JP2009188437A

JP2009188437A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2009188437A
Application number: JP2008004659A
Authority: JP
Inventors: Masahito Takeishi; 雅人武石
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2008-01-08
Filing date: 2008-01-11
Publication date: 2009-08-20

Abstract

【課題】
従来のオフセット性ＦＰＮを除去する処理は、同期性ノイズを除去できず、撮影画像に縦縞状のノイズが現れてしまうという問題があった。
【解決手段】
２次元（行，列）状に配置された複数の単位画素を有する撮像素子と、前記撮像素子が出力するダーク信号から列間のオフセット成分を求めるオフセットデータ生成部と、同期性ノイズデータを記憶しておく同期性ノイズ記憶部と、前記オフセットデータ生成部が生成したオフセットデータと、前記同期性ノイズ記憶部に記憶された同期性ノイズデータとを演算して補正データを生成する補正データ生成部とを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置のノイズ低減技術に関する。

近年、固体撮像素子を用いたビデオカメラや電子カメラなどの撮像装置が広く一般に普及している。固体撮像素子は、受ける光を電気信号に変換する光電変換部を有する複数の単位画素が２次元（行（ロー），列（カラム））に配置されている。各単位画素が出力する電気信号は、カラム毎に設けられた読み出し回路を通して行単位で固体撮像素子から外部に読み出される。

ところが、カラム間の回路素子などのばらつきなどによって、カラム間の読み出し信号にオフセット成分が生じる。この結果、撮影画像のカラム方向に縦縞状の固定ノイズ（ＦＰＮ：Ｆixed Ｐattern Noise）が現れるという問題があった。

そこで、このようなオフセット性ＦＰＮを除去するために、カラム間のオフセット成分を除去する処理が行われている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−２８７３７８号公報

ところが、このようなオフセット性ＦＰＮの抽出は、画像信号の読み出し時ではなくダーク信号の読み出し時に行われているので、ダーク信号の読み出し時に動作しないが画像信号の読み出し時に動作する画像処理回路やメモリの動作信号などが同期性ノイズとなって画像信号に混入する場合がある。逆に、画像信号の読み出し時には出ない同期性ノイズがダーク信号の読み出し時だけに生じる場合がある。この場合は、ダーク信号読み出し時にしか存在しない同期性ノイズが画像信号から余計に減算されてしまうことになる。

このような同期性ノイズは、従来技術で行われているカラム間のオフセット成分を除去する処理を行っても除去できないため、撮影画像に縦縞状のノイズが生じてしまうという問題があった。

本発明の目的は、オフセット性ＦＰＮの補正データだけでは除去できない同期性ノイズが生じた場合でも、その同期性ノイズを除去可能な高精度な補正データを生成することにより、高品質な画像が得られる撮像装置を提供することである。

本発明に係る撮像装置は、２次元（行，列）状に配置された複数の単位画素を有する撮像素子と、前記撮像素子が出力するダーク信号から列間のオフセット成分を求めるオフセットデータ生成部と、同期性ノイズデータを記憶しておく同期性ノイズ記憶部と、前記オフセットデータ生成部が生成したオフセットデータと、前記同期性ノイズ記憶部に記憶された同期性ノイズデータとを演算して補正データを生成する補正データ生成部とを有することを特徴とする。

また、前記同期性ノイズ記憶部に記憶された同期性ノイズデータを所定係数で重み付けして修正データを生成する同期性ノイズ生成部を更に設け、前記補正データ生成部は、前記オフセットデータ生成部が生成したオフセットデータと、前記同期性ノイズ生成部が生成した修正データとを演算して補正データを生成することを特徴とする。

さらに、前記補正データ生成部が生成した補正データを用いて、前記撮像素子が出力する画像信号を補正する画像処理部を更に設けたことを特徴とする。

特に、前記同期性ノイズ生成部は、前記同期性ノイズ記憶部に記憶された同期性ノイズデータを読み出して、感度，温度，露光時間の少なくとも１つに応じた係数で重み付けして前記修正データを生成することを特徴とする。

本発明によれば、オフセット性ＦＰＮの補正データだけでは除去できない同期性ノイズが生じた場合でも、その同期性ノイズを除去可能な高精度な補正データを得ることができる。この結果、撮影画像のカラム方向に現れる縦縞状のノイズが少ない高画質な画像を得ることができる。

以下、本発明に係る撮像装置の各実施形態について、図面を用いて詳しく説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る撮像装置１０１のブロック図を図１に示す。撮像装置１０１は、撮像素子１０２と、アンプ１０３と、Ａ／Ｄ変換部１０４と、画像処理部１０５と、補正データ作成部１０６と、同期性ノイズデータメモリ１０７と、同期性ノイズ演算部１０８とで構成される。

尚、同期性ノイズデータメモリ１０７および同期性ノイズ演算部１０８は、撮像素子１０２からの信号の読み出しや撮影光学系や撮像装置１０１全体の動作を制御する制御部１０９に含まれる。制御部１０９は、ＣＰＵなどで構成され、予め設定されたプログラムに従って処理する。また、図１の撮像装置１０１は、本発明に関係する主要部分のみを描いてあり、制御部１０９が一時的なバッファとして使用する内部メモリや、画像処理部１０５が出力する画像データを保存するメモリカードなどの記憶媒体は省略してある。

撮像素子１０２は、ＣＭＯＳ型固体撮像素子など一般的な撮像素子で構成され、複数の画素が行方向および列方向に２次元マトリクス状に配置されている。各画素は、入射する光を電荷として蓄積する光電変換部や、光電変換部に蓄積された電荷をリセットするリセットトランジスタ、列毎に設けられた垂直信号線に行単位で読み出す選択トランジスタなどで構成されている。また、撮像素子１０２から行単位で読み出されるアナログの画像信号は、アンプ１０３で所定レベルになるように増幅され、Ａ／Ｄ変換部１０４に出力される。

Ａ／Ｄ変換部１０４は、アンプ１０３から出力されるアナログの画像信号をデジタルの画像データに変換し、画像処理部１０５と補正データ作成部１０６とに出力する。尚、アンプ１０３およびＡ／Ｄ変換部１０４は、撮像素子１０２に内蔵しても構わない。

ここで、撮像素子１０２からアンプ１０３およびＡ／Ｄ変換部１０４を介して出力される信号について詳しく説明する。

撮像素子１０２から読み出される信号には２つの種類がある。第１は、光が入射しない状態で、光電変換部に蓄積された電荷をリセットした時に読み出すダーク信号である。第２は、被写体から入射した光量に応じて電気信号に変換された画像信号、つまり画像を撮影した時の画像信号である。尚、通常、撮影毎にダーク信号を読み出してから画像信号を読み出す。また、ダーク信号は１画面分を読み出す必要はなく、複数行の読み出しだけで
も構わない。

全画面または一部の複数行に亘って読み出されたダーク信号は、アンプ１０３およびＡ／Ｄ変換部１０４を介してデジタルデータに変換され、補正データ作成部１０６に入力される。補正データ作成部１０６は、オフセット性ＦＰＮデータを抽出する。例えば、ダーク信号を読み出す時に同じ列毎に平均化してオフセット性ＦＰＮの補正データを作成する。作成した補正データは、内部のメモリなどに一時的に保存しておく。オフセット性ＦＰＮについては後で詳しく説明する。

一方、本撮影時の画像信号は、アンプ１０３およびＡ／Ｄ変換部１０４を介してデジタルの画像データに変換され、画像処理部１０５に出力される。画像処理部１０５は、Ａ／Ｄ変換部１０４から入力する画像データに、補正データ作成部１０６から入力するオフセット性ＦＰＮ補正データを行毎に加減算して、オフセット性ＦＰＮの補正処理を行う。

ここで、オフセット性ＦＰＮ補正データの加減算処理は、例えば、オフセット性ＦＰＮ補正データがオフセット性ＦＰＮと同じ極性の符号で保存されている場合は、本撮影された画像データからオフセット性ＦＰＮ補正データを減算し、オフセット性ＦＰＮ補正データがオフセット性ＦＰＮと逆の極性の符号で保存されている場合は、本撮影された画像データにオフセット性ＦＰＮ補正データを加算する。

画像処理部１０５でオフセット性ＦＰＮの補正を行った画像データは、メモリカードなどの記憶媒体に本撮影画像として保存される。尚、ダーク信号の読み出し動作や本撮影時の画像信号の読み出し動作のシーケンス制御は、先に説明した撮像装置１０１の制御部１０９によって行われる。

ここで、本実施形態に係る撮像装置１０１の特徴が分かり易いように、従来の撮像装置９０１について図７を用いて説明する。尚、図１と同符号のものは同じものを示す。図７において、撮像装置９０１は、本実施形態に係る撮像装置１０１と異なり、図１に示した同期性ノイズデータメモリ１０７と同期性ノイズ演算部１０８とがなく、補正データ作成部９０６はＡ／Ｄ変換部１０４から出力されるダーク信号から得られるオフセット性ＦＰＮデータからのみ補正データを作成し、画像処理部１０５に出力するようになっている。従って、従来の撮像装置９０１は、オフセット性ＦＰＮの補正は行われるが、同期性ノイズの補正は行われていない。

次に、補正データ作成部１０６が出力する補正データについて説明する。図８は、オフセット性ＦＰＮによる縦筋３０２〜３０５が発生した補正前の画像３０１の様子と、ダーク信号を読み出した時のダーク信号のノイズ３５１と、画像信号を読み出した時の画像信号のノイズ信号３５２と、補正データ作成部９０６が作成した補正データ３５３と、画像処理部１０５が補正データ３５３を用いて画像信号を補正後の画像３０１ｂとの関係を描いた説明図である。尚、各ノイズや補正データは行方向の信号レベルの変化を示してあり、実際にはマイクロボルトオーダーの変化であるが図面では強調して描いてある。

図８のダーク信号のノイズ３５１において、信号レベルの変化を見ると、ゆっくりと変化する信号成分のシェーディング３０８ａと、スパイク状の固定パターンノイズ３０２ａ〜３０５ａが発生している。このようなシェーディング３０８ａや固定パターンノイズ３０２ａ〜３０５ａは、撮像素子１０２の製造時における列間の素子特性のばらつきなどによるオフセット成分がカラム方向に固有のノイズを生じさせる。これらのノイズ（シェーディング３０８ｂや固定パターンノイズ３０２ｂ〜３０５ｂ）は、ダーク信号の読み出し時だけでなく、画像信号の読み出し時にも発生する。特に、画像信号のノイズ３５２に示したように、ダーク信号のノイズ３５１と同じ位置に同じ信号レベルで発生する。

また、図８において、固定パターンノイズ３０２ａと３０２ｂ，３０４ａと３０４ｂは、信号レベルが高い方にばらついているので、画面には白い縦筋３０２，３０４となって現れ、固定パターンノイズ３０３ａと３０３ｂ，３０５ａと３０５ｂは、信号レベルが低い方にばらついているので、画面には黒い縦筋３０３，３０５となって現れる。また、これらのノイズはスパイク状に見えるが、実際には（ａ）の点線円に描いたように、シェーディング３０８ａにも小さなノイズが乗っており、その中のレベルの高いレベルのノイズに過ぎない。また、シェーディング３０８ａ，３０８ｂは、補正前の画像３０１に描いたように、信号レベルが低い位置から高い位置に向けて画面が徐々に白くなり、逆に信号レベルが高い位置から低い位置に向けて画面が徐々に黒くなる。以降、特に明記しない限り、シェーディング３０８ａ，３０８ｂや固定パターンノイズ３０２ａ〜３０５ａ，３０２ｂ〜３０５ｂなどをまとめてオフセット性ＦＰＮと称する。

先に説明したように、補正データ作成部９０６は、ダーク信号のノイズ３５１を列毎に平均化して補正データ３５３を作成し、メモリなどに一時的に保存しておく。その後、本撮影時に画像処理部１０５が撮像素子１０２から画像データを読み出す際に、補正データ３５３を本画像データから減算することによってオフセット性ＦＰＮの補正処理を行う。つまり、画像信号のノイズ３５２は、補正データ３５３を画像信号から減算することによって除去され、オフセット性ＦＰＮの無い撮影画像３０１ｂが得られる。

以上の処理は、従来から行われているオフセット性ＦＰＮの補正処理である。ところが、図９に示すように、画像信号の読み出し時には発生しないが、ダーク信号の読み出し時にだけ同期性ノイズ３０６ａ，３０７ａが発生する場合がある。このような場合、先に説明した従来のオフセット性ＦＰＮの補正処理を行うと、次のような問題が生じる。図９に示したオフセット性ＦＰＮ（シェーディング３０８ａ，３０８ｂや固定パターンノイズ３０２ａ〜３０５ａ，３０２ｂ〜３０５ｂ）は、ダーク信号の読み出し時と画像信号の読み出し時の両方に同じ位置に同じ信号レベルで発生するので、画像信号から除去できた。ところが、同期性ノイズ３０６ａ，３０７ａはダーク信号の読み出し時しか発生しないので、このダーク信号のノイズ３５４から補正データ３５６を作成すると、画像信号には含まれていない同期性ノイズ成分３０７ｃ，３０８ｃを画像信号から引き算することになる。この結果、補正後の画像３０１ｃに描いたように、補正データ３５６の同期性ノイズ成分３０６ｃ，３０７ｃの逆相となって画像３０１ｃに現れてしまう。つまり、同期性ノイズ３０６ｃは白い縦筋３０６となって現れ、同期性ノイズ３０７ｃは黒い縦筋３０７となって現れてしまう。

また、図１０に示したように、ダーク信号の読み出し時には発生しないが、画像信号の読み出し時にだけ同期性ノイズ３０９ｂ，３１０ｂが発生する場合がある。このような場合、先に説明した従来のオフセット性ＦＰＮの補正処理を行うと、次のような問題が生じる。図１０に示したオフセット性ＦＰＮ（シェーディング３０８ａ，３０８ｂや固定パターンノイズ３０２ａ〜３０５ａ，３０２ｂ〜３０５ｂ）は、ダーク信号の読み出し時と画像信号の読み出し時の両方に同じ位置に同じ信号レベルで発生するので、画像信号から除去できた。ところが、同期性ノイズ３０９ｂ，３１０ｂはダーク信号の読み出し時には発生しないので、このダーク信号のノイズ３５１から補正データ３５３を作成すると、画像信号にだけ含まれる同期性ノイズ３０９ｂ，３１０ｂを減算することができない。この結果、画像信号の同期性ノイズ３０９ｂ，３１０ｂが残ってしまい、補正後の画像３０１ｄに描いたように、同期性ノイズ３０９ｂは黒い縦筋３０９となって現れ、同期性ノイズ３１０ｂは白い縦筋３１０となって現れてしまう。

以上が、従来から行われているオフセット性ＦＰＮの補正処理の問題点である。

ここで、同期性ノイズの発生メカニズムについて説明する。例えば、撮像素子１０２からダーク信号または画像信号を読み出す際に、行単位で読み出されて処理されるので間欠動作を行うことになる。また、タイミングジェネレータや撮像素子１０２から読み出した信号をＡ／Ｄ変換部１０４でデジタルの画像データに変換する際に数画素分の時間ずれが生じる。或いは、処理の都合で倍速処理した場合など行単位の処理タイミングに時間のずれが生じる。一般に、電気回路が連続して動作している時は回路に流れる電流の変化は少ないのでノイズが生じにくいが、間欠動作や処理タイミングのずれなどによって電流が変化すると、電流の変化点でパルス状のノイズが生じ、撮像素子１０２から読み出し中のアナログ信号に混入する。特に、行単位の処理タイミングの遅延時間は各行毎に同じなので、画面の各行の同じ位置に同じ信号レベルでノイズが現れ、オフセット性ＦＰＮと同様に、ノイズの極性によって白筋や黒筋となって撮影画像に現れてしまう。

先に説明したように、ダーク信号の読み出し時だけに出る同期性ノイズや画像信号の読み出し時だけに出る同期性ノイズがあるのは、ダーク信号の読み出し時だけしか動作しない回路や処理があり、同様に画像信号の読み出し時だけしか動作しない回路や処理があるからである。

そこで、本実施形態では、ダーク信号の読み出し時だけに出る同期性ノイズや画像信号の読み出し時だけに出る同期性ノイズを除去するために、図１に示したように、同期性ノイズデータメモリ１０７と同期性ノイズ演算部１０８とを設けている。

同期性ノイズデータメモリ１０７には、図９で説明したような画像信号の読み出し時には発生しないが、ダーク信号の読み出し時にだけ発生する同期性ノイズ３０６ａ，３０７ａなどがダーク信号の同期性ノイズデータとして予め記憶されている。同様に、同期性ノイズデータメモリ１０７には、図１０で説明したようなダーク信号の読み出し時には発生しないが、画像信号の読み出し時にだけ発生する同期性ノイズ３０９ｂ，３１０ｂなどが画像信号の同期性ノイズデータとして予め記憶されている。

尚、ダーク信号や画像信号の同期性ノイズデータは、撮像装置１０１の製造時に様々な動作モードで実際に測定して、不揮発性メモリなどに記憶しておく。或いは、Ａ／Ｄ変換部１０４や画像処理部１０５などの動作タイミングが予め分かっているので、これらの設計値から同期性ノイズの位置やレベルを予測して記憶しておいても構わない。また、温度や撮影モード（長時間露光など）に応じて同期性ノイズの位置やレベルを測定して、温度や撮影モードに対応させたルックアップテーブルとして同期性ノイズデータメモリ１０７に記憶しておいても構わない。さらに、予め測定された同期性ノイズデータは、実際に１行分のデータを記憶していても構わないし、列方向の画素の位置（列番号）と信号レベルとを記憶しておいても構わない。

ここで、同期性ノイズデータメモリ１０７に記憶される同期性ノイズのテーブル例を図２に示す。図２（ａ）は、ダーク信号読み出し時の同期性ノイズのテーブル例を示している。図２（ａ）において、ノイズが生じる画素位置を示す列番号に対応させて、その時の信号レベルを記憶している。例えば、７３列目には信号レベルが５６μＶの同期性ノイズ、４８５列目には信号レベルが３３μＶの同期性ノイズ、７５４列目には信号レベルが１２６μＶの同期性ノイズがそれぞれ生じることがわかる。

図２（ｂ）は、画像信号読み出し時の同期性ノイズのテーブル例を示している。図２（ａ）と同様に、ノイズが生じる画素位置を示す列番号に対応させて、その時の信号レベルを記憶している。例えば、１２列目には信号レベルが７８μＶの同期性ノイズ、２３４列目には信号レベルが１４５μＶの同期性ノイズ、５６１列目には信号レベルが２６μＶの同期性ノイズがそれぞれ生じることがわかる。

尚、ノイズレベルの測定は、例えば、撮像装置１０１の撮影時の設定感度の中で一番高い感度で製造時にデータを実測して同期性ノイズデータメモリ１０７に記憶しておくのが好ましい。これにより、補正時にレベルを低くする方向に調整することになり、信号レベルの精度を高くすることができる。

同期性ノイズ演算部１０８は、同期性ノイズデータメモリ１０７に記憶されている同期性ノイズデータの信号レベルを調整する。例えば、撮像装置１０１の撮影時の設定感度に応じて、実際に画像に現れる同期性ノイズの信号レベルを増減する。レベル調整後の同期性ノイズデータは補正データ作成部１０６に出力される。尚、同様に、オフセット性ＦＰＮについても、補正データ作成部１０６において信号レベルの調整が行われる。

ここで、同期性ノイズおよびオフセット性ＦＰＮを含む補正データの信号レベルの調整について、図３を用いて詳しく説明する。図３は、撮像装置１０１の設定感度に応じて補正データの信号レベルを可変する様子を示した説明図である。例えば、図３の補正データ３６０は感度（ＩＳＯ４００）の時のオフセット性ＦＰＮ（シェーディング３０８ｃ，固定パターンノイズ３０２ｃ〜３０５ｃ）と、同期性ノイズ３１１ｃ，３１２ｃを描いてある。撮像装置１０１の撮影感度がＩＳＯ４００の時は、補正データ３６０の信号レベルのデータを補正データとして、補正データ作成部１０６は画像処理部１０５に出力する。

撮像装置１０１の撮影感度をＩＳＯ２００に変更した時は、補正データ作成部１０６は補正データ３６１の信号レベルのデータを補正データとして、画像処理部１０５に出力する。この時、図２で説明したように、ＩＳＯ２００に対応した同期性ノイズデータテーブルを予め同期性ノイズデータメモリ１０７に記憶しておいても構わないし、同期性ノイズデータメモリ１０７にはＩＳＯ４００の感度の補正データ３６０のみを記憶しておき、同期性ノイズ演算部１０８でＩＳＯ４００の補正データ３６０の信号レベルを例えば１／２に演算処理してＩＳＯ２００に対応した補正データ３６１を求めても構わない。同様に、ＩＳＯ８００に変更した場合も、同期性ノイズ演算部１０８でＩＳＯ４００の同期性ノイズデータテーブルから信号レベルを例えば２倍に演算処理してＩＳＯ８００に対応した補正データ３６２を求めても構わない。

尚、上記の例では、撮像装置１０１の設定感度に応じて、補正データの信号レベルを可変するようにしたが、撮像装置１０１の使用時の温度や、露光時間などの撮影モードに応じて、補正データの信号レベルを可変するようにしても構わない。例えば、様々な撮影モードで発生する可能性がある全ての同期性ノイズに対応する重み係数をルックアップテーブルとして製造時に同期性ノイズデータメモリ１０７に記憶しておく。この時、例えば、同期性ノイズＸは撮影モードＡの時には出るが撮影モードＢの時には出ない場合、撮影モードＢに対応する同期性ノイズＸの重み係数を０として記憶しておく。このようにすれば、撮影モード対応する全ての同期性ノイズに対する重み係数を機械的に読み出して乗算するだけで済むので、撮影モード毎にどの同期性ノイズが発生するかを判断する必要がなくなる。

同期性ノイズ演算部１０８が出力する同期性ノイズデータを受け取った補正データ作成部１０６は、従来のオフセット性ＦＰＮの補正データに、同期性ノイズ演算部１０８が出力する同期性ノイズデータを併せて補正データを作成し、画像処理部１０５に出力する。尚、補正データ作成部１０６は、先に説明したように、オフセット性ＦＰＮの補正データを作成する際にも、同期性ノイズ演算部１０８と同様に、撮像装置１０１の設定感度に応じた補正をオフセット性ＦＰＮに対して行っているものとする。

このようにして、補正データ作成部１０６から補正データを受け取った画像処理部１０
５は、オフセット性ＦＰＮだけでなく、同期性ノイズの除去も行うことができる。

次に、本実施形態に係る撮像装置１０１の撮影時の処理について図４のフローチャートを用いて説明する。尚、図４のフローチャートは、図１の制御部１０９に予め記憶されたプログラムに従って動作し、撮像素子１０２からダーク信号，画像信号を読み出して、補正データ作成部１０６，画像処理部１０５に取り込む処理や、各部へのデータの受け渡し処理などを行う。

以下、図４のフローチャートを順に説明する。

（ステップＳ２０１）この時点で、撮像装置１０１のレリーズボタンが押され、撮影処理を開始する。

（ステップＳ２０２）補正データ作成部１０６は、撮像素子１０２からダーク信号を読み出す。

（ステップＳ２０３）補正データ作成部１０６は、読み出したダーク信号からオフセット性ＦＰＮデータを抽出する。尚、この時、全画面または一部の複数行のダーク信号データを読み出して、列毎に平均化してオフセット性ＦＰＮ補正データを作成し、内部メモリなどに一時的に保存する。また、撮像装置１０１の設定感度に応じて、オフセット性ＦＰＮの補正データの信号レベルを増減する。尚、信号レベルの調整は、同期性ノイズ演算部１０８で説明した方法と同様に行われる。

（ステップＳ２０４）同期性ノイズ演算部１０８は、同期性ノイズデータメモリ１０７に記憶されている同期性ノイズデータを読み出す。尚、同期性ノイズデータは、例えば、図２で説明したように、同期性ノイズの位置（画素列番号）と信号レベルで同期性ノイズデータメモリ１０７に記憶されている。

（ステップＳ２０５）同期性ノイズ演算部１０８は、同期性ノイズデータメモリ１０７から読み出した同期性ノイズデータの信号レベルを調整する。例えば、図３で説明したように、撮像装置１０１の設定感度に応じて、同期性ノイズの信号レベルを増減する。

（ステップＳ２０６）補正データ作成部１０６は、信号レベルの調整が行われたオフセット性ＦＰＮデータと同期性ノイズデータとを合成処理（加減算処理）する。

ここで、オフセット性ＦＰＮデータと同期性ノイズデータとの加減算処理について、ダーク信号のみに含まれる同期性ノイズデータの場合と、画像信号のみに含まれる同期性ノイズデータの場合とに分けて詳しく説明する。尚、ここでは、オフセット性ＦＰＮデータと同期性ノイズデータの極性は、実際のオフセット性ＦＰＮと同期性ノイズの極性と同じ極性を有しているものとする。
［１］ダーク信号のみに含まれる同期性ノイズデータの場合：この様子を図５に示す。図５は従来技術の図９に対応する図で、図９と同符号のものは同じものを示す。同期性ノイズのうちダーク信号のみに含まれる同期性ノイズ３０６ａ，３０７ａは、画像信号のノイズ３５２には含まれないので、ダーク信号のノイズ３５４から同期性ノイズ３０６ａ，３０７ａを除去した補正データ３５８を作成する必要がある。つまり、ステップＳ２０３で抽出したオフセット性ＦＰＮデータには、ダーク信号のみに含まれる同期性ノイズデータが含まれているので、これを除去するために、同期性ノイズデータメモリ１０７から読み出してレベル調整したダーク信号のみに含まれる同期性ノイズデータをダーク信号のノイズ３５４から減算する。この結果、ダーク信号のみに含まれる同期性ノイズ３０６ａ，３０７ａの無い補正データ３５２を得ることができる。
［２］画像信号のみに含まれる同期性ノイズデータの場合：この様子を図６に示す。図６は従来技術の図１０に対応する図で、図１０と同符号のものは同じものを示す。同期性ノイズのうち画像信号のみに含まれる同期性ノイズ３０９ｂ，３１０ｂは、ダーク信号のノイズ３５１には含まれないので、ダーク信号のノイズ３５１に同期性ノイズ３０９ｂ，３１０ｂを加算した補正データ３５９を作成する必要がある。つまり、ステップＳ２０３で抽出したオフセット性ＦＰＮデータには、画像信号のみに含まれる同期性ノイズデータが含まれていないので、これを加えるために、同期性ノイズデータメモリ１０７から読み出してレベル調整した画像信号のみに含まれる同期性ノイズデータをオフセット性ＦＰＮの補正データに加算する。この結果、画像信号のみに含まれる同期性ノイズ３０９ｂ，３１０ｂを含む補正データ３５９を得ることができる。

尚、ダーク信号のみに含まれる同期性ノイズデータと画像信号のみに含まれる同期性ノイズデータの加減算処理は、例えば加算処理に統一するために、予めダーク信号のみに含まれる同期性ノイズデータの極性を逆にして同期性ノイズデータメモリ１０７に記憶しておいても構わない。

（ステップＳ２０７）ステップＳ２０６で求めた補正データを補正データ作成部１０６の内部メモリなどに一時的に保存して補正データの生成を完了する。尚、補正データ作成部１０６は、撮影動作中、この補正データを画像処理部１０５に出力する。

（ステップＳ２０８）画像処理部１０５は、撮像素子１０２から画像信号を読み出し、アンプ１０３およびＡ／Ｄ変換部１０４を介して画像データを取り込む。

（ステップＳ２０９）画像処理部１０５は、撮像素子１０２から取り込んだ画像データのノイズ減算処理を行う。つまり、撮像素子１０２から取り込んだ１行毎の画像データからステップＳ２０７で一時的に記憶しておいた補正データを減算する。

（ステップＳ２１０）ステップＳ２０９でノイズを除去した画像データを本撮影画像としてメモリカードなどの記憶媒体に保存して撮影処理を終了する。

このようにして、ダーク信号のみに含まれる同期性ノイズデータがある場合は、図５に示したように、ダーク信号のみに含まれる同期性ノイズ３０６ａ，３０７ａを除去した補正データ３５８を作成するので、図９の画像３０１ｃのように同期性ノイズ３０６ａ，３０７ａによる縦筋３０６，３０７が画像に現れることがなく、図５の画像３０１ｅに示したようなきれいな画像を得ることができる。

同様に、画像信号のみに含まれる同期性ノイズデータがある場合は、図６に示したように、画像信号のみに含まれる同期性ノイズ３０９ｂ，３１０ｂを加えた補正データ３５９を作成するので、図１０の画像３０１ｄのように同期性ノイズ３０９ｂ，３１０ｂによる縦筋３０９，３１０が画像に現れることがなく、図６の画像３０１ｆに示したようなきれいな画像を得ることができる。

このように、本実施形態に係る撮像装置１０１は、オフセット性ＦＰＮの補正データだけでは除去できない同期性ノイズが生じた場合でも、補正データ作成部１０６は、予め同期性ノイズデータメモリ１０７に記憶しておいた同期性ノイズデータと従来のオフセット性ＦＰＮの補正データとを併せて最終的な補正データを作成する。この結果、撮影画像からオフセット性ＦＰＮだけでなく同期性ノイズも除去することが可能な高精度な補正データを作成でき、高品質な画像を得ることができる。

また、設定感度などの撮影モードや撮影時の温度に応じて、同期性ノイズデータメモリ
１０７に記憶しておいた同期性ノイズデータのレベルおよびオフセット性ＦＰＮの補正データのレベルを可変するので、設定感度などの撮影モードや撮影時の温度などに依らず、同期性ノイズを確実に除去することができ、より高品質な画像を得ることができる。

尚、上記の実施形態では、図４のフローチャートを用いてソフトウェアで処理するようにしたが、専用のハードウェアで処理するようにしても構わない。

第１の実施形態の撮像装置１０１のブロック図である。同期性ノイズデータテーブル例を示す説明図である。補正データのレベル調整の様子を示す説明図である。撮像装置１０１の撮影処理を示すフローチャートである。ダーク信号読み出し時の同期性ノイズと補正データの関係を示す説明図である。画像信号読み出し時の同期性ノイズと補正データの関係を示す説明図である。従来の撮像装置９０１のブロック図である。オフセット性ＦＰＮの様子を示す説明図である。ダーク信号読み出し時の同期性ノイズの問題点を示す説明図である。画像信号読み出し時の同期性ノイズの問題点を示す説明図である。

符号の説明

１０１・・・撮像装置１０２・・・撮像素子
１０３・・・アンプ１０４・・・Ａ／Ｄ変換部
１０５・・・画像処理部１０６・・・補正データ作成部
１０７・・・同期性ノイズデータメモリ
１０８・・・同期性ノイズ演算部
１０９・・・制御部

Claims

２次元（行，列）状に配置された複数の単位画素を有する撮像素子と、
前記撮像素子が出力するダーク信号から列間のオフセット成分を求めるオフセットデータ生成部と、
同期性ノイズデータを記憶しておく同期性ノイズ記憶部と、
前記オフセットデータ生成部が生成したオフセットデータと、前記同期性ノイズ記憶部に記憶された同期性ノイズデータとを演算して補正データを生成する補正データ生成部と
を有することを特徴とする撮像装置。
請求項１に記載の撮像装置において、
前記同期性ノイズ記憶部に記憶された同期性ノイズデータを所定係数で重み付けして修正データを生成する同期性ノイズ生成部を更に設け、
前記補正データ生成部は、前記オフセットデータ生成部が生成したオフセットデータと、前記同期性ノイズ生成部が生成した修正データとを演算して補正データを生成する
ことを特徴とする撮像装置。
請求項１または２に記載の撮像装置において、
前記補正データ生成部が生成した補正データを用いて、前記撮像素子が出力する画像信号を補正する画像処理部を更に設けた
ことを特徴とする撮像装置。
請求項２〜３のいずれか一項に記載の撮像装置において、
前記同期性ノイズ生成部は、前記同期性ノイズ記憶部に記憶された同期性ノイズデータを読み出して、感度，温度，露光時間の少なくとも１つに応じた係数で重み付けして前記修正データを生成する
ことを特徴とする撮像装置。