JP4394470B2 - Imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、撮像素子のシェーディング又は欠陥画素を補正する技術に関する。 The present invention relates to a technique for correcting shading or defective pixels of an image sensor.
ディジタルスチルカメラやビデオムービーカメラに使用されているMOS型又はCCD型エリアセンサ等の撮像素子には、受光素子の欠陥等に起因する画素欠陥が存在することがある。このために、撮像素子出力から生成した画像信号中に、白点(白傷)、黒点(黒傷)と呼ばれる画像欠陥が発生する。この画像欠陥は小さくても非常に目立ち、画質を劣化させる要因の一つである。撮像素子出力に発生する画素欠陥は、暗電流によるものと、受光面の不均一性によるものがある。暗電流による傷は、撮像素子における電荷の蓄積時間に比例して増大する白傷となる。受光面が不均一な場合には、正常な受光素子よりも受光面が狭くなっている場合は黒傷となり、広くなっている場合は白傷となる。 An imaging element such as a MOS type or CCD type area sensor used for a digital still camera or a video movie camera may have a pixel defect due to a defect of a light receiving element. For this reason, image defects called white spots (white scratches) and black spots (black scratches) occur in the image signal generated from the image sensor output. Even if this image defect is small, it is very conspicuous and is one of the factors that degrade the image quality. Pixel defects that occur in the output of the image sensor include a dark current and a non-uniformity of the light receiving surface. Scratches caused by dark current become white scratches that increase in proportion to the charge accumulation time in the image sensor. When the light receiving surface is non-uniform, if the light receiving surface is narrower than a normal light receiving element, black scratches occur, and if it is wide, white scratches occur.
画像欠陥による画質の劣化を防ぐために、欠陥画素位置の検出および欠陥画素の補正を行う方法が幾種類も開発されている。例えば、欠陥のある画素の位置を予めROMテーブルに記憶しておき、対応する位置の撮像素子出力信号を隣接する傷でない信号又はその平均値で置き換える方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、撮像の度に撮像結果の撮像素子出力信号に基づいて欠陥画素位置の検出を行うと同時に欠陥画素を補正する方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。この方法を採用する場合には、欠陥画素の数が増えた場合でも、回路規模の増大を伴うことはない。さらに、本撮影前に撮像素子を遮光した状態でテスト撮影を行い、テスト撮影結果の撮像素子出力信号に基づいて欠陥画素を検出し、その情報を取得する方法が知られている(例えば、特許文献3参照)。 In order to prevent image quality degradation due to image defects, various methods for detecting the defective pixel position and correcting the defective pixel have been developed. For example, a method is known in which the position of a defective pixel is stored in advance in a ROM table, and the image sensor output signal at the corresponding position is replaced with an adjacent non-scratch signal or an average value thereof (for example, Patent Document 1). reference). Also, a method is known in which a defective pixel position is detected simultaneously with detection of a defective pixel position based on an imaging element output signal as a result of imaging every time imaging is performed (for example, see Patent Document 2). When this method is adopted, even when the number of defective pixels increases, the circuit scale does not increase. Furthermore, a method is known in which test imaging is performed with the image sensor shielded before actual imaging, and defective pixels are detected based on the imaging element output signal of the test imaging result, and the information is acquired (for example, patents). Reference 3).
画質を劣化させる他の要因として、暗電流の温度分布による等差によって発生する比較的低い周波数の撮像素子出力信号のレベル差(シェーディング)がある。これは特に静止画撮影時に長時間露光を行った場合に顕著に発生する。 Another factor that degrades the image quality is a level difference (shading) of an image sensor output signal having a relatively low frequency that is caused by an equal difference due to a temperature distribution of dark current. This particularly occurs when a long exposure is performed during still image shooting.
シェーディングを解決する方法としては、本撮影前後に、撮像素子を遮光した状態で、本撮影と同じ時間だけ電荷蓄積を行った後読み出した撮像素子出力(遮光データ)を、本撮影時に読み出した撮像素子出力(露光データ)から減算する方法が知られている。この方法によれば、確かに暗電流に起因する白傷の一部は除去できる。また、周囲画素を用いた補間を行う必要が無いので、良好な補正が可能な場合もある。
画像欠陥による画質の劣化を防ぐために、暗電流による傷の位置を特定する傷座標をROM又はRAMテーブルに記憶しようとすると、非常に大きな容量が必要になり、コストアップの原因となってしまう。暗電流による傷は、経時変化による素子の劣化、撮像素子における電荷蓄積時間、温度等の条件によって変動するからである。特に、静止画撮影時に長時間露光を行った場合、電荷蓄積時間が長時間になるので、多数の白傷が発生することになる。 In order to prevent the image quality from being deteriorated due to an image defect, if an attempt is made to store flaw coordinates for specifying the position of a flaw due to dark current in a ROM or RAM table, a very large capacity is required, which causes an increase in cost. This is because the damage caused by dark current varies depending on conditions such as deterioration of the device due to changes with time, charge accumulation time in the image pickup device, temperature, and the like. In particular, when exposure is performed for a long time during still image shooting, the charge accumulation time becomes long, so that a large number of white scratches occur.
また撮像の度に露光データから欠陥画素位置の検出を行うと同時に欠陥画素を補正する方法は、欠陥画素位置を正確に検出する条件として撮像素子上で隣接した画素欠陥が発生しないことを前提としており、長時間露光撮影時にこの条件を満たすことは困難である。 In addition, the method of correcting the defective pixel at the same time as detecting the defective pixel position from the exposure data every time the image is taken is based on the premise that the adjacent pixel defect does not occur on the imaging device as a condition for accurately detecting the defective pixel position. Therefore, it is difficult to satisfy this condition during long exposure photography.
また本撮影前に撮像素子を遮光した状態でテスト撮影を行い、テスト撮影結果の撮像素子出力信号から欠陥画素情報を検出する方法では、ユーザーが撮影指示を出した後に実際の撮影が行われるまでのタイムラグが発生する。また、受光面の不均一性により発生する白傷を検出することはできない。また、テスト撮影結果の欠陥画素情報を水平・垂直の座標情報としてROM又はRAMテーブルに記憶しようとすると、やはり非常に大きな容量が必要になる。 Also, in the method of performing test shooting with the image sensor shielded before the actual shooting and detecting defective pixel information from the image sensor output signal of the test shooting result, until the actual shooting is performed after the user issues a shooting instruction A time lag occurs. Further, it is not possible to detect white scratches caused by the non-uniformity of the light receiving surface. Further, when trying to store the defective pixel information of the test photographing result in the ROM or RAM table as horizontal / vertical coordinate information, a very large capacity is required.
一方、シェーディング補正のために、遮光した状態で本撮影と同じ時間だけ電荷蓄積を行った撮像素子出力を本撮影時の撮像素子出力から減算する方法では、本撮影時の傷部分の受光素子出力が飽和している場合や、後段の信号処理回路のDレンジを越えていた場合には問題が生じる。例えば、白傷が存在する画素位置の周辺の露光データが飽和していた場合、遮光データを減算すると、白傷のある位置が黒傷として見えることになる。
本発明の目的は、撮像素子の欠陥画素またはシェーディングを補正することである。
On the other hand, for shading correction, in the method of subtracting the image sensor output that has been charged for the same amount of time as the main shooting in the light-shielded state from the image sensor output during the main shooting, the light receiving element output of the scratched part during the main shooting A problem arises when the signal is saturated, or when the signal processing circuit exceeds the D range of the subsequent signal processing circuit. For example, when the exposure data around the pixel position where the white defect exists is saturated, if the light shielding data is subtracted, the position with the white defect appears as a black defect.
An object of the present invention is to correct defective pixels or shading of an image sensor.
本発明は、撮像素子を露光した状態で電荷蓄積を行い生成した露光データから、撮像素子を遮光した状態で、露光時の撮像素子の電荷蓄積時間と同じ時間だけ電荷蓄積を行った遮光データを減算してシェーディング補正データを生成する。その後、遮光データから検出した欠陥画素位置のシェーディング補正データを補正する。 The present invention provides light-shielded data obtained by accumulating charges for the same time as the charge accumulation time of the image sensor at the time of exposure in a state where the image sensor is shielded from exposure data generated by performing charge accumulation with the image sensor exposed. The shading correction data is generated by subtraction. Thereafter, the shading correction data at the defective pixel position detected from the light shielding data is corrected.
具体的には、本発明による撮像装置は、以下のとおりである。
本発明による撮像装置は、露光により露光電気信号を出力し、遮光により遮光電気信号を出力する撮像素子と、撮像素子から出力された前記露光電気信号および前記遮光電気信号を、それぞれ露光データおよび遮光データに変換する変換部であって、変換後のデータが、各々が画素値を有する複数の画素を特定可能に構成されている変換部と、前記遮光データに対し、少なくとも2つの画素の画素値に基づいて、欠陥がある撮像素子の出力に対応する欠陥画素の位置を特定する位置検出手段と、前記露光データから前記遮光データを減算して差分データを出力する減算部と、減算部が出力した前記差分データに対し、前記欠陥画素の位置に対応する画素の画素値を補正する補正手段とを備える。これにより上記目的を達成できる。
Specifically, the imaging apparatus according to the present invention is as follows.
An imaging apparatus according to the present invention outputs an exposure electrical signal by exposure and outputs an electrical shielding signal by light shielding, and the exposure electrical signal and the light shielding electrical signal output from the imaging device are respectively exposed to exposure data and light shielding. A conversion unit for converting into data, wherein the converted data is configured to be able to specify a plurality of pixels each having a pixel value, and pixel values of at least two pixels with respect to the light shielding data Based on the position detection means for specifying the position of the defective pixel corresponding to the output of the image sensor having a defect, the subtracting unit for subtracting the light shielding data from the exposure data and outputting the difference data, and the subtracting unit output Correction means for correcting the pixel value of the pixel corresponding to the position of the defective pixel with respect to the difference data. Thereby, the above object can be achieved.
位置検出手段は、隣接する2画素の画素値の差がしきい値より大きい場合には、一方の画素を欠陥画素としてその位置を特定してもよい。
位置検出手段は、少なくとも3つの画素の画素値を用いて、欠陥画素が存在する位置および範囲を特定してもよい。
補正手段は、前記差分データに対し、前記欠陥画素の位置に対応する画素の画素値を、周囲の画素の画素値と同色またはその類似色の画素に補正してもよい。
撮像素子は、露光による前記露光電気信号の出力と、遮光による前記遮光電気信号の出力とを連続的に行ってもよい。
前記露光データで特定可能な各画素の画素値と、該画素値がとり得る最大値とを比較して、画素ごとに飽和画素か否かを判断する飽和検出手段をさらに備え、前記補正手段は、前記差分データに対し、前記欠陥画素であって、かつ前記飽和画素の位置に対応する画素の画素値を補正してもよい。
When the difference between the pixel values of two adjacent pixels is larger than the threshold value, the position detection unit may specify the position of one pixel as a defective pixel.
The position detection unit may specify the position and range where the defective pixel exists using the pixel values of at least three pixels.
The correcting unit may correct the pixel value of the pixel corresponding to the position of the defective pixel with respect to the difference data to a pixel having the same color or a similar color as the pixel value of surrounding pixels.
The imaging device may continuously perform the output of the exposure electrical signal by exposure and the output of the light shielding electrical signal by light shielding.
Comparing the pixel value of each pixel that can be specified by the exposure data with the maximum value that the pixel value can take, it further comprises saturation detection means for judging whether or not each pixel is a saturated pixel, and the correction means The pixel value of the pixel that is the defective pixel and that corresponds to the position of the saturated pixel may be corrected for the difference data.
本発明による別の撮像装置は、露光により露光電気信号を出力する撮像素子と、撮像素子から出力された前記露光電気信号を、露光データに変換する変換部であって、該露光データが、各々が画素値を有する複数の画素を特定可能に構成されている変換部と、欠陥のある撮像素子の位置に関する情報であって、所定の位置関係にある欠陥画素の位置に関する欠陥画素位置情報を格納した記憶手段と、前記記憶手段に格納された前記欠陥画素位置情報に基づいて、前記露光データにより特定可能な、前記欠陥画素の位置に対応する画素を補正して補正後の露光データを出力する第1の補正手段と、第1の補正手段から出力された前記補正後の露光データに対し、注目画素の画素値、および、前記注目画素の周辺の画素の画素値の差に基づいて、前記注目画素を欠陥画素であると判断して欠陥画素の位置を特定する位置検出手段と、前記補正後の露光データに対し、位置検出手段により特定された前記欠陥画素の位置に対応する画素の画素値を補正する第2の補正手段とを備える。これにより上記目的を達成できる。 Another imaging apparatus according to the present invention is an imaging device that outputs an exposure electrical signal by exposure, and a conversion unit that converts the exposure electrical signal output from the imaging device into exposure data, wherein the exposure data is respectively Stores information on the position of a defective image sensor that has a predetermined positional relationship, and information on the position of a defective imaging device that is configured to be able to identify a plurality of pixels having pixel values. Based on the storage means and the defective pixel position information stored in the storage means, the pixel corresponding to the position of the defective pixel, which can be specified by the exposure data, is corrected and the corrected exposure data is output. Based on the difference between the first correction unit and the corrected exposure data output from the first correction unit, the pixel value of the target pixel, and the pixel values of the pixels around the target pixel, The position detection means for determining the target pixel as a defective pixel and specifying the position of the defective pixel; and the pixel corresponding to the position of the defective pixel specified by the position detection means with respect to the corrected exposure data Second correction means for correcting the pixel value. Thereby, the above object can be achieved.
前記記憶手段は、隣接する位置関係にある欠陥画素についての前記欠陥画素位置情報を優先的に格納してもよい。 The storage means may preferentially store the defective pixel position information for defective pixels in an adjacent positional relationship.
本発明によるさらに別の撮像装置は、露光により露光電気信号を出力し、遮光により遮光電気信号を出力可能な撮像素子と、露光時間を設定する制御手段と、制御手段により設定された前記露光時間に基づいて、撮像素子に対する露光を制御する露出制御手段と、撮像素子から出力された前記露光電気信号および前記遮光電気信号を、それぞれ露光データおよび遮光データに変換する変換部であって、変換後のデータが、各々が画素値を有する複数の画素を特定可能に構成されている変換部と、欠陥のある撮像素子の位置に関する情報であって、所定の位置関係にある欠陥画素の位置に関する欠陥画素位置情報を格納した記憶手段と、前記記憶手段に格納された前記欠陥画素位置情報に基づいて、前記露光データにより特定可能な、前記欠陥画素の位置に対応する画素を補正して補正後の露光データを出力する補正手段であって、制御手段により設定された前記露光時間に応じて、さらに前記遮光データに対して、前記欠陥画素の位置に対応する画素を補正する補正手段とを備える。これにより上記目的を達成できる。 Still another imaging apparatus according to the present invention is an imaging device that outputs an exposure electrical signal by exposure and can output a light-shielding electrical signal by light shielding, a control means for setting an exposure time, and the exposure time set by the control means. Based on the exposure control means for controlling the exposure to the image sensor, and the conversion unit for converting the exposure electrical signal and the light-shielded electrical signal output from the image sensor into exposure data and light-shielded data, respectively, Is information regarding the position of a defective imaging element having a predetermined positional relationship, and information regarding the position of a defective imaging device and a conversion unit configured to be able to identify a plurality of pixels each having a pixel value A storage means storing pixel position information, and the defect that can be specified by the exposure data based on the defective pixel position information stored in the storage means Correction means for correcting the pixel corresponding to the prime position and outputting the corrected exposure data, and according to the exposure time set by the control means, further for the shading data of the defective pixel Correction means for correcting the pixel corresponding to the position. Thereby, the above object can be achieved.
撮像装置は、補正手段による補正後の前記遮光データに対し、少なくとも2つの画素の画素値に基づいて、欠陥がある撮像素子の出力に対応する欠陥画素の位置を特定する位置検出手段と、位置検出手段により特定された前記欠陥画素の位置に対応する、前記露光データの画素の画素値を補正する露光データ補正手段とをさらに備えていてもよい。 An image pickup apparatus includes a position detection unit that specifies a position of a defective pixel corresponding to an output of an image sensor having a defect based on pixel values of at least two pixels with respect to the light shielding data corrected by the correction unit; An exposure data correction unit that corrects a pixel value of the pixel of the exposure data corresponding to the position of the defective pixel specified by the detection unit may be further provided.
撮像装置は、前記露光データの注目画素の画素値、および、前記注目画素の周辺の画素の画素値の差に基づいて、前記注目画素を欠陥画素であると判断して欠陥画素の位置を特定する位置検出手段と、前記補正後の露光データに対し、位置検出手段により特定された前記欠陥画素の位置に対応する画素の画素値を補正する補正手段とをさらに備えていてもよい。 The imaging device determines the position of the defective pixel by determining that the target pixel is a defective pixel based on a difference between a pixel value of the target pixel of the exposure data and a pixel value of a pixel around the target pixel. And a correction unit that corrects the pixel value of the pixel corresponding to the position of the defective pixel specified by the position detection unit with respect to the corrected exposure data.
本発明によれば、露光データから遮光データを減算して露光データを補正するのみならず、遮光データに対して、少なくとも2つの画素の画素値に基づいて欠陥画素の位置を特定し、その位置に対応する露光データをさらに補正する。これにより、撮像素子の温度分布の差等に起因するシェーディングと、撮像素子の欠陥に起因する白傷を、誤補正による黒傷の発生を伴わず除去した撮像結果を得ることができる。 According to the present invention, not only the exposure data is corrected by subtracting the light shielding data from the exposure data, but also the position of the defective pixel is specified based on the pixel values of at least two pixels with respect to the light shielding data. The exposure data corresponding to is corrected further. As a result, it is possible to obtain an imaging result obtained by removing shading caused by a difference in temperature distribution of the image sensor and white scratches caused by defects in the image sensor without causing black defects due to erroneous correction.
また本発明によれば、所定の位置関係にある欠陥画素の位置に関する欠陥画素位置情報に基づいて、欠陥画素の位置に対応する露光データの画素を補正し、さらにその補正後のデータに対して、注目画素の画素値、および、注目画素の周辺の画素の画素値の差に基づいて、注目画素を欠陥画素であると判断して欠陥画素の位置を特定してその画素値を補正する。連続した欠陥画素があった場合には最初の補正が行われているので、欠陥画素の検出漏れなく傷の残留の無い撮像結果を得ることができる。 According to the present invention, the pixel of the exposure data corresponding to the position of the defective pixel is corrected based on the defective pixel position information related to the position of the defective pixel having a predetermined positional relationship, and the corrected data is further corrected. Based on the difference between the pixel value of the target pixel and the pixel values of pixels around the target pixel, the target pixel is determined to be a defective pixel, the position of the defective pixel is specified, and the pixel value is corrected. When there are continuous defective pixels, the first correction is performed, so that it is possible to obtain an imaging result with no defective pixels and no defect remaining.
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1による撮像装置100の構成を示すブロック図である。撮像装置100は、撮像素子101と、露光制御手段102と、A/Dコンバータ103と、メモリ104と、欠陥画素位置検出手段105と、減算器106と、欠陥画素補正手段107と、カメラ信号処理手段108と、メディアI/F109と、記録メディア110と、マイコンを含むシステムコントローラ111と、撮像素子ドライバ112と、操作スイッチ113と、測光手段114とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an
システムコントローラ111は、撮像装置100の全ての動作の制御を統括的に行う。撮像素子101は、入射光を電気信号として取得し出力するMOS型又はCCD型エリアセンサ等である。露光制御手段102は、測光結果に応じてレンズや絞りを調整して露光を制御する。A/Dコンバータ103は、撮像素子101からのアナログの電気信号を、デジタル信号に変換する。メモリ104は、デジタル化された信号(デジタルデータ)を記憶する。メモリ104は、例えば半導体で形成されたランダムアクセスメモリ(RAM)である。
The
欠陥画素位置検出手段105は、各画素が有する画素値に基づいて、欠陥画素を判定し、その位置を特定する。欠陥画素とは、傷等の欠陥がある撮像素子の出力に対応する画素をいう。減算器106は、2つの入力信号(入力データ)の差を出力する。欠陥画素補正手段107は、欠陥画素に起因する色を、例えば周囲の画素の色と同色になるように補正する。欠陥画素位置検出手段105および欠陥画素補正手段107のより詳しい説明は、後述する。カメラ信号処理手段108は、信号を受け取って、色分離処理、圧縮処理等を行う。メディアI/F109は、記録メディア110との間に設けられており、所定の手順、仕様にしたがった信号の授受を行う。記録メディア110は、デジタルデータを読み書き可能な記憶装置である。記録メディア110は、例えば不揮発性半導体メモリ、光ディスク、磁気ディスク等である。
The defective pixel position detecting means 105 determines a defective pixel based on the pixel value of each pixel and specifies its position. A defective pixel means a pixel corresponding to the output of an image sensor having a defect such as a scratch. The
撮像素子ドライバ112は、撮像素子101を駆動する装置であり、システムコントローラ111からの制御にしたがって動作する。操作スイッチ113は、ユーザーが撮像装置100に対して撮影指令を与える入力装置である。測光手段114は、光を測定してその強度等を取得し、システムコントローラ111に測光結果を与える。
The
以下、図6を参照して撮像装置100(図1)の撮像動作を説明する。図6は、欠陥画素を補正する処理を示すフローチャートである。まずユーザーからの撮影指令が操作スイッチ113を介してシステムコントローラ111に与えられる。システムコントローラ111は、測光手段114における測光結果に応じてレンズや絞りを含む露光制御手段102、および、撮像素子ドライバ112を制御して、撮像素子101へ入射光量と電荷の蓄積時間を制御しつつ被写体の撮影(本露光)を行う。電荷の蓄積が終了すると、撮像素子101から信号が読み出されて、A/Dコンバータ103によりデジタルデータ(露光データ)に変換された後、メモリ104に記録される(ステップ601)。露光データは、被写体からの入射光に起因する信号の他、撮像素子101の欠陥に起因する白傷や、撮像素子101の温度分布の差等に起因するシェーディング等のノイズ成分を含む。なお露光データは、画像を構成する画素の情報を含んでおり、露光データにおいて画素を特定し、その画素に関する情報(画素値等)を読み出し、加工できる。
Hereinafter, the imaging operation of the imaging apparatus 100 (FIG. 1) will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing processing for correcting defective pixels. First, a shooting command from the user is given to the
撮像素子101上の全ての信号が読み出されると、露光制御手段102により撮像素子101への入射光が遮断される。この状態で、撮像素子ドライバ112の制御に基づいて、撮像素子101は、本露光時と同じ期間だけ電荷を蓄積する。電荷の蓄積が終了すると、撮像素子101から信号が読み出され、A/Dコンバータ103によりデジタルデータ(遮光データ)に変換される(ステップ602)。
When all the signals on the
遮光データは、入射光が遮断された状態で蓄積された電荷から得られるため、本来撮影には含まれるべきでないノイズ成分のみを含む。すなわち、この遮光データは、露光データに含まれる白傷やシェーディングとほぼ等しいノイズ成分を含む。なお遮光データもまた、遮光して撮影された画像を構成する画素の情報を含んでおり、遮光データにおいて画素を特定し、その画素に関する情報(画素値等)を読み出し、加工できる。 Since the light shielding data is obtained from the charges accumulated in a state where the incident light is blocked, the light shielding data includes only noise components that should not be included in the original photographing. That is, the light shielding data includes a noise component that is substantially equal to white scratches and shading included in the exposure data. The light-shielding data also includes information on pixels constituting an image captured with light shielding, and it is possible to specify a pixel in the light-shielding data and read and process information (pixel value and the like) regarding the pixel.
遮光データは、メモリ104、欠陥画素位置検出手段105、および減算器106に出力される。遮光データの出力とともに、メモリ104から露光データが読み出され、両方のデータが減算器106に与えられる。減算器106は、露光データから遮光データを減算してその結果である差分データを欠陥画素補正手段107に出力する。
The shading data is output to the
減算器106の出力(差分データ)には、露光データに含まれていたシェーディングや一部の白傷が除去された信号が得られる。しかし、露光データが飽和している部分に対応する位置の白傷部分は、誤補正され黒傷になって出力されている。
The output (difference data) of the
そこでそのような白傷を特定することが必要となる。図2は、欠陥画素位置検出手段105の構成を示すブロック図である。欠陥画素位置検出手段105は、A/D変換された遮光データを受け取り、隣接する2画素の画素値に基づいて、欠陥画素を特定する。さらに少なくとも3つの画素の画素値を用いて、傷の位置および範囲(欠陥画素の範囲)を特定できる。ここで画素値とは、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)の各色についての階調値の組として表され、階調値が大きいほど白色に近づくとする。画素値の比較とは、各色についての階調値の比較とする。
Therefore, it is necessary to identify such white scratches. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the defective pixel position detecting means 105. As shown in FIG. The defective pixel
具体的には欠陥画素位置検出手段105は、注目画素とその注目画素の1つ前の画素(前画素)について、双方の画素値を比較し、注目画素の画素値が、前画素の画素値と比較してしきい値THより大きいか否かを判定する(ステップ604)。しきい値THは、画素値を構成する各色に対して定められている。しきい値THより大きい場合には、その注目画素を欠陥画素であり、傷の開始位置と判断する(ステップ605)。大きくない場合には、注目画素を次の画素にずらす(ステップ606)。
Specifically, the defective pixel
一方欠陥画素位置検出手段105は、注目画素とその注目画曽の1つ後の画素(後画素)についても、同様に双方の画素値の差を計算する(ステップ607)。そして注目画素の画素値が、後画素の画素値と比較してしきい値THより大きいか否かを判定する(ステップ608)。しきい値THより大きい場合には、その注目画素は欠陥画素であるとともに傷の終了位置となる。欠陥画素位置検出手段105は、傷の開始位置として検出された画素から、傷の終了位置として検出された画素までを欠陥画素群(傷)と判断する(ステップ609)。しきい値THより大きくない場合には、注目画素を次の画素にずらして(ステップ610)、ステップ607からの処理を繰り返す。この処理は、注目画素の画素値が、後画素の画素値と比較してしきい値THより大きくなるまで継続される。以上の処理の結果、欠陥画素位置検出手段105は傷の終了位置を特定し、傷の開始位置として検出した画素から、傷の終了位置として検出した画素までを欠陥画素群(傷)と判断する。
On the other hand, the defective pixel position detecting means 105 similarly calculates the difference between the pixel values of the pixel of interest and the pixel immediately after the pixel of interest (rear pixel) (step 607). Then, it is determined whether or not the pixel value of the target pixel is larger than the threshold value TH compared with the pixel value of the subsequent pixel (step 608). When it is larger than the threshold value TH, the target pixel is a defective pixel and becomes a scratch end position. The defective pixel
上述の処理は各走査線についての処理であり、この処理は撮像された1画面を構成するすべての走査線について行われる。この動作により、シェーディングが重畳されている信号であっても、また、連続した白傷が存在しても、正確に傷位置を検出することができる。欠陥画素位置検出手段105により検出された傷の位置は、欠陥画素補正手段107に出力される。
The above-described processing is processing for each scanning line, and this processing is performed for all scanning lines constituting one captured screen. With this operation, the position of the flaw can be accurately detected even if the signal is a signal with shading superimposed or there is a continuous white flaw. The position of the flaw detected by the defective pixel
欠陥画素補正手段107は、欠陥画素位置検出手段105において白傷と判断された欠陥画素の位置に基づいて、減算器106の出力(露光データと遮光データの差の差分データ)における、白傷の位置に対応する画素を周囲と同色または類似色の画素に置き換える(ステップ611)。より具体的には、減算器106の出力信号のうち欠陥画素に対応する信号を、例えば前値ホールドにより周囲と同色の画素の信号と置き換える。「周囲と同色」の画素の信号とは、カラー化のために撮像素子上にカラーフィルタを備えている場合は、隣接画素のうち、最も近い位置にある同じ色のフィルタに対応する画素出力信号であり、モノクロの撮像装置の場合は隣接する画素の出力信号である。類似色とは、基準となる画素値に対し近い範囲内の画素値により定まる色である。これにより、露光データが飽和している部分の誤補正による黒傷が補正された信号を得ることが出来る。欠陥画素補正手段107は、その信号をカメラ信号処理手段108に出力する。
The defective
カメラ信号処理手段108は、欠陥画素補正手段107から出力された信号を色分離、圧縮処理等の信号処理を施し、メディアI/F109を介して記録メディア110に記録する。
以上の動作によって、撮像素子の温度分布の差等に起因するシェーディングと、撮像素子の欠陥に起因する白傷を、誤補正による黒傷の発生を伴わず除去した撮像結果を得ることができる。
The camera
With the above operation, it is possible to obtain an imaging result obtained by removing shading caused by a difference in temperature distribution of the image sensor and white scratches caused by defects in the image sensor without causing black defects due to erroneous correction.
なお「前画素」および「後画素」は、横方向に走査する場合の注目画素の前と後の画素を意味してもよいし、縦方向に走査する場合の注目画素の前と後の画素であってもよい。走査する方向についての前と後を意味するのみで、その方向は任意である。 The “front pixel” and the “rear pixel” may mean pixels before and after the target pixel when scanning in the horizontal direction, or pixels before and after the target pixel when scanning in the vertical direction. It may be. It only means before and after the scanning direction, and the direction is arbitrary.
(実施の形態2)
図3は、実施の形態2による撮像装置300の構成を示すブロック図である。撮像装置300が実施の形態1における撮像装置100(図1)と異なるのは、メモリ104から読み出された本露光して得られた画像が飽和しているか否かを検出する飽和検出手段301を備えていること、および、欠陥画素補正手段107は、さらに飽和検出手段301の検出結果に基づいて、前値ホールドによる補正を行うことである。他の要素の構成および動作は、撮像装置300と撮像装置100(図1)において共通するので、それらの説明は省略する。以下、飽和検出手段301と欠陥画素補正手段107の動作を説明する。ここでは、メモリ104から読み出された露光データの各画素値は8ビット値(0〜255)で表現されているとする。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the
飽和検出手段301はメモリ104から読み出された露光データの各画素値を8ビットでとり得る最大値である255と比較し、255であれば飽和していると判断する。飽和検出手段301は、画素ごとにこの比較・判断を行う。欠陥画素補正手段107は、欠陥画素位置検出手段105において傷であると判断され、かつ、飽和検出手段301において飽和していると判断された画素位置に対応する減算器106の出力信号だけを補正する。以上の動作により、欠陥画素補正手段107では露光データからの遮光データの減算時に発生する誤補正による黒傷のみを補正することができるので、補正による副作用を最小限に抑えることができる。
The
(実施の形態3)
図4は、実施の形態3による撮像装置400の構成を示すブロック図である。撮像装置400が実施の形態1における撮像装置100(図1)と異なるのは、A/Dコンバータ103の後、カメラ信号処理手段108に至るまでの構成および処理である。具体的には撮像装置400は、第1の欠陥画素補正手段A401、欠陥画素アドレス記憶手段402、第2の欠陥画素補正手段B404を新たに備え、メモリ104および減算器106(図1)は設けていない。また撮像装置400では、露光データのみを取り扱い、遮光データは利用することはない。以下ではこれらの相違する部分の構成および動作、そして撮像装置100(図1)と異なる処理を説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the
撮像素子101において被写体を撮影することにより、A/Dコンバータ103からは露光データが出力される。この露光データは、第1の欠陥画素補正手段A401に入力される。これに先立って欠陥画素アドレス記憶手段402には、欠陥のある撮像素子101の位置に関する情報(欠陥画素位置情報)のうち隣接した位置に発生する欠陥画素の位置が予め優先的に格納されている。この欠陥画素は、例えば受光面の不均一性による傷を受けている画素である。欠陥画素の位置は、撮影された画像における画素の位置を示す座標で記述されている。欠陥画素補正手段A401は欠陥画素アドレス記憶手段402に記憶された位置に対応する信号を、例えば前値ホールドにより補正することで、連続した欠陥画素を優先的に補正する。したがって第1の欠陥画素補正手段A401の出力は、欠陥画素を補正した後の露光データとなる。
Exposure data is output from the A /
欠陥画素位置検出手段403は、例えば注目画素の画素値の大きさ(信号のレベル)と、その周辺の画素の画素値の大きさ(信号のレベル)とを比較し、周辺の全ての画素値よりも所定のしきい値以上大きい場合には注目画素は白傷と判断し、周辺の全ての画素の画素値よりも所定のしきい値をこえて小さい場合には注目画素は黒傷と判断する。
ただし、これでは連続した傷が存在した場合には、欠陥画素位置検出手段403では傷であると判断できず、検出漏れが発生するおそれがある。しかし連続した傷は欠陥画素補正手段A401で既に除去されているため、検出漏れは発生しない。第2の欠陥画素補正手段B404では、欠陥画素位置検出手段403において白傷または黒傷と判断された欠陥画素の位置に対応する欠陥画素補正手段A401の出力信号を、例えば前値ホールドにより補正する。その後、カメラ信号処理手段108からの処理は撮像装置100(図1)と同じである。
The defective pixel position detection unit 403 compares, for example, the size of the pixel value (signal level) of the target pixel and the size of the pixel values (signal level) of the surrounding pixels, and determines all the surrounding pixel values. If the pixel is larger than a predetermined threshold value, the pixel of interest is judged to be white, and if the pixel value is smaller than the pixel value of all surrounding pixels, the pixel of interest is judged to be black. To do.
However, in this case, if there are continuous flaws, the defective pixel position detecting unit 403 cannot determine that the flaws are present, and there is a possibility that a detection failure may occur. However, since the consecutive scratches have already been removed by the defective pixel correction means A401, no detection omission occurs. In the second defective pixel correction unit B404, the output signal of the defective pixel correction unit A401 corresponding to the position of the defective pixel determined to be white or black by the defective pixel position detection unit 403 is corrected by, for example, previous value hold. . Thereafter, the processing from the camera signal processing means 108 is the same as that of the imaging device 100 (FIG. 1).
以上の動作によって、連続した欠陥画素があった場合にも、傷の残留の無い撮像結果を得ることが出来る。また、欠陥画素アドレス記憶手段402には、少なくとも連続した欠陥画素の座標を記憶しておけば良いので、全ての欠陥画素座標を記憶する場合と比較して、小容量のメモリでの実現が可能になる。
With the above operation, even when there are continuous defective pixels, it is possible to obtain an imaging result with no scratches remaining. In addition, since the defective pixel
(実施の形態4)
図5は、実施の形態4による撮像装置500の構成を示すブロック図である。撮像装置500が、実施の形態3における撮像装置400(図4)と異なるのは、撮像装置500は新たに、メモリ504と、欠陥画素補正手段505と、欠陥画素位置検出手段A506と、欠陥画素位置検出手段B507とを備えたことにある。ただし欠陥画素位置検出手段B507は、欠陥画素位置検出手段403(図4)に代えて設けられている。また撮像装置500は、露光時間に応じて、露光データと遮光データの両方を取り扱うことができる。以下ではこれらの相違する部分の構成および動作、そして撮像装置400(図4)と異なる処理を説明する。
(Embodiment 4)
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of an
ユーザーからの撮影指令が操作スイッチ113を介してシステムコントローラ111に与えられると、システムコントローラ111は、測光手段114における測光結果に応じてレンズの絞り値や撮像素子における電荷蓄積時間Trを決定する。その後、システムコントローラ111の指示に基づいて、露光制御手段102が露光を制御して、決定したレンズの絞り値や電荷蓄積時間Trに応じて被写体を撮影する。撮影の結果得られた電気信号は、A/Dコンバータ103に送られ、A/Dコンバータ103は露光データを出力する。この露光データは、欠陥画素補正手段A401に入力される。欠陥画素補正手段A401では、欠陥画素アドレス記憶手段402に記憶されている欠陥画素位置に対応する入力信号を、例えば前値ホールドにより補正される。補正された信号は、メモリ504へ出力され記憶される。システムコントローラ111は、電荷蓄積時間Trに応じて、以降の動作(1)〜(3)のいずれを採用するかを決定し、その動作を実行する。
When a photographing command from the user is given to the
(1) 電荷蓄積時間Trが非常に長い場合(すなわち長時間露光の場合)、例えばTr>1秒の場合は、露光データをメモリ504への書き込んだ後に、露光制御手段102により撮像素子101への入射光が遮断された状態で、本露光時と同じ期間だけ撮像素子101において電荷蓄積が行われる。電荷の蓄積が終了すると、撮像素子から信号が読み出され、A/Dコンバータ103により遮光データが生成される。欠陥画素補正手段A401は、遮光データに対して露光データと同じ補正を行い、欠陥画素位置検出手段A506に出力する。欠陥画素位置検出手段A506の構成は、欠陥画素位置検出手段105(図2)の構成および動作と同じである。欠陥画素位置検出手段A506は、補正後の遮光データから、連続した傷を含めた傷検出を行う。
(1) When the charge accumulation time Tr is very long (that is, in the case of long exposure), for example, when Tr> 1 second, exposure data is written in the
入射光を遮断して撮影してその後の処理を進めるのと並行して、露光データはメモリ504から読み出される。欠陥画素補正手段505は、欠陥画素位置検出手段A506により検出された欠陥画素位置に対応する信号を補正する。欠陥画素補正手段505の出力は、欠陥画素位置検出手段B507に対応する欠陥画素補正手段B404へ入力されるが、ここでは補正されない。その後の処理は、実施の形態1で説明したとおりである。
The exposure data is read out from the
以上の動作により、長時間の露光の場合に発生する連続した傷を含む多数の傷を補正することができる。また、遮光データでは検出できない受光面の不均一性による傷の座標を欠陥画素アドレス記憶手段402に記憶しておくことにより、補正漏れの無い撮像結果を得ることができる。
With the above operation, it is possible to correct a large number of scratches including continuous scratches that occur in the case of long-time exposure. Further, by storing in the defective pixel
(2) 電荷蓄積時間Trが非常に短い場合、例えば、Tr<1/30秒の場合は、露光データのメモリ504への書き込み終了後直ぐに、露光データがメモリ504から読み出される。このとき撮像装置500は、入射光を遮断した撮影を行わない。すなわち遮光データを生成することはない。
(2) When the charge accumulation time Tr is very short, for example, when Tr <1/30 seconds, the exposure data is read from the
露光データは、欠陥画素位置検出手段A506に対応する欠陥画素補正手段505に入力される。しかし欠陥画素の位置は補正されない。またその後は、露光データは、欠陥画素位置検出手段B507に対応する欠陥画素補正手段B404に入力されるが、ここでも補正は行われない。カメラ信号処理手段108へ入力され、その後の処理が行われる。
The exposure data is input to the defective
以上の動作により、電荷蓄積時間が非常に短い場合には不要である遮光データの取り込みを行わないので、不要な電力消費が無く、また撮影間隔の短い動作を実現できる。また、電荷蓄積時間Trが非常に短い場合は、撮像素子出力に現れる欠陥画素信号の数も限られるので、少数の欠陥画素アドレスを記憶しておくだけで、必要な欠陥画素補正が為された撮像結果を得ることができる。 By the above operation, unnecessary shading data is not captured when the charge accumulation time is very short, so that unnecessary power consumption is eliminated and an operation with a short photographing interval can be realized. In addition, when the charge accumulation time Tr is very short, the number of defective pixel signals appearing in the output of the image sensor is limited, so that necessary defective pixel correction is performed only by storing a small number of defective pixel addresses. An imaging result can be obtained.
(3) 電荷蓄積時間Trが、1/30秒<Tr<1秒の場合は、露光データのメモリ140への書き込み終了後直ぐに、露光データがメモリ104から読み出される。この場合は欠陥画素位置検出手段A506に対応する欠陥画素補正手段505では補正は行われず、そのまま欠陥画素位置検出手段B507と欠陥画素補正手段B404へ入力される。欠陥画素位置検出手段B507は、例えば注目画素信号と、その周辺の画素信号のレベルを比較し、周辺の全ての画素信号レベルよりも大きい場合には注目画素は白傷と判断する。一方、周辺の全ての画素信号レベルよりも小さい場合には、欠陥画素位置検出手段B507は注目画素が黒傷であると判断する。欠陥画素補正手段B404では、欠陥画素位置検出手段B507における検出結果に従って、例えば前値ホールドにより欠陥画素の補正を行う。欠陥画素補正手段B404が出力した補正結果は、カメラ信号処理手段108へ入力され、その後の処理が行われる。
(3) When the charge accumulation time Tr is 1/30 sec <Tr <1 sec, the exposure data is read from the
以上の動作により、比較的多数の傷が発生した場合においても、遮光データの取り込みによる撮影間隔の増加を伴うことなく補正が可能になる。また、欠陥画素アドレス記憶手段402には、少なくとも連続した欠陥画素の座標を記憶しておけば、連続した傷も補正できる。
With the above operation, even when a relatively large number of scratches are generated, correction can be performed without increasing the shooting interval due to the capture of light shielding data. In addition, if at least the coordinates of the defective pixels are stored in the defective pixel
以上、(1)、(2)、(3)の動作により、電荷蓄積時間に応じて、必要最低限の副作用で、充分な傷補正が可能になる。
なお、実施の形態1、2、4において、カメラ信号処理部108では、通常、圧縮処理時のスキャン変換、記録メディアへの記録レート変換等のためにメモリが必要となる。そこで、このメモリとして、上述の説明では露光データを一時的に保持するのみであったメモリ104、504を共有してもよい。これにより、回路規模の削減を図ることができる。例えば、充分に大きなリード/ライトビットレートを持つメモリと、メモリのリード/ライトを時分割で見かけ上同時に行うメモリ調停回路を備えることにより共用が可能になる。
As described above, the operations (1), (2), and (3) enable sufficient flaw correction with the minimum necessary side effects according to the charge accumulation time.
In the first, second, and fourth embodiments, the camera
図6に示すフローチャートを用いて説明した実施の形態1による撮像装置の処理動作、および、その他の実施の形態の撮像装置の動作は、そのように動作するように記述されたコンピュータプログラムに基づいて実現され得る。そのようなコンピュータプログラムは、フラッシュROM等の不揮発性半導体記憶媒体、DRAM等の揮発性半導体記憶媒体、光ディスク、フロッピーディスク等の磁気記憶媒体等、適当な記憶媒体に記録することができる。 The processing operation of the imaging apparatus according to the first embodiment described with reference to the flowchart illustrated in FIG. 6 and the operation of the imaging apparatus according to the other embodiments are based on a computer program described to operate as described above. Can be realized. Such a computer program can be recorded on an appropriate storage medium such as a nonvolatile semiconductor storage medium such as a flash ROM, a volatile semiconductor storage medium such as a DRAM, or a magnetic storage medium such as an optical disk or a floppy disk.
100 撮像装置
101 撮像素子
102 露光制御手段
103 A/Dコンバータ
104 メモリ
105 欠陥画素位置検出手段
106 減算器
107 欠陥画素補正手段
108 カメラ信号処理手段
109 メディアI/F
110 記録メディア
111 システムコントローラ
112 撮像素子ドライバ
113 操作スイッチ
114 測光手段
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (5)
撮像素子から出力された前記露光電気信号および前記遮光電気信号を、それぞれ露光データおよび遮光データに変換する変換部であって、変換後のデータが、各々が画素値を有する複数の画素を特定可能に構成されている変換部と、
前記露光データの各画素値と、当該露光データが取り得る最大値とを比較することにより、画素毎に画素値が飽和しているか否かを判断する飽和検出手段と、
前記遮光データに対し、少なくとも2つの画素の画素値に基づいて、欠陥がある撮像素子の出力に対応する欠陥画素の位置を特定する位置検出手段と、
前記露光データから前記遮光データを減算して差分データを出力する減算部と、
減算部が出力した前記差分データが有する画素のうち、前記欠陥画素の位置に対応する画素であるとともに、前記飽和検出手段で検出された画素の画素値を補正する補正手段と
を備えた撮像装置。 An image sensor that outputs an exposure electrical signal by exposure and outputs a light-shielding electrical signal by light shielding;
A conversion unit that converts the exposure electrical signal and the shading electrical signal output from the image sensor into exposure data and shading data, respectively, and the converted data can specify a plurality of pixels each having a pixel value. A conversion unit configured in
Saturation detection means for judging whether or not the pixel value is saturated for each pixel by comparing each pixel value of the exposure data with the maximum value that the exposure data can take,
Position detecting means for identifying the position of a defective pixel corresponding to the output of an image sensor having a defect based on pixel values of at least two pixels with respect to the light shielding data;
A subtraction unit that subtracts the light-shielding data from the exposure data and outputs difference data;
An image pickup apparatus comprising: a correction unit that corrects a pixel value of a pixel detected by the saturation detection unit, the pixel corresponding to the position of the defective pixel among the pixels included in the difference data output by the subtraction unit .
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