(57)【要約】【課題】電荷転送路毎の暗電流ノイズの積算値のバラツキに起因する暗時縦筋ノイズを補正する。【解決手段】受光量に応じた信号電荷を検出する複数の画素が複数の列状に配列形成され各画素列に沿って前記信号電荷を転送する電荷転送路が形成された固体撮像素子の撮像画像補正方法において、電荷転送路の全ての暗電流ノイズ発生位置毎の暗電流値を予め計測しておき、電荷転送路に沿って転送される信号電荷の転送経路に存在する暗電流ノイズ発生位置の暗電流値の積算値を転送経路に沿って転送されてきた電荷の電荷量に応じた信号から減算する。これにより、個々の電荷転送路のバラツキによる暗時縦筋ノイズを除去可能となる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光量に応じた信号電荷を検出する複数の画素が複数の列状に配列形成され各画素列に沿って前記信号電荷を転送する電荷転送路が形成された固体撮像素子の撮像画像補正方法であって、前記電荷転送路の全ての暗電流ノイズ発生位置毎の暗電流値を予め計測しておき、該電荷転送路に沿って転送される前記信号電荷の転送経路に存在する前記暗電流ノイズ発生位置の前記暗電流値の積算値を該転送経路に沿って転送されてきた電荷の電荷量に応じた信号から減算することを特徴とする固体撮像素子の撮像画像補正方法。
【請求項２】
請求項１に記載の固体撮像素子の撮像画像補正方法であって、前記暗電流ノイズ発生位置毎の前記暗電流値の減算を行う代わりに、前記暗電流ノイズ発生位置における平均の暗電流値を前記計測値から求めておき、前記転送経路に沿う前記平均の暗電流値の積算値を該転送経路に沿って転送されてきた電荷の電荷量に応じた信号から減算する固体撮像素子の撮像画像補正方法。
【請求項３】
請求項２に記載の固体撮像素子の撮像画像補正方法であって、前記平均の暗電流値は、複数存在する前記電荷転送路毎に求めておく固体撮像素子の撮像画像補正方法。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の固体撮像素子の撮像画像補正方法であって、前記計測された暗電流値のうち閾値を越える暗電流値が存在する場合には該暗電流値を当該暗電流ノイズ発生位置と対応付けて記憶しておき、前記転送経路に該暗電流ノイズ発生位置が含まれる場合には該暗電流値を前記電荷量に応じた信号から更に減算する固体撮像素子の撮像画像補正方法。
【請求項５】
受光量に応じた信号電荷を検出する複数の画素が複数の列状に配列形成され各画素列に沿って前記信号電荷を転送する電荷転送路が形成された固体撮像素子と、請求項１乃至請求項４に記載の撮像画像補正方法を実行する撮像画像補正手段とを備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体撮像素子を搭載した撮像装置に係り、特に、固体撮像素子で高感度撮影を行ったときに発生する暗時縦筋ノイズを補正して高品質な撮像画像を生成する撮像画像補正方法及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子は、半導体基板の受光面に設けられた多数の画素（光電変換素子）の検出電荷（信号電荷）を、垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ）に読み出して転送し、出力する構成になっている。このため、垂直電荷転送路で信号電荷を転送している最中に垂直電荷転送路で発生した暗時ノイズ電荷が信号電荷に重畳してしまい、撮像画像の画質を劣化させてしまうという問題がある。
【０００３】
そこで、下記の特許文献１記載の従来技術では、ユーザが撮像装置を操作していない時に垂直電荷転送路の高速掃出駆動を行ってから所定時間だけ垂直電荷転送路の動作を停止させ、その後に垂直電荷転送路の転送動作を行い、上記の所定時間の停止中に垂直電荷転送路上で発生した暗電流によるノイズ電荷を出力させ、これを輝点異常信号として取得している。この輝点異常信号は、実際に被写体画像を撮像したときにも発生するため、被写体画像を輝点異常信号で補正することで、輝点異常が補正された被写体画像データを得ることができる。
【０００４】
また、下記の特許文献２記載の従来技術では、被写体画像を撮像するとき、各画素から信号電荷を垂直電荷転送路に読み出す前に垂直電荷転送路上のノイズ電荷を固体撮像素子から出力させてノイズ情報とし、その後に信号電荷を垂直電荷転送路に読み出し転送して被写体画像データを出力させ、この被写体画像データから上記のノイズ情報を減算している。
【０００５】
更に、下記の特許文献３記載の従来技術では、ＣＣＤ型固体撮像素子で発生する線キズ（縦筋ノイズ）を補正するため、被写体画像から線キズを検出すると共にＣＣＤ型固体撮像素子の有効画像領域の周囲に設けられたオプティカルブラック（ＯＢ）部の検出信号を求め、線キズが閾値以上の場合にはこの部分をオプティカルブラック部の検出信号で補正している。
【０００６】
【特許文献１】特許第３９１４２１６号公報
【特許文献２】特開２００６―９４４７４号公報
【特許文献３】特開２００６―１２１４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１記載の従来技術では、暗時の輝点異常を検出し、この輝点異常箇所の補正を行っているに過ぎない。ＣＣＤ型固体撮像素子では、垂直電荷転送路の或る箇所に異常点が存在しその場所での暗電流ノイズが多いとそれが輝点となるが、垂直電荷転送で転送駆動して出力するため、その輝点は転送方向に長くなり、輝度の高い縦筋となって現れる。特許文献３は、この縦筋ノイズを除去するものであり、基本的に特許文献１と同様に、異常点の補正を行っているに過ぎない。
【０００８】
デジタルカメラ等の撮像装置で高感度撮影を行った場合、各画素が検出する信号電荷の電荷量は非常に少なく、垂直電荷転送路上で発生する暗電流ノイズと同等レベルとなり、被写体画像中に現れる縦筋ノイズが顕著となる。
【０００９】
ＣＣＤ型固体撮像素子では、垂直電荷転送路上に異常点が存在していなくても、程度の差こそあれ、どこでも或る程度の暗電流ノイズは発生している。固体撮像素子の受光面上に設けられる多数の垂直電荷転送路での夫々の暗電流の発生量にバラツキがあるため、これが、高感度撮影時に固定パターンノイズ（縦筋ノイズ）として顕著になってしまう。
【００１０】
従って、特許文献１，３に記載されている様な異常点だけの補正を行っただけでは、高感度撮影時の縦筋ノイズを除去することはできない。
【００１１】
また、特許文献２記載の従来技術では、１枚の画像データを得るために２フレーム分の信号を固体撮像素子から出力させる必要が生じ、動画撮影時にはフレームレートが落ちてしまう。
【００１２】
また、静止画像撮影時に特許文献２記載の従来技術を適用すると、精度よく暗時ノイズを補正できないという問題もある。それは、ＣＣＤ型固体撮像素子で発生するノイズには暗時ノイズばかりでなくスミアノイズもあり、ノイズ成分を検出する前フレームの信号にスミアノイズが多く含まれ、メカニカルシャッタ閉後に読み出される後フレームの撮像画像信号にスミアノイズが無いという場合が発生する。この場合に、暗時縦筋ノイズをスミアノイズと分離して精度良く補正することは困難となる。
【００１３】
本発明の目的は、信号電荷の電荷量と暗電流によるノイズ電荷量との差が小さくなる高感度撮影時に発生する暗時縦筋ノイズを精度良く補正することができるＣＣＤ型固体撮像素子の撮像画像補正方法及び撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の撮像画像補正方法は、受光量に応じた信号電荷を検出する複数の画素が複数の列状に配列形成され各画素列に沿って前記信号電荷を転送する電荷転送路が形成された固体撮像素子の撮像画像補正方法であって、前記電荷転送路の全ての暗電流ノイズ発生位置毎の暗電流値を予め計測しておき、該電荷転送路に沿って転送される前記信号電荷の転送経路に存在する前記暗電流ノイズ発生位置の前記暗電流値の積算値を該転送経路に沿って転送されてきた電荷の電荷量に応じた信号から減算することを特徴とする。
【００１５】
本発明の撮像装置は、受光量に応じた信号電荷を検出する複数の画素が複数の列状に配列形成され各画素列に沿って前記信号電荷を転送する電荷転送路が形成された固体撮像素子と、上述した撮像画像補正方法を実行する撮像画像補正手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電荷転送路毎の暗電流ノイズの積算値のバラツキに起因する暗時縦筋ノイズを補正することができるため、高感度撮影時の撮影画像の画質を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係るデジタルカメラ（撮像装置）の機能ブロック構成図である。このデジタルカメラは、撮像部２１と、撮像部２１から出力されるアナログの画像データを自動利得調整（ＡＧＣ）や相関二重サンプリング処理等のアナログ処理するアナログ信号処理部２２と、アナログ信号処理部２２から出力されるアナログ画像データをデジタル画像データに変換するアナログデジタル変換部（Ａ／Ｄ）２３と、後述のシステム制御部（ＣＰＵ）２９からの指示によってＡ／Ｄ２３，アナログ信号処理部２２，撮像部２１の駆動制御を行う駆動部（タイミングジェネレータＴＧを含む）２４と、ＣＰＵ２９からの指示によって発光するフラッシュ２５とを備える。
【００１９】
撮像部２１は、被写界からの光を集光する光学レンズ系２１ａと、該光学レンズ系２１ａを通った光を絞る絞りやメカニカルシャッタ２１ｂと、光学レンズ系２１ａによって集光され絞りによって絞られた光を受光し撮像画像データ（アナログ画像データ）を出力するＣＣＤ型固体撮像素子１００とを備える。
【００２０】
本実施形態のデジタルカメラは更に、Ａ／Ｄ２３から出力されるデジタル画像データを取り込み補間処理やホワイトバランス補正，ＲＧＢ／ＹＣ変換処理等を行うデジタル信号処理部２６と、画像データをＪＰＥＧ形式などの画像データに圧縮したり逆に伸長したりする圧縮／伸長処理部２７と、メニューなどを表示したりスルー画像や撮像画像を表示する表示部２８と、デジタルカメラ全体を統括制御するシステム制御部（ＣＰＵ）２９と、フレームメモリ等の内部メモリ３０と、ＪＰＥＧ画像データ等を格納する記録メディア３２との間のインタフェース処理を行うメディアインタフェース（Ｉ／Ｆ）部３１と、これらを相互に接続するバス３４とを備え、また、システム制御部２９には、ユーザからの指示入力を行う操作部３３が接続されている。
【００２１】
ＣＰＵ２９の内蔵メモリ２９ａには、ＣＣＤ型固体撮像素子１００のメーカー出荷時に検査され取得された後述する撮像素子固有情報及び暗電流補正プログラムが格納されている。
【００２２】
斯かる構成のデジタルカメラでは、固体撮像素子１００から出力された被写体の撮像画像データをデジタル信号処理部２６が取り込み、内部メモリ３０を用いて周知の画像処理を施し、ＪＰＥＧ画像データ等を変換して記録メディア３２に撮像画像データを保存する。
【００２３】
このとき、高感度撮影を行った場合には、暗時の縦筋ノイズを被写体の撮像画像データから除去する必要があるため、ＣＰＵ２９は、配下のデジタル信号処理部２６などを用い、内蔵メモリ２９ａに格納されている暗電流補正プログラムを実行し、暗時縦筋ノイズを除去する。
【００２４】
尚、暗電流補正は、ソフトウェア的に処理することも可能であるが、暗電流補正処理をハードウェア化し、バス３４に接続する構成とすることも可能である。
【００２５】
図２は、本発明の一実施形態に係る画像補正方法を適用する図１に示すＣＣＤ型固体撮像素子の表面模式図である。この固体撮像素子１００は、半導体基板の表面部に二次元アレイ状に配列形成された図示しない多数のフォトダイオード（光電変換素子：画素）と、各フォトダイオード列に沿って形成された垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ）１０２と、各垂直電荷転送路１０２の転送方向端部に沿って形成された水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）１０３と、水平電荷転送路１０３の出力端部に設けられた出力アンプ１０４とを備える。
【００２６】
各フォトダイオード及び垂直電荷転送路１０２が形成される半導体基板の表面部は、実際に被写体画像を撮像する中央部分の有効画素領域１０５と、この有効画素領域１０５の周辺部に設けられるオプティカルブラック部１０６とに分けられる。オプティカルブラック部１０６の各フォトダイオードは遮光膜によって遮光されており、有効画素領域１０５の各フォトダイオード上の遮光膜には開口が設けられる。
【００２７】
オプティカルブラック部１０６のうち、水平電荷転送路１０３側をＶＯＢトップ１０６ａとし、反対側をＶＯＢラスト１０６ｂとする。
【００２８】
斯かる構成のＣＣＤ型固体撮像素子１００で被写体画像を撮像した場合、各フォトダイオードの検出電荷は隣接する垂直電荷転送路１０２に読み出されて水平電荷転送路１０３まで転送され、次に水平電荷転送路１０３によってアンプ４まで転送される。アンプ１０４は、転送されてきた電荷の電荷量に応じた電圧値信号を撮像画像信号として出力する。
【００２９】
有効画像領域１０５から読み出されアンプ１０４まで転送されてきた電荷は、フォトダイオードが検出した真の信号電荷の他に、垂直電荷転送路１０２上で発生した暗電流によるノイズ電荷が加算されている。
【００３０】
オプティカルブラック部１０６から読み出されアンプ１０４まで転送されてきた電荷は、遮光されたフォトダイオードの検出電荷すなわち被写体画像の黒レベルを表す電荷と、垂直電荷転送路２上で発生した暗電流によるノイズ電荷とが加算された電荷となる。他にもスミア電荷等の他のノイズ電荷も加算されるが、ここでは暗電流によるノイズ電荷の補正のみ説明する。
【００３１】
垂直電荷転送路１０２は、半導体基板表面部に形成された埋め込みチャネルと、その上に絶縁層を介して積層された転送電極膜とで構成される。各転送電極段の夫々で暗電流の発生量が零（０）となるように製造することは極めて困難である。また、発生するノイズ電荷量もランダムとなる。
【００３２】
尚、図２の説明で「垂直」「水平」という用語を用いたが、これは、半導体基板の表面に沿う「１方向」「この１方向に略直角の方向」という意味に過ぎない。
【００３３】
図３（ａ）は、１本の垂直電荷転送路の各転送段（図１におけるＶＯＢトップ１０６ａ／有効画素領域１０５／ＶＯＢラスト１０６ｂに渡る転送段）の夫々の転送電極位置において発生した暗電流ノイズ（横向き矢印）を模式的に示す図であり、上述した輝点異常がない状態の例を示している。各転送電極位置の夫々で暗電流ノイズが発生し、夫々の大きさはランダムであり、その強度分布は、図３（ｂ）に示す様に、ガウス分布となる。
【００３４】
図４は、水平電荷転送路の方向に、垂直電荷転送路の暗時ノイズ出力を積算したときのレベル変化を調べたグラフである。横軸は、垂直電荷転送路における転送段数であり、縦軸は、暗時出力レベルの積算値である。
【００３５】
水平電荷転送路に近い１段目の垂直転送電極位置から転送されてきた信号電荷には１段目の暗電流ノイズしか乗らないが、２段目の垂直転送電極位置から転送されてくる信号電荷には２段目の他に１段目の暗電流ノイズも乗り、ｉ段目の垂直転送電極位置から転送されてくる信号電荷には、１段目，２段目，…，ｉ段目の各暗電流ノイズの積算値が重畳される。
【００３６】
この図４のグラフから分かるとおり、暗電流ノイズの積算値は単調増加関数となり、ほぼ直線（一次式）で近似できることが分かる。この直線の傾きは各垂直電荷転送路毎に異なり、ばらつくことになる。
【００３７】
暗電流ノイズの垂直方向の積算値に対して信号電荷量が多い場合には、各垂直電荷転送路毎の暗電流ノイズの積算値がばらついても、これが画質に与える影響は小さい。しかし、シーンが暗いために高感度撮影を行うと、元々の信号電荷量が小さいため、この暗電流ノイズの各垂直方向の積算値のバラツキが、画像上に縦筋ノイズとして現れてしまい、高感度撮影時の画質劣化の原因になる。
【００３８】
この暗時（高感度撮影時）の縦筋ノイズは、垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ）に起因する暗電流発生によるものであり、その垂直方向の積算値と暗時の縦筋との相関性は高い。また、その活性化エネルギも、異常点も含めてほぼシリコン（Ｓｉ）のミッドギャップである０．５５ｅＶであることも判明した。
【００３９】
この結果を踏まえると、暗時の縦筋ノイズは、補正可能な固定パターンノイズであり、活性化エネルギが同じということは、特定条件下で取得した垂直電荷転送路の暗電流情報が、ほぼいかなる場合においても、ゲインを乗ずることにより補正データとして使用可能であることを示唆している。
【００４０】
そこで、本実施形態では、高感度撮影時に問題となる暗時の縦筋，縦線の様な固定パターンノイズを効率よく除去し、画質の大幅な改善を行う補正処理を行う。以下、この補正処理について述べる。
【００４１】
まず、デジタルカメラに組み込む前のＣＣＤ型固体撮像素子の検査時に、垂直電荷転送路の動作停止時間を延ばすことで、発生する暗電流の場所依存性を強調してデータを測定し取得する。この暗電流のデータＤは、次の数１で表すことができる。尚、以下の数式中の各項の添え字「ｈ」は水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）の転送段を示し、添え字「ｖ」は垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ）の転送段を示している。
【００４２】
【数１】
2009135894.tif 000003
【００４３】
ここで、右辺の左項は、α倍に強調された暗電流発生源を表し、右辺の右項は、垂直電荷転送路で通常の転送を行ったときに蓄積（積算）される暗電流を表している。この右項が、通常の暗時縦筋と等価の項目となる。
【００４４】
従って、αを十分に大きくして、次の数２が成り立つ様に測定条件を定めることにより、個別の固体撮像素子固有の固定パターンノイズとしての暗時縦筋を補正することが可能となる。
【００４５】
【数２】
2009135894.tif 000004
【００４６】
実際、数２で測定した固体撮像素子のある条件下での撮像画像データは、暗時縦筋を含む次の数３で表すことができる。
【００４７】
【数３】
2009135894.tif 000005
【００４８】
この数３を変形すると、数４が得られる。
【００４９】
【数４】
2009135894.tif 000006
【００５０】
ここで、χｈｖは、その画素の測定信号を表し、Ｒｈｖは、光による真の信号を表している。つまり、αｄｈｖ（α倍した暗電流発生源）が既知の場合、βを知ることにより、真の信号が復元可能となる。
【００５１】
しかしながら、これではほぼ全信号の個々の補正の各補正量を個別に求める必要が生じ、処理負荷が大きくなってしまい、この補正処理をハードウェアで実現する場合にはその回路規模が大きくなってしまう。そこで次に、簡略な補正処理について述べる。
【００５２】
実際に垂直電荷転送路の暗電流を増幅した画像を見ると、非常に多くの輝点がランダムに散らばった画像になっている。従って、数３の右辺右項の部分（暗時縦筋の表現項）は、平均すればほぼ単調増加していると見ることができ、図４に示した様に、一次近似式で表すことができる。
【００５３】
各垂直電荷転送路毎の一次近似式は、夫々の垂直電荷転送路２のＶＯＢラストをＬｈとすると、次の数５で表すことができる。
【００５４】
【数５】
2009135894.tif 000007
【００５５】
各垂直電荷転送路毎のＬｈは取得画像から算出可能である。また、ＯＦＦＳＥＴの値は、ＶＯＢトップ（水平電荷転送路側の遮光部）の平均値で代用できる。αｄｈｖは固体撮像素子の個別情報として取得可能であるため、数５，数２から、βを次の数６により算出する。
【００５６】
【数６】
2009135894.tif 000008
【００５７】
この数６では積算値のみを使用しており、この補正式で十分であれば、個別情報として必要なのは、下記の数７として表される項だけで良くなる。
【００５８】
【数７】
2009135894.tif 000009
【００５９】
即ち、垂直電荷転送路の数の一次近似式の情報でこと足りることになる。ここで求めたβを用いて、補正は、次の数８で行うことができる。
【００６０】
【数８】
2009135894.tif 000010
【００６１】
ここで、Ｓｈｖは補正後のデータであり、χｈｖは前述した通り測定信号である。数５から、数８は次の数９の様に変形できる。
【００６２】
【数９】
2009135894.tif 000011
【００６３】
しかしながら、Ｌｈは通常は非常に小さな値であるため、ランダムノイズの影響を受けやすいと考えられる。従って、数８を用いて補正処理するのが良い。
【００６４】
実際に数８を用いて補正処理を行うと、途中から発生する所謂「途中縦線」が残る場合がある。これは、特に程度の悪い暗電流発生源が特定の垂直電荷転送路上に存在する場合に見られる現象と考えられる。
【００６５】
図５（ａ）は、程度の悪い暗電流発生源ａを有する図３（ａ）に対応する図である。程度の悪い暗電流発生源ａが存在すると、暗電流ノイズの積算値のグラフは、図４に示す一次近似式とはならず、図５（ｂ）に示す様に、途中に段差のある一次近似式となる。
【００６６】
数４による補正すなわち二次元データによる詳細な補正処理を行えば、この様な程度の悪い暗電流発生源も含めて対応可能である。しかし、ここでは固体撮像素子固有データの保存メモリの容量削減を図り且つ効果的で簡略な補正処理を考えてみる。
【００６７】
固体撮像素子の固有データとしてｄｈｖ（暗電流発生源）を測定し、閾値以上の点を特異点Ｒ（ｉ）ｈｖとして、垂直電荷転送路上の「場所（転送段位置）」と「暗電流ノイズ値」を記憶しておく。これをＤ’ｈｖとする。この値が記録されている場合は、数８は次の数１０の様に変形できる。
【００６８】
【数１０】
2009135894.tif 000012
【００６９】
この数１０の右辺最後の括弧内の記述（論理式？真：偽）は、ｖ（垂直転送段）が特異点より大きければ（即ち、垂直転送段位置が特異点より後段で特異点を通過する場合には）その特異点の暗電流ノイズ値を加算し、小さければ（転送段数が特異点より手前にあるため特異点を通らない場合には）その値を加算しないことを意味している。
【００７０】
数１０のｋｈ（ｉ）は特異点として保存された各ｖの輝点情報、Ｄ’ｈ（ｉ）はその点の暗電流ノイズ値、ｎｈは各々のｈ（その水平転送段ｈに対応して設けられている垂直電荷転送路）にある特異点の数を示している。
【００７１】
図４に示す一次近似式で補正する場合には単に一定値を減算しているに過ぎなかったが、本実施形態では、輝点以後の垂直段数における補正値に特異点ａの暗電流ノイズ値を加算するため、一定の傾きをもった垂直電荷転送路固有の補正関数に段差をつけたものとなる。数１０から分かる通り、逆にβは、数６を変形して次の数１１から求められる。
【００７２】
【数１１】
2009135894.tif 000013
【００７３】
各ｖに対して、特異点情報をどこまで持たせるかは、補正ルーチンに搭載するメモリ容量と、固体撮像素子の歩留まりとで、コストが最低となるように決定すれば良い。勿論、閾値を低くして多くの情報を用いれば、より数４の詳細な補正処理に近づくことになる。
【００７４】
以上は静止画像の補正について述べたが、動画モードの場合には、垂直電荷転送路での暗電流の掃出動作が無い。このため、動画モードの場合には、全ての垂直転送位置ｖに対してＯＦＦＳＥＴ値として暗電流の合計値が加算される。従って、ＶＯＢトップ１０６ａの暗電流値であっても精度の高いＯＦＦＳＥＴ値として使用することはできないため、垂直電荷転送路が存在しない部分の情報を用いるのが有効である。
【００７５】
一旦、ＯＦＦＳＥＴ値が求まれば、数６でβを算出し、これを基に次の数１２により補正を行えばよい。
【００７６】
【数１２】
2009135894.tif 000014
【００７７】
この様に、取得した画像と、既知の固体撮像素子の固有情報とからだけで暗電流の補正が行えるため、撮影動作中に撮影環境が変化してもそれに追従して補正することができ、別途、補正のための撮影を行う必要はない。従って、補正処理のためのアルゴリズムも単純であり、補正処理のハード化にも適している。
【００７８】
数８で述べた補正は、クランプ回路等によってオフセット値そのものが意味をなさなくなると、不十分な補正となる。特に、小信号時には、オフセット値変動から、ゲイン計算が大きく変化してしまうからである。これを解決するには、次の様な手法を併用すればよい。
【００７９】
全体の垂直方向の傾き補正は、前に求めたβを用いて、次の数１３で表される。
【００８０】
【数１３】
2009135894.tif 000015
【００８１】
しかし、この数１３では、単純に平均的な暗時レベルをクランプ回路で補正するのと何ら変わりはない。水平方向の固有のバラツキを考慮するために、個別情報として必要なのは、上記の数７だけでいいことは既に述べた。これをｘとし、垂直（Ｖ）ラインのＶＯＢＬａｓｔつまりＬｈをｙとおいて、１次式での最小二乗近似を行い、傾きγを求める。
【００８２】
これは良く知られている通り、次の数１４で求めることができる。
【００８３】
【数１４】
2009135894.tif 000016
【００８４】
数１３の右辺最終項のβｖを除いた部分をＡと置くと、次の数１５となる。
【００８５】
【数１５】
2009135894.tif 000017
【００８６】
ここで、Ａとβを用いて補正式を表すと、次の数１６となる。
【００８７】
【数１６】
2009135894.tif 000018
【００８８】
尚、数１６ではβ，γを用いた補正方法を示すが、β，γを用いる補正に限定されるものではない。
【００８９】
斯かる補正の効果を示す図が次の図６，図７である。図６は、暗時ノイズを強調するために、高温下の７０℃で撮影したものを、更に２５６倍ゲインアップした、ＣＣＤ型固体撮像素子からの出力画像であり、通常通り、クランプした画像である。暗時縦筋ノイズが非常に顕著に出ている。
【００９０】
これに対し、図７は、今回の数１６で補正を施した結果を示す画像であり、測定温度，チップ温度等は図６と同一条件である。暗時縦筋ノイズを効果的に補正できていることが分かる。
【００９１】
以上述べた様に、本実施形態の固体撮像素子の撮像画像補正方法は、受光量に応じた信号電荷を検出する複数の画素が複数の列状に配列形成され各画素列に沿って前記信号電荷を転送する電荷転送路が形成された固体撮像素子の撮像画像補正方法であって、前記電荷転送路の全ての暗電流ノイズ発生位置毎の暗電流値を予め計測しておき、該電荷転送路に沿って転送される前記信号電荷の転送経路に存在する前記暗電流ノイズ発生位置の前記暗電流値の積算値を該転送経路に沿って転送されてきた電荷の電荷量に応じた信号から減算することを特徴とする。
【００９２】
更に、本実施形態の固体撮像素子の撮像画像補正方法は、上記記載の固体撮像素子の撮像画像補正方法であって、前記暗電流ノイズ発生位置毎の前記暗電流値の減算を行う代わりに、前記暗電流ノイズ発生位置における平均の暗電流値を前記計測値から求めておき、前記転送経路に沿う前記平均の暗電流値の積算値を該転送経路に沿って転送されてきた電荷の電荷量に応じた信号から減算することを特徴とする。
【００９３】
更に、本実施形態の固体撮像素子の撮像画像補正方法は、上記記載の固体撮像素子の撮像画像補正方法であって、前記平均の暗電流値は、複数存在する前記電荷転送路毎に求めておくことを特徴とする。
【００９４】
更に、本実施形態の固体撮像素子の撮像画像補正方法は、上記記載の固体撮像素子の撮像画像補正方法であって、前記計測された暗電流値のうち閾値を越える暗電流値が存在する場合には該暗電流値を当該暗電流ノイズ発生位置と対応付けて記憶しておき、前記転送経路に該暗電流ノイズ発生位置が含まれる場合には該暗電流値を前記電荷量に応じた信号から更に減算することを特徴とする。
【００９５】
更に、本実施形態の撮像装置は、受光量に応じた信号電荷を検出する複数の画素が複数の列状に配列形成され各画素列に沿って前記信号電荷を転送する電荷転送路が形成された固体撮像素子と、上記のいずれかに記載の撮像画像補正方法を実行する撮像画像補正手段とを備えることを特徴とする。
【００９６】
これにより、上述した実施形態によれば、電荷転送路毎の暗電流ノイズの積算値のバラツキに起因する暗時縦筋ノイズを補正することができるため、高感度撮影時の撮影画像の画質を向上させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明に係るＣＣＤ型固体撮像素子の画像補正方法は暗時縦筋ノイズを効果的に補正できるため、高感度撮影機能を搭載したデジタルカメラ等に適用すると有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の一実施形態に係るデジタルカメラの機能ブロック図である。
【図２】図１に示すＣＣＤ型固体撮像素子の表面模式図である。
【図３】垂直電荷転送路上で発生する暗電流ノイズの説明図である。
【図４】垂直電荷転送路上で発生する暗電流ノイズの積算値の説明図である。
【図５】垂直電荷転送路上に輝点異常がある場合の暗電流ノイズの説明図である。
【図６】補正前の暗時縦筋ノイズを強調したＣＣＤ型固体撮像素子の出力画像例である。
【図７】図６と同一条件で暗時縦筋ノイズを補正したＣＣＤ型固体撮像素子の出力画像例である。
【符号の説明】
【００９９】
２１  撮像部
２６  デジタル信号処理部
２９  システム制御部
１００  ＣＣＤ型固体撮像素子
１０２  垂直電荷転送路（ＶＣＣＤ）
１０３  水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）
１０４  出力アンプ
１０５  有効画素領域
１０６  オプティカルブラック部
【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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