JP2007201735A

JP2007201735A - 撮像装置及びその制御方法

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Application number: JP2006016899A
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Inventors: Shoichi Nakadokoro; 正一中所
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Filing date: 2006-01-25
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Abstract

【課題】大容量のメモリやセンサを設けることなく、ノイズリダクションによるランダム成分ノイズの増加を考慮しつつ、暗電流ノイズを効果的に除去する。
【解決手段】被写体像を光電変換する有効画素領域と、光を遮光した画素領域である遮光画素領域とを有する撮像素子を備える撮像装置を制御する方法であって、有効画素領域で被写体像を光電変換して生成された画像信号から、有効画素領域を遮光した状態で電荷を蓄積して生成されたダーク画像信号を減算して、撮像素子の暗電流成分を除去するノイズ低減処理を行うノイズ低減工程（Ｓ３０７）と、遮光画素領域内の２つの領域の信号を互いに減算する減算工程（Ｓ３０４）と、減算工程において算出された２つの領域の差分信号に基づいて、ノイズ低減工程を実行するか否かを判定する判定工程（Ｓ３０５）とを具備する。
【選択図】図５

Description

本発明は、撮像素子におけるノイズを除去する技術に関するものである。

近年、デジタルカメラ、携帯電話等に用いられるＣＣＤなどの撮像素子は、小型化・多画素化が進み、１つ１つの画素が小さくなることに伴って暗電流ノイズ、ランダム成分ノイズが増加する傾向にある。また、画素が小さくなることによる感度低下に伴って、所望の信号レベルを得るために信号処理での増幅度が大きくなり、撮影画像のノイズが目立ちやすくなることが大きな問題となってきている。

この問題を解決する従来の方法として、撮像素子の暗電流ノイズを除去（以下ノイズリダクションと称す）するために、本撮影画像から遮光時のダーク画像を減算する手法が、例えば特許文献１に開示されている。

しかし、ノイズリダクションを行うと、暗電流ノイズは除去されるが、ランダム成分ノイズは増加するという問題がある。例えば、特許文献２では、暗電流ノイズは温度変化の影響を受ける性質を考慮し、あらかじめ各温度における撮像素子の遮光部出力電圧値をメモリに保存し、本撮影画像の出力電圧と比較する手法を提案している。これにより、暗電流ノイズの影響が大きいときのみノイズリダクションを行っている。
特開平６−５４２６１号公報特開平６−３５０９２５号公報

しかし、特許文献２に開示されているように、各温度におけるデータを保存するには大きいメモリ容量が必要となり、また、データ取得のために時間を費やすこととなる。また、温度取得のためのセンサが必要となり、センサを配置する位置にも制約が生じる。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、大容量のメモリやセンサを設けることなく、ノイズリダクションによるランダム成分ノイズの増加を考慮しつつ、暗電流ノイズを効果的に除去することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる撮像装置は、被写体像を光電変換する有効画素領域と、光を遮光した画素領域である遮光画素領域とを有する撮像素子と、前記有効画素領域で被写体像を光電変換して生成された画像信号から、前記有効画素領域を遮光した状態で電荷を蓄積して生成されたダーク画像信号を減算して、前記撮像素子の暗電流成分を除去するノイズ低減処理を行うノイズ低減手段と、前記遮光画素領域内の２つの領域の信号を互いに減算する減算手段と、前記減算手段により算出された前記２つの領域の差分信号に基づいて、前記ノイズ低減手段に前記ノイズ低減処理を行なわせるか否かを判定する判定手段と、を具備することを特徴とする。

また、本発明に係わる撮像装置の制御方法は、被写体像を光電変換する有効画素領域と、光を遮光した画素領域である遮光画素領域とを有する撮像素子を備える撮像装置を制御する方法であって、前記有効画素領域で被写体像を光電変換して生成された画像信号から、前記有効画素領域を遮光した状態で電荷を蓄積して生成されたダーク画像信号を減算して、前記撮像素子の暗電流成分を除去するノイズ低減処理を行うノイズ低減工程と、前記遮光画素領域内の２つの領域の信号を互いに減算する減算工程と、前記減算工程において算出された前記２つの領域の差分信号に基づいて、前記ノイズ低減工程を実行するか否かを判定する判定工程と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、大容量のメモリやセンサを設けることなく、ノイズリダクションによるランダム成分ノイズの増加を考慮しつつ、暗電流ノイズを効果的に除去することが可能となる。

以下、本発明の好適な一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の撮像装置の一実施形態であるデジタルカメラの外観斜視図である。

図１において１はデジタルカメラ、２はデジタルカメラ１の本体部、１０は撮影レンズ、４８はフラッシュ発光部、５４はモード表示用ＬＣＤ、６２はレリーズスイッチである。７２は録画モード、再生モード、パソコンとの通信モード等を切り替えるためのモード切り替えスイッチ、１０４は光学ファインダである。

＜撮像装置の構成の詳細説明＞
図２は本実施形態のデジタルカメラのブロック構成を示す図である。

１０は撮影レンズ、１２は絞り機能を備えるシャッター、１４は光学像を電気信号に変換する撮像素子、１６は撮像素子１４のアナログ出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。

１８は撮像素子１４、Ａ／Ｄ変換器１６、Ｄ／Ａ変換器２６にクロック信号や制御信号を供給するタイミング発生回路であり、メモリ制御回路２２及びシステム制御回路５０により制御される。

２０は画像処理回路であり、Ａ／Ｄ変換器１６からのデータ或いはメモリ制御回路２２からのデータに対して所定の画素補間処理や色変換処理を行う。

また、画像処理回路２０においては、撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてシステム制御回路５０が露光制御部４０、測距制御部４２に対して制御を行う。この制御としては、ＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方式のＡＦ（オートフォーカス）処理、ＡＥ（自動露出）処理、ＥＦ（ストロボプリ発光）処理がある。

さらに、画像処理回路２０においては、撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてＴＴＬ方式のＡＷＢ（オートホワイトバランス）処理も行っている。

２２はメモリ制御回路であり、Ａ／Ｄ変換器１６、タイミング発生回路１８、画像処理回路２０、画像表示メモリ２４、Ｄ／Ａ変換器２６、メモリ３０、圧縮・伸長回路３２を制御する。

Ａ／Ｄ変換器１６のデータが画像処理回路２０、メモリ制御回路２２を介して、或いはＡ／Ｄ変換器１６のデータが直接メモリ制御回路２２を介して、画像表示メモリ２４或いはメモリ３０に書き込まれる。

２４は画像表示メモリ、２６はＤ／Ａ変換器、２８はＴＦＴＬＣＤ等から成る画像表示部であり、画像表示メモリ２４に書き込まれた表示用の画像データはＤ／Ａ変換器２６を介して画像表示部２８により表示される。

画像表示部２８を用いて撮像した画像データを逐次表示すれば、電子ファインダ機能を実現することが可能である。

３０は撮影した静止画像や動画像を格納するためのメモリであり、所定枚数の静止画像や所定時間の動画像を格納するのに十分な記憶容量を備えている。

これにより、複数枚の静止画像を連続して撮影する連写撮影やパノラマ撮影の場合にも、高速かつ大量の画像書き込みをメモリ３０に対して行うことが可能となる。

また、メモリ３０はシステム制御回路５０の作業領域としても使用することが可能である。

３２は適応離散コサイン変換（ＡＤＣＴ）、ウェーブレット変換等により画像データを圧縮伸長する圧縮・伸長回路であり、メモリ３０に格納された画像を読み込んで圧縮処理或いは伸長処理を行い、処理を終えたデータをメモリ３０に書き込む。

４０は絞り機能を備えるシャッター１２を制御する露光制御部であり、ストロボ４８と連携することによりストロボ調光機能も有するものである。

４２は撮影レンズ１０のフォーカシングを制御する測距制御部、４４は撮影レンズ１０のズーミングを制御するズーム制御部、４６はバリアである保護部１０２の動作を制御するバリア制御部である。

４８はストロボであり、ＡＦ補助光の投光機能、ストロボ調光機能も有する。

露光制御部４０、測距制御部４２はＴＴＬ方式を用いて制御されており、撮像した画像データを画像処理回路２０によって演算した演算結果に基づき、システム制御回路５０が露光制御部４０、測距制御部４２に対して制御を行う。

５０は撮像装置１００全体を制御するシステム制御回路、５２はシステム制御回路５０の動作用の定数、変数、プログラム等を記憶するメモリである。

５４はシステム制御回路５０でのプログラムの実行に応じて、文字、画像、音声等を用いて動作状態やメッセージ等を表示する液晶表示装置、スピーカー等の表示部である。この表示部５４は、撮像装置１００の操作部近辺の視認し易い位置に単数或いは複数個所設置され、例えばＬＣＤやＬＥＤ、発音素子等の組み合わせにより構成されている。

また、表示部５４は、その一部の機能が光学ファインダ１０４内に設置されている。

表示部５４の表示内容のうち、ＬＣＤ等に表示するものとしては、例えば、シングルショット／連写撮影表示、セルフタイマー表示、圧縮率表示、記録画素数表示、記録枚数表示、残撮影可能枚数表示等がある。また、シャッタースピード表示、絞り値表示、露出補正表示、ストロボ表示、赤目緩和表示、マクロ撮影表示、ブザー設定表示、時計用電池残量表示、電池残量表示、エラー表示、複数桁の数字による情報表示等もある。また、記録媒体２００の着脱状態表示、通信Ｉ／Ｆ動作表示、日付け・時刻表示、外部コンピュータとの接続状態を示す表示等もある。

また、表示部５４の表示内容のうち、光学ファインダ１０４内に表示するものとしては、例えば、合焦表示、撮影準備完了表示、手振れ警告表示、ストロボ充電表示、ストロボ充電完了表示等がある。また、シャッタースピード表示、絞り値表示、露出補正表示、記録媒体書き込み動作表示等もある。

さらに、表示部５４の表示内容のうち、ＬＥＤ等に表示するものとしては、例えば、合焦表示、撮影準備完了表示、手振れ警告表示、手振れ警告表示等がある。また、ストロボ充電表示、ストロボ充電完了表示、記録媒体書き込み動作表示、マクロ撮影設定通知表示、二次電池充電状態表示等もある。

そして、表示部５４の表示内容のうち、ランプ等に表示するものとしては、例えば、セルフタイマー通知ランプ等がある。このセルフタイマー通知ランプは、ＡＦ補助光と共用して用いても良い。

５６は電気的に消去・記録可能な不揮発性メモリであり、例えばＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等が用いられる。

６０，６２，６４，７０，７２は、システム制御回路５０の各種の動作指示を入力するための操作部であり、スイッチやダイアル、タッチパネル、視線検知によるポインティング、音声認識装置等の単数或いは複数の組み合わせで構成される。

ここで、これらの操作部の具体的な説明を行う。

６０は電源スイッチ（メインスイッチ）で、撮像装置１００の電源オン、電源オフの各モードを切り替え設定することが出来る。また、撮像装置１００に接続された各種付属装置の電源オン、電源オフの設定も合わせて切り替え設定することが出来る。

６２はシャッタースイッチＳＷ１で、不図示のシャッターボタンの操作途中でＯＮとなり、ＡＦ（オートフォーカス）処理、ＡＥ（自動露出）処理、ＡＷＢ（オートホワイトバランス）処理、ＥＦ（ストロボプリ発光）処理等の動作開始を指示する。

６４はシャッタースイッチＳＷ２で、不図示のシャッターボタンの操作完了でＯＮとなり、撮像素子１４から読み出した信号をＡ／Ｄ変換器１６、メモリ制御回路２２を介してメモリ３０に書き込む露光処理の動作開始を指示する。この露光処理に続いて、画像処理回路２０やメモリ制御回路２２での演算を用いた現像処理、メモリ３０から画像データを読み出し、圧縮・伸長回路３２で圧縮を行い、記録媒体２００に画像データを書き込む記録処理が行なわれる。

７０は各種ボタンやタッチパネル等からなる操作部で、メニューボタン、セットボタン、マクロボタン、マルチ画面再生改ページボタン、ストロボ設定ボタン、単写／連写／セルフタイマー切り替えボタン等がある。また、メニュー移動＋（プラス）ボタン、メニュー移動−（マイナス）ボタン、再生画像移動＋（プラス）ボタン、再生画像移動−（マイナス）ボタン、撮影画質選択ボタン、露出補正ボタン、日付／時間設定ボタン、画像表示ＯＮ／ＯＦＦボタン等もある。また、圧縮モードスイッチ、撮影直後に撮影した画像データを画像表示部２８を用いて自動再生表示するクイックレビュー機能を設定するクイックレビュースイッチ等もある。さらに、撮影及び／或いは再生を実行する際に各種機能の選択及び切り替えを設定する選択／切り替えスイッチ、撮影及び／或いは再生を実行する際に各種機能の決定及び実行を設定する決定／実行スイッチ等もある。

なお、圧縮モードスイッチは、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Expert Gpoup）圧縮の圧縮率、或いは撮像素子の信号をそのままデジタル化して記録媒体に記録するＣＣＤＲＡＷモードを選択するためのスイッチである。

ＪＰＥＧ圧縮のモードは、例えばノーマルモードとファインモードが用意されている。

撮像装置１００の利用者は、撮影した画像のデータサイズを重視する場合はノーマルモードを、撮影した画像の画質を重視する場合はファインモードを、それぞれ選択して撮影を行うことが出来る。

ＪＰＥＧ圧縮のモードにおいては、まず撮像素子１４から読み出されてＡ／Ｄ変換器１６、画像処理回路２０、メモリ制御回路２２を介して、メモリ３０に書き込まれた画像データを読み出す。そして、圧縮・伸長回路３２により設定した圧縮率に圧縮し、記録媒体２００に記録を行う。

ＣＣＤＲＡＷモードでは、撮像素子１４の色フィルタの画素配列に応じて、ライン毎にそのまま画像データを読み出して、Ａ／Ｄ変換器１６、メモリ制御回路２２を介して、メモリ３０に書き込まれた画像データを読み出し、記録媒体２００に記録を行う。

７２はモードダイアルスイッチで、自動撮影モード、撮影モード、パノラマ撮影モード、再生モード、マルチ画面再生・消去モード、ＰＣ接続モード等の各機能モードを切り替え設定することが出来る。

８０は電源制御部で、電池検出回路、ＤＣ−ＤＣコンバータ、通電するブロックを切り替えるスイッチ回路等により構成されている。そして、電池の装着の有無、電池の種類、電池残量の検出を行い、検出結果及びシステム制御回路５０の指示に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータを制御し、必要な電圧を必要な期間、記録媒体を含む各部へ供給する。

８２はコネクタ、８４はコネクタ、８６はアルカリ電池やリチウム電池等の一次電池、ＮｉＣｄ電池やＮｉＭＨ電池、Ｌｉ−ｉＯＮ電池等の二次電池、ＡＣアダプター等からなる電源部である。

９０はメモリカードやハードディスク等の記録媒体とのインタフェース、９２はメモリカードやハードディスク等の記録媒体と接続を行うコネクタである。

１０２は、撮像装置１００のレンズ１０を含む撮像部を覆う事により、撮像部の汚れや破損を防止するバリアである保護部である。

１０４は光学ファインダであり、画像表示部２８による電子ファインダ機能を使用すること無しに、光学ファインダのみを用いて撮影を行うことが可能である。また、光学ファインダ１０４内には、表示部５４の一部の機能、例えば、合焦表示、手振れ警告表示、ストロボ充電表示、シャッタースピード表示、絞り値表示、露出補正表示などが設置されている。

２００はメモリカードやハードディスク等の記録媒体である。

記録媒体２００は、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される記録部２０２、撮像装置１００とのインタフェース２０４、撮像装置１００と接続を行うコネクタ２０６を備えている。

なお、記録媒体２００は本実施形態では撮像装置１００に内蔵される構成として説明している。

＜撮像装置１００の動作説明＞
図３は、本実施形態における撮像装置１００の主ルーチンのフローチャートである。

電池交換等の電源投入により、システム制御回路５０はフラグや制御変数等を初期化すると共に、撮像装置１００各部の初期化処理を行う（ステップＳ１０１）。

システム制御回路５０は、電源スイッチ６０の設定位置を判断し、電源スイッチ６０が電源ＯＦＦに設定されていたならば（ステップＳ１０２）、各表示部の表示を終了状態に変更する。そして、フラグや制御変数等を含む必要なパラメータや設定値、設定モードを不揮発性メモリ５６に記録する。さらに、電源制御部８０により画像表示部２８を含む撮像装置１００各部の不要な電源を遮断する等の所定の終了処理を行なう（ステップＳ１０３）。そして、主ルーチンを終了する。

電源スイッチ６０が電源ＯＮに設定されていたならば（ステップＳ１０２）、ステップＳ１０４に進む。

システム制御回路５０は、電源制御部８０により電池等により構成される電源８６の残容量や動作情況が撮像装置１００の動作に問題があるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。そして、問題があるならば表示部５４及び或いは画像表示部２８を用いて画像や音声により所定の警告表示を行った後に（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０２に戻る。

電源８６に問題が無いならば（ステップＳ１０４）、ステップＳ１０６に進む。

システム制御回路５０は、表示部５４を用いて画像や音声により撮像装置１００の各種設定状態の表示を行う。なお、画像表示部２８の画像表示がＯＮであったならば、画像表示部２８も用いて画像や音声により撮像装置１００の各種設定状態の表示を行う（ステップＳ１０６）。

システム制御回路５０は、モードダイアル７２の設定位置を判断し、モードダイアル７２が撮影モードに設定されていなかったならば（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０９に進む。

モードダイアル７２が撮影モードに設定されていたならば（ステップＳ１０７）、システム制御回路５０は、撮影モード処理を実行し（ステップＳ１０８）、処理を終えたならばステップＳ１０２に戻る。

この撮影モード処理（ステップＳ１０８）の詳細は図４を用いて後述する。

システム制御回路５０は、モードダイアル７２の設定位置を判断し、モードダイアル７２が再生モードに設定されていなかったならば（ステップＳ１０９）、ステップＳ１０２に戻る。

モードダイアル７２が再生モードに設定されていたならば（ステップＳ１０９）、再生モード処理を実行し（ステップＳ１１０）、処理を終えたならばステップＳ１０２に戻る。

上記のように、撮像装置１００の利用者は、撮像装置１００を携帯して撮影、再生を随時行うことが可能である。

図４は、図３のステップＳ１０８の撮影モード処理の詳細なフローチャートである。

システム制御回路５０は、操作部７０が備える各種スイッチの操作により、ユーザーによって撮影に関する各種設定の変更が行われたならば（ステップＳ２０１）、変更された内容に応じて、撮影に関する動作設定を変更する（ステップＳ２０２）。

システム制御回路５０は、シャッタースイッチＳＷ１が押されていないならば（ステップＳ２０３）、撮影モード処理ルーチン（ステップＳ１０８）を終了する。

シャッタースイッチＳＷ１が押されたならば（ステップＳ２０３）、システム制御回路５０は、撮像部を起動し（ステップＳ２０４）、撮像素子１４からの画像信号データを用いて所定の演算処理を行なう。そして、得られた演算結果に基づいて測距制御部に対し測距処理を行ってレンズ１０の焦点を被写体に合わせるＡＦ制御を行う（ステップＳ２０５）。

システム制御回路５０は、露光制御部４０を起動して、適正露出にするように絞り部、シャッター部を用い、絞り制御値、シャッター制御値、撮像感度値から被写体輝度を算出するＡＥ制御を行う（ステップＳ２０６）。次に、システム制御回路５０は、撮像素子１４からの画像信号データを用いて所定の演算処理を行なう。そして、得られた演算結果がホワイトバランスとして適正と判断されるまで画像処理回路２０を用いて、ＡＷＢ（オートホワイトバランス）制御を行う（ステップＳ２０７）。

次に、シャッタースイッチＳＷ２（６４）が押されたら（ステップＳ２０８）、システム制御回路５０は、露光制御部４０を起動して、適正に調光できるようにＥＦ制御（ステップＳ２０９）を行う。

次に、ノイズリダクションシーケンスに入り、ノイズリダクションを行うか否かを判断する（ステップＳ２１０）。

そして、インターフェース９０或いは９４、コネクタ９２を介して、メモリーカードやコンパクトフラッシュ(登録商標)カード等の記録媒体２００への画像データ書き込みを行う（ステップＳ２１１）。シャッタースイッチＳＷ２（６４）が押されない場合、ＳＷ２が押されるまで待機する。

続いて、本実施形態におけるノイズリダクションについて説明する。

既に「背景技術」の欄で説明したように、従来より、撮像素子の暗電流ノイズを除去する手法として、本撮影画像から遮光時のダーク画像を減算する手法（以下ノイズリダクションと称す）が知られている。しかし、ノイズリダクションを行うと、暗電流ノイズは除去されるが、ランダム成分ノイズは理論上√２倍に増加することが知られている。そのため、撮像素子の周囲の環境、例えば温度等の状況によって暗電流成分が少ない場合などには、ノイズリダクションを行なうと逆にノイズが多くなってしまう場合がある。

そこで、本実施形態では、撮像素子に備えられている遮光画素部であるＯＢ部（オプティカルブラック部）の信号を用いて、本撮影画像からダーク画像を減算するノイズリダクションを行なった場合にノイズが増加するか減少するかをシミュレートする。そして、その結果ノイズリダクションを行なったほうがノイズが少なくなると判断された場合のみ、本撮影画像からダーク画像を減算するノイズリダクション処理を行う。

以下に、このシミュレート方法について説明する。

図６は、撮像素子の撮像面を示す図である。

図６に示すように、撮像素子の撮像面の中央部には、被写体の画像信号を生成する有効画素領域６０１が配置されており、その周囲に遮光画素部であるＯＢ部（オプティカルブラック部）６０３が配置されている。

このような撮像素子を用いて、本露光を行ない被写体の本撮影を行なう。このとき、ＯＢ部６０３には本露光の時間に対応する暗電流ノイズとランダムノイズが発生する。

ここで、本実施形態では、ＯＢ部６０３に複数の同サイズ（同じ画素数）の領域、例えばＯＢ１とＯＢ２を設定し、このＯＢ１とＯＢ２の信号を読み出す。なお、ＯＢ１とＯＢ２は、その位置や大きさが機械的に決まっているものではなく、ＯＢ部６０３内の信号の読み出し制御により、その位置や大きさを自由に変えることが可能である。

ＯＢ１とＯＢ２からの出力信号は暗電流ノイズとランダムノイズとからなり、それぞれの領域のノイズ信号の分布のバラつきを調べるために、それぞれの領域の画素信号分布の標準偏差Ｘ１，Ｘ２を計算する。この画素信号分布のバラつきは、ノイズの目立ちやすさを示すものであり、言い換えれば、Ｘ１とＸ２は、領域ＯＢ１，ＯＢ２それぞれのノイズの大きさを表わす値である。即ち、標準偏差Ｘ１，Ｘ２の値が大きいほど領域ＯＢ１，ＯＢ２のノイズが多いと考えることができる。

次に、ＯＢ１の各画素の信号からＯＢ２の対応する各画素の信号を減算する。これにより、ＯＢ１の各画素の信号から暗電流成分が除去され、ＯＢ１とＯＢ２を合成したランダムノイズ成分のみが残ることとなる。そして、このランダムノイズ成分からなる画素信号の分布の標準偏差Ｘ３を計算する。

次に、Ｘ１，Ｘ２とＸ３を比較する。ここで、もしＸ１又はＸ２がＸ３よりも大きければ、２つの領域の画素信号を減算して暗電流成分を除去したことによりノイズ分布の標準偏差が小さくなった（ノイズが少なくなった）と考えられる。そのため、ノイズリダクションを行なって暗電流ノイズを除去することによりノイズを減少させることができると考えることができる。

一方、Ｘ１又はＸ２がＸ３以下であれば、２つの領域の画素信号を減算して暗電流成分を除去したことによりノイズ分布の標準偏差が大きくなった（ノイズが多くなった）と考えられる。そのため、ノイズリダクションを行なって暗電流ノイズを除去することでノイズが増加すると考えることができる。

即ち、上記の計算を行なうことにより、Ｘ１＞Ｘ３又はＸ２＞Ｘ３の場合には、ノイズリダクションを行なったほうが良く、Ｘ１≦Ｘ３又はＸ２≦Ｘ３の場合には、ノイズリダクションを行なわないほうが良いと判断することができる。

なお、上記の説明では、標準偏差を算出したが、標準偏差に限らず、平均値など信号のノイズレベルを検出可能な他の演算を行なうようにしても良い。

以上が、本実施形態におけるノイズリダクションの効果のシミュレート方法である。

続いて、図５にノイズリダクションシーケンス（図４のステップＳ２１０）のフローチャートを示す。

システム制御回路５０は、シャッタースイッチＳＷ２が押されたら（ステップＳ２０８）、ＥＦ制御（ステップＳ２０９）を行い、本露光（ステップＳ３０１）を開始する。本露光（ステップＳ３０１）によって撮像素子１４から読み出された信号は、Ａ／Ｄ変換器１６によってデジタル信号に変換され、メモリ制御回路２２を介してメモリ３０に書き込まれる。メモリ３０に書き込まれた画像データのうち、撮像素子の遮光領域（以下ＯＢ領域と称す）の画像データは、メモリ制御回路２２を介して画像処理回路２０に送られる（ステップＳ３０２）。画像処理回路２０では、ＯＢ領域画像データの任意の２領域（例えば上記のＯＢ１,ＯＢ２）の標準偏差Ｘ１,Ｘ２を算出し（ステップＳ３０３）、演算結果がメモリ３０に保持される。

画像処理回路２０に送られる画像データ（ステップＳ３０２）は、図６のＯＢ領域であれば任意の領域をとることが可能である。画像処理回路２０での演算は、標準偏差に限らず、平均値など信号のノイズレベルを検出可能な演算であれば演算方法は問わない。

次に、システム制御回路５０は、画像処理回路２０において遮光領域ＯＢ１,ＯＢ２を互いに減算することにより暗電流ノイズ成分を除去し、減算により得られた画像データの標準偏差Ｘ３を算出する（ステップＳ３０４）。

ここで、減算を行う画像データＯＢ１,ＯＢ２は、１フィールド内の異なるＯＢ領域に限らず、異なるフィールドでのＯＢ領域を用いても構わない。

次に、Ｘ１或いはＸ２とＸ３の値を比較し（ステップＳ３０５）、Ｘ１＞Ｘ３（或いはＸ２＞Ｘ３）であればステップＳ３０６に進む。一方、Ｘ１≦Ｘ３（或いはＸ２≦Ｘ３）であれば、ノイズリダクションシーケンスを終了し、ステップＳ３０１で記録した画像データを記録する（ステップＳ２１１）。

システム制御回路５０は、露光制御部４０を制御し、シャッター１２を閉じて撮像素子を遮光し、ダーク画像信号の蓄積を行う（ステップＳ３０６）。

次に、ステップＳ３０１で記録された本露光画像データからステップＳ３０６で記録されたダーク画像データを減算し、撮像素子の暗電流ノイズ成分を除去し（ステップＳ３０７）、ノイズリダクションシーケンスを終了する。

なお、本実施形態では、本露光時（ステップＳ３０１）における画像データのＯＢ領域を利用して演算を行ったが、撮影時の本露光に限らず、スルー表示画像データのＯＢ領域を利用して、ノイズリダクションを行うか否かを判断しても構わない。

以上説明したように、上記の実施形態によれば、１フィールドの異なるＯＢ領域、或いは異なるフィールドのＯＢ領域画像データを演算・比較することで、ノイズリダクションを行うか否かを判断する。これにより、従来、各温度におけるデータを保存するメモリ領域を確保し、温度取得のためのセンサが必要であった問題を解消でき、ランダム成分ノイズを安易に増やすことなく、リアルタイムで最適な条件のもと、暗電流ノイズの除去を行うことが可能となる。

本発明の撮像装置の一実施形態であるデジタルカメラの外観斜視図である。本発明の一実施形態のデジタルカメラのブロック構成を示す図である。撮像装置の主ルーチンのフローチャートである。撮像装置の撮影モードの処理ルーチンのフローチャートである。ノイズリダクションシーケンスのフローチャートである。撮像素子の撮像面を示す図である。

符号の説明

１デジタルカメラ
２本体部
１０撮影レンズ
１２シャッター
１４撮像素子
１６Ａ／Ｄ変換器
１８タイミング発生回路
２０画像処理回路
２２メモリ制御回路
２４画像表示メモリ
２６Ｄ／Ａ変換器
２８画像表示部
３０メモリ
３２画像圧縮・伸長回路
４０露光制御部
４２測距制御部
４４ズーム制御部
４６バリア制御部
４８ストロボ
５０システム制御回路
５２メモリ
５４表示部
５６不揮発性メモリ
６０電源スイッチ（メインスイッチ）
６２シャッタースイッチＳＷ１
６４シャッタースイッチＳＷ２
７０操作部
７２モードダイアルスイッチ
８０電源制御部
８２コネクタ
８４コネクタ
８６電源部
９０インタフェース
９２コネクタ
１００撮像装置
１０２保護部
１０４光学ファインダ
２００記録媒体
２０２記録部
２０４インタフェース
２０６コネクタ

Claims

被写体像を光電変換する有効画素領域と、光を遮光した画素領域である遮光画素領域とを有する撮像素子と、
前記有効画素領域で被写体像を光電変換して生成された画像信号から、前記有効画素領域を遮光した状態で電荷を蓄積して生成されたダーク画像信号を減算して、前記撮像素子の暗電流成分を除去するノイズ低減処理を行うノイズ低減手段と、
前記遮光画素領域内の２つの領域の信号を互いに減算する減算手段と、
前記減算手段により算出された前記２つの領域の差分信号に基づいて、前記ノイズ低減手段に前記ノイズ低減処理を行なわせるか否かを判定する判定手段と、
を具備することを特徴とする撮像装置。
前記２つの領域は、同じ画素数の領域であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記判定手段は、前記２つの領域の信号分布の標準偏差をそれぞれ算出し、該算出された標準偏差と、前記２つの領域の差分信号の信号分布の標準偏差との大小関係を比較することにより、前記ノイズ低減手段に前記ノイズ低減処理を行なわせるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
被写体像を光電変換する有効画素領域と、光を遮光した画素領域である遮光画素領域とを有する撮像素子を備える撮像装置を制御する方法であって、
前記有効画素領域で被写体像を光電変換して生成された画像信号から、前記有効画素領域を遮光した状態で電荷を蓄積して生成されたダーク画像信号を減算して、前記撮像素子の暗電流成分を除去するノイズ低減処理を行うノイズ低減工程と、
前記遮光画素領域内の２つの領域の信号を互いに減算する減算工程と、
前記減算工程において算出された前記２つの領域の差分信号に基づいて、前記ノイズ低減工程を実行するか否かを判定する判定工程と、
を具備することを特徴とする撮像装置の制御方法。
前記２つの領域は、同じ画素数の領域であることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置の制御方法。
前記判定工程では、前記２つの領域の信号分布の標準偏差をそれぞれ算出し、該算出された標準偏差と、前記２つの領域の差分信号の信号分布の標準偏差との大小関係を比較することにより、前記ノイズ低減工程を実行するか否かを判定することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置の制御方法。