JP2006128882A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 撮像面上に強い光が入射してスミアやブルーミングなどのノイズが発生しても、これらの影響を排除して高品位な画像形成を安定して行える撮像装置を、装置を複雑化させたり高価格化させずに達成する。
【解決手段】 黒レベル基準電圧設定に使用する画像信号を生成する遮光領域を有する撮像手段、遮光領域で生成した画像信号に基づいて黒レベル基準電圧を設定する黒レベル基準電圧設定手段、撮像手段で生成された画像信号の状態を検知する検知手段、検知手段の検知結果に基づいて黒レベル基準電圧設定手段の動作を制御する画像信号処理手段、黒レベル基準電圧設定手段で設定された黒レベル基準電圧の下で遮光領域で生成した画像信号を補正する画像信号補正手段を有する撮像装置。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ＣＣＤを用いた撮像装置において、スミアやブルーミングの発生が予想される撮影条件下でのみ、オプティカルブラックからの異常出力値排除や黒レベル情報取得位置の変更が行えるようにした撮像装置に関する。

電子カメラ、スキャナ、ビデオカメラ等の撮像装置では、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）に代表される撮像素子により、被写体光学像を画像信号化して画像形成が行われる。これらの撮像装置では、暗ノイズ（熱雑音）と呼ばれる撮像素子で生ずる暗電流に起因する画像ノイズを発生させることがある。暗ノイズは、画像再現性や画質に大きな影響を与えるため、高品位な画像形成を実現するには補正等の操作によりその影響を除去する必要がある。そして、撮像装置の分野では暗ノイズを効率よく補正する技術がこれまでも種々検討されてきた。

ここで、一般的な暗ノイズの補正方法を図７に基づいて説明する。図７には、ＣＣＤ撮像面５０の画素構成と暗ノイズ補正に使用されるＯＢクランプ信号５３、５４の波形が示されている。ＣＣＤ撮像面５０は、図７に示すように、被写体の光学像を画像信号に変換することが可能な受光領域５１と、暗ノイズ検出用の画像信号を形成する遮光領域５２（以下ＯＢ領域；Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｌａｃｋ領域ともいう）が受光領域５１の周辺に配置された構造を有する。

ＯＢ領域５２は、受光領域５１と同様に光電変換部（フォトダイオード）を有しているが、光学的に完全に遮光された構造となっているので、熱により生ずる暗ノイズに起因する電荷信号のみが形成されている。（以下、本発明では暗ノイズに起因する電荷信号のことも画像信号と呼ぶ。）ＣＣＤ撮像面５０から出力される画像信号は、ＣＣＤ撮像面５０の水平方向５３０に基づく水平信号と垂直方向５４０に基づく垂直信号に分けられるが、ＯＢ領域５２で形成される暗ノイズに起因する画像信号も、図７に示す様に、水平ＯＢクランプ信号５３と垂直ＯＢクランプ信号５４に分けられる。そして、これらのクランプ信号に基づいて暗ノイズの抽出が行われ、抽出された暗ノイズに基づいて画像信号の黒レベルを電位として設定する黒レベル基準電圧を生成し、黒レベル基準電圧に基づいてＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路でクランプ動作を行って、暗ノイズの補正が行われている。

通常、クランプ動作は水平方向に画素転送している時に行われ、水平ＯＢクランプ信号５３により、図７のＣＣＤ撮像面５０右端の遮光領域５２を構成する画素（数十画素分に相当）に対してクランプ動作が行われている。図中ではクランプ動作の実施をクランプ期間ＣＴと時間で示している。

また、撮像装置では、アナログ信号処理回路を起動した直後や撮影感度設定を変更した時に撮像装置内のＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ；自動ゲイン調整）回路のゲイン設定値が変動して画像信号が大きく変動することがある。したがって、安定した暗ノイズ補正を実現するために、クランプ動作に使用可能なＯＢ領域を多めに確保するとともに、クランプの動作方向を水平方向に加えて垂直方向にも行える様にした。すなわち、図７に示すＣＣＤ撮像面５０の上部及び下部に存在するＯＢ領域もクランプ動作に使用できるように、水平クランプ信号５３とともに垂直ＯＢクランプ信号５４によるクランプを行う様になった。

この様に、ＯＢ領域５２を構成する画素を無駄なくクランプすることにより、安定した暗ノイズ補正が行えるようになっていたが、強烈な光など非常に高い輝度を有するものが被写体中に存在する状態で撮影を行うと、スミアと呼ばれるスジ状あるいはゴースト状のノイズや、ブルーミングと呼ばれる白抜け状のノイズが撮影画像に発生することがあった。

スミアやブルーミング（図中、Ｓで表す）は、例えば、太陽光やストロボ光、あるいは照明光などの光源からの強い光や鏡に強く反射した光が撮像装置に入射する状態で撮影が行われた時に、ＣＣＤ５０の受光領域５１に非常に強い光が入射することにより、受光領域５１が電気的に飽和して生ずるものであり、撮影画像上にスジ状あるいはゴースト状の画像不良、あるいは、白抜け状の画像不良として確認される。すなわち、スミアやブルーミングは、ＣＣＤ撮像面５０上に強い光が入射すると受光領域５１の許容量をオーバーする電荷が発生するため、受光領域５１に収容し切れなかった余剰電荷がＯＢ領域５２に入り込むことにより生ずるものである。

その結果、ＯＢ領域５２上の画像信号に、本来の暗ノイズ分に相当する電荷に余剰分の電荷が重畳されて暗ノイズの量を正しく検出することができなくなってしまう。この様に、スミアやブルーミングが発生すると、ＣＣＤ撮像面５０の特定領域あるいは全領域にわたりノイズが発生することに加えて、適正な暗ノイズ補正を行うこともできなくなる。図８には、スミアが発生した状態のＣＣＤ撮像面５０を示す。

また、スミアやブルーミングが発生した状況下では、ＡＥ（Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ；自動露光）制御や、ＷＢ（Ｗｈｉｔｅ Ｂａｌａｎｃｅ；ホワイトバランス）制御、あるいはＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）制御といった撮影に必要な各種制御を適正に行うことも困難になる。この様な状況下で、ＡＥ制御を行うと適正露出量よりも低い露出量が正規の露出量として選択され、ＷＢ制御（ホワイトバランス制御）ではＣＣＤの各色成分に対してオフセットが均一に発生するために白色の基準値をグレイと判定する。その結果、原色フィルタを併設したＣＣＤを使用した撮像装置では、ＷＢ調整ゲインが相対的に小さくなり、緑色がかった画像になる傾向がある。また、ＡＦ制御では、画像のコントラスト検出により合焦位置を求めるコントラスト方式の場合に、スミア発生領域とそうでない領域の境目に発生するコントラストに基づいた合焦を行う演算結果となることがある。

この様に、スミアやブルーミングなどのノイズの発生は、画像の基本性能を左右するＡＥ、ＷＢ、ＡＦを制御する時に大きな誤差要因を発生させることがあるので、ノイズが発生した時に、補正操作等の対応によりノイズの影響を確実に除去する必要がある。

そして、ＣＣＤの受光面に強烈な光が入射した時にスミアやブルーミングが発生し、これらによるノイズの影響を除去する補正技術がこれまでも検討されてきた。例えば、撮影時に機械的シャッタ等の遮光部材でＣＣＤを遮光し、ＣＣＤの転送路で発生したスミアを予め掃き出しておいてから撮像面上部の遮光領域でＯＢクランプ動作を行う方法や、遮光領域を複数のブロックに分割し、各ＯＢ領域のブロックにおける出力を積分して、各ブロックの積分値の比較により遮光領域での異常発生を検出する手段を設け、異常を検出した時には異常発生の警告表示や撮影不可能な状態にしたり、撮像手段に入射する光量を減量させる手段を作動させてスミアの影響をなくす技術が挙げられる。（例えば、特許文献１参照）
この様に、ＣＣＤ受光面に強烈な光が入射した時に発生するノイズの影響をなくすための補正技術により、仮に、スミアやブルーミングなどのノイズが発生する状況で撮影を行う場合でも、デジタルカメラなどのＣＣＤを搭載した撮像装置の暗ノイズ補正が行えるようになっていた。
特開２００３−１９８９５３号公報（段落００３５等参照）

ところで、デジタルカメラの高性能化が進展するに伴い、撮像素子の性能も高解像度、高精細な画像再現が可能なものが求められる様になってきた。例えば、初期のデジタルカメラに搭載されていた撮像素子は、ＶＧＡ（Ｖｉｄｅｏ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ；画素数＝６４０×４８０画素）が主流だったが、最近では、ＳＸＧＡ（Ｓｕｐｅｒ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ；画素数＝１２８０×９６０画素）や５００万画素クラスという非常に高い画素密度を有する撮像素子が普及する様になった。そして、高い画素密度を有する撮像素子は、スミアやブルーミングなどのノイズの発生確率が高くなりがちな傾向があり、高品位な画像再現性や画質を向上させる上で大きな懸念材料となっている。

スミアやブルーミングなどによるノイズの補正方法には、撮影時に機械的なシャッター等の遮光部材でＣＣＤを遮光し、ＣＣＤの転送路に発生したスミアやノイズをあらかじめ掃き出した後、撮像面上部のＯＢ画素領域でＯＢクランプ動作を行い、スミアやブルーミングの影響を軽減させる技術が一般的に採られている。しかしながら、機械的なシャッタなどの遮光部材を設けることは、部品点数の増大や撮像装置の構造を複雑化させるといった問題が懸念される。とりわけ、最近ではデジタルカメラには高性能化とともにコンパクト化も市場では求められており、部品点数の増加はこの様なユーザニーズを満足させることを難しくさせ、価格への跳ね返りもあり市場競争力に足かせをかけてしまう。

さらに、機械的なシャッタは、遮光性のみを達成するもので、撮影待機時や動画撮影時の画像取込みに寄与できる様な性能を兼ね備えさせることができず、電子シャッタの様に１つの部品に汎用性を付与することができなかった。

また、特許文献１のスミア補正方法では、ＯＢ領域の画素信号の出力異常を検知し、異常出力を検出した時、異常信号の発生原因に係らず、全てスミアと判定し補正を行っている。しかしながら、ＯＢ領域の画素信号の異常出力は、スミアやブルーミングに起因して発生するもの以外にも、電源電圧の不安定等に起因して発生する場合もある。この様な電源電圧の不安定等に起因して発生するＯＢ領域の画素信号の異常出力は、補正や排除を行わずにそのまま黒レベル設定データとして採用し、ＯＢクランプ動作を行ったほうが良い場合もある。したがって、ＯＢ領域の画素信号で出力異常が発生した時に、その原因がスミアやブルーミングに起因する時にのみ補正や排除を選択的に行える様にする撮像装置が求められている。

さらに、特許文献１のスミア補正方法では、スミアを検出した時に、異常が発生した旨の警告や、撮影の禁止、あるいは撮像手段に入射する光量を減じさせるといった対応を行うので、せっかくのシャッターチャンスを逸したり、撮影者の意図した画像再現性が得られなくなるといった問題を有している。

この様に、画素密度の高い撮像素子を有する撮像装置に対して、スミアやブルーミングを高い確率で検出し、スミアやブルーミングが発生した時に選択的に補正を行えるようにする技術はまだ確立されておらず、高画素の撮像装置に対して暗ノイズ補正を安定して行う技術はまだ確立されていない状況にあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高い画素密度を有する撮像素子を用いた撮像装置に対し、装置の複雑化や高価格化を招くことなく、高輝度の被写体撮影を行った時、スミアやブルーミングによるノイズが発生した場合にのみ補正を選択的に行って、その影響を確実に除去することにより、暗ノイズ補正や画像信号処理を安定かつ確実に行える撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的は、下記の請求項１〜６に記載の発明によって達成される。

（請求項１）
被写体光像を光電変換して画像信号を生成する受光領域と、黒レベル基準電圧設定に使用される画像信号を生成する遮光領域と、を有する撮像手段と、
前記遮光領域で生成された画像信号を補正するための補正信号を生成する補正信号生成手段と、
前記補正信号を用いて、前記遮光領域で生成された画像信号を補正する画像信号補正手段と、
前記遮光領域で生成された画像信号に基づき、黒レベル基準電圧を設定する黒レベル基準電圧設定手段と、
前記撮像手段で生成された画像信号に所定の処理を行う画像信号処理手段と、
前記撮像手段で生成された画像信号の状態を検知する検知手段と、を有し、
前記画像信号処理手段は、前記検知手段の検知結果に基づいて、前記黒レベル基準電圧設定手段の動作を制御するものであり、
前記画像信号補正手段は、前記黒レベル基準電圧設定手段で設定された黒レベル基準電圧の下で前記遮光領域で生成された画像信号を補正する、
ことを特徴とする撮像装置。

（請求項２）
前記画像信号処理手段は、
前記画像信号のホワイトバランスを制御するホワイトバランス制御部と、
前記画像信号に基づいて前記撮像手段の露出制御を行う露出制御部と、
前記画像信号に基づいて前記撮像手段における焦点制御を行う焦点制御部と、を有し、
前記検知手段で検知された画像の状態に基づいて、前記ホワイトバランス制御部、前記露出制御部、及び、前記焦点制御部の動作を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。

（請求項３）
前記検知手段は、前記撮像手段で生成された画像信号の飽和画素、輝度、または焦点位置のいずれかを検知するものであり、
前記画像信号処理手段は、前記検知手段で検知した飽和画素、輝度、または焦点位置のいずれか１つに基づいて、前記画像信号にスミアあるいはブルーミングが発生していることを判定することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。

（請求項４）
前記黒レベル基準電圧設定手段は、前記画像信号処理手段の判定結果に基づいて、黒レベル基準電圧を設定するものであることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。

（請求項５）
前記黒レベル基準電圧設定手段は、前記画像信号処理手段がスミアあるいはブルーミングの発生を判定した時、前記遮光領域中の前記スミアあるいはブルーミングが発生している領域を排除して、黒レベル基準電圧を設定することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。

（請求項６）
前記黒レベル基準電圧設定手段は、前記画像信号処理手段がスミアあるいはブルーミングの発生を判定した時、前記遮光領域中の前記スミアあるいはブルーミングが発生していない領域を選択して、黒レベル基準電圧を設定することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。

本発明では、撮像手段により取り込まれた画像信号の状態を検知する検知手段で検知した情報に基づいて、画像信号処理手段が撮像手段であるＣＣＤから取り込まれた画像信号中より異常信号の発生を判定する。そして、異常信号の発生原因がスミアやブルーミングによるノイズであると判定した時、このノイズを排除させた状態で黒レベル基準電圧を設定するように黒レベル基準電圧設定手段の動作を制御する。その結果、本発明に係る撮像装置では、スミアやブルーミングによるノイズ発生した状態でも暗ノイズ補正を安定して行うことが可能になる。

この様に、本発明によれば、太陽光線などの強い光が入った状態で撮影を行う場合のように、スミアやブルーミングなどの大きなノイズが発生しても、その影響をなくした画像信号が得られ、安定した暗ノイズ補正を行うことが可能な環境を設定できる。従来技術では、スミアやブルーミングによるノイズを精度よく検出し、その影響を完全に除去して暗ノイズ補正を行うことが極めて困難だっただけに、本発明により適切な暗ノイズ補正を経て画像形成を行える様になり、特に、この様なノイズにより本来の性能を発現しにくかった高い画素密度を有するＣＣＤを用いた撮像装置において、高解像度で高精細な美しい仕上がりの画像形成を確実に行える様にした。

また、請求項２、３に記載の発明は、画像信号処理手段は、撮像手段であるＣＣＤから取り込まれた画像信号に、大きなノイズの様な異常信号が重畳しているとき、画像の状態を検知する検知手段からの情報に基づいて、異常信号の発生原因を判定する。そして異常信号の発生原因がスミア、又はブルーミングによるものであれば、画像信号処理手段は、判定結果に基づいて、ＷＢ制御部、ＡＥ制御部、ＡＦ制御部の動作を制御し、これらの部位はスミア、又はブルーミングの影響を排除して、各制御を行うことができる。

また、請求項２や請求項３に記載の発明によれば、太陽光線等の強い光が入射した状態で撮影を行いスミアやブルーミングによるノイズが発生した時、画像信号処理手段がノイズが発生したという情報をＷＢ制御部、ＡＥ制御部、ＡＦ制御部といった良好な画像形成を行う上で必須となる制御部に提供し、これらの部位でノイズの影響に起因する誤作動の発生を防止できるようにした。その結果、ホワイトバランス調整や自動露光制御、自動焦点調整といった制御がスミアやブルーミングの影響を受けずに正確かつ安定に行えて、美しい仕上がりの撮像画像を確実に得られる様になった。

とりわけ、ＳＸＧＡや５００万画素クラスの高い画素密度を有するＣＣＤを用いた撮像装置では、スミアやブルーミングの影響を完全に除去した状態を実現することがとても難しかっただけに、本発明により、高輝度を有するものを撮影した場合でも、適正な撮影条件を円滑に設定することができ、画素密度の高い撮像素子が本来有するより高度な解像力や精細性を安定かつ確実に発現できるようになった。

さらに、本発明によれば、部品点数を増やさずにスミアやブルーミングの発生によるノイズの影響を排除する機能を付与することができたので、撮像装置のコンパクト性を損なうことなく、また、みだりにコストアップさせることなく、撮像装置の性能を向上させることを可能にした。

本発明は、高い画素密度を有するＣＣＤ撮像面を有する撮像装置に対し、ＣＣＤで生成された画像信号から異常画像信号を検知して、検知した画像情報を装置内にフィードバックすることで、太陽光線などの強い光が撮像面に入射して発生するスミアやブルーミングの影響を除去して、暗ノイズ補正や画像信号処理を迅速かつ適正に行える様にした発明である。

本発明者は、太陽光線などの強い光により発生するスミアやブルーミングと呼ばれるノイズを画像信号から効果的に除去する方法を考えた。そして、スミアやブルーミングが発生した時の異常画像信号を高精度に検知する手段を、言い換えると、異常画像信号がスミアやブルーミングに起因して発生したものであることを選択的に検知する手段を撮像装置内に設け、検知した画像情報を撮像装置内にフィードバックすることにより暗ノイズの補正やホワイトバランス調整などの処理を円滑に行えるようになると考え、本発明を見出したのである。すなわち、本発明は、スミアやブルーミングに起因して発生する異常画像信号を選択的に検知する検知手段を撮像装置に設け、検知した画像情報を撮像装置内の他の構成にフィードバックできる様にした撮像装置に関する発明である。

そして、本発明では、前述の検知手段によりスミアやブルーミングといった大きなノイズを画像信号から排除した画像信号が得られるようになるので、ＯＢクランプ操作による暗ノイズ補正が円滑に行えるとともに、撮像装置のホワイトバランス調整や露出制御、さらには焦点制御をノイズのない安定した条件下で行える様になり、高品位な撮影画像形成が可能になった。以下、本発明について詳述する。

本発明に係る撮像装置の具体的な実施形態としては、デジタルカメラが代表的であるが、この他にカメラ付きの携帯電話機やスキャナ、デジタルビデオカメラなども含まれる。

図１及び図２により、本発明に係る撮像装置の代表的な実施形態の１つであるデジタルカメラの外観を説明する。図１（ａ）は、本発明に係るデジタルカメラ１の正面図、（ｂ）は背面図である。また、図２（ａ）は、デジタルカメラ１の上面図、（ｂ）は側面図である。図に示す様に、デジタルカメラ１は、撮像部２、及び、カメラ本体部３よりなる。

撮像部２は、マクロズームからなる撮影レンズ及びＣＣＤ等の光電変換素子からなる撮像手段を有し、被写体の光学像（被写体光像）を画像信号（ＣＣＤの各画素で光電変換された電荷信号により構成される画像信号）に変換して取り込むものである。

撮像部２の内部には、後述するマクロズームレンズ２０１が配設され、マクロズームレンズ２０１が配設された箇所の後方に後述するＣＣＤエリアセンサ２０２を備えた撮像回路（図示せず）が設けられている。

また、撮像部２内には、適所にフラッシュ光の被写体からの反射光を受光する調光センサを備えた調光回路（図示せず）が設けられている。

カメラ本体部３は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；液晶表示素子）からなるＬＣＤ表示部６、ＥＶＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｖｉｅｗ Ｆｉｎｄｅｒ；電子ビューファインダ）７、デジタルカメラ１を図示しないパーソナルコンピュータに接続する外部接続端子１２を有しており、撮像部２で取り込まれた画像信号に所定の信号処理を施し、ＬＣＤ表示部６やＥＶＦ７への画像表示、後述するメモリカード１３などの記録媒体への画像記録、あるいはパーソナルコンピュータへの画像の転送といった処理を行う。

図１（ａ）に示す様に、カメラ本体部３の前面に上部適所にフラッシュ４が設けられている。また、図１（ｂ）に示す様に、カメラ本体部３の背面の略中央に撮影画像を表示したり、記録画像を再生表示するＬＣＤ表示部６とＥＶＦ７が設けられている。

カメラ本体部３の上面には、図２（ａ）に示す様に、撮影画像をキャプチャしメモリカード１３に記録するシャッタボタン５と、シャッタボタン５の近くに「記録モード」（図中のＲＥＣ）と「再生モード」（図中のＰＬＡＹ）とを切換設定する撮影モード切換スイッチ１１が設けられている。記録モードは、撮影待機状態から露光制御のプロセスを経て撮影にいたる写真撮影を行う時のモードであり、再生モードは、メモリカード１３に記録された撮影画像をＬＣＤ表示部６やＥＶＦ７に再生表示するモードである。

また、図２（ａ）に示す様に、カメラ本体部３の上面には、撮影感度を切り換えるための撮影感度切換スイッチ１０が設けられている。撮影感度切換スイッチ１０は、スイッチを押す度に、例えば、撮影感度がＩＳＯ１００からＩＳＯ８００までサイクリックに切り換り、撮影時の状況に適した感度を選択することが可能である。

カメラ本体部３の背面には、図１（ｂ）に示す様に、再生時に再生画像のコマ送りを行ったり、撮影時にズーム操作を行うための再生コマ送りスイッチ／ズームスイッチ９が設けられている。再生コマ送りスイッチ／ズームスイッチ９における再生画像のコマ送りとは、カメラを再生モードに設定しメモリカード１３に記録された画像をコマ番号とともにＬＣＤ表示部６に順次表示する様にしたものである。なお、ＬＣＤ表示部６への画像表示を昇順方向（撮影順の方向）若しくは降順方向（撮影順と逆の方向）に変更指示することも可能である。また、撮影時のズーム操作は、再生コマ送りスイッチ／ズームスイッチ９を操作することにより、マクロズームレンズ２０１をテレ方向若しくはワイド方向にズーミングすることである。

さらに、カメラ本体部３の背面には、画像表示を行うための表示手段であるＬＣＤ表示部６とＥＶＦ７とを選択するＥＶＦ切換スイッチ８が設けられている。

次に、デジタルカメラ１の制御系について図３を用いて説明する。図３は、本発明に係るデジタルカメラ１の制御系のブロック図である。なお、図３では、図１及び図２に示した部材と同じ部材には同一の番号を付与した。

撮像部２内のマクロズームレンズ２０１は、開口量が固定された絞り部材（固定絞り）が設けられ、被写体光像を結像する。ＣＣＤエリアセンサ２０２（以下ＣＣＤ２０２という。）は、Ｒ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光の各色透過フィルタがピクセル単位（画素単位）で市松模様状に配置されたカラーエリア撮像センサで、マクロズームレンズ２０１により結像された被写体光像をＲ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光の各色成分の画像信号（各画素単位で受光された画素信号の信号列からなる信号）に光電変換するものである。すなわち、ＣＣＤ２０２は、本発明に係る撮像装置における撮像手段として機能するものである。

撮像部２では、撮影待機状態で露出制御（ＣＣＤ２０２の露光量調節）が行えるが、撮影待機状態では絞りドライバ２１１により絞りが開放固定絞りに設定されるので、ＣＣＤ２０２の電荷蓄積時間の調節により露出制御が行われる。すなわち、撮影待機状態における露出制御は、シャッタスピードに相当するＣＣＤ２０２の電荷蓄積時間の調節により行われるものである。

電荷蓄積時間の調節は以下のように行われる。先ず、ＣＣＤ２０２により測光された光量データより選択された測光エリアに基づいてカメラ本体部３に設けられたカメラ制御ＣＰＵ３１３で露出制御データが算出される。そして、算出された露出制御データと予め設定されているプログラム線図のデータに基づき、露光時間データが算出されタイミングジェネレータ２０９に送られる。これらのデータに基づいてタイミングジェネレータ２０９よりＣＣＤ２０２に適正な露光時間となる電荷蓄積時間の情報がフィードバックされて電荷蓄積時間の調節が行われる。

なお、被写体輝度が低輝度の時、適切なシャッタスピードの設定ができず適正な露光制御を行うことができない場合があるが、この様な場合、シャッタスピードの調整とともにＡＧＣ回路２０５のゲイン調整を行うことで適正な露出制御を実現させることができる。すなわち、低輝度時の場合、アナログ信号処理ＩＣ（回路）２０３内のＡＧＣ回路２０５のゲイン調整をシャッタスピード調整と組み合わせることで、双方の調整による相乗的な効果が得られて画像信号のレベル調整が可能になり、適正な露出制御が実現される。

また、撮影時における露出制御は、前述したカメラ制御ＣＰＵ３１３で算出された露出制御データと予め設定されたプログラム線図に基づく情報により、絞りドライバ２１１とタイミングジェネレータ２０９によりＣＣＤ２０２への適正な露光量が制御される。

タイミングジェネレータ２０９は、後述するカメラ本体部３の基準クロック発生部３１０から送信される基準クロックに基づいてＣＣＤ２０２の駆動制御信号を生成するものである。タイミングジェネレータ２０９で生成される駆動制御信号には、例えば、ＣＣＤ２０２における露出開始及び終了タイミングを制御する積分開始／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）等のクロック信号が挙げられ、これらのクロック信号がＣＣＤ２０２に供給されるとＣＣＤ２０２では各クロック信号に対応した駆動制御が行われる。

また、タイミングジェネレータ２０９は、基準クロック発生部３１０から供給された基準クロックに基づいて、後述するアナログ信号処理ＩＣ２０３内のＣＤＳ回路２０４で使用されるサンプリング信号やＯＢクランプ信号を生成し、これらの信号をＣＤＳ回路２０４に供給するものである。この様に、タイミングジェネレータ２１１は、本発明に係る撮像装置における補正信号生成手段として機能するものである。

電荷蓄積が完了すると（すなわち、デジタルカメラ１の露出制御が完了すると）、光電変換により形成された画像信号は、遮光されたＣＣＤ２０２内の転送路にシフトされてバッファを介して読み出される。そして、ＣＣＤ２０２から読み出された画像信号は、アナログ信号処理ＩＣ２０３に取り込まれて所定の処理が施される。

図３に示す様に、アナログ信号処理ＩＣ２０３にはＣＤＳ回路２０４、ＡＧＣ回路２０５、Ａ／Ｄ変換器２０６等より構成され、これらの各構成部を介して画像信号に所定の処理が行われる。以下、アナログ信号処理ＩＣ２０３で行われる画像信号への所定の処理について説明する。

ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路２０４は、ＣＣＤ２０２から読み出された画像信号より読出し時に発生するノイズを低減させたり、黒レベル基準電圧設定部２０９で生成された黒レベル基準電圧に基づいてＯＢクランプ動作を行って暗ノイズの補正を行うものである。この様に、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路２０４は、本発明に係る撮像装置における画像信号補正手段として機能するものである。

ＡＧＣ回路２０５は、ＣＤＳ回路２０４で処理された画像信号に対し、前述した撮影感度切換スイッチ１０により選択された撮影感度に基づいてゲイン調整を行い、撮影感度の制御を行うものである。

Ａ／Ｄ変換器２０６は、ＡＧＣ回路２０５から入力された画像信号を構成する各画素信号を１２ビットのデジタル信号に変換するものである。Ａ／Ｄ変換器２０６は、基準クロック発生部３１０から入力されるＡ／Ｄ変換用クロックに基づき、アナログ信号の各画素信号を１２ビットのデジタル信号に変換する。

スイッチ回路２０７は、Ａ／Ｄ変換器２０６でデジタル化された画像信号中に含まれる暗ノイズ成分より構成されるＯＢ領域（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｌａｃｋ；遮光領域）の画像信号を抽出するもので、具体的には、暗ノイズ成分を水平ＯＢクランプ信号、あるいは、垂直ＯＢクランプ信号の形態で抽出する。

黒レベル基準電圧設定部２０８は、スイッチ回路２０７で抽出されたＯＢ領域の画像信号を積分し、前述したＣＤＳ回路２０４での暗ノイズ補正を行う際に使用される黒レベル基準電圧を生成するもので、本発明に係る撮像装置における黒レベル基準電圧設定手段として作動するものである。また、黒レベル基準電圧設定部２０８で生成される黒レベル基準電圧は、後述する、画像処理ＣＰＵ３０１判定された撮影画像の画像情報に基づいて補正されて生成されたものである。

ＣＣＤ２０２で読み出された画像信号は、アナログ信号処理ＩＣ２０３で所定の処理が施されて、デジタル画像信号に変換される。デジタル画像信号は、本発明に係る撮像装置における画像信号処理手段に該当する画像処理ＣＰＵ３０１に取り込まれて所定の処理が行われる。

画像処理ＣＰＵ３０１は、マイクロコンピュータからなり、前述した撮像部２及びカメラ本体部３を構成する各部材の作動を制御することにより、デジタルカメラ１の撮影動作を統括的に制御するものである。以下、画像処理ＣＰＵ３０１で行われるデジタル画像信号への処理について説明する。

最初に、画像処理ＣＰＵ３０１に取り込まれた画像信号は、ＣＣＤ２０２から出力される画像信号の読出しに同期して画像メモリ３１５に書き込まれる。この様に、画像処理ＣＰＵ３０１での処理に使用されるデジタル画像信号は、画像メモリ３１５に記録されたものを画像メモリ３１５から取り出し、各ブロックでの処理に供されるものである。

図３に示す様に、画像処理ＣＰＵ３０１は画素補間部３０２よりマトリクス演算部３０６にかけての一連のデジタル画像信号に所定の処理を行う部位を有する。

画素補間部３０２は、画像メモリ３１５に記録された画像データをＲ、Ｇ、Ｂの各画素フィルタパターンでマスキングし、その後で平均補間（画素補間ともいう）を行うものである。このうち、高帯域にまで画素を有するＧの画素フィルタパターンは、周辺４画素の中間２値の平均値に置換して平均補間を行うメディアン（中間値）フィルタであり、ＲとＢの画素フィルタパターンは周辺９画素から同色に対して平均補間を行うものである。

解像度変換部３０３は、画素補間部３０２で画素補間を行った画像信号に対して、水平方向及び垂直方向に縮小処理や間引き処理を行い、デジタルカメラ１の撮像部２で設定された記録画像画素数に対応可能な解像度に変換するものである。同時に、モニタ表示用の画像信号に対しても水平画素の間引き処理を行い、ＬＣＤ表示部６やＥＶＦ７に表示可能な低解像度の画像信号に変換することも可能である。

ホワイトバランス制御部（ＷＢ制御部）３０４は、解像度変換部３０３で解像度変換処理を行ったＲ、Ｇ、Ｂ各色成分の画像信号に対してレベル変換を行うもので、このレベル変換処理をホワイトバランス処理という。ホワイトバランス処理は、例えば、撮影待機時に画像メモリ３１５より読み出された画像データの輝度や彩度のデータ等より、本来白と思われる部分を推測して、その部分のＲ、Ｇ、Ｂの各平均強度や、Ｇ／Ｒ比、Ｇ／Ｂ比を求め、Ｒ、Ｂの補正ゲインとして補正制御を行うものである。

また、本発明では、ホワイトバランス制御部３０４により撮影画像の飽和画素情報を検知することも可能である。具体的には、予め設定された領域の画像データを画像メモリ３１５より読み出し、読み出した画像データより、各画素信号のビットチェック（信号レベルの確認）をホワイトバランス制御部３０４を用いて行うことにより、画像データ中より連続した複数個の飽和画素から構成される撮像面上のエリアを位置情報として検出する。

このように検出された飽和画素エリアの位置情報（以下、飽和画素情報ともいう）を画像処理ＣＰＵ３０１に送出する。画像処理ＣＰＵ３０１は、この飽和画素エリアの位置情報を、後述するスミアやブルーミングが発生した時の判定条件の１つとして処理する。この様に、ホワイトバランス制御部３０４は、本発明に係る撮像装置における飽和画素情報を検知する検知手段として機能するものである。

ガンマ補正部３０５は、画像信号のγ特性を補正して画像信号を出力機器の特性に適したものに変換するもので、具体的な処理方法としては、例えば、非線形変換処理を行い、８ビットの画像信号に変換するなどの方法が挙げられる。

マトリックス演算部３０６は、ガンマ補正処理した画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂを輝度信号（Ｙ信号）と色差信号（Ｃｒ（Ｒ−Ｙ）信号、Ｃｂ（Ｂ−Ｙ）信号）に変換するものである。

そして、これらの部位で所定の処理を施されたデジタル画像信号は、再度、画像メモリ３１５に格納される。

また、画像処理ＣＰＵ３０１は、本発明に係るデジタルカメラ１で行われる露光制御や焦点制御に使用される信号をカメラ制御ＣＰＵ３１３に供給するＡＥ制御部（自動露光制御部）３０８やＡＦ制御部（自動焦点制御部）３０９を有する。

ＡＥ制御部３０８は、画像メモリ３１５に書き込まれたデータより、予め設定されてある撮像面上の測光エリアに関する画像データを読み出し、このデータをカメラ制御ＣＰＵ３１３に出力するものである。カメラ制御ＣＰＵ３１３は、上述したように、ＡＥ制御部３０８で読み出された測光エリアの画像データに基づいて、タイミングジェネレータ２１１、ＡＧＣ回路２０５、絞りドライバー２１１の作動を制御し、デジタルカメラ１における露出制御を行う。

また、本発明では、カメラ制御ＣＰＵ３１３は撮影画像の輝度情報の検知を行うことも可能である。具体的には、ＡＥ制御部３０８より送出された画像データより、下記（式１）で表される露出制御式により、撮影画像の輝度情報（Ｂｖ値）を検知することができ、この輝度情報を画像処理ＣＰＵ３０１に送出する。画像処理ＣＰＵ３０１は、この輝度情報を後述するスミアやブルーミング発生の判定条件の１つとして処理する。この様に、カメラ制御ＣＰＵ３１３は、本発明に係る撮像装置における輝度情報を検知する検知手段として機能するものである。

式中、Ｂｖは被写体輝度を、Ｔｖはタイミングジェネレータ２０９で設定されるシャッタースピード値、ＳｖはＡＧＣ回路２０５で設定される撮影感度値、Ａｖは絞りドライバ２１１で設定される絞り値を表すものである。

ＡＦ制御部（自動焦点制御部）３０９は、画像メモリ３１５に書き込まれたデータより、予め設定されてある撮像面上の測距エリアに関する画像データを読み出し、このデータをカメラ制御ＣＰＵ３１３へ出力するものである。カメラ制御ＣＰＵ３１３は、ＡＦ制御部３０９で読み出された測距エリアに関する（画像）データに基づいて測距演算を行い、その結果に基づいてフォーカスモータードライバー２１０の作動を制御し、デジタルカメラ１におけるＡＦ制御を行う。

また、本発明では、カメラ制御ＣＰＵ３１３は撮影画像の焦点位置情報の検知を行うことも可能である。具体的には、測距演算結果により焦点位置情報を検知することができ、この焦点位置情報を画像処理ＣＰＵ３０１に送出する。画像処理ＣＰＵ３０１は、この焦点位置情報を後述するスミアやブルーミングが発生した時の判定条件の１つとして処理する。この様に、カメラ制御ＣＰＵ３１３は、本発明に係る撮像装置における焦点位置情報を検知する検知手段として機能するものである。

ここで、本発明で行われている撮像画面上に発生したスミアやブルーミングを判定する方法について説明する。

スミアやブルーミングは、太陽光やストロボ光あるいは照明光などの強い光源光や鏡からの強い反射光が入射する状態で撮影が行われる時に発生するものであり、次の３つの要件がスミアやブルーミングを判定する上での判定材料になると考えられる。

１つ目は、撮像面上で輝度値が高くなっていることである。これは、強い光が入射して非常に明るい領域が撮像面上に存在することになるので、その領域の輝度値は相対的に高くなる。このことからスミアやブルーミングの発生を判定することができる。

２つ目は、撮像面上より飽和画素エリアを検出することである。これは、電荷が飽和状態にある画素を撮像面上から検出するもので、撮像面上に連続した複数個の飽和画素から構成されるエリアの存在を検知するものである。

３つ目は、焦点位置の検出である。これは、ＡＦ制御において、コントラスト方式と呼ばれる画像のコントラストを検出して合焦位置を求める方式を用いた時に、測距エリアに連続した複数個の飽和画素から構成されるエリアが存在すると、測距演算にエラーが発生して焦点位置が無限遠付近となる性質を利用したものである。

これらの要件は、上述した撮影画像の状態を検知する検知手段により得られる検知情報により得られるものである。撮影画像の状態を検知して得られる具体的な検知情報である被写体の輝度値や焦点位置は、カメラ制御ＣＰＵ（以下、カメラマイコンともいう）３１３により輝度情報及び焦点位置情報として得られ、また、撮像面上における飽和画素エリアの存在は、ホワイトバランス制御部３０４により飽和画素の存在エリアを位置情報とする飽和画素情報として得られる。そして、画像処理ＣＰＵ３０１は、これらの検知手段により提供される判定材料に基づいて、撮影画像にスミアやブルーミングが発生しているか否かを判定する。

画像処理ＣＰＵ３０１は、撮影画像にスミアやブルーミングが発生していると判定した時、上述したホワイトバランス制御部３０４から得たれた飽和画素エリアの位置情報の信号を、黒レベル基準電圧設定部２０８やホワイトバランス制御部３０４、ＡＥ制御部３０８、ＡＦ制御部３０９に送出するように制御する。

黒レベル基準電圧設定部２０８は、飽和画素エリアの位置情報を受けると、この情報に基づいてスミアやブルーミングが重畳している遮光領域の画素信号を排除して黒レベル基準電圧を設定する。そして、ＣＤＳ回路２０４は、黒レベル基準電圧設定部２０８でスミアやブルーミングの重畳の影響を受けていない状態に設定された黒レベル基準電圧の下でＯＢクランプ動作を行うので、スミアやブルーミングの影響のない暗ノイズ補正を行うことが可能である。

また、ホワイトバランス制御部３０４、ＡＥ制御部３０８、ＡＦ制御部３０９は、画像メモリ３１５に書き込まれたデータより、予め設定されてある撮像面上の各部位の測定エリアの画像データを読み出し、そして、画像処理ＣＰＵ３０１から送出された画像信号にスミアやブルーミングによるノイズが重畳している飽和画素エリア位置情報に基づき、各画像データより、この飽和画素エリア位置に対応する画素データを排除して、各制御を行うことにより、スミアやブルーミングの影響を受けることのない適正なホワイトバランス制御、ＡＥ制御、及び、ＡＦ制御を行うことができるようになる。

ここで、ＣＣＤ２０２の撮像面内の遮光領域から読み出された画像信号にスミアやブルーミングによるノイズが重畳されている場合の黒レベル基準電圧設定部２０８の動作を図４と図５を用いて説明する。図４（ａ）は、太陽光などの強い光が撮像面に入射して撮像画面の略中央部にスミアあるいはブルーミングＳが画像信号と重畳した状態のＣＣＤ２０２撮像面を示す模式図である。図中、スミアやブルーミングの発生により遮光（ＯＢ）領域５２にノイズが漏れた領域をＯＢＳ、受光領域５１中で強い光が入射した領域をＬＲ、撮像面の水平方向を５３０、垂直方向を５４０としている。（ｂ）は、黒レベル基準電圧設定部２０８を動作させて得られる信号波形の変化を示す図である。

また、図５（ｃ）は撮像画面中複数方向にスミア及びブルーミングが発生した時の状態を示す模式図で、撮像面の垂直方向の遮光領域にスミア成分、水平方向の遮光領域にブルーミング成分が漏れ込んでノイズを発生させた状態を示す。さらに、図５（ｄ）は（ｃ）に示すスミアとブルーミングが発生した時における黒レベル基準電圧設定部２０８の動作による信号波形の変化を示す模式図である。

図４（ａ）のスミアやブルーミングが略画面中央部に重畳した状態では、撮像画面上部の遮光領域における画像信号は、図４（ｂ−１）に示すように、暗ノイズ成分にスミア成分が重畳した形の信号波形となる。黒レベル基準電圧設定部２０８は、画像処理画像処理ＣＰＵ３０１から送出された画像信号にスミア、又はブルーミングが重畳している飽和画素エリア位置情報に基づき、飽和画素エリアの水平画素位置に相当する撮像画面上部の遮光領域の画素信号を排除して、図４（ｂ−２）に示すような波形にすることで暗ノイズの抽出を可能にする。

また、図５（ｃ）に示すように、スミアとブルーミングＳがＣＣＤ撮像面５０上で重畳すると、撮像画面右端の遮光領域に示すように、スミア成分やブルーミング成分からのノイズによる漏れ込み領域ＯＢＳが生ずる。この場合、撮像画面右端の遮光領域の画像信号は、図５（ｄ−１）に示すように、暗ノイズ成分にスミア成分が重畳した信号波形になっている。この様な場合、黒レベル基準電圧設定部２０８は、画像処理画像処理ＣＰＵ３０１から送出された画像信号にスミアやブルーミングが重畳している飽和画素エリア位置情報に基づき、飽和画素エリアの水平画素位置に相当する撮像画面上部の遮光領域の画素信号、及び飽和画素エリアの垂直画素位置に相当する撮像画面右端の遮光領域の画素信号を排除して、図５（ｄ−２）に示すような波形にすることで暗ノイズの抽出を可能にする。さらに、撮像画面右端の遮光領域の代わりに撮像画面左端の遮光領域を使用して暗ノイズの抽出を行うことも可能である。

この様に、本発明では、ＣＣＤ２０２を構成する遮光領域の画像信号にスミアあるいはブルーミングによるノイズがあっても、遮光領域の画像信号からスミアやブルーミングＳによるノイズの影響を排除してから暗ノイズ抽出を高精度に行うことができるので、大きなノイズが発生しても安定した黒レベルを得ることが可能である。

再び、図３のブロック図を用いて本発明に係る撮像装置を説明する。画像処理ＣＰＵ３０１内の基準クロック発生部３１０は、デジタルカメラ１の駆動制御に使用される基準クロックを生成し、これを各回路に供給するものである。基準クロック発生部３１０で生成される基準クロックは、例えば、タイミングジェネレータ２０９に使用されるものやＡ／Ｄ変換器２０６で使用されるＡ／Ｄ変換用クロックなどが挙げられる。

また、画像処理ＣＰＵ３０１は、撮影画像の圧縮を行う画像圧縮部３０７を有しており、画像圧縮部３０７では撮影画像にＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｃｏｄｉｎｇ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）方式などの画像圧縮処理を施して、所定の圧縮率に圧縮した画像データを生成する。そして、この圧縮画像データはメモリカードドライバー３１２を介してメモリカード１３に記録される。

この様に、デジタルカメラ１では、画像処理ＣＰＵ３０１において撮像部２より取り込まれた画像信号に上述したような信号処理を行い、これらの処理を行った画像信号を画像メモリ３１５に記録するようになっている。

本発明に係るデジタルカメラ１では、撮影モード切換スイッチ１１で設定されたモードに基づいて撮像部２で取り込まれた画像信号を以下の様に記録したり、ＬＣＤ表示部６やＥＶＦ７へ表示する様にしている。

撮影待機状態（撮影モード切換スイッチ１１で記録モード（ＲＥＣ）に設定した状態）では、撮像部２より画像信号が例えば１／３０秒毎などの所定間隔でカメラ本体部３に取り込まれている。取り込まれた画像信号は、前述した様に、画像処理ＣＰＵ３０１中の画素補間部３０２からマトリクス演算部３０６において所定の信号処理が施された後デジタル画像信号として画像メモリ３１５に記録される。そして、画像メモリ３１５に記録した画像信号を読み出し、読み出した画像信号をビデオエンコーダー３１１で、ＮＴＳＣ／ＰＡＬにエンコードし、これをフィールド画像としてＬＣＤ表示部６やＥＶＦ７で画像表示する。

また、画像記録時は、前述した様に、設定された記録解像度の画像とするために画像圧縮部３０７で圧縮処理を行った後、得られた圧縮画像をメモリカードドライバ３１２を介してメモリカード１３に記録する。

再生モード（撮影モード切換スイッチ１１で再生モード（ＰＬＡＹ）に設定した状態）では、メモリカード１３より読み出された画像信号に画像処理ＣＰＵ３０１で所定の信号処理を施した後、ビデオエンコーダ３１１を介してＬＣＤ表示部６やＥＶＦ７に画像信号を表示する。

なお、図３中のスイッチ群３１４は、図１及び図２のシャッタボタン５、ＥＶＦ切換スイッチ８、再生コマ送りスイッチ／ズームスイッチ９、撮影感度切換スイッチ１０、撮影モード切換スイッチ１１、に対応するスイッチである。

次に、本発明に係るデジタルカメラ１で行われる、スミアやブルーミングの判定動作について図６に示すフローチャートを用いて説明する。

最初に、デジタルカメラ１を記録モードに設定して撮影待機状態にする。撮影待機状態にすると、デジタルカメラ１のＬＣＤ表示部６に撮影待機画像が表示される（ステップＳ１）。次に、カメラ制御ＣＰＵ３１３は、ＡＥ制御部３０８より送出された画像データより、上述した式１で表される露出制御式により、撮影画像の輝度情報を取得して、この輝度情報を画像処理ＣＰＵ３０１に送出する（ステップＳ２）。

ここで、スミアやブルーミングが発生する時の撮影画像の輝度値を仮にＢｖ１０以上としておく。そして画像処理ＣＰＵ３０１はカメラ制御ＣＰＵ３１３より得られた撮影画像の輝度値がＢｖ１０以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。輝度値がＢｖ１０未満の場合（ステップＳ３；Ｎｏ）は、スミアやブルーミングの発生する可能性が低いと判断して、黒レベル基準電圧設定部２０８での補正を行うことなく、そのまま遮光領域の画像データに基づき、黒レベル基準電圧設定部２０８で黒レベル基準電圧を設定し（ステップＳ１２）、ＣＤＳ回路２０４にてＯＢクランプを行い（ステップＳ１０）、暗ノイズを補正する。

また、ホワイトバランス制御部３０４、ＡＥ制御部３０８、ＡＦ制御部３０９では、そのまま受光領域の画像データに基づき、各部位で、ＷＢ制御、ＡＥ制御、ＡＦ制御を行い（ステップＳ１３）、処理を完了する。一方、輝度値がＢｖ１０以上の場合（ステップＳ３；Ｙｅｓ）は、スミア、あるいは、ブルーミングの発生する可能性が高いと判断して、次の発生要件の確認が行われる。

カメラ制御ＣＰＵ３１３は、ＡＦ制御部３０９から送出された画像データに基づいて測距演算を行い、測距演算結果より、撮影画像の焦点位置情報を取得して、この焦点位置情報を画像処理ＣＰＵ３０１に送出する（ステップＳ４）。そして画像処理ＣＰＵ３０１はカメラ制御ＣＰＵ３１３より得られた撮影画像の焦点位置が無限遠付近であるか否かを判定する（ステップＳ５）。

焦点位置が無限遠付近でなければ（ステップＳ５；Ｎｏ）、スミアやブルーミングが発生する可能性が低いと判断し、黒レベル基準電圧設定部２０８や、ホワイトバランス制御部３０４、ＡＥ制御部３０８、ＡＦ制御部３０９でスミアやブルーミングが発生した時に行う補正をせずに、上述した輝度情報における処理と同様に、ステップＳ１２、ステップＳ１０、ステップＳ１３を経て処理を完了する。

一方、撮影画像の焦点位置が無限遠付近の場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）は、スミアやブルーミングの発生する可能性が高いと判断し、更に、次の発生要件の確認が行われる。

ホワイトバランス制御部３０４は、予め設定された領域の画像データを画像メモリ３１５より読み出し、読み出した画像データにおいて、連続した複数個の飽和画素から構成される撮像面上のエリアを検出して、この飽和画素エリアの位置情報を画像処理ＣＰＵ３０１に送出する（ステップＳ６）。そして、画像処理ＣＰＵ３０１は、ホワイトバランス制御部３０４より得られた撮影画像の飽和画素情報において、連続した複数個の飽和画素から構成される撮像面上のエリアがあるか否かを判定する（ステップＳ７）。

飽和画素エリアが存在しなければ（ステップＳ７；Ｎｏ）、スミアやブルーミングの発生する可能性が低いと判断して、黒レベル基準電圧設定部２０８やホワイトバランス制御部３０４、ＡＥ制御部３０８、ＡＦ制御部３０９でのスミアやブルーミングの補正を行うことなく、上述した輝度情報における処理と同様に、ステップＳ１２、ステップＳ１０、ステップＳ１３を経て処理を完了する。

一方、飽和画素エリアが存在する場合（ステップＳ７；Ｙｅｓ）は、スミアやブルーミングが発生していると判断して、ホワイトバランス制御部３０４から得られた飽和画素エリアの位置情報を記憶する（ステップＳ８）。そして、飽和画素エリアの位置情報を黒レベル基準電圧設定部２０８やホワイトバランス制御部３０４、ＡＥ制御部３０８、ＡＦ制御部３０９に送出する。

黒レベル基準電圧設定部２０８は、画像処理ＣＰＵ３０１より得られた飽和画素エリアの位置情報に基づき、スミアやブルーミングが重畳している遮光領域の画素信号を排除して黒レベル基準電圧を設定する（ステップＳ９）。そして、ＣＤＳ回路２０４は、スミアやブルーミングが重畳した遮光領域の画素信号を排除して設定された黒レベル基準電圧に基づいてＯＢクランプ動作を行う（ステップＳ１０）。この様に、本発明では、撮像面上に強い光が照射されてスミアやブルーミングが発生しても、これらの影響を排除させて暗ノイズ補正を行うことが可能である。

また、ホワイトバランス制御部３０４、ＡＥ制御部３０８、ＡＦ制御部３０９は、画像メモリ３１５に書き込まれたデータより、予め設定されている撮像面上の任意の部位を測定エリアとした画像データ（画素データよりなる）を読み出し、この画像データに基づいて各種制御を行っているが、画像処理ＣＰＵ３０１から送出された画像信号にスミアやブルーミングが重畳していることをあらわす飽和画素エリア位置情報が含まれている場合には、画像データより飽和画素エリア位置に対応する画素データを排除して各制御を行う（ステップＳ１１）。その結果、スミアやブルーミングの影響を排除した状態でホワイトバランス制御、ＡＥ制御、及び、ＡＦ制御を適正に行うことが可能である。

以上の様に、本発明に係る撮像装置によれば、ＣＣＤ撮像面上に強い光が入射してスミアやブルーミングなどのノイズが発生しても、これらのノイズを精度よく検出し、迅速かつ確実にこれらの影響を排除するようにしている。その結果、スミアやブルーミングが発生してもこれらの影響を排除した状態でＯＢクランプ動作による暗ノイズ補正を安定して行えるようになった。

また、スミアやブルーミングが発生した時にこの情報を撮像装置内にフィードバックしているので、ホワイトバランス調整や自動露光、あるいは、自動焦点調整といった画像信号処理をスミアやブルーミングの影響を排除する様に補正して行えるようにした。その結果、これらの画像信号処理を強い光による影響を排除した状態で行えるようになり、高品位な撮影画像が安定して得られる様になった。

とりわけ、本発明によれば、スミアやブルーミングの影響を排除するのが難しかったＳＸＧＡや５００万画素クラスの高い画素密度を有する撮像素子を用いた撮像装置において、これらの影響を排除した状態で各種補正を安定して行え、画素密度の高い撮像素子が本来有するより高度な解像力や精細性を安定かつ確実に発現できるようにした。

さらに、本発明によれば、スミアやブルーミングが発生しても、これらの影響を排除する機能を部品点数をみだりに増やすことなく可能にし、撮像装置のコンパクト性を損ねずに、また、コストへの跳ね返りをおこさずに撮像装置の性能を向上させることを可能にした。この様に、本発明は、高品質な画像を安定して提供することの可能な撮像装置を実現した画期的な技術である。

本発明に係るデジタルカメラの正面図、及び、背面図である。 本発明に係るデジタルカメラの上面図、及び、側面図である。 本発明に係るデジタルカメラのブロック構成図である。 ＣＣＤ撮像面内の遮光領域からの画像信号にスミア等によるノイズが重畳された場合に本発明で行われる黒レベル基準電圧設定を説明する模式図である。 ＣＣＤ撮像面内の遮光領域からの画像信号にスミア等によるノイズが重畳された場合に本発明で行われる黒レベル基準電圧設定を説明する模式図である。 本発明に係るデジタルカメラにおけるスミア発生の判定、及びスミア補正の流れを示すフローチャートである。 デジタルカメラで通常行われている黒レベル基準電圧設定の動作を示す模式図である。 デジタルカメラで通常行われている暗ノイズ補正の例を示す模式図である。

符号の説明

１ デジタルカメラ
２ 撮像部
２０１ マクロズームレンズ
２０２ ＣＣＤエリアセンサ
２０３ アナログ信号処理ＩＣ
２０４ ＣＤＳ回路
２０５ ＡＧＣ回路
２０６ Ａ／Ｄ変換器
２０７ スイッチ回路
２０８ 黒レベル基準電圧生成部
２０９ タイミングジェネレータ
２１０ フォーカスモータードライバ
２１１ 絞りドライバ
３ カメラ本体部
３０１ 画像処理ＣＰＵ
３０２ 画素補間部
３０３ 解像度変換部
３０４ ホワイトバランス制御部
３０５ ガンマ補正部
３０６ マトリックス演算部
３０７ 画像圧縮部
３０８ ＡＥ制御部
３０９ ＡＦ制御部
３１０ 基準クロック発生部
３１１ ビデオエンコーダ
３１２ メモリカードドライバ
３１３ カメラ制御ＣＰＵ
３１４ スイッチ群
３１５ 画像メモリ
４ フラッシュ
５ シャッタボタン
６ ＬＣＤ表示部
７ ＥＶＦ
８ ＥＶＦ切換スイッチ
９ 再生コマ送りスイッチ／ズームスイッチ
１０ 撮影感度切換スイッチ
１１ 撮影モード切換スイッチ
１２ 外部接続端子
１３ メモリカード
５０ ＣＣＤ撮像面
５１ 受講領域
５２ 遮光（ＯＢ）領域
５３ 水平ＯＢクランプ信号
５３０ ＣＣＤ撮像面の水平方向、水平ＯＢクランプ信号の動作方向
５４ 垂直ＯＢクランプ信号
５４０ ＣＣＤ撮像面の垂直方向、垂直ＯＢクランプ信号の動作方向
ＣＴ クランプ期間
Ｓ スミア、または、ブルーミング
ＯＢＳ ＯＢ領域へのスミアやブルーミングの漏れ込み
ＬＲ 受光領域内で強い光を受けた領域

Claims (6)

1. 被写体光像を光電変換して画像信号を生成する受光領域と、黒レベル基準電圧設定に使用される画像信号を生成する遮光領域と、を有する撮像手段と、
   前記遮光領域で生成された画像信号を補正するための補正信号を生成する補正信号生成手段と、
   前記補正信号を用いて、前記遮光領域で生成された画像信号を補正する画像信号補正手段と、
   前記遮光領域で生成された画像信号に基づき、黒レベル基準電圧を設定する黒レベル基準電圧設定手段と、
   前記撮像手段で生成された画像信号に所定の処理を行う画像信号処理手段と、
   前記撮像手段で生成された画像信号の状態を検知する検知手段と、を有し、
   前記画像信号処理手段は、前記検知手段の検知結果に基づいて、前記黒レベル基準電圧設定手段の動作を制御するものであり、
   前記画像信号補正手段は、前記黒レベル基準電圧設定手段で設定された黒レベル基準電圧の下で前記遮光領域で生成された画像信号を補正する、
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 前記画像信号処理手段は、
   前記画像信号のホワイトバランスを制御するホワイトバランス制御部と、
   前記画像信号に基づいて前記撮像手段の露出制御を行う露出制御部と、
   前記画像信号に基づいて前記撮像手段における焦点制御を行う焦点制御部と、を有し、
   前記検知手段で検知された画像の状態に基づいて、前記ホワイトバランス制御部、前記露出制御部、及び、前記焦点制御部の動作を制御する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記検知手段は、前記撮像手段で生成された画像信号の飽和画素、輝度、または焦点位置のいずれかを検知するものであり、
   前記画像信号処理手段は、前記検知手段で検知した飽和画素、輝度、または焦点位置のいずれか１つに基づいて、前記画像信号にスミアあるいはブルーミングが発生していることを判定することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記黒レベル基準電圧設定手段は、前記画像信号処理手段の判定結果に基づいて、黒レベル基準電圧を設定するものであることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記黒レベル基準電圧設定手段は、前記画像信号処理手段がスミアあるいはブルーミングの発生を判定した時、前記遮光領域中の前記スミアあるいはブルーミングが発生している領域を排除して、黒レベル基準電圧を設定することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記黒レベル基準電圧設定手段は、前記画像信号処理手段がスミアあるいはブルーミングの発生を判定した時、前記遮光領域中の前記スミアあるいはブルーミングが発生していない領域を選択して、黒レベル基準電圧を設定することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。

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