(57)【要約】【課題】映像信号から明時ＦＰＮを除去し、精度の高い映像信号を得る。【解決手段】暗時ＦＰＮ取得処理時に、フレームメモリ回路２１は、遮光時の映像信号の信号値を加算平均して画素毎に蓄積する。また、明時ＦＰＮ取得処理時に、フレームメモリ回路２４は、均一光の映像信号から遮光時の信号値を減算した結果を加算平均し、均一光の信号値として画素毎に蓄積し、制御部は、蓄積された均一光の信号値を画像全体で加算平均して信号レベルｓ2の信号値をメモリ２５に蓄積する。そして、ＦＰＮ除去処理時に、乗算器２７は、入力映像の映像信号の信号値から遮光時の信号値を減算した結果と、信号レベルｓ2の信号値を均一光の信号値で除算した結果とを乗算する。これにより、映像信号から暗時ＦＰＮ及び明時ＦＰＮの両方が除去された真の信号値ｓを得ることができ、映像信号の信号レベルに依存した明時ＦＰＮを映像信号から除去することができる。【選択図】図２
2015100099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射された光の光量を電気の映像信号に変換する撮像素子、及び前記撮像素子により出力された映像信号から固定パターンノイズを除去する固定パターンノイズ除去回路を備えた撮像装置において、
前記固定パターンノイズ除去回路は、
遮光時の映像信号の信号値を、前記撮像素子の画素毎に蓄積する第１のメモリと、
均一光の映像信号の信号値から前記遮光時の映像信号の信号値を減算した減算結果の信号値を、均一光の信号値として前記画素毎に蓄積する第２のメモリと、
前記均一光の信号値における全画素の平均値を、全画素における均一光の信号レベルの信号値として蓄積する第３のメモリと、
入力映像の映像信号の信号値から前記第１のメモリに蓄積された遮光時の映像信号の信号値を減算する減算器と、
前記第３のメモリに蓄積された均一光の信号レベルの信号値を、前記第２のメモリに蓄積された均一光の信号値で除算する除算器と、
前記減算器による減算結果を、前記除算器による除算結果に乗算し、前記乗算の結果を、前記入力映像の映像信号から固定パターンノイズを除去した信号として出力する乗算器と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
入射された光の光量を電気の映像信号に変換する撮像素子、及び前記撮像素子により出力された映像信号から固定パターンノイズを除去する固定パターンノイズ除去回路を備えた撮像装置において、
前記固定パターンノイズ除去回路は、
遮光時の映像信号の信号値を、前記撮像素子の画素毎に蓄積する第１のメモリと、
均一光の映像信号の信号値から前記遮光時の映像信号の信号値を減算した減算結果の信号値を、均一光の信号値として前記画素毎に蓄積する第２のメモリと、
前記均一光の信号値における全画素の平均値を、全画素における均一光の信号レベルの信号値として蓄積する第３のメモリと、を備え、
前記第２のメモリは、さらに、前記第３のメモリに蓄積された均一光の信号レベルの信号値を前記均一光の信号値で除算した結果を、画素毎に蓄積し、
前記固定パターンノイズ除去回路は、さらに、入力映像の映像信号の信号値から前記第１のメモリに蓄積された遮光時の映像信号の信号値を減算する減算器と、
前記減算器による減算結果を、前記第２のメモリに蓄積された除算結果に乗算し、前記乗算の結果を、前記入力映像の映像信号から固定パターンノイズを除去した信号として出力する乗算器と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
入射された光の光量を電気の映像信号に変換する撮像素子、及び前記撮像素子により出力された映像信号から固定パターンノイズを除去する固定パターンノイズ除去回路を備えた撮像装置において、
前記固定パターンノイズ除去回路は、
遮光時の映像信号の信号値を、前記撮像素子の画素毎に蓄積する第１のメモリと、
均一光の映像信号の信号値から前記遮光時の映像信号の信号値を減算した減算結果の信号値を、前記画素毎の均一光の信号値とし、前記均一光の信号値における全画素の平均値を、全画素における均一光の信号レベルの信号値として、前記均一光の信号レベルの信号値を前記均一光の信号値で除算した結果を、画素毎に蓄積する第４のメモリと、
入力映像の映像信号の信号値から前記第１のメモリに蓄積された遮光時の映像信号の信号値を減算する減算器と、
前記減算器による減算結果を、前記第４のメモリに蓄積された除算結果に乗算し、前記乗算の結果を、前記入力映像の映像信号から固定パターンノイズを除去した信号として出力する乗算器と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の撮像装置において、
前記第３のメモリは、
画素毎に、当該画素を中心とした所定領域についての前記第２のメモリに蓄積された均一光の信号値における平均値を、均一光の信号レベルの信号値として蓄積する、ことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載の撮像装置において、
前記第３のメモリは、
全画素の領域を分割した所定の分割領域毎に、前記第２のメモリに蓄積された均一光の信号値における前記分割領域の平均値を、均一光の信号レベルの信号値として蓄積する、ことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項１または２に記載の撮像装置において、
前記第３のメモリは、
全画素の領域を分割した所定の分割領域毎に、前記第２のメモリに蓄積された均一光の信号値における前記分割領域の平均値が算出され、画素毎に、隣接する所定数の前記分割領域の平均値が線形補間された信号値を、均一光の信号レベルの信号値として蓄積する、ことを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
入射された光の光量を電気の映像信号に変換する撮像素子、及び前記撮像素子により出力された映像信号から固定パターンノイズを除去する固定パターンノイズ除去回路を備えた撮像装置における固定パターンノイズ除去方法において、
遮光時の映像信号の信号値を、前記撮像素子の画素毎に第１のメモリに蓄積する第１のステップと、
均一光の映像信号の信号値から前記遮光時の映像信号の信号値を減算し、前記減算の結果の信号値を、均一光の信号値として画素毎に第２のメモリに蓄積する第２のステップと、
前記均一光の信号値における全画素の平均値を、全画素における均一光の信号レベルの信号値として第３のメモリに蓄積する第３のステップと、
入力映像の映像信号の信号値から前記第１のメモリに蓄積された遮光時の映像信号の信号値を減算する第４のステップと、
前記第３のメモリに蓄積された均一光の信号レベルの信号値を、前記第２のメモリに蓄積された均一光の信号値で除算する第５のステップと、
前記第４のステップによる減算結果を、前記第５のステップによる除算結果に乗算し、前記乗算の結果を、前記入力映像の映像信号から固定パターンノイズを除去した信号として出力する第６のステップと、を有することを特徴とする固定パターンノイズ除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像技術に関し、特に、映像信号に含まれる映像信号レベルに依存した乗算性の固定パターンノイズを除去する撮像装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、撮像素子から出力される映像信号に含まれるノイズには、時間変動するランダムノイズと、時間変動しない固定パターンノイズ（以下、「ＦＰＮ」という。）の２種類がある。これらのノイズは撮像素子において生じるものである。一般的なＦＰＮは撮像素子への光の入射量によらず一定であるが、実際の撮像素子では、光の入射に伴って生じるＦＰＮ（以下、「明時ＦＰＮ」という。）と、光の入射量に依存せず遮光時にも存在するＦＰＮ（以下、「暗時ＦＰＮ」という。）とが存在している。
【０００３】
前者のランダムノイズは規則性が無いため、解像度及び画質が劣化しない状態で映像信号上のノイズを抑圧することは難しく、これを改善するためには、撮像素子そのものの性能を改善することが必要となる。
【０００４】
一方、後者のＦＰＮは規則性があるため、その規則性に基づく信号処理により、ノイズを除去または抑圧することができる。一般的な暗時ＦＰＮについては、特許文献１のように、遮光時における映像信号の複数フレームを加算平均してフレームメモリに記憶し、その加算平均値を映像信号から減算することにより、そのノイズを除去または抑圧することができる。この場合、加算平均値を算出することにより、ランダムノイズ成分が抑圧されるので、フレームメモリには暗時ＦＰＮ成分のみが記憶される。
【０００５】
明時ＦＰＮについては、撮像素子への光の入射に依存するため、特許文献２のように、撮像素子の撮像面に均一な光を照射した状態の映像信号をフレームメモリに記憶し、映像信号から減算する等により、そのノイズを抑圧することができる（以下、第１の明時ＦＰＮ除去手法という。）。暗時ＦＰＮと同様に、フレームメモリに記憶する際に加算平均値を算出することにより、ランダムノイズ成分が抑圧される。
【０００６】
このように、従来の撮像装置のＦＰＮ除去処理では、映像信号から暗時ＦＰＮ及び明時ＦＰＮを減算することにより、ＦＰＮを除去する。つまり、従来の撮像装置に備えたＦＰＮ除去回路は、遮光時における映像信号の複数フレームを加算平均し、その加算平均値を暗時ＦＰＮとしてフレームメモリに記憶すると共に、撮像素子の撮像面に均一な光を照射した状態で映像信号の複数フレームを加算平均し、その加算平均値を明時ＦＰＮとしてフレームメモリに記憶する。そして、ＦＰＮ除去回路は、映像信号から、フレームメモリに記憶した暗時ＦＰＮ及び明時ＦＰＮを減算する。
【０００７】
また、特許文献３のように、輝度により変化する明時ＦＰＮを複数のフレームメモリに記憶し、撮像素子からの信号値に応じて適切なフレームメモリを選択して明時ＦＰＮを抑圧する手法も提案されている（以下、第２の明時ＦＰＮ除去手法という。）。具体的には、最初に撮像素子の撮像面に低輝度の均一な光を照射した状態で映像信号の複数フレームを加算平均して第１のフレームメモリに記憶し、次に撮像素子の撮像面に高輝度の均一な光を照射した状態で映像信号の複数フレームを加算平均して第２のフレームメモリに記憶し、映像信号の信号値に応じていずれかのフレームメモリを選択して、フレームメモリに記憶された値を映像信号から減算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１７７８９１号公報
【特許文献２】特開平５−３０３５０号公報
【特許文献３】特開２００６−６０２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、撮像装置の撮像素子により出力される映像信号について、暗時ＦＰＮ成分及び明時ＦＰＮ成分を含む映像信号の信号値Ｉ（ｓ）は以下の式で表される。尚、ここではランダムノイズは考慮しないものとする。
【数１】
2015100099.tif 000003
ｓはオフセットを含まない真の信号値、ｎ1は暗時ＦＰＮ成分、ｄ1は黒のオフセットレベル、Ｎ2（ｓ）は明時ＦＰＮ成分である。
【００１０】
つまり、映像信号から除去されるべき明時ＦＰＮ成分は、前記式（１）の右辺の第４項Ｎ2（ｓ）であり、映像信号の真の信号レベルｓの値に依存する関数となる。
【００１１】
前記式（１）を変形すると、以下の式が得られる。
【数２】
2015100099.tif 000004
【００１２】
従来の撮像装置において、前述の第１の明時ＦＰＮ除去手法（特許文献２の手法）では、撮像素子の撮像面に信号レベルｓ2の均一な光を照射した状態での加算平均値を明時ＦＰＮとみなすことにした。しかし、明時ＦＰＮは、映像信号の信号レベルｓに応じて変化することから、映像信号の真の信号レベルｓと均一光の信号レベルｓ2との間の差が大きくなると、明時ＦＰＮを除去する効果が薄れてしまい、黒のオフセットレベルには逆にＦＰＮが加算されてしまうという問題があった。
【００１３】
また、前述の第２の明時ＦＰＮ除去手法（特許文献３の手法）では、２種類の明るさの均一光に対応した複数のフレームメモリを準備し、前記式（２）において映像信号の信号値Ｉ（ｓ）に応じて適切なフレームメモリを選択して明時ＦＰＮを補正するようにした。しかし、この手法では、２種類の明るさにしか対応できず、様々な明るさに対応するためには、多数のフレームメモリを準備しなければならない。また、明時ＦＰＮは、映像信号の画素毎の真の信号レベルｓに応じて変化するものであり、映像信号の信号値Ｉ（ｓ）自体に明時ＦＰＮが含まれている場合は、真の信号レベルｓが不明であることから、真の信号レベルｓに応じた正しい明時ＦＰＮを得ることができず、逆にこの補正処理がノイズの発生源となり得るという問題があった。
【００１４】
このように、明時ＦＰＮは映像信号の真の信号レベルｓに依存するものであるが、従来の撮像装置では、映像信号の真の信号レベルｓに依存した明時ＦＰＮを除去することができず、精度の高い映像信号の信号値を算出することができなかった。
【００１５】
そこで、本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、映像信号から明時ＦＰＮを除去する際に、精度の高い映像信号を得ることが可能な撮像装置及び固定パターンノイズ除去方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するために、本発明による撮像装置は、入射された光の光量を電気の映像信号に変換する撮像素子、及び前記撮像素子により出力された映像信号から固定パターンノイズを除去する固定パターンノイズ除去回路を備えた撮像装置において、前記固定パターンノイズ除去回路が、遮光時の映像信号の信号値を、前記撮像素子の画素毎に蓄積する第１のメモリと、均一光の映像信号の信号値から前記遮光時の映像信号の信号値を減算した減算結果の信号値を、均一光の信号値として前記画素毎に蓄積する第２のメモリと、前記均一光の信号値における全画素の平均値を、全画素における均一光の信号レベルの信号値として蓄積する第３のメモリと、入力映像の映像信号の信号値から前記第１のメモリに蓄積された遮光時の映像信号の信号値を減算する減算器と、前記第３のメモリに蓄積された均一光の信号レベルの信号値を、前記第２のメモリに蓄積された均一光の信号値で除算する除算器と、前記減算器による減算結果を、前記除算器による除算結果に乗算し、前記乗算の結果を、前記入力映像の映像信号から固定パターンノイズを除去した信号として出力する乗算器と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明による撮像装置は、入射された光の光量を電気の映像信号に変換する撮像素子、及び前記撮像素子により出力された映像信号から固定パターンノイズを除去する固定パターンノイズ除去回路を備えた撮像装置において、前記固定パターンノイズ除去回路が、遮光時の映像信号の信号値を、前記撮像素子の画素毎に蓄積する第１のメモリと、均一光の映像信号の信号値から前記遮光時の映像信号の信号値を減算した減算結果の信号値を、均一光の信号値として前記画素毎に蓄積する第２のメモリと、前記均一光の信号値における全画素の平均値を、全画素における均一光の信号レベルの信号値として蓄積する第３のメモリと、を備え、前記第２のメモリが、さらに、前記第３のメモリに蓄積された均一光の信号レベルの信号値を前記均一光の信号値で除算した結果を、画素毎に蓄積し、前記固定パターンノイズ除去回路が、さらに、入力映像の映像信号の信号値から前記第１のメモリに蓄積された遮光時の映像信号の信号値を減算する減算器と、前記減算器による減算結果を、前記第２のメモリに蓄積された除算結果に乗算し、前記乗算の結果を、前記入力映像の映像信号から固定パターンノイズを除去した信号として出力する乗算器と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明による撮像装置は、入射された光の光量を電気の映像信号に変換する撮像素子、及び前記撮像素子により出力された映像信号から固定パターンノイズを除去する固定パターンノイズ除去回路を備えた撮像装置において、前記固定パターンノイズ除去回路が、遮光時の映像信号の信号値を、前記撮像素子の画素毎に蓄積する第１のメモリと、均一光の映像信号の信号値から前記遮光時の映像信号の信号値を減算した減算結果の信号値を、前記画素毎の均一光の信号値とし、前記均一光の信号値における全画素の平均値を、全画素における均一光の信号レベルの信号値として、前記均一光の信号レベルの信号値を前記均一光の信号値で除算した結果を、画素毎に蓄積する第４のメモリと、入力映像の映像信号の信号値から前記第１のメモリに蓄積された遮光時の映像信号の信号値を減算する減算器と、前記減算器による減算結果を、前記第４のメモリに蓄積された除算結果に乗算し、前記乗算の結果を、前記入力映像の映像信号から固定パターンノイズを除去した信号として出力する乗算器と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明による撮像装置は、前記第３のメモリが、画素毎に、当該画素を中心とした所定領域についての前記第２のメモリに蓄積された均一光の信号値における平均値を、均一光の信号レベルの信号値として蓄積する、ことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明による撮像装置は、前記第３のメモリが、全画素の領域を分割した所定の分割領域毎に、前記第２のメモリに蓄積された均一光の信号値における前記分割領域の平均値を、均一光の信号レベルの信号値として蓄積する、ことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明による撮像装置は、前記第３のメモリが、全画素の領域を分割した所定の分割領域毎に、前記第２のメモリに蓄積された均一光の信号値における前記分割領域の平均値が算出され、画素毎に、隣接する所定数の前記分割領域の平均値が線形補間された信号値を、均一光の信号レベルの信号値として蓄積する、ことを特徴とする。
【００２２】
さらに、本発明による固定パターンノイズ除去方法は、入射された光の光量を電気の映像信号に変換する撮像素子、及び前記撮像素子により出力された映像信号から固定パターンノイズを除去する固定パターンノイズ除去回路を備えた撮像装置における固定パターンノイズ除去方法において、遮光時の映像信号の信号値を、前記撮像素子の画素毎に第１のメモリに蓄積する第１のステップと、均一光の映像信号の信号値から前記遮光時の映像信号の信号値を減算し、前記減算の結果の信号値を、均一光の信号値として画素毎に第２のメモリに蓄積する第２のステップと、前記均一光の信号値における全画素の平均値を、全画素における均一光の信号レベルの信号値として第３のメモリに蓄積する第３のステップと、入力映像の映像信号の信号値から前記第１のメモリに蓄積された遮光時の映像信号の信号値を減算する第４のステップと、前記第３のメモリに蓄積された均一光の信号レベルの信号値を、前記第２のメモリに蓄積された均一光の信号値で除算する第５のステップと、前記第４のステップによる減算結果を、前記第５のステップによる除算結果に乗算し、前記乗算の結果を、前記入力映像の映像信号から固定パターンノイズを除去した信号として出力する第６のステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、映像信号から暗時ＦＰＮを除去し、さらに映像信号のレベルに依存した明時ＦＰＮを除去することができる。したがって、精度の高い映像信号を得ることができ、撮像装置において、映像信号の高画質化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態による撮像装置の構成を示す概略図である。
【図２】実施例１によるＦＰＮ除去回路の構成を示すブロック図である。
【図３】実施例１によるＦＰＮ除去回路の処理を示すフローチャートである。
【図４】暗時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０１）の詳細を示すフローチャートである。
【図５】明時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０２）の詳細を示すフローチャートである。
【図６】ＦＰＮ除去処理（ステップＳ３０３）の詳細を示すフローチャートである。
【図７】暗時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０１）のデータの流れを示す図である。
【図８】明時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０２）のデータの流れを示す図である。
【図９】ＦＰＮ除去処理（ステップＳ３０３）のデータの流れを示す図である。
【図１０】実施例２によるＦＰＮ除去回路の構成を示すブロック図である。
【図１１】実施例４の明時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０２）において、分割領域毎に信号値ｓ2を算出する処理を説明する図である。
【図１２】実施例５の明時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０２）において、画素毎に線形補間した信号値ｓ2を算出する処理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。
〔本発明の概要〕
まず、本発明の概要について説明する。一般の撮像装置の撮像素子におけるＦＰＮを除去する処理が表された前記式（１）において、明時ＦＰＮが信号値によって比例すると仮定し、均一光の信号値がｓ2のときの明時ＦＰＮをｎ2とおくと、明時ＦＰＮであるＮ２（ｓ）は、以下の式で表される。
【数３】
2015100099.tif 000005
これを前記式（１）に代入して、真の信号レベルｓについて解くと、以下の式を導出することができる。
【数４】
2015100099.tif 000006
前述のとおり、Ｉ（ｓ）は、暗時ＦＰＮ成分及び明時ＦＰＮ成分を含む映像信号の信号値であり、ｓはオフセットを含まない真の信号値、ｎ1は暗時ＦＰＮ成分、ｄ1は黒のオフセットレベル、ｎ2は信号レベルｓ2のときの明時ＦＰＮ成分である。
【００２６】
そこで、撮像装置は、前記式（４）に基づいた２段のＦＰＮ除去回路を備える。１段目のＦＰＮ除去回路は、前記式（４）の｛｝の式に対応したものであり、映像信号の信号値Ｉ（ｓ）から暗時ＦＰＮ成分及び黒のオフセットレベルを除去する回路である。２段目のＦＰＮ除去回路は、前記式（４）の｛｝以外の式に対応したものであり、明時ＦＰＮ成分を除去する回路である。
【００２７】
１段目のＦＰＮ除去回路は、暗時ＦＰＮ等を除去する従来のＦＰＮ除去回路と同じであり、遮光時における映像信号の複数フレームの加算平均値をフレームメモリに予め蓄積しておく。そして、１段目のＦＰＮ除去回路は、入力映像の映像信号の信号値から、フレームメモリに蓄積された信号値を減算し、２段目のＦＰＮ除去回路に出力する。
【００２８】
２段目のＦＰＮ除去回路は、均一光を撮像素子に照射した状態における映像信号の信号値から、１段目のＦＰＮ除去回路に蓄積された信号値を減算し、その減算結果を複数フレームで加算平均した値を、信号レベルｓ2及び明時ＦＰＮ成分ｎ2としてフレームメモリに予め蓄積すると共に、フレームメモリに蓄積した信号値における画像全体の平均値を計算し、その平均値を信号レベルｓ2としてメモリに予め蓄積する。そして、２段目のＦＰＮ除去回路は、除算器及び乗算器を用いて、前記式（４）の｛｝以外の式に対応した演算を行う。
【００２９】
これにより、映像信号から暗時ＦＰＮ及び明時ＦＰＮの両方が除去された真の信号値を得ることができる。従来の撮像装置に備えたＦＰＮ除去回路では、映像信号の信号値から暗時ＦＰＮ及び明時ＦＰＮを減算していたから、映像信号の信号レベルに依存した明時ＦＰＮを映像信号から除去することができなかった。本発明では、明時ＦＰＮの減算処理を行うのではなく、前記式（４）に基づいた乗算処理及び除算処理を行うようにしたから、映像信号の信号レベルに依存した明時ＦＰＮを映像信号から除去することができ、結果として、精度の高い映像信号を得ることが可能となる。
【００３０】
〔撮像装置〕
まず、本発明の実施形態による撮像装置について説明する。図１は、撮像装置の構成を示す概略図である。この撮像装置１は、複数のレンズから構成される光学系１０、光学系１０を介して入射された光の光量を電気信号に変換する撮像素子１１、撮像素子１１により出力された電気信号を増幅する増幅器１２、増幅器１２により増幅された電気信号のアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１３、及び、Ａ／Ｄ変換器１３により出力されたデジタルの映像信号からＦＰＮを除去するＦＰＮ除去回路１４を備えている。
【００３１】
ＦＰＮ除去回路１４は、前記式（４）の演算を行う回路であり、前述のとおり、遮光時の映像信号を入力して暗時ＦＰＮを予め取得し、映像信号から暗時ＦＰＮを除去する１段目のＦＰＮ除去回路と、均一光の映像信号を入力して明時ＦＰＮを予め取得し、暗時ＦＰＮが除去された映像信号から明時ＦＰＮを除去する２段目のＦＰＮ除去回路とにより構成される。
【００３２】
尚、図１に示した撮像装置１の構成は、本発明に直接関連する箇所のみを示しており、例えば、映像信号の補間、階調変換、エッジ強調等を行う調整部、光学系１０に備えた絞りによる露光量を制御する露光制御部、撮像素子１１及びＡ／Ｄ変換器１３の動作タイミングを制御するタイミング制御部等のような、本発明に直接関連しない構成部は省略してある。また、図１は、撮像素子１１がＣＣＤの場合の構成例を示しており、例えば撮像素子１１がＣＭＯＳ撮像素子の場合には、撮像装置１は増幅器１２及びＡ／Ｄ変換器１３を備えていない。
【００３３】
〔実施例１〕
まず、実施例１のＦＰＮ除去回路１４について説明する。図２は、実施例１によるＦＰＮ除去回路１４の構成を示すブロック図である。このＦＰＮ除去回路１４−１は、スイッチ２０，２３、フレームメモリ回路２１，２４、減算器２２、メモリ２５、除算器２６及び乗算器２７を備えている。スイッチ２０、フレームメモリ回路２１及び減算器２２により１段目のＦＰＮ除去回路が構成され、スイッチ２３、フレームメモリ回路２４、メモリ２５、除算器２６及び乗算器２７により２段目のＦＰＮ除去回路が構成される。
【００３４】
（暗時ＦＰＮ取得処理）
図３は、図２に示すＦＰＮ除去回路１４−１の処理を示すフローチャートである。ＦＰＮ除去回路１４−１は、１段目のＦＰＮ除去回路のうちスイッチ２０及びフレームメモリ回路２１により、暗時ＦＰＮ取得処理を行う（ステップＳ３０１）。これにより、フレームメモリ回路２１には、暗時ＦＰＮ成分ｎ1及び黒のオフセットレベルｄ1を含む遮光時の映像信号の信号値（ｎ1＋ｄ1）が蓄積される。
【００３５】
図４は、図３に示した暗時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０１）の詳細を示すフローチャートであり、図７は、図２に示したＦＰＮ除去回路１４−１における暗時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０１）のデータの流れを示す図である。
【００３６】
まず、ＦＰＮ除去回路１４−１の図示しない制御部は、スイッチ２０の入力信号をフレームメモリ回路２１に出力するように、スイッチ２０の接続点ａ１と接続点ａ３とを導通状態にし（図７を参照）、接続点ａ１と接続点ａ２とを非導通状態にする制御信号をスイッチ２０に出力することで、スイッチ２０をセットする（ステップＳ４０１）。
【００３７】
ＦＰＮ除去回路１４−１が遮光時の映像信号を入力すると（ステップＳ４０２）、フレームメモリ回路２１は、遮光時の映像信号をスイッチ２０を介して入力し、画素毎に、遮光時の映像信号の信号値（Ｉ（ｓ）＝ｎ1＋ｄ1）を複数フレームで加算平均して蓄積する（ステップＳ４０３）。
【００３８】
これにより、図７に示すように、遮光時の映像信号の信号値（ｎ1＋ｄ1）が複数フレームにおいて画素毎に加算平均され、その加算平均値（以下、遮光時の映像信号の信号値という。）が撮像素子１１の画素毎にフレームメモリ回路２１に蓄積される。フレームメモリ回路２１に蓄積される遮光時の映像信号の信号値は、暗時ＦＰＮ成分ｎ1及び黒のオフセットレベルｄ1を含む。
【００３９】
尚、ＦＰＮ除去回路１４−１の図示しない制御部は、フレームメモリ回路２１に蓄積された遮光時の映像信号の信号値（ｎ1＋ｄ1）を画像全体（全画素）で加算平均することにより、黒のオフセットレベルｄ1を求めることができる。
【００４０】
（明時ＦＰＮ取得処理）
図２及び図３に戻って、ＦＰＮ除去回路１４−１は、１段目及び２段目のＦＰＮ除去回路のうちスイッチ２０，２３、フレームメモリ回路２１、減算器２２、フレームメモリ回路２４及びメモリ２５により、明時ＦＰＮ取得処理を行う（ステップＳ３０２）。これにより、フレームメモリ回路２４には、均一光における信号レベルｓ2のときの明時ＦＰＮ成分ｎ2及び信号レベルｓ2からなる信号値（ｎ2＋ｓ2）が蓄積され、メモリ２５には、信号レベルｓ2の信号値が蓄積される。
【００４１】
図５は、図３に示した明時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０２）の詳細を示すフローチャートであり、図８は、図２に示したＦＰＮ除去回路１４−１における明時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０２）のデータの流れを示す図である。
【００４２】
まず、ＦＰＮ除去回路１４−１の図示しない制御部は、スイッチ２０の入力信号を減算器２２に出力するように、スイッチ２０の接続点ａ１と接続点ａ２とを導通状態にし（図８を参照）、接続点ａ１と接続点ａ３とを非導通状態にする制御信号をスイッチ２０に出力することで、スイッチ２０をセットすると共に、スイッチ２３の入力信号をフレームメモリ回路２４に出力するように、スイッチ２３の接続点ｂ１と接続点ｂ２とを導通状態にし、接続点ｂ１と接続点ｂ３とを非導通状態にする制御信号をスイッチ２３に出力することで、スイッチ２３をセットする（ステップＳ５０１）。
【００４３】
ＦＰＮ除去回路１４−１が均一光の映像信号を入力すると（ステップＳ５０２）、減算器２２は、均一光の映像信号を、スイッチ２０を介して入力すると共に、フレームメモリ回路２１から遮光時の映像信号の信号値（ｎ1＋ｄ1）を読み出す（ステップＳ５０３）。そして、減算器２２は、均一光の映像信号の信号値（Ｉ（ｓ）＝ｎ1＋ｄ1＋ｎ2＋ｓ2）から遮光時の映像信号の信号値（ｎ1＋ｄ1）を減算する（ステップＳ５０４）。
【００４４】
これにより、均一光における信号レベルｓ2のときの明時ＦＰＮ成分ｎ2及び信号レベルｓ2からなる信号値（ｎ2＋ｓ2）が得られる。尚、均一光の映像信号の信号値がＩ（ｓ）＝ｎ1＋ｄ1＋ｎ2＋ｓ2であるのは、前記式（１）においてｓ＝ｓ2だからである。
【００４５】
フレームメモリ回路２４は、減算器２２による減算結果を、スイッチ２３を介して入力し、減算器２２による減算結果の信号値（ｎ2＋ｓ2）を複数フレームで加算平均して蓄積する（ステップＳ５０５）。
【００４６】
ＦＰＮ除去回路１４−１の図示しない制御部は、フレームメモリ回路２４に蓄積された信号値（ｎ2＋ｓ2）を画像全体（全画素）で加算平均して信号レベルｓ2を求め（ステップＳ５０６）、信号レベルｓ2の信号値をメモリ２５に蓄積する（ステップＳ５０７）。
【００４７】
これにより、図８に示すように、均一光における信号レベルｓ2のときの明時ＦＰＮ成分ｎ2及び信号レベルｓ2からなる信号値（ｎ2＋ｓ2）が、複数フレームにおいて画素毎に加算平均され、その加算平均値が撮像素子１１の画素毎にフレームメモリ回路２４に蓄積される。また、均一光における信号レベルｓ2の信号値がメモリ２５に蓄積される。この場合、均一光における信号レベルｓ2の信号値は、画像全体（全画素）で共通の値となる。
【００４８】
尚、メモリ２５に蓄積される均一光における信号レベルｓ2の信号値は、後述する実施例２においても画像全体（全画素）で共通の値となるが、後述する実施例４では所定領域毎に共通の値となり、後述する実施例３，５では画素毎の値となる。
【００４９】
（ＦＰＮ除去処理）
図２及び図３に戻って、ＦＰＮ除去回路１４−１は、入力映像の映像信号から暗時ＦＰＮ及び明時ＦＰＮを除去するＦＰＮ除去処理を行う（ステップＳ３０３）。これにより、ＦＰＮ除去回路１４−１から、入力映像の映像信号における真の信号値ｓが出力される。
【００５０】
図６は、図３に示したＦＰＮ除去処理（ステップＳ３０３）の詳細を示すフローチャートであり、図９は、図２に示したＦＰＮ除去回路１４−１におけるＦＰＮ除去処理（ステップＳ３０３）のデータの流れを示す図である。
【００５１】
まず、ＦＰＮ除去回路１４−１の図示しない制御部は、スイッチ２０の入力信号を減算器２２に出力するように、スイッチ２０の接続点ａ１と接続点ａ２とを導通状態にし（図９を参照）、接続点ａ１と接続点ａ３とを非導通状態にする制御信号をスイッチ２０に出力することで、スイッチ２０をセットすると共に、スイッチ２３の入力信号を乗算器２７に出力するように、スイッチ２３の接続点ｂ１と接続点ｂ３とを導通状態にし、接続点ｂ１と接続点ｂ２とを非導通状態にする制御信号をスイッチ２３に出力することで、スイッチ２３をセットする（ステップＳ６０１）。
【００５２】
ＦＰＮ除去回路１４−１が映像信号を入力すると（ステップＳ６０２）、減算器２２は、映像信号をスイッチ２０を介して入力すると共に、フレームメモリ回路２１から遮光時の映像信号の信号値（ｎ1＋ｄ1）を読み出す（ステップＳ６０３）。そして、減算器２２は、映像信号の信号値Ｉ（ｓ）から遮光時の映像信号の信号値（ｎ1＋ｄ1）を減算する（ステップＳ６０４）。
【００５３】
これにより、映像信号の信号値Ｉ（ｓ）から、暗時ＦＰＮ成分ｎ1及び黒のオフセットレベルｄ1からなる遮光時の映像信号の信号値（ｎ1＋ｄ1）が減算された信号値（Ｉ（ｓ）−（ｎ1＋ｄ1））が得られる（図９を参照）。
【００５４】
除算器２６は、フレームメモリ回路２４から信号値（ｎ2＋ｓ2）を読み出すと共に（ステップＳ６０５）、メモリ２５から信号レベルｓ2の信号値を読み出す（ステップＳ６０６）。そして、除算器２６は、信号レベルｓ2の信号値を信号値（ｎ2＋ｓ2）で除算する（ステップＳ６０７）。
【００５５】
乗算器２７は、減算器２２からスイッチ２３を介して信号値（Ｉ（ｓ）−（ｎ1＋ｄ1））を入力すると共に、除算器２６から除算結果の信号値（ｓ2／（ｎ2＋ｓ2））を入力し、信号値（Ｉ（ｓ）−（ｎ1＋ｄ1））に除算結果の信号値（ｓ2／（ｎ2＋ｓ2））を乗算する（ステップＳ６０８）。そして、乗算器２７は、乗算結果を映像信号の真の信号値ｓとして出力する（ステップＳ６０９）。
【００５６】
これにより、図９に示すように、暗時ＦＰＮを除去する１段目のＦＰＮ除去回路及び明時ＦＰＮを除去する２段目のＦＰＮ除去回路により、前記式（４）の右辺に示す映像信号の真の信号値ｓが算出され、ＦＰＮ除去回路１４−１から出力される。
【００５７】
以上のように、実施例１のＦＰＮ除去回路１４−１によれば、ステップＳ３０１の暗時ＦＰＮ取得処理時に、フレームメモリ回路２１は、遮光時の映像信号である暗時ＦＰＮ成分ｎ1及び黒のオフセットレベルｄ1からなる信号値（ｎ1＋ｄ1）を画素毎に蓄積するようにした。
【００５８】
そして、ステップＳ３０２の明時ＦＰＮ取得処理時に、減算器２２は、均一光の映像信号の信号値（Ｉ（ｓ）＝ｎ1＋ｄ1＋ｎ2＋ｓ2）から、フレームメモリ回路２１に蓄積された信号値（ｎ1＋ｄ1）を減算し、フレームメモリ回路２４は、その減算結果である、均一光における信号レベルｓ2のときの明時ＦＰＮ成分ｎ2及び信号レベルｓ2からなる信号値（ｎ2＋ｓ2）を画素毎に蓄積するようにした。また、図示しない制御部は、フレームメモリ回路２４に蓄積された信号値（ｎ2＋ｓ2）を画像全体（全画素）で加算平均し、加算平均結果である画像全体（全画素）で共通の信号レベルｓ2の信号値をメモリ２５に蓄積するようにした。
【００５９】
そして、ステップＳ３０３のＦＰＮ除去処理時に、減算器２２は、入力映像の映像信号の信号値Ｉ（ｓ）からフレームメモリ回路２１に蓄積された信号値（ｎ1＋ｄ1）を減算し、除算器２６は、メモリ２５に蓄積された画像全体で共通の信号レベルｓ2の信号値を、フレームメモリ回路２４に蓄積された信号値（ｎ2＋ｓ2）で除算し、乗算器２７は、減算器２２による減算結果の信号値（Ｉ（ｓ）−（ｎ1＋ｄ1））に、除算器２６による除算結果の信号値（ｓ2／（ｎ2＋ｓ2））を乗算するようにした。
【００６０】
これにより、映像信号から暗時ＦＰＮ及び明時ＦＰＮの両方が除去された真の信号値ｓを得ることができる。つまり、明時ＦＰＮの減算処理を行うのではなく、前記式（４）の右辺に示すような乗算処理及び除算処理を行うようにしたから、映像信号の信号レベルに依存した明時ＦＰＮを映像信号から除去することができる。したがって、精度の高い映像信号を得ることができ、撮像装置１において、映像信号の高画質化を図ることができる。
【００６１】
〔実施例２〕
次に、実施例２のＦＰＮ除去回路１４について説明する。実施例２のＦＰＮ除去回路１４は、明時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０２）において、実施例１のＦＰＮ除去処理（ステップＳ３０３）の一部である、信号レベルｓ2の信号値を信号値（ｎ2＋ｓ2）で除算する処理を行い、除算結果を新たなフレームメモリに蓄積する。
【００６２】
図１０は、実施例２によるＦＰＮ除去回路１４の構成を示すブロック図である。このＦＰＮ除去回路１４−２は、スイッチ２０，２３，２８，２９、フレームメモリ回路２１，２４、減算器２２、メモリ２５、除算器２６及び乗算器２７を備えている。スイッチ２０、フレームメモリ回路２１及び減算器２２により１段目のＦＰＮ除去回路が構成され、スイッチ２３，２８，２９、フレームメモリ回路２４、メモリ２５、除算器２６及び乗算器２７により２段目のＦＰＮ除去回路が構成される。
【００６３】
図２に示した実施例１のＦＰＮ除去回路１４−１と図１０に示す実施例２のＦＰＮ除去回路１４−２とを比較すると、ＦＰＮ除去回路１４−１，１４−２共に、スイッチ２０，２３、フレームメモリ回路２１，２４、減算器２２、メモリ２５、除算器２６及び乗算器２７を備えている点で同一であるが、ＦＰＮ除去回路１４−２は、ＦＰＮ除去回路１４−１の構成に加え、さらにスイッチ２８，２９を備えている点で相違する。
【００６４】
（暗時ＦＰＮ取得処理）
ＦＰＮ除去回路１４−２による暗時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０１）は、ＦＰＮ除去回路１４−１と同様であり、図４に示した処理がそのまま適用される。
【００６５】
（明時ＦＰＮ取得処理）
ＦＰＮ除去回路１４−２による明時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０２）は、図５に示した処理に加え、さらに、除算器２６による除算処理及びフレームメモリ回路２４による蓄積処理が追加される。この場合、ＦＰＮ除去回路１４−２の図示しない制御部は、ステップＳ５０１において、減算器２２及びスイッチ２３からの入力信号をフレームメモリ回路２４に出力するように、スイッチ２８の接続点ｃ２と接続点ｃ１とを導通状態にし、接続点ｃ３と接続点ｃ１とを非導通状態にする制御信号をスイッチ２８に出力することで、スイッチ２８をセットする。
【００６６】
ＦＰＮ除去回路１４−２が図５に示した処理を行った後、除算器２６は、メモリ２５から画像全体で共通の信号レベルｓ2の信号値を読み出すと共に、フレームメモリ回路２４から信号値（ｎ2＋ｓ2）を読み出し、信号レベルｓ2の信号値を信号値（ｎ2＋ｓ2）で除算する。この場合、ＦＰＮ除去回路１４−２の図示しない制御部は、フレームメモリ回路２４からの入力信号を除算器２６に出力するように、スイッチ２９の接続点ｅ１と接続点ｅ２とを導通状態にし、接続点ｅ１と接続点ｅ３とを非導通状態にする制御信号をスイッチ２９に出力することで、スイッチ２９をセットする。
【００６７】
フレームメモリ回路２４は、除算器２６による除算結果の信号値（ｓ2／（ｎ2＋ｓ2））を蓄積する。この場合、ＦＰＮ除去回路１４−２の図示しない制御部は、除算器２６からの入力信号をフレームメモリ回路２４に出力するように、スイッチ２８の接続点ｃ３と接続点ｃ１とを導通状態にし、接続点ｃ２と接続点ｃ１とを非導通状態にする制御信号をスイッチ２８に出力することで、スイッチ２８をセットする。
【００６８】
これにより、均一光における信号レベルｓ2を均一光における信号レベルｓ2の明時ＦＰＮ成分ｎ2及び信号レベルｓ2からなる信号値（ｎ2＋ｓ2）で除算した結果が、画素毎にフレームメモリ回路２４に蓄積される。
【００６９】
尚、明時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０２）において、除算器２６による除算処理は、ハードウェアにより実現するのではなく、ソフトウェアにより実現するようにしてもよい。
【００７０】
（ＦＰＮ除去処理）
ＦＰＮ除去回路１４−２によるＦＰＮ除去処理（ステップＳ３０３）では、図６に示したステップＳ６０５〜ステップＳ６０７の代わりに、フレームメモリ回路２４から信号値（ｓ2／（ｎ2＋ｓ2））読み出す処理が行われる。
【００７１】
ＦＰＮ除去回路１４−２が図６に示したステップＳ６０１〜ステップＳ６０４の処理を行った後、乗算器２７は、減算器２２からスイッチ２３を介して信号値（Ｉ（ｓ）−（ｎ1＋ｄ1））を入力すると共に、フレームメモリ回路２４から信号値（ｓ2／（ｎ2＋ｓ2））を読み出す。そして、乗算器２７は、ステップＳ６０８にて、信号値（Ｉ（ｓ）−（ｎ1＋ｄ1））に信号値（ｓ2／（ｎ2＋ｓ2））を乗算し、ステップＳ６０９にて、乗算結果を映像信号の真の信号値ｓとして出力する。この場合、ＦＰＮ除去回路１４−２の図示しない制御部は、フレームメモリ回路２４からの入力信号を乗算器２７に出力するように、スイッチ２９の接続点ｅ１と接続点ｅ３とを導通状態にし、接続点ｅ１と接続点ｅ２とを非導通状態にする制御信号をスイッチ２９に出力することで、スイッチ２９をセットする。
【００７２】
これにより、暗時ＦＰＮを除去する１段目のＦＰＮ除去回路及び明時ＦＰＮを除去する２段目のＦＰＮ除去回路により、前記式（４）の右辺に示す映像信号の真の信号値ｓが算出され、ＦＰＮ除去回路１４−２から出力される。
【００７３】
以上のように、実施例２のＦＰＮ除去回路１４−２によれば、ステップＳ３０２の明時ＦＰＮ取得処理時に、減算器２２、フレームメモリ回路２４及び図示しない制御部は、実施例１のＦＰＮ除去回路１４−１と同様の処理を行い、除算器２６は、メモリ２５に蓄積された画像全体で共通の信号レベルｓ2の信号値を、フレームメモリ回路２４に蓄積された信号値（ｎ2＋ｓ2）で除算し、フレームメモリ回路２４は、除算器２６による除算結果の信号値（ｓ2／（ｎ2＋ｓ2））を画素毎に蓄積するようにした。
【００７４】
そして、ステップＳ３０３のＦＰＮ除去処理時に、減算器２２は、実施例１のＦＰＮ除去回路１４−１と同様の処理を行い、乗算器２７は、減算器２２による減算結果の信号値（Ｉ（ｓ）−（ｎ1＋ｄ1））に、フレームメモリ回路２４に蓄積された信号値（ｓ2／（ｎ2＋ｓ2））を乗算するようにした。
【００７５】
これにより、実施例１のＦＰＮ除去回路１４−１と同様に、精度の高い映像信号を得ることができ、撮像装置１において、映像信号の高画質化を図ることができる。また、ステップＳ３０３のＦＰＮ除去処理時には、除算器２６による除算処理が不要になるから、処理負荷を低減することができ、リアルタイムでの処理を減算器２２及び乗算器２７のみで実現することができ、除算器２６を節約することができる。
【００７６】
〔実施例３〕
次に、実施例３のＦＰＮ除去回路１４について説明する。実施例１，２では、明時ＦＰＮ除去のための均一光にシェーディングがある場合には、画像全体で共通の値として求めた均一光の信号レベルｓ2と局所的な均一光の信号レベルｓ2（局所的な均一光の平均値）との間の差がノイズ源となり得る。そこで、実施例３のＦＰＮ除去回路１４は、明時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０２）において、画素毎に、その画素（注目画素）周辺の局所的な平均値を均一光の信号レベルｓ2として求めることで、均一光のシェーディングを補正した信号レベルｓ2の信号値を蓄積する。
【００７７】
実施例３によるＦＰＮ除去回路１４−３の構成は、図２に示した実施例１の構成または図１０に示した実施例２の構成と同様である。
【００７８】
図２に示した実施例１のＦＰＮ除去回路１４−１及び図１０に示した実施例２のＦＰＮ除去回路１４−２と実施例３のＦＰＮ除去回路１４−３とを比較すると、両者の全体構成は同一であるが、ＦＰＮ除去回路１４−３の制御部は、ＦＰＮ除去回路１４−１，１４−２の制御部とは異なる手法で信号レベルｓ2を求める点で相違する。
【００７９】
（暗時ＦＰＮ取得処理）
ＦＰＮ除去回路１４−３による暗時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０１）は、ＦＰＮ除去回路１４−１，１４−２と同様であり、図４に示した実施例１，２の処理がそのまま適用される。
【００８０】
（明時ＦＰＮ取得処理）
ＦＰＮ除去回路１４−３による明時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０２）では、図５に示したステップＳ５０６の代わりに、周辺の局所的な平均値を算出して画素毎に信号レベルｓ2を求める処理が行われる。
【００８１】
ＦＰＮ除去回路１４−３が図５に示したステップＳ５０１〜ステップＳ５０５の処理を行った後、ＦＰＮ除去回路１４−３の制御部は、移動平均フィルタ等を用いることで、画素毎に、その画素を中心とした所定領域についてフレームメモリ回路２４に蓄積された信号値（ｎ2＋ｓ2）の平均値を算出し、算出した平均値を信号レベルｓ2として求める（ステップＳ５０６）。
【００８２】
そして、ＦＰＮ除去回路１４−３の制御部は、信号レベルｓ2の信号値をメモリ２５に蓄積する（ステップＳ５０７）。
【００８３】
これにより、注目画素を中心とした周辺の局所的な平均値が、信号レベルｓ2の信号値として画素毎にメモリ２５に蓄積される。この場合、均一光における信号レベルｓ2の信号値は、画素毎の値となる。
【００８４】
（ＦＰＮ除去処理）
ＦＰＮ除去回路１４−３によるＦＰＮ除去処理（ステップＳ３０３）では、図６に示したステップＳ６０６の代わりに、画素毎に蓄積された信号レベルｓ2の信号値をメモリ２５から読み出す処理が行われる。
【００８５】
ＦＰＮ除去回路１４−３が図６に示したステップＳ６０１〜ステップＳ６０５の処理を行った後、除算器２６は、メモリ２５から、画素毎に蓄積された信号レベルｓ2の信号値のうち、映像信号の信号値Ｉ（ｓ）の画素に対応する信号レベルｓ2の信号値を読み出す（ステップＳ６０６）。そして、ＦＰＮ除去回路１４−３は、図６に示したステップＳ６０７〜ステップＳ６０９の処理を行う。
【００８６】
尚、ＦＰＮ除去回路１４−３が図１０に示した実施例２の構成と同様の場合には、除算器２６による映像信号の信号値Ｉ（ｓ）の画素に対応する信号レベルｓ2の信号値を読み出す処理は、明時ＦＰＮ取得処理において行われる。
【００８７】
以上のように、実施例３のＦＰＮ除去回路１４−３によれば、ステップＳ３０２の明時ＦＰＮ取得処理時に、制御部は、画素毎に、その画素を中心とした所定領域についてフレームメモリ回路２４に蓄積された信号値（ｎ2＋ｓ2）の平均値を信号レベルｓ2として求め、信号レベルｓ2の信号値をメモリ２５に蓄積するようにした。
【００８８】
これにより、明時ＦＰＮ取得処理において入力する均一光の映像信号にシェーディングが存在する場合であっても、そのシェーディングを補正することができ、信号値ｓ2がノイズ源となることを回避することができる。したがって、実施例１，２よりも精度の高い映像信号を得ることができ、撮像装置１において、映像信号の一層の高画質化を図ることができる。
【００８９】
〔実施例４〕
次に、実施例４のＦＰＮ除去回路１４について説明する。実施例３では、画素毎に均一光の信号レベルｓ2を求める。これに対し、実施例４のＦＰＮ除去回路１４は、明時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０２）において、所定の分割領域毎に均一光の信号レベルｓ2を求める。
【００９０】
実施例４によるＦＰＮ除去回路１４−３の構成は、図２に示した実施例１の構成または図１０に示した実施例２の構成と同様である。
【００９１】
図２に示した実施例１のＦＰＮ除去回路１４−１及び図１０に示した実施例２のＦＰＮ除去回路１４−２と実施例４のＦＰＮ除去回路１４−４とを比較すると、両者の全体構成は同一であるが、ＦＰＮ除去回路１４−４の制御部は、ＦＰＮ除去回路１４−１，１４−２の制御部とは異なる手法で信号レベルｓ2を求める点で相違する。
【００９２】
（暗時ＦＰＮ取得処理）
ＦＰＮ除去回路１４−４による暗時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０１）は、ＦＰＮ除去回路１４−１，１４−２と同様であり、図４に示した実施例１，２の処理がそのまま適用される。
【００９３】
（明時ＦＰＮ取得処理）
ＦＰＮ除去回路１４−４による明時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０２）では、図５に示したステップＳ５０６の代わりに、所定の分割領域毎に平均値を算出してその分割領域毎に信号レベルｓ2を求める処理が行われる。
【００９４】
ＦＰＮ除去回路１４−４が図５に示したステップＳ５０１〜ステップＳ５０５の処理を行った後、ＦＰＮ除去回路１４−４の制御部は、所定の分割領域毎に、その分割領域についてフレームメモリ回路２４に蓄積された信号値（ｎ2＋ｓ2）の平均値を算出し、算出した平均値を信号レベルｓ2として求める（ステップＳ５０６）。
【００９５】
図１１は、実施例４の明時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０２）において、分割領域毎に信号値ｓ2を算出する処理を説明する図である。図１１に示すように、入力映像の画面全体をＮ×Ｍの領域に予め分割しておく。信号レベルｓ2は、Ｎ×Ｍ個の分割領域毎に求められる。Ｎ，Ｍは正の整数である。
【００９６】
そして、ＦＰＮ除去回路１４−４の制御部は、信号レベルｓ2の信号値をメモリ２５に蓄積する（ステップＳ５０７）。
【００９７】
これにより、分割領域毎の平均値が、信号レベルｓ2の信号値としてメモリ２５に蓄積される。この場合、均一光における信号レベルｓ2の信号値は、分割領域毎の値となる。
【００９８】
（ＦＰＮ除去処理）
ＦＰＮ除去回路１４−４によるＦＰＮ除去処理（ステップＳ３０３）では、図６に示したステップＳ６０６の代わりに、分割領域毎に蓄積された信号レベルｓ2の信号値をメモリ２５から読み出す処理が行われる。
【００９９】
ＦＰＮ除去回路１４−４が図６に示したステップＳ６０１〜ステップＳ６０５の処理を行った後、除算器２６は、メモリ２５から、分割領域毎に蓄積された信号レベルｓ2の信号値のうち、映像信号の信号値Ｉ（ｓ）の画素に対応する信号レベルｓ2の信号値を読み出す（ステップＳ６０６）。そして、ＦＰＮ除去回路１４−４は、図６に示したステップＳ６０７〜ステップＳ６０９の処理を行う。
【０１００】
尚、ＦＰＮ除去回路１４−４が図１０に示した実施例２の構成と同様の場合には、除算器２６による映像信号の信号値Ｉ（ｓ）の画素に対応する信号レベルｓ2の信号値を読み出す処理は、明時ＦＰＮ取得処理において行われる。
【０１０１】
以上のように、実施例４のＦＰＮ除去回路１４−４によれば、ステップＳ３０２の明時ＦＰＮ取得処理時に、制御部は、分割領域毎に、フレームメモリ回路２４に蓄積された信号値（ｎ2＋ｓ2）の平均値を信号レベルｓ2として求め、信号レベルｓ2の信号値をメモリ２５に蓄積するようにした。
【０１０２】
これにより、実施例３では画素毎に処理を行うようにしたが、実施例４では画素毎の処理が不要になるから、実施例３よりも処理負荷を低減することができる。つまり、明時ＦＰＮ取得処理において入力する均一光の映像信号にシェーディングが存在する場合であっても、分割領域毎にそのシェーディングを低負荷にて補正することができる。したがって、実施例３よりも低負荷の処理により、実施例１，２よりも精度の高い映像信号を得ることができ、撮像装置１において、映像信号の一層の高画質化を図ることができる。
【０１０３】
〔実施例５〕
次に、実施例５のＦＰＮ除去回路１４について説明する。実施例４では、分割領域毎に、分割領域の平均値を均一光の信号レベルｓ2として求めるようにしたから、分割領域の均一光の信号レベルｓ2は、分割領域の中心座標の値として扱うことができる。このため、分割領域で求めた均一光の信号レベルｓ2（中心座標の値として扱うことが可能な平均値）とその中心座標から外れた位置にある画素の信号レベルｓ2との間の差がノイズ源となり得る。そこで、実施例５のＦＰＮ除去回路１４は、明時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０２）において、画素毎に、近傍の４つの分割領域における中心座標の値（各分割領域の平均値）を線形補間し、均一光の信号レベルｓ2を求める。
【０１０４】
実施例５によるＦＰＮ除去回路１４−５の構成は、実施例４のＦＰＮ除去回路１４−４と同様に、図２に示した実施例１の構成または図１０に示した実施例２の構成と同様である。
【０１０５】
ＦＰＮ除去回路１４−５の構成は、ＦＰＮ除去回路１４−４と同様に、図２に示した実施例１のＦＰＮ除去回路１４−１及び図１０に示した実施例２のＦＰＮ除去回路１４−２と同一であるが、ＦＰＮ除去回路１４−５の制御部は、ＦＰＮ除去回路１４−４の制御部とは異なる手法で信号レベルｓ2を求める点で相違する。
【０１０６】
（暗時ＦＰＮ取得処理）
ＦＰＮ除去回路１４−５による暗時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０１）は、ＦＰＮ除去回路１４−４と同様に、図４に示した実施例１，２の処理がそのまま適用される。
【０１０７】
（明時ＦＰＮ取得処理）
ＦＰＮ除去回路１４−５による明時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０２）では、図５に示したステップＳ５０６の代わりに、近傍の４つの分割領域の平均値を線形補間し、画素毎に信号レベルｓ2を求める処理が行われる。
【０１０８】
ＦＰＮ除去回路１４−５が図５に示したステップＳ５０１〜ステップＳ５０５の処理を行った後、ＦＰＮ除去回路１４−５の制御部は、所定の分割領域毎に、その分割領域についてフレームメモリ回路２４に蓄積された信号値（ｎ2＋ｓ2）の平均値を算出し、その平均値を当該分割領域における中心座標の画素の信号レベルｓ2とし、近傍の隣り合う４つの分割領域の平均値を線形補間することで、画素毎に、中心座標以外の画素の信号レベルｓ2を求める（ステップＳ５０６）。
【０１０９】
図１２は、実施例５の明時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０２）において、画素毎に線形補間した信号値ｓ2を算出する処理を説明する図である。図１１と同様に、入力映像の画面全体をＮ×Ｍの領域に予め分割しておき、１つの分割領域のサイズをＫ×Ｌ画素とし、４つの分割領域の中心座標をそれぞれＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄとする。座標Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに囲まれた座標Ｐが、座標Ａから水平にｘ画素、垂直にｙ画素の位置に存在するものとする。
【０１１０】
ＦＰＮ除去回路１４−５の制御部は、Ｎ×Ｍ個の分割領域について、その分割領域毎に、フレームメモリ回路２４に蓄積された信号値（ｎ2＋ｓ2）の平均値を算出する。そして、制御部は、近傍の４つの分割領域毎に処理を行う。具体的には、その分割領域の平均値をそれぞれｓA，ｓB，ｓC，ｓDとすると、制御部は、線形補間を用いた以下の式により、座標Ｐの画素の信号レベルｓPを求める。
【数５】
2015100099.tif 000007
【０１１１】
尚、Ｎ×Ｍの分割領域のうち、入力映像の画面の四辺に接する分割領域については、制御部は、近傍の隣り合う２つの分割領域毎に、線形補間を用いた式により、座標Ｐの画素の信号レベルｓPを求める。
【０１１２】
そして、ＦＰＮ除去回路１４−５の制御部は、信号レベルｓ2の信号値をメモリ２５に蓄積する（ステップＳ５０７）。
【０１１３】
これにより、近傍の４つの分割領域毎に線形補間された値が、信号レベルｓ2の信号値としてメモリ２５に蓄積される。この場合、均一光における信号レベルｓ2の信号値は、画素毎の値となる。
【０１１４】
（ＦＰＮ除去処理）
ＦＰＮ除去回路１４−５によるＦＰＮ除去処理（ステップＳ３０３）では、図６に示したステップＳ６０６の代わりに、近傍の４つの分割領域毎に線形補間され画素毎に蓄積された信号レベルｓ2の信号値をメモリ２５から読み出す処理が行われる。
【０１１５】
ＦＰＮ除去回路１４−５が図６に示したステップＳ６０１〜ステップＳ６０５の処理を行った後、除算器２６は、メモリ２５から、近傍の４つの分割領域毎に線形補間され画素毎に蓄積された信号レベルｓ2の信号値のうち、映像信号の信号値Ｉ（ｓ）の画素に対応する信号レベルｓ2の信号値を読み出す（ステップＳ６０６）。そして、ＦＰＮ除去回路１４−５は、図６に示したステップＳ６０７〜ステップＳ６０９の処理を行う。
【０１１６】
尚、ＦＰＮ除去回路１４−５が図６に示した実施例２の構成と同様の場合には、除算器２６による映像信号の信号値Ｉ（ｓ）の画素に対応する信号レベルｓ2の信号値を読み出す処理は、明時ＦＰＮ取得処理において行われる。
【０１１７】
以上のように、実施例５のＦＰＮ除去回路１４−５によれば、ステップＳ３０２の明時ＦＰＮ取得処理時に、制御部は、Ｎ×Ｍ個の分割領域について、その分割領域毎に、フレームメモリ回路２４に蓄積された信号値（ｎ2＋ｓ2）の平均値を算出し、近傍の４つの分割領域毎の線形補間を用いた式により、画素毎に、座標Ｐの画素の信号レベルｓ2を求め、信号レベルｓ2の信号値をメモリ２５に蓄積するようにした。
【０１１８】
これにより、分割領域毎に処理を行う実施例４よりも精度の高い映像信号を得ることができ、撮像装置１において、映像信号の一層の高画質化を図ることができる。
【０１１９】
以上、実施例１〜５を挙げて本発明を説明したが、本発明は前記実施例１〜５に限定されるものではなく、その技術思想を逸脱しない範囲で種々変形可能である。例えば、前記実施例１〜５では、撮像装置１に備えたＦＰＮ除去回路１４の暗時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０１）により、遮光時の映像信号の信号値（ｎ1＋ｄ1）がフレームメモリ回路２１に蓄積され、同様に、撮像装置１に備えたＦＰＮ除去回路１４の明時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０２）により、均一光の信号値（ｎ2＋ｓ2）がフレームメモリ回路２４に蓄積され、信号レベルｓ2の信号値がメモリ２５に蓄積されるようにした。これに対し、暗時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０１）及び明時ＦＰＮ取得処理（ステップＳ３０２）を他の装置にて行い、他の装置により算出された遮光時の映像信号の信号値（ｎ1＋ｄ1）、均一光の信号値（ｎ2＋ｓ2）及び信号レベルｓ2の信号値を、撮像装置１のフレームメモリ回路２１、フレームメモリ回路２４及びメモリ２５にそれぞれ蓄積するようにしてもよい。この場合、撮像装置１のＦＰＮ除去回路１４は、ＦＰＮ除去処理（ステップＳ３０３）のみを行う。前記実施例２の場合、他の装置は、信号レベルｓ2の信号値を均一光の信号値（ｎ2＋ｓ2）で除算し、その除算結果の信号値（ｓ2／（ｎ2＋ｓ2））を画素毎に、撮像装置１のフレームメモリ回路２４に蓄積する。
【０１２０】
また、前記実施例５において、ＦＰＮ除去回路１４−５の制御部は、近傍の４つの分割領域毎に線形補間を行うようにしたが、本発明は、処理単位を４つの分割領域に限定するものではなく、近傍の所定数の分割領域毎に処理を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１２１】
１  撮像装置
１０  光学系
１１  撮像素子
１２  増幅器
１３  Ａ／Ｄ変換器
１４  ＦＰＮ除去回路
２０，２３，２８，２９  スイッチ
２１，２４  フレームメモリ回路
２２  減算器
２５  メモリ
２６  除算器
２７  乗算器
【図１】
2015100099.tif 000008
【図２】
2015100099.tif 000009
【図３】
2015100099.tif 000010
【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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【図９】
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【図１０】
2015100099.tif 000017
【図１１】
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【図１２】
2015100099.tif 000019