JP2006013885A

JP2006013885A - カメラ

Info

Publication number: JP2006013885A
Application number: JP2004188223A
Authority: JP
Inventors: Tomoki Inoue; 知己井上
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2004-06-25
Filing date: 2004-06-25
Publication date: 2006-01-12

Abstract

【課題】出荷後に発生する撮像素子の固定パタンノイズを除去できるようにすること。
【解決手段】バッテリ部３６の充電又はフラッシュ１４の充電が開始すると、メイン制御部７０はＣＣＤ２２（固体撮像素子）を駆動してＣＣＤ２２の固定パタンノイズを測定する。測定された固定パタンノイズは、温度センサ１２によって検出された環境温度に基づいて標準温度（例えば２５℃）の固定パタンノイズに変換され、固定パタンノイズ記憶部６４に登録される。レリーズボタン３４が押されて、被写体を撮影するときには、ゲイン値決定部７４は、温度センサ１２によって検出された環境温度に基づいて、標準温度の固定パタンノイズに乗じるゲイン値を決定する。信号処理部２６は、標準温度の固定パタンノイズに対してゲイン値を乗算し、この積をＣＣＤ２２の出力信号から引き算する。
【選択図】図１

Description

本発明はカメラに係り、特に撮像素子の出力信号から撮像素子の固定パタンノイズを除去するカメラに関する。

被写体の撮影時にＣＣＤ（Charge Coupled Device）の出力信号からＣＣＤの固定パタンノイズ（FPN: Fixed Pattern Noise）を除去するようにしたカメラが提供されている。

ところで、被写体の撮影毎にＣＣＤの各画素間の信号レベルの差分を分析して固定パタンノイズを検出する方法もあるが画像処理に時間がかかるので、このような固定パタンノイズの検出処理を被写体の撮影毎に行うと、レリーズボタンを押してから実際に画像が記録されるまでに時間がかかってしまうことになり、電池を消耗してしまうことにもなる。

そこで、カメラの出荷前にＣＣＤの固定パタンノイズをメモリに予め記憶しておき、被写体の撮影時には、予め記憶しておいた固定パタンノイズをＣＣＤの出力信号から除去するようにしたものが知られている（例えば特許文献１、２を参照）。

また、欠陥画素の位置データを環境温度及びシャッタ速度毎にメモリに予め記憶しておき、被写体の撮影時には、その被写体の撮影時の環境温度及びシャッタ速度に対応する位置データに基づいてＣＣＤの出力信号を補正するようにしたものも知られている（特許文献３を参照）。
特開２００３−１８４７５号公報特開平６−１９７２８５号公報特開２０００−１０１９２５号公報

しかし、カメラの出荷前にＣＣＤの固定パタンノイズを予めメモリに記憶しておくようにした従来の技術では、カメラの出荷後にＣＣＤに発生する固定パタンノイズを除去できないという問題がある。

また、固定パタンノイズを環境温度毎に予めメモリに記憶しておくようにすると、メモリの容量を大きくしなければならないという問題も生じる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、出荷後に発生する固定パタンノイズを除去することができるカメラを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、被写体を撮像する撮像素子と、環境温度を検出する温度センサと、前記撮像素子の固定パタンノイズを記憶する記憶手段と、被写体の撮影を行う前に、所定のタイミングで前記撮像素子を駆動して前記撮像素子の固定パタンノイズを測定し、該測定時の環境温度の固定パタンノイズを標準温度の固定パタンノイズに変換して前記記憶手段に登録する登録手段と、被写体の撮影時に、前記撮像素子の出力信号に対して前記標準温度の固定パタンノイズと被写体撮影時の環境温度とに基づいた補正を行う補正手段を備えた構成となっている。

この構成によって、被写体の撮影前に環境温度が標準温度（例えば２５℃）でなかったとしても固定パタンノイズの測定を行うことができ、測定された固定パタンノイズが標準温度の固定パタンノイズに変換されるとともに、被写体の撮影時には標準温度の固定パタンノイズと被写体撮影時の環境温度とに基づいて撮像素子の出力信号が補正されるので、出荷後に発生する撮像素子の固定パタンノイズを除去することができることになる。また、固定パタンノイズは環境温度によって変化するが、環境温度毎に固定パタンノイズを記憶しておく必要がないので、メモリの容量を節約できることになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、充電可能な電源と、前記電源が充電中か否かを判定する判定手段と、を備え、前記登録手段は、前記電源の充電時に測定した前記撮像素子の固定パタンノイズを標準温度の固定パタンノイズに変換して前記記憶手段に登録する構成となっている。

この構成によって、電源の充電が行われると、その電源の充電時に固定パタンノイズが測定されるので、ユーザに特別な操作をさせることなく固定パタンノイズを更新できることになる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、充電可能なフラッシュと、前記フラッシュが充電中か否かを判定する判定手段と、を備え、前記登録手段は、前記フラッシュの充電時に測定した前記撮像素子の固定パタンノイズを標準温度の固定パタンノイズに変換して前記記憶手段に登録する構成となっている。

この構成によって、フラッシュの充電が行われると、そのフラッシュの充電時に固定パタンノイズが測定されるので、ユーザに特別な操作をさせることなく固定パタンノイズを更新できることになる。

本発明によれば、カメラの出荷後に発生する撮像素子の固定パタンノイズを除去することができる。

以下、添付図面に従って、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

図１は本発明を適用したカメラのブロック図である。

図１において、カメラ１は、温度センサ１２、フラッシュ１４、補助光源１６、光学系１８、ＩＲ（赤外線）カットフィルタ２０、ＣＣＤ２２、Ａ／Ｄ・ガンマ回路２４、信号処理部２６、バッファメモリ２８、画像記録部３０、ＬＣＤモニタ（液晶ディスプレイ）３２、レリーズボタン３４、バッテリ部３８、温度センサ駆動部４２、フラッシュ駆動部４４、補助光源駆動部４６、ＡＥ・ＡＦ調整部４８、ＩＲカットフィルタ駆動部５０、ＣＣＤ駆動部５２、条件記憶部６２、固定パタンノイズ記憶部６４、バックアップ部６６、メイン制御部７０、充電状態判定部７２、及び、ゲイン値決定部７４によって構成されている。

温度センサ１２は、環境温度を検出するものである。

フラッシュ１４は、キセノンガスの放電を用いて、可視光の閃光を発光するものであり、充電可能なものを用いている。なお、フラッシュ１４は、エレクトロニックフラッシュ、あるいはストロボともいう。

補助光源１６は、白色発光ダイオードからなり、フラッシュ１４の閃光よりも光度が低いが略一定光量の可視光を連続的に発光可能な光源である。

光学系１８は、複数の光学レンズ及びアイリスを有する。光学系１８に入射された被写体の反射光は、ＣＣＤ２２の受光面で結像し、ＣＣＤ２２の各画素が光電変換を行うことにより被写体の撮像が行われる。ＣＣＤ２２が出力した各画素の画像信号は、Ａ／Ｄ・ガンマ回路２４によってアナログからデジタルに変換され、非線形処理が施されて、信号処理部２６を介して、バッファメモリ２８に一時的に記憶される。

信号処理部２６は、各種の信号処理を施すものである。本実施形態においては、後に詳述するように、ＣＣＤ２２で撮像して得られた画像信号に対してＣＣＤ２２の固定パタンノイズを除去するための補正を施す。

画像記録部３０は、メモリカードなどの記録媒体に画像を記録するものである。

ＬＣＤモニタ３２は、被写体の撮影前に被写体画像を予め確認するためのスルー画の表示や、画像記録部３０によって所定の記録媒体に記録された画像の表示を行うものである。

レリーズボタン３４は、全く押さない状態（オフ状態）、半押し状態及び全押し状態の３つの状態を有するスイッチである。

バッテリ部３８は、充電可能な電源であり、カメラ１の各部に電力を供給する。

ＡＥ・ＡＦ調整部４８は、ＣＣＤ２２で撮像して得られた画像信号に基づいて、ＡＥ（自動露光調整）及びＡＦ（自動焦点位置合わせ）を行う。

条件記憶部６２は、固定パタンノイズ測定時のＣＣＤ２２の動作条件を記憶するものである。ここで、固定パタンノイズ測定時の動作条件には、固定パタンノイズ測定のためにＣＣＤ２２を駆動したときに温度センサ１２が検出した温度（測定時の環境温度）が含まれる。

固定パタンノイズ記憶部６４は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）からなり、ＣＣＤ２２の固定パタンノイズを記憶するものである。ここで、固定パタンノイズは、ＣＣＤ２２で撮像して得られた画像信号に含まれるノイズ成分であって、固定のパターンで生じるノイズ成分である。本実施形態において、固定パタンノイズ記憶部６４は、標準温度（例えば２５℃）における固定パタンノイズを記憶するようになっている。

バックアップ部６６は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable ROM）からなり、固定パタンノイズ記憶部６４に記憶されたデータのバックアップを行うものである。

バッファメモリ２８は、ＣＣＤ２２を駆動したときに得られた画像信号をフレーム毎に記憶するものである。本実施形態では、固定パタンノイズの測定時に、フレームを蓄積するようになっている。詳細には、ＣＣＤ２２から出力されて、Ａ／Ｄ・ガンマ回路２４を介して信号処理部２６に入力されたフレームを蓄積する。

充電状態判定部７２は、コンセント９０（あるいは図示を省略した充電器）を介してバッテリ部３８が充電中であるか否かを判定する。以下、バッテリ部３８が充電中の期間は「充電モード」と称し、バッテリ部３８が充電中でない期間は「非充電モード」と称する。

また、充電状態判定部７２は、フラッシュ１４がバッテリ部３８から充電中であるか否かを判定する。以下、フラッシュ１４が充電中の期間は「フラッシュ充電モード」と称し、フラッシュ１４が充電中でない期間は「フラッシュ非充電モード」と称する。

ゲイン値決定部７４は、被写体の撮影時に、温度センサ１２によって検出された環境温度（被写体撮影時の環境温度）に基づいて、標準温度の固定パタンノイズに乗ずるゲイン値を決定する。

メイン制御部７０は、カメラ１の各部を統括的に制御するものである。

メイン制御部７０は、温度センサ駆動部４２によって温度センサ１２を駆動し、環境温度の検出制御を行う。また、メイン制御部７０は、フラッシュ駆動部４４によってフラッシュ１４を駆動し、閃光の発光制御を行う。また、メイン制御部７０は、補助光源駆動部４６によって補助光源１６を駆動し、補助光の発光制御を行う。また、メイン制御部７０は、ＩＲカットフィルタ駆動部５０によってＩＲカットフィルタ２０を駆動し、赤外線除去の制御を行う。また、メイン制御部７０は、ＣＣＤ駆動部５２によってＣＣＤ２２を駆動し、ＣＣＤ２２での露光及びＣＣＤ２２からの画像信号の読み出しの制御を行う。

ここで、図２を用いて、固定パタンノイズの測定及び被写体撮影時の信号処理の原理について説明する。

固定パタンノイズの測定時、メイン制御部７０は、ＣＣＤ２２を駆動して固定パタンノイズ２０６を測定するとともに、温度センサ１２によって検出された温度（固定パタンノイズ測定時の環境温度２０２）と、温度及び各画素の量子効率の関係を示す情報２０４とに基づいて固定パタンノイズの補正係数を求め、当該補正係数を測定時の固定パタンノイズ２０６に乗ずることにより、標準温度（例えば２５℃）の固定パタンノイズ２１６を算出する。

ここで、標準温度の固定パタンノイズは、環境温度が標準温度であるときにＣＣＤ２２で撮像して得られる画像信号に固定のパターンで生じる画素毎のノイズ成分である。

また、被写体の撮影時、ゲイン値決定部７４は、温度センサ１２によって検出された温度（被写体撮影時の環境温度２２２）に基づいて、標準温度の固定パタンノイズ２１６に乗ずるゲイン値２２４を決定する。信号処理部２６は、標準温度の固定パタンノイズ２１６にゲイン値２２４を乗ずることにより、被写体撮像時の環境温度２２２に対応する固定パタンノイズ２２６を算出し、ＣＣＤ２２が被写体を撮像して得られた画像信号２３０から引き算する。一方で、メイン制御部７０は、標準温度の固定パタンノイズ２１６に基づいて欠陥画素の位置を判定し、この判定結果に基づいて、信号処理部２６は、欠陥画素に対して補間処理を行う。

なお、本発明における登録手段は本実施形態において主としてメイン制御部７０によって構成され、本発明における補正手段は本実施形態において主としてゲイン値決定部７４及び信号処理部２６によって構成されている。

固定パタンノイズを測定するタイミングには各種ある。以下では、バッテリ部３８の充電時に固定パタンノイズの測定を行なう態様と、フラッシュ１４の充電時に固定パタンノイズの測定を行う態様とに分けて、固定パタンノイズ測定時の処理の流れを詳細に説明する。

図３は、バッテリ部３８の充電時に行う固定パタンノイズ（ＦＰＮ）の測定処理の流れを示す。

図３において、まず、バッテリ部３８が充電中であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。バッテリ部３８が充電中でない場合（非充電モード）には、処理を終了する。バッテリ部３８が充電中の場合（充電モード）には、温度センサ１２によって検出された環境温度を予め決められた閾値と比較して、環境温度が固定パタンノイズの測定に適した所定の範囲内であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。環境温度が固定パタンノイズの測定に適した範囲内でない場合（例えば４０℃を超える場合）には、処理を終了する。

「充電モード」であって環境温度が所定の範囲内である場合には、検出された環境温度を条件記憶部６２に記憶し（Ｓ１０６）、フレーム数のカウンタｎに初期値「０」をセットし（Ｓ１０８）、ＣＣＤ２２を遮光するシャッタ（図示を省略）を閉じてＣＣＤ２２を遮光状態にした後にＣＣＤ２２の駆動を開始して、ＣＣＤ２２から出力される画像信号のフレームをバッファメモリ２８に蓄積し（Ｓ１１０）、１フレームを蓄積するごとにカウンタｎに「１」を加える（Ｓ１１２）。

フレームの蓄積中にバッテリ部３８の充電状態を確認し（Ｓ１１４）、ユーザが電源コードを抜く、あるいは充電器からカメラ１を外すなどの要因によって充電が終了した場合には、現在の蓄積データを消去して（Ｓ１３２）、バックアップ部６６にバックアップされている固定パタンノイズを固定パタンノイズ記憶部６４にコピーして（Ｓ１３４）、処理を終了する。

１フレームを蓄積する毎に所定数のフレーム（例えば５１２フレーム）が蓄積されたか否かを判定し（Ｓ１１６）、所定数のフレームが蓄積されて固定パタンノイズ（測定時の固定パタンノイズ）が算出されると、条件記憶部６２が記憶した環境温度（測定時の環境温度）を読み出して（Ｓ１１８）、標準温度（例えば２５℃）の固定パタンノイズに補正して（Ｓ１２０）、固定パタンノイズ記憶部６４に記憶するとともに（Ｓ１２２）、バックアップ部６６へコピーする（Ｓ１２４）。

被写体の撮影時には、温度センサ１２によって検出された温度（被写体撮影時の環境温度）に基づいて標準温度の固定パタンノイズに乗ずるゲイン値が決定され、このゲイン値が標準温度の固定パタンノイズに乗算されて、この積が画像信号から引き算される。

図４は、フラッシュ１４の充電時に行う固定パタンノイズ（ＦＰＮ）の測定処理の流れを示す。なお、図４において、図３に示すステップと同じ処理内容のステップには同じ符号を付してあり、詳細な説明は省略する。

まず、フラッシュ１４が充電中であるか否かを判定し（Ｓ２０２）、フラッシュ１４が充電中でない場合（フラッシュ非充電モード）には処理を終了し、フラッシュ１４が充電中の場合（フラッシュ充電モード）には環境温度を予め決められた閾値と比較して、環境温度が固定パタンノイズの測定に適した範囲内であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。環境温度が固定パタンノイズの測定に適した範囲内である場合には、ステップＳ１０６以降を行う。ステップＳ１０６以降、フラッシュ１４が充電終了か否かを判定するステップ（Ｓ２１４）以外は、図３に示す処理と同じである。

なお、以上の説明では、標準温度が２５℃である場合を例にしたが、本発明は２５℃に限定されるものではなく、他の温度を標準温度に選んでもよい。

また、被写体撮影時、環境温度に基づいて画像信号を補正する点を中心に説明したが、環境温度以外にも、ホワイトバランス、オートゲインコントロール、フレームレート等の撮影条件にも応じて画像信号を補正するようになっている。

本発明を適用したカメラの要部ブロック図固定パタンノイズの測定及び画像信号の補正の説明に用いる説明図カメラ本体の充電時に固定パタンノイズ測定を行う場合の固定パタンノイズ測定時の処理の流れを示すフローチャートフラッシュの充電時に固定パタンノイズ測定を行う場合の固定パタンノイズ測定時の処理の流れを示すフローチャート

符号の説明

１２…温度センサ、１４…フラッシュ、２２…ＣＣＤ、２６…信号処理部、２８…バッファメモリ、５２…ＣＣＤ駆動部、６２…条件記憶部、６４…固定パタンノイズ記憶部、６６…バックアップ部、７０…メイン制御部、７２…充電状態判定部、７４…ゲイン値決定部

Claims

被写体を撮像する撮像素子と、
環境温度を検出する温度センサと、
前記撮像素子の固定パタンノイズを記憶する記憶手段と、
被写体の撮影を行う前に、所定のタイミングで前記撮像素子を駆動して前記撮像素子の固定パタンノイズを測定し、該測定時の環境温度の固定パタンノイズを標準温度の固定パタンノイズに変換して前記記憶手段に登録する登録手段と、
被写体の撮影時に、前記撮像素子の出力信号に対して前記標準温度の固定パタンノイズと被写体撮影時の環境温度とに基づいた補正を行う補正手段と、
を備えたことを特徴とするカメラ。
充電可能な電源と、
前記電源が充電中か否かを判定する判定手段と、を備え、
前記登録手段は、前記電源の充電時に測定した前記撮像素子の固定パタンノイズを標準温度の固定パタンノイズに変換して前記記憶手段に登録することを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
充電可能なフラッシュと、
前記フラッシュが充電中か否かを判定する判定手段と、を備え、
前記登録手段は、前記フラッシュの充電時に測定した前記撮像素子の固定パタンノイズを標準温度の固定パタンノイズに変換して前記記憶手段に登録することを特徴とする請求項１に記載のカメラ。