JP2010220254A - 不良画素補償機能付きイメージセンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画素ラインメモリ部200と、の制御下で、ラインメモリ部200から現在の
アドレスに対応する画素データPixel(i,j)を切り換えて出力する切換部700と、不良画素
のローアドレス選択信号RASS、不良画素のカラムアドレス信号DPCA、最後のカラムの情報
信号Line End等を制御信号として、メモリ200からPixel(i,j)を含むその周辺画素のデー
タPIXEL[I、J]を受信し、切換部700からPixel(i,j)を受信して、補正された画素データPI
XEL*[I、J]を出力する不良画素補正部600と、イメージセンサの性能向上を図るための信
号処理を行う画像信号処理部300とを含む。本イメージセンサは、EEPROMを用いないので
、製造歩留まりが高く、コストが安い。
【選択図】 図2
Description
良画素の補償機能を備えたイメージセンサに関する。
をいう。さらに詳しく説明すると、イメージセンサは、その画素が各々の被写体が発する
様々な光の明るさ及び波長を感知し、それを電気的な信号として読み取る装置である。ま
た、イメージセンサは、読み取った電気的な信号を処理可能なレベルとして生成する。現
在のイメージセンサは、VGA(640×480画素)やSVGA(800×600画素)型が主流で
ある。しかし、今後は、デジタルカメラなどの普及に伴って100万個以上の画素を有する
メガ級のイメージセンサが一般化すると予想されている。このため、メガ級のイメージセ
ンサに対する技術を確立することが、次期イメージセンサのマーケットを確保する上では
必須ということができる。
画素も増加するようになる。このため、コスト削減を図る上では、不良画素を補償するこ
とによって、製造歩留まりを向上させることが必要である。
れる。したがって、不良画素が存在するイメージセンサを修復して使用することなく廃棄
する場合、製造歩留まりが低くなるので、イメージセンサの製造コストが高くなるという
問題がある。
品を製造する業者が、不良画素を含むイメージセンサチップの供給を受けた場合、各画素
をテストして、不良画素のアドレスをEEPROMに記録させ、そのEEPROMに記録
されたアドレスに該当する不良画素のデータを補償する機能を持たせることによって、正
常なイメージセンサとして活用してきた。
ハレベルでのテストとは別に行われるので、修復に要する時間に応じて、イメージセンサ
を用いた製品(例えば、カメラ)の製造に要する期間が長くなる。また、カメラなどの製
品を製造する際に、別にEEPROMを組み込まなければならないため、製品のサイズが
大きくなると共に、製造コストが高くなる。
素を検出してEEPROMに記録し、このEEPROMをイメージセンサと一体にパッケ
ージングする場合には、イメージセンサを使用する側では不良画素のテストや修復を行う
必要がない。したがって、イメージセンサチップをそのまま使用することができるので、
製品の製造に要する期間が延びることがない。しかしながら、このような場合、イメージ
センサチップの製造業者は、既存のイメージセンサの製作工程に加えて、EEPROMを
組み込むための別の製造工程を追加しなければならない。そのため、工程が複雑になると
共に、製造コストが高くなるという問題がある。。
PIXEL ADDRESS STORAGE」(不良画素アドレス格納部を有するイメージセンサ)を出願し
た。(特許文献1)
図1は、フューズ溶断法により、不良画素のアドレスを格納することができるように構
成された上記のイメージセンサを示すブロック図である。
力されるデータを格納するラインメモリ部200と、ラインメモリ部200からの出力に応じて
イメージセンサの性能向上のための信号処理を行う画像信号処理部300と、ウェーハレベ
ルのテストによって検出された不良画素のアドレスを、フューズ溶断により格納するため
の不良画素アドレス格納部500と、不良画素アドレス格納部500から不良画素のアドレス情
報を受信して、不良画素アドレス格納部500を含むイメージセンサ全体の動作を制御し、
外部システムに対するインタフェースとしての役割をする制御及びインタフェース部400
と、制御及びインタフェース部400及び不良画素アドレス格納部500から不良画素のアドレ
ス情報を受信すると共に、ラインメモリ部200からの出力を受信して、不良画素周辺の正
常な画素データによって不良画素のデータを置き換え、その信号を画像信号処理部300へ
出力する不良画素補正部600とを含んで構成されている。
部520と、選択ビット部530とを備えている。ローアドレス選択部510は、フューズのオン
/オフによって画素アレイ各行の不良画素の有無情報を格納し、制御及びインタフェース
部400に対して、不良画素のローアドレス選択信号RASSを出力する。また、カラムア
ドレス格納部520は、不良画素のカラムアドレスに対する情報を格納し、不良画素補正部6
00に対して不良画素のカラムアドレス信号DPCAを出力する。また、選択ビット部530
は、ローアドレス選択部510及びカラムアドレス格納部520に記録された情報を正しくマッ
チングさせるための情報を格納し、マッチング信号MSを制御及びインタフェース部400
へ出力する。
ルでのテストによって検出された不良画素のアドレスを、EEPROMを用いることなく
、直接格納可能な不良画素アドレス格納部500を有するイメージセンサを提案した。本発
明は、上記のすでに提案した不良画素アドレス格納部500の情報を基に、不良画素に対す
る補償を行う不良画素補正部600(図1参照)をさらに具体化したイメージセンサに関す
る。
素に対する補償機能を有するイメージセンサを提供することを目的としている。
る画素データを格納する格納手段と、不良画素のローアドレス選択信号RASSによる制
御下で、前記格納手段から現在のアドレスに対応する画素データPixel(i,j)を
切り換えて出力する切換手段と、前記不良画素のローアドレス選択信号RASS、不良画
素のカラムアドレス信号DPCA、マッチング信号MS、イメージセンサのカラムアドレ
ス信号ISCA及び最後のカラムの情報信号Line Endを制御信号として、前記格
納手段から前記画素データPixel(i,j)を含むその周辺画素のデータPIXEL
[I、J]を受信し、前記切換手段から前記画素データPixel(i,j)を受信して
、前記画素データPixel(i,j)または前記画素データPIXEL[I、J]を用
いて、補正された画素データPIXEL*[I、J]を出力する不良画素補正手段と、前記
切換手段から出力される画素データPixel(i,j)、前記不良画素補正手段から出
力される画素データPixel(i,j)または前記補正された画素データPIXEL*
[I、J]を受信して、イメージセンサの性能向上を図るための信号処理を行う画像信号
処理部とを含んで構成されていることを特徴としている。
を取得して格納し、この格納情報を用いて不良画素のデータを補正することができる。そ
のために、本発明に係るイメージセンサは、不良画素のアドレスを格納するためのEEP
ROMを用いる必要がなく、また、製造歩留まりの向上を図ることができるので、製造コ
ストを削減することができるという効果を奏する。
詳しく説明する。
補償を行う不良画素補正部と、その周辺回路部との間の信号の流れを示すブロック図であ
る。図2に示した信号RASS、DPCA及びMSに関しては、前述の米国特許出願第10
/189,942号に詳しく開示したので、本明細書ではこれらの信号に応じて、不良画素の補
償がどのように行われるかを説明する。
から出力される画素データを格納する画素ラインメモリ部200と、画素ラインメモリ部200
から現在のアドレスに対応する画素データPixel(i,j)を、不良画素のローアド
レス選択信号RASSに基づいて、切り換えて伝送する切換部700とを含んでいる。不良
画素のローアドレス選択信号RASSは、ローアドレス選択部510で生成され、制御及び
インタフェース部400を介して、不良画素補正部600に入力される。
RASSと、カラムアドレス格納部520から出力される不良画素のカラムアドレス信号D
PCAと、選択ビット部530で生成され、制御及びインタフェース部400を介して提供され
るマッチング信号MSと、チップに順に与えられるイメージセンサのカラムアドレス信号
ISCAと、最後のカラムの情報信号Line Endなどの制御信号を含んでいる。な
お、最後のカラムの情報信号Line Endは、通常はロジック「0」であるが、各行
の最後の列のみでロジック「1」となる。
I、J]は、画素ラインメモリ部200からの画素データPixel(i,j)及び切換部70
0からの画素データPixel(i,j)を受信して、画素データPixel(i,j)
または画素データPIXEL[I、J]を用いて、補正されたデータPIXEL*[I、J
]を出力する。
データPixel(i,j)、不良画素補正部600から出力されるデータPixel(i
,j)または補正された画素データPIXEL*[I、J]を受信して、イメージセンサの
性能向上を図るための信号処理を行う画像信号処理部300を含んでいる。
による制御下で、データPixel(i,j)を画像信号処理部300へ直接出力する第1の
切換部SW1と、不良画素のローアドレス選択信号RASS及びその反転信号/RASS
の制御下で、データPixel(i,j)を不良画素補正部600へ出力する第2の切換部S
W2とを含んで構成されている。第1及び第2の切換部SW1、SW2は、各々NMOSとP
MOSの対となった伝送ゲートとで構成されている。
号がロジック「1」の場合、第1の切換部SW1はオフされ、第2の切換部SW2がオンされ
る。その結果、不良画素補正部600によって、不良画素の置き換えられたデータが画像信
号処理部300へ出力される。一方、不良画素が存在しない行の場合、第1の切換部SW1が
オンされ、正常な画素データがそのまま画像信号処理部300へ出力される。
施の形態に係る不良画素補正部600は、不良画素のカラムアドレス信号DPCAを一時的
に格納するDPCA一時格納部610と、DPCA一時格納部610から出力される不良画素の
カラムアドレス信号DPCAとイメージセンサのカラムアドレス信号ISCAとを比較し
、両者の信号が同じか否かを示すDPCA検出信号を生成するカラムアドレス比較検出部
620と、DPCA検出信号、マッチング信号MS及び最後のカラムの情報信号Line
Endに応じて、DPCA更新信号をDPCA一時格納部610へ出力するDPCA更新制
御部630と、データPIXEL[I、J]を受信して、補正済みの画素データPIXEL*
[I、J]を生成して出力する不良画素改変部640と、DPCA検出信号に応じて、補正済
みの画素データPIXEL*[I、J]またはデータPixel(i、j)を選択的に出力
する補正画素選択部650と、補正画素選択部650からの出力を不良画素のローアドレス選択
信号RASSによる制御下で切り換えて出力する切換出力部660とを含んで構成されてい
る。
出され、いずれかの行に不良画素が存在するとの情報を受信すると、制御及びインタフェ
ース部400から順に提供されるイメージセンサのカラムアドレスIPCAと、DPCA一
時格納部610に予め格納されている不良画素のカラムアドレス信号DPCAとが、カラム
アドレス比較検出部620で比較される。その結果、DPCA検出信号として、両者の信号
が同じ場合はロジック「1」、異なる場合はロジック「0」の信号が生成される。
ドレス情報に該当するので、補正画素選択部650によって、画素ラインメモリ200から出力
されたPixel(i,j)が選択されて出力される。一方、DPCA検出信号がロジッ
ク「1」の場合、不良画素が存在することを示すカラムアドレス情報であるため、不良画
素改変部640によって置き換えられた補正画素データPIXEL*[I、J]が、補正画素
選択部650で選択されて出力される。
l(i,j)とその周辺の画素データを伴う画素データPIXEL[I、J]を示す図で
ある。図4に示したように、PIXEL[I、J]が、Pixel(i,j)とその周辺の
Pixel(i-1,j-1)からPixel(i+1,j+1)までの8個の画素データとする
と、補正済みの画素データPIXEL*[I、J]を生成する方法には、いくつかの方法が
ある。例えば、周辺の8個の画素データPIXEL[I、J]の平均値を補正された画素デ
ータとする方法、またはPixel(i,j)の画素を除いた8個の画素PIXEL[I
、J]の中のいずれか一つの画素値で置き換えて、補正された画素データとする方法など
がある。このようなそれぞれの方法に応じて、不良画素改変部640の機能的回路構成は変
わる。
信号及びその反転信号による制御下で、画素データPixel(i,j)または画素デー
タPIXEL*[I、J]を選択的に出力する2つの伝送ゲートで構成されている。
チング信号MSを受信し、現在のマッチング信号MS1を出力するDフリップフロップ631
と、現在のマッチング信号MS1を受信して、次のマッチング信号MS2を出力するDフリ
ップフロップ632と、現在のマッチング信号MS1及び次のマッチング信号MS2を受信す
るANDゲート633と、現在のマッチング信号MS1及びANDゲート633からの出力を受
信するORゲート634と、DPCA検出信号及びORゲート634からの出力を受信するAN
Dゲート635と、最後のカラムのアドレス情報信号Line End及びANDゲート635
からの出力を受信して、DPCA更新信号を出力するXORゲート636とを含んで構成さ
れている。
在値とその次の値を格納するために、2つのDフリップフロップが使われる。これは、マ
ッチング信号MSの現在の信号MS1と次の信号MS2の値によって、DPSA一時格納部
610に格納されているDPCA値を更新する条件が変わるためである。
果を示す表、図7Bは、DPCA更新制御部630への入力信号MS2によってDPCA値を
更新した結果を示す表である。図7Aは、最後のカラムの情報信号Line Endが「0
」の時の結果を示しており、信号Line Endは各行における最後のカラムのアドレ
スのみが1であるため、信号Line Endが「0」の場合には、XORゲート636を通
過してもANDゲート635の出力ノードであるUノードの値が、そのままDPCA更新信
号値になる。
号DPCAと信号ISCAとが同一でない場合、マッチング信号MS1とMS2の値には関
係なくDPCA更新信号が「0」であるので、DPCA一時格納部610の信号DPCAの値
は変わらない。DPCA検出信号が「1」で、マッチング信号(MS1,MS2)の値が(1
,0)または(1,1)の場合、DPCA更新信号は「1」となって、DPCA更新信号値は
次の値に更新される。
「0」であって、DPCA更新信号値は更新されない。(MS1,MS2)の値が(0,0)
または(0,1)の場合は、いずれかの行において不良画素が一つだけ存在するか、または
その行の最後の画素が不良である場合に該当する。このような場合にも、DPCA更新信
号を「1」としてDPCA値を更新すると、正常な画素のデータを補正することが起こり
得るので、DPCA更新信号を「0」に保持することにより、DPCA値が更新されるの
を防止するようにする。
PCAの値は、信号Line Endにより、その行の最後のカラムのアドレスで更新さ
れる。図7Bに示したように、最後のカラムのアドレスが印加される瞬間に、信号Lin
e Endを「1」として表し、Uノードが「0」の場合は、信号DPCA値を「1」に変
換して信号DPCA値を更新する。また、Uノードが「1」の場合には、前の信号Lin
e Endが「0」の時に遅延なしに信号DPCA値が更新されているので、信号DPC
A値をそのまま「0」に保持する。
は、図8に示したような不良画素が存在する場合のイメージセンサの動作を示すタイミン
グチャートである。図8及び図9を参照すると、不良画素が存在する第1行、第3行、第4行
において、信号RASSは「ハイレベル」となり、信号Line Endは各行における
最後のカラムのアドレスで「ハイレベル」となる。第1行に存在するDPCA1、DPCA
2及びDPCA3は、カラムアドレス比較検出部620から出力される「ハイレベル」のDP
CA検出信号に応じて補正される。この時、DPCA1及びDPCA2に対応するDPCA
検出信号及びDPCA更新信号は「ハイレベル」である。
号は「ハイレベル」であるが、最後のカラムの情報信号Line Endが第1行の最後
のカラムで「ハイレベル」となるまで、DPCA更新信号は「ローレベル」を維持する。
その後、最後のカラムの情報信号Line Endが「ハイレベル」になると、DPCA
更新信号はDPCA3に応じて「ハイレベル」に変わる。
ると、DPCA更新信号は第3行におけるDPCA4及び第4行におけるDPCA5に応じて
「ハイレベル」となる。
する場合の例を述べたが、本発明はこれに限られるものではなく、制御及びインタフェー
ス部によりカラムアドレスに基づいて動作する場合、またはローアドレス及びカラムアド
レスの両方に基づいて動作する場合にも適用可能なことは、勿論である。
の範囲に記載した技術的範囲を逸脱することなく、当業者であれば種々の改良、変更を行
うことが可能であり、それらも本発明の技術的範囲に属する。
200 画素ラインメモリ部
300 画像信号処理部
400 制御及びインタフェース部
500 不良画素アドレス格納部
510 ローアドレス選択部
520 カラムアドレス格納部
530 選択ビット部
600 不良画素補正部
700 切換部
Claims (7)
- イメージセンサであって、
画素アレイ部から提供される画素データを格納する格納手段と、
不良画素のローアドレス選択信号RASSによる制御下で、前記格納手段から現在のア
ドレスに対応する画素データPixel(i,j)を切り換えて出力する切換手段と、
前記不良画素のローアドレス選択信号RASS、不良画素のカラムアドレス信号DPC
A、マッチング信号MS、イメージセンサのカラムアドレス信号ISCA及び最後のカラ
ムの情報信号Line Endを制御信号として、前記格納手段から前記画素データPi
xel(i,j)を含むその周辺画素のデータPIXEL[I、J]を受信し、前記切換
手段から前記画素データPixel(i,j)を受信して、前記画素データPixel(
i,j)または前記画素データPIXEL[I、J]を用いて、補正されたデータPIX
EL*[I、J]を出力する不良画素補正手段と、
前記切換手段から出力される画素データPixel(i,j)、前記不良画素補正手段
から出力される画素データPixel(i,j)または前記補正された画素データPIX
EL*[I、J]を受信して、イメージセンサの性能向上を図るための信号処理を行う画像
信号処理部と
を含んで構成されていることを特徴とするイメージセンサ。 - 前記不良画素補正手段が、
前記不良画素のカラムアドレス信号DPCAを一時的に格納するDPCA一時格納部と
、
前記DPCA一時格納部から提供される不良画素のカラムアドレス信号と、イメージセ
ンサのカラムアドレス信号ISCAとを比較し、両者の信号が同じであるか否かを示すD
PCA検出信号を生成するカラムアドレス比較検出部と、
前記DPCA検出信号、前記マッチング信号MS及び前記最後のカラムの情報信号Li
ne Endに応じて、前記DPCA一時格納部へDPCA更新信号を出力するDPCA
更新制御部と、
前記画素データPIXEL[I、J]を受信し、前記補正された画素データPIXEL*
[I、J]を生成して出力する不良画素改変部と、
前記DPCA検出信号に応じて、前記補正された画素データPIXEL*[I、J]また
は前記画素データPixel(i,j)を選択的に出力する補正画素選択部と、
前記不良画素のローアドレス選択信号RASSによる制御下で、前記補正画素選択部か
らの出力を切り換え出力する切換出力部と
を備えていることを特徴とする請求項1に記載のイメージセンサ。 - 前記不良画素改変部が、前記データPIXEL[I、J]の平均値として前記補正され
た画素データPIXEL*[I、J]を生成することを特徴とする請求項2に記載のイメー
ジセンサ。 - 前記不良画素改変部が、
前記画素データPixel(i,j)を除いた周辺画素データの中のいずれか一つを基
に、前記補正された画素データPIXEL*[I、J]を生成することを特徴とする請求項
2に記載のイメージセンサ。 - 前記DPCA更新制御部が、
マッチング信号MSを受信して、現在のマッチング信号MS1を出力する第1のDフリッ
プフロップと、
前記現在のマッチング信号MS1を受信して、次のマッチング信号MS2を出力する第2
のDフリップフロップと、
前記現在のマッチング信号MS1及び前記次のマッチング信号MS2を受信する第1のA
NDゲートと、
前記現在のマッチング信号MS1及び前記第1のANDゲートからの出力を受信するOR
ゲートと、
前記DPCA検出信号及び前記ORゲートからの出力を受信する第2のANDゲートと
、
前記最後のカラムのアドレス情報信号Line End及び前記第2のANDゲートか
らの出力を受信して、前記DPCA更新信号を出力するXORゲートと
を備えていることを特徴とする請求項2に記載のイメージセンサ。 - 前記補正画素選択部が、
前記DPCA検出信号及びその反転信号による制御下で、前記画素データPixel(
i,j)または前記補正された画素データPIXEL*[I、J]を選択的に出力する2つ
の伝送ゲートにより構成されていることを特徴とする請求項2に記載のイメージセンサ。 - 前記切換手段が、
前記不良画素のローアドレス選択信号RASS及びその反転信号/RASSによる制御
下で、前記格納手段から出力される前記画素データPixel(i,j)を、前記画像信
号処理部へ直接出力する第1の切換部と、
前記不良画素のローアドレス選択信号RASS及び前記反転信号/RASSによる制御
下で、前記画素データPixel(i,j)を前記不良画素補正手段へ出力する第2の切
換部と
を備えていることを特徴とする請求項1に記載のイメージセンサ。
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