(57)【要約】【課題】  本発明は、適切にノイズ低減処理を設定することの可能な撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】  被写体像を撮像素子で光電変換して画像デ−タを取得する撮像装置において、撮像素子の暗電流を求める暗電流検出手段と、暗電流検出手段が検出する暗電流に基づいて、複数のノイズリダクションの中から画像デ−タに適用するノイズリダクションを設定するＣＰＵと、ＣＰＵの指示により設定されたノイズリダクションを実行する画像処理部とを備える撮像装置とする。【選択図】    図１
2009081528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を撮像素子で光電変換して画像デ−タを取得する撮像装置において、
前記撮像素子の暗電流を求める暗電流検出手段と、
前記暗電流検出手段が検出する暗電流に基づいて、複数のノイズリダクションの中から前記画像デ−タに適用するノイズリダクションを設定するＣＰＵと、
前記ＣＰＵの指示により設定された前記ノイズリダクションを実行する画像処理部とを備える
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記撮像素子は、オプティカルブラック部を有し、
前記ＣＰＵは、
前記オプティカルブラック部から得られる暗電流の平均値を算出する平均値算出部と、
前記平均値算出部が算出する前記暗電流の平均値に基づいて、前記画像デ−タに対するノイズリダクションの実行可否を決定する減算補正判定部とを備え、
前記画像処理部は、
前記減算補正判定部の指示により、前記撮像素子の暗電流を前記画像デ−タから減算補正する減算補正部を備える
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像装置において、
前記減算補正判定部は、前記暗電流の平均値と所定の閾値とを比較し、前記暗電流の平均値が前記所定の閾値よりも大きければ、前記減算補正部に前記減算補正を行わせる
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の撮像装置において、
前記ＣＰＵは、前記減算補正判定部がノイズリダクションの実行をすると決定すると、前記撮像素子からダ−ク画像を出力させ、
前記減算補正部は、前記撮像素子のダ−ク画像を前記画像デ−タから減算補正する
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記撮像素子は、オプティカルブラック部を有し、
前記ＣＰＵは、
前記オプティカルブラック部から得られる暗電流の標準偏差を算出する標準偏差算出部と、
前記標準偏差算出部が算出する前記暗電流の標準偏差に基づいて、前記画像デ−タに対するノイズリダクションの実行可否を決定する画像処理補正判定部とを備え、
前記画像処理部は、
前記画像処理補正判定部の指示により、前記画像デ−タに対して画像処理補正によるノイズリダクションを実行する画像処理ＮＲ部を備える
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の撮像装置において、
前記画像処理補正判定部は、前記暗電流の標準偏差と所定の偏差閾値とを比較し、前記暗電流の標準偏差が前記所定の偏差閾値よりも大きければ、前記画像処理ＮＲ部に画像処理補正によるノイズリダクションを実行させる
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の撮像装置において、
前記画像処理ＮＲ部は、前記撮像素子から取得した画像デ−タにロ−パスフィルタ処理を行う
ことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディジタルカメラ等の撮像装置に関し、特に複数のノイズ低減処理のなかから、撮像素子の暗電流に対応した適切なノイズ低減処理を行う撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子が被写体像を光電変換して画像デ−タを取得する撮像装置において、画像デ−タに重畳されるノイズには様々なものが知られている。
【０００３】
例えば、撮像素子のホトダイオ−ドで生成され蓄積される暗電流は、その性質上、撮像時間が長い程、また撮像素子の温度が高い程大きくなる傾向があることが知られている。
【０００４】
また、撮像素子の画素間での特性のばらつきや、画像デ−タの読み出し等に起因する微弱なノイズであっても、ゲインコントロ−ルによる増幅処理をすることで、そのノイズが増大され、画像観察に大きく影響するノイズとして問題となる場合もある。
【０００５】
このような種々のノイズに対し、前者においては、例えば温度センサを設けて、撮像装置の温度を監視し、温度が高くなれば暗電流の影響を低減させるノイズ低減処理を施していた。また、露光時間に対応して、露光時間が長くなれば、暗電流の影響を低減させるノイズ低減処理を施すように設定されていた。
【０００６】
また、後者においては、ＩＳＯ等の感度増大率が大きくなると、画像処理によるノイズ低減処理を行う設定とされていた。
【０００７】
撮像装置のノイズ低減処理の一例が、特開２００５−１３００４５等に記載されている。
【特許文献１】特開２００５−１３００４５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、従来のノイズ低減処理は、温度や露光時間やＩＳＯ感度等を指標として、その処理内容を決定したり設定したりするものであった。
【０００９】
しかし、このような指標は、いずれも間接的な指標であり、実際の個々の撮像装置における撮像素子の個別具体的な画像デ−タの状況からはやや遠い傾向にあった。
【００１０】
適切なノイズ低減処理を設定できるようにするためには、より直接的にノイズ低減処理の設定を判断できることが好ましい。
【００１１】
本発明は、このような状況に鑑み成されたものであり、適切にノイズ低減処理を設定することの可能な撮像装置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】
【００１２】
この発明にかかる撮像装置は、被写体像を撮像素子で光電変換して画像デ−タを取得する撮像装置において、撮像素子の暗電流を求める暗電流検出手段と、暗電流検出手段が検出する暗電流に基づいて、複数のノイズリダクションの中から画像デ−タに適用するノイズリダクションを設定するＣＰＵと、ＣＰＵの指示により設定されたノイズリダクションを実行する画像処理部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
また、この発明にかかる撮像装置は、好ましくは撮像素子が、オプティカルブラック部を有し、ＣＰＵは、オプティカルブラック部から得られる暗電流の平均値を算出する平均値算出部と、平均値算出部が算出する暗電流の平均値に基づいて、画像デ−タに対するノイズリダクションの実行可否を決定する減算補正判定部とを備え、画像処理部は、減算補正判定部の指示により、撮像素子の暗電流を画像デ−タから減算補正する減算補正部を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、この発明にかかる撮像装置は、さらに好ましくは減算補正判定部が、暗電流の平均値と所定の閾値とを比較し、暗電流の平均値が所定の閾値よりも大きければ、減算補正部に減算補正を行わせることを特徴とする。
【００１５】
また、この発明にかかる撮像装置は、さらに好ましくはＣＰＵが、減算補正判定部がノイズリダクションの実行をすると決定すると、撮像素子からダ−ク画像を出力させ、減算補正部は、撮像素子のダ−ク画像を画像デ−タから減算補正することを特徴とする。
【００１６】
また、この発明にかかる他の撮像装置は、好ましくは撮像素子が、オプティカルブラック部を有し、ＣＰＵは、オプティカルブラック部から得られる暗電流の標準偏差を算出する標準偏差算出部と、標準偏差算出部が算出する暗電流の標準偏差に基づいて、画像デ−タに対するノイズリダクションの実行可否を決定する画像処理補正判定部とを備え、画像処理部は、画像処理補正判定部の指示により、画像デ−タに対して画像処理補正によるノイズリダクションを実行する画像処理ＮＲ部を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、この発明にかかる他の撮像装置は、さらに好ましくは画像処理補正判定部が、暗電流の標準偏差と所定の偏差閾値とを比較し、暗電流の標準偏差が所定の偏差閾値よりも大きければ、画像処理ＮＲ部に画像処理補正によるノイズリダクションを実行させることを特徴とする。
【００１８】
また、この発明にかかる他の撮像装置は、さらに好ましくは画像処理ＮＲ部が、撮像素子から取得した画像デ−タにロ−パスフィルタ処理を行うことを特徴とする。
【００１９】
また、この発明にかかる画像のノイズを低減する方法は、被写体像を撮像素子で光電変換して画像デ−タを取得する撮像装置における画像デ−タのノイズを低減する方法に関し、撮像素子が有するオプティカルブラック部から暗電流の読み出しを行う読み出し工程と、読み出した暗電流の平均値と、所定の閾値とを比較する比較工程と、比較工程で、暗電流の平均値の方が大きければ、撮像素子からダ−ク画像を取得する取得工程と、画像デ−タからダ−ク画像を減算する減算工程とを有することを特徴とする。
【００２０】
また、この発明にかかる他の画像のノイズを低減する方法は、被写体像を撮像素子で光電変換して画像デ−タを取得する撮像装置における画像デ−タのノイズを低減する方法に関し、撮像素子が有するオプティカルブラック部から暗電流の読み出しを行う読み出し工程と、読み出した暗電流の標準偏差と、所定の偏差閾値とを比較する比較工程と、比較工程で、暗電流の標準偏差の方が大きければ、画像デ−タに画像処理によるノイズ低減処理を行う画像処理工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
この発明により、撮像装置の状況に応じた適切なノイズ低減処理を行える撮像装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、実施形態にかかる撮像装置１の構成について、電子カメラの一例を示す概念図である。
【００２３】
撮像装置１には、撮像光学系のレンズ１０が装着される。レンズ１０の間隙には、絞り２が設けられる。
【００２４】
また、レンズ１０の像空間には、レンズ１０を透過した被写体光をファインダ−光学系へと光軸変更するクイックリターンミラ−６、被写体光を光電変換して画像デ−タを出力する撮像素子１１、および被写体光を遮光するシャッタ３が配置される。レンズ１０は、撮像者の用途に応じて交換可能に構成してもよい。
【００２５】
クイックタ−ンミラ−６は、半透過性のミラ−であり不図示のサブミラ−を有する。サブミラ−により下方に反射された被写体光の一部を用いて、ＣＰＵ１７が、レンズ１０の一部を光軸方向に駆動することにより、自動焦点動作を行うことができる。
【００２６】
撮像素子１１は、不図示のタイミングジェネレ−タの出力パルスによって動作が制御される。また、背面モニタ−１５ａやビュ−ファインダ−１５ｂは、撮像画像やスル−画像等を表示することができる。
【００２７】
クイックタ−ンミラ−６で反射された被写体光は、撮像素子１１と光学的に共役な位置に設けられたファインダスクリ−ン８上に結像する。ファインダ−スクリ−ン８上に結像された被写体像は、ペンタプリズム５及び接眼レンズ４を介してビュ−ファインダ−１５ｂより観察できる。ビュ−ファインダ−１５ｂは、いわゆるＥＶＦ（Electro View Finder）として構成してもよい。
【００２８】
撮像装置１が撮像動作をする際には、クイックタ−ンミラ−６が被写体からの光路外へと退避し、シャッタ３を開放することで、撮像素子１１上に被写体像が結像する。そして、ＣＰＵ１７からの指示により、撮像素子１１が画像デ−タを出力する。
【００２９】
暗電流検出手段７は、撮像素子１１のオプティカルブラック部の暗電流を、被写体の画像デ−タ読み出しに応じて読み出すことができる。ＣＰＵ１７は、暗電流検出手段７が検出する暗電流を用いた演算処理により、画像処理部１４に、撮像した画像デ−タに対して適切なノイズ低減処理を行わせる。
【００３０】
次に、撮像装置１の動作処理についての典型例を詳細に説明する。
【００３１】
図２は、撮像装置１の全体構成について概念的に説明するブロック図である。この撮像装置１のレンズ１０は、その焦点距離を連続的に変更可能な不図示のズ−ムレンズ、ピントを調整するフォ−カシングレンズ、撮像時の手振れを補正するＶＲ（Vibration Reduction）レンズから構成される。
【００３２】
レンズ１０は、ＣＰＵ１７からの指示により、不図示のレンズ駆動装置を駆動することにより制御され調整される。また、レンズ１０の位置は、不図示のレンズ位置検出器によりその位置が検出され、ＣＰＵ１７によりフィ−ドバック制御される。
【００３３】
レンズ１０は、撮像素子１１の撮像面に被写体像を結像させる。撮像素子１１は、撮像面上に結像された被写体像の光強度に応じて光電変換した電気信号を出力する。撮像素子１１は、ＣＭＯＳやＣＣＤ等の固体撮像素子を用いる。
【００３４】
また、撮像素子１１は、ＣＰＵ１７が有する不図示のタイミングジェネレ−タ等のクロック生成器からのトリガ−入力により、光電変換した電気信号を順次出力する。
【００３５】
また、レンズ１０と撮像素子１１との間には、不図示の絞りが設けられ、ＣＰＵ１７により演算された適切な露出（自動露出ＡＥ：Auto Exposure）が指示され、調整される。
【００３６】
撮像素子１１から出力される電気信号は、アナログ信号のままアナログフロントエンド１２のＣＤＳ部１２ａに入力されＣＤＳ（Correlated Double Sampling）処理によりノイズの低減処理がされる。ＣＤＳ部１２ａでのノイズ低減処理の後、ＡＧＣ部１２ｂで、ＩＳＯ等に対応したゲインの調整がなされる。ゲインの調整は、例えば信号増幅による感度増大を目的として行う。また、Ａ／Ｄ変換部１２ｃでは、アナログ信号からディジタル信号へと変換処理される。
【００３７】
ここで、ＡＧＣ部１２ｂのデフォルトのゲイン設定について簡単に説明する。撮像素子は、同じ型式の撮像素子であっても製造ばらつき等により、個々に出力特性が異なり最大２０％程度の相違が生じる。例えば、撮像素子Ａの感度がＩＳＯ６０相当であり、撮像素子Ｂの感度がＩＳＯ７０相当であるという具合である。
【００３８】
一方、カメラへの搭載時には、撮像素子Ａも撮像素子Ｂもカメラデフォルト値であるＩＳＯ１００相当にゲインを調整する。このため、撮像素子Ａは、３分の５倍の増幅率となり、撮像素子Ｂは、７分の１０倍の増幅率となる。
【００３９】
このことから、撮像素子Ａと撮像素子Ｂとの間で、製造時の素子自体のノイズや出力ばらつき等が同じであっても、カメラ搭載時には、各々増幅され異なる出力特性を有することとなる。ＩＳＯの感度をさらに増大させる場合においては、ＡＧＣ部１２ｂでの増幅率はさらに大きくなるので、撮像素子の特性等の相違もそれに対応してさらに大きくなることとなる。
【００４０】
続いて、ディジタル変換処理された画像デ−タは、画像処理部１４に入力される。撮像素子１１にＣＭＯＳを用いる場合には、ＣＤＳ部１２ａとＡＧＣ部１２ｂとＡ／Ｄ変換部１２ｃ等から構成されるアナログフロントエンド１２は、撮像素子１１に組み込まれる場合もある。
【００４１】
画像処理部１４は、マイクロプロセッサ等で構成されるＣＰＵ１７からの指示に従い、Ａ／Ｄ変換部１２ｃから得られたディジタル画像デ−タに、ホワイトバランス処理、ハイパスフィルタ処理や各種ノイズ低減処理、エッジ処理、階調処理（ガンマ補正）等の様々な画像処理の演算を行う。
【００４２】
また、画像処理部１４が備えるＡＷＢ（Auto White Balance）演算部１４ａでは、最適なホワイトバランス処理となるパラメ−タ値の演算と処理が行われる。
【００４３】
画像処理部１４で行われる種々の画像処理に必要なアルゴリズムやパラメ−タは、フラッシュメモリ１９等に予め記録されており、ＣＰＵ１７からの指示により必要に応じてそれぞれ最適なものが読み出され、適用される。
【００４４】
また、画像処理部１４は、撮像素子１１から取得した暗電流を、被写体像を撮像して得た画像デ−タから減算処理する減算補正部１４ｂを備える。減算補正部１４ｂが減算処理する暗電流は、典型的には撮像素子１１のダ−ク画像のデ−タである。
【００４５】
また、画像処理部１４は、画像処理によるノイズリダクションを行う画像処理ＮＲ部１４ｃを備える。画像処理ＮＲ部１４ｃが行う処理は、典型的にはロ−パスフィルタによる高周波成分のカットや隣接画素間での平均化処理、平滑化処理等である。
【００４６】
画像処理部１４で演算処理された画像デ−タは、ＲＡＭ１６等に一時記録することができる。ＲＡＭ１６は外付けのメモリとして構成してもよい。ＲＡＭ１６に記録しておくことで、画像デ−タを読み出して別途加工することも可能となる。
【００４７】
また、画像処理部１４は、ＲＡＭ１６や不図示のレジスタをバッファメモリとして用い、撮像された複数フレ−ム分の画像デ−タを一時記憶するフレ−ムメモリとして用いてもよい。画像処理部１４は、フレ−ムメモリから画像デ−タを適宜読み出し、画像処理後に適宜書き込みすることにより、所定の画像処理を行う。
【００４８】
撮像装置１全体の撮像動作シ−ケンスについての制御はＣＰＵ１７からの指示にかかり、図示しないレリ−ズスイッチや各種設定処理等の操作を行う操作部１８からの操作信号も、ＣＰＵ１７に入力され処理される。
【００４９】
操作部１８は、撮像装置１の電源をオンオフする電源スイッチの他、レリ−ズ釦の全押しや半押し、さらには再生画像等を更新するためのアップダウン釦等を備える。アップダウン釦は、複数抽出されて表示部１５に表示された人物から所望の人物を選択したり、撮像時に手動でズ−ムレンズをテレ又はワイド側に駆動するためにも用いられる。
【００５０】
さらに、カ−ドインタ−フェ−ス１ａを介して、メモリカ−ド１ｂ等に画像デ−タや画像処理にかかる様々な電子情報等を保存することも可能である。また、外部インタ−フェ−ス１ｃを介して、撮像装置１内の画像デ−タや処理プログラム等を外部媒体へ読み出し、又は書き込み、又は演算処理等を行うことができる。
【００５１】
表示部１５には、処理した画像を表示して撮像装置１のオペレ−タが画像の確認を行い、また必要な処理情報やメニュ−等の各種案内を表示できるように構成されている。
【００５２】
また、表示部１５にタッチパネル等を用いることで、入力操作が可能な構成とすることもできる。タッチパネル方式とする場合には、表示部１５は操作部１８の一部としても機能する。
【００５３】
表示部１５は、ＬＣＤや有機ＥＬ、無機ＥＬ等の各種表示デバイスで構成できる。表示部１５は、ＲＡＭ１６やメモリカ−ド１ｂに記録されている画像デ−タや、外部インタ−フェ−ス１ｃ等を通じて外部の撮像装置や演算処理装置等から転送されてきた画像デ−タ等を再生表示する際にも用いられる。
【００５４】
撮像装置１のＣＰＵ１７は、不図示のＡＦ演算部を備え、撮像素子１１で撮像した画像デ−タを用いて最適な自動焦点調整を行うように演算し、レンズ１０を制御する。また、ＣＰＵ１７は、撮像した画像の中に人物の顔があるかないかを検出する不図示の検出部を備える。
【００５５】
検出部は、撮像画像の中に人物の顔の目や鼻などに相当する部分があるのかどうかを検出することができる。検出方法として、例えば顔を２次元パタ−ンとして捉えて文字認識で確立された複合類似度などのパタ−ン認識理論、あるいは予め学習させたニュ−ラルネットワ−クを用いた抽出方法等を用いてもよい。
【００５６】
また、ＡＦ演算部が行う自動焦点の演算は、撮像画像の中の所定の５個所又は９個所について行う。そして、検出部により撮像画像中に人物の顔が検出された場合には、当該人物の顔について自動焦点動作を行うこととできる。
【００５７】
また、人物の顔が複数検出された場合には、最も近接の顔又は撮像画像に占める面積が最も大きな顔について自動焦点合せを行う。
【００５８】
また、ＣＰＵ１７は、撮像素子１１から取得する暗電流の平均値を算出する平均値算出部１７ａを備える。暗電流は、典型的には撮像素子１１の辺縁部に設けられるオプティカルブラック部から、被写体画像デ−タの読み出しタイミングに応じて読み出されるものである。
【００５９】
平均値算出部１７ａが算出する平均値の母集団は、オプティカルブラック部の可能な限り多くのデ−タを用いることが、算出値の安定性や信頼性の観点から好ましい。しかし、平均値算出部１７ａは、オプティカルブラック部の一部分のデ−タ（例えば１００画素相当分等）を用いて、その平均値を算出してもよい。
【００６０】
また、ＣＰＵ１７は、平均値算出部１７ａが算出する暗電流の平均値を所定の閾値と比較することで、減算補正を行うかどうかを判断する減算補正判定部１７ｂを備える。例えば、減算補正判定部１７ｂは、最大値４０９５ＬＳＢ（１２ｂｉｔディジタル値時）に対して、例えば２００ＬＳＢを閾値として設定してもよい。
【００６１】
減算補正判定部１７ｂは、２００ＬＳＢを超える平均値が平均値算出部１７ａで算出された場合に、撮像素子１１にいわゆるダ−ク画像の出力を指示することとできる。減算補正部１４ｂは、ＣＰＵ１７の指示により、出力されたダ−ク画像を被写体画像デ−タから減算する演算を行う。
【００６２】
ここで、ダ−ク画像は、典型的には被写体の撮像時と同一の露光時間で、シャッタ３を閉じた状態（遮光状態）で撮像素子１１から取得する画像デ−タである。例えば、露光時間を一分として被写体像を撮像した場合、それに対応してダ−ク画像も一分間の露光相当の取得とする。
【００６３】
また、ＣＰＵ１７は、撮像素子１１から取得する暗電流の標準偏差を算出する標準偏差算出部１７ｃを備える。また、画像処理補正判定部１７ｄは、標準偏差算出部１７ｃが算出する標準偏差と所定の偏差閾値と比較して、画像処理によるノイズリダクションを行うか否かを判断する。
【００６４】
画像処理補正判定部１７ｄは、例えば標準偏差算出部１７ｃが算出する標準偏差が所定の閾値（例えば１５）を超える場合に、画像処理によるノイズリダクションを行う設定とする。この場合、ＣＰＵ１７は、画像処理ＮＲ１４ｃに被写体画像デ−タに対するロ−パスフィルタ処理を行わせる。
【００６５】
図３は、撮像素子１１の受光面２１を模式的に説明するものである。受光面２１には、マトリックス状に配列された複数のホトダイオ−ドが配される。ホトダイオ−ドは、画素（pixel）を構成し、例えば縦２０００画素、横３０００画素等の画素構成となる。
【００６６】
また、受光面２１上には、被写体の撮像にかかり被写体像の光電変換を行う部分２２とは別に、その辺縁部に遮光されたいわゆるオプティカルブラック部２３，２４が設けられる。オプティカルブラック部２３，２４は、光電変換を行う部分２２の上下左右の全て又は一部の所望の辺縁部に設けてもよい。
【００６７】
オプティカルブラック部２３，２４は、ホトダイオ−ドを有する部分２３とホトダイ−ドを有さない部分２４とから構成される。ホトダイオ−ドを有する部分２３は、例えば２０画素×２０００画素程度とし、ホトダイオ−ドを有さない部分２４は、例えば４０画素×２０００画素程度とできる。
【００６８】
暗電流検出手段７は、ホトダイオ−ドを有する部分２３の暗電流の値からホトダイオ−ドを有さない部分２４の暗電流の値を減算し、より適切な暗電流の値を得ることができる。
【００６９】
すなわち、平均値算出部１７ａは、ホトダイオ−ドを有する部分２３の暗電流の平均値からホトダイオ−ドを有さない部分２４の暗電流の平均値を減算してオプティカルブラック部の暗電流の平均値を求めることとできる。この処理により、他のノイズの影響を排除し、より正確な暗電流を求めることが可能となる。
【００７０】
図４は、平均値算出部１７ａと標準偏差算出部１７ｃが各々行う暗電流の演算について、概念的に説明するものである。この図に示すように、被写体物体は光学的に均質であったとしても、ノイズの重畳により画像デ−タの値は同一ではない。
【００７１】
図４（ａ）が、撮像素子１１から出力された直後の暗電流であるとすれば、図４（ｂ）が、アナログフロントエンド１２を通過した後の暗電流であると考えることができる。図４（ｂ）に示すように、暗電流は、ＡＧＣ１２ｂによる増幅（感度増大）を受けて、そのノイズ成分も増幅される。
【００７２】
平均値算出部１７ａは、暗電流の平均値（Ｄ１）を算出する。そして、減算補正判定部１７ｂは、平均値（Ｄ１）と閾値とを比較して減算補正の可否を判断する。
【００７３】
また、標準偏差算出部１７ｃは、暗電流の値のばらつき（Ｄ２）程度を監視する指標を算出する。典型的には、標準偏差算出部１７ｃは、暗電流の標準偏差を算出する。画像処理補正判定部１７ｄは、暗電流のばらつき（Ｄ２）程度を所望のばらつき閾値（例えば、偏差閾値）と比較して画像処理ノイズリダクションの可否を判断する。
【００７４】
換言すれば、暗電流の値が大きくなれば、いわば画像デ−タの値の嵩上げとして作用するので、Ｄ１が大きければ、ＣＰＵ１７がダ−ク画像分を減算する必要有りとして、画像処理部１４に暗電流の嵩上げ分の減算補正を行わせる。
【００７５】
また、暗電流のばらつき程度（Ｄ２）は、いわば画像デ−タの画素単位での値ばらつきと考えられるので、Ｄ２が大きければ、ＣＰＵ１７が画像処理によるノイズリダクションの必要有りとして、画像処理部１４に被写体の画像デ−タのロ−パスフィルタ処理等を行わせる。
【００７６】
これらの処理は、撮像素子１１の一部を構成するオプティカルブラック部２３，２４の読み出し電流値を用いて決定するものである。暗電流の値は、より直接的に撮像素子１１の状態を反映していると考えられることから、より正確に画像デ−タのノイズ状況を把握でき、適切なノイズ低減処理を行えることとなる。
【００７７】
図５は、撮像装置１の撮像素子１１及びアナログフロントエンド１２の一部と読み出し回路を含む撮像部４０の回路図である。撮像部４０は、複数の画素４１がマトリクス状に配置されて構成される。図４では、説明の簡便のために４×４画素の構成を示しているが、実際には画素４１のマトリクスは、５００〜１０００万画素等の多数の画素から構成される。
【００７８】
また、受光面２１を構成するマトリクスにはオプティカルブラック部２３，２４を構成する画素等も含まれる。オプティカルブラック部２３，２４は、遮光膜によりホトダイオ−ドをマスクする等により構成される。
【００７９】
各画素４１には、垂直走査回路４２から選択用駆動信号線４７、リセット用駆動信号線４８および転送用駆動信号線４９が配線され、各画素４１で光電変換された信号電荷は電圧に変換されて、定電流源回路４４によってソースフォロワ回路を構成する各列の垂直信号線４５に読み出される。
【００８０】
例えば、画素４１で光電変換された信号電荷は電圧に変換されて、垂直走査回路４２によって一行分の信号が垂直信号線４５に読み出される。また、ＣＤＳ部１２ａにより、相関二重サンプリングによる固定パタ−ンノイズの低減化が図られる。各列の垂直信号線４５に読み出された各画素４１の信号は、読み出し回路４３で水平方向に一行分の信号が、順次読み出され、出力アンプ４６から出力される。なお、読み出し回路４３は、水平走査回路と水平信号線を有する。
【００８１】
オプティカルブラック部２３，２４は、遮光されているので被写体像の画像デ−タを有しないが、マトリクスの一部として有する暗電流等が読み出される。
【００８２】
図６は、撮像装置１の動作処理の概要を説明するフロ−図である。
【００８３】
（ステップ６１）
撮像装置１の操作部１８が備えるレリ−ズ動作を指示するレリ−ズ釦が半押しされているかどうかを判断する。レリ−ズ釦の半押し動作は、撮像装置１のオペレ−タが撮像を行う準備又は撮像の意思を表示したものと見なせる。
【００８４】
（ステップ６２）
撮像装置１は、被写体から得られるスル−画像等を用いて、レンズ１０を制御して自動焦点動作を行う。また、ＣＰＵ１７は、最適な自動露出量を算出して調整する。自動露出の調整は、撮像装置１が備える不図示の露出計を用いてもよく、その際に絞り２を調整するものでもよい。以上が撮像の主たる準備動作となる。
【００８５】
（ステップ６３）
レリ−ズ釦が全押しかどうかを判断する。レリ−ズ釦が全押しであれば、撮像を行うものとしてステップ６４に進む。レリ−ズ釦が全押しでなければ、ステップ６ｉへと進む。
【００８６】
（ステップ６４）
ＣＰＵ１７は、シャッタ−３を開放し、被写体光を撮像素子１１に結像させる。
【００８７】
（ステップ６５）
撮像素子１１は、撮像面（受光面２１に相当）に結像した被写体像を光電変換し、光強度に対応する電気信号を画像デ−タとして蓄積する。
【００８８】
（ステップ６６）
ＣＰＵ１７は、所定の露光時間の後、シャッタ−３を閉じて被写体光を遮光する。
【００８９】
（ステップ６７）
ＣＰＵ１７は、二枚取りＮＲ（減算補正に相当）又は画像処理ＮＲ（ロ−パスフィルタ等に相当）がＯＮ設定されているかどうかを判断する。上述のノイズリダクションがＯＮ設定されていれば、撮像装置１のオペレ−タのＮＲ処理指示であるとしてステップ６８へと進む。
【００９０】
（ステップ６８）
ＣＰＵは、オプティカルブラック部の暗電流を撮像素子１１から取得し、演算する。平均値算出部１７ａは、読み出したホトダイオ−ド有りの暗電流の平均値からホトダイオ−ド無しの暗電流の平均値を減算する等により、適切な暗電流の平均値を算出する。
【００９１】
また、標準偏差算出部１７ｃは、読み出した暗電流のばらつき程度を算出する。標準偏差算出部１７ｃは、例えば標準偏差を算出する場合に、ホトダイオ−ド有りの暗電流を母集団として算出する。ホトダイオ−ド有りのオプティカルブラック部２３の構造は、被写体光を光電変換する画素４１の構造と同様であり、安定して信頼性の高い値を算出できる。
【００９２】
（ステップ６９）
ＣＰＵ１７は、二枚取りＮＲの設定があるかどうかを判断する。二枚取りＮＲの設定が無ければステップ６ｅに進む。
【００９３】
（ステップ６ａ）
減算補正判定部１７ｂは、ステップ６８で算出した暗電流の平均値が、所定の閾値よりも大きいかどうかを判断する。所定の閾値よりも平均値の方が大きければ、ステップ６ｂへと進み、所定の閾値よりも平均値の方が小さければ、ステップ６ｅへと進む。所定の閾値は、撮像装置１のオペレ−タが操作部１８等から任意に入力できる構成とする。
【００９４】
（ステップ６ｂ）
ＣＰＵ１７は、撮像素子１１にダ−ク画像を出力するように指示する。撮像素子１１は、シャッタ３が閉じられ遮光された状態（暗状態）において、被写体像の撮像と同じ露光時間にかかるダ−ク画像を出力する。出力するダ−ク画像は、受光面２１の全画素であってもよく、被写体像の光電変換を行う部分２２のみであってもよい。
【００９５】
（ステップ６ｃ）
減算補正部１４ｂは、ステップ６ｂで取得したダ−ク画像を、被写体像の画像デ−タから対応する画素ごとに減算処理する。撮像素子１１が被写体像を撮像して間隔を経ず同露光時間でダ−ク画像を取得するので、ほぼリアルタイムで安定性良く、かつ信頼性の高い処理が行える。
【００９６】
（ステップ６ｅ）
ＣＰＵ１７は、画像処理ＮＲの設定があるかどうかを判断する。設定が無ければ、ステップ６１へと戻る。
【００９７】
（ステップ６ｆ）
画像処理補正判定部１７ｄは、ステップ６８で算出した暗電流の標準偏差と所定の偏差閾値とを比較する。標準偏差の方が大きければ、ステップ６ｇへと進む。
【００９８】
（ステップ６ｇ）
画像処理ＮＲ部１４ｃは、被写体像の画像デ−タに画像処理によるノイズリダクションを行う。画像処理ＮＲ部１４ｃは、例えば隣接画素間との平均化処理や平滑化処理を行う。また、画像処理ＮＲ部１４ｃは、例えばロ−パスフィルタ処理を行って高周波成分ノイズを除去するが、処理内容はこれに限られず任意に設定してもよい。
【００９９】
（ステップ６ｈ）
ＣＰＵ１７は、全ての撮像が完了したかどうかを判断する。残りの撮像予定枚数等の設定が無ければ終了し、継続して撮像を行う場合にはステップ６１へと戻る。なお、ステップ６ｅからステップ６ｈの間で行う画像処理ＮＲに関する処理は、動画像の撮像時に実行することとしてもよい。
【０１００】
図７は、撮像装置１の表示部１５に表示されるノイズリダクションの設定画面の一例である。
【０１０１】
表示部１５は、液晶等で構成され、画面を確認しながら操作部１８からアップダウン釦等で選択し、設定する。図７（ａ）は、長秒時や高温時のノイズリダクションの設定例であり、この機能のオンオフをオペレ−タが選択できる。このノイズリダクションは、暗電流の減算処理に対応する。
【０１０２】
また、図７（ｂ）は、高感度時のノイズリダクションの設定例であり、強、中、弱、オフを選択して設定できる。例えば、“強”と選択すれば、ロ−パスフィルタのカットオフ周波数を低くし、“弱”と選択すれば、ロ−パスフィルタのカットオフ周波数を高くする。
【０１０３】
これにより、撮像装置１のオペレ−タが、ノイズリダクションの処理内容に強弱を設定できる。また、画像処理補正判定部１７ｄが、判断に用いる偏差閾値を例えば１０、１３、１５等として設定できる構成としてもよい。
【０１０４】
暗電流の値は撮像素子によっても異なるが、凡そ露光時間に比例して大きくなり、撮像素子の温度が７〜１０℃上昇するごとに凡そ２倍となると考えられる。このような特性を有する撮像素子であっても、撮像装置１においては、被写体像の撮像に対応する暗電流を検出してノイズリダクションを適切に設定することができる。
【０１０５】
実施形態の説明にかかる撮像装置１は、その動作と構成を自明な範囲で適宜変更して使用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明は、電子カメラをはじめとする種々の撮像装置に適用でき、被写体像を光電変換して撮像する撮像素子を備える産業用装置等に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】撮像装置の構成
【図２】撮像装置のブロック図
【図３】撮像素子の受光面の説明図
【図４】暗電流の演算説明図
【図５】読み出し回路を含む撮像部の回路図
【図６】撮像装置のフロ−
【図７】ノイズリダクションの設定画面例
【符号の説明】
【０１０８】
１・・撮像装置、１０・・レンズ、１１・・撮像素子、１２・・アナログフロントエンド、１２ａ・・ＣＤＳ部、１２ｂ・・ＡＧＣ、１２ｃ・・Ａ／Ｄ変換部、１４・・画像処理部、１４ａ・・ＡＷＢ演算部、１４ｂ・・減算補正部、１４ｃ・・画像処理ＮＲ部、１５・・表示部、１６・・ＲＡＭ、１７・・ＣＰＵ、１７ａ・・平均値算出部、１７ｂ・・減算補正判定部、１７ｃ・・標準偏差算出部、１７ｄ・・画像処理補正判定部、１８・・操作部、１９・・フラッシュメモリ、１ａ・・カ−ドインタ−フェ−ス、１ｂ・・メモリカ−ド、１ｃ・・外部インタ−フェ−ス
【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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