(57)【要約】【課題】外来ノイズの発生時における横縞状になる撮像ノイズを軽減することができる撮像装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】行列状に配置された複数の画素と、画素からの信号を列毎に出力する列信号線と、複数の画素を行毎に選択する行走査回路と有し、周期性を有するノイズを発生するノイズ発生源が動作したときに、行走査回路により選択された行の画素から列信号線を介して出力されるアナログ信号を時間の経過にともなって電圧が変化する参照信号を用いてデジタル信号にアナログ−デジタル変換する動作の開始タイミングを、発生するノイズの周波数に応じて制御するようにして、外来ノイズの発生時における横縞状となる撮像ノイズを軽減する。【選択図】図５
2016058772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配置された、それぞれが光電変換素子を含む複数の画素と、
前記複数の画素からの信号を列毎に出力する列信号線と、
前記複数の画素を行毎に選択する行走査手段と、
時間の経過にともなって電圧が変化する参照信号を出力する参照信号生成手段と、
前記行走査手段により選択された行の画素から前記列信号線を介して出力されるアナログ信号を、前記参照信号を用いてデジタル信号にアナログ−デジタル変換するアナログ−デジタル変換手段と、
第１の周波数のノイズを発生するノイズ発生源が動作したときに、前記アナログ−デジタル変換手段での前記アナログ−デジタル変換の開始タイミングを前記第１の周波数に応じて制御する制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御手段は、隣り合う行の前記アナログ−デジタル変換手段での前記アナログ−デジタル変換の開始タイミングの時間差を、前記第１の周波数の逆数の整数倍となるよう制御することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記アナログ−デジタル変換手段は、前記画素で発生するノイズ成分及び信号成分について前記アナログ−デジタル変換をそれぞれ行い、
前記制御手段は、前記ノイズ成分についての隣り合う行の前記アナログ−デジタル変換の開始タイミングの時間差、及び前記信号成分についての隣り合う行の前記アナログ−デジタル変換の開始タイミングの時間差を、前記第１の周波数の逆数の整数倍となるよう制御することを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記参照信号生成手段による前記参照信号の発生開始時間を変更することで、前記アナログ−デジタル変換の開始タイミングを制御することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
行列状に配置された、それぞれが光電変換素子を含む複数の画素と、
前記複数の画素からの信号を列毎に出力する列信号線と、
前記複数の画素を行毎に選択する行走査手段と、
時間の経過にともなって電圧が変化する参照信号を出力する参照信号生成手段と、
前記行走査手段により選択された行の画素から前記列信号線を介して出力されるアナログ信号を、前記参照信号を用いてデジタル信号にアナログ−デジタル変換するアナログ−デジタル変換手段と、
隣り合う行における前記アナログ−デジタル変換手段での前記アナログ−デジタル変換の開始タイミングの時間差に応じて、駆動部又は電源の駆動周波数を制御する制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記駆動周波数を、隣り合う行の前記アナログ−デジタル変換の開始タイミングの時間差の逆数の整数倍になるよう制御することを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
【請求項７】
前記アナログ−デジタル変換手段は、前記画素で発生するノイズ成分及び信号成分について前記アナログ−デジタル変換をそれぞれ行い、
前記制御手段は、前記駆動周波数を、前記ノイズ成分についての隣り合う行の前記アナログ−デジタル変換の開始タイミングの時間差の逆数の整数倍、及び前記信号成分についての隣り合う行の前記アナログ−デジタル変換の開始タイミングの時間差の逆数の整数倍となるよう制御することを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
【請求項８】
行列状に配置された、それぞれが光電変換素子を含む複数の画素と、前記複数の画素からの信号を列毎に出力する列信号線と、前記複数の画素を行毎に選択する行走査手段とを有する撮像装置の制御方法であって、
前記行走査手段により選択された行の画素から前記列信号線を介して出力されるアナログ信号を、時間の経過にともなって電圧が変化する参照信号を用いてデジタル信号にアナログ−デジタル変換する工程と、
第１の周波数のノイズを発生するノイズ発生源が動作したときに、前記アナログ−デジタル変換の開始タイミングを前記第１の周波数に応じて制御する工程とを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項９】
行列状に配置された、それぞれが光電変換素子を含む複数の画素と、前記複数の画素からの信号を列毎に出力する列信号線と、前記複数の画素を行毎に選択する行走査手段とを有する撮像装置の制御方法であって、
前記行走査手段により選択された行の画素から前記列信号線を介して出力されるアナログ信号を、時間の経過にともなって電圧が変化する参照信号を用いてデジタル信号にアナログ−デジタル変換する工程と、
隣り合う行における前記アナログ−デジタル変換の開始タイミングの時間差に応じて、前記撮像装置が有する駆動部又は電源の駆動周波数を制御する工程とを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置では、撮像素子としてＣＣＤやＣＭＯＳ型イメージセンサ（以後、「ＣＭＯＳセンサ」とも称する）を使用するのが一般的である。例えば、ＣＭＯＳセンサは、フォトダイオードで発生した光キャリアをＭＯＳトランジスタのゲート電極（フローティングディフュージョン：ＦＤ）に蓄積する。そして、走査回路からの駆動タイミング信号に従って、その電位変化を電荷増幅して出力部へ出力する。特に、光電変換部であるＣＭＯＳセンサ部とその周辺回路部を含めすべてＣＭＯＳプロセスで実現したＭＯＳ型固体撮像装置が注目されている。
【０００３】
このような撮像装置においては、撮像素子で光信号を電気信号に変換して出力する過程において、画像信号の画質劣化の原因となるような様々なノイズが発生する。代表的なノイズとして、画素毎の製造バラツキに起因して発生する画素欠陥によるノイズや読み出し回路を構成するアンプ等の部品の製造バラツキに起因する固定パターンノイズ等が挙げられる。また、画素や読み出し回路のリセットノイズや画素部において発生する暗電流等の撮像動作を行う度に変動するランダムノイズも代表的なノイズとして知られている。
【０００４】
前述のようなノイズを撮像素子の内部で除去する手段として、以下に説明するような「Ｓ−Ｎ動作」が知られている。画素内のフォトダイオードをリセットした後に、撮像素子の露光を行い、フォトダイオードで光電変換及び電荷の蓄積が行われる。そして、撮像素子の露光が終了するタイミングに合わせて、まず、フォトダイオードを除いた、画素内のフォトダイオード後段の回路及び読み出し回路をリセットする。
【０００５】
リセットが完了したら、フォトダイオードに蓄積された電荷を画素内のフォトダイオード後段の回路に出力していない状態で、リセット時の画素信号をノイズ成分として読み出し回路が有する第１のラインメモリに転送し、保持しておく。以下、本動作を「Ｎ読み」とも称する。次に、フォトダイオードに蓄積された電荷を画素内のフォトダイオード後段の回路に出力する。このときの画素信号を、光信号として読み出し回路が有する第２のラインメモリに転送し、保持しておく。以下、本動作を「Ｓ読み」とも称する。
【０００６】
Ｓ読み動作が終了した後、第２のラインメモリに保持された画素信号と、第１のラインメモリに保持されたリセット信号とを、順次最後段の差動アンプに送る。最後に、差動アンプでＳ信号とＮ信号との差分をとり、画像信号として撮像素子の出力端子から後段の画像処理回路へ出力する。以上の動作のうち、Ｎ読み、Ｓ読み、及び差動アンプでの差分検出動作が、前述した「Ｓ−Ｎ動作」である。このような「Ｓ−Ｎ動作」を行うことにより、画素や読み出し回路毎に異なるノイズを、撮像動作毎に適切に除去して、良好な画質の画像信号を得ることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−５０６３６号公報
【特許文献２】特開２００１−２４９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した「Ｓ−Ｎ動作」において、電源電圧の変動や外来ノイズのようなオフセット変動が起こると、Ｓ読みとＮ読みとにおいて得られる信号値のオフセットが異なるため、差分検出でノイズを取り除くことができない。ここで、特許文献１には、Ｓ読みとＮ読みとの開始時間間隔ΔＴを外来ノイズの周波数ｆの逆数の整数倍となるように設定し、「Ｎ読み」と「Ｓ読み」時に重畳される周期的に変化するノイズの影響を取り除く技術が提案されている。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ライン（画素行）毎に変化するノイズの重畳に対してはノイズを除去できず、画像中に横縞状のパターンノイズが現れてしまうことがある。
【０００９】
本発明の目的は、外来ノイズの発生時における横縞状になる撮像ノイズを軽減することができる撮像装置及びその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る撮像装置は、行列状に配置された、それぞれが光電変換素子を含む複数の画素と、前記複数の画素からの信号を列毎に出力する列信号線と、前記複数の画素を行毎に選択する行走査手段と、時間の経過にともなって電圧が変化する参照信号を出力する参照信号生成手段と、前記行走査手段により選択された行の画素から前記列信号線を介して出力されるアナログ信号を、前記参照信号を用いてデジタル信号にアナログ−デジタル変換するアナログ−デジタル変換手段と、第１の周波数のノイズを発生するノイズ発生源が動作したときに、前記アナログ−デジタル変換手段での前記アナログ−デジタル変換の開始タイミングを前記第１の周波数に応じて制御する制御手段とを有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、外来ノイズの発生時における横縞状になる撮像ノイズを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態における撮像装置の構成例を示す図である。
【図２】本実施形態における撮像素子の構成例を示す図である。
【図３】本実施形態におけるＡＤ変換動作の例を示すタイミングチャートである。
【図４】ノイズ混入による影響を説明するための図である。
【図５】第１の実施形態における動作例を示すフローチャートである。
【図６】第２の実施形態における動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態における撮像装置の構成例を示すブロック図である。本実施形態における撮像装置は、例えばＣＭＯＳセンサを用いた撮像装置であり、動画機能付き電子スチルカメラやビデオカメラ等として適用可能である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態における撮像装置は、光学鏡筒１０１、光学鏡筒１０１内に構成されるメカニカルシャッタ部１０１１、及び撮像素子１０２を有する。また、本実施形態における撮像装置は、前処理部１０３、信号処理部１０４、圧縮伸張部１０５、同期制御部１０６、操作部１０７、画像表示部１０８、及び画像記録部１０９を有する。
【００１６】
光学鏡筒１０１は、被写体からの光を撮像素子１０２に集光するためのレンズ、レンズを移動させてズームや合焦を行うための駆動機構、メカニカルシャッタ機構、及び絞り機構等を有する。これらのうち、可動部（駆動部）は同期制御部１０６からの制御信号に基づいて駆動される。メカニカルシャッタ部１０１１は、撮像素子１０２への光の入射、遮断を制御する。撮像素子１０２は、例えばＸＹ読み出し方式のＣＭＯＳ型イメージセンサ等である。撮像素子１０２は、同期制御部１０６からの制御信号に応じて、露光や信号読み出し、リセット等のタイミングが制御される。
【００１７】
前処理部１０３は、同期制御部１０６の制御に基づいて動作するフロントエンド回路である。前処理部１０３は、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）回路、ＡＧＣ（Auto Gain Control）回路、アナログ−デジタル変換回路（ＡＤ変換回路）等を有する。ＣＤＳ回路は、撮像素子１０２の出力信号に対してＣＤＳ処理を行うことにより、画素回路内のトランジスタのしきい値のばらつきに起因する固定パターンノイズを除去して、Ｓ／Ｎ（Signal／Noise）比を良好に保つようにサンプルホールドを行う。ＡＧＣ回路は、ＡＧＣ処理により利得を制御する。ＡＤ変換回路は、ＣＤＳ回路及びＡＧＣ回路からのアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。前処理部１０３は、撮像素子１０２内に構成されている。
【００１８】
信号処理部１０４は、同期制御部１０６の制御に基づいて、前処理部１０３によりデジタル化された画像信号に対し、ホワイトバランス調整処理や色補正処理、ＡＦ（Auto Focus）処理、ＡＥ（Auto Exposure）処理等の信号処理を施す。圧縮伸張部１０５は、同期制御部１０６の制御に基づいて動作し、信号処理部１０４からの画像信号に対して圧縮符号化処理を行う。圧縮符号化処理は、例えばＪＰＥＧ（Joint Photographic Coding Experts Group）方式等の所定の静止画像データフォーマットで行う。また、圧縮伸張部１０５は、同期制御部１０６から供給された静止画像の符号化データに対して伸張復号化処理を行う。また、圧縮伸張部１０５は、ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）方式等により動画像の圧縮符号化／伸張復号化処理を実行可能なようにしてもよい。
【００１９】
同期制御部１０６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成されるマイクロコントローラである。同期制御部１０６は、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより、撮像装置の各部を統括的に制御する。操作部１０７は、例えばシャッタレリーズボタン等の各種操作キーやレバー、ダイヤル等を含む。操作部１０７は、ユーザによる入力操作に応じた制御信号を同期制御部１０６に出力する。
【００２０】
画像表示部１０８は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示デバイスや、これに対するインタフェース回路等を有する。画像表示部１０８は、同期制御部１０６から供給された画像信号から表示デバイスに表示させるための画像信号を生成し、この信号を表示デバイスに供給して画像を表示させる。画像記録部１０９は、例えば、可搬型の半導体メモリ、光ディスク、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、磁気テープ等である。画像記録部１０９は、圧縮伸張部１０５により符号化された画像データファイルを同期制御部１０６から受け取って記憶する。また、画像記録部１０９は、同期制御部１０６からの制御信号を基に指定されたデータを読み出し、同期制御部１０６に出力する。
【００２１】
図１に示した撮像装置における基本的な動作について説明する。静止画像の撮像前には、撮像素子１０２から出力された画像信号（アナログ画像信号）が前処理部１０３に順次供給される。このアナログ画像信号は、前処理部１０３で、ＣＤＳ処理及びＡＧＣ処理が施された後、ＡＤ変換回路においてデジタル画像信号に変換される。信号処理部１０４は、前処理部１０３からのデジタル画像信号に対して画質補正処理を施し、カメラスルー画像の信号として、同期制御部１０６を介して画像表示部１０８に供給する。これにより、カメラスルー画像が画像表示部１０８により表示され、ユーザは表示画像を見て画角合わせを行うことが可能となる。
【００２２】
この状態で、操作部１０７のシャッタレリーズボタンが押下されると、同期制御部１０６の制御に基づいて、撮像素子１０２からの１フレーム分の撮像信号が、前処理部１０３を介して信号処理部１０４に取り込まれる。信号処理部１０４は、取り込んだ１フレーム分の画像信号に画質補正処理を施し、処理後の画像信号を圧縮伸張部１０５に供給する。圧縮伸張部１０５は、入力された画像信号を圧縮符号化し、生成した符号化データを、同期制御部１０６を介して画像記録部１０９に供給する。これにより、撮像された静止画像のデータファイルが画像記録部１０９に記録される。
【００２３】
画像記録部１０９に記録された静止画像のデータファイルを再生する場合には、同期制御部１０６は、操作部１０７からの操作入力に応じて、選択された画像データファイルを画像記録部１０９から読み込み、圧縮伸張部１０５に供給する。圧縮伸張部１０５は、供給された画像データファイルに対して伸張復号化処理を実行する。圧縮伸張部１０５により復号化された画像信号は、同期制御部１０６を介して画像表示部１０８に供給され、これにより静止画像が再生表示される。
【００２４】
また、画像記録部１０９に動画像を記録する場合には、同期制御部１０６の制御に基づいて、撮像素子１０２から出力された画像信号が、前処理部１０３を介して信号処理部１０４に取り込まれる。信号処理部１０４で順次処理された画像信号に対して圧縮伸張部１０５で圧縮符号化処理を施し、生成された動画像の符号化データを順次画像記録部１０９に転送して記録する。
【００２５】
画像記録部１０９に記録された動画像のデータファイルを再生する場合には、同期制御部１０６は、操作部１０７からの操作入力に応じて、選択された画像データファイルを画像記録部１０９から読み込み、圧縮伸張部１０５に供給する。圧縮伸張部１０５は、供給された画像データファイルに対して伸張復号化処理を実行させる。圧縮伸張部１０５により復号化された画像信号は、同期制御部１０６を介して画像表示部１０８に供給され、これにより動画像が再生表示される。
【００２６】
次に、本実施形態における撮像素子１０２の構成及び動作を、図２及び図３を参照して説明する。図２は、本実施形態における撮像素子１０２の構成例を示す図である。本実施形態における撮像素子１０２は、図１に示した前処理部１０３を内在し、画素列毎にＡＤ変換回路を配置したカラムＡＤＣ搭載のＣＭＯＳセンサである。本実施形態における撮像素子１０２は、画素アレイ部２０、カラムＡＤＣブロック２１、水平出力線２２、タイミング制御回路２３、行走査回路２４、列走査回路２５、基準信号生成部（ＭＣＫ）２６、参照信号生成部２０７を有する。
【００２７】
画素アレイ部２０は、行列状に配置され、それぞれが光電変換素子を含む複数の画素（単位画素）２０１を有する。画素２０１の各々は、フォトダイオード（光電変換素子）ＰＤ、転送トランジスタＭ１、リセットトランジスタＭ２、増幅トランジスタＭ３、及び選択トランジスタＭ４を有する。転送トランジスタＭ１、リセットトランジスタＭ２、増幅トランジスタＭ３、及び選択トランジスタＭ４の各々は、例えばｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ Field Effect Transistor）である。
【００２８】
また、転送トランジスタＭ１、リセットトランジスタＭ２、及び選択トランジスタＭ４の各ゲートには、転送信号線２０３、リセット信号線２０４、及び行選択信号線２０５がそれぞれ接続されている。これらの信号線は、水平方向に延在して、同一行に含まれる複数の画素２０１を同時に駆動するようになっており、これによりライン順次動作型のローリングシャッタや、全行同時動作型のグローバルシャッタの動作を制御することが可能になっている。選択トランジスタＭ４のソースには、列毎に配される列信号線（垂直出力線）２０２が接続されている。列信号線２０２の一方の端部は、定電流源２０６を介して接地されている。
【００２９】
フォトダイオードＰＤは、入射される光を光電変換することにより生成された電荷を蓄積する。フォトダイオードＰＤは、図１に示す例では、Ｐ側（アノード側）が接地され、Ｎ側（カソード側）が転送トランジスタＭ１のソースに接続されている。転送トランジスタＭ１がオン（ＯＮ）すると、フォトダイオードＰＤの電荷がフローティングディフュージョンＦＤに転送される。フローティングディフュージョンＦＤには寄生容量があるので、この部分に電荷が蓄積される。
【００３０】
増幅トランジスタＭ３のドレインは電源電圧Ｖｄｄとされ、増幅トランジスタＭ３のゲートはフローティングディフュージョンＦＤに接続されている。増幅トランジスタＭ３は、フローティングディフュージョンＦＤの電圧を電気信号に変換する。選択トランジスタＭ４は、信号電荷を読み出す画素を行単位で選択するためのものである。選択トランジスタＭ４のドレインは増幅トランジスタＭ３のソースに接続され、選択トランジスタＭ４のソースは列信号線２０２に接続されている。選択トランジスタＭ４がオン（ＯＮ）したときには、増幅トランジスタＭ３と定電流源２０６とがソースフォロアを構成し、フローティングディフュージョンＦＤに蓄積された信号電荷に応じた電圧が列信号線２０２に出力される。リセットトランジスタＭ２のドレインは電源電圧Ｖｄｄとされ、リセットトランジスタＭ２のソースはフローティングディフュージョンＦＤに接続されている。リセットトランジスタＭ２は、フローティングディフュージョンＦＤの電圧を電源電圧Ｖｄｄにリセットする。
【００３１】
列信号線２０２に出力された信号は、カラムＡＤＣブロック２１にてデジタル信号に変換される。カラムＡＤＣブロック２１は、列毎（列信号線２０２毎）に配置されている。カラムＡＤＣブロック２１の各々は、比較器２０８、カウンタ２０９、及びメモリ２１０を有しており、ｎビットデジタル信号変換機能を有する。比較器２０８は、デジタル−アナログ変換回路（ＤＡＣ）である参照信号生成部２０７により生成される参照信号（参照電圧）ＲＡＭＰと、列信号線２０２を介して得られる画素２０１からのアナログ信号とを比較する。カウンタ２０９は、比較器２０８における比較時間をカウントし、メモリ２１０は、カウンタ２０９のカウント結果を保持する。なお、本実施形態ではカウンタ２０９は、アップ／ダウンカウンタとして説明するが、他のカウンタを用いて構成しても構わない。
【００３２】
水平出力線２２は、各カラムＡＤＣブロック２１と接続される２ｎビット幅の水平出力線であり、列走査回路２５から制御されるタイミングに従ってカラムＡＤＣブロック２１からの信号を転送する。タイミング制御回路２３は、行走査回路２４、列走査回路２５、及び参照信号生成部２０７の動作タイミングをそれぞれ制御する。タイミング制御回路２３は、基準信号生成部（ＭＣＫ）２６から供給される基準信号（マスタークロック）に基づいて、行走査回路２４、列走査回路２５、及び参照信号生成部２０７を動作させるためのクロック信号や制御信号等を生成して各々に対して与える。
【００３３】
行走査回路２４は、転送信号線２０３、リセット信号線２０４、及び行選択信号線２０５の一端が各行に対応した各出力端に接続されている。行走査回路２４は、リセット信号線２０４、及び行選択信号線２０５を介して画素アレイ部２０の画素を行毎に選択する行走査等の制御を行う。列走査回路２５は、各列を走査する。参照信号生成部２０７は、出力電圧が時間の経過に伴って所定の傾き若しくは階段状に変化するランプ波形の参照信号ＲＡＭＰを、カラムＡＤＣブロック２１に出力する。
【００３４】
図３は、本実施形態におけるカラムＡＤＣブロック２１によるＡＤ変換動作の例を示すタイミングチャートである。図２に示した任意の画素２０１から列信号線２０２へのリセット期間の読み出しが安定（時刻ｔ１〜ｔ２の期間）した後、参照信号生成部２０７から参照信号ＲＡＭＰとして参照電圧を時間変化させた階段状の波形が入力される。比較器２０８は、参照信号ＲＡＭＰの電圧と任意の列信号線２０２の電圧３０１との比較を行う。次に、時刻ｔ２〜ｔ３にて、参照信号ＲＡＭＰへの階段状の波形の入力と同時に、カウンタ２０９でリセット期間のカウントがダウンカウントでなされる。そして、参照信号ＲＡＭＰの電圧と列信号線２０２の電圧３０１が等しくなったときに比較器２０８の出力が反転し、同時にメモリ２１０に比較期間に応じたカウント結果が保持される。
【００３５】
このリセット期間の読み出し時は、画素２０１の基準成分（ノイズ成分）ΔＶを読み出しており、基準成分ΔＶ内には、画素２０１毎にばらつく雑音がオフセットとして含まれている。しかし、この基準成分ΔＶのばらつきは一般に小さく、またリセットレベルは全画素共通なため、任意の列信号線２０２の出力はおおよそ既知である。したがって、リセット期間の基準成分ΔＶの読み出し時には、参照信号ＲＡＭＰを調整することにより比較期間を短くすることが可能である。
【００３６】
データ期間の読み出しでは、基準成分（ノイズ成分）ΔＶに加え画素２０１毎の入射光量に応じた信号成分を読み出し、リセット期間の読み出しと同様の動作を行う。すなわち、任意の行選択信号線２０５に接続された画素２０１から列信号線２０２へのデータ期間の読み出しが安定した後（時刻ｔ４〜ｔ５の期間）、参照信号生成部２０７から参照信号ＲＡＭＰとして参照電圧を時間変化させた階段状の波形が入力される。比較器２０８は、参照信号ＲＡＭＰの電圧と任意の列信号線２０２の電圧３０１との比較を行う。ここでは、参照信号ＲＡＭＰへの階段状の波形の入力と同時に、カウンタ２０９でアップカウントにてデータ期間のカウントが実施される。そして、参照信号ＲＡＭＰの電圧と列信号線２０２の電圧３０１が等しくなったときに比較器２０８の出力が反転し、同時にメモリ２１０に比較期間に応じたカウントが保持される（時刻ｔ５〜ｔ６）。
【００３７】
このようにカラムＡＤＣブロック２１のカウンタ２０９では、リセット期間ではダウンカウントを行い、データ期間ではアップカウント動作を行うことで、「（データ期間の比較時間）−（リセット期間の比較時間）」の減算処理を行う。これにより、画素２０１毎の基準成分（ノイズ成分）ΔＶ分を除いた比較器２０８での有効信号成分のカウント結果のみを取り出せることになる。
【００３８】
このように参照信号生成部２０７から出力される参照信号ＲＡＭＰと、基準成分ΔＶ及び画素信号との比較を比較器２０８にて行い、その比較期間のデジタルカウントをカウンタ２０９にて行う。しかし、参照信号生成部２０７から出力される参照信号ＲＡＭＰはアナログ信号である。そのため、電源電圧の変動や外来ノイズ等によるオフセットレベルの変動（位相変化）が行毎に差異を有すると、参照信号ＲＡＭＰと画素信号の比較結果にオフセットノイズが発生するため、ライン間の段差として横縞状のノイズとなって画像に現れる。
【００３９】
次に、ＡＤ変換期間中に周波数ｆ［ｋＨｚ］の正弦波のノイズｙ（ｔ）がｎ行目の画素の信号、及び（ｎ＋１）行目の画素の信号に混入した場合の影響について、図４を用いて説明する。図４は、本実施形態におけるｎ行目の画素の信号と（ｎ＋１）行目の画素の信号とのそれぞれに正弦波ノイズが混入した場合の影響を説明するための図である。周波数ｆ［ｋＨｚ］の正弦波ノイズｙ（ｔ）は、例えば下記の式（１）で表される。
ｙ（ｔ）＝ｓｉｎ（２πｆｔ）  …式（１）
【００４０】
図４において、１行を読み出す期間（水平同期信号の出力間隔）をＨとし、隣り合う行の読み出しにおけるリセットカウント期間もしくはデータカウント期間の少なくともどちらかの開始時間差をΔＴとする。また、ｎ行目の画素の信号及び（ｎ＋１）行目の画素の信号に混入した周波数ｆのノイズ信号の影響をＬ（ｎ）とすると、Ｌ（ｎ）は下記の式（２）で表される。
Ｌ（ｎ）＝ｓｉｎ（２πｆ（Ｈｎ＋ΔＴ））−ｓｉｎ（２πｆＨｎ）  …式（２）
また、式（２）は、下記の式（３）に変形される。
Ｌ（ｎ）＝２×ｃｏｓ（πｆ（Ｈｎ＋ΔＴ））×ｓｉｎ（πｆΔＴ）  …式（３）
【００４１】
ここで、式（３）より、ノイズの周波数ｆに対して、ｎ行目、及び（ｎ＋１）行目のカウント開始時間差ΔＴが下記の式（４）を満足する場合を考える。
ΔＴ＝ｋ／ｆ    （ｋは整数）  …式（４）
ΔＴが式（４）を満足する場合、式（３）に示されるＬ（ｎ）の値はゼロとなり、周波数ｆのノイズ信号の影響はライン間にて抑制されている。すなわち、周波数ｆのノイズに対して、ｎ行目と（ｎ＋１）行目のカウント開始時間差ΔＴが式（４）を満足するように設定することで、ライン間におけるＡＤ変換時のノイズの影響を抑制することが可能である。つまり、ｎ行目と（ｎ＋１）行目のカウント開始時間差ΔＴをノイズの周波数ｆの逆数の整数倍、言い換えればノイズの周期の整数倍に設定することで、ライン間での周波数ｆのノイズ信号の影響を抑制できる。
【００４２】
次に、第１の実施形態における動作の一例として、光学鏡筒１０１内に構成されているレンズ駆動用アクチュエータの駆動時に発生する周波数ｆのノイズの影響を撮像動作時に回避する方法について図５を参照して説明する。図５は、第１の実施形態における動作例を示すフローチャートである。
【００４３】
ステップＳ５０１にて、撮像装置の電源がオンされ、撮像装置が起動されて撮像素子１０２が駆動される。ステップＳ５０２にて、同期制御部１０６は、光学鏡筒１０１内のアクチュエータが駆動しているか否かの判定を行う。アクチュエータが駆動していないと判定した場合には、ステップＳ５０５に進み、撮像装置は待機状態となる。
【００４４】
一方、アクチュエータが駆動していると判定した場合、ステップＳ５０３に進む。ステップＳ５０３にて、同期制御部１０６は、アクチュエータ駆動により発生するノイズの周波数ｆと、ｎ行目と（ｎ＋１）行目のライン間ＡＤ変換開始時間差（カウント開始時間差）ΔＴとを比較して、前述した式（４）の条件を満たしているかを判定する。アクチュエータ駆動により発生するノイズの周波数ｆは、予め設計値情報として取得しておく。
【００４５】
ステップＳ５０３での判定の結果、時間差ΔＴが式（４）を満たしていない場合には、ステップＳ５０６へ移行する。ステップＳ５０６にて、同期制御部１０６は、式（４）を満たすように時間差ΔＴを設定し、１Ｈ期間内におけるＡＤ変換開始時間を変更するよう撮像素子１０２を駆動し、ステップＳ５０３へとフィードバックする。
【００４６】
すなわち、レンズアクチュエータの駆動により周波数ｆのノイズが発生する場合、比較器２０８に入力する参照信号ＲＡＭＰの発生開始時間をタイミング制御回路２３にて変更する。このとき、ｎ行目とｎ＋１行目のＡＤ変換開始タイミングの時間差ΔＴがアクチュエータ駆動により発生するノイズの周波数の逆数の整数倍となるように設定する。
【００４７】
次に、ステップＳ５０３での判定の結果、時間差ΔＴが式（４）を満足した場合には、ステップＳ５０４に進む。ステップＳ５０４にて、撮像素子１０２の駆動モードが変更されていないかを確認し、変更されていない場合にはステップＳ５０５へと進み、撮像装置は、レリーズ動作等の撮像装置が操作されるまで待機状態となる。一方、ステップＳ５０４での確認の結果、撮像素子１０２の駆動モードが変更されていた場合には、時間差ΔＴが変わるため、時間差ΔＴが式（４）を満たせるようにステップＳ５０３へとフィードバックする。
【００４８】
以上説明したように第１の実施形態によれば、モーター等のノイズ発生源から発生される周期性を有するノイズに対し、撮像素子１０２の駆動の周期を変更することで横縞状となる撮像ノイズを軽減し、良好な画質の画像を得ることができる。
【００４９】
前述した説明では、光学鏡筒１０１内のレンズ駆動用アクチュエータの駆動時に発生するノイズを抑制する場合について説明したが、ノイズ発生源はこれに限られたものではない。ノイズ発生源が、例えば電源スイッチングやストロボ充電回路等であっても同様である。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング周波数による電源変動や外来磁気ノイズによる２次的な電源変動などがノイズ発生源となる場合には、これらの駆動周波数に基づいてｎ行目と（ｎ＋１）行目のＡＤ変換開始時間差を設定するようにしてもよい。
【００５０】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態おける撮像装置は、その構成等が第１の実施形態において図１や図２に示したものと同様であり、第１の実施の形態と同様の部分については説明を省略する。以下では、第２の実施形態における撮像装置において、前述した第１の実施形態と異なる点についてのみ説明する。
【００５１】
前述した第１の実施形態では、光学鏡筒１０１内に構成されたレンズ駆動用アクチュエータの駆動時に発生するノイズの周波数に基づいて、ｎ行目と（ｎ＋１）行目のＡＤ変換開始の時間差を設定するようにしている。それに対して、第２の実施形態では、ｎ行目及び（ｎ＋１）行目のＡＤ変換開始の時間差ΔＴの変更を行わずに、撮像装置内部のアクチュエータの駆動周波数の変更を行うことで、アクチュエータ駆動時に発生するノイズの影響を抑制する。これにより、複数のアクチュエータ駆動時に発生する周期的ノイズが問題となるような場合でも、ＡＤ変換開始の時間差に対して、それぞれのアクチュエータ駆動周波数を最適なタイミングに設定することで、ノイズの影響を回避することが可能となる。
【００５２】
第２の実施形態における動作の一例として、光学鏡筒１０１内のレンズ駆動用アクチュエータの駆動時に発生するノイズの影響を撮像動作時に回避する方法について図６を参照して説明する。図６は、第２の実施形態における動作例を示すフローチャートである。
【００５３】
ステップＳ６０１にて、撮像装置の電源がオンされ、撮像装置が起動されて撮像素子１０２が駆動される。ステップＳ６０２にて、同期制御部１０６は、すでに設計値情報として取得済みである、ｎ行目と（ｎ＋１）行目のライン間ＡＤ変換開始時間差ΔＴの情報と、アクチュエータの駆動周波数ｆ'の設定値とを比較して、下記の式（５）を満たしているかを判定する。
ｆ’＝ｋ／ΔＴ    （ｋは整数）  …式（５）
【００５４】
ステップＳ６０２での判定の結果、周波数ｆ'が式（５）を満たしていない場合には、ステップＳ６０５へ移行する。ステップＳ６０５にて、同期制御部１０６は、式（５）を満たすようにアクチュエータの駆動周波数ｆ'を設定し、再度ステップＳ６０２へとフィードバックする。
【００５５】
次に、ステップＳ６０２での判定の結果、周波数ｆ'が式（５）を満足した場合には、ステップＳ６０３に進む。ステップＳ６０３にて、撮像素子１０２の駆動モードが変更されていないかを確認し、変更されていない場合にはステップＳ６０４へと進み、撮像装置は、レリーズ動作等の撮像装置が操作されるまで待機状態となる。一方、ステップＳ６０３での確認の結果、撮像素子１０２の駆動モードが変更されていた場合には、時間差ΔＴが変わるため、周波数ｆ'が式（５）を満たせるようにステップＳ６０２へとフィードバックする。
【００５６】
第２の実施形態によれば、ノイズ発生源であるアクチュエータの駆動周波数を、ｎ行目と（ｎ＋１）行目のカウント開始（ＡＤ変換開始）の時間差ΔＴの逆数の整数倍に設定する。これにより、ライン間ＡＤ変換開始時間差ΔＴを変更する必要がないため、アクチュエータが動き出すことで撮像素子１０２の水平同期期間が変わることなく、アクチュエータの駆動による横縞状となる撮像ノイズを軽減し、良好な画質の画像を得ることができる。
【００５７】
前述した第２の実施形態では、光学鏡筒１０１内のレンズ駆動用アクチュエータの駆動時に発生するノイズを抑制する場合について説明したが、ノイズ発生源はこれに限られたものではない。ノイズ発生源が、例えば電源スイッチングやストロボ充電回路等であっても同様である。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング周波数による電源変動や外来磁気ノイズによる２次的な電源変動などがノイズ発生源となる場合には、これらの駆動周波数をｎ行目と（ｎ＋１）行目のＡＤ変換開始時間差に基づいて変更するようにしてもよい。
【００５８】
（本発明の他の実施形態）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【００５９】
なお、前記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化のほんの一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０１：光学鏡筒  １０２：撮像素子  １０３：前処理部  １０４：信号処理部  １０６：同期制御部  ２０：画素アレイ部  ２１：カラムＡＤＣブロック  ２３：タイミング制御回路  ２４：行走査回路  ２０１：画素  ２０２：列出力線  ２０７：参照信号生成部  ２０８：比較器  ２０９：カウンタ  ２１０：メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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