(57)【要約】【課題】撮像装置の有する撮像素子が出力する画素信号の精度を上げる。【解決手段】撮像装置は、複数の画素が配置され、複数の画素の各々には入射光量に応じた電荷を蓄積する電荷蓄積部と電荷蓄積部から転送される電荷を保持する電荷保持部とが含まれ、電荷蓄積部から電荷保持部へ転送される転送電荷量に応じた画素信号を出力する信号出力部を有する撮像素子と、複数の画素の各々について、電荷蓄積部から電荷保持部への電荷転送時に電荷蓄積部に残存する不完全転送電荷量に応じた不完全転送電荷量情報を、電荷蓄積部に対応する画素毎に予め記憶する記憶手段と、信号出力部により出力された画素信号に対して、記憶手段により記憶された不完全転送電荷量情報に基づく補正を行う補正手段とを備える。【選択図】図１０
2012231421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が配置され、前記複数の画素の各々には入射光量に応じた電荷を蓄積する電荷蓄積部と前記電荷蓄積部から転送される電荷を保持する電荷保持部とが含まれ、前記電荷蓄積部から前記電荷保持部へ転送される転送電荷量に応じた画素信号を出力する信号出力部を有する撮像素子と、
前記複数の画素の各々について、前記電荷蓄積部から前記電荷保持部への電荷転送時に前記電荷蓄積部に残存する不完全転送電荷量に応じた不完全転送電荷量情報を、前記電荷蓄積部に対応する画素毎に予め記憶する記憶手段と、
前記信号出力部により出力された前記画素信号に対して、前記記憶手段により記憶された前記不完全転送電荷量情報に基づく補正を行う補正手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記複数の画素のうちの一部の画素の各々について、前記補正手段により前記画素信号に対する前記補正が行われて得られた補正画素信号に基づき、前記撮像素子上に形成される像についての光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段をさらに備え、
前記複数の画素のうちの残部の画素の各々に含まれる前記電荷蓄積部から転送される前記転送電荷量に応じた前記画素信号が、前記信号出力部により画像データ生成用の画像信号として出力されることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の撮像装置において、
前記信号出力部は、前記撮像素子の外部へ前記画素信号を出力する出力回路と、前記出力回路へ前記画素信号を出力する増幅ＭＯＳトランジスタとを含み、
前記増幅ＭＯＳトランジスタは前記複数の画素に含まれることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記記憶手段により予め記憶される前記不完全転送電荷量情報は、前記電荷蓄積部による蓄積電荷量の１次式で表される前記画素信号の信号値が０であるときの前記蓄積電荷量に応じた情報であることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像装置において、
前記信号出力部は、前記転送電荷量を、前記１次式の係数である変換増幅率に基づき変換して得られる信号値を示す前記画素信号を出力するとともに、
前記補正手段は、前記不完全転送電荷量情報を前記変換増幅率に基づき補正値に変換し、該補正値を前記信号出力部により出力された前記画素信号の信号値に加算することにより、該画素信号を補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の撮像装置において、
前記記憶手段は、前記不完全転送電荷量情報とともに画素の感度不均一性情報を画素毎に予め記憶し、
前記補正手段は、前記記憶手段により記憶された前記不完全転送電荷量情報に基づき、前記信号出力部により出力された前記画素信号を補正して得た補正画素信号に対して、前記記憶手段により記憶された前記感度不均一性情報に基づく補正をさらに行う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ＣＣＤ、およびＣＭＯＳなどの電荷蓄積型の撮像素子を用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電荷蓄積型の撮像素子は複数の画素を有し、各画素はフォトダイオードのような光電変換電荷蓄積部を含む。入射光量に応じて光電変換電荷蓄積部により蓄積された電荷は光電変換電荷蓄積部の外部に転送され、転送された電荷量に応じた電気信号が撮像素子の外部に出力される。撮像装置は該撮像素子から出力される電気信号による画素信号に応じて画像データを生成し、焦点検出動作を行う。
【０００３】
一般に光電変換電荷蓄積部に蓄積された電荷を光電変換電荷蓄積部の外部に転送する際に、不完全転送により一部の電荷が光電変換電荷蓄積部に残存してしまう現象がある。このような蓄積電荷の不完全転送現象による画像の色再現性への悪影響を防止するために、ＩＳＯ感度に応じた全画素一律の補正量を撮像素子の出力信号に加算することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１５７６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、光電変換電荷蓄積部から外部に電荷を転送する際に光電変換電荷蓄積部に残存する電荷量は各画素の光電変換部毎に異なる。上述した従来技術における蓄積電荷の不完全転送の補正処理を行っても、そうした各画素の残存電荷量の不均一性は像パターンとして認識されてしまう。そのために、撮像素子が出力する画素信号の精度が必ずしも高くないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明による撮像装置は、複数の画素が配置され、複数の画素の各々には入射光量に応じた電荷を蓄積する電荷蓄積部と電荷蓄積部から転送される電荷を保持する電荷保持部とが含まれ、電荷蓄積部から電荷保持部へ転送される転送電荷量に応じた画素信号を出力する信号出力部を有する撮像素子と、複数の画素の各々について、電荷蓄積部から電荷保持部への電荷転送時に電荷蓄積部に残存する不完全転送電荷量に応じた不完全転送電荷量情報を、電荷蓄積部に対応する画素毎に予め記憶する記憶手段と、信号出力部により出力された画素信号に対して、記憶手段により記憶された不完全転送電荷量情報に基づく補正を行う補正手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、撮像装置の有する撮像素子が出力する画素信号の精度を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施の形態のデジタルスチルカメラの構成を示す横断面図である。
【図２】交換レンズの予定結像面に設定した撮影画面上における焦点検出エリアを示す図である。
【図３】撮像素子の詳細な構成を示す正面図である。
【図４】一対の測距瞳から各焦点検出エリアに到来する一対の焦点検出光束の関係を示す図である。
【図５】撮像素子の回路構成概念図、およびボディ駆動制御装置内における焦点検出画素信号の補正処理の流れを表すブロック図である。
【図６】各画素の詳細回路図である。
【図７】撮像素子の断面構造を示す図である。
【図８】撮像素子の動作タイミングチャートである。
【図９】撮像画素および焦点検出画素の動作を示す電位分布図である。
【図１０】デジタルスチルカメラの撮像動作を示すフローチャートである。
【図１１】焦点検出画素の光電変換電荷蓄積部で蓄積された電荷量と画素信号の信号値との関係を示すグラフである。
【図１２】焦点検出画素の光電変換電荷蓄積部で蓄積された電荷量に比例した電荷量情報と画素信号の信号値との関係を示すグラフである。
【図１３】不完全転送の補正に加えて、感度不均一性の補正を行う場合の電荷量情報と画素信号の信号値との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
−−−第１の実施の形態−−−
第１の実施の形態の撮像装置として、レンズ交換式のデジタルスチルカメラを例に挙げて説明する。図１は、第１の実施の形態のデジタルスチルカメラ２０１の構成を示す横断面図である。本実施の形態のデジタルスチルカメラ２０１は、交換レンズ２０２とカメラボディ２０３とから構成され、交換レンズ２０２がマウント部２０４を介してカメラボディ２０３に装着される。カメラボディ２０３にはマウント部２０４を介して種々の撮影光学系を有する交換レンズ２０２が装着可能である。
【００１０】
交換レンズ２０２は、レンズ２０９、ズーミング用レンズ２０８、フォーカシング用レンズ２１０、絞り２１１、レンズ駆動制御装置２０６などを有する。レンズ駆動制御装置２０６は、不図示のマイクロコンピューター、メモリ、駆動制御回路などから構成される。レンズ駆動制御装置２０６は、フォーカシング用レンズ２１０の焦点調節および絞り２１１の開口径調節のための駆動制御、ならびにズーミング用レンズ２０８、フォーカシング用レンズ２１０および絞り２１１の状態検出などを行う。また、後述するボディ駆動制御装置２１４との通信によりレンズ情報の送信およびカメラ情報(デフォーカス量や絞り値など)の受信を行う。絞り２１１は、光量およびボケ量調整のために光軸中心に開口径が可変な開口を形成する。
【００１１】
カメラボディ２０３は、撮像素子２１２、ボディ駆動制御装置２１４、液晶表示素子駆動回路２１５、液晶表示素子２１６、接眼レンズ２１７、不揮発性メモリ２１８、メモリカード２１９などを有している。撮像素子２１２には、撮像画素が二次元状に配置されるとともに、焦点検出位置に対応した部分に焦点検出画素が配置されている。不揮発性メモリ２１８には、後述するように、焦点検出画素の出力信号、すなわち焦点検出信号を補正するための補正情報が各焦点検出画素毎に格納されている。ボディ駆動制御装置２１４は、不揮発性メモリ２１８に格納されている該補正情報に基づき、焦点検出信号に対し後述する補正処理を行う。
【００１２】
ボディ駆動制御装置２１４は、マイクロコンピューター、メモリ、駆動制御回路などから構成される。ボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２の駆動制御と、画像信号および焦点検出信号の読み出しと、焦点検出信号に基づく焦点検出演算および交換レンズ２０２の焦点調節とを繰り返し行うとともに、画像信号の処理および記録、カメラの動作制御などを行う。また、ボディ駆動制御装置２１４は電気接点２１３を介してレンズ駆動制御装置２０６との通信を行い、レンズ情報の受信およびカメラ情報の送信を行う。
【００１３】
液晶表示素子２１６は電気的なビューファインダー(ＥＶＦ：Electronic View Finder)として機能する。液晶表示素子駆動回路２１５は撮像素子２１２から読み出された画像信号に基づきスルー画像を液晶表示素子２１６に表示し、撮影者は接眼レンズ２１７を介してスルー画像を観察することができる。メモリカード２１９は、撮像素子２１２により撮像された画像信号に基づいて生成される画像データを記憶する画像ストレージである。
【００１４】
交換レンズ２０２を通過した光束により、撮像素子２１２の受光面上に被写体像が形成される。この被写体像は撮像素子２１２により光電変換され、画像信号および焦点検出信号がボディ駆動制御装置２１４へ送られる。
【００１５】
ボディ駆動制御装置２１４は、図１０を用いて後述するように、撮像制御機能および焦点検出制御機能を有する。ボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２の焦点検出画素からの焦点検出信号に基づいてデフォーカス量を算出し、このデフォーカス量を、レンズ駆動制御装置２０６へ送る。また、ボディ駆動制御装置２１４は、撮像素子２１２からの画像信号を処理して画像データを生成し、メモリカード２１９に格納するとともに、撮像素子２１２からのスルー画像信号を液晶表示素子駆動回路２１５へ送り、スルー画像を液晶表示素子２１６に表示させる。さらに、ボディ駆動制御装置２１４は、レンズ駆動制御装置２０６へ絞り制御情報を送って絞り２１１の開口制御を行う。
【００１６】
レンズ駆動制御装置２０６は、フォーカシング状態、ズーミング状態、絞り設定状態、絞り開放Ｆ値などに応じてレンズ情報を更新する。具体的には、ズーミング用レンズ２０８およびフォーカシング用レンズ２１０の位置と絞り２１１の絞り値とを検出し、これらのレンズ位置と絞り値とに応じてレンズ情報を演算したり、あるいは予め用意されたルックアップテーブルからレンズ位置と絞り値とに応じたレンズ情報を選択する。
【００１７】
レンズ駆動制御装置２０６は、受信したデフォーカス量に基づいてレンズ駆動量を算出し、レンズ駆動量に応じてフォーカシング用レンズ２１０を合焦位置へ駆動する。また、レンズ駆動制御装置２０６は受信した絞り値に応じて絞り２１１を駆動する。
【００１８】
図２は、交換レンズ２０２の予定結像面、すなわち撮像面に設定した撮影画面上における焦点検出位置（焦点検出エリア）を示す図であり、後述する撮像素子２１２上の焦点検出画素列が焦点検出の際に撮影画面上で像をサンプリングする領域(焦点検出エリア、焦点検出位置)の一例を示す。この例では、矩形の撮影画面１００上の中央および上下の３箇所に焦点検出エリア１０１〜１０３が配置される。長方形で示す焦点検出エリアの長手方向に、焦点検出画素が直線的に配列される。
【００１９】
図３は撮像素子２１２の詳細な構成を示す正面図であり、撮像素子２１２上の焦点検出エリア１０１の近傍を拡大して示す。撮像素子２１２には、撮像画素３１０が二次元正方格子状に稠密に配列されるとともに、焦点検出エリア１０１に対応する位置には焦点検出用の焦点検出画素３１３、３１４が垂直方向の直線状に隣接して交互に配列される。なお、焦点検出エリア１０２、１０３の近傍の構成も図３に示す構成と同様である。
【００２０】
撮像画素３１０は、図３に示すようにマイクロレンズ１０、光電変換部１１、および色フィルター（不図示）から構成される。色フィルターは赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３種類からなり、それぞれの色に対応する分光感度特性を有している。撮像素子２１２には、各色フィルターを備えた撮像画素３１０がベイヤー配列されている。
【００２１】
焦点検出画素３１３は、図３に示すようにマイクロレンズ１０と光電変換部１３とを有し、光電変換部１３の形状は半円形である。また、焦点検出画素３１４は、図３に示すようにマイクロレンズ１０と光電変換部１４とを有し、光電変換部１４の形状は半円形である。焦点検出画素３１３および焦点検出画素３１４は、図２および図３に示すように焦点検出エリア１０１〜１０３において垂直方向に交互に配置される。この焦点検出画素配列において、焦点検出画素３１３の光電変換部１３はマイクロレンズ１０の上半分の位置に配置され、焦点検出用画素３１４の光電変換部１４はマイクロレンズ１０の下半分の位置に配置される。
【００２２】
焦点検出画素３１３、３１４には光量をかせぐために色フィルターが設けられていないため、焦点検出画素３１３および３１４は、光電変換を行うフォトダイオード（後述）の分光感度と、赤外カットフィルター（不図示）の分光感度特性とを総合した分光感度特性示す。すなわち焦点検出画素３１３および３１４は、緑画素、赤画素および青画素の分光感度特性を加算したような分光感度を示す。高い感度を示す光波長領域は、緑画素、赤画素および青画素の各々において各色フィルターが高い感度を示す光波長領域を包括している。
【００２３】
焦点検出用の焦点検出画素３１３、３１４は、撮像画素３１０の青画素および緑画素が配置されるべき列に配置されている。焦点検出用の焦点検出画素３１３、３１４が、撮像画素３１０の青画素および緑画素が配置されるべき列に配置されているのは、焦点検出画素の位置における撮像用の画像信号を求めるための補間処理において補間誤差が生じた場合に、人間の視覚特性上、赤画素の補間誤差に比較して青画素の補間誤差の方が目立たないためである。
【００２４】
撮像画素３１０の光電変換部１１は、マイクロレンズ１０を介して、最も明るい交換レンズ２０２の射出瞳径（例えばＦ１．０）を通過する光束をすべて受光するような形状に設計される。また、焦点検出画素３１３、３１４の光電変換部１３、１４は、マイクロレンズ１０を介して、交換レンズ２０２の射出瞳の所定の領域（例えばＦ２．８）を通過する光束をすべて受光するような形状に設計される。
【００２５】
図４は、マイクロレンズを用いた瞳分割型位相差検出方式の焦点検出光学系の構成を示す。なお、焦点検出画素の部分は拡大して示す。図２の画面中央の焦点検出エリア１０１に配置された焦点検出画素３１３および３１４において、光電変換部１３および１４の前方にマイクロレンズ１０が配置され、マイクロレンズ１０により光電変換部１３および１４の形状が前方に投影される。光電変換部１３および１４は半導体回路基板上に形成されるとともに、その上にマイクロレンズ１０が半導体イメージセンサの製造工程により一体的かつ固定的に形成される。図４には、交換レンズの光軸９１、マイクロレンズ１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよび１０ｄ、光電変換部１３ａ、１４ａ、１３ｂおよび１４ｂ、焦点検出画素３１３ａ、３１４ａ、３１３ｂおよび３１４ｂ、ならびに焦点検出光束７３，７４、８３および８４が表されている。図４において、射出瞳９０は、図１の交換レンズ２０２の予定結像面に配置されたマイクロレンズ１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよび１０ｄから前方へ距離ｄの位置に設定されている。この距離ｄは、マイクロレンズ１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよび１０ｄの曲率および屈折率、ならびにマイクロレンズ１０ａ、１０ｂ、１０ｃおよび１０ｄとそれぞれに対応する光電変換部１３ａ、１４ａ、１３ｂおよび１４ｂとの間の距離などに応じて決まる。この距離ｄを本明細書では測距瞳距離と呼ぶ。
【００２６】
また、領域９３は、マイクロレンズ１０ａ、１０ｃにより光電変換部１３ａ、１３ｂが投影されて定まる領域である。図４では、説明を解りやすくするために領域９３を楕円形の領域で示しているが、実際には光電変換部の形状が拡大投影された形状になる。同様に、領域９４は、マイクロレンズ１０ｂ、１０ｄにより光電変換部１４ａ、１４ｂが投影されて定まる領域であり、この明細書では領域９３および９４をそれぞれ測距瞳と呼ぶ。図４では、説明を解りやすくするために領域９３および９４を楕円形の領域で示しているが、実際には光電変換部１３ａ、１４ａ、１３ｂおよび１４ｂの形状が拡大投影された形状になる。
【００２７】
図４では、撮影光軸９１に隣接する４つの焦点検出画素３１３ａ、３１３ｂ、３１４ａ、３１４ｂを模式的に例示している。焦点検出エリア１０１のその他の焦点検出画素においても、また画面周辺部の焦点検出エリア１０２、１０３の焦点検出画素においても、光電変換部はそれぞれ対応した測距瞳９３、９４から各マイクロレンズに到来する光束を受光するように構成されている。焦点検出画素の配列方向は一対の測距瞳の並び方向、すなわち一対の光電変換部の並び方向と一致させる。
【００２８】
マイクロレンズ１０ａ〜１０ｄは図１の交換レンズ２０２の予定結像面近傍に配置されている。マイクロレンズ１０ａ〜１０ｄにより、その背後に配置された光電変換部１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂの形状が、マイクロレンズ１０ａ〜１０ｃから測距瞳距離ｄだけ離間した射出瞳９０上に投影され、その投影形状は測距瞳９３，９４を形成する。すなわち、投影距離ｄにある射出瞳９０上において、各焦点検出画素３１３ａおよび３１３ｂの光電変換部１３ａおよび１３ｂの投影形状により形成される測距瞳９３が一致し、各焦点検出画素３１４ａおよび３１４ｂの光電変換部１４ａおよび１４ｂの投影形状により形成される測距瞳９４が一致するように、各焦点検出画素におけるマイクロレンズと光電変換部との相対的位置関係が定められ、それにより各焦点検出画素における光電変換部の投影方向が決定されている。
【００２９】
光電変換部１３ａは、測距瞳９３を通過してマイクロレンズ１０ａに向かう光束７３によりマイクロレンズ１０ａ上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、光電変換部１３ｂは、測距瞳９３を通過してマイクロレンズ１０ｃに向かう光束８３によりマイクロレンズ１０ｃ上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。また、光電変換部１４ａは、測距瞳９４を通過してマイクロレンズ１０ｂに向かう光束７４によりマイクロレンズ１０ｂ上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。同様に、光電変換部１４ｂは、測距瞳９４を通過してマイクロレンズ１０ｄに向かう光束８４によりマイクロレンズ１０ｄ上に形成される像の強度に対応した信号を出力する。
【００３０】
上述した２種類の焦点検出画素を直線状に多数配置し、各画素の光電変換部の出力を測距瞳９３および測距瞳９４に対応した一対の出力グループにまとめることによって、測距瞳９３および測距瞳９４をそれぞれ通過する一対の焦点検出用光束が画素列上に形成する一対の像の強度分布に関する情報が得られる。この情報に対して像ズレ検出演算処理(相関演算処理、位相差検出処理)を施すことによって、いわゆる瞳分割型位相差検出方式による一対の像の像ズレ量が検出される。さらに、像ズレ量に対して一対の測距瞳の重心間隔に応じた変換演算を行うことによって、予定結像面（マイクロレンズアレイの位置）に対する現在の結像面（撮影画面１００上での焦点検出位置における実際の結像面）の偏差（デフォーカス量）が算出される。
【００３１】
図５に、撮像素子２１２の回路構成概念図、およびボディ駆動制御装置２１４内における焦点検出画素信号の補正処理の流れを表すブロック図を示す。
【００３２】
撮像素子２１２は例えばＣＭＯＳイメージセンサとして構成される。撮像素子２１２の回路構成を、水平方向８画素×垂直方向４画素のレイアウトに簡略化して説明する。図５は図２の垂直方向の焦点検出エリア１０１に対応して描かれており、垂直方向に焦点検出画素３１３，３１４が同一の列に配置されている。
【００３３】
４列目は焦点検出画素３１３、３１４が垂直方向に配置された列であり、中央の２つの焦点検出画素３１３、３１４（○で示す）が複数の焦点検出画素を代表しており、それらの上下の撮像画素３１０（□で示す）が複数の焦点検出画素の上下に配置された複数の撮像画素を代表している。
【００３４】
４列目を除いた他の列は撮像画素３１０（□で示す）のみが配置された列であり、複数の焦点検出画素３１３および３１４が配置された列の左右に配置された撮像画素のみからなる列を代表している。
【００３５】
撮像画素３１０ならびに焦点検出画素３１３および３１４は、基本構成として、受光した光量に応じた電荷を発生して蓄積する光電変換電荷蓄積部であるフォトダイオードＰＤと、フォトダイオードＰＤから転送された電荷を画素信号に変換するために一時的に保持する電荷保持部であるフローティングディフュージョン（浮遊拡散層）ＦＤと、フォトダイオードＰＤからフローティングディフュージョンＦＤに転送された電荷量に応じた画素信号を出力する信号出力部である増幅ＭＯＳトランジスタＡＭＰ（アンプ）とを有する。
【００３６】
ラインメモリ３２０は、１行分の画素の画素信号をサンプルホールドして一時的に保持するバッファである。
【００３７】
撮像画素３１０ならびに焦点検出画素３１３および３１４からの画素信号の出力は、垂直走査回路５０２が発生する制御信号φＳ１〜φＳ４、φＴ１〜φＴ４、φＲ１〜φＲ４により、行ごとに独立に制御される。撮像画素３１０ならびに焦点検出画素３１３および３１４のフォトダイオードＰＤに蓄積された電荷は、制御信号φＳ１〜φＳ４の立ち上がりに同期して立ち上がる制御信号φＴ１〜φＴ４により、フローティングディフュージョンＦＤに転送される。
【００３８】
各画素の増幅ＭＯＳトランジスタＡＭＰは、フォトダイオードＰＤからフローティングディフュージョンＦＤに転送された電荷量に応じた画素信号を出力する。これにともない、制御信号φＳ１〜φＳ４により選択された行の画素の画素信号は垂直信号線５０１に出力される。
【００３９】
垂直信号線５０１に出力された同一行の画素信号は、垂直走査回路５０２から制御信号φＳ１〜φＳ４に同期して発せられる制御信号φＨ１に基づいてサンプルホールドされる。
【００４０】
ラインメモリ３２０に保持された画素信号は、水平走査回路５０３が発生する制御信号φＶ１〜φＶ８により、順次出力回路３３０に転送され、出力回路３３０で設定された増幅度で増幅されて撮像素子２１２の外部に出力される。
【００４１】
撮像画素３１０ならびに焦点検出画素３１３および３１４のフォトダイオードＰＤおよびフローティングディフュージョンＦＤは、画素信号がサンプルホールドされた後、制御信号φＳ１〜φＳ４の立ち下がりに同期して垂直走査回路５０２が発生する制御信号φＲ１〜φＲ４によりリセットされ、その後制御信号φＴ１〜φＴ４の立ち下がりで次回の画素信号出力のための電荷蓄積を開始する。
【００４２】
なおラインメモリ３２０に保持される画素信号は制御信号φＳ１〜φＳ４の立ち上がりに同期してリセットされる。
【００４３】
出力回路３３０は異なる増幅度で画素信号を増幅することが可能であり、その増幅度はボディ駆動制御装置２１４に含まれる感度設定装置２１４１により設定される。なお感度設定装置２１４１はマニュアル設定または明るさに応じた自動設定により増幅度を設定する。
【００４４】
出力回路３３０から出力された画素信号は、ボディ駆動制御装置２１４に含まれるＡＤ変換装置２１４２によりデジタル信号値の画素データ（画素信号）にＡＤ変換される。図５においては、焦点検出画素３１３および３１４の画素データ（画素信号）の処理が示されている。撮像画素３１０の画素データ（画素信号）は、ＡＤ変換処理以降においては、図５に示す処理経路とは別の処理経路で従来技術に従って処理される。
【００４５】
不揮発性メモリ２１８には、各焦点検出画素３１３および３１４のフォトダイオードＰＤからフローティングディフュージョンＦＤへの電荷転送の際にフォトダイオードＰＤに残存する残存電荷量を表す不完全転送電荷量に応じた補正情報と、撮像素子２１２上における各焦点検出画素３１３および３１４の位置情報（行アドレスおよび列アドレス）、すなわち焦点検出画素位置情報とがペアで記憶されている。
【００４６】
ボディ駆動制御装置２１４に含まれる補正装置２１４３は、ＡＤ変換装置２１４２から各焦点検出画素３１３および３１４の画素信号が送られてくると、その画素信号の出力タイミングに応じて焦点検出画素３１３および３１４の焦点検出画素位置情報を決定する。補正装置２１４３は、該焦点検出画素位置情報に基づき該焦点検出画素位置情報とペアで不揮発性メモリ２１８に記憶されている不完全転送電荷量に応じた補正情報を不揮発性メモリ２１８から読み出す。補正装置２１４３は、該補正情報に感度設定に応じた係数（増幅度）を含む変換増幅率を乗じた後、各焦点検出画素３１３および３１４の画素データ（画素信号）に加算することにより、各焦点検出画素３１３および３１４の画素データ（画素信号）を補正する。補正された各焦点検出画素３１３および３１４の画素データ（画素信号）は、ボディ駆動制御装置２１４に含まれる焦点検出装置２１４４により焦点検出処理が施される。
【００４７】
図６は図５に示す撮像素子２１２の撮像画素３１０ならびに焦点検出画素３１３および３１４の詳細回路図であって、光電変換電荷蓄積部はフォトダイオードＰＤで構成される。フォトダイオードＰＤとフローティングディフュージョンＦＤ（浮遊拡散層）とは、制御信号φＴｎ（φＴ１〜φＴ４）により制御されるＭＯＳトランジスタ５１１を介して連結される。フォトダイオードＰＤで生成された電荷は、制御信号φＴｎ（φＴ１〜φＴ４）によりＭＯＳトランジスタ５１１がＯＮとされた期間に、フローティングディフュージョンＦＤに転送される。フローティングディフュージョンＦＤは増幅ＭＯＳトランジスタＡＭＰ（アンプ）のゲートに接続されている。増幅ＭＯＳトランジスタＡＭＰは、フローティングディフュージョンＦＤに転送された電荷の量に応じた画素信号を出力する。
【００４８】
フローティングディフュージョンＦＤは、リセットＭＯＳトランジスタ５１０を介し、電源電圧Ｖｄｄに接続されている。制御信号φＲｎ（φＲ１〜φＲ４）によりリセットＭＯＳトランジスタ５１０がＯＮすると、フローティングディフュージョンＦＤに溜まった電荷がクリアされ、リセット状態となる。また制御信号φＲｎ（φＲ１〜φＲ４）によりリセットＭＯＳトランジスタ５１０がＯＮする期間中に、制御信号φＴｎ（φＴ１〜φＴ４）によりＭＯＳトランジスタ５１１がＯＮとすると、フォトダイオードＰＤに残存する電荷がクリアされる。
【００４９】
増幅ＭＯＳトランジスタＡＭＰの出力は、行選択ＭＯＳトランジスタ５１２を介して垂直出力線５０１に接続されている。制御信号φＳｎ（φＳ１〜φＳ４）により行選択ＭＯＳトランジスタ５１２がＯＮすると、増幅ＭＯＳトランジスタＡＭＰの出力が垂直出力線５０１に出力される。
【００５０】
図７は、図６に示す撮像素子２１２の撮像画素３１０の詳細回路図に対応した、撮像素子２１２の断面構造を示す図である。
【００５１】
Ｐ型半導体基板上にＰ層、Ｎ＋層からなる埋め込みフォトダイオードＰＤが形成され、その隣にＮ＋層からなるフローティングディフュージョンＦＤが形成される。フローティングディフュージョンＦＤに隣接してさらに別のＮ＋層が形成され、このＮ＋層は電源電圧Ｖｄｄに接続される。フローティングディフュージョンＦＤは増幅ＭＯＳトランジスタＡＭＰのゲートに接続される。フローティングディフュージョンＦＤとフォトダイオードＰＤとの間に、ＭＯＳトランジスタ５１１のゲート５２１が配置され、ゲート５２１には制御信号φＴｎが接続される。フローティングディフュージョンＦＤと隣接するＮ＋層との間にＭＯＳトランジスタ５１０のゲート５２０が配置され、ゲート５２０には制御信号φＲｎが接続される。
【００５２】
図８は図５に示す撮像素子２１２の動作タイミングチャートである。図９は撮像素子２１２の撮像画素３１０ならびに焦点検出画素３１３および３１４の動作を示す電位分布図である。
【００５３】
撮像素子２１２の一例としてのＣＭＯＳイメージセンサにおいては、いわゆるローリングシャッタ動作（ライン露光）により画素のリセット、露光、画素信号の読み出しが、以下のように各行毎に順次行われる。
【００５４】
時刻ｔ０以前には、垂直走査回路５０２は、制御信号φＳ１をＯＦＦ、制御信号φＴ１をＯＦＦ、制御信号φＲ１をＯＮとしており、フォトダイオードＰＤにて電荷が蓄積されている。このとき１行目の画素は図９（ａ）に示す電位分布状態にある。このとき、フローティングディフュージョンＦＤとフォトダイオードＰＤとは切り離されており、フォトダイオードＰＤには電荷９２０が蓄積されるとともに、フローティングディフュージョンＦＤは電源電圧の電位にリセットされている。
【００５５】
時刻ｔ０に、垂直走査回路５０２は、制御信号φＳ１をＯＮ、制御信号φＴ１をＯＮ、制御信号φＲ１をＯＦＦにする。１行目の画素は、制御信号φＳ１がＯＮとなることにより選択され、制御信号φＴ１がＯＮとなることによりフォトダイオードＰＤに蓄積された電荷はフローティングディフュージョンＦＤに転送される。フローティングディフュージョンＦＤに転送された電荷量に応じた画素信号が、選択された１行目の画素から垂直信号線５０１に出力される。
【００５６】
このとき１行目の画素は図９（ｂ）に示す電位分布状態にあり、フローティングディフュージョンＦＤに転送された電荷９２１に対応した画素信号が垂直信号線５０１に出力される。フォトダイオードＰＤには不完全転送により電荷９２２が残存する。電荷９２２の量は各画素毎に不均一である（各画素毎に異なる）ため、後述する処理により各画素の画素信号は補正される。
【００５７】
垂直走査回路５０２から時刻ｔ１に発せられる制御信号φＨ１により垂直信号線５０１に出力された１行目の画素信号は、ラインメモリ３２０に一時的に保持される。ラインメモリ３２０に保持された１行目の画素の画素信号は、水平走査回路５０３から順次発せられる制御信号φＶ１〜φＶ８にしたがって出力回路３３０に転送され、出力回路３３０で設定された増幅度で増幅されて、撮像素子２１２の外部に出力される。
【００５８】
１行目の画素の画素信号がラインメモリ３２０で保持された後の時刻ｔ２の時点で、垂直走査回路５０２は、制御信号φＲ１をＯＮ、制御信号φＳ１をＯＦＦにし、その後時刻ｔ３に制御信号φＴ１をＯＦＦすることにより１行目の画素がリセットされる。すなわち時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間、１行目の画素は図９（ｃ）に示す電位分布状態にあり、フォトダイオードＰＤに残存していた電荷９２２およびフローティングディフュージョンＦＤに転送された電荷９２１が電源電圧Ｖｄｄに吸い込まれ、フローティングディフュージョンＦＤは電源電圧にリセットされる。
【００５９】
時刻ｔ３に垂直走査回路５０２が制御信号φＴ１をＯＦＦにすることにより、１行目の画素のフォトダイオードＰＤでの電荷蓄積が開始される。このとき、１行目の画素は図９（ｄ）に示す電位分布状態にあり、時刻ｔ３以降にフォトダイオードＰＤで生成された電荷がフォトダイオードＰＤに蓄積されていく。
【００６０】
１行目の画素の画素信号の出力回路３３０からの出力が終了した時点で、２行目の画素は垂直走査回路５０２が発する制御信号φＳ２により選択される。選択された２行目の画素の画素信号は、垂直信号線５０１に出力された後、ラインメモリ３２０に保持され、さらに出力回路３３０から撮像素子２１２の外部に出力される。それとともに、２行目の画素のリセットおよび電荷蓄積開始が１行目の画素と同様に行われる。
【００６１】
続いて３行目、４行目の画素の選択、画素信号の保持および出力、画素のリセット、ならびに画素における電荷蓄積の開始が行われる。全ての画素の画素信号の出力が終了すると、再び１行目に戻って上記動作が周期的に繰り返される。
【００６２】
図８において、制御信号φＳ１の立ち上がりから次の制御信号φＳ１の立ち上がりまでが撮像動作の１フレーム、すなわち１画面分の画像信号を出力する動作に対応する。また、制御信号φＴｎの立ち下がりから次の制御信号φＴｎの立ち上がりまでが、ｎ行目の画素の電荷蓄積期間であり、制御信号φＴｎの立ち下がりの時刻ｔ３を変更することにより電荷蓄積期間の長さを変更することができる。
【００６３】
図１０は、本実施の形態のデジタルスチルカメラ２０１の撮像動作を示すフローチャートである。図１０に示す各処理ステップは、ボディ駆動制御装置２１４によって実行される。ボディ駆動制御装置２１４により、ステップＳ１００でデジタルスチルカメラ２０１の電源がオンされると、ステップＳ１１０以降のカメラ動作が開始される。ステップＳ１１０において、撮像素子２１４は一定周期で撮像動作を繰り返す動作モード（例えば１秒間に６０フレームを出力する動作モード）に設定されている。ボディ駆動制御装置２１４は、１フレーム分の撮像画素３１０ならびに焦点検出画素３１３および３１４のデータ（画素信号）を、所定の増幅率が設定された増幅ＭＯＳトランジスタＡＭＰおよび被写界の明るさに応じた感度設定に対応する増幅度が設定された出力回路３３０を介して、撮像素子２１２から読み出す。
【００６４】
ステップＳ１２０では、撮像画素３１０のデータ（画素信号）に基づく画像データを生成し、その画像データに基づく表示画像を液晶表示素子２１６に表示させる。
【００６５】
ステップＳ１２１では、不揮発性メモリ２１８から各焦点検出画素３１３および３１４の不完全転送電荷量情報を読み出す。
【００６６】
ステップＳ１２２では、各焦点検出画素３１３および３１４の不完全転送電荷量情報に後述する変換増幅率を乗じ、各焦点検出画素３１３および３１４の不完全転送補正データ（補正値）を算出する。後述するように、変換増幅率には、増幅ＭＯＳトランジスタＡＭＰに設定された所定の増幅率と、出力回路３３０から画素信号が出力される際の感度に基づく増幅度とが含まれる。
【００６７】
ステップＳ１２３では、各焦点検出画素３１３および３１４のデータ（画素信号）に、各焦点検出画素３１３および３１４の不完全転送補正データ（補正値）を加算して補正する。
【００６８】
ステップＳ１２１からステップＳ１２３までの処理の詳細については後述する。
【００６９】
ステップＳ１３０では、図２に示す３つの焦点検出エリア１０１、１０２および１０３のうちユーザーに選択された焦点検出エリアにおいて、補正された焦点検出画素のデータ（画素信号）に基づき焦点検出演算を行い、デフォーカス量を算出する。デフォーカス量の信頼性が低い場合またはデフォーカス量の算出が不能であった場合は焦点検出不能となる。
【００７０】
ステップＳ１４０では、合焦近傍の焦点調節状態であるか否か、すなわち算出されたデフォーカス量の絶対値が所定値以内であるか否かを調べる。合焦近傍の焦点調節状態でないと判定された場合はステップＳ１５０へ進み、デフォーカス量をレンズ駆動制御装置２０６へ送信し、交換レンズ２０２のフォーカシング用レンズ２１０を合焦位置に駆動させる。その後、ステップＳ１１０へ戻って上述した動作を繰り返す。
【００７１】
なお、焦点検出不能な場合もこのステップに分岐し、レンズ駆動制御装置２０６へスキャン駆動命令を送信し、交換レンズ２０２のフォーカシング用レンズ２１０を無限から至近までの間でスキャン駆動させる。その後、ステップＳ１１０へ戻って上述した動作を繰り返す。
【００７２】
ステップＳ１４０で合焦近傍であると判定された場合はステップＳ１６０へ進み、シャッターボタン（不図示）の操作によりシャッターレリーズがなされたか否かを判別する。シャッターレリーズがなされていないと判定された場合はステップＳ１１０へ戻り、上述した動作を繰り返す。一方、シャッターレリーズがなされたと判定された場合はステップＳ１７０へ進み、レンズ駆動制御装置２０６へ絞り調整命令を送信し、交換レンズ２０２の絞り値を制御Ｆ値（撮影者により設定されたＦ値または自動設定されたＦ値）にする。絞り制御が終了した時点で、撮像素子２１２に被写体輝度に応じた露光時間（電荷蓄積時間）による撮像動作を行わせ、撮像素子２１２の撮像画素３１０ならびに焦点検出画素３１３および３１４から、設定された感度に応じてデータ（画素信号）を読み出す。
【００７３】
ステップＳ１８０において、焦点検出画素列の各焦点検出画素位置における仮想的な撮像画素のデータを、焦点検出画素３１３および３１４の周囲の撮像画素３１０のデータ（画素信号）と焦点検出画素のデータ（画素信号）に基づいて画素補間することによって求め、その仮想的な撮像画素のデータを、焦点検出画素列の各焦点検出画素位置における画像信号として用いる。ここでの画素補間処理として、例えば特開２００９−９４８８１号公報に開示された画素補間処理を行う。続くステップＳ１９０では、撮像画素のデータ（画素信号）および補間された撮像画素のデータからなる画像データ（画像信号）を生成し、生成した画像データをメモリカード２１９に出力して記憶させる。その後、ステップＳ１１０へ戻って上述した動作を繰り返す。
【００７４】
図１０のステップＳ１３０におけるデフォーカス量の算出、およびその算出に用いられる一般的な像ズレ検出演算処理（相関演算処理）の詳細は、特開２０１０−１２９７８３号公報に開示されており、その像ズレ量に変換係数を乗じてデフォーカス量が算出される。なお、その変換係数は、測距瞳の重心間隔が絞り開口径に応じて変化するために、絞り開口径（Ｆ値）に応じて変化する。
【００７５】
次に、図１０のステップＳ１２１からステップＳ１２３までの不完全転送電荷の補正処理の詳細について説明する。
【００７６】
図１１は、焦点検出画素のフォトダイオードＰＤ（光電変換電荷蓄積部）で蓄積された電荷量を入力Ｘとし、該電荷量に応じたデータ値すなわち画素信号の信号値を出力Ｙとしたときの、入力Ｘと出力Ｙとの関係を示すグラフである。
【００７７】
不完全転送が生じている場合の信号値Ｙｒは、電荷量を信号値に変換する場合の変換増幅率ａおよび不完全転送電荷量ｂを用いると、電荷量Ｘの１次式（１）で表される関係にある。ただし、変換増幅率ａは、図６の増幅ＭＯＳトランジスタＡＭＰの増幅率と、図５の出力回路３３０の感度設定に応じた増幅度とを互いに乗じて得られる。光電変換電荷蓄積部から外部への転送電荷量は（Ｘ−ｂ）で表される。
Ｙｒ＝ａ・（Ｘ−ｂ）      （１）
【００７８】
不完全転送電荷量ｂは個々の焦点検出画素毎にバラつくので、各焦点検出画素毎に不完全転送電荷量を測定して不揮発性メモリ２１８に予め格納しておく。各焦点検出画素毎の不完全転送電荷量は例えば以下のようにして測定する。焦点検出画素における入射光量と生成される電荷量との関係を表す量子化効率が測定系にとって既知で一定であるとすると、ある光量の光を焦点検出画素に入射させた場合に生成される電荷量Ｘ１がわかる。その時に得られた信号値Ｙ１と変換増幅率ａとに基づき、不完全転送電荷量ｂは次式（２）で算出することができる。
ｂ＝Ｘ１−Ｙ１／ａ    （２）
【００７９】
式（２）で求めた不完全転送電荷量ｂが、各焦点検出画素毎に不揮発性メモリ２１８に記憶されており、図１０のステップＳ１２１で読み出される。
【００８０】
図１１において、不完全転送が生じていない場合、すなわち不完全転送電荷量が０の場合の信号値Ｙｓは、電荷量Ｘの１次式で表される関係にある。具体的には、式（３）に示すように、信号値Ｙｓは、不完全転送電荷量ｂに基づく不完全転送が生じている場合の信号値Ｙｒに対して、不完全転送電荷量ｂに変換増幅率ａを乗じた値を加算した値に等しい。
Ｙｓ＝ａ・Ｘ＝Ｙｒ＋ａ・ｂ    （３）
【００８１】
そこで、図１０のステップＳ１２２では、各焦点検出画素毎に不完全転送電荷量ｂ（不完全転送電荷量情報）に変換増幅率ａ（感度に応じた変換係数）を乗じて、不完全転送補正データ（補正値）を算出し、ステップＳ１２３において、該不完全転送補正データ（補正値）を各焦点検出画素の画素信号の信号値（データ）に加算することにより、不完全転送による信号値の誤差を補正している。例えば、ある焦点検出画素の補正前の信号値Ｙ２、不完全転送電荷量ｂ、変換増幅率ａに対して、補正後の信号値Ｙ３は次式（４）で算出される。なお、ここでの変換増幅率ａは、不完全転送電荷量測定時と同一値であるものとする。
Ｙ３＝Ｙ２＋ａ・ｂ    （４）
【００８２】
また、不完全転送電荷量ｂは変換増幅率ａには依存しないので、変換増幅率ａが不完全転送電荷量測定時と異なった値ａ１になった場合においても、補正前の画素信号の信号値Ｙ４に対して補正後の画素信号の信号値Ｙ５は次式（５）で算出されることになる。なお、不完全転送電荷量ｂの測定および不揮発性メモリ２１８への書き込みは、例えば撮像素子２１２の交換時や工場からの出荷前に行われる機械的および電気的な調整にて行われる。
Ｙ５＝Ｙ４＋ａ１・ｂ    （５）
【００８３】
一般に、焦点検出画素の光電変換電荷蓄積部に蓄積された電荷の一部が、光電変換電荷蓄積部から外部への電荷転送の際に光電変換蓄積部に残存した不完全転送の場合には、焦点検出画素のデータ（画素信号）に、画素によって不均一な固定パターンノイズが重畳される。これにより、焦点検出結果に誤差が生ずる。特に低輝度においては高感度で撮像を行うため、蓄積電荷量と不完全転送電荷量との比が小さくなりＳ／Ｎ値が落ちるので、焦点検出不能に陥る場合もある。撮像素子２１２から読み出される画像信号に対して各種補正を行うことで高品質な画像データを生成することが可能であったとしても、焦点検出不能の場合は、ピントの合った高品質な画像データが結局得られない。これに対し、上述した第１の実施の形態においては、不完全転送電荷量を各焦点検出画素毎に補正することにより、高感度撮像状態においても良好に焦点検出を行うことが可能になる。
【００８４】
−−−変形例−−−
（１）  上述した第１の実施の形態では、各焦点検出画素毎に不完全転送電荷量を直接不揮発性メモリ２１８に記憶していたが、不揮発性メモリ２１８に記憶するデータとしては、不完全転送電荷量との比例関係があれば、電荷量以外の次元のデータであっても構わない。
【００８５】
図１２は、焦点検出画素のフォトダイオードＰＤ（光電変換蓄積部）で蓄積された電荷量に比例した電荷量情報を入力Ｚとし、該電荷量情報に応じた画素信号の信号値を出力Ｙとしたときの、入力Ｚと出力Ｙとの関係を示すグラフである。
【００８６】
一般的に画素信号の信号値Ｙｒは、電荷量情報を信号値に変換する場合の変換増幅率α、および不完全転送電荷量に応じた電荷量情報βを用いて、電荷量情報Ｚの１次式（６）で表される関係にある。光電変換電荷蓄積部から外部への転送電荷量に応じた転送電荷量情報は（Ｚ−β）で表される。
Ｙｒ＝α・（Ｚ−β）    （６）
【００８７】
電荷量情報Ｚは電荷量を直接表すパラメータではないが、電荷量に比例した量を表す情報である。例えば図１２において、被写体の輝度、電荷蓄積時間、光学系の絞り値に依存する任意の光量で撮像した場合の電荷量情報を基準値Ｚ１として定め、その時の画素信号の信号値Ｙ１を予め測定する。またその半分の光量で撮像した時の電荷量情報Ｚ２に対し、その時の信号値Ｙ２を測定する。該半分の光量は、電荷蓄積時間を１／２にすることで得られるため、電荷量情報Ｚ２は、基準値Ｚ１の半分、すなわちＺ１／２に等しい。
【００８８】
式（６）は、２点（Ｚ１、Ｙ１）、（Ｚ１／２、Ｙ２）を通る直線であるから、変換増幅率αおよび電荷情報量βは、次式（７）および（８）で求めることができる。
α＝２・（Ｙ１―Ｙ２）／Ｚ１    （７）
β＝Ｚ１・（Ｙ１−２・Ｙ２）／（２・（Ｙ１―Ｙ２））    （８）
【００８９】
変換増幅率αが焦点検出画素に依存せず一定であるとした場合、該変換増幅率αを固定値として不揮発性メモリ２１８に予め記憶させる。ただし、変換増幅率αは被写体輝度には依存するため、変換増幅率αとして、被写体輝度に応じたいくつかの値が記憶される。不完全転送電荷量情報βは個々の焦点検出画素毎にバラつくので、各焦点検出画素毎に不完全転送電荷量情報βを測定して不揮発性メモリ２１８に予め格納しておく。補正処理を行う際に、不揮発性メモリ２１８から読み出した変換増幅率α、不完全転送電荷量情報βを使用する。
【００９０】
図１２において不完全転送が生じていない場合、すなわち不完全転送電荷量情報が０の場合の信号値Ｙｓは、次の電荷量情報Ｚの１次式（９）で表される関係にある。具体的には、式（９）に示すように、信号値Ｙｓは、不完全転送電荷量情報βに基づく不完全転送が生じている場合の信号値Ｙｒに対して、不完全転送電荷量情報βに変換増幅率αを乗じた値を加算した値に等しい。
Ｙｓ＝α・Ｚ＝Ｙｒ＋α・β    （９）
【００９１】
そこで、各焦点検出画素毎の不完全転送電荷量情報βに変換増幅率αを乗じて、不完全転送補正データ（補正値）を算出し、該データを各焦点検出画素の信号値（データ）に加算することにより、不完全転送による信号値の誤差を補正する。例えば、ある焦点検出画素の補正前の信号値Ｙ３、不完全転送電荷量情報β、変換増幅率αに対して、補正後の信号値Ｙ４は次式（１０）で算出されることになる。
Ｙ４＝Ｙ３＋α・β    （１０）
【００９２】
また、不完全転送電荷量情報βは変換増幅率αには依存しないので、変換増幅率αが不完全転送電荷量情報測定時と異なった値α１になった場合においても、補正前の画素信号の信号値Ｙ５に対して補正後の画素信号の信号値Ｙ６は次式（１１）で算出されることになる。
Ｙ６＝Ｙ５＋α１・β    （１１）
【００９３】
以上に示した本変形例においては、量子化効率の値が不要であり、厳密な電荷量測定の必要性がないので、不完全転送電荷量情報の測定を簡便に行うことができる。
【００９４】
（２）  上述した変形例（１）においては、変換増幅率αは各焦点検出画素に依存せず一定であるとしたが、実際には変換増幅率αも各焦点検出画素毎に感度が異なることによる感度不均一性に応じてバラつく場合がある。このような場合、感度不均一性に対応する変換率増幅αの不均一性も補正することが好ましい。
【００９５】
図１３は、上述した不完全転送の補正に加えて、感度不均一性の補正を行う場合の電荷量情報Ｚと信号値Ｙとの関係を示したグラフである。
【００９６】
変形例（１）の説明にも述べたように、各焦点検出画素の変換増幅率αは、式（７）で算出されるので、算出した変換増幅率αを各焦点検出画素毎に不揮発性メモリ２１８に予め格納しておく。補正処理を行う際に、不揮発性メモリ２１８から変換増幅率αを読み出す。
【００９７】
全焦点検出画素に共通な変換増幅率γを用いると、一般に不完全転送電荷量情報βと変換増幅率αの感度不均一性が補正された信号値Ｙｓ′は、補正前の信号値Ｙｒに対して次式（１２）で表される。
Ｙｓ′＝γ・Ｚ＝（γ／α）・Ｙｒ＋γ・β      （１２）
【００９８】
そこで、各焦点検出画素毎の不完全転送電荷量情報βに変換増幅率γを乗じて、不完全転送補正データ（補正値）を算出し、該データを感度不均一性が補正された各焦点検出画素の信号値（データ）に加算することにより、不完全転送による誤差および感度不均一性による誤差を補正する。例えば、ある焦点検出画素の補正前の信号値Ｙ３、該焦点検出画素の不完全転送電荷量情報β、該焦点検出画素の変換増幅率α、全焦点検出画素に共通な変換増幅率γに対して、補正後の信号値Ｙ５は次式（１３）で算出されることになる。
Ｙ５＝（γ／α）・（Ｙ３＋α・β）＝（γ／α）・Ｙ３＋γ・β    （１３）
【００９９】
式（１３）によると、（９）に示す加算処理により不完全転送の補正が行われた後の信号値（Ｙ３＋α・β）に、各画素の感度不均一性に関する不均一性補正係数（γ／α）を乗ずることによって感度不均一性の補正が行われる。なお、不均一性補正係数（γ／α）は、各焦点検出画素毎に不揮発性メモリ２１８に予め格納しておくものとする。式（１３）のような演算処理を行うことにより、不完全転送による誤差および感度不均一性の誤差を矛盾なく良好に補正することができる。
【０１００】
（３）  上述した実施の形態および変形例において、補正前の画素信号の信号値が０の場合には、光電変換電荷蓄積部で蓄積された電荷量は０から不完全転送電荷量の最大値までの範囲内の任意の値を取る可能性がある。この場合において、一律の不完全転送電荷量に応じた不完全転送補正データ（補正値）を補正前の信号値０に加算して補正すると、真に光電変換電荷蓄積部に蓄積された電荷量が０（暗黒）の場合であっても、補正後の画素信号の信号値が０にならなくなってしまう。
【０１０１】
そのような誤差を軽減させるために、補正前の画素信号の信号値が０である場合には、（ｉ）不完全転送電荷量情報についての補正を行わない、（ｉｉ）不完全転送電荷量情報についての補正量を、補正前の信号値が０でない場合の補正量の１／２にする、（ｉｉｉ）隣接する同一種の焦点検出画素の補正後の画素信号の信号値の平均値に置換する等の処理のいずれかを行うことが好ましい。
【０１０２】
（４）  上述した実施の形態および変形例では、すべての焦点検出画素３１３および３１４の画素信号の信号値を、各焦点検出画素毎に記憶した不完全転送電荷量情報に基づいて補正することとした。しかし、これは不完全転送電荷量情報を記憶する不揮発性メモリ２１８の容量がすべての焦点検出画素分だけ確保できる場合に可能な補正であって、不揮発性メモリ２１８の容量が十分確保できない状況であれば、一部の焦点検出画素に限定して不完全転送電荷量の補正を行うようにすることもできる。限定されるそれら一部の焦点検出画素は不完全転送電荷量が大きな焦点検出画素である。不揮発性メモリ２１８は、該焦点検出画素の撮像素子２１２上での位置情報（行アドレスおよび列アドレス）と、その焦点検出画素の各々に対応する不完全転送電荷量情報とを予めペアで記憶している。補正装置２１４３は、画素信号の信号値が撮像素子２１２から読み出された際、該信号値が読み出された画素位置と不揮発性メモリ２１８に記憶されている焦点検出画素の位置情報とが一致した場合には、該位置情報とのペアになった不完全転送電荷量情報に基づいて該信号値を補正する。
【０１０３】
（５）  上述した実施の形態および変形例では、焦点検出画素３１３および３１４の画素信号の信号値を、各焦点検出画素毎に記憶された不完全転送電荷量情報に基づいて補正することとした。撮像画素３１０の画素信号の信号値については、不完全転送電荷量情報に基づく補正が必ずしも必要ではない。しかし、これは不完全転送電荷量情報を記憶する不揮発性メモリ２１８の容量と補正効果の重要性とを考慮したものであって、不揮発性メモリ２１８の容量が十分確保できる状況であれば、撮像画素３１０の画素信号の信号値を、各撮像画素毎に記憶された不完全転送電荷量情報に基づいて補正するようにしてもよい。例えばこのような撮像画素３１０の画素信号の信号値の補正を、図１０のステップＳ１２０およびステップＳ１８０の前に行うことにより、複数の撮像画素３１０のそれぞれにおける低輝度時の不完全転送電荷量の不均一性に基づく画像のザラツキ感も減少する。
【０１０４】
（６）  上述した実施の形態および変形例では、不完全転送電荷量情報に基づく画素信号の信号値の補正を常時行う。しかし、不完全転送電荷量の不均一性の影響は、光電変換電荷蓄積部から外部への転送電荷量が不完全転送電荷量に比較して大きな場合、例えば被写体輝度が高輝度で、かつ出力回路３３０に設定される増幅度が小さい、すなわち低感度の場合には、ほとんど無視できる。従って、不完全転送電荷量情報に基づく画素信号の信号値の補正処理を、被写体輝度が低輝度で、かつ出力回路に設定される増幅度が大きい、すなわち高感度の場合に限定して行うようにしてもよい。このようにすれば、高輝度においては補正処理に必要な負荷が軽減するので、高速な画像処理や焦点検出処理が可能になる。
【０１０５】
（７）  上述した実施の形態および変形例では、撮像素子２１２をＣＭＯＳイメージセンサとして説明した。しかし、撮像素子２１２がＣＣＤのような電荷転送読出しを行うイメージセンサの場合でも、フォトダイオードＰＤのような光電変換電荷蓄積部からＣＣＤによる信号出力部への電荷転送の際に、ＣＭＯＳイメージセンサと同様な不完全転送による残存電荷が発生する。したがって、本発明はＣＣＤイメージセンサに対しても適用することができる。
【０１０６】
（８）  本発明による撮像装置としては、上述したようなカメラボディ２０３に交換レンズ２０２が装着される構成のデジタルスチルカメラ２０１に限定されることはない。例えば、レンズ一体型のデジタルスチルカメラ、またはビデオカメラにも本発明を適用することができる。さらには、携帯電話などに内蔵される小型カメラモジュール、監視カメラやロボット用の視覚認識装置、車載カメラなどにも適用することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１０  マイクロレンズ、１１、１３、１４  光電変換部、
７３、７４、８３、８４  焦点検出光束、９０  射出瞳、９１  光軸、
９３、９４  測距瞳、
１００  撮影画面、１０１、１０２、１０３  焦点検出エリア、
２０１  デジタルスチルカメラ、２０２  交換レンズ、２０３  カメラボディ、
２０４  マウント部、２０６  レンズ駆動制御装置、
２０８  ズーミング用レンズ、２０９  レンズ、２１０  フォーカシング用レンズ、
２１１  絞り、２１２  撮像素子、２１３  電気接点、
２１４  ボディ駆動制御装置、２１５  液晶表示素子駆動回路、２１６  液晶表示素子、
２１７  接眼レンズ、２１８  不揮発性メモリ、２１９  メモリカード、
３１０  撮像画素、３１３、３１４  焦点検出画素、
３２０  ラインメモリ、３３０  出力回路、
５０１  垂直信号線、５０２  垂直走査回路、５０３  水平走査回路、
５１０  リセットＭＯＳトランジスタ、５１１  ＭＯＳトランジスタ、
５１２  行選択ＭＯＳトランジスタ、５２０、５２１  ゲート、
９２０、９２１、９２２  電荷、
２１４１  感度設定装置、２１４２  ＡＤ変換装置、２１４３  補正装置、
２１４４  焦点検出装置
【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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