(57)【要約】【課題】  従来のＯＢ画素を用いたスミア補正は、ＲＧｂ列とＧｒＢ列のレベル差により、スミアを完全に除去できなかった。【解決手段】  第１の色パターンの列と第２の色パターンの列とが交互に配列されたカラーフィルタを有し、被写体からの光を受ける有効画素領域と、遮光された非有効画素領域とからなる光電変換部と、非有効画素領域の第１の色パターンの列の光電変換部の出力信号の第１の平均値を算出する第１の平均値算出手段と、非有効画素領域の第２の色パターンの列の光電変換部の出力信号の第２の平均値を算出する第２の平均値算出手段と、有効画素領域の第１の色パターンの列の光電変換部の出力信号から第１の平均値算出手段が算出する第１の平均値を引き算し、有効画素領域の第２の色パターンの列の光電変換部の出力信号から第２の平均値算出手段が算出する第２の平均値を引き算する補正手段とを設けた。【選択図】    図１
2008085855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の色パターンの列と第２の色パターンの列とが交互に配列されたカラーフィルタを有し、被写体からの光を受ける有効画素領域と、遮光された非有効画素領域とからなる光電変換部と、
前記非有効画素領域の前記第１の色パターンの列の前記光電変換部の出力信号の第１の平均値を算出する第１の平均値算出手段と、
前記非有効画素領域の前記第２の色パターンの列の前記光電変換部の出力信号の第２の平均値を算出する第２の平均値算出手段と、
前記有効画素領域の前記第１の色パターンの列の前記光電変換部の出力信号から前記第１の平均値算出手段が算出する第１の平均値を引き算し、前記有効画素領域の前記第２の色パターンの列の前記光電変換部の出力信号から前記第２の平均値算出手段が算出する第２の平均値を引き算する補正手段と
を有することを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
連続するフレームの画像を撮影する場合に、
前記非有効画素領域を、有効画素領域の前にある第１の非有効画素領域と、有効画素領域の後にある第２の非有効画素領域で構成し、
前記補正手段は、１つ前のフレームの前記第２の非有効画素領域の前記第１および第２の平均値を、次のフレームの前記有効画素領域の第１および第２の色パターンの列の前記光電変換部の出力信号から引き算すること
を特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記第１の色パターンの列と前記第２の色パターンの列とが交互に配列された前記カラーフィルタをベイヤー配列のカラーフィルタとすること
を特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１の色パターンの列と前記第２の色パターンの列とが交互に配列された前記カラーフィルタをグリーンストライプ配列のカラーフィルタとすること
を特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記第１の平均値算出手段は、前記非有効画素の前記第１の色パターンの列の複数行の前記光電変換部の出力信号から前記第１の平均値を算出し、
前記第２の平均値算出手段は、前記非有効画素の前記第２の色パターンの列の複数行の前記光電変換部の出力信号から前記第２の平均値を算出すること
を特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
第１の色パターンの列と第２の色パターンの列とが交互に配列されたカラーフィルタを有し、被写体からの光を受ける有効画素領域と、遮光された非有効画素領域とからなり、前記有効画素領域と前記非有効画素領域とのそれぞれに配置された光電変換部が出力する信号レベルを入力するステップと、
前記非有効画素領域の前記第１の色パターンの列の前記信号レベルの第１の平均値を算出する第１の平均値算出ステップと、
前記非有効画素領域の前記第２の色パターンの列の前記信号レベルの第２の平均値を算出する第２の平均値算出ステップと、
前記有効画素領域の前記第１の色パターンの列の前記信号レベルから前記第１の平均値算出ステップが算出する第１の平均値を引き算し、前記有効画素領域の前記第２の色パターンの列の前記信号レベルから前記第２の平均値算出ステップが算出する第２の平均値を引き算する補正ステップと
を有することを特徴とするスミア補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルタを有する固体撮像装置のスミア補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な固体撮像装置において、二次元のマトリクス状に配置された光電変換部で蓄積した電荷は、列毎に垂直方向に転送され、さらに、行毎に水平方向に出力される。また、固体撮像装置には、被写体光を受ける有効画素領域と、黒レベル設定用の光学黒画素（ＯＢ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂｌａｃｋ）領域とがある。ＯＢ画素領域には、遮光部（アルミ遮光部、またはＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）のない部分）が配置されている。
【０００３】
一方、カラー画像を撮影する固体撮像装置には、ＰＤに対してカラーフィルタが規則的に配列されている。例えば、カラーフィルタの配列方法の１つとして、Ｒ、Ｇｒ、Ｇｂ、Ｂの画素を繰り返すベイヤー配列が知られている。
このような固体撮像装置では、高輝度被写体を撮影した際に発生した電荷が、既に光電変換が終了して垂直方向に転送している信号に混入し、画像の上下方向に白い帯状のスミアが発生する。
【０００４】
従来、このスミアを補正するために、遮光部のＯＢ画素の出力を利用した補正方法が知られている。遮光部には被写体光による電荷は生じないが、スミアによる電荷は存在するので、有効画素の信号からＯＢ画素の信号を引き算することによって、スミア補正を行う。
例えば、特許文献１では、Ｒ／Ｂ出力チャネルとＧｒ／Ｇｂ出力チャネルの２系統の出力チャネルを設けて、各チャネル毎にスミア補正を行う技術が記載されている。また、特許文献２では、ＯＢ画素領域の右端または左端の信号レベルの平均値を用いて、スミア補正を行う技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００４−３５７１３５号公報
【特許文献２】特開２００４−２８９５５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、列の異なるＲ画素とＢ画素や、Ｇｒ画素とＧｂ画素の信号からＯＢ画素の信号を減算する従来技術では、固体撮像装置の列毎にレベル差があるため、列毎のスミアを完全に除去することができないという課題があった。
また、ＯＢ画素領域の右端または左端の信号レベルの平均値を用いて、スミア補正を行う従来技術では、ＯＢ画素領域から得られる情報量が少ないため、列毎の細かな補正を行うことができず、縦縞が生じるという課題があった。
【０００６】
本発明は、カラーフィルタを有する固体撮像装置において、ＯＢ画素領域を１ライン飛びの列毎に複数画素の出力の平均値を算出し、有効画素の出力から減算するスミア補正方法および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】
【０００７】
本発明に係る固体撮像装置は、第１の色パターンの列と第２の色パターンの列とが交互に配列されたカラーフィルタを有し、被写体からの光を受ける有効画素領域と、遮光された非有効画素領域とからなる光電変換部と、前記非有効画素領域の前記第１の色パターンの列の前記光電変換部の出力信号の第１の平均値を算出する第１の平均値算出手段と、前記非有効画素領域の前記第２の色パターンの列の前記光電変換部の出力信号の第２の平均値を算出する第２の平均値算出手段と、前記有効画素領域の前記第１の色パターンの列の前記光電変換部の出力信号から前記第１の平均値算出手段が算出する第１の平均値を引き算し、前記有効画素領域の前記第２の色パターンの列の前記光電変換部の出力信号から前記第２の平均値算出手段が算出する第２の平均値を引き算する補正手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
特に、連続するフレームの画像を撮影する場合に、前記非有効画素領域を、有効画素領域の前にある第１の非有効画素領域と、有効画素領域の後にある第２の非有効画素領域で構成し、前記補正手段は、１つ前のフレームの前記第２の非有効画素領域の前記第１および第２の平均値を、次のフレームの前記有効画素領域の第１および第２の色パターンの列の前記光電変換部の出力信号から引き算することを特徴とする。
【０００９】
さらに、前記第１の色パターンの列と前記第２の色パターンの列とが交互に配列された前記カラーフィルタをベイヤー配列のカラーフィルタとすることを特徴とする。
或いは、前記第１の色パターンの列と前記第２の色パターンの列とが交互に配列された前記カラーフィルタをグリーンストライプ配列のカラーフィルタとすることを特徴とする。
【００１０】
または、前記第１の平均値算出手段は、前記非有効画素の前記第１の色パターンの列の複数行の前記光電変換部の出力信号から前記第１の平均値を算出し、前記第２の平均値算出手段は、前記非有効画素の前記第２の色パターンの列の複数行の前記光電変換部の出力信号から前記第２の平均値を算出することを特徴とする。
また、本発明に係るスミア補正方法は、第１の色パターンの列と第２の色パターンの列とが交互に配列されたカラーフィルタを有し、被写体からの光を受ける有効画素領域と、遮光された非有効画素領域とからなり、前記有効画素領域と前記非有効画素領域とのそれぞれに配置された光電変換部が出力する信号レベルを入力するステップと、前記非有効画素領域の前記第１の色パターンの列の前記信号レベルの第１の平均値を算出する第１の平均値算出ステップと、前記非有効画素領域の前記第２の色パターンの列の前記信号レベルの第２の平均値を算出する第２の平均値算出ステップと、前記有効画素領域の前記第１の色パターンの列の前記信号レベルから前記第１の平均値算出ステップが算出する第１の平均値を引き算し、前記有効画素領域の前記第２の色パターンの列の前記信号レベルから前記第２の平均値算出ステップが算出する第２の平均値を引き算する補正ステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、遮光された非有効画素領域において、異なる色パターンの列毎に平均値を算出して、有効画素領域の色パターンの列毎に補正するので、異なる色パターンの列間のばらつきを抑えることができ、適正なスミア補正が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明に係る固体撮像装置およびスミア補正方法について説明する。
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る固体撮像装置１０１を用いてカメラを構成した場合のブロック図を図１に示す。カメラは、固体撮像装置１０１と、レンズ１０２と、画像処理部１０５と、モニタ１０６と、全体を制御するＣＰＵ１０７などで構成される。また、固体撮像装置１０１は、撮像素子１０３と、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）１０４と、スミア補正部１１１とで構成される。さらに、ＡＦＥ１０４は、ＣＤＳ（Ｃorrelated Ｄouble Ｓampling：相関二重サンプリング）回路１０８と、アナログゲイン１０９と、Ａ／Ｄ変換部１１０と、タイミング発生回路１１１とで構成される。
【００１３】
撮像素子１０３は、レンズ１０２から入射する光を電気信号に変換する光電変換部と、カラー画像を得るためのカラーフィルタなどで構成されている。
ＣＤＳ回路１０８は、撮像素子１０３が出力する信号のリセット時（露光前）の信号と、データ転送時（露光後）の信号との両方をサンプリングし、データ転送時の信号からリセット時の信号を減算することによって、暗電流によるノイズを除去する回路である。
【００１４】
アナログゲイン１０９は、ＣＤＳ回路１０８が出力するスミア補正後の電気信号を、ＩＳＯ感度に応じたアナログゲインを決定し、適切な信号レベルに増幅する。
Ａ／Ｄ変換部１１０は、アナログゲイン１０９が出力する電気信号をデジタルデータに変換して、スミア補正部１１１に出力する。
タイミング発生回路１１２は、固体撮像装置１０１内の各部にタイミング信号を供給する。例えば、撮像素子１０３には、二次元のマトリクス状に配置された光電変換部から電気信号を読み出すタイミングなどを与える。ＣＤＳ回路１０７には、読み出された電気信号をサンプリングするタイミングを与え、Ａ／Ｄ変換部１１０には、Ａ／Ｄ変換するタイミングを与える。
【００１５】
スミア補正部１１１は、本発明に係るスミア補正方法を用いて、スミア補正を行う回路である。尚、スミア補正部１１１の構成については、後で詳しく説明する。
画像処理部１０５は、固体撮像装置１０１が出力するデジタル画像に、色補正やホワイトバランスなどの画像処理を行って、モニタ１０６に出力する。
次に、撮像素子１０３について、図２を用いて説明する。図２は、撮像素子１０３の一部を上方から見た図で、ハッチングを施した遮光部２０２と、遮光部２０２以外の有効画素領域２０３に分けられる。遮光部２０２には、横ＯＢ（Ｏptical Ｂlack：黒レベル設定用の光学黒画素）領域２０４と、前ＯＢ領域２０５と、後ＯＢ領域２０６の各領域がある。有効画素領域２０３には、光電変換部を構成するＰＤ（Ｐhoto Ｄiode：フォトダイオード）２０７がマトリクス状に配置されている。同様に、横ＯＢ領域２０４、前ＯＢ領域２０５、後ＯＢ領域２０６には、ＯＢ画素２０８が配置されている。
【００１６】
さらに、各フォトダイオードの横には、垂直信号線２０９から２１２が配置され、垂直信号線２０９から２１２の端部には、水平信号線２１３が配置されている。例えば、ＰＤ２０７で光電変換された電気信号は、同じ行のフォトダイオードの信号と共に、タイミング発生回路１１２から与えられるタイミング信号に応じて、垂直信号線２１０および各列の垂直信号線に読み出される。さらに、垂直信号線２１０および各列の垂直信号線に読み出された電気信号は、タイミング発生回路１１２から与えられるタイミング信号に応じて、１行分が水平信号線２１３に読み出され、外部に出力される。この時、前ＯＢ領域２０５にあるＯＢ画素２０８の電気信号も同様に垂直信号線２１０から読み出される。このように、前ＯＢ領域２０５にある各ＯＢ画素の行から、有効画素領域２０３の各ＰＤ画素の行、下の後ＯＢ領域２０６にある各ＯＢ画素の行まで、１行毎に順番に読み出され、外部に出力される。
【００１７】
次に、カラーフィルタの配列について、図３を用いて説明する。図３は、図２の撮像素子１０３を前ＯＢ領域２０５付近を中心に描いた図である。尚、図２と同符号のものは同じものを示す。有効画素領域２０３の各フォトダイオードにはベイヤー配列のカラーフィルタが配置されている。例えば、２１５はＲ（赤色）画素、２１６はＧr（緑色）画素、２１７はＧb（緑色）画素、２１８はＢ（青色）画素で、この４種類のフィルタが交互に配置されている。
【００１８】
ここで、Ｒ画素とＧb画素とが配置されているライン（列）をＲＧbライン、Ｇr画素とＢ画素とが配置されているライン（列）をＧrＢライン、とそれぞれ呼びことにする。また、ＲＧbラインとＧrＢラインの１つの組をペアラインと呼ぶことにする。つまり、撮像素子１０３は、ＲＧbラインとＧrＢラインのペアラインが列方向に順に配置され、ＲＧbラインとＧrＢラインは、それぞれ１つ飛びのラインで並んでいる。
【００１９】
次に、スミアの発生について、図４を用いて説明する。図４において、撮像素子１０３の有効画素領域２０３に被写体からの光が入力される際に、一部分に高輝度の光４０１が入ると、既に光電変換が終わって、垂直信号線で転送している信号に光が混入し、画像の上下方向に白い帯４０２が発生する。これがスミアである。このスミアを除去するために、従来は、ＲＧbラインとＧrＢラインの信号からＯＢ画素の信号を同じように減算していたので、撮像素子の列毎にレベル差によって、列毎のスミアを完全に除去することができなかった。本実施形態の固体撮像装置１０１のスミア補正部１１１では、ＲＧbラインとＧrＢラインの信号を別々に処理するようになっている。
【００２０】
次に、スミア補正部１１１の構成について、詳しく説明する。図５は、スミア補正部１１１の構成を示すブロック図で、３つのスイッチ（ＳＷ）１５１，１５２および１５３と、ＲＧbライン補正値算出回路１５４と、ＧrＢライン補正値算出回路１５５と、２つの減算器１５６および１５７とで構成される。
ＳＷ１５１から１５３は、図６に示す制御タイミングで動作する。図６において、ＳＷ１５１はスミア補正値の算出時とスミア補正時のタイミングを切り替えるスイッチである。ＳＷ１５１の制御タイミングが論理”１”の時は、ＳＷ１５２側に切り替わり、スミア補正値の算出を行う。逆に、ＳＷ１５１の制御タイミングが論理”０”の時は、ＳＷ１５３側に切り替わり、スミア補正を行う。
【００２１】
ＳＷ１５２は、ＳＷ１５１が論理”１”のスミア補正値の算出時に動作する。つまり、ＳＷ１５２の制御タイミングが論理”１”の時は、ＲＧｂライン補正値算出回路１５４側に切り替わり、論理”０”の時は、ＧrＢライン補正値算出回路１５５側に切り替わる。尚、この切り替えは、ｎ周期（ｎは自然数）だけ行われる。つまり、ｎ周期のパルスの１周期でＲＧbラインとＧrＢラインとのペアラインを交互に読み出して、各算出回路に振り分ける。また、ＳＷ１５１が論理”１”の時に入力される信号は、ＯＢ画素の行で、例えば、図２の前ＯＢ領域２０５の行や、後ＯＢ領域２０６の行の信号が入力される。
【００２２】
ＳＷ１５３は、ＳＷ１５１が論理”０”で、スミア補正を行っている時に動作する。つまり、ＳＷ１５３の制御タイミングが論理”１”の時は、有効画素領域２０３のＲＧｂラインの信号を読み出し、減算器１５６の正入力に出力する。減算器１５６の負入力にはＲＧｂライン補正値算出回路１５４が出力する補正値が入力されており、減算器１５６で補正値が差し引かれて、画像処理部１０５に補正後のＲＧｂラインの信号が出力される。同様に、ＳＷ１５３の制御タイミングが論理”０”の時は、有効画素領域２０３のＧrＢラインの信号を読み出し、減算器１５７の正入力に出力する。減算器１５７の負入力にはＧrＢライン補正値算出回路１５５が出力する補正値が入力されており、減算器１５７で補正値が差し引かれて、画像処理部１０５に補正後のＧrＢラインの信号が出力される。
【００２３】
次に、ＲＧｂライン補正値算出回路１５４の回路構成について、図７を用いて説明する。
ＲＧｂライン補正値算出回路１５４は、（ｎ−１）個の遅延素子１６１と、（ｎ−１）個の加算器１６２と、割り算器１６３とで構成される。（ｎ−１）個の遅延素子１６１は、それぞれ直列に接続され、図６のＳＷ１５２の制御タイミングで１つずつシフトされる。また、各遅延素子１６１の（ｎ−１）個の出力と入力信号とは、（ｎ−１）個の加算器１６２で順に加算され、全加算値が割り算器１６３に入力される。割り算器１６３は、入力される全加算値をｎで割り、平均値Ａｖｅ（ｎ）を算出し、ＲＧｂラインの補正値として出力する。尚、シフト中には、出力される平均値Ａｖｅ（ｎ）の値は、Ａｖｅ（１）からＡｖｅ（ｎ）まで、徐々にｎ回変化するが、シフト後のＡｖｅ（ｎ）が最終的なＲＧｂラインの補正値として使用される。
【００２４】
ＧrＢライン補正値算出回路１５５についても、同様の回路で実現でき、平均値Ａｖｅ（ｎ）を算出し、ＧrＢラインの補正値として出力する。
ここで、本実施形態のスミア補正について、図１２を用いて説明する。図１２の撮像素子の有効画素領域は、横方向がｘ画素で、縦方向がｙ画素である。Ｄｘは前ＯＢ領域の画素を示し、Ｒ(ｙ−１,ｘ)はＲ画素、Ｂ(ｙｘ)はＢ画素、Ｇｒ(y-1,x)およびＧｂ(ｙ,x-1)はＧ画素をそれぞれ示す。例えば、ｎ個のＲＧbラインとｎ個のＧrＢラインとからなるｎ組のペアラインは、ｎ＝ｘ／２で表すことができる。
【００２５】
今、奇数ラインをＲＧｂラインとし、偶数ラインをＧｒＢラインとした場合、奇数ラインｎ画素分の平均値は（式１）で表され、偶数ラインｎ画素分の平均値は（式２）で表される。
【００２６】
【数１】
2008085855.tif 000003
【００２７】
【数２】
2008085855.tif 000004
（式１）または（式２）によって算出された平均値をスミア補正値として、有効画素領域の同じラインの信号出力から引き算することで、スミア補正を行う。
今、有効画素領域において、Ｒ画素の信号をＲy1x1、Ｇｂ画素の信号をＧｂy2x2、Ｇｒ画素の信号をＧｒy3x3、Ｂ画素の信号をＢy4x4とした場合、補正後のＲ画素の信号ＳR（ｎ）は（式３）によって、Ｇｒ画素の信号ＳGr（ｎ）は（式４）によって、Ｇｂ画素の信号ＳGb（ｎ）は（式５）によって、Ｂ画素の信号ＳB（ｎ）は（式６）によって、それぞれ算出できる。
【００２８】
【数３】
2008085855.tif 000005
【００２９】
【数４】
2008085855.tif 000006
【００３０】
【数５】
2008085855.tif 000007
【００３１】
【数６】
2008085855.tif 000008
ここで、ｎは先述したように撮像素子のｘ方向のペアラインの数を示し、同様に、ｍは撮像素子のｙ方向のペアラインの数を示す自然数である。従って、有効画素領域の画素数は、（２ｎ×２ｍ）画素となる。
【００３２】
次に、一連のスミア補正の手順を図８のフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ１０１）カメラの電源を入れて、撮影を開始する。
（ステップＳ１０２）電子シャッタを開いて露光を開始する。
（ステップＳ１０３）露光を行う。
（ステップＳ１０４）電子シャッタを閉じて露光を終了する。
（ステップＳ１０５）ＲＧｂラインの前ＯＢ領域２０５のＯＢ画素の１行を読み込む。この部分は、図５のＲＧｂライン補正値算出回路１５４への読み込みに対応する。
（ステップＳ１０６）ＲＧｂラインの前ＯＢ領域２０５のＯＢ画素の１行の平均値を算出する。この部分は、図５のＲＧｂライン補正値算出回路１５４に対応する。
（ステップＳ１０７）算出した平均値Ａｖｅ（ｎ）を保存する。この部分は、図５のＲＧｂライン補正値算出回路１５４の出力に対応する。
（ステップＳ１０８）ＲＧｂラインの有効画素領域２０３のＰＤ画素の１行分の信号Ｓ（ｎ）を読み込む。この部分は、図５のＳＷ１５３の出力に対応する。
（ステップＳ１０９）ＲＧｂラインのスミア補正を行う。つまり、ＲＧｂラインの有効画素領域２０３のＰＤ画素の１行分の信号Ｓ（ｎ）から平均値Ａｖｅ（ｎ）を引き算する。尚、この時、信号Ｓ（ｎ）は、ｎ＝１からｎまで、各ペアライン毎に変化するが、平均値Ａｖｅ（ｎ）はｎの値に依らずＲＧｂライン補正値算出回路１５４が算出した固定値である。
（ステップＳ１１０）スミア補正後の信号を、撮影したＲＧｂラインの画像信号として保存する。
（ステップＳ１１１）ＧｒＢラインの前ＯＢ領域２０５のＯＢ画素の１行を読み込む。この部分は、図５のＧｒＢライン補正値算出回路１５５への読み込みに対応する。
（ステップＳ１１２）ＧｒＢラインの前ＯＢ領域２０５のＯＢ画素の１行の平均値を算出する。この部分は、図５のＧｒＢライン補正値算出回路１５５に対応する。
（ステップＳ１１３）算出した平均値Ａｖｅ（ｎ）’を保存する。この部分は、図５のＧｒＢライン補正値算出回路１５５の出力に対応する。
（ステップＳ１１４）ＧｒＢラインの有効画素領域２０３のＰＤ画素の１行分の信号Ｓ（ｎ）’を読み込む。この部分は、図５のＳＷ１５３の出力に対応する。
（ステップＳ１１５）ＧｒＢラインのスミア補正を行う。つまり、ＧｒＢラインの有効画素領域２０３のＰＤ画素の１行分の信号Ｓ（ｎ）’から平均値Ａｖｅ（ｎ）’を引き算する。尚、この時、信号Ｓ（ｎ）’は、ｎ＝１からｎまで、各ペアライン毎に変化するが、平均値Ａｖｅ（ｎ）’はＧｒＢライン補正値算出回路１５５が算出した固定値である。
（ステップＳ１１６）スミア補正後の信号を、撮影したＧｒＢラインの画像信号として保存する。
（ステップＳ１１７）一連のスミア補正処理を終了する。
【００３３】
このように、本実施形態に係る固体撮像装置１０１およびスミア補正方法は、有効画素領域２０３以外の前ＯＢ領域２０５において、同じ色ライン毎の平均値を算出して、スミア補正値とし、同じ色ラインの信号出力から引き算することによって、スミア補正を行うので、異なる色ラインのレベル差による出力のばらつきを抑えることができる。
尚、本実施形態では、カラーフィルタの配列をベイヤー配列としたが、グリーンストライプ配列や補色系のカラーフィルタであっても同様に実現できる。
【００３４】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置およびスミア補正方法について説明する。第１の実施形態では、１フレームの画像を前提に説明したが、本実施形態では、ムービー画像など連続したフレームの画像を撮影する場合の固体撮像装置およびスミア補正方法である。
【００３５】
図９は、連続するフレームを表した説明図で、第１のフレームは前ＯＢ領域５０１と有効画素領域５０２と後ＯＢ領域５０３で構成され、同様に、第２のフレームは前ＯＢ領域５０４と有効画素領域５０５と後ＯＢ領域５０６で構成される。順に、第３のフレームは前ＯＢ領域５０７のように、フレームが連続している。
尚、固体撮像装置１０１の構成は、第１の実施形態と同じなので、説明は省略する。
【００３６】
次に、本実施形態の一連のスミア補正の手順を図１０のフローチャートを用いて説明する。
（ステップＳ２００）カメラの電源を入れて、撮影を開始する。
（ステップＳ２０１）電子シャッタを開いて露光を開始する。
（ステップＳ２０２）露光を行う。
（ステップＳ２０３）電子シャッタを閉じて露光を終了する。
（ステップＳ２０４）１つ前のフレームのＲＧｂラインの後ＯＢ領域の読み込みがあるか否かを判断する。つまり、撮影開始直後のフレームか否かを判断する。１つ前のフレームのＲＧｂラインの後ＯＢ領域の読み込みがある場合は、ステップＳ２０５に進み、ない場合はステップＳ２０６に進む。例えば、図９の第１のフレームの場合は、１つ前のフレームは存在しないので、ステップＳ２０６に進み、第２のフレームの場合は、１つ前の第１のフレームが存在するので、ステップＳ２０５に進む。
（ステップＳ２０５）１つ前のフレームのＲＧｂラインの後ＯＢ領域のＯＢ画素の１行の平均値を算出する。例えば、図９の第２のフレームの場合は、第１のフレームの後ＯＢ領域５０３のＯＢ画素の１行の平均値を算出する。
（ステップＳ２０６）１つ前のフレームの読み込みがない場合は、ＲＧｂラインの前ＯＢ領域２０５のＯＢ画素の１行を読み込む。例えば、図９の第１のフレームの場合は、第１のフレームの前ＯＢ領域５０１のＯＢ画素の１行を読み込む。
（ステップＳ２０７）ＲＧｂラインの前ＯＢ領域５０１のＯＢ画素の１行の平均値を算出する。
（ステップＳ２０８）ステップＳ２０５またはＳ２０７で算出した平均値を保存する。
【００３７】
次のステップＳ２０９からＳ２１１までの処理は、第１の実施形態の図８のフローチャートのステップＳ１０８からＳ１１０までの処理と同じなので、説明を省略する。
（ステップＳ２１２）１つ前のフレームのＧｒＢラインの後ＯＢ領域の読み込みがあるか否かを判断する。１つ前のフレームのＧｒＢラインの後ＯＢ領域の読み込みがある場合は、ステップＳ２１３に進み、ない場合はステップＳ２１４に進む。
（ステップＳ２１３）１つ前のフレームのＧｒＢラインの後ＯＢ領域のＯＢ画素の１行の平均値を算出する。例えば、図９の第２のフレームの場合は、第１のフレームの後ＯＢ領域５０３のＯＢ画素の１行の平均値を算出する。
（ステップＳ２１４）１つ前のフレームの読み込みがない場合は、ＧｒＢラインの前ＯＢ領域のＯＢ画素の１行を読み込む。例えば、図９の第１のフレームの場合は、第１のフレームの前ＯＢ領域５０１のＯＢ画素の１行を読み込む。
（ステップＳ２１５）ＧｒＢラインの前ＯＢ領域５０１のＯＢ画素の１行の平均値を算出する。
（ステップＳ２１６）ステップＳ２１３またはＳ２１５で算出した平均値を保存する。
【００３８】
次のステップＳ２１７からＳ２１９までの処理は、第１の実施形態の図８のフローチャートのステップＳ１１４からＳ１１６までの処理と同じなので、説明を省略する。
（ステップＳ２２０）処理したフレーム、例えば、第１のフレームの後ＯＢ領域５０３のＯＢ画素の１行を読み込む。
（ステップＳ２２１）電子シャッタを開いて露光を開始する。
（ステップＳ２２２）次のフレームがあるか否かを判断する。つまり、撮影を終了するか否かを判断する。
（ステップＳ２２３）一連のスミア補正処理を終了する。
【００３９】
このように、本実施形態に係る固体撮像装置１０１およびスミア補正方法は、１つ前のフレームの後ＯＢ領域の読み込みがある場合は、この後ＯＢ領域から算出した平均値を次のフレームのスミア補正値として使用するので、処理の高速化が可能になる。
例えば、第１の実施形態のように、１つのフレームの前ＯＢ領域で算出した補正値を使用する場合は、そのフレームを読み始めてから、補正値の計算をしなければならず、処理時間が長い場合は、１フレームの時間に処理できない場合があり、問題となるが、本実施形態では、１つ前のフレームの後ＯＢ領域の補正値を使用するので、処理時間に余裕ができる。
【００４０】
本実施形態においても、有効画素領域以外の前ＯＢ領域あるいは後ＯＢ領域において、同じ色ライン毎の平均値を算出して、スミア補正値とし、同じ色ラインの信号出力から引き算することによって、スミア補正を行うので、異なる色ラインのレベル差による出力のばらつきを抑えることができる。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置およびスミア補正方法について説明する。第１および第２の実施形態では、前ＯＢ領域および後ＯＢ領域の１行分のＯＢ画素を用いて、スミア補正値を算出したが、本実施形態では、前ＯＢ領域および後ＯＢ領域の複数行分のＯＢ画素を用いて、スミア補正値を算出する。
【００４１】
図１１は、本実施形態の撮像素子１０３ｂを前ＯＢ領域２０５ｂ付近を中心に描いた図である。尚、第１の実施形態の図３と同符号のものは同じものを示す。有効画素領域２０３の各フォトダイオードにはベイヤー配列のカラーフィルタが配置されている。
また、ＲＧｂラインとＧｒＢラインの配置も図３と同じで、ＲＧｂラインとＧrＢラインのペアラインが列方向に順に配置され、ＲＧbラインとＧrＢラインは、それぞれ１つ飛びのラインで並んでいる。
【００４２】
図３と異なっているのは、前ＯＢ領域２０５ｂのＯＢ画素２０８が２行に配置されていることである。この場合のスミア補正値の算出は、例えば、第１の実施形態のフローチャート図８において、ＲＧｂラインのステップＳ１０５からＳ１０７までの処理を２回行い、２回分の平均値を求めればよい。同様に、ＧｒＢラインについても、ステップＳ１１１からＳ１１３までの処理を２回行い、２回分の平均値を求めればよい。
【００４３】
あるいは、第２の実施形態のフローチャート図１０においても、ＲＧｂラインおよびＧｒＢラインについて、それぞれ２回分の平均値を求めればよい。
このように、前ＯＢ領域と後ＯＢ領域の複数行を用いて、スミア補正を行うことができる。特に、スミアは垂直方向に均一であるため、垂直方向に平均値をとって補正した方が効果的である。尚、同列の前ＯＢと後ＯＢのスミアは均一であるため、どちらか一方の平均値を利用すれば補正可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】第１の実施形態の固体撮像装置１０１のブロック図である。
【図２】第１の実施形態の固体撮像装置１０１の説明図である。
【図３】第１の実施形態の撮像素子１０３の画素配置を説明する説明図である。
【図４】スミアの説明図である。
【図５】第１の実施形態のスミア補正部１１１のブロック図である。
【図６】第１の実施形態のスミア補正部１１１のタイミング図である。
【図７】第１の実施形態のＲＧｂライン補正値算出回路１５４のブロック図である。
【図８】第１の実施形態のスミア補正手順を示すフローチャートである。
【図９】第２の実施形態の連続フレームを説明する説明図である。
【図１０】第２の実施形態のスミア補正手順を示すフローチャートである。
【図１１】第３の実施形態の撮像素子１０３の画素配置を説明する説明図である。
【図１２】スミア補正方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０１・・・固体撮像装置    １０３・・・撮像素子
１０４・・・ＡＦＥ          １０５・・・画像処理部
１０８・・・ＣＤＳ回路      １０９・・・アナログゲイン
１１０・・・Ａ／Ｄ変換部    １１１・・・スミア補正部
１５１，１５２，１５３・・・スイッチ（ＳＷ）
１５４・・・ＲＧｂライン補正値算出回路
１５５・・・ＧｒＢライン補正値算出回路
１５６，１５７・・・減算器  １６１・・・遅延素子
１６２・・・加算器          １６３・・・割り算器
２０２・・・遮光部          ２０３・・・有効画素領域
２０５・・・前ＯＢ領域      ２０６・・・後ＯＢ領域
２０７・・・ＰＤ            ２０８・・・ＯＢ画素
【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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