(57)【要約】      （修正有）【課題】撮像素子の面内の異なる２つの領域からそれぞれ交互に画像情報を読み出して動画を取得する撮影に置いて、撮像素子に混入した周期的ノイズにより発生するちらつきを防止可能な撮像装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】撮影者により電源スイッチをＯＮされＳ２０１、動画記録開始ボタンを全押されるなどにより動画撮影指示されるとＳ２０３、撮像制御手段は、撮像素子の第１及び第２の領域の各水平ラインの読み出し周期を、撮像素子に混入するノイズの周期Ｔｎの周期に合わせて設定する。かつ、第１の領域の露出制御の開始から第２の領域の露出制御の開始までの時間ΔＴを、ノイズの周期Ｔｎに合わせて調整して、第１及び第２の領域の露出制御と画像データの読み出しとを領域ごとに交互に行うよう制御するＳ２０４。次に、画像処理部は、第１及び第２の画像データを用いてインターレース形式の動画生成処理を行うＳ２０６。【選択図】図２
2019080263.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を光電変換して画像情報を取得する撮像素子と、
前記撮像素子の撮像面内のそれぞれ独立した第１及び第２の領域ごとに、互いに同期し、かつタイミングの異なる垂直同期信号と同期して、前記第１及び第２の領域ごとに露出と画像情報の読み出しを制御する撮像制御手段と、
前記撮像制御手段により前記撮像素子から読み出された画像情報を用いて現像処理を行い、動画像を取得する現像手段と、
前記撮像素子の読み出し中に撮影に関わり、所定の周期をもつ制御信号により動作を行う動作部と、を備える撮像装置であって、
前記撮像制御手段により、前記第１及び第２の領域のそれぞれの露出と画像情報の読み出しを交互に行い、前記現像手段により、交互に取得された前記第１及び第２の領域の画像情報から所定の動画像を取得する撮影において、
前記撮像制御手段は、前記第１及び第２の領域のそれぞれの画像情報を読み出す前記読み出しの周期を、前記動作部の前記動作の周期との関係が第１の所定の関係となり、かつ、前記第１及び第２の領域のそれぞれが画像情報の読み出しを開始する時間の時間差を、前記動作部の前記動作の周期との関係が第２の所定の関係となるよう制御することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１の所定の関係は、前記第１及び第２の領域のそれぞれの画像情報を読み出す前記読み出しの周期を、それぞれ前記動作部の前記動作の周期の自然数倍となるように制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第２の所定の関係は、前記第１及び第２の領域のそれぞれが画像情報の読み出しを開始する時間の時間差を、前記動作部の前記動作の周期の自然数倍となるように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像制御手段は、前記第２の所定の関係となるように、前記第１及び第２の領域のそれぞれが露出を制御開始する時間の時間差を、垂直同期信号の信号周期の半分に相当する時間から調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像制御手段は、前記第１及び第２の領域のそれぞれの垂直同期信号の信号周期、各垂直同期信号から露光開始までの時間、及び露光時間が同一になるよう設定することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮像制御手段は、前記第２の所定の関係となるように、前記第１及び第２の領域のいずれか一方の領域の垂直同期信号から露光開始までの時間を、もう一方の領域の垂直同期信号から露光開始までの時間に相当する時間から調整することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像制御手段は、前記第１及び第２の領域のそれぞれの垂直同期信号の信号周期、及び露光時間が同一になるよう設定し、かつ、前記第１及び第２の領域のそれぞれが露出を制御開始する時間の時間差を、垂直同期信号の信号周期の半分に相当する時間となるよう設定することを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記第１及び第２の領域は互いに同じ水平ライン数から成る領域であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記第１の領域は前記撮像素子の撮像面内の奇数の水平ラインから成る領域であり、前記第１の領域は前記撮像素子の撮像面内の偶数の水平ラインから成る領域であることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記現像手段は交互に取得された前記第１及び第２の領域の画像情報から、前記第１の領域の画像情報を奇数フィールド、前記第２の領域の画像情報を偶数フィールドとする動画像を生成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記動作部は、レンズユニットを駆動するアクチュエータや、スイッチングコンバータであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の領域ごとに異なる露出制御が可能な撮像素子を有する撮像装置、及びその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラの撮像素子には、主にランダムアクセスが可能で、ＣＣＤイメージセンサ（以後、「ＣＣＤセンサ」と称する）に対してより高速に読み出しを行うことのできるＣＭＯＳイメージセンサ（以後、「ＣＭＯＳセンサ」と称する）が主流になってきている。さらに、近年のＣＭＯＳセンサでは、センサにオンチップ化される回路規模の拡大により、センサ面の異なる複数の領域ごとに異なる露出量で被写体を露出することができ、該領域ごとに異なるタイミングで画像情報を読み出す制御が可能となってきている。
【０００３】
こうしたＣＭＯＳセンサを用いた動画撮影において、センサ面内の異なる２つの領域からそれぞれ交互に画像情報を読み出す、いわゆるインターレース方式で読み出すことで、１フィールドごとの露光時間を維持しながら高フレームレートな動画を取得する技術が一般的に知られている。
【０００４】
一方で、多くのＣＭＯＳセンサはセンサ内部にＡ／Ｄ変換部を有しており、ＣＭＯＳセンサに被写体光が受光され蓄積された電荷を、Ａ／Ｄ変換部で水平ラインごとに順番に電圧に変換し、さらに増幅して、画像情報として読み出す。そのため、ＣＭＯＳセンサでは、電荷の読み出しの際に、Ａ／Ｄ変換部の基準電圧やＧＮＤレベルが変化すると、ノイズとして画像に重畳され、画質を劣化させてしまう。
【０００５】
特に、Ａ／Ｄ変換部の基準電圧やＧＮＤレベルが周期的に変動する場合には、順番に読みだされる水平ラインごとに受ける影響が異なるため、横縞の固定パターンノイズとして画像に表れてしまう。Ａ／Ｄ変換部の基準電源やＧＮＤレベルの変動の要因としては、例えば、レンズユニットを駆動するアクチュエータの駆動信号や、電源回路などのスイッチングコンバータの動作時に発生するスイッチングノイズがＧＮＤや電源ラインを介してＣＭＯＳセンサに混入する場合がある。また、それら周期的な変動が誘導ノイズとして、Ａ／Ｄ変換部の内部回路に影響を与える場合がある。
【０００６】
このようなノイズに対しては、撮像回路へ混入するノイズのノイズ源となるアクチュエータ等の動作周期に合わせて撮像の読み出し周期を調整することで、重畳する横縞ノイズのノイズレベルを低減する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−５０６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述の特許文献１は、画像に重畳する横縞ノイズの縞の周期を低くすることでノイズを見えにくくするものであり、横縞ノイズの周期を低く調整すると画像全体の各信号レベルにノイズレベルがオフセットされた状態となる。画像にオフセットされるノイズレベルは、ＣＭＯＳセンサの読み出し動作とＣＭＯＳセンサに混入する変動ノイズとの位相関係に依存するが、前述の特許文献１は位相関係については言及されていない。
【０００９】
センサ面内の異なる２つの領域からそれぞれ交互に画像情報を取得して高フレームレートな動画を取得するような撮影の場合、各領域で読み出しのタイミングが異なるため、ＣＭＯＳセンサに混入する変動ノイズとの位相関係がそれぞれ異なる可能性がある。結果として、各領域から取得される画像にオフセットされるノイズレベルが異なることで、奇数フィールドと偶数フィールドとで輝度差が生じ、動画のちらつきとして見えてしまう可能性がある。しかし、前述の特許文献１は位相関係については言及されていないため、上述のような課題には対応できない。
【００１０】
本発明は上記問題に鑑みて成されたものであり、撮像素子の面内の異なる２つの領域からそれぞれ交互に画像情報を読み出して動画を取得する撮影に置いて、撮像素子に混入した周期的ノイズにより発生するちらつきを防止可能な撮像装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
被写体像を光電変換して画像情報を取得する撮像素子と、前記撮像素子の撮像面内のそれぞれ独立した第１及び第２の領域ごとに、互いに同期し、かつタイミングの異なる垂直同期信号と同期して、前記第１及び第２の領域ごとに露出と画像情報の読み出しを制御する撮像制御手段と、前記撮像制御手段により前記撮像素子から読み出された画像情報を用いて現像処理を行い、動画像を取得する現像手段と、前記撮像素子の読み出し中に撮影に関わり、所定の周期をもつ制御信号により動作を行う動作部と、を備える撮像装置であって、前記撮像制御手段により、前記第１及び第２の領域のそれぞれの露出と画像情報の読み出しを交互に行い、前記現像手段により、交互に取得された前記第１及び第２の領域の画像情報から所定の動画像を取得する撮影において、前記撮像制御手段は、前記第１及び第２の領域のそれぞれの画像情報を読み出す前記読み出しの周期を、前記動作部の前記動作の周期との関係が第１の所定の関係となり、かつ、前記第１及び第２の領域のそれぞれが画像情報の読み出しを開始する時間の時間差を、前記動作部の前記動作の周期との関係が第２の所定の関係となるよう制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上に説明したように、本発明によれば、撮像素子の面内の異なる２つの領域からそれぞれ交互に画像情報を読み出して動画を取得する撮影に置いて、撮像素子に混入した周期的ノイズにより発生するちらつきを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係るデジタルカメラの撮影動作のフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係るデジタルカメラの撮影動作のタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係るデジタルカメラの取得される動画に発生するちらつきについて説明するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の例示的かつ好適な実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置の概略構成例を示すブロック図である。
【００１５】
図１において、撮像装置は、例えば、デジタルカメラであり、１００はデジタルカメラ本体である。１０１は、光軸シフトレンズやフォーカスレンズを構成にもつ撮像レンズ１０２、絞り機能を備えるシャッター１０３、光学像を電気信号に変換する撮像素子１０４で構成される撮像部である。本実施形態において、撮像素子１０４は、ＣＭＯＳイメージセンサである。ＣＭＯＳイメージセンサは水平１ライン毎に時間をずらしながら電荷の蓄積と読み出しとを順次行う。
【００１６】
また、撮像素子１０４は、内部にＡ／Ｄ変換回路を持ち、得られた画像データは、撮像素子１０４内でデジタルデータに変換される。また、撮像素子１０４は、センサ面内で互いに独立し、かつ互いに同じ水平ライン数から成る第１及び第２の領域を持つ。第１及び第２の領域は、撮像制御部１１２によりそれぞれ異なる露出に制御可能であり、またそれぞれ異なるタイミングで電荷の読み出しが可能である。本実施形態において、第１の領域はセンサ面内の奇数の水平ラインから成る領域であり、第２の領域はセンサ面内の偶数の水平ラインから成る領域とする。
【００１７】
１０５は、撮像部１０１の撮像素子１０４、撮像制御部１１２にクロック信号や制御信号を供給するタイミング発生部であり、システム制御部１１１により制御される。１０６は、撮像素子１０４からの画像データに対し所定の画素補間、縮小といったリサイズ処理や色変換処理、また本実施形態の特殊動画撮影において、第１及び第２の領域の各画像データからインターレース形式の動画を生成する処理を行う画像処理部である。
【００１８】
画像処理部１０６による動画生成処理は、本発明の特徴ではなく、公知の手法を適用可能であるため、詳細についての説明は省略する。公知の手法としては、例えば、ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）方式やＨ．２６４方式を用いて動画生成して良い。
【００１９】
画像処理部１０６では、撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてシステム制御部１１１が測距制御を行うことで、ＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  ｔｈｅ  Ｌｅｎｓ）方式のＡＦ（Ａｕｔｏｆｏｃｕｓ）処理が行われる。また、画像処理部１０６では、撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてＴＴＬ方式のＡＷＢ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｗｈｉｔｅ  Ｂａｌａｎｃｅ）処理が行われる。
【００２０】
１０７は、撮影した静止画や動画を格納するためのメモリである。撮像素子１０４からの画像データは、画像処理部１０６を介して、メモリ１０７に書き込まれる。メモリ１０７は、所定枚数の静止画や所定時間の動画及び音声を格納するのに十分な記憶容量を備えている。
【００２１】
これにより、複数枚の静止画を連続して撮影する連続撮影の場合にも、高速かつ大量の画像書き込みをメモリ１０７に対して行うことが可能となる。また、メモリ１０７はシステム制御部１１１の作業領域としても使用することが可能である。メモリ１０７は、記録媒体１０９の書き込みバッファとしても使われる。さらに、メモリ１０７は画像表示用のメモリを兼ねており、メモリ１０７に書き込まれた表示用の画像データは、ＬＣＤ等からなる表示部１１０により表示される。表示部１１０を用いて、撮像した画像データを逐次表示すれば、電子ファインダー機能（スルー表示）を実現することが可能である。
【００２２】
１０８は、メモリ１０７に書き込まれた画像データを読み出し、メモリカードやハードディスク等の記録媒体１０９に記録する記録制御部である。１１１は、撮像装置１００全体を制御するシステム制御部である。システム制御部１１１は、例えばマイクロプロセッサ、プログラムＲＯＭ、ＲＡＭを内蔵し、プログラムＲＯＭに予め記憶された制御プログラムをＲＡＭにロードして実行することにより撮像装置１００全体の動作を制御する。ここでいう、制御プログラムとは、本実施形態における後述の各種フローチャートを実行するためのプログラムのことである。
【００２３】
１１２は、撮像素子１０４の感度設定や、水平１ライン毎に時間をずらしながら順次行う電荷の蓄積と読み出しのタイミングを制御する撮像制御部である。撮像制御部１１２は、撮像素子１０４の第１及び第２の領域のそれぞれに対して異なる制御が可能である。また、本実施形態の特殊動画撮影において、撮像制御部１１２は、第１及び第２の領域の露出制御と画像データの読み出しとを領域ごとに交互に行うよう制御する。
【００２４】
１１３は、撮像部１０１を構成するシャッター１０３の開閉を制御するシャッター制御部である。１１４は、ジャイロセンサなどで構成され、デジタルカメラ１００の揺れを検出するブレ検出部である。ジャイロセンサは多軸の角速度センサである。光学的手ぶれ補正が動作している際の撮影時には、システム制御部１１１はブレ検出部１１４からの出力を逐次検出して、デジタルカメラ１００の移動方向（手ぶれ方向）及び移動量（手ぶれ量）を求める。
【００２５】
１１５は、システム制御部１１１からの制御に従い、撮像レンズ１０２に含まれる光軸シフトレンズを駆動する機構（アクチュエータ等）を制御するブレ補正制御部である。
【００２６】
本実施形態において、撮像レンズ１０２に含まれる光軸シフトレンズを駆動する機構（アクチュエータ等）は、永久磁石とコイルによって構成される。ブレ補正制御部１１５からコイルに対して所定の周期で制御信号を通電することにより、コイルから発生する誘導磁界と永久磁石による磁界との引力、もしくは斥力を用いて撮像レンズ１０２に含まれる光軸シフトレンズを駆動する。光学的手ぶれ補正が動作している際の撮影時には、ブレ補正制御部１１５は、ブレ検出部１１４からの出力を検出して求めたデジタルカメラ１００の動きによる被写体像の動きを打ち消すように光軸シフトレンズを移動させるようシステム制御部１１１により制御される。
【００２７】
なお、本実施形態では、ブレ補正制御部１１５からコイルに対して所定の周期で通電を行うことにより、コイルから発生する磁界変動が誘導ノイズとして撮像素子１０４の内部回路に影響を与えてノイズが混入する場合について説明する。しかし、コイル以外にも、例えば、電源回路などのスイッチングコンバータ動作時に発生するスイッチングノイズといった周期的に変動するノイズが撮像素子１０４に影響を与える場合についても同様の方法でノイズを取り除くことができる。本実施形態において、周期的に変動するノイズの周期は、撮像制御部１１２が撮像素子１０４の各水平ラインを読み出す読み出し周期に対して短いとする。
【００２８】
また、本実施形態において、ブレ補正制御部１１５は、撮像レンズ１０２に含まれる光軸シフトレンズを駆動する機構（アクチュエータ等）を制御して手ぶれ補正を行う構成となっているが、これに限定されない。例えば、ブレ補正制御部１１５は、撮像部１０１に含まれる撮像素子１０４の位置を駆動する機構（アクチュエータ等）を制御する構成であっても良い。この場合、被写体像の動きを打ち消すように撮像素子１０４を移動させることで、光学シフトレンズを移動させる場合と同等の手ぶれ補正の効果が得られる。
【００２９】
１１６は、操作部である。操作部１１６はスイッチ、ボタン、ダイヤルなど、ユーザが撮像装置に対して各種の指示や設定を行うための入力デバイス群であり、電源スイッチ、動画記録開始ボタン、シャッターボタン、メニューボタン、方向ボタン、実行ボタンなどが代表的に含まれる。
【００３０】
１１７は、ＤＣ−ＤＣコンバータ、通電ブロックを切り替えるスイッチ回路などから構成される電源制御部である。電源制御部１１７は、システム制御部１１１の制御に基づいてＤＣ−ＤＣコンバータを制御し、必要な電圧を必要な期間、各ブロックに供給する。１１８は、アルカリ電池やリチウム電池などの一次電池、ＮｉＣｄ電池やＮｉＭＨ電池、Ｌｉ電池などの二次電池、ＡＣアダプタなどからなる電源部である。
【００３１】
以下、図を参照しながら上記の如く構成されたデジタルカメラ１００において、本発明の特徴である撮影動作について説明する。図２は、本実施形態に係るデジタルカメラ１００の動画を取得する撮影動作を示すフローチャートである。
【００３２】
まず、撮影者が操作部１１６に含まれる電源スイッチを全押しするなどして、デジタルカメラ１００の電源をＯＮされると（Ｓ２０１）、撮像素子１０４からの画像データを表示部１１０へ逐次表示するスルー表示を行う（Ｓ２０２）。このとき、撮像制御部１１２は、システム制御部１１１からの制御に基づき、スルー画像撮影駆動で撮像素子１０４を駆動する。
【００３３】
次に、撮影者が操作部１１６に含まれるメニューボタンから特殊動画撮影モードを選択し、さらに動画記録開始ボタンを押すなどして、動画撮影開始の指示を入力すると、システム制御部１１１がこれを検出して（Ｓ２０３）、特殊動画撮影を開始する（Ｓ２０４）。本実施形態の特殊動画撮影モードにおいて、撮像制御部１１２は、撮像素子１０４の第１及び第２の領域の露出制御と画像データの読み出しとを領域ごとに交互に行うよう制御する。画像処理部１０６は、取得された第１及び第２の画像データからインターレース形式での動画を生成する。
【００３４】
ステップＳ２０４において、撮像制御部１１２は、撮像素子１０４の第１及び第２の領域の各水平ラインの読み出し周期Ｔｈｄ１及びＴｈｄ２を、それぞれ式（１）及び式（２）を満足するように設定する。
【００３５】
Ｔｈｄ１＝Ｔｎ×ｍ１      ｍ１：自然数                       式（１）
Ｔｈｄ２＝Ｔｎ×ｍ２      ｍ２：自然数                       式（２）
【００３６】
ここで、Ｔｎは、ブレ補正制御部１１５のコイルから発生する周期的な磁界変動により撮像素子１０４に混入する誘導ノイズの周期である。式（１）は、各水平ラインの読み出し周期Ｔｈｄ１を、撮像素子１０４に混入するノイズの周期Ｔｎに対して、自然数倍となるように決定することを表す。式（２）は、各水平ラインの読み出し周期Ｔｈｄ２を、撮像素子１０４に混入するノイズの周期Ｔｎに対して、自然数倍となるように決定することを表す。本実施形態において、第１及び第２の領域の各水平ラインの読み出し周期Ｔｈｄ１及びＴｈｄ２は時間的に等しいとする。また、ノイズの周期Ｔｎに対して、自然数倍であるｍ１とｍ２も等しいとする。
【００３７】
また、ここで、本発明の特徴でもあるが、撮像制御部１１２は、下記の式（３）及び式（４）を満足するように、撮像素子１０４の第１及び第２の領域の各露出制御と画像データの読み出しの制御タイミングを設定する。
【００３８】
Ｔｒ２−Ｔｒ１＝Ｔｎ×ｍ  ｍ：自然数                  式（３）
Ｔｒ１＜Ｔｒ２                                        式（４）
【００３９】
ここで、Ｔｒ１は、撮像素子１０４の第１の領域の画像データの読み出し開始タイミング（単位：時間）を表し、Ｔｒ２は、撮像素子１０４の第２の領域の画像データの読み出し開始タイミング（単位：時間）を表す。Ｔｎは、ブレ補正制御部１１５のコイルから発生する周期的な磁界変動により撮像素子１０４に混入する誘導ノイズの周期である。式（３）は、第１の領域の画像データの読み出し開始タイミングＴｒ１から第２の領域の画像データの読み出し開始タイミングＴｒ２までの時間が、撮像素子１０４に混入するノイズの周期Ｔｎに対して、自然数倍となるように決定することを表す。
【００４０】
式（４）は、第１の領域の画像データの読み出し開始タイミングＴｒ１よりも第２の領域の画像データの読み出し開始タイミングＴｒ２のほうが時間的に遅いタイミングであることを示す。本実施形態において、撮像制御部１１２は、撮像素子１０４の面内の奇数ラインから成る第１の領域を露出制御した後、撮像素子１０４の面内の偶数ラインから成る第２の領域を露出制御することで式（４）を満足する。
【００４１】
式（３）及び式（４）を満足するような、撮像制御部１１２による、撮像素子１０４の第１及び第２の領域の各露出制御と画像データの読み出しの制御タイミングの具体的な設定については後述する。
【００４２】
次に、ステップＳ２０４の動画撮影が継続している間に、撮影者が操作部１１６に含まれる動画記録開始ボタンを再度押すなどして、動画撮影停止の指示を入力すると、システム制御部１１１がこれを検出して、動画撮影を停止する（Ｓ２０５）。
【００４３】
次に、画像処理部１０６は、ステップＳ２０４の特殊動画撮影処理によって読み出された第１及び第２の画像データを用いてインターレース形式の動画生成処理を行う（Ｓ２０６）。
【００４４】
次に、システム制御部１１１は、ステップＳ２０６の処理により生成された動画データをメモリ１０７に記録し、また、記録媒体１０９に対し書き込みを行う記録処理を実行して（Ｓ２０７）、処理を終了する。
【００４５】
図３は、本実施形態に係るデジタルカメラ１００の特殊動画撮影時の撮影動作を示すタイミングチャートである。図３において、ＶＤ１及びＶＤ２はそれぞれ撮像素子１０４の第１及び第２の領域の露出制御に使用される垂直同期信号を表す。また、ＨＤ１及びＨＤ２はそれぞれ撮像素子１０４の第１及び第２の領域の露出制御に使用される水平同期信号を表す。各垂直同期信号と各水平同期信号はタイミング発生部１０５から撮像素子１０４と撮像制御部１１２に供給される。ＨＤ１及びＨＤ２に同期して撮像素子１０４の第１及び第２の領域の各水平ラインの電荷の蓄積開始や蓄積された電荷の読み出しが行われる。
【００４６】
ＶＤ１立ち下がりから次のＶＤ１立ち下がりまでが１フィールドであり、この期間に撮像素子１０４の第１の領域から１枚の画像データが読み出される。同様にして、ＶＤ２立ち下がりから次のＶＤ２立ち下がりまでの期間に撮像素子１０４の第２の領域から１枚の画像データが読み出される。３０１、３０２、及び３０３の平行四辺形は、それぞれ撮像素子１０４の第１の領域を水平ライン毎に電荷の蓄積と読み出しを順次行うよう駆動し、露光開始、露光、電荷の読み出しを行うタイミングを模擬的に表したものである。
【００４７】
３０４、及び３０５の平行四辺形は、それぞれ撮像素子１０４の第２の領域を水平ライン毎に電荷の蓄積と読み出しを順次行うよう駆動し、露光開始、露光、電荷の読み出しを行うタイミングを模擬的に表したものである。３０１、３０２、３０３、３０４、及び３０５の各平行四辺形の左の斜辺が水平ライン毎に電荷の蓄積を開始するタイミングを表し、対辺の斜辺が水平ライン毎に電荷の読み出しを開始するタイミングを表す。
【００４８】
図３において、Ｔ１は撮像素子１０４の第１の領域の露出制御を開始するＶＤ１立ち下がりタイミングを示し、Ｔ２は撮像素子１０４の第１の領域の露光開始タイミングを示す。３０６はタイミングＴ１からタイミングＴ２までの垂直ブランキング期間Ｔｂ１を示す。Ｔ３は撮像素子１０４の第２の領域の露出制御を開始するＶＤ２立ち下がりタイミングを示し、Ｔ４は撮像素子１０４の第２の領域の露光開始タイミングを示す。３０７はタイミングＴ３からタイミングＴ４までの垂直ブランキング期間Ｔｂ２を示す。３０８はタイミングＴ１からタイミングＴ３までの時間、つまり撮像素子１０４の第１の領域の露出制御の開始から第２の領域の露出制御の開始までの時間ΔＴを示す。
【００４９】
Ｔ５は撮像素子１０４の第１の領域の画像データの読み出し開始タイミングを示す。３０９はタイミングＴ２からタイミングＴ５までの時間、つまり撮像素子１０４の第１の領域の露光時間Ｔｖ１を示す。Ｔ６は３０１で示す撮像素子１０４の第１の領域の露出制御を終了して、３０２で示す第１の領域の露出制御を開始するＶＤ１立ち下がりタイミングを示す。３１０はタイミングＴ１からタイミングＴ６までの時間、つまり撮像素子１０４の第１の領域の露出を行い１枚の画像データを取得する１フィールド期間Ｔｖｄ１を示す。
【００５０】
Ｔ７は撮像素子１０４の第２の領域の画像データの読み出し開始タイミングを示す。３１１はタイミングＴ４からタイミングＴ７までの時間、つまり撮像素子１０４の第２の領域の露光時間Ｔｖ２を示す。Ｔ８は撮像素子１０４の第２の領域の露出を終了するＶＤ２立ち下がりタイミングを示す。３１２はタイミングＴ３からタイミングＴ８までの時間、つまり撮像素子１０４の第２の領域の露出を行い１枚の画像データを取得する１フィールド期間Ｔｖｄ２を示す。
【００５１】
本実施形態の特殊動画撮影において、図３の３０８に示す時間ΔＴだけ、撮像素子１０４の第１及び第２の領域の露出制御タイミングをズラして、各領域で交互に画像データが取得される。
【００５２】
３０１、３０２、３０３、３０４、及び３０５に示す撮像素子１０４の各領域から取得される画像データを３１３、３１４、３１５、３１６、及び３１７に示す。３１３、３１５、及び３１７に示す第１の領域から取得される画像データから動画の奇数フィールドを生成し、また、３１４、及び３１６に示す第２の領域から取得される画像データから偶数フィールドを生成することでインターレース形式の動画が取得される。
【００５３】
ノイズ源３１８は、本実施形態においては、ブレ補正制御部１１５による手ぶれ補正が動作しており、撮像レンズ１０２に含まれる光軸シフトレンズを駆動する機構を構成するコイルにより撮像素子１０４に混入した誘導ノイズの周期的な変動を模擬的に表したものである。ノイズ源３１８の変動周期はＴｎである。
【００５４】
本実施形態において、撮像制御部１１２は、前述の式（３）及び式（４）を満足するように、撮像素子１０４の第１及び第２の領域の各露出制御と画像データの読み出しの制御タイミングを設定する。つまり、図３において、タイミングＴ５からタイミングＴ７までの時間が、ノイズ源３１８の変動周期Ｔｎに対して、自然数倍となるように決定することを表す。
【００５５】
ここでは、撮像制御部１１２は、第１の領域の露出制御の開始から第２の領域の露出制御の開始までの時間ΔＴを、ノイズ源３１８の変動周期Ｔｎに合わせて調整することで前述の式（３）及び式（４）を満足する方法について説明する。具体的には、撮像制御部１１２は、撮像素子１０４の第１及び第２の領域の各露出制御と画像データの読み出しの制御タイミングを下記の式（５）、式（６）、式（７）、及び式（８）をすべて満足するように設定する。
【００５６】
Ｔｖｄ１＝Ｔｖｄ２                                    式（５）
Ｔｂ１＝Ｔｂ２                                        式（６）
Ｔｖ１＝Ｔｖ２                                        式（７）
ΔＴ＝Ｔｄｖ１／２＋Δｔ＝Ｔｎ×ｍ      ｍ：自然数    式（８）
【００５７】
ここで、式（５）は撮像素子１０４の第１の領域の露出制御を行い画像データを取得する１フィールド期間Ｔｖｄ１と第２の領域の露出制御を行い画像データを取得する１フィールド期間Ｔｖｄ２との時間的な長さが同じであることを示す。式（６）は第１の領域の垂直ブランキング期間Ｔｂ１と第２の領域の垂直ブランキング期間Ｔｂ２との時間的な長さが同じであることを示す。式（７）は第１の領域の露光時間Ｔｖ１と第２の領域の露光時間Ｔｖ２との時間的な長さが同じであることを示す。
【００５８】
式（８）は第１の領域の露出制御の開始から第２の領域の露出制御の開始までの時間ΔＴを、１フィールド期間Ｔｖｄ１（＝Ｔｖｄ２）の半分の時間から時間ΔＴだけ調整して、ノイズ源３１８の変動周期Ｔｎに対して、自然数倍となるように決定することを表す。
【００５９】
式（５）、式（６）、及び式（７）で示す関係により、各領域の露出制御を行う１フィールド期間、垂直ブランキング期間、及び露光時間の時間的な長さが同じことにより、時間ΔＴがタイミングＴ５からタイミングＴ７までの時間と等しくなる。そのため、時間ΔＴを式（６）に示すようにノイズ源３１８の変動周期Ｔｎに合わせて調整することで前述の式（３）及び式（４）を満足することができる。ノイズ源３１８の変動周期Ｔｎはブレ補正制御部１１５の動作周期と一致し、システム制御部１１１は予め周期Ｔｎを把握しておくことが可能なため、式（８）の調整の時間ΔＴは予め設定されていて構わない。
【００６０】
また、ノイズ源３１８の変動周期Ｔｎが撮影中に変化する場合も、システム制御部１１１は周期Ｔｎを把握しておくことが可能なため、式（８）の調整の時間ΔＴは撮影中に変更しても構わない。
【００６１】
ここで、動画に重畳するちらつきについて図を用いて説明する。図４（ａ）は、図３における第１の領域の露出制御の開始から第２の領域の露出制御の開始までの時間ΔＴを、ノイズ源の変動周期Ｔｎに合わせて調整していない場合の撮影処理において取得される動画に重畳するちらつきの詳細を説明するタイミングチャートである。つまり、図４（ａ）は図２のステップＳ２０４の動画撮影において、撮像制御部１１２が、前述の式（３）及び式（４）を満足しないように、撮像素子１０４の第１及び第２の領域の各露出制御のタイミングを設定する場合の撮像素子１０４の各領域の露出のタイミングチャートである。
【００６２】
図４（ａ）は、図３の撮像素子１０４の第１の領域の露出制御３０１のタイミングＴ５から数ライン分画像データの読み出しが行われる期間と、第２の領域の露出制御３０４のタイミングＴ７から数ライン分画像データの読み出しが行われる期間とについて時間を拡大して示している。
【００６３】
ＨＤ１及びＨＤ２はそれぞれ撮像素子１０４の第１及び第２の領域の水平同期信号である。また、図４（ａ）に記載の「ｋ」及び「ｌ」は、それぞれＨＤ１及びＨＤ２の信号のタイミングで、水平何ライン目の電荷の読み出しとＡ／Ｄ変換が行われるかを示す。ここで、ｋ＝１は、撮像素子１０４の第１の領域の最初に読み出す水平ラインであり、同様にして、ｌ＝１は、撮像素子１０４の第２の領域の最初に読み出す水平ラインである。４０１及び４０２は、撮像素子１０４の第１及び第２の領域の各水平ラインの電荷の蓄積と読み出されるタイミングについて模擬的に示す。
【００６４】
図４（ａ）のノイズ源は、図３のノイズ源３１８の時間を拡大して示したものである。４０３、４０４、４０５、及び４０６は、撮像素子１０４の第１の領域の水平ラインｋ＝１ライン目からｋ＝４ライン目の電荷がそれぞれ読み出されてＡ／Ｄ変換されるタイミングでのノイズ源である磁界変動の振幅レベルを示す。
【００６５】
読み出される電荷に重畳するノイズのレベルは、ノイズ源である誘導ノイズの振幅レベルに依存して決定されるが、図２のステップＳ２０４に示す前述の式（１）を満足することで、読み出しのタイミングでの誘導ノイズの振幅レベルは常に一定となる。そのため、撮像素子１０４の第１の領域のｋ＝１ライン目からｋ＝４ライン目のそれぞれの画像データに重畳するノイズのレベルは常に一定である。図４（ａ）において、第１の領域の画像データに重畳するノイズのレベル４０３、４０４、４０５、及び４０６を結ぶ破線４０７で示す。
【００６６】
撮像素子１０４の内部のＡ／Ｄ変換回路は、画素の垂直ラインに接続されており、それが水平ラインの画素数分だけ一様に並んでいる構成となっている。そして、撮像素子１０４は、各水平ラインの電荷読み出しの際に、１水平ライン分の電荷を同時にＡ／Ｄ変換回路で電圧に変換して読み出すため、各水平ラインで読み出される電荷に対して、一様のノイズレベルが重畳される。つまり、画像データに重畳するノイズは、破線４０７で示すように画像データ全体に一律オフセットされて現れる。
【００６７】
また、４０８、４０９、４１０、及び４１１は、撮像素子１０４の第２の領域の水平ラインｌ＝１ライン目からｌ＝４ライン目の電荷がそれぞれ読み出されてＡ／Ｄ変換されるタイミングでのノイズ源である磁界変動の振幅レベルを示す。
【００６８】
読み出される電荷に重畳するノイズのレベルは、ノイズ源である誘導ノイズの振幅レベルに依存して決定されるが、図２のステップＳ２０４に示す前述の式（２）を満足することで、読み出しのタイミングでの誘導ノイズの振幅レベルは常に一定となる。そのため、撮像素子１０４の第２の領域のｌ＝１ライン目からｌ＝４ライン目のそれぞれの画像データに重畳するノイズのレベルは常に一定である。図４（ａ）において、第２の領域の画像データに重畳するノイズのレベルを４０８、４０９、４１０、及び４１１を結ぶ破線４１２で示す。
【００６９】
撮像素子１０４の内部のＡ／Ｄ変換回路は、画素の垂直ラインに接続されており、それが水平ラインの画素数分だけ一様に並んでいる構成となっている。そして、撮像素子１０４は、各水平ラインの電荷読み出しの際に、１水平ライン分の電荷を同時にＡ／Ｄ変換回路で電圧に変換して読み出すため、各水平ラインで読み出される電荷に対して、一様のノイズレベルが重畳される。つまり、画像データに重畳するノイズは、破線４１２で示すように画像データ全体に一律オフセットされて現れる。
【００７０】
ただし、図４（ａ）は、第１の領域の画像データの読み出し開始タイミングＴｒ１から第２の領域の画像データの読み出し開始タイミングＴｒ２までの時間が、撮像素子１０４に混入するノイズの周期Ｔｎに対して、自然数倍とならないように決定する。そのため、撮像素子１０４の第１及び第２の領域のそれぞれの画像データに重畳するノイズは、画像データ全体に一律オフセットされるが、第１及び第２の領域のそれぞれの画像データに重畳するノイズのオフセット量が異なる。このとき、第１及び第２の領域のそれぞれの画像データから交互にインターレース形式の動画を生成すると、フィールドごとに輝度オフセット量が異なることにより、動画がちらついて見えることとなる。
【００７１】
続いて、図４（ｂ）は図３における第１の領域の露出制御の開始から第２の領域の露出制御の開始までの時間ΔＴを、ノイズ源の変動周期Ｔｎに合わせて調整する場合の撮影処理において取得される動画について説明するタイミングチャートである。つまり、図４（ｂ）は図２のステップＳ２０４の動画撮影において、撮像制御部１１２が、前述の式（３）及び式（４）を満足するように、撮像素子１０４の第１及び第２の領域の各露出制御のタイミングを設定する場合の撮像素子１０４の各領域の露出のタイミングチャートである。
【００７２】
図４（ｂ）において、４１３、４１４、４１５、及び４１６は、撮像素子１０４の第２の領域の水平ラインｌ＝１ライン目からｌ＝４ライン目の電荷がそれぞれ読み出されてＡ／Ｄ変換されるタイミングでのノイズ源である磁界変動の振幅レベルを示す。また、第２の領域の画像データに重畳するノイズのレベルを４１３、４１４、４１５、及び４１６を結ぶ破線４１７で示す。
【００７３】
図４（ｂ）では、第１の領域の画像データの読み出し開始タイミングＴｒ１から第２の領域の画像データの読み出し開始タイミングＴｒ２までの時間が、撮像素子１０４に混入するノイズの周期Ｔｎに対して、自然数倍となるように決定する。そのため、撮像素子１０４の第１及び第２の領域のそれぞれの画像データに重畳するノイズは、画像データ全体に一律オフセットされ、かつ第１及び第２の領域のそれぞれの画像データに重畳するノイズのオフセット量が一律となる。
【００７４】
図４（ｂ）において、破線４０７で示す第１の領域の画像データ全体に一律オフセットされるノイズレベルと、破線４１７示す第２の領域の画像データ全体に一律オフセットされるノイズレベルとが同じレベルとなる。このとき、第１及び第２の領域のそれぞれの画像データから交互にインターレース形式の動画を生成すると、フィールドごとに輝度オフセット量が一律となり、動画のちらつきが発生しない。
【００７５】
以上、本発明の実施形態の撮像装置の一例であるデジタルカメラ１００においては、撮像素子１０４の第１及び第２の領域の各水平ラインの読み出し周期を、式（１）及び式（２）で示すように、撮像素子１０４に混入するノイズの周期Ｔｎの周期に合わせて設定する。かつ、撮像素子１０４の第１の領域の露出制御の開始から第２の領域の露出制御の開始までの時間ΔＴを、式（３）及び式（４）を満足するように、ノイズの周期Ｔｎに合わせて調整する。
【００７６】
以上の処理により、撮像素子１０４の第１及び第２の領域の各画像データに重畳するノイズのオフセット量をそれぞれ一律にし、かつ、第１及び第２の領域の画像データ間のオフセット量のも一律にすることができる。結果として、第１及び第２の領域の画像データから生成されるインターレース形式の動画のフィールド間のちらつきを防止することができる。
【００７７】
本発明の実施形態では、撮像素子１０４の第１の領域はセンサ面内の奇数の水平ラインから成る領域であり、第２の領域はセンサ面内の偶数の水平ラインから成る領域とした。しかし、センサ面内で互いに独立し、かつ互いに同じ水平ライン数から成る第１及び第２の領域を持っていればよく、これに限らない。
【００７８】
また、本発明の実施形態では、撮像制御部１１２は、第１の領域の露出制御の開始から第２の領域の露出制御の開始までの時間ΔＴを、ノイズの変動周期Ｔｎに合わせて調整することで前述の式（３）及び式（４）を満足する方法について説明した。しかし、式（３）及び式（４）を満足すればよく、他の方法でも構わない。例えば、垂直ブランキング期間を、ノイズの変動周期Ｔｎに合わせて調整することで前述の式（３）及び式（４）を満足する方法について、図３を用いて以下に説明する。
【００７９】
具体的には、撮像制御部１１２は、撮像素子１０４の第１及び第２の領域の各露出制御と画像データの読み出しの制御タイミングを前述の式（５）、及び式（７）を満足し、かつ、下記の式（９）、式（１０）、及び式（１１）をすべて満足するように設定する。
【００８０】
ΔＴ＝Ｔｖｄ１／２                                    式（９）
Ｔｂ２＝Ｔｂ１＋Δｔ                                         式（１０）
ΔＴ＋Ｔｂ２−Ｔｂ１＝Ｔｎ×ｍ   ｍ：自然数                  式（１１）
ここで、式（９）は第１の領域の露出制御の開始から第２の領域の露出制御の開始までの時間ΔＴを、１フィールド期間Ｔｖｄ１（＝Ｔｖｄ２）の半分の時間とすることを示す。式（１０）及び式（１１）は第２の領域の垂直ブランキング期間Ｔｂ２を、第１の領域の垂直ブランキング期間Ｔｂ１と同じ時間から時間ΔＴだけ調整して、時間ΔＴと調整時間ΔＴの合計時間がノイズ源３１８の変動周期Ｔｎに対して、自然数倍となるように決定することを表す。
【００８１】
式（５）、及び式（６）で示す関係により、各領域の露出制御を行う画像データを取得する１フィールド期間、及び露光時間の時間的な長さが同じことを示す。さらに、式（９）、式（１０）、及び式（１１）により、時間ΔＴと垂直ブランキング期間Ｔｂ２の調整時間ΔＴとの合計時間がタイミングＴ５からタイミングＴ７までの時間と等しくなる。
【００８２】
そのため、時間ΔＴと垂直ブランキング期間Ｔｂ２の調整時間ΔＴを式（１０）及び式（１１）に示すようにノイズ源３１８の変動周期Ｔｎに合わせて調整することで前述の式（３）及び式（４）を満足することができる。ノイズ源３１８の変動周期Ｔｎはブレ補正制御部１１５の動作周期と一致し、システム制御部１１１は予め周期Ｔｎを把握しておくことが可能なため、式（１０）の調整の時間ΔＴは予め設定されていて構わない。
【００８３】
また、上述した実施の形態の処理は、各機能を具現化したソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或いは装置に提供してもよい。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによって、前述した実施形態の機能を実現することができる。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００８４】
このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピィ（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスクなどを用いることができる。或いは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることもできる。
【００８５】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した各実施の形態の機能が実現されるだけではない。そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した各実施形態の機能が実現される場合も含まれている。
【００８６】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書きこまれてもよい。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した各実施の形態の機能が実現される場合も含むものである。
【符号の説明】
【００８７】
１００‥‥撮像装置
１０１‥‥撮像部
１０２‥‥撮像レンズ
１０３‥‥シャッター
１０４‥‥撮像素子
１０５‥‥タイミング発生部
１０６‥‥画像処理部
１０７‥‥メモリ
１０８‥‥記録制御部
１０９‥‥記録媒体
１１０‥‥表示部
１１１‥‥システム制御部
１１２‥‥撮像制御部
１１３‥‥シャッター制御部
１１４‥‥ブレ検出部
１１５‥‥ブレ補正制御部
１１６‥‥操作部
１１７‥‥電源制御部
１１８‥‥電源部
【図１】
2019080263.tif 000003
【図２】
2019080263.tif 000004
【図３】
2019080263.tif 000005
【図４】
2019080263.tif 000006