JP3705326B2 - 欠陥画素補正装置およびその方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像素子の欠陥画素からの撮像信号を補正する欠陥画素補正装置およびその方法に関わり、特に、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)固体撮像素子を用いた撮像装置における、白きず（固定パターン雑音）を有する欠陥画素からの撮像信号の補正をより精度良く行うようにするものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３に従来の技術による欠陥画素補正装置を用いた撮像装置のブロック構成例を示す。
この図において、１は固体撮像素子で、入射された撮像光を光電変換して得られた信号を、撮像信号１ａとして出力する。固体撮像素子１から出力された撮像信号１ａは、ＣＤＳ回路（相関二重サンプル回路）１６に入力される。ＣＤＳ回路１６には、さらに、ドライブ回路１５で撮像信号１ａに同期して生成された制御信号である、クランプパルス信号１５ａ、サンプルホールドパルス信号１５ｂおよびリセットパルス信号１５ｃが入力される。
【０００３】
ＣＤＳ回路１６に入力された撮像信号１ａは、増幅器３に入力されると共に、一端が接地されたスイッチ２のもう一端に入力される。このスイッチ２は、クランプパルス信号１５ａによってオン／オフ制御される。増幅器３で増幅された信号は、サンプルホールドパルス信号１５ｂによって制御されるスイッチ４に入力される。スイッチ４がオンの場合、増幅器３から出力された撮像信号がスイッチ４を経て、増幅器７と、一端が接地されたスイッチ５の他端と、同じく一端が接地されたコンデンサ６へ入力される。このスイッチ５は、リセットパルス信号１５ｃによってオン／オフ制御される。増幅器７で増幅された撮像信号７ａは、ＣＤＳ回路１６から出力されて加算回路８’へ入力される。
【０００４】
加算回路８’は、ＣＤＳ回路１６からの撮像信号７ａと、補正信号発生回路９によって前述の撮像信号１ａに同期して発生された補正信号９ａとを加算し、該加算により補正された撮像信号８ａ’を後段（図示していない）へ出力する。
【０００５】
以下、図４を用いて、欠陥画素の撮像信号を補正する従来の技術の動作について説明する。
【０００６】
図４は、図３の撮像装置の固体撮像素子の各画素に入射される撮像光が全て同一光量の場合の信号波形を説明する図である。
【０００７】
ここで、固体撮像素子１から出力される撮像信号１ａは、図４に示すように、リセット期間、フィールドスルー期間、信号出力期間を有する。
【０００８】
上述のように図４は、固体撮像素子の各画素に入射される撮像光が全て同一光量の場合であるため、信号期間における各画素の信号レベルは、欠陥画素を除いて同じレベルとなる。そして、欠陥画素に対応する信号期間の信号レベルは、前述したように暗電流によって信号レベルが恒常的に大きくされ、図に示すように他の信号期間の信号レベルよりも大きくなる場合がある。
【０００９】
固体撮像素子１からの撮像信号１ａは、そのフィードスルー期間に応じてクランプパルス信号１５ａによりスイッチ２がＯＮにされると、そのフィードスルー期間のレベルがクランプされる。次に、撮像信号１の信号出力期間に、サンプルホールドパルス信号１５ｂによりスイッチ４がＯＮになると、その信号出力期間の撮像信号１のレベルがサンプリングされ、コンデンサ６にそのサンプリングレベルがホールドされる。そのホールドされたサンプリングレベルが増幅器７に印加され増幅され、その増幅器７から増幅された撮像信号７ａが出力され、この信号が加算回路８に入力される。なお、リセットパルス信号１５ｃでスイッチ５がＯＮにされた場合は、コンデンサ６にホールドされた電荷が放電(リセット)される。
【００１０】
ここで、固体撮像素子１のセンサ部に欠陥が有る場合、例えば、格子歪みが多いために暗電流が増大する場合は、固体撮像素子１から出力される撮像信号１ａのうち、その欠陥のある画素からの撮像信号部分のレベルが、撮像光にはよらないで、その暗電流に応じて恒常的に大きくされてしまう。
【００１１】
そのため、撮像信号１ａと同様に、撮像信号１ａがＣＤＳ回路によりサンプルホールドされ出力された撮像信号７ａの信号レベルにおいても、欠陥画素に対応する信号レベルは欠陥のない画素に対応する信号レベルより大きくなる。
【００１２】
そこで従来より、撮像信号の再生時に、欠陥画素の再生映像部分が白きずとして目立たせないようにするため、欠陥画素の信号レベルと他の欠陥のない画素の信号レベルのレベル差をより少なくするための補正が行われている。
【００１３】
従来の技術を用いた、欠陥画素を補正するための欠陥画素補正信号９ａは、撮像信号７ａに同期して補正信号発生回路９から加算回路８’に入力される。欠陥画素補正信号９ａは、欠陥画素信号と振幅が同じで信号レベル極性が逆の信号であり、これを欠陥画素信号と加算することにより欠陥画素が補正されるようにする。
【００１４】
この従来技術では、ＣＤＳ回路１６からの出力信号７ａと、補正信号発生回路９から欠陥画素補正信号９ａの出力タイミングを正確かつ安定に一致させるための配慮がなされていない。
【００１５】
すなわち、この従来の技術では、補正信号発生回路９とＣＤＳ回路１６のそれぞれの動作間での信号位相を対応させるための手段、もしくは、一致させるための手段を有しない。そのため、補正信号発生回路９からの欠陥画素補正信号９ａに対してＣＤＳ回路１６の出力信号７ａの出力タイミングが、例えば、温度変動によりタイミング位相がそれぞれ別個に変動することで、補正信号とその補正対象部分とのタイミングを正確に一致させることが、困難となる場合がある。その場合、図４の加算回路８’の出力信号８ａ’の（Ｂ）の波形のように完全には補正されずに、波形の一部でもって、補正前のレベルの部分が残されてしまう。その結果、表示装置に表示された映像には、白きずの残りが補正されずに表示され、完全に補正される場合に比べて映像品質が劣ってしまう。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、欠陥画素を補正し、映像品質を向上させるためには、ＣＤＳ回路からの撮像信号と、補正信号発生回路からの欠陥画素補正信号の出力タイミングを、１画素単位で正確に一致させるようにする必要がある。
【００１７】
そのため本発明は、撮像信号とその補正信号との位相を画素単位でより一致させるようにすることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明では、ＣＤＳ回路に用いられるサンプリングホールド回路と同様なサンプリングホールド回路を用いて欠陥画素補正信号をサンプリングホールドする。そのときＣＤＳ回路と固体撮像素子１の出力信号と同じサンプリングホールドパルス信号１５ｂでサンプリングホールドし、固体撮像素子１の出力信号と同じリセットパルス信号１５ｃでリセットして加算回路８で加算することにより、欠陥画素信号と欠陥画素補正信号の位相タイミングを正確で安定的に一致させたものにする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による固体撮像素子の欠陥画素補正方式について図１および図２を用いて説明する。
【００２０】
図１は本発明に関わる欠陥画素補正装置を用いた撮像装置のブロック構成例を示す図であり、固体撮像素子１、ドライブ回路１５、クランプパルス信号１５ａにより制御されるスイッチ２、増幅器３、サンプルホールドパルス信号１５ｂにより制御されるスイッチ４及びスイッチ１１、リセットパルス信号１５ｃにより制御されるスイッチ５及びスイッチ１２、固体撮像素子の出力信号レベルをホールドするコンデンサ６、増幅器７、加算回路８、補正信号発生回路９、増幅器１０、補正信号レベルをホールドするコンデンサ１３、増幅器１４で構成される。
【００２１】
図２は図１の撮像装置の固体撮像素子の各画素に入射される撮像光が全て同一光量の場合の信号波形を説明する図である。固体撮像素子１の出力信号１ａは、リセット期間、フィードスルー期間、信号出力期間に分けられる。まず、クランプパルス信号１５ａによりスイッチ２がＯＮになると、フィードスルー期間のレベルがクランプされ、サンプルホールドパルス信号１５ｂにより、スイッチ４がＯＮになると、信号出力期間の信号レベルがサンプリングされ、コンデンサ６に信号レベルがホールドされる。ここでリセットパルス信号１５ｃでスイッチ５をＯＮにすると、コンデンサ６にホールドされた電荷が放電(リセット)され、増幅器７から出力信号７ａが得られる。
【００２２】
一方、補正信号発生回路９から出力される欠陥画素補正信号９ａは、サンプルホールドパルス信号１５ｂにより、スイッチ１１がＯＮになると、コンデンサ１３に信号レベルがホールドされる。ここでリセットパルス信号１５ｃでスイッチ５をＯＮにすると、コンデンサ１３にホールドされた電荷がグランドに放電され、増幅器１４から出力信号１４ａが得られる。
【００２３】
欠陥画素補正信号９ａは、欠陥画素から恒常的に出力される暗電流による信号レベルと同じ大きさで極性が逆の信号レベルの信号が用いられる。そのため、固体撮像素子１から欠陥画素による撮像信号が出力された場合、増幅器７の出力信号７ａ（固体撮像素子１の欠陥画素出力信号）と増幅器１４の出力信号１４ａ（欠陥画素補正信号）とを加算回路８で加算することで、欠陥画素の撮像信号が欠陥画素補正信号でもってそれらの位相が一致して白きず部分を残さないで完全にキャンセルされる。そのため、欠陥画素でない撮像信号のレベルとほぼ同じ信号レベルの撮像信号が得られるように、欠陥画素の補正が完全に行われる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、ＣＤＳ回路において固体撮像素子の出力信号をサンプルホールドする回路を欠陥画素補正信号にも適用することにより、欠陥画素の撮像信号の出力タイミングと、補正信号の出力タイミングとを正確に一致させることが可能な、欠陥画素補正を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関わる欠陥画素補正装置を用いた撮像装置のブロック構成例を示す図。
【図２】図１の撮像装置の固体撮像素子の各画素に入射される撮像光が全て同一光量の場合の信号波形を説明する図。
【図３】従来の技術による欠陥画素補正装置を用いた撮像装置のブロック構成例を示す図。
【図４】図３の撮像装置の固体撮像素子の各画素に入射される撮像光が全て同一光量の場合の信号波形を説明する図。
【符号の説明】
１：固体撮像素子、 ２，４，５，１１，１２：スイッチ、 ３，７，１０，１４：増幅器、 ６，１３：コンデンサ、 ８：加算回路、 ９：補正信号発生回路、 １５：ドライブ回路、 １６：ＣＤＳ回路、

Claims (2)

1. 固体撮像素子の欠陥画素からの撮像信号を補正する欠陥画素補正装置において、前記固体撮像素子の欠陥画素からの撮像信号に同期した補正信号を発生し出力する補正信号発生手段と、前記撮像信号をサンプルホールドする第１のサンプルホールド手段と、前記補正信号をサンプルホールドするための第２のサンプルホールド手段と、前記撮像信号に同期して、前記第１のサンプルホールド手段と第２のサンプルホールド手段とが同じ位相でそれぞれサンプルホールド動作するための制御を行う制御手段と、前記第１のサンプルホールド手段でサンプルホールドされた撮像信号と前記第２のサンプルホールド手段でサンプルホールドされた補正信号とを加算する加算手段とを有することを特徴とする欠陥画素補正装置。
2. 固体撮像素子の欠陥画素からの撮像信号を補正するための欠陥画素補正方法において、前記撮像信号をサンプルホールドし、前記固体撮像素子の欠陥画素からの撮像信号に同期した補正信号を、前記撮像信号のサンプルホールドと同じ位相でサンプルホールドし、前記固体撮像素子の欠陥画素からの撮像信号をサンプルホールドして得られた信号と前記補正信号をサンプルホールドして得られた信号とを加算することを特徴とする欠陥画素補正方法。

Images