JP4514138B2 - 固体撮像素子の駆動方法およびデジタルカメラ - Google Patents

Description

本発明は、固体撮像素子の駆動方法およびデジタルカメラに関し、特に、固体撮像素子の電荷転送路で転送効率の悪い固体撮像素子の色を、駆動方式を変えることによって正常な色バランスに補正するようにした固体撮像素子の駆動方法およびデジタルカメラに関する。

近年のデジタルカメラでは、撮像素子として固体撮像素子の一種であるＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサが使用される場合が多い。
ＣＣＤセンサは、入射した光量に応じて電荷を蓄積し光信号を電気信号に変換するフォトダイオードと、フォトダイオードから電荷を受け取り垂直方向に順次転送する垂直転送路と、垂直転送路からの電荷を水平方向に順次転送する水平転送路と、水平転送路の出力信号を増幅する出力アンプとを備えてなる。

特開2000-299818号公報

しかしながら、前記水平転送路における転送効率の悪いデバイス（ＣＣＤセンサ）では、転送路の最終段などに僅かな電荷残りが発生して他の画素に電荷が重畳される現象が発生する。かかるデバイスでは、色バランスが崩れて、画面に本来の色ではない色が着色する場合がある。この着色問題は、デバイス側で対応して転送効率を改善することが最善の方式である。
ところが、デバイスにはバラツキが付き物であり、また問題が発生してからデバイス改善（再設計や再試作）を行ったとしてもその修正には時間を要し、開発スピードの早い商品では対応することができない。

なお、前記特許文献１では、ＣＣＤの出力アンプの出力バラツキに対して、デバイス内部にリファレンス信号やダミー信号を出力する機構を設けてバラツキを補正する方法が開示されている。しかし、特許文献１は、水平転送路の転送不良による電荷残りの発生に対しての対策を講じた技術ではない。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、固体撮像素子の電荷転送路で転送効率の悪い固体撮像素子の色を、駆動方式を変えることによって正常な色バランスに補正するようにした固体撮像素子の駆動方法の提供を目的とする。

この目的を達成するために請求項1記載の発明は、固体撮像素子（例えば、ＣＣＤセンサ）に入射した光量に応じて電荷をカラー画素毎（ＲＧＢ毎に）に蓄積して光信号を電気信号に変換し、該変換されたカラー画素毎の電荷を順次転送し、カラー画素信号として出力する固体撮像素子を駆動する固体撮像素子の駆動方法において、
前記電荷を順次転送して出力する際に、転送効率が良く所定の画素から他の画素への電荷の重畳が小さいときはオフセット量を小さく、転送効率が悪く所定の画素から他の画素への電荷の重畳が大きいときはオフセット量を大きくなるように設定し、該オフセット量を光学的黒レベル補正量に加えて減算処理するようにした方法としてある。

以上の方法および該方法を実現する構成を図示すると、例えば図６，図７（Ａ），（Ｂ）に示すようになる。このようにすれば、図７（Ｂ）のオフセットを付加したＯＢ補正の場合、ＯＢ補正前の信号は図７（Ａ）と同じであるが、ＯＢ補正時に重畳成分をオフセットとしてＯＢ成分に付加し、オフセットを付加したＯＢ成分を減算することで、信号に重畳した成分を取り除くことができる。
また、固体撮像素子の一例であるＣＣＤセンサの水平転送路の転送効率が異なる場合、他画素へ重畳される電荷量が異なってくるために、画像の色バランスの崩れに差が発生する。転送効率の良し悪しの判定についてはＣＣＤセンサ毎に検査し、転送効率の良し悪しの情報をＲＯＭ内に保持しておく。
そして、図９のように、ＲＯＭ内の転送効率の良し悪しの情報に従って、転送効率が良いＣＣＤセンサでは小さなオフセットを設定し、悪いものでは大きなオフセットを設定する。このようにすれば、水平転送路の転送効率に応じて適切なオフセットを設定することができる。

また、本発明によれば、駆動方式によりデバイス（例えば、ＣＣＤセンサ）の問題を解決でき、デバイスの再設計や再試作を行う必要がなく、時間的、コスト的なメリットが生まれる。このことは、以下の各請求項に共通する効果である。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の固体撮像素子の駆動方法において、
前記付加するオフセット量を、減算処理する画素のカラー（色）に応じて設定するようにした方法としてある。

以上の方法および該方法を実現する構成を図示すると、例えば図８に示すようになる。このようにすれば、ＣＣＤ信号に対して、色判別手段ではＯＢ補正をする画素のカラー（色）を判別し、オフセット付加手段では、色に応じて予め設定されたオフセットをＯＢに加算し、該加算したＯＢを用いてＯＢ補正を行い、ＲＡＷデータを正常な色バランスにすることができる。

また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の固体撮像素子の駆動方法において、
前記付加するオフセット量を、減算処理する画素の信号量に応じて高輝度部から中輝度部にかけては一定で、低輝度部では段階的に小さく設定するようにした方法としてある。

以上の方法および該方法を実現する構成を図示すると、例えば図１０〜図１２に示すようになる。
画面全体に対して同じだけのオフセット量を付加して減算する場合、信号量の少ない部分ではオフセットの引き過ぎにより信号が無くなる可能性がある。例えば、図１０に示すように、同一画面内で高輝度部と低輝度部で同じオフセットで減算すると、高輝度部では色バランスが改善されるが、低輝度部では引き過ぎが生じＢの信号が無くなっている。Ｂの信号が無くなれば、青の補色の黄色に、Ｒの信号も無くなるとマゼンタの補色方向の緑に低輝度部分では着色してしまう。

そこで、図１１に示すように、輝度判定手段とＯＢ値にオフセットを付加するオフセット付加手段を追加し、ＣＣＤ信号に対して輝度判定手段では輝度を１画素毎に判定する。
判定した輝度に対して、図１２のような輝度とオフセットの関係に従ってＯＢにオフセットを付加してＯＢ補正をする。
このようにすれば、例えば、前述の低輝度部分の着色を防止することができる。

また、請求項４記載の発明は、請求項１記載の固体撮像素子の駆動方法において、
前記付加するオフセット量を、減算処理する画素のゲインに応じてゲインが大きいときは大きく、ゲインが小さいときは小さくなるようにオフセット量を設定するようにした方法としてある。

以上の方法および該方法を実現する構成を図示すると、例えば図１３〜図１５に示すようになる。
図１３に示すように、ゲインをかけると、他の画素から重畳された信号の重畳分は増加し（斜線部）、ゲインが大きくなるにつれて、重畳分は増加する傾向にある。特に、ＩＳＯ感度が高い場合には、画面に着色が発生しやすい。
そこで、図１４に示すように、ゲイン判定手段とＯＢ値にオフセットを付加するオフセット付加手段を追加する。

ゲイン判定手段では、ＡＧＣでかけられているゲインから図１５のゲインとオフセットの関係に従ってオフセットを付加してＯＢ補正をする。
このようにすれば、例えばＩＳＯ感度が高い場合の画面の着色を防止することができる。

また、請求項５記載の発明は、請求項２〜請求項４のいずれかに記載の固体撮像素子の駆動方法を組み合わせて、前記付加するオフセット量を設定するようにした方法としてある。

このようにすれば、「ＲＡＷデータを正常な色バランスにすることができる」、「水平転送路の転送効率に応じて適切なオフセットを設定することができる」、「低輝度部分の着色を防止することができる」、「ＩＳＯ感度が高い場合の画面の着色を防止することができる」という効果のうち、少なくとも２つの効果を組合わせて実現できる。また、請求項６記載の発明は、固体撮像素子に入射した光量に応じて電荷をカラー画素毎に蓄積して光信号を電気信号に変換し、該変換されたカラー画素毎の電荷を順次転送し、カラー画素信号として出力する固体撮像素子を有するデジタルカメラであって、請求項１〜５のいずれかに記載の固体撮像素子の駆動方法により撮影を行うことを特徴とするデジタルカメラである。

請求項１記載の発明によれば、ＯＢ補正時に重畳成分をオフセットとしてＯＢ成分に付加し、オフセットを付加したＯＢ成分を減算することで、信号に重畳した成分を取り除くことができ、正常な色バランスに補正することができる。
また、ＲＯＭ内に転送効率の良し悪しの情報に従って、転送効率が良い固体撮像素子では小さなオフセットを設定し、悪いものでは大きなオフセットを設定する。このようにすれば、例えば、水平転送路の転送効率に応じて適切なオフセットを設定することができる。
また、本発明によれば、駆動方式によりデバイスの問題を解決でき、デバイスの再設計や再試作を行う必要がなく、時間的、コスト的なメリットが生まれる。このことは、以下の各請求項に共通する効果である。

請求項２記載の発明によれば、ＣＣＤ信号に対して、色判別手段ではＯＢ補正をする画素の色を判別し、オフセット付加手段では、色に応じて予め設定されたオフセットをＯＢに加算し、該加算したＯＢを用いてＯＢ補正を行うので、ＲＡＷデータを正常な色バランスにすることができる。

請求項３記載の発明によれば、輝度判定手段とＯＢ値にオフセットを付加するオフセット付加手段を追加し、ＣＣＤ信号に対して輝度判定手段では輝度を１画素毎に判定する。そして、判定した輝度に対して、輝度とオフセットの関係に従ってＯＢにオフセットを付加してＯＢ補正をするので、例えば、前述の低輝度部分の着色を防止することができる。

請求項４記載の発明によれば、ゲイン判定手段とＯＢ値にオフセットを付加するオフセット付加手段を追加し、ゲイン判定手段では、ＡＧＣでかけられているゲインからゲインとオフセットの関係に従ってオフセットを付加してＯＢ補正をする。このようにすれば、例えばＩＳＯ感度が高い場合の画面の着色を防止することができる。

請求項５記載の発明によれば、「ＲＡＷデータを正常な色バランスにすることができる」、「水平転送路の転送効率に応じて適切なオフセットを設定することができる」、「低輝度部分の着色を防止することができる」、「ＩＳＯ感度が高い場合の画面の着色を防止することができる」という効果のうち、少なくとも２つの効果を組合わせて、正常な色バランスに補正することができる。

以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
先ず、以下に説明する各実施形態で使用するデジタルカメラの構成および動作を説明する。
図１は、本発明の各実施形態で使用するデジタルカメラの外観図であって、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は裏面図である。
図２は、同デジタルカメラの制御系のブロック図である。

図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、デジタルカメラＤＣは、カメラボディＢＤの上面（図（Ａ））には、サブＬＣＤ（１）と、レリーズボタン（２）と、撮影／再生切り換えダイヤル（４）とを有する。サブＬＣＤ（１）は、例えば、撮影可能枚数など表示するための表示部である。

また、カメラボディＢＤの正面（図（Ｂ））には、ストロボ発光部（３）と、測距ユニット（５）と、リモコン受光部（６）と、鏡胴ユニット（７）と、光学ファインダー（正面）（１１）とを有する。（１２１）は、メモリカード（１３０）を挿入するメモリカードスロットルであり、カメラボディＢＤの側面に設けてある。

更に、カメラボディＢＤの裏面（図（Ｃ））には、ＡＦＬＥＤ（オートフォーカスＬＥＤ（８）と、ストロボＬＥＤ（９）と、ＬＣＤモニタ（１０）と、光学ファインダー（裏面）（１１ｂ）と、ズームボタン（１２）と、電源スイッチ（１３）と、操作部（１４）とを有する。

図１（Ａ）〜（Ｃ），図２に基づいてデジタルカメラＤＣの動作を説明する。
図１（Ａ）〜（Ｃ），図２において、ストロボ発光部（３），ストロボ回路（１１４）は、自然光などの光が足りない場合に光量を補う装置である。暗い場所や被写体が暗い場合の撮影においては、後述するデジタルスチルカメラプロセッサ（１０４）からストロボ回路（１１４）にストロボ発光信号を送信し、ストロボ回路（１１４）は、ストロボ発光部（３）を発光させ被写体を明るくする。

測距ユニット（５）は、カメラと被写体との距離を測る装置である。現在、デジタルカメラでは、撮像素子（ＣＣＤ）に形成された像のコントラストを検出し、最もコントラストの高い位置にレンズを移動させてフォーカスを合わせるＣＣＤ−ＡＦ方式が用いられている。しかし、ＣＣＤ−ＡＦ方式は、レンズを少しずつ動かしコントラストを探していくためフォーカス動作が遅いという問題があった。そこで、測距ユニット（５）を用いて被写体との距離情報を常に取得し、距離情報からレンズを一気に移動してフォーカス動作を高速化している。

鏡胴ユニット（７）は、被写体の光学画像を取り込むズームレンズ（７−１ａ）、ズーム駆動モータ（７−１ｂ）からなるズーム光学系（７−１）、フォーカスレンズ（７−２ａ）、フォーカス駆動モータ（７−２ｂ）からなるフォーカス光学系（７−２）、絞り（７−３ａ）、絞りモータ（７−３ｂ）からなる絞りユニット（７−３）、メカシャッタ（７−４ａ）、メカシャッタモータ（７−４ｂ）からなるメカシャッタユニット（７−４）、各モータを駆動するモータドライバ（７−５）を有する。

そして、モータドライバ（７−５）は、リモコン受光部（６）入力や操作部Ｋｅｙユニット（ＳＷ１〜ＳＷ１３）の操作入力に基づく、後述するデジタルスチルカメラプロセッサ（１０４）内にあるＣＰＵブロック（１０４−３）からの駆動指令により駆動制御される。
ＲＯＭ（１０８）には、ＣＰＵブロック（１０４−３）にて解読可能なコードで記述された、制御プログラムや制御するためのパラメータが格納されている。

このデジタルカメラＤＣの電源がオン状態になると、前記プログラムは不図示のメインメモリにロードされ、前記ＣＰＵブロック（１０４−３）はそのプログラムに従って装置各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータ等を、一時的に、ＲＡＭ（１０７）、及び後述するデジタルスチルカメラプロセッサ（１０４）内にあるＬｏｃａｌ ＳＲＡＭ（１０４−４）に保存する。
ＲＯＭ（１０８）に書き換え可能なフラッシュＲＯＭを使用することで、制御プログラムや制御するためのパラメータを変更することが可能となり、機能のＶｅｒＵｐ（バージョン・アップ）が容易に行える。

ＣＣＤ（１０１）は、光学画像を光電変換するための固体撮像素子であり、Ｆ／Ｅ（フロントエンド）−ＩＣ（１０２）は、画像ノイズ除去用相関二重サンプリングを行うＣＤＳ（１０２−１）、利得調整を行うＡＧＣ（１０２−２）、デジタル信号変換を行うＡ／Ｄ（１０２−３）、ＣＣＤ１制御ブロック（１０４−１）より、垂直同期信号（以下、ＶＤと記す）、水平同期信号（以下、ＨＤと記す）を供給され、ＣＰＵブロック（１０４−３）によって制御されるＣＣＤ（１０１）、及びＦ／Ｅ−ＩＣ（１０２）の駆動タイミング信号を発生するＴＧ（１０２−４）を有する。

デジタルスチルカメラプロセッサ（１０４）は、ＣＣＤ（１０１）よりＦ／Ｅ―ＩＣ（１０２）の出力データにホワイトバランス設定やガンマ設定を行い、又、前述したように、ＶＤ信号、ＨＤ信号を供給するＣＣＤ１制御ブロック（１０４−１）、フィルタリング処理により、輝度データ・色差データへの変換を行うＣＣＤ２制御ブロック（１０４−２）、前述した装置各部の動作を制御するＣＰＵブロック（１０４−３）、前述した制御に必要なデータ等を、一時的に、保存するＬｏｃａｌ ＳＲＡＭ（１０４−４）を有する。

更にデジタルスチルカメラプロセッサ（１０４）は、パソコンなどの外部機器とＵＳＢ通信を行うＵＳＢブロック（１０４−５）、パソコンなどの外部機器とシリアル通信を行うシリアルブロック（１０４−６）、ＪＰＥＧ圧縮・伸張を行うＪＰＥＧ ＣＯＤＥＣブロック（１０４−７）、画像データのサイズを補間処理により拡大／縮小するＲＥＳＩＺＥブロック（１０４−８）、画像データを液晶モニタやＴＶなどの外部表示機器に表示するためのビデオ信号に変換するＴＶ信号表示ブロック（１０４−９）、撮影された画像データを記録するメモリカードの制御を行うメモリカードブロック（１０４−１０）を有する。

ＳＤＲＡＭ（１０３）は、前述したデジタルスチルカメラプロセッサ（１０４）で画像データに各種処理を施す際に、画像データを一時的に保存する。保存される画像データは、例えば、ＣＣＤ（１０１）から、Ｆ／Ｅ−ＩＣ（１０２）を経由して取りこんで、ＣＣＤ1信号処理ブロック（１０４−１）でホワイトバランス設定、ガンマ設定が行われた状態の「ＲＡＷ−ＲＧＢ画像データ」やＣＣＤ２制御ブロック（１０４−２）で輝度データ・色差データ変換が行われた状態の「ＹＵＶ画像データ」、ＪＰＥＧ ＣＯＤＥＣブロック（１０４−７）で、ＪＰＥＧ圧縮された「ＪＰＥＧ画像データ」などである。

メモリカードスロットル（１２１）は、着脱可能なメモリカードを装着するためのスロットルである。内蔵メモリ（１２０）は、前述したメモリカードスロットル（１２１）にメモリカードが装着されていない場合でも、撮影した画像データを記憶できるようにするためのメモリである。

ＬＣＤドライバ（１１７）は、後述するＬＣＤモニタ（１０）を駆動するドライブ回路であり、ＴＶ信号表示ブロック（１０４−９）から出力されたビデオ信号を、ＬＣＤモニタ（１０）に表示するための信号に変換する機能も有している。ＬＣＤモニタ（１０）は、撮影前に被写体の状態を監視する、撮影した画像を確認する、メモリカードや前述した内臓メモリ（１２０）に記録した画像データを表示する、などを行うためのモニタである。

ビデオＡＭＰ（１１８）は、ＴＶ信号表示ブロック（１０４−９）から出力されたビデオ信号を、７５Ωインピーダンス変換するためのアンプであり、ビデオジャック（１１９）は、ＴＶなどの外部表示機器と接続するためのジャックである。ＵＳＢコネクタ（１２２）は、パソコンなどの外部機器とＵＳＢ接続を行う為のコネクタである。

シリアルドライバ回路（１２３−１）は、パソコンなどの外部機器とシリアル通信を行うために、前述したシリアルブロック（１０４−６）の出力信号を電圧変換するための回路であり、ＲＳ−２３２Ｃコネクタ（１２３−２）は、パソコンなどの外部機器とシリアル接続を行う為のコネクタである。

ＳＵＢ−ＣＰＵ（１０９）は、ＲＯＭ・ＲＡＭをワンチップに内蔵したＣＰＵであり、操作Ｋｅｙユニット（ＳＷ１〜１３）やリモコン受光部（６）の出力信号をユーザの操作情報として、前述したＣＰＵブロック（１０４−３）に出力したり、前述したＣＰＵブロック（１０４−３）より出力されるカメラの状態を、後述するサブＬＣＤ（１）、ＡＦ ＬＥＤ（８）、ストロボＬＥＤ（９），ブザー（１１３）の制御信号に変換して、出力する。

サブＬＣＤ（１）は、前述のように例えば、撮影可能枚数など表示するための表示部であり、ＬＣＤドライバ（１１１）は、前述したＳＵＢ−ＣＰＵ（１０９）の出力信号より、サブＬＣＤ（１）を駆動するためのドライブ回路である。
ＡＦ ＬＥＤ（８）は、撮影時の合焦状態を表示するためのＬＥＤであり、ストロボＬＥＤ（９）は、ストロボ充電状態を表すためのＬＥＤである。尚、このＡＦ ＬＥＤ（８）とストロボＬＥＤ（９）を、メモリカードアクセス中などの別の表示用途に使用しても良い。

操作Ｋｅｙユニット（ＳＷ１〜１３）は、ユーザーが操作する操作部（１４）からの入力信号を受ける回路であり、リモコン受光部（６）は、ユーザーが操作したリモコン送信機の信号の受信部である。
音声記録ユニット（１１５）は、ユーザーが音声信号を入力するマイク（１１５−３）、入力された音声信号を増幅するマイクＡＭＰ（１１５−２）、増幅された音声信号を記録する音声記録回路（１１５−１）からなる。

音声再生ユニット（１１６）は、記録された音声信号をスピーカーから出力できる信号に変換する音声再生回路（１１６−１）、変換された音声信号を増幅し、スピーカーを駆動するためのオーディオＡＭＰ（１１６−２）、音声信号を出力するスピーカー（１１６−３）からなる。

次に、上述のように構成されたデジタルカメラＤＣにおいて、以下に説明する各実施形態に共通して関係する、主要部の詳細な構成および動作について説明する。
＜ＣＣＤセンサの構成＞
まず、ＣＣＤセンサ（１０１）の構成について説明する。
図３は、デジタルカメラなどに用いられるインタライン型ＣＣＤセンサ（１０１）の模式図である。

ＣＣＤセンサ（１０１）は、入射した光量に応じて電荷を蓄積し光信号を電気信号に変換するフォトダイオード（１０１ａ）と、フォトダイオード（１０１ａ）から電荷を受け取り垂直方向に順次転送する垂直転送路（１０１ｂ）と、垂直転送路（１０１ｂ）からの電荷を水平方向に順次転送する水平転送路（１０１ｃ）と、水平転送路（１０１ｃ）の出力信号を増幅する出力アンプ（１０１ｄ）とを有する。出力アンプ（１０１ｄ）から、後述するＣＣＤ信号が出力する。

撮像素子（ＣＣＤセンサ（１０１））上には、フォトダイオード（１０１ａ）が規則正しく２次元に配列され、フォトダイオード（１０１ａ）１個が１画素に相当する。１つのフォトダイオード（１０１ａ）上には１色のカラーフィルタで覆われており、原色系ＣＣＤセンサ（１０１）では、ＲＧＢのカラーフィルタが図３のようなベイヤ配列と呼ばれる配色によって配列されている。フォトダイオードには、カラーフィルタに応じた色の光が電荷として蓄積される。

＜ＯＢ領域について＞
一般的に、ＣＣＤセンサ（１０１）には、図４のように被写体像を撮像する有効画素領域と、それを取り囲むようにＯＢ(Optical Black)画素領域がある。ＯＢ画素はフォトダイオード（１０１ａ）上をアルミ膜で覆い、外部からの光を遮断している。
フォトダイオード（１０１ａ）は、外部の光だけでなく暗電流などのノイズによっても電荷が蓄積されるために、有効画素に蓄積された電荷からＯＢ画素の電荷を引くことによって、ノイズ成分を除去することができ、このような処理をＯＢ補正と呼ぶ。ＯＢ補正は、複数のＯＢ画素の平均を用いる場合もある。

＜転送効率について＞
正常なＣＣＤセンサ（１０１）の場合、フォトダイオード（１０１ａ）に蓄積された電荷が垂直転送路（１０１ｂ）に読み出され、水平転送路（１０１ｃ）を通ってそのまま出力アンプ（１０１ｄ）から出力される。しかし、ＣＣＤセンサ（１０１）の水平転送路（１０１ｃ）の最終段などにて転送効率が落ちると、転送路に電荷残りが生じるために、電荷の大きな画素から電荷の小さな画素へ電荷の移動が発生する。

これにより、本来の信号とは異なる色バランスの崩れた信号が出力されることになる。例えば、原色系ＣＣＤセンサの場合、ＲＧＢの中でＧ画素の感度が最も高いので、Ｒ画素，Ｂ画素に比べＧ画素のフォトダイオード（１０１ａ）には多く電荷が蓄積される。

図５は、Ｇ画素及びＲ画素の１画素に蓄積される電荷を示した図であり、水平転送路（１０１ｃ）の転送効率が悪い場合、Ｇ画素に蓄積された電荷の中で水平転送路（１０１ｃ）での電荷残りが生じた部分（斜線部）がＲ画素に重畳される。
同様に、ＧＢラインでは、Ｇ画素の電荷がＢ画素に重畳される。これにより、ＲとＢの電荷量が本来蓄積される電荷量より増え、その結果色バランスが崩れＲとＢが濃くなったことで画面全体としてはマゼンタ色に着色する。

次に、各実施形態を説明する。
（1）第一の実施形態
＜オフセットＯＢ補正＞
一般的なＣＣＤ信号の取り込みについて図２を用いて説明すると、ＣＣＤセンサ（１０１）から出力された信号は、ＣＤＳブロック（１０２−１）で画像ノイズを除去し、ＡＧＣブロック（１０２−２）にて信号にゲインをかける。Ａ／Ｄブロック（１０２−３）ではアナログ信号を１画素毎にサンプリングしてデジタル信号に変換する。ＣＣＤ1信号処理ブロック（１０４−１）では、デジタル信号に対してＯＢ補正を行い、暗電流成分などのノイズ除去をする。
ここで作成されたデータをＲＡＷデータと呼ぶ。（ＯＢ補正をする前のデータのことをこのように呼ぶこともある）

図６は、オフセットを付加したＯＢ補正を行う場合の構成図である。ＣＣＤセンサ（１０１）からの出力信号（ＣＣＤ信号）に対して、ＯＢ補正を行うときに、ＯＢ成分にオフセットを付加する機能が新たに追加されている。

図７は、ＯＢ補正前後の１画素の信号量を示している。
図７（Ａ）の従来型のＯＢ補正では、ＯＢ補正前は、被写体の光がフォトダイオードで光電変換されて蓄積した信号成分と暗電流などで発生したＯＢ成分、水平転送路の転送不良で他の画素から重畳された重畳成分が信号としてある。ＯＢ補正によってＯＢ成分のみが減算されるため、重畳成分が信号に残ってしまう。

図７（Ｂ）のオフセットを付加したＯＢ補正の場合、ＯＢ補正前の信号は図７（Ａ）と同じであるが、ＯＢ補正時に重畳成分をオフセットとしてＯＢ成分に付加し、オフセットを付加したＯＢ成分を減算することで信号に重畳成分を取り除くことができる。

（２）第二の実施形態
本実施形態では、色判別する手段とＯＢ値にオフセットを付加するオフセット付加手段を新たにもつ。
図８の点線内部が新たに追加する部分である。ＣＣＤ信号に対して、色判別手段ではＯＢ補正をする画素の色を判別する。色判別の方法は、ＣＣＤから出力されているライン識別パルス信号で判別したり、垂直同期信号（ＶＤ）と水平同期信号（ＨＤ）をデジタルスチルカメラプロセッサ（１０４）内でカウントして色を特定してもよい。
オフセット付加手段では、色に応じて予め設定されたオフセットをＯＢに加算する。そして、オフセットを加算したＯＢを用いてＯＢ補正を行い、ＲＡＷデータを正常な色バランスにする。

（３）第三の実施形態
＜転送効率の違いについて＞
ＣＣＤセンサ（１０１）の水平転送路（１０１ｃ）の転送効率が異なる場合、他画素へ重畳される電荷量が異なってくるために、画像の色バランスの崩れに差が発生する。例えば、転送効率の異なるものに同等のオフセットを付加した場合、ＯＢ量に付加するオフセットが最適な場合もあるが、多くの場合、オフセットが大きすぎて引き過ぎたり、オフセットが小さすぎて、引き足りない状態が発生する。

引き過ぎが生じるとき、マゼンタに着色していた画像はマゼンタ色の補色方向の緑色に着色する。逆に、引き足りない場合、まだ重畳分が残るためにマゼンタの着色度は薄くなるが着色したままとなる。そのため、転送効率に応じてオフセットの値を変動させる必要がある。
転送効率の良し悪しの判定についてはＣＣＤセンサ（１０１）毎に検査が必要であるが、ここではその検査方法については省略するが、転送効率の良し悪しの情報がＲＯＭ（１０８）内に保持されているとする。

図９は転送効率とオフセット量をグラフにしたものである。横軸は、転送効率で右にいくほど転送効率が悪くなり、縦軸は、オフセット量で上にいくほどオフセット量が大きいとする。
図９のように、ＲＯＭ（１０８）内の転送効率の良し悪しの情報に従って、転送効率が良いＣＣＤ（１０１）では小さなオフセットを設定し、悪いものでは大きなオフセットを設定する。

（４）第四の実施形態
＜信号量による違い＞
画面全体に対して同じだけのオフセット量を付加して減算する場合、信号量の少ない部分ではオフセットの引き過ぎにより信号が無くなる可能性がある。

図１０は、高輝度部と低輝度部で同じだけオフセットを付加した場合を示した図である。斜線部分がオフセット部分であり、ＲとＢに対して同じだけ元の信号から減算している。同一画面内で高輝度部と低輝度部で同じオフセットで減算すると、高輝度部では色バランスが改善されるが、低輝度部では引き過ぎが生じＢの信号が無くなっている。Ｂの信号が無くなれば、青の補色の黄色に、Ｒの信号も無くなるとマゼンタの補色方向の緑に低輝度部分では着色してしまう。

そこで、本実施形態では、輝度判定手段とＯＢ値にオフセットを付加するオフセット付加手段を新たにもつ。図１１の点線内部が新たに追加する部分である。ＣＣＤ信号に対して輝度判定手段では輝度を１画素毎に判定する。
判定した輝度に対して、図１２のような輝度とオフセットの関係に従ってＯＢにオフセットを付加してＯＢ補正をする。高輝度部から中輝度にかけては、一定のオフセットを設定し、低輝度部では引き過ぎを抑えるために段階的に小さなオフセットを設定する。

（５）第五の実施形態
＜ゲインをかける前の信号量の少ないところ＞
図１３は、ゲインをかける前の信号量と、ゲインをかけた後の信号量を示した図である。斜線部は他の画素から重畳された信号であり、ゲインをかけることによって重畳分は増加している。このように、ゲインが大きくなるにつれて、重畳分は増加する傾向にある。

特に、ＩＳＯ感度が高い場合には、露光時間が短くフォトダイオード（１０１ａ）に蓄積される信号量が少なく、その少ない信号に対して大きなゲインをかけて画像を作成するために、画面に着色が発生しやすい。
そこで、本実施形態では、ゲイン判定手段とＯＢ値にオフセットを付加するオフセット付加手段を新たにもつ。図１４の点線内部が新たに追加する部分である。

ゲイン判定手段では、ＡＧＣでかけられているゲインから図１５のゲインとオフセットの関係に従ってオフセットを付加してＯＢ補正をする。
画像にかけられるゲインは、特殊な場合を除いて画面内では一律にかけられているので、ゲインが低い場合には小さなオフセットを設定し、ゲインが高い場合には大きなオフセットを設定する。

本発明の実施形態としてＣＣＤセンサを使用する場合を説明した。しかし、固体撮像素子に入射した光量に応じて電荷をカラー画素毎に蓄積して光信号を電気信号に変換し、該変換されたカラー画素毎の電荷を順次転送し、カラー画素信号として出力する固体撮像素子であれば、本発明を適用可能であるのは勿論である。

本発明の各実施形態で使用するデジタルカメラの外観図であって、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は裏面図である。 同デジタルカメラの制御系のブロック図である。 同デジタルカメラのインタライン型ＣＣＤセンサの模式図である。 同ＣＣＤセンサにおける有効画素領域と、ＯＢ画素領域を示す図である。 同ＣＣＤセンサにおいて、Ｇ画素に蓄積された電荷の中で水平転送路での電荷残りが生じた部分（斜線部）がＲ画素に重畳される状態を示す概念図である。 本発明の第一の実施形態を示す図であって、オフセットを付加してОＢ補正を行う場合の構成図である。 同第一の実施形態における、ОＢ補正前後の１画素の信号量を示す図であって、（Ａ）は従来型のОＢ補正の場合、（Ｂ）はオフセットを付加したОＢ補正の場合の図である。 同第二の実施形態を示す図であって、色判別してオフセット設定を行う場合の構成図である。 同第三の実施形態における、転送効率とオフセット量の関係を示す図である。 同第四の実施形態における、高輝度部と低輝度部で同じだけオフセットを付加した場合を示す図である。 同第四の実施形態を示す図であって、輝度判定してオフセット設定を行う場合の構成図である。 同第四の実施形態における、輝度とオフセットの関係を示す図である。 同第五の実施形態における、ゲインをかける前の信号量と、ゲインをかけた後の信号量を示す図である。 同第五の実施形態を示す図であって、ゲイン別のオフセット設定を行う場合の構成図である。 同第五の実施形態における、ゲインとオフセットの関係を示す図である。

符号の説明

ＤＣ デジタルカメラ
ＢＤ カメラボディ
ＳＷ１〜ＳＷ１３ 操作部Ｋｅｙユニット
１ サブＬＣＤ
２ レリーズボタン
３ ストロボ発光部
４ 撮影／再生切り換えダイヤル
５ 測距ユニット
６ リモコン受光部
７ 鏡胴ユニット
７−１ ズーム光学系
７−１ａ ズームレンズ
７−１ｂ ズーム駆動モータ
７−２ フォーカス光学系
７−２ａ フォーカスレンズ
７−２ｂ フォーカス駆動モータ
７−３ 絞りユニット
７−３ａ 絞り
７−３ｂ 絞りモータ
７−４ メカシャッタユニット
７−４ａ メカシャッタ
７−４ｂ メカシャッタモータ
７−５ モータドライバ
８ ＡＦＬＥＤ（オートフォーカスＬＥＤ）
９ ストロボＬＥＤ
１０ ＬＣＤモニタ
１１ａ 光学ファインダー（正面）
１１ｂ 光学ファインダー（裏面）
１２ ズームボタン
１３ 電源スイッチ
１４ 操作部
１０１ ＣＣＤ
１０２ Ｆ／Ｅ（フロントエンド）−ＩＣ
１０２−１ ＣＤＳ
１０２−２ ＡＧＣ
１０２−３ Ａ／Ｄ
１０２−４ ＴＧ
１０３ ＳＤＲＡＭ
１０４ デジタルスチルカメラプロセッサ
１０４−１ ＣＣＤ１制御ブロック
１０４−２ ＣＣＤ２制御ブロック
１０４−３ ＣＰＵブロック
１０４−４ Ｌｏｃａｌ ＳＲＡＭ
１０４−５ ＵＳＢブロック
１０４−６ シリアルブロック
１０４−７ ＪＰＥＧ ＣＯＤＥＣブロック
１０４−８ ＲＥＳＩＺＥブロック
１０４−９ ＴＶ信号表示ブロック
１０４−１０ メモリカードブロック
１０７ ＲＡＭ
１０８ ＲＯＭ
１０９ ＳＵＢ−ＣＰＵ
１１１ ＬＣＤドライバ
１１３ ブザー
１１５ 音声記録ユニット
１１５−１ 音声記録回路
１１５−２ マイクＡＭＰ
１１５−３ マイク
１１６ 音声再生ユニット
１１６−１ 音声再生回路
１１６−２ オーディオＡＭＰ
１１６−３ スピーカー
１１７ ＬＣＤドライバ
１１８ ビデオＡＭＰ
１１９ ビデオジャック
１２０ 内蔵メモリ
１２１ メモリカードスロットル
１２２ ＵＳＢコネクタ
１２３−１ シリアルドライバ回路
１２３−２ ＲＳ−２３２Ｃコネクタ
１３０ メモリカード

Claims (6)

1. 固体撮像素子に入射した光量に応じて電荷をカラー画素毎に蓄積して光信号を電気信号に変換し、該変換されたカラー画素毎の電荷を順次転送し、カラー画素信号として出力する固体撮像素子を駆動する固体撮像素子の駆動方法において、
   前記電荷を順次転送して出力する際に、転送効率が良く所定の画素から他の画素への電荷の重畳が小さいときはオフセット量を小さく、転送効率が悪く所定の画素から他の画素への電荷の重畳が大きいときはオフセット量を大きくなるように設定し、該オフセット量を光学的黒レベル補正量に加えて減算処理するようにしたことを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
2. 請求項１記載の固体撮像素子の駆動方法において、
   前記付加するオフセット量を、減算処理する画素のカラーに応じて設定するようにしたことを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
3. 請求項１記載の固体撮像素子の駆動方法において、
   前記付加するオフセット量を、減算処理する画素の信号量に応じて高輝度部から中輝度部にかけては一定で、低輝度部では段階的に小さく設定するようにしたことを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
4. 請求項１記載の固体撮像素子の駆動方法において、
   前記付加するオフセット量を、減算処理する画素のゲインに応じてゲインが大きいときは大きく、ゲインが小さいときは小さくなるようにオフセット量を設定するようにしたことを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
5. 請求項２〜請求項４のいずれかに記載の固体撮像素子の駆動方法を組み合わせて、前記付加するオフセット量を設定するようにしたことを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。
6. 固体撮像素子に入射した光量に応じて電荷をカラー画素毎に蓄積して光信号を電気信号に変換し、該変換されたカラー画素毎の電荷を順次転送し、カラー画素信号として出力する固体撮像素子を有するデジタルカメラであって、
   請求項１〜５のいずれかに記載の固体撮像素子の駆動方法により撮影を行うことを特徴とするデジタルカメラ。

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