JP2009284424A - 撮像装置、撮像方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】撮像素子が分割露光によって製造された場合に、分割領域毎の画質の相違を確実に抑えること。
【解決手段】異なる暗電流特性を有する複数の領域から構成された有効画素部４２，４４と有効画素部４２，４４の周囲に配置されたＶＯＢ部４３，４５とを有する撮像素子４０と、複数の領域の暗電流差とＶＯＢ部４３，４５の暗電流との相関関係を予め記憶する記憶部２６と、撮影時にＶＯＢ部４３，４５の暗電流を検出する検波部１４と、記憶部２６に記憶された相関関係に基づいて、撮影時に検出されたＶＯＢ部４３，４５の暗電流から撮影時における複数の領域の暗電流差を求める制御部２２と、求めた暗電流差に基づいて、有効画素領域４２，４４から得られる映像信号を補正する補正処理部１４と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置、撮像方法及びプログラムに関する。

近時において広く用いられているデジタルカメラなどの撮像装置は、ＣＭＯＳやＣＣＤなどの撮像素子を備え、撮像素子により光信号を電気信号に変換し、撮影画像を生成している。このような撮像素子は、画像データを取得するための有効画素領域と、その有効画素領域の周囲に配置され遮光構造をとることにより光を受光しないＯＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｌａｃｋ）領域を有する構成となっている。そして、暗電流の除去処理の一例として、ＯＢ領域の暗電流を計測して有効画像領域の暗電流を推定し、計測値に基づく暗電流除去を行っているものがある。

例えば、下記の特許文献１には、予め所定の露光時間におけるＯＢ領域の暗電流と、有効画素部の特定部分の暗電流との比率を記憶しておき、撮影時にＯＢ領域で計測された暗電流と、記憶した比率とに基づいて、有効画素部の暗電流を計算し、計算した有効画素部の暗電流を出力信号から除去することが記載されている。

特開２００５−３１２８０５号公報

近年、更なる撮影画像の画質の向上を図るため、有効画素数を増加させた大型の撮像素子を備え、高画質の画像を撮影可能とした撮像装置が開発されている。例えば３５ｍｍフィルム（３６ｍｍ×２４ｍｍ）と同じサイズの大型のＣＭＯＳ撮像素子を備えた撮像装置が出現している。

ＣＭＯＳ，ＣＣＤなどの撮像素子は半導体によって構成されており、露光処理を含む半導体製造プロセスによって集積回路をシリコン基板上に形成することによって製造される。具体的には、ステッパーを利用して半導体集積回路のマスクパターンを縮小してシリコン基板に焼き付ける処理が行われる。しかし、ステッパーが露光可能な範囲には限界があり、上述したような３５ｍｍフィルム（３６ｍｍ×２４ｍｍ）と同じサイズを有するような大型の撮像素子を製造する場合は、撮像素子を複数の領域に分割して、各分割領域単位で露光処理を行い、複数回の露光処理により撮像素子全体の集積回路を完成させるという処理が行われる。

しかしながら、このような複数回の露光処理で製造された撮像素子では、分割して露光された領域に境界が生じ、分割領域毎に異なるタイミングで露光が行われるため、領域毎に特性が相違してしまう問題がある。このため、半導体製造装置による分割露光単位となる分割領域毎に感度差や暗電流の差が発生し、撮影画像の１画面上で異なる画質の領域が発生してしまう。特に暗電流については、繋ぎ目の両側で発生する僅かな段差（暗電流段差）が、露光時間、温度、ゲインという撮影条件によって増大してしまう。

上記公報に記載された手法は、分割露光によって発生する映像信号の差、暗電流段差を想定したものではない。このため、分割領域毎に得られる映像信号が相違してしまい、この結果、画質の低下が発生してしまう問題がある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、撮像素子が分割露光によって製造された場合に、分割領域毎の画質の相違を確実に抑えることが可能な、新規かつ改良された撮像装置、撮像方法及びプログラムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、異なる暗電流特性を有する複数の領域から構成された有効画素領域と前記有効画素領域の周囲に配置された遮光画素領域とを有する撮像素子と、前記複数の領域の暗電流差と前記遮光画素領域の暗電流との相関関係を予め記憶する記憶部と、撮影時に前記遮光画素領域の暗電流を検出する検波部と、前記記憶部に記憶された前記相関関係に基づいて、前記撮影時に検出された前記遮光画素領域の暗電流から撮影時における前記複数の領域の暗電流差を求める暗電流差取得部と、前記撮影時における前記複数の領域の暗電流差に基づいて、前記有効画素領域から得られる映像信号を補正する補正処理部と、を備える、撮像装置が提供される。かかる構成によれば、記憶部には、複数の領域の暗電流差と遮光画素領域の暗電流との相関関係が予め記憶されており、この相関関係に基づいて、撮影時に検出された遮光画素領域の暗電流から撮影時における複数の領域の暗電流差が算出される。そして、暗電流差に基づいて有効画素領域から得られた映像信号が補正されるため、有効画素領域が異なる暗電流特性を有する複数の領域から構成される場合においても、暗電流特性の相違に起因する画質の低下を抑止できる。

また、前記記憶部は、前記相関関係として、前記複数の領域の暗電流差と前記遮光画素領域の暗電流とを複数の異なる条件下で取得対応付けたテーブルを記憶するものであってもよい。

また、前記記憶部は、前記相関関係として、前記複数の領域の暗電流差と前記遮光画素領域の暗電流との比率を記憶するものであってもよい。

また、前記異なる暗電流特性を有する複数の領域は、境界線によって分離され、前記記憶部が記憶する前記遮光画素領域の暗電流は、前記遮光画素領域内で取得されたものであってもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、異なる暗電流特性を有する複数の領域から構成された有効画素領域と前記有効画素領域の周囲に配置された遮光画素領域とを有する撮像素子において、前記複数の領域の暗電流差と前記遮光画素領域の暗電流との相関関係を予め記憶するステップと、撮影時に前記遮光画素領域の暗電流を検出するステップと、前記相関関係に基づいて、前記撮影時に検出された前記遮光画素領域の暗電流から撮影時における前記複数の領域の暗電流差を求めるステップと、前記撮影時における前記複数の領域の暗電流差に基づいて、前記有効画素領域から得られる映像信号を補正するステップと、を備える撮像方法が提供される。かかる構成によれば、複数の領域の暗電流差と遮光画素領域の暗電流との相関関係が予め記憶され、この相関関係に基づいて、撮影時に検出された遮光画素領域の暗電流から撮影時における複数の領域の暗電流差が算出される。そして、暗電流差に基づいて有効画素領域から得られた映像信号が補正されるため、有効画素領域が異なる暗電流特性を有する複数の領域から構成される場合においても、暗電流特性の相違に起因する画質の低下を抑止できる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、撮影時に撮像素子の遮光画素領域の暗電流を検出する手段、予め取得された、撮像素子の有効画素領域内で異なる暗電流特性を有する複数の領域の暗電流差と前記遮光画素領域の暗電流との相関関係に基づいて、前記撮影時に検出された前記遮光画素領域の暗電流から撮影時における前記複数の領域の暗電流差を求める手段、前記撮影時における前記複数の領域の暗電流差に基づいて、前記有効画素領域から得られる映像信号を補正する手段、としてコンピュータを機能させるためのプログラムが提供される。かかる構成によれば、複数の領域の暗電流差と遮光画素領域の暗電流との相関関係が予め取得され、この相関関係に基づいて、撮影時に検出された遮光画素領域の暗電流から撮影時における複数の領域の暗電流差が算出される。そして、暗電流差に基づいて有効画素領域から得られた映像信号が補正されるため、有効画素領域が異なる暗電流特性を有する複数の領域から構成される場合においても、暗電流特性の相違に起因する画質の低下を抑止できる。

本発明によれば、撮像素子が分割露光によって製造された場合に、分割領域毎の画質の相違を確実に抑えることが可能となる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態にかかる撮像装置（デジタルスチルカメラ；ＤＳＣ）１００の構成を示す模式図である。図１に示すように、撮像装置１００は、撮像部１０、補正処理部１２、検波部（検波回路）１４、信号処理部１６、表示部１８、バッファメモリ２０、制御部２２、操作部２４、記憶部２６、メモリ制御部２８、リムーバブルメモリ３０、を備える。

撮像部１０は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ），ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などの撮像素子、物体像を撮像素子の撮像面に結像させるレンズ光学系、シャッター、撮像素子を駆動するためのＴＧ（Ｔｉｍｉｎｇ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）、撮像素子の出力信号をＣＤＳ処理し、ＡＤ変換を行うＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）、レンズ光学系を駆動するためのレンズ駆動回路、などを有して構成される。

撮像部１０の撮像素子から光電変換により得られた映像信号は、補正処理部１２に送られ、後で詳細に説明するように、撮像素子の分割露光に起因する段差が補正される。また、検波部１４は、補正処理部１２による補正処理のため、撮像素子の複数のエリアで暗電流を検出する。補正処理部１２で補正された映像信号は、信号処理部１６に送られ、同時化、ガンマ補正、マトリクス、ホワイトバランスなどの信号処理、ＪＰＥＧ圧縮などの処理が行われる。表示部１８は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＥＶＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｖｉｅｗ Ｆｉｎｄｅｒ）などから構成され、信号処理部１６で処理された映像信号により撮像画像を表示する。

また、信号処理部１６で処理が行われた映像信号は、制御部２２の制御により、リムーバブルメモリ３０に画像ファイルとして記録される。メモリ制御部２８は、ファイルシステムに基づいて映像信号をリムーバブルメモリ３０に記録する。

操作部２４は、シャッターボタン、ズームボタンなどの操作ボタンを含み、これらのボタンから入力された操作情報が制御部２２へ送られる。

また、補正処理部１２、信号処理部１６、メモリ制御部２８での信号処理に必要なプログラム、パラメータ、テーブル等は、フラッシュメモリ等から構成される記憶部２６に保持されている。バッファメモリ２８は、データバッファとして利用されるＳＤＲＡＭ等のメモリであり、映像データなどを一時的に保持する。

撮影時には、操作部２４に含まれるシャッターボタンの操作により、操作情報が制御部２２に入力され、制御部２２が、予め記憶部２６に格納されたプログラムに従った制御を行う。これにより、補正処理部１２において、分割露光に起因する段差を補正する処理が行われる。なお、補正処理部１２による処理については後述する。また、補正された映像信号は信号処理部１６において処理され、メモリ制御部２８の制御の下、予め定められたファイルシステムに従ったフォーマットで、撮像画像のデータがリムーバブルメモリ３０に記録される。具体的には、撮像部１０から得られた映像信号は、信号処理部１６において補間処理や画素混合などの信号処理が実行され、例えばＹＣｂＣｒなどの画像信号に変換されて記録ファイル用の画像が作成される。なお、信号処理部１６における画像処理に際しては、必要に応じてバッファメモリ２０がバッファとして用いられる。

撮像部１０が備える撮像素子については、画質と描写力を重視するデジタル一眼レフカメラやＤＳＣ等では、より大型の撮像面を有する素子が使用される。本実施形態にかかる撮像素子は、例えば１０００万画素以上の画素数を持つ大型の撮像素子であり、例えば３５ｍｍフィルム（３６×２４ｍｍ）と同じサイズを有するＣＭＯＳ、ＣＣＤなどの撮像素子である。

大型の撮像素子を製造する場合、半導体製造装置（ステッパー）のスペックの関係から、一度の露光処理では撮像素子全体の集積回路の形成ができないため、前述したように、撮像素子の領域を分割して製造処理がなされる。この際、半導体層、オンチップカラーフィルタ層、オンチップマイクロレンズ層などを、撮像素子全体で一括して形成することができず、２分割、または複数に分割した分割領域単位で露光処理を行って集積回路を形成し、これらを接続して１つの撮像素子としている。

分割露光によって製造された撮像素子は、半導体製造装置による分割露光単位となる分割領域毎に感度差や暗電流の差が発生し、撮影画像の１画面上で異なる画質の領域が発生してしまう。特に暗電流については、分割露光の境界の両側で発生する僅かな段差（暗電流段差）が、露光時間、温度、ゲインという撮影条件によって増大し、画質に影響を与えることが知られている。

このため、本実施形態の撮像装置１００は、撮像素子で発生する分割露光領域ごとの暗電流段差（暗電流差）を、処理時間、回路規模、メモリ容量等に影響を与えることなく、簡素な構成で高精度に補正するものである。

図２は、撮像素子４０の構成を示す模式図であって、撮像面を示す平面図である。撮像面は、有効画素部（Ａ）４２、有効画素部（Ｂ）４４、垂直ＯＢ部（Ａ）４３、垂直ＯＢ部（Ｂ）４５、垂直ＯＢ部（Ａ）４３と垂直ＯＢ部（Ｂ）４５を合わせた垂直ＯＢ部４６（図示なし）、水平ＯＢ部（Ａ）４８，水平ＯＢ部（Ｂ）５０、ダミー画素部５２、から構成される。垂直、水平の各ＯＢ部は有効画素部４２，４４の周辺に配置されており、図２において、垂直ＯＢ部（Ａ）４３、垂直ＯＢ部（Ｂ）４５は有効画素部４２，４４の上部に、水平ＯＢ部４８，５０は有効画素部４２，４４の左右に配置されている。

有効画素部４２，４４は、撮影処理において入力される光を受光し、画像形成用の信号を蓄積する領域である。垂直ＯＢ部（Ａ）４３、垂直ＯＢ部（Ｂ）４５、水平ＯＢ部（Ａ）４８、水平ＯＢ部（Ｂ）５０は、入力される光に対して遮光されており、撮影処理に際して光が入力されないＯＢ領域である。有効画素部４２，４４、垂直ＯＢ部４６、水平ＯＢ部４８，５０のいずれにも同一サイズの画素がアレイ状に配列されている。有効画素部４２，４４に含まれる画素対応の映像信号に基づいて撮影画像が生成される。

暗電流除去処理は、有効画素部４２，４４で検出された画像信号から垂直ＯＢ部４６で検出された暗電流を除去することによって行われる。ここで、撮影時に有効画素部４２，４４のそれぞれから出力される信号は、分割露光に起因する有効画素部４２，４４の特性の相違から、その値に段差が生じている。本実施形態では、撮像装置の製造時に予め取得した垂直ＯＢ部４６の暗電流Ｄと、有効画素部４２，４４の暗電流段差ｄとの関係に基づいて、有効画素部４２，４４から得られる映像信号を補正する。

図２に示すように、撮像素子４０の撮像面の中央には、分割露光による境界６０が形成されている。図２は、２回の分割露光により撮像素子を製造した場合を示しており（分割数Ｎ＝２）、境界６０は撮像面に１つだけ形成されている。そして、撮像面は、分割露光された左右の２つの領域（撮像面（Ａ）６２、撮像面（Ｂ）６４）をつないだ構造とされている。このため、境界６０を境として、左右の撮像面（Ａ）６２と撮像面（Ｂ）６４とでは暗電流特性が異なり、撮像面（Ａ）６２と撮像面（Ｂ）６４との間では暗電流段差ｄが発生する。

撮像素子の暗電流のレベルは、露光時間とゲインに比例し、温度変化に対しては指数的に増加（１０℃上昇により２倍程度まで上昇）する性質がある。暗電流のレベルは、以下の式（１）で表される。
Dark＝A・G・t・EXP｛-E・q/(ｋ・T)｝・・・（１）

式（１）において、
Dark；暗電流
A；定数
G；ゲイン
t；露光時間
E；活性化エネルギー
q；電荷素量
k；ボルツマン定数
T；絶対温度
である。

また、以下において、
A2,A3,A4,A5；有効画素部（Ａ）４２、垂直ＯＢ部（Ａ）４３、有効画素部（Ｂ）４４、垂直ＯＢ部（Ｂ）４５のそれぞれにおける定数
E2,E3,E4,E5；有効画素部（Ａ）４２、垂直ＯＢ部（Ａ）４３、有効画素部（Ｂ）４４、垂直ＯＢ部（Ｂ）４５のそれぞれにおける活性化エネルギー
T2,T3,T4,T5；有効画素部（Ａ）４２、垂直ＯＢ部（Ａ）４３、有効画素部（Ｂ）４４、垂直ＯＢ部（Ｂ）４５のそれぞれの絶対温度
とする。

G、t、q、ｋの各値は、垂直ＯＢ部（Ａ）４３、垂直ＯＢ部（Ｂ）４５、有効画素部（Ａ）４２、有効画素部（Ｂ）４４の間で同一と考えられるので、暗電流段差ｄを、（有効画素部（Ａ）４２の暗電流）−（有効画素部（Ｂ）４４の暗電流）と定義すると、ｄは、式（１）より以下の式（２）で表すことができる。
d＝G・t・[A2・EXP｛-E2・q/(k・T2)｝-A4・EXP｛-E4・q/(ｋ・T4)｝]・・・（２）

式（２）から、暗電流段差ｄは、露光時間tとゲインGに比例するが、温度変化に対しては指数的な要素と線形的な要素がある。

一方、垂直ＯＢ部（Ａ）４３の暗電流D3、垂直ＯＢ部（Ｂ）４５の暗電流D5は、式（１）より以下の式（４１）、式（４２）で表される。
D3＝A3・G・t・EXP｛-E3・q/(ｋ・T3)｝・・・（４１）
D5＝A5・G・t・EXP｛-E5・q/(ｋ・T5)｝・・・（４２）

ここで、T2,T3,T4,T5は１つの撮像素子４０の絶対温度であることから差は僅かであるので、T2=T3=T4=T5（=T0）とする。これにより、式（２）、式（４１）、式（４２）から、以下の式（４５）、式（４６）、式（４７）が得られる。
ｄ＝G・ｔ・[ A2・EXP｛-E2・q/(k・T0)｝-A4・EXP｛-E4・q/(ｋ・T0)｝]
・・・（４５）
D3＝A3・G・t・EXP｛-E3・q/(ｋ・T0)｝・・・（４６）
D5＝A5・G・t・EXP｛-E5・q/(ｋ・T0)｝・・・（４７）
また、 垂直ＯＢ部（Ａ）４３と垂直ＯＢ部（Ｂ）４５の暗電流の平均値をＤvobとすると、
Ｄvob＝（D3＋D5）/２
Ｄvob＝G・t・[ A3・EXP｛-E3・q/(ｋ・T0)｝＋ A5・EXP｛-E5・q/(ｋ・T0)｝]/2
・・・（４８）
となる。

式（４５）、（４６）、（４７）、（４８）から明らかなように、有効画素部（Ａ）４２と有効画素部（Ｂ）４４との間の暗電流段差d、垂直ＯＢ部（Ａ）４３の暗電流D3、垂直ＯＢ部（Ｂ）４５の暗電流D5、垂直ＯＢ部全体の暗電流平均値Ｄvobは、温度T0の関数である。従って、暗電流段差dは、垂直ＯＢ部における暗電流D3、またはD5、またはそれらの平均値Ｄvobの関数として表すことができる。よって、垂直ＯＢ部（Ａ）４３の暗電流D3、または垂直ＯＢ部（Ｂ）４５の暗電流D5、またはそれらの平均値Ｄvobに基づいて、有効画素部（Ａ）４２と有効画素部（Ｂ）４４との間の暗電流段差ｄを求めることができる。

より詳細には、暗電流Dx(x=3, 5, vob）が温度T0の関数であることから、Dxを計測することによって温度T0が求まる。一方で、暗電流段差dも温度T0の関数なので、求めた温度に対してdが一義的に定まる。すなわち、式（４６）（または式（４７））と式（４５）から温度TOを消去することで、以下の（４９）式が得られる。
d＝G・t・[ A2・｛Dx /（Ax・G・t）｝^{（Ｅ2/Ｅx）}−A4・｛Dｘ /（Ax・G・t）｝^{（Ｅ4/Ｅx）}］
・・・（４９）
このように、暗電流段差dを求める式（４５）から温度T0を消去でき、Dx(x=3, 5)の関数として表すことができる。従って、Dxを計測した結果からdを決定することができる。G、t、A2、A4，E2/Ex，E4/Exは、温度T0に関わらない定数であるので、温度を測定しなくても暗電流Dxを計測すれば暗電流段差ｄを求めることができる。

図４は、垂直ＯＢ部（Ａ）４３の暗電流Ｄ３に対する暗電流段差ｄの関係を示す特性図である。横軸としてD3の代わりに、D5またはＤvobを用いても構わない。本実施形態では、撮像装置１００の製造時などに予め図４の特性を取得し、記憶部２６に記憶させている。

図３は、暗電流を検出する測定領域（検波枠）を示す模式図である。図４の特性は、図３の測定領域から取得される。本実施形態では、一例として図３に示すエリア２、エリア３、エリア４、エリア５、エリア６の５箇所を測定領域としている。図４では、エリア３を用いて暗電流を検出しているが、エリア３の代わりにエリア５または６を用いても構わない。ここで、エリア６は、エリア３とエリア５を合わせた垂直ＯＢ部４６の左右方向の中央近傍の領域であり、境界６０を跨ぐ領域である。また、エリア２は、有効画素部（Ａ）４２内の領域であり、エリア４は、有効画素部（Ｂ）４４内の領域である。エリア２と４、エリア３と５は、それぞれ境界６０を介して隣接している。

撮像装置の製造時には、以上のように設定されたエリア２，３，４，５，６において、撮像面を遮光した状態で各エリア２，３，４，５，６内の画素に対して例えば平均値検波を行い、露光時間、温度が異なる複数の条件下で暗電流を測定する。そして、エリア３の検波結果である暗電流値D3と、エリア２の検波結果からエリア４の検波結果を減算して得られる暗電流段差ｄとを複数の条件毎に求め、求めた複数点で構成される折れ線の特性として図４の特性を取得し、記憶部２６に記憶しておく。上述のように、図４の横軸としてD3の代わりに、D5またはＤvobを用いても構わない。

画像撮影時は、垂直ＯＢ部（Ａ）４３の暗電流Ｄ３を撮影毎に測定し、図４の特性から暗電流段差ｄを求める。この際、垂直ＯＢ部（Ａ）４３の暗電流D3は、検波部１２により検出され、制御部２２に送られる。制御部２２は、記憶部２６に記憶された図４の特性を用いて、暗電流D3から段差ｄを算出する。補正処理部１２は、制御部２２で算出された段差ｄに基づいて、有効画素部（B）４４で取得された映像信号に対して、段差ｄの分だけオフセット（加算）する。

上述したように、図４の特性において、縦軸は、エリア２の検波結果からエリア４の検波結果を減算して得られる暗電流段差ｄである。従って、撮影時に図４の特性から取得した段差ｄを有効画素部（B）４４の映像信号に加算することで、有効画素部（A）４２と有効素部（B）４４の間の暗電流段差が０となり、映像信号を補正することができる。これにより、分割露光に起因する、有効画素部（Ａ）４２と有効素部（Ｂ）４４の特性の相違を精度良く補正することができる。

また、図４の特性は、露光時間、温度が異なる複数条件下で予め取得されているため、補正の際には、露光時間、温度を考慮することなく、エリア３で検出した暗電流D3のみに基づいて補正することができる。従って、補正のために露光時間、温度を検出する必要がなく、撮像素子の出力のみを使用して、補正をリアルタイムにかつ精度良く行うことができる。これにより、補正のために回路規模、メモリ容量、処理時間等を増加させる必要がなく、また、補正のために温度センサ等を設ける必要がなく、構成を簡素することが可能である。

図４に示すように、暗電流D3と暗電流段差ｄの関係を複数点で取得した場合、撮影時に求める段差dnは、補間によって算出することができ、補間計算は、たとえば線形補間、最小二乗法などによって実現できる。例えば、製造時の検波により予め取得された2点(Dl,dl),(Dh,dh)から線形補間する場合は、エリア３で検出した暗電流Ｄｎから、以下の式（５）により段差ｄｎを求めることができる。
dn=dl+(Dn−Dl)・(dh-dl)/(Dh-Dl) ・・・（５）

なお、式（４５）において、境界６０付近での活性化エネルギーの差が小さく、E2＝E4(＝E0とする)が成立する場合は、以下の式（６）が成り立つ。
d＝G・t・(A2-A4)・EXP｛-E0・q/(k・T0)｝ ・・・（６）

そして、エリア３が設けられた垂直ＯＢ部４３と、エリア２，４が設けられた有効画素部４２，４４との間で温度と活性化エネルギーがそれぞれ等しいと仮定すれば、式（４５）、式（４６）より以下の式（７）が得られる。
d/D3＝(A2-A4)/A3・・・（７）

このように、暗電流段差ｄと垂直ＯＢ部（Ａ）４３から出力される暗電流D3とは比例関係であると考えることができる。この場合には、図４の特性は直線となり、撮像装置の製造時に暗電流値Ｄ、暗電流段差ｄを１点のみ測定することで、暗電流段差ｄと暗電流Ｄの比率を求めることができる。例えば、温度４０℃で６０秒程度の露光を行うことで、十分に大きな暗電流を発生させることができ、この１条件から暗電流段差ｄと暗電流Ｄ３の比率を求めることができる。従って、暗電流段差ｄと暗電流Ｄ３の比例係数のみを記憶部２６に記憶させれば良く、図４の特性を記憶させる必要がないため、記憶部２６の容量を縮小することができる。また、式（５）のような補間処理も不要であるため、補間計算の時間短縮を行うことができ、処理負荷を軽減できる。

図３に示すように、エリア６は、垂直ＯＢ部４６の領域において、境界６０を跨ぐように配置されている。このようにエリア６を配置することで、境界６０を境とする垂直ＯＢ部４６の暗電流の段差を平均化することが可能となり、有効画素部（Ａ）４２と有効素部（Ｂ）４４の間の暗電流段差ｄを精度良く求めることが可能となる。

また、図３に示すように、エリア２、エリア４は、有効画素部４２，４４の中央に配置され、エリア２とエリア４を合わせた領域の横方向（左右方向）の長さａは、有効画素部４２，４４の横方向の長辺Ａの１／２程度とされている。また、エリア２とエリア４の縦方向（上下方向）の長さｂも有効画素部４２，４４の縦方向の長さＢの１／２程度とされている。

有効画素部４２，４４の周辺には、カウンタ、ＡＤコンバータ等の周辺回路が配置されるため、有効画素部４２，４４の外縁では、周辺回路によって温度が上昇する。このため、エリア２、エリア４を有効画素部４２，４４の周縁まで広げると、周辺回路による温度上昇が誤差要因となって、図４の特性を正確に求めることができない。周辺回路の温度上昇による暗電流増加は、有効画素部４２，４４の周縁において、長辺Ａ、短辺Ｂの１０％程度に相当する領域（図３において、一点鎖線で示す枠Ｅの外側の領域）で急激に発生する。このため、エリア２とエリア４を合わせた領域の横方向の長さａを有効画素部４２，４４の横方向の長さＡの１／２以下とし、縦方向の長さｂを有効画素部４２，４４の縦方向の長さＢの１／２以下とすることで、周辺回路による温度上昇の影響を確実に回避できる。

なお、上述した構成では、垂直ＯＢ部（Ｂ）４３のエリア３で検出した暗電流D3から段差ｄを求めているが、同様の手法により、垂直ＯＢ部（Ｂ）４５のエリア５で検出した暗電流D5、または、エリア３と５を合わせて作成し境界６０を跨ぐエリア６で検出した暗電流Dvob（D3とD5の平均値）に基づいて段差dを求めても構わない。また、水平ＯＢ部４８，５０の一方または双方から検出した暗電流に基づいて段差ｄを求めることも可能である。この場合、撮像装置１００の製造時に、水平ＯＢ部４８，５０の暗電流と段差ｄとの関係を予め取得しておくことで、同様の手法で補正が可能である。

次に、本実施形態の撮像装置１００で行われる処理について説明する。撮影時には、撮像装置１００の検波部１４により、エリア３の暗電流が検出される。エリア３の暗電流は制御部２２に送られ、制御部２２では、記憶部２６に記憶された図４の特性を参照して、暗電流段差ｄを求める。制御部２２は、暗電流段差ｄを補正処理部１２へ送る。図５は、補正処理部１２における処理を示すフローチャートである。補正処理部１２は、有効画素部（Ｂ）のみに対して、映像信号全体に暗電流段差（オフセット）ｄを加算するものである。先ず、ステップＳ１では、映像信号が有効画素部（Ａ）４２の信号であるか否かを判定し、有効画素部（Ａ）４２の信号である場合は、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、映像信号にオフセットｄを加算することなく、後段の信号処理回路１６へ送る。

一方、ステップＳ１で映像信号が有効画素部（Ａ）４２の信号でない場合は、映像信号が有効画素部（Ｂ）４４の信号であるため、ステップＳ３で映像信号に対してオフセットｄを加算する。そして、ステップＳ２では、オフセットｄを加算した信号を後段の信号処理部１６へ送る。ステップＳ２の後は処理を終了する(RETURN)。

図５の処理によれば、補正前に段差ｄがある有効画素部（Ａ）４２と有効画素部（Ｂ）４４の映像信号に対して、片方の有効画素部（Ｂ）４４にのみ段差ｄが加算されるので、段差を除去することができる。

なお、上述した処理は、図１の各ブロックを構成する回路（ハードウェア）、又は演算処理部（ＣＰＵ）とこれを機能させるためのソフトウェア（プログラム）によって実現することができる。演算処理部とソフトウェアによって実現する場合、制御部２２を演算処理部として機能させることができ、ソフトウェアは記憶部２６に格納されることができる。

なお、上述した説明では、撮像素子４０の撮像面を左右に２分割して分割露光が行われた場合を例に挙げて説明したが、全画素をＮ分割して分割露光した場合は、境界がＮ−１だけ存在するため、図４のような補正テーブルをＮ−１個記憶させることで、Ｎ＝１の場合と同様の効果が得られる。従って、本実施形態によれば、分割数に関わらず、分割露光により撮像素子４０が形成された場合に、境界６０の繋ぎ目の両側で発生する僅かな暗電流段差ｄを精度良く補正することが可能となる。

以上説明したように本実施形態によれば、分割露光によって製造した大型の撮像素子において、分割露光の境界６０で発生する暗電流の段差ｄを、回路規模、メモリ容量、処理時間等を増加させることなく、正確に補正して除去することができる。これにより、境界６０を境として発生する画質の低下、画質の相違を確実に抑えることが可能となる。また、分割露光の分割数Ｎが多い場合であっても補正が可能であるため、例えば撮像面のサイズが３５mmフルサイズのデジタル一眼レフよりも更に大きい光学系においても、分割露光に起因する画像の低下を抑止できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明の一実施形態にかかる撮像装置の構成を示す模式図である。 撮像素子の構成を示す模式図である。 暗電流を検出するための測定領域（検波枠）を示す模式図である。 暗電流Ｄ３に対する暗電流段差ｄの関係を示す特性図である。 撮像装置の補正処理部における処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ 撮像装置
４０ 撮像素子
１２ 補正処理部
１４ 検波部
２２ 制御部
２６ 記憶部

Claims (6)

1. 異なる暗電流特性を有する複数の領域から構成された有効画素領域と前記有効画素領域の周囲に配置された遮光画素領域とを有する撮像素子と、
   前記複数の領域の暗電流差と前記遮光画素領域の暗電流との相関関係を予め記憶する記憶部と、
   撮影時に前記遮光画素領域の暗電流を検出する検波部と、
   前記記憶部に記憶された前記相関関係に基づいて、前記撮影時に検出された前記遮光画素領域の暗電流から撮影時における前記複数の領域の暗電流差を求める暗電流差取得部と、
   前記撮影時における前記複数の領域の暗電流差に基づいて、前記有効画素領域から得られる映像信号を補正する補正処理部と、
   を備える、撮像装置。
2. 前記記憶部は、前記相関関係として、前記複数の領域の暗電流差と前記遮光画素領域の暗電流とを複数の異なる条件下で取得対応付けたテーブルを記憶する、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記記憶部は、前記相関関係として、前記複数の領域の暗電流差と前記遮光画素領域の暗電流との比率を記憶する、請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記異なる暗電流特性を有する複数の領域は、境界線によって分離され、
   前記遮光画素領域の暗電流は、前記遮光画素領域内で取得される、請求項１に記載の撮像装置。
5. 異なる暗電流特性を有する複数の領域から構成された有効画素領域と前記有効画素領域の周囲に配置された遮光画素領域とを有する撮像素子において、前記複数の領域の暗電流差と前記遮光画素領域の暗電流との相関関係を予め記憶するステップと、
   撮影時に前記遮光画素領域の暗電流を検出するステップと、
   前記相関関係に基づいて、前記撮影時に検出された前記遮光画素領域の暗電流から撮影時における前記複数の領域の暗電流差を求めるステップと、
   前記撮影時における前記複数の領域の暗電流差に基づいて、前記有効画素領域から得られる映像信号を補正するステップと、
   を備える撮像方法。
6. 撮影時に撮像素子の遮光画素領域の暗電流を検出する手段、
   予め取得された、撮像素子の有効画素領域内で異なる暗電流特性を有する複数の領域の暗電流差と前記遮光画素領域の暗電流との相関関係に基づいて、前記撮影時に検出された前記遮光画素領域の暗電流から撮影時における前記複数の領域の暗電流差を求める手段、
   前記撮影時における前記複数の領域の暗電流差に基づいて、前記有効画素領域から得られる映像信号を補正する手段、
   としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

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