JP2001326851A

JP2001326851A - 画像入力装置及び画像データの処理方法

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Publication number: JP2001326851A
Application number: JP2000144052A
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Inventors: Makoto Hiramatsu; 誠平松
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2000-05-16
Publication date: 2001-11-22
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Abstract

(57)【要約】【課題】露光時間が比較的長い長秒時においても良好
なＳ／Ｎを有する画像データを得ることができるように
した。【解決手段】シャッタを開いた状態で蓄積モードに
し、これにより画像データを取得し（Ａ１）、次いで、
シャッタを閉じて蓄積モードにし、画像データと黒画像
データとの減算データを取得し（Ａ２）、さらに斯かる
処理を繰り返して画像データの取得（Ａ１）及び減算デ
ータの取得（Ａ２）を行い、次いでこれら減算データを
加算する（Ａ３）。その後、これらＡ１、Ａ２、Ａ３の
動作を所定回数繰り返して加算データを更新し、該更新
された加算データに基づいて画像処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はデジタルカメラやイ
メージスキャナ等の画像入力装置及び該画像入力装置に
入力される画像データの処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図１５に示すように、レンズ
１０１、固体撮像素子１０２及び該固体撮像素子１０２
への入光を制御するシャッタ（可動遮蔽部材）１０３を
備え、ＣＰＵ１０８のコントロール下、該シャッタ１０
３の開閉駆動をシャッタ駆動装置１０４で制御すると共
に、前記固体撮像素子１０２の駆動を撮像素子駆動回路
１０５で制御する画像入力装置が知られている。

【０００３】該画像入力装置では、シャッタ駆動装置１
０４によりシャッタ１０３が開くと、被写体像はレンズ
１０１を介して固体撮像素子１０２上に結像する。

【０００４】また、撮像素子駆動回路１０５は、固体撮
像素子１０２上の光学情報をアナログ電気信号に変換し
て蓄積する蓄積モードや蓄積された撮像データ（アナロ
グ電気信号）を読み出す読出モードに設定する動作モー
ド制御機能を有し、固体撮像素子１０２上に蓄積され読
み出されたアナログ電気信号は、Ａ／Ｄ変換器１０６で
デジタル電気信号に変換された後、メモリ１０７に格納
され、不図示の画像処理部により画像処理される。

【０００５】図１６は、シャッタの開閉タイミングと固
体撮像素子の動作モードとの関係を示すタイムチャート
である。

【０００６】まず、シャッタ１０３を閉じた状態で固体
撮像素子１０２の動作モードを蓄積モードに設定した
後、シャッタ１０３を所定時間ｓだけ開き、該所定時間
ｓが経過した後、シャッタ１０３を閉じる。そしてその
後、撮像素子駆動回路１０５により固体撮像素子１０２
を読出モードに設定して撮像データの読出処理を行い、
読み出された画像データをメモリに記憶し、画像処理を
行う。

【０００７】また、固体撮像素子１０２としてＣＭＯＳ
センサを使用した場合は、図１７に示すように、撮像素
子駆動回路１０５から全画素リセットパルスを出力し、
これにより、固体撮像素子１０２の各画素に蓄積された
全電荷が除去されると同時に動作モードは蓄積モードに
設定されて新たな光学情報の蓄積が開始される。

【０００８】また、固体撮像素子１０２には所謂固定パ
ターンノイズと呼称されるノイズの存在が知られてお
り、該固定パターンノイズを除去するために画像データ
から黒画像データを減算し、斯かる減算された減算デー
タに基づいて画像処理を行うことも知られている。

【０００９】図１８は上述の減算処理を行う場合のシャ
ッタの開閉タイミング、リセットパルスの発生タイミン
グ、及び固体撮像素子の動作モードとの関係を示すタイ
ムチャートである。

【００１０】上記図１７と同様、全画素リセットパルス
を発生させると同時に固体撮像素子１０２を蓄積モード
に設定し、その後シャッタ１０３を開き、所定時間ｓ経
過後にシャッタ１０３を閉じ、次いで動作モードを読出
モードに切り替え、画像データを読み出す。すなわち、
蓄積モード時間ｔをシャッタ１０３が開いている所定時
間ｓよりも若干長く設定して被写体からの画像データを
蓄積し、シャッタ１０３が閉じると固体撮像素子１０２
の動作モードを読取モードに変更して画像データの読取
処理を行い、読み出された画像データをメモリ１０７に
記憶する。

【００１１】次いで、画像データの読取処理が終了する
と、再度全画素リセットパルスを発生させると同時に固
体撮像素子１０２を蓄積モードに設定する。すなわち、
シャッタ開時の蓄積モードと同一時間（蓄積モード時間
ｔ）だけ固体撮像素子１０２の動作モードを蓄積モード
に設定して黒画像データを蓄積し、蓄積モード時間ｔが
経過すると前記動作モードを読出モードに切り替えて黒
画像データの読み出しを行い、読み出された画像データ
を黒画像データとしてメモリ１０７に記憶する。そし
て、この後、シャッタ開時に得られた画像データから前
記黒画像データを減算し、その減算結果に基づいて画像
処理を行うことにより、固定パターンノイズの除去され
た良好な画像を得ることができる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の画像入力装置では、露光時間の短い場合は上述のよ
うにして固定パターンノイズを除去することができ、こ
れにより画質の良好な画像データを得ることが可能であ
るが、露光時間の比較的長い長秒時には対応できないと
いう問題点があった。

【００１３】すなわち、撮像素子には一般的に暗電流と
呼ばれるものが存在し、上記固定パターンノイズは、主
として暗電流の不均一性に起因すると考えられ、しかも
該暗電流は撮像素子への蓄積時間に比例して増加する。

【００１４】したがって、従来の画像入力装置では、被
写体からの画像データから黒画像データを減算すること
により、露光時間が短い場合は固定パターンノイズの除
去が可能となるが、長秒時の場合は暗電流の電流量が増
加するため、黒画像データのレベルが大きくなり、画像
データのダイナミックレンジを圧迫する虞があるという
問題点があった。

【００１５】また、暗電流の大きな固体撮像素子１０２
を使用して長秒時の撮影を行った場合や固体撮像素子１
０２の能力を超えて長秒時の撮影を行った場合は、黒画
像データだけでＡ／Ｄ変換器１０６の入力レンジを越え
てしまい、このためユーザの欲する画像データを全く得
ることができなくなるという問題点があった。

【００１６】また、上記従来の撮像装置では、前記黒画
像データの取得作業は１回だけであるため、黒画像デー
タを取得したときのランダムノイズ成分が画像データの
固定パターンノイズとして付加され、このためＳ／Ｎの
劣化を招来するという問題点もあった。

【００１７】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであって、露光時間が比較的長い長秒時においても
良好なＳ／Ｎを有する画像データを得ることのできる画
像入力装置及び画像データの処理方法を提供することを
目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る画像入力装置は、被写体からの光学像を
電気的な画像情報に変換して蓄積する撮像手段と、前記
光学像の前記撮像手段への入射を遮蔽する遮蔽手段と、
前記撮像手段に蓄積された画像情報を記憶する記憶手段
と、前記記憶手段に記憶されている画像情報と前記撮像
手段に蓄積された画像情報とに基づいて画像処理データ
を生成する処理データ生成手段とを備えた画像入力装置
において、前記処理データ生成手段は、前記遮蔽手段の
開状態で前記撮像手段に蓄積された第１の画像情報を取
得する第１の画像情報取得手段と、前記遮蔽手段の閉状
態で前記撮像手段に蓄積された第２の画像情報を取得す
る第２の画像情報取得手段と、前記第１の画像情報取得
手段の取得結果と前記第２の画像情報取得手段の取得結
果との間で減算処理を実行する減算処理手段と、前記第
１の画像情報取得手段、前記第２の画像情報取得手段、
及び前記減算処理手段を所定回数繰返し実行する繰返実
行手段と、繰返し実行された前記減算処理手段の各減算
結果を加算する加算手段と、該加算手段の加算結果を前
記記憶手段に格納する格納手段とを備えていることを特
徴としている。

【００１９】また、本発明に係る画像データの処理方法
は、被写体からの光学像を電気的な画像情報に変換して
撮像手段に蓄積する撮像ステップと、前記光学像の前記
撮像手段への入射を遮蔽手段で遮蔽する遮蔽ステップ
と、前記撮像手段に蓄積された画像情報を記憶手段に記
憶する記憶ステップと、前記記憶手段に記憶されている
画像情報と前記撮像手段に蓄積された画像情報とに基づ
いて画像処理データを生成する処理データ生成ステップ
とを含む画像データの処理方法において、さらに、前記
処理データ生成ステップは、前記遮蔽手段の開状態で前
記撮像手段に蓄積された第１の画像情報を取得する第１
の画像情報取得ステップと、前記遮蔽手段の閉状態で前
記撮像手段に蓄積された第２の画像情報を取得する第２
の画像情報取得ステップと、前記第１の画像情報と前記
第２の画像情報との間で減算処理を実行する減算ステッ
プと、前記第１の画像情報の取得処理、前記第２の画像
情報の取得処理、及び前記減算処理を所定回数繰返し実
行する繰返ステップと、該繰返し実行された減算処理の
処理結果を加算する加算ステップと、該加算ステップで
の加算結果を前記記憶手段に格納する格納ステップとを
含むことを特徴としている。

【００２０】尚、本発明のその他の特徴は下記の発明の
実施の形態の記載より明らかとなろう。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳説する。

【００２２】図１は本発明に係る画像入力装置の一実施
の形態を示すブロック構成図であって、該画像入力装置
は、被写体としての光学像が入光するレンズ１と、ＣＣ
ＤやＣＭＯＳで構成されレンズ１を透過した光学像を結
像する固体撮像素子２と、該固体撮像素子１０２への入
光を制御するシャッタ３と、該シャッタ３の開閉動作を
制御するシャッタ駆動装置４と、前記固体撮像素子２の
動作を制御する撮像素子駆動回路５と、固体撮像素子２
からのアナログ電気信号をデジタル電気信号に変換する
Ａ／Ｄ変換器６と、該Ａ／Ｄ変換器６でデジタル信号に
変換された画像データを格納するメモリ７と、Ａ／Ｄ変
換器６とメモリ７との間に介装されてメモリ７への記憶
情報を制御するメモリコントローラ８と、前記シャッタ
駆動装置４、撮像素子駆動回路５、メモリ７、及びメモ
リコントローラ８に接続されてこれら装置全体の制御を
司るＣＰＵ２０とを備えている。

【００２３】また、撮像素子駆動回路５は、固体撮像素
子２に結像された光学情報をアナログ電気信号に変換し
て蓄積する蓄積モードや蓄積された撮像データ（アナロ
グ電気信号）を読み出す読出モードに設定する動作モー
ド制御機能を有し、さらには固体撮像素子２としてＣＭ
ＯＳが使用されている場合は固体撮像素子に全画素のリ
セットパルスを発生させるパルス発生機能を有してい
る。

【００２４】このように構成された画像入力装置におい
ては、シャッタ駆動装置４によりシャッタ３が「開」に
なると、被写体としての光学像はレンズ１を介して固体
撮像素子２に結像される。そして、固体撮像素子２上の
光学情報は、撮像素子駆動回路の制御下、該固体撮像素
子２に蓄積された後、アナログ電気信号として読み出さ
れ、Ａ／Ｄ変換器６によりデジタル信号に変換された
後、メモリコントローラ８を介してメモリ７に記憶され
る。

【００２５】図２はメモリコントローラ８の詳細を示す
ブロック構成図である。

【００２６】同図において、Ａ／Ｄ変換器６から出力さ
れた画像データ（デジタル信号）は、第１〜第３のマル
チプレクサ９、１０、１１に供給され、また、第１及び
第２のマルチプレクサ９、１０にはメモリ７から読み出
された画像データ（読出データ）が入力される。

【００２７】そして、該第１及び第２のマルチプレクサ
９、１０ではＡ／Ｄ変換器６又はメモリ７からの画像デ
ータのいずれか一方を選択的に切り替え、該第１及び第
２のマルチプレクサ９、１０の出力信号は夫々加算器１
２及び減算器１３に供給される。そして、加算器１２で
はメモリ７から読み出された画像データと第１のマルチ
プレクサ９からの出力データとが加算され、これによ
り、メモリ７から読み出された画像データ同士の加算結
果、又はメモリ７から読み出された画像データとＡ／Ｄ
変換器６から出力された画像データとの加算結果のいず
れか一方の加算結果が得られることとなる。

【００２８】尚、加算器１２はラッチ回路等を備えてお
り、メモリ７から読み出されたデータを加算する場合、
加算される２つのデータを異なるタイミングでメモリ７
から出力することも可能である。

【００２９】また、減算器１３ではメモリ７から読み出
された画像データと第２のマルチプレクサ１０からの出
力データとが減算され、これにより、メモリ７から読み
出された画像データ同士の減算結果、又はメモリ７から
読み出された画像データとＡ／Ｄ変換器６から出力され
た画像データとの減算結果のいずれか一方の減算結果が
得られることとなる。尚、減算器１３は出力結果の極性
を反転することのできる反転機能を有している。

【００３０】そして、加算器１２及び減算器１３の出力
信号は第３のマルチプレクサ１３に入力される。すなわ
ち、第３のマルチプレクサ１３には加算器１２及び減算
器１３からの出力信号及びＡ／Ｄ変換器６からの出力信
号が入力され、これら各出力信号を選択的に切り替えて
メモリ７に出力し、これにより、Ａ／Ｄ変換器６、加算
器１２、又は減算器１３のいずれかの出力画像データが
メモリ７に記憶される。

【００３１】図３はメモリ７のメモリマップであって、
該メモリ７は５つの領域（第１〜第５の領域７ａ〜７
ｅ）に分割されている。そして、ＣＰＵ２０によりマッ
ピングされてメモリ上のアドレスが決定され、第３のマ
ルチプレクサ１３の出力結果が第１〜第５の領域７ａ〜
７ｅのうちのいずれかの領域に格納されるように構成さ
れている。例えば、第１及び第３の領域７ａ、７ｃには
Ａ／Ｄ変換器６からの画像データが格納され、第２及び
第４の領域７ｂ、７ｄには減算器１３からの画像データ
が格納され、第５の領域７ｅには加算器１２からの画像
データが格納される。

【００３２】図４は本発明に係る画像データの処理方法
の第１の実施の形態を示すフローチャートであり、図５
は図４のプログラム実行時の制御タイミングを示すタイ
ムチャートである。

【００３３】撮影準備開始の命令が出力されるとステッ
プＳ１で撮影準備動作を行い、ステップＳ２では撮影動
作開始命令がなされるのを待機する。そして、撮影動作
開始命令がなされると、ステップＳ３では図５に示すよ
うに固体撮像素子の動作モードを蓄積モードに設定した
後、シャッタ３を開く。そして、所定時間Ｓが経過する
とステップＳ４に進み、シャッタ３を閉じ、その後、固
体撮像素子２を読出モードに設定して画像データを読み
出し、該読み出した画像データをメモリコントローラ８
を介してメモリ７の第１の領域７ａに記憶する（第１の
動作Ａ１）。

【００３４】すなわち、この第１の動作Ａ１では、メモ
リコントローラ８の第３のマルチプレクサ１１からはＡ
／Ｄ変換器６からの画像データが出力され、該Ａ／Ｄ変
換器６からの画像データを画像データ（１）としてメモ
リ７の第１の領域７ａに格納する。尚、前記蓄積モード
は、少なくともシャッタ３が開いている時間に亙って設
定されるようにシャッタ３が開いている所定時間Ｓ１よ
りも若干大きな所定時間Ｔ１に設定される。

【００３５】そして続くステップＳ５ではシャッタ３を
閉じたまま、固体撮像素子２を蓄積モードに設定し、次
いでステップＳ６では固体撮像素子２を読出モードに切
り替えて画像データを読み出すと共に、画像データはメ
モリコントローラ８を介してメモリ７に記憶される（第
２の動作Ａ２）。

【００３６】この第２の動作Ａ２では、メモリコントロ
ーラ８の第２のマルチプレクサ１０からはＡ／Ｄ変換器
６からの画像データ（黒画像データ（１））が出力され
るように切り替えられ、したがって減算器１３にはＡ／
Ｄ変換器６からの画像データ（黒画像データ（１））が
入力される。一方、ステップＳ４で取得した画像データ
（１）がメモリ７から該減算器１３に入力され、これに
より減算器１３では画像データ（１）とＡ／Ｄ変換器６
からの画像データとの間で減算処理が実行され、その減
算結果がメモリ７に出力される。すなわち、この場合、
減算器１３の極性は、（画像データ（１）)−(Ａ／Ｄ変
換器からの画像データ（黒画像データ（１））となり、
斯かる減算結果が減算データ（１）としてメモリ７の第
２の領域７ｂに記憶される。

【００３７】次に、再度上記ステップＳ３〜ステップＳ
５の処理を繰り返し、第１の動作Ａ１で得られるＡ／Ｄ
変換器６からの画像データ（２）を第３の領域７ｃに記
憶し、減算器１３から得られる減算データ（２）を第４
の領域７ｄに記憶する。

【００３８】そしてこの後、ステップＳ７に進んでメモ
リコントローラ８は第３の動作Ａ３に移行する。

【００３９】すなわち、第３の動作Ａ３では、第２及び
第４の領域７ｂ、７ｄに夫々格納されている減算データ
（１）（２）がメモリ７から出力されて、加算器１２及
び第１のマルチプレクサ９に入力される。そして、第１
のマルチプレクサ９からはメモリ７からの減算データ
（１）又は減算データ（２）が出力され、したがって加
算器１２には減算データ（１）及び減算データ（２）が
入力され、その結果減算データ（１）と減算データ
（２）とが加算され、斯かる加算結果がメモリ７の第２
の領域７ｂに記憶される。尚、このとき固体撮像素子２
は蓄積モードに設定され、シャッタ３が開状態となって
いても差し支えない。

【００４０】次いで、ステップＳ８では露光が終了した
か否かを判断し、露光が終了していない場合はステップ
Ｓ３〜ステップＳ７の処理を繰り返し、順次減算データ
（ｎ）を加算してゆく。

【００４１】そして、ステップＳ３〜ステップＳ７の処
理をｎ回繰り返し、ステップＳ８で露光が終了したと判
断された時点では、数式（１）に示す加算データＫ１が
メモリ７の第２の領域７ｂに記憶され、ステップＳ９で
該加算データＫ１に基づいて画像処理を実行し、処理を
終了する。

【００４２】

【数１】このように本第１の実施の形態では、減算データ（ｎ）
の加算データＫ１に基づいて画像処理しているので、黒
画像データのレベルが相対的に低下し、これにより長秒
時においても固定ノイズパターンを除去することがで
き、暗電流によるダイナミックレンジの抑圧がなく、Ｓ
／Ｎの良い、良好な画像データを得ることができる。

【００４３】図６は本発明に係る画像データの処理方法
の第２の実施の形態を示すフローチャートであり、図７
は図６のプログラム実行時の制御タイミングを示すタイ
ムチャートである。

【００４４】撮影準備開始の命令が出力されるとステッ
プＳ１１で撮影準備動作を行い、続くステップＳ１２で
は図７に示すように、シャッタ３を閉じた状態で固体撮
像素子２を所定時間Ｔ２、蓄積モードに設定し、次いで
ステップＳ１３では、シャッタ３を閉じた状態で固体撮
像素子２の動作モードを読出モードに切り替えて画像デ
ータを読み出すと共に、メモリコントローラ８を介して
画像データをメモリ７に記憶する（第１の動作Ａ１）。

【００４５】すなわち、第１の実施の形態と同様、この
第１の動作Ａ１で、メモリ７の第１の領域７ａにはＡ／
Ｄ変換器６からの画像データが格納されるが、本第２の
実施の形態における第１の動作Ａ１はシャッタ３が閉じ
られた状態での画像データを読み出しており、したがっ
て第１の領域７ａには黒画像データ（０）が格納される
こととなる。

【００４６】次に、ステップＳ１４では撮影動作が開始
するのを待機し、撮影動作が開始するとステップＳ１５
で固体撮像素子２を蓄積モードに設定した後、シャッタ
３を開く。そして前回蓄積モード時の所定時間Ｔ２と同
一時間だけ固体撮像素子２を蓄積モードに設定した後、
ステップＳ１６に進み、シャッタ３を開いた状態で固体
撮像素子２の動作モードを読出モードに切り替えて画像
データを読み出し、メモリコントローラ８を介してこの
画像データをメモリ７に記憶する（第４の動作Ａ４）。

【００４７】すなわち、この第４の動作Ａ４において
は、メモリコントローラ８の第２のマルチプレクサ１０
にはＡ／Ｄ変換器６からの画像データ、すなわちシャッ
タ開時の画像データ（１）が出力される。また、メモリ
７からは第１の領域７ａに記憶されている黒画像データ
（０）が出力され、したがって減算器１２には画像デー
タ（１）と黒画像データ（０）とが入力され、これら画
像データ（１）と黒画像データ（０）との間で減算処理
され、その結果がメモリ７に記憶される。このときの減
算器１３の極性は、第１の実施の形態とは逆となり、
（ (Ａ／Ｄ変換器からの画像データ) −(黒画像データ
（０）)）が減算データ（１）としてメモリ７の第２の
領域７ｂに記憶される。

【００４８】次いで、さらに再度ステップＳ１５及びス
テップＳ１６を繰り返し、減算データ（２）を取得して
第３の領域７ｃに記憶する。

【００４９】そしてこの後、ステップＳ１７に進んで露
光が終了したか否かを判断し、終了していない場合はス
テップＳ１５に戻り、シャッタ３を開状態にしたまま固
体撮像素子２を蓄積モードに設定し、さらに画像データ
の蓄積処理と並行してメモリコントローラ８は第３の動
作Ａ３を実行する。すなわち、上記第１の実施の形態と
同様にして減算データ（１）と減算データ（２）を加算
し、加算データを第２の領域７ｂに記憶する。

【００５０】次いで、再びステップＳ１６でシャッタを
開いたまま読出モードに設定して画像データの読出しを
行い、減算データ（２）を取得してメモリ７に記憶し、
続くステップＳ１７で露光が終了するまで、上述の処理
を繰り返す。そして、シャッタが所定時間（ｎ×Ｓ）経
過して該シャッタ３が閉じ、その後、さらに１回だけ読
取モードに設定して第４の動作Ａ４及び第３の動作Ａ３
を実行してシャッタ開時の減算データ（ｍ）を算出し、
数式（２）に示すような加算データＫ２がメモリ７の第
２の領域７ｂに記憶される。

【００５１】

【数２】尚、これにより、ステップＳ１５〜ステップＳ１８の繰
返処理をｍ回行われたこととなる。

【００５２】そして、露光が終了するとステップＳ１９
に進み、シャッタ３を閉じたまま動作モードを蓄積モー
ドに設定して画像データを蓄積し、所定時間Ｔ２が経過
すると、続くステップＳ２０では固体撮像素子２は読出
モードに切り替えられて画像データを読み出すと共に、
メモリコントローラ８により画像データをメモリ７に記
憶する（第２の動作Ａ２）。

【００５３】すなわち、Ａ／Ｄ変換器６からの出力（黒
画像データ（１））とメモリからの黒画像データ（０）
との間で行われた減算結果が黒減算データ（１）として
（(黒画像データ（０)）−(Ａ／Ｄ変換器からの画像デ
ータ（黒画像データ（１)）の形で第４の領域７ｄに記
憶される。

【００５４】次いで、ステップＳ２１では黒減算データ
の取得が完了したか否かを判断し、完了していない場合
は、ステップＳ１９に戻ってシャッタ３を閉じたまま動
作モードを蓄積モードに設定して画像データを蓄積する
と共にメモリコントローラ８は第３の動作Ａ３を実行す
る。すなわち、第２の領域７ｂに記憶されている加算デ
ータで前記黒減算データ（１）を加算し、該加算データ
を第２の領域７ｂに記憶する。

【００５５】そしてこの後、ステップＳ２０で固体撮像
素子２は読出モードに切り替えられて画像データを読み
出すと共に、メモリコントローラ８は第２の動作Ａ２を
実行し、画像データをメモリ７に記憶する。

【００５６】次に、ステップＳ２１で黒減算データの取
得が完了したか否かを判断し、完了していない場合はス
テップＳ１９〜ステップＳ２２の処理を繰り返す。すな
わち、ステップＳ１５〜ステップＳ１８の繰返回数ｍだ
けステップＳ１９〜ステップＳ２２を繰り返して黒減算
データ（ｍ）を取得した後、算出された黒減算データ
（ｍ）を第２の領域７ｂの加算結果に加算してゆき、最
終的に数式（３）に示すような加算データＫ３を得る。

【００５７】

【数３】そして、続くステップＳ２３では加算データＫ３に基づ
いて画像処理を実行し、処理を終了する。

【００５８】このように本第２の実施の形態では、減算
データ（ｍ）の加算値と黒画像データ（ｍ）の加算値と
を加算した加算値Ｋ３に基づいて画像処理しているの
で、画像データ（０）に含まれるランダムノイズが固定
パターンノイズとして付加されるのを回避することがで
き、これにより暗電流によるダイナミックレンジの抑圧
がなく、Ｓ／Ｎの良い、良好な画像データを得ることが
できる。しかも、上記第１の実施の形態に比べ、シャッ
タ３の開閉駆動の回数も少なくて済み、シャッタ駆動に
要する負荷も軽減することができる。

【００５９】尚、本実施の形態では黒減算データの取得
回数と減算データの取得回数とを共にｍ回ずつ行ってい
るが、黒減算の取得回数を（ｍ−１）回にしても充分に
所期の目的を達成することができ、またＳ／Ｎの多少の
劣化を伴うものの、黒減算データの取得回数をｐ回（ｐ
＜ｍ)としても用途によっては充分に所期の目的を達成
することができる。

【００６０】図８は本発明に係る画像データの処理方法
の第３の実施の形態を示すタイムチャートであって、本
第３の実施の形態では、減算データ（ｍ）の加算値Ｋ２
を得た後のシャッタ閉後における黒減算データの取得回
数を低減している。

【００６１】すなわち、本第３の実施の形態では、第２
の実施の形態と同様、シャッタ閉→シャッタ開の動作を
実行して減算データ（ｍ）の加算データＫ２を算出し
（ステップＳ１１〜ステップＳ１８参照）、その後シャ
ッタ３を閉じたまま動作モードを蓄積モードに設定して
画像データを蓄積した後、メモリコントローラ８は第２
の動作Ａ２を実行して黒減算データ（１）を取得し、そ
の後第３の動作Ａ３を２回連続して実行する。すなわ
ち、黒減算データの加算を２回連続して行い、その加算
結果を第２の領域７ｂの加算値に加算し、これによりシ
ャッタ閉後の黒減算データの取得回数を半減させてい
る。

【００６２】そして、このように黒減算データの加算を
２回連続して実行することにより、黒減算データの取得
を（ｍ／２）回に減らすことによっても、上記第１及び
第２の実施の形態と同様、暗電流によるダイナミックレ
ンジの抑圧がなく、Ｓ／Ｎの良い、良好な画像データを
得ることができ、しかもこの場合はシャッタ閉後の動作
時間を半減させることができる。

【００６３】尚、本第２の実施の形態では黒減算データ
の取得回数を（ｍ／２）回としたが、（ｍ／ｑ)（１＜
ｑ＜ｍ)回としてもよい。すなわち、ｑが大きくなると
固定ノイズパターンの除去率が低下するためＳ／Ｎは劣
化する傾向にあるが、用途等に応じてｑの数値を可変と
するのも好ましい。

【００６４】図９及び図１０は本発明に係る画像データ
の処理方法の第４の実施の形態を示すフローチャートで
あり、図１１は図９及び図１０のプログラム実行時の制
御タイミングを示すタイムチャートである。

【００６５】本第４の実施の形態では固体撮像素子とし
てＣＭＯＳセンサを使用し、撮像素子駆動回路５から供
給される全画素リセットパルスにより画素に蓄積された
全ての光電荷が除去可能とされている。

【００６６】ＣＭＯＳセンサは、撮像素子駆動回路５か
ら供給される全画素リセットパルスにより、画素に蓄積
された全光電荷を除去する動作が可能とされており、ま
た、読出モード中においも各々画素は当該画素が水平転
送ラインに読み出されるタイミング以外は光電荷を蓄積
する。すなわち、ＣＭＯＳを使用した場合、全画素リセ
ットパルスによりリセットしてから蓄積を行った後の画
像情報に含まれる暗電流のプロファイルと、読出モード
で画像情報の読み出しを行ってから蓄積を行った後の画
像情報に含まれる暗電流のプロファイルとは異なるた
め、図９〜図１１に示すような制御手順を実行すること
により、本発明の所期の目的を達成することができる。

【００６７】本第４の実施の形態においては、撮影準備
開始の命令が出力されるとステップＳ３１で撮影準備動
作を行い、続くステップＳ３２では図１１に示すよう
に、シャッタ３を閉じた状態で固体撮像素子２を読出モ
ードに設定して画像データの読出しを行う。尚、このと
き、読み出された画像データはメモリ７に記憶されな
い。

【００６８】次いで、ステップＳ３３で固体撮像素子２
の動作モードを蓄積モードに設定して画像データを蓄積
し、その後、固体撮像素子２を読出モードに切り替えて
画像データを読み出すと共に、メモリコントローラ８に
より該画像データ（黒画像データ（０））をメモリ７の
第１の領域７ａに記憶する（第１の動作Ａ１）。

【００６９】次に、ステップＳ３５では撮影動作開始の
指令を待機し、撮影動作開始が指令されるとステップＳ
３６に進み、リセットパルスを出力すると共に固体撮像
素子２を蓄積モードに設定し、さらにシャッタ３を開
き、所定時間Ｔ４の期間、固体撮像素子２を蓄積モード
にした後、ステップＳ３７に進み、シャッタ３を開いた
状態で読出モードに切り替えて画像データを読み出すと
共に、メモリコントローラ８は第１の動作Ａ１を実行し
て所定時間Ｔ４における画像データをメモリ７の第２の
領域７ｂに記憶する。

【００７０】次に、ステップＳ３８に進み、固体撮像素
子２を所定時間Ｔ３の蓄積モードにした後、ステップＳ
３９で、固体撮像素子２を読出モードにして画像データ
を読み出すと共に、メモリコントローラ８は第４の動作
Ａ４を実行し、Ａ／Ｄ変換器６からの画像データ（画像
データ（１））からステップＳ３４で得られた黒画像デ
ータ（０）を減算して減算データ（１）を取得し、該減
算データ（１）を第３の領域７ｃに記憶する。

【００７１】次いで、ステップＳ４０でシャッタ３が開
状態を維持して露光が未だ終了していないと判断された
場合はステップＳ３８に戻り、固体撮像素子２を所定時
間Ｔ３の蓄積モードに設定すると共に、メモリコントロ
ーラ８は第３の動作Ａ３（ステップＳ４１）を実行す
る。

【００７２】すなわち、ステップＳ３４で得られた画像
データ（０）とステップＳ３９で得られた減算データ
（１）とを加算し、加算データをメモリ７の第２の領域
７ｂに記憶する。

【００７３】次いで、ステップＳ３９を実行して減算デ
ータ（２）を取得し、所定時間（ｎ×Ｓ）が経過するま
でステップＳ４１で加算データを取得し、加算データを
メモリ７の第２の領域７ｂに記憶する。

【００７４】そして、所定時間（ｎ×Ｓ）が経過し、ス
テップＳ３８〜ステップＳ４１の処理をｍ回行った後、
露光が終了したと判断して図１０のステップＳ４２に進
み、シャッタ３を閉じた後、リセットパルスを出力し、
所定時間Ｔ４だけ蓄積モードとした後、ステップＳ４３
に進んで固体撮像素子２の動作モードを読出モードに切
り替え、メモリコントローラ８は第２の動作Ａ２を実行
する。すなわち、ステップＳ４１で得られた加算データ
とＡ／Ｄ変換器６からの画像データ（黒画像データ）と
の間の減算処理が（(加算データ)−(Ａ／Ｄ変換器６の
出力)）の形で記憶される。

【００７５】次に、ステップＳ４４に進み蓄積モードに
した後、ステップＳ４５で読出モードに設定して画像デ
ータを読み出すと共に、メモリコントローラ８は第２の
動作Ａ２を実行し、（(黒画像データ（０）)−(Ａ／Ｄ
変換器の出力（黒画像データ））の形で減算結果をメモ
リ７の第５の領域７ｅに黒減算データとして記憶する。

【００７６】次いで、黒画像データの取得が完了したか
否かを判断し、その答が否定（Ｎｏ）の場合は再度ステ
ップＳ４４に戻って固体撮像素子２を時間Ｔ３の蓄積モ
ードに設定すると共に、メモリコントローラ８は第３の
動作Ａ３を実行し（ステップＳ４７）、第２の領域７ｄ
に記憶されている加算データと第５の領域７ｅに記憶さ
れている黒減算データ（１）とを加算し、加算データと
して第２の領域７ｂに記憶する。

【００７７】このようにしてステップＳ４４〜ステップ
Ｓ４７をｍ回実行して加算データを取得し、該加算デー
タを最終的な画像データとして画像処理を行い（ステッ
プＳ４７）、処理を終了する。

【００７８】このようにリセットパルスの発生直後とそ
れ以外の場合とに分けて処理することにより、ＣＭＯＳ
センサを使用した場合も上述した第１〜第３の実施の形
態と同様の作用・効果を得ることができる。

【００７９】図１２は本発明に係る画像データの処理方
法の第５の実施の形態を示す要部フローチャートであ
り、図１３は本第５の実施の形態の制御タイミングを示
すタイムチャートである。

【００８０】本第５の実施の形態は、上記第４の実施の
形態と同様、固体撮像素子２としてＣＭＯＳセンサを使
用すると共に、シャッタ閉後の黒画像データの取得回数
を増加させ、該取得回数を正規化し、加算データから減
算している。

【００８１】すなわち、図１３に示すように、上記第４
の実施の形態と同様、シャッタ３を開いた状態で減算デ
ータの加算値を算出し、該加算値を第２の領域７ｂに記
憶する。

【００８２】そして、露光が終了すると、図１２のステ
ップＳ４２でシャッタ３を閉じてリセットパルスを出力
し、所定時間Ｔ４だけ蓄積モードとした後、ステップＳ
４３に進んで固体撮像素子２の動作モードを読出モード
に切り替え、メモリコントローラ８は第２の動作Ａ２を
実行する。すなわち、ステップＳ４１で得られた加算デ
ータとＡ／Ｄ変換器６からの画像データ（黒画像デー
タ）との間の減算処理が（(加算データ)−(A/D変換器の
出力)）の形で第２の領域７ｂに記憶される。

【００８３】次に、ステップＳ４４に進み蓄積モードに
した後、ステップＳ４５で読出モードに設定して画像デ
ータを読み出すと共に、メモリコントローラ８は第２の
動作を実行し、（(黒画像データ（０）)−(Ａ／Ｄ変換
器の出力（黒画像データ））の形で減算結果をメモリ７
の第４の領域７ｄに黒減算データ（１)として記憶す
る。

【００８４】さらに、ステップＳ４４、４５を再度繰返
し、蓄積モードにした後、ステップＳ４５で読出モード
に設定して画像データを読み出すと共に、メモリコント
ローラ８は第２の動作Ａ２を実行し、メモリ７の第５の
領域７ｅに黒減算データ（２）として記憶する。

【００８５】次いで、黒画像データの取得が完了したか
否かを判断し、その答が否定（Ｎｏ）の場合は再度ステ
ップＳ４４に戻って固体撮像素子２を時間Ｔ３の蓄積モ
ードに設定すると共に、メモリコントローラ８は第３の
動作Ａ３を実行し（ステップＳ４７）、第４の領域７ｄ
に記憶されているこれまでの加算データと黒減算データ
（１）を加算し、加算データとして第４の領域４ｄに記
憶する。

【００８６】さらに、ステップＳ４４〜ステップＳ４７
をα回繰り返して加算データを算出し、次いで、ステッ
プＳ５１ではメモリ７上で（ｍ／α）倍して正規化し、
第２の領域７ｂに記憶されている加算データからｍ回減
算し、ステップＳ４８では斯かる演算結果に基づいて画
像処理を行い、処理を終了する。

【００８７】尚、αはα＞ｍでもよく、この動作によ
り、暗電流によるダイナミックレンジの抑圧がなく、Ｓ
／Ｎの良い、良好な画像データを得ることができる。

【００８８】尚、本発明は上記実施の形態に限定される
ものではない。また、上記実施の形態ではシャッタ３が
レンズ２の焦点面近傍に位置する所謂フォーカルプレー
ンシャッタタイプの画像入力装置について説明したが、
図１４に示すように、シャッタ３がレンズ２の直後に位
置するレンズシャッタタイプについても同様に適用でき
るのはいうまでもない。

【００８９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、長
秒時においても、固定パターンノイズを除去することが
でき、且つダイナミックレンジの抑圧のない高品位の画
像を取り出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像入力装置の一実施の形態を示
すブロック構成図である。

【図２】本発明のメモリコントローラの詳細を示すブロ
ック構成図である。

【図３】メモリのメモリマップである。

【図４】本発明に係る画像入力装置の制御方法の第１の
実施の形態を示すフローチャートである。

【図５】第１の実施の形態の制御タイミングを示すタイ
ミングチャートである。

【図６】本発明に係る画像入力装置の制御方法の第２の
実施の形態を示すフローチャートである。

【図７】第２の実施の形態の制御タイミングを示すタイ
ミングチャートである。

【図８】第３の実施の形態の制御タイミングを示すタイ
ミングチャートである。

【図９】本発明に係る画像入力装置の制御方法の第４の
実施の形態を示すフローチャート（１／２）である。

【図１０】本発明に係る画像入力装置の制御方法の第４
の実施の形態を示すフローチャート（２／２）である。

【図１１】第４の実施の形態の制御タイミングを示すタ
イミングチャートである。

【図１２】本発明に係る画像入力装置の制御方法の第５
の実施の形態を示す要部フローチャートである。

【図１３】第５の実施の形態の制御タイミングを示すタ
イミングチャートである。

【図１４】本発明に係る画像入力装置の他の実施の形態
を示すブロック構成図である。

【図１５】従来の画像入力装置のブロック構成図であ
る。

【図１６】画像入力装置の制御タイミングを示す第１の
従来例のタイミングチャートである。

【図１７】画像入力装置の制御タイミングを示す第２の
従来例のタイミングチャートである。

【図１８】画像入力装置の制御タイミングを示す第３の
従来例のタイミングチャートである。

【符号の説明】

２固体撮像素子（撮像手段）３シャッタ（遮蔽手段）７メモリ（記憶手段）８メモリコントローラ（処理データ生成手段）２０ＣＰＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5C021 PA62 PA66 PA78 PA85 RC02 XA61 YA03 YC01 5C022 AA13 AB17 AB19 AC42 AC52 AC54 AC69 5C024 BX01 CX04 CX56 EX31 GY31 GZ01 HX23 HX28 HX29 HX50 HX55

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体からの光学像を電気的な画像情報
に変換して蓄積する撮像手段と、前記光学像の前記撮像
手段への入射を遮蔽する遮蔽手段と、前記撮像手段に蓄
積された画像情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段
に記憶されている画像情報と前記撮像手段に蓄積された
画像情報とに基づいて画像処理データを生成する処理デ
ータ生成手段とを備えた画像入力装置において、前記処理データ生成手段は、前記遮蔽手段の開状態で前
記撮像手段に蓄積された第１の画像情報を取得する第１
の画像情報取得手段と、前記遮蔽手段の閉状態で前記撮
像手段に蓄積された第２の画像情報を取得する第２の画
像情報取得手段と、前記第１の画像情報取得手段の取得
結果と前記第２の画像情報取得手段の取得結果との間で
減算処理を実行する減算処理手段と、前記第１の画像情
報取得手段、前記第２の画像情報取得手段、及び前記減
算処理手段を所定回数繰返し実行する繰返実行手段と、
繰返し実行された前記減算処理手段の各減算結果を加算
する加算手段と、該加算手段の加算結果を前記記憶手段
に格納する格納手段とを備えていることを特徴とする画
像入力装置。
【請求項２】被写体からの光学像を電気的な画像情報
に変換して蓄積する撮像手段と、前記光学像の前記撮像
手段への入射を遮蔽する遮蔽手段と、前記撮像手段に蓄
積された画像情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段
に記憶されている画像情報と前記撮像手段に蓄積された
画像情報とに基づいて画像処理データを生成する処理デ
ータ生成手段とを備えた画像入力装置において、前記処理データ生成手段は、撮像前に前記遮蔽手段を閉
状態にして第１の画像情報を取得する第１の画像情報取
得手段と、前記撮像手段に所定期間内に蓄積された第２
の画像情報を前記遮蔽手段の開状態時に第１の所定回数
だけ繰返し取得する第２の画像情報取得手段と、前記第
２の画像情報取得手段の各取得結果と前記第１の画像情
報取得手段の取得結果との間で減算処理する第１の減算
処理手段と、該第１の減算処理手段の各減算結果を加算
する第１の加算手段と、前記撮像手段に所定期間内に蓄
積された第３の画像情報を前記遮蔽手段の撮像後閉状態
時に第２の所定回数だけ繰返し取得する第３の画像情報
取得手段と、前記第３の画像情報取得手段の各取得結果
と前記第１の画像情報取得手段の取得結果との間で減算
処理する第２の減算処理手段と、該第２の減算処理手段
の各減算結果を加算する第２の加算手段と、該第２の加
算手段と前記第１の加算手段とを合算する合算手段と、
該合算手段の合算結果を前記記憶手段に格納する格納手
段とを有していることを特徴とする画像入力装置。
【請求項３】前記第１の所定回数と前記第２の所定回
数とは同一回数であることを特徴とする請求項２記載の
画像入力装置。
【請求項４】前記第２の加算手段は、前記第２の減算
処理手段により得られた各減算結果を複数回繰り返し連
続して加算する繰返加算手段を有していることを特徴と
する請求項２記載の画像入力装置。
【請求項５】前記第２の所定回数は前記第１の所定回
数よりも小さいことを特徴とする請求項２又は請求項４
記載の画像入力装置。
【請求項６】前記撮像手段はＣＭＯＳセンサであるこ
とを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載
の画像入力装置。
【請求項７】前記処理データ生成手段は、前記遮蔽手
段の閉状態において前記第３の画像情報取得手段の取得
タイミングとは異なるタイミングで第４の画像情報を第
３の所定回数だけ取得する第４の画像情報取得手段を有
すると共に、前記第４の画像情報取得手段により取得し
た第４の画像情報を前記第３の所定回数で正規化する正
規化手段と、前記第１の加算手段の加算結果と前記正規
化手段の正規化結果とに基づいて画像処理を行う画像処
理手段とを有していることを特徴とする請求項５又は請
求項６記載の画像入力装置。
【請求項８】被写体からの光学像を電気的な画像情報
に変換して撮像手段に蓄積する撮像ステップと、前記光
学像の前記撮像手段への入射を遮蔽手段で遮蔽する遮蔽
ステップと、前記撮像手段に蓄積された画像情報を記憶
手段に記憶する記憶ステップと、前記記憶手段に記憶さ
れている画像情報と前記撮像手段に蓄積された画像情報
とに基づいて画像処理データを生成する処理データ生成
ステップとを含む画像データの処理方法において、さらに、前記処理データ生成ステップは、前記遮蔽手段
の開状態で前記撮像手段に蓄積された第１の画像情報を
取得する第１の画像情報取得ステップと、前記遮蔽手段
の閉状態で前記撮像手段に蓄積された第２の画像情報を
取得する第２の画像情報取得ステップと、前記第１の画
像情報と前記第２の画像情報との間で減算処理を実行す
る減算ステップと、前記第１の画像情報の取得処理、前
記第２の画像情報の取得処理、及び前記減算処理を所定
回数繰返し実行する繰返ステップと、該繰返し実行され
た減算処理の処理結果を加算する加算ステップと、該加
算ステップでの加算結果を前記記憶手段に格納する格納
ステップとを含むことを特徴とする画像データの処理方
法。
【請求項９】被写体からの光学像を電気的な画像情報
に変換して撮像手段に蓄積する撮像ステップと、前記光
学像の前記撮像手段への入射を遮蔽手段で遮蔽する遮蔽
ステップと、前記撮像手段に蓄積された画像情報を記憶
手段に記憶する記憶ステップと、前記記憶手段に記憶さ
れている画像情報と前記撮像手段に蓄積された画像情報
とに基づいて画像処理データを生成する処理データ生成
ステップとを含む画像データの処理方法において、さらに、前記処理データ生成ステップは、撮像前に前記
遮蔽手段を閉状態にして第１の画像情報を取得する第１
の画像情報取得ステップと、前記撮像手段に所定期間内
に蓄積された第２の画像情報を前記遮蔽手段の開状態時
に第１の所定回数だけ繰返して取得する第２の画像情報
取得ステップと、前記繰返し取得した各第２の画像情報
と前記第１の画像情報との間で減算処理する第１の減算
処理ステップと、該第１の減算処理ステップで得られた
各減算結果を加算して第１の加算値を算出する第１の加
算ステップと、前記撮像手段に所定期間内に蓄積された
第３の画像情報を前記遮蔽手段の撮像後閉状態時に第２
の所定回数だけ繰返し取得する第３の画像情報取得ステ
ップと、前記繰返し取得した各第３の画像情報と前記第
１の画像情報との間で減算処理する第２の減算処理ステ
ップと、該第２の減算処理ステップで得られた各減算結
果を加算して第２の加算値を算出する第２の加算ステッ
プと、該第２の加算値と前記第１の加算値とを合算する
合算ステップと、該合算ステップでの合算結果を前記記
憶手段に格納する格納ステップとを含むことを特徴とす
る画像データの処理方法。
【請求項１０】前記第１の所定回数と前記第２の所定
回数とは同一回数であることを特徴とする請求項９記載
の画像データの処理方法。
【請求項１１】前記第２の加算ステップは、前記第２
の減算処理ステップにで得られた各減算結果を複数回繰
返し連続して加算する繰返加算ステップを有しているこ
とを特徴とする請求項９記載の画像データの処理方法。
【請求項１２】前記第２の所定回数は前記第１の所定
回数よりも小さいことを特徴とする請求項９又は請求項
１１記載の画像データの処理方法。
【請求項１３】前記撮像手段はＣＭＯＳセンサを有し
ていることを特徴とする請求項９乃至請求項１２のいず
れかに記載の画像データの処理方法。
【請求項１４】前記処理データ生成ステップは、前記
遮蔽手段の閉状態において前記第３の画像情報取得ステ
ップの取得タイミングとは異なるタイミングで第４の画
像情報を第３の所定回数だけ取得する第４の画像情報取
得ステップを有すると共に、さらに、該第４の画像情報取得ステップにより取得した
第４の画像情報を前記第３の所定回数で正規化する正規
化ステップと、前記第１の加算ステップの加算結果と前
記正規化ステップの正規化結果とに基づいて画像処理を
行う画像処理ステップとを含むことを特徴とする請求項
９又は請求項１０記載の画像データの処理方法。