JP2003259225A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JP2003259225A
JP2003259225A JP2002050581A JP2002050581A JP2003259225A JP 2003259225 A JP2003259225 A JP 2003259225A JP 2002050581 A JP2002050581 A JP 2002050581A JP 2002050581 A JP2002050581 A JP 2002050581A JP 2003259225 A JP2003259225 A JP 2003259225A
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JP2002050581A
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English (en)
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Hiroyasu Kunimi
博泰 國見
Hiroshi Nishiyama
寛 西山
Tetsuya Oura
徹也 大浦
Hiroyuki Miyahara
弘之 宮原
Takeshi Ibaraki
武 茨木
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来は固体撮像素子の経年変化による画素欠
陥や、製品内部の温度上昇、あるいは低輝度撮像時に映
像信号の増幅率が増加した場合等、後天的な原因に基づ
く画素欠陥によるキズによる補正が難しい。 【解決手段】 AGCオン時キズ検出部25は、ゲイン
アンプの増幅率が非常に高くなった場合の画素欠陥によ
るキズを検出して第1の補正信号を出力する。プリセッ
トデータ補正信号発生部26は、映像信号の位置情報
と、外部半導体メモリ12からの製品出荷時に判明して
いるキズの位置情報とを比較し、一致した時に第2の補
正信号を発生する。追加発生キズ補正信号発生部27
は、64画素サンプリング・キズ検出回路28の内部レ
ジスタからの、新たに発生したとして検出されたキズの
位置情報入力時に第3の補正信号を出力する。信号選択
部23は、第1乃至第3の補正信号入力時は、補間信号
生成部22からの補間信号を選択する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は撮像装置に係り、特
に固体撮像素子の画素欠陥により発生するキズの影響を
補正する手段を備えた、カメラ一体型VTR等に搭載さ
れる撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、撮像装置はカメラ一体型VTRの
一般家庭への普及を背景に、固体撮像素子を用いて得ら
れる映像信号に信号処理を施し、パソコン等のメディア
へ静止画像としてデータ転送可能な電子スチルカメラ機
能を付加したカメラ一体型VTRも商品化され、広く一
般に普及しつつある。また、大規模半導体集積回路(L
SI)プロセスの微細化加工技術の進歩発展に伴い、固
体撮像素子の総画素数も飛躍的に多画素化する傾向にあ
る。
【0003】ところで、上記の固体撮像素子は、半導体
プロセスにおいて、フォトダイオードを必要画素数分だ
け作り込む事により製造されるが、その製造過程で、製
造時の物理的原因等により、どうしても画素欠陥が発生
してしまう。この固体撮像素子の製造過程で発生する画
素欠陥の割合は、前述のような固体撮像素子の高画素化
に伴い増加する。一旦、画素欠陥が発生してしまうと、
その画素からは映像信号が出力されなくなってしまうと
いったことが発生する。
【0004】そこで、従来は固体撮像素子の歩留まり向
上の手段として、固体撮像素子後段において、画素欠陥
を持つ固体撮像素子を画素欠陥の周辺画素でデータの補
間を行い、画素欠陥を持つ固体撮像素子も製品として利
用する手法が採られるようになった。また、後段の信号
処理回路内部にシフトレジスタやリード・オンリ・メモ
リ(ROM)等の半導体メモリ機能を持ち、製品製造時
に予め画素欠陥位置情報をその半導体メモリ機能に記憶
させておき、それらの位置情報を基に画素欠陥の補間を
行うといった手法が、従来より広く用いられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、画素欠陥の
位置情報を、予め製品製造時に信号処理回路内に保持し
ておく上記の従来の撮像装置の場合、固体撮像素子の経
年変化による画素欠陥や、製品内部の温度上昇、あるい
は低輝度撮像時に映像信号の増幅率が増加した場合等、
製品の使用状況に応じて画素欠陥によるキズが発生する
場合があるが、この様な後天的原因により発生する画素
欠陥に関して対応する事が難しいという問題がある。
【0006】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
固体撮像素子上の画素欠陥位置を検出し、その検出位置
情報を随時更新することにより、固体撮像素子の経年変
化や温度上昇によるキズ増加にも対応した補正を行い得
る撮像装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、第1の発明の撮像装置は、固体撮像素子を用いて被
写体を撮像し、相関二重サンプリング及びゲイン調整を
行った後A/D変換を行い、ディジタル信号にてOBク
ランプを行った後、信号処理を行う撮像装置において、
OBクランプされた映像信号を入力信号として受け、入
力時点の映像信号の画素を中心画素としたとき、その中
心画素の周辺画素から補間信号を生成する補間信号生成
手段と、固体撮像素子上の予め判明している画素欠陥に
よるキズの位置情報を記憶しているメモリと、ゲイン調
整時にゲイン増幅率が所定値以上となった時の、映像信
号のキズ検出を行い、キズが検出されたときに第1の補
正信号を出力する第1の検出手段と、メモリから読み出
されたキズの位置情報と、入力されるOBクランプされ
た映像信号の位置情報とを逐次比較し、両者が一致した
ときに第2の補正信号を出力する第2の検出手段と、入
力されるOBクランプされた映像信号の入力時点の画素
を注目画素としたとき、その注目画素の複数の周辺画素
の加算平均値を複数画面にわたって積算した値と注目画
素の値を複数画面にわたって積算した値とを比較し、両
者が所定値以上の差があったときに、注目画素に画素欠
陥によるキズ発生と判断して第3の補正信号を出力する
第3の検出手段と、第1乃至第3の補正信号の全てが出
力されない期間は、入力されたOBクランプされた映像
信号を選択して出力させ、第1乃至第3の補正信号のう
ち、少なくとも一の補正信号が出力される期間は、補間
信号生成手段からの補間信号を選択して出力させる選択
手段とを有する構成としたものである。
【0008】本発明では、第2の検出手段により、製品
出荷時等に予め判明している固体撮像素子上のキズの検
出ができることは勿論のこと、第1の検出手段により、
ゲイン調整時にゲイン増幅率が所定値以上となった時
の、映像信号のキズ検出を行うようにしたため、低照度
時等、映像信号のレベルが低い際に使用されるゲインア
ンプの増幅率が非常に高くなったときのキズ検出がで
き、また、第3の検出手段により、入力されるOBクラ
ンプされた映像信号の入力時点の画素を注目画素とした
とき、その注目画素の複数の周辺画素の加算平均値を複
数画面にわたって積算した値と注目画素の値を複数画面
にわたって積算した値とを比較し、両者が所定値以上の
差があったときに、注目画素に画素欠陥によるキズ発生
を検出することができる。
【0009】また、上記の目的を達成するため、第2の
発明の撮像装置は、第1の発明におけるメモリを、固体
撮像素子上の予め判明している画素欠陥によるキズの位
置情報が記憶される初期補正アドレス格納エリアと、第
1の検出手段及び第3の検出手段により検出されたキズ
の位置情報が記憶される追加補正アドレス格納エリアと
を有する構成とし、追加補正アドレス格納エリアへの位
置情報を格納するときには、当該追加補正アドレス格納
エリア内の格納位置情報を一旦全て読み出した後、当該
位置情報を固体撮像素子の撮像エリアの所定方向順に並
べ替えて書き戻す管理手段を更に有する構成としたもの
である。この発明では、追加補正アドレス格納エリアに
格納された位置情報のアドレス順にキズの補正を行うこ
とができ、またキズの補正可能個数について柔軟に対応
することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施の形態につ
いて図面と共に詳細に説明する。図1は本発明になる撮
像装置の一実施の形態のブロック図を示す。この実施の
形態はカメラ一体型VTRに適用された撮像装置で、光
学レンズ部1により集光された被写体からの入射光は固
体撮像素子2に照射される。固体撮像素子2は、固体撮
像素子駆動部10からの垂直転送クロック及び水平転送
クロックなどに基づき、各画素で入射光を光電変換して
得られた電荷が垂直転送及び水平転送されて、同期信号
に同期して映像信号として出力される。
【0011】固体撮像素子2から出力された映像信号
は、アナログ信号処理部3に供給され、ここで相関二重
サンプリング、自動利得制御(AGC)等の処理が行わ
れた後、A/D変換部4によりディジタル化される。デ
ィジタル化された映像信号は、OBクランプ処理部5で
OBクランプ処理される。すなわち、固体撮像素子2の
撮像エリアの端には、予め黒レベル検出用の画素が垂直
方向に各ライン数十画素程度配置されており、それらの
画素から出力される信号について複数画素を抽出し、加
算平均して得られるレベルを、無光量時の信号レベルと
して、固体撮像素子2の撮像エリアの映像信号から減算
することにより、映像信号の黒レベルを規定する補正
(OBクランプ)処理が行われる。
【0012】OBクランプ処理部5によりOBクランプ
処理された映像信号は、後述する構成の固体撮像素子キ
ズ補正部6へ入力され、制御部11及び外部半導体メモ
リ12を用いてキズ補正処理される。このキズ補正処理
後の映像信号は、ディジタル信号処理部7に供給されて
各種の信号処理が施され、更に所定の標準方式テレビジ
ョン信号データに変換された後、D/A変換部8に供給
されてアナログ信号のテレビジョン信号に変換されて外
部画像表示部9により画像表示される。
【0013】また、これと同時に、ディジタル信号処理
部7から記録再生に適した信号形態とされた映像信号が
取り出され、VTR記録部13に供給されて回転ヘッド
により磁気テープに記録される。更に、ディジタル信号
処理部7は、入力映像信号レベルを検出して制御部11
に通知する。制御部11は、ディジタル信号処理部7か
らの映像信号レベル検出信号が、所定レベル以下を示し
ているときには、アナログ信号処理部3内のAGCをオ
ンにし、AGCアンプのゲインを上げるように制御す
る。
【0014】固体撮像素子キズ補正部6は、制御部11
を介して外部半導体メモリ12と接続されている。外部
半導体メモリ12には、固体撮像素子2上の画素欠陥に
よるキズの位置情報が格納されている。制御部11は、
この外部半導体メモリ12に格納された位置情報を基
に、固体撮像素子キズ補正部6を制御することにより、
キズ補正を行う。同期信号発生部14は、固体撮像素子
駆動部10よりクロック及び基準信号の供給を受け、こ
れらより水平同期信号及び垂直同期信号を生成して、固
体撮像素子キズ補正部6とディジタル信号処理部7に供
給する。
【0015】次に、本実施の形態の要部のキズ補正動作
について、図面に従い詳細に説明する。図2は固体撮像
素子キズ補正部6の一実施の形態の構成を制御部11及
び外部半導体メモリ12と共に示すブロック図である。
図2に示すように、固体撮像素子キズ補正部6内の信号
遅延部21、補間信号生成部22、AGCオン時キズ検
出部25、64画素サンプリング・キズ検出回路28
に、図1のOBクランプ処理部5から出力された映像信
号がそれぞれ入力される。
【0016】信号遅延部21は、補間信号生成部22の
出力補間信号との時間合わせのために、入力映像信号を
遅延する。補間信号生成部22は、キズ補正を行うとき
に使用される補間信号を常時生成しておくための回路部
で、入力時点の映像信号を中心画素としたときの周辺画
素に基づいて公知の方法で補間信号を生成する。信号遅
延部21で遅延された入力映像信号と、補間信号生成部
22から出力された補間信号とは信号選択部23に供給
される。
【0017】一方、映像信号は3つのキズ検出手段によ
り画素欠陥によるキズの有無が検出される。第1のキズ
検出手段は、AGCオン時キズ検出部25による方法
で、AGCオン時キズ検出部25は、低照度時等、映像
信号のレベルが低い際に使用される、アナログ信号処理
部3内のゲインアンプ(AGC)の増幅率が非常に高く
なった場合に、そのときに入力される映像信号は固体撮
像素子の画素欠陥によるキズとして検出して第1の補正
信号を出力する。このAGCオン時キズ検出部25は、
例えばメディアンフィルタ等で上記のキズ検出を行う
が、入力映像信号のレベルが大きい際の検出精度は低い
ため、制御部11によりAGCのオン/オフを監視し
て、AGCがオンの場合にのみ制御部11がAGCオン
時キズ検出部25で検出動作を行う様に制御する。
【0018】第2のキズ検出手段は、例えば製品の工場
出荷時等に予め判明している固体撮像素子2の画素欠陥
(キズ)の検出手段で、これは制御部11、外部半導体
メモリ12及びプリセットデータ補正信号発生部26に
より実現される。すなわち、例えば製品の工場出荷時等
に予め判明している固体撮像素子2の画素欠陥(キズ)
の位置情報は、工場出荷時に外部半導体メモリ12に書
き込まれており、通常動作時は、回路起動時に外部半導
体メモリ12から固体撮像素子2のキズの位置情報が制
御部11により読み出され、そのまま、プリセットデー
タ補正信号発生部26へ送られる。
【0019】プリセットデータ補正信号発生部26は、
図1の同期信号発生部14から水平同期信号及び垂直同
期信号が供給されて計数動作を行う水平・垂直カウンタ
24から出力される映像信号の位置情報と、制御部11
により外部半導体メモリ12から読み出された上記のキ
ズの位置情報とを比較し、映像信号の位置情報がキズの
位置情報と一致した時に、そのときに入力される映像信
号は固体撮像素子の画素欠陥によるキズとして検出して
第2の補正信号を発生する。
【0020】第3のキズ検出手段は、工場出荷以降にお
いて固体撮像素子2に新たに発生した画素欠陥(キズ)
の検出手段で、これは制御部11、追加発生キズ補正信
号発生部27及び64画素サンプリング・キズ検出回路
28により実現される。すなわち、64画素サンプリン
グ・キズ検出回路28では、AGCオフ時に、映像信号
の1画面内において、ある1画素を注目画素として着目
し、その注目画素を含む周辺の64画素について加算平
均し、さらにこれを複数画面分積算したものと、注目画
素との比較を行い、その差がある閾値を超えていた場合
は、これを新たに発生した画素欠陥によるキズとみな
し、その注目画素の位置における水平・垂直カウンタ2
4からのカウンタ値を内部レジスタへ一時的に保持す
る。
【0021】制御部11は、64画素サンプリング・キ
ズ検出回路28の内部レジスタに一時的に保持されてい
る、新たに発生したとして検出されたキズの位置情報
(水平・垂直カウンタ24からのカウンタ値)を読み出
し、外部半導体メモリ12の所定エリアにその位置情報
を書き込む。これと同時に、制御部11は追加発生キズ
補正信号発生部27へも上記の新たに発生したとして検
出されたキズの位置情報を出力する。追加発生キズ補正
信号発生部27は、キズの位置情報が入力されると、第
3の補正信号を発生する。
【0022】この様にして、AGCオン時キズ検出部2
5、プリセットデータ補正信号発生部26及び追加発生
キズ補正信号発生部27で互いに独立に発生された、第
1、第2及び第3の補正信号は、ORゲート29で1つ
の信号に統合された後、信号選択部23へ選択信号とし
て入力される。信号選択部23は、第1乃至第3の補正
信号すべてが発生していない期間では、信号遅延部21
からの入力映像信号をそのまま選択して出力するが、上
記の第1乃至第3の補正信号のうち、少なくともどれか
一つでも発生している期間は、信号遅延部21からのキ
ズを含む映像信号に代えて、補間信号生成部22で生成
された補間信号を選択して出力する。従って、キズを含
む映像信号は、補間信号に置き換えられることとなる。
【0023】次に、キズの位置情報の管理と、キズ補正
順について図3及び図4と共に説明する。外部半導体メ
モリ12内では、図3に示すように、予め固体撮像素子
2のキズの位置情報を格納する、初期補正アドレス格納
エリア31と、その後何らかの原因により発生したキズ
の位置情報を格納する、追加補正アドレス格納エリア3
2が設定されている。制御部11は、これらのエリア3
1及び32を用いてキズの位置情報を管理する。
【0024】ところで、固体撮像素子2は、図4に示す
ように、撮像エリア41からの映像信号とOBエリア4
2からの光学的黒レベル信号とが、水平CCD43に垂
直転送された後、水平CCD43を水平転送され、出力
アンプ44で増幅された後、外部のアナログ信号処理部
3へ出力される。
【0025】ここで、撮像エリア41内に画素欠陥(キ
ズ)が、D1〜D6で示すように6つ存在した場合は、
補正順序は垂直アドレスの若い順(水平CCD43に近
いほど若い)に行われ、同一垂直アドレスの場合、水平
アドレスの若い順(図中、左ほど若い)に行われる。従
って、補正は図4のナンバー順で行われる。この状態
で、新たに図4にD7で示す位置に画素欠陥によるキズ
が発生したことが検出されて、その位置情報が外部半導
体メモリ12の追加補正アドレス格納エリア32に格納
された場合は、追加補正アドレス格納エリア32に既に
保持されているキズD1〜D6の位置情報よりも前のア
ドレスの場合、追加補正アドレス格納エリア32のデー
タのみを一旦全て読出し、回路へ入力されるキズの位置
の順にアドレスの並べ替えを行い、再度外部半導体メモ
リ12の追加補正アドレス格納エリア32へ書き戻す。
【0026】これにより、キズD7の位置情報は図4に
示すように、キズD2の位置の垂直アドレスより後で、
キズD3の位置の垂直アドレスより前であるので、キズ
D7の補正は、キズD1、D2に続いて3番目に行わ
れ、これ以降は補正順が繰り下がり、キズD3、D4、
D5、D6の順で補正が行われる。このようにして、外
部半導体メモリ12内のアドレスは必ず補正順に格納さ
れるように管理することにより、実時間でのキズ補正が
可能となる。
【0027】以上のように、本実施の形態によれば、3
つの異なるキズ検出手段を持つことで、カメラ一体型V
TRの操作モードの違いや初期設定時のキズだけでな
く、固体撮像素子2の経年変化による画素欠陥や、製品
内部の温度上昇や、低輝度撮像時に映像信号の増幅率が
増加した場合等の製品の使用状況に応じて後天的に発生
する画素欠陥によるキズに対しても、能動的にキズ発生
を検出して、キズ補正を行うことができる。
【0028】なお、本発明は以上の実施の形態に限定さ
れるものではなく、以下の種々の変形例も本発明に包含
される。例えば、図2のプリセットデータ補正信号発生
部26と追加発生キズ補正信号発生部27とを統合して
1つの補正信号発生部とし、回路規模を縮小するような
構成としてもよい。ただし、その場合は、新規に追加キ
ズが発生した場合、プリセットデータの位置情報も含め
てデータの並べ替えが必要となる。
【0029】また、固体撮像素子2として撮像エリアを
2つ又はそれ以上の複数に分割して読み出す方式の固体
撮像素子を用いた場合、上記の実施の形態で用いた固体
撮像素子キズ補正部6をそのまま読出しのチャンネル数
だけ持つ事で、撮像装置が多画素化による多チャンネル
読出し方式になった場合でも、全く同一に対応が可能で
ある。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低照度時等、映像信号のレベルが低い際に使用されるゲ
インアンプの増幅率が非常に高くなったときのキズ検出
ができ、また、入力されるOBクランプされた映像信号
の入力時点の画素を注目画素としたとき、その注目画素
の複数の周辺画素の加算平均値を複数画面にわたって積
算した値と注目画素の値を複数画面にわたって積算した
値とを比較し、両者が所定値以上の差があったときに、
注目画素に画素欠陥によるキズ発生を検出するようにし
たため、固体撮像素子の製造段階で発生するキズ(画素
欠陥)のみならず、製品としての使用を開始した後に発
生するキズについても補正することができ、キズの補正
された映像信号を極めて長期にわたって得ることができ
る。
【0031】また、本発明によれば、固体撮像素子のキ
ズの位置情報をメモリに格納することにより、キズの補
正可能個数については、柔軟に対応することができるた
め、キズの多い固体撮像素子を使用することも可能とな
り、固体撮像素子の歩留まりを向上させ、コストを削減
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明装置の一実施の形態の構成を示すブロッ
ク図である。
【図2】図1中の固体撮像素子キズ補正部の一実施の形
態の詳細ブロック図である。
【図3】図1及び図2中の外部半導体メモリのメモリマ
ップ図である。
【図4】本発明のキズの位置情報の管理例を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 光学レンズ部 2 固体撮像素子 3 アナログ信号処理部 4 A/D変換部 5 OBクランプ処理部 6 固体撮像素子キズ補正部 7 ディジタル信号処理部 8 D/A変換部 9 外部画像表示部 10 固体撮像素子駆動部 11 制御部 12 外部半導体メモリ 13 VTR記録部 14 同期信号発生部 21 信号遅延部 22 補間信号生成部 23 信号選択部 24 水平・垂直カウンタ 25 AGCオン時キズ検出部 26 プリセットデータ補正信号発生部 27 追加発生キズ補正信号発生部 28 64画素サンプリング・キズ検出回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大浦 徹也 神奈川県横浜市神奈川区守屋町3丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 (72)発明者 宮原 弘之 神奈川県横浜市神奈川区守屋町3丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 (72)発明者 茨木 武 神奈川県横浜市神奈川区守屋町3丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 Fターム(参考) 4M118 AA06 AA07 AB01 BA09 FA06 5B047 AB02 BB04 CB05 CB22 DA01 DA06 DC06 5C024 CX06 CX22 CX23 CY37 HX09 HX14 HX18 HX21 HX28 HX31 HX50 HX55 HX57

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固体撮像素子を用いて被写体を撮像し、
    相関二重サンプリング及びゲイン調整を行った後A/D
    変換を行い、ディジタル信号にてOBクランプを行った
    後、信号処理を行う撮像装置において、 前記OBクランプされた映像信号を入力信号として受
    け、入力時点の映像信号の画素を中心画素としたとき、
    その中心画素の周辺画素から補間信号を生成する補間信
    号生成手段と、 前記固体撮像素子上の予め判明している画素欠陥による
    キズの位置情報を記憶しているメモリと、 前記ゲイン調整時にゲイン増幅率が所定値以上となった
    時の、前記映像信号のキズ検出を行い、キズが検出され
    たときに第1の補正信号を出力する第1の検出手段と、 前記メモリから読み出されたキズの位置情報と、入力さ
    れる前記OBクランプされた映像信号の位置情報とを逐
    次比較し、両者が一致したときに第2の補正信号を出力
    する第2の検出手段と、 入力される前記OBクランプされた映像信号の入力時点
    の画素を注目画素としたとき、その注目画素の複数の周
    辺画素の加算平均値を複数画面にわたって積算した値と
    前記注目画素の値を前記複数画面にわたって積算した値
    とを比較し、両者が所定値以上の差があったときに、前
    記注目画素に画素欠陥によるキズ発生と判断して第3の
    補正信号を出力する第3の検出手段と、 前記第1乃至第3の補正信号の全てが出力されない期間
    は、入力された前記OBクランプされた映像信号を選択
    して出力させ、前記第1乃至第3の補正信号のうち、少
    なくとも一の補正信号が出力される期間は、前記補間信
    号生成手段からの前記補間信号を選択して出力させる選
    択手段とを有することを特徴とする撮像装置。
  2. 【請求項2】 前記メモリは、前記固体撮像素子上の予
    め判明している画素欠陥によるキズの位置情報が記憶さ
    れる初期補正アドレス格納エリアと、前記第1の検出手
    段及び前記第3の検出手段により検出されたキズの位置
    情報が記憶される追加補正アドレス格納エリアとを有
    し、前記追加補正アドレス格納エリアへの位置情報を格
    納するときには、当該追加補正アドレス格納エリア内の
    格納位置情報を一旦全て読み出した後、当該位置情報を
    前記固体撮像素子の撮像エリアの所定方向順に並べ替え
    て書き戻す管理手段を更に有することを特徴とする請求
    項1記載の撮像装置。
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