JP2009177436A - Solid-state imaging apparatus, signal processor, and electronic information device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像装置、信号処理装置、および電子情報機器に関し、特に、CMOSイメージセンサなどの固体撮像装置において、黒化現象の発生を検出して光電変換信号の出力レベルを補正するようにしたもの、および該黒化現象の発生検出および該出力レベルの補正を行う信号処理装置、並びに、該固体撮像素子および該信号処理装置を用いた、デジタルカメラやビデオカメラなどの電子情報機器に関するものである。 The present invention relates to a solid-state imaging device, a signal processing device, and an electronic information device. In particular, in a solid-state imaging device such as a CMOS image sensor, the occurrence of a blackening phenomenon is detected and the output level of a photoelectric conversion signal is corrected. And a signal processing device for detecting occurrence of the blackening phenomenon and correcting the output level, and an electronic information device such as a digital camera or a video camera using the solid-state imaging device and the signal processing device It is.
従来から固体撮像素子には、各画素で光電変換により得られた電荷を電荷結合素子(CCD:Charge Coupled Device)により順次読み出して電気信号に変換するCCDイメージセンサと、各画素で光電変換により得られた電荷を電気信号に変換してから読み出すCMOSイメージセンサとがある。 Conventionally, a solid-state imaging device has a CCD image sensor that sequentially reads out electric charges obtained by photoelectric conversion in each pixel by a charge coupled device (CCD) and converts them into electric signals, and obtains photoelectric conversion in each pixel. There is a CMOS image sensor that reads out the converted electric charge after converting it into an electric signal.
図11は、従来のCMOSイメージセンサを説明する図であり、該CMOSイメージセンサにおける画素の構成を示している。 FIG. 11 is a diagram for explaining a conventional CMOS image sensor, and shows a configuration of a pixel in the CMOS image sensor.
従来のCMOSイメージセンサを構成する画素30は、光電変換により信号電荷を発生する光電変換部(フォトダイオード)31と、該フォトダイオード31で発生した信号電荷をフローティング拡散層36へ転送する転送トランジスタ32と、該フローティング拡散層36の電位を増幅する増幅トランジスタ34と、該フローティング拡散層36の電荷をリセットするリセットトランジスタ33と、該増幅トランジスタ34の出力信号を読出信号線Lへ読み出す選択トランジスタ35とを有している。なおここで、上記転送トランジスタ32は転送信号TRにより制御され、上記リセットトランジスタ33はリセット信号RSTにより制御され、上記選択トランジスタ35は選択信号SELにより制御されるようになっている。
A
そして、このような構成の画素30を有するCMOSイメージセンサでは、各画素の光電変換部より読出信号線Lに読み出された信号(読出し信号)には、光電変換により発生した信号電荷に対応する信号成分(光電変換信号)とノイズ成分とが含まれているため、差動アンプによって、光電変換部より読み出された信号から、上記フローティング拡散層36のリセット電圧(基準電圧)に相当する一定のリセット信号を差し引き、その差信号を、各画素での光電変換信号として取り出す。ここで、上記リセット信号は、上記フローティング拡散層36にリセットトランジスタ33により印加される基準電圧に相当する、上記増幅トランジスタ35の出力信号である。
In the CMOS image sensor having the
ところが、CMOSイメージセンサなどの固体撮像素子では、高輝度な被写体を撮像した場合に、該被写体の高輝度部分の画像が黒くなる画像の黒沈み現象(黒化現象)が発生する。つまり、図12に示すように、光電変換部に強い光が入射した場合、上記光電変換信号Vsが最大レベルで飽和した状態(B点参照)で、光リークにより上記リセット信号Vnが大きくなり(C点参照)、上記差動アンプの出力、つまり上記信号成分として取り出す差信号(Vs−Vn)が0になってしまう。これが、この黒化現象の発生メカニズムである。 However, in a solid-state imaging device such as a CMOS image sensor, when a high-brightness subject is picked up, an image blackening phenomenon (blackening phenomenon) occurs where an image of a high-brightness portion of the subject becomes black. That is, as shown in FIG. 12, when strong light is incident on the photoelectric conversion unit, the reset signal Vn becomes large due to light leakage in a state where the photoelectric conversion signal Vs is saturated at the maximum level (see point B) ( The output of the differential amplifier, that is, the difference signal (Vs−Vn) taken out as the signal component becomes zero. This is the generation mechanism of this blackening phenomenon.
そこで、特許文献1では、光電変換部より読み出された信号(読出し信号)およびリセット信号のレベル検知回路を設け、そのレベル検知回路により光電変換部より読み出された信号またはリセット信号が、ある一定レベル以上であると判定された場合、差動処理を行わないようにすることにより、黒沈みのない画像を得ている。なお、この特許文献1には、上記差動アンプの出力をAD変換して得られる信号レベルを記憶するメモリを備え、光電変換部からの読出し信号、またはリセット信号が、ある一定レベル以上であると判定された場合、上記メモリから上記信号レベルを読み出す際に、該信号レベルを所定のレベルに置き換えることにより、黒沈みのない画像を得る方法も開示されている。
Therefore, in
しかし、この特許文献1に開示の方法では、上記読出信号線に読み出されたアナログ信号のレベルを検出する検知回路を、該読出信号線から該アナログ信号のAD変換部までのアナログ信号パスに付加する必要があるため、黒化現象が発生していない場合でも、該検出回路での動作の影響がアナログ信号に及ぶ恐れがある。
However, in the method disclosed in
また、特許文献2には、上記のようなアナログ信号への影響を考慮し、AD変換部で黒化現象の発生を判定することにより、該黒化現象に対する対策を施した固体撮像装置が開示されている。 Patent Document 2 discloses a solid-state imaging device that takes measures against the blackening phenomenon by determining the occurrence of the blackening phenomenon in the AD conversion unit in consideration of the influence on the analog signal as described above. Has been.
この文献2に開示の技術では、上記読出信号線に読み出されたアナログ信号をAD変換するAD変換部にて、奇数回目のAD変換では、リセット信号と参照電圧との比較誤差に基づいて該リセット信号をAD変換し、その比較誤差を反映しつつ、偶数回目のAD変換で、光電変換部から読み出された信号(読出し信号)と参照電圧との比較誤差に基づいて該読出し信号のAD変換を行っている。 In the technique disclosed in this document 2, in the AD conversion unit that AD converts the analog signal read to the read signal line, the odd number AD conversion is based on the comparison error between the reset signal and the reference voltage. The AD conversion is performed on the reset signal and the comparison error is reflected, and the AD of the read signal is converted based on the comparison error between the signal (read signal) read from the photoelectric conversion unit and the reference voltage in the even AD conversion. Conversion is in progress.
ここで、上記参照電圧は、そのレベルが所定レベルから時間の経過とともに一定の比率で変化するものである。また、上記アナログ信号のAD変換値は、具体的には、該アナログ信号のレベルと該参照電圧のレベルとが、これらの比較開始タイミングから等しくなるまでに要する時間を、カウンタにより計測して得られるカウント値に相当するものである。また、リセット信号のAD変換値を該カウンタのダウンカウント値とし、該読出し信号のAD変換値を該カウンタのアップカウンタ値とすることにより、該カウンタのカウント値として、該読出し信号とリセット信号との差分値である、各画素での光電変換信号を求めている。 Here, the level of the reference voltage changes from a predetermined level at a constant rate as time elapses. Further, the AD conversion value of the analog signal is specifically obtained by measuring the time required for the level of the analog signal and the level of the reference voltage to be equal from the comparison start timing using a counter. This is equivalent to the count value. Further, by setting the AD conversion value of the reset signal as the down-count value of the counter and the AD conversion value of the read signal as the up-counter value of the counter, the read signal, the reset signal, That is, the photoelectric conversion signal at each pixel, which is the difference value, is obtained.
そして、この特許文献2では、奇数回目のアナログ信号のAD変換で、リセット信号に光リークによる影響があると判断されたとき、つまり、一定期間が経過しても、該アナログ信号のレベルと該参照電圧のレベルとが等しくならなかったとき、これらの比較器のラッチ出力を用いて、その後に行われる偶数回目のアナログ信号のAD変換の結果に関係なく、上記カウンタが最大のアップカウント値を出力するようにすることで、黒化現象を抑制している。 In Patent Document 2, when it is determined that the reset signal is affected by light leakage in the AD conversion of the odd number of analog signals, that is, even if a certain period of time elapses, When the level of the reference voltage is not equal, the counter uses the latch output of these comparators, and the counter counts the maximum up-count value regardless of the result of AD conversion of the even-numbered analog signal performed thereafter. By making it output, the blackening phenomenon is suppressed.
しかしながら、この特許文献2に開示の技術においても、フローティング拡散層のリセット後、リセット信号のAD変換(奇数回目のAD変換)を行うまでに読出信号線の信号レベルが大きく低下してしまうようなさらに強い光が入射した場合には、奇数回目のAD変換にて、該リセット信号に光リークによる影響があっても検出できない場合がある。 However, even in the technique disclosed in Patent Document 2, the signal level of the read signal line is greatly lowered after the reset of the floating diffusion layer until the AD conversion (odd number AD conversion) of the reset signal is performed. When more intense light is incident, the reset signal may not be detected even if the reset signal is affected by light leakage in odd-numbered AD conversion.
そこで、この特許文献2には、このような場合を考慮して、読出信号線に、奇数回目のAD変換を行う際に該読出信号線の電位レベルが一定値以下に低下している場合には、該読出し信号のレベルを引き上げる補正回路を接続したものが開示されている。
上述したように従来のCMOSイメージセンサなどの固体撮像素子では、高輝度な被写体を撮像した場合の画像の黒沈み現象を回避するため、画素から読出信号線に読み出されるアナログ信号のレベルを検出するレベル検知回路を設け、該レベル検知回路の検出出力に基づいて、該読出信号線に読み出されたアナログ信号のレベルを補正したり、画素での光電変換により発生した信号成分を該画素から読み出す処理を変更したりするようにしている。 As described above, in a conventional solid-state imaging device such as a CMOS image sensor, the level of an analog signal read from a pixel to a readout signal line is detected in order to avoid a darkening phenomenon in an image when a high-luminance subject is imaged. A level detection circuit is provided, and the level of the analog signal read to the read signal line is corrected based on the detection output of the level detection circuit, or the signal component generated by photoelectric conversion in the pixel is read from the pixel. The processing is changed.
しかしながら、このような読出信号線に読み出されたアナログ信号レベルの補正や、該画素からの信号読出処理の変更には、画素から信号成分を読み出すアナログ信号パスにレベル検知回路を付加する必要があるため、アナログ信号自体に悪影響を与え得るという問題があった。 However, it is necessary to add a level detection circuit to the analog signal path for reading the signal component from the pixel in order to correct the analog signal level read to the readout signal line or to change the signal reading process from the pixel. Therefore, there is a problem that the analog signal itself can be adversely affected.
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、画素から読み出されたアナログ信号およびそのAD変換処理に悪影響を与えることなく、黒化現象を検出して、該黒化現象が発生している箇所の画素の信号レベルを補正することができる固体撮像装置、信号処理装置、およびこれらを用いた電子情報機器を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and detects a blackening phenomenon without adversely affecting an analog signal read from a pixel and its AD conversion processing, and the blackening is detected. It is an object of the present invention to obtain a solid-state imaging device, a signal processing device, and an electronic information device using these that can correct the signal level of a pixel at a place where the phenomenon occurs.
本発明に係る固体撮像装置は、被写体の撮像により該被写体の画像データを出力する固体撮像装置であって、該被写体を撮像してそのアナログ画像信号を生成する撮像部と、該アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するAD変換部と、該デジタル画像信号の信号レベルが変化するレベル変動パターンに基づいて、該被写体の画像における黒化現象の発生箇所を検出する黒化検出回路と、該黒化検出回路の出力に基づいて、該黒化現象の発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の信号レベルを補正する黒化補正回路とを備えたものであり、そのことにより上記目的が達成される。 A solid-state imaging device according to the present invention is a solid-state imaging device that outputs image data of a subject by imaging the subject, an imaging unit that images the subject and generates an analog image signal thereof, and the analog image signal An AD converter for converting the digital image signal; a blackening detection circuit for detecting a blackening occurrence location in the image of the subject based on a level fluctuation pattern in which the signal level of the digital image signal changes; And a blackening correction circuit for correcting the signal level of the blackening occurrence pixel, which is a pixel located at the occurrence of the blackening phenomenon, based on the output of the blackening detection circuit. Achieved.
本発明は、上記固体撮像装置において、前記黒化検出回路は、前記撮像部を構成する各画素毎に順次入力される前記デジタル画像信号の信号レベルに基づいて、注目画素の信号レベルが第1の閾値レベルより小さいとき、該注目画素が黒化画素であると判定する黒化画素検出部と、該各画素毎に順次入力される信号レベルに基づいて、該注目画素から既定の画素数に相当する間隔だけ離れた周辺画素の信号レベルが、該第1の閾値レベルより大きい第2の閾値レベルより大きいとき、該周辺画素が第1の高輝度画素であると判定する高輝度画素検出部と、該各画素毎に順次入力される信号レベルに基づいて、該第1の閾値レベルより大きい第3の閾値レベルより大きい信号レベルを有する第2の高輝度画素を検出したとき、黒化判定終了信号を出力する黒化現象終了判定部と、該注目画素が黒化画素であると判定され、かつ該周辺画素が高輝度画素であると判定されたとき、該第1の高輝度画素の、該注目画素側に隣接して位置する画素を黒化現象の発生開始位置として検出し、その後、該黒化判定終了信号を受けたとき、該第1の高輝度画素と該第2の高輝度画素との間で黒化現象が発生していると判定する黒化現象発生判定部とを備えていることが好ましい。 According to the present invention, in the solid-state imaging device, the blackening detection circuit has a signal level of a first pixel of interest based on a signal level of the digital image signal sequentially input for each pixel constituting the imaging unit. When the pixel is smaller than the threshold level, a blackened pixel detection unit that determines that the pixel of interest is a blackened pixel, and a signal level that is sequentially input for each of the pixels, the pixel of interest is changed to a predetermined number of pixels. A high-brightness pixel detection unit that determines that the peripheral pixel is the first high-brightness pixel when the signal level of the peripheral pixel separated by a corresponding interval is higher than a second threshold level that is higher than the first threshold level And blackening determination when a second high-luminance pixel having a signal level greater than the third threshold level is detected based on the signal level sequentially input for each pixel. End signal A blackening phenomenon end determination unit to output, and when the target pixel is determined to be a blackened pixel and the peripheral pixel is determined to be a high luminance pixel, the target pixel of the first high luminance pixel When the pixel located adjacent to the pixel side is detected as the occurrence start position of the blackening phenomenon, and thereafter the blackening determination end signal is received, the first high luminance pixel and the second high luminance pixel It is preferable that a blackening phenomenon occurrence determination unit that determines that a blackening phenomenon occurs between the two is provided.
本発明は、上記固体撮像装置において、前記黒化補正回路は、前記第1の高輝度画素と前記第2の高輝度画素との間に位置する画素を前記黒化発生画素としてその信号レベルを補正するものであることが好ましい。 In the solid-state imaging device according to the aspect of the invention, the blackening correction circuit may use a pixel located between the first high-brightness pixel and the second high-brightness pixel as the blackening generation pixel and set a signal level thereof. It is preferable to correct.
本発明は、上記固体撮像装置において、前記高輝度画素検出部は、前記各画素毎に順次入力される前記デジタル画像信号を遅延する遅延器と、該遅延器から出力されるデジタル画像信号の信号レベルが、前記第2の閾値レベルより大きいとき、前記注目画素に対する周辺画素が高輝度画素であると判定する高輝度判定回路とを有することが好ましい。 In the solid-state imaging device according to the present invention, the high-intensity pixel detection unit delays the digital image signal sequentially input for each pixel, and a signal of the digital image signal output from the delay device It is preferable to include a high luminance determination circuit that determines that a peripheral pixel for the target pixel is a high luminance pixel when the level is higher than the second threshold level.
本発明は、上記固体撮像装置において、前記遅延器は、入力されるデジタル画像信号の遅延量を、予め設定された複数の遅延量のうちのいずれかに変更可能なものであり、前記遅延器の遅延量の調整により、前記注目画素から前記周辺画素までの画素間隔が決定されることが好ましい。 According to the present invention, in the solid-state imaging device, the delay unit can change a delay amount of an input digital image signal to any one of a plurality of preset delay amounts. It is preferable that a pixel interval from the target pixel to the peripheral pixel is determined by adjusting the delay amount.
本発明は、上記固体撮像装置において、前記撮像部を、前記被写体の撮像により得られたアナログ画像信号を画素単位で間引いて出力するよう制御する制御部を備え、該制御部は、前記遅延器の遅延量を、該アナログ画像信号の間引き率に応じた遅延量となるよう制御することが好ましい。 In the solid-state imaging device according to the present invention, the imaging unit includes a control unit that controls the imaging unit to thin out and output an analog image signal obtained by imaging the subject in pixel units, and the control unit includes the delay unit It is preferable to control the delay amount to be a delay amount corresponding to the thinning-out rate of the analog image signal.
本発明は、上記固体撮像装置において、前記高輝度画素検出回路で用いる第2の閾値レベルと、前記黒化現象終了判定回路で用いる第3の閾値レベルとは、同一レベルであることが好ましい。 In the solid-state imaging device according to the present invention, it is preferable that the second threshold level used in the high luminance pixel detection circuit and the third threshold level used in the blackening phenomenon end determination circuit are the same level.
本発明は、上記固体撮像装置において、前記高輝度画素検出回路で用いる第2の閾値レベルと、前記黒化現象終了判定回路で用いる第3の閾値レベルとは、異なるレベルであることが好ましい。 In the solid-state imaging device according to the present invention, it is preferable that the second threshold level used in the high luminance pixel detection circuit is different from the third threshold level used in the blackening phenomenon end determination circuit.
本発明は、上記固体撮像装置において、前記黒化補正回路は、前記黒化現象発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の近傍に位置する高輝度画素の信号レベルを記憶する信号レベル記憶部を有し、該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルと置き換えることが好ましい。 According to the present invention, in the solid-state imaging device, the blackening correction circuit stores a signal level of a high luminance pixel located in the vicinity of a blackening occurrence pixel which is a pixel located at the blackening phenomenon occurrence location. It is preferable to replace the signal level of the blackening occurrence pixel located at the blackening phenomenon occurrence location with the stored signal level.
本発明は、上記固体撮像装置において、各画素上に色の異なる所定数のカラーフィルタを所定の配列パターンとなるよう繰り返し配置してなるカラーフィルタアレイを備え、前記信号レベル記憶部は、前記黒化現象発生箇所内で同一画素ラインに位置する複数の黒化発生画素上のカラーフィルタと同じ色のカラーフィルタを有する、該黒化現象発生箇所外の画素のうち、該黒化現象発生箇所に最も近接する画素の信号レベルを該カラーフィルタの色毎にすべて保持し、前記黒化補正回路は、該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルのうちの、該黒化発生画素とカラーフィルタの色が同じである画素の信号レベルと置き換えることが好ましい。 In the solid-state imaging device according to the present invention, the solid-state imaging device includes a color filter array in which a predetermined number of color filters having different colors are repeatedly arranged in a predetermined arrangement pattern on each pixel, and the signal level storage unit includes the black level Among the pixels outside the blackening phenomenon occurrence spot, the blackening phenomenon occurrence spot has a color filter of the same color as the color filter on the plurality of blackening occurrence pixels located on the same pixel line within the blackening phenomenon occurrence spot. All the signal levels of the nearest pixels are held for each color of the color filter, and the blackening correction circuit stores the signal level of the blackening occurrence pixel located at the blackening phenomenon occurrence location. Of the levels, it is preferable to replace the signal level of the pixel having the same color of the black filter generation pixel and the color filter.
本発明は、上記固体撮像装置において、前記信号レベル記憶部は、前記黒化現象発生個所の近傍に位置する高輝度画素の信号レベルを記憶する際に、偶数番目の画素と奇数番目の画素とに分けてその信号レベルを記憶するものであり、前記黒化補正回路は、該黒化現象発生箇所に位置する奇数番目の黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルのうちの奇数番目の高輝度画素の信号レベルと置き換え、かつ該黒化現象発生箇所に位置する偶数番目の黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルのうちの偶数番目の高輝度画素の信号レベルと置き換えて、該黒化現象発生箇所に位置する画素の信号レベルを補正することが好ましい。 According to the present invention, in the solid-state imaging device, the signal level storage unit stores even-numbered pixels and odd-numbered pixels when storing the signal level of a high-luminance pixel located in the vicinity of the blackening phenomenon occurrence location. The blackening correction circuit stores the signal level of the odd-numbered blackening occurrence pixel located at the blackening phenomenon occurrence position among the stored signal levels. The signal level of the even-numbered blackening occurrence pixel located at the blackening phenomenon occurrence location is replaced with the signal level of the odd-numbered high-luminance pixel of the even-numbered high-luminance pixel of the stored signal level. It is preferable to correct the signal level of the pixel located at the blackening phenomenon occurrence place in place of the pixel signal level.
本発明は、上記固体撮像装置において、前記黒化補正回路は、前記黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、予め設定された信号レベルに置き換えて補正することが好ましい。 In the solid-state imaging device according to the aspect of the invention, it is preferable that the blackening correction circuit corrects the signal level of the blackening occurrence pixel located at the blackening occurrence place by replacing the signal level with a preset signal level.
本発明は、上記固体撮像装置において、前記黒化補正回路は、前記撮像部で前記被写体を撮像するときのシャッタ期間が、予め設定された設定値よりも短い場合のみ、前記黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを補正することが好ましい。 According to the present invention, in the solid-state imaging device, the blackening correction circuit may generate the blackening phenomenon only when a shutter period when the subject is imaged by the imaging unit is shorter than a preset setting value. It is preferable to correct the signal level of the blackening occurrence pixel located at.
本発明は、上記固体撮像装置において、前記黒化現象発生判定部は、前記高輝度画素検出部で、予め設定された個数の画素が連続して高輝度画素と判定された場合のみ、黒化現象が発生していると判定するものであることが好ましい。 According to the present invention, in the solid-state imaging device, the blackening phenomenon occurrence determination unit is blackened only when the high-intensity pixel detection unit determines that a preset number of pixels are continuously high-intensity pixels. It is preferable to determine that the phenomenon has occurred.
本発明に係る信号処理装置は、被写体を撮像する固体撮像素子から出力されるデジタル画像信号を処理して該被写体の画像データを出力する信号処理装置であって、該デジタル画像信号の信号レベルが変化するレベル変動パターンに基づいて、該被写体の画像における黒化現象の発生箇所を検出する黒化検出回路と、該黒化検出回路の出力に基づいて、該黒化現象の発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の信号レベルを補正する黒化補正回路と有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。 A signal processing apparatus according to the present invention is a signal processing apparatus that processes a digital image signal output from a solid-state imaging device that images a subject and outputs image data of the subject, and the signal level of the digital image signal is A blackening detection circuit for detecting a blackening phenomenon occurrence location in the image of the subject based on the changing level fluctuation pattern, and a blackening phenomenon occurrence location based on the output of the blackening detection circuit. It has a blackening correction circuit that corrects the signal level of a blackening occurrence pixel that is a pixel, and this achieves the above object.
本発明は、上記信号処理装置において、前記固体撮像素子は、前記被写体を撮像してそのアナログ画像信号を出力する撮像部と、該アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するAD変換部とを備えていることが好ましい。 According to the present invention, in the signal processing device, the solid-state imaging device includes an imaging unit that images the subject and outputs an analog image signal thereof, and an AD conversion unit that converts the analog image signal into a digital image signal. It is preferable.
本発明は、上記信号処理装置において、前記黒化検出回路は、前記撮像部を構成する各画素毎に順次入力される前記デジタル画像信号の信号レベルに基づいて、注目画素の信号レベルが第1の閾値レベルより小さいとき、該注目画素が黒化画素であると判定する黒化画素検出部と、該各画素毎に順次入力される信号レベルに基づいて、該注目画素から既定の画素数に相当する間隔だけ離れた周辺画素の信号レベルが、該第1の閾値レベルより大きい第2の閾値レベルより大きいとき、該周辺画素が第1の高輝度画素であると判定する高輝度画素検出部と、該各画素毎に順次入力される信号レベルに基づいて、該第1の閾値レベルより大きい第3の閾値レベルより大きい信号レベルを有する第2の高輝度画素を検出したとき、黒化判定終了信号を出力する黒化現象終了判定部と、該注目画素が黒化画素であると判定され、かつ該周辺画素が高輝度画素であると判定されたとき、該第1の高輝度画素の、該注目画素側に隣接して位置する画素を黒化現象の発生開始位置として検出し、その後、該黒化判定終了信号を受けたとき、該第1の高輝度画素と該第2の高輝度画素との間で黒化現象が発生していると判定する黒化現象発生判定部とを備えていることが好ましい。 According to the present invention, in the signal processing device, the blackening detection circuit has a signal level of a target pixel of a first level based on a signal level of the digital image signal sequentially input for each pixel constituting the imaging unit. When the pixel is smaller than the threshold level, a blackened pixel detection unit that determines that the pixel of interest is a blackened pixel, and a signal level that is sequentially input for each of the pixels, the pixel of interest is changed to a predetermined number of pixels. A high-brightness pixel detection unit that determines that the peripheral pixel is the first high-brightness pixel when the signal level of the peripheral pixel separated by a corresponding interval is higher than a second threshold level that is higher than the first threshold level And blackening determination when a second high-luminance pixel having a signal level greater than the third threshold level is detected based on the signal level sequentially input for each pixel. End signal A blackening phenomenon end determination unit to output, and when the target pixel is determined to be a blackened pixel and the peripheral pixel is determined to be a high luminance pixel, the target pixel of the first high luminance pixel When the pixel located adjacent to the pixel side is detected as the occurrence start position of the blackening phenomenon, and thereafter the blackening determination end signal is received, the first high luminance pixel and the second high luminance pixel It is preferable that a blackening phenomenon occurrence determination unit that determines that a blackening phenomenon occurs between the two is provided.
本発明は、上記信号処理装置において、前記黒化補正回路は、前記第1の高輝度画素と前記第2の高輝度画素との間に位置する画素を前記黒化発生画素としてその信号レベルを補正するものであることが好ましい。 In the signal processing apparatus according to the aspect of the invention, the blackening correction circuit may use a pixel located between the first high-brightness pixel and the second high-brightness pixel as the blackening generation pixel, and set the signal level thereof. It is preferable to correct.
本発明は、上記信号処理装置において、前記黒化補正回路は、前記黒化現象発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の近傍に位置する高輝度画素の信号レベルを記憶する信号レベル記憶部を有し、該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルと置き換えることが好ましい。 According to the present invention, in the signal processing apparatus, the blackening correction circuit stores a signal level of a high-luminance pixel located in the vicinity of a blackening occurrence pixel that is a pixel located at the blackening phenomenon occurrence location. It is preferable to replace the signal level of the blackening occurrence pixel located at the blackening phenomenon occurrence location with the stored signal level.
本発明は、上記信号処理装置において、前記固体撮像素子は、各画素上に色の異なる所定数のカラーフィルタを所定の配列パターンとなるよう繰り返し配置してなるカラーフィルタアレイを備えたものであり、前記信号レベル記憶部は、前記黒化現象発生箇所内で同一画素ラインに位置する複数の黒化発生画素上のカラーフィルタと同じ色のカラーフィルタを有する、該黒化現象発生箇所外の画素のうち、該黒化現象発生箇所に最も近接する画素の信号レベルを該カラーフィルタの色毎にすべて保持し、前記黒化補正回路は、該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルのうちの、該黒化発生画素とカラーフィルタの色が同じである画素の信号レベルと置き換えることが好ましい。 According to the present invention, in the signal processing device, the solid-state imaging device includes a color filter array in which a predetermined number of color filters having different colors are repeatedly arranged in a predetermined arrangement pattern on each pixel. The signal level storage unit includes a color filter having the same color as a color filter on a plurality of blackening occurrence pixels located on the same pixel line within the blackening occurrence occurrence location, and a pixel outside the blackening occurrence occurrence location. Among them, the signal level of the pixel closest to the blackening occurrence location is held for each color of the color filter, and the blackening correction circuit is configured to detect the blackening occurrence pixel located at the blackening occurrence location. It is preferable to replace the signal level with the signal level of the pixel having the same color as that of the blackened pixel and the color filter among the stored signal levels.
本発明に係る電子情報機器は、被写体の撮像を行う撮像部を有する電子情報機器であって、該撮像部は、上記固体撮像装置であり、そのことにより上記目的が達成される。 An electronic information device according to the present invention is an electronic information device having an image pickup unit that picks up an image of a subject, and the image pickup unit is the solid-state image pickup device, thereby achieving the object.
本発明に係る電子情報機器は、被写体の撮像を行う撮像部と、該撮像部から出力されるデジタル画像信号を処理する信号処理回路とを有する電子情報機器であって、該信号処理回路は、上記信号処理装置であり、そのことにより上記目的が達成される。 An electronic information device according to the present invention is an electronic information device having an imaging unit that images a subject and a signal processing circuit that processes a digital image signal output from the imaging unit, and the signal processing circuit includes: The above signal processing apparatus achieves the above object.
以下、本発明の作用について説明する。 The operation of the present invention will be described below.
本発明においては、被写体の撮像により該被写体の画像データを出力する固体撮像装置において、該被写体を撮像してそのアナログ画像信号を生成する撮像部と、該アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するAD変換部と、該デジタル画像信号の信号レベルが変化するレベル変動パターンに基づいて、該被写体の画像における黒化現象の発生箇所を検出する黒化検出回路と、該黒化検出回路の出力に基づいて、該黒化現象の発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の信号レベルを補正する黒化補正回路とを備えたので、画素から読み出されたアナログ信号およびそのAD変換処理に悪影響を与えることなく、黒化現象を検出して、該黒化現象が発生している個所の画素の信号レベルを補正することができる。 In the present invention, in a solid-state imaging device that outputs image data of a subject by imaging the subject, an imaging unit that images the subject and generates an analog image signal thereof, and converts the analog image signal into a digital image signal Based on an AD conversion unit, a level fluctuation pattern in which the signal level of the digital image signal changes, a blackening detection circuit that detects a blackening phenomenon occurrence location in the image of the subject, and an output of the blackening detection circuit And a blackening correction circuit that corrects the signal level of the blackening occurrence pixel, which is a pixel located at the location where the blackening phenomenon occurs, so that the analog signal read from the pixel and its AD conversion process are used. It is possible to detect the blackening phenomenon and correct the signal level of the pixel where the blackening phenomenon occurs without adversely affecting the blackening phenomenon.
また、本発明においては、入力されるデジタル画像信号を遅延する遅延器を用いて、黒化判定の対象となる注目画素と、該注目画素近傍の、高輝度判定の対象となる周辺画素との間隔を変更可能としたので、固体撮像装置の用途などに応じて、注目画素とその近傍の、高輝度判定の対象となる周辺画素との間隔を変えることにより、黒化現象発生の誤判定を抑えることができる。 Further, in the present invention, using a delay device that delays an input digital image signal, a target pixel that is a target for blackening determination and a peripheral pixel that is a target for high brightness determination in the vicinity of the target pixel. Since the interval can be changed, depending on the application of the solid-state imaging device, etc., by changing the interval between the target pixel and the neighboring pixels that are the targets of high luminance determination, erroneous determination of blackening phenomenon occurrence Can be suppressed.
また、本発明においては、撮像部から読み出すデジタル画像信号の間引きを行う場合には、黒化判定の対象となる注目画素と、該注目画素近傍の、高輝度判定の対象となる周辺画素との間隔を、該間引き率に応じて変更するので、間引き処理された画像における黒化現象発生箇所の検出を、間引き処理されていない画像と同様な精度で行うことができる。 In the present invention, when thinning out the digital image signal read out from the imaging unit, the target pixel that is the target of blackening determination and the peripheral pixels that are the target of high brightness determination in the vicinity of the target pixel. Since the interval is changed in accordance with the thinning rate, detection of the blackening phenomenon occurrence place in the thinned image can be performed with the same accuracy as that of the image that has not been thinned.
また、本発明においては、前記黒化現象発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の近傍に位置する高輝度画素の信号レベルを記憶し、該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルと置き換えるので、黒化発生画素の信号レベルの補正を違和感なく行うことができる。 Further, in the present invention, the signal level of a high-luminance pixel located in the vicinity of the blackening occurrence pixel which is a pixel located at the blackening occurrence location is stored, and the blackening occurrence located at the blackening occurrence location is stored. Since the signal level of the pixel is replaced with the stored signal level, the signal level of the blackened pixel can be corrected without a sense of incongruity.
また、本発明においては、前記黒化現象発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の近傍に位置する高輝度画素の信号レベルを記憶し、該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該黒化発生画素と同じ色のカラーフィルタを有する高輝度画素の信号レベルで置き換えるので、カラーフィルタを有する固体撮像装置において、黒化発生画素の信号レベルの補正を違和感なく行うことができる。 Further, in the present invention, the signal level of a high-luminance pixel located in the vicinity of the blackening occurrence pixel which is a pixel located at the blackening occurrence location is stored, and the blackening occurrence located at the blackening occurrence location is stored. Since the signal level of the pixel is replaced with the signal level of a high-brightness pixel having a color filter of the same color as the blackening occurrence pixel, the correction of the signal level of the blackening occurrence pixel is not uncomfortable in a solid-state imaging device having a color filter. It can be carried out.
また、本発明においては、黒化現象発生開始位置を決める画素の高輝度判定を行うときの閾値と、黒化現象発生終了位置を決める画素の高輝度判定を行うときの閾値とを異なる値としているので、黒化現象発生開始位置の判定と、黒化現象発生終了位置の判定との間で、判定のしやすさを変えることができる。 Further, in the present invention, the threshold value when performing high-intensity determination of a pixel that determines the blackening phenomenon occurrence start position is different from the threshold value when performing high-intensity determination of the pixel that determines the blackening phenomenon occurrence end position. Therefore, the ease of determination can be changed between the determination of the blackening phenomenon occurrence start position and the determination of the blackening phenomenon occurrence end position.
また、本発明においては、撮像部でのシャッター期間に応じて、黒化現象発生箇所の判定を行うか否かを決定するので、黒化現象発生箇所の誤判定を抑制することができる。 In the present invention, since it is determined whether or not to determine the blackening phenomenon occurrence location according to the shutter period in the imaging unit, it is possible to suppress erroneous determination of the blackening phenomenon occurrence location.
また、本発明においては、前記高輝度画素検出部で、予め設定された個数の画素が連続して高輝度画素と判定された場合のみ、黒化現象が発生していると判定するので、黒化現象発生箇所の誤判定を抑制することができる。 In the present invention, since the high luminance pixel detection unit determines that the blackening phenomenon has occurred only when a predetermined number of pixels are continuously determined as high luminance pixels, It is possible to suppress erroneous determination of the occurrence of the crystallization phenomenon.
以上のように、本発明によれば、AD変換後のデジタル映像信号を画像データとして扱い、パターン認識により黒化現象発生箇所を検出し、検出された箇所の画像データの置き換えることによりその補正を行うので、アナログ信号およびAD変換に影響を与えることなく黒化現象を抑制することが可能となる。 As described above, according to the present invention, the digital video signal after AD conversion is treated as image data, the blackening phenomenon occurrence location is detected by pattern recognition, and the correction is performed by replacing the image data of the detected location. Therefore, the blackening phenomenon can be suppressed without affecting the analog signal and AD conversion.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1による固体撮像装置を示すブロック図であり、図1(a)は該固体撮像装置の全体構成を示し、図1(b)は、該固体撮像装置を構成する黒化検出回路の具体的な回路構成を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
1 is a block diagram illustrating a solid-state imaging device according to
本実施形態1の固体撮像装置100aは1チップ化された固体撮像素子100を有し、該固体撮像素子100は、被写体からの光信号を光電変換し、該光電変換により得られた光電変換信号Asをアナログ信号として取り出す画素部(撮像部)101と、該画素部101により取り出されたアナログ信号Asをデジタル信号Dsに変換するA/D変換部102と、該A/D変換部102からのデジタル信号Dsにデジタル信号処理を施して画像データIdを出力するデジタル信号処理部110とを有している。
The solid-
このデジタル信号処理部110は、該A/D変換部102からのデジタル信号Dsに基づいて、該被写体の撮像画像における黒化現象が発生している箇所(黒化現象発生個所)を検出する黒化検出回路111と、該黒化検出回路111の検出出力Fdに基づいて、該被写体の撮像画像における黒化現象発生箇所に位置する画素の信号レベルを補正する補正処理を、該デジタル信号Dsに対して施す黒化補正回路112と、補正処理が施されたデジタル信号Csに信号処理を施して、該固体撮像素子100から画素データIdとして出力するデジタル信号処理回路113とを有している。
This digital
図2は、上記被写体の撮像画像における黒化現象の発生箇所での信号レベルの変化をグラフで示す図である。この図では、横軸に該撮像画像の水平方向における位置をとり、縦軸に信号レベルの大きさをとって、1ライン上での黒化現象発生箇所が示されている。 FIG. 2 is a graph showing a change in signal level at a location where a blackening phenomenon occurs in a captured image of the subject. In this figure, the position in the horizontal direction of the captured image is taken on the horizontal axis, and the level of the signal level is taken on the vertical axis, and the blackening phenomenon occurrence location on one line is shown.
図2に示す通り、黒化現象が発生している箇所では、信号レベルが高い状態が続いた後数画素かけて信号レベルが黒沈みしていく。そして、その後その状態が複数画素続き、再び高い信号レベルに戻っていく。 As shown in FIG. 2, at the portion where the blackening phenomenon occurs, the signal level is darkened over several pixels after the high signal level continues. Then, the state continues for a plurality of pixels, and returns to a high signal level again.
このように黒化現象発生箇所を水平方向に見た場合、信号レベルの変化に上記のような特徴を持つため、デジタル信号に変換された画像データの中から、その様な特徴を持つ箇所を検出することにより黒化現象発生箇所の特定が可能となる。 Thus, when the blackening phenomenon occurrence place is seen in the horizontal direction, the change in the signal level has the above-mentioned characteristics. Therefore, the image data converted into the digital signal has a place having such a characteristic. By detecting it, it becomes possible to specify the blackening phenomenon occurrence location.
なお、ここでは、黒化現象発生箇所における信号レベルの、水平方向における変化を見た場合について示したが、垂直方向にも同様の特徴がみられるため、垂直方向、または水平方向および垂直方向ともに上記のような特徴を持つ箇所を検出することにより、1画面上に表示される撮像画像における黒化現象発生箇所の特定は可能である。 Here, the case where the change in the horizontal direction of the signal level at the location where the blackening phenomenon occurs is shown, but since the same characteristic is seen in the vertical direction, the vertical direction or both the horizontal direction and the vertical direction are shown. By detecting a portion having the above-described characteristics, it is possible to specify a blackening phenomenon occurrence portion in a captured image displayed on one screen.
図3は、図2に示す黒化現象発生部分での信号レベルの変化を画素単位で示したものであり、この図を用いて、上記黒化検出回路111での黒化現象発生箇所の検出方法について説明する。
FIG. 3 shows a change in the signal level in the blackening phenomenon occurrence portion shown in FIG. 2 in units of pixels. Using this figure, the blackening
まず、該黒化検出回路111は、高輝度判定用閾値TH1と黒化判定用閾値TH2とを有し、該閾値を用いて各画素に対し高輝度判定および黒化判定を行う。そして、該黒化検出回路111は、黒化判定された画素Pbから左側に判定画素間隔Dpsだけ離れた箇所の画素Psの判定結果を確認し、その画素が高輝度画素であると判定されている場合、判定された高輝度画素の右隣の画素から黒化現象が開始しているとする。さらに、該黒化検出回路111は、黒化現象発生開始位置の画素より右側で初めて、高輝度画素であると判定された画素で黒化現象が終了しているものと判定する。このような方法でデジタル信号に変換された画像信号の信号レベルが変動するレベル変動パターンから黒化現象発生箇所を特定することができる。
First, the blackening
なお、この実施形態1では、画素の黒化判定は、1ラインの左側から順次行う場合を示しているが、画素の黒化判定は、1ラインの右側から順次行うようにしてもよい。 In the first embodiment, the pixel blackening determination is sequentially performed from the left side of one line. However, the pixel blackening determination may be sequentially performed from the right side of one line.
また、本実施形態では、黒化判定された画素(黒化判定画素)を検出した後、判定画素間隔だけ離れた画素(周辺画素)Psの判定結果を確認しているが、先に高輝度判定した画素Psを検出し、その後、判定画素間隔だけ離れた画素の黒化判定の結果を確認してもよい。 In this embodiment, after detecting a pixel determined to be blackened (blackened determination pixel), the determination result of the pixel (peripheral pixel) Ps separated by the determination pixel interval is confirmed. The determined pixel Ps may be detected, and then the result of the blackening determination for pixels separated by the determination pixel interval may be confirmed.
また、高輝度判定には1つの閾値TH1を用いているが、黒化現象開始点用と黒化現象終了点用とで別の高輝度判定用閾値を設定してもよい。 Further, although one threshold value TH1 is used for the high luminance determination, different high luminance determination threshold values may be set for the blackening phenomenon start point and the blackening phenomenon end point.
また、判定画素間隔Dpsは、画素部での間引き処理などにより高輝度画素と黒化画素の間隔が変化する可能性があるため、変更可能であることが望ましい。 The determination pixel interval Dps is preferably changeable because the interval between the high-luminance pixel and the blackened pixel may change due to thinning processing or the like in the pixel unit.
そこで、上記黒化検出回路111は、前記画素部101を構成する各画素毎に順次入力される上記デジタル信号Dsの信号レベルに基づいて、注目画素の信号レベルが閾値レベルTH2より小さいとき、該注目画素が黒化画素であると判定する黒化画素検出部111aと、該各画素毎に順次入力される信号レベルに基づいて、該注目画素から既定の画素数に相当する間隔だけ離れた周辺画素の信号レベルが、該閾値レベルTH2より大きい閾値レベルTH1より大きいとき、該周辺画素が第1の高輝度画素Psであると判定する高輝度画素検出部と、該各画素毎に順次入力される信号レベルに基づいて、該閾値レベルTH1より大きい信号レベルを有する第2の高輝度画素Peを検出したとき、黒化判定終了信号Edを出力する黒化現象終了判定回路111cと、該注目画素が黒化画素であると判定され、かつ該周辺画素が高輝度画素であると判定されたとき、該第1の高輝度画素Psの、該注目画素Pd側に隣接して位置する画素を黒化現象の発生開始位置として検出し、その後、該黒化判定終了信号Edを受けたとき、該第1の高輝度画素Psと該第2の高輝度画素Peとの間で黒化現象が発生していると判定する黒化現象発生判定部111dを備えている。
Therefore, when the signal level of the pixel of interest is smaller than the threshold level TH2 based on the signal level of the digital signal Ds sequentially input for each pixel constituting the
ここで、上記高輝度画素検出部は、前記各画素毎に順次入力される前記デジタル信号を遅延する遅延器111eと、該遅延器111eから出力されるデジタル信号Ddsの信号レベルが、該閾値レベルTH1より大きいとき、該注目画素Pdに対する周辺画素Psが高輝度画素であると判定し、その判定出力Ldを出力する高輝度判定回路111bとを有する。
Here, the high luminance pixel detection unit includes a
図4は、上記黒化補正回路112にて、黒化現象発生箇所の画像データを補正する方法について示している。
FIG. 4 shows a method of correcting the image data at the blackening phenomenon occurrence place in the blackening
黒化補正回路112は、黒化検出回路111より黒化検出信号Fdが出力されたとき、図4に示すように、入力データを補正開始画素直前の画素データに置き換えて出力することにより黒化現象発生箇所の画像データの補正を行うものである。
When the blackening detection signal Fd is output from the blackening
このように、黒化現象発生箇所の補正に黒化現象補正開始画素直前の画素データを用いることで、補正箇所を違和感なく補正することができる。 Thus, by using the pixel data immediately before the blackening phenomenon correction start pixel for correcting the blackening phenomenon occurrence location, the correction location can be corrected without a sense of incongruity.
また、その際、偶数番目の黒化判定画素の画素データ(信号レベル)は、偶数番目の非黒化画素の画素データに、奇数番目の黒化画素の画素データ(信号レベル)は、奇数番目の非黒化画素の画素データに置き換えることでさらに、違和感のない補正画像を得ることができる。このような画素データの置き換えは、カラーフィルタの配列を考慮したものであり、同じ色のカラーフィルタを有する画素間で行われるようにするためである。ここでは、カラーフィルタとしては、緑、赤、青の三色のカラーフィルタを用いており、1つの画素行では緑カラーフィルタと赤カラーフィルタとが交互に配列され、該画素行に隣接する画素行では、青カラーフィルタと緑カラーフィルタとが交互に配列され、さらに、隣接する画素行間で、緑カラーフィルタが隣り合わないようにこれらのカラーフィルタが配列されている。但し、カラーフィルタの配列および色の種類は上記のものに限定されるものではない。 At that time, the pixel data (signal level) of even-numbered blackening determination pixels is the pixel data of even-numbered non-blackened pixels, and the pixel data (signal level) of odd-numbered blackened pixels is odd-numbered. By substituting the pixel data of the non-blackened pixels, it is possible to obtain a corrected image with no sense of incongruity. Such replacement of the pixel data takes into account the arrangement of the color filters, and is to be performed between pixels having the same color filter. Here, as the color filter, three color filters of green, red, and blue are used. In one pixel row, the green color filter and the red color filter are alternately arranged, and the pixel adjacent to the pixel row. In the rows, blue color filters and green color filters are alternately arranged, and these color filters are arranged so that the green color filters are not adjacent to each other between adjacent pixel rows. However, the arrangement of color filters and the types of colors are not limited to those described above.
次に動作について説明する。 Next, the operation will be described.
この実施形態1の固体撮像装置100aでは、画素部101からは、被写体の撮像により得られたアナログ画像信号AsがA/D変換部102に出力され、該A/D変換部102では、該アナログ画像信号Asがデジタル画像信号Dsに変換される。
In the solid-
このデジタル画像信号Dsはデジタル信号処理部110で信号処理され、被写体の画像データIdとして出力される。
The digital image signal Ds is signal-processed by the digital
また、デジタル信号処理部110では、該デジタル画像信号の信号レベルが変化するレベル変動パターンに基づいて、黒化検出回路111により撮像画像における黒化発生箇所の検出が行われ、該黒化検出回路111の検出出力Fdに基づいて黒化補正回路112では、黒化発生箇所の画素の信号レベルが補正され、補正されたデジタル画像信号Csがデジタル信号処理回路113に出力される。すると、該デジタル信号処理回路113では、補正されたデジタル画像信号Csに対して画像サイズの縮小などの信号処理が施され、この信号処理により表示用の画像データIdが出力される。
In the digital
以下このときの黒化検出回路111での動作について説明する。
The operation of the blackening
まず、黒化画素検出回路111aでは、上記画素部101を構成する各画素毎に順次入力される前記デジタル画像信号の信号レベルに基づいて、注目画素Pbの信号レベルが閾値レベルTH2より小さいとき、該注目画素Pbが黒化画素であると判定する。
First, in the blackened
また、上記黒化画素検出回路111aへのデジタル画像信号Dsは遅延器111eにより、既定数の画素間隔に相当する時間だけ遅延され、遅延されたデジタル画像信号Dsは、高輝度画素検出回路111bに入力される。すると、高輝度画素検出回路111bは、該各画素毎に順次入力される信号レベルに基づいて、該注目画素Pbから既定の画素数に相当する間隔(既定数の画素間隔)だけ離れた周辺画素Psの信号レベルが、該閾値レベルTH2より大きい閾値レベルTH1より大きいとき、該周辺画素Psが高輝度画素であると判定する。
The digital image signal Ds to the blackened
さらに、黒化現象終了判定回路111cは、該各画素毎に順次入力されるデジタル画像信号の信号レベルに基づいて、閾値レベルTH1より大きい信号レベルを有する高輝度画素Peを検出したとき、黒化判定終了信号Edを出力する。
Further, when the blackening phenomenon
そして、上記黒化現象発生判定回路111dは、該注目画素Pbが黒化画素であると判定され、かつ該周辺画素Psが高輝度画素であると判定されたとき、該高輝度画素Psの、該注目画素Pb側に隣接して位置する画素を黒化現象の発生開始位置として検出し、その後、該黒化判定終了信号Peを受けたとき、該高輝度画素Psと該高輝度画素Peとの間Rbで黒化現象が発生していると判定する。
The blackening phenomenon
このように本実施形態1では、固体撮像素子のデジタル信号処理部において黒化現象発生箇所を検出する黒化検出回路、および黒化現象発生箇所と判定された画素データを補正する黒化補正回路を有し、アナログ信号に影響なく黒化現象を補正する。これは、固体撮像素子において発生する黒化現象をアナログ回路部分に追加した機能により補正すると黒化現象発生箇所以外においてもアナログ信号に影響を与える可能性があるためであり、この実施形態1では、アナログ信号に影響を与えない方法で黒化現象を補正することができる。 As described above, in the first embodiment, a blackening detection circuit that detects a blackening phenomenon occurrence location in the digital signal processing unit of the solid-state imaging device, and a blackening correction circuit that corrects pixel data determined to be the blackening occurrence occurrence location. To correct the blackening phenomenon without affecting the analog signal. This is because if the blackening phenomenon that occurs in the solid-state imaging device is corrected by the function added to the analog circuit portion, the analog signal may be affected in places other than where the blackening phenomenon occurs. The blackening phenomenon can be corrected by a method that does not affect the analog signal.
以上のように本実施形態1では、被写体の撮像により該被写体の画像データを出力する固体撮像装置において、該被写体を撮像してそのアナログ画像信号を生成する撮像部と、該アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するAD変換部と、該デジタル画像信号の信号レベルが変化するレベル変動パターンに基づいて、該被写体の画像における黒化現象の発生箇所を検出する黒化検出回路と、該黒化検出回路の出力に基づいて、該黒化現象の発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の信号レベルを補正する黒化補正回路とを備えたので、画素から読み出されたアナログ信号およびそのAD変換処理に悪影響を与えることなく、黒化現象を検出して、該黒化現象が発生している個所の画素の信号レベルを補正することができる。 As described above, in the first embodiment, in a solid-state imaging device that outputs image data of a subject by imaging the subject, an imaging unit that images the subject and generates an analog image signal thereof, and the analog image signal is digitally converted. An A / D conversion unit for converting to an image signal, a blackening detection circuit for detecting a blackening occurrence location in an image of the subject based on a level fluctuation pattern in which the signal level of the digital image signal changes, and the blackening A blackening correction circuit that corrects a signal level of a blackening occurrence pixel, which is a pixel located at a place where the blackening phenomenon occurs, based on an output of the detection circuit, so that an analog signal read from the pixel and The blackening phenomenon can be detected and the signal level of the pixel where the blackening phenomenon occurs can be corrected without adversely affecting the AD conversion process.
また、入力されるデジタル画像信号を遅延する遅延器を用いて、黒化判定の対象となる注目画素と、該注目画素近傍の、高輝度判定の対象となる周辺画素との間隔を変更可能としたので、固体撮像装置の用途などに応じて、注目画素とその近傍の、高輝度判定の対象となる周辺画素との間隔を変えることにより、黒化現象発生の誤判定を抑えることができる。 In addition, by using a delay device that delays the input digital image signal, it is possible to change the interval between the target pixel that is the target of blackening determination and the neighboring pixels that are the target of high brightness determination near the target pixel. Therefore, erroneous determination of occurrence of the blackening phenomenon can be suppressed by changing the interval between the target pixel and the peripheral pixels that are the targets of high luminance determination in accordance with the use of the solid-state imaging device.
また、前記黒化現象発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の近傍に位置する高輝度画素の信号レベルを記憶し、該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルと置き換えるので、黒化発生画素の信号レベルの補正を違和感なく行うことができる。 Further, the signal level of the high luminance pixel located near the blackening occurrence pixel which is the pixel located at the blackening occurrence location is stored, and the signal level of the blackening occurrence pixel located at the blackening occurrence location is stored. Since this is replaced with the stored signal level, the signal level of the blackened pixel can be corrected without a sense of incongruity.
また、前記黒化現象発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の近傍に位置する高輝度画素の信号レベルを記憶し、該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該黒化発生画素と同じ色のカラーフィルタを有する高輝度画素の信号レベルで置き換えるので、カラーフィルタを有する固体撮像装置において、黒化発生画素の信号レベルの補正を違和感なく行うことができる。 Further, the signal level of the high luminance pixel located near the blackening occurrence pixel which is the pixel located at the blackening occurrence location is stored, and the signal level of the blackening occurrence pixel located at the blackening occurrence location is stored. Since the signal level of the high luminance pixel having the color filter of the same color as the blackening occurrence pixel is replaced, the signal level of the blackening occurrence pixel can be corrected without a sense of incongruity in the solid-state imaging device having the color filter.
また、本実施形態においては、黒化現象発生開始位置を決める画素の高輝度判定を行うときの閾値と、黒化現象発生終了位置を決める画素の高輝度判定を行うときの閾値とを異なる値とすることにより、黒化現象発生開始位置の判定と、黒化現象発生終了位置の判定との間で、判定のしやすさを変えることができる。 Further, in the present embodiment, a threshold value for performing high-intensity determination of a pixel that determines a blackening phenomenon occurrence start position is different from a threshold value for performing high-intensity determination of a pixel that determines a blackening phenomenon occurrence end position. Thus, the ease of determination can be changed between the determination of the blackening phenomenon occurrence start position and the determination of the blackening phenomenon occurrence end position.
なお、本実施形態1においては、黒化現象発生箇所の補正に黒化現象発生箇所左側の画素のデータ(信号レベル)を用いているが、これは、黒化現象発生箇所右側の画素のデータ(信号レベル)を用いてもよい。 In the first embodiment, the pixel data (signal level) on the left side of the blackening phenomenon occurrence point is used for correction of the blackening phenomenon occurrence point. (Signal level) may be used.
また、黒化現象発生個所Rbに位置する画素(黒化発生画素)の信号レベルを補正する際には、黒化発生画素の信号レベルを、黒化現象発生個所Rbに隣接する画素の画素データを用いているが、黒化現象発生個所Rbに位置する画素(黒化発生画素)の信号レベルを補正する際には、黒化発生画素の信号レベルを一定の画素データに置き換えてもよい。 Further, when correcting the signal level of the pixel (blackening occurrence pixel) located at the blackening occurrence location Rb, the signal level of the blackening occurrence pixel is set to the pixel data of the pixel adjacent to the blackening occurrence location Rb. However, when the signal level of the pixel (blackening occurrence pixel) located at the blackening phenomenon occurrence location Rb is corrected, the signal level of the blackening occurrence pixel may be replaced with constant pixel data.
さらに、本実施形態1では、黒化現象発生箇所における信号レベルの、水平方向における変化に基づいて黒化現象発生箇所の検出を行う場合について示したが、黒化現象発生箇所における信号レベルは、垂直方向にも同様の特徴がみられるため、上記実施形態1と同様に、垂直方向での信号レベルに基づいて黒化現象発生箇所の判定を行うこともでき、さらに、水平方向と垂直方向の両方での信号レベルに基づいて黒化現象発生箇所の判定を行うことも可能である。
(実施形態2)
本発明の実施形態2による固体撮像装置は、上記実施形態1に、間引き処理に応じて高輝度画素検出回路入力の遅延量を変更する機能を追加したものであり、以下詳述する。
Furthermore, in the first embodiment, the case where the blackening phenomenon occurrence location is detected based on the change in the horizontal direction of the signal level at the blackening occurrence occurrence location has been described. Since similar characteristics are also observed in the vertical direction, it is possible to determine the blackening phenomenon occurrence location based on the signal level in the vertical direction as in the first embodiment, and further, in the horizontal and vertical directions. It is also possible to determine where the blackening phenomenon has occurred based on the signal levels at both.
(Embodiment 2)
The solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention is obtained by adding a function of changing the delay amount of the high luminance pixel detection circuit input according to the thinning process to the first embodiment, which will be described in detail below.
図5は、この実施形態2による固体撮像装置を説明するブロック図であり、図5(a)は該固体撮像装置の全体構成を示し、図5(b)は、該固体撮像装置を構成する黒化検出回路の具体的な回路構成を示している。 FIG. 5 is a block diagram illustrating the solid-state imaging device according to the second embodiment. FIG. 5A illustrates the overall configuration of the solid-state imaging device, and FIG. 5B illustrates the solid-state imaging device. A specific circuit configuration of the blackening detection circuit is shown.
本実施形態2の固体撮像装置200aは、1チップ化された固体撮像素子200と、該固体撮像素子200を制御する制御部203とを有する。該固体撮像素子200は、該被写体からの光信号を光電変換し、該光電変換により得られた光電変換信号Asをアナログ信号として取り出す画素部(撮像部)201と、該画素部201により取り出されたアナログ信号Asをデジタル信号Dsに変換するA/D変換部102と、該A/D変換部102からのデジタル信号Dsにデジタル信号処理を施して画像データIdを出力するデジタル信号処理部210とを有している。
The solid-
ここで、上記画素部201は、上記制御部203からの制御信号Pcにより間引き処理が行われるよう構成されている。
Here, the
また、この実施形態2のデジタル信号処理回路210は、実施形態1のデジタル信号処理回路110における黒化検出回路111に代わる黒化検出回路211を有するものであり、該黒化検出回路211は、実施形態1の黒化検出回路111の機能に加えて、制御部203からの制御信号Dcにより、該画素部201での間引き処理に応じた黒化検出が行われるよう構成されている。
The digital
つまり、この黒化検出回路211は、実施形態1の黒化検出回路111の遅延器111eに代えて、制御部203からの制御信号Dcにより遅延量を変更可能な遅延器211eを備えたものである。
That is, the blackening
このような構成の実施形態2の固体撮像装置200aでは、画素部201での被写体の撮像時に、制御部203からの制御信号Pcにより画素からの光電変換信号の読み出しの間引き処理が行われるときには、遅延器211eは、制御部203からの制御信号Dcにより、その遅延量が該間引き処理に応じた値に調整される。
In the solid-
これにより、間引き処理により、高輝度画素と黒化画素との間隔が変化する場合でも、黒化検出回路211での黒化現象発生の判定を良好に行うことができる。
As a result, even when the interval between the high-luminance pixel and the blackened pixel changes due to the thinning-out process, the blackening
なお、上記各実施形態では、黒化判定画素から判定画素間隔だけ離れた画素が高輝度画素であると判定されたとき、黒化現象が発生していると判定しているが、黒化現象の発生を判定する条件は、これに限るものではなく、さらなる条件を追加してもよい。
(実施形態3)
本発明の実施形態3による固体撮像装置は、上記実施形態1の判定条件の他に、シャッタ期間が所定期間より短いという条件が満たされたとき、黒化現象が発生していると判定するようにしたものである。
In each of the above embodiments, it is determined that a blackening phenomenon has occurred when it is determined that a pixel separated from the blackening determination pixel by the determination pixel interval is a high-luminance pixel. The condition for determining the occurrence of is not limited to this, and additional conditions may be added.
(Embodiment 3)
The solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention determines that the blackening phenomenon has occurred when the condition that the shutter period is shorter than the predetermined period is satisfied in addition to the determination condition of the first embodiment. It is a thing.
すなわち、図6は、この実施形態3による固体撮像装置を説明するブロック図であり、図6(a)は該固体撮像装置の全体構成を示し、図6(b)は、該固体撮像装置を構成する黒化検出回路の具体的な回路構成を示している。 That is, FIG. 6 is a block diagram for explaining the solid-state imaging device according to the third embodiment, FIG. 6 (a) shows the overall configuration of the solid-state imaging device, and FIG. 6 (b) shows the solid-state imaging device. A specific circuit configuration of the blackening detection circuit is shown.
この実施形態3の固体撮像装置300aは、1チップ化された固体撮像素子300と、該固体撮像素子300を制御する制御部303とを有する。
The solid-
該固体撮像素子300は、該被写体からの光信号を光電変換し、該光電変換により得られた光電変換信号Asをアナログ信号として取り出す画素部(撮像部)301と、該画素部301により取り出されたアナログ信号Asをデジタル信号Dsに変換するA/D変換部102と、該A/D変換部102からのデジタル信号Dsにデジタル信号処理を施して画像データIdを出力するデジタル信号処理部310とを有している。
The solid-
ここで、上記画素部301は、上記制御部303からの制御信号Scにより画素部301でのシャッター期間が調整されるよう構成されている。この制御部303は、デジタル信号処理部310から出力される画像データIdに基づいて、被写体の輝度が高いほど、つまり単位時間当たりの露光量が増大するほど、上記シャッター期間が短くなるよう画素部301を制御するものである。
Here, the
また、この実施形態3のデジタル信号処理回路310は、実施形態1のデジタル信号処理回路110における黒化検出回路111に代わる黒化検出回路311を有するものであり、該黒化検出回路311は、実施形態1の黒化検出回路111の機能に加えて、シャッター期間が設定値より短いとき、つまり、露光量が多いときに、黒化発生箇所の判定を行う構成となっている。
Further, the digital
つまり、この黒化検出回路311は、実施形態1の黒化検出回路111における検出回路111aおよび111b、判定回路111c、遅延器とともに、制御部303からの制御信号Scを受け、該制御信号Scが示すシャッタ期間が、レジスタ311gに保持されたシャッタ期間(設定値)より小さいとき、判定指令信号Shを出力するシャッタ期間判定回路311fと、上記各回路111a〜111c、311fからの出力信号に基づいて黒化現象発生の判定を行う黒化現象発生判定回路311dとを有している。
That is, the blackening
この黒化現象発生判定回路311dは、上記実施形態1の黒化現象発生判定回路111dでの黒化現象判定条件に加えて、上記シャッタ期間が設定値より小さいという条件が満たされたとき、上記黒化判定を行うものである。
The blackening phenomenon
次に作用効果について説明する。 Next, the function and effect will be described.
この実施形態3では、上記実施形態1の効果に加えて以下の効果が得られる。 In the third embodiment, the following effects are obtained in addition to the effects of the first embodiment.
ここで、黒化現象発生時の撮像状態について考える。黒化現象は固体撮像素子で高輝度な被写体を撮像した場合に光リークによりリセットレベルが信号レベル付近まで大きくなることにより発生する。よって、黒化現象が発生する場合は高輝度な被写体を撮像しているため、黒化現象が発生しない被写体撮像時に比べ必然的にシャッタ期間が短くなっている。そこで、シャッタ期間がある値より短い場合のみ黒化現象検出を行うようにすることで、黒化現象検出の誤判定を減らすことができる。 Here, the imaging state when the blackening phenomenon occurs will be considered. The blackening phenomenon occurs when the reset level increases to the vicinity of the signal level due to light leakage when a high-brightness subject is imaged by the solid-state imaging device. Therefore, when the blackening phenomenon occurs, a high-brightness subject is imaged, so that the shutter period is inevitably shorter than when the subject is not blackening. Therefore, by performing blackening phenomenon detection only when the shutter period is shorter than a certain value, erroneous determination of blackening phenomenon detection can be reduced.
言い換えると、黒化現象が発生していない通常の画像においても、図3の黒化判定閾値(TH2)より信号レベルが小さい黒化判定画素から判定画素間隔だけ離れた箇所に白傷や高輝度な被写体などの高い信号レベルのものがあった場合、この箇所が、黒化現象が発生していないにも関わらず黒化現象発生箇所と判定され、その信号レベルの補正が行われてしまうのを回避することができる。 In other words, even in a normal image in which the blackening phenomenon does not occur, white spots or high luminance are detected at positions separated from the blackening determination pixels having a signal level smaller than the blackening determination threshold (TH2) in FIG. 3 by the determination pixel interval. If there is a subject with a high signal level such as a dark subject, it is determined that the blackening phenomenon has occurred even though the blackening phenomenon has not occurred, and the signal level is corrected. Can be avoided.
このように本実施の形態では黒化検出回路に黒化現象が発生したと判定するための条件を追加することにより黒化検出回路での誤検出を防止することができる。 Thus, in this embodiment, by adding a condition for determining that a blackening phenomenon has occurred in the blackening detection circuit, erroneous detection in the blackening detection circuit can be prevented.
また、上記実施形態では、閾値としてのシャッタ期間を保持するレジスタ311gには外部端子T3が設けられている。このため、黒化発生箇所の検出を開始するシャッタ期間の閾値は外部より変更可能である。
(実施形態4)
本発明の実施形態4による固体撮像装置は、上記実施形態1の判定条件の他に、高輝度判定された画素が連続しているという条件が満たされたとき、黒化現象が発生していると判定するようにしたものである。
In the above embodiment, the external terminal T3 is provided in the
(Embodiment 4)
In the solid-state imaging device according to the fourth embodiment of the present invention, the blackening phenomenon occurs when the condition that the pixels determined to have high luminance are continuous in addition to the determination conditions of the first embodiment is satisfied. Is determined.
図7は、この実施形態4による固体撮像装置を説明するブロック図であり、図7(a)は該固体撮像装置の全体構成を示し、図7(b)は、該固体撮像装置を構成する黒化検出回路の具体的な回路構成を示している。 FIG. 7 is a block diagram for explaining the solid-state imaging device according to the fourth embodiment. FIG. 7A shows the overall configuration of the solid-state imaging device, and FIG. 7B shows the solid-state imaging device. A specific circuit configuration of the blackening detection circuit is shown.
本実施形態4の固体撮像装置400aは1チップ化された固体撮像素子400を有し、該固体撮像素子400は、上記実施形態1と同一の画素部101およびA/D変換部102を備えるとともに、上記実施形態1の固体撮像素子100におけるディジタル信号処理部110に代えて、黒化現象発生の判定条件が異なるデジタル信号処理回路410を備えたものであり、その他の構成は実施形態1のものと同一である。
The solid-
つまり、この実施形態4のデジタル信号処理回路410は、実施形態1のデジタル信号処理回路110における黒化検出回路111に代わる黒化検出回路411を有するものである。この黒化検出回路411は、上記実施形態1の高輝度画素検出回路111bに代えて、注目画素からある一定の画素間隔だけ離れた複数の画素の信号レベルが、ある一定のレベルTH1より大きいことを検出したとき、高輝度画素検出信号を出力する高輝度画素検出回路411bを備えたものである。この高輝度画素検出回路411bは、黒化判定閾値(TH2)より小さいと判定された画素から判定画素間隔離れた画素が、高輝度画素であるか否かを判定する際に、高輝度判定された画素が複数個数連続していることを合わせて判定している。また、高輝度画素検出回路411bは、この高輝度画素の連続数の上限および下限を外部から設定するための端子T4aおよびT4bが設けられている。ただし、高輝度画素検出回路411bは、この高輝度画素の連続数の上限および下限を設定するための端子を有していないものでもよい。
That is, the digital
次に作用効果について説明する。 Next, the function and effect will be described.
この実施形態4では、上記実施形態1の効果に加えて以下の効果が得られる。 In the fourth embodiment, the following effects are obtained in addition to the effects of the first embodiment.
つまり、黒化現象が発生するような高輝度な被写体を撮像した場合、黒化現象発生箇所の周囲には図8に示すように高輝度判定される高い信号レベルの画素Ps1〜Ps3が複数連続するので、黒化判定閾値(TH2)より小さいと判定された画素Pbから判定画素間隔Dpsだけ離れた画素Ps3が高輝度判定されているかを確認する際に高輝度判定された画素が連続していることを合わせて確認することにより、白傷等による誤検出を抑えることが可能となる。
(実施形態5)
本発明の実施形態5による固体撮像装置は、上記実施形態3の判定条件の他に、高輝度判定された画素が連続しているという条件が満たされたとき、黒化現象が発生していると判定するようにしたものである。つまり、実施形態3と実施形態4の特徴を組み合わせたものである。
That is, when a high-luminance subject that causes a blackening phenomenon is imaged, a plurality of high-signal-level pixels Ps1 to Ps3 for which high-intensity determination is made are continuously provided around the blackening phenomenon occurrence portion as shown in FIG. Therefore, when the pixel Ps3 that is separated from the pixel Pb determined to be smaller than the blackening determination threshold (TH2) by the determination pixel interval Dps is determined to have high luminance, the pixels that have been determined to have high luminance are consecutive. In addition, it is possible to suppress erroneous detection due to white scratches or the like.
(Embodiment 5)
In the solid-state imaging device according to the fifth embodiment of the present invention, the blackening phenomenon occurs when the condition that the pixels determined to have high luminance are continuous in addition to the determination conditions of the third embodiment is satisfied. Is determined. That is, the features of Embodiment 3 and Embodiment 4 are combined.
図9は、この実施形態5による固体撮像装置を説明するブロック図であり、図9(a)は該固体撮像装置の全体構成を示し、図9(b)は、該固体撮像装置を構成する黒化検出回路の具体的な回路構成を示している。 FIG. 9 is a block diagram for explaining the solid-state imaging device according to the fifth embodiment. FIG. 9A shows the overall configuration of the solid-state imaging device, and FIG. 9B shows the solid-state imaging device. A specific circuit configuration of the blackening detection circuit is shown.
本実施形態5の固体撮像装置500aは、1チップ化された固体撮像素子500と、該固体撮像素子500を制御する制御部503とを有する。該固体撮像素子500は、該被写体からの光信号を光電変換し、該光電変換により得られた光電変換信号Asをアナログ信号として取り出す画素部(撮像部)501と、該画素部501により取り出されたアナログ信号Asをデジタル信号Dsに変換するA/D変換部102と、該A/D変換部102からのデジタル信号Dsにデジタル信号処理を施して画像データIdを出力するデジタル信号処理部510とを有している。
The solid-
ここで、上記画素部501および制御部503は、実施形態3の固体撮像装置300における画素部301および制御部303と同一のものである。つまり、該画素部501は、上記制御部503からの制御信号Scにより画素部501でのシャッター期間が調整されるよう構成されている。この制御部503は、デジタル信号処理部510から出力される画像データIdに基づいて、被写体の輝度が高いほど、つまり単位時間当たりの露光量が増大するほど、上記シャッター期間が短くなるよう画素部501を制御するものである。
Here, the
また、この実施形態5のデジタル信号処理回路510は、実施形態4のデジタル信号処理回路410における黒化検出回路411に代わる黒化検出回路511を有するものであり、該黒化検出回路511は、実施形態4の黒化検出回路411の機能に加えて、シャッター期間が設定値より短いとき、つまり、露光量が多いときに、黒化発生箇所の判定を行う構成となっている。
Further, the digital
つまり、この黒化検出回路511は、実施形態4の黒化検出回路411における検出回路111aおよび411b、判定回路111c、および遅延器111eとともに、該制御部503からの制御信号Scを受け、該制御信号Scが示すシャッタ期間が、レジスタ311gに保持されたシャッタ期間(設定値)より小さいとき、判定指令信号Shを出力するシャッタ期間判定回路311fと、上記各回路111a、411b、111c、および311fからの出力信号に基づいて黒化現象発生の判定を行う黒化現象発生判定回路511dとを有している。
That is, the blackening
この黒化現象発生判定回路511dは、上記実施形態4の黒化現象発生判定回路111dでの黒化現象判定条件に加えて、上記シャッタ期間が設定値より小さいという条件が満たされたとき、上記黒化判定を行うものである。
The blackening phenomenon
このような構成の実施形態5では、上記実施形態4の効果に加えて、上記実施形態3と同様、シャッタ期間がある値より短い場合のみ黒化現象検出を行うようにすることで、黒化現象検出の誤判定を減らすことができる。その結果、つまり、黒化検出回路の動作条件を制限することおよび黒化現象検出のための条件を追加することにより、黒化発生の誤検出、さらに黒化発生箇所での画素の信号レベルの誤補正なく、黒化現象発生箇所の検出およびその画素の信号レベルの補正を実現することができる。 In the fifth embodiment having such a configuration, in addition to the effect of the fourth embodiment, as in the third embodiment, the blackening phenomenon is detected only when the shutter period is shorter than a certain value. It is possible to reduce erroneous detection of phenomenon detection. As a result, by limiting the operating conditions of the blackening detection circuit and adding conditions for blackening phenomenon detection, false detection of blackening occurrence, and further, the signal level of the pixel at the blackening occurrence location Detection of a blackening phenomenon occurrence and correction of the signal level of the pixel can be realized without erroneous correction.
なお、上記各実施形態では、固体撮像装置として、1チップの固体撮像素子内にデジタル信号処理部を搭載したものを示しているが、本発明の固体撮像装置は、画素部およびA/D変換部を含む固体撮像素子と、該固体撮像素子からの出力信号の信号処理を行う信号処理部とを別のチップで構成したものでもよい。
(実施形態6)
図10は、本発明の実施形態6による固体撮像装置を示すブロック図である。
In each of the above embodiments, a solid-state imaging device is shown in which a digital signal processing unit is mounted in a single-chip solid-state imaging device. However, the solid-state imaging device of the present invention has a pixel unit and A / D conversion. The solid-state imaging device including the unit and the signal processing unit that performs signal processing of the output signal from the solid-state imaging device may be configured by separate chips.
(Embodiment 6)
FIG. 10 is a block diagram showing a solid-state imaging device according to Embodiment 6 of the present invention.
この実施形態6の固体撮像装置600aは、被写体の撮像を行う固体撮像素子600と、該固体撮像素子からの出力信号を信号処理する画像信号処理装置610aとを有し、該固体撮像素子600と画像信号処理装置610aとを別チップで構成したものである。
The solid-
ここで、該固体撮像素子600は、実施形態2の固体撮像素子200と同様、該被写体からの光信号を光電変換し、該光電変換により得られた光電変換信号Asをアナログ信号として取り出す画素部(撮像部)と、該画素部により取り出されたアナログ信号Asをデジタル信号Dsに変換するA/D変換部とを有している。また、該画像信号処理装置610aは、実施形態2におけるデジタル信号処理部210とその制御部203とを含む構成となっている。
Here, like the solid-
このような構成の実施形態6の固体撮像装置600aにおいても、上記実施形態2の固体撮像装置と同様の効果が得られる。
Also in the solid-
なお、上記実施形態6では、固体撮像装置を構成する固体撮像素子とその信号処理部とを別チップで構成する例として、実施形態2の固体撮像装置の構成を例に挙げているが、固体撮像素子とその信号処理部とを別チップで構成した固体撮像装置は、上記実施形態1、3ないし5のいずれの固体撮像装置であってよい。
(実施形態7)
なお、上記実施形態1〜6では、特に説明しなかったが、上記実施形態1〜6の固体撮像装置の少なくともいずれかを撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの画像入力デバイスを有した電子情報機器について説明する。本発明の電子情報機器は、本発明の上記実施形態1〜6の固体撮像装置の少なくともいずれかを撮像部に用いて得た高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示手段と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信手段と、この画像データを印刷(印字)して出力(プリントアウト)する画像出力手段とのうちの少なくともいずれかを有している。
In the sixth embodiment, the configuration of the solid-state imaging device according to the second embodiment is taken as an example in which the solid-state imaging device constituting the solid-state imaging device and its signal processing unit are configured as separate chips. The solid-state imaging device in which the imaging element and its signal processing unit are configured as separate chips may be any solid-state imaging device of the first, third, and fifth embodiments.
(Embodiment 7)
Although not particularly described in the first to sixth embodiments, a digital camera such as a digital video camera or a digital still camera using at least one of the solid-state imaging devices of the first to sixth embodiments as an imaging unit, An electronic information device having an image input device such as an image input camera, a scanner, a facsimile, a camera-equipped mobile phone device, and the like will be described. The electronic information device according to the present invention performs high-quality image data obtained by using at least one of the solid-state imaging devices according to the first to sixth embodiments of the present invention as an imaging unit, and performs data recording after performing predetermined signal processing for recording. A memory unit such as a recording medium, a display unit such as a liquid crystal display device that displays the image data on a display screen such as a liquid crystal display screen after performing predetermined signal processing for display, and the image data for communication At least one of communication means such as a transmission / reception device that performs communication processing after the signal processing and image output means for printing (printing) and outputting (printing out) the image data.
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。 As mentioned above, although this invention has been illustrated using preferable embodiment of this invention, this invention should not be limited and limited to this embodiment. It is understood that the scope of the present invention should be construed only by the claims. It is understood that those skilled in the art can implement an equivalent range from the description of specific preferred embodiments of the present invention based on the description of the present invention and common general technical knowledge. It is understood that the patent documents cited in the present specification should be incorporated by reference into the present specification in the same manner as the content itself is specifically described in the present specification.
本発明は、固体撮像装置、信号処理装置、および電子情報機器の分野において、CMOSイメージセンサなどの固体撮像素子で、黒化現象の発生を検出して光電変換信号の出力レベルを補正するようにしたもの、および該黒化現象の発生検出および該出力レベルの補正を行う信号処理装置、並びに、該固体撮像素子および該信号処理装置を用いた、デジタルカメラやビデオカメラなどの電子情報機器に関するものであり、画素から読み出されたアナログ信号およびそのAD変換処理に悪影響を与えることなく、黒化現象を検出して、該黒化現象が発生している個所の画素の信号レベルを補正することができるものである。 According to the present invention, in the field of a solid-state imaging device, a signal processing device, and an electronic information device, a solid-state imaging device such as a CMOS image sensor detects a blackening phenomenon and corrects an output level of a photoelectric conversion signal. And a signal processing device for detecting occurrence of the blackening phenomenon and correcting the output level, and an electronic information device such as a digital camera or a video camera using the solid-state imaging device and the signal processing device And detecting the blackening phenomenon without adversely affecting the analog signal read from the pixel and its AD conversion process, and correcting the signal level of the pixel where the blackening phenomenon occurs It is something that can be done.
100a、200a、300a、400a、500a、600a 固体撮像装置
100、200、300、400、500、600 固体撮像素子
101、201、301、501 画素部(撮像部)
102 A/D変換部
110、210,310、410、510 デジタル信号処理部
111、211、311、411、511 黒化検出回路
111a 黒化画素検出回路
111b、411b 高輝度画素検出回路
111c 黒化現象終了判定回路
111d、311d、411d 黒化現象発生判定回路
111e、211e 遅延器
112 黒化補正回路
113 デジタル信号処理回路
203、303、503 制御部
610a 画像信号処理装置
100a, 200a, 300a, 400a, 500a, 600a Solid-
102 A /
Claims (22)
該被写体を撮像してそのアナログ画像信号を生成する撮像部と、
該アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するAD変換部と、
該デジタル画像信号の信号レベルが変化するレベル変動パターンに基づいて、該被写体の画像における黒化現象の発生箇所を検出する黒化検出回路と、
該黒化検出回路の出力に基づいて、該黒化現象の発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の信号レベルを補正する黒化補正回路とを備えた固体撮像装置。 A solid-state imaging device that outputs image data of a subject by imaging the subject,
An imaging unit that images the subject and generates an analog image signal thereof;
An AD converter for converting the analog image signal into a digital image signal;
A blackening detection circuit that detects a blackening occurrence location in the image of the subject based on a level fluctuation pattern in which the signal level of the digital image signal changes;
A solid-state imaging device comprising: a blackening correction circuit that corrects a signal level of a blackening occurrence pixel that is a pixel located at a place where the blackening phenomenon occurs based on an output of the blackening detection circuit.
前記黒化検出回路は、
前記撮像部を構成する各画素毎に順次入力される前記デジタル画像信号の信号レベルに基づいて、注目画素の信号レベルが第1の閾値レベルより小さいとき、該注目画素が黒化画素であると判定する黒化画素検出部と、
該各画素毎に順次入力される信号レベルに基づいて、該注目画素から既定の画素数に相当する間隔だけ離れた周辺画素の信号レベルが、該第1の閾値レベルより大きい第2の閾値レベルより大きいとき、該周辺画素が第1の高輝度画素であると判定する高輝度画素検出部と、
該各画素毎に順次入力される信号レベルに基づいて、該第1の閾値レベルより大きい第3の閾値レベルより大きい信号レベルを有する第2の高輝度画素を検出したとき、黒化判定終了信号を出力する黒化現象終了判定部と、
該注目画素が黒化画素であると判定され、かつ該周辺画素が高輝度画素であると判定されたとき、該第1の高輝度画素の、該注目画素側に隣接して位置する画素を黒化現象の発生開始位置として検出し、その後、該黒化判定終了信号を受けたとき、該第1の高輝度画素と該第2の高輝度画素との間で黒化現象が発生していると判定する黒化現象発生判定部とを備えている固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1,
The blackening detection circuit includes:
When the signal level of the target pixel is smaller than the first threshold level based on the signal level of the digital image signal sequentially input for each pixel constituting the imaging unit, the target pixel is a blackened pixel A blackened pixel detection unit for determining;
Based on the signal level sequentially input for each pixel, a second threshold level in which the signal level of surrounding pixels separated from the target pixel by an interval corresponding to a predetermined number of pixels is greater than the first threshold level A high-brightness pixel detection unit that determines that the surrounding pixel is the first high-brightness pixel when larger,
When a second high-luminance pixel having a signal level larger than the third threshold level greater than the first threshold level is detected based on the signal level sequentially input for each pixel, the blackening determination end signal A blackening phenomenon end determination unit that outputs
When it is determined that the target pixel is a blackened pixel and the peripheral pixel is determined to be a high brightness pixel, a pixel located adjacent to the target pixel side of the first high brightness pixel is determined. When the blackening phenomenon is detected as an occurrence start position and then the blackening determination end signal is received, the blackening phenomenon occurs between the first high luminance pixel and the second high luminance pixel. A solid-state imaging device including a blackening phenomenon occurrence determination unit that determines that the image has
前記黒化補正回路は、前記第1の高輝度画素と前記第2の高輝度画素との間に位置する画素を前記黒化発生画素としてその信号レベルを補正するものである固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 2,
The blackening correction circuit corrects the signal level of a pixel located between the first high-brightness pixel and the second high-brightness pixel as the blackening generation pixel.
前記高輝度画素検出部は、
前記各画素毎に順次入力される前記デジタル画像信号を遅延する遅延器と、
該遅延器から出力されるデジタル画像信号の信号レベルが、前記第2の閾値レベルより大きいとき、前記注目画素に対する周辺画素が高輝度画素であると判定する高輝度判定回路とを有する固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 2,
The high-intensity pixel detection unit
A delay device for delaying the digital image signal sequentially input for each pixel;
A solid-state imaging device having a high-brightness determination circuit that determines that a peripheral pixel with respect to the target pixel is a high-brightness pixel when a signal level of a digital image signal output from the delay unit is higher than the second threshold level .
前記遅延器は、入力されるデジタル画像信号の遅延量を、予め設定された複数の遅延量のうちのいずれかに変更可能なものであり、
前記遅延器の遅延量の調整により、前記注目画素から前記周辺画素までの画素間隔が決定される固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 4,
The delay unit is capable of changing a delay amount of an input digital image signal to any one of a plurality of preset delay amounts,
A solid-state imaging device in which a pixel interval from the target pixel to the peripheral pixel is determined by adjusting a delay amount of the delay device.
前記撮像部を、前記被写体の撮像により得られたアナログ画像信号を画素単位で間引いて出力するよう制御する制御部を備え、
該制御部は、前記遅延器の遅延量を、該アナログ画像信号の間引き率に応じた遅延量となるよう制御する固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 5,
A controller that controls the imaging unit to output an analog image signal obtained by imaging the subject by thinning out the pixel unit;
The control unit controls the delay amount of the delay unit to be a delay amount corresponding to a thinning rate of the analog image signal.
前記高輝度画素検出回路で用いる第2の閾値レベルと、前記黒化現象終了判定回路で用いる第3の閾値レベルとは、同一レベルである固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 2,
The solid-state imaging device in which the second threshold level used in the high-luminance pixel detection circuit and the third threshold level used in the blackening phenomenon end determination circuit are the same level.
前記高輝度画素検出回路で用いる第2の閾値レベルと、前記黒化現象終了判定回路で用いる第3の閾値レベルとは、異なるレベルである固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 2,
A solid-state imaging device in which a second threshold level used in the high-luminance pixel detection circuit and a third threshold level used in the blackening phenomenon end determination circuit are different levels.
前記黒化補正回路は、
前記黒化現象発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の近傍に位置する高輝度画素の信号レベルを記憶する信号レベル記憶部を有し、
該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルと置き換える固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1,
The blackening correction circuit is
A signal level storage unit that stores a signal level of a high-luminance pixel located in the vicinity of the blackening occurrence pixel that is a pixel located at the blackening occurrence location;
A solid-state imaging device that replaces the signal level of a blackening occurrence pixel located at the blackening occurrence location with the stored signal level.
各画素上に色の異なる所定数のカラーフィルタを所定の配列パターンとなるよう繰り返し配置してなるカラーフィルタアレイを備え、
前記信号レベル記憶部は、前記黒化現象発生箇所内で同一画素ラインに位置する複数の黒化発生画素上のカラーフィルタと同じ色のカラーフィルタを有する、該黒化現象発生箇所外の画素のうち、該黒化現象発生箇所に最も近接する画素の信号レベルを該カラーフィルタの色毎にすべて保持し、
前記黒化補正回路は、該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルのうちの、該黒化発生画素とカラーフィルタの色が同じである画素の信号レベルと置き換える固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 9,
Provided with a color filter array in which a predetermined number of color filters of different colors are repeatedly arranged on each pixel so as to form a predetermined array pattern,
The signal level storage unit includes a color filter of the same color as a color filter on a plurality of blackening occurrence pixels located on the same pixel line within the blackening occurrence occurrence location, Among them, the signal level of the pixel closest to the blackening occurrence location is held for each color of the color filter,
The blackening correction circuit has the same signal level of the blackening occurrence pixel located at the blackening occurrence occurrence point as the color of the blackening occurrence pixel and the color filter among the stored signal levels. A solid-state imaging device that replaces the signal level of a pixel.
前記信号レベル記憶部は、
前記黒化現象発生個所の近傍に位置する高輝度画素の信号レベルを記憶する際に、偶数番目の画素と奇数番目の画素とに分けてその信号レベルを記憶するものであり、
前記黒化補正回路は、該黒化現象発生箇所に位置する奇数番目の黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルのうちの奇数番目の高輝度画素の信号レベルと置き換え、かつ該黒化現象発生箇所に位置する偶数番目の黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルのうちの偶数番目の高輝度画素の信号レベルと置き換えて、該黒化現象発生箇所に位置する画素の信号レベルを補正する固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 9,
The signal level storage unit
When storing the signal level of the high-intensity pixel located in the vicinity of the blackening phenomenon occurrence location, the signal level is stored separately for even-numbered pixels and odd-numbered pixels,
The blackening correction circuit replaces the signal level of the odd-numbered blackening occurrence pixel located at the blackening occurrence location with the signal level of the odd-numbered high-luminance pixel of the stored signal level, In addition, the blackening phenomenon occurs by replacing the signal level of the even-numbered blackening occurrence pixel located at the blackening occurrence place with the signal level of the even-numbered high-intensity pixel among the stored signal levels. A solid-state imaging device that corrects the signal level of a pixel located at a location.
前記黒化補正回路は、前記黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、予め設定された信号レベルに置き換えて補正する固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1,
The blackening correction circuit is a solid-state imaging device that corrects a signal level of a blackening occurrence pixel located at a blackening occurrence place by replacing a signal level with a preset signal level.
前記黒化補正回路は、前記撮像部で前記被写体を撮像するときのシャッタ期間が、予め設定された設定値よりも短い場合のみ、前記黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを補正する固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 1,
The blackening correction circuit detects the signal level of the blackening occurrence pixel located at the blackening occurrence location only when a shutter period when the subject is imaged by the imaging unit is shorter than a preset setting value. Solid-state imaging device that corrects
前記黒化現象発生判定部は、前記高輝度画素検出部で、予め設定された個数の画素が連続して高輝度画素と判定された場合のみ、黒化現象が発生していると判定するものである固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 2,
The blackening phenomenon occurrence determination unit determines that the blackening phenomenon has occurred only when the high-brightness pixel detection unit determines that a predetermined number of pixels are continuously high-brightness pixels. A solid-state imaging device.
該デジタル画像信号の信号レベルが変化するレベル変動パターンに基づいて、該被写体の画像における黒化現象の発生箇所を検出する黒化検出回路と、
該黒化検出回路の出力に基づいて、該黒化現象の発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の信号レベルを補正する黒化補正回路と有する信号処理装置。 A signal processing device that processes a digital image signal output from a solid-state imaging device that images a subject and outputs image data of the subject,
A blackening detection circuit that detects a blackening occurrence location in the image of the subject based on a level fluctuation pattern in which the signal level of the digital image signal changes;
A signal processing apparatus including a blackening correction circuit that corrects a signal level of a blackening occurrence pixel that is a pixel located at a place where the blackening phenomenon occurs based on an output of the blackening detection circuit.
前記固体撮像素子は、
前記被写体を撮像してそのアナログ画像信号を出力する撮像部と、
該アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するAD変換部とを備えている信号処理装置。 The signal processing device according to claim 15,
The solid-state imaging device is
An imaging unit that images the subject and outputs an analog image signal thereof;
A signal processing apparatus comprising: an AD conversion unit that converts the analog image signal into a digital image signal.
前記黒化検出回路は、
前記撮像部を構成する各画素毎に順次入力される前記デジタル画像信号の信号レベルに基づいて、注目画素の信号レベルが第1の閾値レベルより小さいとき、該注目画素が黒化画素であると判定する黒化画素検出部と、
該各画素毎に順次入力される信号レベルに基づいて、該注目画素から既定の画素数に相当する間隔だけ離れた周辺画素の信号レベルが、該第1の閾値レベルより大きい第2の閾値レベルより大きいとき、該周辺画素が第1の高輝度画素であると判定する高輝度画素検出部と、
該各画素毎に順次入力される信号レベルに基づいて、該第1の閾値レベルより大きい第3の閾値レベルより大きい信号レベルを有する第2の高輝度画素を検出したとき、黒化判定終了信号を出力する黒化現象終了判定部と、
該注目画素が黒化画素であると判定され、かつ該周辺画素が高輝度画素であると判定されたとき、該第1の高輝度画素の、該注目画素側に隣接して位置する画素を黒化現象の発生開始位置として検出し、その後、該黒化判定終了信号を受けたとき、該第1の高輝度画素と該第2の高輝度画素との間で黒化現象が発生していると判定する黒化現象発生判定部とを備えている信号処理装置。 The signal processing device according to claim 15,
The blackening detection circuit includes:
When the signal level of the target pixel is smaller than the first threshold level based on the signal level of the digital image signal sequentially input for each pixel constituting the imaging unit, the target pixel is a blackened pixel A blackened pixel detection unit for determining;
Based on the signal level sequentially input for each pixel, a second threshold level in which the signal level of surrounding pixels separated from the target pixel by an interval corresponding to a predetermined number of pixels is greater than the first threshold level A high-brightness pixel detection unit that determines that the surrounding pixel is the first high-brightness pixel when larger,
When a second high-luminance pixel having a signal level larger than the third threshold level greater than the first threshold level is detected based on the signal level sequentially input for each pixel, the blackening determination end signal A blackening phenomenon end determination unit that outputs
When it is determined that the target pixel is a blackened pixel and the peripheral pixel is determined to be a high brightness pixel, a pixel located adjacent to the target pixel side of the first high brightness pixel is determined. When the blackening phenomenon is detected as an occurrence start position and then the blackening determination end signal is received, the blackening phenomenon occurs between the first high luminance pixel and the second high luminance pixel. A signal processing apparatus including a blackening phenomenon occurrence determination unit that determines that the
前記黒化補正回路は、前記第1の高輝度画素と前記第2の高輝度画素との間に位置する画素を前記黒化発生画素としてその信号レベルを補正するものである固体撮像装置。 The signal processing device according to claim 17.
The blackening correction circuit corrects the signal level of a pixel located between the first high-brightness pixel and the second high-brightness pixel as the blackening generation pixel.
前記黒化補正回路は、
前記黒化現象発生箇所に位置する画素である黒化発生画素の近傍に位置する高輝度画素の信号レベルを記憶する信号レベル記憶部を有し、
該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルと置き換える信号処理装置。 The signal processing device according to claim 15,
The blackening correction circuit is
A signal level storage unit that stores a signal level of a high-luminance pixel located in the vicinity of the blackening occurrence pixel that is a pixel located at the blackening occurrence location;
A signal processing device that replaces the signal level of a blackening occurrence pixel located at the blackening occurrence location with the stored signal level.
前記固体撮像素子は、各画素上に色の異なる所定数のカラーフィルタを所定の配列パターンとなるよう繰り返し配置してなるカラーフィルタアレイを備えたものであり、
前記信号レベル記憶部は、前記黒化現象発生箇所内で同一画素ラインに位置する複数の黒化発生画素上のカラーフィルタと同じ色のカラーフィルタを有する、該黒化現象発生箇所外の画素のうち、該黒化現象発生箇所に最も近接する画素の信号レベルを該カラーフィルタの色毎にすべて保持し、
前記黒化補正回路は、該黒化現象発生箇所に位置する黒化発生画素の信号レベルを、該記憶している信号レベルのうちの、該黒化発生画素とカラーフィルタの色が同じである画素の信号レベルと置き換える信号処理装置。 The signal processing device according to claim 19,
The solid-state imaging device includes a color filter array in which a predetermined number of color filters having different colors are repeatedly arranged on each pixel so as to form a predetermined arrangement pattern,
The signal level storage unit includes a color filter of the same color as a color filter on a plurality of blackening occurrence pixels located on the same pixel line within the blackening occurrence occurrence location, Among them, the signal level of the pixel closest to the blackening occurrence location is held for each color of the color filter,
The blackening correction circuit has the same signal level of the blackening occurrence pixel located at the blackening occurrence occurrence point as the color of the blackening occurrence pixel and the color filter among the stored signal levels. A signal processing device that replaces the signal level of a pixel.
該撮像部は、請求項1に記載の固体撮像装置である電子情報機器。 An electronic information device having an imaging unit for imaging a subject,
The electronic imaging device is the solid-state imaging device according to claim 1.
該信号処理回路は、請求項15に記載の信号処理装置である電子情報機器。 An electronic information device having an imaging unit for imaging a subject and a signal processing circuit for processing a digital image signal output from the imaging unit,
The signal processing circuit is an electronic information device which is the signal processing device according to claim 15.
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- 2008-01-23 JP JP2008013157A patent/JP2009177436A/en not_active Withdrawn
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