JP2002237997A - 固体撮像素子の欠陥画素補正装置およびそれを備えた固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像素子の欠陥画素補正装置およびそれを備えた固体撮像装置

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JP2002237997A
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Keiji Toyoda
圭司 豊田
Yuichiro Sugioka
勇一郎 杉岡
Yukio Fujita
幸男 藤田
Masaki Kariya
政樹 刈谷
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フレーム読み出し駆動の固体撮像素子の欠陥
画素を正しく検出し補正する。 【解決手段】 固体撮像素子1により出力された映像信
号は、CDS、AGC等の前処理2を実施した後、A/
D変換器4によりデジタル信号に変換される。この信号
は1H遅延回路51〜53、加算回路11、LPF61〜63を経
て欠陥画素検出手段7に入力される。欠陥画素検出手段
7では判定対象画素とその周辺画素を抽出し、これらの
画素データに対し加減算器、比較器を用い、突出量と近
似量を算出し、それぞれのしきい値で決まる条件を満た
す画素を欠陥画素と判定する。その判定結果に従って、
欠陥画素補正手段8、14で補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はビデオカメラ等の固
体撮像装置に関し、特に、固体撮像素子の欠陥画素を補
正する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に半導体により形成された固体撮像
素子においては、半導体の局部的な結晶欠陥等により欠
陥画素を生じることが知られている。欠陥画素が生じる
と、入射光量に応じた撮像出力に常に一定のバイアス電
圧が加算されてしまうため、この欠陥画素の信号がその
まま処理されるとモニター画面上に高輝度の白い点とし
て現れる。また、光電感度の低いものは黒い点として現
れる。
【0003】従来、上記のような欠陥画素の検出や補正
に関しては、例えば特開平5-41868号公報の「固体撮像
装置」に開示されている。以下に従来の欠陥画素補正装
置について説明する。
【0004】図8は、従来の欠陥画素補正装置を備えた
固体撮像装置の構成を示すものである。この固体撮像装
置は、レンズ21と、フィールド読み出し駆動の撮像素子
22と、前処理部23と、A/D変換器24と、1H遅延回路
251、252と、LPF261〜263と、欠陥画素検出手段27
と、欠陥画素補正手段28と、輝度信号処理回路29と、色
信号処理回路30とを備えている。
【0005】欠陥画素検出手段27では判定対象画素とそ
れに隣接する周辺画素とを抽出し、これらの画素データ
に対し加減算器、比較器を用い、突出量を算出し、所定
のしきい値で決まる条件を満たす画素を欠陥画素と判定
して補正する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
欠陥画素補正装置では、フレーム読み出し駆動の固体撮
像素子を用いた場合、欠陥画素の影響の及ぶ画素が垂直
方向に広がるため、正しく欠陥画素を検出し補正するこ
とができないという問題を有していた。
【0007】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、フレーム読み出し駆動の固体撮像素
子の欠陥画素を正しく検出し補正することのできる欠陥
画素補正装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の欠陥画素補正装
置は、フレーム読み出し駆動の固体撮像素子の出力信号
のレベルをもとに欠陥画素を検出する欠陥画素検出手段
と、前記欠陥画素検出手段により検出された欠陥画素を
補正する欠陥画素補正手段とを有する欠陥画素補正装置
であって、前記欠陥画素検出手段は、判定対象画素のレ
ベルとその周辺の画素のレベルとの比較を行うことによ
り欠陥画素の影響を受けている画素を識別し、前記判定
対象画素のレベルと前記周辺の画素のレベルとの差分が
所定の第1のしきい値以上であり、かつ前記判定対象画
素のレベルと前記欠陥画素の影響を受けている画素のレ
ベルとの差分が所定の第2のしきい値未満の場合に前記
判定対象画素を欠陥画素と判定することを特徴とする。
この構成により、判定対象画素のレベルの突出量および
近似量を算出し、周辺画素のレベルから突出し、かつ欠
陥画素の影響を受けている画素のレベルに近似している
判定対象画素を欠陥画素と判定し補正するので、フレー
ム読み出し駆動の固体撮像素子の欠陥画素を正しく検出
し補正することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図1乃至図6を用いて説明する。図1は、本発明の
実施の形態の欠陥画素補正装置を備えた固体撮像装置の
構成を示す図である。この固体撮像装置は、レンズ1
と、フレーム読み出し駆動の固体撮像素子(以下、単に
固体撮像素子という)2と、前処理部3と、A/D変換
器4と、第1〜第3の1H遅延回路51〜53と、第1〜第
3のローパスフィルタ(以下、LPF)61〜63と、欠陥
画素検出手段7と、第1の欠陥画素補正手段8と、輝度
信号処理回路9と、色信号処理回路10と、第1の加算回
路11と、第2の加算回路12と、遅延調整回路13と、第2
の欠陥画素補正手段14とを備えている。
【0010】レンズ1により集束された被写体の像は固
体撮像素子2により映像信号に変換され、前処理部3に
よりCDS、AGC等の前処理を施された後、A/D変
換器4によりデジタル信号に変換される。
【0011】このデジタル信号は第1の加算回路11内の
加算器11a、および第1の1H遅延回路51に入力され
る。第1の1H遅延回路51の出力は第1の加算回路11内
の加算器11aならびに加算器11b、および第2の1H遅延
回路52、および第2の加算回路12内の1画素遅延器12a
に入力される。第2の遅延回路52の出力は第1の加算回
路11内の加算器11b、および第2の加算回路12内の加算
器12bに入力される。したがって、第1の加算回路11内
の加算器11aはA/D変換器4の出力デジタル信号とそ
れを1H遅延した信号とを加算し、加算器11bはA/D
変換器4の出力信号を1H遅延した信号と2H遅延した
信号とを加算する。また、第2の加算回路12内の加算器
12bは、A/D変換器4の出力デジタル信号を(1H+
1画素)遅延した信号と2H遅延した信号とを加算す
る。
【0012】第1の加算回路11内の第1の加算器11aの
出力は第1のLPF61に入力され、第2の加算器11bの
出力は第2のLPF62、および第3の1H遅延回路53、
および第2の欠陥画素補正手段14に入力される。第3の
遅延回路53の出力は第3のLPF63に入力される。第2
の加算回路12の出力は遅延調整回路13に入力される。遅
延調整回路13は、1画素遅延器13aと、セレクタ13bとを
備えており、1画素遅延器13aで遅延された出力または
遅延されない出力を1ライン毎に交互に出力する。
【0013】第1〜第3のLPF61〜63の出力は、各々
第1の欠陥画素検出手段7に入力される。遅延調整回路
13の出力は第2の欠陥画素補正手段14に入力される。
【0014】固体撮像素子2として図2に示すような色
フィルタ配列を持つフレーム読み出し駆動の固体撮像素
子を想定した場合、毎ラインの出力信号は図3に示すよ
うに出力される。図1において、A/D変換器4の出力
である(a)に3ライン目が出力されている時刻では
(b)から(j)までの各部の信号は図3および図4に
示すようになる。このことから固体撮像素子2のYb1
画素に欠陥画素(網掛けは欠陥画素を表す)が存在する
とき、欠陥画素検出手段7に入力されるまでに欠陥画素
の影響が及ぶ画素は4画素になることが判る。
【0015】欠陥画素検出手段7では、第1〜第3のL
PF61〜63の出力から、図5に示すように判定対象画素
εとそれに隣接する8画素α、β、γ、δ、ζ、η、
θ、ιを抽出し、判定対象画素εが欠陥画素であるか否
かの判定を行う。判定の際には、まず最初に欠陥画素の
影響を受けている4画素の特定を行う。仮に欠陥画素が
白であった場合、影響を受けている画素も信号レベルが
大きくなることから、判定対象画素εの左右の画素δ、
ζのレベルの大きい方と上下の画素β、θの大きい方と
これらに挟まれた画素を選択することで欠陥画素の影響
を受けている4画素を特定する。
【0016】そして、特定後、突出量の判定を行う。こ
れは、欠陥画素の影響を受けていない残りの5画素のレ
ベルの最大値と判定対象画素εのレベルとの差分をと
り、この差分が所定の第1のしきい値thw 以上の場
合、判定対象画素は突出している画素であると判定す
る。
【0017】次に近似量の判定を行う。これは欠陥画素
の影響を受けている4画素のうち判定対象画素を除く3
画素のレベルと判定対象画素のレベルとの差分をそれぞ
れとり、その差分の最大値が所定の第2のしきい値thnw
未満である場合、欠陥画素の影響を受けている4画素は
近似していると判定する。
【0018】そして、これら突出量と近似量の条件が共
に満たされるとき、判定対象画素は欠陥画素として判定
され、判定出力が第1の欠陥画素補正手段8および第2
の欠陥画素補正手段14に送られる。
【0019】第1の欠陥画素補正手段8では、第1〜第
3のLPF61〜63の出力を用いて、欠陥画素を欠陥画素
の影響を受けていない5画素のうちの最大値と置き換え
る。
【0020】例えば図6に示すように、網掛けで囲まれ
たα、β、δ、εの画素に白の欠陥画素の影響が及んで
いる場合では欠陥画素の判定は以下のようになる。
【0021】すなわち、突出量の判定は、 |ε−max(γ、ζ、η、θ、ι)|≧thw …式〔1〕 となり、近似量の判定は、 max{|(ε−α)、(ε−β)、(ε−δ)|}<thnw …式〔2〕 となり、欠陥画素の判定は、 (突出量の判定)∩(近似量の判定)=真 …式〔3〕 となる。
【0022】そして、判定対象画素εが欠陥画素と判定
された場合、画素εはmax(γ、ζ、η、θ、ι)に置き
換えられる。
【0023】反対に欠陥画素が黒であった場合、判定対
象画素の左右の画素δ、ζの小さい方と上下の画素β、
θの小さい方とこれらに挟まれた画素が影響を受けてい
る4画素となるので、同様にして図6においてα、β、
δ、εの画素に黒の欠陥画素の影響が及んでいる場合の
判定は次のようになる。
【0024】まず、突出量の判定は、 |ε−min(γ、ζ、η、θ、ι)|≧thb …式〔4〕 となり、近似量の判定は、 max{|(ε−α)、(ε−β)、(ε−δ)|}<thnb …式〔5〕 となり、 欠陥画素の判定は、 (突出量の判定)∩(近似量の判定)=真 …式〔6〕 となる。
【0025】そして、判定対象画素εが欠陥画素と判定
された場合、画素εはmin(γ、ζ、η、θ、ι)に置き
換えられる。
【0026】ここでthw、thbは突出量の判定をするため
のしきい値、thnw、thnbは近似量の判定をするためのし
きい値で、それぞれ任意に設定することができる。
【0027】また、第2の欠陥画素補正手段14では欠陥
画素検出手段7で検出した欠陥画素の判定出力を用い
て、色信号処理回路系の映像入力信号の欠陥画素補正を
行う。色信号処理回路10に入力される信号は図4
(e)、(g)に示すように、2画素周期で同一の色フ
ィルタの信号が繰り返す信号であるため、図7に示すよ
うに画素rが欠陥画素だった場合(p+t)/2に置き
換える。色信号はもともと輝度信号よりも解像度が低
く、2画素以上離れた信号からの補正でも問題ない。
【0028】このように、本発明の実施の形態の固体撮
像装置では、判定対象画素とその周辺の8画素を抽出
し、欠陥画素の影響を受けている4画素を特定し、さら
に欠陥画素の影響を受けていない残りの5画素のレベル
の最大値と判定対象画素のレベルとの差分から判定対象
画素の突出量を算出し、さらに欠陥画素の影響を受けて
いる4画素のうち判定対象画素を除く3画素のレベルと
判定対象画素のレベルとの差分から欠陥画素の影響を受
けている4画素の近似量を算出し、突出量が第1のしき
い値以上であり、かつ近似量が第2のしきい値未満の画
素を欠陥画素と判定し、補正することにより、フレーム
読み出し駆動の固体撮像素子の欠陥画素を正しく検出し
補正することができる。
【0029】
【発明の効果】以上のように、本発明は、フレーム読み
出し駆動の固体撮像素子の出力信号から判定対象画素と
その周辺画素を抽出し、欠陥画素の影響を受けている画
素を特定し、さらに周辺画素のレベルから突出し、かつ
欠陥画素の影響を受けている画素のレベルに近似してい
る判定対象画素を欠陥画素と判定し補正することによ
り、フレーム読み出し駆動の固体撮像素子の欠陥画素を
正しく検出し補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の欠陥画素補正装置を備え
た固体撮像装置の構成を示す図、
【図2】本発明の実施の形態における固体撮像素子の色
フィルタ配列の例を示す図、
【図3】本発明の実施の形態における固体撮像素子の出
力信号を示す図、
【図4】図1における各部の信号の様子を示す図、
【図5】欠陥画素の検出のためのエリアの例を示す図、
【図6】欠陥画素の検出と補正の例を示す図、
【図7】色信号処理系の欠陥画素の補正の例を示す図、
【図8】従来の欠陥画素補正装置を備えた固体撮像装置
の構成を示す図である。
【符号の説明】
1 レンズ 2 固体撮像素子 3 前処理部 4 A/D変換器 51、52、53 1H遅延回路 61、62、63 LPF 7 欠陥画素検出手段 8、14 欠陥画素補正手段 9 輝度信号処理回路 10 色信号処理回路 11、12 加算回路 13 遅延調整回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 幸男 静岡県浜松市元城町216−18 株式会社松 下通信静岡研究所内 (72)発明者 刈谷 政樹 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目3番1 号 松下通信工業株式会社内 Fターム(参考) 4M118 AA07 AB01 BA12 CA02 FA06 GC09 GC14 5C024 CX22 GY03 GY04 GY05 HX03 HX05 HX23 HX28 HX29

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フレーム読み出し駆動の固体撮像素子の
    出力信号のレベルをもとに欠陥画素を検出する欠陥画素
    検出手段と、前記欠陥画素検出手段により検出された欠
    陥画素を補正する欠陥画素補正手段とを有する欠陥画素
    補正装置であって、前記欠陥画素検出手段は、判定対象
    画素のレベルとその周辺の画素のレベルとの比較を行う
    ことにより欠陥画素の影響を受けている画素を識別し、
    前記判定対象画素のレベルと前記周辺の画素のレベルと
    の差分が所定の第1のしきい値以上であり、かつ前記判
    定対象画素のレベルと前記欠陥画素の影響を受けている
    画素のレベルとの差分が所定の第2のしきい値未満の場
    合に前記判定対象画素を欠陥画素と判定することを特徴
    とする固体撮像素子の欠陥画素補正装置。
  2. 【請求項2】 前記欠陥画素の検出を加算器、およびキ
    ャリア除去のためのフィルタ通過後の各画素の信号レベ
    ルを基にして行うことを特徴とする請求項1記載の固体
    撮像素子の欠陥画素補正装置。
  3. 【請求項3】 前記第1のしきい値および前記第2のし
    きい値は可変であることを特徴とする請求項1記載の固
    体撮像素子の欠陥画素補正装置。
  4. 【請求項4】 前記欠陥画素補正手段は前記判定対象画
    素が欠陥画素と判定された場合、前記判定対象画素を欠
    陥画素の影響を受けていない周辺画素に置き換えること
    を特徴とする請求項1記載の固体撮像素子の欠陥画素補
    正装置。
  5. 【請求項5】 前記欠陥画素補正手段は輝度信号処理系
    および色信号処理系の欠陥画素を補正することを特徴と
    する請求項1記載の固体撮像素子の欠陥画素補正装置。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の
    欠陥画素補正装置を備えたことを特徴とする固体撮像装
    置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN100431340C (zh) * 2001-09-28 2008-11-05 松下电器产业株式会社 固态成像设备
WO2009098827A1 (ja) * 2008-02-07 2009-08-13 Olympus Corporation 画像処理装置及び画像処理プログラム
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