WO2008023806A1

WO2008023806A1 - Procédé de correction de sensibilité et dispositif imageur

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Publication number: WO2008023806A1
Application number: PCT/JP2007/066492
Authority: WO
Inventors: Takatoshi Nakata
Original assignee: Kyocera Corporation
Priority date: 2006-08-25
Filing date: 2007-08-24
Publication date: 2008-02-28
Also published as: US8049796B2; EP2061235A4; EP2061235B1; CN101507263A; JP4620780B2; US20100253812A1; EP2061235A1; JPWO2008023806A1; CN101507263B

Description

明細書

感度補正方法および撮像装置

技術分野

[0001] 本発明は、感度補正方法および撮像装置に関し、特に被写体からの信号を複数の撮像素子で同時に受光して前記被写体の画像を読み取る際に、読取画像からシェーデイングの影響を除去する感度補正方法および撮像装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、被写体を撮像する複数の撮像素子と、被写体からの光を前記撮像素子に結像させる撮像光学系とを具備する撮像装置が、例えば、 X線 CTや、複写機、ファクシミリ、スキャナ、さらにデジタルカメラや監視カメラ、車載カメラ等のカメラモジュールのような用途に広く開発されている。

このような撮像装置では、撮像素子にて被写体からの光の強さを検知することによつて画像を読み取っているが、レンズの周辺光量低下や撮像素子の感度ばらつきによって各撮像素子の受光量が実際の信号からずれてしま!/ \出力される画像に画像ムラができてしまうことが知られている。そこで、この画像ムラをなくすためにシエーデイング補正が行なわれる。

例えば、特開平 10— 97617号公報では、予め白基準板を撮像して得られる白基準影像信号と黒基準板を撮像して得られる黒基準影像信号とに基づくシエーデイング補正データを作成しておき、この補正データに基づいて被写体を撮像したときのデータ補正を行なう方法が開示されている。また、特開平 11— 69154号公報では、各撮像素子ごとにヒストグラム最頻度計算処理を行ってこのヒストグラム最頻度値を用いてシェーディング補正する補正方法が開示されている。

さらに、特開 2000— 358142号公報では、被写体に光源からの光を照射すると同時に、この光源からの光から補正部材を介して得たデータをシェーディングデータとして使用する補正方法が開示されている。また、特開 2005— 80062号公報では、第 1の方向におけるシェーディング補正係数と第 1の方向とは垂直な第 2の方向におけるシェーディング補正係数とを乗算してシェーディング補正を行なうデジタルカメラについて開示されている。

また、特開 2005— 269339号公報では、感度の異なる第 1の感光部と第 2の感光部を備えて、 2つの感光部における受光量の差から各撮像素子における色シエーデイング補正（色収差補正）を行なうことによって、広範囲なダイナミックレンジを有する各画素（撮像素子）における色シェーディング補正が短時間かつ小さなメモリ容量で行なえることが開示されて!/、る。

しかしながら、上述の特開平 10— 97617号公報、特開平 11 69154号公報、特開 2000— 358142号公報および特開 2005— 80062号公報のようにシエーデイングデータを別途準備してシェーディング補正を行なう補正方法では、被写体からの信号を複数の撮像素子で同時に受光した後で各撮像素子の受光信号を順に読み込む読取方式に対して、シェーディング補正が完全に行なえないという問題がある。すなわち、画像ムラの要因として、上記レンズの周辺光量低下や撮像素子の感度ばらつき以外にも撮像素子に信号を読み込む際の電荷量の変動がある。例えば、 C MOSセンサ（相補型金属酸化物半導体センサ； Complementary Metal Oxide Semic onductor sensor)を用いたグローバルシャツタ方式のように 1画面分の画像を同時に読み込む方法では、複数の撮像素子に対して同時タイミングで電荷蓄積を開始し、その後同時タイミングで電荷蓄積を終了し、終了と同時に各撮像素子に蓄積された電荷を順に読出す方式であり、全撮像を同時に感光するので対象物の動きが早い場合でも、像は歪まないという特長を有している。かかる方法では、各撮像素子によつて電荷蓄積終了から読み出しまでの時間が異なる。一方、撮像素子に蓄積された電荷量は種々の要因によって電荷が漏れ込み増加する力受光量や蓄積時間によつて電荷量の増加量が異なることが知られている。したがって、撮像素子に蓄積された電荷量が読み出されるまでの間に増加してしまい、し力、も撮像素子ごとに増加する電荷量が異なるために画像ムラが発生するという問題である。

これは、各撮像素子に蓄積された電荷量が読み出されるまでの間に、撮像素子を構成するフォトダイオード等の感光部の下部に蓄えられた電荷が各撮像素子を構成する電荷蓄積部内に漏れ込んでしまうことに起因する。さらに、この漏れ込む電荷量は各撮像素子に蓄積された電荷量に応じて変動するために、従来のような別途シェーデイングデータを準備する方法では画像ムラを完全に補正することができないものであった。

なお、この撮像素子に蓄積された電荷量に応じて補正すべき電荷量が変動することは、 CMOSセンサを用いたグローバルシャツタ方式に限らず、複数の撮像素子にて 1画面分の画像を同時に読み込む撮像装置において一般的に発生する現象であつた。そして、いずれの場合にも精度のよいシェーディング補正方法が求められていた。

また、特開 2005— 269339号公報のように、 2つの感光部の受光量の差を求めてその差から各画素における色シェーディング補正を行なう方法では、各画素の色シェーデイング補正はできるものの、各撮像素子に蓄積された電荷の漏れ出しの影響による画像ムラを補正することができなかった。

発明の開示

本発明は上記問題点を解消するためになされたもので、簡単な構成で精度のよいシェーディング補正を行なうことができる感度補正方法および撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の感度補正方法は、被写体からの光を複数の撮像素子で受光することにより前記被写体の画像を読み取る際に発生するシェーディングを除去するための感度補正方法であって、それぞれの前記撮像素子が、入射光を受光して光電変換する感光部と、前記入射光によって前記感光部に蓄積された電荷を転送して一時的に蓄積する電荷蓄積部と、該電荷蓄積部に漏れ込む電荷を見積もる電荷補正部とを備えて、前記被写体からの光を前記複数の撮像素子で受光して電荷を蓄積した後、前記感光部に蓄積された電荷を前記電荷蓄積部に転送して該電荷蓄積部に蓄積される第 1の電荷量を前記電荷補正部に漏れ出した第 2の電荷量で補正した第 3の電荷量を各撮像素子の電荷量として複数の撮像素子についての電荷量を順次出力することを特徴とするものである。

なお、上記本発明の感度補正方法は、前記被写体からの光を前記複数の撮像素子で受光して同時に電荷を蓄積した後、前記複数の撮像素子についての電荷量を順次出力することが望ましい。本発明の感度補正方法によれば、入射光によって前記感光部に蓄積された電荷を転送して一時的に蓄積する電荷蓄積部に経時的に漏れ込む電荷量をそれぞれの電荷蓄積部に対して電荷補正部にて直接見積もってそれぞれに補正することから、各撮像素子への漏れ込み電荷の影響を補正することができ、特に、各撮像素子にて同時に電荷を蓄積した後各撮像素子についての電荷量を順次出力するデータ出力方式によって電荷蓄積部に電荷を蓄積してから出力するまでの時間が各撮像素子で異なるような場合でも、経時的に漏れ込む電荷量によって電荷蓄積部に蓄積された第 1の電荷量が各撮像素子で異なっても前記電荷補正部に漏れ込んだ第 2の電荷量で補正して経時変化による電荷もれ込みの影響を取り除いた第 3の電荷量を各撮像素子の電荷量として出力することによって、簡単な構成で精度のよいシヱーディング補正を行なうことができる。

ここで、前記電荷蓄積部と前記電荷補正部とを、前記感光部から同じ距離だけ離間した位置に配置された同じ部材で構成すること、前記電荷蓄積部と前記電荷補正部とをフローティングディフュージョンアンプとすることが望ましい。

ここで、前記電荷蓄積部と前記電荷補正部とを、前記感光部から同じ距離だけ離間した位置に配置された同じ部材で構成することが、部材配置の調整が容易でありかつ演算も簡単である。

また、前記撮像素子の受光面において、前記電荷蓄積部および前記電荷補正部それぞれの占める面積を前記感光部の占める面積に対して 1/10以下の大きさとすることが望ましい。

また、前記電荷蓄積部と前記電荷補正部とをフローティングディフュージョンアンプとすること力シャツタの開閉が可能であり電荷を蓄積するタイミング調整が容易であるとともに、例えばフォトダイオードのような感光部をなす部材に比べてサイズが小さいことから、画素数を増してより鮮明な画像を形成することができる点で望ましい。ここで、前記撮像素子の受光面において、前記電荷蓄積部および前記電荷補正部それぞれの占める面積を前記感光部の占める面積に対して 1/10以下の大きさとすることが画素数を増してより鮮明な画像を形成することができる点で望ましい。

また、前記複数の撮像素子を列状に設け、相互に隣接する 2つの撮像素子から成るグループを形成し、前記グループに含まれる 2つの前記感光部の間に前記電荷補正部を設けて、相互に隣接する 2つの撮像素子において、 1つの電荷補正部を共有化して用いることが望ましい。これによつて、電荷補正部の数を少なくすることができさらに、本発明の撮像装置は、被写体からの光を複数の撮像素子で受光することにより前記被写体を撮像する撮像部と、前記被写体の像を前記撮像部に結像させる光学系とを具備し、前記光学系を通して前記被写体からの光を前記複数の撮像素子で受光して蓄積した電荷を出力する撮像装置であって、それぞれの前記撮像素子力入射光を光電変換する感光部と、前記入射光によって前記感光部に蓄積された電荷を転送して一時的に蓄積する電荷蓄積部と、該電荷蓄積部に漏れ込む電荷量を見積もる電荷補正部とを備えて、前記それぞれの撮像素子における前記感光部に蓄積された電荷を転送して前記電荷蓄積部に蓄積された第 1の電荷量を前記電荷補正部に漏れ出した第 2の電荷量で補正する演算手段と、該演算手段によって算出された第 3の電荷量を各撮像素子の電荷量として複数の撮像素子についての電荷量を順次出力する出力手段とを具備することを特徴とするものである。

ここで、上記構成において、本発明の撮像装置における電荷蓄積および出力方式が、前記被写体からの光を前記複数の撮像素子で受光して同時に電荷を蓄積した後、前記複数の撮像素子についての電荷量を順次出力する方式であることが望ましい。

さらに、本発明の撮像装置によれば、上記感度補正方法を備えていることから、前記簡単な構成で精度のょレ、シェーディング補正を行なうことができ、画像ムラがなく精度のよい画像を記憶することができ、この記憶された画像を再生した場合には画像ムラのな!/、精度のょレ、画像となる。

なお、前記撮像部が相補型金属酸化物半導体（CMOS)センサであることが望ましい。

なお、前記撮像部が相補型金属酸化物半導体（CMOS)センサである場合には、簡単な構成で容易に信号制御が可能となる。

また、前記複数の撮像素子は列状に設けられ、相互に隣接する 2つの撮像素子から成るグループを形成したときに、前記グループにおいて前記電荷補正部は、前記グループに含まれる 2つの前記感光部の間に 1つだけ設けられ、前記演算手段は、前記電荷補正部に蓄積される第 2の電荷量で、この電荷補正部が含まれるグループにおける複数の電荷蓄積部に蓄積された第 1の電荷量を補正することが望ましい。これによって、電荷補正部の数を少なくすることができ、撮像装置の小型化を図ることができる。

図面の簡単な説明

本発明の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。

図 1は、本発明の感度補正方法が適用された撮像装置の第 1の実施形態の例である車載用のカメラモジュールの概略構成を示す概略構成図である。

図 2は、図 1のカメラモジュール 1の撮像素子 3についての概略構成を示す概念図である。

図 3は、図 2の撮像素子 3の詳細構成を示す模式図である。

図 4は、各撮像素子から受光信号を出力する順序の一例を示す模式図である。図 5は、本発明の感度補正方法が適用された撮像装置の第 2の実施形態の例であるプロジェクタ接続用のスキャナの概略構成を示す概略構成図である。

図 6Aは、前述した実施の形態における感光部 15、電荷蓄積部 18および電荷補正部 20の配置を模式的に示す図である。

図 6Bは、本実施の形態における感光部 15、電荷蓄積部 18および電荷補正部 20 の配置を模式的に示す図である。

図 7は、本実施の形態のカメラモジュールにおける読出し動作を説明するための図である。

図 8は、本実施の形態のカメラモジュールにおける読出し動作を説明するための図である。

図 9は、本実施の形態のカメラモジュールにおける読出し動作を説明するための図である。

図 10は、本実施の形態のカメラモジュールにおける読出し動作を説明するための図である。

発明を実施するための最良の形態

以下図面を参考にして本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。

図 1には、本発明の感度補正方法が適用された撮像装置の第一の実施形態である車載用のカメラモジュールの概略構成が示されて!/、る。

図 1によれば、本実施形態に係るカメラモジュール 1は、被写体からの光を結像させるためのレンズを含んで構成された光学ユニット 2と、光学ユニット 2の光軸上の後方に配設された複数の撮像素子 3と、各撮像素子 3内部に収納され撮像素子 3から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する A/Dコンバータ 4と、メインメモリ 1 0と、主制御部 12と、出力端子 14とを備えている。なお、図 1のカメラモジュール 1では、複数の撮像素子 3と、各撮像素子 3から出力されるアナログ読取データをデジタル読取データに変換する A/Dコンバータ 4とは CMOSセンサ 8の内部に具備されている。

なお、図 1のカメラモジュール 1によれば、 A/Dコンバータ 4が変換したデジタル読取データはメインメモリ 10に記憶され、主制御部 12によって所望により γ補正ゃホヮイトバランス補正等のデータ処理を行った後、出力端子 14に画像データとして出力される。そして、出力端子 14から車内に設置された読込画像を表示する表示部（図示せず。 )にデータが送信されて画像を表示する。

また、図 2に撮像素子 3についての概略構成を示す。図 2に示すように、本発明によれば、それぞれの撮像素子 3が、入射光を光電変換する感光部 15と、前記入射光によって感光部 15に蓄積された電荷をセンサ駆動部 16にて制御されるシャツタ 17等によって転送して一時的に蓄積する電荷蓄積部 18と、電荷蓄積部 18に漏れ込む電荷量を見積もる電荷補正部 20とを備えている。図において、感光部 15を PDと記載する。また、撮像素子 3は、電荷蓄積部 18および電荷補正部 20に電荷を蓄積しないときには、電荷蓄積部 18および電荷補正部 20のそれぞれがリセット 22、 23によってグランド 25、 26に接続される構成となっている。さらに、電荷蓄積部 18および電荷補正部 20に蓄積された電荷は出力された後、演算手段 28にて電荷蓄積部 18に蓄積された第 1の電荷量 ρと電荷補正部 20に蓄積された第 2の電荷量 ρから第 3の電荷量が算出されて列スィッチ 29から A/Dコンバータ 4に出力される構成となっている。ここで、図 2の撮像素子 3の詳細構成を示す模式図を図 3に示すが、電荷蓄積部 1 8に蓄積された第 1の電荷量 pは感光部 15から転送される電荷量 Nのみならず、感光部 15の下部から電荷の拡散（図 3中の M ：経時的かつ光の受光強度に応じて変化する。）が発生したり、遮光アルミニウム板 30によって反射した光（図 3中の M ：受

2 光する光の強さに応じて変化する。）が漏れ込む等の要因によって生じる漏れ込み電荷量（図中の M)を含む。したがって、一画面分の全撮像素子 3に同時に感光し、撮像素子 3に感光を行って蓄積された電荷量が、感光終了後に順次読み出されるような撮像装置において、電荷蓄積部 18に蓄積された第 1の電荷量 pをそのまま受光信号として出力すると、本来各撮像素子 3が受信した被写体力もの受光信号力もそれぞれが規則性なくばらついた電荷蓄積量となって画像ムラを引き起こす。

しかしながら、本発明の感度補正方法によれば、図 3に示すようなフォトダイオード等の感光部 15の下部からの電荷の拡散（図 3中の M )および遮光アルミニウム板 30 からの反射（図 3中の M )の要因によって発生する漏れ込み電荷量を電荷補正部 20

2

にて見積もって、演算手段 28にて電荷蓄積部 18に蓄積された第 1の電荷量 pを電荷補正部 20に蓄積した第 2の電荷量 pで補正した第 3の電荷量 pを算出しこれを出

2 3

力することによって、経時的な電荷の変動量および各撮像素子 3の受光強度に応じた変動量を各撮像素子 3ごとに補正できることから、各撮像素子 3の漏れ込み電荷による電荷量の変動分を各撮像素子 3の読み込み順に関係なぐかつ受信した受光量に比例した電荷蓄積量に調整できる。

したがって、電荷蓄積部 18に漏れ込む電荷量のばらつきを正確に補正することができること力、ら、特に、前記被写体の画像を受光して複数の撮像素子で同時に電荷を蓄積する、すなわち、グローバルシャツタ方式のように同じタイミングで電荷蓄積を開始して同じタイミングで電荷蓄積を終了する方式にて画像を読み取る際に発生するシェーディングを簡単な構成で精度よく補正を行なうことができる。

ここで、第 2の電荷量 pは必ずしも電荷蓄積部 18に漏れ込む電荷量と同じである

2

必要はなぐ第 2の電荷量 pが電荷蓄積部 18に漏れ込む電荷量と異なる構成であつ

2

てもよい。この場合には演算手段 28で第 2の電荷量 pを電荷蓄積部 18に漏れ込む電荷量と同じとなるように増減させて第 1の電荷量 _Piから差し引くことによって補正できる。し力もながら、電荷蓄積部 18と電荷補正部 20とが、感光部 15から同じ距離だけ離間した位置に配置された同じ部材で構成されて!/、ること力部材の配置を調整することが容易に行なえるとともに演算手段 28における演算も単純な引き算でよいので演算手段 28のメモリが小さくて済む。なお、各撮像素子 3の演算手段 28にて、 γ 補正やホワイトバランス補正等の他のシェーディング補正をすることも可能である。また、漏れ込み電荷は長波長側で多くなるという性質を利用して、予め波長に対する漏れ込み電荷量の増加率を算出しておくことによって、第 1の電荷量 ρと第 2の電荷量 ρとの対比から色シェーディング補正を行なうことも可能である。

2

また、図 2に示すように、電荷蓄積部 18と電荷補正部 20とがフローティングディフユ一ジョンアンプ（FD1、 FD2)であることが望ましい。これによつて、シャツタの開閉が可能であり電荷を蓄積するタイミング調整が容易であるとともに、例えば感光部 15がフォトダイオードのように撮像素子 3の受光面において大きな面積を占める部材であるのに比べてフローティングディフュージョンアンプは小さな面積であるので各撮像素子 3の受光面積を小さくできる結果、 CMOSセンサ 8の撮像素子の数に相当する画素数を増してより鮮明な画像を形成することができる。

ここで、撮像素子 3の受光面において、電荷蓄積部 18および電荷補正部 20それぞれの占める面積が感光部 15の占める面積に対して 1/10以下の大きさであることが画素数を増してより鮮明な画像を形成することができる点で望ましい。

さらに、撮像素子 3としては CCD素子（電荷結合素子； charge coupled device)を用いることもできる力 CMOSセンサ 8を用いた場合には CMOSセンサ 8内に簡単な構成で電荷蓄積部 18および電荷補正部 20を形成することができるとともに、容易に信号制御が可能となるので、上記感度補正方法は特に有効である。

ここで、本実施形態におけるデータ処理方法についてより具体的に説明する。まず、図 4に各撮像素子から受光信号を出力する順序の一例を示す模式図に示すように、複数の撮像素子 3は m行 X n列に整列した状態で配置されている。そして、これら一画面分の全撮像素子 3に対して同時に電荷蓄積を開始しかつ同時に電荷蓄積を終了し、終了と同時に蓄積された電荷を各電荷蓄積部 18に転送する。そして、例えば図 4に示す撮像素子 3の mif X n歹 IJの酉己歹 IJに対して、 a 、 a、 a - "a 、b 、b 、b ' "

1 2 3 n 1 2 3 m- 1 、m—l 、m、m、m - - - の順番でそれぞれの列スィッチ 29から

1 2 n 1 2 3 n

各電荷蓄積部 18に蓄積された電荷量 pに基づいて各撮像素子 3 (a , a…！!！）の読取データとして出力される。

この時、本発明によれば、電荷蓄積部 18に蓄積された第 1の電荷量 pは演算手段 28にて電荷補正部 20に蓄積された第 2の電荷量 pによって補正され、補正された

2

第 3の電荷量 p 、この各撮像素子 3が感知した信号はそれぞれの歹 IJスィッチ 29か

3

らアナログ信号として順次出力され、 A/Dコンバータ 4でデジタル信号に変換しながら記憶手段としてのメインメモリ 10に記憶される。なお、各撮像素子 3の読取データの読取順番は上記順番に限定されるものではなぐ列方向から読み取るものであってもよぐ他の順番であってもよい。

なお、本発明の感度補正方法は、複数の撮像素子が順に電荷を蓄積した後で順に電荷を出力するローリングシャツタ方式についても適用することができる。

また、本発明の撮像装置は、上述したカメラモジュールに限定されるものではなぐ例えば、プロジェクタに接続されるスキャナについても好適に応用することができる。そこで、図 5に、本発明の感度補正方法が適用された撮像装置の第 2の実施形態の例であるプロジェクタ接続用のスキャナの概略構成を示す。

図 5によれば、本実施形態のスキャナ 41は、原稿を載置する透明ガラス板製の原稿載置台 42と、原稿載置台 42の上部表面を覆うため開閉可能に設けられた原稿力バー 43と、原稿載置台 42に載置固定された原稿を照らすための照明ランプ 44と、レンズ 46を具備するレンズユニット 47と、照明ランプ 44を原稿に照射し原稿から反射した光を受光する複数の撮像素子 45と、撮像素子 45から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する A/Dコンバータ 49と、 A/Dコンバータ 49で変換したデジタル読取データを保存するための記憶手段としてのメインメモリ 50と、メインメモリ 50 のデジタル読取データの読み込み順序やデータ処理を行なうプログラムやパラメータなどを格納する演算手段としての主制御部 51と、撮像素子 45で記憶した読込画像をプロジェクタ等の外部装置（図示せず）に出力するための出力端子 52とを備えてい d * o そして、原稿載置台 42に載置固定された原稿に照明ランプ 44を照射し、原稿から反射した光は、複数の光学部材を介して、結像光学系からなるレンズ 46 (図 4では 2 枚のレンズ）で構成されるレンズユニット 47に案内される。このレンズユニット 47によつて、原稿からの反射光が撮像素子 45上に結像される。また、レンズユニット 47は入射する光の光軸に沿って移動可能となっており、所望の倍率で撮像素子 45上に結像することができるようになつている。これにより、撮像素子 45によって、原稿載置台 4 2に載置された原稿に記録されている画像が読み取られる。撮像素子 45による読み取り結果から読取データが生成され、出力端子 52からプロジェクタ等の外部装置（図示せず）に出力される。

本実施形態においても、原稿からの光を 1画面分の全撮像素子 45に同時に感光を開始して同時に感光を終了する。そして、それぞれの撮像素子 45が、入射光を光電変換する感光部と、この感光部に蓄積された電荷を転送して一時的に蓄積する電荷蓄積部と、この電荷蓄積部に漏れ込む電荷量を見積もる電荷補正部とを備えている。そして、順次電荷蓄積部に蓄積された第 1の電荷量 pを電荷補正部に蓄積された第 2の電荷量 pで補正した第 3の電荷量 pを算出しこれを出力することによって、

2 3

経時的な電荷の変動量が補正され、被写体の画像を複数の撮像素子 45で同時に電荷を蓄積して読み取る際に発生するシェーディングを簡単な構成で精度よく補正を fiなうことができる。

前述した実施の形態では、各撮像素子が、 1つの感光部と、その両側に電荷蓄積部と電荷補正部とを個別に有する構成となっている。したがって、 2つの感光部が 2 つあるときには、 2つの電荷蓄積部と 2つの電荷補正部とが必要になる力本発明のさらに他の実施の形態では、前述の実施の形態において、隣接する撮像素子において、その一部の構成を共有し、具体的には荷電補正部を共有する構成としてもよい。図 6Aは、前述した実施の形態における感光部 15、電荷蓄積部 18および電荷補正部 20の配置を模式的に示し、図 6Bは、本実施の形態における感光部 15、電荷蓄積部 18および電荷補正部 20の配置を模式的に示す図である。図 6A,図 6Bでは、グランドについては図が煩雑となることを防止するために省略している力電荷蓄積部 18および電荷補正部 20のそれぞれに対応して、グランド 25, 26が設けられている。なお前述した実施の形態の構成と同様の部分については、同様の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

また図 6Aにおいて、 2つの感光部 15を含んで構成するときに必要となる最小限の感光部 15、電荷蓄積部 18および電荷補正部 20の構成を 1つのグループ 60とし、図 6Bにおいて、 2つの感光部 15を含んで構成するときに必要となる最小限の感光部 1 5、電荷蓄積部 18および電荷補正部 20の構成を 1つのグループ 61としている。また、図 6A,図 6Bでは、 1つのグノレープ 60, 61に含まれる感光部 15を PD1 , PD2として示している。

本実施の形態では、複数の撮像素子が列状に設けられ、隣接する感光部 15にそれぞれ対応する荷電補正部 20を、 2つの感光部 15がそれぞれ含まれる撮像素子 3 で共有している。前述した各実施の形態では、 1つのグループ 60において、電荷蓄積部 18と、感光部 15と、電荷補正部 20とが、電荷蓄積部 18、感光部 15、電荷補正部 20、電荷蓄積部 18、感光部 15、電荷補正部 20のように記載した順番に並ぶ。しかしながら、本実施の形態では、 1つのグループ 61において、電荷補正部 18は、グループ 61に含まれる 2つの感光部 15の間に 1つだけ設けられ、すなわち電荷蓄積部 18と、感光部 15と、電荷補正部 20とが、電荷蓄積部 18、感光部 15、電荷補正部 20、感光部 15、電荷蓄積部 18のように記載した順番に並ぶ。これによつて、 1つのグループ単位における電荷蓄積部 18および電荷補正部 20の総数を 3/4にすること力 Sできる。

図 7〜図 10は、本実施の形態のカメラモジュールにおける読出し動作を説明するための図である。本実施の形態のカメラモジュールでは、前述した演算手段 28として、サンプルホールド回路 71を備える。サンプルホールド回路 71は、それぞれ電荷を蓄積可能な第 1および第 2部分 72, 73と、第 1および第 2部分 72, 73でそれぞれ蓄積した電荷の電荷量の差を求めて出力するコンパレータ 74とを含んで構成される。第 1および 2部分 72, 73は、同様の構成であるので、第 1部分 72についてのみ説明し、第 2部分 73については、第 1部分 72と同様の構成には同様の参照符号を付して、その説明を省略する。第 1部分 72は、 2つのバッファアンプ Al , A2と、 2つのスィツチ Bl , B2と、 1つのキャパシタ Cとを含んで構成される。バッファアンプ A1の非反転入力部は、サンプルホールド回路の入力部に接続され、バッファアンプ A1の反転入力部は、バッファアンプ A1の出力部に接続される。バッファアンプ A1の出力部は、スィッチ B1を介して、キャパシタ Cの一端に接続される。またキャパシタ Cの一端は、スィッチ B2を介してグランドに接続される。スィッチ Bl , B2は、オンオフスィッチであり、電界効果型トランジスタによって実現される。スィッチ B1は、ゲートに閾値以上の電圧が印加されたときにオン状態となってバッファアンプ A1の出力部と、キャパシタ Cの一端とを電気的接続し、ゲートに与えられる電圧が閾値未満のときは、バッファアンプ A1の出力部と、キャパシタ Cの一端とを電気的に絶縁する。キャパシタ Cの他端は、グランドに接続される。スィッチ B2は、ゲートに閾値以上の電圧が印加されたときにオン状態となってキャパシタ Cの一端と、グランドとを電気的接続し、ゲートに与えられる電圧が閾値未満のときは、キャパシタ Cの一端と、グランドとを電気的に絶縁する。キャパシタ Cの他端は、バッファアンプ A2の非反転入力部に接続され、バッファアンプ A2の反転入力部は、バッファアンプ A2の出力部に接続される。バッファァンプ A2の出力部は、コンパレータ 74の入力部に接続され、コンパレータの出力部は、行スィッチ 29に接続される。

本実施の形態では、まず各感光部 15に受光させて、各感光部 15に電荷を蓄積させる。ここでは、感光部 15、電荷蓄積部 18および電荷補正部 20が配列される配列方向の一方から 1つ目のグループ 61の動作について説明する力グループ 61についても、同様である。ここで、第 1および第 2部分 71 , 72の各スィッチ Bl , B2はオフ状態となっている。また電荷蓄積部 18および電荷補正部 20は、サンプルホールド回路 71の入力部に電気的に接続されている。また感光部 15、電荷蓄積部 18および電荷補正部 20が配列される配列方向の一方から順番に、第 1〜3番目に配列される電荷蓄積部 18 (FD1)、感光部 15 (PD1)および電荷補正部 20 (FD2)の 3つに基づいて、感光部 15 (PD1)で取得した第 1の電荷量 pを補正する。まず、配列方向の一方から順番に、第 1〜3番目に配列される電荷蓄積部 18 (FD1)、感光部 15 (PD1) および電荷補正部 20 (FD2)に蓄積された電荷を移動させる。ここでは、スィッチ 17 によって、図 7の矢符 F1で示すように、感光部 15 (PD1)の電荷を、この感光部 15 (P D1)の配列方向の一方に配置される電荷蓄積部 18 (FD1)に移動させるとともに、第 2部分 73のスィッチ Blのゲートに閾値以上の電圧を印加して、オン状態とする。これによって、第 2部分 73のスィッチ B1が通電して、図 7の矢符 F2で示すように電荷が移動し、電荷補正部 20 (FD2)の電荷が第 2部分 73のキャパシタ Cに充電される。次に、スィッチ 17および第 2部分 73のスィッチ B1をオフ状態にして、第 1部分 72のスィッチ B1のゲートに閾値以上の電圧を印加して、オン状態とする。これによつて、第 1部分 72のスィッチ B1が通電して、図 8の矢符 F3で示すように電荷が移動し、電荷蓄積部 18 (FD1)の電荷が、第 1部分 72のキヤバシタ Cに充電される。ここまでの動作によって、第 1および第 2部分 72, 73のキヤバシタ Cにそれぞれ電荷が蓄積され、コンパレータ 74によって、第 1部分 72のキヤバシタ Cに蓄積された第 1の電荷量 p と、第 2部分 73のキヤバシタ Cに蓄積された第 2の電荷量 pとの差分の第 3の電荷量

2

pがサンプルホールド回路 71から出力される。

3

次に、第 1部分 72のスィッチ B1をオフ状態にして、前記配列方向の一方から順番に、電荷蓄積部 18、感光部 15および電荷補正部 20の 3つについてのリセット動作を行う。すなわち、前記配列方向の一方から順番に、電荷蓄積部 18、感光部 15および電荷補正部 20の 3つに対応するスィッチ 17, 25, 26をオン状態として、これらグランドに電気的に接続する。また第 1部分 72のスィッチ B2にゲートに閾値以上の電圧を印加して、オン状態とする。これによつて、第 1部分 72のスィッチ B2が通電して、図 9 の矢符 F4で示すように、キヤバシタ Cに蓄積されている電荷力グランドに移動して、キヤバシタ Cに蓄積されていた電荷量が零になる。

次に、配列方向の一方から順番に、第 3〜5番目に配列される電荷補正部 20 (FD 2)、感光部 15 (PD2)および電荷蓄積部 18 (FD1)の 3つに基づ!/、て、感光部 15 (P D2)で取得した第 1の電荷量 pを補正する。ここでは、スィッチ 17によって、図 10の矢符 F5で示すように、感光部 15 (PD2)に蓄積された電荷を、この感光部 15 (PD2) の配列方向の他方に配置される電荷蓄積部 18 (FD1)に移動させるとともに、第 1部分 72のスィッチ B1をオン状態とする。これによつて、、第 1部分 73のスィッチ B1が通電して、図 10の矢符 F6で示すように電荷が移動し、前記電荷蓄積部 18 (FD1)の電荷が第 1部分 72のキヤバシタ Cに充電される。第 2部分 73のキヤバシタ Cには、既に電荷が蓄積されており、ここまでの動作によって、第 1および第 2部分 72, 73のキヤバシタ Cにそれぞれ電荷が蓄積されることになり、コンパレータ 74によって、第 1部分 72のキヤバシタ Cに蓄積された第 1の電荷量 pと、第 2部分 73のキヤバシタ Cに蓄積された第 2の電荷量 pとの差分の第 3の電荷量 pがサンプルホールド回路 71から出

2 3

力される。

配列方向の一方から 1つ目のグループ 61について前述した動作を行うと、次に配列方向の一方から 2つ目のグループ 61を処理対象として同様に動作し、グループ 61 の個数だけ配列方向の一方から他方に向かって順番に同様の動作を繰り返す。以上の動作によって、電荷補正部 20の数を前述の実施の形態と比較して少な!/、個数で構成しても、 1つのグループ 61に含まれる 2つの感光部 15からの第 1の電荷量 p がそれぞれ第 2の電荷量 pによって補正されて、補正された第 3の電荷量 pをそれ

1 2 3 ぞれ出力することができる。したがって、前述した各実施の形態と比較して、撮像素子 3の小型化を実現することができ、また撮像装置の小型化を実現することができる。本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなぐ他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。

Claims

請求の範囲

[1] 被写体からの光を複数の撮像素子で受光することにより前記被写体の画像を読み取る際に発生するシェーディングを除去するための感度補正方法であって、それぞれの前記撮像素子が、入射光を受光して光電変換する感光部と、前記入射光によつて前記感光部に蓄積された電荷を転送して一時的に蓄積する電荷蓄積部と、該電荷蓄積部に漏れ込んだ電荷を見積もる電荷補正部とを備えて、前記被写体からの光を前記複数の撮像素子で受光して電荷を蓄積した後、前記感光部に蓄積された電荷を前記電荷蓄積部に転送して該電荷蓄積部に蓄積される第 1の電荷量を前記電荷補正部に漏れ込んだ第 2の電荷量で補正した第 3の電荷量を各撮像素子の電荷量として複数の撮像素子についての電荷量を順次出力することを特徴とする感度補正方法。

[2] 前記被写体からの光を前記複数の撮像素子で受光して同時に電荷を蓄積した後、前記複数の撮像素子についての電荷量を順次出力することを特徴とする請求項 1記載の感度補正方法。

[3] 前記電荷蓄積部と前記電荷補正部とを、前記感光部から同じ距離だけ離間した位置に配置された同じ部材で構成することを特徴とする請求項 1または 2記載の感度補正方法。

[4] 前記電荷蓄積部と前記電荷補正部とをフローティングディフュージョンアンプとすることを特徴とする請求項;!〜 3のいずれか 1つに記載の感度補正方法。

[5] 前記撮像素子の受光面において、前記電荷蓄積部および前記電荷補正部それぞれの占める面積を前記感光部の占める面積に対して 1/10以下の大きさとすることを特徴とする請求項;!〜 4のいずれか 1つに記載の感度補正方法。

[6] 前記複数の撮像素子を列状に設け、相互に隣接する 2つの撮像素子から成るグノレープを形成し、前記グループに含まれる 2つの前記感光部の間に前記電荷補正部を設けて、相互に隣接する 2つの撮像素子において、 1つの電荷補正部を共有化して用いることを特徴とする請求項;!〜 5のいずれか 1つに記載の感度補正方法。

[7] 被写体からの光を受光する複数の撮像素子と、前記被写体の像を前記撮像素子に結像させる光学系とを具備し、前記光学系を通して前記被写体からの光を前記複数の撮像素子で受光して蓄積した電荷を出力する撮像装置であって、それぞれの前記撮像素子が、入射光を光電変換する感光部と、前記入射光によって前記感光部に蓄積された電荷を転送して一時的に蓄積する電荷蓄積部と、該電荷蓄積部に漏れ込む電荷量を見積もる電荷補正部と、前記それぞれの撮像素子における前記感光部に蓄積された電荷を転送して前記電荷蓄積部に蓄積された第 1の電荷量を前記電荷補正部に漏れ込んだ第 2の電荷量で補正する演算手段と、該演算手段によつて算出された第 3の電荷量を各撮像素子の電荷量として複数の撮像素子についての電荷量を順次出力する出力手段とを具備することを特徴とする撮像装置。

[8] 前記被写体からの光を前記複数の撮像素子で受光して同時に電荷を蓄積した後、前記複数の撮像素子についての電荷量を順次出力することを特徴とする請求項 7記載の撮像装置。

[9] 前記撮像部が相補型金属酸化物半導体（CMOS)センサであることを特徴とする請求項 7または 8記載の撮像装置。

[10] 前記複数の撮像素子は列状に設けられ、相互に隣接する 2つの撮像素子から成るグループを形成したときに、前記グループにおいて前記電荷補正部は、前記グループに含まれる 2つの前記感光部の間に 1つだけ設けられ、

前記演算手段は、前記電荷補正部に蓄積される第 2の電荷量で、この電荷補正部が含まれるグループにおける複数の電荷蓄積部に蓄積された第 1の電荷量を補正することを特徴とする請求項 7〜9のいずれ力、 1つに記載の撮像装置。