JPH0219678B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、撮像素子の画像欠陥補償装置に関
する。

〔従来の技術〕

第１２図は、テレビジヨン学会技術報告
VOL.7，No.14の19ページから24ページに示され
たものと類似の従来の撮像素子の画像欠陥補償装
置を示す。図において、撮像部１の出力信号はク
ランプ回路２でクランプされる。クランプ回路２
の出力は、遅延回路３および加算回路７の一方入
力に与えられる。遅延回路３の出力は乗算回路４
に与えられるとともに、遅延回路６を介して加算
回路７の他方入力に与えられる。加算回路７の加
算出力は、乗算回路８に与えられる。乗算回路８
は欠陥補償信号発生回路１０からの欠陥補償信号
によつて制御され、乗算回路４は該欠陥補償信号
を反転回路９において反転した信号によつて制御
される。乗算回路４の出力および乗算回路８の出
力は加算回路５において加算されて、撮像素子の
画像欠陥補償された出力信号となる。

次に動作について説明する。第１３図は、動作
の説明用線図である。撮像部１の出力信号の零レ
ベルがクランプ回路２により電圧Ｅにクランプさ
れる。これを第１３図ｂに示す。第１３図ａは、
フイルタの配列を示すもので、第１３図ｂに示す
信号は第１３図ａに示すフイルタの配列に対応す
るものである。第１３図ｂに示す信号が遅延回路
３に入力されると、第１３図ｃに示す信号が出力
される。第１３図ｃに示す信号が遅延回路６に入
力されると、第１３図ｄに示す信号が出力され
る。乗算回路４は、入力端子４Ａがローレベルの
状態ではクランプ電位Ｅを出力し、ハイレベルの
状態では入力端子４Ｂの信号を出力するように動
作する。乗算回路８は、入力端子８Ａがローレベ
ルの状態ではクランプ電位Ｅを出力し、ハイレベ
ルの状態では入力端子４Ｂの信号を出力するよう
に動作する。今、第１３図ｂに示すごとく、ｎ番
目の信号が欠陥画素による信号であるとする。ま
たそれに対応する、欠陥補償信号発生回路１０の
出力である欠陥補償信号を第１３図ｆに示す。第
１３図ｂに示すクランプ回路２の出力と第１３図
ｄに示す遅延回路６の出力とが加算回路７へ入力
されると、第１３図ｅに示す信号が出力される。
ここで、加算回路７は２つの入力の和に１／２を
乗じた値を出力するものとする。ところで乗算回
路４の入力端子４Ａに反転回路９により第１３図
ｆに示す欠陥補償信号の反転が入力されるので、
その出力は第１３図ｇに示す信号になる。乗算回
路８の入力端子８Ａには第１３図ｆに示す欠陥補
償信号が入力されるので、その出力は第１３図ｈ
に示す信号になる。加算回路５は欠陥補償信号が
ローレベルの状態では第１３図ｃに示す遅延回路
３の出力信号を出力し、ハイレベルの状態では第
１３図ｅに示す加算回路７の出力信号を出力す
る。以上の動作により第１３図ｉに示すように、
ｎ番目の欠陥画素による信号が、ｎ−２番目の画
素による信号とｎ＋２番目の画素による信号との
和の１／２にに置換される。この画像欠陥補償装
置の原理は、画像の相関性により接近した画素の
信号はほぼ同じ値であるという原理に基づいてい
る。なお欠陥補償信号発生回路内には記憶装置が
含まれて欠陥画素の位置を記憶しており、それに
基づき欠陥補償信号を発生する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の画像欠陥補償装置は以上のように構成さ
れており、欠陥画素による信号を２ブロツク前と
後つまり２画素離れた画素による信号を用いて補
償しているので、欠陥画素の前後で画像に急峻な
変化がある場合にはその補償誤差が大きいなどの
問題点があつた。

この発明は上述の問題点を解決するためになさ
れたもので、補償誤差に小さい画像欠陥補償装置
を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕 この発明による撮像素子の画像欠陥補償装置
は、欠陥画素と同時に信号が読出されるもう１つ
の画素による信号と、欠陥画素による信号を読出
す時刻より１クロツク前と後の読出クロツクで読
出される４つの画素による信号の合わせて５つの
信号を色フイルタの色により予め決まつている比
率で加算あるいは減算して補償信号を発生する手
段と、欠陥画素の信号を前記補償信号で置換する
手段とを備えている。

〔作用〕

この発明によれば、欠陥画素の信号は、欠陥画
素と同時に信号が読出されるもう１つの画素によ
る信号と、欠陥画素による信号を読出す時刻より
１クロツク前と後の読出クロツクで読出される４
つの画素による信号の合わせて５つの信号を色フ
イルタの色により予め決まつている比率で加算あ
るいは減算した補償信号により置換される。

〔実施例〕

第１４図は、この発明の対象となる撮像素子の
色フイルタの配列の一例を示す。図中Ｗは白フイ
ルタ、Yeは黄フイルタ、Cyはシアンフイルタ、
Ｇは緑フイルタを示す。ここでこの発明の対象と
なる撮像素子の色フイルタの色および配列は第１
４図のものに限定されることなく、画素を水平
（行）方向および垂直（列）方向に配列した撮像
素子の画素中任意に選んだ２行×２列の４個の画
素上にある４色の色フイルタの色に関してその４
色の色フイルタのうちのどの３色をとつてもそれ
らが互いに独立な原刺激となつているものであれ
ばその色および配列はいずれであつてもよい。こ
こで３色が互いに独立な原刺激であるということ
は、その３色のうちの２色の正量あるいは負量加
法混色によつて残りの１色に等色しないことを意
味する。さらにこの発明の対象となる撮像素子
は、前記４色の色フイルタに対応した４本の出力
線を備え、読出クロツクに同期して２行（列方向
に互いに隣接した２つの画素）同時に信号を読出
すように構成されている。

このような第１４図に示されたこの発明が適用
されるフイルタ配列の撮像素子に前述した従来の
画像欠陥補償装置の考え方を応用した場合を以下
に述べる。今説明のため、ｎ番目のクロツクに対
応するＷ信号が欠陥画素による信号の場合を考え
る。この場合にはｎ−２番目のクロツクに対応す
るＷ信号とｎ＋２番目のクロツクに対応するＷ信
号の和の１／２の信号でｎ番目のクロツクに対応
するＷ信号を置換することにより画像欠陥を補償
することが可能である。Ye信号、Cy信号、Ｇ信
号についても欠陥画素による信号をその２クロツ
ク前の信号と２クロツク後の信号の和の１／２で
置換するというＷ信号の場合と同様な方法で画像
欠陥補償するということが可能である。しかしな
がら、この従来方法では前述したように補償誤差
が大きいという問題点が存在する。

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第１図は、この発明の好ましい一実施例であ
る撮像素子の画像欠陥補償装置を示す概略ブロツ
ク図である。第１図において、撮像部５０はＷ
（白）信号出力端子５０Ａ、Ye（黄）信号出力端
子５０Ｂ、Cy（シアン）信号出力端子５０Ｃ、お
よびＧ（緑）信号出力端子５０Ｄを有する。撮像
部５０の各出力端子５０Ａ〜５０Ｄは、遅延回路
８０〜８３の入力端子８０Ａ〜８３Ａとそれぞれ
接続されるとともに、スイツチ回路７１〜７４の
組およびスイツチ回路７５〜７８の組とそれぞれ
接続される。遅延回路８０〜８３の出力端子８０
Ｂ〜８３Ｂは、スイツチ回路５１〜５４の組、ス
イツチ回路５５〜５８の組、スイツチ回路５９〜
６２の組、およびスイツチ回路６３，６５，６
７，６９の組とそれぞれ接続される。各スイツチ
回路５１〜７８は欠陥補償制御信号発生回路８９
によつて制御され、それぞれの端子５１Ａ〜７８
Ａがハイレベルのとき閉成され、端子５１Ａ〜７
８Ａがローレベルのとき開成される。欠陥補償信
号発生回路８９にその内部に記憶装置を含み、欠
陥画素の位置および欠陥画素の色フイルタの種類
を記憶している。

スイツチ回路５１〜５４の組は反転回路８４の
入力端子８４Ａと接続され、スイツチ回路５５〜
５８の組は遅延回路８５の入力端子８５Ａと接続
され、スイツチ回路５９〜６２の組は遅延回路８
６の入力端子８６Ａと接続される。反転回路８４
の出力端子８４Ｂは増幅回路８７の入力端子８７
Ａと接続され、増幅回路８７の出力端子８７Ｂは
加算回路８８の入力側と接続される。加算回路８
８の入力側には、遅延回路８５の出力端子８５Ｂ
および遅延回路８６の出力端子８６Ｂ、ならびに
スイツチ回路７１〜７４の組およびスイツチ回路
７５〜７８の組がそれぞれ接続されている。加算
回路８８の出力端子８８Ａは増幅回路１０２の入
力端子１０２Ａと接続され、増幅回路１０２の出
力端子１０２Ｂはスイツチ回路６４，６６，６
８，７０の組と接続されている。スイツチ回路６
３および６４と接続された出力端子９０Ａからは
補償されたＷ信号が出力され、スイツチ回路６５
および６６と接続された出力端子９０Ｂからは補
償されたYe信号が出力され、スイツチ回路６７
および６８と接続された出力端子９０Ｃからは補
償されたCy信号が出力され、またスイツチ回路
６９および７０と接続された出力端子９０Ｄから
は補償されたＧ信号が出力される。

次に動作について説明する。前述のごとくＷ信
号、Ye信号、Cy信号、およびＧ信号は、信号読
出クロツク（以下クロツクと記す）に対して第２
図ｂ〜ｅのごとく出力される。

全画素に同じ分光分布特性でありかつ同じ光量
の光が入射している場合には、前述のＷ信号量
（以下Ｗと記す）、Ye信号量（以下Yeと記す）、
Cy信号量（以下Cyと記す）、およびＧ信号量（以
下Ｇと記す）の間には、各フイルタの分光透過特
性により次の関係が成り立つ。

Ｗ＋Ｇ＝Ye＋Cy …(1) 式(1)が成り立つ理由を以下に示す。赤信号量を
Ｒ、青信号量をＢとすると、 Ｗ＝Ｒ＋Ｇ＋Ｂ Ye＝Ｒ＋Ｇ Cy＝Ｂ＋Ｇ Ｇ＝Ｇ よつて Ｗ＋Ｇ＝Ｒ＋Ｇ＋Ｂ＋Ｇ ＝Ye＋Cy となる。

式(1)を変形すると次の４つの式が得られる。

Ｗ＝Ye＋Cy−Ｇ …(2) Ye＝Ｗ＋Ｇ−Cy …(3) Cy＝Ｗ＋Ｇ−Ye …(4) Ｇ＝Ye＋Cy−Ｗ …(5) 第２図ａに示すｎ番目のクロツクに対応するＷ
信号が欠陥画素による信号である場合について、
以下動作を説明する。ここで、ｎ番目のクロツク
に対応する本来あるべき信号量をＷ（ｎ）とする。
またｎ番目のクロツクに対応するＧ信号をＧ（ｎ）
とし、ｎ−１番目のクロツクに対応するYe信号、
Cy信号をそれぞれYe（ｎ−１）、Cy（ｎ−１）と
し、ｎ＋１番目のクロツクに対応するYe信号、
Cy信号をそれぞれYe（ｎ＋１）、Cy（ｎ＋１）と
する。画像の相関性により隣接した画素にはほぼ
同じ分光分布特性でありかつほぼ同じ光量の光が
入射するので、式(2)により次の２つの式が成り立
つ。

Ｗ（ｎ）≒Ye（ｎ−１）＋Cy（ｎ−１） −Ｇ（ｎ） …(6) Ｗ（ｎ）≒Ye（ｎ＋１）＋Cy（ｎ＋１） −Ｇ（ｎ） …(7) 式(6)，(7)より Ｗ（ｎ）≒｛Ye（ｎ−１）＋Cy（ｎ−１） ＋Ye（ｎ＋１）＋Cy（ｎ−１） −2G（ｎ）｝／２ …(8) 式(8)に示すＷ（ｎ）の信号で欠陥画素による信
号を置換することにより、欠陥補償がなされるわ
けである。第１図に示した回路は、式(8)を実現し
た回路図である。以下に第２図，第３図，第４
図，および第５図を用いて、その動作を説明す
る。第４図，第５図は端子５１Ａ，５２Ａ，…，
７８Ａの電圧を示す図である。スイツチ回路５
１，５２，…，７８はそれぞれに対応する端子５
１Ａ，５２Ａ，…，７８Ａの電圧がハイレベルの
とき閉成され、ローレベルのとき開成される。こ
こで第３図ａ，第４図ａ，第５図ａに示すクロツ
クは、第２図ａに示すクロツクと対応している。
端子５１Ａ，５２Ａ，…，７８Ａの電圧は、その
内部に記憶装置を含み、欠陥画素の位置および欠
陥画素の色フイルタの種類を記憶している欠陥補
償制御信号発生回路８９から発生される。

ここで反転回路８４は入力信号の零レベルを基
準として信号成分を正負反転して出力し、遅延回
路８０，８１，８２，８３，８５，８６は入力信
号を１クロツクの時間だけ遅延して出力し、加算
回路８８は端子８７Ｂ，８５Ｂ，８６Ｂ，ライン
１００，１０１の信号成分を加算して出力し、増
幅回路８７は信号成分を２倍にして出力し、、増
幅回路１０２は信号成分を１／２倍にして出力す
るようにそれぞれ構成されている。スイツチ回路
５１，５２，…，７８が第４図，第５図に示され
る電圧により開閉され、撮像部５０の出力である
５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄの波形が第２図
ｂ，ｃ，ｄ，ｅに示されるごとくであるとする
と、出力端子８０Ｂ，８１Ｂ，８２Ｂ，８３Ｂに
は第２図ｆ，ｇ，ｈ，ｉに示す波形が現われ、入
力端子８４Ａ，８５Ａ，８６Ａには第３図ｂ，
ｃ，ｄに示す波形が現われ、出力端子８４Ｂ，８
７Ｂ，８５Ｂ，８６Ｂには第３図ｅ，ｆ，ｇ，ｈ
に示す波形が現われ、ライン１００，ライン１０
１には第３図ｆ，ｊに示す波形が現われ、出力端
子８８Ａ，１０２Ｂには第３図ｋ，ｌに示す波形
が現われる。以上の動作の結果、出力端子９０Ａ
には第２図ｊに示すごとく欠陥補償されたＷ信号
が得られる。他の出力端子９０Ｂ，９０Ｃ，９０
Ｄには、第２図ｇ，ｈ，ｉと同じ波形が現われ
る。

次に、Ye信号中に欠陥画素による信号がある
場合について考える。欠陥画素に対応するクロツ
クを１番目のクロツクとすると、前述のＷ信号に
おける欠陥補償と同様の考え方で式(8)に対応して
次式が成り立つ。

Ye(i)≒｛Ｙ（ｉ−１）＋Ｇ（ｉ−１） ＋Ｗ（ｉ＋１）＋Ｇ（ｉ＋１） −2Cy(i)｝／２ …(9) この式を実現するために、第６図ｂ〜ｕ、第７
図ｂ〜ｉに示される電圧を端子５１Ａ，５２Ａ，
…，７８Ａに与えて、スイツチ回路５１，５２，
…，７８を開閉する。このようにして、Ye信号
中に欠陥画素による信号がある場合についても、
前述のＷ信号における場合と同様にしてその欠陥
補償が可能となる。

次に、Cy信号中に欠陥画素による信号がある
場合について考える。欠陥画素に対応するクロツ
クをｊ番目のクロツクとすると、前述のＷ信号に
おける欠陥補償と同様の考え方で式(8)に対応して
次式が成り立つ。

Cy(j)≒｛Ｗ（ｊ−１）＋Ｇ（ｊ−１） ＋Ｗ（ｊ＋１）＋Ｇ（ｊ＋１） −2Ye(j)｝／２ …(10) この式を実現するために、第８図ｂ〜ｕ、第９
図ｂ〜ｉに示される電圧を端子５１Ａ，５２Ａ，
…，７８Ａに与えて、スイツチ回路５１，５２，
…，７８を開閉する。このようにして、Cy信号
中に欠陥画素による信号がある場合についても、
前述のＷ信号における場合と同様にしてその欠陥
補償が可能となる。

最後にＧ信号中に欠陥画素による信号がある場
合について考える。欠陥画素に対応するクロツク
をｋ番目のクロツクとすると、前述のＷ信号にお
ける欠陥補償と同様の考え方で式(8)に対応して次
式が成り立つ。

Ｇ(k)≒｛Ye（ｋ−１）＋Gy（ｋ−１） ＋Ye（ｋ＋１）＋Cy（ｋ−１） −2W(k)｝／２ …(11) この式を実現するために、第１０図ｂ〜ｕ、第
１１図ｂ〜ｉに示される電圧を端子５１Ａ，５２
Ａ，…，７８Ａに与えて、スイツチ回路５１，５
２，…，７８を開閉する。このようにして、Ｇ信
号中に欠陥画素による信号がある場合について
も、前述のＷ信号における場合と同様にしてその
欠陥補償が可能となる。

なお上記実施例では白、黄、シアン、緑の４色
の色フイルタの場合について述べたが、前述のご
とく４色の色フイルタの色はその４色のうちのど
の３色をとつてもそれら３色が互いに独立な原刺
激となつていればどのような色であつてもよい。
つまり４色のうちのどの１色をとつても他の３色
の負量または正量加法混色により表わすことがで
きれば、遅延回路、加算回路等を用い前述のごと
き欠陥補償回路を構成できる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、従来装置にお
ける場合と比較して欠陥画素との距離が近い画素
からの信号によつて欠陥画素からの信号を置換す
ることにより欠陥補償しているので、欠陥画素の
前後で画像に急峻な変化がある場合においてもそ
の補償誤差を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の好ましい一実施例である撮
像素子の画像欠陥補償装置を示す概略ブロツク、
第２図〜第１１図はこの発明の一実施例の動作の
説明用線図、第１２図は従来の撮像素子の画像欠
陥補償装置を示す概略ブロツク図、第１３図は従
来例の動作の説明用線図、第１４図はこの発明の
対象となる撮像素子の色フイルタの配列の一例を
示す図である。 図において、５０は撮像部、５１〜７８はスイ
ツチ回路、８０〜８３，８５，８６は遅延回路、
８４は反転回路、８８は加算回路、８９は欠陥補
償制御信号発生回路をそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 画素を行および列方向に配列しかつ読出クロ
   ツクに同期して列方向に互いに隣接した２つの画
   素に関する信号を同時に読出す撮像素子において
   正常な信号を出力しない欠陥画素が存在する場合
   の画像欠陥補償装置であつて、前記画素の任意の
   ２行×２列の４個の画素は異なつた４つの色に関
   連し、かつ該４色のうちの任意の３色はそれぞれ
   互いに独立な原刺激となつており、 前記欠陥画素と同時に読出される該欠陥画素と
   列方向で接するもう１つの画素による第１の信号
   と、前記欠陥画素による信号を読出す時刻より１
   クロツク前の読出クロツクにより同時に読出され
   る列方向に互いに接した２つの画素による第２の
   信号および第３の信号と、前記欠陥画素による信
   号を読出す時刻より１クロツク後の読出クロツク
   により読出される列方向に互いに接した２つの画
   素による第４の信号および第５の信号とを前記４
   つの色により予め定められている比率で加減算し
   て補償信号を発生する手段と、 前記欠陥画素による信号を前記補償信号で置換
   する手段とを備える、撮像素子の画像欠陥補償装
   置。