JP4276817B2 - Imaging device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画素欠陥補正機能を有するデジタルカメラ(電子スチルカメラ)などの撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に半導体により形成されるCCD等の固体撮像素子は、局所的な結晶欠陥等によって画素劣化することが知られている。
【0003】
このような画素劣化に対し画素欠陥補正を行う方法として、例えば、特開2000−59799号公報に開示されるように、欠陥画素周囲の上下左右の隣接する4画素に着目し、これら4画素により欠陥画素を補間することで欠陥画素を補償し、画素劣化を抑止するようにしたものが考えられている。
【0004】
このような画素欠陥補正の方法によれば、隣接する画素は同様な情報をもつのが通例であるため、これら隣接する画素を用いた補間による解像度の劣化はさほどでなく有効な結果が得られる。
【0005】
ところで、近年、2次元固体撮像素子を使用したデジタルカメラ(電子スチルカメラ)などの撮像装置が一般に普及してきているが、このような撮像装置にあっては、さらに解像度の高い画像が求められるようになっている。
【0006】
そこで、高い解像度を得るための手段として、例えば、特開平8−251604号公報に開示されるように撮像素子を2次元方向に変位させて撮像し、それらを合成する画素ずらし方式を採用することにより、高精細な画像を得るような方法が用いられるようになっている。
【0007】
しかしながら、このような画素ずらし方式について、上述した欠陥画素周囲の上下左右の隣接する4画素により欠陥画素を補間して欠陥画素補正を行う方法を採用すると、欠陥画素を隣接する欠陥画素自身で補間することになるため、画像の劣化を抑止することが困難となる。
【0008】
このような問題に対しては、例えば、特開平7-322151号公報に開示されるように、1画素以上離れた大きな間隔で画素ずらしを行うことで、合成後の画像に欠陥画素が隣接して配置されないようにし、欠陥画素補償の際に、隣接する欠陥画素自身で補間することがなく、常に正常な画素による補間によって画像の劣化を抑止できるようにした欠陥画素補正方法も考えられている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、撮像時の撮像素子の変位量を大きくすることは、欠陥画素の補償効果を高めることができるものの、撮像素子を1画素以上離れた遠くまで移動させるため、撮像素子の移動誤差が大きくなって、画像劣化の原因となるおそれがある。また、撮像素子を変位させるものとして、ピエゾ素子などの圧電素子が用いられるが、大きな変位量を得るには、駆動電圧も高める必要があるため、駆動回路が大型化するという問題も生じる。
【0010】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、隣接画素による欠陥画素補正をより正確に行い、撮像素子の変位による誤差を小さくして画像劣化を抑えることのできる撮像装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、被写体像をカラー撮像するための色フィルタを備えた撮像素子と、前記撮像素子を2/3画素間隔で3×3箇所に周期的に変位させ、それぞれの変位位置において前記撮像素子より前記被写体像の画像信号を出力させる変位手段と、前記変位手段による各変位位置における前記撮像素子の画像信号が入力されるとともに、該画像信号に基づき前記撮像素子の欠陥画素を特定し、該欠陥画素の画素データの階調を0に置き換え、この画像信号を再配置して画像合成する画像処理手段と、前記画像処理手段により出力される画像信号の画像ずらし位置を3×3画素の構成とするとき、真中の画素に対し左右斜め上下方向に位置する欠陥画素に対しては、上下左右同色の4画素の信号レベルの和に1/2を乗じた補正値を求め、前記真中の画素に対し上下左右方向に位置する欠陥画素に対しては、上下左右同色の4画素の信号レベルを加算した補正値を求め、前記真中に位置される欠陥画素に対しては、左右4画素間隔離れた位置にある同色の2画素の信号レベルの和に1/2を乗じた補正値を求め、これら3つの補正値を用いて、それぞれ対応する欠陥画像の補正処理を行う欠陥画素補正手段とを具備したことを特徴としている。
【0014】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記欠陥画素補正手段は、前記画像処理手段により合成された画像の欠陥画素に対し、色の判別情報と前記変位手段による変位位置に応じて異なる補正処理を行うことを特徴としている。
【0015】
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において前記欠陥画素補正手段は、前記色の判別情報により欠陥画素がG(緑)と判断した場合は、該欠陥画素に対して上下左右同色の4画素の信号レベルの和に1/4を乗じた補正値を求め、該補正値により補正処理を行うことを特徴としている。
【0016】
請求項4記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記欠陥画素補正手段は、さらに位置情報変換手段を有し、該位置情報変換手段により画素ずらし後の画像信号の位置情報を変換して画像信号を複数に分割し、これら分割された画像信号を順に処理することを特徴としている。
【0017】
請求項5記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記撮像素子に被写体像を投射する顕微鏡と、前記被写体像を前記撮像素子に投射するか否かを選択する遮光手段と、前記遮光手段により前記撮像素子への被写体像の投射を遮光した状態において、前記撮像素子より出力される画像信号の各画素の欠陥を検出する欠陥画素検出手段と、をさらに有することを特徴としている。
【0019】
この結果、本発明によれば、画素ずらし位置に応じて欠陥画素の補正処理を異ならすことで、より正確な欠陥画素補正を行うことができ、また、画素ずらしの幅も1画素以内と小さくできるので、撮像素子の変位による誤差による画像劣化も同時に抑制することができる。
【0020】
また、本発明によれば、G(緑)の欠陥画素については、正常な同色隣接画素で補正することができるので、画像の解像度に大きく影響するG(緑)の欠陥画素に対して正確な補正を実現できる。
【0021】
さらに、本発明によれば、画像信号を分割したことで、1ライン幅を小さくできるので、少ない容量のものを使用して同等な処理を行うことができる。
【0022】
さらにまた、本発明によれば、補正処理は、暗ノイズの目立つ画素についても行うことができるので、顕微鏡において、蛍光観察などの暗い試料の撮影の場合に、画像ノイズを減少させることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【0024】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明が適用される撮像装置の概略構成を示すものである。図1において、1は撮像レンズで、この撮像レンズを通った被写体像がCCDからなる撮像素子2の撮像面に結像される。撮像素子2は、撮像面に結像された被写体像を光電変換し、アナログ画像信号として画像処理手段の画像処理部4に出力する。
【0025】
撮像素子2には、変位手段3が接続されている。変位手段3は、ピエゾ素子などの圧電素子を有するものである。撮像素子2は、圧電素子の動作により、周期的に変位され、それぞれの変位位置ごとに被写体像の画像信号を出力する。これにより、画像処理部4には、撮像素子2の変位位置毎の画像信号が入力される。
【0026】
画像処理部4は、被写体の変位位置毎に画像信号を読み出し再配置を行い、1枚の画像に合成する。画像処理部4には、欠陥画素補正手段としての欠陥画素補正部5が接続されている。この欠陥画素補正部5は、画像処理部4において合成された画像中の欠陥画素に対して変位手段3による変位位置に応じた欠陥画素の補正を行うようになっている。
【0027】
図2は、このように構成された撮像装置をさらに詳細に説明するための図で、図1と同一部分には同符号を付している。
【0028】
この場合、変位手段3は、ピエゾ素子等の圧電素子31と、この圧電素子31を駆動する圧電素子ドライバ32により構成され、圧電素子ドライバ32により駆動される圧電素子31により撮像素子2を周期的に変位させ、それぞれの変位位置での被写体像の画像信号を出力させる。
【0029】
ここでの撮像素子2は、圧電素子ドライバ32により駆動される圧電素子31により、図3に示すように、基準画素位置▲1▼に対して2/3画素間隔ずつ、▲1▼→▲2▼→…→▲8▼→▲9▼の順番で、垂直、水平方向に各々3個所で、3×3の合計9箇所に画素ずらしを行い、これら変位位置毎に被写体像の画像信号を出力するようになっている。図4(a)(b)は、画素ずらし前後の画素の色配列を表したもので、同図(a)に示す画素ずらし前のR,G,Bの画素の色配列に対して、図3に示す手順に従って2/3画素間隔で9箇所に画素ずらしを行った後の画像は、同図(b)に示すようになり、R,G,Bの色配列は変わらずに、水平、垂直方向共に約3倍の画素数になる。
【0030】
図2に戻って、画像処理部4は、固体撮像素子ドライバ41、A/D変換器42、メモリ43、欠陥ROM44およびCPU45から構成されている。
【0031】
固体撮像素子ドライバ41は、撮像素子2を所定のタイミング信号に基づいた露出時間で駆動し、被写体像をアナログ画像信号として出力させるものである。A/D変換器42は、撮像素子2より出力されるアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するものである。メモリ43は、CPU45からの制御信号によってA/D変換器42を通ってデジタル化された画像信号を画素ずらし位置ごとに格納するようにしている。欠陥ROM44は、撮像素子2固有の欠陥画素位置のアドレスがあらかじめ格納されている。また、CPU45は、画素ずらし位置毎にメモリ43に格納した画像信号を画素ごとに読み出し再配置して、1枚の画像として合成した後、画像信号、画素ずらし位置を表わす変位位置信号および画素のアドレス(位置情報)を欠陥画素補正部5に出力するようにしている。
【0032】
欠陥画素補正部5は、RAM51、欠陥アドレス検出部52および欠陥補償回路53から構成されている。
【0033】
RAM51は、画像処理部4の欠陥ROM44にあらかじめ格納されている撮像素子2固有の欠陥画素位置のアドレス、つまり欠陥画素アドレスをCPU45を通して書き込むものである。欠陥アドレス検出部52は、RAM51に格納された欠陥画素アドレスと、画像処理部4のCPU45を通して入力される画像信号の各画素のアドレス(位置情報)とを比較し、両者が一致したときに欠陥画素を検出したと判断して、欠陥検出信号を欠陥補償回路53に出力するようにしている。欠陥補償回路53は、画像処理部4のCPU45を通して画像信号とともに、この画像信号の画素のずらし位置を示す変位位置信号が入力されており、欠陥アドレス検出部52からの欠陥検出信号を検出しないときは、画像信号に何も処理を施すことなく出力し、欠陥検出信号を検出したときは、変位位置信号に応じた処理により欠陥画素を補正するようになっている。
【0034】
次に、このような欠陥補償回路53で行う欠陥画素の補正処理について説明する。
【0035】
図5、図6は、欠陥補償回路53の概略構成を示している。図5の欠陥画素マスク部55は、欠陥アドレス検出部52から入力される欠陥検出信号Yに基づいて、入力画像データが欠陥画素であると判定した時に、画素データの階調を0に置き換えて出力する。従って、これにより後段の回路における欠陥画素はすべて階調0となる。また、図5において、(H)はラインバッファ、(D)はD−FFである。これらラインバッファ(H)およびD−FF(D)には、それぞれCLK端子(未図示)がつけられており、1CLKごとに画像信号を転送する。
【0036】
そして、CLKに同期して1画素ずつ入力される画像信号について1〜4回ラインバッファ(H)を通すことによって、画素信号A1に対して1〜4ライン遅延した画素信号B1、C1、D1、E1を生成する。また、これら画素信号A1、B1、C1、D1、E1について複数回D−FF(D)を通すことで、画像信号に対して4ライン+8CLKまで遅延したA1〜A9、B1〜B9、C1〜C9、D1〜D9、E1〜E9の画素信号を生成する。こうすることで、同一時間帯で5×9の画素範囲の任意の画像信号を参照することができ、Ai、Bi、Ci、Di、Ei(i=1〜9)について各画素信号のレベルを観測できる。
【0037】
図6は、欠陥補償回路53における欠陥画素の補正を行う回路のブロック図である。図面中の符号C5、A5、C3、C7、E5、C1、C9は、図5に示す5×9の画素範囲中の画素信号を表している。このうちの画素信号C5は、直接出力選択部531に入力されている。また、画素信号A5、C3、C7、E5は、加算器532に入力され、この加算器532の和出力は、1/2乗算器533を介して補正信号Aとして出力選択部531に入力され、また、加算器532の出力は、補正信号Bとして直接出力選択部531に入力される。さらに、画素信号C1、C9は、加算器534に入力され、この加算器534の和出力は1/2乗算器535を介して補正信号Cとして出力選択部531に入力される。これにより、画素信号C5が中心画素に対応するものとすると、補正信号Aは、図7(a)に示すように上下左右同色の4画素の画素信号A5、C3、C7、E5の信号レベルの和に1/2を乗じた値と等しく、補正信号Bは、図7(b)に示すように上下左右同色の4画素の画素信号A5、C3、C7、E5の信号レベルを加算した値に等しく、さらに補正信号Cは、図7(c)に示すように左右4画素間隔離れた位置にある同色の2画素の画素信号C1、C9の信号レベルの和に1/2を乗じた値に等しくなる。
【0038】
出力選択部531には、画像処理部4のCPU45を通して入力される変位位置信号Xと欠陥アドレス検出部52から入力される欠陥検出信号Yが与えられている。出力選択部531は、欠陥検出信号Yが与えられないときは、画素信号C5をそのまま出力する。また、欠陥検出信号Yが与えられると、このとき入力される変位位置信号Xの種類に応じて、補正信号A、B、Cのいずれかにより画素補正処理を行う。つまり、出力選択部531は、図8に示すテーブルが用意されていて、変位位置信号Xが図3に示す画素ずらし位置▲1▼,▲3▼,▲7▼,▲9▼に相当するものである場合は補正信号A、画素ずらし位置▲2▼,▲4▼,▲6▼,▲8▼に相当するものである場合は補正信号B、画素ずらし位置▲5▼に相当するものである場合は補正信号Cをそれぞれ選択し、これら補正信号A、B、Cにより欠陥画素の補正処理を行う。
【0039】
次に、このような欠陥補償回路53による欠陥画素補正をさらに詳細に説明する。図9(a)(b)(c)は、図4で述べた画素ずらし後の画素をそれぞれR、B、Gの色別に抜き出したものである。ここで、図9(b)に示すB(青)の画素に着目すると、ある1画素に欠陥があった場合、図3で述べた画素ずらしによって、図10中の斜線部分で示す9個所の画素B(青)に欠陥が含まれることになる。
【0040】
図11は、従来用いられている欠陥画素補正方法を示したものであり、この方法によれば、同図(a)に示すように、欠陥画素B0に対して、その位置に関係なく上下左右に隣接する同色の4画素B1〜B4によって補正する。これにより、例えば同図(b)に示すように着目する画素B0が欠陥9箇所の左上である場合は、上下左右に隣接する同色の4画素B1〜B4のうち画素B3、B4が欠陥画素(図示斜線部分)として含まれ、また、同図(c)に示すように着目する画素B0が欠陥9箇所の真中にある場合は、上下左右に隣接する同色の4画素B1〜B4の全てが欠陥画素(図示斜線部分)となる。このため、これらの方法で欠陥画素補正処理を実行すると、欠陥位置により処理結果に相違が生じ、一様な効果を期待することが困難となる。
【0041】
これに対して、本発明においては、変位位置信号Xが図3に示す画素ずらし位置▲1▼,▲3▼,▲7▼,▲9▼に相当する場合は、図10に示すように同色の隣接4画素中2画素に(出力階調が0の)欠陥画素(斜線部分で示す)が含まれるため、補正信号A(補正値)は正常な同色隣接2画素の平均値と等しくなる。例えば、画素ずらし位置▲1▼では、図7(a)に示す上下左右同色の4画素の画素信号A5、C3、C7、E5のうち画素信号C7、E5が欠陥画素となって出力階調が0となるので、補正信号A(補正値)は、正常な同色隣接2画素の画素信号A5、C3の平均値として求められる。画素ずらし位置▲3▼,▲7▼,▲9▼についても同様で、補正信号A(補正値)は、正常な同色隣接2画素の平均値として求められる。
【0042】
また、変位位置信号Xが図3に示す画素ずらし位置▲2▼,▲4▼,▲6▼,▲8▼に相当する場合は、図10に示すように同色の隣接4画素中3画素に(出力階調が0の)欠陥画素(斜線部分で示す)が含まれるため、補正信号B(補正値)は、正常な同色隣接1画素の値と等しくなる。例えば、画素ずらし位置▲2▼では、図7(b)に示す上下左右同色の4画素の画素信号A5、C3、C7、E5のうち画素信号C3、C7、E5が欠陥画素となって出力階調が0となるので、補正信号B(補正値)は、正常な同色隣接1画素の画素信号A5の値として求められる。画素ずらし位置▲4▼,▲6▼,▲8▼についても同様で、補正信号B(補正値)は、正常な同色隣接1画素の値として求められる。
【0043】
さらに、変位位置信号Xが図3に示す画素ずらし位置▲5▼に相当する場合は、図10に示すように同色の隣接4画素すべてが(出力階調が0の)欠陥画素(斜線部分で示す)であるため、補正信号C(補正値)は、最も近傍の正常な同色2画素の平均値と等しくなる。例えば、画素ずらし位置▲5▼では、図7(c)に示す上下左右同色の4画素の画素信号A5、C3、C7、E5すべてが欠陥画素となって出力階調が0となるので、補正信号C(補正値)は、最も近傍の正常な同色2画素の画素信号C1、C9の平均値として求められる。
【0044】
その後、これら画素ずらし位置に応じて異なる補正信号A、B、Cを用いて欠陥画素の補正を行うようにすれば、いずれの変位位置においても、それぞれの欠陥画素を同色の画素信号により一様に補正することができる。
【0045】
従って、このようにすれば、画素ずらし位置に応じて欠陥画素の補正処理を異ならすことによって、より正確な欠陥画素補正を行うことができる。また、画素ずらしの幅も1画素以内と小さいため、撮像素子の変位による誤差も小さくでき、変位誤差による画像劣化も同時に抑制することができる。
【0046】
なお、本実施の形態においては、上下左右同色の画素信号がすべて欠陥画素の場合、補正値を左右近傍の正常な同色画素によって求めたが、ラインバッファの数を増やした場合、上下近傍の正常な同色画素によって求めることも可能である。また、ラインバッファと同時に遅延素子(D−FF)の個数も可変とすることで、任意の位置の画像信号をもとにした補正値を求めることができる。
【0047】
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。
【0048】
この第2の実施の形態の特徴は、色フィルタを有し、各色毎に欠陥画素補正方法を変えることにある。
【0049】
図12は、本発明の第2の実施の形態の概略構成を示すもので、図2と同一部分には、同符号を付している。
【0050】
この場合、撮像素子2には、色の判別情報を取得するための色フィルタ6がアレイ状に設けられている。その他は、図2と同様である。
【0051】
このような構成において、色フィルタ6を通って撮像素子2に結像された被写体像は、撮像素子2によって光電変換された後、画像処理部4に入力される。この場合、撮像素子2は、圧電素子ドライバ32により駆動される圧電素子31により垂直、水平方向に各々3個所、計9箇所に画素ずらしが行われており、これら変位位置毎の画像信号が色の判別情報とともに画像処理部4に入力される。
【0052】
画像処理部4では、撮像素子2から入力される画像信号によって1枚の画として合成した後、画像信号、画像信号の変位位置信号、各画素のアドレス(位置情報)および色判別の情報を欠陥補償回路53に出力する。
【0053】
欠陥補償回路53は、図5で述べた回路構成により、画像信号に対して4ライン+8CLKまで遅延したA1〜A9、B1〜B9、C1〜C9、D1〜D9、E1〜E9の画素信号を生成する。
【0054】
図13は、欠陥補償回路53における欠陥画素の補正を行う回路のブロック図である。図面中の符号C5、A5、C3、C7、E5、C1、C9、B4、B6、D4、D6は、図5に示す5×9画素範囲の中の画素信号を表している。このうちの画素信号C5、A5、C3、C7、E5、C1、C9に対しては、図6で述べたと同様な補正信号A、B、Cを生成するための回路が構成されている。また、画素信号B4、B6、D4、D6は、加算器536に入力され、この加算器536の和出力は1/4乗算器537を介して補正信号Dとして出力選択部531に入力される。これにより、画素信号C5が中心画素に対応するものとすると、補正信号Dは、図14に示すように左右斜め上下同色の4画素の画素信号B4、B6、D4、D6の信号レベルの和に1/4を乗じた値に等しくなる。
【0055】
また、出力選択部531は、画像処理部4から入力される変位位置信号Xと欠陥アドレス検出部52から入力される欠陥検出信号Yの他に、さらに画像処理部4から入力される色判別信号Zが与えられている。出力選択部531は、欠陥検出信号Yが与えられないときは、画素信号C5をそのまま出力する。また、欠陥検出信号Yが与えられると、このとき入力される変位位置信号Xと色判別信号Zの種類に応じて、補正信号A、B、C、Dのいずれかにより画素補正処理を行う。つまり、出力選択部531は、図15に示すテーブルが用意されていて、色判別信号ZがR(赤)あるいはB(青)のときは、変位位置信号Xが、図3に示す画素ずらし位置▲1▼,▲3▼,▲7▼,▲9▼に相当するものである場合は補正信号A、画素ずらし位置▲2▼,▲4▼,▲6▼,▲8▼に相当するものである場合は補正信号B、画素ずらし位置▲5▼に相当するものである場合は補正信号Cをそれぞれ選択し、さらに、色判別信号ZがG(緑)のときは、補正信号Dを選択し、これら補正信号A、B、C、Dにより欠陥画素の補正処理を行う。
【0056】
この場合、色判別信号ZがR(赤)あるいはB(青)のときの欠陥画素の補正処理方法は、第1の実施の形態と同様になる。すなわち、変位位置信号Xが図3に示す画素ずらし位置▲1▼,▲3▼,▲7▼,▲9▼に相当する場合は、図10に示すように同色の隣接4画素中2画素に(出力階調が0の)欠陥画素(斜線部分で示す)が含まれるため、補正信号A(補正値)は正常な同色隣接2画素の平均値として求められる。また、変位位置信号Xが図3に示す画素ずらし位置▲2▼,▲4▼,▲6▼,▲8▼に相当する場合は、図10に示すように同色の隣接4画素中3画素に(出力階調が0の)欠陥画素(斜線部分で示す)が含まれるため、補正信号B(補正値)は、正常な同色隣接1画素の値として求められる。さらに、変位位置信号Xが図3に示す画素ずらし位置▲5▼に相当する場合は、図10に示すように同色の隣接4画素すべてが(出力階調が0の)欠陥画素(斜線部分で示す)であるため、補正信号C(補正値)は、最も近傍の正常な同色2画素の平均値として求められる。
【0057】
一方、色判別信号ZがG(緑)の場合の欠陥画素の補正方法は、第1の実施の形態と異なる。図9は、図4で述べた画素ずらし後の画素をそれぞれR、B、Gの色別に抜き出したものであるが、このうちの図9(c)に示すGの画素に着目すると、同図(a)(b)に示すRやBの画素と比較して画素数が多く、画素ずらし後のGの同色の画素は斜めに隣接する位置に存在する。
【0058】
そこで、色判別信号ZがG(緑)の場合は、変位位置信号Xに関係なく、補正信号Dを、図14に示すように左右斜め上下同色の4画素の画素信号B4、B6、D4、D6の信号レベルの和に1/4を乗じた値として求め、この補正信号Dを用いて欠陥画素の補正処理を行う。
【0059】
従って、このようにすれば、2/3画素間隔で9箇所に変位する画素ずらし方式においては、G(緑)の欠陥画素については、正常な同色隣接画素で補正することができるので、画像の解像度に大きく影響するG(緑)の欠陥画素に対して正確な補正を実現でき、画像解像度の低下を抑止することができる。
【0060】
(第3の実施の形態)
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。
【0061】
この第3の実施の形態の特徴は、画像処理部から出力される画素ずらし後の画像のアドレスを変換することによって画像データを分割し、分割した画像信号毎に順次欠陥画素の補正を行うことにある。
【0062】
図16は、本発明の第3の実施の形態の概略構成を示すもので、図2と同一部分には、同符号を付している。
【0063】
この場合、欠陥画素補正部5は、位置情報変換手段としてのアドレス変換部54が設けられている。このアドレス変換部54は、CPU45とデータの送受信を行いつつ欠陥ROM44に格納されたテーブルに基づいて画素ずらし後の画像信号アドレスと欠陥画素アドレスを変換することで画像信号を複数に分割し、これら分割した画像信号とアドレスを順次欠陥補償回路53に出力するようになっている。その他は、図2と同様である。
【0064】
このような構成において、レンズ1を通って撮像素子2に結像された被写体像は、撮像素子2によって光電変換され、さらに圧電素子31により垂直、水平方向に各々3個所、計9箇所に画素ずらしが行われた後、画像処理部4に入力される。そして、画像処理部4において第1の実施の形態で述べたと同様な手順で1枚の画像を合成した後、画像信号、画像信号の変位位置信号、各画素のアドレス(位置情報)をアドレス変換部54に出力する。
【0065】
アドレス変換部54では、CPU45とデータの送受信を行いつつ欠陥ROM44に格納された各種のテーブルにしたがって画素ずらし後の画像信号アドレスと欠陥画素アドレスを変更して、複数の画像信号に分割し、これら分割した画像信号とアドレスを順次欠陥補償回路53に出力する。欠陥補償回路53は、アドレス変換部54から入力された分割された画像信号とそのアドレスに基づいて第1の実施の形態で述べたと同様な手順で欠陥画素の補正を行い、その結果を出力する。
【0066】
ここで、アドレス変換部54におけるアドレス変換の手順を詳細に説明する。図17は、画素ずらし後の垂直方向2Ya×平行方向2Xaの画素数を有する画像であり、アドレスは(0〜2Xa、0〜2Ya)に割り当てられている。
【0067】
まず、この画像信号を図18に示すように高さXa、幅Yaの画像に4分割する場合について述べる。
【0068】
図20は、アドレス変換の処理手順を表したフローチャートを示すもので、最初に、ステップ201で、入力された画素の位置(x,y)が、分割した4つの領域のいずれに属するかを図22に示すテーブルに基づいて判断する。ここで、例えば、x<Xa、y<Yaであるならば、画素位置は、領域▲1▼に存在すると判断する。次に、ステップ202で、図23に示すテーブルに基づいて各領域ごとに画像信号を変換する。すなわち、画素が領域▲1▼にあると判断したときは、アドレスを変換せずにそのまま出力する。また、画素が領域▲2▼にあると判断したときは、水平方向のアドレスxは変えず垂直方向のアドレスyをy'=y−Yaに変換する。領域▲3▼▲4▼の場合も同様の方法で変換する。
【0069】
例えば、(Xa,Ya)=(1000,1000)のとき、画素(x,y)=(1200,1500)のアドレスはXa<1200、Ya<1500であるから領域▲4▼にあると判断され、アドレスは、(1200−1000,1500−1000)=(200,500)に変換する。
【0070】
このようにして画像信号のアドレスは、上述した処理の実行によって図19に示すように各分割領域の左端上を(0,0)とした水平方向画素数Xa、垂直方向画素数Yaの領域のアドレスに変換される。
【0071】
次に、分割した画像信号に対して欠陥補正を行うために、欠陥画素アドレスを変換する手順について述べる。
【0072】
この場合、欠陥画素は、撮像素子2毎に固有に存在するものであり、欠陥画素アドレスは画素ずらし前の位置情報として表されている。したがって、画素ずらし後の画像に対して欠陥画素補正処理を行うためには、欠陥画素アドレスも変換する必要がある。
【0073】
ここで撮像素子2の画素数が水平、垂直方向にそれぞれ2Xa',2Ya'であるとする。
【0074】
図21は、欠陥ROM44に格納された欠陥画素アドレスを変換する処理手順を表したフローチャートを示すもので、まず、ステップ211で、欠陥画素(x,y)が画像全体の分割したどの領域に存在するかを判断する。次に、ステップ212で、テーブルに基づいた領域ごとのアドレス変換を行う。この領域ごとにアドレス変換するまでの処理手順は、Xa→Xa'、Ya→Ya'と置き換えることで、上述した画像信号のアドレス変換の場合と同様である。
【0075】
次に、ステップ213で、画素ずらしに対応させる処理を行う。この場合、上述した実施の形態と同様に9点に画素ずらしを行うとき、解像度(画素数)が水平、垂直方向にそれぞれ3倍になるため、図24に示すテーブルの変換式に基づいてすべての領域▲1▼〜▲4▼のアドレスを3倍した値にする。
【0076】
そして、ステップ214で、画素ずらし位置に対応するアドレスを付加する。この場合、欠陥画素についても、図3に示したように2/3画素ずつ9点に変位すると、これら位置のすべてが欠陥画素となるため、図25に示すテーブルのアドレス変換式に、図26に示すテーブルの画素ずらし位置▲2▼〜▲9▼のΔ、Φを代入し、これら算出された8つのアドレスを欠陥画素アドレスとして新たに加え、欠陥画素補正部5のRAM51に格納する。
【0077】
このようにした一連の処理を通して、画素ずらし後の画像も幅Xa,高さYaの領域に4分割され、画像信号、欠陥画素アドレスともに0〜Xa,0〜Yaの範囲に変換される。すなわち、1ライン、1フレームの幅が、それぞれXa,Yaに置換される。
【0078】
そして、これらアドレス変換された画像信号と欠陥画素アドレスは、順次欠陥補償回路53に入力されるが、この場合、欠陥補償回路53には、幅2Xa,高さ2Yaの画像信号が一度に入力されるのではなく、変換されたアドレス0〜Xa,0〜Yaの画像信号が順次4回に分けて入力される。
【0079】
従って、このようにすれば、図5に示す欠陥補償回路53中のラインバッファ(H)は、画像信号を分割したことで、1ライン幅を小さくできるので、少ない容量のものを使用しても同等な処理を行うことができる。つまり、本実施の形態によれば、画素ずらし後の高解像度の画像信号を分割し、分割した各画像毎に順次画像欠陥補償処理を行うことで、画素ずらし前の欠陥情報から、画素ずらし後の画素欠陥補正処理を低容量のメモリで実現することができる。
【0080】
なお、この実施の形態では、2/3画素変位の9点画素ずらしに適応した例を述べたが、画素ずらしの変位量、回数の異なる画素ずらし機構を有する撮像装置に適用することも可能である。また、画像信号の分割数も、任意に変更することもできる。
【0081】
(第4の実施の形態)
次に、本発明の第4実施例について説明する。
【0082】
この第4の実施の形態の特徴は、撮像装置を顕微鏡に取り付け、暗電流の大きい画素を検出して補正を行うことにある。
【0083】
図27は、本発明の第4の実施の形態の概略構成を示すもので、図2と同一部分には、同符号を付している。
【0084】
この場合、本発明の撮像装置100には、顕微鏡200が接続されている。顕微鏡200は、被写体となる試料11がステージ12上に載置されている。試料11には、ステージ12の下方に配置されたハロゲンランプ等の光源13から発せられる光が照明光学系14、コンデンサレンズ15を通って照射される。
【0085】
試料11を透過、散乱した光による像は、対物レンズ16によって拡大され、投影レンズ17によって撮像素子2の撮像面に投射される。
【0086】
撮像素子2の撮像面の前面には、遮光手段としてのシャッター18が配置されている。シャッター18には、シャッタードライバ19が接続されている。このシャッタードライバ19は、CPU45から送信される信号に応じて駆動され、シャッター18を開閉させる。
【0087】
撮像素子2は、圧電素子ドライバ32により駆動される圧電素子31により周期的に垂直、水平方向に各々3個所、計9箇所に画素ずらしを行い、これら変位位置での被写体像の画像信号を出力する。
【0088】
撮像素子2より出力される画像信号は、A/D変換器42でデジタル画像信号に変換され、メモリ43に入力される。また、A/D変換器42の出力信号(デジタル画像信号)は、欠陥画素検出手段としての欠陥画素検出回路20にも入力される。
【0089】
欠陥画素検出回路20は、あらかじめ所定レベル(TH)の輝度が設定されていて、この所定レベル(TH)を超えるレベルの暗電流を検出すると、その画素位置(アドレス)をCPU45を介して欠陥画素補正部5のRAM51に格納させるようにしている。
【0090】
その他は、図2と同様である。
【0091】
このような構成において、いま、観察者が撮像装置100の電源をオンすると、CPU45は、シャッター18を閉じた状態で、固体撮像素子ドライバ41と圧電素子ドライバ32に信号を送信し、撮像素子2を変位させて垂直、水平方向に各々3個所、計9箇所に画素ずらしを行い、これら変位位置での被写体像の画像信号をA/D変換器42に入力する。
【0092】
A/D変換器42では、入力された画像信号をデジタル信号に変換したのち、図28に示すように撮像素子2の全画素領域の各画素位置(1)(2)…毎の輝度信号として欠陥画素検出回路20に入力する。この時のA/D変換器42の出力信号は、シャッター18が閉じ状態にあって撮像素子2から出力されるもので、撮像素子2の暗電流レベルである。
【0093】
欠陥画素検出回路20は、図28に示すように、あらかじめ所定レベル(TH)の輝度が設定されていて、この所定レベル(TH)を超えるような輝度レベルの暗電流を検出すると、その画素位置(アドレス)をCPU45を介して欠陥画素補正部5のRAM51に格納する。この場合、図28では、画素位置(2)(3)(7)(10)…での暗電流の輝度レベルが所定レベル(TH)を超えており、これらの画素位置(アドレス)がCPU45を介して欠陥画素補正部5のRAM51に格納される。
【0094】
このようにして、欠陥画素検出回路20において、撮像素子2の全画素領域の画像信号(暗電流)について輝度レベルの検出が行われる。その後、CPU45は、欠陥ROM44にあらかじめ格納された欠陥画素アドレスもRAM51に格納する。
【0095】
また、CPU45は、シャッタードライバ19に信号を送信し、シャッター18を開ける。シャッター18を開けると、この直後から、撮像素子2には顕微鏡200からの試料11の像が投影される。
【0096】
また、CPU45より固体撮像素子ドライバ41と圧電素子ドライバ32に信号を送信し、撮像素子2を変位させて垂直、水平方向に各々3個所、計9箇所に画素ずらしを行い、これら変位位置での画像信号をA/D変換器42を介してデジタル化した後、メモリ43に格納する。
【0097】
この状態では、CPU45は、欠陥画素検出回路20を作動させない。
【0098】
欠陥アドレス検出部52では、メモリ43から出力される画像信号のアドレスとRAM51に格納されたアドレスを比較し、一致したときに検出信号を欠陥補償回路53に送信する。欠陥補償回路53は、欠陥アドレス検出部52の検出信号を受信したとき、補正処理を行った画像信号を出力し、検出信号を受信しないときは、メモリ43から入力された画像信号をそのまま出力する。ここでの欠陥補償回路53における補正処理は、上述した第1の実施の形態と同様である。
【0099】
この場合、RAM51には欠陥ROM44にあらかじめ格納された欠陥画素だけでなく、欠陥画素検出回路20によって暗電流が所定レベルより大きいと判断された画素のアドレスも格納されている。
【0100】
これにより、欠陥補償回路53での補正処理は、欠陥画素だけでなく暗ノイズの目立つ画素についても行われるようになるため、顕微鏡200において、蛍光観察などの暗い試料11に対して撮影を行うような場合に、画像のノイズを大幅に減少させることができる。
【0101】
なお、本実施例においては、電源をオンした時に暗電流の大きい画素を検出したが、検出条件を可変とし、撮像中も所定の時間毎に補正対象画素を検出してRAM51に格納されたアドレスを書き換えるようにすれば、時間変化する暗電流だけでなく挨等の移動する画像ノイズに対しても補正を行うことができる。また、撮像素子2への遮光手段はシャッター18に限らず、光源13自身のオン/オフ制御、光学フィルターなどの挿入によっても実現できる。さらに、欠陥画素は、あらかじめ欠陥ROM44にその位置情報を格納せずに、欠陥画素検出回路20に欠陥画素の検出条件を与えることにより、撮像中に検出することも可能である。このとき、撮像素子2に固有の欠陥画素に対して欠陥ROM44の中身を変更する必要がなくなり、経年変化する欠陥画素に対しても正しく補正することが可能になる。
【0102】
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。
【0103】
さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。
【0104】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、隣接画素による欠陥画素補正をより正確に行い、撮像素子の変位による誤差を小さくして画像劣化を抑えることのできる撮像装置および方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の撮像装置の概略構成を示す図。
【図2】第1の実施の形態の撮像装置をさらに詳細に説明する概略構成を示す図。
【図3】第1の実施の形態の画素ずらし方法による画素の変位状態を示す図。
【図4】第1の実施の形態での画素ずらし前後の画素の色配列を表した図。
【図5】第1の実施の形態の欠陥画素補償回路の概略構成を示す図。
【図6】第1の実施の形態の欠陥補償回路における欠陥画素の補間を行う回路のブロック図。
【図7】第1の実施の形態の欠陥画素の画素ずらし位置別の欠陥補正方法を説明するための図。
【図8】第1の実施の形態の出力選択部に用意されたテーブルを示す図。
【図9】第1の実施の形態の画素ずらし後の画素をそれぞれR、B、Gの色別に抜き出した場合の画素配置を示す図。
【図10】第1の実施の形態の画素ずらし後の欠陥画素の配置例を示す図。
【図11】第1の実施の形態の比較例としての従来用いられている欠陥画素補正方法を説明するための図。
【図12】本発明の第2の実施の形態の概略構成を示す図。
【図13】第2の実施の形態の欠陥補償回路における欠陥画素の補正を行う回路のブロック図。
【図14】第2の実施の形態の欠陥画素補正方法を説明するための図。
【図15】第2の実施の形態の出力選択部に用意されたテーブルを示す図。
【図16】本発明の第3の実施の形態の概略構成を示す図。
【図17】第3の実施の形態のアドレス変換部におけるアドレス変換の手順を説明するための図。
【図18】第3の実施の形態のアドレス変換部におけるアドレス変換の手順を説明するための図。
【図19】第3の実施の形態のアドレス変換部におけるアドレス変換の手順を説明するための図。
【図20】第3の実施の形態のアドレス変換部におけるアドレス変換の手順を説明するためのフローチャート。
【図21】第3の実施の形態のアドレス変換部におけるアドレス変換の手順を説明するためのフローチャート。
【図22】第3の実施の形態の欠陥ROMに格納されたテーブル例を示す図。
【図23】第3の実施の形態の欠陥ROMに格納されたテーブル例を示す図。
【図24】第3の実施の形態の欠陥ROMに格納されたテーブル例を示す図。
【図25】第3の実施の形態の欠陥ROMに格納されたテーブル例を示す図。
【図26】第3の実施の形態の欠陥ROMに格納されたテーブル例を示す図。
【図27】本発明の第4の実施の形態の概略構成を示す図。
【図28】第4の実施の形態の欠陥画素検出回路に設定された所定レベル(TH)と画像信号の輝度レベルの関係を説明する図。
【符号の説明】
1…レンズ
2…撮像素子
3…変位手段
31…圧電素子
32…圧電素子ドライバ
4…画像処理部
41…固体撮像素子ドライバ
42…A/D変換器
43…メモリ
44…欠陥ROM
45…CPU
5…欠陥画素補正部
6…色フィルタ
11…試料
12…ステージ
13…光源
14…照明光学系
15…コンデンサレンズ
16…対物レンズ
17…投影レンズ
18…シャッター
19…シャッタードライバ
20…欠陥画素検出回路
51…RAM
52…欠陥アドレス検出部
53…欠陥補償回路
531…出力選択部
532、534、536…加算器
533、535、537…乗算器
54…アドレス変換部
100…撮像装置
200…顕微鏡[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an imaging device such as a digital camera (electronic still camera) having a pixel defect correction function. In place It is related.
[0002]
[Prior art]
In general, it is known that a solid-state imaging device such as a CCD formed of a semiconductor is deteriorated by a local crystal defect or the like.
[0003]
As a method for performing pixel defect correction for such pixel degradation, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-59799, attention is paid to four adjacent pixels in the upper, lower, left, and right sides around the defective pixel. It is considered that the defective pixel is compensated by interpolating the defective pixel to suppress the pixel deterioration.
[0004]
According to such a pixel defect correction method, since adjacent pixels usually have the same information, resolution degradation due to interpolation using these adjacent pixels is not so much, and an effective result is obtained. .
[0005]
By the way, in recent years, an imaging apparatus such as a digital camera (electronic still camera) using a two-dimensional solid-state imaging element has been widely used. However, in such an imaging apparatus, an image with higher resolution is required. It has become.
[0006]
Therefore, as means for obtaining a high resolution, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-251604, a pixel shifting method is adopted in which an image pickup device is displaced in a two-dimensional direction to pick up an image and combine them. Thus, a method for obtaining a high-definition image is used.
[0007]
However, for such a pixel shifting method, if a method of correcting defective pixels by interpolating defective pixels with the above-mentioned four adjacent pixels around the defective pixel is adopted, the defective pixels are interpolated by the adjacent defective pixels themselves. Therefore, it becomes difficult to suppress the deterioration of the image.
[0008]
To deal with such a problem, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-322151, defective pixels are adjacent to the combined image by performing pixel shifting at a large interval separated by one pixel or more. A defective pixel correction method is also considered in which, when performing defective pixel compensation, the adjacent defective pixels themselves are not interpolated, and image degradation can always be suppressed by interpolation with normal pixels. .
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, increasing the amount of displacement of the image sensor at the time of imaging can enhance the compensation effect of the defective pixel, but the image sensor is moved far away by one pixel or more, so the movement error of the image sensor increases. May cause image degradation. In addition, a piezoelectric element such as a piezo element is used to displace the image pickup element. However, in order to obtain a large amount of displacement, it is necessary to increase the drive voltage, which causes a problem that the drive circuit becomes large.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an imaging apparatus capable of correcting defective pixels by adjacent pixels more accurately, reducing errors due to displacement of the imaging element, and suppressing image deterioration. .
[0011]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, an image sensor provided with a color filter for capturing a subject image in color, and the image sensor are periodically displaced at 3 × 3 positions at intervals of 2/3 pixels, and the respective displacement positions. A displacement means for outputting an image signal of the subject image from the imaging element, and an image signal of the imaging element at each displacement position by the displacement means, The defective pixel of the image sensor is identified based on the image signal, and the gradation of the pixel data of the defective pixel is replaced with 0. When the image processing means for rearranging the image signals and synthesizing the image and the image shift position of the image signal output by the image processing means is configured to be 3 × 3 pixels, it is diagonally up and down with respect to the middle pixel. For the defective pixel located, a correction value obtained by multiplying the sum of the signal levels of the four pixels of the same color in the vertical and horizontal directions by 1/2 is obtained. For the defective pixel located in the vertical and horizontal directions with respect to the middle pixel, Then, a correction value obtained by adding the signal levels of the four pixels of the same color in the upper, lower, left and right directions is obtained. A correction value obtained by multiplying by 1/2 is obtained, and defective pixel correction means for correcting each corresponding defect image using these three correction values is provided.
[0014]
[0015]
[0016]
[0017]
[0019]
As a result, according to the present invention, it is possible to perform more accurate defective pixel correction by changing the defective pixel correction processing according to the pixel shift position, and the pixel shift width is as small as one pixel or less. Therefore, image deterioration due to an error due to the displacement of the image sensor can be suppressed at the same time.
[0020]
In addition, according to the present invention, a G (green) defective pixel can be corrected with a normal adjacent pixel of the same color, so that an accurate G (green) defective pixel that greatly affects the resolution of an image is obtained. Correction can be realized.
[0021]
Further, according to the present invention, since one line width can be reduced by dividing the image signal, an equivalent process can be performed using a small capacity.
[0022]
Furthermore, according to the present invention, correction processing can be performed on pixels where dark noise is conspicuous, so that image noise can be reduced in the case of photographing a dark sample such as fluorescence observation with a microscope.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0024]
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of an imaging apparatus to which the present invention is applied. In FIG. 1,
[0025]
Displacement means 3 is connected to the
[0026]
The
[0027]
FIG. 2 is a diagram for explaining in more detail the imaging apparatus configured as described above, and the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
[0028]
In this case, the displacement means 3 includes a
[0029]
The
[0030]
Returning to FIG. 2, the
[0031]
The solid-state
[0032]
The defective
[0033]
The
[0034]
Next, a defective pixel correction process performed by the
[0035]
5 and 6 show a schematic configuration of the
[0036]
The pixel signals B1, C1, D1, which are delayed by 1 to 4 lines with respect to the pixel signal A1 by passing the line buffer (H) 1 to 4 times for the image signal input pixel by pixel in synchronization with CLK. E1 is generated. Further, the pixel signals A1, B1, C1, D1, and E1 are passed through D-FF (D) a plurality of times so that A1 to A9, B1 to B9, and C1 to C9 delayed to 4 lines + 8 CLK with respect to the image signal. , D1 to D9, and E1 to E9 pixel signals are generated. By doing this, it is possible to refer to an arbitrary image signal in a 5 × 9 pixel range in the same time zone, and the level of each pixel signal for Ai, Bi, Ci, Di, Ei (i = 1 to 9). Observable.
[0037]
FIG. 6 is a block diagram of a circuit that corrects a defective pixel in the
[0038]
The
[0039]
Next, the defective pixel correction by the
[0040]
FIG. 11 shows a conventionally used defective pixel correction method. According to this method, as shown in FIG. 11 (a), the defective pixel B0 is vertically and horizontally controlled regardless of its position. Is corrected by the four pixels B1 to B4 of the same color adjacent to each other. Accordingly, for example, as shown in FIG. 4B, when the pixel B0 of interest is at the upper left of nine defects, the pixels B3 and B4 among the four pixels B1 to B4 of the same color adjacent vertically and horizontally are defective pixels ( In the case where the pixel B0 of interest is in the middle of nine defects as shown in FIG. 5C, all four pixels B1 to B4 of the same color that are adjacent vertically and horizontally are defective. It becomes a pixel (the shaded portion in the figure). For this reason, when defective pixel correction processing is executed by these methods, the processing results differ depending on the defect position, and it is difficult to expect a uniform effect.
[0041]
On the other hand, in the present invention, when the displacement position signal X corresponds to the pixel shift positions (1), (3), (7), (9) shown in FIG. 3, the same color as shown in FIG. Since two of the four adjacent pixels include a defective pixel (indicated by the hatched portion) (output gradation is 0), the correction signal A (correction value) is equal to the average value of two normal adjacent pixels of the same color. For example, at the pixel shift position {circle around (1)}, the pixel signals C7 and E5 out of the four pixel signals A5, C3, C7, and E5 of the same color shown in FIG. Since it becomes 0, the correction signal A (correction value) is obtained as the average value of the pixel signals A5 and C3 of two normal adjacent pixels of the same color. The same applies to the pixel shift positions {circle around (3)}, {circle around (7)}, {circle around (9)}, and the correction signal A (correction value) is obtained as an average value of two normal adjacent pixels of the same color.
[0042]
Further, when the displacement position signal X corresponds to the pixel shift positions (2), (4), (6), and (8) shown in FIG. 3, three of the four adjacent pixels of the same color are used as shown in FIG. Since a defective pixel (indicated by a hatched portion) (with an output gradation of 0) is included, the correction signal B (correction value) becomes equal to the value of a normal pixel adjacent to the same color. For example, at the pixel shift position {circle around (2)}, the pixel signals C3, C7, and E5 of the four pixel signals A5, C3, C7, and E5 of the same color in the vertical and horizontal directions shown in FIG. Since the tone is 0, the correction signal B (correction value) is obtained as the value of the pixel signal A5 of the normal pixel adjacent to the same color. The same applies to the pixel shift positions {circle around (4)}, {circle around (6)}, {circle around (8)}, and the correction signal B (correction value) is obtained as the value of one normal pixel adjacent to the same color.
[0043]
Further, when the displacement position signal X corresponds to the pixel shift position (5) shown in FIG. 3, all the four adjacent pixels of the same color as shown in FIG. Therefore, the correction signal C (correction value) is equal to the average value of the nearest two normal pixels of the same color. For example, at the pixel shift position {circle over (5)}, all four pixel signals A5, C3, C7, and E5 of the same color in the upper, lower, left, and right shown in FIG. The signal C (correction value) is obtained as an average value of the pixel signals C1 and C9 of the nearest two normal pixels of the same color.
[0044]
After that, if correction of defective pixels is performed using correction signals A, B, and C that differ according to these pixel shift positions, each defective pixel is uniformly represented by the same color pixel signal at any displacement position. Can be corrected.
[0045]
Therefore, in this way, it is possible to perform more accurate defective pixel correction by changing the correction processing of the defective pixel depending on the pixel shift position. Further, since the pixel shift width is as small as one pixel or less, an error due to the displacement of the image sensor can be reduced, and image degradation due to the displacement error can be suppressed at the same time.
[0046]
In the present embodiment, when all the pixel signals of the same color in the vertical and horizontal directions are defective pixels, the correction value is obtained from the normal color pixels near the left and right. However, when the number of line buffers is increased, It is also possible to obtain the same color pixel. Further, by making the number of delay elements (D-FF) variable at the same time as the line buffer, a correction value based on an image signal at an arbitrary position can be obtained.
[0047]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
[0048]
The feature of the second embodiment is that a color filter is provided and the defective pixel correction method is changed for each color.
[0049]
FIG. 12 shows a schematic configuration of the second embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG.
[0050]
In this case, the
[0051]
In such a configuration, the subject image formed on the
[0052]
In the
[0053]
The
[0054]
FIG. 13 is a block diagram of a circuit that corrects a defective pixel in the
[0055]
In addition to the displacement position signal X input from the
[0056]
In this case, the defective pixel correction processing method when the color discrimination signal Z is R (red) or B (blue) is the same as that in the first embodiment. That is, when the displacement position signal X corresponds to the pixel shift positions (1), (3), (7), and (9) shown in FIG. 3, two of the four adjacent pixels of the same color are used as shown in FIG. Since a defective pixel (indicated by a hatched portion) (with an output gradation of 0) is included, the correction signal A (correction value) is obtained as an average value of two normal adjacent pixels of the same color. Further, when the displacement position signal X corresponds to the pixel shift positions (2), (4), (6), and (8) shown in FIG. 3, three of the four adjacent pixels of the same color are used as shown in FIG. Since a defective pixel (indicated by a hatched portion) (with an output gradation of 0) is included, the correction signal B (correction value) is obtained as the value of a normal pixel adjacent to the same color. Further, when the displacement position signal X corresponds to the pixel shift position (5) shown in FIG. 3, all the four adjacent pixels of the same color as shown in FIG. Therefore, the correction signal C (correction value) is obtained as an average value of the nearest two normal pixels of the same color.
[0057]
On the other hand, the defective pixel correction method when the color discrimination signal Z is G (green) is different from that of the first embodiment. FIG. 9 shows the pixel-shifted pixels described in FIG. 4 extracted for each of R, B, and G colors. When attention is paid to the G pixel shown in FIG. 9C, FIG. (A) The number of pixels is larger than that of R and B pixels shown in (b), and pixels of the same color of G after pixel shifting are present at diagonally adjacent positions.
[0058]
Therefore, when the color determination signal Z is G (green), the correction signal D is supplied to the pixel signals B4, B6, D4, four pixels of the same color, as shown in FIG. A value obtained by multiplying the sum of the signal levels of D6 by 1/4 is used, and the correction processing of the defective pixel is performed using the correction signal D.
[0059]
Therefore, in this way, in the pixel shifting method in which displacement is performed at 9 places at 2/3 pixel intervals, G (green) defective pixels can be corrected with normal neighboring pixels of the same color. Accurate correction can be realized for G (green) defective pixels that greatly affect the resolution, and a reduction in image resolution can be suppressed.
[0060]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
[0061]
The feature of the third embodiment is that image data is divided by converting the address of the pixel-shifted image output from the image processing unit, and defective pixels are sequentially corrected for each divided image signal. It is in.
[0062]
FIG. 16 shows a schematic configuration of the third embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG.
[0063]
In this case, the defective
[0064]
In such a configuration, the subject image formed on the
[0065]
The
[0066]
Here, the address conversion procedure in the
[0067]
First, the case where the image signal is divided into four images having a height Xa and a width Ya as shown in FIG. 18 will be described.
[0068]
FIG. 20 is a flowchart showing the address conversion processing procedure. First, in
[0069]
For example, when (Xa, Ya) = (1000, 1000), the address of the pixel (x, y) = (1200, 1500) is determined to be in the region (4) because Xa <1200 and Ya <1500. The address is converted to (1200−1000, 1500−1000) = (200,500).
[0070]
In this way, the address of the image signal is obtained by executing the above-described processing in the area having the horizontal pixel number Xa and the vertical pixel number Ya, with the upper left corner of each divided area being (0, 0) as shown in FIG. Converted to an address.
[0071]
Next, a procedure for converting a defective pixel address in order to perform defect correction on the divided image signal will be described.
[0072]
In this case, the defective pixel exists uniquely for each
[0073]
Here, it is assumed that the number of pixels of the
[0074]
FIG. 21 is a flowchart showing a processing procedure for converting the defective pixel address stored in the
[0075]
Next, in
[0076]
In
[0077]
Through such a series of processes, the image after pixel shifting is also divided into four regions of width Xa and height Ya, and both the image signal and the defective pixel address are converted to the range of 0 to Xa and 0 to Ya. That is, the width of one line and one frame is replaced with Xa and Ya, respectively.
[0078]
The image signal and the defective pixel address that have undergone address conversion are sequentially input to the
[0079]
Therefore, in this case, the line buffer (H) in the
[0080]
In this embodiment, an example in which the 9-point pixel shift of 2/3 pixel displacement is applied has been described. However, the present invention can be applied to an imaging apparatus having a pixel shift mechanism with different pixel shift amounts and frequency. is there. Also, the number of divisions of the image signal can be arbitrarily changed.
[0081]
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
[0082]
The feature of the fourth embodiment resides in that an image pickup apparatus is attached to a microscope, and a pixel having a large dark current is detected and corrected.
[0083]
FIG. 27 shows a schematic configuration of the fourth embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG.
[0084]
In this case, a
[0085]
An image of light transmitted and scattered through the
[0086]
A
[0087]
The
[0088]
The image signal output from the
[0089]
When the luminance of a predetermined level (TH) is set in advance and the dark pixel of the level exceeding the predetermined level (TH) is detected, the defective
[0090]
Others are the same as in FIG.
[0091]
In such a configuration, when the observer turns on the power supply of the
[0092]
The A /
[0093]
As shown in FIG. 28, the defective
[0094]
In this way, the defective
[0095]
Further, the
[0096]
Further, the
[0097]
In this state, the
[0098]
The defect
[0099]
In this case, the
[0100]
As a result, the correction processing in the
[0101]
In this embodiment, a pixel with a large dark current is detected when the power is turned on, but the detection condition is variable, and the correction target pixel is detected every predetermined time even during imaging, and is stored in the
[0102]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the implementation stage, it can change variously in the range which does not change the summary.
[0103]
Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and is described in the column of the effect of the invention. If the above effect is obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can be extracted as an invention.
[0104]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an imaging apparatus and method that can correct defective pixels by adjacent pixels more accurately, reduce errors due to displacement of the imaging element, and suppress image degradation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration for explaining the imaging device of the first embodiment in more detail.
FIG. 3 is a diagram illustrating a pixel displacement state according to the pixel shifting method of the first embodiment;
FIG. 4 is a diagram showing a color arrangement of pixels before and after pixel shifting in the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a defective pixel compensation circuit according to the first embodiment.
FIG. 6 is a block diagram of a circuit that performs defective pixel interpolation in the defect compensation circuit according to the first embodiment;
7 is a diagram for explaining a defect correction method for each pixel shift position of a defective pixel according to the first embodiment; FIG.
FIG. 8 is a diagram illustrating a table prepared in the output selection unit according to the first embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a pixel arrangement when pixels after pixel shifting according to the first embodiment are extracted for R, B, and G colors, respectively.
FIG. 10 is a diagram showing an example of the arrangement of defective pixels after pixel shifting according to the first embodiment.
FIG. 11 is a view for explaining a conventionally used defective pixel correction method as a comparative example of the first embodiment;
FIG. 12 is a diagram showing a schematic configuration of a second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a block diagram of a circuit that corrects a defective pixel in the defect compensation circuit according to the second embodiment.
FIG. 14 is a diagram for explaining a defective pixel correction method according to the second embodiment;
FIG. 15 is a diagram illustrating a table prepared in the output selection unit according to the second embodiment.
FIG. 16 is a diagram showing a schematic configuration of a third embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a diagram for explaining an address conversion procedure in an address conversion unit according to the third embodiment;
FIG. 18 is a diagram for explaining an address conversion procedure in an address conversion unit according to the third embodiment;
FIG. 19 is a diagram for explaining an address conversion procedure in an address conversion unit according to the third embodiment;
FIG. 20 is a flowchart for explaining an address conversion procedure in the address conversion unit of the third embodiment;
FIG. 21 is a flowchart for explaining an address conversion procedure in the address conversion unit according to the third embodiment;
FIG. 22 is a table showing an example of a table stored in a defect ROM according to the third embodiment.
FIG. 23 is a table showing an example of a table stored in a defect ROM according to the third embodiment.
FIG. 24 is a table showing an example of a table stored in a defect ROM according to the third embodiment.
FIG. 25 is a diagram showing an example of a table stored in a defect ROM according to the third embodiment.
FIG. 26 is a table showing an example of a table stored in a defect ROM according to the third embodiment.
FIG. 27 is a diagram showing a schematic configuration of a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 28 is a diagram for explaining a relationship between a predetermined level (TH) set in the defective pixel detection circuit according to the fourth embodiment and a luminance level of an image signal.
[Explanation of symbols]
1 ... Lens
2 ... Image sensor
3. Displacement means
31 ... Piezoelectric element
32. Piezoelectric element driver
4. Image processing unit
41 ... Solid-state image sensor driver
42 ... A / D converter
43 ... Memory
44 ... Defect ROM
45 ... CPU
5 ... defective pixel correction unit
6. Color filter
11 ... Sample
12 ... Stage
13 ... Light source
14 ... Illumination optical system
15. Condenser lens
16 ... Objective lens
17. Projection lens
18 ... Shutter
19 ... Shutter driver
20 ... defective pixel detection circuit
51 ... RAM
52. Defect address detection unit
53. Defect compensation circuit
531: Output selection unit
532, 534, 536 ... adders
533, 535, 537 ... multipliers
54 ... Address converter
100: Imaging device
200 ... Microscope
Claims (5)
前記撮像素子を2/3画素間隔で3×3箇所に周期的に変位させ、それぞれの変位位置において前記撮像素子より前記被写体像の画像信号を出力させる変位手段と、
前記変位手段による各変位位置における前記撮像素子の画像信号が入力されるとともに、該画像信号に基づき前記撮像素子の欠陥画素を特定し、該欠陥画素の画素データの階調を0に置き換え、この画像信号を再配置して画像合成する画像処理手段と、
前記画像処理手段により出力される画像信号の画像ずらし位置を3×3画素の構成とするとき、真中の画素に対し左右斜め上下方向に位置する欠陥画素に対しては、上下左右同色の4画素の信号レベルの和に1/2を乗じた補正値を求め、前記真中の画素に対し上下左右方向に位置する欠陥画素に対しては、上下左右同色の4画素の信号レベルを加算した補正値を求め、前記真中に位置される欠陥画素に対しては、左右4画素間隔離れた位置にある同色の2画素の信号レベルの和に1/2を乗じた補正値を求め、これら3つの補正値を用いて、それぞれ対応する欠陥画像の補正処理を行う欠陥画素補正手段と
を具備したことを特徴とする撮像装置。An image sensor having a color filter for color-taking a subject image;
Displacement means for periodically displacing the image sensor at 3 × 3 positions at 2/3 pixel intervals and outputting an image signal of the subject image from the image sensor at each displacement position;
The image signal of the image sensor at each displacement position by the displacement means is input , the defective pixel of the image sensor is specified based on the image signal, and the gradation of the pixel data of the defective pixel is replaced with 0. Image processing means for rearranging image signals and synthesizing images;
When the image shift position of the image signal output by the image processing unit is configured to be 3 × 3 pixels, four pixels of the same color in the upper, lower, left, and right colors are provided for the defective pixel located in the diagonally up and down direction with respect to the middle pixel. A correction value obtained by multiplying the sum of the signal levels by 1/2 and adding the signal level of four pixels of the same color in the upper, lower, left, and right directions to the defective pixel located in the upper, lower, left, and right directions with respect to the middle pixel. For the defective pixel located in the middle, a correction value obtained by multiplying the sum of the signal levels of two pixels of the same color at a distance of four pixels left and right by 1/2 is obtained. An image pickup apparatus comprising: defective pixel correction means that performs correction processing of a corresponding defective image using each value.
前記被写体像を前記撮像素子に投射するか否かを選択する遮光手段と、
前記遮光手段により前記撮像素子への被写体像の投射を遮光した状態において、前記撮像素子より出力される画像信号の各画素の欠陥を検出する欠陥画素検出手段と、
をさらに有することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。A microscope for projecting a subject image on the image sensor;
Light shielding means for selecting whether or not to project the subject image onto the image sensor;
In a state where the projection of the subject image onto the image sensor is shielded by the light shield means, defective pixel detection means for detecting a defect of each pixel of the image signal output from the image sensor;
The imaging apparatus according to claim 1, further comprising:
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