JP2007104256A - 撮像素子、及びデジタルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】複数の出力チャンネルそれぞれの出力特性の違いを補正するに適した調整用の画素信号を出力する。
【解決手段】撮像素子３０は受光部３１および第１〜第４の出力チャンネル３２ａ〜３２ｄを有する。受光部３１は有効画素領域ＡＡと無効画素領域ＵＡを有する。無効画素領域ＵＡに第１〜第４の調整画素３８ａ〜３８ｄを配置する。第１の調整画素３８ａを第１の出力チャンネル３２ａに接続する。第２の調整画素３８ｂを第２の出力チャンネル３２ｂに接続する。第３の調整３８ｃを第３の出力チャンネル３２ｃに接続する。第４の調整画素３８ｄを第４の出力チャンネル３２ｄに接続する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の出力チャンネルを備える撮像素子とデジタルカメラに関する。

従来、複数の出力チャンネルから同時に複数の画素信号を出力することにより１フレームを構成する画素信号の出力の高速化が図られている。しかし、各出力チャンネルの間の出力特性を完全に合致させることは困難であり、ＦＰＮの発生およびＳ／Ｎの劣化の原因となっていた。特に同じ色に相当する画素信号を異なる出力チャンネルから出力する場合には、色を十分に再現することが難しかった。

そこで、撮像素子における画素配列をストライプ状にすることにより、単一の色に相当する画素信号を出力する出力チャンネルを一つにすることが提案されている（特許文献１参照）。

しかし、カラー画像を得るための撮像素子において、カラーフィルタの配列をストライプ状にすると、ベイヤー配列などに比べて水平解像度が低下するという問題が生じていた。
特開２００４−１７３１３１号公報

したがって、本発明では、複数の出力チャンネルを有する撮像素子であって、出力チャンネルごとの出力特性の違いを補正する信号処理ユニットに、補正を行うために最適な画素信号を出力する撮像素子の提供および再現性の高い画像を高速で撮像するデジタルカメラの提供を目的とする。

本発明の撮像素子は、カラーフィルタを透過する光の受光量に応じた画素信号を生成する光電変換手段を有する複数の撮像画素と、光の受光量に応じた第１の調整画素信号を生成する光電変換手段である第１の調整光電変換手段を有し受光面に入射する可視光の中の特定の帯域の光が吸収されること無く第１の調整光電変換手段に入射する第１の調整画素と、光の受光量に応じた第２の調整画素信号を生成する光電変換手段である第２の調整光電変換手段を有し受光面に入射する可視光の中の特定の帯域の光が吸収されること無く第２の調整光電変換手段に入射する第２の調整画素と、複数の撮像画素の一部において生成される画素信号と第１の調整画素信号とを出力する第１の出力チャンネルと、第１の出力チャンネルから出力される画素信号が生成される撮像画素とは別の複数の撮像画素の一部において生成される画素信号と第２の調整画素信号とを出力する第２の出力チャンネルとを備えることを特徴としている。

なお、第１、第２の調整画素にはカラーフィルタが未搭載であることが好ましい。

また、第１、第２の調整画素は受光面において画像の形成に用いられる有効領域の外部に配置されることが好ましい。

また、第１、第２の調整画素が複数であることが好ましい。

また、光の受光量に応じた第３の調整画素信号を生成する光電変換手段である第３の調整光電変換手段を有し受光面に入射する可視光の中の特定の帯域の光が吸収されること無く第３の調整光電変換手段に入射する第３の調整画素と、第１、第２の出力チャンネルから出力される画素信号が生成される撮像画素とは別の複数の撮像画素の一部において生成される画素信号と第３の調整画素信号を出力する第３の出力チャンネルとを備えることが好ましい。

また、光の受光量に応じた第４の調整画素信号を生成する光電変換手段である第４の調整光電変換手段を有し受光面に入射する可視光の中の特定の帯域の光が吸収されること無く第４の調整光電変換手段に入射する第４の調整画素と、第１〜第３の出力チャンネルから出力される画素信号が生成される撮像画素とは別の複数の撮像画素の一部において生成される画素信号と第４の調整画素信号を出力する第４の出力チャンネルとを備えることが好ましい。

本発明のデジタルカメラは、カラーフィルタを透過する光の受光量に応じた画素信号を生成する光電変換手段を有する複数の撮像画素と光の受光量に応じた第１の調整画素信号を生成する光電変換手段である第１の調整光電変換手段を有し受光面に入射する可視光の中の特定の帯域の光が吸収されること無く第１の調整光電変換手段に入射する第１の調整画素と光の受光量に応じた第２の調整画素信号を生成する光電変換手段である第２の調整光電変換手段を有し受光面に入射する可視光の中の特定の帯域の光が吸収されること無く第２の調整光電変換手段に入射する第２の調整画素と複数の撮像画素の一部において生成される画素信号と第１の調整画素信号とを出力する第１の出力チャンネルと第１の出力チャンネルから出力される画素信号が生成される撮像画素とは別の複数の撮像画素の一部において生成される画素信号と第２の調整画素信号とを出力する第２の出力チャンネルとを有する撮像素子と、第１、第２の調整画素信号を増幅して第１、第２の増幅信号を生成する第１、第２の増幅手段と、第１、第２の増幅手段に設定する第１、第２のゲインを記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶される第１、第２のゲインをそれぞれ第１、第２の増幅手段におけるゲインとして設定するゲイン設定手段とを備え、第１、第２のゲインは第１の調整画素と第２の調整画素とが同じ帯域の同じ光量の光を受光するときの第１、第２の調整画素信号に基づいて第１、第２の増幅手段において生成される第１、第２の増幅信号の信号強度を等しくさせる値に定められることを特徴としている。

本発明によれば、複数の出力チャンネルを有する撮像素子において出力チャンネルの出力特性の違いを補正するのに適した調整画素信号を出力することが可能になる。

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。
図１は、本発明の一実施形態を適用した撮像素子を有するデジタルカメラの内部構成を示すブロック図である。

デジタルカメラ１０は、レンズ１１、撮像素子３０、アナログゲイン制御部２０、画像信号処理部１２、表示部１３、外部記録部１４、マイコン制御部１５、メモリ部１６、操作部１７などによって構成される。

レンズ１１と撮像素子３０とは光学的に接続される。被写体の光学像（図示せず）が、レンズ１１によって撮像素子３０の受光面に結像される。撮像素子３０は例えばＣＭＯＳであり、撮像素子３０において被写体の光学像に相当する画像信号が生成される。

なお、レンズ１１と撮像素子３０との間にはシャッタ１８が設けられ、シャッタ１８が開いている間に、被写体の光学像が撮像される。シャッタ１８の開閉は、マイコン制御部１５によって制御される。

撮像素子３０は、アナログゲイン制御部２０を介して画像信号処理部１２に電気的に接続される。撮像素子３０において生成した画像信号に対して、アナログゲイン制御部２０において増幅処理、およびＡ／Ｄ変換が行われる。さらに画像信号は、画像信号処理部１２において所定の信号処理が施される。

画像信号処理部１２は、表示部１３および外部記録部１４に電気的に接続される。所定の信号処理が施された画像信号は、表示部１３に送られる。表示部１３において、送られる画像信号に相当する被写体像が表示される。また、所定の信号処理が施された画像信号は、外部記録部１４に格納される。

アナログゲイン制御部２０および画像信号処理部１２は、マイコン制御部１５に接続される。アナログゲイン制御部２０および画像信号処理部１２において行われる処理は、マイコン制御部１５によって制御される。

マイコン制御部１５は、メモリ部１６および操作部１７に接続される。メモリ部１６には、マイコン制御部１５によるデジタルカメラ１０全体の動作の制御に必要な情報が記憶される。使用者による操作部１７における操作入力に基づいて、マイコン制御部１５による所定の動作の制御が行なわれる。

次に、撮像素子３０の構成について、図２を用いて説明する。図２は、撮像素子３０の電気的構成を示すブロック図である。撮像素子３０は、受光部３１、第１〜第４の出力チャンネル３２ａ〜３２ｄ、垂直シフトレジスタ３４、および第１〜第４の水平シフトレジスタ３５ａ〜３５ｄによって構成される。

受光部３１において被写体の光学像が受光されることにより、画像信号が生成される。画像信号を形成する画素信号が、第１〜第４の出力チャンネル３２ａ〜３２ｄを介して撮像素子３０から出力される。画素信号の出力は、垂直シフトレジスタ３４および第１〜第４の水平シフトレジスタ３５ａ〜３５ｄによって制御される。

受光部３１の受光面には、有効画素領域ＡＡと無効画素領域ＵＡとが設けられる。なお、有効画素領域ＡＡに入射する光によって形成される光学像が、表示部１３に表示される。一方、無効画素領域ＵＡに入射する光によって形成される光学像は、表示部１３に表示されない。

有効画素領域ＡＡに、複数の撮像画素３３がマトリックス状に配置される。なお本実施形態では、７行８列のマトリックスを形成するように各撮像画素３３が配置される。なお、撮像画素３３にはフォトダイオード（ＰＤ）（図示せず）が設けられる。

無効画素領域ＵＡに、第１〜第４の調整画素３８ａ〜３８ｄが横１列に配置される。なお、第１〜第４の調整画素３８ａ〜３８ｄには、それぞれ第１〜第４の調整用ＰＤ（図示せず）が設けられる。

第１、第３、第２、第４、第１、第３、第２、第４の調整画素３８ａ、３８ｃ、３８ｂ、３８ｄ、３８ａ、３８ｃ、３８ｂ、３８ｄが順番に左から右に並べられる。なお、第１〜第４の調整画素３８ａ〜３８ｄは、有効画素領域内ＡＡの撮像画素３３と縦の列を形成するように、横方向の位置が調整される。以下の説明では、列の番号は左から右の順番であり、行の番号は下から上の順番とする。

有効画素領域ＡＡに配置される撮像画素３３は、ＲＧＢカラーフィルタによって覆われる。ＲＧＢカラーフィルタは、ベイヤー方式に配置される。撮像画素３３を覆うカラーフィルタの透過帯域の光が、撮像画素３３に設けられたＰＤに入射される。ＰＤにおいて、入射する帯域の光の受光量に応じた信号電荷が画素信号として生成される。

無効画素領域ＵＡに配置される第１〜第４の調整画素３８ａ〜３８ｄには、カラーフィルタが設けられない。したがって、第１〜第４の調整用ＰＤにおいて、入射する光の受光量に応じた信号電荷が第１〜第４の調整画素信号として生成される。

撮像画素３３および第１〜第４の調整画素３８ａ〜３８ｄは、選択線４０を介して垂直シフトレジスタ３４に接続される。選択線４０は、撮像画素３３または第１〜第４の調整画素３８ａ〜３８ｄの並ぶ行毎に設けられる。本実施形態では、撮像画素３３および第１〜第４の調整画素３８ａ〜３８ｄは８列に並んでおり、８本の選択線４０が設けられる。

垂直シフトレジスタ３４により、画素信号または調整画素信号の生成および出力を行なわせる画素の並ぶ行が選択される。なお、画素の並ぶ行の選択は、垂直シフトレジスタ３４からいずれかの選択線４０に選択信号を出力することにより実行される。

１列目および５列目の撮像画素３３および第１の調整画素３８ａは、第１の選択スイッチ３９ａを介して第１の出力チャンネル３２ａに接続される。３列目および７列目の撮像画素３３および第２の調整画素３８ｂは、第２の選択スイッチ３９ｂを介して第２の出力チャンネル３２ｂに接続される。

２列目および６列目の撮像画素３３および第３の調整画素３８ｃは、第３の選択スイッチ３９ｃを介して第３の出力チャンネル３２ｃに接続される。４列目および８列目の撮像画素３３および第４の調整画素３８は、第４の選択スイッチ３９ｄを介して第４の出力チャンネル３２ｄに接続される。

第１〜第４の選択スイッチ３９ａ〜３９ｄのＯＮ／ＯＦＦの切替は、それぞれ第１〜第４の水平シフトレジスタ３５ａ〜３５ｄによって制御される。したがって、第１〜第４の水平シフトレジスタ３５ａ〜３５ｄにより、画素信号または調整画素信号を出力チャンネルへ出力させる画素の並ぶ列が選択される。

第１の出力チャンネル３２ａは、第１の出力アンプ３６ａおよび第１の出力線３７ａによって形成される。第２の出力チャンネル３２ｂは、第２の出力アンプ３６ｂおよび第２の出力線３７ｂによって形成される。

第３の出力チャンネル３２ｃは、第３の出力アンプ３６ｃおよび第３の出力線３７ｃによって形成される。第４の出力チャンネル３２ｄは、第４の出力アンプ３６ｄおよび第４の出力線３７ｄによって形成される。

画素信号および第１〜第４の調整画素信号が、垂直シフトレジスタ３４、第１〜第４の選択スイッチ３９ａ〜３９ｄ、および第１〜第４の水平シフトレジスタ３５ａ〜３５ｄによって転送され、第１〜第４の出力線３７ａ〜３７ｄおよび第１〜第４の出力アンプ３６ａ〜３６ｄを介して撮像素子３０から出力される。画素信号および第１〜第４の画素信号が撮像素子３０から出力されるまでの動作について、以下に説明する。

なお、以下の説明においてｈ行ｉ列の撮像画素３３または第１〜第４の調整画素３８ａ〜３８ｄにおいて生成される画素信号はＸ（ｈ、ｉ）によって表現される。また、ＸはＲ、Ｇ、Ｂ、Ｙのいずれかであって、Ｒカラーフィルタに覆われる撮像画素３３において生成されるＲ画素信号はＲ（ｈ、ｉ）、Ｇカラーフィルタに覆われる撮像画素３３において生成されるＧ画素信号はＧ（ｈ、ｉ）、Ｂカラーフィルタに覆われる撮像画素３３において生成されるＢ画素信号はＢ（ｈ、ｉ）によって、第１〜第４の調整画素信号はＹ（１、ｉ）によって表現される。

まず、垂直シフトレジスタ３４により、撮像画素３３の並ぶ行あるいは第１〜第４の調整画素３８ａ〜３８ｄの並ぶ行が選択される。選択された行に並ぶ撮像画素３３または第１〜第４の調整画素３８ａ〜３８ｄにおいて、画素信号または第１〜第４の調整画素信号が生成され、第１〜第４の選択スイッチ３９ａ〜３９ｄに送られる。

次に、第１の水平シフトレジスタ３５ａにより、左から右に向けて第１の選択スイッチ３９ａがＯＮに切替えられる。第２の水平シフトレジスタ３５ｂにより、左から右に向けて第２の選択スイッチ３９ｂがＯＮに切替えられる。第３の水平シフトレジスタ３５ｃにより、左から右に向けて第３の選択スイッチ３９ｃがＯＮに切替えられる。第４の水平シフトレジスタ３５ｄにより、左から右に向けて第４の選択スイッチ３９ｄがＯＮに切替えられる。

第１〜第４の選択スイッチ３９ａ〜３９ｄがＯＮに切替えられることにより、画素信号または第１〜第４の調整画素信号が出力チャンネル３２ａ〜３２ｄに転送され、第１〜第４の出力アンプ３６ａ〜３６ｄから出力される。

なお、右端の第１〜第４の選択スイッチ３９ａ〜３９ｄに接続される列からの画素信号または第１〜第４の調整画素信号の出力が終わると、再び垂直シフトレジスタ３４により次に信号を出力させる行の選択が行なわれる。以後、同様の動作が繰返され、各撮像画素３３および第１〜第４の調整画素３８ａ〜３８ｄにおいて生成される画素信号および第１〜第４の調整画素信号が第１〜第４の出力チャンネル３２ａ〜３２ｄを介して出力される。

このような動作によって、図３に示すように、第１、第２、第３、第４の出力チャンネル３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄからは、最初にＹ（１、１）、Ｙ（１、３）、Ｙ（１、２）、Ｙ（１、４）が出力される。次のタイミングでは、Ｙ（１、５）、Ｙ（１、７）、Ｙ（１、６）、Ｙ（１、８）が出力される。

さらに次のタイミングでは、Ｒ（２、１）、Ｒ（２、３）、Ｇ（２、２）、Ｇ（２、４）が出力される。次のタイミングでは、Ｒ（２、５）、Ｒ（２、７）、Ｇ（２、６）、Ｇ（２、８）が出力される。

以後、同様にして第１の出力チャンネル３２ａからは、Ｇ（３、１）、Ｇ（３、５）、…、Ｒ（８、１）、Ｒ（８、５）が順番に出力される。また、第２の出力チャンネル３２ｂからは、Ｇ（３、３）、Ｇ（３、７）、…、Ｒ（８、３）、Ｒ（８、７）が順番に出力される。また、第３の出力チャンネル３２ｃからは、Ｂ（３、２）、Ｂ（３、６）、…、Ｇ（８、２）、Ｇ（８、６）が順番に出力される。また、第４の出力チャンネル３２ｄからは、Ｂ（３、４）、Ｂ（３、８）、…、Ｇ（８、４）、Ｇ（８、８）が順番に出力される。

前述のように、撮像素子３０から出力される画素信号および第１〜第４の調整画素信号は、アナログゲイン制御部２０に送られる。アナログゲイン制御部２０において行なわれる増幅処理等について、図４を用いて説明する。図４は、アナログゲイン制御部２０、画像信号処理部１２、およびマイコン制御部１５の内部構成を示すブロック図である。

アナログゲイン制御部２０には、第１〜第４のバリュアブルゲインアンプ（ＶＧＡ）２１ａ〜２１ｄと第１〜第４のＡ／Ｄコンバータ２２ａ〜２２ｄとが設けられる。第１の出力チャンネル３２ａは第１のＶＧＡ２１ａを介して第１のＡ／Ｄコンバータ２２ａに接続される。第２の出力チャンネル３２ｂは第２のＶＧＡ２１ｂを介して第２のＡ／Ｄコンバータ２２ｂに接続される。第３の出力チャンネル３２ｃは第３のＶＧＡ２１ｃを介して第３のＡ／Ｄコンバータ２２ｃに接続される。第４の出力チャンネル３２ｄは第４のＶＧＡ２１ｄを介して第４のＡ／Ｄコンバータ２２ｄに接続される。

第１〜第４の出力チャンネル３２ａ〜３２ｄから出力されるそれぞれの画素信号および第１〜第４の調整画素信号は第１〜第４のＶＧＡ２１ａ〜２１ｄによって増幅される。なお、第１〜第４のＶＧＡ２１ａ〜２１ｄにおけるゲインは変更可能である。第１〜第４のＶＧＡ２１ａ〜２１ｄのゲインは、マイコン制御部１５によって第１〜第４のゲインに設定される。

なお、第１〜第４のゲインは、後述するように初期設定の操作時に求められ、メモリ部１６に記憶される。通常の撮影時に、メモリ部１６に記憶された第１〜第４のゲインがマイコン制御部１５に設けられる補正処理部１５ｃｏによって、第１〜第４のＶＧＡ２１ａ〜２１ｄに設定される。

前述のように、増幅された画素信号および第１〜第４の調整画素信号は第１〜第４のＡ／Ｄコンバータ２２ａ〜２２ｄによって、アナログ信号からデジタル信号に変換される。前述の画素信号Ｘ（ｈ、ｉ）は、増幅されてデジタル信号である増幅信号ＤＸ（ｈ、ｉ）に変換される。

また、増幅信号ＤＸ（ｈ、ｉ）が画像信号処理部１２に送られ、画像信号処理部１２における処理部１２Ｐにおいて増幅信号にホワイトバランス処理、γ処理、Ｙ／Ｃ分離処理などの所定の信号処理が施される。

なお、画像信号処理部１２には、ゲイン算出部１２Ｇが設けられる。第１〜第４のゲインを求めるための操作部１７における初期設定の開始入力後に、ゲイン算出部１２Ｇが起動される。また、初期設定の開始入力後に、補正処理部１５ｃｏによって、第１〜第４のＶＧＡ２１ａ〜２１ｄのゲインは１に設定される。

ゲイン算出部１２Ｇは、第１〜第４のＡ／Ｄコンバータ２２ａ〜２２ｄに接続される。ゲイン算出部１２Ｇが起動され、第１〜第４のＶＧＡ２１ａ〜２１ｄのゲインが１に設定された後、第１〜第４のＡ／Ｄコンバータ２２ａ〜２２ｄから出力される第１〜第４の増幅信号がゲイン算出部１２Ｇに入力される。

なお、第１、第２の増幅信号は、第１、第２の調整画素信号、Ｒ画素信号、または奇数の列のＧカラーフィルタによって覆われる撮像画素３３において生成されるＧ画素信号に基づいて生成される。また、第３、第４の増幅信号は、第３、第４の調整画素信号、Ｂ画素信号、または偶数の列のＧカラーフィルタによって覆われる撮像画素３３において生成されるＧ画素信号に基づいて生成される。

ゲイン算出部１２Ｇにおいて、第１〜第４の調整画素信号に基づいて生成する第１〜第４の増幅信号を用いて、第１〜第４のゲインが算出される。例えば、第１〜第４の調整画素信号に基づいて生成する第１、第２、第３、第４の増幅信号、例えば、ＤＹ（１、１）、ＤＹ（１、３）、ＤＹ（１、２）、ＤＹ（１、４）が、第１〜第４のゲインを求めるために用いられる。

まず、第１〜第４の増幅信号の信号強度の平均値に相当する平均信号Ｙａｖｅが生成される。次に平均信号Ｙａｖｅの信号強度を第１の増幅信号ＤＹ（１、１）の信号強度によって除すことにより、第１のゲインが求められる。同様に平均信号Ｙａｖｅの信号強度を第２〜第４の増幅信号ＤＹ（１、３）、ＤＹ（１、２）、ＤＹ（１、４）の信号強度によって除すことにより、第２〜第４のゲインが求められる。

求められた第１〜第４のゲインがメモリ部１６に記憶される。前述のように、初期設定後の、通常の撮影時には、メモリ部１６に記憶された第１〜第４のゲインを用いて画素信号の増幅処理が行われる。

このように、第１〜第４のゲインは、第１〜第４の調整画素３８ａ〜３８ｄが同じ帯域の同じ光量の光を受光するときの第１〜第４の調整画素信号を用いて生成される第１〜第４の増幅信号を一致させる値に定められる。なお、初期設定において、同じ帯域の同じ光量の光を第１〜第４の調整画素３８ａ〜３８ｄに受光させることが必要である。

初期設定時には白色光が照射される全面が白色に塗られた調整板を撮影することにより、第１〜第４の調整画素３８ａ〜３８ｄに同じ帯域の同じ光量の光が受光される。または、初期設定時に所定の色成分を含む光が照射される前面が所定の色に塗られた調整板を撮影することによっても、第１〜第４の調整画素３８ａ〜３８ｄに同じ帯域の同じ光量の光が受光される。

以上のように、本実施形態の撮像素子によれば、複数の出力チャンネルそれぞれの出力特性の違いを補正するために適した調整用の画素信号を出力することが可能になる。

第１〜第４の調整画素３８ａ〜３８ｄを設けることなく、複数の出力チャンネルから出力される同じ色の画素信号に基づく第１〜第４のゲインによって出力特性の違いを補正することも可能である。

例えば、第１、第２の出力チャンネル３２ａ、３２ｂから出力されるＲ画素信号に基づいて第１、第２のゲインを求め、第３、第４の出力チャンネル３２ｃ、３２ｄから出力されるＢ画素信号に基づいて第３、第４のゲインを求め、第１〜第４のゲインにより出力特性の違いを補正可能である。

一方、カラーフィルタごとの分光感度の違いが画素信号に含まれることがある。それゆえ、本実施形態のようにカラーフィルタを設けない調整用ＰＤでは撮像素子の受光面に入射する可視光の中の特定の帯域の光が吸収されず、調整用ＰＤにおいて生成する調整用画素信号には分光感度の差が生じない。したがって、調整用画素信号を用いて第１〜第４のゲインを求めることにより、さらに正確な出力特性の違いの補正が可能になる。

なお、本実施形態において、第１〜第４の出力チャンネル３２ａ〜３２ｄごとに２つの調整画素が接続される構成であるが、少なくとも一つの調整画素が接続されればよい。それゆえ、撮像素子３０には、出力チャンネルと同じ数の調整画素が設けられればよい。

また、本実施形態において、撮像素子３０は４つの出力チャンネルを有しているが４つに限定されるものでなく、複数有していればよい。出力チャンネルごとに少なくとも一つの調整用ＰＤが接続されていれば、本実施形態と同じ効果が得られる。

また、本実施形態において有効画素領域ＡＡには７行８列に撮像画素３３が、無効画素領域ＵＡには１行８列の第１〜第４の調整画素３８ａ〜３８ｄが配置される構成であるが、これに限られるものでなく、いずれの画素領域において何行何列の撮像画素３３または第１〜第４の調整画素３８ａ〜３８ｄが配置されてもよい。また、撮像画素３３および第１〜第４の調整画素３８ａ〜３８ｄはマトリックス状に配置されるが、いかなる２次元状の配置であってもよい。

また、第１〜第４の調整画素３８ａ〜３８ｄは無効画素領域ＵＡに配置されるが、有効画素領域ＡＡに設けられる構成であってもよい。第１〜第４の調整画素信号は輝度信号であり、カラー画像の形成には寄与しない。しかし、周囲の撮像画素から第１〜第４の調整画素３８ａ〜３８ｄにおける画素信号を擬似的に補間することは可能だからである。ただし、補間によるモアレなどが発生する可能性が高くなるため、無効画素領域ＵＡに配置することが好ましい。

また、本実施形態において撮像素子はＣＭＯＳ撮像素子であるが、ＣＣＤ撮像素子などの他の撮像素子であってもよい。

また、本実施形態において、第１〜第４のゲインを、第１〜第４の増幅信号の信号強度の平均値を第１〜第４の増幅信号の信号強度で除すことにより求める構成であるが、設定される第１〜第４のゲインで増幅された第１〜第４の増幅信号の信号強度を同じにさせる値であれば、どのような値であってもよい。

また、本実施形態において、第１〜第４のゲインを求めるためにゲイン算出部を設ける構成であるが、無くてもよい。このような、第１〜第４のゲインの算出は１度だけでも良く、デジタルカメラ１０の製造時に外部装置を用いて、第１〜第４のゲインを求め、メモリ部１６に記憶させることによっても、本実施形態と同様の効果を有する。

ただし、本実施形態のように、デジタルカメラ１０にゲイン算出部１２Ｇを設けることにより、製造後にも再度第１〜第４のゲインを更新可能となる。したがって、出力特性が時間の経過とともに変わるような場合にも、前述の効果を維持できる。

本発明の一実施形態を適用した撮像素子を有するデジタルカメラの内部構成を示すブロック図である。 撮像素子の構成を示すブロック図である。 各出力チャンネルから出力される画素信号の出力されるタイミングを説明するための図である。 アナログゲイン制御部、画像信号処理部、およびマイコン制御部の内部構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ デジタルカメラ
１２ 画像信号処理部
１２Ｇ ゲイン算出部
１５ マイコン制御部
１５ｃｏ 補正処理部
１６ メモリ部
２０ アナログゲイン制御部
２１ａ〜２１ｄ 第１〜第４のバリュアブルゲインアンプ（ＶＧＡ）
２２ａ〜２２ｄ 第１〜第４のＡ／Ｄコンバータ
３０ 撮像素子
３２ａ〜３２ｄ 第１〜第４の出力チャンネル
３３ 撮像画素
３８ａ〜３８ｄ 第１〜第４の調整画素
ＡＡ 有効画素領域
ＵＡ 無効画素領域

Claims (7)

1. カラーフィルタを透過する光の受光量に応じた画素信号を生成する光電変換手段を有する複数の撮像画素と、
   光の受光量に応じた第１の調整画素信号を生成する光電変換手段である第１の調整光電変換手段を有し、受光面に入射する可視光の中の特定の帯域の光が吸収されること無く前記第１の調整光電変換手段に入射する第１の調整画素と、
   光の受光量に応じた第２の調整画素信号を生成する光電変換手段である第２の調整光電変換手段を有し、前記受光面に入射する可視光の中の特定の帯域の光が吸収されること無く前記第２の調整光電変換手段に入射する第２の調整画素と、
   複数の前記撮像画素の一部において生成される画素信号と、前記第１の調整画素信号とを出力する第１の出力チャンネルと、
   前記第１の出力チャンネルから出力される画素信号が生成される撮像画素とは、別の複数の前記撮像画素の一部において生成される画素信号と、前記第２の調整画素信号とを出力する第２の出力チャンネルとを備える
   ことを特徴とする撮像素子。
2. 前記第１、第２の調整画素には、前記カラーフィルタが未搭載であることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
3. 前記第１、第２の調整画素は、前記受光面において画像の形成に用いられる有効領域の外部に配置されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像素子。
4. 前記第１、第２の調整画素が複数であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の撮像素子。
5. 光の受光量に応じた第３の調整画素信号を生成する光電変換手段である第３の調整光電変換手段を有し、前記受光面に入射する可視光の中の特定の帯域の光が吸収されること無く前記第３の調整光電変換手段に入射する第３の調整画素と、
   前記第１、第２の出力チャンネルから出力される画素信号が生成される撮像画素とは、別の複数の前記撮像画素の一部において生成される画素信号と、前記第３の調整画素信号を出力する第３の出力チャンネルとを備える
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の撮像素子。
6. 光の受光量に応じた第４の調整画素信号を生成する光電変換手段である第４の調整光電変換手段を有し、前記受光面に入射する可視光の中の特定の帯域の光が吸収されること無く前記第４の調整光電変換手段に入射する第４の調整画素と、
   前記第１〜第３の出力チャンネルから出力される画素信号が生成される撮像画素とは、別の複数の前記撮像画素の一部において生成される画素信号と、前記第４の調整画素信号を出力する第４の出力チャンネルとを備える
   ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の撮像素子。
7. 請求項１に記載の撮像素子と、
   前記第１、第２の調整画素信号を増幅して第１、第２の増幅信号を生成する第１、第２の増幅手段と、
   前記第１、第２の増幅手段に設定する第１、第２のゲインを記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶される前記第１、第２のゲインをそれぞれ、前記第１、第２の増幅手段におけるゲインとして設定するゲイン設定手段とを備え、
   前記第１、第２のゲインは、前記第１の調整画素と前記第２の調整画素とが同じ帯域の同じ光量の光を受光するときの前記第１、第２の調整画素信号に基づいて、前記第１、第２の増幅手段において生成される第１、第２の増幅信号の信号強度を等しくさせる値に定められる
   ことを特徴とするデジタルカメラ。

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