JP2009038644A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源変動・外来ノイズ等による縞状のノイズを低減し、画質向上を図ることができる撮像装置を提供する。
【解決手段】本発明の撮像装置は、撮影状態を選択できる撮影モード設定手段（操作部１６０）と、遮光された画素の電圧出力から行あるいは列のオフセットを求めるオフセット手段（ＤＦＥ１１７）とを備える。また、システム制御部１５０は、オフセットに係数を掛けて補正量を求め、遮光されていない１行あるいは１列の画素の出力を補正する。そして、係数を、撮影モード設定手段で設定された撮影モードもしくは構成状況によって変更する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子を用いた撮像装置に関するもので、特に、撮影画像の画質向上技術に特徴のある撮像装置に関する。

近年、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を使用したデジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置が普及している。

ＣＭＯＳ撮像素子もＣＣＤ撮像素子と同様に多画素化が進み、その影響で、個々の画素サイズが小さくなるために光信号も小さくなる。そして、個々の画素の光信号が小さくなる影響を画質に影響させない（Ｓ／Ｎを悪化させない）ために、低ノイズ化を図ることが必要となってきている。

ＣＭＯＳ撮像素子の構成について、図８乃至図１０を用いて説明する。

図８は、撮像素子の概略構成図である。

図８において、撮像素子は、画素が遮光されている周知の水平オプティカルブラック（ＨＯＢ）５１、ＨＯＢ５１と同様に画素が遮光されている周知の垂直オプティカルブラック（ＶＯＢ）５２、通常の遮光されていない画素エリアである有効部５３を有する。

図９は、撮像素子の単位画素の回路図である。

図９の単位画素６０において、フォトダイオード（ＰＤ）６１は、不図示の撮影レンズによって結像された光画像を受けて電荷を発生し蓄積する。転送スイッチ（ＴＸ）６２は、ＭＯＳトランジスタで構成されている。フローティングディフージョン（ＦＤ）６４は、コンデンサで構成されている。

ＰＤ６１で蓄積された電荷をＴＸ６２でＦＤ６４に転送する。ＦＤ６４で電荷が電圧に変換され、アンプ６５からソースフォロワで出力される。行の選択スイッチ６６は、垂直出力線６７に画素信号を出力する。リセットスイッチ６３は、ＦＤ６４の電位をリセットする。

図１０は、多チャンネル構成の撮像素子の全体レイアウト図である。

既に図９で説明済みの単位画素６０がマトリックス上に配置〔画素６０（１−１）乃至６０（ｎ−ｍ）〕される。各画素の蓄積制御は、垂直走査回路７７からの信号（転送スイッチ６２の制御信号φＴＸ、リセットスイッチ６３の制御信号φＲＥＳ、選択スイッチ６６の制御信号φＳＥＬ）により行われる。

また、垂直出力線６７は、垂直方向画素に共通で接続されており、垂直出力線６７は１ライン毎に、Ｓ−Ｎ回路７５〔７５（１）乃至７５（ｍ）〕に接続されている。Ｓ−Ｎ回路７５〔７５（１）乃至７５（ｍ）〕の出力選択等の制御は水平走査回路７６〔７６ａ、７６ｂにより行われる。

Ｓ−Ｎ回路７５〔７５（１）乃至７５（ｍ）〕の出力は出力アンプ７４〔７４−１乃至７４−４〕を介して後段の処理回路（不図示のＡＦＥ等）へ出力される。

図１０に示す撮像素子（ＣＭＯＳ撮像素子）においては、高速処理等に対応するために、水平の複数画素（図１０では４画素）を同時に処理できるよう、出力アンプ７４は４個備え、出力経路に振り分けて出力する構成となっている。

また、該構成を効率的にレイアウトするために、垂直出力線６７−Ｓ−Ｎ回路７５−出力アンプ７４となる出力経路を、水平画素のうちの奇数画素の出力ライン〔１列、３列等〕は撮像素子の上部に配置している。そして、水平画素のうちの偶数画素の出力ライン〔２列、４列等〕は撮像素子の下部に配置している。

即ち、該撮像素子の信号出力経路において、奇数列の出力経路は『画素出力−撮像素子上部のＳ−Ｎ回路ブロック７５ａ−撮像素子上部の出力アンプブロック７４ａ（７４−１及び７４−３）』とする。また、偶数列の信号出力経路は『画素出力−撮像素子下部のＳ−Ｎ回路ブロック７５ｂ−撮像素子下部の出力アンプブロック７４ｂ（７４−２及び７４−４）』とする。このように撮像素子の信号出力経路は２つに大きく分けられるものである。

ところで、Ｓ−Ｎ回路７５はＣＭＯＳ撮像素子固有のノイズを除去するものであり、これによりＣＣＤと同等のＳ／Ｎを得ることができるようになっている。

行選択スイッチ６６で選択された行の画素出力に対して、それぞれ信号成分Ｓとノイズ成分Ｎを保持し、出力アンプ７４により各画素の信号成分Ｓからノイズ成分Ｎを減算してノイズの無い画素信号が出力される。

ノイズ成分とは、ＴＸ６２がオフの状態で、リセットスイッチ６３のパルスでリセットされたＦＤ６４の出力信号が、アンプ６５、行選択スイッチ６６及び垂直出力線６７を介してＳ−Ｎ回路７５のＮ信号として保持されたものである。ノイズ成分にはＦＤ６４のリセットノイズ、アンプ６５のゲートソース間電圧の画素間ばらつき等がある。

ＴＸ６２をパルスでオンにすることでＰＤ６１の電荷をＦＤ６４で電圧に変換して、ノイズ成分と同様にＳ−Ｎ回路７５でＳ信号として信号成分が保持される。このときリセットしたときのノイズがＳ信号に加算されることになる。アンプ７４で信号を読み出すときにＳ信号からＮ信号を引くことで、ノイズ成分がキャンセルされる。

低ノイズ化に関して、特許文献１では、以下の提案がなされている。即ち、周波数の高いノイズを低減させるために、遮光された画素の出力からオフセットを求め、遮光されている画素と遮光されていない画素の構造的な容量差等を鑑みてオフセットに係数をかけて補正を行う。
特開２００６−１９１４４９号公報

上記従来技術においては、遮光画素と遮光されていない画素での容量差に係数を掛けた補正量で遮光画素のオフセット補正（シェーディング補正）を行っている。従って、画素部に入るノイズ（例えば、画素電源系に発生する高周波ノイズ等）に対しては、充分な補正効果を得られる。

しかし、撮像素子の異なる部分（例えば、後段の出力アンプ等）に入るノイズに対しては画素部の構造的な容量差等の影響がない場合もあり、上記構造的な容量差を考慮した係数を掛けたオフセット補正では充分な効果を得られない。

ノイズに関しては、回路ノイズ（画素電源系ノイズ）以外に、一般的に、撮像装置外から来る外来ノイズや撮像装置内のアクチュエータ駆動（シャッタ駆動、モータ駆動、フラッシュ部充電等）時に発生するノイズが考えられる。

図１１に、通常動作（画素信号読み出し時のアクチュエータ駆動なし）時及びアクチュエータ駆動（画素信号読み出し時のアクチュエータ駆動あり）時の、遮光画素エリアと遮光されていない画素エリアの垂直シェーディングを示す。

図１１（ａ）は、通常動作時の遮光画素エリア、（ｂ）は通常動作時の遮光されていない画素エリアのシェーディングであり、比較すると（ａ）＞（ｂ）であ。上記Ｔ１００３９２６９で提案されている補正を実施した（ｃ）を確認すると、オフセットレベルとしては、
（ｂ）−（ａ）×Ｘ ＝（ｃ）≒０〔Ｘは固定値（経験的に０．４〜０．８程度）〕
となり、ノイズの影響はほぼ補正されている。

一方、図１１（ｄ）は、アクチュエータ駆動時の遮光画素エリア、（ｅ）はアクチュエータ駆動時の遮光されていない画素エリアのシェーディングである。比較すると（ｄ）＞（ｅ）ではあるが、上記、通常動作時と同じ係数Ｘを掛けて補正した（ｆ）を確認すると、
（ｅ）−（ｄ）×Ｘ ＝（ｆ）＞０
となり、ノイズの影響を補正しきれていない。

アクチュエータ駆動によるノイズの影響は、駆動されているアクチュエータにより異なる。また、画素信号読み出し中にアクチュエータを駆動させるか否かは撮影モードにより異なるのが一般的である。

例えば、『連写撮影モードが設定されている場合は、撮影された画像信号を読み出し中にシャッタ駆動モータを駆動』、『連続測距モードが設定されている場合は、撮影された画像信号を読み出し中に撮影レンズのモータを駆動』等が挙げられる。また、『フラッシュ部においても連続撮影に対応するため、撮影された画像信号を読み出し中に充電動作に入る』が挙げられる。

上記のように、アクチュエータが異なる場合、撮像素子に対する位置や、ノイズ発生レベルも異なるため、画像に対する影響度も、遮光画素エリアと遮光されていない画素エリアのノイズ量の差も異なってくる。

即ち、ノイズ発生するノイズ源と、動作状態により、遮光画素領域と遮光されていない画素領域での差が異なってしまうため、全ての動作状態を同一の係数で補正値（補正データ）を算出した場合、補正量に過不足が生じてしまうこととある。

本発明の目的は、電源変動・外来ノイズ等による縞状のノイズを低減し、画質向上を図ることができる撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の撮像装置は、遮光されている画素と遮光されていない画素を有し、行あるいは列単位で、画素内で光電変換する撮像素子を使用した撮像装置において、撮影モードを選択できる撮影モード設定手段と、遮光された画素の電圧出力から行あるいは列のオフセットを求めるオフセット手段と、前記オフセットに係数を掛けて補正量を求め、遮光されていない１行あるいは１列の画素の出力を補正するとともに、前記係数を、前記撮影モード設定手段で設定された撮影モードもしくは構成状況によって変更する制御を行うシステム制御手段とを備えることを特徴とする。

請求項９記載の撮像装置は、遮光されている画素と遮光されていない画素を有し、行あるいは列単位で、画素内で光電変換する撮像素子を使用した撮像装置において、撮影モードを選択できる撮影モード設定手段と、遮光された画素の電圧出力から行あるいは列のオフセットを求めるオフセット手段と、前記オフセットに係数を掛けて補正量を求め、遮光されていない１行あるいは１列の画素の出力を補正するとともに、前記係数を、遮光された画素の行あるいは列のオフセット振幅によって変更する制御を行うシステム制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明の撮像装置によれば、電源変動・外来ノイズ等による縞状のノイズを低減し、画質向上を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置の全体ブロック図である。

本発明の撮像装置は、遮光されている画素と遮光されていない画素を有し、行あるいは列単位で、画素内で光電変換する撮像素子を使用したものである。

図１において、周知の撮影用レンズ（レンズ）１１０には不図示のモータが備えられ、後述する測距制御部（ＡＦ）１４２の処理結果に応じて、モータを駆動し、焦点を合わせる機構が備えられている。レンズ制御部１１１は、撮影用レンズ１１０からの情報をシステム制御部１５０に伝達するとともに、撮影用レンズ１１０の動作制御を行う。

シャッタ１１２は、撮像素子１１４の露光量を制御する。光学像を電気信号に変換する撮像素子１１４は、本実施の形態ではＣＭＯＳ撮像素子を使用している（ＣＭＯＳ撮像素子の内部構成については、既に図８乃至図１０で説明済みであるため、ここでの詳細説明は割愛する）。

撮像素子１１４は、光電変換を行う半導体部の上面に、画素毎に、光を透過・集光するためのマイクロレンズＭＬと、ベイヤー配列で分光透過率の異なるカラーフィルタＣＦを有している。また、遮光画素部（オプティカルブラック：ＯＢ）も備えている。

アナログフロントエンド回路（ＡＦＥ）１１６は、撮像素子１１４から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器や、クランプ回路（オフセット調整回路）、Ｄ／Ａ変換器を含んでいる（詳細については図２にて後述する）。

デジタルフロントエンド回路（ＤＦＥ）１１７は、各画素からＡＦＥ１１６を介したデジタル出力を受けて補正や並び替え等のデジタル処理を行う（詳細については図３にて後述する）。

タイミング発生回路（ＴＧ）１１８は、撮像素子１１４、ＡＦＥ１１６、ＤＦＥ１１７にクロック信号や制御信号を供給するものであり、メモリ制御部１２２及びシステム制御部１５０によって制御される。

画像処理部１２０は、ＤＦＥ１１７からのデータあるいはメモリ制御部１２２からのデータに対して所定の画素補間処理や色変換処理を行う。画像処理部１２０は、必要に応じて撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行う。

ＡＦ１４２及び測光制御部（ＡＥ）１４６は、システム制御部１５０により、ＡＦ（オートフォーカス）処理、ＡＥ（自動露出）処理を行う。ＡＥ１４６は、フラッシュ部（ストロボ）１４８と連携することにより、フラッシュ撮影機能も有する。

メモリ制御部１２２は、ＡＦＥ１１６、ＤＦＥ１１７、ＴＧ１１８、画像処理部１２０、画像表示メモリ１２４、メモリ１３０を制御する。

ＤＦＥ１１７からのデータは、画像処理部１２０及びメモリ制御部１２２を介して、あるいは直接、メモリ制御部１２２を介して画像表示メモリ１２４あるいはメモリ１３０に書き込まれる。

画像処理部１２０において、撮像素子１１４から出力される電荷信号に対し、後述するメモリ１５２に格納された補正データ等を元に補正をかけて、各出力信号をカラー変換等の現像処理を行って画像化する。

尚、シェーディング補正等の処理に関しては、画像処理部１２０で行う場合もあるが、本実施の形態では、ＤＦＥ１１７内で処理するものとして説明する。

画像表示部１２８は、ＴＦＴ方式のＬＣＤからなる。メモリ１３０は、撮影された静止画像や動画像を格納するためのものであり、所定枚数の静止画像や所定時間の動画像を格納するのに十分な記憶容量を有している。

シャッタ制御部１４０はシャッタ１１２を制御する。温度計１４４は、撮影環境における周囲温度やカメラ内部（撮像素子周辺等）の温度を測定する。フラッシュ部１４８は、暗時の撮影に使用するものであり、ＡＦ補助光の投光機能等も兼ねている。

フラッシュ部１４８は、通常は該撮像装置に固着的に設置されているアクセサリーシュー１４７に直接接続されるものであるが、撮影状況に応じて、フラッシュ部１４８を専用ケーブル等で撮像装置から離した部分に接続することも可能となっている。

フラッシュ部１４８がアクセサリーシュー１４７に直接接続されているか、専用ケーブル等により接続されているかは、アクセサリーシュー１４７の通信ラインの一部を使用し判断できるように構成されている。

撮像装置全体を制御するシステム制御部１５０は周知のＣＰＵ等を内蔵する。メモリ１５２は、システム制御部１５０の動作用の定数、変数、プログラム等を記憶するものであり、予め設定されているシェーディング補正データ等はメモリ１５２に格納されている。

不揮発性メモリ１５６は、後述するプログラム等が格納された電気的に消去・記録可能なＥＥＰＲＯＭ等の記憶部である。操作部（撮影モード設定手段）１６０は、システム制御部１５０の各種動作指示を入力するための周知のメインスイッチ（起動スイッチ）、シャッタスイッチ、撮影モード等の切り替えを行うためのモード設定ダイアル等を含んでいる。

操作部１６０には、押し込むことで２つのスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２）が段階的にＯＮするシャッタスイッチがある。このシャッタスイッチスイッチは、第一段階（ＳＷ１ ＯＮ）で、ＡＦ（オートフォーカス）処理、ＡＥ（自動露出）処理、ＡＷＢ（オートホワイトバランス）処理、ＥＦ（フラッシュ調光）処理等の動作を行う。

また、シャッタスイッチスイッチは、第二段階（ＳＷ２ ＯＮ）で、シャッタ制御部１４０等を制御し、撮像素子１１４から読み出した信号をＡＦＥ１１６、メモリ制御部１２２を介してメモリ１３０に書き込む露光処理を行う。

また、シャッタスイッチスイッチは、画像処理部１２０やメモリ制御部１２２での演算を用いた現像処理、メモリ１３０から画像データを読み出し、圧縮を行い、記録媒体１２００に画像データを書き込む記録処理という一連の処理の動作開始を行わせる。

また、操作部１６０にはモード設定ダイアルがある。モード設定ダイアルは、各種撮影モード（自動撮影モード、プログラム撮影モード、シャッタ速度優先撮影モード、絞り優先撮影モード、マニュアル撮影モード、夜景撮影モード、天体撮影モード、ポートレート撮影モード等）の切り替えを行う。

また、操作部１６０には、単写／連写を切り替える単写／連写スイッチ、連続的にＡＦ処理・レンズの焦点合わせ動作を繰り返す連続測距動作設定スイッチ（通常は１回だけの測距動作）がある。また、操作部１６０には、撮影感度（ＩＳＯ感度）を設定するＩＳＯ感度設定スイッチ、各種システムに電源供給するための電源スイッチ等がある。

電源制御部１８２は、電池検出回路やＤＣ−ＤＣコンバータ等から構成されている、電源部１８６は、アルカリ電池やリチウム電池等の一次電池、ＮｉＣｄ電池、ＮｉＭＨ電池、Ｌｉ電池等の二次電池、ＡＣアダプタ等からなる。着脱可能な記録媒体１２００は、メモリカードやハードディスク等である。

図２は、図１におけるアナログフロントエンド（ＡＦＥ）のブロック図である。

図２において、ＡＦＥ１１６は、感度調整に使われるゲインコントロールアンプ（アンプ）２１、アナログデジタル変換部（ＡＤ部）２２、水平ＯＢクランプＬＰＦ２３を備える。水平ＯＢクランプＬＰＦ２３は、各ラインのＯＢ出力と黒レベルとのオフセットに係数をかけて徐々に追随させている。これは本来微小かつ緩やかなダークシェーディングを補正するものである。

（第１の実施の形態）
図３は、図１におけるデジタルフロントエンド（ＤＦＥ）の第１の実施の形態に係る要部ブロック図である。

第１のブロック３１では、水平ライン毎に撮像素子１１４の所定範囲（本実施の形態では水平オプティカルブラック（ＨＯＢ）の所定エリアの画素）の出力を、出力アンプ毎に平均化する。そして、ＡＦＥ１１６のダークシェーディング補正で除去しきれないノイズの高周波成分のオフセット量を求める。

これは画素からの出力経路で異なるランダムノイズの影響を小さくするためであり、且つ、出力が多チャンネル化された撮像素子１１４の場合でも、グループ毎のデータとすることで、チャンネル毎に設定するよりも補正データ数を削減することができる。

第２のブロック３２では、第１のブロック３１で出力アンプ毎（チャンネル毎）に平均化したデータを平均した補正データを算出している。第１のブロック３１でサンプリングしたデータに係数を掛けたり、垂直方向データの複数画素単位での移動平均化等の演算を行って補正データを算出する場合は、本ブロックで行ってよい。

尚、第２のブロック３２では出力アンプ毎に平均化していると記載しているが、本発明はそれに限られたものではない。例えば、複数の出力アンプが集まった構成の出力ブロック毎にグループ化した補正データとしても、また、全出力経路（出力アンプ）を平均化して補正データとしても何ら問題はない。

第３のブロック３３では、第２のブロック３２で得られた補正量で有効部の画素出力を補正している。

上記説明からわかるように、本実施の形態において、ＤＦＥ１１７は、ノイズの高周波成分のオフセット量を求めるオフセット部を兼ねている。

但し、本発明のオフセットを求めるオフセット部は、ＤＦＥ１１７に限られたものではなく、例えば、ＡＦＥ１１６や画像処理部１２０で検出しても、プログラムにより算出しても、何ら問題はない。

図４は、第１の実施の形態に係る垂直方向のシェーディングの一例を示す図である。

図４（ａ）は、通常撮影時の撮像素子１１４の出力アンプの出力を平均化した垂直方向のシェーディングを示している。遮光された画素エリアであるＯＢ部のシェーディングをａ−１、遮光されていない画素エリアである有効部のシェーディングをａ−２として示している。

図４（ａ）でわかるように、緩やかなシェーディングが発生しており、図４（ｂ）は、その緩やかなシェーディングを示しており、水平ＯＢクランプＬＰＦ２３によって補正されるものである。

図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示す緩やかなシェーディング相当の補正を行った（水平ＯＢクランプＬＰＦ２３にて緩やかなダークシェーディングに追従して一律の黒レベル近辺にオフセットした）状態のシェーディングを示している。

図４（ｃ）では、緩やかなシェーディングは補正され、高周波成分のノイズのみが残ったシェーディングとなっているのがわかる。図４（ｃ）にも、遮光された画素エリアであるＯＢ部のシェーディングをｃ−１、遮光されていない画素エリアである有効部のシェーディングをｃ−２として示している。図４（ｃ）からもわかるように、通常撮影時のシェーディングの高周波成分はｃ−１＞ｃ−２ である。

図４（ｄ）は、図４（ｃ）のシェーディングに対してＤＦＥ１１７による補正を完了した状態での、出力アンプの出力を平均化した垂直方向のシェーディングを示している。ＤＦＥ１１７による有効部の補正には、ＯＢ部のシェーディングデータ高周波成分に対して有効部の振幅比率分Ｘｃ（≒ｃ−２／ｃ−１）を乗じたデータを使用している。

図４（ｄ）でわかるように、図４（ｃ）で残っていた高周波ノイズが、ＤＦＥ１１７による補正を行うことで低減している。

同様に、図４（ｅ）は、通常とは異なる撮影モードでの撮影時、例えば、連続測距モード時の撮像素子１１４の出力アンプの出力を平均化した垂直方向のシェーディングを示している。

図４（ｅ）には、図４（ａ）と同様に、遮光された画素エリアであるＯＢ部のシェーディングをｅ−１、遮光されていない画素エリアである有効部のシェーディングをｅ−２として示している。

図４（ｅ）でわかるように、緩やかなシェーディングが発生しており、図４（ｆ）はその緩やかなシェーディングを示しており、水平ＯＢクランプＬＦＰ２３によって補正されるものである。

図４（ｇ）は、図４（ｆ）に示す緩やかなシェーディング相当の補正を行った（水平ＯＢクランプＬＦＰ２３にて緩やかなダークシェーディングに追従して一律の黒レベル近辺にオフセットした）状態のシェーディングを示している。

図４（ｇ）では、緩やかなシェーディングは補正され、高周波成分のノイズのみが残ったシェーディングとなっているのがわかる。図４（ｇ）にも、遮光された画素エリアであるＯＢ部のシェーディングをｇ−１、遮光されていない画素エリアである有効部のシェーディングをｇ−２として示している。

図４（ｇ）からもわかるように、本撮影モードでの撮影時のシェーディングの高周波成分は、図４（ｃ）と異なり、ｇ−１≒ｇ−２である。

図４（ｈ）は、図４（ｇ）のシェーディングに対してＤＦＥ１１７による補正を完了した状態での、出力アンプの出力を平均化した垂直方向のシェーディングを示している。ＤＦＥ１１７による有効部の補正には、ＯＢ部のシェーディングデータ高周波成分に対して有効部の振幅比率分Ｘｈ（≒ｇ−２／ｇ−１）を乗じたデータを使用している。

図４（ｄ）でわかるように、図４（ｃ）で残っていた高周波ノイズが、ＤＦＥ１１７による補正を行うことで、ノ低減している。

上記説明からもわかるように、本発明のシェーディング補正は、遮光された画素部のシェーディングデータ（オフセット）に対して係数掛けしたデータを用いて行うが、係数は撮影モードにより変更する。

但し、上記説明では、通常モードと連続測距モードで異なる値を設定しているが、設定は一例であり、本発明はこれに限定したものではなく、仮に、係数設定が通常モード≒連続測距モード であっても何ら問題はない。

また、上記説明では、係数は「有効部／ＯＢ部のオフセット比率に近似した値」という意味合いの説明を行っているが、本発明はそれに限定されるものではなく、それぞれの補正係数は経験値・実測値等でチューニングされた値であっても何ら問題はない。

図５は、図１の撮像装置によって実行される垂直方向のシェーディング補正（高周波オフセット補正）に対する補正係数設定処理の手順を示すフローチャートである。

本処理は、図１におけるシステム制御部１５０によって実行される。また、本処理は、図１における操作部１６０内のシャッタスイッチの第一段階がＯＮ（ＳＷ１ ＯＮ）された際に行われる動作のひとつとする。

ステップＳ５０１では、操作部１６０のうちのＩＳＯ感度設定スイッチにより予め設定されているＩＳＯ感度が所定の感度より高いか低いかを判定し、所定より低い低感度撮影である場合はステップＳ５０２へ、所定より高い高感度撮影である場合はステップＳ５０３へ移行する。

ステップＳ５０２では、垂直方向の遮光部シェーディングデータに対して、有効部シェーディング補正データ化する際の補正係数をタイプ１としてメモリ１５２に格納するとともに、ＤＦＥ１１７の制御データとして設定して、本シーケンスを終了する。

ステップＳ５０３では、操作部１６０のうちの連続測距動作設定スイッチにより、撮影モードが連続測距モードを設定されているかを判定する。連続測距モードが設定されていればステップＳ５０４へ、連続測距モードが設定されていなければステップＳ５０８へ移行する。

ステップＳ５０４では、撮影用レンズ１１０の種類を、レンズ制御部１１１を介して認識し、装着されているレンズの種類が“分類１”であるか“分類２”であるかを判定する。“分類１”である場合はステップＳ５０５へ、“分類２”である場合はステップＳ５０６へ移行する。ここでの分類とは、例えば、モータの駆動周波数が異なる種類のもので分類するものとする。

ステップＳ５０５では、垂直方向の遮光部シェーディングデータに対して、有効部シェーディング補正データ化する際の補正係数をタイプ２としてメモリ１５２に格納するとともにＤＦＥ１１７の制御データとして設定して、本シーケンスを終了する（図４で説明した係数Ｘｈは本シーケンスのタイプ２に相当する）。

ステップＳ５０６では、垂直方向の遮光部シェーディングデータに対して、有効部シェーディング補正データ化する際の補正係数をタイプ３としてメモリ１５２に格納するとともに、ＤＦＥ１１７の制御データとして設定して、本シーケンスを終了する。

ステップＳ５０７では、撮影用レンズ１１０が焦点調節動作等で駆動しているか否か（撮影レンズ１１０がアクチュエータとして動作しているか否か）を判定し、駆動中でなければステップＳ５１０へ移行し、駆動中ならば本シーケンスを終了する。

ステップＳ５０で８は、操作部１６０のうちの単写／連写スイッチにより、撮影モードが連写モードと単写モードのどちらが設定されているかを判定する。連写モードが設定されていればステップＳ５０４へ、単写モードが設定されていればステップＳ５０９へ移行する。

ステップＳ５０９では、フラッシュ部１４８が装着されているか否かを、アクセサリーシュー１４７を介して判定し、装着されていなければステップＳ５１０へ、装着されていればステップＳ５１１へ移行する。

ステップＳ５１０では、垂直方向の遮光部シェーディングデータに対して、有効部シェーディング補正データ化する際の補正係数をタイプ１としてメモリ１５２に格納するとともに、ＤＦＥ１１７の制御データとして設定して、本シーケンスを終了する（図４で説明した係数Ｘｃは本シーケンスのタイプ１に相当する）。

ステップＳ５１１では、フラッシュ部１４８の装着位置が、アクセサリーシュー（アクシュー）１４７に直接装着されているか否かを判定する。直接装着されていなければステップＳ５１２へ、直接装着されていれば（ケーブル等で接続されていれば）ステップＳ５１３へ移行する。

ステップＳ５１２では、垂直方向の遮光部シェーディングデータに対して、有効部シェーディング補正データ化する際の補正係数をタイプ４としてメモリ１５２に格納するとともに、ＤＦＥ１１７の制御データとして設定する。

ステップＳ５１３では、垂直方向の遮光部シェーディングデータに対して、有効部シェーディング補正データ化する際の補正係数をタイプ５としてメモリ１５２に格納するとともに、ＤＦＥ１１７の制御データとして設定する。

ステップＳ５１４では、フラッシュ部１４８が充電中か否か（フラッシュ部１４８がアクチュエータとして動作しているか否か）を判定する。充電中でなければステップＳ５１０へ移行（即ち、通常動作時と変更することなく、同じ補正係数タイプ１を設定）し、充電中ならば本シーケンスを終了する。

以上が、本発明の第１の実施の形態における垂直方向のシェーディング補正（高周波オフセット補正）の補正係数選択シーケンスである。

上記動作により、撮影モードによって適切な補正係数を選択することができるため、過補正・補正不足を低減できるとともに、アクチュエータが駆動していない場合には不要な係数変更を避けることが可能となる。

尚、本実施の形態では、アクチュエータを撮影用レンズ１１０やフラッシュ部１４８としているが、本発明はこれに限定したものではない。例えば、画像記録用のメモリ等への書き込み動作中か否かによって、補正係数を変更するか否かを決定することも、本発明の主旨に則したものである。

また、本実施の形態では、タイプ０乃至タイプ５を個別の名称で記載したが、係数として全てが異なる値である必要性はなく、例えば、タイプ２とタイプ４が同じ係数であっても何ら問題はない。さらに、補正係数に関しては０（＝未補正）を含んでも何ら問題はないものである。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、予め、各撮影モードで発生する高周波オフセット成分の振幅を記憶しておき、遮光部に発生したオフセット振幅を観測した結果に基づき、係数を決定するものである。

図６は、第２の実施の形態に係る垂直方向のシェーディングの一例を示す図である。

（ａ）は通常動作時、（ｂ）は連続測距モード等の焦点調節動作時（撮影レンズ駆動時）、（ｃ）はフラッシュ部充電動作時の各々のＯＢ部と有効部の垂直方向のシェーディングを表した一例である。

図６において、ＯＢ部の振幅Ｖｗは、動作毎に異なり、例えば、Ｖｗ（ｂ）＞Ｖｗ（ｃ）＞Ｖｗ（ａ）となる。

また、各々の動作時の有効部の振幅Ｖｗ’（Ｖｗ（ａ）’、Ｖｗ（ｂ）’、Ｖｗ（ｃ）’）も動作毎に異なる。そのため、有効部の振幅Ｖｗ’とＯＢ部の振幅Ｖｗ（Ｖｗ（ａ）、Ｖｗ（ｂ）、Ｖｗ（ｃ））の比率、即ち、補正係数は以下のようになる。

通常動作＝タイプ１（例えば、０．６）、焦点調節動作時＝タイプ２（例えば、１．０）、フラッシュ部充電時＝タイプ４（例えば、０．８）である。

即ち、ＯＢ部の高周波成分オフセット振幅Ｖｗを観測し、オフセット振幅Ｖｗ≒Ｖｗ（ａ）ならば補正係数０．６、Ｖｗ≒Ｖｗ（ｂ）ならば補正係数１．０、Ｖｗ≒Ｖｗ（ｃ）ならば補正係数０．８を設定すればよい。

当然ながら、オフセット振幅判定には所定の幅を持たせてあり、固定的な判定である必要はない。また、ＯＢ部のオフセット振幅と補正係数に一定の傾向がある場合は、オフセット振幅から演算により補正係数を求めることも、何ら問題はない。

図７は、図１におけるデジタルフロントエンド（ＤＦＥ）の第２の実施の形態に係る要部ブロック図である。

基本的には図３に示すものと同様であるので、ここでは図３と異なる部分のみ説明する。第４のブロック３４では、水平ライン毎に撮像素子１１４の所定範囲（本実施の形態では水平オプティカルブラック（ＨＯＢ）の所定エリアの画素）の出力を、出力アンプ毎（４個アンプの各出力毎）に観測し、振幅平均値を求める。さらに求めた振幅平均値から係数を選択しておく。

以降は、図３で説明したように、第１のブロック３１でサンプリングしたデータに対して、第４のブロック３４で選択した係数を掛けて、垂直方向データの複数画素単位での移動平均化等の演算を行って補正データを算出する。

本発明において、オフセット部は、遮光された画素の電圧出力から行あるいは列のオフセットを求める。また、システム制御部１５０は、オフセットに係数を掛けて補正量を求め、遮光されていない１行あるいは１列の画素の出力を補正するとともに、係数を、撮影モード設定手段としての操作部１６０で設定された撮影モードもしくは構成状況によって変更する。

また、システム制御部１５０は、オフセットに係数を掛けて補正量を求め、遮光されていない１行あるいは１列の画素の出力を補正するとともに、係数を、遮光された画素の行あるいは列のオフセット振幅によって変更する。

また、システム制御部１５０は、操作部１６０で設定された撮影モードもしくは構成状況が係数を変更する状態に設定されている場合でも、撮像素子１１４の画素信号読み出し動作時に、各々のアクチュエータが不動作の場合は、補正係数を変更しないよう制御する。

ここで、撮影モードは、連続測距モードを含み、連続測距モードと通常モードで異なる係数を設定する。

また、撮影モードは、連写モードを含み、連写モードと単写モードで異なる係数を設定する。

また、撮影モードは、ストロボ撮影モードを含み、ストロボ撮影モードとストロボ未発光撮影モードで異なる係数を設定する。

また、撮影モードは、ＩＳＯ感度による高感度撮影モードと低感度撮影モードを含み、両者で異なる係数を設定する。

また、構成状況とは、装着されたレンズ１１０の種類に関する状況であり、レンズ１１０の種類により異なる係数を設定する。

本発明の実施の形態に係る撮像装置の全体ブロック図である。 図１におけるアナログフロントエンド（ＡＦＥ）のブロック図である。 図１におけるデジタルフロントエンド（ＤＦＥ）の第１の実施の形態に係る要部ブロック図である。 第１の実施の形態に係る垂直方向のシェーディングの一例を示す図である。 図１の撮像装置によって実行される垂直方向のシェーディング補正（高周波オフセット補正）に対する補正係数設定処理の手順を示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る垂直方向のシェーディングの一例を示す図である。 図１におけるデジタルフロントエンド（ＤＦＥ）の第２の実施の形態に係る要部ブロック図である。 撮像素子の概略構成図である。 撮像素子の単位画素の回路図である。 多チャンネル構成の撮像素子の全体レイアウト図である。 ノイズ発生時の垂直方向シェーディングの一例を示す図である。

符号の説明

１１７ ＤＦＥ
１５０ システム制御部
１６０ 操作部

Claims (9)

1. 遮光されている画素と遮光されていない画素を有し、行あるいは列単位で、画素内で光電変換する撮像素子を使用した撮像装置において、
   撮影モードを選択できる撮影モード設定手段と、
   遮光された画素の電圧出力から行あるいは列のオフセットを求めるオフセット手段と、
   前記オフセットに係数を掛けて補正量を求め、遮光されていない１行あるいは１列の画素の出力を補正するとともに、前記係数を、前記撮影モード設定手段で設定された撮影モードもしくは構成状況によって変更する制御を行うシステム制御手段と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮影モードは、連続測距モードを含み、前記連続測距モードと通常モードで異なる前記係数を設定することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記撮影モードは、連写モードを含み、前記連写モードと単写モードで異なる前記係数を設定することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
4. 前記撮影モードは、ストロボ撮影モードを含み、前記ストロボ撮影モードとストロボ未発光撮影モードで異なる係数を設定することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
5. 前記撮影モードは、ＩＳＯ感度による高感度撮影モードと低感度撮影モードを含み、両者で異なる係数を設定することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
6. 前記構成状況とは、装着されたレンズの種類に関する状況であり、前記レンズの種類により異なる係数を設定することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
7. 前記構成状況とは、前記ストロボの装着位置であり、前記装着位置により異なる係数を設定することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
8. 前記システム制御手段は、前記撮影モード設定手段で設定された撮影モードもしくは構成状況が係数を変更する状態に設定されている場合でも、前記撮像素子の画素信号読み出し動作時に、各々のアクチュエータが不動作の場合は、補正係数を変更しないよう制御することを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至７の何れか記載の撮像装置。
9. 遮光されている画素と遮光されていない画素を有し、行あるいは列単位で、画素内で光電変換する撮像素子を使用した撮像装置において、
   撮影モードを選択できる撮影モード設定手段と、
   遮光された画素の電圧出力から行あるいは列のオフセットを求めるオフセット手段と、
   前記オフセットに係数を掛けて補正量を求め、遮光されていない１行あるいは１列の画素の出力を補正するとともに、前記係数を、遮光された画素の行あるいは列のオフセット振幅によって変更する制御を行うシステム制御手段と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。

Images