JPH07336699A - 画素欠陥補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固体撮像素子を用いた撮像装置に使用される
画素欠陥補正装置であって、高周波信号と画素欠陥を正
確に区別し、検出、補正を行い、本来の画質を劣化させ
ることなく、良好な画像を得ることを目的とする。 【構成】 ＦＦ４〜７により注目画素とその前後、およ
びさらにその前後の計５画素の画素データｙ_n-2，
ｙ_n-1，ｙ_n，ｙ_n+1，ｙ_n+2を抽出し、これらの画素デー
タに対し、減算器８〜１１、絶対値回路１２，１３、演
算回路１４〜１７を用い次の４式の演算を行う。 ｙ_n−
ｙ_n-1＞ａ₁、ｙ_n−ｙ_n+1＞ａ₂、｜ｙ_n-1−ｙ _n-2｜＜
ｂ₁、｜ｙ_n+1−ｙ_n+2｜＜ｂ₂（ａ₁，ａ₂は突出量のしき
い値、ｂ₁，ｂ₂はキズか高周波信号かを判定するしきい
値）、以上の４式をすべて満たすとき画素欠陥と判定
し、判定回路１８より判定信号を出力し、補正回路３に
補正信号を出力するよう制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＣＣＤ等の固体撮像素子
を用いた撮像装置において、固体撮像素子に存在する画
素欠陥を検出し補正する画素欠陥補正装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般にＣＣＤ等の半導体により形成され
た固体撮像素子においては、半導体の局部的な結晶欠陥
等により画質劣化を生じることが知られている。入射光
量に応じた撮像出力に常に一定のバイアス電圧が加算さ
れてしまう画像欠陥は、この画像欠陥信号がそのまま処
理されるとモニター画面上に高輝度の白い点として現れ
るので白キズと呼ばれている。また、光電感度の低いも
のは黒い点として現れるので黒キズと呼ばれている（以
後、画素欠陥をキズと称する。）。

【０００３】従来、上記のようなキズに対する検出に関
しては、例えば特開昭６１−２６１９７４号公報に示さ
れている。この方法は注目画素が周辺の画素に対して一
定量以上大きいまたは小さい出力を持つ画素をキズとし
て検出する方法であり、横方向および縦方向に隣接画素
間の差を取り、周辺の画素と異なる出力を持つ画素を検
出するものである。

【０００４】以下、ＣＣＤの水平方向における白キズの
検出の場合について説明を行うものとし、まずこの場合
の従来の画素欠陥補正装置について具体的に説明を行
う。

【０００５】白キズは、周辺の画素に対して、通常１画
素のみ突出している。例えば、注目画素とその前後の画
素の関係は図１１の（ａ）のように表される。このた
め、注目画素とその隣接する前後の画素とを比較し、注
目画素が一定レベル以上前後の画素より大きい場合キズ
と見なすことができる。

【０００６】上記内容を実現するブロック図を図１０に
示す。入力された信号は複数のフリップフロップ（以
下、ＦＦと略す。）３７，３８を通り、順次送られてき
た注目画素値とその前後の画素値、ｙ_n-1，ｙ_n，ｙ_n+1
を得る。これらの信号に対して、加算器３９，４０、比
較回路４１，４２、ＡＮＤ回路４３により下記の演算を
行っている。

【０００７】

【数１】

【０００８】

【数２】

【０００９】ａ₁，ａ₂は、ｙ_nのｙ_n-1，ｙ_n+1に対する
突出量のしきい値であり、ここでは、ａ₁＝ａ₂＝ａ（ａ
＞０）として考える。

【００１０】以上により、注目する画素の値がその周辺
の画素の値に対して一定レベル以上突出している場合は
キズとみなし、検出出力を出力する。補正回路は、検出
出力により制御される。

【００１１】画素欠陥の補正に関しては、特開昭６２−
８６６６号公報にいくつかの方法が示されている。例え
ば、１画素もしくは２画素前の画素で置換する方法、前
後の画素値の平均で置換する方法、または同様に垂直方
向で考え、１つ上の画素で置換する方法、上下の画素値
の平均で置換する方法などがある。

【００１２】ここでは、補正回路は前後の画素値の平均
で置換するものとし、ブロック図は図２に示したように
なり、動作は以下の通りである。

【００１３】入力された信号はＦＦ３０，３１を通り、
中央の注目画素の値とその前後の画素値を抽出する。注
目画素の前後の画素値の平均値を求め補正信号としてい
る。判定回路の出力に従い、通常は中央の注目画素の値
を、キズと判定した場合は補正信号を出力する。

【００１４】以上より、周辺の画素の値に対して一定レ
ベル以上突出している画素に対してはキズとして検出で
き、目立たないよう補正することができる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法によれば、高周波信号に対しては、信号であるにも
関わらず、信号位相により突出している場合があり、キ
ズと誤って判定する。

【００１６】白黒の固体撮像素子より出力される図１１
の（ｂ），（ｃ）のような信号の場合、その中心の信号
は、キズと誤って判定され補正されてしまい補正回路出
力信号のように本来あるべき信号が欠けた形になる。

【００１７】また、色フィルタを備えた固体撮像素子よ
り出力される信号は、１画素ごとにＹｅ＋ＭｇとＣｙ＋
Ｇが交互に出力され、次のラインでは１画素ごとにＹｅ
＋ＧとＣｙ＋Ｍｇが交互に出力される。従来の方法で
は、注目画素が一定レベル以上２画素前後の画素より大
きい場合キズと見なすことができるが、図１２、図１３
のような信号の場合、その中心の信号はキズと誤って判
定され補正されてしまい補正回路出力信号のように本来
あるべき信号が欠けた形になる。

【００１８】このような高周波の信号がある場合には、
画質を劣化させ良好な画像を得ることができないという
問題を有していた。

【００１９】本発明は、以上述べた従来の問題点を解決
するものであり、簡単な構成で高周波信号とキズを精度
良く判別して、キズについてのみ補正を行い、高周波信
号を含む画像においても、本来の画質を劣化させること
なく、良好な画像を得ることができる画素欠陥補正装置
を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の画素欠陥補正装置は、固体撮像素子と、固体
撮像素子より出力された信号をサンプリングするサンプ
リング回路と、第１の画素の値と、隣接する第２，第３
の画素の値と、第２，第３の画素に隣接し第１の画素か
ら離れた側にある第４，第５の画素の値を抽出する抽出
回路と、第１の画素の値と第２の画素の値との差、第１
の画素の値と第３の画素の値との差を求め、それぞれ予
め設定された値と比較する第１，第２の比較回路と、第
２の画素の値と第４の画素の値との差の絶対値、第３の
画素の値と第５の画素の値との差の絶対値を求める第
１，第２の絶対値回路と、第１，第２の絶対値回路の出
力を入力とする第３，第４の比較回路と、第１，第２，
第３，第４の比較回路の出力を入力とする判定回路と、
判定回路の出力により制御される補正回路とから構成さ
れる。

【００２１】

【作用】この構成によって、注目画素と注目画素に隣接
する画素との差および注目画素に隣接する画素とその隣
の画素との差の絶対値がそれぞれ予め定めた値以上であ
れば、高周波信号であると判断でき、高周波信号におい
て従来のように誤検出、誤補正を行わず、本来の画質を
劣化させることなく、良好な画像を得ることができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例について図面を
参照して説明する。

【００２３】本発明の第１の実施例のブロック図を図１
に示す。入射光は、固体撮像素子１により光電変換さ
れ、Ａ／Ｄ変換器２でデジタル信号に変換される。Ａ／
Ｄ変換器の出力信号を図３に示す。Ａ／Ｄ変換器２の出
力信号は、ＦＦ４〜７により注目画素とその前後、およ
びさらにその前後の計５画素の画素データｙ_n-2，
ｙ_n-1，ｙ_n，ｙ_n+1，ｙ_n+2を抽出される。ここで、ＦＦ
４〜７のクロックは固体撮像素子１の駆動周波数と同じ
ｆｃｋである。これらの画素データに対し、減算器８〜
１１、絶対値回路１２，１３、比較回路１４〜１７を用
い下記の演算を行う。

【００２４】

【数３】

【００２５】

【数４】

【００２６】

【数５】

【００２７】

【数６】

【００２８】

【数７】

【００２９】

【数８】

【００３０】（数３），（数４）では、注目画素が隣接
画素に対して一定値以上突出しているという条件を満た
すことを判定する。ａ₁，ａ₂は突出量が一定値以上であ
ることを判定するためのしきい値であり、ここでは（数
５）としている。これらの演算を減算器９，１０、比較
回路１５，１６を用いて行っている。

【００３１】（数６），（数７）では、注目画素に隣接
する画素とその隣の画素との差の絶対値が、一定値以下
であるという条件を満たすことを判定している。これに
より、キズと高周波信号の区別を行っている。

【００３２】ｂ₁，ｂ₂はキズか高周波信号かを判定する
ためのしきい値で、ここでは（数８）としている。これ
らの演算を、減算器８，１１、絶対値回路１２，１３、
比較回路１４，１７を用いて行っている。

【００３３】判定回路１８は、比較回路１４，１５，１
６，１７の出力信号のＡＮＤを取り上記の６式を全て満
たすかどうかを判定する。６式を全て満たすときキズで
あると判定し、判定信号を出力する。この判定信号によ
り補正回路３を制御する。

【００３４】本実施例の補正回路３のブロック図を図２
に示す。入力された信号は、ＦＦ３０，３１を通り中央
の注目画素の値とその前後の画素値を抽出する。ここ
で、ＦＦ３０，３１のクロックはｆｃｋである。注目画
素の前後の画素値からこれらの平均値を求め補正信号と
している。判定回路１８の出力に従い、通常は中央の注
目画素の値を、キズと判定した場合は補正信号を出力す
る。また、判定回路１８との時間合わせは必要に応じ行
うものとする。

【００３５】以上のように本実施例によれば、注目画素
に隣接する画素とその隣の画素との差の絶対値をしきい
値ｂと比較できるように絶対値回路１２，１３と比較回
路１４，１７を設けることにより、高周波信号での誤検
出、誤補正を行わないようにすることができる。

【００３６】なお、本実施例においては注目画素に隣接
する画素とその隣の画素との差の絶対値を求めしきい値
と比較しているが、差を求め正側と負側でそれぞれ独立
にしきい値と比較する回路構成も可能である。

【００３７】次に、本発明の第２の実施例について図面
を参照して説明する。本発明の第２の実施例のブロック
図を図４に示す。図１の構成と異なるのはレベルシフト
回路１９，２０を注目画素の突出量と、注目画素に隣接
する画素とその隣の画素との差の絶対値とを比較するよ
うに設けた点である。これにより第１の実施例における
（数６），（数７）は、注目画素に隣接する画素とその
隣の画素との差の絶対値が、注目画素の突出量の定数倍
以下であるという条件式、（数９），（数１０）に置き
換えられる。

【００３８】

【数９】

【００３９】

【数１０】

【００４０】

【数１１】

【００４１】このとき、Ｎ₁，Ｎ₂は注目画素の突出量
と、注目画素に隣接する画素とその隣の画素との差の絶
対値の度合いを設定する値で、ここでは（数１１）とし
ている。（数９），（数１０）では、注目画素に隣接す
る画素とその隣の画素との差の絶対値が、注目画素の突
出量の定数倍以下であるという条件を満たすことを判定
している。これにより、キズと高周波信号の区別を行っ
ている。これらの演算を減算器８〜１１、絶対値回路１
２，１３、レベルシフト回路１９，２０、比較回路１
４，１７を用いて行っている。

【００４２】判定回路１８は、比較回路１４，１５，１
６，１７の出力信号のＡＮＤを取り上記の（数３），
（数４)，（数５），（数９），（数１０），（数１
１）を全て満たすかどうかを判定する。全て満たすとき
キズであると判定し、判定信号を出力する。この判定信
号により補正回路３を制御する。本実施例の補正回路
は、第１の実施例の補正回路と同じである。

【００４３】以上のように本実施例によれば、レベルシ
フト回路１９，２０を注目画素の突出量の定数倍と、注
目画素に隣接する画素とその隣の画素との差の絶対値と
を比較するよう設けることにより、高周波信号での誤検
出、誤補正を行わないようにすることができる。

【００４４】次に、本発明の第３の実施例について図面
を参照して説明する。本発明の第３の実施例のブロック
図を図５に示す。入射光は、色フィルタ２１を備えた固
体撮像素子１により光電変換され、Ａ／Ｄ変換器２でデ
ジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器の出力信号を図
７，図８に示す。Ａ／Ｄ変換器２の出力信号は、ＦＦ４
〜７，２２，２３により注目画素と、注目画素から前後
２画素離れた画素と、さらにその前後の画素の計７画素
のデータｙ_n-3，ｙ_n-2，ｙ_n-1，ｙ_n，ｙ_n+1，ｙ_n+2，ｙ
_n+3を抽出される。ここで、ＦＦ４〜７，２２，２３の
クロックは固体撮像素子１の駆動周波数と同じｆｃｋで
ある。これらの画素データに対し、減算器８〜１１，２
４，２５、絶対値回路１２，１３，２６，２７、比較回
路１４〜１７を用い下記の演算を行う。図１の構成と異
なるのはＦＦ２２，２３と減算器２４，２５と絶対値回
路２６，２７を注目画素から前後２画素離れた画素と注
目画素から前後１画素離れた画素の差の絶対値が外部よ
り設定可能な値と比較できるように設けた点である。

【００４５】

【数１２】

【００４６】

【数１３】

【００４７】

【数１４】

【００４８】

【数１５】

【００４９】

【数１６】

【００５０】

【数１７】

【００５１】

【数１８】

【００５２】

【数１９】

【００５３】

【数２０】

【００５４】（数１２），（数１３）では、注目画素が
前後２画素に対して一定値以上突出しているという条件
を満たすことを判定する。ａ₁，ａ₂は突出量が一定値以
上であることを判定するためのしきい値であり、ここで
は（数１４）としている。これらの演算を減算器９，１
０、比較回路１５，１６を用いて行っている。

【００５５】（数１５），（数１６）では、注目画素か
ら前後２画素離れた画素と注目画素から前後３画素離れ
た画素の差の絶対値が、一定値以下であるという条件を
満たすことを判定している。さらに、（数１７），（数
１８）で注目画素から前後２画素離れた画素と注目画素
から前後１画素離れた画素の差の絶対値が、一定値以下
であるという条件を満たすことを判定している。これら
により、キズと高周波信号の区別を行っている。ｂ₁，
ｂ₂，ｃ₁，ｃ₂はキズか高周波信号かを判定するための
しきい値で、ここでは（数１９），（数２０）としてい
る。これらの演算を、減算器８，１１，２４，２５、絶
対値回路１２，１３，２６，２７、比較回路１４，１７
を用いて行っている。判定回路１８は、比較回路１４，
１５，１６，１７の出力信号のＡＮＤを取り上記の９式
を全て満たすかどうかを判定する。９式を全て満たすと
きキズであると判定し、判定信号を出力する。この判定
信号により補正回路３を制御する。

【００５６】本実施例の補正回路３のブロック図を図６
に示す。入力された信号は、ＦＦ３５，３０，３１，３
６を通り中央の注目画素の値とその２画素前後の画素値
を抽出する。ここで、ＦＦ３５，３０，３１，３６のク
ロックはｆｃｋである。注目画素の２画素前後の画素値
からこれらの平均値を求め補正信号としている。判定回
路の出力に従い、通常は中央の注目画素の値を、キズと
判定した場合は補正信号を出力する。また判定回路との
時間合わせは必要に応じ行うものとする。

【００５７】以上のように本実施例によれば、注目画素
から前後２画素離れた画素と注目画素から前後１画素離
れた画素との差の絶対値をしきい値ｃと比較できるよう
にＦＦ２２，２３と減算器２４，２５と絶対値回路２
６，２７を設けることにより、高周波信号での誤検出、
誤補正を行わないようにできる。

【００５８】なお、本実施例においては注目画素から前
後２画素離れた画素と注目画素から前後１画素離れた画
素との差の絶対値を求めしきい値と比較しているが、差
を求め正側と負側でそれぞれ独立にしきい値と比較する
回路構成も可能である。

【００５９】次に、本発明の第４の実施例について図面
を参照して説明する。本発明の第４の実施例のブロック
図を図９に示す。図５の構成と異なるのはレベルシフト
回路２８，２９を注目画素の突出量と、注目画素から前
後２画素離れた画素と前後３画素離れた画素の差の絶対
値および注目画素から前後２画素離れた画素と前後１画
素離れた画素の差の絶対値とを比較するように設けた点
である。これにより第３の実施例における（数１５），
（数１６），（数１７），（数１８）は、注目画素から
前後２画素離れた画素と３画素離れた画素の差の絶対値
および注目画素から前後２画素離れた画素と前後１画素
離れた画素の差の絶対値が、注目画素の突出量の定数倍
以下であるという条件式、（数２１），（数２２），
（数２３），（数２４）に置き換えられる。

【００６０】

【数２１】

【００６１】

【数２２】

【００６２】

【数２３】

【００６３】

【数２４】

【００６４】

【数２５】

【００６５】このとき、Ｎ₁，Ｎ₂は注目画素の突出量に
対する周辺画素の平坦の度合いを設定する係数で、ここ
では（数２５）としている。（数２１），（数２２），
（数２３），（数２４）では、注目画素から前後２画素
離れた画素と前後３画素離れた画素の差の絶対値と、注
目画素から前後２画素離れた画素と前後１画素離れた画
素の差の絶対値が、注目画素の突出量の定数倍以下であ
るという条件を満たすことを判定している。これによ
り、キズと高周波信号の区別を行っている。これらの演
算を減算器８〜１１，２４，２５、絶対値回路１２，１
３，２６，２７、レベルシフト回路２８，２９、比較回
路１４，１７を用いて行っている。

【００６６】判定回路１８は、比較回路１４，１５，１
６，１７の出力信号のＡＮＤを取り上記の（数１２），
（数１３），（数１４），（数２１），（数２２），
（数２３），（数２４），（数２０），（数２５）を全
て満たすかどうかを判定する。全て満たすときキズであ
ると判定し、判定信号を出力する。この判定信号により
補正回路３を制御する。本実施例の補正回路は、第３の
実施例の補正回路と同じである。

【００６７】以上のように本実施例によれば、レベルシ
フト回路２８，２９を注目画素の突出量と、注目画素か
ら前後２画素離れた画素と前後３画素離れた画素の差の
絶対値および注目画素から前後２画素離れた画素と前後
１画素離れた画素の差の絶対値とを比較するよう設ける
ことにより、高周波信号での誤検出、誤補正を行わない
ようにすることができる。

【００６８】なお、以上の第１，第２，第３，第４の実
施例については、水平方向についてのみの説明を行って
いるが、垂直方向についても同様であり、水平方向、垂
直方向の両方を組み合わせた処理も可能である。

【００６９】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、高周波信号において従来のように誤検出、誤
補正を行わず、信号とキズを明確に区別し、キズを精度
良く検出できるため、キズについてのみ補正を行い、本
来の画質を劣化させることなく、良好な画像を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の画素欠陥補正装置の構
成を示すブロック図

【図２】同第１の実施例の補正回路の内部構成を示すブ
ロック図

【図３】同第１の実施例における動作を示す波形図

【図４】本発明の第２の実施例の画素欠陥補正装置の構
成を示すブロック図

【図５】本発明の第３の実施例の画素欠陥補正装置の構
成を示すブロック図

【図６】同第３の実施例の補正回路の内部構成を示すブ
ロック図

【図７】同第３の実施例における動作を示す波形図

【図８】同第３の実施例における動作を示す波形図

【図９】本発明の第４の実施例の画素欠陥補正装置の構
成を示すブロック図

【図１０】従来の画素欠陥補正装置の判定回路の構成を
示すブロック図

【図１１】従来の画素欠陥補正装置の動作を示す波形図

【図１２】従来の画素欠陥補正装置の動作を示す波形図

【図１３】従来の画素欠陥補正装置の動作を示す波形図

【符号の説明】

１ 固体撮像素子 ２ Ａ／Ｄ変換器 ３ 補正回路 ４〜７ フリップフロップ １２ 第１の絶対値回路 １３ 第２の絶対値回路 １５ 第１の比較回路 １６ 第２の比較回路 １４ 第３の比較回路 １７ 第４の比較回路 １８ 判定回路 １９，２０ レベルシフト回路 ２１ 色フィルタ ２２，２３ フリップフロップ ２６ 第３の絶対値回路 ２７ 第４の絶対値回路 ２８，２９ レベルシフト回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体撮像素子と、固体撮像素子より出力
   された信号をサンプリングするサンプリング回路と、 第１の画素の値と、隣接する第２，第３の画素の値と、
   前記第２，第３の画素に隣接し前記第１の画素から離れ
   た側にある第４，第５の画素の値を抽出する抽出回路
   と、 前記第１の画素の値と前記第２の画素の値との差、前記
   第１の画素の値と前記第３の画素の値との差を求め、そ
   れぞれ予め設定された値と比較する第１，第２の比較回
   路と、 前記第２の画素の値と前記第４の画素の値との差の絶対
   値、前記第３の画素の値と前記第５の画素の値との差の
   絶対値を求める第１，第２の絶対値回路と、 前記第１，第２の絶対値回路の出力を入力とする第３，
   第４の比較回路と、 前記第１，第２，第３，第４の比較回路の出力を入力と
   する判定回路と、 前記判定回路の出力により制御される補正回路とからな
   ることを特徴とする画素欠陥補正装置。
2. 【請求項２】 第３，第４の比較回路は第１，第２の絶
   対値回路の出力と予め設定された値と比較する回路から
   なることを特徴とする請求項１記載の画素欠陥補正装
   置。
3. 【請求項３】 第３，第４の比較回路は第１，第２の絶
   対値回路の出力と抽出された第１，第２，第３の画素の
   値を演算した値と比較する回路からなることを特徴とす
   る請求項１記載の画素欠陥補正装置。
4. 【請求項４】 二次元に配された複数の受光画素に対応
   して水平方向に複数画素の繰り返しを有する色フィルタ
   を備えた固体撮像素子と、 固体撮像素子より出力された信号をサンプリングするサ
   ンプリング回路と、 第１の画素の値と、前記第１の画素から２画素離れた第
   ２，第３の画素の値と、前記第２の画素に隣接する第
   ４，第５の画素の値と、第３の画素に隣接する第６，第
   ７の画素の値を抽出する抽出回路と、 前記第１の画素の値と前記第２の画素の値との差、前記
   第１の画素の値と前記第３の画素の値との差を求め、そ
   れぞれ予め設定された値と比較する第１，第２の比較回
   路と、 前記第２の画素の値と前記第４の画素の値との差の絶対
   値、前記第３の画素の値と前記第７の画素の値との差の
   絶対値を求める第１，第２の絶対値回路と、 前記第２の画素の値と前記第５の画素の値との差の絶対
   値、前記第３の画素の値と前記第６の画素の値との差の
   絶対値を求める第３，第４の絶対値回路と、 前記第１，第３の絶対値回路の出力を入力とする第３の
   比較回路と、 前記第２，第４の絶対値回路の出力を入力とする第４の
   比較回路と、 前記第１，第２，第３，第４の比較回路の出力を入力と
   する判定回路と、 前記判定回路の出力により制御される補正回路とからな
   ることをを特徴とする画素欠陥補正装置。
5. 【請求項５】 第３の比較回路は第１，第３の絶対値回
   路の出力と予め設定された値と比較する回路からなり、
   第４の比較回路は第２，第４の絶対値回路の出力と予め
   設定された値と比較する回路からなることを特徴とする
   請求項４記載の画素欠陥補正装置。
6. 【請求項６】 第３の比較回路は第１，第３の絶対値回
   路の出力と抽出された第１，第２の画素の値を演算した
   値と比較する回路からなり、第４の比較回路は第２，第
   ４の絶対値回路の出力と抽出された第１，第３の画素の
   値を演算した値と比較する回路からなることを特徴とす
   る請求項４記載の画素欠陥補正装置。