JP4077956B2 - Imaging apparatus and imaging method - Google Patents

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  • Processing Of Color Television Signals (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置及び撮像方法に関し、特にカラー撮像素子の画素欠陥を補正する方式の撮像装置に適用して好適である。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体技術の進歩により、CCD等の固体撮像素子の画素数、感度、スミア抑圧比、ダイナミックレンジなどの性能は年々改善されている。しかしながら、固体撮像素子の製造過程や、製造後に発生する画素欠陥の発生を完全に抑止する技術は確立されておらず、製造歩留まりに大きく影響している。
【0003】
この画素欠陥は、固体撮像素子の製造過程で発生するものとしては、チリによる露光のムラやチリの混入により画素への入射光が遮られて発生するものの他、半導体基板の結晶欠陥や、基板内に存在する重金属イオン等の影響によるものが報告されている。また、製造後に発生する画素欠陥としては、周囲の材料や、環境等から発生されるアルファー線が原因とされている。
【0004】
これらの原因により発生する画素欠陥には、正常な画素より出力の大きい白欠陥と、正常な画素より出力の小さい黒欠陥とがあり、画面上で白又は黒い点状に映る。このような画素欠陥を補正する方法は、従来より多く提案されている。この従来の第1の例としては、特許第2603640号公報がある。これは、撮像素子出力信号をサンプルホールドする際、欠陥画素に対応するサンプリングパルスを除去することにより補正を行う方式である。この動作により、欠陥画素の前の画素の信号が、欠陥画素の信号に置き換えて出力される。
また、従来の第2の例としては、特開平05−083638号公報がある。これは、欠陥画素の前後の信号の平均値を欠陥画素の信号に置き換えて出力する動作を行う技術である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例の補正では、回路構成は簡単になるものの、欠陥画素付近に細かい絵柄が存する時に、置き換えによる誤差が生じてしまうという欠点があった。
【0006】
従来の第1の例では前の画素のみを用いて補正を行っているため、例えば左側が白、右側が黒い画面で、欠陥画素がちょうど右側の黒い画面に入った状態で撮影すると、左側の白い色が黒い部分に食い込んだように見えてしまう。特に、カラーモザイクフィルタを用いたカラー撮像素子の場合、同色の画素から補正するため、2画素前の画素の信号を用いて補正をするので、食い込む度合いが大きくなってしまう。
【0007】
また、従来の第2の例では、左右の画素を用いて補正しているため、横に食い込んだように見える現象は生じないが、縦に細い線を撮影した際に、その細い線が欠陥画素部分で補正により切れて見える現象が生ずる。特にカラーモザイクフィルタを用いたカラー撮像素子の場合、2画素離れた画素の信号により補正を行うため、この現象が大きく現れてしまう欠点があった。
【0008】
そこで、本発明の目的は、これら従来例の欠点を除き、画質劣化の極めて少ない欠陥画素の補正が可能な撮像装置及び撮像方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像装置は、異なる色の画素が繰り返し配列された撮像素子と、前記撮像素子の補正対象となる画素が存在するライン上の前記補正対象となる画素と同色の画素と、前記ライン上の前記補正対象となる画素と異色の画素とから、前記同色と前記異色との差を示す色キャリアレベルを検出する検出手段と、前記ライン上の前記異色の画素を用いて、前記補正対象となる画素の補間値を得る補間手段と、前記色キャリアレベルと前記補間値を合成した値を用いて前記補正対象となる画素の値を補正する補正手段とを有する。
【0010】
本発明の撮像方法は、異なる色の画素が繰り返し配列された撮像素子の補正対象となる画素が存在するライン上の前記補正対象となる画素と同色の画素と、前記ライン上の前記補正対象となる画素と異色の画素とから、前記同色と前記異色との差を示す色キャリアレベルを検出する検出ステップと、前記ライン上にある前記異色の画素を用いて、前記補正対象となる画素の補間値を得る補間ステップと、前記色キャリアレベルと前記補間値を合成した値を用いて前記補正対象となる画素の値を補正する補正ステップとを有する。
【0011】
本発明の記憶媒体は、上記した本発明の撮像方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能なものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0020】
図1は本発明の実施形態のカラー撮像装置の主要構成を示すブロック図である。この図1において、1はカラーモザイクフィルタを撮像面に配置したカラー撮像素子であるCCDであり、2はCCD1を駆動するCCD駆動パルス及び同期パルスPsを発生するタイミング発生部、3はCCD1の出力信号をディジタル信号に変換するADコンバータ、4はADコンバータ3の出力信号から、欠陥画素の周囲におけるCCD1のカラーモザイクフィルタの繰り返し周期により決まる周波数の色キャリアを検出するキャリア検出部、5はCCD1の欠陥画素をその画素の周囲の画素の信号を用いて補間する補間部、6はキャリア検出4で検出されたキャリアと補間部5で補間された信号とを合成する合成部、7はスイッチ回路、8はCCD1の欠陥画素の位置情報が予め書き込まれた欠陥位置メモリ、9はタイミング発生部2の出力する同期パルスPsと欠陥位置メモリ8の出力とを基にCCD1の欠陥画素に対応するタイミングで補正パルスPcを発生する補正パルス発生部、10はクランプ回路、色分離回路、ガンマ補正回路、輪郭補正回路、ホワイトクリップ回路及びダーククリップ回路を含み、CCD1の出力信号からカラービデオ信号を形成するプロセス回路、11はビデオ信号の出力端子である。
補間部5、合成部6及びスイッチ回路7を含み補正手段が構成される。
【0021】
以下、図1の動作を信号の流れに沿って説明する。先ず、不図示の被写体像は不図示の撮像光学系により、CCD1上のカラーモザイクフィルタを通って、CCD1の受光面に結像し、光電変換されて信号電荷になる。この信号電荷は、タイミング発生部2により発生されたCCD駆動パルスに応じて、順次転送され、CCD1の出力部分にある電荷電圧変換部において撮像信号に変換されて出力される。この撮像信号は、ADコンバータ3によりディジタル撮像信号に変換される。このディジタル撮像信号は、先ずスイッチ回路7に入力される。スイッチ回路7は補正パルス発生部9の出力である補正パルスPcにより制御されているが、欠陥画素に対応する信号でない時はこのADコンバータ3の出力であるディジタル撮像信号が選択され、プロセス回路10に入力される。
【0022】
プロセス回路10では前述の各処理部によりカラービデオ信号を形成し、出力端子11から不図示の外部機器であるテレビモニターやVTRに出力される。
【0023】
ADコンバータ3の出力のディジタル撮像信号はまた、キャリア検出部4、補間部5に入力される。キャリア検出部4では、前述のように欠陥画素の周囲における、CCD1のカラーモザイクフィルタの繰返し周期で決まる周波数の色キャリアのレベルを検出する。また、補間部5では、欠陥画素の周囲の画素の信号から、欠陥画素のレベルを補間する補間値を得る。キャリア検出部4から得られた色キャリアレベルと補間部5から得られた補間値は合成部6において合成され、欠陥画素の信号と置き換えられて合成された信号が得られる。この合成された信号はスイッチ回路7に入力され、前述のように補正パルスPcによって、欠陥画素に対応する信号のみ合成信号が選択され欠陥画素のディジタル撮像信号と置き換えられて、補正されたディジタル撮像信号になり、前述のようにプロセス回路10に入力される。
【0024】
補正パルス発生部9は、タイミング発生部2から発生される同期パルスPsと、欠陥位置メモリ8に予め書き込まれているCCD1の欠陥画素の位置のデータから、CCD1から欠陥画素のデータが読み出されるタイミングで補正パルスPcを発生する。この欠陥画素の位置のデータは、例えばCCD1を単体で検査することにより欠陥画素の位置を検出し、予め欠陥位置メモリ8に書き込んでから、装置に組み込むなどの方法で記憶しておく。この時、欠陥画素の数は、CCD1の状態に応じて、0個である場合もあれば、1個又は複数個の場合もある。補正パルス発生部9は、1フィールド期間内にこの欠陥画素の数に応じた数の補正パルスPcを出力する。
【0025】
この発生された補正パルスPcはスイッチ回路7の選択端子に供給され、前述のように、欠陥画素の位置に対応しない時はADコンバータ3の出力が選択され、欠陥画素の位置に対応する時は合成部6の出力が選択されるように動作する。
【0026】
図2は、本実施形態の撮像装置の動作説明図である。
図2(a)は、CCD1のカラーモザイクフィルタの一例を示している。このカラーモザイクフィルタは、RGBの各原色のフィルタが、奇数ラインではRGRGの繰り返しで配置され、偶数ラインではGBGBの繰り返しで配置されてなるベイヤー配列といわれる形式のものである。この場合、各色フィルタの水平方向の繰返し周期は2画素なので、水平方向の色キャリア周波数は水平転送周波数の1/2になる。
【0027】
図2(b)において、実線はADコンバータ3の出力のディジタル撮像信号を示しており、図2(a)のカラーモザイクフィルタの配置において、ある奇数番目のラインを表している。被写体画像としては、図2(b)中で上に凸の輝度変化のある画像を表したものを例示する。
【0028】
この奇数番目のラインにおいてはRGRGの順番で信号が得られるが、被写体の色成分の比率によってRとGが所定比率となる。図2(b)では、例えばA,C,E,G,IがRの画素で、B,D,F,HがGの画素とすると、R成分がG成分より少ない比率になっている。この時、RとGの差が色キャリアであり、図中、色キャリアレベルとして示されている。この色キャリアレベルは、Rの複数の画素と、Gの複数の画素のそれぞれの平均の差等として得ることができる。
【0029】
A〜Iの各画素のうち、Eの画素に欠陥があり、正常な値よりも大きな値が出力されている例を示している。この時、先ずキャリア検出4では、前述の色キャリアレベルを検出して出力する。また、補間部5では、例えば欠陥画素の左右の2画素の平均から補間値を得ている。合成部6では、例えば色キャリアレベルと補間値を単純加算している。この加算して得られた合成値がスイッチ回路7により選択され補正されたディジタル撮像信号になり、前述のように、プロセス回路10に入力されビデオ信号が形成される。
【0030】
同図中で同色画素による補間値と比較すると、左右の画素からの補間値を反映しているため、元の画像の信号をより良く補間している。また、単純左右平均の補間値と比較すると、色キャリアレベルの値を合成しているため、補正によって色キャリアの値かが部分的に変化してしまうことがない。
【0031】
図3は、図1のカラー撮像装置の要部を詳細に示すブロック図である。101〜109,118〜121はそれぞれ所定ビット幅のD型フリップフロップ(以下、DFFと略記する。)であり、110〜112,114,117,122はそれぞれ加算器、115,123はそれぞれ1/2の係数器、113は1/4の係数器、116は減算器である。
【0032】
図3において、図1中のキャリア検出部4は104〜116で構成され、補間部5は118〜123、合成部6は117で構成されている。
【0033】
先ず、キャリア検出部4に相当する動作について説明する。
入力されたディジタル撮像信号SDCCDは、DFF104〜109で各々1画素分遅延する。これらのDFFの出力は、同色の信号同士が加算されることになる。先ず、撮像信号SDCCDとDFF109の出力が加算器111で加算され、次にDFF105とDFF107の出力が加算器110で加算される。加算器110,111の出力は更に加算器112で加算され、係数器113で1/4の係数が乗ぜられ、奇数番目の画素の値の平均値となる。また、DFF104の出力と、DFF108の出力は加算器114で加算され、係数器114で1/2の係数が乗ぜられ、偶数番目の画素の値の平均値となる。このようにして得られた2つの平均値は、減算器116でその差が取られ、色キャリアレベルとされる。
【0034】
続いて、補間部5に相当する動作について説明する。
DFF119の出力と、このDFF119の出力を2画素分遅延したDFF121の出力は、加算器122で加算され、係数器123で1/2の係数が乗ぜられ、補間値である欠陥画素の隣接画素の平均値が得られる。
【0035】
このようにして得られた色キャリアレベルと補間値は、合成部6である加算器117により加算され、その出力がスイッチ回路7により、補間パルスPcに応じて撮像信号SDCCDをDFF101〜103で遅延した信号と切り替えられる。このDFF101〜103は、DFF104〜106又はDFF118〜120による信号の遅延と遅延時間を合わせるために挿入されるものである。
【0036】
スイッチ回路7により切り替えられた信号は、前述のようにプロセス回路10に入力される。この動作により、ディジタル撮像信号から、色キャリアレベルと補間値とを得て、それを合成した信号を補正パルスに応じて欠陥画素の信号と置き換える動作を行う。
【0037】
このように、本実施形態のカラー撮像装置によれば、画質劣化の極めて少ない欠陥画素の補正を、補正パルス発生部9からの補正パルスPcによるスイッチ回路7の切り替えにより、容易且つ確実に行うことが可能となる。
【0038】
ここで、本実施形態のカラー撮像装置のいくつかの変形例について説明する。なお、本実施形態の撮像装置と同様の構成要素等については同符号を記して説明を省略する。
【0039】
(変形例1)
この変形例1のカラー撮像装置は、その要部が図4に示すように構成されている。この図4において、201〜206はそれぞれDFFであり、207〜209,214はそれぞれ加算器、210,212はそれぞれ1/4の係数器、211は1/2の係数器、213は減算器である。この例では、図3において共通化可能な部分を共通化している。例えば、図3のDFF101,104,118がDFF201に、DFF102,105,119がDFF202に、DFF103,106,120がDFF203に共通化されている。また、加算器は通常の置換法則で組合わせを変えてあるが、演算結果は同一になっている。従って、図4の動作機能としては図3と全く同一であるため、詳細な説明は省略する。
【0040】
(変形例2)
この変形例2のカラー撮像装置は、その要部が図5に示すように構成されている。この図4において、301〜306はそれぞれ1水平期間のディレーライン(1HDL)、307は2次元バンドパスフィルタ(BPF)、308,314は所定の遅延時間を有するディレーライン、309,310はDFF、311,313は加算器、312は1/2の係数器である。
【0041】
図5の構成において、図1中のキャリア検出部4は、301〜307で構成され、補間部5は308〜312で、合成部は313でそれぞれ構成されている。
【0042】
1HDL301〜306は、垂直方向に信号を遅延させ、それらの出力を用いて2次元BPF307で色キャリアのレベルを検出する。この2次元バンドパスフィルタ307の特性は、ディレーライン314の出力である現在の画素に対応するCCD1の色フィルタから得られる信号と、補間部5の出力に対応する補間画素に対応する色フィルタから得られる信号との出力差を検出する特性に設定されている。
【0043】
308〜312で構成される補間部5は、図3の補間部とほぼ同様であるが、2次元BPF307での遅延時間と合わせるため、ディレーライン308が挿入されている。
【0044】
この補間部5の出力は、図3と同様、色キャリア検出4の出力と、加算器313で合成される。その出力はPCに応じてディレーライン314の出力と切り替えられることにより、欠陥画素が置き換えられる。
【0045】
なお、本実施形態及びその変形例において説明した撮像装置の機能を実現するように、各種のデバイスを動作させるためのプログラムコード自体及びそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段や、前記撮像装置を用いた撮像方法を実現するためのプログラムコード自体及びそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えば、かかるプログラムコードを格納した記憶媒体は本発明の範疇に属する。
【0046】
またこの場合、所定の記憶再生装置により、記憶媒体に格納されているプログラムコードが読み出され、EEPROMが動作する。かかるプログラムコードを記憶する記憶媒体としては、例えばフロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。
【0047】
また、コンピュータが供給されたプログラムコードを実行することにより、各実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードがコンピュータにおいて稼働しているOS(オペレーティングシステム)或いは他のアプリケーションソフト等と共同して各実施形態の機能が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明に含まれる。
【0048】
更に、供給されたプログラムコードがコンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって本実施形態の機能が実現されるシステムも本発明に含まれる。
【0049】
【発明の効果】
本発明によれば、画質劣化の極めて少ない欠陥画素の補正を、補正パルス発生手段からの補正パルスによるスイッチ回路7の切り替えにより、容易且つ確実に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態のカラー撮像装置の主要構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施形態のカラー撮像装置の動作を説明するための模式図である。
【図3】図1のカラー撮像装置の要部を詳細に示すブロック図である。
【図4】本発明の実施形態の変形例1において、カラー撮像装置の要部を詳細に示すブロック図である。
【図5】本発明の実施形態の変形例2において、カラー撮像装置の要部を詳細に示すブロック図である。
【符号の説明】
1 CCD
2 タイミング発生部
3 ADコンバータ
4 キャリア検出部
5 補間部
6 合成部
7 スイッチ回路
8 欠陥位置メモリ
9 補正パルス発生部
10 プロセス回路
11 出力端子
101〜109,118〜121,201〜206,309,310 D型フリップフロップ(DFF)
110〜112,114,117,122,207〜209,214,311,313 加算器
115,123,211,312 1/2の係数器
113,210,212 1/4の係数器
116,213 減算器
301〜306 1水平期間のディレーライン(1HDL)
307 2次元バンドパスフィルタ(BPF)
308,314 ディレーライン
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an imaging apparatus and an imaging method, and is particularly suitable for application to an imaging apparatus that corrects pixel defects in a color imaging element.
[0002]
[Prior art]
In recent years, performances such as the number of pixels, sensitivity, smear suppression ratio, dynamic range, and the like of a solid-state imaging device such as a CCD have been improved year by year due to advances in semiconductor technology. However, a manufacturing process of the solid-state imaging device and a technique for completely preventing the occurrence of pixel defects after the manufacturing have not been established, which greatly affects the manufacturing yield.
[0003]
This pixel defect occurs in the manufacturing process of the solid-state imaging device. In addition to the non-uniformity of exposure caused by dust and the incident light to the pixel being blocked by dust contamination, crystal defects of the semiconductor substrate, There are reports of the effects of heavy metal ions and the like existing in the inside. In addition, pixel defects that occur after manufacture are caused by alpha rays generated from surrounding materials and the environment.
[0004]
Pixel defects generated due to these causes include a white defect having a larger output than a normal pixel and a black defect having a smaller output than a normal pixel, and appear as white or black dots on the screen. Many methods for correcting such pixel defects have been proposed. As a conventional first example, there is Japanese Patent No. 2603640. This is a method of performing correction by removing a sampling pulse corresponding to a defective pixel when sample-holding an image sensor output signal. By this operation, the signal of the pixel before the defective pixel is replaced with the signal of the defective pixel and output.
As a second conventional example, there is JP-A-05-083638. This is a technique for replacing the average value of the signals before and after the defective pixel with the signal of the defective pixel and outputting it.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, although the circuit configuration is simplified in the correction of the conventional example, there is a drawback that an error due to replacement occurs when a fine pattern exists near the defective pixel.
[0006]
In the first conventional example, since correction is performed using only the previous pixel, for example, if a picture is taken with a white screen on the left side and a black screen on the right side, and a defective pixel just in the black screen on the right side, The white color appears to bite into the black area. In particular, in the case of a color imaging element using a color mosaic filter, correction is performed using pixels of the same color and correction is performed using the signal of the pixel two pixels before, so the degree of biting increases.
[0007]
In the second conventional example, correction is performed using the left and right pixels, so there is no phenomenon that looks like it bites into the side, but when shooting a thin line vertically, the thin line is defective. A phenomenon occurs in which the pixel portion appears to be cut off by correction. In particular, in the case of a color imaging element using a color mosaic filter, correction is performed using a signal of a pixel that is two pixels away from each other, so that this phenomenon appears to be significant.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an imaging apparatus and an imaging method capable of correcting defective pixels with extremely little image quality deterioration, excluding these drawbacks of the conventional example.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The imaging device of the present invention includes an imaging element in which pixels of different colors are repeatedly arranged, a pixel having the same color as the pixel to be corrected on the line where the pixel to be corrected of the imaging element exists, Detecting means for detecting a color carrier level indicating a difference between the same color and the different color from the pixel to be corrected and the different color pixel, and using the different color pixel on the line, Interpolation means for obtaining an interpolation value of the pixel to be corrected, and correction means for correcting the value of the pixel to be corrected using a value obtained by combining the color carrier level and the interpolation value.
[0010]
The imaging method of the present invention includes a pixel of the same color as the pixel to be corrected on a line on which a pixel to be corrected of an imaging element in which pixels of different colors are repeatedly arranged, and the correction target on the line. A detection step of detecting a color carrier level indicating a difference between the same color and the different color from the pixel and the different color pixel, and interpolation of the pixel to be corrected using the different color pixel on the line An interpolation step for obtaining a value, and a correction step for correcting the value of the pixel to be corrected using a value obtained by combining the color carrier level and the interpolation value.
[0011]
The storage medium of the present invention is a computer-readable medium characterized by storing a program for causing a computer to execute each step of the above-described imaging method of the present invention.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 1 is a block diagram showing the main configuration of a color imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a CCD which is a color image pickup element having a color mosaic filter disposed on an image pickup surface, 2 denotes a timing generation unit for generating a CCD drive pulse and a synchronization pulse Ps for driving the CCD 1, and 3 denotes an output of the CCD 1 An AD converter that converts a signal into a digital signal, 4 is a carrier detection unit that detects a color carrier having a frequency determined by the repetition period of the color mosaic filter of the CCD 1 around the defective pixel, from the output signal of the AD converter 3, An interpolation unit that interpolates defective pixels using signals of pixels around the pixel, 6 is a synthesis unit that combines the carrier detected by the carrier detection 4 and the signal interpolated by the interpolation unit 5, and 7 is a switch circuit. 8 is a defect position memory in which position information of defective pixels of the CCD 1 is written in advance, and 9 is a timing generator. The correction pulse generator 10 generates a correction pulse Pc at a timing corresponding to the defective pixel of the CCD 1 based on the output of the synchronization pulse Ps and the output of the defect position memory 8. Reference numeral 10 denotes a clamp circuit, a color separation circuit, a gamma correction circuit, A process circuit including a contour correction circuit, a white clip circuit, and a dark clip circuit, which forms a color video signal from the output signal of the CCD 1, and 11 is an output terminal for the video signal.
A correction unit is configured including the interpolation unit 5, the synthesis unit 6, and the switch circuit 7.
[0021]
The operation of FIG. 1 will be described below along the signal flow. First, a subject image (not shown) is imaged on a light receiving surface of the CCD 1 through a color mosaic filter on the CCD 1 by an imaging optical system (not shown), and is photoelectrically converted into a signal charge. The signal charges are sequentially transferred in accordance with the CCD driving pulse generated by the timing generator 2, and are converted into an imaging signal by the charge voltage converter in the output portion of the CCD 1 and output. This imaging signal is converted into a digital imaging signal by the AD converter 3. This digital imaging signal is first input to the switch circuit 7. The switch circuit 7 is controlled by the correction pulse Pc that is the output of the correction pulse generator 9, but when it is not a signal corresponding to a defective pixel, the digital imaging signal that is the output of the AD converter 3 is selected and the process circuit 10 Is input.
[0022]
In the process circuit 10, a color video signal is formed by each of the processing units described above, and is output from the output terminal 11 to a television monitor or VTR which is an external device (not shown).
[0023]
The digital image signal output from the AD converter 3 is also input to the carrier detection unit 4 and the interpolation unit 5. The carrier detection unit 4 detects the level of the color carrier having a frequency determined by the repetition period of the color mosaic filter of the CCD 1 around the defective pixel as described above. In addition, the interpolation unit 5 obtains an interpolation value for interpolating the level of the defective pixel from the signals of the pixels around the defective pixel. The color carrier level obtained from the carrier detection unit 4 and the interpolated value obtained from the interpolation unit 5 are synthesized in the synthesis unit 6 and replaced with the defective pixel signal to obtain a synthesized signal. The synthesized signal is input to the switch circuit 7 and, as described above, the synthesized signal is selected only for the signal corresponding to the defective pixel by the correction pulse Pc and replaced with the digital imaging signal of the defective pixel, thereby correcting the digital imaging. The signal is input to the process circuit 10 as described above.
[0024]
The correction pulse generator 9 reads the defective pixel data from the CCD 1 from the synchronization pulse Ps generated from the timing generator 2 and the data of the defective pixel position of the CCD 1 previously written in the defect position memory 8. To generate a correction pulse Pc. The defective pixel position data is stored by, for example, a method of detecting the position of the defective pixel by inspecting the CCD 1 alone, writing it in the defect position memory 8 in advance, and incorporating it into the apparatus. At this time, the number of defective pixels may be zero, or may be one or more, depending on the state of the CCD 1. The correction pulse generator 9 outputs a number of correction pulses Pc corresponding to the number of defective pixels within one field period.
[0025]
The generated correction pulse Pc is supplied to the selection terminal of the switch circuit 7. As described above, when it does not correspond to the position of the defective pixel, the output of the AD converter 3 is selected, and when it corresponds to the position of the defective pixel, It operates so that the output of the synthesis unit 6 is selected.
[0026]
FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the imaging apparatus of the present embodiment.
FIG. 2A shows an example of the color mosaic filter of the CCD 1. This color mosaic filter is of a type called a Bayer arrangement in which RGB primary color filters are arranged by repeating RGRG for odd lines and GBGB for even lines. In this case, since the repetition period in the horizontal direction of each color filter is 2 pixels, the color carrier frequency in the horizontal direction is ½ of the horizontal transfer frequency.
[0027]
In FIG. 2B, a solid line indicates a digital image pickup signal output from the AD converter 3, and represents an odd-numbered line in the arrangement of the color mosaic filter in FIG. An example of the subject image is an image representing an upwardly convex luminance change in FIG.
[0028]
In the odd-numbered lines, signals are obtained in the order of RGRG, but R and G have a predetermined ratio depending on the ratio of the color components of the subject. In FIG. 2B, for example, when A, C, E, G, and I are R pixels and B, D, F, and H are G pixels, the ratio of the R component is smaller than that of the G component. At this time, the difference between R and G is the color carrier, and is shown as the color carrier level in the figure. The color carrier level can be obtained as an average difference between the plurality of R pixels and the plurality of G pixels.
[0029]
In the example, the pixel E is defective among the pixels A to I, and a value larger than the normal value is output. At this time, the carrier detection 4 first detects and outputs the above-described color carrier level. Further, the interpolation unit 5 obtains an interpolation value from an average of two pixels on the left and right of the defective pixel, for example. In the synthesis unit 6, for example, the color carrier level and the interpolation value are simply added. The combined value obtained by the addition becomes a digital image pickup signal selected and corrected by the switch circuit 7, and is input to the process circuit 10 as described above to form a video signal.
[0030]
Compared with the interpolated values of the same color pixels in the figure, the interpolated values from the left and right pixels are reflected, so that the signal of the original image is better interpolated. Also, compared with the simple left-right average interpolation value, the color carrier level values are combined, so that the color carrier value does not change partially due to the correction.
[0031]
FIG. 3 is a block diagram showing in detail the main part of the color imaging apparatus of FIG. 101 to 109 and 118 to 121 are D-type flip-flops (hereinafter abbreviated as DFF) each having a predetermined bit width, 110 to 112, 114, 117, and 122 are adders, and 115 and 123 are 1 / 2 is a coefficient multiplier, 113 is a quarter coefficient multiplier, and 116 is a subtractor.
[0032]
In FIG. 3, the carrier detection unit 4 in FIG. 1 includes 104 to 116, the interpolation unit 5 includes 118 to 123, and the synthesis unit 6 includes 117.
[0033]
First, an operation corresponding to the carrier detection unit 4 will be described.
The input digital imaging signal S DCCD is delayed by one pixel in each of the DFFs 104 to 109. The signals of the same color are added to the outputs of these DFFs. First, the imaging signal S DCCD and the output of the DFF 109 are added by the adder 111, and then the outputs of the DFF 105 and the DFF 107 are added by the adder 110. The outputs of the adders 110 and 111 are further added by an adder 112 and multiplied by a coefficient of ¼ by a coefficient unit 113 to obtain an average value of odd-numbered pixel values. Further, the output of the DFF 104 and the output of the DFF 108 are added by the adder 114 and multiplied by a coefficient of 1/2 by the coefficient unit 114 to obtain an average value of even-numbered pixels. The difference between the two average values obtained in this way is taken by the subtractor 116 to obtain the color carrier level.
[0034]
Subsequently, an operation corresponding to the interpolation unit 5 will be described.
The output of the DFF 119 and the output of the DFF 121 obtained by delaying the output of the DFF 119 by two pixels are added by the adder 122, multiplied by a factor of 1/2 by the coefficient unit 123, and the pixel adjacent to the defective pixel that is the interpolation value is added. An average value is obtained.
[0035]
The color carrier level and the interpolated value obtained in this way are added by the adder 117 which is the synthesizer 6, and the output thereof is output by the switch circuit 7 and the imaging signal S DCCD is output by the DFFs 101 to 103 according to the interpolation pulse Pc. Switch with delayed signal. The DFFs 101 to 103 are inserted in order to match the delay time of the signals by the DFFs 104 to 106 or the DFFs 118 to 120.
[0036]
The signal switched by the switch circuit 7 is input to the process circuit 10 as described above. By this operation, the color carrier level and the interpolation value are obtained from the digital image pickup signal, and an operation of replacing the synthesized signal with the defective pixel signal according to the correction pulse is performed.
[0037]
As described above, according to the color imaging apparatus of the present embodiment, correction of defective pixels with extremely little image quality deterioration can be performed easily and reliably by switching the switch circuit 7 using the correction pulse Pc from the correction pulse generator 9. Is possible.
[0038]
Here, some modified examples of the color imaging apparatus of the present embodiment will be described. In addition, about the component etc. which are the same as that of the imaging device of this embodiment, a same sign is attached and description is abbreviate | omitted.
[0039]
(Modification 1)
The color imaging apparatus of the first modification is configured as shown in FIG. In FIG. 4, 201 to 206 are DFFs, 207 to 209 and 214 are adders, 210 and 212 are 1/4 coefficient units, 211 is a 1/2 coefficient unit, and 213 is a subtractor. is there. In this example, common parts in FIG. 3 are shared. For example, the DFFs 101, 104, and 118 in FIG. 3 are shared with the DFF 201, the DFFs 102, 105, and 119 are shared with the DFF 202, and the DFFs 103, 106, and 120 are shared with the DFF 203. Further, the combination of the adder is changed according to the normal replacement law, but the calculation results are the same. Therefore, since the operation function of FIG. 4 is exactly the same as that of FIG. 3, detailed description is omitted.
[0040]
(Modification 2)
The main part of the color imaging apparatus of the second modification is configured as shown in FIG. In FIG. 4, reference numerals 301 to 306 are delay lines (1HDL) for one horizontal period, 307 is a two-dimensional band pass filter (BPF), 308 and 314 are delay lines having a predetermined delay time, 309 and 310 are DFFs, 311 and 313 are adders, and 312 is a 1/2 coefficient unit.
[0041]
In the configuration of FIG. 5, the carrier detection unit 4 in FIG. 1 includes 301 to 307, the interpolation unit 5 includes 308 to 312, and the combining unit includes 313.
[0042]
The 1HDL 301 to 306 delay the signal in the vertical direction, and detect the level of the color carrier by the two-dimensional BPF 307 using their outputs. The characteristics of the two-dimensional bandpass filter 307 are obtained from the signal obtained from the color filter of the CCD 1 corresponding to the current pixel that is the output of the delay line 314 and the color filter corresponding to the interpolation pixel corresponding to the output of the interpolation unit 5. It is set to a characteristic for detecting an output difference from the obtained signal.
[0043]
The interpolating unit 5 composed of 308 to 312 is substantially the same as the interpolating unit of FIG. 3, but a delay line 308 is inserted in order to match the delay time in the two-dimensional BPF 307.
[0044]
The output of the interpolation unit 5 is combined with the output of the color carrier detection 4 by the adder 313 as in FIG. The output is switched to the output of the delay line 314 in accordance with the PC, whereby the defective pixel is replaced.
[0045]
Note that the program code itself for operating various devices and means for supplying the program code to a computer so as to realize the functions of the imaging apparatus described in the present embodiment and the modifications thereof, and the imaging apparatus The program code itself for realizing the imaging method using the computer and the means for supplying the program code to the computer, for example, the storage medium storing the program code belong to the category of the present invention.
[0046]
In this case, the program code stored in the storage medium is read out by a predetermined storage / reproduction device, and the EEPROM operates. As a storage medium for storing the program code, for example, a floppy disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.
[0047]
Further, by executing the program code supplied by the computer, not only the functions of the embodiments are realized, but also the OS (operating system) or other application software running on the computer. Such a program code is also included in the present invention even when the functions of the respective embodiments are realized together.
[0048]
Further, after the supplied program code is stored in the memory provided in the function expansion board of the computer or the function expansion unit connected to the computer, the CPU provided in the function expansion board or function expansion unit based on the instruction of the program code A system in which the functions of the present embodiment are realized by performing part or all of the actual processing and the processing is also included in the present invention.
[0049]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to easily and reliably perform correction of a defective pixel with extremely little image quality deterioration by switching the switch circuit 7 with a correction pulse from the correction pulse generating means.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a main configuration of a color imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operation of the color imaging apparatus according to the embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing in detail a main part of the color imaging apparatus of FIG. 1;
FIG. 4 is a block diagram illustrating in detail a main part of a color imaging apparatus in Modification 1 of the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram illustrating in detail a main part of a color imaging apparatus in a second modification of the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 CCD
2 Timing generator 3 AD converter 4 Carrier detector 5 Interpolator 6 Synthesizer 7 Switch circuit 8 Defect position memory 9 Correction pulse generator 10 Process circuit 11 Output terminals 101 to 109, 118 to 121, 201 to 206, 309, 310 D-type flip-flop (DFF)
110 to 112, 114, 117, 122, 207 to 209, 214, 311, 313 Adder 115, 123, 211, 312 1/2 coefficient unit 113, 210, 212 1/4 coefficient unit 116, 213 subtractor 301 to 306 Delay line for one horizontal period (1HDL)
307 Two-dimensional bandpass filter (BPF)
308,314 Delay line

Claims (7)

異なる色の画素が繰り返し配列された撮像素子と、
前記撮像素子の補正対象となる画素が存在するライン上の前記補正対象となる画素と同色の画素と、前記ライン上の前記補正対象となる画素と異色の画素とから、前記同色と前記異色との差を示す色キャリアレベルを検出する検出手段と、
前記ライン上の前記異色の画素を用いて、前記補正対象となる画素の補間値を得る補間手段と、
前記色キャリアレベルと前記補間値を合成した値を用いて前記補正対象となる画素の値を補正する補正手段とを有することを特徴とする撮像装置。
An image sensor in which pixels of different colors are repeatedly arranged;
From the pixel of the same color as the pixel to be corrected on the line where the pixel to be corrected of the image sensor is present, and the pixel of the color different from the pixel to be corrected on the line, the same color and the different color Detecting means for detecting a color carrier level indicating a difference between
Interpolation means for obtaining an interpolation value of the pixel to be corrected using the different color pixels on the line;
An image pickup apparatus comprising: a correction unit that corrects a value of the pixel to be corrected using a value obtained by combining the color carrier level and the interpolation value.
前記撮像素子の欠陥画素の位置を記憶するメモリを有し、
前記補正手段は、前記メモリに記憶された位置の画素に対して前記補正を行い、前記メモリに記憶された位置ではない画素に対して前記補正を行わないことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
A memory for storing a position of a defective pixel of the image sensor;
2. The correction unit according to claim 1, wherein the correction unit performs the correction on a pixel at a position stored in the memory and does not perform the correction on a pixel that is not at a position stored in the memory. Imaging device.
前記メモリに記憶された位置に応じて補正パルスを出力する発生手段を有し、
前記補正手段は、前記補正パルスが供給されたときに前記補正を行うことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
Generating means for outputting a correction pulse according to the position stored in the memory;
The imaging apparatus according to claim 2, wherein the correction unit performs the correction when the correction pulse is supplied.
前記検出手段は、前記補正対象となる画素と同色の複数の画素の信号の平均と、前記補正対象となる画素と異色の複数の画素の信号の平均との差により、前記色キャリアレベルを検出することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の撮像装置。The detecting device, the average of the correction that the pixel with the same color of a plurality of pixels of the signal, the difference between the average of a plurality of pixels of the signal of the pixel different from the color to be the corrected, detecting the color carrier level The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image pickup apparatus is an image pickup apparatus. 前記補間手段は、前記補正対象となる画素の左右の画素の平均により前記補間値を得ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の撮像装置。  5. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the interpolation unit obtains the interpolation value by an average of left and right pixels of the correction target pixel. 6. 異なる色の画素が繰り返し配列された撮像素子の補正対象となる画素が存在するライン上の前記補正対象となる画素と同色の画素と、前記ライン上の前記補正対象となる画素と異色の画素とから、前記同色と前記異色との差を示す色キャリアレベルを検出する検出ステップと、
前記ライン上にある前記異色の画素を用いて、前記補正対象となる画素の補間値を得る補間ステップと、
前記色キャリアレベルと前記補間値を合成した値を用いて前記補正対象となる画素の値を補正する補正ステップとを有することを特徴とする撮像方法。
A pixel of the same color as the pixel to be corrected on the line where the pixel to be corrected of the imaging device in which pixels of different colors are repeatedly arranged, and a pixel of a different color from the pixel to be corrected on the line From the detection step of detecting a color carrier level indicating a difference between the same color and the different color,
An interpolation step for obtaining an interpolation value of the pixel to be corrected using the differently colored pixels on the line;
An imaging method comprising: a correction step of correcting a value of a pixel to be corrected using a value obtained by combining the color carrier level and the interpolation value.
請求項6に記載の撮像方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。  A computer-readable storage medium storing a program for causing a computer to execute each step of the imaging method according to claim 6.
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