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JP6573731B2 - 撮像装置、撮像方法、及び、撮像プログラム - Google Patents

撮像装置、撮像方法、及び、撮像プログラム Download PDF

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Description

本発明は、撮像装置、撮像方法、及び、撮像プログラムに関する。
近年、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ、又は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の撮像素子の高解像度化に伴い、電子内視鏡、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、又は、カメラ付きの携帯電話機等の撮像機能を有する情報機器の需要が急増している。なお、以上のような撮像機能を有する情報機器を撮像装置と称する。
ＭＯＳ型の撮像素子には、光電変換素子と、この光電変換素子で発生し蓄積された電荷を保持する電荷保持部と、この電荷保持部に保持された電荷が転送されるフローティングディフュージョンと、フローティングディフュージョンの電位に応じた信号を出力する読み出し回路とを含む画素が二次元状に配置されたものがある（特許文献１参照）。
特許文献１に記載の撮像素子は、光電変換素子の電荷が電荷保持部に転送される前に、電荷保持部で発生した暗電流をドレイン部に排出している。
また、光電変換素子で発生する暗電流の検出を行う方法として、特許文献２には、本撮像を行う前に撮像素子を遮光した状態で暗時撮像を行う方法が記載されている。
また、暗電流を検出する技術ではないが、特許文献３には、読み出し回路のフローティングディフュージョンで発生するリセットノイズを本撮像の露光終了前に検出することが記載されている。
日本国特開２０１４−０２２７９５号公報 日本国特開２０１２−１９１３７９号公報 日本国特開２０１１−２１１４４８号公報
特許文献１に記載されたような電荷保持部を有する撮像素子は、ローリングシャッタ方式による駆動に加えて、グローバルシャッタ方式による駆動が可能である。
グローバルシャッタ方式は、全ての光電変換素子で露光の開始タイミングを一致させ、全ての光電変換素子に蓄積された電荷を同時に電荷保持部に転送することで、この露光を終了し、その後、電荷保持部に蓄積された電荷に応じた信号をライン毎に順次読み出していく方式である。
電荷保持部を有する撮像素子によれば、メカニカルシャッタを用いることなく、全ての光電変換素子で露光時間の開始及び終了タイミングを揃えることができる。このため、歪みのない撮像画像を、メカニカルシャッタの動作時間に縛られることなく得ることができる。
このような撮像素子において、光電変換素子で発生する暗電流の情報を得るためには、例えば特許文献２に記載されているように、本撮像の前に撮像素子を遮光した状態で撮像を行う必要がある。
この場合には、撮像素子を遮光するための部材（例えばメカニカルシャッタ）が必要となり、メカニカルシャッタを用いずに撮像を行うことができるという撮像素子のメリットを享受することができない。
また、撮像素子を遮光した状態で撮像を行う時間を確保する必要があり、撮像処理の高速化の妨げとなる。
特許文献１に記載の撮像素子は、電荷保持部で発生した暗電流がドレイン部に排出されるため、暗電流の情報を得ることはできない。
特許文献３は、フローティングディフュージョンのリセットノイズを検出する技術を開示するものであり、光電変換素子の暗電流の情報は得ることができない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、撮像素子を遮光して撮像を行うことなく、光電変換素子で発生する暗電流の情報を高精度に得ることができる撮像装置、撮像方法、及び、撮像プログラムを提供することを目的とする。
本発明の撮像装置は、光を受光して電荷を蓄積する光電変換素子と、上記光電変換素子に蓄積された電荷を保持する遮光された電荷保持部と、上記電荷保持部から電荷が転送されるフローティングディフージョンとを含み、上記フローティングディフージョンの電位に応じた信号が読み出し回路によって読み出される複数の画素を有するＭＯＳ型の撮像素子と、上記画素の上記光電変換素子及び上記電荷保持部をリセットしてその光電変換素子の露光を開始し、その光電変換素子に蓄積された撮像電荷をその画素の上記電荷保持部に転送して上記露光を終了する第一の駆動制御と、上記第一の駆動制御によって上記撮像電荷が上記電荷保持部に転送される前に、その電荷保持部に保持されている暗時電荷に応じた信号を上記読み出し回路によって読み出す第二の駆動制御と、上記第一の駆動制御による上記露光の終了後に、上記電荷保持部に保持された上記撮像電荷に応じた信号を上記読み出し回路によって読み出す第三の駆動制御と、を行う駆動制御部と、上記第三の駆動制御によって上記撮像素子の上記複数の画素の各々から読み出された上記撮像電荷に応じた信号で構成される撮像画像信号と、上記第二の駆動制御によって上記撮像素子の上記複数の画素の各々から読み出された上記暗時電荷に応じた信号で構成される暗時画像信号と、に基づいて撮像画像データを生成し記憶媒体に記憶する画像処理部と、を備えるものである。
本発明の撮像方法は、光を受光して電荷を蓄積する光電変換素子と、上記光電変換素子に蓄積された電荷を保持する遮光された電荷保持部と、上記電荷保持部から電荷が転送されるフローティングディフージョンとを含み、上記フローティングディフージョンの電位に応じた信号が読み出し回路によって読み出される複数の画素を有するＭＯＳ型の撮像素子によって被写体を撮像する撮像方法であって、上記画素の上記光電変換素子及び上記電荷保持部をリセットしてその光電変換素子の露光を開始し、その光電変換素子に蓄積された撮像電荷をその画素の上記電荷保持部に転送して上記露光を終了する第一の駆動制御と、上記第一の駆動制御によって上記撮像電荷が上記電荷保持部に転送される前に、その電荷保持部に保持されている暗時電荷に応じた信号を上記読み出し回路によって読み出す第二の駆動制御と、上記第一の駆動制御による上記露光の終了後に、上記電荷保持部に保持された上記撮像電荷に応じた信号を上記読み出し回路によって読み出す第三の駆動制御と、を行う駆動制御ステップと、上記第三の駆動制御によって上記撮像素子の上記複数の画素の各々から読み出された上記撮像電荷に応じた信号で構成される撮像画像信号と、上記第二の駆動制御によって上記撮像素子の上記複数の画素の各々から読み出された上記暗時電荷に応じた信号で構成される暗時画像信号と、に基づいて撮像画像データを生成し記憶媒体に記憶する画像処理ステップと、を備えるものである。
本発明の撮像プログラムは、光を受光して電荷を蓄積する光電変換素子と、上記光電変換素子に蓄積された電荷を保持する遮光された電荷保持部と、上記電荷保持部から電荷が転送されるフローティングディフージョンとを含み、上記フローティングディフージョンの電位に応じた信号が読み出し回路によって読み出される遮光された電荷保持部とを含む複数の画素を有するＭＯＳ型の撮像素子によって被写体を撮像する撮像プログラムであって、上記画素の上記光電変換素子及び上記電荷保持部をリセットしてその光電変換素子の露光を開始し、その光電変換素子に蓄積された撮像電荷をその画素の上記電荷保持部に転送して上記露光を終了する第一の駆動制御と、上記第一の駆動制御によって上記撮像電荷が上記電荷保持部に転送される前に、その電荷保持部に保持されている暗時電荷に応じた信号を上記読み出し回路によって読み出す第二の駆動制御と、上記第一の駆動制御による上記露光の終了後に、上記電荷保持部に保持された上記撮像電荷に応じた信号を上記読み出し回路によって読み出す第三の駆動制御と、を行う駆動制御ステップと、上記第三の駆動制御によって上記撮像素子の上記複数の画素の各々から読み出された上記撮像電荷に応じた信号で構成される撮像画像信号と、上記第二の駆動制御によって上記撮像素子の上記複数の画素の各々から読み出された上記暗時電荷に応じた信号で構成される暗時画像信号と、に基づいて撮像画像データを生成し記憶媒体に記憶する画像処理ステップと、をコンピュータに実行させるためのものである。
本発明によれば、撮像素子を遮光して撮像を行うことなく、光電変換素子で発生する暗電流の情報を高精度に得ることができる撮像装置、撮像方法、及び、撮像プログラムを提供することができる。
本発明の撮像装置の一実施形態であるデジタルカメラ１００の概略構成を示す図である。 図１に示す撮像素子５の概略構成を示す平面模式図である。 図２に示す撮像素子５の画素６１の概略構成を示す平面模式図である。 図３に示す撮像素子５の画素６１のＡ−Ａ線の断面模式図である。 図１に示すデジタルカメラの静止画撮像モード時の動作を示すタイミングチャートである。 図１に示すデジタルカメラの静止画撮像モード時の他の動作を示すタイミングチャートである。 図１に示すデジタルカメラ１００の静止画撮像モード時の動作を説明するためのフローチャートである。 図１に示したデジタルカメラ１００の変形例であるデジタルカメラ１００Ａの概略構成を示す図である。 図８に示すデジタルカメラ１００Ａの静止画撮像モード時の動作を説明するためのフローチャートである。 図７に示すステップＳ３の詳細を示すフローチャートである。 図７に示すステップＳ３の詳細の変形例を示すフローチャートである。 図５に示すタイミングチャートの変形例を示す図である。 本発明の撮影装置の一実施形態であるスマートフォン２００の外観を示すものである。 図１３に示すスマートフォン２００の構成を示すブロック図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の撮像装置の一実施形態であるデジタルカメラ１００の概略構成を示す図である。
図１に示すデジタルカメラ１００は、撮像レンズ１と、絞り２と、レンズ制御部４と、レンズ駆動部８と、絞り駆動部９とを有するレンズ装置４０を備える。
本実施形態において、レンズ装置４０はデジタルカメラ１００本体に着脱可能なものとして説明するが、デジタルカメラ１００本体に固定されるものであってもよい。撮像レンズ１と絞り２は撮像光学系を構成する。
レンズ装置４０のレンズ制御部４は、デジタルカメラ１００本体のシステム制御部１１と有線又は無線によって通信可能に構成される。
レンズ制御部４は、システム制御部１１からの指令にしたがい、レンズ駆動部８を介して撮像レンズ１に含まれるフォーカスレンズを駆動したり、絞り駆動部９を介して絞り２を駆動したりする。
デジタルカメラ１００本体は、撮像光学系を通して被写体を撮像するＣＭＯＳイメージセンサ等のＭＯＳ型の撮像素子５と、撮像素子５を駆動する撮像素子駆動部１０と、デジタルカメラ１００の電気制御系全体を統括制御するシステム制御部１１と、操作部１４と、デジタル信号処理部１７と、着脱自在の記憶媒体２１が接続される外部メモリ制御部２０と、本体背面等に搭載された有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ又はＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等の表示部２３を駆動する表示ドライバ２２と、を備える。
システム制御部１１は、各種のプロセッサとＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）とＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と含んで構成され、デジタルカメラ１００全体を統括制御する。
システム制御部１１は、内蔵のＲＯＭに格納された撮像プログラムを含むプログラムをプロセッサが実行することで、後述する各機能を実現する。
デジタル信号処理部１７は、各種のプロセッサとＲＡＭとＲＯＭを含み、このＲＯＭに格納された撮像プログラムを含むプログラムをこのプロセッサが実行することで後述する各種処理を行う。
各種のプロセッサとしては、プログラムを実行して各種処理を行う汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｓｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＰＬＤ）、又はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。
これら各種のプロセッサの構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路である。
システム制御部１１のプロセッサとデジタル信号処理部１７のプロセッサは、それぞれ、各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせ又はＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ）で構成されてもよい。
デジタル信号処理部１７、外部メモリ制御部２０、及び、表示ドライバ２２は、制御バス２４及びデータバス２５によって相互に接続され、システム制御部１１からの指令に基づいて動作する。
図２は、図１に示す撮像素子５の概略構成を示す平面模式図である。図３は、図２に示す撮像素子５の画素６１の概略構成を示す平面模式図である。図４は、図３に示す撮像素子５の画素６１のＡ−Ａ線の断面模式図である。
撮像素子５は、一方向である行方向Ｘに配列された複数の画素６１からなる画素行６２が、行方向Ｘと直交する列方向Ｙに複数配列された受光面６０と、受光面６０に配列された画素６１を駆動する駆動回路６３と、受光面６０に配列された画素行６２の各画素６１から信号線に読み出される信号を処理する信号処理回路６４と、を備える。
以下では、図２において受光面６０の列方向Ｙの上方向の端部を上端といい、受光面６０の列方向Ｙの下方向の端部を下端という。
図３に示すように、画素６１は、半導体基板に形成された光電変換素子６１Ａ、電荷保持部６１Ｂ、電荷転送部６１Ｃ、フローティングディフュージョン６１Ｄ、及び、読み出し回路６１Ｅを備える。
光電変換素子６１Ａは、レンズ装置４０の撮像光学系を通った光を受光し受光量に応じた電荷を発生して蓄積する。光電変換素子６１Ａは、フォトダイオード等で構成される。
電荷転送部６１Ｃは、光電変換素子６１Ａに蓄積された電荷を電荷保持部６１Ｂに転送する。電荷転送部６１Ｃは、半導体基板内の不純物領域と、この不純物領域の上方に形成された電極とで構成される。
電荷転送部６１Ｃを構成する電極に印加される電圧が駆動回路６３によって制御されることで、光電変換素子６１Ａから電荷保持部６１Ｂへの電荷の転送が行われる。
電荷保持部６１Ｂは、光電変換素子６１Ａから電荷転送部６１Ｃによって転送された電荷を保持する。電荷保持部６１Ｂは、半導体基板内の不純物領域により構成される。
フローティングディフュージョン６１Ｄは、電荷を電圧信号に変換するためのものであり、電荷保持部６１Ｂに保持された電荷が転送されてくる。
読み出し回路６１Ｅは、フローティングディフュージョン６１Ｄの電位に応じた信号（撮像信号又は暗時信号）を信号線６５に読み出す回路である。読み出し回路６１Ｅは、駆動回路６３によって駆動される。
図４に示すように、Ｎ型基板７０表面にはＰウェル層７１が形成され、Ｐウェル層７１の表面部には光電変換素子６１Ａが形成されている。光電変換素子６１Ａは、Ｎ型不純物層７３とこの上に形成されたＰ型不純物層７４とによって構成されている。Ｎ型基板７０とＰウェル層７１によって半導体基板が構成される。
Ｐウェル層７１の表面部には、光電変換素子６１Ａから少し離間して、Ｎ型不純物層からなる電荷保持部６１Ｂが形成されている。電荷保持部６１Ｂと光電変換素子６１Ａとの間のＰウェル層７１の領域７５の上方には、図示省略の酸化膜を介して、転送電極７６が形成されている。
領域７５と転送電極７６とが電荷転送部６１Ｃを構成する。図４の例では、転送電極７６が電荷保持部６１Ｂの上方にまで形成されているが、転送電極７６は少なくとも領域７５上方に形成されていればよい。転送電極７６の電位を制御して領域７５にチャネルを形成することで、光電変換素子６１Ａに蓄積された電荷を電荷保持部６１Ｂに転送することができる。転送電極７６の電位は駆動回路６３によって制御される。
Ｐウェル層７１の表面部には、電荷保持部６１Ｂから少し離間して、Ｎ型不純物層からなるフローティングディフュージョン６１Ｄが形成されている。電荷保持部６１Ｂとフローティングディフュージョン６１Ｄとの間のＰウェル層７１の上方には、図示省略の酸化膜を介して、読み出し電極７２が形成されている。
読み出し電極７２の電位を制御して、電荷保持部６１Ｂとフローティングディフュージョン６１Ｄとの間の領域にチャネルを形成することで、電荷保持部６１Ｂに保持された電荷をフローティングディフュージョン６１Ｄに転送することができる。読み出し電極７２の電位は駆動回路６３によって制御される。
図４に示す例では、読み出し回路６１Ｅは、フローティングディフュージョン６１Ｄの電位をリセットするためのリセットトランジスタ７７と、フローティングディフュージョン６１Ｄの電位を信号に変換して出力する出力トランジスタ７８と、出力トランジスタ７８から出力される信号を選択的に信号線６５に読み出すための選択トランジスタ７９とによって構成されている。読み出し回路の構成は一例であり、これに限るものではない。
なお、読み出し回路６１Ｅは、複数の画素６１で共用される場合もある。
図３に示した画素６１の平面視において、光電変換素子６１Ａの一部の領域、電荷保持部６１Ｂ、電荷転送部６１Ｃ、フローティングディフュージョン６１Ｄ、及び、読み出し回路６１Ｅは図示省略の遮光膜によって遮光されている。
なお、撮像素子５の受光面６０に配置された各画素行６２の例えば右端にある画素６１については、光電変換素子６１Ａ、電荷保持部６１Ｂ、電荷転送部６１Ｃ、フローティングディフュージョン６１Ｄ、及び、読み出し回路６１Ｅが全て遮光膜によって遮光されており、この画素６１は黒レベル検出用の画素として機能する。
図２に示す駆動回路６３は、撮像素子駆動部１０の制御により、各画素６１の転送電極７６、読み出し電極７２、及び、読み出し回路６１Ｅを駆動する。
駆動回路６３は、グローバルリセット駆動と、グローバルシャッタ駆動と、信号読み出し駆動と、ローリングリセット駆動と、ローリングシャッタ駆動とを行うことが可能である。
グローバルリセット駆動は、光電変換素子６１Ａ及び電荷保持部６１Ｂのリセット（光電変換素子６１Ａと電荷保持部６１Ｂに蓄積されている電荷の排出）を全ての画素６１で同時に行う駆動である。
画素６１の光電変換素子６１Ａ及び電荷保持部６１Ｂのリセットは、電荷転送部６１Ｃを電荷が転送可能な状態とし、かつ、読み出し電極７２下方の半導体基板にチャネルを形成した状態で、リセットトランジスタ７７によってフローティングディフュージョン６１Ｄをリセットすることで行われる。
グローバルシャッタ駆動は、全ての画素６１の電荷転送部６１Ｃを同時に駆動して、各画素６１の光電変換素子６１Ａに蓄積された電荷を電荷保持部６１Ｂに同時に転送する駆動である。
信号読み出し駆動は、画素行６２にある各画素６１の読み出し電極７２を駆動して、この各画素６１の電荷保持部６１Ｂに蓄積された電荷をフローティングディフュージョン６１Ｄに転送し、この電荷に応じた信号を信号線６５に読み出す駆動を、画素行６２を変えながら順次実施する駆動である。
ローリングリセット駆動は、画素行６２にある各画素６１の光電変換素子６１Ａ及び電荷保持部６１Ｂのリセットを、画素行６２を変えながら順次実施する駆動である。
ローリングシャッタ駆動は、画素行６２にある各画素６１の電荷転送部６１Ｃ及び読み出し電極７２を駆動して、この各画素６１の光電変換素子６１Ａに蓄積された電荷を、電荷保持部６１Ｂを経由してフローティングディフュージョン６１Ｄに転送し、この電荷に応じた信号を信号線６５に読み出す駆動を、画素行６２を変えながら順次実施する駆動である。
図２に示す信号処理回路６４は、画素行６２の各画素６１から信号線６５に読み出された信号に対し、相関二重サンプリング処理を行い、相関二重サンプリング処理後の信号をデジタル信号に変換してデータバス２５に出力する。信号処理回路６４は、撮像素子駆動部１０によって制御される。
図１に示すシステム制御部１１のプロセッサは、静止画撮像モードにおいて撮像指示が行われた場合には、以下の第一の駆動制御、第二の駆動制御、及び、第三の駆動制御を行う駆動制御部として機能する。
第一の駆動制御は、上記のグローバルリセット駆動とグローバルシャッタ駆動を駆動回路６３により順次実施する制御である。
この第一の駆動制御では、各画素６１の光電変換素子６１Ａ及び電荷保持部６１Ｂがリセットされて光電変換素子６１Ａの露光が開始され、その後、光電変換素子６１Ａに蓄積された撮像電荷が画素６１の電荷保持部６１Ｂに転送されて露光が終了する。
第二の駆動制御は、第一の駆動制御を行う期間において、第一の駆動制御によるグローバルシャッタ駆動が実施されるよりも前に、上記の信号読み出し駆動を駆動回路６３により実施する制御である。
この第二の駆動制御では、第一の駆動制御のグローバルシャッタ駆動によって撮像電荷が電荷保持部６１Ｂに転送される前に、電荷保持部６１Ｂに保持されている暗時電荷に応じた暗時信号が読み出し回路６１Ｅによって読み出される。
第三の駆動制御は、第一の駆動制御が行われた後に、上記の信号読み出し駆動を駆動回路６３により実施する制御である。
この第三の駆動制御では、第一の駆動制御による露光の終了後、画素行６２毎に、電荷保持部６１Ｂに保持された撮像電荷に応じた撮像信号が読み出し回路６１Ｅによって読み出される。
なお、システム制御部１１は、静止画撮像モードにおいて撮像指示が行われていない期間では、駆動回路６３によって上記のローリングリセット駆動とローリングシャッタ駆動とを交互に繰り返す制御を行う。
図１に示すデジタル信号処理部１７は、上記の第三の駆動制御又はローリングシャッタ駆動によって撮像素子５から出力される撮像信号の集合である撮像画像信号に対し、黒レベル補正、補間演算、ガンマ補正演算、及び、ＲＧＢ／ＹＣ変換処理等の処理を行うことで、表示部２３への表示用のライブビュー画像データと、記憶媒体２１への記憶用の撮像画像データとを生成する。
デジタル信号処理部１７は、撮像素子５に含まれる黒レベル検出用の画素６１から読み出された信号に基づいて、撮像素子５から出力される撮像画像信号の黒レベル補正を行う。
また、デジタル信号処理部１７は、上記の第二の駆動制御によって撮像素子５の各画素６１から読み出された暗時電荷に応じた暗時信号で構成される暗時画像信号に基づいて、上記の第三の駆動制御によって撮像素子５から出力される撮像画像信号の黒レベル補正を行う。デジタル信号処理部１７のプロセッサは画像処理部として機能する。
黒レベル補正とは、撮像素子５の光電変換素子６１Ａで発生する暗電流（光電変換素子６１Ａを遮光した状態で光電変換素子６１Ａに発生する暗時電荷に応じた信号）を除去する信号処理のことである。
以上のように構成されたデジタルカメラ１００の静止画撮像モード時の動作を説明する。
図５は、図１に示すデジタルカメラ１００の静止画撮像モード時の動作を示すタイミングチャートである。
図５において横軸は時間を示している。図５の上段には、垂直同期信号ＶＤが示されている。
図５の下段には、撮像素子５の受光面６０にある各画素行６２の駆動タイミングが示されている。図５の下段において、縦軸は画素行６２の列方向Ｙの位置を示している。
図５に示す直線ＲＲと直線ＧＲは、それぞれ、画素行６２に含まれる各光電変換素子６１Ａ及び各電荷保持部６１Ｂのリセットが行われるタイミングを示している。
図５に示す直線ＧＰは、画素行６２に含まれる各電荷保持部６１Ｂに保持されている暗時電荷に応じた暗時信号が読み出し回路６１Ｅにより読み出されるタイミングを示している。
図５に示す直線ＧＳは、画素行６２に含まれる各光電変換素子６１Ａから電荷保持部６１Ｂに電荷が転送されるタイミングを示している。
図５に示す直線ＧＯは、画素行６２に含まれる各電荷保持部６１Ｂに保持された電荷に応じた信号が読み出し回路６１Ｅにより読み出されるタイミングを示している。
図５に示す直線ＲＯは、画素行６２に含まれる各光電変換素子６１Ａに蓄積された電荷がフローティングディフュージョン６１Ｄに転送され、この電荷に応じた信号が読み出し回路６１Ｅにより読み出されるタイミングを示している。
デジタルカメラ１００が静止画撮像モードに設定されると、ライブビューシーケンスＬＶが開始される。
ライブビューシーケンスＬＶでは、システム制御部１１が、まず、駆動回路６３によりローリングシャッタ駆動を行う。
このローリングシャッタ駆動により、直線ＲＯで示されるように、受光面６０の上端側から下端側に向かって画素行６２が例えば４つに１つの割合で順番に選択され、選択された画素行６２の各光電変換素子６１Ａに蓄積された電荷に応じた信号が読み出し回路６１Ｅによって読み出される。
ライブビューシーケンスＬＶが開始して最初に直線ＲＯで読み出された信号は、ライブビュー画像データの生成には利用されず、そのまま破棄される。
次に、システム制御部１１は、駆動回路６３によりローリングリセット駆動を行う。
このローリングリセット駆動により、直線ＲＲで示されるように、受光面６０の上端側から下端側に向かって画素行６２が順番に選択され、選択された画素行６２の各光電変換素子６１Ａ及び各電荷保持部６１Ｂのリセットが行われる。これにより、画素行６２毎に異なるタイミングでライブビューのための露光が開始する。
所定の露光時間が経過すると、システム制御部１１は、駆動回路６３によりローリングシャッタ駆動を行う。
このローリングシャッタ駆動により、直線ＲＯで示されるように、受光面６０の上端側から下端側に向かって画素行６２が４つに１つの割合で順番に選択され、選択された画素行６２において、光電変換素子６１Ａから電荷保持部６１Ｂへの撮像電荷の転送及び電荷保持部６１Ｂからフローティングディフュージョン６１Ｄへの撮像電荷の転送が行われる。そして、この撮像電荷に応じた撮像信号が読み出される。
これにより、順次選択された画素行６２から読み出された撮像信号で構成される撮像画像信号がデータバス２５に出力される。
デジタル信号処理部１７は、データバス２５に出力された撮像画像信号に基づいてライブビュー画像データを生成して表示ドライバ２２に転送する。これにより、表示部２３にはライブビュー画像データに基づくライブビュー画像が表示される。
撮像指示がなされるまでは、垂直同期信号ＶＤに同期して、以上の処理が繰り返し行われる。
ライブビューシーケンスＬＶの期間に撮像指示がなされると、この撮像指示の直後の垂直同期信号ＶＤの立下りのタイミングで静止画露光シーケンスＥＸが開始される。
静止画露光シーケンスＥＸでは、システム制御部１１が、まず、駆動回路６３によりグローバルリセット駆動を行う。
このグローバルリセット駆動により、直線ＧＲで示されるように、全ての画素行６２において同時に光電変換素子６１Ａ及び電荷保持部６１Ｂのリセットが行われ、全ての画素行６２で同じタイミングで静止画の露光が開始する。
静止画の露光が開始してから時間が経過すると、静止画露光シーケンスＥＸの一部として電荷保持部先読みシーケンスＰＲＥが開始される。
電荷保持部先読みシーケンスＰＲＥでは、システム制御部１１が駆動回路６３により信号読み出し駆動を行う。
この信号読み出し駆動により、直線ＧＰで示されるように、受光面６０の上端側から下端側に向かって画素行６２が順番に選択され、選択された画素行６２において、電荷保持部６１Ｂからフローティングディフュージョン６１Ｄへの暗時電荷の転送及びこの暗時電荷に応じた暗時信号の信号線６５への読み出しが実施される。
この電荷保持部先読みシーケンスＰＲＥにより、静止画の露光開始後に各電荷保持部６１Ｂに発生した暗時電荷に応じた暗時信号で構成される暗時画像信号Ｐ１がデータバス２５に出力される。この暗時画像信号Ｐ１はデジタル信号処理部１７の内部メモリ１７Ａに一時記憶される。
その後、静止画の露光開始から露光時間Ｔが経過すると、システム制御部１１は、駆動回路６３によりグローバルシャッタ駆動を行う。
このグローバルシャッタ駆動により、直線ＧＳで示されるように、全ての画素行６２において同時に、光電変換素子６１Ａから電荷保持部６１Ｂへの撮像電荷の転送が行われ、全ての画素行６２で同じタイミングで静止画の露光が終了し、静止画露光シーケンスＥＸが終了する。
静止画露光シーケンスＥＸが終了すると、静止画読み出しシーケンスＲＥが開始される。静止画読み出しシーケンスＲＥでは、システム制御部１１が、駆動回路６３により信号読み出し駆動を行う。
この信号読み出し駆動により、直線ＧＯで示されるように、受光面６０の上端側から下端側に向かって画素行６２が順番に選択され、選択された画素行６２において、電荷保持部６１Ｂからフローティングディフュージョン６１Ｄへの撮像電荷の転送及びこの撮像電荷に応じた撮像信号の信号線６５への読み出しが実施される。
全ての画素６１からの撮像信号の読み出しが終了すると、ライブビューシーケンスＬＶが開始される。
これにより静止画の露光期間に光電変換素子６１Ａに発生した撮像電荷に応じた撮像信号で構成される撮像画像信号Ｐ２がデータバス２５に出力される。この撮像画像信号Ｐ２はデジタル信号処理部１７の内部メモリ１７Ａに一時記憶される。
そして、デジタル信号処理部１７は、暗時画像信号Ｐ１に基づいて撮像画像信号Ｐ２の黒レベルを算出し、算出した黒レベルに基づいて撮像画像信号Ｐ２の黒レベル補正を行う。
例えば、デジタル信号処理部１７は、暗時画像信号Ｐ１を構成する全ての暗時信号の平均値を算出し、撮像画像信号Ｐ２を構成する各撮像信号からこの平均値を減算することで、撮像画像信号Ｐ２の黒レベル補正を行う。
または、デジタル信号処理部１７は、撮像画像信号Ｐ２を構成する各撮像信号から、この各撮像信号の読み出し元の画素６１から読み出された暗時画像信号Ｐ１を構成する暗時信号を減算することで、撮像画像信号Ｐ２の黒レベル補正を行う。
そして、デジタル信号処理部１７は、黒レベル補正後の撮像画像信号Ｐ２を処理して撮像画像データを生成し、記憶媒体２１に記憶する。
なお、図５に示すタイミングチャートは、露光時間Ｔが、直線ＧＰで示される電荷保持部６１Ｂからの暗時信号の読み出しに最低限必要な時間（以下、先読み時間という）よりも長い場合の動作を示している。
しかし、被写体が明るい状況等で、露光時間Ｔが先読み時間よりも短くなる場合には、静止画の露光時間中に電荷保持部先読みシーケンスＰＲＥを実行することはできない。
このため、露光時間Ｔが先読み時間よりも短くなる場合には、システム制御部１１は、直線ＧＰで示される第二の駆動制御の実施を省略する。
図６は、図１に示すデジタルカメラの静止画撮像モード時の他の動作を示すタイミングチャートであり、露光時間Ｔが先読み時間よりも短くなる場合のタイミングチャートである。
図６に示したタイミングチャートは、電荷保持部先読みシーケンスＰＲＥが省略されている点を除き、図５に示したタイミングチャートと同じである。
図６に示す動作では、電荷保持部先読みシーケンスＰＲＥが省略されているため、暗時画像信号Ｐ１を取得することはできない。
そこで、デジタル信号処理部１７は、静止画読み出しシーケンスＲＥで読み出された撮像画像信号Ｐ２を構成する撮像信号のうち、黒レベル検出用の画素６１から読み出された撮像信号に基づいて黒レベルを算出する。例えば、黒レベル検出用の画素６１から読み出された撮像信号の平均値を黒レベルとして算出する。
そして、デジタル信号処理部１７は、撮像画像信号Ｐ２を構成する各撮像信号からこの黒レベルを減算することで、撮像画像信号Ｐ２の黒レベル補正を行う。デジタル信号処理部１７は、この黒レベル補正後の撮像画像信号Ｐ２を処理して撮像画像データを生成し、記憶媒体２１に記憶する。
図７は、図１に示すデジタルカメラ１００の静止画撮像モード時の動作を説明するためのフローチャートである。
システム制御部１１は、設定されている静止画の露光時間Ｔが閾値ＴＨ１以上である場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）には、図５に示すタイミングチャートに例示されるように、静止画の露光中に電荷保持部先読みシーケンスＰＲＥを実施する（ステップＳ２）。閾値ＴＨ１は、上記の先読み時間が設定される。
そして、デジタル信号処理部１７は、電荷保持部先読みシーケンスＰＲＥによって電荷保持部６１Ｂから読み出された暗時画像信号に基づいて黒レベルを算出し、この黒レベルを用いて、静止画読み出しシーケンスＲＥによって読み出された撮像画像信号の黒レベル補正を行う（ステップＳ３）。
一方、露光時間Ｔが閾値ＴＨ１未満である場合（ステップＳ１：ＮＯ）には、システム制御部１１は、図６に示すタイミングチャートに例示されるように、静止画の露光中における電荷保持部先読みシーケンスＰＲＥを省略する（ステップＳ４）。
そして、デジタル信号処理部１７は、静止画読み出しシーケンスＲＥによって読み出された撮像画像信号のうちの黒レベル検出用の画素６１から読み出された撮像信号に基づいて黒レベルを算出し、その後、この黒レベルを用いて、静止画読み出しシーケンスＲＥによって読み出された撮像画像信号の黒レベル補正を行う（ステップＳ５）。
以上のように、図１のデジタルカメラ１００は、静止画の露光期間中において、電荷保持部６１Ｂに発生する暗時電荷に応じた暗時信号を読み出し、この暗時信号に基づいて黒レベルを算出する。そして、この黒レベルを用いて、静止画の露光期間中に得られた撮像画像信号の黒レベル補正を行う。
電荷保持部６１Ｂと光電変換素子６１Ａは近接して配置されており、これらはいずれも半導体基板内の不純物領域で構成されているため、構造と特性が似たものとなる。つまり、電荷保持部６１Ｂにおける暗時電荷の発生状態と、光電変換素子６１Ａにおける暗時電荷の発生状態は似たものになる。
このため、電荷保持部６１Ｂに発生する暗時電荷に応じた暗時信号に基づいて黒レベルを算出することで、この黒レベルの信頼性を高いものとすることができ、高品質の撮像画像データを生成することが可能となる。
また、デジタルカメラ１００によれば、静止画の露光時間が閾値ＴＨ１未満の場合には電荷保持部先読みシーケンスＰＲＥが行われないため、消費電力を低減することができる。
黒レベル検出用の画素６１の光電変換素子６１Ａに発生する第一の暗時電荷と、黒レベル検出用の画素６１以外の画素６１の光電変換素子６１Ａに発生する第二の暗時電荷との関係は、露光時間Ｔによって変化することが分かっている。
例えば、露光時間Ｔが短い場合には、第一の暗時電荷の量と第二の暗時電荷の量はほぼ同じになる。しかし、露光時間Ｔが長い場合には、第一の暗時電荷の量と第二の暗時電荷の量との差が大きくなる。図５に例示されるシーケンスは、高精度の黒レベル補正を可能にするものであるため、第一の暗時電荷の量と第二の暗時電荷の量との差が大きくなる状況では、このシーケンスを実行するのが好ましい。
したがって、上記の閾値ＴＨ１は、先読み時間よりも大きな値が設定されてもよい。閾値ＴＨ１として、第一の暗時電荷の量と第二の暗時電荷の量との差が大きくなってしまい、第一の暗時電荷を用いて算出する黒レベルの信頼性が十分ではなくなる露光時間の下限値を設定しておく。この構成によれば、電荷保持部先読みシーケンスＰＲＥが省略される可能性が高まるため、消費電力を低減することができる。
なお、露光時間Ｔが上記の先読み時間以上にしか設定できないシステム構成であれば、図６に例示される撮像シーケンスは実施する必要はなく、図７においてステップＳ１とステップＳ４とステップＳ５は不要である。
図８は、図１に示したデジタルカメラ１００の変形例であるデジタルカメラ１００Ａの概略構成を示す図である。デジタルカメラ１００Ａは、温度センサ５０が追加された点を除いては、デジタルカメラ１００と同じ構成である。
温度センサ５０は、撮像素子５の付近に設けられており、撮像素子５の温度を検出する。温度センサ５０によって検出された温度情報は、システム制御部１１に入力される。
黒レベル検出用の画素６１の光電変換素子６１Ａに発生する第一の暗時電荷と、黒レベル検出用の画素６１以外の画素６１（以下、有効画素という）の光電変換素子６１Ａに発生する第二の暗時電荷との関係は撮像素子５の温度によっても変化する。
例えば、温度が低い場合には、第一の暗時電荷の量と第二の暗時電荷の量はほぼ同じになる。しかし、温度が高い場合には、第一の暗時電荷の量と第二の暗時電荷の量との差が大きくなる。
そこで、システム制御部１１は、撮像指示がなされた場合に、撮像素子５の温度が閾値ＴＨ２未満となる場合には、第二の駆動制御（電荷保持部先読みシーケンスＰＲＥ）を省略して第一の駆動制御と第三の駆動制御を行い、撮像素子５の温度が閾値ＴＨ２以上となる場合には、第一の駆動制御と第二の駆動制御と第三の駆動制御を行うことで、消費電力を低減する。
図９は、図８に示すデジタルカメラ１００Ａの静止画撮像モード時の動作を説明するためのフローチャートである。
図９に示すフローチャートは、ステップＳ１１が追加された点を除いては、図７に示したフローチャートと同じである。図９において図７に示した処理と同じものには同一符号を付して説明を省略する。
システム制御部１１は、ステップＳ１の判定がＹＥＳの場合には、温度センサ５０によって検出された撮像素子５の温度が閾値ＴＨ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。
閾値ＴＨ２は、第一の暗時電荷の量と第二の暗時電荷の量との差が大きくなってしまい、第一の暗時電荷を用いて算出する黒レベルの信頼性が十分ではなくなるような温度の下限値に設定される。
システム制御部１１は、温度が閾値ＴＨ２以上であると判定した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）には、ステップＳ２の処理を行い、温度が閾値ＴＨ２未満であると判定した場合（ステップＳ１１：ＮＯ）には、ステップＳ４の処理を行う。
以上のように、デジタルカメラ１００Ａによれば、電荷保持部先読みシーケンスＰＲＥを実施できる程度に露光時間Ｔが長い場合であっても、撮像素子５の温度が閾値ＴＨ２以上とならない限り、電荷保持部先読みシーケンスＰＲＥは実施されない。このため、消費電力を低減することができる。
一方、撮像素子５の温度が閾値ＴＨ２以上となる場合には、電荷保持部先読みシーケンスＰＲＥが実施されるため、黒レベル補正を高精度に行うことができる。
なお、露光時間Ｔを上記の先読み時間以上にしか設定できないシステム構成であれば、図９においてステップＳ１は不要である。
以下では、デジタル信号処理部１７が暗時画像信号Ｐ１を用いて黒レベルを算出する方法の好ましい例について説明する。
光電変換素子６１Ａで発生する暗時電荷と、電荷保持部６１Ｂで発生する暗時電荷とは厳密には同一ではない。そこで、デジタルカメラの製造時において、撮像素子５が遮光された状態で光電変換素子６１Ａに発生する暗時電荷に応じた第一の暗時信号と、同状態で電荷保持部６１Ｂに発生する暗時電荷に応じた第二の暗時信号との相関関係を示す情報を生成して内部メモリ１７Ａに記憶しておく。
そして、デジタル信号処理部１７は、内部メモリ１７Ａに記憶された上記情報と暗時画像信号Ｐ１とに基づいて、撮像画像信号Ｐ２の黒レベルを算出する。内部メモリ１７Ａは記憶部を構成する。
相関関係を示す情報とは、光電変換素子６１Ａに発生する暗時電荷に応じた第一の暗時信号をｙとし、電荷保持部６１Ｂに発生する暗時電荷に応じた第二の暗時信号を変数ｘとして表される関数“ｙ＝ａｘ＋ｂ”の係数ａ，ｂである。
係数ａ、ｂは、デジタルカメラ１００，１００Ａの製造時に、撮像素子５を遮光した状態、かつ、撮像素子５の温度が所定温度の状態で、任意の有効画素の光電変換素子６１Ａで所定時間に発生する暗時電荷に応じた第一の暗時信号を複数回測定し、この任意の有効画素の電荷保持部６１Ｂで所定時間に発生する暗時電荷に応じた第二の暗時信号を複数回測定する。
そして、測定した複数の第一の暗時信号と複数の第二の暗時信号とから最小二乗法等によって上記の関数“ｙ＝ａｘ＋ｂ”の係数ａ，ｂを算出することで得られる。
このようにして算出される関数“ｙ＝ａｘ＋ｂ”は、電荷保持部６１Ｂで発生する暗時電荷に応じた信号を、光電変換素子６１Ａで発生する暗時電荷に応じた信号に換算するための演算式である。つまり、この換算式によって、光電変換素子６１Ａから読み出される撮像信号の黒レベルを精度よく算出することができる。
図１０は、図７に示すステップＳ３の詳細を示すフローチャートである。図１０の処理例では、内部メモリ１７Ａには、上記関数“ｙ＝ａｘ＋ｂ”の係数ａ，ｂが記憶されているものとする。
まず、デジタル信号処理部１７は、暗時画像信号Ｐ１を構成する全ての暗時信号の平均値を算出する（ステップＳ２１）
次に、デジタル信号処理部１７は、内部メモリ１７Ａから変換係数ａ，ｂを読み出す（ステップＳ２２）。
次に、デジタル信号処理部１７は、関数“ｙ＝ａｘ＋ｂ”の変数ｘにステップＳ２１で算出した平均値を代入して、全有効画素に共通の黒レベルを算出する（ステップＳ２３）。
撮像画像信号Ｐ２が内部メモリ１７Ａに記憶されると、デジタル信号処理部１７は、撮像画像信号Ｐ２を構成する各撮像信号から、ステップＳ２３で算出した黒レベルを減算して黒レベル補正を行う（ステップＳ３４）。
以上のように、図１０に示した黒レベル補正処理によれば、撮像画像信号Ｐ２の黒レベルを高精度に補正して撮像画像データの品質を向上させることができる。
デジタル信号処理部１７は、ステップＳ２１を省略し、ステップＳ２３において、関数 “ｙ＝ａｘ＋ｂ”の変数ｘに、暗時画像信号Ｐ１の各暗時信号を代入して、複数の画素６１毎に黒レベルを算出してもよい。
この場合には、デジタル信号処理部１７は、ステップＳ２４において、撮像画像信号Ｐ２を構成する各撮像信号から、この各撮像信号の読み出し元の画素６１に対応する黒レベルを減算して黒レベル補正を行う。
なお、デジタルカメラの製造時に測定される第一の暗時信号と第二の暗時信号との関係は、撮像素子５の温度又は露光時間によっても変化することが考えられる。
このため、第一の暗時信号及び第二の暗時信号を複数回測定するセットを、上記の所定時間又は所定温度を変えて複数回行い、複数の時間又は複数の温度毎に、上記の関数“ｙ＝ａｘ＋ｂ”の係数ａ，ｂを算出して記憶しておいてもよい。
この場合には、デジタル信号処理部１７が、図１０のステップＳ２２において、撮像素子５の温度又は露光時間Ｔに対応する変換係数ａ，ｂを読み出し、ステップＳ２３においてこの変換係数ａ，ｂを用いて黒レベルを算出すればよい。このようにすることで、黒レベルをより高精度に算出することができる。
また、複数の時間又は複数の温度毎に変換係数ａ，ｂを算出して記憶するのではなく、露光の基準時間又は撮像素子５の基準温度に対して基準変換係数ａ，ｂを算出して内部メモリ１７Ａに記憶しておいてもよい。
この場合は、更に、基準時間に対する相対値又は基準温度に対する相対値と基準変換係数ａ，ｂの補正情報（ａ，ｂをどれだけ増減させるかを示す数値）とを対応付けて内部メモリ１７Ａに記憶しておく。
そして、デジタル信号処理部１７は、撮像素子５の温度と基準温度との差を相対値として算出し、この相対値に対応する補正情報と、基準変換係数ａ，ｂとを内部メモリ１７Ａから読み出す。
デジタル信号処理部１７は、読み出した補正情報によって基準変換係数ａ、ｂを補正し、補正後の基準変換係数ａ、ｂを用いて黒レベルを算出する。
または、デジタル信号処理部１７は、撮像素子５の露光時間Ｔと基準時間との差を相対値として算出し、この相対値に対応する補正情報と、基準変換係数ａ，ｂとを内部メモリ１７Ａから読み出す。
そして、デジタル信号処理部１７は、読み出した補正情報によって基準変換係数ａ、ｂを補正し、補正後の基準変換係数ａ、ｂを用いて黒レベルを算出する。
なお、撮像素子５の有効画素毎に、上述した測定を行い、その測定結果によって上記の関数“ｙ＝ａｘ＋ｂ”の係数ａ，ｂを算出して、内部メモリ１７Ａに記憶しておいてもよい。
暗時電荷の発生状態は有効画素毎に異なるため、有効画素毎に対応した変換係数を用いて黒レベルを算出することで、黒レベルをより精度よく算出することができる。
図１１は、図７に示すステップＳ３の詳細の変形例を示すフローチャートである。
図１１の処理例では、内部メモリ１７Ａには、上記関数“ｙ＝ａｘ＋ｂ”の係数ａ，ｂが撮像素子５に含まれる全ての有効画素毎に記憶されている。
なお、受光面６０に配置される有効画素の位置を座標（Ｘ，Ｙ）とし、座標（Ｘ，Ｙ）の有効画素に対応する関数を“ｙ（Ｘ，Ｙ）＝ａ（Ｘ，Ｙ）ｘ＋ｂ（Ｘ，Ｙ）”として説明する。
まず、デジタル信号処理部１７は、座標（Ｘ，Ｙ）の有効画素に対応する変換係数ａ（Ｘ，Ｙ）及び変換係数ｂ（Ｘ，Ｙ）を内部メモリ１７Ａから読み出す（ステップＳ３１）。
次に、デジタル信号処理部１７は、関数“ｙ（Ｘ，Ｙ）＝ａ（Ｘ，Ｙ）ｘ＋ｂ（Ｘ，Ｙ）”の変数ｘに、暗時画像信号Ｐ１のうちの座標（Ｘ，Ｙ）の有効画素から読み出された暗時信号を代入して、座標（Ｘ，Ｙ）の有効画素に対応する黒レベルｙ（Ｘ，Ｙ）を算出する（ステップＳ３２）。
デジタル信号処理部１７は、全ての有効画素について黒レベルを算出していない場合（ステップＳ３３：ＮＯ）には、ステップＳ３４において有効画素の座標（Ｘ，Ｙ）を別の値に変更してステップＳ３１に処理を戻す。ステップＳ３１〜ステップＳ３４の処理が繰り返されることで、全ての有効画素に対して黒レベルが算出される。
デジタル信号処理部１７は、全ての有効画素について黒レベルを算出した場合（ステップＳ３３：ＹＥＳ）には、撮像画像信号Ｐ２が内部メモリ１７Ａに記憶されると、撮像画像信号Ｐ２のうちの座標（Ｘ，Ｙ）の有効画素から読み出した撮像信号から、この有効画素に対応する黒レベルｙ（Ｘ，Ｙ）を減算して黒レベル補正を行う（ステップＳ３５）。
以上のように、図１１に示した黒レベル補正処理によれば、有効画素毎に生成された変換係数を用いて、有効画素毎に高精度に黒レベルを算出することができる。このため、撮像画像信号Ｐ２の黒レベルを高精度に補正して撮像画像データの品質を向上させることができる。
図１１に示す黒レベル補正処理においても、有効画素毎に対応した変換係数を、撮像素子５の温度又は露光時間毎に求めておいて内部メモリ１７Ａに記憶しておくのが好ましい。
この場合には、デジタル信号処理部１７が、図１１のステップＳ３１において、座標（Ｘ，Ｙ）の有効画素に対応する変換係数のうち、撮像素子５の温度又は露光時間Ｔに対応する変換係数ａ（Ｘ，Ｙ）及び変換係数ｂ（Ｘ，Ｙ）を読み出し、ステップＳ３２においてこの変換係数ａ（Ｘ，Ｙ）及び変換係数ｂ（Ｘ，Ｙ）を用いて黒レベルを算出すればよい。このようにすることで、黒レベルをより高精度に算出することができる。
また、有効画素毎に、露光の基準時間又は撮像素子５の基準温度に対して基準変換係数ａ，ｂを算出して内部メモリ１７Ａに記憶しておき、更に、基準時間に対する相対値又は基準温度に対する相対値と基準変換係数ａ，ｂの補正情報とを対応付けて内部メモリ１７Ａに記憶しておいてもよい。
この場合、デジタル信号処理部１７は、撮像素子５の温度と基準温度との差を相対値として算出し、黒レベルの算出対象としている有効画素に対応する補正情報のうちのこの相対値に対応する補正情報と、黒レベルの算出対象としている有効画素に対応する基準変換係数ａ，ｂとを内部メモリ１７Ａから読み出す。
そして、デジタル信号処理部１７は、読み出した補正情報によって基準変換係数ａ、ｂを補正し、補正後の基準変換係数ａ、ｂを用いて、黒レベルの算出対象としている有効画素の黒レベルを算出する。
または、デジタル信号処理部１７は、撮像素子５の露光時間Ｔと基準時間との差を相対値として算出し、黒レベルの算出対象としている有効画素に対応する補正情報のうちのこの相対値に対応する補正情報と、黒レベルの算出対象としている有効画素に対応する基準変換係数ａ，ｂとを内部メモリ１７Ａから読み出す。
そして、デジタル信号処理部１７は、読み出した補正情報によって基準変換係数ａ、ｂを補正し、補正後の基準変換係数ａ、ｂを用いて、黒レベルの算出対象としている有効画素の黒レベルを算出する。
デジタルカメラ１００，１００Ａでは、静止画露光シーケンスＥＸにおいて、グローバルリセット駆動とグローバルシャッタ駆動を行うことで全ての画素６１で同時に露光を行うものとしたが、これに限らない。
図１２は、図５に示すタイミングチャートの変形例を示す図である。
例えば、システム制御部１１は、図１２の直線ＲＲ１に示されるように、静止画露光シーケンスＥＸにおいて、ローリングリセット駆動を行って画素行６２毎に露光を順次開始する。システム制御部１１は、その後、直線ＲＯ２に示されるように、画素行６２にある各画素６１の電荷転送部６１Ｃを駆動して、この各画素６１の光電変換素子６１Ａに蓄積された撮像電荷を電荷保持部６１Ｂに転送する駆動を、画素行６２を変えながら順次実施して、画素行６２毎に露光を順次終了させる。
この構成によれば、各画素行６２において、電荷保持部６１Ｂのリセットが行われてから、電荷保持部６１Ｂに発生する暗時電荷に応じた暗時信号が読み出されるまでの時間が同じになる。このため、黒レベルをより高精度に求めることができる。
ここまでは撮像装置としてデジタルカメラを例にしたが、以下では、撮像装置としてカメラ付のスマートフォンの実施形態について説明する。
図１３は、本発明の撮影装置の一実施形態であるスマートフォン２００の外観を示すものである。
図１３に示すスマートフォン２００は、平板状の筐体２０１を有し、筐体２０１の一方の面に表示部としての表示パネル２０２と、入力部としての操作パネル２０３とが一体となった表示入力部２０４を備えている。
また、この様な筐体２０１は、スピーカ２０５と、マイクロホン２０６と、操作部２０７と、カメラ部２０８とを備えている。
なお、筐体２０１の構成はこれに限定されず、例えば、表示部と入力部とが独立した構成を採用したり、折り畳み構造又はスライド機構を有する構成を採用したりすることもできる。
図１４は、図１３に示すスマートフォン２００の構成を示すブロック図である。
図１４に示すように、スマートフォンの主たる構成要素として、無線通信部２１０と、表示入力部２０４と、通話部２１１と、操作部２０７と、カメラ部２０８と、記憶部２１２と、外部入出力部２１３と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信部２１４と、モーションセンサ部２１５と、電源部２１６と、主制御部２２０とを備える。
また、スマートフォン２００の主たる機能として、図示省略の基地局装置ＢＳと図示省略の移動通信網ＮＷとを介した移動無線通信を行う無線通信機能を備える。
無線通信部２１０は、主制御部２２０の指示にしたがって、移動通信網ＮＷに収容された基地局装置ＢＳに対し無線通信を行うものである。この無線通信を使用して、音声データ、画像データ等の各種ファイルデータ、電子メールデータ等の送受信、又は、Ｗｅｂデータ又はストリーミングデータ等の受信を行う。
表示入力部２０４は、主制御部２２０の制御により、画像（静止画像および動画像）又は文字情報等を表示して視覚的にユーザに情報を伝達するとともに、表示した情報に対するユーザ操作を検出する、いわゆるタッチパネルであって、表示パネル２０２と、操作パネル２０３とを備える。
表示パネル２０２は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＯＥＬＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）等を表示デバイスとして用いたものである。
操作パネル２０３は、表示パネル２０２の表示面上に表示される画像を視認可能に載置され、ユーザの指又は尖筆によって操作される一又は複数の座標を検出するデバイスである。このデバイスをユーザの指又は尖筆によって操作すると、操作に起因して発生する検出信号を主制御部２２０に出力する。次いで、主制御部２２０は、受信した検出信号に基づいて、表示パネル２０２上の操作位置（座標）を検出する。
図１３に示すように、本発明の撮影装置の一実施形態として例示しているスマートフォン２００の表示パネル２０２と操作パネル２０３とは一体となって表示入力部２０４を構成しているが、操作パネル２０３が表示パネル２０２を完全に覆うような配置となっている。
係る配置を採用した場合、操作パネル２０３は、表示パネル２０２外の領域についても、ユーザ操作を検出する機能を備えてもよい。換言すると、操作パネル２０３は、表示パネル２０２に重なる重畳部分についての検出領域（以下、表示領域と称する）と、それ以外の表示パネル２０２に重ならない外縁部分についての検出領域（以下、非表示領域と称する）とを備えていてもよい。
なお、表示領域の大きさと表示パネル２０２の大きさとを完全に一致させても良いが、両者を必ずしも一致させる必要は無い。また、操作パネル２０３が、外縁部分と、それ以外の内側部分の２つの感応領域を備えていてもよい。更に、外縁部分の幅は、筐体２０１の大きさ等に応じて適宜設計されるものである。
更にまた、操作パネル２０３で採用される位置検出方式としては、マトリクススイッチ方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、又は、静電容量方式等が挙げられ、いずれの方式を採用することもできる。
通話部２１１は、スピーカ２０５又はマイクロホン２０６を備え、マイクロホン２０６を通じて入力されたユーザの音声を主制御部２２０にて処理可能な音声データに変換して主制御部２２０に出力したり、無線通信部２１０あるいは外部入出力部２１３により受信された音声データを復号してスピーカ２０５から出力させたりするものである。
また、図１３に示すように、例えば、スピーカ２０５を表示入力部２０４が設けられた面と同じ面に搭載し、マイクロホン２０６を筐体２０１の側面に搭載することができる。
操作部２０７は、キースイッチ等を用いたハードウェアキーであって、ユーザからの指示を受け付けるものである。例えば、図１３に示すように、操作部２０７は、スマートフォン２００の筐体２０１の側面に搭載され、指等で押下されるとオンとなり、指を離すとバネ等の復元力によってオフ状態となる押しボタン式のスイッチである。
記憶部２１２は、主制御部２２０の制御プログラム又は制御データ、アプリケーションソフトウェア、通信相手の名称又は電話番号等を対応づけたアドレスデータ、送受信した電子メールのデータ、ＷｅｂブラウジングによりダウンロードしたＷｅｂデータ又は、ダウンロードしたコンテンツデータを記憶し、またストリーミングデータ等を一時的に記憶するものである。また、記憶部２１２は、スマートフォン内蔵の内部記憶部２１７と着脱自在な外部メモリスロットを有する外部記憶部２１８により構成される。
なお、記憶部２１２を構成するそれぞれの内部記憶部２１７と外部記憶部２１８は、フラッシュメモリタイプ（ｆｌａｓｈ ｍｅｍｏｒｙ ｔｙｐｅ）、ハードディスクタイプ（ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｔｙｐｅ）、マルチメディアカードマイクロタイプ（ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ ｃａｒｄ ｍｉｃｒｏ ｔｙｐｅ）、カードタイプのメモリ（例えば、ＭｉｃｒｏＳＤ（登録商標）メモリ等）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の格納媒体を用いて実現される。
外部入出力部２１３は、スマートフォン２００に連結される全ての外部機器とのインタフェースの役割を果たすものであり、他の外部機器に通信等（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ＩＥＥＥ１３９４等）又はネットワーク（例えば、インターネット、無線ＬＡＮ、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）（登録商標）、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）、赤外線通信（Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ：ＩｒＤＡ）（登録商標）、ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅｂａｎｄ）（登録商標）、ジグビー（ＺｉｇＢｅｅ）（登録商標）等）により直接的又は間接的に接続するためのものである。
スマートフォン２００に連結される外部機器としては、例えば、有／無線ヘッドセット、有／無線外部充電器、有／無線データポート、カードソケットを介して接続されるメモリカード（Ｍｅｍｏｒｙ ｃａｒｄ）又はＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ Ｃａｒｄ）／ＵＩＭ（Ｕｓｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ
Ｃａｒｄ）カード、オーディオ・ビデオＩ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）端子を介して接続される外部オーディオ・ビデオ機器、無線接続される外部オーディオ・ビデオ機器、有／無線接続されるスマートフォン、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、有／無線接続されるＰＤＡ、有／無線接続されるパーソナルコンピュータ、イヤホン等がある。
外部入出力部２１３は、このような外部機器から伝送を受けたデータをスマートフォン２００の内部の各構成要素に伝達したり、スマートフォン２００の内部のデータを外部機器に伝送したりする。
ＧＰＳ受信部２１４は、主制御部２２０の指示にしたがって、ＧＰＳ衛星ＳＴ１〜ＳＴｎから送信されるＧＰＳ信号を受信し、受信した複数のＧＰＳ信号に基づく測位演算処理を実行し、スマートフォン２００の緯度、経度、高度からなる位置を検出する。
ＧＰＳ受信部２１４は、無線通信部２１０又は外部入出力部２１３（例えば、無線ＬＡＮ）から位置情報を取得できる時には、その位置情報を用いて位置を検出することもできる。
モーションセンサ部２１５は、例えば、３軸の加速度センサ等を備え、主制御部２２０の指示にしたがって、スマートフォン２００の物理的な動きを検出する。スマートフォン２００の物理的な動きを検出することにより、スマートフォン２００の動く方向又は加速度が検出される。係る検出結果は、主制御部２２０に出力されるものである。
電源部２１６は、主制御部２２０の指示にしたがって、スマートフォン２００の各部に、バッテリ（図示しない）に蓄えられる電力を供給するものである。
主制御部２２０は、マイクロプロセッサを備え、記憶部２１２が記憶する制御プログラム又は制御データにしたがって動作し、スマートフォン２００の各部を統括して制御するものである。
また、主制御部２２０は、無線通信部２１０を通じて、音声通信又はデータ通信を行うために、通信系の各部を制御する移動通信制御機能と、アプリケーション処理機能を備える。
アプリケーション処理機能は、記憶部２１２が記憶するアプリケーションソフトウェアにしたがって主制御部２２０が動作することにより実現するものである。
アプリケーション処理機能としては、例えば、外部入出力部２１３を制御して対向機器とデータ通信を行う赤外線通信機能、電子メールの送受信を行う電子メール機能、又は、ウェブページを閲覧するウェブブラウジング機能等がある。
また、主制御部２２０は、受信データ又はダウンロードしたストリーミングデータ等の画像データ（静止画像又は動画像のデータ）に基づいて、映像を表示入力部２０４に表示する等の画像処理機能を備える。
画像処理機能とは、主制御部２２０が、上記画像データを復号し、この復号結果に画像処理を施して、画像を表示入力部２０４に表示する機能のことをいう。
更に、主制御部２２０は、表示パネル２０２に対する表示制御と、操作部２０７、操作パネル２０３を通じたユーザ操作を検出する操作検出制御を実行する。表示制御の実行により、主制御部２２０は、アプリケーションソフトウェアを起動するためのアイコン又はスクロールバー等のソフトウェアキーを表示したり、あるいは電子メールを作成したりするためのウィンドウを表示する。
なお、スクロールバーとは、表示パネル２０２の表示領域に収まりきれない大きな画像等について、画像の表示部分を移動する指示を受け付けるためのソフトウェアキーのことをいう。
また、操作検出制御の実行により、主制御部２２０は、操作部２０７を通じたユーザ操作を検出したり、操作パネル２０３を通じて、上記アイコンに対する操作又は、上記ウィンドウの入力欄に対する文字列の入力を受け付けたり、あるいは、スクロールバーを通じた表示画像のスクロール要求を受け付ける。
更に、操作検出制御の実行により主制御部２２０は、操作パネル２０３に対する操作位置が、表示パネル２０２に重なる重畳部分（表示領域）か、それ以外の表示パネル２０２に重ならない外縁部分（非表示領域）かを判定し、操作パネル２０３の感応領域又はソフトウェアキーの表示位置を制御するタッチパネル制御機能を備える。
また、主制御部２２０は、操作パネル２０３に対するジェスチャ操作を検出し、検出したジェスチャ操作に応じて、予め設定された機能を実行することもできる。ジェスチャ操作とは、従来の単純なタッチ操作ではなく、指等によって軌跡を描いたり、複数の位置を同時に指定したり、あるいはこれらを組み合わせて、複数の位置から少なくとも１つについて軌跡を描く操作を意味する。
カメラ部２０８は、図１に示したデジタルカメラにおける外部メモリ制御部２０、記憶媒体２１、表示ドライバ２２、表示部２３、及び、操作部１４以外の構成を含む。
カメラ部２０８によって生成された撮像画像データは、記憶部２１２に記憶したり、外部入出力部２１３又は無線通信部２１０を通じて出力したりすることができる。
図１３に示すスマートフォン２００において、カメラ部２０８は表示入力部２０４と同じ面に搭載されているが、カメラ部２０８の搭載位置はこれに限らず、表示入力部２０４の背面に搭載されてもよい。
また、カメラ部２０８はスマートフォン２００の各種機能に利用することができる。例えば、表示パネル２０２にカメラ部２０８で取得した画像を表示することができる。操作パネル２０３の操作入力のひとつとして、カメラ部２０８の画像を利用することができる。
また、ＧＰＳ受信部２１４が位置を検出する際に、カメラ部２０８からの画像を参照して位置を検出することもできる。更には、カメラ部２０８からの画像を参照して、３軸の加速度センサを用いずに、或いは、３軸の加速度センサと併用して、スマートフォン２００のカメラ部２０８の光軸方向を判断したり現在の使用環境を判断したりすることもできる。勿論、カメラ部２０８からの画像をアプリケーションソフトウェア内で利用することもできる。
その他、静止画又は動画の画像データにＧＰＳ受信部２１４により取得した位置情報、マイクロホン２０６により取得した音声情報（主制御部等により、音声テキスト変換を行ってテキスト情報となっていてもよい）、モーションセンサ部２１５により取得した姿勢情報等を付加して記憶部２１２に記憶したり、外部入出力部２１３又は無線通信部２１０を通じて出力したりすることもできる。
以上のように、本明細書には以下の事項が開示されている。
（１） 光を受光して電荷を蓄積する光電変換素子と、上記光電変換素子に蓄積された電荷を保持する遮光された電荷保持部と、上記電荷保持部から電荷が転送されるフローティングディフージョンとを含み、上記フローティングディフージョンの電位に応じた信号が読み出し回路によって読み出される複数の画素を有するＭＯＳ型の撮像素子と、上記画素の上記光電変換素子及び上記電荷保持部をリセットしてその光電変換素子の露光を開始し、その光電変換素子に蓄積された撮像電荷をその画素の上記電荷保持部に転送して上記露光を終了する第一の駆動制御と、上記第一の駆動制御によって上記撮像電荷が上記電荷保持部に転送される前に、その電荷保持部に保持されている暗時電荷に応じた信号を上記読み出し回路によって読み出す第二の駆動制御と、上記第一の駆動制御による上記露光の終了後に、上記電荷保持部に保持された上記撮像電荷に応じた信号を上記読み出し回路によって読み出す第三の駆動制御と、を行う駆動制御部と、上記第三の駆動制御によって上記撮像素子の上記複数の画素の各々から読み出された上記撮像電荷に応じた信号で構成される撮像画像信号と、上記第二の駆動制御によって上記撮像素子の上記複数の画素の各々から読み出された上記暗時電荷に応じた信号で構成される暗時画像信号と、に基づいて撮像画像データを生成し記憶媒体に記憶する画像処理部と、を備える撮像装置。
（２） （１）記載の撮像装置であって、上記画像処理部は、上記暗時画像信号に基づいて上記撮像画像信号の黒レベルを算出し、その黒レベルに基づいて上記撮像画像信号の黒レベル補正を行う撮像装置。
（３） （２）記載の撮像装置であって、上記撮像素子が遮光された状態で上記光電変換素子に発生する暗時電荷に応じた第一の暗時信号と、上記電荷保持部に発生する第二の暗時電荷に応じた第二の暗時信号との相関関係を示す情報を記憶する記憶部を更に備え、上記画像処理部は、上記暗時画像信号と、上記相関関係を示す情報とに基づいて上記黒レベルを算出する撮像装置。
（４） （３）記載の撮像装置であって、上記相関関係を示す情報は、上記第二の暗時信号を変数として上記第一の暗時信号を表した関数の係数であり、上記画像処理部は、上記暗時画像信号を構成する各信号の平均値又はその各信号を上記関数の変数とする演算によって上記黒レベルを算出する撮像装置。
（５） （４）記載の撮像装置であって、上記係数は上記複数の画素の各々に対応して上記記憶部に記憶されており、上記画像処理部は、上記暗時画像信号を構成する各信号を上記関数の変数とし、その各信号の読み出し元の上記画素に対応する上記係数をその関数の係数とする演算によって、上記複数の画素毎に上記黒レベルを算出する撮像装置。
（６） （３）〜（５）のいずれか１つに記載の撮像装置であって、上記情報は、上記撮像素子の温度毎又は上記露光の時間毎に対応して上記記憶部に記憶されており、上記画像処理部は、上記撮像素子の温度又は上記露光の時間に対応する上記情報を用いて上記黒レベルを算出する撮像装置。
（７） （３）〜（５）のいずれか１つに記載の撮像装置であって、上記記憶部は、上記撮像素子の基準温度又は上記露光の基準時間に対応して上記情報を記憶しており、更に、上記基準温度又は上記基準時間に対する上記撮像素子の温度又は上記露光の時間の相対値と上記情報を補正するための補正情報とを対応付けて記憶しており、上記画像処理部は、上記撮像素子の温度又は上記露光の時間の上記基準温度又は上記基準時間に対する相対値を求め、その相対値に対応する上記補正情報によって上記情報を補正し、補正後の上記情報を用いて上記黒レベルを算出する撮像装置。
（８） （１）〜（７）のいずれか１つに記載の撮像装置であって、上記駆動制御部は、上記露光の時間が閾値未満となる場合には、上記第二の駆動制御を省略して上記第一の駆動制御と上記第三の駆動制御を行う撮像装置。
（９） （８）記載の撮像装置であって、上記閾値は、上記第二の駆動制御による上記複数の画素の各々からの上記暗時電荷に応じた信号の読み出しにかかる時間である撮像装置。
（１０） （１）〜（９）のいずれか１つに記載の撮像装置であって、上記撮像素子の温度を検出する温度センサを更に備え、上記駆動制御部は、上記撮像素子の温度が閾値未満となる場合には、上記第二の駆動制御を省略して上記第一の駆動制御と上記第三の駆動制御を行う撮像装置。
（１１） 光を受光して電荷を蓄積する光電変換素子と、上記光電変換素子に蓄積された電荷を保持する遮光された電荷保持部と、上記電荷保持部から電荷が転送されるフローティングディフージョンとを含み、上記フローティングディフージョンの電位に応じた信号が読み出し回路によって読み出される複数の画素を有するＭＯＳ型の撮像素子によって被写体を撮像する撮像方法であって、上記画素の上記光電変換素子及び上記電荷保持部をリセットしてその光電変換素子の露光を開始し、その光電変換素子に蓄積された撮像電荷をその画素の上記電荷保持部に転送して上記露光を終了する第一の駆動制御と、上記第一の駆動制御によって上記撮像電荷が上記電荷保持部に転送される前に、その電荷保持部に保持されている暗時電荷に応じた信号を上記読み出し回路によって読み出す第二の駆動制御と、上記第一の駆動制御による上記露光の終了後に、上記電荷保持部に保持された上記撮像電荷に応じた信号を上記読み出し回路によって読み出す第三の駆動制御と、を行う駆動制御ステップと、上記第三の駆動制御によって上記撮像素子の上記複数の画素の各々から読み出された上記撮像電荷に応じた信号で構成される撮像画像信号と、上記第二の駆動制御によって上記撮像素子の上記複数の画素の各々から読み出された上記暗時電荷に応じた信号で構成される暗時画像信号と、に基づいて撮像画像データを生成し記憶媒体に記憶する画像処理ステップと、を備える撮像方法。
（１２） （１１）記載の撮像方法であって、上記画像処理ステップでは、上記暗時画像信号に基づいて上記撮像画像信号の黒レベルを算出し、その黒レベルに基づいて上記撮像画像信号の黒レベル補正を行う撮像方法。
（１３） （１２）記載の撮像方法であって、上記画像処理ステップでは、上記撮像素子が遮光された状態で上記光電変換素子に発生する暗時電荷に応じた第一の暗時信号と、上記電荷保持部に発生する第二の暗時電荷に応じた第二の暗時信号との相関関係を示す情報を記憶する記憶部から読み出した上記情報と、上記暗時画像信号と、に基づいて上記黒レベルを算出する撮像方法。
（１４） （１３）記載の撮像方法であって、上記相関関係を示す情報は、上記第二の暗時信号を変数として上記第一の暗時信号を表した関数の係数であり、上記画像処理ステップでは、上記暗時画像信号を構成する各信号を上記関数の変数とする演算によって上記黒レベルを算出する撮像方法。
（１５） （１４）記載の撮像方法であって、上記係数は上記複数の画素の各々に対応して上記記憶部に記憶されており、上記画像処理ステップでは、上記暗時画像信号を構成する各信号を上記関数の変数とし、その各信号の読み出し元の上記画素に対応する上記係数をその関数の係数とする演算によって、上記黒レベルを算出する撮像方法。
（１６） （１３）〜（１５）のいずれか１つに記載の撮像方法であって、上記情報は、上記撮像素子の温度毎又は上記露光の時間毎に対応して上記記憶部に記憶されており、上記画像処理ステップでは、上記撮像素子の温度又は上記露光の時間に対応する上記情報を用いて上記黒レベルを算出する撮像方法。
（１７） （１３）〜（１５）のいずれか１つに記載の撮像方法であって、上記記憶部は、上記撮像素子の基準温度又は上記露光の基準時間に対応して上記情報を記憶しており、更に、上記基準温度又は上記基準時間に対する上記撮像素子の温度又は上記露光の時間の相対値と上記情報を補正するための補正情報とを対応付けて記憶しており、上記画像処理ステップでは、上記撮像素子の温度又は上記露光の時間の上記基準温度又は上記基準時間に対する相対値を求め、その相対値に対応する上記補正情報によって上記情報を補正し、補正後の上記情報を用いて上記黒レベルを算出する撮像方法。
（１８） （１１）〜（１７）のいずれか１つに記載の撮像方法であって、上記駆動制御ステップでは、上記露光の時間が閾値未満となる場合には、上記第二の駆動制御を省略して上記第一の駆動制御と上記第三の駆動制御を行う撮像方法。
（１９） （１８）記載の撮像方法であって、上記閾値は、上記第二の駆動制御による上記複数の画素の各々からの上記暗時電荷に応じた信号の読み出しにかかる時間である撮像方法。
（２０） （１１）〜（１９）のいずれか１つに記載の撮像方法であって、上記撮像素子の温度を検出するステップを更に備え、上記駆動制御ステップでは、上記撮像素子の温度が閾値未満となる場合には、上記第二の駆動制御を省略して上記第一の駆動制御と上記第三の駆動制御を行う撮像方法。
（２１） 光を受光して電荷を蓄積する光電変換素子と、上記光電変換素子に蓄積された電荷を保持する遮光された電荷保持部と、上記電荷保持部から電荷が転送されるフローティングディフージョンとを含み、上記フローティングディフージョンの電位に応じた信号が読み出し回路によって読み出される遮光された電荷保持部とを含む複数の画素を有するＭＯＳ型の撮像素子によって被写体を撮像する撮像プログラムであって、上記画素の上記光電変換素子及び上記電荷保持部をリセットしてその光電変換素子の露光を開始し、その光電変換素子に蓄積された撮像電荷をその画素の上記電荷保持部に転送して上記露光を終了する第一の駆動制御と、上記第一の駆動制御によって上記撮像電荷が上記電荷保持部に転送される前に、その電荷保持部に保持されている暗時電荷に応じた信号を上記読み出し回路によって読み出す第二の駆動制御と、上記第一の駆動制御による上記露光の終了後に、上記電荷保持部に保持された上記撮像電荷に応じた信号を上記読み出し回路によって読み出す第三の駆動制御と、を行う駆動制御ステップと、上記第三の駆動制御によって上記撮像素子の上記複数の画素の各々から読み出された上記撮像電荷に応じた信号で構成される撮像画像信号と、上記第二の駆動制御によって上記撮像素子の上記複数の画素の各々から読み出された上記暗時電荷に応じた信号で構成される暗時画像信号と、に基づいて撮像画像データを生成し記憶媒体に記憶する画像処理ステップと、をコンピュータに実行させるための撮像プログラム。
本発明によれば、撮像素子を遮光して撮像を行うことなく、光電変換素子で発生する暗電流の情報を高精度に得ることができる撮像装置、撮像方法、及び、撮像プログラムを提供することができる。
以上、本発明を特定の実施形態によって説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、開示された発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
本出願は、２０１６年１１月１４日出願の日本特許出願（特願２０１６−２２１７５９）に基づくものであり、その内容はここに取り込まれる。
１００ デジタルカメラ
１ 撮像レンズ
２ 絞り
４ レンズ制御部
５ 撮像素子
８ レンズ駆動部
９ 絞り駆動部
１０ 撮像素子駆動部
１１ システム制御部
１４ 操作部
１７ デジタル信号処理部
１７Ａ 内部メモリ
２０ 外部メモリ制御部
２１ 記憶媒体
２２ 表示ドライバ
２３ 表示部
２４ 制御バス
２５ データバス
４０ レンズ装置
６０ 受光面
６１ 画素
６１Ａ 光電変換素子
６１Ｂ 電荷保持部
６１Ｃ 電荷転送部
６１Ｄ フローティングディフュージョン
６１Ｅ 読み出し回路
６２ 画素行
６３ 駆動回路
６４ 信号処理回路
６５ 信号線
７０ Ｎ型基板
７１ Ｐウェル層
７２ 読み出し電極
７３ Ｎ型不純物層
７４ Ｐ型不純物層
７５ 領域
７６ 転送電極
７７ リセットトランジスタ
７８ 出力トランジスタ
７９ 選択トランジスタ
Ｘ 行方向
Ｙ 列方向
ＬＶ ライブビューシーケンス
ＥＸ 静止画露光シーケンス
ＰＲＥ 電荷保持部先読みシーケンス
ＲＥ 静止画読み出しシーケンス
ＲＲ、ＧＲ リセットタイミングを示す直線
ＲＯ 露光終了及び信号読み出しタイミングを示す直線
ＧＰ 信号読み出しタイミングを示す直線
ＧＳ 露光終了タイミングを示す直線
ＧＯ 信号読み出しタイミングを示す直線
Ｐ１ 暗時画像信号
Ｐ２ 撮像画像信号
１００Ａ デジタルカメラ
５０ 温度センサ
ＲＲ１ リセットタイミングを示す直線
ＲＯ２ 露光終了タイミングを示す直線
２００ スマートフォン
２０１ 筐体
２０２ 表示パネル
２０３ 操作パネル
２０４ 表示入力部
２０５ スピーカ
２０６ マイクロホン
２０７ 操作部
２０８ カメラ部
２１０ 無線通信部
２１１ 通話部
２１２ 記憶部
２１３ 外部入出力部
２１４ ＧＰＳ受信部
２１５ モーションセンサ部
２１６ 電源部
２１７ 内部記憶部
２１８ 外部記憶部
２２０ 主制御部
ＳＴ１〜ＳＴｎ ＧＰＳ衛星

Claims (21)

  1. 光を受光して電荷を蓄積する光電変換素子と、前記光電変換素子に蓄積された電荷を保持する遮光された電荷保持部と、前記電荷保持部から電荷が転送されるフローティングディフージョンとを含み、前記フローティングディフージョンの電位に応じた信号が読み出し回路によって読み出される複数の画素を有するＭＯＳ型の撮像素子と、
    前記画素の前記光電変換素子及び前記電荷保持部をリセットして当該光電変換素子の露光を開始し、当該光電変換素子に蓄積された撮像電荷を当該画素の前記電荷保持部に転送して前記露光を終了する第一の駆動制御と、
    前記第一の駆動制御によって前記撮像電荷が前記電荷保持部に転送される前に、当該電荷保持部に保持されている暗時電荷に応じた信号を前記読み出し回路によって読み出す第二の駆動制御と、
    前記第一の駆動制御による前記露光の終了後に、前記電荷保持部に保持された前記撮像電荷に応じた信号を前記読み出し回路によって読み出す第三の駆動制御と、を行う駆動制御部と、
    前記第三の駆動制御によって前記撮像素子の前記複数の画素の各々から読み出された前記撮像電荷に応じた信号で構成される撮像画像信号と、前記第二の駆動制御によって前記撮像素子の前記複数の画素の各々から読み出された前記暗時電荷に応じた信号で構成される暗時画像信号と、に基づいて撮像画像データを生成し記憶媒体に記憶する画像処理部と、を備える撮像装置。
  2. 請求項１項記載の撮像装置であって、
    前記画像処理部は、前記暗時画像信号に基づいて前記撮像画像信号の黒レベルを算出し、当該黒レベルに基づいて前記撮像画像信号の黒レベル補正を行う撮像装置。
  3. 請求項２記載の撮像装置であって、
    前記撮像素子が遮光された状態で前記光電変換素子に発生する暗時電荷に応じた第一の暗時信号と、前記電荷保持部に発生する第二の暗時電荷に応じた第二の暗時信号との相関関係を示す情報を記憶する記憶部を更に備え、
    前記画像処理部は、前記暗時画像信号と、前記相関関係を示す情報とに基づいて前記黒レベルを算出する撮像装置。
  4. 請求項３記載の撮像装置であって、
    前記相関関係を示す情報は、前記第二の暗時信号を変数として前記第一の暗時信号を表した関数の係数であり、
    前記画像処理部は、前記暗時画像信号を構成する各信号の平均値又は当該各信号を前記関数の変数とする演算によって前記黒レベルを算出する撮像装置。
  5. 請求項４記載の撮像装置であって、
    前記係数は前記複数の画素の各々に対応して前記記憶部に記憶されており、
    前記画像処理部は、前記暗時画像信号を構成する各信号を前記関数の変数とし、当該各信号の読み出し元の前記画素に対応する前記係数を当該関数の係数とする演算によって、前記複数の画素毎に前記黒レベルを算出する撮像装置。
  6. 請求項３〜５のいずれか１項記載の撮像装置であって、
    前記情報は、前記撮像素子の温度毎又は前記露光の時間毎に対応して前記記憶部に記憶されており、
    前記画像処理部は、前記撮像素子の温度又は前記露光の時間に対応する前記情報を用いて前記黒レベルを算出する撮像装置。
  7. 請求項３〜５のいずれか１項記載の撮像装置であって、
    前記記憶部は、前記撮像素子の基準温度又は前記露光の基準時間に対応して前記情報を記憶しており、更に、前記基準温度又は前記基準時間に対する前記撮像素子の温度又は前記露光の時間の相対値と前記情報を補正するための補正情報とを対応付けて記憶しており、
    前記画像処理部は、前記撮像素子の温度又は前記露光の時間の前記基準温度又は前記基準時間に対する相対値を求め、当該相対値に対応する前記補正情報によって前記情報を補正し、補正後の前記情報を用いて前記黒レベルを算出する撮像装置。
  8. 請求項１〜７のいずれか１項記載の撮像装置であって、
    前記駆動制御部は、前記露光の時間が閾値未満となる場合には、前記第二の駆動制御を省略して前記第一の駆動制御と前記第三の駆動制御を行う撮像装置。
  9. 請求項８記載の撮像装置であって、
    前記閾値は、前記第二の駆動制御による前記複数の画素の各々からの前記暗時電荷に応じた信号の読み出しにかかる時間である撮像装置。
  10. 請求項１〜９のいずれか１項記載の撮像装置であって、
    前記撮像素子の温度を検出する温度センサを更に備え、
    前記駆動制御部は、前記撮像素子の温度が閾値未満となる場合には、前記第二の駆動制御を省略して前記第一の駆動制御と前記第三の駆動制御を行う撮像装置。
  11. 光を受光して電荷を蓄積する光電変換素子と、前記光電変換素子に蓄積された電荷を保持する遮光された電荷保持部と、前記電荷保持部から電荷が転送されるフローティングディフージョンとを含み、前記フローティングディフージョンの電位に応じた信号が読み出し回路によって読み出される複数の画素を有するＭＯＳ型の撮像素子によって被写体を撮像する撮像方法であって、
    前記画素の前記光電変換素子及び前記電荷保持部をリセットして当該光電変換素子の露光を開始し、当該光電変換素子に蓄積された撮像電荷を当該画素の前記電荷保持部に転送して前記露光を終了する第一の駆動制御と、
    前記第一の駆動制御によって前記撮像電荷が前記電荷保持部に転送される前に、当該電荷保持部に保持されている暗時電荷に応じた信号を前記読み出し回路によって読み出す第二の駆動制御と、
    前記第一の駆動制御による前記露光の終了後に、前記電荷保持部に保持された前記撮像電荷に応じた信号を前記読み出し回路によって読み出す第三の駆動制御と、を行う駆動制御ステップと、
    前記第三の駆動制御によって前記撮像素子の前記複数の画素の各々から読み出された前記撮像電荷に応じた信号で構成される撮像画像信号と、前記第二の駆動制御によって前記撮像素子の前記複数の画素の各々から読み出された前記暗時電荷に応じた信号で構成される暗時画像信号と、に基づいて撮像画像データを生成し記憶媒体に記憶する画像処理ステップと、を備える撮像方法。
  12. 請求項１１記載の撮像方法であって、
    前記画像処理ステップでは、前記暗時画像信号に基づいて前記撮像画像信号の黒レベルを算出し、当該黒レベルに基づいて前記撮像画像信号の黒レベル補正を行う撮像方法。
  13. 請求項１２記載の撮像方法であって、
    前記画像処理ステップでは、前記撮像素子が遮光された状態で前記光電変換素子に発生する暗時電荷に応じた第一の暗時信号と、前記電荷保持部に発生する第二の暗時電荷に応じた第二の暗時信号との相関関係を示す情報を記憶する記憶部から読み出した前記情報と、前記暗時画像信号と、に基づいて前記黒レベルを算出する撮像方法。
  14. 請求項１３記載の撮像方法であって、
    前記相関関係を示す情報は、前記第二の暗時信号を変数として前記第一の暗時信号を表した関数の係数であり、
    前記画像処理ステップでは、前記暗時画像信号を構成する各信号を前記関数の変数とする演算によって前記黒レベルを算出する撮像方法。
  15. 請求項１４記載の撮像方法であって、
    前記係数は前記複数の画素の各々に対応して前記記憶部に記憶されており、
    前記画像処理ステップでは、前記暗時画像信号を構成する各信号を前記関数の変数とし、当該各信号の読み出し元の前記画素に対応する前記係数を当該関数の係数とする演算によって、前記黒レベルを算出する撮像方法。
  16. 請求項１３〜１５のいずれか１項記載の撮像方法であって、
    前記情報は、前記撮像素子の温度毎又は前記露光の時間毎に対応して前記記憶部に記憶されており、
    前記画像処理ステップでは、前記撮像素子の温度又は前記露光の時間に対応する前記情報を用いて前記黒レベルを算出する撮像方法。
  17. 請求項１３〜１５のいずれか１項記載の撮像方法であって、
    前記記憶部は、前記撮像素子の基準温度又は前記露光の基準時間に対応して前記情報を記憶しており、更に、前記基準温度又は前記基準時間に対する前記撮像素子の温度又は前記露光の時間の相対値と前記情報を補正するための補正情報とを対応付けて記憶しており、
    前記画像処理ステップでは、前記撮像素子の温度又は前記露光の時間の前記基準温度又は前記基準時間に対する相対値を求め、当該相対値に対応する前記補正情報によって前記情報を補正し、補正後の前記情報を用いて前記黒レベルを算出する撮像方法。
  18. 請求項１１〜１７のいずれか１項記載の撮像方法であって、
    前記駆動制御ステップでは、前記露光の時間が閾値未満となる場合には、前記第二の駆動制御を省略して前記第一の駆動制御と前記第三の駆動制御を行う撮像方法。
  19. 請求項１８記載の撮像方法であって、
    前記閾値は、前記第二の駆動制御による前記複数の画素の各々からの前記暗時電荷に応じた信号の読み出しにかかる時間である撮像方法。
  20. 請求項１１〜１９のいずれか１項記載の撮像方法であって、
    前記撮像素子の温度を検出するステップを更に備え、
    前記駆動制御ステップでは、前記撮像素子の温度が閾値未満となる場合には、前記第二の駆動制御を省略して前記第一の駆動制御と前記第三の駆動制御を行う撮像方法。
  21. 光を受光して電荷を蓄積する光電変換素子と、前記光電変換素子に蓄積された電荷を保持する遮光された電荷保持部と、前記電荷保持部から電荷が転送されるフローティングディフージョンとを含み、前記フローティングディフージョンの電位に応じた信号が読み出し回路によって読み出される遮光された電荷保持部とを含む複数の画素を有するＭＯＳ型の撮像素子によって被写体を撮像する撮像プログラムであって、
    前記画素の前記光電変換素子及び前記電荷保持部をリセットして当該光電変換素子の露光を開始し、当該光電変換素子に蓄積された撮像電荷を当該画素の前記電荷保持部に転送して前記露光を終了する第一の駆動制御と、
    前記第一の駆動制御によって前記撮像電荷が前記電荷保持部に転送される前に、当該電荷保持部に保持されている暗時電荷に応じた信号を前記読み出し回路によって読み出す第二の駆動制御と、
    前記第一の駆動制御による前記露光の終了後に、前記電荷保持部に保持された前記撮像電荷に応じた信号を前記読み出し回路によって読み出す第三の駆動制御と、を行う駆動制御ステップと、
    前記第三の駆動制御によって前記撮像素子の前記複数の画素の各々から読み出された前記撮像電荷に応じた信号で構成される撮像画像信号と、前記第二の駆動制御によって前記撮像素子の前記複数の画素の各々から読み出された前記暗時電荷に応じた信号で構成される暗時画像信号と、に基づいて撮像画像データを生成し記憶媒体に記憶する画像処理ステップと、をコンピュータに実行させるための撮像プログラム。
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