JP2012191379A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、撮像素子の温度が上昇した場合であっても、横筋等のノイズを発生させることなく、画像の画質劣化を抑制する撮像装置を提供する。
【解決手段】 撮像装置は、撮像素子と、設定部と、暗黒画像取得部と、本画像取得部と、第１算出部と、第１補正部とを備える。撮像素子は、入射光を光電変換する複数の画素が２次元状に配列された有効画素領域を有する。設定部は、有効画素領域を配列の行方向に沿って区分けすることにより、部分領域を設定する。暗黒画像取得部は、入射光を遮光した状態で撮像素子を駆動することにより、部分領域の暗黒画像を取得する。第１算出部は、部分領域の行単位毎の暗電流の出力値を配列の列方向に沿って求め、暗電流の変化の割合を示す傾きを算出する。本画像取得部は、撮像素子を駆動することにより、本画像を取得する。第１補正部は、本画像内で暗電流に起因して発生する列方向のノイズを傾きに基づいて補正する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、撮像装置に関する。

従来、撮像装置の一つである電子カメラでは、撮像素子に起因するノイズとして、例えば、信号電荷の読出し時の暗電流によるシェーディング（出力ムラ）が知られている。上記シェーディングの補正方法として、撮像素子の有効画素領域に隣接して配置されている遮光画素領域(フォトダイオードを有するオプティカルブラック画素領域、以下「ＯＢ領域」という)を用いて、いわゆるクランプ処理をすることが知られている。(例えば、特許文献1参照)。

特開２００１−２６８４４８号公報

しかしながら、上記補正方法では、例えば撮像素子の温度が上昇した場合、ＯＢ領域における各画素の出力のばらつきが大きくなり、クランプ処理が正常に動作せず、横筋等のノイズが発生してしまうという問題がある。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、撮像素子の温度が上昇した場合であっても、横筋等のノイズを発生させることなく、画像の画質劣化を抑制する撮像装置を提供することを目的とする。

第１の発明に係る撮像装置は、撮像素子と、設定部と、暗黒画像取得部と、本画像取得部と、第１算出部と、第１補正部とを備える。撮像素子は、入射光を光電変換する複数の画素が２次元状に配列された有効画素領域を有する。設定部は、有効画素領域を配列の行方向に沿って区分けすることにより、部分領域を設定する。暗黒画像取得部は、入射光を遮光した状態で撮像素子を駆動することにより、部分領域の暗黒画像を取得する。第１算出部は、暗黒画像を解析することにより、部分領域の行単位毎の暗電流の出力値を配列の列方向に沿って求め、暗電流の変化の割合を示す傾きを算出する。本画像取得部は、撮像素子を駆動することにより、記録用の本画像を取得する。第１補正部は、本画像内で暗電流に起因して発生する行方向のノイズを傾きに基づいて補正する。

第２の発明は、第１の発明において、第２算出部と、第２補正部とをさらに備える。第２算出部は、暗黒画像を解析することにより、部分領域の列単位毎の暗電流の出力値を配列の行方向に沿って求める。第２補正部は、本画像内で暗電流に起因して発生する列方向のノイズを暗黒画像の列方向の暗電流の出力値に基づいて補正する。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、設定部は、有効画素領域の行方向の中央のラインを少なくとも含めて部分領域を設定する。

第４の発明は、第１から第３の何れか１の発明において、判定部をさらに備える。判定部は、傾きの大きさに応じて、第１補正部の補正を行なうか否かを判定する。判定部が補正を行なうと判定した場合、第１補正部は、その補正を行なう。

第５の発明は、第１から第４の何れか１の発明において、第１算出部は、行単位毎の暗電流の出力値の平均値を列方向に沿って求め、傾きを算出する。

第６の発明に係る撮像装置は、撮像素子と、本画像取得部と、算出部と、補正部と備える。撮像素子は、入射光を光電変換する複数の画素が２次元状に配列された有効画素領域を有し、その有効画素領域内で入射光を遮光する遮光画素を含む遮光画素行を配列の行方向に沿って複数有する。本画像取得部は、撮像素子を駆動することにより、記録用の本画像を取得する。算出部は、本画像を解析することにより、遮光画素行毎に遮光画素の暗電流の出力値を求め、暗電流の変化の割合を示す傾きを算出する。補正部は、本画像内で暗電流に起因して発生する列方向のノイズを傾きに基づいて補正する。

第７の発明は、第６の発明において、撮像素子は、遮光画素行を２本有し、該遮光画素行のうちの一方と他方とを、有効画素領域の行方向の中央のラインを挟んでそのライン付近に配置している。

第８の発明は、第６又は第７の発明において、判定部をさらに備える。判定部は、傾きの大きさに応じて、補正部の補正を行なうか否かを判定する。判定部が補正を行なうと判定した場合、補正部は、その補正を行なう。

第９の発明は、第６から第８の何れか１の発明において、算出部は、暗電流の出力の平均値を遮光画素行毎に求め、傾きを算出する。

本発明は、横筋等のノイズによる画像の画質劣化を抑制する撮像装置を提供できる。

電子カメラ１の要部の構成例を示す側面図 図１に示す電子カメラ１の内部構成例を示す図 設定部２２ａによる部分領域の設定処理及び暗電流の出力の一例を説明する図 図３に示す部分領域の一部拡大図 撮像素子１１の駆動状態と暗電流との関係の一例を説明する図 電子カメラ１の動作の一例を示すフローチャート 第２実施形態の電子カメラ２の構成例を示すブロック図 撮像素子３１の有効画素領域の一例を示す図 撮像素子３１の駆動状態と暗電流との関係の一例を説明する図 電子カメラ２の動作の一例を示すフローチャート

（第１実施形態）
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、電子カメラ１の要部の構成例を示す側面図である。なお、この電子カメラ１は、本発明の撮像装置の一実施形態である。電子カメラ１は、例えば一眼レフレックスタイプの電子カメラであり、カメラ本体１０と撮影レンズユニット２とを備える。撮影レンズユニット２は、入射光（被写体光）をカメラ本体１０に導くために、カメラ本体１０の前面に形成されたレンズマウント１０ａに着脱自在に取り付けられる。なお、カメラ本体１０と撮影レンズユニット２とは、撮影レンズユニット２の装着時にレンズマウント１０ａの接点を介して電気的に接続される。

撮影レンズユニット２は、レンズ系３及び絞り４を備える。レンズ系３は、焦点距離を調整するズームレンズと、撮像素子１１の撮像面での結像位置を調整するフォーカスレンズとを含む複数のレンズ群で構成されている。これにより、レンズ系３は、フォーカス調整や焦点距離の調整が可能である。なお、図１では、説明の便宜上１枚のレンズでレンズ系３を図示する。絞り４は、入射光量を絞り羽根の開閉で調整する。これにより、絞り４は、後述する撮像素子１１に結像する光束の光量の調整を行なう。

カメラ本体１０は、クイックリターンミラー５、ペンタプリズム６、接眼レンズ７、光学式ファインダ８、機械式シャッタ９、撮像素子１１及び表示モニタ１７を備える。

クイックリターンミラー５は、図中一点鎖線で示す光軸Ｌ上に回動自在に設けられる。被写体の撮影を行なう場合には、クイックリターンミラー５は、回動により図中点線で示す位置に退避する。これにより、被写体からカメラ本体１０に入射された入射光は、撮像素子１１に導かれる。一方、被写体の撮影を行なわない場合、クイックリターンミラー５は、光軸Ｌに対して斜めの位置に配置される。この場合、クイックリターンミラー５は、入射光をペンタプリズム６に導く。ペンタプリズム６は、入射光を反射させて接眼レンズ７へ導く。

接眼レンズ７は、ペンタプリズム６により導かれた入射光を被写体像として結像する。撮影者は、光学式ファインダ８を介して、接眼レンズ７により結像される被写体像を見ることで、被写体の構図等を判断できる。

機械式シャッタ９は、開閉式のシャッタ幕を備え、撮像素子１１への入射光を遮光する遮光状態と、撮像素子１１に入射光を到達させる非遮光状態とをシャッタ幕の開閉により切り替える。撮像素子１１は、例えばＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型のカラーイメージセンサである（詳細は後述する）。表示モニタ１７は、例えば液晶表示媒体により構成される。そして、表示モニタ１７は、再生用の静止画像や電子カメラ１の操作メニュー等を表示する。

図２は、図１に示す電子カメラ１の内部構成例を示す図である。なお、図２では、説明の便宜上、図１に示したペンタプリズム６、接眼レンズ７、光学式ファインダ８及びレンズマウント１０ａ等の図示を省略する。

カメラ本体１は、図２において、レンズ系３と絞り４とを備える撮影レンズユニット２と、機械式シャッタ９と、撮像素子１１と、タイミングジェネレータ（以下、「ＴＧ」という）１２と、アナログフロントエンド部（以下、「ＡＦＥ」という）１３と、信号処理部１４と、画像処理部１５と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１６と、表示モニタ１７と、フラッシュメモリ１８と、記録インターフェース部（以下、「記録Ｉ／Ｆ部」という）１９と、操作部２０と、レリーズ釦２１と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２２と、データバス２３とを備える。

このうち、ＡＦＥ１３、信号処理部１４、画像処理部１５、ＲＡＭ１６、表示モニタ１７、フラッシュメモリ１８、記録Ｉ／Ｆ部１９及びＣＰＵ２２は、データバス２３を介して互いに接続されている。また、レンズ系３、絞り４、機械式シャッタ９、撮像素子１１、ＴＧ１２、操作部２０及びレリーズ釦２１は、ＣＰＵ２２と接続されている。

撮像素子１１は、入射光を光電変換する複数の画素が２次元状に配列された有効画素領域を有する。さらに、撮像素子１１には、ＸＹアドレス指定により任意のラインにおける信号電荷の読み出しが可能である。そして、撮像素子１１は、入射光の像を撮像し、アナログの画像信号（信号電荷）を取得する。撮像素子１１が出力するアナログの画像信号は、ＡＦＥ１３に入力される。なお、撮像素子１１の有効画素領域（撮像面）には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）Ｂ（青）の３種類のカラーフィルタが例えばベイヤー配列で配置されている。ＴＧ１２は、撮像素子１１の電荷蓄積時間、画像信号の読み出しを制御する。

ＡＦＥ１３は、撮像素子１１より入力されたアナログの画像信号に対してゲインコントロール、雑音除去等の処理を行なう。さらに、ＡＦＥ１３は、アナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換する（Ａ／Ｄ変換）処理を行なう。ＡＦＥ１３が出力する画像信号は、画像データとしてＲＡＭ１６に一時的に記録される。

信号処理部１４は、ＲＡＭ１６に一時的に記録された画像データに対して、後述する第１補正データや第２補正データを算出する。さらに、信号処理部１４は、第１補正データや第２補正データに基づいて、画像データ内で暗電流に起因して発生するノイズの補正を行なう。そして、信号処理部１４は、暗電流に起因して発生するノイズの補正を行なうため、第１算出部１４ａ、第１補正部１４ｂ、第２算出部１４ｃ及び第２補正部１４ｄを備える（詳細は後述する）。

なお、信号処理部１４は、内部に画像信号を一時記録する内部メモリ（不図示）を備えても良い。この場合、信号処理部１４は、内部メモリに一時的に記録された画像データに対して補正を行なう。

画像処理部１５は、ＲＡＭ１６に記録されている画像データを読み出し、各種の画像処理（階調変換処理、ホワイトバランス処理等）を施す。ＲＡＭ１６は、揮発性のメモリである。フラッシュメモリ１８は、書き換え可能な不揮発性の半導体メモリである。フラッシュメモリ１８には、電子カメラ１の制御を行なうプログラム等が予め記録されている。ＣＰＵ２２は、このプログラムに従い、一例として後述の図６に示すフローの処理を実行する。

記録Ｉ／Ｆ部１９には、着脱自在の記録媒体３０を接続するためのコネクタ（不図示）が形成されている。そして、記録Ｉ／Ｆ部１９は、ＣＰＵ２２からの指示により、そのコネクタに接続された記録媒体３０にアクセスして静止画像の記録処理等を行なう。この記録媒体３０は、例えば、不揮発性のメモリカードである。図２では、コネクタに接続された後の記録媒体３０を示している。

操作部２０は、例えば、コマンド選択用のコマンドダイヤル、電源ボタン等を有している。また、操作部２０は、例えば、電子カメラ１を操作するための指示入力を受け付ける。

レリーズ釦２１は、半押し操作（撮影前におけるオートフォーカス（ＡＦ）や自動露出（ＡＥ）等の動作開始の指示入力）と全押し操作（本画像を取得するための撮像動作開始）との指示入力とを受け付ける。

ＣＰＵ２２は、電子カメラ１の統括的な制御を行なうプロセッサである。ＣＰＵ２２は、フラッシュメモリ１８に予め格納されたプログラムを実行することにより電子カメラ１の各部を制御する。また、ＣＰＵ２２は、設定部２２ａ、暗黒画像取得部２２ｂ、本画像取得部２２ｃ、判定部２２ｄとしても機能する。

設定部２２ａは、撮像素子１１の有効画素領域を配列の行方向に沿って区分けすることにより、部分領域を設定する。

図３は、設定部２２ａによる部分領域の設定処理及び暗電流の出力の一例を説明する図である。図４は、図３に示す部分領域の一部拡大図である。図３（ａ）は、撮像素子１１の有効画素領域１１ａにおける暗電流の水平方向の出力特性の一例を表している。図３（ｂ）は、撮像素子１１の有効画素領域１１ａの一例を示す図である。図３（ｃ）は、撮像素子１１の有効画素領域１１ａにおける暗電流の垂直方向の出力特性の一例を表している。

水平方向の暗電流は、図３（ａ）に示す通り、有効画素領域１１ａの周辺部で大きくなる傾向を示す。また、垂直方向の暗電流は、図中、１ラインからｎラインまで順次読み出す時間に比例して、線形に大きくなっていく傾向を示す。

設定部２２ａは、図３（ｂ）に示す通り、有効画素領域１１ａ（Ｘ行Ｙ列の画素からなる撮像領域）をＸ方向（行方向）に区分けし、部分領域１１ｂを設定する。図３（ｂ）では、部分領域１１ｂを斜線で囲む領域で示している。なお、設定部２２ａは、有効画素領域の行方向の中央のラインを少なくとも含めて部分領域１１ｂ（例えば５１２ラインからなる部分領域）を設定することが好ましい。これにより、設定部２２ａは、部分領域１１ｂに対して、有効画素領域１１ａ周辺に配置されている回路等の温度上昇の影響を受けにくくすることができる。なお、部分領域１１ｂは、５１２ラインに限られず、例えば、２５６ライン或いは１０２４ライン等、任意のライン数であって良い。また、設定部２２ａは、部分領域として有効画素領域全体を設定しても良い。

暗黒画像取得部２２ｂは、機械式シャッタ９のシャッタ幕が閉じた後、入射光を遮光した状態で撮像素子１１を駆動することにより、部分領域１１ｂの暗黒画像を取得する。図３（ｂ）を例にした場合、暗黒画像取得部２２ｂは、ＴＧ１２を介して、部分領域１１ｂのアドレスを指定することにより、部分領域１１ｂの画像信号の読み出しを指示する。本画像取得部２２ｃは、機械式シャッタ９のシャッタ幕が開いて非遮光状態になった後、撮像素子１１を駆動することにより、記録用の本画像を取得する。

判定部２２ｄは、暗電流の変化の割合を示す傾きの大きさに応じて、第１補正部１４ａの補正を行なうか否かを判定する。例えば、判定部２２ｄは、傾きが予め設定した閾値以上であれば、第１補正部１４ａの補正を行なう判定をする。この閾値は、予めフラッシュメモリ１８に記録されている。つまり、判定部２２ｄは、フラッシュメモリ１８に記録されている閾値を読み出して、第１補正部１４ａの補正を行なうか否かを判定する。

第１算出部１４ａは、暗黒画像を解析することにより、部分領域１１ｂの行単位毎の暗電流の出力値を配列の列方向に沿って求め、傾きを算出する。具体的には、第１算出部１４ａは、図４に示す通り、部分領域１１ｂの水平方向の行（ライン）単位毎に画素の出力値を積算し、１ライン分の画素数で除算した平均値を配列の列方向（垂直方向）に沿って各々算出する。ここで、ＲＧＢの各画素は、遮光状態で撮像しているため、暗電流の信号成分を出力することになる。そして、第１算出部１４ａは、図３（ｃ）に示す通り、各平均値に基づいて、垂直方向の傾きを算出する。なお、第１算出部１４ａは、所定のライン数毎に平均値を算出しても良い。

第１補正部１４ｂは、本画像内で暗電流に起因して発生する列方向のノイズを傾きに基づいて補正する（詳細は後述する）。

第２算出部１４ｃは、暗黒画像を解析することにより、部分領域１１ｂの列方向の暗電流の出力値を配列の行方向に沿って求める。具体的には、第２算出部１４ｃは、図４に示す通り、部分領域１１ｂの列単位毎に画素の出力値を積算し、１列分の画素数で除算した平均値を算出する。第２補正部１４ｄは、本画像内で暗電流に起因して発生する列方向のノイズを、第２算出部１４ｃが算出した列単位毎の平均値に基づいて補正する（詳細は後述する）。

次に、電子カメラ１の動作の一例を説明する。図５は、撮像素子１１の駆動状態と暗電流との関係の一例を説明する図である。図５（ａ）は、本画像の撮影時における撮像素子１１の駆動状態を示した図である。ＣＰＵ２２は、ＴＧ１２を介して、撮像素子１１の駆動前にその撮像素子内の画素に蓄積されたデータのリセット（Ａ１）を行なう。撮像素子１１は、その後遮光した状態で読出し（Ａ２）を行なう。これにより、撮像素子１１は、本画像を得るための露光動作に先立って撮像素子１１を遮光した状態で出力信号（暗黒画像信号）を出力する。

その後、ＣＰＵ２２は、ＴＧ１２を介して、撮像素子１１の駆動を一時停止させる（Ａ３）。続いて、ＣＰＵ２２は、ＴＧ１２を介して、暗黒画像信号の取得と同様にして、撮像素子１１の駆動前に撮像素子内の画素に蓄積されたデータのリセット（Ａ４）を行なう。次に、ＣＰＵ２２の本画像取得部２２ｃは、ＡＥ制御による露光演算結果に基づく露出値によってシャッタ制御を行ない、本画像の画像信号の取得を行なう。これにより、撮像素子１１は、露光（Ａ５）と読出し（Ａ６）を行ない、本画像信号を出力する。

図５（ｂ）は、撮像素子１１が蓄積する暗電流の経時変化を示した図である。撮像素子１１は、画素のリセット（Ａ１）後、暗電流の蓄積を開始する。これにより、遮光＆読出し（Ａ２）、露光（Ａ５）、読出し（Ａ６）時に時間に比例した暗電流の出力が蓄積される。暗電流の増加率（傾き）は、温度に依存することが知られている。

しかしながら、暗黒画像における暗電流の増加率（傾き）と本画像における暗電流の増加率（傾き）とは、暗黒画像の取得（Ａ２）と本画像取得（Ａ６）との時間差が例えば長秒時露光等と比較して小さい場合、同じとみなせる。図５を例にした場合、Ａ１からＡ６までの時間が一例として約３００ミリ秒程度であれば、両者の傾きは同じとみなせる。

つまり、暗電流の増加率は線形であるため、第１算出部１４ａは、図３（ｃ）に示す通り、画面縦方向（垂直方向）の暗電流の出力値の差に基づいて、部分領域１１ｂに相当する暗黒画像における傾きを算出すれば、結果的に本画像の１ラインからｎラインまでの傾きを算出したことになる。従って、第１補正部１４ａは、暗黒画像から算出された傾きに基づいて、本画像内で暗電流に起因して発生する列方向のノイズを補正することにより、結果的に横筋のノイズを抑制することが可能となる。以下、電子カメラ１の動作の一例についてフローチャートを用いて説明する。

図６は、電子カメラ１の動作の一例を示すフローチャートである。以下の動作例では、電源オンの後、先ず、ＣＰＵ２２は、撮像素子１１を駆動させて本画像よりも解像度の低いスルー画像の撮像を開始すると共に、表示モニタ１７にスルー画像をいわゆるライブビュー表示させる。ここで、本実施形態では、ライブビュー表示により、撮像素子１１の温度が上昇していることを前提とする。その後、レリーズ釦２１が全押し操作の指示入力を受け付けた場合、ＣＰＵ２２は、図６に示すフローの処理を開始する。

ステップＳ１０１：ＣＰＵ２２の設定部２２ａは、部分領域の設定処理を行なう。具体的には、先ず、ＣＰＵ２２は、クイックリターンミラー５を光軸Ｌに対して斜めの位置に配置させると共に、機械式シャッタ９を閉じる。設定部２２ａは、データ読み出し用の領域として、有効画素領域の行方向の中央のラインを含めて、例えば５１２行のラインを部分領域１１ｂとして設定する（図３（ｂ）参照）。

ステップＳ１０２：ＣＰＵ２２の暗黒画像取得部２２ｂは、暗黒画像（部分領域１１ｂの画像信号）の撮像処理を開始する。具体的には、暗黒画像取得部２２ｂは、図５で示した通り、ＴＧ１２を介して、リセット（Ａ１）を行なう。撮像素子１１は、その後、遮光した状態で読出し（Ａ２）を行なう。ＡＦＥ１３は、撮像素子１１が読み出した部分領域１１ｂの画像信号をＡ／Ｄ変換する。ＡＦＥ１３が出力する部分領域１１ｂの画像信号は、暗黒画像の画像データとしてＲＡＭ１６に一時的に記録される。

ステップＳ１０３：ＣＰＵ２２が信号処理部１４の第１算出部１４ａに指示を出すことにより、第１算出部１４ａは、第１補正データ（暗黒画像における暗電流の増加率（傾き））の算出を行なう。具体的には、第１算出部１４ａは、暗黒画像を解析することにより、部分領域１１ｂの行単位毎（図４の水平方向）の暗電流の出力値の平均値を配列の列方向（図４の垂直方向）に沿って求め、第１補正データ（傾き）を算出する。この際、第１算出部１４ａは、例えば、１ラインの各画素に対してメディアンフィルタをかけても良い。或いは、第１算出部１４ａは、例えば登録済みの欠陥画素については、周囲の画素の出力値で補間処理した値を採用するようにしても良い。

第１算出部１４ａが暗電流の出力値の平均値から第１補正データ（傾き）を算出することにより、第１補正部１４ｂの補正処理の精度が向上することとなる。

ステップＳ１０４：ＣＰＵ２２が信号処理部１４の第２算出部１４ｃに指示を出すことにより、第２算出部１４ｃは、第２補正データの算出を行なう。具体的には、第２算出部１４ｃは、暗黒画像を解析することにより、部分領域１１ｂの列単位毎（図４の垂直方向）の暗電流の出力値を配列の行方向（図４の水平方向）に沿って求める。すなわち、第２算出部１４ｃは、図４に示す通り、部分領域１１ｂの列単位毎に画素の出力値を積算し、その平均値を算出する。これより、列単位毎の平均値が、水平方向に１ライン分、各々算出される。つまり、第２算出部１４ｃは、１ライン分の水平方向の各平均値を第２補正データとして算出する。

ステップＳ１０５：ＣＰＵ２２の本画像取得部２２ｃは、本画像の撮像処理を開始する（図５に示す露光（Ａ５））。具体的には、先ず、ＣＰＵ２２は、クイックリターンミラー５を光軸Ｌから退避させると共に、機械式シャッタ９を開状態にする。そして、本画像取得部２２ｃは、半押し操作時の露光演算結果に基づく露出値によりシャッタ制御をＴＧ１２を介して行なう。そして、露光時間終了後、ＣＰＵ２２は、機械式シャッタ９を閉状態にする。撮像素子１１は、その後、本画像の画像信号の読出し（図５に示す読出し（Ａ６））を行なう。ＡＦＥ１３は、撮像素子１１が読み出した本画像の画像信号をＡ／Ｄ変換する。ＡＦＥ１３が出力する本画像の画像信号は、本画像の画像データとしてＲＡＭ１６に一時的に記録される。この一連の処理により、本画像取得部２２ｃは、本画像を取得する。

ステップＳ１０６：ＣＰＵ２２が信号処理部１４の第２補正部１４ｄに指示を出すことにより、第２補正部１４ｄは、第２補正データに基づいて、縦筋や水平シェーディングのノイズを補正する。具体的には、第２補正部１４ｄは、ステップＳ１０４で算出した１ライン分の第２補正データを用いて、本画像のライン（１ラインからｎライン）毎に、本画像の画素の出力値から暗黒画像と同列となる第２補正データの平均値を減算する。これにより、暗電流の水平方向の成分がオフセットされるため、第２補正部１４ｄは、縦筋や水平シェーディング等の列方向に共通のノイズを低減することができる。

ステップＳ１０７：ＣＰＵ２２の判定部２２ｄは、第１補正データ（傾き）が予め設定した閾値以上か否かを判定する。第１補正データ（傾き）が予め設定した閾値以上の場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２２は、ステップＳ１０８の処理に移行する。

一方、第１補正データ（傾き）が予め設定した閾値未満の場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、ＣＰＵ２２は、ステップＳ１０９の処理に移行する。この場合、信号処理部１４の第１補正部１４ｂは、不要な補正処理をしないで済む。

ステップＳ１０８：ＣＰＵ２２が信号処理部１４の第１補正部１４ｂに指示を出すことにより、第１補正部１４ｂは、横筋のノイズを第１補正データ（傾き）に基づいて補正する。具体的には、第１補正部１４ｂは、本画像の１ライン目を基準として補正値をゼロとし、２ライン目以降について順次ライン数に傾きを乗算した値を補正値とする。

そして、第１補正部１４ｂは、本画像のライン（２〜ｎライン）毎の各画素の出力値に対して、ライン番号に相当する補正値を減算し、全ラインについて補正処理を行なう。これにより、暗電流の垂直方向の成分がオフセットされるため、第１補正部１４ｂは、横筋のノイズを発生させずに済む。つまり、第１補正部１４ｂは、図５で示した通り、Ａ１からＡ６までの時間が短時間であれば、暗黒画像における傾きと本画像における傾きは同じみなせるため、本画像における傾きを算出する処理を省くことができる。

ステップＳ１０９：ＣＰＵ２２が画像処理部１５に指示を出すことにより、画像処理部１５は、必要に応じて、補正処理後の本画像の画像データに対して、各種の画像処理（階調変換処理、ホワイトバランス処理等）を施す。

ステップＳ１１０：ＣＰＵ２２は、画像処理後の本画像の画像データについて、記録Ｉ／Ｆ部１９を介して記録媒体３０に記録する。

以上より、第１実施形態の電子カメラ１は、有効画素領域周辺に配置されているＯＢ領域の各画素の出力を用いて、暗電流に基づくシェーディング補正を行なわないで済む。すなわち、電子カメラ１では、撮像素子１１の温度上昇の影響を受けずに暗電流の増加率（傾き）を算出して、その増加率（傾き）に基づいて、横筋のノイズの補正を行なうことが可能となる。これにより、電子カメラ１では、撮像素子１１の温度が上昇した場合、ＯＢ領域における各画素の出力のばらつきが大きくなり横筋等のノイズが発生してしまうという問題が生じないで済む。

また、電子カメラ１では、縦筋や水平シェーディング等、列方向に共通の固定パターンノイズを補正することができる。つまり、電子カメラ１では、固定パターンノイズを補正するために部分領域の暗黒画像のデータを取得している場合、新たに横筋のノイズの補正のために撮像素子１１の駆動を追加することなく、その暗黒画像のデータを用いて横筋のノイズも補正することができる。

従って、本発明の第１実施形態によれば、水平シェーディング、縦筋、横筋等のノイズによる画像の画質劣化を抑制することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の電子カメラについて説明する。なお、本発明の第１実施形態と本発明の第２実施形態とでは、同じ構成要素については重複説明を省略し、相違点について主に説明する。第２実施形態の電子カメラ２は、暗黒画像を取得することなく、横筋のノイズを補正することを特徴とする。

図７は、第２実施形態の電子カメラ２の構成例を示すブロック図である。電子カメラ２では、第１実施形態の電子カメラ１の撮像素子１１に代えて撮像素子３１を用いる。また、電子カメラ２では、図１に示す設定部２２ａ、暗黒画像取得部２２ｂ、第２算出部１４ｃ及び第２補正部１４ｄが除かれている。

図８は、撮像素子３１の有効画素領域の一例を示す図である。撮像素子３１は、図８に示す通り、入射光を光電変換する複数の画素が２次元的に配列された有効画素領域３１ａを有する。さらに、撮像素子３１は、有効画素領域内で入射光を遮光する遮光画素を含む遮光画素行３２、３３を配列の行方向（図中水平方向）に沿って２本有する。この遮光画素は、例えば、アルミニウム等の金属により有効画素が遮光される。図８では、遮光画素を斜線で囲む領域で示している。なお、遮光画素行は、２本に限られず、必要に応じて適宜増やしても良い。また、遮光画素行３２、３３は、１ライン分の長さであっても良い。図８において、遮光画素を市松模様のように配置しているのは、周辺の有効画素の出力値を用いて、遮光画素の出力値を補正するためである。

また、撮像素子３１は、撮像素子１１と比較して、縦筋や水平シェーディング等の列方向に共通の固定パターンノイズが発生しにくい回路構成であることを前提とする。そのため、撮像素子３１では、上記固定パターンノイズを補正する必要のない程度のノイズの発生で済む。従って、電子カメラ２では、第１実施形態で説明した固定パターンノイズを補正する第２補正データの取得を削減することが可能となる。

ここで、第１実施形態の電子カメラ１は、露光動作に先立って撮像素子１１を遮光した状態で部分領域の暗黒画像を得る構成であった。これに対し、第２実施形態の電子カメラ２は、暗黒画像の取得を必要としない。そのために、撮像素子３１では、２本の遮光画素行３２、３３のうちの一方と他方とを、有効画素領域の行方向（図８中、水平方向）の中央のラインを挟んでそのライン付近に配置している。このような配置にすることにより、２本の遮光画素行３２、３３の遮光画素は、有効画素領域周辺に存在する回路等の温度上昇の影響が受けにくくなる。

第２実施形態の第１算出部１４ａは、本画像を解析することにより、一例として遮光画素行３２、３３毎に遮光画素の暗電流の出力値を求め、暗電流の変化の割合を示す傾きを算出する。なお、第１算出部１４ａは、暗電流の出力の平均値を遮光画素行３２、３３毎に求め、傾きを算出しても良い。この際、第１算出部１４ａは、例えば登録済みの欠陥画素が遮光画素の場合、周囲の遮光画素の出力値で補間処理した値を採用するようにしても良い。第１算出部１４ａが暗電流の出力値の平均値から第１補正データ（傾き）を算出することにより、第１補正部１４ｂの補正処理の精度が向上することとなる。

第２実施形態の第１補正部１４ｂは、本画像内で暗電流に起因して発生する列方向のノイズを傾きに基づいて補正する。具体的には、第１補正部１４ｂは、撮像素子３１内に配置した遮光画素行３２、３３により画面列方向（図８中、垂直方向）の暗電流の出力差を算出する。そして、第１補正部１４ｂは、暗電流の出力差に基づいて、画面列方向の傾きを算出する。以下、電子カメラ２の動作の一例について説明する。

図９は、撮像素子３１の駆動状態と暗電流との関係の一例を説明する図である。第１実施形態の電子カメラ１と比較した場合、図９では、図５と比較して遮光した状態での駆動の処理が削減されている。

図９（ａ）は、本画像の撮影時における撮像素子３１の駆動状態を示した図である。図９（ｂ）は、撮像素子３１が蓄積する暗電流の経時変化を示した図である。ＣＰＵ２２は、ＴＧ１２を介して、撮像素子３１の駆動前にその撮像素子内の画素に蓄積されたデータのリセット（Ｂ１）を行なう。撮像素子３１では、データのリセット（Ｂ１）後、暗電流の蓄積が始まり、露光（Ｂ２）、読出し（Ｂ３）時に時間に比例した暗電流が蓄積される。第１算出部１４ａは、暗電流の増加率（傾き）を、遮光画素行３２、３３からの出力により算出する。これにより、第１補正部１４ｂは、読出し時（Ｂ３）に発生する暗電流の出力の傾きを補正することが可能となる。

次に、本画像取得部２２ａは、ＡＥ制御による露光演算結果に基づく露出値によってシャッタ制御を行ない、本画像の取得を行なう。すなわち、本画像取得部２２ａがＴＧ１２を介して指示することにより、撮像素子３１は、露光（Ｂ２）と読出し（Ｂ３）とを行ない、本画像信号を出力する。以下、電子カメラ２の動作の一例についてフローチャートを用いて説明する。

図１０は、電子カメラ２の動作の一例を示すフローチャートである。以下の動作例では、電源オンの後、先ず、ＣＰＵ２２は、撮像素子３１を駆動させてスルー画像の撮像を開始すると共に、表示モニタ１７にスルー画像を表示させる。ここで、第２実施形態でも、ライブビュー表示により、撮像素子３１の温度が上昇していることを前提とする。その後、レリーズ釦２１が全押し操作の指示入力を受け付けた場合、ＣＰＵ２２は、図１０に示すフローの処理を開始する。

ステップＳ２０１：ＣＰＵ２２の本画像取得部２２ａは、本画像の撮像処理を開始する。具体的には、先ず、ＣＰＵ２２は、クイックリターンミラー５を光軸Ｌから退避させると共に、機械式シャッタ９を開状態にする。そして、本画像取得部２２ａは、半押し操作時の露光演算結果に基づく露出値によりシャッタ制御をＴＧ１２を介して行なう。そして、露光時間終了後、ＣＰＵ２２は、機械式シャッタ９を閉状態にする。撮像素子３１は、その後、本画像の画像信号の読出し（図９に示す読出し（Ｂ３））を行なう。ＡＦＥ１３は、撮像素子３１が読み出した本画像の画像信号をＡ／Ｄ変換する。ＡＦＥ１３が出力する本画像の画像信号は、本画像の画像データとしてＲＡＭ１６に一時的に記録される。

ステップＳ２０２：ＣＰＵ２２が信号処理部１４の第１算出部１４ａに指示を出すことにより、第１算出部１４ａは、第１補正データ（暗電流の増加率（傾き））の算出を行なう。具体的には、第１算出部１４ａは、本画像を解析することにより、遮光画素行３２、３３毎に遮光画素の暗電流の出力値の平均値を求める。続いて、図９に示す通り、遮光画素行３２における暗電流の出力値の平均値と、遮光画素行３３における暗電流の出力値の平均値とに出力差が生じるため、第１算出部１４ａは、第１補正データ（傾き）を算出する。

ステップＳ２０３：ＣＰＵ２２の判定部２２ｂは、第１補正データ（傾き）が予め設定した閾値以上か否かを判定する。第１補正データ（傾き）が予め設定した閾値よりも大きい場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２２は、ステップＳ２０４の処理に移行する。

一方、第１補正データ（傾き）が予め設定した閾値未満の場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、ＣＰＵ２２は、ステップＳ２０５の処理に移行する。この場合、第１補正部１４ｂは、不要な補正処理をしないで済む。

ステップＳ２０４：ＣＰＵ２２が信号処理部１４の第１補正部１４ｂに指示を出すことにより、第１補正部１４ｂは、横筋のノイズを第１補正データ（傾き）に基づいて補正する。具体的には、第１補正部１４ｂは、本画像の１ライン目を基準として補正値をゼロとし、２ライン目以降について順次ライン数に傾きを乗算した値を補正値とする。そして、第１補正部１４ｂは、本画像のライン（２〜ｎライン）毎の各画素の出力値に対して、ライン番号に相当する補正値を減算し、全ラインについて補正処理を行なう。これにより、暗電流の垂直方向の成分がオフセットされるため、第１補正部１４ｂは、本画像に対して横筋のノイズを発生させずに済む。また、第１補正部１４ｂは、周辺の有効画素の出力値を用いて、遮光画素の出力値を補間処理する。

ステップＳ２０５：ＣＰＵ２２が画像処理部１５に指示を出すことにより、画像処理部１５は、必要に応じて、補正処理後の本画像の画像データに対して、各種の画像処理（階調変換処理、ホワイトバランス処理等）を施す。

ステップＳ２０６：ＣＰＵ２２は、画像処理後の本画像の画像データについて、記録Ｉ／Ｆ部１９を介して記録媒体３０に記録する。

以上より、第２実施形態の電子カメラ２は、第１実施形態の電子カメラ１と同様、有効画素領域周辺に配置されているＯＢ領域の各画素の出力を用いて、暗電流に基づくシェーディング補正を行なわないで済む。また、電子カメラ１と比較して、電子カメラ２は、本画像信号と補正するための暗黒画像信号とを同時に１枚の画像で取得することができるので、より正確な補正が可能となる。

従って、本発明の第２実施形態によれば、横筋のノイズの補正に関し、暗黒画像の取得を不要した補正が可能となり、画像の画質劣化を抑制することができる。

１、２・・・電子カメラ、１１、３１・・・撮像素子、２２ａ・・・設定部、２２ｂ・・・暗黒画像取得部、２２ｃ・・・本画像取得部、１４ａ・・・第１算出部、１４ｃ・・・第１補正部

Claims (9)

1. 入射光を光電変換する複数の画素が２次元状に配列された有効画素領域を有する撮像素子と、
   前記有効画素領域を前記配列の行方向に沿って区分けすることにより、部分領域を設定する設定部と、
   前記入射光を遮光した状態で前記撮像素子を駆動することにより、前記部分領域の暗黒画像を取得する暗黒画像取得部と、
   前記暗黒画像を解析することにより、前記部分領域の行単位毎の暗電流の出力値を前記配列の列方向に沿って求め、前記暗電流の変化の割合を示す傾きを算出する第１算出部と、
   前記撮像素子を駆動することにより、記録用の本画像を取得する本画像取得部と、
   前記本画像内で前記暗電流に起因して発生する前記列方向のノイズを前記傾きに基づいて補正する第１補正部と
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記暗黒画像を解析することにより、前記部分領域の列方向の暗電流の出力値を前記配列の行方向に沿って求める第２算出部と、
   前記本画像内で前記暗電流に起因して発生する前記列方向のノイズを列単位毎の前記暗電流の前記出力値に基づいて補正する第２補正部と
   をさらに備えることを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の撮像装置において、
   前記設定部は、前記有効画素領域の前記行方向の中央のラインを少なくとも含めて前記部分領域を設定することを特徴とする撮像装置。
4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の撮像装置において、
   前記傾きの大きさに応じて、前記第１補正部の補正を行なうか否かを判定する判定部をさらに備え、
   前記判定部が前記補正を行なうと判定した場合、前記第１補正部は、該補正を行なうことを特徴とする撮像装置。
5. 請求項１から請求項４の何れか１項に記載の撮像装置において、
   前記第１算出部は、前記行単位毎の前記暗電流の前記出力値の平均値を前記列方向に沿って求め、前記傾きを算出することを特徴とする撮像装置。
6. 入射光を光電変換する複数の画素が２次元状に配列された有効画素領域を有し、該有効画素領域内で前記入射光を遮光する遮光画素を含む遮光画素行を前記配列の行方向に沿って複数有する撮像素子と、
   前記撮像素子を駆動することにより、記録用の本画像を取得する本画像取得部と、
   前記本画像を解析することにより、前記遮光画素行毎に前記遮光画素の暗電流の出力値を求め、前記暗電流の変化の割合を示す傾きを算出する算出部と、
   前記本画像内で前記暗電流に起因して発生する前記列方向のノイズを前記傾きに基づいて補正する補正部と
   を備えることを特徴とする撮像装置。
7. 請求項６に記載の撮像装置において、
   前記撮像素子は、前記遮光画素行を２本有し、該遮光画素行のうちの一方と他方とを、前記有効画素領域の前記行方向の中央のラインを挟んで該ライン付近に配置していることを特徴とする撮像装置。
8. 請求項６又は請求項７に記載の撮像装置において、
   前記傾きの大きさに応じて、前記補正部の補正を行なうか否かを判定する判定部をさらに備え、
   前記判定部が前記補正を行なうと判定した場合、前記補正部は、該補正を行なうことを特徴とする撮像装置。
9. 請求項６から請求項９の何れか１項に記載の撮像装置において、
   前記算出部は、前記暗電流の前記出力値の平均値を前記遮光画素行毎に求め、前記傾きを算出することを特徴とする撮像装置。

Images