(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子の画素から撮像出力信号を読み出すためのタイミングパルスを発生する駆動回路と、
前記タイミングパルスが前記画素の１画素毎に撮像出力信号を読み出すタイミングパルスである場合において、外部からの検出指示に応じた欠陥画素検出時に、前記タイミングパルスを２画素毎に撮像出力信号を読み出すタイミングパルスに切り替える制御手段と、
前記２画素毎の撮像出力信号を少なくとも２回平均して特異なレベルの撮像出力信号を検出し、この特異なレベルの撮像出力信号を出力する２画素の、出力レベル情報と位置情報とを示す欠陥画素データを生成する位置情報生成手段と、
前記欠陥画素データを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から前記欠陥画素データを読みとり、これを基に前記特異なレベルの撮像出力信号の補正を行う補正手段とを備えたことを特徴とする固体撮像素子の欠陥画素検出装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記特異なレベルの撮像出力信号を出力する２画素のそれぞれの画素毎に、その撮像出力信号を、該画素の一つおいた両隣の画素の撮像出力信号を平均した信号に置換することで補正を行うことを特徴とした請求項１記載の固体撮像素子の欠陥画素検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の固体撮像素子の欠陥画素検出装置と少なくとも光学系及び固体撮像素子とで構成した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、電荷結合素子（ＣＣＤ:Charge Coupled Device）等の固体撮像素子の欠陥画素を検出して補正する装置及びその装置を搭載した固体撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体で形成したＣＣＤ等の固体撮像素子においては、その半導体の結晶の局部的欠陥等によって、特異な信号を発生する欠陥画素が生じる場合がある。
その場合、その欠陥画素からの出力に起因して画質劣化が生じる。
特に、異常に大きい信号を出力する画素は、通常白キズと呼ばれて、画像品位を極端に低下させるものである。
この欠陥画素は、ＣＣＤの製造時に発生するものだけではなく、製造後においても、ＣＣＤ自体の経時変化や紫外線の影響で発生することがある。
【０００３】
このため、信号処理によってこの画質劣化を補正する方法が行われてきた。
その方法とは、固体撮像素子に含まれる欠陥画素の位置情報を、検出機能を備えたカメラにより製造時に検出し、その情報をＲＯＭ等の不揮発性メモリに記憶させておき、撮像時にこの不揮発性メモリに記憶させた情報に基づいて欠陥画素を特定し、その出力信号に補正を行うというものである。
【０００４】
具体的には、例えば各画素の撮像出力信号をその画素の周辺の画素の撮像出力信号と比較して特異性を判断する方法があり、特開昭６１−２６１９７４号公報に開示されている。
また、関連の方法として、欠陥検出時の撮像出力信号のＳ／Ｎを向上させるために、複数のフィールド信号を蓄積する方法が特許第２８０８８１４号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年固体撮像素子の画素数が増加するのに伴い、欠陥画素の位置情報を記憶させるＲＯＭ等の不揮発性メモリが大容量化するという問題が生じていた。
また、一般的に用いられるインターライン転送方式のＣＣＤでは、図４（ｂ）に示すように、撮像出力信号の１ライン目をＣＣＤ出力の１ライン目と２ライン目とを加えて生成し、２ライン目をＣＣＤ出力の２ライン目と３ライン目を加えて生成しており、各画素の信号が上下のラインに合算されて撮像信号として出力される。
【０００６】
一方、複数のフィールドにまたがって信号蓄積して欠陥検出を行っている方法では、例えばＣＣＤの３ライン目に欠陥画素があると、欠陥検出時の撮像出力信号の３ライン目に欠陥情報が含まれるが（図３（ａ））、このラインは３ラインと４ラインを加算したものであるため、どちらのラインに欠陥があるか判別できない。
【０００７】
そのため、３ラインと４ラインの双方が含まれる、通常動作時の撮像出力信号における奇数フィールドの３ライン目と偶数フィールドの２，４ライン目の合計３ライン分を欠陥ラインとして補正を行う必要があるが、これを奇数フィールドと偶数フィールドのそれぞれについて共通のプロセスで補正するために、結局、合計４ライン分の補正をしなければならないのが実状であった。
【０００８】
そして、この垂直方向の４つのライン分の画素を、例えば、それぞれのラインにおける該当画素の前後の画素の平均出力で置換する補正（一次補間）を行った場合、垂直方向の４つのラインの画素に対応した顕著なにじみが画面上に発生するという問題があった。
【０００９】
この問題を解決するために、ＣＣＤの駆動方法を、欠陥画素検出時にのみ各画素を独立して読み出すフレーム読み出しにする方法が、特許第３２１８７００号公報に開示されている。
【００１０】
しかしながら、この方法は、欠陥画素検出のためだけに特別なＣＣＤ駆動装置を必要とし、この装置を、例えばビデオカメラ本体に搭載すると、回路規模が大きくなってビデオカメラ本体が大型化したりコストアップになるという問題があった。
【００１１】
また別の問題として、低照度の被写体を撮影する機能を備えたカメラにおいては、Ｓ／Ｎを損なわずに感度を上げるため、ＣＣＤの駆動自体を２画素読み出しにする方法が採用されてきているが、この２画素読み出しを行った場合には画素の欠陥も２画素分に拡大し、それに対応した補正がさらに必要となる問題があった。
【００１２】
そこで本発明が解決しようとする課題は、欠陥画素の情報を記憶するＲＯＭ等の不揮発性メモリの容量を増やさずに、フレーム読み出しをする特別な固体撮像素子の駆動装置を必要とせず、２画素読み出しの駆動方式にも対応した、固体撮像素子の欠陥画素を検出してその画素からの欠陥信号を補正する欠陥画素検出装置及びそれを搭載した固体撮像装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の構成を有する。
即ち、請求項１は、
固体撮像素子３の画素から撮像出力信号を読み出すタイミングパルスを発生する駆動回路５と、前記タイミングパルスが前記画素の１画素毎に撮像出力信号を読み出すタイミングパルスである場合において、外部からの検出指示に応じた欠陥画素検出時に、前記タイミングパルスを２画素毎に撮像出力信号を読み出すタイミングパルスに切り替える制御手段６と、前記２画素毎の撮像出力信号を少なくとも２回平均して特異なレベルの撮像出力信号を検出し、この特異なレベルの撮像出力信号を出力する２画素の、出力レベル情報と位置情報とを示す欠陥画素データを生成する位置情報生成手段１２と、前記欠陥画素データを記憶する記憶手段９と、前記記憶手段９から前記欠陥画素データを読みとり、これを基に前記特異なレベルの撮像出力信号の補正を行う補正手段１０とを備えたことを特徴とする固体撮像素子の欠陥画素検出装置であり、
請求項２は、前記補正手段１０は、前記特異なレベルの撮像出力信号を出力する２画素のそれぞれの画素毎に、その撮像出力信号を、該画素の一つおいた両隣の画素の撮像出力信号を平均した信号に置換することで補正を行うことを特徴とした請求項１記載の固体撮像素子の欠陥画素検出装置であり、
請求項３は、請求項１又は２に記載の固体撮像素子の欠陥画素検出装置と少なくとも光学系１３及び固体撮像素子３とで構成したことを特徴とする固体撮像装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１，図２及び図３により説明する。
図１は、本発明の固体撮像素子の欠陥画素検出装置及びそれを搭載した固体撮像装置における実施例の一部を示す構成図であり、
図２は、本発明の固体撮像素子の欠陥画素検出装置における実施例の補正について説明する図であり、
図３は、本発明の固体撮像素子の欠陥画素検出装置における実施例の補正対象ラインについて説明する図である。
【００１５】
本発明の固体撮像素子の欠陥画素検出装置は、例えば、フィールド読み出しにより駆動される固体撮像素子の欠陥画素検出装置として好適である。
【００１６】
以下にその一実施例について詳述する。
図１は、本発明の欠陥画素検出装置の一実施例であり、それを搭載した固体撮像装置としてビデオカメラに適用した例における構成の一部を示している。
【００１７】
この固体撮像装置であるビデオカメラは、光学系１３として、レンズ１、アイリス２を備えており、この光学系１３を介して被写体からの光がＣＣＤ３に供給される。
本例では、このＣＣＤ３は電荷転送方式としてインターライン転送方式を採用しており、単板式，２板式，３板式のいずれでもよい。
欠陥画素の検出指示は、製造工程やサービス時に固体撮像装置に備えた欠陥画素検出メニュー１４を選択することにより行われる。この指示に応じて欠陥画素検出が実行される。
【００１８】
欠陥画素検出メニュー１４が選択されたか否かはマイクロコンピュータ１１によって判断し、選択されたと判断した場合、パルス制御手段である２画素読み出しパルス切り替え回路６に対して切り替えトリガーをかける。
この切り替えトリガーによって、駆動回路５からの１画素読み出しパルスは２画素読み出しパルスに変換され、このパルスによりＣＣＤ３で光電変換された撮像信号は、同一ライン上の隣接した２画素分に蓄積された撮像信号として奇数フィールドと偶数フィールドとに分別して出力される（図３（ａ）参照）。この欠陥画素検出は、アイリス２を閉じた遮光状態において行う。
【００１９】
そして、この出力信号の１ライン分のサンプル画素数は、Ａ／Ｄ変換手段４によって１／２とされる。
次に、信号は２分割され、一方は位置情報生成手段１２の前段である欠陥検出手段７に供給される。
そして、各２画素分の画素出力情報をその周辺の画素出力情報と比較して特異であるかを評価し、欠陥画素であるか否かを判別する。特異なレベルの評価は、所望の基準レベルを設定してそれ以上の出力か否かで行う。
欠陥画素と判別されると、それに対応した欠陥データが後段の欠陥データ生成手段８にて生成されメモリ９に記憶される。
この欠陥データは画素の出力レベルと位置情報とを含むものである。
【００２０】
このようにして１フレーム分の画素情報がメモリ９に記憶された後、再度１フレーム分の検出を実施し、マイクロコンピュータ１１によって、メモリ９に記憶された情報との平均をとってメモリ９に上書きする。
この平均化によりノイズの影響による誤検出を防ぐことができる。
【００２１】
一方、Ａ／Ｄ変換手段４を通過して２分割された他方の撮像出力信号は、メモリ９に記憶された欠陥データを基に、欠陥補正手段１０にて該当欠陥画素の出力と補正出力とを後述の方法によって置き換えることでその欠陥が補正される。
この補正においては、２つの画素それぞれについて補正を実施する。
この様に、２画素読み出しではない通常の１画素読み出しの駆動方式においても欠陥を補正することができる。
【００２２】
そして、欠陥画素が位置するラインの出力信号により生成された撮像出力信号の２つのラインについてのみ補正を行うので、画面上のにじみを最小限に抑えることができる（図３（ｂ）参照）。
以上の構成において、メモリ９に記憶された欠陥データは固体撮像装置の電源投入時毎にマイクロコンピュータ１１によって読み出され、電源ＯＮ状態で補正は常に行われる。
【００２３】
次に、具体的な補正の内容について図２を用いて説明する。
本発明の欠陥検出時の２画素読み出しにおいて、例えば、あるラインの５番と６番の画素を合わせた出力が欠陥と判定された場合の、偶数番（６番）の画素の補正についてを図３（ａ）に、また、同じく奇数番（５番）の画素の補正についてを図３（ｂ）により説明する。
当図において白丸は正常な画素、黒丸が欠陥画素である。
【００２４】
偶数番（６番）の欠陥画素の補正は、同じラインの前後に隣接する偶数番（４番，８番）の画素情報を平均した出力を、該偶数番（６番）の欠陥画素出力に置き換える。
奇数番（５番）の欠陥画素の補正も同様に、同じラインの前後に隣接する奇数番（３番，７番）の画素情報を平均した出力を、該奇数番（５番）の欠陥画素出力に置き換える。
【００２５】
このようにして、２画素分の出力情報を基に欠陥画素を判定し、１画素ずつ補正をするものである。
本実施例では、遮光した状態で特異なレベルの出力をする欠陥画素を検出しているが、ＣＣＤに入光させた状態で一定レベルに満たない特異なレベルの出力をする欠陥画素を検出してもよい。
【００２６】
本願発明の固体撮像素子の欠陥画素検出装置を、固体撮像素子を用いた、実施例で示したビデオカメラ以外の各種の固体撮像装置に搭載することができる。
固体撮像装置の例として、デジタルスチルカメラ，監視用カメラ，プレゼンテーション用の資料提示装置があるが、これらに限定されるものではない。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本願発明の固体撮像素子の欠陥画素検出装置及びそれを搭載した固体撮像装置によれば、外部からの検出指示に応じた欠陥画素検出時において２画素読み出しを実施するので１ライン分の画素情報数が１／２で足り、欠陥画素の情報を記憶するＲＯＭ等の不揮発性メモリの容量を増やすことがない。
また、複数フィールドの蓄積を行わずに欠陥検出が可能となるのでフレーム読み出しをする特別な固体撮像素子の駆動装置が不要である。
そして、２画素読み出しの駆動方式にも対応して、固体撮像素子の欠陥画素を検出してその画素からの欠陥信号を補正することができるという効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の固体撮像素子の欠陥画素検出装置及びそれを搭載した固体撮像装置における実施例の一部を示す構成図である。
【図２】本発明の固体撮像素子の欠陥画素検出装置における実施例の補正について説明する図である。
【図３】本発明の固体撮像素子の欠陥画素検出装置における実施例の補正する対象ラインについて説明する図である。
【図４】従来の欠陥画素検出について説明する図である。
【符号の説明】
１  レンズ
２  アイリス
３  ＣＣＤ（固体撮像素子）
４  Ａ／Ｄ変換手段
５  駆動回路
６  パルス切り替え回路（制御手段）
７  欠陥検出手段
８  欠陥データ生成手段
９  メモリ（記憶手段）
１０  欠陥補正手段
１１  マイクロコンピュータ
１２  位置情報生成手段
１３  光学系
１４  欠陥画素検出メニュー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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