JP2018182366A - 撮像装置及び暗電流変動の検出補正方法及び撮像装置調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ＣＭＯＳ素子の暗電流の直流成分の変動を安定に検出して、補正することを目的とする。【解決手段】本発明の撮像装置は、水平遮光画素信号（以下、ＨＯＢ）補正可能なＣＭＯＳ撮像素子を有し、黒完全沈みこみ黒キズの異常に所定の暗電流を周囲画素の中央値で補間するか又は０で補間する手段と、白キズを周囲画素の中央値で補間するか又は０で補間する手段を有し、撮像した垂直有効画素区間の水平有効画素区間の有効画素の映像信号の暗部レベルを検出する手段と、黒キズと白キズと補間した垂直遮光画素信号（以下、ＶＯＢ）の有効画素期間の平均を検出する手段と、該検出した有効画素の映像信号の暗部レベルとＶＯＢの平均とを比較する手段を有し、該検出した有効画素の映像信号の暗部レベルとＶＯＢの平均とが連動することにより映像信号の黒レベルを補正する手段を有することを特徴とする。【選択図】 図１Ａ

Description

本発明は、テレビジョンカメラなどの撮像装置に係わり、特に撮像素子の暗電流変動の検出と補正に関するものである。

従来のテレビジョンカメラの固撮像素子の画素欠陥検出方法としては、撮像光を分光して得られた複数分光を分光光毎に同一撮像位置もしくは近傍撮像位置で撮像し出力した映像信号どうしを比較した結果に応じて、前記分光光のうちいずれの分光光を撮像した撮像素子で画素欠陥が発生しているか否かを検出し、補間するものがある（特許文献１参照）。
従来の撮像装置の全体構成図の図１１を参照。図１１は、雑音低減、ゲイン補正およびアナログ−デジタル変換のＡＦＥ（Analog Front End）を集積したＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）撮像素子であり、映像信号処理で遮光画素信号（以下、ＯＢと称する）補正を行う従来例である。

しかしながら、撮像素子で撮像した映像信号には、複数の分光した映像信号毎にランダムノイズ成分が重畳されるため、画素欠陥検出信号に検出誤差を与える事になり、ランダムノイズより小さなレベルの画素欠陥の検出が困難であった。そのため用途がランダムノイズより画素欠陥信号が比較的大きい長時間露光型カメラ等の一部に限られていた（特許文献２参照）。
さらに、撮像素子は一般に、６℃温度上昇で暗電流は２倍程度となっていて、撮像素子温度の指数関数に比例して暗電流は大きく変動する。そのため、画素欠陥の中で感度が異常に低く暗電流が漏れ電流程度しかない撮像画素（以下、完全黒キズと称する）の暗電流と、正常画素の暗電流とを確実に識別して検出することが困難である。暗電流が多い撮像素子温度であれば、画素欠陥の中で暗電流が異常に多い撮像画素（以下、白キズと称する）と正常画素の暗電流との識別は比較的容易である。

また、電源電圧雑音の有効画素への影響とＯＢ画素への影響の相違を係数で補正した横引補正も提案されていた（特許文献３参照）。

さらに、有効画素部範囲内のダークレベルがＯＢ部の出力よりも小さいときには、有効画素部内のダークレベルをもって撮影画像のダークレベルのクランプを行うことも提案されていた（特許文献４参照）。

特開２００２−４４６８８号公報 特開２００９−２３２２００号公報 特開２００８−６７０６０号公報 特開２００５−１７６０６２号公報

本発明は、ＣＭＯＳ素子の暗電流の直流成分の変動を安定に検出して、補正することを目的とする。

本発明の撮像装置は、水平遮光画素信号（以下、ＨＯＢ）補正可能なＣＭＯＳ撮像素子を有し、黒完全沈みこみ黒キズの異常に所定の暗電流を周囲画素の中央値で補間するか又は０で補間する手段と、白キズを周囲画素の中央値で補間するか又は０で補間する手段を有し、撮像した垂直有効画素区間の水平有効画素区間の有効画素の映像信号の暗部レベルを検出する手段と、黒キズと白キズと補間した垂直遮光画素信号（以下、ＶＯＢ）の有効画素期間の平均を検出する手段と、該検出した有効画素の映像信号の暗部レベルとＶＯＢの平均とを比較する手段を有し、該検出した有効画素の映像信号の暗部レベルとＶＯＢの平均とが連動することにより映像信号の黒レベルを補正する手段を有することを特徴とする。

また、本発明の撮像装置は、水平遮光画素信号を補正可能なＣＭＯＳ撮像素子を有し、温度に蓄積時間を逆比例させて所定の時間蓄積することにより黒完全沈みこみ黒キズの異常に所定の暗電流を正常画素の暗電流と識別して検出し周囲画素の中央値で補間する手段と、白キズも検出し周囲画素の中央値で補間する手段とを有し、撮像した垂直有効画素区間の水平有効画素区間の有効画素の映像信号の暗部レベルの平均である暗部としてゲートされた映像信号の平均値または輝度最低レベルである暗部としてゲートされた映像信号の最小値付近の平均値を検出する手段と、黒キズと白キズと補間した垂直遮光画素信号（以下、ＶＯＢ）の有効画素期間の平均を検出する手段と、該検出した有効画素の映像信号の暗部レベルの平均または輝度最低レベルとＶＯＢの平均とを比較する手段を有し、該検出した有効画素の映像信号の暗部レベルの平均または輝度最低レベルとＶＯＢの平均とが連動したら映像信号の黒レベルを補正する手段を有することを特徴とする。

さらに、本発明の撮像装置の調整方法は、温度に蓄積時間を逆比例させて所定の時間蓄積により黒完全沈みこみ黒キズの異常に小さい暗電流を正常画素の暗電流と識別して検出し周囲画素の中央値で補間し、白キズも検出し周囲画素の中央値で補間し、黒キズと白キズと補間した有効画素の映像信号の暗部レベルの平均または輝度最低レベルとＶＯＢの平均とが連動したら映像信号の黒レベルを補正することを特徴とする。

本発明によれば、感度が異常に低く暗電流が漏れ電流程度しかない撮像画素（以下、完全黒キズと称する）信号も自動検出でき、かつ完全黒キズの周囲画素を用いた補間が可能となる。
また、ＣＭＯＳ素子の暗電流の直流成分の変動を安定に検出して、補正するので、映像信号の黒が安定し、テレビカメラのワイドダイナミックレンジ化が容易になる。

本発明の撮像装置の全体構成の一実施例を示すブロック図（ＡＦＥを集積したＣＭＯＳ撮像素子で、映像信号処理で遮光画素映像信号の代表値を有効画素映像信号から減算する遮光画素信号（以下、ＯＢと称する）補正とＶＯＢレベルと黒(ペデスタル)レベルの連動を補正するＯＢ変動補正を行う。）で、Ｒ，Ｇ，Ｂの３板撮像素子を用いたカラー撮像装置である。 本発明の撮像装置の全体構成の他の一実施例を示すブロック図で、Ｒ，Ｇ１，Ｇ２，Ｂの４板撮像素子を用いたカラー撮像装置である。 本発明の撮像装置の全体構成の他の一実施例を示すブロック図で、Ｒ，Ｇ１，Ｇ２，Ｂのベイヤ配列のオンチップカラーフィルタ付撮像素子を用いたカラー撮像装置である。 本発明の撮像装置の全体構成の他の一実施例を示すブロック図で、モノクロ撮像素子を用いたモノクロ撮像装置である。 暗電流が異常に多い撮像画素（以下、白キズと称する）と正常画素と感度が異常に低く暗電流が漏れ電流程度しかない撮像画素（以下、完全黒キズと称する）の遮光時の、映像信号処理でＯＢ画素の映像信号の代表値を有効画素映像信号から減算するＯＢ補正前の撮像信号（水平走査線）での完全黒キズ映像信号の撮像装置起動時から内部温度上昇の飽和までの変化を示す模式図である。 （ａ）遮光時のＯＢ補正前の撮像信号（水平走査線）での完全黒キズ映像信号の撮像装置の起動時から内部温度上昇の飽和までの変化を示す模式図である。 （ｂ）撮像素子の温度と蓄積時間と暗電流との白キズの映像信号の撮像装置起動時から内部温度上昇の飽和までの変化を示す模式図である。 遮光時の遮光画素映像信号の代表値を有効画素映像信号から減算する遮光画素信号（以下、ＯＢと称する）補正をする前の撮像信号の撮像素子の温度と蓄積時間と暗電流との白キズと完全黒キズの映像信号の撮像装置起動時から内部温度上昇の飽和までの変化と撮像素子の１４bit出力の垂直走査周期単位の蓄積時間による出力飽和を示す模式図である。 遮光時のＯＢ補正前の撮像信号の撮像素子の温度と蓄積時間の比と暗電流の比と撮像素子の温度に６℃で２倍の正常画素の暗電流に反比例させて、暗電流の比と完全黒キズを検出する遮光蓄積時間を示す模式図である。 本発明の一実施例の白キズ検出と補間の詳細構成図である。 本発明の一実施例の完全黒キズ検出と補間の詳細構成図である。 本発明の一実施例を説明するための模式図である。 本発明の一実施例の白キズの周囲８画素の中央値を算出し、白キズを補間する詳細構成図である。 本発明の一実施例の完全黒キズの周囲８画素の中央値を算出し、完全黒キズを補間する詳細構成図である。 本発明の一実施例の白キズ検出と完全黒キズ検出とのフローチャートである。 発明の一実施例の白キズ補間と完全黒キズ補間とのフローチャートである。 従来の撮像装置の全体構成図（ＡＦＥ集積したＣＭＯＳ撮像素子を映像信号処理でＯＢ補正する）である。 本発明の一実施例のＯＢ画素信号の最小値からＮ(４)番目からＮ(４)＋Ｍ(３)番目の平均検出部と撮像有効画素信号の暗部の最小値からＮ(４)番目からＮ(４)＋Ｍ(３)番目の平均検出部と黒(ペデスタル)レベル補正である。 本発明の一実施例のＯＢ画素信号の最小値からＮ(２)番目からＮ(２)＋Ｍ(１)番目の平均検出部と撮像有効画素信号の暗部の最小値からＮ(４)番目からＮ(４)＋Ｍ(３)番目の平均検出部と黒(ペデスタル)レベル補正である。 本発明の一実施例のＯＢ画素信号の最小値からＮ(４)番目からＮ(４)＋Ｍ(３)番目の平均検出部と撮像有効画素信号の暗部の最小値からＮ(４)番目からＮ(４)＋Ｍ(３)番目の平均検出部と黒(ペデスタル)レベル補正である。 本発明の一実施例のＯＢ画素信号の最小値からＮ(４)番目からＮ(４)＋Ｍ(３)番目の平均検出部と撮像有効画素信号の暗部の最小値からＮ(４)番目からＮ(４)＋Ｍ(３)番目の平均検出部と黒(ペデスタル)レベル補正である。 本発明の一実施例の有効画素期間の暗部レベルとＶ−ＯＢレベルとを比較して黒(ペデスタル)レベルを補正する動作の模式図である。（(a) 映像信号の基準状態：ペデスタル一定にＡ．ＢＬＫし、ＶＯＢレベルとペデスタル補正値とにはシェーディング等のオフセット有り(b) 映像信号：ＶＯＢレベルが下がり有効画素暗部が暗くなる⇒ペデスタルレベルを下げる(c) 映像信号：ＶＯＢレベルが上がり有効画素暗部が明るくなる⇒ペデスタルレベルを上げる(ｄ) 映像信号：ＶＯＢレベルが下がり有効画素暗部が明るくなる⇒ペデスタルレベルを補正しない(e) 映像信号：ＶＯＢレベルが上がり有効画素暗部が暗くなる⇒ペデスタルレベルを補正しない） 本発明の一実施例の有効画素期間の暗部レベルとＶ−ＯＢレベルとを比較して黒(ペデスタル)レベルを補正するフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１Ａと図１Ｂと図１Ｃと図１Ｄとは本発明の撮像装置の全体構成の一実施例を示すブロック図であり、雑音低減、ゲイン補正およびアナログ−デジタル変換のＡＦＥを集積したＣＭＯＳ撮像素子で、映像信号処理で遮光画素の映像信号の代表値を有効画素映像信号から減算するＯＢ補正を行う。
図１Ａのテレビジョンカメラ３０はガンマ後マトリクスの映像信号処理で、Ｒ，Ｇ，Ｂの３板撮像素子を用いたカラー撮像装置である。
図１Ｂは本発明の撮像装置の全体構成の他の一実施例を示すブロック図で、Ｒ，Ｇ１，Ｇ２，Ｂの４板撮像素子を用いたカラー撮像装置である。
図１Ｃは本発明の撮像装置の全体構成の他の一実施例を示すブロック図で、Ｒ，Ｇ１，Ｇ２，Ｂのベイヤ配列のオンチップカラーフィルタ付撮像素子を用いたカラー撮像装置である。
図１Ｄは本発明の撮像装置の全体構成の他の一実施例を示すブロック図で、モノクロ撮像素子を用いたモノクロ撮像装置である。
なお、本発明は、撮像素子をＣＭＯＳに限定するものではなく、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等であってもよい。

図１Ａと図１Ｂにおいて、被写体からの入射光はレンズ部３１で結像され、プリズム部３２で赤色光と緑色光および青色光に分解され、各々ＣＭＯＳ撮像素子部３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｇ１、３３Ｇ２、３３Ｂで光電変換される。光電変換されたＲ／Ｇ／Ｂの信号は、ＣＭＯＳ撮像素子内で雑音低減、ゲイン補正およびアナログ−デジタル変換とを行い、白キズ完全黒キズ検出補正機能付映像信号処理部の３５に送られ、色補正、輪郭補正、ガンマ補正、ニー補正等の各種映像信号処理が行われる。

図１Ａと図１Ｂと図１Ｃと図１Ｄにおいて、温度センサ２０はＣＭＯＳ撮像素子部３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｇ１，３３Ｇ２，３３Ｂ，５８，５９の近傍に設けて温度を検出する。
撮像素子制御５４は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)３９の指示に従いＣＭＯＳ撮像素子部３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｇ１，３３Ｇ２，３３Ｂ，５８，５９の蓄積（露光）や読出しを制御する。
レンズ部３１はＣＰＵ３９の指示に従い遮光または標準撮像を光学絞りまたは可変光学減衰（以下絞り）で制御する。
また、５０は白キズ検出補間、５１は完全黒キズ検出補間、５２は暗電流算出ＯＢ補正、６２はＯＢ変動補正、５３はガンマ色輪郭補正である。
図１Ｂと図１Ｃとにおいて、５７はパラレル−シリアル変換部（Ｐ／Ｓ）であり、パラレル−シリアル変換部（Ｐ／Ｓ）の５７により、Ｇ1とＧ２の撮像信号からＧの撮像信号が生成される。
図１Ｄにおいて、５９はモノクロ撮像素子で、６０はガンマ輪郭補正であり、モノクロの輝度（Ｙ）信号のみが出力される。

ＭＡＴＲＩＸ部３６では各種映像信号処理などが施された後、BT.709の映像信号の出力を
Ｙ＝０．２１２６Ｒ＋０．７１５２Ｇ＋０．０７２２Ｂ
Ｐｂ＝０．５３８９（Ｂ−Ｙ）
Ｐｒ＝０．６３５０（Ｒ−Ｙ）
の計算式により、Ｒ／Ｇ／Ｂから輝度信号（Ｙ）と色差信号（Ｐｂ／Ｐｒ）に変換する。そしてパラレル−シリアル変換部３７でシリアル映像信号に変換され、外部に出力される。
また、BT.709の原色点より広色域のITU/BT.2020での映像信号の出力は、
Ｙ＝０．２６２７Ｒ＋０．６７８０Ｇ＋０．０５９３Ｂ
Ｐｂ＝０．５３１５（Ｂ−Ｙ）
Ｐｒ＝０．６７８２（Ｒ−Ｙ）
の映像信号出力もある。
さらに、赤，緑，青または赤，緑１，緑２，青の原色の映像信号の出力もある。

ＣＰＵ３９は、テレビジョンカメラ３０の各部を制御する。また、ビューファインダまたはモニタディスプレイの画像表示部４０は撮像装置の設定用メニューや暗電流が異常に多い撮像画素（以下、白キズと称する）と正常画素と感度が異常に低く暗電流が漏れ電流程度しかない撮像画素（以下、完全黒キズと称する）との自動補間操作や任意の画素の手動での周囲画素での補間操作を表示する。
ビューファインダまたはモニタディスプレイの４０では被写体の映像にメニュー画面を重畳し、ユーザーはメニュー画面を見ながら白キズと完全黒キズとの自動検出補間操作や任意の画素の手動での周囲画素での補間操作を表示する。

（検出と補間の例１の概要）
以下、本発明の白キズと完全黒キズとの検出と補間の例１を図１Ａと図１Ｂと図１Ｃと図１Ｄ、図２、図３Ａ、図３Ｂを用いて説明する。
ここで、図２は、暗電流が異常に多い白キズと正常画素と感度が異常に低く暗電流が漏れ電流程度しかない撮像画素（以下完全黒キズ）の遮光時の、映像信号処理でＯＢ画素の映像信号の代表値を有効画素映像信号から減算するＯＢ補正前の撮像信号（水平走査線）での完全黒キズ映像信号の撮像装置起動時から内部温度上昇の飽和までの変化を示す模式図模式図であり、（a）は遮光時のＯＢ補正前の撮像信号（水平走査線）での感度が異常に低い撮像画素（以下完全黒キズ）映像信号の撮像装置の起動時から内部温度上昇の飽和までの変化を示す模式図であり、（ｂ）は 撮像素子の温度と蓄積時間と暗電流との白キズの映像信号の撮像装置起動時から内部温度上昇の飽和までの変化を示す模式図である。
撮像素子は一般に、６℃温度上昇で暗電流は２倍程度となっている。放熱に工夫しているカメラでは、一般に、内部温度上昇がおよそ２時間で飽和し１２℃程度となっている。そのため、周囲温度が一定であっても、内部温度上昇１２℃で、起動時に比べ、内部温度上昇の飽和時には４倍となる。通常はその中間となる。

図３Ａは、遮光時の遮光画素映像信号の代表値を有効画素映像信号から減算する遮光画素信号（以下ＯＢ）補正をする前の撮像信号の撮像素子の温度と蓄積時間と暗電流との白キズと正常画素と完全黒キズの映像信号の撮像装置起動時から内部温度上昇の飽和までの変化と撮像素子の１４bit出力の垂直走査周期単位の蓄積時間による出力飽和を示す模式図である。垂直走査周期は一般に約６０Ｈｚや５０Ｈｚが主である。約１２０Ｈｚや１５０Ｈｚや約１８０Ｈｚや約２４０Ｈｚ等の高速も約２４Ｈｚや約３０Ｈｚ等の低速もある。以下、垂直走査周期は約６０Ｈｚで垂直走査周期と蓄積時間との関係を説明する。

図３Ｂは、遮光時のＯＢ補正前の撮像信号の撮像素子の温度と蓄積時間の比と暗電流の比と撮像素子の温度と完全黒キズを検出する遮光蓄積時間を示す模式図である。
漏れ電流相当の暗電流しかない完全黒キズを検出するため、白キズ検出の蓄積時間は白キズが飽和しない中時間（垂直走査周期の約６０Ｈｚの６０倍のおよそ１秒）であるのに対し、完全黒キズ検出の蓄積時間は撮像素子の温度に６℃で２倍の正常画素の暗電流に反比例させて長時間（１秒から１６３８９４秒）とすることにより、正常画素の暗電流と、漏れ電流相当の暗電流しかない完全黒キズの暗電流と確実に識別する。

白キズ検出と異なり、完全黒キズ信号検出は困難なので、検出時の長時間蓄積が許容される。
具体的には、撮影直前の検出は、撮像素子温度２２℃で１２８秒程度が低温の実用限界であるが、撮像装置を組立調整後のヒートランまたは高温エージング等なら、最高使用温度４５℃で放熱に工夫しているカメラでの内部温度上昇が約１２℃であり、撮像素子温度が５７℃（４５℃＋１２℃）の場合には完全黒キズ検出の遮光蓄積時間は約２秒となる。
最高使用温度４５℃で放熱に工夫していないカメラは内部温度が上昇約１９℃であり、撮像素子温度が６４℃（４５℃＋１９℃）の場合には完全黒キズ検出の遮光蓄積時間は垂直走査周期の約６０Ｈｚの６０倍の約１秒となる。
最高使用温度４０℃で特に放熱に工夫しているカメラは内部温度上昇約８℃で撮像素子温度が４８℃（４０℃＋８℃）となり、完全黒キズ検出の遮光蓄積時間は約１６秒となる。ヒートランまたは高温エージング等での完全黒キズ検出の遮光蓄積時間は約１秒から約１６秒なら、原価上昇はほとんどない。

本発明の撮像装置の全体構成の一実施例を示すブロック図の図１Ａと図１Ｂと図１Ｃと図１Ｄの３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｇ１，３３Ｇ２，３３Ｂまたは５８または５９のＣＭＯＳ撮像素子の近傍に、温度センサ２０を設けてＣＭＯＳ撮像素子の温度を検出し、完全黒キズ検出の遮光蓄積時間は撮像素子の温度に６℃で２倍の正常画素の暗電流に反比例させても良い。暗電流算出ＯＢ補正５２で遮光された正常画素の暗電流の代表値を算出しても良い。
正常画素の暗電流が少ない低温時において、正常画素の暗電流と、完全黒キズの暗電流と確実に識別するために、完全黒キズ検出の遮光蓄積時間は撮像素子の温度に６℃で２倍の正常画素の暗電流に正確に反比例させるために、暗電流算出ＯＢ補正５２で遮光された正常画素の暗電流の代表値を算出する方法は、後述の白キズと完全黒キズとの検出と補間の例３で説明する。

以上のように本発明は、色分解光学系及び３個以上の撮像素子あるいはＲ，Ｇ１，Ｇ２，Ｂのベイヤ配列のオンチップカラーフィルタ付撮像素子あるいはモノクロ撮像素子と、該撮像素子の各赤緑青の原色映像信号あるいは（モノクロの）輝度映像信号の画素ごとに遮光時の暗電流を検出する手段と、第一の所定のレベルより大きい暗電流の画素ごとに独立に周囲画素の信号レベルを用いて補間する手段と、映像信号処理で遮光画素映像信号の代表値を有効画素映像信号から減算する遮光画素信号（以下、ＯＢと称する）補正をする映像信号処理手段とを有する撮像装置において、
撮像装置を組立調整後の（ヒートランまたは高温エージング等）撮像素子温度が４０℃以上の状態時に、垂直走査周期の約６０Ｈｚの６０倍のおよそ１秒から１６秒（できれば周囲温度４０℃以上、内部温度上昇１１℃以上、撮像素子温度が５１℃以上でおよそ４秒）遮光蓄積して映像信号処理のＯＢ補正前に又はＯＢ補正を中止して、第二の所定のレベルより小さい暗電流の画素（感度が異常に低く暗電流が漏れ電流程度しかない撮像画素（以下、完全黒キズと称する））を（正常画素の暗電流と識別して）検出し、撮影時に第二の所定のレベルより小さい暗電流の完全黒キズの画素ごとに独立に周囲画素の信号レベルを用いて補間することを特徴とする撮像装置の調整方法である。

また、上記撮像装置において、撮像素子温度に対応する（６℃上昇でおよそ２倍となる）正常画素の暗電流を検出する手段（ＯＢ画素の最小値からＮからＮ＋Ｍ番目の平均値を算出する手段）または撮像素子の温度を検出する手段（温度センサ）と、該検出した撮像素子温度に対応する（６℃でおよそ２倍となる）正常画素の暗電流に反比例させて長時間（１秒から１６３８９４秒）遮光蓄積し読出を行い、第二の所定のレベルより小さい暗電流の画素（感度が異常に低い撮像画素（以下、完全黒キズと称する））を（正常画素の暗電流と識別して）検出する手段と、撮影時に完全黒キズの画素ごとに独立に周囲画素の信号レベルを用いて補間する手段と、を有することを特徴とする撮像装置である。（具体策は実施例３で説明する。）

（白キズと完全黒キズとの検出と補間の例２、検出と補間の詳細）
以下、本発明の他の白キズと完全黒キズとの検出と補間の例を図１Ａと図１Ｂと図１Ｃと図４〜図１０を用いて説明する。
図４は本発明の一実施例の白キズ検出と補間の詳細構成図である。
図５は本発明の一実施例の完全黒キズ検出と補間の詳細構成図である。

図６は本発明の一実施例を説明するための模式図である。
図６（Ａ）は本発明の一実施例であり、遮光時のＯＢ補正前の完全黒キズを周囲８画素の中央値で補間する模式図（標準撮像信号での完全黒キズの周囲正常画素での補間）である。
図６（Ｂ）は本発明の一実施例であり、遮光時のＯＢ補正前の完全黒キズを周囲８画素の中央値で補間する模式図（標準撮像信号での完全黒キズの周囲黒キズを含む正常画素での補間）である。
図６（Ｃ）は本発明の一実施例であり、遮光時のＯＢ補正前の撮像信号での白キズを周囲８画素の中央値で補間する模式図（標準撮像信号での白キズの周囲正常画素での補間）である。
図６（Ｄ）は本発明の一実施例であり、遮光時のＯＢ補正前の撮像信号での白キズを周囲８画素の中央値で補間する模式図（標準撮像信号での白キズの周囲白キズを含む正常画素での補間）である。

図７は本発明の一実施例の白キズの周囲８画素の中央値を算出し、白キズを補間する詳細構成図である。
図８は本発明の一実施例の完全黒キズの周囲８画素の中央値を算出し、完全黒キズを補間する詳細構成図である。
図９は本発明の一実施例の白キズ検出と完全黒キズ検出とのフローチャートであり、図１０は発明の一実施例の白キズ補間と完全黒キズ補間とのフローチャートである。

図４は本発明の一実施例の暗電流が異常に多い撮像画素（いわゆる白キズ）検出と補間の詳細構成図であり、図５は本発明の一実施例の感度が異常に低く暗電流が漏れ電流程度しかない撮像画素（以下、完全黒キズと称する）検出の詳細構成図である。
図４と図５において、Ｒの白キズ補間信号、Ｇの白キズ補間信号、Ｂの白キズ補間信号から完全黒キズ検出の長時間蓄積での完全黒キズ基準レベルを減算し、完全黒キズの映像信号タイミング（アドレス）を判定し、標準撮像時に、標準撮像時の完全黒キズ補間レベル判定はしないで、完全黒キズの映像信号タイミング（アドレス）で完全黒キズの周囲画素での補間を行う。

図４と図５において、１２，１３，１４は減算器であり、１０は白キズの検出と補間部、１１は黒キズの検出と補間部であり、１５は白キズの映像信号タイミング（アドレス）判定と標準撮像時の白キズ補間判定、１６は白キズの周囲画素での補間、１７は黒キズの映像信号タイミング（アドレス）判定、１８は黒キズの周囲画素での補間である。

本発明の撮像装置の全体構成の一実施例を示すブロック図の図１Ａと図１Ｂと図１Ｃと図４と図５において、ＣＰＵ３９は、レンズ３１に絞りを閉じてＣＭＯＳ撮像素子３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂを遮光する指示をする。次にＣＰＵ３９は、遮光撮像素子制御５４へおよそ１秒の中時間蓄積を指示し、撮像素子制御５４は白キズ検出用中時間間欠パルスを発生し、ＣＭＯＳ撮像素子３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂに供給する。そして、遮光中時間蓄積したＲ，Ｇ，Ｂの撮像信号と白キズ検出の中時間蓄積での白キズ基準レベルとの１２，１３，１４の減算器差分から、１５は白キズの映像信号タイミング（アドレス）判定を行う。

図１Ａと図１Ｂと図１Ｃと図４と図５において、次にＣＰＵ３９は、撮像素子制御５４へ正常画素の暗電流に反比例させて長時間（１秒から１６３８９４秒）蓄積を指示し、撮像素子制御５４は完全黒キズ検出用長時間間欠パルスを発生し、ＣＭＯＳ撮像素子３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂに供給する。そして、遮光長時間蓄積したＲ，Ｇ，Ｂの撮像信号を白キズの映像信号タイミング（アドレス）に基づき１６で白キズの周囲画素での補間を行ったＲ，Ｇ，Ｂの補間信号と完全黒キズ検出の長時間蓄積での完全黒キズ基準レベルとの１２，１３，１４の減算器差分から、１７は完全黒キズの映像信号タイミング（アドレス）判定を行う。

標準撮像時に、ＣＰＵ３９は、レンズ３１に絞りを開かせ、遮光撮像素子制御５４へ標準撮像を指示し、撮像素子制御５４は標準撮像パルスを発生し、ＣＭＯＳ撮像素子３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂに供給する。標準撮像したＲ，Ｇ，Ｂの撮像信号と標準撮像時の白キズ補間レベルとの１２，１３，１４の減算器差分から、１５は白キズの映像信号タイミング（アドレス）判定を行う。１６は白キズ補間レベル以下の撮像信号で白キズの映像信号タイミング（アドレス）で白キズの周囲画素での補間を行う。１６で白キズの周囲画素での補間を行ったＲ，Ｇ，Ｂの補間信号を１８は完全黒キズの映像信号タイミング（アドレス）に基づき、完全黒キズを周囲画素の中央値で補間を行う。標準撮像時の完全黒キズ補間レベル判定はしない。

また、図４において、白キズ検出の中時間（垂直走査周期のおよそ１５倍以上（の該検出した撮像素子温度に対応する（６℃上昇でおよそ２倍となる）正常画素の暗電流に蓄積時間を逆比例させて垂直走査周期のおよそ１５倍からおよそ２４５７６０倍で垂直走査周期約６０Ｈｚとして０．２５秒から４０９６秒の可変時間又は垂直走査周期のおよそ６０倍で垂直走査周期約６０Ｈｚとしておよそ１秒の固定時間）の）遮光蓄積時間での白キズ基準レベル又は標準撮像時の白キズ補間レベルと、判定レベルを入れ替えて、白キズの映像信号タイミング（アドレス）判定と標準撮像時の白キズ補間判定とを同一手段で行うことが可能であり、回路の小型化と低価格化が実現できる。

図６（Ａ）は本発明の一実施例であり、遮光時のＯＢ補正前の完全黒キズを周囲８画素の中央値で補間する模式図（標準撮像信号での完全黒キズの周囲正常画素での補間）であり、中央の完全黒キズ撮像信号０が、周囲の周囲正常画素撮像信号３２，４８，５６，６４，８０，９６，１０２，１２８の中央値６４又は８０で補間される。

図６（Ｂ）は本発明の一実施例であり、遮光時のＯＢ補正前の完全黒キズを周囲８画素の中央値で補間する模式図（標準撮像信号での完全黒キズの周囲黒キズを含む正常画素での補間）であり、中央の完全黒キズ撮像信号０が、周囲の完全黒キズ撮像信号０を除く周囲の周囲正常画素撮像信号３２，４８，５６，６４，８０，１０２，１２８の中央値６４で補間される。

図６（Ｃ）は本発明の一実施例であり、遮光時のＯＢ補正前の撮像信号での白キズを周囲８画素の中央値で補間する模式図（標準撮像信号での白キズの周囲正常画素での補間）であり、中央の白キズ撮像信号１０２４が、周囲の周囲正常画素撮像信号３２，４８，５６，６４，８０，９６，１０２，１２８の中央値６４又は８０で補間される。

図６（Ｄ）は本発明の一実施例であり、遮光時のＯＢ補正前の撮像信号での白キズを周囲８画素の中央値で補間する模式図（標準撮像信号での白キズの周囲白キズを含む正常画素での補間）であり、中央の白キズ撮像信号１０２４が、周囲の周囲正常画素撮像信号３２，４８，５６，８０，９６，１０２，１２８の中央値８０で補間される。
ここで、完全黒キズ補間は白キズ補間後に行う。

図７と図８は本発明の一実施例の周囲８画素の中央値を算出し、補間する詳細構成図である。
図７と図８において、９は周囲画素信号選択部であり、１６は白キズの周囲画素での補間、１８は黒キズの周囲画素での補間、１９は周囲画素中央値検出部、２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８は比較部、２９は映像信号切替器である。

図７と図８の周囲画素信号選択部９において、５と６はラインメモリ、７は映像信号切替器、８は遅延部である。ラインメモリ５と６は０Ｈの撮像信号から１Ｈ，２Ｈの撮像信号を生成し、０Ｈの白キズ補間信号から１Ｈ２Ｈの白キズ補間信号を生成する。
映像信号切替器７は、０Ｈ，１Ｈ，２Ｈの撮像信号を選択して撮像信号の周囲画素信号を生成し、０Ｈ，１Ｈ，２Ｈの白キズ補間信号を選択して白キズ補間信号の周囲画素信号を生成する。ラインメモリ５と６の替わりに図示しないフレームメモリでも良い。

図７と図８において、遅延部８は周囲画素中央値検出部１９の遅延分撮像信号を遅延させ、白キズ補間信号を遅延させる。そして、周囲画素中央値検出部１９は、撮像信号の周囲画素信号から２１〜２８の比較部で撮像信号または白キズ補間信号の周囲画素中央値を検出し、白キズ補間信号の周囲画素信号から２１〜２８の比較部で白キズ補間信号の周囲画素中央値を検出する。

そして、図４の白キズの映像信号タイミング（アドレス）判定と標準撮像時の白キズ補間判定１５からの白キズのレベル以下判定時の白キズの映像信号タイミング（アドレス）に応じて白キズの周囲画素での補間部の切替器２９で、撮像信号を撮像信号の周囲画素中央値に補間する。また、図４の黒キズの映像信号タイミング（アドレス）判定１７からの完全黒キズの映像信号タイミング（アドレス）に応じて完全黒キズの周囲画素での補間部の切替器２９で、白キズ補間信号を白キズ補間信号の周囲画素中央値に補間する。

図７と図８において、周囲画素に複数の白キズが存在していたとしても、白キズ補間後に完全黒キズ補間するので、完全黒キズ補間は、白キズの影響を受けない。
また、図７と図８において、白キズ補間後に完全黒キズ補間するので、（撮像信号の周囲画素信号及び撮像信号、又は白キズ補間信号の周囲画素信号及び白キズ補間信号の様に）入力信号を変えて、白キズのレベル以下判定時の白キズの映像信号タイミング（アドレス）、又は完全黒キズの映像信号タイミング（アドレス）の様に）制御信号を変えることにより、同一回路で白キズ補間と完全黒キズ補間と２回処理することで、白キズ補間と完全黒キズ補間とを同一回路で行うことが可能であり、回路の小型化と低価格化が実現できる。

図９は本発明の一実施例の白キズ検出と感度が異常に低く暗電流が漏れ電流程度しかない撮像画素（以下、完全黒キズと称する）の検出とのフローチャートであり、図１０は発明の一実施例の白キズ補間と感度が異常に低く暗電流が漏れ電流程度しかない撮像画素（以下、完全黒キズと称する）の補間とのフローチャートである。

図９において、ＣＰＵ３９は、白キズ検出と感度が異常に低く暗電流が漏れ電流程度しかない撮像画素（以下、完全黒キズと称する）の検出との開始後に、およそ１秒遮光蓄積し読出を行い(S901)、画素の映像信号は白キズレベルを超えているかを判定(S902)し、“ＮＯ”なら(S904)に進み、“ＹＥＳ”なら白キズの映像タイミング（アドレス）を記憶(S903)して(S904)に進む。

次に、ＣＰＵ３９は、撮像素子の温度上昇６℃で２倍の正常画素の暗電流に反比例させて長時間（１秒から１６３８９４秒）遮光蓄積し読出を行い(S904)、画素の映像信号は白キズの映像タイミング（アドレス）かを判定(S905)し、“ＮＯ”なら(S908)に進み、“ＹＥＳ”なら周囲８画素の中央値を算出(S906)し、周囲８画素の中央値で補間(S907)して(S908)に進む。
次に、ＣＰＵ３９は、画素の映像信号は黒キズレベルを下回っているかを判定(S908)し、“ＮＯ”なら終了に進み、“ＹＥＳ”なら黒キズの映像タイミング（アドレス）を記憶(S909)し、終了に進む。
以上で、白キズと完全黒キズとの検出の処理が終了となる。

図１０において、ＣＰＵ３９は、白キズ補間と感度が異常に低く暗電流が漏れ電流程度しかない撮像画素（以下、完全黒キズと称する）の補間の開始後に、標準撮像で読出を行い(S1001)、画素の映像信号は白キズ補間のレベルを以下かを判定(S1002)し、“ＮＯ”なら(S1006)に進み、“ＹＥＳ”なら白キズの映像タイミング（アドレス）かを判定(S1003)し、“ＮＯ”なら(S1006)に進み、“ＹＥＳ”なら周囲８画素の中央値を算出(S1004)し、周囲８画素の中央値で補間(S1005)して(S1006)に進む。
次に、ＣＰＵ３９は、画素の映像信号は黒キズの映像タイミング（アドレス）かを判定(S1006)し、“ＮＯ”なら終了に進み、“ＹＥＳ”なら周囲８画素の中央値を算出(S1007)し、周囲８画素の中央値で補間(S1008)して終了に進む。
以上で、白キズと完全黒キズとの検出の補間が終了となる。

つまり、実施例１の撮像装置において、垂直走査周期のおよそ１５倍以上（該検出した撮像素子温度に対応する（６℃上昇でおよそ２倍となる）正常画素の暗電流に蓄積時間を逆比例させて垂直走査周期のおよそ１５倍からおよそ２４５７６０倍で垂直走査周期約６０Ｈｚとして０．２５秒から４０９６秒の可変時間又は垂直走査周期のおよそ６０倍で垂直走査周期約６０Ｈｚとしておよそ１秒の固定時間）の中時間の遮光蓄積時間で暗電流が異常に多い画素欠陥（以下、白キズと称する）の検出を行う手段と、（撮像素子温度が６℃上昇でおよそ２倍となる）正常画素の暗電流を検出する手段（ＯＢ画素の最小値からＮからＮ＋Ｍ番目の平均値を算出する手段）または撮像素子の温度を検出する手段（温度センサ）と、該検出した撮像素子温度が６℃上昇でおよそ２倍となる正常画素の暗電流に蓄積時間を逆比例させて（およそ１秒から１６３８４秒）蓄積して（ランダムノイズの影響を除去して、）ＯＢ補正前に（又はＯＢ補正を中止して、）白キズ補間を行う手段と、白キズ補間後に第二の所定のレベルより小さい暗電流の画素（感度が異常に低い撮像画素（以下完全黒キズ）を（正常画素の暗電流と識別して）検出する手段と、撮影時に完全黒キズごとに独立に周囲画素の信号レベルを用いて補間する手段と、完全黒キズ補間後にＯＢ補正を行う手段と、を有することを特徴とする撮像装置である。

また、上記撮像装置において、白キズ検出の蓄積での白キズ基準レベル又は標準撮像時の白キズ補間レベルと、判定レベルを入れ替えて、白キズの映像信号タイミング（アドレス）判定と標準撮像時の白キズ補間判定とを同一手段で行う手段とを有することを特徴とする撮像装置である。

また、上記撮像装置において、白キズ補間後に完全黒キズ補間するので、（撮像信号の周囲画素信号及び撮像信号、又は白キズ補間信号の周囲画素信号及び白キズ補間信号の様に）入力信号を変えて、白キズのレベル以下判定時の白キズの映像信号タイミング（アドレス）、又は完全黒キズの映像信号タイミング（アドレス）の様に）制御信号を変えることにより、同一回路で白キズ補間と完全黒キズ補間と２回処理することで、白キズ補間と完全黒キズ補間とを同一回路で行う手段とを有することを特徴とする撮像装置である。

（白キズと完全黒キズとの検出と補間の例３）
図１２Ａ，図１２Ｂ，図１２Ｃ，図１２Ｄは、本発明の一実施例のＯＢ補正５２とＯＢ変動補正６２の一例である。
図１２ＡはＯＢ画素信号の代表値検出部の一例のＯＢ画素信号の最小値からＮ(４)番目からＮ(４)＋Ｍ(３)番目の平均検出部４８と有効画素信号の最小値からＮ(４)番目からＮ(４)＋Ｍ(３)番目の平均検出部６３と減算器４からなる。
図１２Ｂは、本発明の一実施例のＯＢ補正の一例のＯＢ画素信号の代表値検出部の一例となるＯＢ画素信号の最小値からＮ(２)番目からＮ(２)＋Ｍ(１)番目の平均検出部と暗電流算出ＯＢ補正とＯＢ変動補正である。

図１２Ｃは、本発明の一実施例のＯＢ補正の一例のＯＢ画素信号の代表値検出部の一例となるＯＢ画素信号の最小値からＮ(４)番目からＮ(４)＋Ｍ(３)番目の平均検出部と暗電流算出ＯＢ補正とＯＢ変動補正である。
図１２Ｄは、本発明の一実施例のＯＢ補正の一例のＯＢ画素信号の代表値検出部の一例となるＯＢ画素信号の最小値からＮ(４)番目からＮ(４)＋Ｍ(３)番目の平均検出部と暗電流算出ＯＢ補正とＯＢ変動補正である。

図１２Ａから図１２ＤのＶ−ＯＢ補正において、遅延部５５は必須ではないが、有効画素信号を遅延部５５で遅延させ、有効画素後のＶ-ＯＢで補正の方が安定する。
Ｖ−ＯＢ補正は縦筋補正やH Shading補正も兼ねる方が小型の信号処理回路で黒が安定した映像信号が出力でき、テレビカメラのワイドダイナミックレンジ化が容易になる。
図１２Ａから図１２Ｄにおいて、ＯＢ画素信号の最小値からＮ(４)番目からＮ(４)＋Ｍ(３)番目の平均検出部４８は、２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８との比較部と、４３，４４，４５との加算器と、４６の１／４（２bitシフト）、４７は最小値から４から４＋３番目検出部からなる。

図１２Ａと図１２Ｃと図１２Ｄにおいて、ＯＢ画素信号の最小値からＮ(４)番目からＮ(４)＋Ｍ(３)番目の平均検出部４７は、白キズと完全黒キズを除外するために、ＯＢ画素信号から８個の比較部で最小値からＮ(４)番目からＮ(４)＋Ｍ(３)番目を検出し、加算し２ｂｉｔシフトして１／４化することにより白キズと完全黒キズとを除外したＯＢ画素信号を加算平均する。

図１２Ｂにおいて、ＯＢ画素信号の最小値からＮ(２)番目からＮ(２)＋Ｍ(１)番目の平均検出部４７Ｂは、白キズと完全黒キズを除外するために、ＯＢ画素信号から８個の比較部で最小値からＮ(２)番目からＮ(２)＋Ｍ(１)番目を検出し、加算し１bitシフトして１／２化することにより白キズと完全黒キズとを除外したＯＢ画素信号を加算平均する。

テレビカメラの撮像素子は、２Ｋ，４Ｋ，８Ｋと高画素になるに従い、有効画素に比較してＯＢ画素が少なくなる。そのため、ＯＢ画素の白キズと完全黒キズの影響を受けやすくなる。
しかし、本発明では、ＯＢ画素の白キズと完全黒キズの影響を受けないで、撮像素子の温度が６℃上昇すると約２倍に増加するＯＢ画素信号の正常画素の暗電流を検出することができる。その結果、検出した（撮像素子温度に６℃でおよそ２倍となる）正常画素の暗電流に蓄積時間を逆比例させることができる。
また、検出したＯＢ画素信号の正常画素の暗電流の信号を撮像有効画素信号から減算すれば、ＯＢ画素の白キズと完全黒キズの影響を受けないで、映像信号処理で安定にＯＢ補正をすることができ、映像信号の黒が安定し、テレビカメラのワイドダイナミックレンジ化が容易になる。

撮像素子の温度が６℃上昇すると約２倍に増加するＯＢ画素信号の代表値を検出することにより、温度センサを別途設けなくても、撮像素子の温度を検出することができる。
検出した（撮像素子温度が６℃上昇でおよそ２倍となる）正常画素の暗電流に蓄積時間を逆比例させることにより、正常画素の暗電流が少ない低温時の正常画素の暗電流と、漏れ電流相当の暗電流しかない異常低感度画素（完全黒キズ）の暗電流と確実に識別し、完全黒キズを確実に検出する。
白キズ検出と異なり、感度が異常に低く暗電流が漏れ電流程度しかない撮像画素（以下、完全黒キズと称する）信号検出は困難なので、低温度における検出時の長時間蓄積が許容される。

つまり、白キズと完全黒キズとの検出と補間の例１の撮像装置において、映像信号処理の中時間（およそ１秒の固定時間又は該検出した撮像素子温度が６℃上昇でおよそ２倍となる正常画素の暗電流に蓄積時間を逆比例させておよそ０．２５秒から４０９６秒可変時間）の遮光蓄積時間で暗電流が異常に多い画素欠陥（以下、白キズと称する）の検出を行う手段と、（撮像素子温度が６℃上昇でおよそ２倍となる）正常画素の暗電流を検出する手段（ＯＢ画素の最小値からＮからＮ＋Ｍ番目の平均値を算出する手段）または撮像素子の温度を検出する手段（温度センサ）と、該検出した撮像素子温度が６℃上昇でおよそ２倍となる正常画素の暗電流に蓄積時間を逆比例させて（およそ１秒から１６３８４秒）蓄積して（ランダムノイズの影響を除去して、）ＯＢ補正前に（又はＯＢ補正を中止して、）白キズ補間を行う手段と、白キズ補間後に第二の所定のレベルより小さい暗電流の画素（感度が異常に低い撮像画素（以下、完全黒キズと称する））を（正常画素の暗電流と識別して）検出する手段と、撮影時に完全黒キズごとに独立に周囲画素の信号レベルを用いて補間する手段と、完全黒キズ補間後にＯＢ補正を行う手段と、を有することを特徴とする撮像装置である。

また、白キズと完全黒キズとの検出と補間の例２と白キズと完全黒キズとの検出と補間の例３の組合せは、上記撮像装置において、映像信号処理の中時間（およそ１秒の固定時間又は該検出した撮像素子温度が６℃上昇でおよそ２倍となる正常画素の暗電流に蓄積時間を逆比例させておよそ０．２５秒から４０９６秒可変時間）の遮光蓄積時間で白キズ検出を行う手段と、該白キズ検出後で、白上記撮像素子温度に蓄積時間を逆比例させておよそ4秒から４０９６秒蓄積して（ランダムノイズの影響を除去して、）ＯＢ補正前又はＯＢ補正を中止して、白キズ補間を行い、第二の所定のレベルより小さい暗電流の画素（感度が異常に低い撮像画素（以下、完全黒キズと称する））を（正常画素の暗電流と識別して）検出する手段と、撮影時に完全黒キズごとに独立に周囲画素の信号レベルを用いて補間する手段とを有することを特徴とする撮像装置である。

以上は、図１ＡのＲ，Ｇ，Ｂの３撮像素子を用いたカラーカメラを中心に説明したが、図１ＢのＲ，Ｇ１，Ｇ２，Ｂの４板式撮像素子を用いたカラーカメラでも、図１Ｃのオンチップカラーフィルタの撮像素子を用いたカラーカメラでも、図１Ｄのオンチップカラーフィルタのない撮像素子を用いたモノクロカメラでも、映像信号処理でＯＢ補正をしていれば、構わない。

また、白キズ検出の中時間蓄積での白キズ基準レベル又は標準撮像時の白キズ補間レベルと、判定レベルを入れ替えて、白キズの映像信号タイミング（アドレス）判定と標準撮像時の白キズ補間判定とを同一手段で行うことが可能であり、回路の小型化と低価格化が実現できる。
さらに、入力信号を変えて、白キズのレベル以下判定時の白キズの映像信号タイミング（アドレス）、又は完全黒キズの映像信号タイミング（アドレス）の様に）制御信号を変えて同一回路で２回処理して、白キズ補間と完全黒キズ補間とを同一手段で行うことが可能であり、回路の小型化と低価格化が実現できる。

図７と図８において、周囲画素に複数の白キズが存在していたとしても、白キズ補間後に完全黒キズ補間するので、完全黒キズ補間は、白キズの影響を受けない。
また、白キズ補間後完全黒キズ補間後に映像信号処理で遮光画素信号（以下、ＯＢと称する）補正するので、ＯＢ補正は白キズと完全黒キズの影響を受けないで安定に動作するので、映像信号の黒が安定し、テレビカメラのワイドダイナミックレンジ化が容易になる。
テレビカメラの撮像素子は、２Ｋ（１９２０Ｈ×１０８０Ｖ），４Ｋ（３８４０Ｈ×２１６０Ｖ），８Ｋ（７６８０Ｈ×４３２０Ｖ）と高画素になるに従い、有効画素に比較してＯＢ画素が少なくなる。そのため、ＯＢ画素の白キズの影響を受けやすくなる。しかし、本発明では、ＯＢ画素の白キズの影響を受けないで、撮像素子の温度が６℃上昇すると約２倍に増加するＯＢ画素信号の代表値を検出することができる。
従来は、白キズ検出と異なり、感度が異常に低く暗電流が漏れ電流程度しかない撮像画素（以下、完全黒キズと称する）信号検出と補間との自動化は困難で手動補間を行っていた。
本発明によれば、完全黒キズの検出と補間とが自動で可能で、ＣＣＤ撮像素子に比べ、高画素化と高速読出しとが容易で安価なＭＯＳ撮像素子の完全黒キズが許容できない放送用カメラや高い信頼性が要求される（原子力発電所や新幹線等の）監視用カメラや（自動車塗装や織物等の確認の）産業用カメラ等への適用が加速される。

（本発明の一実施例）
産業用ＣＭＯＳ撮像素子は素子内のオフセットドリフト補正で０ｄBの標準撮像でも数秒間で１２bit中１bitペデスタルレベルが変動する。また、８Ｋ用のＣＭＯＳ撮像素子も０ｄBの標準撮像でも数秒間で１４bit中１bitペデスタルレベルが変動する。

本発明の実施例の従来技術からの相違は、本発明の撮像装置の全体構成の一実施例を示すブロック図の図１Ａと図１Ｂと図１Ｃと図１Ｄとにおいて、３５でＯＢ変動補正を行うことと、本発明の一実施例のＯＢ画素信号の最小値からＮ番目からＮ＋Ｍ番目の平均検出部と撮像有効画素信号の暗部の最小値からＮ番目からＮ＋Ｍ番目の平均検出部と黒(ペデスタル)レベル補正の構成を示すブロック図の図１２Ａと図１２Ｂと図１２Ｃと図１２Ｄとにおいて、垂直有効画素区間の水平有効画素区間（有効画素期間）の暗部レベルを最小値からＮ(４)番目からＮ(４)＋Ｍ(３)番目の加算平均で検出し、本発明の一実施例の有効画素期間の暗部レベルとＶ−ＯＢレベルとを比較して黒(ペデスタル)レベルを補正する動作の模式図の図１３と本発明の一実施例の有効画素期間の暗部レベルとＶ−ＯＢレベルとを比較して黒(ペデスタル)レベルを補正するフローチャート図１４との様に黒(ペデスタル)レベルを補正することである。
以下、ＯＢ変動補正６２の動作を、図１Ａから図１Ｄと図１２Ａから図１２Ｄと図１３と図１４とを用いて説明する。

図１２Ａと図１２Ｂと図１２Ｃと図１２Ｄは、本発明の一実施例のＯＢ変動補正も含む補正の構成を示すブロック図であり、ＣＰＵ３９からの有効画素期間の暗部とＶＯＢの水平有効画素期間のゲート信号で、黒キズと白キズと補間した映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂの垂直有効画素区間の水平有効画素区間（有効画素期間）の暗部レベルとなる最小値からＮ(４)番目からＮ(４)＋Ｍ(３)番目の加算平均の検出とＶＯＢの水平ＯＢ画素区間（Ｖ−ＯＢレベル）との典型値最小値からＮ(４または２)番目からＮ(４または２)＋Ｍ(３または１)番目の加算平均を検出してＣＰＵ３９に送り、ＣＰＵ３９からの黒(ペデスタル)補正信号を減算部の４で減算して黒(ペデスタル)レベルを補正する。垂直有効画素区間の水平有効画素区間（有効画素期間）の暗部レベルとＶ−ＯＢレベルとの典型値は、図１２ＡＢＣＤの様に、最小値からＮ(４または２)番目からＮ(４または２)＋Ｍ(３または１)番目の加算平均等の最小値付近の平均値として検出するが、簡易には単純な平均値でも構わない。
図１Ａと図１Ｂと図１Ｃと図１Ｄにおいて、白キズ検出補間５０と完全黒キズ検出補間５１と暗電流算出ＯＢ補正５２とで黒キズと白キズと補間した映像信号Ｒ，Ｇ，Ｂの黒キズと白キズと補間したＶＯＢの水平有効画素区間の暗部レベルとＶ−ＯＢレベルとを比較して黒(ペデスタル)レベルを補正する。

図１３は、本発明の一実施例の有効画素期間の暗部レベルとＶ−ＯＢレベルとを比較して黒(ペデスタル)レベルを補正する動作の模式図である。
（(a) 映像信号の基準状態：ペデスタル一定にＡ．ＢＬＫし、ＶＯＢレベルとペデスタル補正値とにはシェーディング等のオフセット有り
(b) 映像信号：ＶＯＢレベルが下がり有効画素暗部が暗くなる⇒ペデスタルレベルを下げる
(c) 映像信号：ＶＯＢレベルが上がり有効画素暗部が明るくなる⇒ペデスタルレベルを上げる
(ｄ) 映像信号：ＶＯＢレベルが下がり有効画素暗部が明るくなる⇒ペデスタルレベルを補正しない
(e) 映像信号：ＶＯＢレベルが上がり有効画素暗部が暗くなる⇒ペデスタルレベルを補正しない）

図１４は、本発明の一実施例の有効画素期間の暗部レベルとＶ−ＯＢレベルとを比較してペデスタルレベルを補正するフローチャートである。
図１４において、ＣＰＵ３９は、白キズと完全黒キズの検出後の通常撮像開始後に、ＶＯＢのレベルと暗い暗部のレベルを算出し(S101)、ＶＯＢのレベルが一定又は上がっているかを判定(S102)し、“ＮＯ”なら(S104)に進み、“ＹＥＳ”なら(S103) に進む。
次に、ＣＰＵ３９は、暗部のレベルが上がるかを判定(S103)し、“ＮＯ”なら(S106)に進みペデスタルレベルを維持する。“ＹＥＳ”なら (S105))に進みデスタルレベルを上げる。または、暗部のレベルが上がるか又は一定かを判定(S10４)し、“ＮＯ”なら(S10７)に進みペデスタルレベルを下げる。“ＹＥＳ”なら (S106))に進みペデスタルレベルを維持する。
次に、ＣＰＵ３９は、終了に進む。
以上で、ペデスタルレベルの補正処理が終了となる。

整理すると、本発明の撮像装置は、水平遮光画素信号（以下、ＨＯＢと称する）外付け補正ＣＭＯＳ撮像素子を有し、黒完全沈みこみ黒キズの異常に小さい暗電流を(周囲画素の中央値で補間するか又は “０”で）補間し、白キズを(周囲画素の中央値で補間するか又は“０”で）補間する手段を有し、
撮像した垂直有効画素区間の水平有効画素区間の（有効画素の）映像信号の暗部レベルを検出する手段と、黒キズと白キズと補間した垂直遮光画素信号（以下、ＶＯＢと称する）の有効画素期間の平均を検出する手段と、
該検出した有効画素の映像信号の暗部レベルとＶＯＢの平均とを比較する手段を有し、
該検出した有効画素の映像信号の暗部レベルとＶＯＢの平均とが連動したら映像信号の黒レベルを補正する手段を有する撮像装置である。

または、ＨＯＢ外付け補正ＣＭＯＳ撮像素子を有し、温度に蓄積時間を逆比例させて長時間蓄積により黒完全沈みこみ黒キズの異常に小さい暗電流を正常画素の暗電流と識別して検出し周囲画素の中央値で補間する手段と、白キズも検出し周囲画素の中央値で補間する手段とを有し、
撮像した垂直有効画素区間の水平有効画素区間の（有効画素の）映像信号の暗部レベルの平均（暗部としてゲートされた映像信号の平均値）または輝度最低レベル（暗部としてゲートされた映像信号の最小値付近の平均値）を検出する手段と、黒キズと白キズと補間した垂直遮光画素信号（以下、ＶＯＢと称する）の有効画素期間の平均を検出する手段と、
該検出した有効画素の映像信号の暗部レベルの平均または輝度最低レベルとＶＯＢの平均とを比較する手段を有し、
該検出した有効画素の映像信号の暗部レベルの平均または輝度最低レベルとＶＯＢの平均とが連動したら映像信号の黒レベルを補正する手段を有する撮像装置である。

本発明の撮像装置の調整方法は、温度に蓄積時間を逆比例させて長時間蓄積により黒完全沈みこみ黒キズの異常に小さい暗電流を正常画素の暗電流と識別して検出し周囲画素の中央値で補間し、白キズも検出し周囲画素の中央値で補間し、
黒キズと白キズと補間した有効画素の映像信号の暗部レベルの平均または輝度最低レベルとＶＯＢの平均とが連動したら映像信号の黒レベルを補正することを特徴とする撮像装置の調整方法である。

また、温度に蓄積時間を逆比例させて長時間蓄積により黒完全沈みこみ黒キズの異常に小さい暗電流を正常画素の暗電流と識別して検出し周囲画素の中央値で補間し、白キズも検出し周囲画素の中央値で補間し、
黒キズと白キズと補間したＶＯＢの水平有効画素区間の平均から、黒キズと白キズと補間したＶＯＢの水平ＯＢ画素区間の平均を差し引いた値をＣＭＯＳ撮像素子の黒(ペデスタル)変動成分として、撮像した垂直有効画素区間の水平有効画素区間の撮像信号から、垂直有効画素区間の水平ＯＢ画素区間の平均値と共に差し引いた信号を映像信号として出力することを特徴とする撮像装置の調整方法である。

つまり、本発明は、黒キズと白キズと補間した有効画素の輝度最低レベルの変動と垂直ＯＢ平均の変動とが連動したら有効画素黒レベル変動を補正させる、言い換えれば、連動しなかったら有効画素黒レベル変動を補正しない補正方法である。

本発明の実施形態である撮像装置は、感度が異常に低く暗電流が漏れ電流程度しかない撮像画素（以下、完全黒キズと称する）信号も自動検出でき、かつ完全黒キズの周囲画素を用いた補間が可能となる。
また、ＣＭＯＳ素子の暗電流の直流成分の変動を安定に検出して、補正するので、映像信号の黒が安定し、テレビカメラのワイドダイナミックレンジ化が容易になる。

本発明の実施形態である撮像装置は、感度が異常に低く暗電流が漏れ電流程度しかない撮像画素信号も自動検出でき、かつ完全黒キズの周囲画素を用いた補間が可能となる。

以上、本発明の白キズと完全黒キズとの検出と補間の例について詳細に説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することができる。

本発明によれば、感度が異常に低く暗電流が漏れ電流程度しかない撮像画素（以下、完全黒キズと称する）信号も自動検出でき、かつ完全黒キズの周囲画素を用いた補間が可能となり、さらに、ＣＭＯＳ素子の暗電流の直流成分の変動を安定に検出して、補正するので、映像信号の黒が安定し、暗電流の直流成分が変動する低価格なＣＭＯＳ素子を用いてもテレビカメラのハイダイナミックレンジＢＴ．２１００対応化が容易になる。
その結果、昼間の日なたから日陰まで同時に撮影が容易になる。また夜間でも照明のある街中から照明のない郊外まで同時に撮影が容易になる。そのため、放送局のお天気カメラの４Ｋ，８Ｋ化や（原子力発電所や新幹線等の）監視用カメラの４Ｋ，８Ｋ化等に適用できる。

４：減算器、５，６：ラインメモリ、７：映像信号切替器、８：遅延部、９：周囲画素信号選択部、１２，１３，１４：減算器、１５：白キズの映像信号タイミング（アドレス）判定と標準撮像時の白キズ補間判定、１６：白キズの周囲画素での補間、１７：完全黒キズの映像信号タイミング（アドレス）判定、１８：完全黒キズの周囲画素での補間、１９：周囲画素中央値検出部、２０：温度センサ、２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８：比較部、２９：映像信号切替器、３０：テレビジョンカメラ、３１：レンズ、３２：プリズム、３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｇ１，３３Ｇ２，３３Ｂ：ＣＭＯＳ撮像素子、３４：白キズ補間、３５：白キズ完全黒キズ検出補間機能付映像信号処理部、３６：ＭＡＴＲＩＸ部、３７：パラレル−シリアル変換部（Ｐ／Ｓ）、３８：白キズ完全黒キズ検出補間部、３９：ＣＰＵ、４０：ビューファインダ、４１：白キズ検出補間機能付映像信号処理部、４２：白キズ検出補間部、４３，４４，４５：加算器、４６：１／４（２bitシフト）、４７：最小値から４から４＋３番目検出部、４８：ＯＢ画素信号の最小値からＮ(４)番目からＮ(４)＋Ｍ(３)番目の平均検出部、４９：ＯＢ補正、５０：白キズ検出補間、５１：完全黒キズ検出補間、５２：暗電流算出ＯＢ補正、５３：ガンマ色輪郭補正、５４：撮像素子制御、５５：遅延部、５６：１／２（１bitシフト）、５７：パラレル−シリアル変換部（Ｐ／Ｓ）、５８：オンチップカラーフィルタ付撮像素子、５９：モノクロ撮像素子、６０：ガンマ輪郭補正、６１：ラインメモリ、６２：ＯＢ変動補正、６３：有効画素信号の最小値からＮ(４)番目からＮ(４)＋Ｍ(３)番目の平均検出部、７１，７２：ライン加算平均部。

Claims (3)

1. 水平遮光画素信号（以下、ＨＯＢ）補正可能なＣＭＯＳ撮像素子を有し、黒完全沈みこみ黒キズの異常に所定の暗電流を周囲画素の中央値で補間するか又は０で補間する手段と、白キズを周囲画素の中央値で補間するか又は０で補間する手段を有し、
   撮像した垂直有効画素区間の水平有効画素区間の有効画素の映像信号の暗部レベルを検出する手段と、黒キズと白キズと補間した垂直遮光画素信号（以下、ＶＯＢ）の有効画素期間の平均を検出する手段と、
   該検出した有効画素の映像信号の暗部レベルとＶＯＢの平均とを比較する手段を有し、
   該検出した有効画素の映像信号の暗部レベルとＶＯＢの平均とが連動することにより映像信号の黒レベルを補正する手段を有することを特徴とする撮像装置。
2. 水平遮光画素信号を補正可能なＣＭＯＳ撮像素子を有し、温度に蓄積時間を逆比例させて所定の時間蓄積することにより黒完全沈みこみ黒キズの異常に所定の暗電流を正常画素の暗電流と識別して検出し周囲画素の中央値で補間する手段と、白キズも検出し周囲画素の中央値で補間する手段とを有し、
   撮像した垂直有効画素区間の水平有効画素区間の有効画素の映像信号の暗部レベルの平均である暗部としてゲートされた映像信号の平均値または輝度最低レベルである暗部としてゲートされた映像信号の最小値付近の平均値を検出する手段と、黒キズと白キズと補間した垂直遮光画素信号（以下、ＶＯＢ）の有効画素期間の平均を検出する手段と、
   該検出した有効画素の映像信号の暗部レベルの平均または輝度最低レベルとＶＯＢの平均とを比較する手段を有し、
   該検出した有効画素の映像信号の暗部レベルの平均または輝度最低レベルとＶＯＢの平均とが連動したら映像信号の黒レベルを補正する手段を有することを特徴とする撮像装置。
3. 温度に蓄積時間を逆比例させて所定の時間蓄積により黒完全沈みこみ黒キズの異常に小さい暗電流を正常画素の暗電流と識別して検出し周囲画素の中央値で補間し、白キズも検出し周囲画素の中央値で補間し、
   黒キズと白キズと補間した有効画素の映像信号の暗部レベルの平均または輝度最低レベルとＶＯＢの平均とが連動したら映像信号の黒レベルを補正することを特徴とする撮像装置の調整方法。

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