JP2004228825A

JP2004228825A - 固体電子撮像素子のノイズ低減装置および方法

Info

Publication number: JP2004228825A
Application number: JP2003012977A
Authority: JP
Inventors: Kenkichi Hayashi; 健吉林
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【目的】比較的簡単にノイズを低減する。
【構成】高感度撮像モードが設定されているときには（ステップ２４でＹＥＳ），通常ノイズを低減する必要があるので，通常ノイズが目立つ輝度についてノイズ低減処理が行われる（ステップ２５）。また，露光時間が長いときには（ステップ２６でＹＥＳ），欠陥画素ノイズが起きることがあるので色差データについてノイズ低減処理が行われる（ステップ２７）。ノイズの種類に応じて，比較的適正にノイズ低減処理が行われる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【技術分野】
この発明は，固体電子撮像素子のノイズ低減装置および方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
ディジタル・スチル・カメラには，ＣＣＤなどの固体電子撮像素子が利用されている。固体電子撮像素子の高画素化に伴い，ノイズの除去が重要となってきている。
【０００３】
ノイズを除去するためにメディアン・フィルタを用いるものがある（例えば，特許文献１）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−２３５４７２号公報
【０００５】
しかしながら，ノイズには撮像回路系において生じるランダム・ノイズなどのいわゆる通常ノイズや固体電子撮像素子の画素欠陥などにおいて生じる欠陥画素ノイズなどがある。これらのノイズは発生程度が異なるので，それぞれのノイズに適したノイズ低減処理を行うことが好ましい。しかしながら，それぞれのノイズに適した処理を行うには，コストアップすることがある。
【０００６】
【発明の開示】
この発明は，比較的簡単にノイズを低減することを目的とする。
【０００７】
第１の発明による固体電子撮像素子のノイズ低減装置は，通常ノイズの低減処理を行うかどうかを判定する第１の判定手段，上記第１の判定手段によって通常ノイズの低減処理を行うと判定されたことに応じて，カラー用の固体電子撮像素子から出力されるカラー映像信号のうち輝度信号成分のノイズ低減処理を行う第１のノイズ低減手段，欠陥画素ノイズの低減処理を行うかどうかを判定する第２の判定手段，および上記第２の判定手段によって欠陥画素ノイズの低減処理を行うと判定されたことに応じて上記固体電子撮像素子から出力されるカラー映像信号のノイズ低減処理を行う第２のノイズ低減手段を備えていることを特徴とする。
【０００８】
第１の発明は，上記固体電子撮像素子のノイズ低減装置に適した方法も提供している。すなわち，この方法は，通常ノイズの低減処理を行うかどうかを判定し，通常ノイズの低減処理を行うと判定されたことに応じて，カラー用の固体電子撮像素子から出力されるカラー映像信号のうち輝度信号成分のノイズ低減処理を行い，欠陥画素ノイズの低減処理を行うかどうかを判定し，欠陥画素ノイズの低減処理を行うと判定されたことに応じて上記固体電子撮像素子から出力されるカラー映像信号のノイズ低減処理を行うものである。
【０００９】
第１の発明によると，通常ノイズの低減処理を行うかどうかが判定される。通常ノイズの低減処理を行うと判定されると，カラー映像信号のうち輝度信号成分について通常ノイズ低減処理が行われる。また，欠陥画素ノイズの低減処理を行うかどうかが判定される。欠陥画素ノイズの低減処理を行うと判定されると，カラー映像信号のノイズ低減処理が行われる。
【００１０】
通常ノイズは，色信号よりも輝度信号で目立つのが一般的である。これに対して，欠陥画素ノイズは，輝度信号と色信号とにかかわらず影響が大きい。この発明によると，輝度信号成分についてノイズ低減処理が行われ，カラー映像信号についてノイズ低減処理が行われる。ノイズの種類に応じて，必要なノイズ低減処理が必要な信号成分に対して行われるようになる。
【００１１】
上記第２のノイズ低減手段は，上記カラー映像信号のうち，色信号成分のノイズ低減処理を行うものでもよい。輝度信号成分についてノイズ低減処理がすでに行われている場合には，色信号成分についてノイズ低減処理をすれば済むからである。
【００１２】
上記第２のノイズ低減手段は，上記第１のノイズ低減手段により輝度信号成分についてノイズ低減処理がされたかどうかを判定する第３の判定手段をさらに備えるようにしてもよい。この場合，上記第３の判定手段により輝度信号成分についてノイズ低減処理がされたと判定されたことに応じて，色信号成分についてノイズ低減処理を行い，上記第３の判定手段により輝度信号成分についてノイズ低減処理がされていないと判定されたことに応じて，色信号成分および輝度信号成分についてノイズ低減処理を行うものとなろう。
【００１３】
高感度撮像モードの設定手段，および上記高感度撮像モード設定手段による高感度撮像モードの設定に応じて，上記固体電子撮像素子から出力されるカラー映像信号のレベルを上げるレベル調整回路をさらに備えるようにしてもよい。
【００１４】
この場合，上記第１の判定手段は，上記高感度撮像モード設定手段による高感度撮像モードの設定により，ノイズの低減処理を行うものであると判定するものとなろう。
【００１５】
高感度撮像モードが設定されると，カラー映像信号のレベルが上げられるから，通常ノイズ成分もそのレベルが高くなる。高感度撮像モードが設定された場合には，ノイズの低減処理が行われるから，高感度撮像モードが設定された場合でも通常ノイズが目立たなくなる。
【００１６】
上記固体電子撮像素子の露光時間を設定する露光時間設定手段，および上記露光時間設定手段によって設定された時間の間露光するように上記固体電子撮像素子を制御する露光制御手段をさらに備えるようにしてもよい。
【００１７】
この場合，上記第２の判定手段は，上記露光時間設定手段によって設定された露光時間にもとづいて，ノイズの低減処理を行うものであると判定するものとなろう。
【００１８】
露光時間が長いと固体電子撮像素子の光電変換素子に蓄積される信号電荷の量も増えてしまうことがある。このために欠陥画素が発生することがある。露光時間にもとづいてノイズの低減処理が行われるので，欠陥画素が発生しても欠陥画素ノイズを低減することができる。
【００１９】
第２の発明による固体電子撮像素子のノイズ低減装置は，カラー用の固体電子撮像素子から出力されたカラー映像信号から輝度信号成分を抽出する輝度信号成分抽出手段，ノイズ低減処理を行うかどうかを判定する判定手段，および上記判定手段によりノイズ低減処理を行うと判定されたことに応じて，上記輝度信号成分抽出手段によって抽出された輝度信号成分のノイズ低減処理を行うノイズ低減手段を備えていることを特徴とする。
【００２０】
第２の発明は，上記固体電子撮像素子のノイズ低減装置に適した方法も提供している。すなわち，この方法は，カラー用の固体電子撮像素子から出力されたカラー映像信号から輝度信号成分を抽出し，ノイズ低減処理を行うかどうかを判定し，ノイズ低減処理を行うと判定されたことに応じて，抽出された輝度信号成分のノイズ低減処理を行うものである。
【００２１】
第２の発明においても，輝度信号成分についてノイズ低減処理が行われる。輝度信号成分についてノイズ低減処理が行われるので，ノイズが目立たなくなるようになる。
【００２２】
【実施例の説明】
図１は，この発明の実施例を示すもので，ディジタル・スチル・カメラの電気的構成を示すブロック図である。
【００２３】
ディジタル・スチル・カメラには，高感度撮像モードを設定する感度設定スイッチ１および露光時間を設定する露光時間設定スイッチ２が含まれている。これらのスイッチ１および２から出力される設定信号は，制御回路８に入力する。高感度撮像モードの設定状態および露光時間の設定状態をそれぞれ表すデータはメモリ９に記憶される。
【００２４】
撮像レンズ３によって被写体像を表す光像がＣＣＤ４の受光面上に結像する。
【００２５】
ＣＣＤ４には多数のフォトダイオードが設けられており，これらの多数のフォトダイオードのそれぞれの受光面上には赤色の光成分を透過する特性を有するフィルタ，緑色の光成分を透過する特性を有するフィルタまたは青色の光成分を透過するフィルタが形成されている。ＣＣＤ４には，ドライバ（図示略）から動作パルスが与えられている。シャッタ・レリーズ・ボタン（図示略）が押されると，ドライバから与えられる動作パルスにもとづいて，露光時間設定スイッチ２によって設定された時間の間露光される。露光によってＣＣＤ４のフォトダイオードに蓄積された信号電荷が動作パルスにもとづいて読み出され，カラーの被写体像を表す映像信号として出力される。
【００２６】
ＣＣＤ４から出力されたカラー映像信号は，ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路５において相関二重サンプリングが行われてゲイン調整回路６に入力する。ゲイン調整回路６は，入力したカラー映像信号のレベルを調整するものである。上述した感度設定スイッチ１によって長時間露光（例えば，５秒以上）が設定されていると，カラー映像信号のレベルが上げられるように，ゲイン調整回路６においてゲイン調整される。ゲイン調整されたカラー映像信号は，アナログ／ディジタル変換回路７においてディジタル画像データに変換される。
【００２７】
ディジタル画像データは，制御回路８を介してメモリ９に与えられ，一時的に記憶される。制御回路８によってメモリ９から画像データが読み出され，ディジタル信号処理回路１０に与えられる。ディジタル信号処理回路１０において，ガンマ補正，色バランス調整，輝度データおよび色差データの生成処理などの所定のディジタル信号処理が行われる。ディジタル信号処理回路１０において生成された輝度データおよび色差データはメモリ９に与えられ，再び記憶される。
【００２８】
この実施例におけるディジタル・スチル・カメラにおいては，高感度撮像モードが設定されている場合には，輝度データについてノイズ低減処理が行われる。高感度撮像モードが設定されている場合には，上述したようにゲイン調整回路６において映像信号のレベルが上げられる。このために，いわゆる通常ノイズのレベルの上げられてしまい，通常ノイズが目立ってしまう。この通常ノイズは，色差よりも輝度に対して目立つ。通常ノイズを低減するときには，輝度データについてノイズ低減処理が行われるので，処理の効率が比較的高くなる。
【００２９】
また，露光時間が長く設定されている場合には，輝度データおよび色差データについてノイズ低減処理が行われる。露光時間が長いとＣＣＤ４のフォトダイオードに蓄積される信号電荷の量が多くなる。このために，通常の露光時間であれば，発生しなかった画素欠陥が新たに起きることがある。画素欠陥によるノイズは欠陥画素ノイズと呼ばれる。欠陥画素ノイズは，いわゆる画素抜けなので輝度データだけでなく色差データについてもノイズ低減処理を行う必要がある。
【００３０】
高感度撮像モードが設定されていると，メモリ９から輝度データが読み出され，ノイズ低減処理回路１１に与えられる。ノイズ低減処理回路１１において輝度データのノイズ低減が行われる。ノイズ低減が行われた輝度データは，メモリ９に与えられ，再び記憶される。ノイズ低減処理回路１１は，メディアン・フィルタ，ロウ・パス・フィルタなどの所定のフィルタなどにより構成できるのはいうまでもない。
【００３１】
露光時間が長く設定されていると，メモリ９から色差データが読み出され，ノイズ低減処理回路１１に与えられる。ノイズ低減処理回路１１において色差データのノイズ低減が行われる。ノイズ低減が行われた色差データは，メモリ９に与えられ，再び記憶される。輝度データについてノイズ低減処理が行われていない場合には，輝度データについてもノイズ低減処理が行われる。
【００３２】
メモリ９に再び記憶された輝度データおよび色差データが読み出され，カード・インターフェイス１２を介してメモリ・カード１３に与えられ，記録される。
【００３３】
図２は，ディジタル・スチル・カメラの動作を示すフローチャートである。
【００３４】
高感度撮像が行われるときには，ユーザによって感度設定スイッチ１を用いて高感度撮像モードが設定される。また，露光時間設定スイッチ２を用いてユーザにより露光時間が設定される（ステップ２１）。夜間などの撮像の場合には露光時間が長く設定される。設定された高感度撮像モードを表すデータおよび露光時間を表すデータ（撮像情報）は，上述したようにメモリ９に記憶される。
【００３５】
シャッタ・レリーズ・ボタンが押されると，被写体が撮像され（ステップ２２），被写体像を表すカラー映像信号がＣＣＤ４から出力される。その後，上述のようにして輝度データと色差データが生成され，メモリ９に記憶される。
【００３６】
つづいて，メモリ９に記憶されている撮像情報にもとづいてノイズ低減すべきデータの種類（輝度データか色差データか）が設定され，メモリ９に記憶される（ステップ２３）。具体的には，露光時間が長時間に設定されている場合（上述したように，例えば５秒以上の場合）には，輝度データおよび色差データについてノイズ低減処理が行われるように設定され，高感度撮像モードが設定されている場合には，輝度データについてノイズ低減処理が行われるように設定される。
【００３７】
メモリ９に記憶されている設定状況が参照され，高感度撮像モードが設定されている場合には（ステップ２４でＹＥＳ），メモリ９から輝度データが読み出され，ノイズ低減処理回路１１に与えられる。輝度データがノイズ低減処理される（ステップ２５）。通常ノイズが低減されることとなる。ノイズ低減処理された輝度データはメモリ９に与えられ，再び記憶される。高感度撮像モードが設定されていない場合には（ステップ２４でＮＯ），ステップ２５から２７の処理はスキップされる。
【００３８】
露光時間が長時間であると設定されている場合には（ステップ２６でＹＥＳ），メモリ９から色差データが読み出され，ノイズ低減処理回路１１に与えられる。色差データがノイズ低減処理される（ステップ２７）。欠陥画素ノイズが低減されることとなる。露光時間が長時間に設定されていない場合には（ステップ２６でＮＯ），ステップ２７の処理はスキップされる。
【００３９】
図３は，図２の変形例を示すもので，ディジタル・スチル・カメラの処理手順の一部を示すフローチャートである。この図において，図２に示す処理と同一の処理については同一符号を付して説明を省略する。
【００４０】
図２に示す処理においては，高感度撮像モードが設定されていない場合には，通常ノイズのノイズ低減処理および欠陥画素ノイズのノイズ低減処理の両方のノイズ低減処理が行われないが，図３に示す処理においては，高感度撮像モードが設定されていない場合には（ステップ２４でＮＯ），露光時間が長時間に設定されているかどうかが確認される（ステップ２６）。
【００４１】
露光時間が長時間に設定されている場合には（ステップ２６でＹＥＳ），さらに，輝度データについてノイズ低減処理がすでに行われているかどうかが確認される（ステップ３１）。ノイズ低減処理がすでに行われている場合には，色差データについてノイズ低減処理が行われる（ステップ２７）。ノイズ低減処理が行われていない場合には，輝度データおよび色差データの両方のデータについて欠陥画素補間のためのノイズ低減処理が行われる（ステップ３２）。
【００４２】
上述の実施例においては輝度データと色差データとを生成して，輝度データに対して通常ノイズのノイズ低減処理が行われ，色差データに対して欠陥画素のノイズ低減処理が行われているが，Ｒ，ＧおよびＢの三原色画像データについて同様の処理を行うようにしてもよい。例えば，輝度データと見なすことができるＧ（緑）データについて通常ノイズのノイズ低減処理が行われ，Ｒ，ＧおよびＢデータについて欠陥画素のノイズ低減処理が行われることとなろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】ディジタル・スチル・カメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図２】ディジタル・スチル・カメラの処理手順を示すフローチャートである。
【図３】変形例を示すもので，ディジタル・スチル・カメラの処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１感度設定スイッチ
２露光時間設定スイッチ
４ＣＣＤ
６ゲイン調整回路
８制御回路
１１ノイズ低減回路

Claims

通常ノイズの低減処理を行うかどうかを判定する第１の判定手段，
上記第１の判定手段によって通常ノイズの低減処理を行うと判定されたことに応じて，カラー用の固体電子撮像素子から出力されるカラー映像信号のうち輝度信号成分のノイズ低減処理を行う第１のノイズ低減手段，
欠陥画素ノイズの低減処理を行うかどうかを判定する第２の判定手段，および上記第２の判定手段によって欠陥画素ノイズの低減処理を行うと判定されたことに応じて上記固体電子撮像素子から出力されるカラー映像信号のノイズ低減処理を行う第２のノイズ低減手段，
を備えた固体電子撮像素子のノイズ低減装置。
上記第２のノイズ低減手段は，上記カラー映像信号のうち、色信号成分のノイズ低減処理を行うものである，請求項１に記載の固体電子撮像素子のノイズ低減装置。
上記第２のノイズ低減手段が，
上記第１のノイズ低減手段により輝度信号成分についてノイズ低減処理がされたかどうかを判定する第３の判定手段をさらに備え，
上記第３の判定手段により輝度信号成分についてノイズ低減処理がされたと判定されたことに応じて，色信号成分についてノイズ低減処理を行い，上記第３の判定手段により輝度信号成分についてノイズ低減処理がされていないと判定されたことに応じて，色信号成分および輝度信号成分についてノイズ低減処理を行うものである，
請求項１に記載の固体電子撮像素子のノイズ低減装置。
高感度撮像モードの設定手段，および
上記高感度撮像モード設定手段による高感度撮像モードの設定に応じて，上記固体電子撮像素子から出力されるカラー映像信号のレベルを上げるレベル調整回路をさらに備え，
上記第１の判定手段が，
上記高感度撮像モード設定手段による高感度撮像モードの設定により，ノイズの低減処理を行うものであると判定する，
請求項１に記載の固体電子撮像素子のノイズ低減装置。
上記固体電子撮像素子の露光時間を設定する露光時間設定手段，および
上記露光時間設定手段によって設定された時間の間露光するように上記固体電子撮像素子を制御する露光制御手段をさらに備え，
上記第２の判定手段が，
上記露光時間設定手段によって設定された露光時間にもとづいて，ノイズの低減処理を行うものであると判定する，
請求項１に記載の固体電子撮像素子のノイズ低減装置。
カラー用の固体電子撮像素子から出力されたカラー映像信号から輝度信号成分を抽出する輝度信号成分抽出手段，
ノイズ低減処理を行うかどうかを判定する判定手段，および
上記判定手段によりノイズ低減処理を行うと判定されたことに応じて，上記輝度信号成分抽出手段によって抽出された輝度信号成分のノイズ低減処理を行うノイズ低減手段，
を備えた固体電子撮像素子のノイズ低減装置。
通常ノイズの低減処理を行うかどうかを判定し，
通常ノイズの低減処理を行うと判定されたことに応じて，カラー用の固体電子撮像素子から出力されるカラー映像信号のうち輝度信号成分のノイズ低減処理を行い，
欠陥画素ノイズの低減処理を行うかどうかを判定し，
欠陥画素ノイズの低減処理を行うと判定されたことに応じて上記固体電子撮像素子から出力されるカラー映像信号のノイズ低減処理を行う，
固体電子撮像素子のノイズ低減方法。
カラー用の固体電子撮像素子から出力されたカラー映像信号から輝度信号成分を抽出し，
ノイズ低減処理を行うかどうかを判定し，
ノイズ低減処理を行うと判定されたことに応じて，抽出された輝度信号成分のノイズ低減処理を行う，
固体電子撮像素子のノイズ低減方法。