(57)【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画素が二次元の行列方向に複数配置された画素部と、前記画素部が出力した画素信号を増幅する増幅回路が前記画素部の列毎に複数配置された増幅部とを含む撮像素子と、
前記撮像素子を所定の露光時間内で複数回露光するように制御する露光動作制御手段と、
前記露光動作制御手段が前記撮像素子による露光を複数回行うように設定したとき、前記増幅部による画素信号の増幅率を制御する増幅率制御手段と、
前記増幅率制御手段の制御に基づいて増幅された複数回の露光の各々に対応した画素信号を、前記露光動作制御手段によって制御された露光単位毎に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露光単位毎に加算された画素信号を所定のタイミングで表示する表示手段と、
前記画素信号加算手段によって露光単位毎に加算された画素信号に対して、前記増幅率制御手段によって制御された増幅率に基づいて割り算処理を行う画素信号割り算手段と、
前記割り算手段によって割り算処理された画素信号を記録する画像記録手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【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、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被写体の撮影を行うとき、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、所定の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って、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、短い露光時間で得られた各画像信号を加算して得られ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している。このことによって、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技術を開示している。
【０００４】
図９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９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による撮影では、まず、レンズ群５１１を通過した被写体の光学像が、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサーなどの固体撮像素子５１２に結像され、固体撮像素子５１２は、結像された光学像の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。
【０００６】
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。
【０００７】
続いて、Ａ／Ｄ変換器５１４は、入力されたアナログ画像信号をアナログ・デジタル変換によって、デジタル画像データに変換する。そして、変換されたデジタル画像データを、内蔵メモリ５２５に一時記憶する。この内蔵メモリ５２５は、例えば、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ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の一時記憶メモリである。
【０００８】
画像処理回路５２１は、内蔵メモリ５２５に一時記憶されたデジタル画像データに対して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。
【０００９】
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。
【００１０】
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が行われ、画像処理後の表示データが、ＬＣＤドライバ５３１を介して、画像表示用ＬＣＤ５３０に出力され、画像が表示される。
【００１１】
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が読み出され、圧縮伸張部５２２によって伸張され、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が作成される。そして、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、画像処理後の表示データが、ＬＣＤドライバ５３１を介して、画像表示用ＬＣＤ５３０に出力され、画像が表示される。
【００１２】
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。
【００１３】
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デジタル画像データ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デジタル画像データを加算する。そして、加算したデジタル画像データに対して画像処理した後に画像表示用ＬＣＤ５３０に表示させている。なお、露光によって得られたデジタル画像データを一時記憶するメモリは、内蔵メモリ５２５以外の図示しない記憶部であっても良い。また、複数回の露光によって固体撮像素子５１２から画素信号を得る方法としては、機械的シャッター（以下、「メカニカルシャッター」という）あるいは電子シャッターを用いる方法がある。なお、以降の説明においては、メカニカルシャッターを用いているものとする。
【００１４】
また、特許文献１では、複数回の露光によって得られたデジタル画像データを加算して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１０は、従来の撮像装置において、デジタル画像データを加算する概略構成を示すブロック図である。
【００１５】
第１の方法は、図１０（ａ）に示すように、内蔵メモリ５２５内に複数のメモリ領域、例えば、メモリ領域５２５−１〜５２５−３を備え、それぞれのメモリ領域５２５−１〜５２５−３に１つずつのデジタル画像データを一時記憶し、画像表示用ＬＣＤ５３０に表示する際に、それぞれのメモリ領域５２５−１〜５２５−３からデジタル画像データを読み出して加算器５２６によって加算する方法である。なお、図１０（ａ）において、内蔵メモリ５２５の符号の後の“−：ハイフン”に続く数字は、内蔵メモリ５２５内のメモリ領域の番号を表す。
【００１６】
第２の方法は、図１０（ｂ）に示すように、それぞれのデジタル画像データを内蔵メモリ５２５内の複数のメモリ領域に一時記憶するのではなく、１つの内蔵メモリ５２５に一時記憶している前回までのデジタル画像データと今回新たに一時記憶するデジタル画像データとを加算器５２６によって加算し、加算したデジタル画像データを新しいデジタル画像データとして１つの内蔵メモリ５２５に一時記憶する動作を繰り返す方法である。
【００１７】
図１１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１１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。
【００１８】
図１１において、メカニカルシャッターが“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。所定の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素信号１が読み出される。この読み出された画素信号１をアナログ・デジタル変換したデジタル画像データが内蔵メモリ５２５に一時記憶される。その後、内蔵メモリ５２５に一時記憶されたデジタル画像データが画像処理されて画像データ１が作成される。
【００１９】
続いて、画素信号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。所定の露光時間が経過すると、露光が一旦完了し、露光１の動作と同様に画素信号２が読み出され、アナログ・デジタル変換された後のデジタル画像データが内蔵メモリ５２５に一時記憶される。その後、内蔵メモリ５２５に一時記憶されている前回の露光１の動作で得られたデジタル画像データと、今回の露光２の動作で得られたデジタル画像データとが加算され、さらに、画像処理されて画像データ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画像データ１の２倍となっている。
【００２０】
同様に複数のデジタル画像データを加算した画像データ３，画像データ４を生成することによって、画像データの信号レベルが、加算したデジタル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。
【００２１】
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が行われ、長時間露光の途中、すなわち、メカニカルシャッターが“開”の状態の期間に撮影された画像データが表示される。図１１の例においては、４枚のデジタル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が表示される。
すなわち、長時間露光の途中において、加算に用いたデジタル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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開２００３−６９８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
しかしながら、各露光動作によって得られたデジタル画像データには、被写体の画像情報を表す信号レベル以外に、ランダムノイズが含まれている。このデジタル画像データ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。
【００２４】
特許文献１の撮像装置では、デジタル画像データの加算回数、すなわち、撮像素子の画素の読み出し回数が増加するにしたがって、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。しかし、加算するそれぞれのデジタル画像データに含まれているランダムノイズも加算されてしまうため、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。
【００２５】
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。
【００２６】
【数１】
0005424767.tif 000002
【００２７】
図１１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）の画素を読み出す回数Ｎが、Ｎ＝４となるため、下式（２）のようにランダムノイズが、１回の画素の読み出しにおけるランダムノイズＶＲＮの２倍となる。したがって、複数回の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）のように複数回の読み出しを行わない場合の１／２となってしまう。
【００２８】
【数２】
0005424767.tif 000003
【００２９】
【数３】
0005424767.tif 000004
【００３０】
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。
【００３１】
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、１回の画素の読み出しにおけるランダムノイズＶＲＮの４倍となる。したがって、複数回の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）のように複数回の読み出しを行わない場合の１／４となってしまう。
【００３２】
【数４】
0005424767.tif 000005
【００３３】
【数５】
0005424767.tif 000006
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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長時間露光の途中の画像データを表示する撮像装置において、長時間露光の途中の画像データの表示回数を多くした場合でも、Ｓ／Ｎの低下を抑え、適正な露光量の信号レベルを得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】
【００３７】
上記の課題を解決するため、本発明の撮像装置（例えば、実施形態における撮像装置１００）は、光電変換素子（例えば、実施形態におけるフォトダイオードＰＤ）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画素（例えば、実施形態における単位画素Ｐ）が二次元の行列方向に複数配置された画素部（例えば、実施形態における画素部１）と、前記画素部が出力した画素信号を増幅する増幅回路（例えば、実施形態における列アンプ内蔵ノイズ抑圧回路ＣＤＳ１〜ＣＤＳ４）が前記画素部の列毎に複数配置された増幅部（例えば、実施形態における列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４）とを含む撮像素子（例えば、実施形態における列アンプ内蔵固体撮像素子１１７）と、前記撮像素子を所定の露光時間内で複数回露光するように制御する露光動作制御手段（例えば、実施形態における撮像素子制御回路１１６）と、前記露光動作制御手段が前記撮像素子による露光を複数回行うように設定したとき、前記増幅部による画素信号の増幅率を制御する増幅率制御手段（例えば、実施形態における撮像素子制御回路１１６）と、前記増幅率制御手段の制御に基づいて増幅された複数回の露光の各々に対応した画素信号を、前記露光動作制御手段によって制御された露光単位毎に加算する画素信号加算手段（例えば、第１の実施形態における加算器１２６）と、前記画素信号加算手段によって露光単位毎に加算された画素信号を所定のタイミングで表示する表示手段（例えば、実施形態における画像表示用ＬＣＤ１３０）と、前記画素信号加算手段によって露光単位毎に加算された画素信号に対して、前記増幅率制御手段によって制御された増幅率に基づいて割り算処理を行う画素信号割り算手段（例えば、第１の実施形態における割り算器１２７）と、前記割り算手段によって割り算処理された画素信号を記録する画像記録手段（例えば、実施形態における着脱メモリ１２０および内蔵メモリ１２５）と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４１】
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、露光の途中の画像データの表示回数を多くした場合でも、撮像素子に内蔵された増幅回路によって増幅される画素信号の増幅率を制御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。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【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ける撮像素子の概略構成と制御タイミングを示した図である。
【図３】本実施形態の撮像装置の第１の実施形態におけるデジタル画像データの流れに関係する概略構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態の撮像装置の第１の実施形態における長時間露光動作の露光タイミングと、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第２の実施形態におけるデジタル画像データの流れに関係する概略構成を示すブロック図である。
【図６】本実施形態の撮像装置の第３の実施形態におけるデジタル画像データの流れに関係する概略構成を示すブロック図である。
【図７】本実施形態の撮像装置の第３の実施形態における長時間露光動作の露光タイミングと、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８】本実施形態の撮像装置における撮像素子内の増幅回路の概略構成を示したブロック図である。
【図９】従来の撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】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１１】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。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
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、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７、撮像素子制御回路１１６、Ａ／Ｄ変換器１１４、レンズ等駆動回路１１５、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。
なお、図９に示した従来の撮像装置５００に対する本実施形態の撮像装置１００の構成の変更箇所は、撮像装置５００に備えていた固体撮像素子５１２を列アンプ内蔵固体撮像素子１１７に変更し、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の列アンプのゲインなどを制御する撮像素子制御回路１１６を追加したことである。また、画像処理回路１２１の処理内容、より具体的には、長時間露光動作における画像信号の処理内容を変更している。
【００４４】
レンズ群１１１は、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７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。
【００４５】
列アンプ内蔵固体撮像素子１１７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に対してノイズ成分を抑圧したアナログ画像信号をＡ／Ｄ変換器１１４に出力する列アンプを備えた固体撮像素子である。
Ａ／Ｄ変換器１１４は、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７から入力されたノイズ抑圧後のアナログ画像信号をアナログ・デジタル変換によって、デジタル画像データに変換する。なお、変換されたデジタル画像データは、内蔵メモリ１２５に一時記憶される。
【００４６】
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。なお、内蔵メモリ１２５は、本実施形態の撮像装置１００において長時間露光動作を行う際のデジタルデータ（デジタル画像データ）を一時記憶する領域と、最終的に記録（例えば、着脱メモリ１２０に記録）する画像データを一時記憶する領域とを含んでいる。なお、内蔵メモリ１２５内のメモリ領域は、撮像素子制御回路１１６が行う列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の読み出し方法に応じて制御される。なお、本実施形態の説明において、特に明示せずに内蔵メモリ１２５を示す場合は、長時間露光動作において使用される一時記憶領域を表す。また、内蔵メモリ１２５内の最終的に記録する画像データを一時記憶する領域を示す場合は、「内蔵メモリ１２５（画像記録領域）」と表す。
【００４７】
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データに対して色情報の変換処理や画素数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。
また、画像処理回路１２１は、長時間露光動作において各所定の露光時間で得られたデジタル画像データの演算処理を行う。
【００４８】
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着脱可能なメモリカード等の着脱メモリ１２０に記録する。
着脱メモリ１２０は、例えば、メモリカード等の着脱可能なメモリで、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。
【００４９】
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によって入力形式が変換された表示データを表示する表示装置である。
【００５０】
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。
【００５１】
撮像素子制御回路１１６は、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７から画素信号を読み出すための制御信号を出力する。例えば、撮像素子制御回路１１６は、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７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列アンプ内蔵固体撮像素子１１７に出力し、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７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列アンプ内蔵固体撮像素子１１７に出力する。
また、撮像素子制御回路１１６は、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７内の列アンプを制御するための制御信号を出力する。
【００５２】
次に、本実施形態の撮像装置１００における列アンプ内蔵固体撮像素子１１７について説明する。図２は、本実施形態による列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の一例を示した図である。図２（ａ）に列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の概略構成を示したブロック図を示し、図２（ｂ）に列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の概略動作を示したタイミングチャートを示す。
【００５３】
図２（ａ）に示すように列アンプ内蔵固体撮像素子１１７は、単位画素Ｐ１１〜Ｐ２４を行方向および列方向（図６（ａ）においては、２行４列）に二次元的に配置した画素部１と、画素部１の読み出す際に行方向を選択する垂直走査回路２と、画素部１の列方向毎にバイアス電流を供給する電流供給部３と、画素部１の出力信号に含まれるノイズ成分を列方向毎に抑圧する列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４と、ノイズ成分が抑圧された信号を出力するための水平選択スイッチ部５と、水平選択スイッチ部５の読出し列を選択する水平走査回路６と、出力ライン７と、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４の列アンプのゲイン設定や列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４と水平走査回路６の動作タイミングを決める制御部８から構成される。なお、以下では、単位画素Ｐ１１〜Ｐ２４のいずれか１つを示すときには「単位画素Ｐ」という。
【００５４】
単位画素Ｐ１１〜Ｐ２４は、それぞれ、光電変換部であるフォトダイオードＰＤと、フォトダイオードＰＤの検出信号をリセットするリセットトランジスタＭ１と、フォトダイオードＰＤの信号を増幅する増幅トランジスタＭ２と、画素部１の各行を選択するための行選択トランジスタＭ３とから構成される。
【００５５】
画素部１は、垂直走査回路２から出力される電源ラインＶＲ１〜ＶＲ２、行リセットラインφＲＳＴ１〜φＲＳＴ２および行選択ラインφＲＯＷ１〜φＲＯＷ２によって選択された行方向の単位画素Ｐの画素信号が、行単位で画素出力ラインＶ１〜Ｖ４に出力される。
【００５６】
列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４は、列方向毎に備えられた列アンプ内蔵ノイズ抑圧回路ＣＤＳ１〜ＣＤＳ４から構成される。
列アンプ内蔵ノイズ抑圧回路ＣＤＳ１〜ＣＤＳ４は、それぞれ、サンプル用トランジスタＭ４と、クランプ用トランジスタＭ５と、クランプ用容量Ｃ３と、ホールド用容量Ｃ４と、フィードバック容量Ｃ５と、反転アンプＡ１とから構成される。なお、列アンプのゲイン設定の変更を可能とするため、フィードバック容量Ｃ５は可変できる構成となっている。
【００５７】
次に、図２（ｂ）に示した本実施形態による列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の動作について説明する。なお、図２（ｂ）では、垂直走査回路２により上から１行目が選択された場合における左から１列目の動作、すなわち、単位画素Ｐ１１の動作に関して説明する。
【００５８】
最初に、制御部８からの制御信号によって列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲインＧを設定する。このことにより、列アンプ内蔵ノイズ抑圧回路ＣＤＳ１は、列アンプ内蔵ノイズ抑圧回路ＣＤＳ１内に含まれるクランプ用容量Ｃ３と、フィードバック容量Ｃ５と、反転アンプＡ１とを利用して、そのゲインＧが下式（６）となるような反転増幅回路として構成される。
なお、図２（ｂ）において、ゲイン制御信号φＧａｉｎに示した実線と点線は、制御部８からの制御信号によって設定した列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲインＧの大きさを示し、点線で示すゲインの大きさは、実線で示すゲインの大きさに対して大きな値（例えは、ゲインＧ＝２倍）に決定したときの一例を示したものである。
【００５９】
【数６】
0005424767.tif 000007
【００６０】
上式（６）において、ＣＣＬはクランプ用容量Ｃ３の容量値、ＣＦはフィードバック容量Ｃ５の容量値を示す。
【００６１】
続いて、行選択ラインφＲＯＷ１を“Ｈ”レベルとし、単位画素Ｐ１１内の行選択トランジスタＭ３をＯＮ状態とする（タイミングｔ１）。このことにより、単位画素Ｐ１１内のフォトダイオードＰＤの信号電圧が、増幅トランジスタＭ２を介して垂直信号線Ｖ１に出力される。このときに垂直信号線Ｖ１に出力されるフォトダイオードＰＤの信号電圧をＶＳＩＧとする。
【００６２】
その後、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４に対するサンプル制御ラインφＳＨおよびクランプ制御ラインφＣＬを“Ｈ”レベルとすることにより、サンプル用トランジスタＭ４およびクランプ用トランジスタＭ５がＯＮ状態となり、反転アンプＡ１の入力端子と出力端子が短絡される。このことによって、クランプ用容量Ｃ３には、下式(７)に示す差電圧ΔＶＣ３が蓄積される。
【００６３】
【数７】
0005424767.tif 000008
【００６４】
上式（７）において、ＶＳＨＯＲＴは反転アンプＡ１の出力電圧を示す。
【００６５】
続いて、クランプ制御ラインφＣＬを“Ｌ”レベルとすることによって、クランプ出力ラインＣＬ１を高インピーダンス状態とする（タイミングｔ２）。
続いて、クランプ出力ラインＣＬ１を高インピーダンスとした状態で、行リセットラインφＲＳＴ１を“Ｈ”レベルとする（タイミングｔ３）。このことにより、単位画素Ｐ１１内のフォトダイオードＰＤのリセット電圧が増幅トランジスタＭ２を介して垂直信号線Ｖ１に出力される。このときの垂直信号線Ｖ１のリセット電圧をＶＲＳＴとする。また、垂直信号線Ｖ１に出力されたリセット電圧ＶＲＳＴに応じて、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４内の反転アンプＡ１が下式（８）に示す出力電圧ＶＣＤＳ１（Ａ１）を出力する。
【００６６】
【数８】
0005424767.tif 000009
【００６７】
なお、図２（ｂ）において、反転アンプＡ１の出力電圧ＶＣＤＳ１に示した実線と点線は、制御部８からの制御信号によって設定した列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲインＧの大きさに応じた反転アンプＡ１の出力電圧ＶＣＤＳ１のレベルの大きさを示したものである。すなわち、点線のレベルと実線のレベルとは、それぞれ、ゲイン制御信号φＧａｉｎに示したゲインの大きさに対応した例であり、例えば、点線のレベルは、実線のレベルに対してゲインＧが２倍に設定されているときの一例を示したものである。
【００６８】
その後、行リセットラインφＲＳＴ１を“Ｌ”レベルとすることによって、単位画素Ｐ１１内のフォトダイオードＰＤのリセット電圧の出力を終了する（タイミングｔ４）。
その後、サンプル制御ラインφＳＨを“Ｌ”レベルとし、サンプル用トランジスタＭ４をＯＦＦ状態とすることによって、画素部１と列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４とを切り離す（タイミングｔ５）。その後、さらに、行選択ラインφＲＯＷ１を“Ｌ”レベルとすることによって、単位画素Ｐ１１と垂直信号線Ｖ１とを切り離す（タイミングｔ６）。
【００６９】
その後、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４から出力された信号を出力ライン７に読み出す。この読み出しは、出力ライン７のリセット動作（図示せず）を行った後、水平走査回路６からの列選択ラインφＨ１によって選択された出力電圧ＶＣＤＳ１（Ａ１）を水平選択スイッチ部５を介して出力ライン７に読み出すことで行われる（タイミングｔ７）。なお、出力ライン７のリセット動作は、リセット制御ラインφＲＳを“Ｈ”レベルとして出力リセット用トランジスタＭ１１をＯＮ状態とすることによって、出力ライン７を出力基準電圧ラインＨＲＥＦの電圧値ＶＨＲＥＦに設定する動作である。また、リセット制御ラインφＲＳを“Ｌ”レベルにすることにより、出力ライン７のリセット動作を完了する。
【００７０】
なお、図２（ｂ）において、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の出力電圧ＶＯＵＴに示した実線と点線は、制御部８からの制御信号によって設定した列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲインＧの大きさに応じた列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の出力電圧ＶＯＵＴのレベルの大きさを示したものである。すなわち、点線のレベルと実線のレベルとは、それぞれ、ゲイン制御信号φＧａｉｎに示したゲインの大きさに対応した例であり、例えば、点線のレベルは、実線のレベルに対してゲインＧが２倍に設定されているときの一例を示したものである。
【００７１】
ここで、出力ライン７に読み出された信号には、下式（９）に示すようなランダムノイズＲＮａｌｌが含まれる。
【００７２】
【数９】
0005424767.tif 000010
【００７３】
上式（９）において、ＲＮＡは画素部１および反転アンプＡ１で発生するランダムノイズ、ＲＮＢは反転アンプＡ１以降からＡ／Ｄ変換器１４までで発生するランダムノイズ、Ｇは列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲインを示す。
【００７４】
例えば、ノイズの量を電子の数で表し、画素部１および反転アンプＡ１で発生するランダムノイズがＲＮＡ＝６［電子］、反転アンプＡ１以降からＡ／Ｄ変換器１４までで発生するランダムノイズがＲＮＢ＝１２［電子］であるとした場合、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲインを１倍としたときのランダムノイズＲＮａｌｌ（Ｇ＝１倍）は下式（１０）で示され、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲインを２倍としたときのランダムノイズＲＮａｌｌ（Ｇ＝２倍）は下式（１１）で示される。
【００７５】
【数１０】
0005424767.tif 000011
【００７６】
【数１１】
0005424767.tif 000012
【００７７】
上式（１０）および上式（１１）からわかるように、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４でゲインを増加させた場合、ランダムノイズの増加率は、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲインの増加率よりも小さくなるという特徴を持っている。すなわち、上式（１０）に対して上式（１１）は、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲインを２倍に増加させているが、ランダムノイズＲＮａｌｌ（Ｇ＝２倍）はランダムノイズＲＮａｌｌ（Ｇ＝１倍）の２倍となっていない。
【００７８】
次に、撮像装置１００による撮影動作について説明する。なお、撮像装置１００によって通常の撮影を行う場合は、図９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。
ここでは、撮像装置１００によって長時間露光による撮影を行い、表示装置に表示させる場合の動作について説明する。なお、本実施形態においては、図２に示した列アンプ内蔵固体撮像素子１１７を使用し、撮像素子制御回路１１６は、この列アンプ内蔵固体撮像素子１１７内の画素部１の読み出しと列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲイン設定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、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の画素数よりも小さいものとして説明する。
【００７９】
撮像装置１００による長時間露光を行う場合は、撮像素子制御回路１１６が所定の露光時間の間隔で列アンプ内蔵固体撮像素子１１７からのアナログ画像信号の読み出しを複数回行う。この時、撮像素子制御回路１１６は、列アンプ内蔵固体撮像素子１７の列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲインを増加させて、所定のフレーム数となるまで、ゲインを増加させたアナログ画像信号の読み出しを行う。
【００８０】
各読み出しで得られたそれぞれのアナログ画像信号は、引き続き、読み出されたアナログ画像信号毎にＡ／Ｄ変換器１１４によってデジタル画像データに変換されて、内蔵メモリ１２５に一時記憶される。
【００８１】
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に新たなデジタル画像データ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新たなデジタル画像データと、前回までのデジタル画像データとを内蔵メモリ１２５から読み出す。
そして、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データを加算する。その後、画像処理回路１２１は、加算したデジタル画像データに対して列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４に設定したゲイン設定値Ｇで割り算処理を行う。その後、割り算処理したデジタル画像データに対して色情報の変換処理、画素数変換処理など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。
【００８２】
以降、複数回の露光によって新たなデジタル画像データが得られるたびに新たなデジタル画像データと、前回までのデジタル画像データとを加算して表示することを繰り返す。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。
【００８３】
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着脱メモリ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データを内蔵メモリ１２５から読み出す。
そして、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データを加算する。その後、画像処理回路１２１は、加算したデジタル画像データに対して列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４に設定したゲイン設定値Ｇで割り算処理を行う。その後、割り算処理したデジタル画像データに対して、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。
【００８４】
＜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デジタル画像データの一時記憶、一時記憶されたデジタル画像データの加算処理、および割り算処理の方法について説明する。図３は、本実施形態による撮像装置１００におけるデジタル画像データの流れに関係する概略構成を示すブロック図である。長時間露光におけるデジタル画像データを、画像表示用ＬＣＤ１３０に表示および着脱メモリ１２０に記録する方法には、図３に示すような２種類の方法がある。
【００８５】
図３（ａ）に示す方法は、各所定の露光時間で得られたデジタル画像データを、それぞれ一時記憶する複数のメモリ領域を内蔵メモリ１２５に用意し、新たなデジタル画像データが入力されるたびに、異なるメモリ領域に一時記憶する方法である。なお、図３（ａ）は、３個のメモリ領域（メモリ領域１２５−１〜１２５−３）を用意した場合の一例を示したブロック図であり、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。
【００８６】
図３（ａ）に示す方法において、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、複数のメモリ領域に一時記憶しているデジタル画像データを全て読み出し、加算処理、割り算処理をした後に、表示に必要な画像処理を行って、画像表示用ＬＣＤ１３０に表示させる。例えば、デジタル画像データがメモリ領域１２５−１およびメモリ領域１２５−２に一時記憶されている場合、画像処理回路１２１は、メモリ領域１２５−１およびメモリ領域１２５−２に一時記憶しているそれぞれのデジタル画像データを読み出し、加算器１２６による加算処理、割り算器１２７による割り算処理をした後に、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。
【００８７】
図３（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着脱メモリ１２０に記録する場合は、デジタル画像データが記憶されている全てのメモリ領域のデジタル画像データを読み出し、加算器１２６による加算処理、割り算器１２７による割り算処理をした後に、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に圧縮処理を行って着脱メモリ１２０に記録する。
【００８８】
図３（ｂ）に示す方法は、各所定の露光時間で得られたデジタル画像データを、それぞれ一時記憶する１つのメモリ領域のみを内蔵メモリ１２５に用意し、新たなデジタル画像データが入力されるたびに、新たなデジタル画像データと、前回までのデジタル画像データとを加算した後に、１つのメモリ領域に一時記憶する方法である。
【００８９】
図３（ｂ）に示す方法において、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、新たなデジタル画像データと、前回までのデジタル画像データとを加算して記憶している１つのメモリ領域のデジタル画像データを読み出し、割り算処理をした後に、表示に必要な画像処理を行って、画像表示用ＬＣＤ１３０に表示させる。例えば、デジタル画像データがメモリ領域１２５に一時記憶されている場合、画像処理回路１２１は、次にデジタル画像データが入力されたときに、前回までのデジタル画像データが一時記憶されているメモリ領域１２５のデジタル画像データを読み出し、加算器１２６による加算処理を行った後に、デジタル画像データを再びメモリ領域１２５に一時記憶する。その後、メモリ領域１２５に一時記憶しているデジタル画像データを読み出し、割り算器１２７による割り算処理をした後に、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。
【００９０】
図３（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着脱メモリ１２０に記録する場合は、デジタル画像データが記憶されている１つのメモリ領域のデジタル画像データを読み出し、割り算器１２７による割り算処理をした後に、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に圧縮処理を行って着脱メモリ１２０に記録する。
【００９１】
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所定の露光時間で８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、本実施形態においては、図２に示した列アンプ内蔵固体撮像素子１１７を使用し、撮像素子制御回路１１６は、この列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の画素部１の読み出しを制御し、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲイン設定を２倍（ゲインＧ＝２倍）に設定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、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の画素数よりも小さいものとして説明する。また、メモリ領域は、図３（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、８回の露光を行うのに十分なメモリ領域、すなわち、８領域を確保しているものとして説明する。
なお、本実施形態の説明においては、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７から画素信号を得るために、メカニカルシャッターを用いているものとする。
【００９２】
最初に、撮像装置１００のメカニカルシャッターが開いた状態となり、レンズ群１１１を通過した被写体の光学像が結像され、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の露光が開始される。
続いて、撮像素子制御回路１１６は、所定の１回目の露光時間（露光１）が経過し、１回目の露光が終了すると、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の画素信号１を読み出す。なお、ここで読み出しが行われたフォトダイオードＰＤの信号電圧が、増幅トランジスタＭ２を介して垂直信号線Ｖ１に出力された後に、２回目の露光２が開始される。
【００９３】
１回目の露光１で得られた画素信号１は、Ａ／Ｄ変換器１１４によって、画像情報１とランダムノイズを含むデジタル画像データ１に変換され、メモリ領域１２５−１に一時記憶される。
【００９４】
その後、画像処理回路１２１は、メモリ領域１２５−１に一時記憶されたデジタル画像データ１を読み出し、読み出したデジタル画像データ１に対して列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４に設定したゲイン設定値Ｇで割り算処理（１／Ｇ）を行う。なお、１回目の露光においては、メモリ領域１２５に前回までのデジタル画像データが一時記憶されていないため、加算処理は行わない。
図４に示した長時間露光の撮影においては、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲイン設定を２倍に設定しているため、この割り算処理では、デジタル画像データ１の信号レベルを１／２にする。以下、割り算処理されたデジタル画像データを「フレーム」という。
【００９５】
その後、画像処理回路１２１は、フレーム１に対して表示に必要な画像処理を行い、表示データ１を生成する。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。
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。
【００９６】
続いて、撮像素子制御回路１１６は、所定の２回目の露光時間（露光２）が経過し、２回目の露光が終了すると、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の画素信号２を読み出す。
【００９７】
２回目の露光２で得られた画素信号２は、Ａ／Ｄ変換器１１４によって、画像情報２とランダムノイズを含むデジタル画像データ２に変換され、メモリ領域１２５−２に一時記憶される。
【００９８】
その後、画像処理回路１２１は、メモリ領域１２５−１に一時記憶されたデジタル画像データ１およびメモリ領域１２５−２に一時記憶されたデジタル画像データ２を読み出し、読み出したデジタル画像データ１とデジタル画像データ２とを加算処理する。その後、加算処理したデジタル画像データ１＋２に対して割り算処理を行い、フレーム２を生成する。
【００９９】
その後、画像処理回路１２１がフレーム２に対して表示に必要な画像処理を行い、表示データ２がＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示される。
【０１００】
続いて、３回目の露光時間（露光３）以降も同様に、露光時間が経過した後に、画素信号の読み出し、デジタル画像データの一時記憶、一時記憶されたデジタル画像データの加算処理および割り算処理、表示に必要な画像処理および表示データの画像表示用ＬＣＤ１３０への表示を行う。
【０１０１】
続いて、メカニカルシャッターが閉じられると、撮像素子制御回路１１６は、８回目の露光（露光８）を終了し、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の画素信号８を読み出す。以降同様にデジタル画像データ８への変換、メモリ領域１２５−８への一時記憶がされる。
【０１０２】
その後、画像処理回路１２１は、メモリ領域１２５−１〜１２５−８に一時記憶されたデジタル画像データ１〜８を読み出し、読み出した全てのデジタル画像データの加算処理および、加算処理したデジタル画像データ１＋２＋・・・＋８に対する割り算処理を行い、フレーム８を生成する。
【０１０３】
その後、画像処理回路１２１がフレーム８に対して表示に必要な画像処理を行い、表示データ８がＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示される。また、画像処理回路１２１は、フレーム８に対して記録する際に必要な画像処理を行った画像データ８（最終画像データ）を作成し、作成した最終画像データを圧縮処理して着脱メモリ１２０に記録する。
【０１０４】
次に、長時間露光で得られる最終画像データのＳ／Ｎについて説明する。本第１の実施形態において、最終画像データに含まれるランダムノイズと、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲイン設定および画像表示用ＬＣＤ１３０の更新回数との関係は、下式（１２）で示される。
【０１０５】
【数１２】
0005424767.tif 000013
【０１０６】
上式（１２）において、ＲＮ（Ｇ，Ｎ）は最終画像データに含まれるランダムノイズ、Ｇは列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲイン設定、Ｎは画像表示用ＬＣＤ１３０の更新回数を示す。また、ＲＮａｌｌ（Ｇ）は列アンプ内蔵固体撮像素子１７において、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲイン設定をゲインＧとしたときの加算前の各画像信号に含まれるランダムノイズを示す。
なお、画像表示用ＬＣＤ１３０の更新回数Ｎは、上式（１）における画素を読み出す回数Ｎと同様である。
【０１０７】
図４に示した長時間露光においては、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲイン設定を２倍（ゲインＧ＝２倍）、画像表示用ＬＣＤ１３０の更新回数を８回（更新回数Ｎ＝８回）としているため、最終画像データに含まれるランダムノイズＲＮ（Ｇ＝２倍，Ｎ＝８回）は、上式（１２）より、下式（１３）となる。
【０１０８】
【数１３】
0005424767.tif 000014
【０１０９】
ここで、ＲＮａｌｌ（Ｇ＝２倍）に、上式（１１）をあてはめると、上式（１３）は、下式（１４）で示される。
【０１１０】
【数１４】
0005424767.tif 000015
【０１１１】
一方、図１１に示した従来の長時間露光においては、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲイン設定を１倍（ゲインＧ＝１倍）、画像表示用ＬＣＤ１３０の更新回数を４回（更新回数Ｎ＝４回）としていることと等価であるため、従来の最終画像データに含まれるランダムノイズＲＮ（Ｇ＝１倍，Ｎ＝４回）は、上式（１２）より、下式（１５）となる。
【０１１２】
【数１５】
0005424767.tif 000016
【０１１３】
ここで、ＲＮａｌｌ（Ｇ＝１倍）に、上式（１０）をあてはめると、上式（１５）は、下式（１６）で示される。
【０１１４】
【数１６】
0005424767.tif 000017
【０１１５】
上式（１４）および上式（１６）によってわかるように、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲインを２倍に設定して８回の加算処理およびそれに引き続いて割り算処理を行った場合（本第１の実施形態の長時間露光）の最終画像のランダムノイズＲＮ（Ｇ＝２倍，Ｎ＝８回）の値は、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲインを１倍に設定して４回の加算処理を行った場合（従来の長時間露光）のランダムノイズＲＮ（Ｇ＝１倍，Ｎ＝４回）の値よりも小さな値となる。
【０１１６】
上記に述べたとおり、本発明の第１の実施形態によれば、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７内の列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲインを制御することができ、デジタル画像データの加算処理および割り算処理を行うことができる。このことによって、長時間露光の途中の画像データを画像表示用ＬＣＤ１３０に表示する更新回数を多くした場合でも、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。
【０１１７】
＜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デジタル画像データの一時記憶、一時記憶されたデジタル画像データの加算処理、および割り算処理の別の方法について説明する。図５は、本実施形態による撮像装置１００におけるデジタル画像データの流れに関係する概略構成を示すブロック図である。長時間露光におけるデジタル画像データを、画像表示用ＬＣＤ１３０に表示および着脱メモリ１２０に記録する方法には、図５に示すような２種類の方法がある。なお、本第２の実施形態に示す図５の方法と第１の実施形態に示した図３の方法とは、割り算器１２７による割り算処理を行うタイミングが異なる。
【０１１８】
図５（ａ）に示す方法は、各所定の露光時間で得られたデジタル画像データを、それぞれ一時記憶する複数のメモリ領域を内蔵メモリ１２５に用意し、新たなデジタル画像データが入力されるたびに、新たなデジタル画像データに対して割り算器１２７による割り算処理をした後に、異なるメモリ領域に一時記憶する方法である。なお、図５（ａ）は、図３（ａ）と同様に、３個のメモリ領域（メモリ領域１２５−１〜１２５−３）を用意した場合の一例を示したブロック図である。
【０１１９】
図５（ａ）に示す方法において、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、複数のメモリ領域に一時記憶しているデジタル画像データを全て読み出し、加算処理をした後に、表示に必要な画像処理を行って、画像表示用ＬＣＤ１３０に表示させる。例えば、デジタル画像データがメモリ領域１２５−１およびメモリ領域１２５−２に一時記憶されている場合、画像処理回路１２１は、メモリ領域１２５−１およびメモリ領域１２５−２に一時記憶しているそれぞれのデジタル画像データを読み出し、加算器１２６による加算処理をした後に、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。
【０１２０】
図５（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着脱メモリ１２０に記録する場合は、デジタル画像データが記憶されている全てのメモリ領域のデジタル画像データを読み出し、加算器１２６による加算処理をした後に、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に圧縮処理を行って着脱メモリ１２０に記録する。
【０１２１】
図５（ｂ）に示す方法は、各所定の露光時間で得られたデジタル画像データを、それぞれ一時記憶する１つのメモリ領域のみを内蔵メモリ１２５に用意し、新たなデジタル画像データが入力されるたびに、新たなデジタル画像データに対して割り算器１２７による割り算処理を行い、割り算処理した新たなデジタル画像データと、前回までのデジタル画像データとを加算した後に、１つのメモリ領域に一時記憶する方法である。
【０１２２】
図５（ｂ）に示す方法において、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、割り算処理した新たなデジタル画像データと、前回までのデジタル画像データとを加算して記憶している１つのメモリ領域のデジタル画像データを読み出し、表示に必要な画像処理を行って、画像表示用ＬＣＤ１３０に表示させる。例えば、デジタル画像データがメモリ領域１２５に一時記憶されている場合、画像処理回路１２１は、次にデジタル画像データが入力されたときに、入力された新たなデジタル画像データに対して割り算器１２７による割り算処理を行う。その後、前回までのデジタル画像データが一時記憶されているメモリ領域１２５のデジタル画像データを読み出し、加算器１２６による加算処理を行った後に、デジタル画像データを再びメモリ領域１２５に一時記憶する。その後、メモリ領域１２５に一時記憶しているデジタル画像データを読み出し、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。
【０１２３】
図５（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着脱メモリ１２０に記録する場合は、デジタル画像データが記憶されている１つのメモリ領域のデジタル画像データを読み出し、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に圧縮処理を行って着脱メモリ１２０に記録する。
【０１２４】
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。
なお、本第２の実施形態では、図５に示したデジタル画像データの流れ、すなわち、割り算器１２７による割り算処理を行うタイミングが異なるのみである。したがって、本第２の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、および表示の関係は、図４に示した第１の実施形態の例を示した図と同じであるため、以下の説明では図４を参照する。また、本第２の実施形態におけるメモリ領域は、図５（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、８回の露光を行うのに十分なメモリ領域、すなわち、８領域を確保しているものとして説明する。
なお、本実施形態の説明においては、図４に示した第１の実施形態と同様に、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７から画素信号を得るために、メカニカルシャッターを用いているものとする。
【０１２５】
最初に、撮像装置１００のメカニカルシャッターが開いた状態となり、レンズ群１１１を通過した被写体の光学像が結像され、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の露光が開始される。
続いて、撮像素子制御回路１１６は、所定の１回目の露光時間（露光１）が経過し、１回目の露光が終了すると、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の画素信号１を読み出す。なお、ここで読み出しが行われたフォトダイオードＰＤの信号電圧が、増幅トランジスタＭ２を介して垂直信号線Ｖ１に出力された後に、２回目の露光２が開始される。
【０１２６】
１回目の露光１で得られた画素信号１は、Ａ／Ｄ変換器１１４によって、画像情報１とランダムノイズを含むデジタル画像データ１に変換される。その後、デジタル画像データ１は、画像処理回路１２１によって列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４に設定したゲイン設定値Ｇでの割り算処理（１／Ｇ）が行われ、割り算処理されたデジタル画像データ１が、メモリ領域１２５−１に一時記憶される。
図４に示した長時間露光の撮影においては、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲイン設定を２倍に設定しているため、この割り算処理では、デジタル画像データ１の信号レベルを１／２にする。
【０１２７】
その後、画像処理回路１２１は、メモリ領域１２５−１に一時記憶されたデジタル画像データ１を読み出し、加算処理する。以下、加算処理されたデジタル画像データを「フレーム」という。なお、１回目の露光においては、メモリ領域１２５に前回までのデジタル画像データが一時記憶されていないため、加算処理は行わない。
【０１２８】
その後、画像処理回路１２１は、フレーム１に対して表示に必要な画像処理を行い、表示データ１を生成する。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。
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。
【０１２９】
続いて、撮像素子制御回路１１６は、所定の２回目の露光時間（露光２）が経過し、２回目の露光が終了すると、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の画素信号２を読み出す。
【０１３０】
２回目の露光２で得られた画素信号２は、Ａ／Ｄ変換器１１４によって、画像情報２とランダムノイズを含むデジタル画像データ２に変換される。その後、デジタル画像データ２は、画像処理回路１２１によって割り算処理が行われ、割り算処理されたデジタル画像データ２が、メモリ領域１２５−２に一時記憶される。
【０１３１】
その後、画像処理回路１２１は、メモリ領域１２５−１に一時記憶されたデジタル画像データ１およびメモリ領域１２５−２に一時記憶されたデジタル画像データ２を読み出し、読み出したデジタル画像データ１とデジタル画像データ２とを加算処理し、フレーム２を生成する。
【０１３２】
その後、画像処理回路１２１がフレーム２に対して表示に必要な画像処理を行い、表示データ２がＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示される。
【０１３３】
続いて、３回目の露光時間（露光３）以降も同様に、露光時間が経過した後に、画素信号の読み出し、割り算処理、デジタル画像データの一時記憶、一時記憶されたデジタル画像データの加算処理、表示に必要な画像処理および表示データの画像表示用ＬＣＤ１３０への表示を行う。
【０１３４】
続いて、メカニカルシャッターが閉じられると、撮像素子制御回路１１６は、８回目の露光（露光８）を終了し、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の画素信号８を読み出す。以降同様にデジタル画像データ８への変換、割り算処理、メモリ領域１２５−８への一時記憶がされる。
【０１３５】
その後、画像処理回路１２１は、メモリ領域１２５−１〜１２５−８に一時記憶されたデジタル画像データ１〜８を読み出し、読み出した全てのデジタル画像データの加算処理を行い、フレーム８を生成する。
【０１３６】
その後、画像処理回路１２１がフレーム８に対して表示に必要な画像処理を行い、表示データ８がＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示される。また、画像処理回路１２１は、フレーム８に対して記録する際に必要な画像処理を行った画像データ８（最終画像データ）を作成し、作成した最終画像データを圧縮処理して着脱メモリ１２０に記録する。
【０１３７】
次に、長時間露光で得られる最終画像データのＳ／Ｎについて説明する。本第２の実施形態において、最終画像データに含まれるランダムノイズと、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲイン設定および画像表示用ＬＣＤ１３０の更新回数との関係は、下式（１７）で示される。
【０１３８】
【数１７】
0005424767.tif 000018
【０１３９】
上式（１７）において、上式（１２）と異なるところは、図３および図５で示した割り算器１２７が配置されている位置の違いに伴う、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲイン設定Ｇでの割り算の位置である。
【０１４０】
図４に示した長時間露光においては、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲイン設定を２倍（ゲインＧ＝２倍）、画像表示用ＬＣＤ１３０の更新回数を８回（更新回数Ｎ＝８回）としているため、最終画像データに含まれるランダムノイズＲＮ（Ｇ＝２倍，Ｎ＝８回）は、上式（１７）より、下式（１８）となる。
【０１４１】
【数１８】
0005424767.tif 000019
【０１４２】
ここで、ＲＮａｌｌ（Ｇ＝２倍）に、上式（１１）をあてはめると、上式（１８）は、下式（１９）で示される。
【０１４３】
【数１９】
0005424767.tif 000020
【０１４４】
一方、図１１に示した従来の長時間露光においては、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲイン設定を１倍（ゲインＧ＝１倍）、画像表示用ＬＣＤ１３０の更新回数を４回（更新回数Ｎ＝４回）としていることと等価であるため、従来の最終画像データに含まれるランダムノイズＲＮ（Ｇ＝１倍，Ｎ＝４回）は、上式（１７）より、下式（２０）となる。
【０１４５】
【数２０】
0005424767.tif 000021
【０１４６】
ここで、ＲＮａｌｌ（Ｇ＝１倍）に、上式（１０）をあてはめると、上式（２０）は、下式（２１）で示される。
【０１４７】
【数２１】
0005424767.tif 000022
【０１４８】
上式（１９）および上式（２１）によってわかるように、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲインを２倍に設定して８回の加算処理およびそれに引き続いて割り算処理を行った場合（本第２の実施形態の長時間露光）の最終画像のランダムノイズＲＮ（Ｇ＝２倍，Ｎ＝８回）の値は、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲインを１倍に設定して４回の加算処理を行った場合（従来の長時間露光）のランダムノイズＲＮ（Ｇ＝１倍，Ｎ＝４回）の値よりも小さな値となる。
【０１４９】
上記に述べたとおり、本発明の第２の実施形態によれば、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７内の列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲインを制御することができ、デジタル画像データの加算処理および割り算処理を行うことができる。このことによって、長時間露光の途中の画像データを画像表示用ＬＣＤ１３０に表示する更新回数を多くした場合でも、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。
【０１５０】
また、本発明の第２の実施形態では、デジタル画像データに対して割り算処理を行った後に、内蔵メモリ１２５のメモリ領域に一時記憶する構成とすることにより、メモリ領域に記憶するデジタル画像データのデータ量を少なくすることができる。このことによって、必要とするメモリ領域のサイズを小さくすることができる。
【０１５１】
＜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デジタル画像データの一時記憶、一時記憶されたデジタル画像データの加算処理、および割り算処理のさらに別の方法について説明する。図６は、本実施形態による撮像装置１００におけるデジタル画像データの流れに関係する概略構成を示すブロック図である。長時間露光におけるデジタル画像データを、画像表示用ＬＣＤ１３０に表示および着脱メモリ１２０に記録する方法には、図６に示すような２種類の方法がある。なお、本第３の実施形態に示す図６の方法と第１の実施形態に示した図３の方法とは、画像表示用ＬＣＤ１３０に表示するためのデジタル画像データには、割り算器１２７による割り算処理を行わず、内蔵メモリ１２５や着脱メモリ１２０に最終の画像データとして記録するためのデジタル画像データには、割り算器１２７による割り算処理を行うことが異なる。
【０１５２】
図６（ａ）に示す方法は、各所定の露光時間で得られたデジタル画像データを、それぞれ一時記憶する複数のメモリ領域を内蔵メモリ１２５に用意し、新たなデジタル画像データが入力されるたびに、異なるメモリ領域に一時記憶する方法である。なお、図６（ａ）は、図３（ａ）と同様に、３個のメモリ領域（メモリ領域１２５−１〜１２５−３）を用意した場合の一例を示したブロック図である。
【０１５３】
図６（ａ）に示す方法において、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、複数のメモリ領域に一時記憶しているデジタル画像データを全て読み出し、加算処理をした後に、表示に必要な画像処理を行って、画像表示用ＬＣＤ１３０に表示させる。例えば、デジタル画像データがメモリ領域１２５−１およびメモリ領域１２５−２に一時記憶されている場合、画像処理回路１２１は、メモリ領域１２５−１およびメモリ領域１２５−２に一時記憶しているそれぞれのデジタル画像データを読み出し、加算器１２６による加算処理をした後に、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。
【０１５４】
図６（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着脱メモリ１２０に記録する場合は、デジタル画像データが記憶されている全てのメモリ領域のデジタル画像データを読み出し、加算器１２６による加算処理、割り算器１２７による割り算処理をした後に、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に圧縮処理を行って着脱メモリ１２０に記録する。
【０１５５】
図６（ｂ）に示す方法は、各所定の露光時間で得られたデジタル画像データを、それぞれ一時記憶する１つのメモリ領域のみを内蔵メモリ１２５に用意し、新たなデジタル画像データが入力されるたびに、新たなデジタル画像データと、前回までのデジタル画像データとを加算した後に、１つのメモリ領域に一時記憶する方法である。
【０１５６】
図６（ｂ）に示す方法において、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、新たなデジタル画像データと、前回までのデジタル画像データとを加算して記憶している１つのメモリ領域のデジタル画像データを読み出し、表示に必要な画像処理を行って、画像表示用ＬＣＤ１３０に表示させる。例えば、デジタル画像データがメモリ領域１２５に一時記憶されている場合、画像処理回路１２１は、次にデジタル画像データが入力されたときに、前回までのデジタル画像データが一時記憶されているメモリ領域１２５のデジタル画像データを読み出し、加算器１２６による加算処理を行った後に、デジタル画像データを再びメモリ領域１２５に一時記憶する。その後、メモリ領域１２５に一時記憶しているデジタル画像データを読み出し、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。
【０１５７】
図６（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着脱メモリ１２０に記録する場合は、デジタル画像データが記憶されている１つのメモリ領域のデジタル画像データを読み出し、割り算器１２７による割り算処理をした後に、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に圧縮処理を行って着脱メモリ１２０に記録する。
【０１５８】
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７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、本第３の実施形態では、図６に示したデジタル画像データの流れ、すなわち、画像表示用ＬＣＤ１３０に表示するためのデジタル画像データには、割り算器１２７による割り算処理を行わず、内蔵メモリ１２５や着脱メモリ１２０に最終の画像データとして記録するためのデジタル画像データには、割り算器１２７による割り算処理を行うことが異なる。また、本第３の実施形態におけるメモリ領域は、図６（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、８回の露光を行うのに十分なメモリ領域、すなわち、８領域を確保しているものとして説明する。
なお、本実施形態の説明においては、図４に示した第１の実施形態と同様に、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７から画素信号を得るために、メカニカルシャッターを用いているものとする。
【０１５９】
最初に、撮像装置１００のメカニカルシャッターが開いた状態となり、レンズ群１１１を通過した被写体の光学像が結像され、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の露光が開始される。
続いて、撮像素子制御回路１１６は、所定の１回目の露光時間（露光１）が経過し、１回目の露光が終了すると、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の画素信号１を読み出す。なお、ここで読み出しが行われたフォトダイオードＰＤの信号電圧が、増幅トランジスタＭ２を介して垂直信号線Ｖ１に出力された後に、２回目の露光２が開始される。
【０１６０】
１回目の露光１で得られた画素信号１は、Ａ／Ｄ変換器１１４によって画像情報１とランダムノイズを含むデジタル画像データ１に変換され、メモリ領域１２５−１に一時記憶される。
【０１６１】
その後、画像処理回路１２１は、メモリ領域１２５−１に一時記憶されたデジタル画像データ１を読み出し、加算処理する。以下、加算処理されたデジタル画像データを「フレーム」という。なお、１回目の露光においては、メモリ領域１２５に前回までのデジタル画像データが一時記憶されていないため、加算処理は行わない。
【０１６２】
その後、画像処理回路１２１は、フレーム１に対して表示に必要な画像処理を行い、表示データ１を生成する。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。なお、画像表示用ＬＣＤ１３０に表示するために用いられたフレーム１は、割り算器１２７による割り算処理を行っていないため、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４に設定したゲイン設定値に応じた明るさの画像、すなわち、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４に設定した２倍のゲイン（信号レベル）の画像が表示される。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より鮮明な画像で確認することができる。
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。
【０１６３】
続いて、撮像素子制御回路１１６は、所定の２回目の露光時間（露光２）が経過し、２回目の露光が終了すると、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の画素信号２を読み出す。
【０１６４】
２回目の露光２で得られた画素信号２は、Ａ／Ｄ変換器１１４によって画像情報２とランダムノイズを含むデジタル画像データ２に変換され、メモリ領域１２５−２に一時記憶される。
【０１６５】
その後、画像処理回路１２１は、メモリ領域１２５−１に一時記憶されたデジタル画像データ１およびメモリ領域１２５−２に一時記憶されたデジタル画像データ２を読み出し、読み出したデジタル画像データ１とデジタル画像データ２とを加算処理し、フレーム２を生成する。
【０１６６】
その後、画像処理回路１２１がフレーム２に対して表示に必要な画像処理を行い、表示データ２がＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示される。
【０１６７】
続いて、３回目の露光時間（露光３）以降も同様に、露光時間が経過した後に、画素信号の読み出し、デジタル画像データの一時記憶、一時記憶されたデジタル画像データの加算処理、表示に必要な画像処理および表示データの画像表示用ＬＣＤ１３０への表示を行う。
【０１６８】
続いて、メカニカルシャッターが閉じられると、撮像素子制御回路１１６は、８回目の露光（露光８）を終了し、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７の画素信号８を読み出す。以降同様にデジタル画像データ８への変換、メモリ領域１２５−８への一時記憶がされる。
【０１６９】
その後、画像処理回路１２１は、メモリ領域１２５−１〜１２５−８に一時記憶されたデジタル画像データ１〜８を読み出し、読み出した全てのデジタル画像データの加算処理を行い、フレーム８を生成する。
【０１７０】
その後、画像処理回路１２１がフレーム８に対して表示に必要な画像処理を行い、表示データ８がＬＣＤドライバ１３１を介して画像表示用ＬＣＤ１３０に表示される。
【０１７１】
また、画像処理回路１２１は、フレーム８に対する表示に必要な画像処理と並行して、フレーム８を着脱メモリ１２０に記録するための処理を行う。フレーム８を着脱メモリ１２０に記録するための処理では、まず、フレーム８に対して割り算処理を行い、さらに記録する際に必要な画像処理を行った画像データ８（最終画像データ）を作成し、内蔵メモリ１２５（画像記録領域）に一時記憶する。その後、内蔵メモリ１２５（画像記録領域）に一時記憶した最終画像データを読み出し、読み出した最終画像データを圧縮処理して着脱メモリ１２０に記録する。
なお、本発明においては、最終画像データを作成した後の最終画像データの圧縮処理および着脱メモリ１２０への記録処理に関しては、規定しない。
【０１７２】
次に、長時間露光で得られる最終画像データのＳ／Ｎについて説明する。本第３の実施形態における、最終画像データに含まれるランダムノイズと、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲイン設定および画像表示用ＬＣＤ１３０の更新回数との関係、および最終画像のランダムノイズの値は、第１の実施形態で示した上式（１２）〜上式（１６）と同様である。
したがって、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲインを２倍に設定して８回の加算処理およびそれに引き続いて割り算処理を行った場合（本第３の実施形態の長時間露光）の最終画像のランダムノイズＲＮ（Ｇ＝２倍，Ｎ＝８回）の値は、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲインを１倍に設定して４回の加算処理を行った場合（従来の長時間露光）のランダムノイズＲＮ（Ｇ＝１倍，Ｎ＝４回）の値よりも小さな値となる。
【０１７３】
上記に述べたとおり、本発明の第３の実施形態によれば、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７内の列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のゲインを制御することができ、デジタル画像データの加算処理および割り算処理を行うことができる。このことによって、長時間露光の途中の画像データを画像表示用ＬＣＤ１３０に表示する更新回数を多くした場合でも、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。
【０１７４】
また、本発明の第３の実施形態では、デジタル画像データに対して割り算処理を行っていない画像を表示することができる。このことにより、長時間露光の途中の画像データを画像表示用ＬＣＤ１３０に表示する更新回数を多くして撮像装置１００の利用者の画像確認をより頻繁に行った場合でも、より鮮明な画像を画像表示用ＬＣＤ１３０に表示することができる。
【０１７５】
上記に述べたとおり、本発明を実施するための形態によれば、撮像素子に内蔵された増幅回路によって増幅される画素信号の増幅率を制御することができるので、露光の途中の画像データの表示回数を多くした場合でも、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。
【０１７６】
また、本発明を実施するための形態によれば、撮像素子に内蔵された増幅回路によって増幅される画素信号を表示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の低下を抑えた状態で、露光の途中に表示される画像データの明るさを向上することができる。
このことによって、撮像装置１００の利用者は、長時間露光の途中の画像をより鮮明な画像で確認することができる。
【０１７７】
なお、本発明における回路構成および駆動方式の具体的な構成は、本発明を実施するための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種々の変更をすることができる。
例えば、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７内の列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４のクランプ容量を変更してゲインを変える構成とすることもできる。
【０１７８】
また例えば、図８に示すように、列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４内のアンプを非反転アンプＡ２で構成する形式とすることもできる。図８に示した列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４は、それぞれ、サンプル用トランジスタＭ４と、クランプ用トランジスタＭ５およびＭ６と、クランプ用容量Ｃ３およびＣ６と、ホールド用容量Ｃ４と、フィードバック容量Ｃ５と、非反転アンプＡ２とから構成される列アンプ内蔵ノイズ抑圧回路ＣＤＳ１〜ＣＤＳ４で構成される。なお、列アンプのゲイン設定の変更を可能とするため、フィードバック容量Ｃ５は可変できる構成となっている。また、図８に示した列アンプ内蔵ノイズ抑圧回路ＣＤＳ１〜ＣＤＳ４の場合、設定されるゲインＧは、下式（２２）で示される。
【０１７９】
【数２２】
0005424767.tif 000023
【０１８０】
上式（２２）において、ＣＣＬはクランプ用容量Ｃ６の容量値、ＣＦはフィードバック容量Ｃ５の容量値を示す。
【０１８１】
また、本実施形態においては、列アンプ内蔵固体撮像素子１１７内の列アンプ内蔵ノイズ抑圧部４によって画素信号を増幅する構成について説明したが、ゲイン機能が内蔵された列Ａ／Ｄ変換回路を用いて、撮像素子によって画素信号を増幅するのではなく、このゲイン機能が内蔵された列Ａ／Ｄ変換回路によって撮像素子から出力される画素信号を増幅する構成とすることもできる。
【０１８２】
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データの加算処理および割り算処理は、画像処理回路１２１内の加算器１２６および割り算器１２７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やメモリコントローラなどで、デジタル画像データの加算処理および割り算処理を行う構成とすることもできる。
【０１８３】
また、本実施形態においては、撮像素子制御回路１１６が列アンプ内蔵固体撮像素子１１７を読み出すタイミングは、長時間露光の露光時間内で所定の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。
【０１８４】
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。
【符号の説明】
【０１８５】
１００，５００・・・撮像装置
５１２・・・固体撮像素子
１１７・・・列アンプ内蔵固体撮像素子
１１６・・・撮像素子制御回路
１１４，５１４・・・Ａ／Ｄ変換器
１２０，５２０・・・着脱メモリ
１２１，５２１・・・画像処理回路
１２５，５２５・・・内蔵メモリ
１３０，５３０・・・画像表示用ＬＣＤ
Ｐ，Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３，Ｐ２４・・・単位画素
１・・・画素部
４・・・列アンプ内蔵ノイズ抑圧部
１２５−１，１２５−２，１２５−３，５２５−１，５２５−２，５２５−３・・・メモリ領域
１２６，５２６・・・加算器
１２７・・・割り算器
ＰＤ・・・フォトダイオード
ＣＤＳ１，ＣＤＳ２，ＣＤＳ３，ＣＤＳ４・・・列アンプ内蔵ノイズ抑圧回路
Ｍ４・・・サンプル用トランジスタ
Ｍ５，Ｍ６・・・クランプ用トランジスタ
Ｃ３，Ｃ６・・・クランプ用容量
Ｃ４・・・ホールド用容量
Ｃ５・・・フィードバック容量
Ａ１・・・反転アンプ
Ａ２・・・非反転アンプ
【図１】
0005424767.tif 000024
【図２】
0005424767.tif 000025
【図３】
0005424767.tif 000026
【図４】
0005424767.tif 000027
【図５】
0005424767.tif 000028
【図６】
0005424767.tif 000029
【図７】
0005424767.tif 000030
【図８】
0005424767.tif 000031
【図９】
0005424767.tif 000032
【図１０】
0005424767.tif 000033
【図１１】
0005424767.tif 000034