(57)【要約】      （修正有）【課題】水平転送効率の温度依存性を考慮した補正を行うことが可能な撮像装置を提供する。【解決手段】撮像素子５の水平電荷転送素子の電荷転送効率と前記電荷転送効率に応じた撮像信号の補正量との関係を表した第一のデータ、撮像時の水平電荷転送素子の温度と前記温度における水平電荷転送素子での電荷転送効率との関係を表した第二のデータ、及び前ＯＢ部からの信号を積算した値と水平電荷転送素子の温度との対応関係を表した第三のデータを記憶するメインメモリ１６と、撮像時の水平電荷転送素子の温度を、撮像素子５の前ＯＢ部からの信号と第三のデータとから検出し、検出した温度と第二のデータとから、前記温度における水平電荷転送素子での電荷転送効率を求め、該電荷転送効率と第一のデータとから、該電荷転送効率の補正量を算出し、算出した補正量にしたがって撮像信号の補正を行うデジタル信号処理部１７とを備える。【選択図】図１
2009088707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子と、前記光電変換素子で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送素子と、前記垂直電荷転送素子によって転送されてきた電荷を前記垂直方向に直交する水平方向に転送する水平電荷転送素子とを有する撮像素子と、前記撮像素子から出力される信号を前記水平電荷転送素子での電荷転送効率に応じて補正する補正手段とを有する撮像装置であって、
前記電荷転送効率と前記電荷転送効率に応じた前記信号の補正量との関係を表した第一のデータを記憶する第一記憶手段と、
撮像時の前記水平電荷転送素子の温度と前記温度における前記水平電荷転送素子での電荷転送効率との関係を表した第二のデータを記憶する第二記憶手段と、
撮像時の前記水平電荷転送素子の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出手段で検出された温度と前記第二のデータとから、該温度における前記水平電荷転送素子での電荷転送効率を求め、該電荷転送効率と前記第一のデータとから、前記撮像によって得られた信号の前記補正手段による補正量を算出する補正量算出手段とを備え、
前記補正手段は、前記補正量算出手段によって算出された補正量にしたがって前記信号の補正を行う撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の撮像装置であって、
前記補正量算出手段が、前記第一のデータの前記補正量に、前記第一のデータの前記電荷転送効率に対する前記温度検出手段によって検出された温度における前記水平電荷転送素子での電荷転送効率の比を乗じて得られる値を前記補正量とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の撮像装置であって、
前記第一記憶手段が、前記水平電荷転送素子の温度が基準温度のときの前記電荷転送効率と該電荷転送効率に応じた前記信号の補正量とを記憶したものであり、
前記補正手段は、前記温度検出手段によって検出された温度が前記基準温度であったときには、前記第一記憶手段に記憶されている補正量にしたがって補正を行い、前記温度検出手段によって検出された温度が前記基準温度でなかったときには、前記補正量算出手段によって算出された補正量にしたがって補正を行う撮像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の撮像装置であって、
前記光電変換素子が、黒レベル検出用の光電変換素子を含み、
前記温度検出手段が、前記黒レベル検出用の光電変換素子から得られた信号に基づいて、前記水平電荷転送素子の温度を検出する撮像装置。
【請求項５】
請求項４記載の撮像装置であって、
前記黒レベル検出用の光電変換素子が、前記光電変換素子が配置される領域のうち、前記水平電荷転送素子の電荷転送方向下流側の端部に設けられており、
前記端部に設けられた黒レベル検出用の光電変換素子からの信号を積算した値と、前記水平電荷転送素子の温度との対応関係を表した第三のデータを記憶する第三記憶手段を備え、
前記温度検出手段は、前記端部に設けられた黒レベル検出用の光電変換素子からの信号を積算して得られるデータと前記第三のデータとから前記水平電荷転送素子の温度を検出する撮像装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項記載の撮像装置であって、
前記温度検出手段が、前記撮像素子近傍に設けられた温度センサである撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子と、前記光電変換素子で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送素子と、前記垂直電荷転送素子によって転送されてきた電荷を前記垂直方向に直交する水平方向に転送する水平電荷転送素子とを有する撮像素子と、前記撮像素子から出力される信号を前記水平電荷転送素子での電荷転送効率に応じて補正する補正手段とを有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光電変換素子に蓄積された電荷は水平電荷転送素子で任意の転送段から次の転送段に転送される際に、その一部が該任意の転送段に取り残されてしまう。このように、ある光電変換素子からの信号量が、水平転送時に後段に取り残されてしまう割合を水平転送効率という。例えば、信号量１００の信号が１段水平転送されることによって信号量９８になった場合、水平転送効率は２％である。
【０００３】
この水平転送効率は、撮影ＩＳＯ感度が低い場合には信号量が多くなるため小さくなり、撮影ＩＳＯ感度が高い場合には信号量が少なくなるため大きくなる。又、水平転送効率は、水平電荷転送素子が低温のときには電子の移動速度が遅くなるため大きくなり、水平電荷転送素子が高温のときには電子の移動速度が速くなるため小さくなる。
【０００４】
従来では、撮影ＩＳＯ感度毎に、水平電荷転送素子の温度が基準温度のときの水平電荷転送素子の水平転送効率を予め求めておき、撮像時には、設定された撮影ＩＳＯ感度から水平転送効率を検出し、その水平転送効率に応じて、撮像素子から出力される信号量を補正するといったことが行われている（例えば特許文献１、２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１９８２７号公報
【特許文献１】特開２００６−１５７６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の補正方法では、水平転送効率の温度依存性が考慮されていない。このため、撮像時における水平電荷転送素子の温度が基準温度よりも高い場合には、過補正が行われてしまい、撮像時における水平電荷転送素子の温度が基準温度よりも低い場合には、十分な補正が行われなくなってしまう。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、水平転送効率の温度依存性を考慮した補正を行う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】
【０００８】
本発明の撮像装置は、光電変換素子と、前記光電変換素子で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送素子と、前記垂直電荷転送素子によって転送されてきた電荷を前記垂直方向に直交する水平方向に転送する水平電荷転送素子とを有する撮像素子と、前記撮像素子から出力される信号を前記水平電荷転送素子での電荷転送効率に応じて補正する補正手段とを有する撮像装置であって、前記電荷転送効率と前記電荷転送効率に応じた前記信号の補正量との関係を表した第一のデータを記憶する第一記憶手段と、撮像時の前記水平電荷転送素子の温度と前記温度における前記水平電荷転送素子での電荷転送効率との関係を表した第二のデータを記憶する第二記憶手段と、撮像時の前記水平電荷転送素子の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段で検出された温度と前記第二のデータとから、該温度における前記水平電荷転送素子での電荷転送効率を求め、該電荷転送効率と前記第一のデータとから、前記撮像によって得られた信号の前記補正手段による補正量を算出する補正量算出手段とを備え、前記補正手段は、前記補正量算出手段によって算出された補正量にしたがって前記信号の補正を行う。
【０００９】
本発明の撮像装置は、前記補正量算出手段が、前記第一のデータの前記補正量に、前記第一のデータの前記電荷転送効率に対する前記温度検出手段によって検出された温度における前記水平電荷転送素子での電荷転送効率の比を乗じて得られる値を前記補正量とする。
【００１０】
本発明の撮像装置は、前記第一記憶手段が、前記水平電荷転送素子の温度が基準温度のときの前記電荷転送効率と該電荷転送効率に応じた前記信号の補正量とを記憶したものであり、前記補正手段は、前記温度検出手段によって検出された温度が前記基準温度であったときには、前記第一記憶手段に記憶されている補正量にしたがって補正を行い、前記温度検出手段によって検出された温度が前記基準温度でなかったときには、前記補正量算出手段によって算出された補正量にしたがって補正を行う。
【００１１】
本発明の撮像装置は、前記光電変換素子が、黒レベル検出用の光電変換素子を含み、前記温度検出手段が、前記黒レベル検出用の光電変換素子から得られた信号に基づいて、前記水平電荷転送素子の温度を検出する。
【００１２】
本発明の撮像装置は、前記黒レベル検出用の光電変換素子が、前記光電変換素子が配置される領域のうち、前記水平電荷転送素子の電荷転送方向下流側の端部に設けられており、前記端部に設けられた黒レベル検出用の光電変換素子からの信号を積算した値と、前記水平電荷転送素子の温度との対応関係を表した第三のデータを記憶する第三記憶手段を備え、前記温度検出手段は、前記端部に設けられた黒レベル検出用の光電変換素子からの信号を積算して得られるデータと前記第三のデータとから前記水平電荷転送素子の温度を検出する。
【００１３】
本発明の撮像装置は、前記温度検出手段が、前記撮像素子近傍に設けられた温度センサである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、水平転送効率の温度依存性を考慮した補正を行う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】
【００１５】
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。
【００１６】
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一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、ＣＣＤ型の撮像素子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。
【００１７】
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、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリやＣＰＵ（中央演算処理装置）等で構成されている。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。システム制御部１１は、撮像素子駆動部１０を介して撮像素子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色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。
【００１８】
デジタルカメラの電気制御系は、更に、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ＲＧＢの色信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路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。
【００１９】
更に、このデジタルカメラの電気制御系は、ワークメモリとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）や各種プログラムやデータを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）等を含むメインメモリ１６と、メインメモリ１６に接続されたメモリ制御部１５と、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、測光データを積算しデジタル信号処理部１７が行うホワイトバランス補正のゲインを求める積算部１９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。
【００２０】
図２は、図１に示す撮像素子５の構成例を示す平面模式図である。
撮像素子５は、半導体基板上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素子５２と、垂直電荷転送素子５２によって転送されてきた電荷を水平方向に転送する水平電荷転送素子５３と、水平電荷転送素子５３によって転送されてきた電荷に応じた信号を出力する出力部５４とを備える。
【００２１】
多数の光電変換素子５１のうち、水平方向の端部にある４列分の光電変換素子５１は、黒レベルを検出するために、その受光面が遮光されたものとなっている。図２では、遮光されている光電変換素子にハッチングを示してある。多数の光電変換素子５１が配置される領域は、遮光されていない光電変換素子５１が配置される有効画素部と、遮光された光電変換素子５１が配置されるＯＢ部とに分けることができる。ＯＢ部のうち、水平電荷転送素子５３の電荷転送方向下流側（図中の左側）の端部にあるものを前ＯＢ部といい、水平電荷転送素子５３の電荷転送方向上流側（図中の右側）の端部にあるものを後ＯＢ部という。
【００２２】
メインメモリ１６には、水平電荷転送素子５３の温度Ｔが基準温度Ｔ０のときに、実際に撮像素子５で撮像を行って求めた水平電荷転送素子５３の水平転送効率と、その水平転送効率の補正（水平転送効率分だけ減少した信号量を補うための補正）を行うための補正量との関係を表した第一のデータが、撮影ＩＳＯ感度毎に記憶されている。
【００２３】
図３は、第一のデータの例を示した図である。
図３に示すように、撮影ＩＳＯ感度５０で基準温度Ｔ０のときの水平転送効率はＣ１であり、この水平転送効率を補正するための補正量はＨ１となっている。同様に、撮影ＩＳＯ感度１００で基準温度Ｔ０のときの水平転送効率はＣ２であり、この水平転送効率を補正するための補正量はＨ２となっている。同様に、撮影ＩＳＯ感度４００で基準温度Ｔ０のときの水平転送効率はＣ３であり、この水平転送効率を補正するための補正量はＨ３となっている。同様に、撮影ＩＳＯ感度８００で基準温度Ｔ０のときの水平転送効率はＣ４であり、この水平転送効率を補正するための補正量はＨ４となっている。
【００２４】
水平転送効率は、デジタルカメラの出荷前に、撮像素子５近傍（例えば裏面）に温度センサを設け、この温度センサで検出される温度がＴ０となるようにした状態で、各撮影ＩＳＯ感度で撮像を行うことで求めておく。水平転送効率の算出方法は公知の手法を採用することができる。例えば、撮像素子５の有効画素部の最終列の光電変換素子５１から得られた信号量をＸとし、その光電変換素子の水平方向隣の後ＯＢ部の光電変換素子５１から得られた信号量をＹとした場合、｛（Ｙ／（Ｘ＋Ｙ））×１００｝の演算を行うことで、水平転送効率（％）を求めることができる。
【００２５】
ある光電変換素子からの信号が水平転送時に後段に取り残してしまった信号量は水平転送効率によって推測できる。水平転送効率の補正とは、この推測した信号量を該信号に加える処理である。この補正方法についても、公知の様々な手法を採用することができる。
【００２６】
メインメモリ１６には、水平電荷転送素子５３の温度Ｔと、その温度Ｔにおける水平電荷転送素子５３での水平転送効率との関係を表した第二のデータが、撮影ＩＳＯ感度毎に記憶されている。この第二のデータは、テーブルとして記憶してあっても良いし、温度Ｔを変数とした関数として記憶してあっても良い。
【００２７】
第二のデータは、デジタルカメラの出荷前に、撮像素子５近傍に温度センサを設け、温度センサで検出される温度を変化させて撮像を行ったときの各温度での水平電荷転送素子５３の水平転送効率を求めることで、得ることができる。
【００２８】
図４は、第二のデータの例を示した図である。
図４に示すように、撮影ＩＳＯ感度５０，温度Ｔ１で撮像を行ったときの水平転送効率はＣＴ１となっている。同様に、撮影ＩＳＯ感度５０，温度Ｔ２で撮像を行ったときの水平転送効率はＣＴ２となっている。同様に、撮影ＩＳＯ感度５０，温度Ｔ３で撮像を行ったときの水平転送効率はＣＴ３となっている。メインメモリ１６には、このようなデータが撮影ＩＳＯ感度１００，４００，８００についても同様に記憶されている。第二のデータを関数として記憶しておく場合には、図４に示したテーブルから、水平転送効率を温度Ｔで表した関数式を求め、この式を撮影ＩＳＯ感度毎に記憶しておけば良い。
【００２９】
メインメモリ１６には、撮像を行って前ＯＢ部の光電変換素子５１から得られた信号量を積算した値と、該撮像時の水平電荷転送素子５３の温度との対応関係を表した第三のデータが記憶されている。第三のデータは、テーブルとして記憶してあっても良いし、積算値を変数とした関数として記憶してあっても良い。
【００３０】
前ＯＢ部の光電変換素子５１から得られた信号量を積算した値と、水平電荷転送素子５３の温度とは比例関係にあることが分かっている。つまり、水平電荷転送素子５３の温度が上がると、前ＯＢ部の光電変換素子５１から得られた信号量を積算した値も増加し、水平電荷転送素子５３の温度が下がると、前ＯＢ部の光電変換素子５１から得られた信号量を積算した値も下がる。このため、デジタルカメラの出荷前に、撮像素子５近傍に温度センサを設け、温度センサで検出される温度を変化させて撮像を行ったときの各温度での前ＯＢ部の光電変換素子５１から得られた信号量の積算値を求めることで、図５に示すような第三のデータを作成することができる。
【００３１】
以下、水平転送効率の補正方法について説明する。
図６は、第一実施形態のデジタルカメラにおける水平転送効率の補正方法を説明するためのフローチャートである。
撮影ＩＳＯ感度が所定値（例えばＩＳＯ５０とする）に設定され、ステップＳ１において操作部１４に含まれるシャッタボタンが押下されて撮像がなされると、撮像素子５から撮像信号が出力され、アナログ信号処理及びＡ／Ｄ変換処理が行われて（ステップＳ２）、Ａ／Ｄ変換後の撮像信号がメインメモリ１６に一時記憶される。
【００３２】
次に、デジタル信号処理部１７が、メインメモリ１６に記憶されている撮像信号のうち、前ＯＢ部の光電変換素子５１から得られた信号の積算値を算出する（ステップＳ３）。次に、デジタル信号処理部１７が、算出した積算値と第三のデータとから、ステップＳ１での撮像時の水平電荷転送素子５３の温度を検出する（ステップＳ４）。例えば、第三のデータがテーブルの場合には、算出した積算値に対応する温度を検出温度とし、第三のデータが関数式の場合には、関数式に算出した積算値を代入して求めた温度を検出温度とする。
【００３３】
次に、デジタル信号処理部１７が、検出した温度と第二のデータとから、検出した温度における水平電荷転送素子５３の水平転送効率を求める（ステップＳ５）。例えば、検出した温度がＴ１であった場合、第二のデータの温度Ｔ１に対応する水平転送効率ＣＴ１をメインメモリ１６から抽出する。第二のデータが関数式であった場合には、関数式に温度Ｔ１を代入して水平転送効率を算出する。
【００３４】
次に、デジタル信号処理部１７が、求めた水平転送効率と第一のデータとから、ステップＳ１での撮像によって得られた信号の水平転送効率の補正量を算出する（ステップＳ６）。具体的には、第一のデータの撮影ＩＳＯ感度５０のときの水平転送効率Ｃ１に対する、ステップＳ４で検出された温度（Ｔ１とする）における水平電荷転送素子５３での水平転送効率ＣＴ１の比（ＣＴ１／Ｃ１）を、第一のデータの撮影ＩＳＯ感度５０のときの補正量Ｈ１に乗じることで、補正量を算出する。
【００３５】
次に、デジタル信号処理部１７が、ステップＳ６で算出した補正量にしたがって、メインメモリ１６に記憶されている撮像信号の補正を行う（ステップＳ７）。ここでの補正の方法としては、公知の手法（例えば特許文献１，２に開示された方法）を用いることができる。
【００３６】
以上のように、本実施形態のデジタルカメラによれば、水平転送効率の温度依存性を考慮した補正を行うことが可能となる。又、第一のデータの補正量に対応する水平転送効率と、検出した撮像時の温度に対応する水平転送効率とを用いて、第一のデータの補正量を補正し、補正後の値を用いて水平転送効率の補正を行うため、補正量の演算量を少なくすることができ、処理負荷を低減することができる。
【００３７】
尚、デジタル信号処理部１７は、ステップＳ４で検出した温度がＴ０であった場合には、ステップＳ５，６の処理を省略し、ステップＳ７において、メインメモリ１６に記憶されている第一のデータの補正量にしたがって補正を行うことが好ましい。温度Ｔ０を常温とされる温度等にしておくことで、例えば室内での撮影ではステップＳ５，６の処理を省略することができ、処理負荷を減らすことができる。
【００３８】
又、本実施形態のデジタルカメラによれば、撮像時の水平電荷転送素子５３の温度を、前ＯＢ部の光電変換素子５１から得られる信号に基づいて検出しているため、水平電荷転送素子５３の温度を物理的に検出する温度センサ等をデジタルカメラ内に設ける必要がなく、既存の装置構成において信号処理を変更するのみで、本発明を実施することができる。
【００３９】
（第二実施形態）
図７は、本発明の第二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７において図１と同様の構成には同一符号を付してある。図７に示すデジタルカメラは、図１に示すデジタルカメラに、撮像素子５の温度を検出する温度センサ２６を追加し、メインメモリ１６内の第三のデータを削除した構成となっている。温度センサ２６は、例えば撮像素子５の裏面に貼り付けられている。
【００４０】
以下、水平転送効率の補正方法について説明する。
図８は、第二実施形態のデジタルカメラにおける水平転送効率の補正方法を説明するためのフローチャートである。図８において図６と同じ処理には同一符号を付して説明を省略する。
ステップＳ２の後、デジタル信号処理部１７が、温度センサ２６から温度情報を取得することで、ステップＳ１での撮像時の水平電荷転送素子５３の温度を検出する（ステップＳ１３）。温度を検出した後は、デジタル信号処理部１７が、第一実施形態で説明したステップＳ５以降の処理を行う。
【００４１】
このように、温度センサ２６をデジタルカメラ内に設けておくことで、撮像時の水平電荷転送素子５３の温度を正確に検出することができ、水平転送効率の温度依存性を考慮した補正を精度良く行うことができる。又、温度検出のための信号処理が不要となるため、処理負荷を低減することができる。
【００４２】
又、温度センサ２６をデジタルカメラ内に設けておくことで、黒レベル検出用の光電変換素子を持たない撮像素子であっても対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第一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２】図１に示す撮像素子の構成例を示す平面模式図
【図３】第一のデータの例を示した図
【図４】第二のデータの例を示した図
【図５】第三のデータの例を示した図
【図６】第一実施形態のデジタルカメラにおける水平転送効率の補正方法を説明するためのフローチャート
【図７】本発明の第二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８】第二実施形態のデジタルカメラにおける水平転送効率の補正方法を説明するためのフローチャート
【符号の説明】
【００４４】
５  撮像素子
１６  メインメモリ
１７  デジタル信号処理部
５１  光電変換素子
５２  垂直電荷転送素子
５３  水平電荷転送素子
５４  出力部
【図１】
2009088707.tif 000003
【図２】
2009088707.tif 000004
【図３】
2009088707.tif 000005
【図４】
2009088707.tif 000006
【図５】
2009088707.tif 000007
【図６】
2009088707.tif 000008
【図７】
2009088707.tif 000009
【図８】
2009088707.tif 000010