(57)【要約】【課題】様々な形状のスミアを正確に補正することが可能な撮像装置を提供する。【解決手段】光電変換素子が多数配置される画素領域１００を有し、画素領域１００が、被写体からの光が入射される有効画素領域１０１と、光の入射が防止される無効画素領域とを含む固体撮像素子５を有するデジタルカメラであって、無効画素領域が画素領域１００の垂直方向の端部に配置されており、有効画素領域１０１には、遮光された光電変換素子であるスミア検出用の光電変換素子５１と、遮光されない光電変換素子である画像生成用の光電変換素子５１とが配置され、無効画素領域に配置された光電変換素子５１から得られた撮像信号とスミア検出用の光電変換素子５１から得られた撮像信号とに基づいて、画像生成用の光電変換素子５１から得られた撮像信号に含まれるスミア成分を補正する処理（ステップＳ１〜Ｓ４）を行うスミア補正部１７ａを備える。【選択図】図４
2009253438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像信号を取得可能な画素部が多数配置される画素領域を有し、前記画素領域が、被写体からの光が入射される有効画素領域と、前記光の入射が防止される無効画素領域とを含む電荷転送型の固体撮像素子を有する撮像装置であって、
前記固体撮像素子が、前記多数の画素部の各々で発生する電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送路と、前記垂直電荷転送路を転送されてきた電荷を垂直方向に直交する水平方向に転送する水平電荷転送路とを含み、
前記無効画素領域が、前記画素領域の前記垂直方向の端部の一方に少なくとも配置されており、
前記有効画素領域には、前記被写体からの光の入射が防止される画素部である遮光画素部と、前記光が入射する前記画素部である通常画素部とが配置され、
前記無効画素領域に配置された前記画素部から得られた撮像信号である第一の撮像信号と、前記遮光画素部から得られた撮像信号である第二の撮像信号とに基づいて、前記通常画素部から得られる撮像信号である第三の撮像信号に含まれるスミア成分を補正するスミア補正手段を備える撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の撮像装置であって、
前記画素領域には、前記水平方向に並ぶ前記画素部からなるラインが前記垂直方向に複数配列されており、
前記スミア補正手段が、前記無効画素領域にある前記ラインから得られる撮像信号においてスミア成分の分布する幅及び前記スミア成分のレベルを前記第一の撮像信号から検出し、前記幅及び前記レベルと前記第二の撮像信号とに基づいて、前記有効画素領域に含まれるライン毎に、該ラインから得られた撮像信号においてスミア成分の分布する位置を特定し、ライン毎に特定したスミア成分の分布する位置の撮像信号から前記レベルを減算してスミア補正を行う撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の撮像装置であって、
前記有効画素領域に配置される前記画素部が、半導体基板内に形成された光電変換素子であり、
前記遮光画素部は、前記光電変換素子を遮光膜によって遮光したものである撮像装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の撮像装置であって、
前記有効画素領域に配置される前記画素部が、半導体基板内に形成された光電変換素子であり、
前記遮光画素部は、前記光電変換素子を省略し、前記光電変換素子を形成すべき領域を遮光膜によって遮光したものである撮像装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の撮像装置であって、
前記遮光画素部から得られた撮像信号を、前記遮光画素部の周囲にある前記通常画素部からの撮像信号を用いて生成した撮像信号に置換する信号欠陥補正手段を備える撮像装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項記載の撮像装置であって、
前記有効画素領域内の前記画素部が格子状に配列され、前記格子状の画素部上方にはベイヤー配列のカラーフィルタが設けられており、
緑色のカラーフィルタが上方に設けられる前記画素部の一部が前記遮光画素部となっている撮像装置。
【請求項７】
撮像信号を取得可能な画素部が多数配置される画素領域を有し、前記画素領域が、被写体からの光が入射される有効画素領域と、前記光の入射が防止される無効画素領域とを含む電荷転送型の固体撮像素子から出力される撮像信号の処理を行う固体撮像素子の信号処理方法であって、
前記固体撮像素子が、前記多数の画素部の各々で発生する電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送路と、前記垂直電荷転送路を転送されてきた電荷を垂直方向に直交する水平方向に転送する水平電荷転送路とを含み、
前記無効画素領域が、前記画素領域の前記垂直方向の端部の一方に少なくとも配置されており、
前記有効画素領域には、前記被写体からの光の入射が防止される画素部である遮光画素部と、前記光が入射する前記画素部である通常画素部とが配置され、
前記無効画素領域に配置された前記画素部から得られた撮像信号である第一の撮像信号と、前記遮光画素部から得られた撮像信号である第二の撮像信号とに基づいて、前記通常画素部から得られる撮像信号である第三の撮像信号に含まれるスミア成分を補正するスミア補正ステップを備える固体撮像素子の信号処理方法。
【請求項８】
請求項７記載の固体撮像素子の信号処理方法であって、
前記画素領域には、前記水平方向に並ぶ前記画素部からなるラインが前記垂直方向に複数配列されており、
前記スミア補正ステップでは、前記無効画素領域にある前記ラインから得られる撮像信号におけるスミア成分の分布する幅及び前記スミア成分のレベルを前記第一の撮像信号から検出し、前記幅及び前記レベルと前記第二の撮像信号とに基づいて、前記有効画素領域に含まれるライン毎に、該ラインから得られた撮像信号においてスミア成分の分布する位置を特定し、ライン毎に特定した位置の撮像信号から前記レベルを減算してスミア補正を行う固体撮像素子の信号処理方法。
【請求項９】
請求項７又は８記載の固体撮像素子の信号処理方法であって、
前記有効画素領域に配置される前記画素部が、半導体基板内に形成された光電変換素子であり、
前記遮光画素部は、前記光電変換素子を遮光膜によって遮光したものである固体撮像素子の信号処理方法。
【請求項１０】
請求項７又は８記載の固体撮像素子の信号処理方法であって、
前記有効画素領域に配置される前記画素部が、半導体基板内に形成された光電変換素子であり、
前記遮光画素部は、前記光電変換素子を省略し、前記光電変換素子を形成すべき領域を遮光膜によって遮光したものである固体撮像素子の信号処理方法。
【請求項１１】
請求項７〜１０のいずれか１項記載の固体撮像素子の信号処理方法であって、
前記遮光画素部から得られた撮像信号を、前記遮光画素部の周囲にある前記通常画素部からの撮像信号を用いて生成した撮像信号に置換する信号欠陥補正ステップを備える固体撮像素子の信号処理方法。
【請求項１２】
請求項７〜１１のいずれか１項記載の固体撮像素子の信号処理方法であって、
前記有効画素領域内の前記画素部が格子状に配列され、前記格子状の画素部上方にはベイヤー配列のカラーフィルタが設けられており、
緑色のカラーフィルタが上方に設けられる前記画素部の一部が前記遮光画素部となっている固体撮像素子の信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像信号を取得可能な画素部が多数配置される画素領域を有し、前記画素領域が、被写体からの光が入射される有効画素領域と、前記光の入射が防止される無効画素領域とを含む電荷転送型の固体撮像素子を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子の微細化に伴い、スミアレベルが悪化している。静止画撮影時には、メカニカルシャッターを閉じた後に、垂直電荷転送路に溜まったスミア成分を掃き出すためスミアは発生しないが、動画撮影時やスルー画像表示時にはこのような方法が採用できない。
【０００３】
そこで、スミアの補正方法として、画像データ生成に用いる信号を出力する光電変換素子が配置される有効画素領域と、黒レベルを検出するための光電変換素子が配置されるＯＢ画素領域とを有する固体撮像素子を用い、ＯＢ画素領域から得られる信号からスミアレベルを算出し、有効画素領域から得られた撮像信号から該スミアレベルを減算する方法が用いられている。
【０００４】
例えば特許文献１には、ＯＢ画素領域でスミア成分を検出し、スミアのレベルを求めると共に、このレベルと有効画素領域の各ラインの信号レベルとを比較することで、スミアが曲がった場合でも、このスミアの軌跡を検出することができる方法が開示されている。
【０００５】
又、特許文献２には、有効画素領域の光電変換素子から電荷を読み出さずに垂直電荷転送路及び水平電荷転送路を転送駆動して、垂直電荷転送路に溜まっていたスミア成分を取り出しておき、次に、有効画素領域の光電変換素子から取り出した信号から該スミア成分を減算することでスミア補正を行う方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１１０４１３号公報
【特許文献２】特開平１１−２０５６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２の方法では、スミア補正用に別途撮影を行う必要があり、時間がかかる。又、動画撮影やスルー画撮影時は補正ができない。
【０００８】
特許文献１の方法では、有効画素領域の各ラインの信号レベルと、ＯＢ画素領域から検出したスミアレベルとを比較してスミアの軌跡を検出しているが、有効画素領域の各ラインの信号レベルとＯＢ画素領域から得られる信号レベルとは元々大きく異なるため、この方法ではスミアの軌跡を正確に検出することが難しい。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、様々な形状のスミアを正確に補正することが可能な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】
【００１０】
本発明の撮像装置は、撮像信号を取得可能な画素部が多数配置される画素領域を有し、前記画素領域が、被写体からの光が入射される有効画素領域と、前記光の入射が防止される無効画素領域とを含む電荷転送型の固体撮像素子を有する撮像装置であって、前記固体撮像素子が、前記多数の画素部の各々で発生する電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送路と、前記垂直電荷転送路を転送されてきた電荷を垂直方向に直交する水平方向に転送する水平電荷転送路とを含み、前記無効画素領域が、前記画素領域の前記垂直方向の端部の一方に少なくとも配置されており、前記有効画素領域には、前記被写体からの光の入射が防止される画素部である遮光画素部と、前記光が入射する前記画素部である通常画素部とが配置され、前記無効画素領域に配置された前記画素部から得られた撮像信号である第一の撮像信号と、前記遮光画素部から得られた撮像信号である第二の撮像信号とに基づいて、前記通常画素部から得られる撮像信号である第三の撮像信号に含まれるスミア成分を補正するスミア補正手段を備える。
【００１１】
本発明の撮像装置は、前記画素領域には、前記水平方向に並ぶ前記画素部からなるラインが前記垂直方向に複数配列されており、前記スミア補正手段が、前記無効画素領域にある前記ラインから得られる撮像信号においてスミア成分の分布する幅及び前記スミア成分のレベルを前記第一の撮像信号から算出し、前記幅及び前記レベルと前記第二の撮像信号とに基づいて、前記有効画素領域に含まれるライン毎に、該ラインから得られた撮像信号においてスミア成分の分布する位置を算出し、ライン毎に算出されたスミア成分の分布する位置の撮像信号から前記レベルを減算してスミア補正を行う。
【００１２】
本発明の撮像装置は、前記有効画素領域に配置される前記画素部が、半導体基板内に形成された光電変換素子であり、前記遮光画素部は、前記光電変換素子を遮光膜によって遮光したものである。
【００１３】
本発明の撮像装置は、前記有効画素領域に配置される前記画素部が、半導体基板内に形成された光電変換素子であり、前記遮光画素部は、前記光電変換素子を省略し、前記光電変換素子を形成すべき領域を遮光膜によって遮光したものである。
【００１４】
本発明の撮像装置は、前記遮光画素部から得られた撮像信号を、前記遮光画素部の周囲にある前記通常画素部からの撮像信号を用いて生成した撮像信号に置換する信号欠陥補正手段を備える。
【００１５】
本発明の撮像装置は、前記有効画素領域内の前記画素部が格子状に配列され、前記格子状の画素部上方にはベイヤー配列のカラーフィルタが設けられており、緑色のカラーフィルタが上方に設けられる前記画素部の一部が前記遮光画素部となっている。
【００１６】
本発明の固体撮像素子の信号処理方法は、撮像信号を取得可能な画素部が多数配置される画素領域を有し、前記画素領域が、被写体からの光が入射される有効画素領域と、前記光の入射が防止される無効画素領域とを含む電荷転送型の固体撮像素子から出力される撮像信号の処理を行う固体撮像素子の信号処理方法であって、前記固体撮像素子が、前記多数の画素部の各々で発生する電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送路と、前記垂直電荷転送路を転送されてきた電荷を垂直方向に直交する水平方向に転送する水平電荷転送路とを含み、前記無効画素領域が、前記画素領域の前記垂直方向の端部の一方に少なくとも配置されており、前記有効画素領域には、前記被写体からの光の入射が防止される画素部である遮光画素部と、前記光が入射する前記画素部である通常画素部とが配置され、前記無効画素領域に配置された前記画素部から得られた撮像信号である第一の撮像信号と、前記遮光画素部から得られた撮像信号である第二の撮像信号とに基づいて、前記通常画素部から得られる撮像信号である第三の撮像信号に含まれるスミア成分を補正するスミア補正ステップを備える。
【００１７】
本発明の固体撮像素子の信号処理方法は、前記画素領域には、前記水平方向に並ぶ前記画素部からなるラインが前記垂直方向に複数配列されており、前記スミア補正ステップでは、前記無効画素領域にある前記ラインから得られる撮像信号におけるスミア成分の分布する幅及び前記スミア成分のレベルを前記第一の撮像信号から算出し、前記幅及び前記レベルと前記第二の撮像信号とに基づいて、前記有効画素領域に含まれるライン毎に、該ラインから得られた撮像信号においてスミア成分の分布する位置を算出し、ライン毎に算出された位置の撮像信号から前記レベルを減算してスミア補正を行う。
【００１８】
本発明の固体撮像素子の信号処理方法は、前記有効画素領域に配置される前記画素部が、半導体基板内に形成された光電変換素子であり、前記遮光画素部は、前記光電変換素子を遮光膜によって遮光したものである。
【００１９】
本発明の固体撮像素子の信号処理方法は、前記有効画素領域に配置される前記画素部が、半導体基板内に形成された光電変換素子であり、前記遮光画素部は、前記光電変換素子を省略し、前記光電変換素子を形成すべき領域を遮光膜によって遮光したものである。
【００２０】
本発明の固体撮像素子の信号処理方法は、前記遮光画素部から得られた撮像信号を、前記遮光画素部の周囲にある前記通常画素部からの撮像信号を用いて生成した撮像信号に置換する信号欠陥補正ステップを備える。
【００２１】
本発明の固体撮像素子の信号処理方法は、前記有効画素領域内の前記画素部が格子状に配列され、前記格子状の画素部上方にはベイヤー配列のカラーフィルタが設けられており、緑色のカラーフィルタが上方に設けられる前記画素部の一部が前記遮光画素部となっている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、様々な形状のスミアを正確に補正することが可能な撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態である撮像装置に搭載される固体撮像素子の概略構成を示す図である。
図１に示す固体撮像素子５は、撮像信号を取得可能な画素部が多数配置される画素領域１００を有する電荷転送型の固体撮像素子である。
【００２５】
画素領域１００には、画素部として機能する光電変換素子が、半導体基板内の垂直方向とこれに直交する水平方向にアレイ状に多数配設されている。画素領域１００には、更に、多数の光電変換素子の各々で発生して蓄積された電荷を垂直方向に転送する複数本の垂直電荷転送路（不図示）が半導体基板内に設けられている。
【００２６】
固体撮像素子５は、更に、画素領域１００にある複数本の垂直電荷転送路の各々を転送されてきた電荷を一時的に蓄積するラインメモリ１０５と、ラインメモリ１０５に蓄積された電荷を水平方向に転送する水平電荷転送路１０４と、水平電荷転送路１０４を転送されてきた電荷をその電荷量に応じた信号（以下、撮像信号という）に変換して出力する出力アンプ１０６とを備える。尚、ラインメモリ１０５を省略し、水平電荷転送路１０４が垂直電荷転送路からの電荷を水平方向に転送するものとしても良い。
【００２７】
画素領域１００は、被写体からの光が入射される有効画素領域１０１と、被写体からの光の入射が防止される無効画素領域（上ＯＢ領域１０２及び下ＯＢ領域１０３）とによって構成されている。
【００２８】
無効画素領域には、画素領域１００の垂直方向の端部のうち、垂直電荷転送路による電荷転送方向上流側（水平電荷転送路１０４が配置されている側の反対側）の端部に配置される上ＯＢ領域１０２と、画素領域１００の垂直方向の端部のうち、垂直電荷転送路による電荷転送方向下流側（水平電荷転送路１０４が配置されている側）の端部に配置される下ＯＢ領域１０３とが含まれる。
【００２９】
上ＯＢ領域１０２と下ＯＢ領域１０３にそれぞれ含まれる光電変換素子は、その上方に設けられた遮光膜に覆われており、この遮光膜により、光の入射が防止されている。これにより、この光電変換素子は、光学的黒レベルを検出可能なＯＢ光電変換素子として機能する。又、このＯＢ光電変換素子は、スミア検出用の光電変換素子としても機能する。
【００３０】
尚、無効画素領域は、上ＯＢ領域１０２と下ＯＢ領域１０３のいずれかのみから構成されていても良い。
【００３１】
図２は、図１に示す有効画素領域の所定範囲Ａの拡大図である。
図２に示すように所定範囲Ａには、半導体基板内の垂直方向とこれに直交する水平方向に二次元状に配列されたシリコンフォトダイオードからなる多数の光電変換素子５１と、多数の光電変換素子５１の各々で発生した電荷を垂直方向に転送するための複数本の垂直電荷転送路５２とが設けられている。
【００３２】
多数の光電変換素子５１は、赤色の波長域の光（Ｒ光）を検出するＲ光電変換素子（図２では“Ｒ”の文字を記してある）と、緑色の波長域の光（Ｇ光）を検出するＧ光電変換素子（図２では“Ｇ”の文字を記してある）と、青色の波長域の光（Ｂ光）を検出するＢ光電変換素子（図２では“Ｂ”の文字を記してある）との３種類の光電変換素子からなる。
【００３３】
多数の光電変換素子５１の配列は、Ｒ光電変換素子５１とＢ光電変換素子５１を正方格子状に配列した光電変換素子群と、Ｇ光電変換素子５１を正方格子状に配列した光電変換素子群とを、それぞれの光電変換素子配列ピッチの１／２だけ垂直方向及び水平方向にずらした、いわゆるハニカム配列となっている。
【００３４】
垂直電荷転送路５２は、垂直方向に並ぶ複数の光電変換素子５１からなる光電変換素子列に対応してその右側部に設けられており、対応する光電変換素子列の各光電変換素子５１で発生した電荷を垂直方向に転送する。垂直電荷転送路５２と、それに対応する光電変換素子５１との間には、該光電変換素子５１で発生した電荷を該垂直電荷転送路５２に読み出すための電荷読出し部５６（図では模式的に矢印で示してある）が設けられている。
【００３５】
垂直電荷転送路５２上方には、転送電極Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４が垂直方向に配列されている。この転送電極Ｖ１〜Ｖ４に例えば４相の転送パルスが供給されることで、垂直電荷転送路５２での電荷転送動作が制御される。転送電極Ｖ１，Ｖ３は、それぞれ、光電変換素子５１に対応して設けられた電荷読出し部５６も覆っており、ここにハイレベルの読み出しパルスを印加することで、各光電変換素子５１から垂直電荷転送路５２への電荷読み出し動作を制御することができる。
【００３６】
有効画素領域１０１に配置される光電変換素子５１のうちの一部は、その上方に遮光膜が設けられ、この遮光膜により光の入射が防止されている。これにより、この一部の光電変換素子５１は、スミア検出用の光電変換素子として機能する。図２で網掛けをしてある光電変換素子５１がスミア検出用の光電変換素子５１である。以下では、有効画素領域１０１に配置される光電変換素子５１のうち、スミア検出用の光電変換素子５１以外の光電変換素子を画像生成用の光電変換素子５１という。
【００３７】
スミア検出用の光電変換素子５１は、有効画素領域１０１全体に渡って満遍なく配置されている。例えば、有効画素領域１０１を均等に４分割した場合、４つの分割エリアの各々にスミア検出用の光電変換素子５１が平均的に分散されている。スミア検出用の光電変換素子５１は、各分割エリア内で偏りが生じないように配置されている。尚、スミア検出用の光電変換素子５１の配置パターンは規則的であってもランダムであっても良い。
【００３８】
上ＯＢ領域１０２と下ＯＢ領域１０３に配置される光電変換素子及び垂直電荷転送路も、図２に示した構成と同様である。つまり、画素領域１００に配置される多数の画素部は、水平方向に配列された光電変換素子５１からなるラインを垂直方向に複数配列した構成により実現されている。
【００３９】
図３は、本発明の実施形態を説明するための撮像装置の一例であるデジタルカメラの概略構成を示す図である。
図示するデジタルカメラの撮像系は、撮影レンズ１と、図１に示した固体撮像素子５と、この両者の間に設けられた絞り２と、赤外線カットフィルタ３と、光学ローパスフィルタ４とを備える。
【００４０】
デジタルカメラの電気制御系全体を統括制御するシステム制御部１１は、フラッシュ発光部１２及び受光部１３を制御し、レンズ駆動部８を制御して撮影レンズ１の位置をフォーカス位置に調整したりズーム調整を行ったりし、絞り駆動部９を介し絞り２の開口量を制御して露光量調整を行う。
【００４１】
又、システム制御部１１は、撮像素子駆動部１０を介して固体撮像素子５を駆動し、撮影レンズ１を通して撮像した被写体画像を撮像信号として出力させる。システム制御部１１には、操作部１４を通してユーザからの指示信号が入力される。
【００４２】
デジタルカメラの電気制御系は、更に、固体撮像素子５の出力に接続された相関二重サンプリング処理等のアナログ信号処理を行うアナログ信号処理部６と、このアナログ信号処理部６から出力された撮像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部７とを備え、これらはシステム制御部１１によって制御される。
【００４３】
更に、このデジタルカメラの電気制御系は、メインメモリ１６と、メインメモリ１６に接続されたメモリ制御部１５と、スミア補正、欠陥補正、補間演算やガンマ補正演算、ＲＧＢ／ＹＣ変換処理等を行って画像データを生成するデジタル信号処理部１７と、デジタル信号処理部１７で生成された画像データをＪＰＥＧ形式に圧縮したり圧縮画像データを伸張したりする圧縮伸張処理部１８と、着脱自在の記録媒体２１が接続される外部メモリ制御部２０と、カメラ背面等に搭載された液晶表示部２３が接続される表示制御部２２とを備え、これらは、制御バス２４及びデータバス２５によって相互に接続され、システム制御部１１からの指令によって制御される。
【００４４】
スミア補正部１７ａは、上ＯＢ領域１０２に配置されたＯＢ光電変換素子から得られた撮像信号である第一の撮像信号と、スミア検出用の光電変換素子５１から得られた撮像信号である第二の撮像信号とに基づいて、画像生成用の光電変換素子５１から得られる撮像信号である第三の撮像信号に含まれるスミア成分を補正する。具体的な補正方法は後述する。
【００４５】
欠陥補正部１７ｂは、スミア検出用の光電変換素子５１から得られた撮像信号を、そのスミア検出用の光電変換素子５１の周囲にある画像生成用の光電変換素子５１から得られた撮像信号を用いて生成した撮像信号に置換する。スミア検出用の光電変換素子５１は、遮光された光電変換素子であるため、ここから得られる撮像信号をそのまま画像データ生成のために使うことができず、この撮像信号は欠陥信号として扱われる。固体撮像素子５の光電変換素子には製造時に発生した欠陥も含まれており、欠陥補正部１７ｂは、この欠陥のある光電変換素子から得られた撮像信号と、スミア検出用の光電変換素子から得られた欠陥のある撮像信号を、それぞれ正常な撮像信号に補正する処理を行う。
【００４６】
以下、スミア補正部１７ａによるスミア補正方法について説明する。
図４は、本実施形態のデジタルカメラによるスミア補正方法を説明するためのフローチャートである。図５は、本実施形態のデジタルカメラによるスミア補正方法を説明するための図である。
【００４７】
まず、スミア補正部１７ａは、上ＯＢ領域１０２にある各ラインから得られた撮像信号から、１フレーム分の撮像信号に含まれるスミア成分のレベルと、そのスミア成分の分布する位置と、そのスミア成分の分布する水平方向の幅を検出する（ステップＳ１）。
【００４８】
例えば、スミア補正部１７ａは上ＯＢ領域１０２にある１つのラインから得られた撮像信号に対して、ある閾値以上の撮像信号を検出し、検出された撮像信号が水平方向にある一定値以上つながっている部分をスミア成分と検知し（図５の符号ａの突出部分）、そのスミア成分の分布位置、幅、及びレベルを検出する。
【００４９】
次に、スミア補正部１７ａは、スミア検出用の光電変換素子５１から得られた撮像信号のレベルを検出する（ステップＳ２）。次に、スミア補正部１７ａは、ステップＳ１で検出したスミア成分の幅及びレベルと、ステップＳ２で検出したスミア検出用の光電変換素子５１から得られた撮像信号のレベルとに基づいて、有効画素領域１０１の各ラインから得られる撮像信号においてスミア成分の分布する位置を特定する（ステップＳ３）。
【００５０】
例えば、図５中の黒点で示したようにスミア検出用の光電変換素子５１が有効画素領域１０１全体にランダムに配置されている例を考える。この例において図５に示すようなスミアが発生していた場合には、そのスミアの下にあるスミア検出用の光電変換素子５１から得られる撮像信号のレベルは、ステップＳ１で検出したものとほぼ同じとなる。“ほぼ”と言ったのは、ノイズにより多少の誤差が発生するためである。
スミア検出用の光電変換素子５１は、全ライン及び全光電変換素子列に存在しているわけではないので、スミア検出用の光電変換素子５１から得られた撮像信号だけでスミアの形状を把握することは難しいが、ステップＳ１で検出したスミアの発生開始位置及びスミアの幅を考慮することで、形状を特定することができる。
【００５１】
例えば、ステップＳ１において、１ラインから得られた撮像信号のうちの３個がスミア成分であると検出した場合を例にして説明する。
まず、スミア補正部１７ａは、ステップＳ１で検出したスミア成分のレベルとほぼ同じレベルの撮像信号が得られたスミア検出用の光電変換素子５１を含むラインを特定する。
【００５２】
例えば、スミア補正部１７ａは、撮像信号のレベルが閾値以上となっているスミア検出用の光電変換素子５１を特定し、このスミア検出用の光電変換素子５１を、ステップＳ１で検出したスミア成分のレベルとほぼ同じレベルの撮像信号が得られたスミア検出用の光電変換素子５１と判断する。
ここでの判断に用いる閾値は、上記ステップＳ１においてスミア成分を検知するために用いる閾値より低い値に設定する。これは、ノイズによる誤差を考慮するためである。
【００５３】
図６に示すように、有効画素領域１０１にある光電変換素子５１からの撮像信号のうち、斜線を付したブロックがスミア検出用の光電変換素子５１から得られた撮像信号であって且つスミア成分とほぼ同じレベルの撮像信号であるものとする。
【００５４】
上ＯＢ領域１０２から得られた撮像信号により、スミア成分は水平方向に３つ配置されることがステップＳ１で分かっている。つまり、図６中の斜線を付した撮像信号と同一ラインには、ステップＳ１で検出したスミア成分のレベル以上の撮像信号が２つ、該斜線を付した撮像信号に隣接して存在することになる。スミア補正部１７ａは、この２つの撮像信号を検出することで、図６中の斜線を付した撮像信号を含むラインにおけるスミア成分の位置（図６中に太枠で囲った部分）を特定する。
【００５５】
尚、スミア検出用の光電変換素子５１が含まれないラインや、スミア成分と同レベルの撮像信号を出力したスミア検出用の光電変換素子５１が含まれないラインから得られた撮像信号におけるスミア成分の位置は、図６中の斜線を付した撮像信号を含むラインにおけるスミア成分の位置から補間することで求めることができる。
【００５６】
このようにして各ラインから得られた撮像信号においてスミア成分が分布する位置を特定した後、スミア補正部１７ａは、特定した位置にある撮像信号のレベルから、ステップＳ１で検出したスミア成分のレベルを減算する処理を行うことで、スミア補正を完了する（ステップＳ４）。ただし、上記特定した位置にある撮像信号のレベルが飽和していた場合は、減算処理を単純に行うと逆に黒線となってしまうため、上記特定した位置の左右の撮像信号レベルが飽和していた場合のみ減算処理を行うことが好ましい。
【００５７】
次に、欠陥補正部１７ｂによる欠陥補正動作について説明する。
欠陥補正部１７ｂは、例えば図２中の一番下にあるスミア検出用の光電変換素子５１に着目したとき、その着目したスミア検出用の光電変換素子５１と近接し且つ同色を検出する画像生成用の光電変換素子５１（着目したスミア検出用の光電変換素子５１の右上、右下、左上、左下で隣接する４つのＢ光電変換素子５１）から得られた４つの撮像信号から新たな撮像信号を生成する。ただし、隣接する画素に欠陥があった場合は、その画素を使用しないものとする。この新たな撮像信号は、例えば４つの撮像信号のレベルを平均することで生成する。そして、生成した撮像信号を、着目したスミア検出用の光電変換素子５１から得られた撮像信号と置き換えることで欠陥補正を行う。欠陥補正部１７ｂは、全てのスミア検出用の光電変換素子５１に対してこのような処理を行う。
【００５８】
以上のように、本実施形態のデジタルカメラによれば、上ＯＢ領域１０２から得られる撮像信号だけでなく、有効画素領域１０１に設けられたスミア検出用の光電変換素子５１からの撮像信号も用いてスミアの分布位置を検出しているため、スミアが曲がっているような場合でもスミアの位置を精度良く検出することができ、スミア補正を精度良く行うことができる。
【００５９】
従来では、有効画素領域１０１の各ラインからの撮像信号と、無効画素領域からの撮像信号から検出したスミアレベルとを比較して、各ラインからの撮像信号におけるスミア成分の位置を検出している。この方法では、各ラインにおいて全ての撮像信号とスミアレベルとを比較する必要があるのに対し、本実施形態の方法によれば、図６で斜線を付した撮像信号の近傍の撮像信号のみ、スミアレベルとの比較を行えば良い。このため、演算時間を大幅に短縮することができる。
【００６０】
又、従来の方法では、明るいシーンで撮影を行った場合、スミアレベルと正常な信号レベルとの差が縮まるため、検出誤差が発生する可能性がある。本実施形態では、スミア検出用の光電変換素子５１により、スミア成分が分布している位置の大体の予測が立てられるため、明るいシーンであっても、検出誤差が発生する可能性を低くすることができる。
【００６１】
又、本実施形態のデジタルカメラに搭載される固体撮像素子は、有効画素領域１０１にスミア検出用の光電変換素子５１が設けられているため、画質劣化が懸念されるが、スミア検出用の光電変換素子５１から得られた撮像信号は、欠陥のある光電変換素子５１と同様に欠陥補正が行われるため、画質をあまり劣化させることなく、スミア補正を正確に行うことができるようになる。
【００６２】
以下、本実施形態のデジタルカメラの変形例について説明する。
（１）有効画素領域１０１に設けるスミア検出用の光電変換素子５１について、この光電変換素子５１を形成すべき領域に光電変換素子を形成しておかなくても良い。この場合、固体撮像素子５から電荷を読み出す時に、スミア検出用の光電変換素子５１を形成すべき領域に対応させて垂直電荷転送路５２に電荷蓄積パケットを形成した後、この電荷蓄積パケットを空のまま出力部１０６まで転送し、この電荷蓄積パケット内に存在する電荷に応じた信号を出力させるようにすれば良い。このようにすることでも、有効画素領域１０１においてスミア成分を検出することが可能である。
（２）図４のステップＳ１において、上ＯＢ領域１０２からの撮像信号に基づいてスミア成分の位置、幅、及びレベルを検出しているが、下ＯＢ領域１０３からの撮像信号に基づいてこれらを検出するようにしても良い。
（３）固体撮像素子５の光電変換素子の配列パターンは図２に示したものに限らず、公知の様々なものを採用することができる。変形例を図７に示す。
【００６３】
図７は、図１に示す有効画素領域の所定範囲Ａ内の拡大図の変形例を示した図である。
図７に示す所定範囲Ａには、半導体基板内の垂直方向とこれに直交する水平方向に正方格子状に配列された多数の光電変換素子６１と、垂直方向に並ぶ複数の光電変換素子６１からなる光電変換素子列に対応してその左側部に設けられ、該光電変換素子列の各光電変換素子６１に蓄積された電荷を垂直方向に転送するための垂直電荷転送路６２と、垂直電荷転送路６２とそれに対応する光電変換素子６１との間に設けられ、該光電変換素子６１で発生した電荷を該垂直電荷転送路６２に読み出すための電荷読出し部６５（図では模式的に矢印で示してある）とが形成されている。
【００６４】
多数の光電変換素子６１の各々の上方にはカラーフィルタが設けられており、このカラーフィルタの配列はベイヤー配列となっている。図７では、Ｒ光を透過するカラーフィルタが上方に設けられた光電変換素子であるＲ光電変換素子６１に“Ｒ”を付し、Ｇ光を透過するカラーフィルタが上方に設けられた光電変換素子であるＧ光電変換素子６１に“Ｇ”を付し、Ｂ光を透過するカラーフィルタが上方に設けられた光電変換素子であるＢ光電変換素子６１に“Ｂ”を付してある。図中、ハッチングを付した光電変換素子６１が、スミア検出用の光電変換素子である。
【００６５】
このような構成を採用した場合には、有効画素領域１０１にあるＧ光電変換素子６１の一部をスミア検出用の光電変換素子とすることで、画質劣化を最小限に抑えることが可能になる。ベイヤー配列の場合、Ｒ光電変換素子６１とＢ光電変換素子６１は、それぞれ光電変換素子の総数に占める割合が１／４となる。このため、Ｒ光電変換素子６１やＢ光電変換素子６１をスミア検出用の光電変換素子にしてしまうと、欠陥補正を行う場合に、空間的に離れた位置にある画像生成用の撮像信号を用いる必要があり、細かいパターンの画像を撮影したときに補正痕が目立ってしまう。
【００６６】
これに対し、Ｇ光電変換素子６１は、Ｒ光電変換素子６１やＢ光電変換素子６１の２倍の数が設けられているため、Ｇ光電変換素子６１をスミア検出用の光電変換素子にしても、欠陥補正を行う場合に、空間的に距離の近い位置にある画像生成用の撮像信号を用いて補正することが可能となり、補正痕を目立たなくすることができる。このような理由から、Ｇ光電変換素子６１の一部をスミア検出用の光電変換素子にすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態である撮像装置に搭載される固体撮像素子の概略構成を示す図
【図２】図１に示す有効画素領域の所定範囲Ａの拡大図
【図３】本発明の実施形態を説明するための撮像装置の一例であるデジタルカメラの概略構成を示す図
【図４】本実施形態のデジタルカメラによるスミア補正方法を説明するためのフローチャート
【図５】本実施形態のデジタルカメラによるスミア補正方法を説明するための図
【図６】スミア補正方法を説明するための図
【図７】図１に示す有効画素領域の所定範囲Ａの拡大図の変形例を示す図
【符号の説明】
【００６８】
５  固体撮像素子
１７ａ  スミア補正部
５１  光電変換素子
５２  垂直電荷転送路
１００  画素領域
１０１  有効画素領域
１０２  上ＯＢ領域
１０３  下ＯＢ領域
１０４  水平電荷転送路
【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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