(57)【要約】【課題】静止画信号の読み出し駆動中に信号電荷に徐々に混ざる電荷により生じる残像現象を、適切に補正する撮像装置を提供すること。【解決手段】光電変換部を備えた画素が、行列状に複数配置された撮像素子と、前記撮像素子を遮光可能な遮光手段と、前記撮像素子を駆動制御して、前記光電変換部に露光状態で蓄積された第１の画素信号を読み出し、さらに前記光電変換部に遮光状態で蓄積された遮光画素信号を読み出す制御手段と、前記画素毎の、前記遮光画素信号、及び前記第１の画素信号の蓄積開始から前記第１の画素信号の読み出しまでの時間、及び前記第１の画素信号の蓄積開始から前記遮光画素信号の読み出しまでの時間、を元に残像量を算出し、前記残像量を前記第１の画素信号から前記画素毎に減算する残像補正手段と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図４
2016029756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換部を備えた画素が、行列状に複数配置された撮像素子と、
前記撮像素子を遮光可能な遮光手段と、
前記撮像素子を駆動制御して、前記光電変換部に露光状態で蓄積された第１の画素信号を読み出し、さらに前記光電変換部に遮光状態で蓄積された遮光画素信号を読み出す制御手段と、
前記画素毎の、前記遮光画素信号、及び前記第１の画素信号の蓄積開始から前記第１の画素信号の読み出しまでの時間、及び前記第１の画素信号の蓄積開始から前記遮光画素信号の読み出しまでの時間、を元に残像量を算出し、前記残像量を前記第１の画素信号から前記画素毎に減算する残像補正手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
光電変換部を備えた画素が、行列状に複数配置された撮像素子と、
前記撮像素子を遮光可能な遮光手段と、
前記撮像素子を駆動制御して、前記光電変換部に露光状態で蓄積された第１の画素信号を読み出し、さらに前記光電変換部に遮光状態で蓄積された遮光画素信号を複数フレーム読み出す制御手段と、
前記画素毎の、複数フレームの前記遮光画素信号、及び前記第１の画素信号の蓄積開始から前記第１の画素信号の読み出しまでの時間、及び前記第１の画素信号の蓄積開始から複数フレームの前記遮光画素信号の読み出しまでの時間、を元に残像量を算出し、前記残像量を前記第１の画素信号から前記画素毎に減算する残像補正手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
前記残像補正手段は、前記残存量の増加曲線を近似した所定の式を用いて前記残像量を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像素子は、
前記第１の画素信号及び前記遮光画素信号を増幅するゲインアンプをさらに備え、前記ゲインアンプの増幅率は、前記遮光画素信号を読み出す時に、前記第１の画素信号を読み出す時よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像装置は、高輝度被写体を検出する検出部をさらに備え、前記制御手段は、前記検出部で高輝度被写体が検出されない時、前記遮光画素信号の読み出さないことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記検出部は、前記第１の画素信号の読み出しの前のフレームで、少なくとも一部の前記画素が一定の信号レベルを超えた時、高輝度被写体を検出したとす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、撮像装置に関し、特に画像信号の補正に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラなどに用いられる撮像素子では、ライブビュー（以下、ＬＶ）表示機能や動画撮影機能などにおいて、所定のフレームレートで画像信号を読み出し続けて、滑らかな動画像を得ることができる。
【０００３】
ＬＶ表示や動画撮影での画像信号の読み出しには、ローリング電子シャッタ駆動が多く用いられる。ローリング電子シャッタ駆動は、撮像素子に行列状に配置された画素を１行または数行を単位として順次走査して、画素毎の光電変換部であるフォトダイオード（以下、ＰＤ）から信号を読み出す方式である。さらに、ローリング電子シャッタでは、読み出しの走査と同様に、１行または数行を単位として順次走査してＰＤの信号電荷をリセットすることで、各ＰＤのリセットから信号読み出しの時間が全ての行で等しくなり、画面内で均一な任意の蓄積時間を制御することができる。
【０００４】
ところで、特許文献１では、撮像素子の画素内に蓄積された信号電荷の一部が残存して、次のフレーム期間での撮像時において、その残留電荷に起因した残像が発生し、撮像画質が低下してしまう、という問題について述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−９８８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この問題の発生メカニズムについて、特許文献１では、以下のように述べられている。撮像装置を成す真性半導体層には多数の欠陥順位が存在しており、信号電荷の読み出し期間の終了直後においては、これらの欠陥準位に電荷が捕獲（トラップ）された状態となっている。ところが、読み出し期間からある程度の時間が経過すると、欠陥準位にトラップされていた電荷が真性半導体層から光電変換素子の外部に放出される。この結果、画素内に信号電荷の一部が残存してしまう（残留電荷が発生してしまう）。
【０００７】
このように、例えばデジタルカメラのＬＶ表示（あるいは動画撮影）の状態から静止画撮影をした時、ＬＶ表示中に発生して欠陥準位にトラップされていた信号電荷が、静止画像の読み出し駆動中に、時間の経過とともに放出されると、静止画像に残像が発生するという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題を鑑みて、静止画信号の読み出し駆動中に信号電荷に徐々に混ざる電荷により生じる残像現象を、適切に補正す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】
【０００９】
本発明の撮像装置の構成は、光電変換部を備えた画素が、行列状に複数配置された撮像素子と、前記撮像素子を遮光可能な遮光手段と、前記撮像素子を駆動制御して、前記光電変換部に露光状態で蓄積された第１の画素信号を読み出し、さらに前記光電変換部に遮光状態で蓄積された遮光画素信号を読み出す制御手段と、前記画素毎の、前記遮光画素信号、及び前記第１の画素信号の蓄積開始から前記第１の画素信号の読み出しまでの時間、及び前記第１の画素信号の蓄積開始から前記遮光画素信号の読み出しまでの時間、を元に残像量を算出し、前記残像量を前記第１の画素信号から前記画素毎に減算する残像補正手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、静止画信号の読み出し駆動中に信号電荷に徐々に混ざる電荷によって生じる残像現象を、適切に補正する撮像装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例に係る、撮像装置の構成を示すシステムブロック図である。
【図２】本発明の実施例に係る、撮像素子の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の実施例に係る、画素の構成と読み出しに係る回路を示す模式図である。
【図４】本発明の実施例１に係る、ＬＶ表示状態から静止画撮影を行う時の、垂直走査と時刻の関係、および信号量と時刻の関係を示す図である。
【図５】本発明の実施例に係る、撮像装置の制御フローおよび画像信号の処理フローを示す図である。
【図６】本発明の実施例２に係る、ＬＶ表示状態から静止画撮影を行う時の、垂直走査と時刻の関係、および信号量と時刻の関係を示す図である。
【図７】本発明の実施例３に係る、ＬＶ表示状態から静止画撮影を行う時の、垂直走査と時刻の関係、および信号量と時刻の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の好ましい実施例を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
［実施例１］
図１は、本発明の実施例に係る、撮像装置の構成を示すシステムブロック図である。図１において、１０１はフォーカスレンズ、ズームレンズ、更には絞りなどで構成される光学系である。１０２は撮像素子であり、光学系１０１で結像された光学像を受光する。１０３は、不図示のＡＦ制御部から出力される光学系駆動情報に応じて、光学系１０１のフォーカスレンズ位置を制御信号により制御する光学系駆動部である。１０４はアナログフロントエンド（以下、ＡＦＥ）である。ＡＦＥ１０４は、ＡＤ変換器を含み、基準黒レベルの調整及びアナログ／デジタル変換処理等を行う。
【００１４】
但し、撮像素子１０２が、ＡＤ変換器を内包する構成であれば、ＡＦＥ１０４は必ずしもＡＤ変換器を含まない。１０５はデジタルフロントエンド（以下、ＤＦＥ）であり、各画素のデジタル出力を受けて画素の並び替え等をデジタル処理している。１０６はデジタル信号処理部であり、ＤＦＥ１０５から得られた画像信号に対して、色変換、ホワイトバランス補正、ガンマ補正等の画像処理、解像度変換処理、画像圧縮処理等を行い、表示部１０８や記録媒体１０９に処理後の画像信号を出力する。１０７は記憶部であり、デジタル信号処理部１０６の作業用メモリとして、あるいは連続撮影等のバッファーメモリとしても使用される。
【００１５】
本発明において、記憶部１０７は、静止画信号と補正用黒画像信号の一時格納用の画像メモリとして用いられる。１０８は表示部であり、デジタル信号処理部１０６から受けたＬＶ表示中の連続画像や、撮影後の静止画像がプレビュー表示される。１０９は記録媒体であり、本実施例においては、残像補正済みの画像データが記録される。
【００１６】
図２は、本発明の実施例に係る、撮像素子１０２の構成を示す模式図である。図２に示すように、本発明の撮像素子１０２は、画素部２０１、垂直走査手段２０２、読み出し部２０３、水平走査手段２０４、垂直信号線２０６を含む構成である。画素部２０１には、光学系１０１により結像された光学像を受光する画素２０５が、行列状に複数配置されている。説明のため、垂直方向６行、水平方向８列、のみを示したが、実際にはさらに多くの画素２０５によって画素部２０１は構成される。
【００１７】
垂直走査手段２０２は、画素部２０１の行を垂直方向に順次選択し、各画素２０５の信号を読み出し部２０３にサンプリングする。読み出し部２０３は、列毎のゲインアンプやＡＤ変換器等を含む構成であり、垂直走査手段２０２によって選択された行の信号をサンプリングする。水平走査手段２０４は、読み出し部２０３にサンプリングされた各画素２０５の信号を、水平方向に順次選択することによって、後段のＡＦＥ１０４などの回路へ出力する。垂直信号線２０６は、各画素２０５の信号を読み出し部２０３へ出力可能な構成となっている。
【００１８】
図３は、本発明の実施例に係る、画素２０５の構成と読み出しに係る回路を示す模式図である。説明のため、１つの画素２０５と、その信号の出力経路のみを示した。図３において、３０１はＰＤである。ＰＤ３０１は、受光量に応じた信号電荷を生成して蓄積する光電変換部として機能する。３０２は転送スイッチであり、３０３はフローティングディフュージョン（以下、ＦＤ）である。転送スイッチ３０２は、信号パルスＰＴＸにより駆動され、ＰＤ３０１で蓄積された電荷を、ＦＤ３０３に転送する。ＦＤ３０３は、ＰＤ３０１から転送された電荷を保持する電荷保持部として機能する。また、ＦＤ３０３は、保持した電荷を電位信号に変換する電荷電位変換部としても機能する。
【００１９】
３０４はリセットスイッチである。リセットスイッチ３０４は、信号パルスＰＲＥＳにより駆動され、ＦＤ３０３に、保持された電荷を排出可能な構成となっている。３０５は信号出力部であり、３０７は定電流源である。信号出力部３０５は、ＦＤ３０３の電位に基づく信号を、画素２０５の画素信号として出力する。信号出力部３０５は、定電流源３０７と共にソースフォロワ回路を構成している。３０６は選択スイッチである。選択スイッチ３０６は、信号パルスＰＳＥＬによって駆動され、信号出力部３０５と垂直信号線２０６を接続する。垂直信号線２０６に出力された信号出力部３０５の信号は、読み出し部２０３で垂直信号線２０６毎にサンプリングされた後、さらに後段のＡＦＥ１０４などの回路へ出力される。
【００２０】
図４は、実施例１における、ＬＶ表示状態から静止画撮影を行う時の、垂直走査と時刻の関係（図４（ａ））、および信号量と時刻の関係（図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ））を示す図である。但し、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の横軸の時刻は一致するように図示している。
【００２１】
図４（ｂ）は、特にＰＤ３０１で光電変換によって生成された電荷による信号量を示す図である。ここで、以下の説明では、ＰＤ３０１で光電変換によって生成された電荷による信号成分を、光信号と呼ぶこととする。また、図４（ｃ）は、ＰＤ３０１の信号電荷に徐々に混ざって残像を発生させる電荷による信号量を示す図である。ここで、以下の説明では、ＰＤ３０１の光信号電荷に徐々に混ざって残像を発生させる電荷による信号成分を、残像信号と呼び、光信号と区別する。また、図４（ｄ）は、画素２０５から読み出し部２０３へ読み出される画素信号量を示す図であり、光信号量と残像信号量の和となっている。
【００２２】
図４（ａ）において、４０１は垂直方向のリセット走査を示している。４０２は、ＬＶ表示用の画像信号読み出し走査を示している。従って、リセット走査４０１からＬＶ表示画像読み出し４０２の間が、ＰＤ３０１の行毎の蓄積時間を表している。４０３は、静止画撮影のための電子先幕シャッタ走査である。電子先幕シャッタ走査４０３では、ＰＤ３０１の行毎のリセット状態を順次解除することで、信号電荷蓄積の開始タイミングを電子的に制御している。
【００２３】
４０４は、不図示のメカニカルシャッタによる後幕走査である。メカニカルシャッタは、撮像素子１０２と光学系１０１の間に配置されて、撮像素子１０２の露光／遮光状態を制御する。メカニカルシャッタは、図４（ａ）の４０４に図示したように、走行速度が時間によって変化する性質を持つので、電子先幕シャッタ４０３は、後幕メカニカルシャッタ４０４の走行カーブに合わせて、行毎にリセット状態を解除するように制御される。従って、電子先幕シャッタ４０３と後幕メカニカルシャッタ４０４によって、画素部２０１の面内で蓄積時間を同じとする静止画の露光期間４０７が制御される。
【００２４】
４０５は、静止画信号の読み出し走査である。静止画信号読み出し４０５では、後幕メカニカルシャッタ４０４によって遮光された後に、ＰＤ３０１に蓄積されている信号電荷を行毎に順次読み出している。この時、静止画信号読み出し４０５で読み出される信号は、本発明の課題とする残像現象に関して未補正状態の信号である。静止画信号には、前述したように、半導体の欠陥等にトラップされていた電荷が徐々に混ざることで、残像信号を含み得るが、本発明では、後述する補正用黒画像の信号を元に残像信号量を算出して、補正減算処理される。
【００２５】
ここで、静止画信号読み出し４０５で、ＰＤ３０１の電荷がＦＤ３０３へ転送されると、ＰＤ３０１に蓄積されている電荷は一旦無くなる。また、ＰＤ３０１から転送されてＦＤ３０３に保持される電荷は、読み出し部２０３に画素毎の信号としてサンプリングされた後は、リセットスイッチ３０４を介して電源ＳＶＤＤに排出される。
【００２６】
４０６は、補正用黒画像信号読み出し走査である。補正用黒画信号像読み出し走査４０６では、静止画信号読み出し走査４０５の後に、徐々にＰＤ３０１に到達し蓄積された残像信号量を取得することを目的として、遮光状態の信号を読み出している。本発明は、補正用黒画像を読み出して得られた信号を元に残像信号量を算出して、静止画信号から残像信号を減算補正処理することで、補正済み画像信号を得る事ができる。尚、後幕メカニカルシャッタ４０４による遮光状態は、この補正用黒画像読み出し４０６の走査終了まで維持されている。
【００２７】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すｎ行目のある１画素に着目した時の、光信号量と時刻の関係の例を示す図である。時刻Ｔ０で、画素部２０１のｎ行目が電子先幕シャッタ４０３によって走査されると、露光期間４０７における光信号電荷の蓄積が開始される。ｎ行目の画素の光信号量Ｌ（ｔ）は、時刻Ｔ０からＴ１の期間で、蓄積時間に依存して増加していく様子を示している。
【００２８】
時刻Ｔ１で、ｎ行目の画素が後幕メカニカルシャッタ４０４によって遮光されると、光信号量の増加はストップするが、時刻Ｔ１までに生成された光信号電荷は、時刻Ｔ２までＰＤ３０１中に蓄積されたままである。従って、Ｌ（Ｔ１）＝Ｌ（Ｔ２）である。ＰＤ３０１の光信号電荷は、時刻Ｔ２の静止画信号読み出し走査４０５で読み出される時に、ＦＤ３０３へ転送されて無くなる。尚、時刻Ｔ２における残像信号を含まない光信号量Ｌ（Ｔ２）＝Ｌ（Ｔ１）に従って読み出される画素信号こそが、本発明の目的としている残像成分の信号が補正された画像信号に相当している。
【００２９】
図４（ｃ）は、図４（ａ）に示すｎ行目のある１画素に着目した時の、残像信号量と時刻の関係の例を示す図である。
【００３０】
時刻Ｔ０で、電子先幕シャッタ４０３によってＰＤ３０１の行毎のリセット状態が解除されると、ＬＶ表示中に撮像素子の半導体層の欠陥準位にトラップされた電荷が徐々に湧き出して、ＰＤ３０１に蓄積され始める。
【００３１】
ここで、残像信号量Ｎ（ｔ）は、以下の式１に示す時刻ｔの関数に依存して増加する。
Ｎ（ｔ）＝Ｎ０  ×［１−ｅｘｐ｛−（ｔ−Ｔ０）／τ｝］  ・・・式１
（但し、以下の説明では、Ｔ０＝０、とする。従って、Ｎ（Ｔ０）＝０、である）
式１で、τは時定数であり、Ｎ０は１画素の半導体中の欠陥等にトラップされた電荷の総量である。残像信号量Ｎ（ｔ）は、光信号量Ｌ（ｔ）とは異なり、時刻Ｔ１で、ｎ行目の画素２０５が後幕メカニカルシャッタ４０４によって遮光されても、式１に従って増加し続ける。そして、ＰＤ３０１中にある残像信号電荷は、時刻Ｔ２の静止画信号読み出し走査４０５で読み出される時、ＦＤ３０３へ転送されて一旦は無くなるが、時刻Ｔ０から時刻Ｔ２までの期間に、欠陥準位から放出されずトラップされたままの電荷は、時刻Ｔ２の後、さらに湧き出してくる。
【００３２】
時刻Ｔ２の後から、ＰＤ３０１に蓄積された残像信号電荷は、時刻Ｔ３の補正用黒画像信号読み出し走査４０６で、補正用黒画像信号として読み出される時に、ＦＤ３０３へ転送されて一旦は無くなる。そして、時刻Ｔ３においても、欠陥準位から放出されずトラップされたままの電荷は、時刻Ｔ３の後、さらに湧き出してくる。
【００３３】
図４（ｄ）は、画素２０５から読み出し部２０３へ読み出される画素信号量を示す図であり、光信号量と残像信号量の和となっている。残像信号量Ｎ（ｔ）は、時刻Ｔ０から光信号量Ｌ（ｔ）と混ざり始め、時間の経過とともに増加する。時刻Ｔ１で、後幕メカニカルシャッタに遮光されると、光信号量の増加はＬ（Ｔ１）でストップするが、残像信号量は式１に従って増加を続ける。
【００３４】
時刻Ｔ２で、ｎ行目の画素信号Ｓ（Ｔ２）が、静止画信号として読み出される時、Ｓ（Ｔ２）は光信号量Ｌ（Ｔ２）と残像信号量Ｎ（Ｔ２）の和となっている。時刻Ｔ２で、静止画信号Ｓ（Ｔ２）が読み出されると、ＰＤ３０１に蓄積されていた電荷は、転送スイッチ３０２を介して、一旦全て転送される。しかしながら、前述したように、時刻Ｔ２以降にも、さらに長い時間をかけてＰＤ３０１に到達する残像信号電荷が存在する。
【００３５】
時刻Ｔ３で、ｎ行目の画素信号Ｓ（Ｔ３）が補正用黒画像の読み出し走査４０６によって読み出される。時刻Ｔ３で、補正用黒画像信号として読み出された画素信号Ｓ（Ｔ３）は、後幕メカニカルシャッタ４０４による遮光状態で読み出される画素信号であるため、画素で光電変換されて生成した電荷は含まない。従って、補正用黒画像信号Ｓ（Ｔ３）は、静止画信号読み出し４０５の後に、時刻Ｔ２からＴ３の時間に湧き出して発生した電荷に伴う残像電荷量Ｎ（Ｔ３）に等しいとみなせる。
【００３６】
本発明では、補正用黒画像を読み出す事によって得られる信号Ｓ（Ｔ３）を用いて、静止画信号Ｓ（Ｔ２）に混入している残像信号量Ｎ（Ｔ２）を算出し、露光期間４０７で光電変換された電荷による光信号量（すなわち補正済み画像信号量に相当する）Ｌ（Ｔ２）を得る。
【００３７】
光信号量Ｌ（Ｔ２）は、式２で表される。
Ｌ（Ｔ２）  ＝  Ｓ（Ｔ２）  −  Ｎ（Ｔ２）  ・・・式２
上述したように、補正用黒画像信号Ｓ（Ｔ３）は、残像電荷量Ｎ（Ｔ３）に等しいとみなせるため、式３が得られる。
【００３８】
Ｓ（Ｔ３）  ＝  Ｎ（Ｔ３）  ・・・式３
ここで、Ｎ（Ｔ２）、Ｎ（Ｔ３）を用いて、式１より、式４・式５が得られる。
Ｎ（Ｔ２）  ＝  Ｎ０  ×｛１−ｅｘｐ（−Ｔ２／τ）｝  ・・・式４
Ｎ（Ｔ２）＋Ｎ（Ｔ３）  ＝  Ｎ０  ×｛１−ｅｘｐ（−Ｔ３／τ）｝  ・・・式５
式３、式４、式５より、Ｎ０が式６に従って算出できる。
Ｎ０  ＝  Ｓ（Ｔ３）／｛ｅｘｐ（−Ｔ２／τ）−ｅｘｐ（−Ｔ３／τ）｝  ・・・式６
次に、式４、式６より、Ｎ（Ｔ２）は式７に従って算出できる。
【００３９】
Ｎ（Ｔ２）  ＝  Ｓ（Ｔ３）×｛１−ｅｘｐ（−Ｔ２／τ）｝
／｛ｅｘｐ（−Ｔ２／τ）−ｅｘｐ（−Ｔ３／τ）｝  ・・・式７
そして、式２、式７より、補正済み静止画信号Ｌ（Ｔ２）は、式８によって算出される。
Ｌ（Ｔ２）  ＝  Ｓ（Ｔ２）  −  Ｓ（Ｔ３）×｛１−ｅｘｐ（−Ｔ２／τ）｝
／｛ｅｘｐ（−Ｔ２／τ）−ｅｘｐ（−Ｔ３／τ）｝  ・・・式８
以上のように、式７に従って、補正用黒画像を読み出す事によって得られる残像信号量、量Ｓ（Ｔ３）＝Ｎ（Ｔ３）と、静止画信号量Ｓ（Ｔ２）を用いて、残像信号量Ｎ（Ｔ２）を算出できる。そして、式８に従って、残像信号成分を除いた、補正済み画像の信号量相当の光信号量Ｌ（Ｔ２）を得ることができる。なお、上記の説明では図４のｎ行目の画素２０５に注目して説明したが、Ｔ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の実際の各時刻は、撮像装置および撮像素子１０２を駆動するために設定されるパラメータに従って、画素２０５毎に固定値をとるため、式８に従えば、全ての画素２０５に関して、光信号量Ｌ（Ｔ２）を算出することが可能である。
【００４０】
また、補正用黒画像信号を読み出す時は、静止画信号を読み出す時よりも、読み出し部２０３のゲインアンプの増幅率を上げて読み出してもよい。このように駆動することで、残像信号電荷量が微小な場合でも、ゲインアンプによって残像信号電荷量に応じた補正用黒画像信号を増幅して読み出す事ができるので、残像量の算出精度の向上が期待できる。但し、この場合、静止画信号の増幅率と補正用黒画素像信号の増幅率の比に応じて、補正用黒画像信号Ｓ（Ｔ３）を換算した後に、補正済み画像信号を算出する必要がある。
【００４１】
図５は、本発明の撮像装置の制御フローおよび画像信号の処理フローを示す図である。まず、不図示のメカニカルシャッタが開き（ステップ５０１）、撮像素子１０２に駆動設定信号を与える（ステップ５０２）ことにより、ＬＶ表示機能を起動する（ステップ５０３）。
【００４２】
ステップ５０３では、撮影に先立って露光量を制御するため、ステップ５０４にてレリーズスイッチが押されるまで、連続的に露出制御が行われ、またＬＶ表示画像も更新される。以上により、露出が確認された後、レリーズスイッチが押されると静止画撮影が開始される。
【００４３】
その後は、図４（ａ）を用いて説明したように、ＬＶ表示画像の読み出し走査４０２が終わり、電子先幕シャッタ走査４０３により画素のリセット状態が１行毎に順次解除される（ステップ５０５）ことで、静止画撮影の露光（ステップ５０６）状態となり、画素毎に入射した光量に応じた信号電荷（光信号電荷）がＰＤ３０１に蓄積される。そして、設定された蓄積時間が経過すると後幕メカニカルシャッタ走査４０４によって撮像素子１０２が遮光状態となり（ステップ５０７）、露光期間４０７が終了する。その後、各画素から読み出されてＡＦＥ１０４でＡＤ変換された（ステップ５０８）信号は、静止画信号として、記憶部１０７に一時格納される（ステップ５０９）。
【００４４】
次に、後幕メカニカルシャッタ４０４で遮光された状態は維持したまま、続けて補正用黒画像信号として、各画素の出力信号を読み出し、ＡＦＥ１０４でＡＤ変換して（ステップ５１０）、記憶部１０７に一時格納される（ステップ５１１）。
【００４５】
次に、ステップ５０９、およびステップ５１１で記憶部１０７に格納された静止画信号と、補正用黒画像信号を元に、残像信号成分が補正された補正済み画像を得るための信号処理が行われる。
【００４６】
まず、デジタル信号処理部１０６により、画素カウント初期値ｍ＝０が与えられる（ステップ５１２）。次に、対象の１画素の残像補正済み画像信号を、前述した式９に従って算出する（ステップ５１３）。次に画素カウントｍをインクリメントして（ステップ５１４）、撮像素子の全ての画素数Ｍに到達するまで、同様の演算を行う（ステップ５１５）。
【００４７】
最後に、ステップ５１６で、算出される全画素の残像補正済み画像信号を、記録媒体１０９に記録して一連の撮影動作が完了する。
【００４８】
以上述べたように、本実施例によれば、静止画信号を読み出した後に、続けて遮光状態で補正用黒画像信号を読み出す。そして、静止画信号と補正用黒画像信号を用いて、静止画信号に含まれる残像電荷による信号成分を除いた信号量を、補正済み画像信号として算出することで、適切に残像補正された良好な画像を得ることができる。例えば、本実施例の撮像装置によれば、ＬＶ表示状態からの静止画撮影における、残像現象による画質劣化を低減することができる。
【００４９】
［実施例２］
次に本発明の実施例２について説明する。実施例２では、補正用黒画像を行方向に間引いて読み出す事で、読み出し走査時間を短縮し、静止画撮影開始から残像補正済み画像信号を得るための処理時間を短縮したことに特徴がある。
【００５０】
図６は、実施例２における、ＬＶ表示状態から静止画撮影を行う時の、垂直走査と時刻の関係（図６（ａ））、および信号量と時刻の関係（図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ））を示す図である。但し、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の横軸の時刻は一致するように図示している。図６（ｂ）は、光信号量を示す図である。図６（ｃ）は、残像信号量を示す図である。図６（ｄ）は、画素２０５から読み出し部２０３へ読み出される画素信号量を示す図であり、光信号量と残像信号量の和となっている。
【００５１】
図６では、実施例１の図４と同じ箇所は、同じ記号を付し、説明は省略する。図６（ａ）において、６０１は補正用黒画像の垂直間引き走査を示している。実施例１では、補正用黒画像の取得のために、静止画と同様に全行を走査していたが、実施例２では、これを垂直間引き走査として読み出す事で、画像の読み出しにかかる時間を短縮している。垂直間引き走査では、例えば、３行に１行、または５行に１行といった割合で、読み出す行の数を減らすことができる。
【００５２】
実施例２では、静止画信号を読み出した画素と、同じアドレスの補正用黒画像信号の画素から、必ずしも信号が読み出されていないので、静止画信号のアドレスに最も近いアドレスから読み出された補正用黒画像信号を用いて、実施例１と同様に残像補正済み画像信号を算出すればよい。
【００５３】
実施例２においても、静止画信号を読み出した後に、続けて補正用黒画像信号を読み出す。そして、静止画信号と補正用黒画像信号を用いて、静止画信号に含まれる残像信号量を除いた信号量を、補正済み画像信号として算出することで、適切に残像補正された良好な画像を得ることができる。
【００５４】
［実施例３］
次に本発明の実施例３について説明する。実施例３では、補正用黒画像を行方向に間引いて読み出し走査時間を短縮し、さらに補正用黒画像信号を異なる時刻で２回読み出す事で、読み出し走査時間を短縮し、残像信号がより精度よく補正された補正済み画像信号を得ることに特徴がある。
【００５５】
図７は、実施例３における、ＬＶ表示状態から静止画撮影を行う時の、垂直走査と時刻の関係（図７（ａ））、および信号量と時刻の関係（図７（ｂ）、（ｃ）、（ｄ））を示す図である。但し、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の横軸の時刻は一致するように図示している。図７（ｂ）は、光信号量を示す図である。図７（ｃ）は、残像信号量を示す図である。図７（ｄ）は、画素２０５から読み出し部２０３へ読み出される画素信号量を示す図であり、光信号量と残像信号量の和となっている。
【００５６】
図７では、実施例１の図４と同じ箇所は、同じ記号を付し、説明は省略する。図７（ａ）において、７０１は補正用黒画像読み出しの１回目の走査を示している。７０２は補正用黒画像読み出しの２回目の走査を示している。補正用黒画像読み出しは、実施例２と同様に各々垂直間引き走査で読み出す例を図示している。
【００５７】
実施例３では、補正用黒画像を読み出す事によって得られる信号Ｓ（Ｔ３）およびＳ（Ｔ４）を用いて、静止画信号Ｓ（Ｔ２）に含まれる残像電荷量Ｎ（Ｔ２）を算出し、露光期間４０７で光電変換された電荷による光信号量（すなわち補正済み画像信号量に相当する）Ｌ（Ｔ２）を得る。
【００５８】
まず、実施例３も、実施例１と同様に、補正用黒画像読み出し走査７０１で読み出された信号Ｓ（Ｔ３）、と時刻Ｔ０、Ｔ２、Ｔ３を用いて、式７に従ってＮ（Ｔ２）が算出できる。
【００５９】
さらに、実施例３では、補正用黒画像読み出し走査７０２で読み出された信号Ｓ（Ｔ４）は、以下の式９の関係がある。
【００６０】
Ｓ（Ｔ４）  ＝  Ｎ（Ｔ４）  ・・・式９
ここで、Ｎ（Ｔ２）、Ｎ（Ｔ３）、Ｎ（Ｔ４）を用いて、式１より、式１０、式１１が得られる。
【００６１】
Ｎ（Ｔ２）＋Ｎ（Ｔ３）  ＝  Ｎ０  ×｛１−ｅｘｐ（−Ｔ３／τ）｝  ・・・式１０
Ｎ（Ｔ２）＋Ｎ（Ｔ３）＋Ｎ（Ｔ４）  ＝  Ｎ０  ×｛１−ｅｘｐ（−Ｔ４／τ）｝
・・・式１１
式９、式１０、式１１より、Ｎ０が式１２に従って算出できる。
【００６２】
Ｎ０＝Ｓ（Ｔ４）／｛ｅｘｐ（−Ｔ３／τ）−ｅｘｐ（−Ｔ４／τ）｝  ・・・式１２
次に、式４、式１２より、Ｎ（Ｔ２）は式１３に従って算出できる。
【００６３】
Ｎ（Ｔ２）  ＝  Ｓ（Ｔ４）×｛１−ｅｘｐ（−Ｔ３／τ）｝
／｛ｅｘｐ（−Ｔ３／τ）−ｅｘｐ（−Ｔ４／τ）｝  ・・・式１３
このように、実施例３では、２つの補正用黒画像の信号Ｓ（Ｔ３）及びＳ（Ｔ４）を用いて、式７及び式１３に従う２つ方法でＮ（Ｔ２）が算出できる。最後に、算出された２つのＮ（Ｔ２）を、例えば平均化した値を用いて、式２に従えば残像補正済み画像信号に相当する光信号量Ｌ（Ｔ２）が算出できる。
【００６４】
残像信号電荷は、式１で示したように、指数関数曲線に従って増加するため、補正用黒画像信号に含まれるその他のノイズ（ランダムノイズ成分など）が、残像補正済み信号の算出精度に大きな誤差を与え得る。従って、補正用黒画像の読み出し回数を増やして、その他のノイズの影響を抑えることで、残像補正済み信号の算出精度を上げることができる。実施例３では、補正用黒画像信号を異なる時刻で２回読み出す事で、実施例１より精度よく残像成分が補正された補正済み画像信号が得られる。
【００６５】
但し、本実施例では、補正用黒画像として信号読み出しを２回行ったが、算出精度をさらに上げるために、３回以上読み出しを行ってもよい。
【００６６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００６７】
上記説明では、撮像素子１０２は、ＣＭＯＳ型撮像素子である構成を例に説明したが、本発明はこれに限定されず、ＣＣＤ型撮像素子である構成にも適用可能である。
【００６８】
また、上記説明では、ＬＶ中から電子先幕走査を伴う静止画撮影を行う時に、残像成分が補正された補正済み画像を得る例を説明したが、残像現象を発生させるような高輝度な被写体が無い場合は、残像成分の補正処理は必ずしも実行する必要はない。
【００６９】
例えば、静止画撮影処理前のＬＶ中の最終フレームの信号出力レベルに応じて、高輝度の被写体の有無を確認し、一定の輝度を超える光源を検出した時のみ、本発明の補正処理を実行するようにしてもよい。また、例えば、撮像装置が、図１には不図示の光源検出部を備えていて、光源検出部が一定の輝度を超える光源を検出した時のみ、本発明の補正処理を実行するようにしてもよい。
【００７０】
また、上記説明では、ＬＶ中から電子先幕走査を伴う静止画撮影を行う時の制御方法を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＬＶ中からメカニカルシャッタの先幕を伴う静止画撮影においても、本発明が適用可能である。また、例えば、静止画の連続撮影時においても、本発明が適用可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１０１  光学系、１０２  撮像素子、１０３  光学系駆動部、１０４  ＡＦＥ、
１０５  ＤＦＥ、１０６  デジタル信号処理部、１０７  記憶部、１０８  表示部、
１０９  記録媒体、２０１  画素部、２０２  垂直走査手段、２０３  読み出し部、
２０４  水平走査手段、２０５  画素、２０６  垂直信号線、３０１  ＰＤ、
３０２  転送スイッチ、３０３  ＦＤ、３０４  リセットスイッチ、
３０５  信号出力部、３０６  選択スイッチ、３０７  定電流源
【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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