JPH1070687A - 固体撮像素子の信号処理装置および方法 - Google Patents

固体撮像素子の信号処理装置および方法

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JPH1070687A
JPH1070687A JP8245617A JP24561796A JPH1070687A JP H1070687 A JPH1070687 A JP H1070687A JP 8245617 A JP8245617 A JP 8245617A JP 24561796 A JP24561796 A JP 24561796A JP H1070687 A JPH1070687 A JP H1070687A
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JP
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signal
pixel
solid
defect
compensation
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JP8245617A
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English (en)
Inventor
Shuichi Akazawa
周一 赤沢
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 CCDの信号処理装置において、相関2重サ
ンプリングおよび2画素読み出しを行ないながら、正し
く欠陥補償がなされるようにする。 【解決手段】 CCD2の信号電荷がパルスSHDでサ
ンプリングされる。ROM10に予め格納された欠陥情
報の読み出しは、このサンプリングより1画素前に行な
われる。読み出された欠陥情報と、乗算器9によって、
欠陥情報に対してセンサ7で得られたCCD2の温度情
報が加味され、回路13に供給される。回路13で、2
画素読み出しモードと通常モードでのレベル差が補正さ
れる。ROM10からの情報に基づく制御信号がディレ
イ15aで若干遅らされ、パルスSHDでラッチされ
る。ラッチされたこの制御信号で回路14aが制御さ
れ、乗算器9から供給された信号が加算器19でCCD
2からの撮像信号と加算され、画素欠陥の補償がなされ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、固体撮像素子で
あるCCD(Charge Coupled Device) の駆動の際に、C
CDの持つ温度依存欠陥を補償すると共に、2画素読み
出しを可能とする固体撮像素子の信号処理装置および方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、ビデオカメラや電子スチルカメラ
などでは、主にCCDが撮像素子として用いられてい
る。このCCDは、周知のように受光した光を電子に変
換して撮像出力として出力するもので、半導体製造プロ
セスによって製造される。このCCDは、例えば800
×500=40万画素から成る。受光された光は、電子
に変換され電圧レベルとされ、所定の読み出しクロック
に基づき順次画素毎に出力される。
【0003】このCCDにおいて、100%完全な状態
のものは極めて稀であり、多くは1つのCCDに対して
100個程度の画素欠陥が存在する。この画素欠陥は、
先ず、受光された光量に依存するものと温度に依存する
ものとに分類する事ができる。光量に依存する欠陥は、
画素の受光面積が規定の値からずれているものであり、
比較的発生頻度が少ない。この欠陥が全く無いCCDも
少なからず存在する。
【0004】一方、温度に依存する欠陥は、殆どのCC
Dに存在するものであって、CCDの出力電圧に対して
バイアス電圧が加えられた状態となる。例えば、温度が
8°C上昇する毎にCCD出力が2倍の振幅となる。し
たがって、この欠陥は、撮像出力を再生した際に白点と
して現れる。以下、このような、温度依存性を有する微
小欠陥を、RPNと称する。
【0005】また、光量および温度の何方にも依存しな
い欠陥も存在する。この場合には、CCDの出力電圧に
対してバイアス電圧が減算された状態となる。したがっ
て、この欠陥は、撮像出力を再生した際に、黒点として
現れる。
【0006】上述の温度依存性のある白点の欠陥(RP
N)および温度,光量の影響のない黒点の欠陥に対して
補償が行われる。図9は、この欠陥補償をすることを可
能としたCCD信号処理回路の構成の一例を示す。ま
た、図10に、図9の各部における信号を概略的に示
す。この構成において、上述のRPNおよび黒点の欠陥
は、予めCCDのどこに発生するかが分かるため、メモ
リにその欠陥のCCD上における位置を記憶させてお
き、該当する画素データに対して所定の補償を行う。
【0007】被写体からの光がレンズや絞り機構、フォ
ーカス機構などから成る光学系100を介してCCDか
ら成る撮像素子101に対して入射される。一方、SY
NC生成回路102において、この図9に示される構成
の動作の基準となるSYNCクロックが生成される。こ
のクロックは、タイミングジェネレータ103に供給さ
れると共に、補償信号発生回路111に対して供給され
る。タイミングジェネレータ103において、供給され
たSYNCクロックに基づきタイミングパルスが生成さ
れる。このタイミングパルスは、駆動回路104に供給
される。
【0008】撮像素子101が駆動回路104に駆動さ
れることにより画素毎に信号電荷が読み出され、撮像信
号が出力される。この撮像信号は、画素毎にCDS/プ
リアンプ105に対して順次供給される。供給された撮
像信号は、このCDS/プリアンプ105において、C
DS(相関2重サンプリング)され、画素毎の出力レベ
ルがサンプリングされる。このCDSの詳細については
後述する。図10Aは、このCDS/プリアンプ105
からの出力信号aの一例を示す。このように、時間軸に
沿って画素毎の信号が順次供給される。CDS/プリア
ンプ105からの出力信号は、補償信号加算回路106
の一方の入力端に供給される。
【0009】なお、この例においては、rおよびsのタ
イミングに相当する画素に欠陥があるものとする。この
場合、rの位置の画素(以下、画素rとする)は、信号
レベルが突出しており、RPNが発生していることがわ
かる。sの位置の画素(以下、画素sとする)は、信号
レベルが沈み込んでおり、温度および光量依存性の無い
黒点の欠陥となっている。これらの欠陥の位置情報およ
び振幅情報は、予めメモリ110に対して記憶される。
【0010】一方、撮像素子101に対して、温度セン
サ107が取り付けられている。この温度センサ107
で得られた、撮像素子101の温度情報が温度補償回路
108の一方の入力端に対して供給される。
【0011】メモリ110に記憶された欠陥位置データ
が読み出され、補償信号発生回路111の他方の入力端
に供給される。補償信号発生回路111において、上述
の、一方の入力端に供給されているSYNCパルスに基
づいて、この欠陥位置データと撮像素子101からの撮
像信号の読み出しとの同期が取られ、所定の欠陥位置に
対応する補償信号が発生される。発生された補償信号
は、補償信号切り換え回路112に対して供給される。
【0012】上述したように、RPNは、温度依存性が
有るため撮像素子101の温度によって欠陥画素の信号
レベルが変化する。それに対して、黒点の欠陥は常に一
定の信号レベルで以て現れる。この補償信号切り換え回
路112によって信号経路が切り換えられることによっ
て、供給された補償信号に対して温度による補償を行う
かどうかが選択される。
【0013】黒点補償の際には、補償信号は、切り換え
回路112に供給された補償信号は、補償信号cとされ
直接的に補償信号加算回路106に対して供給される。
この黒点補償信号は、図10Dのs’に示されるよう
に、図10Aのsに示される欠陥の信号レベルと正負が
逆とされた信号である。
【0014】一方、RPNを補償するRPNの補償の際
には、切り換え回路112に供給された補償信号は、補
償信号bとされ、温度補償回路108の他方の入力端に
対して供給される。この補償信号bは、図10Bのr’
に示されるように、図10Aのrに示される欠陥の信号
レベルと正負は逆とされているが信号レベルの絶対値は
一致しない。温度補償回路108において、上述した、
一方の入力端に供給された温度情報に基づき、このRP
N補償信号bに対して撮像素子101の温度に対応した
レベル補償がなされ、図10Cのr”に示されるような
RPN補償信号b’とされる。このRPN補償信号b’
は、補償信号加算回路106の他方の入力端に供給され
る。
【0015】補償信号加算回路106において、CDS
/プリアンプ105から供給された、欠陥を含んだ撮像
信号aと補償信号b’またはcが所定の画素に対して加
算される。この加算によって図10Aに含まれる画素r
およびsの欠陥が相殺され、図10Eに示されるよう
な、本来の撮像信号dが得られる。この撮像信号dは、
信号処理系113に供給され所定の信号処理を施され出
力される。
【0016】図11は、撮像素子101を構成するCC
Dにおける出力部の構成の一例を示す。入力端120に
CCDの水平レジスタからの信号電荷が供給される。入
力端121には、ペデスタルレベルの電圧が供給され
る。スイッチ122のON/OFFは、この出力部の電
荷をリセットするためのパルスであるパルスPGによっ
て制御される。図12Aに示される例では、パルスPG
は、反転されてパルスXPGとされている。CCDの信
号電荷が入力端120を介して、CCDの出力部におい
て等価的に形成されるキャパシタ123およびバッファ
アンプ124に供給される。キャパシタ123の他端
は、接地される。入力端120から供給された信号電荷
は、キャパシタ123によって電圧値に変換され、バッ
ファアンプ124に対して供給される。
【0017】このような構成において、パルスPGの制
御によりスイッチ122がONとされ、出力端126の
レベルが図12BのPGカップリング部に示されるよう
に、ペデスタルレベルに固定される。所定のタイミング
でスイッチ122がOFFとされると、キャパシタ12
3が信号電荷によってプリチャージされる。そして、プ
リチャージ終了後キャパシタ123に対してCCDの信
号電荷が蓄積されデータレベルとされ、キャパシタ12
3およびバッファアンプ124によって蓄積されたデー
タレベルの電荷に応じた電圧が撮像信号出力として出力
端126に導出される。
【0018】次に、上述のCDS/プリアンプ105に
おいてなされるCDSについて説明する。CDSは、こ
のようなCCDからの信号電荷に対して、プリチャージ
期間bにおけるプリチャージ電位と、データ期間cにお
けるデータ電位とをサンプリングし、その差を以て撮像
出力となすものである。これにより、プリチャージ電位
とデータ電位の間の同相成分であるリセットノイズなど
を無くすことができる。
【0019】図13は、このCDSを実現するための構
成の一例を示す。また、図14は、このCDSにおける
各信号の一例を示す。入力端130に対して撮像素子1
01から出力された撮像信号が供給される。供給される
信号の例を図14Aに示す。この信号は、バッファアン
プ131を介してスイッチ132および133aに共に
供給される。スイッチ132は、上述のプリチャージ期
間bに同期したタイミングで供給されるサンプリングパ
ルスSHP(図14B)によって開閉を制御される。ま
た、スイッチ133aは、後述するスイッチ133bと
共に、上述のデータ期間cに同期したサンプリングパル
スSHD(図14C)によって開閉を制御される。
【0020】スイッチ132に供給された撮像信号は、
パルスSHPおよびキャパシタ134によってサンプル
/ホールドされる。一方、スイッチ133aに供給され
た撮像信号は、パルスSHDおよびキャパシタ137に
よってサンプル/ホールドされる。また、このパルスS
HDのタイミングで以て、キャパシタ134にホールド
された信号がバッファアンプ135ならびにスイッチ1
33bを介してキャパシタ136にホールドされる。キ
ャパシタ136および137にホールドされた信号は、
それぞれ減算器138の一方および他方の入力端に供給
され、キャパシタ137にホールドされた信号からキャ
パシタ136にホールドされた信号が減ぜられ、出力端
139に、プリチャージレベルとデータレベルとの差を
有した出力信号が導出される。図14Dは、このよにし
て得られた出力信号の一例を示す。
【0021】この構成によれば、サンプリングパルスS
HPおよびSHDを止めるだけで前画素の値をホールド
することができるため、欠陥画素の前画素による補間を
容易に行うことが可能とされる。
【0022】一方、CCDにおいては、CCDの感度を
見かけ上で向上させるために、水平方向に隣り合った2
つの画素を同時に読み出す2画素読み出しの方法が提案
されている。この2画素読み出しにおいては、S/Nを
劣化させること無くCCDの感度を向上させることがで
き、暗いところでもより明るい映像を得ることができる
利点がある。但し、水平方向の2画素分をまとめて読み
出すことから、水平解像度が半分になる、撮像信号出力
のダイナミックレンジが約半分になるなどのデメリット
もある。
【0023】例えばビデオカメラにおいては、撮影の目
的や撮影環境に基づき、この2画素読み出しと通常の1
画素毎の読み出しとが適宜切り換えて用いられる。以
下、2画素読み出しを行なう場合を2画素読み出しモー
ド、1画素毎に読み出しを行なう場合を通常モードと称
する。
【0024】上述の通常モードにおいては、1画素毎に
供給されるパルスPGによってデータレベルがリセット
される。そのため、データレベルは、例えば図12Bに
示されるように、画素Aにおいてレベルa、画素Bにお
いてレベルbとされている。それに対して、この2画素
読み出しモードにおいては、パルスPGは、図12Cに
示されるように1画素おきに供給される。そのため、デ
ータレベルのリセットが1画素おきとされており、画素
Bの読み出しの際には、画素Bのデータレベルが画素A
のデータレベルに対して上乗せされる。そのため、画素
Bにおけるデータレベルは、図12Dに示されるよう
に、レベル(a+b)とされる。
【0025】2画素読み出しモードにおいて上述のCD
Sを行なう場合、例えば図15Aのように得られた信号
電荷は、図15Bおよび図15Cに一例が示される、1
画素おきに供給されるパルスSHDおよびSHPとでホ
ールドされる。これらパルスSHDおよびSHPとで、
図15Aに示される信号電荷のプリチャージレベルとデ
ータレベルとをそれぞれホールドすることで、図15D
に示されるような撮像信号出力が得られる。この場合、
上述したように、プリチャージレベルは画素Aのものに
対応し、データレベルは、画素A+画素Bのレベルに対
応する。
【0026】図16は、上述の、1画素おきに供給され
るパルスSHPおよびSHDの生成について示す。図1
7Aに示される、画素データのサンプリングクロックに
同期したクロックCLKの立ち上がりのタイミングで反
転する信号がXPGゲート信号とされる(図16C)。
このXPGゲート信号を反転した信号がSHPゲート信
号とされる(図16F)。XPGゲート信号よりも1ク
ロック分進んだ信号がSHDゲート信号とされる(図1
6I)。ゲート信号XPG,SHP,およびSHDと、
1画素単位で供給されるパルスXPG,SHP,および
SHDとの論理和をそれぞれとることによって、図16
6,図166,および図166に示されるような、1画
素おきのパルスXPG,SHP,およびSHDを得るこ
とができる。なお、パルスXPGは、パルスPGを反転
させたものである。
【0027】図17は、CCDから撮像信号を得る際
に、上述した、CDSおよび2画素読み出しを行なう場
合の各信号の位相関係の一例を示す。このように、図1
7AのXパルスPGで図17BのCCD出力におけるデ
ータレベルがリセットされる。図17CのSHPパルス
でプリチャージレベルがホールドされ、SHDパルスで
プリチャージレベルがホールドされた画素の次の画素に
おけるデータレベルがホールドされる。そして、データ
レベルのホールド後に、プリチャージレベルとデータレ
ベルとの差分から、図17Eに示される、CCDによる
撮像信号が得られる。
【0028】
【発明が解決しようとする課題】ここで、このCDSお
よび2画素読み出しに加え、上述のRPN補償を行なう
場合について考える。この場合、上述の図9に示される
のと同様に、RPN補償を行なうためのRPN補償信号
を、CDS回路の後段で合成する構成が用いられる。こ
のとき、以下に記す2つの原因により、正しくRPN補
償が行なえないという問題点がある。
【0029】第1の原因としては、2画素読み出しモー
ドの際にRPN補償を行なう場合は、通常モードに比べ
RPNのレベルが大きくなってしまうことが挙げられ
る。
【0030】上述の図9に示される構成では、RPN補
償信号は、アナログ信号である。そのため、上述の通常
モードにおいては、信号処理の回路系の周波数特性に基
づきRPNのレベルが低く抑えられる。ところが、2画
素読み出しモードの際には、撮像信号が2画素分の幅で
以て撮像素子101から出力されるため、通常モードに
比べてRPNの周波数成分がより低くなる。したがっ
て、信号処理の回路系の周波数特性により、この2画素
読み出しモードでは通常モードよりもRPNのレベルが
高く検出されてしまう。したがって、このRPNを補償
するために、何方か一方のモードに対してRPN補償信
号のレベルを合わせると、他方のモードにおいてRPN
補償信号のレベルが合わなくなってしまい、正しい補償
ができないという問題点があった。
【0031】第2の原因としては、2画素読み出しモー
ドにおいては、RPN補償信号が2画素分の幅を有する
が、この補償信号で以て補償を行なうタイミングが2種
類存在することが挙げられる。
【0032】図18Aに示される通常モードの欠陥RP
N(a)は、プリチャージレベルおよびデータレベルを
図18Bおよび図18Cで示されるパルスSHPおよい
SHDでそれぞれホールドされるため、図18Dの信号
RPN(a)’として出力される。これは、欠陥RPN
(a)が存在する画素より奇数画素遅れた位置の欠陥R
PN(b)についても同様にして、信号RPN(b)’
が出力として得られる。一方、2画素読み出しモードに
おいては、図18Hに示されるように、欠陥RPN
(a)に基づく出力は、上述の信号RPN(a)’と開
始点が一致する信号RPN(a)”として得られる。と
ころが、欠陥RPN(b)に基づく出力は、上述の信号
RPN(a)”よりも開始点が1画素分遅れた信号RP
N(b)”として得られる。
【0033】このように、2画素読み出しモードにおい
ては、特定の画素に基づく出力は、欠陥RPN(a)の
ように、画素の信号が出てきた直後にパルスSHDがあ
る場合と、欠陥RPN(b)のように、画素の信号が出
てきて1画素分の間をおいてSHDがある場合とでは、
実際の画素位置で得られる信号と画素位置との位相関係
が異なる。
【0034】図18Dで得られた欠陥に基づく信号RP
N(a)’およびRPN(b)’を補償する場合、図2
0Bに示されるように、これら信号RPN(a)’およ
びRPN(b)’を反転させた補償信号が用いられる。
図19Aおよび図19Bに示される信号をそれぞれ加え
ると、図19Cに示されるような、欠陥が打ち消された
信号が得られる。
【0035】RPN補償信号は、予め分かっている欠陥
位置に対応させて発生されるため、2画素読み出しモー
ドにおいては、図19Eに示されるように、通常モード
におけるRPN補償信号を後ろに1画素分拡げることに
よって得る。ところが、上述したように、2画素読み出
しモードによる出力は、実際の画素位置に対して位相が
異なっている(図19D)。そのため、このRPN補償
信号で欠陥を補償すると、この例では欠陥RPN(b)
に基づく出力信号と補償信号との間で食い違いが生じ、
図19Fに示されるように、正しく補償ができないとい
う問題点があった。
【0036】したがって、この発明の目的は、CDSお
よび2画素読み出しを行った場合に、RPN補償が正し
くなされるような固体撮像素子の信号処理装置および方
法を提供することにある。
【0037】
【課題を解決するための手段】この発明は、上述した課
題を解決するために、CCDから成る固体撮像素子の水
平方向に隣り合った2つの画素を同時に読み出す2画素
読み出しを行なう2画素読み出しモードと、1画素毎に
読み出しを行なう通常モードとを切り換え可能な固体撮
像素子の信号処理装置において、固体撮像素子中の所定
の欠陥を有する画素の位置に関連させて欠陥画素を補償
するための情報が予め格納されたメモリと、補償情報に
基づき欠陥を補償する欠陥補償信号を生成する手段と、
固体撮像素子の出力信号における欠陥の位相と欠陥補償
信号の位相とを合わせる手段と、欠陥補償信号により欠
陥を補償する補償手段とを有することを特徴とする固体
撮像素子の信号処理装置である。
【0038】また、この発明は、上述した課題を解決す
るために、CCDから成る固体撮像素子の水平方向に隣
り合った2つの画素を同時に読み出す2画素読み出しを
行なうモードと、1画素毎に読み出しを行なう通常のモ
ードとを共に有する固体撮像素子の信号処理装置におい
て、固体撮像素子が有する所定の欠陥を補償するための
欠陥補償信号の生成を行なう手段と、欠陥補償信号のレ
ベルを2画素読み出しモードと通常モードとで選択し切
り換える手段とを有することを特徴とする固体撮像素子
の信号処理装置である。
【0039】また、この発明は、上述した課題を解決す
るために、CCDから成る固体撮像素子の水平方向に隣
り合った2つの画素を同時に読み出す2画素読み出しを
行なう2画素読み出しモードと、1画素毎に読み出しを
行なう通常モードとを切り換え可能な固体撮像素子の信
号処理方法において、固体撮像素子中の所定の欠陥を有
する画素の位置に関連させて欠陥画素を補償するための
情報が予め格納されたメモリと、補償情報に基づき欠陥
を補償する欠陥補償信号を生成するステップと、固体撮
像素子の出力信号における欠陥の位相と欠陥補償信号の
位相とを合わせるステップと、欠陥補償信号により欠陥
を補償するステップとを有することを特徴とする固体撮
像素子の信号処理方法である。
【0040】また、この発明は、上述した課題を解決す
るために、CCDから成る固体撮像素子の水平方向に隣
り合った2つの画素を同時に読み出す2画素読み出しを
行なうモードと、1画素毎に読み出しを行なう通常のモ
ードとを共に有する固体撮像素子の信号処理方法におい
て、固体撮像素子が有する所定の欠陥を補償するための
欠陥補償信号の生成を行なうステップと、欠陥補償信号
のレベルを2画素読み出しモードと通常モードとで選択
し切り換えるステップとを有することを特徴とする固体
撮像素子の信号処理方法である。
【0041】上述したように、この発明は、2画素読み
出しモードにおいて欠陥画素の信号に対して位相の合っ
た欠陥補償信号を生成し、それにより欠陥を補償すると
共に、2画素読み出しモードと通常モードとでの欠陥補
償信号のレベルを選択し切り換えることができるように
されているため、2画素読み出しモードにおいて正しく
RPNの補償をすることができる。
【0042】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の第1の形
態を、図面を参照しながら説明する。図1は、この実施
の第1の形態によるCCD信号処理回路の構成の一例を
示す。被写体からの光がレンズや絞り機構、フォーカス
機構などから成る光学系1を介して、CCDから成る撮
像素子2に対して入射される。なお、図1では、撮像素
子2の出力は、1系統であるように示されているが、カ
ラー撮像が可能なCCDを撮像素子2として用いている
場合には、例えばR(Red) G(Green) B(Blue)それぞれ
に対して1系統ずつ、全部で3系統の出力を有する。煩
雑さを避けるため、図1および以下の説明においては、
これを省略し1系統として説明する。
【0043】一方、SYNC生成回路3において、この
図1に示される構成の動作の基準となるSYNCクロッ
クCLKが生成される。このクロックCLKは、タイミ
ングジェネレータ4に供給される。タイミングジェネレ
ータ4において、供給されたクロックCLKに基づきタ
イミングパルスが生成される。このタイミングパルス
は、駆動回路5に供給される。
【0044】撮像素子2が駆動回路5に駆動されること
により画素毎に信号電荷が読み出され出力される。出力
されたこの信号は、画素毎にCDS回路6に対して順次
供給される。このCDS回路6は、信号の増幅を行なう
プリアンプを含むものである。供給された撮像素子2か
らの出力信号は、このCDS回路6において、上述の従
来技術で説明したように相関2重サンプリング(CD
S)され、画素毎の出力レベルがサンプリングされ、撮
像信号とされる。CDS回路6からの出力された撮像信
号は、補償信号加算回路19の一方の入力端に供給され
る。
【0045】そして、詳細は後述するが、この補償信号
加算回路19の他方の入力端に供給されるRPN補償信
号と、この撮像信号とが加算され、RPNを補償された
撮像信号が信号処理回路17に供給される。撮像信号
は、信号処理回路17において、ガンマ補償,マトリク
ス処理,フィルタ処理などを施され、ビデオ信号とされ
出力される。
【0046】図2Aは、この撮像信号の一例を示す。こ
の例では、この撮像信号にはRPN(a)およびRPN
(b)の位置に対応した画素にRPNが存在する。
【0047】ROM10には、撮像素子2におけるRP
N補償情報が予め記憶される。このRPN補償情報は、
撮像素子2を構成するCCDでのRPNの存在箇所を示
す位置情報と、それぞれのRPNにおけるレベル情報、
並びにRGBの識別情報とから成る。これらの情報は、
例えば撮像素子2の出荷時に所定の温度で画素のそれぞ
れについて計測され記憶される。これらの情報は、例え
ば、撮像素子2であるCCDにおける所定の画素を基準
位置として、この基準位置からのクロックCLKによる
クロック数に基づき記憶される。
【0048】なお、このRPN補償情報のROM10へ
の記録は、この、クロック数に基づく記録に限られな
い。例えば、ROM10のアドレスをRPNの位置情報
と直接的に関連付けて格納するようにしてもよい。
【0049】システムコントローラ11は、例えばマイ
クロプロセッサによって構成され、クロックCLKが供
給される。このクロックCLKに基づきROM10に対
してアドレス信号が供給される。上述したように、RO
M10には、クロックCLKのタイミングに基づきRP
N補償情報が記憶されている。この実施の第1の形態に
おいては、撮像素子2から撮像信号が出力されるタイミ
ングに対して1画素前のタイミングで以て、ROM10
からRPN補償情報が出力される。これにより、RPN
の位相とRPN補償信号の位相が合わせられる。
【0050】このようなROM10から出力は、例えば
ROM10に対して、予めRPNの位置を一つ前にずら
してRPN補償情報を格納することによって得られる。
これにより、撮像素子2からの撮像信号の出力に同期さ
せてROM10からRPN補償情報を読み出すことによ
って、目的のタイミングで以てRPN補償情報を得るこ
とができる。
【0051】また、この例に限らず、ROM10には撮
像素子2におけるRPNの位置に対応させてRPN補償
情報を格納し、ROM10からの読み出しの際に、撮像
素子2から撮像信号が出力されるタイミングの1画素前
のタイミングで以て、ROM10からRPN補償情報を
読み出すことによっても、目的のタイミングでRPN補
償情報を得ることが可能である。
【0052】このようにしてROM10から出力された
RPN補償情報のうち、RPNを補償する際のレベル情
報であるレベル補償信号がシステムコントローラ11を
介して乗算器9の一方の入力端に供給される。
【0053】一方、撮像素子2に対して、温度センサ7
が例えば熱伝導性の高い接着剤で固定され取り付けられ
る。この温度センサ7によって得られた撮像素子2の温
度情報は、変換係数発生回路8に供給される。上述した
ように、ROM10に記憶されたRPN補償情報は、上
述のように所定の温度において計測された値に基づいて
いる。そのため、この変換係数発生回路8において、温
度センサ7による温度情報に対応した変換係数が発生さ
れ、後述する乗算器9で、ROM10から読み出された
レベル補償信号に対してこの変換係数が乗ぜられること
によって、実際の温度に対応した温度補償信号が得られ
る。変換係数は、例えば基準とされる温度に対して8℃
高い温度で2倍,16℃高い温度で4倍,また、8℃低
い温度で1/2倍というように、温度に対して段階的に
選択される。この変換係数は、乗算器9の他方の入力端
に供給される。
【0054】乗算器9において、一方および他方の入力
端にそれぞれ供給された変換係数とレベル補償信号とで
乗算が行なわれる。この乗算が行なわれることで、レベ
ル補償信号に対して温度依存性が付加される。この結果
を温度補償信号と称する。この温度補償信号がD/Aコ
ンバータ12を介してアナログ信号に変換され、レベル
切り換え回路13に供給される。このレベル切り換え回
路13には、通常モードと2画素読み出しモードとの切
り換えに対応して、モード切り換え信号が供給される。
【0055】上述したように、RPN補償信号のレベル
は、通常モードによるものと2画素読み出しモードによ
るものとで異ならせる必要がある。レベル切り換え回路
13では、供給されたモード切り換え信号に基づき、ア
ナログ温度補償信号のレベルが切り換えられる。この例
では、RPN補償信号のレベルは、2画素読み出しモー
ドに対して通常モードのレベルが高く、例えば略2倍に
設定される。このレベル切り換えには様々な方法が考え
られる。以下に、図3を参照して、このレベル切り換え
の方法の例を示す。
【0056】図3Aは、アナログ回路によるものであ
る。モード切り換え信号によってスイッチ30が制御さ
れ、演算増幅器31の負帰還量が切り換えられる。これ
により、回路の増幅率が選択され、端子32に供給され
たアナログRPN補償信号が選択された増幅率に基づき
増幅され端子33に導出され出力される。
【0057】図3Bは、ディジタル回路によってレベル
切り換え回路13を構成した例である。端子35に対し
てアナログ温度補償信号が供給される。この信号は、A
/D変換回路36でディジタル信号に変換され、例えば
マイクロプロセッサから成るマイコン37に供給され
る。マイコン37に対して、モード切り換え信号が供給
される。マイコン37に供給されたディジタル温度補償
信号は、モード切り換え信号に基づき所定の値に変換さ
れる。例えば、モード切り換え信号に基づきディジタル
温度補償信号を1ビットシフトさせることで、2倍ある
いは1/2倍とすることができる。こうして変換された
ディジタル温度補償信号は、D/A変換回路38を介し
てアナログ信号に変換され、出力端39に導出される。
【0058】レベル切り換え回路13からの出力は、ス
イッチ回路14に対して供給される。このスイッチ回路
14は、撮像装置2がカラー撮像が可能なものである場
合には、RGBに対応させ3個のスイッチ14a,14
b,および14cを含む。これらスイッチ14a,14
b,および14cは、後述するシステムコントローラ1
1によって生成された制御信号によって制御される。
【0059】一方、システムコントローラ11におい
て、ROM10から読み出されたRPN補償情報に基づ
き、RPNの位置に対応したタイミングに対応させ、R
PN制御信号が生成される。このRPN制御信号は、撮
像素子2がカラー撮像が可能なものである場合には、R
GBに対応させ3系統生成される。これらRPN制御信
号は、ディレイ15a,15b,15c、およびラッチ
回路16a,16b,16cをそれぞれ介して、スイッ
チ回路14に対して供給される。これら3系統の信号
は、スイッチ回路14におけるスイッチ14a,14
b,および14cのRPN制御信号とされる。
【0060】ラッチ回路16a,16b,および16c
のそれぞれには、ラッチ信号として、上述した、撮像素
子2の信号電荷に対してデータレベルをホールドするた
めに生成されたパルスSHDが供給される。また、ディ
レイ15a,15b,および15cは、供給された信号
を僅かに、例えばパルスSHDの幅だけ遅延させること
により、位相の調整を行なう。なお、以下、煩雑さを避
けるため、ディレイ15aおよびラッチ回路16aを介
する系統についてのみ説明する。
【0061】システムコントローラ11によって、1画
素分の幅で以てRPN制御信号が生成される。このRP
N制御信号がディレイ15aで遅延されラッチ回路16
aに供給される。このラッチ回路16aに供給されるR
PN制御信号を図2Aに示す。この供給されたRPN制
御信号は、ラッチ回路16aで図2Cに示されるパルス
SHDによってラッチされることによって、図2Dに示
されるように、図2Aの撮像信号と位相が合わせられ
る。このRPN制御信号で以てスイッチ回路14aが制
御され、スイッチ回路14aに供給された温度補償信号
が図2Eに示されるような、RPN補償信号とされる。
【0062】このRPN補償信号が補償信号加算回路1
9の他方の入力端に供給され、上述した、補償信号加算
回路19の一方の入力端に供給された撮像信号と加算さ
れる。これにより、通常モードでのRPN補償が正常に
なされる。
【0063】一方、2画素読み出しモードにおいては、
このようにしてシステムコントローラ11において生成
された1画素分の幅を有するRPN制御信号は、ディレ
イ15aにおいて遅延され、さらに後ろに1画素分引き
延ばされる。図4Cは、この引き延ばされたRPN制御
信号を示す。この信号は、ラッチ回路16aに供給され
る。上述したように、2画素読み出しモードにおいて
は、パルスSHDは、図4Dに示されるように1画素お
きにラッチ回路16aに供給される。ラッチ回路16a
に供給されたRPN制御信号がこのパルスSHDによっ
てラッチされることによって図4Eに示されるように、
図4Aの撮像信号と位相が合わせられる。
【0064】このRPN制御信号で以てスイッチ回路1
4aが制御され、スイッチ回路14aに供給された温度
補償信号が図4Fに示されるような、RPN補償信号と
される。このRPN補償信号が補償信号加算回路19の
他方の入力端に供給され、上述した、補償信号加算回路
19の一方の入力端に供給された撮像信号と加算され
る。これにより、2画素読み出しモードでのRPN補償
が正常になされる。
【0065】図5は、この発明の実施の第1の形態の変
形例によるCCD信号処理回路の構成の一例を示す。こ
れは、上述の実施の第1の形態におけるRPN補償信号
に関する部分をディジタル回路で構成したものである。
なお、この図において、上述の図1と共通する部位には
同一の番号を付し、詳細な説明を省略する。
【0066】変換係数発生回路8に対して、温度センサ
7で得られた温度情報が供給されると共に、2画素読み
出しモードと通常モードとを切り換えるモード切り換え
信号が供給される。この変換係数発生回路8において、
これら温度情報およびモード切り換え信号とに基づき変
換係数が発生される。この変換係数は、後述のビットシ
フト回路20におけるビットシフト情報であって、例え
ば温度が8℃上昇する毎にMSB側にビットシフトを指
示すると共に、通常モードに対して2画素読み出しモー
ドでMSB側にビットシフトを指示する。
【0067】変換係数発生回路8から出力された変換係
数がビットシフト回路20に対して供給される。また、
それと共に、クロックCLKに基づきシステムコントロ
ーラ11によってROM10から読み出されたRPN補
償情報から得られる、撮像素子2の所定の画素に対応す
るレベル補償信号がこのビットシフト回路20に対して
供給される。このレベル補償信号は、変換係数に基づき
ビットシフトされ、温度補償信号とされてディジタルス
イッチ回路21に対して供給される。
【0068】一方、システムコントローラ11におい
て、ROM10から読み出されたRPN補償情報に基づ
き、RPNの位置に対応させたRPN制御信号が、RG
Bのそれぞれに対し生成される。この制御信号は、上述
の実施の第1の形態と同様に、通常モードの場合よりも
1画素分早い位置とされることによって、RPNとの位
相合わせがなされる。さらに、2画素読み出しモードに
おいては、このRPN制御信号は、1画素分後ろに引き
延ばされる。これらRPN制御信号は、それぞれディジ
タルスイッチ回路21に供給される。
【0069】ディジタルスイッチ回路21は、RPN制
御信号の入力に対応したディレイ回路およびラッチ回路
とを含む。また、このディジタルスイッチ回路21に対
してパルスSHDが供給される。RPN制御信号は、デ
ィジタルスイッチ回路21において、ディレイによって
若干遅延され、パルスSHDでラッチされる。ディジタ
ルスイッチ回路21に供給されたレベル補償信号は、こ
のパルスSHDのラッチによってタイミングを制御さ
れ、RPN補償信号とされる。
【0070】このRPN補償信号は、補償信号加算回路
19の他方の入力端に供給され、この補償信号加算回路
21の一方の入力端に供給された撮像信号とこのRPN
補償信号とが加算されることによって、撮像信号のRP
Nが補償される。
【0071】次に、この発明の実施の第2の形態につい
て説明する。図6は、この実施の第2の形態によるCC
D信号処理回路の構成の一例を示す。この第2の形態に
おいては、RPN補償情報が格納されるROMを、RO
M10aおよび10bの2つ設け、通常モードおよび2
画素読み出しモードのそれぞれにおけるRPN補償情報
を、これら2つのROM10aおよび10bにモード毎
に格納する。モード切り換え信号に基づきスイッチ回路
50を制御することによって、RPN補償情報をROM
10aおよびROM10bの何方から読み出すかを選択
することができる。
【0072】なお、この図において、上述の図1および
図5と共通する部位には同一の番号を付し、詳細な説明
を省略する。
【0073】ROM10aには、通常モードにおけるR
PN補償情報が格納される。これは、上述の実施の第1
の形態ならびにその変形例と同様に、撮像素子2におけ
るRPNの位置に対応したものである。図7は、この通
常モードにおけるRPN補償の一例を示す。モード切り
換え信号に基づき制御されたスイッチ回路30によりR
OM10aが選択され、RPN補償情報が読み出され
る。このRPN補償情報に基づくレベル補償信号(図7
B)に対して、乗算器9において温度センサ7によって
得られた温度情報に基づく変換係数が乗ぜられ、スイッ
チ回路14の制御によりRPN補償信号とされる(図7
C)。このRPN補償信号と図7Aに示される撮像信号
とが補償信号換算回路7において加算され、RPN補償
がなされる。
【0074】一方、ROM10bには、2画素読み出し
モードにおけるRPN補償情報が格納される。2画素読
み出しモードでは、RPN補償が1画素分ずれるケース
が予め分かるため、対応するRPN補償情報は、1画素
分ずらされて格納される。図8は、この2画素読み出し
モードにおけるRPN補償の一例を示す。モード切り換
え信号に基づき制御されたスイッチ回路30によりRO
M10bが選択され、RPN補償情報が読み出される。
図8Aの撮像信号における欠陥RPN(b)のように、
撮像素子2から画素の信号が出力されて1画素分の間を
おいた位置にパルスSHDがあるような場合でも、図8
Bに示されるように、そのRPNの開始位置に合わせて
レベル補償信号が読み出される。この実施の第2の形態
においては、これによりRPNと補償信号との位相合わ
せがなされる。
【0075】このレベル補償信号が温度情報に基づく変
換係数により温度補償信号とされ、ディレイ15aおよ
びラッチ回路16aによって1画素分引き延ばされ、図
8Cに示されるようなRPN補償信号とされる。このP
RN補償信号と図8Aに示される撮像信号とが補償信号
加算回路19において加算されることによって、この2
画素読み出しモードにおいても正しくRPN補償がなさ
れる。
【0076】この実施の第2の形態においては、ROM
10aおよび10bとで、格納されたRPN補償情報を
それぞれ異ならせることが可能である。したがって、R
OM10aには通常モードに適合したレベル補償信号か
ら成るRPN補償情報を、また、ROM10bには2画
素読み出しモードに適合したレベル補償信号から成るR
PN補償情報をそれぞれ格納することによって、図6の
構成においてレベル切り換え回路13を省略することが
可能とされる。
【0077】なお、この実施の第2の形態において、R
OM10aおよび10bとは、1つのROMの異なる領
域としてもよい。
【0078】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、CCDの出力信号の、2画素同時読み出しおよび通
常の1画素毎の読み出しのそれぞれに対応するレベルの
RPN補償信号を得ることができ、また、CCDにおい
て2画素同時読み出しを行なった場合でも正しい位相で
RPN補償信号を得ることができる。そのため、CCD
において2画素読み出しを行ないながらRPN補償を行
なうことができる効果がある。
【0079】ビデオカメラにおいてCCDからの2画素
読み出しを行なうのは、例えば暗闇での撮影のような、
高感度を要求される場面である。この発明をビデオカメ
ラのCCDに適用することで、こういった暗い画面にお
いて白く目立つRPNの補償が可能になり、ビデオカメ
ラの画質が大幅に向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の第1の形態によるCCD信号処理回路の
構成の一例を示すブロック図である。
【図2】撮像信号の一例を示す略線図である。
【図3】レベル切り換え回路の構成の例を示す図であ
る。
【図4】2画素読み出しモードによる撮像信号の一例を
示す略線図である。
【図5】実施の第1の形態の変形例によるCCD信号処
理回路の構成の一例を示すブロック図である。
【図6】実施の第2の形態によるCCD信号処理回路の
構成の一例を示すブロック図である。
【図7】実施の第2の形態での通常モードにおけるRP
N補償の一例を示す略線図である。
【図8】実施の第2の形態での2画素読み出しモードに
おけるRPN補償の一例を示す略線図である。
【図9】従来技術による欠陥補償をするCCD信号処理
回路の構成の一例を示すブロック図である。
【図10】図9の各部における信号を概略的に示す略線
図である。
【図11】CCDにおける出力部の構成の一例を示す図
である。
【図12】CCDの信号電荷のサンプリングを説明する
ための図である。
【図13】CDSを実現するための構成の一例を示す図
である。
【図14】パルスSHDおよびSHPによる信号電荷の
サンプリングを説明するための略線図である。
【図15】2画素読み出しモードにおける、パルスSH
DおよびSHPによる信号電荷のサンプリングを説明す
るための略線図である。
【図16】1画素おきに供給されるパルスSHPおよび
SHDの生成を説明するための図である。
【図17】CDSおよび2画素読み出しを行なう場合の
各信号の位相関係の一例を示す略線図である。
【図18】CDSおよび2画素読み出しを行なう場合の
各信号の位相関係の一例を示す略線図である。
【図19】2画素読み出しモードで正しくRPN補償が
行なわれないことを説明するための略線図である。
【符号の説明】
2・・・撮像素子、6・・・CDS回路、7・・・温度
センサ、8・・・変換係数発生回路、10,10a,1
0b・・・ROM、11・・・システムコントローラ、
13・・・モード切り換え回路、14・・・スイッチ回
路、19・・・補償信号加算回路

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CCDから成る固体撮像素子の水平方向
    に隣り合った2つの画素を同時に読み出す2画素読み出
    しを行なう2画素読み出しモードと、1画素毎に読み出
    しを行なう通常モードとを切り換え可能な固体撮像素子
    の信号処理装置において、 固体撮像素子中の所定の欠陥を有する画素の位置に関連
    させて上記欠陥画素を補償するための情報が予め格納さ
    れたメモリと、 上記補償情報に基づき上記欠陥を補償する欠陥補償信号
    を生成する手段と、 上記固体撮像素子の出力信号における欠陥の位相と上記
    欠陥補償信号の位相とを合わせる手段と、 上記欠陥補償信号により上記欠陥を補償する補償手段と
    を有することを特徴とする固体撮像素子の信号処理装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の固体撮像素子の信号処
    理装置において、 上記欠陥画素位置に対して1画素分早く上記メモリから
    上記欠陥画素補償情報を出力することによって、上記位
    相を合わせるようにしたことを特徴とする固体撮像素子
    の信号処理装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の固体撮像素子の信号処
    理装置において、 上記メモリは、 通常モードにおける上記欠陥画素位置と上記欠陥画素に
    よる上記固体撮像素子からの出力信号との関係に基づき
    上記欠陥画素補償情報が格納された第1のメモリと、 2画素読み出しモードにおける上記欠陥画素位置と上記
    欠陥画素による上記固体撮像素子からの出力信号との関
    係に基づき上記欠陥画素補償情報が格納された第2のメ
    モリとからなることを特徴とする固体撮像素子の信号処
    理装置。
  4. 【請求項4】 CCDから成る固体撮像素子の水平方向
    に隣り合った2つの画素を同時に読み出す2画素読み出
    しを行なうモードと、1画素毎に読み出しを行なう通常
    のモードとを共に有する固体撮像素子の信号処理装置に
    おいて、 固体撮像素子が有する所定の欠陥を補償するための欠陥
    補償信号の生成を行なう手段と、 上記欠陥補償信号のレベルを2画素読み出しモードと通
    常モードとで選択し切り換える手段とを有することを特
    徴とする固体撮像素子の信号処理装置。
  5. 【請求項5】 請求項1または請求項4に記載の固体撮
    像素子の信号処理装置において、 上記欠陥は、温度依存性を有し光量依存性を有しない欠
    陥であることを特徴とする固体撮像素子の信号処理装
    置。
  6. 【請求項6】 CCDから成る固体撮像素子の水平方向
    に隣り合った2つの画素を同時に読み出す2画素読み出
    しを行なう2画素読み出しモードと、1画素毎に読み出
    しを行なう通常モードとを切り換え可能な固体撮像素子
    の信号処理方法において、 固体撮像素子中の所定の欠陥を有する画素の位置に関連
    させて上記欠陥画素を補償するための情報が予め格納さ
    れたメモリと、 上記補償情報に基づき上記欠陥を補償する欠陥補償信号
    を生成するステップと、 上記固体撮像素子の出力信号における欠陥の位相と上記
    欠陥補償信号の位相とを合わせるステップと、 上記欠陥補償信号により上記欠陥を補償するステップと
    を有することを特徴とする固体撮像素子の信号処理方
    法。
  7. 【請求項7】 CCDから成る固体撮像素子の水平方向
    に隣り合った2つの画素を同時に読み出す2画素読み出
    しを行なうモードと、1画素毎に読み出しを行なう通常
    のモードとを共に有する固体撮像素子の信号処理方法に
    おいて、 固体撮像素子が有する所定の欠陥を補償するための欠陥
    補償信号の生成を行なうステップと、 上記欠陥補償信号のレベルを2画素読み出しモードと通
    常モードとで選択し切り換えるステップとを有すること
    を特徴とする固体撮像素子の信号処理方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002185856A (ja) * 2000-12-08 2002-06-28 Olympus Optical Co Ltd 撮像装置
JP2010166449A (ja) * 2009-01-16 2010-07-29 Sony Corp データ転送回路、固体撮像素子、およびカメラシステム
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