が変わる状況においても、また、カメラゲインを変化させた場合においても、精度良く低減させることができる。
特開平１１−１１２８８４号公報（第１図）

しかしながら、上記の従来の撮像装置では、温度センサを別途取り付ける必要があるため、コストが増大するという問題点を有している。また、固体撮像素子の近傍に温度センサを取り付けたとしても、固体撮像素子のチップそのものの温度を測定しているわけではないため、実際の固体撮像素子の温度と温度センサの示す値との間には、ズレが生じている可能性があり、その結果、補正誤差が生じやすいという問題点を有している。
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、専用の温度センサを必要としない、安価で実現でき、かつ、撮像素子内の温度変化に正確に対応した精度の高い欠陥画素補正（暗電流ノイズ信号の補正）を可能にする撮像装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、被写体からの光を集光し、絞りを有する光学系と、撮像部と、欠陥画素検出記憶部と、補正量生成部と、補正部と、を備える撮像装置である。撮像部は、光学的に遮光された画素である遮光画素、および光学的に遮光されていない画素である非遮光画素を含む撮像素子を有し、被写体からの光を光電変換により映像信号として取得する。欠陥画素検出記憶部は、絞りを閉じた状態において、画素により出力される映像信号のレベルである暗電流ノイズ信号レベルを検出し、検出した暗電流ノイズ信号レベルを、画素の撮像素子上のアドレス情報とともに記憶するとともに、少なくとも１つの遮光画素について、遮光画素のアドレス情報を補正用遮光画素アドレス情報Ａ１として記憶し、遮光画素の暗電流ノイズ信号レベルを第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１として記憶する。補正量生成部は、絞りを開いた状態において、補正用遮光画素アドレス情報Ａ１を持つ遮光画素における映像信号のレベルである第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２を検出し、第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１および第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２に基づいて、画素から出力される映像信号を補正するための補正量を求める。補正部は、補正量に基づいて、画素から出力される映像信号を補正する。

この撮像装置では、欠陥画素検出記憶部により、絞りを閉じた状態において、画素により出力される暗電流ノイズ信号レベルが検出され、検出された暗電流ノイズ信号レベルは、画素の撮像素子上のアドレス情報とともに記憶するとともに、少なくとも１つの遮光画素について、遮光画素のアドレス情報を補正用遮光画素アドレス情報Ａ１として記憶され、遮光画素の暗電流ノイズ信号レベルが第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１として記憶される。そして、この撮像装置では、補正量生成部により、絞りを開いた状態において、補正用遮光画素アドレス情報Ａ１を持つ遮光画素における第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２が検出され、第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１および第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２に基づいて、画素から出力される映像信号を補正するための補正量が求められ、補正部により、補正量に基づいて、画素から出力される映像信号が補正される。

これにより、撮像素子内の温度変化に正確に対応した精度の高い欠陥画素補正（暗電流ノイズ信号の補正）を行うことができる。また、専用の温度センサを必要としないため、この撮像装置は、安価に実現することができる。
第２の発明は、第１の発明であって、補正信号生成部は、補正係数ｋを、（補正係数ｋ）＝（第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１）／（第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２）として算出し、画素ごとに、欠陥画素検出記憶部に記憶されている暗電流ノイズ信号レベルＬ１および補正係数ｋに基づいて、補正量ｈを、（補正量ｈ）＝（暗電流ノイズ信号レベルＬ１）／（補正係数ｋ）として算出し、補正部は、画素ごとに、画素により出力される映像信号から補正量ｈを減算することにより、映像信号を補正する。

第３の発明は、第１または第２の発明であって、補正量生成部は、欠陥画素検出記憶部は、絞りを閉じた状態において、遮光画素の中で、最大の暗電流ノイズ信号レベルを出力している遮光画素のアドレス情報を補正用遮光画素アドレス情報Ａ１として記憶し、遮光画素の暗電流ノイズ信号レベルを第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１として記憶する。
この撮像装置では、最大の暗電流ノイズ信号レベルを基準にして、映像信号の暗電流ノイズ信号成分を補正するので、さらに、補正精度を向上させることができる。
第４の発明は、被写体からの光を集光し、絞りを有する光学系と、光学的に遮光された画素である遮光画素、および光学的に遮光されていない画素である非遮光画素を含む撮像素子を有し、被写体からの光を光電変換により映像信号として取得する撮像部と、を備える撮像装置に用いられる撮像方法であって、欠陥画素検出記憶ステップと、補正量生成ステップと、補正ステップと、を備える。欠陥画素検出記憶ステップでは、絞りを閉じた状態において、画素により出力される映像信号のレベルである暗電流ノイズ信号レベルを検出し、検出した暗電流ノイズ信号レベルを、画素の撮像素子上のアドレス情報とともに記憶するとともに、少なくとも１つの遮光画素について、遮光画素のアドレス情報を補正用遮光画素アドレス情報Ａ１として記憶し、遮光画素の暗電流ノイズ信号レベルを第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１として記憶する。補正量生成ステップでは、絞りを開いた状態において、補正用遮光画素アドレス情報Ａ１を持つ遮光画素における映像信号のレベルである第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２を検出し、第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１および第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２に基づいて、画素から出力される映像信号を補正するための補正量を求める。補正ステップでは、補正量に基づいて、画素から出力される映像信号を補正する。

これにより、第１の発明と同様の効果を奏する撮像方法を実現することができる。
第５の発明は、被写体からの光を集光し、絞りを有する光学系と、光学的に遮光された画素である遮光画素、および光学的に遮光されていない画素である非遮光画素を含む撮像素子を有し、被写体からの光を光電変換により映像信号として取得する撮像部と、を備える撮像装置に用いられるプログラムであって、コンピュータを、欠陥画素検出記憶部、補正量生成部、補正部、として機能させるプログラムである。欠陥画素検出記憶部は、絞りを閉じた状態において、画素により出力される映像信号のレベルである暗電流ノイズ信号レベルを検出し、検出した暗電流ノイズ信号レベルを、画素の撮像素子上のアドレス情報とともに記憶するとともに、少なくとも１つの遮光画素について、遮光画素のアドレス情報を補正用遮光画素アドレス情報Ａ１として記憶し、遮光画素の暗電流ノイズ信号レベルを第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１として記憶する。補正量生成部は、絞りを開いた状態において、補正用遮光画素アドレス情報Ａ１を持つ遮光画素における映像信号のレベルである第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２を検出し、第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１および第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２に基づいて、画素から出力される映像信号を補正するための補正量を求める。補正部は、補正量に基づいて、画素から出力される映像信号を補正する。

これにより、第１の発明と同様の効果を奏するプログラムを実現することができる。
第６の発明は、被写体からの光を集光し、絞りを有する光学系を有する撮像装置に用いられる集積回路であって、撮像部と、欠陥画素検出記憶部と、補正量生成部と、補正部と、を備える。撮像部は、光学的に遮光された画素である遮光画素、および光学的に遮光されていない画素である非遮光画素を含む撮像素子を有し、被写体からの光を光電変換により映像信号として取得する。欠陥画素検出記憶部は、絞りを閉じた状態において、画素により出力される映像信号のレベルである暗電流ノイズ信号レベルを検出し、検出した暗電流ノイズ信号レベルを、画素の撮像素子上のアドレス情報とともに記憶するとともに、少なくとも１つの遮光画素について、遮光画素のアドレス情報を補正用遮光画素アドレス情報Ａ１として記憶し、遮光画素の暗電流ノイズ信号レベルを第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１として記憶する。補正量生成部は、絞りを開いた状態において、補正用遮光画素アドレス情報Ａ１を持つ遮光画素における映像信号のレベルである第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２を検出し、第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１および第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２に基づいて、画素から出力される映像信号を補正するための補正量を求める。補正部は、補正量に基づいて、画素から出力される映像信号を補正する。

これにより、被写体からの光を集光し、絞りを有する光学系を有する撮像装置に用いられることで、第１の発明と同様の効果を奏する集積回路を実現することができる。
第７の発明は、被写体からの光を集光し、絞りを有する光学系と、光学的に遮光された画素である遮光画素、および光学的に遮光されていない画素である非遮光画素を含む撮像素子を有し、被写体からの光を光電変換により映像信号として取得する撮像部と、を備える撮像装置に用いられる集積回路であって、欠陥画素検出記憶部と、補正量生成部と、補正部と、を備える。欠陥画素検出記憶部は、絞りを閉じた状態において、画素により出力される映像信号のレベルである暗電流ノイズ信号レベルを検出し、検出した暗電流ノイズ信号レベルを、画素の撮像素子上のアドレス情報とともに記憶するとともに、少なくとも１つの遮光画素について、遮光画素のアドレス情報を補正用遮光画素アドレス情報Ａ１として記憶し、遮光画素の暗電流ノイズ信号レベルを第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１として記憶する。補正量生成部は、絞りを開いた状態において、補正用遮光画素アドレス情報Ａ１を持つ遮光画素における映像信号のレベルである第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２を検出し、第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１および第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２に基づいて、画素から出力される映像信号を補正するための補正量を求める。補正部は、補正量に基づいて、画素から出力される映像信号を補正する。

これにより、被写体からの光を集光し、絞りを有する光学系と、光学的に遮光された画素である遮光画素、および光学的に遮光されていない画素である非遮光画素を含む撮像素子を有し、被写体からの光を光電変換により映像信号として取得する撮像部と、を備える撮像装置に用いられることで、第１の発明と同様の効果を奏する集積回路を実現することができる。

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、専用の温度センサを必要としない、安価で実現でき、かつ、撮像素子内の温度変化に正確に対応した精度の高い欠陥画素補正（暗電流ノイズ信号の補正）を可能にする撮像装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
図１に、本発明の撮像装置１００のブロック図を示す。また、図２に、本発明の撮像装置１００の動作を説明するための模式図を示す。具体的には、図２は、撮像装置１００の撮像部２の撮像素子の遮光領域（遮光画素からなる撮像素子上の領域）１８と非遮光領域（非遮光画素からなる撮像素子上の領域）１７との状態を示している。
［第１実施形態］
＜１：撮像装置の構成＞
図１に、本発明の撮像装置１００のブロック図を示す。
図１に示すように、撮像装置１００は、被写体からの光を集光し、絞り（不図示）を有する光学系１と、光学的に遮光された画素である遮光画素、および光学的に遮光されていない画素である非遮光画素を含む撮像素子を有し、被写体からの光を光電変換により映像信号として取得する撮像部２と、撮像部２から出力された映像信号を増幅するプリアンプ部３と、プリアンプ部３から出力される映像信号（アナログ映像信号）をＡ／Ｄ変換し、ディジタル映像信号として出力するＡ／Ｄ変換器４とを備える。

また、撮像装置１００は、切換信号によりＡ／Ｄ変換器４からの出力を切り換える切換器５と、絞りを閉じた状態において、画素により出力される映像信号のレベルである暗電流ノイズ信号レベルを検出し、検出した暗電流ノイズ信号レベルを、画素の撮像素子上のアドレス情報とともに記憶するとともに、少なくとも１つの遮光画素について、遮光画素のアドレス情報を補正用遮光画素アドレス情報Ａ１として記憶し、遮光画素の暗電流ノイズ信号レベルを第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１として記憶する欠陥画素検出記憶部６と、を備える。
さらに、撮像装置１００は、絞りを開いた状態において、補正用遮光画素アドレス情報Ａ１を持つ遮光画素における映像信号のレベルである第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２を検出し、第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１および第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２に基づいて、画素から出力される映像信号のレベルを補正するための補正量を求める補正量生成部７と、Ａ／Ｄ変換器４から出力される映像信号（ディジタル映像信号）を遅延させる遅延部８と、補正量生成部７により求められた補正量に基づいて、画素から出力される映像信号を補正する補正部９と、を備える
撮像部２は、遮光画素および非遮光画素を含む撮像素子を有し、光学系により集光された被写体からの光を光電変換により映像信号に変換することで取得し、取得した映像信号をプリアンプ部３に出力する。撮像部２に含まれる撮像素子としては、ＣＣＤによる固体撮像素子や、ＣＭＯＳイメージセンサーによる固体撮像素子を用いることが好ましい。

切換器５は、切換信号によりＡ／Ｄ変換器からの出力を切り換える。切換信号は、撮像装置１００において絞りが閉じられている状態か否かを示す信号である。切換器５は、切換信号が、絞りが閉じられている状態であることを示す場合、図１の５ａ側をセレクトし、Ａ／Ｄ変換器からの出力を欠陥画素検出記憶部６に出力する。そして、切換器５は、切換信号が、絞りが開いている状態（撮像装置１００における撮影状態）であることを示す場合、図１の５ｂ側をセレクトし、Ａ／Ｄ変換器からの出力が欠陥画素検出記憶部６に出力されないようにする。
欠陥画素検出記憶部６は、ノイズ除去加算部６０と、ビデオ記憶部６１と、ピーク検出部６２とを有する。
ノイズ除去加算部６０は、切換器５の端子５ａから出力される映像信号（暗電流ノイズ信号）およびビデオ記憶部６１から出力される映像信号（暗電流ノイズ信号）を入力とし、入力される両方の映像信号（暗電流ノイズ信号）を加算し、ビデオ記憶部６１に出力する。

ビデオ記憶部６１は、ノイズ除去加算部から出力される映像信号（暗電流ノイズ信号）を入力とし、入力された映像信号（暗電流ノイズ信号）を１画面単位（撮像素子の各画素から出力される映像信号が表示装置において１枚の画像を形成することができる単位）で、画素のアドレス情報（撮像素子上でのアドレス情報）とともに記憶する。ビデオ記憶部６１は、記憶した映像信号（暗電流ノイズ信号）を読み出し信号に基づいて、ノイズ除去加算部６０および補正量生成部７に出力する。
ピーク検出部６２は、ビデオ記憶部６１からの出力を入力とし、絞りを閉じた状態において、遮光画素の中で、最大の暗電流ノイズ信号レベルを出力している遮光画素のアドレス情報Ａ１を検出し、検出した遮光画素のアドレス情報を、第１記憶部７１および第２記憶部７２に出力する。

ビデオ記憶部６１の出力は、ノイズ除去加算部６０に帰還されており、これによりノイズ除去加算部６０は、数画面分加算して平均化することが可能となる。
このような構成とすることによりノイズ除去加算部６０は、数画面分の欠陥画素（暗電流ノイズ信号）、およびランダムノイズを検出し、これらの平均をとることで相関関係のないランダムノイズ等を除去し、暗電流ノイズ信号のみを抽出することができる。ビデオ記憶部６１は、例えば、撮像部２の撮像素子の遮光領域も含めた１フレーム分の容量をもつメモリを用いて容易に実現できる。
補正量生成部７は、第１記憶部７１と、第２記憶部７２と、第１除算部７３と、第２除算部７４と、を有する。
第１記憶部７１は、Ａ／Ｄ変換器４から出力される映像信号およびピーク検出部６２から出力される遮光画素のアドレス情報Ａ１を入力とし、絞りを開いた状態において、ピーク検出部６２から出力される遮光画素のアドレス情報Ａ１に相当する画素からの映像信号（暗電流ノイズ信号）を記憶する（映像信号（暗電流ノイズ信号）レベルＶ’を記憶する）。そして、第１記憶部７１は、記憶した映像信号（暗電流ノイズ信号）レベルＶ’を第１除算部７３に出力する。

第２記憶部７２は、ビデオ記憶部６１から出力される映像信号（暗電流ノイズ信号）およびピーク検出部６２から出力される遮光画素のアドレス情報Ａ１を入力とし、絞りを閉じた状態において、ピーク検出部６２から出力される遮光画素のアドレス情報Ａ１に相当する画素からの映像信号（暗電流ノイズ信号）を記憶する（映像信号（暗電流ノイズ信号）レベルＶを記憶する）。そして、第２記憶部７２は、記憶した映像信号（暗電流ノイズ信号）レベルＶを第１除算部７３に出力する。
第１除算部７３は、第１記憶部７１から出力される映像信号（暗電流ノイズ信号）レベルＶ’および第２記憶部７２から出力される映像信号（暗電流ノイズ信号）レベルＶを入力とし、両者による除算を行い、補正係数ｋ＝Ｖ／Ｖ’を算出し、算出した補正係数ｋを第２除算部７４に出力する。

第２除算部７４は、ビデオ記憶部６１から出力される映像信号（暗電流ノイズ信号）Ｄａｔａおよび第１除算部７３から出力される補正係数ｋを入力とし、両者による除算を行い、補正量ｈ＝Ｄａｔａ／ｋを算出し、算出した補正量ｈを補正部９に出力する。
遅延部８は、Ａ／Ｄ変換器４から出力される映像信号を入力とし、Ａ／Ｄ変換器４から出力される映像信号を所定の時間だけ遅延させて、補正部９に出力する。遅延部８は、第１記憶部７１により、Ａ／Ｄ変換器４から出力される映像信号において、アドレス情報Ａ１に相当する画素から出力される映像信号（暗電流ノイズ信号）レベルＶ’を検出し、それに基づいて、補正部９で映像信号の補正を行うことができる時間だけ、Ａ／Ｄ変換器４から出力される映像信号を遅延させる。遅延部８での遅延時間は、欠陥画素検出記憶部６および補正量生成部７での処理が１フレーム単位の処理である場合は、例えば、１フレームに相当する時間である。なお、暗電流ノイズ信号は、通常、フレーム間で大きく変化しないため、撮像装置１００において、遅延部８を省略した構成にしてもよい。この場合、Ａ／Ｄ変換器４からの出力が補正部９に入力される構成とすればよい。

補正部９は、遅延部８から出力された映像信号および第２除算部７４から出力された補正量ｈを入力とし、遅延部８から出力された映像信号（補正量ｈに対応するアドレス情報に相当する画素からの映像信号）から補正量ｈを減算することで、映像信号に対して、暗電流ノイズ信号の補正を行い、補正後の映像信号をプロセス部１０に出力する。補正部９は、例えば、減算器により構成される。
プロセス部１０は、補正部９から出力された映像信号を入力とし、入力された映像信号に対して、いわゆるカメラ信号処理を行う。
＜２：撮像装置の動作＞
以上のように構成された撮像装置１００について、図１および図２を用いて、その動作を説明する。

図２（ａ）は、ビデオ記憶部６１の出力を示しており、図２（ｂ）は、任意の環境下における第２除算部７４の出力を示している。
（２．１：欠陥画素の情報を記録する動作（絞りを閉じた状態での動作））
撮像装置１００において、欠陥画素の情報を記録する動作について説明する。
撮像装置１００において絞りを閉じた状態にし、撮像部２から出力される映像信号が暗電流ノイズ信号のみの状態にする。そして、切換信号により、切換器５において端子５ａがセレクトされる状態にする。
この状態で、Ａ／Ｄ変換器から出力された映像信号（暗電流ノイズ信号）は、切換器５を介して、欠陥画素検出記憶部６に入力される。
欠陥画素検出記憶部６に入力された暗電流ノイズ信号は、ノイズ除去加算部６０およびビデオ記憶部６１により巡回加算を数フレームについて実行されることで相関関係のないランダムノイズ等は除去され暗電流ノイズ信号（欠陥画素による信号）のみが検出され、ビデオ記憶部６１に、その欠陥画素のアドレス情報とともに記憶される。

続いて、このようにして記憶されたビデオ記憶部６１の出力は、読み出し信号に基づいて、ピーク検出部６２に出力される。ピーク検出部６２では、ビデオ記憶部６１内に記憶されている欠陥画素のうち、遮光領域内で最も大きい暗電流信号レベルである欠陥画素のアドレス情報Ａ１を検出して出力する。すなわち、図２に示す遮光領域内の最も大きい欠陥画素１５のアドレス情報が欠陥画素のアドレス情報Ａ１として検出される。
第２記憶部７２には、欠陥画素アドレスＡ１およびビデオ記憶部６１の出力が、入力されており、第２記憶部７２により、欠陥画素のアドレス情報Ａ１と、欠陥画素のアドレス情報Ａ１の欠陥画素レベル（暗電流ノイズ信号レベル）Ｖとが記憶される。
なお、上記で説明した撮像装置１００において絞りを閉じた状態にして、欠陥画素の情報を記録する動作は、例えば、撮像装置１００を生産し、その生産工程においてのみ行い、撮像装置１００の工場出荷時には、既に、撮像装置１００において、欠陥画素の情報が記憶されている状態とするようにしてもよい。このようにすることで、撮像装置１００のユーザは、撮像装置１００において、別途、欠陥画素の情報を記録する動作を実行させる必要がなくなる。

（２．２：映像撮影状態の動作）
次に、撮像装置１００の映像撮影状態（ユーザが通常に撮像装置１００を用いて撮影等する状態）（２．１で説明した、撮像装置１００が欠陥画素の情報を記録する動作を実行している状態以外の状態）の動作について説明する。
映像撮影状態では、その環境下におけるＡ／Ｄ変換器４の出力とピーク検出部６２より出力される欠陥画素のアドレス情報Ａ１とが、第１記憶部７１に入力される。よって、第１記憶部７１には、その環境下における欠陥画素のアドレス情報Ａ１の欠陥画素レベルＶ’が記憶されることになる。
第１除算部７３には、第２記憶部７２の出力と第１記憶部７１の出力とが入力されており、第２記憶部７２に記憶されている暗電流ノイズ信号レベルＶを、第１記憶部７１に記憶されている暗電流ノイズ信号レベルＶ’で除算することで、補正係数ｋ＝Ｖ／Ｖ’が算出される。、算出された補正係数ｋは、第１除算部７３から第２除算部７４に出力される。つまり、この割算結果Ｖ／Ｖ’は、欠陥画素情報記憶時（絞りを閉じた状態時）の各画素の暗電流ノイズ信号レベルにより、撮影時（絞りを開いた状態時）の各画素の暗電流ノイズ信号レベルを推定し、各画素から出力される映像信号から暗電流信号分を補正するための補正係数ｋとなる。

第２除算部７４では、ビデオ記憶部６１から出力される各画素における暗電流ノイズ信号レベル（絞りを閉じた状態における暗電流ノイズ信号レベル）Ｄａｔａを、補正係数ｋで除算し、補正量ｈ＝Ｄａｔａ／ｋが算出される。つまり、第２除算部７４により算出された補正量は、撮像装置１００の現在の撮影条件下における暗電流ノイズ信号と近似するものである。図２（ｂ）において、各画素位置にパルスで示したものが、この補正量、つまり、暗電流ノイズ信号レベルの近似値を示している。
そして、補正部９により、遅延部８から出力された映像信号（補正量ｈに対応するアドレス情報に相当する画素からの映像信号）は、各画素に対応する補正量ｈを減算されることにより、暗電流ノイズ信号の補正が適切に実行される。なお、ここで、遅延部８から出力される映像信号と補正量ｈとが同一アドレス情報である画素について実行されるように、読み出し信号がビデオ記憶部６１から各画素の暗電流ノイズ信号を読み出し、映像信号を補正するタイミング調整を行う。

補正部９により、暗電流ノイズ信号についての補正が行われた映像信号は、プロセス部を経て、撮像装置１００から出力される。
以上、説明したように、撮像装置１００では、ＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の撮像素子で発生する欠陥画素（暗電流ノイズ信号）を、特別な温度センサを用いることなく、温度等の撮影条件が変わる状況においても精度良く低減できる。
［他の実施形態］
なお、以上の説明では遮光領域内の欠陥画素のうち、最も大きな暗電流ノイズ信号レベルの画素を用いて欠陥画素情報のレベルを補正（暗電流ノイズ信号成分を補正）するようにしたが、これに限定されることなく、例えば、最大レベル以外の適当なレベルの画素を用いて処理するようにしてもよい。

また、前述の実施形態において、図１に示すように、撮像装置１００において、切換器５を用いる場合について説明したが、例えば、撮像装置１００において、切換器５を削除し、Ａ／Ｄ変換器５の出力を、直接、ノイズ除去加算部６０に接続し、ビデオ記憶部を書き込み信号により制御することで、撮像装置１００を構成するようにしてもよい。この場合、撮像装置１００において、絞りを閉じた状態にし、欠陥画素の情報を記録する動作を実行させるときは、書き込み信号により、ビデオ記憶部６１で、データ書き込みが実行されるように制御する。一方、撮像装置１００において、欠陥画素の情報を記録する動作以外の場合（通常の映像撮影動作状態の場合）では、ビデオ記憶部６１に対して書き込み信号による書き込み指示を行わないようにし（例えば、ライトイネーブル信号をノンアクティブにし）、ビデオ記憶部６１で、データ書き込みが実行されないように制御する。

また、以上の説明では欠陥画素情報を記憶するのに、ビデオ記憶部６１において、フレームメモリを使用し、画面全体の情報を記憶するようにしたが、これに限定されることはなく、例えば、必要な欠陥画素のアドレス情報とその欠陥画素の暗電流ノイズ信号レベルのみを記憶するようにしてもよい。
また、上記実施形態で説明した撮像装置において、各ブロックは、ＬＳＩなどの半導体装置により個別に１チップ化されても良いし、一部又は全部を含むように１チップ化されても良い。
なお、ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。

さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてあり得る。
また、上記実施形態の各処理をハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェアにより実現してもよい。さらに、ソフトウェアおよびハードウェアの混在処理により実現しても良い。なお、上記実施形態に係る撮像装置をハードウェアにより実現する場合、各処理を行うためのタイミング調整を行う必要があるのは言うまでもない。上記実施形態においては、説明便宜のため、実際のハードウェア設計で生じる各種信号のタイミング調整の詳細については省略している。
なお、本発明の具体的な構成は、前述の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更および修正が可能である。

本発明に係る撮像装置、撮像方法、プログラムおよび集積回路は、安価で、かつ、精度の高い欠陥画素補正が必要な、ビデオカメラ等の撮像装置の用途に適用できるので、当該産業分野において有用であり、当該産業分野において実施することができる。

本発明の第１実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図 本発明の第１実施形態に係る撮像装置の動作を説明するための模式図 従来の撮像装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１００ 撮像装置
１ 光学系
２ 撮像部
３ プリアンプ回路
４ Ａ／Ｄ変換器
５ 切換器
６ 欠陥画素検出記憶部
７ 補正量生成部
８ 遅延部
９ 補正部
１０ プロセス部

Claims (7)

1. 被写体からの光を集光し、絞りを有する光学系と、
   光学的に遮光された画素である遮光画素、および光学的に遮光されていない画素である非遮光画素を含む撮像素子を有し、前記被写体からの光を光電変換により映像信号として取得する撮像部と、
   前記絞りを閉じた状態において、前記画素により出力される前記映像信号のレベルである暗電流ノイズ信号レベルを検出し、検出した前記暗電流ノイズ信号レベルを、前記画素の前記撮像素子上のアドレス情報とともに記憶するとともに、少なくとも１つの前記遮光画素について、前記遮光画素の前記アドレス情報を補正用遮光画素アドレス情報Ａ１として記憶し、前記遮光画素の前記暗電流ノイズ信号レベルを第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１として記憶する欠陥画素検出記憶部と、
   前記絞りを開いた状態において、前記補正用遮光画素アドレス情報Ａ１を持つ前記遮光画素における映像信号のレベルである第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２を検出し、前記第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１および前記第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２に基づいて、前記画素から出力される前記映像信号を補正するための補正量を求める補正量生成部と、
   前記補正量に基づいて、前記画素から出力される前記映像信号を補正する補正部と、
   を備える撮像装置。
2. 前記補正信号生成部は、補正係数ｋを、（前記補正係数ｋ）＝（前記第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１）／（前記第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２）として算出し、前記画素ごとに、前記欠陥画素検出記憶部に記憶されている前記暗電流ノイズ信号レベルＬ１および前記補正係数ｋに基づいて、補正量ｈを、（前記補正量ｈ）＝（前記暗電流ノイズ信号レベルＬ１）／（前記補正係数ｋ）として算出し、
   前記補正部は、前記画素ごとに、前記画素により出力される前記映像信号から前記補正量ｈを減算することにより、前記映像信号を補正する、
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記欠陥画素検出記憶部は、前記絞りを閉じた状態において、前記遮光画素の中で、最大の前記暗電流ノイズ信号レベルを出力している前記遮光画素の前記アドレス情報を補正用遮光画素アドレス情報Ａ１として記憶し、前記遮光画素の前記暗電流ノイズ信号レベルを第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１として記憶する、
   請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 被写体からの光を集光し、絞りを有する光学系と、
   光学的に遮光された画素である遮光画素、および光学的に遮光されていない画素である非遮光画素を含む撮像素子を有し、前記被写体からの光を光電変換により映像信号として取得する撮像部と、を備える撮像装置に用いられる撮像方法であって、
   前記絞りを閉じた状態において、前記画素により出力される前記映像信号のレベルである暗電流ノイズ信号レベルを検出し、検出した前記暗電流ノイズ信号レベルを、前記画素の前記撮像素子上のアドレス情報とともに記憶するとともに、少なくとも１つの前記遮光画素について、前記遮光画素の前記アドレス情報を補正用遮光画素アドレス情報Ａ１として記憶し、前記遮光画素の前記暗電流ノイズ信号レベルを第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１として記憶する欠陥画素検出記憶ステップと、
   前記絞りを開いた状態において、前記補正用遮光画素アドレス情報Ａ１を持つ前記遮光画素における映像信号のレベルである第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２を検出し、前記第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１および前記第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２に基づいて、前記画素から出力される前記映像信号を補正するための補正量を求める補正量生成ステップと、
   前記補正量に基づいて、前記画素から出力される前記映像信号を補正する補正ステップと、
   を備える撮像方法。
5. 被写体からの光を集光し、絞りを有する光学系と、
   光学的に遮光された画素である遮光画素、および光学的に遮光されていない画素である非遮光画素を含む撮像素子を有し、前記被写体からの光を光電変換により映像信号として取得する撮像部と、を備える撮像装置に用いられるプログラムであって、
   コンピュータを、
   前記絞りを閉じた状態において、前記画素により出力される前記映像信号のレベルである暗電流ノイズ信号レベルを検出し、検出した前記暗電流ノイズ信号レベルを、前記画素の前記撮像素子上のアドレス情報とともに記憶するとともに、少なくとも１つの前記遮光画素について、前記遮光画素の前記アドレス情報を補正用遮光画素アドレス情報Ａ１として記憶し、前記遮光画素の前記暗電流ノイズ信号レベルを第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１として記憶する欠陥画素検出記憶部、
   前記絞りを開いた状態において、前記補正用遮光画素アドレス情報Ａ１を持つ前記遮光画素における映像信号のレベルである第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２を検出し、前記第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１および前記第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２に基づいて、前記画素から出力される前記映像信号を補正するための補正量を求める補正量生成部、
   前記補正量に基づいて、前記画素から出力される前記映像信号を補正する補正部、
   として機能させるためのプログラム。
6. 被写体からの光を集光し、絞りを有する光学系を有する撮像装置に用いられる集積回路であって、
   光学的に遮光された画素である遮光画素、および光学的に遮光されていない画素である非遮光画素を含む撮像素子を有し、前記被写体からの光を光電変換により映像信号として取得する撮像部と、
   前記絞りを閉じた状態において、前記画素により出力される前記映像信号のレベルである暗電流ノイズ信号レベルを検出し、検出した前記暗電流ノイズ信号レベルを、前記画素の前記撮像素子上のアドレス情報とともに記憶するとともに、少なくとも１つの前記遮光画素について、前記遮光画素の前記アドレス情報を補正用遮光画素アドレス情報Ａ１として記憶し、前記遮光画素の前記暗電流ノイズ信号レベルを第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１として記憶する欠陥画素検出記憶部と、
   前記絞りを開いた状態において、前記補正用遮光画素アドレス情報Ａ１を持つ前記遮光画素における映像信号のレベルである第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２を検出し、前記第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１および前記第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２に基づいて、前記画素から出力される前記映像信号を補正するための補正量を求める補正量生成部と、
   前記補正量に基づいて、前記画素から出力される前記映像信号を補正する補正部と、
   を備える集積回路。
7. 被写体からの光を集光し、絞りを有する光学系と、
   光学的に遮光された画素である遮光画素、および光学的に遮光されていない画素である非遮光画素を含む撮像素子を有し、前記被写体からの光を光電変換により映像信号として取得する撮像部と、を備える撮像装置に用いられる集積回路であって、
   前記絞りを閉じた状態において、前記画素により出力される前記映像信号のレベルである暗電流ノイズ信号レベルを検出し、検出した前記暗電流ノイズ信号レベルを、前記画素の前記撮像素子上のアドレス情報とともに記憶するとともに、少なくとも１つの前記遮光画素について、前記遮光画素の前記アドレス情報を補正用遮光画素アドレス情報Ａ１として記憶し、前記遮光画素の前記暗電流ノイズ信号レベルを第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１として記憶する欠陥画素検出記憶部と、
   前記絞りを開いた状態において、前記補正用遮光画素アドレス情報Ａ１を持つ前記遮光画素における映像信号のレベルである第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２を検出し、前記第１補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ１および前記第２補正用遮光画素暗電流ノイズ信号レベルＶ２に基づいて、前記画素から出力される前記映像信号を補正するための補正量を求める補正量生成部と、
   前記補正量に基づいて、前記画素から出力される前記映像信号を補正する補正部と、
   を備える集積回路。

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