(57)【要約】【課題】高ISO感度モードなどで撮影された画像で目立つ水平転送効率の劣化を補償する固体撮像装置および画像補正方法を提供。【解決手段】固体撮像装置10は、被写体を撮像したディジタル画像信号を信号処理する信号処理部28の転送効率補償部34において、水平転送効率格納部70にて、撮像部20の絞込み部44における信号電荷転送に対する局部水平転送効率を、あらかじめ複数のISO感度ごとに算出して格納し、撮像ISO感度が設定されて被写界を撮像する本撮像の際に、水平転送効率検出部72にて撮像ISO感度に応じた局部水平転送効率を検出し、水平転送効率補正部74にてこの撮像ISO感度に応じた局部水平転送効率に基づいてディジタル画像信号を補正することにより、撮像素子の個体差や撮影の使用条件に拘らず、高ISO感度が設定された場合でも色味を補正することなく、水平転送効率の劣化を補償して画像を補正することができる。【選択図】図１
2006319827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を行および列方向に配列した撮像面で入射光を光電変換して前記複数の画素ごとに信号電荷を生成し、前記撮像面から転送される各行の信号電荷を水平転送路で水平方向にシフトして絞込み部で絞込みを行って出力回路に転送し、該出力回路で転送された前記信号電荷を電気信号に変換して出力する撮像手段と、
前記電気信号をアナログ信号処理およびアナログ・ディジタル変換処理してディジタル画像信号を生成し、さらに該ディジタル画像信号をディジタル信号処理する信号処理手段とを含む固体撮像装置において、該装置は、
本撮像の際に、複数種類のISO感度の内、所定のISO感度が撮影ISO感度として設定され、前記撮影ISO感度に応じて前記撮像手段が被写界を撮像し、
前記信号処理手段は、前記複数種類のISO感度の内、所定のISO感度に応じて、前記撮像手段における信号電荷転送に対する水平転送効率を示す水平転送効率情報をあらかじめ算出して格納する水平転送効率格納手段と、
前記水平転送効率情報を前記水平転送効率格納手段から得て、前記水平転送効率情報に基づいて前記撮影ISO感度に応じた撮影水平転送効率を検出する水平転送効率検出手段と、
前記撮影水平転送効率を補償するように前記ディジタル画像信号を補正する水平転送効率補正手段とを含むことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像装置において、前記水平転送効率格納手段への格納は、あらかじめ、前記撮像手段を有する撮像素子の出荷時や該装置の撮像調整時などの生産工程において実行されることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の固体撮像装置において、前記水平転送効率格納手段は、前記水平転送効率情報として、前記絞込み部における信号電荷転送に対する局部水平転送効率、および／または前記水平転送路における信号電荷転送に対する全段水平転送効率を算出することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の固体撮像装置において、前記水平転送効率格納手段は、前記局部水平転送効率を算出するとき、前記撮像面において前記絞込み部に最も近い第１の画素列、および第１の画素列の次の第２の画素列において、各画素行における画素をそれぞれ第１の画素および第２の画素とする場合、
前記ディジタル画像信号に基づいて各画素の信号量を示す各画素データの内、第１の画素で得られる信号量を示す前方局部画素データ、および第２の画素で得られる信号量を示す後方局部画素データを画素行ごとに検出し、
前記前方局部画素データおよび前記後方局部画素データに基づいて、前記絞込み部で転送されずに取り残される局部取り残し量を検出して、信号量に対する前記局部取り残し量を示す局部対応関係を前記局部水平転送効率として格納し、
また、前記全段水平転送効率を格納するとき、前記撮像面において前記絞込み部から最も遠い第３の画素列、および第３の画素列の次に位置する遮光画素である第４の画素列において、各画素行における画素をそれぞれ第３の画素および第４の画素とする場合、
前記各画素データに基づいて、第３の画素で得られる信号量を示す前方全段画素データ、および第４の画素で得られる信号量を示す後方全段画素データを画素行ごとに検出し、
前記前方全段画素データおよび前記後方全段画素データに基づいて、前記水平転送路の全段で転送されずに取り残される全段取り残し量を検出して、信号量に対する前記全段取り残し量を示す全段対応関係を前記全段水平転送効率として格納することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の固体撮像装置において、前記水平転送効率格納手段は、前記局部水平転送効率として前記局部対応関係を示すテーブル、および／または前記全段水平転送効率として前記全段対応関係を示すテーブルを、前記複数種類のISO感度ごとに格納し、
前記水平転送効率検出手段は、前記撮影水平転送効率として前記撮影ISO感度に応じた前記局部水平転送効率および／または前記全段水平転送効率を前記水平転送効率格納手段から得ることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項６】
請求項３または４に記載の固体撮像装置において、前記水平転送効率格納手段は、前記局部水平転送効率として前記局部対応関係を示す関数、および／または前記全段水平転送効率として前記全段対応関係を示す関数を、前記複数種類のISO感度ごとに格納し、
前記水平転送効率検出手段は、前記撮影水平転送効率として前記撮影ISO感度に応じた前記局部水平転送効率および／または前記全段水平転送効率を前記水平転送効率格納手段から得ることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項７】
請求項３または４に記載の固体撮像装置において、前記水平転送効率格納手段は、前記局部水平転送効率として前記局部対応関係を示す関数、および／または前記全段水平転送効率として前記全段対応関係を示す関数を、前記複数種類のISO感度の内、基準となる基準ISO感度のみに対して格納し、
前記水平転送効率検出手段は、前記基準ISO感度に応じた前記局部水平転送効率および／または前記全段水平転送効率を前記水平転送効率格納手段から得て、前記局部水平転送効率および／または前記全段水平転送効率を前記撮影ISO感度に応じてそれぞれ調整した局部水平転送効率および／または全段水平転送効率を前記撮影水平転送効率として検出することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項８】
請求項３ないし７のいずれかに記載の固体撮像装置において、前記水平転送効率補正手段は、前記水平転送効率格納手段が前記局部水平転送効率のみを格納して、前記水平転送効率検出手段が前記局部水平転送効率のみを検出するとき、
前記ディジタル画像信号に基づいて各画素の信号量を示す各画素データの内、第１の画素位置における第１の画素データを補正する場合、
第１の画素データおよび前記局部水平転送効率に基づいて、第１の画素データに対して取り残される第１の局部取り残し量を検出し、
前記各画素データの内、第１の画素位置から水平方向に前の画素位置である第２の画素位置における第２の画素データ、および前記局部水平転送効率に基づいて、第２の画素データに対して取り残される第２の局部取り残し量を検出し、
第１の局部取り残し量および第２の局部取り残し量に基づいて、第１の画素データに対する転送効率補正量を算出し、
前記転送効率補正量を用いて第１の画素データを補正することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項９】
請求項８に記載の固体撮像装置において、前記水平転送効率補正手段は、第１の画素位置xにおける第１の画素データをS0(x)とするとき、前記局部水平転送効率f0(S)を用いて、第１の画素データS0(x)に対して取り残される第１の局部取り残し量f0(S0(x))を算出し、
第２の画素位置x-1における第２の画素データをS0(x-1)とするとき、前記局部水平転送効率f0(S)を用いて、第２の画素データS0(x-1)に対して取り残される第２の局部取り残し量f0(S0(x-1))を算出し、
第１の局部取り残し量f0(S0(x))および第２の局部取り残し量f0(S0(x-1))に基づいて、第１の画素データに対する転送効率補正量ΔS(x)を、数式ΔS(x)=f0(S0(x))-f0(S0(x-1))で算出し、
補正後の第１の画素データをS1(x)とするとき、前記転送効率補正量ΔS(x)を用いて前記補正後の第１の画素データS1(x)を、数式S1(x)=S0(x)+ΔS(x)で算出して補正することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１０】
請求項３ないし７のいずれかに記載の固体撮像装置において、前記水平転送効率補正手段は、前記水平転送効率格納手段が前記全段水平転送効率のみを格納して、前記水平転送効率検出手段が前記全段水平転送効率のみを検出するとき、
前記ディジタル画像信号に基づいて各画素の信号量を示す各画素データの内、第１の画素位置における第１の画素データを補正する場合、
第１の画素データおよび前記全段水平転送効率に基づいて、第１の画素データに対して取り残される第１の全段取り残し量を検出し、
前記各画素データの内、第１の画素位置から水平方向に前の画素位置である第２の画素位置における第２の画素データ、および前記全段水平転送効率に基づいて、第２の画素データに対して取り残される第２の全段取り残し量を検出し、
第１の全段取り残し量および第２の全段取り残し量に基づいて、第１の画素データに対する転送効率補正量を算出し、
前記転送効率補正量を用いて第１の画素データを補正することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の固体撮像装置において、前記水平転送効率補正手段は、第１の画素位置xにおける第１の画素データをS0(x)とするとき、前記全段水平転送効率fH(S)を用いて、第１の画素データS0(x)に対して取り残される第１の全段取り残し量fH(S0(x))を算出し、
第２の画素位置x-1における第２の画素データS0(x-1)をS0(x-1)とするとき、前記全段水平転送効率fH(S)を用いて、第２の画素データS0(x-1)に対して取り残される第２の全段取り残し量fH(S0(x-1))を算出し、
第１の全段取り残し量fH(S0(x))および第２の全段取り残し量fH(S0(x-1))に基づいて、第１の画素データに対する転送効率補正量ΔS(x)を算出し、
補正後の第１の画素データをS1(x)とするとき、前記転送効率補正量ΔS(x)を用いて前記補正後の第１の画素データS1(x)を、数式S1(x)=S0(x)+ΔS(x)で算出して補正することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の固体撮像装置において、前記水平転送効率補正手段は、第１の全段取り残し量fH(S0(x))および第２の全段取り残し量fH(S0(x-1))に基づいて、第１の画素データに対する転送効率補正量ΔS(x)を、数式ΔS(x)=fH(S0(x))-fH(S0(x-1))で算出することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の固体撮像装置において、前記水平転送効率補正手段は、第１の全段取り残し量fH(S0(x))および第２の全段取り残し量fH(S0(x-1))に基づいて、第１の画素データに対する転送効率補正量ΔS(x)を、数式ΔS(x)=fH(S0(x))-fH(S0(x-1))/2で算出し、画像の中央部を重視して全段水平転送効率に対して補正を行うことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１４】
請求項３ないし７のいずれかに記載の固体撮像装置において、前記水平転送効率補正手段は、前記水平転送効率格納手段が前記全段水平転送効率のみを格納して、前記水平転送効率検出手段が前記全段水平転送効率のみを検出するとき、
前記全段水平転送効率に基づいて前記水平転送路の各段で均等な均等水平転送効率を検出し、
前記ディジタル画像信号に基づいて各画素の信号量を示す各画素データの内、第１の画素位置における第１の画素データを補正する場合、
第１の画素データおよび前記均等水平転送効率に基づいて、第１の画素データに対して取り残される第１の均等取り残し量を検出し、
前記各画素データの内、第１の画素位置から水平方向に前の画素位置である第２の画素位置における第２の画素データ、および前記均等水平転送効率に基づいて、第２の画素データに対して取り残される第２の均等取り残し量を検出し、
第１の画素位置、ならびに第１の均等取り残し量および第２の均等取り残し量に基づいて、第１の画素データに対する転送効率補正量を算出し、
前記転送効率補正量を用いて第１の画素データを補正することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の固体撮像装置において、前記水平転送効率補正手段は、前記撮像面における画素列数H、および前記全段水平転送効率fH(S)を用いて、前記均等水平転送効率g(S)を、数式g(S)=fH(S)/Hで算出し、
第１の画素位置xにおける第１の画素データをS0(x)とするとき、前記均等水平転送効率g(S)を用いて、第１の画素データS0(x)に対して取り残される第１の均等取り残し量g(S0(x))を算出し、
第２の画素位置x-1における第２の画素データS0(x-1)をS0(x-1)とするとき、前記均等水平転送効率g(S)を用いて、第２の画素データS0(x-1)に対して取り残される第２の均等取り残し量g(S0(x-1))を算出し、
第１の画素位置x、ならびに第１の均等取り残し量g(S0(x))および第２の均等取り残し量g(S0(x-1))に基づいて、第１の画素データS0(x)に対する転送効率補正量ΔS(x)を、数式ΔS(x)=x*g(S0(x))-x*g(S0(x-1))で算出し、
補正後の第１の画素データをS1(x)とするとき、前記転送効率補正量ΔS(x)を用いて前記補正後の第１の画素データS1(x)を、数式S1(x)=S0(x)+ΔS(x)で算出して補正することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１６】
請求項３ないし７のいずれかに記載の固体撮像装置において、前記水平転送効率格納手段は、前記局部水平転送効率および前記全段水平転送効率を格納するとき、前記局部水平転送効率および前記全段水平転送効率に基づいて前記水平転送路の各段で均等な均等水平転送効率を前記複数種類のISO感度ごとに検出して格納し、
前記水平転送効率検出手段は、前記撮影ISO感度に応じた前記局部水平転送効率および前記均等水平転送効率を検出することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１７】
請求項３ないし７のいずれかに記載の固体撮像装置において、前記水平転送効率補正手段は、前記水平転送効率格納手段が前記局部水平転送効率および前記全段水平転送効率を格納して、前記水平転送効率検出手段が前記局部水平転送効率および前記全段水平転送効率を検出するとき、
前記撮影ISO感度に応じた前記局部水平転送効率および前記全段水平転送効率に基づいて前記水平転送路の各段で均等な均等水平転送効率を検出することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１８】
請求項１６または１７に記載の固体撮像装置において、前記水平転送効率補正手段は、前記ディジタル画像信号に基づいて各画素の信号量を示す各画素データの内、第１の画素位置における第１の画素データを補正する場合、
第１の画素データおよび前記局部水平転送効率に基づいて、第１の画素データに対して取り残される第１の局部取り残し量を検出し、
第１の画素データおよび前記均等水平転送効率に基づいて、第１の画素データに対して取り残される第１の均等取り残し量を検出し、
第１の画素位置、ならびに第１の局部取り残し量および第１の均等取り残し量に基づいて、第１の画素データに対して取り残される第１の合計取り残し量を検出し、
前記各画素データの内、第１の画素位置から水平方向に前の画素位置である第２の画素位置における第２の画素データ、および前記局部水平転送効率に基づいて、第２の画素データに対して取り残される第２の局部取り残し量を検出し、
第２の画素データおよび前記均等水平転送効率に基づいて、第２の画素データに対して取り残される第２の均等取り残し量を検出し、
第２の画素位置、ならびに第２の局部取り残し量および第２の均等取り残し量に基づいて、第２の画素データに対して取り残される第２の合計取り残し量を検出し、
第１の合計取り残し量および第２の合計取り残し量に基づいて、第１の画素データに対する転送効率補正量を算出し、
前記転送効率補正量を用いて第１の画素データを補正することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の固体撮像装置において、前記水平転送効率格納手段または前記水平転送効率補正手段は、前記撮像面における画素列数H、ならびに前記局部水平転送効率f0(S)および前記全段水平転送効率fH(S)を用いて、前記水平転送路の各段で均等な水平転送効率g(S)を、数式g(S)=(fH(S)-f0(S))/Hで算出し、
前記水平転送効率補正手段は、第１の画素位置xにおける第１の画素データをS0(x)とするとき、前記局部水平転送効率f0(S)を用いて、第１の画素データS0(x)に対して取り残される第１の局部取り残し量f0(S0(x))を算出し、
前記均等水平転送効率g(S)を用いて、第１の画素データS0(x)に対して取り残される第１の均等取り残し量g(S0(x))を算出し、
第１の画素位置x、ならびに第１の局部取り残し量f0(S0(x))および第１の均等取り残し量g(S0(x))に基づいて、第１の画素データS0(x)に対して取り残される第１の合計取り残し量f(S0(x))を、数式f(S0(x))=f0(S0(x))+x*g(S0(x))で算出し、
第２の画素位置x-1における第２の画素データをS0(x-1)とするとき、前記局部水平転送効率f0(S)を用いて、第２の画素データS0(x-1)に対して取り残される第２の局部取り残し量f0(S0(x-1))を算出し、
前記均等水平転送効率g(S)を用いて、第２の画素データS0(x-1)に対して取り残される第２の均等取り残し量g(S0(x-1))を算出し、
第２の画素位置x-1、ならびに第２の局部取り残し量f0(S0(x-1))および第２の均等取り残し量g(S0(x-1))に基づいて、第２の画素データS0(x-1)に対して取り残される第２の合計取り残し量f(S0(x-1))を、数式f(S0(x-1))=f0(S0(x-1))+(x-1)*g(S0(x-1))で算出し、
第１の合計取り残し量f(S0(x))および第２の合計取り残し量f(S0(x-1))に基づいて、第１の画素データS0(x)に対する転送効率補正量ΔS(x)を、数式ΔS(x)=f(S0(x))-f(S0(x-1))で算出し、
補正後の第１の画素データをS1(x)とするとき、前記転送効率補正量ΔS(x)を用いて前記補正後の第１の画素データS1(x)を、数式S1(x)=S0(x)+ΔS(x)で算出して補正することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の固体撮像装置において、前記水平転送効率補正手段は、第１の合計取り残し量f(S0(x))および第２の合計取り残し量f(S0(x-1))に基づいて、第１の画素データS0(x)に対する転送効率補正量ΔS(x)を、数式ΔS(x)=f(S0(x))-f(S0(x-1))で算出することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の固体撮像装置において、前記水平転送効率補正手段は、第１の合計取り残し量f(S0(x))および第２の合計取り残し量f(S0(x-1))に基づいて、第１の画素データS0(x)に対する転送効率補正量ΔS(x)を、数式ΔS(x)=(f(S0(x))-f(S0(x-1)))/2で算出し、画像の中央部を重視して全段水平転送効率に対して補正を行うことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２２】
複数の画素を行および列方向に配列した撮像面で入射光を光電変換して前記複数の画素ごとに信号電荷を生成し、前記撮像面から転送される各行の信号電荷を水平転送路で水平方向にシフトして絞込み部で絞込みを行って出力回路に転送し、該出力回路で転送された前記信号電荷を電気信号に変換して出力する撮像工程と、
前記電気信号をアナログ信号処理およびアナログ・ディジタル変換処理してディジタル画像信号を生成し、さらに該ディジタル画像信号をディジタル信号処理する信号処理工程とを含む画像補正方法において、該方法は、
本撮像の際に、複数種類のISO感度の内、所定のISO感度が撮影ISO感度として設定され、前記撮影ISO感度に応じて前記撮像工程が被写界を撮像し、
前記信号処理工程は、前記複数種類のISO感度の内、所定のISO感度に応じて、前記撮像工程における信号電荷転送に対する水平転送効率を示す水平転送効率情報をあらかじめ算出して格納する水平転送効率格納工程と、
前記水平転送効率情報を前記水平転送効率格納工程から得て、前記水平転送効率情報に基づいて前記撮影ISO感度に応じた撮影水平転送効率を検出する水平転送効率検出工程と、
前記撮影水平転送効率を補償するように前記ディジタル画像信号を補正する水平転送効率補正工程とを含むことを特徴とする画像補正方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の画像補正方法において、前記水平転送効率格納工程は、あらかじめ、前記撮像工程を有する撮像素子の出荷時や該方法が適用される固体撮像装置の撮像調整時などの生産工程において実行されることを特徴とする画像補正方法。
【請求項２４】
請求項２２または２３に記載の画像補正方法において、前記水平転送効率格納工程は、前記水平転送効率情報として、前記絞込み部における信号電荷転送に対する局部水平転送効率、および／または前記水平転送路における信号電荷転送に対する全段水平転送効率を算出することを特徴とする画像補正方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の画像補正方法において、前記水平転送効率格納工程は、前記局部水平転送効率を算出するとき、前記撮像面において前記絞込み部に最も近い第１の画素列、および第１の画素列の次の第２の画素列において、各画素行における画素をそれぞれ第１の画素および第２の画素とする場合、
前記ディジタル画像信号に基づいて各画素の信号量を示す各画素データの内、第１の画素で得られる信号量を示す前方局部画素データ、および第２の画素で得られる信号量を示す後方局部画素データを画素行ごとに検出し、
前記前方局部画素データおよび前記後方局部画素データに基づいて、前記絞込み部で転送されずに取り残される局部取り残し量を検出して、信号量に対する前記局部取り残し量を示す局部対応関係を前記局部水平転送効率として格納し、
また、前記全段水平転送効率を格納するとき、前記撮像面において前記絞込み部から最も遠い第３の画素列、および第３の画素列の次に位置する遮光画素である第４の画素列において、各画素行における画素をそれぞれ第３の画素および第４の画素とする場合、
前記各画素データに基づいて、第３の画素で得られる信号量を示す前方全段画素データ、および第４の画素で得られる信号量を示す後方全段画素データを画素行ごとに検出し、
前記前方全段画素データおよび前記後方全段画素データに基づいて、前記水平転送路の全段で転送されずに取り残される全段取り残し量を検出して、信号量に対する前記全段取り残し量を示す全段対応関係を前記全段水平転送効率として格納することを特徴とする画像補正方法。
【請求項２６】
請求項２４または２５に記載の画像補正方法において、前記水平転送効率格納工程は、前記局部水平転送効率として前記局部対応関係を示すテーブル、および／または前記全段水平転送効率として前記全段対応関係を示すテーブルを、前記複数種類のISO感度ごとに格納し、
前記水平転送効率検出工程は、前記撮影水平転送効率として前記撮影ISO感度に応じた前記局部水平転送効率および／または前記全段水平転送効率を前記水平転送効率格納工程から得ることを特徴とする画像補正方法。
【請求項２７】
請求項２４または２５に記載の画像補正方法において、前記水平転送効率格納工程は、前記局部水平転送効率として前記局部対応関係を示す関数、および／または前記全段水平転送効率として前記全段対応関係を示す関数を、前記複数種類のISO感度ごとに格納し、
前記水平転送効率検出工程は、前記撮影水平転送効率として前記撮影ISO感度に応じた前記局部水平転送効率および／または前記全段水平転送効率を前記水平転送効率格納工程から得ることを特徴とする画像補正方法。
【請求項２８】
請求項２４または２５に記載の画像補正方法において、前記水平転送効率格納工程は、前記局部水平転送効率として前記局部対応関係を示す関数、および／または前記全段水平転送効率として前記全段対応関係を示す関数を、前記複数種類のISO感度の内、基準となる基準ISO感度のみに対して格納し、
前記水平転送効率検出工程は、前記基準ISO感度に応じた前記局部水平転送効率および／または前記全段水平転送効率を前記水平転送効率格納工程から得て、前記局部水平転送効率および／または前記全段水平転送効率を前記撮影ISO感度に応じてそれぞれ調整した局部水平転送効率および／または全段水平転送効率を前記撮影水平転送効率として検出することを特徴とする画像補正方法。
【請求項２９】
請求項２４ないし２８のいずれかに記載の画像補正方法において、前記水平転送効率補正工程は、前記水平転送効率格納工程が前記局部水平転送効率のみを格納して、前記水平転送効率検出工程が前記局部水平転送効率のみを検出するとき、
前記ディジタル画像信号に基づいて各画素の信号量を示す各画素データの内、第１の画素位置における第１の画素データを補正する場合、
第１の画素データおよび前記局部水平転送効率に基づいて、第１の画素データに対して取り残される第１の局部取り残し量を検出し、
前記各画素データの内、第１の画素位置から水平方向に前の画素位置である第２の画素位置における第２の画素データ、および前記局部水平転送効率に基づいて、第２の画素データに対して取り残される第２の局部取り残し量を検出し、
第１の局部取り残し量および第２の局部取り残し量に基づいて、第１の画素データに対する転送効率補正量を算出し、
前記転送効率補正量を用いて第１の画素データを補正することを特徴とする画像補正方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の画像補正方法において、前記水平転送効率補正工程は、第１の画素位置xにおける第１の画素データをS0(x)とするとき、前記局部水平転送効率f0(S)を用いて、第１の画素データS0(x)に対して取り残される第１の局部取り残し量f0(S0(x))を算出し、
第２の画素位置x-1における第２の画素データをS0(x-1)とするとき、前記局部水平転送効率f0(S)を用いて、第２の画素データS0(x-1)に対して取り残される第２の局部取り残し量f0(S0(x-1))を算出し、
第１の局部取り残し量f0(S0(x))および第２の局部取り残し量f0(S0(x-1))に基づいて、第１の画素データに対する転送効率補正量ΔS(x)を、数式ΔS(x)=f0(S0(x))-f0(S0(x-1))で算出し、
補正後の第１の画素データをS1(x)とするとき、前記転送効率補正量ΔS(x)を用いて前記補正後の第１の画素データS1(x)を、数式S1(x)=S0(x)+ΔS(x)で算出して補正することを特徴とする画像補正方法。
【請求項３１】
請求項２４ないし２８のいずれかに記載の画像補正方法において、前記水平転送効率補正工程は、前記水平転送効率格納工程が前記全段水平転送効率のみを格納して、前記水平転送効率検出工程が前記全段水平転送効率のみを検出するとき、
前記ディジタル画像信号に基づいて各画素の信号量を示す各画素データの内、第１の画素位置における第１の画素データを補正する場合、
第１の画素データおよび前記全段水平転送効率に基づいて、第１の画素データに対して取り残される第１の全段取り残し量を検出し、
前記各画素データの内、第１の画素位置から水平方向に前の画素位置である第２の画素位置における第２の画素データ、および前記全段水平転送効率に基づいて、第２の画素データに対して取り残される第２の全段取り残し量を検出し、
第１の全段取り残し量および第２の全段取り残し量に基づいて、第１の画素データに対する転送効率補正量を算出し、
前記転送効率補正量を用いて第１の画素データを補正することを特徴とする画像補正方法。
【請求項３２】
請求項３１に記載の画像補正方法において、前記水平転送効率補正工程は、第１の画素位置xにおける第１の画素データをS0(x)とするとき、前記全段水平転送効率fH(S)を用いて、第１の画素データS0(x)に対して取り残される第１の全段取り残し量fH(S0(x))を算出し、
第２の画素位置x-1における第２の画素データS0(x-1)をS0(x-1)とするとき、前記全段水平転送効率fH(S)を用いて、第２の画素データS0(x-1)に対して取り残される第２の全段取り残し量fH(S0(x-1))を算出し、
第１の全段取り残し量fH(S0(x))および第２の全段取り残し量fH(S0(x-1))に基づいて、第１の画素データに対する転送効率補正量ΔS(x)を算出し、
補正後の第１の画素データをS1(x)とするとき、前記転送効率補正量ΔS(x)を用いて前記補正後の第１の画素データS1(x)を、数式S1(x)=S0(x)+ΔS(x)で算出して補正することを特徴とする画像補正方法。
【請求項３３】
請求項３２に記載の画像補正方法において、前記水平転送効率補正工程は、第１の全段取り残し量fH(S0(x))および第２の全段取り残し量fH(S0(x-1))に基づいて、第１の画素データに対する転送効率補正量ΔS(x)を、数式ΔS(x)=fH(S0(x))-fH(S0(x-1))で算出することを特徴とする画像補正方法。
【請求項３４】
請求項３２に記載の画像補正方法において、前記水平転送効率補正工程は、第１の全段取り残し量fH(S0(x))および第２の全段取り残し量fH(S0(x-1))に基づいて、第１の画素データに対する転送効率補正量ΔS(x)を、数式ΔS(x)=fH(S0(x))-fH(S0(x-1))/2で算出し、画像の中央部を重視して全段水平転送効率に対して補正を行うことを特徴とする画像補正方法。
【請求項３５】
請求項２４ないし２８のいずれかに記載の画像補正方法において、前記水平転送効率補正工程は、前記水平転送効率格納工程が前記全段水平転送効率のみを格納して、前記水平転送効率検出工程が前記全段水平転送効率のみを検出するとき、
前記全段水平転送効率に基づいて前記水平転送路の各段で均等な均等水平転送効率を検出し、
前記ディジタル画像信号に基づいて各画素の信号量を示す各画素データの内、第１の画素位置における第１の画素データを補正する場合、
第１の画素データおよび前記均等水平転送効率に基づいて、第１の画素データに対して取り残される第１の均等取り残し量を検出し、
前記各画素データの内、第１の画素位置から水平方向に前の画素位置である第２の画素位置における第２の画素データ、および前記均等水平転送効率に基づいて、第２の画素データに対して取り残される第２の均等取り残し量を検出し、
第１の画素位置、ならびに第１の均等取り残し量および第２の均等取り残し量に基づいて、第１の画素データに対する転送効率補正量を算出し、
前記転送効率補正量を用いて第１の画素データを補正することを特徴とする画像補正方法。
【請求項３６】
請求項３５に記載の画像補正方法において、前記水平転送効率補正工程は、前記撮像面における画素列数H、および前記全段水平転送効率fH(S)を用いて、前記均等水平転送効率g(S)を、数式g(S)=fH(S)/Hで算出し、
第１の画素位置xにおける第１の画素データをS0(x)とするとき、前記均等水平転送効率g(S)を用いて、第１の画素データS0(x)に対して取り残される第１の均等取り残し量g(S0(x))を算出し、
第２の画素位置x-1における第２の画素データS0(x-1)をS0(x-1)とするとき、前記均等水平転送効率g(S)を用いて、第２の画素データS0(x-1)に対して取り残される第２の均等取り残し量g(S0(x-1))を算出し、
第１の画素位置x、ならびに第１の均等取り残し量g(S0(x))および第２の均等取り残し量g(S0(x-1))に基づいて、第１の画素データS0(x)に対する転送効率補正量ΔS(x)を、数式ΔS(x)=x*g(S0(x))-x*g(S0(x-1))で算出し、
補正後の第１の画素データをS1(x)とするとき、前記転送効率補正量ΔS(x)を用いて前記補正後の第１の画素データS1(x)を、数式S1(x)=S0(x)+ΔS(x)で算出して補正することを特徴とする画像補正方法。
【請求項３７】
請求項２４ないし２８のいずれかに記載の画像補正方法において、前記水平転送効率格納工程は、前記局部水平転送効率および前記全段水平転送効率を格納するとき、前記局部水平転送効率および前記全段水平転送効率に基づいて前記水平転送路の各段で均等な均等水平転送効率を前記複数種類のISO感度ごとに検出して格納し、
前記水平転送効率検出工程は、前記撮影ISO感度に応じた前記局部水平転送効率および前記均等水平転送効率を検出することを特徴とする画像補正方法。
【請求項３８】
請求項２４ないし２８のいずれかに記載の画像補正方法において、前記水平転送効率補正工程は、前記水平転送効率格納工程が前記局部水平転送効率および前記全段水平転送効率を格納して、前記水平転送効率検出工程が前記局部水平転送効率および前記全段水平転送効率を検出するとき、
前記撮影ISO感度に応じた前記局部水平転送効率および前記全段水平転送効率に基づいて前記水平転送路の各段で均等な均等水平転送効率を検出することを特徴とする画像補正方法。
【請求項３９】
請求項３７または３８に記載の画像補正方法において、前記水平転送効率補正工程は、前記ディジタル画像信号に基づいて各画素の信号量を示す各画素データの内、第１の画素位置における第１の画素データを補正する場合、
第１の画素データおよび前記局部水平転送効率に基づいて、第１の画素データに対して取り残される第１の局部取り残し量を検出し、
第１の画素データおよび前記均等水平転送効率に基づいて、第１の画素データに対して取り残される第１の均等取り残し量を検出し、
第１の画素位置、ならびに第１の局部取り残し量および第１の均等取り残し量に基づいて、第１の画素データに対して取り残される第１の合計取り残し量を検出し、
前記各画素データの内、第１の画素位置から水平方向に前の画素位置である第２の画素位置における第２の画素データ、および前記局部水平転送効率に基づいて、第２の画素データに対して取り残される第２の局部取り残し量を検出し、
第２の画素データおよび前記均等水平転送効率に基づいて、第２の画素データに対して取り残される第２の均等取り残し量を検出し、
第２の画素位置、ならびに第２の局部取り残し量および第２の均等取り残し量に基づいて、第２の画素データに対して取り残される第２の合計取り残し量を検出し、
第１の合計取り残し量および第２の合計取り残し量に基づいて、第１の画素データに対する転送効率補正量を算出し、
前記転送効率補正量を用いて第１の画素データを補正することを特徴とする画像補正方法。
【請求項４０】
請求項３９に記載の画像補正方法において、前記水平転送効率格納工程または前記水平転送効率補正工程は、前記撮像面における画素列数H、ならびに前記局部水平転送効率f0(S)および前記全段水平転送効率fH(S)を用いて、前記水平転送路の各段で均等な水平転送効率g(S)を、数式g(S)=(fH(S)-f0(S))/Hで算出し、
前記水平転送効率補正工程は、第１の画素位置xにおける第１の画素データをS0(x)とするとき、前記局部水平転送効率f0(S)を用いて、第１の画素データS0(x)に対して取り残される第１の局部取り残し量f0(S0(x))を算出し、
前記均等水平転送効率g(S)を用いて、第１の画素データS0(x)に対して取り残される第１の均等取り残し量g(S0(x))を算出し、
第１の画素位置x、ならびに第１の局部取り残し量f0(S0(x))および第１の均等取り残し量g(S0(x))に基づいて、第１の画素データS0(x)に対して取り残される第１の合計取り残し量f(S0(x))を、数式f(S0(x))=f0(S0(x))+x*g(S0(x))で算出し、
第２の画素位置x-1における第２の画素データをS0(x-1)とするとき、前記局部水平転送効率f0(S)を用いて、第２の画素データS0(x-1)に対して取り残される第２の局部取り残し量f0(S0(x-1))を算出し、
前記均等水平転送効率g(S)を用いて、第２の画素データS0(x-1)に対して取り残される第２の均等取り残し量g(S0(x-1))を算出し、
第２の画素位置x-1、ならびに第２の局部取り残し量f0(S0(x-1))および第２の均等取り残し量g(S0(x-1))に基づいて、第２の画素データS0(x-1)に対して取り残される第２の合計取り残し量f(S0(x-1))を、数式f(S0(x-1))=f0(S0(x-1))+(x-1)*g(S0(x-1))で算出し、
第１の合計取り残し量f(S0(x))および第２の合計取り残し量f(S0(x-1))に基づいて、第１の画素データS0(x)に対する転送効率補正量ΔS(x)を、数式ΔS(x)=f(S0(x))-f(S0(x-1))で算出し、
補正後の第１の画素データをS1(x)とするとき、前記転送効率補正量ΔS(x)を用いて前記補正後の第１の画素データS1(x)を、数式S1(x)=S0(x)+ΔS(x)で算出して補正することを特徴とする画像補正方法。
【請求項４１】
請求項４０に記載の画像補正方法において、前記水平転送効率補正工程は、第１の合計取り残し量f(S0(x))および第２の合計取り残し量f(S0(x-1))に基づいて、第１の画素データS0(x)に対する転送効率補正量ΔS(x)を、数式ΔS(x)=f(S0(x))-f(S0(x-1))で算出することを特徴とする画像補正方法。
【請求項４２】
請求項４０に記載の画像補正方法において、前記水平転送効率補正工程は、第１の合計取り残し量f(S0(x))および第２の合計取り残し量f(S0(x-1))に基づいて、第１の画素データS0(x)に対する転送効率補正量ΔS(x)を、数式ΔS(x)=(f(S0(x))-f(S0(x-1)))/2で算出し、画像の中央部を重視して全段水平転送効率に対して補正を行うことを特徴とする画像補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高ISO感度モードなどで撮影された画像で目立つ水平転送効率の劣化を補償する固体撮像装置および画像補正方法に関するものである
【背景技術】
【０００２】
従来から、固体撮像装置は、高ISO感度モードで撮影することができるものがあるが、撮像素子が微細多画素化されるために、撮像時に得られる信号レベルが低下している。また、撮像素子における信号電荷の水平転送では、前の画素から受け取る信号量および後ろの画素に取り残す信号量が、信号レベルに対し上に凸の特性を持っているため、転送される信号量のレベルが低下している場合では特に、本来の信号に対して、オフセット性の転送の取り残しが占める割合が増大し、画像における色味が極めて劣化する。
【０００３】
通常、撮像素子20は、図２に示すように、撮像面40、水平転送路42、フォローティング・ディフュージョン・アンプ（FDA）46および出力回路48を含んで構成され、撮像面40の各画素の信号電荷を水平転送路42に垂直転送し、水平転送路42は、各行の信号電荷を絞込み部44へと水平転送する。絞込み部44も、水平転送路42と同様にして、各行の信号電荷を順次水平方向に転送する。
【０００４】
しかし、水平転送路42および絞込み部44は、図２に示すような格子欠陥50が撮像素子の生産工程などで発生し、この格子欠陥50の生じる数や位置は、撮像素子ごとに個体差があり異なっている。水平転送路42および絞込み部44は、格子欠陥50などが原因となって、水平転送の際に信号電荷を取り残すことがあり、水平転送効率が劣化してしまう。
【０００５】
また、各画素をハニカム配列で備えた撮像面40において、グレーの入射光を示す信号電荷を生成して水平転送路42に転送するとき、RB行における信号電荷を水平転送路42で転送する場合には、図６に示すように、R画素データおよびB画素データのレベルがほぼ同じである。したがって、この場合に、自画素の信号量と次画素への取り残し量との対応関係、すなわち水平転送効率を図７に示すようにグラフに示すと、R画素から次画素への取り残し量と、B画素から次画素への取り残し量は、ほぼ同じであることがわかる。
【０００６】
一方、赤の入射光を示すRB行の信号電荷を生成して水平転送路42で転送する場合、図８に示すように、R画素データのレベルがB画素データよりも顕著に高くなる。したがって、この場合の水平転送効率を図９に示すようにグラフに示すと、R画素から次画素への取り残し量が、B画素から次画素への取り残し量に比べて大きいことがわかる。
【０００７】
このように、水平転送効率劣化による影響、すなわち、信号量に対する取り残し量は、画素の水平方向の並び方にもよるが、一般に有彩色被写体の方が大きくなる。また、G行の信号電荷は、それぞれレベルが同じであるため、水平転送効率劣化による影響がないと考えてもよい。
【０００８】
ところで、特許文献１に記載の電子カメラでは、撮像素子の出力信号からR/G比およびB/G比を基準撮影条件として得て、基準撮影条件に応じて混色判定を行い、その判定結果に基づいてゲインコントロールにおけるゲインを決定するもので、色信号ごとにゲインを決定することができる。
【０００９】
また、特許文献２に記載の固体撮像装置では、製造工程において、蓄積電荷量が異なる２種類のフォトダイオードから画像データAおよび画像データBを得て、絞込み部付近の隣接した２つの画素から信号出力の差の平均値A１および平均値B１をそれぞれ算出し、また、絞込み部から離れた位置で隣接した２つの画素から信号出力の差の平均値A２および平均値B２をそれぞれ算出して、比率T=A１/B１に基づいて絞込み部の欠陥の良否判定を行い、比率Tと比率U=A２/B２との比率V=U/Tに基づいて水平転送部の欠陥の良否判定を行うことができる。
【特許文献１】特開2004-356878号公報
【特許文献２】特開2004-327722号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、撮像面40において入射光量に対して生成される信号量は、図10に示すように、対応関係をグラフに示すことができる。ここで、入射光量が多い場合、すなわちISO感度が低い場合には信号量も多くなり、他方、入射光量が少ない場合、すなわちISO感度が高い場合には信号量も少なくなることがわかる。
【００１１】
したがって、信号量に対する取り残し量の関係、すなわち水平転送効率を図11に示すようにグラフに示すと、取り残し量が上に凸の特性を有するため、信号量が多い場合、すなわちISO感度が低い場合には、取り残し量は少なくなるが、信号量が少ない場合、すなわちISO感度が高い場合には、取り残し量は多くなり、水平転送効率が顕著に影響することがわかる。したがって、画像の水平転送効率の劣化による影響を補償して補正する場合とき、ISO感度が高い場合には、ISO感度が低い場合よりも、大きく補正する必要がある。
【００１２】
また、特許文献１に記載の電子カメラでは、撮像素子の出力信号に基づく感度、すなわちISO感度に応じてゲインコントロールの増幅率が補正されるが、生成される画像が、完全に正しく色補正されるものではない。また、水平転送効率の劣化によって、高ISO感度で撮影した画像の色味が劣化し、これによって、画像に関する色パッチのずれが特に大きくなり、グレーなどの単色を補正しても十分ではない。
【００１３】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、信号処理における比較的早い段階で転送効率の補正を行い、撮像素子の個体差や撮影の使用条件に拘らず、高ISO感度モードなどで撮影された画像で目立つ水平転送効率の劣化を最適に補償する固体撮像装置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】
【００１４】
本発明によれば、複数の画素を行および列方向に配列した撮像面で入射光を光電変換してこれら複数の画素ごとに信号電荷を生成し、この撮像面から転送される各行の信号電荷を水平転送路で水平方向にシフトして絞込み部で絞込みを行って出力回路に転送し、この出力回路で転送されたこの信号電荷を電気信号に変換して出力する撮像手段と、この電気信号をアナログ信号処理およびアナログ・ディジタル変換処理してディジタル画像信号を生成し、さらにこのディジタル画像信号をディジタル信号処理する信号処理手段とを含む固体撮像装置は、本撮像の際に、複数種類のISO感度の内、所定のISO感度が撮影ISO感度として設定され、この撮影ISO感度に応じてこの撮像手段が被写界を撮像し、この信号処理手段は、これら複数種類のISO感度の内、所定のISO感度に応じて、この撮像手段における信号電荷転送に対する水平転送効率を示す水平転送効率情報をあらかじめ算出して格納する水平転送効率格納手段と、この水平転送効率情報をこの水平転送効率格納手段から得て、この水平転送効率情報に基づいてこの撮影ISO感度に応じた撮影水平転送効率を検出する水平転送効率検出手段と、この撮影水平転送効率を補償するようにこのディジタル画像信号を補正する水平転送効率補正手段とを含むことを特徴とする。
【００１５】
複数の画素を行および列方向に配列した撮像面で入射光を光電変換してこれら複数の画素ごとに信号電荷を生成し、この撮像面から転送される各行の信号電荷を水平転送路で水平方向にシフトして絞込み部で絞込みを行って出力回路に転送し、この出力回路で転送されたこの信号電荷を電気信号に変換して出力する撮像工程と、この電気信号をアナログ信号処理およびアナログ・ディジタル変換処理してディジタル画像信号を生成し、さらにこのディジタル画像信号をディジタル信号処理する信号処理工程とを含む画像補正方法は、本撮像の際に、複数種類のISO感度の内、所定のISO感度が撮影ISO感度として設定され、この撮影ISO感度に応じてこの撮像工程が被写界を撮像し、この信号処理工程は、これら複数種類のISO感度の内、所定のISO感度に応じて、この撮像工程における信号電荷転送に対する水平転送効率を示す水平転送効率情報をあらかじめ算出して格納する水平転送効率格納工程と、この水平転送効率情報をこの水平転送効率格納工程から得て、この水平転送効率情報に基づいてこの撮影ISO感度に応じた撮影水平転送効率を検出する水平転送効率検出工程と、この撮影水平転送効率を補償するようにこのディジタル画像信号を補正する水平転送効率補正工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
このように本発明の固体撮像装置によれば、あらかじめ水平転送効率を示す情報を格納しておき、所定の撮影ISO感度を設定した本撮影において、撮影画像に信号処理を施す際に、撮影ISO感度に応じた水平転送効率を検出して、検出した水平転送効率を用いて撮影画像の各画素データを補正することにより、撮像素子の個体差や撮影の使用条件に拘らず、水平転送効率の劣化を最適に補償して画像を補正することができる。したがって、本装置では、撮影する被写体や色温度に拘らず、高ISO設定モードで色味を補正する必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に添付図面を参照して本発明による固体撮像装置の実施例を詳細に説明する。
【００１８】
実施例の固体撮像装置10は、図１に示すように、操作部12を操作して、システム制御部14、タイミング発生器16および駆動部18により制御されて、撮像部20で撮像した画像を、前処理部22およびアナログ・ディジタル（A/D）変換部24で処理してディジタル画像信号を生成し、このディジタル画像信号を画像メモリ26に一時記憶するもので、画像メモリ26から読み出したディジタル画像信号を信号処理部28で信号処理し、特に、転送効率補償部34で補正して再度画像メモリ26に記憶し、他方、画像メモリ26から読み出したディジタル画像信号を記録部30に記録するものである。なお、本発明の理解に直接関係のない部分は、図示を省略し、冗長な説明を避ける。
【００１９】
本装置10は、複数種類のISO感度、たとえば、ISO100、ISO200、ISO400、ISO800およびISO1600のいずれかが撮影ISO感度として設定されて、撮影ISO感度に応じた本撮影を実行する。
【００２０】
操作部12は、操作者の指示を入力する手操作装置であり、操作者の手操作状態、たとえばシャッタボタン（図示せず）のストローク操作に応じて、操作信号102をシステム制御部14に供給する機能を有する。なお、以下の説明において、各信号はその現れる接続線の参照番号で特定する。
【００２１】
システム制御部14は、操作部12から供給される操作信号102に応動して、本装置全体の動作を制御、統括する制御機能部で、中央演算処理装置（Central Processing Unit：CPU）を有して構成される。本実施例のシステム制御部14は、たとえば、操作信号102に応じて制御信号104、106、108および110を生成し、それぞれタイミング発生器16、前処理部22、信号処理部28および記録部30に供給して制御する。
【００２２】
タイミング発生器16は、本装置10を動作させる基本クロック（システムクロック）を発生する発振器を有して、図１に示していないが、この基本クロックを各部に供給してよい。また、本実施例のタイミング発生器16は、システム制御部14から供給される制御信号104に基づいてタイミング信号112を生成して駆動部18に供給して駆動部18の駆動を制御する。
【００２３】
駆動部18は、撮像部20を駆動させる機能を有し、本実施例では、図示しないが、水平駆動部、垂直駆動部、出力回路駆動部およびシャッタ駆動部などを含んで構成される。また、本実施例の駆動部18は、タイミング発生器16からのタイミング信号112に応じて、駆動信号110を生成して撮像部20に供給し、たとえば、水平駆動部、垂直駆動部、出力回路駆動部およびシャッタ駆動部において、それぞれ、水平駆動信号、垂直駆動信号、リセットパルスおよび電子シャッタパルスを生成して、撮像部20における水平転送路、垂直転送路、出力回路およびシャッタ部に供給する。
【００２４】
撮像部20は、図２に示すように、撮影画像の１画面を形成する撮像面40、水平転送路42、絞込み部44、フォローティング・ディフュージョン・アンプ（FDA）46および出力回路48を含み、この撮像面40は、図示しないが、複数の画素に対応する各感光部が行および列方向に配列されて形成され、各感光部は、列ごとに垂直転送路に接続されて構成される。撮像部20は、その撮像面40に結像される被写界像を電気信号116に光電変換する機能を有し、本実施例では、たとえば、電荷結合素子（Charge Coupled Device：CCD）や金属酸化膜型半導体（Metal Oxide Semiconductor：MOS）等のいずれのイメージセンサでもよい。
【００２５】
本実施例の撮像部20は、たとえば、駆動信号114に制御されて、各感光部で光電変換によって得た信号電荷を垂直転送路に読み出し、駆動信号114の垂直駆動信号に応じて垂直転送路における信号電荷を垂直方向にシフトして行ごとに水平転送路42に転送し、駆動信号114の水平駆動信号に応じて水平転送路42における各行の信号電荷を水平方向にシフトして、さらに、絞込み部44において絞込みを行いFDA 46に転送し、駆動信号114のリセットパルスに応じてFDA 46で隣接画素と混色しないように毎画素リセット動作を行って出力回路48に供給し、出力回路48で供給された信号電荷をアナログ電気信号116に変換して出力する。
【００２６】
本実施例の撮像面40において、複数の感光部は、入射光を受光した際に、光を受光光量に応じた電気信号に光電変換するフォトダイオードなどの光センサでよい。また、複数の感光部は、赤色Ｒ、緑色Ｇおよび青色Ｂのカラーフィルタを備えて行列状に配置され、たとえば、行方向および列方向に１つおきに位置をずらして配列する、ハニカム配列を用いてよく、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列してもよい。
【００２７】
また、本実施例において、水平転送路42は、撮像面40における複数の画素の各列に対応してパケットを有するものでよく、垂直転送路から転送された各行の信号電荷を、列ごとにパケットなどに格納し、水平駆動信号に応じて、パケット内の信号電荷を絞込み部44側に隣接する他のパケットへと順次転送して、絞込み部44に転送する。
【００２８】
前処理部22は、システム制御部14からの制御信号106に制御されて、画像を示すアナログ電気信号116にアナログ信号処理を施してアナログ画像信号120を生成する。
【００２９】
また、前処理部22は、図示しないが、クランプ回路を有して、ここでアナログ電気信号116を行ごとにOBクランプ処理し、その黒レベルが所定のオフセットに引き込まれるようにして、たとえば、14ビットのアナログ電気信号116を値が512であるオフセットにクランプする。
【００３０】
また、本実施例の前処理部24は、ゲインコントロールアンプ（Gain Controlled Amplifier：GCA）32を含み、ここで、制御信号106に応じて、ISO感度に応じた利得制御を施してアナログ画像信号120を生成する。
【００３１】
GCA 32は、たとえば、ISO100、ISO200、ISO400、ISO800およびISO1600のいずれかを示す制御信号106に応じて、ISO100の場合には所定のゲインを用いて増幅処理し、ISO200、ISO400、ISO800またはISO1600の場合には、それぞれ、ISO100の場合のゲインの２倍、４倍、８倍または16倍のゲインを用いて増幅処理してよい。
【００３２】
A/D変換器24は、前処理部22から入力したアナログ画像信号120の信号レベルを所定の量子化レベルにより量子化してディジタル画像信号122に変換して出力する。
【００３３】
画像メモリ26は、ディジタル画像信号を一時的に記憶するバッファメモリで、本実施例では、A/D変換部24から供給されるディジタル画像信号122や、信号処理部28で信号処理されたディジタル画像信号124を一時記憶することができる。
【００３４】
信号処理部28は、画像メモリ26と接続してディジタル画像信号124をやり取りするので、本実施例では、画像メモリ26から読み出したディジタル画像信号124に対してディジタル信号処理を施し、さらに信号処理後のディジタル画像信号124を再度画像メモリ26に供給する。
【００３５】
信号処理部28は、図示しないが、オフセット補正部、ホワイトバランス（WB）補正部、ガンマ（γ）補正部、同時化処理部、輪郭強調部、ノイズリダクション部、彩度強調部および圧縮処理部などを有してディジタル画像信号124に信号処理するもので、特に、転送効率補償部34を有してディジタル画像信号124の水平転送効率を補償するように補正するものでよい。
【００３６】
本実施例の信号処理部28は、OBクランプ処理によって生じたディジタル画像信号124の黒浮きをオフセット補正部で補正し、たとえば画面全域で-512のオフセット補正を施して、オフセット補正後のディジタル画像信号124を転送効率補償部34に供給して水平転送効率補正を施す。
【００３７】
本実施例の転送効率補償部34は、図３に示すように、水平転送効率格納部70、水平転送効率検出部72および水平転送効率補正部74を含んで構成される。
【００３８】
水平転送効率格納部70は、撮像部20の絞込み部44における信号電荷転送に対する局部水平転送効率を複数種類のISO感度ごとに算出して図示しない水平転送効率用メモリに格納するもので、他方、外部ブロックに指定されたISO感度に応じて局部水平転送効率を出力する。水平転送効率格納部70は、対象信号量に対する局部水平転送効率を、テーブルとして格納してもよく、関数f0(S)として格納してもよい。
【００３９】
たとえば、水平転送効率格納部70は、局部水平転送効率をテーブルとして格納する場合、絞込み部44で転送されずに取り残される局部取り残し量を解析し、たとえば、撮像面40において絞込み部44に最も近い画素列から得られる前方局部画素データから、水平方向に次に位置する画素列から得られる後方局部画素データへの取り残し量を局部取り残し量とする。ここで、水平転送効率格納部70は、ディジタル画像信号124に基づいて各画素の信号量を示す各画素データの内、前方局部画素データおよび後方局部画素データを画素行ごとに検出して、前方局部画素データを対象信号量とする場合、前方および後方局部画素データに基づいて対象信号量に対する局部取り残し量を検出し、対象信号量および局部取り残し量の画素行ごとの対応関係をテーブルにして、局部水平転送効率として格納する。
【００４０】
また、水平転送効率格納部70は、局部水平転送効率を関数f0(S)として格納する場合、検出した対象信号量および局部取り残し量の対応関係に基づいて局部水平転送効率を示す関数を算出する。各画素行の対象信号量に対する局部取り残し量は、図４に示すようにグラフにプロットすることができ、ここで、対象信号量および局部取り残し量の対応関係を示す曲線150が得られる。水平転送効率格納部70は、この対応関係を関数化して、たとえば２次関数として、所定の対象信号量Sに対する局部水平転送効率を示す関数f0(S)を算出する。
【００４１】
たとえば、水平転送効率格納部70は、ISO感度ごとに関数f0(S)を算出してよく、図４に示すように、ISO100の場合に局部水平転送効率f1(S)を、ISO200の場合に局部水平転送効率f2(S)を、ISO400の場合に局部水平転送効率f4(S)を、ISO800の場合に局部水平転送効率f8(S)を、ISO1600の場合に局部水平転送効率f16(S)を、それぞれ算出する。このように、水平転送効率格納部70は、低いISO感度では、少ない取り残し量の水平転送効率を、高いISO感度では多くの取り残し量の水平転送効率を格納する。
【００４２】
また、水平転送効率格納部70は、複数種類のISO感度の内、基準となるISO感度に応じた局部水平転送効率f0(S)のみを算出して格納してもよく、たとえばISO400の場合の局部水平転送効率f4(S)のみを算出して水平転送効率用メモリに格納し、外部ブロックでは、基準の局部水平転送効率f0(S)をゲイン調整などにより変動させて所望のISO感度に応じた局部水平転送効率を得る。
【００４３】
本実施例の水平転送効率格納部70は、あらかじめ、撮像素子の出荷時や本装置10の撮像調整時などの生産工程において実行されて、局部水平転送効率を算出して水平転送効率用メモリに格納するとよい。
【００４４】
水平転送効率検出部72は、撮影ISO感度に応じた局部水平転送効率を検出するもので、たとえば、撮影ISO感度を指定して水平転送効率格納部70からISO感度に応じた局部水平転送効率を取得してよく、基準の局部水平転送効率を取得して調整して撮影ISO感度に応じた局部水平転送効率を得てもよい。
【００４５】
水平転送効率検出部72は、たとえば、撮影ISO感度がISO100の場合には局部水平転送効率f1(S)を、ISO200の場合には局部水平転送効率f2(S)を、ISO400の場合には局部水平転送効率f4(S)を、ISO800の場合には局部水平転送効率f8(S)を、ISO1600の場合には局部水平転送効率f16(S)を水平転送効率格納部70から取得して、局部水平転送効率f0(S)とする。
【００４６】
また、水平転送効率検出部72は、水平転送効率格納部70から基準の局部水平転送効率を取得する場合、撮影ISO感度に応じて局部水平転送効率をゲイン調整して所望の水平転送効率を検出するとよい。
【００４７】
水平転送効率補正部74は、ディジタル画像信号124をその画素データごとに撮影ISO感度に応じた局部水平転送効率を補償する補正量を算出して補正する。
【００４８】
本実施例の水平転送効率補正部74は、たとえば、絞込み部44から水平方向画素位置xにある所定の画素で得られる信号量を画素データS0(x)と示す場合、水平転送効率検出部72で検出した局部水平転送効率f0(S)を用いて取り残し量f0(S0(x))を算出し、その前の画素位置x-1の画素データS0(x-1)に対して取り残し量f0(S0(x-1))を算出して、所定の画素データS0(x)に対する転送効率補正量ΔS(x)を、数式ΔS(x)=f0(S0(x))-f0(S0(x-1))で算出する。水平転送効率補正部74は、すべての画素データの転送効率補正量ΔS(x)を算出して、図示しないメモリに格納してよい。
【００４９】
また、水平転送効率補正部74は、転送効率補正量ΔS(x)を用いて所定の画素データS0(x)を補正して、補正後の画素データS1(x)を、数式S1(x)=S0(x)+ΔS(x)で算出する。このようにして、水平転送効率補正部74は、全ての画素データに対して水平転送効率を補償するように補正して、補正後のディジタル画像信号124を再度画像メモリ26に記憶させる。
【００５０】
記録部30は、信号処理部28からディジタル画像信号126を読み込んで記録する機能を有し、本実施例では、信号処理部28における圧縮処理部で圧縮されたディジタル画像信号126を図示しない情報記録媒体に書き込む。情報記録媒体は、半導体メモリが搭載されたメモリカードや光磁気ディスク等の回転記録体を収容したパッケージなどを用い、着脱可能でもよい。
【００５１】
次に、この実施例における固体撮像装置10において水平転送効率を格納する動作を説明する。本装置10では、あらかじめ、生産工程などにおいて、撮像素子ごとに異なる水平転送効率を算出および格納する。
【００５２】
まず、本装置10は、所定のISO感度が設定されて被写界を撮影し、その被写界像が撮像部20に取り込まれる。
【００５３】
撮像部20では、駆動部18からの駆動信号114に応じて被写界像が各感光部で光電変換されて各画素の信号電荷が生成され、各画素の信号電荷は、垂直転送路、水平転送路42および出力回路48を介してアナログ電気信号116に変換されて前処理部22に供給される。
【００５４】
前処理部22において、アナログ電気信号116はアナログ処理され、本実施例では特に、図示しないクランプ回路でクランプされ、GCA 32でシステム制御部14からの制御信号106が示すISO感度に基づいたゲインを用いて増幅処理される。
【００５５】
前処理部22で処理されたアナログ画像信号120は、A/D変換部24を介してディジタル画像信号122に変換されて画像メモリ26に一時記憶される。
【００５６】
また、画像メモリ26に記憶されたディジタル画像信号124は、信号処理部28に読み出されて信号処理され、本実施例では特に、オフセット補正された後で、転送効率補償部34において水平転送効率が算出および格納される。
【００５７】
転送効率補償部34では、まず、水平転送効率格納部70において、オフセット補正後のディジタル画像信号に基づいて、絞込み部44に最も近い前方画素データおよび水平方向の次の後方画素データが各画素行から検出され、これらの画素データに基づいて対象信号量に対する局部取り残し量が検出される。
【００５８】
次に、本実施例の転送効率補償部34では、対象信号量および局部取り残し量に基づいて、所定の対象信号量Sに対する局部水平転送効率を示す関数f0(S)が算出される。本実施例では、このような局部水平転送効率f0(S)が、多様なISO感度、たとえばISO100、ISO200、ISO400、ISO800およびISO1600ごとに算出され、水平転送効率用メモリに格納されて水平転送効率の格納動作が終了する。
【００５９】
また、この実施例における固体撮像装置10において、撮影ISO感度で撮影された画像の水平転送効率を補償する動作を、図５のフローチャートを参照しながら説明する。本装置10では、まずステップS200で撮影が開始されて、撮像部20において撮影ISO感度で撮像された画像が、前処理部22およびA/D変換部24を介して処理されてディジタル画像信号122に変換され、このディジタル画像信号122が、画像メモリ26に一時記憶される。
【００６０】
また、画像メモリ26におけるディジタル画像信号124は、信号処理部28に読み出されてディジタル信号処理が施される（ステップS202）。このとき、オフセット補正後のディジタル画像信号124が、信号処理部28の転送効率補償部34に供給されて、水平転送効率を補償するように補正される。
【００６１】
転送効率補償部34では、まず、ステップS204において、水平転送効率検出部72で撮影ISO感度を指定して水平転送効率格納部70から撮影ISO感度に応じた局部水平転送効率f0(S)が検出される。
【００６２】
次に、ステップS206に進み、転送効率補償部34の水平転送効率補正部74において、ステップS204で検出した局部水平転送効率f0(S)に基づいて、水平方向画素位置xである所定の画素データS0(x)の取り残し量f0(S0(x))が算出され、その前の画素位置x-1の画素データS0(x-1)の取り残し量f0(S0(x-1))が算出されて、これらの取り残し量f0(S0(x))およびf0(S0(x-1))を用いて転送効率補正量ΔS(x)が算出される。また、水平転送効率補正部74では、すべての画素データに対して転送効率補正量ΔS(x)が算出される。
【００６３】
次に、ステップS208に進み、水平転送効率補正部74では、ステップS204で算出した転送効率補正量ΔS(x)を用いて所定の画素データS0(x)を補正して補正後の画素データS1(x)が算出される。このようにして、水平転送効率補正部74では、ディジタル画像信号124のすべての画素データが水平転送効率を補償するように補正され、転送効率補正後のディジタル画像信号124は、再度画像メモリ26に供給されて記憶されて、水平転送効率の補償動作が終了する。
【００６４】
他の実施例として、本装置10では、転送効率補償部34において、撮像部20の水平転送路42における信号電荷転送に対する全段水平転送効率が算出され、この全段水平転送効率に基づいてディジタル画像信号124における水平転送効率の影響が補償される。
【００６５】
この実施例の水平転送効率格納部70は、全段水平転送効率を複数種類のISO感度ごとに算出して図示しない水平転送効率用メモリに格納するもので、他方、ISO感度に応じた全段水平転送効率を出力する。水平転送効率格納部70は、対象信号量に対する全段水平転送効率を、テーブルとして格納してもよく、関数fH(S)として格納してもよい。水平転送効率格納部70は、あらかじめ、生産工程などにおいて実行されて、全段水平転送効率を算出してよい。
【００６６】
たとえば、水平転送効率格納部70は、全段水平転送効率をテーブルとして格納する場合、水平転送路42の全段で転送されずに取り残される全段取り残し量を解析し、たとえば、撮像面40において絞込み部44から最も遠い画素列から得られる前方全段画素データから、水平方向に次に位置する黒画素などの遮光画素から得られる後方全段画素データへの取り残し量を全段取り残し量とする。ここで、水平転送効率格納部70は、ディジタル画像信号124に基づいて、前方および後方全段画素データを画素行ごとに検出して、前方全段画素データを対象信号量として対象信号量に対する全段取り残し量を検出し、対象信号量および全段取り残し量の行ごとの対応関係を示すテーブルを全段水平転送効率として格納する。
【００６７】
また、水平転送効率格納部70は、全段水平転送効率を関数fH(S)として格納する場合、検出した対象信号量および全段取り残し量の対応関係に基づいて全段水平転送効率を示す関数を算出する。水平転送効率格納部70は、局部水平転送効率の関数の算出と同様にして、所定の対象信号量Sに対する全段水平転送効率fH(S)を算出してよく、ISO感度ごとに全段水平転送効率fH(S)を算出してよく、基準となる全段水平転送効率fH(S)のみを算出して格納してもよい。
【００６８】
この実施例の水平転送効率検出部72は、撮影ISO感度に応じた全段水平転送効率を検出するもので、たとえば、局部水平転送効率の検出と同様に、撮影ISO感度に応じた全段水平転送効率を水平転送効率格納部70から取得してよく、基準の全段水平転送効率を取得してもよい。水平転送効率検出部72は、基準の全段水平転送効率を取得する場合、撮影ISO感度に応じて全段水平転送効率をゲイン調整して所望の水平転送効率を検出してよい。
【００６９】
また、この実施例の水平転送効率補正部74は、ディジタル画像信号124をその画素データごとに撮影ISO感度に応じた全段水平転送効率を補償する補正量を算出して補正する。
【００７０】
水平転送効率補正部74は、たとえば、絞込み部44からの水平方向画素位置xである所定の画素データS0(x)に対して、全段水平転送効率fH(S)を用いて取り残し量fH(S0(x))を算出し、その前の画素位置x-1の画素データS0(x-1)に対して取り残し量fH(S0(x-1))を算出して、所定の画素データS0(x)に対する転送効率補正量ΔS(x)を、数式ΔS(x)=fH(S0(x))-fH(S0(x-1))で算出する。
【００７１】
また、水平転送効率補正部74は、たとえば、画像の中央部を重視して全段水平転送効率に対して補正を行う場合、転送効率補正量ΔS(x)を、数式ΔS(x)=(fH(S0(x))-fH(S0(x-1)))/2で算出してもよい。
【００７２】
他方、水平転送効率補正部74は、たとえば、水平転送路42の各段が均等に劣化すると仮定して転送効率補正量ΔS(x)を算出してもよい。この場合、水平転送効率補正部74は、水平転送路42の全段で均等な水平転送効率g(S)が、数式g(S)=fH(S)/Hで算出され、画素位置xにおける取り残し量がx*g(S)で示されるため、所定の画素データS0(x)に対する転送効率補正量ΔS(x)は、数式ΔS(x)=x*g(S0(x))-x*g(S0(x-1))で算出される。また、この数式は、ΔS(x)=(x/H)*(fH(S0(x))-fH(S0(x-1)))と換算してもよい。
【００７３】
この実施例の水平転送効率補正部74は、上述の実施例における局部水平転送効率を補償する場合と同様に、各画素データに補正処理を行うものでよい。
【００７４】
また、他の実施例として、本装置10では、転送効率補償部34において、局部水平転送効率および全段水平転送効率の両方が算出され、局部水平転送効率および全段水平転送効率に基づいてディジタル画像信号124における水平転送効率の影響を補償してもよい。
【００７５】
この実施例の水平転送効率格納部70は、上述の実施例と同様にして、局部水平転送効率および全段水平転送効率を複数種類のISO感度ごとに算出して、図示しない水平転送効率用メモリに格納し、他方、ISO感度に応じた局部水平転送効率および全段水平転送効率を出力する。水平転送効率格納部70は、局部水平転送効率および全段水平転送効率を、テーブルとして格納してもよく、関数f0(S)およびfH(S)として格納してもよい。水平転送効率格納部70は、あらかじめ、生産工程などにおいて実行されてよい。
【００７６】
他方、水平転送効率格納部70は、局部水平転送効率f0(S)および全段水平転送効率fH(S)を用いて、水平転送路42の各段に均等な水平転送効率g(S)を算出し、たとえば、均等水平転送効率g(S)を数式g(S)=(fH(S)-f0(S))/Hで算出して、局部水平転送効率および均等水平転送効率を格納してもよい。また、水平転送効率格納部70は、均等水平転送効率を複数種類のISO感度ごとに格納してよい。
【００７７】
また、この実施例の水平転送効率検出部72は、水平転送効率格納部70が、局部水平転送効率および全段水平転送効率を格納する場合には、撮影ISO感度に応じた局部水平転送効率および全段水平転送効率を検出し、また局部水平転送効率および均等水平転送効率を格納する場合には、撮影ISO感度に応じた局部水平転送効率および均等水平転送効率を検出する。
【００７８】
また、この実施例の水平転送効率補正部74は、ディジタル画像信号124をその画素データごとに撮影ISO感度に応じた局部水平転送効率および全段水平転送効率の両方を補償する補正量を算出して補正する。
【００７９】
水平転送効率補正部74は、水平転送効率格納部70が局部水平転送効率f0(S)および全段水平転送効率fH(S)を格納する場合には、水平転送効率補正部74が均等水平転送効率g(S)を算出する。
【００８０】
また、水平転送効率補正部74は、絞込み部44からの水平方向画素位置xである所定の画素データS0(x)に対する取り残し量f(S0(x))を、局部水平転送効率f0(S)および均等水平転送効率g(S)から算出し、たとえば、数式f(S0(x))=f0(S0(x))+x*g(S0(x))で算出する。水平転送効率補正部74は、所定の画素データS0(x)の前の画素位置x-1の画素データS0(x-1)に対する取り残し量f(S0(x-1))も同様に算出し、これらの取り残し量を用いて転送効率補正量ΔS(x)を算出し、たとえば、数式ΔS(x)=f(S0(x))-f(S0(x-1))で算出する。
【００８１】
また、水平転送効率補正部74は、たとえば、画像の中央部を重視して局部水平転送効率および全段水平転送効率に対して補正を行う場合、転送効率補正量ΔS(x)を、数式ΔS(x)=(f0(S0(x))-f0(S0(x-1)))/2で算出してもよい。
【００８２】
この実施例の水平転送効率補正部74も、上述の実施例における局部水平転送効率や全段水平転送効率のみを補償する場合と同様に、各画素データに補正処理を行うものでよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明に係る固体撮像装置の一実施例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す実施例の固体撮像装置における撮像部について詳細に示す平面図である。
【図３】図１に示す実施例の固体撮像装置の信号処理部における転送効率補償部について詳細に示すブロック図である。
【図４】図１に示す実施例の固体撮像装置において、ISO感度ごとの水平転送効率を示すグラフである。
【図５】図１に示す実施例の固体撮像装置における動作手順を説明するフローチャートである。
【図６】従来の固体撮像装置において、グレーの入射光を示す信号電荷の水平転送路での転送を概念的に示す図である。
【図７】従来の固体撮像装置の水平転送路において、グレーの入射光を示す信号電荷の取り残し量を示すグラフである。
【図８】従来の固体撮像装置において、赤の入射光を示す信号電荷の水平転送路での転送を概念的に示す図である。
【図９】従来の固体撮像装置の水平転送路において、赤の入射光を示す信号電荷の取り残し量を示すグラフである。
【図１０】従来の固体撮像装置の撮像素子において、入射光量に対して生成される信号量を示すグラフである。
【図１１】従来の固体撮像装置の水平転送路において、ISO感度ごとの信号電荷の取り残し量を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８４】
10  固体撮像装置
12  操作部
14  システム制御部
16  タイミング発生器
18  駆動部
20  撮像部
22  前処理部
24  A/D変換部
26  画像メモリ
28  信号処理部
30  記録部
32  GCA
34  転送効率補償部
【図１】
2006319827.tif 000003
【図２】
2006319827.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006319827.tif 000008
【図７】
2006319827.tif 000009
【図８】
2006319827.tif 000010
【図９】
2006319827.tif 000011
【図１０】
2006319827.tif 000012
【図１１】
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