JP2004088560A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄積電荷を複数のフィールドごとに読出せる撮像素子を有する場合に、撮像素子の出力信号に含まれる暗ノイズの除去を迅速に精度良く行える撮像装置を提供する。
【解決手段】シャッターボタンが押下され露光時間Ｔｅ１が経過すると、ＣＣＤ（撮像素子）の各画素で蓄積された電荷信号が読出される。この電荷読出し時Ｔｒ１には、第１〜第３フィールドの蓄積電荷が順に読出され、露光データが取得される。次に、シャッターの閉状態を維持したまま遮光撮影を行う。そして、遮光撮影時間Ｔｅ２が経過すると、例えばＣＣＤで１／９に間引かれて各画素の蓄積電荷が読出され、暗ノイズのデータ（遮光データ）が取得できる。この遮光データに基づき算出された暗ノイズ補正値を露光データから減算することで、撮像素子の出力信号に含まれる暗ノイズの除去を迅速に精度良く行える。
【選択図】　　　　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光部の全画素の画像信号を複数のフィールドに分けてフィールドごとに読出す全画素読出しタイプの撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルカメラの受光部における画素数が飛躍的に高くなっている。その一方で、受光部全体のサイズは画素数に応じて増大させないために、受光部における画素密度の増大によって各単位受光素子（単位ＣＣＤセル）の受光面積が小さくなってしまい、その結果として撮像感度が低下することになる。そこで、このような感度の低下を防ぐために、光電変換機能に寄与しない領域としての受光部の電荷転送路の面積を縮小させる技術が知られている。しなしながら、電荷転送路の面積を縮小させると受光部の全ラインの電荷信号を並列的に一度に読出すことが困難になるという問題が新たに生じるため、この問題を解決するために、全画素の電荷信号を複数のフィールドに分けてフィールドごとに順次に読出す方式が採用される。
【０００３】
このように、デジタルカメラに代表されるデジタル撮像装置においては、種々の目的から、複数のフィールドに分けて全画素の画像信号をフィールドごとに読出す方式（以下「フィールド順次の全画素読出し方式」と呼ぶ）が採用されるが、１フレームに対応するフィールド数として、２フィールドや３フィールドだけでなく、もっと多くのフィールド数（Ｎを２以上の任意の整数としたとき、Ｎフィールド）にフレームを分けて全画素を読出す方式が拡大していくと推測される。
【０００４】
ところで、一般的に撮像素子から出力される画像信号には、図１４（ａ）に示すように、被写体の画像内容を反映した成分（以下「被写体成分」）とともに暗ノイズ（より一般的には、単位受光素子の暗電流に起因して生じるノイズ）を含んでいる。そして、このような暗ノイズを含む画像信号をＰＧＡ（Ｐｒｏｇｒａｍａｂｌｅ　Ｇａｉｎ　Ａｍｐ．）で増幅するにあたってＩＳＯ感度を上げると、図１４（ｂ）に示すように、暗ノイズも増幅されて撮影画像を劣化させる要因となる。なお、この暗ノイズは、温度の上昇に伴い増加する特性を有している。
【０００５】
したがって、図１５（ａ）のような暗ノイズのレベルを画素ごとに求め、この暗ノイズの影響を画像信号から除去できれば、図１５（ｂ）に示すような被写体成分が得られるため、画像品質を向上させることが可能となる。
【０００６】
そして、フィールド順次の全画素読出し方式においてこのような暗ノイズの影響を除去する方法としては、図１６（ａ）に示すように、設定されたシャッタースピード（露光時間Ｔｅ１）と同等の時間Ｔｅ２だけ受光部を遮光した状態でＣＣＤに蓄積される暗ノイズを全てのフィールド（Ｎフィールド）、すなわち全画素について読出し、暗ノイズの値を露光データから減算する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−３０８５３３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フィールド順次の全画素読出し方式において暗ノイズの影響を除去する上記の従来方法では、遮光データ（暗データ）として全フィールドの画素について電荷信号を取得するため、図１６（ｂ）に示すように、画像メモリに保存するデータ量は２Ｎフィールド分のサイズとなってしまう。したがって、処理に使用するデータ量が大きくなるため、画像処理時間が長くなってユーザにストレスを与え、シャッターチャンスを逃す原因となる。特に、連写モードなどでは、画像処理時間が長くなると連写スピードに影響が出ることになって、シャッターチャンスを逃すことが多くなる。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、フィールド順次の全画素読出し方式において、暗ノイズの影響を除去しつつ迅速に高品質な画像をユーザに提供可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、撮像装置であって、（ａ）受光部の画素配列の信号を複数のフィールドに分けてフィールドごとに読出し可能な撮像手段と、（ｂ）前記受光部に対する露光状態と遮光状態とを切替える切替手段と、（ｃ）前記受光部が前記露光状態のときに、前記受光部の各画素で蓄積される電荷信号をフィールドごとに順次に読出して、前記複数のフィールドのすべてについて露光データを取得する露光データ取得手段と、（ｄ）前記受光部が前記遮光状態のときに、前記受光部の画素配列において間引かれた画素群で蓄積される電荷信号を読出して遮光データを取得する遮光データ取得手段とを備える。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る撮像装置において、（ｅ）前記遮光データに基づき、前記露光データについて画像処理を行う画像処理手段をさらに備える。
【００１２】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る撮像装置において、前記画像処理は、黒レベル補正、オフセット補正およびホワイトバランス補正からなる群から選択される少なくとも１の補正処理である。
【００１３】
また、請求項４の発明は、請求項２または請求項３の発明に係る撮像装置において、前記画像処理手段は、（ｅ−１）前記遮光データに基づき、前記複数のフィールドのすべての露光データについて前記画像処理を行う手段を有する。
【００１４】
また、請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明に係る撮像装置において、（ｇ）露光時間を設定する設定手段、をさらに備え、前記遮光データ取得手段は、（ｄ−１）前記設定手段で設定される前記露光時間が所定の露光時間より長い場合には、前記画素群に関する前記遮光データの取得を禁止する禁止手段を有する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
＜撮像装置の要部構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置１Ａを示す斜視図である。また、図２は、撮像装置１Ａの背面図である。なお、図１および図２には方位関係を明確にするためにお互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの三軸を示している。
【００１６】
撮像装置１Ａの前面側には、撮影レンズ１０とフラッシュ１１とファインダ窓１３とが設けられている。撮影レンズ１０の内側には撮影レンズ１０を介して入射する被写体像を光電変換して画像信号を生成する撮像素子であるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）２が設けられている。
【００１７】
撮影レンズ１０には光軸方向に沿って駆動可能なレンズ系が含まれており、当該レンズ系を光軸方向に駆動することにより、ＣＣＤ２に結像される被写体像の合焦状態を実現することができるように構成されている。
【００１８】
撮像装置１Ａの上面側には、シャッターボタン１４と、モード切替ボタン１５とが配置されている。シャッターボタン１４は被写体の撮影を行うときにユーザが押下操作を行って撮像装置１Ａに撮影指示を与えるボタンである。
【００１９】
モード切替ボタン１５は、撮影モード、再生モードなどのモード切替えを行うためのボタンである。この撮影モードには、後述する暗ノイズ補正モードも含まれ、モード切替ボタン１５をユーザが操作することで暗ノイズ補正モードに設定できる。
【００２０】
撮像装置１Ａの側面部には、ユーザによるシャッターボタン１４の押下操作に伴う本撮影動作で得られる画像データを記録するためのメモリカード９を着装する着装部１６が形成されている。さらに、着装部１６からメモリカード９を取り出す際に押下するカード取り出しボタン１７が配置されており、着装部１６からメモリカード９を取り出すことができる。
【００２１】
撮像装置１Ａの背面には、本撮影前に被写体を動画的態様で表示するライブビュー表示や、撮影した画像等の表示を行うための液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１８と、シャッタースピードなど撮像装置１Ａの各種設定状態を変更するための操作ボタン１９と、ファインダ窓１３とが設けられている。
【００２２】
図３は、撮像装置１Ａの機能ブロックを示す図である。
【００２３】
撮像装置１Ａは、ＣＣＤ２にデータ伝送可能に接続するＡＦＥ（アナログフロントエンド）３と、ＡＥＦ３と伝送可能に接続する画像処理ブロック４と、これら各部を統括制御するカメラマイコン５とを備えている。
【００２４】
ＣＣＤ２は、撮影レンズ１０に対向する面に受光部２ａが設けられており、この受光部２ａには複数の画素が配列されている。また、受光部２ａを構成する画素配列は、３つのフィールドに分けられており、各画素で蓄積される電荷信号（画像信号）をフィールドごとに順次に読出し（フィールド読出し）可能な構成となっている。
【００２５】
図４は、ＣＣＤ２の電荷読出し方法を説明するための図であり、実際には数百万以上の画素が配列されているが、図示の便宜上、その一部のみが示されている。
【００２６】
受光部２ａの各画素には、赤（Ｒ）、緑（Ｇｒ、Ｇｂ）、青（Ｂ）のカラーフィルターが周期的な分布で配設されている。
【００２７】
ＣＣＤ２の各セルに蓄積された電荷信号を読出す場合には、まず図４（ａ）に示すように、受光部２ａにおいて１、４、７、・・の各ライン、すなわち３ｎ＋１ライン目（ｎは整数）の電荷信号が読出されて、Ａフィールド（第１フィールド）画像２１が構成される。次に、図４（ｂ）に示すように、受光部２ａにおいて２、５、８、・・の各ライン、すなわち３ｎ＋２ライン目の電荷信号が読出されて、Ｂフィールド（第２フィールド）画像２２が構成される。最後に、図４（ｃ）に示すように、受光部２ａにおいて３、６、９、・・の各ライン、すなわち３ｎライン目の電荷信号が読出されて、Ｃフィールド（第３フィールド）画像２３が構成される。
【００２８】
また、ＣＣＤ２は、受光部２ａの画素配列において間引かれた画素群を高速に読出す高速間引き読出しが可能な構成となっている。
【００２９】
図５は、ＣＣＤ２の高速間引き読出し方法を説明するための図である。
【００３０】
ＣＣＤ２における高速間引き読出しでは、本撮影時の画像データに対して１／９に間引いて読出す処理を行う。具体的には、画素読出しラインＬａおよび画素読出しラインＬｂのように、隣接する画素読出しラインの間に、画素読出しが行われないラインが８つ存在する、つまり８ライン（画素）分飛ばされることにより、１／９に間引かれることとなる。
【００３１】
この高速間引き読出しモードでは、例えばラインＬａ、Ｌｂ上の各画素のように、受光部２ａの全色（Ｒ・Ｇ・Ｂ）の画素が読出せるとともに、フィールド読出しで１フィールドを読出す場合より高速に画素データを取得できる。
【００３２】
図３に戻って説明を続ける。
【００３３】
ＡＦＥ３は、信号処理部３１と、信号処理部３１にタイミング信号を送るＴＧ（タイミング発生器）３２とを備えるＬＳＩ（大規模集積回路）として構成されている。このＴＧ３２は、ＣＣＤ２にＣＣＤ駆動信号を送り、この駆動信号に同期してＣＣＤ２から電荷信号が出力されることとなる。
【００３４】
信号処理部３１は、ＣＤＳ（相関２重サンプリング器）、アンプ部として働くＰＧＡ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ−Ｇａｉｎ−Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）、およびＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換器）を有している。ＣＣＤ２から出力された各フィールドの出力信号は、ＴＧ３２からのサンプリング信号に基づきＣＤＳでサンプリングされ、ＰＧＡで所望の増幅が行われる。このＰＧＡは、カメラマイコン５からのシリアル交信を介して数値データにて増幅率の変更が可能な構成となっている。そして、ＰＧＡで増幅されたアナログ信号はＡＤＣでデジタル信号に変換された後、画像処理ブロック４に送られる。
【００３５】
画像処理ブロック４は、画像メモリ４１と、画像メモリ４１に伝送可能に接続する画像処理部４２および暗データ演算部４３と、圧縮／伸張部４４とを有している。
【００３６】
画像メモリ４１は、高速間引き読出しされた画像データやフィールド読出しされた各フィールド２１〜２３のデータを一時的に格納する部位である。フィールド読出しでは、全てのフィールド画像が画像メモリ４１に格納された後、一枚の全画素画像を生成するために、画像処理部４２に送られる。
【００３７】
画像処理部４２では、画像メモリ４１から送られる画像信号をＣＣＤ２のカラーフィルター特性に基づいた補間処理を行ってカラー化するとともに、各フィールド２１〜２３の画像を合成して１つのフレーム画像を生成する。また、画像処理部４２は、所望の画像の明るさや色バランスを得るためのＡＥ・ＷＢ調整、自然な階調を得るためのγ補正、輪郭強調や彩度調整を行うためのフィルター処理など各種の画像処理を行う。さらに、画像処理部４２は、暗ノイズ補正モードの場合、暗データ演算部４３で算出された補正値に基づく黒補正とＷＢ（ホワイトバランス）補正とを実施する（後で詳述）。
【００３８】
暗データ演算部４３は、後述するように高速間引き読出しで取得された画素データに基づき、暗ノイズ補正値（黒補正値およびＷＢ補正値）を算出する部位である。
【００３９】
表示部６０は、ＬＣＤ１８を有しており、ＣＣＤ２で取得され画像処理部４２で画像処理された撮影画像を表示する。
【００４０】
圧縮／伸張部４４は、画像処理部４２で画像処理された画像を、例えばＪＰＥＧ方式で圧縮し、記録媒体であるメモリカード９に保存する。また、圧縮／伸張部４４は、表示部６０に再生表示させるために、メモリカード９に保存される画像データの伸張を行う。
【００４１】
また、撮像装置１Ａは、カメラマイコン５に接続するレンズ駆動部６１およびシャッター制御部６２を備えるとともに、測光部６３と操作部６４と電源部６５とを備えている。
【００４２】
レンズ駆動部６１は、撮影レンズ１０の各レンズ位置を変更させるためのものであり、このレンズ駆動部６１によってＡＦやズームが行える。
【００４３】
シャッター制御部６２は、メカニカルシャッター（以下では単に「シャッター」という）１２を開閉させるための部位である。このシャッター制御部６２とシャッター１２とで、ＣＣＤ２の受光部２ａに対する露光状態と遮光状態とを切替える切替手段として機能することとなる。
【００４４】
測光部６３は、測光センサを有しており、被写体に関する測光を行う。
【００４５】
操作部６４は、シャッターボタン１４、モード切替ボタン１５や操作ボタン１９などの各種の操作部材で構成されている。
【００４６】
電源部６５は、バッテリーを有しており、撮像装置１Ａの各部に給電する。
【００４７】
カメラマイコン５は、ＣＰＵおよびメモリを有しており、撮像装置１Ａの各部を統括制御する部位である。また、カメラマイコン５は、操作部６４からの入力に基づきシャッタースピードを設定するシャッタースピード（ＳＳ）設定部５ａを有している。このＳＳ設定部５ａは、露光時間を設定する設定手段として機能する。
【００４８】
＜暗ノイズ補正モードでの画像処理について＞
暗ノイズ補正モードでの画像処理を説明する前に、この補正に必要な暗ノイズに関する暗データ（遮光データ）を取得する方法を説明する。
【００４９】
図６は、遮光データを取得する方法を説明するための図である。図６（ａ）は、垂直同期信号ＶＤ、ＣＣＤ２の出力およびシャッター１２の開閉に関するタイミングチャートを示しており、図６（ｂ）は、画像メモリ４１の保存状況を説明する図を示している。
【００５０】
図６（ａ）に示すように、ライブビュー時Ｔｖ、およびシャッターボタン１４が押下されＣＣＤ２で電荷信号が蓄積される露光撮影時Ｔｅ１には、シャッター１２が開状態となっている。そして、露光状態を維持しつつ露光時間Ｔｅ１が経過すると、シャッター１２を閉状態にして受光部２ａの各画素で蓄積された電荷信号が画像信号として読出される。この電荷読出し時Ｔｒ１には、フィールド読出しによりＡ〜Ｃフィールドの画像２１〜２３が読出され、露光データが取得されることとなる。
【００５１】
次に、シャッター１２における遮光状態を維持したまま、ＣＣＤ２で電荷蓄積の読出しを行う。この期間における暗ノイズに起因した電荷蓄積を、露光状態における「被写体の撮影」に対応させて「遮光撮影」と呼び、この遮光撮影を行う時間を「遮光撮影時間Ｔｅ２」と呼ぶことにする。この遮光撮影時間Ｔｅ２は、露光データと同じ条件で暗ノイズに関するデータを取得できるように、露光時間Ｔｅ１に相当する時間とするのが好ましい。そして、遮光撮影時間Ｔｅ２が経過すると、高速間引き読出しにより受光部２ａで蓄積電荷が読出される。この電荷読出しＴｒ２により、後述する補正処理に必要な遮光データが取得できることとなる。
【００５２】
このように取得された露光データと遮光データとは、図６（ｂ）に示すように、順に画像メモリ４１に保存される。この場合、遮光データは、露光データの１／９のサイズとなるため、従来技術に比べてデータサイズを大幅に削減できることとなる。
【００５３】
また、撮像装置１Ａでは、上記の高速間引き読出しだけでなく、図１６（ａ）に示すようにシャッター１２における遮光状態を維持したまま、フィールド読出しによりＡ〜Ｃフィールド全ての画素つまりＣＣＤ２の全画素についての遮光データを取得できる。このように取得された露光データと遮光データとは、図１６（ｂ）に示すように、順に画像メモリ４１に保存される。この場合、遮光データは、露光データと同じサイズとなるが、シャッタースピード（露光時間）が長い場合には、画素欠陥のない遮光データを取得できる利点がある。
【００５４】
暗データ演算部４３は、画像メモリ４１に保存された遮光データに基づき、露光データの暗ノイズ補正値を算出する。この暗ノイズ補正値は、例えば遮光データにおける各画素レベルの平均値として算出される。
【００５５】
そして、画像処理部４２は、この暗ノイズ補正値を、画像メモリ４１に保存されたＡ〜Ｃフィールド全ての露光データから減算する補正処理を行う。これにより、精度良く黒補正が行え、高品質な画像が生成できることとなる。
【００５６】
また、画像処理部４２では、暗データ演算部４３で算出された上記の暗ノイズ補正値をＡ〜Ｃフィールド全ての露光データのＲＧＢの各画素値から減算することで実際の被写体にマッチしたＲＧＢの各信号成分を算出し、これに基づきＷＢ補正を行う。その結果、ＷＢ補正を精度良く行えることとなる。
【００５７】
＜撮像装置１Ａの動作＞
図６は、撮像装置１Ａの基本的な動作を説明するためのフローチャートである。本動作は、カメラマイコン５で実行される。
【００５８】
ステップＳ１では、ユーザが操作ボタン１９を操作することにより、ＳＳ設定部５ａにおいてシャッタースピードを設定する。このシャッタースピードは、図５の露光時間Ｔｅ１に対応するものである。
【００５９】
ステップＳ２では、シャッターボタン１４がユーザにより押下された、つまりレリーズ動作が行われたかを判定する。ここで、シャッターボタン１４が押下された場合には、ステップＳ３に進み、押下されていない場合には、ステップＳ２に戻る。
【００６０】
ステップＳ３では、暗ノイズ補正モードであるか否かを判定する。ここでは、ユーザがモード切替ボタン１５を操作して、暗ノイズ補正モードに設定されているかを判断する。ここで、暗ノイズ補正モードに設定されている場合には、ステップＳ４に進み、暗ノイズ補正モードに設定されていない場合には、ステップＳ１３に進む。
【００６１】
ステップＳ４では、ステップＳ１でＳＳ設定部５ａに設定されたシャッタースピードｔが、予め定められているシャッタースピードｔｓより小さいかを判定する。このシャッタースピードｔｓは、例えば１秒などの時間が設定される。ここで、シャッタースピードｔ＜ｔｓである場合には、ステップＳ５に進む。また、ｔ≧ｔｓの場合、つまり露光時間ｔが露光時間ｔｓより長い場合には、高速間引き読出しによる遮光データの取得を禁止し、ステップＳ９に進む。
【００６２】
ステップＳ５では、全フィールドの露光撮影を行う。具体的には、図６（ａ）の露光撮影Ｔｅ１および電荷読出しＴｒ１の動作により、Ａ〜Ｃフィールド２１〜２３の蓄積電荷が順に読出される。
【００６３】
ステップＳ６では、ステップＳ３で読出された全フィールドのＣＣＤ出力信号を、ＡＦＥ３で信号処理して画像メモリ４１に保存する。
【００６４】
ステップＳ７では、高速間引き読み出しで遮光撮影を行う。具体的には、図６（ａ）の遮光撮影Ｔｅ２および電荷読出しＴｒ２の動作により、１／９に間引かれたＣＣＤ２の蓄積電荷が読出される。
【００６５】
ステップＳ８では、ステップＳ７で間引き読出しされたＣＣＤ出力信号を、ＡＦＥ３で信号処理して暗データ（遮光データ）として画像メモリ４１に保存する。
【００６６】
ステップＳ９およびステップＳ１０では、ステップＳ５およびステップＳ６と同様の動作を行う。
【００６７】
ステップＳ１１では、全画素読出しで遮光撮影を行う。具体的には、図１６（ａ）の遮光撮影Ｔｅ２および電荷読出しＴｒ２のような動作により、ＣＣＤ２の全画素の蓄積電荷が読出される。
【００６８】
ステップＳ１２では、ステップＳ１１で読出されたＣＣＤ出力信号を、ＡＦＥ３で信号処理して暗データとして画像メモリ４１に保存する。
【００６９】
ステップＳ１３およびステップＳ１４では、ステップＳ５およびステップＳ６と同様の動作を行い、露光データを画像メモリ９に保存する。
【００７０】
ステップＳ１５では、画像処理部４２において、露光データに対する各種の画像処理が施される。
【００７１】
特に、暗ノイズ補正モードに設定されている場合には、暗データ演算部４３で暗ノイズ補正値が算出されているため、この暗ノイズ補正値に基づき画像処理部４２で上述した黒補正およびＷＢ補正が行われる。この場合、暗ノイズ補正値で画像全体が補正されることとなる。これにより、撮影された画像のＳＮ比が向上し、高品質な画像が迅速に生成できることとなる。
【００７２】
ステップＳ１６では、ステップＳ１５で画像処理された露光データが、圧縮／伸張部４４で圧縮されてメモリカード９に記録される。
【００７３】
以上の撮像装置１Ａの動作により、間引き読出しされた遮光データに基づき露光データの補正処理を行うため、ＣＣＤの出力信号に含まれる暗ノイズの除去を迅速に精度良く行える。特に、暗ノイズが大きくなる場合、具体的には撮影条件が高温などの悪条件となる場合などには有効である。
【００７４】
シャッタースピード（露光時間）が長い場合には、高速間引き読出しによって遮光データを取得すると画素欠陥が顕著になる。この画素欠陥とは、例えば夜景などを長時間露光で撮影した場合にランダムに発生する白いキズのことである。そこで、撮像装置１Ａでは、長時間露光の場合にＣＣＤ２の全画素読出し（全フィールド読出し）により遮光データを取得（図７のステップＳ１１）することにより、画素欠陥による画質の劣化を防止している。
【００７５】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る撮像装置１Ｂは、図１〜図３に示す第１実施形態の撮像装置１Ａと類似の構成を有しているが、ＣＣＤ２における高速間引き読出し方法が異なっている。以下では、撮像装置１Ｂにおける高速間引き読出し方法について説明する。
【００７６】
図８は、撮像装置１Ｂでの高速間引き読出し方法を説明するための図である。この図８は、ＣＣＤ２を上方から見た図となっている。
【００７７】
第２実施形態のＣＣＤ２では、Ｘ軸に平行でＹ方向に等間隔に設定された複数（例えば３０）のライン（破線で示す）Ｌｎに沿って画素が読出されることで、Ｙ軸方向の画素が間引かれる。
【００７８】
一般的に、撮像装置においては、カメラ筐体内の熱分布の影響により、図９に示すように暗ノイズがＣＣＤ２で面変化する場合がある。図９では、Ｘ方向において変化する暗ノイズが生じており、偏った（紙面に対して右側が大きい）ノイズ分布となっている。このような場合には、単に遮光データを平均化して暗ノイズ補正値を求める第１実施形態の手法では、黒補正やＷＢ補正を精度良く行えない。
【００７９】
そこで、図８に示すＸ軸に平行な複数のラインＬｎに沿って画素読出しを行うことにより、図１０に示すようにＸ方向の位置に対する暗ノイズ量を検出する。このように取得された暗データ（遮光データ）に基づき、暗データ演算部４３で暗ノイズ補正値が算出される。この暗ノイズ補正値は、単に暗データを平均した１の値でなく、Ｘ方向の各位置ごとに求められた複数の値で構成される。
【００８０】
そして、暗データ演算部４３で求められた暗ノイズ補正値に基づき、画像処理部４２で黒補正およびＷＢ補正が行われる。ここでは、ＣＣＤ２における暗ノイズの面変化を考慮した補正が行えるため、精度の良い画像処理を施せることとなる。
【００８１】
撮像装置１Ｂの動作については、図７のフローチャートに示す動作と類似するが、ステップＳ７の遮光撮影動作が異なっている。
【００８２】
すなわち、撮像装置１Ｂの遮光撮影動作では、図８に示すような高速間引き読出しが行われる。これにより、ＣＣＤ２の暗ノイズが面変化する場合でも、黒補正やＷＢ補正を精度良く行えることとなる。
【００８３】
以上の撮像装置１Ｂの動作により、第１実施形態と同様に、ＣＣＤの出力信号に含まれる暗ノイズの除去を迅速に精度良く行える。さらに、平行な複数のラインに沿ったＣＣＤの高速間引き読出しを行うため、ＣＣＤの暗ノイズが面変化する場合にも、暗データ補正値を精度良く求められる。これにより、露光データに対する黒補正やＷＢ補正を適切に行えることとなる。
【００８４】
また、フィールド読出しによりＡ〜Ｃフィールドの露光データを取得してから高速間引き読出しにより遮光データを取得するまでには、図１１に示すように、それぞれのフィールドにおいて時間Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ分の暗ノイズが蓄積される。すなわち、図８に示す高速間引き読出しにおいては、受光部２ａで疎な画素読出しとなるが、各フィールドごとに暗ノイズの蓄積時間が異なる遮光データを取得できることとなる。よって、露光データに含まれるシャッター閉止後の暗ノイズは各フィールドごとにその蓄積時間Ｔａ’、Ｔｂ’、Ｔｃ’が異なるが、蓄積時間Ｔａ’の露光データには蓄積時間Ｔｃの遮光データに基づき、蓄積時間Ｔｂ’の露光データには蓄積時間Ｔｂの遮光データに基づき、また蓄積時間Ｔｃ’の露光データには蓄積時間Ｔａの遮光データに基づき暗ノイズ補正値を算出する。このように、遮光データに関する暗ノイズ（電荷信号）の蓄積時間に対応する蓄積時間を持つフィールドの露光データについて、遮光データに基づく補正処理を行えば、各フィールドの露光データの補正を一層精度良く行えるとともに、遮光データの有効活用が図れることとなる。
【００８５】
＜変形例＞
◎上記の各実施形態における暗データに基づく画像処理については、黒補正やＷＢ補正だけに限定されず、オフセット補正に適用しても良い。このオフセット補正とは、図３に示すＡＦＥ３においてデジタル変換する際に、画像信号から所定値を減算する処理である。暗データに基づくオフセット補正を行う場合には、暗データ演算部４３で算出された暗ノイズ補正値をＡＦＥ３に入力することが必要で、フィールド読出しによる露光データの取得前に暗ノイズ補正値を算出するのが望ましい。これによっても、上記の各実施形態と同様に、高品質な画像が得られることとなる。
【００８６】
◎上記の第１実施形態においては、３フィールドを有するＣＣＤを使用するのは必須でなく、２フィールドでも４フィールド以上を有するＣＣＤを使用しても良い。この場合、２（Ａ、Ｂ）フィールドを有するＣＣＤにおいては、例えば図１２に示す読出しラインＬｐ、Ｌｑのように８ラインを飛ばして１ラインを読み出した後に、６ラインを飛ばして１ラインを読出すという画素読出しを繰り返すことで、１／８に間引かれることとなる。また、４（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）フィールドを有するＣＣＤにおいても、図１３に示す読出しラインＬｓ、Ｌｔのように８ラインを飛ばして１ラインを読み出した後に、６ラインを飛ばして１ラインを読出すという画素読出しを繰り返すことで、１／８に間引かれる。以上のように、偶数フィールドの場合に不規則な読出しを行うのは、ＣＣＤの全色の画素データを読出すためである。
【００８７】
◎上述した具体的実施形態には、以下の構成を有する発明が含まれている。
【００８８】
（１）画像処理手段は、遮光データに関する電荷信号の蓄積時間に対応する蓄積時間を持つフィールドの露光データについて、遮光データに基づく画像処理を行う手段を有することを特徴とする撮像装置。
【００８９】
これにより、画像処理を一層精度良く行える。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項５の発明によれば、受光部が露光状態のときに受光部の各画素で蓄積される電荷信号をフィールドごとに順次に読出して複数のフィールドのすべてについて露光データを取得するとともに、受光部が遮光状態のときに受光部の画素配列において間引かれた画素群で蓄積される電荷信号を読出して遮光データを取得する。この遮光データを利用すれば、暗ノイズの影響を除去しつつ迅速に高品質な画像をユーザに提供できる。
【００９１】
特に、請求項２の発明においては、遮光データに基づき露光データについて画像処理を行うため、高品質な画像を適切に生成できる。
【００９２】
また、請求項３の発明においては、画像処理が黒レベル補正、オフセット補正およびホワイトバランス補正からなる群から選択される少なくとも１の補正処理であるため、遮光データに基づく画像処理を効果的に行える。
【００９３】
また、請求項４の発明においては、遮光データに基づき複数のフィールドのすべての露光データについて画像処理を行うため、画像全体の品質を高めることができる。
【００９４】
また、請求項５の発明においては、設定手段で設定される露光時間が所定の露光時間より長い場合には、受光部で間引かれた画素群に関する遮光データの取得を禁止するため、画素欠陥が発生するのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る撮像装置１Ａ，１Ｂを示す斜視図である。
【図２】撮像装置１Ａ，１Ｂの背面図である。
【図３】撮像装置１Ａ，１Ｂの機能ブロックを示す図である。
【図４】ＣＣＤ２の電荷読出し方法を説明するための図である。
【図５】ＣＣＤ２の高速間引き読出し方法を説明するための図である。
【図６】遮光データを取得する方法を説明するための図である。
【図７】撮像装置１Ａの基本的な動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態に係る撮像装置１Ｂでの高速間引き読出し方法を説明するための図である。
【図９】ＣＣＤ２の暗ノイズが面変化する具体例を示す図である。
【図１０】高速間引き読出しで検出される暗ノイズを表す図である。
【図１１】各フィールドにおける暗ノイズの蓄積時間を説明するための図である。
【図１２】本発明の変形例に係る高速間引き読出し方法を説明するための図である。
【図１３】本発明の変形例に係る高速間引き読出し方法を説明するための図である。
【図１４】暗ノイズを説明するための図である。
【図１５】暗ノイズの除去について説明するための図である。
【図１６】従来例に係る遮光データの取得方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ　撮像装置
２　ＣＣＤ
２ａ　受光部
５　カメラマイコン
１２　メカニカルシャッター
２１　Ａ（第１）フィールド
２２　Ｂ（第２）フィールド
２３　Ｃ（第３）フィールド
４１　画像メモリ
４２　画像処理部
４３　暗データ演算部

Claims (5)

1. 撮像装置であって、
   （ａ）受光部の画素配列の信号を複数のフィールドに分けてフィールドごとに読出し可能な撮像手段と、
   （ｂ）前記受光部に対する露光状態と遮光状態とを切替える切替手段と、
   （ｃ）前記受光部が前記露光状態のときに、前記受光部の各画素で蓄積される電荷信号をフィールドごとに順次に読出して、前記複数のフィールドのすべてについて露光データを取得する露光データ取得手段と、
   （ｄ）前記受光部が前記遮光状態のときに、前記受光部の画素配列において間引かれた画素群で蓄積される電荷信号を読出して遮光データを取得する遮光データ取得手段と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   （ｅ）前記遮光データに基づき、前記露光データについて画像処理を行う画像処理手段、
   をさらに備えることを特徴とする撮像装置。
3. 請求項２に記載の撮像装置において、
   前記画像処理は、黒レベル補正、オフセット補正およびホワイトバランス補正からなる群から選択される少なくとも１の補正処理であることを特徴とする撮像装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の撮像装置において、
   前記画像処理手段は、
   （ｅ−１）前記遮光データに基づき、前記複数のフィールドのすべての露光データについて前記画像処理を行う手段、
   を有することを特徴とする撮像装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の撮像装置において、
   （ｇ）露光時間を設定する設定手段、
   をさらに備え、
   前記遮光データ取得手段は、
   （ｄ−１）前記設定手段で設定される前記露光時間が所定の露光時間より長い場合には、前記画素群に関する前記遮光データの取得を禁止する禁止手段、
   を有することを特徴とする撮像装置。

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