JP3039090B2 - 結晶欠陥補正回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＣＣＤなどの固体撮
像素子を使用したときの結晶欠陥補正回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像素子としてＣＣＤなどのように
半導体を用いた撮像素子では、半導体に結晶欠陥（Blem
ish）があると、この結晶欠陥のある画素からは常に結
晶欠陥ノイズ（ブレミッシュノイズ）が発生し、これに
よって画質を著しく劣化させる原因となっている。

【０００３】従来からこの結晶欠陥ノイズを除去するた
めいろいろな解決手段が開発されている。図４に示す結
晶欠陥補正回路１０もその１つである。

【０００４】同図では、固体撮像素子として画素が二次
元に配列形成されたＣＣＤを例示する。ＣＣＤ１１より
出力された撮像信号（出力信号）は結晶欠陥補正用の加
算器１２を経てプリアンプ１３に供給されて所定ゲイン
まで増幅された後出力端子１４を介して映像信号形成回
路（図示しない）に供給されて所定形態の映像信号が生
成される。

【０００５】１５はＲＡＭなどを使用したメモリであっ
て、ここには結晶欠陥位置での結晶欠陥ノイズ信号のレ
ベルに相当する結晶欠陥補正信号がメモリされている。
したがって、アドレス発生器１６から出力された二次元
座標を示すアドレスデータがメモリ１５に供給され、結
晶欠陥位置を示す座標（画素）が指定されると、その指
定座標に格納された結晶欠陥補正信号がリードされて加
算器１２に供給される。

【０００６】この加算器１２ではＣＣＤ１１より出力さ
れた撮像信号に対して結晶欠陥補正信号が逆相加算され
る。つまり、結晶欠陥補正信号の位相を反転させた上で
撮像信号に加算される。その結果、撮像信号中の結晶欠
陥ノイズ信号がこの結晶欠陥補正信号によって相殺され
る。

【０００７】ところで、図４に示す結晶欠陥補正回路１
０において使用されるメモリ１５には前もって結晶欠陥
位置に対応したアドレスに結晶欠陥ノイズ信号レベルそ
のものが結晶欠陥補正信号として格納されている。結晶
欠陥ノイズ信号のレベルはＣＣＤ１１の設置環境温度に
よって相違することが知られている。通常の場合には温
度が上昇するにつれ図５の曲線２１のようにノイズレベ
ルが大きくなる。

【０００８】メモリ１１に格納される結晶欠陥補正信号
はメモリ格納作業時（測定作業時）の周囲環境温度のと
きのものであり、結晶欠陥を測定した環境下での温度の
ときの補正データとなっており、この測定環境温度下で
結晶欠陥ノイズ信号を正しく相殺できるように構成され
ている。

【０００９】これに対して、ＣＣＤ１１を搭載した撮像
装置はいろいろな環境下で使用される場合が多く、周囲
の温度はメモリ格納作業時の温度と相違する場合が殆ど
である。そのため、図４に示すようにメモリ１５に１種
類の結晶欠陥補正信号を格納し、これを全ての環境下で
使用するのでは、結晶欠陥補正信号を確実に相殺できる
とは限らない。

【００１０】このような問題を解決するため、従来では
周囲温度に関連した結晶欠陥補正信号を多数用意し、環
境温度によって結晶欠陥補正信号を選択して使用するよ
うにした手段を採用したものがある（例えば、特開平３
−２３４１８３号公報など）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この場合、周囲温度と
結晶欠陥補正信号のレベルとは図５の曲線２２に示すよ
うに折れ線近似が用いられ、この折れ線２２に応じた結
晶欠陥補正信号をメモリ１５に格納するようにしてい
る。

【００１２】しかし、折れ線近似であるがために図５の
ように環境温度に対する実際の結晶欠陥ノイズ信号の変
化曲線２１との間で誤差が生じる。そのために、環境温
度に対応した結晶欠陥補正信号をメモリする場合でも撮
像装置が使用できる全ての環境温度下で確実に結晶欠陥
を補正することができない。

【００１３】より確実にするためには、曲線２２のよう
に屈曲点ｐを多くしてより細かな折れ線近似を行なえば
よいが、そうするとメモリ１５に格納すべき結晶欠陥補
正信号のデータ数が増えるため、相当大きなメモリ容量
を持つものを用意しなければならず、コストアップの原
因となる。また、環境温度を検地するための手段も新た
に設けなければならず、装置の設計変更もコストアップ
の要因となってくる。

【００１４】そこで、この発明はこのような従来の課題
を解決したものであって、ある温度下によるときの結晶
欠陥補正信号を用いても、撮像装置が使用される温度環
境下で正しく結晶欠陥補正を行なうことができるように
した結晶欠陥補正回路を提案するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、この発明においては、固体撮像素子の結晶欠陥に起
因する結晶欠陥ノイズ信号を補正する結晶欠陥補正回路
において、結晶欠陥の画素位置とその画素位置より出力
される結晶欠陥ノイズ信号のレベルを結晶欠陥補正信号
レベルとしてメモリしたメモリ手段と、このメモリ手段
より読み出された上記結晶欠陥補正信号のレベルを可変
制御するゲインコントロール回路と、レベルコントロー
ルされた結晶欠陥補正信号の位相を反転した上で上記固
体撮像素子の出力信号に加算する加算器と、有効撮像領
域外に存在する結晶欠陥位置での上記加算器の出力信号
をサンプリングホールドするサンプリングホールド回路
とを有し、上記結晶欠陥ノイズ信号が相殺されるように
上記サンプリングホールド出力によって上記ゲインコン
トロール回路が制御されるようになされたことを特徴と
するものである。

【００１６】

【作用】図１において、メモリ１５には結晶欠陥の位置
とその位置より出力される結晶欠陥ノイズ信号レベルが
結晶欠陥補正信号レベルとしてメモリされている。この
結晶欠陥補正信号はメモリ格納作業を実行したときの周
囲温度での結晶欠陥ノイズ信号であって、それ以外の温
度での結晶欠陥ノイズ信号は格納されていない。

【００１７】メモリ１５より読み出された結晶欠陥補正
信号はゲインコントロール回路３２を介して加算器１２
に供給され、ＣＣＤ１１より出力された撮像信号（ＣＣ
Ｄ出力信号ＳＡ）と逆相加算される。加算器１２の出力
信号のうち、ＯＰＢ領域２６（図２）内に存在する結晶
欠陥２７の位置に対応して出力された加算器１２の出力
信号（加算出力信号ＳＢ）がサンプリングホールド回路
３５でサンプリングされ、これがホールドされる。

【００１８】サンプリングホールド出力はゲインコント
ロール回路３２に供給される。ゲインコントロール回路
３２にはメモリ１５よりリードされた結晶欠陥補正信号
ＳＣが供給されており、このとき結晶欠陥ノイズ信号が
相殺されるようにサンプリングホールド出力によってゲ
インコントロール回路３２が制御される。

【００１９】したがって、どのような周囲温度下であっ
ても有効撮像領域外のＯＰＢ領域２６内での結晶欠陥ノ
イズ信号が完全に相殺されるような結晶欠陥ノイズ信号
に対するゲイン制御ループ（閉ループ制御）がなされる
ため、周囲温度によらず結晶欠陥補正が完全なものとな
る。

【００２０】

【実施例】続いて、この発明に係る結晶欠陥補正回路の
一例を固体撮像素子としてＣＣＤを使用した撮像装置に
適用した場合につき、図面を参照して詳細に説明する。

【００２１】図１はこの発明に係る結晶欠陥補正回路１
０の一例を示すもので、その基本構成は図４の従来例と
同様である。したがって、ＣＣＤ１１より出力された撮
像信号は結晶欠陥補正用加算器１２およびプリアンプ１
３を経て出力端子１４側に導かれ、上述したような信号
処理が施されて目的とする映像信号が生成される。

【００２２】また、メモリ１５は結晶欠陥補正信号と結
晶欠陥を起こしている画素位置とを格納したメモリであ
って、ＲＡＭなどが使用される。メモリ１５はＣＣＤ１
１と同じ二次元構成でもよければ、結晶欠陥数だけのア
ドレスをもつメモリであってもよい。

【００２３】ここで、ＣＣＤ１１の画面領域は図２に示
すようにその中央部に有効画面部２５が存在する。これ
はＣＲＴなどの映像表示部における有効画面に対応して
いる。有効画面部２５の外側の領域はオプチカルブラッ
ク領域（ＯＰＢ領域）２６となされ、この領域２６が結
晶欠陥位置及びその位置での結晶欠陥ノイズを測定する
基準領域として使用される。

【００２４】ＣＣＤ１１の結晶欠陥位置および結晶欠陥
の大きさはランダムである。このランダムな結晶欠陥の
位置（図２では２７，２８で代表してある）と、この結
晶欠陥２７，２８に起因して発生するノイズ信号（結晶
欠陥ノイズ信号）のレベルが有効画面部２５とＯＰＢ領
域２６の全領域にわたり走査されてメモリ１５にメモリ
される。したがって、このメモリ格納作業のときには無
入力状態（斜光状態）で行なわれる。

【００２５】メモリ１５にメモリされる結晶欠陥補正信
号はディジタルデータでもアナログデータでもよい。本
例では、ディジタルデータの場合を示す。

【００２６】この発明ではこれら結晶欠陥のうちＯＰＢ
領域２６内の結晶欠陥であって、特に特定の走査ライン
（例えば、ｎライン）上に位置する結晶欠陥、図ではＯ
ＰＢ領域２６内の結晶欠陥２７が基準結晶欠陥として使
用され、その位置とこれより発生する結晶欠陥ノイズ信
号が結晶欠陥補正信号としてメモリされる。

【００２７】基準結晶欠陥として使用する結晶欠陥はＯ
ＰＢ部２６内であればその位置は特別制限されるもので
はない。また、ＯＰＢ部２６内の結晶欠陥を基準結晶欠
陥として使用しているが、殆どのＣＣＤではその製造工
程で結晶欠陥が発生しているので、ＯＰＢ部２６内の結
晶欠陥を基準結晶欠陥として用いても問題はない。

【００２８】さらに、本例ではこの基準結晶欠陥の位置
（二次元の座標）に基準パルスが発生するように基準パ
ルス（サンプルアドレスパルス）用のデータがメモリさ
れる。基準パルスは後述するようにサンプリングホール
ドパルスＳＨとして利用される。

【００２９】同一ライン上に複数の結晶欠陥があるとき
には、それらから発生するそれぞれの結晶欠陥ノイズ信
号を結晶欠陥補正信号として利用することもできれば、
複数の結晶欠陥ノイズ信号の平均値をＯＰＢ領域２６内
の結晶欠陥ノイズ信号として用いてもよい。

【００３０】ＯＰＢ領域２６内の結晶欠陥は基準結晶欠
陥のみが利用されるために、この特定の水平ラインｎ上
に存在する結晶欠陥のみその位置とノイズ信号のレベル
をメモリすればよいから、ＯＰＢ領域２６内における他
の水平ライン上に存在する結晶欠陥の位置やそこからの
ノイズ信号のレベルはメモリしないでもよい。

【００３１】メモリ１５にはＣＣＤ１１の二次元座標に
則したアドレスデータが供給されるため、本例ではメモ
リ１５には結晶欠陥補正信号のみがメモリされる。すな
わち、実際にはそのアドレスデータで結晶欠陥位置を特
定できるから、この特定のアドレに相当するメモリ領域
に結晶欠陥補正信号をメモリしておけばよい。これで、
結晶欠陥位置を特定したことになるからである。

【００３２】アドレス発生器１６には水平駆動信号ＨＤ
と共に垂直駆動信号ＶＤの双方が供給され、ＣＣＤ１１
の水平走査に同期してアドレスデータが出力される。こ
のアドレスデータによってメモリ１５がアクセスされ、
結晶欠陥位置に相当するアドレスデータが供給されたと
き、そのメモリ領域に格納された結晶欠陥補正信号が読
み出される。リードされた結晶欠陥補正信号はＤ／Ａ変
換器３１でアナログデータに変換され、その後ゲインコ
ントロール回路３２を経て加算器１２に供給される。

【００３３】一方、加算器１２の出力信号の一部はサン
プリングホールド回路３３に供給され、基準結晶欠陥２
７を読み出すタイミングにこの出力信号のレベルがサン
プリングされ、ホールドされる。そのため、図２に示す
基準水平ラインｎ上に位置する基準結晶欠陥２７がアク
セスされると、その結晶欠陥補正信号の読み出しと共に
サンプリングホールドパルスＳＨが同時に読み出され、
これがサンプリングホールド回路３３に供給される。

【００３４】サンプリングホールド回路３３はホールド
用コンデンサ３４とサンプリングスイッチ３５とで構成
され、サンプリングホールド出力はオフセット調整用の
アンプ３６を経てゲインコントロール回路３２にそのゲ
インコントロール信号として供給される。３７はオフセ
ット調整用の可変電源である。

【００３５】このサンプリングホールド回路３３やゲイ
ンコントロール回路３２を含む閉ループ回路の動作を図
３を参照して説明する。まず結晶欠陥があるときで、無
信号時には図３Ｂに示すＣＣＤ出力信号ＳＡが得られ、
光入力時には同図ＣのＣＣＤ出力信号ＳＡが得られる。
以下の説明では無入力時の動作を説明する。

【００３６】この回路構成では、１フィールド１回の割
合で基準結晶欠陥２７から得られる結晶欠陥ノイズ信号
が出力されると共に同じタイミングにメモリ１５から結
晶欠陥補正信号が読み出されてこれが加算器１２で結晶
欠陥ノイズ信号に逆相加算される。

【００３７】そのため、結晶欠陥ノイズ信号と結晶欠陥
補正信号とのレベルが同一であるときには、加算出力信
号（補正信号加算後の映像信号）ＳＢは同図Ｅのように
ゼロになる。

【００３８】その結果、サンプリングホールドパルスＳ
Ｈ（同図Ｈ）によってサンプリングされる加算器１２の
出力である加算出力信号ＳＢがゼロとなる。基準結晶欠
陥位置での結晶欠陥ノイズ信号がゼロになれば、有効画
面部２５内で発生する結晶欠陥ノイズ信号も対応する結
晶欠陥補正信号によって相殺されることになる。加算出
力信号ＳＢがゼロであるときにはゲインコントロール回
路３２のゲインは無調整である。

【００３９】しかし、結晶欠陥補正信号ＳＣの方が大き
いときには過補正となって、同図Ｆに示す加算出力信号
ＳＢが残存し、その値がサンプリングホールドされる。
そして、このサンプリングホールド出力がゼロになるよ
うにゲインコントロール回路３２のゲインがコントロー
ルされる。したがって、何フィールド分かの時間が経過
すると加算出力信号ＳＢは同図Ｅと同じ状態になり、結
晶欠陥ノイズ信号が完全に相殺される。これによって、
有効画面部２５内の結晶欠陥ノイズ信号も同様に相殺で
きる。

【００４０】これとは逆に結晶欠陥補正信号ＳＣのレベ
ルが小さいときには補正不足となるので、同図Ｇに示す
ようなサンプリングホールド出力が得られ、このとき得
られるサンプリングホールド出力の極性は、過補正とは
逆極性となっているため、今度は上述とは逆のゲイン調
整がなされる。このゲイン調整を所定回数実行すると加
算出力信号ＳＢのレベルがゼロになって結晶欠陥ノイズ
信号が完全に相殺される。したがって、有効画面部２５
内の結晶欠陥ノイズ信号も相殺される。

【００４１】このように周囲温度がメモリ格納作業時の
周囲温度と異なる結果、結晶欠陥補正信号のレベルが結
晶欠陥ノイズ信号のレベルに一致しなくなったようなと
きでも、上述したような閉ループのゲインコントロール
処理を行なうことによって両レベルを揃えることができ
るようになる。これは、結果的に結晶欠陥ノイズ信号を
完全に相殺したことに他ならない。そのため、周囲温度
の値に拘らず単一の結晶欠陥補正信号のみで結晶欠陥補
正を完全なものとすることができる。もちろん、この構
成による場合には温度センサなども要らなくなる。

【００４２】

【発明の効果】以上のように、この発明に係る結晶欠陥
補正回路では、結晶欠陥ノイズ信号に結晶欠陥補正信号
を逆相加算して補正処理を行なう場合に、逆相加算した
出力信号のレベルがゼロになるように閉ループ制御した
ことを特徴とするものである。

【００４３】これによれば、ある温度での結晶欠陥補正
信号を記憶しておくだけで、温度変動があったときで
も、この結晶欠陥補正信号によって結晶欠陥ノイズ信号
をほぼ完全に相殺できるから、有効画面内で発生する結
晶欠陥ノイズに対してもこれを完全に相殺できる。その
ため、温度変動があったときでも構成簡単にして画質を
大幅に改善できる特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る結晶欠陥補正回路の一例を示す
系統図である。

【図２】ＣＣＤ画面領域の説明図である。

【図３】結晶欠陥補正の動作説明に供する波形図であ
る。

【図４】従来の結晶欠陥補正回路の一例を示す系統図で
ある。

【図５】結晶欠陥ノイズ信号と温度との関係を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０ 結晶欠陥補正回路 １１ 固体撮像素子（ＣＣＤ） １２ 加算器 １５ 結晶欠陥補正信号用メモリ ２５ 有効画面部 ２６ ＯＰＢ領域 ２７，２８ 結晶欠陥 ３２ ゲインコントロール回路 ３３ サンプリングホールド回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/30 - 5/335

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体撮像素子の結晶欠陥に起因する結晶
   欠陥ノイズ信号を補正する結晶欠陥補正回路において、 結晶欠陥の画素位置とその画素位置より出力される結晶
   欠陥ノイズ信号のレベルを結晶欠陥補正信号レベルとし
   てメモリしたメモリ手段と、 このメモリ手段より読み出された上記結晶欠陥補正信号
   のレベルを可変制御するゲインコントロール回路と、 レベルコントロールされた結晶欠陥補正信号の位相を反
   転した上で上記固体撮像素子の出力信号に加算する加算
   器と、有効 撮像領域外に存在する結晶欠陥位置での上記加算器
   の出力信号をサンプリングホールドするサンプリングホ
   ールド回路とを有し、 上記結晶欠陥ノイズ信号が相殺されるように上記サンプ
   リングホールド出力によって上記ゲインコントロール回
   路が制御されるようになされたことを特徴とする結晶欠
   陥補正回路。