(57)【要約】【課題】  ＣＣＤなどの撮像素子を用いたデジタルカメラにおいて、連続使用によるＣＣＤの暗電流の影響によるノイズ発生を少なくするノイズ抑制装置を提供する。【解決手段】  撮像素子を撮像手段に用いたデジタルカメラのノイズ抑制装置は、被写体を撮像する露光前の第１期間は第１周期で垂直同期信号が出力される。撮像素子の露光時間が１秒よりも長い場合には、露光の間の第２期間は第１周期よりも長い第２周期で垂直同期信号が出力される。撮像素子の露光時間が１秒以下の場合には、第１周期で垂直同期信号が出力される。第２周期は、露光終了後に１つのフィールドにおいて撮像素子から露光データが取り込まれる時間と等しい。第１周期は、５ｍｓで、第２周期は、１６８．３ｍｓである。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子を撮像手段に用いたデジタルカメラにおいて、
被写体を撮像する露光前の第１期間に垂直同期信号が出力される第１周期よりも長い第２周期で、前記露光の間の第２期間は前記垂直同期信号が出力されることを特徴とするノイズ抑制装置。
【請求項２】
前記撮像素子の露光時間が１秒よりも長い場合に、前記第２周期で前記垂直同期信号が出力されることを特徴とする請求項１に記載のノイズ抑制装置。
【請求項３】
前記第２周期は、露光終了後に１つのフィールドにおいて撮像素子から露光データが取り込まれる時間と等しいことを特徴とする請求項１に記載のノイズ抑制装置。
【請求項４】
前記第１周期は、５ｍｓで、前記第２周期は、１６８．３ｍｓであることを特徴とする請求項１に記載のノイズ抑制装置。
【請求項５】
撮像素子を撮像手段に用いたデジタルカメラにおいて、露光を開始する第１ステップと、
前記露光前の第１期間に垂直同期信号が出力される第１周期よりも、前記露光が行われる第２期間に垂直同期信号が出力される第２周期を長くする第２ステップとを備えたことを特徴とするノイズ抑制方法。
【請求項６】
任意設定される所望の露光時間経過以後最初の前記垂直同期信号の出力により前記露光を終了させる第３ステップと、
前記露光の終了後から前記撮像素子の駆動を露光用モードから露光データ取り込みモードに変更させる第３期間は、前記垂直同期信号が出力される第３周期を、前記第２周期よりも短くする第４ステップと、
前記露光データ取り込みモードに変更された後でフィールドごとに前記撮像素子から露光データが取り込まれる第４期間は、前記垂直同期信号が出力される第４周期を前記第３周期よりも長くする第５ステップと、
前記露光データの取り込みの終了後で次に前記レリーズスイッチがオン状態にされるまでの第５期間は、前記垂直同期信号が出力される第５周期を、前記第１周期と等しくする第６ステップとを備えたことを特徴とする請求項５に記載のノイズ抑制方法。
【請求項７】
前記露光は、露光時間が１秒よりも長いことを特徴とする請求項５に記載のノイズ抑制方法。
【請求項８】
前記第２、第４周期は等しいことを特徴とする請求項６に記載のノイズ抑制方法。
【請求項９】
前記第２、第４周期は、前記フィールドの１フィールド分の露光データが取り込まれる時間と等しいことを特徴とする請求項８に記載のノイズ抑制方法。
【請求項１０】
前記第２、第４周期は１６８．３ｍｓであることを特徴とする請求項９に記載のノイズ抑制方法。
【請求項１１】
前記第１、第３、第５周期は等しいことを特徴とする請求項６に記載のノイズ抑制方法。
【請求項１２】
前記第１、第３、第５周期は、５ｍｓであることを特徴とする請求項１１に記載のノイズ抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラに関し、特に、夜景撮影や天体撮影などの長時間露光時におけるノイズ抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＣＤなどによる撮像素子を用いたデジタルカメラにおいて、長時間露光を行うと、ＣＣＤの各画素の暗電流のばらつきの影響により、ある画素は暗出力が大きくなり撮像画像上の暗部で高輝度の点として現れる問題があった。ＣＣＤの一部を遮光して得たオプティカルブラック出力を用いても暗電流成分を除去しきれずに全体に輝度が上がった画像となり画質を損なっていた。
【０００３】
このような各画素の特性のばらつきによる固定パターンノイズの発生を検知する方法として、特許文献１の装置は、連続使用により温度上昇するＣＣＤの温度を検出し、一定の温度以上になると暗電流の影響が撮影画像に生じる可能性を使用者に報知することを開示している。
【特許文献１】特開２００１−７８０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１は、ＣＣＤの温度上昇によって暗電流が顕著になり、これによって撮影画像にノイズが発生するおそれを報知するだけで、ノイズ発生を抑制するものではない。
【０００５】
したがって本発明の目的は、ＣＣＤなどの撮像素子を用いたデジタルカメラにおいて、連続使用によるＣＣＤの暗電流の影響によるノイズ発生を少なくするノイズ抑制装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る撮像素子を撮像手段に用いたデジタルカメラのノイズ抑制装置は、被写体を撮像する露光前の第１期間に垂直同期信号が出力される第１周期よりも長い第２周期で、露光の間の第２期間は垂直同期信号が出力される。これにより、露光時間の間は、撮像素子の温度上昇の原因の一つとなる垂直同期信号の出力の回数を減らすことが可能になる。
【０００７】
好ましくは、撮像素子の露光時間が１秒よりも長い場合に第２周期で垂直同期信号が出力される。
【０００８】
また、好ましくは、第２周期は、露光終了後に１つのフィールドにおいて撮像素子から露光データが取り込まれる時間と等しい。
【０００９】
また、好ましくは、第１周期は、５ｍｓで、第２周期は、１６８．３ｍｓである。
【００１０】
また、撮像素子を撮像手段に用いたデジタルカメラのノイズ抑制方法は、露光を開始する第１ステップと、露光前の第１期間に垂直同期信号が出力される第１周期よりも、露光が行われる第２期間に垂直同期信号が出力される第２周期を長くする第２ステップとを備える。これにより、露光時間の間は、撮像素子の温度上昇の原因の一つとなる垂直同期信号の出力の回数を減らすことが可能になる。
【００１１】
好ましくは、任意設定される所望の露光時間経過以後最初の垂直同期信号の出力により露光を終了させる第３ステップと、露光の終了後から撮像素子の駆動を露光用モードから露光データ取り込みモードに変更させる第３期間は、垂直同期信号が出力される第３周期を、第２周期よりも短くする第４ステップと、露光データ取り込みモードに変更された後でフィールドごとに撮像素子から露光データが取り込まれる第４期間は、垂直同期信号が出力される第４周期を第３周期よりも長くする第５ステップと、露光データの取り込みの終了後で次にレリーズスイッチがオン状態にされるまでの第５期間は、垂直同期信号が出力される第５周期を、第１周期と等しくする第６ステップとを備える。
【００１２】
好ましくは、露光は、露光時間が１秒よりも長い。
【００１３】
また、好ましくは、第２、第４周期は等しい。
【００１４】
さらに好ましくは、第２、第４周期は、フィールドの１フィールド分の露光データが取り込まれる時間と等しい。
【００１５】
さらに好ましくは、第２、第４周期は１６８．３ｍｓである。
【００１６】
また、好ましくは、第１、第３、第５周期は等しい。
【００１７】
さらに好ましくは、第１、第３、第５周期は、５ｍｓである。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように本発明によれば、ＣＣＤなどの撮像素子を用いたデジタルカメラにおいて、連続使用によるＣＣＤの暗電流の影響によるノイズ発生を少なくするノイズ抑制装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図を用いて説明する。図１は、本実施形態であるデジタルカメラのブロック図である。
【００２０】
このデジタルカメラは、一眼レフカメラであり、交換レンズ１１はマウントピン１２、１３を介してカメラ本体内に設けられた電気回路と電気的に接続される。交換レンズ１１のレンズ鏡筒内には前群レンズ１４と後群レンズ１５が設けられ、これらのレンズ１４、１５の間には絞り１６が配設されている。各レンズ１４、１５はレンズ制御回路１７の制御によって光軸方向に変位し、焦点調節が行われる。レンズ制御回路１７は、カメラ本体内に設けられたＣＰＵ３１からマウントピン１２を介して送られてくる制御信号に従って動作する。絞り１６は、カメラ本体内に設けられた絞り駆動回路３２からマウントピン１３を介して送られてくる制御信号に従って動作し、絞り１６の開度が調節される。絞り駆動回路３２はＣＰＵ３１によって制御される。
【００２１】
カメラ本体内において、レンズ１４、１５の光軸上には、クイックリターンミラー２１が設けられている。クイックリターンミラー２１は、図示された傾斜状態と上方へ回動した水平状態との間において回動自在である。クリックリターンミラー２１の上方にはピント板２２が設けられ、ピント板２２の上方にはペンタプリズム２３が設けられている。ペンタプリズム２３の後方にはファインダの接眼レンズ２４が配設されている。
【００２２】
クイックリターンミラー２１の後方には、シャッタ２５が設けられ、シャッタ２５の後方には赤外カットフィルタ２６と光学ローパスフィルタ２７が設けられている。光学ローパスフィルタ２７の後方にはＣＣＤ（撮像素子）３３が設けられている。すなわち、クリックリターンミラー２１、シャッタ２５、赤外カットフィルタ２６、光学ローパスフィルタ２７、ＣＣＤ３３は、レンズ１４、１５の光軸上に配置されている。
【００２３】
クイックリターンミラー２１の回動はミラー駆動回路３４によって駆動され、シャッタ２５の開閉動作はシャッタ駆動回路３５によって駆動される。ミラー駆動回路３４とシャッタ駆動回路３５はＣＰＵ３１によって制御される。
【００２４】
通常、クイックリターンミラー２１は傾斜状態に定められており、交換レンズ１１から取り込まれた光をペンタプリズム２３側に導く。このときシャッタ２５は閉じられており、ＣＣＤ３３に向かう光路を閉塞している。これに対し撮影が行われる時、クイックリターンミラー２１はミラー駆動回路３４の制御により上方に回動せしめられ、水平状態となる。このクイックリターンミラー２１の回動にともない、シャッタ２５はシャッタ駆動回路３５の制御により開口せしめられ、交換レンズ１１から取り込まれた光はＣＣＤ３３の受光面に照射される。すなわち、受光面にはレンズ１４、１５によって得られた画像が形成され、ＣＣＤ３３では、画像に対応した撮像信号が生成される。
【００２５】
ＣＰＵ３１には、上記レンズ制御回路１７、絞り駆動回路３２のほか、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）４０、ＡＦセンサ５２、測光センサ５３や操作スイッチ５４、状態表示装置５５が接続されていて、ＣＰＵ３１は、これら接続された各種回路を制御してカメラ本体および装着された撮影レンズの動作を総括的に制御する。
【００２６】
ＤＳＰ４０には、パルス信号発生回路（ＰＰＧ）３７が接続され、パルス信号発生回路３７は、ＤＳＰ４０の制御によって種々のパルス信号を発生する。これらのパルス信号に基づいて、ＣＣＤ駆動回路３８が駆動され、ＣＣＤ駆動回路３８によりＣＣＤ３３の動作が制御される。すなわちＣＣＤ３３から読み出された撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器３９によってデジタル信号に変換され、ＤＳＰ４０において、所定の画像処理が施される。ＤＳＰ４０には、１つの画像に対応したデジタルの画像データを格納するために充分な容量を有するメモリ４１が接続されている。
【００２７】
上記説明のようなＰＰＧ３７、ＣＣＤ駆動回路３８、Ａ／Ｄ変換器３９によって、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）３６が構成されている。ＡＦＥ３６はＤＳＰ４０によりその動作が制御可能となっている。ＡＦＥ３６は、ＣＣＤ３３に垂直同期信号（Ｖｄパルス）および信号電荷転送用の駆動パルスを出力する。垂直同期信号（Ｖｄパルス）および信号電荷転送用の駆動パルスが出力されることにより、ＣＣＤ３３の露光の開始や終了、露光データの取り込みなどが行われる。
【００２８】
ＤＳＰ４０およびＡＦＥ３６は、垂直同期信号（Ｖｄパルス）を一定期間ごとに２種類の周期で出力させることによりパルスにより発生するノイズを抑えるノイズ抑制装置である。すなわち、露光前（第１期間）の第１周期、露光終了後で露光データの取り込みがされるまで（第３期間）の第３周期、露光データの取り込みがされ次の露光が始まるまで（第５期間）の第５周期は、ＡＦＥ３６の設定などのレスポンスの考慮やスルー画表示のために、短い周期（５ｍｓ）である。露光データ取り込み時（第４期間）の第４周期は、１フィールド分の露光データが取り出されるのに必要な時間（本実施形態では１６８．３ｍｓ）分の長い周期である。長時間露光の露光時（第２期間）の第２周期は、露光データ取り込み時と同じ長い周期（１６８．３ｍｓ）である。但し、露光時間（第２期間）が１秒以下と短い場合には、第２周期は短い周期（５ｍｓ）のままである。
【００２９】
またＤＳＰ４０には、モニタインターフェース４２とカードインタフェース４３とＰＣインターフェース４４とが接続されている。これらのインターフェース４２、４３、４４はＤＳＰ４０によって制御される。
【００３０】
モニタインターフェース４２には、液晶駆動回路４５を介して、バックライト４６と液晶表示素子（ＬＣＤ）４７が接続され、またビデオ出力駆動回路５０を介してビデオ出力端子５１が接続されている。メモリ４１から読み出された画像データに基づいて、液晶駆動回路４５が制御され、液晶表示素子４７によって画像が表示される。また画像データはビデオ出力駆動回路５０において所定のフォーマットに変換され、ビデオ出力端子５１を介して、外部のビデオ装置に出力される。カードインターフェース４３にはカードコネクタ４８が接続され、ＰＣインターフェース４４にはＰＣコネクタ４９が接続されている。カードコネクタ４８には画像データを格納するＩＣメモリカードが装着可能であり、ＰＣコネクタ４９にはパーソナルコンピュータが接続可能である。
【００３１】
ＣＰＵ３１には、ＡＦセンサ５２と測光センサ５３が接続されている。ＡＦセンサ５２は従来公知の構成を有し、ＡＦセンサ５２によって、レンズ１４、１５の焦点調節状態が測定される。測光センサ５３によって、露光時の絞り１６の開度とＣＣＤ３３における電荷蓄積時間（露光時間）とを自動的に決定するための測光が行われる。
【００３２】
またＣＰＵ３１には、操作スイッチ５４と状態表示装置５５が接続されている。操作スイッチ５４は、測光スイッチとレリーズスイッチ等を備えている。測光スイッチは図示しないレリーズボタンを半押しすることによってオン状態となり、これにより、測光センサ５３によって測光が行われる。レリーズスイッチはレリーズボタンを全押しすることによってオン状態となり、これにより、シャッタ２５が開閉駆動される。すなわちＣＣＤ３３が露光され、ＣＣＤ３３には画像に対応した撮像信号が発生する。状態表示装置５５は液晶表示素子を有し、この液晶表示素子にはデジタルカメラの種々の設定状態が表示される。
【００３３】
次に、図２のフローチャート、図３のタイミングチャートを使って、露光の前後における垂直同期信号の周期の変化を説明する。図３のタイミングチャートは、横軸に時間をとり、長時間露光の開始と終了のパルス入力（レリーズシーケンス）に対して、垂直同期信号（Ｖｄ）が出力されるタイミング、露光でピクセルデータがＣＣＤ３３に電荷蓄積されるタイミングを示す。
【００３４】
図２のフローチャートは、不図示のレリーズスイッチが押されたときに、ＤＳＰ４０が実行するＣＣＤ３３の露光処理を示したものである。レリーズスイッチがオン状態にされると（Ｔ11）、ステップＳ１１で第１期間が終了し露光が開始される（Ｔ12）。ステップＳ１２でデジタルカメラがバルブモードであるか否かを確認する。バルブモードの場合、使用者によりレリーズスイッチがオン状態にされている期間の間、露光が続けられる（第２期間）。バルブモードでない場合は、ステップＳ１３で予め自動あるいは任意設定されている所定の露光時間（Ｔｖ）が１秒より長く設定されているか否かを確認する。バルブモードである場合、及び設定された露光時間（Ｔｖ）が１秒よりも長い場合は、ステップＳ１４で、露光時間における垂直同期信号の出力周期（第２周期）を長くする。具体的には、露光開始前（Ｔ12の時点まで）の第１周期は、５ｍｓであったのに対して、露光時間（Ｔ12〜Ｔ14）の第２周期は１６８．３ｍｓに設定される。バルブモードでなく、かつ設定された露光時間（Ｔｖ）が１秒以下の場合は、第２周期は、露光開始前の第１周期と同じ５ｍｓのまま変更されない。
【００３５】
レリーズスイッチのオン状態が解除、あるいは設定された露光時間が経過すると（Ｔ13）、ステップＳ１５で第２期間すなわち露光が終了し、ステップＳ１６で垂直同期信号の出力周期（第３周期）が短く設定される（Ｔ14）。具体的には、Ｔ14の時点からの第３期間は、垂直同期信号の出力周期（第３周期）が短い５ｍｓに設定される。レリーズスイッチのオン状態が解除（Ｔ13）された時点以後の最初の垂直同期信号が出力される（Ｔ14）までは、遮光された状態で露光は続けられる。従って、実質的な露光時間はＴ12〜Ｔ13の間である。ステップＳ１７で、ＡＦＥ３６がそれまでの露光モードから露光データ取り込みモードに設定される。なお、ＡＦＥ３６の露光モードとは、撮像素子の受光部に発生する電荷信号を受光部に蓄積させる制御モードである。またＡＦＥ３６の露光データ取り込みモードとは、蓄積された信号電荷を受光部から転送部へ転送し、転送駆動パルス信号（不図示）により転送部を駆動して、信号電荷を撮像素子から順次読み出す制御モードである。
【００３６】
ＡＦＥ３６を露光データ読み取りモードに設定後（Ｔ15）、ステップＳ１８で第３期間が終了し、垂直同期信号の出力周期（第４周期）は再び長く設定される。具体的には、Ｔ14〜Ｔ15の期間（第３期間）、５ｍｓに設定されていた垂直同期信号の出力周期（第３周期）は、Ｔ15〜Ｔ16の期間（第４期間）、ステップＳ１８で１６８．３ｍｓ（第４周期）に設定される。
【００３７】
ステップＳ１９で、フィールドごとに露光データの取り込みが行われる（Ｔ15）。第１フィールドにおける露光データの取り込みがＴ15の時点から１６８．３ｍｓの間行われ、Ｔ15の時点から１６８．３ｍｓ経過後から、第２フィールドにおける露光データの取り込みが１６８．３ｍｓの間行われる。第２フィールドにおける露光データの取り込みが終了すると（Ｔ16）、ステップＳ２０で第４期間が終了し、垂直同期信号の出力周期（第５周期）が再び短く設定される。具体的には、Ｔ15〜Ｔ16の期間（第４期間）、１６８．３ｍｓの出力周期（第４周期）であった垂直同期信号は、Ｔ16の時点以降（第５期間）は、５ｍｓの出力周期（第５周期）に設定される。ステップＳ２１で、１回の露光の流れが完了する。
【００３８】
従来、デジタルカメラにおいて、垂直同期信号は、露光データが取り込みされる間（図３のＴ15〜Ｔ16の期間に相当）以外は、ＡＦＥ３６の設定などのレスポンスの考慮やスルー画表示のために、短い周期（例：５ｍｓ）で出力されている。従って、従来のデジタルカメラにおいては、露光時（図３のＴ12〜Ｔ14に相当）の間も、短い周期（例：５ｍｓ）で垂直同期信号が出力されていた。
【００３９】
垂直同期信号は、その出力の最初に、ＣＣＤ３３の垂直転送路の余分なデータを掃きだすために高速信号がＡＦＥ３６から出力される。この高速信号は、垂直同期信号が出力されるたびに出力される。また、この高速信号の出力はＣＣＤ３３の温度を上昇させる原因の一つになる。露光時間が短い場合（１秒以下）は、露光時間内にかかる高速信号の出力される回数が多くないため、このことによるＣＣＤ３３の温度上昇の程度は少ないが、露光時間が長い場合には、露光時間内に高速信号の出力される回数が多いので、このことによってＣＣＤ３３の温度上昇の程度も顕著になる。ＣＣＤ３３の温度上昇は、暗電流の発生、ひいてはノイズの発生源となる。
【００４０】
しかし、本発明にかかるノイズ抑制装置は、露光時（Ｔ12〜Ｔ14）の間（第２期間）は、垂直同期信号の出力周期（第２周期）を従来よりも長く設定されているので、長い露光時間であっても、垂直同期信号の出力回数は多くならない。そのため、垂直同期信号に伴って出力される高速信号の出力回数も多くならず、ＣＣＤ３３を温度上昇させる原因の一つを解消させることが可能になる。露光時の間（第２期間）は、スルー画表示の必要もなく、垂直同期信号の出力周期を長く設定してもデジタルカメラの性能に悪影響を及ぼすことはない。
【００４１】
また、垂直同期信号の出力周期を、第４期間の露光データ取り込み時（Ｔ15〜Ｔ16）における垂直同期信号の出力周期（第４周期）と等しく設定しておけば、ＡＦＥ３６が出力するパルス信号の周期は、垂直同期信号が出力される周期を短い場合（５ｍｓ）と長い場合（１６８．３ｍｓ）の２種類を設定するだけで済む。但し、露光時間における垂直同期信号の出力周期は、露光データ取り込み時における垂直同期信号の出力周期と合わせなくてもよい。例えば、出力周期を、露光データ取り込み時における垂直同期信号の出力周期よりも長くさせて、露光時間中の垂直同期信号の出力回数をさらに減らしてもよい。
【００４２】
なお、本実施形態では、ステップＳ１３において露光時間の長さの場合分けの判断を、１秒よりも長いか否かで行ったが、この長さはこれに限らない。
【００４３】
また、本実施形態では、１眼レフ式のデジタルカメラであるとして説明したが、デジタルカメラの形態はこれに限られない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態のデジタルカメラの構成図である。
【図２】本実施形態における露光のフローチャートである。
【図３】本実施形態における露光のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４５】
１１  交換レンズ
３１  ＣＰＵ
３３  ＣＣＤ
３６  ＡＦＥ（アナログフロントエンド）
４０  ＤＳＰ
【図１】
2005079941.tif 000003
【図２】
2005079941.tif 000004
【図３】
2005079941.tif 000005