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JP2009188894A - Imaging device - Google Patents

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JP2009188894A
JP2009188894A JP2008028856A JP2008028856A JP2009188894A JP 2009188894 A JP2009188894 A JP 2009188894A JP 2008028856 A JP2008028856 A JP 2008028856A JP 2008028856 A JP2008028856 A JP 2008028856A JP 2009188894 A JP2009188894 A JP 2009188894A
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JP
Japan
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image data
image
light beam
optical system
photoelectric conversion
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008028856A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Mizuno
寛 水野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2008028856A priority Critical patent/JP2009188894A/en
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Abstract

【課題】欠陥画素が生じても、欠陥画素の位置での輝度情報を回復して、輝度情報が完全に欠損することを防いだ単一画像データを取得可能な撮像装置を得る。
【解決手段】外部からの入射光を集光する光学系1と、光学系1を通過した光束Lを複数方向に分割する反射板4と、反射板4を介した分割光束L1、L2が結像されて複数の画素P1、P2での輝度情報に対応した電気信号11を出力する光電変換素子5と、電気信号11を合成画像データ12に変換する素子ドライバ10と、合成画像データ12を単一画像データ14に変換する像回復器13とを備えている。
【選択図】図1
An imaging apparatus capable of recovering luminance information at the position of a defective pixel and acquiring single image data that prevents the luminance information from being completely lost even if defective pixels occur.
An optical system that collects incident light from the outside, a reflecting plate that divides a light beam L that has passed through the optical system 1 in a plurality of directions, and split light beams L1 and L2 that pass through the reflecting plate 4 are connected. The photoelectric conversion element 5 that outputs the electric signal 11 corresponding to the luminance information of the plurality of pixels P1 and P2, the element driver 10 that converts the electric signal 11 into the composite image data 12, and the composite image data 12 are simply set. And an image recovery unit 13 for converting into one image data 14.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、光電変換素子を有する撮像装置に関し、特に、光電変換素子に欠陥画素が生じても、欠陥画素に対応する撮像領域の信号を得ることのできる撮像装置に関するものである。   The present invention relates to an image pickup apparatus having a photoelectric conversion element, and more particularly to an image pickup apparatus that can obtain a signal of an image pickup region corresponding to a defective pixel even when a defective pixel occurs in the photoelectric conversion element.

近年、デジタルカメラやデジタルビデオのような撮像装置には光電変換素子が多く用いられており、その画素数は数万から数百万と非常に多画素化されてきている。しかしながら、撮像装置の多画素化が進んだことにより、正しい信号を出力することのできない画素(欠陥画素)を完全に無くすことは困難になりつつある。特に、赤外線の光電変換素子には、構造上の理由から欠陥画素が比較的多くなってしまうものがあるのが実態である。   In recent years, photoelectric conversion elements are often used in imaging devices such as digital cameras and digital videos, and the number of pixels has been increased from tens of thousands to several millions. However, as the number of pixels in the imaging device has increased, it has become difficult to completely eliminate pixels (defective pixels) that cannot output a correct signal. In particular, some infrared photoelectric conversion elements have a relatively large number of defective pixels for structural reasons.

このような欠陥画素は、撮影された画像において白や黒の点となるので、目障りになるうえ、画像のコントラスト自動調整機能に対して悪影響を及ぼすこともある。そこで、従来からこの問題を回避するために、事前に欠陥画素がどれであるかを調べておき、欠陥画素が出力する輝度情報を、周囲の健全な画素によって得られた輝度情報で置き替えるという補正方法が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。   Such a defective pixel becomes a white or black point in the photographed image, which is obstructive and may adversely affect the automatic contrast adjustment function of the image. Therefore, in order to avoid this problem from the past, it is examined in advance which defective pixel is, and the luminance information output by the defective pixel is replaced with the luminance information obtained by surrounding healthy pixels. A correction method has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

通常、光電変換素子によって画像を取得する際に、欠陥画素の位置の輝度情報は失われてしまうが、たとえば捜索・追尾装置の場合、欠陥画素の位置に目標が存在した場合に検出漏れを起こすことになる。したがって、欠陥画素の位置の輝度情報を何らかの方法で補償する必要がある。   Normally, when an image is acquired by a photoelectric conversion element, luminance information at the position of a defective pixel is lost. However, in the case of a search / tracking device, for example, detection failure occurs when a target exists at the position of a defective pixel. It will be. Therefore, it is necessary to compensate the luminance information of the position of the defective pixel by some method.

通常、欠陥画素における輝度は、近隣画素によって得られる輝度情報と類似しているので、近隣の正常画素によって得られた輝度情報に置き替えられると、欠陥画素が気づかれなくなり、コントラストを正常に調整することができるようになる。   Normally, the luminance at the defective pixel is similar to the luminance information obtained by neighboring pixels, so when replaced with the luminance information obtained by neighboring normal pixels, the defective pixels are not noticed and the contrast is adjusted normally. Will be able to.

しかしながら、欠陥画素上に結像した情報が失われたことには変わりなく、このことがシステム的に致命的問題になる場合もある。たとえば、捜索・追尾装置の一部に適用される撮像装置に関して言えば、検出すべき目標が極めて小さく、1画素以下になる場合があり、その目標が結像した位置の画素が欠陥であれば目標を検出し損なうことになる。また、追尾中の目標が欠陥画素に結像した場合、追尾に失敗することもある。   However, the information formed on the defective pixel is not lost, and this may be a fatal problem in terms of the system. For example, with regard to an imaging device applied to a part of a search / tracking device, the target to be detected may be extremely small and may be 1 pixel or less, and if the pixel at the position where the target is imaged is defective The target will be missed. Further, when the target being tracked forms an image on a defective pixel, tracking may fail.

特開平5−48974号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-48974

従来の撮像装置では、既知の欠陥画素を近隣の正常画素で得られた輝度情報で置き替えているので、たとえば捜索・追尾装置に適用されて検出対象の目標が1画素以下になった場合に、目標の結像位置が欠陥画素に一致すれば目標を検出できないうえ、追尾中の目標が欠陥画素に結像した時点で追尾に失敗するという課題があった。
また、欠陥画素の輝度情報を周囲の正常画素の輝度情報で単純に置き替えると、色や輝度が急激に変化するようなエッジ部分で、置き替え画素の部分が不適当な輝度で置き替えられる場合があり、これにより欠陥画素の存在が認識されてしまうという課題があった。
In a conventional imaging device, a known defective pixel is replaced with luminance information obtained from a neighboring normal pixel. For example, when the target to be detected is 1 pixel or less when applied to a search / tracking device. If the target imaging position coincides with the defective pixel, the target cannot be detected, and tracking fails when the target being tracked forms an image on the defective pixel.
In addition, if the luminance information of the defective pixel is simply replaced with the luminance information of the surrounding normal pixels, the replacement pixel portion is replaced with an inappropriate luminance at the edge portion where the color or luminance changes abruptly. In some cases, the presence of a defective pixel is recognized.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、光電変換素子に欠陥画素が生じても、欠陥画素の位置に結像した像の情報が完全に欠損することを回避した撮像装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and avoids the complete loss of information of an image formed at the position of the defective pixel even if a defective pixel occurs in the photoelectric conversion element. An object of the present invention is to obtain an image pickup apparatus.

この発明による撮像装置は、外部からの入射光を集光する光学系と、光学系を通過した光束を複数方向に分割する分割手段と、分割手段を介した分割光束が結像されて複数の画素での輝度情報に対応した電気信号を出力する光電変換素子と、電気信号を合成画像データに変換する素子ドライバと、合成画像データを単一画像データに変換する像回復手段とを備えたものである。   An image pickup apparatus according to the present invention includes an optical system that collects incident light from the outside, a splitting unit that splits a light beam that has passed through the optical system in a plurality of directions, and a plurality of split light beams formed through the splitting unit are imaged. A photoelectric conversion element that outputs an electrical signal corresponding to luminance information in a pixel, an element driver that converts the electrical signal into composite image data, and an image recovery means that converts the composite image data into single image data It is.

この発明によれば、本来1つの画素に集光されるべき光束を分割(または分散)して光電変換素子上複数の画素に集光させ、受信信号を一旦画像化した合成画像データに補正処理を施し、輝度情報を再度集約させて画像を復元する。これにより、欠陥画素が生じても、欠陥画素の位置での輝度情報を回復して、輝度情報が完全に欠損することを防いだ単一画像データを得ることができる。   According to the present invention, the light beam that should be focused on one pixel is divided (or dispersed) and focused on a plurality of pixels on the photoelectric conversion element, and the received signal is temporarily imaged into composite image data. Then, the luminance information is aggregated again to restore the image. Thereby, even if a defective pixel occurs, it is possible to recover the luminance information at the position of the defective pixel and obtain single image data that prevents the luminance information from being completely lost.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る撮像装置の概略構成を光学系とともに示すブロック図である。
図1において、撮像装置は、光学系1と、光学系1を通過した光束Lの方向を変える反射板4と、反射板4で反射された分割光束L1、L2を受光する光電変換素子5と、光電変換素子5を制御する素子ドライバ10と、素子ドライバ10からの合成画像データ12を最終的な単一画像データ14に変換する像回復器13とを備えている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an image pickup apparatus according to Embodiment 1 of the present invention together with an optical system.
In FIG. 1, the imaging apparatus includes an optical system 1, a reflection plate 4 that changes the direction of a light beam L that has passed through the optical system 1, and a photoelectric conversion element 5 that receives the divided light beams L 1 and L 2 reflected by the reflection plate 4. , An element driver 10 that controls the photoelectric conversion element 5, and an image recovery unit 13 that converts the composite image data 12 from the element driver 10 into final single image data 14.

光学系1は、中間焦点を結ぶように対向配置された一対のレンズ2と、各レンズ2の中間焦点面に配置された遮光板3とを備えている。また、光学系1の遮光板3は、矩形開口3aを有しており、これにより、光電変換素子5に対して最終的に結像される画像が、矩形状に切り出されるようになっている。   The optical system 1 includes a pair of lenses 2 disposed to face each other so as to form an intermediate focal point, and a light shielding plate 3 disposed on an intermediate focal plane of each lens 2. Further, the light shielding plate 3 of the optical system 1 has a rectangular opening 3a, whereby an image finally formed on the photoelectric conversion element 5 is cut out in a rectangular shape. .

外部から入射されて光学系1を通過した光束Lは、反射板4の表面および裏面で個別に反射されて分割光束L1、L2に分割された後、光電変換素子5の上に結像される。
このとき、反射板4は、表面と裏面とで、それぞれ全光量の50%が反射するように構成されており、反射板4に入射した光束L(1点鎖線)は、第1の分割光束L1(2点鎖線)と第2の分割光束L2(破線)との2つに分割される。
The light beam L incident from the outside and passed through the optical system 1 is individually reflected on the front and back surfaces of the reflecting plate 4 and divided into divided light beams L1 and L2, and then imaged on the photoelectric conversion element 5. .
At this time, the reflecting plate 4 is configured such that 50% of the total amount of light is reflected by the front surface and the back surface, and the light beam L (one-dot chain line) incident on the reflecting plate 4 is the first divided light beam. It is divided into two, L1 (two-dot chain line) and a second split light beam L2 (broken line).

各分割光束L1、L2は、光電変換素子5の上面に配置された2つの画素P1、P2にそれぞれ結像され、それぞれの輝度情報が電気信号11に変換されて素子ドライバ10に入力される。
以下、素子ドライバ10は、電気信号11を合成画像データ12に変換して像回復器13に入力し、像回復器13は、最終的な単一画像データ14を外部に出力する。
The divided light beams L1 and L2 are respectively imaged on the two pixels P1 and P2 arranged on the upper surface of the photoelectric conversion element 5, and each luminance information is converted into an electric signal 11 and input to the element driver 10.
Thereafter, the element driver 10 converts the electrical signal 11 into composite image data 12 and inputs it to the image recovery unit 13, and the image recovery unit 13 outputs the final single image data 14 to the outside.

なお、実際には、分割光束L1(2点鎖線)と分割光束L2(破線)とでは、光電変換素子5に到達するまでの焦点距離が異なるが、反射板4の厚さは、焦点距離に対して無視できる程度の寸度(図1では、便宜的に誇している)なので、焦点距離の違いによる影響は問題にならないレベルである。したがって、各光束L1、L2は、いずれも光電変換素子5の上面にほぼ正確に結像される。   In practice, the divided light beam L1 (two-dot chain line) and the divided light beam L2 (broken line) have different focal lengths until they reach the photoelectric conversion element 5, but the thickness of the reflector 4 is equal to the focal length. On the other hand, the size is negligible (for the sake of convenience in FIG. 1), the influence of the difference in focal length is not a problem. Accordingly, each of the light beams L1 and L2 is imaged almost accurately on the upper surface of the photoelectric conversion element 5.

図1から明らかなように、光電変換素子5の表面に結像される像は、元々は1つの光束Lが反射板4の表面および裏面で反射されて個別の位置の画素P1、P2に結像されるので、輪郭が2重になった画像(以下、「2重画像」と呼ぶ)となる。
光電変換素子5は、素子ドライバ10によって駆動制御されるとともに、光電変換素子5の表面に結像された像の輝度情報を電気信号11に変換して素子ドライバ10に送信する。
As apparent from FIG. 1, the image formed on the surface of the photoelectric conversion element 5 is originally reflected on the front and back surfaces of the reflection plate 4 by the single light beam L and is connected to the pixels P1 and P2 at individual positions. Therefore, the image has a double outline (hereinafter referred to as “double image”).
The photoelectric conversion element 5 is driven and controlled by the element driver 10, converts luminance information of an image formed on the surface of the photoelectric conversion element 5 into an electric signal 11, and transmits the electric signal 11 to the element driver 10.

素子ドライバ10は、駆動制御図、増幅器、AD変換器および信号処理部(図示せず)を含み、電気信号11を増幅およびAD変換するとともに、信号フォーマット変換して2重画像の合成画像データ12を生成する。
像回復器13は、合成画像データ12(2重画像)を、2重ではない本来の画像(以下、「本来画像」と呼ぶ)に回復し、最終的な単一画像データ14として出力する。
The element driver 10 includes a drive control diagram, an amplifier, an AD converter, and a signal processing unit (not shown). The element driver 10 amplifies and AD converts the electric signal 11 and converts the signal format to generate composite image data 12 of a double image. Is generated.
The image recovery unit 13 recovers the composite image data 12 (double image) to an original image that is not double (hereinafter referred to as “original image”), and outputs it as final single image data 14.

図2は合成画像データ12の具体例を示す説明図である。
図2において、像G1は反射板4の表面反射(分割光束L1)による結像フレームであり、像G2は反射板4の裏面反射(分割光束L2)による結像フレームである。
ここでは、各像G1、G2内には丸い図形が映っているイメージとして示されている。なお、認識しやすいように、一方の像G1に対して他方の像G2をわずかに下げて示しているが、実際には、各像G1、G2の間に上下方向のずれはないものとする。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a specific example of the composite image data 12.
In FIG. 2, an image G <b> 1 is an imaging frame by surface reflection (divided light beam L <b> 1) of the reflecting plate 4, and an image G <b> 2 is an imaging frame by back surface reflection (divided light beam L <b> 2) of the reflecting plate 4.
Here, each image G1, G2 is shown as an image in which a round figure is shown. For ease of recognition, the other image G2 is shown slightly lowered with respect to one image G1, but in reality, there is no vertical displacement between the images G1 and G2. .

合成画像データ12は、像G1、G2の合成像からなり、合成画像データ12において、各像G1、G2内の丸い図形は、図2に示すように、輪郭が2重になって写ることになる。
また、合成画像データ12において、ずれ領域Raには、表面反射の像G1に関しては普通に写るが、裏面反射の像G2に関しては、遮光板3で遮られているので真っ暗(均一)になっており、像G2が写っていない状態と同じである。
The composite image data 12 is composed of composite images of the images G1 and G2. In the composite image data 12, the round figure in each of the images G1 and G2 appears with double outlines as shown in FIG. Become.
Further, in the composite image data 12, the surface reflection image G 1 is normally shown in the shift area Ra, but the back reflection image G 2 is blocked by the light shielding plate 3 and becomes completely dark (uniform). This is the same as the state in which the image G2 is not shown.

一方、ずれ領域Raの右側の隣接領域Rb(ずれ量と同一幅を有する)での像は、裏面反射してきた像G2のうちの、ずれ領域Raでの像G1と同じ像と、表面反射してきた像G1のうちの、ずれ領域Raでの像G1の右隣領域の像とが合成された像となる。
この場合、ずれ領域Raでの像G1が既知なので、隣接領域Rbでの合成像から、ずれ領域Raでの像G1(データ)を減算処理することにより、隣接領域Rbについても、表面反射による像G1の成分のみを算出することができる。
On the other hand, the image in the adjacent region Rb on the right side of the shift region Ra (having the same width as the shift amount) is surface-reflected with the same image as the image G1 in the shift region Ra of the image G2 reflected from the back surface. Of the obtained image G1, an image in the right adjacent region of the image G1 in the shift region Ra is combined.
In this case, since the image G1 in the shift region Ra is known, the image due to surface reflection is also obtained for the adjacent region Rb by subtracting the image G1 (data) in the shift region Ra from the composite image in the adjacent region Rb. Only the component of G1 can be calculated.

したがって、像回復器13は、上記の信号処理を、各領域Ra、Rb、・・・、Rnについて、図2内の右方向へ繰り返し実行することにより、像G1の全面について本来画像からなる単一画像データ14を回復することができる。
以下、この画像回復手順を、「像回復手順1」と呼ぶ。
Therefore, the image recovery unit 13 repeatedly executes the above signal processing for each region Ra, Rb,..., Rn in the right direction in FIG. One image data 14 can be recovered.
Hereinafter, this image restoration procedure is referred to as “image restoration procedure 1”.

次に、図2に示すように、光電変換素子5の横方向の画素Pa、Pb、・・・、Pnのうち、隣接領域Rb内の1点に、欠陥画素Pa(黒四角参照)が生じた場合について説明する。
この場合、上記の像回復手順1では、像G1における欠陥画素Paの位置の輝度情報は回復できなくなる。また、右隣の像G2における画素Pbの位置の輝度情報も得られず、続く右隣の画素についても同様であり、以下、右端の画素Pnに至るまで、同様の位置関係にある画素の輝度情報が得られなくなる。
Next, as shown in FIG. 2, a defective pixel Pa (see black square) occurs at one point in the adjacent region Rb among the horizontal pixels Pa, Pb,..., Pn of the photoelectric conversion element 5. The case will be described.
In this case, in the image recovery procedure 1 described above, the luminance information at the position of the defective pixel Pa in the image G1 cannot be recovered. Further, the luminance information of the position of the pixel Pb in the right adjacent image G2 is not obtained, and the same applies to the subsequent right adjacent pixel. Hereinafter, the luminance of the pixels having the same positional relationship until the right end pixel Pn is reached. Information cannot be obtained.

したがって、この場合、像回復器13は、像回復手順1を切替えて、像G1、G2が逆関係にある右端のずれ領域Rnから、順次左側の隣接領域に単一画像データ14を回復していく。
このように、Rn、・・・、Raへと、右端から左方向に向かって像G2の合成画像データ12を読み込み、順次計算を行うことにより、像G2における画素Pbの位置までは輝度情報を得ることができ、前述と同様に単一画像データ14を回復することができる。以下、この画像回復手順を、「像回復手順2」と呼ぶ。
Therefore, in this case, the image recovery unit 13 switches the image recovery procedure 1 and sequentially recovers the single image data 14 from the right end shift region Rn in which the images G1 and G2 are in the inverse relationship to the adjacent region on the left side. Go.
In this way, the luminance information is obtained up to the position of the pixel Pb in the image G2 by reading the composite image data 12 of the image G2 from R right to. The single image data 14 can be recovered as described above. Hereinafter, this image restoration procedure is referred to as “image restoration procedure 2”.

ここで、「像G2における画素Pb」の位置関係は、「像G1における欠陥画素Pa」の位置関係と同じであり、像G1と像G2とが同一画像であることを考えると、結局、欠陥画素Paの位置での輝度情報が得られることになる。
すなわち、欠陥画素の位置にかかわらず、原理的には、像G1と像G2とを少なくとも1画素分ずらせれば、像回復手順1、2による上記補正方法によって、横方向について1つの欠陥画素位置の輝度情報を回復することが可能である。
Here, the positional relationship of the “pixel Pb in the image G2” is the same as the positional relationship of the “defective pixel Pa in the image G1,” and considering that the image G1 and the image G2 are the same image, the defect Luminance information at the position of the pixel Pa is obtained.
That is, regardless of the position of the defective pixel, in principle, if the image G1 and the image G2 are shifted by at least one pixel, one defective pixel position in the lateral direction is obtained by the correction method according to the image restoration procedures 1 and 2. It is possible to recover the luminance information.

また、各像G1、G2のずらし量が2画素分であれば、横方向について、たとえば奇数番目の画素系列、および偶数番目の画素系列のいずれかに、2つ以上の欠陥画素がなければ輝度情報の回復が可能である。
さらに、像ずらし量が3画素以上の場合についても、同様の考え方から輝度情報の回復が可能である。
Further, if the shift amounts of the images G1 and G2 are two pixels, if there are no two or more defective pixels in either the odd-numbered pixel series or the even-numbered pixel series in the horizontal direction, for example, the luminance Information recovery is possible.
Further, even when the image shift amount is 3 pixels or more, the luminance information can be recovered from the same concept.

このように、像回復手順1、2の補正方法を施すことにより、欠陥画素Paが生じても画像情報の一部が完全に失われてしまうことがなくなり、たとえば捜索・追尾装置に適用した場合において、微小な追尾目標の検出漏れを防止することができる。   In this way, by applying the correction methods of the image restoration procedures 1 and 2, even if a defective pixel Pa occurs, a part of the image information is not lost completely. For example, when applied to a search / tracking device In this case, it is possible to prevent a detection failure of a minute tracking target.

逆の見方をすれば、捜索・追尾装置においては、欠陥画素の発生が致命的問題となることから、欠陥がない光電変換素子5が要求されるので、光電変換素子5の歩留り悪化や調達価格の高騰を招く問題があるが、欠陥画素の発生を容認可能になることにより、これらの問題を回避することができる。   In other words, in the search / tracking device, since the occurrence of defective pixels becomes a fatal problem, a photoelectric conversion element 5 having no defect is required. Therefore, the yield of the photoelectric conversion element 5 is deteriorated and the procurement price is increased. However, by allowing the generation of defective pixels to be acceptable, these problems can be avoided.

以上のように、この発明の実施の形態1に係る撮像装置は、外部からの入射光を集光する光学系1と、光学系1を通過した光束Lを複数方向に分割する反射板4(分割手段)と、反射板4を介した分割光束L1、L2が結像されて複数の画素P1、P2での輝度情報に対応した電気信号11を出力する光電変換素子5と、電気信号11を合成画像データ12に変換する素子ドライバ10と、合成画像データ12を単一画像データ14に変換する像回復器13とを備えている。   As described above, the imaging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention includes the optical system 1 that collects incident light from the outside, and the reflecting plate 4 that divides the light beam L that has passed through the optical system 1 into a plurality of directions ( Splitting means), the photoelectric conversion element 5 that outputs the electric signal 11 corresponding to the luminance information in the plurality of pixels P1 and P2 by forming the divided light beams L1 and L2 via the reflector 4 and the electric signal 11 An element driver 10 for converting into the composite image data 12 and an image recovery unit 13 for converting the composite image data 12 into the single image data 14 are provided.

反射板4(分割手段)は、光学系1を通過した光束Lを第1の分割光束L1と第2の分割光束L2とに2分割して、第1および第2の分割光束L1、L2を光電変換素子5の異なる画素P1、P2上に個別に結像させる。
また、素子ドライバ10は、第1および第2の分割光束L1、L2に対応した合成画像データ12を出力し、像回復器13は、合成画像データ12から、第1の分割光束L1または第2の分割光束L2の一方のみに対応した単一画像データ14を出力する。
The reflector 4 (dividing means) divides the light beam L that has passed through the optical system 1 into a first divided light beam L1 and a second divided light beam L2, and divides the first and second divided light beams L1, L2 into two. Images are individually formed on different pixels P1 and P2 of the photoelectric conversion element 5.
Further, the element driver 10 outputs the composite image data 12 corresponding to the first and second split light beams L1 and L2, and the image recovery unit 13 receives the first split light beam L1 or the second split light from the composite image data 12. The single image data 14 corresponding to only one of the divided light beams L2 is output.

光学系1は、光束Lを矩形状に切り出すための矩形開口3aを有する遮光板3を有し、分割手段は、入射光を表面および裏面でそれぞれ50%ずつ反射させる反射板4により構成されている。
さらに、像回復器13は、第1および第2の分割光束L1、L2に対応した合成画像データ12のずれ量に対応した領域(Ra、Rb、・・・、Rn)ずつ、合成画像データ12の一端から順次に、合成画像データ12から第1の分割光束L1または第2の分割光束L2の一方に対応したデータを減算処理して、単一画像データ14を形成する。
The optical system 1 has a light shielding plate 3 having a rectangular opening 3a for cutting the light beam L into a rectangular shape, and the dividing means is constituted by a reflecting plate 4 that reflects incident light by 50% on the front and back surfaces, respectively. Yes.
Further, the image recovery unit 13 performs the composite image data 12 for each region (Ra, Rb,..., Rn) corresponding to the shift amount of the composite image data 12 corresponding to the first and second divided light beams L1 and L2. The image corresponding to one of the first divided light beam L1 and the second divided light beam L2 is subtracted from the composite image data 12 sequentially from one end of the image data to form single image data.

このように、本来1つの画素に集光されるはずの光束Lを、反射板4(分割手段)を介して、意図的に2画素P1、P2に集光されるように分割し、受信した電気信号11に基づく合成画像データ12を補正処理することにより、欠陥画素Paが生じても、欠陥画素Paでの輝度情報を回復した単一画像データ14を得ることができる。
したがって、特に、捜索・追尾装置に適用した場合に、欠陥画素Paが生じても、1画素以下の大きさで認識される目標を正確に検出することができる。
In this way, the light beam L that should be focused on one pixel is split and received through the reflector 4 (dividing means) so that it is intentionally focused on the two pixels P1 and P2. By correcting the composite image data 12 based on the electrical signal 11, even if a defective pixel Pa occurs, single image data 14 in which luminance information at the defective pixel Pa is recovered can be obtained.
Therefore, particularly when applied to a search / tracking device, a target recognized with a size of one pixel or less can be accurately detected even if a defective pixel Pa occurs.

さらに、捜索・追尾装置に限らず、通常の撮像装置に適用した場合でも、仮に従来装置のように欠陥画素Paの輝度情報を周囲の正常画素の輝度情報で単純に置き替えると、エッジ部分において欠陥画素Paの存在が認識されてしまうが、この発明の実施の形態1によれば、このような誤認識を回避することができる。   Furthermore, not only in the search / tracking device, even when applied to a normal imaging device, if the luminance information of the defective pixel Pa is simply replaced with the luminance information of the surrounding normal pixels as in the conventional device, the edge portion Although the presence of the defective pixel Pa is recognized, according to the first embodiment of the present invention, such erroneous recognition can be avoided.

実施の形態2.
なお、上記実施の形態1(図2)では、像回復器13において、左右端の「像が重なっていない領域(RaまたはRn)」を開始点として、像回復手順1、2(各領域Ra、・・・、Rnごとの減算処理)を用いて単一画像データ14(本来画像)を取得したが、像回復手順1、2に代えて、逆コンボルーション(デコンボルーション:deconvolution)と呼ばれる一般的な演算方式を用いて単一画像データ14を取得してもよい。逆コンボルーション演算については、公知文献(たとえば、特開2003−255231号公報、段落0033〜)に参照することができる。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment (FIG. 2), in the image recovery unit 13, the image recovery procedures 1 and 2 (each region Ra) start from the “region where the images do not overlap (Ra or Rn)” at the left and right ends. ,..., A single image data 14 (original image) is acquired using a subtraction process for each Rn), but instead of the image restoration procedures 1 and 2, it is called deconvolution (deconvolution). The single image data 14 may be acquired using a general calculation method. The inverse convolution calculation can be referred to a known document (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-255231, paragraphs 0033-).

この場合、像回復器13は、合成画像データ12から、逆コンボルーション演算を用いて単一画像データ14を形成する。
このとき、2重画像からなる合成画像データ12は、原理的に、本来画像に対して或る伝達関数を施して生成される像と同じと見なされるので、逆に、2重画像の合成画像データ12に対して、信号処理による逆伝達関数(逆コンボルーション演算)を施すことにより、単一画像データ14(本来画像)を回復させることができる。
In this case, the image recovery unit 13 forms single image data 14 from the composite image data 12 by using an inverse convolution operation.
At this time, the composite image data 12 made up of the double image is considered to be the same as the image generated by applying a certain transfer function to the original image in principle. By applying an inverse transfer function (inverse convolution calculation) to the data 12 by signal processing, the single image data 14 (original image) can be recovered.

この発明の実施の形態2では、本来画像の回復方法として、像回復器13における像回復手順1、2に代えて逆コンボルーション演算を用い、欠陥画素Paの輝度情報については周囲画素の輝度情報の平均値で補完し、補完後の画像に対して逆コンボルーション演算を施すことにより本来画像を回復させる。   In Embodiment 2 of the present invention, an inverse convolution operation is used instead of the image restoration procedures 1 and 2 in the image restoration device 13 as the original image restoration method, and the luminance information of the defective pixel Pa is the luminance information of the surrounding pixels. The original image is restored by performing an inverse convolution operation on the complemented image.

これにより、前述の実施の形態1と同様の効果が得られるとともに、像回復手順として、欠陥画素数が横方向の一定画素数ステップの系列において、単一画素のみに限定されないので、複数の欠陥画素が生じても対処できるという効果がある。
また、前述の実施の形態1(図2)では、表面反射または裏面反射による分割光束L1、L2の像G1、G2の一方のみが写っているずれ領域Ra、Rnを設定する必要があったが、この発明の実施の形態2によれば、ずれ領域Ra、Rnを設定する必要はなく、各領域を限定するための遮光板3も不要となる。
As a result, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and as the image restoration procedure, the number of defective pixels is not limited to only a single pixel in a series of steps of a certain number of pixels in the horizontal direction. There is an effect that even if a pixel occurs, it can be dealt with.
In the above-described first embodiment (FIG. 2), it is necessary to set the shift areas Ra and Rn in which only one of the images G1 and G2 of the divided light beams L1 and L2 by the front surface reflection or the back surface reflection is shown. According to the second embodiment of the present invention, it is not necessary to set the shift areas Ra and Rn, and the light shielding plate 3 for limiting each area is also unnecessary.

実施の形態3.
なお、上記実施の形態1(図1)では、光束Lを2分割する反射板4を用いたが、図3のように、分割手段として分散光学要素23を用いてもよい。
図3はこの発明の実施の形態3に係る撮像装置の概略構成を光学系とともに示すブロック図であり、前述(図1参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「A」を付して詳述を省略する。
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment (FIG. 1), the reflecting plate 4 that divides the light beam L into two is used. However, as shown in FIG. 3, a dispersion optical element 23 may be used as the dividing means.
FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of an image pickup apparatus according to Embodiment 3 of the present invention together with an optical system. Components similar to those described above (see FIG. 1) are denoted by the same reference numerals as described above, or A detailed description will be omitted by adding “A” after the reference numeral.

図3において、光学系22から光電変換素子5までの光路中には、分散光学要素23が挿入されている。
光学系22は、遮光板3を含まない単一レンズ(凸レンズ)からなり、外部からの入射光を光束L(1点鎖線)に集光して、光電変換素子5の表面に像を結像(光束La参照)させるように配置されている。
In FIG. 3, a dispersion optical element 23 is inserted in the optical path from the optical system 22 to the photoelectric conversion element 5.
The optical system 22 is composed of a single lens (convex lens) that does not include the light-shielding plate 3, condenses incident light from the outside into a light beam L (one-dot chain line), and forms an image on the surface of the photoelectric conversion element 5. (Refer to light beam La) It arrange | positions.

分散光学要素23は、単一レンズ(凹レンズ)からなり、光学系22によって光電変換素子5の表面に合焦すべき本来の光束La(2点鎖線)を分散光束Lb(破線)のように分散させてぼかす。これにより、本来1点に集中すべき光束Laは、一定の領域に拡散した分散光束Lbとなるので、全体としてぼけた画像(以下、「ぼけ画像」と呼ぶ)となって、光電変換素子5の表面の複数の画素に到達する。   The dispersive optical element 23 is composed of a single lens (concave lens) and disperses the original light beam La (two-dot chain line) to be focused on the surface of the photoelectric conversion element 5 by the optical system 22 as a dispersive light beam Lb (broken line). Let me blur. As a result, the light beam La that should originally be concentrated at one point becomes the dispersed light beam Lb diffused in a certain region, and thus becomes a blurred image as a whole (hereinafter referred to as “blurred image”), and the photoelectric conversion element 5. Reach a plurality of pixels on the surface.

分散光学要素23は、光電変換素子5上において、画面全体に対してぼけ画像を安定かつ正確に発生するように設計されており、また、本来画像からぼけ画像を生成するための伝達関数は既知である。
したがって、像回復器13Aは、前述の実施の形態2と同様に、合成画像データ12Aに対して逆コンボルーション演算を施すことにより、本来画像を回復することができる。
The dispersive optical element 23 is designed to generate a blurred image stably and accurately over the entire screen on the photoelectric conversion element 5, and the transfer function for generating the blurred image from the original image is known. It is.
Therefore, the image recovery unit 13A can recover the original image by performing a reverse convolution operation on the composite image data 12A, as in the second embodiment.

以上のように、この発明の実施の形態3による分割手段は、光学系22を通過した光束Lを分散させる分散光学要素23からなり、分散光束Lbに基づくぼけ画像を光電変換素子5の複数の画素上に結像させる。
また、像回復器13Aは、ぼけ画像に基づく合成画像データ12Aから、逆コンボルーション演算を用いて単一画像データ14を形成する。
As described above, the dividing unit according to the third embodiment of the present invention includes the dispersive optical element 23 that disperses the light beam L that has passed through the optical system 22, and converts a blurred image based on the dispersive light beam Lb into a plurality of photoelectric conversion elements 5. An image is formed on the pixel.
Further, the image recovery unit 13A forms single image data 14 from the composite image data 12A based on the blurred image by using the inverse convolution operation.

これにより、前述の実施の形態2と同様の効果を奏する。
また、前述の実施の形態1、2では、本来1つの画素に集中するはずの光束L(画像情報)を2分割したのみであったが、この発明の実施の形態3では、本来の集中画素の周囲の複数の画素に分散させる(この分散数は設計により自由に設定できる)ので、欠陥画素による情報欠落の影響を相対的に低減させることができ、像回復力を向上させることができる。
As a result, the same effects as those of the second embodiment are obtained.
In the first and second embodiments, the light beam L (image information) that should be concentrated on one pixel is only divided into two, but in the third embodiment of the present invention, the original concentrated pixel is used. (The number of dispersion can be freely set by design), the influence of information loss due to defective pixels can be relatively reduced, and the image resilience can be improved.

なお、光束Lの光路中に挿入された分散光学要素23を不要として、結果的に分割光束が得られるように、撮像装置の全系を構成してもよい。
たとえば、像回復器13Aは、ぼけ画像に基づく合成画像データ12Aから、逆コンボルーション演算を用いて単一画像データ14を形成させ、分割手段は、光学系22のぼけ特性としてあらかじめ組み込まれていてもよい。すなわち、光学系22の設計時にあらかじめ結像状態を劣化させる(焦点距離を意図的にずらす)などしてもよい。
Note that the entire system of the imaging apparatus may be configured so that the dispersive optical element 23 inserted in the optical path of the light beam L is unnecessary, and as a result, a divided light beam is obtained.
For example, the image recovery unit 13A forms the single image data 14 from the composite image data 12A based on the blurred image by using the inverse convolution operation, and the dividing unit is incorporated in advance as the blur characteristic of the optical system 22. Also good. In other words, the imaging state may be degraded in advance (focal length is intentionally shifted) when the optical system 22 is designed.

または、光学的には十分結像させる構成であっても、光電変換素子5の表面上の1画素を光学系22の結像性能よりも小さく設定してもよい。
この場合、分割手段は、たとえば、光学系22と光電変換素子5との光学距離を可変設定する距離設定手段(図示せず)により構成され、光電変換素子5の位置と光学系22を通過した光束Lの集光点の位置とが異なるように光学距離を設定することにより、分散光束に基づくぼけ画像を光電変換素子5の複数の画素上に結像させる。
Alternatively, one pixel on the surface of the photoelectric conversion element 5 may be set smaller than the imaging performance of the optical system 22 even in a configuration that optically forms an image sufficiently.
In this case, for example, the dividing unit includes a distance setting unit (not shown) that variably sets the optical distance between the optical system 22 and the photoelectric conversion element 5, and passes through the position of the photoelectric conversion element 5 and the optical system 22. By setting the optical distance so that the position of the condensing point of the light beam L is different, a blurred image based on the dispersed light beam is formed on a plurality of pixels of the photoelectric conversion element 5.

これにより、像回復器13Aは、ぼけ画像に基づく合成画像データ12Aから、逆コンボルーション演算を用いて単一画像データ14Aを形成することができる。
したがって、集光されるべき光束Lを意図的に複数画素に分散させることにより、前述と同様に、欠陥画素による影響を低減させて像回復力を向上させることができる。
Thereby, the image recovery unit 13A can form single image data 14A from the composite image data 12A based on the blurred image by using the inverse convolution operation.
Therefore, by intentionally dispersing the light flux L to be collected into a plurality of pixels, the influence of defective pixels can be reduced and the image resilience can be improved as described above.

実施の形態4.
なお、上記実施の形態3(図3)では、分散光学要素23(分割手段)および像回復器13Aを常時挿入する構成としたが、図4のように、分散処理および補正処理が不要な場合に切替信号を生成するセレクタ24と、切替信号に応動するスイッチ手段25および駆動装置26とを設けて、分散光学要素23および像回復器13Aを除去(無効化)可能に構成してもよい。
Embodiment 4 FIG.
In the third embodiment (FIG. 3), the dispersion optical element 23 (dividing means) and the image recovery unit 13A are always inserted. However, as shown in FIG. 4, the dispersion process and the correction process are unnecessary. Further, a selector 24 for generating a switching signal, a switch means 25 and a driving device 26 responsive to the switching signal may be provided so that the dispersive optical element 23 and the image recovery device 13A can be removed (invalidated).

図4はこの発明の実施の形態4に係る撮像装置の概略構成を光学系とともに示すブロック図であり、前述(図3参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
図4において、セレクタ24は、分散処理および補正処理が不要な動作モードにおいて、外部操作に応答して切替信号を出力する。
FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of an image pickup apparatus according to Embodiment 4 of the present invention together with an optical system. The same components as those described above (see FIG. 3) are denoted by the same reference numerals as those described above and described in detail. Is omitted.
In FIG. 4, the selector 24 outputs a switching signal in response to an external operation in an operation mode that does not require dispersion processing and correction processing.

スイッチ手段25は、素子ドライバ10Aと像回復器13Aとの間に挿入されており、セレクタ24からの切替信号に応答して、像回復器13Aの両端間を短絡(破線位置に切替)する。
また、駆動装置26は、セレクタ24からの切替信号に応答して分散光学要素23を無効位置(破線参照)に駆動する。
The switch means 25 is inserted between the element driver 10A and the image recovery unit 13A, and shorts between both ends of the image recovery unit 13A in response to a switching signal from the selector 24 (switches to a broken line position).
In addition, the driving device 26 drives the dispersion optical element 23 to the invalid position (see the broken line) in response to the switching signal from the selector 24.

スイッチ手段25および駆動装置26は、セレクタ24からの切替信号が入力されなくなる(分散処理および補正処理が必要となる動作モードに再度切替えられる)と、分散光学要素23および像回復器13Aを元の有効位置(実線位置)に復帰させる。   When the switching signal from the selector 24 is no longer input (switched again to an operation mode that requires dispersion processing and correction processing), the switch means 25 and the drive device 26 return the dispersion optical element 23 and the image recovery device 13A to the original state. Return to the effective position (solid line position).

この発明の実施の形態4によれば、光束Lの分散処理および合成画像データ12の補正処理が不要な場合には、オペレータの外部操作により、セレクタ24から切替信号を生成させ、駆動装置26により光束Lの光路中から分散光学要素23を除去するとともに、スイッチ手段25により像回復器13Aを短絡することにより、通常通りに、素子ドライバ10Aからの出力データを直接的に単一画像データ14として出力させる。   According to the fourth embodiment of the present invention, when the dispersion process of the luminous flux L and the correction process of the composite image data 12 are not required, the switching signal is generated from the selector 24 by the external operation of the operator, and the drive device 26 The dispersion optical element 23 is removed from the optical path of the light beam L, and the image recovery device 13A is short-circuited by the switch means 25, whereby the output data from the element driver 10A is directly converted into single image data 14 as usual. Output.

たとえば、前述の実施の形態1〜3では、一旦、2重画像(分散画像)を形成して、意図的な画像劣化を発生させた後に、補正処理により本来画像を回復するという手順を常時適用しているので、通常方法で直接的に本来画像を取得する場合と比べて、像回復後の画像が真の本来画像よりもザラザラした画像になるか、または、特徴的なノイズが重畳することがある。
また、このような撮像装置が適用される捜索・追尾装置においては、捜索・追尾機能のみならず、画像出力機能を有する場合があり、画像供給中には、多少の欠陥画素が生じても鮮明な画像を供給する方が好ましい。
For example, in the above-described first to third embodiments, a procedure in which a double image (dispersed image) is once formed and intentional image deterioration is generated and then the original image is restored by correction processing is always applied. Therefore, compared with the case where the original image is directly acquired by the normal method, the image after the image restoration becomes a rougher image than the true original image, or characteristic noise is superimposed. There is.
In addition, a search / tracking device to which such an imaging device is applied may have not only a search / tracking function but also an image output function. Even if some defective pixels are generated during image supply, the search / tracking device is clear. It is preferable to supply a correct image.

これに対し、この発明の実施の形態4によれば、上記構成により、必要に応じて通常の画像取得方法に復帰させることができるので、画像出力モードでは鮮明な画像を取得し、捜索・追尾モードでは欠陥画素の影響を受けない画像を供給するという使い分けを行うことができる。   On the other hand, according to the fourth embodiment of the present invention, with the above configuration, it is possible to return to the normal image acquisition method as necessary, so that a clear image is acquired in the image output mode, and search / tracking is performed. In the mode, it is possible to selectively use an image that is not affected by defective pixels.

したがって、欠陥画素による輝度情報の欠損が使用上問題にならない場合には、画質を有線させるために、分散処理および補正処理を禁止することができ、ニーズに対して最適な性能を発揮させることができる。
また、ここでは、分割手段が分散光学要素23の場合を示したが、前述のように、光学系22と光電変換素子5との光学距離を可変設定する距離設定手段(図示せず)を駆動するように構成してもよい。
Therefore, when loss of luminance information due to defective pixels is not a problem in use, dispersion processing and correction processing can be prohibited in order to wire the image quality, so that optimum performance for the needs can be exhibited. it can.
Here, although the case where the dividing means is the dispersion optical element 23 is shown, as described above, the distance setting means (not shown) for variably setting the optical distance between the optical system 22 and the photoelectric conversion element 5 is driven. You may comprise.

実施の形態5.
なお、上記実施の形態4(図4)では、外部操作に応答して切替信号を生成するセレクタ24を用いたが、図5のように、分散処理および補正処理の要否を判定して切替信号を生成するセレクタ24Bを用いてもよい。
図5はこの発明の実施の形態5に係る撮像装置の概略構成を光学系とともに示すブロック図であり、前述(図4参照)と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「B」を付して詳述を省略する。
Embodiment 5 FIG.
In the fourth embodiment (FIG. 4), the selector 24 that generates a switching signal in response to an external operation is used. However, as shown in FIG. A selector 24B that generates a signal may be used.
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of an image pickup apparatus according to Embodiment 5 of the present invention together with an optical system. Components similar to those described above (see FIG. 4) are denoted by the same reference numerals as described above, or A “B” is appended to the reference numeral and the detailed description is omitted.

図5において、セレクタ24Bは、光電変換素子5からの電気信号11Aおよび像回復器13Aからの単一画像データ14の少なくとも一方に基づいて、分散光学要素23および像回復器13の要否を判定し、分散光学要素23および像回復器13Aが不必要と判定された場合には、切替信号を出力する。   In FIG. 5, the selector 24B determines whether the dispersion optical element 23 and the image recovery unit 13 are necessary based on at least one of the electrical signal 11A from the photoelectric conversion element 5 and the single image data 14 from the image recovery unit 13A. When it is determined that the dispersion optical element 23 and the image recovery unit 13A are unnecessary, a switching signal is output.

たとえば、セレクタ24Bは、電気信号11Aまたは単一画像データ14の状態から、光電変換素子5に欠陥画素が存在しない(または、欠陥画素が存在しても無視できるレベル)と判定されれば、分散光学要素23および像回復器13Aを無効化するための切替信号を出力する。   For example, if the selector 24B determines from the state of the electrical signal 11A or the single image data 14 that there is no defective pixel in the photoelectric conversion element 5 (or a level that can be ignored even if there is a defective pixel), A switching signal for invalidating the optical element 23 and the image recovery unit 13A is output.

以上のように、この発明の実施の形態5によれば、セレクタ24Bにより補正処理が不要と判定された場合には、セレクタ24Bの制御下で、駆動装置26により光束Lの光路中から分散光学要素23を除去するとともに、スイッチ手段25により像回復器13Aを短絡し、素子ドライバ10Aからの出力データを直接的に単一画像データ14として出力させる。
これにより、欠陥画素が存在しない場合、または欠陥画素による輝度情報の欠損が問題にならない場合には、自動的に通常経路に基づく単一画像データ14を取得することができる。
As described above, according to the fifth embodiment of the present invention, when the selector 24B determines that the correction process is unnecessary, the driving device 26 controls the dispersion optics from the optical path of the light beam L under the control of the selector 24B. While the element 23 is removed, the image recovery unit 13A is short-circuited by the switch means 25, and the output data from the element driver 10A is directly output as the single image data 14.
Thereby, when there is no defective pixel, or when loss of luminance information due to the defective pixel is not a problem, the single image data 14 based on the normal path can be automatically acquired.

この発明の実施の形態1に係る撮像装置の概略構成を光学系とともに示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an imaging apparatus according to Embodiment 1 of the present invention together with an optical system. この発明の実施の形態1に係る撮像装置で撮影された画像を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the image image | photographed with the imaging device which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態3に係る撮像装置の概略構成を光学系とともに示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the imaging device which concerns on Embodiment 3 of this invention with an optical system. この発明の実施の形態4に係る撮像装置の概略構成を光学系とともに示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the imaging device which concerns on Embodiment 4 of this invention with an optical system. この発明の実施の形態5に係る撮像装置の概略構成を光学系とともに示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the imaging device which concerns on Embodiment 5 of this invention with an optical system.

符号の説明Explanation of symbols

1、22 光学系、3 遮光板、3a 矩形開口、4 反射板(分割手段)、5 光電変換素子、10、10A 素子ドライバ、11、11A 電気信号、12、12A 合成画像データ、13、13A 像回復器、14 単一画像データ(本来画像)、23 分散光学要素(分割手段)、24、24B セレクタ、25 スイッチ手段、26 駆動装置、G1、G2 分割光束による像、L 光束、L1、L2 分割光束、Lb 分散光束、P1、P2 画素、Pa 欠陥画素、Pb〜Pn 画素(正常画素)、Ra、Rn ずれ領域(ずれ量に対応)、Rb 隣接領域。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,22 Optical system, 3 Light-shielding plate, 3a Rectangular aperture, 4 Reflecting plate (dividing means), 5 Photoelectric conversion element, 10, 10A Element driver, 11, 11A Electrical signal, 12, 12A Composite image data, 13, 13A image Recovery unit, 14 Single image data (original image), 23 Dispersion optical element (dividing means), 24, 24B selector, 25 switch means, 26 drive unit, G1, G2 Split beam, L beam, L1, L2 split Luminous flux, Lb dispersed luminous flux, P1, P2 pixels, Pa defective pixels, Pb to Pn pixels (normal pixels), Ra, Rn deviation areas (corresponding to deviation amounts), Rb adjacent areas.

Claims (10)

外部からの入射光を集光する光学系と、
前記光学系を通過した光束を複数方向に分割する分割手段と、
前記分割手段を介した分割光束が結像されて複数の画素での輝度情報に対応した電気信号を出力する光電変換素子と、
前記電気信号を合成画像データに変換する素子ドライバと、
前記合成画像データを単一画像データに変換する像回復手段と
を備えた撮像装置。
An optical system that collects incident light from the outside;
Splitting means for splitting the light beam that has passed through the optical system in a plurality of directions;
A photoelectric conversion element that outputs an electric signal corresponding to luminance information in a plurality of pixels by forming an image of the divided luminous flux through the dividing unit;
An element driver for converting the electrical signal into composite image data;
An image pickup device comprising: image recovery means for converting the composite image data into single image data.
前記分割手段は、前記光学系を通過した光束を第1の分割光束と第2の分割光束とに2分割して、前記第1および第2の分割光束を前記光電変換素子の異なる画素上に個別に結像させ、
前記素子ドライバは、前記第1および第2の分割光束に対応した前記合成画像データを出力し、
前記像回復手段は、前記合成画像データから、前記第1の分割光束または前記第2の分割光束の一方のみに対応した前記単一画像データを出力することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The splitting unit splits the light beam that has passed through the optical system into a first split light beam and a second split light beam, and the first and second split light beams are placed on different pixels of the photoelectric conversion element. Image individually,
The element driver outputs the composite image data corresponding to the first and second split light beams,
The said image restoration means outputs the said single image data corresponding to only one of the said 1st division | segmentation light beam or the said 2nd division | segmentation light beam from the said composite image data. Imaging device.
前記光学系は、前記光束を矩形状に切り出すための矩形開口を有する遮光板を有し、
前記分割手段は、入射光を表面および裏面でそれぞれ50%ずつ反射させる反射板により構成されたことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
The optical system has a light shielding plate having a rectangular opening for cutting out the light beam into a rectangular shape,
The imaging apparatus according to claim 2, wherein the dividing unit includes a reflecting plate that reflects incident light by 50% on the front surface and the back surface.
前記像回復手段は、前記第1および第2の分割光束に対応した前記合成画像データのずれ量に対応した領域ずつ、前記合成画像データの一端から順次に、前記合成画像データから前記第1の分割光束または前記第2の分割光束の一方に対応したデータを減算処理して、前記単一画像データを形成することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。   The image restoration means sequentially starts from one end of the composite image data from the composite image data for each region corresponding to the shift amount of the composite image data corresponding to the first and second divided light beams. The imaging apparatus according to claim 3, wherein the single image data is formed by performing subtraction processing on data corresponding to one of the divided light beam and the second divided light beam. 前記像回復手段は、前記合成画像データから、逆コンボルーション演算を用いて前記単一画像データを形成することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 3, wherein the image restoration unit forms the single image data from the synthesized image data by using an inverse convolution operation. 前記分割手段は、前記光学系を通過した光束を分散させる分散光学要素からなり、前記分散光束に基づくぼけ画像を前記光電変換素子の複数の画素上に結像させ、
前記像回復手段は、前記ぼけ画像に基づく前記合成画像データから、逆コンボルーション演算を用いて前記単一画像データを形成することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The dividing unit includes a dispersion optical element that disperses a light beam that has passed through the optical system, and forms a blurred image based on the dispersed light beam on a plurality of pixels of the photoelectric conversion element,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the image restoration unit forms the single image data from the composite image data based on the blurred image by using an inverse convolution operation.
前記分割手段は、前記光学系と前記光電変換素子との光学距離を可変設定する距離設定手段からなり、前記光電変換素子の位置と前記光学系を通過した光束の集光点の位置とが異なるように前記光学距離を設定することにより、前記分散光束に基づくぼけ画像を前記光電変換素子の複数の画素上に結像させ、
前記像回復手段は、前記ぼけ画像に基づく前記合成画像データから、逆コンボルーション演算を用いて前記単一画像データを形成することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The dividing unit includes a distance setting unit that variably sets an optical distance between the optical system and the photoelectric conversion element, and a position of the photoelectric conversion element is different from a position of a condensing point of a light beam that has passed through the optical system. By setting the optical distance as follows, a blurred image based on the dispersed light beam is formed on a plurality of pixels of the photoelectric conversion element,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the image restoration unit forms the single image data from the composite image data based on the blurred image by using an inverse convolution operation.
前記像回復手段は、前記ぼけ画像に基づく前記合成画像データから、逆コンボルーション演算を用いて前記単一画像データを形成させ、前記分割手段は、前記光学系のぼけ特性としてあらかじめ組み込まれていることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。   The image restoration means forms the single image data from the composite image data based on the blurred image using an inverse convolution operation, and the dividing means is incorporated in advance as a blur characteristic of the optical system. The imaging apparatus according to claim 1. 外部操作に応答して切替信号を出力するセレクタと、
前記切替信号に応答して前記像回復手段の両端間を短絡するスイッチ手段と、
前記切替信号に応答して前記分割手段を無効位置に駆動する駆動装置とを備えたことを特徴とする請求項6または請求項7に記載の撮像装置。
A selector that outputs a switching signal in response to an external operation;
Switch means for short-circuiting both ends of the image recovery means in response to the switching signal;
The imaging apparatus according to claim 6, further comprising: a driving device that drives the dividing unit to an invalid position in response to the switching signal.
前記電気信号および前記単一画像データの少なくとも一方に基づいて前記分割手段および前記像回復手段の要否を判定し、前記分割手段および前記像回復手段が不必要な場合には切替信号を出力するセレクタと、
前記切替信号に応答して前記像回復手段の両端間を短絡するスイッチ手段と、
前記切替信号に応答して前記分割手段を無効位置に駆動する駆動装置とを備えたことを特徴とする請求項6または請求項7に記載の撮像装置。
Based on at least one of the electrical signal and the single image data, it is determined whether or not the dividing unit and the image restoration unit are necessary, and a switching signal is output when the division unit and the image restoration unit are unnecessary. A selector,
Switch means for short-circuiting both ends of the image recovery means in response to the switching signal;
The imaging apparatus according to claim 6, further comprising: a driving device that drives the dividing unit to an invalid position in response to the switching signal.
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