JP2004343547A

JP2004343547A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2004343547A
Application number: JP2003139283A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Sugimoto; 訓彦杉本; Hiroaki Kubo; 広明久保
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】ダークノイズを除去することにより高画質の画像を得ることができる撮像装置を提供する。
【解決手段】第１の記憶部３５１は被写体を露光する第１の撮影によって電荷蓄積されることで出力される画像データを記憶し、第２の記憶部３５２はシャッターを閉じた状態で、第１の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第２の撮影によって出力されるダークノイズデータを記憶し、非線形処理部１０５はダークノイズデータを非線形処理し、非線形処理されたダークノイズデータを減算部１０６に出力し、減算部１０６は画像データから非線形処理部１０５によって非線形処理されたダークノイズデータを減算する。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置、特にデジタルカメラにおいて、長秒撮影時に発生するダークノイズを除去する撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デジタルカメラでは、撮像素子としてＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）等が用いられている。一般的に、ＣＣＤを用いて撮像される画像データには、暗電流によるダークノイズ、各デバイス上で発生するランダムノイズ及びＣＣＤの画素に固定して発生するＦＰＮ（固定パターンノイズ）が含まれ、撮影画像を劣化させる原因となっている。特に、これらのノイズは、熱の影響やＰＧＡ（ＰｒｏｇｒａｍａｂｌｅＧａｉｎＡｍｐ）のＩＳＯ感度を上げることにより増幅される。
【０００３】
図１１は、画像データに含まれるダークノイズについて説明するための図であり、図１１（ａ）は、ＣＣＤによって撮像された画像データ及びダークノイズを表す図であり、図１１（ｂ）は、ＰＧＡによって増幅された画像データ及びダークノイズを表す図であり、図１１（ｃ）は、ダークノイズデータを表す図である。なお、図１１（ａ）、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）における画像データＧ及びダークノイズデータＤは、ＣＣＤの水平走査によって出力される各画素の電流値Ｉを表したものであり、図１１（ａ）、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）における縦軸は電流値Ｉを表し、横軸は時間ｔを表している。
【０００４】
図１１（ａ）に示すように、被写体を撮像した画像データＧにはダークノイズデータＤが含まれているため、当該画像データＧを表示した場合、表示画像にはダークノイズデータＤが細かいノイズとなって現れる。また、図１１（ｂ）に示すように、ＣＣＤから出力される画像データＧをＰＧＡによって増幅した場合、画像データＧとともにダークノイズデータＤも増幅されるため、さらに撮影画像を劣化させることとなる。さらに、図１１（ｃ）に示すように、ダークノイズデータＤには、ＣＣＤの発熱によって発生する大きなノイズ、ランダムノイズ及び画素に固定して発生する低レベルのＦＰＮ（固定パターンノイズ）が含まれている。
【０００５】
このような劣化の傾向は、シャッタースピードが低速側にシフトすることによってより顕著に表れる。近年、デジタルカメラのシャッタースピードは、ＣＣＤの小型化等によって、より低速側にシフトしていく傾向にあり、この傾向は今後も継続するものと思われ、ノイズによる撮像画像の劣化を防止する方法が望まれている。
【０００６】
そこで、従来、ダークノイズを除去する方法としては、被写体を撮像する際に設定したシャッタースピードと同等の時間だけ遮光した状態で撮像したダークノイズデータを取得し、被写体を撮像した画像データからダークノイズデータを減算することでダークノイズを除去している（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
図１２は、従来のダークノイズの除去について説明するための図である。図１２に示すように、従来は、所定のシャッタースピードで被写体を露光することによって得られる画像データから、当該シャッタースピードと同等の時間だけ遮光した状態で露光することによって得られるダークノイズデータを減算器２０７で減算することによって、ダークノイズが除去された画像データを得ている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−３７６２７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１（ｃ）に示すように、上記ダークノイズデータには、ＣＣＤから読み出す時の各処理デバイスのランダムノイズやＣＣＤの画素に固定して発生するＦＰＮ等が含まれている。そのため、特許文献１におけるダークノイズ除去方法では、大きな傷のようなノイズを除去することはできるが、それ以外のノイズについてはランダムノイズの誤差がエラーとして撮像画像に表れてしまい、画像の劣化がさらに増加してしまうという問題を有している。
【００１０】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、ダークノイズを除去することにより高画質の画像を得ることができる撮像装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る撮像装置は、撮像素子と、被写体を露光する第１の撮影によって電荷蓄積されることで前記撮像素子より出力される画像データを記憶する第１の記憶部と、露光を行わない状態で、前記第１の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第２の撮影によって前記撮像素子より出力されるダークノイズデータを記憶する第２の記憶部と、前記第２の記憶部に記憶されている前記ダークノイズデータを非線形処理する非線形処理部と、前記第１の記憶部に記憶されている画像データから、前記非線形処理部によって非線形処理された前記ダークノイズデータを減算する減算部とを備える。
【００１２】
この構成によれば、被写体を露光する第１の撮影によって電荷蓄積されることで撮像素子より出力される画像データが第１の記憶部に記憶され、露光を行わない状態で、第１の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第２の撮影によって撮像素子より出力されるダークノイズデータが第２の記憶部に記憶される。非線形処理部によって、第２の記憶部に記憶されているダークノイズデータが読み出されて非線形処理され、第１の記憶部に記憶されている画像データから、非線形処理部によって非線形処理されたダークノイズデータが減算され、ダークノイズデータが減算された画像データが出力される。
【００１３】
したがって、ダークノイズを除去することができるとともに、ランダムノイズやＦＰＮについても非線形処理によって除去することができるので、従来のように単に画像データからダークノイズデータを減算するよりも高画質の画像を得ることができる。
【００１４】
また、上記の撮像装置において、前記非線形処理部は、輝度レベルにおいて逆γ状の特性曲線で表される非線形パラメータに基づいて前記ダークノイズデータを非線形処理することが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、輝度レベルにおいて逆γ状の特性曲線で表される非線形パラメータに基づいてダークノイズデータが非線形処理されるため、低輝度レベルにおけるランダムノイズを除去することができ、ランダムノイズの影響によるキャンセルエラーを防ぐことで従来の単なる減算方法よりも高画質な画像を提供することができる。
【００１６】
また、上記の撮像装置において、前記非線形処理部は、複数の前記非線形パラメータのうちの１の非線形パラメータをキャリブレーションにより選択し、選択された非線形パラメータに基づいて前記ダークノイズデータを非線形処理することが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、あらかじめ用意されている複数の非線形パラメータのうちの１の非線形パラメータがキャリブレーションにより選択され、選択された非線形パラメータに基づいて前記ダークノイズデータが非線形処理されるため、オフセットノイズの影響を受けない安定したノイズ除去処理を行うことができる。
【００１８】
また、上記の撮像装置において、前記非線形処理部は、少なくとも２点以上のキャリブレーションにより近傍の前記非線形パラメータを選択し、選択された非線形パラメータに基づいて前記ダークノイズデータを非線形処理することが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、少なくとも２点以上のキャリブレーションにより近傍の非線形パラメータが選択され、選択された非線形パラメータに基づいて前記ダークノイズデータが非線形処理されるため、非線形パラメータを選択する際の精度が増し、最適なノイズ除去処理を行うことができる。
【００２０】
また、上記の撮像装置において、シャッター速度を検出するシャッター速度検出部と、前記シャッター速度検出部によって検出されるシャッター速度が所定値以上であるか否かを判断するシャッター速度判断部とをさらに備え、前記第２の記憶部は、前記シャッター速度判断部によってシャッター速度が所定値以上であると判断された場合に、露光を行わない状態で、前記第１の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第２の撮影によって前記撮像素子より出力されるダークノイズデータを記憶することが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、撮像装置は、シャッター速度を検出するシャッター速度検出部と、シャッター速度検出部によって検出されるシャッター速度が所定値以上であるか否かを判断するシャッター速度判断部とをさらに備えており、シャッター速度判断部によってシャッター速度が所定値以上であると判断された場合に、露光を行わない状態で、第１の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第２の撮影によって前記撮像素子より出力されるダークノイズデータが第２の記憶部に記憶される。すなわち、一般的に、シャッター速度が短い場合はダークノイズの影響が比較的少ないので、シャッター速度が短い場合、ダークノイズを除去する処理を省略し、処理を簡略化することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２３】
図１は本発明に係るデジタルカメラの一実施形態を構成するカメラ本体に内蔵された主要部材の配置を示す上面図、図２は同実施形態の右側面図、図３は同実施形態の背面図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態に係るデジタルカメラ１は、カメラ本体２と、このカメラ本体２の正面略中央に着脱可能に装着されるレンズ３とを備えた一眼レフレックスタイプのカメラであり、図２に示すように、カメラ本体２の上面に、電子ビューファインダ４（ＥＶＦ；ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＶｉｅｗＦｉｎｄｅｒ）とポップアップタイプのフラッシュ５とを備えている。なお、本実施形態では、デジタルカメラ１は、レンズ３がカメラ本体２に着脱可能に装着される一眼レフレックスタイプのカメラとして説明するが、本発明は特にこれに限定されず、デジタルカメラ１は、レンズ３とカメラ本体２とが一体のコンパクトカメラタイプであってもよい。
【００２５】
図１において、カメラ本体２は、正面略中央にレンズ３が装着されるマウント部（図示省略）を備えるとともに、正面左端部に使用者が把持するためのグリップ部１１を備えている。マウント部の下部には、装着されたレンズ３との電気的接続を行うための複数個の接点（図示省略）と機械的接続を行うための複数個のカプラ（図示省略）とが設けられている。
【００２６】
電気的接点は、レンズ３に内蔵されたレンズＲＯＭから当該レンズに関する固有の情報（開放Ｆ値や焦点距離等の情報）をカメラ本体２内の全体制御部９０（図４参照）に送出したり、レンズ３内のフォーカスレンズの位置やズームレンズの位置の情報を全体制御部９０（図４参照）に送出したりするためのものである。
【００２７】
カプラは、カメラ本体２内に設けられたフォーカスレンズ駆動用モータ（ＦＭ）１２の駆動力とズームレンズ駆動用モータ（ＺＭ）１３の駆動力とをレンズ３内の各レンズに伝達するためのものである。
【００２８】
図１において、グリップ部１１の内部には電池収納室１４とカード収納室１５とが設けられている。電池収納室１４にはカメラの電源として、例えば、４本の単３形乾電池１６が収納されており、カード収納室１５には撮影画像の画像データを記録するためのメモリカードＭＣが着脱可能に収納されるようになっている。
【００２９】
また、マウント部にレンズ３が装着されたときの当該レンズ３の光軸Ｌ上であってカメラ本体２内の適所には、カラー撮像素子１７が配設されている。
【００３０】
カラー撮像素子（以下「ＣＣＤ」という。）１７は、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）が２次元状に配置されたエリアセンサの各ＣＣＤの表面に、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のカラーフィルタが市松模様状に貼り付けられた、いわゆるベイヤー方式と呼ばれる単板式カラーエリアセンサで構成されており、本実施形態では例えば１６００（Ｘ方向）×１２００（Ｙ方向）＝１９２００００個のＣＣＤ（以下「画素」ともいう。）を有している。
【００３１】
また、ＣＣＤ１７の前面には、例えば、シャッター幕を機械的に移動させるフォーカルプレンシャッター等のメカニカルなシャッターＳが設けられている。シャッターＳは、シャッター制御ドライバ３８（図４参照）によって開閉が制御され、シャッターＳが開かれることによって撮影時に必要な露出量がＣＣＤ１７に与えられ、シャッターＳが閉じられることによってＣＣＤ１７への光が遮光される。なお、本実施形態におけるシャッタースピード（シャッター速度）とは、シャッターＳが開状態から閉状態になるまでの時間を表す。
【００３２】
図２及び図３に示すように、カメラ本体２のグリップ部１１の上面には、シャッタボタン１８が設けられている。このシャッタボタン１８は、途中まで押し込んだ「半押し状態Ｓ１」の操作と、さらに押し込んだ「全押し状態Ｓ２」の操作とが可能に構成されており、シャッタボタン１８が半押しされると、被写体の静止画を撮影するための準備動作（露出制御値の設定や焦点調節等の準備動作）が実行され、シャッタボタン１８が全押しされると、撮影動作（ＣＣＤ１７を露光し、その露光によって得られた画像信号に所定の画像処理を施してメモリカードＭＣに記録する一連の動作）が実行される。
【００３３】
図２及び図３において、電子ビューファインダ４は、ファインダ表示部１９、接眼レンズ２０、ファインダ窓２１を備えている。ファインダ表示部１９は、本実施形態では例えば画素数が６４０（Ｘ方向）×４８０（Ｙ方向）＝３０７２００のカラー液晶表示素子からなり、ＣＣＤ１７で撮影された被写体のモニタ画像、すなわちシャッタボタン１８が操作されていない撮影待機状態においてＣＣＤ１７により動画撮影された被写体の画像を表示するものである。接眼レンズ２０は、このファインダ表示部１９に表示されたモニタ画像をファインダ窓２１の外側に導くものである。このような構成により、撮影者はファインダ窓２１を覗くことによって、ファインダ表示部１９に表示されるモニタ画像により被写体を視認することができる。
【００３４】
なお、モニタ画像はファインダ表示部１９に表示するためのものであるから、撮影待機状態では、ＣＣＤ１７を通常の静止画撮影と異なる動作モード（以下「静止画モード」という。）で動作させてファインダ表示部１９の表示サイズと同一サイズのモニタ画像を撮影するようにしている。すなわち、本実施形態では、ファインダ表示部１９は画素数が６４０×４８０で構成されているので、撮影待機状態においては、ＣＣＤ１７の全画素で受光は行うが、画像データの読出しは、Ｘ，Ｙの両方向について８画素ピッチ、すなわち１／８の間引き読出しにより行われ、これによって画素数が６４０×４８０のモニタ画像を高速で得るようにしている。
【００３５】
図３において、カメラ本体２の背面の略中央には、外部表示部（液晶表示部）２２が設けられている。外部表示部２２は、本実施形態では例えば画素数が４００（Ｘ方向）×３００（Ｙ方向）＝１２００００のカラー液晶表示素子からなり、記録モードにおいて露出制御に関するモード、撮影シーンに関するモードや撮影条件等を設定するためのメニュー画面を表示したり、再生モードにおいてメモリカードＭＣに記録された撮影画像を再生表示するものである。
【００３６】
外部表示部２２の左側には電源スイッチ２３が設けられている。この電源スイッチ２３は記録モード（写真撮影の機能を果たすモード）及び再生モード（記録画像を外部表示部２２に再生するモード）を切換設定するモード設定スイッチを兼ねている。すなわち、電源スイッチ２３は３点スライドスイッチからなり、接点を中央の「ＯＦＦ」位置に設定すると、電源がオフになり、接点を上方の「ＲＥＣ」位置に設定すると、電源がオンになるとともに記録モードが設定され、接点を下方の「ＰＬＡＹ」位置に設定すると、電源がオンになるとともに再生モードが設定される。
【００３７】
外部表示部２２の右側上方位置には４連スイッチ２４が設けられている。４連スイッチ２４は円形の操作ボタンを有し、この操作ボタンにおける上下左右の４方向の押圧操作が、上スイッチ２４Ｕ、下スイッチ２４Ｄ、左スイッチ２４Ｌ、右スイッチ２４Ｒの操作として、それぞれ検出されるようになっている。
【００３８】
４連スイッチ２４は多機能化されており、例えば外部表示部２２に表示される撮影シーン設定のためのメニュー画面において選択された項目を変更するための操作スイッチとして機能し、複数のサムネイル画像が配列表示されるインデックス画面において選択された再生対象のコマを変更するための操作スイッチとして機能し、左スイッチ２４Ｌ及び右スイッチ２４Ｒは、レンズ３のズームレンズの焦点距離を変更するためのズームスイッチとして機能する。
【００３９】
外部表示部２２の右側下方位置には、外部表示部２２の表示や表示内容に関する操作を行うためのスイッチとして、取消スイッチ２５、確定スイッチ２６、メニュー表示スイッチ２７及び表示切換スイッチ２８が設けられている。
【００４０】
取消スイッチ２５はメニュー画面で選択された内容を取り消すためのスイッチである。確定スイッチ２６はメニュー画面で選択された内容を確定するためのスイッチである。メニュー表示スイッチ２７は外部表示部２２にメニュー画面を表示させたり、メニュー画面の内容（例えば撮影シーン設定画面や露出制御に関するモード設定画面など）を切り換えるためのスイッチで、メニュー表示スイッチ２７の押圧ごとにメニュー画面が切り換わる。
【００４１】
表示切換スイッチ２８は外部表示部２２への表示を行わせたり、その表示をオフにするスイッチで、表示切換スイッチ２８の押圧ごとに外部表示部２２の表示と非表示とが交互に行われる。なお、電池１６の節電を図るため、カメラ起動時には外部表示部２２の表示は行われないようになっている。
【００４２】
外部表示部２２の上側位置には、撮影者による接眼、非接眼を検出するための接眼センサ２９が設けられている。接眼センサ２９は、赤外ＬＥＤを発光する赤外ＬＥＤ発光部（例えば、発光ダイオード）と、ＬＥＤ反射光を受光する受光部（例えば、フォトリフレクタ）で構成される。受光部は、撮影者の顔が近づくことによるＬＥＤ反射光を受光する。接眼センサ２９は、光電変換された出力値に基づいて接眼状態を認識し、接眼検出信号を全体制御部９０（図４参照）に出力する。なお、接眼センサ２９が設けられる位置としては、上記の外部表示部２２の上側位置に限らず、撮影者の接眼状態を検出することができる位置であれば、外部表示部２２の左側位置及び右側位置など適宜変更してもよい。
【００４３】
図４はデジタルカメラ１の電気的構成を示すブロック図である。なお、図１〜図３と同一物には同一符号を付している。デジタルカメラ１は、レンズ３、撮像部３０、画像メモリ３５、信号処理部４０、発光制御部５０、レンズ制御部６０、表示部７０、操作部８０及び全体制御部９０などを備えている。
【００４４】
レンズ３は、フォーカスレンズ、ズームレンズ及び透過光量を調節するための絞りを備えるとともに、当該レンズに関する固有の情報（開放Ｆ値や焦点距離等の情報）が格納されたレンズＲＯＭ（図示省略）を備えている。レンズＲＯＭは、電気的接点を介して全体制御部９０に接続されている。
【００４５】
撮像部３０は、レンズ３を通して入射する被写体光像を光電変換して画像信号（電気画像）として出力するもので、ＣＣＤ１７、タイミングジェネレータ３１、アナログ信号処理回路３２、Ａ／Ｄ変換回路３３及びタイミング制御回路３４を備えている。
【００４６】
ＣＣＤ１７は、タイミングジェネレータ３１から入力される駆動制御信号（蓄積開始信号・蓄積終了信号）に基づき被写体光像を所定の露光時間だけ受光して画像信号（電荷蓄積信号）に変換し、その画像信号をタイミングジェネレータ３１から入力される読出制御信号（水平同期信号、垂直同期信号、転送信号等）に従って信号処理部４０に送出する。このとき、画像信号は各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂに分離されて信号処理部４０に送出される。
【００４７】
なお、以下において、説明の便宜上、各画素の受光信号とこれらの集合により撮影画像を構成する画像信号とを区別するため、必要に応じて各画素の受光信号を画素信号（アナログ値）または画素データ（デジタル値）という。
【００４８】
タイミングジェネレータ３１は、タイミング制御回路３４から入力される制御信号に基づき駆動制御信号を生成するとともに、基準クロック信号に基づき読出制御信号を生成し、それぞれＣＣＤ１７に送出する。タイミングジェネレータ３１は、例えば、積分開始／終了（露出開始／終了）のタイミング信号、各画素の受光信号の読出制御信号（水平同期信号、垂直同期信号、転送信号等）等のクロック信号を生成し、ＣＣＤ１７に出力する。
【００４９】
アナログ信号処理回路３２は、ＣＣＤ１７から出力されるアナログ値の画像信号に所定のアナログ信号処理を施すもので、画像信号のサンプリングノイズの低減を行うＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路と、画像信号のレベル調整を行うＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路とを備えている。ＡＧＣ回路は、レンズ３に内蔵される絞りの絞り値とＣＣＤ１７の露光時間とで適正露出が得られなかった場合（例えば非常に低輝度の被写体を撮影する場合等）の撮影画像のレベル不足を補償する機能も有する。なお、ＡＧＣ回路のゲインは全体制御部９０により設定される。すなわち、アナログ信号処理回路３２は、ＣＤＳ回路により画像信号のノイズの低減を行い、ＡＧＣ回路のゲインを調整することにより画像信号のレベル調整を行う。
【００５０】
Ａ／Ｄ変換回路３３は、アナログ信号処理回路３２から出力される画像信号をデジタル値の画像信号（以下「画像データ」という。）に変換するもので、各画素で受光して得られる画素信号を例えば１２ビットの画素データに変換する。Ａ／Ｄ変換回路３３は、タイミング制御回路３４から入力されるＡ／Ｄ変換用のクロック信号に基づいて各画素信号を１２ビットの画像データ（デジタル信号）に変換する。
【００５１】
撮像部３０における露出制御は、絞りと、ＣＣＤ１７の露光量、すなわち、シャッタースピードに相当するＣＣＤ１７の電荷蓄積時間とを調節して行われる。被写体輝度が低輝度時に適切なシャッタースピードが設定できない場合は、ＣＣＤ１７から出力される画像信号のレベル調整を行うことにより露光不足による不適正露出が補正される。すなわち、低輝度時は、シャッタースピードとゲイン調整とを組み合わせて露出制御が行われる。画像信号のレベル調整は、アナログ信号処理回路３２内のＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路のゲイン調整において行われる。
【００５２】
タイミング制御回路３４は、ＣＣＤ１７の撮影動作を制御するもので、全体制御部９０から入力される制御信号に基づき撮影制御信号を生成する。この撮影制御信号は、記録モードにおいて撮影待機中に被写体の動画像（以下「ライブビュー画像」という。）を電子ビューファインダ４のファインダ表示部１９にモニタ表示するための制御信号、シャッタボタン１８が操作されて被写体の静止画（以下「記録画像」という。）を撮影するための制御信号、基準クロック信号、ＣＣＤ１７から送出される画像信号を信号処理部４０で信号処理するためのタイミング信号（同期クロック信号）などを含む。このタイミング信号は、アナログ信号処理回路３２及びＡ／Ｄ変換回路３３に入力される。
【００５３】
画像メモリ３５は、Ａ／Ｄ変換された画像データを一時的に保存するとともに、γ補正回路４３から出力される信号処理の終了した画像データを一時的に保存するメモリで、本実施形態では例えば１フレーム分の画像データを記憶し得る容量を有している。なお、１フレーム分の画像データを記憶し得る記憶容量は、本実施形態では例えばＣＣＤ１７の画素数が１６００×１２００＝１９２００００であるので、１９２００００個のカラー画素データを記憶し得る容量になる。
【００５４】
信号処理部４０は、ＣＣＤ１７から送出される画像信号に所定のデジタル信号処理を施すもので、画像信号の信号処理は当該画像信号を構成する各画素信号ごとに行われる。この信号処理部４０は、黒レベル補正回路４１、ホワイトバランス（ＷＢ）回路４２及びγ補正回路４３を備えており、黒レベル補正回路４１、ＷＢ回路４２及びγ補正回路４３はデジタル信号処理を施す回路を構成する。
【００５５】
黒レベル補正回路４１は、画像メモリ３５に記憶されているＡ／Ｄ変換された各画素データの黒レベルを基準の黒レベルに補正するものである。ＷＢ回路４２は、撮影画像のホワイトバランスを調整するもので、全体制御部９０から入力されるレベル変換テーブルを用いて各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの画素データのレベルを変換することで撮影画像のホワイトバランスを調整する。なお、レベル変換テーブルの各色成分の変換係数（特性の傾き）は全体制御部９０により撮影画像ごとに設定される。
【００５６】
γ補正回路４３は、画素データのγ特性を補正することにより階調補正を行うもので、γ特性の異なる例えば５種類のγ補正テーブルをルックアップテーブル（ＬＵＴ）として有し、設定された撮影シーンに応じて所定のγ補正テーブルにより画素データのγ補正を行う。なお、このγ補正処理において、１０ビットの画素データは、８ビット（２５６階調）の画素データに変換される。γ補正処理前の画素データを１０ビットデータとしているのは、非線形性の強いγ特性でγ補正を行った場合の画質劣化を防止するためである。また、各色成分Ｒ，Ｇ，Ｂの画素データはＷＢ回路４２で所定のレベル変換が行われており、これらの画素データをそれぞれγ補正テーブルでγ補正する。
【００５７】
発光制御部５０は、全体制御部９０から入力される発光制御信号に基づきフラッシュ５の発光を制御するもので、調光回路５１及び調光センサ５２を含む。なお、発光制御信号には、発光準備の指示、発光タイミング及び発光量が含まれる。
【００５８】
調光回路５１は、全体制御部９０から発光準備の指示信号が送出されるとメインコンデンサを充電して発光可能状態にし、さらに発光タイミング信号が送出されると当該タイミング信号に同期してメインコンデンサの蓄積電荷を放電し、これによってフラッシュ５を発光させる。
【００５９】
調光センサ５２は、フラッシュ撮影時において、露出開始と同時に被写体からのフラッシュ光の反射光を受光する。全体制御部９０は、調光センサ５２において受光された反射光の受光量が所定の発光量に達すると、発光停止信号を調光回路５１に送出する。調光回路５１は、発光停止信号に応答してメインコンデンサの放電を停止させ、これによってフラッシュ５は所要の発光量で発光することとなる。
【００６０】
レンズ制御部６０は、フォーカスレンズ駆動用モータ（ＦＭ）１２、ズームレンズ駆動用モータ（ＺＭ）１３及び絞り制御ドライバ６１を備えている。
【００６１】
絞り制御ドライバ６１は、レンズ３に内蔵される絞りの絞り値を制御するもので、全体制御部９０から入力される絞り値に基づき絞りを駆動し、その開口量を当該絞り値に設定している。
【００６２】
ＦＭ１２は、全体制御部９０から入力されるＡＦ制御信号（例えば駆動パルス数等の制御値）に基づいて駆動し、レンズ３に内蔵されるフォーカスレンズを焦点位置に移動させる。
【００６３】
ＺＭ１３は、全体制御部９０から入力されるズーム制御信号（４連スイッチ２４の操作情報）に基づいて駆動し、レンズ３に内蔵されるズームレンズを移動させる。ＺＭ１３は、全体制御部９０から４連スイッチ２４の右スイッチ２４Ｒの操作情報が入力されると正方向に駆動してズームレンズを広角（ワイド）側に移動させ、４連スイッチ２４の左スイッチ２４Ｌの操作情報が入力されると逆方向に駆動してズームレンズを望遠（テレ）側に移動させる。
【００６４】
レンズ３のズーム操作では、４連スイッチ２４の右スイッチ２４Ｒを押圧している間だけレンズ３がワイド側に連続的に移動し、４連スイッチ２４の左スイッチ２４Ｌを押圧している間だけレンズ３がテレ側に連続的に移動する。
【００６５】
表示部７０は、上記ファインダ表示部（図４ではＥＶＦとする。）１９及び外部表示部（図４ではＬＣＤとする。）２２を備えるとともに、ＶＲＡＭ７１，７２を備えている。
【００６６】
ＶＲＡＭ７１は、外部表示部２２への表示画像を格納するためのバッファメモリで、外部表示部２２の画素数に対応して４００×３００個のカラー画素データが記憶可能なメモリ容量を有し、ＶＲＡＭ７２は、ファインダ表示部１９への表示画像を格納するためのバッファメモリで、ファインダ表示部１９の画素数に対応して６４０×４８０個のカラー画素データが記憶可能なメモリ容量を有している。
【００６７】
撮影待機状態においては、撮像部３０により１／３０（秒）毎に撮像された画像の各画素データがアナログ信号処理回路３２〜γ補正回路４３により所定の信号処理を施された後、画像メモリ３５に一時的に記憶されるとともに、全体制御部９０を介してＶＲＡＭ７１及びＶＲＡＭ７２に転送され、ファインダ表示部１９及び外部表示部２２に表示される（いわゆる、ライブビュー表示）。これにより、撮影者は被写体像を視認することができる。また、再生モードにおいては、メモリカードＭＣから読み出された画像が全体制御部９０で所定の信号処理が施された後、ＶＲＡＭ７１及びＶＲＡＭ７２に転送され、ファインダ表示部１９及び外部表示部２２に表示される。
【００６８】
操作部８０は、シャッタボタン１８（図３参照）等で構成され、半押し状態Ｓ１と全押し状態Ｓ２とが検出可能な２段階スイッチになっている。自動でフォーカスを制御するＡＦ（オートフォーカス）撮影時において、待機状態でシャッタボタン１８をＳ１状態にすると、デジタルカメラ１は、ＡＦのためのレンズ駆動を開始し、全体制御部９０による画像メモリ３５内の画像のコントラストを評価しながら、コントラストが最も高くなるようにレンズモータによりレンズを駆動し、停止させる。全体制御部９０は、Ｓ１状態の画像メモリ３５内の画像データのレベルを判定することで、シャッタースピードと絞り値とを決定し、さらに、ＷＢ回路４２におけるホワイトバランスの補正値を決定する。また、撮影者によってフォーカスが設定されるＭＦ（マニュアルフォーカス）撮影時においては、操作部８０は、シャッタースピード、絞り値及びＩＳＯ感度のそれぞれの制御値の設定を受け付ける。
【００６９】
全体制御部９０は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）などからなり、ＲＯＭ９１、ＲＡＭ９２及び露出制御部９３を含む。ＲＯＭ９１は、全体制御部９０のＣＰＵの動作を制御する制御プログラムを記憶するものである。ＲＡＭ９２は、演算処理や制御処理などにおける種々のデータを一時的に格納するものである。露出制御部９３は、ＡＦ撮影時における露出制御値（シャッタースピードと絞り値とＩＳＯ感度）を設定するための輝度判定と露光量設定とＩＳＯ感度設定とを行う。なお、露出制御部９３によって設定されるシャッタースピード、絞り値及びＩＳＯ感度は、ＲＡＭ９２に一時的に記憶される。
【００７０】
全体制御部９０は、ＲＯＭ９１に格納された制御プログラムに従って本デジタルカメラ１の各部の動作を制御するもので、シャッタボタン１８が半押しされると、被写体の静止画を撮影するための準備動作（露出制御値の設定や焦点調節等の準備動作）を実行し、シャッタボタン１８が全押しされると、撮影動作（ＣＣＤ１７を露光し、その露光によって得られた画像信号に所定の画像処理を施してメモリカードＭＣに記録する一連の動作）を実行する機能を有する。
【００７１】
この全体制御部９０は、カードＩ／Ｆ３６を介してメモリカードＭＣに接続されている。カードＩ／Ｆ３６は、メモリカードＭＣへの画像データの書き込み及び画像データの読出しを行うためのインターフェースである。
【００７２】
ＲＴＣ（ＲｅａｌＴｉｍｅＣｌｏｃｋ）３７は、図示しない別の電源で駆動され、撮影日時を管理するための時計回路である。
【００７３】
シャッター制御ドライバ３８は、シャッターＳの駆動を制御するものである。シャッター制御ドライバ３８は、全体制御部９０から入力されるシャッタースピードに基づいてシャッターＳを開閉し、ＣＣＤ１７の露光時間を制御する。
【００７４】
図５は、本実施形態における撮像装置１００の構成を示すブロック図である。本実施形態における撮像装置１００は、撮像部３０、画像メモリ３５、信号処理部４０及び全体制御部９０を備えて構成される。
【００７５】
画像メモリ３５は、被写体を露光する第１の撮影によって電荷蓄積されることでＣＣＤ１７より出力される画像データを記憶する第１の記憶部３５１と、シャッターＳを閉じた状態で、第１の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第２の撮影によってＣＣＤ１７より出力されるダークノイズデータを記憶する第２の記憶部３５２として機能する。
【００７６】
全体制御部９０は、シャッタースピード（ＳＳ）検出部１０１、シャッタースピード（ＳＳ）判断部１０２、キャリブレーション処理部１０３、非線形パラメータ選択部１０４、非線形処理部１０５、減算部１０６、温度特性記憶部１０７及び非線形パラメータ記憶部１０８を備える。
【００７７】
シャッタースピード検出部１０１は、シャッタースピードを検出するものであり、ＭＦ撮影時には、操作部８０を用いて撮影者によって設定されたシャッタースピードを検出し、ＡＦ撮影時には、露出制御部９３によって設定されたシャッタースピードを検出する。
【００７８】
シャッタースピード判断部１０２は、シャッタースピード検出部１０１によって検出されたシャッタースピードに応じてダークノイズ除去処理を行うか否かを判断する。本実施形態において、シャッタースピード判断部１０２は、シャッタースピード検出部１０１によって検出されたシャッタースピードが、ダークノイズの影響を受けることがない所定の値以上であるか否かを判断し、所定の値以上であれば、ダークノイズ除去処理を行い、所定の値より小さければ、ダークノイズ除去処理を行わず、被写体を露光する第１の撮影によって電荷蓄積されることでＣＣＤ１７より出力される画像データを画像メモリ３５に記憶し、当該画像データに信号処理を施すことによって表示部７０に表示する。なお、一般的にシャッタースピードが１秒以下である場合、ダークノイズの影響が少ないため、本実施形態における所定の値は１秒に設定されている。
【００７９】
キャリブレーション処理部１０３は、所定の測定時間ｔにおいて、撮像部３０から出力されるダークノイズデータの出力電流値Ｉを測定し、測定された出力電流値Ｉからデジタルカメラ１内の温度を測定する。測定時間ｔと出力電流値Ｉとの関係を表す関数は、温度毎にあらかじめ温度特性記憶部１０７に記憶されており、キャリブレーション処理部１０３は、撮像部３０から出力されるダークノイズデータの出力電流値Ｉを測定し、温度特性記憶部１０７を参照することによって、測定された出力電流値Ｉに対応付けられる温度をデジタルカメラ１内の温度として測定する。
【００８０】
また、本実施形態では、キャリブレーション処理部１０３は、第１の測定時間ｔ_１におけるダークノイズデータの第１の出力電流値Ｉ_１と、第１の測定時間ｔ_１よりも長い第２の測定時間ｔ_２におけるダークノイズデータの第２の出力電流値Ｉ_２を測定し、測定された２点の出力電流値Ｉ_１，Ｉ_２からデジタルカメラ１内の温度を測定する。所定の測定時間ｔは、撮像装置１００の有する最大シャッタースピード（ｓｅｃ）よりも短くなるように設定されており、例えば、撮像装置１００の最大シャッタースピードが３０（ｓｅｃ）である場合、第１の測定時間ｔ_１は５（ｓｅｃ）となり、第２の測定時間ｔ_２は１０（ｓｅｃ）となるように設定されている。また、出力電流値Ｉは、全画素の出力電流値の平均である全画素平均値や、所定の画素数を抽出し、抽出された画素の出力電流値の平均を算出することによって得られる。
【００８１】
非線形パラメータ選択部１０４は、キャリブレーション処理部１０３によって測定されたデジタルカメラ１内の温度に基づいて非線形関数（逆γ状の特性曲線）を選択する。非線形関数は、非線形パラメータとして非線形パラメータ記憶部１０８に温度毎に記憶されており、非線形パラメータ選択部１０４は、非線形パラメータ記憶部１０８を参照することによって、測定された温度に対応する非線形パラメータを選択する。非線形パラメータは、低輝度レベルのダークノイズが略一定になるようにダークノイズデータを変換するためのパラメータである。
【００８２】
非線形処理部１０５は、第２の記憶部３５２に記憶されているダークノイズデータを読み出し、非線形パラメータ選択部１０４によって選択された非線形パラメータに基づいて、読み出したダークノイズデータを非線形処理する。すなわち、非線形処理部１０５は、読み出したダークノイズデータを非線形パラメータに応じて変換し、非線形パラメータに応じて変換されたダークノイズデータを出力する。
【００８３】
減算部１０６は、第１の記憶部３５１に記憶されている画像データから、非線形処理部１０５によって非線形処理されたダークノイズデータを減算する。
【００８４】
温度特性記憶部１０７は、装置内の温度を測定するために、各温度における測定時間ｔに対する出力電流値Ｉの温度特性関数を記憶する。
【００８５】
図６は、装置内の温度毎の測定時間ｔと出力電流値Ｉとの関係を表す図である。なお、図６において、縦軸は出力電流値Ｉを表し、横軸は測定時間（キャリブレーション時間）ｔを表す。
【００８６】
図６における温度特性関数Ａは、装置内の温度Ｔが４０℃の場合における測定時間ｔと出力電流値Ｉとの関係を表し、温度特性関数Ｂは、装置内の温度Ｔが３０℃の場合における測定時間ｔと出力電流値Ｉとの関係を表し、温度特性関数Ｃは、装置内の温度Ｔが２０℃の場合における測定時間ｔと出力電流値Ｉとの関係を表している。
【００８７】
温度特性記憶部１０７は、各温度に対応する測定時間ｔと出力電流値Ｉとの温度特性関数Ａ，Ｂ，Ｃを記憶している。なお、本実施形態において、温度特性記憶部１０７は、デジタルカメラ内の温度が、例えば、０℃〜５０℃までの温度範囲における１０℃間隔毎の測定時間ｔと出力電流値Ｉとの関数をテーブル形式で記憶しており、図６では、その一例として３つの温度特性関数Ａ，Ｂ，Ｃを示している。
【００８８】
例えば、キャリブレーション処理部１０３は、第１の測定時間ｔ_１における第１の出力電流値Ｉ_１がＩａ_１であり、第２の測定時間ｔ_２における第２の出力電流値Ｉ_２がＩａ_２である場合、装置内の温度Ｔは４０℃であると判断する。同様に、キャリブレーション処理部１０３は、第１の測定時間ｔ_１における第１の出力電流値Ｉ_１がＩｂ_１であり、第２の測定時間ｔ_２における第２の出力電流値Ｉ_２がＩｂ_２である場合、装置内の温度Ｔは３０℃であると判断する。
【００８９】
なお、本実施形態では、キャリブレーション処理部１０３は、第１の測定時間ｔ_１における第１の出力電流値Ｉ_１と、第２の測定時間ｔ_２における第２の出力電流値Ｉ_２との２点における出力電流値Ｉを測定し、測定された第１の出力電流値Ｉ_１と第２の出力電流値Ｉ_２とに基づいて装置内の温度を測定するとしているが、本発明は特にこれに限定されず、３点以上の出力電流値Ｉを測定し、測定された３点の出力電流値Ｉに基づいて装置内の温度を測定してもよい。この場合、さらに測定精度を向上させることができる。
【００９０】
また、本実施形態において、キャリブレーション処理部１０３は、測定される出力電流値Ｉがあらかじめ記憶されている各温度に対応する測定時間ｔと出力電流値Ｉとの温度特性関数に当てはまらない場合、あらかじめ記憶されている各温度に対応する測定時間ｔと出力電流値Ｉとの温度特性関数から平均補間を行い、装置内の温度の推定を行う。
【００９１】
図７は、測定される出力電流値Ｉがあらかじめ記憶されている各温度に対応する測定時間ｔと出力電流値Ｉとの温度特性関数に当てはまらない場合について説明するための図である。なお、図７において、縦軸は出力電流値Ｉを表し、横軸は測定時間（キャリブレーション時間）ｔを表す。
【００９２】
図７に示すように、５ｓｅｃ（第１の測定時間ｔ_１）経過時における第１の出力電流値Ｉ_１がＩｄ_１であり、１０ｓｅｃ（第２の測定時間ｔ_２）経過時における第２の出力電流値Ｉ_２がＩｄ_２である場合、測定時間ｔと出力電流値Ｉとの関係は温度特性関数Ｄのようになる。同様に、５ｓｅｃ経過時における第１の出力電流値Ｉ_１がＩｅ_１であり、１０ｓｅｃ経過時における第２の出力電流値Ｉ_２がＩｅ_２である場合、測定時間ｔと出力電流値Ｉとの関係は温度特性関数Ｅのようになる。この温度特性関数Ｄ及び温度特性関数Ｅは、いずれも予め記憶されている温度特性関数Ａ，Ｂ，Ｃには当てはまらないため、温度特性関数Ａ，Ｂ，Ｃからは温度を測定することができない。そこで、キャリブレーション処理部１０３は、予め記憶されている温度特性関数Ａ，Ｂ，Ｃから平均補間を行うことによって、温度特性関数Ｄ，Ｅを導出し、導出された温度特性関数Ｄ，Ｅにより装置内の温度を推定する。
【００９３】
図５に戻って、非線形パラメータ記憶部１０８は、温度毎の非線形パラメータを記憶する。
【００９４】
図８は、非線形パラメータ記憶部に記憶されている非線形パラメータの一例を示す図である。なお、図８において、縦軸はダークノイズデータの出力データを表し、横軸はダークノイズデータの入力データを表す。
【００９５】
非線形パラメータ記憶部１０８には、各温度に対応する非線形パラメータが記憶されている。すなわち、図８に示すように、非線形パラメータ記憶部１０８は、例えば、温度Ｔ＝２０℃に対応する非線形関数Ｆで表される非線形パラメータと、温度Ｔ＝３０℃に対応する非線形関数Ｇで表される非線形パラメータと、温度Ｔ＝４０℃に対応する非線形関数Ｈで表される非線形パラメータとを記憶している。非線形パラメータ選択部１０４は、キャリブレーション処理部１０３によって、装置内の温度Ｔが２０℃であると判断された場合、非線形関数Ｆで表される非線形パラメータを選択する。すなわち、装置内の温度Ｔが２０℃である場合、非線形パラメータ選択部１０４によって非線形関数Ｆで表される非線形パラメータが選択され、非線形処理部１０５によって、ダークノイズデータの入力データが図８の非線形関数Ｆに示すような出力データに変換されて出力される。同様に、装置内の温度Ｔが３０℃であると判断された場合、非線形パラメータ選択部１０４によって非線形関数Ｇで表される非線形パラメータが選択され、非線形処理部１０５によって、ダークノイズデータの入力データが図８の非線形関数Ｇに示すような出力データに変換されて出力される。さらに、装置内の温度Ｔが４０℃であると判断された場合、非線形パラメータ選択部１０４によって非線形関数Ｈで表される非線形パラメータが選択され、非線形処理部１０５によって、ダークノイズデータの入力データが図８の非線形関数Ｈに示すような出力データに変換されて出力される。
【００９６】
なお、図８に示すように、非線形関数は、逆γ状の特性を有し、ダークノイズデータの入力データのレベルが低い場合は、変換後の出力データのレベルが抑圧されるように設定され、ダークノイズデータの入力データのレベルが高い場合は、変換後の出力データのレベルが維持される（略線形となる）ように設定される。
【００９７】
また、変換後の出力データのレベルが抑圧される範囲は、装置内の温度が上昇するに従って広がるように設定される。すなわち、入力データに対する出力データの立ち上がりが、装置内の温度が上昇するに従って、遅くなるように設定される。
【００９８】
また、本実施形態において、測定される温度Ｔがあらかじめ記憶されている各温度に対応する非線形パラメータに当てはまらない場合、あらかじめ記憶されている各温度に対応する非線形パラメータから平均補間を行うことで、測定された温度に対応する非線形パラメータがない場合でも、当該温度に対応する非線形パラメータを推定することができる。すなわち、非線形パラメータ記憶部１０８が非線形関数Ｆ，Ｇ，Ｈで表される非線形パラメータを記憶しており、キャリブレーション処理部１０３によって測定された温度が３５℃である場合、非線形パラメータ選択部１０４は、非線形関数Ｇ，Ｈの平均補間を求めることによって、非線形関数Ｊで表される非線形パラメータを設定する。非線形処理部１０５は、ダークノイズデータの入力データを、設定された非線形関数Ｊで表される出力データに変換して出力する。
【００９９】
次に、図１及び図５に示すデジタルカメラによるダークノイズ除去処理の動作について説明する。図９は、図１及び図５に示すデジタルカメラによるダークノイズ除去処理の動作の一例を示すフローチャートである。また、図１０は、本実施形態におけるダークノイズ除去処理について説明するための図であり、図１０（ａ）は、撮像面に対するスキャンラインを示す図であり、図１０（ｂ）は、ダークノイズデータを表す図であり、図１０（ｃ）は、非線形処理が施されたダークノイズデータを表す図である。なお、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）において、縦軸は電流値Ｉを表し、横軸は時間ｔを表している。また、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）におけるダークノイズデータは、図１０（ａ）に示すＣＣＤ１７の撮像面１７１に対して水平方向（Ｘ方向）のスキャンラインＳＬに沿って読み出される電流値Ｉの経時変化を表している。
【０１００】
ステップＳＴ１において、全体制御部９０は、ダークノイズキャンセルがオンであるかオフであるかを判断する。すなわち、シャッタースピード判断部１１０は、シャッタースピード検出部１０１によって検出されたシャッタースピードが１秒以上であるか否かを判断する。ここで、シャッタースピードが１秒以上であれば（ステップＳＴ１でＹＥＳ）、ステップＳＴ２に移行し、シャッタースピードが１秒よりも短ければ（ステップＳＴ１でＮＯ）、ステップＳＴ９に移行する。
【０１０１】
なお、本実施形態では、ダークノイズキャンセルのオン／オフをシャッタースピードの長さに応じて行っているが、本発明は特にこれに限定されず、撮像した画像からダークノイズを除去する処理を行うか否かの設定をユーザが予め行っているか否かを判断することによって行ってもよい。この場合、ユーザが、ダークノイズキャンセルのオン／オフを設定するためのスイッチがあらかじめ操作部８０に設けられており、このスイッチによってよってダークノイズキャンセルがオンに設定されている場合にステップＳＴ２に移行し、ダークノイズキャンセルがオフに設定されている場合にステップＳＴ９に移行する。
【０１０２】
ステップＳＴ２において、キャリブレーション処理部１０３は、第１の測定時間ｔ_１における第１の出力電流値Ｉ_１と、第２の測定時間ｔ_２における第２の出力電流値Ｉ_２とを測定し、測定された２点の出力電流値Ｉに基づいて温度特性記憶部１０７に記憶されている温度特性関数を選択し、選択された温度特性関数に対応する温度を装置内の温度とする。
【０１０３】
ステップＳＴ３において、非線形パラメータ選択部１０４は、キャリブレーション処理部１０３によって測定された装置内の温度に基づいて非線形パラメータ記憶部１０８に記憶されている非線形パラメータを選択する。
【０１０４】
ステップＳＴ４において、全体制御部９０は、シャッタボタン１８が全押し状態Ｓ２であるか否かを判断し、シャッタボタン１８が全押し状態Ｓ２である旨のオン信号を検出した場合（ステップＳＴ４でＹＥＳ）、ステップＳＴ５に移行し、シャッタボタン１８が全押し状態Ｓ２である旨のオン信号を検出しない場合（ステップＳＴ４でＮＯ）、ステップＳＴ１に戻ることとなる。
【０１０５】
ステップＳＴ５において、全体制御部９０は、シャッタボタン１８が撮影者によって全押しされることにより被写体を露光する第１の撮影を行うよう制御し、ＣＣＤ１７は、レンズ３によって撮像面に結像された被写体像を光電変換することによって画素データをアナログ信号処理回路３２に出力する。画素データは、アナログ信号処理回路３２及びＡ／Ｄ変換回路３３によってデジタル信号に変換され、画像データとして画像メモリ３５の第１の記憶部３５１に記憶される。
【０１０６】
ステップＳＴ６において、全体制御部９０は、シャッターＳを閉じた状態で、第１の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第２の撮影を行うよう制御し、ＣＣＤ１７は、シャッターＳが閉じられた状態で光電変換することによって得られる画素データをアナログ信号処理回路３２に出力する。画素データは、アナログ信号処理回路３２及びＡ／Ｄ変換回路３３によってデジタル信号に変換され、ダークノイズデータとして画像メモリ３５の第２の記憶部３５２に記憶される。
【０１０７】
ステップＳＴ７において、非線形処理部１０５は、第２の記憶部３５２に記憶されているダークノイズデータを読み出し、読み出されたダークノイズデータに対して非線形処理を行う。すなわち、非線形処理部１０５は、入力されるダークノイズデータを、非線形パラメータ選択部１０４によって選択された非線形パラメータに応じて変換し、変換されたダークノイズデータを出力する。非線形処理部１０５には、図１０（ｂ）に示すようなダークノイズデータが入力され、この入力されるダークノイズデータに対して非線形処理が施されることによって、図１０（ｃ）に示すようなダークノイズデータが出力される。図１０（ｃ）に示すように、非線形処理が施されたダークノイズデータは、オフセットノイズ以外のランダムノイズやＦＰＮが除去されている。
【０１０８】
ステップＳＴ８において、減算部１０６は、画像メモリ３５の第１の記憶部３５１に記憶されている画像データから非線形処理部１０５によって非線形処理されたダークノイズデータを減算し、ダークノイズデータが減算された画像データを画像メモリ３５に出力する。
【０１０９】
ここで、ダークノイズデータは、シャッタースピードが長くなるほど顕著に表れる。したがって、シャッタースピードが短い場合はダークノイズの影響を考慮せずに撮影することが可能である。そこで、ステップＳＴ１において、シャッタースピードが１秒よりも短いと判断された場合、ダークノイズを除去する必要がないためステップＳＴ９に移行する。
【０１１０】
ステップＳＴ９において、全体制御部９０は、シャッタボタン１８が全押し状態Ｓ２であるか否かを判断し、シャッタボタン１８が全押し状態Ｓ２である旨のオン信号を検出した場合（ステップＳＴ９でＹＥＳ）、ステップＳＴ１０に移行し、シャッタボタン１８が全押し状態Ｓ２である旨のオン信号を検出しない場合（ステップＳＴ９でＮＯ）、ステップＳＴ１に戻ることとなる。
【０１１１】
ステップＳＴ１０において、全体制御部９０は、シャッタボタン１８が撮影者によって全押しされることにより被写体を露光する第１の撮影を行うよう制御し、ＣＣＤ１７は、レンズ３によって撮像面に結像された被写体像を光電変換することによって画素データをアナログ信号処理回路３２に出力する。画素データは、アナログ信号処理回路３２及びＡ／Ｄ変換回路３３によってデジタル信号に変換され、画像データとして画像メモリ３５の第１の記憶部３５１に記憶される。
【０１１２】
ステップＳＴ１１において、画像メモリ３５は、ダークノイズデータの除去が行われた場合（ステップＳＴ２〜ステップＳＴ８の処理が行われた場合）、ダークノイズデータが減算された画像データを記憶し、ダークノイズデータの除去が行われなかった場合（ステップＳＴ９及びステップＳＴ１０の処理が行われた場合）、第１の記憶部３５１に記憶されている画像データをそのまま記憶する。
【０１１３】
ステップＳＴ１２において、信号処理部４０は、画像メモリ３５に記憶されているダークノイズデータが減算された画像データ又はダークノイズデータが減算されていない画像データに対して各種信号処理を施し、信号処理が施された画像データは、表示部７０に出力される。表示部７０は、信号処理が施された画像データを表示する。
【０１１４】
このように、本発明に係る撮像装置では、被写体を露光する第１の撮影によって電荷蓄積されることでＣＣＤ１７より出力される画像データが第１の記憶部３５１に記憶され、シャッターを閉じた状態で、第１の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第２の撮影によって撮像素子より出力されるダークノイズデータが第２の記憶部３５２に記憶される。キャリブレーション処理部１０３によって、ダークノイズデータの出力電流値Ｉが測定され、測定された出力電流値Ｉに基づいて装置内の温度が測定される。そして、非線形パラメータ選択部１０４によって、非線形パラメータ記憶部１０８に温度毎に記憶されている非線形パラメータのうち、測定された装置内の温度に対応する非線形パラメータが選択される。非線形処理部１０５は、第２の記憶部３５２に記憶されているダークノイズデータを読み出し、読み出されたダークノイズデータを非線形パラメータ選択部１０４によって選択された非線形パラメータに応じて非線形処理し、非線形処理されたダークノイズデータを減算部１０６に出力する。そして、減算部１０６によって、第１の記憶部３５１に記憶されている画像データから、非線形処理部１０５より出力される非線形処理されたダークノイズデータが減算され、ダークノイズデータが減算された画像データが画像メモリ３５に記憶される。
【０１１５】
したがって、ダークノイズを除去することができるとともに、低輝度レベルで発生するランダムノイズやＦＰＮについても非線形処理によって除去することができるので、撮像画像のＳ／Ｎ比が向上し、従来のように単に画像データからダークノイズデータを減算するよりも高画質の画像を得ることができる。
【０１１６】
また、非線形パラメータ記憶部１０８には、輝度レベルにおいて逆γ状の特性を有する非線形関数で表される非線形パラメータが記憶されており、非線形処理部１０５によって、輝度レベルにおいて逆γ状の特性曲線で表される非線形パラメータに基づいてダークノイズデータが非線形処理されるため、低輝度レベルにおけるランダムノイズを除去することができ、ランダムノイズの影響によるキャンセルエラーを防ぐことで従来の単なる減算方法よりも高画質な画像を提供することができる。
【０１１７】
また、非線形パラメータ記憶部１０８にあらかじめ用意されている複数の非線形関数のうちの１の非線形関数がキャリブレーションにより選択され、選択された非線形関数に基づいて前記ダークノイズデータが非線形処理されるため、オフセットノイズの影響を受けない安定したノイズ除去処理を行うことができる。
【０１１８】
また、少なくとも２点以上のキャリブレーションにより、非線形パラメータ記憶部１０８にあらかじめ用意されている複数の非線形関数のうちの近傍の非線形関数が選択され、選択された非線形関数に基づいて前記ダークノイズデータが非線形処理されるため、非線形関数を選択する際の精度が増し、最適なノイズ除去処理を行うことができる。
【０１１９】
また、シャッタースピード判断部１０２によってシャッタースピードが所定値（本実施形態では１秒）以上であると判断された場合に、シャッターを閉じた状態で、第１の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第２の撮影によってＣＣＤ１７より出力されるダークノイズデータが第２の記憶部３５２に記憶される。すなわち、一般的に、シャッタースピードが短い場合はダークノイズの影響が比較的少ないので、シャッタースピードが短い場合、ダークノイズを除去する処理を省略し、処理を簡略化することができる。
【０１２０】
なお、本実施形態では、シャッターを閉じた状態で、第１の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第２の撮影によって撮像素子より出力されるダークノイズデータが第２の記憶部３５２に記憶されるとしているが、本発明は特にこれに限定されず、レンズ３とＣＣＤ１７との間に光を遮る遮光部材を設け、遮光部材により遮光した状態で、第１の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第２の撮影によって撮像素子より出力されるダークノイズデータを第２の記憶部３５２に記憶してもよい。
【０１２１】
また、本実施形態では、シャッタースピード判断部１１０によってシャッタースピードが所定値（本実施形態では１秒）以上であると判断された場合に、シャッターを閉じた状態で、第１の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第２の撮影によってＣＣＤ１７より出力されるダークノイズデータが第２の記憶部３５２に記憶されるとしているが、本発明は特にこれに限定されず、レンズ３とＣＣＤ１７との間に光を遮る遮光部材を設け、シャッタースピード判断部１１０によってシャッタースピードが所定値（本実施形態では１秒）以上であると判断された場合に、遮光部材により遮光した状態で、第１の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第２の撮影によってＣＣＤ１７より出力されるダークノイズデータを第２の記憶部３５２に記憶してもよい。
【０１２２】
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
【０１２３】
（１）撮像素子と、
被写体を露光する第１の撮影によって電荷蓄積されることで前記撮像素子より出力される画像データを記憶する第１の記憶部と、
露光を行わない状態で、前記第１の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第２の撮影によって前記撮像素子より出力されるダークノイズデータを記憶する第２の記憶部と、
前記第２の記憶部に記憶されている前記ダークノイズデータを非線形処理する非線形処理部と、
前記第１の記憶部に記憶されている画像データから、前記非線形処理部によって非線形処理された前記ダークノイズデータを減算する減算部とを備えることを特徴とする撮像装置。
【０１２４】
（２）前記非線形処理部は、輝度レベルにおいて逆γ状の特性曲線で表される非線形パラメータに基づいて前記ダークノイズデータを非線形処理することを特徴とする上記（１）記載の撮像装置。
【０１２５】
（３）輝度レベルにおいて逆γ状の特性曲線で表される複数の非線形パラメータを温度毎に記憶する記憶部をさらに備え、
前記非線形処理部は、キャリブレーションにより装置内の温度を測定し、測定された温度に基づいて、前記記憶部に記憶されている複数の非線形パラメータのうちの１の非線形パラメータを選択することを特徴とする上記（１）又は（２）記載の撮像装置。
【０１２６】
（４）前記非線形処理部は、少なくとも２点以上のキャリブレーションにより近傍の前記非線形パラメータを選択することを特徴とする上記（３）記載の撮像装置。
【０１２７】
（５）前記被線形処理部は、記憶部に記憶されている複数の非線形パラメータから平均補間することによって前記ダークノイズデータを非線形処理することを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の撮像装置。
【０１２８】
（６）シャッター速度を検出するシャッター速度検出部と、
前記シャッター速度検出部によって検出されるシャッター速度が所定値以上であるか否かを判断するシャッター速度判断部とをさらに備え、
前記第２の記憶部は、前記シャッター速度判断部によってシャッター速度が所定値以上であると判断された場合に、露光を行わない状態で、前記第１の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第２の撮影によって前記撮像素子より出力されるダークノイズデータを記憶することを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の撮像装置。
【０１２９】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ダークノイズを除去することができるとともに、ランダムノイズやＦＰＮについても非線形処理によって除去することができるので、従来のように単に画像データからダークノイズデータを減算するよりも高画質の画像を得ることができる。
【０１３０】
請求項２に記載の発明によれば、輝度レベルにおいて逆γ状の特性曲線で表される非線形パラメータに基づいてダークノイズデータが非線形処理されるため、低輝度レベルにおけるランダムノイズを除去することができ、ランダムノイズの影響によるキャンセルエラーを防ぐことで従来の単なる減算方法よりも高画質な画像を提供することができる。
【０１３１】
請求項３に記載の発明によれば、あらかじめ用意されている複数の非線形パラメータのうちの１の非線形パラメータがキャリブレーションにより選択され、選択された非線形パラメータに基づいて前記ダークノイズデータが非線形処理されるため、オフセットノイズの影響を受けない安定したノイズ除去処理を行うことができる。
【０１３２】
請求項４に記載の発明によれば、少なくとも２点以上のキャリブレーションにより近傍の非線形パラメータが選択され、選択された非線形パラメータに基づいて前記ダークノイズデータが非線形処理されるため、非線形パラメータを選択する際の精度が増し、最適なノイズ除去処理を行うことができる。
【０１３３】
請求項５に記載の発明によれば、一般的に、シャッター速度が短い場合はダークノイズの影響が比較的少ないので、シャッター速度が短い場合、ダークノイズを除去する処理を省略し、処理を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るデジタルカメラの一実施形態を構成するカメラ本体に内蔵された主要部材の配置を示す上面図である。
【図２】本発明に係るデジタルカメラの一実施形態を構成するカメラ本体に内蔵された主要部材の配置を示す右側面図である。
【図３】本発明に係るデジタルカメラの一実施形態を構成するカメラ本体に内蔵された主要部材の配置を示す背面図である。
【図４】デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図５】本実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図６】装置内の温度毎の測定時間ｔと出力電流値Ｉとの関係を表す図である。
【図７】測定される出力電流値Ｉがあらかじめ記憶されている各温度に対応する測定時間ｔと出力電流値Ｉとの温度特性関数に当てはまらない場合について説明するための図である。
【図８】非線形パラメータ記憶部に記憶されている非線形パラメータの一例を示す図である。
【図９】図１及び図５に示すデジタルカメラによるダークノイズ除去処理の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】本実施形態におけるダークノイズ除去処理について説明するための図である。
【図１１】画像データに含まれるダークノイズについて説明するための図である。
【図１２】従来のダークノイズの除去について説明するための図である。
【符号の説明】
１７ＣＣＤ
３０撮像部
３１タイミングジェネレータ（ＴＧ）
３２アナログ信号処理回路
３３Ａ／Ｄ変換回路
３４タイミング制御回路
３５画像メモリ
４０信号処理部
９０全体制御部
１０１シャッタースピード検出部
１０２シャッタースピード判断部
１０３キャリブレーション処理部
１０４非線形パラメータ選択部
１０５非線形処理部
１０６減算部
１０７温度特性記憶部
１０８非線形パラメータ記憶部
３５１第１の記憶部
３５２第２の記憶部

Claims

撮像素子と、
被写体を露光する第１の撮影によって電荷蓄積されることで前記撮像素子より出力される画像データを記憶する第１の記憶部と、
露光を行わない状態で、前記第１の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第２の撮影によって前記撮像素子より出力されるダークノイズデータを記憶する第２の記憶部と、
前記第２の記憶部に記憶されている前記ダークノイズデータを非線形処理する非線形処理部と、
前記第１の記憶部に記憶されている画像データから、前記非線形処理部によって非線形処理された前記ダークノイズデータを減算する減算部とを備えることを特徴とする撮像装置。
前記非線形処理部は、輝度レベルにおいて逆γ状の特性曲線で表される非線形パラメータに基づいて前記ダークノイズデータを非線形処理することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記非線形処理部は、複数の前記非線形パラメータのうちの１の非線形パラメータをキャリブレーションにより選択し、選択された非線形パラメータに基づいて前記ダークノイズデータを非線形処理することを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
前記非線形処理部は、少なくとも２点以上のキャリブレーションにより近傍の前記非線形パラメータを選択し、選択された非線形パラメータに基づいて前記ダークノイズデータを非線形処理することを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
シャッター速度を検出するシャッター速度検出部と、
前記シャッター速度検出部によって検出されるシャッター速度が所定値以上であるか否かを判断するシャッター速度判断部とをさらに備え、
前記第２の記憶部は、前記シャッター速度判断部によってシャッター速度が所定値以上であると判断された場合に、露光を行わない状態で、前記第１の撮影と略同一の露光時間の電荷蓄積を行う第２の撮影によって前記撮像素子より出力されるダークノイズデータを記憶することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の撮像装置。