(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像からの光をイメージセンサで光電変換して画像信号を出力する固体撮像装置において、
前記イメージセンサから出力される画像信号中に含まれる混色成分の混色の度合いを前記イメージセンサに被写体像を結像するレンズ系のとりうる各Ｆ値によって求め、前記混色の度合いに基づいて、前記イメージセンサから出力される画像信号中の混色成分を除いて画像信号を補正するための補正係数を決定する演算を行う補正係数演算手段と、
前記補正係数に基づいて前記イメージセンサから出力される画像信号中に含まれる混色成分を補正する混色補正手段と
を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の固体撮像装置において、
前記補正係数は、前記イメージセンサが形成されている基板内部で発生するクロストーク成分および該基板上部で発生するクロストーク成分のそれぞれに基づいて決定される係数からなること
を特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
請求項１記載の固体撮像装置において、
さらに、前記補正係数を記憶するデータ記憶手段を備えること
を特徴とする固体撮像装置。
【請求項４】
請求項１記載の固体撮像装置において、
前記イメージセンサはＭＯＳ形単板式カラーイメージセンサであること
を特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
請求項２記載の固体撮像装置において、
前記イメージセンサはＭＯＳ形単板式カラーイメージセンサであること
を特徴とする固体撮像装置。
【請求項６】
請求項４記載の固体撮像装置において、
前記データ記憶手段は前記イメージセンサが形成されている基板と同一基板に形成されている記憶装置であること
を特徴とする固体撮像装置。
【請求項７】
請求項５記載の固体撮像装置において、
前記データ記憶手段は前記イメージセンサとは別体に設けられている記憶装置であること
を特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像装置に関し、詳しくは混色補正手段を備えた固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常の固体撮像装置に搭載されているイメージセンサ、特には被写体像からの光をレンズを通して受光し、光電変換により画像信号を電気信号として出力するＣＭＯＳイメージセンサは、Ｐ型基板に、画素部がｎＭＯＳで構成されているとともに周辺回路部がＣＭＯＳで構成されているものが主である。
【０００３】
また、同一基板にＣＭＯＳイメージセンサとイメージングシステムが形成されているもの、同一基板にＣＭＯＳイメージセンサのみが形成されていてイメージングシステムは別の基板に形成されているものがある。またＣＭＯＳイメージセンサのユニットセルは、キャパシタとトランジスタ（１個また２個）のみで構成されていて増幅手段を持たないもの、各セルに増幅器が設けられているものとがある。
【０００４】
上記いずれの構成であっても、ＣＭＯＳイメージセンサには、信号線とゲート選択線とオプティカルブラック用の遮光用金属膜の３層が必要になる。これらは層間絶縁膜によって分離されていて、その最上面は平坦化されていてその面上にカラーフィルタが形成されている。そのため、カラーフィルタは受光面より３μｍ〜８μｍの高さに形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成のＣＭＯＳイメージセンサでは、カラーフィルタの高さが５μｍ程度またはそれ以下の場合には、シリコン基板内部で発生した光電子が隣の画素に拡散して混入する確率が増加する。このような基板内部での光電子の混入によるクロストークは混色の原因となる。また、隣の画素に混入する成分はＲＧＢの各色ごとに光電変換を起こす深さが異なるので、混入確率は各色ごとに異なる。
【０００６】
一方、カラーフィルタの高さが水平画素ピッチの１／２以上になると、隣の画素位置のカラーフィルタを通過した光が混入して生じるクロストークが問題となる。このような基板上でのクロストークは、入射光、特に斜め入射光がカラーフィルタを通過した後に隣のセンサで光電変換を起こすことにより発生し、これも混色の原因となる。
上記斜め入射光の混入する成分はセルサイズとカラーフィルタの高さとレンズのＦ値とに依存する。画素ピッチ、上層膜の構造等により混入量の絶対値は異なるが、一般に図３に示すように、Ｆ値が小さくなるにしたがって斜め入射光の混入量は増大する傾向にある。
特に、上記課題は、ユニットセルのサイズが５μｍ程度のものから多く現れてくる。
【０００７】
上記説明したような混色が発生すると、色の表現性が低下して、固体撮像装置から出力される画像信号の画質が劣化する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされた固体撮像装置である。
【０００９】
すなわち、固体撮像装置は、被写体像からの光をイメージセンサで光電変換して画像信号を出力するものにおいて、前記イメージセンサから出力される画像信号中に含まれる混色成分の混色の度合いを前記イメージセンサに被写体像を結像するレンズ系のとりうる各Ｆ値によって求め、前記混色の度合いに基づいて、前記イメージセンサから出力される画像信号中の混色成分を除いて画像信号を補正するための補正係数を決定する演算を行う補正係数演算手段と、この補正係数に基づいてイメージセンサから出力される画像信号中の混色成分を補正する混色補正手段とを備えたものである。
【００１０】
上記固体撮像装置では、イメージセンサから出力される画像信号中に含まれる混色成分の混色の度合いを前記イメージセンサに被写体像を結像するレンズ系のとりうる各Ｆ値によって求め、前記混色の度合いに基づいて、前記イメージセンサから出力される画像信号中の混色成分を除いて画像信号を補正するための補正係数を決定する演算を行う補正係数演算手段と、この補正係数に基づいてイメージセンサから出力される画像信号中の混色成分を補正する混色補正手段とを備えている。このことから、イメージセンサから出力される画像信号中に混色成分が混入していても、上記混色補正手段により混色成分が補正される。そのため、イメージセンサから出力された画像信号は混色が補正されるので、混色成分が乗っていない正常な色を表現する画像信号となる。また上記補正係数が、イメージセンサが形成されている基板内部でのクロストーク成分およびこの基板上部でのクロストーク成分のそれぞれに基づいて決定される係数であれば、基板内部で光電子が隣の画素へ混入することによって混色が発生しても、また斜め入射光がカラーフィルタを通過した後に隣のセンサで光電変換を起こすことによって混色が発生しても、各補正係数に基づいて容易に画像信号の混色が補正される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の固体撮像装置に係わる実施形態の一例を、図１のブロック図によって説明する。
【００１２】
図１に示すように、固体撮像装置１には、レンズ系３１によって結像された被写体像（図示省略）からの光Ｌを受光するイメージセンサ１１が備えられている。上記イメージセンサ１１は、レンズ系３１によって結像された被写体像からの光を光電変換して画像信号を電気信号として出力するものであり、例えばＣＭＯＳ形単板式イメージセンサからなる。
【００１３】
また、イメージセンサ１１から出力される画像信号中の混色成分を補正するための補正係数を記憶するデータ記憶手段２１が備えられている。この補正係数は、上記イメージセンサ１１が形成されている基板内部で発生するクロストーク成分およびその基板上部で発生するクロストーク成分のそれぞれに基づいて、例えば測定または計算によって決定される。上記データ記憶手段２１は、例えばイメージセンサ１１が形成されている基板と同一基板に形成されているマスクＲＯＭ、フラッシュメモリ等のような記憶手段であってもよく、またはイメージセンサ１１とは別体に設けられているハードディスク装置のような記憶手段であってもよい。
【００１４】
さらにイメージセンサ１１の出力側には混色補正手段２２が接続されている。この混色補正手段２２は、データ記憶手段２１に記憶した各補正係数に基づいて上記イメージセンサ１１から出力された画像信号中の混色成分を例えば除去してその画像信号が正常な色を表現するように補正するものである。
【００１５】
なお、上記固体撮像装置１においては、本発明の主要部のみを図示し、増幅回路、同期信号回路等の図示は省略した。
【００１６】
次に上記固体撮像装置１における混色補正の動作を説明する。
イメージセンサ１１の構成部品が固定されているものであれば、イメージセンサ１１のセルサイズ、カラーフィルタの高さ等による混色の度合いは一定となり、前記図３によって説明したように、レンズ系３１のＦ値によってのみ混色の度合いが変化する。すなわち、Ｆ値が小さくなるほど混色の発生が多くなる。
したがって、混色の度合いをレンズ系３１のとりうる各Ｆ値ごとに測定または計算によって求め、求めた混色の度合いに基づいて、イメージセンサ１１から出力される画像信号から混色成分を除いてその画像信号を補正するような補正係数を、例えばテーブルにしてデータ記憶手段２１に記憶させる。上記補正係数を決定する演算は、例えば外部の演算手段（図示省略）によって行うか、または上記データ記憶手段２１の内部に混色補正係数決定回路（図示省略）のような演算手段を設けることにより行う。
【００１７】
そして、上記混色補正手段２２により、撮像時のレンズ系３１のＦ値に対応した上記データ記憶手段２１に記憶させた補正係数に基づいて、イメージセンサ１１から出力される画像信号中の混色成分を除去して、正常な色を表現する画像信号に補正する。
その際、上記データ記憶手段２１に記憶されているテーブルに必要とするＦ値に対応する補正係数が記憶されていない場合には、例えば、上記テーブルより必要とする補正係数の前後のＦ値を呼び出し、それらのＦ値に対応する補正係数を基にして、例えば線形補正を行うことにより必要な補正係数を得る。
【００１８】
このように、上記固体撮像装置１では、基板内部で光電子が隣の画素へ混入することによって混色が発生しても、また斜め入射光がカラーフィルタを通過した後に隣のセンサで光電変換を起こすことによって混色が発生しても、上記混色補正手段１１により混色成分を補正することが可能になる。そのため、イメージセンサから出力された画像信号は混色が補正された画像信号となるので、混色成分が乗っていない正常な色を表現する画像信号となり、画質の向上が図れる。
【００１９】
次に上記実施形態で説明した固体撮像装置１の具体的な構成の一例を、図２のブロック図によって説明する。図２では、前記図１で説明した構成部品と同様のものには同一の符号を付す。
【００２０】
図２に示すように、固体撮像装置１には、レンズ系（図示省略）によって結像された被写体像の光を光電変換して例えばアナログサンプル値信号を出力するイメージセンサ（例えばＭＯＳ形単板式カラーイメージセンサ）１１が備えられている。このイメージセンサ１１には、それを駆動する駆動回路が内蔵されている。なお、上記駆動回路はイメージセンサ１１の外部に設けられているものであってもよい。
【００２１】
また、上記イメージセンサ１１から出力される画像信号中の混色成分を補正するための各補正係数を記憶するデータ記憶手段２１が備えられている。この補正係数は、上記イメージセンサ１１が形成されている基板内部で発生するクロストーク成分およびその基板上部で発生するクロストーク成分のそれぞれに基づいて決定される係数であり、例えば測定または計算によって求める。このデータ記憶手段２１は、例えばイメージセンサ１１が形成されている基板と同一基板に形成されているマスクＲＯＭ、フラッシュメモリ等のような記憶装置であってもよく、例えばイメージセンサ１１とは別体に設けられているハードディスク装置のような記憶装置であってもよい。
【００２２】
さらに上記イメージセンサ１１の出力側に設けられているものであって後に説明するデジタル信号処理手段１４には、混色補正手段２２が設けられている。この混色補正手段２２は、上記データ記憶手段２１に記憶した各補正係数に基づいて上記イメージセンサ１１から出力された画像信号中の混色成分を例えば除去して画像信号が正常な色を表現するように補正するものである。その補正に必要な演算は、例えば後に説明するマイクロコンピュータ１６によって行う。その際、上記データ記憶手段２１に必要とするデータ（補正係数）が記憶されていない場合には、例えば、上記データ記憶手段２１に記憶されているデータのテーブルより必要とするデータの前後のデータを呼び出し、それらのデータを基にして、例えば線形補正を行うことにより必要なデータを得る。
【００２３】
一方、上記イメージセンサ１１の出力側には、ＣＤＳ（Correlate Double Sampling ）回路およびＡＧＣ〔Automatic Gain Control〕回路からなるＣＤＳ／ＡＧＣ回路１２が接続されている。このＣＤＳ／ＡＧＣ回路１２によって、アナログサンプル値信号から画像信号成分を抽出し、それを増幅して出力する。
さらにＣＤＳ／ＡＧＣ回路１２の出力側にはＡ／Ｄ変換器１３が接続されている。このＡ／Ｄ変換器１３によっては、アナログ信号である画像信号成分をデジタルデータ画像信号に変換する。
【００２４】
上記Ａ／Ｄ変換器１３の出力側には、上記デジタルデータ画像信号を入力して、いわゆるビデオプロセス処理を行うデジタル信号処理手段１４が接続されている。このデジタル信号処理手段１４は、例えば、色信号処理回路（例えば色分離、ＲＧＢマトリクス、γ補正等を行う回路）、輝度信号処理回路（例えばＹフィルタ、エンハンサ、γ補正等を行う回路）、信号処理回路（例えばＮＴＳＣ／ＰＡＬ色変調、同期付加を行うエンコーダ処理等を行う回路）、同期信号発生回路（例えば上記信号処理回路と外部のタイミングジェネレータ１７に同期信号を供給する回路）、外部のマイクロコンピュータ１６とのインターフェース回路（例えば外部のマイクロコンピュータ１６との間で画像情報、パラメータ等を入出力する回路）等および上記混色補正手段２２で構成されている。
【００２５】
上記デジタル信号処理手段１４の出力側にはＤ／Ａコンバータ１５が接続されている。このデータ／Ａ変換器１５によって、デジタル信号処理手段１４より出力されたデジタルＹ，Ｃ信号をアナログＹ，Ｃ信号に変換して出力する。
【００２６】
またデジタル信号処理手段１４にはマイクロコンピュータ１６が接続されている。このマイクロコンピュータ１６によって、タイミングジェネレータ１７より入力されるパルス信号とデジタル信号処理手段１４より読みだした画像情報とに基づいてデジタル信号処理手段１４を制御する。
【００２７】
さらにイメージセンサ１１、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１２、Ａ／Ｄ変換器１３、デジタル信号処理手段１４、マイクロコンピュータ１６、データ記憶手段２１、混色補正手段２２等の動作タイミングを制御するタイミングジェネレータ１７が備えられている。このタイミングジェネレータ１７では、デジタル信号処理手段１４内の同期信号発生回路で発生させた同期信号に同期して、イメージセンサ１１に内蔵されている駆動回路（図示省略）、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１２、Ａ／Ｄ変換器１３、デジタル信号処理手段１４、マイクロコンピュータ１６、データ記憶手段２１、混色補正手段２２のそれぞれに、必要とするパルス信号を供給する。
なお、この図２では、前記図１に示したレンズ系３１の図示は省略した。
【００２８】
また、上記固体撮像装置１では、データ記憶手段２１をマスクＲＯＭ、フラッシュメモリ等の記憶装置で構成することにより、前記構成部品を一つのチップに搭載することも可能であり、またイメージセンサ１１とデータ記憶手段２１とを一つのチップに搭載することも可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、イメージセンサから出力される画像信号中に含まれる混色成分の混色の度合いを前記イメージセンサに被写体像を結像するレンズ系のとりうる各Ｆ値によって求め、前記混色の度合いに基づいて、前記イメージセンサから出力される画像信号中の混色成分を除いて画像信号を補正するための補正係数を決定する演算を行う補正係数演算手段と、この補正係数に基づいてイメージセンサから出力される画像信号中の混色成分を補正する混色補正手段とを備えているので、基板内部で光電子が隣の画素へ混入することによって混色が発生しても、また斜め入射光がカラーフィルタを通過した後に隣のセンサで光電変換を起こすことによって混色が発生しても、上記混色補正手段により混色成分を補正することが可能になる。そのため、固体撮像装置から正常な色を表現した画像信号を出力することが可能になり、画質の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の主要部に係わる実施形態を示すブロック図である。
【図２】実施形態の固体撮像装置の具体例を説明するブロック図である。
【図３】斜め入射光の混入量とレンズのＦ値との関係図である。
【符号の説明】
１  固体撮像装置    １１  イメージセンサ    ２１  データ記憶手段
２２  混色補正手段
【図１】
0004120020.tif 000002
【図２】
0004120020.tif 000003
【図３】
0004120020.tif 000004