(57)【要約】【課題】撮像素子の曲率や応力の違いに起因する暗電流ムラによる補正誤差を低減することができる撮像装置及び撮像装置の補正方法を提供することを課題とする。【解決手段】撮像装置は、複数の画素を含む湾曲形状の撮像素子と、前記撮像素子の出力信号を補正する補正部とを有し、前記撮像素子は、入射光に応じた画素信号を出力する画素を含む通常画素領域と、基準画素信号を出力する画素を含む基準画素領域とを有し、前記補正部は、前記基準画素領域の画素の出力信号と前記撮像素子の曲率又は応力に応じた補正係数を基に、前記通常画素領域の画素の出力信号を補正することを特徴とする。【選択図】図６
2017076875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を含む湾曲形状の撮像素子と、
前記撮像素子の出力信号を補正する補正部とを有し、
前記撮像素子は、
入射光に応じた画素信号を出力する画素を含む通常画素領域と、
基準画素信号を出力する画素を含む基準画素領域とを有し、
前記補正部は、前記基準画素領域の画素の出力信号と前記撮像素子の曲率又は応力に応じた補正係数を基に、前記通常画素領域の画素の出力信号を補正することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記補正部は、前記基準画素領域の画素の出力信号と前記撮像素子の曲率又は応力に応じた補正係数を基にオフセット値を演算し、前記通常画素領域の画素の出力信号から前記オフセット値を減算することにより補正することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記補正部は、前記基準画素領域の画素の出力信号と前記撮像素子の曲率又は応力に応じた補正係数を基にオフセット値を演算し、前記オフセット値が閾値より大きい場合には、前記通常画素領域の画素の出力信号を補正することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記基準画素領域の画素は、遮光された光電変換部を有し、
前記通常画素領域の画素は、遮光されていない光電変換部を有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
前記通常画素領域は、行列状に配置されている複数の画素を有し、
前記基準画素領域は、前記通常画素領域の行列状の画素と同一の行の複数の画素を有し、
前記補正部は、前記基準画素領域の画素の出力信号と前記撮像素子の曲率又は応力に応じた補正係数を基にオフセット値を演算し、前記通常画素領域の画素の出力信号から前記オフセット値を減算することにより補正することを特徴とする請求項４記載の撮像装置。
【請求項６】
前記通常画素領域は、行列状に配置されている複数の画素を有し、
前記基準画素領域は、前記通常画素領域の行列状の画素と同一の列の複数の画素を有し、
前記補正部は、前記基準画素領域の画素の出力信号と前記撮像素子の曲率又は応力に応じた補正係数を基にオフセット値を演算し、前記通常画素領域の画素の出力信号から前記オフセット値を減算することにより補正することを特徴とする請求項４記載の撮像装置。
【請求項７】
前記基準画素領域は、
遮光された光電変換部を含む画素を有する第１の基準画素領域と、
光電変換部を含まない画素を有する第２の基準画素領域とを有し、
前記通常画素領域の画素は、遮光されていない光電変換部を有することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項８】
前記補正部は、前記第１の基準画素領域の画素の出力信号と前記第２の基準画素領域の画素の出力信号との差分に対して前記撮像素子の曲率又は応力に応じた補正係数を乗算し、前記乗算の結果が閾値より大きい場合に、前記通常画素領域の画素の出力信号を補正することを特徴とする請求項７記載の撮像装置。
【請求項９】
前記補正部は、前記第１の基準画素領域の画素の出力信号と前記第２の基準画素領域の画素の出力信号との差分を取得し、前記差分に応じて、前記補正係数を取得することを特徴とする請求項７又は８記載の撮像装置。
【請求項１０】
複数の画素を含む湾曲形状の撮像素子を有し、前記撮像素子は、入射光に応じた画素信号を出力する画素を含む通常画素領域と、基準画素信号を出力する画素を含む基準画素領域とを有する撮像装置の補正方法であって、
補正部により、前記基準画素領域の画素の出力信号と前記撮像素子の曲率又は応力に応じた補正係数を基に、前記通常画素領域の画素の出力信号を補正することを特徴とする撮像装置の補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び撮像装置の補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置には、ＣＭＯＳ撮像素子などの固体撮像素子が使用されている。一般的なＣＭＯＳ撮像素子は、シリコン基板上にフォトダイオード及びフローティングディフュージョンが平面状に配置されている。この時、撮影レンズから集光された光は、撮像素子の端部において焦点位置のずれが生じる。この像面湾曲収差や周辺光量落ちをレンズではなく、撮像素子の撮像面で補正するために、撮像素子を物理的に湾曲形状にする技術が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２８４５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＣＭＯＳ撮像素子は、画素部の中央部に撮影領域を備え、画素部の端部に、画素値を補正するための補正値を取得するオプティカルブラック（遮光）領域を備える。ここで、湾曲撮像素子は、撮像面内で曲率（応力）が異なるので、撮影領域とオプティカルブラック（遮光）領域は、暗電流量が異なり、オプティカルブラック領域を用いて補正した画像に補正誤差が残り、ムラが発生する場合が想定される。つまり、取得した補正値に撮影領域の情報が正しく反映されていないことになり、補正値をそのまま撮影領域全体に適用することは画質を損ねる要因となりうる。特に、撮像面内の暗電流量差が顕著になる長秒撮影や高温環境下において、補正誤差が増大することが想定される。
【０００５】
本発明の目的は、撮像素子の曲率や応力の違いに起因する暗電流ムラによる補正誤差を低減することができる撮像装置及び撮像装置の補正方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の撮像装置は、複数の画素を含む湾曲形状の撮像素子と、前記撮像素子の出力信号を補正する補正部とを有し、前記撮像素子は、入射光に応じた画素信号を出力する画素を含む通常画素領域と、基準画素信号を出力する画素を含む基準画素領域とを有し、前記補正部は、前記基準画素領域の画素の出力信号と前記撮像素子の曲率又は応力に応じた補正係数を基に、前記通常画素領域の画素の出力信号を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、撮像素子の曲率や応力の違いに起因する暗電流ムラによる補正誤差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】撮像素子の構成例を示す図である。
【図３】画素の構成例を示す回路図である。
【図４】撮像素子の断面図である。
【図５】第１の実施形態によるオフセット補正を説明するための図である。
【図６】暗電流ムラ補正処理を説明するための図である。
【図７】第２の実施形態によるオフセット補正を説明するための図である。
【図８】第３の実施形態によるオフセット補正を説明するための図である。
【図９】暗電流ムラ補正処理を説明するための図である。
【図１０】第４の実施形態による係数の補正方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による撮像装置１００の構成例を示すブロック図である。撮像装置１００は、撮像素子１０１、撮影レンズ１０２、レンズ駆動回路１０３、信号処理回路１０４、タイミング発生回路１０５、全体制御・演算回路１０６、メモリ１０７、表示回路１０８、記録回路１０９及び操作回路１１０を有する。撮影レンズ１０２は、レンズ駆動回路１０３によってフォーカス制御などが行われ、被写体の光学像を撮像素子１０１に結像させる。撮像素子１０１は、入射光を画像信号に変換して出力する。信号処理回路１０４は、撮像素子１０１から出力される画像信号に対し、各種補正処理やデータ圧縮処理を施す。タイミング発生回路１０５は、撮像素子１０１に各種駆動タイミング信号を供給する。全体制御・演算回路１０６は、各種演算処理を行うとともに、撮像装置１００全体を制御する。メモリ１０７は、画像データ等を一時的に記憶する。表示回路１０８は、各種情報や撮影画像を表示する。記録回路１０９は、半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体に画像データを記録する。操作回路１１０は、操作者による操作部材の操作を電気信号として、全体制御・演算回路１０６に出力する。
【００１０】
図２は、図１の撮像素子１０１の構成例を示す図である。撮像素子１０１は、画素部２００、垂直選択回路２０２、読み出し回路２０３、水平選択回路２０４及びシリアルインターフェース２０５を有する。画素部２００は、行列状に配置されている複数の画素２０１を有する。複数の画素２０１は、それぞれ、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）又はＢ（青）のカラーフィルタを有するベイヤー配列である。複数の画素２０１の各々は、光を電荷に変換し、画素信号を生成する。垂直選択回路２０２は、行列状の画素２０１を行単位で選択し、選択した行の画素２０１の画素信号を読み出し回路２０３に出力させる。読み出し回路２０３は、その選択した行の画素２０１の画素信号を保持する。また、読み出し回路２０３は、画素信号を保持するメモリの他、ゲインアンプ及びアナログデジタルＤ変換器などを列毎に有する。水平選択回路２０４は、読み出し回路２０３に保持されている画素信号を列毎に順次出力させる。シリアルインターフェース２０５は、各回路の動作モードなどを外部から入力する。
【００１１】
図３は、図２の画素２０１の構成例を示す回路図である。画素２０１は、フォトダイオード３０１、転送スイッチ３０２、フローティングディフュージョン３０３、リセットスイッチ３０４、増幅部３０５、及び選択スイッチ３０６を有する。フォトダイオード３０１のアノードは、グランド電位ノードに接続される。転送スイッチ３０２は、フォトダイオード３０１のカソード及び増幅部３０５のゲート間に接続され、転送パルス信号φＴＸにより制御される。フローティングディフュージョン３０３は、増幅部３０５のゲート及びグランド電位ノード間に接続される。リセットスイッチ３０４は、電源電位ノードＶＤＤ及び増幅部３０５のゲート間に接続され、リセットパルス信号φＲＥＳにより制御される。増幅部３０５は、ドレインが電源電位ノードＶＤＤに接続される。選択スイッチ３０６は、増幅部３０５のソース及び垂直信号線３０７間に接続され、垂直選択パルス信号φＳＥＬにより制御される。複数の垂直信号線３０７は、それぞれ、同一の列の画素２０１に共通に接続される。図２の読み出し回路２０３は、複数の垂直信号線３０７の信号を入力する。図２の垂直選択回路２０２は、転送パルス信号φＴＸ、リセットパルス信号φＲＥＳ及び垂直選択パルス信号φＳＥＬを出力する。
【００１２】
フォトダイオード３０１は、画素２０１へ入射した光を受光し、その受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換部である。転送スイッチ３０２は、転送パルス信号φＴＸによって駆動され、フォトダイオード３０１で生成された信号電荷をフローティングディフュージョン３０３に転送する。フローティングディフュージョン３０３は、信号電荷を電圧信号に変換する電荷電圧変換部である。増幅部３０５は、ソースフォロワＭＯＳトランジスタであり、フローティングディフュージョン３０３に保持された電圧信号を増幅して画素信号として出力する。リセットスイッチ３０４は、リセットパルス信号φＲＥＳによって駆動され、フローティングディフュージョン３０３の電位を電源電位ノードＶＤＤの電位にリセットする。選択スイッチ３０６は、垂直選択パルス信号φＳＥＬによって駆動され、増幅部３０５で増幅された画素信号を垂直信号線３０７に出力する。
【００１３】
次に、電荷を読み出す動作について説明する。まず、リセットスイッチ３０４がオンの状態で転送スイッチ３０２をオンにすることで、フォトダイオード３０１及びフローティングディフュージョン３０３を電源電位ノードＶＤＤの電位にリセットする。次に、転送スイッチ３０２をオフにすることで、フォトダイオード３０１の電荷蓄積を開始する。次に、転送スイッチ３０２をオンにすることで、フォトダイオード３０１に蓄積された電荷をフローティングディフュージョン３０３へ転送する。増幅部３０５は、フローティングディフュージョン３０３に蓄積された電荷量に応じた電圧を、選択スイッチ３０６及び垂直信号線３０７を介して、読み出し回路２０３へ出力する。これは、垂直選択回路２０２が画素２０１の行を順次選択することで、全画素２０１の信号の読み出しを終了する。
【００１４】
図４は、撮像素子１０１の断面図である。撮像素子１０１は、凹形状を有する支持基板４００上に保持されている。撮像素子１０１は、１次元方向に端部が持ち上がった湾曲形状を有するが、２次元方向に端部が持ち上がった湾曲形状を有していてもよい。支持基板４００と撮像素子１０１の隙間には、例えば接着層４０１が充填されている。例えば、支持基板４００に不図示の通気孔を備え、通気孔を用いて排気を行うことにより、撮像素子１０１と支持基板４００との間の減圧を行い、撮像素子１０１に応力をかけることにより、湾曲形状の撮像素子１０１を形成することができる。撮像素子１０１は、端部が湾曲形状を有することにより、画素部２００の端部においても撮像レンズ１０２を通過した光が十分に入射するため、画素部２００の受光面における像面湾曲収差や周辺光量落ちを抑制することができる。しかし、撮像素子１０１は、曲率が大きい端部と曲率が小さい中央部とでは暗電流が異なる。端部が湾曲形状を有する撮像素子１０１の場合、撮像素子１０１の湾曲部（端部）の暗電流は、撮像素子１０１の平坦部（中央部）の暗電流に比べて小さくなり、画素部２００内で暗電流ムラが発生する。
【００１５】
図５（ａ）は、画素部２００の構成例を示す図である。画素部２００は、開口領域ＰＸと、水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢと、垂直方向オプティカルブラック領域ＶＯＢに分割される。すなわち、画素部２００内の複数の画素２０１は、開口領域ＰＸの複数の画素と、水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢの複数の画素と、垂直方向オプティカルブラック領域ＶＯＢの複数の画素に分割される。水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢは、画素部２００の左端部の複数列の画素２０１を有する。垂直方向オプティカルブラック領域ＶＯＢは、画素部２００の上端部の複数行の画素２０１を有する。
【００１６】
開口領域ＰＸは、行列状に配置されている複数の画素２０１を有する。水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢは、開口領域ＰＸの行列状の画素２０１と同一の行の複数の画素２０１を有する。垂直方向オプティカルブラック領域ＶＯＢは、開口領域ＰＸの行列状の画素２０１と同一の列の複数の画素２０１を有する。
【００１７】
水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢ及び垂直方向オプティカルブラック領域ＶＯＢは、開口領域ＰＸに隣接して設けられ、遮光されたフォトダイオード３０１（図３）を含む複数の画素２０１を有する。開口領域ＰＸは、遮光されていないフォトダイオード３０１（図３）を含む複数の画素２０１を有する。すなわち、開口領域ＰＸは、通常画素領域であり、入射光に応じた画素信号を出力する複数の画素２０１を有する。水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢは、第１の基準画素領域であり、基準画素信号を出力する複数の画素２０１を有する。
【００１８】
端部が湾曲形状を有する撮像素子１０１は、曲率に応じて、端部と中央部とでは暗電流量が異なる。暗電流量の違いにより、例えば高感度・長秒蓄積時等の写像形状が異なることになる。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った画素２０１の暗時の出力値（暗電流）を示す図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った画素２０１の暗時の出力値（暗電流）を示す図である。図５（ｄ）は、図５（ｃ）のＣ−Ｃ線の画素２０１の出力値から図５（ｂ）のＢ−Ｂ線の画素２０１の出力値を減算した値を示す図である。図５（ｂ）〜（ｄ）は、縦軸が画素２０１の垂直方向の位置（座標）を示し、横軸が暗時の出力値（オフセット値）を示している。図５（ｂ）〜（ｄ）の横軸は、右に行くほど画素２０１の暗時の出力値（オフセット値）が大きい。図５（ｃ）に示すように、画素部２００の端部の画素２０１は、曲率が大きいので、暗時の出力値（暗電流）が小さく、画素部２００の中央部の画素２０１は、曲率が小さいので、暗時の出力値（暗電流）が大きい。
【００１９】
図１の信号処理回路１０４は、開口領域ＰＸの画素２０１の出力値（図５（ｃ））から水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢの画素２０１の出力値（図５（ｂ））を減算することにより、オフセットを除去した出力値（図５（ｄ））を得ることができる。しかし、図５（ｃ）に示すように、端部の画素２０１と中央部の画素２０１とは、曲率に応じて暗電流が異なるため、図５（ｄ）のオフセット補正後の出力値は、誤差を含んでいる。以下、この誤差を低減するための暗電流ムラ補正処理を説明する。
【００２０】
図６は、図１の信号処理回路（補正部）１０４の補正方法を示すフローチャートである。まず、ステップ６０１では、信号処理回路１０４は、水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢ内の複数の画素２０１のうちの各行の画素２０１の出力値の平均値を演算し、その各行の平均値から黒基準レベルを減算することにより、各行の平均値Ａ０を生成する。
【００２１】
次に、ステップ６０２では、信号処理回路１０４は、各行の平均値Ａ０に対して行方向に移動平均処理（平滑化処理）を行い、各行の平均値Ａ１を生成する。具体的には、信号処理回路１０４は、対象行に対して対象行を含む前後複数行の平均値Ａ０についての平均値を演算することにより、平滑化された各行の平均値Ａ１を生成する。なお、上記の移動平均処理では、対象行の前後の行を用いているが、対象行の前行のみ、又は後行のみを用いてもよい。
【００２２】
次に、ステップ６０３では、信号処理回路１０４は、平滑化された各行の平均値Ａ１に対して、撮像素子１０１の曲率（応力）に応じた各行の補正係数ｋを乗算することにより、各行の補正値Ａ２を生成する。補正値Ａ２は、次式（１）により算出される。
Ａ２＝Ａ１×ｋ  ・・・（１）
【００２３】
例えば、補正係数ｋは、次式（２）により算出される。
ｋ＝ｅｘｐ｛−β×（Ｅｇ１−Ｅｇ２）｝  ・・・（２）
ここで、βは、半導体の各種特性、温度、物理定数等で決まる比例係数である。Ｅｇ２は、水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢの曲率又は応力で決まる半導体のエネルギーバンドギャップである。Ｅｇ１は、開口領域ＰＸの曲率又は応力で決まる半導体のエネルギーバンドギャップである。なお、この補正係数ｋは、水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢと開口領域ＰＸの代表領域から算出された１値であってもよいし、行毎に異なる値であってもよい。また、補正係数ｋは、あらかじめ取得された実験値を用いてもよい。
【００２４】
次に、ステップ６０４では、信号処理回路１０４は、開口領域ＰＸの画素２０１の出力値からそれに対応する各行の補正値Ａ２を減算することにより、暗電流ムラを低減する。これにより、水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢと開口領域ＰＸとのオフセット値の差を補正し、曲率の違いに起因する暗電流ムラを低減することができる。
【００２５】
以上のように、信号処理回路１０４は、水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢの画素２０１の出力信号と撮像素子１０１の曲率に応じた補正係数ｋを基に、開口領域ＰＸの画素２０１の出力信号を補正する。具体的には、ステップ６０３では、信号処理回路１０４は、水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢの画素２０１の出力信号と撮像素子１０１の曲率に応じた補正係数ｋを基に補正値（オフセット値）Ａ２を演算する。次に、ステップ６０４では、信号処理回路１０４は、開口領域ＰＸの画素２０１の出力信号から補正値（オフセット値）Ａ２を減算することにより補正する。これにより、湾曲形状を有する撮像素子１０１の暗電流ムラを効果的に低減することができる。本実施形態は、曲率に応じた補正係数ｋを用いることにより、暗電流ムラを低減し、オフセット補正の誤差を低減することができる。また、本実施形態では、撮像素子１０１の外部の信号処理回路１０４が補正処理を行ったが、撮像素子１０１の内部に信号処理回路１０４を設け、撮像素子１０１の内部で補正処理を行ってもよい。
【００２６】
（第２の実施形態）
図７（ａ）は、本発明の第２の実施形態によるオフセット補正処理を説明するための図である。以下、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。開口領域ＰＸは、通常画素領域であり、入射光に応じた画素信号を出力する複数の画素２０１を有する。垂直方向オプティカルブラック領域ＶＯＢは、第２の基準画素領域であり、基準画素信号を出力する複数の画素２０１を有する。図７（ｂ）は、図７（ａ）のＤ−Ｄ線に沿った画素２０１の暗時の出力値（暗電流）を示す図である。図７（ｃ）は、図７（ａ）のＥ−Ｅ線に沿った画素２０１の暗時の出力値（暗電流）を示す図である。図７（ｄ）は、図７（ｃ）のＥ−Ｅ線の画素２０１の出力値から図７（ｂ）のＤ−Ｄ線の画素２０１の出力値を減算した値を示す図である。図７（ｂ）〜（ｄ）は、横軸が画素２０１の水平方向（行方向）の位置（座標）を示し、縦軸が暗時の出力値（オフセット値）を示している。図７（ｂ）〜（ｄ）の縦軸は、上に行くほど画素２０１の暗時の出力値（オフセット値）が大きい。図７（ｃ）に示すように、画素部２００の端部の画素２０１は、曲率が大きいので、暗時の出力値（暗電流）が小さく、画素部２００の中央部の画素２０１は、曲率が小さいので、暗時の出力値（暗電流）が大きい。
【００２７】
図１の信号処理回路１０４は、開口領域ＰＸの画素２０１の出力値（図７（ｃ））から垂直方向オプティカルブラック領域ＶＯＢの画素２０１の出力値（図７（ｂ））を減算することにより、オフセットを除去した出力値（図７（ｄ））を得ることができる。しかし、図７（ｃ）に示すように、端部の画素２０１と中央部の画素２０１とは、曲率に応じて暗電流が異なるため、図７（ｄ）のオフセット補正後の出力値は、誤差を含んでいる。以下、この誤差を低減するための暗電流ムラ補正処理を説明する。
【００２８】
本実施形態の信号処理回路１０４は、第１の実施形態と同様に、図６の補正処理を行う。まず、ステップ６０１では、信号処理回路１０４は、垂直方向オプティカルブラック領域ＶＯＢ内の複数の画素２０１のうちの各列の画素２０１の出力値の平均値を演算し、その各列の平均値から黒基準レベルを減算することにより、各列の平均値Ａ０を生成する。
【００２９】
次に、ステップ６０２では、信号処理回路１０４は、各列の平均値Ａ０に対して列方向に移動平均処理（平滑化処理）を行い、各列の平均値Ａ１を生成する。具体的には、信号処理回路１０４は、対象列に対して対象列を含む前後複数列の平均値Ａ０についての平均値を演算することにより、平滑化された各列の平均値Ａ１を生成する。なお、上記の移動平均処理では、対象列の前後の列を用いているが、対象列の前列のみ、又は後列のみを用いてもよい。
【００３０】
次に、ステップ６０３では、信号処理回路１０４は、平滑化された各列の平均値Ａ１に対して、撮像素子１０１の曲率（応力）に応じた各列の補正係数ｋを乗算することにより、各列の補正値Ａ２を生成する。なお、この補正係数ｋは、垂直方向オプティカルブラック領域ＶＯＢと開口領域ＰＸの代表領域から算出された１値であってもよいし、列毎に異なる値であってもよい。また、補正係数ｋは、あらかじめ取得された実験値を用いてもよい。
【００３１】
次に、ステップ６０４では、信号処理回路１０４は、開口領域ＰＸの画素２０１の出力値からそれに対応する各列の補正値Ａ２を減算することにより、暗電流ムラを低減する。これにより、垂直方向オプティカルブラック領域ＶＯＢと開口領域ＰＸとのオフセット値の差を補正し、曲率の違いに起因する暗電流ムラを低減することができる。
【００３２】
（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態による画素部２００の構成例を示す図である。以下、本実施形態が第１及び第２の実施形態と異なる点を説明する。画素部２００は、開口領域ＰＸと、水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢと、垂直方向オプティカルブラック領域ＶＯＢと、第３の基準画素領域ＮＵＬＬに分割される。開口領域ＰＸは、通常画素領域である。水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢは、第１の基準画素領域である。垂直方向オプティカルブラック領域ＶＯＢは、第２の基準画素領域である。
【００３３】
第３の基準画素領域ＮＵＬＬは、画素部２００の上端部の複数の画素２０１を有する。第３の基準画素領域ＮＵＬＬ内の複数の画素２０１は、それぞれ、図３の画素２０１に対してフォトダイオード３０１を削除した構成を有し、光電変換及び電荷蓄積機能を有しない。第３の基準画素領域ＮＵＬＬの画素２０１は、フォトダイオード３０１を有しないので、暗電流の電荷が蓄積されない。これに対し、垂直方向オプティカルブラック領域ＶＯＢ（又は水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢ）の画素２０１は、フォトダイオード３０１を有するので、暗電流の電荷が蓄積される。そこで、信号処理回路１０４は、垂直方向オプティカルブラック領域ＶＯＢ（又は水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢ）の画素２０１の出力値と、第３の基準画素領域ＮＵＬＬの画素２０１の出力値との差分を暗電流量として検出する。そして、信号処理回路１０４は、その検出された暗電流量と閾値とを比較し、その比較結果に応じて、例えば長秒時ノイズリダクション処理を実行するか否かを判定する。ここで、長秒時ノイズリダクション処理とは、同条件で撮影した通常画像から遮光画像を減算するいわゆる黒引き処理である。
【００３４】
しかし、垂直方向オプティカルブラック領域ＶＯＢ及び水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢは、画素部２００の端部に位置し、開口領域ＰＸは、画素部２００の中央部に位置する。そのため、垂直方向オプティカルブラック領域ＶＯＢ（又は水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢ）における暗電流量と、開口領域ＰＸにおける暗電流量とは、相互に異なる。この場合、上記の長秒時ノイズリダクション処理を実行するか否かを判定を適切に行うことができない。以下、信号処理回路１０４が行う暗電流ムラ補正処理について説明する。
【００３５】
図９は、信号処理回路（補正部）１０４が行う補正方法を示すフローチャートである。まず、ステップ９０１では、信号処理回路１０４は、垂直方向オプティカルブラック領域ＶＯＢ内の複数の画素２０１の出力信号の平均値と、第３の基準画素領域ＮＵＬＬ内の複数の画素２０１の出力信号の平均値との差分を暗電流値Ａ３として算出する。なお、信号処理回路１０４は、水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢ内の複数の画素２０１の出力信号の平均値と、第３の基準画素領域ＮＵＬＬ内の複数の画素２０１の出力信号の平均値との差分を暗電流値Ａ３として算出してもよい。
【００３６】
次に、ステップ９０２では、信号処理回路１０４は、暗電流値Ａ３に対して、撮像素子１０１の曲率（応力）に応じた補正係数ｋを乗算し、その乗算の結果として判定値Ａ４を算出する。判定値Ａ４は、次式（３）により算出される。ここで、補正係数ｋは、上式（２）と同様である。
Ａ４＝Ａ３×ｋ  ・・・（３）
【００３７】
次に、ステップ９０３では、信号処理回路１０４は、判定値Ａ４を閾値とを比較する。ここで、閾値は、暗電流ムラが画質に影響を与えるか否かを判定するための閾値であり、ＩＳＯ感度等に応じて決められる。信号処理回路１０４は、判定値Ａ４が閾値より大きい場合には、ステップ９０４に処理を進める。
【００３８】
ステップ９０４では、信号処理回路１０４は、開口領域ＰＸの画素２０１の出力信号から遮光画像を減算することにより、長秒時ノイズリダクション処理を実行し、暗電流ムラを低減する。これに対し、信号処理回路１０４は、判定値Ａ４が閾値以下である場合には、ステップ９０４の長秒時ノイズリダクション処理を実行しない。なお、ステップ９０４では、信号処理回路１０４は、長秒時ノイズリダクション処理の代わりに、図６のオフセット補正処理を行うようにしてもよい。
【００３９】
以上のように、ステップ９０２では、信号処理回路１０４は、暗電流値Ａ３と撮像素子１０１の曲率に応じた補正係数ｋを基に判定値（オフセット値）Ａ４を演算する。そして、信号処理回路１０４は、判定値（オフセット値）Ａ４が閾値より大きい場合には、ステップ９０４で、開口領域ＰＸの画素２０１の出力信号を補正する。本実施形態によれば、撮像素子１０１の曲率の違いに起因するステップ９０３の判定の誤差を低減することができる。
【００４０】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態による画素部２００は、第３の実施形態（図８）と同様に、開口領域ＰＸと、水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢと、垂直方向オプティカルブラック領域ＶＯＢと、第３の基準画素領域ＮＵＬＬとを有する。以下、本実施形態が第３の実施形態と異なる点を説明する。
【００４１】
図１０は、撮像素子１０１の曲率（応力）と暗電流の関係を示すグラフである。暗電流１００１は、理論値の暗電流を示す。暗電流１００２は、実測値の暗電流を示す。撮像素子１０１の曲率（応力）が大きくなるほど、撮像素子１０１の暗電流が小さくなる。しかし、実測値の暗電流１００２は、理論値の暗電流１００１とは異なる場合がある。
【００４２】
水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢと垂直方向オプティカルブラック領域ＶＯＢは、フォトダイオード３０１を有するので、暗電流の電荷が蓄積される。これに対し、第３の基準画素領域ＮＵＬＬは、フォトダイオード３０１を有さないので、暗電流の電荷が蓄積されない。信号処理回路１０４は、水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢの各行の画素２０１の出力値の平均値と、第３の基準画素領域ＮＵＬＬの画素２０１の出力値の平均値の差分を、水平方向オプティカルブラック領域ＨＯＢの実測値の暗電流１００２として取得する。信号処理回路１０４は、垂直方向オプティカルブラック領域ＶＯＢの各列の画素２０１の出力値の平均値と、第３の基準画素領域ＮＵＬＬの画素２０１の出力値の平均値の差分を、垂直方向オプティカルブラック領域ＶＯＢの実測値の暗電流１００２として取得する。なお、信号処理回路１０４は、同様に、開口領域ＰＸの実測値の暗電流を取得してもよい。特に、撮像装置の遮光状態、又は工場調整時に開口領域ＰＸを含む領域の実測値の暗電流を取得することで、補正精度を向上させることができる。
【００４３】
端部が湾曲形状を有する撮像素子１０１は、製造バラツキ等の様々な理由により、曲率（応力）が同等で設計された場合でも、理論値の暗電流１００１と実測値の暗電流１００２が異なる場合がある。その場合、上式（２）で示した補正係数ｋに誤差が生じ、適切な補正を行うことができない。
【００４４】
理論値の暗電流１００１は、式（２）に示すように、ｅｘｐ（−β×Ｅｇ２）に比例する。これに対し、実測値の暗電流１００２は、ｅｘｐ（−β１×Ｅｇ２）に比例する。そこで、信号処理回路１０４は、実測値の暗電流１００２を基に、次式（４）の補正係数ｋ１を取得する。
ｋ１＝ｅｘｐ｛−β１×（Ｅｇ１−Ｅｇ２）｝  ・・・（４）
【００４５】
その後、信号処理回路１０４は、補正係数ｋの代わりに補正係数ｋ１を用いて、第１〜第３の実施形態の処理を行う。これにより、撮像素子１０１の湾曲形状の個体バラツキ及び面内バラツキに起因する補正誤差を低減することができる。
【００４６】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１００  撮像装置、１０１  撮像素子、１０４  信号処理回路、２０１  画素、ＰＸ  開口領域、ＨＯＢ  水平方向オプティカルブラック領域、ＶＯＢ  垂直方向オプティカルブラック領域、ＮＵＬＬ  第３の基準画素領域
【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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