(57)【要約】【課題】撮像素子の撮像面を湾曲させた場合でも効果的なノイズリダクション処理を可能にし、高画質の撮像画像を得ることを可能にすることを課題とする。【解決手段】撮像面が湾曲可能となされている撮像素子（４０６）を備えた撮像装置において、曲率制御部（４０２）は、撮像素子（４０６）を湾曲させる。全体制御演算部（４１１）は、撮像素子（４０６）を湾曲させた際に撮像素子（４０６）に生ずる応力を推定する。撮像信号処理回路（４０８）は、撮像素子（４０６）の撮像信号に対してノイズリダクション処理を行う。そして、全体制御演算部（４１１）は、推定した応力に基づいて、撮像信号処理回路（４０８）が実行するノイズリダクション処理を制御する。【選択図】図１
2017017432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像面が湾曲可能になされている撮像素子を備えた撮像装置であって、
前記撮像素子を湾曲させる湾曲手段と、
前記撮像素子を湾曲させた際に前記撮像素子に生ずる応力を推定する推定手段と、
前記撮像素子の撮像信号に対してノイズリダクション処理を行う処理手段と、
前記推定された応力に基づいて、前記処理手段が実行するノイズリダクション処理を制御する制御手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記推定手段は、前記撮像素子を湾曲させた際に前記撮像素子に生ずる歪の値を検知する歪検知手段を有し、前記検知した歪の値に基づいて前記応力を推定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記推定手段は、前記撮像素子を湾曲させた際に、基準面に対する撮像素子の変位量を計測する計測手段を有し、前記計測した変位量に基づいて前記応力を推定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記推定された応力に基づいて、前記処理手段が実行可能な複数のノイズリダクション処理のうち前記処理手段に実行させるノイズリダクション処理を選択することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記制御手段は、
前記撮像素子により撮像が行われる際の、前記撮像素子の温度と露光時間に対応した複数のノイズリダクション処理が設定された複数のノイズリダクションテーブルと、撮像素子を湾曲させた際に前記撮像素子に生ずる応力とを、予め対応付けた選択テーブルを、前記推定された応力に基づいて参照して、前記推定された応力に応じたノイズリダクションテーブルを選択し、
前記選択されたノイズリダクションテーブルに設定されている複数のノイズリダクション処理の中から、前記撮像素子により撮像が行われた際の前記撮像素子の温度と露光時間に対応したノイズリダクション処理を選択して、
前記選択したノイズリダクション処理を前記処理手段に実行させることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記湾曲手段は、前記撮像素子の撮像面上に光学像を結像させるズームレンズのズーム位置の情報に基づいて、前記撮像素子を湾曲させる際の曲率を制御し、
前記推定手段は、前記曲率が制御されて前記撮像素子を湾曲させた際に前記撮像素子に生ずる応力を推定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記湾曲手段は、前記撮像素子の撮像面上に光学像を結像させるレンズの焦点距離の情報に基づいて、前記撮像素子を湾曲させる際の曲率を制御し、
前記推定手段は、前記曲率が制御されて前記撮像素子を湾曲させた際に前記撮像素子に生ずる応力を推定することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
撮像面が湾曲可能となされている撮像素子を備えた撮像装置の制御方法であって、
湾曲手段が、前記撮像素子を湾曲させるステップと、
推定手段が、前記撮像素子を湾曲させた際に前記撮像素子に生ずる応力を推定するステップと、
処理手段が、前記撮像素子の撮像信号に対してノイズリダクション処理を行うステップと、
制御手段が、前記推定された応力に基づいて、前記処理手段が実行するノイズリダクション処理を制御するステップと
を含むことを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像面が湾曲可能となされている撮像素子を備えた撮像装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年は、いわゆる１インチ型はそれ以上の大サイズの撮像素子を備えたコンパクトデジタルカメラが登場してきている。このような大サイズの撮像素子を搭載したコンパクトデジタルカメラは、従来は一眼レフタイプのデジタルカメラのみで可能であった超高感度での撮影や被写界深度が浅くボケ味が生きる撮影などを実現できる可能性が高くなる。また、コンパクトデジタルカメラに大サイズの撮像素子を搭載することは、いわゆるスマートフォンやタブレット端末などに搭載されたカメラ機能との差別化を図る上で、必要不可欠なものとなってきている。
【０００３】
ただし、大サイズの撮像素子を用いると、小サイズの撮像素子を用いた場合よりも、口径の大きなレンズが必要となり、またレンズに要求される収差補正能力を満たす必要性からレンズ構成枚数も増加し、レンズが大型化してしまうことになる。そのため、なるべく口径を小さくし、またレンズ構成枚数も少なくして、レンズを小型化することが望まれる。しかしながら、口径を小さくし、レンズ構成枚数も少なくすると、例えば像面湾曲収差や歪曲（ディストーション）収差などの各種収差を十部に補正することが難しくなる。
【０００４】
このような場合の対策技術の一つとして、特許文献１には、撮像面を湾曲させた構造の撮像素子が提案されている。この撮像素子は、撮像面が湾曲形状にして、レンズから入射してくる光線を、湾曲した撮像面の接線に対して垂直に近い状態で受光可能にすることで、像面湾曲収差や歪曲収差などの各種収差の影響を抑えることを可能にしている。
【０００５】
また、特許文献２には、撮像面が湾曲可能となされている撮像素子を備えた撮像装置において、光学レンズ系の可変移動量に応じて、撮像面の曲率を平坦状態から所定の曲率を有する湾曲状態まで可変制御する構成が開示されている。この特許文献２に記載の撮像装置は、光学レンズ系のズーム位置や絞りＦ値に応じて撮像素子の曲率を変えることが可能となり、光学レンズ系の各状態に適した曲率に設定することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４６０４３０７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８２１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前述のように撮像素子の撮像面を湾曲させた場合、撮像素子には応力（ストレス）が生じ、さらに、光学レンズ系の可変移動量に応じて撮像面の曲率を変化させた場合には、撮像素子に生ずる応力も変化することになる。
【０００８】
一方で、撮像素子はキズ画素やダークシェーディングなどのようなノイズ特性を有しており、このため、撮像素子から出力される撮像信号に対してはキズ補正やダークシェーディング補正などのノイズリダクション処理が行われている。
【０００９】
しかしながら、撮像素子の撮像面を湾曲させ、さらにその曲率を変化させるようなことを行うと、撮像素子に生ずる応力（ストレス）の変化により、撮像素子のノイズ特性も変化してしまう。このように、撮像面の曲率を変化させたことでノイズ特性が変化した場合、ノイズリダクション処理が効果的に行われなくなってしまい、撮像信号の画質が劣化してしまう虞がある。
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、撮像素子の撮像面を湾曲させた場合でも効果的なノイズリダクション処理を可能とし、高画質の撮像信号を得ることが可能な撮像装置及びその制御方法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】
【００１１】
本発明の撮像装置は、撮像面が湾曲可能になされている撮像素子を備えた撮像装置であって、前記撮像素子を湾曲させる湾曲手段と、前記撮像素子を湾曲させた際に前記撮像素子に生ずる応力を推定する推定手段と、前記撮像素子の撮像信号に対してノイズリダクション処理を行う処理手段と、前記推定された応力に基づいて、前記処理手段が実行するノイズリダクション処理を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、撮像素子の撮像面を湾曲させた場合でも効果的なノイズリダクション処理が可能となり、高画質の撮像画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】撮像装置の概略構成例を示す図である。
【図２】撮像素子の電気的な概略構成例を示す図である。
【図３】撮像素子のカラーフィルタアレイの一部を示す図である。
【図４】撮像素子の撮像面の曲率制御のメカニズムの概要を説明する図である。
【図５】応力と歪の関係を説明する図である。
【図６】歪ゲージの構成例と半導体チップ上での配置例について説明する図である。
【図７】歪ゲージによる歪の検出方法について説明する図である。
【図８】曲率制御テーブルの説明に用いる図である。
【図９】曲率制御手順のフローチャートである。
【図１０】ノイズリダクション処理方法の選択手順のフローチャートである。
【図１１】選択テーブルの一例を示す図である。
【図１２】ノイズリダクションテーブルの一例を示す図である。
【図１３】半導体チップに生ずる応力と暗電流量の関係を示す図である。
【図１４】選択テーブルの他の例を示す図である。
【図１５】歪検出方法の他の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態における撮像装置の概略構成を示した図である。
【００１５】
図１の撮像装置において、レンズ４０１は、ズームレンズであり、レンズ駆動部４０２によりフォーカス系レンズのレンズ位置(フォーカス位置)とズーム系レンズのズーム位置（ズームポジション）が制御される。レンズ駆動部４０２は、全体制御演算部４１１により制御される。レンズ４０１のズーム位置は、いわゆるＷｉｄｅ端（広角端）からＴｅｌｅ端（望遠端）まで変更可能となされている。なお、本実施形態の撮像装置は、ズームレンズが搭載されているいわゆるレンズ一体型のコンパクトデジタルカメラであってもよいし、レンズ交換が可能なカメラであってもよい。レンズ交換可能なカメラに装着される交換レンズは、ズームレンズであってもよいし、いわゆる単焦点レンズであってもよい。交換レンズは、レンズ内部のフラッシュＲＯＭ等に、そのレンズ固有の情報を保持していてもよい。レンズ固有情報は、当該交換レンズがズームレンズである場合には、ズーム倍率の情報や各ズーム位置の情報、各ズーム位置に対応した焦点距離情報、ズーム位置に応じたＦ値の情報などとなっている。交換レンズが単焦点レンズである場合、レンズ固有情報は、そのレンズの焦点距離やＦ値の情報などとなっている。なお、レンズ固有情報は、カメラ側に保持されていてもよい。この場合、カメラは、交換可能な全てのレンズのレンズ固有情報を保持しておくことが望ましい。カメラがレンズ固有情報を保持する場合、当該カメラは、例えばアプリケーションソフトを介してレンズ固有情報の追加や修正等が可能となされている。本実施形態では、レンズ４０１としてズームレンズが用いられている場合を例に挙げて説明する。
【００１６】
メカニカルシャッタ４０３（以下、メカシャッタ４０３と表記する。）は、後段の絞り４０４を介して撮像素子４０６へ入射する光の照射時間を、機械的に調節するシャッタ機構である。絞り４０４は、レンズ４０１を通った光の光量を、適切な光量に調節する。これらレンズ４０１、メカシャッタ４０３、絞り４０４を介して、撮像素子４０６の撮像面上に被写体像が形成される。シャッタ・絞り駆動部４０５は、全体制御演算部４１１による制御の下で、メカシャッタ４０３と絞り４０４を駆動する。
【００１７】
撮像素子４０６は、ＣＣＤやＣＭＯＳ素子等で構成され、撮像面の前面には後述するカラーフィルタアレイが設けられている。撮像素子４０６は、撮像面上に結像された被写体等の光学像を、カラーフィルタアレイによるＲ，Ｇ，Ｂに対応した電気信号（アナログ撮像信号）に変換し、そのアナログ撮像信号をＣＤＳ・Ａ／Ｄ回路４０７へ出力する。また、撮像素子４０６は、撮像面が例えば三次元の凹曲面形状となるように湾曲可能となされた素子であり、その撮像面の湾曲形状を変更可能、つまり湾曲形状の曲率を変更可能となされている。曲率制御部４２０は、湾曲手段の一例であり、全体制御演算部４１１からの指令に基づき、撮像素子４０６の湾曲形状を可変制御、つまり曲率を制御する。
【００１８】
これら撮像素子４０６と曲率制御部４２０の詳細については後述するが、本実施形態において撮像素子４０６の撮像面の湾曲形状の曲率を変更可能としている理由について以下に簡単に説明する。撮像素子４０６の撮像面が例えば平坦面であるとすると、ズームレンズのレンズ４０１を介して撮像素子４０６の撮像面へ入射する光の入射角度は、ズーム位置がＷｉｄe側（広角端）に近くなるほど、撮像面に垂直な角度から離れることになる。特に、撮像面へ入射する光の入射角度が撮像面に垂直な角度から離れるのは、撮像素子４０６の撮像面においてレンズの光軸から離れた周辺部において顕著になる。このように、撮像面へ入射する光の入射角度が、撮像面に垂直な角度から離れると、像面湾曲やディストーション等の各種収差の影響が大きくなり好ましくない。この場合、撮像素子４０６の撮像面を湾曲させ、その撮像面への光の入射角度が、撮像面の接線に対して垂直な角度に近づくようにすれば、像面湾曲やディストーション等の各種収差の影響を抑えることが可能となる。すなわち、例えばレンズ４０１のズーム位置がＷｉｄe側になるほど、撮像素子４０６の撮像面の曲率を大きくするように制御すれば、像面湾曲やディストーション等の各種収差の影響を抑えることが可能となる。本実施形態の撮像装置は、このような理由により、撮像素子４０６の撮像面の湾曲形状の曲率を変更可能としている。
【００１９】
図１のＣＤＳ・Ａ／Ｄ回路４０７は、撮像素子４０６から供給されたアナログ撮像信号に対し、相関２重サンプリング、ゲイン調整、アナログ／デジタル変換の各処理を行う。ＣＤＳ・Ａ／Ｄ回路４０７は、それら各処理後のＲ，Ｇ，Ｂ信号を、撮像信号処理回路４０８へ出力する。
【００２０】
撮像信号処理回路４０８は、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号のノイズを軽減するローパスフィルタ処理やシェーディング処理、ＷＢ（ホワイトバランス）処理などの各種の画像信号処理を行う。また、撮像信号処理回路４０８は、後述するキズ補正処理やダークシェーディング補正処理、黒引き処理等の各種のノイズリダクション処理も可能となされている。そして、撮像信号処理回路４０８は、それら処理後の信号に対して圧縮処理等を行う。
【００２１】
撮像信号処理回路４０８でのノイズリダクション処理の詳細については後述するが、本実施形態では、撮像面を湾曲させたことで撮像素子４０６のノイズ特性が変化した場合、そのノイズ特性の変化に対応したノイズリダクション処理を実行可能となされている。すなわち、本実施形態の場合、撮像信号処理回路４０８は、全体制御演算部４１１による制御の下、後述するキズ補正処理や黒引き処理等の各種のノイズリダクション処理を選択可能となされている。
【００２２】
全体制御演算部４１１は、撮像装置全体の制御と各種演算を行う。タイミング発生部（ＴＧ）４０９は、全体制御演算部４１１からの制御信号に基づき、撮像素子４０６を駆動させるための駆動パルスを発生させる。第１メモリ部４１０は、撮像信号処理回路４０８で圧縮処理された画像データを一時的に記憶する。記憶媒体制御インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部４１２は、記録媒体４１４に対する画像データの記録又は読み出しを行う。記録媒体４１４は、半導体メモリ等の着脱可能な記憶媒体である。表示部４１３は、撮影された画像や記録媒体４１４から読み出された画像等を表示する。外部インターフェイス（Ｉ／Ｆ）部４１５は、外部コンピュータ等と通信を行うためのインターフェイスである。
【００２３】
操作部４１７は、スイッチＳＷ１やスイッチＳＷ２を有し、ユーザがスイッチＳＷ１やＳＷ２を押した場合はオン（ＯＮ）判定信号を、押していない場合はオフ（ＯＦＦ）判定信号を、全体制御演算部４１１に送る。このＯＮ判定、ＯＦＦ判定に基づき、全体制御演算部４１１は、測光動作や測距動作などの撮影準備動作、実際に撮影画像を得る本露光撮影などの撮影動作のための制御を行う。なお、スイッチＳＷ１は、例えばシャッターボタンのいわゆる半押し（撮影準備指示）操作でＯＮ（オン）となるスイッチである。全体制御演算部４１１は、スイッチＳＷ１がＯＮとなった場合、ＡＦ（オートフォーカス）制御、ＡＥ（自動露出）制御、ＡＷＢ（オートホワイトバランス）制御、ＥＦ（フラッシュ自動調光発光）制御等の動作を開始する。スイッチＳＷ２は、シャッターボタンのいわゆる全押し（撮影指示）操作でＯＮ（オン）となるスイッチである。全体制御演算部４１１は、スイッチＳＷ２がＯＮとなった場合、撮像素子４０６による撮像から記録媒体４１４への画像データの書き込みまでの、一連の撮影動作の制御を開始する。
【００２４】
第２メモリ部４１６は、全体制御演算部４１１での演算結果や撮影条件等の各種パラメータを記憶する。撮影条件等の各種パラメータは、例えば撮影の際の露光時間Ｔｖ、絞り値Ａｖ、ＩＳＯ感度値Ｓｖ等である。操作部４１７にてユーザが設定した撮像装置の駆動条件に関する情報は全体制御演算部４１１に送られ、全体制御演算部４１１は、これらの情報に基づいて撮像装置全体を制御する。
【００２５】
温度計４１８は、撮像素子４０６からの熱が伝わりやすい場所に配置され、撮像素子４０６の温度（センサ温度Ｔ）を定期的に計測して、その計測したセンサ温度Ｔを全体制御演算部４１１へ送る。全体制御演算部４１１は、センサ温度Ｔの値を第２メモリ部４１６に格納する。
【００２６】
歪ゲージ４１９は、歪検知手段の一例であり、撮像素子４０６に取り付けられ、撮像素子４０６を湾曲させた際の歪を計測して、その歪の値を全体制御演算部４１１へ送る。なお、詳細は後述するが、本実施形態の撮像装置において、全体制御演算部４１１は、撮像素子４０６の撮像面を湾曲させた際に歪ゲージ４１９で計測した歪の値に基づいて、撮像信号処理回路４０８で行われるノイズリダクション処理を制御する。全体制御演算部４１１は、歪の値を第２メモリ部４１６に格納する。
【００２７】
次に、図１の撮像素子４０６の電気的な概略構成例を図２に示す。図２において、単位画素２０１は、フォトダイオード（ＰＤ）２０２、転送スイッチ２０３、フローティングディフュージョン（ＦＤ）２０４、ソースフォロアとして機能する増幅ＭＯＳアンプ２０５、選択スイッチ２０６、リセットスイッチ２０７を有する。また、撮像素子４０６は、信号線２０８、増幅ＭＯＳアンプ２０５の負荷となる定電流源２０９、読み出し回路２１３の制御線２１０、出力アンプ２１１、垂直走査回路２１２、読み出し回路２１３、水平走査回路２１４を有する。なお、図２では、図を簡略化するために、単位画素２０１を４行×４列のみ示しているが、実際には多数の単位画素２０１が２次元に配置されている。
【００２８】
単位画素２０１のＰＤ２０２は、光を電荷に変換する。ＰＤ２０２で光電変換により発生した電荷は、転送パルスφＴＸに基づき転送スイッチ２０３により転送され、ＦＤ２０４に一時的に蓄積される。ＦＤ２０４と増幅ＭＯＳアンプ２０５と定電流源２０９は、フローティングディフュージョンアンプを構成している。選択パルスφＳＥＬにより選択スイッチ２０６で選択された画素の信号電荷は、電圧に変換されて、信号線２０８を経て読み出し回路２１３に出力される。読み出し回路２１３は、水平走査回路２１４から制御線２１０を介して供給される駆動信号により、出力する信号が選択される。読み出し回路２１３から出力された信号は、出力アンプ２１１を経て撮像素子外部へ出力される。ＦＤ２０４に蓄積された電荷の除去は、リセットパルスφＲＥＳでリセットスイッチ２０７が駆動されることにより行われる。また、垂直走査回路２１２は、転送スイッチ２０３、選択スイッチ２０６、リセットスイッチ２０７の選択を行う。
【００２９】
図３には、図２に示したように構成された図１の撮像素子４０６で使用されているカラーフィルタアレイの一部を示す。図３の例では、赤（Ｒ）、緑（Ｇｂ）、緑（Ｇｒ）、青（Ｂ）の各色フィルタが配列されている。この図３に示すカラーフィルタアレイの配列は、Ｒ，Ｇ，Ｂの原色の色フィルタ配列のなかでも、特にベイヤ配列と呼ばれるものであり、高い解像度と優れた色再現性を備えた色フィルタ配列である。なお、図３では、図を簡略化するために、第１行から第１０行、第１列から第３列までの１０行３列分の色フィルタ配列のみを示しているが、実際にはそれら各色フィルタが多数配列されている。
【００３０】
次に、図４を用いて、図１の撮像素子４０６の撮像面の曲率を実際に可変するメカニズムの概要を説明する。図４は、撮像素子４０６と、この撮像素子４０６に配設された曲率制御部４２０の概略断面図である。
【００３１】
図１に示した撮像素子４０６は、半導体チップ５０１と、台座５０３と、底板５０６とを有して構成されている。半導体チップ５０１は、撮像素子４０６の主要部であり板形状となされている。半導体チップ５０１の中央部分５０１ｃには、前述した複数の単位画素２０１が２次元的に配列された撮像領域が形成されており、この撮像領域が形成されている面が撮像面６０８となっている。半導体チップ５０１の周縁部５０１ｄには、前述した定電流源２０９、制御線２１０、出力アンプ２１１、垂直走査回路２１２、読み出し回路２１３、水平走査回路２１４などの周辺回路が配されている。
【００３２】
台座５０３は、半導体チップ５０１の撮像面６０８を凹曲面形状となるように湾曲させる際に、この半導体チップ５０１の周縁部５０１ｄを裏側から支持する。台座５０３は、中央に開口部５０５を有している。また、台座５０３は、半導体チップ５０１が配される面側で且つ開口部５０５の開口端周囲に、平坦面５０４が形成されている。半導体チップ５０１の周縁部５０１ｄは、台座５０３の平坦面５０４に対して接着層を介して固定されている。また、台座５０３は、半導体チップ５０１が配される面に対する裏面側に、開口部５０５を閉塞する底板５０６が配されている。底板５０６は、湾曲等しない堅固な板状材からなり、台座５０３の底面つまり半導体チップ５０１が配される面に対する裏面に例えば接着層を介して固定されている。これにより、開口部５０５は、半導体チップ５０１と底板５０６にて密閉されている。
【００３３】
また、底板５０６には、吸引部５０７を有する曲率制御部４２０が取り付けられている。吸引部５０７は、半導体チップ５０１と底板５０６により気密的に閉塞された開口部５０５内のガスを吸引して、開口部５０５内の気圧（負圧）を調節する。すなわち、吸引部５０７により、開口部５０５内の気圧が外気圧よりも下げられることで、半導体チップ５０１の湾曲部５０２が、凹曲面形状に湾曲することになる。曲率制御部４２０は、吸引部５０７の吸引制御により開口部５０５内の気圧（負圧）を可変調整することで、半導体チップ５０１の湾曲部５０２における凹曲面形状の曲率を可変制御する。なお、図４中の点線は、曲率制御部４２０により半導体チップ５０１の湾曲部５０２の湾曲形状が変更されて曲率が変わった際の一例を示している。
【００３４】
以下、全体制御演算部４１１が、曲率制御部４２０を介して撮像素子４０６の湾曲部５０２の曲率を制御する際の制御手法について説明する。
【００３５】
ここで、撮像素子４０６の湾曲部５０２の曲率を所望の曲率に制御するためには、湾曲部５０２の曲率を検出する必要がある。本実施形態では、湾曲部５０２の曲率を、歪または応力として検出する例を説明する。なお、図４の例のように、吸引部５０７により開口部５０５内のガスを吸引して、開口部５０５内の気圧（負圧）を調整することで撮像素子４０６を湾曲させた場合に、撮像素子４０６の湾曲部５０２に生ずる応力は引張応力である。このため、以下の説明において、応力は引張応力を示すものとする。
【００３６】
先ず、歪、応力、曲率の関係について説明する。図５は、物質１４０１にかかる応力σと、物質１４０１の変形量との関係を示した図である。物質１４０１に引張力をかけると、その引張力に対応した応力σが発生する。また、応力σが発生すると同時に長さＬの物質１４０１は、両端でΔＬ／２ずつの合計ΔＬ分だけ変形する。このため、物質１４０１の長さはＬ＋ΔＬとなる。そして、このときの長さＬとその変形量ΔＬとの割合が、歪（引張歪）εになる。すなわち、歪εは、式（１）で表すことができる。
ε＝ΔＬ／Ｌ                式（１）
さらに、この歪εと応力σとの関係は、ヤング率Ｅを用いて式（２）で表すことができる。
σ＝ε×Ｅ                  式（２）
ただし、式（２）のヤング率Ｅは半導体チップ５０１のヤング率である。
【００３７】
図４に示した構成の場合、撮像素子４０６の湾曲部５０２の曲率が大きくなると、湾曲部５０２に発生する歪も大きくなる。そのため、曲率をＣ、曲率Ｃの変化量をΔＣ、歪εの変位量をΔε、応力σの変化量をΔσとすると、それらの関係は以下の式（３）のように表すことができる。
ΔＣ∝Δε∝Δσ            式（３）
【００３８】
本実施形態では、湾曲部５０２の曲率Ｃを歪εとして検出する例を説明する。本実施形態では、歪εを検出するための構成として、図１の歪ゲージ４１９を用いている。以下、図６と図７を参照して、歪ゲージ４１９の構成と配置、歪ゲージ４１９を用いた歪εの検出方法の概要について説明する。
【００３９】
図１の歪ゲージ４１９は、一例として図６（ａ）や図６（ｂ）に示すような構成を有した歪ゲージを挙げることができる。図６（ａ）は図１の歪ゲージ４１９の一構成例を示した図であり、図６（ｂ）は図１の歪ゲージ４１９の他の構成例を示した図である。
【００４０】
図６（ａ）に示した歪ゲージ４１９は、薄い電気絶縁物のベース６０１の上に櫛状（格子状）の抵抗線又はフォトエッチング加工した抵抗箔が抵抗体６０２として形成されている。歪ゲージ４１９の抵抗体６０２は、櫛状部分の長手方向に引張力等の外力が加えられると、その引張力により当該抵抗体６０２が伸びて断面積が減るとともに長さが長くなり、その結果、抵抗値が増える。抵抗体６０２の端部（ゲージタブ）には引き出し線６０３（ゲージリード線）が接続され、その引き出し線６０３は、歪ゲージ４１９の周辺回路として設けられている不図示の歪情報処理回路に接続されている。歪情報処理回路は、歪ゲージ４１９の歪の値を電圧値に変換、つまり抵抗体６０２における抵抗値の変化を電圧値に変換する変換回路等を有して構成されている。そして、歪情報処理回路により電圧値に変換された歪の情報は、全体制御演算部４１１へ送られる。これにより、全体制御演算部４１１は、歪ゲージ４１９に対して外部から加えられた引張力による生ずる歪、つまり抵抗体６０２の櫛状部分の長手方向に対応した一次元方向の歪を検知することができる。
【００４１】
ここで、図７を用いて歪ゲージ４１９による歪の検出方法の詳細について説明する。図７は、図６（ａ）に示した歪ゲージ４１９を例に挙げ、その歪ゲージ４１９と周辺回路の構成例を示している。
【００４２】
図７の構成において、歪ゲージ４１９の抵抗体６０２の櫛状部分の長手方向に対して引張力等の外力つまり歪が加えられると、抵抗体６０２の抵抗値ｒが変化する。抵抗体６０２の抵抗値ｒと、その抵抗値ｒが変化した際の抵抗変化量Δｒと、前述した歪εとの関係は、式（４）で表される。
ε＝Δｒ／（ｒ×Ｋ）          式（４）
なお、Ｋはゲージ率である。
【００４３】
ここで、歪ゲージ４１９の抵抗変化は微少な値であるため、歪ゲージ４１９とのその周辺回路を含めて、図７のようなホイートストンブリッジ回路を形成し、歪が電圧値に変換して検出される。すなわち、歪ゲージ４１９の抵抗値をｒ１、それ以外のホイートストンブリッジ回路の各抵抗値をｒ２，ｒ３，ｒ４とすると、入力電圧Ｅと出力電圧ｅとの関係は、式（５）で表される。
ｅ＝（ｒ１×ｒ３−ｒ２×ｒ４）×Ｅ／（ｒ１＋ｒ２）×（ｒ３＋ｒ４）    式（５）
ただし、ｒ２，ｒ３，ｒ４、Ｅは固定値とする。
【００４４】
また、ｒ１＝ｒ２＝ｒ３＝ｒ４＝ｒとし、歪ゲージ４１９に歪が加わって歪ゲージ４１９の抵抗値ｒがｒ＋Δｒになったときの出力電圧ｅの変化分をΔｅとすると、式（５）から式（６）が求められる。
Δｅ＝Δｒ×Ｅ／（４ｒ＋２×Δｒ）          式（６）
ここで、Δｒ＜＜ｒのとき、式（７）となり、
Δｅ＝Δｒ×Ｅ／４ｒ          式（７）
また、式（４）と式（７）より、式（８）が求められ、
Δｅ＝ε×Ｋ×Ｅ／４          式（８）
さらに、式（８）より、式（９）が求められる。
ε＝４×Δｅ／（Ｋ×Ｅ）      式（９）
【００４５】
つまり、Ｋは定数なので、入力電圧Ｅと出力電圧の変化分Δｅが分かれば、歪εが検出できる。なお、図７では図６（ａ）の構成の歪ゲージ４１９の構成を例に挙げたが、図６（ｂ）の構成の歪ゲージ４１９であっても同様に検出することが可能である。
【００４６】
図６（ｂ）に例示した歪ゲージ４１９は、ベース６０４、抵抗体６０５、引き出し線６０６を有して構成され、引き出し線６０６が不図示の歪情報処理回路に接続されている。これらベース６０４、抵抗体６０５、引き出し線６０６は、それぞれ図６（ａ）に示したベース６０１、抵抗体６０２、引き出し線６０３と同様のものである。ただし、図６（ｂ）に示した歪ゲージ４１９の場合、抵抗体６０５は、櫛状の抵抗線またはフォトエッチング加工した抵抗箔における櫛状部分が、ベース６０１上で縦方向と横方向（列方向と行方向）の二方向となるように形成されている。すなわち、図６（ｂ）の歪ゲージ４１９の場合、全体制御演算部４１１は、歪ゲージ４１９の抵抗体６０５の櫛状部分における横方向と縦方向の二方向に対応した歪、つまり二次元的に歪を検知可能となる。
【００４７】
図６（ｃ）と図６（ｅ）は半導体チップ５０１に対する歪ゲージ４１９の一配置例を示し、図６（ｄ）と図６（ｆ）は半導体チップ５０１に対する歪ゲージ４１９の他の配置例を示した図である。これら図６（ｃ）〜図６（ｆ）の例の場合、歪ゲージ４１９は、図６（ａ）に示したものが用いられている。
【００４８】
図６（ｃ）と図６（ｅ）は、半導体チップ５０１に一つの歪ゲージ４１９が取り付けられた場合の配置例である。図６（ｃ）は半導体チップ５０１が取り付けられた歪ゲージ４１９を側面からみた図であり、図６（ｅ）はその半導体チップ５０１を裏面（撮像面の反対側の面）からみた図である。また、図６（ｄ）と図６（ｆ）は、複数（図の例では五つ）の歪ゲージ４１９が半導体チップ５０１に取り付けられた場合の配置例である。図６（ｄ）は複数の歪ゲージ４１９が取り付けられた半導体チップ５０１を側面からみた図であり、図６（ｆ）はその半導体チップ５０１を裏面（撮像面の反対側の面）から見た図である。
【００４９】
なお、湾曲部５０２内のいずれかの領域に一つの歪ゲージ４１９を配設した図６（ｃ）と図６（ｅ）のような構成は、例えば半導体チップ５０１の湾曲部５０２の曲率が一様である場合などに用いることができる。一方、複数の歪ゲージ４１９を配設した図６（ｄ）と図６（ｆ）のような構成は、例えば半導体チップ５０１の湾曲部５０２内の面の曲率が領域毎に異なるような場合などに用いることが望ましい。
【００５０】
これら図６（ｃ）〜図６（ｆ）に示したように、歪ゲージ４１９は、半導体チップ５０１の湾曲部５０２の裏面（撮像面の反対側の面）に配設される。なお、歪ゲージ４１９は、例えば接着等により配設されていてもよいし、例えば半導体チップ５０１に半導体層として形成されていてもよい。
【００５１】
また、図６（ｃ）と図６（ｅ）に示した歪ゲージ４１９の引き出し線６０３は、不図示の歪情報処理回路へ接続されている。同様に、図６（ｄ）と図６（ｆ）に示した歪ゲージ４１９の引き出し線６０３は、不図示の歪情報処理回路へ接続されている。これら図６（ｃ）〜図６（ｆ）のように歪ゲージ４１９が配設された半導体チップ５０１の湾曲部５０２が湾曲して歪が発生すると、その歪が、歪ゲージ４１９のベース６０１を経由して抵抗体６０２に伝わる。そして、抵抗体６０２に伝わった歪が、抵抗値の変化として歪情報処理回路により電圧値に変換されて、全体制御演算部４１１へ送られる。
【００５２】
なお、図６（ｄ）と図６（ｆ）の例のように、半導体チップ５０１に複数の歪ゲージ４１９が配される場合、歪情報処理回路は、複数の歪ゲージ４１９の何れの歪を検知するかを選択するための選択回路を備えていてもよい。すなわち、選択回路は、複数の歪ゲージ４１９の各引き出し線６０３が接続されており、それら複数の歪ゲージ４１９の各引き出し線６０３の何れを変換回路に接続するかを選択可能となされている。
【００５３】
図６（ｄ）と図６（ｆ）の例では、複数の歪ゲージ４１９を一次元配列させた例を挙げたが、複数の歪ゲージ４１９の配置は二次元配列であってもよい。ただし、複数の歪ゲージ４１９を二次元配列させた場合には、歪ゲージ４１９の個数は、図６（ｄ）と図６（ｆ）の例と比較して多くなる可能性がある。このように、歪ゲージ４１９の個数が多くなると、それに伴い引き出し線６０３の本数も多くなり、特に歪ゲージ４１９として図６（ｂ）の構成を用いた場合には引き出し線６０６の本数が非常に多くなる。そして、引き出し線６０３や６０６の本数が多くなると、歪情報処理回路との接続ポイントも増えて、取り付けが煩雑になる虞がある。したがって、複数の歪ゲージ４１９を二次元配列させる場合には、例えば図６（ｇ）や図６（ｈ）に示すように、半導体チップ５０１上に、複数の歪ゲージ４１９とともに歪情報処理回路６０７を配設するようにしてもよい。
【００５４】
図６（ｇ）は、半導体チップ５０１を裏面（撮像面の反対側の面）から見た図であり、半導体チップ５０１の湾曲部５０２の裏面（撮像面の反対側の面）には、複数の歪ゲージ４１９が二次元配列されて配置されている。なお、図６（ｇ）の例では、図６（ｂ）の歪ゲージ４１９が用いられている。また、図６（ｇ）の例では、複数の歪ゲージ４１９とともに、歪情報処理回路６０７が配されている。そして、半導体チップ５０１の湾曲部５０２の裏面に配された複数の歪ゲージ４１９からの各引き出し線は、歪情報処理回路６０７へと接続されている。図６（ｇ）では、図示を簡略にするために一部の引き出し線６０６のみ示している。なお、歪情報処理回路６０７は、歪ゲージ４１９の場合と同様に接着等により半導体チップ５０１の裏面に取り付けられていてもよいし、例えば半導体チップ５０１の半導体層として形成されていてもよい。図６（ｇ）は、歪ゲージ４１９と歪情報処理回路６０７等の歪検出に関連した回路が、半導体チップ５０１の半導体層として形成された場合の構成例を示している。
【００５５】
この図６（ｇ）の例の場合、歪情報処理回路６０７は、前述同様の選択回路と変換回路を有する。選択回路は、複数の歪ゲージ４１９の何れの歪を検知するかを選択する。変換回路は、選択回路により選択された歪の値（抵抗体６０２の抵抗値の変化）を電圧値に変換する。
【００５６】
また、図６（ｇ）の構成では、図６（ｂ）に示したような二次元方向の歪を検知可能な歪ゲージ４１９を用いている。この場合、歪情報処理回路６０７は、各歪ゲージ４１９の歪の値（抵抗体６０２の抵抗値の変化）を順次検知して全体制御演算部４１１に送る。これにより、全体制御演算部４１１は、湾曲部５０２のどの領域において、どちらの方向にどの程度の歪が発生しているかを検出することができ、湾曲部５０２における二次元的な歪の分布データを算出することができる。このような二次元的な歪の分布データは、湾曲部５０２の曲率と相関を有するため、湾曲部５０２の曲率が所望の曲率となっているかどうかを判断する際などに使用可能となる。
【００５７】
図６（ｈ）は、半導体チップ５０１を撮像面６０８の側から見た図である。図６（ｈ）の構成例の場合、半導体チップ５０１の湾曲部５０２内において、前述の単位画素２０１が配設されている撮像面６０８を除いた領域に、複数の歪ゲージ４１９と歪情報処理回路６０７が配設されている。また、図６（ｈ）の構成例の場合、前述の図６（ａ）に示したような、歪を一次元的に検知可能な歪ゲージ４１９が用いられている。なお、図６（ｇ）では図を簡略にするために引き出し線６０３の図示は省略している。
【００５８】
図６（ｈ）の構成例において、歪ゲージ４１９と歪情報処理回路６０７は、半導体チップ５０１の湾曲部５０２内において撮像面６０８の周囲に配置されている。ここで、半導体チップ５０１の撮像面６０８は長方形となっているため、図６（ｈ）に示すように、歪ゲージ４１９と歪情報処理回路６０７は、長方形の撮像面６０８の各辺に沿うように配置されている。また、各歪ゲージ４１９は、前述した櫛状部分の長手方向が、撮像面６０８の対応した辺に沿うように配置されている。また、撮像面６０８の各辺にそれぞれ対応した歪ゲージ４１９の引き出し線６０３は、同じ辺に対応して設けられている歪情報処理回路６０７に接続されている。そして、各歪情報処理回路６０７は、それぞれ対応した複数の歪ゲージ４１９の何れの歪を検知するかを選択するための選択回路と、その選択された歪の値（抵抗値の変化）を電圧値に変換する変換回路とを有している。また、図６（ｈ）の構成例においても、図６（ｇ）等と同様に、各歪ゲージ４１９と歪情報処理回路６０７は、半導体チップ５０１に対して接着等により配設されてもよいし、例えば半導体層として形成されていてもよい。
【００５９】
図６（ｈ）の構成では、図６（ａ）に示した歪ゲージ４１９が用いられており、前述したように、各歪ゲージ４１９は櫛状部分の長手方向が撮像面６０８の辺に沿うように配置されている。また、図６（ｈ）の構成の場合、撮像面６０８の各辺に対応して配置された四つの歪情報処理回路６０７が全体制御演算部４１１に接続されている。これにより、全体制御演算部４１１は、撮像面６０８の横辺に対応して配置されている各歪ゲージ４１９にて検知された歪の情報に基づいて、湾曲部５０２の横方向のどの領域でどの程度の歪が発生しているかを検出する。また、全体制御演算部４１１は、撮像面６０８の縦辺に対応して配置されている各歪ゲージ４１９で検知された歪の情報に基づいて、湾曲部５０２の縦方向のどの領域でどの程度の歪が発生しているかを検出可能となる。そして、全体制御演算部４１１は、撮像面６０８の四辺に配置された各歪ゲージ４１９で検知された各歪の情報により、湾曲部５０２上のどの領域において、どちらの方向にどの程度の歪が発生しているか検出することができる。また、全体制御演算部４１１は、撮像面６０８の四辺に対応した各歪ゲージ４１９でそれぞれ検知された一次元方向の歪の分布を求め、それら分布データを組み合わせることにより、湾曲部５０２における二次元的な歪の分布データを得ることができる。
【００６０】
次に、図８と図９を用いて、撮像素子４０６の撮像面の歪εと撮像面の曲率制御の関係について説明する。先ず、図８（ａ）と図８（ｂ）を用いて、曲率制御テーブルについて説明する。
【００６１】
ここで、本実施形態では、前述したように、レンズ４０１のズーム位置に応じて曲率制御部４２０が湾曲部５０２の曲率を制御し、撮像面への光の入射角度が撮像面の接線に対して垂直な角度に近づくようにすることで、像面湾曲等の各種収差の影響を抑えている。また、本実施形態では、前述したように、歪ゲージ４１９により検知された歪εに基づいて、湾曲部５０２の曲率を検出している。このため、本実施形態では、歪ゲージ４１９による歪εの値とズーム位置との対応関係を表す曲率制御テーブルを用い、歪ゲージ４１９で検知された歪εの値が湾曲制御テーブルに設定されている歪εの値になるように、湾曲部５０２の曲率を制御する。これにより、本実施形態では、湾曲部５０２の曲率を、ズーム位置に対応した曲率に制御している。
【００６２】
図８（ａ）は、レンズ４０１のズーム位置に応じて、半導体チップ５０１の湾曲部５０２の曲率を変化させる場合の、各曲率に対応した湾曲部５０２の形状と、それら各曲率で湾曲した湾曲部５０２に生ずる歪εの値との関係を示したイメージ図である。また、図８（ｂ）は、撮像素子４０６の撮像面をズーム位置に適した曲率に制御する場合において、レンズ４０１の各ズーム位置（Ｗｉｄｅ，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｔｅｌｅ）と、湾曲部５０２に生じる歪εとの関係を示した曲率制御テーブルを示している。なお、各ズーム位置のＭ１，Ｍ２，Ｍ３は、Ｗｉｄｅ端とＴｅｌｅ端の間のズーム位置であり、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３の順にＴｅｌｅ端に近づく位置となっている。これら図８（ａ）と図８（ｂ）に示すように、レンズ４０１のズーム位置がＷｉｄe側になるほど、半導体チップ５０１の湾曲部５０２の曲率は大きくなるように制御される。また、湾曲部５０２の曲率が大きくなるほど、歪εは大きくなり、図８（ａ）の例の場合、歪εは、ε４＞ε３＞ε２＞ε１＞ε０＞０となる。
【００６３】
なお、図８（ｂ）に示した曲率制御テーブルは、予めズーム位置毎に歪εを測定して作成され、第２メモリ部４１６に格納されている。また、図８（ｂ）の曲率制御テーブルでは、ズーム位置として、Ｗｉｄｅ，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｔｅｌｅ等の各ズーム位置を例に挙げているが、各ズーム位置に代えてレンズ４０１の焦点距離の情報に基づいて、同様の湾曲制御テーブルが作成可能である。また、例えば撮像装置がレンズ交換可能なカメラである場合、交換される可能性のある全てのレンズの焦点距離情報に応じた湾曲制御テーブルが予め用意されていてもよい。
【００６４】
図９は、レンズ４０１のズーム位置に応じて撮像素子４０６の撮像面の曲率を可変する場合において、歪ゲージ４１９にて検出された歪εに基づいて、撮像素子４０６の撮像面の曲率を制御する手順を示したフローチャートである。
【００６５】
図９のフローチャートにおいて、全体制御演算部４１１は、先ずステップＳ９０１において、ユーザから操作部４１７の操作を介してズーム位置とＦ値の変更指令が入力されたか否かを判定する。全体制御演算部４１１は、ステップＳ９０１において変更指令の入力が無いと判定した場合には、図９のフローチャートの処理を終了する。一方、全体制御演算部４１１は、ステップＳ９０１において変更指令の入力が有ったと判定した場合には、操作部４１７の操作に応じたズーム位置の設定情報を取得して、処理をステップＳ９０２へ進める。
【００６６】
ステップＳ９０２では、全体制御演算部４１１は、操作部４１７の操作に応じたズーム位置とＦ値の設定情報に基づき、レンズ駆動部４０２、シャッタ・絞り駆動部４０５に指令を出して、ズーム位置を変更する。そして、全体制御演算部４１１は、設定したズーム位置を、ズーム位置Ｚとして第２メモリ部４１６に保存する。ステップＳ９０２の後、全体制御演算部４１１は、処理をステップＳ９０３へ進める。
【００６７】
ステップＳ９０３では、全体制御演算部４１１は、第２メモリ部４１６から、保存したズーム位置Ｚを取得する。ステップＳ９０３の後、全体制御演算部４１１は、処理をステップＳ９０４へ進める。
【００６８】
ステップＳ９０４では、全体制御演算部４１１は、取得したズーム位置Ｚを基に、図８（ｂ）の曲率制御テーブルの中から、そのズーム位置に該当する歪εの値を選択する。ステップＳ９０４の後、全体制御演算部４１１は、処理をステップＳ９０５へ進める。
【００６９】
ステップＳ９０５では、全体制御演算部４１１は、ステップＳ９０４で選択した歪εの値になるように、曲率制御部４２０を駆動させて、撮像素子４０６の撮像面の曲率を制御する。すなわち、全体制御演算部４１１は、歪ゲージ４１９にて検知された歪の値が、ズーム位置に基づいてステップＳ９０４で選択された歪εの値になるように、曲率制御部４２０を介して撮像素子４０６の撮像面の曲率を制御する。このステップＳ９０５の後、全体制御演算部４１１は、図９のフローチャートの処理を終了する。
【００７０】
次に、図１０に示すフローチャートを用いて、撮像信号処理回路４０８で行われるノイズリダクション処理を全体制御演算部４１１が選択する際の選択手順を説明する。すなわち、全体制御演算部４１１は、撮像素子４０６の撮像面を湾曲させたことによるノイズ特性の変化に対応したノイズリダクション処理が行われるように、撮像信号処理回路４０８で実行するノイズリダクション処理を選択する。なお、図１０のフローチャートにおいては、図９で説明したズーム位置Ｚの設定と、その設定情報に基づいた撮像面の曲率制御は事前に完了しているものとする。
【００７１】
図１０において、全体制御演算部４１１は、先ずステップＳ１００１において、ユーザから操作部４１７の操作を介して入力された設定に基づいて、露光時間Ｔｖ、絞り値Ａｖ、ＩＳＯ感度値Ｓｖ等の各種パラメータを初期化する。また、全体制御演算部４１１は、初期化した各パラメータを第２メモリ部４１６に格納する。ステップＳ１００１の後、全体制御演算部４１１は、処理をステップＳ１００２へ進める。
【００７２】
ステップＳ１００２では、全体制御演算部４１１は、操作部４１７のスイッチＳＷ１のオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）を判定し、スイッチＳＷ１がオン（ＯＮ）であれば処理をステップＳ１００３へ進め、オフ（ＯＦＦ）であれば処理をステップＳ１００２へ戻す。
【００７３】
ステップＳ１００３では、全体制御演算部４１１は、撮像素子４０６の撮像信号に基づく測光動作を行い、本露光撮影を行うための露光時間Ｔｖ、絞り値Ａｖ、ＩＳＯ感度値Ｓｖ等の各パラメータを算出する。そして、全体制御演算部４１１は、算出した絞り値Ａｖになるように絞り４０４の絞り値を設定し、また、算出した露光時間Ｔｖに基づいてシャッタ・絞り駆動部４０５を駆動させる。また、全体制御演算部４１１は、それら算出したパラメータを第２メモリ部４１６に格納する。なお、図１０のフローチャートのステップＳ１００３では、測光動作に基づく本露光撮影のための各露光制御処理をＡＥと表記している。また、ステップＳ１００３において、全体制御演算部４１１は、撮像素子４０６の撮像信号に基づく測距動作を行い被写体にピントが合うフォーカス用のレンズ位置を算出し、そのレンズ位置を基にレンズ駆動部４０２によりフォーカス用レンズを移動させる。なお、図１０のフローチャートのステップＳ１００３では、測距動作に基づく各測距制御処理をＡＦと表記している。ステップＳ１００３の後、全体制御演算部４１１は、処理をステップＳ１００４へ進める。
【００７４】
ステップＳ１００４では、全体制御演算部４１１は、操作部４１７のスイッチＳＷ２のオン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）を判定し、スイッチＳＷ２がＯＮであれば処理をステップＳ１００５へ進め、ＯＦＦであれば処理をステップＳ１００２へ戻す。
【００７５】
ステップＳ１００５では、全体制御演算部４１１は、第２メモリ部４１６から、撮影のための各パラメータ（露光時間Ｔｖ、絞り値Ａｖ、ＩＳＯ感度値Ｓｖ）と、センサ温度Ｔの値、歪εの値を読み出す。ステップＳ１００５の後、全体制御演算部４１１は、処理をステップＳ１００６へ進める。
【００７６】
ステップＳ１００６では、全体制御演算部４１１は、ステップＳ１００５で読み出した撮影パラメータ（Ｔｖ、Ａｖ、Ｓｖ）と、センサ温度Ｔの値と、歪εの値を基に、撮像信号処理回路４０８で行われるノイズリダクション処理方法を選択する。
【００７７】
以下、全体制御演算部４１１によるノイズリダクション処理方法の選択について具体的に説明する。全体制御演算部４１１は、撮像信号処理回路４０８で行われるノイズリダクション処理方法を選択するために、図１１に示す選択テーブルと、図１２（ａ）〜図１２（ｅ）に示すノイズリダクションテーブルとを用いる。図１２（ａ）〜図１２（ｅ）に示すノイズリダクションテーブルは、センサ温度Ｔと露光時間Ｔｖの値に応じてノイズリダクション処理方法を選択するためのテーブルである。図１１に示す選択テーブルは、複数のノイズリダクションテーブルの中から、歪εの値に応じたノイズリダクションテーブルを選択するためのテーブルである。
【００７８】
図１２（ａ）〜図１２（ｅ）には、五つの異なるノイズリダクションテーブルＮｒ０〜Ｎｒ４が示されている。ノイズリダクションテーブルＮｒ０〜Ｎｒ４には、それぞれ撮像装置におけるセンサ温度Ｔと露光時間Ｔｖの値に応じたノイズリダクション処理方法ＮＲＡ〜ＮＲＣが記載されている。
【００７９】
ノイズリダクションテーブルＮｒ０〜Ｎｒ４において「ＮＲＡ」と記載されている場合、撮像信号処理回路４０８は、ノイズリダクション処理として「黒引き」と呼ばれている処理を行う。なお、黒引き処理は、メカシャッタ４０３を開いて本露光撮影により本露光画像を取得した後に、メカシャッタ４０３を閉じて黒画像を撮影し、本露光画像から黒画像を減算することでキズやダークシェーディングなどのノイズ成分を除去する処理である。
【００８０】
ノイズリダクションテーブルＮｒ０〜Ｎｒ４において「ＮＲＢ」と記載されている場合、撮像信号処理回路４０８は、ノイズリダクション処理として「第１キズ補正」の処理を行う。第１のキズ補正処理は、予め所定の条件にて撮影した画像から検出されて第２メモリ部４１６に保存されている、撮像素子４０６のキズ画素の位置（アドレス）データを基に、撮像画像に対してキズ補正を行う処理である。なお、撮像信号処理回路４０８が第１キズ補正処理を行うキズ画素の個数の上限は、Ｎ１個までとする。ただし、Ｎ１は０以上の整数であり、予め決められた数である。
【００８１】
ノイズリダクションテーブルＮｒ０〜Ｎｒ４において「ＮＲＣ」と記載されている場合、撮像信号処理回路４０８は、ノイズリダクション処理として「第２キズ補正」の処理を行う。第２キズ補正処理は、第１キズ補正処理と同様の条件にて撮影した画像から検出して第２メモリ部４１６に保存されている、撮像素子４０６のキズ画素の位置（アドレス）データを基に、撮像画像に対してキズ補正を行う処理である。ただし、撮像信号処理回路４０８が第２キズ補正処理を行うキズ画素の個数の上限はＮ２個（Ｎ１＞Ｎ２）までとする。ただし、Ｎ２はＮ１＞Ｎ２であり、予め決められた数である。すなわち、第１キズ補正処理は、第２キズ補正処理に比べて、より多くの画素のキズを検出してキズ補正を行う処理となる。
【００８２】
上述したＮＲＡ〜ＮＲＣで表されている各ノイズリダクション処理は、ＮＲＡ、ＮＲＢ、ＮＲＣの順にキズ補正性能が高い処理となる。すなわち、黒引き処理、第１キズ補正処理、第２キズ補正処理の順にキズ補正性能が高い処理となっている。しかしながら、ＮＲＡの黒引き処理は、実施された場合にランダムノイズが増える傾向にある。また、ＮＲＢの第１キズ補正処理とＮＲＣの第２キズ補正処理は、キズ補正個数が多ければ、例えば誤補正により解像度の劣化が生ずる可能性がある。そして、キズ補正性能が高い順、つまりＮＲＡ、ＮＲＢ、ＮＲＣの順に、ノイズリダクション処理による弊害が大きくなる傾向がある。したがって、キズやダークシェーディングの発生量が少ない場合には、できるだけＮＲＣの第２キズ補正処理のみを実施することが望ましく、ＮＲＣの第２キズ補正処理では不十分な場合であっても、ＮＲＢの第１キズ補正処理までにしておくことが望ましい。
【００８３】
また、図１１には、歪εがε０、ε１、ε２、ε３、ε４の場合に、全体制御演算部４１１がそれぞれ参照するノイズリダクションテーブルＮｒ０、Ｎｒ１、Ｎｒ２、Ｎｒ３、Ｎｒ４を示している。図１１において、左の列はそれぞれ異なる歪εの値、右の列は各歪εに対応して適用されるノイズリダクションテーブルＮｒ０〜Ｎｒ４を示している。図１１の「Ｎｒ０」〜「Ｎｒ４」は、図１２（ａ）〜図１２（ｅ）に示されたノイズリダクションテーブルＮｒ０〜Ｎｒ４を示している。また、各歪εの値はε４、ε３、ε２、ε１、ε０の順に値が大きく（つまりε４＞ε３＞ε２＞ε１＞ε０＞０）なされているとする。
【００８４】
ここで、図１３には、撮像素子４０６の応力（ストレス）と、応力がかけられているときの撮像素子４０６の暗電流特性との関係の一例を示している。この図１３から判るように、応力が大きくなると撮像素子４０６の暗電流量は少なくなる。また、撮像素子４０６に掛かる応力（ストレス）と歪εは比例関係を有しているため、歪εの値が大きくなれば撮像素子４０６で発生する暗電流量は少なくなる。つまり、図１１で示したε４、ε３、ε２、ε１、ε０の場合、歪がε４のとき暗電流量が最も少なくなり、以下、ε３、ε２、ε１、ε０の順に暗電流量が多くなる。また、暗電流量が少なければ、キズやダークシェーディングは発生し難くなるため、歪εがε４のときにキズやダークシェーディングは最も発生し難くなり、以下、ε３、ε２、ε１、ε０の順にキズやダークシェーディングが発生し易くなる。
【００８５】
また、センサ温度Ｔと撮像素子４０６で発生する暗電流量との関係は、センサ温度Ｔが低ければ低いほど、暗電流量が少なくなるような関係を有している。したがって、センサ温度Ｔが低ければ低いほど、キズやダークシェーディングは発生し難くなる。また、露光時間Ｔｖと撮像素子４０６で発生する暗電流量との関係は、露光時間Ｔｖが短ければ短いほど、暗電流量が少なくなるような関係を有している。したがって、露光時間Ｔｖが短ければ短いほど、キズやダークシェーディングは発生し難くなる。
【００８６】
このようなことから、全体制御演算部４１１は、湾曲させた撮像素子４０６から検知された歪εの値に基づいて、撮像素子４０６に生じている応力を推定し、さらに、その推定した応力に対応した暗電流量を前述の図１３の関係から求めている。そして、全体制御演算部４１１は、その暗電流量からどの程度のキズやダークシェーディングが発生するか推定する。さらに、全体制御演算部４１１は、暗電流量から推定されるキズやダークシェーディングと、センサ温度Ｔ、露光時間Ｔｖ、ＮＲＡ〜ＮＲＣの各ノイズリダクション処理におけるキズ補正性能を考慮して、ノイズリダクション処理方法を選択する。すなわち、全体制御演算部４１１は、図１１の選択テーブルを参照し、歪εが大きいほど、ＮＲＣの処理が多いノイズリダクションテーブルを選択し、一方、歪εが小さいほど、ＮＲＡの処理が多いノイズリダクションテーブルを選択する。そして、図１２（ａ）〜図１２（ｅ）のノイズリダクションテーブルＮｒ０〜Ｎｒ４は、センサ温度Ｔが低いほどＮＲＣの処理が多く設定され、センサ温度Ｔが高いほどＮＲＡの処理が多く設定されたテーブルとなっている。また、図１２（ａ）〜図１２（ｅ）のノイズリダクションテーブルＮｒ０〜Ｎｒ４は、露光時間Ｔｖが短いほどＮＲＣの処理が多く設定され、露光時間Ｔｖが長いほどＮＲＡの処理が多く設定されたテーブルとなっている。
【００８７】
図１２（ａ）〜図１２（ｅ）の全ノイズリダクションテーブルＮｒ０〜Ｎｒ４を説明すると冗長になるため、ここでは、一例として図１１の選択テーブルから歪εがε４の場合に選ばれる図１２（ｅ）のノイズリダクションテーブルＮｒ４のみを挙げて説明する。また、図１２（ｅ）に示すノイズリダクションテーブルＮｒ４においても説明を簡略にするために、ＮＲＡ、ＮＲＢ、ＮＲＣの各ノイズリダクション処理についてそれぞれ一つの選択例のみを挙げて説明する。図１２（ｅ）のノイズリダクションテーブルＮｒ４において、例えばＮＲＡの黒引き処理は、一例として、センサ温度Ｔが３０度（℃）≦Ｔ＜４５度（℃）で、露光時間Ｔｖが１秒（ｓ）≦Ｔｖのときに選択される。例えばＮＲＢの第１キズ補正処理は、一例として、センサ温度Ｔが３０度（℃）≦Ｔ＜４５度（℃）で、露光時間Ｔｖが１／８秒（ｓ）≦Ｔｖ＜１秒（ｓ）のときに選択される。例えばＮＲＣの第２キズ補正処理は、一例として、センサ温度Ｔが３０度（℃）≦Ｔ＜４５度（℃）で、露光時間Ｔｖが１／３０秒（ｓ）≦Ｔｖ＜１／８秒（ｓ）のときに選択される。
【００８８】
上述したように、全体制御演算部４１１は、図１０のステップＳ１００５で読み出した歪εを基に、図１１の選択テーブルから図１２（ａ）〜図１２（ｅ）のノイズリダクションテーブルＮｒ０〜Ｎｒ４のいずれかを選択する。そして、全体制御演算部４１１は、選択したノイズリダクションテーブルにおいて、センサ温度Ｔと露光時間Ｔｖの値を基に、ノイズリダクション処理方法を選択した後、処理を図１０のステップＳ１００７へと進める。
【００８９】
ステップＳ１００７では、全体制御演算部４１１は、ステップＳ１００６で選択したノイズリダクションテーブルにおいて、撮影時の露光時間Ｔｖとセンサ温度Ｔから選択されるノイズリダクション処理方法がＮＲＡ（黒引き処理）であるか否か判定する。そして、全体制御演算部４１１は、ステップＳ１００６でＮＲＡ（黒引き処理）が選択されたとステップＳ１００７において判定した場合には、処理をステップＳ１００８へ進める。一方、全体制御演算部４１１は、ステップＳ１００７において、選択されるノイズリダクション処理方法がＮＲＡでなければ、処理をステップＳ１０１１へ進める。
【００９０】
ステップＳ１００８では、全体制御演算部４１１は、第２メモリ部４１６から撮影パラメータ（露光時間Ｔｖ、絞り値Ａｖ、ＩＳＯ感度値Ｓｖ）を読み出す。そして、全体制御演算部４１１は、それら撮影パラメータ（Ｔｖ、Ａｖ、Ｓｖ）の条件で、シャッタ・絞り駆動部４０５とタイミング発生部（ＴＧ）４０９を制御して本露光画像を撮影させる。その撮影された本露光画像のデータは、全体制御演算部４１１による制御の基、第１メモリ部４１０に格納される。ステップＳ１００８の後、全体制御演算部４１１は、処理をステップＳ１００９へ進める。
【００９１】
ステップＳ１００９では、全体制御演算部４１１は、ステップＳ１００８と同様の露光時間Ｔｖ、ＩＳＯ感度値Ｓｖで、メカシャッタ４０３を閉じて遮光した状態で、黒画像を撮影させる。ステップＳ１００９の後、全体制御演算部４１１は、処理をステップＳ１０１０へ進める。
【００９２】
ステップＳ１０１０では、全体制御演算部４１１は、第１メモリ部４１０に格納されている本露光画像のデータを読み出して、撮像信号処理回路４０８へ送る。そして、全体制御演算部４１１は、撮像信号処理回路４０８を制御し、ノイズリダクション処理として、本露光画像からステップＳ１００９で取得した黒画像を減算する黒引き処理を行わせる。ステップＳ１０１０の後、全体制御演算部４１１は、処理をステップＳ１０１３へ進める。
【００９３】
ステップＳ１０１１では、全体制御演算部４１１は、ステップＳ１００８と同様に、第２メモリ部４１６から撮影パラメータ（Ｔｖ、ＡＶ、Ｓｖ）を読み出し、それらＴｖ、ＡＶ、Ｓｖの条件で本露光画像を撮影させる。そして、全体制御演算部４１１は、その本露光画像のデータを、第１メモリ部４１０に格納させる。ステップＳ１０１１の後、全体制御演算部４１１は、処理をステップＳ１０１２へ進める。
【００９４】
ステップＳ１０１２では、全体制御演算部４１１は、第１メモリ部４１０から本露光画像のデータを読み出し、また、第２メモリ部４１６からキズ画素の位置（アドレス）データを読み出す。そして、全体制御演算部４１１は、撮像信号処理回路４０８を制御し、ノイズリダクション処理として、キズ画素の位置データを基に、本露光画像に対するキズ補正処理を行わせる。なお、このときのキズ補正処理は、前述のセンサ温度Ｔと露光時間Ｔｖの値に基づいて選択された、第１キズ補正処理（ＮＲＢ）か第２キズ補正処理（ＮＲＣ）の何れか一方である。ステップＳ１０１２の後、全体制御演算部４１１は、処理をステップＳ１０１３へ進める。
【００９５】
ステップＳ１０１３では、全体制御演算部４１１は、ステップＳ１０１０又はＳ１０１２でのノイズリダクション処理後の画像に対し、さらに撮像信号処理回路４０８にてノイズを軽減するローパスフィルタ処理やシェーディング処理等の補正処理を行わせる。ステップＳ１０１３の後、全体制御演算部４１１は、処理をステップＳ１０１４へ進める。
【００９６】
ステップＳ１０１４では、全体制御演算部４１１は、撮像信号処理回路４０８に対しガンマ処理やＷＢ処理などの各種の画像信号処理、画像データの圧縮等を行わせ、その圧縮等された画像データを記録媒体４１４に記録させる。
【００９７】
以上説明したように、本実施形態の撮像装置は、湾曲させることが可能な撮像面を有する撮像素子４０６を備え、レンズ４０１のズーム位置に応じて撮像面の曲率を変えた場合に、撮像素子４０６に生ずる歪の値に応じてノイズリダクション処理を変更する。すなわち、本実施形態の撮像装置は、ズーム位置により撮像素子の撮像面の曲率を変化させた場合、ズーム位置や撮影時のパラメータに応じたノイズリダクションテーブルを選択してノイズリダクション処理方法を切り替える。換言すれば、本実施形態の撮像装置は、ズーム位置や撮影時のパラメータによる画質特性の差（ノイズ特性の変化）に対応したノイズリダクション処理を可能としている。これにより、本実施形態の撮像装置は、撮像面の曲率もしくはその曲率の変化に影響されずに、効果的なノイズリダクション処理が可能となり、高画質の撮像画像を得ることが可能となる。
【００９８】
また、本実施形態は、レンズ交換可能なカメラや、レンズ一体型のいわゆるコンパクトデジタルカメラ等に適用可能である。本実施形態によれば、例えば１インチ型やそれ以上の大サイズの撮像素子を備えたコンパクトデジタルカメラに小型レンズを搭載した場合にも、像面湾曲収差などの各種収差を十分に補正しつつ、効果的なノイズリダクション処理による高画質画像を得られる。
【００９９】
前述の実施形態では、撮像面を湾曲させることで生ずる歪εに応じてノイズリダクション処理を変える例を説明したが、例えば前述の式（２）の応力σや曲率Ｃに応じて、ノイズリダクション処理を変えるようにしてもよい。
【０１００】
この場合、図８（ｂ）に示した曲率制御テーブルと図１１に示した選択テーブルから、図１４に示すようにズーム位置に応じてノイズリダクションテーブルＮｒ０〜Ｎｒ４の何れかを選択する選択テーブルを作成することができる。つまり、図１４は、図８（ｂ）の曲率制御テーブルの各ズーム位置（Ｗｉｄｅ〜Ｔｅｌｅ）と、図１１の選択テーブルの各ノイズリダクションテーブル（Ｎｒ０〜Ｎｒ４）とを、それぞれ各歪ε（ε０〜ε４）により対応付けて作成される選択テーブルである。この図１４の選択テーブルによれば、ズーム位置のような光学条件に応じてノイズリダクション処理を選択することができる。
【０１０１】
また、ズーム位置が変わるとそれに応じてレンズの焦点距離が変わることになり、ズーム位置と焦点距離は相関関係があるため、図１４のズーム位置に代え、焦点距離に応じてノイズリダクション処理を変更するようにしてもよい。その他にも、例えば撮像装置がレンズ交換可能なカメラである場合、交換されたレンズの焦点距離情報に応じて、リダクション処理を変更するようにしてもよい。すなわち、レンズを交換して焦点距離が変わった場合、その焦点距離に応じて撮像素子４０６の曲率が制御されることになり、その曲率制御による応力の変化に対応するように、ノイズリダクション処理が変更される。
【０１０２】
なお、前述の実施形態では、曲率の変更方法として、吸引部を有する曲率制御部４２０を用いて、開口部５０５内の気圧を変えることで湾曲部５０２の曲率を制御する方法を示したが、他の方法で曲率を制御する場合であってもよい。曲率を制御する他の方法としては、一例として、撮像素子４０６の撮像面とは反対側の裏面に磁性膜を形成、若しくは磁気シートを貼り付けて、開口部５０５側から磁石等により引き付けるような方法を挙げることができる。
【０１０３】
また、前述の実施形態では、歪ゲージ４１９を用いて、半導体チップ５０１の湾曲部５０２の曲率の変化（湾曲面の変位量）を歪として検出する例を挙げたが、湾曲面の変位量の検出方法としては、例えば図１５に示すような手法を用いてもよい。図１５に示す検出方法は、半導体チップ５０１の撮像面とは反対側の裏面側の複数の位置ｐ０〜ｐ２について、レーザー光等を照射してその反射光を検出することで、基準面５１０からの各距離ｄ０〜ｄ２を計測する方法である。すなわち、この図１５に示した検出方法によれば、それら各距離ｄ０〜ｄ２から求められる湾曲面の変位量から、曲率または歪、つまり応力が推定される。
【０１０４】
また、前述の実施形態では、撮像素子４０６は、複数の光電変換素子が二次元配列されたエリアセンサを例に挙げて説明したが、その他にも、例えば複数の光電変換素子が一次元配列されたリニアセンサであってもよい。
【０１０５】
また、前述の図１２（ａ）〜図１２（ｅ）の各ノイズリダクションテーブルＮｒ０〜Ｎｒ４は、センサ温度Ｔと露光時間Ｔｖに応じた複数のノイズリダクション処理が設定されているが、各テーブルに設定されているノイズリダクション処理は一つであってもよい。
【０１０６】
本発明は、上述の実施形態の一以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【０１０７】
上述の実施形態は、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。即ち、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】
【０１０８】
４０１  レンズ、４０２  レンズ駆動部、４０３  メカシャッタ、４０４  絞り、４０５  シャッタ・絞り駆動部、４０６  撮像素子、４０８  撮像信号処理回路、４１０  第１メモリ部、４１１  全体制御演算部、４１６  第２メモリ部、４２０  曲率制御部、４１８  温度計、４１９  歪ゲージ
【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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