JPH043669A

JPH043669A - 固体撮像素子及び撮像信号処理回路

Info

Publication number: JPH043669A
Application number: JP2104911A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Ota; 佳孝太田
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1990-04-20
Filing date: 1990-04-20
Publication date: 1992-01-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、欠陥の影響のない固体撮像素子および、この
ような固体撮像素子の信号を処理するに適し、高品位な
画像が得られる撮像信号処理回路に関する。

（発明の背景）一般に、シリコンウェハの中には一定の確率で欠陥が分
布している。そして、その欠陥を減らすことは可能であ
っても、完全になくすことは不可能である。従って、Ｉ
Ｃを製造する際、そのＩＣのチップ面積に応じた割合で
欠陥を含むことになる。ここで、欠陥を含んだシリコン
チップで作られたＩＣは不良品となるので、一般にチッ
プ面積の大きいＩＣはど歩留まりが悪くなる。

しかし、メモリの用途であれば、欠陥の部分を使用しな
いようにし、他の部分て代替して使用することで、欠陥
の影響をなくすことが可能である。

従って、実際には、予め規定容量より大きな容量のメモ
リＩＣを作っておき、欠陥のための予備とするのである
。これにより、歩留まりか良くなり、製造コストを低減
することかできる。

（発明が解決しようとする課題）これに対し、固体撮像素子の場合は、メモリのような他
の部分での置換を行なうことはできない。

すなわち、固体撮像素子ては光電変換部により各位置の
光量を電気信号に変換するため、他の位置の画素と置き
換えることは不可能である。このため、１画面（数十万
画素）に１箇所でも欠陥か存在すれば、固体撮像素子全
体か不良品として扱われる。近年、高画質化が進んでお
り、これにより固体撮像素子の画素数が増加の一途をた
とっている。このため、歩留まりが悪化しやすく、製造
コストが上昇する傾向かある。

一方、固体撮像素子を使用した安価な製品では、欠陥画
素の信号を正常な隣接画素の信号で補う（置換する）方
法も取られている。しかし、この場合、特定の箇所で必
す置換により補正が行なわれているため、補正箇所の画
質劣化が目につきやすい。このため、高画質が要求され
る用途には使用することかできない。一般に、ＶＴＲ等
では、ドロップアウト発生時に隣接信号で置換する補正
が行なわれているか、この場合のドロ・ツブアウトはラ
ンダムに発生するので、補正も目たたないのである。

また、白点きずに対して疑似的な黒点を混合することに
より欠陥を補正することか、１９８３年テレビジョン学
会全学会台報第１０１頁から第１０２頁に記載されてい
る。

しかし、いずれの補正方法も完全なものとなっていない
。

本発明は上記した課題を解決するためになされたもので
あって、その目的は、欠陥の影響のない固体撮像素子及
びこのような固体撮像素子に適した撮像信号処理回路を
実現することを目的とする。

（課題を解決するための手段）上記課題を解決する第１の発明は、光電変換部並びに光電変換部で生じた電荷を転送する転
送部を有する固体撮像素子であって、互いに分離した複
数個の光電変換部を１画素単位に設けたことを特徴とす
るものである。

また、上記課題を解決する第２の発明は、上記の固体撮
像素子の出力である撮像信号を処理する撮像信号処理回
路であって、上記の固体撮像素子の各画素の欠陥状況が予め格納され
た欠陥情報記憶手段と、欠陥情報記憶手段に格納された欠陥状況に応して、撮像
信号の入出力特性を変化させて欠陥補償を行なう補償手
段とを備えたことを特徴とするものである。

（作用）本発明の固体撮像素子において、複数の光電変換部で発
生じた電荷が１画素単位として同時に読み出され、撮像
信号として出力される。

本発明の撮像信号処理回路において、欠陥情報記憶手段
に格納された欠陥状況に基ついて補償手段の撮像信号に
対する入出力特性が変えられ、欠陥か補償された撮像信
号が出力される。

（実施例）以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図は４個の受光部光電変換部の電荷を１まとめにし
て取り扱うことができるＣＣＤＩで得られる画像信号を
処理するに適した撮像信号処理回路である。

この図において、１は本実施例の特徴部分である固体撮
像素子を構成するＣＣＤてあり、４個の受光部の電荷を
１まとめにして取り扱うことかできるものである。２０
はＣＣＤＩを駆動するために駆動パルスを発生するＣＣ
Ｄ駆動回路、２１はＣＣＤ駆動回路２０の発生する駆動
パルスにより後述するアトルスを発生するアドレス発生
回路、２２はＣＣＤＩの各画素毎の欠陥状況（白きす）
が欠陥情報として格納されたＲＯＭ、２ＢはＣＣＤ１の
各画素毎の欠陥状況（黒きす）が欠陥情報として格納さ
れたＲＯＭ、３０は白点きずを補償する白きす補償回路
、３１はＣＣＤＩ周囲の温度を検出する温度検出器、３
２は温度と欠陥発生状況との関係か温度欠陥特性として
格納されたＲＯＭ、３Ｂは温度欠陥特性と各画素の白き
すの欠陥情報とを乗算する乗算器、３４は乗算器３３の
出力と露光時間に相当する露光情報とか乗算される乗算
器、３５は乗算器３４の出力（白きす補償ブタ）をＣＣ
ＤＩの出力画像信号から減算する減算器である。４０は
黒きずを補償する黒きす補償回路であり、４１は画像信
号に補正値（４／３）を乗算する乗算器、４２は画像信
号に補正値（２）を乗算する乗算器、４３は画像信号に
補正値（４）を乗算する乗算器、４４はＲＯＭ２３の欠
陥情報に基づいて黒きず補正量を選択する選択回路であ
る。ここで、ＲＯＭ２２及びＲＯＭ２３が欠陥情報記憶
手段を構成し、白きず補償回路３０及び黒きず補償回路
４０が補償手段を構成している。

第２図は本実施例の特徴となる固体撮像素子の概略構成
を示す構成図である。

この図において、１は本実施例の特徴部分である固体撮
像素子を構成するＣＣＤであり、４個の受光部（光電変
換部）の電荷を１まとめにして（１画素単位として）取
り扱うことができるものである。２は電荷を垂直方向に
転送する垂直転送ＣＣＤ、３ａから３には垂直転送ＣＣ
Ｄ２の左側に配置された受光部、４ａから４には垂直転
送ＣＣＤ２の右側に配置された受光部、５は電荷を垂直
方向に転送する垂直転送ＣＣＤ、６ａから６には垂直転
送ＣＣＤ５の左側に配置された受光部、７ａから７には
垂直転送ＣＣＤ５の右側に配置された受光部、８は電荷
を垂直方向に転送する垂直転送ＣＣＤ、９ａから９には
垂直転送ＣＣＤ８の左側に配置された受光部、１０ａか
ら１０には垂直転送ＣＣＤ８の右側に配置された受光部
、１１は垂直転送部からの電荷を水平方向に転送する水
平転送ＣＣＤ、１２は水平転送ＣＣＤからの電荷を電圧
として外部に出力するアンプである。このＣＣＤＩは垂
直転送部の各セルの周囲に４個の受光部を有している点
を特徴としている。すなわち、垂直転送部の周囲に存在
する４個の受光部の電荷を１まとめにして扱うことを特
徴とするものである。

このＣＣＤＩから読み出す動作を説明する。

フレーム蓄積モードの場合は、第３図に示すように、垂
直転送ＣＣＤの２ｄ、２ｈ、５ｄ、５ｈ。

８ｄ、８ｈのポテンシャルを下げ、これらに接する４画
素の電荷を移す。

そして、次のフィールドでは第４図に示すように、垂直
転送ＣＣＤの２ｆ、２ｊ、５ｆ、５ｊ。

８ｆ、８ｊのポテンシャルを下げ、これらに接する４画
素の電荷を移す。以後、同様の動作を繰り返すようにす
る。

ここで、このように読み出された画像信号を処理する撮
像信号処理回路の動作を説明する。

ＣＣＤＩの受光部の内の欠陥について、全画素について
予め測定されいる。そして、白きすについての欠陥情報
がＲＯＭ２２に、黒きずについての欠陥情報かＲＯＭ２
３に書き込まれている。従って、ＣＣＤＩを駆動する際
に、ＣＣＤ駆動回路２０からの駆動パルスを基にしてア
ドレス発生回路２１が受光部のアドレスを生成し、この
アドレスによりＲＯＭ２２．２３はＣＣＤＩの欠陥情報
を出力するようになっている。

白きすは、受光部から電荷か湧き出す欠陥であるので、
温度および露光時間（蓄積時間）に依存する。また、そ
の湧き出しが光に対し感度を持つものであれば、露光量
にも依存する。そこで、温度検出器３１で検出されたＣ
ＣＤＩ周囲の温度をＲＯＭ３２で温度欠陥特性に基つい
て温度による補正量を求め、乗算器３３で欠陥画素につ
いての補正量を求める。更に、システムの制御部（図示
せず）より供給される露光情報（露光時間および絞りか
ら算出される受光量の情報）に基づいて露光時間・露光
量による補正量を求め、乗算器３４で欠陥画素について
の補正量を求める。このようにして求められた白きす補
正量は、減算器３５に供給され、ＣＣＤＩの画像出力か
ら白きす補正量が減算される。このようにすることで、
温度や露光量に起因する白きすによる欠陥を補正するこ
とかできる。尚、ここでは減算を行なったが、増幅率（
減衰率）を可変にしても良い。但し、いずれの場合も、
広義には入出力特性を変えることに相当する。

一方、黒きずは、受光による電荷が発生しない欠陥であ
るので、通常の場合は補正することか不可能である。し
かし、本実施例の固体撮像素子では、４個の受光部が１
単位であるので、１単位につき１個〜３個までの欠陥は
、補正することかできる。すなわち、欠陥数に応じて、
信号を増幅することで補償することができる。例えば、
１画素の欠陥である場合、信号量が３／４に減少してい
るので、４ｉ３倍すれば良い。同様に、２画素の欠陥で
ある場合、信号量が２／４に減少しているので、２倍す
れば良い。また、３画素の欠陥である場合、信号量が１
７４に減少しているので、４倍すれば良い。尚、１単位
で４個全てが欠陥である可能性はきわめて小さいので、
無視てきる。この場合、ＣＣＤの面積増大により１枚当
りの欠陥総数は増えるが、はとんどの欠陥は補償できる
ようになるので、結果としてＣＣＤの歩留まりが向上す
る。尚、受光部の総画素数は４倍になるか、転送ＣＣＤ
はそのままであるので、面積が４倍になるわけではない
。

ＣＣＤＩの画像出力は、白きす補償回路３０により白き
すが補償された後、黒きす補償回路４０に供給される。

ここで、この画像信号は、選択回路４５の入力Ａに印加
される。また、乗算器４１゜４２．４３で乗算（４／３
倍、２倍、４倍）された画像信号が入力Ｂ、Ｃ，Ｄに印
加される。ここで、黒きすの欠陥情報を格納されたＲ　
ＯＭ２　Ｂからの欠陥情報に基づいて、選択回路４４は
所定の信号を選択して出力する。すなわち、黒きすか無
い場合は入力Ａを選択する。また、黒きすかある場合は
、傷の量に応じて入力Ｂ、Ｃ，Ｄを選択する。このよう
にすることで、はとんとの場合の黒きすを補償すること
か可能になる。

尚、この説明では白きすの補償と黒きずの補償とを行っ
たが、どちらか一方のみの補償でもかまわない。

ところで、第３図及び第４図はフレーム蓄積モードの説
明を行なったが、これ以外の駆動も可能である。

フィールド蓄積モードの場合は、全画素を読み出した後
、フィールドにより組合せを変えて電荷を混合して、読
み出すようにする。すなわち、第５図に示すように、垂
直転送ＣＣＤの２ｂ、２ｄ。

２ｆ、２ｈ、２ｊ、５ｂ、５ｄ、５ｆ、５ｈ、５ｊ、８
ｂ、８ｄ、８ｆ、８ｈ、８ｊのポテンシャルを下げ、こ
れらに接する４個の受光部の電荷（全電荷）を移す。こ
こで、２ａ、２ｂ、２ｅ２ｆ、２ｉ、２Ｌ　５ａ、５ｂ
、５ｅ、５ｆ、５ｉ、５Ｌ　８ａ、８ｂ、８ｅ、８ｆ、
８ｉ、８Ｊのポテンシャルを上げ、電荷の混合を行なう
。そして、電荷の読み出しを行なう。次のフィールドで
は、第６図に示すように、垂直転送ＣＣＤの２ｂ、　　
２ｄ、　　２ｆ、　　２ｈ、　　２ｊ、　　５ｂ、　　
５ｄ、　　５ｆ。

５ｈ、５ｊ、８ｂ、８ｄ、８ｆ、８ｈ、８ｊのポテンシ
ャルを下げ、これらに接する４画素の電荷（全電荷）を
移す。そして、２ｃ、２ｄ、２ｇ。

２ｈ、５ｃ、５ｄ、５ｇ、５ｈ、８ｃ、８ｄ、８ｇ、８
ｈのポテンシャルを上げ、電荷の混合を行なう。そして
、電荷の読み出しを行なう。

また、以上の説明は、テレビジョン信号のフォーマット
に準拠した読み出しを行なった場合である。しかし、こ
れ以外に、ノンインターレースて読み出すようなことも
可能である。例えば、垂直転送ＣＣＤを２相駆動して、
信号を読み出すのである。この場合、各種の高精細な画
像読み取り等の用途に使用することか可能になる。

また、第７図および第８図に示すように、４画素の組合
せをずらすようにすれば、結果として１／２画素ずれる
ようになるので、垂直方向の解像度が向上する。

尚、上記の撮像信号処理回路の説明では、組み合わされ
る固体撮像素子としてＣＣＤを使用したが、これに限定
されるものではない。すなわち、ＭＯ３型撮像素子を使
用して、第１図の撮像信号処理回路で高品位な画像を得
ることも可能である。

この場合は、ＭＯ３型撮像素子の複数画素のフォトダイ
オードを同時にスイッチングするようにすれば、同様の
作用効果を奏することができる。また、白きすに対して
は、その部分を走査する際に、スイッチをオンしないよ
うにすれば、問題はなくなる。

また、２次元の固体撮像素子のみならず、１次元の固体
撮像素子であっても、上記同様の作用効果を奏すること
かできる。

以上詳細に説明したように、複数個の受光部をまとめて
１画素単位として扱うような固体撮像素子を用意し、こ
のような固体撮像素子の１画素単位内の１個の受光部で
も良好であれば画素単位内の補償を行える撮像信号処理
回路と共に使用することで、固体撮像素子の歩留まりを
飛躍的に向上させることができる。また、受光部の画素
数は増加するが、転送部は従来のままであるので、チッ
プ全体の面積はあまり大きくならず、歩留まりの向上に
も貢献している。

また、欠陥受光部に対する補償は、同−画素単位内での
補償であるので、従来ものと比較して、より高品質な補
償となる。更に、温度や露光時間に応じて補償量を変え
ることで、更に良好な画像を得ることができる。これら
の結果、従来は困難であった多画素の固体撮像素子を歩
留まり良く製造することができると共に、高品位な画像
を得ることができる。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明では、光電変換部の
複数画素をまとめて１画素単位として扱うような固体撮
像素子を用意し、このような固体撮像素子の１画素単位
内の１個でも良好であれば画素単位内の補償を行える撮
像信号処理回路と共に使用することで、固体撮像素子の
歩留まりを飛躍的に向上させることができる。また、受
光部の画素数は増加するが、転送部は従来のままである
ので、チップ全体の面積はあまり大きくならず、歩留ま
りの向上にも貢献している。

また、欠陥受光部に対する補償は、同−画素単位内での
補償であるので、従来ものと比較して、より高品質な補
償となる。更に、温度や露光時間に応して補償量を変え
ることで、更に良好な画像を得ることができる。これら
の結果、従来は困難であった多画素の固体撮像素子を歩
留まり良く製造することができると共に、高品位な画像
を得ることが可能な撮像信号処理回路を得ることかでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の撮像信号処理回路の構成を
示す構成図、第２図は第１図に示した撮像信号処理回路に使用する固
体撮像素子の例を示す図、第３図は第１図に示した撮像信号処理回路に使用する固
体撮像素子のフレーム蓄積モードの動作例を示す説明図
、第４図は第１図に示した撮像信号処理回路に使用する固
体撮像素子のフレーム蓄積モードの動作例を示す説明図
、第５図は第１図に示した撮像信号処理回路に使用する固
体撮像素子のフィールド蓄積モートの動作例を示す説明
図、第６図は第１図に示した撮像信号処理回路に使用する固
体撮像素子のフィールド蓄積モードの動作例を示す説明
図、第７図は第１図に示した撮像信号処理回路に使用する固
体撮像素子の他のモードの動作例を示す説明図、第８図は第１図に示した撮像信号処理回路に使用する固
体撮像素子の他のモードの動作例を示す説明図である。１・・・ＣＣＤ　　　　　　　２０・・・ＣＣＤ駆動回
路２１・・アドレス発生回路２２２３・・ＲＯＭ３０・・・白きす補償回路３１・・・温度検出器　　　３２・・ＲＯＭ３３・・・
乗算器　　　　　３４・・・乗算器３５・・・減算器　
　　　　４０・・・黒きず補償回路４１．４２．４３・
・・乗算器４４・・・選択回路

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光電変換部並びに光電変換部で生じた電荷を転送
する転送部を有する固体撮像素子であって、互いに分離した複数個の光電変換部を１画素単位に設けたことを特徴とする固体撮像素子。
（２）請求項１記載の固体撮像素子の出力である撮像信
号を処理する撮像信号処理回路であって、請求項１記載の固体撮像素子の各画素の欠陥状況が予め格納された欠陥情報記憶手段と、欠陥情報
記憶手段に格納された欠陥状況に応じて、撮像信号の入出力特性を変化させて欠陥補償を
行なう補償手段とを備えたことを特徴とする撮像信号処
理回路。