(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換部をそれぞれ含む複数の単位画素が行列状に配置され、第１の行群内に位置する前記単位画素は、前記単位画素に含まれる前記複数の光電変換部でそれぞれ発生した電荷を合成することによって得られる合成電荷に応じた信号を読み出す第１のモードで読み出され、前記第１の行群とは異なる第２の行群内に位置する前記単位画素は、前記単位画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちのいずれかで発生した電荷に応じた信号を読み出す第２のモードで読み出される画素アレイと、
前記画素アレイの受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで読み出される信号を補正するための第１の補正値と、前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで読み出される信号を補正するための、前記第１の補正値とは異なる第２の補正値とを、前記画素アレイの基準画素領域に位置する前記単位画素から読み出される信号に基づいてそれぞれ生成する補正値生成部と、
前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで読み出される信号を前記第１の補正値を用いて補正し、前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで読み出される信号を前記第２の補正値を用いて補正する補正部と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記基準画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで順次読み出される信号の平均値を求める第１の平均化部と、
前記基準画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで順次読み出される信号の平均値を求める第２の平均化部とを更に有し、
前記補正値生成部は、前記第１の平均化部によって得られた前記平均値に基づいて前記第１の補正値を生成し、前記第２の平均化部によって得られた前記平均値に基づいて前記第２の補正値を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記基準画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで順次読み出される信号と、前記基準画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで順次読み出される信号に第１のゲインを乗算することにより得られる信号との平均値を求める平均化部を更に有し、
前記補正値生成部は、前記平均化部によって得られた前記平均値に基づいて前記第１の補正値を生成し、前記平均化部によって得られた前記平均値に第２のゲインを乗算することにより得られる値に基づいて前記第２の補正値を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記基準画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで順次読み出される前記信号の平均値を求める平均化部を更に有し、
前記補正値生成部は、前記平均化部によって得られた前記平均値に基づいて前記第１の補正値を生成し、前記平均化部によって得られた前記平均値に第２のゲインを乗算することにより得られる値に基づいて前記第２の補正値を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１のゲインは、１より大きい
ことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第２のゲインは、１未満である
ことを特徴とする請求項３又は４に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記基準画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで順次読み出される前記信号の平均値を求める第１の平均化部と、
前記基準画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで順次読み出される前記信号の平均値を求める第２の平均化部と、
前記第１の平均化部によって得られた前記平均値と前記第２の平均化部によって得られた前記平均値との差分に基づいて第１のオフセット値を算出するオフセット算出部と、
前記第１の平均化部によって得られた前記平均値に基づいて第３の補正値を生成する他の補正値生成部と、
前記基準画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで読み出される信号、前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで読み出される信号、及び、前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで読み出される信号を前記第３の補正値を用いてそれぞれ補正する他の補正部と、
前記基準画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで順次読み出される信号を前記他の補正部によって補正することにより得られる信号の平均値を求める第３の平均化部とを更に有し、
前記補正値生成部は、前記第３の平均化部によって得られた前記平均値に基づいて前記第１の補正値を生成し、前記第３の平均化部によって得られた前記平均値と前記第１のオフセット値とに基づいて前記第２の補正値を生成し、
前記補正部は、前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで読み出される前記信号を前記他の補正部によって補正することにより得られる信号を前記第１の補正値を用いて補正し、前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで読み出される前記信号を前記他の補正部によって補正することにより得られる信号を前記第２の補正値を用いて補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記受光画素領域に位置する複数の前記単位画素は、焦点検出に用いられる画素である第１の単位画素と、前記焦点検出に用いられない画素である第２の単位画素とを含み、
前記基準画素領域に位置する複数の前記単位画素は、前記第１の単位画素に対しての基準となる第３の単位画素と、前記第２の単位画素に対しての基準となる第４の単位画素とを含み、
前記第３の単位画素から前記第１のモードで順次読み出される信号の平均値を求める第４の平均化部を更に有し、
前記オフセット算出部は、前記第１の平均化部によって得られた前記平均値と前記第４の平均化部によって得られた前記平均値との差分に基づいて第２のオフセット値を算出し、
前記第１の補正値は、前記第２の単位画素から前記第１のモードで読み出される前記信号を補正するための補正値であり、
前記補正値生成部は、前記第１の単位画素から前記第１のモードで読み出される信号を補正するための第４の補正値を、前記第３の平均化部によって得られた前記平均値と前記第２のオフセット値とに基づいて更に生成する
ことを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
複数の光電変換部をそれぞれ含む複数の単位画素が行列状に配置された画素アレイの第１の行群内に位置する前記単位画素から信号を読み出すステップであって、前記単位画素に含まれる前記複数の光電変換部でそれぞれ発生した電荷を合成することによって得られる合成電荷に応じた信号を読み出す第１のモードで前記信号を読み出すステップと、
前記画素アレイの受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで読み出される信号を補正するための第１の補正値を、前記画素アレイの基準画素領域に位置する前記単位画素から読み出される信号に基づいて生成するステップと、
前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで読み出された信号を、前記第１の補正値を用いて補正するステップと、
前記第１の行群とは異なる第２の行群内に位置する前記単位画素から信号を読み出すステップであって、前記単位画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちのいずれかで発生した電荷に応じた信号を読み出す第２のモードで前記信号を読み出すステップと、
前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで読み出される信号を補正するための、前記第１の補正値とは異なる第２の補正値を、前記画素アレイの基準画素領域に位置する前記単位画素から読み出される信号に基づいて生成するステップと、
前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで読み出された信号を、前記第２の補正値を用いて補正するステップと
を有することを特徴とする撮像方法。
【請求項１０】
コンピュータに、
複数の光電変換部をそれぞれ含む複数の単位画素が行列状に配置された画素アレイの第１の行群内に位置する前記単位画素から信号を読み出すステップであって、前記単位画素に含まれる前記複数の光電変換部でそれぞれ発生した電荷を合成することによって得られる合成電荷に応じた信号を読み出す第１のモードで前記信号を読み出すステップと、
前記画素アレイの受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで読み出される信号を補正するための第１の補正値を、前記画素アレイの基準画素領域に位置する前記単位画素から読み出される信号に基づいて生成するステップと、
前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで読み出された信号を、前記第１の補正値を用いて補正するステップと、
前記第１の行群とは異なる第２の行群内に位置する前記単位画素から信号を読み出すステップであって、前記単位画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちのいずれかで発生した電荷に応じた信号を読み出す第２のモードで前記信号を読み出すステップと、
前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで読み出される信号を補正するための、前記第１の補正値とは異なる第２の補正値を、前記画素アレイの基準画素領域に位置する前記単位画素から読み出される信号に基づいて生成するステップと、
前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで読み出された信号を、前記第２の補正値を用いて補正するステップと
を実行させるためのプログラム。
【請求項１１】
複数の光電変換部をそれぞれ含む複数の単位画素が行列状に配置された画素アレイと、
前記単位画素に含まれる前記複数の光電変換部でそれぞれ発生した電荷を合成することによって得られる合成電荷に応じた信号を読み出す第１のモードと、前記単位画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちのいずれかで発生した電荷に応じた信号を読み出す第２のモードとのいずれかで前記画素アレイを駆動する駆動部と、
前記画素アレイの受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで読み出される信号を補正するための第１の補正値と、前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで読み出される信号を補正するための、前記第１の補正値とは異なる第２の補正値とを、前記画素アレイの基準画素領域に位置する前記単位画素から読み出される信号に基づいてそれぞれ生成する補正値生成部と、
前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで読み出される信号を前記第１の補正値を用いて補正し、前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで読み出される信号を前記第２の補正値を用いて補正する補正部と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
前記基準画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで順次読み出される信号の平均値を求める第１の平均化部と、
前記基準画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで順次読み出される信号の平均値を求める第２の平均化部と
を更に有し、
前記補正値生成部は、前記第１の平均化部によって得られた前記平均値に基づいて前記第１の補正値を生成し、前記第２の平均化部によって得られた前記平均値に基づいて前記第２の補正値を生成することを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記基準画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで順次読み出される信号と、前記基準画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで順次読み出される信号に第１のゲインを乗算することにより得られる信号との平均値を求める平均化部を更に有し、
前記補正値生成部は、前記平均化部によって得られた前記平均値に基づいて前記第１の補正値を生成し、前記平均化部によって得られた前記平均値に第２のゲインを乗算することにより得られる値に基づいて前記第２の補正値を生成することを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記基準画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで順次読み出される信号の平均値を求める平均化部を更に有し、
前記補正値生成部は、前記平均化部によって得られた前記平均値に基づいて前記第１の補正値を生成し、前記平均化部によって得られた前記平均値に第２のゲインを乗算することにより得られる値に基づいて前記第２の補正値を生成することを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記第１のゲインは、１より大きいことを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記第２のゲインは、１未満であることを特徴とする請求項１３に記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記基準画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで順次読み出される信号の平均値を求める第１の平均化部と、
前記基準画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで順次読み出される信号の平均値を求める第２の平均化部と、
前記第１の平均化部によって得られた前記平均値と前記第２の平均化部によって得られた前記平均値との差分に基づいて第１のオフセット値を算出するオフセット算出部と、
前記第１の平均化部によって得られた前記平均値に基づいて第３の補正値を生成する他の補正値生成部と、
前記基準画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで読み出される信号、前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで読み出される信号、及び、前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで読み出される信号を前記第３の補正値を用いてそれぞれ補正する他の補正部と、
前記基準画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで順次読み出される信号を前記他の補正部によって補正することにより得られる信号の平均値を求める第３の平均化部と
を更に有し、
前記補正値生成部は、前記第３の平均化部によって得られた前記平均値に基づいて前記第１の補正値を生成し、前記第３の平均化部によって得られた前記平均値と前記第１のオフセット値とに基づいて前記第２の補正値を生成し、
前記補正部は、前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで読み出される前記信号を前記他の補正部によって補正することにより得られる信号を前記第１の補正値を用いて補正し、前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで読み出される前記信号を前記他の補正部によって補正することにより得られる信号を前記第２の補正値を用いて補正することを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１８】
前記受光画素領域に位置する複数の前記単位画素は、焦点検出に用いられる画素である第１の単位画素と、前記焦点検出に用いられない画素である第２の単位画素とを含み、
前記基準画素領域に位置する複数の前記単位画素は、前記第１の単位画素に対しての基準となる第３の単位画素と、前記第２の単位画素に対しての基準となる第４の単位画素とを含み、
前記第３の単位画素から前記第１のモードで順次読み出される信号の平均値を求める第４の平均化部を更に有し、
前記オフセット算出部は、前記第１の平均化部によって得られた前記平均値と前記第４の平均化部によって得られた前記平均値との差分に基づいて第２のオフセット値を算出し、
前記第１の補正値は、前記第２の単位画素から前記第１のモードで読み出される信号を補正するための補正値であり、
前記補正値生成部は、前記第１の単位画素から前記第１のモードで読み出される信号を補正するための第４の補正値を、前記第３の平均化部によって得られた前記平均値と前記第２のオフセット値とに基づいて更に生成することを特徴とする請求項１７に記載の撮像装置。
【請求項１９】
複数の光電変換部をそれぞれ含む複数の単位画素が行列状に配置された画素アレイと、
前記単位画素に含まれる前記複数の光電変換部でそれぞれ発生した電荷を合成することによって得られる合成電荷に応じた信号を読み出す第１のモードと、前記単位画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちのいずれかで発生した電荷に応じた信号を読み出す第２のモードとのいずれかで前記画素アレイを駆動する駆動部と、
前記画素アレイの受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで読み出される信号を独立して用いない行の信号を補正するための第１の補正値と、前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで読み出される信号を独立して用いる行の信号を補正するための、前記第１の補正値とは異なる第２の補正値とを、前記画素アレイの基準画素領域に位置する前記単位画素から読み出される信号に基づいてそれぞれ生成する補正値生成部と、
前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで読み出される信号を前記第１の補正値を用いて補正し、前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで読み出される信号を前記第２の補正値を用いて補正する補正部と
を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置に用いられる固体撮像素子の多機能化が進んでいる。
【０００３】
特許文献１では、瞳分割方式の焦点検出が可能な固体撮像素子に関する技術が開示されている。特許文献１では、１つのマイクロレンズに対応する１つの画素に２つのフォトダイオードが設けられている。このため、撮影レンズの射出瞳の異なる領域を通過した光が各々のフォトダイオードによって受光される。２つのフォトダイオードからそれぞれ出力される信号を比較することによって、焦点検出を行うことができる。また、２つのフォトダイオードからの信号を加算した加算信号に基づいて撮影画像を得ることができる。
【０００４】
特許文献２には、主感光画素の黒レベル補正値に、主感光画素のセル面積と従感光画素のセル面積との面積比を乗じることによって、従感光画素の黒レベル補正値を求めることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−０８３４０７号公報
【特許文献２】特開２００４−２２２１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の撮像装置においては、黒レベルの補正を必ずしも適切に行い得ない場合があった。
【０００７】
本発明の目的は、黒レベルの補正を適切に行い得る撮像装置及び撮像方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によれば、複数の光電変換部をそれぞれ含む複数の単位画素が行列状に配置され、第１の行群に位置する前記単位画素は、前記単位画素に含まれる前記複数の光電変換部でそれぞれ発生した電荷を合成することによって得られる合成電荷に応じた信号を読み出す第１のモードで読み出され、前記第１の行群とは異なる第２の行群に位置する前記単位画素は、前記単位画素に含まれる前記複数の光電変換部のうちのいずれかで発生した電荷に応じた信号を読み出す第２のモードで読み出される画素アレイと、前記画素アレイの受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで読み出される信号を補正するための第１の補正値と、前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで読み出される信号を補正するための、前記第１の補正値とは異なる第２の補正値とを、前記画素アレイの基準画素領域に位置する前記単位画素から読み出される信号に基づいてそれぞれ生成する補正値生成部と、前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第１のモードで読み出される信号を前記第１の補正値を用いて補正し、前記受光画素領域に位置する前記単位画素から前記第２のモードで読み出される信号を前記第２の補正値を用いて補正する補正部とを有することを特徴とする撮像装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、黒レベルの補正を適切に行い得る撮像装置及び撮像方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】撮影レンズの射出瞳と単位画素との関係を示す概念図である。
【図２】第１実施形態による撮像装置を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態による撮像素子を示すブロック図である。
【図４】画素アレイのレイアウトを示す平面図である。
【図５】単位画素と列読み出し部とを示す図である。
【図６】通常行に対する読み出し動作を示すタイミングチャートである。
【図７】ＡＦ行に対する読み出し動作を示すタイミングチャートである。
【図８】出力信号と暗電流の例を示す図である。
【図９】信号処理部を示すブロック図である。
【図１０】第１実施形態による撮像装置の補正処理部を示すブロック図である。
【図１１】第１実施形態による撮像装置の補正処理部において行われる処理を示す概念図である。
【図１２】参考例による補正処理部の動作を示す概念図である。
【図１３】第２実施形態による撮像装置の補正処理部を示すブロック図である。
【図１４】第２実施形態による撮像装置の補正処理部において行われる処理を示す概念図である。
【図１５】第３実施形態による撮像装置の補正処理部を示すブロック図である。
【図１６】第３実施形態による撮像装置の補正処理部において行われる処理を示す概念図である。
【図１７】第４実施形態による撮像装置におけるＡＦ行に対する読み出し動作を示すタイミングチャートである。
【図１８】第４実施形態による撮像装置における出力画像と暗電流の例を示す図である。
【図１９】画素アレイのレイアウトを示す平面図である。
【図２０】補正処理部の構成を示すブロック図である。
【図２１】第１の補正処理部の構成を示すブロック図である。
【図２２】第２の補正処理部の構成を示すブロック図である。
【図２３−１】第５実施形態による撮像装置の補正処理部において行われる処理を示す概念図である。
【図２３−２】第５実施形態による撮像装置の補正処理部において行われる処理を示す概念図である。
【図２４】補正処理部の構成を示すブロック図である。
【図２５】第１の補正処理部の構成を示すブロック図である。
【図２６】第２の補正処理部の構成を示すブロック図である。
【図２７−１】第６実施形態による撮像装置の補正処理部において行われる処理を示す概念図である。
【図２７−２】第６実施形態による撮像装置の補正処理部において行われる処理を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
第１実施形態による撮像装置及び撮像方法について図１乃至図１２を用いて説明する。
本実施形態による撮像装置は、適切に黒レベルの補正を行い得る補正処理部５０２が設けられているものである。かかる補正処理部５０２は、撮像素子１０００の内部に設けられていてもよいし、撮像素子１０００の外部に設けられていてもよい。また、「撮像装置」という用語は、撮像素子１０００を意味する場合もあるし、撮像素子１０００を含む撮像システム全体を意味する場合もある。
【００１３】
まず、本実施形態による撮像装置において行われる瞳分割方式による焦点検出の原理について図１を用いて説明する。図１は、撮影レンズの射出瞳と単位画素との関係を示す概念図である。
【００１４】
単位画素１００は、複数のフォトダイオード（光電変換部）１０１Ａ、１０１Ｂ、即ち、フォトダイオード１０１Ａとフォトダイオード１０１Ｂとを有している。単位画素１００の上方には、カラーフィルタ１１０とマイクロレンズ１１１とが配されている。
【００１５】
撮影レンズ１００２（図２参照）の射出瞳１１２を通過した光は、光軸１１３を中心として単位画素１００に入射する。撮影レンズ１００２の射出瞳１１２のうちの一部の領域である瞳領域１１４を通過する光束は、マイクロレンズ１１１を通って、フォトダイオード１０１Ａによって受光される。一方、撮影レンズ１００２の射出瞳１１２のうちの他の一部の領域である瞳領域１１５を通過する光束は、マイクロレンズ１１１を通って、フォトダイオード１０１Ｂによって受光される。このように、フォトダイオード１０１Ａとフォトダイオード１０１Ｂとは、撮影レンズ１００２の射出瞳１１２の別々の瞳領域１１４，１１５の光をそれぞれ受光する。従って、フォトダイオード１０１Ａから出力される信号とフォトダイオード１０１Ｂから出力される信号とを比較することによって、位相差の検知が可能となる。
【００１６】
ここで、フォトダイオード１０１Ａから得られる信号、即ち、フォトダイオード１０１Ａで発生した電荷に応じた信号を、Ａ像信号と定義する。また、フォトダイオード１０１Ｂから得られる信号、即ち、フォトダイオード１０１Ｂで発生した電荷に応じた信号を、Ｂ像信号と定義する。また、Ａ像信号とＢ像信号を合成した信号、即ち、フォトダイオード１０１Ａ、１０１Ｂでそれぞれ発生した電荷を合成することにより得られた合成電荷に応じた信号を、Ａ＋Ｂ像信号と定義する。Ａ＋Ｂ像信号は、撮影画像として用いることができる。単位画素１００からＡ像信号とＢ像信号とが読み出される行を、ＡＦ行と称することとする。単位画素１００からＡ像信号とＢ像信号とが読み出される行群を、ＡＦ行群と称することとする。ＡＦ行群内には、複数のＡＦ行が位置している。また、単位画素１００からＡ＋Ｂ像信号が読み出される行を、通常行と称することとする。単位画素１００からＡ＋Ｂ像信号が読み出される行群を、通常行群と称することとする。通常行群内には、複数の通常行群が位置している。本実施形態による撮像装置では、ＡＦ行と通常行とが適宜設定されている。
【００１７】
図２は、本実施形態による撮像装置（撮像システム）を示すブロック図である。撮影レンズ１００２は、被写体の光学像を撮像素子（撮像装置）１０００に結像させるものであり、レンズ駆動部１００３によってズーム制御、フォーカス制御、絞り制御等が行われる。撮像素子１０００は、撮影レンズ１００２によって結像された被写体を信号として取り込むためのものであり、撮像素子１０００には、２つのフォトダイオード１０１Ａ、１０１Ｂを備える単位画素１００がアレイ状に配置されている。撮像素子１０００からは、Ａ＋Ｂ像信号、Ａ像信号及びＢ像信号が出力される。外部信号処理部１００１は、撮像素子１０００から出力される信号に各種の補正を行うものである。制御部（処理部）１００４は、各種の演算を行うとともに、本実施形態による撮像装置（撮像システム）の全体の制御を司るものであり、Ａ像信号及びＢ像信号を用いて焦点検出動作をも行う。記憶部１００５は、画像データ等を一時的に記憶するためのものである。表示部１００６は、各種情報や撮影画像等を表示するためのものである。記録媒体１００７は、画像データ等を記録するためのものであり、半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体である。操作部１００８は、ボタン、ダイヤル等によって構成されており、ユーザによる操作入力を受け付ける。なお、表示部１００６がタッチパネルである場合には、当該タッチパネルも操作部１００８に含まれる。
【００１８】
次に、撮像素子１０００の構成について図３乃至図５を用いて説明する。図３は、本実施形態による撮像素子１０００を示すブロック図である。
【００１９】
図３に示すように、撮像素子１０００は、画素アレイ（画素領域）６００と、列読み出し部４００と、垂直走査部３０１と、水平走査部３０２と、タイミング発生部３０３と、信号処理部５００とを有している。
【００２０】
画素アレイ６００には、２つのフォトダイオード１０１Ａ、１０１Ｂを含む単位画素１００が行列状に配置されている。ここでは、説明を簡単にするために４×４の単位画素１００の配列を示しているが、実際には多数の単位画素１００が画素アレイ６００に配置されている。
【００２１】
垂直走査部（垂直走査回路）３０１は、画素アレイ６００に配された単位画素１００を１行単位で選択し、選択行の単位画素１００に対して駆動信号を出力する。
【００２２】
列読み出し部（列読み出し回路）４００は、各列に１つずつ設けられており、単位画素１００から出力される信号をＡ／Ｄ変換し、水平走査部３０２からの水平走査パルス信号に基づいて、信号処理部５００に出力信号を順次出力する。
【００２３】
タイミング発生部（タイミング発生回路、ＴＧ）３０３は、列読み出し部４００、垂直走査部３０１、水平走査部３０２、信号処理部５００等をそれぞれ制御する信号を出力する。
【００２４】
信号処理部５００は、列読み出し部４００から出力された信号に対して補正処理（クランプ処理）等を行い、撮像素子１０００の外部に信号を出力する。また、後述する補正処理も信号処理部５００によって行われる。また、後述する識別信号は、例えばタイミング発生部３０３から出力される。
【００２５】
図４は、画素アレイのレイアウトを示す平面図である。図４に示すように、画素アレイ６００の一部は、フォトダイオード１０１Ａ、１０１Ｂを光学的に遮光したオプティカルブラック（ＯＢ）画素（基準画素）が配置されたオプティカルブラック（ＯＢ）画素領域（基準画素領域）６０１となっている。基準画素領域６０１は、補正処理において用いられる補正値（クランプ値）を取得するために用いられる。画素アレイ６００のうちの基準画素領域６０１を除く領域は、被写体像を受光する受光画素が配置された受光画素領域（開口画素領域）６０２となっている。
【００２６】
図５は、単位画素１００と列読み出し部４００とを示す図である。簡略化のために、図５においては、１つの単位画素１００と１つの列読み出し部４００とを抜き出して示している。
【００２７】
単位画素１００は、フォトダイオード１０１Ａ、１０１Ｂと、転送スイッチ１０２Ａ、１０２Ｂと、フローティングディフュージョン１０３と、増幅トランジスタ１０４と、リセットスイッチ１０５と、選択スイッチ１０６とを備えている。
【００２８】
フォトダイオード１０１Ａ、１０１Ｂは、同一のマイクロレンズ１１１を通過した光を受光し、受光量に応じた電荷（信号電荷）を生成する。転送スイッチ１０２Ａ、１０２Ｂは、フォトダイオード１０１Ａ、１０１Ｂでそれぞれ発生した電荷をフローティングディフュージョン１０３に転送するためのものである。転送スイッチ１０２Ａ、１０２Ｂは、転送パルス信号ＰＴＸＡ、ＰＴＸＢによってそれぞれ制御される。フローティングディフュージョン１０３は、フォトダイオード１０１Ａ、１０１Ｂから転送される電荷を一時的に保持するとともに、保持した電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部として機能する。フローティングディフュージョン１０３に保持された電荷に応じた電圧が増幅トランジスタ１０４のゲートに印加される。増幅トランジスタ１０４は、垂直出力線１０７を介して電流源（電流源トランジスタ）１０８に接続されており、これによりソースフォロアが構成されている。増幅トランジスタ１０４のドレインは、基準電位ＶＤＤに接続されている。増幅トランジスタ１０４のゲートの電位に応じた増幅トランジスタ１０４の出力信号が、垂直出力線（出力信号線）１０７を介して出力される。
【００２９】
リセットスイッチ１０５のドレインは基準電位ＶＤＤに接続されている。リセットスイッチ１０５は、リセットパルス信号ＰＲＥＳによって制御され、フローティングディフュージョン１０３の電位を基準電位ＶＤＤにリセットする。選択スイッチ１０６は、垂直選択パルス信号ＰＳＥＬによって制御され、増幅トランジスタ１０４の出力信号、即ち画素信号を垂直出力線１０７に出力する。
【００３０】
列読み出し部（読み出し回路）４００は、Ａ／Ｄ変換部（Ａ／Ｄ変換回路）４０１と記憶部（記憶回路）４０２とを有している。
【００３１】
Ａ／Ｄ変換部４０１は、垂直出力線１０７を介して出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部４０１は、例えば、不図示の比較部（比較回路）とカウンタ（カウンタ回路）とによって構成されている。比較部は、時間に依存して電圧値が変化するランプ信号と、入力信号との比較を行い、両者の大小関係が逆転するタイミングでカウンタに信号を出力する。カウンタは、比較部からの信号を受けて、計数したカウント値を保持する。カウンタによって係数されたカウント値は、記憶部（メモリ回路）４０２によってデジタル信号として保持される。
【００３２】
記憶部４０２は、デジタル信号を保持するための２つのメモリＭ１、Ｍ２を備えている。メモリＭ１には、Ａ＋Ｂ像信号、Ａ像信号、Ｂ像信号が保持され、メモリＭ２には、後述するＮ信号が保持される。メモリＭ１、Ｍ２に保持されたデジタル信号は、それぞれ、デジタル信号出力線４０５、４０６を介して、信号処理部（信号処理回路）５００に出力される。
【００３３】
なお、図５において、Ａ／Ｄ変換部４０１の前段に増幅アンプを設け、垂直出力線１０７を介して出力されるアナログ信号を増幅してからＡ／Ｄ変換部４０１によってＡ／Ｄ変換を行うようにしてもよい。
【００３４】
次に、撮像素子１０００の読み出し動作について図６及び図７を用いて説明する。図６は、通常行に対する読み出し動作を示すタイムチャートである。図７は、ＡＦ行に対する読み出し動作を示すタイムチャートである。図６及び図７は、垂直走査部３０１によってある行が選択された際における読み出し動作を示している。なお、各々の制御信号がＨレベルの際には、当該制御信号に対応するスイッチがオン状態となる。
まず、通常行に対する読み出し動作について図６を用いて説明する。
【００３５】
時刻ｔ１０１においては、水平同期信号ＳＹＮＣがＨレベルになるとともに、選択行の垂直選択パルス信号ＰＳＥＬがＨレベルになる。垂直選択パルス信号ＰＳＥＬがＨレベルになると、当該選択行の単位画素１００の選択スイッチ１０６がオン状態となり、当該選択行の単位画素１００が垂直出力線１０７に接続される。
時刻ｔ１０２においては、リセットパルス信号ＰＲＥＳがＨレベルとなり、これにより、単位画素１００のリセットスイッチ１０５がオン状態となり、フローティングディフュージョン１０３がリセットレベルになる。
時刻ｔ１０３においては、リセットパルス信号ＰＲＥＳをＬレベルにすることにより、リセットスイッチ１０５がオフ状態となる。これにより、フローティングディフュージョン１０３のリセットが解除される。選択スイッチ１０６はオン状態のままであるため、フローティングディフュージョン１０３のリセットが解除された際の増幅トランジスタ１０４のゲート電位に応じた出力信号が、垂直出力線１０７に出力される。時刻ｔ１０３において単位画素１００から出力される画素信号、即ち、リセットレベル信号を、Ｎ信号（ノイズ信号）と称することとする。
【００３６】
時刻ｔ１０４〜ｔ１０５においては、垂直出力線１０７に出力されたＮ信号が、列読み出し部４００のＡ／Ｄ変換部４０１によってデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換部４０１によって得られたデジタル信号は、記憶部４０２のメモリＭ２に保持される。時刻ｔ１０４からｔ１０５において行われる動作、即ち、Ｎ信号をデジタル信号に変換する動作を、Ｎ変換と称することとする。
【００３７】
時刻ｔ１０６においては、転送パルス信号ＰＴＸＡ、ＰＴＸＢをそれぞれＨレベルにする。これにより、単位画素１００の転送スイッチ１０２Ａ、１０２Ｂがオン状態となり、フォトダイオード１０１Ａ、１０１Ｂにおいて光電変換により発生した電荷がフローティングディフュージョン１０３に転送される。垂直出力線１０７には、フォトダイオード１０１Ａとフォトダイオード１０１Ｂとで発生した電荷の合成電荷に応じた画素信号であるＡ＋Ｂ像信号が出力される。
時刻ｔ１０７においては、転送パルス信号ＰＴＸＡ、ＰＴＸＢをそれぞれＬレベルにする。これにより、転送スイッチ１０２Ａ、１０２Ｂがそれぞれオフ状態となる。転送スイッチ１０２Ａ、１０２Ｂがオフ状態になった後も、垂直出力線１０７にはＡ＋Ｂ像信号が出力され続ける。
【００３８】
時刻ｔ１０８からｔ１０９においては、垂直出力線１０７に出力されたＡ＋Ｂ像信号が列読み出し部４００のＡ／Ｄ変換部４０１によってデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換部４０１によって得られたデジタル信号は、記憶部４０２のメモリＭ１に保持される。時刻ｔ１０８からｔ１０９において行われる動作、即ち、Ａ＋Ｂ像信号をデジタル信号に変換する動作を、Ａ＋Ｂ変換と称することとする。
【００３９】
時刻ｔ１１０からｔ１１１においては、水平走査部３０２から水平走査パルス信号が出力され、各々の列のメモリＭ１、Ｍ２に保持されたデジタル信号であるＡ＋Ｂ像信号とＮ信号とが順次出力される。メモリＭ１に保持されたＡ＋Ｂ像信号とメモリＭ２に保持されたＮ信号とは、デジタル信号出力線４０５、４０６を介して信号処理部５００にそれぞれ出力される（ＯＵＴ＿Ｓ、ＯＵＴ＿Ｎ）。このような水平走査が最終列まで繰り返されることによって、読み出し対象となっている行からのＡ＋Ｂ像信号とＮ信号との読み出しが完了する。信号処理部５００においては、Ａ＋Ｂ像信号から、当該Ａ＋Ｂ像信号に対応するＮ信号を減算する処理が行われ、これにより固定パターンノイズが除去される。
こうして、通常行からのＡ＋Ｂ像信号の読み出しが行われる。通常行に対する読み出しを行う際の読み出しモードは、単位画素１００に含まれる複数のフォトダイオード１０１Ａ、１０１Ｂでそれぞれ発生した電荷を合成することによって得られた合成電荷に応じた信号、即ち、Ａ＋Ｂ像信号を読み出す読み出しモードである。単位画素１００に含まれる複数のフォトダイオード１０１Ａ、１０１Ｂでそれぞれ発生した電荷を合成することによって得られた合成電荷に応じた信号を読み出す読み出しモードを、第１のモードと称することとする。
【００４０】
次に、ＡＦ行に対する読み出し動作について図７を用いて説明する。
時刻ｔ２０１からｔ２０５までの動作は、図６を用いて上述した時刻ｔ１０１からｔ１０５までの動作と同様であるため、説明を省略する。
【００４１】
時刻ｔ２０６においては、転送パルス信号ＰＴＸＡをＨレベルにする。これにより、単位画素１００の転送スイッチ１０２Ａがオン状態になり、フォトダイオード１０１Ａにおいて光電変換により発生した電荷がフローティングディフュージョン１０３に転送される。フォトダイオード１０１Ａで発生した電荷量に応じた画素信号であるＡ像信号が垂直出力線１０７に出力される。
【００４２】
時刻ｔ２０７においては、転送パルス信号ＰＴＸＡをＬレベルにする。これにより、単位画素１００の転送スイッチ１０２Ａがオフ状態になる。転送スイッチ１０２Ａがオフ状態になった後も、垂直出力線１０７にはＡ像信号が出力され続ける。
時刻ｔ２０８からｔ２０９においては、垂直出力線１０７に出力されたＡ像信号が列読み出し部４００のＡ／Ｄ変換部４０１によってデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換部４０１によって得られたデジタル信号は、記憶部４０２のメモリＭ１に保持される。時刻ｔ２０８からｔ２０９において行われる動作、即ち、Ａ像信号をデジタル信号に変換する動作を、Ａ変換と称することとする。
【００４３】
時刻ｔ２１０からｔ２１１においては、水平走査部３０２から水平走査パルス信号が出力され、各々の列のメモリＭ１、Ｍ２に保持されたデジタル信号、即ち、Ａ像信号、当該Ａ像信号に対応するＮ信号とが順次出力される。メモリＭ１に保持されたＡ像信号とメモリＭ２に保持されたＮ信号とは、デジタル信号出力線４０５、４０６を介して信号処理部５００にそれぞれ出力される。このような水平走査が最終列まで繰り返されることによって、読み出し対象となっている行からのＡ像信号とＮ信号との読み出しが完了する。
【００４４】
時刻ｔ２１２においては、水平同期信号ＳＹＮＣが再びＨレベルとなるが、垂直選択パルス信号ＰＳＥＬはＨレベルのままであり、同じ行が選択された状態が維持される。
時刻ｔ２１３においては、リセットパルス信号ＰＲＥＳがＨレベルとなり、単位画素１００のリセットスイッチ１０５がオン状態となり、フローティングディフュージョン１０３の電位がリセットされる。
時刻ｔ２１４において、リセットパルス信号ＰＲＥＳをＬレベルにすることにより、リセットスイッチ１０５がオフ状態となる。これにより、リセットレベル信号であるＮ信号が垂直出力線１０７に出力される。
【００４５】
時刻ｔ２１５からｔ２１６においては、垂直出力線１０７に出力されたＮ信号が列読み出し部４００のＡ／Ｄ変換部４０１によってデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換部４０１によって得られたデジタル信号は、記憶部４０２のメモリＭ２に保持される。
【００４６】
時刻ｔ２１７においては、転送パルス信号ＰＴＸＢをＨレベルにする。これにより、単位画素１００の転送スイッチ１０２Ｂがオン状態となり、フォトダイオード１０１Ｂにおいて光電変換により発生した電荷がフローティングディフュージョン１０３に転送される。垂直出力線１０７には、フォトダイオード１０１Ｂで発生した電荷量に応じた画素信号であるＢ像信号が出力される。
【００４７】
時刻ｔ２１８においては、転送パルス信号ＰＴＸＢをＬレベルにすることによって、転送スイッチ１０２Ｂをオフ状態にする。転送スイッチ１０２Ｂをオフ状態にした後も、垂直出力線１０７にはＢ像信号が出力され続ける。
【００４８】
時刻ｔ２１９からｔ２２０においては、垂直出力線１０７に出力されたＢ像信号が列読み出し部４００のＡ／Ｄ変換部４０１部によってデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換部４０１によって得られたデジタル信号は、記憶部４０２のメモリＭ１に保持される。時刻ｔ２１９からｔ２２０において行われる動作、即ち、Ｂ像信号をデジタル信号に変換する動作をＢ変換と称することとする。
【００４９】
時刻ｔ２２１からｔ２２２においては、水平走査部３０２から水平走査パルス信号が出力され、各々の列のメモリＭ１、Ｍ２に保持されたデジタル信号、即ち、Ｂ像信号と、当該Ｂ像信号に対応するＮ信号とが順次出力される。メモリＭ１に保持されたＢ像信号とメモリＭ２に保持されたＮ信号とは、デジタル信号出力線４０５、４０６を介して信号処理部５００にそれぞれ出力される。このような水平走査が最終列まで繰り返されることによって、読み出し対象となっている行からのＢ像信号とＮ信号との読み出しが完了する。
【００５０】
このようにして、ＡＦ行からは、Ａ像信号と、当該Ａ像信号に対応するＮ信号とが出力され、更に、Ｂ像信号と、当該Ｂ像信号に対応するＮ信号とが出力される。Ａ像信号から当該Ａ像信号に対応するＮ信号を減算する処理が信号処理部５００によって行われ、また、Ｂ像信号から当該Ｂ像信号に対応するＮ信号を減算する処理が信号処理部５００によって行われ、これらによって固定パターンノイズが除去される。
【００５１】
こうして、ＡＦ行からのＡ像信号とＢ像信号の読み出しが行われる。ＡＦ行に対する読み出しを行う際の読み出しモードは、フォトダイオード１０１Ａ、１０１Ｂで発生した電荷に応じた信号、即ち、Ａ像信号、Ｂ像信号を読み出す読み出しモードである。単位画素１００に含まれる複数のフォトダイオード１０１Ａ、１０１Ｂのうちのいずれかで発生した電荷に応じた信号を読み出す読み出しモードを、第２のモードと称することとする。
【００５２】
タイミング発生部３０３は、通常行に対する読み出しを行う際には、図６に示すようなタイミングで制御信号を出力し、ＡＦ行に対する読み出しを行う際には、図７に示すようなタイミングで制御信号を出力する。即ち、タイミング発生部３０３は、制御信号の出力態様を行毎に適宜切り替える。換言すれば、タイミング発生部３０３は、読み出しモードを行毎に適宜切り替える。これにより、Ａ＋Ｂ像信号、Ａ像信号、Ｂ像信号を行毎に適宜読み出すことができる。これにより、すべての単位画素１００からＡ像信号とＢ像信号とを読み出す場合に比べて、読み出し時間を短縮することができる。
【００５３】
また、Ａ像信号とＢ像信号とを信号処理部５００等によって合成することによって、撮像信号であるＡ＋Ｂ像信号を得ることができる。
【００５４】
図８（ａ）は、各行からの出力信号の例を示す図である。図８（ａ）に示すように、通常行８０１からはＡ＋Ｂ像信号が出力され、ＡＦ行８０２、８０３からはＡ像信号とＢ像信号とが出力される。
【００５５】
図８（ｂ）は、各行における暗電流量の例を示す図である。図８（ｂ）の各行は、図８（ａ）の各行に対応している。図８（ａ）に示すように、ＡＦ行８０２から出力されるＡ像信号の暗電流量８０５やＡＦ行８０３から出力されるＢ像信号の暗電流量８０６は、通常行８０１から出力されるＡ＋Ｂ像信号の暗電流量８０４のほぼ半分となる。なお、図８（ａ）のＡＦ行８０２からはＡ像信号だけでなくＢ像信号も出力され、同様にＡＦ行８０３からはＢ像信号だけでなくＡ像信号も出力される。
【００５６】
次に、信号処理部５００において行われる信号処理について図９を用いて説明する。図９は、信号処理部５００を示すブロック図である。図９に示すように、信号処理部５００は、Ｓ−Ｎ処理部５０１と補正処理部５０２を備えている。
【００５７】
Ｓ−Ｎ処理部５０１には、デジタル信号出力線４０５を介してＡ＋Ｂ像信号、Ａ像信号、Ｂ像信号が適宜入力される。また、Ｓ−Ｎ処理部５０１には、デジタル信号出力線４０５を介して入力されるＡ＋Ｂ像信号、Ａ像信号、Ｂ像信号にそれぞれ対応するＮ信号が、デジタル信号出力線４０６を介して入力される。デジタル信号出力線４０５を介してＳ−Ｎ処理部５０１にＡ＋Ｂ像信号が入力された際には、Ｓ−Ｎ処理部５０１は、当該Ａ＋Ｂ像信号から、当該Ａ＋Ｂ像信号に対応するＮ信号を減算する。デジタル信号出力線４０５を介してＳ−Ｎ処理部５０１にＡ像信号が入力された際には、Ｓ−Ｎ処理部５０１は、当該Ａ像信号から、当該Ａ像信号に対応するＮ信号を減算する。デジタル信号出力線４０５を介してＳ−Ｎ処理部５０１にＢ像信号が入力された際には、Ｓ−Ｎ処理部５０１は、当該Ｂ像信号から、当該Ｂ像信号に対応するＮ信号を減算する。これにより、固定パターンノイズを除去することができる。Ｎ信号が減算された後のＡ＋Ｂ像信号、Ｎ信号が減算された後のＡ像信号、Ｎ信号が減算された後のＢ像信号は、補正処理部５０２に適宜出力される。
【００５８】
補正処理部５０２は、基準画素領域６０１に位置する単位画素１００からの出力信号を用いて、黒レベルを基準レベルに合わせる補正処理を行うものである。
【００５９】
補正処理部５０２について、図１０を用いて説明する。図１０は、本実施形態による撮像装置の補正処理部を示すブロック図である。
【００６０】
データ取得部（データ取得回路）５０２１は、画素アレイ６００の基準画素領域６０１（図４参照）に位置する単位画素１００から読み出された画素信号を、補正処理部５０２に入力される入力信号から選択的に取得する。そして、データ取得部５０２１は、後段に位置する処理部（処理回路）、即ち、補正値を更新するための処理部にデータを出力する。切り替え部（切り替え回路）５０２２は、データ取得部５０２１によって取得された画素信号を、通常行用の平均化部（平均化回路）５０２３とＡＦ行用の平均化部（平均化処理回路）５０２４とのうちのいずれかに選択的に入力する。切り替え部５０２２は、通常行から読み出された画素信号が補正処理部５０２に入力されているのか、ＡＦ行から読み出された画素信号が補正処理部５０２に入力されているのかを示す識別信号（読み出しモード識別パルス）に応じて切り替えを行う。識別信号がＬレベルである場合には、補正処理部５０２に入力される画素信号は、通常行から読み出された画素信号である。従って、データ識別信号がＬレベルの場合には、切り替え部５０２２は、データ取得部５０２１によって取得されるデータ、即ち、画素信号が、通常行用の平均化部５０２３に入力されるようにする。一方、識別信号がＨレベルである場合には、補正処理部５０２に入力される画素信号は、ＡＦ行から出力された画素信号である。従って、識別信号がＨレベルである場合には、切り替え部５０２２は、データ取得部５０２１によって取得されるデータ、即ち、画素信号が、ＡＦ行用の平均化部５０２４に入力されるようにする。
【００６１】
基準画素領域６０１内に位置する単位画素１００のうちの通常行の単位画素１００から出力される画素信号は、通常行用の平均化部５０２３に入力される。通常行用の平均化部５０２３は、入力された画素信号に対して平均化処理を行い、平均黒レベルを算出する。平均化処理を行う際には、所定の時定数をもって平均化処理を行うことによって、画素アレイ６００の行方向における出力レベルの変化に対して、平均黒レベルを緩やかに追従させることができる。算出した平均黒レベルは、切り替え部（切り替え回路）５０２７を介して、補正値生成部（補正値生成回路）５０２５に入力される。識別信号がＬレベルの際には、切り替え部５０２７は、通常行用の平均化部５０２３からの出力が補正値生成部５０２５に入力されるようにする。一方、識別信号がＨレベルの際には、切り替え部５０２７は、ＡＦ行用の平均化部５０２４からの出力が補正値生成部５０２５に入力されるようにする。補正値生成部５０２５は、平均黒レベルと基準レベルとの差分に基づいて、平均黒レベルを基準レベルに合わせるための補正値を生成する。かかる補正値は、受光画素領域６０２に位置する単位画素１００から読み出される信号を補正するために用いられる。
【００６２】
基準画素領域６０１に単位画素１００のうちのＡＦ行の単位画素１００から出力される画素信号は、切り替え部５０２２を介して、ＡＦ行用の平均化部５０２４に入力される。そして、通常行用の平均化部５０２３において行われる平均化処理と同様に、ＡＦ行用の平均化部５０２４においても、平均黒レベルが算出される。ＡＦ行用の平均化部５０２４において算出された平均黒レベルは、切り替え部５０２７を介して、補正値生成部５０２５に出力される。
【００６３】
補正部（演算部、減算部、減算回路）５０２６では、受光画素領域６０２に位置する単位画素１００から出力される画素信号から、補正値生成部５０２５において生成された補正値を減算することによって、黒レベルを基準レベルに合わせる。通常行から出力された画素信号に対しては、通常行用の平均化部５０２３によって算出された平均黒レベルに基づいた補正値が減算される。一方、ＡＦ行から出力された画素信号に対しては、ＡＦ行用の平均化部５０２４によって算出された平均黒レベルに基づいた補正値が減算される。このように、補正部５０２６は、受光画素領域６０２に位置する単位画素１００から読み出される信号を、補正値生成部５０２５によって生成された補正値を用いて補正する。
【００６４】
このように、通常行の平均黒レベルは通常行用の平均化部５０２３によって算出され、ＡＦ行の平均黒レベルはＡＦ行用の平均化部５０２４によって算出される。そして、それぞれの平均黒レベルに基づいて補正値生成部５０２５によって補正値がそれぞれ生成される。即ち、補正値生成部５０２５は、基準画素領域６０１に位置する単位画素１００から順次読み出される信号を読み出しモードに基づいて平均化することによって得られる平均黒レベル（平均値）に基づいて、補正値を生成する。このため、通常行の暗電流とＡＦ行の暗電流とが大きく異なっているにもかかわらず、適切に黒レベルを補正することができる。
【００６５】
図１１（ａ）は、各行における暗電流量、平均黒レベル１１０１，１１０２、及び、補正値１１０３〜１１０５の例を示す図である。図１１（ａ）の各行は、図８（ａ）及び図８（ｂ）の各行に対応している。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の各行に対応する識別信号の例を示す図である。
【００６６】
例えば、通常行８０１の単位画素１００から出力される画素信号が補正処理部５０２に入力されている際には、識別信号がＬレベルとなっており、通常行用の平均化部５０２３によって平均黒レベル１１０１が算出される。即ち、通常行用の平均化部５０２３は、基準画素領域６０１内に位置する単位画素１００のうちの通常行８０１の単位画素１００から順次読み出される画素信号の平均値（平均黒レベル）を算出する。通常行用の平均化部５０２３によって算出される平均黒レベル１１０１は、図１１（ａ）において破線を用いて示されている。補正値生成部５０２５は、基準レベルと、通常行用の平均化部５０２３によって算出された平均黒レベル１１０１とに基づいて、補正値１１０３を生成する。補正値１１０３は、図１１（ａ）において矢印を用いて示されている。
【００６７】
一方、ＡＦ行８０２，８０３の単位画素１００から読み出された画素信号が補正処理部５０２に入力されている際には、識別信号がＨレベルになっており、ＡＦ行用の平均化部５０２４によって平均黒レベルが算出される。即ち、ＡＦ行用の平均化部５０２４は、基準画素領域６０１内に位置する単位画素１００のうちのＡＦ行の単位画素１００から順次読み出される画素信号の平均値（平均黒レベル）を算出する。ＡＦ行用の平均化部５０２４によって算出される平均黒レベル１１０２は、図１１（ａ）において一点鎖線を用いて示されている。補正値生成部５０２５は、基準レベルと、ＡＦ行用の平均化部５０２４によって算出される平均黒レベルとに基づいて、補正値１１０４，１１０５を生成する。補正値１１０４，１１０５は、図１１（ａ）において矢印を用いて示されている。
【００６８】
通常行８０１についての平均黒レベル１１０１は、通常行８０１の単位画素１００から読み出された画素信号が補正処理部５０２に入力されている場合においてのみ更新される。一方、ＡＦ行８０２、８０３についての平均黒レベル１１０２は、ＡＦ行８０２，８０３の単位画素１００から読み出された画素信号が補正処理部５０２に入力されている場合においてのみ更新される。従って、通常行８０１の暗電流のレベルとＡＦ行８０２，８０３の暗電流量のレベルとの差の影響を受けることなく、適切な補正値を生成することができ、好適に補正処理を行うことができる。
【００６９】
図１２は、比較例の場合における各行の暗電流量、平均黒レベル１２０１、及び、補正値１２０２〜１２０４の例を示す図である。図１２は、切り替え部５０２２，５０２７が設けられていない補正処理部によって補正処理を行った場合の例を示している。切り替え部による切り替えを行わず、常に、同じ平均化部によって平均黒レベルを算出した場合には、図１２に示すように、平均黒レベル１２０１は、通常行とＡＦ行との暗電流量のレベル差によって大きく変動してしまう。このため、例えば、補正値１２０２、１２０３を用いてＡＦ行８０２，８０３を補正した場合には過補正となり、補正値１２０４を用いて通常行８０１を補正した場合には補正不足となってしまう。
【００７０】
これに対し、本実施形態によれば、基準画素領域６０１内に位置する単位画素１００のうちの通常行の単位画素１００から出力される画素信号を平均化する通常行用の平均化部５０２３が設けられている。また、本実施形態によれば、基準画素領域６０１内に位置する単位画素１００のうちのＡＦ行の単位画素１００から出力される画素信号を平均化するＡＦ行用の平均化部５０２４が設けられている。そして、通常行用の平均化部５０２３によって求められた平均値に基づいて、補正値生成部５０２５が通常行用の良好な補正値を生成する。また、ＡＦ行用の平均化部５０２４によって求められた平均値に基づいて、補正値生成部５０２５がＡＦ行用の良好な補正値を生成する。このため、通常行から読み出されたＡ＋Ｂ像信号に対して、通常行用の良好な補正値を用いて黒レベルを良好に補正することができる。また、ＡＦ行から読み出されたＡ像信号及びＢ像信号に対して、ＡＦ行用の良好な補正値を用いて黒レベルを良好に補正することができる。黒レベル補正をそれぞれ良好に補正することができるため、本実施形態によれば、良好な画像を得ることができる撮像装置を提供することができる。
【００７１】
［第２実施形態］
第２実施形態による撮像装置及びその撮像装置を用いた撮像システムについて図１３及び図１４を用いて説明する。図１乃至図１２に示す第１実施形態による撮像装置及び撮像システムと同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００７２】
第１実施形態においては、通常行用の平均化部５０２３とＡＦ用の平均化部５０２４とが別個に設けられていた。これに対し、本実施形態では、１つの平均化部１３０４が設けられているものである。なお、補正処理部１３００以外の構成については、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００７３】
図１３は、本実施形態による撮像装置の補正処理部１３００を示すブロック図である。
データ取得部１３０１は、基準画素領域６０１に位置する単位画素１００から読み出された画素信号を、補正処理部１３００に入力される入力信号から選択的に取得する。切り替え部１３０２は、通常行から読み出された画素信号が補正処理部１３００に入力されているのか、ＡＦ行から読み出された画素信号が補正処理部１３００に入力されているのかを示す識別信号に基づいて、切り替えを行う。基準画素領域６０１に位置する単位画素１００のうちの通常行の単位画素１００から読み出された画素信号は、平均化部１３０４に入力され、平均化部１３０４によって平均黒レベルが算出される。一方、基準画素領域６０１に位置する単位画素１００のうちのＡＦ行の単位画素１００から読み出された画素信号は、ゲイン乗算部１３０３によって１より大きいゲイン、より具体的には、２倍のゲインが乗算された後、平均化部１３０４に入力される。２倍のゲインをゲイン乗算部１３０３によって乗算するのは、ＡＦ行の暗電流が通常行の暗電流の１／２程度であるためである。ゲイン乗算部１３０３によって暗電流の調整が行われるため、通常行の暗電流とＡＦ行の暗電流とが大きく異なっているにもかかわらず、共通の平均化部１３０４を利用することができる。
【００７４】
通常行から読み出された画素信号が補正処理部１３００に入力されている際には、平均化部１３０４によって算出された平均黒レベルは、切り替え部１３０８、１３０９を介して、補正値生成部１３０６にそのまま入力される。補正値生成部１３０６は、平均黒レベルと基準レベルとの差分に基づいて、平均黒レベルを基準レベルに合わせるための補正値を生成する。こうして、通常行用の補正値が生成される。
【００７５】
一方、ＡＦ行から読み出された画素信号が補正処理部１３００に入力されている際には、平均化部１３０４によって算出された平均黒レベルに、ゲイン乗算部１３０５によって１未満のゲイン、より具体的には、１／２のゲインが乗算される。そして、ゲイン乗算部１３０５によって１／２のゲインが乗算された後の平均黒レベルが、補正値生成部１３０６に入力される。補正値生成部１３０６は、１／２のゲインが乗算された後の平均黒レベルと基準レベルとの差分に基づいて、当該平均黒レベルを基準レベルに合わせるための補正値を生成する。こうして、ＡＦ行用の補正値が生成される。
【００７６】
補正部１３０７は、受光画素領域６０２の単位画素１００から出力される画素信号から、補正値生成部１３０６によって生成された補正値を減算することによって、黒レベルを基準レベルに合わせる。
このように、本実施形態においても、通常行の暗電流とＡＦ行の暗電流とが大きく異なっているにもかかわらず、適切に黒レベルの補正を行うことができる。
【００７７】
図１４（ａ）は、各行における暗電流量、平均黒レベル１４０１、及び、補正値１４０２〜１４０４の例を示す図である。図１４（ｂ）は、識別信号の例を示す図である。
【００７８】
例えば、通常行８０１の単位画素１００から読み出された画素信号が補正処理部１３００に入力されている際には、識別信号がＬレベルとなっており、データ取得部１３０１によって取得された画素信号をそのまま用いて、平均黒レベル１４０１が算出される。平均黒レベル１４０１は、図１４において破線を用いて示されている。そして、平均黒レベル１４０１に基づいて補正値１４０２が生成される。補正値１４０２は、図１４において矢印を用いて示されている。
【００７９】
一方、ＡＦ行８０２，８０３の単位画素１００から読み出された画素信号が補正処理部１３００に入力されている際には、識別信号がＨレベルとなっている。データ取得部１３０１によって取得された画素信号に、ゲイン乗算部１３０３によって２倍のゲインが乗算され、平均黒レベル１４０１の更新が行われる。平均化部１３０４によって算出された平均黒レベルに、ゲイン乗算部１３０５によって１／２のゲインが乗算され、１／２のゲインが乗算された平均黒レベルが補正値生成部１３０６に出力される。これにより、通常行とＡＦ行の暗電流量のレベル差の影響を受けることなく、適切な補正値を生成することができる。
このように、本実施形態においても、通常行の暗電流とＡＦ行の暗電流とが大きく異なるにもかかわらず、適切に黒レベルの補正を行うことができる。
【００８０】
［第３実施形態］
第３実施形態による撮像装置及びその撮像装置を用いた撮像システムについて図１５及び図１６を用いて説明する。図１乃至図１４に示す第１又は第２実施形態による撮像装置及び撮像システムと同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００８１】
本実施形態による撮像装置は、基準画素領域６０１内における通常行の単位画素１００から読み出される画素信号のみに基づいて平均化部１５０３が平均化を行うものである。なお、補正処理部１５００以外の構成については、第１実施形態又は第２実施形態による撮像装置と同様であるため、説明を省略する。
【００８２】
図１５は、本実施形態による撮像装置の補正処理部１５００を示すブロック図である。データ取得部１５０１は、基準画素領域６０１内における通常行の単位画素１００から読み出された画素信号を、補正処理部１５００に入力される入力信号から選択的に取得する。切り替え部１５０２は、通常行の単位画素１００から読み出される画素信号が補正処理部１５００に入力されている場合においてのみ、データ取得部１５０１によって取得された画素信号を平均化部１５０３に入力する。通常行から読み出された画素信号が補正処理部１５００に入力されているのか、ＡＦ行から読み出された画素信号が補正処理部１５００に入力されているのかは、第１実施形態又は第２実施形態による撮像装置と同様に、識別信号に基づいて判定される。平均化部１５０３は、入力された画素信号に対して平均化処理を行い、平均黒レベルを算出する。
【００８３】
通常行の単位画素１００から読み出された画素信号が補正処理部１５００に入力されている場合には、平均化部１５０３によって算出された平均黒レベルは、切り替え部１５０７、１５０８を介して、補正値生成部１５０５にそのまま出力される。補正値生成部１５０５では、平均黒レベルと基準レベルとの差分に基づいて、平均黒レベルを基準レベルに合わせるための補正値を生成する。
【００８４】
一方、ＡＦ行の単位画素１００から読み出された画素信号が補正処理部１５００に入力されている場合には、平均化部１５０３によって算出された平均黒レベルに、１未満のゲイン、より具体的には、１／２のゲインがゲイン乗算部１５０４によって乗算される。そして、１／２のゲインが乗算された後の平均黒レベルが補正値生成部１５０５に出力される。こうして、通常行の単位画素１００から読み出された画素信号に基づいて算出された平均黒レベルに基づいて、ＡＦ行の単位画素１００から読み出された画素信号を補正するのに適した補正値が生成される。
【００８５】
このように、ＡＦ行の単位画素１００から読み出された画素信号がデータ取得部１５０１によって読み込まれている際には、平均黒レベルの更新は行われない。しかし、補正処理においては、画素アレイ６００の行方向における出力レベルの変化に対して平均黒レベルを緩やかに追従させればよい。従って、ＡＦ行を離散的に設けることによって、ＡＦ行の単位画素１００から読み出された画素信号がデータ取得部１５０１によって読み出されている際に平均黒レベルを更新しないことに起因する影響を低減することができる。この結果、十分に好適な補正処理を行うことが可能となる。
【００８６】
補正部１５０６は、受光画素領域６０２に位置する単位画素１００から読み出された画素信号から、補正値生成部１５０５によって生成された補正値を減算する。これにより、黒レベルを基準レベルに合わせる補正処理が行われる。
このように、本実施形態においても、通常行の暗電流とＡＦ行の暗電流とが大きく異なっているにもかかわらず、適切に黒レベルの補正を行うことができる。
【００８７】
図１６（ａ）は、各行における暗電流量、平均黒レベル１６０１、及び、補正値１６０２〜１６０４の例を示す図である。図１６（ｂ）は、識別信号の例を示す図である。
【００８８】
例えば、通常行８０１の単位画素１００から出力された画素信号が補正処理部１５００に入力されている際には、識別信号がＬレベルとなっている。この場合には、平均化部１５０３は、データ取得部１５０１によって取得された画素信号に基づいて平均黒レベル１６０１を算出する。平均黒レベル１６０１は、図１６において破線を用いて示されている。補正値生成部１５０５は、平均化部１５０３によって算出された平均黒レベルに基づいて、補正値１６０２を生成する。
【００８９】
一方、ＡＦ行８０２，８０３の単位画素１００から出力された画素信号が補正処理部１５００に入力されている際には、識別信号がＨレベルとなっている。この場合には、平均化部１５０３は、平均黒レベル１６０１の更新を行わない。そして、平均黒レベルに１／２のゲインをゲイン乗算部１５０４によって乗算し、１／２のゲインが乗算された後の平均黒レベルが補正値生成部１５０５に出力される。補正値生成部１５０５は、１／２のゲインが乗算された後の平均黒レベルに基づいて、補正値１６０３，１６０４を生成する。補正値１６０３、１６０４は、図１６（ａ）において矢印を用いて示されている。こうして、本実施形態においても、通常行の暗電流とＡＦ行の暗電流とが大きく異なるにもかかわらず、適切に黒レベルの補正を行うことができる。
【００９０】
［第４実施形態］
第４実施形態による撮像装置及びその撮像装置を用いた撮像システムについて図１７及び図１８を用いて説明する。図１乃至図１６に示す第１乃至第３実施形態による撮像装置及び撮像システムと同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００９１】
本実施形態による撮像装置は、ＡＦ行の単位画素１００からＡ像信号とＡ＋Ｂ像信号とを出力させるように、第１実施形態から第３実施形態のいずれかによる撮像装置を変形したものである。
【００９２】
図１７は、本実施形態における読み出し動作を示すタイミングチャートである。図１７は、ＡＦ行に対する読み出し動作を示している。
【００９３】
時刻ｔ３０１〜ｔ３１２における動作は、図７を用いて上述した第１実施形態による撮像装置における時刻ｔ２０１〜ｔ２１２における動作と同様であるため、説明を省略する。
【００９４】
時刻ｔ３１３〜ｔ３１４においては、リセットパルス信号ＰＲＥＳをＬレベルのまま維持する。図７を用いて上述した第１実施形態における撮像装置においては、時刻ｔ２１３からｔ２１６において、リセットパルス信号ＰＲＥＳをＨレベルに設定することによって、フローティングディフュージョン１０３のリセット及びＮ変換を行った。これに対し、本実施形態では、これらの処理が行われない。フローティングディフュージョン１０３には、フォトダイオード１０１Ａによって発生された電荷が保持されたままの状態となる。
【００９５】
時刻ｔ３１５からｔ３１６においては、転送パルス信号ＰＴＸＡ、ＰＴＸＢをＬレベル→Ｈレベル→Ｌレベルと変化させることによって、転送スイッチ１０２Ａ、１０２Ｂがオフ状態→オン状態→オフ状態と変化する。これにより、フォトダイオード１０１Ｂの電荷がフローティングディフュージョン１０３に転送される。フローティングディフュージョン１０３には、フォトダイオード１０１Ａによって発生した電荷にフォトダイオード１０１Ｂによって発生した電荷が加算されることとなる。これにより、垂直出力線１０７にはＡ＋Ｂ像信号が出力されることとなる。
【００９６】
時刻ｔ３１７〜ｔ３１８においては、垂直出力線１０７に出力されたＡ＋Ｂ像信号が列読み出し部４００のＡ／Ｄ変換部４０１によってデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換部４０１によって取られたデジタル信号は、記憶部４０２のメモリＭ１に保持される。
時刻ｔ３１９からｔ３２０においては、水平走査部３０２から水平走査パルス信号が出力され、各々の列のメモリＭ１に保持されているＡ＋Ｂ像信号とメモリＭ２に保持されているＮ信号が順次出力される。これにより、Ａ像信号と、当該Ａ像信号に対応するＮ信号とが出力され、更に、Ａ＋Ｂ像信号と、当該Ａ＋Ｂ像信号に対応するＮ信号とが出力される。焦点検出を行うために必要となるＢ像信号は、信号処理部５００等において、Ａ＋Ｂ像信号からＡ像信号を減算することによって得ることができる。
【００９７】
通常行の単位画素１００から画素信号の読み出しを行う際には、図６のように、Ａ＋Ｂ像信号を読み出す。一方、ＡＦ行の単位画素１００から画素信号の読み出しを行う際には、図１７のように、Ａ像信号とＡ＋Ｂ像信号とを読み出す。このため、すべての画素からＡ像信号とＢ像信号とを読み出す場合に比べて、読み出し時間を短縮することができる。
【００９８】
図１８（ａ）は、各行からの出力信号の例を示す図である。図１８（ａ）において、通常行１８０１からはＡ＋Ｂ像信号が出力され、ＡＦ行１８０２、１８０３からは、Ａ像信号とＡ＋Ｂ像信号とがそれぞれ出力される。
【００９９】
図１８（ｂ）は、各行における暗電流量の例を示す図である。図１８（ｂ）に示す暗電流量は、図１８（ａ）の各行に対応する暗電流量を示している。ＡＦ行１８０２の単位画素１００から出力されるＡ像信号の暗電流量１８０５は、通常行１８０１の単位画素１００から出力されるＡ＋Ｂ像信号の暗電流量１８０４のほぼ半分である。また、ＡＦ行１８０３の単位画素１００から出力されるＡ＋Ｂ像信号の暗電流量１８０６は、通常行１８０１の単位画素１００から出力されるＡ＋Ｂ像信号の暗電流量１８０４とほぼ同等である。なお、ＡＦ行１８０２からはＡ像信号だけなくＡ＋Ｂ像信号も出力され、ＡＦ行１８０３からはＡ＋Ｂ像信号だけでなくＡ像信号も出力される。
【０１００】
図１８（ｃ）に示すように、ＡＦ行１８０２からＡ像信号が出力されるタイミングで、識別信号がＨレベルに設定される。上述したように、識別信号がＬレベルからＨレベルに切り替わると、補正処理部５０２，１３００、１５００における補正処理が切り替わる。即ち、Ａ＋Ｂ像信号が読み出されている際とＡ像信号が読み出されている際とで、補正処理部５０２，１３００、１５００における補正処理が切り替えられる。このため、Ａ＋Ｂ像信号の暗電流とＡ像信号の暗電流とが大きく異なっているにもかかわらず、適切な補正値を生成することができる。このため、本実施形態においても、好適に黒レベルの補正を行うことができる。補正処理部５０２，１３００，１５００の動作については、第１乃至第３実施形態において上述したため、ここでは説明を省略する。
【０１０１】
このように、ＡＦ行の単位画素１００からＡ像信号とＡ＋Ｂ像信号とを出力させるようにしてもよい。
【０１０２】
［第５実施形態］
第５実施形態による撮像装置及びその撮像装置を用いた撮像システムについて図１９乃至図２３を用いて説明する。図１乃至図１８に示す第１乃至第４実施形態による撮像装置及び撮像システムと同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【０１０３】
本実施形態による撮像装置は、画素アレイ６００のうちの上側又は下側の領域に設けられるとともに水平方向に延在する第１の基準画素領域１９０１内に位置する単位画素１００からの出力信号を用いて黒レベルの補正処理を行う。また、本実施形態による撮像装置は、画素アレイ６００のうちの左側又は右側の領域に設けられるとともに垂直方向に延在する第２の基準画素領域１９０２内に位置する単位画素１００からの出力信号を用いて黒レベルの補正処理を行う。第１の基準画素領域１９０１内に位置する単位画素１００からの出力信号を用いて行われる第１段階の補正処理によって、各列から大まかな暗電流量成分が除去される。そして、第２の基準画素領域１９０２内に位置する単位画素１００からの出力信号を用いて行われる第２段階の補正処理によって、各行の暗電流量のばらつきに起因する成分が除去される。本実施形態では、第１の基準画素領域１９０１内に位置する単位画素１００からの出力信号を用いて第１の補正処理部２００１によって行われる補正処理の際に、通常行の暗電流量とＡＦ行の暗電流量との差、即ち、オフセット値を算出しておく。そして、第２の基準画素領域１９０２内に位置する単位画素１００からの出力信号を用いて第２の補正処理部２００２によって行われる補正処理の際に、かかるオフセット値が適宜用いられる。
【０１０４】
図１９は、画素アレイ６００のレイアウトを示す平面図である。図１９に示す画素アレイ６００は、第１実施形態において図４を用いて上述した画素アレイ６００に対応している。図１９に示すように、画素アレイ６００の一部は、フォトダイオード１０１Ａ、１０１Ｂが光学的に遮光された基準画素領域６０１となっている。基準画素領域６０１は、水平方向に延在する第１の基準画素領域（垂直オプティカルブラック領域）１９０１と、垂直方向に延在する第２の基準画素領域（水平オプティカルブラック領域）１９０２とを含んでいる。第１の基準画素領域１９０１と第２の基準画素領域１９０２は、黒レベルの補正処理において用いられる補正値を取得するために用いられる。画素アレイ６００のうちの基準画素領域６０１を除く領域は、被写体像を受光する受光画素領域（開口画素領域）６０２となっている。第１の基準画素領域１９０１内に位置する単位画素１００からの出力信号を用いて、後述する第１段階の補正処理（第１段階のクランプ処理）が行われる。第２の基準画素領域１９０２内に位置する単位画素１００からの出力信号を用いて、後述する第２段階の補正処理（第２段階のクランプ処理）が行われる。第１の基準画素領域１９０１内に位置する行群１９０３は、ＡＦ行１９０５と通常行（図示せず）とを含んでいる。第１の基準画素領域１９０１内のＡＦ行１９０５に配された単位画素１００は、受光画素領域６０２内のＡＦ行１９０７の単位画素１００に対しての基準となるものである。第１の基準画素領域１９０１内の通常行に配された単位画素１００は、受光画素領域６０２内の通常行の単位画素１００に対しての基準となるものである。一部が第２の基準画素領域１９０２内に位置する行群１９０４は、ＡＦ行１９０７と通常行（図示せず）とを含んでいる。第２の基準画素領域１９０２内のＡＦ行１９０７に配された単位画素１００は、受光画素領域６０２内のＡＦ行１９０７の単位画素１００に対しての基準となるものである。第２の基準画素領域１９０２内の通常行に配された単位画素１００は、受光画素領域６０２内の通常行の単位画素１００に対しての基準となるものである。通常行からは、上述したＡ＋Ｂ像信号が出力される。ＡＦ行１９０５，１９０７からは、上述したＡ像信号およびＢ像信号が出力される。
【０１０５】
図２０は、補正処理部２０００の構成を示すブロック図である。図２０に示す補正処理部２０００は、第１実施形態において図９を用いて上述した補正処理部５０２に対応している。
補正処理部２０００は、第１段階の補正処理を行う第１の補正処理部２００１と、第２段階の補正処理を行う第２の補正処理部２００２とを含んでいる。第１の補正処理部２００１は、第１の基準画素領域１９０１内に位置する単位画素１００からの出力信号を用いて、黒レベルを基準レベルに合わせるための補正処理を行う。第２の補正処理部２００２は、第２の基準画素領域１９０２内に位置する単位画素１００からの出力信号を用いて、黒レベルを基準レベルに合わせるための補正処理を行う。また、第１の補正処理部２００１からは、第１のオフセット値と第２のオフセット値とが第２の補正処理部２００２に供給される。なお、第１のオフセット値と第２のオフセット値の詳細については、図２１及び図２２を用いて後述する。
【０１０６】
図２１は、第１の補正処理部２００１の構成を示すブロック図である。第１の補正処理部２００１には、Ｓ−Ｎ処理部５０１（図９参照）によって固定パターンノイズが除去された画素信号が順次入力される。第１の補正処理部２００１には、受光画素領域６０２内に位置する単位画素１００から読み出される画素信号のみならず、基準画素領域６０１内に位置する単位画素１００から読み出される画素信号も入力される。データ取得部２１０１は、第１の補正処理部２００１に入力される画素信号のうちから、第１の基準画素領域１９０１内に位置する単位画素１００から読み出された画素信号を選択的に取得する。そして、データ取得部２１０１は、データ取得部２１０１の後段に位置する処理ブロック、即ち、補正値を更新するための処理ブロックにデータを出力する。
【０１０７】
平均化部２１０２〜２１０４は、データ取得部２１０１から供給される画素信号に対して所定の時定数をもって平均化処理を行うことにより、平均黒レベルをそれぞれ算出する。平均化部２１０２は、通常行用の平均化部であり、第１の基準画素領域１９０１内に位置する通常行からの画素信号が入力され、通常行の平均黒レベルを順次算出する。平均化部２１０３は、ＡＦ行のＡ像信号用の平均化部であり、第１の基準画素領域１９０１内に位置するＡＦ行１９０５からのＡ像信号が入力され、Ａ像信号の平均黒レベルを算出する。平均化部２１０４は、ＡＦ行のＢ像信号用の平均化部であり、第１の基準画素領域１９０１内に位置するＡＦ行１９０５からのＢ像信号が入力され、Ｂ像信号の平均黒レベルを算出する。なお、Ａ像信号用の平均化部２１０３とＢ像信号用の平均化部２１０４とを、共通の平均化部によって構成してもよい。
【０１０８】
平均化部２１０２〜２１０４においては、図２２を用いて後述する第２の補正処理部２００２に配された平均化部２２０２によって行われる平均化処理の際の時定数よりも小さい時定数で平均化処理が行われる。平均化処理の際には、例えば加重移動平均が用いられる。これにより、新しく得られた信号に速やかに追従することができ、各列の暗電流量のばらつきに起因する成分を十分かつ確実に除去することができる。
【０１０９】
スイッチ２１０８〜２１１０は、データ取得部２１０１によって取得される画素信号を平均化部２１０２〜２１０４のうちのいずれに供給するかを切り替えるためのものである。スイッチ２１０８は、第１の基準画素領域１９０１内に位置する通常行からの信号が第１の補正処理部２００１に入力されていることを示す識別信号ＶＳＥＬ０によって制御される。スイッチ２１０９は、第１の基準画素領域１９０１内に位置するＡＦ行１９０５から読み出されたＡ像信号が第１の補正処理部２００１に入力されていることを示す識別信号ＶＳＥＬ１によって制御される。スイッチ２１１０は、第１の基準画素領域１９０１内に位置するＡＦ行１９０５から読み出されたＢ像信号が第１の補正処理部２００１に入力されていることを示す識別信号ＶＳＥＬ２によって制御される。各々のスイッチ２１０８〜２１１０は、対応する識別信号ＶＳＥＬ０〜ＶＳＥＬ２がＨレベルの際にオン状態となる。また、これらの識別信号ＶＳＥＬ０〜ＶＳＥＬ２は、例えば、図３を用いて上述したタイミング発生部３０３から供給される。
【０１１０】
オフセット算出部２１０５には、平均化部２１０２〜２１０４によってそれぞれ算出される平均黒レベルが入力される。そして、オフセット算出部２１０５は、第１のオフセット値を算出する。第１のオフセット値は、第１の基準画素領域１９０１内の通常行の単位画素１００からの画素信号における平均黒レベルと、第１の基準画素領域１９０１内のＡＦ行１９０５の単位画素１００からのＡ像信号における平均黒レベルとの差分である。また、オフセット算出部２１０５は、第２のオフセット値を算出する。第２のオフセット値は、第１の基準画素領域１９０１内の通常行の単位画素１００からの画素信号における平均黒レベルと、第１の基準画素領域１９０１内のＡＦ行１９０５の単位画素１００からのＢ像信号における平均黒レベルとの差分である。第１のオフセット値は、通常行から出力される画素信号における平均黒レベルからＡＦ行１９０５から出力されるＡ像信号における平均黒レベルを減算することにより得られる。第２のオフセット値は、通常行から出力される画素信号における平均黒レベルからＡＦ行１９０５から出力されるＢ像信号における平均黒レベルを減算することにより得られる。オフセット算出部２１０５において算出される第１のオフセット値及び第２のオフセット値は、第２の補正処理部２００２に供給される。
【０１１１】
補正値生成部２１０６は、画素信号の黒レベルを基準レベルに合わせるための補正値を生成する。かかる補正値は、受光画素領域６０２に位置する単位画素１００から読み出される画素信号を補正するために用いられる。補正値生成部２１０６には、平均化部２１０２によって算出された、通常行の画素信号における平均黒レベルが入力される。補正値生成部２１０６は、通常行の平均黒レベルと基準レベルとの差分に基づいて、黒レベルを補正するための補正値を生成する。
【０１１２】
補正部２１０７は、受光画素領域６０２内に位置する単位画素１００から出力される画素信号から、補正値生成部２１０６によって生成される補正値を減算することによって、画素信号の黒レベルを基準レベルに合わせる。この際、平均化部２１０２によって算出される補正値、即ち、通常行の画素信号における平均黒レベルに基づいて算出された補正値を用いて補正処理が行われるため、ＡＦ行１９０５からのＡ像信号及びＢ像信号は、黒レベルは基準レベルからずれた状態となる。しかし、このずれは、後述する第２の補正処理部２００２によって第２段階の補正処理を行う際に、オフセット算出部２１０５で算出した第１又は第２のオフセット値を用いることによって補正される。
【０１１３】
なお、受光画素領域６０２内に位置する単位画素１００から出力される画素信号に対してのみならず、基準画素領域６０１内に位置する単位画素１００から出力される画素信号に対しても補正部２１０７によって補正処理が行われる。また、補正値生成部２１０６において補正値を生成する際における基準レベルは、後述する第２の補正処理部２００２の補正値生成部２２０３において補正値を生成する際における基準レベルと同一であってもよいし、同一でなくてもよい。
【０１１４】
図２２は、第２の補正処理部２００２の構成を示すブロック図である。第２の補正処理部２００２には、図２０に示すように、第１の補正処理部２００１によって第１段階の補正処理が施された画像信号が順次入力される。データ取得部２２０１は、第２の補正処理部２００２に入力される画素信号のうちから、第２の基準画素領域１９０２内に位置する単位画素１００から読み出された画素信号を選択的に取得する。そして、データ取得部２２０１は、データ取得部２２０１の後段に位置する処理ブロック、即ち、補正値を更新するための処理ブロックにデータを出力する。
【０１１５】
平均化部２２０２は、入力される画素信号に対して所定の時定数をもって平均化処理を行うことにより、平均黒レベルを順次算出する。図２１を用いて上述した第１の補正処理部２００１においては、３つの平均化部２１０２〜２１０４、即ち、通常行用の平均化部２１０２と、ＡＦ行からのＡ像信号用の平均化部２１０３と、ＡＦ行からのＢ像信号用の平均化部２１０４とが備えらえていた。これに対し、第２の補正処理部２００２においては、通常行用の平均化部２２０２のみが備えられている。また、平均化部２２０２においては、図２１を用いて上述した平均化部２１０２によって平均化処理が行われる際の時定数よりも大きい時定数で平均化処理が行われる。これにより、新しく得られた信号に緩やかに追従させつつ、各行の暗電流量のばらつきに起因する成分を除去することができる。
【０１１６】
スイッチ２２０５は、データ取得部２２０１によって取得される画素信号のうち、通常行の画素信号のみを選択的に平均化部２２０２に供給するためのものである。スイッチ２２０５は、通常行からの画素信号が第２の補正処理部２００２に入力されていることを示す識別信号ＨＳＥＬ０によって制御される。
【０１１７】
補正値生成部２２０３は、黒レベルを基準レベルに合わせるための補正値を生成する。補正値生成部２２０３には、平均化部２２０２によって算出された、通常行の画素信号における平均黒レベルが入力される。更に、補正値生成部２２０３には、第１の補正処理部２００１のオフセット算出部２１０５によって算出された第１のオフセット値及び第２のオフセット値がスイッチ２２０６、２２０７を介してそれぞれ入力される。補正値生成部２２０３は、通常行の黒レベルを補正するための補正値を生成する際には、平均化部２２０２によって算出された通常行の画素信号における平均黒レベルと基準レベルとの差分に基づいて、補正値を生成する。また、補正値生成部２２０３は、Ａ像信号の黒レベルを補正するための補正値を生成する際には、通常行の平均黒レベルから第１のオフセット値を減算することにより得られる値と基準レベルとの差分に基づいて、補正値を生成する。また、補正値生成部２２０３は、Ｂ像信号の黒レベルを補正するための補正値を生成する際には、通常行の平均黒レベルから第２のオフセット値を減算することにより得られる値と基準レベルとの差分に基づいて、補正値を生成する。
【０１１８】
スイッチ２２０６は、第１の補正処理部２００１のオフセット算出部２１０５によって算出される第１のオフセット値を補正値生成部２２０３に供給するためのものである。スイッチ２２０６は、ＡＦ行のＡ像信号が第２の補正処理部２００２に入力されていることを示す識別信号ＨＳＥＬ１によって制御される。スイッチ２２０７は、第１の補正処理部２００１のオフセット算出部２１０５によって算出される第２のオフセット値を補正値生成部２２０３に供給するためのものである。スイッチ２２０７は、ＡＦ行のＢ像信号が第２の補正処理部２００２に入力されていることを示す識別信号ＨＳＥＬ２によって制御される。各々のスイッチ２２０５〜２２０７は、対応する識別信号ＨＳＥＬ０〜ＨＳＥＬ２がＨレベルの際にオン状態となる。また、これらの識別信号ＨＳＥＬ０〜ＨＳＥＬ２は、例えば、図３を用いて上述したタイミング発生部３０３から供給される。
【０１１９】
補正部２２０４は、受光画素領域６０２内に位置する単位画素１００から出力される画素信号から、補正値生成部２２０３によって生成される補正値を減算することによって、黒レベルを基準レベルに合わせる。
このように、本実施形態では、通常行に位置する単位画素１００から出力される画素信号に対しては、通常行の画素信号における平均黒レベルに基づいて算出される補正値を用いて補正処理が行われる。一方、ＡＦ行に位置する単位画素１００から出力される画素信号に対しては、通常行の画素信号における平均黒レベルから第１のオフセット値又は第２のオフセット値を減算することにより得られる値に基づいて算出される補正値を用いて補正処理が行われる。従って、本実施形態では、通常行の暗電流とＡＦ行の暗電流とが大きく異なっている場合であっても、適切に黒レベルを補正することができる。また、通常行の画素信号における平均黒レベルに基づいて補正値が更新されるため、ＡＦ行が離散的かつ少数しか配置されない場合であっても、好適に黒レベルを補正することができる。
【０１２０】
図２３は、本実施形態による撮像装置の補正処理部２０００において行われる処理を示す概念図である。図２３（ａ）は、第１の補正処理部２００１に入力される画素信号の各行における暗電流量、平均黒レベル２３０４、及び、補正値２３０５の例を示している。図２３（ａ）の各行は、第１実施形態において上述した図８（ａ）及び図８（ｂ）の各行に対応している。図２３（ｂ）は、図２３（ａ）の各行に対応する識別信号ＶＳＥＬ０、ＶＳＥＬ１、ＶＳＥＬ２の例を示す図である。図２３（ｃ）は、第２の補正処理部２００２に入力される画素信号の各行における暗電流量、平均黒レベル２３０８、及び、補正値２３０９の例を示している。図２３（ｃ）の各行は、第１実施形態において上述した図８（ａ）及び図８（ｂ）の各行に対応している。図２３（ｄ）は、図２３（ｃ）の各行に対応する識別信号ＨＳＥＬ０、ＨＳＥＬ１、ＨＳＥＬ２の例を示す図である。
【０１２１】
通常行２３０１の単位画素１００から出力される画素信号（Ａ＋Ｂ像信号）が第１の補正処理部２００１に入力されている際には、識別信号ＶＳＥＬ０がＨレベルとなっている。この際には、第１の基準画素領域１９０１内の通常行の単位画素１００から出力される画素信号に基づいて、通常行用の平均化部２１０２によって平均黒レベル２３０４が算出される。平均化部２１０２によって算出される平均黒レベル２３０４は、図２３（ａ）において破線を用いて示されている。補正値生成部２１０６は、基準レベルと平均黒レベル２３０４とに基づいて、矢印で示す補正値２３０５を生成する。
【０１２２】
ＡＦ行２３０２、２３０３の単位画素１００からそれぞれ出力される画素信号（Ａ像信号、Ｂ像信号）が第１の補正処理部２００１に入力されている際には、識別信号ＶＳＥＬ０がＬレベルとなっている。かかる際には、平均黒レベル２３０４の値は平均化部２１０２によって更新されない。
【０１２３】
ＡＦ行２３０２の単位画素１００からのＡ像信号が第１の補正処理部２００１に入力されている際には、識別信号ＶＳＥＬ１がＨレベルとなっており、ＡＦ行のＡ像信号用の平均化部２１０３によって平均黒レベルが算出される。この際には、第１の基準画素領域１９０１内のＡＦ行１９０５の単位画素１００から出力されるＡ像信号に基づいて、ＡＦ行のＡ像信号用の平均化部２１０３によって平均黒レベルが算出される。
【０１２４】
ＡＦ行２３０３の単位画素１００からのＢ像信号が第１の補正処理部２００１に入力されている際には、識別信号ＶＳＥＬ２がＨレベルとなっており、ＡＦ行のＢ像信号用の平均化部２１０４によって平均黒レベルが算出される。この際には、第１の基準画素領域１９０１内のＡＦ行１９０５の単位画素１００から出力されるＢ像信号に基づいて、ＡＦ行のＢ像信号用の平均化部２１０４によって平均黒レベルが算出される。
【０１２５】
補正部２１０７は、第１の補正処理部２００１に入力される画素信号から、補正値生成部２１０６によって生成された補正値２３０５を減算することによって、第１の補正処理部２００１に入力される画素信号の黒レベルを基準レベルに合わせる。通常行２３０１からの画素信号に基づいて平均化部２１０２によって算出される平均黒レベル２３０４を用いて補正処理が行われるため、通常行２３０１からの画像信号における黒レベルは基準レベルに近づいた状態となる。一方、かかる平均黒レベル２３０４を用いて補正処理が行われるため、ＡＦ行２３０２，２３０３からのＡ像信号やＢ像信号における黒レベルは、図２３（ａ）に示すように、基準レベルからずれた状態となる。
【０１２６】
通常行２３０１の単位画素１００からの画素信号（Ａ＋Ｂ像信号）が第２の補正処理部２００２に入力されている際には、識別信号ＨＳＥＬ０がＨレベルとなっている。この際には、第２の基準画素領域１９０２内の通常行の単位画素１００から出力される画素信号に基づいて、通常行用の平均化部２２０２によって平均黒レベル２３０８が算出される。平均化部２２０２によって算出される平均黒レベル２３０８は、図２３（ｃ）において破線を用いて示されている。補正値生成部２２０３は、基準レベルと平均黒レベル２３０８とに基づいて、矢印で示す補正値２３０９を生成する。
【０１２７】
ＡＦ行２３０２、２３０３の単位画素１００からそれぞれ出力される画素信号（Ａ像信号、Ｂ像信号）が第２の補正処理部２００２に入力されている際には、識別信号ＨＳＥＬ０がＬレベルとなっている。かかる際には、平均黒レベル２３０８の値は平均化部２２０２によって更新されない。
【０１２８】
ＡＦ行２３０２の単位画素１００からのＡ像信号が第２の補正処理部２００２に入力されている際には、識別信号ＨＳＥＬ１がＨレベルとなっている。この際には、スイッチ２２０６がオン状態となり、第１の補正処理部２００１のオフセット算出部２１０５において算出された第１のオフセット値が補正値生成部２２０３に供給される。補正値生成部２２０３は、通常行の平均黒レベル２３０８から第１のオフセット値を減算することにより得られる値と基準レベルとの差分に基づいて、矢印で示す補正値２３０６を生成する。
【０１２９】
ＡＦ行２３０３の単位画素１００からのＢ像信号が第２の補正処理部２００２に入力されている際には、識別信号ＨＳＥＬ２がＨレベルとなっている。この際には、スイッチ２２０７がオン状態となり、第１の補正処理部２００１のオフセット算出部２１０５において算出された第２のオフセット値が補正値生成部２２０３に供給される。補正値生成部２２０３は、通常行の平均黒レベル２３０８から第２のオフセット値を減算することにより得られる値と基準レベルとの差分に基づいて、矢印で示す補正値２３０７を生成する。
【０１３０】
補正部２２０４は、第２の補正処理部２００２に入力される画素信号から、補正値生成部２２０３によって生成される補正値２３０９，２３０６，２３０７を適宜減算することによって、画素信号の黒レベルを基準レベルに合わせる。通常行の平均黒レベル２３０８から第１のオフセット値を減算することにより得られる値と基準レベルとの差分に基づいて生成される補正値２３０６が、Ａ像信号における黒レベルを補正する際に用いられる。このため、Ａ像信号における黒レベルを適切に補正することができる。また、通常行の平均黒レベル２３０８から第２のオフセット値を減算することにより得られる値と基準レベルとの差分に基づいて生成される補正値２３０７が、Ｂ像信号における黒レベルを補正する際に用いられる。このため、Ｂ像信号における黒レベルを適切に補正することができる。
このように、本実施形態においても、通常行２３０１の暗電流のレベルとＡＦ行２３０２、２３０３の暗電流のレベルとの差の影響を受けることなく、適切な補正値を生成することができ、黒レベルの補正を適切に行うことができる。
【０１３１】
［第６実施形態］
第６実施形態による撮像装置及びその撮像装置を用いた撮像システムについて図２４乃至図２７を用いて説明する。図１乃至図２３に示す第１乃至第５実施形態による撮像装置及び撮像システムと同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【０１３２】
Ａ像信号とＡ＋Ｂ像信号とをＡＦ行から出力させる撮像装置に第５実施形態において上述した手法を適用するものである。なお、Ａ像信号とＡ＋Ｂ像信号とをＡＦ行から出力させる撮像装置については、第４実施形態において上述したため、ここでは省略する。
【０１３３】
本実施形態では、第１の基準画素領域１９０１内に位置する単位画素１００からの出力信号を用いて行われる第１段階の補正処理の際に、以下のような値を算出する。即ち、通常行に位置する単位画素１００からのＡ＋Ｂ像信号における暗電流量とＡＦ行に位置する単位画素１００からのＡ像信号における暗電流量との差（第１のオフセット値）を算出する。更に、通常行に位置する単位画素１００からのＡ＋Ｂ像信号における暗電流量とＡＦ行に位置する単位画素１００からのＡ＋Ｂ像信号における暗電流量との差（第２のオフセット値）についても算出する。そして、かかる第１のオフセット値や第２のオフセット値が、第２の基準画素領域１９０２内に位置する単位画素１００からの出力信号を用いて行われる第２段階の補正処理の際に適宜用いられる。本実施形態においても、通常行に位置する単位画素１００からのＡ＋Ｂ像信号とＡＦ行に位置する単位画素１００からのＡ像信号との間において暗電流量に差が生じている場合であっても、黒レベルの補正を適切に行うことができる。また、駆動タイミングの相違等に起因して、通常行に位置する単位画素１００からのＡ＋Ｂ像信号とＡＦ行に位置する単位画素１００からのＡ＋Ｂ像信号との間において暗電流量に差が生じている場合においても、黒レベルの補正を適切に行うことができる。
【０１３４】
図２４は、補正処理部２４００の構成を示すブロック図である。図２４に示す補正処理部２４００は、第１実施形態において図９を用いて上述した補正処理部５０２に対応している。
補正処理部２４００は、第１段階の補正処理を行う第１の補正処理部２４０１と、第２段階の補正処理を行う第２の補正処理部２４０２とを含んでいる。第１の補正処理部２４０１は、第１の基準画素領域１９０１内に位置する単位画素１００からの画素信号を用いて、黒レベルを基準レベルに合わせるための補正処理を行う。第２の補正処理部２４０２は、第２の基準画素領域１９０２内に位置する単位画素１００からの画素信号を用いて、黒レベルを基準レベルに合わせるための補正処理を行う。また、第１の補正処理部２４０１からは、第１のオフセット値と第２のオフセット値とが第２の補正処理部２４０２に供給される。なお、第１のオフセット値と第２のオフセット値の詳細については、図２５及び図２６を用いて後述する。
【０１３５】
図２５は、第１の補正処理部２４０１の構成を示すブロック図である。図２５に示す第１の補正処理部２４０１は、第５実施形態において図２１を用いて上述した第１の補正処理部２００１に対応している。第１の補正処理部２４０１には、Ｓ−Ｎ処理部５０１（図９参照）によって固定パターンノイズが除去された画素信号が順次入力される。第１の補正処理部２４０１には、受光画素領域６０２内に位置する単位画素１００から読み出される画素信号のみならず、基準画素領域６０１内に位置する単位画素１００から読み出される画素信号も入力される。
【０１３６】
平均化部２５０１は、ＡＦ行のＡ＋Ｂ像信号用の平均化部であり、第１の基準画素領域１９０１内に位置するＡＦ行１９０５の単位画素１００からのＡ＋Ｂ像信号が入力され、当該Ａ＋Ｂ像信号における平均黒レベルを算出する。スイッチ２５０３は、データ取得部２１０１によって取得される画素信号のうち、第１の基準画素領域１９０１内に位置するＡＦ行１９０５の単位画素１００からのＡ＋Ｂ像信号を平均化部２５０１に選択的に供給するためのものである。スイッチ２５０３は、第１の基準画素領域１９０１内に位置するＡＦ行１９０５の単位画素１００からのＡ＋Ｂ像信号が第１の補正処理部２４０１に入力されていることを示す識別信号ＶＳＥＬ３によって制御される。
【０１３７】
オフセット算出部２５０２には、平均化部２１０２、２１０３、２５０１によってそれぞれ算出される平均黒レベルが入力される。オフセット算出部２５０２は、第１のオフセット値を算出する。第１のオフセット値は、第１の基準画素領域１９０１内の通常行の単位画素１００からの画素信号における平均黒レベルと、第１の基準画素領域１９０１内のＡＦ行１９０５の単位画素１００からのＡ像信号における平均黒レベルとの差分である。また、オフセット算出部２５０２は、第２のオフセット値を算出する。第２のオフセット値は、第１の基準画素領域１９０１内の通常行の単位画素１００からの画素信号における平均黒レベルと、第１の基準画素領域１９０１内のＡＦ行１９０５の単位画素１００からのＡ＋Ｂ像信号における平均黒レベルとの差分である。第１の基準画素領域１９０１内の通常行の単位画素１００からの画素信号における平均黒レベルから、第１の基準画素領域１９０１内のＡＦ行１９０５の単位画素１００からのＡ像信号における平均黒レベルを減算すると、第１のオフセット値が得られる。第１の基準画素領域１９０１内の通常行の単位画素１００からの画素信号における平均黒レベルから、第１の基準画素領域１９０１内のＡＦ行１９０５の単位画素１００からのＡ＋Ｂ像信号における平均黒レベルを減算すると、第２のオフセット値が得られる。オフセット算出部２５０２において算出される第１のオフセット値及び第２のオフセット値は、第２の補正処理部２４０２に供給される。
【０１３８】
図２６は、第２の補正処理部２４０２の構成を示すブロック図である。図２６に示す第２の補正処理部２４０２は、第５実施形態において図２２を用いて上述した第２の補正処理部２００２に対応している。第２の補正処理部２４０２には、図２４に示すように、第１の補正処理部２４０１によって補正処理が施された画像信号が順次入力される。
【０１３９】
補正値生成部２６０１は、黒レベルを基準レベルに合わせるための補正値を生成する。補正値生成部２６０１には、平均化部２２０２によって算出された、通常行の画素信号における平均黒レベルが入力される。更に、補正値生成部２６０１には、第１の補正処理部２４０１のオフセット算出部２５０２によって算出された第１のオフセット値と第２のオフセット値とがスイッチ２２０６、２６０２を介してそれぞれ入力される。
【０１４０】
補正値生成部２６０１は、通常行の黒レベルを補正するための補正値を生成する際には、平均化部２２０２によって算出された通常行の画素信号における平均黒レベルと基準レベルとの差分に基づいて、補正値を生成する。また、補正値生成部２６０１は、ＡＦ行のＡ像信号の黒レベルを補正するための補正値を生成する際には、通常行の平均黒レベルから第１のオフセット値を減算することにより得られる値と基準レベルとの差分に基づいて、補正値を生成する。また、補正値生成部２６０１は、ＡＦ行のＡ＋Ｂ像信号の黒レベルを補正するための補正値を生成する際には、通常行の平均黒レベルから第２のオフセット値を減算することにより得られる値と基準レベルとの差分に基づいて、補正値を生成する。
【０１４１】
スイッチ２６０２は、第１の補正処理部２４０１のオフセット算出部２５０２によって算出される第２のオフセット値を補正値生成部２６０１に供給するためのものである。スイッチ２６０２は、ＡＦ行のＡ＋Ｂ像信号が第２の補正処理部２４０２に入力されていることを示す識別信号ＨＳＥＬ３によって制御される。
【０１４２】
図２７は、本実施形態による撮像装置の補正処理部２４００において行われる処理を示す概念図である。図２７（ａ）は、第１の補正処理部２４０１に入力される画素信号の各行における暗電流量、平均黒レベル２３０４、及び、補正値２３０５の例を示している。図２７（ａ）の各行は、第４実施形態において上述した図１８（ａ）及び図１８（ｂ）の各行に対応している。図２７（ｂ）は、図２７（ａ）の各行に対応する識別信号ＶＳＥＬ０、ＶＳＥＬ１、ＶＳＥＬ３の例を示す図である。図２７（ｃ）は、第２の補正処理部２４０２に入力される画素信号の各行における暗電流量、平均黒レベル２３０８、及び、補正値２３０９の例を示している。図２７（ｃ）の各行は、第４実施形態において上述した図１８（ａ）及び図１８（ｂ）の各行に対応している。図２７（ｄ）は、図２７（ｃ）の各行に対応する識別信号ＨＳＥＬ０、ＨＳＥＬ１、ＨＳＥＬ３の例を示す図である。
【０１４３】
通常行２３０１の単位画素１００から出力される画素信号（Ａ＋Ｂ像信号）が第１の補正処理部２４０１に入力されている際には、識別信号ＶＳＥＬ０がＨレベルとなっている。この際には、第１の基準画素領域１９０１内の通常行の単位画素１００から出力される画素信号に基づいて、通常行用の平均化部２１０２によって平均黒レベル２３０４が算出される。平均化部２１０２によって算出される平均黒レベル２３０４は、図２７（ａ）において破線を用いて示されている。補正値生成部２１０６は、基準レベルと平均黒レベル２３０４とに基づいて、矢印で示す補正値２３０５を生成する。
【０１４４】
ＡＦ行２３０２、２７０１の単位画素１００からそれぞれ出力される画素信号（Ａ像信号、Ａ＋Ｂ像信号）が第１の補正処理部２４０１に入力されている際には、識別信号ＶＳＥＬ０がＬレベルとなっている。かかる際には、平均黒レベル２３０４の値は平均化部２１０２によって更新されない。
【０１４５】
ＡＦ行２３０２の単位画素１００からのＡ像信号が第１の補正処理部２４０１に入力されている際には、識別信号ＶＳＥＬ１がＨレベルとなっており、ＡＦ行のＡ像信号用の平均化部２１０３によって平均黒レベルが算出される。この際には、第１の基準画素領域１９０１内のＡＦ行１９０５の単位画素１００から出力されるＡ像信号に基づいて、ＡＦ行のＡ像信号用の平均化部２１０３によって平均黒レベルが算出される。
【０１４６】
ＡＦ行２７０１の単位画素１００からのＡ＋Ｂ像信号が第１の補正処理部２４０１に入力されている際には、識別信号ＶＳＥＬ３がＨレベルとなっており、ＡＦ行のＡ＋Ｂ像信号用の平均化部２５０１によって平均黒レベルが算出される。この際には、第１の基準画素領域１９０１内のＡＦ行１９０５の単位画素１００から出力されるＡ＋Ｂ像信号に基づいて、ＡＦ行のＡ＋Ｂ像信号用の平均化部２５０１によって平均黒レベルが算出される。
【０１４７】
補正部２１０７は、第１の補正処理部２４０１に入力される画素信号から、補正値生成部２１０６によって生成された補正値２３０５を減算することによって、第１の補正処理部２４０１に入力される画素信号の黒レベルを基準レベルに合わせる。通常行２３０１からの画素信号に基づいて平均化部２１０２によって算出される平均黒レベル２３０４を用いて補正処理が行われるため、通常行２３０１からの画像信号における黒レベルは基準レベルに近づいた状態となる。一方、かかる平均黒レベル２３０４を用いて補正処理が行われるため、ＡＦ行２３０２からのＡ像信号における黒レベルは、図２７（ａ）に示すように、基準レベルからずれた状態となる。上述したように、駆動タイミングの相違等に起因して、通常行に位置する単位画素１００からのＡ＋Ｂ像信号とＡＦ行に位置する単位画素１００からのＡ＋Ｂ像信号との間において暗電流量に差が生じる場合がある。かかる平均黒レベル２３０４を用いて補正処理が行われるため、ＡＦ行２３０２からのＡ＋Ｂ像信号における黒レベルは、図２７（ａ）に示すように、基準レベルからずれた状態となる場合がある。
【０１４８】
通常行２３０１の単位画素１００からの画素信号（Ａ＋Ｂ像信号）が第２の補正処理部２４０２に入力されている際には、識別信号ＨＳＥＬ０がＨレベルとなっている。この際には、第２の基準画素領域１９０２内の通常行の単位画素１００から出力される画素信号に基づいて、通常行用の平均化部２２０２によって平均黒レベル２３０８が算出される。平均化部２２０２によって算出される平均黒レベル２３０８は、図２７（ｃ）において破線を用いて示されている。補正値生成部２６０１は、基準レベルと平均黒レベル２３０８とに基づいて、矢印で示す補正値２３０９を生成する。
【０１４９】
ＡＦ行２３０２、２７０１の単位画素１００からそれぞれ出力される画素信号（Ａ像信号、Ａ＋Ｂ像信号）が第２の補正処理部２４０２に入力されている際には、識別信号ＨＳＥＬ０がＬレベルとなっている。かかる際には、平均黒レベル２３０８の値は平均化部２２０２によって更新されない。
【０１５０】
ＡＦ行２３０２の単位画素１００からのＡ像信号が第２の補正処理部２４０２に入力されている際には、識別信号ＨＳＥＬ１がＨレベルとなっている。この際には、スイッチ２２０６がオン状態となり、第１の補正処理部２４０１のオフセット算出部２５０２において算出された第１のオフセット値が補正値生成部２６０１に供給される。補正値生成部２６０１は、通常行の平均黒レベル２３０８から第１のオフセット値を減算することにより得られる値と基準レベルとの差分に基づいて、矢印で示す補正値２３０６を生成する。
【０１５１】
ＡＦ行２７０１の単位画素１００からのＡ＋Ｂ像信号が第２の補正処理部２４０２に入力されている際には、識別信号ＨＳＥＬ３がＨレベルとなっている。この際には、スイッチ２６０２がオン状態となり、第１の補正処理部２４０１のオフセット算出部２５０２において算出された第２のオフセット値が補正値生成部２６０１に供給される。補正値生成部２６０１は、通常行の平均黒レベル２３０８から第２のオフセット値を減算することにより得られる値と基準レベルとの差分に基づいて、矢印で示す補正値２７０２を生成する。
【０１５２】
補正部２２０４は、第２の補正処理部２４０２に入力される画素信号から、補正値生成部２６０１によって生成される補正値２３０９，２３０６，２７０２を適宜減算することによって、画素信号の黒レベルを基準レベルに合わせる。通常行の平均黒レベル２３０８から第１のオフセット値を減算することにより得られる値と基準レベルとの差分に基づいて生成される補正値２３０６が、Ａ像信号における黒レベルを補正する際に用いられる。このため、Ａ像信号における黒レベルを適切に補正することができる。また、通常行の平均黒レベル２３０８から第２のオフセット値を減算することにより得られる値と基準レベルとの差分に基づいて生成される補正値２７０２が、Ａ＋Ｂ像信号における黒レベルを補正する際に用いられる。このため、Ａ＋Ｂ像信号における黒レベルを適切に補正することができる。
【０１５３】
このように、本実施形態によれば、通常行２３０１からのＡ＋Ｂ像信号における暗電流量とＡＦ行２７０１からのＡ＋Ｂ像信号における暗電流量との間に差が生じている場合であっても、適切な補正値を生成することができる。従って、本実施形態においても、黒レベルの補正を適切に行うことができる。
【０１５４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、単位画素１００内に２つのフォトダイオード１０１Ａ、１０１Ｂが設けられている場合を例に説明したが、単位画素１００内に設けられるフォトダイオードの数はこれに限定されるものではない。例えば、単位画素１００内に４つのフォトダイオードを設けるようにしてもよい。この場合には、ゲイン乗算部１３０３で乗算するゲインを４倍とし、ゲイン乗算部１３０５や１５０４で乗算するゲインを１／４とすればよい。
【０１５５】
また、上記実施形態では、補正処理部５０２が撮像素子１０００内に設けられている場合を例に説明したが、補正処理部５０２が撮像素子１０００の外部に設けられていてもよい。例えば、図２の外部信号処理部１００１の一部が補正処理部５０２として機能するようにしてもよい。
【０１５６】
（その他の実施例）
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】
【０１５７】
１００…単位画素
１０１Ａ、１０１Ｂ…フォトダイオード
１０２Ａ、１０２Ｂ…転送スイッチ
１０３…フローティングディフュージョン
１０４…増幅トランジスタ
１０５…リセットスイッチ
１０６…選択スイッチ
１０７…垂直出力線
１０８…電流源
１１０…カラーフィルタ
１１１…マイクロレンズ
４００…列読み出し部
４０１…Ａ／Ｄ変換部
４０２…記憶部
４０５、４０６…デジタル信号出力線
５０２…補正処理部
６００…画素アレイ
６０１…基準画素領域
６０２…受光画素領域
１３００…補正処理部
１３０７…補正部
１５００…補正処理部
１５０６…補正部
５０２６…補正部
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３−１】
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【図２３−２】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７−１】
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【図２７−２】
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