JP5921092B2 - 撮像装置、その制御方法、および制御プログラム - Google Patents

Description

本発明はＣＣＤおよびＣＭＯＳイメージセンサ等の撮像素子を有する撮像装置に関し、特に、撮像素子の駆動方法に関する。

一般に、デジタルカメラ等の撮像装置おいては、ＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像素子が用いられており、固体撮像素子で撮像された静止画像又は動画像を記録・再生している。例えば、ＣＭＯＳイメージセンサが用いられた撮像装置においては、撮影の際、ＣＭＯＳイメージセンサのフォトダイオードに光学像に応じて発生した電荷を読み出し回路で信号電圧に変換した後、当該電圧信号を増幅して出力端子から出力している。

このような撮像装置においては、撮像素子で光学像を電気信号に変換する過程において画像の画質劣化の原因となる様々なノイズが発生する。代表的なノイズとして、画素毎の製造バラツキに起因して発生する画素欠陥によるノイズ、そして、読み出し回路を構成するアンプなどの部品の製造バラツキに起因する固定パターンノイズなどが挙げられる。

さらに、画素および読み出し回路のリセットノイズ、画素領域において発生する暗電流などの撮像動作を行う度に変動するランダムノイズも、代表的なノイズとして知られている。

上述のようなノイズを、撮像素子の内部で除去する手法として、次の『Ｓ−Ｎ動作』が知られている（例えば、特許文献１参照）。

『Ｓ−Ｎ動作』においては、画素内のフォトダイオードをリセットした後に、撮像素子の露光を行って、フォトダイオードで光電変換及び電荷の蓄積が行われる。そして、撮像素子の露光が終了するタイミングに合わせて、フォトダイオードを除いて、画素内のフォトダイオード後段の回路（以下後段回路という）および読み出し回路をリセットする。

リセットが完了すると、フォトダイオードに蓄積された電荷を後段回路に出力していない状態で、リセットの際の画素信号をノイズ成分として読み出し回路に備えられた第１のラインメモリに転送して、当該ノイズ成分を第１のラインメモリに保持する（以下、ノイズ信号を『Ｎ信号』と呼び、Ｎ信号の転送動作を『Ｎ転送』と呼ぶ）。

続いて、フォトダイオードに蓄積された電荷を後段回路に出力する。この際、画素信号は光信号として読み出し回路に備えられた第２のラインメモリに転送され、当該光信号を第２のラインメモリに保持する（以下、光信号を『Ｓ信号』と呼び、Ｓ信号の転送を『Ｓ転送』と呼ぶ。）
Ｓ転送が終了した後、第２のラインメモリに保持されたＳ信号と第１のラインメモリに保持されたＮ信号とは、順次最後段の差動アンプに送られる。最後に、差動アンプでＳ信号とＮ信号との差分を求めて、当該差分が画像信号として撮像素子の出力端子から後段の画像処理回路に出力される。

以上の動作のうち、Ｎ転送、Ｓ転送、及び差動アンプにおける差分算出（差分動作）が前述の『Ｓ−Ｎ動作』と呼ばれる。

上述の『Ｓ−Ｎ動作』を行うことによって、画素および読み出し回路毎に異なるノイズ成分を、撮像動作の都度適切に除去して、良好な画質の画像信号を得ることが可能となる。

特開２００４−１３４７５２号公報

しかしながら、上述のＳ−Ｎ動作を行うことによって、新たなノイズ成分が生成されて、画質を劣化させてしまう場合がある。いま、Ｎ転送が開始されて、Ｓ転送が終了するタイミングまで撮像素子の電源および接地レベル（ＧＮＤレベル）が安定していれば、Ｓ−Ｎ動作を行うことによってノイズ成分を過不足なく除去することができる。

ところが、Ｎ転送とＳ転送との各々のタイミングにおいて撮像素子の電源又はＧＮＤレベルが変動した場合には、Ｎ転送時とＳ転送時とにおいて基準電圧が異なってしまう。この結果、Ｎ信号およびＳ信号の各々の基準電圧の変動分がオフセット誤差として現われる。

この状態でＳ−Ｎ動作を行うと、Ｎ信号に重畳されたオフセットとＳ信号に重畳されたオフセットとの差分が、新たなノイズとなって画像信号に現れて、画質が劣化してしまう。

一般に、『Ｓ−Ｎ動作』は同一の画素行に配された画素群の信号に対して、同一のタイミングで行われるので、上記のようなオフセットの差分に起因するノイズは画像中に横縞状のパターンノイズとなって現れる。

従って、本発明の目的は、撮像素子の電源又はＧＮＤレベルの変動に起因する画質劣化を抑制することのできる撮像装置、その制御方法、および制御プログラムを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明による撮像装置は、複数の単位画素が２次元マトリックス状に配列され、前記単位画素から行単位で光信号及びノイズ信号を読み出す読み出し手段と、前記光信号と前記ノイズ信号との差分を画像信号として出力する差分信号出力手段とを備えた撮像素子と、前記読み出し手段による前記光信号と前記ノイズ信号の少なくともいずれか一方の読み出しタイミングが互いに異なる複数の駆動パターンを記憶するメモリ手段と、前記撮像素子の電源電圧を変動させるノイズ源が電気的に駆動されているか否かを判定し、前記ノイズ源が電気的に駆動されていると判定した場合に、前記メモリ手段から前記ノイズ源に対応した駆動パターンを選択し、選択した駆動パターンで前記撮像素子の読み出し制御を行う制御手段とを有することを特徴とする。

本発明による制御方法は、複数の単位画素が２次元マトリックス状に配列され、前記単位画素から行単位で光信号及びノイズ信号を読み出す読み出し手段と、前記光信号と前記ノイズ信号との差分を画像信号として出力する差分信号出力手段とを備えた撮像素子と、前記読み出し手段による前記光信号と前記ノイズ信号の少なくともいずれか一方の読み出しタイミングが互いに異なる複数の駆動パターンを記憶するメモリ手段とを有する撮像装置を制御するための制御方法であって、前記撮像素子の電源電圧を変動させるノイズ源が電気的に駆動されているか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップにおいて前記ノイズ源が電気的に駆動されていると判定された場合に、前記メモリ手段から前記ノイズ源に対応した駆動パターンを選択する選択ステップと、前記選択ステップにおいて選択された駆動パターンで前記撮像素子の読み出し制御を行う制御ステップとを有することを特徴とする。

本発明による制御プログラムは、複数の単位画素が２次元マトリックス状に配列され、前記単位画素から行単位で光信号及びノイズ信号を読み出す読み出し手段と、前記光信号と前記ノイズ信号との差分を画像信号として出力する差分信号出力手段とを備えた撮像素子と、前記読み出し手段による前記光信号と前記ノイズ信号の少なくともいずれか一方の読み出しタイミングが互いに異なる複数の駆動パターンを記憶するメモリ手段とを有する撮像装置を制御するための制御プログラムであって、前記撮像装置が備えるコンピュータに、前記撮像素子の電源電圧を変動させるノイズ源が電気的に駆動されているか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップにおいて前記ノイズ源が電気的に駆動されていると判定された場合に、前記メモリ手段から前記ノイズ源に対応した駆動パターンを選択する選択ステップと、前記選択ステップにおいて選択された駆動パターンで前記撮像素子の読み出し制御を行う制御ステップとを実行させることを特徴とする。

本発明によれば、撮像素子の電源およびＧＮＤレベルの変動による画質劣化を抑制することができるという効果がある。

本発明の実施の形態による撮像装置の一例の構成を示すブロック図である。 図１に示す固体撮像素子の等価回路を示す図である。 図２に示す固体撮像素子における信号読み出し動作を説明するための駆動パターンの第１の例を示す図である。 図２に示す固体撮像素子における信号読み出し動作を説明するための駆動パターンの第２の例を示す図である。 図２に示す固体撮像素子における信号読み出し動作を説明するための駆動パターンの第３の例を示す図である。 図２に示す固体撮像素子における信号読み出し動作を説明するための駆動パターンの第４の例を示す図である。 光信号（Ｓ信号）およびノイズ信号（Ｎ信号）の信号レベルを確定するタイミングの決定の一例を説明するための図である。 光信号（Ｓ信号）およびノイズ信号（Ｎ信号）の信号レベルを確定するタイミングの決定の他の例を説明するための図である。 図２に示す固体撮像素子を駆動する駆動パターンとノイズ源である各種機器との関係の一例を説明するための図である。 図９に関連して説明した横縞ノイズの周期を求める手法の一例を説明するための図である。 図１に示す撮像装置における駆動パターンの選択の一例を説明するためのフローチャートである（その１）。 図１に示す撮像装置における駆動パターンの選択の一例を説明するためのフローチャートである（その２）。 本発明の第１の実施形態において駆動パターン毎のシェーディング補正データの例を示す図である。 本発明の第１の実施形態において読み出し行毎の補正を示す図である。 本発明の第１の実施形態において固体撮像素子の撮像領域および遮光領域の配置の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態において遮光画素領域について読み出しを行う際の駆動パターンの選択の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態による撮像装置における駆動パターンの選択の一例を説明するためのフローチャートである（その１）。 本発明の第２の実施形態による撮像装置における駆動パターンの選択の一例を説明するためのフローチャートである（その２）。

以下、本発明の実施の形態による撮像装置の一例について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態による撮像装置の一例の構成を示すブロック図である。

図１に示した撮像装置は固体撮像素子３０３を有している。レンズ３０１は被写体の光学像を固体撮像素子３０３に結像させる。絞り３０２はレンズ３０１を通過した光の光量を変化させる。固体撮像素子３０３は光学像を光電変換によって電気信号（画像信号）に変換して出力する。

固体撮像素子３０３から出力された画像信号（撮像信号ともいう）は撮像信号処理回路３０４に供給される。撮像信号処理回路３０４は画像信号を増幅するゲイン可変アンプ部とそのゲイン値を補正するためのゲイン補正回路部を有している。撮像信号処理回路３０４から出力された画像信号は、アナログーデジタル（Ａ／Ｄ）変換部３０５によってＡ／Ｄ変換されて、画像データとして信号処理部３０６に供給される。

信号処理部３０６はＡ／Ｄ変換部３０５から出力された画像データに対して各種の補正を行うとともに、必要に応じてデータ圧縮を行う。なお、固体撮像素子３０３、撮像信号処理回路３０４、Ａ／Ｄ変換部３０５、および信号処理部３０６に対してタイミング発生部３１３から各種のタイミングパルスが供給される。

全体制御・演算部３１２は各種の演算を行うとともに、撮像装置の制御を行う。メモリ部３０７（メモリ手段）には画像データが一時的に記憶される。外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）部３１０は、例えば、外部コンピュータなどの外部機器３１１と通信を行う。なお、外部Ｉ／Ｆ３１０は、無線ユニット３１８を介して画像データを送信する等の外部機器３１１との通信を無線で行うこともできる。

記録媒体制御インターフェース（Ｉ／Ｆ）部３０８には、記録媒体３０９を着脱可能である。記録媒体３０９が記録媒体制御Ｉ／Ｆ３０８に装着されている場合、記録媒体制御Ｉ／Ｆ３０８によって記録媒体３０９に対して画像データの記録及び読み出しが行われる。なお、記録媒体３０９は、例えば、半導体メモリで構成されている。

ストロボ部３１４は、ＡＦ（オートフォーカス）補助光の投光およびフラッシュ調光を行う。電源回路３１５は、電池などから供給された電圧を所望の電圧に変換するＤＣ／ＤＣ回路を有し、撮像装置で必要な電圧を必要な期間だけ、記録媒体３０９を含む各部に供給する。なお、レンズ３０１の鏡筒は、全体制御・演算部３１２の制御下でモータ３１６によって駆動され、絞り３０２はモータ３１７によって駆動される。

図１に示す撮像装置では、上述したように、ストロボ等の機器、電圧変換を行うためのＤＣ／ＤＣ回路、レンズの鏡筒および絞り等を駆動するためのモータ、そして、ＰＣ等の外部機器と通信を行うための通信ユニット等が備えられている。つまり、撮像装置は、その内部又は近傍に撮像素子の電源電圧を変動させるノイズ源となり得る要素を多数有している。そして、これらのノイズ源が撮像素子の信号読み出し中に動作すると、その電源変動および電磁波などによって撮像素子に供給される電源電圧が不安定になる。

これらのノイズ源は、各々の機器および部品毎に特定の周波数の電磁波を発生するため、撮像素子の電源電圧が周期的に変動して、ノイズは周期的な横縞状として画像に現われる。

さらに、ノイズ源毎に異なる周期で撮像素子の電源電圧が変動するので、撮像素子の信号読み出しの際に、いずれの機器が動作しているかに応じて画像に現れる横縞状ノイズの周期が異なる。

なお、図１に示す機器および部品以外にも、動作によって撮像装置の電源および撮像素子周辺の磁場を変動させうる機器および部品はノイズ源となると考えられる。

図２は、図１に示す固体撮像素子３０３の等価回路を示す図である。

図２を参照して、固体撮像素子３０３を構成する各回路素子は、半導体集積回路製造技術によって、例えば、単結晶シリコンのような１つの半導体基板上に形成される。ここでは、画素アレイの行数及び列数は、ｎ行×ｍ列（ｎおよびｍの各々は２以上の整数である）であるとする。なお、図示の例では、ｎ＝ｍ＝３の３行×３列の画素アレイが示されているが、画素アレイの行数および列数は、図示の例に限定されない。

固体撮像素子は、２次元マトリックス状に配列された複数の単位画素４００を有しており、これら単位画素４００によって画素部が構成される。単位画素４００はフォトダイオードＰＤを有しており、フォトダイオードＰＤは、光を受けて電気信号である光信号を発生する。図示の例では、フォトダイオードＰＤはそのアノードが接地されている。

フォトダイオードＰＤのカソードは、フォトダイオードＰＤに蓄積された光信号電荷を転送するための転送ＭＯＳ Ｍ１を介して、増幅ＭＯＳ Ｍ３のゲートに接続されている。増幅ＭＯＳ Ｍ３のゲートには、当該増幅ＭＯＳ Ｍ３をリセットするためのリセットＭＯＳ Ｍ２のソースが接続され、リセットＭＯＳ Ｍ２のドレインはリセット電源に接続されている。また、増幅ＭＯＳ Ｍ３のドレインは直接電源に接続されている。

ｎ行目の単位画素４００の転送ＭＯＳ Ｍ１のゲートは、横方向に延長して配置される行転送線ＰＴＸ＿ｎに接続される。また、ｎ行目の単位画素４００のリセットＭＯＳ Ｍ２のゲートは、横方向に延長して配置される行リセット線ＰＲＥＳ＿ｎに接続される。そして、ｎ行目の単位画素４００の選択ＭＯＳ Ｍ４のゲートは、横方向に延長して配置される行選択線ＰＳＥＬ＿ｎに接続される。

行転送線ＰＴＸ＿ｎ、行リセット線ＰＲＥＳ＿ｎ、および行選択線ＰＳＥＬ＿ｎは、垂直走査回路（ＶＳＲ）ブロック４１１に接続されている。

行転送線ＰＴＸ＿ｎには、垂直走査回路ブロック４１１で生成され画素信号の転送を制御するための信号電圧が、後述するタイミングで供給される。行リセット線ＰＲＥＳ＿ｎには、垂直走査回路ブロック４１１で生成され単位画素４００のリセットを制御するための信号電圧が、後述するタイミングで供給される。そして、行選択線ＰＳＥＬ＿ｎには、垂直走査回路ブロック４１１で生成され信号転送を行う画素行を選択するための信号電圧が、後述するタイミングで供給される。

ｍ列目の単位画素４００の増幅ＭＯＳ Ｍ３のソースは、縦方向に延長して配置される垂直信号線Ｖ＿ｍに選択ＭＯＳ Ｍ４を介して接続される。垂直信号線Ｖ＿ｍは、負荷手段である定電流源Ｉに接続されるととともに、クランプ容量Ｃ０に接続される。また、クランプ容量Ｃ０は、演算増幅器４０１の反転端子に接続される。

演算増幅器４０１の非反転端子はクランプ電圧ＶＣ０Ｒ（ＶＲＥＦ）に接続される。演算増幅器４０１の出力端子は、ノイズ信号転送スイッチＭ１１を介してノイズ信号（撮像信号の基準信号）を一時保持するための容量ＣＴＮ＿ｍ（第２の保持手段）に接続される。また、演算増幅器４０１の出力端子は、光信号転送スイッチＭ１２を介して光信号（撮像信号）を一時保持するための容量ＣＴＳ＿ｍ（第１の保持手段）に接続される。

ノイズ信号保持容量ＣＴＮ＿ｍおよび光信号保持容量ＣＴＳ＿ｍの逆側の端子は接地されている。ノイズ信号転送スイッチＭ１１とノイズ信号保持容量ＣＴＮ＿ｍとの接続点および光信号転送スイッチＭ１２と光信号保持容量ＣＴＳ＿ｍとの接続点は、それぞれ水平転送スイッチＭ２１および水平転送スイッチＭ２２を介して、光信号とノイズ信号との差分を得るための差動回路ブロック４３１（差分信号出力手段）に接続される。図２に示す残りの垂直信号線Ｖ＿ｍ−１、Ｖ＿ｍ＋１についても同様にして読み出し回路が設けられる。

各列のノイズ信号転送スイッチＭ１１のゲートは、第１の転送信号入力端子ＰＴＮに共通に接続される。また、各列の光信号転送スイッチＭ１２のゲートは、第２の転送信号入力端子ＰＴＳに共通に接続される。第１の転送信号入力端子ＰＴＮおよび第２の転送信号入力端子ＰＴＳには、後述するタイミングでそれぞれ信号電圧が供給される。

ｍ列目の水平転送スイッチＭ２１および水平転送スイッチＭ２２のゲートは、列選択線ＰＨ＿ｍは水平走査回路（ＨＳＲ）ブロック４２１に接続される。なお、列選択線ＰＨ＿ｍ−１およびＰＨ＿ｍ＋１についても同様に構成されている。

図３は、図２に示す固体撮像素子３０３における信号読み出し動作を説明するための駆動パターンの第１の例を示す図である。

撮像素子３０３における信号読み出しを行う際には、その０行目から開始し、１行目、２行目、および３行目と順に行われる。そして、該当行の信号の読み出し動作が終了した後に、次の行の読み出し動作に移る。

ここで、図２および図３を参照して、固体撮像素子３０３のｎ行目に注目して、その読み出し動作を説明する。

いま、時刻Ｔ０で、行選択パルスＰＳＥＬがローレベル（Ｌレベル）となると、直前に読出しを行った行、つまり、（ｎ−１）行目の画素選択ＭＯＳ Ｍ４がオフとなって、（ｎ−１）行目の単位画素４００の選択が解除される。同時に、クランプパルスＰＣ０Ｒがハイレベル（Ｈレベル）となって、クランプ容量Ｃ０のリセットが開始される。また、転送信号入力パルスＰＴＳおよびＰＴＮがＨレベルとなり、ノイズ信号保持容量ＣＴＮおよび光信号保持容量ＣＴＳのリセットが開始される。

時刻Ｔ１で、行送りパルスＰＶ（図示せず）が垂直走査回路（ＶＳＲ）４１１に入力されると、読出しを行う選択行の行送りが行われる。ここでは、選択行が（ｎ−１）行目からｎ行目に送られる。

時刻Ｔ２で、行リセットパルスＰＲＥＳがＬレベルとなって、ＦＤのリセットが解除され、フローティングディフュージョンＦＤの基準電位が決定される。

時刻Ｔ３で、行送りパルスＰＶがＨレベルとなる。また、行選択パルスＰＳＥＬがＨレベルとなり、画素選択ＭＯＳ Ｍ４がオンとなって、ｎ行目の単位画素４００が選択される。

時刻Ｔ４で、転送信号入力パルスＰＴＳおよびＰＴＮがＬレベルとなって、光信号保持容量ＣＴＳおよびノイズ信号保持容量ＣＴＮのリセットが終了し、ＣＴＳおよびＣＴＮの基準電位が決定される。

時刻Ｔ５で、クランプパルスＰＣ０ＲがＬレベルとなり、容量Ｃ０に基準電位ＶＣ０Ｒが保持される。

時刻Ｔ６で、転送信号入力パルスＰＴＮがＨレベルとなり、フローティングディフュージョンＦＤの電位（電圧）がノイズ信号保持容量ＣＴＮに出力される。

時刻Ｔ７で、転送信号入力パルスＰＴＮがＬレベルとなり（保持タイミング）、この時点におけるフローティングディフュージョンＦＤの電位（電圧）がノイズ信号（撮像信号の基準信号）としてノイズ信号保持容量ＣＴＮに保持される。

時刻Ｔ８で、転送信号入力パルスＰＴＳがＨレベルとなり、フローティングディフュージョンＦＤの電位（電圧）が光信号保持容量ＣＴＳに出力される。

時刻Ｔ９で、転送信号入力パルスＰＴＳがＨレベルの間に、行転送線ＰＴＸがＨレベルとなり、転送ＭＯＳ Ｍ１がオンとなって、フォトダイオードＰＤに蓄積されていた電荷がフローティングディフュージョンＦＤに転送される。

時刻Ｔ１０で、行転送線ＰＴＸがＬレベルとなり、転送ＭＯＳ Ｍ１がオフされて、電荷のフローティングディフュージョンＦＤへの転送が終了する。

時刻Ｔ１１で、転送信号入力パルスＰＴＳがＬレベルとなり、この時点におけるフローティングディフュージョンＦＤの電位が光信号（撮像信号）として光信号保持容量ＣＴＳに保持される。

時刻Ｔ１２で、行リセットパルスＰＲＥＳがＨレベルとなって、フローティングディフュージョンＦＤのリセットが開始される。

時刻Ｔ１３で、列送りパルスＰＨ（図示せず）が水平走査回路（ＨＳＲ）４２１に入力されると、読出し領域の先頭列から末尾の列まで列転送パルスが順に列選択線ＰＨに入力される。従って、光信号保持容量ＣＴＳおよびノイズ信号保持容量ＣＴＮに保持された信号は、１列分ずつ順番に差動回路ブロック４３１に送られる。そして、差動回路ブロック４３１によって光信号とノイズ信号との差分増幅信号が画像信号として固体撮像素子３０３の出力端子から出力される。

以上が、ｎ行目の画素行の信号読み出し動作であり、これを１水平期間と定義する。

ｎ行目の画素信号の読み出しが終了した後は、（ｎ＋１）行目の読み出し動作に移る。なお、ｎ行目以外の画素行の読み出しについても、ｎ行目と同様の読み出し動作を繰り返して、各行の信号読み出しが終了すると、次の行の読み出しに移行する。

上述の動作は、固体撮像素子３０３に含まれる全ての画素行の信号読み出しが終了するまで繰り返されて、１フレーム分の画像信号が読み出される。

（第１の実施形態）
ここで、上述した撮像装置についてその第１の実施形態について説明する。第１の実施形態における撮像装置は、前述した駆動パターンを、少なくとも２種類記憶している。そして、撮像装置の駆動時の条件に応じて駆動パターンを選択して、画像信号の読出しを行う。

なお、以下の説明では、撮像装置の内部又はその接続機器の中に４種のノイズ源が含まれていた場合を例として説明するが、ノイズ源は４種に限られない。また、ここでは、１フレームの読出し毎にノイズ源の種類および各ノイズ源の動作状態を判定する。そして、画像信号読出しの際に動作しているノイズ源のうち画像信号に対して影響の大きいノイズ源を優先して、当該ノイズ源に応じて駆動パターンを選択する。

図４は、図２に示す固体撮像素子３０３における信号読み出し動作を説明するための駆動パターンの第２の例を示す図である。また、図５は、図２に示す固体撮像素子３０３における信号読み出し動作を説明するための駆動パターンの第３の例を示す図である。そして、図６は、図２に示す固体撮像素子３０３における信号読み出し動作を説明するための駆動パターンの第４の例を示す図である。

いま、図３に示す駆動パターンをパターンＡとし、図４に示す駆動パターンをパターンＢとする。また、図５に示す駆動パターンをパターンＣとし、図６に示す駆動パターンをパターンＤとする。そして、これらパターンＡ〜Ｄがメモリ（例えば、図１に示すメモリ部３０７）に予め記憶される。

パターンＡ〜Ｄにおいては、転送信号入力パルスＰＴＳがＬレベル（ローレベル）となるタイミング（時刻Ｔ１１、Ｔ１１ｂ、Ｔ１１ｃ、Ｔ１１ｄ）が異なっている。これによって、転送信号入力パルスＰＴＮがＬレベルとなるタイミング（Ｔ７）と転送信号入力パルスＰＴＳがＬレベルとなるタイミングとの間隔（時間間隔）をそれぞれ異ならせるようにしている。

なお、他の例として、図示していないが、転送信号入力パルスＰＴＮがＬレベルとなるタイミングを、駆動パターン毎に異ならせて、転送信号入力パルスＰＴＮがＬレベルとなるタイミングと転送信号入力パルスＰＴＳがＬレベルとなるタイミングとの間隔を異ならせるようにしてもよい。つまり、転送信号入力パルスＰＴＳおよびＰＴＮがＬレベルになるタイミングとの差が重要であり、転送信号入力パルスＰＴＳおよびＰＴＮ以外のパルスのタイミングが駆動パターン毎によって異なっていても問題はない。

または、図示しないが、Ｈレベル期間（１Ｈ期間）の長さを駆動パターン毎に異ならせてもよい。さらに、上述した３種のパターン変更の仕方を組み合わせることによって複数の駆動パターンを用意するようにしてもよい。

各駆動パターンにおいて、転送信号入力パルスＰＴＮがＬレベルとなるタイミングと転送信号入力パルスＰＴＳがＬレベルとなるタイミングとの間隔、又は各駆動パターンの１Ｈ期間の長さは、次のようにして決定される。

いま、撮像装置に組み込まれている部品のうち、ストロボ部の電源回路などの電圧変換を行うためのＤＣ／ＤＣコンバータ、撮像装置の電源回路などの電圧変換を行うためのＤＣ／ＤＣコンバータが画像信号に対するノイズ源になるものとする。さらに、撮像装置に接続されている機器のうちレンズの鏡筒および絞りを駆動するためのモータ、ＰＣ等の外部機器と通信を行うための通信ユニットが画像信号のノイズ源になるものとする。

この際、各ノイズ源の駆動周波数又は各ノイズ源が電気的に駆動された際の電源の変動周波数に基づいて、光信号（Ｓ信号）およびノイズ信号（Ｎ信号）をメモリに保持して、各信号レベルを確定するタイミングを決定する。

図７は、光信号（Ｓ信号）およびノイズ信号（Ｎ信号）の信号レベルを確定するタイミングの決定の一例を説明するための図である。

図７に示すように、転送信号入力パルスＰＴＮがＬレベルとなるタイミングと転送信号入力パルスＰＴＳがＬレベルになるタイミングとの間で、固体撮像素子３０３の電源に係るオフセットの差分がゼロとなるように、転送信号入力パルスＰＴＮがＬレベルになるタイミングと転送信号入力パルスＰＴＳがＬレベルになるタイミングとのどちらか又は双方のタイミングが決定される。

図８は、光信号（Ｓ信号）およびノイズ信号（Ｎ信号）の信号レベルを確定するタイミングの決定の他の例を説明するための図である。

図８に示すように、所定の行を読み出すための１Ｈ期間と、所定の行の前後の行を読み出すための１Ｈ期間の長さに注目して、転送信号入力パルスＰＴＮがＬレベルになるタイミングと転送信号入力パルスＰＴＳがＬレベルになるタイミングとの間で、撮像素子の電源に係るオフセットの差分が、各１Ｈ期間同士で等しくなるようにする。

例えば、各パターンＡ〜Ｄ（駆動パターン）の１Ｈ期間の長さを調整して、各１Ｈ期間の転送信号入力パルスＰＴＮがＬレベルになるタイミング同士および転送信号入力パルスＰＴＳがＬレベルになるタイミング同士の間隔を調整する。これによって、オフセットの差分を一定とすることができる。

また、各ノイズ源が画像信号に及ぼすノイズの影響の大きさを順位付けて、これら順位を駆動パターンと関連付けて、撮像装置のメモリに記憶しておく。例えば、各ノイズ源と固体撮像素子３０３に供給される電源の電源回路又は固体撮像素子３０３自身と距離が近い程、固体撮像素子３０３の電源へ与える影響は大きく、画像信号上のノイズも大きくなる。

さらに、撮像装置に供給される電源のオフセットにおいて、ノイズ源による変動パターンに規則性がない場合には、ノイズはランダムな細かい横筋となることが多く視覚的に目立ちにくい。一方、電源のオフセットが周期的に変動していた場合には、ノイズは周期的な横縞パターンとなり、視覚的に目立ちやすい。そして、ノイズの大きさおよび目立ちやすさといった要素を考慮して、各ノイズ源が画像信号に及ぼす影響の大きさを順位付けて、メモリに記憶する。

図９は、図２に示す固体撮像素子３０３を駆動する駆動パターンＡ〜Ｄとノイズ源である各種機器ａ〜ｄとの関係の一例を説明するための図である。

上述のようにして、ノイズ源と固体撮像素子の駆動パターンＡ〜Ｄとの関係をメモリに記憶すると、例えば、図９に示すように、機器ａ、機器ｂ、機器ｃ、および機器ｄがノイズ源であった場合に、機器ａが電気的に駆動されているときにノイズが最も少なくなる（最小となる）駆動パターンＡが対応付けられ、機器ｂが電気的に駆動されているときにノイズが最も少なくなる駆動パターンＢが対応付けられる。そして、機器ｃが電気的に駆動されているときにノイズが最も少なくなる駆動パターンＣが対応付けられ、機器ｄが電気的に駆動されているときにノイズが最も少なくなる駆動パターンＤが対応付けられる。

さらに、図９に示すように、駆動パターンＡ〜Ｄの１つを基準パターンとして、この基準パターンによって固体撮像素子３０３を駆動した際の各機器ａ〜ｄの動作時（電気的駆動時）におけるノイズ周期Ａ１〜Ｄ１を求めて、これらノイズ周期Ａ１〜Ｄ１を駆動パターンＡ〜Ｄと関連付けてメモリに記憶する。

例えば、撮像装置の電源回路等の電圧変換を行うＤＣ／ＤＣ回路は撮像装置内に配置されて信号読出しと同時に動く機会が多い。そして、このＤＣ／ＤＣ回路は固体撮像素子３０３に供給される電源に対して影響を及ぼす頻度が高い。従って、ＤＣ／ＤＣ回路によるノイズに合わせるため、ノイズの出にくいＳ転送およびＮ転送のタイミングを設定したパターンＤが基準パターンとされる。

さらに、ノイズ源となる機器ａ、機器ｂ、および機器ｃの各々を単独で電気的に駆動して動作させつつ、基準パターンであるパターンＤによる読出し動作によって、固体撮像素子３０３が遮光された状態で複数行の画像データを読み出すか又は１行分の画像信号を複数回分読み出して黒データを取得する。この際、黒データには、機器ｄの影響によるノイズは現れずに、黒データ取得時に動作させたノイズ源の影響によるノイズが現われる。

そして、各機器ａ〜ｃの動作時（電気的駆動時）における黒データを用いて、各機器ａ〜ｃによる横縞ノイズの周期Ａ１、Ｂ１、およびＣ１を算出して、各駆動パターンと関連付けてメモリに記憶する。なお、ここでは、機器ｄの駆動時のノイズ周期Ｄ１は、Ｄ＝０となる。

図１０は、図９に関連して説明した横縞ノイズの周期を求める手法の一例を説明するための図である。

図１０に示すように、黒データを１行分ずつ加算平均して各行におけるオフセット量を求める。そして、各行のオフセット量から変極点を抽出して、そのピーク同士の間隔から横縞ノイズの周期を求め、メモリに記憶する。

上述のようにして決定された複数の駆動パターンは、画像信号の読出しの際におけるノイズ源の電気的な駆動状態に応じて選択され、ノイズ源の影響によるオフセットが画像信号に影響を与えることがないようにする。

なお、レンズ交換式の撮像装置の場合には、接続するレンズによって内蔵されているモータの駆動周波数が異なる場合がある。このような場合には、接続される可能性のある各レンズについて、固体撮像素子の最適な駆動パターンを予め準備する。そして、撮像装置に接続されたレンズに応じて、固体撮像素子の最適な駆動パターンを選択するようにする。

図１１Ａおよび図１１Ｂは、図１に示す撮像装置における駆動パターンの選択の一例を説明するためのフローチャートである。

図１、図１１Ａ、および図１１Ｂを参照して、電源がオン（ＯＮ）されると、全体制御・演算部３１２は、撮影開始スイッチ（図示せず）が撮影準備開始を指示する半押し状態（ＳＷ１＝ＯＮ）であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ＳＷ１＝オフ（ＯＦＦ）であると（ステップＳ１において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２は待機する。ＳＷ１＝ＯＮであると（ステップＳ１において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は撮像装置に接続されている機器に関する情報（データ）を取得する（ステップＳ２）。

例えば、撮像装置に接続されている交換レンズの種類、外部ストロボの有無とその種類、および無線ユニットの有無とその種類などの情報を、全体制御・演算部３１２は取得する。ここでは、全体制御・演算部３１２は４種類のノイズ源である機器ａ〜ｄが撮像装置の内部又は接続機器に含まれていることを検出したとする。さらに、機器ｄは、撮像装置内のＤＣ／ＤＣ回路であるとする。

全体制御・演算部３１２は固体撮像素子３０３の駆動パターン（制御パターン）をパターンＤに設定して、固体撮像素子３０３が遮光された状態で複数行の画像データを読み出すか又は１行分の画像データを複数回分読み出して、駆動パターンの判定に用いる黒データを取得する（ステップＳ３）。

続いて、全体制御・演算部３１２は黒データを用いて、黒データ中の横縞状のノイズ量を算出する（ステップＳ４）。例えば、図１０で説明したように、全体制御・演算部３１２は黒データを１行分ずつ加算平均して各行のオフセット量を求める。そして、全体制御・演算部３１２は加算平均値同士のばらつきσを算出して、ノイズ量の判定値とする。

次に、全体制御・演算部３１２はノイズ量（判定値）に応じて、黒データ中の横縞状のノイズ量が所定量以上（所定値以上）であるか否かについて判定する（ステップＳ５）。横縞状のノイズ量が所定量以上であると判定すると（ステップＳ５において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は、前述の加算平均値に基づいて横縞ノイズの周期を求めて、ノイズ源の周波数を推定する（ステップＳ６）。例えば、全体制御・演算部３１２は各行のオフセット量から変極点を抽出して、そのピーク同士の間隔から横縞ノイズの周期を推定する。

なお、撮像装置に接続された機器のみがノイズ源となるようであれば、ステップＳ３〜６の処理を行わなくても問題ないが、例えば、撮像装置の周辺環境に無線機等の通信機器又は電波塔などの強い電磁波を発生する機器があった場合には、それら機器から発生する電磁波も撮像素子の電源を変動させるノイズ源となりうる。

撮像装置に接続されていない機器の有無およびそのノイズ周波数などの情報を撮像装置のメモリに予め記憶することは困難であるため、当該機器によるノイズ量の判定結果およびノイズの周期を得て、後の駆動パターン選択の際に用いる。

続いて、全体制御・演算部３１２は、撮影開始スイッチが撮影開始を指示する全押し状態（ＳＷ２＝ＯＮ）であるか否かを判定する（ステップＳ７）。なお、横縞状のノイズ量が所定量未満（所定値未満）であると判定すると（ステップＳ５において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２はステップＳ７の処理に移行する。

ＳＷ２＝ＯＦＦであると（ステップＳ７において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２はＳＷ１が解除されたか否かを判定する（ステップＳ８）。つまり、全体制御・演算部３１２は、撮影開始スイッチが撮影準備開始を指示する半押し状態（ＳＷ１＝ＯＮ）であるか否かを判定する。

ＳＷ１＝ＯＮのままであれば（ステップＳ８において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２はステップＳ７の処理に戻って、ＳＷ２＝ＯＮであるか否かについて判定する。一方、ＳＷ１＝ＯＦＦであると（ステップＳ８において、ＹＥＳ）、つまり、ＳＷ１のオン状態が解除されていると、全体制御・演算部３１２はステップＳ１の処理に戻って、ＳＷ１がＯＮされたか否かについて判定する。

ＳＷ２＝ＯＮであると（ステップＳ７において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は測距および測光等の撮像装置の撮影準備動作が完了しているか否かについて判定する（ステップＳ９）。撮影準備動作が完了していなければ（ステップＳ９において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２は待機する。

撮影準備動作が完了していると（ステップＳ９において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は１フレームの読出し行数をカウントするカウンタ（図示せず）に、最初の読出し行を示すＮ＝０をセットする（ステップＳ１０）。そして、全体制御・演算部３１２は、タイミング発生部３１３を制御して、固体撮像素子３０４の各画素の露光を行毎（行単位）に順次開始する（ステップＳＳ１１）。

次に、全体制御・演算部３１２は、撮像装置の電源に最も強い影響を及ぼす機器ａが電気的に駆動されているか否か（つまり、電気的な駆動状況）を判定する（ステップＳ１２）。機器ａが電器的に駆動されていると判定すると（ステップＳ１２において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は読出しを行う信号が機器ａによる周期Ａ１のノイズの影響を受けると判断して、固体撮像素子３０３の信号読出し動作に係る駆動パターンをパターンＡに設定する（ステップＳ１３）。

一方、機器ａが電気的に駆動されていないと判定すると（ステップＳ１２において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２は、撮像装置の電源に２番目に強い影響を及ぼす機器ｂが電器的に駆動されているか否かを判定する（ステップＳ１４）。機器ｂが電気的に駆動されていると判定すると（ステップＳ１４において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は読出しを行う信号が機器ｂによる周期Ｂ１のノイズの影響を受けると判断して、固体撮像素子３０３の信号読出し動作の駆動パターンをパターンＢに設定する（ステップＳ１５）。

機器ｂが電気的に駆動されていないと判定すると（ステップＳ１４において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２は撮像装置の電源に３番目に強い影響を及ぼす機器ｃが電気的に駆動されているか否かを判定する（ステップＳ１６）。機器ｃが電気的に駆動されていると判定すると（ステップＳ１６において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は読出しを行う信号が機器ｃによる周期Ｃ１のノイズの影響を受けると判断して、固体撮像素子３０３の信号読出し動作の駆動パターンをパターンＣに設定する（ステップＳ１７）。

機器ｃが電気的に駆動されていないと判定すると（ステップＳ１６において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２は、前述のステップＳ５による判定結果を参照する（ステップＳ１８）。そして、横縞状のノイズが所定量以上である場合には（ステップＳ１８において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は撮像装置の外部などに接続機器の他に何らかのノイズ源があると判断して、前述のステップＳ６で求めた横縞状のノイズの周期を参照する。

全体制御・演算部３１２はノイズの周期が機器ａによるノイズ周期と略等しいか否かを判定する（ステップＳ１９）。ノイズの周期が機器ａによるノイズ周期と略等しいと判定すると（ステップＳ１９において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は読出しを行う信号が何らかのノイズ源によって周期Ａ１のノイズの影響を受けると判断する。そして、全体制御・演算部３１２は固体撮像素子３０３の信号読出し動作の駆動パターンをパターンＡに設定する（ステップＳ２０）。

ノイズの周期が機器ａによるノイズ周期と異なっていると判定すると（ステップＳ１９において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２はノイズの周期が機器ｂによるノイズ周期と略等しいか否かを判定する（ステップＳ２１）。ノイズの周期が機器ｂによるノイズ周期と略等しいと判定すると（ステップＳ２１において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は読出しを行う信号が何らかのノイズ源によって周期Ｂ１のノイズの影響を受けると判断する。そして、全体制御・演算部３１２は固体撮像素子３０３の信号読出し動作の駆動パターンをパターンＢに設定する（ステップＳ２２）。

ノイズの周期が機器ｂによるノイズ周期と異なっていると判定すると（ステップＳ２１において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２はノイズの周期が機器ｃによるノイズ周期と略等しいか否かを判定する（ステップＳ２３）。ノイズの周期が機器ｃによるノイズ周期と略等しいと判定すると（ステップＳ２３において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は読出しを行う信号が何らかのノイズ源によって周期Ｃ１のノイズの影響を受けると判断する。そして、全体制御・演算部３１２は固体撮像素子３０３の信号読出し動作の駆動パターンをパターンＣに設定する（ステップＳ２４）。

ノイズの周期が機器ｃによるノイズ周期と異なっていると判定すると（ステップＳ２３において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２は読出しを行う信号が何らかのノイズ源によって周期Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、およびＤ１のいずれとも異なる周期のノイズの影響を受けていると判断する。そして、全体制御・演算部３１２は、横縞ノイズを視覚的に目立たないようにするため、ｎ行目の信号読出し動作の駆動パターンを、パターンＡ、パターンＢ、パターンＣ、およびパターンＤからランダムに選択して設定する（ステップＳ２５）。

続いて、全体制御・演算部３１２はｎ行目の露光が終了したか否かを判定する（ステップＳ２６）。そして、ｎ行目の露光が終了していなければ（ステップＳ２６において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２は露光が終了するまで待つ。一方、ｎ行目の露光が終了していれば（ステップＳ２６において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は、タイミング発生部３１３を制御して、前述のステップＳ２５で設定した駆動パターンによってｎ行目の信号を固体撮像素子３０３から読み出す（ステップＳ２７）。

続いて、全体制御・演算部３１２は、読出し領域に含まれる所定行数の読出しが完了したかどうかを判定する（ｎ＜所定行数：ステップＳ２８）。ｎ＜所定行数であると（ステップＳ２８において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は１フレームの読出し行数をカウントするカウンタを１進めて（ステップＳ２９）、ステップＳ２５の処理に戻って、次の行の読み出し動作を行う。

ステップＳ１８において、横縞状のノイズが所定量未満である場合には（ステップＳ１８において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２は接続機器の他にはノイズ源はないと判断して、固体撮像素子３０３の信号読出し動作の駆動パターンをパターンＤに設定する。

前述のステップＳ１３に続いて、全体制御・演算部３１２はｎ行目の露光が終了したか否かを判定する（ステップＳ３１）。なお、ステップＳ１５、Ｓ１７、Ｓ２０、Ｓ２２、Ｓ２４、およびＳ３０に続いて、全体制御・演算部３１２はステップＳ３１の処理を行う。

ｎ行目の露光が終了していないと（ステップＳ３１において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２は露光が終了するまで待機する。一方、ｎ行目の露光が終了していれば（ステップＳ３１において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は、タイミング発生部３１３を制御して、設定した駆動パターンによってｎ行目の信号を固体撮像素子３０３から読み出す（ステップＳ３２）。

続いて、全体制御・演算部３１２は、読出し領域に含まれる所定行数の読出しが完了したかどうかを判定する（ｎ＜所定行数：ステップＳ３３）。ｎ＜所定行数であると（ステップＳ３３において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は１フレームの読出し行数をカウントするカウンタを１進めて（ステップＳ３４）、ステップＳ３１の処理に戻って、次の行の読み出し動作を行う。

ｎ＝所定行数であると（ステップＳ３３において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２は１フレームの読出しを完了したとして（ステップＳ３５）、ステップＳ７の処理に戻って、ＳＷ２＝ＯＮであるか否かを判定する。なお、ステップＳ２８において、ｎ＝所定行数であると（ステップＳ２８において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２はステップＳ３５の処理に移行する。

なお、上述の固体撮像素子３０３の駆動によって得られた画像データは、選択された駆動パターン毎に基準信号が異なるシェーディング形状を有すると考えられる。特に、単位画素列毎に生じる信号のオフセット差が、選択した駆動パターンによって異なるため、水平方向のシェーディング形状が異なることが実験結果から分かった。そして、このようなシェーディングは、撮影した画像において、画面内の左右のムラとして現れるか又は縦スジ状のノイズとなって現れる。

図１２は、駆動パターン毎のシェーディング補正データの例を示す図である。

図１２において、シェーディングの補正を行うため、固体撮像素子３０３を遮光した状態で、予め各駆動パターン（パターンＡ〜Ｄ）によって黒画像を取得する。そして、各駆動パターンによる黒画像から、画素列毎に画素信号の加算平均値を求めて、この加算平均値を補正データとする。

固体撮像素子３０３から読み出した画像信号を補正する際には、これら補正データのうち撮影の際に用いた駆動パターンと同一の駆動パターンによって得られた補正データを用いて補正を行うようにすればよい。

図１３は、読み出し行毎の補正を示す図である。

図１３に示すように、行毎（１行毎）にランダムに駆動パターンを選択して読出しを行った場合には、各行の読出しの際の駆動パターン（パターンＡ〜Ｄのいずれか）に応じて、上記の補正データを選択するようにすればよい。

図１４は、固体撮像素子３０３の撮像領域および遮光領域の配置の一例を示す図である。

行毎にランダムに駆動パターンを選択して読出しを行った場合には、図１４に示すように、固体撮像素子３０３の撮像領域に垂直方向に隣接する領域を含む領域において複数行の遮光画素（つまり、遮光画素領域）を配置する。そして、遮光画素領域について、上述の撮影と同一の駆動パターンで読み出しを行って補正データを取得し、当該補正データを補正に用いるようにしてもよい。

図１５は、遮光画素領域について読み出しを行う際の駆動パターンの選択の一例を示す図である。

行毎にランダムに駆動パターンを選択して読み出しを行った場合には、図１５に示すように、遮光画素領域を行毎に異なる駆動パターンで読み出すか又は遮光画素領域について駆動パターンを変更しつつ複数回の読み出しを繰り返して行い、補正データを取得する。そして、画像信号の補正を行う際には、各行を読み出した際の駆動パターンに応じて、補正データを選択するようにすればよい。

なお、補正データは、工場調整値として出荷前に予め取得して、メモリに記憶するようにすればよい。また、撮影の前後又は撮影の際に補正データを取得するようにしてもよい。

（第２の実施形態）
図１６Ａおよび図１６Ｂは、本発明の第２の実施形態による撮像装置における駆動パターンの選択の一例を説明するためのフローチャートである。

第２の実施形態による撮像装置の構成は図１に示す撮像装置と同様であり、また、固体撮像素子の構成は図２に示す固体撮像素子と同様である。

図１、図２、図１６Ａおよび図１６Ｂを参照して、ここで、図１１Ａおよび図１１Ｂに示すステップと同一のステップについては同一の参照符号を付し、説明を省略する。

第２の実施形態による撮像装置では、１フレーム中の各画素行の読み出し毎に、撮像装置に接続されたノイズ源の種類および各ノイズ源の電気的な駆動状態を判定する。そして、画像信号の読み出しの際に電気的に駆動されているノイズ源のうち画像信号に対して影響の大きいノイズ源を優先し、当該ノイズ源に応じた駆動パターンを選択する。

図１１Ａで説明したように、ステップＳ１０において、全体制御・演算部３１２は１フレームの読み出し行数をカウントするカウンタに最初の読出し行を示すｎ＝０をセットする。そして、全体制御・演算部３１２は、ステップＳ１１において、固体撮像素子３０３の各画素行の露光を行毎に順次開始する。

続いて、全体制御・演算部３１２は、ｎ行目の露光が終了したか否かについて判定する（ステップＳ１１２）。ｎ行目の露光が終了していないと（ステップＳ１１２において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２は露光が終了するまで待機する。

ｎ行目の露光が終了したと判定すると（ステップＳ１１２において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は、撮像装置の電源に最も強い影響を及ぼす機器ａが電気的に駆動されているか否かを判定する（ステップＳ１１３）。機器ａが電気的に駆動されていると判定すると（ステップＳ１１３において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は読出しを行う信号が機器ａによる周期Ａ１のノイズの影響を受けると判断して、固体撮像素子３０３の信号読出し動作に係る駆動パターンをパターンＡに設定する（ステップＳ１１４）。

一方、機器ａが電気的に駆動されていないと判定すると（ステップＳ１１３において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２は、撮像装置の電源に２番目に強い影響を及ぼす機器ｂが電気的に駆動されているか否かを判定する（ステップＳ１１５）。機器ｂが電気的に駆動されていると判定すると（ステップＳ１１５において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は読出しを行う信号が機器ｂによる周期Ｂ１のノイズの影響を受けると判断して、固体撮像素子３０３の信号読出し動作の駆動パターンをパターンＢに設定する（ステップＳ１１６）。

機器ｂが電気的に駆動されていないと判定すると（ステップＳ１１５において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２は撮像装置の電源に３番目に強い影響を及ぼす機器ｃが電気的に駆動されているか否かを判定する（ステップＳ１１７）。機器ｃが電気的に駆動されていると判定すると（ステップＳ１１７において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は読出しを行う信号が機器ｃによる周期Ｃ１のノイズの影響を受けると判断して、固体撮像素子３０３の信号読出し動作の駆動パターンをパターンＣに設定する（ステップＳ１１８）。

機器ｃが電気的に駆動されていないと判定すると（ステップＳ１１７において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２は、前述のステップＳ５による判定結果を参照する（ステップＳ１１９）。そして、横縞状のノイズが所定量以上である場合には（ステップＳ１１９において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は撮像装置の外部などに接続機器の他に何らかのノイズ源があると判断して、前述のステップＳ６で求めた横縞状のノイズの周期を参照する。

全体制御・演算部３１２はノイズの周期が機器ａによるノイズ周期と略等しいか否かを判定する（ステップＳ１２０）。ノイズの周期が機器ａによるノイズ周期と略等しいと判定すると（ステップＳ１２０において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は読出しを行う信号が何らかのノイズ源によって周期Ａ１のノイズの影響を受けると判断する。そして、全体制御・演算部３１２は固体撮像素子３０３の信号読出し動作の駆動パターンをパターンＡに設定する（ステップＳ２１）。

ノイズの周期が機器ａによるノイズ周期と異なっていると判定すると（ステップＳ１２０において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２はノイズの周期が機器ｂによるノイズ周期と略等しいか否かを判定する（ステップＳ１２２）。ノイズの周期が機器ｂによるノイズ周期と略等しいと判定すると（ステップＳ１２２において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は読出しを行う信号が何らかのノイズ源によって周期Ｂ１のノイズの影響を受けると判断する。そして、全体制御・演算部３１２は固体撮像素子３０３の信号読出し動作の駆動パターンをパターンＢに設定する（ステップＳ１２３）。

ノイズの周期が機器ｂによるノイズ周期と異なっていると判定すると（ステップＳ１２２において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２はノイズの周期が機器ｃによるノイズ周期と略等しいか否かを判定する（ステップＳ１２４）。ノイズの周期が機器ｃによるノイズ周期と略等しいと判定すると（ステップＳ１２４において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は読出しを行う信号が何らかのノイズ源によって周期Ｃ１のノイズの影響を受けると判断する。そして、全体制御・演算部３１２は固体撮像素子３０３の信号読出し動作の駆動パターンをパターンＣに設定する（ステップＳ１２５）。

ノイズの周期が機器ｃによるノイズ周期と異なっていると判定すると（ステップＳ１２４において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２は読出しを行う信号が何らかのノイズ源によって周期Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、およびＤ１のいずれとも異なる周期のノイズの影響を受けていると判断する。そして、全体制御・演算部３１２は、横縞ノイズを視覚的に目立たないようにするため、ｎ行目の信号読出し動作の駆動パターンを、パターンＡ、パターンＢ、パターンＣ、およびパターンＤからランダムに選択して設定する（ステップＳ２１２６）。

ステップＳ１１９において、横縞状のノイズが所定量未満である場合には（ステップＳ１１９において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２は接続機器の他にはノイズ源はないと判断して、固体撮像素子３０３の信号読出し動作の駆動パターンをパターンＤに設定する（ステップＳ１２７）。

前述のステップＳ１１４に続いて、全体制御・演算部３１２は、タイミング発生部３１３を制御して、設定した駆動パターンによってｎ行目の信号を固体撮像素子３０３から読み出す（ステップＳ１２８）。なお、ステップＳ１１６、Ｓ１１８、Ｓ１２１、Ｓ１２３、Ｓ１２５、Ｓ１２６、およびＳ１２７に続いて、全体制御・演算部３１２はステップＳ１２８の処理を行う。

続いて、全体制御・演算部３１２は、読出し領域に含まれる所定行数の読出しが完了したかどうかを判定する（ｎ＜所定行数：ステップＳ１２９）。ｎ＜所定行数であると（ステップＳ１２９において、ＹＥＳ）、全体制御・演算部３１２は１フレームの読出し行数をカウントするカウンタを１進めて（ステップＳ１３０）、ステップＳ１１２の処理に戻って、次の行の露光が終了したか否かを判定する。

ｎ＝所定行数であると（ステップＳ１２９において、ＮＯ）、全体制御・演算部３１２は１フレームの読出しを完了したとして（ステップＳ１３１）、ステップＳ７の処理に戻って、ＳＷ２＝ＯＮであるか否かを判定する。

なお、第２の実施形態における撮像装置においても、図１２〜１５で説明したようにして、補正データを生成して固体撮像素子３０３から読み出した画像信号を補正データで補正する。

このように、本発明の実施の形態によれば、ノイズ源に起因して画像信号に横縞などのノイズ成分が重畳されることを低減して、画質を良好に保つことができる。

上述の説明から明らかなように、図１および図２において、垂直走査回路４１１および水平走査回路４２１が読み出し手段として機能する。また、全体制御・演算部３１２が制御手段として機能する。そして、全体制御・演算部３１２は第１の判定手段および第２の判定手段としても機能する。なお、全体制御・演算部３１２はノイズ源からのノイズ周波数に応じて、選択された駆動パターンにおいて一行毎の読み出し時間間隔を調整し各行におけるノイズ信号を同相としている。

以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を、撮像に実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有する制御プログラムを、撮像装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。

なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。

本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）をネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムコードを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

３０３ 固体撮像素子
３０４ 撮像信号処理回路
３０６ 信号処理部
３１２ 全体制御・演算部
３１３ タイミング発生部
３１５ 電源回路
４００ 単位画素
４１１ 垂直走査回路（ＶＳＲ）
４２１ 水平走査回路（ＨＳＲ）
４３１ 差動回路ブロック４３１

Claims (12)

1. 複数の単位画素が２次元マトリックス状に配列され、前記単位画素から行単位で光信号及びノイズ信号を読み出す読み出し手段と、前記光信号と前記ノイズ信号との差分を画像信号として出力する差分信号出力手段とを備えた撮像素子と、
   前記読み出し手段による前記光信号と前記ノイズ信号の少なくともいずれか一方の読み出しタイミングが互いに異なる複数の駆動パターンを記憶するメモリ手段と、
   前記撮像素子の電源電圧を変動させるノイズ源が電気的に駆動されているか否かを判定し、前記ノイズ源が電気的に駆動されていると判定した場合に、前記メモリ手段から前記ノイズ源に対応した駆動パターンを選択し、選択した駆動パターンで前記撮像素子の読み出し制御を行う制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記制御手段は、前記ノイズ源からのノイズ周波数に応じて、前記選択された駆動パターンにおいて一行毎の読み出し時間間隔を調整して、各行におけるノイズ信号を同相とす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、前記ノイズ源からのノイズ周波数に応じて、前記選択された駆動パターンにおいて前記光信号の読み出しタイミングと前記ノイズ信号の読み出しタイミングとを調整して前記ノイズ源のノイズを打ち消すことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記制御手段は、前記画像信号に最も影響を与えるノイズ源に応じて前記メモリ手段から駆動パターンを選択することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記制御手段は、前記ノイズ源の電気的な駆動状況に応じて１行の読み出し毎に前記メモリ手段から駆動パターンを選択することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記ノイズ源は、前記撮像装置の内部の部品および前記撮像装置に接続された機器の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記メモリ手段には、前記駆動パターンの１つが基準パターンとして記憶されており、 前記制御手段は前記基準パターンで前記撮像素子の読み出し制御を行った際に得られたノイズ信号に重畳されたノイズの周期に応じて駆動パターンの選択を行って、該選択された駆動パターンで前記撮像素子の読み出し制御を行って、前記画像信号を得ることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記基準パターンは、ノイズを生じさせる頻度が高いノイズ源に対応する駆動パターンであることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 前記基準パターンに対応する前記ノイズ源を除くノイズ源が電気的に駆動されているか否かを判定する第１の判定手段と、
   前記第１の判定手段によって前記基準パターンに対応する前記ノイズ源を除くノイズ源が電気的に駆動されていないと判定されると、前記基準パターンによる読出し制御で得られた黒データにおけるノイズが所定値以上であるか否かを判定する第２の判定手段とを有し、
   前記第２の判定手段によって前記黒データにおけるノイズが所定値以上であると判定されると、前記制御手段は前記ノイズの周期に応じて前記駆動パターンの選択を行うことを特徴とする請求項７又は８に記載の撮像装置。
10. 前記第２の判定手段によって前記黒データにおけるノイズが所定値未満であると判定されると、前記制御手段は前記基準パターンによって前記撮像素子の読み出し制御を行うことを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
11. 複数の単位画素が２次元マトリックス状に配列され、前記単位画素から行単位で光信号及びノイズ信号を読み出す読み出し手段と、前記光信号と前記ノイズ信号との差分を画像信号として出力する差分信号出力手段とを備えた撮像素子と、前記読み出し手段による前記光信号と前記ノイズ信号の少なくともいずれか一方の読み出しタイミングが互いに異なる複数の駆動パターンを記憶するメモリ手段とを有する撮像装置を制御するための制御方法であって、
    前記撮像素子の電源電圧を変動させるノイズ源が電気的に駆動されているか否かを判定する判定ステップと、
    前記判定ステップにおいて前記ノイズ源が電気的に駆動されていると判定された場合に、前記メモリ手段から前記ノイズ源に対応した駆動パターンを選択する選択ステップと、
    前記選択ステップにおいて選択された駆動パターンで前記撮像素子の読み出し制御を行う制御ステップとを有することを特徴とする制御方法。
12. 複数の単位画素が２次元マトリックス状に配列され、前記単位画素から行単位で光信号及びノイズ信号を読み出す読み出し手段と、前記光信号と前記ノイズ信号との差分を画像信号として出力する差分信号出力手段とを備えた撮像素子と、前記読み出し手段による前記光信号と前記ノイズ信号の少なくともいずれか一方の読み出しタイミングが互いに異なる複数の駆動パターンを記憶するメモリ手段とを有する撮像装置を制御するための制御プログラムであって、
    前記撮像装置が備えるコンピュータに、
    前記撮像素子の電源電圧を変動させるノイズ源が電気的に駆動されているか否かを判定する判定ステップと、
    前記判定ステップにおいて前記ノイズ源が電気的に駆動されていると判定された場合に、前記メモリ手段から前記ノイズ源に対応した駆動パターンを選択する選択ステップと、
    前記選択ステップにおいて選択された駆動パターンで前記撮像素子の読み出し制御を行う制御ステップとを実行させることを特徴とする制御プログラム。