JP2004343547A - Imaging device - Google Patents

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Norihiko Sugimoto
訓彦 杉本
Hiroaki Kubo
広明 久保
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Minolta Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging device capable of obtaining a high quality image by eliminating dark noise. <P>SOLUTION: A first storing part 351 stores image data outputted in such a manner that first photographing for exposing an object performs charge storage, a second storing part 352 stores dark noise data outputted by second photographing that performs charge storage of almost the same exposure time as that of the first photographing, a nonlinear processing part 105 applies nonlinear processing to the dark noise data and outputs the dark noise data subjected to the nonlinear processing to a subtracting part 106, and the subtracting part 106 subtracts the dark noise data subjected to the nonlinear processing by the nonlinear processing part 105 from image data. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置、特にデジタルカメラにおいて、長秒撮影時に発生するダークノイズを除去する撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、デジタルカメラでは、撮像素子としてCCD(Charge Coupled Device)等が用いられている。一般的に、CCDを用いて撮像される画像データには、暗電流によるダークノイズ、各デバイス上で発生するランダムノイズ及びCCDの画素に固定して発生するFPN(固定パターンノイズ)が含まれ、撮影画像を劣化させる原因となっている。特に、これらのノイズは、熱の影響やPGA(Programable Gain Amp)のISO感度を上げることにより増幅される。
【0003】
図11は、画像データに含まれるダークノイズについて説明するための図であり、図11(a)は、CCDによって撮像された画像データ及びダークノイズを表す図であり、図11(b)は、PGAによって増幅された画像データ及びダークノイズを表す図であり、図11(c)は、ダークノイズデータを表す図である。なお、図11(a)、図11(b)及び図11(c)における画像データG及びダークノイズデータDは、CCDの水平走査によって出力される各画素の電流値Iを表したものであり、図11(a)、図11(b)及び図11(c)における縦軸は電流値Iを表し、横軸は時間tを表している。
【0004】
図11(a)に示すように、被写体を撮像した画像データGにはダークノイズデータDが含まれているため、当該画像データGを表示した場合、表示画像にはダークノイズデータDが細かいノイズとなって現れる。また、図11(b)に示すように、CCDから出力される画像データGをPGAによって増幅した場合、画像データGとともにダークノイズデータDも増幅されるため、さらに撮影画像を劣化させることとなる。さらに、図11(c)に示すように、ダークノイズデータDには、CCDの発熱によって発生する大きなノイズ、ランダムノイズ及び画素に固定して発生する低レベルのFPN(固定パターンノイズ)が含まれている。
【0005】
このような劣化の傾向は、シャッタースピードが低速側にシフトすることによってより顕著に表れる。近年、デジタルカメラのシャッタースピードは、CCDの小型化等によって、より低速側にシフトしていく傾向にあり、この傾向は今後も継続するものと思われ、ノイズによる撮像画像の劣化を防止する方法が望まれている。
【0006】
そこで、従来、ダークノイズを除去する方法としては、被写体を撮像する際に設定したシャッタースピードと同等の時間だけ遮光した状態で撮像したダークノイズデータを取得し、被写体を撮像した画像データからダークノイズデータを減算することでダークノイズを除去している(例えば、特許文献1参照)。
【0007】
図12は、従来のダークノイズの除去について説明するための図である。図12に示すように、従来は、所定のシャッタースピードで被写体を露光することによって得られる画像データから、当該シャッタースピードと同等の時間だけ遮光した状態で露光することによって得られるダークノイズデータを減算器207で減算することによって、ダークノイズが除去された画像データを得ている。
【0008】
【特許文献1】
特開平8−37627号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図11(c)に示すように、上記ダークノイズデータには、CCDから読み出す時の各処理デバイスのランダムノイズやCCDの画素に固定して発生するFPN等が含まれている。そのため、特許文献1におけるダークノイズ除去方法では、大きな傷のようなノイズを除去することはできるが、それ以外のノイズについてはランダムノイズの誤差がエラーとして撮像画像に表れてしまい、画像の劣化がさらに増加してしまうという問題を有している。
【0010】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、ダークノイズを除去することにより高画質の画像を得ることができる撮像装置を提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る撮像装置は、撮像素子と、被写体を露光する第1の撮影によって電荷蓄積されることで前記撮像素子より出力される画像データを記憶する第1の記憶部と、露光を行わない状態で、前記第1の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第2の撮影によって前記撮像素子より出力されるダークノイズデータを記憶する第2の記憶部と、前記第2の記憶部に記憶されている前記ダークノイズデータを非線形処理する非線形処理部と、前記第1の記憶部に記憶されている画像データから、前記非線形処理部によって非線形処理された前記ダークノイズデータを減算する減算部とを備える。
【0012】
この構成によれば、被写体を露光する第1の撮影によって電荷蓄積されることで撮像素子より出力される画像データが第1の記憶部に記憶され、露光を行わない状態で、第1の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第2の撮影によって撮像素子より出力されるダークノイズデータが第2の記憶部に記憶される。非線形処理部によって、第2の記憶部に記憶されているダークノイズデータが読み出されて非線形処理され、第1の記憶部に記憶されている画像データから、非線形処理部によって非線形処理されたダークノイズデータが減算され、ダークノイズデータが減算された画像データが出力される。
【0013】
したがって、ダークノイズを除去することができるとともに、ランダムノイズやFPNについても非線形処理によって除去することができるので、従来のように単に画像データからダークノイズデータを減算するよりも高画質の画像を得ることができる。
【0014】
また、上記の撮像装置において、前記非線形処理部は、輝度レベルにおいて逆γ状の特性曲線で表される非線形パラメータに基づいて前記ダークノイズデータを非線形処理することが好ましい。
【0015】
この構成によれば、輝度レベルにおいて逆γ状の特性曲線で表される非線形パラメータに基づいてダークノイズデータが非線形処理されるため、低輝度レベルにおけるランダムノイズを除去することができ、ランダムノイズの影響によるキャンセルエラーを防ぐことで従来の単なる減算方法よりも高画質な画像を提供することができる。
【0016】
また、上記の撮像装置において、前記非線形処理部は、複数の前記非線形パラメータのうちの1の非線形パラメータをキャリブレーションにより選択し、選択された非線形パラメータに基づいて前記ダークノイズデータを非線形処理することが好ましい。
【0017】
この構成によれば、あらかじめ用意されている複数の非線形パラメータのうちの1の非線形パラメータがキャリブレーションにより選択され、選択された非線形パラメータに基づいて前記ダークノイズデータが非線形処理されるため、オフセットノイズの影響を受けない安定したノイズ除去処理を行うことができる。
【0018】
また、上記の撮像装置において、前記非線形処理部は、少なくとも2点以上のキャリブレーションにより近傍の前記非線形パラメータを選択し、選択された非線形パラメータに基づいて前記ダークノイズデータを非線形処理することが好ましい。
【0019】
この構成によれば、少なくとも2点以上のキャリブレーションにより近傍の非線形パラメータが選択され、選択された非線形パラメータに基づいて前記ダークノイズデータが非線形処理されるため、非線形パラメータを選択する際の精度が増し、最適なノイズ除去処理を行うことができる。
【0020】
また、上記の撮像装置において、シャッター速度を検出するシャッター速度検出部と、前記シャッター速度検出部によって検出されるシャッター速度が所定値以上であるか否かを判断するシャッター速度判断部とをさらに備え、前記第2の記憶部は、前記シャッター速度判断部によってシャッター速度が所定値以上であると判断された場合に、露光を行わない状態で、前記第1の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第2の撮影によって前記撮像素子より出力されるダークノイズデータを記憶することが好ましい。
【0021】
この構成によれば、撮像装置は、シャッター速度を検出するシャッター速度検出部と、シャッター速度検出部によって検出されるシャッター速度が所定値以上であるか否かを判断するシャッター速度判断部とをさらに備えており、シャッター速度判断部によってシャッター速度が所定値以上であると判断された場合に、露光を行わない状態で、第1の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第2の撮影によって前記撮像素子より出力されるダークノイズデータが第2の記憶部に記憶される。すなわち、一般的に、シャッター速度が短い場合はダークノイズの影響が比較的少ないので、シャッター速度が短い場合、ダークノイズを除去する処理を省略し、処理を簡略化することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0023】
図1は本発明に係るデジタルカメラの一実施形態を構成するカメラ本体に内蔵された主要部材の配置を示す上面図、図2は同実施形態の右側面図、図3は同実施形態の背面図である。
【0024】
図1に示すように、本実施形態に係るデジタルカメラ1は、カメラ本体2と、このカメラ本体2の正面略中央に着脱可能に装着されるレンズ3とを備えた一眼レフレックスタイプのカメラであり、図2に示すように、カメラ本体2の上面に、電子ビューファインダ4(EVF;Electronic View Finder)とポップアップタイプのフラッシュ5とを備えている。なお、本実施形態では、デジタルカメラ1は、レンズ3がカメラ本体2に着脱可能に装着される一眼レフレックスタイプのカメラとして説明するが、本発明は特にこれに限定されず、デジタルカメラ1は、レンズ3とカメラ本体2とが一体のコンパクトカメラタイプであってもよい。
【0025】
図1において、カメラ本体2は、正面略中央にレンズ3が装着されるマウント部(図示省略)を備えるとともに、正面左端部に使用者が把持するためのグリップ部11を備えている。マウント部の下部には、装着されたレンズ3との電気的接続を行うための複数個の接点(図示省略)と機械的接続を行うための複数個のカプラ(図示省略)とが設けられている。
【0026】
電気的接点は、レンズ3に内蔵されたレンズROMから当該レンズに関する固有の情報(開放F値や焦点距離等の情報)をカメラ本体2内の全体制御部90(図4参照)に送出したり、レンズ3内のフォーカスレンズの位置やズームレンズの位置の情報を全体制御部90(図4参照)に送出したりするためのものである。
【0027】
カプラは、カメラ本体2内に設けられたフォーカスレンズ駆動用モータ(FM)12の駆動力とズームレンズ駆動用モータ(ZM)13の駆動力とをレンズ3内の各レンズに伝達するためのものである。
【0028】
図1において、グリップ部11の内部には電池収納室14とカード収納室15とが設けられている。電池収納室14にはカメラの電源として、例えば、4本の単3形乾電池16が収納されており、カード収納室15には撮影画像の画像データを記録するためのメモリカードMCが着脱可能に収納されるようになっている。
【0029】
また、マウント部にレンズ3が装着されたときの当該レンズ3の光軸L上であってカメラ本体2内の適所には、カラー撮像素子17が配設されている。
【0030】
カラー撮像素子(以下「CCD」という。)17は、CCD(Charge Coupled Device)が2次元状に配置されたエリアセンサの各CCDの表面に、R(赤),G(緑),B(青)のカラーフィルタが市松模様状に貼り付けられた、いわゆるベイヤー方式と呼ばれる単板式カラーエリアセンサで構成されており、本実施形態では例えば1600(X方向)×1200(Y方向)=1920000個のCCD(以下「画素」ともいう。)を有している。
【0031】
また、CCD17の前面には、例えば、シャッター幕を機械的に移動させるフォーカルプレンシャッター等のメカニカルなシャッターSが設けられている。シャッターSは、シャッター制御ドライバ38(図4参照)によって開閉が制御され、シャッターSが開かれることによって撮影時に必要な露出量がCCD17に与えられ、シャッターSが閉じられることによってCCD17への光が遮光される。なお、本実施形態におけるシャッタースピード(シャッター速度)とは、シャッターSが開状態から閉状態になるまでの時間を表す。
【0032】
図2及び図3に示すように、カメラ本体2のグリップ部11の上面には、シャッタボタン18が設けられている。このシャッタボタン18は、途中まで押し込んだ「半押し状態S1」の操作と、さらに押し込んだ「全押し状態S2」の操作とが可能に構成されており、シャッタボタン18が半押しされると、被写体の静止画を撮影するための準備動作(露出制御値の設定や焦点調節等の準備動作)が実行され、シャッタボタン18が全押しされると、撮影動作(CCD17を露光し、その露光によって得られた画像信号に所定の画像処理を施してメモリカードMCに記録する一連の動作)が実行される。
【0033】
図2及び図3において、電子ビューファインダ4は、ファインダ表示部19、接眼レンズ20、ファインダ窓21を備えている。ファインダ表示部19は、本実施形態では例えば画素数が640(X方向)×480(Y方向)=307200のカラー液晶表示素子からなり、CCD17で撮影された被写体のモニタ画像、すなわちシャッタボタン18が操作されていない撮影待機状態においてCCD17により動画撮影された被写体の画像を表示するものである。接眼レンズ20は、このファインダ表示部19に表示されたモニタ画像をファインダ窓21の外側に導くものである。このような構成により、撮影者はファインダ窓21を覗くことによって、ファインダ表示部19に表示されるモニタ画像により被写体を視認することができる。
【0034】
なお、モニタ画像はファインダ表示部19に表示するためのものであるから、撮影待機状態では、CCD17を通常の静止画撮影と異なる動作モード(以下「静止画モード」という。)で動作させてファインダ表示部19の表示サイズと同一サイズのモニタ画像を撮影するようにしている。すなわち、本実施形態では、ファインダ表示部19は画素数が640×480で構成されているので、撮影待機状態においては、CCD17の全画素で受光は行うが、画像データの読出しは、X,Yの両方向について8画素ピッチ、すなわち1/8の間引き読出しにより行われ、これによって画素数が640×480のモニタ画像を高速で得るようにしている。
【0035】
図3において、カメラ本体2の背面の略中央には、外部表示部(液晶表示部)22が設けられている。外部表示部22は、本実施形態では例えば画素数が400(X方向)×300(Y方向)=120000のカラー液晶表示素子からなり、記録モードにおいて露出制御に関するモード、撮影シーンに関するモードや撮影条件等を設定するためのメニュー画面を表示したり、再生モードにおいてメモリカードMCに記録された撮影画像を再生表示するものである。
【0036】
外部表示部22の左側には電源スイッチ23が設けられている。この電源スイッチ23は記録モード(写真撮影の機能を果たすモード)及び再生モード(記録画像を外部表示部22に再生するモード)を切換設定するモード設定スイッチを兼ねている。すなわち、電源スイッチ23は3点スライドスイッチからなり、接点を中央の「OFF」位置に設定すると、電源がオフになり、接点を上方の「REC」位置に設定すると、電源がオンになるとともに記録モードが設定され、接点を下方の「PLAY」位置に設定すると、電源がオンになるとともに再生モードが設定される。
【0037】
外部表示部22の右側上方位置には4連スイッチ24が設けられている。4連スイッチ24は円形の操作ボタンを有し、この操作ボタンにおける上下左右の4方向の押圧操作が、上スイッチ24U、下スイッチ24D、左スイッチ24L、右スイッチ24Rの操作として、それぞれ検出されるようになっている。
【0038】
4連スイッチ24は多機能化されており、例えば外部表示部22に表示される撮影シーン設定のためのメニュー画面において選択された項目を変更するための操作スイッチとして機能し、複数のサムネイル画像が配列表示されるインデックス画面において選択された再生対象のコマを変更するための操作スイッチとして機能し、左スイッチ24L及び右スイッチ24Rは、レンズ3のズームレンズの焦点距離を変更するためのズームスイッチとして機能する。
【0039】
外部表示部22の右側下方位置には、外部表示部22の表示や表示内容に関する操作を行うためのスイッチとして、取消スイッチ25、確定スイッチ26、メニュー表示スイッチ27及び表示切換スイッチ28が設けられている。
【0040】
取消スイッチ25はメニュー画面で選択された内容を取り消すためのスイッチである。確定スイッチ26はメニュー画面で選択された内容を確定するためのスイッチである。メニュー表示スイッチ27は外部表示部22にメニュー画面を表示させたり、メニュー画面の内容(例えば撮影シーン設定画面や露出制御に関するモード設定画面など)を切り換えるためのスイッチで、メニュー表示スイッチ27の押圧ごとにメニュー画面が切り換わる。
【0041】
表示切換スイッチ28は外部表示部22への表示を行わせたり、その表示をオフにするスイッチで、表示切換スイッチ28の押圧ごとに外部表示部22の表示と非表示とが交互に行われる。なお、電池16の節電を図るため、カメラ起動時には外部表示部22の表示は行われないようになっている。
【0042】
外部表示部22の上側位置には、撮影者による接眼、非接眼を検出するための接眼センサ29が設けられている。接眼センサ29は、赤外LEDを発光する赤外LED発光部(例えば、発光ダイオード)と、LED反射光を受光する受光部(例えば、フォトリフレクタ)で構成される。受光部は、撮影者の顔が近づくことによるLED反射光を受光する。接眼センサ29は、光電変換された出力値に基づいて接眼状態を認識し、接眼検出信号を全体制御部90(図4参照)に出力する。なお、接眼センサ29が設けられる位置としては、上記の外部表示部22の上側位置に限らず、撮影者の接眼状態を検出することができる位置であれば、外部表示部22の左側位置及び右側位置など適宜変更してもよい。
【0043】
図4はデジタルカメラ1の電気的構成を示すブロック図である。なお、図1〜図3と同一物には同一符号を付している。デジタルカメラ1は、レンズ3、撮像部30、画像メモリ35、信号処理部40、発光制御部50、レンズ制御部60、表示部70、操作部80及び全体制御部90などを備えている。
【0044】
レンズ3は、フォーカスレンズ、ズームレンズ及び透過光量を調節するための絞りを備えるとともに、当該レンズに関する固有の情報(開放F値や焦点距離等の情報)が格納されたレンズROM(図示省略)を備えている。レンズROMは、電気的接点を介して全体制御部90に接続されている。
【0045】
撮像部30は、レンズ3を通して入射する被写体光像を光電変換して画像信号(電気画像)として出力するもので、CCD17、タイミングジェネレータ31、アナログ信号処理回路32、A/D変換回路33及びタイミング制御回路34を備えている。
【0046】
CCD17は、タイミングジェネレータ31から入力される駆動制御信号(蓄積開始信号・蓄積終了信号)に基づき被写体光像を所定の露光時間だけ受光して画像信号(電荷蓄積信号)に変換し、その画像信号をタイミングジェネレータ31から入力される読出制御信号(水平同期信号、垂直同期信号、転送信号等)に従って信号処理部40に送出する。このとき、画像信号は各色成分R,G,Bに分離されて信号処理部40に送出される。
【0047】
なお、以下において、説明の便宜上、各画素の受光信号とこれらの集合により撮影画像を構成する画像信号とを区別するため、必要に応じて各画素の受光信号を画素信号(アナログ値)または画素データ(デジタル値)という。
【0048】
タイミングジェネレータ31は、タイミング制御回路34から入力される制御信号に基づき駆動制御信号を生成するとともに、基準クロック信号に基づき読出制御信号を生成し、それぞれCCD17に送出する。タイミングジェネレータ31は、例えば、積分開始/終了(露出開始/終了)のタイミング信号、各画素の受光信号の読出制御信号(水平同期信号、垂直同期信号、転送信号等)等のクロック信号を生成し、CCD17に出力する。
【0049】
アナログ信号処理回路32は、CCD17から出力されるアナログ値の画像信号に所定のアナログ信号処理を施すもので、画像信号のサンプリングノイズの低減を行うCDS(相関二重サンプリング)回路と、画像信号のレベル調整を行うAGC(オートゲインコントロール)回路とを備えている。AGC回路は、レンズ3に内蔵される絞りの絞り値とCCD17の露光時間とで適正露出が得られなかった場合(例えば非常に低輝度の被写体を撮影する場合等)の撮影画像のレベル不足を補償する機能も有する。なお、AGC回路のゲインは全体制御部90により設定される。すなわち、アナログ信号処理回路32は、CDS回路により画像信号のノイズの低減を行い、AGC回路のゲインを調整することにより画像信号のレベル調整を行う。
【0050】
A/D変換回路33は、アナログ信号処理回路32から出力される画像信号をデジタル値の画像信号(以下「画像データ」という。)に変換するもので、各画素で受光して得られる画素信号を例えば12ビットの画素データに変換する。A/D変換回路33は、タイミング制御回路34から入力されるA/D変換用のクロック信号に基づいて各画素信号を12ビットの画像データ(デジタル信号)に変換する。
【0051】
撮像部30における露出制御は、絞りと、CCD17の露光量、すなわち、シャッタースピードに相当するCCD17の電荷蓄積時間とを調節して行われる。被写体輝度が低輝度時に適切なシャッタースピードが設定できない場合は、CCD17から出力される画像信号のレベル調整を行うことにより露光不足による不適正露出が補正される。すなわち、低輝度時は、シャッタースピードとゲイン調整とを組み合わせて露出制御が行われる。画像信号のレベル調整は、アナログ信号処理回路32内のAGC(オートゲインコントロール)回路のゲイン調整において行われる。
【0052】
タイミング制御回路34は、CCD17の撮影動作を制御するもので、全体制御部90から入力される制御信号に基づき撮影制御信号を生成する。この撮影制御信号は、記録モードにおいて撮影待機中に被写体の動画像(以下「ライブビュー画像」という。)を電子ビューファインダ4のファインダ表示部19にモニタ表示するための制御信号、シャッタボタン18が操作されて被写体の静止画(以下「記録画像」という。)を撮影するための制御信号、基準クロック信号、CCD17から送出される画像信号を信号処理部40で信号処理するためのタイミング信号(同期クロック信号)などを含む。このタイミング信号は、アナログ信号処理回路32及びA/D変換回路33に入力される。
【0053】
画像メモリ35は、A/D変換された画像データを一時的に保存するとともに、γ補正回路43から出力される信号処理の終了した画像データを一時的に保存するメモリで、本実施形態では例えば1フレーム分の画像データを記憶し得る容量を有している。なお、1フレーム分の画像データを記憶し得る記憶容量は、本実施形態では例えばCCD17の画素数が1600×1200=1920000であるので、1920000個のカラー画素データを記憶し得る容量になる。
【0054】
信号処理部40は、CCD17から送出される画像信号に所定のデジタル信号処理を施すもので、画像信号の信号処理は当該画像信号を構成する各画素信号ごとに行われる。この信号処理部40は、黒レベル補正回路41、ホワイトバランス(WB)回路42及びγ補正回路43を備えており、黒レベル補正回路41、WB回路42及びγ補正回路43はデジタル信号処理を施す回路を構成する。
【0055】
黒レベル補正回路41は、画像メモリ35に記憶されているA/D変換された各画素データの黒レベルを基準の黒レベルに補正するものである。WB回路42は、撮影画像のホワイトバランスを調整するもので、全体制御部90から入力されるレベル変換テーブルを用いて各色成分R,G,Bの画素データのレベルを変換することで撮影画像のホワイトバランスを調整する。なお、レベル変換テーブルの各色成分の変換係数(特性の傾き)は全体制御部90により撮影画像ごとに設定される。
【0056】
γ補正回路43は、画素データのγ特性を補正することにより階調補正を行うもので、γ特性の異なる例えば5種類のγ補正テーブルをルックアップテーブル(LUT)として有し、設定された撮影シーンに応じて所定のγ補正テーブルにより画素データのγ補正を行う。なお、このγ補正処理において、10ビットの画素データは、8ビット(256階調)の画素データに変換される。γ補正処理前の画素データを10ビットデータとしているのは、非線形性の強いγ特性でγ補正を行った場合の画質劣化を防止するためである。また、各色成分R,G,Bの画素データはWB回路42で所定のレベル変換が行われており、これらの画素データをそれぞれγ補正テーブルでγ補正する。
【0057】
発光制御部50は、全体制御部90から入力される発光制御信号に基づきフラッシュ5の発光を制御するもので、調光回路51及び調光センサ52を含む。なお、発光制御信号には、発光準備の指示、発光タイミング及び発光量が含まれる。
【0058】
調光回路51は、全体制御部90から発光準備の指示信号が送出されるとメインコンデンサを充電して発光可能状態にし、さらに発光タイミング信号が送出されると当該タイミング信号に同期してメインコンデンサの蓄積電荷を放電し、これによってフラッシュ5を発光させる。
【0059】
調光センサ52は、フラッシュ撮影時において、露出開始と同時に被写体からのフラッシュ光の反射光を受光する。全体制御部90は、調光センサ52において受光された反射光の受光量が所定の発光量に達すると、発光停止信号を調光回路51に送出する。調光回路51は、発光停止信号に応答してメインコンデンサの放電を停止させ、これによってフラッシュ5は所要の発光量で発光することとなる。
【0060】
レンズ制御部60は、フォーカスレンズ駆動用モータ(FM)12、ズームレンズ駆動用モータ(ZM)13及び絞り制御ドライバ61を備えている。
【0061】
絞り制御ドライバ61は、レンズ3に内蔵される絞りの絞り値を制御するもので、全体制御部90から入力される絞り値に基づき絞りを駆動し、その開口量を当該絞り値に設定している。
【0062】
FM12は、全体制御部90から入力されるAF制御信号(例えば駆動パルス数等の制御値)に基づいて駆動し、レンズ3に内蔵されるフォーカスレンズを焦点位置に移動させる。
【0063】
ZM13は、全体制御部90から入力されるズーム制御信号(4連スイッチ24の操作情報)に基づいて駆動し、レンズ3に内蔵されるズームレンズを移動させる。ZM13は、全体制御部90から4連スイッチ24の右スイッチ24Rの操作情報が入力されると正方向に駆動してズームレンズを広角(ワイド)側に移動させ、4連スイッチ24の左スイッチ24Lの操作情報が入力されると逆方向に駆動してズームレンズを望遠(テレ)側に移動させる。
【0064】
レンズ3のズーム操作では、4連スイッチ24の右スイッチ24Rを押圧している間だけレンズ3がワイド側に連続的に移動し、4連スイッチ24の左スイッチ24Lを押圧している間だけレンズ3がテレ側に連続的に移動する。
【0065】
表示部70は、上記ファインダ表示部(図4ではEVFとする。)19及び外部表示部(図4ではLCDとする。)22を備えるとともに、VRAM71,72を備えている。
【0066】
VRAM71は、外部表示部22への表示画像を格納するためのバッファメモリで、外部表示部22の画素数に対応して400×300個のカラー画素データが記憶可能なメモリ容量を有し、VRAM72は、ファインダ表示部19への表示画像を格納するためのバッファメモリで、ファインダ表示部19の画素数に対応して640×480個のカラー画素データが記憶可能なメモリ容量を有している。
【0067】
撮影待機状態においては、撮像部30により1/30(秒)毎に撮像された画像の各画素データがアナログ信号処理回路32〜γ補正回路43により所定の信号処理を施された後、画像メモリ35に一時的に記憶されるとともに、全体制御部90を介してVRAM71及びVRAM72に転送され、ファインダ表示部19及び外部表示部22に表示される(いわゆる、ライブビュー表示)。これにより、撮影者は被写体像を視認することができる。また、再生モードにおいては、メモリカードMCから読み出された画像が全体制御部90で所定の信号処理が施された後、VRAM71及びVRAM72に転送され、ファインダ表示部19及び外部表示部22に表示される。
【0068】
操作部80は、シャッタボタン18(図3参照)等で構成され、半押し状態S1と全押し状態S2とが検出可能な2段階スイッチになっている。自動でフォーカスを制御するAF(オートフォーカス)撮影時において、待機状態でシャッタボタン18をS1状態にすると、デジタルカメラ1は、AFのためのレンズ駆動を開始し、全体制御部90による画像メモリ35内の画像のコントラストを評価しながら、コントラストが最も高くなるようにレンズモータによりレンズを駆動し、停止させる。全体制御部90は、S1状態の画像メモリ35内の画像データのレベルを判定することで、シャッタースピードと絞り値とを決定し、さらに、WB回路42におけるホワイトバランスの補正値を決定する。また、撮影者によってフォーカスが設定されるMF(マニュアルフォーカス)撮影時においては、操作部80は、シャッタースピード、絞り値及びISO感度のそれぞれの制御値の設定を受け付ける。
【0069】
全体制御部90は、CPU(Central Processing Unit)などからなり、ROM91、RAM92及び露出制御部93を含む。ROM91は、全体制御部90のCPUの動作を制御する制御プログラムを記憶するものである。RAM92は、演算処理や制御処理などにおける種々のデータを一時的に格納するものである。露出制御部93は、AF撮影時における露出制御値(シャッタースピードと絞り値とISO感度)を設定するための輝度判定と露光量設定とISO感度設定とを行う。なお、露出制御部93によって設定されるシャッタースピード、絞り値及びISO感度は、RAM92に一時的に記憶される。
【0070】
全体制御部90は、ROM91に格納された制御プログラムに従って本デジタルカメラ1の各部の動作を制御するもので、シャッタボタン18が半押しされると、被写体の静止画を撮影するための準備動作(露出制御値の設定や焦点調節等の準備動作)を実行し、シャッタボタン18が全押しされると、撮影動作(CCD17を露光し、その露光によって得られた画像信号に所定の画像処理を施してメモリカードMCに記録する一連の動作)を実行する機能を有する。
【0071】
この全体制御部90は、カードI/F36を介してメモリカードMCに接続されている。カードI/F36は、メモリカードMCへの画像データの書き込み及び画像データの読出しを行うためのインターフェースである。
【0072】
RTC(Real Time Clock)37は、図示しない別の電源で駆動され、撮影日時を管理するための時計回路である。
【0073】
シャッター制御ドライバ38は、シャッターSの駆動を制御するものである。シャッター制御ドライバ38は、全体制御部90から入力されるシャッタースピードに基づいてシャッターSを開閉し、CCD17の露光時間を制御する。
【0074】
図5は、本実施形態における撮像装置100の構成を示すブロック図である。本実施形態における撮像装置100は、撮像部30、画像メモリ35、信号処理部40及び全体制御部90を備えて構成される。
【0075】
画像メモリ35は、被写体を露光する第1の撮影によって電荷蓄積されることでCCD17より出力される画像データを記憶する第1の記憶部351と、シャッターSを閉じた状態で、第1の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第2の撮影によってCCD17より出力されるダークノイズデータを記憶する第2の記憶部352として機能する。
【0076】
全体制御部90は、シャッタースピード(SS)検出部101、シャッタースピード(SS)判断部102、キャリブレーション処理部103、非線形パラメータ選択部104、非線形処理部105、減算部106、温度特性記憶部107及び非線形パラメータ記憶部108を備える。
【0077】
シャッタースピード検出部101は、シャッタースピードを検出するものであり、MF撮影時には、操作部80を用いて撮影者によって設定されたシャッタースピードを検出し、AF撮影時には、露出制御部93によって設定されたシャッタースピードを検出する。
【0078】
シャッタースピード判断部102は、シャッタースピード検出部101によって検出されたシャッタースピードに応じてダークノイズ除去処理を行うか否かを判断する。本実施形態において、シャッタースピード判断部102は、シャッタースピード検出部101によって検出されたシャッタースピードが、ダークノイズの影響を受けることがない所定の値以上であるか否かを判断し、所定の値以上であれば、ダークノイズ除去処理を行い、所定の値より小さければ、ダークノイズ除去処理を行わず、被写体を露光する第1の撮影によって電荷蓄積されることでCCD17より出力される画像データを画像メモリ35に記憶し、当該画像データに信号処理を施すことによって表示部70に表示する。なお、一般的にシャッタースピードが1秒以下である場合、ダークノイズの影響が少ないため、本実施形態における所定の値は1秒に設定されている。
【0079】
キャリブレーション処理部103は、所定の測定時間tにおいて、撮像部30から出力されるダークノイズデータの出力電流値Iを測定し、測定された出力電流値Iからデジタルカメラ1内の温度を測定する。測定時間tと出力電流値Iとの関係を表す関数は、温度毎にあらかじめ温度特性記憶部107に記憶されており、キャリブレーション処理部103は、撮像部30から出力されるダークノイズデータの出力電流値Iを測定し、温度特性記憶部107を参照することによって、測定された出力電流値Iに対応付けられる温度をデジタルカメラ1内の温度として測定する。
【0080】
また、本実施形態では、キャリブレーション処理部103は、第1の測定時間tにおけるダークノイズデータの第1の出力電流値Iと、第1の測定時間tよりも長い第2の測定時間tにおけるダークノイズデータの第2の出力電流値Iを測定し、測定された2点の出力電流値I,Iからデジタルカメラ1内の温度を測定する。所定の測定時間tは、撮像装置100の有する最大シャッタースピード(sec)よりも短くなるように設定されており、例えば、撮像装置100の最大シャッタースピードが30(sec)である場合、第1の測定時間tは5(sec)となり、第2の測定時間tは10(sec)となるように設定されている。また、出力電流値Iは、全画素の出力電流値の平均である全画素平均値や、所定の画素数を抽出し、抽出された画素の出力電流値の平均を算出することによって得られる。
【0081】
非線形パラメータ選択部104は、キャリブレーション処理部103によって測定されたデジタルカメラ1内の温度に基づいて非線形関数(逆γ状の特性曲線)を選択する。非線形関数は、非線形パラメータとして非線形パラメータ記憶部108に温度毎に記憶されており、非線形パラメータ選択部104は、非線形パラメータ記憶部108を参照することによって、測定された温度に対応する非線形パラメータを選択する。非線形パラメータは、低輝度レベルのダークノイズが略一定になるようにダークノイズデータを変換するためのパラメータである。
【0082】
非線形処理部105は、第2の記憶部352に記憶されているダークノイズデータを読み出し、非線形パラメータ選択部104によって選択された非線形パラメータに基づいて、読み出したダークノイズデータを非線形処理する。すなわち、非線形処理部105は、読み出したダークノイズデータを非線形パラメータに応じて変換し、非線形パラメータに応じて変換されたダークノイズデータを出力する。
【0083】
減算部106は、第1の記憶部351に記憶されている画像データから、非線形処理部105によって非線形処理されたダークノイズデータを減算する。
【0084】
温度特性記憶部107は、装置内の温度を測定するために、各温度における測定時間tに対する出力電流値Iの温度特性関数を記憶する。
【0085】
図6は、装置内の温度毎の測定時間tと出力電流値Iとの関係を表す図である。なお、図6において、縦軸は出力電流値Iを表し、横軸は測定時間(キャリブレーション時間)tを表す。
【0086】
図6における温度特性関数Aは、装置内の温度Tが40℃の場合における測定時間tと出力電流値Iとの関係を表し、温度特性関数Bは、装置内の温度Tが30℃の場合における測定時間tと出力電流値Iとの関係を表し、温度特性関数Cは、装置内の温度Tが20℃の場合における測定時間tと出力電流値Iとの関係を表している。
【0087】
温度特性記憶部107は、各温度に対応する測定時間tと出力電流値Iとの温度特性関数A,B,Cを記憶している。なお、本実施形態において、温度特性記憶部107は、デジタルカメラ内の温度が、例えば、0℃〜50℃までの温度範囲における10℃間隔毎の測定時間tと出力電流値Iとの関数をテーブル形式で記憶しており、図6では、その一例として3つの温度特性関数A,B,Cを示している。
【0088】
例えば、キャリブレーション処理部103は、第1の測定時間tにおける第1の出力電流値IがIaであり、第2の測定時間tにおける第2の出力電流値IがIaである場合、装置内の温度Tは40℃であると判断する。同様に、キャリブレーション処理部103は、第1の測定時間tにおける第1の出力電流値IがIbであり、第2の測定時間tにおける第2の出力電流値IがIbである場合、装置内の温度Tは30℃であると判断する。
【0089】
なお、本実施形態では、キャリブレーション処理部103は、第1の測定時間tにおける第1の出力電流値Iと、第2の測定時間tにおける第2の出力電流値Iとの2点における出力電流値Iを測定し、測定された第1の出力電流値Iと第2の出力電流値Iとに基づいて装置内の温度を測定するとしているが、本発明は特にこれに限定されず、3点以上の出力電流値Iを測定し、測定された3点の出力電流値Iに基づいて装置内の温度を測定してもよい。この場合、さらに測定精度を向上させることができる。
【0090】
また、本実施形態において、キャリブレーション処理部103は、測定される出力電流値Iがあらかじめ記憶されている各温度に対応する測定時間tと出力電流値Iとの温度特性関数に当てはまらない場合、あらかじめ記憶されている各温度に対応する測定時間tと出力電流値Iとの温度特性関数から平均補間を行い、装置内の温度の推定を行う。
【0091】
図7は、測定される出力電流値Iがあらかじめ記憶されている各温度に対応する測定時間tと出力電流値Iとの温度特性関数に当てはまらない場合について説明するための図である。なお、図7において、縦軸は出力電流値Iを表し、横軸は測定時間(キャリブレーション時間)tを表す。
【0092】
図7に示すように、5sec(第1の測定時間t)経過時における第1の出力電流値IがIdであり、10sec(第2の測定時間t)経過時における第2の出力電流値IがIdである場合、測定時間tと出力電流値Iとの関係は温度特性関数Dのようになる。同様に、5sec経過時における第1の出力電流値IがIeであり、10sec経過時における第2の出力電流値IがIeである場合、測定時間tと出力電流値Iとの関係は温度特性関数Eのようになる。この温度特性関数D及び温度特性関数Eは、いずれも予め記憶されている温度特性関数A,B,Cには当てはまらないため、温度特性関数A,B,Cからは温度を測定することができない。そこで、キャリブレーション処理部103は、予め記憶されている温度特性関数A,B,Cから平均補間を行うことによって、温度特性関数D,Eを導出し、導出された温度特性関数D,Eにより装置内の温度を推定する。
【0093】
図5に戻って、非線形パラメータ記憶部108は、温度毎の非線形パラメータを記憶する。
【0094】
図8は、非線形パラメータ記憶部に記憶されている非線形パラメータの一例を示す図である。なお、図8において、縦軸はダークノイズデータの出力データを表し、横軸はダークノイズデータの入力データを表す。
【0095】
非線形パラメータ記憶部108には、各温度に対応する非線形パラメータが記憶されている。すなわち、図8に示すように、非線形パラメータ記憶部108は、例えば、温度T=20℃に対応する非線形関数Fで表される非線形パラメータと、温度T=30℃に対応する非線形関数Gで表される非線形パラメータと、温度T=40℃に対応する非線形関数Hで表される非線形パラメータとを記憶している。非線形パラメータ選択部104は、キャリブレーション処理部103によって、装置内の温度Tが20℃であると判断された場合、非線形関数Fで表される非線形パラメータを選択する。すなわち、装置内の温度Tが20℃である場合、非線形パラメータ選択部104によって非線形関数Fで表される非線形パラメータが選択され、非線形処理部105によって、ダークノイズデータの入力データが図8の非線形関数Fに示すような出力データに変換されて出力される。同様に、装置内の温度Tが30℃であると判断された場合、非線形パラメータ選択部104によって非線形関数Gで表される非線形パラメータが選択され、非線形処理部105によって、ダークノイズデータの入力データが図8の非線形関数Gに示すような出力データに変換されて出力される。さらに、装置内の温度Tが40℃であると判断された場合、非線形パラメータ選択部104によって非線形関数Hで表される非線形パラメータが選択され、非線形処理部105によって、ダークノイズデータの入力データが図8の非線形関数Hに示すような出力データに変換されて出力される。
【0096】
なお、図8に示すように、非線形関数は、逆γ状の特性を有し、ダークノイズデータの入力データのレベルが低い場合は、変換後の出力データのレベルが抑圧されるように設定され、ダークノイズデータの入力データのレベルが高い場合は、変換後の出力データのレベルが維持される(略線形となる)ように設定される。
【0097】
また、変換後の出力データのレベルが抑圧される範囲は、装置内の温度が上昇するに従って広がるように設定される。すなわち、入力データに対する出力データの立ち上がりが、装置内の温度が上昇するに従って、遅くなるように設定される。
【0098】
また、本実施形態において、測定される温度Tがあらかじめ記憶されている各温度に対応する非線形パラメータに当てはまらない場合、あらかじめ記憶されている各温度に対応する非線形パラメータから平均補間を行うことで、測定された温度に対応する非線形パラメータがない場合でも、当該温度に対応する非線形パラメータを推定することができる。すなわち、非線形パラメータ記憶部108が非線形関数F,G,Hで表される非線形パラメータを記憶しており、キャリブレーション処理部103によって測定された温度が35℃である場合、非線形パラメータ選択部104は、非線形関数G,Hの平均補間を求めることによって、非線形関数Jで表される非線形パラメータを設定する。非線形処理部105は、ダークノイズデータの入力データを、設定された非線形関数Jで表される出力データに変換して出力する。
【0099】
次に、図1及び図5に示すデジタルカメラによるダークノイズ除去処理の動作について説明する。図9は、図1及び図5に示すデジタルカメラによるダークノイズ除去処理の動作の一例を示すフローチャートである。また、図10は、本実施形態におけるダークノイズ除去処理について説明するための図であり、図10(a)は、撮像面に対するスキャンラインを示す図であり、図10(b)は、ダークノイズデータを表す図であり、図10(c)は、非線形処理が施されたダークノイズデータを表す図である。なお、図10(b)及び図10(c)において、縦軸は電流値Iを表し、横軸は時間tを表している。また、図10(b)及び図10(c)におけるダークノイズデータは、図10(a)に示すCCD17の撮像面171に対して水平方向(X方向)のスキャンラインSLに沿って読み出される電流値Iの経時変化を表している。
【0100】
ステップST1において、全体制御部90は、ダークノイズキャンセルがオンであるかオフであるかを判断する。すなわち、シャッタースピード判断部110は、シャッタースピード検出部101によって検出されたシャッタースピードが1秒以上であるか否かを判断する。ここで、シャッタースピードが1秒以上であれば(ステップST1でYES)、ステップST2に移行し、シャッタースピードが1秒よりも短ければ(ステップST1でNO)、ステップST9に移行する。
【0101】
なお、本実施形態では、ダークノイズキャンセルのオン/オフをシャッタースピードの長さに応じて行っているが、本発明は特にこれに限定されず、撮像した画像からダークノイズを除去する処理を行うか否かの設定をユーザが予め行っているか否かを判断することによって行ってもよい。この場合、ユーザが、ダークノイズキャンセルのオン/オフを設定するためのスイッチがあらかじめ操作部80に設けられており、このスイッチによってよってダークノイズキャンセルがオンに設定されている場合にステップST2に移行し、ダークノイズキャンセルがオフに設定されている場合にステップST9に移行する。
【0102】
ステップST2において、キャリブレーション処理部103は、第1の測定時間tにおける第1の出力電流値Iと、第2の測定時間tにおける第2の出力電流値Iとを測定し、測定された2点の出力電流値Iに基づいて温度特性記憶部107に記憶されている温度特性関数を選択し、選択された温度特性関数に対応する温度を装置内の温度とする。
【0103】
ステップST3において、非線形パラメータ選択部104は、キャリブレーション処理部103によって測定された装置内の温度に基づいて非線形パラメータ記憶部108に記憶されている非線形パラメータを選択する。
【0104】
ステップST4において、全体制御部90は、シャッタボタン18が全押し状態S2であるか否かを判断し、シャッタボタン18が全押し状態S2である旨のオン信号を検出した場合(ステップST4でYES)、ステップST5に移行し、シャッタボタン18が全押し状態S2である旨のオン信号を検出しない場合(ステップST4でNO)、ステップST1に戻ることとなる。
【0105】
ステップST5において、全体制御部90は、シャッタボタン18が撮影者によって全押しされることにより被写体を露光する第1の撮影を行うよう制御し、CCD17は、レンズ3によって撮像面に結像された被写体像を光電変換することによって画素データをアナログ信号処理回路32に出力する。画素データは、アナログ信号処理回路32及びA/D変換回路33によってデジタル信号に変換され、画像データとして画像メモリ35の第1の記憶部351に記憶される。
【0106】
ステップST6において、全体制御部90は、シャッターSを閉じた状態で、第1の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第2の撮影を行うよう制御し、CCD17は、シャッターSが閉じられた状態で光電変換することによって得られる画素データをアナログ信号処理回路32に出力する。画素データは、アナログ信号処理回路32及びA/D変換回路33によってデジタル信号に変換され、ダークノイズデータとして画像メモリ35の第2の記憶部352に記憶される。
【0107】
ステップST7において、非線形処理部105は、第2の記憶部352に記憶されているダークノイズデータを読み出し、読み出されたダークノイズデータに対して非線形処理を行う。すなわち、非線形処理部105は、入力されるダークノイズデータを、非線形パラメータ選択部104によって選択された非線形パラメータに応じて変換し、変換されたダークノイズデータを出力する。非線形処理部105には、図10(b)に示すようなダークノイズデータが入力され、この入力されるダークノイズデータに対して非線形処理が施されることによって、図10(c)に示すようなダークノイズデータが出力される。図10(c)に示すように、非線形処理が施されたダークノイズデータは、オフセットノイズ以外のランダムノイズやFPNが除去されている。
【0108】
ステップST8において、減算部106は、画像メモリ35の第1の記憶部351に記憶されている画像データから非線形処理部105によって非線形処理されたダークノイズデータを減算し、ダークノイズデータが減算された画像データを画像メモリ35に出力する。
【0109】
ここで、ダークノイズデータは、シャッタースピードが長くなるほど顕著に表れる。したがって、シャッタースピードが短い場合はダークノイズの影響を考慮せずに撮影することが可能である。そこで、ステップST1において、シャッタースピードが1秒よりも短いと判断された場合、ダークノイズを除去する必要がないためステップST9に移行する。
【0110】
ステップST9において、全体制御部90は、シャッタボタン18が全押し状態S2であるか否かを判断し、シャッタボタン18が全押し状態S2である旨のオン信号を検出した場合(ステップST9でYES)、ステップST10に移行し、シャッタボタン18が全押し状態S2である旨のオン信号を検出しない場合(ステップST9でNO)、ステップST1に戻ることとなる。
【0111】
ステップST10において、全体制御部90は、シャッタボタン18が撮影者によって全押しされることにより被写体を露光する第1の撮影を行うよう制御し、CCD17は、レンズ3によって撮像面に結像された被写体像を光電変換することによって画素データをアナログ信号処理回路32に出力する。画素データは、アナログ信号処理回路32及びA/D変換回路33によってデジタル信号に変換され、画像データとして画像メモリ35の第1の記憶部351に記憶される。
【0112】
ステップST11において、画像メモリ35は、ダークノイズデータの除去が行われた場合(ステップST2〜ステップST8の処理が行われた場合)、ダークノイズデータが減算された画像データを記憶し、ダークノイズデータの除去が行われなかった場合(ステップST9及びステップST10の処理が行われた場合)、第1の記憶部351に記憶されている画像データをそのまま記憶する。
【0113】
ステップST12において、信号処理部40は、画像メモリ35に記憶されているダークノイズデータが減算された画像データ又はダークノイズデータが減算されていない画像データに対して各種信号処理を施し、信号処理が施された画像データは、表示部70に出力される。表示部70は、信号処理が施された画像データを表示する。
【0114】
このように、本発明に係る撮像装置では、被写体を露光する第1の撮影によって電荷蓄積されることでCCD17より出力される画像データが第1の記憶部351に記憶され、シャッターを閉じた状態で、第1の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第2の撮影によって撮像素子より出力されるダークノイズデータが第2の記憶部352に記憶される。キャリブレーション処理部103によって、ダークノイズデータの出力電流値Iが測定され、測定された出力電流値Iに基づいて装置内の温度が測定される。そして、非線形パラメータ選択部104によって、非線形パラメータ記憶部108に温度毎に記憶されている非線形パラメータのうち、測定された装置内の温度に対応する非線形パラメータが選択される。非線形処理部105は、第2の記憶部352に記憶されているダークノイズデータを読み出し、読み出されたダークノイズデータを非線形パラメータ選択部104によって選択された非線形パラメータに応じて非線形処理し、非線形処理されたダークノイズデータを減算部106に出力する。そして、減算部106によって、第1の記憶部351に記憶されている画像データから、非線形処理部105より出力される非線形処理されたダークノイズデータが減算され、ダークノイズデータが減算された画像データが画像メモリ35に記憶される。
【0115】
したがって、ダークノイズを除去することができるとともに、低輝度レベルで発生するランダムノイズやFPNについても非線形処理によって除去することができるので、撮像画像のS/N比が向上し、従来のように単に画像データからダークノイズデータを減算するよりも高画質の画像を得ることができる。
【0116】
また、非線形パラメータ記憶部108には、輝度レベルにおいて逆γ状の特性を有する非線形関数で表される非線形パラメータが記憶されており、非線形処理部105によって、輝度レベルにおいて逆γ状の特性曲線で表される非線形パラメータに基づいてダークノイズデータが非線形処理されるため、低輝度レベルにおけるランダムノイズを除去することができ、ランダムノイズの影響によるキャンセルエラーを防ぐことで従来の単なる減算方法よりも高画質な画像を提供することができる。
【0117】
また、非線形パラメータ記憶部108にあらかじめ用意されている複数の非線形関数のうちの1の非線形関数がキャリブレーションにより選択され、選択された非線形関数に基づいて前記ダークノイズデータが非線形処理されるため、オフセットノイズの影響を受けない安定したノイズ除去処理を行うことができる。
【0118】
また、少なくとも2点以上のキャリブレーションにより、非線形パラメータ記憶部108にあらかじめ用意されている複数の非線形関数のうちの近傍の非線形関数が選択され、選択された非線形関数に基づいて前記ダークノイズデータが非線形処理されるため、非線形関数を選択する際の精度が増し、最適なノイズ除去処理を行うことができる。
【0119】
また、シャッタースピード判断部102によってシャッタースピードが所定値(本実施形態では1秒)以上であると判断された場合に、シャッターを閉じた状態で、第1の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第2の撮影によってCCD17より出力されるダークノイズデータが第2の記憶部352に記憶される。すなわち、一般的に、シャッタースピードが短い場合はダークノイズの影響が比較的少ないので、シャッタースピードが短い場合、ダークノイズを除去する処理を省略し、処理を簡略化することができる。
【0120】
なお、本実施形態では、シャッターを閉じた状態で、第1の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第2の撮影によって撮像素子より出力されるダークノイズデータが第2の記憶部352に記憶されるとしているが、本発明は特にこれに限定されず、レンズ3とCCD17との間に光を遮る遮光部材を設け、遮光部材により遮光した状態で、第1の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第2の撮影によって撮像素子より出力されるダークノイズデータを第2の記憶部352に記憶してもよい。
【0121】
また、本実施形態では、シャッタースピード判断部110によってシャッタースピードが所定値(本実施形態では1秒)以上であると判断された場合に、シャッターを閉じた状態で、第1の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第2の撮影によってCCD17より出力されるダークノイズデータが第2の記憶部352に記憶されるとしているが、本発明は特にこれに限定されず、レンズ3とCCD17との間に光を遮る遮光部材を設け、シャッタースピード判断部110によってシャッタースピードが所定値(本実施形態では1秒)以上であると判断された場合に、遮光部材により遮光した状態で、第1の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第2の撮影によってCCD17より出力されるダークノイズデータを第2の記憶部352に記憶してもよい。
【0122】
なお、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主に含まれている。
【0123】
(1)撮像素子と、
被写体を露光する第1の撮影によって電荷蓄積されることで前記撮像素子より出力される画像データを記憶する第1の記憶部と、
露光を行わない状態で、前記第1の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第2の撮影によって前記撮像素子より出力されるダークノイズデータを記憶する第2の記憶部と、
前記第2の記憶部に記憶されている前記ダークノイズデータを非線形処理する非線形処理部と、
前記第1の記憶部に記憶されている画像データから、前記非線形処理部によって非線形処理された前記ダークノイズデータを減算する減算部とを備えることを特徴とする撮像装置。
【0124】
(2)前記非線形処理部は、輝度レベルにおいて逆γ状の特性曲線で表される非線形パラメータに基づいて前記ダークノイズデータを非線形処理することを特徴とする上記(1)記載の撮像装置。
【0125】
(3)輝度レベルにおいて逆γ状の特性曲線で表される複数の非線形パラメータを温度毎に記憶する記憶部をさらに備え、
前記非線形処理部は、キャリブレーションにより装置内の温度を測定し、測定された温度に基づいて、前記記憶部に記憶されている複数の非線形パラメータのうちの1の非線形パラメータを選択することを特徴とする上記(1)又は(2)記載の撮像装置。
【0126】
(4)前記非線形処理部は、少なくとも2点以上のキャリブレーションにより近傍の前記非線形パラメータを選択することを特徴とする上記(3)記載の撮像装置。
【0127】
(5)前記被線形処理部は、記憶部に記憶されている複数の非線形パラメータから平均補間することによって前記ダークノイズデータを非線形処理することを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれかに記載の撮像装置。
【0128】
(6)シャッター速度を検出するシャッター速度検出部と、
前記シャッター速度検出部によって検出されるシャッター速度が所定値以上であるか否かを判断するシャッター速度判断部とをさらに備え、
前記第2の記憶部は、前記シャッター速度判断部によってシャッター速度が所定値以上であると判断された場合に、露光を行わない状態で、前記第1の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第2の撮影によって前記撮像素子より出力されるダークノイズデータを記憶することを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれかに記載の撮像装置。
【0129】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、ダークノイズを除去することができるとともに、ランダムノイズやFPNについても非線形処理によって除去することができるので、従来のように単に画像データからダークノイズデータを減算するよりも高画質の画像を得ることができる。
【0130】
請求項2に記載の発明によれば、輝度レベルにおいて逆γ状の特性曲線で表される非線形パラメータに基づいてダークノイズデータが非線形処理されるため、低輝度レベルにおけるランダムノイズを除去することができ、ランダムノイズの影響によるキャンセルエラーを防ぐことで従来の単なる減算方法よりも高画質な画像を提供することができる。
【0131】
請求項3に記載の発明によれば、あらかじめ用意されている複数の非線形パラメータのうちの1の非線形パラメータがキャリブレーションにより選択され、選択された非線形パラメータに基づいて前記ダークノイズデータが非線形処理されるため、オフセットノイズの影響を受けない安定したノイズ除去処理を行うことができる。
【0132】
請求項4に記載の発明によれば、少なくとも2点以上のキャリブレーションにより近傍の非線形パラメータが選択され、選択された非線形パラメータに基づいて前記ダークノイズデータが非線形処理されるため、非線形パラメータを選択する際の精度が増し、最適なノイズ除去処理を行うことができる。
【0133】
請求項5に記載の発明によれば、一般的に、シャッター速度が短い場合はダークノイズの影響が比較的少ないので、シャッター速度が短い場合、ダークノイズを除去する処理を省略し、処理を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るデジタルカメラの一実施形態を構成するカメラ本体に内蔵された主要部材の配置を示す上面図である。
【図2】本発明に係るデジタルカメラの一実施形態を構成するカメラ本体に内蔵された主要部材の配置を示す右側面図である。
【図3】本発明に係るデジタルカメラの一実施形態を構成するカメラ本体に内蔵された主要部材の配置を示す背面図である。
【図4】デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図5】本実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図6】装置内の温度毎の測定時間tと出力電流値Iとの関係を表す図である。
【図7】測定される出力電流値Iがあらかじめ記憶されている各温度に対応する測定時間tと出力電流値Iとの温度特性関数に当てはまらない場合について説明するための図である。
【図8】非線形パラメータ記憶部に記憶されている非線形パラメータの一例を示す図である。
【図9】図1及び図5に示すデジタルカメラによるダークノイズ除去処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【図10】本実施形態におけるダークノイズ除去処理について説明するための図である。
【図11】画像データに含まれるダークノイズについて説明するための図である。
【図12】従来のダークノイズの除去について説明するための図である。
【符号の説明】
17 CCD
30 撮像部
31 タイミングジェネレータ(TG)
32 アナログ信号処理回路
33 A/D変換回路
34 タイミング制御回路
35 画像メモリ
40 信号処理部
90 全体制御部
101 シャッタースピード検出部
102 シャッタースピード判断部
103 キャリブレーション処理部
104 非線形パラメータ選択部
105 非線形処理部
106 減算部
107 温度特性記憶部
108 非線形パラメータ記憶部
351 第1の記憶部
352 第2の記憶部
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an imaging apparatus, and more particularly to an imaging apparatus that removes dark noise generated during long-time shooting in a digital camera.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a digital camera, a charge coupled device (CCD) or the like has been used as an image sensor. In general, image data captured using a CCD includes dark noise due to dark current, random noise generated on each device, and FPN (fixed pattern noise) generated fixedly in the pixels of the CCD. This is a cause of deterioration of the captured image. In particular, these noises are amplified by the influence of heat or by increasing the ISO sensitivity of PGA (Programmable Gain Amp).
[0003]
11A and 11B are diagrams for explaining dark noise included in image data. FIG. 11A is a diagram illustrating image data and dark noise captured by a CCD, and FIG. FIG. 11C is a diagram illustrating image data and dark noise amplified by the PGA, and FIG. 11C is a diagram illustrating dark noise data. Note that the image data G and the dark noise data D in FIGS. 11A, 11B, and 11C represent the current value I of each pixel output by the horizontal scanning of the CCD. 11 (a), 11 (b) and 11 (c), the vertical axis represents the current value I, and the horizontal axis represents time t.
[0004]
As shown in FIG. 11A, dark noise data D is included in image data G obtained by capturing an image of a subject. Therefore, when the image data G is displayed, dark noise data D is included in the displayed image with fine noise. Appears as. Further, as shown in FIG. 11B, when the image data G output from the CCD is amplified by PGA, the dark noise data D is also amplified together with the image data G, so that the captured image is further deteriorated. . Further, as shown in FIG. 11C, the dark noise data D includes large noise generated by heat generation of the CCD, random noise, and low-level FPN (fixed pattern noise) fixedly generated in pixels. ing.
[0005]
Such a tendency of deterioration becomes more remarkable when the shutter speed shifts to a lower speed side. In recent years, the shutter speed of digital cameras has tended to shift to lower speeds due to the miniaturization of CCDs, etc., and this trend is expected to continue in the future, and a method for preventing deterioration of a captured image due to noise. Is desired.
[0006]
Therefore, conventionally, as a method of removing dark noise, dark noise data captured in a state where light is shielded for a time equivalent to the shutter speed set when capturing an object is acquired, and dark noise data is obtained from image data obtained by capturing the object. Dark noise is removed by subtracting data (for example, see Patent Document 1).
[0007]
FIG. 12 is a diagram for explaining conventional dark noise removal. As shown in FIG. 12, conventionally, dark noise data obtained by exposing in a state where light is shielded for a time equivalent to the shutter speed is subtracted from image data obtained by exposing a subject at a predetermined shutter speed. The image data from which the dark noise has been removed is obtained by the subtraction in the unit 207.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-8-37627
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, as shown in FIG. 11C, the dark noise data includes random noise of each processing device when reading out from the CCD, FPN fixedly generated in pixels of the CCD, and the like. For this reason, the dark noise removal method disclosed in Patent Document 1 can remove noise such as a large scratch, but for other noises, a random noise error appears as an error in the captured image, and image deterioration is caused. There is a problem that it will increase further.
[0010]
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to provide an imaging device that can obtain a high-quality image by removing dark noise.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
An image pickup apparatus according to the present invention includes an image pickup device, a first storage unit that stores image data output from the image pickup device by accumulating charges by a first photographing that exposes a subject, and does not perform exposure. A second storage unit that stores dark noise data output from the image sensor by the second imaging in which the electric charge is stored for substantially the same exposure time as the first imaging in the state, and the second storage unit And a subtraction unit for subtracting the dark noise data nonlinearly processed by the nonlinear processing unit from the image data stored in the first storage unit. Unit.
[0012]
According to this configuration, the image data output from the image sensor due to the charge accumulation by the first photographing that exposes the subject is stored in the first storage unit, and the first photographing is performed without performing the exposure. Dark noise data output from the image sensor by the second photographing in which charge accumulation is performed for substantially the same exposure time as that described above is stored in the second storage unit. The dark noise data stored in the second storage unit is read out by the non-linear processing unit and subjected to the non-linear processing. The dark noise data subjected to the non-linear processing by the non-linear processing unit is converted from the image data stored in the first storage unit. The noise data is subtracted, and image data from which the dark noise data is subtracted is output.
[0013]
Therefore, not only can dark noise be removed, but also random noise and FPN can be removed by non-linear processing, so that a higher quality image can be obtained than by simply subtracting dark noise data from image data as in the related art. be able to.
[0014]
Further, in the above-described imaging apparatus, it is preferable that the non-linear processing unit performs non-linear processing on the dark noise data based on a non-linear parameter represented by an inverse γ-shaped characteristic curve at a luminance level.
[0015]
According to this configuration, the dark noise data is nonlinearly processed based on the nonlinear parameter represented by the inverse γ-shaped characteristic curve at the luminance level, so that the random noise at the low luminance level can be removed, and the random noise By preventing the cancellation error due to the influence, it is possible to provide an image with higher image quality than the conventional simple subtraction method.
[0016]
In the above imaging apparatus, the non-linear processing unit may select one of the plurality of non-linear parameters by calibration, and non-linearly process the dark noise data based on the selected non-linear parameter. Is preferred.
[0017]
According to this configuration, one of the plurality of non-linear parameters prepared in advance is selected by calibration, and the dark noise data is non-linearly processed based on the selected non-linear parameter. A stable noise removal process not affected by the noise can be performed.
[0018]
In the above imaging apparatus, it is preferable that the non-linear processing unit selects the nearby non-linear parameter by calibration of at least two points and performs non-linear processing on the dark noise data based on the selected non-linear parameter. .
[0019]
According to this configuration, the nearby nonlinear parameter is selected by the calibration of at least two points, and the dark noise data is subjected to the nonlinear processing based on the selected nonlinear parameter. Therefore, the accuracy in selecting the nonlinear parameter is improved. In addition, optimal noise removal processing can be performed.
[0020]
In the above-described imaging apparatus, the image capturing apparatus further includes a shutter speed detecting unit that detects a shutter speed, and a shutter speed determining unit that determines whether a shutter speed detected by the shutter speed detecting unit is equal to or higher than a predetermined value. The second storage unit stores the charge for substantially the same exposure time as the first shooting in a state where no exposure is performed when the shutter speed determination unit determines that the shutter speed is equal to or higher than a predetermined value; It is preferable to store dark noise data output from the image sensor by the second photographing for accumulation.
[0021]
According to this configuration, the imaging device further includes a shutter speed detection unit that detects a shutter speed, and a shutter speed determination unit that determines whether the shutter speed detected by the shutter speed detection unit is equal to or higher than a predetermined value. A second photographing unit that, when the shutter speed is determined by the shutter speed determining unit to be equal to or higher than a predetermined value, performs charge accumulation for substantially the same exposure time as the first photographing without performing exposure. Accordingly, dark noise data output from the image sensor is stored in the second storage unit. That is, in general, when the shutter speed is short, the influence of dark noise is relatively small. Therefore, when the shutter speed is short, the process of removing dark noise can be omitted, and the process can be simplified.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0023]
FIG. 1 is a top view showing an arrangement of main components included in a camera body constituting an embodiment of a digital camera according to the present invention, FIG. 2 is a right side view of the embodiment, and FIG. 3 is a rear view of the embodiment. FIG.
[0024]
As shown in FIG. 1, a digital camera 1 according to the present embodiment is a single-lens reflex camera including a camera body 2 and a lens 3 that is detachably mounted substantially at the front center of the camera body 2. In addition, as shown in FIG. 2, an electronic view finder (EVF) 4 and a pop-up type flash 5 are provided on the upper surface of the camera body 2. In the present embodiment, the digital camera 1 is described as a single-lens reflex type camera in which the lens 3 is detachably mounted on the camera body 2, but the present invention is not particularly limited to this. The lens 3 and the camera body 2 may be of a single compact camera type.
[0025]
In FIG. 1, the camera body 2 includes a mount (not shown) in which the lens 3 is mounted substantially at the center of the front, and a grip 11 for a user to grip at the left end of the front. A plurality of contacts (not shown) for making an electrical connection with the mounted lens 3 and a plurality of couplers (not shown) for making a mechanical connection are provided below the mount portion. I have.
[0026]
The electrical contact sends specific information (information such as an open F value and a focal length) relating to the lens from a lens ROM incorporated in the lens 3 to an overall control unit 90 (see FIG. 4) in the camera body 2. , For transmitting information on the position of the focus lens and the position of the zoom lens in the lens 3 to the overall control unit 90 (see FIG. 4).
[0027]
The coupler transmits a driving force of a focus lens driving motor (FM) 12 and a driving force of a zoom lens driving motor (ZM) 13 provided in the camera body 2 to each lens in the lens 3. It is.
[0028]
In FIG. 1, a battery storage room 14 and a card storage room 15 are provided inside the grip unit 11. For example, four AA batteries 16 are stored as a camera power supply in the battery storage room 14, and a memory card MC for recording image data of a captured image is detachably mounted in the card storage room 15. It is designed to be stored.
[0029]
A color image sensor 17 is provided at an appropriate position in the camera body 2 on the optical axis L of the lens 3 when the lens 3 is mounted on the mount.
[0030]
A color image sensor (hereinafter referred to as “CCD”) 17 includes R (red), G (green), and B (blue) on the surface of each CCD of an area sensor in which CCDs (Charge Coupled Devices) are two-dimensionally arranged. ) Is a so-called Bayer-type single-plate type color area sensor in which the color filters are pasted in a checkered pattern. In the present embodiment, for example, 1600 (X direction) × 1200 (Y direction) = 1920000 pieces It has a CCD (hereinafter also referred to as “pixel”).
[0031]
On the front surface of the CCD 17, a mechanical shutter S such as a focal plane shutter for mechanically moving a shutter curtain is provided. The opening and closing of the shutter S is controlled by a shutter control driver 38 (see FIG. 4). When the shutter S is opened, an exposure amount necessary for photographing is given to the CCD 17, and when the shutter S is closed, light to the CCD 17 is emitted. It is shaded. Note that the shutter speed (shutter speed) in the present embodiment indicates the time from when the shutter S changes from the open state to the closed state.
[0032]
As shown in FIGS. 2 and 3, a shutter button 18 is provided on the upper surface of the grip section 11 of the camera body 2. The shutter button 18 is configured such that an operation of “half-pressed state S1” partially depressed and an operation of “full-pressed state S2” further depressed are possible. When the shutter button 18 is half-pressed, A preparatory operation for photographing a still image of the subject (preparation operation for setting an exposure control value, adjusting focus, and the like) is performed. When the shutter button 18 is fully pressed, a photographing operation (exposing the CCD 17 and exposing the CCD 17) is performed. A series of operations of performing predetermined image processing on the obtained image signal and recording the image signal on the memory card MC) are executed.
[0033]
2 and 3, the electronic viewfinder 4 includes a finder display unit 19, an eyepiece 20, and a finder window 21. In the present embodiment, the finder display unit 19 is composed of, for example, a color liquid crystal display element having 640 (X direction) × 480 (Y direction) = 307200 pixels, and a monitor image of a subject photographed by the CCD 17, that is, a shutter button 18. This is to display an image of a subject that has been moving image-captured by the CCD 17 in a shooting standby state in which no operation has been performed. The eyepiece 20 guides the monitor image displayed on the finder display section 19 to the outside of the finder window 21. With such a configuration, the photographer can visually recognize the subject from the monitor image displayed on the finder display unit 19 by looking through the finder window 21.
[0034]
Since the monitor image is to be displayed on the viewfinder display unit 19, in the shooting standby state, the CCD 17 is operated in an operation mode different from normal still image shooting (hereinafter, referred to as "still image mode"). A monitor image having the same size as the display size of the display unit 19 is taken. That is, in the present embodiment, since the finder display section 19 has 640 × 480 pixels, in the photographing standby state, all pixels of the CCD 17 receive light, but image data is read out in X and Y directions. Is performed by thinning-out reading at an 8-pixel pitch, that is, 1/8 in both directions, thereby obtaining a monitor image having 640 × 480 pixels at high speed.
[0035]
In FIG. 3, an external display unit (liquid crystal display unit) 22 is provided substantially at the center of the rear surface of the camera body 2. In the present embodiment, the external display unit 22 is composed of, for example, a color liquid crystal display element having 400 (X direction) × 300 (Y direction) = 120,000 pixels. A menu screen for setting, etc., is displayed, and a captured image recorded on the memory card MC is reproduced and displayed in the reproduction mode.
[0036]
A power switch 23 is provided on the left side of the external display unit 22. The power switch 23 also functions as a mode setting switch for switching between a recording mode (a mode for performing a photographing function) and a reproduction mode (a mode for reproducing a recorded image on the external display unit 22). That is, the power switch 23 is composed of a three-point slide switch. When the contact is set at the center “OFF” position, the power is turned off. When the contact is set at the upper “REC” position, the power is turned on and recording is performed. When the mode is set and the contact is set to the lower “PLAY” position, the power is turned on and the reproduction mode is set.
[0037]
A quad switch 24 is provided at an upper right position of the external display unit 22. The quad switch 24 has circular operation buttons, and pressing operations in four directions, up, down, left, and right, with these operation buttons are detected as operations of the upper switch 24U, the lower switch 24D, the left switch 24L, and the right switch 24R, respectively. It has become.
[0038]
The quad switch 24 is multifunctional, and functions as an operation switch for changing an item selected on a menu screen for setting a shooting scene displayed on the external display unit 22, for example. The left switch 24L and the right switch 24R function as operation switches for changing a frame to be reproduced selected on the index screen displayed in an array. The left switch 24L and the right switch 24R function as zoom switches for changing the focal length of the zoom lens of the lens 3. Function.
[0039]
A cancel switch 25, a decision switch 26, a menu display switch 27, and a display changeover switch 28 are provided at lower right positions of the external display unit 22 as switches for performing operations related to display and display contents of the external display unit 22. I have.
[0040]
The cancel switch 25 is a switch for canceling the content selected on the menu screen. The confirmation switch 26 is a switch for confirming the content selected on the menu screen. The menu display switch 27 is used to display a menu screen on the external display unit 22 and to switch the contents of the menu screen (for example, a shooting scene setting screen and a mode setting screen related to exposure control). The menu screen switches to.
[0041]
The display changeover switch 28 is a switch for making the display on the external display unit 22 or for turning off the display. Each time the display changeover switch 28 is pressed, display and non-display of the external display unit 22 are alternately performed. Note that, in order to save power of the battery 16, the display on the external display unit 22 is not performed when the camera is started.
[0042]
An eyepiece sensor 29 for detecting an eyepiece or a non-eyepiece by a photographer is provided at a position above the external display unit 22. The eyepiece sensor 29 includes an infrared LED light emitting unit (for example, a light emitting diode) that emits an infrared LED, and a light receiving unit (for example, a photo reflector) that receives LED reflected light. The light receiving unit receives the LED reflected light when the face of the photographer approaches. The eyepiece sensor 29 recognizes the eyepiece state based on the photoelectrically converted output value, and outputs an eyepiece detection signal to the overall control unit 90 (see FIG. 4). The position at which the eyepiece sensor 29 is provided is not limited to the position above the external display unit 22, but may be any position at which the eyepiece state of the photographer can be detected. The position and the like may be appropriately changed.
[0043]
FIG. 4 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the digital camera 1. The same components as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals. The digital camera 1 includes a lens 3, an imaging unit 30, an image memory 35, a signal processing unit 40, a light emission control unit 50, a lens control unit 60, a display unit 70, an operation unit 80, an overall control unit 90, and the like.
[0044]
The lens 3 includes a focus lens, a zoom lens, and a diaphragm for adjusting the amount of transmitted light, and stores a lens ROM (not shown) in which information specific to the lens (information such as an open F value and a focal length) is stored. Have. The lens ROM is connected to the overall control unit 90 via electrical contacts.
[0045]
The imaging unit 30 photoelectrically converts a subject light image incident through the lens 3 and outputs an image signal (electric image). The CCD 17, the timing generator 31, the analog signal processing circuit 32, the A / D conversion circuit 33, and the timing The control circuit 34 is provided.
[0046]
The CCD 17 receives a subject light image for a predetermined exposure time based on a drive control signal (accumulation start signal / accumulation end signal) input from the timing generator 31 and converts it into an image signal (charge accumulation signal). Is transmitted to the signal processing unit 40 in accordance with a read control signal (horizontal synchronization signal, vertical synchronization signal, transfer signal, etc.) input from the timing generator 31. At this time, the image signal is separated into respective color components R, G, and B and sent to the signal processing unit 40.
[0047]
In the following, for the sake of convenience of description, in order to distinguish the light receiving signal of each pixel from an image signal forming a captured image by a set of these, the light receiving signal of each pixel is converted to a pixel signal (analog value) or a pixel as necessary. Data (digital value).
[0048]
The timing generator 31 generates a drive control signal based on a control signal input from the timing control circuit 34, generates a read control signal based on a reference clock signal, and sends the read control signal to the CCD 17. The timing generator 31 generates, for example, clock signals such as integration start / end (exposure start / end) timing signals and readout control signals (horizontal synchronization signal, vertical synchronization signal, transfer signal, etc.) of the light receiving signal of each pixel. , To the CCD 17.
[0049]
The analog signal processing circuit 32 performs predetermined analog signal processing on an image signal of an analog value output from the CCD 17, and includes a CDS (correlated double sampling) circuit for reducing sampling noise of the image signal, An AGC (auto gain control) circuit for level adjustment is provided. The AGC circuit detects a level shortage of a photographed image when a proper exposure cannot be obtained with the aperture value of the diaphragm built in the lens 3 and the exposure time of the CCD 17 (for example, when photographing a very low-luminance subject). It also has a compensation function. The gain of the AGC circuit is set by the overall control unit 90. That is, the analog signal processing circuit 32 reduces the noise of the image signal by the CDS circuit, and adjusts the level of the image signal by adjusting the gain of the AGC circuit.
[0050]
The A / D conversion circuit 33 converts an image signal output from the analog signal processing circuit 32 into a digital value image signal (hereinafter, referred to as “image data”). Is converted into, for example, 12-bit pixel data. The A / D conversion circuit 33 converts each pixel signal into 12-bit image data (digital signal) based on an A / D conversion clock signal input from the timing control circuit 34.
[0051]
The exposure control in the imaging unit 30 is performed by adjusting the aperture and the exposure amount of the CCD 17, that is, the charge accumulation time of the CCD 17 corresponding to the shutter speed. If an appropriate shutter speed cannot be set when the subject brightness is low, the improper exposure due to insufficient exposure is corrected by adjusting the level of the image signal output from the CCD 17. That is, when the luminance is low, the exposure control is performed by combining the shutter speed and the gain adjustment. The level adjustment of the image signal is performed in the gain adjustment of an AGC (auto gain control) circuit in the analog signal processing circuit 32.
[0052]
The timing control circuit 34 controls a photographing operation of the CCD 17, and generates a photographing control signal based on a control signal input from the overall control unit 90. The photographing control signal includes a control signal for displaying a moving image of a subject (hereinafter, referred to as a “live view image”) on the viewfinder display section 19 of the electronic viewfinder 4 during the photographing standby in the recording mode, and a shutter button 18. A control signal for photographing a still image (hereinafter, referred to as a “recorded image”) of the subject, a reference clock signal, and a timing signal (synchronization) for signal processing of an image signal sent from the CCD 17 by the signal processing unit 40. Clock signal). This timing signal is input to the analog signal processing circuit 32 and the A / D conversion circuit 33.
[0053]
The image memory 35 is a memory for temporarily storing the A / D-converted image data and for temporarily storing the image data that has been subjected to the signal processing and output from the γ correction circuit 43. In the present embodiment, for example, It has a capacity to store image data for one frame. In this embodiment, for example, the number of pixels of the CCD 17 is 1600 × 1200 = 1920000, so that the storage capacity capable of storing one frame of image data is a capacity capable of storing 1920000 color pixel data.
[0054]
The signal processing unit 40 performs predetermined digital signal processing on the image signal sent from the CCD 17, and the signal processing of the image signal is performed for each pixel signal constituting the image signal. The signal processing unit 40 includes a black level correction circuit 41, a white balance (WB) circuit 42, and a gamma correction circuit 43. The black level correction circuit 41, the WB circuit 42, and the gamma correction circuit 43 perform digital signal processing. Configure the circuit.
[0055]
The black level correction circuit 41 corrects the black level of each A / D converted pixel data stored in the image memory 35 to a reference black level. The WB circuit 42 adjusts the white balance of the captured image. The WB circuit 42 uses the level conversion table input from the overall control unit 90 to convert the levels of the pixel data of each of the color components R, G, and B, thereby converting the captured image. Adjust the white balance. The conversion coefficient (gradient of the characteristic) of each color component in the level conversion table is set by the overall control unit 90 for each captured image.
[0056]
The γ correction circuit 43 performs gradation correction by correcting the γ characteristics of the pixel data. The gamma correction of the pixel data is performed using a predetermined gamma correction table according to the scene. In the γ correction processing, 10-bit pixel data is converted into 8-bit (256 gradation) pixel data. The reason why the pixel data before the γ correction processing is 10-bit data is to prevent the image quality from being deteriorated when the γ correction is performed with the highly nonlinear γ characteristic. The pixel data of each of the color components R, G, and B has been subjected to a predetermined level conversion in the WB circuit 42, and these pixel data are respectively γ-corrected by a γ correction table.
[0057]
The light emission control unit 50 controls light emission of the flash 5 based on a light emission control signal input from the overall control unit 90, and includes a light control circuit 51 and a light control sensor 52. The light emission control signal includes a light emission preparation instruction, light emission timing, and light emission amount.
[0058]
The dimming circuit 51 charges the main capacitor when the instruction signal of the light emission preparation is sent from the overall control unit 90 to enable the light emission, and when the light emission timing signal is sent, the main capacitor is synchronized with the timing signal. Is discharged, thereby causing the flash 5 to emit light.
[0059]
The light control sensor 52 receives the reflected light of the flash light from the subject at the same time as the exposure starts during the flash photography. When the amount of reflected light received by the light control sensor 52 reaches a predetermined light emission amount, the overall control unit 90 sends a light emission stop signal to the light control circuit 51. The dimming circuit 51 stops the discharge of the main capacitor in response to the light emission stop signal, whereby the flash 5 emits light with a required light emission amount.
[0060]
The lens control unit 60 includes a focus lens driving motor (FM) 12, a zoom lens driving motor (ZM) 13, and an aperture control driver 61.
[0061]
The aperture control driver 61 controls the aperture value of the aperture built in the lens 3, drives the aperture based on the aperture value input from the overall control unit 90, and sets the aperture to the aperture value. I have.
[0062]
The FM 12 is driven based on an AF control signal (for example, a control value such as the number of drive pulses) input from the overall control unit 90, and moves a focus lens built in the lens 3 to a focal position.
[0063]
The ZM 13 is driven based on a zoom control signal (operation information of the quad switch 24) input from the overall control unit 90, and moves the zoom lens built in the lens 3. When the operation information of the right switch 24R of the quadruple switch 24 is input from the overall control unit 90, the ZM 13 is driven in the forward direction to move the zoom lens to the wide-angle (wide) side, and the left switch 24L of the quadruple switch 24 When the operation information is input, the zoom lens is driven in the reverse direction to move the zoom lens to the telephoto side.
[0064]
In the zoom operation of the lens 3, the lens 3 continuously moves to the wide side only while the right switch 24R of the quadruple switch 24 is pressed, and the lens 3 only moves while the left switch 24L of the quadruple switch 24 is pressed. 3 continuously moves to the tele side.
[0065]
The display unit 70 includes the finder display unit (EVF in FIG. 4) 19 and the external display unit (LCD in FIG. 4) 22 and also includes VRAMs 71 and 72.
[0066]
The VRAM 71 is a buffer memory for storing a display image on the external display unit 22, and has a memory capacity capable of storing 400 × 300 color pixel data corresponding to the number of pixels of the external display unit 22. Is a buffer memory for storing a display image on the finder display unit 19, and has a memory capacity capable of storing 640 × 480 color pixel data corresponding to the number of pixels of the finder display unit 19.
[0067]
In the photographing standby state, the analog signal processing circuit 32 to the γ correction circuit 43 perform predetermined signal processing on each pixel data of an image captured by the imaging unit 30 every 1/30 (second), The data is temporarily stored in the memory 35 and transferred to the VRAM 71 and the VRAM 72 via the overall control unit 90, and displayed on the finder display unit 19 and the external display unit 22 (so-called live view display). Thereby, the photographer can visually recognize the subject image. In the reproduction mode, the image read from the memory card MC is subjected to predetermined signal processing by the overall control unit 90, and then transferred to the VRAM 71 and the VRAM 72, and displayed on the finder display unit 19 and the external display unit 22. Is done.
[0068]
The operation unit 80 is configured by the shutter button 18 (see FIG. 3) and the like, and is a two-stage switch capable of detecting a half-pressed state S1 and a fully-pressed state S2. When the shutter button 18 is set to the S1 state in the standby state during the AF (autofocus) photographing in which the focus is automatically controlled, the digital camera 1 starts the lens driving for the AF and the image memory 35 by the overall control unit 90. The lens is driven by the lens motor and stopped so that the contrast becomes the highest while evaluating the contrast of the image inside. The overall control unit 90 determines the shutter speed and the aperture value by determining the level of the image data in the image memory 35 in the S1 state, and further determines the correction value of the white balance in the WB circuit 42. In addition, during MF (manual focus) photographing in which the focus is set by the photographer, the operation unit 80 receives settings of respective control values such as a shutter speed, an aperture value, and an ISO sensitivity.
[0069]
The overall control unit 90 includes a CPU (Central Processing Unit) and the like, and includes a ROM 91, a RAM 92, and an exposure control unit 93. The ROM 91 stores a control program for controlling the operation of the CPU of the overall control unit 90. The RAM 92 temporarily stores various data in arithmetic processing and control processing. The exposure control unit 93 performs brightness determination, exposure amount setting, and ISO sensitivity setting for setting exposure control values (shutter speed, aperture value, and ISO sensitivity) during AF shooting. Note that the shutter speed, the aperture value, and the ISO sensitivity set by the exposure control unit 93 are temporarily stored in the RAM 92.
[0070]
The overall control unit 90 controls the operation of each unit of the digital camera 1 according to a control program stored in the ROM 91. When the shutter button 18 is half-pressed, a preparation operation for photographing a still image of a subject ( When the shutter button 18 is fully depressed after setting the exposure control value and performing a preparation operation such as focus adjustment, the photographing operation (exposing the CCD 17 and subjecting the image signal obtained by the exposure to predetermined image processing) is performed. A series of operations for recording on the memory card MC).
[0071]
The overall control unit 90 is connected to the memory card MC via the card I / F 36. The card I / F 36 is an interface for writing image data to the memory card MC and reading image data.
[0072]
The RTC (Real Time Clock) 37 is a clock circuit that is driven by another power source (not shown) and manages the shooting date and time.
[0073]
The shutter control driver 38 controls driving of the shutter S. The shutter control driver 38 opens and closes the shutter S based on the shutter speed input from the overall control unit 90, and controls the exposure time of the CCD 17.
[0074]
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of the imaging device 100 according to the present embodiment. The imaging device 100 according to the present embodiment includes an imaging unit 30, an image memory 35, a signal processing unit 40, and an overall control unit 90.
[0075]
The image memory 35 includes a first storage unit 351 that stores image data output from the CCD 17 by accumulating electric charges by the first photographing that exposes the subject, and performs a first photographing operation with the shutter S closed. It functions as a second storage unit 352 for storing dark noise data output from the CCD 17 by the second photographing in which the electric charge is accumulated for substantially the same exposure time as that of the second photographing.
[0076]
The overall control unit 90 includes a shutter speed (SS) detection unit 101, a shutter speed (SS) determination unit 102, a calibration processing unit 103, a nonlinear parameter selection unit 104, a nonlinear processing unit 105, a subtraction unit 106, and a temperature characteristic storage unit 107. And a non-linear parameter storage unit 108.
[0077]
The shutter speed detection unit 101 detects a shutter speed, detects a shutter speed set by a photographer using the operation unit 80 during MF shooting, and sets a shutter speed set by the exposure control unit 93 during AF shooting. Detect shutter speed.
[0078]
The shutter speed determination unit 102 determines whether or not to perform the dark noise removal processing according to the shutter speed detected by the shutter speed detection unit 101. In the present embodiment, the shutter speed determination unit 102 determines whether the shutter speed detected by the shutter speed detection unit 101 is equal to or higher than a predetermined value that is not affected by dark noise, and In the above case, the dark noise removal processing is performed. If the value is smaller than the predetermined value, the dark noise removal processing is not performed. The image data is stored in the image memory 35 and subjected to signal processing on the image data to be displayed on the display unit 70. In general, when the shutter speed is 1 second or less, the predetermined value in the present embodiment is set to 1 second because the influence of dark noise is small.
[0079]
The calibration processing unit 103 measures the output current value I of the dark noise data output from the imaging unit 30 at a predetermined measurement time t, and measures the temperature in the digital camera 1 from the measured output current value I. . A function representing the relationship between the measurement time t and the output current value I is stored in advance in the temperature characteristic storage unit 107 for each temperature, and the calibration processing unit 103 outputs the dark noise data output from the imaging unit 30. By measuring the current value I and referring to the temperature characteristic storage unit 107, the temperature associated with the measured output current value I is measured as the temperature in the digital camera 1.
[0080]
Further, in the present embodiment, the calibration processing unit 103 sets the first measurement time t 1 Output current value I of dark noise data at 1 And a first measurement time t 1 Longer second measurement time t 2 Output current value I of dark noise data at 2 Is measured, and the measured output current values I at two points 1 , I 2 From the digital camera 1 is measured. The predetermined measurement time t is set to be shorter than the maximum shutter speed (sec) of the imaging device 100. For example, when the maximum shutter speed of the imaging device 100 is 30 (sec), the first measurement time t is set to the first value. Measurement time t 1 Becomes 5 (sec), and the second measurement time t 2 Is set to be 10 (sec). The output current value I is obtained by extracting an average value of all pixels, which is an average of output current values of all pixels, or a predetermined number of pixels, and calculating an average of the output current values of the extracted pixels.
[0081]
The nonlinear parameter selection unit 104 selects a nonlinear function (an inverse γ-shaped characteristic curve) based on the temperature inside the digital camera 1 measured by the calibration processing unit 103. The nonlinear function is stored as a nonlinear parameter in the nonlinear parameter storage unit 108 for each temperature, and the nonlinear parameter selection unit 104 selects a nonlinear parameter corresponding to the measured temperature by referring to the nonlinear parameter storage unit 108. I do. The non-linear parameter is a parameter for converting dark noise data so that dark noise at a low luminance level is substantially constant.
[0082]
The nonlinear processing unit 105 reads the dark noise data stored in the second storage unit 352, and performs nonlinear processing on the read dark noise data based on the nonlinear parameter selected by the nonlinear parameter selection unit 104. That is, the non-linear processing unit 105 converts the read dark noise data according to the non-linear parameter, and outputs the dark noise data converted according to the non-linear parameter.
[0083]
The subtraction unit 106 subtracts dark noise data nonlinearly processed by the nonlinear processing unit 105 from the image data stored in the first storage unit 351.
[0084]
The temperature characteristic storage unit 107 stores a temperature characteristic function of the output current value I with respect to the measurement time t at each temperature in order to measure the temperature inside the device.
[0085]
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the measurement time t for each temperature in the device and the output current value I. In FIG. 6, the vertical axis represents the output current value I, and the horizontal axis represents the measurement time (calibration time) t.
[0086]
The temperature characteristic function A in FIG. 6 shows the relationship between the measurement time t and the output current value I when the temperature T in the device is 40 ° C., and the temperature characteristic function B shows the relationship when the temperature T in the device is 30 ° C. Represents the relationship between the measurement time t and the output current value I, and the temperature characteristic function C represents the relationship between the measurement time t and the output current value I when the temperature T in the device is 20 ° C.
[0087]
The temperature characteristic storage unit 107 stores temperature characteristic functions A, B, and C of the measurement time t and the output current value I corresponding to each temperature. In the present embodiment, the temperature characteristic storage unit 107 stores the function of the measurement time t and the output current value I at intervals of 10 ° C. in the temperature range of 0 ° C. to 50 ° C. FIG. 6 shows three temperature characteristic functions A, B, and C as an example.
[0088]
For example, the calibration processing unit 103 sets the first measurement time t 1 Output current value I at 1 Is Ia 1 And the second measurement time t 2 Output current value I at 2 Is Ia 2 If it is, it is determined that the temperature T in the apparatus is 40 ° C. Similarly, the calibration processing unit 103 sets the first measurement time t 1 Output current value I at 1 Is Ib 1 And the second measurement time t 2 Output current value I at 2 Is Ib 2 If it is, it is determined that the temperature T in the apparatus is 30 ° C.
[0089]
Note that in the present embodiment, the calibration processing unit 103 sets the first measurement time t 1 Output current value I at 1 And a second measurement time t 2 Output current value I at 2 The output current value I at two points is measured, and the measured first output current value I 1 And the second output current value I 2 Although the temperature in the device is measured based on the above, the present invention is not particularly limited to this, the output current values I at three or more points are measured, and the output current values I at the three points are measured. The temperature inside the device may be measured. In this case, the measurement accuracy can be further improved.
[0090]
In the present embodiment, the calibration processing unit 103 determines that the output current value I to be measured does not apply to the temperature characteristic function of the output current value I and the measurement time t corresponding to each temperature stored in advance. Average interpolation is performed from a temperature characteristic function of the measured current t and the output current value I corresponding to each temperature stored in advance to estimate the temperature in the apparatus.
[0091]
FIG. 7 is a diagram for explaining a case where the measured output current value I does not apply to the temperature characteristic function of the measurement time t and the output current value I corresponding to each temperature stored in advance. In FIG. 7, the vertical axis represents the output current value I, and the horizontal axis represents the measurement time (calibration time) t.
[0092]
As shown in FIG. 7, 5 seconds (first measurement time t 1 1) First output current value I at the time of elapse 1 Is Id 1 And 10 seconds (second measurement time t 2 2) Second output current value I at the time of elapse 2 Is Id 2 In this case, the relationship between the measurement time t and the output current value I is represented by a temperature characteristic function D. Similarly, the first output current value I after the lapse of 5 seconds 1 Is Ie 1 And the second output current value I after 10 seconds has elapsed. 2 Is Ie 2 In this case, the relationship between the measurement time t and the output current value I is represented by a temperature characteristic function E. Since the temperature characteristic functions D and E do not apply to the temperature characteristic functions A, B and C stored in advance, the temperature cannot be measured from the temperature characteristic functions A, B and C. . Therefore, the calibration processing unit 103 derives the temperature characteristic functions D and E by performing average interpolation from the temperature characteristic functions A, B and C stored in advance, and derives the temperature characteristic functions D and E based on the derived temperature characteristic functions D and E. Estimate the temperature inside the device.
[0093]
Returning to FIG. 5, the non-linear parameter storage unit 108 stores non-linear parameters for each temperature.
[0094]
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the nonlinear parameter stored in the nonlinear parameter storage unit. In FIG. 8, the vertical axis represents output data of dark noise data, and the horizontal axis represents input data of dark noise data.
[0095]
The non-linear parameter storage unit 108 stores non-linear parameters corresponding to each temperature. That is, as shown in FIG. 8, the nonlinear parameter storage unit 108 stores, for example, a nonlinear parameter represented by a nonlinear function F corresponding to a temperature T = 20 ° C. and a nonlinear function G corresponding to a temperature T = 30 ° C. And a non-linear parameter represented by a non-linear function H corresponding to a temperature T = 40 ° C. When the calibration processing unit 103 determines that the temperature T in the apparatus is 20 ° C., the nonlinear parameter selecting unit 104 selects a nonlinear parameter represented by a nonlinear function F. That is, when the temperature T in the apparatus is 20 ° C., the nonlinear parameter represented by the nonlinear function F is selected by the nonlinear parameter selecting unit 104, and the input data of the dark noise data is converted by the nonlinear processing unit 105 into the nonlinear parameter shown in FIG. The data is converted into output data as shown by a function F and output. Similarly, when it is determined that the temperature T in the apparatus is 30 ° C., the nonlinear parameter represented by the nonlinear function G is selected by the nonlinear parameter selection unit 104, and the input data of the dark noise data is selected by the nonlinear processing unit 105. Is converted into output data as shown by the nonlinear function G in FIG. Further, when it is determined that the temperature T in the apparatus is 40 ° C., the nonlinear parameter represented by the nonlinear function H is selected by the nonlinear parameter selection unit 104, and the input data of the dark noise data is selected by the nonlinear processing unit 105. The output data is converted into output data as shown by the nonlinear function H in FIG.
[0096]
As shown in FIG. 8, the non-linear function has an inverse γ-shaped characteristic, and is set such that when the level of dark noise data input data is low, the level of converted output data is suppressed. When the level of the input data of the dark noise data is high, the level of the output data after the conversion is set to be maintained (substantially linear).
[0097]
The range in which the level of the output data after conversion is suppressed is set so as to increase as the temperature inside the device increases. That is, the rise of the output data with respect to the input data is set to be delayed as the temperature in the device rises.
[0098]
Further, in the present embodiment, when the measured temperature T does not apply to the non-linear parameters corresponding to the respective temperatures stored in advance, the average interpolation is performed from the non-linear parameters corresponding to the respective temperatures stored in advance. Even when there is no nonlinear parameter corresponding to the measured temperature, the nonlinear parameter corresponding to the temperature can be estimated. That is, when the non-linear parameter storage unit 108 stores the non-linear parameters represented by the non-linear functions F, G, and H, and the temperature measured by the calibration processing unit 103 is 35 ° C., the non-linear parameter selection unit 104 , A non-linear parameter represented by a non-linear function J is set by calculating an average interpolation of the non-linear functions G and H. The non-linear processing unit 105 converts the input data of the dark noise data into output data represented by the set non-linear function J and outputs the output data.
[0099]
Next, the operation of the dark noise removal processing by the digital camera shown in FIGS. 1 and 5 will be described. FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of the operation of the dark noise removal processing by the digital camera illustrated in FIGS. 1 and 5. FIG. 10 is a diagram for explaining dark noise removal processing in the present embodiment. FIG. 10A is a diagram illustrating a scan line on an imaging surface, and FIG. 10B is a diagram illustrating dark noise. FIG. 10C is a diagram illustrating data, and FIG. 10C is a diagram illustrating dark noise data that has been subjected to nonlinear processing. In FIGS. 10B and 10C, the vertical axis represents the current value I, and the horizontal axis represents time t. The dark noise data in FIGS. 10B and 10C is a current read out along a scan line SL in the horizontal direction (X direction) with respect to the imaging surface 171 of the CCD 17 shown in FIG. The time-dependent change of the value I is shown.
[0100]
In step ST1, the overall control unit 90 determines whether dark noise cancellation is on or off. That is, the shutter speed determination unit 110 determines whether the shutter speed detected by the shutter speed detection unit 101 is 1 second or more. Here, if the shutter speed is 1 second or longer (YES in step ST1), the process proceeds to step ST2, and if the shutter speed is shorter than 1 second (NO in step ST1), the process proceeds to step ST9.
[0101]
In the present embodiment, dark noise cancellation is turned on / off according to the length of the shutter speed. However, the present invention is not particularly limited to this, and performs processing for removing dark noise from a captured image. It may be performed by determining whether or not the user has set in advance whether or not. In this case, a switch for turning on / off dark noise cancellation by the user is provided in the operation unit 80 in advance, and when dark noise cancellation is turned on by this switch, the process proceeds to step ST2. If the dark noise cancellation is set to off, the process proceeds to step ST9.
[0102]
In step ST2, the calibration processing unit 103 sets the first measurement time t 1 Output current value I at 1 And a second measurement time t 2 Output current value I at 2 Is measured, and a temperature characteristic function stored in the temperature characteristic storage unit 107 is selected based on the measured two output current values I, and a temperature corresponding to the selected temperature characteristic function is set to a temperature in the apparatus. And
[0103]
In step ST3, the non-linear parameter selection unit 104 selects a non-linear parameter stored in the non-linear parameter storage unit 108 based on the temperature inside the apparatus measured by the calibration processing unit 103.
[0104]
In step ST4, the overall control unit 90 determines whether or not the shutter button 18 is in the fully pressed state S2, and detects an ON signal indicating that the shutter button 18 is in the fully pressed state S2 (YES in step ST4). ), The process proceeds to step ST5, and if an ON signal indicating that the shutter button 18 is in the fully pressed state S2 is not detected (NO in step ST4), the process returns to step ST1.
[0105]
In step ST <b> 5, the overall control unit 90 controls the shutter button 18 to be fully pressed by the photographer to perform the first photographing in which the subject is exposed, and the CCD 17 is formed on the imaging surface by the lens 3. The pixel data is output to the analog signal processing circuit 32 by photoelectrically converting the subject image. The pixel data is converted into a digital signal by the analog signal processing circuit 32 and the A / D conversion circuit 33, and is stored in the first storage unit 351 of the image memory 35 as image data.
[0106]
In step ST6, the overall control unit 90 controls to perform the second photographing in which the charge is accumulated for substantially the same exposure time as the first photographing with the shutter S closed, and the CCD 17 controls the shutter S to be closed. The pixel data obtained by performing the photoelectric conversion in the obtained state is output to the analog signal processing circuit 32. The pixel data is converted into a digital signal by the analog signal processing circuit 32 and the A / D conversion circuit 33, and is stored in the second storage unit 352 of the image memory 35 as dark noise data.
[0107]
In step ST7, the non-linear processing unit 105 reads dark noise data stored in the second storage unit 352, and performs non-linear processing on the read dark noise data. That is, the nonlinear processing unit 105 converts the input dark noise data according to the nonlinear parameter selected by the nonlinear parameter selection unit 104, and outputs the converted dark noise data. Dark noise data as shown in FIG. 10B is input to the non-linear processing unit 105, and the input dark noise data is subjected to non-linear processing, thereby obtaining as shown in FIG. 10C. Dark noise data is output. As shown in FIG. 10C, the random noise and FPN other than the offset noise have been removed from the dark noise data on which the non-linear processing has been performed.
[0108]
In step ST8, the subtraction unit 106 subtracts the dark noise data nonlinearly processed by the nonlinear processing unit 105 from the image data stored in the first storage unit 351 of the image memory 35, and the dark noise data is subtracted. The image data is output to the image memory 35.
[0109]
Here, dark noise data appears more conspicuously as the shutter speed increases. Therefore, when the shutter speed is short, shooting can be performed without considering the influence of dark noise. Therefore, if it is determined in step ST1 that the shutter speed is shorter than 1 second, the process proceeds to step ST9 because it is not necessary to remove dark noise.
[0110]
In step ST9, the overall control unit 90 determines whether or not the shutter button 18 is in the fully-pressed state S2, and detects an ON signal indicating that the shutter button 18 is in the fully-pressed state S2 (YES in step ST9). ), The process proceeds to step ST10, and if an ON signal indicating that the shutter button 18 is in the fully pressed state S2 is not detected (NO in step ST9), the process returns to step ST1.
[0111]
In step ST10, the overall control unit 90 controls to perform the first photographing in which the subject is exposed by the shutter button 18 being fully pressed by the photographer, and the CCD 17 is imaged on the imaging surface by the lens 3. The pixel data is output to the analog signal processing circuit 32 by photoelectrically converting the subject image. The pixel data is converted into a digital signal by the analog signal processing circuit 32 and the A / D conversion circuit 33, and is stored in the first storage unit 351 of the image memory 35 as image data.
[0112]
In step ST11, when the dark noise data is removed (when the processing of steps ST2 to ST8 is performed), the image memory 35 stores the image data from which the dark noise data has been subtracted, and stores the dark noise data. If the image data is not removed (when the processes in steps ST9 and ST10 are performed), the image data stored in the first storage unit 351 is stored as it is.
[0113]
In step ST12, the signal processing unit 40 performs various kinds of signal processing on the image data from which the dark noise data stored in the image memory 35 has been subtracted or the image data from which the dark noise data has not been subtracted. The applied image data is output to the display unit 70. The display unit 70 displays the image data on which the signal processing has been performed.
[0114]
As described above, in the image pickup apparatus according to the present invention, the image data output from the CCD 17 due to charge accumulation by the first photographing for exposing the subject is stored in the first storage unit 351 and the shutter is closed. Then, the dark noise data output from the image sensor by the second imaging in which the electric charge is accumulated for substantially the same exposure time as the first imaging is stored in the second storage unit 352. The output current value I of the dark noise data is measured by the calibration processing unit 103, and the temperature in the apparatus is measured based on the measured output current value I. Then, the non-linear parameter selection unit 104 selects a non-linear parameter corresponding to the measured temperature in the apparatus from the non-linear parameters stored in the non-linear parameter storage unit 108 for each temperature. The non-linear processing unit 105 reads dark noise data stored in the second storage unit 352, performs non-linear processing on the read dark noise data according to the non-linear parameter selected by the non-linear parameter selection unit 104, and performs non-linear processing. The processed dark noise data is output to subtraction section 106. Then, the subtraction unit 106 subtracts the non-linearly processed dark noise data output from the non-linear processing unit 105 from the image data stored in the first storage unit 351, and subtracts the dark noise data from the image data. Is stored in the image memory 35.
[0115]
Therefore, not only can dark noise be removed, but also random noise and FPN generated at a low luminance level can be removed by non-linear processing, so that the S / N ratio of a captured image can be improved and, as in the conventional case, simply An image with higher image quality can be obtained than when dark noise data is subtracted from image data.
[0116]
Further, the nonlinear parameter storage unit 108 stores a nonlinear parameter represented by a nonlinear function having an inverse γ-shaped characteristic at the luminance level, and the nonlinear processing unit 105 generates an inverse γ-shaped characteristic curve at the luminance level. Since the dark noise data is nonlinearly processed based on the expressed nonlinear parameter, it is possible to remove random noise at a low luminance level and prevent cancellation errors due to the influence of random noise. High quality images can be provided.
[0117]
Also, one of the plurality of nonlinear functions prepared in advance in the nonlinear parameter storage unit 108 is selected by calibration, and the dark noise data is subjected to nonlinear processing based on the selected nonlinear function. A stable noise removal process that is not affected by offset noise can be performed.
[0118]
Further, by performing calibration of at least two points, a nearby nonlinear function is selected from among a plurality of nonlinear functions prepared in advance in the nonlinear parameter storage unit 108, and the dark noise data is determined based on the selected nonlinear function. Since the non-linear processing is performed, the accuracy in selecting the non-linear function increases, and optimal noise removal processing can be performed.
[0119]
If the shutter speed is determined by the shutter speed determination unit 102 to be equal to or greater than a predetermined value (1 second in the present embodiment), the charge for approximately the same exposure time as that of the first shooting is performed with the shutter closed. Dark noise data output from the CCD 17 by the second photographing for accumulation is stored in the second storage unit 352. That is, in general, when the shutter speed is short, the influence of dark noise is relatively small. Therefore, when the shutter speed is short, the process of removing dark noise can be omitted, and the process can be simplified.
[0120]
In the present embodiment, in a state where the shutter is closed, the dark noise data output from the image sensor by the second imaging in which the charge is accumulated for substantially the same exposure time as the first imaging is stored in the second storage unit 352. However, the present invention is not particularly limited to this, and a light-blocking member that blocks light between the lens 3 and the CCD 17 is provided. The dark noise data output from the image sensor by the second shooting in which the charge is accumulated for the exposure time may be stored in the second storage unit 352.
[0121]
In the present embodiment, when the shutter speed is determined by the shutter speed determining unit 110 to be equal to or more than a predetermined value (1 second in the present embodiment), the shutter is closed and substantially the same as the first shooting. The dark noise data output from the CCD 17 by the second photographing in which the charge is accumulated for the exposure time is stored in the second storage unit 352. However, the present invention is not particularly limited to this. When a shutter speed is determined by the shutter speed determining unit 110 to be equal to or higher than a predetermined value (1 second in the present embodiment), the light is shielded by the light shielding member. The dark noise data output from the CCD 17 by the second imaging in which the charge is accumulated for substantially the same exposure time as the first imaging is stored in the second storage unit 352. It may be stored.
[0122]
The specific embodiments described above mainly include inventions having the following configurations.
[0123]
(1) an image sensor;
A first storage unit that stores image data that is output from the image sensor by being charge-stored by a first shooting that exposes a subject;
A second storage unit that stores dark noise data output from the image sensor by the second shooting in which charge is stored for substantially the same exposure time as the first shooting in a state where exposure is not performed;
A non-linear processing unit that performs non-linear processing on the dark noise data stored in the second storage unit;
An imaging apparatus, comprising: a subtraction unit that subtracts the dark noise data nonlinearly processed by the nonlinear processing unit from the image data stored in the first storage unit.
[0124]
(2) The imaging apparatus according to (1), wherein the non-linear processing unit performs non-linear processing on the dark noise data based on a non-linear parameter represented by an inverse γ-shaped characteristic curve at a luminance level.
[0125]
(3) a storage unit for storing, for each temperature, a plurality of nonlinear parameters represented by an inverse γ-shaped characteristic curve at a luminance level;
The non-linear processing unit measures a temperature in the apparatus by calibration, and selects one of the plurality of non-linear parameters stored in the storage unit based on the measured temperature. The imaging device according to the above (1) or (2).
[0126]
(4) The imaging apparatus according to (3), wherein the non-linear processing unit selects the nearby non-linear parameter by performing calibration of at least two points.
[0127]
(5) The linearized processing unit non-linearly processes the dark noise data by performing average interpolation from a plurality of non-linear parameters stored in a storage unit. An imaging device according to any one of the above.
[0128]
(6) a shutter speed detection unit for detecting a shutter speed;
A shutter speed determination unit that determines whether a shutter speed detected by the shutter speed detection unit is equal to or greater than a predetermined value,
When the shutter speed is determined by the shutter speed determination unit to be equal to or higher than a predetermined value, the second storage unit stores the charge for substantially the same exposure time as the first shooting without performing exposure. The imaging apparatus according to any one of the above (1) to (5), wherein dark noise data output from the image sensor by the second photographing that performs (i) is stored.
[0129]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, dark noise can be removed, and random noise and FPN can also be removed by non-linear processing. Therefore, dark noise data is simply subtracted from image data as in the related art. It is possible to obtain an image of higher quality than by performing.
[0130]
According to the second aspect of the present invention, dark noise data is subjected to nonlinear processing based on a nonlinear parameter represented by an inverse γ-shaped characteristic curve at a luminance level, so that random noise at a low luminance level can be removed. It is possible to provide an image with higher image quality than the conventional simple subtraction method by preventing a cancel error due to the influence of random noise.
[0131]
According to the third aspect of the present invention, one of the plurality of non-linear parameters prepared in advance is selected by calibration, and the dark noise data is subjected to non-linear processing based on the selected non-linear parameters. Therefore, stable noise removal processing not affected by offset noise can be performed.
[0132]
According to the fourth aspect of the present invention, a nearby nonlinear parameter is selected by calibration of at least two points, and the dark noise data is subjected to nonlinear processing based on the selected nonlinear parameter. In this case, the accuracy of the noise reduction is increased, and the optimum noise removal processing can be performed.
[0133]
According to the fifth aspect of the invention, in general, when the shutter speed is short, the influence of dark noise is relatively small. Therefore, when the shutter speed is short, the process of removing dark noise is omitted, and the process is simplified. Can be
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view showing an arrangement of main members included in a camera body constituting an embodiment of a digital camera according to the present invention.
FIG. 2 is a right side view showing an arrangement of main members included in a camera main body constituting an embodiment of the digital camera according to the present invention.
FIG. 3 is a rear view illustrating an arrangement of main members included in a camera main body constituting one embodiment of the digital camera according to the present invention.
FIG. 4 is a block diagram illustrating an electrical configuration of the digital camera.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging device according to the present embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a measurement time t for each temperature in the apparatus and an output current value I.
FIG. 7 is a diagram for explaining a case where a measured output current value I does not apply to a temperature characteristic function of a measurement time t and an output current value I corresponding to each temperature stored in advance.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of nonlinear parameters stored in a nonlinear parameter storage unit.
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of an operation of dark noise removal processing by the digital camera illustrated in FIGS. 1 and 5;
FIG. 10 is a diagram for describing dark noise removal processing according to the present embodiment.
FIG. 11 is a diagram for describing dark noise included in image data.
FIG. 12 is a diagram for explaining conventional dark noise removal.
[Explanation of symbols]
17 CCD
30 Imaging unit
31 Timing Generator (TG)
32 analog signal processing circuit
33 A / D conversion circuit
34 Timing Control Circuit
35 image memory
40 signal processing unit
90 Overall control unit
101 Shutter speed detector
102 Shutter speed judgment unit
103 Calibration processing unit
104 Nonlinear parameter selector
105 Nonlinear processing unit
106 Subtraction unit
107 Temperature characteristic storage unit
108 Non-linear parameter storage
351 First Storage Unit
352 second storage unit

Claims (5)

撮像素子と、
被写体を露光する第1の撮影によって電荷蓄積されることで前記撮像素子より出力される画像データを記憶する第1の記憶部と、
露光を行わない状態で、前記第1の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第2の撮影によって前記撮像素子より出力されるダークノイズデータを記憶する第2の記憶部と、
前記第2の記憶部に記憶されている前記ダークノイズデータを非線形処理する非線形処理部と、
前記第1の記憶部に記憶されている画像データから、前記非線形処理部によって非線形処理された前記ダークノイズデータを減算する減算部とを備えることを特徴とする撮像装置。
An image sensor;
A first storage unit that stores image data that is output from the image sensor by being charge-stored by a first shooting that exposes a subject;
A second storage unit that stores dark noise data output from the image sensor by the second shooting in which charge is stored for substantially the same exposure time as the first shooting in a state where exposure is not performed;
A non-linear processing unit that performs non-linear processing on the dark noise data stored in the second storage unit;
An imaging apparatus, comprising: a subtraction unit that subtracts the dark noise data nonlinearly processed by the nonlinear processing unit from the image data stored in the first storage unit.
前記非線形処理部は、輝度レベルにおいて逆γ状の特性曲線で表される非線形パラメータに基づいて前記ダークノイズデータを非線形処理することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。The imaging apparatus according to claim 1, wherein the non-linear processing unit performs non-linear processing on the dark noise data based on a non-linear parameter represented by an inverse γ-shaped characteristic curve at a luminance level. 前記非線形処理部は、複数の前記非線形パラメータのうちの1の非線形パラメータをキャリブレーションにより選択し、選択された非線形パラメータに基づいて前記ダークノイズデータを非線形処理することを特徴とする請求項1又は2記載の撮像装置。The non-linear processing unit selects one non-linear parameter among a plurality of the non-linear parameters by calibration, and non-linearly processes the dark noise data based on the selected non-linear parameter. 2. The imaging device according to 2. 前記非線形処理部は、少なくとも2点以上のキャリブレーションにより近傍の前記非線形パラメータを選択し、選択された非線形パラメータに基づいて前記ダークノイズデータを非線形処理することを特徴とする請求項3記載の撮像装置。The imaging apparatus according to claim 3, wherein the non-linear processing unit selects the nearby non-linear parameters by calibration of at least two points, and performs non-linear processing on the dark noise data based on the selected non-linear parameters. apparatus. シャッター速度を検出するシャッター速度検出部と、
前記シャッター速度検出部によって検出されるシャッター速度が所定値以上であるか否かを判断するシャッター速度判断部とをさらに備え、
前記第2の記憶部は、前記シャッター速度判断部によってシャッター速度が所定値以上であると判断された場合に、露光を行わない状態で、前記第1の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第2の撮影によって前記撮像素子より出力されるダークノイズデータを記憶することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の撮像装置。
A shutter speed detector for detecting a shutter speed,
A shutter speed determination unit that determines whether a shutter speed detected by the shutter speed detection unit is equal to or greater than a predetermined value,
When the shutter speed is determined by the shutter speed determination unit to be equal to or higher than a predetermined value, the second storage unit stores the charge for substantially the same exposure time as the first shooting without performing exposure. The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein dark noise data output from the imaging element by the second imaging that performs (i) is stored.
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