JP3158325B2 - 固体撮像素子の欠陥補正装置及び欠陥補正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、テレビカメラ等に用い
る固体撮像素子に関し、特に、固体撮像素子の欠陥を検
出し補正する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０及び図１１を参照して、従来の固
体撮像素子欠陥補正システムの説明をする。

【０００３】図１０において、１は固体撮像素子、２は
サンプリングホールド回路、３はＡＧＣ（自動利得制
御）増幅器、４はＡＤ（アナログ・ディジタル）変換
器、５はディジタル信号処理回路、６はクロックパルス
発生器、７はＲＡＭ（随時書き込み読み出しメモリ）、
８は欠陥検出器である。

【０００４】ＣＣＤ撮像素子１からの出力信号は、サン
プリングホールド回路２に供給され、そこでサンプル保
持され、それをＡＧＣ増幅器３で増幅した後、ＡＤ変換
器４に供給し、そこでディジタル信号に変換し、ディジ
タル信号処理回路５に供給する。

【０００５】ＣＣＤ撮像素子１とサンプリングホールド
回路２とディジタル信号処理回路５にはタイミングパル
ス発生器６からクロックパルスが供給されており、これ
らの回路はクロックパルスに同期して動作する。

【０００６】上述のシステムにおいて、もし、固体撮像
素子の画素に白キズ（白点）があり、この白点が画面上
に見えると画質の劣化をもたらす。

【０００７】従って、カメラ使用前にシャッターを閉じ
た状態でこの白点を検出器８で検出し、これをＲＡＭ７
に記憶しておき、使用時にディジタル信号処理回路５
で、その部分の信号を補正して出力するようになってい
る。

【０００８】また、図１１に示すように固体撮像素子を
製作した段階で画素欠陥のある位置を検出してＲＯＭ９
に記憶しておいて、この記憶内容に従ってクロックパル
ス発生器６からクロックパルスを供給することにより、
欠陥画素は使用せず、前後の画素で置換するようになっ
ている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来の補正手法
によれば、補正のためのデータはＡＧＣ増幅器３の後段
で取り出しているので、ＡＧＣ増幅器３の増幅度に左右
される。

【００１０】例えば、固体撮像素子１からの出力が１０
ｍＶであるとして、この電圧がＡＧＣ増幅器で１０倍に
増幅されると検出器で扱う電圧は固体撮像素子から出力
された電圧の１０倍の電圧である１００ｍＶとなり、Ａ
ＧＣ増幅器の利得が大きいときには、巨大な欠陥とな
り、完全に補正することができない。

【００１１】図９を参照してこの様子を説明する。同図
（ａ）において、矩形マスメは固体撮像素子の画素を表
わしている。図示の如く点Ａにレベルの小さい欠陥画素
（白点）があり、点Ｂにレベルの大きい欠陥画素（白
点）があると仮定する。

【００１２】この固体撮像素子からフィールド読み出し
した時の画素欠陥による画質劣化部分は、Ａ点、Ｂ点に
対してそれぞれ図９（ｂ）の斜線部分のようになる。

【００１３】即ち、レベルの小さい欠陥画素に対しては
Ａのように上下一画素分が劣化するのに対し、レベルの
大きな欠陥画素に対してはＢのように、上下一画素分
と、それ等に対応する後続の画素まで劣化する。

【００１４】従来の手法によって、これら画質劣化の補
正を行なう場合は、図９（ｃ）に示すようになる。レベ
ルの小さい欠陥画素（白点）については、完全に補正さ
れているが、レベルの大きい欠陥画素については同図で
Ｂの右側に斜線を引いて示すように、補正しきれずに残
ってしまう部分がある。

【００１５】これは、ＡＧＣ増幅器３の利得が大きいと
きに、レベルの大きい画素欠陥があると回路中のトラン
ジスタが誤動作し、隣接画素に欠陥の信号が洩れこみ、
後続の画素にあたかも欠陥があるかのように見えてしま
うからである。

【００１６】本発明は、上述の点に鑑み、レベルの小さ
い欠陥も巨大欠陥も欠陥レベルにかかわらず完全に補正
ができる欠陥補正装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、下記の手段を備えた固体撮像素子の欠陥
補正装置を提供する。即ち、固体撮像素子から読み出さ
れた画像信号中の通常のレベルより高いレベルを有する
欠陥画素信号を補正する欠陥補正装置であって、欠陥画
素の位置を示すアドレス信号と該欠陥画素の信号レベル
を示す信号を供給する手段と、上記信号の供給によって
指定された欠陥画素である１つの画素か、あるいは欠陥
画素とそれに続く画素との２つの画素の補正を行う手段
と、を有することを特徴とする固体撮像素子の欠陥補正
装置を提供する。また、そのような固体撮像素子の欠陥
補正方法も提供する。

【００１８】一例としてこの欠陥補正装置における欠陥
画素の位置を示すアドレス信号とその欠陥画素の信号レ
ベルを示す信号を供給する手段は、欠陥画素を検出する
手段とその画素アドレスを記憶するメモリ、及び欠陥画
素の信号レベルを検出する手段とそのレベルを記憶する
メモリを含むように構成される。また、欠陥画素を検出
する手段は入力画素信号と第１レベルの基準信号との比
較器で成り、レベル検出手段は入力画素信号と第２レベ
ルの基準信号との比較器で成る。他の例として前記欠陥
補正装置における欠陥画素の位置とその信号レベルを供
給する手段は読み出し専用メモリで構成される。

【００１９】

【作用】本発明の欠陥補正装置によれば、単に欠陥画素
の位置を検出するだけでなく、その欠陥画素による信号
のレベルを検出して、所定値以上の高レベル信号に対し
ては、その画素信号だけでなく次の画素信号の補正も行
なうので完全な補正ができる。

【００２０】

【実施例】次に、図１及び図２を参照して本発明の一実
施例の説明をする。

【００２１】図２は、欠陥補正システム全体のブロック
図である。図において、２０１は固体撮像素子、２０２
はサンプリング保持回路及びＡＧＣ増幅器、２０４はＡ
Ｄ変換器、２０５は欠陥検出補正装置、２０９は信号処
理回路である。

【００２２】図示の如く、固体撮像素子２０１の出力は
サンプリング保持回路及びＡＧＣ増幅器２０２に供給さ
れ、固体撮像素子からのアナログ信号をサンプル保持
し、ローレベル信号を増幅して次のＡＤ変換器２０４に
供給する。

【００２３】ＡＤ変換器２０４で、このサンプリング保
持したアナログ信号をディジタル信号に変換して欠陥検
出補正装置２０５に供給し、そこで欠陥を検出し補正し
て信号処理回路に送る。

【００２４】図１は、図２の欠陥検出補正装置２０５の
ブロック内を詳しく示したものである。図１から明らか
なとおり、欠陥検出補正装置２０５は欠陥検出部１１２
と欠陥補正部１１３とに大別されている。

【００２５】欠陥検出部１１２は、欠陥検出リファレン
ス信号発生器１０１とレベル判定用リファレンス信号発
生器１０２を備えていて、それぞれ欠陥検出コンパレー
タ１０３、レベル判定コンパレータ１０５にリファレン
ス信号を供給して、ＡＤ変換器１０４から送られてくる
画素信号と比較するようになっている。

【００２６】欠陥検出コンパレータ１０３の出力はアド
レス検出器１０６に送られ、そこで欠陥のある画素の位
置を検出しＲＡＭ１０７に供給し、そこに記憶する。レ
ベル判定コンパレータ１０５の出力も同様にしてＲＡＭ
１０８に記憶される。従って、この欠陥検出部１１２は
欠陥のある画素の位置とその欠陥の大きさを検出するこ
とができる。

【００２７】次にこの様子をもう少し詳しく説明する。
ＡＤ変換器１０４から送られてくる信号は、欠陥検出コ
ンパレータ１０３の一入力に印加され、他の入力に印加
されている欠陥検出リファレンス信号と比較される。

【００２８】もし、ＡＤ変換器１０４からの入力信号の
レベルがリファレンスレベルよりも大きければ、これを
欠陥とみなし、アドレス検出器１０６に出力パルスを与
える。アドレス検出器１０６は、固体撮像素子上の画素
位置を表わすアドレス信号を発生しているので、上記欠
陥検出信号が来たとき、それに対応する画素のアドレス
をＲＡＭ１０７に記憶する。

【００２９】これによって、固体撮像素子上の欠陥のあ
る画素の位置がわかる。

【００３０】また、ＡＤ変換器１０４からの入力信号
は、レベル判定コンパレータ１０５に印加され、そこで
レベル判定用のリファレンス信号と比較され、リファレ
ンスレベルを越える入力信号に対しては入力が大きいこ
とを示す出力を出す。

【００３１】即ちレベル判定コンパレータ１０５の出力
は、入力信号が所定値よりも大きいか小さいかに応じて
大のときはＨ、小のときはＬで表わされたレベルデータ
である。このレベルデータはＲＡＭ１０８に記憶され
る。

【００３２】欠陥補正部１１３は、上記ＲＡＭ１０７，
１０８からのアドレスデータとレベルデータを受け取
り、欠陥補正パルスを発生する欠陥補正パルス発生器１
１０と、ＡＤ変換器１０４から送られて来る入力信号の
中の上記欠陥補正パルス発生器１１０によって指定され
る欠陥のある画素位置の信号を補正する欠陥補正回路１
１１とからなる。補正された信号は信号処理回路１０９
に送られる。

【００３３】次に、欠陥検出補正動作について説明す
る。説明を解り易くするため、補正回路に入力される信
号はアナログ信号として説明するが、ここで説明するこ
とがディジタル信号処理の場合でも同じであることを理
解されたい。

【００３４】図３は固体撮像素子から送られてくる画素
信号データに欠陥のない場合を示している。図３（ａ）
に示す入力データは同図（ｂ）のＳ／Ｈ（サンプリング
ホールド）パルスによってサンプルホールドされて同図
（ｃ）に示すようなデータ信号となる。即ちＳ／Ｈ回路
へ入力した信号はそのまま出力に出される。

【００３５】図４はデータ３に小さな欠陥がある場合を
示している。この場合３に欠陥があることが検出された
ことによりそれに対応するＳ／Ｈパルスを停止して、こ
のデータをサンプリングしないようにする。その結果、
前回にサンプルホールドされているデータ２でここを補
間することになる。

【００３６】図５は、本発明による欠陥補正にかかる補
正を示す。データ３に大きな欠陥があり、その影響でデ
ータ４にも劣化がみられる。この場合データ３，４の所
にはＳ／Ｈパルスを供給しないで前のデータ２をそのま
ま保持することによって、データ位置３，４を補間す
る。

【００３７】以上のとおり、本発明の一実施例によれ
ば、従来と同様に１画素欠陥について補正できることは
もとより２画素以上の巨大欠陥についても完全に補正で
きる。

【００３８】図１の欠陥検出部においては、レベル判定
コンパレータ１０５を使って得たレベルデータをＲＡＭ
１０８に記憶させていたが、ＲＡＭ１０８を用いるかわ
りに、巨大画素欠陥の場合には、そのアドレスと共に隣
接画素のアドレスもＲＡＭ１０７に記憶させておいても
よい。

【００３９】また、上述の説明では、カラー信号につい
ての説明は特にしていないが、カラー固体撮像素子の場
合も、欠陥画素と同色の画素で置き換えるように補正パ
ルスを発生させることで白黒の固体撮像素子と同様に補
正できる。

【００４０】次に図６を参照して本発明の他の実施例の
説明をする。同図において、６０１は固体撮像装置、６
０２はサンプリング保持及びＡＧＣ増幅器回路、６０４
はＡＤ変換器、６０９は信号処理回路であり、図２に示
した２０１，２０２，２０４，２０９と同様のものであ
る。

【００４１】６０５は欠陥補正装置、６０６はマイコン
又はＲＯＭ（読み出し専用メモリ）、６０７はクロック
パルス発生器である。

【００４２】この実施例においては、欠陥のある画素に
ついては製造の段階で予め検出してＲＯＭ６０６の中に
記憶してある。

【００４３】クロックパルス発生器６０７は、サンプリ
ング保持回路６０２にサンプリングパルスを供給する
が、ＲＯＭ６０６から欠陥画素を示すアドレスデータが
送られて来ると、その時刻ではサンプリング保持回路Ｓ
／Ｈに供給するパルスを停止して、その画素信号のサン
プルを行なわず、前回サンプルデータで補間する。

【００４４】また、クロックパルス発生器６０７は、欠
陥補正装置６０５に補正パルスを供給する。このよう
に、本実施例においては、レベルの大きい欠陥を補正す
るためにサンプリング保持Ｓ／Ｈ部６０２とディジタル
信号処理上の欠陥補正装置６０５の２個所で補正動作を
している。

【００４５】図７を参照してＳ／Ｈ部での補正動作の説
明をする。同図（ａ）は固体撮像素子６０１からの出力
信号であり、（ｂ）は通常時のＳＨＰ（サンプリングホ
ールド）パルス、（ｃ）は通常時のＳＨＤ（サンプリン
グホールド）パルスである。

【００４６】なお、ＳＨＰパルスとＳＨＤパルスはＣＤ
Ｓ（相関２重サンプリング）のために使われる２つのパ
ルス列である。

【００４７】今、同図（ａ）に示す如く、固体撮像素子
からの出力のＡ点に欠陥があると、Ａ点に対応する同図
（ｄ）のＳＨＤパルスを停止させる。それによって、Ｓ
／Ｈ（サンプリングホールド）回路では、その点のサン
プリングは行なわず、前のサンプル値を保持したままに
なる。

【００４８】本実施例によれば、欠陥信号に対する補正
が、Ｓ／Ｈ回路で行なわれるので、ＡＧＣ増幅器の前の
段階で補正がなされており、レベルの大きな欠陥であっ
ても後の画素信号に影響を与えない。

【００４９】本実施例では、補間をするために１つ前の
画素データを用いているのでカラーＣＣＤの場合は、別
の色の画素情報がホールドされていることになる。しか
しながら、同じ色の画素信号で補間するようにすること
は簡単にできる。

【００５０】次に図８を参照して、ディジタル欠陥補正
回路動作の説明をする。図６の６０５に示したとおり欠
陥補正装置６０５はクロックパルス発生器６０７からの
補正パルスを受信して、その位置で補正を行なう。

【００５１】図８において、マトリックス状に配列され
た正方形は画素を表わす。斜線を施した正方形は欠陥画
素を表わしている。Ａ〜Ｄは隣接画素である。

【００５２】ここで例示する補正方法は、平均値補間で
ある。水平相関のみの場合は、欠陥画素を含む水平ライ
ン上で欠陥画素の前後画素ＡとＢを平均した値が欠陥部
の補間信号の値である。

【００５３】即ち、欠陥画素＝（Ａ＋Ｂ）／２ である。

【００５４】垂直相関のみの場合は、ＣとＤの平均値で
ある。 即ち、欠陥画素＝（Ｃ＋Ｄ）／２ である。

【００５５】水平、垂直相関の場合は、 欠陥画素＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）／４ である。

【００５６】このようにして、図６の欠陥補正装置６０
５において欠陥画素について補正がなされ、欠陥のない
信号が信号処理回路６０９に供給される。

【００５７】上述の説明では、平均値補間について説明
し、また、この方法が一般的ではあるが、その他にも前
置補間や後置補間等がある。

【００５８】また、図８の固体撮像素子における正方形
は、カラー撮像素子の場合、同色の画素の配列を示して
おり、他の色については省略したものである。

【００５９】以上、本発明の他の実施例について説明し
てきたが、この実施例の欠陥補正装置によれば、ＡＧＣ
増幅器に入る前のＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路
で、ＳＨＤパルスを欠陥のある画素の所で停止し、後の
補正装置でその場所の補正をすることにより画面上の欠
陥を完全に補正することができる。

【００６０】

【発明の効果】本発明の固体撮像素子欠陥補正装置は、
上述の構成を有することにより、従来と同じくレベルの
小さい欠陥を補正できるとともに、レベルの大きな欠陥
に対してもそれらを完全に補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の欠陥補正装置の欠陥検出及び補正部の
ブロック図である。

【図２】本発明の１例の欠陥補正システム全体のブロッ
ク図である。

【図３】欠陥無の時のＳ／Ｈ後のデータ列を示す線図で
ある。

【図４】データに欠陥がある時のＳ／Ｈ後のデータ列を
示す線図である。

【図５】データに巨大欠陥がある場合のＳ／Ｈ後のデー
タ列を示す線図である。

【図６】本発明の他の例にかかる欠陥補正システム全体
のブロック図である。

【図７】画素信号の欠陥とＳＨＤパルスの関係を示す波
形図である。

【図８】平均値補間の説明図である。

【図９】欠陥の大小による画質に与える影響を示す図で
ある。

【図１０】従来の欠陥補正システムのブロック図であ
る。

【図１１】従来の欠陥補正システムのブロック図であ
る。

【符号の説明】

１０１ 欠陥検出リファレンス信号発生器 １０３ 欠陥検出コンパレータ １０６ アドレス検出器 １０７ ＲＡＭ １０２ レベル判定用リファレンス信号発生器 １０５ レベル判定コンパレータ １０８ ＲＡＭ １１０ 欠陥補正パルス発生器 １１１ 欠陥補正回路

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体撮像素子から読み出された画像信号
   中の通常のレベルより高いレベルを有する欠陥画素信号
   を補正する欠陥補正装置であって、 欠陥画素の位置を示すアドレス信号と該欠陥画素の信号
   レベルを示す信号を供給する手段と、 上記信号の供給によって指定された欠陥画素である１つ
   の画素か、あるいは欠陥画素とそれに続く画素との２つ
   の画素の補正を行う手段と、 を有することを特徴とする固体撮像素子の欠陥補正装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の欠陥補正装置におい
   て、欠陥画素の位置を示すアドレス信号とその欠陥画素
   の信号レベルを示す信号を供給する手段が、欠陥画素を
   検出する手段とその画素アドレスを記憶するメモリ及び
   欠陥画素の信号レベルを検出する手段とそのレベルを記
   憶するメモリを含むことを特徴とする欠陥補正装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の欠陥補正装置におい
   て、欠陥画素を検出する手段が入力画素信号と第１レベ
   ルの基準信号との比較器であり、レベル検出手段が入力
   画素信号と第２レベルの基準信号とを比較する比較器で
   あることを特徴とする欠陥補正装置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の欠陥補正装置におい
   て、欠陥画素の位置とその信号レベルを供給する手段が
   ＲＡＭであることを特徴とする欠陥補正装置。
5. 【請求項５】 固体撮像素子から読み出された画像信号
   中の通常のレベルより高いレベルを有する欠陥画素信号
   を補正する欠陥補正方法であって、 欠陥画素の位置を示すアドレス信号と該欠陥画素の信号
   レベルを示す信号を供給するステップと、 供給された信号によって指定された欠陥画素である１つ
   の画素か、あるいは欠陥画素とそれに続く画素との２つ
   の画素の補正を行うステップと、 を有する固体撮像素子の欠陥補正方法。