(57)【要約】【課題】長時間露光撮影を行なうとき、撮影期間を抑えながら、暗電流によるノイズを確実に除去する。【解決手段】ＣＣＤの周囲に温度センサを設け、長時間露光による撮影を行う間、温度を所定時間間隔で検出する。本露光のときに温度が低下していると判断すると、ＣＣＤに対する空駆動が期間ＴＤに渡って暗露光前に行なわれる。そして、計算式によって得られる本露光時の暗電流量Ｓ１と、暗露光中に検出される暗電流量Ｓ２とを比較し、暗電流量Ｓ２が暗電流量Ｓ１と等しい、あるいはそれ以上になると暗露光を終了させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、
前記撮像素子から読み出される画素信号に対し画像処理を実行する画像信号処理部と、
長時間露光撮影のとき、本露光の後に暗露光を実行する撮影制御手段と、
本露光によって得られる画素信号から暗露光によって得られる暗電流成分を減じるノイズ除去手段とを備え、
前記撮影制御手段が、本露光と暗露光との間において、前記撮像素子を空駆動させることを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記撮影制御手段が、前記撮像素子を所定期間空駆動させ、本露光期間終了時の前記撮像素子の温度よりも所定差以上高い温度にすることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】
前記撮像素子の周囲に配置され、温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記撮影制御手段が、本露光のときに検出温度が低下する場合、前記撮像素子を空駆動させることを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項４】
前記撮影制御手段が、前記温度センサによって検出される温度に基づき、暗露光時の暗電流量が本露光時の暗電流量と等しくなるタイミングで暗露光を終了させることを特徴とする請求項３に記載の撮影装置。
【請求項５】
前記撮影制御手段が、暗露光中、所定時間間隔で前記温度センサから検出される温度を検知し、前記撮像素子の温度と暗電流量との関係式から、所定の画素に対し、暗露光時の暗電流量が本露光時の暗電流量に達しているか否かを判断することを特徴とする請求項４に記載の撮影装置。
【請求項６】
前記撮影制御手段が、暗露光期間が本露光期間以下となるように、前記撮像素子を所定期間空駆動させることを特徴とする請求項５に記載の撮影装置。
【請求項７】
前記撮影制御手段が、本露光のとき検出温度が低下していない場合、前記撮像素子を空駆動させないことを特徴とする請求項３乃至６のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項８】
前記撮影制御手段が、空駆動として、前記撮像素子から不使用画素信号を読み出す動作をさせることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項９】
撮影装置を、
長時間露光撮影のとき、本露光動作を実行させる本露光撮影制御手段と、
暗露光前に前記撮像素子を所定期間空駆動させる空駆動手段と、
空駆動後、暗露光動作を実行させる暗露光撮影制御手段と、
本露光によって得られる画素信号から暗露光によって得られる暗電流成分を減じるノイズ除去手段として機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項１０】
撮像素子と、
前記撮像素子から読み出される画素信号に対し画像処理を実行する画像信号処理部と、
長時間露光撮影のとき、本露光の後に暗露光を実行する撮影制御部と、
本露光によって得られる画素信号から暗露光によって得られる暗電流成分を減じるノイズ除去手段とを備え、
前記撮影制御手段が、暗露光のとき、電源供給されて動作するデバイスを空駆動させることを特徴とする撮影装置。
【請求項１１】
前記撮影制御手段が、暗露光開始に応じて前記デバイスを空駆動させることを特徴とする請求項１０に記載の撮影装置。
【請求項１２】
前記撮像素子の周囲に配置され、温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記撮影制御手段が、本露光のときに検出温度が低下する場合、前記撮像素子を空駆動させることを特徴とする請求項１０乃至１１のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項１３】
前記撮影制御手段が、前記温度センサによって検出される温度に基づき、暗露光時の暗電流量が本露光時の暗電流量と等しくなるタイミングで暗露光を終了させることを特徴とする請求項１２に記載の撮影装置。
【請求項１４】
前記撮影制御手段が、暗露光中、所定時間間隔で前記温度センサから検出される温度を検知し、前記撮像素子の温度と暗電流量との関係式から、暗露光時の暗電流量が本露光時の暗電流量に達しているか否かを判断することを特徴とする請求項１３に記載の撮影装置。
【請求項１５】
前記撮影制御手段が、暗露光期間が本露光期間以下となるように、複数のデバイスの少なくとも１つを選択的に空駆動させることを特徴とする請求項１４に記載の撮影装置。
【請求項１６】
前記撮影制御手段が、本露光のとき検出温度が低下していない場合、前記デバイスを空駆動させないことを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項１７】
前記撮影制御手段が、前記画像信号処理部、および画像表示に関連するデバイスの少なくとも一方を空駆動させることを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項１８】
前記撮影制御手段が、暗露光のとき、動作をＯＮ／ＯＦＦ状態に切り替え可能な電気回路をＯＮ状態にして駆動させることを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項１９】
撮影装置を、
長時間露光撮影のとき、本露光動作を実行させる本露光撮影制御手段と、
暗露光動作を実行させる暗露光撮影制御手段と、
暗露光に合わせて電源供給によって動作するデバイスを空駆動させる空駆動手段と、
本露光によって得られる画素信号から暗露光によって得られる暗電流成分を減じるノイズ除去手段として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長時間露光撮影可能な撮影装置に関し、特に、長時間露光時のノイズ除去処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ等では、長時間露光（長秒露光ともいう）を使って夜景撮影や天体撮影を行なうことが可能であり、天体移動の軌跡や乗り物のヘッドライトの軌跡などを写真に写し出すことができる。
【０００３】
長時間露光による撮影を行なうと、ＣＣＤなどの撮像素子に生じる暗電流が通常撮影と比べて大きなノイズとなり、また、各画素によってその大きさが異なる。この固定パターンノイズを除去する方法として、実際に長時間露光（本露光）した後、撮像素子の受光面を完全に遮光した状態で露光（暗露光）を行う撮影が知られており、本露光の出力と暗露光の出力差から暗電流に基づくノイズ成分を抽出し、除去する（特許文献１参照）。
【０００４】
撮像素子は露光時間経過とともに温度上昇し、暗電流成分は露光時間が長いほど増加する。撮像素子の温度上昇を考慮したノイズ除去を行なう場合、暗露光の撮影を複数回行い、検出された暗電流成分の平均値をノイズとして算出する（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２０９５０６号公報
【特許文献２】特開２００５−７９９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
撮影場所の気温が低い場合、撮像素子の温度上昇は抑制される。例えば、天体撮影を行なうため外気温の低い標高の高い場所で長時間露光撮影を行なうと、露光時間経過とともに撮像素子温度が低下する。暗電流出力は撮像素子温度に依存し、温度が低いほど出力が下がる。
【０００７】
そのため、低温下で暗電流成分を正確に検出するためには、暗露光時間を十分長く設定する必要がある。その結果、本露光から暗露光までに渡る撮影が長期間に渡って行なわれることとなり、撮影の利便性が損なわれる。
【０００８】
したがって、比較的低温状況下で長時間露光撮影を行う場合、すみやかに暗露光を終了することが必要とされる。      
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の撮影装置は、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子と、撮像素子から読み出される画素信号に対し画像処理を実行する画像信号処理部と、長時間撮影のとき、本露光の後に暗露光を実行する撮影制御手段と、本露光によって得られる画素信号から暗露光によって得られる暗電流成分を減じるノイズ除去手段とを備える。
【００１０】
ここで、長時間露光撮影とは、通常撮影において設定される露光時間（シャッタスピード）よりも比較的あるいは遥かに長い露光時間による撮影であることを示し、ここでは、通常撮影に設定される露光期間よりも長い所定時間以上（例えば、０．５秒、１秒以上）の露光を長時間露光とみなす。また、暗露光とは、撮像素子の受光面を遮光した状態で行なう露光を示す。
【００１１】
本発明では、撮影制御手段が、本露光と暗露光との間において、撮像素子を空駆動させる。ここで、空駆動とは、撮影、画像記録に貢献する実質的な動作が伴わず、撮影、画像記録に直接役に立っていない形だけの駆動を表す。空駆動としては、様々な動作が適用可能である。例えば、撮像素子から画像形成には使用しない不使用画素信号を読み出すような動作をさせることが可能である。撮像素子が空駆動されることによって熱が発生し、撮像素子温度が上昇する。これによって、暗電流成分が短期間で出力可能となる。
【００１２】
撮像素子の温度変化は、外気温度の影響によって異なるが、撮像素子温度を上昇させるときの基準となる温度としては、本露光から暗露光へできる限り速やかに移行することを考慮し、暗露光直前となる本露光終了時の温度を基準に定めるのがよい。したがって、撮影制御手段は、本露光期間終了時の撮像素子の温度よりも所定差以上高い温度にするように、撮像素子を所定期間空駆動させればよい。これによって、撮像素子の空駆動の大きさ、駆動期間をより詳細に設定することが可能である。空駆動期間は、撮像素子の温度特性等を考慮して適宜設定すればよい。
【００１３】
空駆動を行なうか否かの判断基準としては、ユーザが撮影場所における温度状況を考慮して空駆動を設定してもよく、あるいは、自動的に撮像素子温度（撮影場所の温度）状況を検知し、空駆動を行なうようにしてもよい。例えば、撮影条件設定モードにおいて、ユーザが空駆動実行を設定するようにすることが可能である。
【００１４】
一方、撮影装置が温度状況を自動検知する場合、温度センサによって撮像素子温度を検知し、あるいは、温度変化によって特性が変化するデバイス等を温度検出デバイスとして利用するように構成することもできる。
【００１５】
例えば、撮像素子の周囲に温度を検出する温度センサを設けることが可能である。検出される温度を撮像素子温度とみなし、本露光のときに検出温度が低下する場合、撮像素子を空駆動させればよい。一方、撮影制御手段は、本露光のとき検出温度が低下していない場合、撮像素子を空駆動させないようにすることができる。
【００１６】
なお、本露光時において温度が低下しているか否かの判断は、様々な検出温度を基準にすることができる。例えば、本露光中、任意の時刻間の温度差、多数の時刻の検出温度の変化具合などを調べて温度低下を判断することが可能である。より一般的には、本露光開始時もしくは開始時刻付近の温度と、露光終了時もしくは終了時付近の温度差を比較して、温度低下を判断すればよい。
【００１７】
暗露光期間は、本露光期間を基準にあらかじめ設定する（本露光の半分の期間など）ことも可能であるが、画素ごとに異なる暗電流量をより正確に検出する、すなわち、本露光時の暗電流量と同じ暗電流量を暗露光のとき得るためには、撮像素子温度を利用して暗露光期間を定めるのがよい。本露光と暗露光の暗電流量を等しくすることは、撮像素子の温度と暗電流量との関係式によって可能である。
【００１８】
すなわち、撮影制御手段は、温度センサによって検出される温度に基づき、暗露光時の暗電流量が本露光時の暗電流量と等しくなるタイミングで暗露光を終了させることが可能である。例えば、本露光終了時の温度と、空駆動を所定期間続けた場合の温度上昇の程度と、そのときの本露光時の暗電流量と同じ暗電流量が得られる暗露光期間を事前に計測し、メモリにデータとしてあらかじめ記憶させることが可能である。
【００１９】
一方、暗露光中のリアルタイム温度に基づいて暗露光終了タイミングを判断することも可能である。これも、撮像素子の温度と暗電流量との関係式から可能となる。例えば、撮影制御手段は、暗露光中、所定時間間隔で温度センサから検出される温度を検知し、撮像素子の温度と暗電流量との関係式から、所定の画素に対し、暗露光時の暗電流量が本露光時の暗電流量に達しているか否かを判断する。これによれば、撮像素子の温度特性、空駆動期間、空駆動による温度上昇程度に関係なく、暗露光期間を正確に判断することができる。
【００２０】
上述した関係式によって暗露光終了タイミングを設定することが可能であるならば、暗露光前の撮像素子温度と暗露光期間との関係をあらかじめ経験的に抽出し、データとしてメモリに記憶しておくことにより、暗露光期間を短くするような空駆動期間を定めることが可能である。例えば、撮影制御手段は、暗露光期間が本露光期間以下となるように、撮像素子を所定期間空駆動させることができる。
【００２１】
本発明のプログラムは、撮影装置を、長時間露光撮影のとき、本露光動作を実行させる本露光撮影制御手段と、暗露光前に撮像素子を所定期間空駆動させる空駆動手段と、空駆動後、暗露光動作を実行させる暗露光撮影制御手段と、本露光によって得られる画素信号から暗露光によって得られる暗電流成分を減じるノイズ除去手段として機能させることを特徴とする。また、露光時において、温度センサによって検出される温度が低下しているか否かを判断する温度低下判断手段として機能させることも可能であり、温度が低下していると判断されると撮像素子を空駆動させればよい。
【００２２】
一方、本発明の他の態様となる撮影装置は、撮像素子と、撮像素子から読み出される画素信号に対し画像処理を実行する画像信号処理部と、長時間露光撮影のとき、本露光の後に暗露光を実行する撮影制御部と、本露光によって得られる画素信号から暗露光によって得られる暗電流成分を減じるノイズ除去手段とを備える。
【００２３】
ここで、長時間露光撮影とは、通常撮影において設定される露光時間（シャッタスピード）よりも比較的あるいは遥かに長い露光時間による撮影であることを表し、ここでは、所定時間以上（例えば、０．５秒もしくは１秒以上）の露光を長時間露光とみなす。また、暗露光とは、撮像素子の受光面に対し遮光した状態で行なう露光を示す。
【００２４】
本発明では、撮影制御手段が、暗露光のとき、電源供給されて動作するデバイスを空駆動させる。ここで、空駆動とは、撮影、画像記録に貢献する実質的な動作が伴わず、実際には撮影、画像記録に直接役に立っていない形だけの駆動を表す。空駆動としては、様々な動作が適用可能である。デバイスが動作することによって発生する熱が撮像素子に伝導し、撮像素子温度が上昇する。これによって、暗電流成分が短期間で出力可能となる。
【００２５】
デバイスとしては、撮像素子以外のデバイスであって、撮像素子周辺にあるデバイス、あるいは多くの熱を発生するデバイスなどを空駆動させるのがよい。例えば、画像信号処理部、および画像表示に関連するデバイスの少なくとも一方を空駆動させることが可能である。画像表示に関連するデバイスとしては、例えば液晶表示装置の場合、バックライトを挙げることができる。
【００２６】
一方、動作をＯＮ／ＯＦＦ状態に切り替えることが可能な電気回路を動作させて熱を発生させることも可能であり、例えば撮影制御手段は、暗露光のとき、そのような電気回路をＯＮ状態として駆動させることが可能である。
【００２７】
空駆動の期間は、暗露光期間全体、あるいはその一部期間でも可能であるが、暗露光期間をできる限り短くすることを考慮すると、暗露光中の温度低下をできるだけ抑制するのがよい。したがって、撮影制御手段が、暗露光開始に応じてデバイスを空駆動させるのが望ましい。例えば、外気温度が低い場合でも、暗露光期間中、デバイスの空駆動を続けることによって撮像素子の温度低下を抑制することが可能となる。ただし、暗露光終了前に空駆動を停止させることも可能である。
【００２８】
空駆動を行なうか否かの判断基準としては、ユーザが撮影場所における温度状況を考慮して空駆動を設定してもよく、あるいは、自動的に撮影場所の温度状況を検知し、空駆動を行なうようにしてもよい。例えば、撮影条件設定モードにおいて、ユーザが空駆動実行を設定するようにすることが可能である。
【００２９】
一方、撮影装置が温度状況を自動検知する場合、温度センサによって撮像素子温度を検知し、あるいは、温度変化によって特性が変化するデバイス等を温度検出デバイスとして利用するように構成することもできる。
【００３０】
例えば、撮像素子の周囲に温度を検出する温度センサを設けることが可能である。検出される温度を撮像素子温度とみなし、本露光のときに検出温度が低下する場合、撮像素子を空駆動させればよい。一方、撮影制御手段は、本露光のとき検出温度が低下していない場合、撮像素子を空駆動させないようにすることができる。
【００３１】
なお、本露光時において温度が低下しているか否かの判断は、様々な検出温度を基準にすることができる。例えば、本露光中、任意の時刻間の温度差、多数の時刻の検出温度の変化具合などを調べて温度低下を判断することが可能である。より一般的には、本露光開始時もしくは開始時刻付近の温度と、露光終了時もしくは終了時付近の温度差を比較して、温度低下を判断すればよい。
【００３２】
暗露光期間は、本露光期間を基準にあらかじめ設定する（本露光と等しい期間など）ことも可能であるが、画素ごとに異なる暗電流量をより正確に検出する、すなわち、本露光時の暗電流量と同じ暗電流量を暗露光のとき得るためには、撮像素子温度を利用して暗露光期間を定めるのがよい。本露光と暗露光の暗電流量を等しくすることは、撮像素子の温度と暗電流量との関係式によって可能である。
【００３３】
すなわち、撮影制御手段は、温度センサによって検出される温度に基づき、暗露光時の暗電流量が本露光時の暗電流量と等しくなるタイミングで暗露光を終了させることが可能である。例えば、本露光終了時の温度と、空駆動を所定期間続けた場合の温度上昇の程度と、そのときの本露光時の暗電流量と同じ暗電流量が得られる暗露光期間を事前に計測し、メモリにデータとしてあらかじめ記憶させることが可能である。
【００３４】
一方、暗露光中のリアルタイム温度に基づいて暗露光終了タイミングを判断することも可能である。これも、撮像素子の温度と暗電流量との関係式から可能となる。例えば、撮影制御手段は、暗露光中、所定時間間隔で温度センサから検出される温度を検知し、撮像素子の温度と暗電流量との関係式から、所定の画素に対し、暗露光時の暗電流量が本露光時の暗電流量に達しているか否かを判断する。これによれば、撮像素子の温度特性、空駆動期間、空駆動による温度上昇程度に関係なく、暗露光期間を正確に判断することができる。
【００３５】
上述した関係式によって暗露光終了タイミングを設定することが可能であるならば、暗露光前の撮像素子温度と暗露光期間との関係をあらかじめ経験的に抽出し、データとしてメモリに記憶しておくことにより、暗露光期間を短くするような空駆動期間を定めることが可能である。すなわち、撮影制御手段は、暗露光期間が本露光期間以下となるように、所定の数のデバイスを選択的に空駆動させることができる。
【００３６】
本発明のプログラムは、撮影装置を、長時間露光撮影のとき、本露光動作を実行させる本露光撮影制御手段と、暗露光動作を実行させる暗露光撮影制御手段と、暗露光に合わせて電源供給によって動作するデバイスを空駆動させる空駆動手段と、本露光によって得られる画素信号から暗露光によって得られる暗電流成分を減じるノイズ除去手段として機能させることを特徴とする。また、本露光時において、温度センサによって検出される温度が低下しているか否かを判断する温度低下判断手段として機能させることが可能であり、温度が低下していると判断されるとデバイスを空駆動させればよい。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、長時間露光撮影を行なうとき、撮影期間を抑えながら、暗電流によるノイズを確実に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】デジタルカメラのブロック図である。
【図２】ＣＣＤが温度上昇するときの本露光期間、暗露光期間を示した図である。
【図３】ＣＣＤが温度降下するときの本露光期間、暗露光期間を示した図である。
【図４】ＣＣＤ温度降下のときＣＣＤを空駆動させたときのＣＣＤ温度変化および本露光期間、暗露光期間を示した図である。
【図５】長時間露光における撮影動作処理を示したフローチャートである。
【図６】長時間露光における撮影動作のタイミングチャートである。
【図７】第２の実施形態における暗露光時のＣＣＤ温度変化を示した図である。
【図８】第２の実施形態における撮影動作処理を示したフローチャートである。
【図９】第２の実施形態における撮影動作を示したタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下では、図面を参照して本実施形態であるデジタルカメラについて説明する。
【００４０】
図１は、デジタルカメラのブロック図である。
【００４１】
デジタルカメラ１０は、カメラ前面に着脱自在に装着された交換レンズ１１、ファインダ２２、そしてカメラ背面に設置されたＬＣＤ４７を備えた一眼レフ型カメラであり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むシステムコントロール回路３１によってカメラ動作が制御される。動作制御プログラムは、ＲＯＭに格納されている。
【００４２】
電源レバー（図示せず）に対する操作によって電源がＯＮになると、電源部（図示せず）から信号処理回路、駆動回路、センサ、光源などのデバイスに電源が供給される。そして、ＲＯＭに記録されたプログラムに従ってデジタルカメラ１０が起動し、動作する。電源ＯＮ時には、所定の撮影モードが設定される。
【００４３】
カメラ上面に設けられたモードダイヤル（図示せず）は、あらかじめ用意されている一連の撮影モードを選択するための操作部材であり、焦点調整、露出設定を自動的に行なうピクチャーモード、手動で露出設定を行なうマニュアル露出モードなどが設定可能である。
【００４４】
交換レンズ１１は、焦点距離調整可能な撮影光学系１４、１５を含み、撮影光学系１４、１５は、レンズ制御回路１７によって駆動される。交換レンズ１１を通った光は、クイックリターンミラー２１によってファインダ２２に導かれる。ユーザは、ファインダ２２の接眼レンズを除きながら、撮影する被写体の構図を確認する。
【００４５】
ユーザによってレリーズボタン（図示せず）が半押しされると、システムコントロール回路３１は、レリーズスイッチ５４からの操作信号を検出し、自動焦点調整および露出演算処理を行う。焦点調整に関しては、ＡＦセンサ５２から受信する被写体の輝度信号に基づいてレンズ制御回路１７へ制御信号を出力し、被写体像を合焦させるように撮影光学系１４、１５を駆動する。
【００４６】
露出演算に関しては、システムコントロール回路３１が、ファインダ２２内部に設けられた測光センサ５３から被写体の明るさを示す信号を受けると、あらかじめ記憶されたプログラム線図に基づいて絞り値、シャッタスピード（露光期間）を算出する。交換レンズ１１内に設けられた絞り１６は、算出された絞り値に基づき、絞り駆動回路３２によって駆動される。露出表示装置５７には、設定された絞り値、シャッタスピードなどの情報を、ファインダ２２の視野枠下端に表示する。
【００４７】
ユーザによりレリーズボタンが全押しされると、レリーズスイッチ５４からの信号を受けて一連の撮影動作が実行される。具体的には、クイックリターンミラー２１がアップし、フォーカルプレーンシャッタ２５がシャッタスピードの露光期間だけ開くことによって、被写体像がＣＣＤ３３の受光面に形成される。クイックリターンミラー２１、フォーカルプレーンシャッタ２５は、それぞれミラー駆動回路３４、シャッタ駆動回路３５によって駆動される。
【００４８】
露光期間が終了すると、１フレーム分の画素信号が前段回路３６内のＣＣＤ駆動回路３８によって読み出される。ＣＣＤ３３上面には、Ｒ、Ｇ、Ｂをベイヤー配列した原色フィルタが設置されており、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素信号が生成される。Ｒ、Ｇ、Ｂの画素信号は、Ａ／Ｄ変換回路３９によってデジタル信号に変換された後、画像信号処理回路４０へ送られる。
【００４９】
画像信号処理回路４０は、入力されるＲ、Ｇ、Ｂ画素信号に対してホワイトバランス調整処理等を含む画像信号処理を実行し、カラー画像データを生成する。生成されたカラー画像データは一時的にＲＡＭ４１に格納された後、画像圧縮処理のためシステムコントロール回路３１へ送られる。圧縮された画像データは、カードＩ／Ｆ４３を通じてＳＤカードなどのメモリカード４８に記録される。
【００５０】
また、記録された静止画像データは、撮影後にＬＣＤ４７に一時表示される。液晶装置駆動回路４５は、画像信号処理回路４０から送られてくる画像データに基づいてＬＣＤ４７を駆動し、それにあわせてバックライト４６を点灯させる。
【００５１】
一方、撮影モードとしてマニュアル露出モードが選択されると、ユーザは、カメラ背面に設けられた十字ボタン、電子ダイヤル（ともに図示せず）などを操作することによって、絞り値、シャッタスピード（露光期間）を好みの値に設定することが可能である。システムコントロール回路３１は、ユーザ操作に基づいて十字ボタンスイッチ５６、電子ダイヤルスイッチ５８から信号を受けると、入力された露出値を設定する。
【００５２】
夜景撮影や天体撮影の場合、シャッタスピードは通常の撮影に比べて長時間に設定される。本実施形態では、シャッタスピード、すなわち露光時間が所定時間（例えば１秒以上）より長く設定されると、長時間露光による撮影が行なわれるみなし、ノイズリダクション処理が実行される。ただし、ユーザ設定によって長時間露光後のノイズリダクション処理の実行／非実行を決定することも可能である。
【００５３】
長時間露光に伴うノイズリダクション処理が行われる場合、あらかじめ設定されたシャッタスピードに基づいて露光（以下では、本露光という）が行なわれた後、フォーカルプレーンシャッタ２５を閉じた（遮光した）状態で露光動作（電荷蓄積）を行なう。
【００５４】
本露光によって得られる画素信号は、一時的にシステムコントロール回路３１のＲＡＭに格納される。そして、画像信号処理回路４０では、暗露光によって得られる暗電流成分の画素信号を本露光の画素信号から減じるノイズリダクション処理が画素ごとに行われる。これにより、各画素によって異なる固定パターンノイズを取り除いたＲ、Ｇ、Ｂ画素信号が生成される。
【００５５】
また、ＣＣＤ３３の周囲には温度センサ２７が設けられており、温度センサ２７から出力される温度データに基づき、本露光、暗露光を含む長時間露光撮影中のＣＣＤ温度変化を検知し、後述するＣＣＤ３３の空駆動処理を行う。
【００５６】
次に、図２、３を用いて、撮像素子の温度低下と暗電流との関係について説明する。
【００５７】
図２は、ＣＣＤが温度上昇するときの本露光期間、暗露光期間を示した図である。図３は、ＣＣＤが温度降下するときの本露光期間、暗露光期間を示した図である。
【００５８】
暗電流はＣＣＤの発熱に起因して生じるノイズであり、ＣＣＤ温度変化によって暗電流出力も変化する。図２では、ＣＣＤ温度変化曲線をＬ１で表している。
【００５９】
本露光期間、暗露光期間において発生する暗電流の総和量は、画素ごとに以下の式によって求められる。ただし、Ｓｎは露光開始から時間ｔｎが経過したときの暗電流総和量、Ｔｎは、経過時間ｔｎにおけるＣＣＤ温度、Ｔ０は露光開始時のＣＣＤ温度、αはＣＣＤ温度係数を表す。
【００６０】
【数１】
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【００６１】
したがって、ＣＣＤ温度が本露光、暗露光中に外気温度の影響で変化しても、本露光時の暗電流量が求められれば、暗露光時の暗電流量を本露光時の暗電流量と等しくすることは可能である。
【００６２】
通常の撮影環境では、本露光期間中、ＣＣＤ３３は発熱によって温度が上昇し、本露光期間が長くなるほどＣＣＤの温度が上昇する。この場合、露光期間Ｅ１（＝Ｔ１−Ｔ０）によって本露光時に得られる暗電流量Ｓ１と等しい暗電流量Ｓ１を、より短い露光期間Ｅ２（＝Ｔ３−Ｔ２）によって得ることができる。ただし、本露光終了時と暗露光開始時との間には、蓄積された画素信号読み出し期間ＴＭが定められる。
【００６３】
一方、外気温度が低い撮影環境の場合、温度変化曲線Ｌ２で示すように、ＣＣＤ３３の発生する熱によってもＣＣＤ温度は上昇せず、ＣＣＤ温度は露光時期暗経過に伴って低下していく。この場合、（１）式から明らかなように、ＣＣＤ温度上昇のときと比べて暗電流出力が低下し、暗電流量Ｓ１と等しい暗電流量Ｓ２を得るには、暗露光期間Ｅ２（Ｔ３−Ｔ２）が本露光期間（Ｔ１−Ｔ０）よりも長くなってしまう。
【００６４】
そこで本実施形態では、本露光と暗露光との間でＣＣＤ３３を空駆動し、ＣＣＤ温度を一時的に上昇させる。以下、図４を用いて説明する。
【００６５】
図４は、ＣＣＤ温度降下のときＣＣＤを空駆動させたときのＣＣＤ温度変化および本露光期間、暗露光期間を示した図である。
【００６６】
本露光期間（Ｔ１−Ｔ０）が終了し、ＣＣＤ３３に蓄積された１フレーム分の画素信号が読み出し期間ＴＭに渡って読み出された後、ＣＣＤ３３が空駆動される。具体的には、フォーカルプレーンシャッタ２５を閉じた遮光状態で画素信号を読み出す動作を行う。読み出された画素信号は、画像記録、撮影等に利用されずに捨てられる。
【００６７】
ＣＣＤ３３を所定期間ＴＤだけ空駆動することにより、ＣＣＤ３３の温度が一時的に上昇する。その後、暗露光を開始すると、露光開始時のＣＣＤ温度が高いため、暗露光中にＣＣＤ温度が降下しても、暗電流出力レベルが高く、暗露光期間（Ｔ３−Ｔ２）の短縮が図られる。図４には、ＣＣＤを空駆動したときのＣＣＤ温度曲線をＬ３、空駆動しない場合のＣＣＤ温度曲線をＬ３’で表している。
【００６８】
このように暗露光前にＣＣＤ温度を上昇させる空駆動期間を設けるのに加え、さらに本実施形態では、本露光期間に得られる暗電流量（信号レベル）と暗露光期間に得られる暗電流量が等しくなるように、暗露光終了タイミングが調整される。
【００６９】
上述したように、暗電流量はＣＣＤ温度をパラメータとする関係式（１）によって算出可能であるが、その絶対量は各画素によって異なる。そこで、ある所定の画素を対象として、本露光において生じた暗電流量を関係式（１）によって求めた後、暗露光の間、関係式（１）によって暗電流量を逐次算出し、本露光時の暗電流量に到達したか否かを判断する。そして、暗露光中の暗電流量が本露光時の暗電流量と等しくなるタイミングで、暗露光を終了させる。
【００７０】
暗電流量（絶対量）は画素ごとに異なるが、本露光時の画素信号の値から暗露光時に得られる画素信号の値を画素ごとに減じることによって、各画素に応じた暗電流成分を取り除いた一連の画素信号が得られる。
【００７１】
暗露光終了させる具体的方法としては、長時間露光の間、非常に短い時間間隔（例えば、１００ｍｍｓｅｃ）でＣＣＤ温度を検出し、暗露光中、時間間隔ごとに暗電流量の算出および本露光時の暗電流量との比較、判断を行なう。
【００７２】
本露光時の暗電流量（総和量）は以下の式によって求められる。ただし、Ｓ１は本露光時の暗電流量、ｋは本露光開始後の温度計測回数、Ｔ０は本露光開始時の温度、Ｔｋはその時の検出温度、ｍは本露光終了時の計測回数、Ｔｍは本露光終了時の温度を示す。
【００７３】
【数２】
2013038497.tif 000004
【００７４】
そして、暗露光が次に開始されると、ＣＣＤ温度が検出される度に以下の式に基づいて、暗露光開始からの暗電流量（総和量）を算出する。だたし、Ｓ２は暗露光時の暗電流量を示す。また、ｊは本露光開始後の温度計測回数、Ｔ０は本露光開始時の温度、Ｔｊはその時の検出温度、ｌは本露光終了時の計測回数、Ｔｌは本露光終了時の温度を示す。暗電流量Ｓ２が暗電流量Ｓ１と等しい、あるいは暗電流量Ｓ２が暗電流量Ｓ１を超えたときに暗露光期間を終了させる。
【００７５】
【数３】
2013038497.tif 000005
【００７６】
このようにＣＣＤ空駆動およびリアルタイム温度検出による暗露光終了タイミング制御を行うことにより、ＣＣＤ３３の空駆動期間ＴＤ、および暗露光期間を積極的に調整することが可能となる。例えば、ＣＣＤ温度変化、空駆動による温度上昇、暗露光終了タイミングとの関係をあらかじめ経験的に調べ、データとしてＲＯＭなどのメモリに記憶しておくことにより、本露光開始時に検出される温度、および温度変化に応じて、空駆動期間および暗露光期間を設定することが可能となる。
【００７７】
ここでは、暗露光前の空駆動期間ＴＤは、暗露光期間が本露光期間以下となるように定められる。そのため、外気温度環境が急激に変化するようなことがない状況下では、空駆動期間ＴＤは、本露光開始時の温度付近まで上昇するような期間に設定される。
【００７８】
次に、図５、６を用いて、長時間露光の撮影動作について説明する。
【００７９】
図５は、長時間露光における撮影動作処理を示したフローチャートである。図６は、長時間露光における撮影動作のタイミングチャートである。
【００８０】
マニュアル露出モードでシャッタスピード（露光期間）が所定時間以上に設定され、かつ、レリーズボタンが前押しされたことを検知すると、本露光処理が実行される（Ｓ１０１〜Ｓ１０２）。ここでは、設定されたシャッタスピードが０．５秒以上である場合、長時間露光と判断する。
【００８１】
長時間露光（本露光〜暗露光）の間、一定時間間隔（例えば１００ｍｍｓｅｃ）で温度センサ２７から温度データが出力されている。本露光が行なわれると、本露光中にＣＣＤ温度が降下しているか否かが判断される（Ｓ１０３）。ここでは、本露光開始時の温度と本露光終了時の温度差を比較することによってＣＣＤ３３の温度低下を判断する。
【００８２】
ステップＳ１０３においてＣＣＤ３３の温度低下が検出されると、図６に示すように、ＣＣＤ３３の空駆動が所定期間ＴＤの間実行される（Ｓ１０４）。その後、暗露光処理が実行される（Ｓ１０５）。暗露光によって暗電流成分が得られると、ノイズリダクション処理が実行される（Ｓ１０６）。一方、ステップＳ１０３において温度低下が検出されない場合、ＣＣＤ３３の空駆動は行なわれず、そのまま暗露光に移る。
【００８３】
このように本実施形態によれば、ＣＣＤ３３の周囲に温度センサ２７が設けられており、長時間露光による撮影を行う間、温度を所定時間間隔で検出する。本露光のときに温度低下が検出されると、ＣＣＤ３３に対する空駆動が暗露光前に行なわれる。そして、計算式によって得られる本露光時の暗電流量Ｓ１と、暗露光中に検出される暗電流量Ｓ２とを比較し、暗電流量Ｓ２が暗電流量Ｓ１と等しい、あるいはそれ以上になると暗露光を終了させる。
【００８４】
本露光と暗露光の間にＣＣＤ空駆動をさせることにより、撮影場所の外気温が低い場合においても、熱発生によって暗電流出力の低下を防ぐことができる。また、本露光時に温度低下しているか検出することによって、空駆動の必要のある撮影条件のときのみ空駆動を実行することができる。また、暗露光期間が本露光期間よりも長くならないように空駆動期間を設定しているため、より効率的に長時間露光撮影を行なうことができる。
【００８５】
一方、暗露光期間中にリアルタイムに温度を検出することによって、本露光期間の暗電流と等しい暗電流を暗露光のときに発生させることが可能である。
【００８６】
次に、図７〜９を用いて、第２の実施形態であるデジタルカメラについて説明する。第２の実施形態では、暗露光前にＣＣＤを空駆動させる代わりに、暗露光開始に合わせてカメラ内の他のパーツが空駆動される。それ以外の構成については、第１の実施形態と実質的に同じである。
【００８７】
図７は、第２の実施形態における暗露光時のＣＣＤ温度変化を示した図である。
【００８８】
第２の実施形態では、暗露光が時刻Ｔ２に開始されると、画像信号処理回路４０、バックライト４６、測光センサ５３に対して空駆動処理が行われる。具体的には、画像信号処理回路４０に対してゼロレベルの画素信号を入力させて画像処理を行わせ、ＲＡＭ４１には画像データを記憶させない。暗露光期間中にこのような画像処理を行なっても問題ない。
【００８９】
また、画像再生表示していない状況において、バックライト４６を点灯させる。さらに、露光期間中に動作させる必要のない測光センサ５３をＯＮ状態に設定し、駆動させる。
【００９０】
これら電気回路、電気部品等のデバイスに対して撮影には必要のない動作を行なわせることによって熱が発生し、ＣＣＤ３３に伝達される。その結果、ＣＣＤ３３の温度低下が抑制され、暗露光期間Ｅ２が短くなる。図７では、空駆動があるときのＣＣＤ温度変化曲線をＬ４で表し、空駆動させないときのＣＣＤ温度変化曲線をＬ４’で表している。
【００９１】
図８、９を用いて、第２の実施形態における長時間露光による撮影動作について説明する。
【００９２】
図８は、第２の実施形態における撮影動作処理を示したフローチャートである。図９は、第２の実施形態における撮影動作を示したタイミングチャートである。
【００９３】
第１の実施形態と同様に、シャッタ速度が所定時間以上に設定された状態でレリーズスイッチがＯＮ状態になると、本露光が行なわれるとともに、ＣＣＤ温度低下が生じているか判断される（Ｓ２０１〜Ｓ２０３）。検出される温度が低下している場合、画像信号処理回路４０に対する空駆動が暗露光に開始に合わせて始められる（Ｓ２０４、Ｓ２０５）。ここでは、略同時に空駆動と暗露光が開始される。
【００９４】
そして、暗露光期間が終了すると、空駆動もそれに合わせて終了させ、ノイズリダクション処理が行われる（Ｓ２０６、Ｓ２０７）。一方、Ｓ２０３において温度が低下していないと判断されると、暗露光期間中、空駆動処理は行われない。
【００９５】
このように第２の実施形態によれば、本露光のときに温度低下が検出されると、暗露光開始に合わせて画像処理回路等の電源供給によって動作するデバイスに対し、空駆動処理が行われる。なお、空駆動対象のデバイスはいずれか１つあるいは複数どちらでもよい。
【００９６】
なお、第１、第２実施形態を組み合わせ、暗露光前のＣＣＤ空駆動と暗露光中のデバイス空駆動を両方行なうように構成してもよい。また、一眼レフ型デジタルカメラ以外の撮影装置に適用することも可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１０  デジタルカメラ
２７  温度センサ
３１  システムコントロール回路
３３  ＣＣＤ（撮像素子）
４０  画像信号処理回路（画像信号処理部、ノイズ除去手段）
４６  バックライト
５３  測光センサ
【図１】
2013038497.tif 000006
【図２】
2013038497.tif 000007
【図３】
2013038497.tif 000008
【図４】
2013038497.tif 000009
【図５】
2013038497.tif 000010
【図６】
2013038497.tif 000011
【図７】
2013038497.tif 000012
【図８】
2013038497.tif 000013
【図９】
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