JP4284282B2

JP4284282B2 - 撮像装置及び固体撮像素子

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Publication number: JP4284282B2
Application number: JP2005026305A
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Inventors: 和也小田
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Description

本発明は、複数の光電変換素子群を含む固体撮像素子に関する。

従来、ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型の固体撮像素子における周辺部でのシェーディング対策として、フォトダイオードの開口の中心と、フォトダイオード上方に設けられるマイクロレンズの中心とを、固体撮像素子の中心部から周辺部にいくにしたがってずらすといったこと（マイクロレンズずらし）が行われている。又、フォトダイオードとマイクロレンズとの間にある遮光層やカラーフィルタ等の配置をずらすといったことも行われている（例えば、特許文献１、２参照）。又、フォトダイオードの開口を、中心部から周辺部にいくにしたがって大きくするといったことも行われている。

特開２００２−１７０９４４号公報特開平１０−２２９１８０号公報

上記従来のシェーディング対策は、固体撮像素子の周辺部に入射する光の入射角を固定として、その入射角で光が入射したときに最適なシェーディング補正がなされるようにマイクロレンズ等のずらし量を決めている。ズームレンズ等を搭載した撮像装置においては、ズームレンズの位置によって、固体撮像素子の周辺部に入射する光の角度が変化してしまうため、上記対策では十分な効果を得ることが難しい。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、周辺部に入射する光の入射角の変化によらず、シェーディングの低減された高画質の画像を得ることが可能な固体撮像素子を提供することを目的とする。

本発明の固体撮像素子は、複数の光電変換素子群を含む固体撮像素子であって、前記固体撮像素子は、周辺部にある光電変換素子に入射する光の量と中心部にある光電変換素子に入射する光の量との差が小さくなるように構成され、前記複数種類の光電変換素子群は、前記固体撮像素子の周辺部に入射される光の入射角に応じて、いずれかの光電変換素子群が前記周辺部にある光電変換素子に入射する光の量と前記中心部にある光電変換素子に入射する光の量との差が最も小さくなるように構成されている。

この構成により、固体撮像素子の周辺部に入射してくる光の入射角が変化した場合でも、シェーディングの低減された高画質の画像を得ることが可能となる。

又、本発明の固体撮像素子は、前記複数種類の光電変換素子群が、前記固体撮像素子の周辺部に入射してくる光の入射角が鋭角になる場合に前記差が最も小さくなるように構成された第１の光電変換素子群と、前記固体撮像素子の周辺部に入射してくる光の入射角が鈍角になる場合に前記差が最も小さくなるように構成された第２の光電変換素子群とを含む。

又、本発明の固体撮像素子は、前記第１及び第２の光電変換素子群のうち、前記周辺部にある光電変換素子の上方に設けられるマイクロレンズの位置は、当該光電変換素子の位置に対して前記中心部側にずれており、このずれ量は、前記第１の光電変換素子群の上方に設けられるマイクロレンズよりも、前記第２の光電変換素子群の上方に設けられるマイクロレンズの方が大きい。

又、本発明の固体撮像素子は、前記複数種類の光電変換素子群の配列が繰り返しパターンを形成している。

本発明の撮像装置は、被写体を撮像する撮像装置であって、前記固体撮像素子と、前記固体撮像素子の駆動制御を行う駆動制御手段とを備える。

又、本発明の撮像装置は、前記駆動制御手段が、動画撮影時、前記固体撮像素子の周辺部に入射してくる光の入射角に基づいて、前記差が最も小さくなる種類の光電変換素子群に蓄積される電荷に応じた信号のみを読み出す駆動制御を行う。

この構成により、動画撮影時には、周辺部にある光電変換素子に入射する光の量と中心部にある光電変換素子に入射する光の量との差が最も小さくなる光電変換素子群のみから信号を読み出すことができる。したがって、固体撮像素子の周辺部に入射してくる光の入射角が変化した場合でも、シェーディングの低減された高画質の動画像を得ることができる。

又、本発明の撮像装置は、前記駆動制御手段が、静止画撮影時、前記複数の光電変換素子群に蓄積される電荷に応じた信号を読み出す駆動制御を行い、前記信号のうち、前記静止画撮影時に前記差が最も小さくなるように構成された光電変換素子群から読み出された第１の信号と、当該光電変換素子群以外の光電変換素子群から読み出された第２の信号とを用いて、前記信号のシェーディング補正を行うシェーディング補正手段を備える。

この構成により、シェーディングの低減された高画質の静止画像を得ることができる。

又、本発明の撮像装置は、前記シェーディング補正手段が、前記第１の信号と前記第２の信号との平均をとることで、前記シェーディング補正を行う。

又、本発明の撮像装置は、前記シェーディング補正手段が、前記信号をマッピングした領域を複数に分割して得られる分割エリア内にある前記第１の信号の積算値及び前記第２の信号の積算値を求め、前記第２の信号の積算値が前記第１の信号の積算値と同じになるようなゲインを前記分割エリア内にある第２の信号に乗ずることで、前記シェーディング補正を行う。

この構成により、解像度を落とすことなく、シェーディングの低減された高画質の静止画像を得ることができる。

本発明によれば、周辺部に入射する光の入射角の変化によらず、シェーディングの低減された高画質の画像を得ることが可能な固体撮像素子を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態を説明するための撮像装置の一例であるデジタルカメラの概略構成を示す図である。
図１のデジタルカメラ１００は、撮影レンズやズームレンズ等の光学系１ａ、絞り１ｂ、及び固体撮像素子１ｃを含む撮像部１と、アナログ信号処理部２と、Ａ／Ｄ変換部３と、駆動部４と、ストロボ５と、デジタル信号処理部６と、圧縮／伸張処理部７と、表示部８と、システム制御部９と、内部メモリ１０と、メディアインタフェース１１と、記録メディア１２と、操作部１３とを備える。デジタル信号処理部６、圧縮／伸張処理部７、表示部８、システム制御部９、内部メモリ１０、及びメディアインタフェース１１はシステムバス１４に接続されている。

図２は、図１に示すデジタルカメラの撮像部に含まれる固体撮像素子の概略構成を示す図である。
図２に示すように、固体撮像素子１ｃは、半導体基板１５上の行方向（矢印Ｘで示す方向）とこれに直交する列方向（矢印Ｙで示す方向）に配設された複数の光電変換素子１６（図では一部のみに番号を付してある）と、複数の垂直転送部１７（図では一部のみに番号を付してある）と、水平転送部（ＨＣＣＤ）１８と、出力部１９とを含む。

複数の光電変換素子１６は、偶数行のものが奇数行のものに対して光電変換素子１６同士の行方向ピッチの略1／２だけ行方向にずれている、いわゆるハニカム配列となっている。尚、複数の光電変換素子１６は、ハニカム配列ではなく、半導体基板１５上に正方格子状に配列した構成であっても良い。

光電変換素子１６は、入射光量に対応した信号電荷を発生し、蓄積するもので、例えばフォトダイオードである。各光電変換素子１６の上方には、図示しない赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、又は青色（Ｂ）のカラーフィルタ（図２では各光電変換素子２に対応させてＲ、Ｇ、Ｂの符号を付してある）が設けられ、更にその上方には図示しないマイクロレンズが設けられている。

垂直転送部１７は、光電変換素子１６に蓄積された信号電荷を読み出し、列方向に転送するものであり、光電変換素子１６の各列に対応してその側方に設けられる。

水平転送部１８は、複数の垂直転送部１７から転送されてきた信号電荷を行方向に転送するものである。出力部１９は、水平転送部１８から転送されてきた信号電荷に応じた信号（以下、撮像信号ともいう）を出力するものである。

図２では、光電変換素子１６に蓄積された信号電荷に応じた信号をＣＣＤによって外部に取り出す構成としているが、光電変換素子１６に蓄積されている信号電荷に応じた信号をＭＯＳ回路によって読み出し、これを半導体基板１５に形成された読み出し電極によって外部に取り出す構成とすることもできる。

固体撮像素子１ｃでは、列方向に隣接する２つの光電変換素子行を１つの光電変換素子群とすると、第１〜第Ｎ群までの複数の光電変換素子群が列方向に配列された構成となっている。

固体撮像素子１ｃの半導体基板１５上の領域は、被写体からの光がほぼ垂直に入射し、シェーディングが発生しにくい領域である中心部Ｃ（図２の破線で囲まれた部分）と、被写体からの光が斜めに入射し、シェーディングが発生しやすい領域である周辺部Ｓ（図２の破線で囲まれていない部分）とに分けることができる。

固体撮像素子１ｃは、従来から行われているシェーディング対策（例えば、マイクロレンズずらし）がなされており、周辺部Ｓにある光電変換素子１６に入射する光の量と中心部Ｃにある光電変換素子１６に入射する光の量との差が小さくなるように構成されている。但し、全ての光電変換素子１６について同じ条件でマイクロレンズずらしを行っているのではなく、奇数群の光電変換素子群と偶数群の光電変換素子群でそれぞれ異なる条件でマイクロレンズずらしを行っている。

図３は、図２に示す固体撮像素子の中心部にある光電変換素子の断面を示す図であり、図２のａ−ａ断面を示す図である。図４は、図２に示す固体撮像素子の奇数群の光電変換素子群の周辺部にある光電変換素子の断面を示す図であり、（ａ）は図２のｂ−ｂ断面を示す図、（ｂ）は図２のｂ’−ｂ’断面を示す図である。図５は、図２に示す固体撮像素子の偶数群の光電変換素子群の周辺部にある光電変換素子の断面を示す図であり、（ａ）は図２のｃ−ｃ断面を示す図、（ｂ）は図２のｃ’−ｃ’断面を示す図である。尚、図３〜図５において図２と同様の構成には同一符号を付してある。又、図３〜図５において、符号２０は光電変換素子１６上方に設けられるマイクロレンズであり、符号２１は垂直転送部１７を遮光するための遮光膜である。

図３に示すように、固体撮像素子１ｃの中心部Ｃにある光電変換素子１６の開口の中心と、その光電変換素子１６上方のマイクロレンズ２０の中心とは完全に一致している。

図４に示すように、奇数群の光電変換素子群の周辺部Ｓでは、光電変換素子１６の上方にあるマイクロレンズ２０の位置が中心部Ｃ側にずれており、光電変換素子１６の開口の中心と、その光電変換素子１６上方のマイクロレンズ２０の中心とは一致しない。このマイクロレンズ２０のずれ量は、固体撮像素子１ｃの周辺部Ｓに入射してくる光の入射角φ（光電変換素子１６に垂直な方向（図４の上下方向）を基準としたときの角度）が、所定の入射角を基準として相対的に鋭角になる場合に、奇数群の光電変換素子群の周辺部Ｓにある光電変換素子１６に入射される光の量と、奇数群の光電変換素子群の中心部Ｃにある光電変換素子１６に入射される光の量との差が、全ての光電変換素子群の中で最も小さくなるように、最適な値に設計されている。尚、奇数群の光電変換素子群は、特許請求の範囲の第１の光電変換素子群に該当する。

図５に示すように、偶数群の光電変換素子群の周辺部Ｓでは、光電変換素子１６の上方にあるマイクロレンズ２０の位置が中心部Ｃ側にずれており、光電変換素子１６の開口の中心と、その光電変換素子１６上方のマイクロレンズ２０の中心とは一致しない。このマイクロレンズ２０のずれ量は、固体撮像素子１ｃの周辺部Ｓに入射してくる光の入射角が、所定の入射角を基準として相対的に鈍角になる場合に、偶数群の光電変換素子群の周辺部Ｓにある光電変換素子１６に入射される光の量と、偶数群の光電変換素子群の中心部Ｃにある光電変換素子１６に入射される光の量との差が、全ての光電変換素子群の中で最も小さくなるように、最適な値に設計されている。偶数群の光電変換素子群の周辺部Ｓにおけるマイクロレンズ２０の中心部Ｃ側へのずれ量は、奇数群の光電変換素子群の周辺部Ｓにおけるマイクロレンズ２０の中心部Ｃ側へのずれ量よりも大きくなっている。尚、偶数群の光電変換素子群は、特許請求の範囲の第２の光電変換素子群に該当する。

固体撮像素子１ｃの周辺部Ｓに入射してくる光の入射角が相対的に鋭角になる場合とは、例えば、光学系１ａに含まれるズームレンズがワイド端にあるときである。固体撮像素子１ｃの周辺部Ｓに入射してくる光の入射角が相対的に鈍角になる場合とは、例えば、光学系１ａに含まれるズームレンズがテレ端にあるときである。又、固体撮像素子１ｃの周辺部Ｓに入射してくる光の入射角は、ズームレンズの位置以外に、絞り１ｂの状態によっても変化する。

尚、上記では、マイクロレンズ２０の位置についてしか触れていないが、マイクロレンズの位置に対応させて、カラーフィルタの位置や遮光膜２１の位置をずらしても良い。

又、上記では、マイクロレンズずらしによってシェーディング対策を行っているが、光電変換素子１６の開口を広げることでシェーディング対策を行っても良い。この場合は、周辺部Ｓにある光電変換素子１６の開口の大きさを、奇数群の光電変換素子群と偶数群の光電変換素子群とでそれぞれ最適な値に設計すれば良い。

図１に戻り、アナログ信号処理部２は、撮像部１で得られた撮像信号に所定のアナログ信号処理を施す。Ａ／Ｄ変換部３は、アナログ信号処理部２で処理後のアナログ信号をデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部３の出力はデジタル信号処理部６に送られる。

撮影に際しては、駆動部４を介して光学系１ａ及び絞り１ｂの制御が行われる。固体撮像素子１ｃは、操作部１３の一部であるレリーズボタン（図示せず）の操作によるレリーズスイッチ（図示せず）オンを契機として、所定のタイミングで、駆動部４に含まれるタイミングジェネレータ（図１ではＴＧと記載）からの駆動信号によって駆動される。駆動部４は、システム制御部９によって所定の駆動信号を出力する。

デジタル信号処理部６は、Ａ／Ｄ変換部３からの撮像信号に対して、操作部１２によって設定された動作モード（動画撮影モードや静止画撮影モード等）に応じたデジタル信号処理を行う。デジタル信号処理部６が行う処理には、黒レベル補正処理（ＯＢ処理）、リニアマトリクス補正処理、ホワイトバランス調整処理、ガンマ補正処理、画像合成処理、同時化処理、及びＹ／Ｃ変換処理等が含まれる。デジタル信号処理部６は、例えばＤＳＰで構成される。

圧縮／伸張処理部７は、デジタル信号処理部６で得られたＹ／Ｃデータに対して圧縮処理を施すとともに、記録メディア１２から得られた圧縮画像データに対して伸張処理を施す。

表示部８は、例えばＬＣＤ表示装置を含んで構成され、撮影されてデジタル信号処理を経た画像データに基づく画像を表示する。記録メディア１２に記録された圧縮画像データを伸張処理して得た画像データに基づく画像の表示も行う。また、撮影時のスルー画像、デジタルカメラの各種状態、操作に関する情報の表示等も可能である。

内部メモリ１０は、例えばＤＲＡＭであり、デジタル信号処理部６やシステム制御部９のワークメモリとして利用される他、記録メディアに１２に記録される撮影画像データを一時的に記憶するバッファメモリや表示部８への表示画像データのバッファメモリとしても利用される。メディアインタフェース１１は、メモリカード等の記録メディア１２との間のデータの入出力を行うものである。

操作部１３は、デジタルカメラ使用時の各種操作を行うものである。

システム制御部９は、所定のプログラムによって動作するプロセッサを主体に構成され、撮影動作を含むデジタルカメラ１００全体を統括制御する。

次に、デジタルカメラ１００の動画撮影時の動作について説明する。
図６は、本発明の実施形態を説明するためのデジタルカメラの動画撮影時の動作フローを示す図である。
まず、操作部１３が操作されてデジタルカメラ１００が動画撮影モードに設定される。そして、ユーザ操作によりズームレンズの位置が設定され（Ｓ６０１）、レリーズボタンの押下により撮影指示がなされると（Ｓ６０２）、システム制御部９は、固体撮像素子１ｃの周辺部Ｓに入射してくる光の入射角を判定する（Ｓ６０３）。例えば、ズームレンズがワイド端に設定されていた場合、システム制御部９は、固体撮像素子１ｃの周辺部Ｓに入射してくる光の入射角が相対的に鋭角であると判定し（Ｓ６０３：鋭角）、入射角が鋭角の場合に最適なシェーディング対策がなされている奇数群の光電変換素子群を選択する（Ｓ６０４）。一方、ズームレンズがテレ端に設定されていた場合、システム制御部９は、固体撮像素子１ｃの周辺部Ｓに入射してくる光の入射角が相対的に鈍角であると判定し（Ｓ６０３：鈍角）、入射角が鈍角の場合に最適なシェーディング対策がなされている偶数群の光電変換素子群を選択する（Ｓ６０５）。

光電変換素子群の選択後、システム制御部９は、選択した光電変換素子群に蓄積された信号電荷に応じた信号のみを読み出すよう、駆動部４に対して指示を出す。駆動部４は、この指示にしたがって撮像制御を行い、選択された光電変換素子群に蓄積された信号電荷に応じた信号のみを読み出す（Ｓ６０６）。読み出された撮像信号は、アナログ信号処理部２、Ａ／Ｄ変換部３の順に通過してデジタル信号処理部６で所定のデジタル信号処理がなされ、圧縮／伸張処理部７で圧縮されて記録メディア１２に記録される（Ｓ６０７）。レリーズボタンが再び押下され、撮影終了の指示がなされるまでＳ６０６及びＳ６０７の処理が所定のフレームレートで繰り返し行われる。そして、撮影終了の指示があると（Ｓ６０８：ＹＥＳ）、デジタルカメラ１００は待機状態となる。

以上のように、デジタルカメラ１００によれば、動画撮影時、固体撮像素子１ｃの周辺部Ｓに入射してくる光の入射角が相対的に鋭角になる場合には、入射角が鋭角になる場合に最適なシェーディング対策がなされている奇数群の光電変換素子群に蓄積された信号電荷に応じた信号のみを読み出す処理を行う。このため、入射角が鋭角になるような撮影条件で撮影して得られる動画像の画質を向上させることができる。又、固体撮像素子１ｃの周辺部Ｓに入射してくる光の入射角が相対的に鈍角になる場合には、入射角が鈍角になる場合に最適なシェーディング対策がなされている偶数群の光電変換素子群に蓄積された信号電荷に応じた信号のみを読み出す処理を行う。このため、入射角が鈍角になるような撮影条件で撮影して得られる動画像の画質を向上させることができる。このように、デジタルカメラ１００によれば、固体撮像素子１ｃの周辺部Ｓに入射してくる光の入射角が変化する場合でも、画質劣化の少ない動画像を得ることができる。
又、デジタルカメラ１００によれば、一般のデジタルカメラの動画撮影時に行われている間引き処理をそのまま利用することで上記効果を得ることができる。

尚、上記では、固体撮像素子１ｃの周辺部Ｓに入射してくる光の入射角が相対的に鋭角になる場合に最適なシェーディング対策を行ってある光電変換素子群と、固体撮像素子１ｃの周辺部Ｓに入射してくる光の入射角が相対的に鈍角になる場合に最適なシェーディング対策を行ってある光電変換素子群との２種類の光電変換素子群がある場合を説明したが、これは２種類に限らず、２種類以上あっても良い。
例えば、鋭角になる場合を第１の鋭角になる場合と第２の鋭角になる場合（第１の鋭角＞第２の鋭角）に分け、鈍角になる場合を第１の鈍角になる場合と第２の鈍角になる場合（第１の鈍角＞第２の鈍角）に分けておく。そして、ｎを正の整数とし、例えば、第（４ｎ＋１）群の光電変換素子群に対し、入射角が第１の鋭角になる場合に最適なシェーディング対策を行い、第（４ｎ＋２）群の光電変換素子群に対し、入射角が第２の鋭角になる場合に最適なシェーディング対策を行い、第（４ｎ＋３）群の光電変換素子群に対し、入射角が第１の鈍角になる場合に最適なシェーディング対策を行い、第（４ｎ＋４）群の光電変換素子群に対し、入射角が第２の鈍角になる場合に最適なシェーディング対策を行っておく。そして、動画撮影時には、ズームレンズの位置によって入射角の判定を行い、判定した入射角の場合に最適なシェーディング対策を行ってある光電変換素子群を選択して、その光電変換素子群に蓄積された信号電荷に応じた信号のみを読み出す処理を行えば良い。このようにすることで、テレ端とワイド端との中間位置にズームレンズがある場合でも、画質劣化のない動画像を得ることができる。

又、上記では、列方向に隣接する２つの光電変換素子行を１つの光電変換素子群としたが、これは、カラーフィルタの配列の関係で決めただけであり、例えば、カラーフィルタの配列を各光電変換素子行にＲＧＢが含まれるようにした場合には、１つの光電変換素子行を１つの光電変換素子群としても良い。又、２つ以上の光電変換素子行を１つの光電変換素子群としても良い。

又、上記では、２種類の光電変換素子群が列方向に交互に配列されているが、２種類の光電変換素子群の列方向の配列は、その配列が繰り返しパターンを形成していれば良い。

次に、デジタルカメラ１００の静止画撮影時の動作について説明する。
図７は、本発明の実施形態を説明するためのデジタルカメラの静止画撮影時の動作フローを示す図である。
まず、操作部１３が操作されてデジタルカメラ１００が静止画撮影モードに設定される。そして、ユーザ操作によりズームレンズの位置が設定され（Ｓ７０１）、レリーズボタンの押下により撮影指示がなされると（Ｓ７０２）、システム制御部９は、固体撮像素子１ｃの全ての光電変換素子２に蓄積された信号電荷に応じた信号を読み出すよう、駆動部４に対して指示を出す。駆動部４は、この指示にしたがって撮像制御を行い、全ての光電変換素子２に蓄積された信号電荷に応じた信号を読み出す（Ｓ７０３）。読み出された撮像信号は、アナログ信号処理部２、Ａ／Ｄ変換部３を通過して、システムバス１４を経由して内部メモリ１０に一時記憶される。

次に、システム制御部９は、静止画撮影時に固体撮像素子１ｃの周辺部Ｓに入射していた光の入射角を判定する（Ｓ７０４）。例えば、Ｓ７０１においてズームレンズがワイド端に設定されていた場合、システム制御部９は、固体撮像素子１ｃの周辺部Ｓに入射していた光の入射角が相対的に鋭角であると判定し（Ｓ７０４：鋭角）、入射角が鋭角である場合に最適なシェーディング対策が行われている奇数群の光電変換素子群を選択する（Ｓ７０５）。一方、Ｓ７０１においてズームレンズがテレ端に設定されていた場合、システム制御部９は、固体撮像素子１ｃの周辺部Ｓに入射していた光の入射角が相対的に鈍角であると判定し（Ｓ７０４：鈍角）、入射角が鈍角である場合に最適なシェーディング対策が行われている偶数群の光電変換素子群を選択する（Ｓ７０６）。

光電変換素子群の選択後、デジタル信号処理部６が、Ｓ７０３で読み出された信号のうち、システム制御部９で選択された光電変換素子群から読み出された第１の信号と、システム制御部９で選択されていない光電変換素子群から読み出された第２の信号とを用いて、Ｓ７０３で読み出された信号のシェーディング補正を行う（Ｓ７０７）。シェーディング補正後の信号は、デジタル信号処理部６にて所定のデジタル信号処理が施され、圧縮／伸張処理部７で圧縮された後、記録メディア１２に記録される（Ｓ７０８）。そして、デジタルカメラ１００は待機状態となる。

上記シェーディング補正には、例えば以下の２通りの方法がある。
（第１のシェーディング補正）
デジタル信号処理部６は、第１の信号と第２の信号との平均をとることでシェーディング補正を行う。つまり、デジタル信号処理部６は、列方向に隣接する２つの光電変換素子群からそれぞれ読み出された第１の信号と第２の信号の列方向の平均値を求める。これにより、マイクロレンズずらしによって十分にシェーディングが低減されている第１の信号と、マイクロレンズずらしによって十分にシェーディングが低減されていない第２の信号との間の状態の信号を作り出すことができる。シェーディング補正を行わない場合は、Ｓ７０３で読み出した撮像信号に基づく画像の周辺部に、明るい部分と暗い部分とが列方向に交互に発生することになるため、シェーディングが目立ってしまう。ところが、上記シェーディング補正を行うことで、解像度は落ちてしまうが、シェーディングを目立たなくすることが可能となる。
（第２のシェーディング補正）
デジタル信号処理部６は、内部メモリ１０に記憶されている信号をマッピングした領域を例えば６４分割にし、各分割エリア内にある第１の信号のエリア平均値（輝度信号の積算値）と、各分割エリア内にある第２の信号のエリア平均値とを求める。そして、デジタル信号処理部６は、各分割エリア内における第２の信号のエリア平均値が、その分割エリア内における第１の信号のエリア平均値と同じになるようなゲインを、その分割エリア内にある第２の信号に乗ずることで、シェーディング補正を行う。このように、シェーディングが十分に低減されていない第２の信号の輝度を、シェーディングが十分に低減されている第１の信号の輝度に合わせることで、第１のシェーディング補正のように解像度を落とすことなく、シェーディングを十分に低減することができる。

尚、上述したように、光電変換素子群が４種類ある構成の場合には、Ｓ７０７において、選択された光電変換素子群から読み出された第１の信号と、選択されなかった３つの光電変換素子群から読み出された３つの第２の信号とを用いてシェーディング補正を行う。例えば、第１の信号と、３つの第２の信号とを全て加算して４で割ることで、シェーディング補正を行う。又は、３つの第２の信号の各々のエリア平均値が、第１の信号のエリア平均値と同じになるようなゲインを、３つの第２の信号のそれぞれに乗ずることで、シェーディング補正を行う。

本発明の実施形態を説明するための撮像装置の一例であるデジタルカメラの概略構成を示す図図１に示すデジタルカメラの撮像部に含まれる固体撮像素子の概略構成を示す図図２に示す固体撮像素子の中心部にある光電変換素子の断面を示す図図２に示す固体撮像素子の奇数群の光電変換素子群の周辺部にある光電変換素子の断面を示す図図２に示す固体撮像素子の偶数群の光電変換素子群の周辺部にある光電変換素子の断面を示す図本発明の実施形態を説明するためのデジタルカメラの動画撮影時の動作フローを示す図本発明の実施形態を説明するためのデジタルカメラの静止画撮影時の動作フローを示す図

符号の説明

１ｃ固体撮像素子
１５半導体基板
１６光電変換素子
１７垂直転送部
１８水平転送部
１９出力部
Ｃ中心部
Ｓ周辺部

Claims

複数の光電変換素子群を含む固体撮像素子であって、
前記固体撮像素子は、周辺部にある光電変換素子に入射する光の量と中心部にある光電変換素子に入射する光の量との差が小さくなるように構成され、
前記複数の光電変換素子群の各々は、半導体基板上の行方向に配列された光電変換素子行を少なくとも１つ含み、且つ、複数種類の光電変換素子群に分類され、
前記複数種類の光電変換素子群は、前記固体撮像素子の周辺部に入射される光の入射角に応じて、いずれかの光電変換素子群が前記周辺部にある光電変換素子に入射する光の量と前記中心部にある光電変換素子に入射する光の量との差が最も小さくなるように構成され、前記複数種類の光電変換素子群は、前記固体撮像素子の周辺部に入射してくる光の入射角が鋭角になる場合に前記差が最も小さくなるように構成された第１の光電変換素子群と、前記固体撮像素子の周辺部に入射してくる光の入射角が鈍角になる場合に前記差が最も小さくなるように構成された第２の光電変換素子群とを含み、
前記第１及び第２の光電変換素子群のうち、前記周辺部にある光電変換素子の上方に設けられるマイクロレンズの位置は、当該光電変換素子の位置に対して前記中心部側にずれており、このずれ量は、前記第１の光電変換素子群の上方に設けられるマイクロレンズよりも、前記第２の光電変換素子群の上方に設けられるマイクロレンズの方が大きい固体撮像素子。
請求項１記載の固体撮像素子であって、
前記複数種類の光電変換素子群の配列は繰り返しパターンを形成している固体撮像素子。
被写体を撮像する撮像装置であって、
請求項１又は２記載の固体撮像素子と、
前記固体撮像素子の駆動制御を行う駆動制御手段とを備える撮像装置。
請求項３記載の撮像装置であって、
前記駆動制御手段は、動画撮影時、前記固体撮像素子の周辺部に入射してくる光の入射角に基づいて、前記差が最も小さくなる種類の光電変換素子群に蓄積される電荷に応じた信号のみを読み出す駆動制御を行う撮像装置。
請求項３又は４記載の撮像装置であって、
前記駆動制御手段は、静止画撮影時、前記複数の光電変換素子群に蓄積される電荷に応じた信号を読み出す駆動制御を行い、
前記信号のうち、前記静止画撮影時に前記差が最も小さくなるように構成された光電変換素子群から読み出された第１の信号と、当該光電変換素子群以外の光電変換素子群から読み出された第２の信号とを用いて、前記信号のシェーディング補正を行うシェーディング補正手段を備える撮像装置。
請求項５記載の撮像装置であって、
前記シェーディング補正手段は、前記第１の信号と前記第２の信号との平均をとることで、前記シェーディング補正を行う撮像装置。
請求項５記載の撮像装置であって、前記シェーディング補正手段は、前記信号をマッピングした領域を複数に分割して得られる分割エリア内にある前記第１の信号の積算値及び前記第２の信号の積算値を求め、前記第２の信号の積算値が前記第１の信号の積算値と同じになるようなゲインを前記分割エリア内にある第２の信号に乗ずることで、前記シェーディング補正を行う撮像装置。