JP7499695B2 - 固体撮像装置、固体撮像装置の信号処理方法、および電子機器 - Google Patents

固体撮像装置、固体撮像装置の信号処理方法、および電子機器 Download PDF

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Description

本発明は、固体撮像装置、固体撮像装置の信号処理方法、および電子機器に関し、特に、画素の感度等の補正が可能な固体撮像装置、固体撮像装置の信号処理方法、および電子機器に関するものである。
光を検出して電荷を発生させる光電変換素子を用いた固体撮像装置（イメージセンサ）として、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが実用に供されている。
ＣＭＯＳイメージセンサは、一般的に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色フィルタやシアン、マゼンタ、イエロー、グリーンの４色補色フィルタを用いてカラー画像を撮像する。
一般的に、ＣＭＯＳイメージセンサにおいて、画素（ピクセル）は個別にカラーフィルタを備えている。フィルタとしては、主として赤色光を透過させる赤（Ｒ）フィルタ、主として緑色光を透過させる緑（Ｇｒ，Ｇｂ）フィルタ、および主として青色光を透過させる青（Ｂ）フィルタを含む。
各カラーフィルタを含む画素ユニットが正方配列されて１つの画素群が形成され、複数の画素群が２次元状に配列されて画素部（画素アレイ）が形成される。
このカラーフィルタ配列としては、ベイヤ配列が広く知られている。また、たとえば各画素に対してマイクロレンズが形成されている。
また、高感度化や高ダイナミックレンジ化を図るために、ベイヤ配列の各画素ユニットを複数の同色画素により形成したＣＭＯＳイメージセンサも提案されている（たとえば特許文献１、２参照）。
このようなＣＭＯＳイメージセンサは、デジタルカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ、医療用内視鏡、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、携帯電話等の携帯端末装置(モバイル機器)等の各種電子機器の一部として広く適用されている。
特に近年、携帯電話等の携帯端末装置(モバイル機器)に搭載するイメージセンサの小型化・多画素化が進み、画素サイズも1μｍを切るサイズが主流となりつつある。
多画素化による高解像度化を維持し、かつ、画素ピッチ縮小による感度やダイナミックレンジの低下を抑制するため、隣接した複数の同色画素をたとえば４画素ずつ配置し、解像度を追求する際には個別の画素信号を読み出し、高感度やダイナミックレンジ性能を必要とする局面では同色の画素の信号を加算して読み出す手法が一般的に採用されている。
そして、このＣＭＯＳイメージセンサは、たとえば画素ユニットに隣接する複数の同色画素で一つのマイクロレンズを共有する。
この複数の画素で一つのマイクロレンズを共有する固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）では、画素に距離情報が存在し、ＰＤＡＦ（Phase Detection Auto Focus）機能を持つことが可能である。
一方、このＣＭＯＳイメージセンサにおいては、画素アレイに、ＰＤＡＦ(位相検出オートフォーカス)画素が同色で形成されていることから、通常の撮影モードでは、これらのＰＤＡＦ画素の感度等を補正する必要がある。
このような補正を行うために、たとえば、隣接する同色画素の平均値との差を利用した補正方法が提案されている（たとえば特許文献３、４参照）。
特開平１１－２９８８００号公報 特許第５４７１１１７号 特許第６３６９２３３号 ＵＳ ９９１８０３１ Ｂ２
しかしながら、上記特許文献３および４に記載されている隣接する同色画素の平均値との差を利用した補正方法によれば、補正対象となる画素の範囲が同一画素ユニット内の同色画素に限定されており、補正方法も限定されているため、より広い範囲で発生する色むら等の感度むらや、複数の要因で発生する感度むらの正確な補正が困難である。
以下に、特許文献３および４に記載されている隣接する同色画素の平均値との差を利用した補正方法についてさらに考察する。
図１は、隣接する同色画素の平均値との差を利用した補正方法を採用したＲＧＢセンサとして形成された固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の画素アレイの画素群の一例を示す図である。
図１の画素群１は、Ｇｒ画素の画素ユニットＰＵ１、Ｒ画素の画素ユニットＰＵ２、Ｂ画素の画素ユニットＰＵ３、およびＧｂ画素の画素ユニットＰＵ４がベイヤ配列されている。
画素ユニットＰＵ１は、隣接する複数、たとえば２×２の同色（Ｇｒ）の４画素ＰＸＧｒＡ、ＰＸＧｒＢ，ＰＸＧｒＣ，ＰＸＧｒＤが配置されている。画素ユニットＰＵ１において、４画素ＰＸＧｒＡ、ＰＸＧｒＢ，ＰＸＧｒＣ，ＰＸＧｒＤに対して１つのマイクロレンズＭＣＬ１が配置されている。
画素ユニットＰＵ２は、隣接する複数、たとえば２×２の同色（Ｒ）の４画素ＰＸＲＡ、ＰＸＲＢ，ＰＸＲＣ，ＰＸＲＤが配置されている。画素ユニットＰＵ２において、４画素ＰＸＲＡ、ＰＸＲＢ，ＰＸＲＣ，ＰＸＲＤに対して１つのマイクロレンズＭＣＬ２が配置されている。
画素ユニットＰＵ３は、隣接する複数、たとえば２×２の同色（Ｂ）の４画素ＰＸＢＡ、ＰＸＢＢ，ＰＸＢＣ，ＰＸＲＤが配置されている。画素ユニットＰＵ４において、４画素ＰＸＢＡ、ＰＸＢＢ，ＰＸＢＣ，ＰＸＢＤに対して１つのマイクロレンズＭＣＬ３が配置されている。
画素ユニットＰＵ４は、隣接する複数、たとえば２×２の同色（Ｇｂ）の４画素ＰＸＧｂＡ、ＰＸＧｂＢ，ＰＸＧｂＣ，ＰＸＧｂＲＤが配置されている。画素ユニットＰＵ４において、４画素ＰＸｂＡ、ＰＸＧｂＢ，ＰＸＧｂＣ，ＰＸＧｂＤに対して１つのマイクロレンズＭＣＬ４が配置されている。
たとえば、図１の画素群１のＧｒ画素のうち、画素ＰＸＧｒＡの感度を補正する場合、画素ユニットＰＵ１の４画素ＰＸＧｒＡ、ＰＸＧｒＢ，ＰＸＧｒＣ，ＰＸＧｒＤの感度をＰａ～Ｐｄ，画素ユニットＰＵ１に斜め方向に隣接する画素ユニットＰＵ４の４画素ＰＸＧｂＡ、ＰＸＧｂＢ，ＰＸＧｂＣ，ＰＸＧｂＤの感度をＰｅ～Ｐｈとすると、補正係数Ｓａは、感度Ｐａと画素ユニットの感度の平均値の比として次式で与えられる。
［数１］
Ｓａ＝Ｐａ／（（Ｐａ＋Ｐｂ＋Ｐｃ＋Ｐｄ）／４） 式（１）
このように、従来の補正方法では、同一画素ユニット内の同色画素の平均値を使っての感度補正となる。
たとえば、局所的な感度バラつきと、もっと広範囲に及ぶ別要因の感度バラつき等の複合要因で感度バラつきが発生していた場合、たとえば図１において隣接するＧｂ画素ＰＸＧｂＡ、ＰＸＧｂＢ，ＰＸＧｂＣ，ＰＸＧｂＤの感度値Ｐｅ～Ｐｈを補正の参考にすることができない。
このため従来の補正方法では感度補正が不十分なケースが発生する場合がある。たとえば、感度を補正するには画素ユニットの画素の感度のみを参照することから、複数の画素ユニットや画素群にわたる欠陥、たとえば縞等を修正することが困難である。
また、上述したように、携帯電話等の携帯端末装置(モバイル機器)等のカメラモジュールは、小型化、薄型化を図るために、モジュールの高さを低くする要求がある。
この要求に応えるために、搭載するイメージセンサの画角周辺部に入射する光線の角度が大きくなる傾向にある。
画角周辺部における斜め入射光を効率よく光電変換領域（フォトダイオード）に導くことができない場合には、画角周辺部と画角中央部で感度差が大きくでてしまい、シェーディングと呼ばれる画素特性の劣化が発生する可能性がある。
しかし、従来の補正方法では、レンズ端部に向かって発生する単調なシェーディングに起因する感度低下と個別の画素のバラつきを別個に補正できないため、正確な感度補正が困難である。
本発明は、広い領域における複数の要因で発生する感度むらを補正することが可能で、より精度の高い画質を実現することが可能な固体撮像装置、固体撮像装置の信号処理方法、および電子機器を提供することにある。
本発明は、広い領域における複数の要因で発生する感度むらを補正することが可能で、より精度の高い画質を実現することが可能であり、しかも局所的な領域の感度むらを高い精度で補正することが可能な固体撮像装置、固体撮像装置の信号処理方法、および電子機器を提供することにある。
本発明の第１の観点の固体撮像装置は、光電変換を行う複数の同色画素を含む画素ユニットが複数配置された画素部と、補正対象となる前記画素ユニットの画素の感度を、取得した補正係数に関連付けて補正する補正回路と、を有し、前記補正回路は、前記補正対象の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値、および、前記補正対象の画素ユニットに隣接する少なくとも一つの画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値を、重み付け係数により重み付けした重み付け感度値の加重平均により前記補正係数を取得する。
本発明の第２の観点は、光電変換を行う複数の同色画素を含む画素ユニットが複数配置された画素部と、補正対象となる前記画素ユニットの画素の感度を、取得した補正係数に関連付けて補正する補正回路と、を有する固体撮像装置の信号処理方法であって、前記補正回路が、前記補正対象の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値、および、前記補正対象の画素ユニットに隣接する少なくとも一つの画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値を、重み付け係数により重み付けし、重み付けした重み付け感度値の加重平均により前記補正係数を取得する。
本発明の第３の観点の電子機器は、固体撮像装置と、前記固体撮像装置に被写体像を結像する光学系と、を有し、前記固体撮像装置は、光電変換を行う複数の同色画素を含む画素ユニットが複数配置された画素部と、補正対象となる前記画素ユニットの画素の感度を、取得した補正係数に関連付けて補正する補正回路と、を含み、前記補正回路は、前記補正対象の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値、および、前記補正対象の画素ユニットに隣接する少なくとも一つの画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値を、重み付け係数により重み付けした重み付け感度値の加重平均により前記補正係数を取得する。
本発明によれば、広い領域における複数の要因で発生する感度むらを補正することが可能で、より精度の高い画質を実現することが可能となる。
また、本発明によれば、広い領域における複数の要因で発生する感度むらを補正することが可能で、より精度の高い画質を実現することが可能となり、しかも局所的な領域の感度むらを高い精度で補正することが可能となる。
隣接する同色画素の平均値との差を利用した補正方法を採用したＲＧＢセンサとして形成された固体撮像装置（ＣＭＯＳイメージセンサ）の画素アレイの画素群の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る画素部における画素アレイの形成例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る画素アレイを形成する画素群の一例を抽出して示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の画素群の４つの画素で１つのフローティングディフュージョンを共有する画素ユニットの一例を示す回路図である。 本発明の第１の実施形態に係る補正回路が補正係数を取得する補正対象画素ユニット、および、補正対象画素ユニットに隣接する隣接画素ユニットを含む画素アレイ上の補正関連領域の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る補正係数取得処理の第１の具体例を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係る補正係数取得処理の第２の具体例を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に係る補正係数取得処理の第３の具体例を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係る補正係数取得処理を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態に係る補正係数取得処理の第１の具体例を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態に係る補正係数取得処理の第２の具体例を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態に係る補正係数取得処理の第３の具体例を説明するための図である。 本発明の第４の実施形態に係る補正係数取得処理を説明するための図である。 本発明の第５の実施形態に係る補正係数取得処理を説明するための図である。 本発明の第６の実施形態に係る補正係数取得処理を説明するための図である。 本発明の第７の実施形態に係る補正係数取得処理を説明するための図である。 本発明の第８の実施形態に係る補正係数取得処理を説明するための図である。 本発明の第９の実施形態に係る補正係数取得処理を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る固体撮像装置が適用される電子機器の構成の一例を示す図である。
以下、本発明の実施形態を図面に関連付けて説明する。
（第１の実施形態）
図２は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の構成例を示すブロック図である。
本実施形態において、固体撮像装置１０は、たとえばＣＭＯＳイメージセンサにより構成される。
この固体撮像装置１０は、図２に示すように、画素アレイを含む画素部２０、垂直走査回路（行走査回路）３０、読み出し回路（カラム読み出し回路）４０、水平走査回路（列走査回路）５０、タイミング制御回路６０、および信号処理回路７０を主構成要素として有している。
本第１の実施形態において、固体撮像装置１０は、後で詳述するように、画素部２０に光電変換を行う複数の同色画素（ＰＸ）を含む画素ユニット（ＰＵ）が複数配置され、信号処理回路７０に感度の補正対象となる画素ユニット（ＰＵ）の画素ＰＸの感度を、取得した補正係数μに関連付けて補正する補正回路７１０を有している。
本第１の実施形態においては、補正回路７１０が、補正対象の画素ユニット（ＰＵ）における補正で参照する各画素ＰＸの画素信号に応じた感度値、および、補正対象の画素ユニットに隣接する少なくとも一つの同色の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値を、重み付け係数Ｗｉにより重み付けし、重み付けした重み付け感度値の加重平均により補正係数μを取得する。
本第１の実施形態においては、補正回路７１０は、補正対象の画素ユニット（ＰＵ）における補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値、および、補正対象の画素ユニットに隣接する少なくとも一つの同色の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値を、重み付け係数Ｗｉにより重み付けし、重み付けした感度値の総和を、補正で参照する画素の総数で除して、補正係数μを取得（算出）する。
これにより、本第１の実施形態に係る固体撮像装置１０は、広い領域における複数の要因で発生する感度むらを補正することが可能で、より精度の高い画質を実現することが可能となるように構成されている。
以下、固体撮像装置１０の画素部２０における複数の同色画素（本例では同色の４画素）を含む画素ユニット等の具体的な構成、配置等、並びに、各部の構成および機能の概要を説明した後、画素の感度の補正方法について詳述する。
（画素部２０の画素アレイ２００、画素群ＰＸＧ、画素ユニットＰＵの構成）
図３は、本発明の第１の実施形態に係る画素部における画素アレイの形成例を示す図である。
図４は、本発明の第１の実施形態に係る画素アレイを形成する画素群の一例を抽出して示す図である。
画素部２０は、フォトダイオード（光電変換部）と画素内アンプとを含む複数の画素ＰＸが２次元の行列状（マトリクス状）に配列されて画素アレイ２００が形成されている。
画素ＰＸは、基本的には、フォトダイオードと複数の画素トランジスタを含んで構成される。複数の画素トランジスタとしては、たとえば転送トランジスタ、リセットトランジスタ、増幅機能を有するソースフォロワトランジスタ、選択トランジスタを含む。
ただし、本第１の実施形態では、図４に示すように、画素ユニットの４つの同色画素で１つのフローティングディフュージョンＦＤ（Floating Diffusion；浮遊拡散層）を共有する４画素共有構成が採用されている。具体的には、後で詳述するように、４つの色画素フローティングディフュージョンＦＤ１１、リセットトランジスタＲＳＴ１１－Ｔｒ、ソースフォロワトランジスタＳＦ１１－Ｔｒ、および選択トランジスタＳＥＬ１１－Ｔｒが共有されている。
また、共有されるフローティングディフュージョンＦＤは、たとえば任意の画素の感度値の補正の際に、補正で参照する同じ画素ユニットＰＵの複数の画素から読み出す画素信号の加算部として機能する。
本第１の実施形態の画素アレイ２００は、後で説明するように、隣接した複数（本第１の実施形態では４）の同色画素をｍ×ｍ（ｍは２以上の整数、本第１の実施形態では２×２）の正方配列にして画素ユニットＰＵが形成されて、隣接する４つの画素ユニットＰＵにより画素群ＰＸＧが形成され、複数の画素群ＰＸＧがマトリクス状に配列されて構成されている。
図３の例では、図面の簡単化のため、９つの画素群ＰＸＧ１１，ＰＸＧ１２，ＰＸＧ１３，ＰＸＧ２１，ＰＸＧ２２，ＰＸＧ２３、ＰＸＧ３１，ＰＸＧ３２，ＰＸＧ３３が３×３のマトリクス状に配置された画素アレイ２００が示されている。
（画素群ＰＸＧおよび画素ユニットＰＵの構成）
図３および図４の画素群ＰＸＧ１１は、Ｇｒ画素の画素ユニットＰＵ１１１、Ｒ画素の画素ユニットＰＵ１１２、Ｂ画素の画素ユニットＰＵ１１３、およびＧｂ画素の画素ユニットＰＵ１１４がベイヤ配列されている。
画素群ＰＸＧ１２は、Ｇｒ画素の画素ユニットＰＵ１２１、Ｒ画素の画素ユニットＰＵ１２２、Ｂ画素の画素ユニットＰＵ１２３、およびＧｂ画素の画素ユニットＰＵ１２４がベイヤ配列されている。
画素群ＰＸＧ１３は、Ｇｒ画素の画素ユニットＰＵ１３１、Ｒ画素の画素ユニットＰＵ１３２、Ｂ画素の画素ユニットＰＵ１３３、およびＧｂ画素の画素ユニットＰＵ１３４がベイヤ配列されている。
画素群ＰＸＧ２１は、Ｇｒ画素の画素ユニットＰＵ２１１、Ｒ画素の画素ユニットＰＵ２１２、Ｂ画素の画素ユニットＰＵ２１３、およびＧｂ画素の画素ユニットＰＵ２１４がベイヤ配列されている。
画素群ＰＸＧ２２は、Ｇｒ画素の画素ユニットＰＵ２２１、Ｒ画素の画素ユニットＰＵ２２２、Ｂ画素の画素ユニットＰＵ２２３、およびＧｂ画素の画素ユニットＰＵ２２４がベイヤ配列されている。
画素群ＰＸＧ２３は、Ｇｒ画素の画素ユニットＰＵ２３１、Ｒ画素の画素ユニットＰＵ２３２、Ｂ画素の画素ユニットＰＵ２３３、およびＧｂ画素の画素ユニットＰＵ２３４がベイヤ配列されている。
画素群ＰＸＧ３１は、Ｇｒ画素の画素ユニットＰＵ３１１、Ｒ画素の画素ユニットＰＵ３１２、Ｂ画素の画素ユニットＰＵ３１３、およびＧｂ画素の画素ユニットＰＵ３１４がベイヤ配列されている。
画素群ＰＸＧ３２は、Ｇｒ画素の画素ユニットＰＵ３２１、Ｒ画素の画素ユニットＰＵ３２２、Ｂ画素の画素ユニットＰＵ３２３、およびＧｂ画素の画素ユニットＰＵ３２４がベイヤ配列されている。
画素群ＰＸＧ３３は、Ｇｒ画素の画素ユニットＰＵ３３１、Ｒ画素の画素ユニットＰＵ３３２、Ｂ画素の画素ユニットＰＵ３３３、およびＧｂ画素の画素ユニットＰＵ３３４がベイヤ配列されている。
このように、画素群ＰＸＧ１１，ＰＸＧ１２，ＰＸＧ１３，ＰＸＧ２１，ＰＸＧ２２，ＰＸＧ２３、ＰＸＧ３１，ＰＸＧ３２，ＰＸＧ３３は同様の構成を有し、繰り返すようにしてマトリクス状に配列されている。
画素群を構成する画素ユニットも画素群共通の構成を有する。したがって、ここでは、代表例として、画素群ＰＸＧ１１の形成する画素ユニットＰＵ１１１，ＰＵ１１２，ＰＵ１１３，ＰＵ１１４について説明する。
画素ユニットＰＵ１１１は、隣接する複数、たとえば２×２の同色（Ｇｒ）の４画素ＰＸＧｒ－Ａ、ＰＸＧｒ－Ｂ，ＰＸＧｒ－Ｃ，ＰＸＧｒ－Ｄが配置されている。画素ユニットＰＵ１１１において、４画素ＰＸＧｒ－Ａ、ＰＸＧｒ－Ｂ，ＰＸＧｒ－Ｃ，ＰＸＧｒ－Ｄに対して１つのマイクロレンズＭＣＬ１１１が配置されている。
画素ユニットＰＵ１１２は、隣接する複数、たとえば２×２の同色（Ｒ）の４画素ＰＸＲ－Ａ、ＰＸＲ－Ｂ，ＰＸＲ－Ｃ，ＰＸＲ－Ｄが配置されている。画素ユニットＰＵ１１２において、４画素ＰＸＲ－Ａ、ＰＸＲ－Ｂ，ＰＸＲ－Ｃ，ＰＸＲ－Ｄに対して１つのマイクロレンズＭＣＬ１１２が配置されている。
画素ユニットＰＵ１１３は、隣接する複数、たとえば２×２の同色（Ｂ）の４画素ＰＸＢ－Ａ、ＰＸＢ－Ｂ，ＰＸＢ－Ｃ，ＰＸＲ－Ｄが配置されている。画素ユニットＰＵ１１３において、４画素ＰＸＢ－Ａ、ＰＸＢ－Ｂ，ＰＸＢ－Ｃ，ＰＸＢ－Ｄに対して１つのマイクロレンズＭＣＬ１１３が配置されている。
画素ユニットＰＵ１１４は、隣接する複数、たとえば２×２の同色（Ｇｂ）の４画素ＰＸＧｂ－Ａ、ＰＸＧｂ－Ｂ，ＰＸＧｂ－Ｃ，ＰＸＧｂＲ－Ｄが配置されている。画素ユニットＰＵ１１４において、４画素ＰＸｂ－Ａ、ＰＸＧｂ－Ｂ，ＰＸＧｂ－Ｃ，ＰＸＧｂ－Ｄに対して１つのマイクロレンズＭＣＬ１１４が配置されている。
他の画素群ＰＸＧ１２，ＰＸＧ１３，ＰＸＧ２１，ＰＸＧ２２，ＰＸＧ２３、ＰＸＧ３１，ＰＸＧ３２，ＰＸＧ３３も、上記した画素群ＰＸＧ１１と同様の構成を有する。
ところで、後で詳述するように、本第１の実施形態においては、補正回路７１０が、補正対象の画素ユニット（ＰＵ）における補正で参照する各画素ＰＸの画素信号に応じた感度値、および、それに加えて、補正対象の画素ユニットに隣接する少なくとも一つの同色の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値を、重み付け係数Ｗｉにより重み付けし、重み付けした重み付け感度値の加重平均により補正係数μを取得する。
後で詳述するように、補正係数μは、重み付けされた各感度値を参照する画素の総和で除して（割って）得られる。
ここで、図３の画素アレイに関連付けて、補正対象のＧｒまたはＧｂ画素の画素ユニット（ＰＵ）に隣接する少なくとも一つの同色（ＧｒまたはＧｂ）の画素ユニット（ＰＵ）の複数例について説明する。
たとえば、画素群ＰＸＧ１１の画素ユニットＰＵ１１４の４つのＧｂ画素のうちのいずれかのＧｂ画素の感度（または色差信号レベル）を補正する場合、補正対象の画素ユニットＰＵ１１４に隣接する同色の画素ユニットは、補正対象の画素ユニットＰＵ１１４に対して、斜め左上方の画素ユニットＰＵ１１１、斜め右上方の画素ユニットＰＵ１２１、斜め左下方の画素ユニットＰＵ２１１、および斜め右下方の画素ユニットＰＵ２２１の４つである。
補正には、基本的に、補正対象の画素を含む画素ユニットＰＵ１１４の各画素ＰＸの読み出し値（画素信号に応じた感度値）に加えて、画素ユニットＰＵ１１１、ＰＵ１２１、ＰＵ２１１、ＰＵ２２１のうちの少なくとも一つの画素ユニットの各画素の読み出し値（画素信号に応じた感度値）が参照される。
画素群ＰＸＧ１２の画素ユニットＰＵ１２４の４つのＧｂ画素のうちのいずれかのＧｂ画素の感度（または色差信号レベル）を補正する場合、補正対象の画素ユニットＰＵ１２４に隣接する同色の画素ユニットは、補正対象の画素ユニットＰＵ１１４に対して、斜め左上方の画素ユニットＰＵ１２１、斜め右上方の画素ユニットＰＵ１３１、斜め左下方の画素ユニットＰＵ２２１、および斜め右下方の画素ユニットＰＵ２３１の４つである。
補正には、基本的に、補正対象の画素を含む画素ユニットＰＵ２１４の各画素ＰＸの読み出し値（画素信号に応じた感度値）に加えて、画素ユニットＰＵ１２１、ＰＵ１３１、ＰＵ２２１、ＰＵ２３１のうちの少なくとも一つの画素ユニットの各画素の読み出し値（画素信号に応じた感度値）が参照される。
画素群ＰＸＧ２２の画素ユニットＰＵ２２１の４つのＧｒ画素のうちのいずれかのＧｒ画素の感度（または色差信号レベル）を補正する場合、補正対象の画素ユニットＰＵ２２１に隣接する同色の画素ユニットは、補正対象の画素ユニットＰＵ２２１に対して、斜め左上方の画素ユニットＰＵ１１４、斜め右上方の画素ユニットＰＵ１２４、斜め左下方の画素ユニットＰＵ２１４、および斜め右下方の画素ユニットＰＵ２２４の４つである。
補正には、基本的に、補正対象の画素を含む画素ユニットＰＵ２２１の各画素ＰＸの読み出し値（画素信号に応じた感度値）に加えて、画素ユニットＰＵ１１４、ＰＵ１２４、ＰＵ２１４、ＰＵ２２４のうちの少なくとも一つの画素ユニットの各画素の読み出し値（画素信号に応じた感度値）が参照される。
画素群ＰＸＧ２３の画素ユニットＰＵ２３１の４つのＧｒ画素のうちのいずれかのＧｒ画素の感度（または色差信号レベル）を補正する場合、補正対象の画素ユニットＰＵ２３１に隣接する同色の画素ユニットは、補正対象の画素ユニットＰＵ２２１に対して、斜め左上方の画素ユニットＰＵ１２４、斜め右上方の画素ユニットＰＵ１３４、斜め左下方の画素ユニットＰＵ２２４、および斜め右下方の画素ユニットＰＵ２３４の４つである。
補正には、基本的に、補正対象の画素を含む画素ユニットＰＵ２２１の各画素ＰＸの読み出し値（画素信号に応じた感度値）に加えて、画素ユニットＰＵ１２４、ＰＵ１３４、ＰＵ２２４、ＰＵ２３４のうちの少なくとも一つの画素ユニットの各画素の読み出し値（画素信号に応じた感度値）が参照される。
画素群ＰＸＧ２１の画素ユニットＰＵ２１４の４つのＧｂ画素のうちのいずれかのＧｂ画素の感度（または色差信号レベル）を補正する場合、補正対象の画素ユニットＰＵ２１４に隣接する同色の画素ユニットは、補正対象の画素ユニットＰＵ２１４に対して、斜め左上方の画素ユニットＰＵ２１１、斜め右上方の画素ユニットＰＵ２２１、斜め左下方の画素ユニットＰＵ３１１、および斜め右下方の画素ユニットＰＵ３２１の４つである。
補正には、基本的に、補正対象の画素を含む画素ユニットＰＵ２１４の各画素ＰＸの読み出し値（画素信号に応じた感度値）に加えて、画素ユニットＰＵ２１１１、ＰＵ２２１、ＰＵ３１１、ＰＵ３２１のうちの少なくとも一つの画素ユニットの各画素の読み出し値（画素信号に応じた感度値）が参照される。
画素群ＰＸＧ２２の画素ユニットＰＵ２２４の４つのＧｂ画素のうちのいずれかのＧｂ画素の感度（または色差信号レベル）を補正する場合、補正対象の画素ユニットＰＵ２２４に隣接する同色の画素ユニットは、補正対象の画素ユニットＰＵ２２４に対して、斜め左上方の画素ユニットＰＵ２２１、斜め右上方の画素ユニットＰＵ２３１、斜め左下方の画素ユニットＰＵ３２１、および斜め右下方の画素ユニットＰＵ３３１の４つである。
補正には、基本的に、補正対象の画素を含む画素ユニットＰＵ２２４の各画素ＰＸの読み出し値（画素信号に応じた感度値）に加えて、画素ユニットＰＵ２２１、ＰＵ２３１、ＰＵ３２１、ＰＵ３３１のうちの少なくとも一つの画素ユニットの各画素の読み出し値（画素信号に応じた感度値）が参照される。
画素群ＰＸＧ３２の画素ユニットＰＵ３２１の４つのＧｒ画素のうちのいずれかのＧｒ画素の感度（または色差信号レベル）を補正する場合、補正対象の画素ユニットＰＵ３２１に隣接する同色の画素ユニットは、補正対象の画素ユニットＰＵ３２１に対して、斜め左上方の画素ユニットＰＵ２１４、斜め右上方の画素ユニットＰＵ２２４、斜め左下方の画素ユニットＰＵ３１４、および斜め右下方の画素ユニットＰＵ３２４の４つである。
補正には、基本的に、補正対象の画素を含む画素ユニットＰＵ３２１の各画素ＰＸの読み出し値（画素信号に応じた感度値）に加えて、画素ユニットＰＵ２１４、ＰＵ２２４、ＰＵ３１４、ＰＵ３２４のうちの少なくとも一つの画素ユニットの各画素の読み出し値（画素信号に応じた感度値）が参照される。
画素群ＰＸＧ３３の画素ユニットＰＵ３３１の４つのＧｒ画素のうちのいずれかのＧｒ画素の感度（または色差信号レベル）を補正する場合、補正対象の画素ユニットＰＵ３３１に隣接する同色の画素ユニットは、補正対象の画素ユニットＰＵ３３１に対して、斜め左上方の画素ユニットＰＵ２２４、斜め右上方の画素ユニットＰＵ２３４、斜め左下方の画素ユニットＰＵ３２４、および斜め右下方の画素ユニットＰＵ３３４の４つである。
補正には、基本的に、補正対象の画素を含む画素ユニットＰＵ３２１の各画素ＰＸの読み出し値（画素信号に応じた感度値）に加えて、画素ユニットＰＵ３２４、ＰＵ２３４、ＰＵ３２４、ＰＵ３３４のうちの少なくとも一つの画素ユニットの各画素の読み出し値（画素信号に応じた感度値）が参照される。
上述したように、本第１の実施形態では、図４に示すように、画素ユニットの４つの同色画素で１つのフローティングディフュージョンＦＤを共有する４画素共有構成が採用されている。
ここで、画素ユニットの４つの同色画素で１つのフローティングディフュージョンＦＤを共有する４画素共有の一構成例について説明する。
（画素ユニットの４画素共有の構成例）
図５は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の画素群の４つの画素で１つのフローティングディフュージョンを共有する画素ユニットの一例を示す回路図である。
図５の画素部２０において、画素群ＰＸＧの画素ユニットＰＵは、４つの画素（本実施形態では色画素、ここではＧ画素）、すなわち、第１色画素ＰＸ１１、第２色画素ＰＸ１２、第３色画素ＰＸ２１、および第４色画素ＰＸ２２が２×２の正方に配置されている。
第１色画素ＰＸ１１は、第１光電変換領域により形成されるフォトダイオードＰＤ１１、および転送トランジスタＴＧ１１－Ｔｒを含んで構成されている。
第２色画素ＰＸ１２は、第２光電変換領域により形成されるフォトダイオードＰＤ１２、および転送トランジスタＴＧ１２－Ｔｒを含んで構成されている。
第３色画素ＰＸ２１は、第３光電変換領域により形成されるフォトダイオードＰＤ２１、および転送トランジスタＴＧ２１－Ｔｒを含んで構成されている。
第４色画素ＰＸ２２は、フォトダイオードＰＤ２２、および転送トランジスタＴＧ２２－Ｔｒを含んで構成されている。
そして、画素群ＰＸＧを形成する画素ユニットＰＵは、４つの色画素ＰＸ１１，ＰＸ１２，ＰＸ２１，ＰＸ２２で、フローティングディフュージョンＦＤ１１、リセットトランジスタＲＳＴ１１－Ｔｒ、ソースフォロワトランジスタＳＦ１１－Ｔｒ、および選択トランジスタＳＥＬ１１－Ｔｒが共有されている。
このような４画素共有構成において、たとえば第１色画素ＰＸ１１、第２色画素ＰＸ１２、第３色画素ＰＸ２１、第４色画素ＰＸ２２が、同色、たとえばＧ（Ｇｒ，Ｇｂ（緑））画素として形成される。
たとえば、第１色画素ＰＸ１１のフォトダイオードＰＤ１１が第１の緑色（Ｇ）光電変換部として機能し、第２色画素ＰＸ１２のフォトダイオードＰＤ１２が第２の緑色（Ｇ）光電変換部として機能し、第３色画素ＰＸ２１のフォトダイオードＰＤ２１が第３の緑色（Ｇ）光電変換部として機能し、第４色画素ＰＸ２２のフォトダイオードＰＤ２２が第４の緑色（Ｇ）光電変換部として機能する。
フォトダイオードＰＤ１１、ＰＤ１２、ＰＤ２１、ＰＤ２２としては、たとえば埋め込みフォトダイオード（ＰＰＤ）が用いられる。
フォトダイオードＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，Ｐ２２を形成する基板表面にはダングリングボンドなどの欠陥による表面準位が存在するため、熱エネルギーによって多くの電荷（暗電流）が発生し、正しい信号が読み出せなくなってしまう。
埋め込みフォトダイオード（ＰＰＤ）では、フォトダイオードＰＤの電荷蓄積部を基板内に埋め込むことで、暗電流の信号への混入を低減することが可能となる。
フォトダイオードＰＤ１１，ＰＤ１２，ＰＤ２１，ＰＤ２２は、入射光量に応じた量の信号電荷（ここでは電子）を発生し、蓄積する。
以下、信号電荷は電子であり、各トランジスタがｎ型トランジスタである場合について説明するが、信号電荷がホールであったり、各トランジスタがｐ型トランジスタであっても構わない。
転送トランジスタＴＧ１１－Ｔｒは、フォトダイオードＰＤ１１とフローティングディフュージョンＦＤ１１の間に接続され、制御信号ＴＧ１１により導通状態が制御される。
転送トランジスタＴＧ１１－Ｔｒは、読み出し制御系の制御の下、制御信号ＴＧ１１が所定レベルのハイレベル（Ｈ）の期間に選択されて導通状態となり、フォトダイオードＰＤ１１で光電変換され蓄積された電荷（電子）をフローティングディフュージョンＦＤ１１に転送する。
転送トランジスタＴＧ１２－Ｔｒは、フォトダイオードＰＤ１２とフローティングディフュージョンＦＤ１１の間に接続され、制御信号ＴＧ１２により導通状態が制御される。
転送トランジスタＴＧ１２－Ｔｒは、読み出し制御系の制御の下、制御信号ＴＧ１２が所定レベルのハイレベル（Ｈ）の期間に選択されて導通状態となり、フォトダイオードＰＤ１２で光電変換され蓄積された電荷（電子）をフローティングディフュージョンＦＤ１１に転送する。
転送トランジスタＴＧ２１－Ｔｒは、フォトダイオードＰＤ２１とフローティングディフュージョンＦＤ１１の間に接続され、制御信号ＴＧ２１により導通状態が制御される。
転送トランジスタＴＧ２１－Ｔｒは、読み出し制御系の制御の下、制御信号ＴＧ２１が所定レベルのハイレベル（Ｈ）の期間に選択されて導通状態となり、フォトダイオードＰＤ２１で光電変換され蓄積された電荷（電子）をフローティングディフュージョンＦＤ１１に転送する。
転送トランジスタＴＧ２２－Ｔｒは、フォトダイオードＰＤ２２とフローティングディフュージョンＦＤ１１の間に接続され、制御信号ＴＧ２２により導通状態が制御される。
転送トランジスタＴＧ２２－Ｔｒは、読み出し制御系の制御の下、制御信号ＴＧ２２が所定レベルのハイレベル（Ｈ）の期間に選択されて導通状態となり、フォトダイオードＰＤ２２で光電変換され蓄積された電荷（電子）をフローティングディフュージョンＦＤ１１に転送する。
リセットトランジスタＲＳＴ１１－Ｔｒは、図５に示すように、電源線ＶＤＤ（または電源電位）とフローティングディフュージョンＦＤ１１の間に接続され、制御信号ＲＳＴ１１により導通状態が制御される。
リセットトランジスタＲＳＴ１１－Ｔｒは、読み出し制御系の制御の下、たとえば読み出しスキャン時に、制御信号ＲＳＴ１１がＨレベルの期間に選択されて導通状態となり、フローティングディフュージョンＦＤ１１を電源線ＶＤＤ（またはＶＲｓｔ）の電位にリセットする。
ソースフォロワトランジスタＳＦ１１－Ｔｒと選択トランジスタＳＥＬ１１－Ｔｒは、電源線ＶＤＤと垂直信号線ＬＳＧＮの間に直列に接続されている。
ソースフォロワトランジスタＳＦ１１－ＴｒのゲートにはフローティングディフュージョンＦＤ１１が接続され、選択トランジスタＳＥＬ１１－Ｔｒは制御信号）ＳＥＬ１１により導通状態が制御される。
選択トランジスタＳＥＬ１１－Ｔｒは、制御信号ＳＥＬ１１がＨレベルの期間に選択されて導通状態となる。これにより、ソースフォロワトランジスタＳＦ１１－ＴｒはフローティングディフュージョンＦＤ１１の電荷を電荷量（電位）に応じた利得をもって電圧信号に変換した列出力の読み出し電圧（信号）ＶＳＬ（ＰＩＸＯＵＴ）を垂直信号線ＬＳＧＮに出力する。
このような構成において、画素ユニットＰＵの各画素ＰＸ１１、ＰＸ１２、ＰＸ２１、ＰＸ２２の転送トランジスタＴＧ１１－Ｔｒ，ＴＧ１２－Ｔｒ，ＴＧ２１－Ｔｒ，ＴＧ２２－Ｔｒを個別にオン、オフさせ、フォトダイオードＰＤ１１、ＰＤ１２、ＰＤ２１、ＰＤ２２で光電変換されて蓄積された電荷を順次共通フローティングディフュージョンＦＤ１１に転送させた場合、画素単位の画素信号ＶＳＬが垂直信号線ＬＳＧＮに送出され、カラム読み出し回路４０に入力される。
この撮像モードを、本実施形態では、画素独立モードという。
一方、各画素ＰＸ１１、ＰＸ１２、ＰＸ２１、ＰＸ２２の転送トランジスタＴＧ１１－Ｔｒ，ＴＧ１２－Ｔｒ，ＴＧ２１－Ｔｒ，ＴＧ２２－Ｔｒの複数を同時にオン、オフさせ、ＴＧ１２－Ｔｒ，ＴＧ２１－Ｔｒ，ＴＧ２２－Ｔｒを個別にオン、オフさせ、フォトダイオードＰＤ１１、ＰＤ１２、ＰＤ２１、ＰＤ２２で光電変換されて蓄積された電荷を共通フローティングディフュージョンＦＤ１１に同時並列的に転送させた場合、フローティングディフュージョンＦＤ１１は加算部として機能する。
この場合、画素ユニットＰＵ内の複数、すなわち、２，３、または４画素の画素信号を加算した加算信号が垂直信号線ＬＳＧＮに送出され、カラム読み出し回路４０に入力される。
この撮像モードを、本実施形態では、画素加算モードという。
垂直走査回路３０は、タイミング制御回路６０の制御に応じてシャッター行および読み出し行において行走査制御線を通して画素の駆動を行う。
また、垂直走査回路３０は、アドレス信号に従い、信号の読み出しを行うリード行と、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷をリセットするシャッター行の行アドレスの行選択信号を出力する。
通常のピクセル読み出し動作においては、読み出し制御系の垂直走査回路３０による駆動により、シャッタースキャンが行われ、その後、読み出しスキャンが行われる。
読み出し回路４０は、画素部２０の各列出力に対応して配置された複数の列信号処理回路（図示せず）を含み、複数の列信号処理回路で列並列処理が可能に構成されてもよい。
読み出し回路４０は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ：Correlated Double Sampling）回路やＡＤＣ（アナログデジタルコンバータ；ＡＤ変換器）、アンプ（ＡＭＰ，増幅器）、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）回路等を含んで構成可能である。
水平走査回路５０は、読み出し回路４０のＡＤＣ等の複数の列信号処理回路で処理された信号を走査して水平方向に転送し、信号処理回路７０に出力する。
タイミング制御回路６０は、画素部２０、垂直走査回路３０、読み出し回路４０、水平走査回路５０等の信号処理に必要なタイミング信号を生成する。
信号処理回路７０は、所定の信号処理により２次元画像を生成する機能を有してもよい。
信号処理回路７０は、補正回路７１０とメモリ７２０とを少なくとも有し、たとえば各画素の感度差を補正する感度差補正処理を実行し、処理後の画素信号を後段のＩＳＰ(Image Signal Processor)などに出力する。
なお、補正回路７１０は、ＣＭＯＳイメージセンサチップ内部に配置されていてもよいし、外部に配置されていてもよい。
補正回路７１０は、たとえばメモリ７２０に記憶された重み付け係数Ｗｉに基づいて、各画素の感度差を補正する感度差補正処理を実行する機能を有する。
補正回路７１０は、感度差補正処理を実行する際に必要となる補正係数μを取得（算出）してメモリ１２に記憶させる補正係数取得処理を実行する。
メモリ７２０は、補正回路７１０による補正係数取得理で求められた補正係数μを記憶し、必要に応じて補正回路７１０に供給する。
以下に、補正回路７１０における補正処理について、補正処理としての感度差補正処理に適用される補正係数μを算出して取得する補正係数取得処理を中心に具体例に関連付けて説明する。
（補正回路７１０の補正係数取得処理）
本第１の実施形態において、補正回路７１０は、補正対象となる画素ユニットＰＵの画素の感度を、次式（２）により取得（算出）した補正係数μに関連付けて補正する。
Figure 0007499695000001

補正回路７１０は、補正対象の画素ユニットＰＵにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値Ｐｎ、および、補正対象の画素ユニットＰＵに隣接する少なくとも一つの画素ユニットＰＵにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値Ｐｎを、重み付け係数Ｗｉにより重み付けした重み付け感度値の加重平均により補正係数μを取得する。
本第１の実施形態において、補正回路７１０は、加重平均を重み付けした感度値Ｐｎの総和を、補正で参照する画素の総数ｎで除して、補正係数μを算出する。
すなわち、補正回路７１０は、補正対象の画素ユニットＰＵにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値Ｐｎ、および、補正対象の画素ユニットＰＵに隣接する少なくとも一つの同色の画素ユニットＰＵにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値Ｐｎを、重み付け係数Ｗｉにより重み付けし、重み付けした感度値の総和を、補正で参照する画素の総数ｎで除して、補正係数μを算出する。
なお、第１の実施形態においては、後述するように、補正回路７１０が、場合によって、加重平均を重み付けした感度値Ｐｎの総和を、補正で参照する画素の総数ｎではなく補正対象画素ユニットの画素数で除して、補正係数μを算出することも可能に構成されてもよい。
図６は、本発明の第１の実施形態に係る補正回路が補正係数を取得する補正対象画素ユニット、および、補正対象画素ユニットに隣接する隣接画素ユニットを含む画素アレイ上の補正関連領域の一例を示す図である。
ここでは、たとえば、図３に示す、画素群ＰＸＧ１１の画素ユニットＰＵ１１４が補正対象画素ユニットＣＴＰＵであり、補正対象画素ユニットＣＴＰＵに対して、斜め左上方の画素ユニットＰＵ１１１、斜め右上方の画素ユニットＰＵ１２１、斜め左下方の画素ユニットＰＵ２１１、および斜め右下方の画素ユニットＰＵ２２１の４つのうちから１、２、３または４つの画素ユニットを任意に選択して隣接画素ユニットＡＪＰＵ１～ＡＪＰＵ４として採用することが可能である。
また、補正対象画素ユニットＣＴＰＵの４画素の読み出し値である感度値はＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４で示され、隣接画素ユニットＡＪＰＵ１の４画素の感度値はＰ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８で示され、隣接画素ユニットＡＪＰＵ２の４画素の感度値はＰ９，Ｐ１０，Ｐ１１，Ｐ１２で示され、隣接画素ユニットＡＪＰＵ３の４画素の感度値はＰ１３，Ｐ１４，Ｐ１５，Ｐ１６で示され、隣接画素ユニットＡＪＰＵ４の４画素の感度値はＰ１７，Ｐ１８，Ｐ１９，Ｐ２０で示されている。
そして、図６に示す３×３の９つの画素ユニットにより補正関連領域ＣＲＡが画定される。
ここで、本第１の実施形態に係る補正係数取得処理の３つの具体例について説明する。
（第１の実施形態に係る補正係数取得処理の第１の具体例）
図７は、本第１の実施形態に係る補正係数取得処理の第１の具体例を説明するための図である。
また、式（２－１）は、上記式２の重み付け係数として、第１の重み付け係数ＣＴＷ１および第２の重み付け係数ＡＪＷ１を具体的な数値を代入した例を示している。
Figure 0007499695000002
この第１の具体例では、画素ユニットＰＵ１１４が補正対象画素ユニットＣＴＰＵに相当し、補正対象画素ユニットＣＴＰＵに対して、斜め左上方の画素ユニットＰＵ１１１斜め右上方の画素ユニットＰＵ１２１、斜め左下方の画素ユニットＰＵ２１１、および斜め右下方の画素ユニットＰＵ２２１の４つが隣接画素ユニットＡＪＰＵ１～ＡＪＰＵ４として採用される。
補正には、補正対象の画素を含む補正対象画素ユニットＣＴＰＵの各画素ＰＸの読み出し値（画素信号に応じた感度値Ｐ１～Ｐ４）に加えて、隣接画素ユニットＡＪＰＵ１の各画素の読み出し値（画素信号に応じた感度値Ｐ５～Ｐ８）、隣接画素ユニットＡＪＰＵ２の各画素の読み出し値（画素信号に応じた感度値Ｐ９～Ｐ１２）、隣接画素ユニットＡＪＰＵ３の各画素の読み出し値（画素信号に応じた感度値Ｐ１３～Ｐ１6）、隣接画素ユニットＡＪＰＵ４の各画素の読み出し値（画素信号に応じた感度値Ｐ１７～Ｐ２０）が参照される。
そして、式（２－１）に示すように、重み付け係数Ｗは、補正対象画素ユニットＣＴＰＵ（ＰＵ１１４）の画素に対して設定される第１の重み付け係数ＣＴＷ１が「０．１５」に設定され、隣接画素ユニットＡＪＰＵ１～ＡＪＰＵ４の画素に対して設定される第２の重み付け係数ＡＪＷ１が「０．０２５」に設定されている。この設定値は上記した条件ＣＴＷ＞ＡＪＷを満たしている。
また、第１の重み付け係数ＣＴＷ１としての「０．１５」は補正対象画素ユニットＣＴＰＵの４画素の感度値Ｐ１～Ｐ４に対して設定され、第２の重み付け係数ＡＪＷ１としての「０．０２５」は隣接画素ユニットＡＪＰＵ１～ＡＪＰＵ４の１６画素に対して設定される。
したがって、重み付け係数Ｗの総和は、（０．１５×４＋０．０２５×１６）＝１となり、式２の条件を満たしている。
また、本例では、補正で参照する画素の総数ｎは「２０」となる。
このように、第１の具体例では、補正回路７１０は、補正対象画素ユニットＣＴＰＵの左上方の補正対象画素の感度値Ｐ１を補正するための補正係数μを取得（算出）する際に、補正対象画素（Ｇ画素）と同じ補正対象画素ユニットＣＴＰＵに配置されている４つのＧ画素の感度値Ｐ１～Ｐ４の各々に第１の重み付け係数ＣＴＷ１（０．１５）を掛け合わせて重み付けした感度値の第１の総和を取得する。
これと並行して、補正対象画素ユニットＣＴＰＵの斜め上方に隣接する隣接画素ユニットＡＪＰＵ１～ＡＪＰＵ４に配置されている１６個のＧ画素の感度値Ｐ５～Ｐ２０の各々に第２の重み付け係数ＡＪＷ１（０．０２５）を掛け合わせて重み付けした感度値の第２の総和を取得する。
そして、重み付けした感度値の第１の総和と第２の総和を加算して重み付け総感度値を取得し、この重み付け総感度値を、補正で参照する画素の総数ｎ（＝２０）で除して、所望の補正係数μを取得する。
これにより、Ｇ画素のような同色の複数画素を含む画素ユニットが隣接する画素アレイ２００において、単純な平均値ではなく、補正対象画素ユニットＣＴＰＵのみならず、補正対象画素ユニットＣＴＰＵに隣接する隣接画素ユニットＡＪＰＵを含む加重平均を用いて、たとえば１つのマイクロレンズ下で複数の要因で発生する感度むらを補正することができ、より精度の高い画質を実現する。
そして、本第１の実施形態において、各重み付け係数Ｗｉは定数で規定されその総和も定数となり、本例では、重み付け係数Ｗｉの総和は１となるように、重み付け係数が設定される。すなわち、補正で参照される隣接画素ユニットの数が多く参照画素が多い程第２の重み付け係数ＡＪＷ１は小さな値となり、補正で参照される隣接画素ユニットの数が少なく参照画素が少ない程第２の重み付け係数ＡＪＷ２は大きな値となるように構成されている。
その結果、補正で参照される隣接画素ユニットの数（参照画素の数）の影響を受けることが少なく、サンプリング領域等にかかわりなく、安定してバラツキの少ない精度の高い補正係数μを得ることが可能となる。
（第１の実施形態に係る補正係数取得処理の第２の具体例）
図８は、本第１の実施形態に係る補正係数取得処理の第２の具体例を説明するための図である。
また、式（２－２）は、上記式２の重み付け係数として、第１の重み付け係数ＣＴＷ１および第２の重み付け係数ＡＪＷ１を具体的な数値を代入した例を示している。
Figure 0007499695000003
この第２の具体例では、画素ユニットＰＵ１１４が補正対象画素ユニットＣＴＰＵに相当し、補正対象画素ユニットＣＴＰＵに対して、斜め左上方の画素ユニットＰＵ１１１の１つが補正対象ユニットＣＴＰＵに隣接する同色の隣接画素ユニットＡＪＰＵ１として採用される。
なお、これは一例であり、補正対象画素ユニットＣＴＰＵに対して、斜め左上方の画素ユニットＰＵ１１１、斜め右上方の画素ユニットＰＵ１２１、斜め左下方の画素ユニットＰＵ２１１、および斜め右下方の画素ユニットＰＵ２２１の４つのうちから１，２、または３つの画素ユニットを任意に選択して隣接画素ユニットとして採用することが可能である。
補正には、補正対象の画素を含む補正対象画素ユニットＣＴＰＵの各画素ＰＸの読み出し値（画素信号に応じた感度値Ｐ１～Ｐ４）に加えて、隣接画素ユニットＡＪＰＵ１の各画素の読み出し値（画素信号に応じた感度値Ｐ５～Ｐ８）が参照される。
そして、式（２－２）に示すように、重み付け係数Ｗは、補正対象画素ユニットＣＴＰＵ（ＰＵ１１４）の画素に対して設定される第１の重み付け係数ＣＴＷ１が「０．１５」に設定され、隣接画素ユニットＡＪＰＵ１の画素に対して設定される第２の重み付け係数ＡＪＷ１が「０．１」に設定されている。この設定値は上記した条件ＣＴＷ＞ＡＪＷを満たしている。
また、第１の重み付け係数ＣＴＷ１としての「０．１５」は補正対象画素ユニットＣＴＰＵの４画素の感度値Ｐ１～Ｐ４に対して設定され、第２の重み付け係数ＡＪＷ１としての「０．１」は隣接画素ユニットＡＪＰＵ１の４画素に対して設定される。
したがって、重み付け係数Ｗの総和は、（０．１５×４＋０．１×４）＝１となり、式２の条件を満たしている。
また、本例では、補正で参照する画素の総数ｎは「８」となる
このように、第２の具体例では、補正回路７１０は、補正対象画素ユニットＣＴＰＵの左上方の補正対象画素の感度値Ｐ１を補正するための補正係数μを取得（算出）する際に、補正対象画素（Ｇ画素）と同じ補正対象画素ユニットＣＴＰＵに配置されている４つのＧ画素の感度値Ｐ１～Ｐ４の各々に第１の重み付け係数ＣＴＷ１（０．１５）を掛け合わせて重み付けした感度値の第１の総和を取得する。
これと並行して、補正対象画素ユニットＣＴＰＵの斜め上方に隣接する隣接画素ユニットＡＪＰＵ１に配置されている４個のＧ画素の感度値Ｐ５～Ｐ８の各々に第２の重み付け係数ＡＪＷ１（０．１）を掛け合わせて重み付けした感度値の第２の総和を取得する。
そして、重み付けした感度値の第１の総和と第２の総和を加算して重み付け総感度値を取得し、この重み付け総感度値を、補正で参照する画素の総数ｎ（＝８）で除して、所望の補正係数μを取得する。
これにより、Ｇ画素のような同色の複数画素を含む画素ユニットが隣接する画素アレイ２００において、単純な平均値ではなく、補正対象画素ユニットＣＴＰＵのみならず、補正対象画素ユニットＣＴＰＵに隣接する隣接画素ユニットＡＪＰＵを含む加重平均を用いて、たとえば１つのマイクロレンズ下で複数の要因で発生する感度むらを補正することができ、より精度の高い画質を実現する。
（第１の実施形態に係る補正係数取得処理の第３の具体例）
図９は、本第１の実施形態に係る補正係数取得処理の第３の具体例を説明するための図である。
この第３の具体例では、補正回路７１０は、画素部２０における画素の配置領域に応じて異なる数の補正に用いる隣接画素ユニットＡＪＰＵを採用可能である。
本例では、画素の配置領域として第１の配置領域ＡＲ１と第２の配置領域ＡＲ２を採用している。
第１の配置領域ＡＲ１は、画素部２０の中央部側の領域ＡＣＴＲを含み、第２の配置領域ＡＲ２は、画素部２０の縁部側領域ＡＥＤＧを含む。
補正回路７１０は、第１の配置領域ＡＲ１では、採用する隣接画素ユニットＡＪＰＵが少なくてよく、これに伴い上記式（２-２）に従って重み付けした感度値の総和を、補正で参照する画素の第１の総数（図９の例では８）で除して、補正係数μを算出する。
補正回路７１０は、第２の配置領域ＡＲ２では、採用する隣接画素ユニットＡＪＰＵを多くして精度を高めた方がよく、これに伴い上記式（２-１）に従って重み付けした感度値の総和を、補正で参照する画素の第１の総数（図９の例では２０）で除して、補正係数μを算出する。
この補正方法によれば、画素部２０における画素の配置位置ごとに補正のサンプリングエリアや補正係数を変えることも容易である。
たとえば、図９において、イメージセンサの画素部２０の中央部領域ＡＣＴＲでは式（２-２）の補正式で感度値補正用の補正係数μを取得する。
また、たとえば、斜め光の入射が多くシェーディングの影響が大きいチップ周辺部領域ＡＥＤＧでは式（２-１）を使い、より広範な範囲の隣接画素を使っての補正も可能となる。
以上説明したように、本第１の実施形態において、補正回路７１０は、補正対象の画素ユニットＰＵにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値Ｐｎ、および、補正対象の画素ユニットＰＵに隣接する少なくとも一つの同色の画素ユニットＰＵにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値Ｐｎを、重み付け係数Ｗｉにより重み付けし、重み付けした感度値の総和を、補正で参照する画素の総数ｎで除して、補正係数μを算出する。
したがって、本第１の実施形態によれば、広い領域における複数の要因で発生する感度むらを補正することが可能で、より精度の高い画質を実現することが可能となる利点がある。
また、本第１の実施形態によれば、補正回路７１０は、画素部２０における画素の配置領域に応じて異なる数の補正に用いる隣接画素ユニットＡＪＰＵを採用可能である。
したがって、本第１の実施形態によれば、広い領域における複数の要因で発生する感度むらをそれぞれ最適な補正方法で個別に補正することが可能で、より精度の高い画質を実現することが可能であり、しかも局所的な領域の感度むらを高い精度で補正することが可能となる。
（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２の実施形態に係る補正係数取得処理を説明するための図である。
また、式（２－３）は、上記式２の重み付け係数として、第１の重み付け係数ＣＴＷ１および第２の重み付け係数ＡＪＷ１，ＡＪＷ２を具体的な数値を代入した例を示している。
Figure 0007499695000004
本第２の実施形態が、第１の実施形態と異なる点は、次の通りである。
第１の実施形態においては、各画素ユニットＰＵは２×２の４つの同色画素（Ｇ）により構成されて、各画素ユニットＰＵのすべての４画素に対して１つのマイクロレンズＭＣＬが配置されている。
これに対して、本第２の実施形態においては、各画素ユニットＰＵは３×３の９つの同色画素（Ｇ）により構成され、補正対象画素ユニットＣＴＰＵの左上方の４画素Ｇ１～Ｇ４に対してのみ、たとえばＰＤＡＦ機能を持つように１つのマイクロレンズＭＣＬ１１が配置されている。
そして、補正対象画素ユニットＣＴＰＵの残りの画素Ｇ５～Ｇ９、隣接画素ユニットＡＪＰＵ１～ＡＪＰＵ４の画素Ｇ１０～Ｇ４５、補正対象画素ユニットＣＴＰＵに対して上下左右に隣接するＢ画素およびＲ画素の画素ユニットの画素のすべてに対して１つのマイクロレンズＭＣＬ１２が配置されている。
さらに、本第２の実施形態においては、補正対象画素ユニットＣＴＰＵを補正対象の画素Ｇ１～Ｇ４が配置される第１の領域ＡＲ１１と残りの画素Ｇ５～Ｇ９が配置される第２の領域ＡＲ１２に区分けされ、第１の領域ＡＲ１１に第１の重み付け係数ＣＴＷに設定し、第２の領域ＡＲ１２に第２の重み付け係数ＡＪＷ２を設定して、それぞれの領域で重み付けした感度値の総和を取得し、隣接画素ユニットＪＰＵ１の重み付けした感度値の総和を含めた重み付けした感度値を、補正で参照する画素の総数ｎで除して補正係数μを取得する。
そして、式（２－３）に示すように、重み付け係数Ｗは、補正対象画素ユニットＣＴＰＵ（ＰＵ１１４）の第１の領域ＡＲ１１の画素に対して設定される第１の重み付け係数ＣＴＷ１が「０．１１１」に設定され、第２の領域ＡＲ１２の画素に対して設定される第２の重み付け係数ＡＪＷ２が「０．０５６」に設定され、隣接画素ユニットＡＪＰＵ１の画素に対して設定される第２の重み付け係数ＡＪＷ１が「０．０５３１」に設定されている。この設定値は上記した条件ＣＴＷ＞ＡＪＷ２＞ＡＪＷ１を満たしている。
また、第１の重み付け係数ＣＴＷ１としての「０．１１１」は補正対象画素ユニットＣＴＰＵの第１の領域ＡＲ１１の４画素Ｇ１～Ｇ４の感度値Ｐ１～Ｐ４に対して設定され、第２の重み付け係数ＡＪＷ２としての「０．０５６」は補正対象画素ユニットＣＴＰＵ１の５画素Ｇ５～Ｇ９に対して設定される。第２の重み付け係数ＡＪＷ１としての「０．０５３１」は隣接画素ユニットＡＪＰＵ１の９画素Ｇ１０～Ｇ１８に対して設定される。
したがって、重み付け係数Ｗの総和は、（０．１１１×４＋０．０５６×５＋０．０５３１×９）＝１となり、式２の条件を満たしている。
また、本例では、補正で参照する画素の総数ｎは「１８」となる。
上記したように、本第２の実施形態においては、同色の３×３画素が隣接する画素配列において、中央に位置する補正対象画素ユニットＣＴＰＵの同一マイクロレンズを有するグリーン画素Ｇ１～Ｇ４の感度値を補正するために、同じ画素ユニットＣＴＰＵにある画素Ｇ５～Ｇ９と、隣接する隣接画素ユニットＡＪＰＵ係数μをかけて重み付けして感度の補正を行う。
換言すると、本実施形態において、重み付け係数は、補正対象の画素が配置される対象領域に対する第１の重み付け係数ＣＴＷを最大値とし、他の画素配置領域に対する第２の重み付け係数ＡＪＷは対象領域に対する配置条件に応じた値に設定される。
このように、補正対象画素からの距離や構造による感度への影響度を重み付けして加算することで、単純な平均値の加算に比べ、精密な感度補正が可能となる。
（第３の実施形態）
次の式３は、本発明の第３の実施形態に係る補正係数取得処理に適用される補正係数を取得するための演算式を示す。
Figure 0007499695000005

本第３の実施形態の補正係数取得処理（式３）が、第１の実施形態の補正係数取得処理と異なる点は、次の通りである。
第１の実施形態の補正係数取得処理においては、補正回路７１０は、補正対象の画素ユニットＰＵにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値Ｐｎ、および、補正対象の画素ユニットＰＵに隣接する少なくとも一つの同色の画素ユニットＰＵにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値Ｐｎを、重み付け係数Ｗｉにより重み付けし、重み付けした感度値の総和を、補正で参照する画素の総数ｎで除して、補正係数μを算出する。
これに対して、本第３の実施形態の補正係数取得処理においては、補正回路７１０は、補正対象の画素ユニットＰＵにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値Ｐｎ、および、補正対象の画素ユニットＰＵに隣接する少なくとも一つの同色の画素ユニットＰＵにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値Ｐｎを、重み付け係数Ｗｉにより重み付けし、重み付けした感度値の総和を、補正で参照する画素ユニットの重み付け係数値の総和で除して、補正係数μを算出する。
ここで、本第３の実施形態に係る補正係数取得処理の３つの具体例について説明する。
（第３の実施形態に係る補正係数取得処理の第１の具体例）
図１１は、本第３の実施形態に係る補正係数取得処理の第１の具体例を説明するための図である。
また、式（３－１）は、上記式３の重み付け係数として、第１の重み付け係数ＣＴＷ１および第２の重み付け係数ＡＪＷ１を具体的な数値を代入した例を示している。
Figure 0007499695000006
この第１の具体例では、画素ユニットＰＵ１１４が補正対象画素ユニットＣＴＰＵに相当し、補正対象画素ユニットＣＴＰＵに対して、斜め左上方の画素ユニットＰＵ１１１、斜め右上方の画素ユニットＰＵ１２１、斜め左下方の画素ユニットＰＵ２１１、および斜め右下方の画素ユニットＰＵ２２１の４つが隣接画素ユニットＡＪＰＵ１～ＡＪＰＵ４として採用される。
補正には、補正対象の画素を含む補正対象画素ユニットＣＴＰＵの各画素ＰＸの読み出し値（画素信号に応じた感度値Ｐ１～Ｐ４）に加えて、隣接画素ユニットＡＪＰＵ１～ＡＪＰＵ４の各画素の読み出し値である画素信号に応じた感度値Ｐ５～Ｐ８、Ｐ９～Ｐ１２、Ｐ１３～Ｐ１6、Ｐ１７～Ｐ２０が参照される。
そして、式（３－１）に示すように、重み付け係数Ｗは、補正対象画素ユニットＣＴＰＵ（ＰＵ１１４）の画素に対して設定される第１の重み付け係数ＣＴＷ１が「５」に設定され、隣接画素ユニットＡＪＰＵ１～ＡＪＰＵ４の画素に対して設定される第２の重み付け係数ＡＪＷ１が「３」に設定されている。この設定値は上記した条件ＣＴＷ＞ＡＪＷを満たしている。
また、第１の重み付け係数ＣＴＷ１としての「５」は補正対象画素ユニットＣＴＰＵの４画素の感度値Ｐ１～Ｐ４に対して設定され、第２の重み付け係数ＡＪＷ１としての「３」は隣接画素ユニットＡＪＰＵ１～ＡＪＰＵ４の１６画素に対して設定される。
また、本例では、補正で参照する画素ユニットの重み付け係数値の総和は「６８」となる。
このように、第１の具体例では、補正回路７１０は、補正対象画素ユニットＣＴＰＵの左上方の補正対象画素の感度値Ｐ１を補正するための補正係数μを取得（算出）する際に、補正対象画素（Ｇ画素）と同じ補正対象画素ユニットＣＴＰＵに配置されている４つのＧ画素の感度値Ｐ１～Ｐ４の各々に第１の重み付け係数ＡＪＷ１（５）を掛け合わせて重み付けした感度値の第１の総和を取得する。
これと並行して、補正対象画素ユニットＣＴＰＵの斜め上方に隣接する隣接画素ユニットＡＪＰＵ１～ＡＪＰＵ４に配置されている１６個のＧ画素の感度値Ｐ５～Ｐ２０の各々に第２の重み付け係数ＡＪＷ１（３）を掛け合わせて重み付けした感度値の第２の総和を取得する。
そして、重み付けした感度値の第１の総和と第２の総和を加算して重み付け総感度値を取得し、この重み付け総感度値を、補正で参照する画素ユニットの重み付け係数値の総和ｎ（＝６８）で除して、所望の補正係数μを取得する。
これにより、Ｇ画素のような同色の複数画素を含む画素ユニットが隣接する画素アレイ２００において、単純な平均値ではなく、補正対象画素ユニットＣＴＰＵのみならず、補正対象画素ユニットＣＴＰＵに隣接する隣接画素ユニットＡＪＰＵを含む加重平均を用いて、たとえば１つのマイクロレンズ下で複数の要因で発生する感度むらを補正することができ、より精度の高い画質を実現する。
（第３の実施形態に係る補正係数取得処理の第２の具体例）
図１２は、本第３の実施形態に係る補正係数取得処理の第２の具体例を説明するための図である。
また、式（３－２）は、上記式２の重み付け係数として、第１の重み付け係数ＣＴＷ１および第２の重み付け係数ＡＪＷ１を具体的な数値を代入した例を示している。
Figure 0007499695000007
この第２の具体例では、画素ユニットＰＵ１１４が補正対象画素ユニットＣＴＰＵに相当し、補正対象画素ユニットＣＴＰＵに対して、斜め左上方の画素ユニットＰＵ１１１の１つが補正対象ユニットＣＴＰＵに隣接する同色の隣接画素ユニットＡＪＰＵ１として採用される。
なお、これは一例であり、補正対象画素ユニットＣＴＰＵに対して、斜め左上方の画素ユニットＰＵ１１１、斜め右上方の画素ユニットＰＵ１２１、斜め左下方の画素ユニットＰＵ２１１、および斜め右下方の画素ユニットＰＵ２２１の４つのうちから１，２、または３つの画素ユニットを任意に選択して隣接画素ユニットとして採用することが可能である。
補正には、補正対象の画素を含む補正対象画素ユニットＣＴＰＵの各画素ＰＸの読み出し値（画素信号に応じた感度値Ｐ１～Ｐ４）に加えて、隣接画素ユニットＡＪＰＵ１の各画素の読み出し値（画素信号に応じた感度値Ｐ５～Ｐ８）が参照される。
そして、式（３－２）に示すように、重み付け係数Ｗは、補正対象画素ユニットＣＴＰＵ（ＰＵ１１４）の画素に対して設定される第１の重み付け係数ＣＴＷ１が「３」に設定され、隣接画素ユニットＡＪＰＵ１の画素に対して設定される第２の重み付け係数ＡＪＷ１が「２」に設定されている。この設定値は上記した条件ＣＴＷ＞ＡＪＷを満たしている。
また、第１の重み付け係数ＣＴＷ１としての「３」は補正対象画素ユニットＣＴＰＵの４画素の感度値Ｐ１～Ｐ４に対して設定され、第２の重み付け係数ＡＪＷ１としての「２」は隣接画素ユニットＡＪＰＵ１の４画素に対して設定される。
また、本例では、補正で参照する画素ユニットの重み付け係数値の総和ｎは「２０」となる
このように、第２の具体例では、補正回路７１０は、補正対象画素ユニットＣＴＰＵの左上方の補正対象画素の感度値Ｐ１を補正するための補正係数μを取得（算出）する際に、補正対象画素（Ｇ画素）と同じ補正対象画素ユニットＣＴＰＵに配置されている４つのＧ画素の感度値Ｐ１～Ｐ４の各々に第１の重み付け係数ＡＪＷ１（３）を掛け合わせて重み付けして感度値の第１の総和を取得する。
これと並行して、補正対象画素ユニットＣＴＰＵの斜め上方に隣接する隣接画素ユニットＡＪＰＵ１に配置されている４個のＧ画素の感度値Ｐ５～Ｐ８の各々に第２の重み付け係数ＡＪＷ１（２）を掛け合わせて重み付けした感度値の第２の総和を取得する。
そして、重み付けした感度値の第１の総和と第２の総和を加算して重み付け総感度値を取得し、この重み付け総感度値を、補正で参照する画素ユニットの重み付け係数値の総和ｎ（＝２０）で除して、所望の補正係数μを取得する。
これにより、Ｇ画素のような同色の複数画素を含む画素ユニットが隣接する画素アレイ２００において、単純な平均値ではなく、補正対象画素ユニットＣＴＰＵのみならず、補正対象画素ユニットＣＴＰＵに隣接する隣接画素ユニットＡＪＰＵを含む加重平均を用いて、たとえば１つのマイクロレンズ下で複数の要因で発生する感度むらを補正することができ、より精度の高い画質を実現する。
（第３の実施形態に係る補正係数取得処理の第３の具体例）
図１３は、本第３の実施形態に係る補正係数取得処理の第３の具体例を説明するための図である。
この第３の具体例では、補正回路７１０は、画素部２０における画素の配置領域に応じて異なる数の補正に用いる隣接画素ユニットＡＪＰＵを採用可能である。
本例では、画素の配置領域として第１の配置領域ＡＲ２１と第２の配置領域ＡＲ２２を採用している。
第１の配置領域ＡＲ２１は、画素部２０の中央部側の領域ＡＣＴＲを含み、第２の配置領域ＡＲ２２は、画素部２０の縁部側領域ＡＥＤＧを含む。
補正回路７１０は、第１の配置領域ＡＲ１では、採用する隣接画素ユニットＡＪＰＵが少なくてよく、これに伴い上記式（３-２）に従って重み付けした感度値の総和を、補正で参照する画素の第１の総数（図１３の例では２０）で除して、補正係数μを算出する。
補正回路７１０は、第２の配置領域ＡＲ２では、採用する隣接画素ユニットＡＪＰＵを多くして精度を高めた方がよく、これに伴い上記式（３-１）に従って重み付けした感度値の総和を、補正で参照する画素の第１の総数（図１３の例では６８）で除して、補正係数μを算出する。
この補正方法によれば、画素部２０における画素の配置位置ごとに補正のサンプリングエリアや補正係数を変えることも容易である。
たとえば、図１３において、イメージセンサの画素部２０の中央部領域ＡＣＴＲでは式（３-２）の補正式で感度値補正用の補正係数μを取得する。
また、たとえば、斜め光の入射が多くシェーディングの影響が大きいチップ周辺部領域ＡＥＤＧでは式（３-１）を使い、より広範な範囲の隣接画素を使っての補正も可能となる。
以上説明したように、本第３の実施形態において、補正回路７１０は、補正対象の画素ユニットＰＵにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値Ｐｎ、および、補正対象の画素ユニットＰＵに隣接する少なくとも一つの同色の画素ユニットＰＵにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値Ｐｎを、重み付け係数Ｗｉにより重み付けし、重み付けした感度値の総和を、補正で参照する画素ユニットの重み付け係数値の総数ｎで除して、補正係数μを算出する。
したがって、本第３の実施形態によれば、広い領域における複数の要因で発生する感度むらをそれぞれ最適な補正方法で個別に補正することが可能で、より精度の高い画質を実現することが可能となる利点がある。
また、本第３の実施形態によれば、補正回路７１０は、画素部２０における画素の配置領域に応じて異なる数の補正に用いる隣接画素ユニットＡＪＰＵを採用可能である。
したがって、本第３の実施形態によれば、広い領域における複数の要因で発生する感度むらをそれぞれ最適な補正方法で個別に補正することが可能で、より精度の高い画質を実現することが可能であり、しかも局所的な領域の感度むらを高い精度で補正することが可能となる。
（第４の実施形態）
次の式４は、本発明の第４の実施形態に係る補正係数取得処理に適用される補正係数を取得するための演算式を示す。
Figure 0007499695000008

本第４の実施形態の補正係数取得処理（式４）が、第１、第２および第３の実施形態の補正係数取得処理と異なる点は、次の通りである。
第４の実施形態の補正係数取得処理においては、前述した重み付け係数Ｗｉが関数ｆ(i)により形成されている。
本第４の実施形態において、関数ｆ(i)はマイクロレンズシェーディングによる理論値を示す関数を含む。
ここで、本第４の実施形態に係る補正係数取得処理の具体例について説明する。
（第４の実施形態に係る補正係数取得処理の具体例）
図１４（Ａ）～（Ｃ）は、本発明の第４の実施形態に係る補正係数取得処理を説明するための図である。
図１４（Ａ）は画素群の画素ユニット配列を示し、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）のｘ－ｘ線における補正対象画素ユニットＣＴＰＵの輝度値分布を示し、図１４（Ｃ）は関数f(i)に関連付けてシェーディングを補正する様子を模式的に示している。
本第４の実施形態においては、各画素ユニットＰＵは４×４の１６個の同色画素（Ｇ）により構成され、補正対象画素ユニットＣＴＰＵおよび隣接画素ユニットＡＪＰＵ１～ＡＪＰＵ４の各１６画素Ｇ１～Ｇ１６等に対して、たとえばＰＤＡＦ機能を持つように１つのマイクロレンズＭＣＬ２１がそれぞれ配置されている。
本第４の実施形態においては、補正対象画素ユニットＣＴＰＵの各画素Ｇ１～Ｇ１６のマイクロレンズＭＣＬ２１によるシェーディングを補正するように、関数ｆ(i)が形成されている。なお、関数ｆ(i)は待機関数として用いられている。
本例では、隣接画素ユニットＡＪＰＵ１～ＡＪＰＵ４の感度値を使って補正対象画素からの距離、すなわち影響度に応じた係数も加算されている。
また、本例では、補正で参照する画素の総数ｎは「１６」となる。
本第４の実施形態によれば、マイクロレンズＭＣＬ２１自体の形状のばらつきから発生する感度不良もより正確に補正が可能である。
このように、本第４の実施形態によれば、関数を待機関数として用いることにより、より多様な感度むらを補正することができる。
（第５の実施形態）
次の式５は、本発明の第５の実施形態に係る補正係数取得処理に適用される補正係数を取得するための演算式を示す。
Figure 0007499695000009

本第５の実施形態の補正係数取得処理（式５）が、第４の実施形態の補正係数取得処理と異なる点は、次の通りである。
第５の実施形態の補正係数取得処理においては、重み付け係数により重み付けして重み付け感度値を求める際に、画素の配置条件に応じた状態の理論値を示す関数に関連付けて補正した上で、加重平均により補正係数μを取得する。
すなわち、本第５の実施形態において、画素の配置条件に応じた理論値を示す関数とは、上記したマイクロレンズＭＣＬ２１のシェーディングによる理論値を示す関数ｆ(i)に相当し、この関数ｆ(i)と補正対象画素からの距離で決まる補正係数を掛け合わせてマイクロレンズＭＣＬ２１によるシェーディングを補正する。
ここで、本第５の実施形態に係る補正係数取得処理の具体例について説明する。
（第５の実施形態に係る補正係数取得処理の具体例）
図１５（Ａ）～（Ｃ）は、本発明の第５の実施形態に係る補正係数取得処理を説明するための図である。
図１５（Ａ）は画素群の画素ユニット配列を示し、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のｘ－ｘ線における補正対象画素ユニットＣＴＰＵの輝度値分布を示し、図１５（Ｃ）は関数f(i)に関連付けてシェーディングを補正する様子を模式的に示している。
本第５の実施形態においても、第４の実施形態と同様に、各画素ユニットＰＵは４×４の１６個の同色画素（Ｇ）により構成され、補正対象画素ユニットＣＴＰＵおよび隣接画素ユニットＡＪＰＵ１～ＡＪＰＵ４の各１６画素Ｇ１～Ｇ１６等に対して、たとえばＰＤＡＦ機能を持つように１つのマイクロレンズＭＣＬ２１がそれぞれ配置されている。
本第５の実施形態においても、４×４画素の同色画素が隣接する画素配列において、中央の補正対象（注目）画素ユニットＣＴＰＵのＧ画素Ｐ１～Ｐ１６上に１つのマイクロレンズＭＣＬ２１が形成されている。
各画素の感度バラつきを補正する際同じ４×４の画素ユニット内にある１６画素の感度値の平均をただとるのではなく、レンズによるシェーディングを補正した上で加重平均をとる方がより正確に１つ１つの画素の感度バラつきの補正が可能である。
本例では、隣接画素ユニットＡＪＰＵ１～ＡＪＰＵ４の感度値を使って補正対象画素からの距離、すなわち影響度に応じた係数も加算されている。
また、本例では、補正で参照する画素の総数ｎは「８０」となる。
本第５の実施形態によれば、マイクロレンズＭＣＬ２１自体の形状のばらつきから発生する感度不良もより正確に補正が可能である。
このように、本第５の実施形態によれば、関数を待機関数として用いることにより、より多様な感度むらを補正することができる。
（第６の実施形態）
図１６（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の第６の実施形態に係る補正係数取得処理を説明するための図である。
本第６の実施形態が、第１の実施形態と異なる点は、次の通りである。
第１の実施形態においては、各画素ユニットＰＵは２×２の４つの同色画素（Ｇ）により構成されて、各画素ユニットＰＵのすべての４画素に対して１つのマイクロレンズＭＣＬが配置されている。
これに対して、本第６の実施形態においては、図１６(Ａ)に示すように、各画素ユニットＰＵは３×３の９つの同色画素（Ｇ）により構成され、補正対象画素ユニットＣＴＰＵの２画素Ｇ４，Ｇ５に対してのみ、たとえばＰＤＡＦ機能を持つように１つのマイクロレンズＭＣＬ３１が配置されている。
あるいは、図１６(Ｂ)に示すように、各画素ユニットＰＵは３×３の９つの同色画素（Ｇ）により構成され、補正対象画素ユニットＣＴＰＵの２画素Ｇ４，Ｇ５に対してのみ、たとえばＰＤＡＦ機能を持つように金属シールドＭＳＬ３１が配置されている。
本第６の実施形態によれば、画素ユニットに局所的に含まれるＰＤＡＦ機能を持つ画素の感度を、同一画素ユニットＣＴＰＵまたは他の隣接画素ユニットＡＪＰＵの同一色画素の加重平均または周辺画素の感度値に基づいた重み付けをした関数で補正することが可能である。
（第７の実施形態）
図１７（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の第７の実施形態に係る補正係数取得処理を説明するための図である。
本第７の実施形態が、第１の実施形態と異なる点は、次の通りである。
第１の実施形態においては、各画素ユニットＰＵは２×２の４つの同色画素（Ｇ）により構成されて、各画素ユニットＰＵのすべての４画素に対して１つのマイクロレンズＭＣＬが配置されている。
これに対して、本第７の実施形態においては、図１６(Ａ)に示すように、各画素ユニットＰＵは３×３の９つの同色画素（Ｇ）により構成され、補正対象画素ユニットＣＴＰＵの２画素Ｇ４，Ｇ５に対してのみ、たとえば白黒画素または近赤外（ＮＩＲ）画素が配置され、画素ユニットＰＵに異なる色を含むように構成されている。
本第７の実施形態によれば、画素ユニットに局所的に含まれる白黒画素やＮＩＲ画素の感度を、同一画素ユニットＣＴＰＵまたは他の隣接画素ユニットＡＪＰＵの同一色画素の加重平均または周辺画素の感度値に基づいた重み付けをした関数で補正することが可能である。
（第８の実施形態）
次の式６は、本発明の第８の実施形態に係る補正係数取得処理に適用される補正係数を取得するための演算式を示す。
Figure 0007499695000010

図１８は、本発明の第８の実施形態に係る補正係数取得処理を説明するための図である。
本第８の実施形態が、上記した第１、第２、第３、第４、第５、第６および第７の実施形態と異なる点は、次の通りである。
本第８の実施形態においては、画素の感度を、加重平均の代わりに、同一画素ユニットまたは他の隣接画素ユニットの中央値を補正係数として取得する補正係数取得処理を行う。
本第８の実施形態によれば、同色の隣接画素の中央値を用いることにより、従来補正が困難であった広い領域の感度むらを補正することが可能となる。
（第９の実施形態）
次の式７は、本発明の第９の実施形態に係る補正係数取得処理に適用される補正係数を取得するための演算式を示す。
Figure 0007499695000011

式７において、Ｍｏがモード値を示し、ｌがモード値Ｍｏを含むクラスの下限を示し、（f + 1）は次のクラス間の度数を示し、（f -1）が先行するクラス間の度数を示し、hがクラス間の幅を示している。
図１９は、本発明の第９の実施形態に係る補正係数取得処理を説明するための図である。
本第９の実施形態が、上記した第１、第２、第３、第４、第５、第６および第７の実施形態と異なる点は、次の通りである。
本第９の実施形態においては、画素の感度を、加重平均の代わりに、同一画素ユニットまたは他の隣接画素ユニットのモード値により補正する。
本第９の実施形態によれば、同一画素ユニットまたは他の隣接画素ユニットのモード値を用いることにより、従来補正が困難であった広い領域の感度むらを補正することが可能となる。
以上説明した固体撮像装置１０は、デジタルカメラやビデオカメラ、携帯端末、あるいは監視用カメラ、医療用内視鏡用カメラなどの電子機器に、撮像デバイスとして適用することができる。
図２０は、本発明の実施形態に係る固体撮像装置が適用されるカメラシステムを搭載した電子機器の構成の一例を示す図である。
本電子機器８００は、図２０に示すように、本実施形態に係る固体撮像装置１０が適用可能なＣＭＯＳイメージセンサ８１０を有する。
さらに、電子機器８００は、このＣＭＯＳイメージセンサ８１０の画素領域に入射光を導く（被写体像を結像する）光学系（レンズ等）８２０を有する。
電子機器８００は、ＣＭＯＳイメージセンサ８１０の出力信号を処理する信号処理回路(ＰＲＣ)８３０を有する。
信号処理回路８３０は、ＣＭＯＳイメージセンサ８１０の出力信号に対して所定の信号処理を施す。
信号処理回路８３０で処理された画像信号は、液晶ディスプレイ等からなるモニタに動画として映し出し、あるいはプリンタに出力することも可能であり、またメモリカード等の記録媒体に直接記録する等、種々の態様が可能である。
上述したように、ＣＭＯＳイメージセンサ８１０として、前述した固体撮像装置１０を搭載することで、高性能、小型、低コストのカメラシステムを提供することが可能となる。
そして、カメラの設置の要件に実装サイズ、接続可能ケーブル本数、ケーブル長さ、設置高さなどの制約がある用途に使われる、たとえば、監視用カメラ、医療用内視鏡用カメラなどの電子機器を実現することができる。
１０・・・固体撮像装置、２０・・・画素部、２００・・・画素アレイ、ＰＸＧ・・・画素群、ＰＵ・・・画素ユニット、ＣＴＰＵ・・・補正対象画素ユニット、ＡＪＰＵ・・・隣接画素ユニット、ＭＣＬ・・・マイクロレズ、３０・・・垂直走査回路、４０・・・読み出し回路、５０・・・水平走査回路、６０・・・タイミング制御回路、７０・・・信号処理回路、７１０・・・補正回路、８００・・・電子機器、８１０・・・ＣＭＯＳイメージセンサ、８２０・・・光学系、８３０・・・信号処理回路（ＰＲＣ）。

Claims (19)

  1. 光電変換を行う複数の同色画素を含む画素ユニットが複数配置された画素部と、
    補正対象となる前記画素ユニットの画素の感度を、取得した補正係数に関連付けて補正する補正回路と、を有し、
    前記補正回路は、
    前記画素部における画素の配置領域に応じて異なる数の隣接画素ユニットを採用可能であり、かつ、
    前記補正回路は、
    前記補正対象の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値、および、前記補正対象の画素ユニットに隣接する少なくとも一つの画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値を、重み付け係数により重み付けした重み付け感度値の加重平均により前記補正係数を取得可能であって、
    前記補正回路は、
    前記補正対象の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値、および、前記補正対象の画素ユニットに隣接する少なくとも一つの同色の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値を、重み付け係数により重み付けし、重み付けした感度値の総和を、補正で参照する画素の総数で除して、前記補正係数を算出する
    固体撮像装置。
  2. 前記補正回路は、
    採用する隣接画素ユニットが少ない第１の配置領域では、前記重み付けした感度値の総和を、補正で参照する画素の第１の総数で除して、前記補正係数を算出し、
    採用する隣接画素ユニットが多い第２の配置領域では、重み付けした感度値の総和を、補正で参照する画素の第２の総数で除して、前記補正係数を算出する
    請求項１記載の固体撮像装置。
  3. 前記補正対象の画素ユニットは、補正対象画素を含む領域を含む複数の領域に区分けされ、
    前記補正回路は、
    前記区分けされた複数の領域に対して設定される重み付け係数で当該各領域における重み付け感度値の総和を取得し、隣接画素ユニットの重み付けした感度値の総和を含めた重み付け感度値を、補正で参照する画素の総数で除して補正係数を取得する。
    請求項１または２記載の固体撮像装置。
  4. 光電変換を行う複数の同色画素を含む画素ユニットが複数配置された画素部と、
    補正対象となる前記画素ユニットの画素の感度を、取得した補正係数に関連付けて補正する補正回路と、を有し、
    前記補正回路は、
    前記補正対象の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値、および、前記補正対象の画素ユニットに隣接する少なくとも一つの画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値を、重み付け係数により重み付けした重み付け感度値の加重平均により前記補正係数を取得可能であって、
    前記補正回路は、
    前記補正対象の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値、および、前記補正対象の画素ユニットに隣接する少なくとも一つの同色の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値を、重み付け係数により重み付けし、重み付けした感度値の総和を、補正で参照する画素ユニットの重み付け係数値の総和で除して、前記補正係数を算出する
    固体撮像装置。
  5. 前記補正回路は、
    前記画素部における画素の配置領域に応じて異なる数の隣接画素ユニットを採用可能である
    請求項4記載の固体撮像装置。
  6. 前記補正回路は、
    採用する隣接画素ユニットが少ない第１の配置領域では、前記重み付けした感度値の総和を、補正で参照する画素ユニットの重み付け係数値の第１の総和で除して、前記補正係数を算出し、
    採用する隣接画素ユニットが多い第２の配置領域では、重み付けした感度値の総和を、補正で参照する画素ユニットの重み付け係数値の第２の総和で除して、前記補正係数を算出する
    請求項5記載の固体撮像装置。
  7. 前記第１の配置領域は、前記画素部の中央部側の領域を含み、
    前記第２の配置領域は、前記画素部の縁部側領域を含む
    請求項２記載の固体撮像装置。
  8. 前記重み付け係数は定数である
    請求項１から７のいずれか一に記載の固体撮像装置。
  9. 前記重み付け係数は、画素の配置条件に応じた関数である
    請求項１から７のいずれか一に記載の固体撮像装置。
  10. 前記補正回路は、
    前記重み付け係数により重み付けして重み付け感度値を求める際に、画素の配置条件に応じた状態の理論値を示す関数に関連付けて補正し、加重平均により前記補正係数を取得する
    請求項８または９のいずれか一に記載の固体撮像装置。
  11. 前記画素ユニットの複数の画素に対して一つのマイクロレンズが形成されており、
    前記関数は、レンズシェーディングによる理論値を示す関数である
    請求項９または１０記載の固体撮像装置。
  12. 前記重み付け係数は、前記補正対象の画素ユニットの画素に対して設定される第１の重み付け係数が、他の画素ユニットの画素に対して設定される第２の重み付け係数より大きい
    請求項１から１１のいずれか一に記載の固体撮像装置。
  13. 前記重み付け係数は、前記補正対象の画素が配置される対象領域に対する第１の重み付け係数を最大値とし、他の画素配置領域に対する第２の重み付け係数は当該対象領域に対する配置条件に応じた値に設定される
    請求項１から１２のいずれか一に記載の固体撮像装置。
  14. 補正回路は、
    前記画素の感度値または色差信号を、加重平均に代えて、同一の前記画素ユニットまたは隣接する前記画素ユニットの中央値を前記補正係数として取得する
    請求項１から１３のいずれか一に記載の固体撮像装置。
  15. 補正回路は、
    前記画素の感度値または色差信号を、加重平均に代えて、同一の前記画素ユニットまたは隣接する前記画素ユニットのモード値を前記補正係数として取得する
    請求項１から１３のいずれか一に記載の固体撮像装置。
  16. 光電変換を行う複数の同色画素を含む画素ユニットが複数配置された画素部と、
    補正対象となる前記画素ユニットの画素の感度を、取得した補正係数に関連付けて補正する補正回路と、を有する固体撮像装置の信号処理方法であって、
    前記補正回路が、
    前記画素部における画素の配置領域に応じて異なる数の隣接画素ユニットを採用し、かつ、
    前記補正回路が、
    前記補正対象の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値、および、前記補正対象の画素ユニットに隣接する少なくとも一つの画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値を、重み付け係数により重み付けした重み付け感度値の加重平均により前記補正係数を取得可能であって、
    前記補正回路が、
    前記補正対象の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値、および、前記補正対象の画素ユニットに隣接する少なくとも一つの同色の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値を、重み付け係数により重み付けし、
    重み付けした感度値の総和を、補正で参照する画素の総数で除して、前記補正係数を算出する
    固体撮像装置の信号処理方法。
  17. 光電変換を行う複数の同色画素を含む画素ユニットが複数配置された画素部と、
    補正対象となる前記画素ユニットの画素の感度を、取得した補正係数に関連付けて補正する補正回路と、を有する固体撮像装置の信号処理方法であって、
    前記補正回路が、
    前記補正対象の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値、および、前記補正対象の画素ユニットに隣接する少なくとも一つの画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値を、重み付け係数により重み付けした重み付け感度値の加重平均により前記補正係数を取得可能であって、
    前記補正回路が、
    前記補正対象の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値、および、前記補正対象の画素ユニットに隣接する少なくとも一つの同色の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値を、重み付け係数により重み付けし、
    重み付けした感度値の総和を、補正で参照する画素ユニットの重み付け係数値の総和で除して、前記補正係数を算出する
    固体撮像装置の信号処理方法。
  18. 固体撮像装置と、
    前記固体撮像装置に被写体像を結像する光学系と、を有し、
    前記固体撮像装置は、
    光電変換を行う複数の同色画素を含む画素ユニットが複数配置された画素部と、
    補正対象となる前記画素ユニットの画素の感度を、取得した補正係数に関連付けて補正する補正回路と、を有し、
    前記補正回路は、
    前記画素部における画素の配置領域に応じて異なる数の隣接画素ユニットを採用可能であり、かつ、
    前記補正回路は、
    前記補正対象の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値、および、前記補正対象の画素ユニットに隣接する少なくとも一つの画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値を、重み付け係数により重み付けした重み付け感度値の加重平均により前記補正係数を取得可能であって、
    前記補正回路は、
    前記補正対象の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値、および、前記補正対象の画素ユニットに隣接する少なくとも一つの同色の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値を、重み付け係数により重み付けし、重み付けした感度値の総和を、補正で参照する画素の総数で除して、前記補正係数を算出する
    電子機器。
  19. 固体撮像装置と、
    前記固体撮像装置に被写体像を結像する光学系と、を有し、
    前記固体撮像装置は、
    光電変換を行う複数の同色画素を含む画素ユニットが複数配置された画素部と、
    補正対象となる前記画素ユニットの画素の感度を、取得した補正係数に関連付けて補正する補正回路と、を有し、
    前記補正回路は、
    前記補正対象の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値、および、前記補正対象の画素ユニットに隣接する少なくとも一つの画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値を、重み付け係数により重み付けした重み付け感度値の加重平均により前記補正係数を取得可能であって、
    前記補正回路は、
    前記補正対象の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値、および、前記補正対象の画素ユニットに隣接する少なくとも一つの同色の画素ユニットにおける補正で参照する各画素の画素信号に応じた感度値を、重み付け係数により重み付けし、重み付けした感度値の総和を、補正で参照する画素ユニットの重み付け係数値の総和で除して、前記補正係数を算出する
    電子機器。
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