JPH0727728Y2 - 結晶欠陥補償回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、CCDなどの電荷転送素子を固体撮像素子と
して使用したビデオカメラに適用して好適な結晶欠陥補
償回路に関する。

［従来の技術］ 固体撮像素子として、CCDなどのような電荷転送素子を
使用する場合にあっては、その基体である半導体素子に
結晶欠陥があると、その結晶欠陥部分に対応した画素か
らは常時欠陥ノイズが発生する。この欠陥ノイズによっ
て画質低下を招来していた。

この画質低下を改善するため、従来では結晶欠陥補償回
路を使用している。これは、結晶欠陥部分を前値ホール
ドする方式である。

第３図はこの前値ホールド方式の結晶欠陥補償回路10の
従来例を示す。

固体撮像素子１としては、CCDを使用した場合であっ
て、このCCD1から読み出された撮像信号は、サンプリン
グホールド回路２において、画素ごとに撮像信号の信号
レベルがホールドされる。従って、出力端子３には波形
成形された撮像信号が得られる。

４はサンプリングタイミングを制御するための制御回路
であって、これにはメモリが設けられており、ここにCC
D1のどの部分に結晶欠陥があるのかを示す位置信号が記
憶されている。

通常は端子５に供給されたサンプリングパルスがゲート
回路６を介してサンプリングホールド回路２に供給され
るようになされている。

結晶欠陥のある位置が到来すると、制御回路４から阻止
信号が送出される。それによって、ゲート回路６が動作
してサンプリングパルスが阻止されて、サンプリング動
作が停止する。

これによって、１画素前の信号がそのままホールドされ
るから、欠陥ノイズが出力されることはない。

ところで、色フィルタとしてモザイク状をなす例えば補
色フィルタを使用するような場合には、上述したような
前値ホールド方式の結晶欠陥補償回路では、有彩色時結
晶欠陥を完全に補償することができなくなる。

例えば、色フィルタとして第４図に示すようなモザイク
状の補色フィルタを考えると、輝度信号は隣接する２水
平ラインの撮像信号の和信号が使用される。すなわち、
奇数ラインでは、 Yn＝（Mz＋Cy）＋（Ｇ＋Yl） ＝２（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ） 偶数ラインでは、 Yn＋１＝（Mz＋Yl）＋（Ｇ＋Cy） ＝２（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ） これに対して、色信号は、隣接する２水平ラインの撮像
信号の差信号が使用される。すなわち、奇数ラインで
は、 Yn＝（Mz＋Cy）−（Ｇ＋Yl） ＝2B−Ｇ 偶数ラインでは、 Yn＋１＝（Mz＋Yl）−（Ｇ＋Cy） ＝2B−Ｇ このような色フィルタを使用して色分解を行なっている
場合には、上述したような１画素前のサンプリングホー
ルド出力を結晶欠陥補償信号として使用すると、１画素
前の色信号が輝度誤差となってしまう。すなわち、結晶
欠陥部分と等価な信号で補償することができない。

上述したような色フィルタでは、水平捜査方向における
フィルタの単位繰り返しピッチだけ前の撮像信号を結晶
欠陥補償信号として使用する必要があるからである。

例えば、第４図のような色フィルタでは、２画素ごとに
同一の色フィルタが並んでいるので、２画素前（２ビッ
ト前）の撮像信号によって補償しなければならない。

［考案が解決しようとする問題点］ ところで、このように単位繰り返しピッチ前の撮像信号
を結晶欠陥補償信号として使用するように、結晶欠陥補
償回路を構成する場合にあっても、結晶欠陥を完全には
補償できないことがある。

それは、実装上、各サンプリングパルスの位相差や、サ
ンプリングホールド回路のバラツキなどの影響によっ
て、僅かなDC差やサンプリングパルスの漏れが発生す
る。

このようにDC差やサンプリングパルスの漏れ量が相違し
たりすると、これらが欠陥補償誤差となり、結果的に結
晶欠陥部分にノイズが重畳されてしまうことになる。

そこで、この考案ではこのような従来の問題点を解決し
たものであって、モザイク状をなす補色フィルタを色フ
ィルタとして使用する場合であっても、結晶欠陥を確実
に補償することのできる結晶欠陥補償回路を提案するも
のである。

［問題点を解決するための技術的手段］ 上述の問題点を解決するため、この考案においては、モ
ザイク状の色フィルタと、その色分解像が投影される固
体撮像素子と、画素ごとにサンプリングする第１のサン
プリング回路と、色フィルタの単位繰り返しピッチに対
応した画素ごとにサンプリングする第２のサンプリング
回路と、周波数特性制御回路とで結晶欠陥補償回路が構
成される。

［作用］ 通常動作時は、第１のサンプリング回路によって撮像信
号が画素ごとにサンプリングされる。

これに対して、欠陥画素のサンプリング時、第２のサン
プリング回路が動作する。これによって、その出力側に
は、色フィルタの単位繰り返しピッチ前の撮像信号がそ
のまま、サンプリングホールド出力として使用される。

このサンプリングホールド出力は結晶欠陥のない画素か
ら得られた撮像信号であって、しかもその色成分は同一
である。

この結晶欠陥補償動作と共に、周波数特性制御回路を動
作させて、欠陥画素を含む前後の画素領域でその周波数
特性が低下するように制御される。

これによって、DC差やサンプリングパルスの漏れ量の相
違によるノイズが発生しても、そのレベルが抑制され
て、目立たなくなる。

［実施例］ 続いて、この考案に係る結晶欠陥補償回路の一例を上述
したビデオカメラに適用した場合につき、第１図以下を
参照して詳細に説明する。

第１図は結晶欠陥補償回路10の一例を示し、第２図は結
晶欠陥補償動作の説明に供する波形図である。

第２図Ａは、撮像素子としてCCDを使用したときの撮像
信号の一例を示す。同図において、斜線で示すS1〜S5は
各画素に対応した撮像信号であって、この例では４番目
の画素に結晶欠陥がある場合を示す。そのため、Ｎはこ
の結晶欠陥によって発生するノイズを表す。

Ｔは水平走査方向に対する転送周期（水平転送周期）で
ある。T₀は信号のリセット期間、T1はフィードスルー期
間を示す。リセット期間T₀のとき、信号レベルは所定の
電源レベルまでプルアップされる。

さて、第１図において、CCD1から出力された撮像信号は
高速動作をするクランプ回路11でフィードスルー期間T1
が高速クランプ処理される。第２図Ｂに示すクランプパ
ルスP₀はタインミング発生回路30で生成されたものが使
用される。

クランプ処理された撮像信号はバッファアンプ12を経て
第１のサンプリング回路13に供給され、これに供給され
る第１のサンプリングパルスP1（第２図Ｃ）によって、
撮像信号S1〜S5そのものがサンプリングホールドされ
る。

サンプリングされた撮像信号はバッフアアンプ14を介し
てインバータ16に供給されて、信号の位相が反転され、
反転された撮像信号がローパスフィルタ17において帯域
制限される。帯域制限された撮像信号は後述する周波数
特性制御回路32によってその利得が制御される。その結
果、出力端子３には、所定の周波数特性と周波数帯域を
持った撮像信号、つまり映像信号が得られる。

なお、33は周波数特性を微調整するための可変素子であ
る。

この考案においては、第１のサンプリングホールド回路
13に対して並列に、第２のサンプリングホールド回路2
1、バッファアンプ22及びスイッチング回路24の直列回
路20が接続される。

直列回路20は結晶欠陥を補償するための回路系である。
従って、通常は第１のサンプリングホールド回路13が使
用され、欠陥画素の撮像信号を出力するときには、この
直列回路20が始めて動作することになる。

そのため、第１のサンプリングホールド回路13には第２
図Ｃに示すように、結晶欠陥画素のときサンプリング動
作しないような時系列のサンプリングパルスP1が供給さ
れる。この第１のサンプリングパルスP1はタインミング
発生回路30で生成されたパルスが使用される。

タインミング発生回路30には、上述したように結晶欠陥
位置を記憶したメモリが設けられ、結晶欠陥画素からの
信号読み出しタイミングに同期して、サンプリングパル
スが欠如するようになされている。

タインミング発生借り30ではさらに第２のサンプリング
パルスP2が生成される。この第２のサンプリングパルス
P2は、第２図Ｄに示すように、結晶欠陥位置の画素を含
めて２画素前からサンプリングパルスが欠如するような
パルス列である。

何個のパルスを欠如させるかは、色フィルタの構成によ
っても相違する。すなわち、間引くべきパルス数は色フ
ィルタの水平走査方向におけるフィルタの単位繰り返し
ピッチによって決まる。

第４図のような補色フィルタでは２画素を単位として色
フィルタが繰り返されているので、この場合には２画素
分のサンプリングパルスが間引かれる。

これに対して、スイッチング回路24には、結晶欠陥位置
に対応したスイッチングパルスP3（第２図Ｅ）が供給さ
れる。

ここで、第１、第２のサンプリングパルスP1、P2及びス
イッチングパルスP3は何れも、ハイレベルでサンプリン
グ動作及びスイッチング動作を開始するものとする。

従って、第１のサンプリングホールド回路13では結晶欠
陥画素のところだけ、サンプリング動作が停止する。こ
れに対して、第２のサンプリングホールド回路21では、
結晶欠陥画素を含めて２画素前までは第１のサンプリン
グホールド回路13と同様なサンプリング動作であるが、
結晶欠陥画素及びその１画素前はサンプリング動作は行
なわれない。

また、スイッチング回路24はスイッチングパルスP3が得
られたときだけ、オンするようになされているから、バ
ッファアンプ14への入力信号としては、結晶欠陥画素の
１画素前までは第１のサンプリングホールド回路13の出
力が供給される。

しかし、結晶欠陥画素のタインミングでは、第１のサン
プリングホールド回路13の出力に代えて、スイッチング
回路24の出力が供給されることになる。スイッチング回
路24では２画素前の撮像信号がホールドされた状態にあ
るから、２画素前の撮像信号S2がバッファアンプ14に入
力することになる（第２図Ｆ）。

その結果、ノイズＮは伝送されない。

なお、上述したようにサンプリング位相の僅かな相違な
どによって、サンプリング出力中にサンプリングパルス
が漏れたようなときには、インバータ16の出力E2をみる
と、出力波形の連続性が担保されず、第２図Ｇような出
力波形となってしまう。

そのため、ローパスフィルタ17によって高域を除去して
も、サンプリングパルスの漏れ量によっては大きな出力
レベル変動となって現れてしまう。この漏れ量は特に、
結晶欠陥画素のところが著しい。出力E2が第２図Ｇのと
きには、ローパスフィルタ17の出力E1は同図Ｈのように
なる。

そこで、この考案ではさらに、スイッチングパルスP3が
パルス遅延回路31に供給されて、１画素分に相当する時
間だけ遅延されて、第２図Ｉに示すような遅延パルスP4
が形成され、これが利得制御信号として周波数特性制御
回路32に供給される。

これによって、遅延パルスP4が得られている期間、撮像
信号の利得を下げる。どの程度下げるかは、サンプリン
グパルスの漏れ量などを考慮して定められる。このよう
に利得を調整すれば、出力端子３に得られる最終的な映
像信号の出力レベルE₀は第２図Ｊのごとくなって、大幅
な出力レベル変動を除去できる。

［考案の効果］ 以上説明したように、この考案においては、補色フィル
タのような色フィルタを使用したときの結晶欠陥に対す
る補償を行なうと共に、実装上の問題点であった、サン
プリングパルスの漏れによって生ずるノイズを周波数特
性を制御することによって軽減したものである。

これによれば、再生画像の画質が著しく改善される。

従って、この考案に係る結晶欠陥補償回路は上述したよ
うに電荷転送素子を撮像素子として使用すると共に、補
色フィルタのような色フィルタを使用したビデオカメラ
に適用して極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る結晶欠陥補償回路の一例を示す
系統図、第２図はその動作説明に供する波形図、第３図
は従来の結晶欠陥補償回路の系統図、第４図は色フィル
タの構成図である。 １……固体撮像素子 10……結晶欠陥補償回路 13……第１のサンプリングホールド回路 20……結晶欠陥補償用の直列回路 21……第２のサンプリングホールド回路 24……スイッチング回路 30……タインミング発生回路 31……パルス遅延回路 32……周波数特性制御回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】モザイク状の色フィルタと、その色分解像
   が投影される固体撮像素子と、画素ごとにサンプリング
   する第１のサンプリング回路と、上記色フィルタの単位
   繰り返しピッチに対応した画素ごとにサンプリングする
   第２のサンプリング回路と、周波数特性制御回路とを有
   し、欠陥画素のサンプリング時、上記第２のサンプリン
   グ回路のサンプリング出力によって欠陥補償されると共
   に、上記周波数特性制御回路を欠陥画素部の利得を下げ
   るように動作させて、欠陥画素を含む画素領域で前記第
   ２のサンプリング回路から出力される撮像信号の周波数
   特性が低下するように制御されるようにしたことを特徴
   とする結晶欠陥補償回路。