JP4314827B2

JP4314827B2 - 撮像装置

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Publication number: JP4314827B2
Application number: JP2003007902A
Authority: JP
Inventors: 務西澤; 吉造森
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-01-16
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2009-08-19
Anticipated expiration: 2023-01-16
Also published as: EP1441394A2; JP2004222021A; ATE492906T1; EP1441394A3; US7391448B2; DE602004030631D1; CN100568931C; EP1441394B1; US20040150729A1; CN1527591A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子を備えた撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子カメラに搭載された撮像素子の画素信号に重畳される暗電流成分は、その電子カメラ内の信号処理回路において補正される。その補正手法は、既に各種のものが提案されている（特許文献１など。）。
【特許文献１】
特開平７−２３６０９３号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし従来の補正手法は、撮像素子の各画素出力の暗電流成分が画素間で略均一であるという前提の上に立つので、ＦＤＡに起因する暗電流成分については確実に補正することはできない。
【０００４】
ここで、ＦＤＡとは、撮像素子の出力端にに設けられた浮動拡散増幅器（ＦＤＡ；Floating Diffusion Amplifier)の略語である。
このＦＤＡが動作するためにはバイアス電流の印加が必要だが、電流を印加するとＦＤＡは発熱する。
その発熱があると、特に電荷蓄積時間が長秒時（３０秒以上）であるときに、撮像素子の画素信号には無視できない程の暗電流成分が重畳する。
【０００５】
しかも発熱は放射状に広がるため、その暗電流の程度は画素の位置により異なる。よって、ＦＤＡに起因して撮像素子に生起する暗電流成分は局所的である。このように局所的である暗電流成分は、従来の補正手法によって確実に補正できない。
【０００６】
因みに、その局所的な暗電流成分を低減するため、撮像素子の電荷蓄積時間が長秒時であるときにのみＦＤＡのバイアス電流を一時的に抑制する技術が提案されているが、発熱を完全に無くすことはできないので不十分である。
そこで本発明は、ＦＤＡに起因する暗電流成分のように撮像素子に局所的に生起する暗電流成分までも確実に補正することのできる撮像装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像装置は、複数の有効画素を２次元配列した有効画素領域と、前記有効画素領域の外の領域であって複数のオプティカルブラック画素を配列したオプティカルブラック領域とを有した撮像素子と、発熱源と、前記有効画素領域上の有効画素の画素信号に重畳する暗電流成分と、前記オプティカルブラック領域上で前記発熱源に対する所定方向の位置関係がその有効画素と等しいオプティカルブラック画素の出力信号との間の値関係を、前記有効画素領域上の各有効画素について予め記憶する記憶手段と、前記有効画素領域上の有効画素について記憶された値関係と、前記オプティカルブラック領域上で前記位置関係がその有効画素と等しいオプティカルブラック画素の出力信号とに基づき、その有効画素の画素信号に重畳している暗電流成分を算出する算出処理を、前記有効画素領域上の各有効画素について行う暗電流取得手段と、前記暗電流取得手段が算出した前記暗電流成分を前記画素信号から補正する補正処理を、前記有効画素領域上の各有効画素について行う補正手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
なお、前記記憶手段が記憶する情報は、前記暗電流成分と前記出力信号との比を前記有効画素領域のライン毎に示す情報であってもよい。
また、前記記憶手段が記憶する情報は、前記暗電流成分と前記出力信号との差を前記有効画素領域のライン毎に示す情報であってもよい。
【０００９】
本発明の撮像装置は、複数の有効画素を２次元配列した有効画素領域と、前記有効画素領域の外の領域であって複数のオプティカルブラック画素を配列したオプティカルブラック領域とを有した撮像素子と、発熱源と、前記有効画素領域上の有効画素と、前記オプティカルブラック領域上で前記発熱源からの距離がその有効画素と等しいオプティカルブラック画素との間の対応付けを、前記有効画素領域上の各有効画素について予め記憶する記憶手段と、前記有効画素領域上の有効画素に対応づけられたオプティカルブラック画素の出力信号を、その有効画素の画素信号に重畳している暗電流成分として取得する取得処理を、前記有効画素領域上の各有効画素について行う暗電流取得手段と、前記暗電流取得手段が取得した前記暗電流成分を前記画素信号から補正する補正処理を、前記有効画素領域上の各有効画素について行う補正手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
なお、前記オプティカルブラック領域は、前記有効画素領域の先頭ラインよりも先に読み出される少なくとも１ライン分のオプティカルブラック画素から構成されてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
図１、図２、図３、図４、図５を参照して本発明の第１実施形態について説明する。
本実施形態は、本発明を適用した電子カメラ（撮像装置）の実施形態である。
図１は、本実施形態（及び後述する第２実施形態、第３実施形態）の電子カメラの構成図である。
【００１３】
本実施形態の電子カメラ１０には、ＣＣＤ撮像素子１１、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）１２、プログラマブルゲインアンプ（ＰＧＡ）１３、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）１４、暗電流補正回路１５、信号処理回路１６、画像処理回路１７、画像メモリ１８、オフセット補正回路１９などが備えられる。ＣＣＤ撮像素子１１上に、不図示の撮影レンズが結像した被写体の像が形成される。
【００１４】
ＣＣＤ撮像素子１１から順次出力される画素信号は、相関二重サンプリング回路１２、プログラマブルゲインアンプ１３、Ａ／Ｄ変換器１４、暗電流補正回路１５、信号処理回路１６にて順に処理される。処理後の各画素信号は、フレーム単位で画像処理回路１７にて処理され、その後画像メモリ１８に格納される。
このうち暗電流補正回路１５が、本実施形態の電子カメラ１０の特徴部分である（詳細は後述）。
【００１５】
なお、オフセット補正回路１９は、１フレーム分の各画素信号に対し略一律のオフセット補正を施すものである。
図２は、ＣＣＤ撮像素子１１を説明する図である。
図２（ａ）に示すようにＣＣＤ撮像素子１１上には、有効画素領域１１ａ、オプティカルブラック領域ＯＢ、浮動拡散増幅器（ＦＤＡ）１１ｂ、水平転送ＣＣＤ１１ｃが配置される（有効画素領域１１ａ内の垂直転送ＣＣＤは不図示。）。
【００１６】
有効画素領域１１ａ内の各有効画素Ｐ_ijの画素信号Ｓ_ij（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）は、水平転送ＣＣＤ１１ｃ及びＦＤＡ１１ｂを介して順次読み出される。
なお、「ｉ」はライン番号であり、「ｊ」はライン内の画素位置を示す番号である。読み出し順にそれぞれ先頭から１，・・・，ｎ，１，・・・，ｍとする。
【００１７】
ここで、図２（ａ）において符号ＯＢｈを付した垂直オプティカルブラック部ＯＢｈに着目する。
垂直オプティカルブラック部ＯＢｈは、有効画素領域１１ａの先頭のラインＬ₁よりも水平転送ＣＣＤ１１ｃ寄りに配置された１ライン分のオプティカルブラック画素Ｐ_OBj（ｊ＝１，・・・，ｍ）からなる。
【００１８】
これらオプティカルブラック画素Ｐ_OBj（ｊ＝１，・・・，ｍ）の各出力信号Ｓ_OBj（ｊ＝１，・・・，ｍ）も、水平転送ＣＣＤ１１ｃ及びＦＤＡ１１ｂを介して順次読み出される。
なお、この位置に配置された垂直オプティカルブラック部ＯＢｈの出力信号Ｓ_OBj（ｊ＝１，・・・，ｍ）が読み出されるのは、先頭ラインＬ₁の各画素信号Ｓ_1j（ｊ＝１，・・・，ｍ）よりも先である。
【００１９】
図２（ｂ）に同心円状の曲線で示すように、この垂直オプティカルブラック部ＯＢｈは、有効画素領域１１ａと同様、ＦＤＡ１１ｂによる発熱の影響を受ける。
よって、この垂直オプティカルブラック部ＯＢｈの各出力信号Ｓ_OBj（ｊ＝１，・・・，ｍ）に基づけば、有効画素領域１１ａに局所的に生じる暗電流成分、つまり、各画素信号Ｓ_ij（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）に個別に重畳される暗電流成分Ｄ_ij（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）をそれぞれ求めることができる。
【００２０】
図３は、ＦＤＡ１１ｂが発熱しているとき、外光を遮断した状態での各ラインＬ_i（ｉ＝１，・・・，ｎ）の各画素信号Ｓ_ij（つまり暗電流成分Ｄ_ij）（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）、及びそのときの垂直オプティカルブラック部ＯＢｈの各出力信号Ｓ_OBj（ｊ＝１，・・・，ｍ）を示す図である。
図３に明らかなように、暗電流成分Ｄ_ijの大きさはライン間で異なる。しかし、ラインＬ_iの各暗電流成分Ｄ_ij（ｊ＝１，・・・，ｍ）が成す各カーブＣ_i（ｉ＝１，・・・，ｎ）は、それぞれ垂直オプティカルブラック部ＯＢｈの各出力信号Ｓ_OBj（ｊ＝１，・・・，ｍ）が成すカーブＣ_OBと相関がある。
【００２１】
本実施形態では、各カーブＣ_i（ｉ＝１，・・・，ｎ）とカーブＣ_OBとの間にそれぞれ比例関係が成り立つとみなす。
このとき、ラインＬ_iの各暗電流成分Ｄ_ij（ｊ＝１，・・・，ｍ）は、各出力信号Ｓ_OBj（ｊ＝１，・・・，ｍ）と、そのラインＬ_iに対し予め決められた係数γ_iとを用い、次式（１）にて求まる。
【００２２】
Ｄ_ij＝γ_i×Ｓ_OBj （ｊ＝１，・・・，ｍ）・・・（１）
図４は、暗電流補正回路１５の構成図である。
図５は、暗電流補正回路１５の動作フローチャートである。
図４に示すように、暗電流補正回路１５には、演算回路１５ａ、ラインメモリ１５ｂ、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）１５ｃ、加算器１５ｄが備えられる。ルックアップテーブル１５ｃが本発明の記憶手段に対応し、演算回路１５ａ及びラインメモリ１５ｂが本発明の暗電流取得手段に対応し，加算器１５ｄが本発明の補正手段に対応する。
【００２３】
このルックアップテーブル１５ｃに、ラインＬ_iに対し予め決められた係数γ_iがラインＬ_iのライン番号「ｉ」に対応付けられ、各ラインＬ_i（ｉ＝１，・・・，ｎ）のそれぞれについて予め格納されている。
この暗電流補正回路１５は、ＣＣＤ撮像素子１１（図１参照）における１フレーム分の電荷蓄積が終了する度に、以下のように動作する。
【００２４】
図５に示すように暗電流補正回路１５は、先ず、ＣＣＤ撮像素子１１から最初に送出される垂直オプティカルブラック部ＯＢｈの出力信号Ｓ_OB1，Ｓ_OB2，・・・，Ｓ_OBmを取り込み、ラインメモリ１５ｂに格納する（ステップＳ１１）。
また、暗電流補正回路１５の演算回路１５ａは、ルックアップテーブル１５ｃを参照し、先頭ラインＬ₁のライン番号「１」に対応づけられた係数「γ₁」を読み出す。
【００２５】
演算回路１５ａは、その係数γ₁をラインメモリ１５ｂに格納されている信号Ｓ_OB1，Ｓ_OB2，・・・，Ｓ_OBmのそれぞれに乗算することで（式（１））、暗電流成分Ｄ₁₁，Ｄ₁₂，・・・，Ｄ_1mをそれぞれ求める（ステップＳ１３）。
一方、ＣＣＤ撮像素子１１から垂直オプティカルブラック部ＯＢｈの出力信号Ｓ_OB1，Ｓ_OB2，・・・，Ｓ_OBmに続いて送出される先頭ラインＬ₁の画素信号Ｓ₁₁，Ｓ₁₂，・・・，Ｓ_1mは、加算器１５ｄに順次入力される。
【００２６】
演算回路１５ａは、その加算器１５ｄに対しステップＳ１３で求めた暗電流成分Ｄ₁₁，Ｄ₁₂，・・・，Ｄ_1mを反転入力することにより、画素信号Ｓ₁₁，Ｓ₁₂，・・・，Ｓ_1mから暗電流成分Ｄ₁₁，Ｄ₁₂，・・・，Ｄ_1mをそれぞれ減算する（ステップＳ１４）。
この減算によって、先頭ラインＬ₁の画素信号Ｓ₁₁，Ｓ₁₂，・・・，Ｓ_1mに対し暗電流補正が施される。
【００２７】
さらに、暗電流補正回路１５にはＣＣＤ撮像素子１１から後続して送出されるラインＬ₂，Ｌ₃・・・の各画素信号Ｓ₂₁，Ｓ₂₂，・・・，Ｓ₃₁，Ｓ₃₂，・・・が順次入力され、上記したステップＳ１３，Ｓ１４の処理がそれらラインＬ₂，Ｌ₃・・・に対しても先頭ラインＬ₁に対するのと同様に施される（ステップＳ１５→Ｓ１６NO→Ｓ１３→Ｓ１４→Ｓ１５）。
【００２８】
そして、最終ラインＬ_nに対する処理が終了すると（ステップＳ１６YES）、１フレーム分の暗電流補正が完了する。
上記したように、垂直オプティカルブラック部ＯＢｈの各出力信号Ｓ_OB（ｊ＝１，・・・，ｍ）は、ＣＣＤ撮像素子１１上で局所的に生じる暗電流成分の様子を示す。
【００２９】
以上説明した本実施形態の暗電流補正回路１５は、そのような出力信号Ｓ_OBj（ｊ＝１，・・・，ｍ）と暗電流成分Ｄ_ij（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）との関係（ここでは係数γ_i（ｉ＝１，・・・，ｎ））を予め記憶すると共に（図４符号１５ｃ）、その係数γ_i（ｉ＝１，・・・，ｎ）を出力信号Ｓ_OBj（ｊ＝１，・・・，ｍ）に乗算することで各暗電流成分Ｄ_ij（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）を求め（ステップＳ１３）、さらにその暗電流成分Ｄ_ij（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）を画素信号Ｓ_ij（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）から減算することで暗電流補正する（ステップＳ１４）。
【００３０】
この暗電流補正回路１５の動作により、本実施形態の電子カメラ１０においては、ＣＣＤ撮像素子１１上に局所的に生じる暗電流成分が確実に補正される。
また、本実施形態の暗電流補正回路１５において用いられるのは、有効画素領域１１ａの先頭ラインＬ₁よりも先に読み出される垂直オプティカルブラックＯＢｈの信号なので、暗電流補正回路１５は暗電流補正をリアルタイムで施すことが可能である。
【００３１】
また、本実施形態の暗電流補正回路１５では、出力信号Ｓ_OBj（ｊ＝１，・・・，ｍ）と暗電流成分Ｄ_ij（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）との関係が「係数γ_i（ｉ＝１，・・・，ｎ）」により近似的に表されるので、暗電流成分Ｄ_ij（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）の取得（ステップＳ１３）を簡単な演算（ここでは乗算）により行うことが可能になっている。
【００３２】
また、本実施形態の暗電流補正回路１５では、係数γを有効画素領域１１ａの１ラインにつき１つずつしか記憶しないので、ルックアップテーブル１５ｃは小規模に抑えられている。
［第２実施形態］
図１、図６、図７、図８を参照して本発明の第２実施形態について説明する。
【００３３】
本実施形態は、本発明を適用した電子カメラの実施形態である。なお、以下では第１実施形態との相違点についてのみ説明し、その他の説明は省略する。
図１に示すように、本実施形態の電子カメラ２０は、第１実施形態の電子カメラ１０において、暗電流補正回路１５に代えて暗電流補正回路２５を備えたものである。
【００３４】
上記第１実施形態では、図３に示したように、ラインＬ_iの各暗電流成分Ｄ_ij（ｊ＝１，・・・，ｍ）が成す各カーブＣ_i（ｉ＝１，・・・，ｎ）と、垂直オプティカルブラック部ＯＢｈの各出力信号Ｓ_OBj（ｊ＝１，・・・，ｍ）が成すカーブＣ_OBとの間にそれぞれ比例関係が成り立つとみなした。
本実施形態では、図６に示すように、ラインＬ_iの各暗電流成分Ｄ_ij（ｊ＝１，・・・，ｍ）が成すカーブＣ_i（ｉ＝１，・・・，ｎ）と、垂直オプティカルブラック部ＯＢｈの出力信号Ｓ_OBj（ｊ＝１，・・・，ｍ）が成すカーブＣ_OBとの差が一定とみなす。
【００３５】
このとき、ラインＬ_iの各各暗電流成分Ｄ_ij（ｊ＝１，・・・，ｍ）は、各出力信号Ｓ_OBj（ｊ＝１，・・・，ｍ）と、そのラインＬ_iに対し予め決められた減算値Δ_iとを用い、次式（２）にて求まる。
【００３６】
Ｄ_ij＝Ｓ_OBj−Δ_i （ｊ＝１，・・・，ｍ）・・・（２）
図７は、暗電流補正回路２５の構成図である。
図８は、暗電流補正回路２５の動作フローチャートである。
図７に示すように、暗電流補正回路２５には、図４に示す第１実施形態の暗電流補正回路１５において、演算回路１５ａに代えて演算回路２５ａ、ルックアップテーブル１５ｃに代えてルックアップテーブル２５ｃを備えたものである。
【００３７】
ルックアップテーブル２５ｃには、ラインＬ_iに対し予め決められた減算値Δ_iが各ラインＬ_iのライン番号「ｉ」に対応付けられ、各ラインＬ_i（ｉ＝１，・・・，ｎ）のそれぞれについて予め格納されている。
図８に示すようにこの暗電流補正回路２５の動作フローチャートは、図５に示す動作フローチャートにおいてステップＳ１３に代えて下記のステップＳ２３が実行されるものである。
【００３８】
ステップＳ２３では、演算回路２５ａが、ルックアップテーブル２５ｃを参照し、ラインＬ_iのライン番号「ｉ」に対応づけられた減算値「Δ_i」を読み出す。さらに、演算回路２５ａは、その減算値Δ_iをラインメモリ１５ｂに格納されている信号Ｓ_OB1，Ｓ_OB2，・・・，Ｓ_OBmのそれぞれから減算することで（式（２））、暗電流成分Ｄ_i1，Ｄ_i2，・・・，Ｄ_imをそれぞれ求める。
【００３９】
すなわち、本実施形態の暗電流補正回路２５は、出力信号Ｓ_OBj（ｊ＝１，・・・，ｍ）と暗電流成分Ｄ_ij（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）との関係として減算値Δ_i（ｉ＝１，・・・，ｎ）を予め記憶すると共に（図７符号２５ｃ）、その減算値Δ_i（ｉ＝１，・・・，ｎ）を出力信号Ｓ_OBj（ｊ＝１，・・・，ｍ）から減算することで各暗電流成分Ｄ_ij（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）を求め（ステップＳ２３）、さらにその暗電流成分Ｄ_ij（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）を画素信号Ｓ_ij（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）から減算することで暗電流補正する（ステップＳ１４）。
【００４０】
このように、本実施形態の暗電流補正回路２５は、予め記憶する情報が「減算値Δ_i（ｉ＝１，・・・，ｎ）」であり、また、暗電流成分の取得が減算により行われる点において、第１実施形態の暗電流補正回路１５と相違する。
しかし、ＣＣＤ撮像素子１１上で局所的に生じる暗電流成分の様子を示す垂直オプティカルブラック部ＯＢｈの出力信号Ｓ_OBを用いる点においては第１実施形態の暗電流補正回路１５と同じである。
【００４１】
したがって、本実施形態の電子カメラ２０においても、第１実施形態の電子カメラ１０におけるのと同様、ＣＣＤ撮像素子１１上で局所的に生じる暗電流成分が確実に補正される。
また、本実施形態の暗電流補正回路２５において用いられるのは、有効画素領域１１ａの先頭ラインＬ₁よりも先に読み出される垂直オプティカルブラック部ＯＢｈの信号なので、暗電流補正回路２５は暗電流補正をリアルタイムで施すことが可能である。
【００４２】
また、本実施形態の暗電流補正回路２５では、出力信号Ｓ_OBj（ｊ＝１，・・・，ｍ）と暗電流成分Ｄ_ij（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）との関係が「減算値Δ_i（ｉ＝１，・・・，ｎ）」により近似的に表されるので、暗電流成分Ｄ_ij（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）の取得（ステップＳ２３）を簡単な演算（ここでは減算）により行うことが可能になっている。
【００４３】
また、本実施形態の暗電流補正回路２５では、減算値Δを有効画素領域１１ａの１ラインにつき１つずつしか記憶しないので、ルックアップテーブル２５ｃは小規模に抑えられている。
［第３実施形態］
図１、図２、図９、図１０、図１１を参照して本発明の第３実施形態について説明する。
【００４４】
本実施形態は、本発明を適用した電子カメラの実施形態である。なお、以下では第１実施形態又は第２実施形態との相違点についてのみ説明し、その他の説明は省略する。
図１に示すように、本実施形態の電子カメラ３０は、第１実施形態の電子カメラ１０において、暗電流補正回路１５に代えて暗電流補正回路３５を備えたものである。
【００４５】
上記第１実施形態又は第２実施形態では、ラインＬ_iの各暗電流成分Ｄ_ij（ｊ＝１，・・・，ｍ）が成すカーブＣ_i（ｉ＝１，・・・，ｎ）と、垂直オプティカルブラック部ＯＢｈの各出力信号Ｓ_OBj（ｊ＝１，・・・，ｍ）が成すカーブＣ_OBとの間に或る特定の関係が成り立つとみなした。
しかし、それら特定の関係は何れも実際の関係を近似的に表したものなので、第１実施形態又は第２実施形態では、ルックアップテーブル１５ｃ，２５ｂの規模が抑えられているものの、暗電流補正には多少の誤差が生じていると考えられる。
【００４６】
本実施形態の暗電流補正回路１５は、暗電流補正の精度を最重視するよう構成されたものである。
ここで、発熱の影響は本来、図２（ｂ）に示したように放射状に広がるので、発熱源であるＦＤＡ１１ｂからの距離が互いに等しい画素同士では、その画素信号に重畳される暗電流成分が等しくなる。
【００４７】
図９には、このように暗電流成分の等しい画素同士を結ぶ曲線を示した。
有効画素領域１１ａ内の有効画素Ｐ_ijの暗電流成分Ｄ_ijは、垂直オプティカルブラック部ＯＢｈ内でその有効画素Ｐ_ijとＦＤＡ１１ｂからの距離が等しい位置Ｒ（ｉ，ｊ）に配置されたオプティカルブラック画素Ｐ_OBR(i,j)の暗電流成分と等しくなる。
【００４８】
よって、有効画素Ｐ_ijの暗電流成分Ｄ_ijを求めるには、垂直オプティカルブラック部ＯＢｈ内でその有効画素Ｐ_ijとＦＤＡ１１ｂからの距離が等しい位置Ｒ（ｉ，ｊ）に配置されたオプティカルブラック画素Ｐ_OBR(i,j)の出力信号Ｓ_OBR(i,j)を参照すればよい。
つまり、有効画素Ｐ_ijの暗電流成分Ｄ_ijは、各出力信号Ｓ_OBj（ｊ＝１，・・・，ｍ）と、その有効画素Ｐ_ijに対し予め決められた参照位置Ｒ（ｉ，ｊ）とを用い、次式（３）にて求まる。
【００４９】
Ｄ_ij＝Ｓ_OBR(i,j) （ｊ＝１，・・・，ｍ）・・・（３）
図１０は、暗電流補正回路３５の構成図である。
図１１は、暗電流補正回路３５の動作フローチャートである。
図１０に示すように、暗電流補正回路３５には、図４に示す第１実施形態の暗電流補正回路１５において、演算回路１５ａに代えて演算回路３５ａ、ルックアップテーブル１５ｃに代えてルックアップテーブル３５ｃを備えたものである。
【００５０】
ルックアップテーブル３５ｃには、有効画素Ｐ_ijに対し予め決められた参照位置Ｒ（ｉ，ｊ）が各有効画素Ｐ_ijの画素位置「ｉ，ｊ」に対応付けられ、各有効画素Ｐ_ij（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）のそれぞれについて予め格納されている。
図１１に示すようにこの暗電流補正回路３５の動作フローチャートは、図５に示す動作フローチャートにおいてステップＳ１３に代えて下記のステップＳ３３が実行されるものである。
【００５１】
ステップＳ３３では、演算回路３５ａは、先ず、ルックアップテーブル３５ｃを参照し、ラインＬ_iの先頭画素Ｐ_i1の位置「ｉ，１」に対応づけられた参照位置「Ｒ（ｉ，１）」を読み出す。
さらに、演算回路３５ａは、その参照位置Ｒ（ｉ，１）に配置されたオプティカルブラック画素Ｐ_OBR(i,1)の信号Ｓ_OBR(i,1)をラインメモリ１５ｂから参照することで（式（３））、暗電流成分Ｄ_i1を求める。
【００５２】
同様に、演算回路３５ａは、後続する有効画素Ｐ_i2，Ｐ_i3，・・・に対応づけられた参照位置Ｒ（ｉ，２），Ｒ（ｉ，３），・・・」をルックアップテーブル３５ｃから読み出し、それら参照位置Ｒ（ｉ，２），Ｒ（ｉ，３），・・・に配置されたオプティカルブラック画素Ｐ_OBR(i,2)，ＯＢ_R(i,3)，・・・の信号Ｓ_OBR(i,2)，Ｓ_OBR(i,3)，・・・をラインメモリ１５ｂから参照することで（式（３））、暗電流成分Ｄ_i2，Ｄ_i3，・・・を求める（以上、ステップＳ３３）。
【００５３】
すなわち、本実施形態の暗電流補正回路２５は、出力信号Ｓ_OBj（ｊ＝１，・・・，ｍ）と暗電流成分Ｄ_ij（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）との関係として参照位置Ｒ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）を予め記憶すると共に（図１０符号３５ｃ）、その参照位置Ｒ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）に配置されたオプティカルブラック画素Ｐ_OBR(i,j)の出力信号Ｓ_OBR(i,j)を参照することで各暗電流成分Ｄ_ij（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）を求め（ステップＳ３３）、さらにその暗電流成分Ｄ_ij（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）を画素信号Ｓ_ij（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）から減算することで暗電流補正する（ステップＳ１４）。
【００５４】
このように本実施形態の暗電流補正回路３５は、予め記憶する情報が各有効画素それぞれの情報なので、ルックアップテーブル３５ｃの規模は大きくなるが、その情報は「参照位置Ｒ（ｉ，ｊ）（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）」であって、暗電流成分Ｄ_ijと出力信号Ｓ_OBjとの関係を近似したものではない。よって、暗電流補正の精度が高い。
【００５５】
また、本実施形態の暗電流補正回路３５において用いられるのは、有効画素領域１１ａの先頭ラインＬ₁よりも先に読み出される垂直オプティカルブラック部ＯＢｈの信号なので、暗電流補正回路３５は暗電流補正をリアルタイムで施すことが可能である。
［その他］
なお、上記各本実施形態の電子カメラにおいては、局所的な暗電流成分が確実に補正されるので、ＣＣＤ撮像素子１１のＦＤＡに印加されるバイアス電流は、特に抑制されなくてもよい。
【００５６】
また、上記第１実施形態、第２実施形態の暗電流補正回路１５，２５では、ルックアップテーブル１５ｃ，２５ｃが、垂直オプティカルブラック部との関係（γ，Δ）を各ラインについてそれぞれ記憶しているが、次のように構成することもできる。
すなわち、ルックアップテーブル１５ｃ，２５ｃは、垂直オプティカルブラック部との関係（γ，Δ）を先頭ラインについてのみ記憶し、かつ他の各ラインについてはそれらラインのそれぞれに先行するラインとの関係を記憶する。一方、演算回路１５ａ，２５ａは、それら各ラインの暗電流成分を求める際には、先行するラインの暗電流成分を参照する。
【００５７】
このように構成すれば、垂直オプティカルブラック部の信号は先頭ラインの暗電流成分を求めるときにしか参照される必要が無いので、ラインメモリ１５ｂを省略することができる。
また、上記第３実施形態の電子カメラ３０では、暗電流補正回路３５において参照されるべきオプティカルブラック画素の数をｍ（有効画素領域の１ライン分）としたが、１ライン分より多くしてさらなる高精度化を図ってもよい。
【００５８】
また、上記各実施形態の電子カメラ１０，２０，３０は、暗電流補正回路１５，２５，３５において垂直オプティカルブラック部の信号を参照しているが、水平オプティカルブラック部など、オプティカルブラック領域の他の部分の出力信号を参照してもよいことはいうまでもない。但し、垂直オプティカルブラック部の出力信号を参照した方が、上記したごとく暗電流補正をリアルタイムで施すことができるため有利である。
【００５９】
また、上記各実施形態の電子化カメラ１０，２０，３０では、暗電流補正回路１５，２５，３５と信号処理回路１６とが別の回路で構成されているが、暗電流補正回路１５，２５，３５と同じ処理を行うよう信号処理回路１６を一部変更すれば、それらを同一回路にすることもできる。
また、上記各実施形態では、撮像素子としてＣＣＤ撮像素子が搭載された電子カメラを例に挙げたが、ＣＭＯＳ型の撮像素子など他の撮像素子が搭載された電子カメラにも本発明は同様に適用できる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したとおり本発明によれば、撮像素子上で局所的に生じる暗電流成分までも確実に補正することのできる撮像装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態（及び後述する第２実施形態、第３実施形態）の電子カメラの構成図である。
【図２】ＣＣＤ撮像素子１１を説明する図である。
【図３】ＦＤＡ１１ｂが発熱しているとき、外光を遮断した状態での各ラインＬ_i（ｉ＝１，・・・，ｎ）の各画素信号Ｓ_ij（つまり暗電流成分Ｄ_ij）（ｉ＝１，・・・，ｎ，ｊ＝１，・・・，ｍ）、及びそのときの垂直オプティカルブラック部ＯＢｈの各出力信号Ｓ_OBj（ｊ＝１，・・・，ｍ）を示す図である。
【図４】暗電流補正回路１５の構成図である。
【図５】暗電流補正回路１５の動作フローチャートである。
【図６】第２実施形態の特徴を説明する図である。
【図７】暗電流補正回路２５の構成図である。
【図８】暗電流補正回路２５の動作フローチャートである。
【図９】暗電流成分の等しい画素同士を示す図である。
【図１０】暗電流補正回路３５の構成図である。
【図１１】暗電流補正回路３５の動作フローチャートである。
【符号の説明】
１０，２０，３０電子カメラ
１１ＣＣＤ撮像素子
１２相関二重サンプリング回路
１３プログラマブルゲインアンプ
１４Ａ／Ｄ変換器
１５暗電流補正回路
１６信号処理回路
１７画像処理回路
１８画像メモリ
１９オフセット補正回路
１５，２５，３５暗電流補正回路
１５ａ，２５ａ，３５ａ演算回路
１５ｃ，２５ｃ，３５ｃルックアップテーブル
１５ｄ加算器
１５ｄラインメモリ
１１ａ有効画素領域
１１ｂ浮動拡散増幅器（ＦＤＡ）
１１ｃ水平転送ＣＣＤ
ＯＢオプティカルブラック領域
ＯＢｈ垂直オプティカルブラック部
Ｐ_OB オプティカルブラック画素
Ｌライン
Ｐ有効画素
Ｃカーブ
ｉライン番号
ｊ画素番号

Claims

複数の有効画素を２次元配列した有効画素領域と、前記有効画素領域の外の領域であって複数のオプティカルブラック画素を配列したオプティカルブラック領域とを有した撮像素子と、
発熱源と、
前記有効画素領域上の有効画素の画素信号に重畳する暗電流成分と、前記オプティカルブラック領域上で前記発熱源に対する所定方向の位置関係がその有効画素と等しいオプティカルブラック画素の出力信号との間の値関係を、前記有効画素領域上の各有効画素について予め記憶する記憶手段と、
前記有効画素領域上の有効画素について記憶された値関係と、前記オプティカルブラック領域上で前記位置関係がその有効画素と等しいオプティカルブラック画素の出力信号とに基づき、その有効画素の画素信号に重畳している暗電流成分を算出する算出処理を、前記有効画素領域上の各有効画素について行う暗電流取得手段と、
前記暗電流取得手段が算出した前記暗電流成分を前記画素信号から補正する補正処理を、前記有効画素領域上の各有効画素について行う補正手段と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
請求項１に記載の撮像装置において、
前記記憶手段が記憶する情報は、
前記暗電流成分と前記出力信号との比を前記有効画素領域のライン毎に示す情報である
ことを特徴とする撮像装置。
請求項１に記載の撮像装置において、
前記記憶手段が記憶する情報は、
前記暗電流成分と前記出力信号との差を前記有効画素領域のライン毎に示す情報である
ことを特徴とする撮像装置。
複数の有効画素を２次元配列した有効画素領域と、前記有効画素領域の外の領域であって複数のオプティカルブラック画素を配列したオプティカルブラック領域とを有した撮像素子と、
発熱源と、
前記有効画素領域上の有効画素と、前記オプティカルブラック領域上で前記発熱源からの距離がその有効画素と等しいオプティカルブラック画素との間の対応付けを、前記有効画素領域上の各有効画素について予め記憶する記憶手段と、
前記有効画素領域上の有効画素に対応づけられたオプティカルブラック画素の出力信号を、その有効画素の画素信号に重畳している暗電流成分として取得する取得処理を、前記有効画素領域上の各有効画素について行う暗電流取得手段と、
前記暗電流取得手段が取得した前記暗電流成分を前記画素信号から補正する補正処理を、前記有効画素領域上の各有効画素について行う補正手段と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の撮像装置において、
前記オプティカルブラック領域は、
前記有効画素領域の先頭ラインよりも先に読み出される少なくとも１ライン分のオプティカルブラック画素からなる
ことを特徴とする撮像装置。