撮像装置、ノイズ除去方法およびノイズ除去プログラム
【課題】ノイズリダクションを行う際、暗電流ノイズが発生しても精度の良い欠陥検出を行うこと、また暗電流ノイズの増加による撮像ダイナミックレンジの低下をできるだけ防ぐことが可能な撮像装置、該撮像装置によるノイズ除去方法およびノイズ除去プログラムを提供すること。
【解決手段】被写体を撮像するための複数の画素を有する撮像手段と、非遮光状態で得られる明時信号を取得する明時信号取得手段と、遮光状態で得られる暗時信号を取得する暗時信号取得手段と、得られる明時信号または暗時信号を増幅する第１の増幅手段と、取得された明時信号から取得された暗時信号を減算して減算信号を出力する減算手段と、減算された減算信号を増幅する第２の増幅手段と、明時信号を取得する際の撮像条件を取得する撮像条件取得手段と、取得した撮像条件に基づいて、第１の増幅手段及び第２の増幅手段のゲインを変更するゲイン補正手段を備える。
【解決手段】被写体を撮像するための複数の画素を有する撮像手段と、非遮光状態で得られる明時信号を取得する明時信号取得手段と、遮光状態で得られる暗時信号を取得する暗時信号取得手段と、得られる明時信号または暗時信号を増幅する第１の増幅手段と、取得された明時信号から取得された暗時信号を減算して減算信号を出力する減算手段と、減算された減算信号を増幅する第２の増幅手段と、明時信号を取得する際の撮像条件を取得する撮像条件取得手段と、取得した撮像条件に基づいて、第１の増幅手段及び第２の増幅手段のゲインを変更するゲイン補正手段を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズの除去機能を備えたデジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置、該撮像装置によるノイズ除去方法およびノイズ除去プログラムに関し、特に、より高品質な画像を撮影することが可能なノイズの除去機能を備えた撮像装置、該撮像装置によるノイズ除去方法およびノイズ除去プログラムに関するものである。
【０００２】
本発明は、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に関し、特に、固定パターンノイズの除去機能を備えた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
近年、主として静止画を撮像記録するために、電子スチルカメラが開発されている。
この種のカメラに用いられる撮像素子には、各画素の出力特性のバラツキや白キズと言われる暗電流の異常な画素、原料の結晶品質などに起因する固定パターンノイズが存在する。そのため、撮像素子の出力信号をそのまま用いると有効な信号成分に上記ノイズが重畳され、撮像画像の画質劣化の原因となる。
【０００４】
また、画素欠陥には、結晶自体の経時劣化や撮像時の環境変化などの影響によって過渡的に発生する後発画素欠陥も存在する。
これらの固定パターンノイズを除去するために、ノイズリダクション機能を備えた電子スチルカメラがある。
【０００５】
このノイズリダクション機能によると、画像撮像時において、まずシャッターを閉じた状態で撮像素子を露光し、これによって得られた暗時画像をメモリに記録する。続いて、シャッターが開いた状態で撮像素子を露光し、この露光によって得られる明時画像信号からメモリに記憶された暗時画像を減算する。
【０００６】
この方法によると、暗時出力時に発生しているノイズ成分を差分により相殺することになるため、効率よく欠陥を除去することが可能となる。
また、画像取得時毎に暗時画像を取得するため、過渡的に発生する後発画素欠陥を含んだほとんどの固定パターンノイズを除去することが可能となる。
【０００７】
しかしながら、上記方法だけでは除去できない欠陥も存在する。
撮像素子中の各画素が検出できる画素値には上限があり、そのため、欠陥画素が画素値を検出できる最大値で飽和しているような明時画像信号から暗時画像信号を差し引くと、正しい差分値が得られない。
【０００８】
そのため、飽和する可能性のある画素値の大きい欠陥画素に対しては、別途手段により欠陥位置を検出しておき、値の補正をすることによって欠陥を除去する必要がある。例えば、明時画像から暗時画像を引いた差分画像に対し、特定画素の上下閾値を決定し、閾値を上下に越える値を有する画素を欠陥画素と検出する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
しかしながら、この方法では差分画像を対象に検出を行っているため、対象画像は被写体によって様々な形状を有することになる。よって、様々な輝度値を有する画素が生じることになり、一定の基準を用いた精度の良い検出は出来ない。
【００１０】
一方、暗時画像に対し、設定された閾値以上の画素値を有する画素の位置を検出し、記憶する。この欠陥検出データを用いることで、発生する欠陥画素を被写体に関わらず一定の基準で補正することができる技術が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
また、撮像素子中の各画素は静電容量が決まっており、蓄積できる電荷量には限界がある。そのため、電荷量が最大値で飽和しているような明時画像信号から暗時画像信号を差し引くと、正しい差分値が得られない。白キズでは暗電流が異常に多く電荷が飽和しやすい上、ショットノイズといわれる暗電流のゆらぎ成分も多く、暗時画像減算だけでは画像補正することは出来ない。そのため、暗電流出力値の大きい欠陥画素に対しては、欠陥画素位置を検出しておき、他の手法で別途画素補正をすることによって欠陥を除去する必要がある。
【００１２】
これに対して、暗時画像取得時に一定の閾値を越えた画素を欠陥画素として検出し、明時画像から暗時画像を減算後、その欠陥画素を補正する方法が示されている（例えば、特許文献３参照。）。この方法によると、前述した白キズのような減算で補正しきれない欠陥画素に対しても、その画素位置を特定して別途補正を行うことができるため、効率がよい。また、露光時間・撮像感度・温度等のパラメータにより欠陥検出閾値を変動させることで、より適した画素欠陥検出を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−３５４３４０号公報
【特許文献２】特開２００３−１６９２５８号公報
【特許文献３】特開２００２−９４８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、数十秒乃至数分を超えるような長時間露光時または高感度撮像時において暗時画像を取得すると、撮像素子の内部回路の熱に起因して、熱源に近い一部の画素領域だけ暗電流が上昇する。その結果、暗時画像上で上記画素領域に広大な輝度ムラが生じてしまう。このため、一様な欠陥検出閾値では精度の良い欠陥検出を行うことが出来ないという問題点があった。
【００１５】
図２３は、暗時出力値が上昇している様子を示す図である。
図２３において、露光時間が長時間になるほど、図中の矢印方向に信号値が上昇していることを示している。
【００１６】
図２４は、暗電流ムラが発生している領域の一例を示す図である。
図２４において、斜線部分が暗電流ムラが発生している画素領域を示している。暗電流ムラの発生傾向は時間というパラメータに限るものではなく、感度設定や温度というパラメータによっても変化する。
【００１７】
このような画素領域（暗電流ムラが発生している画素領域）では、蓄積可能な電荷量が他の画素領域より必然的に少なくなるため、他の画素領域で通常の露光を行っている場合においても電荷飽和してしまう可能性が高い。その状況でノイズリダクションを行うと、減算による出力値反転が生じるため正常な画像が得られない。
【００１８】
図２５は、減算により出力値反転が生じてしまうことを示す図である。
このような反転現象を防止するため、感度を低下させるもしくは露光時間を短くした場合、画像全体として適正な光量および信号値が得られず、出力される画像が全体的に非常に暗くなってしまう。そのため、いずれの方法にしても観察者に対して違和感のある不自然な画像しか提供することが出来ないという問題点があった。
【００１９】
また、撮像素子に蓄積できる電荷量には限界があることから、このとき発生した暗電流ノイズが大きくなるにつれ、その領域の画素が蓄積できる電荷量が減少してしまうことになる。つまり、撮像可能とするダイナミックレンジ（以下、Ｄレンジとする）が減少してしまう。上記状態を回避するためには、上記暗電流ノイズの少ない低感度で撮像を行ない、取得画像の各値を画像処理にて増幅させる必要がある。しかし、この方法では取得画像のＳ／Ｎ比が大きく悪化することになるため、品質の良い画像を取得することが出来ないという問題点があった。
【００２０】
本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みてなされたもので、ノイズリダクションを行う際、暗電流ノイズが発生しても精度の良い欠陥検出を行うこと、また暗電流ノイズの増加による撮像ダイナミックレンジの低下をできるだけ防ぐことが可能な撮像装置、該撮像装置によるノイズ除去方法およびノイズ除去プログラムを提供することを目的とする。
【００２１】
また、本発明は、高感度または長時間露光時において十分なダイナミックレンジが確保できない場合においても、正常にノイズ除去ができ、かつ撮像感度を維持した自然な画像を得ることが可能な撮像装置、該撮像装置によるノイズ除去方法およびノイズ除去プログラム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】
【００２２】
本発明は、上記課題を解決するため、下記のような構成を採用した。
すなわち、本発明の一態様によれば、本発明の撮像装置は、被写体を撮像するための複数の画素を有する撮像手段と、上記撮像手段によって非遮光状態で得られる明時信号を取得する明時信号取得手段と、上記撮像手段によって遮光状態で得られる暗時信号を取得する暗時信号取得手段と、上記撮像手段によって得られる明時信号または暗時信号を増幅する第１の増幅手段と、上記明時信号取得手段によって取得された明時信号から上記暗時信号取得手段によって取得された暗時信号を減算して減算信号を出力する減算手段と、上記減算手段によって減算された減算信号を増幅する第２の増幅手段と、上記明時信号取得手段によって明時信号を取得する際の撮像条件を取得する撮像条件取得手段と、上記撮像条件取得手段によって取得した撮像条件に基づいて、上記第１の増幅手段及び第２の増幅手段のゲインを変更するゲイン補正手段とを備えることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の撮像装置は、上記撮像条件が、上記撮像手段の露光時間、温度、撮像感度の何れか１つであることが望ましい。
また、本発明の撮像装置は、上記暗時信号取得手段によって取得した暗時信号のうち、予め定められた画素欠陥検出閾値を超える画素位置を検出する欠陥画素位置検出手段と、上記欠陥画素位置検出手段によって検出された画素位置に対応する画素における、上記減算手段によって出力された減算信号に対して補正を行なう画像信号補正手段とをさらに備え、上記撮像条件取得手段が、上記第２の増幅手段のゲインを変更するとともに上記画素欠陥検出閾値を変更することが望ましい。
【００２４】
また、本発明の一態様によれば、本発明のデジタルカメラは、上述の何れかの撮像装置を備えることを特徴とする。
また、本発明の一態様によれば、本発明のノイズ除去方法は、被写体を撮像するための複数の画素を有する撮像手段を備えた撮像装置が実行するノイズ除去方法であって、上記撮像手段によって非遮光状態で得られる明時信号を取得し、上記撮像手段によって遮光状態で得られる暗時信号を取得し、上記撮像手段によって得られる明時信号または暗時信号を増幅し、上記取得された明時信号から上記取得された暗時信号を減算して減算信号を出力し、上記減算された減算信号を増幅し、上記明時信号を取得する際の撮像条件を取得し、上記取得した撮像条件に基づいて、上記暗時信号の増幅及び上記減算信号の増幅のゲインを変更することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明のノイズ除去方法は、上記撮像条件が、上記撮像手段の露光時間、温度、撮像感度の何れか１つであることが望ましい。
また、本発明のノイズ除去方法は、さらに、上記取得した暗時信号のうち、予め定められた画素欠陥検出閾値を超える画素位置を検出し、上記検出された画素位置に対応する画素における、上記出力された減算信号に対して補正を行い、上記暗時信号の増幅のゲインを変更するとともに上記画素欠陥検出閾値を変更することが望ましい。
【００２６】
また、本発明の一態様によれば、本発明のノイズ除去プログラムは、被写体を撮像するための複数の画素を有する撮像手段を備えた撮像装置に実行させるためのノイズ除去プログラムであって、上記撮像手段によって非遮光状態で得られる明時信号を取得する手順と、上記撮像手段によって遮光状態で得られる暗時信号を取得する手順と、上記撮像手段によって得られる明時信号または暗時信号を増幅する手順と、上記取得された明時信号から上記取得された暗時信号を減算して減算信号を出力する手順と、上記減算された減算信号を増幅する手順と、上記明時信号を取得する際の撮像条件を取得する手順と、上記取得した撮像条件に基づいて、上記暗時信号の増幅及び上記減算信号の増幅のゲインを変更する手順と、を実行させるためのコンピュータ実行可能なノイズ除去プログラムである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、長時間露光時または高感度撮像時において、暗電流ノイズが増加しても、撮像素子の全画素領域にて一定精度で欠陥検出を行うことが可能となる。すなわち、撮像条件によらず全画素域で高品質の画像を取得することが可能となる。
【００２８】
また、本発明によれば、撮像条件によって適正に閾値設定を切り換え、暗電流ノイズ増加によるＤレンジの減少を最小限に抑えることが可能となる。これにより、正常にノイズリダクションを実行できる撮像条件が広くなるため、Ｓ／Ｎ比を悪化させることなく画像取得が可能となる撮像条件範囲が増える。すなわち、撮像性能の広範性を提供することができる。
【００２９】
また、本発明によれば、暗電流ノイズが大きく発生する領域と他の領域で欠陥検出閾値を変更することができる。これにより、閾値低下させた際に起きる欠陥検出数の増加を最小限にできるため、処理時間が短縮されるほか、メモリ使用量の節約によるコストダウンにつながる。
【００３０】
また、本発明によれば、高感度または長時間露光時において十分なダイナミックレンジが確保できない場合においても、正常にノイズ除去ができ、かつ撮像感度を維持した自然な画像を得ることができる。
【００３１】
また、本発明によれば、画像処理工程で発生する画素欠陥の発達を防止し、よりノイズ成分の少ない優れた画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わるデジタルカメラの基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を実行するフローチャートである。
【図３】撮像素子上の特定画素ｘに対する隣接画素を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態で用いる欠陥検出方法を用いた際の画素位置と出力値のグラフを示した図である。
【図５】従来の方法による欠陥検出方法を示した図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態についての、画素位置と輝度値の関係を表したグラフを示す図（その１）である。
【図７】本発明の第１の実施の形態についての、画素位置と輝度値の関係を表したグラフを示す図（その２）である。
【図８】本発明の第１の実施の形態についての、画素位置と輝度値の関係を表したグラフを示す図（その３）である。
【図９】本発明の第１の実施の形態についての、画素位置と輝度値の関係を表したグラフを示す図（その４）である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係わるデジタルカメラの基本構成を示すブロック図である。
【図１１】撮像素子内に発生する暗電流ノイズ領域を説明するための図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態を実行するフローチャートである。
【図１３】撮像状態によって加算閾値を決定するためのテーブルを示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態についての、画素位置と輝度値の関係を表したグラフを示す図（その１）である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態についての、画素位置と輝度値の関係を表したグラフを示す図（その２）である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態に係わるデジタルカメラの基本構成を示すブロック図である。
【図１７】第３の実施の形態に用いるルックアップテーブル（ＬＵＴ）を示す図である。
【図１８】ＬＵＴを説明するための補助説明図である。
【図１９】本発明の第３の実施の形態を実行するフローチャートである。
【図２０】本発明の第４の実施の形態に係わるデジタルカメラの基本構成を示すブロック図である。
【図２１】第４の実施の形態に用いるルックアップテーブル（ＬＵＴ）を示す図である。
【図２２】本発明の第４の実施の形態を実行するフローチャートである。
【図２３】暗時出力値が上昇している様子を示す図である。
【図２４】暗電流ムラが発生している領域の一例を示す図である。
【図２５】減算により出力値反転が生じてしまうことを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
まず、図１乃至図５を用いて、本発明に係る第１の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わるデジタルカメラの基本構成を示すブロック図である。
【００３４】
図１において、デジタルカメラ１は、各種レンズからなる光学系１１、被写体からの光を選択的に遮光するためのシャッター１２、撮像素子１３、アナログアンプ（Ａ−ＡＭＰ）１４、Ａ／Ｄ変換器１５、明時画像格納部１６、暗時画像格納部１７、加算回路１８、閾値設定部２０、欠陥検出部２１、欠陥格納部２２、欠陥補正部２３、出力画像格納部２４、ＣＰＵ２５、タイミングジェネレータ（ＴＧ）２６を備える。
【００３５】
被写体の像は、光学系１１及びシャッター１２を介して撮像素子１３の受光面に結像される。このとき、タイミングジェネレータ２６によってシャッター１２、撮像素子１３の駆動タイミングを制御することで、露光時間を制御することが可能である。また、ＣＰＵ２５はタイミングジェネレータ２６を含む各部を制御する。
【００３６】
アナログアンプ１４は、撮像素子１３で得たアナログ撮像信号に対し、ＣＰＵ２５で設定された撮像感度分のゲインをかける。Ａ／Ｄ変換器１５は、アナログ信号をデジタル値に変換する。明時画像格納部１６は、明時信号（撮像素子が非遮光状態のときに通常の撮像を行って得られる信号）を記憶するためのメモリであり、暗時画像格納部１７は、暗時信号（撮像素子を遮光状態にして撮像を行い得られる信号）を記憶するためのメモリである。加算回路１８は、明時画像格納部１６に記憶された明時信号に対し、暗時画像格納部１７に記憶された暗時信号を減算して出力する。
【００３７】
閾値設定部２０は、暗時画像格納部１７から得た暗時画像信号に基づいて欠陥検出閾値を計算する。欠陥検出部２１は、閾値設定部２０からの信号と暗時画像格納部１７に記憶された暗時信号とを比較し、画素欠陥を検出する。検出した欠陥画素のアドレスは、欠陥格納部２２に記憶される。欠陥補正部２３は、欠陥格納部２２に記憶された欠陥情報を元に加算回路１８から得た出力画像データを補正し、その補正結果を出力画像格納部２４に記憶する。
【００３８】
次に、図２および図３を用いて、本第１の実施の形態における動作について説明する。
図２は、本発明の第１の実施の形態を実行するフローチャートであり、図３は、撮像素子上の特定画素ｘに対する隣接画素を示す図である。
【００３９】
以下に説明する全ての制御は、ＣＰＵ２５が統括的に行う。
まず、ステップＳ１において、使用者が撮像動作を開始すると、ステップＳ２において、タイミングジェネレータ２６により設定された露光時間だけシャッター１２を開いて撮像素子１３を露光し、明時画像を取得する。取得した明時画像は、アナログアンプ１４で撮像感度分ゲインアップされると、Ａ／Ｄ変換器１５を通って明時画像格納部１６に記憶される。
【００４０】
次に、ステップＳ３において、シャッター１２を閉じ、遮光した状態で暗時画像を取得し、暗時画像格納部１７に記憶する。
その後、ステップＳ４において、閾値設定部２０にて暗時画像格納部１７に記憶されている暗時画像から欠陥検出閾値ＴＨ（ｘ）を設定する。このとき、図３に示す画素ｘと画素ｘに隣接する８つの周辺画素ｒ1乃至ｒ8に対して、下記に示す式（１）を用いて欠陥検出閾値ＴＨ（ｘ）を求める。なお、Ｖ（ｘ）とは画素ｘの画素値、加算閥値ＡｄｄＴＨとは、設計上あらかじめ定められた定数である。
【００４１】
ＴＨ（ｘ）＝（Ｖ（ｘ）＋Ｖ（ｒ1）＋Ｖ（ｒ2）＋Ｖ（ｒ3）＋Ｖ（ｒ4）＋Ｖ（ｒ5）＋Ｖ（ｒ6）＋Ｖ（ｒ7）＋Ｖ（ｒ8））／９＋ＡｄｄＴＨ ・・・式（１）
その後、ステップＳ５において、欠陥検出式ＴＨ（ｘ）と暗時画像格納部１７に記憶されている暗時画像を比較して各画素毎に欠陥検出を行う。各画素における閾値ＴＨ（ｘ）を越えた画素値を有する画素が、欠陥として検出される。このとき検出した欠陥は、その画素位置を欠陥データとして欠陥格納部２２に記憶する。
【００４２】
欠陥データを取得すると、ステップＳ６において、欠陥補正が行われる。このとき、始めに明時画像格納部１６から明時画像を読み出し、暗時画像格納部１７から暗時画像を読み出し、加算回路１８にて差分を取ることでノイズ低減を行う。次に、この差分画像を用いて、欠陥格納部２２に記憶された欠陥データを元に欠陥補正部２３にて画像補正が行われる。このとき、欠陥画素をｘ、補正後の出力値をＭｏｄ（ｘ）とすると、以下の式（２）を用いて画素補正される。
【００４３】
Ｍｏｄ（ｘ）＝（Ｖ（ｘ）＋Ｖ（ｒ1）＋Ｖ（ｒ2）＋Ｖ（ｒ3）＋Ｖ（ｒ4）＋Ｖ（ｒ5）＋Ｖ（ｒ6）＋Ｖ（ｒ7）＋Ｖ（ｒ8））／８ ・・・式（２）
最後に、ステップＳ７において、すべての欠陥画素の補正が終了すると、画像データが出力画像格納部２４に保存される。
【００４４】
図４は、本発明の第１の実施の形態で用いる欠陥検出方法を用いた際の画素位置と出力値のグラフを示した図であり、図５は、従来の方法による欠陥検出方法を示した図である。
【００４５】
図１乃至図３を用いて上述したような方法をとることにより、図４に示すように検出閾値が暗電流ノイズの山に追従して変化し、画素欠陥を検出することが可能となる。
従来の方法によると検出閾値が固定であったため、図５に示すように暗電流ノイズのため欠陥検出できない欠陥（ｘ３、ｘ４）が存在することになり、欠陥補正されない残留欠陥が多数発生する可能性があった。しかし、本第1の実施の形態の方法によると、暗電流ノイズが発生してもすべての領域で精度よく欠陥検出することが出来ることになり、その結果、高品質の画像を取得することが可能となる。
【００４６】
次に、図６乃至図１５を用いて、本発明に係る第２の実施の形態について説明する。
始めに、画素位置と輝度値の関係を表したグラフを示す図である図６乃至図９を用いて本第２の実施の形態に関わるノイズリダクションアルゴリズムにおけるＤレンジの範囲について説明する。
【００４７】
図６は、明時画像および暗時画像の出力値を示すグラフであり、図７は、明時画像と暗時画像の差分値を示すグラフである。
明時画像の出力をＶ（ｘ）、暗時出力をＤ（ｘ）とし、最大検出レベルをＭａｘＬｅｖｅｌとする。このとき、ＴＨ（ｘ）＜Ｄ（ｘ）を満たす画素ｘは、画素欠陥として検出されることになる。図６中では画素ｘ２、ｘ３、ｘ５が欠陥画素として検出されることになる。
【００４８】
図６に示したように、周辺画素平均が最大となる位置における明時出力値Ｖｍａｘが下記の式（３）を満たすとき、明時画像と暗時画像の差分を取ると、図７に示したように差分出力Ｖ´の地点で欠陥画素ｘ１、ｘ４のような小さい欠陥は消える。
【００４９】
Ｖｍａｘ≦ＭａｘＬｅｖｅｌ−ＡｄｄＴＨ ・・・式（３）
また、欠陥画素ｘ２、ｘ５のようにＭａｘＬｅｖｅｌによって値がクリップされてしまうと欠陥は残ってしまうが、ＴＨ（ｘ２）＜Ｄ（ｘ２）となるような欠陥検出がなされるため、後に欠陥補正をすることが出来る。また、欠陥画素ｘ３のような大きい欠陥は、通
常は差分により欠陥は消滅するが、欠陥値が大きくなると、暗時画像と明時画像で欠陥のリニアリティが崩れやすくなり、差分後も欠陥が残ってしまう可能性が高い。しかし、欠陥画素ｘ３は閾値ＴＨ（ｘ）により欠陥検出がなされるため、後の処理にて補正することが可能である。
【００５０】
しかしながら、受光量が上昇し、図８に示すようにＶｍａｘが下記の式（４）を満たすようになると、差分出力Ｖ´の地点で欠陥画素ｘ２、ｘ３、ｘ５のほか欠陥画素ｘ１も欠陥として残ってしまう。
【００５１】
Ｖｍａｘ＞ＭａｘＬｅｖｅｌ−ＡｄｄＴＨ ・・・式（４）
欠陥画素ｘ１は、ＴＨ（ｘ１）＞Ｄ（ｘ１）であるため欠陥検出されず、他の欠陥画素と異なり残留欠陥としていつまでも残ることになる。すなわち、式（４）を満たした時点で欠陥画素ｘ１のような検出不可能な画素が存在する可能性が生じることになる。このため、明時画像Ｖが正常に出力されるためのＤレンジは、暗時画像の最大値Ｄｍａｘを用いて、下記の式（５）のように示される。
【００５２】
Ｄｍａｘ≦Ｖｍａｘ≦ＭａｘＬｅｖｅｌ−ＡｄｄＴＨ ・・・式（５）
次に、図１０乃至図１５を用いて、本発明に係る第２の実施の形態について具体的に説明する。
【００５３】
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係わるデジタルカメラの基本構成を示すブロック図である。
図１０において、デジタルカメラ１０は、各種レンズからなる光学系１１、被写体からの光を選択的に遮光するためのシャッター１２、撮像素子１３、アナログアンプ（Ａ−ＡＭＰ）１４、Ａ／Ｄ変換器１５、明時画像格納部１６、暗時画像格納部１７、加算回路１８、撮像状態取得部１９、閾値設定部２０、欠陥検出部２１、欠陥格納部２２、欠陥補正部２３、出力画像格納部２４、ＣＰＵ２５、タイミングジェネレータ（ＴＧ）２６、暗電流ノイズ発生領域格納部２７を備える。
【００５４】
図１０において、デジタルカメラ１０は、図１を用いて説明したデジタルカメラ１と比べ、撮像状態取得部１９および暗電流ノイズ発生領域格納部２７をさらに備えていることが特徴であるので、デジタルカメラ１と同様の箇所の説明については省略する。
【００５５】
撮像状態取得部１９は、内部に撮像時の露光時間、受光感度によって加算閾値を定めるための加算閾値決定テーブルを有し、ＣＰＵ２５により露光時間、撮像感度の情報を取得すると、それらの値に基づいて加算閾値決定テーブルを参照することにより加算閥値ＡｄｄＴＨを決定し、閾値設定部２０へ送る。
【００５６】
また、暗電流ノイズ発生領域格納部２７は、後述する暗電流ノイズ発生領域の位置情報を格納している。
図１１は、撮像素子内に発生する暗電流ノイズ領域を説明するための図である。
【００５７】
図１１において、撮像素子の画素領域全体は、領域Ｒ１および領域Ｒ２とからなっていることを示している。
撮像素子は、長時間露光時、高感度撮像時において暗電流ノイズが発生する領域Ｒ１を有している。領域Ｒ１は素子固有のため、撮像素子調整時など設計上あらかじめ撮像素子毎に設定する。領域Ｒ１の設定方法としては、シャッターを閉じた状態で所定の撮像条件で暗時画像を取得し、暗電流ノイズが一定値以上になる連続した領域を選択するものとする。なお、領域Ｒ２はＣＣＤ全画素領域からＲ１を除いた領域を指す。設定した領域Ｒ１、Ｒ２の位置情報は、予め暗電流ノイズ発生領域格納部２７に格納する。
【００５８】
図１２は、本発明の第２の実施の形態を実行するフローチャートであり、図１３は、撮像状態によって加算閾値を決定するためのテーブルを示す図である。
図１２のステップＳ１乃至ステップＳ３は、図２を用いて説明した第１の実施の形態を実行するフローチャートにおけるステップＳ１乃至ステップＳ３と同様である。
【００５９】
ステップＳ３の暗時画像を取得した処理の後、ステップＳ１１において、撮像状態取得部１９は、ＣＰＵ２５から撮影時の露光時間、受光感度の値を取得する。
そして、ステップＳ１２において、ステップＳ１１で取得した撮影時の露光時間、受光感度の値に基づいて、図１３に示す加算閾値決定テーブルに照らし合わせ、領域Ｒ１の加算閾値（ＡｄｄＴＨ２）を決定する。加算閾値決定テーブルには、露光時間が長いほど加算閾値が小さい値になるよう（Ａ４≦Ａ３≦Ａ２≦Ａ１、Ｂ、Ｃ、Ｄ列も同様）設定されており、感度が上がるほど加算閾値が大きい値になるよう（Ａ４≦Ｂ４≦Ｃ４≦Ｄ４、１、２、３行も同様）設定されている。また、領域Ｒ２の加算閾値ＡｄｄＴＨは不変である。
【００６０】
その後、ステップＳ１３において、閾値設定部２０にて、暗時画像格納部１７に記憶されている暗時画像と撮像状態取得部１９より取得した加算閥値ＡｄｄＴＨから、領域Ｒ１についての欠陥検出閾値ＴＨ（ｘ）R1および領域Ｒ２についての欠陥検出閾値ＴＨ（ｘ）R2を設定する。このとき、欠陥検出閾値ＴＨ（ｘ）R1およびＴＨ（ｘ）R2の算出式は、領域Ｒ１、Ｒ２とも第１の実施の形態と同様である。つまり、領域Ｒ１での検出閾値は、撮像状態取得部１９で定められたＡｄｄＴＨ２を用いて下記に示す式（６）で求められ、領域Ｒ２の検出閾値は、通常の加算閥値ＡｄｄＴＨを用いて下記に示す式（７）で求められる。
【００６１】
ＴＨ（ｘ）=（Ｖ（ｒ1）＋Ｖ（ｒ2）＋Ｖ（ｒ3）＋Ｖ（ｒ4）＋Ｖ（ｒ5）＋Ｖ（ｒ6）＋Ｖ（ｒ7）＋Ｖ（ｒ8））／９＋ＡｄｄＴＨ２ ・・・式（６）
ＴＨ（ｘ）=（Ｖ（ｒ1）＋Ｖ（ｒ2）＋Ｖ（ｒ3）＋Ｖ（ｒ4）＋Ｖ（ｒ5）＋Ｖ（ｒ6）＋Ｖ（ｒ7）＋Ｖ（ｒ8））／９＋ＡｄｄＴＨ ・・・式（７）
そして、以降のステップＳ５乃至ステップＳ７は、図２を用いて説明した第１の実施の形態を実行するフローチャートにおけるステップＳ５乃至ステップＳ７と同様である。
【００６２】
図１４および図１５は、本発明の第２の実施の形態についての、画素位置と輝度値の関係を表したグラフを示す図である。
以上説明したような方法よると、図１４に示すように、露光時間が長い撮像条件において加算閾値ＡｄｄＴＨ２を低下させる（図１３：Ａ４≦Ａ３≦Ａ２≦Ａ１）ことで、領域Ｒ１のみ閾値を変化させることが可能となる。露光時間が長くなるほど暗電流ノイズが増加するためＤレンジが狭くなるが、このときには加算閾値を低下させ、（ＡｄｄＴＨ−ＡｄｄＴＨ２）だけ広くＤレンジを確保できる。このとき、必要以上に閾値を低下させることから、暗時画像のばらつき画素、画像差分で補正可能な小さい欠陥などが閾値にかかり、欠陥の誤検出が増加することになる（図１５におけるｘ１）。しかし、加算閾値を低下させる範囲を領域Ｒ１に限定することで、欠陥の誤検出量を必要最小限に抑えることが可能となり、メモリの消費量、処理時間の増加を最小限に防ぐことができる。
【００６３】
さらに、感度を向上させると出力値がよりばらつく傾向にあるため、欠陥検出閾値が低すぎるとバラツキ値が閾値にかかり欠陥の誤検出をしてしまう恐れが高くなる。そのため、高感度撮像条件時には加算閾値を上昇させる（図１３：Ａ４≦Ｃ４≦Ｂ４≦Ｄ４）ことで、上記状況を防ぐことが可能となる。
【００６４】
なお、第１の実施の形態および第２の実施の形態では、加算閾値ＡｄｄＴＨは定数としたが、暗時出力レベルＶを変数とする関数α（Ｖ）で設定を行っても良い。
また、第２の実施の形態において、領域Ｒ１の設定方法として、撮像素子調整時に決定するものとしたが、ノイズリダクション時に取得した暗時画像の画素値を元に各回領域Ｒ１を決定しても良い。
【００６５】
次に、図１６乃至図１９を用いて、本発明に係る第３の実施の形態について説明する。
図１６は、本発明の第３の実施の形態に係わるデジタルカメラの基本構成を示すブロック図である。
【００６６】
図１６において、デジタルカメラ３０は、各種レンズからなる光学系５１、被写体からの光を選択的に遮光するためのシャッター５２、ＣＣＤ等の撮像素子５３、設定された撮像ゲインに応じて信号増幅をかける増幅器（ＡＭＰ１）５４、アナログ信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器５５、明時画像メモリ５６、暗時画像メモリ５７、画素欠陥検出部５８、検出された欠陥画素のアドレスを記憶するための欠陥アドレスメモリ５９、信号減算部６０、欠陥補正部６１、信号の出力調整を行う調整増幅器（ＡＭＰ２）６２、取得した画像を保存する取得画像メモリ６３、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）６４、撮像条件判定部６５、タイミングジェネレータ（ＴＧ）６６、ＣＰＵ６７を備える。
【００６７】
このようなデジタルカメラ３０において、被写体の像は、光学系５１及びシャッター５２を介して撮像素子５３の受光面に結像される。このとき、ＴＧ６６によってシャッター５２、撮像素子５３の駆動タイミングを制御することで、露光時間を制御することが可能である。
【００６８】
ここで、明時画像メモリ５６は、明時画像信号（撮像素子が非遮光状態のときに通常の撮像を行って得られる画像信号）を格納するためのメモリであり、暗時画像メモリ５７は、暗時画像信号（撮像素子を遮光状態にして撮像を行い得られる画像信号）を格納するためのメモリである。
【００６９】
画素欠陥検出部５８は、暗時画像メモリ５７に記憶された暗時信号値と予め内部に設定された画素欠陥検出閾値とを比較し、画素欠陥検出閾値を越える信号を画素欠陥として検出し、欠陥と判定した画素のアドレス（画素位置）を欠陥アドレスメモリ５９に格納する。
【００７０】
信号減算部６０では、明時画像メモリ５６に格納された信号から暗時画像メモリ５７に格納された信号を減算して出力し、欠陥補正部６１へ送信する。欠陥補正部６１では、欠陥アドレスメモリ５９に格納された欠陥情報に基づいて信号減算部６０の出力データを補正する。この欠陥補正は、現在の画素アドレスが欠陥アドレスメモリ５９に格納された画素アドレスと一致した場合に、周辺画素の信号平均値に値を置き換えることで行う。
【００７１】
調整増幅器（ＡＭＰ２）６２は、信号減算部６０が行なう暗時画像減算により暗電流成分だけ減少した信号に対し、フルレンジまで活用できるよう信号増幅を行う。その結果得られた信号値を、取得画像メモリ６３に格納する。
【００７２】
撮像条件判定部６５は、ＣＰＵ６７から得た撮像条件に適合する設定値をＬＵＴ６４から読み出し、増幅器（ＡＭＰ１）５４および調整増幅器（ＡＭＰ２）６２のゲイン設定を行う。なお、ＬＵＴ６４は、撮像条件判定に用いる判定値や各種設定値を格納している。
【００７３】
そして、ＴＧ６６によってシャッター５２および撮像素子６３の駆動タイミングを制御することで、露光時間と、遮光または非遮光状態とを制御することが可能である。なお、ＣＰＵ６７はタイミングジェネレータ６６を含む各部を制御する。
【００７４】
次に、本第３の実施の形態に用いるＬＵＴの設定内容について説明する。
図１７は、第３の実施の形態に用いるルックアップテーブル（ＬＵＴ）の入出力関係を示す図であり、図１８は、ＬＵＴを説明するための補助説明図である。
【００７５】
図１７において、ＬＵＴ６４の入力値としては露光時間および撮像感度を有し、出力値としては増幅器（ＡＭＰ１）５４及び調整増幅器（ＡＭＰ２）６２のゲイン設定値を有している。図１８中に記された、例えば「Ａ×２」に該当する箇所は、「Ａ」に該当する箇所と同じ条件で撮像及びノイズリダクションを行い、調整増幅器（ＡＭＰ２）６２にて２倍（×２）のゲイン補正を行うことを示している。なお、前述した調整増幅は調整増幅器（ＡＭＰ２）６２にて別途行われているものとする。
【００７６】
このＬＵＴ６４によると、特定の露光時間に注目した場合、一定以上の感度設定に対しては増幅器（ＡＭＰ１）５４で行う増幅量にリミットをかけ、調整増幅器（ＡＭＰ２）６２でのゲイン補正を用いることでトータルのゲインアップを行っている。これらのゲイン設定により、増幅器（ＡＭＰ１）５４での増幅を抑え、信号減算部６０が行なう暗時画像減算の際の暗電流のピーク値が、所定の値を越えないように調整されている。
【００７７】
次に、図１９を用いて本第３の実施の形態における動作について説明する。
図１９は、本発明の第３の実施の形態を実行するフローチャートである。
以下に説明する全ての制御は、ＣＰＵ６７が統括的に行う。
【００７８】
まず、ステップＳ１９１において、使用者が撮像動作を開始すると、ステップＳ１９２において、撮像条件判定部６５が、設定された露光時間及び撮像感度の値をＣＰＵ６７から得て、図１７を用いて説明したＬＵＴ６４と照らし合わせる。そして、ステップＳ１９３において、撮像条件判定部６５は、ＬＵＴ６４から該当する設定値を得ると、増幅器（ＡＭＰ１）５４及び調整増幅器（ＡＭＰ２）６２のゲイン値を設定する。
【００７９】
次に、ステップＳ１９４において、明時画像および暗時画像を取得する。具体的には、ＴＧ６６を用いて所定の露光時間だけシャッター５２を開いて撮像素子５３を露光し、明時画像を取得する。取得した画像は増幅器（ＡＭＰ１）５４において信号増幅がなされ、明時画像メモリ５６に記憶される。同様に、シャッター５２を閉じ遮光した状態で暗時画像を取得し、同様の処理を経て暗時画像メモリ５７に記憶する。
【００８０】
そして、ステップＳ１９５において、ノイズリダクションを実行する。具体的には、まず、画素欠陥検出部５８により画素の欠陥を抽出し、欠陥と判定した画素のアドレス（画素位置）を欠陥アドレスメモリ５９に保存する。一方で、信号減算部６０によって明時画像メモリ５６に格納された画像信号から暗時画像メモリ５７に格納された画像信号を減算し、その結果を出力する。欠陥補正部６１では、信号減算部６０から出力された減算結果に対して、欠陥アドレスメモリ５９に格納された位置に該当する画素を補正する。これら一連の動作により、ノイズリダクションが行われることになる。
【００８１】
その後、ステップＳ１９６において、ステップＳ１９３で設定された調整増幅器（ＡＭＰ２）６２のゲイン値を用いて、出力画像に対して補正ゲインをかける。最後に、ステップＳ１９７において、得られた画像を取得画像メモリ６３に保存する。
【００８２】
以上の方法によると、予めＬＵＴ６４の設定を行っておくことで、暗電流の発生量に対してゲイン制限を行い、信号減算時の反転を防止することが可能となる。これにより、より幅広い使用環境を持つノイズリダクション機能を提供することができる。すなわち、高感度あるいは長時間露光時で暗電流ムラが生じた場合においても、正常にノイズ除去ができ、かつ見かけの感度を維持した自然な画像を得ることができる。
【００８３】
なお、ＬＵＴ６４を数種類作成しておき、使用するＬＵＴ６４を変更する構成も容易に実現可能である。このようにすれば、画像取得を行う際、目的あるいは用途に応じて様々な処理法を選択することが出来る。
【００８４】
さらに、ＬＵＴ６４の入力パラメータとして露光時間及び撮像感度を挙げたが、撮像素子５３の温度をパラメータとして追加しても実現可能である。これにより、さらに細かくゲイン設定を規定することができ、撮像条件ごとに好適な画像を得ることが可能となる。
【００８５】
次に、図２０乃至図２２を用いて、本発明に係る第４の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態と同様の箇所についての説明は省略する。
本第４の実施の形態は、第３の実施の形態における撮像条件判定部６５が、欠陥検出閾値を変更する機能を有していることを特徴としている。
【００８６】
はじめに、本第４の実施の形態の原理について説明を行う。
一連のノイズリダクション処理では、欠陥検出閾値（ＴＨ）以上の画素欠陥は欠陥補正部６１により画素補正を行い、欠陥検出閾値（ＴＨ）以下の画素欠陥については信号減算部６０による減算で補正を行う。このとき、厳密には欠陥検出閾値（ＴＨ）以下の画素欠陥については減算補正しきれずに残るものも存在するが、画素欠陥のレベルは十分小さいため欠陥とみなされない。
【００８７】
しかしながら、第３の実施の形態に示すようにノイズリダクション後に調整増幅器（ＡＭＰ２）６２においてゲイン補正を行うことにより、暗時画像減算時には目立たなかった画素欠陥であっても、ゲイン補正後には目立つレベルに発達する可能性が出てくる。そのため、調整増幅器（ＡＭＰ２）６２で２倍以上のゲイン補正を行う際には、通常時に用いる欠陥検出閾値（ＴＨ）より低下させた欠陥検出閾値ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３、…（ＴＨ≧ＴＨ１≧ＴＨ２≧ＴＨ３≧…）を用いることで、発達する画素欠陥の抑制を行うことができる。
【００８８】
このとき、画素欠陥を余剰に検出及び補正すると画像本来の情報が失われる恐れがあるため、欠陥検出閾値を低下させすぎないように注意する必要がある。よって、画素欠陥の発達防止と余剰な欠陥検出の防止のバランスを保つように、予め欠陥検出閾値（ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３、…）を定めるものとする。
【００８９】
図２０は、本発明の第４の実施の形態に係わるデジタルカメラの基本構成を示すブロック図であり、図２１は、第４の実施の形態に用いるルックアップテーブル（ＬＵＴ）を示す図である。
【００９０】
図２０において、デジタルカメラ４０は、各種レンズからなる光学系５１、シャッター５２、撮像素子５３、増幅器（ＡＭＰ１）５４、Ａ／Ｄ変換器５５、明時画像メモリ５６、暗時画像メモリ５７、画素欠陥検出部７１、欠陥アドレスメモリ５９、信号減算部６０、欠陥補正部６１、調整増幅器（ＡＭＰ２）６２、取得画像メモリ６３、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）７２、撮像条件判定部７３、タイミングジェネレータ（ＴＧ）６６、ＣＰＵ６７を備える。
【００９１】
図２０において、デジタルカメラ４０は、図１６を用いて説明したデジタルカメラ３０と比べ、画素欠陥検出部５８の替わりに画素欠陥検出部７１を備え、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）６４の替わりにルックアップテーブル（ＬＵＴ）７２を備え、撮像条件判定部６５の替わりに撮像条件判定部７３を備えていることが特徴であるので、デジタルカメラ３０と同様の箇所の説明については省略する。
【００９２】
ＬＵＴ７２は、出力値として増幅器（ＡＭＰ１）５４及び調整増幅器（ＡＭＰ２）６２のゲイン値のほか、欠陥検出閾値（ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３、…）を有している。なお、図２１に示したＬＵＴ７２の構成図において、欠陥検出閾値ＴＨは露光時間ｔ、撮像感度ｇにより定めるため、図中ではＴＨ（ｔ，ｇ）と示している。
【００９３】
撮像条件判定部７３は、ＣＰＵ２７から得た撮像条件に適合する設定値をＬＵＴ７２から読み出し、増幅器（ＡＭＰ１）５４及び調整増幅器（ＡＭＰ２）６２のゲイン設定を行うとともに、画素欠陥検出部７１で用いる欠陥検出閾値の設定を行う。
【００９４】
そして、画素欠陥検出部７１は、暗時画像メモリ５７に格納された暗時画像信号と撮像条件判定部７３により送られた閾値とに基づいて欠陥画素を検出し、欠陥と判定した画素のアドレスを欠陥アドレスメモリ５９に格納する。
【００９５】
次に、図２２を用いて本第４の実施の形態における動作について説明する。
図２２は、本発明の第４の実施の形態を実行するフローチャートである。
以下に説明する全ての制御は、ＣＰＵ６７が統括的に行う。
【００９６】
ステップＳ１９１における撮像動作の開始及びステップＳ１９２における撮像条件の判定は、図１９を用いて説明した本発明の第３の実施の形態におけるステップＳ１９１及びステップＳ１９２と同様である。
【００９７】
ステップ２２１において、撮像条件判定部７３は、ＬＵＴ７２から該当する設定値を得ると、増幅器（ＡＭＰ１）５４及び調整増幅器（ＡＭＰ２）６２のゲイン値を設定する。そして、ステップＳ２２２において、画素欠陥検出部７１で用いる欠陥検出閾値を設定する。
【００９８】
ステップＳ１９４における明時画像および暗時画像の取得は、第３の実施の形態におけるステップＳ１９４と同様である。
その後、ステップＳ２２３において、ノイズリダクションを実行する。具体的には、まず、画素欠陥検出部７１が、撮像状態判定部７３により設定された欠陥検出閾値を用いて画素欠陥を抽出し、欠陥アドレスメモリ５９に保存する。一方で、信号減算部６０によって明時画像メモリ５６に格納された画像信号から暗時画像メモリ５７に格納された画像信号を減算し、その結果を出力する。欠陥補正部６１では、信号減算部６０から出力された減算結果に対して、欠陥アドレスメモリ５９に格納された位置に該当する画素を補正する。これら一連の動作により、ノイズリダクションが行われることになる。
【００９９】
ステップＳ１９６における補正ゲイン及びステップＳ１９７における画像保存は、第３の実施の形態におけるステップＳ１９６及びステップＳ１９７と同様である。
以上の方法によると、調整増幅器（ＡＭＰ２）６２のゲイン設定が行われた際に、画素欠陥の検出閾値を通常値より低下させることが可能となる。これにより、通常より低レベルの画素欠陥まで抽出することになるため、調整増幅器（ＡＭＰ２）６２で増幅が行われた際に発達する画素欠陥を抑制することができる。また、あらかじめＬＵＴ７２を調整しておくことで、出力画像に対してより最適化することが可能となるため、よりノイズ成分の少ない優れた画像を提供できる。
【０１００】
以上、本発明の各実施の形態を、図面を参照しながら説明してきたが、本発明が適用される撮像装置は、その機能が実行されるのであれば、上述の各実施の形態等に限定されることなく、単体の装置であっても、複数の装置からなるシステムあるいは統合装置であっても、ＬＡＮ、ＷＡＮ等のネットワークを介して処理が行なわれるシステムであってもよいことは言うまでもない。
【０１０１】
また、バスに接続されたＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭのメモリ、入力装置、出力装置、外部記録装置、媒体駆動装置、可搬記録媒体、ネットワーク接続装置で構成されるシステムでも実現できる。すなわち、前述してきた各実施の形態のシステムを実現するソフトェアのプログラムコードを記録したＲＯＭやＲＡＭのメモリ、外部記録装置、可搬記録媒体を、撮像装置に供給し、その撮像装置のコンピュータがプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【０１０２】
この場合、可搬記録媒体等から読み出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した可搬記録媒体等は本発明を構成することになる。
【０１０３】
プログラムコードを供給するための可搬記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリーカード、ＲＯＭカード、電子メールやパソコン通信等のネットワーク接続装置（言い換えれば、通信回線）を介して記録した種々の記録媒体などを用いることができる。
【０１０４】
また、コンピュータがメモリ上に読み出したプログラムコードを実行することによって、前述した各実施の形態の機能が実現される他、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した各実施の形態の機能が実現される。
【０１０５】
さらに、可搬型記録媒体から読み出されたプログラムコードやプログラム（データ）提供者から提供されたプログラム（データ）が、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した各実施の形態の機能が実現され得る。
【０１０６】
すなわち、本発明は、以上に述べた各実施の形態等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または形状を取ることができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１ デジタルカメラ
１０ デジタルカメラ
１１ 光学系
１２ シャッター
１３ 撮像素子
１４ アナログアンプ（Ａ−ＡＭＰ）
１５ Ａ／Ｄ変換器
１６ 明時画像格納部
１７ 暗時画像格納部
１８ 加算回路
１９ 撮像状態取得部
２０ 閾値設定部
２１ 欠陥検出部
２２ 欠陥格納部
２３ 欠陥補正部
２４ 出力画像格納部
２５ ＣＰＵ
２６ タイミングジェネレータ（ＴＧ）
２７ 暗電流ノイズ発生領域格納部
３０ デジタルカメラ
４０ デジタルカメラ
５１ 光学系
５２ シャッター
５３ 撮像素子
５４ 増幅器（ＡＭＰ１）
５５ Ａ／Ｄ変換器
５６ 明時画像メモリ
５７ 暗時画像メモリ
５８ 画素欠陥検出部
５９ 欠陥アドレスメモリ
６０ 信号減算部
６１ 欠陥補正部
６２ 調整増幅器（ＡＭＰ２）
６３ 取得画像メモリ
６４ ルックアップテーブル（ＬＵＴ）
６５ 撮像条件判定部
６６ タイミングジェネレータ（ＴＧ）
６７ ＣＰＵ
７１ 画素欠陥検出部
７２ ルックアップテーブル（ＬＵＴ）
７３ 撮像条件判定部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズの除去機能を備えたデジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置、該撮像装置によるノイズ除去方法およびノイズ除去プログラムに関し、特に、より高品質な画像を撮影することが可能なノイズの除去機能を備えた撮像装置、該撮像装置によるノイズ除去方法およびノイズ除去プログラムに関するものである。
【０００２】
本発明は、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置に関し、特に、固定パターンノイズの除去機能を備えた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
近年、主として静止画を撮像記録するために、電子スチルカメラが開発されている。
この種のカメラに用いられる撮像素子には、各画素の出力特性のバラツキや白キズと言われる暗電流の異常な画素、原料の結晶品質などに起因する固定パターンノイズが存在する。そのため、撮像素子の出力信号をそのまま用いると有効な信号成分に上記ノイズが重畳され、撮像画像の画質劣化の原因となる。
【０００４】
また、画素欠陥には、結晶自体の経時劣化や撮像時の環境変化などの影響によって過渡的に発生する後発画素欠陥も存在する。
これらの固定パターンノイズを除去するために、ノイズリダクション機能を備えた電子スチルカメラがある。
【０００５】
このノイズリダクション機能によると、画像撮像時において、まずシャッターを閉じた状態で撮像素子を露光し、これによって得られた暗時画像をメモリに記録する。続いて、シャッターが開いた状態で撮像素子を露光し、この露光によって得られる明時画像信号からメモリに記憶された暗時画像を減算する。
【０００６】
この方法によると、暗時出力時に発生しているノイズ成分を差分により相殺することになるため、効率よく欠陥を除去することが可能となる。
また、画像取得時毎に暗時画像を取得するため、過渡的に発生する後発画素欠陥を含んだほとんどの固定パターンノイズを除去することが可能となる。
【０００７】
しかしながら、上記方法だけでは除去できない欠陥も存在する。
撮像素子中の各画素が検出できる画素値には上限があり、そのため、欠陥画素が画素値を検出できる最大値で飽和しているような明時画像信号から暗時画像信号を差し引くと、正しい差分値が得られない。
【０００８】
そのため、飽和する可能性のある画素値の大きい欠陥画素に対しては、別途手段により欠陥位置を検出しておき、値の補正をすることによって欠陥を除去する必要がある。例えば、明時画像から暗時画像を引いた差分画像に対し、特定画素の上下閾値を決定し、閾値を上下に越える値を有する画素を欠陥画素と検出する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
しかしながら、この方法では差分画像を対象に検出を行っているため、対象画像は被写体によって様々な形状を有することになる。よって、様々な輝度値を有する画素が生じることになり、一定の基準を用いた精度の良い検出は出来ない。
【００１０】
一方、暗時画像に対し、設定された閾値以上の画素値を有する画素の位置を検出し、記憶する。この欠陥検出データを用いることで、発生する欠陥画素を被写体に関わらず一定の基準で補正することができる技術が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
また、撮像素子中の各画素は静電容量が決まっており、蓄積できる電荷量には限界がある。そのため、電荷量が最大値で飽和しているような明時画像信号から暗時画像信号を差し引くと、正しい差分値が得られない。白キズでは暗電流が異常に多く電荷が飽和しやすい上、ショットノイズといわれる暗電流のゆらぎ成分も多く、暗時画像減算だけでは画像補正することは出来ない。そのため、暗電流出力値の大きい欠陥画素に対しては、欠陥画素位置を検出しておき、他の手法で別途画素補正をすることによって欠陥を除去する必要がある。
【００１２】
これに対して、暗時画像取得時に一定の閾値を越えた画素を欠陥画素として検出し、明時画像から暗時画像を減算後、その欠陥画素を補正する方法が示されている（例えば、特許文献３参照。）。この方法によると、前述した白キズのような減算で補正しきれない欠陥画素に対しても、その画素位置を特定して別途補正を行うことができるため、効率がよい。また、露光時間・撮像感度・温度等のパラメータにより欠陥検出閾値を変動させることで、より適した画素欠陥検出を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−３５４３４０号公報
【特許文献２】特開２００３−１６９２５８号公報
【特許文献３】特開２００２−９４８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、数十秒乃至数分を超えるような長時間露光時または高感度撮像時において暗時画像を取得すると、撮像素子の内部回路の熱に起因して、熱源に近い一部の画素領域だけ暗電流が上昇する。その結果、暗時画像上で上記画素領域に広大な輝度ムラが生じてしまう。このため、一様な欠陥検出閾値では精度の良い欠陥検出を行うことが出来ないという問題点があった。
【００１５】
図２３は、暗時出力値が上昇している様子を示す図である。
図２３において、露光時間が長時間になるほど、図中の矢印方向に信号値が上昇していることを示している。
【００１６】
図２４は、暗電流ムラが発生している領域の一例を示す図である。
図２４において、斜線部分が暗電流ムラが発生している画素領域を示している。暗電流ムラの発生傾向は時間というパラメータに限るものではなく、感度設定や温度というパラメータによっても変化する。
【００１７】
このような画素領域（暗電流ムラが発生している画素領域）では、蓄積可能な電荷量が他の画素領域より必然的に少なくなるため、他の画素領域で通常の露光を行っている場合においても電荷飽和してしまう可能性が高い。その状況でノイズリダクションを行うと、減算による出力値反転が生じるため正常な画像が得られない。
【００１８】
図２５は、減算により出力値反転が生じてしまうことを示す図である。
このような反転現象を防止するため、感度を低下させるもしくは露光時間を短くした場合、画像全体として適正な光量および信号値が得られず、出力される画像が全体的に非常に暗くなってしまう。そのため、いずれの方法にしても観察者に対して違和感のある不自然な画像しか提供することが出来ないという問題点があった。
【００１９】
また、撮像素子に蓄積できる電荷量には限界があることから、このとき発生した暗電流ノイズが大きくなるにつれ、その領域の画素が蓄積できる電荷量が減少してしまうことになる。つまり、撮像可能とするダイナミックレンジ（以下、Ｄレンジとする）が減少してしまう。上記状態を回避するためには、上記暗電流ノイズの少ない低感度で撮像を行ない、取得画像の各値を画像処理にて増幅させる必要がある。しかし、この方法では取得画像のＳ／Ｎ比が大きく悪化することになるため、品質の良い画像を取得することが出来ないという問題点があった。
【００２０】
本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みてなされたもので、ノイズリダクションを行う際、暗電流ノイズが発生しても精度の良い欠陥検出を行うこと、また暗電流ノイズの増加による撮像ダイナミックレンジの低下をできるだけ防ぐことが可能な撮像装置、該撮像装置によるノイズ除去方法およびノイズ除去プログラムを提供することを目的とする。
【００２１】
また、本発明は、高感度または長時間露光時において十分なダイナミックレンジが確保できない場合においても、正常にノイズ除去ができ、かつ撮像感度を維持した自然な画像を得ることが可能な撮像装置、該撮像装置によるノイズ除去方法およびノイズ除去プログラム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】
【００２２】
本発明は、上記課題を解決するため、下記のような構成を採用した。
すなわち、本発明の一態様によれば、本発明の撮像装置は、被写体を撮像するための複数の画素を有する撮像手段と、上記撮像手段によって非遮光状態で得られる明時信号を取得する明時信号取得手段と、上記撮像手段によって遮光状態で得られる暗時信号を取得する暗時信号取得手段と、上記撮像手段によって得られる明時信号または暗時信号を増幅する第１の増幅手段と、上記明時信号取得手段によって取得された明時信号から上記暗時信号取得手段によって取得された暗時信号を減算して減算信号を出力する減算手段と、上記減算手段によって減算された減算信号を増幅する第２の増幅手段と、上記明時信号取得手段によって明時信号を取得する際の撮像条件を取得する撮像条件取得手段と、上記撮像条件取得手段によって取得した撮像条件に基づいて、上記第１の増幅手段及び第２の増幅手段のゲインを変更するゲイン補正手段とを備えることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の撮像装置は、上記撮像条件が、上記撮像手段の露光時間、温度、撮像感度の何れか１つであることが望ましい。
また、本発明の撮像装置は、上記暗時信号取得手段によって取得した暗時信号のうち、予め定められた画素欠陥検出閾値を超える画素位置を検出する欠陥画素位置検出手段と、上記欠陥画素位置検出手段によって検出された画素位置に対応する画素における、上記減算手段によって出力された減算信号に対して補正を行なう画像信号補正手段とをさらに備え、上記撮像条件取得手段が、上記第２の増幅手段のゲインを変更するとともに上記画素欠陥検出閾値を変更することが望ましい。
【００２４】
また、本発明の一態様によれば、本発明のデジタルカメラは、上述の何れかの撮像装置を備えることを特徴とする。
また、本発明の一態様によれば、本発明のノイズ除去方法は、被写体を撮像するための複数の画素を有する撮像手段を備えた撮像装置が実行するノイズ除去方法であって、上記撮像手段によって非遮光状態で得られる明時信号を取得し、上記撮像手段によって遮光状態で得られる暗時信号を取得し、上記撮像手段によって得られる明時信号または暗時信号を増幅し、上記取得された明時信号から上記取得された暗時信号を減算して減算信号を出力し、上記減算された減算信号を増幅し、上記明時信号を取得する際の撮像条件を取得し、上記取得した撮像条件に基づいて、上記暗時信号の増幅及び上記減算信号の増幅のゲインを変更することを特徴とする。
【００２５】
また、本発明のノイズ除去方法は、上記撮像条件が、上記撮像手段の露光時間、温度、撮像感度の何れか１つであることが望ましい。
また、本発明のノイズ除去方法は、さらに、上記取得した暗時信号のうち、予め定められた画素欠陥検出閾値を超える画素位置を検出し、上記検出された画素位置に対応する画素における、上記出力された減算信号に対して補正を行い、上記暗時信号の増幅のゲインを変更するとともに上記画素欠陥検出閾値を変更することが望ましい。
【００２６】
また、本発明の一態様によれば、本発明のノイズ除去プログラムは、被写体を撮像するための複数の画素を有する撮像手段を備えた撮像装置に実行させるためのノイズ除去プログラムであって、上記撮像手段によって非遮光状態で得られる明時信号を取得する手順と、上記撮像手段によって遮光状態で得られる暗時信号を取得する手順と、上記撮像手段によって得られる明時信号または暗時信号を増幅する手順と、上記取得された明時信号から上記取得された暗時信号を減算して減算信号を出力する手順と、上記減算された減算信号を増幅する手順と、上記明時信号を取得する際の撮像条件を取得する手順と、上記取得した撮像条件に基づいて、上記暗時信号の増幅及び上記減算信号の増幅のゲインを変更する手順と、を実行させるためのコンピュータ実行可能なノイズ除去プログラムである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、長時間露光時または高感度撮像時において、暗電流ノイズが増加しても、撮像素子の全画素領域にて一定精度で欠陥検出を行うことが可能となる。すなわち、撮像条件によらず全画素域で高品質の画像を取得することが可能となる。
【００２８】
また、本発明によれば、撮像条件によって適正に閾値設定を切り換え、暗電流ノイズ増加によるＤレンジの減少を最小限に抑えることが可能となる。これにより、正常にノイズリダクションを実行できる撮像条件が広くなるため、Ｓ／Ｎ比を悪化させることなく画像取得が可能となる撮像条件範囲が増える。すなわち、撮像性能の広範性を提供することができる。
【００２９】
また、本発明によれば、暗電流ノイズが大きく発生する領域と他の領域で欠陥検出閾値を変更することができる。これにより、閾値低下させた際に起きる欠陥検出数の増加を最小限にできるため、処理時間が短縮されるほか、メモリ使用量の節約によるコストダウンにつながる。
【００３０】
また、本発明によれば、高感度または長時間露光時において十分なダイナミックレンジが確保できない場合においても、正常にノイズ除去ができ、かつ撮像感度を維持した自然な画像を得ることができる。
【００３１】
また、本発明によれば、画像処理工程で発生する画素欠陥の発達を防止し、よりノイズ成分の少ない優れた画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わるデジタルカメラの基本構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を実行するフローチャートである。
【図３】撮像素子上の特定画素ｘに対する隣接画素を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態で用いる欠陥検出方法を用いた際の画素位置と出力値のグラフを示した図である。
【図５】従来の方法による欠陥検出方法を示した図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態についての、画素位置と輝度値の関係を表したグラフを示す図（その１）である。
【図７】本発明の第１の実施の形態についての、画素位置と輝度値の関係を表したグラフを示す図（その２）である。
【図８】本発明の第１の実施の形態についての、画素位置と輝度値の関係を表したグラフを示す図（その３）である。
【図９】本発明の第１の実施の形態についての、画素位置と輝度値の関係を表したグラフを示す図（その４）である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係わるデジタルカメラの基本構成を示すブロック図である。
【図１１】撮像素子内に発生する暗電流ノイズ領域を説明するための図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態を実行するフローチャートである。
【図１３】撮像状態によって加算閾値を決定するためのテーブルを示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施の形態についての、画素位置と輝度値の関係を表したグラフを示す図（その１）である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態についての、画素位置と輝度値の関係を表したグラフを示す図（その２）である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態に係わるデジタルカメラの基本構成を示すブロック図である。
【図１７】第３の実施の形態に用いるルックアップテーブル（ＬＵＴ）を示す図である。
【図１８】ＬＵＴを説明するための補助説明図である。
【図１９】本発明の第３の実施の形態を実行するフローチャートである。
【図２０】本発明の第４の実施の形態に係わるデジタルカメラの基本構成を示すブロック図である。
【図２１】第４の実施の形態に用いるルックアップテーブル（ＬＵＴ）を示す図である。
【図２２】本発明の第４の実施の形態を実行するフローチャートである。
【図２３】暗時出力値が上昇している様子を示す図である。
【図２４】暗電流ムラが発生している領域の一例を示す図である。
【図２５】減算により出力値反転が生じてしまうことを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について述べる。
まず、図１乃至図５を用いて、本発明に係る第１の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わるデジタルカメラの基本構成を示すブロック図である。
【００３４】
図１において、デジタルカメラ１は、各種レンズからなる光学系１１、被写体からの光を選択的に遮光するためのシャッター１２、撮像素子１３、アナログアンプ（Ａ−ＡＭＰ）１４、Ａ／Ｄ変換器１５、明時画像格納部１６、暗時画像格納部１７、加算回路１８、閾値設定部２０、欠陥検出部２１、欠陥格納部２２、欠陥補正部２３、出力画像格納部２４、ＣＰＵ２５、タイミングジェネレータ（ＴＧ）２６を備える。
【００３５】
被写体の像は、光学系１１及びシャッター１２を介して撮像素子１３の受光面に結像される。このとき、タイミングジェネレータ２６によってシャッター１２、撮像素子１３の駆動タイミングを制御することで、露光時間を制御することが可能である。また、ＣＰＵ２５はタイミングジェネレータ２６を含む各部を制御する。
【００３６】
アナログアンプ１４は、撮像素子１３で得たアナログ撮像信号に対し、ＣＰＵ２５で設定された撮像感度分のゲインをかける。Ａ／Ｄ変換器１５は、アナログ信号をデジタル値に変換する。明時画像格納部１６は、明時信号（撮像素子が非遮光状態のときに通常の撮像を行って得られる信号）を記憶するためのメモリであり、暗時画像格納部１７は、暗時信号（撮像素子を遮光状態にして撮像を行い得られる信号）を記憶するためのメモリである。加算回路１８は、明時画像格納部１６に記憶された明時信号に対し、暗時画像格納部１７に記憶された暗時信号を減算して出力する。
【００３７】
閾値設定部２０は、暗時画像格納部１７から得た暗時画像信号に基づいて欠陥検出閾値を計算する。欠陥検出部２１は、閾値設定部２０からの信号と暗時画像格納部１７に記憶された暗時信号とを比較し、画素欠陥を検出する。検出した欠陥画素のアドレスは、欠陥格納部２２に記憶される。欠陥補正部２３は、欠陥格納部２２に記憶された欠陥情報を元に加算回路１８から得た出力画像データを補正し、その補正結果を出力画像格納部２４に記憶する。
【００３８】
次に、図２および図３を用いて、本第１の実施の形態における動作について説明する。
図２は、本発明の第１の実施の形態を実行するフローチャートであり、図３は、撮像素子上の特定画素ｘに対する隣接画素を示す図である。
【００３９】
以下に説明する全ての制御は、ＣＰＵ２５が統括的に行う。
まず、ステップＳ１において、使用者が撮像動作を開始すると、ステップＳ２において、タイミングジェネレータ２６により設定された露光時間だけシャッター１２を開いて撮像素子１３を露光し、明時画像を取得する。取得した明時画像は、アナログアンプ１４で撮像感度分ゲインアップされると、Ａ／Ｄ変換器１５を通って明時画像格納部１６に記憶される。
【００４０】
次に、ステップＳ３において、シャッター１２を閉じ、遮光した状態で暗時画像を取得し、暗時画像格納部１７に記憶する。
その後、ステップＳ４において、閾値設定部２０にて暗時画像格納部１７に記憶されている暗時画像から欠陥検出閾値ＴＨ（ｘ）を設定する。このとき、図３に示す画素ｘと画素ｘに隣接する８つの周辺画素ｒ1乃至ｒ8に対して、下記に示す式（１）を用いて欠陥検出閾値ＴＨ（ｘ）を求める。なお、Ｖ（ｘ）とは画素ｘの画素値、加算閥値ＡｄｄＴＨとは、設計上あらかじめ定められた定数である。
【００４１】
ＴＨ（ｘ）＝（Ｖ（ｘ）＋Ｖ（ｒ1）＋Ｖ（ｒ2）＋Ｖ（ｒ3）＋Ｖ（ｒ4）＋Ｖ（ｒ5）＋Ｖ（ｒ6）＋Ｖ（ｒ7）＋Ｖ（ｒ8））／９＋ＡｄｄＴＨ ・・・式（１）
その後、ステップＳ５において、欠陥検出式ＴＨ（ｘ）と暗時画像格納部１７に記憶されている暗時画像を比較して各画素毎に欠陥検出を行う。各画素における閾値ＴＨ（ｘ）を越えた画素値を有する画素が、欠陥として検出される。このとき検出した欠陥は、その画素位置を欠陥データとして欠陥格納部２２に記憶する。
【００４２】
欠陥データを取得すると、ステップＳ６において、欠陥補正が行われる。このとき、始めに明時画像格納部１６から明時画像を読み出し、暗時画像格納部１７から暗時画像を読み出し、加算回路１８にて差分を取ることでノイズ低減を行う。次に、この差分画像を用いて、欠陥格納部２２に記憶された欠陥データを元に欠陥補正部２３にて画像補正が行われる。このとき、欠陥画素をｘ、補正後の出力値をＭｏｄ（ｘ）とすると、以下の式（２）を用いて画素補正される。
【００４３】
Ｍｏｄ（ｘ）＝（Ｖ（ｘ）＋Ｖ（ｒ1）＋Ｖ（ｒ2）＋Ｖ（ｒ3）＋Ｖ（ｒ4）＋Ｖ（ｒ5）＋Ｖ（ｒ6）＋Ｖ（ｒ7）＋Ｖ（ｒ8））／８ ・・・式（２）
最後に、ステップＳ７において、すべての欠陥画素の補正が終了すると、画像データが出力画像格納部２４に保存される。
【００４４】
図４は、本発明の第１の実施の形態で用いる欠陥検出方法を用いた際の画素位置と出力値のグラフを示した図であり、図５は、従来の方法による欠陥検出方法を示した図である。
【００４５】
図１乃至図３を用いて上述したような方法をとることにより、図４に示すように検出閾値が暗電流ノイズの山に追従して変化し、画素欠陥を検出することが可能となる。
従来の方法によると検出閾値が固定であったため、図５に示すように暗電流ノイズのため欠陥検出できない欠陥（ｘ３、ｘ４）が存在することになり、欠陥補正されない残留欠陥が多数発生する可能性があった。しかし、本第1の実施の形態の方法によると、暗電流ノイズが発生してもすべての領域で精度よく欠陥検出することが出来ることになり、その結果、高品質の画像を取得することが可能となる。
【００４６】
次に、図６乃至図１５を用いて、本発明に係る第２の実施の形態について説明する。
始めに、画素位置と輝度値の関係を表したグラフを示す図である図６乃至図９を用いて本第２の実施の形態に関わるノイズリダクションアルゴリズムにおけるＤレンジの範囲について説明する。
【００４７】
図６は、明時画像および暗時画像の出力値を示すグラフであり、図７は、明時画像と暗時画像の差分値を示すグラフである。
明時画像の出力をＶ（ｘ）、暗時出力をＤ（ｘ）とし、最大検出レベルをＭａｘＬｅｖｅｌとする。このとき、ＴＨ（ｘ）＜Ｄ（ｘ）を満たす画素ｘは、画素欠陥として検出されることになる。図６中では画素ｘ２、ｘ３、ｘ５が欠陥画素として検出されることになる。
【００４８】
図６に示したように、周辺画素平均が最大となる位置における明時出力値Ｖｍａｘが下記の式（３）を満たすとき、明時画像と暗時画像の差分を取ると、図７に示したように差分出力Ｖ´の地点で欠陥画素ｘ１、ｘ４のような小さい欠陥は消える。
【００４９】
Ｖｍａｘ≦ＭａｘＬｅｖｅｌ−ＡｄｄＴＨ ・・・式（３）
また、欠陥画素ｘ２、ｘ５のようにＭａｘＬｅｖｅｌによって値がクリップされてしまうと欠陥は残ってしまうが、ＴＨ（ｘ２）＜Ｄ（ｘ２）となるような欠陥検出がなされるため、後に欠陥補正をすることが出来る。また、欠陥画素ｘ３のような大きい欠陥は、通
常は差分により欠陥は消滅するが、欠陥値が大きくなると、暗時画像と明時画像で欠陥のリニアリティが崩れやすくなり、差分後も欠陥が残ってしまう可能性が高い。しかし、欠陥画素ｘ３は閾値ＴＨ（ｘ）により欠陥検出がなされるため、後の処理にて補正することが可能である。
【００５０】
しかしながら、受光量が上昇し、図８に示すようにＶｍａｘが下記の式（４）を満たすようになると、差分出力Ｖ´の地点で欠陥画素ｘ２、ｘ３、ｘ５のほか欠陥画素ｘ１も欠陥として残ってしまう。
【００５１】
Ｖｍａｘ＞ＭａｘＬｅｖｅｌ−ＡｄｄＴＨ ・・・式（４）
欠陥画素ｘ１は、ＴＨ（ｘ１）＞Ｄ（ｘ１）であるため欠陥検出されず、他の欠陥画素と異なり残留欠陥としていつまでも残ることになる。すなわち、式（４）を満たした時点で欠陥画素ｘ１のような検出不可能な画素が存在する可能性が生じることになる。このため、明時画像Ｖが正常に出力されるためのＤレンジは、暗時画像の最大値Ｄｍａｘを用いて、下記の式（５）のように示される。
【００５２】
Ｄｍａｘ≦Ｖｍａｘ≦ＭａｘＬｅｖｅｌ−ＡｄｄＴＨ ・・・式（５）
次に、図１０乃至図１５を用いて、本発明に係る第２の実施の形態について具体的に説明する。
【００５３】
図１０は、本発明の第２の実施の形態に係わるデジタルカメラの基本構成を示すブロック図である。
図１０において、デジタルカメラ１０は、各種レンズからなる光学系１１、被写体からの光を選択的に遮光するためのシャッター１２、撮像素子１３、アナログアンプ（Ａ−ＡＭＰ）１４、Ａ／Ｄ変換器１５、明時画像格納部１６、暗時画像格納部１７、加算回路１８、撮像状態取得部１９、閾値設定部２０、欠陥検出部２１、欠陥格納部２２、欠陥補正部２３、出力画像格納部２４、ＣＰＵ２５、タイミングジェネレータ（ＴＧ）２６、暗電流ノイズ発生領域格納部２７を備える。
【００５４】
図１０において、デジタルカメラ１０は、図１を用いて説明したデジタルカメラ１と比べ、撮像状態取得部１９および暗電流ノイズ発生領域格納部２７をさらに備えていることが特徴であるので、デジタルカメラ１と同様の箇所の説明については省略する。
【００５５】
撮像状態取得部１９は、内部に撮像時の露光時間、受光感度によって加算閾値を定めるための加算閾値決定テーブルを有し、ＣＰＵ２５により露光時間、撮像感度の情報を取得すると、それらの値に基づいて加算閾値決定テーブルを参照することにより加算閥値ＡｄｄＴＨを決定し、閾値設定部２０へ送る。
【００５６】
また、暗電流ノイズ発生領域格納部２７は、後述する暗電流ノイズ発生領域の位置情報を格納している。
図１１は、撮像素子内に発生する暗電流ノイズ領域を説明するための図である。
【００５７】
図１１において、撮像素子の画素領域全体は、領域Ｒ１および領域Ｒ２とからなっていることを示している。
撮像素子は、長時間露光時、高感度撮像時において暗電流ノイズが発生する領域Ｒ１を有している。領域Ｒ１は素子固有のため、撮像素子調整時など設計上あらかじめ撮像素子毎に設定する。領域Ｒ１の設定方法としては、シャッターを閉じた状態で所定の撮像条件で暗時画像を取得し、暗電流ノイズが一定値以上になる連続した領域を選択するものとする。なお、領域Ｒ２はＣＣＤ全画素領域からＲ１を除いた領域を指す。設定した領域Ｒ１、Ｒ２の位置情報は、予め暗電流ノイズ発生領域格納部２７に格納する。
【００５８】
図１２は、本発明の第２の実施の形態を実行するフローチャートであり、図１３は、撮像状態によって加算閾値を決定するためのテーブルを示す図である。
図１２のステップＳ１乃至ステップＳ３は、図２を用いて説明した第１の実施の形態を実行するフローチャートにおけるステップＳ１乃至ステップＳ３と同様である。
【００５９】
ステップＳ３の暗時画像を取得した処理の後、ステップＳ１１において、撮像状態取得部１９は、ＣＰＵ２５から撮影時の露光時間、受光感度の値を取得する。
そして、ステップＳ１２において、ステップＳ１１で取得した撮影時の露光時間、受光感度の値に基づいて、図１３に示す加算閾値決定テーブルに照らし合わせ、領域Ｒ１の加算閾値（ＡｄｄＴＨ２）を決定する。加算閾値決定テーブルには、露光時間が長いほど加算閾値が小さい値になるよう（Ａ４≦Ａ３≦Ａ２≦Ａ１、Ｂ、Ｃ、Ｄ列も同様）設定されており、感度が上がるほど加算閾値が大きい値になるよう（Ａ４≦Ｂ４≦Ｃ４≦Ｄ４、１、２、３行も同様）設定されている。また、領域Ｒ２の加算閾値ＡｄｄＴＨは不変である。
【００６０】
その後、ステップＳ１３において、閾値設定部２０にて、暗時画像格納部１７に記憶されている暗時画像と撮像状態取得部１９より取得した加算閥値ＡｄｄＴＨから、領域Ｒ１についての欠陥検出閾値ＴＨ（ｘ）R1および領域Ｒ２についての欠陥検出閾値ＴＨ（ｘ）R2を設定する。このとき、欠陥検出閾値ＴＨ（ｘ）R1およびＴＨ（ｘ）R2の算出式は、領域Ｒ１、Ｒ２とも第１の実施の形態と同様である。つまり、領域Ｒ１での検出閾値は、撮像状態取得部１９で定められたＡｄｄＴＨ２を用いて下記に示す式（６）で求められ、領域Ｒ２の検出閾値は、通常の加算閥値ＡｄｄＴＨを用いて下記に示す式（７）で求められる。
【００６１】
ＴＨ（ｘ）=（Ｖ（ｒ1）＋Ｖ（ｒ2）＋Ｖ（ｒ3）＋Ｖ（ｒ4）＋Ｖ（ｒ5）＋Ｖ（ｒ6）＋Ｖ（ｒ7）＋Ｖ（ｒ8））／９＋ＡｄｄＴＨ２ ・・・式（６）
ＴＨ（ｘ）=（Ｖ（ｒ1）＋Ｖ（ｒ2）＋Ｖ（ｒ3）＋Ｖ（ｒ4）＋Ｖ（ｒ5）＋Ｖ（ｒ6）＋Ｖ（ｒ7）＋Ｖ（ｒ8））／９＋ＡｄｄＴＨ ・・・式（７）
そして、以降のステップＳ５乃至ステップＳ７は、図２を用いて説明した第１の実施の形態を実行するフローチャートにおけるステップＳ５乃至ステップＳ７と同様である。
【００６２】
図１４および図１５は、本発明の第２の実施の形態についての、画素位置と輝度値の関係を表したグラフを示す図である。
以上説明したような方法よると、図１４に示すように、露光時間が長い撮像条件において加算閾値ＡｄｄＴＨ２を低下させる（図１３：Ａ４≦Ａ３≦Ａ２≦Ａ１）ことで、領域Ｒ１のみ閾値を変化させることが可能となる。露光時間が長くなるほど暗電流ノイズが増加するためＤレンジが狭くなるが、このときには加算閾値を低下させ、（ＡｄｄＴＨ−ＡｄｄＴＨ２）だけ広くＤレンジを確保できる。このとき、必要以上に閾値を低下させることから、暗時画像のばらつき画素、画像差分で補正可能な小さい欠陥などが閾値にかかり、欠陥の誤検出が増加することになる（図１５におけるｘ１）。しかし、加算閾値を低下させる範囲を領域Ｒ１に限定することで、欠陥の誤検出量を必要最小限に抑えることが可能となり、メモリの消費量、処理時間の増加を最小限に防ぐことができる。
【００６３】
さらに、感度を向上させると出力値がよりばらつく傾向にあるため、欠陥検出閾値が低すぎるとバラツキ値が閾値にかかり欠陥の誤検出をしてしまう恐れが高くなる。そのため、高感度撮像条件時には加算閾値を上昇させる（図１３：Ａ４≦Ｃ４≦Ｂ４≦Ｄ４）ことで、上記状況を防ぐことが可能となる。
【００６４】
なお、第１の実施の形態および第２の実施の形態では、加算閾値ＡｄｄＴＨは定数としたが、暗時出力レベルＶを変数とする関数α（Ｖ）で設定を行っても良い。
また、第２の実施の形態において、領域Ｒ１の設定方法として、撮像素子調整時に決定するものとしたが、ノイズリダクション時に取得した暗時画像の画素値を元に各回領域Ｒ１を決定しても良い。
【００６５】
次に、図１６乃至図１９を用いて、本発明に係る第３の実施の形態について説明する。
図１６は、本発明の第３の実施の形態に係わるデジタルカメラの基本構成を示すブロック図である。
【００６６】
図１６において、デジタルカメラ３０は、各種レンズからなる光学系５１、被写体からの光を選択的に遮光するためのシャッター５２、ＣＣＤ等の撮像素子５３、設定された撮像ゲインに応じて信号増幅をかける増幅器（ＡＭＰ１）５４、アナログ信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器５５、明時画像メモリ５６、暗時画像メモリ５７、画素欠陥検出部５８、検出された欠陥画素のアドレスを記憶するための欠陥アドレスメモリ５９、信号減算部６０、欠陥補正部６１、信号の出力調整を行う調整増幅器（ＡＭＰ２）６２、取得した画像を保存する取得画像メモリ６３、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）６４、撮像条件判定部６５、タイミングジェネレータ（ＴＧ）６６、ＣＰＵ６７を備える。
【００６７】
このようなデジタルカメラ３０において、被写体の像は、光学系５１及びシャッター５２を介して撮像素子５３の受光面に結像される。このとき、ＴＧ６６によってシャッター５２、撮像素子５３の駆動タイミングを制御することで、露光時間を制御することが可能である。
【００６８】
ここで、明時画像メモリ５６は、明時画像信号（撮像素子が非遮光状態のときに通常の撮像を行って得られる画像信号）を格納するためのメモリであり、暗時画像メモリ５７は、暗時画像信号（撮像素子を遮光状態にして撮像を行い得られる画像信号）を格納するためのメモリである。
【００６９】
画素欠陥検出部５８は、暗時画像メモリ５７に記憶された暗時信号値と予め内部に設定された画素欠陥検出閾値とを比較し、画素欠陥検出閾値を越える信号を画素欠陥として検出し、欠陥と判定した画素のアドレス（画素位置）を欠陥アドレスメモリ５９に格納する。
【００７０】
信号減算部６０では、明時画像メモリ５６に格納された信号から暗時画像メモリ５７に格納された信号を減算して出力し、欠陥補正部６１へ送信する。欠陥補正部６１では、欠陥アドレスメモリ５９に格納された欠陥情報に基づいて信号減算部６０の出力データを補正する。この欠陥補正は、現在の画素アドレスが欠陥アドレスメモリ５９に格納された画素アドレスと一致した場合に、周辺画素の信号平均値に値を置き換えることで行う。
【００７１】
調整増幅器（ＡＭＰ２）６２は、信号減算部６０が行なう暗時画像減算により暗電流成分だけ減少した信号に対し、フルレンジまで活用できるよう信号増幅を行う。その結果得られた信号値を、取得画像メモリ６３に格納する。
【００７２】
撮像条件判定部６５は、ＣＰＵ６７から得た撮像条件に適合する設定値をＬＵＴ６４から読み出し、増幅器（ＡＭＰ１）５４および調整増幅器（ＡＭＰ２）６２のゲイン設定を行う。なお、ＬＵＴ６４は、撮像条件判定に用いる判定値や各種設定値を格納している。
【００７３】
そして、ＴＧ６６によってシャッター５２および撮像素子６３の駆動タイミングを制御することで、露光時間と、遮光または非遮光状態とを制御することが可能である。なお、ＣＰＵ６７はタイミングジェネレータ６６を含む各部を制御する。
【００７４】
次に、本第３の実施の形態に用いるＬＵＴの設定内容について説明する。
図１７は、第３の実施の形態に用いるルックアップテーブル（ＬＵＴ）の入出力関係を示す図であり、図１８は、ＬＵＴを説明するための補助説明図である。
【００７５】
図１７において、ＬＵＴ６４の入力値としては露光時間および撮像感度を有し、出力値としては増幅器（ＡＭＰ１）５４及び調整増幅器（ＡＭＰ２）６２のゲイン設定値を有している。図１８中に記された、例えば「Ａ×２」に該当する箇所は、「Ａ」に該当する箇所と同じ条件で撮像及びノイズリダクションを行い、調整増幅器（ＡＭＰ２）６２にて２倍（×２）のゲイン補正を行うことを示している。なお、前述した調整増幅は調整増幅器（ＡＭＰ２）６２にて別途行われているものとする。
【００７６】
このＬＵＴ６４によると、特定の露光時間に注目した場合、一定以上の感度設定に対しては増幅器（ＡＭＰ１）５４で行う増幅量にリミットをかけ、調整増幅器（ＡＭＰ２）６２でのゲイン補正を用いることでトータルのゲインアップを行っている。これらのゲイン設定により、増幅器（ＡＭＰ１）５４での増幅を抑え、信号減算部６０が行なう暗時画像減算の際の暗電流のピーク値が、所定の値を越えないように調整されている。
【００７７】
次に、図１９を用いて本第３の実施の形態における動作について説明する。
図１９は、本発明の第３の実施の形態を実行するフローチャートである。
以下に説明する全ての制御は、ＣＰＵ６７が統括的に行う。
【００７８】
まず、ステップＳ１９１において、使用者が撮像動作を開始すると、ステップＳ１９２において、撮像条件判定部６５が、設定された露光時間及び撮像感度の値をＣＰＵ６７から得て、図１７を用いて説明したＬＵＴ６４と照らし合わせる。そして、ステップＳ１９３において、撮像条件判定部６５は、ＬＵＴ６４から該当する設定値を得ると、増幅器（ＡＭＰ１）５４及び調整増幅器（ＡＭＰ２）６２のゲイン値を設定する。
【００７９】
次に、ステップＳ１９４において、明時画像および暗時画像を取得する。具体的には、ＴＧ６６を用いて所定の露光時間だけシャッター５２を開いて撮像素子５３を露光し、明時画像を取得する。取得した画像は増幅器（ＡＭＰ１）５４において信号増幅がなされ、明時画像メモリ５６に記憶される。同様に、シャッター５２を閉じ遮光した状態で暗時画像を取得し、同様の処理を経て暗時画像メモリ５７に記憶する。
【００８０】
そして、ステップＳ１９５において、ノイズリダクションを実行する。具体的には、まず、画素欠陥検出部５８により画素の欠陥を抽出し、欠陥と判定した画素のアドレス（画素位置）を欠陥アドレスメモリ５９に保存する。一方で、信号減算部６０によって明時画像メモリ５６に格納された画像信号から暗時画像メモリ５７に格納された画像信号を減算し、その結果を出力する。欠陥補正部６１では、信号減算部６０から出力された減算結果に対して、欠陥アドレスメモリ５９に格納された位置に該当する画素を補正する。これら一連の動作により、ノイズリダクションが行われることになる。
【００８１】
その後、ステップＳ１９６において、ステップＳ１９３で設定された調整増幅器（ＡＭＰ２）６２のゲイン値を用いて、出力画像に対して補正ゲインをかける。最後に、ステップＳ１９７において、得られた画像を取得画像メモリ６３に保存する。
【００８２】
以上の方法によると、予めＬＵＴ６４の設定を行っておくことで、暗電流の発生量に対してゲイン制限を行い、信号減算時の反転を防止することが可能となる。これにより、より幅広い使用環境を持つノイズリダクション機能を提供することができる。すなわち、高感度あるいは長時間露光時で暗電流ムラが生じた場合においても、正常にノイズ除去ができ、かつ見かけの感度を維持した自然な画像を得ることができる。
【００８３】
なお、ＬＵＴ６４を数種類作成しておき、使用するＬＵＴ６４を変更する構成も容易に実現可能である。このようにすれば、画像取得を行う際、目的あるいは用途に応じて様々な処理法を選択することが出来る。
【００８４】
さらに、ＬＵＴ６４の入力パラメータとして露光時間及び撮像感度を挙げたが、撮像素子５３の温度をパラメータとして追加しても実現可能である。これにより、さらに細かくゲイン設定を規定することができ、撮像条件ごとに好適な画像を得ることが可能となる。
【００８５】
次に、図２０乃至図２２を用いて、本発明に係る第４の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態と同様の箇所についての説明は省略する。
本第４の実施の形態は、第３の実施の形態における撮像条件判定部６５が、欠陥検出閾値を変更する機能を有していることを特徴としている。
【００８６】
はじめに、本第４の実施の形態の原理について説明を行う。
一連のノイズリダクション処理では、欠陥検出閾値（ＴＨ）以上の画素欠陥は欠陥補正部６１により画素補正を行い、欠陥検出閾値（ＴＨ）以下の画素欠陥については信号減算部６０による減算で補正を行う。このとき、厳密には欠陥検出閾値（ＴＨ）以下の画素欠陥については減算補正しきれずに残るものも存在するが、画素欠陥のレベルは十分小さいため欠陥とみなされない。
【００８７】
しかしながら、第３の実施の形態に示すようにノイズリダクション後に調整増幅器（ＡＭＰ２）６２においてゲイン補正を行うことにより、暗時画像減算時には目立たなかった画素欠陥であっても、ゲイン補正後には目立つレベルに発達する可能性が出てくる。そのため、調整増幅器（ＡＭＰ２）６２で２倍以上のゲイン補正を行う際には、通常時に用いる欠陥検出閾値（ＴＨ）より低下させた欠陥検出閾値ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３、…（ＴＨ≧ＴＨ１≧ＴＨ２≧ＴＨ３≧…）を用いることで、発達する画素欠陥の抑制を行うことができる。
【００８８】
このとき、画素欠陥を余剰に検出及び補正すると画像本来の情報が失われる恐れがあるため、欠陥検出閾値を低下させすぎないように注意する必要がある。よって、画素欠陥の発達防止と余剰な欠陥検出の防止のバランスを保つように、予め欠陥検出閾値（ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３、…）を定めるものとする。
【００８９】
図２０は、本発明の第４の実施の形態に係わるデジタルカメラの基本構成を示すブロック図であり、図２１は、第４の実施の形態に用いるルックアップテーブル（ＬＵＴ）を示す図である。
【００９０】
図２０において、デジタルカメラ４０は、各種レンズからなる光学系５１、シャッター５２、撮像素子５３、増幅器（ＡＭＰ１）５４、Ａ／Ｄ変換器５５、明時画像メモリ５６、暗時画像メモリ５７、画素欠陥検出部７１、欠陥アドレスメモリ５９、信号減算部６０、欠陥補正部６１、調整増幅器（ＡＭＰ２）６２、取得画像メモリ６３、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）７２、撮像条件判定部７３、タイミングジェネレータ（ＴＧ）６６、ＣＰＵ６７を備える。
【００９１】
図２０において、デジタルカメラ４０は、図１６を用いて説明したデジタルカメラ３０と比べ、画素欠陥検出部５８の替わりに画素欠陥検出部７１を備え、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）６４の替わりにルックアップテーブル（ＬＵＴ）７２を備え、撮像条件判定部６５の替わりに撮像条件判定部７３を備えていることが特徴であるので、デジタルカメラ３０と同様の箇所の説明については省略する。
【００９２】
ＬＵＴ７２は、出力値として増幅器（ＡＭＰ１）５４及び調整増幅器（ＡＭＰ２）６２のゲイン値のほか、欠陥検出閾値（ＴＨ１、ＴＨ２、ＴＨ３、…）を有している。なお、図２１に示したＬＵＴ７２の構成図において、欠陥検出閾値ＴＨは露光時間ｔ、撮像感度ｇにより定めるため、図中ではＴＨ（ｔ，ｇ）と示している。
【００９３】
撮像条件判定部７３は、ＣＰＵ２７から得た撮像条件に適合する設定値をＬＵＴ７２から読み出し、増幅器（ＡＭＰ１）５４及び調整増幅器（ＡＭＰ２）６２のゲイン設定を行うとともに、画素欠陥検出部７１で用いる欠陥検出閾値の設定を行う。
【００９４】
そして、画素欠陥検出部７１は、暗時画像メモリ５７に格納された暗時画像信号と撮像条件判定部７３により送られた閾値とに基づいて欠陥画素を検出し、欠陥と判定した画素のアドレスを欠陥アドレスメモリ５９に格納する。
【００９５】
次に、図２２を用いて本第４の実施の形態における動作について説明する。
図２２は、本発明の第４の実施の形態を実行するフローチャートである。
以下に説明する全ての制御は、ＣＰＵ６７が統括的に行う。
【００９６】
ステップＳ１９１における撮像動作の開始及びステップＳ１９２における撮像条件の判定は、図１９を用いて説明した本発明の第３の実施の形態におけるステップＳ１９１及びステップＳ１９２と同様である。
【００９７】
ステップ２２１において、撮像条件判定部７３は、ＬＵＴ７２から該当する設定値を得ると、増幅器（ＡＭＰ１）５４及び調整増幅器（ＡＭＰ２）６２のゲイン値を設定する。そして、ステップＳ２２２において、画素欠陥検出部７１で用いる欠陥検出閾値を設定する。
【００９８】
ステップＳ１９４における明時画像および暗時画像の取得は、第３の実施の形態におけるステップＳ１９４と同様である。
その後、ステップＳ２２３において、ノイズリダクションを実行する。具体的には、まず、画素欠陥検出部７１が、撮像状態判定部７３により設定された欠陥検出閾値を用いて画素欠陥を抽出し、欠陥アドレスメモリ５９に保存する。一方で、信号減算部６０によって明時画像メモリ５６に格納された画像信号から暗時画像メモリ５７に格納された画像信号を減算し、その結果を出力する。欠陥補正部６１では、信号減算部６０から出力された減算結果に対して、欠陥アドレスメモリ５９に格納された位置に該当する画素を補正する。これら一連の動作により、ノイズリダクションが行われることになる。
【００９９】
ステップＳ１９６における補正ゲイン及びステップＳ１９７における画像保存は、第３の実施の形態におけるステップＳ１９６及びステップＳ１９７と同様である。
以上の方法によると、調整増幅器（ＡＭＰ２）６２のゲイン設定が行われた際に、画素欠陥の検出閾値を通常値より低下させることが可能となる。これにより、通常より低レベルの画素欠陥まで抽出することになるため、調整増幅器（ＡＭＰ２）６２で増幅が行われた際に発達する画素欠陥を抑制することができる。また、あらかじめＬＵＴ７２を調整しておくことで、出力画像に対してより最適化することが可能となるため、よりノイズ成分の少ない優れた画像を提供できる。
【０１００】
以上、本発明の各実施の形態を、図面を参照しながら説明してきたが、本発明が適用される撮像装置は、その機能が実行されるのであれば、上述の各実施の形態等に限定されることなく、単体の装置であっても、複数の装置からなるシステムあるいは統合装置であっても、ＬＡＮ、ＷＡＮ等のネットワークを介して処理が行なわれるシステムであってもよいことは言うまでもない。
【０１０１】
また、バスに接続されたＣＰＵ、ＲＯＭやＲＡＭのメモリ、入力装置、出力装置、外部記録装置、媒体駆動装置、可搬記録媒体、ネットワーク接続装置で構成されるシステムでも実現できる。すなわち、前述してきた各実施の形態のシステムを実現するソフトェアのプログラムコードを記録したＲＯＭやＲＡＭのメモリ、外部記録装置、可搬記録媒体を、撮像装置に供給し、その撮像装置のコンピュータがプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【０１０２】
この場合、可搬記録媒体等から読み出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムコードを記録した可搬記録媒体等は本発明を構成することになる。
【０１０３】
プログラムコードを供給するための可搬記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリーカード、ＲＯＭカード、電子メールやパソコン通信等のネットワーク接続装置（言い換えれば、通信回線）を介して記録した種々の記録媒体などを用いることができる。
【０１０４】
また、コンピュータがメモリ上に読み出したプログラムコードを実行することによって、前述した各実施の形態の機能が実現される他、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した各実施の形態の機能が実現される。
【０１０５】
さらに、可搬型記録媒体から読み出されたプログラムコードやプログラム（データ）提供者から提供されたプログラム（データ）が、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行ない、その処理によっても前述した各実施の形態の機能が実現され得る。
【０１０６】
すなわち、本発明は、以上に述べた各実施の形態等に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または形状を取ることができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１ デジタルカメラ
１０ デジタルカメラ
１１ 光学系
１２ シャッター
１３ 撮像素子
１４ アナログアンプ（Ａ−ＡＭＰ）
１５ Ａ／Ｄ変換器
１６ 明時画像格納部
１７ 暗時画像格納部
１８ 加算回路
１９ 撮像状態取得部
２０ 閾値設定部
２１ 欠陥検出部
２２ 欠陥格納部
２３ 欠陥補正部
２４ 出力画像格納部
２５ ＣＰＵ
２６ タイミングジェネレータ（ＴＧ）
２７ 暗電流ノイズ発生領域格納部
３０ デジタルカメラ
４０ デジタルカメラ
５１ 光学系
５２ シャッター
５３ 撮像素子
５４ 増幅器（ＡＭＰ１）
５５ Ａ／Ｄ変換器
５６ 明時画像メモリ
５７ 暗時画像メモリ
５８ 画素欠陥検出部
５９ 欠陥アドレスメモリ
６０ 信号減算部
６１ 欠陥補正部
６２ 調整増幅器（ＡＭＰ２）
６３ 取得画像メモリ
６４ ルックアップテーブル（ＬＵＴ）
６５ 撮像条件判定部
６６ タイミングジェネレータ（ＴＧ）
６７ ＣＰＵ
７１ 画素欠陥検出部
７２ ルックアップテーブル（ＬＵＴ）
７３ 撮像条件判定部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像するための複数の画素を有する撮像手段と、
前記撮像手段によって非遮光状態で得られる明時信号を取得する明時信号取得手段と、
前記撮像手段によって遮光状態で得られる暗時信号を取得する暗時信号取得手段と、
前記撮像手段によって得られる明時信号または暗時信号を増幅する第１の増幅手段と、
前記明時信号取得手段によって取得された明時信号から前記暗時信号取得手段によって取得された暗時信号を減算して減算信号を出力する減算手段と、
前記減算手段によって減算された減算信号を増幅する第２の増幅手段と、
前記明時信号取得手段によって明時信号を取得する際の撮像条件を取得する撮像条件取得手段と、
前記撮像条件取得手段によって取得した撮像条件に基づいて、前記第１の増幅手段及び第２の増幅手段のゲインを変更するゲイン補正手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像条件は、前記撮像手段の露光時間、温度、撮像感度の何れか１つであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記暗時信号取得手段によって取得した暗時信号のうち、予め定められた画素欠陥検出閾値を超える画素位置を検出する欠陥画素位置検出手段と、
前記欠陥画素位置検出手段によって検出された画素位置に対応する画素における、前記減算手段によって出力された減算信号に対して補正を行なう画像信号補正手段と、
をさらに備え、
前記撮像条件取得手段は、前記第２の増幅手段のゲインを変更するとともに前記画素欠陥検出閾値を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の撮像装置を備えることを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項５】
被写体を撮像するための複数の画素を有する撮像手段を備えた撮像装置が実行するノイズ除去方法において、
前記撮像手段によって非遮光状態で得られる明時信号を取得し、
前記撮像手段によって遮光状態で得られる暗時信号を取得し、
前記撮像手段によって得られる明時信号または暗時信号を増幅し、
前記取得された明時信号から前記取得された暗時信号を減算して減算信号を出力し、
前記減算された減算信号を増幅し、
前記明時信号を取得する際の撮像条件を取得し、
前記取得した撮像条件に基づいて、前記暗時信号の増幅及び前記減算信号の増幅のゲインを変更することを特徴とするノイズ除去方法。
【請求項６】
前記撮像条件は、前記撮像手段の露光時間、温度、撮像感度の何れか１つであることを特徴とする請求項５に記載のノイズ除去方法。
【請求項７】
さらに、
前記取得した暗時信号のうち、予め定められた画素欠陥検出閾値を超える画素位置を検出し、
前記検出された画素位置に対応する画素における、前記出力された減算信号に対して補正を行い、
前記暗時信号の増幅のゲインを変更するとともに前記画素欠陥検出閾値を変更することを特徴とする請求項５または６に記載のノイズ除去方法。
【請求項８】
被写体を撮像するための複数の画素を有する撮像手段を備えた撮像装置に実行させるためのノイズ除去プログラムであって、
前記撮像手段によって非遮光状態で得られる明時信号を取得する手順と、
前記撮像手段によって遮光状態で得られる暗時信号を取得する手順と、
前記撮像手段によって得られる明時信号または暗時信号を増幅する手順と、
前記取得された明時信号から前記取得された暗時信号を減算して減算信号を出力する手順と、
前記減算された減算信号を増幅する手順と、
前記明時信号を取得する際の撮像条件を取得する手順と、
前記取得した撮像条件に基づいて、前記暗時信号の増幅及び前記減算信号の増幅のゲインを変更する手順と、
を実行させるためのコンピュータ実行可能なノイズ除去プログラム。
【請求項１】
被写体を撮像するための複数の画素を有する撮像手段と、
前記撮像手段によって非遮光状態で得られる明時信号を取得する明時信号取得手段と、
前記撮像手段によって遮光状態で得られる暗時信号を取得する暗時信号取得手段と、
前記撮像手段によって得られる明時信号または暗時信号を増幅する第１の増幅手段と、
前記明時信号取得手段によって取得された明時信号から前記暗時信号取得手段によって取得された暗時信号を減算して減算信号を出力する減算手段と、
前記減算手段によって減算された減算信号を増幅する第２の増幅手段と、
前記明時信号取得手段によって明時信号を取得する際の撮像条件を取得する撮像条件取得手段と、
前記撮像条件取得手段によって取得した撮像条件に基づいて、前記第１の増幅手段及び第２の増幅手段のゲインを変更するゲイン補正手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像条件は、前記撮像手段の露光時間、温度、撮像感度の何れか１つであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記暗時信号取得手段によって取得した暗時信号のうち、予め定められた画素欠陥検出閾値を超える画素位置を検出する欠陥画素位置検出手段と、
前記欠陥画素位置検出手段によって検出された画素位置に対応する画素における、前記減算手段によって出力された減算信号に対して補正を行なう画像信号補正手段と、
をさらに備え、
前記撮像条件取得手段は、前記第２の増幅手段のゲインを変更するとともに前記画素欠陥検出閾値を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の撮像装置を備えることを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項５】
被写体を撮像するための複数の画素を有する撮像手段を備えた撮像装置が実行するノイズ除去方法において、
前記撮像手段によって非遮光状態で得られる明時信号を取得し、
前記撮像手段によって遮光状態で得られる暗時信号を取得し、
前記撮像手段によって得られる明時信号または暗時信号を増幅し、
前記取得された明時信号から前記取得された暗時信号を減算して減算信号を出力し、
前記減算された減算信号を増幅し、
前記明時信号を取得する際の撮像条件を取得し、
前記取得した撮像条件に基づいて、前記暗時信号の増幅及び前記減算信号の増幅のゲインを変更することを特徴とするノイズ除去方法。
【請求項６】
前記撮像条件は、前記撮像手段の露光時間、温度、撮像感度の何れか１つであることを特徴とする請求項５に記載のノイズ除去方法。
【請求項７】
さらに、
前記取得した暗時信号のうち、予め定められた画素欠陥検出閾値を超える画素位置を検出し、
前記検出された画素位置に対応する画素における、前記出力された減算信号に対して補正を行い、
前記暗時信号の増幅のゲインを変更するとともに前記画素欠陥検出閾値を変更することを特徴とする請求項５または６に記載のノイズ除去方法。
【請求項８】
被写体を撮像するための複数の画素を有する撮像手段を備えた撮像装置に実行させるためのノイズ除去プログラムであって、
前記撮像手段によって非遮光状態で得られる明時信号を取得する手順と、
前記撮像手段によって遮光状態で得られる暗時信号を取得する手順と、
前記撮像手段によって得られる明時信号または暗時信号を増幅する手順と、
前記取得された明時信号から前記取得された暗時信号を減算して減算信号を出力する手順と、
前記減算された減算信号を増幅する手順と、
前記明時信号を取得する際の撮像条件を取得する手順と、
前記取得した撮像条件に基づいて、前記暗時信号の増幅及び前記減算信号の増幅のゲインを変更する手順と、
を実行させるためのコンピュータ実行可能なノイズ除去プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１９】
【図２０】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図１８】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１９】
【図２０】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図１８】
【図２１】
【公開番号】特開２０１０−２７３３７８（Ｐ２０１０−２７３３７８Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７３３６９（Ｐ２０１０−１７３３６９）
【出願日】平成２２年８月２日（２０１０．８．２）
【分割の表示】特願２００５−１３６９６７（Ｐ２００５−１３６９６７）の分割
【原出願日】平成１７年５月１０日（２００５．５．１０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２日（２０１０．８．２）
【分割の表示】特願２００５−１３６９６７（Ｐ２００５−１３６９６７）の分割
【原出願日】平成１７年５月１０日（２００５．５．１０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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