JP3897520B2 - 撮像装置および撮像装置の制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置および撮像装置の制御方法に係わり、特にディジタルスチルカメラ等に用いられる撮像素子の暗電流ノイズの除去装置に好適に用いられる撮像装置および撮像装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パソコンへの画像データの取り込むためなどで、ディジタルスチルカメラが普及してきている。ディジタルスチルカメラなどに用いられる撮像素子には、素子に流れる暗電流の影響による固定のノイズパターンがあり、暗電流ノイズなどと呼ばれている。暗電流ノイズは画面が暗い場合ほど目立ち、また、撮像素子として現在一般に普及しているＣＣＤに比べ、普及途上のＭＯＳ撮像素子でその影響が大きい。ここで、暗電流ノイズ除去を目的とした従来の撮像装置について図面を用いて説明する。
【０００３】
図８は従来のディジタル電子スチルカメラの構成を示す模式図、図９はメモリ５２の構成を示す模式図である。４１は被写体の光学像を結像するための光学レンズ、４２は絞り、４３はシャッタ、４４はメカ系各部の駆動回路、４５は被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子であるＣＣＤ、４６はＣＣＤ４５を駆動させるために必要なタイミング信号を発生するタイミング信号発生回路（以下、ＴＧという。）、４７はＴＧ４６からの信号をＣＣＤ４５の駆動に必要なレベルに増幅する撮像素子駆動回路、４８はＣＣＤ４５の出力ノイズ除去のためのＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路、４９はＣＤＳ回路４８の出力信号を増幅するためのＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路、５０は増幅された信号のゼロレベルを固定するためのクランプ回路である。５１はアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、５２は撮像信号を格納する記憶手段であるメモリ、５３はメモリ５２から読み出した画像信号から暗電流ノイズを減算する減算手段である減算器、５４は暗電流を除去した後の画像信号に処理を施して記録媒体への格納に適した信号に変換するための信号処理回路、５５は記録媒体で、例えば、メモリカードやハードディスクが用いられる。５６は記録媒体５５に信号を記録するためのインターフェース回路、５７は信号処理回路５４の制御のための信号処理制御用ＣＰＵ、５８はメカおよび操作部の制御のためのＣＰＵ、５９は操作補助のための表示やカメラの状態を表わす操作表示部、６０はカメラを外部からコントロールするための操作部、６１はＣＣＤ４５に適正な露光を行うための絞り値とシャッタ秒時とを求めるために被写体の輝度を測定するＡＥ用受光器である。
【０００４】
次に、従来例の動作について説明する。撮影者が操作部６０で撮影開始を命令するとカメラは撮影動作を始める。まず、ＡＥ用受光器６１によって被写体の輝度を測定し、その測定値をもとに適正な絞り値とシャッタスピードをメカ、操作部制御用ＣＰＵ５８により求める。次に、シャッタ４３を閉じたままでＣＣＤ４５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路４８によってノイズ除去され、ＡＧＣ４９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路５０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器５１でディジタル信号に変換された後メモリ５２へ格納される。シャッタ４３を閉じているので、本来はＣＣＤ４５では何も撮像されないはずである。このときメモリ５２に格納されたのは暗電流の影響によるノイズパターンすなわち暗電流ノイズ成分である。次に、メカ、操作部制御用ＣＰＵ５８は、求められた制御値をもとにメカ系駆動回路４４を制御して絞り４２を通過する光量、およびシャッタ４３の開閉速度を制御する。このようにして、被写体の光学像は適正な光量でＣＣＤ４５のイメージエリア上に結ばれる。ＣＣＤ４５は、ＴＧ４６の出力を撮像素子駆動回路４７で増幅した駆動信号により駆動される。そして読み出された画像信号はＣＤＳ回路４８でノイズ除去され、ＡＧＣ回路４９で必要に応じて増幅され、さらにクランプ回路５０で信号のゼロレベルが固定された後Ａ／Ｄ変換器５１でディジタル化され、メモリ５２に格納される。
【０００５】
メモリ５２に格納された画像信号と暗電流ノイズ成分が読み出され、画像信号から暗電流ノイズ成分が減算器５３で減算され、暗電流ノイズ成分がキャンセルされた画像信号が信号処理回路５４で信号処理され、インターフェース回路５６を経由して記録媒体５５に記録される。
【０００６】
一般にＣＣＤなどの撮像素子の暗電流ノイズ成分は温度に依存し、素子自体およびその雰囲気温度の影響を強く受けるために、カメラの電源を投入してからの時間によって変動する。したがって、メモリ５２に格納する、シャッタ４３を閉じたままＣＣＤ４５を駆動・読み出された暗電流ノイズ成分と、シャッタ４３を開閉して露光・読み出された画像信号とは、互いに短いインターバルで得られた信号であることが望ましい。そこで、シャッタ４３を閉じたまま所定の周期でＣＣＤ４５から暗電流ノイズ成分を読み出し、メモリ５２の所定の領域に更新しながら格納するということが行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の撮像装置では、所定の周期でＣＣＤ４５より暗電流ノイズ成分を読み出してメモリ５２に更新・格納しておく必要がある。ところが、撮影者が操作部６０を操作してシャッタ４３を開閉することによってＣＣＤ４５を露光し画像信号を読み出そうとしたまさにその瞬間、前述したように、ＣＣＤ４５より暗電流ノイズ成分を読み出してメモリ５２へ格納している最中であった場合、この暗電流ノイズ成分をメモリ５２へ格納し終わるまでシャッタ４３を開閉した露光・読み出しができないため、撮影者がレリーズタイミングを逃してしまうという欠点があった。
【０００８】
本発明の目的は、撮影タイミングを逃さずに暗電流ムラを高精度に除去することのできる撮像装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像装置は、被写体像と撮像素子の間に位置するシャッタと、
前記被写体像を撮像する撮像素子と、
前記シャッタを閉じた状態で行われる撮像動作により前記撮像素子から得られる１画面分のノイズデータを記憶する領域を少なくとも２画面分備えた第一の記憶手段と、
前記シャッタを開いた状態で行われる撮像動作により前記撮像素子から得られる画像データを記憶する第二の記憶手段と、
前記第二の記憶手段より読み出された前記画像データから前記第一の記憶手段より読み出された前記ノイズデータを減算する減算手段とを備え、
少なくとも２画面分の複数の前記領域内で、前記１画面分のノイズデータを記憶する領域が順次変更され、
前記第一の記憶手段が前記１画面分のノイズデータを記憶する記憶動作中に前記画像データの撮像動作が開始された場合は、前記ノイズデータの記憶を中止するとともに、前記記憶を中止したノイズデータの直前に記憶されたノイズデータを、前記直前に記憶されたノイズデータが記憶された前記領域から読み出すことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の撮像装置の制御方法は、被写体像と撮像素子の間に位置するシャッタを閉じた状態で行われる撮像動作により前記撮像素子から得られるノイズデータを１画面ごとに、１画面分のノイズデータを記憶する領域を少なくとも２画面分備えた第一の記憶手段に記憶する第一の記憶ステップと、
前記シャッタを開いた状態で行われる撮像動作により前記撮像素子から得られる画像データを第二の記憶手段に記憶する第二の記憶ステップと、
前記第二の記憶手段より読み出された前記画像データから前記第一の記憶手段より読み出された前記ノイズデータを減算する減算ステップとを備え、
前記第一の記憶ステップにおいて、少なくとも２画面分の複数の前記領域内で、前記１画面分のノイズデータを記憶する領域が順次変更され、
前記第一の記憶ステップにおいて前記１画面分のノイズデータを記憶する記憶動作中に前記画像データの撮像動作が開始された場合は、前記ノイズデータの記憶を中止するとともに、前記減算ステップにおいて前記記憶を中止したノイズデータの直前に記憶されたノイズデータを、前記直前に記憶されたノイズデータが記憶された前記領域から読み出すことを特徴とするものである。
【００１７】
【作用】
本発明は、第一の記憶手段に撮像素子の同一画素から複数回読み出されたノイズ成分を記憶する領域を設けることで、ノイズ成分の読み出し中にこの動作をキャンセルして、撮像素子を露光・読み出しを行うことができるようにする。
【００１８】
本発明は、第一の記憶手段に暗電流ノイズ成分を２画面以上格納するための領域を確保し、撮影待機中には所定の周期で、シャッタを閉じた状態の撮像を行い、暗電流ノイズ成分を読み出すとともに、第一の記憶手段に確保された２画面分以上の領域へ交互に更新しながら格納する。
【００１９】
この第一の記憶手段への暗電流ノイズ成分の格納は、所定の周期で繰り返し実施される。暗電流ノイズ成分が第一の記憶手段に書き込まれている最中に、撮影者がレリーズ要求を出してシャッタを開閉し、撮像素子を露光・読み出ししようとした場合は、現在実行中の第一の記憶手段への暗電流ノイズ成分の書き込み動作をキャンセルし、すみやかにシャッタを開閉して撮像素子を露光・読み出して画像信号を第二の記憶手段に格納するようにする。このように装置を構成することで撮影者の意図する撮影タイミングを逃すことはない。また、暗電流ノイズ成分は第一の記憶手段の別の領域にも格納されているので、格納の途中でキャンセルされた暗電流ノイズ成分は破棄し、別の領域に格納されている暗電流ノイズ成分を第一の記憶手段より読み出して第二の記憶手段より読み出された画像信号から減算すればよい。このように動作させることにより、レリーズタイミングを逃さないようにしながら鮮度の高い暗電流ノイズ成分を画像信号から減算することができる。
【００２０】
また、連写中には、第一の記憶手段を画像信号の格納領域として使用することによって、記憶手段を効率的に使うことができる。
【００２１】
【実施例】
次に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００２２】
図１は本発明の撮像装置の第一実施例を示す模式図である。１は被写体の光学像を結像するための光学レンズ、２は絞り、３はシャッタ、４はメカ系各部の駆動回路、５は被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子であるＣＣＤ、６はＣＣＤ５を駆動させるために必要なタイミング信号を発生するタイミング信号発生回路（以下、ＴＧという。）、７はＴＧ６からの信号をＣＣＤ５の駆動に必要なレベルに増幅する撮像素子駆動回路、８はＣＣＤ５の出力ノイズ除去のためのＣＤＳ回路、９はＣＤＳ回路８の出力信号を増幅するためのＡＧＣ回路、１０は増幅された信号のゼロレベルを固定するためのクランプ回路、１１はアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１２はメモリである。
【００２３】
図２はメモリ１２の構成を示す模式図であり、１２ａは暗電流ノイズ成分を格納する第一の記憶手段であるダーク用メモリ、１２ｂは撮像信号を格納する第二の記憶手段である信号用メモリである。ダーク用メモリ１２ａと信号用メモリ１２ｂはそれぞれ独立のデータ線、アドレス線、およびコマンド制御線を有する。１３はダーク用メモリ１２ａ、および信号用メモリ１２ｂから読み出した画像信号から暗電流ノイズを減算する減算手段である減算器、１４は暗電流を除去した後の画像信号に処理を施して記録媒体への格納に適した信号に変換するための信号処理回路、１５は記録媒体で、例えば、メモリカードやハードディスクが用いられる。１６は記録媒体１５に信号を記録するためのインターフェース回路、１７は信号処理回路１４の制御のための信号処理制御用ＣＰＵ、１８はメカおよび操作部の制御のためのＣＰＵ、１９は操作補助のための表示やカメラの状態を表わす操作表示部、２０はカメラを外部からコントロールするための操作部で、不図示のスイッチＳＷ１（２０ａ）とスイッチＳＷ２（２０ｂ）とを含んでいる。スイッチＳＷ１は通常、レリーズボタンと共用になっており、以後レリーズボタンを半押しした状態をスイッチＳＷ１がオンである、また、レリーズボタンを深く押し込んだ状態をスイッチＳＷ２がオンであると表現する。２１はＣＣＤ５に適正な露光を行うための絞り値とシャッタ秒時とを求めるために被写体の輝度を測定するＡＥ用受光器である。なお、ダーク用メモリ１２ａはすくなくとも暗電流ノイズ成分を２画面分以上格納できるような容量を確保されている。
【００２４】
次に、図１及び図２を用いて説明した上記撮像装置の第一の動作例について説明する。撮影者が操作部２０のスイッチＳＷ１をオンにして撮影開始を命令するとカメラは撮影動作を始める。まず、ＡＥ用受光器２１によって被写体の輝度を測定し、その測定値をもとに適正な絞り値とシャッタスピードをメカ、操作部制御用ＣＰＵ１８により求める。次に、シャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によってノイズ除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後ダーク用メモリ１２ａへ格納される。シャッタ３を閉じているので、本来はＣＣＤ５では何も撮像されないはずである。このときダーク用メモリ１２ａに格納されたのは暗電流の影響によるノイズパターンすなわち暗電流ノイズ成分である。撮影者が継続してスイッチＳＷ１をオンにしていると、再びシャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によってノイズ除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後ダーク用メモリ１２ａの別の暗電流ノイズ格納領域へ格納される。次にスイッチＳＷ２がオンすると、メカ、操作部制御用ＣＰＵ１８は、求められた制御値をもとにメカ系駆動回路４を制御して絞り２を通過する光量、およびシャッタ３の開閉速度を制御する。このようにして、被写体の光学像は適正な光量でＣＣＤ５のイメージエリア上に結ばれる。ＣＣＤ５は、ＴＧ６の出力を撮像素子駆動回路７で増幅した駆動信号により駆動される。そして読み出された画像信号はＣＤＳ回路８でノイズ除去され、ＡＧＣ回路９で必要に応じて増幅され、さらにクランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定された後Ａ／Ｄ変換器１１でディジタル化され、信号用メモリ１２ｂに格納される。
【００２５】
信号用メモリ１２ｂに格納された画像信号とダーク用メモリ１２ａに格納された暗電流ノイズ成分がそれぞれ読み出され、画像信号から暗電流ノイズ成分が減算器１３で減算され、暗電流ノイズ成分がキャンセルされた画像信号が信号処理回路１４で信号処理され、インターフェース回路１６を経由して記録媒体１５に記録される。なお、スイッチＳＷ１をオフにしているときにダーク用メモリ１２ａに暗電流ノイズ成分を格納するようにしても同様の効果が得られることはあきらかである。
【００２６】
次に、図１及び図２を用いて説明した撮像装置の第二の動作例の動作について説明する。
【００２７】
撮影者が操作部２０のスイッチＳＷ１をオンにして撮影開始を命令するとカメラは撮影動作を始める。まず、ＡＥ用受光器２１によって被写体の輝度を測定し、その測定値をもとに適正な絞り値とシャッタスピードをメカ、操作部制御用ＣＰＵ１８により求める。次に、シャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によってノイズ除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後ダーク用メモリ１２ａへ格納される。シャッタ３を閉じているので、本来はＣＣＤ５では何も撮像されないはずである。このときダーク用メモリ１２ａに格納されたのは暗電流の影響によるノイズパターンすなわち暗電流ノイズ成分である。撮影者が継続してスイッチＳＷ１をオンにしていると、あからじめＣＰＵ１８によって設定されていた時間Ｔが経過した後、再びシャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によって除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後ダーク用メモリ１２ａの別の暗電流ノイズ格納領域へ格納される。ここでさらに撮影者が継続してスイッチＳＷ１をオンにしていると、同様にしてダーク用メモリ１２ａ上の１番目に格納された暗電流ノイズ成分の領域に新しい暗電流ノイズ成分が上書きされる。次に撮影者によってスイッチＳＷ２がオンされると、メカ、操作部制御用ＣＰＵ１８は、求められた制御値をもとにメカ系駆動回路４を制御して絞り２を通過する光量、およびシャッタ３の開閉速度を制御する。このようにして、被写体の光学像は適正な光量でＣＣＤ５のイメージエリア上に結ばれる。ＣＣＤ５は、ＴＧ６の出力を撮像素子駆動回路７で増幅した駆動信号により駆動される。そして読み出された画像信号はＣＤＳ回路８でノイズ除去され、ＡＧＣ回路９で必要に応じて増幅され、さらにクランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定された後Ａ／Ｄ変換器１１でディジタル化され、信号用メモリ１２ｂに格納される。
【００２８】
信号用メモリ１２ｂに格納された画像信号とダーク用メモリ１２ａに最後に格納された暗電流ノイズ成分がそれぞれ読み出され、画像信号から暗電流ノイズ成分が減算器１３で減算され、暗電流ノイズ成分がキャンセルされた画像信号が信号処理回路１４で信号処理され、インターフェース回路１６を経由して記録媒体１５に記録される。
【００２９】
次に、図１及び図２を用いて説明した撮像装置の第三の動作例の動作について説明する。
【００３０】
図３は本動作例の時間経過を示すタイミングチャートである。撮影者が時刻ｔ０で操作部２０のスイッチＳＷ１をオンにして撮影開始を命令するとカメラは撮影動作を始める。まず、ＡＥ用受光器２１によって被写体の輝度を測定し、その測定値をもとに適正な絞り値とシャッタスピードをメカ、操作部制御用ＣＰＵ１８により求める。次に、時刻ｔ１でＣＣＤ露光パルスが“Ｈ”の間シャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によってノイズ除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後、時刻ｔ２でダーク用メモリ１２ａへの格納を終了する。撮影者が継続してスイッチＳＷ１をオンにしていると、あらかじめＣＰＵ１８によって設定されていた時間Ｔが経過した後、時刻ｔ３で再びＣＣＤ露光パルスが“Ｈ”の間シャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によってノイズ除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後時刻ｔ４でダーク用メモリ１２ａの別の暗電流ノイズ格納領域への格納が終了する。ここでさらに撮影者が継続してスイッチＳＷ１をオンにしていると、同様にして時間Ｔが経過した後、時刻ｔ５でＣＣＤ露光パルスが“Ｈ”の間シャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によってノイズ除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後、ダーク用メモリ１２ａへの格納を開始する。ダーク用メモリ１２ａへの格納の際、１番目に格納された暗電流ノイズ成分の領域と同じ領域に新しい暗電流ノイズ成分が上書き開始される。
【００３１】
次に撮影者によって時刻ｔ６でスイッチＳＷ２がオンされると、ダーク用メモリ１２ａへ書き込み中の３番目の暗電流ノイズ成分がＣＰＵ１７によって書き込み動作を途中でキャンセルされる。ＣＰＵ１７が直接ダーク用メモリ１２ａのアドレス線やコマンド線を制御するような構成でもよいし、メモリ制御用のデバイスに対して命令を発行する形でも良い。続いて、時刻ｔ７でメカ、操作部制御用ＣＰＵ１８は、求められた制御値をもとにメカ系駆動回路４を制御して絞り２を通過する光量、およびシャッタ３の開閉速度を制御する。このようにして、ＣＣＤ露光パルスおよびシャッタ開閉パルスが“Ｈ”の間被写体の光学像は適正な光量でＣＣＤ５のイメージエリア上に結ばれるとともに、３番目の暗電流ノイズ成分のＣＣＤ５からの読み出しが途中でキャンセルされる。ＣＣＤ５は、ＴＧ６の出力を撮像素子駆動回路７で増幅した駆動信号により駆動される。そして読み出された画像信号はＣＤＳ回路８でノイズ除去され、ＡＧＣ回路９で必要に応じて増幅され、さらにクランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定された後Ａ／Ｄ変換器１１でディジタル化されて信号用メモリ１２ｂに格納される。
【００３２】
信号用メモリ１２ｂに格納された画像信号とダーク用メモリ１２ａに２番目に格納された暗電流ノイズ成分がそれぞれ読み出され、画像信号から暗電流ノイズ成分が減算器１３で減算され、暗電流ノイズ成分がキャンセルされた画像信号が信号処理回路１４で信号処理され、インターフェース回路１６を経由して記録媒体１５に記録される。このように構成されているため、３番目の暗電流ノイズ成分がダーク用メモリ１２ａに格納を終えるまでシャッタを開閉して行う撮影動作の開始を待つ必要がない。すなわちレリーズタイムラグの問題を回避することができる。
【００３３】
図５は、本発明の撮像装置の第二の実施例の構成を示す模式図である。図５において、図１と同一構成部材については同一符号を付する。図６はメモリ２２の構成を示す模式図である。本実施例では、第一の記憶手段であるダーク用記憶領域２２ｃと、第二の記憶手段である信号用記憶領域２２ｄが、コマンド、アドレスなど、同一の制御信号によって制御される１つのメモリ２２上に確保されており、ダーク用記憶領域２２ｃ，信号用記憶領域２２ｄから時間差をともなって読み出された暗電流ノイズ成分と画像信号とを同時化するためのバッファメモリ２２ｅを有する以外は、図１と同様なので、図面中の他の要素の説明は省略する。第三の動作例の図３と同様に、撮影者が時刻ｔ０で操作部２０のスイッチＳＷ１をオンにして撮影開始を命令するとカメラは撮影動作を始める。まず、ＡＥ用受光器２１によって被写体の輝度を測定し、その測定値をもとに適正な絞り値とシャッタスピードをメカ、操作部制御用ＣＰＵ１８により求める。次に、時刻ｔ１でＣＣＤ露光パルスが“Ｈ”の間シャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によってノイズ除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後、時刻ｔ２でダーク用記憶領域２２ｃへの格納を終了する。撮影者が継続してスイッチＳＷ１をオンにしていると、あらかじめＣＰＵ１８によって設定されていた時間Ｔが経過した後、時刻ｔ３で再びＣＣＤ露光パルスが“Ｈ”の間シャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によって除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後時刻ｔ４でダーク用記憶領域２２ｃの別の暗電流ノイズ格納領域への格納が終了する。ここでさらに撮影者が継続してスイッチＳＷ１をオンにしていると、同様にして時間Ｔが経過した後、時刻ｔ５でＣＣＤ露光パルスが“Ｈ”の間シャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によってノイズ除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後、ダーク用記憶領域２２ｃへの格納を開始する。ダーク用記憶領域２２ｃへの格納の際、１番目に格納された暗電流ノイズ成分の領域と同じ領域に新しい暗電流ノイズ成分が上書きされる。
【００３４】
次に撮影者によって時刻ｔ６でスイッチＳＷ２がオンされると、３番目の暗電流ノイズ成分の、ダーク用記憶領域２２ｃへ書き込みがＣＰＵ１７によって途中でキャンセルされる。ＣＰＵ１７が直接ダーク用記憶領域２２ｃを制御するような構成でもよいし、たとえばメモリ制御用のデバイスに対して命令を発行する形でも良い。続いて、時刻ｔ７でメカ、操作部制御用ＣＰＵ１８は、求められた制御値をもとにメカ系駆動回路４を制御して絞り２を通過する光量、およびシャッタ３の開閉速度を制御する。このようにして、シャッタ開閉パルス、およびＣＣＤ露光パルスが“Ｈ”の間被写体の光学像は適正な光量でＣＣＤ５のイメージエリア上に結ばれるとともに、３番目の暗電流ノイズ成分のＣＣＤ５からの読み出しが途中でキャンセルされる。ＣＣＤ５は、ＴＧ６の出力を撮像素子駆動回路７で増幅した駆動信号により駆動される。そして読み出された画像信号はＣＤＳ回路８でノイズ除去され、ＡＧＣ回路９で必要に応じて増幅され、さらにクランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定された後Ａ／Ｄ変換器１１でディジタル化されて信号用記憶領域２２ｄに格納される。
【００３５】
始めに、信号用記憶領域２２ｄに格納された画像信号が読み出されてバッファメモリ２２ｅに格納され、次にダーク用記憶領域２２ｃに２番目に格納された暗電流ノイズ成分と、バッファメモリ２２ｅに格納された画像信号がそれぞれ読み出されて画像信号から暗電流ノイズ成分が減算器１３で減算され、暗電流ノイズ成分がキャンセルされた画像信号が信号処理回路１４で信号処理され、インターフェース回路１６を経由して記録媒体１５に記録される。
【００３６】
バッファメモリ２２ｅには、たとえば１水平期間分の画像信号を信号用記憶領域２２ｄから読み出して記憶してゆき、バッファメモリ２２ｅがいっぱいになったところでバッファメモリ２２ｅから画像信号を読み出し、同時にダーク用記憶領域２２ｃから暗電流ノイズ成分を読み出して減算器１３へ入力すればよい。また、バッファメモリ２２ｅにはダーク用記憶領域２２ｃから暗電流ノイズ成分を読み出して記憶するようにしても良いのは明白である。
【００３７】
次に、本発明の撮像装置の第一実施例の更に第四の動作例について説明する。撮像装置の構成は図１、および図２と共通であるから構成についての説明は省略する。図４は本動作例の動作を示すタイミングチャートである。撮影者が操作部２０のスイッチＳＷ１をオンにして撮影開始を命令するとカメラは撮影動作を始める。まず、ＡＥ用受光器２１によって被写体の輝度を測定し、その測定値をもとに適正な絞り値とシャッタスピードをメカ、操作部制御用ＣＰＵ１８により求める。次に、シャッタ３を閉じたままでＣＣＤ露光パルスが“Ｈ”の間ＣＣＤ５を駆動して画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によってノイズ除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後ダーク用メモリ１２ａへ格納される。シャッタ３を閉じているので、本来はＣＣＤ５では何も撮像されないはずである。このときダーク用メモリ１２ａに格納されたのは暗電流の影響によるノイズパターンすなわち暗電流ノイズ成分である。次に操作部２０によって連写可能なモードに設定された状態で撮影者がスイッチＳＷ２をオンすると、メカ、操作部制御用ＣＰＵ１８は、求められた制御値をもとにメカ系駆動回路４を制御して絞り２を通過する光量、およびシャッタ３の開閉速度を制御する。このようにして、シャッタ開閉パルス、およびＣＣＤ露光パルスが“Ｈ”の間被写体の光学像は適正な光量でＣＣＤ５のイメージエリア上に結ばれる。ＣＣＤ５は、ＴＧ６の出力を撮像素子駆動回路７で増幅した駆動信号により駆動される。そして読み出された画像信号はＣＤＳ回路８でノイズ除去され、ＡＧＣ回路９で必要に応じて増幅され、さらにクランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定された後Ａ／Ｄ変換器１１でディジタル化され、信号用メモリ１２ｂに格納される。さらに継続してスイッチＳＷ２がオンされていると、同様にして画像信号が信号用メモリ１２ｂの別の領域に格納される。
【００３８】
信号用メモリ１２ｂに格納された画像信号とダーク用メモリ１２ａに格納された暗電流ノイズ成分がそれぞれ読み出され、画像信号から暗電流ノイズ成分が減算器１３で減算され、暗電流ノイズ成分がキャンセルされた画像信号が信号処理回路１４で信号処理されてインターフェース回路１６を経由して記録媒体１５に記録される。
【００３９】
このようにして被写体の連写中に信号用メモリ１２ｂに新たな画像信号を格納する領域がなくなると、次の画像信号はＣＰＵ１７によってダーク用メモリ１２ａに格納するように制御される。ダーク用メモリ１２ａには、暗電流ノイズ成分を２枚以上格納する領域を有しており、始めに格納しておいた暗電流ノイズ成分を残して、残りの領域に画像信号を格納するようにしてもよいし、あるいは、連写中はメモリ１２ａのすべての領域を画像信号の格納領域に転換するように制御することができることも明白である。
【００４０】
また、第二の実施例のように第一の記憶手段であるダーク用記憶領域２２ｃと、第二の記憶手段である信号用記憶領域２２ｄが、コマンド、アドレスなど、同一の制御信号によって制御される１つのメモリ２２上に確保されており、メモリ２２から時間差をともなって読み出された画像信号と暗電流ノイズ成分とを同時化するためのバッファメモリ２２ｅを有するような構成の場合にも本動作例が成立することは明白である。
【００４１】
次に、本発明の撮像装置の第三の実施例について図面を用いて説明する。
【００４２】
図７は本発明の第三の実施例を示す模式図である。図７において、図１と同一構成部材については同一符号を付する。１は被写体の光学像を結像するための光学レンズ、２は絞り、３はシャッタ、４はメカ系各部の駆動回路、５は被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子であるＣＣＤ、６はＣＣＤ５を駆動させるために必要なタイミング信号を発生するＴＧ（タイミング信号発生回路）、７はＴＧ６からの信号をＣＣＤ５の駆動に必要なレベルに増幅する撮像素子駆動回路、８はＣＣＤ５の出力ノイズ除去のためのＣＤＳ回路、９はＣＤＳ回路８の出力信号を増幅するためのＡＧＣ回路、１０は増幅された信号のゼロレベルを固定するためのクランプ回路である。１１はアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、２１はメモリであって、暗電流ノイズ成分を格納する第一の記憶手段であるダーク用メモリ１２ａ、撮像信号を格納する第二の記憶手段である信号用メモリ１２ｂからなる。これらダーク用メモリ１２ａ、および信号用メモリ１２ｂの模式図については図２と共通である。２３はダーク用メモリ１２ａから出力した暗電流ノイズ成分をＮ倍するための演算器、１３は、信号用メモリ１２ｂより読み出した画像信号から２３より読み出した暗電流ノイズ成分を減算する減算手段である減算器、１４は暗電流を除去した後の画像信号に処理を施して記録媒体への格納に適した信号に変換するための信号処理回路、１５は記録媒体で、例えば、メモリカードやハードディスクが用いられる。１６は記録媒体１５に信号を記録するためのインターフェース回路、１７は信号処理回路１４の制御のための信号処理制御用ＣＰＵ、１８はメカおよび操作部の制御のためのＣＰＵ、１９は操作補助のための表示やカメラの状態を表わす操作表示部、２０はカメラを外部からコントロールするための操作部である。
【００４３】
次に、上記撮像装置の動作について説明する。
【００４４】
撮影者が操作部２０のスイッチＳＷ１をオンにして撮影開始を命令するとカメラは撮影動作を始める。まず、ＡＥ用受光器２１によって被写体の輝度を測定し、その測定値をもとに適正な絞り値とシャッタスピードをメカ、操作部制御用ＣＰＵ１８により求める。次に、シャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によってノイズ除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後ダーク用メモリ１２ａへ格納される。シャッタ３を閉じているので、本来はＣＣＤ５では何も撮像されないはずである。このときダーク用メモリ１２ａに格納されたのは暗電流の影響によるノイズパターンすなわち暗電流ノイズ成分である。撮影者が継続してスイッチＳＷ１をオンにしていると、あらかじめＣＰＵ１８によって設定されていた時間Ｔが経過した後、再びシャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によってノイズ除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後ダーク用メモリ１２ａの別の暗電流ノイズ格納領域へ格納される。ここでさらに撮影者が継続してスイッチＳＷ１をオンにしていると、同様にしてダーク用メモリ１２ａ上の１番目に格納された暗電流ノイズ成分の領域に新しい暗電流ノイズ成分が上書きされる。次に撮影者によってスイッチＳＷ２がオンされると、メカ、操作部制御用ＣＰＵ１８は、求められた制御値をもとにメカ系駆動回路４を制御して絞り２を通過する光量、およびシャッタ３の開閉速度を制御する。このようにして、被写体の光学像は適正な光量でＣＣＤ５のイメージエリア上に結ばれる。ＣＣＤ５は、ＴＧ６の出力を撮像素子駆動回路７で増幅した駆動信号により駆動される。そして読み出された画像信号はＣＤＳ回路８でノイズ除去され、ＡＧＣ回路９で必要に応じて増幅され、さらにクランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定された後Ａ／Ｄ変換器１１でディジタル化され、信号用メモリ１２ｂに格納される。
【００４５】
画像信号から暗電流ノイズ成分を減算することによって画像信号に含まれる暗電流ムラをキャンセルするためには、シャッタを閉じた状態でのＣＣＤの露光時間と、シャッタを開閉した撮影でのＣＣＤの露光時間を等しくするようにすることが望ましい。ところで、シャッタを閉じた状態でのＣＣＤの露光時間は短いほうが単位時間あたりの暗電流ノイズ成分の更新回数を増やすことができる。そこで本実施例では、シャッタを閉じた状態でのＣＣＤへの露光時間を比較的短くなるように設定しておき、読み出すときにダーク用メモリ１２ａに最後に格納された暗電流ノイズ成分を演算器２３によって利得を１以上に上げ、シャッタを開閉した撮影におけるＣＣＤへの露光時間と見かけ上等しくなるように演算する。そして、信号用メモリ１２ａより読み出された画像信号から、演算器２３によって演算された暗電流ノイズ成分が減算器１３によって減算され、暗電流ノイズ成分がキャンセルされた画像信号が信号処理回路１４で信号処理されてインターフェース回路１６を経由して記録媒体１５に記録される。
【００４６】
なお、シャッタを閉じた状態でのＣＣＤの露光時間を、シャッタを開閉しておこなう撮影時にＣＣＤを露光する時間より長くなるように設定しておき、暗電流ノイズ成分をダーク用メモリ１２ａより読み出し、利得を１以下に下げた演算器２３で演算してから減算器１３を通すようにする実施形態も考えられる。この場合の効果としては、長秒時露光によって暗電流ノイズ成分を得、マイナスゲインをかけて処理することにより、回路処理系におけるノイズの影響を抑えることができる。
【００４７】
また、本発明の第二の実施例のように第一の記憶手段であるダーク用記憶領域２２ｃと、第二の記憶手段である信号用記憶領域２２ｄが、コマンド、アドレスなど、同一の制御信号によって制御される１つのメモリ２２上に確保されており、メモリ２２から時間差をともなって読み出された画像信号と暗電流ノイズ成分とを同時化するためのバッファメモリ２２ｅを有するような構成の場合にも本実施例が成立することは明白である。
【００４８】
以上説明した各実施例において、撮像素子がＣＣＤではなくてＭＯＳ型イメージセンサでも同様の説明が成立することもいうまでもない。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、撮影者の意図する撮影タイミングを逃すことがなくなるという効果がある。
【００５０】
また、暗電流ノイズ成分は第一の記憶手段の別の領域にも格納されているので、別の領域に格納されてる暗電流ノイズ成分を第一の記憶手段より読み出して第二の記憶手段より読み出された画像信号から減算することにより、レリーズタイミングを逃さないようにしながら鮮度の高い暗電流ノイズ成分を画像信号から減算して暗電流ムラをキャンセルできるという効果がある。
【００５１】
さらに、連写中には、第一の記憶手段を画像信号の格納領域として使用することによって、記憶手段を効率的に使うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮像装置の第一実施例の構成を示す模式図である。
【図２】本発明に用いるメモリ１２の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の撮像装置の第三の動作例の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の撮像装置の第一実施例の更に第四の動作例の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の撮像装置の第二の実施例の構成を示す模式図である。
【図６】本発明に用いるメモリ２２の構成を示す模式図である。
【図７】本発明の撮像装置の第三の実施例の構成を示す模式図である。
【図８】従来のディジタル電子スチルカメラの構成を示す模式図である。
【図９】図７のメモリ５２の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 光学レンズ
２ 絞り
３ シャッタ
４ メカ系各部の駆動回路
５ 撮像素子であるＣＣＤ
６ タイミング信号発生回路（ＴＧ）
７ 撮像素子駆動回路
８ ＣＤＳ回路
９ ＡＧＣ回路
１０ クランプ回路
１１ Ａ／Ｄ変換器
１２ メモリ
１２ａ 第一の記憶手段であるダーク用メモリ
１２ｂ 第二の記憶手段である信号用メモリ
１４ 信号処理回路
１５ 記録媒体
１６ インターフェース回路
１７ 信号処理制御用ＣＰＵ
１８ メカおよび操作部の制御のためのＣＰＵ
１９ 操作表示部
２０ 操作部
２１ ＡＥ用受光器
２２ メモリ
２２ｃ 第一の記憶手段であるダーク用記憶領域
２２ｄ 第二の記憶手段である信号用記憶領域
２２ｅ バッファメモリ
２３ 暗電流ノイズ成分をＮ倍するための演算器
４１ 光学レンズ
４２ 絞り
４３ シャッタ
４４ メカ系各部の駆動回路
４５ 撮像素子であるＣＣＤ
４６ タイミング信号発生回路（以下ＴＧ）
４７ 撮像素子駆動回路
４８ ＣＤＳ回路
４９ ＡＧＣ回路
５０ クランプ回路
５１ Ａ／Ｄ変換器
５２ 記憶手段であるメモリ
５３ 減算手段である減算器
５４ 信号処理回路
５５ 記録媒体
５６ インターフェース回路
５７ 信号処理制御用ＣＰＵ
５８ メカおよび操作部の制御のためのＣＰＵ
５９ 操作表示部
６０ 操作部
６１ ＡＥ用受光器
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置および撮像装置の制御方法に係わり、特にディジタルスチルカメラ等に用いられる撮像素子の暗電流ノイズの除去装置に好適に用いられる撮像装置および撮像装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パソコンへの画像データの取り込むためなどで、ディジタルスチルカメラが普及してきている。ディジタルスチルカメラなどに用いられる撮像素子には、素子に流れる暗電流の影響による固定のノイズパターンがあり、暗電流ノイズなどと呼ばれている。暗電流ノイズは画面が暗い場合ほど目立ち、また、撮像素子として現在一般に普及しているＣＣＤに比べ、普及途上のＭＯＳ撮像素子でその影響が大きい。ここで、暗電流ノイズ除去を目的とした従来の撮像装置について図面を用いて説明する。
【０００３】
図８は従来のディジタル電子スチルカメラの構成を示す模式図、図９はメモリ５２の構成を示す模式図である。４１は被写体の光学像を結像するための光学レンズ、４２は絞り、４３はシャッタ、４４はメカ系各部の駆動回路、４５は被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子であるＣＣＤ、４６はＣＣＤ４５を駆動させるために必要なタイミング信号を発生するタイミング信号発生回路（以下、ＴＧという。）、４７はＴＧ４６からの信号をＣＣＤ４５の駆動に必要なレベルに増幅する撮像素子駆動回路、４８はＣＣＤ４５の出力ノイズ除去のためのＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路、４９はＣＤＳ回路４８の出力信号を増幅するためのＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路、５０は増幅された信号のゼロレベルを固定するためのクランプ回路である。５１はアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、５２は撮像信号を格納する記憶手段であるメモリ、５３はメモリ５２から読み出した画像信号から暗電流ノイズを減算する減算手段である減算器、５４は暗電流を除去した後の画像信号に処理を施して記録媒体への格納に適した信号に変換するための信号処理回路、５５は記録媒体で、例えば、メモリカードやハードディスクが用いられる。５６は記録媒体５５に信号を記録するためのインターフェース回路、５７は信号処理回路５４の制御のための信号処理制御用ＣＰＵ、５８はメカおよび操作部の制御のためのＣＰＵ、５９は操作補助のための表示やカメラの状態を表わす操作表示部、６０はカメラを外部からコントロールするための操作部、６１はＣＣＤ４５に適正な露光を行うための絞り値とシャッタ秒時とを求めるために被写体の輝度を測定するＡＥ用受光器である。
【０００４】
次に、従来例の動作について説明する。撮影者が操作部６０で撮影開始を命令するとカメラは撮影動作を始める。まず、ＡＥ用受光器６１によって被写体の輝度を測定し、その測定値をもとに適正な絞り値とシャッタスピードをメカ、操作部制御用ＣＰＵ５８により求める。次に、シャッタ４３を閉じたままでＣＣＤ４５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路４８によってノイズ除去され、ＡＧＣ４９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路５０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器５１でディジタル信号に変換された後メモリ５２へ格納される。シャッタ４３を閉じているので、本来はＣＣＤ４５では何も撮像されないはずである。このときメモリ５２に格納されたのは暗電流の影響によるノイズパターンすなわち暗電流ノイズ成分である。次に、メカ、操作部制御用ＣＰＵ５８は、求められた制御値をもとにメカ系駆動回路４４を制御して絞り４２を通過する光量、およびシャッタ４３の開閉速度を制御する。このようにして、被写体の光学像は適正な光量でＣＣＤ４５のイメージエリア上に結ばれる。ＣＣＤ４５は、ＴＧ４６の出力を撮像素子駆動回路４７で増幅した駆動信号により駆動される。そして読み出された画像信号はＣＤＳ回路４８でノイズ除去され、ＡＧＣ回路４９で必要に応じて増幅され、さらにクランプ回路５０で信号のゼロレベルが固定された後Ａ／Ｄ変換器５１でディジタル化され、メモリ５２に格納される。
【０００５】
メモリ５２に格納された画像信号と暗電流ノイズ成分が読み出され、画像信号から暗電流ノイズ成分が減算器５３で減算され、暗電流ノイズ成分がキャンセルされた画像信号が信号処理回路５４で信号処理され、インターフェース回路５６を経由して記録媒体５５に記録される。
【０００６】
一般にＣＣＤなどの撮像素子の暗電流ノイズ成分は温度に依存し、素子自体およびその雰囲気温度の影響を強く受けるために、カメラの電源を投入してからの時間によって変動する。したがって、メモリ５２に格納する、シャッタ４３を閉じたままＣＣＤ４５を駆動・読み出された暗電流ノイズ成分と、シャッタ４３を開閉して露光・読み出された画像信号とは、互いに短いインターバルで得られた信号であることが望ましい。そこで、シャッタ４３を閉じたまま所定の周期でＣＣＤ４５から暗電流ノイズ成分を読み出し、メモリ５２の所定の領域に更新しながら格納するということが行われている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の撮像装置では、所定の周期でＣＣＤ４５より暗電流ノイズ成分を読み出してメモリ５２に更新・格納しておく必要がある。ところが、撮影者が操作部６０を操作してシャッタ４３を開閉することによってＣＣＤ４５を露光し画像信号を読み出そうとしたまさにその瞬間、前述したように、ＣＣＤ４５より暗電流ノイズ成分を読み出してメモリ５２へ格納している最中であった場合、この暗電流ノイズ成分をメモリ５２へ格納し終わるまでシャッタ４３を開閉した露光・読み出しができないため、撮影者がレリーズタイミングを逃してしまうという欠点があった。
【０００８】
本発明の目的は、撮影タイミングを逃さずに暗電流ムラを高精度に除去することのできる撮像装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像装置は、被写体像と撮像素子の間に位置するシャッタと、
前記被写体像を撮像する撮像素子と、
前記シャッタを閉じた状態で行われる撮像動作により前記撮像素子から得られる１画面分のノイズデータを記憶する領域を少なくとも２画面分備えた第一の記憶手段と、
前記シャッタを開いた状態で行われる撮像動作により前記撮像素子から得られる画像データを記憶する第二の記憶手段と、
前記第二の記憶手段より読み出された前記画像データから前記第一の記憶手段より読み出された前記ノイズデータを減算する減算手段とを備え、
少なくとも２画面分の複数の前記領域内で、前記１画面分のノイズデータを記憶する領域が順次変更され、
前記第一の記憶手段が前記１画面分のノイズデータを記憶する記憶動作中に前記画像データの撮像動作が開始された場合は、前記ノイズデータの記憶を中止するとともに、前記記憶を中止したノイズデータの直前に記憶されたノイズデータを、前記直前に記憶されたノイズデータが記憶された前記領域から読み出すことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の撮像装置の制御方法は、被写体像と撮像素子の間に位置するシャッタを閉じた状態で行われる撮像動作により前記撮像素子から得られるノイズデータを１画面ごとに、１画面分のノイズデータを記憶する領域を少なくとも２画面分備えた第一の記憶手段に記憶する第一の記憶ステップと、
前記シャッタを開いた状態で行われる撮像動作により前記撮像素子から得られる画像データを第二の記憶手段に記憶する第二の記憶ステップと、
前記第二の記憶手段より読み出された前記画像データから前記第一の記憶手段より読み出された前記ノイズデータを減算する減算ステップとを備え、
前記第一の記憶ステップにおいて、少なくとも２画面分の複数の前記領域内で、前記１画面分のノイズデータを記憶する領域が順次変更され、
前記第一の記憶ステップにおいて前記１画面分のノイズデータを記憶する記憶動作中に前記画像データの撮像動作が開始された場合は、前記ノイズデータの記憶を中止するとともに、前記減算ステップにおいて前記記憶を中止したノイズデータの直前に記憶されたノイズデータを、前記直前に記憶されたノイズデータが記憶された前記領域から読み出すことを特徴とするものである。
【００１７】
【作用】
本発明は、第一の記憶手段に撮像素子の同一画素から複数回読み出されたノイズ成分を記憶する領域を設けることで、ノイズ成分の読み出し中にこの動作をキャンセルして、撮像素子を露光・読み出しを行うことができるようにする。
【００１８】
本発明は、第一の記憶手段に暗電流ノイズ成分を２画面以上格納するための領域を確保し、撮影待機中には所定の周期で、シャッタを閉じた状態の撮像を行い、暗電流ノイズ成分を読み出すとともに、第一の記憶手段に確保された２画面分以上の領域へ交互に更新しながら格納する。
【００１９】
この第一の記憶手段への暗電流ノイズ成分の格納は、所定の周期で繰り返し実施される。暗電流ノイズ成分が第一の記憶手段に書き込まれている最中に、撮影者がレリーズ要求を出してシャッタを開閉し、撮像素子を露光・読み出ししようとした場合は、現在実行中の第一の記憶手段への暗電流ノイズ成分の書き込み動作をキャンセルし、すみやかにシャッタを開閉して撮像素子を露光・読み出して画像信号を第二の記憶手段に格納するようにする。このように装置を構成することで撮影者の意図する撮影タイミングを逃すことはない。また、暗電流ノイズ成分は第一の記憶手段の別の領域にも格納されているので、格納の途中でキャンセルされた暗電流ノイズ成分は破棄し、別の領域に格納されている暗電流ノイズ成分を第一の記憶手段より読み出して第二の記憶手段より読み出された画像信号から減算すればよい。このように動作させることにより、レリーズタイミングを逃さないようにしながら鮮度の高い暗電流ノイズ成分を画像信号から減算することができる。
【００２０】
また、連写中には、第一の記憶手段を画像信号の格納領域として使用することによって、記憶手段を効率的に使うことができる。
【００２１】
【実施例】
次に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００２２】
図１は本発明の撮像装置の第一実施例を示す模式図である。１は被写体の光学像を結像するための光学レンズ、２は絞り、３はシャッタ、４はメカ系各部の駆動回路、５は被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子であるＣＣＤ、６はＣＣＤ５を駆動させるために必要なタイミング信号を発生するタイミング信号発生回路（以下、ＴＧという。）、７はＴＧ６からの信号をＣＣＤ５の駆動に必要なレベルに増幅する撮像素子駆動回路、８はＣＣＤ５の出力ノイズ除去のためのＣＤＳ回路、９はＣＤＳ回路８の出力信号を増幅するためのＡＧＣ回路、１０は増幅された信号のゼロレベルを固定するためのクランプ回路、１１はアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１２はメモリである。
【００２３】
図２はメモリ１２の構成を示す模式図であり、１２ａは暗電流ノイズ成分を格納する第一の記憶手段であるダーク用メモリ、１２ｂは撮像信号を格納する第二の記憶手段である信号用メモリである。ダーク用メモリ１２ａと信号用メモリ１２ｂはそれぞれ独立のデータ線、アドレス線、およびコマンド制御線を有する。１３はダーク用メモリ１２ａ、および信号用メモリ１２ｂから読み出した画像信号から暗電流ノイズを減算する減算手段である減算器、１４は暗電流を除去した後の画像信号に処理を施して記録媒体への格納に適した信号に変換するための信号処理回路、１５は記録媒体で、例えば、メモリカードやハードディスクが用いられる。１６は記録媒体１５に信号を記録するためのインターフェース回路、１７は信号処理回路１４の制御のための信号処理制御用ＣＰＵ、１８はメカおよび操作部の制御のためのＣＰＵ、１９は操作補助のための表示やカメラの状態を表わす操作表示部、２０はカメラを外部からコントロールするための操作部で、不図示のスイッチＳＷ１（２０ａ）とスイッチＳＷ２（２０ｂ）とを含んでいる。スイッチＳＷ１は通常、レリーズボタンと共用になっており、以後レリーズボタンを半押しした状態をスイッチＳＷ１がオンである、また、レリーズボタンを深く押し込んだ状態をスイッチＳＷ２がオンであると表現する。２１はＣＣＤ５に適正な露光を行うための絞り値とシャッタ秒時とを求めるために被写体の輝度を測定するＡＥ用受光器である。なお、ダーク用メモリ１２ａはすくなくとも暗電流ノイズ成分を２画面分以上格納できるような容量を確保されている。
【００２４】
次に、図１及び図２を用いて説明した上記撮像装置の第一の動作例について説明する。撮影者が操作部２０のスイッチＳＷ１をオンにして撮影開始を命令するとカメラは撮影動作を始める。まず、ＡＥ用受光器２１によって被写体の輝度を測定し、その測定値をもとに適正な絞り値とシャッタスピードをメカ、操作部制御用ＣＰＵ１８により求める。次に、シャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によってノイズ除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後ダーク用メモリ１２ａへ格納される。シャッタ３を閉じているので、本来はＣＣＤ５では何も撮像されないはずである。このときダーク用メモリ１２ａに格納されたのは暗電流の影響によるノイズパターンすなわち暗電流ノイズ成分である。撮影者が継続してスイッチＳＷ１をオンにしていると、再びシャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によってノイズ除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後ダーク用メモリ１２ａの別の暗電流ノイズ格納領域へ格納される。次にスイッチＳＷ２がオンすると、メカ、操作部制御用ＣＰＵ１８は、求められた制御値をもとにメカ系駆動回路４を制御して絞り２を通過する光量、およびシャッタ３の開閉速度を制御する。このようにして、被写体の光学像は適正な光量でＣＣＤ５のイメージエリア上に結ばれる。ＣＣＤ５は、ＴＧ６の出力を撮像素子駆動回路７で増幅した駆動信号により駆動される。そして読み出された画像信号はＣＤＳ回路８でノイズ除去され、ＡＧＣ回路９で必要に応じて増幅され、さらにクランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定された後Ａ／Ｄ変換器１１でディジタル化され、信号用メモリ１２ｂに格納される。
【００２５】
信号用メモリ１２ｂに格納された画像信号とダーク用メモリ１２ａに格納された暗電流ノイズ成分がそれぞれ読み出され、画像信号から暗電流ノイズ成分が減算器１３で減算され、暗電流ノイズ成分がキャンセルされた画像信号が信号処理回路１４で信号処理され、インターフェース回路１６を経由して記録媒体１５に記録される。なお、スイッチＳＷ１をオフにしているときにダーク用メモリ１２ａに暗電流ノイズ成分を格納するようにしても同様の効果が得られることはあきらかである。
【００２６】
次に、図１及び図２を用いて説明した撮像装置の第二の動作例の動作について説明する。
【００２７】
撮影者が操作部２０のスイッチＳＷ１をオンにして撮影開始を命令するとカメラは撮影動作を始める。まず、ＡＥ用受光器２１によって被写体の輝度を測定し、その測定値をもとに適正な絞り値とシャッタスピードをメカ、操作部制御用ＣＰＵ１８により求める。次に、シャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によってノイズ除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後ダーク用メモリ１２ａへ格納される。シャッタ３を閉じているので、本来はＣＣＤ５では何も撮像されないはずである。このときダーク用メモリ１２ａに格納されたのは暗電流の影響によるノイズパターンすなわち暗電流ノイズ成分である。撮影者が継続してスイッチＳＷ１をオンにしていると、あからじめＣＰＵ１８によって設定されていた時間Ｔが経過した後、再びシャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によって除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後ダーク用メモリ１２ａの別の暗電流ノイズ格納領域へ格納される。ここでさらに撮影者が継続してスイッチＳＷ１をオンにしていると、同様にしてダーク用メモリ１２ａ上の１番目に格納された暗電流ノイズ成分の領域に新しい暗電流ノイズ成分が上書きされる。次に撮影者によってスイッチＳＷ２がオンされると、メカ、操作部制御用ＣＰＵ１８は、求められた制御値をもとにメカ系駆動回路４を制御して絞り２を通過する光量、およびシャッタ３の開閉速度を制御する。このようにして、被写体の光学像は適正な光量でＣＣＤ５のイメージエリア上に結ばれる。ＣＣＤ５は、ＴＧ６の出力を撮像素子駆動回路７で増幅した駆動信号により駆動される。そして読み出された画像信号はＣＤＳ回路８でノイズ除去され、ＡＧＣ回路９で必要に応じて増幅され、さらにクランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定された後Ａ／Ｄ変換器１１でディジタル化され、信号用メモリ１２ｂに格納される。
【００２８】
信号用メモリ１２ｂに格納された画像信号とダーク用メモリ１２ａに最後に格納された暗電流ノイズ成分がそれぞれ読み出され、画像信号から暗電流ノイズ成分が減算器１３で減算され、暗電流ノイズ成分がキャンセルされた画像信号が信号処理回路１４で信号処理され、インターフェース回路１６を経由して記録媒体１５に記録される。
【００２９】
次に、図１及び図２を用いて説明した撮像装置の第三の動作例の動作について説明する。
【００３０】
図３は本動作例の時間経過を示すタイミングチャートである。撮影者が時刻ｔ０で操作部２０のスイッチＳＷ１をオンにして撮影開始を命令するとカメラは撮影動作を始める。まず、ＡＥ用受光器２１によって被写体の輝度を測定し、その測定値をもとに適正な絞り値とシャッタスピードをメカ、操作部制御用ＣＰＵ１８により求める。次に、時刻ｔ１でＣＣＤ露光パルスが“Ｈ”の間シャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によってノイズ除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後、時刻ｔ２でダーク用メモリ１２ａへの格納を終了する。撮影者が継続してスイッチＳＷ１をオンにしていると、あらかじめＣＰＵ１８によって設定されていた時間Ｔが経過した後、時刻ｔ３で再びＣＣＤ露光パルスが“Ｈ”の間シャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によってノイズ除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後時刻ｔ４でダーク用メモリ１２ａの別の暗電流ノイズ格納領域への格納が終了する。ここでさらに撮影者が継続してスイッチＳＷ１をオンにしていると、同様にして時間Ｔが経過した後、時刻ｔ５でＣＣＤ露光パルスが“Ｈ”の間シャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によってノイズ除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後、ダーク用メモリ１２ａへの格納を開始する。ダーク用メモリ１２ａへの格納の際、１番目に格納された暗電流ノイズ成分の領域と同じ領域に新しい暗電流ノイズ成分が上書き開始される。
【００３１】
次に撮影者によって時刻ｔ６でスイッチＳＷ２がオンされると、ダーク用メモリ１２ａへ書き込み中の３番目の暗電流ノイズ成分がＣＰＵ１７によって書き込み動作を途中でキャンセルされる。ＣＰＵ１７が直接ダーク用メモリ１２ａのアドレス線やコマンド線を制御するような構成でもよいし、メモリ制御用のデバイスに対して命令を発行する形でも良い。続いて、時刻ｔ７でメカ、操作部制御用ＣＰＵ１８は、求められた制御値をもとにメカ系駆動回路４を制御して絞り２を通過する光量、およびシャッタ３の開閉速度を制御する。このようにして、ＣＣＤ露光パルスおよびシャッタ開閉パルスが“Ｈ”の間被写体の光学像は適正な光量でＣＣＤ５のイメージエリア上に結ばれるとともに、３番目の暗電流ノイズ成分のＣＣＤ５からの読み出しが途中でキャンセルされる。ＣＣＤ５は、ＴＧ６の出力を撮像素子駆動回路７で増幅した駆動信号により駆動される。そして読み出された画像信号はＣＤＳ回路８でノイズ除去され、ＡＧＣ回路９で必要に応じて増幅され、さらにクランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定された後Ａ／Ｄ変換器１１でディジタル化されて信号用メモリ１２ｂに格納される。
【００３２】
信号用メモリ１２ｂに格納された画像信号とダーク用メモリ１２ａに２番目に格納された暗電流ノイズ成分がそれぞれ読み出され、画像信号から暗電流ノイズ成分が減算器１３で減算され、暗電流ノイズ成分がキャンセルされた画像信号が信号処理回路１４で信号処理され、インターフェース回路１６を経由して記録媒体１５に記録される。このように構成されているため、３番目の暗電流ノイズ成分がダーク用メモリ１２ａに格納を終えるまでシャッタを開閉して行う撮影動作の開始を待つ必要がない。すなわちレリーズタイムラグの問題を回避することができる。
【００３３】
図５は、本発明の撮像装置の第二の実施例の構成を示す模式図である。図５において、図１と同一構成部材については同一符号を付する。図６はメモリ２２の構成を示す模式図である。本実施例では、第一の記憶手段であるダーク用記憶領域２２ｃと、第二の記憶手段である信号用記憶領域２２ｄが、コマンド、アドレスなど、同一の制御信号によって制御される１つのメモリ２２上に確保されており、ダーク用記憶領域２２ｃ，信号用記憶領域２２ｄから時間差をともなって読み出された暗電流ノイズ成分と画像信号とを同時化するためのバッファメモリ２２ｅを有する以外は、図１と同様なので、図面中の他の要素の説明は省略する。第三の動作例の図３と同様に、撮影者が時刻ｔ０で操作部２０のスイッチＳＷ１をオンにして撮影開始を命令するとカメラは撮影動作を始める。まず、ＡＥ用受光器２１によって被写体の輝度を測定し、その測定値をもとに適正な絞り値とシャッタスピードをメカ、操作部制御用ＣＰＵ１８により求める。次に、時刻ｔ１でＣＣＤ露光パルスが“Ｈ”の間シャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によってノイズ除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後、時刻ｔ２でダーク用記憶領域２２ｃへの格納を終了する。撮影者が継続してスイッチＳＷ１をオンにしていると、あらかじめＣＰＵ１８によって設定されていた時間Ｔが経過した後、時刻ｔ３で再びＣＣＤ露光パルスが“Ｈ”の間シャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によって除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後時刻ｔ４でダーク用記憶領域２２ｃの別の暗電流ノイズ格納領域への格納が終了する。ここでさらに撮影者が継続してスイッチＳＷ１をオンにしていると、同様にして時間Ｔが経過した後、時刻ｔ５でＣＣＤ露光パルスが“Ｈ”の間シャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によってノイズ除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後、ダーク用記憶領域２２ｃへの格納を開始する。ダーク用記憶領域２２ｃへの格納の際、１番目に格納された暗電流ノイズ成分の領域と同じ領域に新しい暗電流ノイズ成分が上書きされる。
【００３４】
次に撮影者によって時刻ｔ６でスイッチＳＷ２がオンされると、３番目の暗電流ノイズ成分の、ダーク用記憶領域２２ｃへ書き込みがＣＰＵ１７によって途中でキャンセルされる。ＣＰＵ１７が直接ダーク用記憶領域２２ｃを制御するような構成でもよいし、たとえばメモリ制御用のデバイスに対して命令を発行する形でも良い。続いて、時刻ｔ７でメカ、操作部制御用ＣＰＵ１８は、求められた制御値をもとにメカ系駆動回路４を制御して絞り２を通過する光量、およびシャッタ３の開閉速度を制御する。このようにして、シャッタ開閉パルス、およびＣＣＤ露光パルスが“Ｈ”の間被写体の光学像は適正な光量でＣＣＤ５のイメージエリア上に結ばれるとともに、３番目の暗電流ノイズ成分のＣＣＤ５からの読み出しが途中でキャンセルされる。ＣＣＤ５は、ＴＧ６の出力を撮像素子駆動回路７で増幅した駆動信号により駆動される。そして読み出された画像信号はＣＤＳ回路８でノイズ除去され、ＡＧＣ回路９で必要に応じて増幅され、さらにクランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定された後Ａ／Ｄ変換器１１でディジタル化されて信号用記憶領域２２ｄに格納される。
【００３５】
始めに、信号用記憶領域２２ｄに格納された画像信号が読み出されてバッファメモリ２２ｅに格納され、次にダーク用記憶領域２２ｃに２番目に格納された暗電流ノイズ成分と、バッファメモリ２２ｅに格納された画像信号がそれぞれ読み出されて画像信号から暗電流ノイズ成分が減算器１３で減算され、暗電流ノイズ成分がキャンセルされた画像信号が信号処理回路１４で信号処理され、インターフェース回路１６を経由して記録媒体１５に記録される。
【００３６】
バッファメモリ２２ｅには、たとえば１水平期間分の画像信号を信号用記憶領域２２ｄから読み出して記憶してゆき、バッファメモリ２２ｅがいっぱいになったところでバッファメモリ２２ｅから画像信号を読み出し、同時にダーク用記憶領域２２ｃから暗電流ノイズ成分を読み出して減算器１３へ入力すればよい。また、バッファメモリ２２ｅにはダーク用記憶領域２２ｃから暗電流ノイズ成分を読み出して記憶するようにしても良いのは明白である。
【００３７】
次に、本発明の撮像装置の第一実施例の更に第四の動作例について説明する。撮像装置の構成は図１、および図２と共通であるから構成についての説明は省略する。図４は本動作例の動作を示すタイミングチャートである。撮影者が操作部２０のスイッチＳＷ１をオンにして撮影開始を命令するとカメラは撮影動作を始める。まず、ＡＥ用受光器２１によって被写体の輝度を測定し、その測定値をもとに適正な絞り値とシャッタスピードをメカ、操作部制御用ＣＰＵ１８により求める。次に、シャッタ３を閉じたままでＣＣＤ露光パルスが“Ｈ”の間ＣＣＤ５を駆動して画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によってノイズ除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後ダーク用メモリ１２ａへ格納される。シャッタ３を閉じているので、本来はＣＣＤ５では何も撮像されないはずである。このときダーク用メモリ１２ａに格納されたのは暗電流の影響によるノイズパターンすなわち暗電流ノイズ成分である。次に操作部２０によって連写可能なモードに設定された状態で撮影者がスイッチＳＷ２をオンすると、メカ、操作部制御用ＣＰＵ１８は、求められた制御値をもとにメカ系駆動回路４を制御して絞り２を通過する光量、およびシャッタ３の開閉速度を制御する。このようにして、シャッタ開閉パルス、およびＣＣＤ露光パルスが“Ｈ”の間被写体の光学像は適正な光量でＣＣＤ５のイメージエリア上に結ばれる。ＣＣＤ５は、ＴＧ６の出力を撮像素子駆動回路７で増幅した駆動信号により駆動される。そして読み出された画像信号はＣＤＳ回路８でノイズ除去され、ＡＧＣ回路９で必要に応じて増幅され、さらにクランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定された後Ａ／Ｄ変換器１１でディジタル化され、信号用メモリ１２ｂに格納される。さらに継続してスイッチＳＷ２がオンされていると、同様にして画像信号が信号用メモリ１２ｂの別の領域に格納される。
【００３８】
信号用メモリ１２ｂに格納された画像信号とダーク用メモリ１２ａに格納された暗電流ノイズ成分がそれぞれ読み出され、画像信号から暗電流ノイズ成分が減算器１３で減算され、暗電流ノイズ成分がキャンセルされた画像信号が信号処理回路１４で信号処理されてインターフェース回路１６を経由して記録媒体１５に記録される。
【００３９】
このようにして被写体の連写中に信号用メモリ１２ｂに新たな画像信号を格納する領域がなくなると、次の画像信号はＣＰＵ１７によってダーク用メモリ１２ａに格納するように制御される。ダーク用メモリ１２ａには、暗電流ノイズ成分を２枚以上格納する領域を有しており、始めに格納しておいた暗電流ノイズ成分を残して、残りの領域に画像信号を格納するようにしてもよいし、あるいは、連写中はメモリ１２ａのすべての領域を画像信号の格納領域に転換するように制御することができることも明白である。
【００４０】
また、第二の実施例のように第一の記憶手段であるダーク用記憶領域２２ｃと、第二の記憶手段である信号用記憶領域２２ｄが、コマンド、アドレスなど、同一の制御信号によって制御される１つのメモリ２２上に確保されており、メモリ２２から時間差をともなって読み出された画像信号と暗電流ノイズ成分とを同時化するためのバッファメモリ２２ｅを有するような構成の場合にも本動作例が成立することは明白である。
【００４１】
次に、本発明の撮像装置の第三の実施例について図面を用いて説明する。
【００４２】
図７は本発明の第三の実施例を示す模式図である。図７において、図１と同一構成部材については同一符号を付する。１は被写体の光学像を結像するための光学レンズ、２は絞り、３はシャッタ、４はメカ系各部の駆動回路、５は被写体の光学像を電気信号に変換する撮像素子であるＣＣＤ、６はＣＣＤ５を駆動させるために必要なタイミング信号を発生するＴＧ（タイミング信号発生回路）、７はＴＧ６からの信号をＣＣＤ５の駆動に必要なレベルに増幅する撮像素子駆動回路、８はＣＣＤ５の出力ノイズ除去のためのＣＤＳ回路、９はＣＤＳ回路８の出力信号を増幅するためのＡＧＣ回路、１０は増幅された信号のゼロレベルを固定するためのクランプ回路である。１１はアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、２１はメモリであって、暗電流ノイズ成分を格納する第一の記憶手段であるダーク用メモリ１２ａ、撮像信号を格納する第二の記憶手段である信号用メモリ１２ｂからなる。これらダーク用メモリ１２ａ、および信号用メモリ１２ｂの模式図については図２と共通である。２３はダーク用メモリ１２ａから出力した暗電流ノイズ成分をＮ倍するための演算器、１３は、信号用メモリ１２ｂより読み出した画像信号から２３より読み出した暗電流ノイズ成分を減算する減算手段である減算器、１４は暗電流を除去した後の画像信号に処理を施して記録媒体への格納に適した信号に変換するための信号処理回路、１５は記録媒体で、例えば、メモリカードやハードディスクが用いられる。１６は記録媒体１５に信号を記録するためのインターフェース回路、１７は信号処理回路１４の制御のための信号処理制御用ＣＰＵ、１８はメカおよび操作部の制御のためのＣＰＵ、１９は操作補助のための表示やカメラの状態を表わす操作表示部、２０はカメラを外部からコントロールするための操作部である。
【００４３】
次に、上記撮像装置の動作について説明する。
【００４４】
撮影者が操作部２０のスイッチＳＷ１をオンにして撮影開始を命令するとカメラは撮影動作を始める。まず、ＡＥ用受光器２１によって被写体の輝度を測定し、その測定値をもとに適正な絞り値とシャッタスピードをメカ、操作部制御用ＣＰＵ１８により求める。次に、シャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によってノイズ除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後ダーク用メモリ１２ａへ格納される。シャッタ３を閉じているので、本来はＣＣＤ５では何も撮像されないはずである。このときダーク用メモリ１２ａに格納されたのは暗電流の影響によるノイズパターンすなわち暗電流ノイズ成分である。撮影者が継続してスイッチＳＷ１をオンにしていると、あらかじめＣＰＵ１８によって設定されていた時間Ｔが経過した後、再びシャッタ３を閉じたままでＣＣＤ５を駆動し、画像信号を読み出す。読み出された画像信号は、ＣＤＳ回路８によってノイズ除去され、ＡＧＣ９によって必要に応じて増幅される。クランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定され、さらにＡ／Ｄ変換器１１でディジタル信号に変換された後ダーク用メモリ１２ａの別の暗電流ノイズ格納領域へ格納される。ここでさらに撮影者が継続してスイッチＳＷ１をオンにしていると、同様にしてダーク用メモリ１２ａ上の１番目に格納された暗電流ノイズ成分の領域に新しい暗電流ノイズ成分が上書きされる。次に撮影者によってスイッチＳＷ２がオンされると、メカ、操作部制御用ＣＰＵ１８は、求められた制御値をもとにメカ系駆動回路４を制御して絞り２を通過する光量、およびシャッタ３の開閉速度を制御する。このようにして、被写体の光学像は適正な光量でＣＣＤ５のイメージエリア上に結ばれる。ＣＣＤ５は、ＴＧ６の出力を撮像素子駆動回路７で増幅した駆動信号により駆動される。そして読み出された画像信号はＣＤＳ回路８でノイズ除去され、ＡＧＣ回路９で必要に応じて増幅され、さらにクランプ回路１０で信号のゼロレベルが固定された後Ａ／Ｄ変換器１１でディジタル化され、信号用メモリ１２ｂに格納される。
【００４５】
画像信号から暗電流ノイズ成分を減算することによって画像信号に含まれる暗電流ムラをキャンセルするためには、シャッタを閉じた状態でのＣＣＤの露光時間と、シャッタを開閉した撮影でのＣＣＤの露光時間を等しくするようにすることが望ましい。ところで、シャッタを閉じた状態でのＣＣＤの露光時間は短いほうが単位時間あたりの暗電流ノイズ成分の更新回数を増やすことができる。そこで本実施例では、シャッタを閉じた状態でのＣＣＤへの露光時間を比較的短くなるように設定しておき、読み出すときにダーク用メモリ１２ａに最後に格納された暗電流ノイズ成分を演算器２３によって利得を１以上に上げ、シャッタを開閉した撮影におけるＣＣＤへの露光時間と見かけ上等しくなるように演算する。そして、信号用メモリ１２ａより読み出された画像信号から、演算器２３によって演算された暗電流ノイズ成分が減算器１３によって減算され、暗電流ノイズ成分がキャンセルされた画像信号が信号処理回路１４で信号処理されてインターフェース回路１６を経由して記録媒体１５に記録される。
【００４６】
なお、シャッタを閉じた状態でのＣＣＤの露光時間を、シャッタを開閉しておこなう撮影時にＣＣＤを露光する時間より長くなるように設定しておき、暗電流ノイズ成分をダーク用メモリ１２ａより読み出し、利得を１以下に下げた演算器２３で演算してから減算器１３を通すようにする実施形態も考えられる。この場合の効果としては、長秒時露光によって暗電流ノイズ成分を得、マイナスゲインをかけて処理することにより、回路処理系におけるノイズの影響を抑えることができる。
【００４７】
また、本発明の第二の実施例のように第一の記憶手段であるダーク用記憶領域２２ｃと、第二の記憶手段である信号用記憶領域２２ｄが、コマンド、アドレスなど、同一の制御信号によって制御される１つのメモリ２２上に確保されており、メモリ２２から時間差をともなって読み出された画像信号と暗電流ノイズ成分とを同時化するためのバッファメモリ２２ｅを有するような構成の場合にも本実施例が成立することは明白である。
【００４８】
以上説明した各実施例において、撮像素子がＣＣＤではなくてＭＯＳ型イメージセンサでも同様の説明が成立することもいうまでもない。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、撮影者の意図する撮影タイミングを逃すことがなくなるという効果がある。
【００５０】
また、暗電流ノイズ成分は第一の記憶手段の別の領域にも格納されているので、別の領域に格納されてる暗電流ノイズ成分を第一の記憶手段より読み出して第二の記憶手段より読み出された画像信号から減算することにより、レリーズタイミングを逃さないようにしながら鮮度の高い暗電流ノイズ成分を画像信号から減算して暗電流ムラをキャンセルできるという効果がある。
【００５１】
さらに、連写中には、第一の記憶手段を画像信号の格納領域として使用することによって、記憶手段を効率的に使うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮像装置の第一実施例の構成を示す模式図である。
【図２】本発明に用いるメモリ１２の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の撮像装置の第三の動作例の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の撮像装置の第一実施例の更に第四の動作例の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の撮像装置の第二の実施例の構成を示す模式図である。
【図６】本発明に用いるメモリ２２の構成を示す模式図である。
【図７】本発明の撮像装置の第三の実施例の構成を示す模式図である。
【図８】従来のディジタル電子スチルカメラの構成を示す模式図である。
【図９】図７のメモリ５２の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 光学レンズ
２ 絞り
３ シャッタ
４ メカ系各部の駆動回路
５ 撮像素子であるＣＣＤ
６ タイミング信号発生回路（ＴＧ）
７ 撮像素子駆動回路
８ ＣＤＳ回路
９ ＡＧＣ回路
１０ クランプ回路
１１ Ａ／Ｄ変換器
１２ メモリ
１２ａ 第一の記憶手段であるダーク用メモリ
１２ｂ 第二の記憶手段である信号用メモリ
１４ 信号処理回路
１５ 記録媒体
１６ インターフェース回路
１７ 信号処理制御用ＣＰＵ
１８ メカおよび操作部の制御のためのＣＰＵ
１９ 操作表示部
２０ 操作部
２１ ＡＥ用受光器
２２ メモリ
２２ｃ 第一の記憶手段であるダーク用記憶領域
２２ｄ 第二の記憶手段である信号用記憶領域
２２ｅ バッファメモリ
２３ 暗電流ノイズ成分をＮ倍するための演算器
４１ 光学レンズ
４２ 絞り
４３ シャッタ
４４ メカ系各部の駆動回路
４５ 撮像素子であるＣＣＤ
４６ タイミング信号発生回路（以下ＴＧ）
４７ 撮像素子駆動回路
４８ ＣＤＳ回路
４９ ＡＧＣ回路
５０ クランプ回路
５１ Ａ／Ｄ変換器
５２ 記憶手段であるメモリ
５３ 減算手段である減算器
５４ 信号処理回路
５５ 記録媒体
５６ インターフェース回路
５７ 信号処理制御用ＣＰＵ
５８ メカおよび操作部の制御のためのＣＰＵ
５９ 操作表示部
６０ 操作部
６１ ＡＥ用受光器
Claims (5)
- 被写体像と撮像素子の間に位置するシャッタと、
前記被写体像を撮像する撮像素子と、
前記シャッタを閉じた状態で行われる撮像動作により前記撮像素子から得られる１画面分のノイズデータを記憶する領域を少なくとも２画面分備えた第一の記憶手段と、
前記シャッタを開いた状態で行われる撮像動作により前記撮像素子から得られる画像データを記憶する第二の記憶手段と、
前記第二の記憶手段より読み出された前記画像データから前記第一の記憶手段より読み出された前記ノイズデータを減算する減算手段とを備え、
少なくとも２画面分の複数の前記領域内で、前記１画面分のノイズデータを記憶する領域が順次変更され、
前記第一の記憶手段が前記１画面分のノイズデータを記憶する記憶動作中に前記画像データの撮像動作が開始された場合は、前記ノイズデータの記憶を中止するとともに、前記記憶を中止したノイズデータの直前に記憶されたノイズデータを、前記直前に記憶されたノイズデータが記憶された前記領域から読み出すことを特徴とする撮像装置。 - 前記画像データの撮像動作開始前において、所定の周期で前記第一の記憶手段に前記ノイズデータを記憶することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
- 前記シャッタを開いた状態で行われる撮像動作により前記撮像素子から得られる画像データを記憶する記録領域として、前記第一の記憶手段の前記領域を用いることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
- 前記シャッタを閉じた状態で行われる撮像動作における前記撮像素子のノイズ蓄積時間と前記シャッタを開いた状態で行われる撮像動作における前記撮像素子の露光時間とが等しくなるような係数を、前記第一の記憶手段より読み出された前記ノイズデータに対して乗算する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
- 被写体像と撮像素子の間に位置するシャッタを閉じた状態で行われる撮像動作により前記撮像素子から得られるノイズデータを１画面ごとに、１画面分のノイズデータを記憶する領域を少なくとも２画面分備えた第一の記憶手段に記憶する第一の記憶ステップと、
前記シャッタを開いた状態で行われる撮像動作により前記撮像素子から得られる画像データを第二の記憶手段に記憶する第二の記憶ステップと、
前記第二の記憶手段より読み出された前記画像データから前記第一の記憶手段より読み出された前記ノイズデータを減算する減算ステップとを備え、
前記第一の記憶ステップにおいて、少なくとも２画面分の複数の前記領域内で、前記１画面分のノイズデータを記憶する領域が順次変更され、
前記第一の記憶ステップにおいて前記１画面分のノイズデータを記憶する記憶動作中に前記画像データの撮像動作が開始された場合は、前記ノイズデータの記憶を中止するとともに、前記減算ステップにおいて前記記憶を中止したノイズデータの直前に記憶されたノイズデータを、前記直前に記憶されたノイズデータが記憶された前記領域から読み出すことを特徴とする撮像装置の制御方法。
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