JPH11252464A - Ｃｍｏｓイメージャ用ピクセル補正システム及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 センサを製造後及びその寿命期間中に欠陥性
のピクセルをマスク又は補正の可能な画像センサを提供
する。 【解決手段】 欠陥許容性ＣＭＯＳイメージセンサは、
画像発生中に、欠陥ピクセルを識別し且つそれをマスク
するか又は補正する回路を有し、与えられたピクセルの
出力を、周りの欠陥性でないピクセルの出力の平均で置
換させ、イメージセンサが幾つかの欠陥ピクセルを伴う
場合であっても、不所望に明るいか又は暗いスポットの
画像を発生しない。本センサは、一つ又はそれ以上のピ
クセルの各々が露光された照射量を表わす出力を与える
１個又はそれ以上のピクセルを有すると共に、それらの
ピクセルへ電気的に結合されており且つＣＭＯＳイメー
ジャ内の欠陥ピクセルを識別し且つ補正する形態の１個
又はそれ以上の回路要素を有し、ピクセルの各々は、ウ
エル内に形成されているホトダイオード拡散部とウエル
内に形成されているパワー又は接地へのタップとを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＭＯＳイメージ
ャ用の集積回路アーキテクチャに関するものであって、
更に詳細には、ＣＭＯＳイメージャの個別的なピクセル
における欠陥をマスクし又は補正する方法及び装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＭＯＳイメージセンサは、現在、電荷
結合素子（ＣＣＤ）アレイイメージセンサと競争力のあ
るものとなりつつある。潜在的な適用例としては、デジ
タルカメラ、自動車用の夜間運転用ディスプレイ、文書
キャプチャ及び視覚的通信用のコンピュータ周辺機器な
どがある。

【０００３】１９７０年代以来、ＣＣＤアレイは、電子
的イメージセンサ市場を支配している。ＣＣＤアレイ
は、量子効率、光学的フィルファクタ（検知用に使用さ
れるピクセルの割合）、電荷転送効率、読取り速度、読
取りノイズ及びダイナミックレンジなどを包含するほと
んどの分野においてＣＭＯＳアレイセンサよりも性能が
優れていた。しかしながら、ＣＭＯＳ技術における着実
な改良（装置寸法が益々小型化することを包含してい
る）は、ＣＭＯＳイメージセンサを競争力のあるものと
している。更に、ＣＣＤ技術と比較して、ＣＭＯＳ技術
は、電力消費が低く、機能性が増加されており、且つ潜
在的に低コストである。開発者は、現在、（ａ）集積化
したタイミング・制御エレクトロニクス、（ｂ）センサ
アレイ、（ｃ）信号処理エレクトロニクス、（ｄ）アナ
ログ・デジタル変換器、（ｅ）インターフェースエレク
トロニクスを具備する単一チップのＣＭＯＳカメラをも
くろんでいる。例えば、Ｆｏｓｓｕｍ「ＣＭＯＳイメー
ジセンサ：単一チップ上の電子カメラ（ＣＭＯＳ Ｉｍ
ａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒｓ： Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃ
ａｍｅｒａ Ｏｎ Ａ Ｃｈｉｐ）」、１９９５ＩＥＤ
Ｍテクニカル・ダイジェスト、ワシントンＤＣ、１９９
５年１２月１０−１３日、１７−２５頁の文献を参照す
るとよく、その文献を引用によって本明細書に取込む。

【０００４】ＣＣＤアレイは、ピクセル毎に周辺部内部
のＣＣＤアレイからアナログ電荷パケットをシフトさせ
ることによって全ての画像データを読取るという点で制
限されている。しかしながら、ＣＣＤアレイのピクセル
は、ランダムにアクセス可能なものではない。更に、電
圧、容量、処理上の拘束条件のために、ＣＣＤアレイは
ＣＭＯＳ集積回路において可能なレベルにおいて集積化
に適したものではない。従って、ＣＣＤセンサのために
必要な何らかの補充的な処理回路（例えば、センサに関
連する情報を格納するためのメモリ）は、通常、別個の
チップ上に設けねばならない。このことは、勿論、シス
テムのコストを増加させる。

【０００５】ＣＭＯＳ及びＣＣＤの両方のイメージセン
サ技術の厄介な問題は、欠陥ピクセルに起因する画像劣
化である。この様な欠陥ピクセルは、多数のセンサチッ
プを製造する場合に本来的に発生する処理変動から発生
する。ピクセルの欠陥は、ピクセルに付与された実際の
照射露光を正確に反映するものではない照射露光を表わ
す出力によって示される場合がある。例えば、特定の量
の照射に対する露光の後に予測されるものよりもより多
くの電荷を出力するピクセルは、画像内において明るい
スポットとして表われる。同様に、予測されるものより
もより少ない電荷を出力するピクセルは暗いスポットと
して表われる。

【０００６】典型的に、欠陥ピクセルが含まれる数を識
別するために製造後にイメージセンサのテストが行われ
る。センサが特定した数を超える数の欠陥ピクセルを有
する場合には、それは拒否されねばならない。従って、
センサの歩留りは、典型的にチップ上において製造され
る欠陥ピクセルの数によって制限される。驚くべきこと
ではないが、多数のピクセルを有する広い面積のセンサ
は、比較的低い歩留りを有している。なぜならば、それ
らは、より多くの欠陥ピクセルを有する傾向があるから
である（ピクセル総数に対する欠陥ピクセルの数は与え
られた製造技術に対してほぼ一定である）。

【０００７】製造した後にイメージセンサを注意深くス
クリーニングすることによって欠陥アレイを見付けるこ
とが可能であるが、そのことは、通常の使用期間中にセ
ンサが劣化することを阻止することが可能なものではな
い。ピクセルは、ときたま、通常動作期間中にこの様な
欠陥を発生する場合がある。しかしながら、この様な欠
陥を識別し且つ補正する効果的な技術は存在していな
い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の点に
鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠
点を解消し、センサが製造された直後に且つその寿命期
間中において欠陥性ピクセルをマスクするか又は補正す
ることが可能な技術を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、例えばＣＭＯ
Ｓイメージャなどの欠陥許容性のラジエーション（照
射）イメージャを提供している。この様なイメージセン
サは、イメージ（画像）発生期間中に欠陥ピクセルをマ
スク及び／又は補正する回路を有している。マスキング
即ちマスクを行う場合の一つの例においては、与えれた
ピクセルの出力を周りの欠陥性でないピクセルの出力の
平均で置換させる。補正を行う場合には、補正すべきピ
クセルからの出力レベルを増加させるか又は減少させる
ことが可能である。従って、イメージセンサがある数の
欠陥ピクセルと共に製造される場合があるが、この様な
センサによって発生される画像は、この様なマスキング
又は補正機構を有するものでないセンサによって発生さ
れる画像と比較して優れたものである。更に、センサの
歩留りを改善することが可能である。なぜならば、従来
割当てられたものを超える数の欠陥を有するセンサであ
っても使用することが可能だからである（欠陥ピクセル
が適宜マスクされ又は補正される限り）。一つの好適実
施例においては、初期的に良好であり且つ後に欠陥性の
ものとなるピクセルは、それが欠陥性のものとなる時に
識別することが可能である。その様にして識別された新
たに欠陥性となったピクセルは、適宜マスクするか又は
補正して、ＣＭＯＳ検知器の寿命を増加させることが可
能である。

【００１０】本発明の一つの側面は、欠陥ピクセルをマ
スクする方法を提供しており、その方法は、（ａ）イメ
ージャ（撮像器）へラジエーション（照射）を付与し、
（ｂ）該イメージャ内の欠陥ピクセルを識別し、（ｃ）
該欠陥ピクセルの周りに位置している複数個のその他の
ピクセルの出力を決定し、（ｄ）前記複数個のその他の
ピクセルの出力を使用して前記欠陥ピクセルの出力をマ
スクする、上記各ステップを有している。従って、欠陥
ピクセルのマスクした出力は、本イメージャによって発
生されるイメージ（画像）内に与えることが可能であ
る。好適には、本システムは、該イメージャと関連して
いるメモリへアクセスすることによって欠陥ピクセルを
識別し、イメージャ内の欠陥ピクセルの位置を決定す
る。次いで、欠陥ピクセルに対して補正したイメージ即
ち画像を発生するために、本方法は、更に、該ピクセル
の出力（マスクされた出力を含む）を、該ピクセルの出
力をマスクする前に、アナログ形態からデジタル形態へ
変換することを必要とする場合がある。

【００１１】一実施例においては、欠陥ピクセルの出力
をマスクする場合に、その出力を専ら複数個の周りのピ
クセルの出力に基づく出力値で置換する。例えば、補正
した出力は、少なくとも１個の欠陥ピクセルを取囲む少
なくとも２個のピクセルの出力値を補間することによっ
て得ることが可能である。カラーイメージャにおいて
は、イメージャのピクセルは、複数個のカラーの間を区
別することが可能であり、従って欠陥ピクセルは単一の
カラーのラジエーション即ち照射を検知するために指定
される。好適には、この様な場合には、欠陥ピクセルの
出力をマスクするために選択される複数個のその他のピ
クセルは、欠陥ピクセルと同一のカラーの照射を検知す
るために指定されている周りのピクセルのみである。

【００１２】欠陥ピクセルの各々の出力を完全にマスク
することは必要でない場合がある。例えば、幾つかのピ
クセルは完全に崩壊していない場合があり、その場合に
は、それらの出力はマスクするのではなく補正すること
が可能である。ある場合には、欠陥ピクセルが、適切な
ものより２０％低い出力を有するものであることを知る
ことが可能である場合がある。従って、そのピクセルの
出力は、単に、画像を発生する前に２５％だけ増加する
ことが可能である。

【００１３】勿論、欠陥ピクセルを識別するある技術を
最初に（イメージャが発生される場合）実行するか又は
その寿命に亘り周期的に実行せねばならない。一実施例
においては、本システムは、次のシーケンス、即ち
（ｉ）選択したピクセルを所定の電荷（例えば、画像内
の暗所値に関連する電荷）へ電子的にリセットし、（ｉ
ｉ）選択したピクセルの出力を読取り、（ｉｉｉ）選択
したピクセルへ与えられた所定の電荷に基づいて選択し
たピクセルの出力を予定値と比較する上記各シーケンス
に従って、選択したピクセルを電子的にテストする。選
択したピクセルの出力が予定値から著しく逸れている場
合には、本システムは、その選択したピクセルを欠陥性
のものとして指定する。一方、実行したテストは、イメ
ージャが既知の期間に亘り既知の強度の照射に対して露
光される光学的テストとすることも可能である。次い
で、該ピクセルの出力は上述したように予定値と比較さ
れる。

【００１４】電子的テストの場合であって且つ選択した
ピクセルがＮウエルとＰ拡散ホトダイオードとを有して
いる場合には、選択したピクセルを電子的にリセットす
ることは、Ｐ拡散部内にある量の負の電荷を注入するこ
とを必要とする。反対導電型のホトダイオードにおいて
は、リセット期間中にＮ型拡散部から負の電荷が除去さ
れる。

【００１５】テスト結果は次のようにして解釈すること
が可能である。即ち、選択したピクセルの出力が予定値
から著しく逸れている場合には、本システムは、その選
択したピクセルが部分的又は完全に崩壊しているか否か
を決定する。その後に、選択したピクセルの出力のマス
ク又は補正を行う場合に、部分的に崩壊したピクセルに
対しては第一技術を使用し且つ完全に崩壊したピクセル
に対しては第二技術を使用する。第二技術は完全に崩壊
したピクセルを取扱うので、そのピクセルの出力からの
情報はほとんど使用することはない。従って、第二技術
は、完全に崩壊したピクセルの周りのピクセルの出力の
補間又はその他の平均化などを行うことが可能である。
第一技術は、単に、所定の百分率又は大きさだけその出
力を増加させるか又は減少させることによって、該ピク
セルからの出力を使用することが可能である。

【００１６】画像を発生する前に欠陥ピクセルの同一性
即ち識別を自動的にリコールするために、本テスト方法
は、メモリ内に１個又はそれ以上の欠陥ピクセルの位置
を格納することによって終了することが可能である。適
切な場合においては、一つ又はそれ以上の欠陥ピクセル
の各々が部分的に又は完全に崩壊しているか否かを特定
するデータを格納することも可能である。

【００１７】本発明の別の側面は、次のような特徴を有
するイメージャ（撮像器）を提供するものであり、即
ち、（ａ）１個又はそれ以上のピクセルであって、その
各々に付与される照射の量又はタイプ又は量とタイプの
両方を表わす出力を与えることの可能な１個又はそれ以
上のピクセル、（ｂ）前記１個又はそれ以上のピクセル
へ電気的に結合されており且つイメージャにおける欠陥
ピクセルをマスク又は補正するような形態とされている
１個又はそれ以上の回路要素、（ｃ）欠陥ピクセルの位
置を格納する形態とされているメモリを有するイメージ
ャを提供している。好適には、これらの種々の要素は、
単一の集積回路チップ上に設けられている。

【００１８】本イメージャは、更に、１個又はそれ以上
のピクセル（典型的には、ピクセルの状態をリセットす
るため）のホトダイオード拡散部へ電圧を供給すること
の可能な１個又はそれ以上の電圧供給源を有することが
可能である。それは、更に、ピクセルの出力を測定する
ことの可能な１個又はそれ以上の電荷積分器を有するこ
とが可能である。更に、それは、１個又はそれ以上のピ
クセルからのアナログ出力を受取り、該アナログ出力を
デジタル信号へ変換し、且つ該デジタル信号を１個又は
それ以上の回路要素が欠陥ピクセルを識別することが可
能であるように１個又はそれ以上の回路要素へ供給する
ことの可能なアナログ・デジタル変換器を有することが
可能である。特に好適な実施例においては、該複数個の
ピクセルは、アレイ形態に配列されており、従って複数
個のピクセルにおける各ピクセルは別個にアドレスする
ことが可能である。

【００１９】多くのＣＭＯＳイメージャにおいては、一
つ又はそれ以上のピクセルの各々が、ウエル内に形成さ
れているホトダイオード拡散部を有しており、且つウエ
ル内に形成されているパワー又は接地へのタップを有し
ている。この様なピクセルは、能動的な構成又は受動的
な構成のものとすることが可能である。

【００２０】本発明の別の側面は、物体の画像を発生す
るシステムを提供している。本システムは、上述したタ
イプのイメージャ及び一つ又はそれ以上のピクセルの出
力から得られる画像を出力する一つ又はそれ以上の構成
要素を有している。その画像は、例えば、デジタルカメ
ラの場合においては写真とすることが可能である。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明を、以下に説明する幾つか
の好適実施例を参照して説明する。特に、本発明は、空
乏モードホトダイオードを使用する特定のＣＭＯＳセン
サを参照して説明する。理解すべきことであるが、本発
明はこれらの実施例に特に制限されるべきものではな
い。例えば、本明細書に記載する方法及びシステムは、
ホトゲートアレイ、ＣＣＤアレイ、及び事実上任意のタ
イプの照射画像形成アレイへ有益的に適用することが可
能である。更に、本明細書において説明するＣＭＯＳホ
トダイオードアレイ構成は「受動的」構成のものである
が、本発明の原理は、例えば能動的ピクセル構成のよう
なその他の構成のものにも適用可能である。

【００２２】図１は本発明に基づいてＣＭＯＳイメージ
ャを実現する一つの好適なシステムアーキテクチャを提
供している。好適には、図示したシステムの全ての要素
は単一の集積回路チップ上に設けられている。図１は、
４個の主要な要素、即ち、ピクセルアレイエリアセンサ
１２、アナログ・デジタル変換器１８、欠陥解析・補正
ブロック２４、欠陥及び補正データを格納するためのメ
モリ２６を有するイメージャ（撮像器）１０を示してい
る。

【００２３】エリアセンサ（面積検知器）１２は、複数
個の規則的に配列したピクセルを有しており、各ピクセ
ルはセンサへ入射されるラジエーション即ち照射に応答
することが可能である。しばしば、ほとんどのデジタル
カメラの場合におけるように、該照射は、可視的電磁照
射、即ち可視光である。その他のタイプの照射の検知も
本発明の技術的範囲内のものである。各ピクセルは、そ
のピクセルに入射するある時間に亘っての照射強度（時
間に関しての強度の積分）を表わす出力を発生する。一
つの特定の実施例においては、エリアセンサ１２は、
１，０２４（垂直方向）×１，０２４（水平方向）個の
ピクセルからなるアレイを有しているが、勿論、実際の
アレイ寸法は適用例及びＩＣ製造技術のスケールに依存
する。動作について説明すると、光学的画像をエリアセ
ンサ１２上へ指向させることが可能であり、従って光強
度（又は例えば波長などのその他の何らかの照射の特
徴）における空間的及び／又は時間的変化を、センサ１
２を構成している個別的なピクセルによって一時的に記
録することが可能である。

【００２４】センサ１２の個別的なピクセルからの信号
はアナログ信号１６として１個又はそれ以上のライン１
４を介して出力される。これらのアナログ信号１６は、
アナログ・デジタル変換器１８によって受取られ、該変
換器１８は、それらをデジタル信号２２へ変換し且つラ
イン２０を介してこの様なデジタル信号を出力する。次
いで、デジタル信号２２は欠陥解析・補正ブロック２４
によって受取られ、該ブロック２４は、エリアセンサ１
２における欠陥ピクセルの出力を適宜マスクするために
メモリ接続部２８（例えば、バス）を介してメモリ２６
と通信を行う。欠陥解析・補正ブロック２４は、それに
より、補正した組の出力ピクセルを発生し、ライン３０
を介して画像ディスプレイ回路へ送給される。

【００２５】システム１０の個別的な要素は異なる物理
的構成体の上に構成することが可能であるが、エリアセ
ンサ１２と、アナログ・デジタル変換器１８と、欠陥解
析・補正ブロック２４とは、好適には、単一の集積回路
チップ上に設けられる。更に、同一のチップ上にメモリ
２６を設けることが望ましい場合がある。メモリ２６
は、可及的に小型のものであるが、尚且つ、各欠陥ピク
セルの補正／マスク用の必要な情報の全てを格納するの
に充分に大きなものとすべきである。ほとんどのセンサ
は単に数個の欠陥ピクセルを有するに過ぎないものと予
測することが可能であるので、メモリ２６は、典型的に
は、非常に大型のものとすることは必要ではない。その
寸法は、ほぼ、ピクセルアレイ自身の寸法に依存する。
典型的には、ピクセルの０．１％を超えるものが機能的
なイメージャにおいて欠陥性のものであることはないと
いうことを予測することが可能である。各欠陥ピクセル
に関連する位置及び補正情報を格納するために２バイト
又は３バイトを超えるものを揃えておくことは必要では
ないことが予測される。この論理に基づいて、メモリ２
６は、典型的に、約１０キロビットと１メガビットとの
間とすることが可能である。更に、メモリ２６は、例え
ば、ＳＲＡＭ、ＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメ
モリ（又はＥＰＲＯＭ）、ＤＲＡＭなどの形態をとるこ
とが可能である。

【００２６】ＣＭＯＳをベースとしたイメージセンサの
最も顕著な利点のうちの一つは、オンチップのアナログ
・デジタル変換器でその積分を容易に行うことが可能で
あるということである。好適には、アナログ・デジタル
変換器は、ほとんど電力を消費することがなく且つほと
んど面積を専有することもなく、それにも拘らず、シス
テムの適用例で必要とされる分解能におけるピクセル処
理速度を充足する。アレイ全体に対する単一のアナログ
・デジタル変換器（ピクセルレートで動作）、各ピクセ
ルに対する単一の変換器（フレームレートで動作）、ア
レイの各コラムに対する変換器（ラインレートで動
作）、又は何らかのその他の動作分割に対して単一のア
ナログ・デジタル変換器を有することが可能である。

【００２７】図２Ａ及び２Ｂは単一の受動的ピクセルの
概略断面図を示している。図２Ａにおいて、ピクセルは
テストのためにリセットされており、且つ図２Ｂにおい
ては、ピクセルの蓄積した電荷が、該ピクセルが崩壊し
ているか否かを判別するために測定される。図２Ｂも、
その出力が通常の画像形成のために読取られる場合にお
けるピクセルの状態を示している。

【００２８】図２Ａ及び２Ｂに示したように、ピクセル
２００は半導体基板２０２の上に形成されている。Ｎウ
エル２０４が基板２０２の上部部分の上の層として形成
されており、それは、例えば、エピタキシャル層とする
ことが可能である。好適実施例においては、ウエル２０
４は二次元アレイにおいて複数個のピクセルに亘ってい
る。しかしながら、各ピクセルに対して別個のウエルを
有することは本発明の技術的範囲内のものである。各ピ
クセル内において、Ｐ型ホトダイオード拡散部２０６が
照射への露光により電荷を格納するために設けられてい
る。更に、各ピクセル２００はウエル２０４を例えばＶ
_ddなどの所定の電圧に保持するための基板タップ２０８
を有している。基板タップ２０８は、ウエル２０４に対
して低抵抗のオーミックコンタクトを与えるために高度
にドープしたＮ型領域とすることが可能である。基板タ
ップ２０８は、適宜のコンタクト又は相互接続体を介し
て適宜のパワー供給源へ接続する。

【００２９】種々の光学的層／要素をピクセル２００の
上、少なくとも拡散部２０６の上に設けることが可能で
ある。説明の便宜上、これらの付加的な要素は図２Ａ及
び２Ｂには示していない。これらの光学的要素は、例え
ば、ホトンを光学的に回収するためのレンズ及びホトン
の波長を区別するためのフィルタ（カラーピクセルにお
いて使用される）などを包含することが可能である。

【００３０】理解すべきことであるが、ピクセル２００
はＮ型ウエルとＰ型ホトダイオード拡散部とを具備する
ものとして図示してあるが、本発明はこの様な構成にの
み制限されるべきものではない。従って、ウエル２０４
はＰ型領域とすることが可能であり且つ拡散部２０６は
Ｎ型領域とすることが可能である。何れの場合において
も、領域２０４及び２０６におけるドーパント原子の濃
度は、空乏モードホトダイオードを形成すべく選択され
るべきである。この様なホトダイオードにおいては、ホ
トダイオード拡散部２０６へ入射する照射は、空乏領域
内においてホールと電子とを発生させる。空乏領域は自
由電荷キャリアを包含するものではないので、これらの
新たに発生されたホール及び電子は反対電荷のキャリア
と結合することによってすぐさま消失されることはな
い。電子はウエル２０４へドリフトし且つホールはＰ型
拡散部２０６へドリフトし、それらはホトダイオード拡
散部２０６とウエル２０４との間のＰＮ接合において画
定されているコンデンサＣ_pw２０７上の自由電荷として
回収される。コンデンサＣ_pwの容量は、しばしば、ホト
ダイオードの「内在的容量」と呼ばれる。

【００３１】通常動作期間中に、ピクセル２００は所定
の時間期間に亘り照射供給源へ露光される。露光時間の
長さに亘って積分される照射のフラックス（強度）は、
「積分照度（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｉｌｌｕｍｉｎａ
ｔｉｏｎ）」を画定し、それは拡散部２０６とウエル２
０４のＰＮ接合によって画定されるコンデンサ上に蓄積
する電荷の量に関係している。ピクセル２００を「読取
る」ために、格納された電荷の量を決定することが可能
であるように、ホトダイオード２０６を放電させる。こ
の電荷は、積分されたイルミネーション即ち照度を特定
し、それは既知の露光時間に基づいて平均照射強度へ変
換することが可能である。アレイ内の全てのピクセルの
出力を使用して照射強度分布即ち画像を形成する。

【００３２】図示例においては、ピクセル出力が接続線
２１２及びトランジスタ２１４によって電荷積分器２１
０へ結合される。ホトダイオード２０６が照射へ露光さ
れている間に、トランジスタ２１４をスイッチオフし、
従ってピクセル２００内において電荷が蓄積する。ピク
セル２００を読取るべき場合には、トランジスタ２１４
をスイッチオンし、従ってホトダイオード拡散部２０６
内に蓄積された電荷は電荷積分器２１０及びコンデンサ
２２２（増幅器２１０と並列接続されている）へ接続線
２１２を介して流れることが可能である。従って、電荷
積分器２１０は、コンデンサ２２２を横断しての電圧を
測定し且つホトダイオード２０６から受取った電荷の量
に対応する出力を発生する。注意すべきことであるが、
コンデンサ２２２と並列に設けられているスイッチ２２
５は、読取りプロセス期間中にスイッチオフされ、従っ
てコンデンサ２２２のプレート間に電圧差を確立するこ
とが可能であるようにすべきである。

【００３３】この読取りプロセスと同時的に、ホトダイ
オード２０６を「暗所」状態へ「リセット」し、それに
より、余分の電荷がほぼ除去される。一実施例において
は、Ｖ_ddが５Ｖであり、ホトダイオード拡散部２０６は
暗所状態（即ち、ピクセル２００によって検知される照
射と関連していない電圧）である１Ｖへリセットされ
る。リセット期間中に、スイッチ２２５は閉成され、従
ってリセット電圧（電荷積分器２１０の出力）をライン
２１２、従ってホトダイオード拡散部２０６へ印させる
ことが可能である。

【００３４】欠陥解析・補正ブロック２４は、与えられ
たピクセルが欠陥ピクセルであるか否かを電子的に決定
することが可能である。それは、種々の態様でこのこと
を行うことが可能である。例えば、ピクセルをリセット
した後に、そのピクセルを後の時間においてサンプル
し、その電圧が暗所状態の電圧から派生したものである
か否かを決定することが可能である。注意すべきことで
あるが、リセット時に、ピクセルホトダイオードは放電
され、従ってピクセルは暗所状態（例えば、約１Ｖ）と
関連する電圧をとる。リセットしたピクセルをサンプル
した場合に、ピクセル電圧がこの暗所状態と関連するも
のから逸れていることが判明した場合には、そのピクセ
ルは、欠陥解析・補正ブロック２４によって欠陥である
と見なすことが可能である。この場合には、そのピクセ
ルの出力は爾後の画像期間中に補正又はマスクする。

【００３５】図２Ａを参照すると、ピクセルをテストす
るためのリセットメカニズムが示されている。ピクセル
２００が光に露光されていない間は、電荷積分器２１０
はライン２１２を介してホトダイオード拡散部２０６を
リセット電圧Ｖ_rへ放電させる。注意すべきことである
が、このことは、トランジスタ２１４をスイッチオンさ
せることを必要とする。次いで、該ピクセルはトランジ
スタ２１４をターンオフさせることによって電荷積分器
２１０から切断され且つホトダイオード２０６は固定し
た時間長の間アイドル状態に止どまることが許容され
る。ホトダイオード拡散部２０６上の電荷が再度スイッ
チ２１４（図２Ｂ）を閉成することによって電荷積分器
２１０を介して読取られる。次いで、関連する検知回路
がピクセル２００が崩壊しているか否かを決定する。

【００３６】この技術は、ホトダイオード拡散部２０６
とウエル２０４との間において電荷がリークするか否か
を決定する。正の電荷が拡散部内へリークする場合には
（Ｐ型拡散部及びＮ型ウエルの場合には）、該ピクセル
は上述したテスト期間中に欠陥性であることが判明す
る。補正されていない場合には、その欠陥ピクセルは
「白色ピクセル」として表われる（即ち、それは不適切
に明るく表われる）。

【００３７】これは、ここで関連性のある唯一のピクセ
ル欠陥のタイプではない。時折、ピクセルは製造から塵
埃粒子が存在することによってなど、部分的に又は完全
にブロックされる場合がある。又、ＣＭＯＳイメージャ
の動作寿命期間中に新たな粒子がピクセルをブロックす
ることも可能である。又、ピクセル上の光学的要素（レ
ンズ、フィルタなど）が劣化し且つ照射に障害を与える
場合がある。これらのタイプの欠陥は、「暗所ピクセ
ル」となる（即ち、そのピクセルは画像中において不適
切に暗く表われる）。しかしながら、アレイへ光を供給
することなしに障害型の欠陥を検知することは不可能で
ある。従って、光学的テストを使用せねばならない。当
該技術分野において種々の光学的テストが公知であり且
つＣＭＯＳイメージャが配送する前に使用される。この
様なテストは、通常、上述したようにピクセルをリセッ
トし、ピクセルを既知の量の照射へ露光させ、次いでそ
れらの出力を読取ることによって行われる。この様なテ
ストの変形例は、その寿命に亘ってイメージャを周期的
にテストするために使用することが可能である。その様
にしてテストされた何れかのピクセルが予定されたもの
よりも少ない量の電荷を出力する場合には、そのピクセ
ルは欠陥性のものとされ且つ補正されねばならない。

【００３８】更に別のタイプのピクセル欠陥は、ホトダ
イオード自身における種々の内在的な欠陥から発生す
る。これらは、ピクセルの照射回収領域が所望のものよ
りも一層大きいか又は一層小さい（即ち、ホトダイオー
ド拡散部の寸法が仕様を満足するものではない）、ホト
ダイオードにおけるドーパント濃度が所望の値から逸れ
ている、照射がピクセル近傍の金属から反射されるなど
の理由によって発生する場合がある。これらの利得不整
合欠陥の各々は、誤ったピクセルの読取りを発生させ
る。それらがホトダイオードにおいて過剰な電荷を蓄積
させる場合には、それらは白色ピクセルとなり、且つそ
れらがホトダイオード内に蓄積させる電荷が少なすぎる
場合には、それらは暗所ピクセルとなる。上述したよう
な光学的テストを使用して、この様な利得不整合をテス
トし且つ種類分けすることが可能である。

【００３９】使用されるテストのタイプに拘らずに（光
学的か又は電子的か）、欠陥解析・補正ブロック２４は
種々の態様で動作することが可能である。一実施例にお
いては、ブロック２４は、単に、与えられたピクセルが
欠陥性であるか否かを決定する。より洗練したバージョ
ンにおいては、ブロック２４は、ピクセルが欠陥性であ
るか否かを決定するのみならず、どの様なタイプの欠陥
が発生しているか且つそれがどの様な理由で実際に欠陥
性のものであるかということを決定する。例えば、一実
施例においては、本システムは、与えられたピクセルが
正しく動作しているか否かを決定し、部分的に崩壊して
いるか否か（白色又は暗所）、又は完全に崩壊している
か否かを決定する。どの程度予測されたピクセル強度
（ホトダイオード電圧）が予測値から逸れているかに依
存してこの決定を行うことが可能である。

【００４０】この実施例を図３Ａ及び３Ｂに模式的に示
してある。垂直軸は電荷積分器２１０によって出力され
るピクセル出力電圧を表わしている。注意すべきことで
あるが、Ｐ型ホトダイオード拡散部の場合には、ピクセ
ルに入射する照射量が大きければ大きいほど、電荷積分
器２１０による電圧出力はより低い。逆に、照度の大き
さが低いと、電荷積分器２１０においてより高い出力電
圧が発生する。Ｎ型ホトダイオード拡散部に対してはそ
の逆が成立する。図３Ａにおいては、「暗所テスト」に
おいて遭遇するピクセル出力の種類を示してある。その
テストにおいては、それらの出力を読取る前に、ピクセ
ルをリセットし且つ所定の時間期間に亘って暗所状態に
保持される。図３Ｂにおいては、光学的テストにおいて
遭遇するピクセル出力の種類が示されている。このテス
トにおいては、それらの出力を読取る前に、ピクセルを
リセットし、次いで、所定の時間期間に亘って所定の量
の照度に露光される。

【００４１】何れの場合においても、該テストは、ピク
セル２００をトランジスタ２１４を介して図３に示した
予測値３０２へリセットすることによって開始される。
電荷積分器２１０における測定された出力が正しい作動
範囲３０４内に入ると、そのピクセルは正しく動作して
いるものと決定される。図３Ａに示した暗所テストの場
合には、測定されたピクセル強度（電圧）が作動範囲３
０４より下側に降下すると、そのピクセルは崩壊してい
るものと決定される。唯一の残存する問題は、その出力
を修正した態様で使用することが可能な「部分的に崩
壊」しているものか、又はその出力をどの様な状態でも
使用することが不可能な「完全に崩壊」しているか否か
を判別することである。テストピクセルの出力が部分的
に崩壊した範囲３０８内に該当する場合には、そのピク
セルは部分的に崩壊されているものと決定され且つそれ
に従って処理される。部分的に崩壊した範囲３０８より
低いピクセル電圧は完全に崩壊した範囲３１２に該当
し、そのピクセルは完全に崩壊しているものと決定され
且つそれに従って処理される。

【００４２】次に、図３Ｂを参照すると、光学的テスト
が、テストピクセルの出力電圧が作動範囲３０４より高
いものであることを示す場合には、そのピクセルは障害
を受けているか又はその他の利得不整合が発生してい
る。その出力電圧が作動範囲３０４より僅かに高いもの
であるに過ぎず且つ範囲３１４内に存在する場合には、
そのピクセルは部分的に崩壊されているものとみなされ
る。その出力電圧が著しく高いものであり且つ範囲３１
６内に存在している場合には、そのピクセルは完全に崩
壊しているものとみなされる。ある場合には、光学的テ
ストの結果、出力電圧が予測されたものよりも低いもの
であることを示す場合があり、その場合には、そのピク
セルは障害を受けているものではなく、その代わりに、
利得不整合が発生している。この様な利得不整合は、ピ
クセル上の過大寸法の光回収表面から発生する場合があ
る。何れの場合においても、この様な利得不整合は、不
整合の大きさに依存して、部分的又は完全に崩壊したピ
クセルを発生させる。

【００４３】以下に更に詳細に説明するように、部分的
に崩壊したピクセルは、完全に崩壊したピクセルとは異
なって処理することが可能である。より簡単な実施例に
おいては、ピクセルは部分的に崩壊したものとして処理
されるものではなく、それらは正しく動作するものか又
は完全に崩壊したものの何れかである。

【００４４】上述した如く、電荷積分器２１０の出力
は、現在解析されたピクセルの積分された照度を表わす
アナログ信号である。この信号を容易に解析し且つ任意
の必要な補正を行うために、該アナログ信号は、最初
に、デジタル信号へ変換されるべきである。このこと
は、上述した如くアナログ・デジタル変換器１８で達成
される。好適には、アナログ・デジタル変換器１８はピ
クセルアレイ１２を具備する同一のチップ上に形成され
る。

【００４５】図４Ａはそれらが欠陥性のものであるか否
かを決定するためにピクセルをテストするために使用す
ることの可能な一般的な方法５００の処理のフローチャ
ートを示している。該フローチャートは、光学的及び非
光学的の両方のテストに適用される。プロセス５００
は、ステップ５０１において開始し、且つステップ５０
２において、アレイ内のホトダイオードはリセット電圧
Ｖ_rへ設定される。前述した如く、この電圧はピクセル
に何ら照射が入射されない場合のピクセルの状態に対応
している。

【００４６】次に、ステップ５０３において、そのテス
トが光学的テストであるか又は非光学的テストであるか
否かが決定される。それが光学的テストである場合に
は、ピクセルアレイをステップ５０４において所定量の
照射へ露呈される。その後に、処理制御はステップ５０
６へ指向される（以下に述べる）。実行すべきテストが
非光学的テストである場合には、照射は供給されない。
その場合には、暗所電流テストが行われ、且つ次のステ
ップ（ステップ５０５）が、好適には、使用中のピクセ
ルの露光時間にほぼ対応する所定の時間長に亘りピクセ
ルの読取りを遅延させる。

【００４７】この時点において、本プロセスはステップ
５０６へ移行し、そこで欠陥解析・補正ブロック２４が
評価すべき最初のピクセルを選択する。評価は、ステッ
プ５０８においてそのピクセルの出力電圧を評価するこ
とを包含している。その後に、ステップ５１０におい
て、アナログ・デジタル変換器１８がその出力電圧に対
するアナログ値をデジタル値へ変換する。このデジタル
値から、論理ブロック２４が、そのピクセルが予定した
出力電圧から著しく逸れた実際の出力電圧を有している
か否かを決定する。この点についてはステップ５１２を
参照するとよい。次に、論理ブロック２４は、オプショ
ンとして、予測されている出力電圧からの逸れに基づい
てそのピクセルが部分的に又は完全に崩壊しているか否
かを決定することが可能である。この点についてはステ
ップ５１４を参照するとよい。ブロック２４は、更に、
図３Ａ及び３Ｂに示した種類分けに従ってその崩壊の種
類分けを行うことが可能である。

【００４８】本システムが、そのピクセルが少なくとも
部分的に崩壊していることを決定すると仮定すると、そ
れは崩壊したピクセルの位置及びその崩壊のタイプ（部
分的か又は完全か）をメモリ２６内に格納する。このこ
とはステップ５１６において行われる。そのピクセルが
部分的に崩壊している場合には、本システムは、その崩
壊のタイプ及び程度に関する幾つかの情報を格納するこ
とも可能である。以下に更に詳細に説明するように、こ
の情報は、読取り期間中に部分的に崩壊されているピク
セルを補正するために使用される。崩壊されたピクセル
に関連する情報を格納した後に、ブロック２４は、目下
考慮中のピクセルがステップ５１８においてアレイ内の
最後のピクセルであるか否かを決定する。そうである場
合には、本プロセスはステップ５２６において完了す
る。

【００４９】決定ステップ５１８における回答が否定で
ある場合には（即ち、現在のピクセルがアレイ内の最後
のピクセルではない）、本システムはステップ５２２に
おいてアレイ内の次のピクセルへ移行する。その後に、
プロセス制御はステップ５０８へ復帰し、そこで本シス
テムはアレイ内の新たな現在のピクセルの出力電圧を評
価する。

【００５０】注意すべきことであるが、決定ステップ５
１４の回答が否定である場合には（即ち、目下検討中の
ピクセルが崩壊したものではない）、プロセス制御は決
定ステップ５１８へ移行し、そこで本システムは、目下
考慮中のピクセルが、実際には、アレイ内の最後のピク
セルであるか否かを決定する。

【００５１】図４Ｂは、画像発生期間中に欠陥ピクセル
をマスクするための一つの方法５３０の処理の流れを示
している。プロセス５３０はステップ５３２において開
始し、且つステップ５３４において、アレイのピクセル
を画像を画定する照射パターンへ露光させる。このこと
は個別的なホトダイオードを充電させ、それにより、画
像を一時的に記録する。次に、処理ステップ５３６にお
いて、本システムは、解析のために現在のピクセルを特
定し且つそのピクセルに関する情報に関しメモリ２６へ
アクセスする。メモリ内に格納されている情報から、欠
陥補正ブロック２４が、現在のピクセルが決定ステップ
５３８において崩壊されているか否かを決定する。

【００５２】現在のピクセルが崩壊されていないものと
仮定すると、本システムは、ステップ５４０においてそ
のピクセルの出力電圧を読取る。その後に、その出力電
圧はディスプレイ値へ変換され（多分、アナログ形態か
らデジタル形態へ変換した後に）且つ現在発生されてい
る画像へ付加される。このことは、ステップ５４２にお
いて行われる。

【００５３】次いで、本システムは、現在のピクセル出
力が決定ステップ５４４において別のピクセルの補正を
行うことを可能とするのに充分な情報を供給するもので
あるか否かを決定することが可能である。以下に説明す
るように、欠陥ピクセルに対するあるマスク動作及び補
正動作技術は、隣接する（又は近くの）崩壊していない
ピクセルからの出力情報を必要とする。従って、目下考
慮中のピクセルが崩壊しているピクセルに隣接している
（又は少なくとも近傍にある）場合には、現在のピクセ
ルの出力情報は、その崩壊したピクセルのマスキングを
可能とするために使用することが可能である。そうであ
ると仮定すると（即ち、決定ステップ５４４の回答が肯
定）、本システムはステップ５４６において前に崩壊し
たピクセルに対するマスク値を計算する。その後に、本
システムは、そのマスク値を崩壊したピクセルの位置に
おける画像へ適用する。このことは、ステップ５４８に
おいて行われる。

【００５４】決定ステップ５３８へ戻ると、その回答が
肯定である場合には（即ち、現在のピクセルが崩壊して
いる場合）、本システムは、次に、現在のピクセルをマ
スクするか又は補正するのに必要な充分な情報があるか
否かを決定する。このことは、決定ステップ５５０にお
いて行われる。現在のピクセルをマスクするために使用
可能な充分な情報がある場合には（例えば、充分な崩壊
していない周りのピクセルの出力値が既に既知であ
る）、本システムはステップ５５２においてそのピクセ
ルに対するマスク値を計算する。その後に、ステップ５
５４において、発生中の画像に対してそのマスク値を適
用する（即ち、それは、崩壊したピクセルの出力を補正
した値か又はマスク値で置換する）。決定ステップ５５
０の回答が否定である場合（即ち、現在のピクセルをマ
スクするのに充分な情報が存在しない場合）、本システ
ムは近くのピクセルから充分な情報が使用可能である場
合には、現在のピクセルがマスク値を必要としているこ
とをフラッグする。このことは処理ステップ５５６にお
いて行われる。

【００５５】何れかの処理ステップ５５４又は５５６の
後に、本システムは、現在のピクセルがアレイ内の又は
アレイの適宜のサブセクション内において考慮中の最後
のピクセルであるか否かを決定する。このことは、処理
ステップ５５８において行われる。注意すべきことであ
るが、処理制御は処理ステップ５４８の後に決定ステッ
プ５５８へ指向される。更に、処理制御は、決定ステッ
プ５４４の回答が否定である場合には、決定ステップ５
５８へ向けられる。

【００５６】何れの場合においても、現在のピクセルが
アレイ内の最後のピクセルではないと仮定すると（即
ち、決定ステップ５５８の回答が否定）、本システム
は、ステップ５６０における評価のためにアレイ内の次
のステップへ移行する。次いで、処理制御はステップ５
３６へ再指向され、そこでメモリ２６が新たな現在のピ
クセルに関する情報に対して評価される。その後に、本
プロセスは上述した如くに進行する。

【００５７】本システムが決定ステップ５５８におい
て、現在のピクセルが、実際には、アレイ内の最後のピ
クセルであることを決定すると仮定すると、それは、画
像を完成し且つその画像を出力に対して使用可能とさせ
る（完全な画像又はフレームバッファの場合）。一方、
本システムがラインバッファ又は画像全体より少ないも
のを保持するその他の何らかのバッファを使用している
場合には、決定ステップ５５８は、現在のピクセルがラ
イン内の最後のピクセルであるか否かを決定する。そう
である場合には、そのラインが出力に対して使用可能と
される。バッファの詳細に拘らず、適宜のピクセル（ラ
イン、フレームなど）が処理ステップ５６２において出
力される。次いで、本プロセスはステップ５６４におい
て完了する。

【００５８】ステップ５５２（又は５４６）において１
個のピクセルが補正される一般的なプロセスを図４Ｃに
詳細に示してある。本プロセスは、ステップ５７０にお
いて開始し、次いで、決定ステップ５７２において、本
システムは、現在のピクセルが完全に崩壊しているか否
かを決定する。この様な情報は、メモリ２６から得るこ
とが可能であり且つステップ５３６期間中に得られる
（図４Ｂ）。

【００５９】現在のピクセルが完全に崩壊しているもの
とみなされるものと仮定すると、本システムは、処理ス
テップ５７４においてそのピクセルに対する補正した出
力値を発生する。注意すべきことであるが、図３Ａ及び
３Ｂに示した実施例においては、完全に崩壊したピクセ
ルは、範囲３１２及び３１６のうちの一方の中に存在す
る。図４Ｃに示した実施例においては、本システムは、
周りのピクセルの出力値を補間することによって補正し
た出力値を発生することが可能である（これらの出力値
が使用可能なものであると仮定する）。周りのピクセル
の全てが未だに評価されていない場合には、問題となる
ピクセルに対する最終的な補間した補正は、隣接する崩
壊していないピクセルの出力値を待たねばならない。ス
テップ５７４が完了した後に、本プロセスはステップ５
７８において終了する。

【００６０】カラーイメージャの場合には、マスキング
操作は、補正されるピクセルのカラーを認識可能なもの
でなければならない。図５は、従来の原色カラーピクセ
ルアレイ（赤、緑、青）のレイアウトを示している。理
解すべきことであるが、本発明は、例えば相補的カラー
フィルタを使用するものなどのその他のカラーピクセル
アレイと共に実施することも可能である。図５の実施例
においては、緑ピクセルは「Ｇ」として示してあり、赤
ピクセルは「Ｒ」として示してあり、且つ青ピクセルは
「Ｂ」として示してある。完全に崩壊されていると考え
られるピクセルが緑である場合には、そのマスクを与え
るためには緑ピクセルのみが選択されるべきである。同
一のことが、赤ピクセル及び青ピクセルについても言え
る。欠陥ピクセルに対して最も近い隣のピクセルが緑で
ないので、次に最も近い緑のピクセルがマスク用に選択
されるべきである。それらは、欠陥ピクセルと同一のラ
イン及び／又は隣接のライン上において与えることが可
能である。非常に精密（しかしながら、計算的には高
価）な動作においては、最も近い隣のものだけではな
く、次に最も近い隣のピクセルも使用して補正を行う。

【００６１】現在のピクセルが部分的に崩壊しているも
のとみなされるものと仮定する場合には（即ち、決定ス
テップ５７２の回答が否定）、本システムは、次に、そ
のピクセルが決定ステップ５７５において飽和されてい
るか否かを決定する。このことは、そのピクセルの出力
が最大であることを意味し且つさらなる照明はその拡散
部内に格納されている電荷の量を増加させることはな
い。従って、露光期間中に実際にどれほどの照射がその
ピクセルを照射したかを知ることは不可能である。その
ために、その出力は使用不可能であり且つ本システムは
他の（周りの）ピクセルの出力でそのピクセルをマスク
せねばならない。従って、飽和されており部分的に崩壊
しているピクセルは完全に崩壊しているピクセルとして
処理される。図４Ｃを参照すると、ステップ５７５にお
いてその回答が肯定である場合には、処理制御がステッ
プ５７４へ移行し、そこで欠陥ピクセルの出力は周りの
ピクセルからとられた補間された出力によってマスクさ
れる。

【００６２】決定ステップ５７５の回答が否定である場
合には（即ち、部分的に崩壊しているピクセルが飽和し
ていない場合）、本システムは、現在のピクセルのテス
ト出力の予測されているテスト出力からの逸れに基づい
て補正された出力値を発生する。このことは、ステップ
５７６において補正モデルの助けを借りて行われる。注
意すべきことであるが、補正モデルに対する情報は、図
４Ａに示したプロセス５００のステップ５０８−５１４
において得ることが可能である。更に注意すべきことで
あるが、周りの崩壊されていないピクセルの出力値は、
ステップ５７６において補正した出力値を得るためにこ
の逸れの情報と共に使用することが可能である。ステッ
プ５７６を完了した後に、本プロセスはステップ５７８
において終了する。

【００６３】最も簡単には、補正は、固定した量又は百
分率だけ部分的に補正されたピクセルの出力を調節する
ことによって行う場合がある。例えば、電子的テスト
は、あるピクセルが適切なものよりも３０％だけ一層明
るいものであることを表わす場合がある。該補正は、単
に、そのピクセルの強度を画像を発生する場合に適宜の
百分率だけ減少させることによって行う。又は、光学的
テストが、あるピクセルが適切なものよりも２０％だけ
より暗いものであることを表わす場合がある。この場合
には、該補正は、画像を発生する場合に適宜の量だけそ
のピクセルの強度を増加させることを必要とする場合が
ある。

【００６４】一般的に、全ての必要な補正情報はメモリ
２６内に格納される。その補正情報は、部分的に崩壊し
たピクセルの挙動をモデルし、従って適宜の補正係数又
はアペンド（付属物）が現在の動作条件に対して与えら
れる。従って、メモリは、種々の条件に対する正確な情
報を格納せねばならない場合がある。関連性のある条件
／パラメータとしては、アレイの動作温度、照射を行う
ための露光時間、などがある。

【００６５】本発明のＣＭＯＳイメージャは、軍事的、
科学的、ビジネス、及び家庭適用例に対し種々のシステ
ムにおいて使用することが可能である。例えば、それら
は、デジタルカメラ、ビデオカメラ、夜間運転用ディス
プレイなどにおいて使用することが可能である。一般的
には、本システムは、ＣＭＯＳイメージャチップに加え
て、画像をキャプチャし且つそれをＣＭＯＳアレイへ指
向させるための光学系を包含している。これは、画像キ
ャプチャシステムにおいて従来使用されているタイプの
１個又はそれ以上のレンズ、フィルタなどを包含するこ
とが可能である。該光学系及びＣＭＯＳイメージャは、
例えばカメラケースなどのケーシングに装着される。更
に、本システムは、後にディスプレイシステムへダウン
ロードするためのキャプチャした画像を一時的に格納す
るためのメモリを有することが可能である。ある場合に
おいては、ディスプレイシステム自身が全体的なイメー
ジャシステムの一部を形成する。

【００６６】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。例えば、本明細書においては、受動的ピクセルにつ
いて説明したが、例えばオンピクセル増幅器を包含する
能動的ピクセル（ホトダイオード又はホトゲートタイプ
のもの）などのその他のタイプのピクセルを使用するこ
とも可能である。更に、本発明の広範な欠陥補正方法
は、例えばＣＣＤ技術などの非ＣＭＯＳ技術においても
適用可能なものであるが、種々のシステム特徴は別個の
チップ上に設けることが必要である場合がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の欠陥許容性イメージャを構成するＣ
ＭＯＳイメージャにおいて使用されているハイレベルの
機能的ブロックを示した概略ブロック図。

【図２Ａ】 図１のＣＭＯＳイメージャと共に使用する
のに適したタイプのリセットされている受動的ホトダイ
オードピクセルを示した概略断面図。

【図２Ｂ】 図２Ａに示したものと同一の概略断面図で
あるが、ピクセル上のリセット電荷がそのピクセルが欠
陥性であるか否かを決定するためにどの様にして読取ら
れるかを示した概略断面図。

【図３Ａ】 本発明の一実施例に基づいてリーク性ダイ
オードに起因してピクセルを部分的又は完全に崩壊され
ているものとして本システムがどの様にして種類分けす
ることが可能であるかを示したグラフ図。

【図３Ｂ】 本発明の一実施例に基づいて障害物又は利
得不整合に起因してピクセルが部分的に又は完全に崩壊
しているかを本システムがどの様にして種類分けするこ
とが可能であるかを示したグラフ図。

【図４Ａ】 アレイのピクセルが崩壊しているか否かを
決定するためにそれらをテストすることが可能な方法を
示したフローチャート。

【図４Ｂ】 本発明の一実施例に基づいて画像を発生す
る期間中にどの様にして崩壊されているピクセルを取扱
うかを示したフローチャート。

【図４Ｃ】 崩壊しているピクセルがそれらの出力をマ
スクするか又は補正してクリアな画像を発生することが
可能な一つの技術の詳細を示したフローチャート。

【図５】 カラーイメージャにおいてどの様にしてピク
セル補正を行うことが可能であるかを示すために提供し
たカラーイメージャ内のピクセル配置を示した説明図。

【符号の説明】

１０ イメージャ １２ エリアセンサ １８ アナログ・デジタル変換器 ２４ 欠陥解析・補正ブロック ２６ メモリ ２００ ピクセル ２０２ 基板 ２０４ ウエル ２０６ ホトダイオード拡散部 ２０８ 基板タップ ２１０ 電荷積分器 ２１２ 接続線 ２１４ トランジスタ ２２２ コンデンサ ２２５ スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルコ タルターニ イタリア国， メルドーラ， アイ− 47014， ヴィア マストリ 17 (72)発明者 アラン エイチ． クレイマー アメリカ合衆国， カリフォルニア 94708， バークレー， ヒルデイル ア ベニュー 705

Claims (37)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イメージャにおける欠陥ピクセルをマス
   クする方法において、 （ａ）イメージャへ照射を付与し、 （ｂ）前記イメージャにおける欠陥ピクセルを識別し、 （ｃ）前記欠陥ピクセルの周りに位置している複数個の
   その他のピクセルの出力を決定し、 （ｄ）前記複数個のその他のピクセルの出力を使用して
   前記欠陥ピクセルの出力をマスクし、それにより前記欠
   陥ピクセルのマスクされた出力を前記イメージャによっ
   て発生される画像内に与えることが可能である、上記各
   ステップを有することを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、更に、 （ｅ）前記イメージャにおける複数個のピクセルの出力
   から画像を発生し、その場合に前記画像が前記欠陥ピク
   セルのマスクされた出力を包含している、上記ステップ
   を有することを特徴とする方法。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記欠陥ピクセルを
   識別する場合に、前記イメージャと関連するメモリへア
   クセスし前記イメージャ内の欠陥ピクセルの位置を決定
   することを特徴とする方法。
4. 【請求項４】 請求項１において、前記欠陥ピクセルの
   出力をマスクする場合に、前記欠陥ピクセルの出力を専
   ら前記少なくとも１個の欠陥ピクセルを取囲む複数個の
   ピクセルの出力に基づく出力値で置換させることを特徴
   とする方法。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記欠陥ピクセルの
   出力を置換させる場合に、前記少なくとも１個の欠陥ピ
   クセルを取囲む少なくとも２個のピクセルの出力値を補
   間することによって得られた出力値を前記欠陥ピクセル
   へ与えることを特徴とする方法。
6. 【請求項６】 請求項１において、更に、前記イメージ
   ャにおけるピクセルの出力をイメージを発生する前にア
   ナログ形態からデジタル形態へ変換することを特徴とす
   る方法。
7. 【請求項７】 請求項１において、更に、前記イメージ
   ャへ照射を付与する前に、前記イメージャからの選択し
   たピクセルをテストしてそれが欠陥性であるか否かを決
   定することを特徴とする方法。
8. 【請求項８】 請求項１において、前記イメージャのピ
   クセルが複数個のカラーを区別することが可能であり且
   つ前記欠陥ピクセルが第一カラーの照射を検知すべく指
   定されており、且つ前記欠陥ピクセルの出力をマスクす
   べく選択されている複数個のその他のピクセルが全て前
   記第一カラーの照射を検知すべく指定されていることを
   特徴とする方法。
9. 【請求項９】 イメージャにおける欠陥ピクセルを補正
   する方法において、 （ａ）イメージャへ照射を付与し、 （ｂ）前記イメージャにおける欠陥ピクセルを識別し、 （ｃ）前記欠陥ピクセルの出力を測定し、 （ｄ）前記欠陥ピクセルが飽和しているか否かを決定
   し、 （ｅ）飽和しているピクセル又は飽和していないピクセ
   ルの何れかを補正すべく特に適合されているピクセル補
   正技術で前記欠陥ピクセルを補正し、その場合に前記欠
   陥ピクセルの補正した出力を前記イメージャによって発
   生される画像内に与えることが可能である、上記各ステ
   ップを有することを特徴とする方法。
10. 【請求項１０】 請求項９において、前記欠陥ピクセル
    が飽和していると決定される場合に、前記ピクセル補正
    技術が複数個のその他のピクセルの出力を使用して前記
    欠陥ピクセルの出力をマスクすることを特徴とする方
    法。
11. 【請求項１１】 請求項１０において、前記欠陥ピクセ
    ルの出力をマスクする場合に、前記少なくとも１個の欠
    陥ピクセルを取囲む少なくとも２個のピクセルの出力値
    を補間することによって得られた出力値を前記欠陥ピク
    セルへ与えることを特徴とする方法。
12. 【請求項１２】 請求項９において、前記欠陥ピクセル
    が飽和されていないと決定される場合に、前記ピクセル
    補正技術が前記出力に関する動作を実施することによっ
    て前記欠陥ピクセルの出力を補正することを特徴とする
    方法。
13. 【請求項１３】 請求項１２において、前記動作が、前
    記出力の大きさを増加させるか又は減少させることを特
    徴とする方法。
14. 【請求項１４】 請求項９において、前記欠陥ピクセル
    を識別する場合に、前記イメージャに関連するメモリへ
    アクセスして前記イメージャ内の欠陥ピクセルの位置を
    決定することを特徴とする方法。
15. 【請求項１５】 請求項９において、更に、前記イメー
    ジャ内のピクセルの出力を画像を発生する前にアナログ
    形態からデジタル形態へ変換することを特徴とする方
    法。
16. 【請求項１６】 請求項９において、更に、前記イメー
    ジャへ照射を付与する前に、前記イメージャからの選択
    したピクセルをテストしてそれが欠陥性であるか否かを
    決定することを特徴とする方法。
17. 【請求項１７】 欠陥性であるか否かを決定するために
    選択したピクセルをテストする方法において、 （ｉ）前記選択したピクセルを所定の電荷へ電子的にリ
    セットし、 （ｉｉ）前記選択したピクセルの出力を読取り、 （ｉｉｉ）前記選択したピクセルへ与えられた所定の電
    荷に基づいて前記選択したピクセルの出力を予定値と比
    較し、その場合に、前記選択したピクセルの出力が前記
    予定値から著しく逸れている場合に、前記選択したピク
    セルが欠陥性であると指定する、上記各ステップを有す
    ることを特徴とする方法。
18. 【請求項１８】 請求項１７において、更に、前記選択
    したピクセルの出力が前記予定値から著しく逸れている
    場合に、前記選択したピクセルが部分的に又は完全に崩
    壊しているか否かを決定し、その場合に、前記選択した
    ピクセルが部分的に崩壊したピクセルである場合には、
    読取り期間中に第一技術によって画像形成を行い、且つ
    前記選択したピクセルが完全に崩壊している場合には、
    読取り期間中に第二技術によって画像形成を行うことを
    特徴とする方法。
19. 【請求項１９】 請求項１８において、前記選択したピ
    クセルが部分的又は完全に崩壊しているか否かを決定す
    る場合に、前記選択したピクセルの出力が前記予定値か
    らどれほど逸れているかを決定し、前記選択したピクセ
    ルの出力が前記予定値から所定量を超えて逸れている場
    合には、前記選択したピクセルが完全に崩壊しているも
    のとし、且つ前記選択したピクセルが前記予定値から所
    定量を超えることなく逸れている場合には、前記選択し
    たピクセルが部分的に崩壊しているものとすることを特
    徴とする方法。
20. 【請求項２０】 請求項１８において、前記第一補正技
    術が、前記選択したピクセルの出力を調節し、且つ前記
    第二補正技術が前記選択したピクセルの出力を前記選択
    したピクセルの周りに位置している複数個のピクセルの
    出力の平均で置換させることを特徴とする方法。
21. 【請求項２１】 請求項１７において、更に、前記選択
    したピクセルが欠陥性のものであることが分かった場合
    に、その位置をメモリ内に格納することを特徴とする方
    法。
22. 【請求項２２】 請求項１７において、更に、前記選択
    したピクセルを電気的にリセットした後で且つ前記選択
    したピクセルの出力を読取る前に、前記選択したピクセ
    ルへ所定量のテスト照射を付与することを特徴とする方
    法。
23. 【請求項２３】 イメージャにおいて、 （ａ）各々に付与される照射の量又はタイプ又は量とタ
    イプの両方を表わす出力を与えることの可能な１個又は
    それ以上のピクセル、 （ｂ）前記１個又はそれ以上のピクセルへ電気的に結合
    されており且つ前記イメージャ内の欠陥性のピクセルを
    マスクするか又は補正すべく補正する形態とされている
    １個又はそれ以上の回路要素、 前記欠陥ピクセルの位置を格納する形態とされているメ
    モリ、を有することを特徴とするイメージャ。
24. 【請求項２４】 請求項２３において、前記１個又はそ
    れ以上のピクセル、前記１個又はそれ以上の回路要素、
    前記メモリが単一の集積回路チップ上に設けられている
    ことを特徴とするイメージャ。
25. 【請求項２５】 請求項２３において、本イメージャが
    ＣＭＯＳイメージャであり、且つ前記１個又はそれ以上
    のピクセルの各々が、ウエル内に形成されているホトダ
    イオード拡散部及び前記ウエル内に形成されているパワ
    ー又は接地へのタップを有していることを特徴とするイ
    メージャ。
26. 【請求項２６】 請求項２５において、更に、前記１個
    又はそれ以上のピクセルのホトダイオード拡散部へ前記
    ピクセルのリセット状態に対応する電圧を供給すること
    の可能な１個又はそれ以上の電圧供給源を有することを
    特徴とするイメージャ。
27. 【請求項２７】 請求項２６において、更に、前記ピク
    セルの出力を測定することの可能な１個又はそれ以上の
    電荷積分器を有することを特徴とするイメージャ。
28. 【請求項２８】 請求項２３において、更に、前記１個
    又はそれ以上のピクセルからアナログ出力を受取り、前
    記アナログ出力をデジタル信号へ変換し、且つ前記１個
    又はそれ以上の回路要素が欠陥ピクセルを識別すること
    が可能であるように前記デジタル信号を前記１個又はそ
    れ以上の回路要素へ供給することの可能なアナログ・デ
    ジタル変換器を有していることを特徴とするイメージ
    ャ。
29. 【請求項２９】 請求項２３において、複数個の前記１
    個又はそれ以上のピクセルがアレイに配列されており、
    前記複数個のピクセルにおけるピクセルの各々が別々に
    アドレス可能であることを特徴とするイメージャ。
30. 【請求項３０】 請求項２３において、前記１個又はそ
    れ以上のピクセルが能動的ピクセル及び受動的ピクセル
    からなるグループから選択されたものであることを特徴
    とするイメージャ。
31. 【請求項３１】 物体の画像を発生するシステムにおい
    て、 （ａ）イメージャであって、 （ｉ）１個又はそれ以上のピクセルの各々へ付与される
    照射の量又はタイプ又は量とタイプの両方を表わす出力
    を与えることの可能な１個又はそれ以上のピクセル、 （ｉｉ）前記１個又はそれ以上のピクセルへ電気的に結
    合されており且つ前記イメージャにおける欠陥ピクセル
    をマスク又は補正する形態とされている１個又はそれ以
    上の回路要素、 （ｉｉｉ）前記欠陥ピクセルの位置を格納する形態とさ
    れているメモリであって、前記１個又はそれ以上のピク
    セルと、前記１個又はそれ以上の回路要素と、前記メモ
    リとが単一の集積回路チップ上に設けられているメモ
    リ、を具備しているイメージャ、 （ｂ）前記１個又はそれ以上のピクセルの出力から発生
    する画像を出力する手段、を有することを特徴とするシ
    ステム。
32. 【請求項３２】 請求項３１において、前記出力手段に
    よって出力される画像が写真であることを特徴とするシ
    ステム。
33. 【請求項３３】 請求項３１において、前記出力手段が
    ディスプレイであることを特徴とするシステム。
34. 【請求項３４】 請求項３１において、本イメージャが
    ＣＭＯＳイメージャであり、且つ前記１個又はそれ以上
    のピクセルの各々がウエル内に形成されているホトダイ
    オード拡散部と前記ウエル内に形成されているパワー又
    は接地へのタップとを有していることを特徴とするシス
    テム。
35. 【請求項３５】 請求項３１において、前記イメージャ
    が、更に、前記１個又はそれ以上のピクセルからのアナ
    ログ出力を受取り、前記アナログ出力をデジタル信号へ
    変換し、且つ前記１個又はそれ以上の回路要素が欠陥ピ
    クセルを識別することが可能であるように前記デジタル
    信号を前記１個又はそれ以上の回路要素へ供給すること
    の可能なアナログ・デジタル変換器を有していることを
    特徴とするシステム。
36. 【請求項３６】 請求項３１において、複数個の前記１
    個又はそれ以上のピクセルがアレイに配列されており、
    前記複数個のピクセルにおけるピクセルの各々が別々に
    アドレス可能であることを特徴とするシステム。
37. 【請求項３７】 請求項３１において、前記１個又はそ
    れ以上のピクセルが能動的ピクセルと受動的ピクセルと
    からなるグループから選択されたものであることを特徴
    とするシステム。