(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影にあたって、複数回、露光を行い、暗電流成分を除去する撮像装置において、
画素が２次元状に配列された撮像素子と、
第１の露光制御及び第２の露光制御において、上記撮像素子の暗電流成分や光信号に影響するパラメータの少なくとも１つを変更して、上記撮像素子の光電変換部の露光を制御する露光制御部と、
上記第１露光制御により露光制御された上記光電変換部の第１の信号電荷、および上記第２露光制御により露光制御された上記光電変換部の第２の信号電荷を読み出す読出制御部と、
上記第１の信号電荷、上記第２の信号電荷、及びパラメータ変更による暗電流成分あるいは光信号成分の比に基づいて、該第１の信号電荷から該暗電流成分を補正する暗電流補正部と、
を備え、
上記パラメータは、上記撮像素子の光電変換部をリセットするためのリセット電圧、上記撮像素子の基板電圧、上記撮像素子の温度、または絞りの少なくとも１つであることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
第１の露光制御及び第２の露光制御において、上記パラメータの少なくとも１つを変更すると共に、露光時間、感度の少なくとも１つを変更することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
所定の画素における上記第１の信号電荷をＶａ、上記第２の信号電荷をＶｂ、上記第１の露光制御および上記第２の露光制御における暗電流成分をそれぞれＤａ、Ｄｂ、係数をｋ１、ｋ２、ｋ３とするとき、上記暗電流補正部によって演算される該所定の画素における補正後の第１の信号電荷Ｖａ’は、
Ｖａ’＝Ｖａ−ｋ１（Ｖａ−ｋ２・Ｖｂ）／（１−ｋ３・Ｄｂ／Ｄａ）
であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、詳しくは、撮像素子のフォトダイオードの暗電流のキャンセルを可能とした撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のデジタルカメラ等の撮像装置において、撮影条件として比較的長いシャッタ時間の場合、比較的温度の高い場合、或いはそれらが組み合わさった場合には、撮像素子の特性からフォトダイオードの暗電流が大きくなり、画質が劣化することが知られている。これに対処するために、撮像素子で受光信号を読み出した後、撮像素子を遮光し、暗時信号、すなわち撮像素子中のフォトダイオード暗電流を検出し、最初の受光信号から暗時信号を減算することによって、暗電流をキャンセルする補正を行うことが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１８９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、暗電流をキャンセルするための補正を行うために、遮光部材が必要となる。しかし、遮光部材を設けるために、カメラの大型化してしまう。
【０００５】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、遮光部材を設けることなく、撮像素子の暗時電流をキャンセルすることが可能な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】
【０００６】
上記目的を達成するため第１の発明に係わる撮影装置は、撮影にあたって、複数回、露光を行い、暗電流成分を除去する撮像装置において、画素が２次元状に配列された撮像素子と、第１の露光制御及び第２の露光制御において、上記撮像素子の暗電流成分や光信号に影響するパラメータの少なくとも１つを変更して、上記撮像素子の光電変換部の露光を制御する露光制御部と、上記第１露光制御により露光制御された上記光電変換部の第１の信号電荷、および上記第２露光制御により露光制御された上記光電変換部の第２の信号電荷を読み出す読出制御部と、上記第１の信号電荷、上記第２の信号電荷、及びパラメータ変更による暗電流成分あるいは光信号成分の比に基づいて、該第１の信号電荷から該暗電流成分を補正する暗電流補正部と、を備え、上記パラメータは、上記撮像素子の光電変換部をリセットするためのリセット電圧、上記撮像素子の基板電圧、上記撮像素子の温度、または絞りの少なくとも１つである。
【０００８】
第２の発明に係わる撮像装置は、上記第１の発明において、第１の露光制御及び第２の露光制御において、上記パラメータの少なくとも１つを変更すると共に、露光時間、感度の少なくとも１つを変更する。
【０００９】
第３の発明に係わる撮像装置は、上記第１の発明において、所定の画素における上記第１の信号電荷をＶａ、上記第２の信号電荷をＶｂ、上記第１の露光制御および上記第２の露光制御における暗電流成分をそれぞれＤａ、Ｄｂ、係数をｋ１、ｋ２、ｋ３とするとき、上記暗電流補正部によって演算される該所定の画素における補正後の第１の信号電荷Ｖａ’は、
Ｖａ’＝Ｖａ−ｋ１（Ｖａ−ｋ２・Ｖｂ）／（１−ｋ３・Ｄｂ／Ｄａ）
である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、遮光部材を設けることなく、撮像素子の暗時電流をキャンセルすることが可能な撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係わるデジタルカメラの主として電気回路を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係わるデジタルカメラの撮像素子のうちの１画素分の回路を示す回路図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係わるデジタルカメラの動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１実施形態に係わるデジタルカメラの撮像素子における処理を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態に係わるデジタルカメラの撮像素子における詳細な処理を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態に係わるデジタルカメラの撮像素子におけるリセット電圧と暗電流特性の関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第１実施形態の第１変形例に係わるデジタルカメラにおけるN型基板の断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態の第２変形例に係わるデジタルカメラの撮像素子の処理を示すタイミングチャートである。
【図９】本発明の第１実施形態の第３変形例に係わるデジタルカメラの撮像素子の処理を示すタイミングチャートである。
【図１０】本発明の第２実施形態に係わるデジタルカメラの撮像素子における詳細な処理を示すタイミングチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態の第１変形例に係わるデジタルカメラの撮像素子における詳細な処理を示すタイミングチャートである。
【図１２】本発明の第２実施形態の第２変形例に係わるデジタルカメラの撮像素子における詳細な処理を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に従って本発明を適用したカメラを用いて好ましい実施形態について説明する。本発明の好ましい実施形態に係わるカメラは、デジタルカメラであり、撮像部を有し、この撮像部によって被写体像を画像データに変換し、この変換された画像データに基づいて、被写体像を本体の背面に配置した表示部にライブビュー表示する。撮影者はライブビュー表示を観察することにより、構図やシャッタチャンスを決定する。レリーズ操作時には、画像データが記録媒体に記録される。記録媒体に記録された画像データは、再生モードを選択すると、表示部に再生表示することができる。
【００１３】
図１は、第１実施形態に係わるデジタルカメラの主として電気回路を示すブロック図である。このデジタルカメラのレンズ１は、複数の光学レンズから構成され、被写体光束を集光し、撮像部２内の撮像素子２ａの上に被写体像を形成する。このレンズ１は、後述するＡＦ制御部１１によってレンズ１の光軸上を移動し、自動焦点調節を行うことができる。また、レンズ１は、絞りを有しており、この絞りは後述する絞り制御部１２によって絞り口径が調節され、撮像素子２ａに到達する被写体光量が制御される。
【００１４】
レンズ１の後方に撮像部２が配置されている。撮像部２は、撮像素子２ａ、読出制御部２ｂ等を有しており、撮像素子２ａは前述したように、レンズ１の光軸上に配置されている。撮像素子２ａはＣＭＯＳセンサから構成され、画素が２次元的に配列され、画素を構成する光電変換部によって被写体像を信号電荷に変換し、この信号電荷が蓄積される。
【００１５】
読出制御部２ｂによって信号電荷の蓄積、読み出し、増幅等の制御がなされる。本実施形態においては、レリーズ釦が操作されると、まず第１の露光を行い、第１の露光が終了すると第２の露光を行う。読出制御部２ｂは、第１の露光において露光制御された光電変換部の第１の信号電荷、および第２の露光において露光制御された光電変換部の第２の信号電荷をそれぞれ読み出す。撮像素子２ａから読み出され，ＡＤ変換された画像データは、画像処理部３に出力される。
【００１６】
画像処理部３は、第１画像処理部３ａおよび画像処理部３ｂを有し、撮像部２から画像データを入力し、種々の画像処理を行う。第１画像処理部３ａは、画像データをメモリカードに記録するための記録用画像処理を行う。第２画像処理部３ｂはライブビュー表示や記録画像の再生表示のために、表示用画像処理を行う。
【００１７】
表示部４は、デジタルカメラの背面等に配置された液晶モニタ、有機ＥＬモニタ等のモニタを有し、第２画像処理部３ｂによって処理された画像データを入力し、ライブビュー表示や再生表示等を行う。
【００１８】
メモリカード５は、デジタルカメラに内蔵もしくは装填可能な記録媒体であり、第１画像処理部３ａによって処理された画像データを入力し、記録する。また、記録された画像データは読出しが可能であり、読み出された画像データは第２画像処理部３ｂによって処理され、表示部４に再生表示される。
【００１９】
ＡＦ評価値演算部６は、撮像部２から出力された画像データを入力し、ＡＦ評価値を演算する。ＡＦ評価値は、ＡＦ評価領域の画像データの高周波成分等に基づいて算出し、このＡＦ評価値は、レンズ１のピントの合焦度合いを示す。ＡＦ評価値演算部６は、ＡＦ評価値を後述するカメラ制御部１６に出力する。
【００２０】
撮像部温度検出部７は、撮像部２の近傍に配置され、温度によって変化する電圧、電流等の電気信号を出力するサーミスタ等のセンサを有し、この電気信号をカメラ制御部１６に出力する。
【００２１】
露光制御部８は、カメラ制御部１６からの制御信号に基づいて、撮像部２における露光制御を行う。露光制御部８は、第１の露光制御及び第２の露光制御において、撮像素子２ａの暗電流や光信号に固有の影響を与えるパラメータの少なくとも１つを変更して、撮像素子２ａの光電変換部の露光を制御する。本実施形態においては、暗電流成分に影響するパラメータの１つとして、後述するフォトダイオード（ＰＤ）２４のリセット電圧を制御する。その他、撮像素子２ａの露光時間、絞り、基板電圧、温度等の制御も可能である。
【００２２】
ゲイン変更部９は、カメラ制御部１６からの制御信号に基づいて、撮像部２における画像信号の増幅率（ゲイン、感度）の制御を行う。
【００２３】
手振れ補正部１０は、手振れを打ち消すように、撮像部２内の撮像素子およびレンズ１を移動させる。すなわち、後述する手振れ検出部１３からの手振れ検知信号に基づいて、カメラ制御部１６は手振れ補正制御信号を手振れ補正部１０に出力する。手振れ補正部１０は、手振れ補正制御信号に基づいて、手振れを打ち消すように、レンズ１および撮像素子を駆動する。なお、本実施形態においては、手振れ補正部１０は、レンズ１および撮像部２内の撮像素子を駆動しているが、いずれか一方だけでも構わない。
【００２４】
ＡＦ制御部１１は、レンズ１のピント合わせのための自動焦点調節を行う。前述したように、ＡＦ評価値演算部６から出力されるＡＦ評価値がピークとなるように、ＡＦ制御部１１はレンズ１を光軸方向に駆動する。
【００２５】
絞り制御部１２は、カメラ制御部１６からの制御信号に基づいて、レンズ１内の絞りの開口径を制御する。これによって、撮像部２内の撮像素子に入射する被写体光量を調節し、適正露光とすることが可能となる。
【００２６】
手振れ検出部１３は、角速度センサ、加速度センサ、ジャイロ、６軸センサ等のセンサを有し、デジタルカメラに加えられたブレに応じた手振れ検知信号を検出し、カメラ制御部１６に出力する。カメラ制御部１６は、この手振れ検知信号に基づいて、手振れ補正制御信号を出力する。
【００２７】
カメラ操作部１４は、パワースイッチ、レリーズ釦、メニュー釦、十字釦、ＯＫ釦、再生釦等の操作部材を有し、この操作部材の操作状態を検知して、カメラ制御部１６に出力する。カメラ制御部１６は、操作部材の操作状態に応じて、カメラ制御を行う。
【００２８】
フラッシュＲＯＭ１５は、電気的書き換え可能な不揮発性メモリであり、デジタルカメラを動作させるためのプログラムが記憶されている。また、フラッシュＲＯＭ１５は、撮像素子２ａの暗電流成分に影響するパラメータを変更する前後の光電変換部の暗電流成分の比を記憶している。その他、カメラ制御を行うための調整値も記憶している。
【００２９】
カメラ制御部１６は、フラッシュＲＯＭ１５に記憶されたプログラムに従って、デジタルカメラ全体を制御する。また、カメラ制御部１６は、上述の第１の露光の際に得られた第１の信号電荷、第２の露光の際に得られた第２の信号電荷に関する情報を画像処理部３より入力し、またフラッシュＲＯＭ１５に記憶された暗電流成分の比を読出し、撮像素子２ａの画素の暗電流成分を演算し、第１の信号電荷から暗電流成分を補正する暗電流補正部としての機能を果たす。
【００３０】
次に、撮像部２内の撮像素子の１画素分の構成について、図２を用いて説明する。フォトダイオード（ＰＤ）２４は光電変換部であり、被写体像の１画素分の輝度に応じた信号電荷を発生する。ＰＤ２４のアノードは接地され、カソードは転送用トランジスタ２３およびリセット用トランジスタ２２を介して電源ＶＤＤｐｉｘに接続されている。
【００３１】
転送用トランジスタ２３のゲート部は信号ＴＸ１に接続され、リセット用トランジスタ２２のゲート部は信号ＲＥＳに接続されている。また、ＰＤ２４のカソードは、ＰＤリセット用トランジスタ２１を介して電源ＶＤＤｐｉｘに接続されている。転送用トランジスタ２３は、ＰＤ２４に発生した信号電荷を後述するフローティングディフュージョン２５に転送する際のスイッチング用トランジスタである。また、リセット用トランジスタ２２は、フローティングディフュージョン２５のリセット用のスイッチングトランジスタである。
【００３２】
転送用トランジスタ２３とリセット用トランジスタ２２の接続点には、フローティングディフュージョン２５の一端と、増幅用トランジスタ２７のゲート部が接続されている。フローティングディフュージョン２５の他端は接地されており、ＰＤ２４によって発生した信号電荷（光電変換信号）を一時的に保持する。増幅用トランジスタ２７は、フローティングディフュージョン２５に一時保持された光電変換信号の増幅を行う。
【００３３】
増幅用トランジスタ２７の一端は、選択用トランジスタ２６介して電源ＶＤＤに接続されており、他端は、読み出し用端子ＯＵＴと定電流源２８に接続されている。定電流源２８の他端は接地されている。選択用トランジスタ２６は、フローティングディフュージョン２５に一時保持された信号電荷（光電変換信号）の読出し時にオンとなり、このとき、読み出し用端子ＯＵＴから、被写体像の１画素分の光電変換信号が出力される。
【００３４】
次に、本実施形態における暗電流のキャンセルの動作について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。図３に示すフローチャートは、フラッシュＲＯＭ１５に記憶されているプログラムに従って、カメラ制御部１６が実行する。
【００３５】
デジタルカメラがスタートすると、撮像部２から出力される画像データに基づいて、表示部４にライブビュー表示を行う。撮影者がライブビュー表示を観察し、構図を決めると、カメラ操作部１４の内のレリーズ釦を操作して、撮影を開始する（Ｓ１）。
【００３６】
レリーズ釦が操作され、撮影を開始すると、ＰＤ２４によって２枚の画像を取得し、減算処理によって暗電流をキャンセルするモードか否かの判定を行う（Ｓ３）。このＰＤ２枚暗電流キャンセルモードは、カメラ操作部１４の内のメニュー釦を操作することにより、メニュー画面を表示させ、この画面の中で設定する。勿論、専用の操作部材を設ける等、他の設定方法により、ＰＤ２枚暗電流キャンセルモードを設定するようにしても構わない。
【００３７】
ステップＳ３における判定の結果、ＰＤ２枚暗電流キャンセルモードが設定されていなかった場合には、通常シーケンスを実行する（Ｓ７）。通常シーケンスでは、ＰＤ２４によって１回光電変換動作を行い、このときの光電変換信号を読み出して、画像データを生成し、メモリカード５に記録する。
【００３８】
一方、ステップＳ３における判定の結果、ＰＤ２枚暗電流キャンセルモードが設定されていた場合には、次に、２枚減算処理シーケンスを実行する（Ｓ５）。ここでは、電源ＶＤＤｐｉｘに４．２Ｖの電圧を印加した状態でＰＤ２４に１回目の露光を行い、露光時間経過後に撮像素子２ａから光電変換信号を読み出す。続いて、電源ＶＤＤｐｉｘに３．８Ｖを印加した状態でＰＤ２４に２回目の露光を行い、露光時間経過後に光電変換信号を読み出す。読み出された１回目と２回目の光電変換信号を減算処理することにより、暗電流がキャンセルされた画像データを取得することができる。ステップＳ５またはＳ７のシーケンスを実行すると、暗電流キャンセルのための処理を終了する。
【００３９】
次に、ステップＳ５における２枚減算処理シーケンスについて、図４に示すタイミングチャートを用いて説明する。図４において、ＶＤは垂直同期信号のタイミングを示し、センサ動作は撮像素子２ａの動作を示す。ここで、リセット（Reset）読出しのタイミングでは、信号電荷（光電変換信号）の一時保持用のフローティングディフュージョン２５のリセットを行ってリセット状態を読み出し、読み出しのタイミングでは、ＰＤ２４に蓄積されフローティングディフュージョン２５に転送された信号電荷（光電変換信号）を順次選択用トランジスタ２５をオンとすることにより読み出す。
【００４０】
また、図４において、信号ＲＥＳはリセット用トランジスタ２２のゲート部に印加するタイミングを示す。信号ＴＸ１は転送用トランジスタ２３のゲート部に印加するタイミングを示し、信号ＴＸ１がＨレベルの時に転送用トランジスタ２３はオンとなる。信号ＴＸ２はＰＤリセット用トランジスタ２１のゲート部に印加するタイミングを示し、信号ＴＸ２がＨレベルの時にＰＤリセット用トランジスタ２１はオンとなる。ＰＤリセット用トランジスタ２１がオフとなると、撮像素子２ａは露光となり、信号電荷の蓄積を行う。
【００４１】
次に、図４に沿って、撮像部２の２枚減算処理シーケンス処理を説明する。まず、時刻Ｔ０１〜Ｔ０２において、フローティングディフュージョン２５をリセットするリセット用トランジスタ２２を介して、順次リセットするとともに、行を選択する選択用トランジスタ２６が行ごとに順次オンする。選択用トランジスタ２６がオンすると、リセットされた後のフローティングディフュージョン２５の電圧は、増幅用トランジスタ２７によって増幅され読出し用端子ＯＵＴを介して出力され、リセット読み出しが行われる。
【００４２】
時刻Ｔ０３になると、信号ＴＸ２はＬレベルとなることから、ＰＤリセット用トランジスタ２１はオフとなり、ＰＤ２４は信号電荷の蓄積を開始する。すなわち、時刻Ｔ０３以前においてＰＤリセット用トランジスタ２１がオンであることから、ＰＤ２４には電源ＶＤＤｐｉｘの４．２Ｖの電圧が印加されている。時刻Ｔ０３においてＰＤリセット用トランジスタ２１がオフとなると、電源ＶＤＤｐｉｘの印加が遮断され、ＰＤ２４は被写体光によって発生した信号電荷によって、４．２Ｖから次第に電圧が低下する。
【００４３】
所定の露光時間（蓄積時間）が経過し、時刻Ｔ０４になると信号ＴＸ１はＨレベルとなり、転送用トランジスタ２３がオンとなる。このため、ＰＤ２４に蓄積された信号電荷（光電変換信号）は、転送用トランジスタ２３を介して、フローティングディフュージョンであるフローティングディフュージョン２５に転送される。
【００４４】
時刻Ｔ０５〜Ｔ０６において、読み出しの際に行を選択する選択用トランジスタ２６が行ごとに順次オンする。選択用トランジスタ２６がオンすると、フローティングディフュージョン２５に一時保持された光電変換信号は、増幅用トランジスタ２７によって増幅され、この増幅された光電変換信号は読み出し用端子ＯＵＴを介して出力される。この読み出し信号と既に読み出されたリセット読み出し信号との差分をとることでＫＴＣノイズをキャンセルした１枚の画像が得られる。これは図２に示した画素構造における信号読出しの基本動作になる。時刻Ｔ０６〜Ｔ０７において、時刻Ｔ０１〜Ｔ０２と同様に、リセット読み出しがなされる。
【００４５】
１回目の露光が終了し、時刻Ｔ０４以降、電源ＶＤＤｐｉｘは、４．２Ｖから３．８Ｖに降下する。時刻Ｔ０５において信号ＴＸ２がオンになることから、ＰＤ２４にはリセット電圧として３．８Ｖが印加される。時刻Ｔ０８になると、信号ＴＸ２は再びＬレベルとなることから、ＰＤリセット用トランジスタ２１はオフとなり、ＰＤ２４は２回目の信号電荷の蓄積を開始する。
【００４６】
所定の露光時間が経過し、時刻Ｔ０９になると信号ＴＸ１は再びＨレベルとなり、転送用トランジスタ２３がオンとなる。このため、ＰＤ２４に蓄積された信号電荷（光電変換信号）は、転送用トランジスタ２３を介して、フローティングディフュージョン２５に転送される。２回目の電荷蓄積が終了すると、時刻Ｔ１０〜Ｔ１１において読出しを行う。
【００４７】
このように、本実施形態においては、ＰＤ２枚暗電流キャンセルモードが設定されている状態で、レリーズ釦が操作されると、ＰＤ２４に印加する電源ＶＤＤｐｉｘを異ならせて、すなわちＰＤリセット電圧を異ならせて、同一被写体に対して２枚の画像信号を取得する。ここで取得した２枚の画像信号の減算演算を行うことにより、暗電流のキャンセルを行う。
【００４８】
次に、図５および図６を用いて、暗電流のキャンセルについて説明する。図５は、図４において暗電流のキャンセルに関与する部分について詳細に示したタイミングチャートであり、ＰＤ２４への入射光輝度、電源ＶＤＤｐｉｘ、およびＰＤ２４の光電変換信号Ｖｐｄ（電圧）を追加して示す。ＰＤ２４に入射する輝度は、２枚の画像の撮影中も一定輝度であり、遮光されることがない。
【００４９】
時刻Ｔ０３〜Ｔ０４における１回目の露光を行うと、ＰＤ２４の光電変換信号Ｖｐｄは次第に信号電荷のために低下していく。この例では、露光時間は４秒とする。光電変換信号Ｖｐｄ（出力Ａ）は、光信号に暗電流Ａの成分を加算したものである。また、時刻Ｔ０８〜Ｔ０９において２回目の露光を行うと、ＰＤ２４の光電変換信号Ｖｐｄは、次第に光信号のために低下していく。２回目の露光時間は、１回目の露光時間と同じとする（４秒間）。この光電変換信号Ｖｐｄ（出力Ｂ）は、光信号に暗電流Ｂの成分を加算したものである。
【００５０】
暗電流がキャンセルされた画像信号を得るには、出力Ａから暗電流Ａを減算すればよい。本実施形態においては、リセット電圧を異ならせて２枚の光電変換信号Ｖｐｄを得ることにより、暗電流Ａを求めている。
【００５１】
すなわち、暗電流はリセット電圧（ＶＤＤｐｉｘ）に依存性を有している。図６において、横軸はリセット電圧（ＶＤＤｐｉｘ）であり、縦軸は暗電流であり、また蓄積時間４秒の際の暗電流の変化を示す。この例では、リセット電圧（ＶＤＤｐｉｘ）を４．２Ｖとすると、暗電流Ａであり、また、リセット電圧を３．８Ｖとすると、暗電流Ｂとなる。
【００５２】
従って、リセット電圧を変化させて、出力Ａおよび出力Ｂを求め、予め測定した暗電流Ａと暗電流Ｂの比を用いることにより、暗電流Ａを演算することができる。すなわち、下記（１）式より、暗電流Ａを求めることができる。なお、（１）式では、リセット電圧として、図５の例に従って、３．８Ｖと４．２Ｖとしている。
暗電流Ａ＝（出力Ａ−出力Ｂ）／｛１−ｆ（ＶＤＤｐｉｘ３．８Ｖ）／ｆ（ＶＤＤｐｉｘ４．２Ｖ）｝      ・・・（１）
【００５３】
ここで、ｆ（ＶＤＤｐｉｘ３．８Ｖ）／ｆ（ＶＤＤｐｉｘ４．２Ｖ）は、リセット電圧の関数であり、工場出荷前に個々の画素毎に測定し、フラッシュＲＯＭ１６に記憶しておく。暗電流Ａが求まると、次に、光信号（補正された光電変換信号）を、下記（２）式より求めることができる。
光信号＝出力Ａ−暗電流Ａ    ・・・（２）
【００５４】
全画素について、（１）（２）式を用いて、光信号（光電変換信号）を演算すると、補正後の被写体の画像データを得ることができる。画素毎にｆ（ＶＤＤｐｉｘ３．８Ｖ）／ｆ（ＶＤＤｐｉｘ４．２Ｖ）は異なり、全画素に対して、この補正値を記憶することにより、補正演算の精度を向上させることができる。しかし、補正値自体の分布はある限られた範囲に分布するため、補正値を適度にランク分けして、各画素の補正値はどのランクの補正値を使用するかを記憶するようにすれば、処理の簡素化や記憶用に確保しなければならないフラッシュＲＯＭの容量を削減することが可能となる。
【００５５】
以上、説明したように、本発明の第１実施形態においては、ＰＤ２４に印加するリセット電圧ＶＤＤを異ならせることにより、暗電流を変化させて２回撮影を行い、このときの出力Ａ、出力Ｂを用いて、暗電流を求めている。このため、撮像素子２ａを遮光する必要がなく、露光したままでも、暗電流を求め、暗電流をキャンセルした光信号（光電変換信号）を取得することが可能となる。
【００５６】
なお、第１実施形態においては、１回目の露光の際に、リセット電圧としてＶＤＤｐｉｘ＝４．２Ｖ、２回目の露光の際に、ＶＤＤｐｉｘ＝３．８Ｖを印加していた。しかし、この電圧は例示であり、この値とは異なる電圧をリセット電圧して印加するようにしても勿論かまわない。この点については、後述する第２実施形態についても同様である。
【００５７】
また、第１実施形態においては、１回目と２回目の露光時間を４秒としたが、これは例示であり、被写体輝度等により、適宜、適正露光となる露光時間を選択すればよい。この点については、後述する変形例についても同様である。
【００５８】
次に、本発明の第１実施形態において、暗電流を変化させるための変形例について、説明する。本発明の第１実施形態においては、暗電流を変化させるために、ＰＤ２４のリセット電圧を変えていた。これ以外にも、暗電流は、基板電圧依存性があり、また温度依存性がある。そこで、第１変形例においては、基板電圧を１回目の露光と２回目の露光で異ならせ、また第２変形例においては、撮像素子の温度を１回目の露光と２回目の露光で異ならせている。
【００５９】
図７は、Ｎタイプの撮像素子２ａの１画素分の基板断面図である。図７に示す撮像素子２ａはＮ型基板に形成されており、ＰＤはｎ−領域として形成されたフォトダイオードである。その配線層側にはｐ領域が形成され、これにより埋め込み型として形成され、暗電流を少なくすることが可能となっている。ＦＤは、光電変換部ＰＤと所定の間隔を離してｎ＋領域として形成されたフローティングディフュージョンである。このｎ＋領域は、信号線Ｍａへ接続されており、信号線Ｍａは増幅用トランジスタ２７のゲート電極へ接続されるようになっている。
【００６０】
ＰＤとＦＤとの間の基板表面にはゲート電極が形成され、トランジスタＭｔｘ１が構成されている。このトランジスタＭｔｘ１は、転送用トランジスタ２３であり、そのゲート電極は、信号線ＴＸ１に接続されている。さらに、信号蓄積部ＦＤを構成するｎ＋領域から所定の間隔を離した位置に、他のｎ＋領域が形成されており、このｎ＋領域にＶＤＤｐｉｘが接続されている。そして、これら２つのｎ＋領域の間の基板表面にゲート電極が形成されて、トランジスタＭｒが構成されている。このトランジスタＭｒはリセット用トランジスタ２２であり、そのゲート電極は、信号線ＲＥＳに接続されている。
【００６１】
なお、図７に示していないが、ＰＤとＶＤＤｐｉｘが接続されているｎ＋領域との間には、ゲート電極が形成され、トランジスタＭｔｘ２が構成されている。このトランジスタＭｔｘ２は、ＰＤリセット用トランジスタ２１であり、そのゲート電極は、信号線ＴＸ２に接続されている。Ｎ型基板には基板電圧が印加される。この基板電圧を変えることで暗電流の発生量が変化する。これは、ＰＤ周辺の電界が変化することによる。
【００６２】
この特性を利用して、第１実施形態とほぼ同様の考え方で暗電流を検出することが可能となる。つまり、１回目の露光と２回目の露光でＮ型基板の基板電圧を異ならせ、本発明の第１実施形態と同様、予め基板電圧の変化に応じた暗電流の比に応じた補正値をフラッシュＲＯＭ１５に記憶しておき、この補正値を用いて暗電流Ａを求め、光信号（光電変換信号）を演算すればよい。
【００６３】
図８は、暗電流を変化させる第２変形例に関し、撮像素子２ａの温度を制御する例を示す。本変形例においては、撮像素子２ａの温度上昇は、画素の光信号（光電変換信号）の読み出し時に発生する熱を利用する。このため、実際には光信号を読み出さない空読み出しを繰り返し行い、撮像素子２ａの温度上昇を図っている。
【００６４】
ここで空読み出しとはＰＤやＦＤの電荷や電圧の状態に全く影響を与えないように、つまり何らセンサ内の信号情報を破壊することなく、読み出し動作を行うことである。これは、図２におけるリセット用トランジスタ２２、転送用トランジスタ２３のトランジスタをオフしたまま、それ以外の読み出し動作を行う等の方法で比較的簡単に実現できるものである。また、フォトダイオードＰＤに発生する暗電流は温度依存性があり、例えば、８°Ｃ上昇で暗電流は２倍になるといった特性を持っている。
【００６５】
この特性を利用して、第１実施形態と同様の考え方で暗電流を検出することが可能になる。つまり、図８において、時刻Ｔ０３〜Ｔ０４の間に１回目の露光を行う。このときは、露光中に空読み出しを行わない。時刻Ｔ０５〜Ｔ０７の間、光信号（光電変換信号）の読み出し動作を行うことから、撮像素子２ａの温度は上昇する。
【００６６】
時刻Ｔ０８〜Ｔ０９の間は、２回目の露光である。２回目の露光にあたっては、空読み出しのオンオフ動作を繰り返すことにより、撮像素子２ａの温度を急速に上昇させる。この温度上昇にあたっては、２通りのやり方がある。タイプ１として、図８に示すように、垂直同期信号ＶＤに同期して空読み出しオンと空読み出しオフを繰り返す。このタイプでは、空読み出しオンの際には温度が上昇し、空読み出しオフの際には温度が低下する。また、タイプ２として、垂直同期信号ＶＤ内できめ細かい制御を行う。タイプ２では、図８に示すように、垂直同期信号ＶＤ内で空読み出しオンとオフを繰り返す。これは例えば図示していない水平同期信号ＨＤ単位でのオンとオフの繰り返しを行うことで実現できる。空読み出しのオン、オフ自体は撮像部温度検出部７によって撮像素子２ａ周辺の温度を測定して制御する。
【００６７】
このように、２回目の露光の際には、露光中に空読み出しを行うことにより、急速に撮像素子２ａの温度を上昇させることができる。１回目の露光において、例えば、平均３０°Ｃ程度であれば、２回目の露光においては、平均５０°Ｃ程度に、温度を上昇させる。図示の例では、２回目の露光中において温度を、４７°Ｃ〜５２°Ｃの間で保つように空読み出しを行う。これによって、露光中に発生する暗電流は平均として５０°Ｃで発生する暗電流相当にすることになる。時刻Ｔ１０〜Ｔ１１の間は、実際に光信号を読み出すことから、図８に示すように、撮像素子２ａの温度が上昇する。
【００６８】
本発明の第１実施形態の第２変形例においては、１回目の露光と２回目の露光で撮像素子２ａの温度を変化させ、本発明の第１実施形態と同様、予め撮像素子２ａの温度変化に応じた暗電流の比に応じた補正値をフラッシュＲＯＭ１５に記憶しておき、この補正値を用いて暗電流Ａを求め、光信号（光電変換信号）を演算すればよい。また、１回目の露光と２回目の露光の際には、撮像部温度検出部７によって撮像素子２ａ周辺の温度を測定し、所定の温度となるように制御する。
【００６９】
なお、本変形例においては、１回目の露光時には３０°Ｃ、２回目の露光時の平均温度を５０°Ｃとしたが、これは例示であり、周囲の環境に応じて異なる値としてもよい。また、撮像素子２ａの温度は、周囲の環境によって異なることから、複数の温度に対する暗電流の比に応じた補正値を記憶しておき、撮像部温度検出部７によって撮像素子２ａの温度を測定し、適切な補正値を選択するようにすればよい。また、２回目の露光の最中に温度上昇を開始させた例を示したが、露光前に平均５０°Ｃ程度の温度に安定させ、その後に２回目の露光を開始することで検出精度を向上させる方法をとることも可能である。
【００７０】
次に、本発明の第１実施形態の第３変形例について、図９を用いて説明する。上述した実施例や変形例は、１回目の露光と２回目の露光のパラメータを変更することにより、暗電流成分を変化させていた。絞りのみを変更した場合には、暗電流は変化せず、光信号のみが変化する。そこで、第３変形例においては、絞り変更のみを行うことにより、光信号と暗電流を分離し、光信号を決定し、これに基づいて、補正した光信号を算出するようにしている。この補正を行うために、フラッシュＲＯＭ１５には、１回目の露光と２回目の露光の際に、絞りを変更したことに基づく光信号成分の比に関する情報を、予め記憶しておく。
【００７１】
本変形例における撮像素子における処理は、図５に示した撮像素子における暗電流のキャンセルのタイミングチャートを、図９に示すタイミングチャートに変更するだけである。そこで、この相違点を中心に説明する。
【００７２】
図９に示すタイミングチャートにおいて、時刻Ｔ０３〜Ｔ０８までは、図５に示した第１実施形態の場合と同様である。すなわち、時刻Ｔ０３〜Ｔ０４の間で、１回目の露光が行われ、このときの露光時間は図示の例では４秒間であり、また絞り値Ｆ＝２である。ただし、第１実施形態では絞りがいくつかは言及していなかった（シーケンス内で絞りを変えることはなかった）。しかし、本変形例では１回目の露光中の絞りはＦ＝２とする。露光中は、光信号Ａおよび暗電流Ａが蓄積され、ＰＤ２４の出力Ａは次第に低下する。時刻Ｔ０４において１回目の露光が終了すると、図４を用いて説明したように、出力Ａの読み出しが行われる。
【００７３】
時刻Ｔ０８になると、２回目の露光が開始する。このときの露光時間は、第１実施形態と同様、４秒間である。しかし、第１実施形態とは異なり、リセット電圧は１回目の露光と２回目の露光では同じであり、また、絞り値はＦ＝４に絞り込む。このため、２回目の露光中は、暗電流Ｂは１回目の暗電流Ａと同じであるが、光信号は絞り値がＦ＝２からＦ＝４に変わることから、１回目の１／４となる。
【００７４】
１回目と２回目の露光の際に得た、出力Ａおよび出力Ｂを用いて、暗電流分を補正した光信号を、下記（３）〜（４）式より求めることができる。
光信号＝（出力Ａ−出力Ｂ）／｛１−ｆ（Ｆ４）／ｆ（Ｆ２）｝    ・・・（３）
＝（出力Ａ−出力Ｂ）×４／３    ・・・・・・・・・・・・・・・（４）
【００７５】
このように、本変形例においては、１回目の露光と２回目の露光の際に、絞り値を変化させることにより、暗電流成分は変化させず、光電流成分のみを変化させている。そして、１回目と２回目の露光の際に得た、出力Ａおよび出力Ｂを用いて、暗電流分を補正した光信号を得ることができる。なお、本実施形態においては、１回目の露光時の絞り値をＦ＝２とし、２回目の露光時の絞り値をＦ＝４としたが、これは例示であり、異なる絞り値を用いてもよい。
【００７６】
次に、本発明の第２実施形態について、図１０を用いて説明する。本発明の第１実施形態においては、暗電流を異ならせるためのパラメータ（例えば、ＰＤ２４のリセット電圧、基板電圧、温度、絞り値）のみを変更し、それ以外は一定のままで変更することはなかった。それに対して、第２実施形態においては、撮像素子２ａの暗電流成分に影響するパラメータを変化させると共に、露光制御部８によって１回目露光と２回目の露光における露光時間を異ならせている。
【００７７】
１回目の露光に対して２回目の露光の露光時間を変更すると、暗電流および光電流（光電変換信号）に対しても完全に同等に変更される。例えば、２回目の露光の露光時間を半分にすると、暗電流および光電流も完全に半分になる。２回目の露光の露光時間が半分の場合における暗電流Ａを求める演算式は、下記（５）式となる。
暗電流Ａ＝（出力Ａ−出力Ｂ×２）／｛１−ｆ（ＶＤＤｐｉｘ３．８Ｖ）／ｆ（ＶＤＤｐｉｘ４．２Ｖ）｝    ・・・（５）
【００７８】
２回目の露光時間が１回目の半分でない場合には、１回目と２回目の露光時間の比に応じた係数で乗算すればよい。暗電流Ａが求まると、前述の（２）式を用いて、暗電流Ａをキャンセルした光信号（光電変換信号）を算出できる。
【００７９】
なお、ＰＤ２４のリセット電圧を変更する方法では飽和レベルが減るが、この露光時間を変更する方法では、飽和レベルが減ってしまうという不都合を回避することができる。すなわち、露光時間を変更する方法では、飽和レベルに対する余裕度を増やすことができる。
【００８０】
本実施形態における構成は、第１実施形態の場合と同様であり、図５に示した撮像素子における暗電流のキャンセルのタイミングチャートを、図１０に示すタイミングチャートに変更するだけである。そこで、この相違点を中心に説明する。
【００８１】
図１０に示すタイミングチャートにおいて、時刻Ｔ０３〜Ｔ０８までは、図５に示した第１実施形態の場合と同様である。すなわち、時刻Ｔ０３〜Ｔ０４の間で、１回目の露光が行われ、このときの露光時間は図示の例では４秒間であり、また露光前のＰＤ２４のリセット電圧は４．２Ｖである。露光中は、光信号および暗電流Ａが蓄積され、ＰＤ２４の出力Ａは次第に低下する。時刻Ｔ０４において１回目の露光が終了すると、図４を用いて説明したように、出力Ａの読み出しが行われる。
【００８２】
時刻Ｔ０８になると、２回目の露光が開始する。露光前のＰＤ２４のリセット電圧は３．８Ｖであり、また露光時間は１回目の露光時間の半分である２秒間である。露光時間が半分になることから、暗電流はリセット電圧３．８Ｖに対応する暗電流Ｂの半分となり、また光信号も半分となる。このため、リセット電圧３．８Ｖに対応する飽和レベルＢに比較し、出力Ｂの余裕度が大きくなる。
【００８３】
このように、本発明の第２実施形態においては、２回目の露光の際にＰＤ２４のリセット電圧等、暗電流を変化させるパラメータを１回目とは異ならせると共に、露光時間も１回目と２回目で異ならせている。このため、２回目の露光の際に遮光する必要がなく、また、２回目の露光の際のＰＤ２４の出力が、リセット電圧変更により低下した飽和レベルＢに対して余裕度をとることができ、さらに、２回目の露光時間が１回目の露光時間の半分になっているため、全体のシーケンス時間が短くなる効果がある。
【００８４】
なお、第２実施形態においては、１回目の露光時間を４秒とし、２回目の露光時間を２秒とした。しかし、この時間は例示であり、１回目の露光時間を適正露光になる時間等とし、２回目の露光時間を、１回目の露光時間より少ない時間を適宜選択すればよい。
【００８５】
次に、本発明の第２実施形態の変形例について、図１１および図１２を用いて説明する。第２実施形態においては、暗電流を異ならせるためのパラメータを変更すると共に、１回目の露光と２回目の露光において露光時間を異ならせていた。第１及び第２変形例においては、絞りまたは感度を変更するようにしている。
【００８６】
図１１は、第２実施形態の第１変形例に係わるタイミングチャートを示しており、この第１変形例では、１回目の露光と２回目の露光において絞り値を異ならせている。なお、絞り値は、カメラ制御部１６からの指示に従って絞り制御部１２が制御する。絞りを変化させる場合には、暗電流は変化させず、光信号のみを減らすことができる。このため、ＰＤ２４のリセット電圧の変更によって飽和レベルが減る不都合を回避することができる。また、検出対象である暗電流が減らずに済むことから、検出精度を向上させることができる。
【００８７】
１回目の露光の際の絞り値がＦ＝２、２回目の露光の際の絞り値がＦ＝４とすると、光量は１／４となる。この場合、暗電流Ａを求める演算式は、下記（６）式となる。
暗電流Ａ＝（出力Ａ−出力Ｂ×４）／｛１−ｆ（ＶＤＤｐｉｘ３．８Ｖ）×４／ｆ（ＶＤＤｐｉｘ４．２Ｖ）｝    ・・・（６）
【００８８】
２回目の露光の絞りによって総光量が１回目の１／４に減少しない場合には、１回目と２回目の総光量の比に応じた係数で乗算すればよい。暗電流Ａが求まると、前述の（２）式を用いて、暗電流Ａをキャンセルした光信号（光電変換信号）を算出できる。第２実施形態の場合と同様、ＰＤ２４のリセット電圧を変更する方法では飽和レベルが減るが、この絞り値を変更する方法を追加することにより、飽和レベルが減ってしまうという不都合を回避することができる。
【００８９】
図１１に示すタイミングチャートにおいて、時刻Ｔ０３〜Ｔ０８までは、図５に示した第１実施形態の場合と同様である。すなわち、時刻Ｔ０３〜Ｔ０４の間で、１回目の露光が行われ、このときの露光時間は図示の例では４秒間であり、絞り値はＦ＝２であり、また露光前のＰＤ２４のリセット電圧は４．２Ｖである。露光中は、光信号および暗電流Ａが蓄積され、ＰＤ２４の出力Ａは次第に低下する。時刻Ｔ０４において１回目の露光が終了すると、図４を用いて説明したように、出力Ａの読み出しが行われる。
【００９０】
時刻Ｔ０８になると、２回目の露光が開始する。露光前のＰＤ２４のリセット電圧は３．８Ｖであり、また絞り値はＦ＝４に絞り込まれ、露光時間は１回目の露光時間と同様４秒間である。絞り値が半分になることから、光電流は１回目の露光の１／４となり、暗電流は１回目の露光と同等となる。このため、１回目の露光（リセット電圧３．８Ｖ）における飽和レベルＢに比較し、出力Ｂの余裕度が大きくなる。
【００９１】
このように、本発明の第２実施形態の第１変形例においては、２回目の露光の際にＰＤ２４のリセット電圧等、暗電流を変化させるパラメータを１回目とは異ならせると共に、絞り値を１回目と２回目で異ならせている。このため、２回目の露光の際に遮光する必要がなく、また、２回目の露光の際のＰＤ２４の出力が飽和レベルＢに対して余裕度を大きくとることができる。
【００９２】
なお、本変形例においては、１回目の露光の際にＦ＝２、２回目の露光の際にＦ＝４としていたが、これは例示であり、異なる絞り値を適宜選択してもよい。
【００９３】
図１２は、第２実施形態の第２変形例に係わるタイミングチャートを示しており、この第２変形例では、１回目の露光と２回目の露光において撮像素子の感度を異ならせている。感度は、カメラ制御部１６からの指示に基づいてゲイン変更部９が制御する。これまでの実施形態では感度がいくつかは言及していなかった（シーケンス内で感度を変えることはなかった）。感度を高くすることにより、蓄積時間を伸ばさずに、光信号と暗電流を増幅することができる。ゲイン変更部９によって撮像素子内の飽和レベルを疑似的に増加させることに相当する。図１２に示す例では、２回目の露光の露光時間を短くすると共に、感度を高くしている。
【００９４】
１回目の露光の際の感度が１、２回目の露光の際の感度が×２とし、また露光時間を半分にした場合、暗電流Ａを求める演算式は、下記（７）式となる。
暗電流Ａ＝（出力Ａ−出力Ｂ）／｛１−ｆ（ＶＤＤｐｉｘ３．８Ｖ）／ｆ（ＶＤＤｐｉｘ４．２Ｖ）｝    ・・・（７）
【００９５】
２回目の露光の露光時間および感度によって出力が１倍とならない場合には、１回目と２回目の出力の比に応じた係数で乗算すればよい。暗電流Ａが求まると、前述の（２）式を用いて、暗電流Ａをキャンセルした光信号（光電変換信号）を算出できる。第２実施形態の場合と同様、ＰＤ２４のリセット電圧を変更する方法では飽和レベルが減るが、この感度を変更する方法を追加することにより、飽和レベルが減ってしまうという不都合を回避することができる。
【００９６】
図１２に示すタイミングチャートにおいて、時刻Ｔ０３〜Ｔ０８までは、図５に示した第１実施形態の場合と同様であるので、詳しい説明は省略する。ただし、感度（センサゲイン）は、時刻Ｔ０３〜Ｔ０４の間では、×１倍である。
【００９７】
時刻Ｔ０８になると、２回目の露光が開始する。露光前のＰＤ２４のリセット電圧は３．８Ｖであり、また感度は×２倍と高くなり、露光時間は１回目の露光時間の半分である２秒間である。露光時間が半分になるが、感度が２倍になることから、暗電流Ｂは１倍であり、光信号も１倍となる。
【００９８】
なお、本変形例においては、１回目の露光の際に感度（ゲイン）＝１、２回目の露光の際に感度（ゲイン）＝×２としていたが、これは例示であり、異なる感度や異なるシャッタ速度を適宜選択してもよい。
【００９９】
このように、本発明の第２実施形態の第２変形例においては、２回目の露光の際にＰＤ２４のリセット電圧等、暗電流を変化させるパラメータを１回目とは異ならせると共に、露光時間および感度も１回目と２回目で異ならせている。このため、２回目の露光の際に遮光する必要がない。また、暗電流Ｂも増幅されることから、暗電流の検出レベルが高くなり、２回目の露光時間が１回目の露光時間の半分になっているため、全体のシーケンス時間が短くなる効果がある。
【０１００】
なお、撮像素子の暗電流成分には、電圧敏感性成分としてのリセット電圧敏感成分や基板電圧敏感成分と温度敏感性成分があり、特定のパラメータに敏感な暗電流成分が支配的である場合には、その一つのパラメータで検出するだけで十分である。しかし、複数のパラメータに敏感な場合は、その複数のパラメータで検出することで検出精度を向上させることが可能になる。
【０１０１】
例えば、基板電圧に敏感な暗電流成分とリセット電圧に敏感な暗電流成分がともに支配的であった場合は、基板電圧のみを変化させた場合の暗電流検出と、リセット電圧のみを変化させた場合の暗電流検出をそれぞれ行うことで、暗電流を精度よく検出することが可能となる。このためには、例えば、さらに１回、露光を追加し、これまで述べたようなリセット電圧のみを変化させた場合（第１実施形態）と、基板電圧のみを変化させた場合（第１実施形態の第１変形例）を行えばよい。また、ほぼ同等に敏感な場合は制御の容易性や副作用（デメリット）、検出精度の観点から総合的に有利な手段を選ぶことになる。
【０１０２】
また、本発明の第１実施形態、第２実施形態、およびそれらの変形例において、補正後の光信号（光電変換信号）について、（１）式〜（７）式を用いて説明した。これらの式の一般式は、下記（８）式のようになる。
Ｖａ’＝Ｖａ−ｋ１（Ｖａ−ｋ２・Ｖｂ）／（１−ｋ３・Ｄｂ／Ｄａ）    ・・・（８）
【０１０３】
ここで、Ｖａは１回目の露光時における出力Ａ（光電変換信号、第１の信号電荷）、Ｖｂは２回目の露光時における出力Ｂ（光電変換信号、第２の信号電荷）、Ｄａは１回目の露光時における暗電流成分、Ｄｂは２回目の露光時における暗電流成分、ｋ１〜ｋ３は係数であり、リセット電圧、基板電圧、温度、露光時間、絞り値、感度等に応じて決まる。第１実施形態の第３変形例のように光信号を変化させた例においては、数式上、Ｄａ＝Ｄｂ、ｋ３が負となる場合であり、やはり式（８）内に含まれる。
【０１０４】
以上説明したように、本発明の各実施形態や変形例においては、１回目の露光時の第１の信号電荷、２回目の露光時の第２の信号電荷、及び記憶された暗電流成分や光信号の比に基づいて撮像素子２ａの画素の暗電流成分を演算し、第１の信号電荷から暗電流成分を補正するようにしている。このため、２回目の撮影の際に遮光することなく、撮像素子の暗時電流をキャンセルした信号電荷（光電変換信号）を取得することができる。
【０１０５】
なお、本発明の各実施形態や各変形例においては、リセット電圧、露光時間、絞り値、温度、感度等において、種々、数値を示したが、これらはいずれも例示であり、これと異なる数値を適宜選択するようにしてもよい。また、撮影にあたって、１回目の露光と２回目の露光、合計、２回の露光を行っていた。しかし、これに限らず、３回以上、露光を行い、２つ以上の暗電流あるいは光信号に固有に影響するパラメータを順次変えて暗電流をキャンセルするようにしても勿論かまわない。すなわち、暗電流あるいは光信号に固有に影響するパラメータを変えないで第１の露光制御を行い、この第１の露光制御後、パラメータを変えて第２の露光制御を行うにあたって、第１の露光制御や第２の露光制御において、複数の露光を行うようにしても構わない。
【０１０６】
また、本発明の各実施形態や各変形例においては、撮像素子２ａの暗電流成分に影響するパラメータとして、ＰＤ２４のリセット電圧、撮像素子２ａの基板電圧、撮像素子２ａの温度の例について説明したが、これ以外にも暗電流成分に影響するパラメータであれば、これを１回目と２回目の露光時に異ならせるようにしてもよい。また、光信号に影響するパラメータとして、絞りについて説明したが、これ以外にも光電流に固有の影響を与えるパラメータであれば、これを１回目と２回目の露光時に異ならせるようにしてもよい。
【０１０７】
さらに、露光回数を増やさずに、暗電流の複数の成分や光信号を２回目の露光で同時に変える複雑な組合せも、それぞれのパラメータに応じて暗電流成分あるいは光電流に固有の変化をもたらすのであれば、検出の際の演算や検出精度の劣化を伴うが、これまで述べてきた方法と同様の考えに基づいて理論上検出可能である。第２実施形態の第１変形例は、飽和レベルの改善が目的であったが、暗電流固有に影響するパラメータであるリセット電圧と光信号固有に影響する絞りを同時に２回目の露光で変化させており、これに該当する例の１つにもなっている。
【０１０８】
また、本発明の各実施形態や各変形例においては、リセット電圧や絞り等、暗電流や光信号固有に影響するパラメータを１回目と２回目の露光時に異ならせると共に、露光時間、絞り、感度を異ならせることで、リセット電圧変更や基板電圧変更に伴って低下する飽和レベルへの影響軽減や、暗電流検出精度向上、シーケンス時間の短縮を図った。これ以外にも暗電流成分検出に直接関わらないが検出精度向上あるいはシーケンス時間短縮に関わる要素を１つ又は複数組み合わせるようにしても勿論かまわない。また、光信号に影響するパラメータの変更方法としては、絞りだけに限らない、光信号に固有の影響をもたらす他の方法、例えばＮＤフィルタ等もこうした目的に適っており、そのような種々の方法もあり得る。
【０１０９】
また、本発明の各実施形態や各変形例においては、２回目の露光時に撮像素子２ａ
を遮光する遮光部材を有さないデジタルカメラを前提に説明したが、遮光部材を有するデジタルカメラにも本発明を適用することは可能である。
【０１１０】
また、本発明の各実施形態や各変形例においては、撮影のための機器として、デジタルカメラを用いて説明したが、カメラとしては、デジタル一眼レフカメラでもコンパクトデジタルカメラでもよく、ビデオカメラ、ムービーカメラのような動画用のカメラでもよく、さらに、携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assist）、ゲーム機器等に内蔵されるカメラでも構わない。
【０１１１】
本発明は、上記実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１１２】
１・・・レンズ、２・・・撮像部、２ａ・・・撮像素子、２ｂ・・・読出制御部、３・・・画像処理部、３ａ・・・第１画像処理部、３ｂ・・・第２画像処理部、４・・・表示部、５・・・メモリカード、６・・・ＡＦ評価値演算部、７・・・撮像部温度検出部、８・・・露光制御部、９・・・ゲイン変更部、１０・・・手振れ補正部、１１・・・ＡＦ制御部、１２・・・絞り制御部、１３・・・手振れ検出部、１４・・・カメラ操作部、１５・・・フラッシュＲＯＭ、１６・・・カメラ制御部、２１・・・ＰＤリセット用トランジスタ、２２・・・リセット用トランジスタ、２３・・・転送用トランジスタ、２４・・・フォトダイオード（ＰＤ）、２５・・・コンデンサ（フローティングディフュージョン）、２６・・・選択用トランジスタ、２７・・・増幅用トランジスタ、２８・・・定電流源
【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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