(57)【要約】【目的】比較的簡単に暗電流補正を行う。【構成】高感度撮像モードが設定されているときには（ステップ３１でＹＥＳ），被写体が暗いと見なせるので，スミアの影響が少ない。このためにスミア信号電荷を除去する処理を停止する（ステップ３２）。スミア信号電荷が除去されないので，ＣＣＤの垂直転送路において発生する，暗電流の原因となる電子と正孔との再結合も平衡状態となっており，暗電流値は一定値となっている。撮像により得られた画像データから一定値である暗電流値が減算されることにより，暗電流補正が行われる（ステップ３３）。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の光電変換素子が配列され，これらの多数の光電変換素子に蓄積された信号電荷が転送路を介して映像信号として出力される固体電子撮像素子，
上記固体電子撮像素子の転送路に蓄積されたスミア信号電荷を除去するスミア信号電荷除去手段，
高感度撮像モードが設定されているかどうかを判定する第１の判定手段，
上記第１の判定手段により高感度撮像モードが設定されていると判定されたことに応じてスミア信号電荷除去処理を停止し，上記第１の判定手段により高感度撮像モードが設定されていないと判定されたことに応じてスミア信号電荷除去処理を行うように上記スミア信号電荷除去手段を制御する制御手段，および
上記第１の判定手段により高感度撮像モードが設定されていると判定されたことに応じて，上記固体電子撮像素子から出力される映像信号から暗電流成分を除去する第１の暗電流除去手段，
を備えた電子カメラの暗電流補正装置。
【請求項２】
上記第１の判定手段により高感度撮像モードが設定されていると判定されたことに応じて，上記固体電子撮像素子から出力される映像信号に含まれる暗電流成分を検出する暗電流検出手段，
上記暗電流検出手段によって検出された暗電流成分が所定のしきい値以上かどうかを判定する第２の判定手段，および
上記第２の判定手段により上記映像信号に含まれる暗電流成分が所定のしきい値以上であると判定されたことに応じて，上記案電流検出手段によって検出された暗電流成分を上記固定電子撮像素子から出力される映像信号から除去する第２の暗電流成分除去手段，
をさらに備えた請求項１に記載の電子カメラの暗電流補正装置。
【請求項３】
多数の光電変換素子が配列され，これらの多数の光電変換素子に蓄積された信号電荷が転送路を介して映像信号として出力される固体電子撮像素子および上記固体電子撮像素子の転送路に蓄積されたスミア信号電荷を除去するスミア信号電荷除去手段を備えた電子カメラにおいて，
高感度撮像モードが設定されているかどうかを判定し，
高感度撮像モードが設定されていると判定されたことに応じてスミア信号電荷除去処理を停止し，上記第１の判定手段により高感度撮像モードが設定されていないと判定されたことに応じてスミア信号電荷除去処理を行うように上記スミア信号電荷除去手段を制御し，
高感度撮像モードが設定されていると判定されたことに応じて，上記固体電子撮像素子から出力される映像信号から暗電流成分を除去する，
電子カメラの暗電流補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
この発明は，電子カメラ（電子スチル・カメラ，ディジタル・スチル・カメラ，ディジタル・ムービ・ビデオ・カメラ，携帯型情報機器にディジタル・カメラの機能を持たせたものを含む）の暗電流補正装置および方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】
ＣＣＤなどの固体電子撮像素子においては，暗電流が発生してしまう。この暗電流によって撮像した画像にノイズが現れることがある。このために，暗電流を補正によって除去することが考えられている（例えば，特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５８−２２０５７６号公報
【０００４】
しかしながら，暗電流を除去するのは煩雑であり，比較的複雑な回路となってしまうことが多い。
【０００５】
【発明の開示】
この発明は，比較的簡単に暗電流を除去することを目的とする。
【０００６】
この発明による電子カメラの暗電流補正装置は，多数の光電変換素子が配列され，これらの多数の光電変換素子に蓄積された信号電荷が転送路を介して映像信号として出力される固体電子撮像素子，上記固体電子撮像素子の転送路に蓄積されたスミア信号電荷を除去するスミア信号電荷除去手段，高感度撮像モードが設定されているかどうかを判定する第１の判定手段，上記第１の判定手段により高感度撮像モードが設定されていると判定されたことに応じてスミア信号電荷除去処理を停止し，上記第１の判定手段により高感度撮像モードが設定されていないと判定されたことに応じてスミア信号電荷除去処理を行うように上記スミア信号電荷除去手段を制御する制御手段，および上記第１の判定手段により高感度撮像モードが設定されていると判定されたことに応じて，上記固体電子撮像素子から出力される映像信号から暗電流成分を除去する第１の暗電流除去手段を備えていることを特徴とする。
【０００７】
この発明は，上記電子カメラの暗電流補正装置に適した方法も提供している。すなわち，この方法は，多数の光電変換素子が配列され，これらの多数の光電変換素子に蓄積された信号電荷が転送路を介して映像信号として出力される固体電子撮像素子および上記固体電子撮像素子の転送路に蓄積されたスミア信号電荷を除去するスミア信号電荷除去手段を備えた電子カメラにおいて，高感度撮像モードが設定されているかどうかを判定し，高感度撮像モードが設定されていると判定されたことに応じてスミア信号電荷除去処理を停止し，上記第１の判定手段により高感度撮像モードが設定されていないと判定されたことに応じてスミア信号電荷除去処理を行うように上記スミア信号電荷除去手段を制御し，高感度撮像モードが設定されていると判定されたことに応じて，上記固体電子撮像素子から出力される映像信号から暗電流成分を除去するものである。
【０００８】
暗電流は，転送路における電子と正孔との再結合により発生する。転送路に生じたスミア信号電荷を除去しない場合には，転送路における電子と正孔との再結合は平衡状態となっており，時間の経過とともに暗電流成分が増加することは少ない。暗電流成分は，固体電子撮像素子から出力されるタイミングに関わらず一定値に収束している。これに対して，転送路に生じたスミア信号電荷を除去すると，転送路における電子と正孔との再結合が続行され，時間の経過とともに暗電流成分が増加することが多い。暗電流成分は，固体電子撮像素子から出力されるタイミングに依存して変化する。
【０００９】
この発明によると，高感度撮像モードが設定されているかどうかが判定される。高感度撮像モードが設定されているかどうかは，ユーザによりモード設定が可能なものであれば，ユーザの設定に応じて判定すればよいし，高感度モードかどうかの検出に応じて高感度撮像モードが設定されているかどうかを判定するものでもよい。たとえば，被写体輝度を検出し，所定の輝度以下であれば，高感度モードが設定されていると判定されよう。
【００１０】
高感度撮像モードが設定されていると，上記固体電子撮像素子の転送路に蓄積されているスミア信号電荷の除去処理は停止されて，上記固体電子撮像素子から画像データが出力される。固体電子撮像素子から出力された映像信号（画像データ）から暗電流成分が除去される。スミア信号電荷の除去処理は停止させられているので，転送路における電子と正孔との再結合は平衡状態に保たれている。したがって，固体電子撮像素子から出力される映像信号に含まれる暗電流成分は，出力タイミングに関わらず一定である。比較的簡単に暗電流成分を除去することができる。
【００１１】
また，高感度モードが設定されているときには，被写体は比較的暗い場合が多い。したがって，スミア信号電荷の量も少ないことが多い。スミア信号電荷による画像の影響も比較的少ないので，スミア信号電荷を除去しなくても比較的高画質の画像を得ることができる。
【００１２】
高感度撮像モードが設定されていないと，上記固体電子撮像素子の転送路に蓄積されているスミア信号電荷の除去処理が行われる。スミア信号電荷が除去されるので，スミア信号電荷の影響により画質が低下してしまうことを未然に防止できる。
【００１３】
上記第１の判定手段により高感度撮像モードが設定されていると判定されたことに応じて，上記固体電子撮像素子から出力される映像信号に含まれる暗電流成分を検出する暗電流検出手段，上記暗電流検出手段によって検出された暗電流成分が所定のしきい値以上かどうかを判定する第２の判定手段，および上記第２の判定手段により上記映像信号に含まれる暗電流成分が所定のしきい値以上であると判定されたことに応じて，上記案電流検出手段によって検出された暗電流成分を上記固定電子撮像素子から出力される映像信号から除去する第２の暗電流成分除去手段をさらに備えるようにしてもよい。
【００１４】
暗電流成分が所定のしきい値以上のときに，暗電流成分の除去処理が行われるので，第２の暗電流成分除去手段の負荷を軽減することができる。
【００１５】
上記第１の暗電流成分除去手段と上記第２の暗電流除去手段とは，同じものであってもよい。
【００１６】
【実施例の説明】
図１は，この発明の実施例を示すもので，ＣＣＤ１０の模式図である。
【００１７】
水平方向および垂直方向に多数のフォトダイオード（光電変換素子）１が配列されている。フォトダイオード１の右側には信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送路３が設けられている。フォトダイオード１と垂直転送路３との間には，フォトダイオード２に蓄積された信号電荷を垂直転送路３にシフトするためのシフト・ゲート２が形成されている。
【００１８】
垂直転送路３の下側には，垂直転送路３から転送されてきた信号電荷を水平方向に転送するための水平転送路４が設けられている。この水平転送路４の左端部には，ダミー画素データとなるダミー信号電荷を付加するダミー付加回路５が形成されている。ダミー付加回路５には，増幅回路６が接続されている。
【００１９】
フォトダイオード２に蓄積された信号電荷は，シフト・ゲート２を介して垂直転送路３に与えられる。信号電荷は，垂直転送路３を垂直方向に転送させられ，水平転送路４に入力する。信号電荷は，水平転送路４を水平方向に転送させられ，ダミー付加回路５においてダミー信号電荷が付加される。ダミー付加回路５においてダミー信号電荷が付加された信号電荷が増幅回路６において増幅されて映像信号として出力される。
【００２０】
高輝度の被写体を撮像すると，フォトダイオード１に蓄積された信号電荷が，隣接する垂直転送路３に漏れることがある（この現象をスミアといい，スミアにより生じる信号電荷をスミア信号電荷ということにする）。スミアにより，ＣＣＤ１から得られる映像信号によって表される画像に縦の光の筋ができることがある。このような光の筋を除去するためにフォトダイオード２に蓄積された信号電荷を垂直転送路３にシフトする前に，垂直転送路３に蓄積されているスミア信号電荷を除去することがある。
【００２１】
図２は，スミア信号電荷を除去する場合のＣＣＤ１０のタイム・チャートである。
【００２２】
１／６０秒周期（１／３０秒周期でもよい）で垂直同期信号ＶＤがＣＣＤ１０に与えられている。ＣＣＤ１０の前方に機械シャッタが設けられており，この機械シャッタは開かれている。１Ｈ（１水平走査期間）周期で，基板掃き出しパルスがＣＣＤ１０に与えられている。フォトダイオードに蓄積された信号電荷が，１Ｈ（１水平走査期間）周期で，掃き出されることとなる。
【００２３】
最後に基板掃き出しパルスがＣＣＤ１０に与えられた時刻Ｔ１からＣＣＤ１０の露光が開始する。時刻Ｔ２となると，機械シャッタが閉じられはじめ，時刻Ｔ３において完全に遮光される。時刻Ｔ１からＴ３の間にＣＣＤ１０に光が入射し，時刻Ｔ１からＴ３の間が露光時間となる。
【００２４】
時刻Ｔ３において機械シャッタが完全に閉じられると，時刻Ｔ４までの間に垂直転送路に高速の垂直転送パルスが与えられる。すると，垂直転送路３に発生していたスミア信号電荷が掃き出されることとなる（スミア掃き出し）。
【００２５】
時刻Ｔ４となると，シフト・ゲート２にタイミング・ゲート・パルスＴＧが与えられる。すると，露光されたことによりフォトダイオード２に蓄積された信号電荷がフォトダイオード２から垂直転送路３にシフトされる。垂直転送路３には垂直転送パルスが与えられ，フォトダイオード２に蓄積されていた信号電荷が垂直転送路３内を垂直方向に転送させられていく。その後，上述したように，ＣＣＤ１０から映像信号して出力される。
【００２６】
図３は，スミア信号電荷を除去しない場合のＣＣＤ１０のタイム・チャートである。
【００２７】
スミア信号電荷を除去しない場合もフォトダイオード２への露光までは，スミア信号電荷を除去する場合と同様である。
【００２８】
スミア信号電荷を除去しない場合は，露光が終了する時刻Ｔ３において，シフト・ゲートにタイミング・ゲート・パルスＴＧが与えられる。すると，時刻Ｔ３において，フォトダイオード２に蓄積されていた信号電荷が垂直転送路３にシフトされる。時刻Ｔ３から垂直転送路３における信号電荷の垂直転送が開始する。
【００２９】
図４は，ＣＣＤ１０の垂直転送路３に蓄積されている信号電荷がリセットされた時点からの経過時間とＣＣＤ１０において生じる暗電流との関係を示している。
【００３０】
暗電流は，電子と正孔との再結合によって信号電荷が生成することにより生じる。垂直転送路３に蓄積されている信号電荷がリセットされた直後（経過時間が０）は，垂直転送路３内に再結合による信号電荷が無いので，暗電流の電流レベルも０である。
【００３１】
垂直転送路３内の信号電荷がリセットされてから，時間が経過するにつれて電子と正孔とが再結合されて生成される信号電荷の量は多くなる。すなわち，リセット時から時間が経過するにつれて暗電流のレベルも大きくなる。
【００３２】
しかしながら，垂直転送路３内の信号電荷がリセットされてから所定の時間ｔが経過すると，垂直転送路３内における電子と正孔との再結合が平衡状態となる。平衡状態となった時間ｔ以降は，時間が経過しても再結合が行われないので，暗電流のレベルは平衡状態となったときのレベルＬの状態が保たれる。
【００３３】
上述したように，垂直転送路３のスミア信号電荷の除去処理が行われると，垂直転送路３の信号電荷がリセットされることとなるから，ＣＣＤ１０から出力される映像信号に含まれる暗電流のレベルはスミア信号電荷の除去処理の時点（図２における時刻Ｔ４の時点。リセット時）からの経過時間に応じて大きくなる。経過時間に応じて暗電流レベルが変わるために，暗電流を除去する処理は比較的煩雑となる。これに対して，垂直転送路３のスミア信号電荷の除去処理が行われないと，ＣＣＤ１０からの映像信号からの出力時点は，垂直転送路３のリセット時（たとえば，前回の撮影において垂直転送路３から信号電荷が転送された時）から時間ｔを経過した以降の時間となるから，ＣＣＤ１０から出力される映像信号に含まれる暗電流のレベルは一定レベルＬとなる。暗電流のレベルは一定であるから，映像信号から暗電流成分を除去することは比較的簡単となる。
【００３４】
この実施例においては，高感度撮像モードが設定されたときには，被写体は比較的暗いからスミア信号電荷の発生量も比較的少ない。得られる画像に対するスミアの影響も少ないから，スミア除去処理は行われない。ＣＣＤ１０から出力される映像信号に含まれる暗電流成分は，一定値となるから，その一定値を映像信号から減算するだけで暗電流の補正ができる。比較的簡単に暗電流補正を実現できる。
【００３５】
これに対して，高感度撮像モードが設定されていないときには，得られる画像に対するスミアの影響を無視できないことが多いことから，スミア除去処理が行われる。さらに，この実施例においては，スミア除去処理が行われた場合には，映像信号に含まれる暗電流成分が検出される。検出された暗電流成分が所定のしきい値レベルＴｈ以上の場合に，映像信号から暗電流成分を除去する補正が行われる。常に暗電流成分を除去する補正が行われるのではなく，所定のしきい値以上の暗電流成分が含まれている場合に，暗電流成分を除去する補正が行われるので，暗電流成分を除去する補正回路の負担が軽減する。
【００３６】
図５は，ディジタル・スチル・カメラの電気的構成を示すブロック図である。
【００３７】
ディジタル・スチル・カメラの全体の動作は，制御装置２５によって統括される。
【００３８】
ディジタル・スチル・カメラには，上述した高感度撮像モードを設定するモード・スイッチ２３が含まれている。このモード・スイッチ２３から出力される高感度撮像モード設定信号は，制御装置２５に入力する。高感度撮像モードが設定されることにより，上述したように，ＣＣＤ１０におけるスミア信号除去処理は停止させられる。また，画像データから所定の暗電流値が減算される暗電流補正が行われる。高感度撮像モードが設定されていないときには，ＣＣＤ１０においてスミア除去処理が行われ，暗電流成分が所定のしきい値以上のときに暗電流値に応じて暗電流を除去する補正が行われる。
【００３９】
ディジタル・スチル・カメラには，駆動回路２１によって開閉が制御される機械シャッタ９が含まれている。機械シャッタ９を通過した光は，ＣＣＤ１０の受光面上に入射する。被写体像を表す光像がＣＣＤ１０の受光面上に結像する。制御装置２５によって制御される駆動回路２２から上述した垂直同期信号ＶＤ，タイミング・ゲート・パルス，垂直転送パルス等の信号が出力されＣＣＤ１０に与えられる。
【００４０】
ＣＣＤ１０から出力される映像信号は，ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路１１において相関二重サンプリング処理が行われる。ＣＤＳ回路１１から出力された映像信号は，アナログ／ディジタル変換回路１２においてディジタル画像データに変換され，暗電流検出回路１３に入力する。
【００４１】
暗電流検出回路１３において，ＣＣＤ１０に含まれるダミー画素付加回路５によって付加されたダミー信号電荷にもとづいて得られるダミー画素データと画像データとの差分とにもとづいて暗電流成分が検出される。検出された暗電流値を示す信号および入力したディジタル画像データが暗電流補正回路１４に入力する。また，検出された暗電流値を示す信号は，制御装置２５にも入力する。
【００４２】
上述したように，高感度撮像モードが設定されているときには，時間の経過に関わらずディジタル画像データに含まれる暗電流成分は一定値とみなせるので，ディジタル画像データから検出された暗電流値を示すデータがＣＣＤ１０からの出力タイミングにかかわらず減算されるように暗電流補正回路１４が制御される。高感度撮像モードが設定されていないときには，時間の経過に応じてディジタル画像データに含まれる暗電流成分が変化するので，順次暗電流値検出が行われ，検出された暗電流値がその都度ディジタル画像データから減算されるように暗電流補正回路１４が制御される。検出された暗電流値がその都度ディジタル画像データから減算されて暗電流補正が行われると，暗電流補正回路１４の負担が大きくなるので，この実施例においては，検出された暗電流値が所定値Ｔｈ以上の場合に暗電流補正が行われるように，暗電流補正回路１４が制御される。暗電流補正回路１４の負担が軽減される。
【００４３】
暗電流補正回路１４によって補正されたディジタル画像データは，ガンマ補正回路１５においてガンマ補正される。ガンマ補正されたディジタル画像データが色バランス調整回路１６において色バランス調整される。
【００４４】
色バランス調整された画像データが表示制御回路１７に与えられることにより，表示装置１８の表示画面上に，撮像により得られた画像が表示される。
【００４５】
シャッタ・レリーズ・ボタン（図示略）が押されると，上述のように，色バランス調整回路１６から出力された画像データは圧縮回路１９に入力する。圧縮回路１９においてＪＰＥＧ（ｊｏｉｎｔ  ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ  ｅｘｐｅｒｔ  ｇｒｏｕｐ）などにもとづく圧縮が行われる。圧縮された画像データがメモリ・カード２０に与えられ，記録される。
【００４６】
上述した実施例においては，表示装置１８の表示画面上に画像を表示するときおよび画像データをメモリ・カード２０に記録するときのいずれも暗電流補正が行われているが，いずれか一方のとき，たとえば，画像データをメモリ・カード２０に記録するとき，に暗電流補正を行うようにしてもよい。
【００４７】
図６は，暗電流補正の処理手順を示すフローチャートである。
【００４８】
上述したように，高感度撮像モードが設定されているかどうかが判定される（ステップ３１）。
【００４９】
高感度撮像モードが設定されていると（ステップ２１でＹＥＳ），ＣＣＤ１０におけるスミア信号電荷掃き出し処理が停止させられる（ステップ３２）。スミア信号電荷掃き出し処理が停止させられたので，撮像によって得られたディジタル画像データに含まれる暗電流成分は一定値となる。所定の暗電流値がディジタル画像データから減算されることにより，暗電流補正が行われる（ステップ３３）。ディジタル画像データから減算される暗電流値は，一定値なので比較的簡単に暗電流補正を行うことができる。
【００５０】
高感度撮像モードが設定されていないと（ステップ２１でＮＯ），ＣＣＤ１０におけるスミア信号電荷掃き出し処理が行われる（ステップ３４）。撮像によって得られた画像データのうち，暗電流値が時間に対応して検出される（ステップ３５）。検出された暗電流値が所定のしきい値以上であれば，時間に対応して変化する暗電流値がディジタル画像データから減算されて暗電流補正が行われる（ステップ３７）。
【００５１】
上述した実施例においては，高感度撮像モードが設定されていない場合には，暗電流値が所定のしきい値以上のときに暗電流補正を行っているが，高感度撮像モードが設定されていない場合には暗電流補正を停止するようにしてもよい。
【００５２】
上述した各処理はハードウエアにより実現してもよいし，ソフトウエアにより実現してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＣＤの模式図である。
【図２】ＣＣＤのタイム・チャートである。
【図３】ＣＣＤのタイム・チャートである。
【図４】垂直転送路のリセット時からの経過時間と暗電流レベルとの関係を示している。
【図５】ディジタル・スチル・カメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図６】暗電流補正処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  フォトダイオード
３  垂直転送路
４  水平転送路
５  ダミー画素付加回路
１０  ＣＣＤ
１３  暗電流検出回路
１４  暗電流補正回路
２３  モード設定スイッチ
２５  制御装置
【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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