JP3089508B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばＣＣＤ（電荷結
合素子）イメージセンサなどの固体撮像素子により被写
体を撮像する固体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、被写体の撮像を行う固体撮像装
置に使用されるＣＣＤイメージセンサは、撮像電荷の転
送方式により分類されており、フレームトランスファ
型，インターライントランスファ型，フレームインター
ライントランスファ型などの各種転送方式を採用したも
のが知られている。

【０００３】例えば、インターライントランスファ型の
ＣＣＤイメージセンサは、図２に示すように、マトリク
ス状に配設された各画素に対応する各受光部Ｓの一側に
縦方向に沿って設けられた垂直転送レジスタＶＲを備
え、上記各受光部Ｓにより受光量に応じた信号電荷を得
て、垂直ブランキング期間中に信号電荷を上記各受光部
Ｓから各垂直転送レジスタＶＲに転送し、映像期間中に
一水平ライン毎の信号電荷を上記各垂直転送レジスタＶ
Ｒから水平レジスタＨＲを介して撮像出力信号として読
み出すようにしたものである。

【０００４】このようにしてＣＣＤイメージセンサから
読み出された撮像出力信号は、信号処理系を介して出力
される。そして、上記ＣＣＤイメージセンサのいわゆる
ナイキスト周波数は該ＣＣＤイメージセンサを駆動させ
る駆動クロックの周波数で決まり、上記信号処理系の前
置増幅器などのＭＴＦ(Modulation Transfer Function)
は上記駆動クロックのクロック周波数成分を除去するよ
うに設定される。

【０００５】ここで、一般に半導体により形成されたＣ
ＣＤイメージセンサなどの固体イメージセンサでは、半
導体の局部的な結晶欠陥等により、入射光量に応じた撮
像出力信号に常に一定のバイアス電圧が加算されてしま
う欠陥画素を生じ、上記欠陥画素からの撮像出力信号に
起因する画質劣化が有ることが知られている。

【０００６】従来、上記撮像出力信号に常に一定のバイ
アス電圧が加算されてしまう画像欠陥は、この画像欠陥
信号がそのまま処理されるとモニタ画面上に高輝度のス
ポットとして現れるため白傷欠陥と呼ばれており、画素
ムラの原因となっている。このため、従来の固体撮像装
置には、事前に上記ＣＣＤイメージセンサにおける欠陥
画素の位置及び該欠陥画素からの撮像出力信号のレベル
を検出し、これらを欠陥画素検出データとしてメモリ等
に記憶し、撮像モード時に得られる上記欠陥画素の撮像
出力信号から該メモリに記憶したその欠陥画素の検出デ
ータを減算することにより、該欠陥画素の補正を行い画
素ムラを防止していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、欠陥画素の
検出をする場合に、撮像出力信号に含まれる１画素単位
の欠陥画素からの撮像出力信号は、その主成分が上記ナ
イキスト周波数となる。これに対して、上記ＣＣＤイメ
ージセンサからの撮像出力信号が供給される信号処理系
の前置増幅器などＭＴＦは、ＣＣＤ駆動クロックのクロ
ック周波数成分を除去して撮像出力信号のみを増幅する
ように設定されているが、実際にはナイキスト周波数を
有する撮像出力信号は減衰される傾向にある。このた
め、上記欠陥画素を検出する際に、１画素単位の欠陥画
素からの撮像出力信号が上記アンプ系のＭＴＦにより減
衰されてしまい、該欠陥画素の検出漏れを生じてしま
う。この欠陥画素の検出漏れを防止するためには、上記
１画素単位の欠陥画素からの撮像出力信号がナイキスト
周波数で減衰しないようにＭＴＦを設定した欠陥画素検
出用の増幅器を必要とする。この欠陥画素検出用の増幅
器は、通常の撮像時に用いる前置増幅器などとは別に設
けなければならないので、固体撮像装置の回路構成が複
雑になるうえコスト高の原因となる。

【０００８】そこで、本発明は、上述の如き従来の問題
点に鑑み、欠陥画素検出機能を有する固体撮像装置をロ
ーコストで実現することを目的とし、欠陥画素の位置を
簡単な回路構成で正確に検出することができるととも
に、上記欠陥画素の位置の検出動作時に異常な撮像出力
信号が出力されてしまうことがないようにした固体撮像
装置の提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る固体撮像装
置は、上述の課題を解決するために、固体撮像素子に駆
動クロックを供給する固体撮像素子駆動手段と、欠陥画
素検出モード時に上記固体撮像素子駆動手段から発信さ
れる駆動クロックの周波数を撮像モード時よりも低くな
るように制御する制御手段と、上記欠陥画素検出モード
時に光が入射していない状態で特異なレベルの信号を出
力する欠陥画素を検出して、該欠陥画素の位置を示す位
置データを生成する位置データ生成手段と、上記位置デ
ータ生成手段が生成した位置データを記憶する記憶手段
と、上記欠陥画素検出モード時に撮像出力信号をミュー
ティングするミューティング手段と、撮像モード時に上
記記憶手段から読み出される位置データにより示される
位置の欠陥画素の出力信号のレベルを補正する補正手段
とを備えたことを特徴とするものである。また、上記ミ
ューティング手段は、欠陥画素検出モード時に、ミュー
ティング出力として上記カラーバー信号発生手段からの
カラーバー信号を出力することを特徴とするものであ
る。

【００１０】

【作用】本発明に係る固体撮像装置では、欠陥画素検出
モード時に、制御手段により固体撮像素子駆動手段から
発信される駆動クロックの周波数を撮像モード時よりも
低くなるように制御して、位置データ生成手段により光
が入射していない状態で特異なレベルの信号を出力する
欠陥画素を検出し、該欠陥画素の位置を示す位置データ
を記憶手段に記憶する。また、上記欠陥画素検出モード
時には、ミューティング手段により撮像出力信号をミュ
ーティングする。上記ミューティング手段は、上記欠陥
画素検出モード時に、ミューティング出力としてカラー
バー信号発生手段からのカラーバー信号を出力するよう
にしてもよい。そして、撮像モード時には、補正手段に
より上記記憶手段から読み出される位置データで示され
る位置の欠陥画素の出力信号のレベルを補正する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係る固体撮像装置の一実施例
について図面を参照しながら詳細に説明する。本発明に
係る固体撮像装置は、例えば図１に示すように構成され
る。

【００１２】この図１に示す固体撮像装置は、撮像レン
ズ１やアイリス機構２等の撮像光学系３を介して入射さ
れる撮像光により撮像面に被写体像が結像されるＣＣＤ
イメージセンサ４を備えている。

【００１３】上記撮像光学系３のアイリス機構２は、上
記ＣＣＤイメージセンサ４の撮像面に照射する撮像光の
光量制御を行うものであり、システムコントローラ５か
ら供給されるアイリス制御信号に応じて動作するアイリ
ス駆動部６により開閉駆動される。

【００１４】また、上記ＣＣＤイメージセンサ４は、上
記システムコントローラ５から供給されるＣＣＤ制御信
号に応じて動作するＣＣＤ駆動部７により駆動され、上
記システムコントローラ５により指定される動作モード
で撮像動作を行う。

【００１５】上記ＣＣＤイメージセンサ４としては、例
えば上述の図２に示したようなインターライントランス
ファ型のＣＣＤイメージセンサが用いられている。この
ＣＣＤイメージセンサ４は、上記ＣＣＤ駆動部７から供
給される各種動作モードに応じたＣＣＤ駆動クロックに
より駆動され、撮像面に照射された撮像光に応じた撮像
出力信号を出力する。このＣＣＤイメージセンサ４から
出力された撮像出力信号は、前置増幅器８を介して欠陥
補正処理用の減算器９に供給される。

【００１６】また、上記ＣＣＤイメージセンサ４の駆動
中の温度は温度センサ１３により検出される。上記温度
センサ１３は、ＣＣＤイメージセンサ４の現在の温度を
検出し、この温度検出信号を温度補償処理用の乗算器１
２及びＡ／Ｄ変換器２０に供給する。

【００１７】そして、通常の撮像モード時には、上記シ
ステムコントローラ５は、上記アイリス機構２を開成さ
せるアイリス制御信号を上記アイリス駆動部６に供給す
るとともに、上記ＣＣＤイメージセンサ４に供給するＣ
ＣＤ駆動クロックの周波数を通常の周波数とするような
ＣＣＤ制御信号を上記ＣＣＤ駆動部７に供給する。この
ＣＣＤ駆動クロックにより、上記ＣＣＤイメージセンサ
４は駆動され、上記アイリス機構２からの結像光に応じ
た撮像出力信号を出力する。この撮像出力信号が上記前
置増幅器８により増幅されて上記減算器９に供給され
る。

【００１８】また、上記システムコントローラ５は、第
１のメモリ１０に記憶されている欠陥画素の位置データ
及びその欠陥画素からの撮像出力信号のレベルである欠
陥画素補正データを読み出す。この欠陥画素補正データ
は、Ｄ／Ａ変換器１１によりアナログ化され欠陥画素補
正信号として上記乗算器１２に供給される。上記乗算器
１２は、上記温度センサ１３により検出された上記ＣＣ
Ｄイメージセンサ４の現在の温度を示す検出出力信号と
上記Ｄ／Ａ変換器１１によりアナログ化された上記欠陥
画素補正信号とを乗算することにより該欠陥画素補正信
号に温度補正処理を施す。この乗算器１２により温度補
正処理が施された欠陥画素補正信号が上記減算器９に供
給される。

【００１９】上記減算器９は、上記欠陥画素補正信号で
示される位置の欠陥画素からの撮像出力信号のタイミン
グで、上記ＣＣＤイメージセンサ４からの撮像出力信号
から該欠陥画素補正信号を減算することにより、欠陥画
素に対する撮像出力信号の補正を行う。

【００２０】この欠陥画素の補正の行われた撮像出力信
号は、Ａ／Ｄ変換器１４によりデジタル化されて撮像出
力データとしてデジタル信号処理部２１に供給される。
このデジタル信号処理部２１によりプロセス処理などの
信号処理が施された撮像出力データは、Ｄ／Ａ変換器２
２によりアナログ化され、例えばＮＴＳＣ方式の準拠し
た撮像出力信号として、ミューティングスイッチ２３を
介して加算器２４に供給される。

【００２１】上記ミューティングスイッチ２３は、通常
の撮像モード時には上記Ｄ／Ａ変換器２２によりアナロ
グ化された撮像出力信号を選択し、後述する欠陥画素検
出モード時にはカラーバー信号発生器２５から出力され
るカラーバー信号を選択するように、上記システムコン
トローラ５から供給されるミューティング制御信号によ
り切り換え制御される。

【００２２】また、上記加算器２４は、同期信号発生器
２６からＮＴＳＣ方式の準拠した同期信号が供給されて
おり、上記ミューティングスイッチ２３を介して供給さ
れる撮像出力信号に上記同期信号を付加する。そして、
通常の撮像モード時には、この加算器２４からＮＴＳＣ
方式の準拠した撮像出力信号が出力端子２７を介してモ
ニター受像機３０に供給される。

【００２３】なお、上記カラーバー信号発生器２５は、
上記同期信号発生器２６から供給される同期信号に基づ
いてカラーバー信号を発生するようになっている。

【００２４】そして、この実施例における上記システム
コントローラ５は、欠陥画素検出モードの設定入力とし
てスイッチ２８のオン操作入力を受け付けることによ
り、欠陥画素検出モードの制御動作を行うようになって
いる。

【００２５】この欠陥画素検出モードにおいて、上記シ
ステムコントローラ５は、上記アイリス機構２を閉成さ
せるアイリス制御信号を上記アイリス駆動部６に供給す
るとともに、上記ＣＣＤ駆動部７が撮像モード時よりも
低い所定の周波数のＣＣＤ駆動クロックを発信するよう
なＣＣＤ制御信号を該ＣＣＤ駆動部７に供給する。ま
た、上記システムコントローラ５は、第２のメモリ１７
の入力切換を行う切換制御信号を切換スイッチ１６に供
給するとともに、撮像出力信号のミューテイングを行う
ミューテイング制御信号を上記ミューティングスイッチ
２３に供給する。

【００２６】これにより、欠陥画素検出モード時に上記
ＣＣＤイメージセンサ４に供給されるＣＣＤ駆動クロッ
クは撮像モード時よりも低くなるため、該ＣＣＤイメー
ジセンサ４は電荷の蓄積時間が該撮像モード時よりも長
くなるように駆動される。このため、上記ＣＣＤイメー
ジセンサ４の各画素から出力される撮像出力信号のレベ
ルが全体的に高くなる。また、上記各画素のうち欠陥画
素からの撮像出力信号のレベルは特異レベルとなる。な
お、このＣＣＤイメージセンサ４における電荷の蓄積
は、上記システムコントローラ５により上記ＣＣＤ駆動
部７を制御し、回路のダイナミックレンジを越えない範
囲で行われる。

【００２７】そして、上記ＣＣＤイメージセンサ４から
読み出された撮像出力信号が供給される上記前置増幅器
８は、そのＭＴＦ(Modulation Transfer Function)が撮
像モード時の通常の周波数の上記ＣＣＤ駆動クロックを
除去するように設定されているが、欠陥画素検出モード
時に上記ＣＣＤ駆動クロックを撮像モード時よりも低く
することによりナイキスト周波数も低くなり、欠陥画素
からの撮像出力信号も該増幅器８のＭＴＦにより減衰さ
れることなく増幅することができる。従って、欠陥画素
検出モード時に欠陥画素からの撮像出力信号が減衰され
ないようにＭＴＦを設定した増幅器を特別に設ける必要
がなく、撮像モード時に用いられる上記前置増幅器８を
欠陥画素検出モード時にそのまま用いることができロー
コスト化を図ることができる。

【００２８】上記前置増幅器８で増幅された各画素から
の撮像出力信号が上記減算器９を介してＡ／Ｄ変換器１
４に供給される。

【００２９】上記Ａ／Ｄ変換器１４は、上記欠陥画素に
おける特異な高レベルの信号を含む撮像出力信号をデジ
タル化する。このデジタル化された撮像出力データは、
加算器１５及び切換スイッチ１６を介して第２のメモリ
１７に記憶される。この第２のメモリ１７に記憶された
撮像出力データは、上記システムコントローラ５により
読み出され、上記Ａ／Ｄ変換器１４から得られる撮像出
力データと上記加算器１５にて同期加算され、該第２の
メモリ１７に書き込まれる。このような操作を繰り返し
行うことにより、Ｓ／Ｎ比が向上する。

【００３０】次に、上記システムコントローラ５は、上
記ハイパスフィルタ１８を選択するように上記切換スイ
ッチ１６を制御する。そして、上記第２のメモリ１７か
ら撮像出力データを読み出して上記ハイパスフィルタ１
８を介して該第２のメモリ１７に書き込む。すなわち、
上記第２のメモリ１７には、上記ハイパスフィルタ１８
により直流成分及び低域ノイズ成分が除去された撮像出
力データが書き込まれる。

【００３１】上記システムコントローラ５は、このよう
にして上記第２のメモリ１７に書き込んだ上記撮像出力
データに基づいて、光りが入射していない状態で特異な
高レベルの信号を出力する欠陥画素の位置を示す位置デ
ータ及び該位置データにより示される欠陥画素から出力
される撮像出力データのレベルを示すデータである欠陥
画素補正データを生成する演算処理を上記演算装置１９
に行わせる。この欠陥画素補正データは、上記演算装置
１９が上記ＣＣＤイメージセンサ４の電荷蓄積時間、上
記同期加算の回数及び上記撮像出力データを上記第２の
メモリ１７に取り込んだ時の温度によって、上記第２の
メモリ１７に書き込まれた上記撮像出力データを正規化
する演算処理を行うことにより生成される。上記演算装
置１９により得られる欠陥画素補正データは、上記第１
のメモリ１０に上記システムコントローラ５によって書
き込まれる。

【００３２】この欠陥画素検出モードでの動作中は、上
記カラーバー信号発生器２５から出力されるカラーバー
信号を選択するように、上記システムコントローラ５に
よって上記ミューティングスイッチ２３が切り換え制御
されているので、上記カラーバー信号に同期信号を付加
した信号が上記加算器２４から出力端子２７を介して上
記モニター受像器３０に供給される。これにより、上記
モニター受像器３０の画面に上記カラーバー信号による
カラーバーが表示されので、上記欠陥画素検出モードで
の動作中に上記モニター受像器３０の画面が乱れること
はない。

【００３３】なお、上記ミューティングスイッチ２３
は、欠陥画素検出モードでの動作中に上記カラーバー信
号発生器２５から出力されるカラーバー信号を選択する
代わりに、単に上記Ｄ／Ａ変換器２２によりアナログ化
された撮像出力信号をミューティングするものであって
もよい。

【００３４】そして、このようにして欠陥画素検出モー
ドで上記第１のメモリ１０に書き込まれた欠陥画素補正
データは、通常の撮像モード時に、該第１のメモリ１０
から読み出され、上記Ｄ／Ａ変換器１１によりアナログ
化されて欠陥画素補正信号として使用される。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る固体撮像装
置では、欠陥画素検出モード時に、制御手段により固体
撮像素子駆動手段から発信される駆動クロックの周波数
を撮像モード時よりも低くなるように制御するので、撮
像出力信号のナイキスト周波数を低くすることができ
る。これにより、撮像モード時に用いられる信号処理回
路の前置増幅器などををそのまま用いて欠陥画素からの
撮像出力信号を増幅することができ、欠陥画素検出モー
ド時に欠陥画素からの撮像出力信号が減衰されないよう
にＭＴＦを設定した増幅器を特別に設ける必要がないの
で、ローコスト化を図ることができ、また、欠陥画素の
検出にともなう信号処理系の処理速度も遅くて済むた
め、上記信号処理系にかかる負担を軽減することができ
る。

【００３６】また、上記欠陥画素検出モード時に、ミュ
ーティング手段により撮像出力信号をミューティングす
るので、上記欠陥画素の位置の検出動作時に異常な撮像
出力信号が出力されることがなく、モニター画面が乱れ
ることもない。

【００３７】そして、欠陥画素検出モード時に、位置デ
ータ生成手段により光が入射していない状態で特異なレ
ベルの信号を出力する欠陥画素を検出して、該欠陥画素
の位置を示す位置データを記憶手段に記憶するので、撮
像モード時には、補正手段により上記記憶手段から読み
出される位置データで示される位置の欠陥画素の出力信
号のレベルを確実に補正することができる。

【００３８】従って、本発明によれば、欠陥画素の位置
を簡単な回路構成で正確に検出することができるととも
に、上記欠陥画素の位置の検出動作時に異常な撮像出力
信号が出力されてしまうことがないようにした固体撮像
装置を提供することができ、欠陥画素検出機能を有する
固体撮像装置をローコストで実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る固体撮像装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】上記固体撮像装置に使用したインターライント
ランスファ型のＣＣＤイメージセンサの構造を示す概略
図である。

【符号の説明】

１・・・・・・撮像レンズ ２・・・・・・アイリス機構 ３・・・・・・撮像光学系 ４・・・・・・ＣＣＤイメージセンサ ５・・・・・・システムコントローラ ６・・・・・・アイリス駆動部 ７・・・・・・ＣＣＤ駆動部 ９・・・・・・減算器 １０，１７・・・メモリ １１，２２・・・Ｄ／Ａ変換器 １２・・・・・・乗算器 １３・・・・・・温度センサ １４，２０・・・Ａ／Ｄ変換器 １５，２４・・・加算器 １６，２８・・・スイッチ １８・・・・・・ハイパスフィルタ １９・・・・・・演算処理部 ２１・・・・・ディジタル信号処理部 ２３・・・・・ミューティングスイッチ ２５・・・・・カラーバー信号発生器 ３０・・・・・モニター受像機

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体撮像素子に駆動クロックを供給する
   固体撮像素子駆動手段と、 欠陥画素検出モード時に上記固体撮像素子駆動手段から
   発信される駆動クロックの周波数を撮像モード時よりも
   低くなるように制御する制御手段と、 上記欠陥画素検出モード時に光が入射していない状態で
   特異なレベルの信号を出力する欠陥画素を検出して、該
   欠陥画素の位置を示す位置データを生成する位置データ
   生成手段と、 上記位置データ生成手段が生成した位置データを記憶す
   る記憶手段と、 上記欠陥画素検出モード時に撮像出力信号をミューティ
   ングするミューティング手段と、 撮像モード時に上記記憶手段から読み出される位置デー
   タにより示される位置の欠陥画素の出力信号のレベルを
   補正する補正手段とを備えたことを特徴とする固体撮像
   装置。
2. 【請求項２】 カラーバー信号を発生するカラーバー信
   号発生手段を設け、 前記ミューティング手段は、前記欠陥画素検出モード時
   に、ミューティング出力として上記カラーバー信号発生
   手段からのカラーバー信号を出力することを特徴とする
   請求項１記載の固体撮像装置。