(57)【要約】【課題】  ＣＭＯＳイメージセンサは、画像を読み出す際に外部からの周期的なノイズの影響を受けた場合、読み出す画像に周期的な横縞ノイズが重畳され、画質を劣化させてしまうという課題があった。【解決手段】  撮影者により電源スイッチをＯＮされ（Ｓ２０１）、シャッターボタンを全押されるなどにより撮影指示されると（Ｓ２０３）、ＡＦ・ＡＥ処理を行う（Ｓ２０４）。続いて、撮像素子１０４の第１の領域の露出を、被写体を適正に露出するように設定して（Ｓ４０１）、第１の領域のみ露光を開始し（Ｓ４０２）、露光が終わると、第１及び第２の領域の両方で同じタイミングで電荷の読み出しを行うよう制御する（Ｓ４０３）。次に、第１の領域から取得された被写体を適正に露光した画像から、第２の領域から取得された被写体を露出せず黒画像である第２の画像を画像減算処理することで（Ｓ２０６）、各画像に同様に重畳したノイズが除去された被写体を適正に露出した画像を取得する（Ｓ２０７）。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平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撮像素子と、
前記撮像素子のそれぞれ独立した第１及び第２の領域ごとに、それぞれ任意のタイミングで電荷の蓄積と読み出しを制御して、第１及び第２の領域からそれぞれ第１及び第２の画像情報を読み出す撮像制御手段と、
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前記第１及び第２の画像情報を用いて画像減算処理を行い、合成画像を取得する画像減算手段とを備える撮像装置であって、
前記撮像制御手段は、前記撮像素子の前記第１のみ電荷の蓄積を行い、前記第２の領域は電荷の蓄積を行なわずに、前記第１及び第２の領域を水平ライン毎に同じタイミングで時間をずらしながら電荷の読み出しを行うよう前記撮像素子を制御し、
前記画像合成手段は、前記第１の画像情報と前記第２の画像情報のうち、同じタイミングで読み出された水平ライン同士で画像減算処理することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像素子のそれぞれ独立した第１及び第２の領域は、互いに同じ水平ライン数からなる領域であ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、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】
従来のデジタルカメラの撮像素子には、主にＣＣＤイメージセンサ（以後、「ＣＣＤセンサ」と称する）が使用されてきたが、近年、イメージセンサの多画素化に伴い、ランダムアクセスが可能で、ＣＣＤセンサ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、また、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】
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。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変動の影響が異なるため、横縞の固定パターンノイズとして画像に表れる。
【０００４】
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考えられる。
【０００５】
このようなノイズに対しては、撮像動作と影響を与える動作とを排他に行うことで、撮像回路へのノイズの混入を回避する技術が開示されている（特許文献１参照）。また、Ａ／Ｄ変換部のタイミング周期を不規則に変化させ、画像に重畳する横縞ノイズの周期性を不規則に変化させることで、ノイズの視認性を低下させ、画質を改善する技術が開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３３３４０４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１３０１９４号公報開
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述の特許文献１では、動画撮影時のレンズフォーカス駆動など、撮像動作と排他することが困難な処理に対しては対応することができない。また、前述の特許文献２は、横縞ノイズのノイズレベルを低減することはできないため、ノイズレベルの大きな行はノイズとして目立つ可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みて成されたものであり、複数の領域ごとに異なる露出制御が可能な撮像素子に混入した周期的ノイズによって画像に重畳されるノイズを取り除くことが可能となる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】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、水平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撮像素子と、前記撮像素子のそれぞれ独立した第１及び第２の領域ごとに、それぞれ任意のタイミングで電荷の蓄積と読み出しを制御して、第１及び第２の領域からそれぞれ第１及び第２の画像情報を読み出す撮像制御手段と、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前記第１及び第２の画像情報を用いて画像減算処理を行い、合成画像を取得する画像減算手段とを備える撮像装置であって、前記撮像制御手段は、前記撮像素子の前記第１のみ電荷の蓄積を行い、前記第２の領域は電荷の蓄積を行なわずに、前記第１及び第２の領域を水平ライン毎に同じタイミングで時間をずらしながら電荷の読み出しを行うよう前記撮像素子を制御し、前記画像合成手段は、前記第１の画像情報と前記第２の画像情報のうち、同じタイミングで読み出された水平ライン同士で画像減算処理することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数の領域ごとに異なる露出制御が可能なＣＭＯＳ型の撮像素子を有する撮像装置において、撮像素子の画像の読み出し時に外部から混入した周期的ノイズによって画像に重畳されるノイズを取り除くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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】従来のデジタルカメラの撮影動作を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態に係るデジタルカメラの撮影動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１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。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。
【００１３】
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。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。さらに、本実施形態において、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。本実施形態においては、センサ面内の奇数の水平ラインから成る第１の領域と偶数の水平ラインから成る第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。
【００１４】
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徴である複数の画像データから合成処理を行う画像処理部である。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。
【００１５】
１０７は、撮影した静止画像や動画像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、所定枚数の静止画像や所定時間の動画像及び音声を格納するのに十分な記憶容量を備えている。これにより、複数枚の静止画像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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。本実施形態において、撮像制御部１１２は、撮像素子１０４の奇数列の水平ラインから成る第１の領域と偶数列の水平ラインから成る第２の領域とでそれぞれ異なる制御が可能である。
【００１９】
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。
【００２０】
１１４は、ジャイロセンサなどで構成され、カメラ本体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、カメラ本体１００の移動方向（手ぶれ方向）及び移動量（手ぶれ量）を求める。
【００２１】
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。  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カメラ本体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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、モード切替スイッチ、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
以下、図を参照しながら上記の如く構成されたカメラ本体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、本実施形態に係る撮像装置の撮影動作を示すフローチャートである。
【００２８】
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、カメラ本体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。
【００２９】
次に、撮影者が操作部１１６に含まれるシャッターボタンを全押しするなどして、撮影指示を入力すると、システム制御部１１１がこれを検出する（Ｓ２０３）。
【００３０】
次に、システム制御部１１１は、撮影領域の輝度が最適になるよう自動で露出条件を制御するＡＥ（Ａｕｔｏ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）処理及び、フォーカスが最適になるようにＡＦ（Ａｕｔｏｆｏｃｕｓ）処理を行い（Ｓ２０４）、設定された条件で撮影を行う（Ｓ２０５）。なお、シャッターボタンの半押しが検出された時点でＡＥ，ＡＦ処理を行い、全押しが検出されると撮影を行うように構成しても良い。また、ＡＥ，ＡＦ処理については本発明と直接関係せず、また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。
【００３１】
また、本実施形態の特徴である撮影処理（Ｓ２０５）では、撮像素子１０４の第１及び第２の領域についてそれぞれ異なる露出で制御された２枚の画像が取得される。ここで、撮像素子１０４の一方の領域は被写体を適正に露出する被写体画像を取得するよう制御され、もう一方の領域は画像に重畳するノイズを補正するための補正用画像を取得するよう制御される。撮影処理（Ｓ２０５）の詳細については後述する。
【００３２】
次に、画像処理部１０６は、図２のステップＳ２０５の撮影処理によって読み出された２枚の画像データを用いて画像減算処理を行う（Ｓ２０６）。本ステップにおける画像減算処理は、ステップＳ２０５において取得された補正用画像の画像信号を、同じくステップＳ２０５において取得された被写体画像の同じ画素位置の画像信号から減算し、ＯＢ値として一律の値を加算する。
【００３３】
次に、システム制御部１１１は、図２のステップＳ２０６の画像処理により取得した画像データをメモリ１０７に記録し、また、画像ファイルとして記録媒体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。
【００３４】
ここで、本実施形態の特徴である撮影処理（図２のステップＳ２０５）について、図を用いて説明する。
【００３５】
まずは、従来のカメラにおける撮影処理について説明する。図３（ａ）は従来のカメラの撮影処理の詳細を説明するフローチャートである。
【００３６】
まず、撮像制御部１１２によって、撮像素子１０４はステップＳ２０４で決定された露出に設定される（Ｓ３０１）。
【００３７】
次に、撮像制御部１１２によって、撮像素子１０４は水平１ライン毎に時間をずらしながら電荷の蓄積を順次開始するよう制御され、露光を開始する（Ｓ３０２）。
【００３８】
次に、図２のステップＳ２０４で決定された露光時間が経過すると、撮像制御部１１２によって、撮像素子１０４は水平１ライン毎に時間をずらしながら電荷の読み出しを順次開始するよう制御され、露光を終了する（Ｓ３０３）。撮像素子１０４から読み出された電荷は、撮像素子１０４の内部に有するＡ／Ｄ変換回路において、水平１ライン毎に順次Ａ／Ｄ変換される。このとき、カメラ本体１００の手ぶれを補正するために光学的手ぶれ補正が動作しており、ブレ補正制御部１１５は、ブレ検出部１１４からの出力に応じて、光軸シフトレンズを駆動する機構に対して所定の駆動信号を送信している。そのため、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からの磁界変動が、撮像素子１０４の周囲の空間に発生している。
【００３９】
次に、すべての水平ラインの電荷がＡ／Ｄ変換されて、画像データが取得されると（Ｓ３０４）、撮影処理を終了する。ステップＳ３０４で取得された画像データには、撮像素子１０４がコイルからの変動磁界を受けることにより、ノイズが重畳されている。  図３（ｂ）は従来のカメラの撮影処理の詳細を説明するタイミングチャートである。図３（ｂ）において、ＶＤは垂直同期信号をＨＤは水平同期信号を表しており、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。ＨＤに同期して撮像素子１０４の各水平ラインの電荷の蓄積の開始や蓄積された電荷の読み出しが行われる。ＶＤ立ち下がりから次のＶＤ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から１枚の画像データが読み出される。３０１の平行四辺形は、撮像素子１０４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。平行四辺形３０１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。
【００４０】
Ｔ１は撮像素子１０４が電荷の蓄積を開始するタイミングを、Ｔ２は撮像素子１０４が電荷の読み出しを開始するタイミングをそれぞれ表す。タイミングＴ１からタイミングＴ２までの期間３０２が、図２のステップＳ２０４で決定された撮像素子１０４の露光時間を表す。Ｔ３は撮像素子１０４が電荷の読み出しと、撮像素子１０４の内部のＡ／Ｄ変換回路によるＡ／Ｄ変換が終了するタイミングを表す。タイミングＴ３で１枚の画像データが取得される。
【００４１】
ノイズ源３０３は、本実施形態においては、ブレ補正制御部１１４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の周辺空間に発生している周期的な磁界変動を模擬的に表したものである。タイミングＴ２からＴ３の期間に、撮像素子１０４の内部のＡ／Ｄ変換回路において、水平ライン毎に順次Ａ／Ｄ変換が行われる。図３（ｂ）に示すように、タイミングＴ２からＴ３の期間にノイズ源３０３が撮像素子１０４の周辺空間に存在する場合、取得される画像データにノイズが重畳される。
【００４２】
続いて、従来のカメラにおける撮影処理において、画像データに重畳するノイズについて図を用いて説明する。図３（ｃ）は従来のカメラの撮影処理において取得される画像データに重畳するノイズの詳細を説明するタイミングチャートである。
【００４３】
図３（ｃ）は、図３（ｂ）のタイミングＴ２からタイミングＴ３の期間のある任意の期間について時間を拡大して示している。ＨＤは水平同期信号であり、撮像素子１０４の各水平ラインの電荷が読み出されてＡ／Ｄ変換回路においてＡ／Ｄ変換されるタイミングを示す。また、図３（ｃ）記載の「ｎ」から「ｎ＋６」は、それぞれ、ＨＤ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変換が行われたかを示す。ここで、ｎは、撮像素子１０４の任意の水平ラインである。３０４は、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し、タイミングＴ４では水平ｎライン目が、タイミングＴ５では水平ｎ＋１ライン目が、それぞれ電荷の読み出しとＡ／Ｄ変換が行われることを示している。
【００４４】
ノイズ源は、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を構成するコイルから発生する周期的な磁界変動を示す。３０５、３０６、３０７、３０８は、撮像素子１０４の水平ラインのｎライン目からｎ＋３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。読み出される電荷に重畳するノイズのノイズレベルは、ノイズ源である磁界変動の振幅レベルに依存して決定される。そのため、撮像素子１０４のｎライン目からｎ＋３ライン目のそれぞれの画像データに重畳するノイズのノイズレベルはそれぞれ異なる。また、画像に重畳するノイズレベルは、ＨＤのタイミング周波数とノイズ源の変動周波数に依存して決定される周波数の周期性を持ち、各水平ラインで周期的にノイズレベルが変化する。図３（ｃ）において、ノイズレベル周期的な変化を、３０５、３０６、３０７、３０８を結ぶ破線３０９で示す。
【００４５】
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。そのため、画像データに重畳するノイズは、破線３０９で示すような周期的にノイズレベルが変動する横縞ノイズとして現れる。
【００４６】
図４（ａ）は本実施形態に係る撮像装置の撮影処理の詳細を説明するフローチャートである。
【００４７】
撮像制御部１１２によって、撮像素子１０４の第１及び第２の領域の露出がそれぞれ設定される（Ｓ４０１）。本実施形態において、撮像制御部１１２は、撮像素子１０４の第１及び第２の領域をそれぞれ異なる露光制御することにより各１枚の画像を取得する。ここで、第１の領域は被写体を適正に露出する被写体画像を取得する領域、第２の領域は画像に重畳するノイズを補正するための補正用画像を取得する領域とする。この場合、ステップＳ４０１において、撮像素子１０４の第１の領域は、ステップＳ２０４で決定された露出に設定される。また、撮像素子１０４の第２の領域は、撮影感度条件のみ第１の領域と同じに設定され、露光は行わないよう設定される。
【００４８】
次に、撮像制御部１１２によって、撮像素子１０４の第１の領域のみ水平１ライン毎に時間をずらしながら電荷の蓄積を順次開始するよう制御され、露光を開始する（Ｓ４０２）。このとき、撮像素子１０４の第２の領域は、被写体からの入射光により発生した電荷を随時排出してリセットすることで、露光を行わないよう制御される。
【００４９】
次に、図２のステップＳ２０４で決定された露光時間が経過すると、撮像制御部１１２によって、撮像素子１０４の第１及び第２の領域は水平１ライン毎に時間をずらしながら電荷の読み出しを順次開始するよう制御され、露光を終了する（Ｓ４０３）。このとき、撮像素子１０４の第１及び第２の領域の電荷の読み出しは、同じタイミングで制御される。撮像素子１０４の第１及び第２の領域からそれぞれ読み出された電荷は、撮像素子１０４の内部に有するＡ／Ｄ変換回路において、水平１ライン毎に順次Ａ／Ｄ変換される。このとき、同じタイミングで読み出された撮像素子１０４の第１及び第２の領域の各水平ラインの電荷は、同じタイミングでＡ／Ｄ変換される。ここで、カメラ本体１００の手ぶれを補正するために光学的手ぶれ補正が動作しており、ブレ補正制御部１１５は、ブレ検出部１１４からの出力に応じて、光軸シフトレンズを駆動する機構に対して所定の駆動信号を送信している。そのため、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からの磁界変動が、撮像素子１０４の周囲の空間に発生している。
【００５０】
次に、撮像素子１０４の第１及び第２の領域のすべての水平ラインの電荷がＡ／Ｄ変換されて、それぞれの領域で各１枚の画像データが取得されると（Ｓ４０４）、撮影処理を終了する。ステップＳ４０４において、第１の領域から取得された画像を第１の画像、第２の領域から取得された画像を第２の画像とする。このとき、第１の画像は、被写体を適正に露光した画像となる。また、第２の領域はステップＳ４０２において露光を行わないよう制御され、ステップＳ４０３で読み出し制御されるため、取得される第２の画像は被写体を露光していない黒画像となる。また、第１及び第２の画像は、それぞれ同じタイミングでＡ／Ｄ変換されて取得されるため、コイルからの変動磁界を同じタイミングで受けることにより、各画像には同じノイズが重畳している。
【００５１】
図４（ｂ）は本実施形態に係る撮像装置の撮影処理の詳細を説明するタイミングチャートである。
【００５２】
図４（ｂ）において、ＶＤは垂直同期信号を表しており、それぞれタイミング発生部１０５から撮像素子１０４と撮像制御部１１２に供給される。ＶＤ立ち下がりから次のＶＤ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から１枚の画像データが読み出される。４０１の平行四辺形は、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。平行四辺形４０１の左の斜辺が、第１の領域の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、対辺の斜辺が第１の領域の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。
【００５３】
４０２は、撮像素子１０４の第２の領域を、露光を行わずに、電荷の読み出しのみ水平ライン毎に行うタイミングを模擬的に表したものである。
【００５４】
Ｔ１は撮像素子１０４の第１の領域が電荷の蓄積を開始するタイミングを、Ｔ２は撮像素子１０４の第１及び第２の領域が電荷の読み出しを開始するタイミングをそれぞれ表す。タイミングＴ１からタイミングＴ２までの期間４０３が、図２のステップＳ２０４で決定された撮像素子１０４の露光時間を表す。Ｔ３は撮像素子１０４の第１及び第２の領域が電荷の読み出しと、撮像素子１０４の内部のＡ／Ｄ変換回路によるＡ／Ｄ変換が終了するタイミングを表す。タイミングＴ３で撮像素子１０４の第１及び第２の領域から第１及び第２の画像が取得される。
【００５５】
ノイズ源４０４は、本実施形態においては、ブレ補正制御部１１４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の周辺空間に発生している周期的な磁界変動を模擬的に表したものである。タイミングＴ２からＴ３の期間に、撮像素子１０４の内部のＡ／Ｄ変換回路において、第１及び第２の領域から読み出された各電荷は、同じタイミングで水平ライン毎に順次Ａ／Ｄ変換が行われる。図４（ｂ）に示すように、タイミングＴ２からＴ３の期間にノイズ源４０４が撮像素子１０４の周辺空間に存在するため、取得される第１及び第２の画像にはそれぞれ同じノイズが重畳される。
【００５６】
続いて、本実施形態に係る撮像装置の撮影処理において、画像データに重畳するノイズについて図を用いて説明する。図４（ｃ）は本実施形態に係る撮像装置の撮影処理において取得される画像データに重畳するノイズの詳細を説明するタイミングチャートである。
【００５７】
図４（ｃ）は、図４（ｂ）のタイミングＴ２からタイミングＴ３の期間のある任意の期間について時間を拡大して示している。ＨＤは水平同期信号であり、撮像素子１０４の第１及び第２の各水平ラインの電荷が読み出されてＡ／Ｄ変換回路においてＡ／Ｄ変換されるタイミングを示す。
【００５８】
また、図４（ｃ）記載の「ｎ」から「ｎ＋６」は、それぞれ、ＨＤの信号のタイミングで、第１及び第２の領域の水平何ライン目の電荷の読み出しとＡ／Ｄ変換が行われかを示す。ここで、ｎは、任意の自然数である。４０５と４０６は、それぞれ撮像素子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。タイミングＴ４では第１の領域の水平奇数ラインと第２の領域の水平偶数ラインのそれぞれｎ番目が、タイミングＴ５では第１の領域の水平奇数ラインと第２の領域の水平偶数ラインのそれぞれｎ＋１番目が、それぞれ電荷の読み出しとＡ／Ｄ変換が行われることを示している。
【００５９】
ノイズ源は、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を構成するコイルから発生する周期的な磁界変動を示す。４０７、４０８、４０９、４１０は、撮像素子１０４の第１及び第２の領域のｎ番目からｎ＋３番目の水平ライン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。
【００６０】
読み出される電荷に重畳するノイズのノイズレベルは、ノイズ源である磁界変動の振幅レベルに依存して決定される。そのため、撮像素子１０４の第１及び第２の領域のそれぞれｎライン目からｎ＋３ライン目の画像データに重畳するノイズのノイズレベルはそれぞれ異なる。また、各画像に重畳するノイズレベルは、ＨＤのタイミング周波数とノイズ源の変動周波数に依存して決定される周波数の周期性を持ち、各水平ラインで周期的にノイズレベルが変化する。図４（ｃ）において、ノイズレベル周期的な変化を、４０７、４０８、４０９、４１０を結ぶ破線４１１で示す。
【００６１】
撮像素子１０４の内部のＡ／Ｄ変換回路は、第１及び第２の領域ごとの画素の垂直ラインに接続されており、それが各領域の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、各領域の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、各領域の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。そのため、各画像データに重畳するノイズは、破線４１１で示すような周期的にノイズレベルが変動する横縞ノイズとして現れる。
【００６２】
本実施形態において、第１及び第２の領域は、同じＨＤのタイミングで読み出しとＡ／Ｄ変換を行うため、被写体を適正に露光する第１の画像とノイズ補正用の黒画像である第２の画像には、同じノイズが重畳する。
【００６３】
上述のように、図２のステップＳ２０５の撮影処理において、同じ横縞ノイズが重畳した被写体像と黒画像が取得されるため、ステップＳ２０６の減算処理において、被写体像から黒画像を画像減算処理することによってノイズを除去することができる。
【００６４】
以上、第１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の領域は被写体を適正に露出し、第２の領域は露出しないよう制御し、各領域に蓄積された電荷は同じタイミングで読み出して、取得された各画像を画像減算するよう制御する。以上の処理により、撮像素子１０４への外部からの干渉によって発生したノイズが、同様に重畳した適正露出の画像（第１の画像）と黒画像（第２の画像）を取得し、取得した画像を画像減算処理することで、ノイズが除去された適正露出の画像を取得することができる。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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】
【００６９】
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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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