(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が２次元状に配列された撮像素子と、
前記撮像素子を湾曲させる駆動手段と、
前記撮像素子で発生するノイズ信号を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された前記ノイズ信号に基づいて前記撮像素子を湾曲させるように前記駆動手段を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記測定手段により測定された前記ノイズ信号に基づいて前記撮像素子の歪量を検出する検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記検出手段により検出された前記歪量に応じて前記撮像素子を湾曲させるように前記駆動手段を制御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】
前記検出手段は、前記撮像素子における撮像部の中心と周辺における前記ノイズ信号の差に基づいて前記歪量を検出することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記測定手段は、前記撮像素子を遮光した状態での蓄積信号から前記撮像素子のノイズ信号を測定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記駆動手段は、圧電素子を用いたアクチュエータであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記駆動手段は、前記撮像素子を吸引する装置であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記駆動手段は、前記撮像素子の中央に１つ設けられていることを特徴とする請求項５または６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記駆動手段は、前記撮像素子の面内に複数個設けられていることを特徴とする請求項５または６に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記制御手段は、撮影レンズのズーム位置または焦点距離に応じて目標とする前記撮像素子の歪量を求め、前記撮像素子の歪量が前記目標とする歪量と同等になるように前記駆動手段を制御して前記撮像素子を湾曲させることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
複数の画素が２次元状に配列された撮像素子を備える撮像装置を制御する方法であって、
前記撮像素子を湾曲させる駆動工程と、
前記撮像素子で発生するノイズ信号を測定する測定工程と、
前記測定工程において測定された前記ノイズ信号に基づいて前記撮像素子を湾曲させるように前記駆動工程を制御する制御工程と、
を有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１２】
請求項１０に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラなどに使用される結像光学系には、像面湾曲と呼ばれる収差（以後、像面湾曲収差と呼ぶ）がある。ここで、像面湾曲収差について図１２を用いて説明する。図１２は、被写体がレンズを通り結像する状態を模式的に示した図である。図１２において、被写体の一点Ａ、Ｂ、Ｃから出た光線１２０１は、レンズ２０１を通り、それぞれ点Ａ’、Ｂ’、Ｃ’に結像する。図１２に示すように、平面にピントを合わせたときに結像面が平面にならず、あたかもお碗の内側のように湾曲した結像面になってしまう。そのため、平面の撮像素子を使用した場合には、画面中心部でピントを合わせると周辺部がボケてしまい、逆に周辺部でピントを合わせると中心部がボケてしまうことになる。この現象が像面湾曲収差として画像に現れる。
【０００３】
非特許文献１、特許文献１、及び特許文献２には、この像面湾曲収差による像の歪を補正するために、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサで構成される撮像素子を予め湾曲させることが開示されている。さらに、特許文献２には、レンズの種類により異なる像面湾曲収差による像の歪をなくすために、撮影レンズの像面湾曲に応じて撮像素子の撮像面を変形させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４６０４３０７号公報
【特許文献２】特開２００７−２０８７７５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】映情学技報VOL,38,NO.37  ISSN 1342-6893  P1,P2,P3,P4
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、撮像素子の撮像面を湾曲させる場合、周囲の温度等の環境状態の影響を受けやすく、撮像面が所定の形状にならず、像面湾曲収差による像の歪をなくすことができない場合がある。この点については、特許文献２ではなんら考慮されていない。
【０００７】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、撮像面の形状を変化させることにより像面湾曲収差の影響を軽減する場合に、より適切な像面湾曲収差補正を可能とする撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係わる撮像装置は、複数の画素が２次元状に配列された撮像素子と、前記撮像素子を湾曲させる駆動手段と、前記撮像素子で発生するノイズ信号を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された前記ノイズ信号に基づいて前記撮像素子を湾曲させるように前記駆動手段を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、撮像素子の撮像面を湾曲させることにより像面湾曲収差補正処理を行う場合に、より適切な像面湾曲収差補正処理を可能とする撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる撮像素子の概略構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図。
【図３】撮像素子の機械的な構成を概略的に示す図。
【図４】歪ゲージの構成を示した図。
【図５】歪ゲージによる歪の検出方法について説明する図。
【図６】第１の実施形態における撮像装置の動作を説明するフローチャート。
【図７】第１の実施形態における像面湾曲収差補正を説明するフローチャート。
【図８】第１の実施形態における曲率制御テーブルを説明する図。
【図９】半導体にかかるストレス量と暗電流ノイズの関係を示す図。
【図１０】第２の実施形態における歪量と暗電流ノイズの関係を示す図。
【図１１】第２の実施形態における像面湾曲収差補正を説明するフローチャート。
【図１２】像面湾曲収差について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる撮像素子２０６の概略構成を示す図である。図１において、撮像素子２０６は複数の単位画素１０１を有する。そして、それぞれの単位画素１０１は、フォトダイオード（ＰＤ）１０２、転送スイッチ１０３、フローティングデフュージョン部（ＦＤ）１０４を有する。さらに、単位画素１０１は、ソースフォロアとして機能する増幅ＭＯＳアンプ１０５、選択スイッチ１０６、リセットスイッチ１０７を有する。また、撮像素子２０６は、単位画素１０１以外に、垂直出力線１０８、増幅ＭＯＳアンプ１０５の負荷となる定電流源１０９、選択信号線１１０、出力アンプ１１１、垂直走査回路１１２、読み出し回路１１３、水平走査回路１１４を有する。なお、図１では、構成を分かりやすくするために、単位画素１０１を４行×４列のみ示しているが、実際には非常に多数の単位画素１０１が２次元状に配列されている。
【００１３】
単位画素１０１では、ＰＤ１０２において光が電荷に変換され、ＰＤ１０２において発生した電荷は転送パルスφＴＸを転送スイッチ１０３に印加することよりＰＤ１０２からＦＤ１０４に転送され、ＦＤ１０４に一時的に蓄積される。ＦＤ１０４、増幅ＭＯＳアンプ１０５、及び定電流源１０９でフローティングディフュージョンアンプが構成される。そして、選択パルスφＳＥＬを印加することにより選択スイッチ１０６がオンになり、選択された画素のＦＤ１０４に蓄積された信号電荷が電圧に変換され、垂直出力線１０８を経て読み出し回路１１３に出力される。さらに水平走査回路１１４により選択信号線１１０に選択信号を出力することで読み出し回路１１３から出力する信号が選択され、選択された出力信号が出力アンプ１１１を経て撮像素子２０６の外部に出力される。ＦＤ１０４に蓄積された電荷は、リセットパルスφＲＥＳをリセットスイッチ１０７に印加することによりリセットされる。また、垂直走査回路１１２は、転送スイッチ１０３、選択スイッチ１０６、リセットスイッチ１０７を選択的にオンオフする駆動を行う。
【００１４】
図２は、本実施形態の撮像装置であるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。図２において、撮像装置２００は、撮影レンズ２０１、レンズ駆動部２０２、メカニカルシャッタ（メカシャッタと表記）２０３、絞り２０４、メカニカルシャッタ・絞り駆動部（シャッタ・絞り駆動部と表記）２０５を有する。また、撮像装置２００は、撮像素子２０６、ＣＤＳ・Ａ／Ｄ変換回路（ＣＤＳ・Ａ／Ｄと表記）２０７、撮像信号処理回路２０８、タイミング発生部（ＴＧと表記）２０９、第１のメモリ部２１０、全体制御演算部２１１を有する。撮像装置２００は、さらに、記録媒体制御インターフェース部（記録媒体制御Ｉ／Ｆ部と表記）２１２、表示部２１３、第２のメモリ部２１６、レリーズボタン２１７、歪ゲージ２１９、歪制御部２２０を有する。記録媒体２１４は、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部２１２を介して撮像装置２００と接続される。また、撮像装置２００は、外部インターフェース部（外部Ｉ／Ｆ部と表記）２１５を介して外部のコンピュータ等と接続される。
【００１５】
図２において、絞り２０４により適切な光量に調整された被写体像は、図１に示したような構成の撮像素子２０６の撮像面上にレンズ２０１により結像される。撮像素子２０６の撮像面上に結像した被写体像は、ＣＤＳ・Ａ／Ｄ２０７において相関２重サンプリング、ゲイン調整、アナログ信号からデジタル信号への変換を行うＡ／Ｄ変換が行われ、撮像信号処理回路２０８に送られる。撮像信号処理回路２０８では、ノイズを軽減するローパスフィルタ処理やシェーディング処理などの各種画像信号処理、キズ補正、ダークシェーディング補正、黒引き処理等の各種補正処理、圧縮処理等を行って画像データが作成される。
【００１６】
レンズ２０１はズームレンズであり、レンズ駆動部２０２により制御され、Ｗｉｄｅ端からＴｅｌｅ端まで焦点距離を変化させることができる。メカシャッタ２０３は、後段の絞り２０４、撮像素子２０６へ入射する光の照射時間を機械的に制御する。このメカシャッタ２０３と絞り２０４は、シャッタ・絞り駆動部２０５によって駆動制御される。
【００１７】
全体制御演算部２１１は、撮像装置全体の制御と各種演算を行う。ТＧ２０９は、全体制御演算部２１１からの制御信号に基づき、撮像素子２０６を駆動するための駆動パルスを発生する。第１のメモリ部２１０は、画像データを一時的に記憶する。記録媒体制御インターフェース部２１２は、記録媒体２１４への画像データの記録または読み出しを行う。表示部２１３は、画像データの表示を行う。記録媒体２１４は、半導体メモリ等の着脱可能な記憶媒体である。外部インターフェース部２１５は、外部コンピュータ等と通信を行う。第２のメモリ部２１６は、全体制御演算部２１１での演算結果や撮影条件等の各種パラメータを記憶する。レリーズボタン２１７の押し下げ動作により撮影動作が開始される。歪ゲージ２１９は、撮像素子の周辺部に取り付けられており、算出した歪ε１の値を全体制御演算部２１１へ送る。歪制御部２２０は、全体制御演算部２１１からの指令に基づき撮像素子２０６の歪量を制御する。
【００１８】
次に、図３を用いて、撮像素子２０６の撮像面の歪制御（湾曲率制御）のメカニズムの概要について説明する。図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、撮像素子２０６の機械的な構成を概略的に示す図であり、図３（Ａ）は撮像素子２０６の平面図、図３（Ｂ）は撮像素子２０６の断面図である。
【００１９】
図３において、撮像素子２０６は、撮像部３００、支柱枠３０１、台座３０２、アクチュエータ３０３、歪ゲージ２１９を備えている。撮像部３００は、支柱枠３０１を介して、台座３０２に固定されている。なお、撮像部３００と支柱枠３０１との接合強度は十分に確保されているものとする。台座３０２は撮像部３００と比べて十分に硬い部材であり、支柱枠３０１との接合面は平面である。撮像部３００と台座３０２との間には、駆動装置としてのアクチュエータ３０３が撮像部３００のほぼ中心に接着などの手法により固定されている。このアクチュエータ３０３の駆動源は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電素子からなり、印加される電圧値に応じて、台座３０２の平面に対して直交する方向にその長さが伸縮する。このアクチュエータ３０３の駆動源である圧電素子の伸縮により、撮像部３００がその面外方向に湾曲するように変形可能に構成されている。歪ゲージ２１９は、撮像部３００に接着などの手法により固定されており、撮像部３００の湾曲による変形に応じて、歪ゲージ２１９も変形する。
【００２０】
アクチュエータ３０３への印加電圧により駆動源である圧電素子が縮んだ場合は、図３（Ｃ）に示すように、撮像部３００はアクチュエータ３０３に引っ張られて凹面に湾曲するように変形する。なお、この状態でアクチュエータ３０３の駆動源の圧電素子への電圧印加を止めると、アクチュエータ３０３は初期状態に戻る。すなわち、撮像部３００は図３（Ｂ） に示すように湾曲していない状態に戻る。このようにして、撮像素子２０６の撮像部３００に歪を生じさせ、湾曲させることができる。
【００２１】
図４は、図２、図３で説明した歪ゲージ２１９の構成を示した図である。図４において、歪ゲージ２１９は、ベース４０１、抵抗体４０２、引出し線４０３を備えている。歪ゲージ２１９は、薄い電気絶縁物のベース４０１の上に格子状の抵抗線またはフォトエッチング加工した抵抗箔を抵抗体４０２として形成し、引出し線４０３を付けたものである。
【００２２】
次に図５を用いて、撮像素子２０６の湾曲の形状に関する情報の一例として、歪ゲージ２１９による撮像素子２０６の歪量ε２の検出方法について説明する。図５（Ａ）は、物質にかかる引張応力（または圧縮応力）Ｐと物質の変形量の関係を示した図である。物質に引張応力（または圧縮応力）Ｐが加わると、このＰに比例した引張歪（圧縮歪）が発生し、長さＬの物質は、Ｌ＋ΔＬ（またはＬ−ΔＬ）に変形する。このときのＬとΔＬの割合を歪量εと言う。式で表すと式（１）のようになる。
【００２３】
ε＝ΔＬ／Ｌ                    …（１）
図５（Ｂ）は、歪ゲージ２１９を用いて上記の歪量εを検出する代表的な回路の構成を示している。撮像素子２０６に歪が発生すると、歪ゲージ２１９のベースを経由して抵抗体（線・箔）に歪が伝わる。発生した歪に対応した抵抗変化と歪量の関係は式（２）のようになる。
【００２４】
ε＝ΔＲ／（Ｒ×Ｋ）            …（２）
ここで、Ｋ：ゲージ率，Ｒ：ゲージ抵抗，ΔＲ：ゲージ抵抗の抵抗変化量である。
【００２５】
歪ゲージ２１９の抵抗変化は微少な値であるため、歪ゲージ２１９とのその周辺回路を含めて、図５（Ｂ）のようにホイートストンブリッジ回路を形成し、歪量を電圧値に変換して検出する。ここで歪ゲージ２１９の抵抗値をＲ１、それ以外のホイートストンブリッジの抵抗値をＲ２，Ｒ３，Ｒ４とすると、入力電圧Ｅと出力電圧ｅとの関係は式（３）のようになる。
【００２６】
ｅ＝（Ｒ１×Ｒ３−Ｒ２×Ｒ４）×Ｅ／（Ｒ１＋Ｒ２）×（Ｒ３＋Ｒ４）  …（３）
ただし、Ｒ２〜Ｒ４、Ｅは固定値とする。
【００２７】
ここでＲ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝Ｒとし、歪ゲージ２１９に歪が加わって歪ゲージ２１９の抵抗ＲがＲ＋ΔＲになったときの出力電圧ｅの変化分をΔｅとすると、式（３）から、
Δｅ＝ΔＲ×Ｅ／（４Ｒ＋２×ΔＲ）        …（４）
ΔＲ≪Ｒのとき
Δｅ＝ΔＲ×Ｅ／４Ｒ                      …（５）
ここで式（２）、（５）より
Δｅ＝ε２×Ｋ×Ｅ／４                    …（６）
式（６）より
ε２＝４×Δｅ／（Ｋ×Ｅ）                …（７）
実際には、歪ゲージ２１９とその周辺回路は撮像素子の温度の影響を受けるため、式（７）で表される歪ε２は下記の式（８）のようになる
ε２＝４×β×Δｅ／（Ｋ×Ｅ）            …（８）
ただし、βは温度係数である。つまり、Ｋ、βは定数なので入力電圧Ｅと出力電圧ｅの変化分Δｅが分かれば歪ε２が検出できる。
【００２８】
図６は、本実施形態におけるデジタルカメラの動作を説明するフローチャートであり、全体制御演算部２１１で実行されるプログラムによる処理手順を示す図である。なお、デジタルカメラのメインスイッチがオンされたことが全体制御演算部２１１で判定されると、本処理が開始される。
【００２９】
ステップＳ６０１では、測光処理を行い、ステップＳ６０２へ進む。ステップＳ６０２では、ズーム位置の設定情報に基づき、ズーム位置を変更する。設定したズーム位置Ｚは、第２のメモリ部２１６に保存される。
【００３０】
ステップＳ６０３では、レリーズボタン２１７が半押しであるか否かを判定する。半押しされた場合、すなわち、レリーズボタン２１７から半押し操作信号が入力されたと判定された場合は、ステップＳ６０４へ進む。半押しされていない場合、すなわち、レリーズボタン２１７から半押し操作信号が入力されていないと判定された場合は、信号の入力を待機する。
【００３１】
ステップＳ６０４では、焦点検出処理を行いステップＳ６０５へ進む。ステップＳ６０５では、撮像素子２０６を変形させて像面湾曲収差補正処理を行いステップＳ６０６へ進む。本実施形態における像面湾曲収差補正処理は、アクチュエータ３０３の圧電素子を駆動して撮像素子２０６が湾曲するように変形させることより実現している。なお、像面湾曲収差補正処理の詳細については後述する。
【００３２】
ステップＳ６０６では、レリーズボタン２１７が全押しであるか否かを判定する。全押しされた場合、すなわち、レリーズボタン２１７から全押し操作信号が入力されたと判定された場合は、ステップＳ６０７へ進む。全押しされていない場合、すなわち、全押し操作信号が入力されていないと判定された場合は、信号の入力を待機する。
【００３３】
ステップＳ６０７では、撮影動作を行いステップＳ６０８へ進む。ステップＳ６０８では、レリーズボタン２１７が半押し操作されているか否かを判定する。半押しされていない場合、すなわち、レリーズボタン２１７から半押し操作信号が入力されていないと判定された場合は、ステップＳ６０９へ進む。半押しされている場合、すなわち、半押し操作信号が入力されていると判定された場合は、信号の入力が終了するまで待機する。
【００３４】
ステップＳ６０９では、歪制御部２２０にアクチュエータ３０３をオフする信号を出力する。歪制御部２２０はアクチュエータ３０３のオフ信号が入力されると、アクチュエータ３０３の駆動源である圧電素子への電圧印加を終了する。
【００３５】
次に、ステップＳ６０５における像面湾曲収差補正処理について、図７に示すフローチャートを用いて説明する。なお、この像面湾曲収差補正処理も、全体制御演算部２１１で実行されるプログラムにより行われる。
【００３６】
ステップＳ７０１で像面湾曲収差補正処理が開始されると、ステップＳ７０２では、第２のメモリ部２１６に保存されているズーム位置Ｚを取得する。ステップＳ７０３では、ステップＳ７０２で取得したズーム位置Ｚに基づき、撮像面の歪量の目標値である歪量ε１を算出する。
【００３７】
一般的に、像面湾曲収差の発生量はレンズから入射される光線の入射角度によって決まり、光線の入射角度が大きいほど像面湾曲収差の発生量が大きくなる。また、光線の入射角度はズーム位置によって決まり、ズーム位置がＷｉｄｅ端に近づくほど光線の入射角度は大きくなる。本実施形態においては、撮像素子の撮像面を湾曲させて光線を垂直に近い状態で受光することで像面湾曲収差補正を実現するため、光線の入射角度に応じて撮像素子の歪量を算出している。つまり、撮影時のズーム位置が分かれば、光線の入射角度を想定することができ、撮像素子を目標とする形状まで湾曲させるために撮像素子に生じさせる歪量の目標値ε１を算出することができる。
【００３８】
ここで、図８を用いて、本実施形態におけるズーム位置Ｚに基づく撮像面の歪量ε１の算出方法について説明する。図８（Ａ）は、撮像素子２０６の撮像部３００の歪を変化させた場合の撮像部３００の形状と、その際に撮像部３００に生じる歪量ε１の値の関係を示したイメージ図である。図８（Ａ）に示すように、ズーム位置がＷｉｄｅになるほど、撮像面の湾曲率が大きくなる。またそれに応じ、歪量ε１も大きくなる（ただし、ε4＞ε3＞ε2＞ε1＞ε0＞０）。
【００３９】
図８（Ｂ）は、レンズ２０１のズーム位置と、上記ズーム位置に適した撮像面の歪量との関係を示したテーブル（以後、歪制御テーブルと記載）の一例を示した図である。この歪制御テーブルは、予めズーム位置毎に歪量ε１を測定し、第２のメモリ部２１６に格納しておくことで作成される。歪量ε１の算出時には、第２のメモリ部２１６からズーム位置Ｚとともに歪制御テーブルを取得し、全体制御演算部２１１でズーム位置Ｚと歪制御テーブルから、歪量ε１を算出する。なお、図８（Ｂ）の歪制御テーブルでは、ズーム位置としてＷｉｄｅ、Ｍ１等のズームポイントを記載しているが、各ズーム位置での焦点距離を記載しても同様の歪制御テーブルが作成可能である。
【００４０】
図７に戻って、ステップＳ７０４では、歪制御部２２０へアクチュエータ３０３のオン信号と、ステップＳ７０３で算出した歪量ε１に基づく駆動量Ａ１で駆動するための駆動信号を出力する。歪量ε１と駆動量Ａ１の関係は式（９）で表わされる。
【００４１】
Ａ１＝ε１×Ｋ                          …（９）
ただし、Ｋ：定数である。
【００４２】
歪量ε１と駆動量Ａ１は比例関係にあり、歪量ε１が大きいときには、駆動量Ａ１を大きくする必要がある。つまり、より多くの電圧をアクチュエータ３０３の圧電素子に印加することで、撮像面により大きな歪を生じさせることができる。
【００４３】
ステップＳ７０５で、歪制御部２２０は、入力された駆動量信号に基づいた電圧を、アクチュエータ３０３の圧電素子へ印加する。アクチュエータ３０３の圧電素子は印加電圧に応じて伸縮し、この結果、撮像素子２０６は湾曲するように変形する。
【００４４】
ステップＳ７０６では、撮像素子２０６に内蔵されている歪ゲージ２１９から撮像面の歪量ε２を検出する。歪ゲージ２１９による歪量ε２の検出方法については図４、図５で説明したとおりである。
【００４５】
ステップＳ７０７では、ステップＳ７０３で像面湾曲収差情報に基づき算出した撮像面の歪量ε１とステップＳ７０６で歪ゲージ２１９から検出した撮像面の歪量ε２との差分の絶対値を算出し、閾値Ｔｈより小さいかを判断する。ステップＳ７０７で、歪量ε１と歪量ε２の差分の絶対値が閾値Ｔｈ以上である場合、つまり像面湾曲収差情報に基づいて算出した歪量に対して、歪ゲージ２１９で検出した実際の歪量が大きく異なるときには、ステップＳ７０８に進む。そして、駆動量Ａ２を算出し、歪制御部２２０へ再度駆動量信号を出力する。ここで、出力される駆動量Ａ２は以下の式（１０）で算出される。
【００４６】
駆動量Ａ２＝（ε１−ε２）×Ｋ            …（１０）
ただし、Ｋ：定数である。
【００４７】
ステップＳ７０８で駆動量信号を出力すると、ステップＳ７０５に戻り、再度、アクチュエータ３０３の駆動源の圧電素子を伸縮させる。ステップＳ７０６で再度、撮像素子に内蔵されている歪ゲージ２１９から撮像面の歪量ε２を検出する。
【００４８】
そして、ステップＳ７０７で歪量ε１と歪量ε２の差分の絶対値が閾値Ｔｈより小さくなった場合、つまり像面湾曲収差情報に基づいて算出した歪量に対して、歪ゲージ２１９で検出した実際の歪量がほぼ同等となった場合には、ステップＳ７０９に進む。そして、像面湾曲収差補正処理を終了する。
【００４９】
上記のとおり、本実施形態においては、ズーム位置から目標とする形状まで湾曲させた場合の歪量ε１を算出して撮像面を変形させた後に、歪ゲージによって実際の歪量ε２を検出し、目標とする歪量ε１と同等になるまで撮像面の変形を繰り返す。これにより、撮像面を目標とする理想の形状とすることができ、適切な像面湾曲収差補正を実現することができる。
【００５０】
なお、本実施形態では撮像面を変形させることで、最適な像面湾曲収差補正を実現する方法について説明したが、撮像面を変形させることで色シェーディングを改善することも可能である。ここで言う色シェーディングとは、撮像面の中心部で光線が撮像面に直交する方向に入射するのに対して、周辺部では光線が撮像面に斜めに入射することで、撮像面の中心部と周辺部で色比が変わる現象のことであり、画像では色ムラとして視認される。色シェーディングの発生量は、撮像面内での光線の入射角度の差に依存して変わり、撮像面内で光線の入射角度の差が大きくなるほど、色シェーディングの発生量も大きくなる。本実施形態では、撮像面を湾曲させることで、撮像素子の中心部、周辺部ともに撮像面に対して光線が垂直に近い角度で入射されるため、撮像面内での光線の入射角度の差は小さくなり、色シェーディングについても改善される。本実施形態においては、色シェーディングを改善する目的で撮像面を湾曲させた場合でも、撮像面の形状を検知することで、色シェーディングの改善に最適な撮像面形状にすることができる。
【００５１】
本実施形態では、撮像素子の湾曲の形状に関する情報として、歪ゲージを用いて撮像素子の湾曲率の変化を歪として検出する例を示した。他にも歪みの検出方法としては、変位計を使用したもの、レーザーやＸ線を使用したもの等、さまざまな方法が知られているがどの方法であっても同様に実現することができる。
【００５２】
また、本実施形態では撮像面の形状の変更方法として、撮像素子内のアクチュエータを制御することで撮像面の形状を制御する方法を示した。しかし、撮像面を吸引することによる制御や電磁石で引きつけることによる制御など、他の方法で撮像面の形状を制御する場合であっても同様に実現することができる。
【００５３】
さらに、本実施形態では、撮像素子の中央に設けた１つのアクチュエータで撮像面全体を変形させる構造とした。しかし、撮像面を領域ごとに分割し、その領域ごとにアクチュエータを配置するようにアクチュエータを複数個設ける構造としてもよい。その場合、撮像面の領域ごとにアクチュエータの駆動源の圧電素子に異なる電圧を印加することで、撮像面全体を精度よく変形させることができる。その際、本実施形態では、歪ゲージを一つ用いて一点の歪量の測定により撮像面の形状を制御する方法について説明した。しかし、撮像面の領域ごとに歪ゲージを設置し、撮像面の領域ごとの歪量の測定を行うことで、より精度よく撮像面の形状の制御を行うことができる。
【００５４】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、撮像素子２０６の湾曲の形状に関する情報の一例である歪量ε２に関して、歪ゲージによる検出を行う方法について説明したが、第２の実施形態では、撮像素子２０６の暗電流ノイズから歪量ε２の検出を行う方法について説明する。ここでいう暗電流ノイズとは、図１の撮像素子２０６のＰＤ１０２で発生するノイズ信号（蓄積信号）のことである。これは、熱雑音等によりＰＤ１０２に暗電流が流れることで、光が入射していない状態でもＰＤ１０２に発生するノイズ信号である。このように、光が入射しない状態でも発生する信号であるため、遮光した状態で取得した遮光画像の画素信号により暗電流ノイズを算出することができる。
【００５５】
第２の実施形態における撮像素子、撮像装置の基本的な構成は、第１の実施形態の図１、図２で説明した構成と同様であるため説明を省略し、以後の説明では図１、図２およびその符号を流用して説明する。
【００５６】
本実施形態では、撮像素子２０６における撮像部の中心と周辺での歪量の差による暗電流ノイズの差を算出することで、歪量ε２を測定する。図９、図１０を用いて、撮像素子の暗電流ノイズから歪量ε２の検出を行う方法について説明する。
【００５７】
図９は、歪量（ストレス量）とその時の撮像素子２０６の暗電流ノイズの関係を示す図である。撮像面に力を加えて歪を変化させる場合、歪の変化に応じて、撮像素子２０６の暗電流ノイズが変化する。これに関しては、先述の非特許文献１において、ストレス量を増やすことで暗電流ノイズが低減されることが説明されており、図９で示すように歪量が大きくなるとそれに応じて撮像素子の暗電流ノイズが少なくなることが明示されている。
【００５８】
図１０（Ａ）は、歪量の変化を示した模式図であり、図１０（Ｂ）は、撮像素子の面内での暗電流ノイズを示した図である。図１０（Ｂ）で、Ａ、Ｂ、Ｃの点における暗電流ノイズは、それぞれ図１０（Ａ）のＡ、Ｂ、Ｃの位置における暗電流ノイズを示している。図１０（Ｂ）に示すように、撮像素子の中心から離れた位置Ｃに比べて、撮像素子の中心に近い位置Ａでの暗電流ノイズの方が小さい値となっている。
【００５９】
また、図１０（Ｂ）の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の実線、点線、破線は、図１０（Ａ）の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の異なる歪量での暗電流ノイズの変化を示している。そして、歪量の最も大きい（ａ）の暗電流ノイズの位置Ａと位置Ｃの差が最も大きくなり、歪量の最も小さい（ｃ）の暗電流ノイズの位置Ａと位置Ｃの差が最も小さくなる。つまり、中心と周辺の暗電流ノイズの差が大きいほど歪量は大きくなり、中心と周辺の暗電流ノイズの差が小さいほど歪量は小さくなる。
【００６０】
次に、本実施形態における像面湾曲収差補正処理について、図１１に示すフローチャートを用いて説明する。ステップＳ１１０１からステップＳ１１０５については、第１の実施形態の図７のステップＳ７０１からステップＳ７０５と同様であるため説明を省略する。
【００６１】
ステップＳ１１０５でアクチュエータ３０３の圧電素子を駆動させて撮像素子２０６を変形させた後、ステップＳ１１０６で、メカシャッタ２０３を閉じた状態で撮影を行い、遮光画像（黒画像）を取得する。
【００６２】
ステップＳ１１０７では、ステップＳ１１０６で取得した黒画像から、中心部の画素信号Ｎｉと周辺部の画素信号Ｎｏを算出する。ステップＳ１１０８では、ステップＳ１１０７で算出した中心部の画素信号Ｎｉと周辺部の画素信号Ｎｏから歪量ε２を算出する。歪量ε２の算出式は以下の式（１１）で表わされる。
【００６３】
ε２＝（Ｎｏ÷Ｎｉ）×Ｋ            …（１１）
ただし、Ｋ：定数である。
【００６４】
その後のステップＳ１１０９からステップＳ１１１１の動作については第１の実施形態の図７のステップＳ７０７からステップＳ７０９と同様であるため説明を省略する。
【００６５】
以上説明した通り、画像から撮像素子の暗電流ノイズを測定し、暗電流ノイズから歪量を算出することで、撮像面を目標とする理想の形状にすることができ、適切な像面湾曲収差補正処理を行うことができる。
【００６６】
なお、上記の実施形態では、面内の歪量の差による暗電流ノイズの差によって、歪量を検出する方法について説明した。しかし、面内での暗電流ノイズの差が発生する要因には温度によるものもある。歪量の差による暗電流ノイズの差は温度による面内での暗電流ノイズの差に比べるとはるかに大きいため、温度による暗電流ノイズの影響を考慮せずに、歪量の差による暗電流ノイズの差での歪量の検出が可能である。
【００６７】
（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１０１：単位画素、１０２：フォトダイオード（ＰＤ）、１０３：転送スイッチ、１０４：フローティングデフュージョン部（ＦＤ）、２０１：レンズ、２０６：撮像素子、２１１：全体制御演算部、２２０：歪制御部
【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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