(57)【要約】【課題】撮像画像の画像品質等を向上する。【解決手段】被写体について第１画像ＲＤ１を取得するように、第１の位置ＰＪ１で第１の撮像を実施する。撮像面ＰＳにおいて複数の画素Ｐに含まれる欠陥画素ＫＰが第１の位置ＰＪ１とは異なる第２の位置ＰＪ２で、その被写体について第２画像ＲＤ２を取得するように、第２の撮像を実施する。第１画像ＲＤ１と第２画像ＲＤ２とについて、被写体に対して互いに同じ位置になるように位置合わせをした状態で、第１画像ＲＤ１と第２画像ＲＤ２とについて画素Ｐごとに信号を加算する。【選択図】図１２
2012160807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像する画素が撮像面に複数設けられた固体撮像素子と、
前記固体撮像素子から出力された信号について信号処理を実施する信号処理部と
を有し、
前記固体撮像素子は、前記被写体について第１画像を取得するように、第１の位置で第１の撮像を実施すると共に、前記撮像面において前記複数の画素に含まれる欠陥画素が前記第１の位置とは異なる第２の位置で前記被写体について第２画像を取得するように、第２の撮像を実施し、
前記信号処理部は、前記第１画像と前記第２画像とについて前記被写体に対して互いに同じ位置になるように位置合わせをした状態で、前記第１画像と前記第２画像とについて画素ごとに信号を加算することによって、前記欠陥画素による欠陥データを補正する欠陥補正処理を実施して撮像画像を生成する、
撮像装置。
【請求項２】
前記固体撮像素子を移動する素子移動部
をさらに有し、
前記素子移動部は、前記第１の撮像の実施後であって前記第２の撮像の実施前に、前記固体撮像素子において前記欠陥画素が位置する位置情報に基づいて、前記固体撮像素子を前記第１の位置から前記第２の位置へ移動する、
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記固体撮像素子は、少なくとも、第１の波長帯域の光を受光する第１画素と、前記第１の波長帯域と異なる第２の波長帯域の光を受光する第２画素とのそれぞれが、前記画素として複数配列されており、
前記素子移動部は、前記固体撮像素子を前記第２の位置に移動したときの前記第１画素の位置が、前記固体撮像素子が前記第１の位置にあるときに前記第１画素が配置された位置にあると共に、前記固体撮像素子を前記第２の位置に移動したときの前記第２画素の位置が、前記固体撮像素子が前記第１の位置にあるときに前記第２画素が配置された位置にあるように、前記固体撮像素子を移動する、
請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記固体撮像素子は、被写体像を受光する有効画素として前記画素が複数配置されている有効画素領域が、前記撮像面に設けられており、前記複数の有効画素において前記撮像画像を生成するための実効画素が複数配置される実効画素領域が、前記有効画素領域内に設定され、
前記素子移動部は、前記固体撮像素子が前記第１の位置にあるときに前記有効画素領域が配置された座標範囲内に、前記固体撮像素子が前記第２の位置にあるときの前記実効画素領域が配置されるように、前記固体撮像素子を移動する、
請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記信号処理部は、前記撮像画像において前記欠陥画素に隣接する他の画素による画素データを用いて、前記撮像画像において前記欠陥画素による画素データについて補正する、
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記信号処理部は、前記第１画像の複数の画素のうち、前記第２画像において欠陥画素が位置する部分の画素の信号をゲインアップすると共に、前記第２画像の複数の画素のうち、前記第１画像において欠陥画素が位置する部分の画素の信号をゲインアップするゲインアップ処理を実施し、
当該ゲインアップ処理の実施後に、前記欠陥補正処理を実施する、
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記信号処理部は、前記固体撮像素子が前記第１の位置から前記第２の位置へ移動したときの変位データを、前記第１画像と前記第２画像とから検出する移動情報取得処理を実施し、
前記変位データに基づいて、前記第１画像と前記第２画像とについて前記被写体に対して互いに同じ位置になるように位置合わせをした状態で、前記欠陥補正処理を実施する、
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
被写体を撮像する画素が撮像面に複数設けられた固体撮像素子と、
前記固体撮像素子から出力された信号について信号処理を実施する信号処理部と
を有し、
前記固体撮像素子は、前記被写体について第１画像を取得するように、第１の位置で第１の撮像を実施すると共に、前記撮像面において前記複数の画素に含まれる欠陥画素が前記第１の位置とは異なる第２の位置で前記被写体について第２画像を取得するように、第２の撮像を実施し、
前記信号処理部は、前記第１画像と前記第２画像とについて前記被写体に対して互いに同じ位置になるように位置合わせをした状態で、前記第１画像と前記第２画像とについて画素ごとに信号を加算することによって、前記欠陥画素による欠陥データを補正する欠陥補正処理を実施して撮像画像を生成する、
電子機器。
【請求項９】
複数の画素が撮像面に設けられた固体撮像素子が、第１の位置にある状態で、被写体について第１の撮像を実施することで第１画像を取得する工程と、
前記固体撮像素子が、前記第１の位置とは異なる第２の位置にある状態で、前記被写体について第２の撮像を実施することで第２画像を取得する工程と、
前記第１画像と前記第２画像とについて前記被写体に対して互いに同じ位置になるように位置合わせをした状態で、前記第１画像と前記第２画像とについて画素ごとに信号を加算することによって、前記欠陥画素による欠陥データを補正する欠陥補正処理を実施して撮像画像を生成する工程と
を含む、
撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、電子機器、撮像方法に関する。特に、本発明は、欠陥画素に起因して撮像画像の画像品質が低下することを防止可能な、撮像装置、電子機器、撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラなどの電子機器は、固体撮像素子を含む。たとえば、固体撮像素子として、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｃｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサ、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）型イメージセンサを含む。
【０００３】
固体撮像素子では、複数の画素がマトリクス状に配列された画素領域が、半導体基板の面に設けられている。複数の画素のそれぞれにおいては、光電変換部が設けられている。光電変換部は、たとえば、フォトダイオードであり、入射光を受光面で受光し光電変換することによって信号電荷を生成する。
【０００４】
複数の画素中においては、半導体の局所的な結晶欠陥などによる欠陥画素が存在する場合があり、この欠陥画素では他の欠陥がない画素に比べて感度が低下して、信号強度が低い信号が出力される場合がある。このため、撮像画像に白キズなどの不具合が発生するために、画像品質が低下する場合がある。
【０００５】
このような欠陥画素による不具合を解消するために、欠陥補正を実施することが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許３１８６２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図２４は、欠陥補正の一例を示す図である。図２４においては、画素Ｐの配列を示している。
【０００８】
図２４に示すように、画素Ｐは、水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれに複数が配列されている。画素Ｐは、赤色の波長帯域の光を受光する赤色画素Ｒと、緑色の波長帯域の光を受光する緑色画素Ｇと、青色の波長帯域の光を受光する青色画素Ｂとを含む。
【０００９】
赤色画素Ｒと緑色画素Ｇと青色画素Ｂとのそれぞれは、図２４に示すように、ベイヤー配列ＢＨで配列されている。すなわち、緑色画素Ｇが市松状になるように、対角方向へ並んで配置されている。そして、赤色画素Ｒと青色画素Ｂとが、複数の緑色画素Ｇにおいて、対角方向に並ぶように配置されている。
【００１０】
このとき、図２４（ａ）において太線で囲って示しているように、複数の画素Ｐのうち、たとえば、一つの青色画素Ｂが欠陥画素ＫＰとして形成される場合がある。
【００１１】
このような場合に欠陥補正を実施する際には、図２４（ａ）に示すように、欠陥画素ＫＰの隣りに位置する他の隣接画素ＲＰ（破線で示したもの）から出力された画素データに基づいて得られるデータを、その欠陥画素ＫＰから出力された画素データとする。つまり、欠陥画素ＫＰの周辺に位置する隣接画素ＲＰから得られる画素データを用いて、その欠陥画素ＫＰの画素データを補間により得る。たとえば、複数の青色画素Ｂのうち、欠陥画素ＫＰとして存在するものに対して水平方向ｘおよび垂直方向ｙに隣接する隣接画素ＲＰから出力された画素データを加算平均したデータを生成する。そして、そのデータを欠陥画素ＫＰから出力された画素データとして置換することで、欠陥補正を実施する。
【００１２】
しかしながら、この場合には、その補正後の欠陥画素ＫＰの画素データは、別の位置の画素Ｐから得た画素データを用いて形成されており、実際には、その欠陥画素ＫＰの部分の情報が不足していることになる。このため、撮像画像においては、解像度が低下し、画像品質の向上が十分でない場合がある。
【００１３】
特に、暗時における撮影のように露光時間が長く、長時間の電荷蓄積を行うときには、このような不具合の発生が顕在化する場合がある。たとえば、夜空の星を撮影する場合には、上記の補正によって、星による高輝度部分が低輝度になって、画像内に表示されなくなる場合があり、画像品質が低下する。
【００１４】
また、図２４（ｂ）に示すように、欠陥画素ＫＰが連続的に複数並ぶように存在しており、（ａ）において隣接画素ＲＰとした画素Ｐが欠陥画素ＫＰである場合には、上記の欠陥補正をしたとしても十分な補正が行われず、画像品質の向上が容易でない場合がある。
【００１５】
また、欠陥画素ＫＰが存在する部分が大きい場合を不良チップとして廃棄すると、製品歩留まりが悪化する場合がある。
【００１６】
このように、撮像装置においては、欠陥画素に起因して、撮像画像の画像品質や製品歩留まり等を向上させることが困難な場合がある。
【００１７】
したがって、本発明は、撮像画像の画像品質等を向上可能な、撮像装置、電子機器、撮像方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の撮像装置は、被写体を撮像する画素が撮像面に複数設けられた固体撮像素子と、前記固体撮像素子から出力された信号について信号処理を実施する信号処理部とを有し、前記固体撮像素子は、前記被写体について第１画像を取得するように、第１の位置で第１の撮像を実施すると共に、前記撮像面において前記複数の画素に含まれる欠陥画素が前記第１の位置とは異なる第２の位置で前記被写体について第２画像を取得するように、第２の撮像を実施し、前記信号処理部は、前記第１画像と前記第２画像とについて前記被写体に対して互いに同じ位置になるように位置合わせをした状態で、前記第１画像と前記第２画像とについて画素ごとに信号を加算することによって、前記欠陥画素による欠陥データを補正する欠陥補正処理を実施して撮像画像を生成する。
【００１９】
本発明の電子機器は、被写体を撮像する画素が撮像面に複数設けられた固体撮像素子と、前記固体撮像素子から出力された信号について信号処理を実施する信号処理部とを有し、前記固体撮像素子は、前記被写体について第１画像を取得するように、第１の位置で第１の撮像を実施すると共に、前記撮像面において前記複数の画素に含まれる欠陥画素が前記第１の位置とは異なる第２の位置で前記被写体について第２画像を取得するように、第２の撮像を実施し、前記信号処理部は、前記第１画像と前記第２画像とについて前記被写体に対して互いに同じ位置になるように位置合わせをした状態で、前記第１画像と前記第２画像とについて画素ごとに信号を加算することによって、前記欠陥画素による欠陥データを補正する欠陥補正処理を実施して撮像画像を生成する。
【００２０】
本発明の撮像方法は、複数の画素が撮像面に設けられた固体撮像素子が、第１の位置にある状態で、被写体について第１の撮像を実施することで第１画像を取得する工程と、前記固体撮像素子が、前記第１の位置とは異なる第２の位置にある状態で、前記被写体について第２の撮像を実施することで第２画像を取得する工程と、前記第１画像と前記第２画像とについて前記被写体に対して互いに同じ位置になるように位置合わせをした状態で、前記第１画像と前記第２画像とについて画素ごとに信号を加算することによって、前記欠陥画素による欠陥データを補正する欠陥補正処理を実施して撮像画像を生成する工程と
を含む。
【００２１】
本発明においては、複数の画素が撮像面に設けられた固体撮像素子が、第１の位置にある状態で、被写体について第１の撮像を実施して第１画像を取得する。そして、その固体撮像素子が第１の位置とは異なる第２の位置にある状態で、その被写体について第２の撮像を実施することで第２画像を取得する。そして、第１画像と第２画像とについて、その被写体に対して互いに同じ位置になるように位置合わせをした状態で、第１画像と第２画像とについて画素ごとに信号を加算する。これによって、欠陥画素による欠陥データを補正する欠陥補正処理を実施して撮像画像を生成する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、撮像画像の画像品質等を向上可能な、撮像装置、電子機器、撮像方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の実施形態１において、デジタルカメラ４００の要部構成を模式的に示す構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態１において、固体撮像素子１の全体構成を示す上面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態１において、画素Ｐの要部を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態１において、画素Ｐの要部を示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態１において、画素Ｐの要部を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態１において、カラーフィルタＣＦを示す上面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態１において、デジタルカメラ４００の動作の概要を示すフロー図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態１において、デジタルカメラ４００において撮像を実施する際に、画素Ｐの画素トランジスタＴｒへ送信する制御信号を示すタイミングチャートである。
【図９】図９は、本発明の実施形態１において、撮像時における固体撮像素子１を示す上面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態１において、撮像時における固体撮像素子１を示す上面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態１において、欠陥補正演算処理を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態１において、欠陥補正演算処理を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態１において、撮像時における固体撮像素子１を示す上面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態１において、撮像時における固体撮像素子１を示す上面図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態１において、欠陥補正演算処理を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施形態１において、欠陥補正演算処理を示す図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施形態２において、欠陥補正演算処理を示す図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施形態３において、デジタルカメラ４００の動作の概要を示すフロー図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施形態３において、ゲインアップ処理を示す図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施形態３において、欠陥補正演算処理を示す図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施形態４において、デジタルカメラ４００の動作の概要を示すフロー図である。
【図２２】図２２は、本発明の実施形態４において、固体撮像素子の移動情報の取得動作を示す図である。
【図２３】図２３は、本発明の実施形態４において、欠陥補正演算処理を示す図である。
【図２４】図２４は、欠陥補正の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２５】
なお、説明は、下記の順序で行う。
１．実施形態１（固体撮像素子を素子移動部が移動させる場合）
２．実施形態２（周辺の隣接画素のデータを用いて欠陥画素データを補正する場合）
３．実施形態３（欠陥画素の位置のある画素データをゲインアップ後、欠陥補正する場合）
４．実施形態４（固体撮像素子を素子移動部が移動させず、手ブレで移動する場合）
５．その他
【００２６】
＜１．実施形態１＞
（１）装置構成
（１−１）撮像装置の全体構成
図１は、本発明の実施形態１において、デジタルカメラ４００の要部構成を模式的に示す構成図である。
【００２７】
図１に示すように、デジタルカメラ４００は、カメラ本体部４１０と、撮影レンズ部４２０とを含む。
【００２８】
カメラ本体部４１０は、図１に示すように、固体撮像素子１と、制御部４３と、信号処理部４４と、素子移動部４５とを有し、これらの各部を筐体の内部に収容している。
【００２９】
カメラ本体部４１０において、固体撮像素子１は、撮影レンズ部４２０の光軸に対して撮像面ＰＳが垂直になるように配置されている。固体撮像素子１は、撮影レンズ部４２０を介して被写体像として入射する入射光Ｈを、撮像面ＰＳで受光し光電変換することによって、信号電荷を生成する。固体撮像素子１は、制御部４３から出力される制御信号に基づいて駆動し、各画素から信号電荷を読み出して画素データとして出力する。固体撮像素子１の詳細な構成については後述する。
【００３０】
カメラ本体部４１０において、制御部４３は、たとえば、操作部（図示なし）に入力された操作データに基づいて、各種の制御信号を固体撮像素子１と信号処理部４４と素子移動部４５とに出力し、各部を駆動させる。制御部４３は、ＣＰＵなどの演算処理装置（図示なし）と、ＲＡＭ，ＲＯＭなどの記憶装置（図示なし）とを含み、記録装置で記憶されたプログラムを演算処理装置が用いて、各部の制御を実施する。
【００３１】
カメラ本体部４１０において、信号処理部４４は、制御部４３から出力された制御信号に基づいて、固体撮像素子１から出力された画素データについて信号処理を実施する。信号処理部４４は、記録装置（図示なし）で記憶されたプログラムを演算処理装置（図示なし）が用いて、信号処理を実施する。信号処理部４４は、記録装置（図示なし）が記憶した画素データによるＲＡＷ画像について、演算処理装置（図示なし）がデモザイク処理などの現像処理を実施する。これにより、被写体像についてデジタルカラー画像を撮像画像として生成し、そのカラー画像データを記録装置（図示なし）が記憶する。
【００３２】
カメラ本体部４１０において、素子移動部４５は、制御部４３から出力された制御信号に基づいて、固体撮像素子１を移動させる。ここでは、素子移動部４５は、固体撮像素子１の撮像面ＰＳ（ｘｙ面）に沿った方向に固体撮像素子１を移動させる。たとえば、素子移動部４５は、圧電素子やコイルを用いた素子などのアクチュエータを含み、水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれに、固体撮像素子１を移動させる。たとえば、素子移動部４５は、固体撮像素子１の撮像面ＰＳに設置されたローパスフィルタ（図示なし）の表面に付着するダストを落とすために、カメラの電源がオフされるときに固体撮像素子１を振動させる。つまり、アンチダスト機能を発揮させるために、素子移動部４５が設けられている。
【００３３】
撮影レンズ部４２０は、結像レンズや絞り（図示なし）などの光学部材を含み、入射する被写体像による光を、固体撮像素子１の撮像面ＰＳへ集光するように設けられている。
【００３４】
詳細については後述するが、本実施形態において撮像画像を生成する際には、デジタルカメラ４００は、まず、制御部４３が固体撮像素子１を制御することによって、被写体について１回目の撮像を実施する。そして、その１回目の撮像の実施で得た第１画像のデータを信号処理部４４の記録装置（図示なし）が記憶する。
つぎに、制御部４３が素子移動部４５を制御することによって、固体撮像素子１を移動する。つまり、本実施形態では、アンチダスト機能を発揮させるために素子移動部４５を用いる以外に、第２の撮像前に固体撮像素子１を移動させる手段として素子移動部４５を用いる。
つぎに、制御部４３が固体撮像素子１を制御することによって、１回目の撮像が実施した位置と異なる位置で、その被写体について２回目の撮像を実施する。そして、その２回目の撮像を実施で得た第２画像のデータを信号処理部４４の記録装置（図示なし）が記憶する。
このように、２回、シャッターを切って、同一の被写体について連続的に撮影し、２枚の画像を得る。
つぎに、制御部４３が信号処理部４４を制御することによって、１回目の撮像による第１画像と、２回目の撮像による第２画像とを、信号処理部４４が加算する処理を実施する。これにより、固体撮像素子１において欠陥画素として存在する画素Ｐから得られた画素データが補正され、最終画像が生成される。
【００３５】
（１−２）固体撮像素子の構成
デジタルカメラ４００を構成する各部の詳細について説明する。
【００３６】
図２は、本発明の実施形態１において、固体撮像素子１の全体構成を示す上面図である。
【００３７】
本実施形態の固体撮像素子１は、たとえば、ＣＭＯＳ型イメージセンサであり、図２に示すように、半導体基板１０１を含む。この半導体基板１０１は、たとえば、単結晶シリコンで形成されており、図２に示すように、半導体基板１０１においては、画素領域ＰＡと、周辺領域ＳＡとが設けられている。
【００３８】
（ａ）画素領域ＰＡ
画素領域ＰＡは、図２に示すように、矩形形状であり、複数の画素Ｐが水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれに、配置されている。つまり、画素領域ＰＡには、画素Ｐがマトリクス状に並んでいる。
【００３９】
画素領域ＰＡにおいて、画素Ｐは、入射光Ｈを受光して信号電荷を生成するように構成されている。そして、その生成した信号電荷が、画素トランジスタ（図示なし）によって読み出されて出力される。画素Ｐの詳細な構成については、後述する。
【００４０】
本実施形態では、画素領域ＰＡは、有効画素領域ＰＡ１と、オプティカル・ブラック領域ＰＡ２とを含む。
【００４１】
画素領域ＰＡにおいて、有効画素領域ＰＡ１は、画素Ｐが、いわゆる有効画素として配置されている。つまり、有効画素領域ＰＡ１では、画素Ｐの上方が開口しており、上方から入射した入射光Ｈを画素Ｐが受光する。
【００４２】
この有効画素領域ＰＡ１では、実効画素領域ＰＡ１１が設定されており、その実効画素領域ＰＡ１１に配置された有効画素から出力される信号を画素データとして用いて、撮像画像が生成される。具体的には、有効画素領域ＰＡ１の周辺部分以外が、実効画素領域ＰＡ１１として設定される。つまり、有効画素領域ＰＡ１において実効画素領域ＰＡ１１以外の有効画素は、入射光の受光によって映像信号を出力可能ではあるが、通常、撮像画像の生成に用いられない。
【００４３】
画素領域ＰＡにおいて、オプティカル・ブラック領域ＰＡ２は、図２に示すように、たとえば、有効画素領域ＰＡ１の周囲に設けられている。
【００４４】
オプティカル・ブラック領域ＰＡ２では、画素Ｐが、いわゆるオプティカル・ブラック（ＯＢ）画素として配列されている。つまり、オプティカル・ブラック領域ＰＡ２では、画素Ｐの上方に遮光膜（図示なし）が設けられており、画素Ｐに入射光が直接的に入射しないように構成されている。そして、オプティカル・ブラック領域ＰＡ２は、画素Ｐから黒レベルの基準信号が出力される。この画素Ｐから出力される黒レベルの基準信号は、暗電流などのノイズ成分を除去するように、有効画素から出力された信号について補正処理をする際に用いられる。
【００４５】
（ｂ）周辺領域ＳＡ
周辺領域ＳＡは、図２に示すように、画素領域ＰＡの周囲に位置している。そして、この周辺領域ＳＡにおいては、周辺回路が設けられている。
【００４６】
具体的には、図２に示すように、垂直駆動回路１３と、カラム回路１４と、水平駆動回路１５と、外部出力回路１７と、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１８と、シャッター駆動回路１９とが、周辺回路として設けられている。各部は、制御部４３（図１参照）から入力される制御信号に基づいて駆動し、撮像動作が実行される。
【００４７】
垂直駆動回路１３は、図２に示すように、周辺領域ＳＡにおいて、画素領域ＰＡの側部に設けられており、画素領域ＰＡの画素Ｐを行単位で選択して駆動させるように構成されている。
【００４８】
カラム回路１４は、図２に示すように、周辺領域ＳＡにおいて、画素領域ＰＡの下端部に設けられており、列単位で画素Ｐから出力される信号について信号処理を実施する。ここでは、カラム回路１４は、ＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ；相関二重サンプリング）回路（図示なし）を含み、固定パターンノイズを除去する信号処理を実施する。
【００４９】
水平駆動回路１５は、図２に示すように、カラム回路１４に電気的に接続されている。水平駆動回路１５は、たとえば、シフトレジスタを含み、カラム回路１４において画素Ｐの列ごとに保持されている信号を、順次、外部出力回路１７へ出力させる。
【００５０】
外部出力回路１７は、図２に示すように、カラム回路１４に電気的に接続されており、カラム回路１４から出力された信号について信号処理を実施後、外部へ出力する。外部出力回路１７は、ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路１７ａとＡＤＣ回路１７ｂとを含む。外部出力回路１７においては、ＡＧＣ回路１７ａが信号にゲインをかけた後に、ＡＤＣ回路１７ｂがアナログ信号からデジタル信号へ変換して、外部へ出力する。
【００５１】
タイミングジェネレータ１８は、図２に示すように、垂直駆動回路１３、カラム回路１４、水平駆動回路１５，外部出力回路１７，シャッター駆動回路１９のそれぞれに電気的に接続されている。タイミングジェネレータ１８は、各種のタイミング信号を生成し、垂直駆動回路１３、カラム回路１４、水平駆動回路１５，外部出力回路１７，シャッター駆動回路１９に出力することで、各部について駆動制御を行う。
【００５２】
シャッター駆動回路１９は、画素Ｐを行単位で選択して、画素Ｐにおける露光時間を調整するように構成されている。
【００５３】
（１−３）画素の構成
画素Ｐの詳細な構成について説明する。
【００５４】
図３〜図５は、本発明の実施形態１において、画素Ｐの要部を示す図である。
【００５５】
ここで、図３は、画素領域ＰＡの有効画素領域ＰＡ１に設けられた画素Ｐの断面を示している。つまり、図３では、有効画素として設けられた画素Ｐの断面を示している。
【００５６】
そして、図４は、画素Ｐの回路図を示している。
【００５７】
そして、図５は、画素Ｐの上面を示している。図３では、図５に示すＹ１−Ｙ２部分およびＸ１−Ｘ２部分の断面について示している。
【００５８】
画素領域ＰＡのオプティカル・ブラック領域ＰＡ２の詳細については、図示を省略しているが、オプティカル・ブラック領域ＰＡ２では、図３，図４で示す有効画素領域ＰＡ１の画素Ｐに対して、カラーフィルタＣＦ，オンチップレンズＭＬが設けられていない。オプティカル・ブラック領域ＰＡ２では、上述したように、画素Ｐに入射する入射光Ｈを遮光する遮光膜（図示なし）が設けられている。この点を除いて、オプティカル・ブラック領域ＰＡ２では、有効画素領域ＰＡ１と同様に、各部が構成されている。
【００５９】
各図に示すように、画素Ｐは、フォトダイオード２１と、画素トランジスタＴｒとを含む。ここで、画素トランジスタＴｒは、転送トランジスタ２２と、増幅トランジスタ２３と、選択トランジスタ２４と、リセットトランジスタ２５とを含み、フォトダイオード２１から信号電荷を読み出すように構成されている。
【００６０】
本実施形態においては、図３に示すように、半導体基板１０１の表面側（図では上面側）に、転送トランジスタ２２などの画素トランジスタＴｒが設けられている。そして、その半導体基板１０１の表面側には、配線層１１１が設けられている。そして、その表面側とは反対側の裏面側（図では下面側）から入射する入射光Ｈを、フォトダイオード２１が受光面ＪＳで受光するように設けられている。つまり、本実施形態の固体撮像素子１は、「裏面照射型」のＣＭＯＳイメージセンサである。
【００６１】
画素Ｐを構成する各部について下記に示す。
【００６２】
（ａ）フォトダイオード２１
画素Ｐにおいて、フォトダイオード２１は、図３に示すように、入射光Ｈを受光面ＪＳで受光し、光電変換することによって、信号電荷を生成して蓄積するように構成されている。
【００６３】
ここでは、フォトダイオード２１は、単結晶シリコン半導体である半導体基板１０１内に設けられている。フォトダイオード２１は、ｎ型電荷蓄積領域１０１ｎａ，１０１ｎｂを含み、ｎ型電荷蓄積領域１０１ｎａ，１０１ｎｂが、半導体基板１０１のｐ型半導体領域１０１ｐａ，１０１ｐｂ内に設けられている。つまり、ｐ型半導体領域１０１ｐａとｎ型電荷蓄積領域１０１ｎａ，１０１ｎｂとが、半導体基板１０１において裏面側（図３では、下面）から表面側（図３では、上面）へ向かって、順次、形成されている。また、ｎ型電荷蓄積領域１０１ｎａ，１０１ｎｂにおいては、半導体基板１０１の裏面側から表面側へ向かって、不純物濃度が高くなるように形成されている。そして、ｎ型電荷蓄積領域１０１ｎａ，１０１ｎｂにおいて、半導体基板１０１の表面側には、ｐ型半導体領域１０１ｐａ，１０１ｐｂよりも不純物濃度が高いｐ型半導体領域１０１ｐｃが、正孔蓄積層として設けられている。このように、フォトダイオード２１は、いわゆるＨＡＤ（Ｈａｌｌ  Ａｃｕｍｕｌａｔｅｄ  Ｄｉｏｄｅ）構造で形成されている。
【００６４】
（ｂ）画素トランジスタＴｒ
画素Ｐにおいて、画素トランジスタＴｒは、図３〜図５に示すように、転送トランジスタ２２と、増幅トランジスタ２３と、選択トランジスタ２４と、リセットトランジスタ２５とを含み、信号電荷を読み出して信号として出力する。
【００６５】
ここでは、画素トランジスタＴｒを構成する各トランジスタ２２〜２５は、図３に示すように、半導体基板１０１の表面側に設けられている。各トランジスタ２２〜２５は、たとえば、ＮチャネルのＭＯＳトランジスタとして構成されている。たとえば、各トランジスタ２２〜２５は、半導体基板１０１において画素Ｐの間を分離する領域に、活性化領域（図示なし）が形成されており、ゲート電極が、たとえば、ポリシリコンを用いて形成されている。
【００６６】
画素トランジスタＴｒにおいて、転送トランジスタ２２は、図４に示すように、フォトダイオード２１で生成された信号電荷を、増幅トランジスタ２３のゲートへ電気信号として出力するように構成されている。具体的には、転送トランジスタ２２は、転送線２６からゲートに転送信号ＴＧが与えられることによって、フォトダイオード２１において蓄積された信号電荷を、フローティング・ディフュージョンＦＤに転送する。フローティング・ディフュージョンＦＤにおいては、電荷から電圧に変換されて、増幅トランジスタ２３のゲートへ電気信号として入力される。
【００６７】
画素トランジスタＴｒにおいて、増幅トランジスタ２３は、図４に示すように、フローティング・ディフュージョンＦＤにおいて、電荷から電圧へ変換された電気信号を増幅して出力するように構成されている。具体的には、増幅トランジスタ２３では、ゲートが、フローティング・ディフュージョンＦＤと配線によって電気的に接続されている。また、増幅トランジスタ２３では、ドレインに電源電位Ｖｄｄが印加されている。また、ソースが選択トランジスタ２４のドレインに電気的に接続されている。増幅トランジスタ２３は、選択トランジスタ２４が選択信号によってオン状態になったときには、定電流が供給されソースフォロアとして動作する。このため、増幅トランジスタ２３では、フローティング・ディフュージョンＦＤにおいて、電荷から電圧へ変換された電気信号が増幅される。
【００６８】
画素トランジスタＴｒにおいて、選択トランジスタ２４は、図４に示すように、選択トランジスタ２４は、選択信号が入力された際に、増幅トランジスタ２３から出力された電気信号を、垂直信号線（図示なし）へ出力するように構成されている。具体的には、選択トランジスタ２４は、選択信号ＳＥＬが供給されるアドレス線２８にゲートが電気的に接続されている。そして、選択トランジスタ２４は、選択信号ＳＥＬが供給されてオン状態になった際に、上記のように増幅トランジスタ２３によって増幅された出力信号を、垂直信号線２７に出力する。
【００６９】
画素トランジスタＴｒにおいて、リセットトランジスタ２５は、図４に示すように、リセットトランジスタ２５は、増幅トランジスタ２３のゲート電位をリセットするように構成されている。具体的には、リセットトランジスタ２５は、リセット信号ＲＳＴが供給されるリセット線２９にゲートが接続されている。また、リセットトランジスタ２５は、ドレインに電源電位Ｖｄｄが印加されている。また、ソースがフローティング・ディフュージョンＦＤに電気的に接続されている。そして、リセットトランジスタ２５は、リセット線２９からリセット信号ＲＳＴがゲートに供給されオン状態になった際に、フローティング・ディフュージョンＦＤを介して、増幅トランジスタ２３のゲート電位を、電源電圧ＶＤＤにリセットする。
【００７０】
（ｃ）その他の部材
上記の他に、図３に示すように、画素Ｐにおいては、半導体基板１０１の裏面側（図３では下面側）に、カラーフィルタＣＦとオンチップレンズＭＬとが設けられている。
【００７１】
図６は、本発明の実施形態１において、カラーフィルタＣＦを示す上面図である。
【００７２】
カラーフィルタＣＦは、図６に示すように、レッドフィルタ層ＣＦＲと、グリーンフィルタ層ＣＦＧと、ブルーフィルタ層ＣＦＢとを含む。レッドフィルタ層ＣＦＲと、グリーンフィルタ層ＣＦＧと、ブルーフィルタ層ＣＦＢとのそれぞれは、隣接して配置されており、いずれかが、複数の画素Ｐのそれぞれに対応して設けられている。
【００７３】
ここでは、図６に示すように、レッドフィルタ層ＣＦＲと、グリーンフィルタ層ＣＦＧと、ブルーフィルタ層ＣＦＢとのそれぞれが、ベイヤー配列で並ぶように配置されている。すなわち、複数のグリーンフィルタ層ＣＦＧが市松状になるように、対角方向へ並んで配置されている。そして、レッドフィルタ層ＣＦＲとブルーフィルタ層ＣＦＢとが、複数のグリーンフィルタ層ＣＦＧにおいて、対角方向に並ぶように配置されている。たとえば、カラーフィルタＣＦは、着色顔料とフォトレジスト樹脂とを含む塗布液を、スピンコート法などのコーティング方法によって塗布して塗膜を形成後、リソグラフィ技術によって、その塗膜をパターン加工して形成される。
【００７４】
オンチップレンズＭＬは、図３に示すように、中心が縁よりも厚く形成された凸型レンズであり、カラーフィルタＣＦを介して、入射光Ｈをフォトダイオード２１の受光面ＪＳへ集光するように構成されている。たとえば、オンチップレンズＭＬは、スチレン樹脂、アクリル樹脂、ノボラック樹脂などの透明な有機材料を用いて形成されている。この他に、ＳｉＯ２，ＳｉＮ，ＳｉＯＮ，ＳｉＣＮなどのように透明な無機材料を用いて形成しても良い。
【００７５】
また、図３に示すように、半導体基板１０１の表面においては、画素トランジスタＴｒを被覆するように、配線層１１１が設けられている。この配線層１１１においては、各素子に電気的に接続された複数の配線１１１ｈが、絶縁層１１１ｚ内を構成する複数の層間絶縁膜（図示なし）の間に設けられている。つまり、層間絶縁膜（図示なし）と配線１１１ｈとを交互に積み重ねることで、配線層１１１が形成されている。各配線１１１ｈは、画素トランジスタＴｒに電気的に接続する転送線，アドレス線，垂直信号線，リセット線などの配線として機能するように積層して形成されている。また、配線層１１１において半導体基板１０１が設けられた面とは反対側の面には、支持基板（図示なし）が貼り合わされており、補強されている。
【００７６】
（２）動作
上記のデジタルカメラ４００の動作について説明する。
【００７７】
図７は、本発明の実施形態１において、デジタルカメラ４００の動作の概要を示すフロー図である。
【００７８】
（ａ）１回目の撮像（ＳＴ１１）
撮像画像を生成する際には、まず、図７に示すように、１回目の撮像を実施する。
【００７９】
ここでは、デジタルカメラ４００においては、制御部４３が固体撮像素子１に制御信号を送信し、固体撮像素子１の動作を制御して、被写体について１回目の撮像を実施する。そして、その１回目の撮像を実施で得た第１画像のデータを信号処理部４４の記録装置（図示なし）が記憶する（図１参照）。
【００８０】
つまり、固体撮像素子１が第１の位置にある状態で、被写体について、この第１の撮像を実施することで、第１画像を取得する。
【００８１】
図８は、本発明の実施形態１において、デジタルカメラ４００において撮像を実施する際に、画素Ｐの画素トランジスタＴｒへ送信する制御信号を示すタイミングチャートである。
【００８２】
図８において、（ａ）は、選択トランジスタ２４のゲートへ入力する選択信号ＳＥＬを示している。そして、（ｂ）は、転送トランジスタ２２のゲートへ入力する転送信号ＴＧを示している。そして、（ｃ）は、リセットトランジスタ２５のゲートへ入力するリセット信号ＲＳＴを示している（図４参照）。
【００８３】
図８に示すように、撮像を実施する際には、第１の時点Ｔ１において、ハイレベルの選択信号ＳＥＬおよびリセット信号ＲＳＴを送信し、選択トランジスタ２４およびリセットトランジスタ２５をオン状態にする。これにより、増幅トランジスタ２３のゲート電位をリセットする（図４参照）。
【００８４】
そして、図８に示すように、第２の時点Ｔ２においては、リセット信号ＲＳＴをローレベルとして、リセットトランジスタ２５をオフ状態にする。そして、この後、リセットレベルに対応した電圧を、出力信号として、カラム回路１４へ読み出す（図２，図４参照）。
【００８５】
そして、図８に示すように、第３の時点Ｔ３においては、ハイレベルの転送信号ＴＧを送信し、転送トランジスタ２２をオン状態にする。これにより、フォトダイオード２１で蓄積された信号電荷を、フローティング・ディフュージョンＦＤへ転送する（図４参照）。
【００８６】
そして、図８に示すように、第４の時点Ｔ４においては、転送信号ＴＧをローレベルとし、転送トランジスタ２２をオフ状態にする。そして、この後、その転送された信号電荷の量に応じた信号レベルの電圧を、出力信号として、カラム回路１４へ読み出す（図２，図４参照）。
【００８７】
そして、図８に示すように、第５の時点Ｔ５においては、転送信号ＴＧおよびリセット信号ＲＳＴをハイレベルとして、転送トランジスタ２２およびリセットトランジスタ２５をオン状態にする（図４参照）。
【００８８】
その後、図８に示すように、第６の時点Ｔ６においては、選択信号ＳＥＬ、転送信号ＴＧ、および、リセット信号ＲＳＴをローレベルとして、選択トランジスタ２４、転送トランジスタ２２、および、リセットトランジスタ２５をオフ状態にする（図４参照）。
【００８９】
カラム回路１４においては、先に読み出したリセットレベルの信号と、後に読み出した信号レベルの信号とを差分処理して信号を蓄積する（図２，図４参照）。これにより、画素Ｐごとに設けられた各トランジスタのＶｔｈのバラツキ等によって発生する固定的なパターンノイズが、キャンセルされる。
【００９０】
上記のように画素Ｐを駆動する動作は、各トランジスタ２２，２４，２５の各ゲートが、水平方向ｘに並ぶ複数の画素Ｐからなる行単位で接続されていることから、その行単位に並ぶ複数の画素Ｐについて同時に行われる。
【００９１】
具体的には、上述した垂直駆動回路１３によって供給される選択信号によって、水平ライン（画素行）単位で垂直な方向に順次選択される。そして、タイミングジェネレータ１８から出力される各種タイミング信号によって各画素Ｐのトランジスタが制御される。これにより、各画素における信号が垂直信号線２７を通して画素Ｐの列毎にカラム回路１４に読み出される（図２，図４参照）。
【００９２】
そして、カラム回路１４で蓄積された信号が、水平駆動回路１５によって選択されて、外部出力回路１７へ順次出力される。そして、この撮像で得た信号を第１画像のデータとして信号処理部４４の記録装置（図示なし）が記憶する（図２参照）。
【００９３】
（ｂ）固体撮像素子の移動（ＳＴ２１）
つぎに、図７に示すように、固体撮像素子１を移動する。
【００９４】
ここでは、制御部４３が素子移動部４５に制御信号を送信して制御することで、素子移動部４５が固体撮像素子１を移動する。
【００９５】
図９，図１０は、本発明の実施形態１において、撮像時における固体撮像素子１を示す上面図である。
【００９６】
図９，図１０においては、図２の上面図において有効画素領域ＰＡ１の部分を示しており、説明の都合で、水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれに６つの画素Ｐが実効画素領域ＰＡ１１に含まれると仮定した場合を示している。
【００９７】
ここで、図９は、１回目の撮像が実施された際の固体撮像素子１を示しており、図１０は、２回目の撮像が実施された際の固体撮像素子１を示している。また、図１０では、１回目の撮像が実施された際の固体撮像素子１について、破線で示している。
【００９８】
図９，図１０に示すように、画素Ｐは、水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれに複数が配列されている。画素Ｐは、赤色画素Ｒと緑色画素Ｇと青色画素Ｂとを含む。赤色画素Ｒは、レッドフィルタ層ＣＦＲ（図６参照）を介して入射する赤色の波長帯域の光を受光して、赤色画素信号を出力する。緑色画素Ｇは、グリーンフィルタ層ＣＦＧ（図６参照）を介して入射する緑色の波長帯域の光を受光して、緑色画素信号を出力する。青色画素Ｂは、ブルーフィルタ層ＣＦＢ（図６参照）を介して入射する青色の波長帯域の光を受光して青色画素信号を出力する。
【００９９】
赤色画素Ｒと緑色画素Ｇと青色画素Ｂとのそれぞれは、図９，図１０に示すように、ベイヤー配列で配列されている。すなわち、緑色画素Ｇが市松状になるように、対角方向へ並んで配置されている。そして、赤色画素Ｒと青色画素Ｂとが、複数の緑色画素Ｇにおいて、対角方向に並ぶように配置されている。
【０１００】
このとき、図９，図１０において太線で囲って示しているように、複数の画素Ｐのうち、たとえば、一つの青色画素Ｂが欠陥画素ＫＰとして形成される場合がある。
【０１０１】
このような固体撮像素子１を用いて撮像を実施する際には、まず、図９に示すように、固体撮像素子１が、第１の位置ＰＪ１に配置された状態で、１回目の撮像を実施する。
【０１０２】
具体的には、図９に示すように、水平方向ｘにおける座標番号が［１］〜［６］の間であって、垂直方向ｙにおける座標番号が［１］〜［６］に位置するように、実効画素領域ＰＡ１１内の画素Ｐが配置された状態で、１回目の撮像を実施する。たとえば、実効画素領域ＰＡ１１において左上端部に位置する緑色画素Ｇが、水平方向ｘにおける座標番号が［１］であって、垂直方向ｙにおける座標番号が［１］に位置するように配置された状態で、１回目の撮像を実施する。
【０１０３】
このとき、欠陥画素ＫＰは、図９に示すように、水平方向ｘにおける座標番号が［４］であって、垂直方向ｙにおける座標番号が［３］に位置するように配置された状態になる（つまり、［ｘ，ｙ］＝［４，３］）。
【０１０４】
１回目の撮像の実施後には、図１０に示すように、固体撮像素子１を第１の位置ＰＪ１（破線部分）から第２の位置ＰＪ２へ移動する。
【０１０５】
ここでは、図１０に示すように、１回目の撮像において欠陥画素ＫＰが配置された座標位置（［ｘ，ｙ］＝［４，３］）に、欠陥画素ＫＰが配置されておらず、欠陥がない画素Ｐが配置された状態になるように、固体撮像素子１を移動する。
【０１０６】
このとき、図１０に示すように、１回目の撮像において欠陥画素ＫＰが配置された座標位置（［ｘ，ｙ］＝［４，３］）において、その欠陥画素ＫＰが受光する光と同一の波長帯域の光を受光する画素Ｐが配置された状態になるように、固体撮像素子１を移動する。つまり、第２の撮像において固体撮像素子１を第２の位置に移動したときの赤色画素Ｒの位置が、第１の撮像において固体撮像素子１が第１の位置にあるときに赤色画素Ｒが配置された位置にあるように、固体撮像素子を移動する。また、第２の撮像において固体撮像素子１を第２の位置に移動したときの緑色画素Ｇの位置が、第１の撮像において固体撮像素子１が第１の位置にあるときに緑色画素Ｇが配置された位置にあるように、固体撮像素子を移動する。また、第２の撮像において固体撮像素子１を第２の位置に移動したときの青色画素Ｂの位置が、第１の撮像において固体撮像素子１が第１の位置にあるときに青色画素Ｂが配置された位置にあるように、固体撮像素子を移動する。
【０１０７】
さらに、図１０に示すように、１回目の撮像において有効画素領域ＰＡ１が配置された座標範囲内に、２回目の撮像の実効画素領域ＰＡ１１が配置されるように、固体撮像素子１を移動する。つまり、固体撮像素子１が第１の位置にあるときに有効画素領域ＰＡ１が配置された座標範囲内に、固体撮像素子１が第２の位置にあるときの実効画素領域ＰＡ１１が配置されるように、素子移動部４５が固体撮像素子１を移動する。
【０１０８】
具体的には、有効画素領域ＰＡ１（図２参照）において欠陥画素ＫＰが存在する座標位置を記憶装置（図示なし）に座標データとして記憶させておき、その座標データに基づいて、上記の状態になるように、固体撮像素子１を移動させる。たとえば、固体撮像素子１の製造において各画素Ｐについて検査を実施して検出した欠陥画素ＫＰの位置情報を用いて、固体撮像素子１を移動させる。
【０１０９】
たとえば、図１０に示すように、水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれへ２つの画素Ｐ分、移動するように、固体撮像素子１の配置を変更する。
【０１１０】
すなわち、図１０に示すように、水平方向ｘにおける座標番号が［３］〜［８］の間であって、垂直方向ｙにおける座標番号が［３］〜［８］に位置するように、実効画素領域ＰＡ１１内の画素Ｐが配置された状態にする。たとえば、実効画素領域ＰＡ１１において左上端部に位置する緑色画素Ｇが、水平方向ｘにおける座標番号が［３］であって、垂直方向ｙにおける座標番号が［３］に位置するように配置された状態にする。
【０１１１】
このとき、欠陥画素ＫＰは、図１０に示すように、水平方向ｘにおける座標番号が［６］であって、垂直方向ｙにおける座標番号が［５］に位置するように配置された状態になる。
【０１１２】
一方で、１回目の撮像において欠陥画素ＫＰが配置された座標位置（［ｘ，ｙ］＝［４，３］）（破線部分）には、欠陥画素ＫＰが配置されておらず、欠陥がない青色画素Ｂが配置された状態になる。
【０１１３】
（ｃ）２回目の撮像（ＳＴ３１）
つぎに、図７に示すように、２回目の撮像を実施する。
【０１１４】
ここでは、制御部４３が固体撮像素子１に制御信号を送信して制御することによって、１回目の撮像が実施した位置と異なる位置で、その被写体像について２回目の撮像を実施する。そして、この２回目の撮像を実施で得た第２画像のデータを信号処理部４４の記録装置（図示なし）が記憶する（図１参照）。
【０１１５】
すなわち、図１０に示すように、固体撮像素子１が第１の位置ＰＪ１とは異なる第２の位置ＰＪ２にある状態で、第１の撮像と同じ被写体について第２の撮像を実施することで第２画像を取得する。
【０１１６】
２回目の撮像についても、１回目の撮像と同様に、図８に示したように、画素Ｐの画素トランジスタＴｒへ制御信号を送信することで、第２画像のデータが生成される。そして、そのデータが信号処理部４４の記録装置（図示なし）で記憶される。
【０１１７】
たとえば、１／１０００ｓ〜３０ｍｉｎの露光時間で、１回目の撮像と２回目の撮像とが連続的に実施される。なお、この露光時間は、これに限定されず、適宜設定可能である。
【０１１８】
（ｄ）欠陥補正演算処理の実施（ＳＴ４１）
つぎに、図７に示すように、欠陥補正演算処理について実施する。
【０１１９】
ここでは、制御部４３が信号処理部４４に制御信号を送信して制御することによって、欠陥補正演算処理について実施する。
【０１２０】
具体的には、１回目の撮像による第１画像と、２回目の撮像による第２画像とについて被写体に対して互いに同じ位置になるように位置合わせをした状態にする。そして、その位置合わせをした状態で、その第１画像と第２画像とについて画素ごとにデータ（信号）を加算する。これにより、固体撮像素子１において欠陥画素として存在する画素Ｐから出力された欠陥データを補正する欠陥補正処理を実施し、撮像画像を生成する。
【０１２１】
図１１，図１２は、本発明の実施形態１において、欠陥補正演算処理を示す図である。
【０１２２】
図１１において、（ａ）は、１回目の撮像による第１画像ＲＤ１を示しており、（ｂ）は、２回目の撮像による第２画像ＲＤ２を示している。図１２において、（ｃ）は、１回目の撮像による第１画像ＲＤ１と、２回目の撮像による第２画像ＲＤ２とを加算する加算処理を示しており、（ｄ）は、その加算処理によって得られた第３画像ＲＤ３を示している。図１１，図１２では、画素Ｐの配列で各画像を示すと共に、説明の都合で、被写体である三角形状の物体５００の位置を重ねて示している。
【０１２３】
１回目の撮像は、図９に示したように実効画素領域ＰＡ１１が配置された状態で実施される。このため、図１１（ａ）に示すように、１回目の撮像では、この実効画素領域ＰＡ１１に含まれる赤色画素Ｒと緑色画素Ｇと青色画素Ｂとのそれぞれから、赤色画素信号と緑色画素信号と青色画素信号とが出力されて、第１画像ＲＤ１が得られる。つまり、水平方向ｘにおける座標番号が［１］〜［６］であって、垂直方向ｙにおける座標番号が［１］〜［６］に位置する各画素Ｐから画素データが出力されて、第１画像ＲＤ１がロー（ＲＡＷ）画像データとして得られる。
【０１２４】
このとき、図１１（ａ）に示すように、欠陥画素ＫＰは、水平方向ｘの座標番号が［４］であって、垂直方向ｙの座標番号が［３］に位置しているので、この欠陥画素ＫＰからは、欠陥画素データＫＤ１が得られる。たとえば、欠陥画素ＫＰからは、信号強度が低い信号が、欠陥画素データＫＤ１として出力される。
【０１２５】
上記の１回目の撮像は、図１１（ａ）に示すように、たとえば、被写体である三角形状の物体５００が、固体撮像素子１において欠陥画素ＫＰの下方に位置した状態で実施される。
【０１２６】
これに対して、２回目の撮像は、図１０に示したように実効画素領域ＰＡ１１が１回目の撮像とは異なった位置に配置された状態で実施される。そして、この状態で、図１１（ｂ）に示すように、この実効画素領域ＰＡ１１に含まれる赤色画素Ｒと緑色画素Ｇと青色画素Ｂとのそれぞれから、赤色画素信号と緑色画素信号と青色画素信号とが出力され、第２画像ＲＤ２が得られる。つまり、水平方向ｘにおける座標番号が［３］〜［８］であって、垂直方向ｙにおける座標番号が［３］〜［８］に位置する各画素Ｐから画素データが出力されて、第２画像ＲＤ２がロー（ＲＡＷ）画像データとして得られる。
【０１２７】
このとき、図１１（ｂ）に示すように、欠陥画素ＫＰは、水平方向ｘの座標番号が［６］であって、垂直方向ｙの座標番号が［５］に位置しているので、この欠陥画素ＫＰからは、欠陥画素データＫＤ２が得られる。たとえば、欠陥画素ＫＰからは、信号強度が低い信号が、欠陥画素データＫＤ２として出力される。
【０１２８】
一方で、２回目の撮像では、１回目の撮像において欠陥画素データＫＤ１を出力する座標位置（［ｘ，ｙ］＝［４，３］）（破線部分）には、欠陥画素ＫＰが配置されていないので、この座標位置の画素Ｐからは、欠陥画素データが出力されない。
【０１２９】
上記の２回目の撮像は、図１１（ｂ）に示すように、１回目の撮像と同じ位置にある三角形状の物体５００を被写体として実施される。しかし、上記したように、２回目の撮像は、固体撮像素子１が、その三角形状の物体５００に対して移動されているので、固体撮像素子１を基準にすると、欠陥画素ＫＰの左側に三角形状の物体５００が位置した状態で実施される。
【０１３０】
そして、図１２（ｃ）に示すように、１回目の撮像による第１画像ＲＤ１と２回目の撮像による第２画像ＲＤ２とを加算する加算処理を実施する。
【０１３１】
ここでは、１回目の撮像による第１画像ＲＤ１と２回目の撮像による第２画像ＲＤ２とについて、撮像の際の座標位置が各画素Ｐにおいて同じになるように位置合わせをする。つまり、第１画像ＲＤ１と第２画像ＲＤ２とが、被写体である三角形状の物体５００に対して互いに同じ位置になるように、位置合わせされた状態にする。この位置合わせをした状態では、第１画像ＲＤ１における三角形状の物体５００の部分と、第２画像ＲＤ２における三角形状の物体５００の部分とがオーバーラップされた状態になる。そして、その位置合わせをした状態において、第１画像ＲＤ１のデータと第２画像ＲＤ２のデータとを、画素Ｐごとに加算する。
【０１３２】
たとえば、２回目の撮像の際の実効画素領域ＰＡ１１において左上端部に位置する緑色画素Ｇは、水平方向ｘの座標番号が［３］であって、垂直方向ｙの座標番号が［３］に位置しており、緑色画素信号を出力する。この緑色画素信号については、１回目の撮像において、これと同じ座標位置に配置された緑色画素Ｇから出力された緑色画素信号と加算する。
【０１３３】
また、１回目の撮像では、図１２（ａ）に示すように、欠陥画素データＫＤ１は、水平方向ｘの座標番号が［４］であって、垂直方向ｙの座標番号が［３］に位置する欠陥画素ＫＰから青色信号として出力されている。この欠陥画素データＫＤ１については、２回目の撮像において、これと同じ座標位置に配置された青色画素Ｂから出力された青色画素信号と加算する。このため、欠陥画素データＫＤ１については、実際に撮像された画素データによって補正される。
【０１３４】
また、２回目の撮像では、図１２（ａ）に示すように、欠陥画素データＫＤ２は、水平方向ｘの座標番号が［６］であって、垂直方向ｙの座標番号が［５］に位置する欠陥画素ＫＰから青色信号として出力されている。この欠陥画素データＫＤ２については、１回目の撮像において、これと同じ座標位置に配置された青色画素Ｂから出力された青色画素信号と加算する。このため、欠陥画素データＫＤ２については、実際に撮像された画素データによって補正される。
【０１３５】
上記のように加算処理を実施することによって、図１１（ｄ）に示すように、欠陥補正がされた第３画像ＲＤ３が得られる。
【０１３６】
たとえば、図１１（ｄ）に示すように、１回目の撮像において実効画素領域ＰＡ１１として設定された座標範囲について、第３画像ＲＤ３を得る。
【０１３７】
この第３画像ＲＤ３では、図１１（ｄ）に示すように、１回目の撮像による第１画像ＲＤ１と２回目の撮像による第２画像ＲＤ２とがオーバーラップした領域ＯＬについては、第１画像ＲＤ１と第２画像ＲＤ２との両者が加算された値になる。
【０１３８】
このため、図１１（ｄ）に示すように、第３画像ＲＤ３において１回目の撮像で欠陥画素データＫＤ１が出力された座標位置については、上記の加算処理によって補正された補正画素データＫＨ１が得られる。同様に、第３画像ＲＤ３において２回目の撮像で欠陥画素データＫＤ２が出力された座標位置については、上記の加算処理によって補正された補正画素データＫＨ２が得られる。
【０１３９】
なお、１回目の撮像による第１画像ＲＤ１と２回目の撮像による第２画像ＲＤ２とがオーバーラップした領域ＯＬに関しては、加算処理と共に、画素Ｐごとに平均化処理さしても良い。つまり、オーバーラップした領域ＯＬについては、第１画像ＲＤ１と第２画像ＲＤ２の画素Ｐごとの平均値を求めて、第３画像ＲＤ３を得ても良い。
【０１４０】
（ｅ）画像（最終画像）の生成（ＳＴ５１）
つぎに、図７に示すように、画像（最終画像）を生成する。
【０１４１】
ここでは、制御部４３が信号処理部４４に制御信号を送信して制御することによって、信号処理部４４が、上記のように補正されたロー（ＲＡＷ）画像データとして得た第３画像ＲＤ３から、デジタルカラー画像を最終画像として生成する。
【０１４２】
たとえば、上記のように得た第３画像ＲＤ３についてデモザイク処理などの現像処理を実施することで、デジタルカラー画像を撮像画像として生成する。そして、その最終画像のデータを記録装置（図示なし）で記憶する。
【０１４３】
（ｆ）欠陥画素ＫＰが複数連続的に存在する場合
上記のデジタルカメラ４００において、複数の欠陥画素ＫＰが連続的に存在する場合について説明する。
【０１４４】
図１３，図１４は、本発明の実施形態１において、撮像時における固体撮像素子１を示す上面図である。
【０１４５】
図１３，図１４は、図９，図１０と同様に、図２の上面図において有効画素領域ＰＡ１の部分を示しており、説明の都合で、水平方向ｘと垂直方向ｙとのそれぞれに６つの画素Ｐが実効画素領域ＰＡ１１に含まれると仮定した場合を示している。
【０１４６】
ここで、図１３は、図９と同様に、１回目の撮像が実施された際の固体撮像素子１を示しており、図１４は、２回目の撮像が実施された際の固体撮像素子１を示している。また、図１４では、１回目の撮像が実施された際の固体撮像素子１について、破線で示している。
【０１４７】
図１３，図１４において太線で囲って示しているように、複数の画素Ｐにおいては、複数の欠陥画素ＫＰが連続的に存在する場合がある。たとえば、水平方向ｘに連続して並ぶ赤色画素Ｒ，緑色画素Ｇ，赤色画素Ｒが、欠陥画素ＫＰとして存在すると共に、垂直方向ｙに連続して並ぶ青色画素Ｂ，緑色画素Ｇ，青色画素Ｂが、欠陥画素ＫＰとして存在する場合がある。
【０１４８】
この固体撮像素子１を用いて撮像を実施する際には、まず、図１３に示すように、図９の場合と同様に、固体撮像素子１が、第１の位置ＰＪ１に配置された状態で、１回目の撮像を実施する（図７のＳＴ１１）。
【０１４９】
このとき、複数の欠陥画素ＫＰは、図１３において太線で示した座標位置に配置された状態になる。
【０１５０】
１回目の撮像の実施後には、図１４に示すように、固体撮像素子１を第１の位置ＰＪ１（破線部分）から第２の位置ＰＪ２へ移動する（図７のＳＴ２１）。
【０１５１】
ここでは、上記の場合と同様に、１回目の撮像において欠陥画素ＫＰが配置された座標位置に、欠陥画素ＫＰが配置されておらず、欠陥がない画素Ｐが配置された状態になるように、固体撮像素子１を移動する。また、１回目の撮像において欠陥画素ＫＰが配置された座標位置において、その欠陥画素ＫＰが受光する光と同一の波長帯域の光を受光する画素Ｐが配置された状態になるように、固体撮像素子１を移動する。さらに、１回目の撮像において有効画素領域ＰＡ１が配置された座標範囲内に、２回目の撮像の実効画素領域ＰＡ１１が配置されるように、固体撮像素子１を移動する。
【０１５２】
たとえば、図１４に示すように、右方向と下方向とのそれぞれにおいて、２つの画素Ｐ分、実効画素領域ＰＡ１１が移動するように、固体撮像素子１の配置を変更する。
【０１５３】
これにより、１回目の撮像において欠陥画素ＫＰが配置された座標位置（破線部分）には、欠陥画素ＫＰが配置されておらず、欠陥がない画素Ｐが配置された状態になる。
【０１５４】
そして、この位置で、上記の場合と同様にして、２回目の撮像を実施する（図７のＳＴ３１）。
【０１５５】
つぎに、上記の場合と同様に、欠陥補正演算処理について実施する（図７のＳＴ４１）。
【０１５６】
図１５，図１６は、本発明の実施形態１において、欠陥補正演算処理を示す図である。
【０１５７】
図１５において、（ａ）は、１回目の撮像による第１画像ＲＤ１を示しており、（ｂ）は、２回目の撮像による第２画像ＲＤ２を示している。図１６において、（ｃ）は、１回目の撮像による第１画像ＲＤ１と、２回目の撮像による第２画像ＲＤ２とを加算する加算処理を示しており、（ｄ）は、その加算処理によって補正された第３画像ＲＤ３を示している。
【０１５８】
１回目の撮像は、図１３に示したように実効画素領域ＰＡ１１が配置された状態で実施される。このため、欠陥画素ＫＰは、図１５（ａ）において太線で示した座標位置に存在しており、その欠陥画素ＫＰからは、欠陥画素データＫＤ１が得られる。
【０１５９】
これに対して、２回目の撮像は、図１４に示したように実効画素領域ＰＡ１１が１回目の撮像とは異なった位置に配置された状態で実施される。このため、欠陥画素ＫＰは、図１５（ｂ）において太線で示した座標位置に存在しており、その欠陥画素ＫＰからは、欠陥画素データＫＤ２が得られる。
【０１６０】
２回目の撮像では、１回目の撮像において欠陥画素データＫＤ１を出力する座標位置（破線部分）には、欠陥画素ＫＰが配置されていないので、この座標位置の画素Ｐからは、欠陥画素データが出力されない。
【０１６１】
そして、図１６（ｃ）に示すように、１回目の撮像による第１画像ＲＤ１と２回目の撮像による第２画像ＲＤ２とを加算する加算処理を実施する。
【０１６２】
ここでは、上記と同様に、１回目の撮像による第１画像ＲＤ１と２回目の撮像による第２画像ＲＤ２とについて、撮像の際の座標位置が同じになるように位置合わせをして加算する。
【０１６３】
そして、この加算処理を実施することによって、図１６（ｄ）に示すように、第３画像ＲＤ３が得られる。たとえば、１回目の撮像において実効画素領域ＰＡ１１として設定された座標範囲について、第３画像ＲＤ３を得る。
【０１６４】
ここでは、図１６（ｄ）に示すように、第１画像ＲＤ１と第２画像ＲＤ２とがオーバーラップした領域ＯＬについては、第１画像ＲＤ１と第２画像ＲＤ２との各画素のデータが加算された値になる。
【０１６５】
このため、図１６（ｄ）に示すように、第３画像ＲＤ３において１回目の撮像で欠陥画素データＫＤ１が出力された座標位置については、上記の加算処理によって補正された補正画素データＫＨ１が得られる。同様に、第３画像ＲＤ３において２回目の撮像で欠陥画素データＫＤ２が出力された座標位置については、上記の加算処理によって補正された補正画素データＫＨ２が得られる。
【０１６６】
その後、上記のようにロー（ＲＡＷ）画像として得た第３画像ＲＤ３についてデモザイク処理などの現像処理を実施することで、デジタルカラー画像を撮像画像として生成する（図７のＳＴ５１）。そして、その最終画像のデータを記録装置（図示なし）で記憶する。
【０１６７】
（３）まとめ
以上のように、本実施形態では、固体撮像素子１は、被写体を撮像する画素Ｐが撮像面ＰＳに複数設けられている（図１，図２，図９などを参照）。信号処理部４４は、この固体撮像素子１から出力された信号について信号処理を実施する（図１参照）。この他に、固体撮像素子１を移動する素子移動部４５を有する（図１参照）。
【０１６８】
ここでは、固体撮像素子１は、その被写体について第１画像ＲＤ１を取得するように、第１の位置ＰＪ１で第１の撮像を実施する（図７，図９，図１１などを参照）。これと共に、固体撮像素子１は、撮像面ＰＳにおいて複数の画素Ｐに含まれる欠陥画素ＫＰが第１の位置ＰＪ１とは異なる第２の位置ＰＪ２で、その被写体について第２画像ＲＤ２を取得するように、第２の撮像を実施する（図７，図１０，図１１などを参照）。本実施形態では、第１の撮像の実施後であって第２の撮像の実施前に、固体撮像素子１において欠陥画素ＫＰが位置する位置情報に基づいて、素子移動部４５が固体撮像素子１を第１の位置から第２の位置へ移動する（図１参照）。この後、信号処理部４４は、その第１画像ＲＤ１と第２画像ＲＤ２とについて、被写体に対して互いに同じ位置になるように位置合わせをした状態で、第１画像ＲＤ１と第２画像ＲＤ２とについて画素Ｐごとに信号を加算する。これにより、欠陥画素ＫＰによる欠陥画素データＫＤ１，ＫＤ２を補正する欠陥補正処理を実施して、第３画像ＲＤ３を生成する（図７，図１２などを参照）。そして、補正された第３画像ＲＤ３から最終画像を生成する。
【０１６９】
このように、本実施形態は、固体撮像素子で被写体を撮像した後に、その被写体に対して固体撮像素子を移動させた状態で、更に、その被写体について撮像する。そして、一方の画像における欠陥画素の画素値を、他方の画像において欠陥画素以外の正常な画素の画素値を用いて補正する。
【０１７０】
よって、撮像画像において解像度が低下する等の不具合の発生を抑制できる。特に、夜空の星を撮影する場合において、星による高輝度部分が低輝度になることを防止できるので、画像品質を向上できる。その他、複数の画像を加算しているので、ランダムノイズについても低減が可能である。
【０１７１】
したがって、本実施形態では、撮像画像の画像品質が低下することを防止できる。また、欠陥画素に起因して、撮像素子を不良チップとして廃棄することを抑制可能であるので、製品歩留まりの低下を防止できる。
【０１７２】
なお、上記においては、デモザイク処理などの現像処理を実施する前に、欠陥画素による欠陥画素データを補正する場合について示したが、これに限定されない。たとえば、デモザイク処理などの現像処理を実施した後に、上記と同様にして、欠陥画素による欠陥画素データを補正してもよい。
【０１７３】
また、上記においては、２回の撮像で得た２枚の画像のデータを用いて、１枚の最終画像を生成する場合について説明したが、これに限定されない。３回以上の撮像で得た３枚以上の画像のデータを用いて、上記のように、１枚の最終画像を生成してもよい。
【０１７４】
また、固体撮像素子１の製造において各画素Ｐについて検査を実施して予め検出した欠陥画素ＫＰの位置情報を用いて、固体撮像素子１を移動させる場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、撮像時にリアルタイムで欠陥画素ＫＰの位置情報を取得し、その位置情報を用いて、固体撮像素子１を移動させてもよい。
【０１７５】
＜２．実施形態２＞
（１）動作
図１７は、本発明の実施形態２において、欠陥補正演算処理を示す図である。
【０１７６】
図１７において、（ａ）は、第３画像ＲＤ３について、さらに補正する補正処理を示しており、（ｂ）は、その補正処理によって補正された第４画像ＲＤ４を示している。
【０１７７】
本実施形態においては、図１７に示すように、図１１，図１２に示した欠陥補正演算処理（図７のＳＴ４１）の他に、さらに欠陥補正演算処理を実施する。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、記載を省略する。
【０１７８】
本実施形態においては、図１７（ａ）に示すように、第３画像ＲＤ３において、１回目の撮像で欠陥画素ＫＰから出力され、上記のように補正された補正画素データＫＨ１を更に補正する。また、これと共に、第３画像ＲＤ３において、２回目の撮像で欠陥画素ＫＰから出力され、上記のように補正された補正画素データＫＨ２を更に補正する。
【０１７９】
ここでは、欠陥画素ＫＰが受光する光と同一の波長帯域の光を受光する画素Ｐのうち、その欠陥画素ＫＰの隣りに位置する画素Ｐから得られた隣接画素データＡＰを用いて、上記において得られた補正画素データＫＨ１，ＫＨ２を更に補正する。
【０１８０】
具体的には、複数の撮像において欠陥画素ＫＰから出力されて補正された補正画素データＫＨ１，ＫＨ２と、その欠陥画素ＫＰに対して水平方向ｘと垂直方向ｙに隣接する隣接画素ＲＰから得た各隣接画素データＡＰとを加算平均処理する。
【０１８１】
たとえば、第１回目の撮像で欠陥画素ＫＰから出力されて補正された補正画素データＫＨ１については、その欠陥画素ＫＰに対して上下方向と左右方向で隣接する他の青色画素Ｂが位置する部分のデータを用いる。
【０１８２】
第２回目の撮像で欠陥画素ＫＰから出力されて補正された補正画素データＫＨ２については、たとえば、その欠陥画素ＫＰに対して上方向と左方向で隣接する他の青色画素Ｂが位置する部分のデータを用いる。
【０１８３】
これにより、図１７（ｂ）に示すように、欠陥画素ＫＰの部分のデータが、補正画素データＫＨ１１，ＫＨ２１として更に補正されたものが、第４画像ＲＤ４として得られる。
【０１８４】
そして、この第４画像ＲＤ４についてデモザイク処理などの現像処理を実施することで、デジタルカラー画像を撮像画像として生成する（図７のＳＴ５１）。そして、そのカラー画像データを記録装置（図示なし）で記憶する。
【０１８５】
（２）まとめ
以上のように、本実施形態では、実施形態１と同様に、欠陥画素ＫＰによる欠陥画素データＫＤ１，ＫＤ２を補正する欠陥補正処理を実施して、第３画像ＲＤ３を生成する。その後、その補正された補正画素データＫＨ２を更に補正する。
【０１８６】
ここでは、信号処理部４４が、第３画像ＲＤ３において欠陥画素に隣接する他の画素による画素データを用いて、その補正画素データＫＨ１１，ＫＨ２１について補正する。
【０１８７】
したがって、本実施形態では、欠陥画素に起因して、撮像画像の画像品質が低下することを防止できる。また、欠陥画素に起因して、撮像素子を不良チップとして廃棄することを抑制可能であるので、製品歩留まりの低下を防止できる。
【０１８８】
＜３．実施形態３＞
（１）動作
図１８は、本発明の実施形態３において、デジタルカメラ４００の動作の概要を示すフロー図である。
【０１８９】
本実施形態においては、図１８に示すように、さらに、ゲインアップ処理を実施する（ＳＴ３２）。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、記載を省略する。
【０１９０】
本実施形態では、図１８に示すように、１回目の撮像（ＳＴ１１），固体撮像素子の移動（ＳＴ２１），２回目の撮像（ＳＴ３１）を、順次、実施する。ここでは、実施形態１の場合と同様にして、１回目の撮像（ＳＴ１１），固体撮像素子の移動（ＳＴ２１），２回目の撮像（ＳＴ３１）のそれぞれを実施する。
【０１９１】
その後、図１８に示すように、ゲインアップ処理を実施する（ＳＴ３２）。
【０１９２】
図１９は、本発明の実施形態３において、ゲインアップ処理を示す図である。
【０１９３】
図１９は、図１１と同様であり、（ａ）は、１回目の撮像による第１画像ＲＤ１を示しており、（ｂ）は、２回目の撮像による第２画像ＲＤ２を示している。
【０１９４】
ここでは、図１９（ａ）において破線で示すように、１回目の撮像による第１画像ＲＤ１のうち、２回目の撮像で欠陥画素ＫＰが配置される座標位置（［ｘ，ｙ］＝［５，６］）（図１０参照）の画素データＫＤ１ａについて、ゲインアップ処理を実施する。
【０１９５】
具体的には、２回目の撮像において欠陥画素ＫＰが配置される座標位置（［ｘ，ｙ］＝［５，６］）の画素データＫＤ１ａに対してゲインアップをするように、その画素値と、予め定めた係数Ｃとを積算する処理を実施する。これにより、この座標位置の画素データＫＤ１ａの画素値が、本処理の実施前よりも高い値になる。
【０１９６】
これと共に、図１９（ｂ）において破線で示すように、２回目の撮像による第２画像ＲＤ２のうち、１回目の撮像で欠陥画素ＫＰが配置される座標位置（［ｘ，ｙ］＝［３，４］）（図９参照）の画素データＫＤ２ａについて、ゲインアップ処理を実施する。
【０１９７】
具体的には、１回目の撮像において欠陥画素ＫＰが配置される座標位置（［ｘ，ｙ］＝［３，４］）の画素データＫＤ２ａに対してゲインアップをするように、その画素値と、予め定めた係数と積算する処理を実施する。これにより、この座標位置の画素データＫＤ２ａの画素値が、本処理の実施前よりも高い値になる。
ここでは、たとえば、元の画素値に対して、１．００１〜２倍の画素値がなるように、上記のゲインアップ処理を実施する（２枚の足しあわせの場合）。
【０１９８】
そして、図１８に示すように、ゲインアップ処理の実施（ＳＴ３２）後には、実施形態１の場合と同様に、欠陥補正演算処理が実施される（ＳＴ４１）。
【０１９９】
図２０は、本発明の実施形態３において、欠陥補正演算処理を示す図である。
【０２００】
図２０は、図１２と同様であり、（ａ）は、１回目の撮像による第１画像ＲＤ１と、２回目の撮像による第２画像ＲＤ２とを加算する加算処理を示しており、（ｂ）は、その加算処理によって得られた第３画像ＲＤ３を示している。
【０２０１】
欠陥補正演算処理の実施においては、まず、図２０（ａ）に示すように、１回目の撮像による第１画像ＲＤ１と２回目の撮像による第２画像ＲＤ２とを加算する加算処理を実施する。
【０２０２】
ここでは、実施形態１の場合と同様に、第１画像ＲＤ１と第２画像ＲＤ２とについて、撮像の際の座標位置が同じになるように位置合わせをして加算する。
【０２０３】
１回目の撮像では、図２０（ａ）に示すように、欠陥画素データＫＤ１は、水平方向ｘの座標番号が［４］であって、垂直方向ｙの座標番号が［３］に位置する欠陥画素ＫＰから青色信号として出力されている。この欠陥画素データＫＤ１については、２回目の撮像において、これと同じ座標位置の青色画素Ｂから出力された画素データＫＤ２ａ（図１９（ｂ）参照）についてゲインアップ処理がされた後の画素データＧＤ２ａと加算する。このように、欠陥画素データＫＤ１は、同じ座標位置で実際に撮像された画素データを用いて補正される。
【０２０４】
また、２回目の撮像では、図２０（ａ）に示すように、欠陥画素データＫＤ２は、水平方向ｘの座標番号が［６］であって、垂直方向ｙの座標番号が［５］に位置する欠陥画素ＫＰから青色信号として出力されている。この欠陥画素データＫＤ２については、１回目の撮像において、これと同じ座標位置の青色画素Ｂから出力された画素データＫＤ１ａ（図１９（ａ）参照）についてゲインアップ処理がされた後の画素データＧＤ１ａと加算する。このため、欠陥画素データＫＤ２については、同じ座標位置で実際に撮像された画素データを用いて補正される。
【０２０５】
上記のように加算処理を実施することによって、図２０（ｂ）に示すように、第３画像ＲＤ３が得られる。
【０２０６】
たとえば、図２０（ｄ）に示すように、実施形態１の場合と同様に、１回目の撮像において実効画素領域ＰＡ１１として設定された座標範囲について、第３画像ＲＤ３を得る。
【０２０７】
なお、１回目の撮像による第１画像ＲＤ１と２回目の撮像による第２画像ＲＤ２とがオーバーラップした領域ＯＬについては、加算処理と共に、画素Ｐごとに平均化処理さしても良い。つまり、オーバーラップした領域ＯＬについては、２つの画像ＲＤ１，ＲＤ２の画素Ｐごとの平均値を画素データとして、第３画像ＲＤ３を得ても良い。
【０２０８】
この後、図１９に示すように、実施形態１の場合と同様に、第３画像ＲＤ３を用いて最終画像を生成する。
【０２０９】
（２）まとめ
以上のように、本実施形態では、実施形態１と同様に、欠陥画素ＫＰによる欠陥画素データＫＤ１，ＫＤ２を補正する欠陥補正処理を実施して、第３画像ＲＤ３を生成する。その後、その補正された補正画素データＫＨ２を更に補正する。
【０２１０】
ここでは、上記の欠陥補正処理の実施前に、第１画像ＲＤ１の複数の画素のうち、第２画像ＲＤ２において欠陥画素が位置する部分の画素の信号を信号処理部４４がゲインアップする。これと共に、第２画像ＲＤ２の複数の画素のうち、第１画像ＲＤ１において欠陥画素が位置する部分の画素の信号をゲインアップする。そして、このゲインアップ処理の実施後に、上記の欠陥補正処理を実施する。
【０２１１】
したがって、本実施形態では、欠陥画素に起因して、撮像画像の画像品質が低下することを防止できる。また、欠陥画素に起因して、撮像素子を不良チップとして廃棄することを抑制可能であるので、製品歩留まりの低下を防止できる。
【０２１２】
なお、実施形態２で示した欠陥補正演算処理を、本実施形態において、さらに実施しても良い。
【０２１３】
＜４．実施形態４＞
（１）動作
図２１は、本発明の実施形態４において、デジタルカメラ４００の動作の概要を示すフロー図である。
【０２１４】
本実施形態においては、図２１に示すように、固体撮像素子の移動動作（ＳＴ２１）（図７参照）を実施しない。本実施形態では、図２１に示すように、固体撮像素子の移動情報の取得（ＳＴ３３）を実施する（ＳＴ３３）。このように、本実施形態では、デジタルカメラ４００の動作が、実施形態１と異なる。この点、および、これに関連する点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する部分については、記載を省略する。
【０２１５】
（ａ）１回目の撮像（ＳＴ１１）
撮像画像を生成する際には、まず、図２１に示すように、１回目の撮像を実施する。
【０２１６】
ここでは、実施形態１の場合と同様に、この１回目の撮像を実施する。
【０２１７】
（ｂ）２回目の撮像（ＳＴ３１）
つぎに、図２１に示すように、２回目の撮像を実施する。
【０２１８】
ここでは、実施形態１では実施した固体撮像素子の移動動作（ＳＴ２１）（図７参照）について実施しない。すなわち、制御部４３は、固体撮像素子１を移動させるための制御信号を、素子移動部４５に送信しない。
【０２１９】
しかし、デジタルカメラ４００を操作する操作者の手ブレによって、１回目の撮像が実施された位置と異なる位置で、その被写体像について２回目の撮像が実施される。たとえば、操作者の手ブレによって、固体撮像素子１が１回目の撮像の位置に対して、数μｍ〜数百μｍの距離が離れた位置で２回目の撮像が実施される。
【０２２０】
（ｃ）固体撮像素子の移動情報の取得（ＳＴ４１）
つぎに、図２１に示すように、固体撮像素子の移動情報の取得を実施する。
【０２２１】
ここでは、制御部４３が信号処理部４４に制御信号を送信して制御することによって、１回目の撮像による第１画像と、２回目の撮像による第２画像とから、固体撮像素子１の移動情報の取得を実施する。
【０２２２】
具体的には、１回目の撮像で得られる第１画像中の特定部分が位置する座標情報と、２回目の撮像で得られる第２画像中において上記と同じ特定部分が位置する座標情報との間の変位データを信号処理部４４が算出する。この変位データが、固体撮像素子の移動情報として取得される。つまり、複数の画像について画像認識処理を実施し、その認識された部分の変位を、固体撮像素子の移動情報として取得する。
【０２２３】
図２２は、本発明の実施形態４において、固体撮像素子の移動情報の取得動作を示す図である。
【０２２４】
図２２において、（ａ）は、１回目の撮像によって得られた第１画像ＩＭ１を示している。（ｂ）は、２回目の撮像によって得られた第２画像ＩＭ２を実線で示しており、破線を用いて、第１画像ＩＭ１を示している。なお、本実施形態では、第１画像ＩＭ１，第２画像ＩＭ２は、各撮像で得たロー（ＲＡＷ）画像データについて現像処理を実施することで、デジタルカラー画像として生成されている。
【０２２５】
図２２（ａ）に示すように、１回目の撮像では、たとえば、三角形状の物体５００の像を含むように、第１画像ＩＭ１が得られる。このとき、固体撮像素子において欠陥画素が存在する部分に欠陥画素データＫＤ１を含むように、第１画像ＩＭ１が生成される。たとえば、三角形状の物体５００の上部に位置する角の上方に、欠陥画素データＫＤ１が存在するように、第１画像ＩＭ１が生成される。
【０２２６】
２回目の撮像においても、１回目の撮像と同一の被写体を撮影しているので、たとえば、図２２（ｂ）に示すように、三角形状の物体５００の像を含むように、第２画像ＩＭ２が得られる。また、固体撮像素子において欠陥画素が存在する部分に欠陥画素データＫＤ２を含むように、第２画像ＩＭ２が生成される。
【０２２７】
２回目の撮像は、上記したように、たとえば、操作者の手ブレによって、１回目の撮像が実施した位置と異なる位置で実施される。このため、第２画像ＩＭ２において三角形状の物体５００の像が存在する位置は、第１画像ＩＭ１において、その三角形状の物体５００の像が存在する位置と異なる。しかし、第２画像ＩＭ２において欠陥画素データＫＤ２が存在する位置は、第１画像ＩＭ１において欠陥画素データＫＤ１が存在する位置と同じ位置になる。したがって、第２画像ＩＭ２では、三角形状の物体５００の上部に位置する角の右側に、欠陥画素データＫＤ２が存在するように、第２画像ＩＭ２が生成される。
【０２２８】
固体撮像素子の移動情報の取得動作では、上記のような第１画像ＩＭ１と第２画像ＩＭ２とを用いて、第１の撮像と第２の撮像との間において固体撮像素子が変位したデータを信号処理部４４が算出する。
【０２２９】
まず、第１画像ＩＭ１において三角形状の物体５００が位置する座標情報を求める。そして、第２画像ＩＭ２において、その三角形状の物体５００が位置する座標情報を求める。たとえば、第１画像ＩＭ１と第２画像ＩＭ２とのそれぞれについて、エッジ検出処理を実施することで、三角形状の物体５００が位置する座標情報を求める。
【０２３０】
つぎに、第１画像ＩＭ１において三角形状の物体５００が位置する座標情報と、第２画像ＩＭ２において、その三角形状の物体５００が位置する座標情報とから、固体撮像素子が変位した情報を求める。
【０２３１】
たとえば、三角形状の物体５００の上部に位置する角に着目すると、第１画像ＩＭ１では、左端部と下端部を基準位置とした場合、水平方向ｘの座標位置が［Ｘ１］であって、垂直方向ｙの座標位置が［Ｙ１］である。これに対して、第２画像ＩＭ２では、その角は、水平方向ｘの座標位置が［Ｘ２］であって、垂直方向ｙの座標位置が［Ｙ２］であり、第１画像ＩＭ１における座標位置と異なる。
【０２３２】
このため、第１の撮像と第２の撮像とにおいて、固体撮像素子は、水平方向ｘについては、右方向へ［Ｘ１−Ｘ２］分、移動したことが求められる。また、第１の撮像と第２の撮像とにおいて、固体撮像素子は、垂直方向ｙについては、下方向へ［Ｙ２−Ｙ１］分、移動したことが求められる。
【０２３３】
（ｄ）欠陥補正演算処理の実施（ＳＴ４１），画像（最終画像）の生成（ＳＴ５１）
つぎに、図２１に示すように、欠陥補正演算処理について実施する。
【０２３４】
ここでは、制御部４３が信号処理部４４に制御信号を送信して制御することによって、１回目の撮像で得た第１画像ＩＭ１と、２回目の撮像で得た第２画像ＩＭ２とを、信号処理部４４が加算する処理を実施する。これにより、固体撮像素子１において欠陥画素として存在する画素Ｐから出力された画素データが補正され、最終画像が生成される。
【０２３５】
図２３は、本発明の実施形態４において、欠陥補正演算処理を示す図である。
【０２３６】
図２３において、（ａ）は、１回目の撮像で得た第１画像ＩＭ１（破線部分）と、２回目の撮像で得た第２画像ＩＭ２（実線部分）とを加算する加算処理を示しており、（ｂ）は、その加算処理によって補正された最終画像ＩＭ３を示している。
【０２３７】
図２３（ａ）に示すように、１回目の撮像で得た第１画像ＩＭ１と、２回目の撮像で得た第２画像ＩＭ２とを加算する加算処理を実施する。
【０２３８】
ここでは、１回目の撮像で得た第１画像ＩＭ１と、２回目の撮像で得た第２画像ＩＭ２とについて、撮像の際の被写体に対する座標位置が同じになるように、位置合わせをして加算する。
【０２３９】
具体的には、上記において求めた固体撮像素子の移動情報に基づいて、１回目の撮像で得た第１画像ＩＭ１と、２回目の撮像で得た第２画像ＩＭ２とを互いにシフトさせることによって、撮像の際の被写体に対する座標位置を同じにする。
【０２４０】
つまり、第１画像ＩＭ１に対して、第２画像ＩＭ２が、右側へ［Ｘ１−Ｘ２］分、移動し、下方へ［Ｙ２−Ｙ１］分、移動するように、両者を位置合わせする。これにより、第１画像ＩＭ１の欠陥画素データＫＤ１と第２画像ＩＭ２の欠陥画素データＫＤ２とは、画像内において、互いに異なる部分に位置することになる。そして、第１画像ＩＭ１と第２画像ＩＭ２とが位置合わせされた状態で、同一の波長帯域の画素データが、画素ごとに加算される。
【０２４１】
よって、第１画像ＩＭ１に含まれる欠陥画素データＫＤ１は、第２画像ＩＭ２において欠陥画素以外の画素による画素データと加算される。このため、欠陥画素データＫＤ１については、実際に撮像された画素データによって補正される。
【０２４２】
また、第２画像ＩＭ２に含まれる欠陥画素データＫＤ２は、第１画像ＩＭ１において欠陥画素以外の画素による画素データと加算される。このため、欠陥画素データＫＤ２についても、実際に撮像された画素データによって補正される。
【０２４３】
上記のように加算処理を実施することによって、図２３（ｂ）に示すように、補正された最終画像ＩＭ３が得られる。
【０２４４】
たとえば、図２３（ｂ）に示すように、第１画像ＩＭ１と同様に、１回目の撮像において実効画素領域ＰＡ１１として設定された座標範囲について、最終画像ＩＭ３が得られる。
【０２４５】
図２３（ｂ）に示すように、最終画像ＩＭ３において、１回目の撮像で欠陥画素データＫＤ１が出力された座標位置については、上記の加算処理によって補正された補正画素データＫＨ１が得られる。同様に、２回目の撮像で欠陥画素データＫＤ２が出力された座標位置については、上記の加算処理によって補正された補正画素データＫＨ２が得られる。
【０２４６】
（２）まとめ
以上のように、本実施形態においては、欠陥画素ＫＰによる欠陥画素データＫＤ１，ＫＤ２を補正する欠陥補正処理を実施して、最終画像ＩＭ３を生成する。
【０２４７】
本実施形態では、固体撮像素子１が第１の位置から第２の位置へ移動したときの変位データを、第１画像ＩＭ１と第２画像ＩＭ２とから検出する移動情報取得処理を、信号処理部４４が実施する。そして、その変位データに基づいて、第１画像ＩＭ１と第２画像ＩＭ２とについて被写体に対して互いに同じ位置になるように位置合わせをした状態で、上記のように欠陥補正処理を実施する。
【０２４８】
したがって、本実施形態では、欠陥画素に起因して、撮像画像の画像品質が低下することを防止できる。また、欠陥画素に起因して、撮像素子を不良チップとして廃棄することを抑制可能であるので、製品歩留まりの低下を防止できる。
【０２４９】
なお、本実施形態では、撮像によって得たロー画像データについて現像処理を実施した後に、それにより得た画像において欠陥画素に起因して含まれる欠陥画素データを補正する場合について示したが、これに限定されない。たとえば、実施形態１と同様に、デモザイク処理などの現像処理を実施する前に、欠陥画素による欠陥画素データを補正してもよい。
【０２５０】
また、実施形態２で示した欠陥補正演算処理を、本実施形態において実施しても良い。
【０２５１】
さらに、実施形態３で示したゲインアップ処理を、本実施形態において実施しても良い。
【０２５２】
また、上記においては、２回の撮像で得た２枚の画像を用いて、１枚の最終画像を生成する場合について説明したが、これに限定されない。３回以上の撮像で得た複数の画像を用いて、上記のように、１枚の最終画像を生成してもよい。また、複数の画像から欠陥画素データの位置が異なる画像を少なくとも２枚選択する処理を実施し、その選択した画像間を上記のように加算することで、最終画像を生成しても良い。
【０２５３】
＜５．その他＞
本発明の実施に際しては、上記した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例を採用することができる。
【０２５４】
上記の実施形態においては、裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサを固体撮像素子として用いる場合について説明したが、これに限定されない。表面照射型のイメージセンサの場合に本発明を適用しても良い。また、ＣＣＤイメージセンサの場合に本発明を適用しても良い。
【０２５５】
上記の実施形態では、ＣＭＯＳイメージセンサにおいて、転送トランジスタと増幅トランジスタと選択トランジスタとリセットトランジスタとの４種を、画素トランジスタとして設ける場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、転送トランジスタと増幅トランジスタとリセットトランジスタとの３種を、画素トランジスタとして設ける場合に適用しても良い。
【０２５６】
上記の実施形態では、ＣＭＯＳイメージセンサにおいて、１つのフォトダイオードに対して、転送トランジスタと増幅トランジスタと選択トランジスタとリセットトランジスタとのそれぞれを１つずつ設ける場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、複数のフォトダイオードに対して、増幅トランジスタと選択トランジスタとリセットトランジスタのそれぞれを１つずつ設ける場合に適用しても良い。
【０２５７】
上記の実施形態では、３原色のフィルタがベイヤー配列で配列されたカラーイメージセンサの場合について説明したが、これに限定されない。イエロ−，マゼンダ，シアンの補色系のフィルタを用いた場合に適用しても良い。カラー画像を撮像する場合以外に、グレースケール画像を撮像する場合に適用しても良い。可視光像を撮像する以外に、赤外線画像など、他の波長帯域の像を撮像する場合に適用しても良い。
【０２５８】
上記の実施形態においては、デジタルカメラに本発明を適用する場合について説明したが、これに限定されない。スキャナーやコピー機などのように、撮像装置を備える他の電子機器に、本発明を適用しても良い。
【０２５９】
また、上記の実施形態では、素子移動部４５がアンチダスト機能を発揮させるために設けられている場合について説明したが、これに限定されない。素子移動部４５としては、アンチダスト機能を発揮しなくとも、固体撮像素子１を上記したように移動させるものであれば好適に使用可能である。
【０２６０】
また、上記の実施形態において、固体撮像素子を移動する際には、固体撮像素子が第１の位置にあるときに有効画素領域が配置された座標範囲内に、固体撮像素子が第２の位置にあるときの実効画素領域を配置させる。しかしながら、これに限定されない。第１の位置にあるときに有効画素領域が配置された座標範囲以外の部分に、第２の位置における実効画素領域を配置させるように、固体撮像素子を移動させてもよい。
【０２６１】
また、上記の実施形態においては、固体撮像素子と、外付けの撮像レンズとが一体に設けられていない場合について説明したが、これに限定されない（図１参照）。固体撮像素子に外付けの撮像レンズが固定されており、素子移動部が固体撮像素子を移動する際には、撮像レンズも同様に移動されるように構成されていても良い。
【０２６２】
その他、各実施形態の構成を、適宜、組み合わせても良い。
【０２６３】
なお、上記の実施形態において、固体撮像素子１は、本発明の固体撮像素子に相当する。また、上記の実施形態において、信号処理部４４は、本発明の信号処理部に相当する。また、上記の実施形態において、素子移動部４５は、本発明の素子移動部に相当する。また、上記の実施形態において、デジタルカメラ４００は、本発明の電子機器に相当する。また、上記の実施形態において、カメラ本体部４１０は、本発明の撮像装置に相当する。また、上記の実施形態において、第１画像ＲＤ１，ＩＭ１は、本発明の第１画像に相当する。また、上記の実施形態において、第２画像ＲＤ２，ＩＭ２は、本発明の第２画像に相当する。また、上記の実施形態において、欠陥画素ＫＰは、本発明の欠陥画素に相当する。また、上記の実施形態において、画素Ｐは、本発明の画素に相当する。また、上記の実施形態において、有効画素領域ＰＡ１は、本発明の有効画素領域に相当する。また、上記の実施形態において、実効画素領域ＰＡ１１は、本発明の実効画素領域に相当する。また、上記の実施形態において、第１の位置ＰＪ１は、本発明の第１の位置に相当する。また、上記の実施形態において、第２の位置ＰＪ２は、本発明の第２の位置に相当する。また、上記の実施形態において、画素領域ＰＡ，撮像面ＰＳは、本発明の撮像面に相当する。
【符号の説明】
【０２６４】
１…固体撮像素子、１３…垂直駆動回路、１４…カラム回路、１５…水平駆動回路、１７…外部出力回路、１７ａ…ＡＧＣ回路、１７ｂ…ＡＤＣ回路、１８…タイミングジェネレータ、１９…シャッター駆動回路、２１…フォトダイオード、２２…転送トランジスタ、２３…増幅トランジスタ、２４…選択トランジスタ、２５…リセットトランジスタ、２６…転送線、２７…垂直信号線、２８…アドレス線、２９…リセット線、４３…制御部、４４…信号処理部、４５…素子移動部、１０１…半導体基板、１０１ｎａ…ｎ型電荷蓄積領域、１０１ｐａ…ｐ型半導体領域、１０１ｐｃ…ｐ型半導体領域、１１１…配線層、１１１ｈ…配線、１１１ｚ…絶縁層、４００…撮像装置、４１０…カメラ本体部、４２０…撮影レンズ部、ＣＦ…カラーフィルタ、ＦＤ…フローティング・ディフュージョン、Ｈ…入射光、ＩＭ１…第１画像、ＩＭ２…第２画像、ＩＭ３…最終画像、ＪＳ…受光面、ＫＰ…欠陥画素、ＭＬ…オンチップレンズＰ…画素、ＰＡ…画素領域、ＰＡ１…有効画素領域、ＰＡ２…オプティカル・ブラック領域、ＰＡ１１…実効画素領域、ＰＪ１…第１の位置、ＰＪ２…第２の位置、ＰＳ…撮像面、ＲＤ１…第１画像、ＲＤ２…第２画像、ＲＤ３…第３画像、ＲＤ４…第４画像、ＲＰ…隣接画素、ＳＡ…周辺領域、ｘ…水平方向、ｙ…垂直方向
【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】
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【図２４】
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