JP2003009167A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JP2003009167A
JP2003009167A JP2001192163A JP2001192163A JP2003009167A JP 2003009167 A JP2003009167 A JP 2003009167A JP 2001192163 A JP2001192163 A JP 2001192163A JP 2001192163 A JP2001192163 A JP 2001192163A JP 2003009167 A JP2003009167 A JP 2003009167A
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JP2001192163A
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English (en)
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Yukihiro Kuroda
享裕 黒田
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路規模が小さく短時間で精度のよい欠陥補
正・補間処理を行うことの可能な撮像装置を提供する。 【解決手段】 ラインメモリとシフトレジスタと演算回
路とからなる欠陥画素を補正する欠陥補正回路と、ライ
ンメモリとシフトレジスタと演算回路とからなる色信号
生成用の補間回路とを備えた撮像装置において、欠陥補
正回路と補間回路のラインメモリを共通に用いると共
に、欠陥補正処理後に補間処理を行うように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、被写界像を撮像
して該被写界像を表す画像情報を記録する、欠陥補正手
段と色信号生成補間手段を有する撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、光電変換素子を用いた撮像装置が
数多く知られている。光電変換素子には、結晶欠陥など
による傷をもった画素が含まれている場合があり、これ
が画質劣化や歩留まり低下の原因となる。そのため、欠
陥画素に対して信号処理系で補正を行う手法が、一般的
に行われている。例えば、特開平10−42201号公
報では、予め光電変換素子の欠陥画素を検出し、その位
置データやその欠陥画素に関する種々のデータをROM
等に記憶し、その情報に基づき欠陥画素のあるラインの
前後のラインの画素データで、欠陥画素データを補正す
る構成が開示されている。
【0003】また、従来から、光電変換素子の各画素そ
れぞれにカラーフィルタを貼り付け、カラー画像信号を
得る単板式の撮像装置が知られている。前記単板式撮像
装置においては、例えば、図5に示すように、R
(赤),G(緑),B(青)をモザイク上に配列したカ
ラーフィルタが用いられている。
【0004】更に、前記カラーフィルタとしては、図5
に示すような、R,G,Bからなるベイヤー配列に従う
ものの他、〔W,G,Cy ,Ye 〕、〔W,Cy ,Ye
〕、〔Mg ,G,Cy ,Ye 〕などの組み合わせから
なるものもある。なお、Wはホワイト,Cy はシアン,
Ye はイエロー,Mg はマゼンタを示す。上記のような
単板式撮像装置においては、例えば、R,G,Bからな
るカラーフィルタを用いる場合には、各画素毎にR,
G,Bのいずれか一つの色情報のみが得られることにな
るため、画像信号の他の色情報については補間計算を行
い、各画素毎にR,G,Bのデータがそれぞれに得られ
るようにする手法が取られている。
【0005】例えば、特開平10−178650号公報
には、R,G,Bのモザイクフィルタを用いる構成にお
いて、5×5画素領域内で、R,G,Bの各画素データ
別に平均値を計算して、補間値を求める手法の開示がな
されている。
【0006】次に、従来の欠陥補正手段と補間手段の構
成例を、図6及び図7に基づいて説明する。図6に示す
欠陥補正回路は、入力信号が図5に示したようなベイヤ
ー配列に従ったものであり、図5におけるG33が欠陥画
素であるとし、この欠陥画素データG33を、近傍の画素
データG13,G31,G35及びG53で補正するものとす
る。図6において、101 はシフトレジスタからなる遅延
素子、102 は及び103 は欠陥画素データの補正に必要と
する前後のラインの画素データを記憶するための2Hラ
インメモリ、104 は補正データ生成の演算処理を行うた
めの演算回路、105 は欠陥画素データを補正データに入
れ替えるためのセレクタである。
【0007】このように構成されている欠陥補正回路に
おいては、2つの2Hラインメモリ102 ,103 と、15個
の1画素遅延素子101 を用いて演算回路104 で欠陥画素
G33の欠陥補正を行い、欠陥補正ON/OFF信号によ
り切り替え制御されるセレクタ105 を介して、G33画素
が欠陥画素の場合、演算回路104 からの補正データを出
力させ、欠陥画素でない場合は、G33画素の画素信号を
そのまま出力させるようになっている。
【0008】また、図7に示される補間回路は、例えば
図8に示すようなベイヤー配列の画素データから注目画
素(図8における黒点)のRデータを補間により求める
場合、注目画素に隣接する4つのRデータR12,R14,
R32及びR34の平均値を求めるようになっている。ここ
で、106 は16個の1画素遅延のシフトレジスタからなる
遅延素子、107 ,108 及び109 は補間処理に必要て画素
データを記憶するための1Hラインメモリ、110 は補間
計算を行う演算回路である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記従来の
欠陥補正手段及び補間手段を具備する撮像装置では、注
目する画素データに対して当該ラインの前後のラインの
画素データを使用して、欠陥補正処理並びに補間処理を
行うため、それらの画素データを記憶するためにライン
メモリがそれぞれ個別に必要となる。例えば、図6の欠
陥補正回路では、4ライン分のラインメモリ(2つの2
Hラインメモリ)が必要であり、図7の補間回路では、
3ライン分のラインメモリが必要である。したがって、
従来の欠陥補正手段と補間手段を備えた撮像装置では7
ライン分のラインメモリが必要となり、回路規模が大き
くなるという問題及び処理に要する時間が長くなるとい
う問題があった。
【0010】また、特開平10−42201号公報や特
開平10−178650号公報には、欠陥補正処理と補
間処理の順序については何も記載されていないが、補間
処理を行った後に欠陥補正処理を行った場合、補間処理
に必要な画素データが欠陥画素であるときには、欠陥画
素データが広がってしまい、精度の良い補正を行うこと
ができないという問題がある。
【0011】本発明は、従来の欠陥補正手段及び補間手
段を備えた撮像装置における上記問題点を解消するため
になされたもので、精度の良い欠陥補正を行うことがで
き、更に回路規模を小さくすることができ、且つ短い時
間で処理することのできる欠陥補正手段及び補間手段を
備えた撮像装置を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項1に係る発明は、被写界像を撮像して該被写
界像を表す画像情報を記録する撮像装置において、該撮
像装置は、撮像した被写界像を光電変換する光電変換手
段と、該光電変換手段の欠陥を補正処理する記憶部を有
する欠陥補正手段と、前記光電変換手段から出力された
信号から各画素毎に補間された色信号を生成処理する記
憶部を有する補間手段とを具備し、前記欠陥補正手段と
前記補間手段における各記憶部は、共通の記憶手段を用
いていることを特徴とするものである。
【0013】このように、欠陥補正手段と補間手段にお
ける各記憶部は、共通の記憶手段を用いるように構成し
ているので、従来のように欠陥補正手段と補間手段に個
別の記憶手段を用いる場合に比べて、回路規模を小さく
することができるばかりでなく、短時間に処理を行うこ
とができる。
【0014】請求項2に係る発明は、請求項1に係る撮
像装置において、前記補間手段は、前記欠陥補正手段に
よる欠陥処理後に補間処理を行うように構成されている
ことを特徴とするものである。このように欠陥補正手段
による欠陥処理後に補間処理を行うように構成すること
により、欠陥画素データが広がることがなく、精度の良
い補間処理と共に欠陥補正処理を行うことができる。
【0015】請求項3に係る発明は、被写界像を撮像し
て該被写界像を表す画像情報を記録する撮像装置におい
て、該撮像装置は、撮像した被写界像を光電変換する光
電変換手段と、該光電変換手段の欠陥を補正処理する欠
陥補正手段と、前記光電変換手段から出力された信号か
ら各画素毎に補間された色信号を生成する補間手段とを
具備し、前記欠陥補正手段で欠陥を補正する演算処理
と、前記補間手段で補間された色信号を生成する演算処
理を、共通の記憶手段を用いてまとめて実施するように
構成されていることを特徴とするものである。
【0016】このように、欠陥補正手段で欠陥を補正す
る演算処理と、補間手段で補間された色信号を生成する
演算処理を共通の記憶手段を用いてまとめて実施するよ
うに構成することにより、更に回路規模を小さくするこ
とが可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】次に、実施の形態について説明す
る。図1は、本発明に係る撮像装置の第1の実施の形態
における主要部、すなわち、欠陥補正及び補間回路部分
を示すブロック構成図である。この実施の形態では、欠
陥補正及び補間回路への入力データとしては、図2に示
すようなカラーフィルタを有するCCD撮像素子からA
/D変換して得たRGBのベイヤー配列に従った画像デ
ータを入力データとして扱うものを示しているが、
〔W,G,Cy ,Ye 〕、〔W,Cy ,Ye 〕、〔Mg
,G,Cy ,Ye 〕などの組み合わせからなる異なる
カラー成分や配列に従った画像データを入力データとし
て扱うものでもよい。
【0018】図1において、1−1,1−2,1−3,
1−4,1−5及び1−6並びに“D”と表示している
ブロックは全てシフトレジスタで、それぞれ1画素時間
の遅延時間を有する遅延素子で構成され、6段の各段毎
にそれぞれ7つのシフトレジスタが縦続接続されてい
る。2−1〜2−5は、2段目以降の各縦続接続のシフ
トレジスタ群の1番目のシフトレジスタ1−2〜1−6
の前段に配置された1ライン分の遅延時間を有するライ
ンメモリ(1Hディレイ素子)で、各ラインメモリ2−
1〜2−5は更に縦続接続されて、2ライン、3ライン
というように数ライン分の遅延時間をデータにもたせる
ことができるようになっている。すなわち、1段目のシ
フトレジスタ1−1には、入力データが直接入力される
が、2段目のシフトレジスタ1−2には、1つのライン
メモリ2−1を介して1ライン分遅延した入力データが
入力され、3段目のシフトレジスタ1−3には、2つの
ラインメモリ2−1,2−2を介して2ライン分遅延し
た入力データが入力され、4段目のシフトレジスタ1−
4には、3つのラインメモリ2−1,2−2,2−3を
介して3ライン分遅延した入力データが入力され、5段
目のシフトレジスタ1−5には、4つのラインメモリ2
−1,2−2,2−3,2−4を介して4ライン分遅延
した入力データが入力され、6段目のシフトレジスタ1
−6には、5つのラインメモリ2−1,2−2,2−
3,2−4,2−5を介して5ライン分遅延した入力デ
ータが入力され、結局縦続接続された各段のシフトレジ
スタには、ある時点で例えば図2に示したCCD撮像素
子の6×7の画素領域の各画素信号が保持されるように
なっている。
【0019】3は演算回路で、1段目の第3番目のシフ
トレジスタの出力、3段目の第1番目及び第5番目のシ
フトレジスタの出力、5段目の第3番目のシフトレジス
タの出力が入力されるようになっていて、3段目の第3
番目のシフトレジスタに保持されている画素データに対
応する画素(図示例ではG44)が、図示しない欠陥画素
判定手段等で欠陥画素であることが認識された場合に、
当該画素の上記近傍の画素データから補正のための画素
欠陥補正データを生成して出力するものである。4はセ
レクタで、該セレクタ4には3段目の第3番目のシフト
レジスタからの画素データと、前記演算回路3からの画
素欠陥補正データが入力され、欠陥補正ON/OFF信
号により、シフトレジスタからの画素データが欠陥画素
データでなければ、セレクタ4はシフトレジスタからの
データをそのまま通すが、欠陥画素データである場合
は、補正データを第4番目のシフトレジスタへ出力する
ようになっている。
【0020】5は、補間回路ブロックで、3〜6段目の
各第4番以降の4×4のシフトレジスタ群の構成のみで
示し、演算回路部分を省略しているが、演算回路部分
は、例えば図7に示した補間回路の各シフトレジスタと
の接続態様を含め演算回路部分を、そのまま適用するこ
とができる。
【0021】次に、このように構成された欠陥補正・補
間回路の動作について説明する。まず、欠陥画素の補正
を欠陥画素データに対して、例えば上下左右の画素デー
タで行う場合、図2においてG44が欠陥画素だとする
と、G24,G42,G46及びG64の画素データが必要とな
る。このため、これらの画素データを欠陥補正回路で記
憶するために、4つのラインメモリが必要となる。これ
は図1においてラインメモリ2−1,2−2,2−3及
び2−4に相当する。そして、これらのラインメモリを
用いてG24,G42,G46及びG64の画素データを演算回
路3へ入力して、その平均値で画素欠陥補正データを生
成し、セレクタ4を介してG44の欠陥画素データの代わ
りに出力する。
【0022】次に、画素欠陥補正処理を終えた画像デー
タに対して、例えば近接する4つの画素データを用いて
補間処理を行う場合、図2で示される太線で囲われたよ
うな4×4画素領域内の画素データが必要である。この
ため、これらの画素データを記憶するために、3つのラ
インメモリが必要となる。これは、図2においてライン
メモリ2−3,2−4及び2−5に相当し、これらのラ
インメモリに接続された第4〜第7番目のシフトレジス
タに上記4×4画素領域の画素データを記憶させ、補間
処理を行う。
【0023】したがって、図1における画素欠陥補正回
路と補間回路とは、ラインメモリ2−3,2−4を共有
して使用することになり、従来のそれぞれの回路で個々
のラインメモリを使用していた場合と比較して、共有し
た分だけラインメモリを減らすことができる。これによ
り回路規模を小さくすることができ、且つ処理時間も短
縮することができる。
【0024】また、補間回路ブロック5に入力される画
素データとしては、欠陥補正を行った後の画素データが
入力されるため、補間処理の際に欠陥画素データが広が
るようなことはない。
【0025】なお、上記実施の形態では、画素欠陥補正
処理を行うのに、欠陥画素に対して上下左右の4つの画
素データを用いたものを示しているが、上下の2つの画
素データあるいは、近傍の4つ以上の画素データを用い
て欠陥補正を行うようにしてもよい。
【0026】また、上記実施の形態では、補間処理を注
目する画素に対して近接する4つの画素データに基づい
て行うものを示したが、例えば近接する9つの画素デー
タのように、より多くの画素データに基づいて補間処理
を行うようにしてもよい。
【0027】次に、第2の実施の形態を図3に基づいて
説明する。図3において、11〜55はシフトレジスタで、
それぞれ1画素分の遅延時間を有する遅延素子で構成さ
れ、5段の各段毎にそれぞれ5つのシフトレジスタが縦
続接続されている。6−1〜6−4は、2段目以降の各
縦続接続のシフトレジスタ群の1番目のシフトレジスタ
45,35,25,15の前段に配置された1ライン分の遅延時
間を有するラインメモリで、各ラインメモリ6−1〜6
−4は更に縦続接続されて、2ライン、3ライン及び4
ラインの遅延時間をデータにもたせることができるよう
になっている。
【0028】すなわち、1段目のシフトレジスタ55に
は、入力データが直接入力されるが、2段目のシフトレ
ジスタ45には、1つのラインメモリ6−1を介して1ラ
イン分遅延した入力データが入力され、3段目のシフト
レジスタ35には、2つのラインメモリ6−1,6−2を
介して2ライン分遅延した入力データが入力され、4段
目のシフトレジスタ25には、3つのラインメモリ6−
1,6−2,6−3を介して3ライン分遅延した入力デ
ータが入力され、5段目のシフトレジスタ15には、4つ
のラインメモリ6−1,6−2,6−3,6−4を介し
て4ライン分遅延した入力データが入力され、結局縦続
接続された各段のシフトレジスタ11〜55には、図4の
(A)又は(B)に示したCCD撮像素子の5×5の画
素領域の各画素信号が保持されるようになっている。
【0029】7は演算回路で、各シフトレジスタからの
出力が入力されるようになっていて、図示しない欠陥画
素判定手段等で欠陥画素であることが認識された場合
に、当該画素の近傍の画素データから補正のための画素
欠陥補正データを生成して出力すると共に、近傍の同色
の画素信号を用いて補間データを生成し、R,G,Bデ
ータを出力するものである。8はセレクタで、該セレク
タ8には3段目の第3番目のシフトレジスタ33からの画
素データと、前記演算回路7で算出された画素欠陥補正
データが入力され、欠陥補正ON/OFF信号により、
シフトレジスタ33からの画素データが欠陥画素データで
なければ、セレクタ8はシフトレジスタ33からのデータ
をそのまま通すが、欠陥画素データである場合は、欠陥
補正データを第4番目のシフトレジスタ32へ出力するよ
うになっている。
【0030】次に、このように構成されている第2の実
施の形態の動作について説明する。演算回路7は、シフ
トレジスタ(遅延素子)33が保持している画素データに
対応する画素が欠陥画素であるかどうかを判別し、欠陥
画素であった場合、その画素の色成分に従って欠陥補正
データを作成する。更に、シフトレジスタ22が保持して
いる画素データの色成分を判別し、その判別した結果に
従い補間データを作成する。このとき、シフトレジスタ
33が保持している画素データが欠陥画素である場合は、
作成した画素欠陥補正データを使用する。同時に、補間
処理に必要な画素データにかかる係数を計算する。セレ
クタ8は、シフトレジスタ33が保持している画素データ
に対応する画素が欠陥画素でなければ、その画素データ
を出力し、欠陥画素である場合は、演算回路7から出力
される画素欠陥補正データを出力する。
【0031】例えば、図4の(A)に示すベイヤー配列
において、R画素データR22の位置の補間データG22及
びB22は、次のようにして作成する。 R22=R22 G22=(G12+G21+G23+G32)/4 B22=(B11+B13+B31+B33)/4
【0032】このとき、B33が欠陥画素であった場合、
その欠陥補正データB33′を、次のようにして作成す
る。 B33′=(B13+B31+B35+B53)/4 したがって、B33が欠陥画素であった場合の補間データ
B22は、次のように表される。 B22=〔B11+B13+B31+(B13+B31+B35+B53)/4〕/4 =(1/4)×(B11)+(5/16)×(B13)+(5/16)×(B31) +(1/6)×(B35)+(1/16)×(B53)
【0033】ここで、補間に使用したその他の画素デー
タG12,G21,G23,G32,B11,B13,B31について
は、それらが欠陥画素であったとしても、R22以前の画
素データを補間処理する際に、セレクタ8の切り替えに
よって既に補正されているため、上記のような補正処理
を必要としない。
【0034】G画素データに対する補間処理は、図4の
(B)に示すベイヤー配列において、G画素データG22
の補間データR22及びB22を、次式に基づいて作成す
る。 R22=(R21+R23)/2 B22=〔B12+B32)/2
【0035】ここで、補間に使用した画素データは、そ
れらが欠陥画素データであった場合、画素データG22以
前の画素データを補間処理する際に既に補正処理されて
いるため、改めて欠陥画素データに対する補正処理は必
要としない。また、このとき、G33が欠陥画素であった
場合は、その補正データG33′を次のようにして作成す
る。 G33′=(G22+G24+G42+G44)/4
【0036】したがって、本実施の形態では、必要とす
るラインメモリの数は4つとなり、従来のそれぞれの回
路で個々のラインメモリを使用していた場合と比較し
て、一層ラインメモリを減らすことができる。これによ
り回路規模を小さくすることができ、且つ処理時間も短
縮することができる
【0037】なお、上記実施の形態では、RGBのベイ
ヤー配列に従った画像データを入力データとして扱った
ものを示したが、〔W,G,Cy ,Ye 〕、〔W,Cy
,Ye 〕、〔Mg ,G,Cy ,Ye 〕などの組み合わ
せからなる異なるカラー成分や配列に従った画像データ
を入力データとしたものに対しても、同様に適用でき
る。
【0038】また、上記第1の実施の形態では、補間す
る画素の位置を、図2において黒点で示したようなずれ
た位置とし、上記第2の実施の形態では、実際の画素の
場所と一致する位置としたものを示したが、補間位置は
それぞれにおいて、どちらの位置としてもかまわない。
【0039】
【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、請求項1に係る発明によれば、欠陥補正手段と補間
手段において共通の記憶手段を用いるように構成してい
るので、回路規模を小さくすることができるばかりでな
く、短時間で欠陥補正・補間処理を行うことができる。
また請求項2に係る発明によれば、欠陥補正手段による
欠陥補正処理後に補間処理を行うように構成しているの
で、欠陥画素データが広がることなく、精度のよい欠陥
補正・補間処理を行うことができる。また請求項3に係
る発明によれば、欠陥補正演算処理と補間演算処理を共
通の記憶手段を用いてまとめて実行するように構成して
いるので、より一層の回路規模の縮小化を図ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る撮像装置の第1の実施の形態の主
要部を示すブロック構成図である。
【図2】第1の実施の形態におけるベイヤー配列のカラ
ーフィルタを備えた撮像素子の一部を示す説明図であ
る。
【図3】本発明の第2の実施の形態の主要部を示すブロ
ック構成図である。
【図4】第2の実施の形態におけるベイヤー配列のカラ
ーフィルタを備えた撮像素子の一部を示す説明図であ
る。
【図5】ベイヤー配列のカラーフィルタを備えた撮像素
子において画素欠陥補正を行う場合の説明図である。
【図6】従来の画素欠陥補正回路の構成例を示すブロッ
ク図である。
【図7】従来の補間回路の構成例を示すブロック図であ
る。
【図8】ベイヤー配列のカラーフィルタを備えた撮像素
子において補間処理を行う場合の説明図である。
【符号の説明】
1−1〜1−6 シフトレジスタ(遅延素子) 2−1〜2−5 ラインメモリ 3 演算回路 4 セレクタ 5 補間回路ブロック 6−1〜6−4 ラインメモリ 7 演算回路 8 セレクタ 11〜55 シフトレジスタ(遅延素子)
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成13年6月28日(2001.6.2
8)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被写界像を撮像して該被写界像を表す画
    像情報を記録する撮像装置において、該撮像装置は、撮
    像した被写界像を光電変換する光電変換手段と、該光電
    変換手段の欠陥を補正処理する記憶部を有する欠陥補正
    手段と、前記光電変換手段から出力された信号から各画
    素毎に補間された色信号を生成処理する記憶部を有する
    補間手段とを具備し、前記欠陥補正手段と前記補間手段
    における各記憶部は、共通の記憶手段を用いていること
    を特徴とする撮像装置。
  2. 【請求項2】 前記補間手段は、前記欠陥補正手段によ
    る欠陥処理後に補間処理を行うように構成されているこ
    とを特徴とする請求項1に係る撮像装置。
  3. 【請求項3】 被写界像を撮像して該被写界像を表す画
    像情報を記録する撮像装置において、該撮像装置は、撮
    像した被写界像を光電変換する光電変換手段と、該光電
    変換手段の欠陥を補正処理する欠陥補正手段と、前記光
    電変換手段から出力された信号から各画素毎に補間され
    た色信号を生成する補間手段とを具備し、前記欠陥補正
    手段で欠陥を補正する演算処理と、前記補間手段で補間
    された色信号を生成する演算処理を、共通の記憶手段を
    用いてまとめて実施するように構成されていることを特
    徴とする撮像装置。
  4. 【請求項4】 前記記憶手段は、ラインメモリを含むこ
    とを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に係る撮像
    装置。
  5. 【請求項5】 前記光電変換手段は、カラーフィルタを
    具備していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか
    1項に係る撮像装置。
  6. 【請求項6】 前記光電変換手段は、単板式の固体撮像
    素子であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1
    項に係る撮像装置。
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