JP4051674B2

JP4051674B2 - 撮像装置

Info

Publication number: JP4051674B2
Application number: JP2003009693A
Authority: JP
Inventors: 和也小田; 寛和小林
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2023-01-17
Also published as: US20040145665A1; US7245322B2; JP2004222154A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置に係り、特に主感光画素から得られる情報をもとに従感光画素の補正量を決定する内部処理の負担軽減技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラ等の撮影装置に使用される固体撮像素子として、ＣＣＤ固体撮像素子やＭＯＳ型固体撮像素子等がよく知られている。また、固体撮像素子の感光素子としては主にフォトダイオードが用いられ、受光領域内に多数の画素が行列状に配置される。
【０００３】
近年、高画質化を実現するために、固体撮像素子には高解像度、広ダイナミックレンジの要求が高くなり、画素数を増やしたり１つの画素を小型化し高集積化したりして高解像度要求に対応している。
【０００４】
また、１つのフォトダイオードを分割して高解像度の画像を得る方法や、大きさが異なる２つの感光部の感度差を利用して広ダイナミックレンジ化を実現する方法などが提案されている。
【０００５】
特許文献１に開示された固体撮像装置は、各受光部を感度が異なる２つの受光領域に分割し、各受光部から読み出された信号電荷のうち、高感度側の信号には飽和領域に達する前に画素内でリミッタを掛け、その後、低感度側の信号と加算してビデオ出力信号とする。本来は出力飽和領域である入射光に対しても出力が変化する特性が得られる。このようにして出力ダイナミックレンジの拡大を行っている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−２０５５８９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、２つの感光部の感度差を利用して広ダイナミックレンジ化を実現している場合は、それぞれの感光部から画像信号を取得し、それぞれの画像信号に対して信号処理や補正を施してから、２つの画像信号を合成して１つの画像を生成しており、特に低感度側の感光素子の補正方法などは特に考慮されていないために、処理時間等に影響があった。
【０００８】
特許文献１に開示された固体撮像装置では、撮像信号の処理負担軽減について述べられておらず、２つの感光素子から独立に撮像信号を取り出し、それぞれの感光素子から得られた撮像信号をもとにそれぞれの補正値を決定していれば、内部処理の負担軽減は難しい。
【０００９】
本発明はこのような事情を鑑みてなされたもので、感度が異なる２つの感光素子の感度差を利用して広ダイナミックレンジを実現する際に、高感度部の情報から低感度部の補正量を決定して内部処理の負担軽減を図る撮像装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明に係る撮像装置は、相対的に広い面積を有する主感光画素と、相対的に狭い面積を有する従感光画素との複合からなる画素セルが所定の配列形態に従って多数配置され、前記主感光画素で光電変換された信号電荷に基づく信号と前記従感光画素で光電変換された信号電荷に基づく信号とを選択的に取り出すことができる構造を備えた固体撮像素子と、前記固体撮像素子から撮像信号を取り出す制御を行う撮像信号取得制御手段と、前記主感光画素から得られた信号に基づいて主感光画素の黒レベル補正値を決定する主黒レベル補正値決定手段と、前記主黒レベル補正値決定手段により求められた主感光画素の黒レベル補正値から演算によって従感光画素の黒レベル補正値を求める従黒レベル補正値決定手段と、前記主黒レベル補正値決定手段により求められた主感光画素の黒レベル補正値をもとに前記主感光画素から取り出された撮像信号の黒レベル補正を行い、且つ、前記従黒レベル補正値決定手段のより求められた従感光画素の黒レベル補正値をもとに前記従感光画素から取得された撮像信号の黒レベル補正を行う黒レベル補正手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、主感光画素で光電変換された信号電荷に基づく信号から従感光画素の黒レベル補正値を決定するようにしたので、従感光画素の黒レベル補正値を求めるための信号を従感光画素から検出せずに従感光画素の黒レベル補正値を決めることができる。
【００１２】
主感光画素と従感光画素は１つの感光素子を異なる面積になるように分割してもよいし、セル面積の異なる２つの感光素子を用いてもよい。
【００１３】
固体撮像素子にはＣＣＤイメージセンサやＭＯＳイメージセンサが用いられることが多く、またＣＣＤ型とＭＯＳ型の複合型もある。
【００１４】
また、感光素子には主にフォトダイオードが用いられ、感光素子の配列には行方向および列方向にそれぞれ一定ピッチで正方行列的に配置される場合や行方向および列方向に１つおきに位置をずらして配列されるハニカム配列等がある。
【００１５】
感光素子は光を遮断した状態でも時間の経過とともに電荷が蓄積される。このように光に関係なく蓄積される電荷を暗電流と呼ぶ。この暗電流が画像に与える影響を抑制するために黒レベル補正が行われる。
【００１６】
黒レベル補正には、遮光状態において複数の感光素子から信号を取得し、取得した信号の平均値（積算平均値）を算出してこれを黒レベル補正値とし、受光状態において各感光素子から読み出した信号から前述した黒レベル補正値を差し引いて黒レベル補正を行う形態がある。
【００１７】
本発明の一態様に係る撮像装置は、前記固体撮像素子は、有効画素領域である感光画素部と、前記有効画素領域以外の所定の位置に設けられ前記画素セルの受光面が遮光された遮光画素部とを備え、前記主黒レベル補正値決定手段は、前記遮光画素部に属する主感光画素から取り出された信号に基づいて前記感光画素部に属する主感光画素の黒レベル補正値を算出することを特徴としている。
【００１８】
感光画素部からは画像を生成するための撮像信号を取得し、遮光画素部では黒レベル補正値を求めるための暗電流を検出する。
【００１９】
暗電流は画素毎に異なることがあるので、複数の画素から暗電流を検出し、それらの平均値や積算値を黒レベル補正値とするとよい。
【００２０】
また、本発明の他の態様に係る撮像装置は、前記撮像信号取得制御手段は、前記遮光画素部における従感光画素から撮像信号を取り込む制御を行わないことを特徴としている。
【００２１】
かかる態様によれば、従感光画素の黒レベル補正値を主感光画素の黒レベル補正値から算出するようにしたので、従感光画素の黒レベル補正値を決めるために、前記遮光画素部に属する従感光画素から撮像信号の取り込みを行わなくてよい。
【００２２】
さらに、遮光画素部において従感光画素から撮像信号の取り込みを行わないのであれば、当該期間は処理系を停止させてもよい。当該期間処理系が停止すれば本撮像装置全体の処理低減化や省電力化に寄与することができる。さらに処理系が停止している期間を割り込み処理等の他の処理系に割り当ててもよい。
【００２３】
処理系の停止には、当該処理のクロックを停止させることを含んでいる。
【００２４】
さらに本発明の他の態様に係る撮像装置は、前記従感光画素の黒レベル補正値は、前記主感光画素の黒レベル補正値に前記主感光画素のセル面積と前記従感光画素のセル面積との面積比を乗じて算出することを特徴としている。
【００２５】
黒レベルの変動は暗電流の変動に依存し、温度変化や露出時間の違いによって起こる。常に同一条件で撮影を行うときには、従感光画素の黒レベル補正値は主感光画素の黒レベル補正値に主感光画素のセル面積と従感光画素のセル面積との面積比を乗じて算出することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係る撮像装置の好ましい実施の形態について説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラのブロック図である。
【００２８】
デジタルカメラ１０は、ＣＣＤ固体撮像素子（以下ＣＣＤと記載）１２を介して撮像した被写体の光学像をデジタル画像データに変換して記録メディア１４に記録するデジタルカメラである。
【００２９】
カメラ１０全体の動作は、カメラ内蔵の中央処理装置（以下ＣＰＵと記載）１６によって統括制御される。ＣＰＵ１６は、所定のプログラムに従って本カメラシステムを制御する制御手段として機能するとともに、自動露出（ＡＥ）演算、自動焦点調節（ＡＦ）演算、およびオートホワイトバランス（ＡＷＢ）制御など各種演算を実施する演算手段として機能する。
【００３０】
ＣＰＵ１６はバスを介してＲＯＭ２０およびメモリ（ＲＡＭ）２２と接続されている。ＲＯＭ２０にはＣＰＵ１６が実行するプログラムおよび制御に必要な各種データなどが格納されている。メモリ２２はプログラムの展開領域およびＣＰＵ１６の演算作業用領域として利用されるとともに、画像データの一時記憶領域として利用される。画像データの一時記録領域には主メモリ２２Ａと副メモリ２２Ｂを備えている。
【００３１】
また、ＣＰＵ１６にはＥＥＰＲＯＭ２４が接続されている。ＥＥＰＲＯＭ２４はＡＥ、ＡＦおよびＡＷＢ等の制御に必要なデータ或いはユーザが設定したカスタマイズ情報などが格納される不揮発性の記憶手段であり、必要に応じてデータの書き換えが可能であるとともに、電源オフ時においても情報内容が保持される。ＣＰＵ１６は必要に応じてＥＥＰＲＯＭ２４のデータを参照して演算等を行う。
【００３２】
カメラ１０にはユーザが各種の指令を入力するための操作部３０が設けられている。操作部３０は、シャッターボタン、ズームスイッチ、モード切換スイッチなど各種操作部を含む。シャッターボタンは、撮影開始の指示を入力する操作手段であり、半押し時にオンするＳ１スイッチと、全押し時にオンするＳ２スイッチとを有する二段ストローク式のスイッチで構成されている。Ｓ１オンにより、ＡＥおよびＡＦ処理が行われ、Ｓ２オンによって記録用の露光が行われる。ズームスイッチは、撮影倍率や再生倍率を変更するための操作手段である。モード切換スイッチは、撮影モードと再生モードとを切り換えるための操作手段である。
【００３３】
また、操作部３０には、上記の他、撮影目的に応じて最適な動作モード（連写モード、オート撮影モード、マニュアル撮影モード、人物モード、風景モード、夜景モードなど）を設定する撮影モード設定手段、液晶モニタ（表示装置）３２にメニュー画面を表示させるメニューボタン、メニュー画面から所望の項目を選択する十字ボタン（カーソル移動操作手段）、選択項目の確定や処理の実行を指令するＯＫボタン、選択項目など所望の対象の消去や指示内容の取消し、或いは１つ前の操作状態に戻らせる指令を入力するキャンセルボタンなどの操作手段も含まれる。
【００３４】
なお、操作部３０の中には、プッシュ式のスイッチ部材、ダイヤル部材、レバースイッチなどの構成によるものに限らず、メニュー画面から所望の項目を選択するようなユーザインターフェースによって実現されるものも含まれている。
【００３５】
操作部３０からの信号はＣＰＵ１６に入力される。ＣＰＵ１６は操作部３０からの入力信号に基づいてカメラ１０の各回路を制御し、例えば、レンズ駆動制御、撮影動作制御、画像処理制御、画像データの記録／再生制御、液晶モニタ（表示装置）３２の表示制御などを行う。
【００３６】
液晶モニタ３２は、撮影時に画角確認用の電子ファインダーとして使用できるとともに、記録済み画像を再生表示する手段として利用される。また、液晶モニタ３２は、ユーザインターフェース用表示画面としても利用され、必要に応じてメニュー情報や選択項目、設定内容などの情報が表示される。なお、本実施形態では表示装置には液晶ディスプレイを用いたが、有機ＥＬなど他の方式の表示装置（表示手段）を用いることも可能である。
【００３７】
次に、カメラ１０の撮影機能について説明する。
【００３８】
カメラ１０は撮影レンズ３４と絞り兼用メカシャッター機構３６とを含む光学系と、ＣＣＤ１２とを備えている。なお、ＣＣＤ１２に代えて、ＭＯＳ型固体撮像素子など他の方式の撮像素子を用いることも可能である。撮影レンズ３４は電動式のズームレンズで構成されており、主として倍率変更（焦点距離可変）作用をもたらす変倍レンズ群３８および補正レンズ群４０と、フォーカス調整に寄与するフォーカスレンズ４２とを含む。
【００３９】
撮影者によって操作部３０のズームスイッチが操作されると、そのスイッチ操作に応じてＣＰＵ１６からレンズドライバー４４に対して光学系制御信号が出力される。レンズドライバー４４は、ＣＰＵ１６からの制御信号に基づいてレンズ駆動用の信号を生成し、ズームモータ（不図示）に与える。こうして、レンズドライバー４４から出力されるモータ駆動電圧によってズームモータが作動し、撮影レンズ内の変倍レンズ群３８および補正レンズ群４０が光軸に沿って前後移動することにより、撮影レンズ３４の焦点距離（光学ズーム倍率）が変更される。
【００４０】
また、ＣＰＵ１６は絞りドライバー４５を介して絞り兼用メカシャッター機構３６の制御を行っている。
【００４１】
光学系を通過した光は、ＣＣＤ１２の受光面に入射する。ＣＣＤ１２の受光面には多数のフォトセンサ（受光素子）が平面的に配列され、各フォトセンサに対応して赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の原色カラーフィルタが所定の配列構造で配置されている。
【００４２】
ＣＣＤ１２の受光面に結像された被写体像は、各フォトセンサによって入射光量に応じた量の信号電荷に変換される。ＣＣＤ１２は、シャッターゲートパルスのタイミングによって各フォトセンサの電荷蓄積時間（シャッタースピード）を制御する電子シャッター機能を有している。
【００４３】
ＣＣＤ１２の各フォトセンサに蓄積された信号電荷は、ＣＣＤドライバー４６から与えられるパルスに基づいて信号電荷に応じた電圧信号（撮像信号）として順次読み出され、ＣＣＤ１２から出力された画像信号はアナログ処理部（ＣＤＳ／ＧＣＡ）４８に送られる。アナログ処理部４８は、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路およびＧＣＡ回路（ゲイン調整回路）を含む処理部であり、このアナログ処理部４８において、サンプリング処理並びにＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に色分離処理され、各色信号の信号レベルの調整が行われる。
【００４４】
アナログ処理部４８から出力された画像信号はＡ／Ｄ変換器５０によってデジタル信号に変換された後、デジタル信号処理部５２を介してメモリ２２に格納される。タイミングジェネレータ（ＴＧ）５４は、ＣＰＵ１６の指令に従ってＣＣＤドライバー４６、アナログ処理部４８およびＡ／Ｄ変換器５０に対してタイミング信号を与えており、このタイミング信号によって各回路の同期がとられている。
【００４５】
デジタル信号処理部５２は、メモリ２２の読み書きを制御するメモリコントローラを兼ねたデジタル信号処理ブロックである。デジタル信号処理部５２は、オフセット処理部、シェーディング補正部、欠陥画素（キズ）補正部、ＡＥ／ＡＦ／ＡＷＢ処理を行うオート演算部、ホワイトバランス回路、ガンマ変換回路、同時化回路（単板ＣＣＤのカラーフィルタ配列に伴う色信号の空間的なズレを補間して各点の色を計算する処理回路）、輝度・色差信号輝度・色差信号生成回路、輪郭補正回路、コントラスト補正回路等を含む画像処理手段であり、ＣＰＵ１６からのコマンドに従ってメモリ２２を活用しながら画像信号を処理する。
【００４６】
メモリ２２に格納されたデータ（CCDRAWデータ）は、バスを介してデジタル信号処理部５２に送られる。デジタル信号処理部５２に入力された画像データは、ホワイトバランス調整処理、ガンマ変換処理、輝度信号（Ｙ信号）および色差信号（Ｃr,Ｃb 信号）への変換処理（ＹＣ処理）など、所定の信号処理が施された後、メモリ２２に格納される。
【００４７】
撮影画像をモニタ出力する場合、メモリ２２から画像データが読み出され、表示回路５６に送られる。表示回路５６に送られた画像データは表示用の所定方式の信号（例えば、ＮＴＳＣ方式のカラー複合映像信号）に変換された後、液晶モニタ３２に出力される。ＣＣＤ１２から出力される画像信号によってメモリ２２内の画像データが定期的に書き換えられ、その画像データから生成される映像信号が液晶モニタ３２に供給されることにより、撮像中の映像（スルー画）がリアルタイムに液晶モニタ３２に表示される。撮影者は液晶モニタ３２に表示される映像（いわゆるスルームービー）によって画角（構図）を確認できる。
【００４８】
撮影者が画角を決めてシャッターボタンを押下すると、ＣＰＵ１６はこれを検知し、シャッターボタンの半押し（Ｓ１オン）に応動してＡＥ処理、ＡＦ処理およびＡＷＢ処理を行い、シャッターボタンの全押し（Ｓ２オン）に応動して記録用の画像を取り込むためのＣＣＤ露光および読み出し制御を開始する。
【００４９】
すなわち、ＣＰＵ１６は、Ｓ１オンに応動して取り込まれた画像データから焦点評価演算やＡＥ演算などの各種演算を行い、その演算結果に基づいてレンズドライバー４４に制御信号を送り、不図示のＡＦモータを制御してフォーカスレンズ４２を合焦位置に移動させる。
【００５０】
また、ＡＥ演算部は撮影画像の１画面を複数のエリア（例えば、１６×１６）に分割し、分割エリアごとにＲＧＢ信号を積算する回路を含み、その積算値をＣＰＵ１６に提供する。ＲＧＢの各色信号について積算値を求めてもよいし、これらのうちの一色（例えば、Ｇ信号）のみについて積算値を求めてもよい。
【００５１】
ＣＰＵ１６は、ＡＥ演算部から得た積算値に基づいて重み付け加算を行い、被写体の明るさ（被写体輝度）を検出し、撮影に適した露出値（撮影ＥＶ値）を算出する。
【００５２】
カメラ１０のＡＥは、広いダイナミックレンジを精度よく測光するために、複数回の測光を行い、被写体の輝度を正しく認識する。例えば、５〜１７ＥＶの範囲を測光するのに、１回の測光で３ＥＶの範囲を測定できるものとすると、露出条件を変えながら最大で４回の測光が行われる。
【００５３】
ある露出条件で測光を行い、各分割エリアの積算値を監視する。画像内に飽和しているエリアが存在していれば露出条件を変えて測光を行う。その一方、画像内に飽和しているエリアがなければ、その露出条件で正しく測光できるため、更なる露出条件の変更は行わない。
【００５４】
こうして、複数回に分けて測光を実行することで広いレンジ（５〜１７ＥＶ）を測光し、最適な露出条件を決定する。なお、１回の測光で測定できる範囲や、測光すべき範囲については、カメラ機種ごとに適宜設計可能である。
【００５５】
ＣＰＵ１６は、上述のＡＥ演算結果に基づいて絞りとシャッタースピードを制御し、シャッターボタンの全押し（Ｓ２オン）に応動して記録用の画像を取得する。
【００５６】
Ｓ２オンに応動して取り込まれた画像データは、図１に示したデジタル信号処理部５２においてＹＣ処理その他の所定の信号処理を経た後、圧縮伸張回路５８において所定の圧縮フォーマット（例えば、JPEG方式) に従って圧縮される。圧縮された画像データは、メディアインターフェース部（不図示）を介して記録メディア１４に記録される。圧縮形式はJPEGに限定されず、MPEGその他の方式を採用してもよい。
【００５７】
画像データを保存する手段は、スマートメディア（商標）、コンパクトフラッシュ（商標）などに代表される半導体メモリカード、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクなど、種々の媒体を用いることができる。また、リムーバブルメディアに限らず、カメラ１０に内蔵された記録媒体（内部メモリ）であってもよい。
【００５８】
操作部３０のモード選択スイッチによって再生モードが選択されると、記録メディア１４に記録されている最終の画像ファイル（最後に記録したファイル）が読み出される。記録メディア１４から読み出された画像ファイルのデータは、圧縮伸張回路５８によって伸張処理され、表示回路５０を介して液晶モニタ３２に出力される。
【００５９】
再生モードの一コマ再生時に十字ボタンを操作することにより、順方向又は逆方向にコマ送りすることができ、コマ送りされた次のファイルが記録メディア１４から読み出され、表示画像が更新される。
【００６０】
図２は、ＣＣＤ１２の受光面の構造を示す平面図である。図２では２つの受光セル（画素ＰＩＸ）が横に並んでいる様子を示したが、実際には多数の画素ＰＩＸが水平方向（行方向）および垂直方向（列方向）に一定の配列周期で配列されている。
【００６１】
各画素ＰＩＸは、感度の異なる２つのフォトダイオード領域６１、６２を含んでいる。第１のフォトダイオード領域６１は、相対的に広い面積を有し、主たる感光部（以下、主感光画素と記載）を構成する。第２のフォトダイオード領域６２は、相対的に狭い面積を有し、従たる感光部（以下、従感光画素と記載）を構成する。画素ＰＩＸの右側には垂直転送路（ＶＣＣＤ）６３が形成されている。
【００６２】
図２に示した構成はハニカム構造の画素配列であり、図示した２つの画素ＰＩＸ上側および下側の画素は横方向に半ピッチずれた位置に配置される。図２上に示した各画素ＰＩＸの左側に示されている垂直転送路６３は、これら画像ＰＩＸの上側および下側に配置される不図示の画素からの電荷を読み出し、転送するためのものである。
【００６３】
図２中破線で示すように、四相駆動（φ1,φ2,φ3,φ4)に必要な転送電極６４、６５、６６、６７（まとめてＥＬで示す。）が垂直転送路６３の上方に配置される。例えば、２層ポリシリコンで転送電極を形成する場合、φ1 のパルス電圧が印加される第１の転送電極６４と、φ3 のパルス電圧が印加される第３の転送電極６６とは第１層ポリシリコン層で形成され、φ2 のパルス電圧が印加される第２の転送電極６５と、φ4 のパルス電圧が印加される第４の転送電極６７とは第２層ポリシリコン層で形成される。なお、転送電極６４は従感光画素６２から垂直転送路６３への電荷読み出しも制御する。転送電極６５は主感光画素６１から垂直転送路６３への電荷読み出しも制御する。
【００６４】
図３は図２の３−３線に沿う断面図であり、図４は図２の４−４線に沿う断面図である。図３に示したように、ｎ型半導体基板７０の１表面にｐ型ウエル７１が形成されている。ｐ型ウエル７１の表面領域に２つのｎ型領域７３、７４が形成され、フォトダイオードを構成している。符号７３で示したｎ型領域のフォトダイオードが主感光画素６１に相当し、符号７４で示したｎ型領域のフォトダイオードが従感光画素６２に相当している。ｐ+ 型領域７６は、画素ＰＩＸ、垂直転送路６３等の電気的な分離を行うチャネルストップ領域である。
【００６５】
図４に示すように、フォトダイオードを構成するｎ型領域７３の近傍に垂直転送路６３を構成するｎ型領域７７が配置されている。ｎ型領域７４、７７の間のｐ型ウエル７１が読み出しトランジスタを構成する。
【００６６】
半導体基板表面上には酸化シリコン膜等の絶縁層が形成され、その上にポリシリコンで形成された転送電極ＥＬが形成される。転送電極ＥＬは、垂直転送路６３の上方を覆うように配置されている。転送電極ＥＬの上に、更に酸化シリコン等の絶縁層が形成され、その上に垂直転送路６３等の構成要素を覆い、フォトダイオード上方に開口を有する遮光膜７８がタングステン等により形成されている。
【００６７】
遮光膜７８を覆うようにホスホシリケートガラス等で形成された層間絶縁膜７９が形成され、その表面が平坦化されている。層間絶縁膜７９の上にカラーフィルタ層８０が形成されている。カラーフィルタ層８０は、例えば赤色領域、緑色領域、および青色領域等の３色以上の色領域を含み、各画素ＰＩＸについて一色の色領域が割り当てられている。
【００６８】
カラーフィルタ層８０の上に各画素ＰＩＸに対応してマイクロレンズ８１がレジスト材料等により形成されている。マイクロレンズ８１は、各画素ＰＩＸの上に１つ形成されており、上方より入射する光を遮光膜７８が画定する開口内に集光させる機能を有する。
【００６９】
マイクロレンズ８１を介して入射した光は、カラーフィルタ層８０によって色分解され、主感光画素６１および従感光画素６２の各フォトダイオード領域にそれぞれ入射する。各フォトダイオード領域に入射した光は、その光量に応じた信号電荷に変換され、それぞれ別々に垂直転送路６３に読み出される。
【００７０】
こうして、１つの画素ＰＩＸから感度の異なる２種類の画像信号（高感度画像信号と低感度画像信号）と別々に取り出すことが可能であり、光学的に同位相の画像信号を得る。
【００７１】
図５は、ＣＣＤ１２の受光領域ＰＳ内の画素ＰＩＸおよび垂直転送路６３の配置を示す。画素ＰＩＸは、セルの幾何学的な形状の中心点を行方向および列方向に１つおきに画素ピッチの半分（１／２ピッチ）ずらして配列させたハニカム構造となっている。すなわち、互いに隣接する画素ＰＩＸの行どうし（又は列どうし）において、一方の行（又は列）のセル配列が、他方の行（又は列）のセル配列に対して行方向（又は列方向）の配列間隔の略１／２だけ相対的にずれて配置された構造となっている。
【００７２】
図５において画素ＰＩＸが配列された受光領域ＰＳの右側には、転送電極ＥＬにパルス電圧を印加するＶＣＣＤ駆動回路８４が配置される。各画素ＰＩＸは上述のように主感光部（主画素）と従感光部（副画素）とを含む。垂直転送路６３は各列に近接して蛇行して配置されている。
【００７３】
また、受光領域ＰＳの下側（垂直転送路６３の下端側）には、垂直転送路３０から移された信号電荷を水平方向に転送する水平転送路（ＨＣＣＤ）８５が設けられている。
【００７４】
水平転送路８５は、２相駆動の転送ＣＣＤで構成されており、水平転送路８５の最終段（図５上で最左段）は出力部８６に接続されている。出力部８６は出力アンプを含み、入力された信号電荷の電荷検出を行い、信号電圧として出力端子に出力する。こうして、各画素ＰＩＸで光電変換した信号が点順次の信号列として出力される。
【００７５】
本実施形態における主感光画素６１と従感光画素６２の特性は図６に示すとおりである。
【００７６】
感度は主感光画素の開口面積と従感光画素の開口面積との面積比であり、主感光画素１に対して従感光画素１／１６である。
【００７７】
飽和は主感光画素のセル面積と従感光画素のセル面積の面積比であり、主感光画素１に対して従感光画素１／４である。
【００７８】
また、ダイナミックレンジは主感光画素１に対して従感光画素４となっている。
【００７９】
図７は、主感光画素６１と従感光画素６２の光電変換特性を示すグラフである。横軸は入射光量、縦軸はＡ／Ｄ変換後の画像データ値（ＱＬ値）を示す。本例では１２ビットデータを例示するが、ビット数はこれに限定されない。
【００８０】
図７に示すように、主感光画素６１と従感光画素６２の感度比は１：１／ａとなっている（ただし、ａ＞１、本実施形態ではａ＝１６）。主感光画素６１の出力１００は、入射光量に比例して次第に増加し、入射光量が「ｃ」のときに出力が飽和値（ＱＬ値＝4095）に達する。以後、入射光量が増加しても主感光画素６１の出力は一定となる。この「ｃ」を主感光画素６１の飽和光量と呼ぶことにする。
【００８１】
一方、従感光画素６２の感度は、主感光画素６１の感度の１／ａであり、従感光画素の出力１０２は入射光量がα×ｃのときにＱＬ値＝4095ｂで飽和する（ただし、ｂ＞１，α＝ａ／ｂ、本実施形態ではｂ＝４，α＝４）。このときの「α×ｃ」を従感光画素６２の飽和光量とよぶ。
【００８２】
このように、異なる感度を持つ主感光画素と従感光画素とを組み合わせることにより、主感光画素のみの構成よりもＣＣＤ１２のダイナミックレンジをα倍に拡大（本実施形態では約４倍に拡大）できる。
【００８３】
図７に示した主感光画素６１と従感光画素６２の光電変換特性の測定は画面中央部で行われる。また、測定条件は検査工程で定められた基準条件（所定の射出瞳位置と所定の絞り値および所定のシャッタースピード）である。
【００８４】
シャッターボタンのＳ１オンに伴うＡＥ処理およびＡＦ処理は主感光画素６１から得られる信号に基づいて行われる。そして、広ダイナミックレンジ撮像を行う撮影モードが選択されている場合、または、ＡＥの結果（ＩＳＯ感度や測光値）またはホワイトバランスゲイン値などに基づき自動的に広ダイナミックレンジ撮像モードが選択された場合には、シャッターボタンのＳ２オンに応動してＣＣＤ１２の露光を行い、露光後にメカシャッターを閉じて光の進入を遮断した状態で垂直駆動信号（ΦＶ）に同期して、まず、主感光画素６１の電荷を読み出し、図１に示す主メモリ２２Ａに記憶する。その後、従感光画素６２の電荷の読み出しを行い、図１に示す副メモリ２２Ｂに記憶する。
【００８５】
以下、ＣＣＤ１２の出力信号の処理について説明する。
【００８６】
図８は、図１に示したデジタル信号処理部５２の詳細構成を示すブロック図である。
【００８７】
信号処理部５２はオフセット処理部２０２、シェーディング補正部２０４、キズ補正部２０６、ホワイトバランス（ＷＢ）ゲイン部２０８、ガンマ補正部２１０、加算部２１２、ＹＣ変換部２１４、各種補正部２１６およびオフセット処理部２０２が参照する補正値を記憶する第２メモリ２１８を備えている。第２メモリ２１８はＣＰＵ１６の内蔵メモリを使用してもよい。
【００８８】
オフセット処理部２０２は、ＣＣＤ出力の暗電流成分を補正する処理部であり、ＣＣＤ１２上の遮光画素から得られるオプティカルブラック（ＯＢ）信号の値を画素値から減算する演算を行う。ＯＢ信号はデジタル信号に変換され第２メモリ２１８に記憶されている。
【００８９】
シェーディング補正部２０４は、光学系に起因する光量分布のばらつきに伴うＣＣＤ出力の不均一性を補正する処理部であり、画素ＰＩＸの位置に応じて予め用意されている補正係数を画素値に乗算して出力レベルを均一化する。
【００９０】
なお、主感光画素６１と従感光画素６２とでは輝度シェーディングの発生現象が異なるため、主感光画素６１の画素値および従感光画素６２の画素値についてそれぞれ異なるシェーディング補正が行われる。主感光画素６１のシェーディングでは、画面中心部に対して周囲が暗くなる傾向があり、従感光画素６２のシェーディングでは、マイクロレンズ８１の位置や画素ＰＩＸ内における従感光画素６２の形成位置などの関係で特有のシェーディング（例えば、画面中心部に対して周囲の光量が増加する現象）が発生する。主感光画素６１および従感光画素６２のそれぞれのシェーディングパターンに応じてこれを解消するような信号補正処理が行われる。
【００９１】
キズ補正部２０６は、ＣＣＤ１２の欠陥画素の信号値を補正する処理部である。画素ＰＩＸの欠陥には、・主感光画素６１のみがキズである場合、・従感光画素６２のみがキズである場合、・主感光画素６１と従感光画素６２の両方がキズである場合、という３態様がある。上記の３態様に対応するキズ補正方法としては、欠陥画素の周囲の画素ＰＩＸの画素値を利用して補正する従来型（ローパスフィルタ型）の方法と、同一画素ＰＩＸ内の正常な従感光画素の画素値又は主感光画素の画素値を利用して補正する方法とがあり、状況に応じて補正方法が切り換えられる。
【００９２】
キズ補正部２０６によってキズ補正処理されて得られた画像データはCCDRAWデータとしてメモリ２２に格納される。メモリ２２に格納されたCCDRAWデータはＷＢゲイン部２０８に送られる。
【００９３】
ＷＢゲイン部２０８は、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号のレベルを増減するためのゲイン可変アンプを含み、ＣＰＵ１６からの指令に基づいて各色信号のゲイン調整を行う。ＷＢゲイン部２０８においてゲイン処理された信号は、ガンマ補正部２１０に送られる。
【００９４】
ガンマ補正部２１０は、ＣＰＵ１６の指令に従い、所望のガンマ特性となるように入出力特性を変換する。ガンマ補正された画像信号は加算部２１２に送られる。加算部２１２は、主感光画素から得られた画像信号と従感光画素から得られた画像信号を加算（合成）する処理部であり、次式〔数１〕に従って出力信号を生成する。
【００９５】
【数１】
出力信号＝ｇ×（主感光画素の信号）＋（１−ｇ）×（従感光画素の信号）
ただし、加算割合を示す係数ｇは０≦ｇ≦１の範囲で適宜設定可能である。
ＣＰＵ１６は状況に応じて係数ｇを可変設定する。
【００９６】
加算部２１２からの出力信号はＹＣ処理部２１４に送られる。ＹＣ処理部２１４は単板ＣＣＤ１２のカラーフィルタ配列構造に伴う色信号の空間的なズレを補間して各点の色（ＲＧＢ）を計算する同時化処理部と、ＲＧＢ信号から輝度・色差信号を生成するＹＣ変換処理部とを含む。
【００９７】
ＹＣ処理部２１４で生成された輝度・色差信号（ＹＣr Ｃb ）は、各種補正部２１６に送られる。各種補正部２１６には、例えば、輪郭強調（アパーチャ補正）部や色差マトリックスによる色補正部などが含まれる。
【００９８】
図９は図１に示したＣＣＤ１２の受光領域３００における画素の配置および領域の配置を示している。受光領域３００は撮像信号が出力される感光画素部（以下エリア部と記載）３０２とＯＢ信号が得られる遮光画素部（オプティカルブラック部、以下ＯＢ部と記載）３０４とから構成されている。
【００９９】
図９では、エリア部３０２の右側にＯＢ部３０４を配置したが、ＯＢ部３０４はエリア部３０２の左側でもよい。また、ＯＢ部３０４はエリア部３０２の周囲を囲むように配置してもよい。
【０１００】
また、受光領域３００には図２乃至４に示した画素ＰＩＸがハニカム構造の画素配列で配列されている。図２に示したように２つの画素ＰＩＸ上側および下側の画素は横方向に半ピッチずれた位置に配置されている。
【０１０１】
受光領域３００の画素ＰＩＸからの撮像信号の取り込み処理は以下のように行われる。
【０１０２】
図５で説明したとおり、ＣＣＤ１２から撮像信号の読み出しを行うときには、まず、蓄積電荷を一斉に垂直転送路（ＶＣＣＤ）８３に読み出し、これらを 1ラインずつシフトさせて水平転送路（ＨＣＣＤ）８５に読み出しを行っている。
【０１０３】
水平転送路８５を出力方向に順次シフトさせて１水平ライン分の信号が出力される。このようにして得られた出力信号（撮像信号）は図１に示したＡ／Ｄ変換器５０以降の信号処理系に送られ、所定の信号処理を施される。
【０１０４】
ＣＤＤ１２から出力された撮像信号の取り込みは以下に示すとおりに行われる。
【０１０５】
図９に示した画素ＰＩＸは図９の左右方向にｎ個の画素によって画素列（ライン）を形成し、前述したラインは図９の上から順に第１ライン、第２ライン・・・、一番下のラインを第ｍラインとする。ただし、ｍは受光面３００の縦方向の画素数を表している。１つのラインの画素数ｎと前記縦方向の画素数ｍを乗じるとＣＣＤ１２の総画素数になる。
【０１０６】
撮像信号の取り込みは、始めに受光領域３００にある全ての主感光画素から撮像信号を取り込み、続いて受光領域３００にある全ての従感光画素から撮像信号の取り込みを行う。
【０１０７】
まず、第１ライン左端の画素３１０の主感光画素から撮像信号の取り込みを開始する。続いて画素３１２の主感光画素、画素３１４の主感光画素、画素３１６の順に第１ラインを図９の左端から右に向かって（図９中破線で示した方向に）第１ラインの主感光画素から撮像信号の取り込みを行う。なお、画素３１２と画素３１４間および画素３１４と画素３１６間の画素の符号は省略する。
【０１０８】
第１ラインの主感光画素から撮像信号の読み出しが終わると、続いて第２ラインの主感光画素から撮像信号の取り込みを行う。
【０１０９】
第１ラインの主感光画素からの撮像信号の読み出しと同様に第２ラインを図７の左端から右に向かって、まず、画素３１８の主感光画素から撮像信号の読み出しを開始する。続いて画素３２０の主感光画素、画素３２２の主感光画素、・・・画素３２４の主感光画素まで順に撮像信号の取り込みを行う。
【０１１０】
第２ラインの主感光画素から撮像信号の取り込みが終了すると、第３ラインの主感光画素からの撮像信号の取り込みを開始する。このようにして、第ｎラインまで主感光画素からの撮像信号の取り込みを行う。
【０１１１】
第ｎラインまで主感光画素からの撮像信号の取り込みが終わると、第１ラインの従感光画素の撮像信号の取り込みを開始する。従感光画素からの撮像信号の取り込みは主感光画素からの撮像信号の取り込みと同様に、第１ライン、第２ライン、・・・、第ｍラインまで従感光画素からの撮像信号の取り込みを行う。第ｍラインの右端の画素３２６の従感光画素からの撮像信号の取り込みが終わると、当該画面の撮像信号の取り込み処理を終了する。
【０１１２】
なお、画素３２２と画素３２４の間の画素および画素３２４と画素３２６の間の画素の符号は省略してある。
【０１１３】
本実施形態ではＣＣＤ１２から得られる撮像信号の取り込み処理を上述のように例示したが、ＣＣＤ１２から得られる撮像信号の取り込み処理はこれに限定されず、取り込んだ信号を処理する信号処理系の制御やＣＣＤ１２の構造に合わせて任意に設定するとよい。特に図９における上下左右は、説明の便宜上任意に定めたものである。
【０１１４】
また図９には図５に示した垂直転送路８３および水平転送路８５が説明の便宜上示されていない。図５の水平転送路８３は図９ではＯＢ部３０４の右に配置され、図５の垂直転送路８５は図９ではエリア部３０２およびＯＢ部３０４の上側に配置されている。
【０１１５】
図１０はＯＢ部の画素ＰＩＸの断面図である。図１０は図２に示した４−４線に沿う断面図である。なお、図１０中図４と同一または類似する部分には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【０１１６】
図９に示したＯＢ部３０４において、各画素のｎ型領域７３および図２の従感光画素６２に相当するｎ型領域（図８では不図示、図３の７４に相当）は上部を遮光膜７８で覆われている。ただし、これ以外の構造は図３および図４に示したとおりであり、遮光膜７８を覆うように層間絶縁膜７９が形成され、層間絶縁膜の上にはカラーフィルタ層８０が形成されている。さらにカラーフィルタ層８０の上には各画素ＰＩＸに対応してマイクロレンズ８１が形成されている。マイクロレンズ８１は、各画素ＰＩＸの上に１つ形成されている。
【０１１７】
図９に示したＯＢ部３０４では画素ＰＩＸが遮光膜で覆われており、フォトダイオードには入射光が入射されないが、ＯＢ部３０４の画素ＰＩＸからは微少な電圧をもったＯＢ信号が出力される。
【０１１８】
一般に、フォトダイオードは光を遮断した状態でも時間の経過とともに電荷が蓄積され、この電荷を暗電流と呼ぶ。暗電流の要因はｐｎ接合の空乏層内で熱的に励起される電子と正孔による発生再結合電流がほとんどである。
【０１１９】
前記ＯＢ信号は上述した暗電流が原因となって発生し、前記ＯＢ信号は画像に固定パターンノイズを発生させることがある。好ましい画像を得るためには、ＯＢ信号から求められる黒レベル補正値により撮像信号に補正を加えることが必要になる。
【０１２０】
次に、前述した信号処理による黒レベル補正について詳述する。
【０１２１】
図１１はＣＣＤ１２の入射光量とＣＣＤ１２から出力される信号強度の関係を示したグラフである。
【０１２２】
符号４００はＣＣＤ１２の入射光量と出力信号強度の理想的な特性であり、入射光量がゼロのときには信号強度もゼロであり、入射光量が大きくなる（明るい光が入射する）に比例して信号強度が大きくなる。
【０１２３】
一方、符号４０２はＣＣＤ１２の入射光量と出力信号強度の実際の特性であり、入射光量がゼロのときにも出力信号が発生している。入射光量がゼロのときの出力値がＯＢ信号値である。
【０１２４】
前記ＯＢ信号値を実際に出力される信号の出力値（符号４０２）から減じると、入射光量と出力信号強度の理想的な特性（符号４００）になり、このようにして黒レベル補正が可能になる。
【０１２５】
しかしながら、フォトダイオードから発生する暗電流は温度とともに変化し、温度が１０℃上昇すると暗電流は約２倍に増加する。また、フォトダイオードの個体差による暗電流の違いを考慮する必要がある。したがって、図９に示したＯＢ部３０４の複数の画素から得られるＯＢ信号の平均値を求め、このＯＢ信号の平均値から黒レベル補正値を求めることが考えられる。
【０１２６】
図９に示したとおり、ＣＣＤ１２の主感光画素からの撮像信号の取り込みは、第１ラインのエリア部、第１ラインのＯＢ部、第２ラインのエリア部、第２ラインのＯＢ部、・・・、第ｎラインのエリア部、第ｎラインのＯＢ部の順に行われる。各ラインのエリア部からの撮像信号を取り込み、続いて各ラインのＯＢ部からＯＢ信号の取り込みを行い、ライン毎にＯＢ信号の平均値を求め、この値を黒レベル補正値とする。ライン毎に求められた黒レベル補正値は図８に示した第２メモリ２１８に記憶される。
【０１２７】
図８に示したオフセット処理部２０２において各ラインのエリア部から得られた撮像信号から第２メモリ２１８に記憶されている各ラインの黒レベル補正値を減じて黒レベル補正を行うことが可能になる。
【０１２８】
本実施形態ではライン毎に黒レベル補正値を求め、同じラインの撮像信号に補正を施したが、１ライン前の黒レベル補正値を用いて黒レベル補正を施す形態やライン毎に求められた黒レベル補正値を順次積算して平均値を求める形態も可能である。さらに、撮影開始前にプリ露光を行い、プリ露光時に得られた撮像信号から黒レベル補正値を求めるてもよい。このときには、ＯＢ部全エリアから信号を取り出して、これらの平均値を求めることが可能である。
【０１２９】
また、図９に示したエリア部３０２の撮像信号を取り込んだ後に、ＯＢ部３０４の撮像信号を取り込むこととしたが、ＯＢ部３０４の撮像信号を取り込んだ後にエリア部３０２の撮像信号を取り込んでもよい。
【０１３０】
上述した黒レベル補正は主感光画素、従感光画素ともに適用可能である。しかしながら、主感光画素と従感光画素とには、図６および図７に示した関係があるので、この関係を用いて従感光画素の黒レベル補正値を求めることができる。
【０１３１】
次に、主感光画素から得られた補正値に演算を施して従感光画素の補正値を求める形態について説明する。
【０１３２】
図６に示すとおり、同じ画素における主感光画素と従感光画素の飽和比は１：１／４であり、これは主感光画素と従感光画素とのセル面積比と等しくなる。この特性を利用して主感光画素の黒レベル補正値にセル面積比（感度比）１／４を係数として乗じ、従感光画素の黒レベル補正値とする。
【０１３３】
また、黒レベル補正値以外の補正値についても主感光画素から求めた補正値にセル面積比を乗じて従感光画素の補正値を求めることが可能である。また、係数はセル面積比だけでなく感度比も利用することができる。ただし、求める補正値によって係数はセル面積比がよいか、或いは感度比がよいかを考慮する必要がある。
【０１３４】
図１２はＣＣＤ１２の撮像信号取り込み処理のタイミングチャートである。タイミングパルス４１０は図１に示したＴＧ５４からＣＣＤドライバー４６に与えられる読み出しタイミング信号の一部を抜粋したものである。
【０１３５】
図１２において、出力電圧４１２は図１に示したＣＣＤ１２の出力電圧波形を示し、符号４１４は図９に示した第１ラインの主感光画素から撮像信号の取り込みを行っている期間を示している。
【０１３６】
同様に、符号４１６は第ｎラインの主感光画素から撮像信号を取り込んでいる期間を示し、符号４１８は第１ラインの従感光画素から撮像信号を取り込んでいる期間を示し、符号４２０は第ｎラインの従感光画素から撮像信号を取り込んでいる期間を示している。
【０１３７】
図１２では、第２ラインから第ｎ−１ラインまでの撮像信号取り込み期間は省略されている。
【０１３８】
エリア部と記載された期間はエリア部の画素からの撮像信号を取り込む期間を示し、ＯＢ部と記載された期間はＯＢ部の画素からの撮像信号を取り込む期間を示している。
【０１３９】
タイミングパルス４１０のリーディングエッジ（図１２では立ち下がりエッジ）に同期してＣＣＤ１２は入射光量に応じた電荷信号（電圧）を出力し、ＯＢ部の画素では出力電圧はエリア部の画素の出力信号に比べ極めて小さくなる。タイミングパルス４１０のリーディングエッジは立ち上がりエッジとしてもよい。
【０１４０】
主感光画素からの撮像信号を取り込むときには、第１ラインから第ｎラインまで、エリア部およびＯＢ部とも撮像信号を取り込むが、従感光画素から撮像信号を取り込むときには第１ラインから第ｎラインまでエリア部からは撮像信号を取り込むが、従感光画素の黒レベル補正値は主感光画素の黒レベル補正値にセル面積比を乗じて求め、記憶してあるので、従感光画素から撮像信号を取り込むときにはＯＢ部からは撮像信号を取り込まなくてよい。
【０１４１】
上記の如く構成されたデジタルカメラ１０では、主感光画素の黒レベル補正値に主感光画素と従感光画素のセル面積比を係数として乗じて従感光画素の黒レベル補正値は求めるようにしたので、ＯＢ部の従感光画素から撮像信号を取り込まなくてよい。したがって、ＯＢ部の従感光画素から撮像信号を取り込む処理の分だけＣＰＵ１６の処理負担を軽減することが可能である。
【０１４２】
次に、本実施形態の変形例を説明する。
【０１４３】
上述した実施形態では、遮光された画素から撮像信号得るために、図９に示すとおりＯＢ部３０４を設け、ＯＢ部３０４から得られる撮像信号をもとに黒レベル補正値を算出した。
【０１４４】
ＯＢ部３０４から撮像信号を得る代わりに、エリア部３０２を完全遮光した状態の撮像信号を取得する。このように得られた撮像信号はＯＢ部３０４から得られる撮像信号と同じであるので、エリア部３０２を完全遮光した状態の撮像信号から黒レベル補正値を求めることができる。
【０１４５】
まず、完全遮光した状態で主感光画素からの撮像信号を取り込み、１ライン毎に撮像信号の平均値を求めてこれを黒レベル補正値として、図８に示した第２メモリ２１８に記憶させておく。撮像信号の平均値は１ライン毎に求めるだけでなく、複数ライン分の平均値を求めてもよいし、１画面分の平均値を求めてもよい。
【０１４６】
このときに主感光画素の黒レベル補正値から従感光画素の黒レベル補正値を求めて主感光画素の黒レベル補正値と同様に、図８に示した第２メモリ２１８に記憶させておく。
【０１４７】
次に、露光した状態で主感光画素および従感光画素からの撮像信号を取り込み、図８に示したオフセット処理部２０２で主感光画素、従感光画素とも黒レベル補正を行うことができる。
【０１４８】
上記の如く構成されたデジタルカメラ１０では、エリア部３０２を完全遮光した状態の撮像信号から黒レベル補正値を求めるようにしたので、従感光画素だけでなく主感光画素についてもＯＢ部の撮像信号を取り込まなくてもよい。
【０１４９】
本実施形態ではデジタルカメラを例示したが、本発明の適用範囲はデジタルカメラに限定されない。カメラ付き携帯電話やＰＤＡおよびノートパソコンなど撮像系とデジタル信号処理系を有する電子機器（撮像装置）に適用可能である。
【０１５０】
【発明の効果】
本発明によれば、従感光画素の黒レベル補正値を主感光画素の黒レベル補正値から算出するようにしたので、従感光画素の黒レベル補正値を決めるために、前記遮光画素部に属する従感光画素から撮像信号の取り込み制御を行わなくてよい。
【０１５１】
また、従感光画素の黒レベル補正値は主感光画素の黒レベル補正値に主感光画素のセル面積と従感光画素のセル面積との面積比を係数として乗じて算出することができる。
【０１５２】
さらに、遮光画素部において従感光画素から撮像信号の取り込み制御を行わないのであれば、当該期間は処理系を停止させてもよい。当該期間処理系を停止させれば本撮像装置全体の処理低減化や省電力化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るデジタルカメラのブロック図
【図２】図１に示すＣＣＤの受光面の構造を示す平面図
【図３】図２の３−３線に沿う断面図
【図４】図２の４−４線に沿う断面図
【図５】図１に示すＣＣＤの全体構成を示す平面模式図
【図６】主感光画素と従感光画素の特性を示す表
【図７】主感光画素と従感光画素の光電変換特性を示すグラフ
【図８】図１に示した信号処理部の詳細構成を示すブロック図
【図９】図１に示すＣＣＤの受光領域の画素配置と領域配置を示す図
【図１０】ＯＢ部のＣＣＤの図２の４−４線に沿う断面図
【図１１】図１に示すＣＣＤの入射光量と出力信号強度の関係を示すグラフ
【図１２】図１に示すＣＣＤの信号読み出し処理を示したタイミングチャート
【符号の説明】
１０…デジタルカメラ、１２…ＣＣＤ、１６…ＣＰＵ、５２…デジタル信号処理部、６１…主感光画素、６２…従感光画素、２０２…オフセット処理部、３０２…エリア部、３０４…ＯＢ部

Claims

相対的に広い面積を有する主感光画素と、相対的に狭い面積を有する従感光画素との複合からなる画素セルが所定の配列形態に従って多数配置され、前記主感光画素で光電変換された信号電荷に基づく信号と前記従感光画素で光電変換された信号電荷に基づく信号とを選択的に取り出すことができる構造を備えた固体撮像素子と、
前記固体撮像素子から撮像信号を取り出す制御を行う撮像信号取得制御手段と、
前記主感光画素から得られた信号に基づいて主感光画素の黒レベル補正値を決定する主黒レベル補正値決定手段と、
前記主黒レベル補正値決定手段により求められた主感光画素の黒レベル補正値から演算によって従感光画素の黒レベル補正値を求める従黒レベル補正値決定手段と、
前記主黒レベル補正値決定手段により求められた主感光画素の黒レベル補正値をもとに前記主感光画素から取り出された撮像信号の黒レベル補正を行い、且つ、前記従黒レベル補正値決定手段のより求められた従感光画素の黒レベル補正値をもとに前記従感光画素から取得された撮像信号の黒レベル補正を行う黒レベル補正手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
前記固体撮像素子は、有効画素領域である感光画素部と、
前記有効画素領域以外の所定の位置に設けられ前記画素セルの受光面が遮光された遮光画素部とを備え、
前記主黒レベル補正値決定手段は、前記遮光画素部に属する主感光画素から取り出された信号に基づいて前記感光画素部に属する主感光画素の黒レベル補正値を算出することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記撮像信号取得制御手段は、前記遮光画素部における従感光画素から撮像信号を取り込む制御を行わないことを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
前記従感光画素の黒レベル補正値は、前記主感光画素の黒レベル補正値に前記主感光画素のセル面積と前記従感光画素のセル面積との面積比を乗じて算出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の撮像装置。