(57)【要約】【課題】撮像領域が複数の分割領域に分けられ、分割領域ごとに露光されて製造される固体撮像素子において、長時間露光を行って撮影するときでも、つなぎ段差の目立たない自然な画像を得る。【解決手段】固体撮像素子３の２つの分割領域３ａ、３ｂのうち、一方を基準領域とし、他方を補正対象領域とする。各分割領域３ａ、３ｂにおいて、撮像領域の撮像画素出力電圧からオプチカルブラック画素出力電圧を引いて光出力電圧を算出し、オプチカルブラック画素出力電圧を暗出力電圧とする。光出力電圧および暗出力電圧をそれぞれ別個に補正し、両者を足し合わせる。これにより、撮像領域の撮像画素出力電圧の光出力成分と暗出力成分とが別個に補正される形で、各補正対象領域の素子感度が基準領域の素子感度に合致するようにして、固体撮像素子３のつなぎ段差が補正される。【選択図】図３
2009171493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像信号を出力する撮像画素および黒レベル信号を出力するオプチカルブラック画素が配設された画素領域が、複数の分割領域に分けられて、該分割領域ごとに露光されて製造される固体撮像素子について、前記各分割領域の撮像画素から出力される撮像信号を補正するつなぎ段差補正方法であって、
前記複数の分割領域のうち、いずれか１つの分割領域を基準領域とするとともに、残りの分割領域を補正対象領域とする領域指定工程と、
前記分割領域ごとに、前記撮像画素から出力される撮像信号を光出力成分と暗出力成分とに分離し、前記各補正対象領域における撮像信号の光出力成分および暗出力成分を別個に補正してそれぞれ前記基準領域における撮像信号の光出力成分および暗出力成分に一致させる出力整合工程と
を含むことを特徴とするつなぎ段差補正方法。
【請求項２】
前記各分割領域には、前記撮像画素および前記オプチカルブラック画素が配設され、
前記撮像画素から出力される撮像信号の暗出力成分は、前記オプチカルブラック画素から出力される黒レベル信号に基づいて算出されることを特徴とする請求項１に記載のつなぎ段差補正方法。
【請求項３】
撮像信号を出力する撮像画素および黒レベル信号を出力するオプチカルブラック画素が配設された画素領域が、複数の分割領域に分けられて、該分割領域ごとに露光されて製造される固体撮像素子について、前記各分割領域の撮像画素から出力される撮像信号を補正するつなぎ段差補正装置であって、
前記複数の分割領域のうち、いずれか１つの分割領域を基準領域とするとともに、残りの分割領域を補正対象領域とする領域指定手段と、
前記分割領域ごとに、前記撮像画素から出力される撮像信号を光出力成分と暗出力成分とに分離し、前記各補正対象領域における撮像信号の光出力成分および暗出力成分を別個に補正してそれぞれ前記基準領域における撮像信号の光出力成分および暗出力成分に一致させる出力整合手段と
が設けられていることを特徴とするつなぎ段差補正装置。
【請求項４】
前記各分割領域には、前記撮像画素および前記オプチカルブラック画素が配設され、
前記出力整合手段は、前記オプチカルブラック画素から出力される黒レベル信号に基づき、前記撮像画素から出力される撮像信号の暗出力成分を算出することを特徴とする請求項３に記載のつなぎ段差補正装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載のつなぎ段差補正装置が組み込まれていることを特徴とするデジタルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、つなぎ段差補正方法、つなぎ段差補正装置およびデジタルカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラ等に用いられる固体撮像素子（例えば、ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型のイメージセンサ）は、フォトリソグラフィ技術によって製造される。その際、固体撮像素子は、基板上にフォトレジストが塗布され、露光装置で露光される。銀塩フィルムと同じサイズの固体撮像素子を製造する場合など、チップサイズが露光装置の露光領域より大きい固体撮像素子は、２つ以上の分割領域に分けられ、それぞれの分割領域で露光する作業、すなわち分割露光（つなぎ露光）が行われる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような分割露光においては、それぞれの分割領域で露光条件が、僅かではあるものの、変動してしまう。このため、均一な光が照射されても、分割領域ごとに信号出力が異なる恐れがある。この場合、つなぎ部分（分割露光の境界の両側）で撮影画像に段差が生じてしまう。そこで、デジタルカメラの内部でつなぎ部分のゲイン補正を行うことにより、この段差を低減させる構成が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−１９０９６２号公報
【特許文献２】特開２００４−１１２４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献２に開示された構成を用いても、デジタルカメラで長時間露光（数秒以上の露光）を行って撮影すると、撮影画像に段差が生じてしまう。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、長時間露光におけるつなぎ段差補正方法、つなぎ段差補正装置およびデジタルカメラ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】
【０００６】
本発明者は、上記問題の原因を突き止めた。すなわち、長時間露光の撮影においては、固体撮像素子から出力される信号は、暗出力成分が大幅に増大し、これに起因して上記の問題が生じていたのである。
【０００７】
一方、特許文献２に開示された構成は、光出力つなぎ段差の補正係数を用いて補正するので、たとえ光出力つなぎ段差の補正係数を用いて暗出力を補正しても、暗出力つなぎ段差が残ってしまうのである。そして、つなぎ段差の補正が不十分となり、固体撮像素子の画面に依然としてつなぎ段差の目立つ不自然な画像しか得られないのである。
【０００８】
本発明に係る第１のつなぎ段差補正方法は、撮像信号を出力する撮像画素および黒レベル信号を出力するオプチカルブラック画素が配設された画素領域（３０）が、複数の分割領域（３ａ、３ｂ）に分けられて、該分割領域ごとに露光されて製造される固体撮像素子（３）について、前記各分割領域の撮像画素から出力される撮像信号を補正するつなぎ段差補正方法であって、前記複数の分割領域のうち、いずれか１つの分割領域を基準領域とするとともに、残りの分割領域を補正対象領域とする領域指定工程と、前記分割領域ごとに、前記撮像画素から出力される撮像信号を光出力成分と暗出力成分とに分離し、前記各補正対象領域における撮像信号の光出力成分および暗出力成分を別個に補正してそれぞれ前記基準領域における撮像信号の光出力成分および暗出力成分に一致させる出力整合工程とを含むつなぎ段差補正方法としたことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る第１のつなぎ段差補正装置は、撮像信号を出力する撮像画素および黒レベル信号を出力するオプチカルブラック画素が配設された画素領域（３０）が、複数の分割領域（３ａ、３ｂ）に分けられて、該分割領域ごとに露光されて製造される固体撮像素子（３）について、前記各分割領域の撮像画素から出力される撮像信号を補正するつなぎ段差補正装置であって、前記複数の分割領域のうち、いずれか１つの分割領域を基準領域とするとともに、残りの分割領域を補正対象領域とする領域指定手段（４）と、前記分割領域ごとに、前記撮像画素から出力される撮像信号を光出力成分と暗出力成分とに分離し、前記各補正対象領域における撮像信号の光出力成分および暗出力成分を別個に補正してそれぞれ前記基準領域における撮像信号の光出力成分および暗出力成分に一致させる出力整合手段（４）とが設けられているつなぎ段差補正装置としたことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るデジタルカメラ（１）は、上記つなぎ段差補正装置が組み込まれているデジタルカメラとしたことを特徴とする。
【００１１】
なお、ここでは、本発明をわかりやすく説明するため、実施の形態を表す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明が実施の形態に限定されるものでないことは言及するまでもない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、分割領域ごとに、撮像信号を構成する光出力成分と暗出力成分とが別個に補正される形で、固体撮像素子のつなぎ段差が補正される。そのため、長時間露光を行って撮影するときでも、固体撮像素子の全画面にわたってつなぎ段差の目立たない自然な画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］
【００１４】
図１は本発明の実施の形態１に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図、図２は同実施の形態１に係るつなぎ段差補正方法を示すフロー図、図３は同実施の形態１に係るつなぎ段差補正方法を示す模式図である。
【００１５】
まず、構成を説明する。
【００１６】
この実施の形態１に係るデジタルカメラ１は、図１に示すように、撮影レンズ２を有しており、撮影レンズ２の像空間には、固体撮像素子３の受光面が配置されている。この固体撮像素子３の出力は、Ａ／Ｄ変換部５、段差補正部（領域指定手段、出力整合手段）４および信号処理部６を介してバス７に信号接続されており、段差補正部４は直接バス７に信号接続されている。また、バス７には、パラメータメモリ１４、撮像信号などを一時記憶するバッファメモリ８、撮像信号に画像処理を施す画像処理部９、撮像信号をモニタ表示するモニタ表示部１０、撮像信号を圧縮して記録する記録部１１、システム制御用のマイクロプロセッサ１３が信号接続されており、記録部１１にはメモリカード１２が信号接続されている。さらに、マイクロプロセッサ１３には、レリーズボタンやエリアセレクタなどの操作部１５が信号接続されている。
【００１７】
ところで、固体撮像素子３は、図３に示すように、画素領域３０を有しており、この画素領域３０は、長方形状の撮像領域３１と、撮像領域３１の周囲に配置された長方形枠状のオプチカルブラック領域３２とから構成されている。撮像領域３１には、複数の撮像画素が水平方向および垂直方向に２次元状に配設されており、各撮像画素はそれぞれ、入射光量に応じた電荷を撮像信号として出力する光電変換機能を備えている。一方、オプチカルブラック領域３２には、複数のオプチカルブラック画素が撮像画素を取り囲む形で配設されており、これらのオプチカルブラック画素の前面は長方形枠状の遮光膜（図示せず）で遮光されている。そして、各オプチカルブラック画素はそれぞれ、暗出力に応じた電荷を黒レベル信号（オプチカルブラック信号）として出力する光電変換機能を備えている。
【００１８】
また、この固体撮像素子３は、半導体層、カラーフィルタ層およびマイクロレンズ層からなる３層構造を備え、これら３層の少なくとも一つが２分割露光されて製造されたものであり、図３に示すように、分割露光の境界Ｌ１の左右両側にはそれぞれ分割領域３ａ、３ｂが形成されている。ここで、各分割領域３ａ、３ｂには、そのいずれにも、撮像領域３１とオプチカルブラック領域３２の両方が含まれているため、撮像画素およびオプチカルブラック画素が配設されている。
【００１９】
また、パラメータメモリ１４には、固体撮像素子３に関する光出力補正パラメータｌおよび暗出力補正パラメータｄが読み出し自在に記憶されている。
【００２０】
この光出力補正パラメータｌは、固体撮像素子３に固有の値であり、予め、暗出力がノイズ成分に埋もれてしまうほど短い時間（例えば、１ｍｓ）だけ撮像領域３１に光を照射して撮像することにより、光出力のみの段差成分を取得し、一方の分割領域３ａの出力電圧で他方の分割領域３ｂの出力電圧を除した商をもって算出したものである。例えば、一方の分割領域３ａの出力電圧が４０ｍＶで、他方の分割領域３ｂの出力電圧が６０ｍＶであった場合、光出力補正パラメータｌは１．５となる。
【００２１】
一方、暗出力補正パラメータｄは、固体撮像素子３に固有の値であり、予め、撮像領域３１を完全に遮光して撮像することにより、暗出力のみの段差成分を取得し、一方の分割領域３ａの出力電圧で他方の分割領域３ｂの出力電圧を除した商をもって算出したものである。例えば、一方の分割領域３ａの出力電圧が２．０ｍＶで、他方の分割領域３ｂの出力電圧が２．４ｍＶであった場合、暗出力補正パラメータｄは１．２となる。
【００２２】
次に、作用について説明する。
【００２３】
デジタルカメラ１は以上のような構成を有するので、このデジタルカメラ１を用いて被写体を撮影すべく、撮影者がシャッタレリーズを押すと、被写体からの入射光が撮影レンズ２を通して固体撮像素子３に導かれる。
【００２４】
ここで、マイクロプロセッサ１３は、固体撮像素子３において、被写体像の光電変換を実行し、撮像信号および黒レベル信号をＡ／Ｄ変換部５に出力する。これを受けてＡ／Ｄ変換部５は、これらの撮像信号および黒レベル信号をＡ／Ｄ変換して、それぞれ撮像画素出力電圧Ｖoutおよびオプチカルブラック画素出力電圧Ｖobを生成する。このとき、固体撮像素子３のオプチカルブラック領域３２に配設された任意の１個のオプチカルブラック画素から出力される黒レベル信号を使用してもよく、また、固体撮像素子３のオプチカルブラック領域３２に配設された各オプチカルブラック画素から出力される黒レベル信号の平均値を使用してもよい。
【００２５】
次に、マイクロプロセッサ１３は、段差補正部４に対して、つなぎ段差の補正動作を指令する。これを受けて段差補正部４は、図２に示すフロー図に従い、以下に述べるとおり、固体撮像素子３の２つの分割領域３ａ、３ｂの素子感度（同じ強さの光が照射されたときの撮像信号の出力値）を合致させることにより、つなぎ段差を補正する。
【００２６】
まず、段差補正部４は、固体撮像素子３において、一方の分割領域（例えば、図３に示す固体撮像素子３の左側の分割領域３ａ）を基準領域とするとともに、他方の分割領域（例えば、図３に示す固体撮像素子３の右側の分割領域３ｂ）を補正対象領域とする。
【００２７】
次に、段差補正部４は、オプチカルブラック画素出力電圧Ｖobが撮像領域３１の暗出力電圧Ｖdarkにほぼ等しいとの考えに基づき、各分割領域３ａ、３ｂにおいて、撮像領域３１の撮像画素出力電圧Ｖoutからオプチカルブラック画素出力電圧Ｖobを差し引いて撮像領域３１の光出力電圧Ｖlight（＝Ｖout−Ｖob）を算出するとともに（図２に示すフロー図のステップＳ１）、オプチカルブラック画素出力電圧Ｖobをそのまま撮像領域３１の暗出力電圧Ｖdark（＝Ｖob）とする（図２に示すフロー図のステップＳ２）。これにより、各分割領域３ａ、３ｂにおいて、撮像領域３１の撮像画素から出力される撮像信号の光出力成分と暗出力成分とが、互いに分離して取り出された状態となる。
【００２８】
次いで、段差補正部４は、光出力補正パラメータｌおよび暗出力補正パラメータｄをパラメータメモリ１４から読み出し、光出力電圧Ｖlightに光出力補正パラメータｌを乗じて撮像領域３１の補正後光出力電圧Ｖlight_r（＝Ｖlight×ｌ）を算出するとともに（図２に示すフロー図のステップＳ３）、暗出力電圧Ｖdarkに暗出力補正パラメータｄを乗じて撮像領域３１の補正後暗出力電圧Ｖdark_r（＝Ｖdark×ｄ）を算出する（図２に示すフロー図のステップＳ４）。これにより、補正対象領域において、撮像領域３１の撮像画素から出力される撮像信号の光出力成分と暗出力成分とが、それぞれ別個の補正係数（光出力補正パラメータｌ、暗出力補正パラメータｄ）で補正され、補正対象領域における光出力成分および暗出力成分がそれぞれ基準領域における光出力成分および暗出力成分に一致した状態となる。
【００２９】
最後に、段差補正部４は、補正後光出力電圧Ｖlight_rと補正後暗出力電圧Ｖdark_rとを足し合わせて撮像領域３１の補正後出力電圧Ｖr（＝Ｖlight_r＋Ｖdark_r）を算出し、バッファメモリ８に一時的に記憶する（図２に示すフロー図のステップＳ５）。これにより、補正対象領域において、撮像領域３１の撮像画素から出力される撮像信号の光出力成分と暗出力成分とが、それぞれ別個に補正されてから元どおり統合された状態となる。
【００３０】
その結果、図３に示すように、補正対象領域（例えば、分割領域３ｂ）の素子感度が基準領域（例えば、分割領域３ａ）の素子感度に合致する結果となる。ここで、つなぎ段差の補正動作が終了する。
【００３１】
こうして、つなぎ段差が補正されたところで、マイクロプロセッサ１３は、信号処理部６に対して、出力信号の画像処理動作を指令する。これを受けて画像処理部９は、バッファメモリ８に記憶された出力信号について各種の画像処理（補間処理、色補正など）を施す。このとき、出力信号はバッファメモリ８に記憶されているので、出力信号の生成速度が画像処理速度より大きくても、出力信号の生成に影響を及ぼすことなく画像処理を円滑に実行することができる。
【００３２】
最後に、マイクロプロセッサ１３は、記録部１１に対して、出力信号の圧縮記録動作を指令する。これを受けて記録部１１は、この画像処理後の出力信号を圧縮してメモリカード１２に記録する。
【００３３】
ここで、デジタルカメラ１による撮影動作が完了する。
【００３４】
このように、この実施の形態１によれば、デジタルカメラ１による撮影が行われるたびに、補正対象領域（例えば、分割領域３ｂ）の素子感度を基準領域（例えば、分割領域３ａ）の素子感度に合致させるべく、補正対象領域において、撮像領域３１の撮像画素から出力される撮像信号の光出力成分と暗出力成分とが、互いに分離され、それぞれ別個に補正された後、統合されるようにして、撮像信号の補正動作がきめ細かく実行される。したがって、長時間露光を行って撮影するときでも、固体撮像素子３のつなぎ段差を補正し、全画面（分割領域３ａおよび３ｂ）にわたってつなぎ段差の目立たない自然な画像を得ることが可能となる。
［発明のその他の実施の形態］
【００３５】
なお、上述した実施の形態１では、固体撮像素子３が２つの分割領域３ａ、３ｂに分割露光されて製造された場合について説明した。しかし、固体撮像素子３が３つ以上の分割領域（図示せず）に分割露光されて製造された場合に本発明を適用することもできる。この場合、３つ以上の分割領域のうち、いずれか１つの分割領域を基準領域とし、残りの分割領域をすべて補正対象領域とする。そして、上述した実施の形態１と同様の手順で、すべての補正対象領域の素子感度を基準領域の素子感度に合致させる。すると、固体撮像素子３のすべてのつなぎ段差が補正され、固体撮像素子３の全画面にわたってつなぎ段差の目立たない自然な画像が得られる。
【００３６】
また、上述した実施の形態１では、分割領域３ａ、３ｂの１つを基準領域とした場合について説明したが、仮想の基準面を設定して、これにすべての分割領域３ａ、３ｂを合わせ込むようにしても構わない。
【００３７】
さらに、上述した実施の形態１では、オプチカルブラック領域３２に配設された複数のオプチカルブラック画素を長方形枠状の遮光膜で遮光することにより、黒レベル信号を出力する固体撮像素子３について説明したが、オプチカルブラック領域３２にオプチカルブラック画素が配設されていない固体撮像素子３を代用することも可能である。
【００３８】
また、上述した実施の形態１では、デジタルカメラ１の撮影時につなぎ段差を補正する場合について説明したが、つなぎ段差の補正時期は、デジタルカメラ１の撮影時に限るわけではない。例えば、デジタルカメラ１の撮影時には、補正していない撮像データ（画素出力）をメモリカード１２に記録しておき、その後、つなぎ段差を補正することも可能である。
【００３９】
また、上述した実施の形態１では、長方形状の撮像領域３１の周囲に長方形枠状のオプチカルブラック領域３２が配置された固体撮像素子３について説明したが、オプチカルブラック領域３２の配置はこれに限るわけではない。例えば、長方形状の撮像領域３１の左右両側に縦長矩形状のオプチカルブラック領域３２が配置された固体撮像素子３や、長方形状の撮像領域３１の上側または下側に横長矩形状のオプチカルブラック領域３２が配置された固体撮像素子３に本発明を適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、デジタルカメラに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施の形態１に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】同実施の形態１に係るつなぎ段差補正方法を示すフロー図である。
【図３】同実施の形態１に係るつなぎ段差補正方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４２】
１……デジタルカメラ
２……撮影レンズ
３……固体撮像素子
３ａ、３ｂ……分割領域
４……段差補正部（領域指定手段、出力整合手段）
５……Ａ／Ｄ変換部
６……信号処理部
７……バス
８……バッファメモリ
９……画像処理部
１０……モニタ表示部
１１……記録部
１２……メモリカード
１３……マイクロプロセッサ
１４……パラメータメモリ
１５……操作部
３０……画素領域
３１……撮像領域
３２……オプチカルブラック領域
【図１】
2009171493.tif 000003
【図２】
2009171493.tif 000004
【図３】
2009171493.tif 000005