JP2003087654A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JP2003087654A
JP2003087654A JP2001279078A JP2001279078A JP2003087654A JP 2003087654 A JP2003087654 A JP 2003087654A JP 2001279078 A JP2001279078 A JP 2001279078A JP 2001279078 A JP2001279078 A JP 2001279078A JP 2003087654 A JP2003087654 A JP 2003087654A
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Keiichi Ikebe
慶一 池辺
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 補正処理等の演算時間を短縮して撮像操作性
を向上させることができる撮像装置を提供する。 【解決手段】 撮像素子6および撮像素子6に対する露
光・遮光を制御するシャッター装置5、上記撮像素子6
からの映像信号をデジタルデータに変換するアナログ/
デジタル変換手段8、上記アナログ/デジタル変換手段
8が入力側に接続されて撮像素子6に対する露光開始前
の遮光状態に固定パターンノイズデータを取得する画像
データコントローラ10、固定パターンノイズデータを
その位置情報と共に記憶する手段14が備えられ、上記
画像データコントローラ10は、上記撮像素子6から取
得した固定パターンノイズをレベルに応じて並べ替えて
補間処理や色処理あるいは階調制御やエッジ強調などの
補正処理のためのデータとして上記記憶手段14に出力
することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置に関し、
さらに詳しくは、静止画像や動画を記録・再生可能な撮
像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】撮影に用いられるカメラの一つにデジタ
ルカメラがある。デジタルカメラは、従来必要とされて
いた銀塩フィルムを不要にして撮影した直後に撮影内容
を確認することができたり、あるいは撮影画像を電子的
・磁気的にカメラ以外のストレージ媒体に記録できる利
点があり、多用される傾向にある。
【0003】デジタルカメラを用いた撮影においては、
CCDなどの撮像素子に対してシャッターを用いた撮影
光が入射され、入射された光がCCDによる光電変換作
用によって標本化され、個々の標本化された電荷がアナ
ログ−デジタル変換されて量子化され、量子化されたデ
ジタル画像がCPUを用いたコントローラにより補間処
理や色処理あるいは階調制御やエッジ強調などの処理を
行われて符号化されたうえで、メモリやハードディスク
などに蓄える処理が実行される。
【0004】撮像装置では入射光を電気信号に変換する
撮像素子を使用するが、例えば、特開2000−209
506号公報に開示されているように、撮像素子は光が
入射していないにもかかわらず、光が入射したかのよう
な画像データが得られることがある。この原因の主なも
のは、撮像素子の各画素間のばらつきに起因するもの
で、固定パターンノイズと呼ばれるものである。このよ
うな固定パターンノイズのうちでも暗電流によるものの
出力は露光時の積分時間に比例して大きくなる。
【0005】従来、固定パターンノイズの影響を補正す
るために特開平10−313428号公報あるいは特開
2000−209506号公報に開示されているよう
に、撮影開始前または後に、シャッタを閉じて遮光し、
撮影時の露光時間と同じ時間だけ積分動作を行って、撮
影時の画像データから遮光した時の画像データを減算す
ることにより、固定パターンノイズによる影響を補正す
るものが構成が提案されている。特に、特開平10−3
13428号公報においては、固定撮像素子の全域若し
くは一部を対象として光が入射しない状態若しくはこれ
と等価の状態での操作時の出力を複数の水平ライン分取
り出し、この取り出した水平ライン分の出力を垂直方向
に加算し、さらに水平ライン数で除算することにより平
均値を求め、その平均値からなる1水平ライン分の補正
データを求めて記憶し、通常の撮像時に各水平ライン毎
に撮像素子からの出力から上記補正データを減算して補
正データを得るようにした構成が開示されている。特開
2000−209506号公報には、設定された露光時
間を以て撮像した後、シャッターを閉じた状態で上記露
光時間に相当する分の撮像素子からの黒レベル基準デー
タを記憶し、撮像データと黒レベル基準データとの差分
処理を各画素単位で行い、撮像データから暗電流成分を
除去した中間補正画像を生成する構成が開示されてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記各公報に開示され
た構成には、補正処理のための時間が長大化し、次のシ
ャッターチャンスを逃がしてしまう虞がある。つまり、
補正データを取り込むための積分動作が撮像時と同じ時
間を必要とすることになり、撮像時間が2倍かかるとと
もに、全ての画素を対象としたデータの取り込みが行わ
れることから演算処理に要する時間が長くなり、結果と
して次のシャッターチャンスを逃がすことがある。しか
も、撮影時間の長大化に加えて、前者公報の場合には、
縦方向のノイズ成分のみを除去することになり、点状の
ノイズ補正には不向きという不具合があり、後者公報の
場合には、上述したように、全ての画素のデータ取り込
みの対象となることにより時間が長く必要となる。
【0007】本発明の目的は、上記従来の撮像装置にお
ける問題に鑑み、補正処理等の演算時間を短縮して撮像
操作性を向上させることができると共に、遮光時での黒
レベルデータの記憶に必要な容量も小さくできる構成を
備えた撮像装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
複数の光感応素子を備えていて入射光量に応じて光電変
換作用による電荷を転送出力することにより映像信号を
生成する撮像素子と、撮像素子に対する露光・遮光を制
御するシャッター装置と、上記撮像素子における光感応
素子毎での映像信号をデジタルデータに変換するアナロ
グ/デジタル変換手段と、上記アナログ/デジタル変換
手段が入力側に接続されて撮像素子に対する露光開始前
の遮光状態に固定パターンノイズデータを取得する画像
データコントローラと、上記画像データコントローラの
出力側に接続され、固定パターンノイズデータをその位
置情報と共に記憶する手段とを備え、上記画像データコ
ントローラは、上記撮像素子から取得した固定パターン
ノイズをレベルに応じて並べ替えて補間処理や色処理あ
るいは階調制御やエッジ強調などの処理のためのデータ
として上記記憶手段に出力することを特徴としている。
【0009】請求項2記載の発明は、請求項1記載の撮
像装置において、上記画像データコントローラでは、並
べ替えられたノイズレベルデータのうち、レベルが所定
値より大きいか小さいかを判定し、レベルが大きいデー
タのみ上記記憶手段に出力して記憶させることを特徴と
している。
【0010】請求項3記載の発明は、請求項1記載の撮
像装置において、上記画像データコントローラでは、並
べ替えられたノイズレベルデータのうち、レベルの大き
さが大きい方から所定の個数のみを上記記憶手段に出力
して記憶させることを特徴としている。
【0011】請求項4記載の発明は、請求項1記載の撮
像装置において、ノイズデータのレベルと露光時間から
補正係数を求め、補正時に上記補正係数と遮光時でのノ
イズデータのレベルを乗算したものを撮像データのレベ
ルから除算したものを補正後の撮像画像データとして用
いることを特徴としている。
【0012】請求項5記載の発明は、請求項1記載の撮
像装置において、上記画像データコントローラでは、撮
像時の露光時間の長さに応じて補正する画素の数を決め
ることを特徴としている。
【0013】請求項6記載の発明は、請求項2記載の撮
像装置において、上記画像データコントローラの入力側
には、補正する画素の数を指定するための操作部材が接
続され、該操作部材により指定された画素の数を対象と
して補正処理が実行されることを特徴としている。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面において本発明の実施
の形態を説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る
撮像装置の要部構成を説明するためのブロック図であ
る。図1において、本発明の実施形態に係る撮像装置
は、被写体を撮影してその画像をデジタルデータに変換
する撮像部1と、撮像部1における露光・遮光状態を制
御する操作部2と,撮像部1で取得したデジタルデータ
の処理部である画像処理部3とを備えている。
【0015】撮像部1は、レンズ4,シャッター装置
5,撮像素子6,標本化処理部(サンプルホールド回
路:便宜上、図1では、S/H回路と表示してある)7
およびアナログ/・デジタル変換処理部(A/D回路)
8を備えている。撮像部1においては、レンズ4からの
光が撮像素子6に入射すると、撮像素子6における光電
変換作用により入射光量に応じた電荷が転送出力され
る。シャッター装置5は、操作部2に設けられている操
作スイッチ2Aからの操作状態に応じて開閉信号がシャ
ッター駆動回路5Aに出力され、その開閉信号に応じて
露光/遮光状態の設定が行われる。操作スイッチ2Aの
操作状態に応じた開閉信号は、後述する画像処理部3に
有する画像データコントローラに接続されているシステ
ムコントローラ9によって生成される。
【0016】撮像素子6から転送出力された電荷は、画
像データのままで標本化処理部(サンプルホールド回
路)7においてアナログ出力としてアナログ/デジタル
変換部8に出力されてデジタルデータに変換される。
【0017】画像処理部3は、画像データコントローラ
10を主要部として備えており、画像データコントロー
ラ10には、入力側にアナログ/デジタル変換処理部
8,撮像部1でのシャッター装置5,標本化処理部(サ
ンプルホールド回路)6およびアナログ/デジタル変換
処理部8の動作タイミングを設定するためのタイミング
パルス発生回路11が接続され、さらにシステムコント
ローラ9,一時的な記憶部をなすメモリ(DRAM)1
2,画像出力データを圧縮のために符号化する圧縮回路
13が入出力力可能に接続されている。なお、図1にお
いて符号10Aは、システムコントローラ9の制御項目
を記憶しているメモリを示している。圧縮回路13に
は、再生可能な画像を記憶する記憶手段としての画像記
録メディア14が接続されている。
【0018】画像データコントローラ10は、撮像素子
6によって取得された画像データの補正処理、つまり、
補間処理や色処理あるいは階調制御やエッジ強調などの
処理を行う機能を備えており、補正処理された画像デー
タに対応するデジタルデータを符号化して画像記録メデ
ィア14に出力するようになっている。
【0019】画像データコントローラ10の処理として
は、次に挙げる処理が実行される。 (1)撮像素子から取得した固定パターンノイズをレベ
ルに応じて並べ替えて補間処理や色処理あるいは階調制
御やエッジ強調などの補正処理のためのデータとして上
記記憶手段に出力する。本機能についての作用を図2に
おいて説明すると次の通りである。図2において、撮影
する場合、初期設定(ST1)後に操作者が操作スイッ
チ2Aを操作してONすると(ST2)、撮像部1のシ
ャッター装置5が開放され(ST3)、撮像素子6に対
して撮影光が入射することにより露光操作が行われる
(ST4)。シャッター装置5は、予めシステムコント
ローラ9によって設定されている開放時間が経過すると
閉じられて遮光状態を維持する(ST5)。
【0020】シャッター装置5が開放している間は、撮
像素子6が露光され、その光電変換作用により電荷が蓄
積され、シャッター装置5が閉じた時点で各画素に蓄積
された電荷が標本化処理部(サンプルホールド回路)7
に転送出力されて画像データ読み出しが行われる(ST
6)。標本化処理部(サンプルホールド回路)7におい
て読み出された画像データは、アナログ/デジタル変換
処理部8においてデジタルデータに変換され、一旦メモ
リ(DRAM)12に一時記憶される(ST7)。
【0021】撮像素子6における全ての画素の電荷が読
み出されると、再度露光が行われる。この場合の露光動
作は、シャッター装置5が閉じたままで行われるので、
入射光を用いた光電変換処理が行われないが、撮像素子
に起因する固定パターンに対応する電荷が蓄積される
(ST8)。所定の露光時間が経つと再度各画素の電荷
を読み出す(ST9)。この動作も先の読み出し処理時
と同様に標本化処理部(サンプルホールド回路)7およ
びアナログ/デジタル変換処理部8が用いられて画像デ
ータコントローラ10に出力される。
【0022】再度露光、つまり、遮光時での時間は実際
の撮影時の露光時間と同一である必要はなく、むしろシ
ステムとしてのレスポンスを重視して短くした方が好ま
しい。また、遮光状態での露光時間は、システムコント
ローラ9に接続されているメモリ(EEPROM)10
Aに保存されているが、予め決められた固定した時間で
あっても構わない。
【0023】遮光時での各画素のデータ、つまり暗電流
に対応した固定パターンノイズデータは、画像データコ
ントロール10においてレベルに応じて並べ替えられる
(ST10)。並べ替えは、データのレベルの大きさ順
に並べ替えられ、そのデータを取得した画素の位置アド
レスと共にメモリ(DRAM)12に記憶保存される
(ST11)。メモリ(DRAM)12に一時保存され
たノイズデータに基づき、レベルが大きい順でこれに対
応する画素の位置アドレスに対応する画像データが補間
処理や色調整あるいは階調制御やエッジ強調処理等の補
正処理が行われ(ST12)、符号化されて(ST1
3)、画像記録メディア4に記録される(ST14)。
【0024】このような処理により、撮影画像のデータ
を補正したい度合により、必要に応じてノイズレベルの
大きい部分から補正することが可能で、その処理時間の
短縮が可能となる。補正後の画像データはデータ量を圧
縮され画像記録メディア14に記録するために画像デー
タコントローラ10から出力される。このような機能に
より、撮影画像のデータを補正したい度合により、必要
に応じてノイズレベルの大きい部分から補正することが
可能で、その処理時間の短縮が可能となる。 (2)並べ替えられたノイズレベルデータのうち、レベ
ルが所定値より大きいか小さいかを判定し、レベルが大
きいデータのみ上記記憶手段に出力して記憶させる。本
機能についての作用を図3において説明すると次の通り
である。図3において、比較基準となるノイズレベル基
準値読み出しを行い(ST15)、図2においてステッ
プST8に示した場合と同様な遮光時での画素毎の電荷
読み出しを行う(ST16)。ステップST16におい
て読み出されたデータは、ノイズレベル基準値を比較さ
れ(ST17)、基準値よりも大きい場合にのみ、画素
のアドレス情報と共に画像記録メディア4に記録される
(ST18)。
【0025】図3に示す機能においては、読み出された
画像データのうちで、基準値より大きいレベルのデータ
のみが取り込まれるので、データを記憶する画像記録メ
ディア4の容量を大きくする必要がなくなる。しかも、
選択されたデータを対象とした補正処理が行えるので、
補正処理に要する時間を短くすることができる。 (3)並べ替えられたノイズレベルデータのうち、レベ
ルの大きさが大きい方から所定の個数のみを上記記憶手
段に出力して記憶させる。本機能についての作用を図4
において説明すると次の通りである。図4において、図
2に示したステップST8と同様な処理により遮光時で
の画素毎の電荷を読み出し(ST19)、読み出したノ
イズレベルデータのレベルの大小を比較し(ST2
0)、比較結果から大きい順に番号を付与したうえで
(ST21)、該当する画素のアドレス情報と共に画像
記録メディア4に記録する(ST22,23)。
【0026】図4に示す機能においては、ノイズレベル
の大きい画素から順に補正することが可能であるので、
必要に応じて補正演算の計算量(時間)を調整すること
ができる。 (4)ノイズデータのレベルと露光時間から補正係数を
求め、補正時に上記補正係数と遮光時でのノイズデータ
のレベルを乗算したものを撮像データのレベルから除算
したものを補正後の撮像画像データとして用いる。本機
能においては、撮像データを遮光状態での各画素のデー
タを用いて補正する用になっており、その作用が図5に
示されている。
【0027】図5において、遮光状態でのノイズレベル
データを読み出し(ST24)、ノイズレベルデータに
補正係数を乗算する(ST25)。補正を行うための補
正係数は、ここでは撮影画像の露光時間と遮光状態での
露光時間の比を表している。これは、撮像素子の固定パ
ターンノイズの主要な要因である暗電流によるノイズレ
ベルが、その蓄積時間または露光時間に比例するからで
ある。つまり次式のようになる。 補正係数=撮影画像の露光時間/遮光状態での露光時間 補正係数が算出されると、その補正係数を用いて補正を
行う場合には、画像データを読み出し(ST26)、読
み出された画像データを補正データに更新して画像記録
メディア4に記録する(ST27)。
【0028】画像データは、例えば次の式のようであれ
ば容易に求められる。 補正後の撮影画像データ=撮影画像データ−補正係数×
遮光状態でのノイズレベル(補正データに相当) 図5に示す機能において、画像記録メディア4には、既
にノイズレベルの大きさの順に並べられていることか
ら、遮光状態でのノイズレベルを読み出すとともに上式
を演算して撮影画像データを補正することになる。 (5)撮像時の露光時間の長さに応じて補正する画素の
数を決める。前述したように、固定パターンノイズの主
要因である暗電流によるノイズは、蓄積時間または露光
時間に比例することから、撮影した際の露光時間によっ
て、補正を行う画素の数を決めることも考えられる。
【0029】図6は、本機能の作用を説明するためのフ
ローチャートであり、同図において、露光時間は予め撮
影動作により分かっていることなので露光時間に応じて
補正を行う画素の数をいくつかの場合に分けたものであ
る。例えば、露光時間が 範囲1に入る場合はそれに応
じてN1個の画素の補正を行う。同様に露光時間が範囲
2にあたる場合はN2個、範囲3にあたる場合はN3個
の画素だけ補正を行う。図6において、露光時間を取得
すると(ST28)、露光時間の範囲が判別され、その
範囲に応じた補正対象となる画素の数が選択される(S
T29〜ST34)。このような機能により、予め補正
に要する演算量が明確であるので、遮光時の画像データ
をどれだけ記憶しておけばよいかが決まっており、演算
量を少なくすることが可能となる。 (6)補正する画素の数を指定するための操作部材を用
いてこれに指定された画素の数を対象として補正処理を
実行する。図7はこの機能を説明するためのフローチャ
ートであり、同図において、操作者は操作部材である操
作スイッチ2Aの操作度合いに応じて画素の数画選択さ
れるようになっている。図7において、画像データコン
トローラ10では、操作スイッチ2Aの操作度合いを判
別する。この場合の操作度合いの判別情報として撮像素
子6に対する露光時間が用いられ、露光時間に比例して
操作度合いが強いと判別するようになっている。操作度
合いが強くなるに従い、画像データを読み出す対象とな
る画素数が多くなり、より詳細なデータ処理、つまり、
補正処理が可能となり、画像の色彩や精細度を高めるこ
とができる。
【0030】図7に示すフローチャートにおいては、操
作度合いが「強」、「中」および「弱」の3種類のモー
ドが設定されており、「強」の場合には補正する画素の
数が撮像素子全域に相当させてあり、「中」の場合には
「強」の場合の画像数の70%とされ、「弱」の場合に
は「強」の場合の画素数の30%とされている。図7に
おいて、操作スイッチ2Aの設定読み出し画行われると
(ST34)、設定度合いの判別が行われ(ST3
6)、判別結果に応じた画素数を対象として補正処理が
実行される(ST37〜39)。
【0031】「強」モードの場合には、撮像素子6の全
ての画素を対象とした補正処理が実行されることによ
り、最も固定ノイズパターンの少ない画像が得られ、
「中」モードの場合には、「強」モードの場合よりも補
正対象のが素数が少なくなる分、補正処理に要する演算
時間を短くすることができ、さらに「弱」モードの場合
には、演算時間の短縮が主目的とされ、特に目立つ固定
ノイズパターンを対象として補正処理が行われるので画
像劣化を最小限に抑えることができる。なお、固定ノイ
ズパターンは、主要因である暗電流ノイズが温度の影響
により変動するものであることから、温度を検知し、そ
の検知結果を読み出されたノイズレベルデータに加味し
て補正処理をより精度良く実行するようにすることも可
能である。
【0032】
【発明の効果】請求項1記載の発明よれば、画像データ
コントローラにおいて、ノイズデータのレベルに応じて
並べ替えるようになっているので、ノイズデータのレベ
ルの大きい順に並べ替えることによって、撮像データを
補正したい度合により必要に応じた大きさの順から補正
処理を行うことができる。この結果、演算を含めた補正
処理に時間がかかるレベルが大きいノイズデータを最初
に演算処理し、順次処理時間を短くしていくことができ
ることにより、処理時間の冗長感をなくすことが可能と
なる。請求項2記載の発明によれば、取得したノイズデ
ータのうちで、データのレベルを所定値と比較判定して
大きいデータのみを記憶するようになっているので、画
素全域に亘る演算処理を行う場合い比べて処理時間を短
縮することができると共に記憶手段の容量を小さくする
ことが可能となる。
【0033】請求項3記載の発明によれば、並べ替えら
れたデータのうちで、レベルが大きい方から順に所定個
数のみを対象として記憶するようになっているので、記
憶手段の容量が予め設定でき、データの管理を容易化す
ることが可能となる。
【0034】請求項4記載の発明によれば、撮像素子で
の暗電流による固定ノイズデータが露光時間と遮光時間
との比を基準とした補正係数に比例すること利用するこ
とにより、並べ替えられたノイズデータからの撮像デー
タの補正処理が行えるので、簡単な演算処理による補正
処理が可能となる。
【0035】請求項5記載の発明によれば、露光あるい
は電荷の蓄積時間から補正を行う対象となるのノイズデ
ータの個数を割り出すことができるので、改めてノイズ
データを求めるための演算処理を行う必要がなくなる。
これにより、補正のための演算処理時間を短縮すること
が可能となる。
【0036】請求項6記載の発明によれば、操作部材に
より補正する画素の数を指定することができるので、補
正処理時間の短縮および補正度合いを適宜選択して最適
な補正処理を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る撮像装置の主要構成を
説明するためのブロック図である。
【図2】図1に示した主要構成にて実行される一つの機
能を説明するためのフローチャートである。
【図3】図1に示した主要構成にて実行され他の機能を
説明するためのフローチャートである。
【図4】図1に示した主要構成にて実行される別の機能
を説明するためのフローチャートである。
【図5】図1に示した主要構成にて実行されさらに別の
機能を説明するためのフローチャートである。
【図6】図1に示した主要構成にて実行されさらに他の
機能を説明するためのフローチャートである。
【図7】図1に示した主要構成にて実行され今一つの機
能を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
1 撮像部 2 操作部 2A 操作スイッチ 3 画像処理部 5 シャッター装置 6 撮像素子 8 アナログ/デジタル変換処理部 9 システムコントローラ 10 画像データコントローラ 14 画像記録メディア

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の光感応素子を備えていて入射光量に
    応じて光電変換作用による電荷を転送出力することによ
    り映像信号を生成する撮像素子と、 撮像素子に対する露光・遮光を制御するシャッター装置
    と、 上記撮像素子における光感応素子毎での映像信号をデジ
    タルデータに変換するアナログ/デジタル変換手段と、 上記アナログ/デジタル変換手段が入力側に接続されて
    撮像素子に対する露光開始前の遮光状態に固定パターン
    ノイズデータを取得する画像データコントローラと、 上記画像データコントローラの出力側に接続され、固定
    パターンノイズデータをその位置情報と共に記憶する手
    段とを備え、 上記画像データコントローラは、上記撮像素子から取得
    した固定パターンノイズをレベルに応じて並べ替えて補
    間処理や色処理あるいは階調制御やエッジ強調などの処
    理のためのデータとして上記記憶手段に出力することを
    特徴とする撮像装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の撮像装置において、 上記画像データコントローラでは、並べ替えられたノイ
    ズデータのうち、レベルが所定値より大きいか小さいか
    を判定し、大きいデータのみ上記記憶手段に出力して記
    憶させることを特徴とする撮像装置。
  3. 【請求項3】請求項1記載の撮像装置において、 上記画像データコントローラでは、並べ替えられたノイ
    ズデータのうち、レベルが大きい方から所定の個数のみ
    を上記記憶手段に出力して記憶させることを特徴とする
    撮像装置。
  4. 【請求項4】請求項1記載の撮像装置において、 前記画像データコントローラでは、ノイズデータのレベ
    ルと露光時間から補正係数を求め、補正時に上記補正係
    数と遮光時でのノイズデータのレベルを乗算したものを
    撮像データのレベルから除算したものを補正後の撮像画
    像データとして用いることを特徴とする撮像装置。
  5. 【請求項5】請求項1記載の撮像装置において、 上記画像データコントローラでは、撮像時の露光時間の
    長さに応じて補正する画素の数を決めることを特徴とす
    る撮像装置。
  6. 【請求項6】請求項2記載の撮像装置において、 上記画像データコントローラの入力側には、補正する画
    素の数を指定するための操作部材が接続され、該操作部
    材により指定された画素の数を対象として補正処理が実
    行されることを特徴とする撮像装置。
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