JP5866826B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に関する。

近年、電子カメラなどで使用されている撮像素子は、様々な要因によって筋状のノイズやシェーディングなどが生じるという問題がある。そこで、固定ノイズやシェーディングの場合は別途取得した補正データを撮影毎に画像データから減算する処理が行われている。このような補正データは遮光状態で取得するのが一般的であるが、特性差などによる誤差を少なくするために遮光状態と同等の補正データを取得する技術も検討されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１４８０８２号公報

ところが、従来の方法は、取得した補正データを保持するメモリや補正データを用いて補正する処理が必要になるという問題があった。また、撮像素子のＡＤ変換に使用される電源変動などによる横筋ノイズは、撮影毎に位置が異なるため従来のように補正データを取得して画像データから減算する処理では除去することができない。このような電源変動の対策として、容量の大きいコンデンサやレギュレータおよびフィルタの使用などが考えられるが、外部部品が多くなるという問題が生じる。

本発明の目的は、撮像素子からの読み出し方法を工夫することによって撮影画像のノイズを分散して見えにくくすることができる撮像装置を提供することである。

本発明に係る撮像装置は、第１方向と、前記第１方向とは異なる第２方向と、に配置された複数の画素を含む画素ブロックを複数有する画素部と、複数の前記画素ブロックのうち、１つの画素ブロックを指定するために用いる乱数を発生する乱数発生部と、前記乱数発生部が発生した乱数により指定された前記画素ブロックで生成された画像データを読み出す読出制御部と、前記読出制御部により指定された前記画素ブロックの位置を示すアドレスデータを、前記読出制御部により指定された前記画素ブロックから読み出された画像データに付加するアドレス付加部とを備える。

本発明に係る撮像装置は、撮像素子からの読み出し方法を工夫することによって撮影画像のノイズを見えにくくすることができる。

本実施形態に係る電子カメラ１０１の構成例を示す図である。 撮像素子１０４の構成例を示す図である。 出力データフォーマット例を示す図である。 撮影処理を示すフローチャートである。 通常読み出しとランダム読み出しのタイミング例を示す図である。 ランダムに行を選択する場合の横筋ノイズの様子を示す図である。 ランダムにブロックを選択する例を示す図である。 ランダムにブロックを選択する場合の横筋ノイズの様子を示す図である。 連写画像からランダムにブロックを選択する例を示す図である。 カラー画像の画素配置を示す図である。 カラー画像の出力データフォーマットの例を示す図である。 シミュレーション結果を示す図である。

以下、本発明に係る撮像装置の実施形態について図面を用いて詳しく説明する。

図１は、本実施形態に係る電子カメラ１０１の構成例を示す図である。図１において、電子カメラ１０１は、光学系１０２と、メカニカルシャッタ１０３と、撮像素子１０４と、画像バッファ１０５と、画像処理部１０６と、制御部１０７と、メモリ１０８と、表示部１０９と、操作部１１０と、メモリカードＩＦ（インターフェース）１１１とで構成される。

図１において、光学系１０２に入射される被写体光は、メカニカルシャッタ１０３を介して撮像素子１０４の受光面に結像される。ここで、光学系１０２は、ズームレンズやフォーカスレンズなどの複数枚のレンズおよびレンズ駆動部や絞り機構などを有し、制御部１０７によって、ズームレンズ位置、フォーカスレンズ位置、絞り値などが制御される。

撮像素子１０４は、例えばＣＭＯＳ型固体撮像素子で構成され、受光面に行列状に配置された画素の光電変換部により受光量に応じた電気信号に変換する。そして、各画素毎に出力されるアナログの電気信号はＡ／Ｄ変換され、デジタルの画像データとして出力される。尚、本実施形態に係る電子カメラ１０１では、後で詳しく説明するように、撮像素子１０４に電源変動などによる横筋ノイズを見えにくくするための機能が搭載されている。

画像バッファ１０５は、例えば揮発性の高速メモリで構成される。画像バッファ１０５は、撮像素子１０４が出力する画像データを一時的に記憶するだけでなく、画像処理部１０６が画像処理を行う時のバッファメモリとしても使用される。或いは撮影時の画像やメモリカードＩＦ１１１に接続されたメモリカード１１１ａに保存されている撮影済の画像を画像バッファ１０５に読み出して画像処理を行ったり、或いは、表示部１０９に画像を表示する時の表示メモリとしても使用される。

画像処理部１０６は、画像バッファ１０５に取り込まれた画像データに対して、ホワイトバランス処理，色補間処理，ガンマ補正処理，彩度強調処理，輪郭輪郭強調処理などの画像処理を行う。また、画像処理部１０６は、画像処理後の画像データに対してＪＰＥＧ規格などに準拠した画像圧縮方法を用いて圧縮処理を行う。さらに、本実施形態に係る電子カメラ１０１では、後に説明するように、撮像素子１０４から読み出された画像データに付加されたアドレスデータに基づいて、撮影画像を合成する画像合成処理を行う。

制御部１０７は、例えば内部に記憶されたプログラムに従って動作するＣＰＵで構成される。制御部１０７は電子カメラ１０１全体の動作を制御し、例えば操作部１１０の撮影モード選択ダイヤル１１１ａで電子カメラ１０１の撮影モード（連写撮影、単写撮影など）を選択したり、レリーズボタン１１１ｂの押下時には光学系１０２のレンズ制御や絞り制御を行ってメカニカルシャッタ１０３を開閉し、撮像素子１０４で被写体画像を撮像する。そして、制御部１０７は、撮像素子１０４から画像データを読み出し、画像バッファ１０５に取り込む制御を行う。さらに、制御部１０７は、画像バッファ１０５に取り込まれた画像データに対して所定の画像処理を施すよう画像処理部１０６に指令し、画像処理後の画像データ（例えばＪＰＥＧデータ）に所定のファイル名やヘッダ情報を付加してメモリカード１１１ａに保存する。或いは、画像バッファ１０５に取り込まれた画像データを表示部１０９に撮影画像として表示する。

メモリ１０８は、例えばフラッシュメモリなどの不揮発性の半導体メモリで構成される。電子カメラ１０１の撮影モードや露出情報、フォーカス情報などのパラメータが記憶される。制御部１０７は、これらのパラメータを参照して電子カメラ１０１の動作を制御する。

表示部１０９は、液晶モニタなどで構成される。そして、制御部１０７によって、撮影画像や電子カメラ１０１の操作に必要な設定メニューなどが表示される。

操作部１１０は、撮影モード選択ダイヤル１１１ａ、レリーズボタン１１１ｂなどで構成される。ユーザーは、これらの操作ボタンを操作して電子カメラ１０１を使用する。例えば撮影モード選択ダイヤル１１１ａでは、連写撮影、単写撮影などを選択する。尚、これらの操作部１１０による操作情報は制御部１０７に出力され、制御部１０７は操作部１１０から入力する操作情報に応じて電子カメラ１０１の動作を制御する。

メモリカードＩＦ１１１は、電子カメラ１０１にメモリカード１１１ａを接続するためのインターフェースである。制御部１０７はメモリカードＩＦ１１１を介してメモリカード１１１ａに画像データを読み書きする。

以上が本実施形態に係る電子カメラ１０１の構成および基本動作である。
［撮像素子１０４の構成］
次に、本実施形態に係る電子カメラ１０１の特徴である電源変動などによる横筋ノイズを見えにくくするための機能を実現するための撮像素子１０４の構成について詳しく説明する。

図２は、撮像素子１０４の構成例を示す図である。図２において、撮像素子１０４は、画素部２０１と、走査回路２０２と、読み出し回路２０３と、Ａ／Ｄ変換部２０４と、読み出し制御部２０５と、乱数発生部２０６と、アドレス付加部２０７とを有する。

画素部２０１は、行列状に配置された複数の画素Ｐを有し、走査回路２０２から出力されるタイミング信号に従って画素Ｐで光電変換された電気信号を読み出し回路２０３に読み出す。尚、図２では、画素部２０１は、Ｎ行Ｍ列（Ｎ，Ｍは自然数）の画素Ｐを有し、例えば１行２列目の画素は画素Ｐ（１，２）と記載する。ここで、ｘを１からＮの整数、ｙを１からＭの整数とすると、画素Ｐ（ｘ，ｙ）の（ｘ，ｙ）は画素座標を示す。ここで、本実施形態に係る電子カメラ１０１では、撮像素子１０４から画像データを読み出す時に、行や画素Ｐをランダムに選択し、横筋ノイズを見えにくくすることができるようになっている。尚、本実施形態では、撮像素子１０４の内部に、読み出し制御部２０５と、乱数発生部２０６と、アドレス付加部２０７とを設けたが、撮像素子１０４の外部に設けても構わない。

走査回路２０２は、画素部２０１から信号を読み出す画素（或いは行や領域）を選択し、選択された画素Ｐから信号を読み出すためのタイミング信号を出力する。例えば、１行目を選択して、１行目の各画素（画素Ｐ（１，１から画素Ｐ（１，Ｍ））から読み出し回路２０３に信号を読み出す。そして、走査回路２０２は、読み出し回路２０３に読み出されて保持されている１行分の信号を列順に画素単位で出力するタイミング信号を出力する。

読み出し回路２０３は、走査回路２０２によって各画素Ｐから読み出される信号を一時的に保持する回路を有する。そして、読み出し回路２０３に保持された信号は、走査回路２０２から出力されるタイミング信号に従って画素単位でＡ／Ｄ変換部２０４に出力される。

Ａ／Ｄ変換部２０４は、読み出し回路２０３から出力されるアナログの電気信号をデジタルの画像データに変換する。

読み出し制御部２０５は、制御部１０７から出力されるクロック信号、垂直同期信号（ＶＤ）、水平同期信号（ＨＤ）、或いは読み出し開始信号などにより、走査回路２０２に画素部２０１から電気信号を読み出す画素位置を指示する。この時、読み出し制御部２０５は、乱数発生部２０６から入力する乱数に従って読み出す画素位置を選択する。また、読み出し制御部２０５は、走査回路２０２が画素部２０１および読み出し回路２０３から読み出す画像データの画素位置を示すアドレスデータをアドレス付加部２０７に出力する。

乱数発生部２０６は、読み出し制御部２０５の指令により乱数を発生して読み出し制御部２０５に出力する。乱数の発生方法としては、Ｍ系列符号による生成多項式をフリップフロップ回路などのハードウェアで構成して擬似乱数を発生させてもよいし、メルセンヌツイスター法などの一様乱数発生法などによりソフトウェア的に乱数を発生させてもよい。尚、発生する乱数は、画素部２０１を構成する行数や画素座標、或いは後で説明するブロック方式の場合はブロック数に対応するものとする。また、発生する乱数の値が重複する場合は除去し、行数分の全ての値を発生するまで処理を続けるものとする。例えば図２の画素部２０１において、行をランダムに選択する場合は、１からＮまでの値が全て発生し終わるまで乱数発生処理を継続する。

アドレス付加部２０７は、Ａ／Ｄ変換部２０４が変換した画像データに読み出し制御部２０５が出力するアドレスデータを付加して撮像素子１０４から出力する。ここで、画像データにアドレスデータを付加する方法について説明する。図３（ａ）は、一般的な撮像素子から出力されるデータのフォーマット例を示す図である。図３（ａ）の場合は、同期用のスタート符号５０１とエンド符号５０３との間に各画素の画像データ５０２が出力される。通常の撮像素子では、１行目から順番に読み出されるので、画像データ５０２がどの行の画像データであるかを示す情報が付加されていなくても撮影画像を再生することができる。

これに対して、本実施形態に係る電子カメラ１０１は、先に述べたように、横筋ノイズを見えにくくするために、行や画素Ｐをランダムに選択するので、撮像素子１０４から読み出された画像データから撮影画像を再生するために、画像データ５０２が画素部２０１のどの位置（行や画素或いはブロックの位置）の画像データであるかを示す情報（アドレスデータ）が必要となる。そこで、アドレス付加部２０７は、図３（ｂ）に示すように、スタート符号５０１とエンド符号５０３との間にアドレスデータ５０４と画像データ５０２ｂとを出力する。例えば、図３（ｃ）は、画素部２０１の行をランダムに選択して画像データを読み出す場合に、アドレスデータ５０４として行位置データ５０５を付加する場合の出力データ例を示している。これにより、読み出された画像データが１行目の画像データなのかＮ行目の画像データなのかを判別することができ、電子カメラ１０１の制御部１０７や画像処理部１０６は、画像バッファ１０５に取り込まれた各行の画像データを並べ替えて撮像素子１０４の画素部２０１と同じ画素配置の撮影画像を生成することができる。

［撮影時の処理］
次に、本実施形態に係る電子カメラ１０１における撮影時の処理について図４のフローチャートを用いて説明する。尚、図４のフローチャートは制御部１０７のプログラムに従って実行される処理で、操作部１１０のレリーズボタン１１０ｂが押下された時の処理である。そして、制御部１０７は、レリーズボタン１１０ｂの押下を検出すると、撮像素子１０４の読み出し制御部２０５に画像データの読み出し開始信号を出力する。

（ステップＳ１０１）読み出し制御部２０５は、乱数発生部２０６に乱数を発生させる。

（ステップＳ１０２）読み出し制御部２０５は、乱数発生部２０６が発生した乱数に対応する画素部２０１の読み出し位置（行位置、画素位置或いはブロック位置など）を選択する。

（ステップＳ１０３）走査回路２０２は、読み出し制御部２０５が選択する読み出し位置の画素から読み出し回路２０３に信号を読み出し、さらにＡ／Ｄ変換部２０４で画像データに変換する。

（ステップＳ１０４）アドレス付加部２０７は、Ａ／Ｄ変換部２０４が変換した画像データに対応して読み出し制御部２０５が出力するアドレスデータを付加して画像バッファ１０５に出力する。

（ステップＳ１０５）読み出し制御部２０５は、画素部２０１の全ての行または画素から信号を読み出したか否かを判別する。全ての読み出しを終了した場合はステップＳ１０６に進み、全ての読み出しを終了していない場合はステップＳ１０１に戻って同様の処理を繰り返し実行する。

（ステップＳ１０６）制御部１０７は、画像処理部１０６に指令して、画像バッファ１０５に取り込まれたアドレスデータ付の画像データをアドレスデータが示す位置に並べ替えて撮像素子１０４の画素部２０１と同じ画素配置の１枚の撮影画像を合成する。尚、合成された画像は画像バッファ１０５に保持されている。

（ステップＳ１０７）制御部１０７は、画像バッファ１０５に保持されている画像処理部１０６が合成後の画像データをメモリカードＩＦ１１１を介して接続されているメモリカード１１１ａに保存する。尚、実際には、合成後の画像データに対して、ホワイトバランス処理，色補間処理，ガンマ補正処理，彩度強調処理，輪郭輪郭強調処理、或いはＪＰＥＧなどの画像圧縮処理など、通常の電子カメラと同じ処理を行って予め決められた所定のファイル名を付加してメモリカード１１１ａに保存する。

ここで、ステップＳ１０６の合成処理を行わずに、画像バッファ１０５に保持されている１画面分のアドレスデータ付の画像データを１つのファイルとしてメモリカード１１１ａに保存するようにしてもよい。この場合は、パソコンにステップＳ１０５と同様の合成処理を行うアプリケーションソフトウエアをインストールしておき、電子カメラ１０１で撮影後にメモリカード１１１ａをパソコンに接続して、合成処理を行うアプリケーションソフトウエアを立ち上げて画像合成処理を行う。これにより、電子カメラ１０１は撮影時に合成処理を行う必要がなくなり、処理負荷を低減することができる。

［ランダムに行を選択して画像データを読み出す場合の例］
次に、撮像素子１０４の画素部２０１からランダムに行を選択して読み出す場合の例について説明する。通常の撮像素子では、図５（ａ）に示すように、画素部２０１の１行目から順番に画像データを読み出す。ここで、ＶＤ（垂直同期信号）は１画面毎に出力される同期信号で、ＨＤ（水平同期信号）は行毎に出力されるタイミング信号である。図５（ａ）の場合は、ＨＤに同期して１行目、２行目、３行目・・・のように行順に最後の３０００行目までが読み出される。尚、図５（ａ）の例では画素部２０１は３０００行あるものとする。これに対して、本実施形態に係る電子カメラ１０１の撮像素子１０４では、図５（ｂ）に示すように、乱数発生部２０６が発生した乱数に対応する行をランダムに選択して画像データを読み出す。ここで、ＶＤおよびＨＤは図５（ａ）と同じである。例えば図５（ｂ）の場合は、ＨＤに同期して４行目、１０１０行目、５０１行目・・・のようにランダムに選択された行順に画像データが全ての行から読み出される。尚、図５（ｂ）の場合も図５（ａ）と同様に画素部２０１は３０００行あるものとする。そして、乱数発生部２０６は、３０００行全ての行に対応する行番号を発生するまで乱数の発生を継続し、発生した乱数が重複する行番号に対応する場合は無視して次の乱数を発生する。尚、乱数発生部２０６は単純に乱数を発生するだけにして、読み出し制御部２０５側で重複する乱数を無視するようにしても構わない。図５（ｂ）の例では、４行目から読み出しが開始され、１０１０行目、５０１行目・・・９０１行目、１５０１行目、７０１行目、１０行目で３０００行分全ての行からの画像データの読み出しを終了する。尚、乱数発生部２０６は、ＨＤのタイミングよりも高速に乱数発生処理を行うので、行番号が重複して再び乱数を発生する処理を行っても、ＨＤのタイミングからずれることはない。

ここで、横筋ノイズについて説明する。図５（ａ）のように行順に画像データを読み出す場合、Ａ／Ｄ変換部２０４などの電源変動により、図６の画像３０１の示すような横筋ノイズ３０１ａが画像に現れる。通常、横筋ノイズ３０１ａは点線円３５１に描いたように複数のラインに固まって出現するので目立ち易くなる。例えば図５（ａ）の場合は、複数ラインにわたる点線楕円で示したノイズが発生している１行目から３行目や２９９７行目から２９９９行目に横筋ノイズが載ってしまう。

これに対して、本実施形態に係る電子カメラ１０１は、図５（ｂ）で説明したようにランダムに選択した行から画像データを読み出すので、図５（ａ）と同じようにノイズが発生した場合でも、ノイズは４行目、１０１０行目、５０１行目と、９０１行目、１５０１行目、７０１行目とに分散される。これにより、図６の画像３０２に示すように、横筋ノイズ３０２ａは点線円３５２に描いたように１ラインのみとなり目立ちにくくなる。これは、例えば３０００行の中の１行に対応し、例えば表示部１０９に表示したり、印画紙にプリントする時の縦方向の長さを９０ｍｍとすると、１行の幅は０．０３ｍｍに過ぎない。さらに、ＪＰＥＧ画像圧縮処理などでは、ブロック化して不可逆性の圧縮処理が行われるので、より一層目立ちにくくなる。尚、図６の例では、本実施形態に係る電子カメラ１０１の効果がわかり易いように、横筋ノイズ３０１ａおよび横筋ノイズ３０２ａは誇張して描いてある。

［ランダムにブロックを選択して画像データを読み出す場合の例］
次に、撮影画像を複数のブロックに分割し、ブロック位置をランダムに選択してブロック毎に画像データを読み出す場合の例について説明する。尚、この場合も電子カメラ１０１および撮像素子１０４の基本的な構成は図１および図２と同じであるが、各部の動作が少し異なる。

図７は、撮影画像４０１を９つのブロックに分割して読み出す場合の例を描いてある。尚、図７では説明がわかり易いようにブロック数は９つにしてあるが、さらに多くのブロック数に分割しても構わない。図７の例では、乱数発生部２０６は、３，９，５，７，２，８，６，１，４の順番に乱数を発生している。ここで、乱数発生部２０６は、重複する乱数やブロック番号に割り当てられていない数字（例えば０）が発生された場合は無視して次の乱数を発生する動作を繰り返し行い、全ブロックに対応する１から９までの９つの乱数を発生するものとする。

そして、読み出し制御部２０５は、乱数発生部２０６が発生した乱数に対応する画素部２０１のブロック位置を選択する。走査回路２０２は、読み出し制御部２０５が選択するブロックの各画素から読み出し回路２０３に信号を読み出し、さらにＡ／Ｄ変換部２０４で画像データに変換する。図７の例では、最初にブロック（３）から読み出された画像データにアドレスデータ（３）が付加される。同様に、２番目にブロック（９）、３番目にブロック（５）、４番目にブロック（７）、、、最後にブロック（４）の順に各ブロックから読み出されたそれぞれの画像データにアドレスデータ（９）、（５）、（７）、、、（４）がそれぞれ付加される。

ここでは、走査回路２０２は、ブロック内の行順に各画素から画像データを読み出すものとするが、先の実施形態と同様に、ブロック内の行順をランダムに選択するようにしても構わない。これにより、横筋ノイズは更に分散されるのでより一層目立ちにくくすることができる。

そして、アドレス付加部２０７は、Ａ／Ｄ変換部２０４が変換したブロック内の画像データに読み出し制御部２０５が選択したブロック位置を示すデータ（ブロック番号など）をアドレスデータとして付加し、画像バッファ１０５に出力する。図３（ｄ）は、画素部２０１のブロック位置をランダムに選択して画像データを読み出す場合に、図３（ｂ）のアドレスデータ５０４としてブロック位置データ５０６を画像データ５０２ｃに付加する場合の出力データ例を示している。これにより、読み出された画像データ５０２ｃがブロック（１）からブロック（９）のどのブロックの画像データなのかを判別することができ、制御部１０７または画像処理部１０６は、画像バッファ１０５に取り込まれた各ブロックの画像データを並べ替えて撮像素子１０４の画素部２０１と同じ画素配置の撮影画像を生成することができる。尚、先に説明したように、ブロック内を行単位で読み出す場合は、図３（ｄ）のフォーマットの画像データがブロック内の行数分だけ出力される。ここで、行順に出力する場合、制御部１０７や画像処理部１０６は、画像バッファ１０５に取り込まれた１つのブロック内の各行の画像データを順番に並べ替ることにより撮影画像を生成できるが、ブロック内の行をランダムに選択する場合は、ブロック内のどの行の画像データであるかを判別できない。そこで、読み出し制御部２０５は、読み出される画像データ５０２ｃのブロック位置データ５０６と行位置データ５０５ａとをアドレス付加部２０７に出力し、アドレス付加部２０７は、図３（ｅ）に示すように、画像データ５０２ｃにブロック位置データ５０６と、行位置データ５０５ａとを付加する。これにより、制御部１０７や画像処理部１０６は、画像バッファ１０５に取り込まれたブロック内の各行の画像データを適正な位置に並べ替ることができる。

尚、読み出し制御部２０５は、画素部２０１の全てのブロックから画像データの読み出しが終了するまで同様の処理を繰り返し実行する。そして、制御部１０７は、画像処理部１０６に指令して、画像バッファ１０５に取り込まれたブロック位置データ付の画像データをブロック位置データが示す位置に並べ替えて各ブロック内の画像および１枚の撮影画像を合成する。

ここで、ランダムにブロックを選択して画像データを読み出す場合の効果について図８を用いて説明する。尚、図８において、図６と同符号のものは同じものを示す。先に図６の画像３０１で説明したように、点線円３５１のように複数ラインからなる横筋ノイズ３０１ａが画像に現れる。これに対して、ランダムにブロックを選択して画像データを読み出す場合は、図８の画像３０３のように横筋ノイズの長さが短くなり、且つ分散される。尚、画像３０３の場合は、９つのブロックであるが、より多くのブロックに分割するほど横筋ノイズの長さがより短くなり、横筋ノイズが目立たなくなる。

また、画像３０３の例は、ブロック内から行順に画像データを読み出した場合の様子を示しているが、先に述べたように、ブロック内の行をランダムに選択して画像データを読み出す場合は、画像３０４に示すように、図６の画像３０２と同様に横筋ノイズが細くなり、より一層目立ちにくくなる。更にブロックの大きさを細かく分割することにより、画像３０５に示すように、ランダムノイズと同程度まで分散することができる。尚、図８の各図は、説明がわかり易いように誇張して描いてあるのが、実際には画素の大きさが非常に小さいので、横筋ノイズであることは殆ど認識できない。

このようにして、撮影画像を複数のブロックに分割して、画像データを読み出すブロックをランダムに選択することにより、撮影画像に出現する横筋ノイズを目立たなくすることができる。

［連写の例］
次に、連写で撮影した複数枚の画像に対して上述のブロック分割方式を適用する例について説明する。尚、この場合の電子カメラ１０１および撮像素子１０４の基本的な構成は図１および図２と同じであるが、各部の動作が少し異なる。

先の図７の例では、１枚の撮影画像を複数のブロックに分割し、ブロック位置をランダムに選択してブロック毎に画像データを読み出すようにしたが、連写の場合は撮影した複数枚の画像のそれぞれから異なる位置のブロックをランダムに選択して画像データを読み出す。尚、本実施形態では、各画像から１つのブロックを選択するようにしたが、複数のブロックを選択するようにしてもよい。

図９の例において、時間ｔの流れに従って画像４０１ａ（１枚目）から画像４０１ｉ（９枚目）までの９枚の画像が連写される。尚、図９ではブロック数は９つであるが、さらに多くのブロック数に分割しても構わない。図９において、乱数発生部２０６は、図７の場合と同様に３，９，５，７，２，８，６，１，４の順番に乱数を発生している。ここで、乱数発生部２０６は、重複する乱数やブロック番号に割り当てられていない数字（例えば０）が発生された場合は無視して次の乱数を発生する動作を繰り返し行い、全ブロックに対応する１から９までの９つの乱数を発生するものとする。

そして、読み出し制御部２０５は、１枚目の画像４０１ａを撮影する時に、乱数発生部２０６が発生した乱数に対応する画素部２０１のブロック（３）を選択する。走査回路２０２は、読み出し制御部２０５が選択するブロック（３）の各画素から読み出し回路２０３に信号を読み出す。そして、Ａ／Ｄ変換部２０４で画像データに変換し、アドレス付加部２０７でアドレスデータが付加されて画像バッファ１０５に出力される。尚、アドレスデータの付加については図７の例と同じなので説明を省略する。次に、読み出し制御部２０５は、２枚目の画像４０１ｂを撮影する時に、乱数発生部２０６が発生した乱数に対応する画素部２０１のブロック（９）を選択する。そして、走査回路２０２は、読み出し制御部２０５が選択するブロック（９）の各画素から読み出し回路２０３に信号を読み出す。さらに、Ａ／Ｄ変換部２０４で画像データに変換し、アドレス付加部２０７でアドレスデータが付加されて画像バッファ１０５に出力される。以降同様に、３枚目の画像４０１ｃを撮影する時はブロック（５）を選択し、４枚目の画像４０１ｄを撮影する時はブロック（７）を選択して各画像の各ブロックから読み出されたブロック位置を示すアドレスデータが付加された画像データが画像バッファ１０５に取り込まれる。次の５枚目の画像４０１ｅから９枚目の画像４０１ｉについても同様に、異なるブロック位置の画像データが読み出される。

このようにして、画像バッファ１０５に読み出された異なるブロック位置の９つの画像データは、図７の例と同様に１枚の撮影画像に合成される。この場合も、図８で説明したような効果が得られるが、撮影される画像自体が異なるので、横筋ノイズはさらに分散されて目立たなくなる。尚、この例の場合は、連写中に動きが少ない被写体を撮影する場合に適している。

［カラー画像の例］
上記の各例ではカラー画像について特に言及しなかったが、ここでは、撮像素子１０４がベイヤー配列のカラー画像である場合の例について説明する。図１０（ａ）は一般的なベイヤー配列の撮像素子１０４で撮影される画像６０１の画素配列を示した図である。画像６０１は、奇数行にはＲ画素とＧｒ画素、偶数行にはＢ画素とＧｂ画素がそれぞれ水平方向に交互に配置され、さらに各行が垂直方向に交互に配置されている。ここで、Ｒ画素は赤色成分の画像データを取得する画素、Ｂ画素は青色成分の画像データを取得する画素、Ｇｒ画素およびＧｂ画素は緑色成分の画像データを取得する画素である。尚、ＧｒのｒはＲ画素の行のＧ画素を示し、ＧｂのｂはＢ画素の行のＧ画素を示している。

ベイヤー配列の撮像素子１０４の画素部２０１から読み出し回路２０３に読み出され、Ａ／Ｄ変換部２０４でＡ／Ｄ変換された画像データは、アドレス付加部２０７でアドレスデータが付加される。図１１（ａ）は、ランダムに行を選択してカラー画像を読み出す場合に、アドレス付加部２０７で画像データにアドレスデータを付加するデータフォーマットの例である。図１１（ａ）の例では、乱数発生部２０６は１，８，４，７・・・の順に乱数を発生し、それぞれの乱数値に対応する行から画像データを読み出す。例えば図１１（ａ）の場合、同期用のスタート符号５０１とエンド符号５０３との間に乱数１に対応する１行目を示す行位置データ６０１と１行目の画像データ６０２とが出力される。

ここで、画像データ６０２は奇数行なので、Ｇｒ，Ｒ，Ｇｒ，Ｒ，Ｇｒ・・・の画素順の画像データが出力される。次に、乱数８に対応する８行目を示す行位置データ６０１と８行目の画像データ６０２とが出力される。ここで、画像データ６０２ａは偶数行なので、Ｂ，Ｇｂ，Ｂ，Ｇｂ，Ｂ・・・の画素順の画像データが出力される。同様に、次の乱数４に対応する４行目の画像データ６０２ｂは、Ｂ，Ｇｂ，Ｂ，Ｇｂ，Ｂ・・・の画素順の画像データが出力され、その次の乱数７に対応する７行目の画像データ６０２ｃは、Ｇｒ，Ｒ，Ｇｒ，Ｒ，Ｇｒ・・・の画素順の画像データが出力される。

このようにして、読み出された画像データがどの行の画像データなのかを判別することができ、電子カメラ１０１の制御部１０７や画像処理部１０６は、画像バッファ１０５に取り込まれた各行の画像データを並べ替えて撮像素子１０４の画素部２０１と同じ画素配置の撮影画像を生成することができる。

ここで、図１０（ａ）の画像６０１のようなベイヤー配列の各画素から読み出された生の画像データはＲａｗデータと呼ばれており、各画素はＲＧＢの何れかの色成分のデータしか持たない。そこで、各画素にＲＧＢ３色の色成分データが得られるように色補間処理が行われる。一般的な色補間処理は、周辺画素の画像データを用いて補間処理を行い、図１０（ｂ）の画像６０２に示すように、各画素にＲＧＢ３色の色成分データが生成される。従って、ベイヤー配列のカラー画像の場合は、例えば図１０（ａ）に示した画像６０１の３行目に横筋ノイズが有ったとしても、隣接する行（この場合は２行目または１行目）に横筋ノイズが無い場合は、色補間処理で生成される３行目のＲ画素位置（例えば画素Ｐ（３，４）のＲ画素位置）のＢ成分とＧｂ成分には横筋ノイズが含まれないので、カラー画像として見た場合、画素Ｐ（３，４）における横筋ノイズの影響はモノクロ画像の場合に比べて軽減される。

［カラー画像の変形例］
図１１（ａ）では、行別にランダムに読み出すようにしたので、同じ行にある異なる色成分の画素にも同じ横筋ノイズが含まれていたが、本変形例ではランダムに行を選択し、さらに色別に複数回に分けて読み出す。

図１１（ｂ）は、ランダムに選択した行から色毎に画像データを読み出す場合に、アドレス付加部２０７が画像データにアドレスデータを付加するデータフォーマットの例を示している。図１１（ｂ）の例では、乱数発生部２０６は１，８，４・・・の順に乱数を発生し、それぞれの乱数値に対応する行から色別に２回に分けて画像データを読み出す。図１１（ｂ）において、同期用のスタート符号５０１とエンド符号５０３との間に乱数１に対応する１行目と色成分（Ｇｒ）とを示す情報が含まれる行位置データ６０１ｄと画像データ６０２ｄとが出力される。この場合、画像データ６０２ｄは、Ｇｒ，Ｇｒ，Ｇｒ・・・の奇数列のＧｒ成分の画素の画像データが出力される。続いて、同じ１行目と色成分（Ｒ）とを示す情報が含まれる行位置データ６０１ｅと画像データ６０２ｅとが出力される。この場合、画像データ６０２ｅは、Ｒ，Ｒ，Ｒ・・・の偶数列のＲ成分の画素の画像データが出力される。

同様に、乱数８に対応する８行目と色成分（Ｂ）とを示す情報が含まれる行位置データ６０１ｆと画像データ６０２ｆとが出力される。この場合、画像データ６０２ｆは、Ｂ，Ｂ，Ｂ・・・の奇数列のＢ成分の画素の画像データが出力される。続いて、同じ８行目と色成分（Ｇｂ）とを示す情報が含まれる行位置データ６０１ｇと画像データ６０２ｇとが出力される。この場合、画像データ６０２ｇは、Ｇｂ，Ｇｂ，Ｇｂ・・・の偶数列のＧｂ成分の画素の画像データが出力される。

これにより、読み出された画像データがどの行のどの色成分の画像データであるかを判別でき、電子カメラ１０１の制御部１０７や画像処理部１０６は、画像バッファ１０５に取り込まれた各行の画像データを並べ替えて撮像素子１０４の画素部２０１と同じ画素配置の撮影画像を生成することができる。

このように、本変形例では、図１０（ａ）の画像６０１に示すように、３行目のＲ画素に横筋ノイズが有ったとしても、同じ行のＧｒ画素や隣接する行（この場合は２行目または１行目）のＢ画素やＧｂ画素に横筋ノイズが含まれない場合は、図１０（ｂ）の画像６０２を生成する時の色補間処理で生成された３行目のＲ画素位置（例えば画素Ｐ（３，４）のＲ画素位置）のＲ成分以外（Ｂ成分とＧｂ成分とＧｒ成分）データには横筋ノイズが含まれないので、カラー画像として見た場合、画素Ｐ（３，４）における横筋ノイズの影響は先の例より更に軽減される。

尚、上述のカラー画像の例では、行をランダムに選択する場合を示したが、先に説明したブロック分割方式をカラー画像に適用しても構わない。この場合は、ブロック毎に行をランダムに選択するだけでもよいし、ランダムに選択した行に含まれる色成分毎に複数回に分けて画像データを読み出すようにしてもよい。

ここで、本実施形態に係る電子カメラ１０１のノイズ軽減効果について説明する。図１２は、遮光して撮影されたベイヤー配列のカラー画像を１８個のブロックに分割してランダムに読み出した場合のノイズの大きさと、従来通り通常読み出しを行った場合のノイズの大きさとをグラフ化したシミュレーション結果である。図１２（ａ）は、通常読み出しの場合を示し、図１２（ｂ）は擬似ランダム読み出しの場合を示している。尚、図１２（ａ）および図１２（ｂ）において、縦軸は画素の出力値（ＬＳＢ）を示し、横軸は垂直アドレス（行位置）を示している。そして、各グラフの左側が画像上部、右側が画像下部にそれぞれ対応する。

図１２（ａ）に示した通常読み出しの場合よりも、図１２（ｂ）に示したランダム読み出しの場合の方が出力値の変動幅が小さくなっているのがわかる。つまり、撮影画像における横筋ノイズが軽減されている。特にカラー画像の場合は、横筋ノイズが分散されて見えにくくなるだけではなく、先に説明したようにベイヤー配列の色補間処理やＪＰＥＧなどによる画像圧縮処理によって、ランダム読み出しにより分散されたノイズがさらに軽減されるという効果もある。

このように、本実施形態に係る電子カメラ１０１は、撮像素子１０４から画像データをランダムに読み出すことによって撮影画像の横筋ノイズを見えにくくすることができる。

以上、本発明に係る撮像装置について、各実施形態で例を挙げて説明してきたが、その精神またはその主要な特徴から逸脱することなく他の多様な形で実施することができる。そのため、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明は、特許請求の範囲によって示されるものであって、本発明は明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内である。

１０１・・・電子カメラ；１０２・・・光学系；１０３・・・メカニカルシャッタ；１０４・・・撮像素子；１０５・・・画像バッファ；１０６・・・画像処理部；１０７・・・制御部；１０８・・・メモリ；１０９・・・表示部；１１０・・・操作部；１１０ａ・・・撮影モード選択ダイヤル；１１１ｂ・・・レリーズボタン；１１２・・・メモリカードＩＦ；１１２ａ・・・メモリカード；２０１・・・画素部；２０２・・・走査回路；２０３・・・読み出し回路；２０４・・・Ａ／Ｄ変換部；２０５・・・読み出し制御部；２０６・・・乱数発生部；２０７・・・アドレス付加部

Claims (6)

1. 第１方向と、前記第１方向とは異なる第２方向と、に配置された複数の画素を含む画素ブロックを複数有する画素部と、
   複数の前記画素ブロックのうち、１つの画素ブロックを指定するために用いる乱数を発生する乱数発生部と、
   前記乱数発生部が発生した乱数により指定された前記画素ブロックで生成された画像データを読み出す読出制御部と、
   前記読出制御部により指定された前記画素ブロックの位置を示すアドレスデータを、前記読出制御部により指定された前記画素ブロックから読み出された画像データに付加するアドレス付加部と
   を備える撮像装置。
2. 前記画素ブロックは、前記第１方向及び前記第２方向に配置されている請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記読出制御部は、前記乱数発生部が発生した乱数により指定された前記画素ブロック毎に前記画像データを読み出す請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記読出制御部は、前記画素ブロックに含まれる画素の読み出す順番をランダムに選択する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の撮像装置。
5. 前記読出制御部は、連写撮影を行う毎に、前記乱数発生部が発生した乱数により指定された前記画素ブロックから前記画像データを読み出す請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の撮像装置。
6. 前記画素部は、分光特性の異なるフィルタからの光を受光する画素が交互に配置され、
   前記読出制御部は、前記画素ブロックで生成された前記画像データを読み出す場合、同一の分光特性のフィルタからの光を受光する画素毎に複数回に分けて読み出す請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の撮像装置。

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