(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数チャンネル分の固体撮像素子の各撮像出力に基づいて各チャンネル毎に異なる検出感度で画素欠陥を検出する検出回路と、
前記検出回路によって検出された欠陥画素についてのアドレスデータを記憶するアドレス記憶回路と、
前記アドレス記憶回路に記憶されたアドレスデータに基づく画素タイミングで欠陥補正パルスを発生する補正パルス発生回路と、前記欠陥補正パルスに応答して前記複数チャンネル分の固体撮像素子の各撮像出力に対して欠陥補正を行う補正回路とを備え、
前記アドレス記憶回路にアドレスデータが記憶される欠陥画素の個数が各チャンネル間で異なるとともに、前記アドレス記憶回路にアドレスデータが記憶される欠陥画素の個数が、各チャンネルの検出感度に応じて設定される
ことを特徴とする固体撮像素子の欠陥検出補正回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子の画素（点）欠陥を検出して欠陥補正を行う欠陥検出補正回路に関し、特に多板式ＣＣＤ(Charge Coupled Device) カメラの信号処理系に用いて好適な欠陥検出補正回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤ等を用いた固体撮像素子では、半導体の局部的な結晶欠陥等によって感度が低下したり、或いは出荷以降に何らかのストレス要因で発生する傷などに伴って画素欠陥が生じることがあり、このような場合、その画素欠陥に起因して画像白点欠陥が生じ、画質が劣化することが知られている。そのため、ＣＣＤカメラの信号処理系には、一般的に、全画素中から欠陥画素を検出してその欠陥画素についての撮像出力を補正するための欠陥検出補正回路が組み込まれている。
【０００３】
ところで、３板式ＣＣＤカメラにおいては、３個のＣＣＤ固体撮像素子はそれぞれＲ（赤）／Ｇ（緑）／Ｂ（青）の各チャンネルに対応し、これら各チャンネル毎に欠陥検出補正回路が設けられることになる。このとき、信号処理によってカラーのＴＶ（テレビジョン）信号となった際に、各チャンネル毎に同じレベルの欠陥であっても画質への影響が異なる。実際には、Ｂチャンネルの影響が最も少なく、Ｇチャンネルの影響が最大となる。したがって、それぞれのチャンネルの欠陥を補正したときの画質への影響度が変わってくる。
【０００４】
具体的には、信号処理系において、Ｒ／Ｇ／Ｂの各信号からカラーＴＶ信号が生成されるとき、輝度信号はテレビジョン方式の規格によって決まるＲ／Ｇ／Ｂの混合比で合成され、その比率はＲ：Ｇ：Ｂ＝３０：５９：１１となる。したがって、輝度信号に寄与する色信号はＢが最も少なく、Ｇが最も多いことから、画素欠陥が輝度画質に影響を及ぼすのはＧが最大となる。さらに、色信号においては帯域も狭いこともあり、画素欠陥が画質に与える影響は輝度信号に比べると少ないといえる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の欠陥検出補正回路では、各画素での信号電荷の蓄積時間と、欠陥検出の検出閾値Ｖｔｈとによって決定される検出感度が、各チャンネル間で同一に設定されていたため、欠陥があればすべて検出補正されてしまい、欠陥レベルが大きければ寄与の少ないＢチャンネルの補正で、欠陥アドレスの記憶回路の限られた容量を占有することが起こり得るという問題があった。
【０００６】
この問題を避ける方策としては、アナログ信号処理系におけるＡＧＣ(Automatic Gain Control)回路のゲインを、各チャンネル毎に個別にコントロールする方策が考えられる。しかしながら、この方策を採った場合には、ＡＧＣ回路のゲインを欠陥検出時と欠陥補正時とで切り換えなければならないという新たな問題が発生することになる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、各チャンネルでの欠陥の画質への影響を考慮した補正を行うことができるとともに、欠陥アドレスの記憶回路の限られた容量を有効に使用可能とした固体撮像素子の欠陥検出補正回路を提供することにある。
【００１０】
本発明による欠陥検出補正回路は、複数チャンネル分の固体撮像素子の各撮像出力に基づいて各チャンネル毎に異なる検出感度で画素欠陥を検出する検出回路と、この検出回路によって検出された欠陥画素についてのアドレスデータを記憶するアドレス記憶回路と、このアドレス記憶回路に記憶されたアドレスデータに基づく画素タイミングで欠陥補正パルスを発生する補正パルス発生回路と、この欠陥補正パルスに応答して複数チャンネル分の固体撮像素子の各撮像出力に対して欠陥補正を行う補正回路とを備え、アドレス記憶回路にアドレスデータが記憶される欠陥画素の個数が各チャンネル間で異なるとともに、アドレス記憶回路にアドレスデータが記憶される欠陥画素の個数が、各チャンネルの検出感度に応じて設定される構成となっている。
【００１１】
上記構成の欠陥検出補正回路において、チャンネル毎に異なる検出感度で欠陥画素を検出し、そのアドレスデータをアドレス記憶回路に記憶することで、アドレス記憶回路の限られた容量を有効に使用する。そして、このアドレス記憶回路に記憶されたアドレスデータに基づいて欠陥補正を行うことで、各チャンネルでの欠陥の画質への影響を考慮した欠陥補正が行える。その結果、より良好な画質が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、３板式ＣＣＤカメラの一例の概略構成図である。
【００１３】
図１において、被写体からの像光は、レンズ１および絞り（ＩＲＩＳ）２を含む光学系を経由した後３色分解プリズム３に入射し、この３色分解プリズム３によってＲ，Ｇ，Ｂの各光線に分解される。そして、これらＲ，Ｇ，Ｂの光線は、光学フィルタ４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを介してＲ，Ｇ，ＢのＣＣＤ固体撮像素子５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの各撮像面上に結像される。
【００１４】
タイミングジェネレータ（ＴＧ）６は、各種のタイミング信号を適宜発生し、ＣＣＤ固体撮像素子５Ｒ，５Ｇ，５Ｂにおける各画素から垂直転送レジスタへの信号電荷の読み出し、垂直転送レジスタによる垂直転送、水平転送レジスタによる水平転送等の駆動を行う。検出タイミング制御回路７は、後述する欠陥検出の際に、タイミングジェネレータ６によるＣＣＤ固体撮像素子５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの駆動タイミングを制御し、各画素から信号電荷を読み出すまでの蓄積時間を延長することで、本来検出不可能な微細な欠陥信号の検出を可能とする。
【００１５】
ＣＣＤ固体撮像素子５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの各撮像出力は、ＣＤＳ(Correlated Double Sampling;相関二重サンプリング）／ＡＧＣ(Automatic Gain Control;自動利得制御）回路８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを経由し、Ａ／Ｄ変換器９Ｒ，９Ｇ，９Ｂによってディジタル信号に変換された後、本発明に係る欠陥検出補正回路１０に供給される。この欠陥検出補正回路１０を経たＲ，Ｇ，Ｂの各撮像出力は、カメラ信号処理回路１１で各種の信号処理が施された後ビデオ出力として導出される。システム制御回路１２は、例えばマイクロコンピュータからなり、システム全体の制御を司る。
【００１６】
図２は、本発明に係る欠陥検出補正回路１０の一実施形態を示すブロック図である。この欠陥検出補正回路１０は、Ｒ，Ｇ，ＢのＣＣＤ固体撮像素子５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの各撮像出力を検査信号として取り込み、欠陥画素についての欠陥信号を検出する欠陥検出回路２０と、この欠陥検出回路２０で検出された欠陥画素についての欠陥信号を補正する欠陥補正回路３０とから構成されている。
【００１７】
欠陥検出回路２０は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各検査信号である３チャンネルの撮像出力レベルを画素単位でクランプするクランプ（ＣＬＰ）回路２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂと、これらクランプ回路２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂによってクランプされた各撮像出力レベルを、検出閾値ＶｔｈR ，ＶｔｈG ，ＶｔｈB とそれぞれ比較することによって各チャンネル毎に欠陥画素を検出する検出器２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂと、これら検出器２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの検出閾値ＶｔｈR ，ＶｔｈG ，ＶｔｈB を個別に設定する閾値設定回路２３と、検出器２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂによって検出された欠陥画素の画面内の絶対位置を示すアドレスを特定するアドレス検出回路２４と、このアドレス検出回路２４から与えられる欠陥画素のアドレスデータを記憶するアドレス記憶回路２５とから構成されている。
【００１８】
この欠陥検出回路２０において、検出器２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは、例えばディジタル比較器からなり、欠陥と判断すべき比較レベルデータにより欠陥画素を抽出する。アドレス検出回路２４は、これら検出器２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂで抽出された欠陥信号から、画面内の欠陥画素のアドレスを特定し、そのアドレスデータをアドレス記憶回路２５に記憶する。閾値設定回路２３は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各検出閾値ＶｔｈR ，ＶｔｈG ，ＶｔｈB を各チャンネル間で異なる値に設定する構成となっている。
【００１９】
システム制御回路１２は、閾値設定回路２３で設定される検出閾値ＶｔｈR ，ＶｔｈG ，ＶｔｈB を外部から与えられる制御データに基づいて各チャンネル毎に制御するとともに、アドレス検出回路２４の検出出力に基づいて欠陥画素の検出個数を各チャンネル毎にカウントするカウンタ１３を内蔵し、アドレス記憶回路２５に記憶される欠陥画素数を各チャンネル毎に管理する構成となっている。なお、外部制御データのシステム制御回路１２への入力は、パラメータの端子入力でも、またマイクロコンピュータによるシリアル通信入力であっても良い。
【００２０】
一方、欠陥補正回路３０は、アドレス記憶回路２５から与えられるアドレスデータにより、画面内の欠陥画素の出力されるタイミングで欠陥補正パルスを発生する補正パルス発生回路３１と、この補正パルス発生回路３１から出力される欠陥補正パルスによってＣＣＤ出力中の欠陥画素についての欠陥信号を特定し、例えば、その欠陥信号を周辺画素の画素信号で補間することによって欠陥補正を行うＲ，Ｇ，Ｂの補正回路３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂとから構成されている。
【００２１】
次に、上記構成の欠陥検出補正回路１０において、システム制御回路１２によって管理される欠陥検出および欠陥補正の一連のアルゴリズムについて、図３のフローチャートを用いて図４のタイミングチャートを参照しつつ説明する。ここで、各チャンネルのＣＣＤ固体撮像素子５Ｒ，５Ｇ，５Ｂは完全に同期して同じ動作をするものとする。また、図４は、フレーム読出し（フレーム蓄積）モードでのタイミングチャートであり、（Ａ）は通常動作の場合を、（Ｂ）は長時間蓄積の場合をそれぞれ示している。
【００２２】
図４において、ＶＤはＮＴＳＣ方式ＴＶ信号における垂直同期信号、ＦＬＤは（ＥＶＥＮ／ＯＤＤ）判別信号、ＸＳＧ１，ＸＳＧ２は各画素から信号電荷を読み出すための読出しパルス、ＳＴ／ＳＰは欠陥検出開始／停止信号（立ち上がりが開始、立ち下がりが停止）、ＶＣＬＫは垂直転送クロック、Ｓ／Ｈ OUTはＣＣＤ固体撮像素子５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの撮像出力のサンプルホールド出力、Ｗパルスは欠陥検出パルスをそれぞれ示している。また、サンプルホールド出力Ｓ／Ｈ OUTにおいて、パルスａはレベルの小なる欠陥信号、パルスｂはレベルの大なる欠陥信号を表している。
【００２３】
図３のフローチャートにおいて、ＣＣＤカメラの電源が投入されると、先ず、レンズ絞り（アイリス）２を閉じてＣＣＤ固体撮像素子５Ｒ，５Ｇ，５Ｂへの光入射が全く無い全黒の状態とし（ステップＳ１）、各ＣＣＤ固体撮像素子５Ｒ，５Ｇ，５Ｂに対する読出しパルスＸＳＧ１，ＸＳＧ２の発生を停止する（ステップＳ２）。このように、読出しパルスの発生を停止することで、図４（Ｂ）のタイミングチャートから明らかなように、各画素において信号電荷を長時間蓄積できることから、欠陥画素についての欠陥信号を実質的に増幅できるため、欠陥検出の際の検出感度を上げることができることになる。
【００２４】
次に、ＣＣＤ固体撮像素子５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの撮像出力を検査信号としてクランプ回路２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂを介して検出器２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂに入力し、これら検出器２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂにおいて、閾値設定回路２３で各チャンネル毎に設定された検出閾値ＶｔｈR ，ＶｔｈG ，ＶｔｈB と比較し（ステップＳ３）、検出閾値ＶｔｈR ，ＶｔｈG ，ＶｔｈB 以上の撮像出力レベルに対応する画素を欠陥画素として検出する（ステップＳ４）。
【００２５】
続いて、アドレス検出回路２４において、検出器２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂの各検出出力に基づいて欠陥画素のアドレスを特定する（ステップＳ５）。このとき同時に、システム制御回路１２ではカウンタ１３によって各チャンネル毎に欠陥画素の検出個数をカウントする（ステップＳ６）。そして、検出した欠陥画素についてのアドレスデータをアドレス記憶回路２５に記憶する（ステップＳ７）。以上により、欠陥検出のための一連の処理が終了する。
【００２６】
その後、ステップＳ８において、欠陥補正を行う必要のある通常の撮像モードへ移行すると判定した場合には、先ず、アドレス記憶回路２５から欠陥画素についてのアドレスデータを読み出して補正パルス発生回路３１に与える（ステップＳ９）。補正パルス発生回路３１は、アドレス記憶回路２５から与えられるアドレスデータにより、画面内の欠陥画素の出力されるタイミングで欠陥補正パルスを発生し（ステップＳ１０）、この欠陥補正パルスをＲ，Ｇ，Ｂの補正回路３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂに供給する。
【００２７】
Ｒ，Ｇ，Ｂの補正回路３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂは、補正パルス発生回路３１から出力される欠陥補正パルスによってＣＣＤ出力中の欠陥画素についての欠陥信号を特定し、その欠陥信号を周辺画素、例えば１画素前の撮像出力と置換することによって欠陥補正を行う（ステップＳ１１）。そして、レンズ絞り２が開いているか否かを判断し（ステップＳ１２）、開いていなければ、レンズ絞り２を開いてＣＣＤ固体撮像素子５Ｒ，５Ｇ，５Ｂへ光を入射させ（ステップＳ１３）、通常の撮像モードへ入る。以降、撮像モードが終了するまで、上述した一連の欠陥補正の処理を繰り返して実行する。
【００２８】
ところで、先述したように、Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれのチャンネルの欠陥を補正したときの画質への影響度が異なる。このような理由から、本発明においては、Ｒ，Ｇ，Ｂの各ＣＣＤ固体撮像素子５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの画素欠陥について画質への影響度の大きいチャンネルを優先的に検出し、補正するようにしている。すなわち、欠陥検出の検出感度を各チャンネル間で異ならせることにより、各チャンネルに優先度を持たせている。
【００２９】
ここで、欠陥検出の検出感度は、検出閾値ＶｔｈR ，ＶｔｈG ，ＶｔｈB と、各画素での信号電荷の蓄積時間とによって決定される。そこで、欠陥検出の検出感度を各チャンネル間で異ならせるために、一例として、閾値設定回路２３において、検出閾値ＶｔｈR ，ＶｔｈG ，ＶｔｈB を各チャンネル間で異なる値に設定する。これらの値は、あらかじめ固定的に設定しても良く、またシステム制御回路２に与えられる外部制御データに基づいて設定するようにしても良い。
【００３０】
具体的には、画質への影響度がＧチャンネルが最も大きく、Ｂチャンネル最も小さいことから、検出閾値ＶｔｈR ，ＶｔｈG ，ＶｔｈB の各値を、ＶｔｈG ＜ＶｔｈR ＜ＶｔｈB の大小関係になるように設定する。これにより、各チャンネルのＣＣＤ固体撮像素子５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの欠陥画素についての欠陥レベルが同一であると仮定した場合、Ｇチャンネルの欠陥画素が最も多く検出され、Ｂチャンネルの欠陥画素が最も少なく検出されることになる。しかも、検出器２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂとしてディジタル比較器を用い、その比較基準データ（検出閾値ＶｔｈR ，ＶｔｈG ，ＶｔｈB ）の切り換えを行うようにしたことで、アナログ的な遷移要素を考慮せずに、簡単に検出感度を切り換えることができる。
【００３１】
また、検出感度を各チャンネル間で異ならせるための他の例として、ＣＣＤ固体撮像素子５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの各蓄積時間を各チャンネル間で異なる値に設定する。この蓄積時間は読出しパルスＸＳＧ１，ＸＳＧ２の発生タイミングで決まることから、タイミングジェネレータ６において、読出しパルスＸＳＧ１，ＸＳＧ２の発生タイミングを各チャンネル間で異ならせることで実現できる。これらの値は、あらかじめ固定的に設定しても良く、またシステム制御回路２に与えられる外部制御データに基づいて、検出タイミング制御回路７によって任意に設定するようにしても良い。
【００３２】
具体的には、画質への影響度がＧチャンネルが最も大きく、Ｂチャンネル最も小さいことから、ＣＣＤ固体撮像素子５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの各蓄積時間をそれぞれＴR ，ＴG ，ＴB とした場合、ＴG ＞ＴR ＞ＴB の大小関係になるように設定する。これにより、各チャンネルのＣＣＤ固体撮像素子５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの欠陥画素についての欠陥レベルが同一であると仮定した場合、実質的に、Ｇチャンネルの欠陥レベルを一番増幅でき、次にＲチャンネル、その次にＢチャンネルを増幅できることになる。その結果、検出閾値ＶｔｈR ，ＶｔｈG ，ＶｔｈB の各値を同一とした場合、Ｇチャンネルの欠陥画素が最も多く検出され、Ｂチャンネルの欠陥画素が最も少なく検出されることになる。
【００３３】
なお、上述した説明では、欠陥検出の検出感度を各チャンネル間で異ならせるために、検出閾値ＶｔｈR ，ＶｔｈG ，ＶｔｈB を各チャンネル間で異なる値に設定するか、ＣＣＤ固体撮像素子５Ｒ，５Ｇ，５Ｂの蓄積時間ＴR ，ＴG ，ＴB を各チャンネル間で異なる値に設定するとしたが、両方を組み合わせた構成としても良いことは勿論である。
【００３４】
ところで、アドレス記憶回路２５の記憶容量には限界があり、したがってアドレス記憶回路２５に記憶できるアドレス数、即ち欠陥の検出個数（補正個数）も制限されることになる。従来は、この検出個数についても各チャンネル間で同数に設定されていた。これに対し、本発明では、欠陥検出の検出感度を各チャンネル間で異ならせたことで、各チャンネル間で欠陥画素の検出個数が異なり、Ｇチャンネルの欠陥画素が最も多く検出され、Ｂチャンネルの欠陥画素が最も少なく検出されることから、これに対応してアドレス記憶回路２５に記憶できるアドレス数（検出個数）を、各チャンネル間で異なる個数に設定するようにする。
【００３５】
この検出個数の設定は、システム制御回路１２において、固定的に行っても良く、また外部制御データに基づいて行うようにしても良い。システム制御回路１２は、アドレス検出回路２４の検出出力に基づくカウンタ１３のカウント値を各チャンネル毎に管理し、各チャンネル毎に設定された検出個数分だけ欠陥画素についてのアドレスデータをアドレス記憶回路２５に記憶する。このとき、各チャンネル毎に、欠陥画素として欠陥レベルの大きいものから設定個数分だけ記憶するようにするのが好ましい。
【００３６】
なお、上記実施形態では、３板式ＣＣＤカメラの信号処理系に適用した場合について説明したが、３板式ＣＣＤカメラに限定されるものではなく、２板式を含む多板式ＣＣＤカメラ全般に適用可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明による欠陥検出補正回路によれば、複数チャンネル分の固体撮像素子の各撮像出力に基づいて各チャンネル毎に異なる検出感度で欠陥画素を検出してそのアドレスデータを記憶保持し、このアドレスデータに基づいて欠陥補正を行うに当たり、アドレスデータが記憶される欠陥画素の個数を各チャンネル間で異ならせるとともに、アドレスデータが記憶される欠陥画素の個数を各チャンネルの検出感度に応じて設定するようにしたことにより、各チャンネルでの欠陥の画質への影響を考慮した欠陥検出が行えるので、欠陥アドレスの記憶回路の限られた容量を有効に使用でき、しかも各チャンネルでの欠陥の画質への影響を考慮した欠陥補正が行えるので、より良好な画質が得られることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】３板式ＣＣＤカメラの一例の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すブロック図である。
【図３】欠陥検出補正のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図４】フレーム読み出しモードでのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  レンズ    ２  絞り（アイリス）    ３  ３色分解プリズム
５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ  ＣＣＤ固体撮像素子    ６  タイミングジェネレータ
７  検出タイミング制御回路    １０  欠陥検出補正回路
１１  カメラ信号処理回路    １２  システム制御回路    １３  カウンタ
２０  欠陥検出回路    ２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ  検出器
２３  閾値設定回路    ２４  アドレス検出回路    ２５  アドレス記憶回路
３０  欠陥補正回路    ３１  補正パルス発生回路
３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂ  補正回路
【図１】
0003951354.tif 000002
【図２】
0003951354.tif 000003
【図３】
0003951354.tif 000004
【図４】
0003951354.tif 000005