(57)【要約】【課題】サグ成分を補正することによって撮像素子からの出力画像の画質を向上させる。【解決手段】外部からの光が遮光された複数の受光画素からなるオプティカルブラック領域を有する撮像素子１０を備え、オプティカルブラック領域内の各受光画素から出力される出力信号の変化に基づいて撮像素子１０の各受光画素から出力される出力信号のサグ成分を補正するサグ補正部２０を備える撮像装置１００により上記課題を解決することができる。【選択図】図１
2006345420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射された光の強度に応じた情報電荷を生成する受光画素が２次元的に配置されると共に、外部からの光が遮光された複数の受光画素からなるオプティカルブラック領域を有する撮像素子、を備えた撮像装置であって、
前記オプティカルブラック領域内の各受光画素から出力される出力信号の変化に基づいて前記撮像素子の各受光画素から出力される出力信号のサグ成分を補正するサグ補正部を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記撮像素子は、受光画素が行列配置されると共に、受光画素に対応する出力信号が１行毎に順に出力される構成を備え、
前記オプティカルブラック領域は、前記撮像素子の受光画素の行方向に沿って外部からの光が遮光された複数の受光画素を含み、
前記サグ補正部は、前記オプティカルブラック領域内の各受光画素から出力される出力信号の行方向に沿った変化に基づいて、前記撮像素子の各受光画素から出力される出力信号の行方向に沿った水平サグ成分を補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像装置において、
前記サグ補正部は、前記オプティカルブラック領域内の各受光画素から出力される出力信号の行方向に沿った変化に基づいて前記撮像素子の各列に対する水平サグ成分を求め、前記撮像素子の各受光画素から出力される出力信号から対応する列に対する水平サグ成分を減算することによって水平サグ成分を補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記撮像素子は、受光画素が行列配置されると共に、受光画素に対応する出力信号が１行毎に順に出力される構成を備え、
前記オプティカルブラック領域は、前記撮像素子の受光画素の列方向に沿って外部からの光が遮光された複数の受光画素を含み、
前記サグ補正部は、前記オプティカルブラック領域内の各受光画素から出力される出力信号の列方向に沿った変化に基づいて、前記撮像素子の各受光画素から出力される出力信号の列方向に沿った垂直サグ成分を補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像装置において、
前記サグ補正部は、前記オプティカルブラック領域内の各受光画素から出力される出力信号の列方向に沿った変化に基づいて前記撮像素子の各行に対する垂直サグ成分を求め、前記撮像素子の各受光画素から出力される出力信号から対応する行に対する垂直サグ成分を減算することによって垂直サグ成分を補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
入射された光の強度に応じた情報電荷を生成する受光画素が２次元的に配置されると共に、外部からの光が遮光された複数の受光画素からなるオプティカルブラック領域を有する撮像素子、から出力された信号の信号処理方法であって、
前記オプティカルブラック領域内の各受光画素から出力される出力信号の変化に基づいて前記撮像素子の各受光画素から出力される出力信号のサグ成分を補正する第１の工程を備えることを特徴とする信号処理方法。
【請求項７】
請求項６に記載の信号処理方法において、
前記第１の工程は、
前記オプティカルブラック領域内の各受光画素から出力される出力信号の行方向に沿った変化に基づいて前記撮像素子の各列に対する水平サグ成分を求める第２の工程と、
前記撮像素子の各受光画素から出力される出力信号から対応する列に対する水平サグ成分を減算する第３の工程と、
を含むことを特徴とする信号処理方法。
【請求項８】
請求項６に記載の信号処理方法において、
前記第１の工程は、
前記オプティカルブラック領域内の各受光画素から出力される出力信号の列方向に沿った変化に基づいて前記撮像素子の各行に対する垂直サグ成分を求める第２の工程と、
前記撮像素子の各受光画素から出力される出力信号から対応する行に対する垂直サグ成分を減算する第３の工程と、
を含むことを特徴とする信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力画像の画質を向上させた撮像装置及び信号処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電荷結合素子（ＣＣＤ：Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等の固体撮像素子を備えた撮像装置は、図１３に示すように、撮像素子１０、相関２重サンプリング部（ＣＤＳ部：Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ）１２、クランプ部１３、アナログ増幅器（ＡＧＣ：Ａｕｔｏ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）１４、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１５、信号処理部１６及び制御部１８を含んで構成される。
【０００３】
撮像素子１０は、例えば、フレーム転送型のＣＣＤ固体撮像素子とされる。フレーム転送方式のＣＣＤ固体撮像素子は、図１４に示すように、撮像部１０ｉ、蓄積部１０ｓ、水平転送部１０ｈ及び出力部１０ｄを含んで構成される。撮像部１０ｉは、それぞれ複数の受光画素の列からなる垂直シフトレジスタを備える。各受光画素は、外部からの光を受けて、その入射光の強度に応じた量の情報電荷を生成する。また、制御部１８から撮像部１０ｉへ垂直クロックパルスが入力されることによって、各受光画素で生成された情報電荷は垂直シフトレジスタに沿って蓄積部１０ｓへ転送される。
【０００４】
撮像部１０ｉには、有効画素領域１０ａとオプティカルブラック領域１０ｂとが設けられる。有効画素領域１０ａの受光面は外部からの光を受光できるように構成されている。オプティカルブラック領域１０ｂの受光面は外部からの光を遮断する金属層等で覆われている。オプティカルブラック領域１０ｂから出力される信号は、撮像素子１０の黒レベルＳｂを決定するオプティカルブラック信号として用いられる。オプティカルブラック領域１０ｂは、一般的に撮像部１０ｉにおける蓄積部１０ｓに近接する数行分の画素領域及び撮像部１０ｉにおける左右のいずれかの数列分の画素領域から構成される。
【０００５】
蓄積部１０ｓは、撮像部１０ｉの垂直シフトレジスタと連続して配置された垂直シフトレジスタを備える。蓄積部１０ｓの垂直シフトレジスタは全体が遮光されており、情報電荷を１フレーム分だけ蓄積しておくために用いられる。蓄積部１０ｓには、制御部１８から垂直クロックパルス及び出力制御クロックが入力される。垂直クロックパルス及び出力制御クロックが印加されることによって、蓄積部１０ｓに保持された情報電荷が水平転送部１０ｈへ１行分ずつ転送出力される。水平転送部１０ｈは、水平シフトレジスタを備える。水平転送部１０ｈの水平シフトレジスタの各ビットには蓄積部１０ｓの各垂直シフトレジスタからそれぞれ１画素分の情報電荷が順次転送出力される。水平転送部１０ｈには、制御部１８から水平クロックパルスが入力される。水平転送部１０ｈでは、水平クロックパルスを受けて、１画素単位で情報電荷が出力部１０ｄへ転送される。出力部１０ｄは１画素毎の情報電荷量を電圧値に変換し、その電圧値の変化がＣＣＤ出力としてＣＤＳ部１２へ出力される。
【０００６】
ＣＤＳ部１２は、制御部１８からクロックパルスを受けて、撮像素子１０からの信号の出力に同期して相関２重サンプリングを行い、クロック成分を除去してノイズを低減させる。クランプ部１３は、ＣＤＳ部１２の出力信号Ｓを受けて、オプティカルブラック領域１０ｂからのオプティカルブラック信号に基づいて黒レベルＳｂをクランプする。アナログ増幅器１４は、ＣＤＳ部１２でサンプリングされた出力信号Ｓを受けて、出力信号Ｓを増幅して出力する。アナログ増幅器１４における増幅率は、クランプ部１３に設定された黒レベルＳｂを基準として決定できる。Ａ／Ｄ変換器１５は、アナログ増幅器１４からの出力を受けて、アナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。信号処理部１６は、デジタル増幅器（Ｄｉｇｉｔａｌ  ＡＭＰ）、デジタル信号処理部（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等を含んで構成される。信号処理部１６は、Ａ／Ｄ変換器１５から出力された信号に対してデジタル増幅処理、各種補正処理等を施して出力する。このとき、クランプ部１３においてクランプされた黒レベルＳｂを基準として処理を行うことができる。
【０００７】
制御部１８は、タイミングパルス生成回路を含んで構成される。制御部１８は、撮像素子１０における撮像及び情報電荷の転送を制御するための垂直クロックパルス、水平クロックパルス、出力パルス、リセットパルス等のクロックパルスを生成して撮像素子１０の各部へ出力する。また、ＣＤＳ部１２、クランプ部１３及び信号処理部１６に対してそれぞれ制御クロックを出力する。これによって、撮像素子１０、ＣＤＳ部１２、クランプ部１３、アナログ増幅器１４、Ａ／Ｄ変換器１５及び信号処理部１６の制御が同期される。
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１８４１２８号公報
【特許文献２】特開２００１−３１３８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、転送時のスミア電荷の発生や転送クロックパルスの経時的な変化等の伝送系における低域特性の影響によって、出力信号Ｓに垂直サグ（Ｖサグ）や水平サグ（Ｈサグ）と呼ばれる波形のひずみが生ずる。
【００１０】
例えば、撮像部１０ｉの１行分の出力信号Ｓに着目すると、出力信号Ｓの基準レベルにオフセットが徐々に増加（又は、低下）するような水平サグが重畳される。また、例えば、撮像部１０ｉの１列分の出力信号Ｓに着目すると、出力信号Ｓの基準レベルにオフセットが徐々に増加（又は、低下）するような垂直サグが重畳される。このようなサグ成分はノイズ成分であるので元の画像信号を劣化させる要因となる。
【００１１】
本発明は、上記従来技術の問題を鑑み、高品質の画像を得ることができる撮像装置及び信号処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、入射された光の強度に応じた情報電荷を生成する受光画素が２次元的に配置されると共に、外部からの光が遮光された複数の受光画素からなるオプティカルブラック領域を有する撮像素子、を備えた撮像装置であって、前記オプティカルブラック領域内の各受光画素から出力される出力信号の変化に基づいて前記撮像素子の各受光画素から出力される出力信号のサグ成分を補正するサグ補正部を備えることを特徴とする。
【００１３】
これによって、入射された光の強度に応じた情報電荷を生成する受光画素が２次元的に配置されると共に、外部からの光が遮光された複数の受光画素からなるオプティカルブラック領域を有する撮像素子、から出力された信号の信号処理方法であって、前記オプティカルブラック領域内の各受光画素から出力される出力信号の変化に基づいて前記撮像素子の各受光画素から出力される出力信号のサグ成分を補正する第１の工程を備える信号処理方法を実行する。
【００１４】
ここで、前記撮像素子は、受光画素が行列配置されると共に、受光画素に対応する出力信号が１行毎に順に出力される構成を備え、前記オプティカルブラック領域は、前記撮像素子の受光画素の行方向に沿って外部からの光が遮光された複数の受光画素を含む場合、前記サグ補正部は、前記オプティカルブラック領域内の各受光画素から出力される出力信号の行方向に沿った変化に基づいて、前記撮像素子の各受光画素から出力される出力信号の行方向に沿った水平サグ成分を補正することが好適である。
【００１５】
例えば、前記サグ補正部は、前記オプティカルブラック領域内の各受光画素から出力される出力信号の行方向に沿った変化に基づいて前記撮像素子の各列に対する水平サグ成分を求め、前記撮像素子の各受光画素から出力される出力信号から対応する列に対する水平サグ成分を減算することによって水平サグ成分を補正する。
【００１６】
すなわち、前記第１の工程は、前記オプティカルブラック領域内の各受光画素から出力される出力信号の行方向に沿った変化に基づいて前記撮像素子の各列に対する水平サグ成分を求める第２の工程と、前記撮像素子の各受光画素から出力される出力信号から対応する列に対する水平サグ成分を減算する第３の工程と、を含む。
【００１７】
また、前記撮像素子は、受光画素が行列配置されると共に、受光画素に対応する出力信号が１行毎に順に出力される構成を備え、前記オプティカルブラック領域は、前記撮像素子の受光画素の列方向に沿って外部からの光が遮光された複数の受光画素を含む場合、前記サグ補正部は、前記オプティカルブラック領域内の各受光画素から出力される出力信号の列方向に沿った変化に基づいて、前記撮像素子の各受光画素から出力される出力信号の列方向に沿った垂直サグ成分を補正することが好適である。
【００１８】
例えば、前記サグ補正部は、前記オプティカルブラック領域内の各受光画素から出力される出力信号の列方向に沿った変化に基づいて前記撮像素子の各行に対する垂直サグ成分を求め、前記撮像素子の各受光画素から出力される出力信号から対応する行に対する垂直サグ成分を減算することによって垂直サグ成分を補正する。
【００１９】
すなわち、前記第１の工程は、前記オプティカルブラック領域内の各受光画素から出力される出力信号の列方向に沿った変化に基づいて前記撮像素子の各行に対する垂直サグ成分を求める第２の工程と、前記撮像素子の各受光画素から出力される出力信号から対応する行に対する垂直サグ成分を減算する第３の工程と、を含む。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、撮像素子から出力されるサグ成分を補正することによって画像信号を適切に処理することができる。これにより、画像の画質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施の形態における撮像装置１００は、図１に示すように、撮像素子１０、相関２重サンプリング部（ＣＤＳ部：Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ）１２、クランプ部１３、アナログ増幅器（ＡＧＣ：Ａｕｔｏ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）１４、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１５、サグ補正部２０、信号処理部１６及び制御部１８を含んで構成される。撮像装置１００のうち、従来の撮像装置と同様の構成部には図１３と同一の符号を付した。
【００２２】
撮像素子１０は、例えば、フレーム転送型のＣＣＤ固体撮像素子とされる。フレーム転送方式のＣＣＤ固体撮像素子は、図１４に示したように、撮像部１０ｉ、蓄積部１０ｓ、水平転送部１０ｈ及び出力部１０ｄを含んで構成される。
【００２３】
撮像部１０ｉ及び蓄積部１０ｓは、図２の素子内部の平面図に示すように、半導体基板の表面領域に形成された垂直シフトレジスタから構成される。蓄積部１０ｓは、撮像部１０ｉの垂直シフトレジスタと連続して配置された垂直シフトレジスタを備える。蓄積部１０ｓの垂直シフトレジスタは全体が遮光されており、情報電荷を１フレーム分だけ蓄積しておくために用いられる。
【００２４】
垂直シフトレジスタは、垂直方向（図１４の縦方向）に向けて互いに平行に延伸された分離領域２８によって区画された複数のチャネル領域２６と、チャネル領域２６に交差する複数の転送電極２４−１〜２４−３から構成することができる。本実施の形態では、連続する３つの転送電極２４−１，２４−２，２４−３の組が１つの受光画素を構成する。制御部１８から一組の転送電極２４−１，２４−２，２４−３の各々に対して所定の周期の転送クロックφi1〜φi3を印加することによって撮像部１０ｉで生成された情報電荷が蓄積部１０ｓへ転送され、転送クロックφs1〜φs3を印加することによって蓄積部１０ｓにバッファリングされた情報電荷が水平転送部１０ｈへ転送される。
【００２５】
また、撮像部１０ｉは、図６又は図１０に示すように、有効画素領域１０ａ（白抜きの領域）とオプティカルブラック領域１０ｂ（ハッチングされた領域）とに分けられる。
【００２６】
有効画素領域１０ａの受光面は、ガラス等の透明部材に覆われており、外部からの光を受光できるように構成されている。有効画素領域１０ａに含まれる各画素は、入射される光の強度に対応した情報電荷を生成する。カラー撮像用のＣＣＤ固体撮像素子では、有効画素領域１０ａの各受光画素はマトリックス状に配置された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の波長に対応する透過フィルタのいずれかで被われる。例えば、垂直転送方向に沿って赤（Ｒ）を透過するフィルタと緑（Ｇ）を透過するフィルタとを垂直シフトレジスタの延伸方向に沿って交互に各受光画素と重ね合わせるように配列した列と、緑（Ｇ）を透過するフィルタと青（Ｂ）を透過するフィルタとを垂直シフトレジスタの延伸方向に沿って交互に各受光画素と重ね合わせるように配列した列と、を各波長領域に対応する受光画素をマトリクス状の画素配列を構成してカラー画像の取得を可能とする。
【００２７】
オプティカルブラック領域１０ｂの受光面は、外部からの光が遮断されるように金属層等で覆われている。オプティカルブラック領域１０ｂから出力される信号は、暗電流などによって生じる電荷による信号であって、撮像素子１０の黒レベルＳｂを決定するオプティカルブラック信号として用いられる。オプティカルブラック領域１０ｂは、一般的に撮像部１０ｉにおける蓄積部１０ｓに近接する数行分の画素領域、又は、撮像部１０ｉにおける各行の先頭又は末尾の少なくとも一方の数列分の画素領域から構成される。
【００２８】
図３に、撮像装置１００における撮像時のチャネル領域２６に沿ったウェル内のポテンシャル分布の様子を示す。撮像時には、図４に示すように、１組の転送電極２４−１，２４−２，２４−３のうち１つの転送電極（例えば、転送電極２４−２）をオン状態にすると共に、残りの転送電極（例えば、転送電極２４−１，２４−３）をオフ状態にする。これにより、オン状態とした転送電極下のチャネル領域２６にポテンシャル井戸５０が形成される。各受光画素では外部からの入射光の強度に応じた量の情報電荷が生成され、ポテンシャル井戸５０に情報電荷が蓄積される。
【００２９】
転送時には、図４に示すように、１画素を構成する３つの転送電極２４−１，２４−２，２４−３の組み合わせ毎に３相の転送クロックφi1〜φi3が印加され、転送電極２４−１，２４−２，２４−３の下にあるチャネル領域２６のポテンシャルが制御されて情報電荷が蓄積部１０ｓへ転送される。同時に、蓄積部１０ｓの垂直シフトレジスタにおいても、３つの転送電極２４−１，２４−２，２４−３の組み合わせ毎に３相の転送クロックφs1〜φs3が印加され、情報電荷が水平転送部１０ｈへ転送される。
【００３０】
また、制御部１８から蓄積部１０ｓに出力制御クロックが印加されることによって、蓄積部１０ｓに保持された情報電荷が水平転送部１０ｈへ１行分ずつ転送出力される。水平転送部１０ｈは、水平シフトレジスタを備える。水平転送部１０ｈの水平シフトレジスタの各ビットには蓄積部１０ｓの各垂直シフトレジスタからそれぞれ１画素分の情報電荷が順次転送出力される。水平転送部１０ｈには、制御部１８から水平クロックパルスが入力される。水平転送部１０ｈでは、水平クロックパルスを受けて、１画素単位で情報電荷が出力部１０ｄへ転送される。出力部１０ｄは１画素毎の情報電荷量を電圧値に変換し、その電圧値の変化がＣＣＤ出力としてＣＤＳ部１２へ出力される。
【００３１】
ＣＤＳ部１２は、制御部１８からクロックパルスを受けて、撮像素子１０からの信号の出力に同期して相関２重サンプリングを行い、クロック成分を除去してノイズを低減させる。出力信号は、撮像部１０ｉの受光素子に対応付けてＳ（ｎ，ｍ）（ｎ，ｍは受光画素の行番及び列番をそれぞれ表す）としてサンプリングされる。相関２重サンプリングは、既存の方法で行うことができるので説明を省略する。
【００３２】
クランプ部１３は、ＣＤＳ部１２でサンプリングされた出力信号Ｓを受けて、出力信号Ｓの黒レベルＳｂをクランプする。クランプされた黒レベルＳｂはアナログ増幅器１４、Ａ／Ｄ変換器１５、信号処理部１６及び制御部１８へ出力される。黒レベルＳｂは、例えば、オプティカルブラック領域１０ｂから出力された出力信号Ｓの平均値とすることができる。黒レベルＳｂは、後段のアナログ増幅処理、アナログ／デジタル変換処理、デジタル信号処理に対する基準レベルとして用いられる。
【００３３】
アナログ増幅器１４は、ＣＤＳ部１２でサンプリングされた出力信号Ｓを受けて、出力信号Ｓを増幅して出力する。アナログ増幅器１４における増幅率は、クランプ部１３に設定された黒レベルＳｂを基準として決定することができる。Ａ／Ｄ変換器１５は、アナログ増幅器１４からの出力を受けて、アナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。Ａ／Ｄ変換器１５では、アナログ信号をデジタル信号に変換する際の基準電圧として黒レベルＳｂが用いられる。
【００３４】
サグ補正部２０は、Ａ／Ｄ変換器１５でデジタル化された出力信号Ｓを受けて、オプティカルブラック領域１０ｂ内の各受光画素から出力される出力信号Ｓの傾向に基づいて出力信号Ｓのサグ成分を補正する。サグ補正部２０は、半導体メモリ等の記憶素子等を含むマイクロコンピュータで構成することができる。サグ補正部２０における処理については詳しく後述する。なお、サグ補正部２０の処理は、撮像装置１００の電源投入時に行うことが好適である。また、サグ補正部２０の処理は、所定の時間が経過する毎に定期的に行うことも好適である。
【００３５】
信号処理部１６は、デジタル増幅器（Ｄｉｇｉｔａｌ  ＡＭＰ）、デジタル信号処理部（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等を含んで構成される。信号処理部１６は、サグ補正部２０で補正された出力信号Ｐに対してデジタル増幅処理、各種補正処理等を施して出力する。信号処理部１６の処理にはクランプ部１３からの黒レベルＳｂを用いることができる。信号処理部１６における処理としては、輪郭補正処理、ガンマ補正処理等の画像処理が挙げられる。
【００３６】
制御部１８は、タイミングパルス生成回路を含んで構成される。制御部１８は、システムクロックに基づいて、撮像素子１０における撮像及び情報電荷の転送を制御するための垂直クロックパルス、水平クロックパルス、出力パルス、リセットパルス等のクロックパルスを生成して撮像部１０の各部へ出力する。また、出力部１０ｄから各画素の出力信号Ｓが出力される毎に、リセットパルス等のクロックパルスに同期させてＣＤＳ部１２、クランプ部１３、アナログ増幅器１４、Ａ／Ｄ変換器１５、サグ補正部２０及び信号処理部１６に対して順に制御クロックを出力する。これによって、各画素からの出力信号ＳがＣＤＳ部１２、クランプ部１３、アナログ増幅器１４、Ａ／Ｄ変換器１５、サグ補正部２０及び信号処理部１６に順に伝達される。これによって、適切なタイミングで出力信号Ｓに対する処理が行われる。
【００３７】
＜水平サグ補正処理＞
以下、サグ補正部２０における水平サグ（Ｈサグ）の補正処理方法について図５のフローチャートを参照して説明する。ここでは、図６に示すように、撮像部１０ｉの行方向に沿って蓄積部１０ｓに最も近い行から５行分の画素領域がオプティカルブラック領域１０ｂとされた場合を説明する。サグ補正部２０における信号処理では、撮像部１０ｉの有効画素領域１０ａ及びオプティカルブラック領域１０ｂからの出力信号Ｓを半導体メモリ等の記憶手段にバッファリングして行うことが好適である。
【００３８】
ステップＳ１０では、オプティカルブラック領域１０ｂから出力された出力信号Ｓについて各列に対する平均値Ｗｖを算出する。サグ補正部２０は、Ａ／Ｄ変換器１５でデジタル化された出力信号Ｓを受けて、オプティカルブラック領域１０ｂからの出力信号Ｓの列毎の平均値Ｗｖを算出する。
【００３９】
撮像部１０ｉの行方向に沿って蓄積部１０ｓに最も近い行から５行分の画素領域がオプティカルブラック領域１０ｂとされた場合、撮像素子１０から出力される１フレームの出力信号Ｓは、図７に示すように、先頭の５行に遮光されたオプティカルブラック領域１０ｂに対応する信号が表れ、続いて有効画素領域１０ａに対応する信号が表れる。サグ補正部２０は、先頭の５行の出力信号Ｓについて列毎の平均値を算出する。すなわち、第ｎ行，第ｍ列の受光画素の出力信号Ｓ（ｎ，ｍ）について、Ｍ列の平均値Ｗｖ（Ｍ）＝[（１，Ｍ）＋（２，Ｍ）＋（３，Ｍ）＋（４，Ｍ）＋（５，Ｍ）]／５を算出する。
【００４０】
ステップＳ１２では、出力信号Ｓの平均値Ｗｖ（Ｍ）の水平方向（行方向）への変化に基づいて各列に対する水平サグ成分Ｖｖ（Ｍ）（但し、Ｍは列番）を求める。サグ補正部２０は、ステップＳ１０で算出したオプティカルブラック領域１０ｂの各列に対する平均値について最小二乗法等を用いて近似し、その近似式から各列に対する水平サグ成分Ｖｖ（Ｍ）を求める。
【００４１】
転送時の転送クロックパルスの経時的な変化等の伝送系における低域特性の影響がある場合、図８に示すように、出力信号Ｓの平均値Ｗｖ（Ｍ）が水平方向（行方向）に沿って徐々に増加（又は、低下）するような水平サグと呼ばれる波形のひずみが重畳する。
【００４２】
例えば、図８に示すように、出力信号Ｓの平均値Ｗｖ（ｍ）が水平方向（行方向）に沿って直線的に増加する傾向を示した場合、最小二乗法により出力信号Ｓの平均値を水平方向（行方向）に沿って直線近似すると、近似式Ｗｖ（ｍ）＝Ａｍ＋Ｂ（ｍは列番、Ａ，Ｂは係数）が得られる。そこで、得られた近似式から算出される近似平均値Ｗｖ（Ｍ）を第Ｍ列に対する水平サグ成分Ｖｖ（Ｍ）とする。
【００４３】
なお、近似法は最小二乗法に限定されるものではなく、他の近似法を用いてもよい。また、直線近似に限定されるものではなく、二次曲線による近似としてもよい。さらに、平均値Ｗｖ（ｍ）を直接水平サグ成分Ｖｖ（Ｍ）としてもよい。
【００４４】
ステップＳ１４では、出力信号Ｓからサグ成分を取り除く補正処理が行われる。サグ補正部２０は、Ａ／Ｄ変換器１５でデジタル化された出力信号Ｓから対応する列の水平サグ成分を引いて補正された出力信号Ｐを算出する。すなわち、第ｎ行，第ｍ列から出力された出力信号Ｓ（ｎ，ｍ）については、出力信号Ｓ（ｎ，ｍ）−水平サグ成分Ｖｖ（ｍ）を補正された出力信号Ｐ（ｎ，ｍ）として出力する。
【００４５】
以上のように、サグ補正部２０における水平サグ（Ｈサグ）の補正処理方法が行われる。これによって、転送時の転送クロックパルスの経時的な変化等の伝送系における低域特性の影響を除去することができる。したがって、出力信号の波形のひずみを抑制することができ、画像信号を適切に処理することができる。これにより、画像の画質を向上させることができる。
【００４６】
＜垂直サグ補正処理＞
以下、サグ補正部２０における垂直サグ（Ｖサグ）の補正処理方法について図９のフローチャートを参照して説明する。ここでは、図１０に示すように、撮像部１０ｉの列方向に沿って各行の先頭から５列分の画素領域がオプティカルブラック領域１０ｂとされた場合を説明する。サグ補正部２０における信号処理では、撮像部１０ｉの有効画素領域１０ａ及びオプティカルブラック領域１０ｂからの出力信号Ｓを半導体メモリ等の記憶手段にバッファリングして行うことが好適である。
【００４７】
ステップＳ２０では、オプティカルブラック領域１０ｂから出力された出力信号Ｓについて各行に対する平均値Ｗｈを算出する。サグ補正部２０は、Ａ／Ｄ変換器１５でデジタル化された出力信号Ｓを受けて、オプティカルブラック領域１０ｂからの出力信号Ｓの列毎の平均値Ｗｈを算出する。
【００４８】
撮像部１０ｉの列方向に沿って各行の先頭から５列分の画素領域がオプティカルブラック領域１０ｂとされた場合、撮像素子１０から出力される１フレームの出力信号Ｓは、図１１に示すように、各行の出力信号Ｓの先頭に５列分の遮光されたオプティカルブラック領域１０ｂに対応する信号が表れ、続いて有効画素領域１０ａに対応する信号が表れる。サグ補正部２０は、先頭の５列の出力信号Ｓについて行毎の平均値Ｗｈを算出する。すなわち、第ｎ行，第ｍ列の受光画素の出力信号Ｓ（ｎ，ｍ）に対して、Ｎ行の平均値Ｗｈ（Ｎ）＝[（Ｎ，１）＋（Ｎ，２）＋（Ｎ，３）＋（Ｎ，４）＋（Ｎ，５）]／５が算出される。
【００４９】
ステップＳ２２では、出力信号Ｓの平均値Ｗｈの垂直方向（列方向）への変化に基づいて各行に対する垂直サグ成分Ｖｈ（Ｎ）（但し、Ｎは行番）を求める。サグ補正部２０は、ステップＳ１０で算出したオプティカルブラック領域１０ｂの各行に対する平均値について最小二乗法等を用いて近似し、その近似式から各行に対する水平サグ成分Ｖｈ（Ｎ）を求める。
【００５０】
転送時の転送クロックパルスの経時的な変化等の伝送系における低域特性の影響がある場合、図１２に示すように、出力信号Ｓの平均値Ｗｈ（Ｎ）が垂直方向（列方向）に沿って徐々に増加（又は、低下）するような垂直サグと呼ばれる波形のひずみが生ずる。
【００５１】
例えば、図１２に示すように、出力信号Ｓの平均値Ｗｈ（ｎ）が垂直方向（列方向）に沿って直線的に増加する傾向を示した場合、最小二乗法により出力信号Ｓの平均値を垂直方向（列方向）に沿って直線近似すると、近似式Ｗｈ（ｎ）＝Ｃｎ＋Ｄ（ｎは行番、Ｃ，Ｄは係数）が得られる。そこで、得られた近似式から算出される近似平均値Ｗｈ（Ｎ）を第Ｎ行に対する垂直サグ成分Ｖｈ（Ｎ）とする。
【００５２】
なお、近似法は最小二乗法に限定されるものではなく、他の近似法を用いてもよい。また、直線近似に限定されるものではなく、二次曲線による近似としてもよい。さらに、平均値Ｗｈ（ｎ）を直接垂直サグ成分Ｖｈ（Ｎ）としてもよい。
【００５３】
ステップＳ２４では、出力信号Ｓからサグ成分を取り除く補正処理が行われる。サグ補正部２０は、Ａ／Ｄ変換器１５でデジタル化された出力信号Ｓから対応する行の垂直サグ成分Ｖｈを引いて補正された出力信号Ｐを算出する。すなわち、第ｎ行，第ｍ列から出力された出力信号Ｓ（ｎ，ｍ）については、出力信号Ｓ（ｎ，ｍ）−垂直サグ成分Ｖｈ（ｎ）を補正された出力信号Ｐ（ｎ，ｍ）として出力する。
【００５４】
以上のように、サグ補正部２０における垂直サグ（Ｖサグ）の補正処理方法が行われる。これによって、転送時の転送クロックパルスの経時的な変化等の伝送系における低域特性の影響を除去することができる。したがって、出力信号の波形のひずみを抑制することができ、画像信号を適切に処理することができる。これにより、画像の画質を向上させることができる。
【００５５】
さらに、水平サグ（Ｈサグ）の補正処理方法と垂直サグ（Ｖサグ）の補正処理方法とを組み合わせて補正処理を行うこともできる。この場合、図６及び図１０を組み合わせるように、オプティカルブラック領域１０ｂは、撮像部１０ｉにおける蓄積部１０ｓに近接する数行分の画素領域及び撮像部１０ｉにおける左右のいずれかの数列分の画素領域から構成する。上記方法により水平サグ成分Ｖｖ（ｍ）及び垂直サグ成分Ｖｈ（ｎ）を算出し、出力信号Ｓ（ｎ，ｍ）から対応する列ｍの水平サグ成分Ｖｖ（ｍ）と対応する行ｎの垂直サグ成分Ｖｈ（ｎ）の積を引いて補正された出力信号Ｐ（ｎ，ｍ）を算出する。すなわち、補正された出力信号Ｐ（ｎ，ｍ）＝出力信号Ｓ（ｎ，ｍ）−Ｖｖ（ｍ）×Ｖｈ（ｎ）として算出することができる。
【００５６】
なお、本実施の形態では、撮像部に遮光されたオプティカルブラック領域を設けて、オプティカルブラック領域から出力された出力信号のサグ成分を求めたが、これに限定されるものではない。例えば、撮像部に機械的に開閉できるシャッタを設け、シャッタを閉じた状態で得られた出力信号からサグ成分を算出してもよい。
【００５７】
また、本実施の形態では、フレームトランスファー型ＣＣＤ固体撮像素子について説明したが、本発明の基本思想は、他のＣＣＤ固体撮像素子やＣＭＯＳ固体撮像素子等を備えた撮像素子にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施の形態における撮像装置の構成を示す図である。
【図２】ＣＣＤ固体撮像素子の撮像部及び蓄積部の画素の配列構成を示す平面図である。
【図３】ＣＣＤ固体撮像素子における情報電荷の蓄積の様子を説明する図である。
【図４】ＣＣＤ固体撮像素子における垂直クロックパルスのタイミングチャートを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における撮像装置の信号処理方法のフローチャートを示す図である。
【図６】撮像部におけるオプティカルブラック領域を示す図である。
【図７】撮像素子からの出力信号の例を示す図である。
【図８】サグ成分が重畳されている場合の出力信号の傾向を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態における撮像装置の信号処理方法のフローチャートを示す図である。
【図１０】撮像部におけるオプティカルブラック領域を示す図である。
【図１１】撮像素子からの出力信号の例を示す図である。
【図１２】サグ成分が重畳されている場合の出力信号の傾向を示す図である。
【図１３】従来の撮像装置の構成を示す図である。
【図１４】ＣＣＤ固体撮像素子の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  撮像素子、１０ａ  有効画素領域、１０ｂ  オプティカルブラック領域、１０ｉ
撮像部、１０ｓ  蓄積部、１０ｈ  水平転送部、１０ｄ  出力部、１２  ＣＤＳ部、１３  クランプ部、１４  アナログ増幅器、１５  アナログ／デジタル変換器、１６  信号処理部、１８  制御部、２０  サグ補正部、２４  転送電極、２６  チャネル領域、２８  分離領域、５０  ポテンシャル井戸、１００  撮像装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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