JP2009055295A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像素子における線状欠陥の位置情報に基づいて、スルー画等の間引き読み出しする場合においても、線状欠陥を高速に補正処理できる技術を提供することにある。
【解決手段】 二次元的に配列される複数の画素を受光面に有し、画素の配列のうちから指定されたラインに対応する画素群の画像信号を選択的に読み出すことができる撮像素子（１）と、ラインのうちで画像信号の出力異常を示す欠陥ラインの位置を記憶する記憶部（８）と、受光面の画素から画像信号をライン単位で間引き読み出しする指示を撮像素子に与えるとともに、間引き読み出しのときの読み出しラインが欠陥ラインと一致するときには欠陥ラインを除外して読み出しラインを再指定する制御部（７）とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アドレス指定読み出し可能な撮像素子における線状欠陥の補正処理を有する撮像装置に関する。

従来、ＣＭＯＳ等の半導体による撮像素子は均一な半導体結晶上に回路構成される。しかし、半導体の局所的な結晶欠損等により、結晶欠損部分に配置される画素や増幅器等は正常に動作できない。その結果、動作不良の画素や増幅器等を含む撮像素子で撮像すると、例えば、動作不良の画素による欠陥画素や、動作不良の増幅器による線状欠陥が生じる。ここで、線状欠陥とは、動作不良の増幅器に繋がった水平または垂直選択線に接続する全画素の信号が、動作不良の増幅器による出力異常が原因で起きる欠陥である。

そこで、こうした欠陥画素や線状欠陥等を補正する方法がこれまでに数多く考えられ開示されてきた。特許文献１では、欠陥画素周辺の画素に対してメディアンフィルタを適用して、欠陥画素を補正する点を開示している。
特開２００３−５１９９０号公報

しかしながら、特許文献１のような、ファームウエアによる補正では、処理の時間が長くなるという問題があった。そのため、動画や間引き読み出して電子カメラのビューファインダ等に映し出されるスルー画等のような、高速処理が要求される場合には対応できない。さらに、スルー画等の間引き読み出しした画像に線状欠陥が存在する場合には、補正に使用する画素間の距離が大きく相関がなくなるため、特許文献１のような補正方法を適用することは困難である。

上記従来技術が有する問題に鑑み、本発明の目的は、撮像素子における線状欠陥の位置情報に基づいて、スルー画等の間引き読み出しする場合に対しても、線状欠陥を高速に補正処理できる技術を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１の撮像装置は、二次元的に配列される複数の画素を受光面に有し、前記画素の配列のうちから指定されたラインに対応する画素群の画像信号を選択的に読み出すことができる撮像素子と、前記ラインのうちで前記画像信号の出力異常を示す欠陥ラインの位置を記憶する記憶部と、前記受光面の前記画素から前記画像信号を前記ライン単位で間引き読み出しする指示を前記撮像素子に与えるとともに、間引き読み出しのときの読み出しラインが前記欠陥ラインと一致するときには前記欠陥ラインを除外して前記読み出しラインを再指定する制御部とを備えることを特徴とする。

請求項２の撮像装置は、請求項１に記載の撮像装置において、前記撮像素子は、各々の前記画素への入射光を色分解するカラーフィルタが所定のパターンで配置されたカラーフィルタアレイを前記受光面に有し、前記制御部は、前記読み出しラインを再指定するときに、前記カラーフィルタの色配列が変更前の前記欠陥ラインと共通する前記ラインの中から前記読み出しラインを選択することを特徴とする。

請求項３の撮像装置は、請求項１または請求項２に記載の撮像装置において、前記制御部は、前記読み出しラインを再指定するときに、変更前の前記欠陥ラインに隣接する二つの他の前記読み出しラインに挟まれた前記ラインの中から前記読み出しラインを選択することを特徴とする。

本発明によれば、撮像素子における線状欠陥の位置情報を用いることで、撮像素子における線状欠陥に対する画像補正を高速に処理することが可能となる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の撮像装置の一実施形態を示すブロック図である。撮像装置は、撮像素子１、Ａ／Ｄ変換部２、バッファメモリ３、信号処理回路４、外部メモリ５、ＴＧ（タイミングジェネレータ）６、制御部７及びアドレスメモリ８から構成されている。なお、図１に示す撮像装置は、本発明に係る撮像装置の主要部分を示すもので、例えば撮像素子１の前方に設けられるレンズは省略されている。

撮像素子１は、制御部７の指令を受けてＴＧ６が発するタイミングパルスに基づいて動作し、前方に設けられたレンズ（不図示）によって結像される画像を取得する。撮像素子１から出力される画像の信号は、Ａ／Ｄ変換部２によってデジタル信号に変換され、バッファメモリ３に一時的に保持される。制御部７は、バッファメモリ３に対して、保持した画像を信号処理部４に入力するように指示を出す。信号処理部４は、受け取った画像に対して種々の信号処理（例えば、階調処理等）を施し出力する。その出力結果は、外部メモリ５に保存される。アドレスメモリ８は、後述するように、撮像素子１において線状欠陥を起こす欠陥ラインのアドレスをデータとして記憶する。

本実施形態の撮像素子１は、ＣＭＯＳ等の画素のアドレスを指定して信号の読み出しが可能な半導体素子が用いられる。図２は、本発明の実施形態における撮像素子１の構成の１例を示した図である。撮像素子１の受光面には、複数のフォトダイオード１０が二次元的に配列されている。各フォトダイオード１０には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の原色透過フィルタがアレイ状に設けられている。各フォトダイオード１０は、水平選択線１２及び垂直選択線１３に接続され、水平選択線１２及び垂直選択線１３のそれぞれは水平デコーダ１４及び垂直デコーダ１５に繋がっている。一方、本実施形態の撮像素子１では、各水平選択線１２は増幅器１１に接続されており、読み出された画素信号は当該増幅器１１にて増幅され撮像素子１から出力される。

次に、本実施形態の撮像素子１において、フォトダイオード１０に光電変換によって蓄積された電荷を信号として読み出す手順について説明する。撮像素子１が、ＴＧ６を通じて制御部７から読み出す画素のアドレスを受け取り、垂直デコーダ１４及び水平デコーダ１５を介して、該当するアドレスの水平選択線１２及び垂直選択線１３に電圧を加える。それにより、撮像素子１は、該当するアドレスのフォトダイオード１０に蓄積された信号を水平選択線１２に取り出し、増幅器１１で増幅してから外部へ出力する。

次に、特定の水平選択線１２に接続する全ての画素の信号を読み出す手順について説明する。制御部７が読み出したい水平選択線１２のアドレスをＴＧ６に渡す。ＴＧ６は、撮像素子１に対して、読み出したい水平選択線１２とともに、垂直選択線１３の各々に逐次電圧を加える指令を出す。それにより、指定された水平選択線１２に対応するフォトダイオード１０の各々から信号が逐次読み出され、最終的に特定の水平選択線１２に対応する全ての信号が出力される。

これにより、全画素、すなわち全ての信号を読み出す場合には、上記の処理を全ての水平選択線１２に対して逐次行えばよい。すなわち、制御部７が、各水平選択線１２のアドレスを逐次ＴＧ６に渡すことで、撮像素子１から全画素の信号を読み出すことができる。

次に、間引き読み出しの場合の手順について、図３を用いて説明する。図３は、図２の撮像素子１における画素配列を模式的に示したものであり、図３の画素配列の行及び列の各々は、図２の撮像素子１の垂直選択線１３及び水平選択線１２の各々に対応する。したがって、例えば、図３の陰を付けた４本の画素列２１ａ〜２１ｄを用いて間引き読み出しを行う場合、制御部７は、各画素列２１ａ〜２１ｄに対応する図２の撮像素子１における水平選択線１２のアドレスを逐次ＴＧ６に渡し、撮像素子１はＴＧ６からの指令に従って間引き読み出しの水平選択線１２の信号を出力する。

次に、半導体の結晶損失等により、図２の撮像素子１における増幅器１１の１つに動作不良の欠陥増幅器２０が存在し、当該欠陥増幅器２０に接続する水平選択線１２が線状欠陥を生じる欠陥ラインである場合を考える。図３の画素配列の模式図を用いて表せば、図４のように黒くした画素列２１ｃが、図２の欠陥増幅器２０を有する水平選択線１２に対応する欠陥ライン２５となる。

そこで、このような欠陥増幅器２０を有する撮像素子１を用いて、スルー画等の間引き読み出しする場合における線状欠陥の補正手順について説明する。間引き読み出しする水平選択線１２は、図３にて陰を付けた４本の画素列２１ａ〜２１ｄを読み出しラインとして用いて行う。

一般に、撮像素子１のどの水平選択線１２が欠陥ライン２５であるかは予め製造時に検査され、欠陥ライン２５の全アドレスのデータはアドレスメモリ８に記憶される。

間引き読み出し時において、制御部７が、アドレスメモリ８に保存されている欠陥ラインのアドレスを読み込む。次に、制御部７は、複数の画素列２１ａ〜２１ｄを間引き読み出しの読み出しラインとして選択し、選択した読み出しラインが欠陥ライン２５であるか否かを判定する。

読み出しラインが欠陥ライン２５に一致しない場合には、制御部７は次の読み出しラインについて欠陥ライン２５であるか否かを判定する。

一方、読み出しラインが欠陥ライン２５に一致する場合、図４においては読み出しラインである画素列２１ｃが欠陥ライン２５に一致する場合、制御部７は隣接する２つの読み出しライン３０及び３１に挟まれたラインのうち、欠陥ライン２５と同じ色配列を持つライン４０または４１のどちらか一方を新たな読み出しラインとして指定する。そして、制御部７は次の読み出しラインが欠陥ライン２５であるか否かを判定する。

以上の処理を間引き読み出する全ての読み出しラインに対して行い、最終的に制御部７は、欠陥ライン２５を外した間引きの読み出しラインを選び出す。すなわち、本実施形態における間引きの読み出しラインは、２１ａ、２１ｂ、４０または４１、及び２１ｄとなる。

制御部７は、選び出した間引き読み出しラインのアドレスをＴＧ６に渡し、撮像素子１はＴＧ６からの指令に従って間引き読み出しラインの信号を逐次出力する。これにより、線状欠陥のない間引き読み出しされた画像が得られる。

このように本実施形態は、撮像素子における線状欠陥のラインのアドレスを参照することで、ファームウエアによらず、スルー画等の間引き読み出し時における線状欠陥の画素補正に対して高速処理が可能となる。
≪本実施形態の補足事項≫
なお、本実施形態は、制御部７が、ＴＧ６を介して撮像素子１に対し、個々の読み出しライン毎にアドレスを指定し、読み出しの指令を行っていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御部７は全ての読み出しラインのデータを一括してＴＧ６に渡し、ＴＧ６が、当該データに基づいて読み出しラインのアドレスと読み出しの指令を、撮像素子１に対して行っても良い。あるいは、ＴＧ６は、制御部７から受け取った読み出しラインのデータを、撮像素子１に一括して渡し読み出しても良い。

なお、本実施形態は、各撮像素子１における線状欠陥ラインのデータを、独立したアドレスメモリ８に保持したが、撮像素子１に搭載されるメモリに保持するようにしても良い。この場合、制御部７は、最初に撮像素子１に保持される線状欠陥ラインのアドレスを取得し、上記で説明した手順で間引き読み出しラインを指定しても良い。あるいは、制御部７は、最初に間引き読み出しラインを選択し、ＴＧ６を介して撮像素子１に対して当該読み出しラインの読み出し指令を逐次行う。そして、読み出しラインと線状欠陥ラインとが一致する場合、撮像素子１は制御部７に一致したことを伝える信号を返すようにし、制御部７は線状欠陥ラインに該当しない他の読み出しラインを再指定し、撮像素子１に読み出しの再指令を行っても良い。

なお、本実施形態は、間引き読み出し時の読み出しライン間隔として、図３及び図４には３ライン毎に読み出すようになっているが、本発明はこれに限定されない。読み出しラインの間引き間隔は適宜任意に指定することができる。

なお、本実施形態は、読み出しライン及び線状欠陥の走査方向として、水平選択線１２を固定し垂直選択線１３を順送りする垂直方向を選択したが、本発明はこれに限定されない。垂直選択線１３を固定し水平選択線１２を順送りする水平方向を走査方向に選択しても良い。

なお、本実施形態では、撮像素子１の線状欠陥の補正として、高速処理が要求されるスルー画等の間引き読み出し画像に対して行ったが、本発明はこれに限定されない。当該補正処理は、静止画等に対しても本発明を適用できる。

なお、線状欠陥のラインに隣接する２つの読み出しライン３０及び３１に挟まれたラインが多数存在する場合、線状欠陥のラインにより近い水平選択線１２を新たな読み出しラインと指定することが好適である。

本発明は、電子カメラや電子ビデオカメラ等の撮像装置の分野において利用することができる。

本発明の実施形態に係る撮像装置の構成を示す図 図１の撮像素子１の構成を示す図 図２の撮像素子１における画素配列を模式的に示す図 本発明の実施形態における間引き読み出し時の線状欠陥補正の手順について説明する図

符号の説明

１ 撮像素子、２ Ａ／Ｄ変換部、３ バッファメモリ、４ 信号処理回路、５ 外部メモリ、６ ＴＧ、７ 制御部、８ アドレスメモリ

Claims (3)

1. 二次元的に配列される複数の画素を受光面に有し、前記画素の配列のうちから指定されたラインに対応する画素群の画像信号を選択的に読み出すことができる撮像素子と、
   前記ラインのうちで前記画像信号の出力異常を示す欠陥ラインの位置を記憶する記憶部と、
   前記受光面の前記画素から前記画像信号を前記ライン単位で間引き読み出しする指示を前記撮像素子に与えるとともに、間引き読み出しのときの読み出しラインが前記欠陥ラインと一致するときには前記欠陥ラインを除外して前記読み出しラインを再指定する制御部と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記撮像素子は、各々の前記画素への入射光を色分解するカラーフィルタが所定のパターンで配置されたカラーフィルタアレイを前記受光面に有し、
   前記制御部は、前記読み出しラインを再指定するときに、前記カラーフィルタの色配列が変更前の前記欠陥ラインと共通する前記ラインの中から前記読み出しラインを選択することを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の撮像装置において、
   前記制御部は、前記読み出しラインを再指定するときに、変更前の前記欠陥ラインに隣接する二つの他の前記読み出しラインに挟まれた前記ラインの中から前記読み出しラインを選択することを特徴とする撮像装置。