(57)【要約】【課題】撮像装置において、撮像素子の縦方向のノイズをより精度良く検出し、補正精度を高める必要がある。【解決手段】本発明のビデオカメラ１０１は、被写体を撮像する撮像部１１０と、撮像部１１０からの画像信号における固定パターンノイズを検出する固定ノイズ検出部１７０と、撮像部１１０からの画像信号からノイズ信号を取り除くノイズ補正部１７５と、ノイズ補正部１７５からの画像信号中の少なくとも１つの特定周波数の信号成分を検出するフィルタ部１８２と、フィルタ部１８２の検出結果に基づき、固定パターンノイズを変化させ、ノイズ信号を算出するノイズ算出部１７４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像する撮像部と、
前記撮像部からの画像信号における固定パターンノイズを検出する固定ノイズ検出部と、
前記撮像部からの画像信号からノイズ信号を取り除くノイズ補正部と、
前記ノイズ補正部からの画像信号中の少なくとも１つの特定周波数の信号成分を検出するフィルタ部と、
前記フィルタ部の検出結果に基づき、前記固定パターンノイズを変化させ、前記ノイズ信号を算出するノイズ算出部と、
を備えた撮像装置。
【請求項２】
前記固定ノイズ検出部は、
起動時のフェード状態における前記撮像部からの画像信号を基に、前記固定パターンノイズを検出する。
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記ノイズ算出部は、
前記フィルタ部で検出した特定周波数の信号成分のレベルに応じて、前記固定パターンノイズのゲインを調整し、前記ノイズ信号を算出する
請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像部は、
ＭＯＳセンサからなる撮像素子を含む
請求項１から３のいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置に関し、特に撮像素子における固定パターンノイズを低減する撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子が出力する画像データを再生すると、特定の部分に縦方向の縞模様が現れることがある。これは、固体撮像素子毎に固定のパターンを有することにより生じる場合、あるいは、固体撮像素子の駆動パルスと同期した周波数成分を含んだ外来ノイズにより生ずる場合などがある。縦方向のノイズが発生する要因を、ＭＯＳセンサを例に、図４及び図５を用いて説明する。ＭＯＳセンサは、図４に示すように、受光素子が縦横に配列されており、受光素子に蓄積された電気情報を順次読み出す事で画像信号を得る。一般的には縦方向に並んだ一連の受光素子は同じセンスアンプに接続される。横一列に配置されるセンスアンプから、順次Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３、Ａ−４、Ａ−５、…、Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３、Ｂ−４、Ｂ−５、…Ｃ−１、Ｃ−２、Ｃ−３，Ｃ−４、Ｃ−５、…のように読み出され、図５に示す画像データが得られる。センスアンプは、その固体差により特性が異なり、そのため、特性に応じたノイズが重畳され、同じセンスアンプに接続された縦方向にノイズが発生する。
【０００３】
この縦方向のノイズを低減する方法として、例えば特許文献１に開示の技術がある。特許文献１の撮像装置では、固体撮像素子のオプティカルブラック領域における一水平走査線分の出力信号を、フィールドまたはフレーム毎に、再帰型ディジタルフィルタに通し、これによって得られたデータを、補正データとして、固体撮像素子の有効撮像領域における各水平走査線分の出力信号から、画素ごとに減算器により減算することにより、縦方向のノイズを低減する。
【特許文献１】特開２００４−２０８２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の方法では、有効画像ではないオプティカルブラック領域を用いて縦方向のノイズを算出しているために、実際の画像信号中のノイズとは、時間軸あるいは撮像領域が異なるために、補正精度を高めることができないという課題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決することを目的としたものであり、撮像素子における縦方向のノイズをより精度良く検出し、補正精度を高めた撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の撮像装置は、被写体を撮像する撮像部と、前記撮像部からの画像信号における固定パターンノイズを検出する固定ノイズ検出部と、前記撮像部からの画像信号からノイズ信号を取り除くノイズ補正部と、前記ノイズ補正部からの画像信号中の少なくとも１つの特定周波数の信号成分を検出するフィルタ部と、前記フィルタ部の検出結果に基づき、前記固定パターンノイズを変化させ、前記ノイズ信号を算出するノイズ算出部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
上記の構成によって、本発明の撮像装置は、撮像素子における縦方向のノイズをより精度良く検出し、補正精度を高めたことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の撮像装置の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる撮像装置であるビデオカメラ１０１の構成を示すブロック図である。ビデオカメラ１０１は、光学系１１０により形成された被写体像を撮像素子１２１で撮像する。撮像素子１２１で生成された画像データは、ＦＰＮキャンセル回路１７０を経て、画像処理部１４０で各種画像処理が施される。画像処理部１４０で処理された画像データは、システムエンコーダ（図示せず）でシステムエンコード処理が施され、記録媒体制御部部１６２により記録媒体１６３に格納される。また、記録媒体１６３などに格納されたＡＶデータの内、画像データは液晶モニタ１６４で表示可能である。以下、ビデオカメラ１０１の構成を詳細に説明する。
【０００９】
光学系１１０は、対物レンズ、ズームレンズ、絞り、ＯＩＳユニット、フォーカスレンズを含む。光学系１１０は、被写体からの光を集光し、被写体像を形成する。
【００１０】
対物レンズは、最も被写体側に配置されたレンズである。ズームレンズは、光学系１１０の光軸に沿って移動することにより、被写体像を拡大又は縮小可能である。絞りは、使用者の設定に応じて若しくは自動で、開口部の大きさを調整し、光学系１１０を透過する光の量を調整する。ＯＩＳユニットは、内部に、光軸に垂直な面内で移動可能な補正レンズを有する。フォーカスレンズは、光学系１１０の光軸に沿って移動することにより、被写体像のピントを調整する。
【００１１】
撮像素子１２１は、光学系１１０で形成された被写体像を撮像して、画像データを生成する。撮像素子１２１は、ＣＭＯＳイメージセンサーである。撮像素子１２１は、タイミングジェネレータ（図示せず）で生成されるタイミング信号に従って、露光、転送、電子シャッタなどの各種の動作を行う。
【００１２】
ＡＤコンバータ１３１は、撮像素子１２１で生成された画像データをデジタル信号に変換する。
【００１３】
ＦＰＮ（固定パターンノイズ）キャンセル回路１７０は、メモリー回路１７３、ゲインコントロールアンプ１７４、加算回路１７５、及びレジスタ回路１７６から構成される。ＦＰＮキャンセル回路１７０は、固定パターン情報をメモリー回路１７３に記録する。ＦＰＮをメモリー回路１７３に記録する方法として、後述のように、ビデオカメラ１０１の電源の投入時に、アイリスを全閉することによって遮光状態を作り出し、遮光状態の画像信号がＦＰＮであるとして、メモリー回路１７３に記録する方法がある。ゲインコントロールアンプ１７４は、レジスタ回路１７６に格納された検出部１８０によるレベルに応じて、メモリー回路１７３上のＦＰＮのゲインを調整し、加算回路１７５によって、調整後のＦＰＮを画像データから減算することによってＦＰＮをキャンセルする。
【００１４】
画像処理部１４０は、ＦＰＮキャンセル回路１７０が出力する画像データに対して、ガンマ補正やホワイトバランス補正、傷補正などの各種画像処理を行う。さらに画像処理部１４０は、ＮＲ処理、ＲＧＢ⇒ＹＵＶマトリクス変換等の処理を施す事によって放送方式に適合した画像データを生成する。画像処理部１４０は、画像圧縮部（図示せず）へ入力する画像データを生成したり、液晶モニタ１６４に表示するための画像データを生成する。また、画像処理部１４０は、画像伸張部（図示せず）が出力する画像データに対して画像処理を施し、液晶モニタ１６４に表示するための画像データを生成したり、画像圧縮部へ再入力するための画像データを生成したりする。画像処理部１４０は、ＤＳＰやマイコンなどで実現可能である。
【００１５】
画像圧縮部は、ＤＣＴ（離散コサイン変換）、ハフマン符号化などをおこなうことにより、画像データを圧縮する。画像圧縮部は、例えば、ＭＰＥＧ−２や、Ｈ．２６４の規格に準拠した圧縮形式により画像データを圧縮する。但し、本発明は、ＭＰＥＧ−２や、Ｈ．２６４の形式の画像データに限定されない。画像伸張部は、システムデコーダ（図示せず）から出力された圧縮済みの画像データを液晶モニタ１６４で再生する場合などに、この画像データを非圧縮の状態に復号化する。システムエンコーダ（図示せず）は、画像圧縮部が出力する圧縮画像データから、記録媒体１６３に記録するＡＶデータを生成する。システムデコーダは、記録媒体１６３に記録されたＡＶデータを復号化し、圧縮画像データを生成する。システムデコーダは、生成した圧縮画像データを画像伸張部へ出力する。
【００１６】
記録媒体制御部１６２は、記録媒体１６３へのデータの書込み、及び記録媒体１６３からのデータの読出しを制御する。
【００１７】
記録媒体１６３は、ビデオカメラ１０１から着脱可能なメモリカード、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、Ｂｌｕ−ｌａｙ  Ｄｉｓｃ等である。記録媒体１６３は、ビデオカメラ１０１に内蔵されたハードディスクであってもよい。
【００１８】
ＯＳＤ制御部１６５は、画像処理部１４０からの画像データに、文字情報等を重畳する制御部である。
【００１９】
液晶モニタ１６４は、撮像素子１２１で生成した画像データが示す画像や、記録媒体１６３などから読み出したＡＶデータ中の画像データが示す画像を表示可能である。また、液晶モニタ１６４は、ＯＳＤ制御部１６５により重畳されたビデオカメラ１０１の各種の設定情報や、撮影時間などを表示可能である。本実施の形態１では、表示部として液晶モニタ１６４を用いたが、本発明はこれに限らず、例えば表示部としてＥＶＦ（電子ビューファインダ）を用いてもよい。
【００２０】
検出部１８０は、画像処理部１４０からの画像データ中から、複数の特定周波数信号成分を抽出し、そのレベルをレジスタ回路１７６に格納する。検出部１８０は複数のフィルタ部１８２とレジスタ回路１８１から構成される。レジスタ回路１８１には、フィルタ部１８２で抽出する特定周波数の中心周波数が記録されている。中心周波数は、撮像素子１２１の特性により決定される固有の周波数である。例えば撮像素子１２１の画素数が１９４０×１０８０で、約２Ｍピクセルのデータ量が存在する場合には、中心周波数として３７ＭＨｚ、１８ＭＨｚ、９ＭＨｚの値が設定される。フィルタ部１８２は、それぞれレジスタ回路１７６に設定された異なる中心周波数を読出し、その中心周波数の成分を取り出す。本実施の形態１では、３つのフィルタ部１８２を設けているが、本発明はこれに限定されず、フィルタ部１８２の数は、１以上の任意の数であってよい。フィルタ部１８１を多く設けることで、ノイズ削減の効果は向上するが、処理負荷が重くなるため、フィルタ部１８１の数として、２若しくは３が望ましい。加算回路１８３は、フィルタ部１８２で抽出した特定周波数成分を加算し、そのレベルを、レジスタ回路１７６に格納する。
【００２１】
以上のように構成されたビデオカメラ１０１について、その動作を説明する。図２は、ビデオカメラ１０１の動作を示すフローチャートである。
【００２２】
撮影者が、ビデオカメラ１０１の電源を投入すると、ビデオカメラ１０１は、遮光制御を行う（Ｓ２０１）。ビデオカメラ１０１は、光学系１０１のアイリスを全閉し、遮光状態を作り出す。ＦＰＮキャンセル回路１７０は、遮光状態の画像信号をＦＰＮとして、メモリー回路１７３に記録する（Ｓ２０２）。ビデオカメラ１０１は、ＦＰＮの取り込みを完了すると、遮光制御を解除する（Ｓ２０３）。このように、電源投入時に遮光状態を作り出し、ＦＰＮを求めることによって、撮像領域と一致した領域におけるＦＰＮを求めることができ、補正精度を高めることができる。
【００２３】
加算回路１７５は、光学系１１０、撮像素子１２１およびＡＤコンバータ１３１を経て撮像された画像信号から、メモリー回路１７３に記録されたＦＰＮにゲインコントロールアンプ１７４でゲイン調整をして算出した補正信号を減算する（Ｓ２０４）。起動直後は、レジスタ回路１７６にレベルが格納されていないため、ゲインコントロール１７４によるゲイン調整が行われず、加算回路１７５は、撮像された画像信号からＦＰＮを減算するが、その後は、レジスタ回路１７６に格納されたレベルに応じて、ＦＰＮのゲイン調整を行う。
【００２４】
検出部１８０は、レジスタ回路１８１に設定された中心周波数を読み出す（Ｓ２０５）。フィルタ部１８２は、画像処理部１４０から出力された画像信号に関して、読み出した中心周波数の信号成分を抽出する（Ｓ２０６）。加算回路１８３は、フィルタ部１８２から出力された信号成分を加算し、そのレベルをレジスタ回路１７６に格納する（Ｓ２０７）。加算回路１８３が、レジスタ回路１７５を更新するタイミングを図３を用いて説明する。検出部１８０は、画像信号の垂直期間Ｎにおいて、その画像信号中の特定周波数成分を抽出して、それを加算してレベルを算出し、レジスタ回路１７５に格納する。垂直期間Ｎ＋１の画像信号に対する補正信号として、垂直期間Ｎの画像信号から求めたレベルに応じたゲイン調整が行われる。
【００２５】
ゲインコントロールアンプ１７４は、レジスタ回路１７６に格納されたレベルを読出し、それを基にゲインの調整値を決定する（Ｓ２０８）。その後、ビデオカメラ１０１は、Ｓ２０４からＳ２０８の処理を、継続する。
【００２６】
このように撮像された画像信号から補正信号を減算するにあたって、補正信号を、画像信号の特定周波数信号成分を抽出し、そのレベルに応じてＰＦＮのゲインを調整して求めることによって、時間の経過に伴ってノイズの特性が変化した場合にもノイズを算出することができ、補正精度を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は撮像装置において、撮像素子の固定パターンノイズを低減することができ、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラに適用することができ、有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１における撮像装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における撮像装置の動作を示すフローチャート
【図３】本発明の実施の形態１におけるゲイン調整値を更新するタイミングを表す図
【図４】従来のＭＯＳセンサの構成を示す図
【図５】従来のＭＯＳセンサによる画像信号を表す図
【符号の説明】
【００２９】
１０１    ビデオカメラ
１１０    光学系
１２１    撮像素子
１３１    ＡＤコンバータ
１４０    画像処理部
１６２    記録媒体制御部
１６３    記録媒体
１６４    液晶モニタ
１６５    ＯＳＤ制御部
１７０    ＦＰＮキャンセル回路
１７３    メモリ回路
１７４    ゲインコントロールアンプ
１７５    加算回路
１７６    レジスタ回路
１８０    検出部
１８１    レジスタ回路
１８２    フィルタ部
１８３    加算回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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