JP2011091507A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適正なＦＰＮ補正を行うことができ、良好な画像を得ることができる撮像装置を提供すること。
【解決手段】撮像装置１は、撮像光学系２と、ＣＣＤイメージセンサ３と、アナログ信号処理回路４と、Ａ／Ｄ変換回路５と、演算回路６と、デジタル信号処理回路７と、記憶部８と、制御部９と、垂直ＣＣＤタイミングジェネレータ１１と、水平ＣＣＤタイミングジェネレータ１２と、第１メモリ１３と、第２メモリ１４とを備えている。この撮像装置１では、ＣＣＤイメージセンサ３の検出領域のフォトダイオードで受光して得られた各画素信号の総和を求め、この総和を比較対象値とし、比較対象値と所定のしきい値とを比較し、比較対象値がしきい値以下の場合は、同一フレームの補正データを用いてＦＰＮ補正を行い、比較対象値がしきい値を超える場合は、同一フレームの補正データを用いてＦＰＮ補正を行わない。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関するものである。

撮像装置の撮像部には、一般的に、ＣＣＤイメージセンサ（固体撮像素子）が用いられている。

このＣＣＤイメージセンサの撮像領域は、被写体を撮像する上で有効な領域である有効撮像領域と、その有効撮像領域の外周側に設けられ、遮光膜で遮光された遮光領域とで構成されている。撮像領域の形状は、通常、矩形（長方形、正方形を含む）をなしている。すなわち、有効撮像領域は、長方形をなし、遮光領域は、例えば、長方形の枠状をなし、有効撮像領域の外周をその全周に亘って囲んでいる。なお、遮光領域は、通常、「オプティカルブラック（ＯＰＢ）」、「オプティカルブラック部」、「オプティカルブラック領域」等と呼ばれ、例えば、光学的に黒色の基準レベルの検出や、後述するＦＰＮ補正等に利用される。

また、インターライン型のＣＣＤイメージセンサは、撮像面上の画素を構成し、行列状に配置された複数のフォトダイオード（光電変換素子）と、複数の垂直転送ＣＣＤレジスタと、水平転送ＣＣＤレジスタとを有している。垂直転送ＣＣＤレジスタおよび水平転送ＣＣＤレジスタは、それぞれ、複数のＣＣＤで構成されている。

このような撮像装置においては、ＣＣＤイメージセンサのフォトダイオードにより、被写体からの入射光を受光し、光電変換して画素信号（信号電荷）を生成し、その画素信号は、垂直転送ＣＣＤレジスタおよび水平転送ＣＣＤレジスタの作動により、ＣＣＤイメージセンサから出力される。そして、その画素信号に基づいて、電子画像を表示するための映像データ（画像データ）が作成される。

ところで、フォトダイオードでは、その受光面に光が照射されていない状態でも、暗電流等により電荷を生じ、この電荷が、本来の画素信号に、ノイズとして含まれてしまう。さらに、画素信号には、ＣＣＤイメージセンサに駆動信号を与えるタイミングジェネレータ、信号処理回路、配線等から生じる基板ノイズが含まれる。このようなノイズは、固定パターンノイズ（ＦＰＮ）と呼ばれる。

そこで、従来の撮像装置では、ＣＣＤイメージセンサの遮光領域で受光して得られた補正用画素信号に基づいて、補正データを作成し、有効撮像領域で受光して得られた画素信号にその補正データを加味して映像データを作成する。すなわち、補正データを、有効撮像領域で受光して得られた画素信号から減算することにより画素信号を補正するＦＰＮ補正を行う（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、このような従来の撮像装置では、遮光領域を用いてＦＰＮ補正を行う場合、大光量（高輝度）の光がＣＣＤイメージセンサに照射されると、遮光領域までその光の一部が漏れ込み、これにより、不適正な補正データが作成され、その不適正な補正データを用いてＦＰＮ補正が行われ、却って画像の品質が劣化してしまうという問題がある。

特開２００６−２７９６９０号公報

本発明の目的は、適正なＦＰＮ補正を行うことができ、良好な画像を得ることができる撮像装置を提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（９）の本発明により達成される。
（１） 有効撮像領域と、該有効撮像領域の外周側に設けられた遮光領域とで構成される撮像領域を有する固体撮像素子と、
前記有効撮像領域で受光して得られる画素信号と、前記遮光領域で受光して得られる補正用画素信号とを前記固体撮像素子から出力させる画素信号生成手段と、
前記有効撮像領域のうちの所定の検出領域での受光量を検出する検出手段と、
前記補正用画素信号に基づいて、補正データを作成する補正データ作成手段と、
前記検出手段により検出された前記受光量と、所定のしきい値とを比較し、前記受光量が前記しきい値以下の場合は、前記補正データを用いて補正を行うと判別し、前記受光量が前記しきい値を超える場合は、前記補正データを用いて補正を行わないと判別する判別手段と、
前記画素信号に基づいて、電子画像を表示するための画像データを作成する画像データ作成手段とを備え、
前記判別手段により前記補正データを用いて補正を行うと判別された場合は、前記画像データ作成手段は、前記画素信号に前記補正データを加味して前記画像データを作成するよう構成されていることを特徴とする撮像装置。

これにより、大光量の光が固体撮像素子の撮像面に照射された場合等に、不適正な補正データを用いてＦＰＮ補正を行うことにより画像の品質を劣化させてしまうことを防止することができ、また、補正データが適正な場合に、その適正な補正データを用いてＦＰＮ補正を行うことにより、画素信号から暗電流によるノイズや基板ノイズ等の固定パターンノイズ（ＦＰＮ）を除去することができ、良好な画像を得ることができる。

また、メカニカルシャッタ等の遮光機構を用いることなくＦＰＮ補正を行うことができるので、構造や制御を簡素化することができる。

（２） 前記判別手段により前記補正データを用いて補正を行わないと判別された場合は、前記画像データ作成手段は、前記補正データを加味せずに、前記画素信号に基づいて前記画像データを作成するよう構成されている上記（１）に記載の撮像装置。

これにより、不適正な補正データを用いてＦＰＮ補正を行うことにより画像の品質を劣化させてしまうことを確実に防止することができる。

（３） 前記補正データの予備となる予備補正データを記憶する予備補正データ記憶手段を有し、
前記判別手段により前記補正データを用いて補正を行わないと判別された場合は、前記画像データ作成手段は、前記画素信号に前記予備補正データ記憶手段に記憶されている前記予備補正データを加味して前記画像データを作成するよう構成されている上記（１）に記載の撮像装置。

これにより、大光量の光が固体撮像素子の撮像面に照射された場合でも良好な画像を得ることができる。

（４） 前記判別手段により前記補正データを用いて補正を行うと判別された場合に、該補正データを記憶する補正データ記憶手段を有し、
前記判別手段により前記補正データを用いて補正を行わないと判別された場合は、前記画像データ作成手段は、前記画素信号に前記補正データ記憶手段に記憶されている直前の前記補正データを加味して前記画像データを作成するよう構成されている上記（１）に記載の撮像装置。

これにより、大光量の光が固体撮像素子の撮像面に照射された場合でも良好な画像を得ることができる。

（５） 前記検出領域は、前記有効撮像領域のうちの前記遮光領域に隣接する隣接部位である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の撮像装置。

これにより、補正データが適正なものであるか否かをより確実に判別することができ、良好な画像を得ることができる。

（６） 前記検出領域は、前記有効撮像領域全体であり、
前記検出手段は、前記有効撮像領域のうちの前記遮光領域に隣接する隣接部位での受光量と、他の部位での受光量とに重み付けを行って、前記有効撮像領域全体での受光量を検出するよう構成されている上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の撮像装置。

これにより、補正データが適正なものであるか否かをより確実に判別することができ、良好な画像を得ることができる。

（７） 前記検出手段は、前記隣接部位での受光量を前記他の部位での受光量よりも大きく評価するよう構成されている上記（６）に記載の撮像装置。

これにより、補正データが適正なものであるか否かをより確実に判別することができ、良好な画像を得ることができる。

（８） 前記固体撮像素子は、ＣＣＤイメージセンサである上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の撮像装置。

これにより、不適正な補正データを用いてＦＰＮ補正を行うことにより画像の品質を劣化させてしまうことを防止することができ、適正な補正データを用いてＦＰＮ補正を行うことにより、良好な画像を得ることができるＣＣＤイメージセンサを有する撮像装置を提供することができる。

（９） 当該撮像装置は、電子内視鏡用のものである上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の撮像装置。

これにより、電子内視鏡において、不適正な補正データを用いてＦＰＮ補正を行うことにより画像の品質を劣化させてしまうことを防止することができ、適正な補正データを用いてＦＰＮ補正を行うことにより、良好な画像を得ることができる撮像装置を提供することができる。

本発明によれば、補正データが適正なものであるか否かを判別（推定）することができるので、大光量の光が固体撮像素子の撮像面に照射された場合等に、不適正な補正データを用いてＦＰＮ補正を行うことにより画像の品質を劣化させてしまうことを防止することができ、また、補正データが適正な場合に、その適正な補正データを用いてＦＰＮ補正を行うことにより、画素信号から暗電流によるノイズや基板ノイズ等の固定パターンノイズ（ＦＰＮ）を除去することができ、良好な画像を得ることができる。

また、メカニカルシャッタ等の遮光機構を用いることなくＦＰＮ補正を行うことができるので、構造や制御を簡素化することができる。

本発明の撮像装置の第１実施形態における主要部を示すブロック図である。 図１に示す撮像装置のＣＣＤイメージセンサを模式的に示す図である。 図１に示す撮像装置のＣＣＤイメージセンサの撮像領域を模式的に示す図である。 図１に示す撮像装置の制御動作を示すフローチャートである。 本発明の撮像装置の第２実施形態における制御動作を示すフローチャートである。 本発明の撮像装置の第３実施形態における制御動作を示すフローチャートである。 本発明の撮像装置の第４実施形態におけるＣＣＤイメージセンサの撮像領域を模式的に示す図である。

以下、本発明の撮像装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の撮像装置の第１実施形態における主要部を示すブロック図、図２は、図１に示す撮像装置のＣＣＤイメージセンサを模式的に示す図、図３は、図１に示す撮像装置のＣＣＤイメージセンサの撮像領域を模式的に示す図、図４は、図１に示す撮像装置の制御動作を示すフローチャートである。

なお、以下では、図２およひ図３中の上下方向を「垂直方向（上下方向）」、左右方向を「水平方向（左右方向）」、上側を「上」、下側を「下」、左側を「左」、右側を「右」として説明を行う（図７も同様）。

図１に示すように、撮像装置１は、撮像光学系２と、ＣＣＤイメージセンサ（固体撮像素子）３と、アナログ信号処理回路４と、Ａ／Ｄ変換回路５と、演算回路６と、デジタル信号処理回路７と、記憶部（記憶手段）８と、制御部（制御手段）９と、垂直ＣＣＤタイミングジェネレータ１１と、水平ＣＣＤタイミングジェネレータ１２と、第１メモリ１３と、第２メモリ１４とを備えている。制御部９は、例えば、演算回路６、記憶部８、垂直ＣＣＤタイミングジェネレータ１１、水平ＣＣＤタイミングジェネレータ１２等の各部、すなわち、撮像装置１の全体の作動（駆動）を制御する。なお、演算回路６により、補正データ作成手段および補正手段の主要部が構成される。

図２に示すように、ＣＣＤイメージセンサ３は、図示の構成では、インターライン型のものであり、撮像面（受光面）上の画素を構成し、行列状に配置された複数のフォトダイオード（光電変換素子）３１と、複数の垂直転送ＣＣＤレジスタ（垂直転送レジスタ）３２と、水平転送ＣＣＤレジスタ（水平転送レジスタ）３３と、電荷／電圧変換部（出力アンプ）３４とを有している。

各垂直転送ＣＣＤレジスタ３２は、それぞれ、垂直方向（列方向）に沿って並設された複数の垂直転送用のＣＣＤ（Charge Coupled Device）（電荷結合素子）で構成されている。また、各垂直転送ＣＣＤレジスタ３２は、水平方向（行方向）に沿って並設されており、各垂直転送レジスタ３２の各ＣＣＤは、それぞれ、対応するフォトダイオード３１の隣に配置されている。

また、水平転送ＣＣＤレジスタ３３は、水平方向に沿って並設された複数の水平転送用のＣＣＤで構成されている。また、水平転送ＣＣＤレジスタ３３は、各垂直転送ＣＣＤレジスタ３２の下方に配置されている。

また、図３に示すように、ＣＣＤイメージセンサ３の撮像領域３５は、被写体を撮像する上で有効な領域である有効撮像領域３６と、その有効撮像領域３６の外周側に設けられ、遮光がなされた遮光領域３７（図３中の斜線で示す部分）とで構成されている。遮光領域３７は、例えば、遮光膜で遮光することにより形成することができる。

また、本実施形態では、撮像領域３５の形状は、長方形（正方形を含む）をなしている。すなわち、有効撮像領域３６は、長方形をなし、また、図示の構成では、遮光領域３７は、長方形の枠状をなし、有効撮像領域３６の外周をその全周に亘って囲んでいる。なお、遮光領域３７は、通常、「オプティカルブラック（ＯＰＢ）」、「オプティカルブラック部」、「オプティカルブラック領域」等と呼ばれ、例えば、光学的に黒色の基準レベルの検出や、後述するＦＰＮ補正等に利用される。

このＣＣＤイメージセンサ３は、電子シャッター（フォトダイオード３１とそれに対応する垂直転送ＣＣＤレジスタ３２のＣＣＤとの間のスイッチ等）の作動と、垂直ＣＣＤタイミングジェネレータ１１および水平ＣＣＤタイミングジェネレータ１２から出力される駆動信号とにより作動する。この場合、各垂直転送ＣＣＤレジスタ３２は、それぞれ、垂直ＣＣＤタイミングジェネレータ１１から出力される所定の駆動信号により作動し、水平転送ＣＣＤレジスタ３３は、水平ＣＣＤタイミングジェネレータ１１から出力される所定の駆動信号により作動する。

撮像の際は、電子シャッターの作動により、被写体からの入射光が、撮像光学系２を介して、所定時間、ＣＣＤイメージセンサ３の各フォトダイオード３１でそれぞれ受光され、光電変換され、これにより、有効撮像領域３６では画素信号（信号電荷）が生成され、遮光領域３７では補正用画素信号（信号電荷）が生成され、その画素信号および補正用画素信号が、対応する垂直転送ＣＣＤレジスタ３２に転送される。そして、画素信号および補正用画素信号は、各垂直転送ＣＣＤレジスタ３２の作動により、各垂直転送ＣＣＤレジスタ３２から水平転送ＣＣＤレジスタ３３に転送され、水平転送ＣＣＤレジスタ３３の作動により、電荷／電圧変換部３４を介してＣＣＤイメージセンサ３から出力される。電荷／電圧変換部３４では、画素信号および補正用画素信号は、電荷（電流）から電圧、すなわち、電荷（電流）信号から電圧信号に変換される。本実施形態では、この撮像は、動画を得るための撮像とし、電子シャッターの作動は、所定の周期で連続的に行われる。

ここで、前記ＣＣＤイメージセンサ３の動作をさらに説明すると、被写体からの入射光が、所定時間、各フォトダイオード３１でそれぞれ受光された直後、前記電子シャッターが作動すると、まず、有効撮像領域３６のフォトダイオード３１で受光して得られた画素信号および遮光領域３７のフォトダイオード３１で受光して得られた補正用画素信号は、フォトダイオード３１から垂直転送ＣＣＤレジスタ３２にいっせいに転送され、垂直転送ＣＣＤレジスタ３２の対応するＣＣＤに保持される。

次いで、垂直転送ＣＣＤレジスタ３２に保持されている画素信号および補正用画素信号は、その垂直転送ＣＣＤレジスタ３２の作動により、いっせいに１つ下方に転送される。これにより、垂直転送ＣＣＤレジスタ３２の最下部のＣＣＤに保持されていた１ライン（行）分の信号、図示の構成では補正用画素信号が、いっせいに水平転送ＣＣＤレジスタ３３の対応するＣＣＤに転送される。そして、その１ライン分の補正用画素信号は、水平転送ＣＣＤレジスタ３３の作動により、ＣＣＤイメージセンサ３から出力される。

以降、同様にして、垂直転送ＣＣＤレジスタ３２に保持されている画素信号および補正用画素信号は、垂直転送ＣＣＤレジスタ３２の作動により、いっせいに１つ下方に転送され、垂直転送ＣＣＤレジスタ３２の最下部のＣＣＤに保持されていた１ライン分の信号（画素信号や、補正用画素信号）は、いっせいに水平転送ＣＣＤレジスタ３３に転送され、その１ライン分の画素信号は、水平転送ＣＣＤレジスタ３３の作動により、ＣＣＤイメージセンサ３から出力される。この動作は、各フォトダイオード３１で生成されたすべての画素信号および補正用画素信号がＣＣＤイメージセンサ３から出力されるまで繰り返し行われる。なお、垂直ＣＣＤタイミングジェネレータ１１、水平ＣＣＤタイミングジェネレータ１２および制御部９により、画素信号生成手段の主要部が構成される。

図１に示すように、ＣＣＤイメージセンサ３から出力された画素信号および補正用画素信号は、アナログ信号処理回路４で、所定の信号処理がなされ、Ａ／Ｄ変換回路５で、アナログ信号（アナログの信号形態）からデジタル信号（デジタルの信号形態）に変換される。そして、画素信号は、第１メモリ（第１の記憶手段）１３に記憶（格納）され、補正用画素信号は、第２メモリ１４（第２の記憶手段）に記憶される。なお、画素信号は、映像データ（画像データ）の作成等に使用され、補正用画素信号は、補正データの作成等に使用される。

ここで、本実施形態では、画素信号に対し、補正を行う場合と、補正を行わない場合とがあり、その判断を画素信号に基づいて行うようになっているが、これについては、後で詳述する。

前記補正を行う場合は、演算回路６では、第２メモリ１４から読み出された画素信号に基づいて、補正データが作成され、第１メモリ１４から読み出された画素信号が、その補正データで補正される。この補正は、ＦＰＮ（固定パターンノイズ）補正であり、そのＦＰＮ補正では、各画素信号が担持するデータ値から、それぞれ、補正データを減算する。これにより、画素信号から暗電流によるノイズや基板ノイズ等の固定パターンノイズを除去することができる。

なお、補正データの作成方法は、特に限定されないが、例えば、すべての補正用画素信号またはその一部の補正用画素信号が担持するデータ値（フォトダイオード３１での受光量（輝度）に対応する値）を加算し、その総和（加算値）から平均値を求め、この平均値を補正データとする。

次に、画素信号は、デジタル信号処理回路７で、所定の信号処理がなされ、電子画像を表示するための映像データ（画像データ）が作成される。このようにして、画素信号に補正データを加味して映像データが作成される。この映像データは、図示しないＤ／Ａ変換回路で、デジタル信号からアナログ信号に変換され、例えば、図示しないモニタに送出される。これにより、モニタには、ＣＣＤイメージセンサ３で撮像された電子画像、すなわち、動画や静止画が表示される。また、映像データは、図示しない記憶手段において、記憶媒体（記録媒体）に記憶することもできる。前記記憶媒体としては、着脱自在のものと、撮像装置１に内蔵されたものとのいずれでも適用することができる。なお、演算回路６およびデジタル信号処理回路７により、画像データ作成手段の主要部が構成される。

さて、この撮像装置１では、制御部９において、前記第２メモリ１４に記憶された補正用画素信号（第１メモリ１３に記憶された画素信号と同じフレームの補正用画素信号）から作成される補正データを用いてＦＰＮ補正を行うか否かの判別を、前記第１メモリ１４に記憶された画素信号のうち、有効撮像領域３６のうちの所定の検出領域３８のフォトダイオード３１で受光して得られた画素信号に基づいて行われる。なお、その画素信号が担持するデータ値は、検出領域３８のフォトダイオード３１での受光量（輝度）に対応する値であり、検出領域３８は、図３中の二点鎖線とその外側の実線とで囲まれる領域である。また、以下では、前記第１メモリ１３に記憶された画素信号と同じフレームの補正用画素信号から作成される補正データを、「同一フレームの補正データ」とも言う。

ここで、大光量（高輝度）の光がＣＣＤイメージセンサ３に照射されて、遮光領域３７までその光の一部が漏れ込んでいる場合は、検出領域３８のフォトダイオード３１での受光量が多くなるので、その検出領域３８のフォトダイオード３１で受光して得られた画素信号の大小（大きさ）により、前記遮光領域３７まで光が漏れているか否かを判別（推定）することができる。そして、遮光領域３７まで光が漏れている場合は、同一フレームの補正データを用いるＦＰＮ補正を行わず、光が漏れていない場合は、同一フレームの補正データを用いるＦＰＮ補正を行う。

すなわち、制御部９は、まずは、第１メモリ１３から検出領域３８のフォトダイオード３１で受光して得られた各画素信号を読み出し、その各画素信号が担持するデータ値を加算し、その総和（加算値）を求め、この総和を比較対象値（検出手段により検出された受光量）とする。なお、前記総和から平均値を求め、その平均値を比較対象値としてもよいことは言うまでもない。

次に、制御部９は、比較対象値と所定のしきい値とを比較し、比較対象値がしきい値以下の場合は、遮光領域３７まで光が漏れていないものと推定し、同一フレームの補正データを用いてＦＰＮ補正を行うと判別する。これにより、前述したように、同一フレームの補正データを用いてＦＰＮ補正が行われる。すなわち、画素信号に同一フレームの補正データを加味して映像データが作成される。

一方、制御部９は、比較対象値がしきい値を超える場合は、遮光領域３７に光が漏れているものと推定し、同一フレームの補正データを用いてＦＰＮ補正を行わないと判別する。前記しきい値は、実験的に求めることができる。

前記同一フレームの補正データを用いてＦＰＮ補正を行わない場合は、ＦＰＮ補正自体を行わない場合と、他の補正データを用いてＦＰＮ補正を行う場合とがあるが、本実施形態では、ＦＰＮ補正自体を行わない。すなわち、何ら補正データを加味せずに、画素信号に基づいて映像データが作成される。これにより、不適正な補正データを用いてＦＰＮ補正を行うことにより画像の品質を劣化させてしまうことを確実に防止することができる。

なお、制御部９により、検出領域３８での受光量を検出する検出手段および判別手段の主要部が構成される。

前記検出領域３８は、有効撮像領域３６内であれば如何なるように設定してもよいが、有効撮像領域３６のうちの遮光領域３７に隣接する隣接部位であることが好ましい。本実施形態では、検出領域３８は、図３に示すように、長方形の枠状をなし、遮光領域３７の内周に、その全周に亘って隣接している。これにより、遮光領域３７まで光が漏れているか否かの判別、すなわち、同一フレームの補正データが適正なものであるか否かの判別を確実に行うことができる。これは、光が遮光領域３７に漏れる場合、その光は、遮光領域３７と有効撮像領域３６との境界から遮光領域３７に漏れるためである。すなわち、大光量の光がＣＣＤイメージセンサ３に照射され、その光の一部が遮光領域３７まで漏れている場合は、前記隣接部位のフォトダイオード３１での受光量が多くなるが、有効撮像領域３６の中央部等、遮光領域３７から離間した部位のフォトダイオード３１での受光量は、少ない場合もあるからである。

また、有効撮像領域３６に対する検出領域３８（隣接部位）の面積比は、例えば、１〜２０％程度とすることができ、また、１〜５％程度としてもよい。

前記面積比を前記範囲内の値に設定することにより、遮光領域３７まで光が漏れているか否かの判別をより確実に行うことができる。

なお、検出領域３５の形状は、図示の形状には限定されず、また、有効撮像領域３６の全体を検出領域３８としてもよい。

次に、撮像装置１の作用について、図４に基づき、その制御動作を説明する。
まず、電子シャッターが作動すると、ＣＣＤイメージセンサ３からは、画素信号および補正用画素信号が出力され、その画素信号および補正用画素信号は、所定の信号処理がなされた後、アナログ信号からデジタル信号に変換され、画素信号は、第１メモリ１３に記憶され、補正用画素信号は、第２メモリ１４に記憶される。そして、検出領域３８のフォトダイオード３１で受光して得られた各画素信号が担持するデータ値を加算し、その総和を求め、この総和を比較対象値とする（ステップＳ１０１）。

次いで、比較対象値としきい値とを比較し（ステップＳ１０２）、比較対象値がしきい値以下の場合は、同一フレームの補正データを作成するため、補正用画素信号が担持するデータ値を１ライン分加算する（ステップＳ１０３）。

次いで、補正用画素信号が担持するデータ値が、目標ライン数分加算されたか否かを判断し（ステップＳ１０４）、目標ライン数に達していない場合は、ステップＳ１０３に戻り、再度、ステップＳ１０３以降を実行する。

また、目標ライン数に達した場合は、前記目標ライン数分の補正用画素信号が担持するデータ値の総和から平均値を求め、その平均値を補正データとする（ステップＳ１０５）。

次いで、画素信号から前記補正データを減算することにより、ＦＰＮ補正を行ない（ステップＳ１０６）、さらに、画素信号に対し、所定の画像処理等を行い、映像データを作成する。

一方、前記ステップＳ１０２において、比較対象値がしきい値を超える場合は、画素信号に対し、ＦＰＮ補正を行うことなく、所定の画像処理等を行ない、映像データを作成する。

以上説明したように、この撮像装置１によれば、作成される同一フレームの補正データが適正なものであるか否かを判別することができるので、大光量の光がＣＣＤイメージセンサ３の撮像面に照射された場合等に、不適正な補正データを用いてＦＰＮ補正を行うことにより画像の品質を劣化させてしまうことを防止することができる。また、同一フレームの補正データが適正な場合に、その適正な補正データを用いてＦＰＮ補正を行うことにより、画素信号から暗電流によるノイズや基板ノイズ等の固定パターンノイズを除去することができ、良好な画像を得ることができる。

また、メカニカルシャッタ等の遮光機構を用いることなくＦＰＮ補正を行うことができるので、構造や制御を簡素化することができる。

＜第２実施形態＞
図５は、本発明の撮像装置の第２実施形態における制御動作を示すフローチャートである。

以下、第２実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

第２実施形態の撮像装置１では、予め、補正データの予備となる予備補正データを作成し、記憶部８に記憶しておく。この予備補正データの作成、記憶は、例えば、撮像装置１の工場出荷時等に行うことができる。なお、記憶部８により、予備補正データ記憶手段が構成される。

そして、制御部９が同一フレームの補正データを用いてＦＰＮ補正を行わないと判別した場合は、記憶部８に記憶されている予備補正データを用いてＦＰＮ補正を行なう。すなわち、画素信号に前記予備補正データを加味して画像データを作成する。

これにより、大光量の光がＣＣＤイメージセンサ３の撮像面に照射された場合でも、ＦＰＮ補正を行ない場合に比べ、良好な画像を得ることができる。

次に、撮像装置１の作用について、図５に基づき、その制御動作を説明する。
まず、電子シャッターが作動すると、ＣＣＤイメージセンサ３からは、画素信号および補正用画素信号が出力され、その画素信号および補正用画素信号は、所定の信号処理がなされた後、アナログ信号からデジタル信号に変換され、画素信号は、第１メモリ１３に記憶され、補正用画素信号は、第２メモリ１４に記憶される。そして、検出領域３８のフォトダイオード３１で受光して得られた各画素信号が担持するデータ値を加算し、その総和を求め、この総和を比較対象値とする（ステップＳ２０１）。

次いで、比較対象値としきい値とを比較し（ステップＳ２０２）、比較対象値がしきい値以下の場合は、同一フレームの補正データを作成するため、補正用画素信号が担持するデータ値を１ライン分加算する（ステップＳ２０３）。

次いで、補正用画素信号が担持するデータ値が、目標ライン数分加算されたか否かを判断し（ステップＳ２０４）、目標ライン数に達していない場合は、ステップＳ２０３に戻り、再度、ステップＳ２０３以降を実行する。

また、目標ライン数に達した場合は、前記目標ライン数分の補正用画素信号が担持するデータ値の総和から平均値を求め、その平均値を補正データとする（ステップＳ２０５）。

次いで、画素信号から前記補正データを減算することにより、ＦＰＮ補正を行ない（ステップＳ２０６）、さらに、画素信号に対し、所定の画像処理等を行い、映像データを作成する。

一方、前記ステップＳ２０２において、比較対象値がしきい値を超える場合は、画素信号から記憶部８に記憶されている予備補正データを減算することにより、ＦＰＮ補正を行ない（ステップＳ２０７）、さらに、画素信号に対し、所定の画像処理等を行ない、映像データを作成する。
この撮像装置１によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。

＜第３実施形態＞
図６は、本発明の撮像装置の第３実施形態における制御動作を示すフローチャートである。

以下、第３実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

第３実施形態の撮像装置１では、制御部９が同一フレームの補正データを用いてＦＰＮ補正を行うと判別した場合に、その補正データを記憶部８に記憶する。また、次回以降のフレームにおいて、制御部９が同一フレームの補正データを用いてＦＰＮ補正を行うと判別した場合、その都度、記憶部８に記憶されている補正データを更新する。なお、記憶部８により、補正データ記憶手段が構成される。

一方、制御部９が同一フレームの補正データを用いてＦＰＮ補正を行わないと判別した場合は、前記記憶部８に記憶されている補正データ（直前の補正データ）を用いてＦＰＮ補正を行なう。すなわち、画素信号に記憶部８に記憶されている補正データを加味して画像データを作成する。

これにより、大光量の光がＣＣＤイメージセンサ３の撮像面に照射された場合でも、ＦＰＮ補正を行ない場合に比べ、良好な画像を得ることができる。

次に、撮像装置１の作用について、図６に基づき、その制御動作を説明する。
まず、電子シャッターが作動すると、ＣＣＤイメージセンサ３からは、画素信号および補正用画素信号が出力され、その画素信号および補正用画素信号は、所定の信号処理がなされた後、アナログ信号からデジタル信号に変換され、画素信号は、第１メモリ１３に記憶され、補正用画素信号は、第２メモリ１４に記憶される。そして、検出領域３８のフォトダイオード３１で受光して得られた各画素信号が担持するデータ値を加算し、その総和を求め、この総和を比較対象値とする（ステップＳ３０１）。

次いで、比較対象値としきい値とを比較し（ステップＳ３０２）、比較対象値がしきい値以下の場合は、同一フレームの補正データを作成するため、補正用画素信号が担持するデータ値を１ライン分加算する（ステップＳ３０３）。

次いで、補正用画素信号が担持するデータ値が、目標ライン数分加算されたか否かを判断し（ステップＳ３０４）、目標ライン数に達していない場合は、ステップＳ３０３に戻り、再度、ステップＳ３０３以降を実行する。

また、目標ライン数に達した場合は、前記目標ライン数分の補正用画素信号が担持するデータ値の総和から平均値を求め、その平均値を補正データし（ステップＳ３０５）、得られた補正データを記憶部８に記憶する（ステップＳ３０６）。

次いで、画素信号から前記補正データを減算することにより、ＦＰＮ補正を行ない（ステップＳ３０７）、さらに、画素信号に対し、所定の画像処理等を行い、映像データを作成する。

一方、前記ステップＳ３０２において、比較対象値がしきい値を超える場合は、画素信号から記憶部８に記憶されている補正データ（前回以前のフレームで作成された補正データのうちの最新のもの）を減算することにより、ＦＰＮ補正を行ない（ステップＳ３０８）、さらに、画素信号に対し、所定の画像処理等を行ない、映像データを作成する。
この撮像装置１によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。

＜第４実施形態＞
図７は、本発明の撮像装置の第４実施形態におけるＣＣＤイメージセンサの撮像領域を模式的に示す図である。

以下、第４実施形態について、前述した第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。

図７に示す第４実施形態の撮像装置１では、ＣＣＤイメージセンサ３の有効撮像領域３６の全体が検出領域として設定されている。

また、比較対象値を求める際は、有効撮像領域３６のうちの遮光領域３７に隣接する隣接部位３９（図７中の一点鎖線とその外側の実線とで囲まれる部位）のフォトダイオード３１で受光して得られた画素信号（受光量）と、その他の部位３０（図７中の一点鎖線で囲まれる部位）のフォトダイオード３１で受光して得られた画素信号（受光量）とに重み付けを行って、比較対象値を求める。この場合、隣接部位３９における画素信号を他の部位３０における画素信号よりも大きく評価する。これは、光が遮光領域３７に漏れる場合、その光は、遮光領域３７と有効撮像領域３６との境界から遮光領域３７に漏れるためである。

また、前記重み付けにおける比率は、特に限定されないが、「隣接部位３９における画素信号」：「他の部位３０における画素信号」を、１００：０〜６０：４０の範囲内の値に設定することが好ましく、９９：１〜６０：４０の範囲内の値に設定することがより好ましく、９０：１０〜７０：３０の範囲内の値に設定することがさらに好ましい。

ここで、例えば、前記重み付けにおける比率、すなわち、「隣接部位３９における画素信号」：「他の部位３０における画素信号」を、８０：２０に設定した場合は、比較対象値は、下記のようにして求められる。

隣接部位３９のフォトダイオード３１で受光して得られた各画素信号が担持するデータ値を加算したときの総和（加算値）をａ、他の部位３０のフォトダイオード３１で受光して得られた各画素信号が担持するデータ値を加算したときの総和をｂとしたとき、比較対象値は、（ａ×８０／１００）＋（ｂ×２０／１００）とされる。

なお、本実施形態における隣接部位３９は、第１実施形態と同様であり、長方形の枠状をなし、遮光領域３７の内周に、その全周に亘って隣接している。また、有効撮像領域３６に対する隣接部位３９の面積比の好適値（好適範囲）も第１実施形態と同様である。

この撮像装置１によれば、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
なお、この第４実施形態は、前記第２実施形態および第３実施形態にも適用することができる。

以上、本発明の撮像装置を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。

また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。

なお、前記実施形態では、遮光領域は、長方形の枠状をなしているが、本発明では、遮光領域の形状は、これに限らず、例えば、帯状をなしていてもよい。この帯状の遮光領域は、例えば、有効撮像領域の上側、下側、左側および右側の４箇所のうち、１または２以上の任意の位置に設けることができる。

また、本発明の撮像装置の用途は、特に限定されず、本発明は、例えば、電子内視鏡、ビデオカメラ（電子ビデオカメラ）やデジタルカメラ（電子スチルカメラ）等の電子カメラ、携帯電話等、固体撮像素子を備える各種の機器に適用することができる。

また、本発明では、固体撮像素子は、ＣＣＤイメージセンサに限定されるものではない。

１ 撮像装置
２ 撮像光学系
３ ＣＣＤイメージセンサ
３０ 他の部位
３１ フォトダイオード
３２ 垂直転送ＣＣＤレジスタ
３３ 水平転送ＣＣＤレジスタ
３４ 電荷／電圧変換部
３５ 撮像領域
３６ 有効撮像領域
３７ 遮光領域
３８ 検出領域
３９ 隣接部位
４ アナログ信号処理回路
５ Ａ／Ｄ変換回路
６ 演算回路
７ デジタル信号処理回路
８ 記憶部
９ 制御部
１１ 垂直ＣＣＤタイミングジェネレータ
１２ 水平ＣＣＤタイミングジェネレータ
１３ 第１メモリ
１４ 第２メモリ
Ｓ１０１〜Ｓ１０６ ステップ
Ｓ２０１〜Ｓ２０７ ステップ
Ｓ３０１〜Ｓ３０８ ステップ

Claims (9)

1. 有効撮像領域と、該有効撮像領域の外周側に設けられた遮光領域とで構成される撮像領域を有する固体撮像素子と、
   前記有効撮像領域で受光して得られる画素信号と、前記遮光領域で受光して得られる補正用画素信号とを前記固体撮像素子から出力させる画素信号生成手段と、
   前記有効撮像領域のうちの所定の検出領域での受光量を検出する検出手段と、
   前記補正用画素信号に基づいて、補正データを作成する補正データ作成手段と、
   前記検出手段により検出された前記受光量と、所定のしきい値とを比較し、前記受光量が前記しきい値以下の場合は、前記補正データを用いて補正を行うと判別し、前記受光量が前記しきい値を超える場合は、前記補正データを用いて補正を行わないと判別する判別手段と、
   前記画素信号に基づいて、電子画像を表示するための画像データを作成する画像データ作成手段とを備え、
   前記判別手段により前記補正データを用いて補正を行うと判別された場合は、前記画像データ作成手段は、前記画素信号に前記補正データを加味して前記画像データを作成するよう構成されていることを特徴とする撮像装置。
2. 前記判別手段により前記補正データを用いて補正を行わないと判別された場合は、前記画像データ作成手段は、前記補正データを加味せずに、前記画素信号に基づいて前記画像データを作成するよう構成されている請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記補正データの予備となる予備補正データを記憶する予備補正データ記憶手段を有し、
   前記判別手段により前記補正データを用いて補正を行わないと判別された場合は、前記画像データ作成手段は、前記画素信号に前記予備補正データ記憶手段に記憶されている前記予備補正データを加味して前記画像データを作成するよう構成されている請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記判別手段により前記補正データを用いて補正を行うと判別された場合に、該補正データを記憶する補正データ記憶手段を有し、
   前記判別手段により前記補正データを用いて補正を行わないと判別された場合は、前記画像データ作成手段は、前記画素信号に前記補正データ記憶手段に記憶されている直前の前記補正データを加味して前記画像データを作成するよう構成されている請求項１に記載の撮像装置。
5. 前記検出領域は、前記有効撮像領域のうちの前記遮光領域に隣接する隣接部位である請求項１ないし４のいずれかに記載の撮像装置。
6. 前記検出領域は、前記有効撮像領域全体であり、
   前記検出手段は、前記有効撮像領域のうちの前記遮光領域に隣接する隣接部位での受光量と、他の部位での受光量とに重み付けを行って、前記有効撮像領域全体での受光量を検出するよう構成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の撮像装置。
7. 前記検出手段は、前記隣接部位での受光量を前記他の部位での受光量よりも大きく評価するよう構成されている請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記固体撮像素子は、ＣＣＤイメージセンサである請求項１ないし７のいずれかに記載の撮像装置。
9. 当該撮像装置は、電子内視鏡用のものである請求項１ないし８のいずれかに記載の撮像装置。

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