JP4501926B2 - 撮像装置およびノイズ除去方法 - Google Patents
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また、本発明の他の目的は、固体撮像素子からの暗信号によるノイズを除去することが可能なノイズ除去方法を提供することである。
図1は、本発明の撮像装置の構成例を示すブロック図である。
図1に示す撮像装置1は、被写体を撮像してデジタルの画像データを生成するための装置であり、被写体からの光に対するレンズ2a、アイリス2bおよびシャッタ2cと、この光を光電変換する撮像素子3と、撮像素子3からのアナログ画像信号をドライブするアンプ4と、アナログ画像信号のデジタルデータ化等の処理を行うフロントエンド5と、デジタルデータ化された画像信号に対するノイズ低減処理や色信号処理等を行うカメラシステムLSI6と、カメラシステムLSI6からの出力画像信号を記憶する画像メモリ7と、撮像素子3を駆動するTG(Timing Generator)8と、装置全体を制御するマイコン9によって構成される。
画像メモリ7は、例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory)あるいはSDRAM(Synchronous−DRAM)等の半導体メモリ等であり、フロントエンド5や前処理回路6a、本処理回路6bからのデジタルの画像信号を一時的に記憶する。
使用者の操作入力等による撮像開始の要求を受けると、マイコン9の制御により、アイリス2bによる絞り量やシャッタ2cの開閉スピードが調節されて、被写体からの光が撮像素子3に入射する。撮像素子3は、TG8による駆動タイミング制御のもとで入射光を光電変換して、画像信号A1を出力する。
図2に示すように、前処理回路6aは、画像信号A2における各画素の信号から、画像信号B2の対応する画素の信号を減算する演算回路61と、画像信号B2から輝点の位置を検出する輝点検出回路62と、輝点検出回路62における検出結果に基づいて、演算回路61から出力される画像信号C1における黒点の画素の信号を補正する黒点補正回路63によって構成される。
図3(A)は、通常撮像動作により撮像され、デジタルデータ化された画像信号A2の波形例を示している。この信号は、被写体による映像情報に加えて、撮像素子3より発生される暗信号によるノイズや、周囲の回路基板上等で発生されるノイズ等による固定パターンノイズの成分を含んでいる。固定パターンノイズのレベルによっては、信号に直流的なオフセットが生じる場合があるが、画像信号A2にもオフセットが生じている。また、暗信号によるノイズとして、撮像素子3の構造欠陥や製造ばらつき等のために大量の電荷が発生し、これにより撮像画像上に輝点を生成してしまう輝点ノイズN1〜N7が含まれている。
図5(A)は、演算回路61から出力された画像信号C1の波形例を示している。この画像信号C1では、上述したように、画像信号A2において信号レベルがレンジR内にフルスケールに貼り付いた輝点ノイズN1、N2およびN3に対応する画素において、黒点ノイズN11、N12およびN13が現れている。
図6に示すように、演算回路61は、減算回路611のみによって構成される。減算回路611は、入力された画像信号A2から画像信号B2を減算した画像信号C1を出力する。
次に、輝点検出回路62の内部構成例について説明する。図9は、輝点検出回路62の第1の内部構成例を示す図である。
図10(A)および(B)では、一例としてともに、画像信号B2が符号なし10ビット、マイコン9より与えられる信号レベルLの信号が符号なし10ビットで、信号レベルLの設定値が256とされている。また、これらの2つの画像信号B2と、それに対するタイミングパルスT1の出力の様子を併記している。
平均演算回路624は、遅延回路623からの出力信号と、入力された画像信号B2との平均レベル値を算出する。これにより、検出対象の画素に隣接する前後の画素に対する信号レベルの平均値が求められる。減算回路625は、遅延回路622からの検出対象の信号から、平均演算回路624からの信号を減算する。これにより、検出対象の画素と、これに隣接する両側の画素の平均信号レベルとの差が出力される。
図12では、一例として、比較回路621に対する入力信号Sが符号なし10ビット、マイコン9より与えられる信号レベルLの信号が符号なし10ビットで、信号レベルLの設定値が128とされている。入力信号Sは、検出対象の画素と、これに隣接する両側の画素の平均信号レベルとの差信号から、負の信号が除去されたものとなっている。このため、例えば図10(A)および(B)のように、輝点検出回路62に入力される画像信号Bがどのようなオフセットレベルを有していても、比較回路621への入力信号Sは、このオフセット成分が除去された状態となる。
図14に示す黒点補正回路63は、演算回路61から出力された画像信号C1を遅延させる遅延回路631と、遅延回路631からの出力信号をさらに遅延させる遅延回路632と、遅延回路632からの出力信号と、入力された画像信号C1との平均値を算出する平均演算回路633と、輝点検出回路62からのタイミングパルスT1を遅延させたタイミングパルスT2を出力する遅延回路634と、遅延回路634からのタイミングパルスT2に応じて、遅延回路631からの出力信号と平均演算回路633からの出力信号とを切り換えて、画像信号C2としてメモリコントローラ6cに出力するセレクタ635によって構成される。
図15(A)に示すタイミングパルスT2は、輝点ノイズが発生している画素を示している。また、遅延回路631からの画像信号C3は、固定パターンノイズが除去され、黒点ノイズを含む可能性のある画像信号C1が、単に遅延されたものである。例として図15(B)に示した画像信号C3では、黒点ノイズN11、N12およびN13が含まれている。また、黒点ノイズは、輝点ノイズが発生していた画素にのみ現れる。
白黒センサまたは3枚CCDでは、各素子から同色の信号のみが出力されるので、隣接する画素の信号が皆同色のものとなる。従って、図17(A)に示すように、遅延回路内の遅延素子を1段(1クロック分)とすることによって、隣接する同色画素1つ分の遅延を得ることが可能となる。
Claims (7)
- 固体撮像素子を用いて被写体を撮像する撮像装置において、
シャッタを開いた通常撮像により撮像されてデジタルデータ化された第1の画像データから、前記通常撮像の直前または直後に前記通常撮像と同じ露光条件でシャッタを閉じて撮像され、デジタルデータ化された第2の画像データを減算する演算手段と、
撮像画像上に輝点を生成する高レベルのノイズである輝点ノイズの前記第2の画像データにおける発生位置を検出する輝点位置検出手段と、
前記演算手段からの出力データについて、前記輝点位置検出手段によって検出された前記輝点ノイズの発生位置に対応する画素のデータを補正するノイズ補正手段と、
を有し、
前記演算手段は、
前記第1の画像データから前記第2の画像データを減算する減算部と、
前記減算部からの出力信号に対してオフセット信号を加算する加算部と、
前記加算部からの出力信号レベルを制限するリミッタと、
を備えたことを特徴とする撮像装置。 - 前記輝点位置検出手段は、前記第2の画像データにおける各画素の信号レベルがあらかじめ任意に設定された設定値に達することにより、前記輝点ノイズの発生位置を検出することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
- 前記輝点位置検出手段は、前記第2の画像データにおける画素の信号レベルから、前記画素に隣接する2つの画素の平均信号レベルを減算した値が、あらかじめ任意に設定された設定値に達することにより、前記輝点ノイズの発生位置を検出することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
- 前記輝点位置検出手段は、前記第2の画像データにおける画素の信号レベルから、前記画素に隣接するいずれか一方の画素の信号レベルを減算した値が、あらかじめ任意に設定された設定値に達することにより、前記輝点ノイズの発生位置を検出することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
- 前記ノイズ補正手段は、前記輝点ノイズの発生位置に対応する画素のデータを、隣接する2つの同色画素の平均データに置き換えることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
- 前記ノイズ補正手段は、前記輝点ノイズの発生位置に対応する画素のデータを、隣接するいずれか一方の同色画素のデータに置き換えることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
- 固体撮像素子を用いて被写体を撮像する際に発生するノイズを除去するためのノイズ除去方法において、
シャッタを開いた通常撮像により撮像してデジタルデータ化した第1の画像データから、前記通常撮像の直前または直後に前記通常撮像と同じ露光条件でシャッタを閉じて撮像し、デジタルデータ化した第2の画像データを減算し、その減算結果に対してオフセット信号を加算し、さらにその加算結果の出力レベルを制限する演算処理を実行し、
撮像画像上に輝点を生成する高レベルのノイズである輝点ノイズの前記第2の画像データにおける発生位置を検出し、
前記減算による結果のデータについて、検出された前記輝点ノイズの発生位置に対応する画素のデータを補正する、
ことを特徴とするノイズ除去方法。
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