(57)【要約】【課題】  フィールド間における黒レベルのオフセットを解消して綺麗な画像を得ることが出来る撮像装置を提供する。【解決手段】  撮像センサ３０３は、撮像エリア３１と、光電変換素子構造を有する前ＯＢ部３２３と、光電変換素子構造を有さない後ＯＢ部３２４と、水平転送部３０３Ｈに形成されたダミー画素部３３とを有する。黒レベルのクランプは、後ＯＢ部３２４の出力信号に基づいて実行される。そして、これら前ＯＢ部３２３、後ＯＢ部３２４及びダミー画素部３３からそれぞれ黒レベル信号が取り出され、例えば撮像センサ３０３の温度が高温となった場合、後ＯＢ部３２４の出力信号と前ＯＢ部３２３の出力信号との差分を、有効画素出力信号に加算して黒レベル補正を行う。【選択図】      図６
2007027845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子部と、所定のオプチカルブラック部とを有する撮像センサと、
前記オプチカルブラック部からの出力情報に基づき所定の画像処理を行うことが可能とされた画像処理手段とを備える撮像装置であって、
前記オプチカルブラック部として、少なくとも第１の出力特性を有する第１オプチカルブラック部と、前記第１の出力特性とは異なる第２の出力特性を有する第２オプチカルブラック部とが備えられ、
前記画像処理手段は、前記第１オプチカルブラック部及び第２オプチカルブラック部の双方から出力情報を取得可能とされていることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子部と、所定のオプチカルブラック部と、黒レベルに準ずる出力情報を発生可能な模擬黒レベル画素部とを有する撮像センサと、
前記オプチカルブラック部及び模擬黒レベル画素部の双方から出力情報を取得し、該出力情報に基づき所定の画像処理を行うことが可能とされた画像処理手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子部と、所定のオプチカルブラック部と、水平転送部に形成されたダミー画素部とを有する撮像センサと、
前記オプチカルブラック部及びダミー画素部からの出力情報に基づき所定の画像処理を行うことが可能とされた画像処理手段とを備える撮像装置であって、
前記オプチカルブラック部は、前オプチカルブラック部及び後オプチカルブラック部を含み、
前記画像処理手段は、前記ダミー画素部及び／又は前オプチカルブラック部と、前記後オプチカルブラック部とから出力情報を取得可能とされていることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
前オプチカルブラック部又は後オプチカルブラック部のいずれかが、光電変換素子構造を有するオプチカルブラック部であることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記画像処理手段において、前記ダミー画素部及び／又は前オプチカルブラック部から得られる第１出力情報及び／又は第２出力情報と、前記後オプチカルブラック部から得られる第３出力情報とが、画像データの黒レベル調整のための情報として利用可能とされてい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６】
前記撮像センサの温度情報を取得可能な温度検出手段を有し、
前記画像処理手段は、前記温度検出手段から与えられる温度情報に基づいて、前記第１出力情報〜第３出力情報のいずれか若しくは複数を選択して、画像データの黒レベル調整のための情報として利用することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像センサの露光時間を制御する露光時間制御手段を有し、
前記画像処理手段は、前記露光時間制御手段により設定された露光時間情報に基づいて、前記第１出力情報〜第３出力情報のいずれか若しくは複数を選択して、画像データの黒レベル調整のための情報として利用することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像センサの感度を設定する感度設定手段を有し、
前記画像処理手段は、前記感度設定手段により設定された感度情報に基づいて、前記第１出力情報〜第３出力情報のいずれか若しくは複数を選択して、画像データの黒レベル調整のための情報として利用することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記光電変換素子部からの出力情報に対するクランプ動作は、光電変換素子構造を有さないオプチカルブラック部からの出力情報に基づいて行われるように構成されてい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１０】
その出力情報がクランプ動作に用いられるオプチカルブラック部と、クランプ動作に用いられないオプチカルブラック部若しくはダミー画素部との、基準出力値の差分を記憶する記憶手段を有し、
前記画像処理手段は、前記差分をオフセット補正情報として用いることを特徴とする請求項３、４、９のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記撮像センサの出力情報が、複数フィールド読み出し方式で読み出されるものであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記撮像センサの出力情報が、複数フィールド読み出し方式で読み出されるものであって、前記第１出力情報〜第３出力情報のいずれか若しくは複数が、フィールド間の黒レベル調整のための情報として利用されることを特徴とする請求項５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、ＣＣＤ（charge coupled device）イメージセンサのような撮像センサを備える撮像装置に関し、特に撮像センサにより取得された画像データの黒レベル調整を的確に行えるようにした撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラ等の撮像装置においては数百万画素を超過するような高画素化が進み、このような撮像装置に搭載される撮像センサの高密度化が招来されている。かかる高密度化により、一画素当りの感度は低下し、その分だけ撮像センサの出力に対する増幅率が上昇する傾向にある。また、高画素撮像センサでは多フィールド読み出し方式が主流となっているが、前記高密度化により垂直転送部の転送容量も小さくなることから、ダイナミックレンジを確保するために読み出しフィールド数が増加する傾向にある。
【０００３】
ところで、撮像センサは自身の温度上昇等に起因して（温度上昇に応じて）暗電流が発生することがある。従って、例えば５フィールド程度の多フィールド読み出し方式を採用した場合、１番目に読み出されるフィールドと５番目に読み出されるフィールドとでは、その読み出し間における撮像センサの発熱により、撮像センサの出力に占める暗電流の割合が異なるものとなる。
【０００４】
従来、上記暗電流の影響を除くために、撮像センサが備える光電変換素子部の一部に対して光学的遮光構造を施与してなるオプチカルブラック部（光学的な黒）を設けて、撮像エリアの画素部分からセンサ出力を得ると同時にこのオプチカルブラック部からも出力（遮光出力）を得て、遮光出力基準に黒レベルを固定（クランプ）する方法が知られている。この方法によれば、多フィールド読み出しにおいてフィールド間の暗電流レベルが異なっていても、各々のフィールドが有するオプチカルブラック部で夫々のフィールド画素信号について黒レベルのクランプを行うようにすれば、前記暗電流レベル差に基づく黒レベルのオフセットを実質的に問題とならない範囲に抑制することができる。
【０００５】
一方、光電変換素子部の一部をオプチカルブラック部とすると、該オプチカルブラック部分において画素欠陥が存在した場合に不適正なクランプが行われる不具合が有る等の理由により、昨今は光電変換素子構造を備えないオプチカルブラック部を搭載した撮像センサが主流となりつつある。このような撮像センサにおいては、撮像センサの温度変化や露光時間等の要因によって、撮像エリアとオプチカルブラック部とで暗電流レベルが異なっていることが多々有る。これに加え、多フィールド読み出しの場合は前述のフィールド間における暗電流レベル差が重畳されることから、フィールド間における黒レベルのオフセットが顕在化する場合がある。例えば、多フィールド読み出しにおいて高感度設定で長時間露光を行ったような場合、光電変換素子構造を備えないオプチカルブラック部の出力情報のみに基づきクランプ動作を行うと、横筋状のノイズが発生するという問題がある。
【０００６】
なお、特許文献１には、撮像センサの撮像領域を２分割して各々の領域から画像信号を読み出し、これらを合成して一枚の画像を形成するように構成された撮像装置において、撮像センサの水平転送部にダミー画素を設け、そのダミー画素信号に基づいてクランプ動作を行うことで、撮像領域間の黒レベルオフセットを解消する技術が開示されている。しかしながら、特許文献１の撮像装置において多フィールド読み出しを行うようにした場合、いずれのフィールドにおいても同じダミー画素信号に基づいてクランプ動作が行われることになるので、結局、フィールド間における黒レベルオフセットの問題を解消することはできない。
【特許文献１】特開２００２−３００４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、黒レベルを的確にクランプできる撮像装置を提供することを目的とする。特に、光電変換素子構造を備えないオプチカルブラック部を搭載した撮像センサを採用し、該撮像センサから多フィールド読み出し方式で出力を読み出すように構成された撮像装置において、フィールド間における黒レベルのオフセットを解消（適正に補正）して綺麗な画像を得ることが出来る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】
【０００８】
本発明の請求項１にかかる撮像装置は、受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子部と、所定のオプチカルブラック部とを有する撮像センサと、前記オプチカルブラック部からの出力情報に基づき所定の画像処理を行うことが可能とされた画像処理手段とを備える撮像装置であって、前記オプチカルブラック部として、少なくとも第１の出力特性を有する第１オプチカルブラック部と、前記第１の出力特性とは異なる第２の出力特性を有する第２オプチカルブラック部とが備えられ、前記画像処理手段は、前記第１オプチカルブラック部及び第２オプチカルブラック部の双方から出力情報を取得可能とされていることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、画像処理手段は、互いに異なる出力特性を有する第１オプチカルブラック部及び第２オプチカルブラック部の双方から出力情報を取得することができる。従って、例えば画像データの黒レベルに関連する情報を、少なくとも２種類取得することができ、これらを適宜、画像処理手段における所定の画像処理に反映することができるようになる。
【００１０】
本発明の請求項２にかかる撮像装置は、受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子部と、所定のオプチカルブラック部と、黒レベルに準ずる出力情報を発生可能な模擬黒レベル画素部とを有する撮像センサと、前記オプチカルブラック部及び模擬黒レベル画素部の双方から出力情報を取得し、該出力情報に基づき所定の画像処理を行うことが可能とされた画像処理手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、画像処理手段は、オプチカルブラック部と、黒レベルに準ずる出力情報を発生可能な模擬黒レベル画素部との双方から出力情報を取得することができる。従って、例えば画像データの黒レベルに関連する情報を、少なくとも２種類取得することができ、これらを適宜、画像処理手段における所定の画像処理に反映することができるようになる。
【００１２】
本発明の請求項３にかかる撮像装置は、受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子部と、所定のオプチカルブラック部と、水平転送部に形成されたダミー画素部とを有する撮像センサと、前記オプチカルブラック部及びダミー画素部からの出力情報に基づき所定の画像処理を行うことが可能とされた画像処理手段とを備える撮像装置であって、前記オプチカルブラック部は、前オプチカルブラック部及び後オプチカルブラック部を含み、前記画像処理手段は、前記ダミー画素部及び／又は前オプチカルブラック部と、前記後オプチカルブラック部とから出力情報を取得可能とされていることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、画像処理手段は、ダミー画素部及び／又は前オプチカルブラック部と、前記後オプチカルブラック部とから出力情報を取得することができる。従って、例えば画像データの黒レベルに関連する情報を、少なくとも２種類（ダミー画素部と後オプチカルブラック部、或いは前オプチカルブラック部と後オプチカルブラック部）乃至は３種類取得することができ、これらを適宜、画像処理手段における所定の画像処理に反映することができるようになる。
【００１４】
上記構成において、前オプチカルブラック部又は後オプチカルブラック部のいずれかが、光電変換素子構造を有するオプチカルブラック部であることが望ましい（請求項４）。光電変換素子構造を有するオプチカルブラック部は、撮像エリアを構成する光電変換素子部の一部に対して光学的遮光構造を施与してなるオプチカルブラック部であることから、暗電流などの発生挙動は撮像エリアと等価的である。従って、光電変換素子構造を有するオプチカルブラック部からの出力情報を参照すれば（例えば、光電変換素子構造を具備しないオプチカルブラック部からの出力情報に対する出力差を取得しておけば）、撮像センサの温度上昇時や長時間露光時等において取得された画像データに対して、適切な画像処理（黒レベル調整等）が行えるようになる。
【００１５】
また、前記画像処理手段において、前記ダミー画素部及び／又は前オプチカルブラック部から得られる第１出力情報及び／又は第２出力情報と、前記後オプチカルブラック部から得られる第３出力情報とが、画像データの黒レベル調整のための情報として利用可能とされていることが望ましい（請求項５）。現状で汎用されている撮像センサは、後オプチカルブラック部が、光電変換素子構造を有さないオプチカルブラック部である。また、前オプチカルブラック部は、光電変換素子構造を有するオプチカルブラック部である。さらに、ダミー画素部は、逆光等の悪条件下でも光が入射することがない水平転送部に設けられた画素部である。このような撮像センサの構成において、画素欠陥に起因する誤差が発生しない後オプチカルブラック部から得られる第３出力情報をベースとしつつ、ダミー画素部から得られる第１出力情報、又は前オプチカルブラック部から得られる第２出力情報を併用することで、或いは第１、第２出力情報の双方を併用することで、例えば多フィールド読み出しにおけるフィールド間の黒レベル調整（黒レベル補正）を的確に行えるようになる。
【００１６】
この場合、前記撮像センサの温度情報を取得可能な温度検出手段を有し、前記画像処理手段は、前記温度検出手段から与えられる温度情報に基づいて、前記第１出力情報〜第３出力情報のいずれか若しくは複数を選択して、画像データの黒レベル調整のための情報として利用する構成とすることができる（請求項６）。この構成によれば、画像処理手段において、撮像センサの温度状態に応じて、前記第１出力情報〜第３出力情報の中から適切な情報を用いて、或いはこれらの情報の差分を用いて、画像データの黒レベル調整が行われるようになる。
【００１７】
或いは、前記撮像センサの露光時間を制御する露光時間制御手段を有し、前記画像処理手段は、前記露光時間制御手段により設定された露光時間情報に基づいて、前記第１出力情報〜第３出力情報のいずれか若しくは複数を選択して、画像データの黒レベル調整のための情報として利用する構成とすることができる（請求項７）。この構成によれば、画像処理手段において、露光時間制御手段により設定された露光時間情報に応じて、前記第１出力情報〜第３出力情報の中から適切な情報を用いて、或いはこれらの情報の差分を用いて、画像データの黒レベル調整が行われるようになる。
【００１８】
さらに、前記撮像センサの感度を設定する感度設定手段を有し、前記画像処理手段は、前記感度設定手段により設定された感度情報に基づいて、前記第１出力情報〜第３出力情報のいずれか若しくは複数を選択して、画像データの黒レベル調整のための情報として利用する構成とすることができる（請求項８）。この構成によれば、画像処理手段において、感度設定手段により設定された感度情報に応じて、前記第１出力情報〜第３出力情報の中から適切な情報を用いて、或いはこれらの情報の差分を用いて、画像データの黒レベル調整が行われるようになる。
【００１９】
上記請求項３、４の構成において、前記光電変換素子部からの出力情報に対するクランプ動作は、光電変換素子構造を有さないオプチカルブラック部からの出力情報に基づいて行われるように構成されていることが望ましい（請求項９）。この構成によれば、光電変換素子構造を有さないオプチカルブラック部からの出力情報に基づきクランプ動作が行われるので、画素欠陥の影響を受けずに画像データの黒レベルをクランプできる。
【００２０】
また、上記請求項３、４、９のいずれかの構成において、その出力情報がクランプ動作に用いられるオプチカルブラック部と、クランプ動作に用いられないオプチカルブラック部若しくはダミー画素部との、基準出力値の差分を記憶する記憶手段を有し、前記画像処理手段は、前記差分をオフセット補正情報として用いることが望ましい（請求項１０）。この構成によれば、工場出荷時等において記憶手段に格納された差分情報に基づき、画像データの黒レベル調整等を行うことが可能となる。
【００２１】
上記請求項１〜１０のいずれかの構成において、前記撮像センサの出力情報が、複数フィールド読み出し方式で読み出されるものであることが好ましい（請求項１１）。この構成によれば、多フィールド読み出しにおけるフィールド間のオフセット補正を行えるようになる。
【００２２】
また、上記請求項５の構成において、前記撮像センサの出力情報が、複数フィールド読み出し方式で読み出されるものであって、前記第１出力情報〜第３出力情報のいずれか若しくは複数が、フィールド間の黒レベル調整のための情報として利用されることが望ましい（請求項１２）。この構成によれば、第１出力情報〜第３出力情報、或いはその差分情報を用いて、多フィールド読み出しにおけるフィールド間の黒レベルオフセットの補正を行えるようになる。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１に記載の発明によれば、互いに異なる出力特性を有する第１オプチカルブラック部及び第２オプチカルブラック部の双方から出力情報を取得して画像処理に反映できるので、撮像センサの撮像状態に応じた適切な画像処理を行えるようになる。
【００２４】
請求項２に記載の発明によれば、オプチカルブラック部と、黒レベルに準ずる出力情報を発生可能な模擬黒レベル画素部との双方から出力情報を取得して画像処理に反映できるので、撮像センサの撮像状態に応じた適切な画像処理を行えるようになる。
【００２５】
請求項３に記載の発明によれば、ダミー画素部及び／又は前オプチカルブラック部と、前記後オプチカルブラック部とから出力情報を取得して画像処理に反映できるので、撮像センサの撮像状態に応じた適切な画像処理を行えるようになる。
【００２６】
請求項４に記載の発明によれば、撮像センサの温度上昇時や長時間露光時（高感度撮影時）等において取得された画像データに対して、適切な画像処理（黒レベル調整等）が行えるので、綺麗な画像を得ることができる。
【００２７】
請求項５に記載の発明によれば、現状で汎用されている撮像センサの構成を利用して、複数種類の黒レベルに関する情報を取得でき、画像処理手段でこれら情報を活用して画像処理（黒レベル調整等）を行うことで、綺麗な画像を得ることができる。
【００２８】
請求項６に記載の発明によれば、撮像センサの温度状態に応じて画像データの黒レベル調整が的確に行え、温度変化に関わらず綺麗な画像を得ることができる。
【００２９】
請求項７に記載の発明によれば、露光時間に応じて画像データの黒レベル調整が的確に行え、露光時間の長短に関わらず綺麗な画像を得ることができる。
【００３０】
請求項８に記載の発明によれば、設定された感度に応じて画像データの黒レベル調整が的確に行え、感度の設定度合いに関わらず綺麗な画像を得ることができる。
【００３１】
請求項９に記載の発明によれば、汎用撮像センサの構成をそのまま利用してクランプ動作を行わせることができ、タイミングパルスの供給について複雑化を避けることができるので、コストダウンを図ることができる。
【００３２】
請求項１０に記載の発明によれば、画像データの黒レベル調整等を的確に行うことができるようになる。
【００３３】
請求項１１に記載の発明によれば、多フィールド読み出しにおけるフィールド間のオフセット補正が的確に行えることから、多フィールド読み出し方式を採用した撮像装置において綺麗な画像を得ることができる。
【００３４】
請求項１２に記載の発明によれば、多フィールド読み出しにおけるフィールド間の黒レベルオフセットの補正を行えることから、多フィールド読み出し方式を採用した撮像装置において筋状ノイズ等が発生しない綺麗な画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明に係る撮像装置の実施形態について、デジタルカメラを例示して詳細に説明する。
（カメラ構造の説明）
図１は本発明の撮像装置の実施形態にかかるデジタルカメラ１の外観図であって、同図（ａ）は当該デジタルカメラの正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は側面図、及び（ｄ）は背面図をそれぞれ示している。
【００３６】
これらの図において、カメラボディ１００の正面側には撮影レンズ２００が設けられ、また背面側には、その上部に配置された電子ビューファインダー窓４０２と、この電子ビューファインダー窓４０２の下方に配置されたＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示モニタ３０４とが設けられている。これら電子ビューファインダー窓４０２及び表示モニタ３０４は、再生モード（ＰＬＡＹモード）においては、内蔵する記録媒体に記録された記録画像を再生表示させ、記録モード（ＲＥＣモード）においては、撮影待機中にビデオ撮影された被写体の電子映像（ライブビュー画像）を表示させるものである。なお、これらの表示に際しては、電子ビューファインダー窓４０２若しくは表示モニタ３０４のいずれかを選択して表示させることが可能とされている。
【００３７】
カメラボディ１００の上面側には、撮影を指示するためのシャッターボタン１０１と、前述の再生モード（ＰＬＡＹモード）と記録モード（ＲＥＣモード）との切り換えを行うための撮影モード切り換えスイッチ１０２と、電子ビューファインダー窓４０２及び表示モニタ３０４に表示させる電子映像を拡大表示させるためのモニタ拡大スイッチ１０３と、後述する撮像センサ３０３の感度を設定する感度切替スイッチ１０４とが設けられている。
【００３８】
上記シャッターボタン１０１は、途中まで押し込んだ「半押し状態」の操作と、さらに押し込んだ「全押し状態」の操作とが可能とされた押下スイッチである。静止画撮影モードにおいてシャッターボタン１０１が半押し（Ｓ１）されると、被写体の静止画を撮影するための準備動作（露出制御値の設定や焦点調節等の準備動作）が実行され、シャッターボタン１０１が全押し（Ｓ２）されると、撮影動作（撮像センサを露光し、その露光によって得られた画像信号に所定の画像処理を施してメモリカード等に記録する一連の動作）が実行される。なお、シャッターボタン１０１の半押し操作は、図略のスイッチＳ１がオンされることにより検出され、シャッターボタン１０１の全押し操作は、図略のスイッチＳ２がオンされることにより検出される。
【００３９】
またカメラボディ１００の背面側には、電源ＯＮ／ＯＦＦと、電子ビューファインダーとモニタとの表示切換スイッチとを兼ねたスライドスイッチからなるメインスイッチ１０５が設けられている。さらに、このメインスイッチ１０５の右側方には、再生モード時において記録画像をコマ送りするスイッチ、及び撮影レンズ２００のズームスイッチ等としての機能を果たすプッシュスイッチ群１０６が配置されている。
【００４０】
図２は、デジタルカメラ１の概略構造を示す断面図である。本実施形態に係るデジタルカメラ１は、基本的には、箱形のカメラボディ１００と、このカメラボディ１００に設けられた撮影レンズ２００と、カメラボディ１００内部の背面側に設けられた撮像部３００と、カメラボディ１００内部の上側に配置された電子ビューファインダー４００と、温度センサ４１（温度検出手段）を備えて構成されている。
【００４１】
撮影レンズ２００は、図示しない光源下にある被写体からの反射光（入射光）Ａをカメラボディ１００内の撮像面に取り込むためのものであり、カメラボディ１００の前面側に配置されている。撮影レンズ２００は、複数のレンズ群からなる撮影光学系２０１とこの撮影光学系２０１に介装されて入射光量を規制する光学絞り２０２とを備え、これらの撮影光学系２０１と光学絞り２０２は鏡胴２０３内の所定の位置に保持されている。
【００４２】
カメラボディ１００は、撮影レンズ２００で被写体光像を取り込むための暗箱を構成し、光電変換素子で被写体光像を画像信号に光電変換して取り込み、その画像信号に所定の信号処理を行って画像メモリやメモリカード等の記録媒体に記録し、また、その記録画像を再生するものである。また前述した通り、カメラボディ１００の背面側には、ＬＣＤ等の表示モニタ３０４が設けられている。
【００４３】
カメラボディ１００内には、撮像部３００が内蔵されており、該撮像部３００は、受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子部と、所定のオプチカルブラック部とを有する撮像センサ３０３を含んでいる。前記撮像センサ３０３は、撮影レンズ２００の光軸Ｂ上であって、カメラボディ１００背面の近傍位置に配置されている。
【００４４】
この撮像センサ３０３としては、例えばフォトダイオード等で構成される複数の光電変換素子がマトリックス状に２次元配列され、各光電変換素子の受光面に、それぞれ分光特性の異なる例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のカラーフィルタが１：２：１の比率で配設されてなるベイヤー配列のＣＣＤ（Charge Coupled Device）カラーエリアセンサを用いることができる。かかるＣＣＤカラーエリアセンサとしては、インターライン転送方式を採用したプログレッシブスキャン（順次走査）型のＣＣＤ、或いはメカニカルシャッターと併用するインターレーススキャン（飛び越し走査）型のＣＣＤ等を用いることができる。該撮像センサ３０３は、撮影光学系２０１により結像された被写体の光像をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）各色成分のアナログの電気信号（画像信号）に変換し、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の画像信号として出力する。この撮像センサ３０３で得られた信号は、複数フィールド読み出し方式により読み出される（図５に基づき後述）。なお、撮像センサ３０３の前面には、撮像センサ３０３のモワレを除去する所定厚みの光学ローパスフィルター３０５が配設されている。
【００４５】
また、撮像センサ３０３として、上述した光電変換素子部に加え、複数種類の黒レベルの出力情報を得るためのオプチカルブラック部と、水平転送部に形成されたダミー画素部とを備えるものが用いられる。前記オプチカルブラック部は、撮像センサ３０３における撮像エリアの周縁部に設けられ、また前記ダミー画素部は、撮像センサ３０３の水平転送部に設けられる。このオプチカルブラック部、及びダミー画素部については後記で詳述する。
【００４６】
電子ビューファインダー４００は、被写体光像を接眼部に導いて当該接眼部から実際に撮影される画像を確認できるようにするもので、プリズム４０１と、結像された被写体画像をユーザーが確認するための接眼部となる電子ビューファインダー窓４０２と、プリズム４０１の下方に配置された透過型の小型液晶モニタ４０３と、小型液晶モニタ４０３の照明用の光源４０４とを備えている。小型液晶モニタ４０３にはビデオ撮像された画像（ライブビュー画像）が表示可能とされ、プリズム４０１は、小型液晶モニタ４０３の表示画像を反射して電子ビューファインダー窓４０２に導くよう構成されている。
【００４７】
温度センサ４１は、カメラボディ１００の内部温度、特に撮像センサ３０３の温度を検出するためのものである。この温度センサ４１により検出される撮像センサ３０３の温度情報は、画像データの黒レベル調整のための情報として活用される。なお、撮像センサ３０３に温度検出用端子が備えられている場合は、温度センサ４１を用いる代わりに、温度検出用端子の出力を用いるようにしても良い。
【００４８】
（デジタルカメラの電気的な構成の説明）
次に、本実施形態に係るデジタルカメラ１の電気的な構成について説明する。図３は、本実施形態に係るデジタルカメラ１による撮像処理ブロック図である。同図においては、上記図１、図２に示した部材と同一部材には同一の番号を付している。このデジタルカメラ１は、カメラ制御部（カメラ制御ＣＰＵ（Central Processing Unit）５００、操作部５０１、シャッタ・絞りドライバ５０２、ズーム／フォーカスモータドライバ５０３、タイミングジェネレータ５０４、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）５０５、画像処理部（画像処理ＣＰＵ）６００、画像メモリ７００及びメモリカード８００を備えて構成されている。
【００４９】
カメラ制御部５００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等からなり、デジタルカメラ１の撮影動作を集中制御するものである。すなわちカメラ制御部５００は、操作部５０１から与えられる指示信号に基づいて、シャッタ・絞りドライバ５０２、ズーム／フォーカスモータドライバ５０３及びタイミングジェネレータ５０４を制御して撮影を行わせ、ＡＦＥ５０５、画像処理部６００、表示モニタ３０４及び小型液晶モニタ４０３を制御して、撮影画像に対して所定の画像処理を行った後、その撮影画像をメモリカード８００に記録させたり、表示モニタ３０４や小型液晶モニタ４０３に表示させたりする。
【００５０】
また、カメラ制御部５００は、電子ファインダーモードでの撮影待機中において、撮像センサ３０３で取り込まれる画像信号から画面内に予め設定された所定の測光エリアに含まれる画像信号を抽出し、その画像信号を用いて撮影時の露出制御値を算出するとともに、この算出結果と予め設定されたプログラム線図とを用いて、光学絞り２０２（図２参照）の絞り値と撮像センサ３０３の電荷蓄積時間（露光時間（シャッタースピード））とを設定する。
【００５１】
この他、カメラ制御部５００は、撮像センサ３０３の温度情報、露光時間情報、或いは設定感度情報等に応じて、出力特性の異なるオプチカルブラック部、ダミー画素部（模擬黒レベル画素部）からの出力情報を利用して、画像データに対して適宜な黒レベル補正を行わせる制御を行う。すなわち、カメラ制御部５００は、後述の画像処理部６００と協働して画像処理手段を構成し、画像データの黒レベル調整を行う処理を実行する。この点については、図８、図１３等に基づいて後記で詳述する。
【００５２】
操作部５０１は、カメラボディ１００に設けられた各種操作ボタンの操作情報をカメラ制御部５００に入力するためのスイッチである。この操作部５０１には、上述したシャッターボタン１０１、撮影モード切り換えスイッチ１０２、メインスイッチ１０５、プッシュスイッチ群１０６に対応するスイッチなどが含まれる。
【００５３】
シャッタ・絞りドライバ５０２は、撮影レンズ２００内の光学絞り２０２の駆動を制御するものである。シャッタ・絞りドライバ５０２は、カメラ制御部５００から入力される絞り値に基づいて光学絞り２０２の開口量を所定の開口量に設定する。また、シャッタの駆動制御も行う。
【００５４】
ズーム／フォーカスモータドライバ５０３は、撮影レンズ２００の撮影光学系２０１の焦点距離を調整するズームやフォーカスレンズを駆動するフォーカスモーターの駆動を制御するものである。ズーム／フォーカスモータドライバ５０３は、カメラ制御部５００から入力される焦点距離の設定信号に基づいて、ズーム／フォーカスモーターの駆動動作を制御する。
【００５５】
タイミングジェネレータ５０４は、撮像センサ３０３の撮影動作（露光に基づく電荷蓄積や蓄積電荷の読出し等）やＡＦＥ５０５の動作等を制御するタイミングパルスを発生するものである。例えばタイミングジェネレータ５０４は、カメラ制御部５００からの撮影制御信号に基づいて所定のタイミングパルス（垂直転送パルス、水平転送パルス、電荷掃き出しパルス等）を生成して撮像センサ３０３に出力し、ライブビュー時には、例えば１／３０（秒）毎にフレーム画像を取り込み、順次、ＡＦＥ５０５に出力させる。この結果、撮影時には撮像センサ３０３の露光動作に連動して電荷が蓄積され（すなわち、被写体光像を画像信号に光電変換させ）、その蓄積電荷が電圧に変換されてＡＦＥ５０５に出力される。そして、ＡＦＥ５０５及び画像処理部６００で所定の信号処理が行なわれた後、メモリカード８００に記録される。一方、撮影待機中における各フレーム画像は、ＡＦＥ５０５及び画像処理部６００で所定の画像処理が行なわれた後、電子ファインダーモードになっていれば、小型液晶モニタ４０３に表示される。
【００５６】
また、タイミングジェネレータ５０４は、ＡＦＥ５０５に対し、ノイズ除去のためのサンプリング信号や、オプチカルブラック部の出力信号（ＯＢ電位）をクランプさせるためのＯＢクランプタイミング信号等を生成して送信する。さらに、本実施形態にかかる撮像センサは、後記の図６で説明するように、出力特性の異なるオプチカルブラック部並びにダミー画素部を有する撮像センサ３０３を用いているが、タイミングジェネレータ５０４は、これらの部位から出力される信号をそれぞれ黒レベル信号として検出するための黒レベル検出タイミング信号を発生する。
【００５７】
ＡＦＥ５０５は、撮像センサ３０３から出力される画像信号（ＣＣＤエリアセンサの各画素で受光されたアナログ信号群）に所定の信号処理を施した後、デジタル信号に変換して出力するものである。このＡＦＥ５０５には、ＣＤＳ回路（相関二重サンプリング回路）５０６、ＡＧＣ回路５０７及びＡ／Ｄ変換回路５０８が備えられている。なお、該ＡＦＥ５０５には他の機能部も備えられているが、この点については、図７に基づいて後述する。
【００５８】
ＣＤＳ回路５０６は、アナログ画像信号に含まれるリセット雑音を低減するものである。すなわち、撮像センサ３０３に備えられているリセットゲートによるリセット動作の直後に検出される基準電圧と信号電圧とをサンプリングし、両者の差を求めて信号電圧を得るものである。ＡＧＣ回路５０７は、アナログ画像信号のレベルを補正するものである。Ａ／Ｄ変換回路５０８はアナログ画像信号を、例えば１４ビットのデジタル画像信号（画像データ）に変換するものである。
【００５９】
画像処理部６００は、ＡＦＥ５０５から入力される画像データに対して所定の信号処理を行って画像ファイルを作成すると共に、信号処理後のデジタル画像の表示モニタ３０４への再生表示やメモリカード８００への記録を制御するものである。なお、デジタル画像処理部６００へ取り込まれた画像データは、撮像センサ３０３の読み出しに同期して画像メモリ７００に一旦書き込まれ、以後この画像メモリ７００に書き込まれた画像データにアクセスして、デジタル画像処理部６００の各ブロックにおいて処理が行なわれる。この
画像処理部６００には、黒レベル補正部６０１、画素補間部６０２、解像度変換部６０３、ホワイトバランス制御部６０４、シェーディング補正部６０５、ガンマ補正部６０６、画像圧縮／伸長部６０７、ビデオエンコーダ６０８、メモリカードドライバ６０９が備えられている。
【００６０】
黒レベル補正部６０１は、ＡＦＥ５０５（Ａ／Ｄ変換回路５０８）にてＡ／Ｄ変換して入力されるＲ，Ｇ，Ｂの各デジタル画像信号の黒レベルを、基準の黒レベルに補正するものである。具体的には、黒レベル補正部６０１は、ＡＦＥ５０５から入力されるデジタル画像信号の黒レベル（暗信号レベル）を、基準の値（例えば、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号レベルで０）に補正するために、ＡＦＥ５０５から入力されるデジタル画像信号の画像信号レベルをＳＤ１とし、また当該デジタル画像信号の暗信号レベルをＳＤ２とするときに、ＳＤ１−ＳＤ２の演算を行う。
【００６１】
本実施形態にかかる黒レベル補正部６０１においては、後記で詳述するが、前記暗信号レベルＳＤ２を撮像センサ３０３の温度、露光時間、或いは設定感度等によって適宜調整する点に特徴を有する。例えば、撮像センサ３０３の出力信号を多フィールド読み出し方式で読み出す場合において、フィールド間で前記暗信号レベルＳＤ２を調整し、最適な前記暗信号レベルＳＤ２を各々のフィールド画像出力に対して与えることで、フィールド間における黒レベルのオフセットを除去し横筋状ノイズの発生を防止する機能を果たす。なお、黒レベル補正部６０１による黒レベル補正方法としては、撮像センサ３０３の読み出し１ライン毎にその都度補正を行う方法、或いは１つの読み出しフィールド全体の黒レベル補正値の平均値を算出し当該読み出しフィールド画像出力に前記平均値を用いて一律的な補正を行う方法等を採用することができる。
【００６２】
画素補間部６０２は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分毎にフレーム画像において不足している画素位置のデータを補間するものである。この画素補間部６０２は、高帯域まで画素を持つＧの色成分のフレーム画像については、フレーム画像を構成する画像データを所定のフィルタパターンでマスキングした後、メディアン（中間値）フィルターを用いて、補間すべき画素位置の周辺に実在する画素データのうち、最大値と最小値とを除去した画素データの平均値を演算し、その平均値を当該画素位置の画素データとして補間する。また、Ｒ，Ｂの色成分については、フレーム画像を構成する画像データを所定のフィルタパターンでマスキングした後、補間すべき画素位置の周辺に実在する画素データの平均値を演算し、その平均値を当該画素位置の画素データとして補間する。
【００６３】
解像度変換部６０３は、設定された記録画像画素数へ解像度を変換するものである。すなわち、画素補間後の画像データに対し、水平又は垂直方向の圧縮、或いは間引きを行う等して、所定の記録画像画素数へ解像度変換する。また、モニタ表示用の画像を生成する場合においても、この解像度変換部６０３にて水平画素の間引きを行う等して、ＬＣＤ表示モニタ３０４や電子ビューファインダー４００の小型液晶モニタ４０３での表示用の低解像度画像が作成される。
【００６４】
ホワイトバランス制御部６０４は、Ｒ，Ｂの色成分の画像データについて、それぞれカメラ制御部５００によって設定されたＷＢ調整データに基づいてレベル補正を行うことで、画素補間された画像データのホワイトバランス（ＷＢ）調整を行うものである。すなわち、ホワイトバランス制御部６０４は、撮影被写体において輝度や彩度データ等から本来白色であると推定される部分を特定し、その部分のＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの色成分の平均と、Ｇ／Ｒ比及びＧ／Ｂ比とを求め、これをＲ，Ｂの補正ゲインとしてレベル補正する。
【００６５】
シェーディング補正部６０５は、画像の濃度（明るさ）ムラを除去するための信号処理を行うものである。具体的にはシェーディング補正部６０５は、撮像センサ３０３の各画素出力に対するゲイン（増幅率）をムラに応じて変化させることで、光量低下等を補う処理を行う。
【００６６】
ガンマ補正部６０６は、ＷＢ調整された画像データの階調特性を、表示モニタ３０４や外部出力されるモニターテレビ等の階調特性に補正するものである。すなわちガンマ補正部６０６は、画像データのレベルを色成分毎に所定のガンマ特性を用いて非線形変換すると共にオフセット調整する。その変換・調整後の画像データは、画像メモリ７００に格納される。
【００６７】
画像圧縮／伸長部６０７は、メモリカード８００に記録すべき撮像画像を構成する画像データを圧縮し、或いはメモリカード８００から表示モニタ３０４又は電子ビューファインダー用の小型液晶モニタ４０３に再生表示させる画像を構成する画像データを伸長するものである。記録時に圧縮処理を行うのは、メモリカード８００へ記録すべき撮像画像のデータ数を低減することでメモリカード８００の記録容量を高めるためである。
【００６８】
ビデオエンコーダ６０８は、表示モニタ３０４及び小型液晶モニタ４０３がＮＴＳＣ方式若しくはＰＡＬ方式のビデオ信号に基づいて駆動される場合、表示モニタ３０４及び小型液晶モニタ４０３に表示すべき画像データをＮＴＳＣ方式若しくはＰＡＬ方式の画像信号に変換して表示モニタ３０４及び小型液晶モニタ４０３に出力する。
【００６９】
メモリカードドライバ６０９は、画像圧縮／伸長部６０７で圧縮処理された画像データを、メモリカード８００へ書き込むための処理を行うものである。
【００７０】
画像メモリ７００は、画像データに所定のデジタル画像処理を行うために当該画像データを一時、保存するメモリである。画像メモリ７００は少なくとも３枚分の画像が記憶可能な容量を有し、撮像画像はＲ，Ｇ，Ｂの各色成分に分離された状態で記憶される。メモリカード８００は、上述のように圧縮された画像データを記録して保存しておくためのメモリであって、その交換により画像データを外部保存等することが可能なメディアである。
【００７１】
このような構成において、記録モードのプレビュー時においては、画像メモリ７００に格納されたガンマ補正後の各コマのフレーム画像（例えば６４０×２４０画素の低解像度画像）がビデオエンコーダ６０８に読み出され、ＮＴＳＣ方式若しくはＰＡＬ方式の画像信号に変換されて表示モニタ３０４又は小型液晶モニタ４０３にフィールド画像として出力される。また撮像画像の記録時においては、画像メモリ７００からガンマ補正後の撮像画像の画像データが読み出され、画像圧縮／伸長部６０７により設定された記録解像度に、例えばＪＰＥＧ方式で該画像データが圧縮される。この圧縮された画像データは、メモリカードドライバ６０９を介してメモリカード８００に記録される。なお、前記画像記録の際、前述の指定された解像度の画像とリンクさせて、再生表示用のスクリーンネイル画像（ＶＧＡ；６４０×４８０画素のグラフィック画像）を作成し、併せてメモリカード８００に記録しておくことが望ましい。
【００７２】
さらに、撮像画像の再生時においては、メモリカード８００に記録された撮像画像（圧縮画像）が、メモリカードドライバ６０９を介して画像圧縮／伸長部６０７に読み出され、元の画像サイズに解凍された後、ビデオエンコーダ６０８でＮＴＳＣ方式若しくはＰＡＬ方式の画像信号に変換されて表示モニタ３０４又は小型液晶モニタ４０３に出力される。この場合、前述のスクリーンネイル画像（ＶＧＡ）を表示させるようにすれば、比較的高速な再生画像表示が行えるので好ましい。
【００７３】
（黒レベル補正に関する詳細説明）
以上がデジタルカメラ１の全般的な説明であるが、本実施形態においては、撮像センサ３０３の温度情報、露光時間情報、或いは設定感度情報等に応じて、多フィールド読み出しされた各々のフィールド画像データに対して、最適な黒レベル補正を行うようにする点に特徴を有する。以下、この特徴点に関連する構成につき詳述する。
【００７４】
図４は、本実施形態で用いられる撮像センサ３０３（インターライン転送方式のＣＣＤカラーエリアセンサ）の電気的構成を簡略的に示すブロック図である。撮像センサ３０３は、半導体基板３０３０上に搭載された撮像エリア部３０３１を備え、該撮像エリア部３０３１は、行列状に配列され、入射される光をその光量に応じた電荷量の信号電荷に変換して蓄積する複数のセンサ部３０３Ｓ（光電変換素子部）と、センサ部３０３Ｓに蓄積された信号電荷を読み出すゲートとなる読み出しゲート部３０３Ｇと、センサ部３０３Ｓの垂直列ごとに設けられ、読み出しゲート部３０３Ｇを介して読み出された信号電荷を垂直転送する垂直転送部（垂直ＣＣＤ）３０３Ｖとから構成されている。この撮像エリア部３０３１の下側には、垂直転送部３０３Ｖから１ラインに相当する信号電荷が順次転送される水平転送部（水平ＣＣＤ）３０３Ｈが配置されている。
【００７５】
また、撮像センサ３０３は縦型オーバーフロードレイン構造を備えており、その半導体基板３０３０にはオーバーフロードレイン端子３０５１、垂直転送パルス入力端子３０５２、及び水平転送パルス入力端子３０５３が設けられている。ここでタイミングジェネレータ５０４は、前記オーバーフロードレイン端子３０５１に電荷掃き出しパルスを供給してセンサ部３０３Ｓに蓄積された過剰な信号電荷を掃き出させる。その一方で、電荷読み出しパルスを前記読み出しゲート部３０３Ｇに与えて、蓄積された信号電荷を垂直転送部３０３Ｖへ移動させる。
【００７６】
さらにタイミングジェネレータ５０４は、例えば４相の垂直転送パルスφＶ１，φＶ２，φＶ３，φＶ４を前記垂直転送パルス入力端子３０５２に供給して、センサ部３０３Ｓから移転された信号電荷を、垂直転送部３０３Ｖから水平転送部３０３Ｈへ転送させると共に、例えば２相の水平転送パルスφＨ１，φＨ２を前記水平転送パルス入力端子３０５３へ供給して、水平転送部３０３Ｈの転送先側端部に設けられた電荷電圧変換部３０３Ｔ（フローティングデフュージョン部）へ信号電荷を転送させる。このようにして水平転送されてきた信号電荷は、電荷電圧変換部３０３Ｔにて順次電圧信号に変換されて、ＡＦＥ５０５へ送出される。なお、半導体基板３０３０にはバイアス電圧Ｖｓｕｂが印加可能とされており、このバイアス電圧Ｖｓｕｂの電圧値により前記センサ部３０３Ｓの飽和信号電荷量が定められるよう構成されている。
【００７７】
撮像センサ３０３の信号電荷は、多フィールド読み出し方式により読み出される。図５は、当該撮像センサ３０３における信号電荷の読み出し方式の一例を示す模式図であって、ここではセンサ部３０３Ｓの信号電荷（画素信号）を３回に分けて転送する３フィールド読み出し方式について例示している。この場合、垂直方向の３画素単位で読み出しが別々に行われる。すなわち、図５（ａ）に示すように、第１フィールドでは第２ライン、第５ライン、第８ライン・・・の各画素信号が読み出される。同様に、図５（ｂ）に示すように、第２フィールドでは第３ライン、第６ライン、第９ライン・・・の各画素信号が読み出され、図５（ｃ）に示すように、第３フィールドでは第１ライン、第４ライン、第７ライン・・・の各画素信号が読み出されるものである。
【００７８】
このようにして読み出された各フィールド画像は、ＡＦＥ５０５を経てデジタル変換された後、一旦画像メモリ７００に格納され、画像記録時等にこれら第１〜第３フィールド画像が合成されて１枚のフレーム画像が生成される。このような多フィールド読み出し方式の撮像センサ３０３によれば、一回の読み出し（１フィールドの読み出し）で転送される電荷量が少なくなり、その分垂直転送部３０３Ｖの面積を小さくできることから、相対的にセンサ部３０３Ｓの面積を大きくして高感度化を図ることができる。
【００７９】
本実施形態では、黒レベル信号を取得するためのオプチカルブラック部と、ダミー画素部が備えられている撮像センサ３０３が用いられる。図６は、前記オプチカルブラック部及びダミー画素部の配置関係を説明するための模式図である。図６に示すように、この撮像センサ３０３には、そのセンサ本体部３０３Ａ（上記撮像エリア部３０３１と略一致する）に配置され有効画素信号を出力する撮像エリア３１と、該撮像エリア３１の周縁部分に形成されたオプチカルブラック（ＯＢ）部３２と、水平転送部３０３Ｈの出口近傍に設けられたダミー画素部３３（模擬黒レベル画素部）とが備えられている。
【００８０】
上記ＯＢ部３２は、図６に示すように撮像エリア３１の周縁部分を取り囲むように設けられている。ＯＢ部３２は、ラインすべてが光学的遮光部分とされた下垂直ＯＢ部３２１及び上垂直ＯＢ部３２２と、各ラインの水平方向の両端部を光学的遮光部分として構成された前ＯＢ部３２３及び後ＯＢ部３２４とからなる。なお、前ＯＢ部３２３及び後ＯＢ部３２４の出力信号は、１ラインの読み出しを行った際に、そのライン出力の先頭と末尾に位置する態様で読み出されることによる。
【００８１】
上記の前ＯＢ部３２３（第１オプチカルブラック部）と後ＯＢ部３２４（第２オプチカルブラック部）とは、異なるＯＢ構造を有している。すなわち、前ＯＢ部３２３は図４に示したセンサ部３０３Ｓを有する構造（光電変換素子構造を有する構造）であるのに対し、後ＯＢ部３２４にはセンサ部３０３Ｓが具備されておらず（光電変換素子構造を有さない構造）、ＣＣＤ等で構成されたＯＢ部とされている。そして、この後ＯＢ部３２４からの出力信号が、後述のＯＢクランプ回路５１４（図７参照）において、黒レベル電位を示すＯＢ電位としてクランプされる。すなわち、後ＯＢ部３２４の領域から出力される信号レベルを「黒」と扱うことで、画像データの色レベルが規定化されるものである。このように、光電変換素子構造を有さない後ＯＢ部３２４の出力信号をクランプするのは、画素欠陥（センサ部３０３Ｓの白飛びや黒抜け）の影響で不適正な電位がクランプされるのを抑止するためである。
【００８２】
このように、前ＯＢ部３２３と後ＯＢ部３２４とは、異なるＯＢ構造を有していることから、それぞれの出力特性は結果的に異なったものとなる。上述の通り、撮像エリア３１から読み出される有効画素信号（画像データ）の黒レベルは、撮像センサ３０３の温度状態や露光時間により変動する。つまり、光電変換素子構造を有する前ＯＢ部３２３からの出力信号（黒レベル信号）は、撮像エリア３１と同様に温度状態や露光時間により変動するものとなる（第１の出力特性）。
【００８３】
これに対して、光電変換素子構造を有さない後ＯＢ部３２４からの出力信号は、上述の撮像センサ３０３の温度状態や露光時間にはさほど依存性はない（第２の出力特性）。このことが、有効画素信号の黒レベルと、クランプされるＯＢ電位との間でオフセットが生じてしまう要因となる。すなわち、撮像エリア３１から出力される有効画素信号の黒レベルが撮像センサ３０３の温度状態や露光時間により変動しても、後ＯＢ部３２４からの出力信号は変動しないことから、有効画素信号を真の黒レベルとは乖離したレベルでサンプリングすることになるからである。かかる乖離が、多フィールド読み出しの場合はフィールド間で顕著となる場合があり、横筋状のノイズの発生原因となることは前述した通りである。
【００８４】
一方、光電変換素子構造を有する前ＯＢ部３２３からの出力信号（出力情報）は、有効画素信号と等価的に変動することから、欠陥画素の問題はあるものの、撮像センサ３０３の温度状態や露光時間によっては黒レベル調整のために有用であるということができる。従って、本実施形態では、画像処理部６００の黒レベル補正部６０１での黒レベル補正において、前ＯＢ部３２３からの出力信号と後ＯＢ部３２４からの出力信号との出力差を考慮することで、フィールド間における黒レベル調整が行われる。例えば、前記出力差を、後ＯＢ部３２４からの出力信号に基づきクランプされた有効画素信号（画像データ）に対して加算（減算）することで、つまり前述の暗信号レベルＳＤ２を前記出力差に基づき調整して、フィールド間における黒レベルオフセットを解消させる補正が行うことが可能となる。或いは、前ＯＢ部３２３からの出力信号そのものを暗信号レベルＳＤ２として、黒レベル補正を行うことが可能となる。
【００８５】
次に、ダミー画素部３３は、水平転送部３０３Ｈを構成するＣＣＤの一部を利用したものであり、かかるダミー画素部３３からの出力信号は、模擬的な黒レベル信号と扱うことができる。すなわち、水平転送部３０３Ｈには光電変換素子構造が備えられていないことから、その出力信号（信号電荷転送前の出力信号）を抽出した場合、常時黒レベルに近い信号が出力されていると扱うことができるからである。
【００８６】
このダミー画素部３３は、強い光が入射した場合におけるノイズ発生の可能性において、前ＯＢ部３２３及び後ＯＢ部３２４と相違する。つまり、光電変換素子構造を有する前ＯＢ部３２３及び後ＯＢ部３２４は、撮像エリア３１に隣接していることから、遮光されているとはいえ、逆光状態で撮影したような場合においては感光してしまうことがある。また、後ＯＢ部３２４は、光電変換素子構造を有さないものの、強い光が当たるとノイズ的な出力が生じてしまうことがある。
【００８７】
一方、ダミー画素部３３は、水平転送部３０３Ｈに形成されていることから、どのような強い光が撮像センサ３０３に向けて入射されても光が当たることはない。このことは、逆光状態で撮影したような場合において、ダミー画素部３３の出力信号を利用することの有用性を示しているということができる。すなわち、逆光撮影時に、前ＯＢ部３２３及び後ＯＢ部３２４の出力信号を基準に黒レベル調整を行ったのでは、感光若しくはノイズにより黒レベルが飛んでしまう可能性があるが、ダミー画素部３３の出力信号を基準とすれば、そのような危惧は無い。
【００８８】
従って、本実施形態では、画像処理部６００の黒レベル補正部６０１での黒レベル補正において、ダミー画素部３３からの出力信号と後ＯＢ部３２４からの出力信号との出力差を考慮することで、フィールド間における黒レベル調整が行われる。例えば、輝度ヒストグラム等から逆光状態であることが検知されたような場合に、前記出力差を、後ＯＢ部３２４からの出力信号に基づきクランプされた有効画素信号（画像データ）に対して加算（減算）することで、つまり前述の暗信号レベルＳＤ２を前記出力差に基づき調整して、黒レベルを調整する補正が行うことが可能となる。或いは、ダミー画素部３３からの出力信号そのものを暗信号レベルＳＤ２として、黒レベル補正を行うことが可能となる。
【００８９】
次に、黒レベル補正に関連深い部分の構成について説明する。図７は、黒レベル補正に関連深い部分である、ＡＦＥ５０５と画像処理部６００の一部の回路構成を示すブロック図である。図７に示すように、ＡＦＥ５０５には既述のＣＤＳ回路５０６、ＡＧＣ回路５０７及びＡ／Ｄ変換回路５０８のほか、クランプ部５１１が備えられている。このクランプ部５１１は、タイミングジェネレータ５０４から与えられるＯＢクランプタイミング信号に応じて、撮像センサ３０３の電荷電圧変換部３０３Ｔから出力される信号電圧をクランプするもので、第１スイッチ５１２（ＳＷ１）と、Ｄ／Ａ変換回路５１３と、ＯＢクランプ回路５１４とから構成されている。また、画像処理部６００には、第２スイッチ６１１（ＳＷ２）と、黒レベルデータ保持部６１２とが備えられている。
【００９０】
第１スイッチ５１２は、タイミングジェネレータ５０４からＯＢクランプタイミング信号が与えられると、Ａ／Ｄ変換回路５０８の出力信号を取り出してＯＢクランプ回路５１４へ向けて送るフィードバックループをＯＮとさせるスイッチ回路である。Ｄ／Ａ変換回路５１３は、Ａ／Ｄ変換回路５０８の出力信号を再びアナログ信号に戻す変換回路である。ＯＢクランプ回路５１４は、第１スイッチ５１２がＯＮとされた状態の出力信号（本実施形態では後ＯＢ部３２４からの出力信号）に相当するアナログ信号電圧をクランプし、これを現状における黒レベル信号としてＣＤＳ回路５０６にフィードバックする。このようにして、ＡＦＥ５０５内で、後ＯＢ部３２４からの出力信号に基づき黒レベルを固定化する処理が、ＯＢクランプタイミング信号が与えられる周期で実行されるものである。
【００９１】
これに加え、タイミングジェネレータ５０４からは、黒レベル検出タイミング信号が発生され、これに基づき、前ＯＢ部３２３、後ＯＢ部３２４及びダミー画素部３３からの出力信号を記録させる処理が行われる。すなわち、第２スイッチ６１１は、前記黒レベル検出タイミング信号に応じてＯＮとされ、画像処理部６００に入力された画像データを黒レベルデータ保持部６１２に取り込ませるスイッチ回路である。黒レベルデータ保持部６１２は、ＲＡＭ等のメモリ部材からなり、第２スイッチ６１１がＯＮの状態で入力されるデータを一時的に格納するものである。
【００９２】
前記黒レベル検出タイミング信号は、前ＯＢ部３２３、後ＯＢ部３２４及びダミー画素部３３からの出力信号が画像処理部６００に入力されるタイミングで与えられ、これにより黒レベルデータ保持部６１２には、各々の部位から読み出された３種類の黒レベル信号が格納されることとなる。この黒レベルデータ保持部６１２に格納された３種類の黒レベル信号が、後述の黒レベル補正制御部５４の制御下で適宜用いられ、黒レベル補正部６０１により画像データの黒レベルが調整されるものである。
【００９３】
図８は、カメラ制御部５００の、黒レベル補正に関連深い機能構成を示した機能ブロック図である。このカメラ制御部５００には、黒レベル補正のために機能的に、クランプ制御部５２、黒レベル記録制御部５３、黒レベル補正制御部５４及びテーブル記憶部５５が備えられている。これら機能部は、カメラ制御部５００を構成するＣＰＵが、当該デジタルカメラ１に備えられているＲＯＭ等に格納されている制御プログラム（ファームウェア）を適宜読み出すことにより機能する。
【００９４】
クランプ制御部５２は、ＡＦＥ５０５のクランプ部５１１に、後ＯＢ部３２４の出力電圧（ＯＢ電位）をクランプさせるための制御信号を生成して、タイミングジェネレータ５０４に与えるものである。タイミングジェネレータ５０４は、この制御信号を受けて、前記ＯＢクランプタイミング信号を生成する。
【００９５】
黒レベル記録制御部５３は、第２スイッチ６１１をＯＮ−ＯＦＦ動作させて黒レベルデータ保持部６１２に上述した３種類の黒レベル信号を格納させるための制御信号を生成して、タイミングジェネレータ５０４に与えるものである。タイミングジェネレータ５０４は、この制御信号を受けて、前記黒レベル検出タイミング信号を生成する。
【００９６】
黒レベル補正制御部５４は、画像処理部６００の黒レベル補正部６０１において、撮影状況等に応じて適切な画像データの黒レベル調整を行わせるための制御信号を生成するもので、機能的に、温度情報取得部５４１、露光時間情報取得部５４２、感度情報取得部５４３、逆光判定部５４４及び黒レベル補正式設定部５４５を備えている。
【００９７】
温度情報取得部５４１は、撮像センサ３０３の近傍に配置されている温度センサ４１（温度検出手段）から、撮像センサ３０３の温度（推定）情報を取得する。かかる温度情報は、センサ部３０３Ｓ（光電変換素子部）及び光電変換素子構造を有する前ＯＢ部３２３の暗電流レベルに影響を与えるため、黒レベル補正において有用な情報となる。
【００９８】
露光時間情報取得部５４２は、例えばプレ撮影画像で取得された被写体の輝度等から算出される露出評価値に基づき撮像センサ３０３の露光時間を決定する図略の自動露出制御機構（ＡＥ；露光時間制御手段）から、露光時間情報を取得する。この露光時間情報は、前ＯＢ部３２３の出力信号に重畳されるノイズ量に影響を与えるため、黒レベル補正において有用な情報となる。すなわち、長時間露光になると、光電変換素子構造を有する前ＯＢ部３２３の出力信号に重畳されるノイズが多くなることから、この出力信号はノイズ的に不利になる傾向がある。
【００９９】
感度情報取得部５４３は、感度切替スイッチ１０４（感度設定手段；図１（ｂ）参照）で設定されたＩＳＯ感度等の感度設定情報を取得する。このＩＳＯ感度の設定状況も、露光時間等に影響を与えることがあるため、黒レベル補正のための情報として取得される。
【０１００】
逆光判定部５４４は、撮影された画像が逆光シーンであるか否かを判定するものである。例えば逆光判定部５４４は、撮影画像を複数の領域に分割し、分割した領域毎に輝度を測定し、ある閾値以上の明るい領域と閾値以下の暗い領域の比率を求めることにより、逆光シーンであるか否かを判定する。この逆光判定部５４４による判定情報は、例えば前ＯＢ部３２３の出力情報を用いるか、ダミー画素部３３の出力情報を用いるかの選別のために用いることができる。
【０１０１】
黒レベル補正式設定部５４５は、上記温度情報取得部５４１、露光時間情報取得部５４２、感度情報取得部５４３及び逆光判定部５４４からそれぞれ得られる情報に基づいて、黒レベル補正部６０１に対して黒レベル調整のための最適な黒レベル補正式を設定する。つまり、黒レベルデータ保持部６１２に格納されている３種類の黒レベル情報を活用して、画像データに対して最適な黒レベル調整を行う。
【０１０２】
この黒レベル補正式設定方法は、撮像センサ３０３の特性等により異なり、一義的に定まるものではないが、例えば下記（ａ）〜（ｄ）のような条件をベースとして行うことができる。ここで、ダミー画素部３３からの出力情報を第１出力情報、前ＯＢ部３２３からの出力情報を第２出力情報、後ＯＢ部３２４からの出力情報を第３出力情報とする。そして、前記第３出力情報に基づきＡＦＥ５０５でクランプ動作が行われているものとする。
【０１０３】
（ａ）温度情報取得部５４１で取得された撮像センサ３０３の温度情報により、撮像センサ３０３の温度が所定の温度範囲よりも上昇していると判定される場合（或いは下回っている場合）、後ＯＢ部３２４における暗電流レベルが撮像エリア３１の暗電流レベルと異なる可能性が高く、一方光電変換素子構造を有する前ＯＢ部３２３は撮像エリア３１の暗電流レベルと等価である可能性が高いことから、この場合は第２出力情報を用いる。例えば、第３出力情報と第２出力情報との出力差（この出力差情報は黒レベルデータ保持部６１２に格納されている）を、黒レベル補正部６０１において有効画素出力に加算できるような黒レベル補正式を設定する。一方、撮像センサ３０３の温度が所定の定常範囲内であるときは、第３出力情報を用いる。
【０１０４】
（ｂ）露光時間情報取得部５４２で取得された露光時間が所定時間よりも長い場合、撮像エリア３１の長時間露光により、前ＯＢ部３２３の出力信号はノイズ的に不利になるため、長時間露光の場合は第３出力情報を用いる。一方、短時間露光の場合は、他の条件を考慮して、必要に応じて第１出力情報及び又は第２出力情報を用いる。
【０１０５】
（ｃ）感度情報取得部５４３で取得された設定感度が比較的低い場合（例えばＩＳＯ１００相当の感度）、シャッタースピードが相対的に長くなり、長時間露光の場合と略同一に扱えるので、この場合は第３出力情報を用いる。一方、設定感度が比較的高い場合（例えばＩＳＯ４００相当の感度）、シャッタースピードが相対的に短くなり、短時間露光の場合と略同一に扱えるので、この場合は必要に応じて第１出力情報及び又は第２出力情報を用いる。
【０１０６】
（ｄ）逆光判定部５４４にて逆光シーンであると判定された場合、前ＯＢ部３２３及び後ＯＢ部３２４が感光し黒レベルが乱れる可能性があることから、この場合は感光の危惧がないダミー画素部３３からの第１出力情報を用いる。
【０１０７】
以上のような条件をベースとし、黒レベル補正式設定部５４５により、撮影状況に応じて上記第１〜第３出力情報のいずれか若しくは複数が選択され、撮影状況に合致した黒レベル調整のための最適な黒レベル補正式が設定される。上述したように、クランプ用に活用される後ＯＢ部３２４からの第３出力情報と、第１、第２出力情報との出力差を加算するような黒レベル補正式を用いても良いが、所定の関数等を用いた黒レベル補正式としても良い。例えば、前記出力差を加算した黒レベル値Ｘに対して、１フィールド全体の黒レベル平均値並びにその標準偏差（Ｓ／Ｎ比）を考慮して、フィールド間のＳ／Ｎ比を補償できるよう１以外の係数ａを乗じる（ａ・Ｘ）ようにしても良い。或いは、０以外の所定のオフセット補正値ｂを持たせるようにしても良い（Ｘ＋ｂ，若しくはａ・Ｘ＋ｂ）。
【０１０８】
テーブル記憶部５５は、その出力情報がクランプ動作に用いられる後ＯＢ部３２４と、クランプ動作に用いられない前ＯＢ部３２３若しくはダミー画素部３３との、基準出力値の差分（出力差）を記憶するものである。このような差分データは、デジタルカメラ１の工場出荷時等において、テーブル記憶部５５に予め格納される。テーブル記憶部５５に格納されている差分データは、例えば前記第３出力情報と、第１、第２出力情報との出力差を検出するに際してのオフセット補正情報（初期的な基準出力値の差を控除するための補正情報）として用いられる。これにより、画像データの黒レベル調整を的確に行うことができる。
【０１０９】
（デジタルカメラの動作の説明）
続いて、本実施形態にかかるデジタルカメラ１の動作について説明する。図９は、デジタルカメラ１の一連の撮像処理を示すフローチャートである。図９に示すように、デジタルカメラ１の電源がオンされると（ステップＳ１でＹＥＳ）、カメラ制御部５００（図３参照）は、撮影モードに設定されているか否かを判定する（ステップＳ２）。再生モードに設定されているときには（ステップＳ２でＮＯ）、カメラ制御部５００は、メモリカード８００等に記憶されている画像を表示モニタ３０４に再生表示する処理を行う（ステップＳ３）。一方、撮影モードに設定されているときには（ステップＳ２でＹＥＳ）、表示モニタ３０４若しくは小型液晶モニタ４０３に、撮像センサ３０３の撮像動作により得られる画像をライブビュー画像として表示させる（ステップＳ４）。
【０１１０】
次にカメラ制御部５００は、シャッターボタン１０１の半押し操作（Ｓ１：ＯＮ）が行われたか否かを判定し（ステップＳ５）、半押し操作が行われていない場合には、該半押し操作が行われるまで待機する（ステッＳ５でＮＯ）。そして、シャッターボタン１０１の半押し操作が行われると（ステップＳ５でＹＥＳ）、カメラ制御部５００は、被写体の輝度に基づいて露出制御値（シャッタースピード及び絞り値）を決定するＡＥ制御を行わせるとともに（ステップＳ６）、例えば位相差検出方式により焦点調節を行うＡＦ制御を行わせる（ステップＳ７）。
【０１１１】
ＡＥ制御及びＡＦ制御が完了すると、カメラ制御部５００は、シャッターボタン１０１の操作状態を判定する。すなわち、シャッターボタン１０１の半押し操作が解除されたか否かを判定し（ステップＳ８）、解除された場合には（ステップＳ８でＹＥＳ）、ステップＳ５の処理に戻る。一方、解除されていない場合には（ステップＳ８でＮＯ）、シャッターボタン１０１の全押し操作（Ｓ２：ＯＮ）が行われたか否かを判定し（ステップＳ９）、シャッターボタン１０１の全押し操作が行われていない場合には（ステップＳ９でＮＯ）、ステップＳ８の処理に戻る。
【０１１２】
シャッターボタン１０１の全押し操作が行われると（ステップＳ９でＹＥＳ）、カメラ制御部５００は、メカシャッタ若しくは電子シャッタを所定時間「開」とし、ステップＳ６で設定された露出制御値で、撮像センサ３０３に撮像動作（露光動作）を行わせる（ステップＳ１０）。そして、カメラ制御部５００は、タイミングジェネレータ５０４を介して信号電荷の読み出し（画像転送）を開始させる（ステップＳ１１）。
【０１１３】
読み出された信号電荷は、電荷電圧変換され、ＡＦＥ５０５に入力される。このＡＦＥ５０５で、アナログ信号処理、並びにＡ／Ｄ変換処理が行われる（ステップＳ１２）。なお、ＡＦＥ５０５内では、黒レベルを固定するためのクランプ処理がクランプ部５１１（図７参照）により実行される。
【０１１４】
Ａ／Ｄ変換後のデジタル画像データは、画像処理部６００へ転送される。このデジタル画像データは、一時的に画像メモリ７００に格納される。そして、黒レベル補正制御部５４の制御下で、黒レベル補正部６０１にて前記画像データの黒レベル調整が行われる（ステップＳ１３）。引き続きカメラ制御部５００は、画素補間部６０２、解像度変換部６０３、ホワイトバランス制御部６０４、シェーディング補正部６０５及びガンマ補正部６０６で所定の画像処理を実行させる（ステップＳ１４）。
【０１１５】
しかる後、この画像処理された画像データに対して、画像圧縮／伸長部６０７に圧縮処理等を行わせた上で、メモリカード８００にその画像を記録させる（ステップＳ１５）。そして、カメラ制御部５００は、デジタルカメラ１の電源がオフされるまで（ステップＳ１６でＮＯ）、ステップＳ２〜Ｓ１５までの処理を繰り返し行い、電源がオフされると（ステップＳ１６でＹＥＳ）、処理を終了させる。以上が、デジタルカメラ１による一連の撮像処理である。
【０１１６】
次に、黒レベル補正に関連する動作について説明する。図１０は、上記ステップＳ１３の黒レベル補正に関連する動作を示すフローチャート、図１１はＯＢクランプ動作を示すフローチャート、図１２は、黒レベル補正で用いられる黒レベル信号の検出タイミングを示すタイムチャートである。
【０１１７】
図１０に示すように、先ずクランプ制御部５２（図８参照）の制御下で、ＡＦＥ５０５のクランプ部５１１（図７参照）により、後ＯＢ部３２４の出力信号（ＯＢ電位）に基づき黒レベルを固定化するＯＢクランプ動作が実行される（ステップＳ２１）。このＯＢクランプ動作の詳細を図１１に基づき説明すると、クランプ制御部５２はＯＢクランプタイミングであるか否かを判定し（ステップＳ２１１）、ＯＢクランプタイミングでない場合は待機する（ステップＳ２１１でＮＯ）。ＯＢクランプタイミングである場合（ステップＳ２１１でＹＥＳ）、タイミングジェネレータ５０４を介して第１スイッチ５１２に、ＯＢクランプタイミング信号が与え、第１スイッチ５１２をＯＮとする（ステップＳ２１２）。
【０１１８】
前記ＯＢクランプタイミング信号は、後ＯＢ部３２４の出力信号がＡ／Ｄ変換回路５０８から出力されるタイミング同期して与えられる。これにより、後ＯＢ部３２４の出力信号が抽出され、クランプ部５１１に取り込まれる（ステップＳ２１３）。そして、抽出された後ＯＢ部３２４の出力信号は、Ｄ／Ａ変換回路５１３によりアナログ信号に戻される（ステップＳ２１４）。このアナログ信号はＯＢクランプ回路５１４に入力され、ＯＢクランプ回路５１４はこのアナログ信号電圧をクランプし（ステップＳ２１５）、これを現状における黒レベル信号としてＣＤＳ回路５０６にフィードバックする（ステップＳ２１６）。このような黒レベルのクランプが、ＯＢクランプタイミング信号が与えられる周期で実行される。
【０１１９】
図１０に戻って、上述の黒レベルのクランプ処理に並行して、黒レベル記録制御部５３により、黒レベル補正のための黒レベル信号検出処理が実行される。図１２のタイムチャートを参照しつつ説明すると、任意のｎ番目の画素ラインを基準にした場合、時刻ｔ１でタイミングジェネレータ５０４から黒レベル検出タイミング信号（サンプリング信号）が、後ＯＢ部３２４からの出力信号が出力されるタイミングで第２スイッチ６１１に与えられ、これによりｎ−１ラインの後ＯＢ部３２４の出力信号ｄｎ−１（第３出力情報）が検出される（ステップＳ２２）。つまり、黒レベルデータ保持部６１２に、前記出力信号ｄｎ−１が記録される。なお、時刻ｔ１はＯＢクランプタイミング信号が第１スイッチ５１２与えられるタイミングと同期している。
【０１２０】
同様に、ダミー画素部３３からの出力信号ａｎが出力される時刻ｔ２のタイミングで、黒レベル検出タイミング信号が第２スイッチ６１１に与えられ、前記出力信号ａｎ（第１出力情報）が黒レベルデータ保持部６１２に記録される（ステップＳ２３）。また、前ＯＢ部３２３からの出力信号ｂｎが出力される時刻ｔ３のタイミングで、黒レベル検出タイミング信号が第２スイッチ６１１に与えられ、これによりｎラインの前ＯＢ部３２３の出力信号ｂｎ（第２出力情報）が黒レベルデータ保持部６１２に記録される（ステップＳ２４）。そして、前記出力信号ｄｎ−１に対する出力信号ａｎ又は出力信号ｂｎの出力差を加算した黒レベル値Ｘも、黒レベルデータ保持部６１２に記録される（ステップＳ２５）。
【０１２１】
ｎラインにおける有効画素出力信号Ｃｎが出力される時刻ｔ４からは、黒レベル補正制御部５４にて、黒レベル補正用の演算式を設定する動作が実行される（ステップＳ２６）。ここでは、上述したように、撮像センサ３０３の温度情報、露光時間情報、感度情報及び逆光であるか否か等に基づいて、前記出力信号ｄｎ−１、出力信号ａｎ及び出力信号ｂｎのいずれか若しくは複数を選択して補正式を設定する。つまり、撮影状況等に応じて、前記出力信号ｄｎ−１、出力信号ａｎ及び出力信号ｂｎのいずれかをそのまま黒レベル補正用として用いたり、前記出力差を加算した黒レベル値Ｘを用いたり、或いは前述の係数ａやオフセット補正値ｂを用いた補正式（ａ・Ｘ＋ｂ）を設定したりする。例えば１ライン毎に黒レベル補正を行う場合、上記のようにして設定された黒レベル補正式を用いて、黒レベル補正部６０１により前記ｎラインの有効画素出力信号Ｃｎに対して黒レベル調整が行われるものである（ステップＳ２７）。
【０１２２】
その後、有効画素出力信号Ｃｎの出力が終わる時刻ｔ５に、ｎ＋１ラインのクランプのため、並びに黒レベル補正のために、ＯＢクランプタイミング信号及び黒レベル検出タイミング信号が第１スイッチ５１２及び第２スイッチ６１１に与えられ（ステップＳ２１，ステップＳ２２へのリターン）、同様な動作が繰り返される。すなわち、時刻ｔ５でクランプ動作並びにｎラインの後ＯＢ部３２４の出力信号ｄｎが黒レベルデータ保持部６１２に記録され、また時刻ｔ６でｎ＋１ラインにおけるダミー画素部３３からの出力信号ａｎ＋１が、時刻ｔ７でｎ＋１ラインにおける前ＯＢ部３２３の出力信号ｂｎ＋１が、それぞれ黒レベルデータ保持部６１２に記録される。そして、ｎ＋１ラインの有効画素出力信号Ｃｎ＋１に対して黒レベル調整が行われるものである。
【０１２３】
図１３は、上記ステップＳ２６における黒レベル補正式設定処理の一例を示すフローチャートである。黒レベル補正式の設定にあたり、黒レベル補正制御部５４にデジタルカメラ１の各種情報が取得される。すなわち、温度情報取得部５４１により撮像センサ３０３の温度情報が取得され（ステップＳ３１）、露光時間情報取得部５４２により露光時間情報が取得され（ステップＳ３２）、また感度情報取得部５４３により設定感度情報が取得される（ステップＳ３３）。
【０１２４】
そして、黒レベル補正式設定部５４５により、取得した各種情報を元に、所定のマトリクス判定が実行される。ここでは、設定感度がＩＳＯ１００相当でシャッタースピードが１秒以上であるか否か（ステップＳ３４）と、撮像センサ３０３の温度ｔが、３０度＜ｔ＜６０度の範囲内であるか否か（ステップＳ３５）とが判定される例を示している。
【０１２５】
上記ステップＳ３４で「ＹＥＳ」の場合、長時間露光であることから、黒レベル補正式設定部５４５は、ノイズ面で有利である光電素子変換構造を有さない後ＯＢ部３２４の出力信号を黒レベル補正用に使用することを決定する（ステップＳ３６）。また、上記ステップＳ３５で「ＹＥＳ」の場合、撮像センサ３０３の温度が定常範囲内であり、後ＯＢ部３２４の暗電流レベルと撮像エリア３１の暗電流レベルとに乖離がさほど生じないことから、同様に後ＯＢ部３２４の出力信号を使用することを決定する（ステップＳ３６）。
【０１２６】
これに対し、上記ステップＳ３４で「ＮＯ」の場合、及び上記ステップＳ３５で「ＮＯ」の場合、後ＯＢ部３２４の出力信号を使用すると、暗電流レベルの乖離等の不具合が生じることから、黒レベル補正式設定部５４５は、後ＯＢ部３２４の出力信号を使用しない決定を行う。
【０１２７】
そして、逆光判定部５４４による逆光シーンであるか否かの判定結果を取得し（ステップＳ３７）、逆光シーンである場合は（ステップＳ３７でＹＥＳ）、光が当たる危惧がないダミー画素部３３の出力信号を用いる決定を行う（ステップＳ３８）。一方、逆光シーンでない場合は（ステップＳ３７でＮＯ）、撮像エリア３１の暗電流レベルと等価である光電変換素子構造を有する前ＯＢ部３２３の出力信号を使用する決定を行う（ステップＳ３９）。ここで、ダミー画素部３３又は前ＯＢ部３２３の「出力信号を使用する」とは、例えば後ＯＢ部３２４の出力信号に基づきクランプされている有効画素出力信号に対して、後ＯＢ部３２４の出力信号とダミー画素部３３又は前ＯＢ部３２３の出力信号との出力差を加算することを意味する。なお、上記温度範囲、ＩＳＯ感度やシャッタースピードは一例であり、撮像センサ３０３の特性等に応じて適宜設定すれば良い。
【０１２８】
以上説明したデジタルカメラ１によれば、画素欠陥に起因する誤差が発生しない後ＯＢ部３２４から得られる出力情報をベースとしつつ、ダミー画素部３３から得られる出力情報、又は前ＯＢ部３２３から得られる出力情報を併用することで、多フィールド読み出しにおけるフィールド間の黒レベル調整（黒レベル補正）を的確に行えるようになる。すなわち、図５に示したような第１〜第３フィールド画像の読み出しが順次行われる場合において、その読み出し期間中に撮像センサ３０３の温度が上昇した場合でも、各フィールドで温度に応じた的確な黒レベル補正が行われるので、第１〜第３フィールド画像を合成しても横筋状のノイズが発生することはない。
【０１２９】
以上、本発明の実施態様につき説明したが、かかる実施形態は本発明の趣旨を逸脱しない範囲において各種構成の追加、変更を伴うことが可能である。例えば、次のような変形実施態様を取ることができる。
【０１３０】
（１）上記実施形態では、光電変換素子構造を有する後ＯＢ部３２４、光電変換素子構造を有さない前ＯＢ部３２３及びダミー画素部３３の３つの部分から、３種類の黒レベル信号を取得する例について説明したが、後ＯＢ部３２４及び前ＯＢ部３２３の２つの部分から、或いは後ＯＢ部３２４及びダミー画素部３３の２つの部分から、２種類の黒レベル信号のみを取得する構成としても良い。また、下垂直ＯＢ部３２１及び上垂直ＯＢ部３２２の出力信号を適宜用いるようにしても良い。
【０１３１】
（２）また、光電変換素子構造を有するＯＢ部が、前ＯＢ部３２３ではなく、後ＯＢ部３２４であっても良い。また、ＡＦＥ５０５における黒レベルクランプ用に、光電変換素子構造を有さない後ＯＢ部３２４の出力信号を用いるようにしても良い。
【０１３２】
（３）黒レベル補正式の設定の一例につき、図１３に例示したが、最も適した補正条件は撮像センサ３０３の種類や特性により異なり、一意的な設定は困難な場合がある。従って、種々の条件（撮像センサの温度、露光時間、設定感度等）をパラメータとする黒レベル補正データを標準テーブル化し、これをデジタルカメラ１に備えられているＲＯＭ等に予め格納しておき、黒レベル補正式設定部５４５において前記標準テーブルを参照して黒レベル補正式を設定するように構成しても良い。
【０１３３】
（４）本実施形態では、３フィールド読み出しの場合を例示したが、２フィールド読み出し、或いは４フィールド読み出し方式が採用されたデジタルカメラ１であっても良い。勿論、多フィールド読み出しが採用されていないデジタルカメラ１であっても、本発明は適用可能である。
【０１３４】
（５）上記実施形態では、本発明の撮像装置の例としてデジタルカメラ１を例示して説明したが、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の各種撮像センサを用いたデジタルビデオカメラ、撮像部を備えたセンシング装置等にも適用することができる。なお、ＣＭＯＳセンサの場合、ダミー画素部を設けることができないので、この場合は前ＯＢ及び後ＯＢの出力に基づき黒レベル補正を行えば良い。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の実施形態にかかるデジタルカメラの外観図であって、同図（ａ）は当該デジタルカメラの正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は側面図、及び（ｄ）は背面図をそれぞれ示している。
【図２】本発明の実施形態に係るデジタルカメラの概略構造を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るデジタルカメラによる撮影処理ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態で用いられる撮像センサの概略構成を示すブロック図である。
【図５】撮像センサにおける信号電荷の読み出し方式の一例を示す模式図である。
【図６】撮像センサのオプチカルブラック部及びダミー画素部の配置関係を説明するための模式図である。
【図７】黒レベル補正に関連深い部分である、ＡＦＥと画像処理部の一部の回路構成を示すブロック図である。
【図８】カメラ制御部の、黒レベル補正に関連深い機能構成を示した機能ブロック図である。
【図９】本発明の実施形態にかかるデジタルカメラの一連の撮像処理を説明するためのフローチャートである。
【図１０】黒レベル補正に関連する動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】ＯＢクランプ動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】黒レベル補正で用いられる黒レベル信号の検出タイミングを示すタイムチャートである。
【図１３】黒レベル補正式設定処理の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３６】
１        デジタルカメラ
３０３    撮像センサ
３１      撮像エリア（光電変換素子部）
３２      オプチカルブラック部
３２３    前オプチカルブラック部（前ＯＢ部／第１オプチカルブラック部）
３２４    後オプチカルブラック部（後ＯＢ部／第２オプチカルブラック部）
３３      ダミー画素部（模擬黒レベル画素部）
３０３Ｈ  水平転送部
４１      温度センサ（温度検出手段）
５００    カメラ制御部（画像処理手段の一部）
５０４    タイミングジェネレータ
５０５    アナログフロントエンド（ＡＦＥ）
５１１    クランプ部
５２      クランプ制御部
５３      黒レベル記録制御部
５４      黒レベル補正制御部
６００    画像処理部（画像処理手段の一部）
６０１    黒レベル補正部
６１２    黒レベルデータ保持部
【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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