(57)【要約】【課題】長時間露光の途中の画像データを表示した場合でも、それぞれの画像情報を加算して最終的に得られる画像データのＳ／Ｎの低下を抑えることができる撮像装置を提供する。【解決手段】光電変換素子を有し、該光電変換素子への入射光量に応じた画素信号を出力する第１の画素、第２の画素を含む画素が二次元に複数配置された画素アレイと、第１の画素から第１の画素信号を読み出し、第２の画素から第２の画素信号を読み出す読み出し手段と、異なる複数のタイミングで第１の画素から読み出された第１の画素信号を加算し、異なる複数のタイミングで第２の画素から読み出された第２の画素信号を加算する画素信号加算手段と、画素信号加算手段によって加算された第１の画素信号と、画素信号加算手段によって加算された第２の画素信号とを、異なるタイミングで順次表示する表示手段と、を備える。【選択図】図１
2010157804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換素子を有し、該光電変換素子への入射光量に応じた画素信号を出力する第１の画素、第２の画素を含む画素が二次元に複数配置された画素アレイと、
前記第１の画素から第１の画素信号を読み出し、前記第２の画素から第２の画素信号を読み出す読み出し手段と、
異なる複数のタイミングで前記第１の画素から読み出された前記第１の画素信号を加算し、異なる複数のタイミングで前記第２の画素から読み出された前記第２の画素信号を加算する画素信号加算手段と、
前記画素信号加算手段によって加算された前記第１の画素信号と、前記画素信号加算手段によって加算された前記第２の画素信号とを、異なるタイミングで順次表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記読み出し手段は、
前記第１の画素信号の読み出しと、前記第２の画素信号の読み出しとを交互に行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記画素アレイは、
行方向に配置された前記光電変換素子からなる前記第１の画素および前記第２の画素が、列方向に交互に配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記画素アレイは、
列方向に配置された前記光電変換素子からなる前記第１の画素および前記第２の画素が、行方向に交互に配置される、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記画素信号加算手段は、
読み出された前記第１の画素信号を加算する回数と、読み出された前記第２の画素信号を加算する回数とが、同じ回数である、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１の画素の露光と、前記第２の画素の露光とは、同じ被写体を露光する、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被写体をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：相補型金属酸化膜半導体）イメージセンサーなどの撮像素子を用いて撮影を行うとき、被写体が暗い場合は、露光時間を長くすることによって適正な露光量を得る長時間露光という手段が用いられていた。
【０００３】
この長時間露光による撮影において、予め定められた短い露光時間で複数回の露光を行い、各露光で得られた画像信号を加算することにより、信号に対するノイズの量を表すＳ／Ｎ（Ｓｉｇｎａｌ−ｔｏ−Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ）が良い長時間露光の画像を得る撮像装置が開示されている（特許文献１参照）。
また、特許文献１では、長時間露光を行いながら、短い露光時間で得られた各画像信号を加算している長時間露光の途中の画像を、撮像装置に備えた表示装置に表示することによって、長時間露光中（最終的には記録される画像データ）に得られる画像が、撮像装置の利用者が得たい画像であるか否かを確認することが開示されている。
【０００４】
図６は、特許文献１で開示された従来の撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図６において、撮像装置５００は、レンズ群５１１、固体撮像素子５１２、撮像回路５１３、Ａ／Ｄ変換器５１４、レンズ等駆動回路５１５、着脱メモリ５２０、画像処理回路５２１、圧縮伸張部５２２、内蔵メモリ５２５、画像表示用ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）５３０、ＬＣＤドライバ５３１、システムコントローラ５４０、不揮発性メモリ５４１、操作部５４６から構成される。
【０００５】
撮像装置５００によって撮影を行う場合は、まず、レンズ群５１１を通過した被写体の光学像を、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサーなどの固体撮像素子５１２に結像し、固体撮像素子５１２によって結像した光学像を入射光量に応じた電気信号（以下、「画素信号」という）を撮像回路５１３に出力する。
続いて、撮像回路５１３は、固体撮像素子５１２から入力された画素信号を、被写体のアナログ画像信号に変換して、後段のＡ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ：アナログ・デジタル）変換器５１４に出力する。
続いて、Ａ／Ｄ変換器５１４は、アナログ画像信号をアナログ・デジタル変換して、デジタル画像信号（以下、「画像情報」という）に変換して、内蔵メモリ５２５に一時記憶する。この内蔵メモリ５２５には、例えば、ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等が使用され、後述する画像処理回路５２１からも利用される不揮発性の高速な一時記憶メモリである。
画像処理回路５２１は、内蔵メモリ５２５に一時記憶された画像情報を色情報の変換処理や画素数の変換処理などを行った画像データを作成し、この作成した画像データを圧縮伸張部５２２に出力する。
圧縮伸張部５２２は、画像処理回路５２１によって処理された画像データを、例えば、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）等の圧縮技術を用いて圧縮した圧縮画像データを作成し、この圧縮画像データをメモリカード等の着脱メモリ５２０に記録する。
【０００６】
また、撮像装置５００によって撮影された画像を表示する場合は、画像処理回路５２１によって処理された画像データに対して、表示に必要な画像処理を行った後に、ＬＣＤドライバ５３１を介して、画像表示用ＬＣＤ５３０に表示させる。また、着脱メモリ５２０に記録された画像情報を画像表示用ＬＣＤ５３０に表示する場合は、まず、着脱メモリ５２０に記憶された圧縮画像データを読み出して、圧縮伸張部５２２によって伸張し、すなわち、画像処理回路５２１によって処理された画像データと同様の画像データを作成し、その後、画像処理回路５２１によって表示に必要な画像処理がされた後に、撮像装置５００によって撮影された画像を表示する場合と同様にＬＣＤドライバ５３１を介して、画像表示用ＬＣＤ５３０に表示させる。
【０００７】
システムコントローラ５４０は、撮像装置５００の利用者によって操作される、図示しないレリーズボタンや十字キーなどからの入力に応じて、撮像装置５００の動作を制御する。また、システムコントローラ５４０は、レンズ等駆動回路５１５を介してレンズ群５１１の駆動を制御する。
【０００８】
上記のような構成において、特許文献１では、複数回の露光によって得られた画像情報をそれぞれ内蔵メモリ５２５に一時記憶し、内蔵メモリ５２５に一時記憶したそれぞれの画像情報を加算して画像表示用ＬＣＤ５３０に表示させている。
【０００９】
また、特許文献１では、複数回の露光によって得られた画像情報を加算してＳ／Ｎの良い長時間露光の画像を得る方法として、２つの方法を開示している。図７は、従来の撮像装置において、画像情報を加算する概略構成を示すブロック図である。
第１の方法は、図７（ａ）に示すように、複数の内蔵メモリ５２５を備え、それぞれの内蔵メモリ５２５に１つずつの画像情報を一時記憶し、画像表示用ＬＣＤ５３０に表示する際に、それぞれの内蔵メモリ５２５から画像情報を読み出して加算器５２６によって加算する方法である。
第２の方法は、図７（ｂ）に示すように、１つの内蔵メモリ５２５を備え、画像情報を一時記憶する前に前回までに一時記憶している画像情報を加算器５２６によって加算し、加算した画像情報を新しい画像情報として一時記憶する動作を繰り返す方法である。
【００１０】
図８は、特許文献１の撮像装置の長時間露光動作における露光のタイミングと、得られた画像の信号レベルとノイズレベル、および表示の関係を示した図である。図８においては、長時間露光による撮影を行う際に、長時間露光の時間よりも短い露光時間で４回の露光を行い、得られた４枚の画像を加算する例を示している。
【００１１】
図８において、シャッターが“開”の状態となると、まず、露光１が開始され、被写体の撮影が行われる。予め定められた露光時間が経過すると、露光が一旦完了し、露光１によって得られた画像情報１が読み出される。この読み出された画像情報１は、画像処理されて画像データ１が作成される。
【００１２】
続いて、画像情報１の読み出しと同時に、次の露光２が開始されて、被写体の撮影が継続される。予め定められた露光時間が経過すると、露光が一旦完了し、露光１の動作と同様に画像処理され、さらに、前回の露光１の動作で作成された画像データ１と加算された画像データ２が作成される。この作成された画像データ２は、画像データの信号レベルが２倍となっている。
【００１３】
同様に画像データ３，画像データ４が加算することによって、画像データの信号レベルが加算した画像データの数の倍数に増加する。このことによって、被写体が暗い場合においても適正な露光量（画像データの信号レベル）を得ることができる。
【００１４】
また、特許文献１の撮像装置においては、画像データが作成された後に、さらに、表示に必要な画像処理を行うことによって、長時間露光の途中、すなわち、シャッターが“開”の状態の期間に撮影された画像データを表示している。図８の例においては、４枚の画像データが加算された最終の画像データである、画像データ４に至る前の画像データ１〜画像データ３を表示している。
すなわち、長時間露光の途中の表示回数は、画像データの数から１を減算した回数の画像データを表示することができる。
【特許文献１】特開２００３−６９８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、各露光動作によって得られた画像情報には、被写体を表す信号レベル以外にも、ランダムノイズが含まれている。この画像情報に含まれるランダムノイズは、撮像素子の画素の読み出し時の撮像回路等による回路系のノイズが主である。
特許文献１の撮像装置では、画像情報の加算回数、すなわち、撮像素子の画素の読み出し回数が増加するに従って、被写体が暗い場合においても画像データの適正な信号レベルを得ることができるが、加算するそれぞれの画像情報に含まれているランダムノイズも加算されてしまい、長時間露光が必要となるような暗い被写体の撮影においては、特に信号のレベルが低い領域のＳ／Ｎが低下してしまうという問題がある。
【００１６】
このＳ／Ｎの低下について詳細に説明する。１回の画素の読み出しにおけるランダムノイズをＶＲＮとし、画素を読み出す回数をＮ回とすると、特許文献１の撮像装置による長時間露光によって得られる最終の画像データに含まれるランダムノイズＶＲＮ（Ｎ）は、下式（１）で表される。
【００１７】
ＶＲＮ（Ｎ）＝√Ｎ×ＶＲＮ      ・・・・・（１）
【００１８】
図８に示すような４回の露光と読み出しによって適正な露光量の信号レベルを得る場合は、上式（１）の画素の読み出す回数Ｎが、Ｎ＝４となるため、下式（２）のようにランダムノイズが２倍となり、複数回の読み出しを行わない場合のＳ／Ｎと複数回露光と加算を行って得られた画像データのＳ／Ｎは、下式（３）のように１／２となってしまう。
【００１９】
ＶＲＮ（４）＝√４×ＶＲＮ＝２×ＶＲＮ      ・・・・・（２）
Ｓ／Ｎ＝ＶＳＩＧ／ＶＲＮ（４）＝（ＶＳＩＧ／ＶＲＮ）×（１／２）
・・・・・（３）
ここで、最終的に得られる信号レベルをＶＳＩＧとし、複数回の読み出しを行わない場合のＳ／ＮをＶＳＩＧ／ＶＲＮとする。
【００２０】
また、１６回の露光と読み出しによって適正な露光量の信号レベルを得る場合は、同様に下式（４）のようにランダムノイズが４倍となり、複数回の読み出しを行わない場合のＳ／Ｎと複数回露光と加算を行って得られた画像データのＳ／Ｎは、下式（５）のように１／４となってしまう。
【００２１】
ＶＲＮ（１６）＝√１６×ＶＲＮ＝４×ＶＲＮ      ・・・・・（４）
Ｓ／Ｎ＝ＶＳＩＧ／ＶＲＮ（１６）＝（ＶＳＩＧ／ＶＲＮ）×（１／４）
・・・・・（５）
ここで、最終的に得られる信号レベルをＶＳＩＧとし、複数回の読み出しを行わない場合のＳ／ＮをＶＳＩＧ／ＶＲＮとする。
【００２２】
このように、長時間露光の途中の画像データを表示する回数の増加に伴って、読み出しの回数も増加するため、ランダムノイズが増加し、Ｓ／Ｎが低下してしまう。
【００２３】
本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、長時間露光中に複数回の露光を行い、得られた画像情報を加算して適正な露光量の信号レベルを得る撮像装置において、長時間露光の途中の画像データを表示する場合に、１画素あたりの読み出し回数よりも撮像装置が表示する画像データの表示回数を多くすることができる撮像装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記の課題を解決するため、本発明の撮像装置は、光電変換素子を有し、該光電変換素子への入射光量に応じた画素信号を出力する第１の画素、第２の画素を含む画素が二次元に複数配置された画素アレイと、前記第１の画素から第１の画素信号を読み出し、前記第２の画素から第２の画素信号を読み出す読み出し手段と、異なる複数のタイミングで前記第１の画素から読み出された前記第１の画素信号を加算し、異なる複数のタイミングで前記第２の画素から読み出された前記第２の画素信号を加算する画素信号加算手段と、前記画素信号加算手段によって加算された前記第１の画素信号と、前記画素信号加算手段によって加算された前記第２の画素信号とを、異なるタイミングで順次表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の前記読み出し手段は、前記第１の画素信号の読み出しと、前記第２の画素信号の読み出しとを交互に行う、ことを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の前記画素アレイは、行方向に配置された前記光電変換素子からなる前記第１の画素および前記第２の画素が、列方向に交互に配置される、ことを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の前記画素アレイは、列方向に配置された前記光電変換素子からなる前記第１の画素および前記第２の画素が、行方向に交互に配置される、ことを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の前記画素信号加算手段は、読み出された前記第１の画素信号を加算する回数と、読み出された前記第２の画素信号を加算する回数とが、同じ回数である、ことを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の前記第１の画素の露光と、前記第２の画素の露光とは、同じ被写体を露光する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、複数回の露光を行って得られた画像情報を加算することにより最終の画像データを得る場合においても、画素列を交互に読み出すことによって、長時間露光の途中の画像データを表示することができ、また、１つの画素に対する読み出し回数を低減することができるので、得られる最終の画像データのＳ／Ｎの低下を抑えることができるという効果が得られる。
また、最終的に得られる画像データのＳ／Ｎを従来と同等にした場合は、長時間露光の途中に表示する画像データの表示回数を多くすることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態による撮像装置の概略構成を示したブロック図である。図１において、撮像装置１００は、レンズ群１１１、固体撮像素子１１２、撮像回路１１３、Ａ／Ｄ変換器１１４、レンズ等駆動回路１１５、撮像素子駆動回路１１６、マルチプレクサ１１７、着脱メモリ１２０、画像処理回路１２１、圧縮伸張部１２２、内蔵メモリ１２５、画像表示用ＬＣＤ１３０、ＬＣＤドライバ１３１、システムコントローラ１４０、不揮発性メモリ１４１、操作部１４６から構成される。
【００３２】
レンズ群１１１は、固体撮像素子１１２に被写体の光学像を結像させる複数の光学レンズから構成される。
レンズ等駆動回路１１５は、システムコントローラ１４０によって制御され、レンズ群１１１の例えば、焦点調節用のフォーカスレンズなどの駆動を行う。
固体撮像素子１１２は、レンズ群１１１を通過した被写体の光学像を結像し、露光された入射光量に応じた画素信号を撮像回路１１３に出力する光電変換素子である。
【００３３】
撮像回路１１３は、固体撮像素子１１２から入力された画素信号を固体撮像素子１１２の画素数に基づいて被写体のアナログ画像信号に変換してＡ／Ｄ変換器１１４に出力する。
Ａ／Ｄ変換器１１４は、撮像回路１１３から入力されたアナログ画像信号をデジタル画像信号にアナログ・デジタル変換してマルチプレクサ１１７を介して内蔵メモリ１２５に一時記憶する。
内蔵メモリ１２５は、例えば、ＳＤＲＡＭ等の不揮発性の高速な半導体記憶装置で、本実施形態の撮像装置１００内の各処理で作成されたデジタルデータを一時記憶する。
【００３４】
画像処理回路１２１は、内蔵メモリ１２５に一時記憶されたデジタル画像信号に、色情報の変換処理などを行って、撮像装置１００が撮影した被写体の画像データに変換し、再度内蔵メモリ１２５に一時記憶する。また、画像処理回路１２１は、内蔵メモリ１２５に一時記憶された画像データに、画素数の変換処理などを行って画像表示用ＬＣＤ１３０に表示するための表示データに変換して、ＬＣＤドライバ１３１に出力する。
【００３５】
圧縮伸張部１２２は、内蔵メモリ１２５に一時記憶された画像データを、例えば、ＪＰＥＧ等の圧縮技術を用いて、圧縮した圧縮画像データを作成し、この圧縮画像データを脱着可能なメモリカード等の脱着メモリ１２０に記録する。
着脱メモリ１２０は、例えば、スマートメディア等の脱着可能なメモリで、撮像装置１００が撮影した画像データを撮像装置１００の利用者に提供する。
【００３６】
ＬＣＤドライバ１３１は、画像処理回路１２１が作成した表示データを画像表示用ＬＣＤ１３０の入力形式に変換する。
画像表示用ＬＣＤ１３０は、ＬＣＤドライバ１３１によって入力形式に変換された表示データを表示する表示装置である。
【００３７】
システムコントローラ１４０は、撮像装置１００の利用者の操作に応じて、撮像装置１００の全体の制御を行う、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の処理装置である。
不揮発性メモリ１４１は、システムコントローラ１４０が実行する撮像装置１００のプログラムを格納した、例えば、フラッシュＲＯＭ等の書き換え可能な半導体記憶装置である。
操作部１４６は、撮像装置１００の利用者によって操作される、図示しないレリーズボタンや十字キーなどの操作装置からの入力、すなわち、撮像装置１００の利用者の操作内容をシステムコントローラ１４０に伝える。
【００３８】
撮像素子駆動回路１１６は、固体撮像素子１１２から画素信号を読み出すための制御信号を出力する。撮像素子駆動回路１１６は、例えば、固体撮像素子１１２の画素信号を全て読み出す場合には、全画素読み出しの駆動信号を固体撮像素子１１２に出力し、固体撮像素子１１２の画素信号を間引いて読み出す場合には、間引き読み出しの駆動信号を固体撮像素子１１２に出力する。
【００３９】
マルチプレクサ１１７は、撮像素子駆動回路１１６の制御によって読み出された画素信号から、撮像回路１１３とＡ／Ｄ変換器１１４との処理によって変換されたデジタル画像信号を内蔵メモリ１２５に一時記憶する際に使用する内蔵メモリ１２５のメモリ領域の制御を行う。マルチプレクサ１１７は、内蔵メモリ１２５内の一時記憶されたデジタル画像信号を読み出す際の制御も行う。
なお、マルチプレクサ１１７による内蔵メモリ１２５のメモリ領域は、撮像素子駆動回路１１６が行う固体撮像素子１１２の読み出し方法に応じて制御される。
【００４０】
撮像装置１００によって通常の撮影を行う場合は、図６に示した従来の撮像装置５００による撮影方法と同様であるため、説明を省略する。
撮像装置１００によって長時間露光による撮影を行う場合について説明する。なお、本実施形態における固体撮像素子１１２は、行方向または列方向に配置された光電変換素子群が、列方向または行方向に交互に配置されている形式の固体撮像素子を使用し、撮像素子駆動回路１１６は、この固体撮像素子１１２の奇数行または奇数列の光電変換素子群で構成された奇数行領域と、偶数行または偶数列の光電変換素子群で構成された偶数行領域の読み出しを制御するものとして説明する。また、画像表示用ＬＣＤ１３０が表示できる画像領域（解像度）は、固体撮像素子１１２の画素数よりも小さいものとして説明する。
【００４１】
撮像装置１００による長時間露光を行う場合は、撮像素子駆動回路１１６が予め定められた短い露光時間の間隔で固体撮像素子１１２からの画素信号の読み出しを複数回行う。この時、撮像素子駆動回路１１６による画素信号の読み出しは、固体撮像素子１１２の奇数行領域の読み出しと、偶数行領域の読み出しとを交互に行う。
【００４２】
各読み出しで得られたそれぞれの画素信号は、読み出された画素信号毎に撮像回路１１３によってアナログ画像信号に変換され、引き続き、Ａ／Ｄ変換器１１４によってデジタル画像信号に変換されて、マルチプレクサ１１７を介してそれぞれのデジタル画像信号毎に内蔵メモリ１２５に一時記憶される。
【００４３】
撮像装置１００による長時間露光の途中の画像を画像表示用ＬＣＤ１３０に表示する場合、画像処理回路１２１は、内蔵メモリ１２５に同一領域の新たなデジタル画像信号が記憶されるたびに、内蔵メモリ１２５に一時記憶されている同一領域の新たなデジタル画像信号と、同一領域の前回までのデジタル画像信号とをマルチプレクサ１１７を介して内蔵メモリ１２５から読み出す。
画像処理回路１２１は、内蔵メモリ１２５から読み出した同一領域の全てのデジタル画像信号を加算し、その後、加算したデジタル画像信号に対して、表示に必要な画像処理を行った後に、ＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示する。
【００４４】
すなわち、最初に奇数行領域の画素信号の読み出しが行われ、次に偶数行領域の画素信号の読み出しが行われた場合、画像処理回路１２１は、最初に得られた奇数行領域のデジタル画像信号をマルチプレクサ１１７を介して内蔵メモリ１２５から読み出し、表示に必要な画像処理を行った後に、ＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示する。なお、長時間露光を開始した最初の表示においては、前回までの奇数行領域のデジタル画像信号は存在しないため、デジタル画像信号の加算は行わない。
続いて、画像処理回路１２１は、次に得られた偶数行領域のデジタル画像信号をマルチプレクサ１１７を介して内蔵メモリ１２５から読み出し、表示に必要な画像処理を行った後に、ＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示する。なお、長時間露光を開始した最初の表示においては、前回までの偶数行領域のデジタル画像信号は存在しないため、デジタル画像信号の加算は行わない。
次に２回目の奇数行領域の画素信号の読み出しが行われ、次に偶数行領域の画素信号の読み出しが行われた場合、２回目の奇数行領域のデジタル画像信号と、１回目の奇数行領域のデジタル画像信号とをマルチプレクサ１１７を介して内蔵メモリ１２５から読み出し、読み出した奇数行領域のデジタル画像信号同士を加算後、表示に必要な画像処理を行って、ＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示する。
続いて、２回目の偶数行領域のデジタル画像信号と、１回目の偶数行領域のデジタル画像信号とをマルチプレクサ１１７を介して内蔵メモリ１２５から読み出し、読み出した偶数行領域のデジタル画像信号同士を加算後、表示に必要な画像処理を行って、ＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示する。
【００４５】
以降、複数回の露光によって新たなデジタル画像信号が得られるたびに同一領域の新たなデジタル画像信号と、同一領域の前回までのデジタル画像信号とのデジタル画像信号を加算して表示することを繰り返すことにより、撮像装置１００の利用者は、長時間露光の途中の画像を確認することができる。
【００４６】
撮像装置１００による長時間露光が終了した後に、長時間露光によって得られた最終の画像データを脱着メモリ１２０に記録する場合は、まず、画像処理回路１２１は、内蔵メモリ１２５に一時記憶されている全てのデジタル画像信号をマルチプレクサ１１７を介して内蔵メモリ１２５から読み出す。
画像処理回路１２１は、内蔵メモリ１２５から読み出した全てのデジタル画像信号を加算し、その後、加算したデジタル画像信号に対して、記録する際に必要な色情報の変換処理や画素数の変換処理などを行った画像データを作成し、作成した画像データを圧縮伸張部１２２に出力する。
圧縮伸張部１２２は、画像処理回路１２１から入力された画像データに、圧縮処理を行って圧縮画像データを作成し、この圧縮画像データを着脱メモリ１２０に記録する。
【００４７】
次に、本実施形態の撮像装置１００において長時間露光を行う場合のデジタル画像信号の一時記憶および一時記憶されたデジタル画像信号を加算する方法について説明する。図２は、本実施形態による撮像装置１００においてデジタル画像信号の流れに関係する概略構成を示すブロック図である。図２の示すように、長時間露光において、予め定められた短い露光時間の間隔で得られたデジタル画像信号を内蔵メモリ１２５に一時記憶し、この内蔵メモリ１２５に一時記憶されたデジタル画像信号を加算する方法は、２種類の方法がある。なお、図２において、メモリ領域１２５−１〜１２５−８の複数個で構成されているが、内蔵メモリ１２５の符号の後の“−：ハイフン”に続く数字は、内蔵メモリ１２５内のメモリ領域の番号を表す。
【００４８】
図２（ａ）に示す方法は、各短い露光時間で得られたデジタル画像信号をそれぞれ一時記憶する内蔵メモリ１２５に複数のメモリ領域を用意し、各メモリ領域に一時記憶する。なお、図２（ａ）に示すように、マルチプレクサ１１７から出力されるデジタル画像信号の経路を２系統、例えば、奇数行領域のデジタル画像信号用のメモリ領域（メモリ領域１２５−１〜１２５−４）と偶数行領域のデジタル画像信号用のメモリ領域（メモリ領域１２５−５〜１２５−８）とを用意しておくこともできる。
画像処理回路１２１は、デジタル画像信号が一時記憶されているメモリ領域、例えば、奇数行領域のデジタル画像信号がメモリ領域１２５−１に一時記憶され、偶数行領域のデジタル画像信号がメモリ領域１２５−５に一時記憶されている場合は、同一領域のそれぞれのメモリ領域のデジタル画像信号を読み出し、加算器１２６によって加算した後に、表示に必要な画像処理を行って、ＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示させる。
【００４９】
図２（ａ）に示す方法において、撮像装置１００による長時間露光が終了した後に、長時間露光によって得られた最終の画像データを脱着メモリ１２０に記録する場合は、奇数行領域のデジタル画像信号と、偶数行領域のデジタル画像信号とが記憶されている全てのメモリ領域のデジタル画像信号を読み出し、加算器１２６によって加算した後に、記録する際に必要な画像処理を行った画像データを作成し、作成した画像データを圧縮処理を行って着脱メモリ１２０に記録する。
【００５０】
図２（ｂ）に示す方法は、各短い露光時間で得られたデジタル画像信号をそれぞれ一時記憶する内蔵メモリ１２５に１つのデジタル画像信号を一時記憶するメモリ領域のみを用意し、新たなデジタル画像信号が入力されるたびに、新たなデジタル画像信号と、前回までのデジタル画像信号とを加算した後に、１つのメモリ領域に一時記憶する。なお、図２（ｂ）に示すように、マルチプレクサ１１７から出力されるデジタル画像信号の経路を２系統、例えば、奇数行領域のデジタル画像信号用のメモリ領域（メモリ領域１２５−１）と偶数行領域のデジタル画像信号用のメモリ領域（メモリ領域１２５−２）とを用意しておくこともできる。
画像処理回路１２１は、例えば、奇数行領域のデジタル画像信号がメモリ領域１２５−１に一時記憶され、偶数行領域のデジタル画像信号がメモリ領域１２５−２に一時記憶されているとき、次に奇数行領域のデジタル画像信号が入力された場合は、前回までの奇数行領域のデジタル画像信号が一時記憶されているメモリ領域１２５−１を読み出し、加算器１２６によって入力された新たな奇数行領域のデジタル画像信号との加算を行った後に、再びメモリ領域１２５−１に一時記憶する。その後、表示に必要な画像処理を行って、ＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示させる。
【００５１】
図２（ｂ）に示す方法において、撮像装置１００による長時間露光が終了した後に、長時間露光によって得られた最終の画像データを脱着メモリ１２０に記録する場合は、奇数行領域のデジタル画像信号と、偶数行領域のデジタル画像信号とが記憶されている２つのメモリ領域のデジタル画像信号を読み出し、図示しない加算器によって奇数行領域のデジタル画像信号と、偶数行領域のデジタル画像信号とを加算した後に、記録する際に必要な画像処理を行った画像データを作成し、作成した画像データを圧縮処理を行って着脱メモリ１２０に記録する。
【００５２】
＜第１実施形態＞
次に、本実施形態の撮像装置１００において長時間露光を行う場合の詳細な処理について説明する。図３は、本実施形態による撮像装置１００の長時間露光動作における露光のタイミングと、得られた画像の信号レベルとノイズレベル、および表示の関係の例を示した図である。なお、図３に示す例は、長時間露光による撮影を行う際に、長時間露光の時間よりも短い露光時間で３回の露光を行い、長時間露光によって得られた最終の画像データのノイズレベルを従来よりも低減させる、すなわち、Ｓ／Ｎの低下を抑える例である。
また、本実施形態における固体撮像素子１１２は、行方向に配置された光電変換素子群が、列方向に交互に配置されている形式の固体撮像素子を使用し、撮像素子駆動回路１１６は、この固体撮像素子１１２の奇数行の光電変換素子群で構成された奇数行領域と、偶数行の光電変換素子群で構成された偶数行領域の読み出しを制御するものとして説明する。また、画像表示用ＬＣＤ１３０が表示できる画像領域（解像度）は、固体撮像素子１１２の画素数よりも小さいものとして説明する。また、マルチプレクサ１１７によって制御されるメモリ領域は、図２（ａ）に示したような内蔵メモリ１２５に複数のメモリ領域を用意した構成とし、そのメモリ領域は、奇数行領域および偶数行領域のそれぞれが３回の露光を行うのに十分なメモリ領域、すなわち、奇数行領域と偶数行領域とからなる２種類それぞれに対して３回の露光であり、そのメモリ領域は、６領域を確保しているものとして説明する。
【００５３】
最初に、撮像装置１００のシャッターが開いた状態となると、撮像素子１１２は、レンズ群１１１を通過した被写体の光学像を結像する。すなわち、奇数行領域と偶数行領域との露光が同時に開始される。
続いて、撮像素子駆動回路１１６は、予め定められた１回目の奇数行領域の露光時間（露光１ｏ）が経過後に、固体撮像素子１１２の奇数行領域の画素信号１ｏを読み出す。なお、ここで読み出しが行われた奇数行領域の光電変換素子群は、読み出しが開始されると、すなわち、１回目の露光で得られた奇数行領域の画素信号１ｏが図示しない固体撮像素子１１２内の伝送路に引き渡された後に、２回目の露光２ｏが開始される。
１回目の露光１ｏで得られた奇数行領域の画素信号１ｏは、撮像回路１１３とＡ／Ｄ変換器１１４とによって、奇数行領域の画像情報１ｏとランダムノイズを含むデジタル画像信号（以下、「奇数フレーム」という）１に変換され、この奇数フレーム１は、マルチプレクサ１１７を介してメモリ領域１２５−１に一時記憶される。その後、画像処理回路１２１は、メモリ領域１２５−１に一時記憶された奇数フレーム１を、マルチプレクサ１１７を介して読み出し、読み出した奇数フレーム１に対して、表示に必要な画像処理を行う。表示用の画像処理がされた表示データ１は、ＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示される。このことにより、撮像装置１００の利用者は、長時間露光の途中の画像を確認することができる。
【００５４】
表示用の画像処理は、例えば、画像表示用ＬＣＤ１３０が表示できる解像度に応じて奇数フレームからデータを間引く処理などである。より具体的には、画像表示用ＬＣＤ１３０が表示できる画素数が、固体撮像素子１１２の画素数の１／８であったとすると、奇数フレーム１の横方向（水平方向）のデータは、固体撮像素子１１２の横方向（水平方向）の全ての光電変換素子の画素信号によって構成されているため、１／８に間引き処理を行う。一方、奇数フレーム１の縦方向（垂直方向）のデータは、固体撮像素子１１２の縦方向（垂直方向）の全ての光電変換素子の画素信号に対して、撮像素子駆動回路１１６によって奇数行領域のみの画素信号、すなわち、固体撮像素子１１２の縦方向（垂直方向）の１／２の画素信号によって構成されているため、１／４に間引き処理を行うことによって、最終的に１／８に間引き処理されたものと同等となる。
なお、本発明においては、表示用の画像処理に関しては、規定しない。
【００５５】
続いて、撮像素子駆動回路１１６は、予め定められた１回目の偶数行領域の露光時間（露光１ｅ）が経過後に、固体撮像素子１１２の偶数行領域の画素信号１ｅを読み出す。なお、ここで読み出しが行われた偶数行領域の光電変換素子群は、読み出しが開始されると、すなわち、１回目の露光で得られた偶数行領域の画素信号１ｅが図示しない固体撮像素子１１２内の伝送路に引き渡された後に、２回目の露光２ｅが開始される。
１回目の露光１ｅで得られた偶数行領域の画素信号１ｅは、撮像回路１１３とＡ／Ｄ変換器１１４とによって、偶数行領域の画像情報１ｅとランダムノイズを含むデジタル画像信号（以下、「偶数フレーム」という）１に変換され、この偶数フレーム１は、マルチプレクサ１１７を介して内蔵メモリ１２５内の奇数フレーム１を一時記憶したメモリ領域１２５−１と異なるメモリ領域であるメモリ領域１２５−５に一時記憶される。すなわち、奇数フレーム１と偶数フレーム２とは、異なる画像情報として取り扱われる。その後、画像処理回路１２１は、メモリ領域１２５−５に一時記憶された偶数フレーム１を、マルチプレクサ１１７を介して読み出し、読み出した偶数フレーム１に対して、表示に必要な画像処理を行う。表示用の画像処理がされた表示データ２は、ＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示される。
【００５６】
なお、偶数フレーム１に対する表示用の画像処理は、偶数フレーム１の横方向（水平方向）のデータは、上述した奇数フレーム１に対する表示用の画像処理を同様に処理することができるが、偶数フレーム１の縦方向（垂直方向）のデータは、上述した奇数フレーム１に対する表示用の画像処理と同様に処理すると、画像表示用ＬＣＤ１３０に表示したときに縦方向（垂直方向）に移動してしまう（ズレてしまう）可能性がある。このような現象が発生しないように間引きの処理を、上述した奇数フレーム１に対する間引きの処理と異なる方法を用いる必要があるが、本発明においては、偶数フレーム１に対する表示用の画像処理に関しては、規定しない。
【００５７】
続いて、撮像素子駆動回路１１６は、予め定められた２回目の奇数行領域の露光時間（露光２ｏ）が経過後に、固体撮像素子１１２の奇数行領域の画素信号２ｏを読み出す。なお、上記の説明と同様に読み出しが行われた奇数行領域の光電変換素子群は、３回目の露光３ｏが開始される。
２回目の露光２ｏで得られた奇数行領域の画素信号２ｏは、撮像回路１１３とＡ／Ｄ変換器１１４とによって、奇数フレーム２に変換され、この奇数フレーム２は、マルチプレクサ１１７を介して内蔵メモリ１２５内の奇数フレーム１を一時記憶したメモリ領域１２５−１、および偶数フレーム１を一時記憶したメモリ領域１２５−５と異なるメモリ領域であるメモリ領域１２５−２に一時記憶される。その後、画像処理回路１２１は、メモリ領域１２５−１に一時記憶された奇数フレーム１と、メモリ領域１２５−２に一時記憶された奇数フレーム２とを、マルチプレクサ１１７を介して読み出す。画像処理回路１２１は、読み出した奇数フレーム１と、奇数フレーム２とを加算したデジタル画像信号（以下、「奇数画像フレーム」という）１を生成し、この奇数画像フレーム１に対して、上記の奇数フレーム１の処理と同様に表示に必要な画像処理を行う。表示用の画像処理がされた表示データ３は、ＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示される。
【００５８】
続いて、シャッターが閉じられると、撮像素子駆動回路１１６は、シャッターが閉じられるまで行っていた２回目の偶数行領域の露光時間（露光２ｅ）で露光した、固体撮像素子１１２の偶数行領域の画素信号２ｅを読み出す。なお、シャッターが閉じられているが、奇数行領域の露光を３ｏがすでに開始されているため、露光回数を合わせるために、上記の説明と同様に読み出しが行われた偶数行領域の光電変換素子群は、３回目の露光を行う。この露光回数を合わせるために行われる３回目の露光は、すでにシャッターが閉じているため、ダミーの露光である。
２回目の露光２ｅで得られた偶数行領域の画素信号２ｅは、撮像回路１１３とＡ／Ｄ変換器１１４とによって、偶数フレーム２に変換され、この偶数フレーム２は、マルチプレクサ１１７を介して内蔵メモリ１２５内の奇数フレーム１を一時記憶したメモリ領域１２５−１、偶数フレーム１を一時記憶したメモリ領域１２５−５、および奇数フレーム２を一時記憶したメモリ領域１２５−２と異なるメモリ領域であるメモリ領域１２５−６に一時記憶される。
【００５９】
続いて、撮像素子駆動回路１１６は、予め定められた３回目の奇数行領域の露光時間（露光３ｏ）が経過後に、固体撮像素子１１２の奇数行領域の画素信号３ｏを読み出す。なお、奇数行領域の光電変換素子群は、露光を終了し、その後の露光を行わない。
３回目の露光３ｏで得られた奇数行領域の画素信号３ｏは、撮像回路１１３とＡ／Ｄ変換器１１４とによって、奇数フレーム３に変換され、この奇数フレーム３は、マルチプレクサ１１７を介して内蔵メモリ１２５内の前回までに記憶したメモリ領域と異なるメモリ領域であるメモリ領域１２５−３に一時記憶される。
【００６０】
続いて、撮像素子駆動回路１１６は、偶数行領域のダミー露光で露光した、固体撮像素子１１２の偶数行領域の画素信号３ｅを読み出す。なお、偶数行領域の光電変換素子群は、露光を終了し、その後の露光を行わない。
ダミー露光で得られた偶数行領域の画素信号３ｅは、撮像回路１１３とＡ／Ｄ変換器１１４とによって、偶数フレーム３に変換され、この偶数フレーム３は、マルチプレクサ１１７を介して内蔵メモリ１２５内の前回までに記憶したメモリ領域と異なるメモリ領域であるメモリ領域１２５−７に一時記憶される。
なお、２回目の露光２ｅで得られた偶数行領域の画素信号２ｅ、３回目の露光３ｏで得られた奇数行領域の画素信号３ｏ、およびダミー露光で得られた偶数行領域の画素信号３ｅは、シャッターが閉じた後に撮像素子駆動回路１１６によって読み出されるため、画像表示用ＬＣＤ１３０への表示するデータとしては用いられず、長時間露光によって得られる最終の画像データの生成にのみ使用される。
【００６１】
また、撮像装置１００による長時間露光が終了した後に、長時間露光によって得られた最終の画像データを脱着メモリ１２０に記録する場合は、一時記憶した全てのデジタル画像信号（奇数フレーム１〜３および偶数フレーム１〜３）を読み出して、読み出した全てのデジタル画像信号を加算する。全てのデジタル画像信号を加算した最終のデジタル画像信号に、記録する際に必要な画像処理を行って、最終の画像データ作成し、作成した画像データを圧縮処理して着脱メモリ１２０に記録する。
【００６２】
次に、本第１の実施形態における長時間露光で得られる最終の画像データのＳ／Ｎについて説明する。
１回の画素の読み出しにおけるランダムノイズは、上述のように式（１）によって表される。
本第１の実施形態においては、３回の露光を行っているため、奇数行領域の光電変換素子群、および偶数行領域の光電変換素子群とも読み出し回数は３回である。
したがって、この読み出し回数（３回）を式（１）にあてはめると、ランダムノイズＶＲＮ（３）とＳ／Ｎは、それぞれ式（６），式（７）のようになる。
【００６３】
ＶＲＮ（３）＝√３×ＶＲＮ＝１．７３×ＶＲＮ      ・・・・・（６）
Ｓ／Ｎ＝ＶＳＩＧ／ＶＲＮ（３）＝（ＶＳＩＧ／ＶＲＮ）×（１／１．７３）
・・・・・（７）
ここで、最終的に得られる信号レベルをＶＳＩＧとし、複数回の読み出しを行わない場合のＳ／ＮをＶＳＩＧ／ＶＲＮとする。
【００６４】
上記に述べたとおり、本発明の第１の実施形態によれば、固体撮像素子１１２を奇数行領域と偶数行領域とに分割して、それぞれの領域毎に読み出すことによって、長時間露光の途中に画像表示用ＬＣＤ１３０に表示する画像の更新回数を図７に示した従来の方法と同じ回数とした場合でも、長時間露光によって得られる最終の画像データのノイズレベルを従来よりも低減させ、Ｓ／Ｎの低下を抑えることができる。
【００６５】
＜第２実施形態＞
次に、本実施形態の撮像装置１００において長時間露光を行う場合の別の処理について説明する。図４は、本実施形態による撮像装置１００の長時間露光動作における露光のタイミングと、得られた画像の信号レベルとノイズレベル、および表示の関係の例を示した図である。なお、図４に示す例は、長時間露光による撮影を行う際に、長時間露光の時間よりも短い露光時間で４回の露光を行い、長時間露光によって得られた最終の画像データのＳ／Ｎ、すなわち、ノイズレベルを従来と同等とした場合に、長時間露光の途中に画像表示用ＬＣＤ１３０に表示する画像の更新回数を従来よりも増加させる例である。
また、本実施形態における固体撮像素子１１２は、第１の実施形態と同様に、行方向に配置された光電変換素子群が、列方向に交互に配置されている形式の固体撮像素子を使用し、撮像素子駆動回路１１６は、この固体撮像素子１１２の奇数行の光電変換素子群で構成された奇数行領域と、偶数行の光電変換素子群で構成された偶数行領域の読み出しを制御するものとして説明する。また、画像表示用ＬＣＤ１３０が表示できる画像領域（解像度）、マルチプレクサ１１７によって制御されるメモリ領域も第１の実施形態と同様とする。ただし、メモリ領域は、露光回数が４回に増加したことに伴って、奇数行領域と偶数行領域とからなる２種類それぞれに対して４回の露光で得られたデジタル画像信号を一時記憶するため、８領域のメモリ領域が確保されているものとして説明する。
【００６６】
最初に、撮像装置１００のシャッターが開いた状態となると、撮像素子１１２は、レンズ群１１１を通過した被写体の光学像を結像する。すなわち、奇数行領域と偶数行領域との露光が同時に開始される。
続いて、撮像素子駆動回路１１６は、予め定められた１回目の奇数行領域の露光時間（露光１ｏ）が経過後に、固体撮像素子１１２の奇数行領域の画素信号１ｏを読み出す。なお、ここで読み出しが行われた奇数行領域の光電変換素子群は、第１の実施形態と同様に２回目の露光２ｏが開始される。
１回目の露光１ｏで得られた奇数行領域の画素信号１ｏは、撮像回路１１３とＡ／Ｄ変換器１１４とによって、奇数フレーム１に変換され、この奇数フレーム１は、マルチプレクサ１１７を介してメモリ領域１２５−１に一時記憶される。その後、画像処理回路１２１は、メモリ領域１２５−１に一時記憶された奇数フレーム１を、マルチプレクサ１１７を介して読み出し、読み出した奇数フレーム１に対して、表示に必要な画像処理を行う。表示用の画像処理がされた表示データ１は、ＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示される。
【００６７】
続いて、撮像素子駆動回路１１６は、予め定められた１回目の偶数行領域の露光時間（露光１ｅ）が経過後に、固体撮像素子１１２の偶数行領域の画素信号１ｅを読み出す。なお、ここで読み出しが行われた偶数行領域の光電変換素子群は、第１の実施形態と同様に２回目の露光２ｅが開始される。
１回目の露光１ｅで得られた偶数行領域の画素信号１ｅは、撮像回路１１３とＡ／Ｄ変換器１１４とによって、偶数フレーム１に変換され、この偶数フレーム１は、マルチプレクサ１１７を介してメモリ領域１２５−５に一時記憶される。その後、画像処理回路１２１は、メモリ領域１２５−５に一時記憶された偶数フレーム１を、マルチプレクサ１１７を介して読み出し、読み出した偶数フレーム１に対して、表示に必要な画像処理を行う。表示用の画像処理がされた表示データ２は、ＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示される。
【００６８】
続いて、撮像素子駆動回路１１６は、予め定められた２回目の奇数行領域の露光時間（露光２ｏ）が経過後に、固体撮像素子１１２の奇数行領域の画素信号２ｏを読み出す。なお、ここで読み出しが行われた奇数行領域の光電変換素子群は、第１の実施形態と同様に３回目の露光３ｏが開始される。
２回目の露光２ｏで得られた奇数行領域の画素信号２ｏは、撮像回路１１３とＡ／Ｄ変換器１１４とによって、奇数フレーム２に変換され、この奇数フレーム２は、マルチプレクサ１１７を介してメモリ領域１２５−２に一時記憶される。その後、画像処理回路１２１は、メモリ領域１２５−１に一時記憶された奇数フレーム１と、メモリ領域１２５−２に一時記憶された奇数フレーム２とを、マルチプレクサ１１７を介して読み出す。画像処理回路１２１は、読み出した奇数フレーム１と、奇数フレーム２とを加算して奇数画像フレーム１を生成し、第１の実施形態と同様に表示に必要な画像処理を行った表示データ３を、ＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示される。
【００６９】
続いて、撮像素子駆動回路１１６は、予め定められた２回目の偶数行領域の露光時間（露光２ｅ）が経過後に、固体撮像素子１１２の偶数行領域の画素信号２ｅを読み出す。なお、ここで読み出しが行われた奇数行領域の光電変換素子群は、第１の実施形態と同様に３回目の露光３ｅが開始される。
２回目の露光２ｅで得られた偶数行領域の画素信号２ｅは、撮像回路１１３とＡ／Ｄ変換器１１４とによって、偶数フレーム２に変換され、この偶数フレーム２は、マルチプレクサ１１７を介してメモリ領域１２５−６に一時記憶される。その後、画像処理回路１２１は、メモリ領域１２５−５に一時記憶された偶数フレーム１と、メモリ領域１２５−６に一時記憶された偶数フレーム２とを、マルチプレクサ１１７を介して読み出す。画像処理回路１２１は、読み出した偶数フレーム１と、偶数フレーム２とを加算して偶数画像フレーム１を生成し、第１の実施形態と同様に表示に必要な画像処理を行った表示データ４は、ＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示される。
【００７０】
以降、シャッターが閉じられる、ずなわち、４回の露光が終わるまで、同様に画素信号の読み出し、デジタル画像信号への変換、メモリ領域への一時記憶、デジタル画像信号の加算、表示用の画像処理を繰り返すことにより、この間に得られた表示データがＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示される。このことにより、撮像装置１００の利用者は、長時間露光の途中の画像を確認することができる。
なお、４回目の露光４ｏで得られた奇数行領域の画素信号４ｏ、および露光４ｅで得られた偶数行領域の画素信号４ｅは、シャッターが閉じた後に撮像素子駆動回路１１６によって読み出されるため、画像表示用ＬＣＤ１３０への表示するデータとしては用いられず、長時間露光によって得られる最終の画像データの生成にのみ使用される。
【００７１】
また、撮像装置１００による長時間露光が終了した後に、長時間露光によって得られた最終の画像データを脱着メモリ１２０に記録する場合は、一時記憶した全てのデジタル画像信号（奇数フレーム１〜４および偶数フレーム１〜４）を読み出して、読み出した全てのデジタル画像信号を加算する。全てのデジタル画像信号を加算した最終のデジタル画像信号に、記録する際に必要な画像処理を行って、最終の画像データ作成し、作成した画像データを圧縮処理して着脱メモリ１２０に記録する。
【００７２】
次に、本第２の実施形態における長時間露光で得られる最終の画像データのＳ／Ｎについて説明する。
１回の画素の読み出しにおけるランダムノイズは、上述のように式（１）によって表される。
本第２の実施形態においては、４回の露光を行っているため、奇数行領域の光電変換素子群、および偶数行領域の光電変換素子群とも読み出し回数は４回である。
したがって、この読み出し回数（４回）を式（１）にあてはめると、ランダムノイズＶＲＮ（４）とＳ／Ｎは、それぞれ式（９），式（９）のようになる。
【００７３】
ＶＲＮ（４）＝√４×ＶＲＮ＝２×ＶＲＮ      ・・・・・（８）
Ｓ／Ｎ＝ＶＳＩＧ／ＶＲＮ（４）＝（ＶＳＩＧ／ＶＲＮ）×（１／２）
・・・・・（９）
ここで、最終的に得られる信号レベルをＶＳＩＧとし、複数回の読み出しを行わない場合のＳ／ＮをＶＳＩＧ／ＶＲＮとする。
【００７４】
上記に述べたとおり、本発明の第２の実施形態によれば、固体撮像素子１１２を奇数行領域と偶数行領域とに分割して、それぞれの領域毎に読み出すことによって、長時間露光によって得られた最終の画像データのＳ／Ｎを図７に示した従来の方法と同等とした場合でも、撮像装置１００の利用者が長時間露光の途中で確認するために表示される画像表示用ＬＣＤ１３０の表示回数（更新回数）を従来よりも増加させることができる。
【００７５】
＜第３実施形態＞
次に、本実施形態の撮像装置１００において長時間露光を行う場合の別の処理について説明する。図５は、本実施形態による撮像装置１００の長時間露光動作における露光のタイミングと、得られた画像の信号レベルとノイズレベル、および表示の関係の例を示した図である。なお、図５に示す例は、長時間露光による撮影を行う際に、長時間露光の時間よりも短い露光時間で３回の露光を行い、長時間露光によって得られた最終の画像データのノイズレベルを従来よりも低減、すなわち、Ｓ／Ｎの低下を抑え、かつ、長時間露光の途中に画像表示用ＬＣＤ１３０に表示する画像の更新回数を従来よりも増加させる例である。
また、本実施形態における固体撮像素子１１２、撮像素子駆動回路１１６、画像表示用ＬＣＤ１３０が表示できる画像領域（解像度）は、第１の実施形態および第２の実施形態と同様の構成および動作として説明する。また、メモリ領域は、第１の実施形態と同様のメモリ領域が確保されているものとして説明する。
【００７６】
最初に、撮像装置１００のシャッターが開いた状態となると、撮像素子１１２は、レンズ群１１１を通過した被写体の光学像を結像する。すなわち、奇数行領域と偶数行領域との露光が同時に開始される。
続いて、撮像素子駆動回路１１６は、予め定められた１回目の奇数行領域の露光時間（露光１ｏ）が経過後に、固体撮像素子１１２の奇数行領域の画素信号１ｏを読み出す。なお、ここで読み出しが行われた奇数行領域の光電変換素子群は、第１の実施形態および第２の実施形態と同様に２回目の露光２ｏが開始される。
１回目の露光１ｏで得られた奇数行領域の画素信号１ｏは、第１の実施形態および第２の実施形態と同様に処理され、表示用の画像処理がされた表示データ１は、ＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示される。
【００７７】
続いて、撮像素子駆動回路１１６は、予め定められた１回目の偶数行領域の露光時間（露光１ｅ）が経過後に、固体撮像素子１１２の偶数行領域の画素信号１ｅを読み出す。なお、ここで読み出しが行われた偶数行領域の光電変換素子群は、第１の実施形態および第２の実施形態と同様に２回目の露光２ｅが開始される。
１回目の露光１ｅで得られた偶数行領域の画素信号１ｅは、第１の実施形態および第２の実施形態と同様に処理され、表示用の画像処理がされた表示データ２は、ＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示される。
【００７８】
続いて、撮像素子駆動回路１１６は、予め定められた２回目の奇数行領域の露光時間（露光２ｏ）が経過後に、固体撮像素子１１２の奇数行領域の画素信号２ｏを読み出す。なお、ここで読み出しが行われた奇数行領域の光電変換素子群は、第１の実施形態および第２の実施形態と同様に３回目の露光３ｏが開始される。
２回目の露光２ｏで得られた奇数行領域の画素信号２ｏは、第１の実施形態および第２の実施形態と同様に処理され、表示用の画像処理がされた表示データ３は、ＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示される。
【００７９】
続いて、撮像素子駆動回路１１６は、予め定められた２回目の偶数行領域の露光時間（露光２ｅ）が経過後に、固体撮像素子１１２の偶数行領域の画素信号２ｅを読み出す。なお、ここで読み出しが行われた偶数行領域の光電変換素子群は、第１の実施形態および第２の実施形態と同様に３回目の露光３ｅが開始される。
２回目の露光２ｅで得られた偶数行領域の画素信号２ｅは、第１の実施形態および第２の実施形態と同様に処理され、表示用の画像処理がされた表示データ４は、ＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示される。
【００８０】
続いて、シャッターが閉じられると、撮像素子駆動回路１１６は、シャッターが閉じられるまで行っていた３回目の奇数行領域の露光時間（露光３ｏ）で露光した、固体撮像素子１１２の偶数行領域の画素信号３ｏを読み出す。なお、シャッターが閉じられているため、奇数行領域の光電変換素子群は、露光を終了し、その後の露光を行わない。
３回目の露光３ｏで得られた奇数行領域の画素信号３ｏは、第１の実施形態と同様に撮像回路１１３とＡ／Ｄ変換器１１４とによって、奇数フレーム３に変換され、この奇数フレーム３は、マルチプレクサ１１７を介して内蔵メモリ１２５内の前回までに記憶したメモリ領域と異なるメモリ領域であるメモリ領域１２５−３に一時記憶される。
【００８１】
また、撮像素子駆動回路１１６は、シャッターが閉じられるまで行っていた３回目の偶数行領域の露光時間（露光３ｅ）で露光した、固体撮像素子１１２の偶数行領域の画素信号３ｅを読み出す。なお、偶数行領域の光電変換素子群は、露光を終了し、その後の露光を行わない。
３回目の露光３ｏで得られた偶数行領域の画素信号３ｅは、第１の実施形態と同様に撮像回路１１３とＡ／Ｄ変換器１１４とによって、偶数フレーム３に変換され、この偶数フレーム３は、マルチプレクサ１１７を介して内蔵メモリ１２５内の前回までに記憶したメモリ領域と異なるメモリ領域であるメモリ領域１２５−７に一時記憶される。
なお、３回目の露光３ｏで得られた奇数行領域の画素信号３ｏ、および３回目の露光３ｅで得られた偶数行領域の画素信号３ｅは、シャッターが閉じた後に撮像素子駆動回路１１６によって読み出されるため、画像表示用ＬＣＤ１３０への表示するデータとしては用いられず、長時間露光によって得られる最終の画像データの生成にのみ使用される。
【００８２】
また、撮像装置１００による長時間露光が終了した後に、長時間露光によって得られた最終の画像データを脱着メモリ１２０に記録する場合は、一時記憶した全てのデジタル画像信号（奇数フレーム１〜３および偶数フレーム１〜３）を読み出して、読み出した全てのデジタル画像信号を加算する。全てのデジタル画像信号を加算した最終のデジタル画像信号に、記録する際に必要な画像処理を行って、最終の画像データ作成し、作成した画像データを圧縮処理して着脱メモリ１２０に記録する。
【００８３】
次に、本第３の実施形態における長時間露光で得られる最終の画像データのＳ／Ｎについて説明する。
１回の画素の読み出しにおけるランダムノイズは、上述のように式（１）によって表される。
本第１の実施形態においては、３回の露光を行っているため、奇数行領域の光電変換素子群、および偶数行領域の光電変換素子群とも読み出し回数は３回である。
したがって、この読み出し回数（３回）を式（１）にあてはめると、ランダムノイズＶＲＮ（３）とＳ／Ｎは、それぞれ式（１０），式（１１）のようになる。
【００８４】
ＶＲＮ（３）＝√３×ＶＲＮ＝１．７３×ＶＲＮ      ・・・・・（１０）
Ｓ／Ｎ＝ＶＳＩＧ／ＶＲＮ（３）＝（ＶＳＩＧ／ＶＲＮ）×（１／１．７３）
・・・・・（１１）
ここで、最終的に得られる信号レベルをＶＳＩＧとし、複数回の読み出しを行わない場合のＳ／ＮをＶＳＩＧ／ＶＲＮとする。
【００８５】
上記に述べたとおり、本発明の第３の実施形態によれば、固体撮像素子１１２を奇数行領域と偶数行領域とに分割して、それぞれの領域毎に読み出すことによって、長時間露光によって得られる最終の画像データのノイズレベルを従来よりも低減させ、Ｓ／Ｎの低下を抑えることができ、かつ、長時間露光の途中に画像表示用ＬＣＤ１３０に表示する画像の更新回数を図７に示した従来の方法よりも増加させることができる。
【００８６】
上記に述べたとおり、本発明を実施するための最良の形態によれば、撮像素子からの画素信号の読み出しを分割することによって、１つの画素の対する読み出し回数を低減することができるので、撮像素子の画素の読み出し回数に応じて増加するランダムノイズを低減、すなわち、最終的に得られる画像データのＳ／Ｎの低下を抑えることができる。
このことによって、長時間露光の途中の画像データを確認しながらの撮影であっても、良好なＳ／Ｎの最終画像データを得ることができる。
【００８７】
また、分割して読み出した画素信号から長時間露光の途中の表示データを作成することができるので、長時間露光の途中の画像データの更新回数を増加させることができる。
このことによって、撮像装置の利用者は、長時間露光の途中の画像を逐次確認することができるので、撮像装置の利用者が得たい画像であるか否かの判断を容易に行うことができる。
【００８８】
なお、本実施形態においては、マルチプレクサ１１７を用いてメモリ領域の制御を行う構成で説明したが、この構成に限定しない。例えば、マルチプレクサ１１７の変わりに、メモリコントローラを用いてデジタル画像信号を一時記憶するメモリ領域を制御することもできる。
【００８９】
また、本実施形態においては、各メモリ領域に一時記憶したデジタル画像信号の加算は、画像処理回路１２１内の加算器１２６によって行う構成で説明したが、この構成に限定されるものではなく、例えば、メモリ領域の制御を行うマルチプレクサ１１７やメモリコントローラなどで、デジタル画像信号の加算処理を行う構成とすることもできる。
【００９０】
また、本実施形態においては、固体撮像素子１１２は、奇数行領域と偶数行領域との２つの領域の構成で説明したが、この構成に限定されるものではなく、撮像素子の分割数を３分割や４分割等、分割数を増やすこともできる。また、隣り合う光電変換素子群で構成する構成ではなく、１行置きや２列置き等、領域内の光電変換素子群の構成を変更することもできる。
【００９１】
また、本実施形態においては、撮像素子駆動回路１１６が固体撮像素子１１２を読み出すタイミングは、長時間露光の露光時間内で予め定められた短い露光時間として説明したが、この方法に限定されるものではなく、例えば、撮影する被写体の明るさによって読み出すタイミングを変更することや、予め被写体の明るさを測定（前回の撮影結果より算出しても良い）して露光時間を決定することもできる。
【００９２】
以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての種々の変更も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施形態による撮像装置の概略構成を示したブロック図である。
【図２】本実施形態の撮像装置においてデジタル画像信号の流れに関係する概略構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態の撮像装置の長時間露光動作における露光のタイミングと、得られた画像の信号レベルとノイズレベル、および表示の関係の例を示した図である。
【図４】本実施形態の撮像装置の長時間露光動作における露光のタイミングと、得られた画像の信号レベルとノイズレベル、および表示の関係の例を示した図である。
【図５】本実施形態の撮像装置の長時間露光動作における露光のタイミングと、得られた画像の信号レベルとノイズレベル、および表示の関係の例を示した図である。
【図６】従来の撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図７】従来の撮像装置において画像情報を加算する概略構成を示すブロック図である。
【図８】従来の撮像装置の長時間露光動作における露光のタイミングと、得られた画像の信号レベルとノイズレベル、および表示の関係を示した図である。
【符号の説明】
【００９４】
１００，５００・・・撮像装置、１１１，５１１・・・レンズ群、１１２，５１２・・・固体撮像素子（画素アレイ）、１１３，５１３・・・撮像回路、１１４，５１４・・・Ａ／Ｄ変換器、１１５，５１５・・・レンズ等駆動回路、１１６・・・撮像素子駆動回路（読み出しタイミング生成手段）、１１７・・・マルチプレクサ（画素信号加算手段）、１２０，５２０・・・着脱メモリ、１２１，５２１・・・画像処理回路、１２２，５２２・・・圧縮伸張部、１２５，５２５・・・内蔵メモリ、１２５−１，１２５−２，１２５−３，１２５−４，１２５−５，１２５−６，１２５−７，１２５−７・・・メモリ領域、１２６，５２６・・・加算器、１３０，５３０・・・画像表示用ＬＣＤ（表示手段）、１３１，５３１・・・ＬＣＤドライバ、１４０，５４０・・・システムコントローラ、１４１，５４１・・・不揮発性メモリ、１４６，５４６・・・操作部
【図１】
2010157804.tif 000003
【図２】
2010157804.tif 000004
【図３】
2010157804.tif 000005
【図４】
2010157804.tif 000006
【図５】
2010157804.tif 000007
【図６】
2010157804.tif 000008
【図７】
2010157804.tif 000009
【図８】
2010157804.tif 000010