(57)【要約】【課題】  本撮影により得られた画像に対して暗電流ノイズを適切に除去することができるようにした電子カメラを提供する。【解決手段】  被写体光を信号電荷に光電変換する画素が二次元に配置された有効画素領域を有し、有効画素領域に配置された画素のいずれか２以上の画素が、被写体光が遮光される遮光画素からなる撮像素子と、遮光画素がそれぞれの領域に含まれるように、有効画素領域を複数の領域に分割設定する設定部と、撮像素子による撮像時に、設定部により分割設定された領域に含まれる遮光画素の画素値に基づいて、領域に含まれる画素の画素値を領域毎に補正する補正部と、を備えたことを特徴とする。【選択図】    図５
2011071709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体光を信号電荷に光電変換する画素が二次元に配置された有効画素領域を有し、前記有効画素領域に配置された画素のいずれか２以上の画素が、前記被写体光が遮光される遮光画素からなる撮像素子と、
前記遮光画素がそれぞれの領域に含まれるように、前記有効画素領域を複数の領域に分割設定する設定部と、
前記撮像素子による撮像時に、前記設定部により分割設定された領域に含まれる前記遮光画素の画素値に基づいて、該領域に含まれる画素の画素値を前記領域毎に補正する補正部と、
を備えたことを特徴とする電子カメラ。
【請求項２】
請求項１に記載の電子カメラにおいて、
前記遮光画素は、前記有効画素領域に対して離散的に配置されることを特徴とする電子カメラ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電子カメラにおいて、
前記撮像素子の前記有効画素領域は、複数回の露光に基づいて生成されており、
前記設定部は、前記複数回の露光における各露光範囲に基づいて、前記有効画素領域を分割することを特徴とする電子カメラ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の電子カメラにおいて、
前記設定部は、前記有効画素領域の中心の領域と、それ以外の領域とをそれぞれ分割領域として設定することを特徴とする電子カメラ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電子カメラにおいて、
前記遮光画素は、前記有効画素領域が複数の領域に分割されたときに、隣接する領域との境界近傍に多く配置されることを特徴とする電子カメラ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電子カメラにおいて、
前記補正部は、前記領域のそれぞれに含まれる前記遮光画素の画素値を用いたフィッティング処理を行うことで該領域に含まれる全ての画素の画素値に対する補正値を求め、求めた画素毎の補正値を用いて、撮像時に得られた各画素の画素値を補正することを特徴とする電子カメラ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電子カメラにおいて、
前記撮像素子は、前記有効画素領域の周縁部に、前記被写体光が遮光される遮光画素領域を、さらに備え、
前記補正部は、各領域に含まれる前記遮光画素の画素値の他に、前記遮光画素領域に含まれる画素の画素値を用いて、分割された領域のそれぞれに含まれる画素の画素値を補正することを特徴とする電子カメラ。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電子カメラにおいて、
前記遮光画素の画素値を、該遮光画素の周縁の画素の画素値を用いて補間する補間処理部を、さらに備えていることを特徴とする電子カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子カメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に提供される電子カメラの一形態であるデジタルカメラにおいては、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子が用いられるのが一般的である。このような撮像素子を用いたデジタルカメラを用いて撮像する場合、照射される被写体光を光電変換する本撮影と、被写体光を遮光した状態で撮影を行う遮光撮影とが実行される。これら撮影の後、本撮影にて得られた画像（以下、本画像）に対する補正処理を、遮光撮影にて得られた画像（以下、遮光画像）を用いて実行することで、暗電流に基づくノイズ成分（以下、暗電流ノイズ）を除去した画像を取得することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３５９３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した遮光撮影は、本撮影の前後で実行されるのが一般的である。例えば本撮影前に遮光撮影を行う場合、レリーズボタンの操作から本撮影が実行されるまでのタイムラグが生じてしまい、ユーザが意図する構図となるタイミングでレリーズボタンを操作しても、実際に得られる本画像は、ユーザが意図する構図とはならない。逆に、本撮影後に遮光撮影を行う場合、連続撮影や、長時間露光による撮影には適していない。特に長時間露光による撮影の場合、本撮影と同一時間の露光時間にて遮光撮影を行うことになるが、長時間露光における撮像素子の温度が撮影開始時よりも上昇してしまうなど、本露光時とは異なる条件下で遮光撮影が行われてしまうことから、暗電流ノイズを適切に除去した本画像を取得することができない。
【０００５】
本発明は、本撮影により得られた画像に対して暗電流ノイズを適切に除去することができるようにした電子カメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するために、本発明の電子カメラは、被写体光を信号電荷に光電変換する画素が二次元に配置された有効画素領域を有し、前記有効画素領域に配置された画素のいずれか２以上の画素が、前記被写体光が遮光される遮光画素からなる撮像素子と、前記遮光画素がそれぞれの領域に含まれるように、前記有効画素領域を複数の領域に分割設定する設定部と、前記撮像素子による撮像時に、前記設定部により分割設定された領域に含まれる前記遮光画素の画素値に基づいて、該領域に含まれる画素の画素値を前記領域毎に補正する補正部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
なお、前記遮光画素は、前記有効画素領域に対して離散的に配置されることが好ましい。
【０００８】
また、前記撮像素子の前記有効画素領域は、複数回の露光に基づいて生成されており、前記設定部は、前記複数回の露光における各露光範囲に基づいて、前記有効画素領域を分割することが好ましい。
【０００９】
また、この他に、前記設定部は、前記有効画素領域の中心の領域と、それ以外の領域とをそれぞれ分割領域として設定することが好ましい。
【００１０】
また、前記遮光画素は、前記有効画素領域が複数の領域に分割されたときに、隣接する領域との境界近傍に多く配置されることが好ましい。
【００１１】
また、前記補正部は、前記領域のそれぞれに含まれる前記遮光画素の画素値を用いたフィッティング処理を行うことで該領域に含まれる全ての画素の画素値に対する補正値を求め、求めた画素毎の補正値を用いて、撮像時に得られた各画素の画素値を補正することが好ましい。
【００１２】
また、前記撮像素子は、前記有効画素領域の周縁部に、前記被写体光が遮光される遮光画素領域を、さらに備え、前記補正部は、各領域に含まれる前記遮光画素の画素値の他に、前記遮光画素領域に含まれる画素の画素値を用いて、分割された領域のそれぞれに含まれる画素の画素値を補正することが好ましい。
【００１３】
また、前記遮光画素の画素値を、該遮光画素の周縁の画素の画素値を用いて補間する補間処理部を、さらに備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、本撮影により得られた画像に対して暗電流ノイズを適切に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を実施したデジタルカメラの概略を示す図である。
【図２】複数回の露光により形成された有効画素領域を示す図である。
【図３】撮像素子の断面を示す図である。
【図４】カラーフィルタ及び遮光フィルタの配置の一例を示す図である。
【図５】撮影時のデジタルカメラの内部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】有効画素領域を中央の領域からなる分割領域と、周端の領域からなる分割領域との２つの分割領域に分割した場合を示す図である。
【図７】遮光膜に設けられる開口部の上面を塞ぐことで遮光画素を生成した場合の撮像素子の断面を示す図である。
【図８】有効画素領域の他に、遮光画素領域を備えた撮像素子の場合の各分割領域を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明を用いたデジタルカメラ１０の一例を示す。周知のように、デジタルカメラ１０は、撮像光学系１５によって取り込まれた被写体光を撮像素子１６によって光電変換し、光電変換後の電気信号（画像信号）に基づいた画像データを取得する。撮像光学系１５は、図示を省略したズームレンズやフォーカスレンズなどを含むレンズ群から構成される。これらズームレンズやフォーカスレンズは図示を省略したレンズ駆動機構によって光軸Ｌ方向に移動する。
【００１７】
撮像素子１６は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）などから構成される。以下、撮像素子１６としてＣＣＤが用いられる場合について説明する。撮像素子１６は、ステッパーなど半導体の製造設備において、露光領域をずらしながら複数回の露光を行う分割露光が行われることによって製造される。なお、図２は、撮像素子１６の撮像面に形成される有効画像領域２１が、３回の露光を行うことで形成される場合について示している。なお、有効画素領域２１は、画像形成に必要となる領域である。図２における符号２２，２３，２４は、各露光における露光範囲を示している。
【００１８】
図３に示すように、撮像素子１６は、フォトダイオードなどの受光素子２６が半導体基板２７の上面にマトリクス状に配置される。この半導体基板２７には、受光素子２６の他に、不図示のトランジスタ、ゲート部、垂直転送部、水平転送部及び出力アンプなどが設けられる。
【００１９】
受光素子２６が配列された半導体基板２７の上面には、遮光幕２８が設けられる。この遮光膜２８は、半導体基板２７に設けられる各受光素子２６の上部が開口された格子状から形成される。受光素子２６が開口されることで、マイクロレンズアレイ３０の各マイクロレンズを通過した被写体光が、後述するカラーフィルタアレイ２９を介して各受光素子２６に集光される。この遮光膜２８の上面には、カラーフィルタアレイ２９が設けられる。
【００２０】
図４に示すように、カラーフィルタアレイ２９は、Ｒ色のカラーフィルタ２９ａ、Ｇ色のカラーフィルタ２９ｂ、Ｂ色のカラーフィルタ２９ｃが周知のベイヤー配列によって配置される。また、遮光フィルタ２９ｄは、ベイヤー配列によって配置された各カラーフィルタのうち、Ｇ色のカラーフィルタが配置される位置に、且つ離散的に配置される。なお、図４においては、遮光フィルタ２９ｄは「ＯＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂｌａｃｋ）」で示している。例えば撮像素子１６の有効画素領域２１の画素数が、ｘ方向６０００×４０００の計２４Ｍｐｉｘｅｌとなる場合には、この遮光フィルタ２９ｄは、ｘ方向及びｙ方向にそれぞれ１２画素間隔で配置される。例えば、（ｘ，ｙ）＝（２，３）の位置に遮光フィルタ２９ｄが配置された場合、この遮光フィルタ２９ｄを基準すると、（ｘ，ｙ）＝（１４，３）、（ｘ，ｙ）＝（２，１５）、（ｘ，ｙ）＝（１４，１５）、・・・の位置に、他の遮光フィルタが配置される。このカラーフィルタアレイ２９の上面には、上述したカラーフィルタ及び遮光フィルタに対応付けられて配列された複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイ３０が設けられる。
【００２１】
このような撮像素子１６に被写体光が照射されると、被写体光はマイクロレンズアレイ３０の各マイクロレンズによって集光され、カラーフィルタアレイ２９に照射される。このとき、Ｒ色光、Ｇ色光、Ｂ色光のいずれかの色光に色分解される。色分解された光は受光素子２６に照射され、各受光素子２６によって光電変換される。一方、マイクロレンズアレイ３０を通過した被写体光のうち、遮光フィルタ２９ｄに到達した光は、遮光フィルタ２９ｄによって吸収される。このため、遮光フィルタ２９ｄに対応する位置となる受光素子２６においては、通過した被写体光を受光することができない。このような遮光フィルタ２９ｄによって被写体光が遮光される受光素子２６においては、被写体光を受光する他の受光素子２６の受光時間と同一の時間内に発生するノイズ成分の信号電荷が蓄積される。
【００２２】
以下では、Ｒ色のカラーフィルタ２９ａにより色分解されたＲ光を受光する受光素子２６をＲ画素、Ｇ色のカラーフィルタ２９ｂにより色分解されたＧ光を受光する受光素子２６をＧ画素、Ｂ色のカラーフィルタ２９ｃにより色分解されたＢ光を受光する受光素子２６をＢ画素と称し、遮光フィルタ２９ｄにより被写体光が遮光される受光素子２６を遮光画素と称して説明する。また、各画素から出力される信号電荷量を画素値と称して説明する。なお、各画素の信号電荷は、出力アンプを介することにより画像信号としてＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ）回路３６に出力される。なお、撮像素子１６としてＣＭＯＳを用いる場合には、このＡＦＥ回路３６は、撮像素子１６内部に設けられていてもよい。
【００２３】
図１に戻って、ドライバ３５は、撮像素子１６の駆動を制御する。なお、撮像素子１６の駆動を制御するとは、撮像素子１６の各画素における信号電荷の蓄積、及び蓄積された信号電荷の出力を制御することが挙げられる。以下、撮像素子１６から出力される信号電荷を画像信号と称して説明する。また、この他に、ドライバ３５は、撮像素子１６の全画素を駆動するか、一部の画素を駆動するかを制御する。つまり、撮影時には撮像素子１６の全画素を駆動させることにより画像信号を取得し、非撮影時には撮像素子１６の一部の画素を選択的に用いる、所謂間引き制御により画像信号を取得する。
【００２４】
ＡＦＥ回路３６は、図示しないＡＧＣ回路やＣＤＳ回路を含んで構成される。ＡＦＥ回路３６は、入力された画像信号に対してゲインコントロール、雑音除去などのアナログ処理を施した後、図示しないＡ／Ｄ変換回路により、アナログの信号をデジタルの信号に変換する。デジタルの画像信号は、ＤＦＥ回路３７に出力される。
【００２５】
ＤＦＥ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ）回路３７は、入力された画像信号に対してノイズ補正処理や欠陥補正処理を行う。このＤＦＥ回路３７は、ノイズ補正部３８、欠陥補正部３９の機能を有している。なお、このノイズ補正部３８や欠陥補正部３９の機能は、ＤＦＥ回路３７に設ける必要はなく、例えば画像処理回路４２の機能として設けることも可能である。
【００２６】
ノイズ補正部３８は、フィッティング演算処理、各画素における暗電流ノイズ値の算出処理、各画素の画素値に対する減算処理などのノイズ補正処理を実行する。なお、このノイズ補正処理は、後述する分割領域毎に実行される。
【００２７】
フィッティング演算処理は、周知のように、例えば物体表面の形状や分布状態などの近似直線又は近似曲線を求める演算処理である。本実施形態では、このフィッティング演算処理を行うことによって、暗電流ノイズの分布状態を示す近似直線又は近似曲線を算出する。上述したように、遮光画素は、被写体光が遮光される画素であることから、この遮光画素の画素値は、暗電流成分（以下、暗電流ノイズ）の値となる。また、遮光画素の位置座標は、予め内蔵メモリ５３に記憶させておけばよい。
【００２８】
例えば、このフィッティング演算処理では、以下に示す（１）式が用いられる。
【００２９】
ｆ（ｘ，ｙ）＝ｋ1ｘ3＋ｋ2ｘ2ｙ＋ｋ3ｘ2＋ｋ4ｘｙ2＋ｋ5ｘｙ＋ｋ6ｘ＋ｋ7ｙ3＋ｋ8ｙ2＋ｋ9ｙ＋ｋ10・・・・（１）
但し、ｆ（ｘ，ｙ）は、遮光画素の画素値、ｘ，ｙは有効画素領域におけるｘ座標、ｙ座標である。これら遮光画素の位置座標と画素値とを、上述した（１）式に代入した後、各係数ｋ1〜ｋ10を例えば最小二乗法などを用いて求めることで、暗電流ノイズの分布状態を示す近似直線又は近似曲線が求められる。
【００３０】
各画素における暗電流ノイズ値の算出処理は、上述したフィッティング演算処理を行うことで得られる近似直線又は近似曲線に、各画素の位置座標を代入し、該画素における暗電流ノイズ値を求める処理である。
【００３１】
各画素の画素値に対する減算処理は、算出された暗電流ノイズ値を用いて、対応する画素の画素値を減算する処理である。この減算処理を画素毎に実行することで、暗電流ノイズが除去された画像信号が取得される。
【００３２】
欠陥補正部３９は、暗電流ノイズが除去された画像信号に対する欠陥補正処理を実行する。この欠陥補正処理は、例えば白点などの画素や上述した遮光画素に対する処理である。例えば白点などの画素は、その画素値が他の画素の画素値に比べてより高い値となることから、予め白点となる画素の画素値を統計や実験などにより求めることで閾値を設定する。欠陥補正部３９は、全画素のうち、閾値よりも高い画素値となる画素を欠陥画素として特定する。また、遮光画素の場合には、これら画素の位置情報を内蔵メモリ５３に記憶させておき、該位置情報を参照する。この位置情報から特定される遮光画素を欠陥画素として特定する。
【００３３】
これら欠陥画素を特定した後、欠陥補正部３９は、欠陥画素の周縁に位置する同色画素のいずれかの画素の画素値を、欠陥画素の画素値として置換する、或いは、欠陥画素の周縁に位置する同色画素の画素値の平均を欠陥画素の画素値として置換する。なお、遮光画素を欠陥画素とした場合には、遮光画素が配置された位置が、ベイヤー配列上、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のいずれかの画素となるかを特定した上で、特定された色の画素を欠陥画素の周縁から抽出してあげればよい。
【００３４】
上述した欠陥補正処理が実行された画像信号は、バッファメモリ４１にＲＡＷデータとして記録される。なお、符号４０はタイミングジェネレータ（ＴＧ）であり、ＴＧ４０は、ドライバ３５、ＡＦＥ回路３６及びＤＦＥ回路３７の駆動タイミングを制御するために設けられる。
【００３５】
画像処理回路４２は、バッファメモリ４１に記憶されたＲＡＷデータに対して、ホワイトバランス処理、色補間処理、輪郭補償処理、ガンマ処理などの画像処理を施す。これら処理の後、画像処理回路４２は、予め設定された圧縮率を用いた圧縮符号化処理を施す。この圧縮符号化処理が実行されることで、例えばＪＰＥＧ方式の圧縮画像データが生成される。また、画像処理回路４２は、解像度変更処理を行うことによってサムネイル画像データを生成する。
【００３６】
メディアスロット４４は、メモリカードや光学ディスク、或いは磁気ディスクなどの記憶媒体４５が着脱自在となっている。この記憶媒体４５には、静止画像や動画像などの画像ファイルを記録することが可能となる。例えば画像ファイルが静止画像に基づくものであれば、画像処理回路４２にて生成された圧縮画像データ、サムネイル画像データの他に、撮影時の撮影条件を示す情報やデジタルカメラ１０の情報が一つにまとめられたＥｘｉｆ形式の画像ファイルからなる。
【００３７】
ＬＣＤ４６は、表示装置の一形態であって、スルー画像や、撮影時に得られた画像を表示する。また、この他に、ＬＣＤ４６は、デジタルカメラ１０の設定を行う際の設定用の画像を表示する。なお、符号４７は、ＬＣＤ４６の駆動制御を行う表示制御回路である。
【００３８】
ＣＰＵ５１は、バス５２を介して、バッファメモリ４１、画像処理回路４２、メディアスロット４４、表示制御回路４７、内蔵メモリ５３などと電気的に接続される。このＣＰＵ５１は、内蔵メモリ５３に記憶された制御プログラム（図示省略）を実行することで、デジタルカメラ１０の各部を統括的に制御する。このＣＰＵ５１にはレリーズボタン５４、設定操作部５５などが接続されており、ＣＰＵ５１は、これら操作部材における操作要求や制御プログラムに基づいて、デジタルカメラ１０の各部を制御する。
【００３９】
ＣＰＵ５１は、上述した制御プログラムを実行することで、設定部５５としての機能を有している。設定部５５は、有効画素領域２１を分割することで得られる複数の領域（以下、分割領域と称す）を設定する。内蔵メモリ５３には、複数回の露光のそれぞれにおける露光範囲を示す露光情報が予め記憶されている。設定部５５は、内蔵メモリ５３から上述した露光情報を読み出すことによって、上述した分割領域の設定を実行する。これにより、各分割領域は、製造時に実行された複数回の露光における露光範囲にあわせて設定される。なお、図２に示すように、３回の露光によって有効画素領域が生成される場合には、これら露光における露光範囲（図２中符号２２，２３，２４の領域）が各分割領域となる。なお、分割領域が設定されると、設定部５５は、各分割領域を示すアドレスデータを画像処理回路４２に出力する。これにより、分割領域毎の画像補正が実行される。
【００４０】
以下、設定部５５による分割領域の設定は、撮像処理が実行されたことを受けて実行される場合について説明するが、設定部５５による分割領域の設定は、デジタルカメラ１０の出荷時や、デジタルカメラ１０の主電源をオンとしたときに実行される起動処理時に実行してもよい。
【００４１】
次に、撮影時のデジタルカメラ１０の内部の処理の流れについて図５のフローチャートに基づいて説明する。この図５のフローチャートはデジタルカメラ１０が撮影待機状態となる場合を契機にして実行される。
【００４２】
ステップＳ１０１は、レリーズボタン５４が操作されたか否かを判定する処理である。レリーズボタン５４が操作されると、その操作信号がＣＰＵ５１に入力される。ＣＰＵ５１は、レリーズボタン５４からの操作信号が入力されたか否かを判定する。ＣＰＵ５１が、レリーズボタン５４からの操作信号が入力されたと判定した場合には、ステップＳ１０１の判定処理がＹｅｓとなり、ステップＳ１０２に進む。一方、ＣＰＵ５１が、レリーズボタン５４からの操作信号が入力されていないと判定した場合には、ステップＳ１０１の判定処理がＮｏとなる。この場合は、ステップＳ１０１における判定処理がＹｅｓとなるまで、撮影待機状態が継続される。
【００４３】
ステップＳ１０２は、撮像処理である。なお、撮像処理については周知であることから、ここでは詳細を省略する。この撮像処理が行われることで、撮像素子１６から画像信号が出力される。この画像信号は、ＡＦＥ回路３６、ＤＦＥ回路３７の順で入力される。これにより、撮像素子１６から出力されるアナログの画像信号がデジタルの画像信号に変換される。
【００４４】
ステップＳ１０３は、分割領域を設定する処理である。ＣＰＵ５１は、内蔵メモリ５３から、露光情報を読み出して分割領域を設定する。この設定の後、ＣＰＵ５１は、各分割領域を示すアドレスデータをＤＦＥ回路３７に出力する。以下、ステップＳ１０４からステップＳ１０７までの処理がノイズ補正処理となる。
【００４５】
ステップＳ１０４は、フィッティング演算処理である。ステップＳ１０３の処理が実行されることで、分割領域毎のアドレスデータが画像処理回路４２に入力される。これを受けて、ＤＦＥ回路３７は内蔵メモリ５３に記憶された遮光画素の位置情報を読み出した後、各分割領域に対するフィッティング演算を実行する。図２に示すように、有効画素領域２１が３回の露光により生成される場合には、それぞれの露光における露光領域２２，２３，２４がそれぞれ分割領域として設定される。まず、設定された分割領域のうち、図中左側の分割領域に対するフィッティング演算が実行される。上述したように、フィッティング演算処理は、上述した（１）式と、対応する分割領域に含まれる遮光画素の位置座標及び画素値とを用いて実行される。これにより、（１）式に示す係数ｋ1〜ｋ10の値が算出され、分割領域に発生する暗電流ノイズの分布を示す近似直線又は近似曲線が求められる。
【００４６】
ステップＳ１０５は、分割領域の各画素における暗電流ノイズ値を算出する処理である。ステップＳ１０４において、暗電流ノイズの分布を示す近似直線又は近似曲線が求められている。画像処理回路４２は、求められた近似直線又は近似曲線に各画素の位置座標を代入することで、対象となる画素における暗電流ノイズ値を算出する。なお、これら値は、例えばバッファメモリ４１に記憶される。なお、算出された暗電流ノイズ値は、求めた画素（詳細には、位置座標）と対応付けて記録される。
【００４７】
ステップＳ１０６は、全ての分割領域に対する暗電流ノイズ値が算出されたか否かを判定する処理である。全ての分割領域に対して、暗電流ノイズ値が算出されている場合には、このステップＳ１０６の判定はＹｅｓとなり、ステップＳ１０７に進む。一方、分割領域のいずれかに対してのみ、暗電流ノイズ値が算出されている場合には、このステップＳ１０６の判定はＮｏとなり、ステップＳ１０４に戻る。この場合、全ての分割領域に含まれる画素における暗電流ノイズ値が算出されるまで、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５の処理が繰り返し実行される。
【００４８】
ステップＳ１０７は、各画素の画素値に対する減算処理である。このステップＳ１０７の処理が実行される場合、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５の処理、つまり有効画素領域の全画素に対する暗電流ノイズ値が算出されている。ＤＦＥ回路３７は、これら暗電流ノイズ値を用いて入力された画像信号を補正する。つまり、各画素の画素値から、対応する暗電流ノイズ値を減算する。これにより、暗電流ノイズが除去された画像信号となる。
【００４９】
ステップＳ１０８は、欠陥補正処理を実行する処理である。ＤＦＥ回路３７は、暗電流ノイズが除去された画像信号に対する欠陥補正処理を実行する。例えば、画像信号に基づく各画素の画素値のうち、予め設定された閾値を超過する画素値となる画素を欠陥画素として特定する。また、ＤＦＥ回路３７は、内蔵メモリ５３に記憶された位置情報を読み出すことにより、有効画素領域２１における遮光画素を欠陥画素として特定する。そして、ＤＦＥ回路３７は、欠陥画素として特定された画素に対して欠陥補正処理を実行する。この欠陥補正処理としては、遮光画素がベイヤー配列におけるＧ色画素の位置に配置されている場合には、遮光画素に近接するＧ色の画素の画素値の平均を求めて遮光画素の画素値とする、又は近接するＧ色の画素のいずれかの画素値を、そのまま遮光画素の画素値とするなどの方法が挙げられる。なお、この欠陥補正処理が施された画像信号は、バッファメモリ４１にＲＡＷデータとして記録される。
【００５０】
ステップＳ１０９は、画像処理を実行する処理である。画像処理回路４２は、バッファメモリ４１に記憶されたＲＡＷデータに対して、ホワイトバランス処理、色補間処理部、輪郭補償処理、ガンマ処理などの画像処理を施す。画像処理回路４２は、これら処理の後、予め設定された圧縮率を用いた圧縮符号化処理を行い、例えばＪＰＥＧ方式の圧縮画像データを生成する。また、この他に、解像度変更処理を行うことによってサムネイル画像データを生成する。
【００５１】
ステップＳ１１０は、画像ファイルを記録する処理である。ＣＰＵ５１は、ステップＳ１０９により生成された圧縮画像データやサムネイル画像データの他に、撮影条件を示す情報やカメラ機種などの情報をまとめた画像ファイルを記憶媒体４５に書き込む。この処理が終了することで、１回の撮影が終了する。
【００５２】
本発明においては、有効画素領域に遮光画素を離散的に配置していることから、撮影時に、画像データと暗電流ノイズの値とを同時に取得することができる。また、取得された暗電流ノイズの値と遮光画素の位置座標とを用いてフィッティング演算を行うことで、暗電流ノイズの分布状態を示す近似直線や近似曲線を求めることが可能となり、結果として、各画素の暗電流ノイズの値を算出することができる。これによれば、従来のように、被写体光を受光することで撮影を行う本撮影の前後に、被写体光を遮光して撮影を行う遮光撮影を行わずに済む。これによれば、本撮影に対するタイムラグの発生や、連続して本撮影を行うことができないなどの欠点を解消することができる。また、本発明においては、画像データと暗電流ノイズの値とを同一の環境下で取得することができるので、撮影により得られる画像データから暗電流ノイズを適切に除去することが可能となる。
【００５３】
また、複数回の露光により生成される撮像素子の場合には、露光時の露光範囲に合わせて、分割領域を設定している。つまり、複数の露光により生成される撮像素子においては、それぞれの露光における露光範囲毎に受光特性や出力特性などの特性が異なってしまう場合がある。このような露光範囲毎に特性が異なってしまうと、例えば単一色の壁などを撮像することで得られる画像においては、隣り合う露光範囲の境界の画素の画素値は、その特性の違いに起因した段差が生じてしまうことになる。このため、各露光範囲を分割領域として設定することで、各分割領域における暗電流ノイズの分布状態を把握することができ、結果的に暗電流ノイズを適切に除去することができる。これによれば、上述した隣り合う露光範囲の境界における段差の発生を抑止し、且つ暗電流ノイズを適切に除去した画像データを取得することが可能となる。
【００５４】
さらに、カラーフィルタアレイ２９における遮光フィルタ２９ｄの配置例として、撮像素子１６の有効画素領域２１の画素数が、ｘ方向６０００×４０００の計２４Ｍｐｉｘｅｌとなる場合に、ｘ方向及びｙ方向にそれぞれ１２画素間隔で配置される例を取り上げている。遮光フィルタ２９ｄをこのように配置することで、例えばスルー画像の表示（所謂ライブビュー表示）や動画撮影時に用いる間引き処理において遮光画素以外の画素を用いることができるので、結果的に画像信号を高速読み出しすることができる。
【００５５】
本実施形態では、複数回の露光を行う際の各露光範囲に合わせた分割領域を設定しているが、これに限定する必要はない。図６に示すように、例えば有効画素領域２１の周端部の領域６１に配置される画素の特性と、中心近傍の領域６２に配置される画素の特性とは異なる場合があることから、このような場合には、有効画素領域２１の中心近傍の領域と、有効画素領域２１の周端部の領域との２つ領域から設定することも可能である。
【００５６】
また、デジタルカメラ１０に取り付けられた撮像素子１６の周辺の環境条件によっては、有効画素領域２１に含まれる一部の画素と、残りの画素とが異なる特性となる場合がある。なお、撮像素子１６の周辺の環境条件としては、例えば撮像素子１６周辺の環境温度が挙げられる。この場合、撮像素子１６、或いはその周辺となる箇所に温度センサを設け、この温度センサにより検出される環境温度に応じて、分割領域を設定することも可能である。
【００５７】
本実施形態では、カラーフィルタアレイ２９におけるＲ色のカラーフィルタ２９ａ、Ｇ色のカラーフィルタ２９ｂ、Ｂ色のカラーフィルタ２９ｃの各色カラーフィルタをベイヤー配列により配列した場合を例に挙げているが、これに限定される必要はない。
【００５８】
本実施形態では、ベイヤー配列されたカラーフィルタアレイ２９のＧ色のカラーフィルタ２９ｂが配置される箇所に遮光フィルタ２９ｄを配置し、また、この遮光フィルタ２９ｄをｘ方向、及びｙ方向にそれぞれ１２画素おきに配置した場合について説明しているが、これに限定される必要はなく、１２画素置き以外の間隔で配置する、または近接する遮光フィルタ間の間隔をそれぞれ異なる画素数としてもよい。また、この他に、隣り合う少なくとも２つ以上のフィルタをそれぞれ遮光フィルタとしてもよい。また、この他に、遮光フィルタ２９ｄは、Ｇ色のカラーフィルタ２９ｂが配置される位置の他に、Ｒ色のカラーフィルタ２９ａ又はＢ色のカラーフィルタ２９ｃが配置される位置に配置してもよい。さらに、遮光画素は、例えば隣り合う分割領域の境界近傍に対しては、他の箇所よりも多く配置することも可能である。
【００５９】
本実施形態では、１つの撮像素子に用いられるカラーフィルタアレイに遮光フィルタを用いた場合について説明しているが、これに限定される必要はなく、例えば、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の画像データを個別に取得する３つの撮像素子を備えている場合には、いずれかの撮像素子に用いられるカラーフィルタアレイに、上述した遮光画素を配置することも可能である。
【００６０】
本実施形態では、ベイヤー配列されたフィルタアレイのＧ色のカラーフィルタ２９ｂが配置される位置に遮光フィルタ２９ｄを配置することで遮光画素を形成しているが、これに限定される必要はなく、遮光フィルタの代わりに、図７に示すように、受光素子２６の上面に位置する遮光膜２８の開口部分（図中符号６６）の上方、或いは開口部分６６自体を被覆部材６５により遮蔽してもよい。
【００６１】
また、図示は省略するが、例えば遮光膜２８に形成される開口部分６６や、受光素子２７の上面などに遮光用のシャッタを設けた撮像素子や、カラーフィルタアレイの代わりに、Ｇ色、Ｂ色、及びＢＫ（黒）色のいずれかの色を表示することが可能な液晶パネルやＥＬパネルを用いた撮像素子を用いることも可能である。なお、液晶パネルやＥＬパネルを用いる場合には、これらパネルが組み込まれた撮像素子の他に、これらパネルと、カラーフィルタアレイを備えていない撮像素子とを個別に配置することも可能である。
【００６２】
例えば受光素子２６の上面にシャッタを設ける場合には、撮影時の撮影モードや撮影条件によって、遮光画素となる画素の位置を変更できるようにしてもよい。この場合、長時間露光を用いた撮影を行う場合には、有効画素領域２１に含まれる画素のいずれかが遮光画素となるように、一部のシャッタを閉じるように制御し、長時間露光よりも短い露光時間からなる撮影を行う場合には、遮光画素を配置しないように、全てのシャッタを開放すればよい。
【００６３】
本実施形態では、有効画素領域２１のみが形成された撮像素子１６について説明しているが、これに限定される必要はなく、図８に示すように、有効画素領域７１の周縁部に、被写体光が遮光される遮光画素からなる遮光画素領域７２，７３が配置されている撮像素子１６であっても良い。この場合、有効画素領域２１を露光範囲にあわせて、つまり図に示す直線Ｌ１及びＬ２によって分割することで分割領域を設定する。左方の分割領域については遮光画素領域７２が隣接していることから、遮光画素領域の近傍となる分割領域７４と、それ以外の分割領域７５との２つの領域に分割設定する。同様にして、右方の分割領域については遮光画素領域７３が隣接していることから、遮光画素領域の近傍となる分割領域７６と、それ以外の分割領域７７との２つの領域に分割設定する。この場合、遮光画素領域７２に隣り合う分割領域７４に対しては、遮光画素領域７２に含まれる画素の画素値を用いて、遮光画素領域７３に隣り合う分割領域７５に対しては、遮光画素領域７３に含まれる画素の画素値を用いて、それぞれ暗電流ノイズ除去を行い、それ以外の分割領域７５，７７，７８に対しては、本発明のノイズ除去処理を行うことも可能である。
【００６４】
本発明においては、デジタルカメラを例に取り上げたが、カメラ機能を有する携帯電話機や、携帯型ゲーム機器などの携帯型端末機に用いることも可能である。また、この他に、図１に示すノイズ補正部３８、欠陥補正部３９、設定部５５の機能や、図５のフローチャートの処理を行う機能を有する画像処理装置であってもよい。この場合、画像処理装置においては、ＲＡＷデータに対する画像処理を実行することになるが、ＲＡＷデータの付帯情報として、遮光画素の位置情報を付加しておけばよい。
【００６５】
また、この他に、図１に示すノイズ補正部３８、欠陥補正部３９、設定部５５の機能や、図５のフローチャートの処理を実行するためのプログラムであってもよい。なお、このプログラムは、メモリカード、光学ディスク、磁気ディスクなどのコンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されていることが好ましい。この場合には、このプログラムをコンピュータにインストールすることで、コンピュータを画像処理装置として用いることが可能となる。
【符号の説明】
【００６６】
１０…デジタルカメラ、１６…撮像素子、３７…ＤＦＥ回路、３８…ノイズ補正部、３９…欠陥補正部、４１…バッファメモリ、４２…画像処理回路、５１…ＣＰＵ、５５…設定部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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