JP4757223B2 - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は撮像装置及びその制御方法に関し、特に、ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いて被写体像を撮像する撮像装置及びその制御方法に関する。

近年、固体メモリ素子を有するメモリカードを記録媒体として、ＣＣＤ等の固体撮像素子で撮像した画像を記録および再生するデジタルカメラ等の撮像装置が盛んに開発され、広く普及してきている。また、そのような撮像装置において静止画や動画の撮影に係る解像度や動作スピードの向上が求められている。そのため、デジタルカメラ等を構成する固体撮像素子を駆動するための駆動信号の周波数や、アナログ信号処理回路、Ａ／Ｄ変換器、後段のデジタル信号処理回路に対する駆動周波数の高速化が急速に進んでいる。

また、最近では、高画質、高精細といった画質の向上に加えて、様々な撮影シーンにおいて、失敗の少ない撮影が可能な手軽さがより一層求められるようになってきた。そのために、たとえばスポーツシーンなど動きの速い被写体に追従するため、あるいは、低照明下の室内撮影における手ぶれ防止を目的として、シャッター秒時の高速化が進んでいる。更に、美術館や水族館といったストロボ撮影の禁止された場所での撮影などを可能とするために、撮像素子の更なる高感度化が求められている。

以下に、従来のデジタルカメラの一例について説明する。

図８は、一般的なデジタルカメラ内部の撮像部の概略構成を示すブロック図である。

図８において、５０１はＣＣＤ等の撮像素子（以下、「ＣＣＤ」と記す。）である。５０２はＣＣＤ５０１の出力信号を処理する撮像回路、５０３は処理されたアナログ撮像信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器である。なお、５００で示す枠内はアナログの信号処理領域を示している。また、５０４はデジタル変換された撮像信号を記憶媒体に記憶したり、液晶モニタに表示したりするための各種信号処理を行うデジタル信号処理部である。５０５は発振回路（ＯＳＣ１）、５０６はタイミング発生器（ＴＧ）、５０７は同期信号発生器（ＳＳＧ）、５０８は発振回路（ＯＳＣ２）である。５０９はデジタルカメラ全体の動作を制御するためのＣＰＵを含むシステム制御部である。

発振回路（５０５）はタイミング発生器５０６の動作クロックを供給し、発振回路（５０８）はシステム制御部５０９の動作クロックを供給している。タイミング発生器５０６は、同期信号発生器５０７に動作クロック（ＴＧＣＬＫ）を供給し、同期信号発生器５０７は、この動作クロックを所定数計数して水平同期信号（ＨＤ）および垂直同期信号（ＶＤ）を生成してタイミング発生器５０６に供給する。タイミング発生器５０６は、同期信号発生器５０７より供給された水平同期信号（ＨＤ）および垂直同期信号（ＶＤ）に同期して、ＣＣＤ５０１に対して各種駆動信号を供給する。また、撮像回路５０２、Ａ／Ｄ変換器５０３、デジタル信号処理部５０４に対して、それぞれ、サンプリングクロック信号を供給する。システム制御部５０９は、同期信号発生器５０７に対して、水平同期信号（ＨＤ）及び垂直同期信号（ＶＤ）の発生の有無や周期設定等を行うと共に、デジタル信号処理部５０４の動作を制御している。

図９は図８に示すＣＣＤ５０１の構成例を示す概略図である。図９において、１は光電変換素子、２は垂直転送ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）である。なお、光電変換素子１の内、一番左の列の網掛けにより示された光電変換素子１は遮光された光電変換素子（遮光部）であり、それ以外の光電変換素子１は、遮光されていない有効画素領域にある光電変換素子である。各光電変換素子１と各ＶＣＣＤ２はそれぞれペアになっており、２次元にこのペアが複数個配置されることで撮像領域を形成し、被写体からの光束を電荷に変換することで画像を撮像する。また、４はＶＣＣＤ２から順次転送される電荷を水平方向に転送する水平転送ＣＣＤ（ＨＣＣＤ）である。

光電変換素子１で発生した電荷はＶＣＣＤ２に転送された後、ＨＣＣＤ４に向けて水平方向の１行を単位として垂直方向に順次転送される。その後、ＨＣＣＤ４により水平方向に転送されて、電荷電圧変換アンプ５により電荷から電圧に変換されて出力される。

なお、ＣＣＤ５０１を構成するＶＣＣＤ２、ＨＣＣＤ４、有効画素領域の光電変換素子１、遮光部の光電変換素子１はいずれも図９に示されているものより多くの個数により構成されている。例えば図９において、遮光部の光電変換素子は左端に１列で表現しているが、実際には、複数列で構成されている。

図１０は、撮像回路５０２内部の更に詳細な回路構成を示すブロック図である。

図１０において、撮像回路５０２は、相関２重サンプリング（ＣＤＳ）回路６００、増幅器６０１、クランプ回路６０２からなる。

通常、ＣＣＤセンサの後段には、ＣＣＤにおける電荷転送時に生じたリセットノイズ成分を除去するためのＣＤＳ回路を有している。ＣＣＤ５０１の出力は、１水平転送サイクルの中で画素ごとの信号レベルの基準となるフィードスルー期間と露光量に比例して映像信号が出力される映像信号期間とからなる。ＣＤＳ回路６００は、ＣＣＤ５０１からの出力信号の内、フィードスルー期間の信号レベルと映像信号期間の信号レベルとの差分を求め、これによって１画素周期の相関ノイズ成分を映像信号から排除するノイズ除去回路である。増幅器６０１は、ＣＤＳ回路６００を介して出力された撮像信号を、増幅器６０１によって後段のＡ／Ｄ変換器５０３の入力レンジに合わせて所定の信号レベルに増幅して、クランプ回路６０２に供給する。クランプ回路６０２は、ＣＣＤ５０１の遮光部にある画素から出力される電荷が、所定の黒基準値となるように直流電圧レベルの調整を行う。なお、遮光部にある画素から電荷が出力される期間をオプティカルブラック（ＯＢ）期間と呼ぶ。

図１１は、図８から図１０に示すデジタルカメラを駆動するための主要な信号を示すタイミングチャートである。

ここでは、ＯＳＣ１（５０５）の動作クロックの周波数が３３．７５ＭＨｚ、タイミング発生器５０６の動作クロックの周波数が２７ＭＨｚとしている。

ＣＣＤ５０１からの出力される画素毎の動作周波数は、タイミング発生器５０６により生成されたＣＣＤ駆動信号によって決まり、ＯＳＣ１（５０５）の動作クロックの周波数と同じ３３．７５ＭＨｚから生成される。すなわち、この時のＣＣＤ出力信号の１画素期間は、２９．６ｎｓ（＝１／３３．７５ＭＨｚ）であり、この中に、前述のフィードスルー期間及び映像信号期間とが含まれる。

更に、タイミング発生器５０６では、画素毎にフィードスルー期間の信号レベルをサンプルホールドするＳ／Ｈパルス（ＳＨ１）及び映像信号期間の信号レベルをサンプルホールドするＳ／Ｈパルス（ＳＨ２）を、ＣＣＤ駆動信号に同期するように生成する。

特開２００１−２８５７２６号公報

撮像装置における撮像信号の駆動周波数の高速化は、撮像信号のＳ／Ｎ比を劣化させる大きな要因となり得る。特に、複数の動作クロック信号により駆動される、アナログ信号とデジタル信号とが混在するデジタル撮像装置内部では、アナログ撮像信号への不要クロック信号の漏れ込みが起きやすい。漏れ込んだ不要クロック信号は、生成された画像に干渉クロックノイズとして等ピッチで重畳されてしまう。等ピッチであるために、ＣＣＤセンサや回路の熱雑音性のランダムノイズよりも小さいレベルであっても、視感上目立ちやすいという問題があった。

そして、このような撮像信号のＳ／Ｎ比の劣化は、撮像装置の感度条件の設定が高く、撮像回路の撮像信号の増幅度が大きい場合ほど顕在化しやすいという問題があった。

例えば図８に示す構成においては、システム動作の高速化および撮像信号の駆動周波数の高速化に伴い、Ｓ／Ｈパルス（ＳＨ１、ＳＨ２）及びＡ／Ｄ変換器５０３のサンプリングクロック（ＡＤＣＬＫ）も高速になってきている。そのため、アナログ信号処理領域５００の撮像信号に漏れこんだこれらのクロックノイズ成分（システムクロック成分）をタイミング調整で回避することが、ますます困難になってきている。

ここで、画素クロック３３.７５ＭＨｚであるＳ／Ｈパルス（ＳＨ１、ＳＨ２）およびＡ／Ｄ変換器５０３のサンプリングクロック（ＡＤＣＬＫ）でＣＣＤ５０１の出力がサンプリングされた場合について説明する。上述したシステムクロック成分（２７ＭＨｚ）がアナログ信号処理領域５００の撮像信号に漏れ込んだ場合、サンプリング後の画像データには、その差分の周波数成分である６．７５ＭＨｚ（＝３３．７５−２７ＭＨｚ）の周期性ノイズが残留する結果となる。これは、ＣＣＤ５０１の駆動パルスの３３．７５ＭＨｚの５分の１の周波数、すなわち、５画素周期の等ピッチノイズである。このパルスの干渉による等ピッチノイズは、そのピッチサイズにもよるが、ＣＣＤセンサや撮像回路が持つ熱雑音性のランダムノイズに比較して特長が捉えやすいため、視感上、ことのほか目立ちやすい。

ＣＣＤセンサの場合、１水平（１Ｈ）期間の大まかな内訳は、図１２に示す通りである。すなわち、ＨＣＣＤ４用の転送用駆動パルスＨ１、Ｈ２が停止しているブランキング期間と、駆動されている画素読み出しの期間（ＯＢ期間＋有効画素期間）である。

１次元的に撮像信号に重畳する等ピッチノイズは、ＣＣＤエリアセンサなどで水平方向と垂直方向に展開される２次元画像に対して、１水平期間を構成する画素クロック数によって見え方が変わる。

５画素周期の等ピッチノイズの場合には、図１３（ａ）〜（ｅ）に示すように、形成されるノイズパターンは、１水平期間を構成する画素クロック数によって５の剰余系に従う５通りのバリエーションがある。図１３から分かるように、水平方向のノイズピッチに変化はないが、展開される２次元画像上ではノイズパターンの角度が変化するため、目立ち方の度合いが多少変化することが確認されている。

ところで、ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いて撮像する場合に、ダークノイズ補正が一般的に行われている。ダークノイズ補正では、撮像素子を露光した状態で電荷蓄積を行った後に読み出した本撮影画像データと、撮像素子を露光しない状態で本撮影と同様に電荷蓄積を行った後に読み出したダーク画像データと、を用いて演算処理する。ダークノイズ補正により、撮像素子で発生する暗電流ノイズや撮像素子固有の微少なキズによる画素欠損等の画質劣化に関して、撮影した画像データを補正して高品位な画像を撮影することができる。

特に、暗電流ノイズは、電荷蓄積時間及び撮像素子の温度上昇に応じて増大するため、長秒時の露光や高温時の露光を行う場合に大きな画質改善効果を得ることが可能である。

このようなダークノイズ補正処理を行う撮像装置において、上述したように撮像信号に重畳する５画素周期の等ピッチノイズが、ダークノイズ補正処理後に画像上に展開されるノイズパターンの例を図１４に示す。

図１４のノイズパターン例は、本撮影画像データ、ダーク画像データ共に、図１３（ｂ）で示した、１水平期間が５Ｎ＋１個の画素クロックから成る場合のダークノイズ補正処理（この場合、引き算処理）を行った例を示す。

図１４に示すように、本撮影画像データとダーク画像データとの間で、互いのノイズパターンの位相差により、ダークノイズ補正処理後の画像においては、（ａ）から（ｅ）の５通りのノイズパターンが発生する。

図１４では、併せて、ダークノイズ補正処理前の周期性ノイズのレベルを中心画素で２、隣接画素で１として近似的な分布状態を作り、ダーク画像とのノイズパターン位相差によってダークノイズ補正処理後のノイズレベルが変化する様子を模式的に示した。

５通りのノイズパターンに対して、ノイズの目立ち方は、３つのケースに分類される。すなわち、

（１）本撮影画像と比べて目立たないケース（位相差１、図１４の（ａ）と（ｃ））。
（２）本撮影画像と比べて著しく目立つケース（位相差２、図１４の（ｄ）と（ｅ））。
（３）本撮影画像と比べて全く目立たないケース（位相差０、図１４の（ｂ））。
本撮影画像とダーク画像の周期ノイズ画素どおしが上手くキャンセルされるように位相関係を精度よく管理できれば、周期性ノイズのない画像を最終的に生成することも考えられる。

しかしながら、図８におけるＯＳＣ１（５０５）の動作クロック（３３．７５ＭＨｚ）とＯＳＣ２（５０８）の動作クロック（２７ＭＨｚ）とが互いに独立した発振回路で構成されている場合も多い。フリーランである場合には、本撮影画像とダーク画像のノイズパターンの位相は、それぞれの発振回路の精度や温度ドリフトによって動き、常に位相関係を精度良く管理することは難しい。

ＯＳＣ１（５０５）の動作クロック（３３．７５ＭＨｚ）を、例えばＯＳＣ２（５０８）の動作クロック（２７ＭＨｚ）からフェーズロックドループ（ＰＬＬ）回路などの方法を用いて生成することも可能である。この場合、フレームフィールド間のノイズパターンと位相関係を精度良く決定できるので、ダーク補正処理後のノイズパターンを管理することができる。しかしながら、その場合にはＯＳＣ２（５０８）の動作クロック（２７ＭＨｚ）をＰＬＬ回路を介して、ノイズに弱いアナログの信号処理領域５００の近傍にあるタイミング発生器５０６まで引き回さなければならない。そのため、アナログ撮像信号にシステム動作クロック（２７ＭＨｚ）が過大に漏れ込むリスクが増大する。

特許文献１には、撮像装置のアナログ信号処理に周波数拡散手段を適用した場合に発生する不要なビートノイズを低減するための技術が開示されている。同技術によれば、周波数拡散手段により周波数拡散の周期に応答したビートノイズが撮像信号に重畳することが示唆されている。そして、撮像素子の水平転送ブランク期間において周波数拡散部の位相をランダムなタイミングでリセットすることによりビートノイズの低減を実現している。

しかしながら、図８に示すように周波数拡散手段を有さないデジタルカメラにおいて、周波数拡散手段以外で発生する不要な周期性のあるノイズは、特許文献１の方法では低減することはできない。

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、構成を複雑にすることなく、撮影した画像における周期性のあるノイズを目立ちにくくすることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、入射光を電気信号に変換することにより撮像を行う撮像手段と、前記撮像手段を露光した状態で撮像動作を行って第１の撮像信号を得る第１の撮像動作と、前記撮像手段を遮光した状態で撮像動作を行って第２の撮像信号を得る第２の撮像動作とを制御する制御手段と、前記第１の撮像信号から前記第２の撮像信号を減算する信号処理手段とを有し、前記制御手段は、前記第１の撮像動作と前記第２の撮像動作とで、前記撮像手段を駆動する水平周期を異ならせる。

また、入射光を電気信号に変換することにより撮像を行う撮像手段を有する撮像装置の本発明の制御方法は、設定手段が、前記撮像手段を駆動する水平周期を第１の周期に設定する第１の設定工程と、制御手段による制御により、前記撮像手段を露光した状態で、前記第１の周期で撮像動作を行って第１の撮像信号を得る第１の撮像工程と、前記設定手段が、前記撮像手段を駆動する水平周期を、前記第１の周期とは異なる第２の周期に設定する第２の設定工程と、前記制御手段による制御により、前記撮像手段を遮光した状態で、前記第２の周期で撮像動作を行って第２の撮像信号を得る第２の撮像工程と、信号処理手段が、前記第１の撮像信号から前記第２の撮像信号を減算する信号処理工程とを有する。

本発明によれば、構成を複雑にすることなく、撮影した画像における周期性のあるノイズを目立ちにくくすることができる。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態における画像処理機能を有する撮像装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態においては、撮像装置としてデジタルカメラを例にとって説明する。なお撮像装置としては、他にデジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯端末（カメラ付き携帯電話を含む）、スキャナ等があり、被写体光学像を変換して電気的な画像信号を出力可能なものであれば、本発明を適用することが可能である。

図１に示すように、本実施の形態の撮像装置は、主にカメラ本体１００と、交換レンズタイプのレンズユニット３００により構成されている。

レンズユニット３００において、３１０は複数のレンズから成る撮像レンズ、３１２は絞り、３０６は、レンズユニット３００をカメラ本体１００と機械的に結合するレンズマウントである。レンズマウント３０６内には、レンズユニット３００をカメラ本体１００と電気的に接続する各種機能が含まれている。３２０は、レンズマウント３０６において、レンズユニット３００をカメラ本体１００と接続するためのインターフェース、３２２はレンズユニット３００をカメラ本体１００と電気的に接続するコネクタである。

コネクタ３２２は、カメラ本体１００とレンズユニット３００との間で制御信号、状態信号、データ信号などを伝え合うと共に、各種電圧の電流を供給されるあるいは供給する機能も備えている。また、コネクタ３２２は電気通信のみならず、光通信、音声通信などを伝達する構成としても良い。

３４０は測光制御部４６からの測光情報に基づいて、後述するカメラ本体１００のシャッター１２を制御するシャッター制御部４０と連携しながら、絞り３１２を制御する絞り制御部である。３４２は撮像レンズ３１０のフォーカシングを制御するフォーカス制御部、３４４は撮像レンズ３１０のズーミングを制御するズーム制御部である。

３５０はレンズユニット３００全体を制御するレンズシステム制御回路である。レンズシステム制御回路３５０は、動作用の定数、変数、プログラムなどを記憶するメモリを備えている。更に、レンズユニット３００固有の番号などの識別情報、管理情報、開放絞り値や最小絞り値、焦点距離などの機能情報、現在や過去の各設定値などを保持する不揮発メモリも備えている。

次に、カメラ本体１００の構成について説明する。

１０６はカメラ本体１００とレンズユニット３００を機械的に結合するレンズマウント、１３０、１３２はミラーで、撮像レンズ３１０に入射した光線を一眼レフ方式によって光学ファインダー１０４に導く。なお、ミラー１３０はクイックリターンミラーの構成としても、ハーフミラーの構成としても、どちらでも構わない。１２は絞り機能を備えるシャッター、１４は入射光を電気信号に変換する撮像素子であり、本実施の形態では撮像素子１４として、図９を参照して上述したＣＣＤ５０１と同様の構成を有するものとする。撮像レンズ３１０に入射した光線は、一眼レフ方式によって光量制限手段である絞り３１２、レンズマウント３０６及び１０６、ミラー１３０、シャッター１２を介して導かれ、光学像として撮像素子１４上に結像する。

１６は、撮像素子１４から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。撮像素子１４及びＡ／Ｄ変換器１６はアナログ信号を処理する領域である。１８は撮像素子１４、Ａ／Ｄ変換器１６、Ｄ／Ａ変換器２６にそれぞれクロック信号や制御信号を供給するタイミング発生回路であり、メモリ制御回路２２及びシステム制御回路５０により制御される。

２０は画像処理回路であり、Ａ／Ｄ変換器１６からのデータ或いはメモリ制御回路２２からのデータに対して所定の画素補間処理や色変換処理を行う。また、画像処理回路２０は、Ａ／Ｄ変換器１６から出力される画像データを用いて所定の演算処理を行う。そして、得られた演算結果に基づいてシステム制御回路５０がシャッター制御部４０、焦点調節部４２を制御するための、ＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方式のオートフォーカス（ＡＦ）処理、自動露出（ＡＥ）処理、フラッシュ調光（ＥＦ）処理を行っている。さらに、画像処理回路２０は、Ａ／Ｄ変換器１６から出力される画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてＴＴＬ方式のオートホワイトバランス（ＡＷＢ）処理も行っている。

なお、本実施の形態における図１に示す例では、焦点調節部４２及び測光制御部４６を専用に備えている。従って、焦点調節部４２及び測光制御部４６を用いてＡＦ処理、ＡＥ処理、ＥＦ処理の各処理を行い、画像処理回路２０を用いたＡＦ処理、ＡＥ処理、ＥＦ処理の各処理を行わない構成としても構わない。また、焦点調節部４２及び測光制御部４６を用いてＡＦ処理、ＡＥ処理、ＥＦ処理の各処理を行い、さらに、画像処理回路２０を用いてＡＦ処理、ＡＥ処理、ＥＦ処理の各処理を行う構成としてもよい。

２２はメモリ制御回路であり、Ａ／Ｄ変換器１６、タイミング発生回路１８、画像処理回路２０、画像表示メモリ２４、Ｄ／Ａ変換器２６、メモリ３０、圧縮・伸長回路３２を制御する。Ａ／Ｄ変換器１６から出力される画像データは、画像処理回路２０、メモリ制御回路２２を介して、或いはメモリ制御回路２２のみを介して、画像表示メモリ２４或いはメモリ３０に書き込まれる。

２４は画像表示メモリ、２６はＤ／Ａ変換器、２８はＴＦＴ方式のＬＣＤ等から成る画像表示部であり、画像表示メモリ２４に書き込まれた表示用の画像データはＤ／Ａ変換器２６を介して画像表示部２８により表示される。画像表示部２８を用いて、撮像した画像データを逐次表示することで、電子ビューファインダー（ＥＶＦ）機能を実現することができる。また、画像表示部２８は、システム制御回路５０の指示により任意に表示をＯＮ／ＯＦＦすることが可能であり、表示をＯＦＦにした場合にはカメラ本体１００の電力消費を大幅に低減することができる。

３０は撮影した静止画像や動画像を格納するためのメモリであり、所定枚数の静止画像や所定時間の動画像を格納するのに十分な記憶容量を備えている。これにより、複数枚の静止画像を連続して撮影する連写撮影やパノラマ撮影の場合にも、高速かつ大量の画像書き込みをメモリ３０に対して行うことが可能となる。また、メモリ３０はシステム制御回路５０の作業領域としても使用することが可能である。

３２は適応離散コサイン変換（ＡＤＣＴ）等、公知の圧縮方法を用いて画像データを圧縮・伸長する圧縮・伸長回路である。圧縮・伸長回路３２は、メモリ３０に格納された画像を読み込んで圧縮処理或いは伸長処理を行い、処理を終えたデータを再びメモリ３０に書き込む。

４０はシャッター制御部であり、測光制御部４６からの測光情報に基づいて絞り３１２を制御する絞り制御部３４０と連携しながらシャッター１２を制御する。４２はＡＦ（オートフォーカス）処理を行うための焦点調節部である。レンズユニット３００内の撮像レンズ３１０に入射した光線を絞り３１２、レンズマウント３０６、１０６、ミラー１３０及び焦点調節用サブミラー（図示せず）を介して一眼レフ方式で入射することにより、光学像として結像された画像の合焦状態を測定する。

４６はＡＥ（自動露出）処理を行うための測光制御部である。レンズユニット３００内の撮像レンズ３１０に入射した光線を、絞り３１２、レンズマウント３０６、１０６、ミラー１３０及び測光用サブミラー（不図示）を介して一眼レフ方式で入射することにより、光学像として結像された画像の露出状態を測定する。４８はフラッシュであり、ＡＦ補助光の投光機能、フラッシュ調光機能も有する。測光制御部４６はフラッシュ４８と連携することにより、ＥＦ処理機能も有する。

なお、前述したように、Ａ／Ｄ変換器１６からの画像データを用いて画像処理回路２０により演算された演算結果に基づいて露出制御及びＡＦ制御を行っても良い。その場合、システム制御回路５０がシャッター制御部４０、絞り制御部３４０、フォーカス制御部３４２に対し、ビデオＴＴＬ方式を用いた露出制御及びＡＦ制御を行うことが可能である。

また、焦点調節部４２による測定結果と、Ａ／Ｄ変換器１６からの画像データを画像処理回路２０によって演算した演算結果とを用いて、ＡＦ制御を行うようにしてもよい。さらに、測光制御部４６による測定結果と、Ａ／Ｄ変換器１６からの画像データを画像処理回路２０によって演算した演算結果とを用いて露出制御を行うようにしてもよい。

５０はカメラ本体１００全体を制御するシステム制御回路であり、周知のＣＰＵなどを内蔵する。５２はシステム制御回路５０の動作用の定数、変数、プログラム等を記憶するメモリである。

５４はシステム制御回路５０でのプログラムの実行に応じて、文字、画像、音声などを用いて動作状態やメッセージなどを外部に通知するための通知部である。通知部５４としては、例えばＬＣＤやＬＥＤなどによる視覚的な表示を行う表示部や音声による通知を行う発音素子などが用いられるが、これらのうち１つ以上の組み合わせにより構成される。特に、表示部の場合には、カメラ本体１００の操作部７０近辺の、視認しやすい、単数あるいは複数箇所に設置されている。また、通知部５４は、その一部の機能が光学ファインダー１０４内に設置されている。

通知部５４の表示内容の内、ＬＣＤなどに表示するものとしては以下のものがある。まず、単写／連写撮影表示、セルフタイマ表示等、撮影モードに関する表示がある。また、圧縮率表示、記録画素数表示、記録枚数表示、残撮影可能枚数表示等の記録に関する表示がある。また、シャッタースピード表示、絞り値表示、露出補正表示、フラッシュ表示、赤目緩和表示等の撮影条件に関する表示がある。その他に、マクロ撮影表示、ブザー設定表示、時計用電池残量表示、電池残量表示、エラー表示、複数桁の数字による情報表示、記録媒体２００及び２１０の着脱状態表示がある。更に、レンズユニット３００の着脱状態表示、通信Ｉ／Ｆ動作表示、日付・時刻表示、外部コンピュータとの接続状態を示す表示等も行われる。

また、通知部５４の表示内容のうち、光学ファインダー１０４内に表示するものとしては、例えば、以下のものがある。合焦表示、撮影準備完了表示、手振れ警告表示、フラッシュ充電表示、フラッシュ充電完了表示、シャッタースピード表示、絞り値表示、露出補正表示、記録媒体書き込み動作表示等である。

さらに、通知部５４の表示内容のうち、ＬＥＤ等により表示するものとしては、例えば、以下のものがある。合焦表示、撮影準備完了表示、手振れ警告表示、フラッシュ充電表示、フラッシュ充電完了表示、記録媒体書き込み動作表示、マクロ撮影設定通知表示、二次電池充電表示等である。

また、通知部５４の表示内容のうち、ランプ等に表示するものとしては、例えば、セルフタイマ通知ランプ等がある。このセルフタイマ通知ランプはＡＦ補助光と共用してもよい。

５６は後述するプログラムなどが格納された電気的に消去・記録可能な不揮発性メモリであり、例えばＥＥＰＲＯＭ等が用いられる。この不揮発性メモリ５６には、各種パラメータやＩＳＯ感度などの設定値等が格納される。

６０、６２、６４、６６及び７０は、システム制御回路５０の各種の動作指示を入力するための操作手段であり、スイッチやダイアル、タッチパネル、視線検知によるポインティング、音声認識装置等の単数或いは複数の組み合わせで構成される。

ここで、これらの操作手段の具体的な説明を行う。

６０はモードダイアルスイッチで、静止画撮影モードと動画撮影モードの動作の始動を区別して行うためのモード切替えスイッチである。

６２はシャッタースイッチＳＷ１で、不図示のシャッターボタンの操作途中（例えば半押し）でＯＮとなり、ＡＦ処理、ＡＥ処理、ＡＷＢ処理、ＥＦ処理等の動作開始を指示する。

６４はシャッタースイッチＳＷ２で、不図示のシャッターボタンの操作完了（例えば全押し）でＯＮとなり、露光処理、現像処理、及び記録処理からなる一連の処理の動作開始を指示する。まず、露光処理では、撮像素子１４から読み出した信号をＡ／Ｄ変換器１６、メモリ制御回路２２を介して画像データをメモリ３０に書き込み、更に、画像処理回路２０やメモリ制御回路２２での演算を用いた現像処理が行われる。更に、記録処理では、メモリ３０から画像データを読み出し、圧縮・伸長回路で圧縮を行い、記録媒体２００あるいは２１０に画像データを書き込む。

６６は再生スイッチであり、撮影モード状態で撮影した画像をメモリ３０あるいは記録媒体２００、２１０から読み出して画像表示部２８に表示する再生動作の開始を指示する。

７０は各種ボタンやタッチパネルなどから成る操作部である。一例として、メニューボタン、セットボタン、マクロボタン、マルチ画面再生改ページボタン、フラッシュ設定ボタン、単写／連写／セルフタイマー切り換えボタン、メニュー移動＋（プラス）ボタン、メニュー移動‐（マイナス）ボタンを含む。更に、再生画像移動＋（プラス）ボタン、再生画像移動‐（マイナス）ボタン、再生モード、マルチ画面再生・消去モード、ＰＣ接続モード等の各機能モードを設定することができる再生スイッチ撮影画質選択ボタンを含む。また、露出補正ボタン、日付／時間設定ボタンなども含む。なお、上記プラスボタン及びマイナスボタンの各機能は、回転ダイアルスイッチを備えることによって、より軽快に数値や機能を選択することが可能となる。また、撮像素子１４あるいは画像処理回路２０におけるゲインの設定を変更することによりＩＳＯ感度を設定できるＩＳＯ感度設定ボタンを含む。

他に、パノラマモード等の撮影及び再生を実行する際に各種機能の選択及び切り替えを設定する選択／切り替えボタン、パノラマモード等の撮影及び再生を実行する際に各種機能の決定及び実行を設定する決定／実行ボタンがある。また、画像表示部２８のＯＮ／ＯＦＦを設定する画像表示ＯＮ／ＯＦＦスイッチ、撮影直後に撮影した画像データを自動再生するクイックレビュー機能を設定するクイックレビューＯＮ／ＯＦＦスイッチがある。また、ＪＰＥＧ圧縮の圧縮率を選択するため、あるいは撮像素子の信号をそのままディジタル化して記録媒体に記録するＣＣＤＲＡＷモードを選択するためのスイッチである圧縮モードスイッチがある。また、ワンショットＡＦモードとサーボＡＦモードとを設定可能なＡＦモード設定スイッチなどがある。ワンショットＡＦモードでは、シャッタースイッチＳＷ１（６２）を押した際にオートフォーカス動作を開始し、一旦合焦した場合、その合焦状態を保ち続ける。サーボＡＦモードでは、シャッタースイッチＳＷ１（６２）を押している間、連続してオートフォーカス動作を続ける。

７２は電源スイッチであり、カメラ本体１００の電源オン、電源オフの各モードを切り替え設定することができる。また、カメラ本体１００に接続されたレンズユニット３００、外部フラッシュ、記録媒体２００、２１０等の各種付属装置の電源オン、電源オフの設定も合わせて切り替え設定可能である。

８０は電源制御部で、電池検出回路、ＤＣ‐ＤＣコンバータ、通電するブロックを切り替えるスイッチ回路等により構成されている。電源制御部８０は、電池の装着の有無、電池の種類、電池残量の検出を行い、検出結果及びシステム制御回路５０の指示に基づいてＤＣ‐ＤＣコンバータを制御し、必要な電圧を必要な期間、記録媒体を含む各部へ供給する。

８２、８４はコネクタ、８６はアルカリ電池やリチウム電池等の一次電池やＮｉＣｄ電池やＮｉＭＨ電池、Ｌｉ‐ｉｏｎ電池、Ｌｉポリマー電池等の二次電池、ＡＣアダプター等からなる電源部である。

９０及び９４はメモリカードやハードディスク等の記録媒体とのインタフェース、９２及び９６はメモリカードやハードディスク等の記録媒体と接続を行うコネクタである。９８はコネクタ９２及び／或いは９６に記録媒体２００或いは２１０が装着されているか否かを検知する記録媒体着脱検知回路である。

なお、本実施の形態では記録媒体を取り付けるインタフェース及びコネクタを２系統持つものとして説明しているが、記録媒体を取り付けるインタフェース及びコネクタは、単数或いは複数、いずれの系統数を備える構成としても構わない。また、異なる規格のインタフェース及びコネクタを組み合わせて備える構成としても構わない。

インタフェース及びコネクタとしては、種々の記憶媒体の規格に準拠したものを用いて構成することが可能である。例えば、ＰＣＭＣＩＡ（Personal Computer Memory Card International Association）カードやＣＦ（コンパクトフラッシュ（登録商標））カード、ＳＤカード等である。インタフェース９０及び９４、そしてコネクタ９２及び９６をＰＣＭＣＩＡカードやＣＦ（登録商標）カード等の規格に準拠したものを用いて構成した場合、各種通信カードを接続することができる。通信カードとしては、ＬＡＮカードやモデムカード、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）カード、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）１３９４カードがある。他にも、Ｐ１２８４カード、ＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）カード、ＰＨＳ等がある。これら各種通信カードを接続することにより、他のコンピュータやプリンタ等の周辺機器との間で画像データや画像データに付属した管理情報を転送し合うことができる。

１０４は光学ファインダであり、撮像レンズ３１０に入射した光線を、一眼レフ方式によって、絞り３１２、レンズマウント３０６、１０６、ミラー１３０、１３２を介して導き、光学像として結像させて表示することができる。これにより、画像表示部２８による電子ファインダー機能を使用すること無しに、光学ファインダーのみを用いて撮影を行うことが可能である。また、光学ファインダー１０４内には、通知部５４の一部の機能、例えば、合焦状態、手振れ警告、フラッシュ充電、シャッタースピード、絞り値、露出補正などが表示される。

１１０は通信部で、ＲＳ２３２ＣやＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、Ｐ１２８４、ＳＣＳＩ、モデム、ＬＡＮ、無線通信、等の各種通信機能を有する。１１２は通信部１１０によりカメラ本体１００を他の機器と接続するコネクタ或いは無線通信の場合はアンテナである。

１２０はレンズマウント１０６内でカメラ本体１００をレンズユニット３００と接続するためのインターフェースである。

１２２はカメラ本体１００をレンズユニット３００と電気的に接続するコネクタである。また、レンズマウント１０６及び／またはコネクタ１２２にレンズユニット３００が装着されているか否かは、不図示のレンズ着脱検知部により検知される。コネクタ１２２はカメラ本体１００とレンズユニット３００との間で制御信号、状態信号、データ信号などを伝え合うと共に、各種電圧の電流を供給する機能も備えている。また、コネクタ１２２は電気通信だけでなく、光通信、音声通信などを伝達する構成としてもよい。

２００及び２１０はメモリカードやハードディスク等の記録媒体である。この記録媒体２００及び２１０は、それぞれ、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される記録部２０２及び２１２、カメラ本体１００とのインタフェース２０４及び２１４、カメラ本体１００と接続を行うコネクタ２０６及び２１６を備えている。

記録媒体２００及び２１０としては、ＰＣＭＣＩＡカードやコンパクトフラッシュ（登録商標）等のメモリカード、ハードディスク等を用いることができる。また、マイクロＤＡＴ、光磁気ディスク、ＣＤ‐ＲやＣＤ‐ＷＲ等の光ディスク、ＤＶＤ等の相変化型光ディスク等で構成されていても勿論構わない。

図２は撮像装置における撮影に係る基本的なルーチンを示すフローチャートである。

電池交換等の電源投入により、システム制御回路５０はフラグや制御変数等を初期化し、カメラ本体１００の各部において必要な所定の初期設定を行う（ステップＳ１０１）。

次に、システム制御回路５０は、電源スイッチ７２の設定位置を判断する（ステップＳ１０２）。電源スイッチ７２が電源ＯＦＦに設定されていたならば、システム制御回路５０は、各表示部の表示を終了状態に変更し、フラグや制御変数等を含む必要なパラメータや設定値、設定モードを不揮発性メモリ５６に記録する。更に、システム制御回路５０は、電源制御部８０により画像表示部２８を含む撮像装置各部の不要な電源を遮断する等の所定の終了処理を行った後（ステップＳ１０３）、ルーチンを終了する。

また、ステップＳ１０２で電源スイッチ７２が電源ＯＮに設定されていたならば、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、システム制御回路５０は、電源制御部８０により電池等により構成される電源８６の残容量や動作情況が撮像装置の動作に問題があるか否かを判断する。問題があるならば（ステップＳ１０４でＮＯ）、通知部５４を用いて画像や音声により所定の警告表示を行った後に（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０２に戻る。

一方、電源８６に問題が無いならば（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、システム制御回路５０は、記録媒体着脱検知回路９８による記録媒体２００或いは２１０が装着されているかどうかの判断、記録媒体２００或いは２１０に記録された画像データの管理情報の取得を行う。更に、記録媒体２００或いは２１０の動作状態が撮像装置の動作、特に記録媒体２００或いは２１０に対する画像データの記録再生動作に問題があるか否かを判断する。問題があるならば（ステップＳ１０６でＮＯ）、通知部５４を用いて画像や音声により所定の警告表示を行った後に（ステップＳ１０５）、ステップＳ１０２に戻る。

一方、記録媒体２００或いは２１０に問題が無いならば（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、ステップＳ１０７に進んで電子ファインダ表示を開始する。

電子ファインダ表示では、システム制御回路５０は、シャッター１２を開いた状態で、タイミング発生回路１８を制御して、撮像素子１４の電荷を、ライン間引き、あるいはライン加算などの方法により所定周期で読み出す。このようにライン間引き、又はライン加算などの方法で撮像素子１４の電荷を読み出すことにより、画素数を電子ファインダ表示に適したライン数に減らすと共に、ファインダ表示用の動画として必要なレートに速める。そして、撮像素子１４から読み出した信号をＡ／Ｄ変換器１６、メモリ制御回路２２を介して画像表示メモリ２４に逐次書き込まれたデータを、メモリ制御回路２２、Ｄ／Ａ変換器２６を介して画像表示部２８により逐次表示する。このようにして、電子ファインダ表示を実現する。

次に、ステップＳ１０８において、シャッタースイッチＳＷ１（６２）の状態を判断し、押されていないならば、ステップＳ１０２に戻る。シャッタースイッチＳＷ１（６２）が押されたならば、システム制御回路５０は、モードダイアル６０の状態を検知する（ステップＳ１０９）。静止画撮影モードに設定されていたならば動画モードフラグをリセットし（ステップＳ１１１）、動画撮影に設定されていたならば動画モードフラグをセットする（ステップＳ１１０）。そして、ＡＦ・ＡＥ・ＡＷＢ処理（ステップＳ１１２）に進む。

ステップＳ１１２では、まずＡＦ処理を行って撮像レンズ３１０の焦点を被写体に合わせる。この時、システム制御回路５０は、撮像レンズ３１０に入射した光線を、絞り３１２、レンズマウント３０６及び１０６、ミラー１３０、不図示の測距用サブミラーを介して、焦点調節部４２に入射させて、光学像として結像された画像の合焦状態を判断する。そして、合焦と判断されるまで、フォーカス制御部３４２を用いて撮像レンズ３１０を駆動しながら、焦点調節部４２を用いて合焦状態を検出するＡＦ制御を実行する。合焦と判断すると、システム制御回路５０は、撮影画面内の複数の測距点の中から合焦した測距点を決定し、決定した測距点のデータと共に合焦データ及び／或いは設定パラメータをシステム制御回路５０の内部メモリ或いはメモリ５２に記憶する。

次にＡＥ処理を行う。ここでは先ず、システム制御回路５０は、レンズ３１０に入射した光線を、絞り３１２、不図示の測光用レンズを介して、測光制御部４６に入射させ、光学像として結像された画像の露出状態を測定する。そして、露出が適正と判断されるまで、測光制御部４６を用いて測光処理を行う。

露出が適正と判断されると、システム制御回路５０は、測光データ及び或いは設定パラメータをシステム制御回路５０の内部メモリ或いはメモリ５２に記憶する。そして検出した露出結果に応じて、感度値（Ｄｖ値）、絞り値（Ａｖ値）、シャッター速度（Ｔｖ値）を決定する。また、測光の結果、必要であればフラッシュ・フラグをセットし、フラッシュの設定も行う。そして、ここで決定したシャッター速度（Ｔｖ値）に応じて、システム制御回路５０は、撮像素子１４の電荷蓄積時間を決定する。さらに、システム制御回路５０は、ここで決定した感度値（Ｄｖ値）に応じて、Ａ／Ｄ変換器１６の入力ダイナミックレンジを決定する。

更に、システム制御回路５０は、ＡＦ処理及びＡＥ処理後に、画像処理回路２０において撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行う。そして、得られた演算結果に基づいてＷＢ（ホワイトバランス）処理のためのＷＢ設定パラメータをシステム制御回路５０の内部メモリ或いはメモリ５２に記憶して、ＡＦ・ＡＥ・ＡＷＢ処理（ステップＳ１１２）を終了する。

なお、システム制御回路５０と、絞り制御部３４０或いはフォーカス制御部３４２との間の各種信号のやり取りは、インタフェース１２０、コネクタ１２２及び３２２、インタフェース３２０、レンズシステム制御回路３５０を介して行われる。

ＡＦ・ＡＥ・ＡＷＢ処理（ステップＳ１１２）の終了後、シャッタースイッチＳＷ２（６４）の状態を確認する。押されたならば（ステップＳ１１３でＯＮ）、動画モードフラグを確認して（ステップＳ１１４）、リセットされていたら静止画撮影処理（ステップＳ１１６）に進み、セットされていたら動画撮影処理（ステップＳ１１７）に進む。

一方、シャッタースイッチＳＷ２（６４）が押されていないならば（ステップＳ１１３でＯＦＦ）、シャッタースイッチＳＷ１（６２）が放されるまで（ステップＳ１１５でＯＮの間）、現在の処理を繰り返す。シャッタースイッチＳＷ１（６２）が放されたら（ステップＳ１１５でＯＦＦ）、ステップＳ１０２に戻る。

静止画撮影処理（ステップＳ１１６）及び動画撮影処理（ステップＳ１１７）の処理が終了したら、それぞれステップＳ１０２に戻る。なお、ステップＳ１１６の静止画撮影処理については、図３のフローチャート及び図４のタイミングチャートを参照して詳細に説明する。なお、ステップＳ１１７の動作撮影処理については、公知の動画撮影を行えばよく、本願発明と直接関係がないため、ここでは詳細説明を省略する。

＜第１の実施形態＞
図１における撮像素子１４及びＡ／Ｄ変換器１６を含むアナログ撮像信号領域と、タイミング発生回路１８の基本構成は、図８を参照して背景技術で説明した撮像部の構成と同様の構成要件を備えている。また、図８における同期信号発生回路（ＳＳＧ）５０７と同様の機能はシステム制御回路５０に内蔵されている。また、ＯＳＣ１（５０５）と同様の機能はタイミング発生回路１８に内蔵されており、ＯＳＣ２（５０８）と同様の機能は、システム制御回路５０に内蔵されている。また、図８におけるデジタル信号処理部５０４は、図１においてはひとつの構成としてではなく、画像処理回路２０、メモリ制御回路２２、画像表示メモリ２４など、分割して、より詳細な構成で示されている。

図３は、図２のステップＳ１１６における静止画撮影処理の詳細を示すフローチャート、図４は、静止画撮影処理における撮像動作のタイミングチャートである。

図３の静止画撮影処理においては、システム制御回路５０と絞り制御部３４０或いはフォーカス制御部３４２間の各種信号のやり取りは、インタフェース１２０、コネクタ１２２及び３２２、インタフェース３２０、レンズシステム制御回路３５０を介して行われる。

先ずステップＳ３０１において、システム制御回路５０は、内部メモリ或いはメモリ５２に記憶された絞り値（Ａｖ値）、シャッター速度（Ｔｖ値）などの露出条件や測光データに従い、絞り制御部３４０によって絞り３１２を所定の絞り値まで駆動する。そして、タイミング発生回路１８によって、ＣＣＤ駆動モードの設定（ステップＳ３０２）及び電子シャッターの設定（ステップＳ３０３）を行い、撮像素子１４の露光を開始する（ステップＳ３０４）。

システム制御回路５０は、測光データに従って撮像素子１４の露光終了を待ち、シャッター制御部４０を介してシャッター１２を閉じ（ステップＳ３０５）、撮像素子１４の露光を終了する（ステップＳ３０６）。そして、システム制御回路５０は、タイミング発生回路１８に対して撮像素子１４から撮像信号を読み出すための設定（第１の設定）を行う（ステップＳ３０７）。システム制御回路５０は、内蔵する同期信号発生部より、タイミング発生回路１８に供給する垂直、水平同期信号の周期を設定するとともに供給を開始する（ステップＳ３０８）。タイミング発生回路１８から供給された垂直、水平の同期信号に同期して撮像素子１４から撮像信号の読み出しを行う（ステップＳ３０９）。ここでは、撮像素子１４から電荷信号を読み出し、Ａ／Ｄ変換器１６、画像処理回路２０、メモリ制御回路２２を介して、或いはＡ／Ｄ変換器１６から直接メモリ制御回路２２を介して、メモリ３０の所定領域へ静止画像データを書き込む。なお、上述した撮像素子１４を露光して、得られた画像データ記録する為の撮影を、以下「本撮影」と呼び、得られた画像及び画像データをそれぞれ「本撮影画像」及び「本撮影画像データ」と呼ぶ。なお、本撮影画像データは、請求項における第１の撮像信号に対応し、上述したステップＳ３０３からステップＳ３０９の処理は請求項における第１の撮像動作に対応する。

次に、システム制御回路５０は、再び、電子シャッターの設定を行い（ステップＳ３１０）、シャッター１２を閉じたままの状態で撮像素子１４の露光（ＣＣＤ蓄積）を開始する（ステップＳ３１１）。そして、本撮影時と同じ所定の蓄積時間を経た後、露光を終了する（ステップＳ３１２）。なお、シャッター１２を閉じたままの撮影を、以下「ダーク画像撮影」と呼ぶ。システム制御回路５０は、タイミング発生回路１８に対して、撮像素子１４からダーク画像撮影において撮像信号を読み出すための設定（第２の設定）を行う（ステップＳ３１３）。システム制御回路５０は、内蔵する同期信号発生部より、タイミング発生回路１８に供給する垂直、水平同期信号の周期を新たに設定するとともに供給を開始する（ステップＳ３１４）。タイミング発生回路１８は供給された垂直、水平の同期信号に同期して撮像素子１４から電荷信号の読み出しを行う（ステップＳ３１４）。ここでは、撮像素子１４から電荷信号を読み出し、Ａ／Ｄ変換器１６、画像処理回路２０、メモリ制御回路２２を介して、或いはＡ／Ｄ変換器１６から直接メモリ制御回路２２を介して、メモリ３０の所定領域へ画像データを書き込む。なお、ダーク画像撮影で得られた画像及びデータをそれぞれ「ダーク画像」及び「ダーク画像データ」と呼ぶ。なお、ダーク画像データは請求項における第２の撮像信号に対応し、上述したステップＳ３１０からステップＳ３１５の処理は請求項における第２の撮像動作に対応する。

次に、静止画記録処理（ステップＳ３１６）においては、先ず、システム制御回路５０は、メモリ３０の所定領域へ書き込まれた本撮影画像データからダーク画像データを減算する処理を行う。そしてこの、撮像素子１４の暗電流ノイズ等を打ち消すダーク補正処理を行ってからメモリ３０の所定領域へ書き込む。そして、ダーク補正処理後の静止画像データの一部をメモリ制御回路２２を介して読み出して、現像処理を行うために必要なＡＷＢ積分演算処理、ＯＢ積分演算処理を行い、演算結果をシステム制御回路５０の内部メモリ或いはメモリ５２に記憶する。

システム制御回路５０は、メモリ制御回路２２そして必要に応じて画像処理回路２０を用いて、メモリ３０の所定領域に書き込まれたダーク補正処理済みの静止画像データを読み出す。そして、システム制御回路５０の内部メモリ或いはメモリ５２に記憶した演算結果を用いて、ＡＷＢ処理、ガンマ変換処理、色変換処理を含む各種現像処理を行う。

その後、システム制御回路５０は、メモリ３０の所定領域に書き込まれたダーク補正処理済みの静止画像データを読み出して、設定したモードに応じた画像圧縮処理を圧縮・伸長回路３２により行う。そして、メモリ３０の画像記憶バッファ領域の空き画像部分に、撮影して一連の処理を終えた画像データの書き込みを行う。一連の撮影の実行に伴い、システム制御回路５０は、メモリ３０の画像記憶バッファ領域に記憶した画像データを読み出す。そして、インタフェース９０或いは９４、コネクタ９２或いは９６を介して、メモリカードやコンパクトフラッシュ（登録商標）カード等の記録媒体２００或いは２１０へ書き込みを行う。

上述した記録処理は、メモリ３０の画像記憶バッファ領域の空き画像部分に、撮影して一連の処理を終えた画像データの書き込みが新たに行われる度に、その画像データに対して実行される。なお、記録媒体２００或いは２１０へ画像データの書き込みを行っている間、書き込み動作中であることをユーザーに知らせるために、通知部５４では、例えばＬＥＤを点滅させる等の記録媒体書き込み動作表示を行う。また、記録媒体２００或いは２１０に記録されるダーク補正処理済みの本画像を、画像表示部２８に適した画像サイズにリサイズした画像を別途生成して画像表示メモリ２４に記憶しておく。これをあらかじめ決められた撮影画像表示時間だけ画像表示部２８に表示する。

一連の処理を終えたならば、静止画撮影処理（ステップＳ１１６）を終了して、図２の基本動作フローに戻る。

図４は、静止画撮影処理（ステップＳ１１６）における撮像動作のタイミングを説明するためのタイミングチャートである。

図４において、ＶＤは垂直同期信号、ＨＤは水平同期信号であり、φＶは撮像素子１４の光電変換素子１（図９）の画素電荷をＶＣＣＤ２に読み出すためのＶ転送パルスである。

メカシャッターであるシャッター１２は機械的に開閉することで露光を制御し、電子シャッターはＣＣＤセンサの基板電位にパルスを加え、画素電荷を基板方向に抜き取る（リセットする）ことで露光を制御する。電子シャッターにより画素電荷のリセットが終了した時からメカシャッターが閉じるまでの時間が露光時間となる。また、電子シャッターにより画素電荷のリセットが終了した時から光電変換素子１の画素電荷がＶＣＣＤ２に読み出されるまでの時間がＣＣＤの蓄積時間となる。

図５は、本撮影時とダーク画像撮影時とで、水平ブランキング期間の長さを調整することで、水平周期を変更することを説明するタイミング説明図である。図５（ａ）は本撮影時の各水平（１Ｈ）期間（第１の周期）における水平ブランキング期間の長さを示すタイミングチャート、図５（ｂ）はダーク画像撮影時の各水平期間（第２の周期）における水平ブランキング期間の長さを示すタイミングチャートである。

ＣＣＤの場合、撮像信号の１水平期間を構成する画素クロック数は、ＨＣＣＤ４の転送用の駆動パルス（Ｈ１、Ｈ２）が停止しているブランキング期間と、駆動されている画素読み出し期間（ＯＢ期間＋有効画素期間）とに大別される。

本第１の実施形態では、図５に示すように、本撮影撮影時とダーク撮像時とで、有効画素期間以外の期間である水平ブランキング期間の長さを変えることで、画素読み出し期間に影響を与えずに、水平周期を異ならせる。

図５（ａ）に示すように、本撮影時におけるブランキング期間の画素クロック数を「ＢＬＫ０」とする。一方、ダーク画像撮影時は、ブランキング期間の画素クロック数を、図５（ｂ）に示すように、ＢＬＫ０にｎクロック分だけ足して、「ＢＬＫ０＋ｎ」に変更することで、本撮影時よりもダーク画像撮影時の水平ラインの周期を長くすることができる。

具体的な動作としては、上述した図３に示す静止画撮影処理（ステップＳ１１６）の中のＴＧ設定処理（ステップＳ３０７、Ｓ３１３）において、次のような設定を行う。即ち、本撮影時には、ステップＳ３０７において、システム制御回路５０からタイミング発生回路１８に対して、水平ブランキングのアクティブ期間をＢＬＫ０に設定する（第１の設定）。また、ダーク画像撮影時には、ステップＳ３１３において、システム制御回路５０からタイミング発生回路１８に対して、（ＢＬＫ０＋ｎ）に対応する水平ブランキングのアクティブ期間を設定する（第２の設定）。

タイミング発生回路１８は、システム制御回路５０から設定された水平ブランキングのアクティブ期間の情報を受けて、ＰＢＬＫがＬＯＷの間、水平ブランキング期間とする。そして、タイミング発生回路１８は、各水平ブランキング期間の終わりのタイミングで、撮像素子１４やＡ／Ｄ変換器１６を含むアナログ信号処理領域への全ての水平系のタイミング信号の供給を開始する機能を有する。例えば、クランプパルス（ＣＬＰＯＢ）の場合、図５（ａ）、（ｂ）から分かるように、各水平期間の始めを基準とすると、ＰＢＬＫ（水平ブランキング期間）の伸長に連動して、クランプパルス（ＣＬＰＯＢ）が出力されるタイミングが変わる。なお、クランプパルスは、ＯＢ画素のレベルを撮像信号の黒基準値となるように直流電圧レベルの調整を行うためにＯＢ画素期間を指し示すパルスである。

次に、静止画撮影処理（ステップＳ１１６）において、本撮影時とダーク画像用の撮像動作時とで水平周期をブランキング期間を利用して変更することにより、ダーク補正処理後の静止画像に関して、ノイズ混入時の見え方の変化について説明する。

背景技術において、１次元的に撮像信号に重畳する等ピッチノイズは、ＣＣＤエリアセンサなどで水平方向と垂直方向に展開される２次元画像に対して、１水平期間を構成する画素クロック数によって見え方が変わることをすでに説明した。図１３を参照して説明したように、例えば５画素周期の等ピッチノイズの場合には、１水平期間を構成する画素クロック数によって、５の剰余系に従う５通りのバリエーションでノイズパターンが形成される。各パターンでは、水平方向のノイズピッチに変化はないが、展開される２次元画像上ではノイズパターンの角度が変化するために、目立ち方の度合いが変化する。

本第１の実施形態では、上述したノイズパターンの角度が、ノイズピッチの剰余系に従って変化することを利用する。つまり、本撮影画像とダーク画像にそれぞれ重畳する周期性の等ピッチノイズに対して、本撮影時とダーク画像撮影時とで水平周期を変えることで、展開される２次元画像上のノイズパターンの角度を制御する。また、この方法は、上述したように、水平ブランキング期間の長さを調節して水平周期を変更するため、表示に寄与する本来の画像に対しては何ら影響を与えることがない。

図６は、本撮影画像とダーク画像に重畳される５画素周期のノイズパターンの一例を表している。

図６（ａ）は、Ｎを正の整数とした場合に、本撮影時の水平周期が（５Ｎ＋３）である場合のノイズパターンを示している。図６（ｂ）は、ダーク画像撮影時に１画素クロック分ブランキング期間を増やして、水平周期を（５Ｎ＋４）とした場合のノイズパターンを示している。また、図６（ｃ）は、図６（ａ）に示すノイズパターンを有する本撮影画像に対して、図６（ｂ）に示すノイズパターンを有するダーク画像を減算して得られた、ダーク補正処理後の静止画像におけるノイズパターンの一例を示す図である。

図６から分かるように、水平ブランキング期間を１画素クロック分変えることで、本撮影画像とダーク画像とでノイズパターンの角度が大きく変わる。そのため、ダーク補正処理後の静止画像上では、元々本撮影画像が持つノイズパターンの周期的な特徴が打ち消されて、ノイズパターンが目立ち難い画像となる。

なお、画素クロック周波数と等ピッチノイズの発生要因となるシステムクロック周波数との関係がフリーランである場合には、互いの位相関係の管理が行えないため、周波数偏差や温度ドリフトにより容易に位相ずれが発生する。しかし、これらの周波数偏差や温度ドリフトによる位相変化量に対して、ノイズパターンは、水平周期の変更に伴い、フレーム間で完全に変わるため、本撮影画像とダーク画像間でのノイズパターンが相関性をもってその特徴が強調されることはない。

このように本第１の実施形態によれば、本撮影時とダーク画像撮影時とで、水平ブランキング期間の長さを変えることで水平周期を異ならせる。これにより、表示に寄与する本来の画像に何ら影響を与えることがなく、周期的なノイズの周期性を崩して、ノイズを目立たなくすることが可能になる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

上述した第１の実施形態では、本撮影時とダーク画像撮影時とで水平ブランキング期間の長さを調整することで、画素読み出し期間に影響を与えずに、水平周期を異ならせる方法を利用した。この方法の場合、水平ブランキング期間の終わりのタイミング変更に連動して、撮像素子１４内のＣＣＤ素子やアナログ信号処理回路およびＡ／Ｄ変換部に供給している全ての水平系のタイミング信号の駆動開始タイミングを変更する必要がある。そのため、その機能をタイミング発生回路１８に持たせたが、タイミング発生回路１８がこのような機能を持たない場合も想定される。

関連する全ての水平系のタイミング信号に対してタイミング発生回路１８がプログラマブルにタイミング変更可能なものであれば、ダーク画像撮影開始直前の垂直ブランキング中に、一斉に変更することも不可能ではない。しかしながら、それだけシステム制御回路５０のタスクが重くなる。また、固定タイミングで変更が不可能、あるいは変更の設定を行ってもすぐには変更の効かないタイミング信号があると、この方法でフレーム間の垂直ブランキング期間に水平周期を変更することは不可能である。

このようなタイミング発生回路１８に対して、本第２の実施形態においては、本撮影時とダーク画像撮影時とで水平周期の変更をその他の方法で実現する。

ＣＣＤ撮像素子の場合、１水平期間は、ＨＣＣＤ４（図９）転送用の駆動パルス（Ｈ１、Ｈ２）が停止しているブランキング期間と駆動されている画素読み出し期間（ＯＢ期間＋有効画素期間）とに大別されることはすでに説明した。本第２の実施形態においては、水平ブランキング期間はそのまま変更せずに、画素読み出し期間（ＯＢ期間＋有効画素期間）の末尾に、ＨＣＣＤ４の空転送期間を追加することで、水平周期を変更する。これにより、有効画素期間以外の期間の長さを異ならせることができる。

空転送とは、有効画素領域にある光電変換素子１に蓄積された電荷がＨＣＣＤ４を介して全て読み出された後に、更にＨＣＣＤ４に対して転送用の駆動パルス（Ｈ１、Ｈ２）を送り続けた場合、蓄積電荷が無い状態の信号が出力される空読み状態のことを指す。

図７は、本撮影時とダーク画像撮影時とで、ＨＣＣＤ４の空転送期間の長さを調整することで、水平周期を変更することを説明するタイミング説明図である。図７（ａ）は本撮影時の撮像動作時の各水平期間（第１の周期）における空転送期間の長さを示すタイミングチャート、図７（ｂ）はダーク用の撮像動作時の各水平期間（第２の周期）における空転送期間の長さを示すタイミングチャートである。

図７（ａ）に示すように、本撮影時の撮像信号の有効画素期間の最後に余分に設けられた空転送期間の画素クロック数を（Ｈ０）とする。この場合、次のダーク画像撮影時の空転送期間の画素クロック数を、図７（ｂ）に示すように、Ｈ０にｎクロック分だけ足して、（Ｈ０＋ｎ）というように変更を行う。

具体的な動作としては、上述した静止画撮影処理（ステップＳ１１６）の中のＴＧ設定処理（ステップＳ３０７、Ｓ３１３）において、次のような設定を行う。即ち、本撮影時には、ステップＳ３０７において、システム制御回路５０からタイミング発生回路１８に対して、水平同期信号ＨＤに対応する水平転送用駆動パルス（Ｈ１、Ｈ２）を、次のＨＤ入力まで持続させる設定を行う。そして、次のＨＤ入力で、撮像素子１４内のＣＣＤ素子やアナログ信号処理回路およびＡ／Ｄ変換部に供給している全ての水平系のタイミング信号の駆動開始タイミングをリセットする設定を行う。

これにより、上述した第１の実施形態で示したようなＯＢ画素期間を指し示すクランプパルス（ＣＬＰＯＢ）のタイミング等も、フレーム毎に変更することが不要になる。

また、空転送期間はＨＣＣＤ４の有効画素期間が終了した後の期間調整であって、有効画素期間中に行われるものではないので、ＨＣＣＤ４の転送残留電荷によって次の電荷信号読み出し時に悪影響が生じる心配もない。従って、表示に寄与する本来の画像に対しても何ら影響を与えることがない。

このように、本第２の実施形態によれば、有効画素期間の後に空転送を行い、その空転送期間を、本撮影時とダーク画像撮影時とで変えることで水平周期を異ならせる。これにより、表示に寄与する本来の画像に何ら影響を与えることがなく、周期的なノイズの周期性を崩して、ノイズを目立たなくすることが可能になる。

本発明の実施の形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態における撮像装置の基本動作を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態における静止画像撮影処理を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態における静止画像読み出しのタイミングを説明するタイミングチャートである。 本発明の第１の実施形態における水平周期の変化を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第１の実施形態におけるノイズパターンを示す説明図である。 本発明の第２の実施形態における水平周期の変化を説明するためのタイミングチャートである。 従来のデジタルカメラ内部の撮影部の概略構成を示すブロック図である。 撮像素子の概略構成を示す図である。 図８に示す撮像回路５０２の詳細な構成を示すブロック図である。 従来のデジタルカメラにおける動作を示すタイミングチャートである。 従来の１水平周期の構成を説明する為のタイミングチャートである。 ノイズパターンの例を示す図である。 ダーク補正処理後のノイズパターンの例を示す図である。

符号の説明

１２：シャッター、１４：撮像素子、１６：Ａ／Ｄ変換器、１８：タイミング発生回路、２０：画像処理回路、２２：メモリ制御回路、２４：画像表示メモリ、２６：Ｄ／Ａ変換器、２８：画像表示部、３０：メモリ、３２：圧縮・伸長回路、４０：シャッター制御部、４２：焦点調節部、４６：測光制御部、４８：フラッシュ、５０：システム制御回路、５２：メモリ、５４：通知部、５６：不揮発性メモリ、６０：モードダイアル、６２：シャッタースイッチＳＷ１、６４：シャッタースイッチＳＷ２、６６：再生スイッチ、７０：操作部、７４：リアルタイムクロック、８０：電源制御部、８２、８４：コネクタ、８６：電源、９０、９４：Ｉ／Ｆ、９２、９６：コネクタ、９８：記録媒体着脱検知部、１００：撮像装置、１１０：Ｉ／Ｆ、１１２：コネクタ、２００：記録媒体、２１０：ＰＣ、２０２、２１２：記録部、２０４、２１４：Ｉ／Ｆ、２０６、２１６：コネクタ、３００：レンズユニット、３１０：撮像レンズ、３１２：絞り、３０６：レンズマウント、３２０：Ｉ／Ｆ、３２２：コネクタ、３４０：絞り制御部、３４２：フォーカス制御部、３４４：ズーム制御部、３５０：レンズシステム制御回路

Claims (8)

1. 入射光を電気信号に変換することにより撮像を行う撮像手段と、
   前記撮像手段を露光した状態で撮像動作を行って第１の撮像信号を得る第１の撮像動作と、前記撮像手段を遮光した状態で撮像動作を行って第２の撮像信号を得る第２の撮像動作とを制御する制御手段と、
   前記第１の撮像信号から前記第２の撮像信号を減算する信号処理手段とを有し、
   前記制御手段は、前記第１の撮像動作と前記第２の撮像動作とで、前記撮像手段を駆動する水平周期を異ならせることを特徴とする撮像装置。
2. 前記制御手段は、前記水平周期の各水平期間における有効画素期間以外の期間の長さを異ならせることで、前記第１の撮像動作と前記第２の撮像動作とで水平周期を異ならせることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御手段は、前記水平周期の各水平期間におけるブランキング期間を異ならせることで、前記第１の撮像動作と前記第２の撮像動作とで水平周期を異ならせることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記制御手段は、前記水平周期の各水平期間における空転送期間を異ならせることで、前記第１の撮像動作と前記第２の撮像動作とで水平周期を異ならせることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
5. 入射光を電気信号に変換することにより撮像を行う撮像手段を有する撮像装置の制御方法であって、
   設定手段が、前記撮像手段を駆動する水平周期を第１の周期に設定する第１の設定工程と、
   制御手段による制御により、前記撮像手段を露光した状態で、前記第１の周期で撮像動作を行って第１の撮像信号を得る第１の撮像工程と、
   前記設定手段が、前記撮像手段を駆動する水平周期を、前記第１の周期とは異なる第２の周期に設定する第２の設定工程と、
   前記制御手段による制御により、前記撮像手段を遮光した状態で、前記第２の周期で撮像動作を行って第２の撮像信号を得る第２の撮像工程と、
   信号処理手段が、前記第１の撮像信号から前記第２の撮像信号を減算する信号処理工程と
   を有することを特徴とする制御方法。
6. 前記第１及び第２の設定工程では、前記水平周期の各水平期間における有効画素期間以外の期間の長さを異ならせることで、前記第１の周期と前記第２の周期とを異ならせることを特徴とする請求項５に記載の制御方法。
7. 前記第１及び第２の設定工程では、前記水平周期の各水平期間におけるブランキング期間を異ならせることで、前記第１の周期と前記第２の周期とを異ならせることを特徴とする請求項６に記載の制御方法。
8. 前記第１及び第２の設定工程では、前記水平周期の各水平期間における空転送期間を異ならせることで、前記第１の周期と前記第２の周期とを異ならせることを特徴とする請求項６に記載の制御方法。

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