JP2012235342A - 撮像装置及び電子カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、画素信号のサンプリング前に混入するノイズに起因する横筋ノイズを抑制する手段を提供する。
【解決手段】 撮像装置は、画素部と、サンプルホールド部と、サンプリング調整部とを備える。画素部は、それぞれが入射光を光電変換して画素信号を生成する複数の画素が二次元状に配置され、複数の前記画素から前記画素信号のランダムアクセス読み出しが可能である。サンプルホールド部は、画素信号のサンプリングを行うと共に、サンプリングされた信号値を保持する。サンプリング調整部は、複数の画素を複数の画素群にグループ化し、サンプルホールド部に画素群単位で読み出された画素信号を順次サンプリングさせる。そして、サンプリング調整部は、画素配列において画素群の読み出し順が非連続となるように指定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画質劣化の要因となる横筋ノイズを抑制する撮像装置及びその撮像装置を備える電子カメラに関する。

従来、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型のイメージセンサは、一般的に水平ライン毎に同時に画素信号をサンプリングして読み出している（例えば、特許文献１参照）。

水平ライン毎の読み出し動作では、例えば、Ａ／Ｄ変換用の基準電圧波形が水平ライン毎に変動した場合、水平ライン毎に信号レベルが変動するため、横筋ノイズが発生することが知られている。この横筋ノイズは、画像の画質劣化の要因となる。

そこで、特許文献１では、Ａ／Ｄ変換後の画素信号を演算処理することで横筋ノイズを抑制している。

特開２００６−１５７２６３号公報

しかし、特許文献１では、画素信号のサンプリング前に混入するノイズに起因する横筋ノイズの抑制に対しては、十分に考慮されていない。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、画素信号のサンプリング前に混入するノイズに起因する横筋ノイズを抑制する手段を提供することを目的とする。

第１の発明に係る撮像装置は、画素部と、サンプルホールド部と、サンプリング調整部とを備える。画素部は、それぞれが入射光を光電変換して画素信号を生成する複数の画素が二次元状に配置され、複数の前記画素から前記画素信号のランダムアクセス読み出しが可能である。サンプルホールド部は、画素信号のサンプリングを行うと共に、サンプリングされた信号値を保持する。サンプリング調整部は、複数の画素を複数の画素群にグループ化し、サンプルホールド部に画素群単位で読み出された画素信号を順次サンプリングさせる。そして、サンプリング調整部は、画素配列において画素群の読み出し順が非連続となるように指定する。

第２の発明は、第１の発明において、サンプリング調整部は、画素配列において同一ラインに属する画素群の読み出し順が非連続となるように指定する。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、サンプリング調整部は、サンプルホールド部に画素信号を順次サンプリングさせると共に、画素信号をサンプリングするタイミングを画素群単位で変更させる。

第４の発明に係る撮像装置は、画素部と、サンプルホールド部と、サンプリング調整部とを備える。画素部は、それぞれが入射光を光電変換して画素信号を生成する複数の画素が二次元状に配置され、複数の画素から画素信号のランダムアクセス読み出しが可能である。サンプルホールド部は、画素信号のサンプリングを行うと共に、サンプリングされた信号値を保持する。サンプリング調整部は、複数の画素を複数の画素群にグループ化して各々の画素群が出力する画素信号の読み出し順序を画素配列のライン単位に指定し、サンプルホールド部にライン単位で読み出された画素信号を順次サンプリングさせると共に、画素信号をサンプリングするタイミングを画素群単位で変更させる。

第５の発明に係る電子カメラは、撮影光学系と、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の撮像装置とを備える。

本発明によれば、画素信号のサンプリング前に混入するノイズに起因する横筋ノイズを抑制する手段を提供することができる。

電子カメラ１の内部構成を説明するブロック図 本発明の一実施形態である撮像装置の内部構成を説明するブロック図 イメージセンサ１１の概略構成を示す図 画素部１１ａの画素３１の回路構成例を説明する図 イメージセンサ１１のＳ＆Ｈ回路１１ｃの回路構成例を説明する図 横筋ノイズの発生を説明する概念図 横筋ノイズの発生を説明する概念図 電子カメラ１の動作の一例を示すフローチャート 画素群単位で光信号を読み出す順序を概念的に説明する図 画素群の光信号のサンプリングのタイミングチャートの一例を示す図 記録用の静止画像の一例を示す図 第１変形例を説明する図

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、電子カメラ１の内部構成を説明するブロック図である。図１に示す通り電子カメラ１は、撮影レンズ１０と、イメージセンサ１１と、タイミングジェネレータ(以下、「ＴＧ」という)１２と、アナログフロントエンド部(以下、「ＡＦＥ」という)１３と、画像処理部１４、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１５と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１６と、表示部１７と、記録インターフェース部（以下、「記録Ｉ／Ｆ部」という。）１８と、操作部１９と、レリーズ釦２０と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２１と、バス２２とを備える。

このうち、ＡＦＥ１３、画像処理部１４、ＲＡＭ１５、ＲＯＭ１６、表示部１７、記録Ｉ／Ｆ部１８及びＣＰＵ２１は、バス２２を介して互いに接続されている。

撮影レンズ１０は、フォーカスレンズやズームレンズを含む複数のレンズ群で構成されている。なお、簡単のため、図１では、撮影レンズ１０を１枚のレンズとして図示する。この撮影レンズ１０は、ＣＰＵ２１の指示により不図示のレンズ駆動装置によって制御される。

イメージセンサ１１は、撮影レンズ１０による被写体像を撮像し、信号電荷に応じたアナログの画素信号を生成する。本実施形態では、イメージセンサ１１は、ＸＹアドレス走査方式によるＣＭＯＳ型の撮像素子である。

ＴＧ１２は、画素信号の読み出しを制御する。具体的には、ＣＰＵ２１からの指示に従いイメージセンサ１１及びＡＦＥ１３の各々へ向けて制御信号を送信し、駆動タイミングを制御する。

ＡＦＥ１３は、イメージセンサ１１が生成する画素信号に対して信号処理を施すアナログフロントエンド回路である。このＡＦＥ１３は、撮像感度（いわゆるＩＳＯ感度に相当する）の調整（ゲイン調整）やＡ／Ｄ変換等を行う。

画像処理部１４は、ＲＡＭ１５に記録されている画像データを読み出し、各種の画像処理（階調変換処理、ホワイトバランス処理等）を施す。ＲＡＭ１５は、このＡＦＥ１３が出力するデジタル化された画像信号を画像データとして一時的に記録する。ＲＯＭ１６は、電子カメラ１の制御を行うプログラム等を予め記憶している不揮発性のメモリである。

表示部１７は、静止画像、スルー画像及び電子カメラ１の操作メニュー等を表示する。表示部１７には、液晶ディスプレイ等を適宜選択して用いることができる。

記録Ｉ／Ｆ部１８は、着脱自在の記録媒体３０との間の記録処理のためのインターフェースを提供する。記録Ｉ／Ｆ部１８には、着脱自在の記録媒体３０を接続するためのコネクタ（不図示）が形成されている。そして、記録Ｉ／Ｆ部１８は、ＣＰＵ２１からの指示により、そのコネクタに接続された記録媒体３０にアクセスして静止画像の記録処理等を行う。この記録媒体３０は、例えば、不揮発性のメモリカードである。図１では、コネクタに接続された後の記録媒体３０を示している。

操作部１９は、例えば、コマンド選択用のコマンドダイヤル、電源ボタン等を有している。そして、操作部１９は、電子カメラ１を操作するための指示入力を受け付ける。

レリーズ釦２０は、半押し操作の指示入力と全押し操作（撮影動作開始）の指示入力とを受け付ける。

ＣＰＵ２１は、電子カメラ１の統括的な制御を行うプロセッサである。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ１６に予め格納されたシーケンスプログラムを実行することにより電子カメラ１の各部を制御する。

次に、本発明の一実施形態である撮像装置１００について説明する。図２は、撮像装置１００の内部構成を説明するブロック図である。撮像装置１００は、イメージセンサ１１と、ＴＧ１２と、ＡＦＥ１３とを有する。なお、撮像装置１００は、イメージセンサ１１内部に、ＴＧ１２やＡＦＥ１３を内蔵しても良い。

イメージセンサ１１は、画素部１１ａと、増幅回路１１ｂと、サンプル＆ホールド回路(以下、「Ｓ＆Ｈ回路」という)１１ｃと、出力アンプ１１ｄとを有する。

図３は、イメージセンサ１１の概略構成を示す図である。画素部１１ａには、それぞれが入射光を光電変換して画素信号を生成する複数の画素３１が二次元状に配置されている。そして、画素部１１ａは、複数の画素３１から画素信号のランダムアクセス読み出しができる。また、この画素部１１ａの受光面は、撮像領域に隣接してオプティカルブラック領域（以下、「ＯＢ領域」という）が構成される。なお、図３において、画素部１１ａは、簡単のため、４行４列の２次元状に配置された複数の画素３１を示しているが、実際には、画素部１１ａは、例えば、１千万画素からなる多数の画素を有する。画素部１１ａには、各々の画素３１にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のカラーフィルタの何れかがベイヤー配列で配置されている。

イメージセンサ１１は、さらに、隣り合う２列の画素３１の間に１本ずつ配置された複数の垂直信号線３２と、後述する各種制御信号（パルス信号）によって複数の画素３１を行（画素群）毎に駆動する垂直走査回路３３と、同一行の複数の画素３１（画素群）に対して垂直走査回路３３から出力される各種制御信号を供給するための複数の信号線からなる複数の行信号線３４と、Ｓ＆Ｈ回路１１ｃを駆動する水平走査回路３５と、Ｓ＆Ｈ回路１１ｃから出力される画素信号を出力アンプ１１ｄに導く水平信号線３６とを備える。

増幅回路１１ｂは、画素部１１ａが出力する画素信号を増幅する。Ｓ＆Ｈ回路１１ｃは、増幅回路１１ｂから出力された画素信号（画素３１で光電変換された光電流成分と、暗電流成分とを含む光信号）又はリセット時の暗電流成分の画素信号（暗信号）をサンプリングし、そのサンプリングした画素信号の値を電圧として保持（ホールド）する。画素部１１ａの画素３１とＳ＆Ｈ回路１１ｃとの内部構成の詳細については後述する。出力アンプ１１ｄは、光信号及び暗信号を増幅する。

図２に示すＴＧ１２は、サンプリング調整部１２ａとレジスタ１２ｂとを有する。サンプリング調整部１２ａは、複数の画素を複数の画素群にグループ化する。そして、サンプリング調整部１２ａは、画素配列において画素群の読み出し順が非連続となるように指定する。例えば、サンプリング調整部１２ａは、画素配列において同一ラインに属する画素群の読み出し順が非連続となるように指定する。そして、サンプリング調整部１２ａは、Ｓ＆Ｈ回路１１ｃに画素群単位で読み出された画素信号を順次サンプリングさせる。ここで、同一ラインとは、例えば、画素部１１ａの水平方向（Ｘ方向）の１行又は垂直方向（Ｙ方向）の一列を意味する。サンプリング調整部１２ａは、画素信号の読み出しの順序を、撮像領域において縦、横、斜めの任意の方向に非連続で行っても良い。

レジスタ１２ｂは、ＴＧ１２用のメモリであって、画素群単位で画素信号を読み出す順序を示すデータを記録する。このデータは、換言すると、Ｓ＆Ｈ回路１１ｃに画素群単位で読み出された画素信号をサンプリングさせる順序を示すデータである。

ＡＦＥ１３は、ＣＤＳ（相関二重サンプリング回路）１３ａと、アナログゲイン部１３ｂと、Ａ／Ｄ変換部１３ｃとを有する。

ＣＤＳ（相関二重サンプリング回路）１３ａは、イメージセンサ１１から読み出される光信号と暗信号との差分をとり、リセットノイズ、１／ｆノイズによるノイズ等を除去する。アナログゲイン部１３ｂは、差分後の画素信号のゲイン調整を行う。Ａ／Ｄ変換部１３ｃは、ゲイン調整された後のアナログの画素信号をデジタルの画像信号に変換する。

次に、イメージセンサ１１の画素部１１ａの画素３１とＳ＆Ｈ回路１１ｃとの内部構成ついて説明する。図４は、画素部１１ａの画素３１の回路構成例を説明する図である。画素部１１ａの各画素は、フォトダイオード（ＰＤ）と、フローティングディフュージョン（ＦＤ）と、転送トランジスタ（ＴＸ）と、リセットトランジスタ（ＦＤＲＳＴ）と、増幅トランジスタ（ＡＭＰ）と、選択トランジスタ（ＳＥＬ）と、電源（ＶＤＤ）とを有する。画素部１１ａのトランジスタ（ＴＸ、ＦＤＲＳＴ、ＡＭＰ及びＳＥＬ）は、ｎＭＯＳトランジスタで構成されている。

また、画素部１１ａは、垂直信号線３２と、転送信号線５１と、リセット信号線５２と、選択信号線５３とを有する。なお、図３に示す垂直走査回路３３は、例えば、ＴＧ１２からの制御信号（駆動パルス）を受けて、画素部１１ａの画素の行毎に、転送パルス（ΦＴＸ）、リセットパルス（ΦＦＤＲＳＴ）及び選択パルス（ΦＳＥＬ）をそれぞれ出力する。

フォトダイオード（ＰＤ）は、光電変換により入射光に応じた信号電荷を生成し、その信号電荷を蓄積する。転送トランジスタ（ＴＸ）は、ＴＧ１２から転送信号線５１を介して転送パルス（ΦＴＸ）を受けた場合、フォトダイオード（ＰＤ）に蓄積された信号電荷をフローティングディフュージョン（ＦＤ）に転送する。フローティングディフュージョン（ＦＤ）は、信号電荷を受け取って電圧に変換する。増幅トランジスタ（ＡＭＰ）は、フローティングディフュージョン（ＦＤ）の電圧に応じた画素信号を増幅して出力する。リセットトランジスタ（ＦＤＲＳＴ）は、ＴＧ１２からリセット信号線５２を介してリセットパルス（ΦＦＤＲＳＴ）を受けた場合、フローティングディフュージョン（ＦＤ）の電圧をリセットする。選択トランジスタ（ＳＥＬ）は、ＴＧ１２から選択信号線５３を介して選択パルス（ΦＳＥＬ）を受けた場合、増幅トランジスタ（ＡＭＰ）の画素信号を電流として読み出す。さらに、選択トランジスタ（ＳＥＬ）は、その画素信号を垂直信号線３２を介して増幅回路１１ｂへ出力する。

図５は、イメージセンサ１１のＳ＆Ｈ回路１１ｃの回路構成例を説明する図である。図５において、Ｓ＆Ｈ回路１１ｃは、光信号用蓄積容量Ｃ−Ｓｉｇと、暗信号用蓄積容量Ｃ−Ｄａｒｋと、光信号用サンプリングスイッチＳＷ１と、暗信号用サンプリングスイッチＳＷ２とを有する。

光信号用サンプリングスイッチＳＷ１（以下、「スイッチＳＷ１」という。）は、サンプリング調整部１２ａから水平走査回路３５を介して受け付けた制御信号に従って選択された画素からの光信号を電圧として光信号用蓄積容量Ｃ−Ｓｉｇに蓄積させるスイッチ素子である。スイッチＳＷ１は、例えば、ｎＭＯＳトランジスタで構成されている。また、スイッチＳＷ１は、サンプリング調整部１２ａから水平走査回路３５を介して光信号用のサンプリング制御信号（ΦＳＷ１）が供給される。そして、スイッチＳＷ１は、サンプリング制御信号（ΦＳＷ１）がハイレベルの場合にオンし、サンプリング制御信号（ΦＳＷ１）がローレベルの場合にオフとなる。光信号用蓄積容量Ｃ−Ｓｉｇは、スイッチＳＷ１がオンになると、光信号を電圧として蓄積する。また、サンプリング調整部１２ａは、光信号の読み出しの制御信号を水平走査回路３５を介してＳ＆Ｈ回路１１ｃに送信することにより、光信号用蓄積容量Ｃ−Ｓｉｇに蓄積された光信号は、出力アンプ１１ｄへ出力される。

暗信号用サンプリングスイッチＳＷ２（以下、「スイッチＳＷ２」という。）は、リセット時の暗信号を電圧として暗信号用蓄積容量Ｃ−Ｄａｒｋに蓄積させるスイッチ素子である。スイッチＳＷ２は、スイッチＳＷ１と同様、ｎＭＯＳトランジスタで構成されている。また、スイッチＳＷ２は、サンプリング調整部１２ａから水平走査回路３５を介して暗信号用のサンプリング制御信号（ΦＳＷ２）が供給される。そして、スイッチＳＷ２は、サンプリング制御信号（ΦＳＷ２）がハイレベルの場合にオンし、サンプリング制御信号（ΦＳＷ２）がローレベルの場合にオフとなる。暗信号用蓄積容量Ｃ−Ｄａｒｋは、スイッチＳＷ２がオンになると、暗信号を電圧として蓄積する。サンプリング調整部１２ａは、暗信号の読み出しの制御信号を水平走査回路３５を介してＳ＆Ｈ回路１１ｃに送信することにより、暗信号用蓄積容量Ｃ−Ｄａｒｋに蓄積された暗信号は、出力アンプ１１ｄへ出力される。

なお、本実施形態における撮像装置１００は、Ｓ＆Ｈ回路１１ｃによる画素信号のサンプリング前に混入するノイズに起因する横筋ノイズを抑制することを特徴とする。そこで、ここでは、横筋ノイズの発生について簡単に説明する。図６及び図７は、横筋ノイズの発生を説明する概念図である。

図６（ａ）は、イメージセンサ１１の画素部１１ａが出力する画素信号（光信号）の一例を模式的に示す図である。図６（ａ）では、説明の便宜上、画素部１１ａの水平ラインにおける１ライン毎の光信号を、１ラインで表している。また、図６（ａ）において、水平ラインｎＨ、（ｎ＋１）Ｈ、（ｎ＋２）Ｈ、（ｎ＋３）Ｈの各ライン番号は、間隔があいていることとする。図６（ｂ）は、横筋ノイズの要因になる外部駆動信号１の一例を模式的に示す図である。また、図６（ｃ）は、横筋ノイズの要因になる外部駆動信号２の一例を模式的に示す図である。なお、図６（ａ）に示す光信号は、外部駆動信号１及び外部駆動信号２の影響を受けていない状態を表している。

図７（ａ）は、図６（ａ）に示す光信号に対して、図６（ｂ）に示す外部駆動信号１と図６（ｃ）に示す外部駆動信号２とが重畳された場合の光信号を模式的に示す図である。ここで、Ｓ＆Ｈ回路１１ｃは、画素部１１ａの水平ラインにおいて１ライン毎に、光信号をサンプリングしている。図７（ａ）では、図中、Ｓ＆Ｈ回路１１ｃのＳＷ１がサンプリングするタイミングを矢印で示す。このサンプリングするタイミングは、ライン毎に同じであることとする。

ここで、図７（ａ）に示す光信号は、外部駆動信号１や外部駆動信号２の信号のレベル値が急変する箇所でいわゆるクロストークを発生することにより、サンプリングするタイミングに応じてノイズが重畳される。図７（ａ）では、一例として水平ラインｎＨ、（ｎ＋２）Ｈにおいて、サンプリングするタイミングＳＷ１でノイズを拾っている。そのため、図７（ａ）に示す光信号は、水平ラインｎＨ、（ｎ＋２）Ｈでノイズが重畳されることとなる。

また、図７（ｂ）は、暗信号（不図示）に対して、外部駆動信号１と外部駆動信号２とが重畳された場合の暗信号を模式的に示す図である。なお、ここでは、外部駆動信号１と外部駆動信号２とは、図６に示す外部駆動信号１及び外部駆動信号２と時間的にずれて重畳されていることとする。ここで、Ｓ＆Ｈ回路１１ｃは、画素部１１ａの１ライン毎に、暗信号をサンプリングしている。図７（ｂ）では、図中、Ｓ＆Ｈ回路１１ｃのＳＷ２がサンプリングするタイミングを矢印で示す。このサンプリングするタイミングは、ライン毎に同じであることとする。図７（ｂ）に示す暗信号は、一例としてサンプリングするタイミングＳＷ２において、ノイズ信号を拾わないため、ノイズは発生しないこととなる。

図７（ｃ）は、図７（ａ）に示す光信号から図７（ｂ）に示す暗信号との差分ＣＤＳをとって、静止画像を生成した場合の概念図を示す。実際には、図７（ｃ）の静止画像は、全てのラインに亘って差分をとった後の状態を示している。図７（ｃ）では、例えば、水平ラインｎＨ、（ｎ＋２）Ｈで横筋ノイズが発生することとなる。

次に、本実施形態における電子カメラ１の動作を説明する。図８は、電子カメラ１の動作の一例を示すフローチャートである。ここでは、電子カメラ１の電源がオンされた後、操作部１９が静止画像の撮影モードの指示入力を受け付けると、ＣＰＵ２１は、図８に示すフローチャートを開始させる。

ステップＳ１０１：ＣＰＵ２１は、レリーズ釦２０を介して、全押し操作の指示入力（レリーズ操作）の有無を判定する。全押し操作の指示入力（レリーズ操作）の操作を受け付けない場合、ＣＰＵ２１は、再度ステップＳ１０１の処理を繰り返す。全押し操作の指示入力（レリーズ操作）の操作を受け付けた場合、ＣＰＵ２１は、ステップＳ１０２に移行する。

ステップＳ１０２：ＣＰＵ２１は、アドレス指定によりライン毎に電荷蓄積時間を制御するローリングシャッタ方式でイメージセンサ１１を駆動して、静止画撮影を行わせる。ただし、ＣＰＵ２１は、全画素の電荷の蓄積が終了してから画素信号を読み出させることとする。

なお、ＣＰＵ２１は、全画素の電荷蓄積時間を同一のタイミングで制御するグローバルシャッタ方式でイメージセンサ１１を駆動して、静止画撮影を行わせても良い。この場合、画素部１１ａの全画素のフォトダイオード（ＰＤ）は、同一のタイミングで露光して光電変換により入射光に応じた信号電荷を生成して蓄積する。その後、ＣＰＵ２１は、画素信号を読み出させることとする。

ステップＳ１０３：ＣＰＵ２１は、ＴＧ１２のサンプリング調整部１２ａに画素群単位でサンプリング順序の指定を行うための指示を出す。サンプリング調整部１２ａは、レジスタ１２ｂを参照し、画素群単位で光信号を読み出す順序を示すデータを指定する。

図９は、画素群単位で光信号を読み出す順序を概念的に説明する図である。なお、図９では、説明をわかりやすくするため、各Ｒ、Ｇ、Ｂの単位画素が４行８列の二次元状に並んだ画素部（図９（ａ））を用いる。そして、サンプリング調整部１２ａは、２画素を画素群の単位として光信号を画素部１１ａから増幅回路１１ｂに出力させる。なお、画素群の単位は、２画素に限られず、Ｎ画素（Ｎは、自然数）であって良い。

ここで、サンプリング調整部１２ａは、画素部１１ａを複数の画素群にグループ化し、
同一ラインに属する画素群の読み出し順が非連続となるように指定する。例えば、サンプリング調整部１２ａは、一例として図９（ｂ）に示す通り、２画素を画素群の単位として、（ａ）から（ｐ）までの１６のブロックにグループ化する。そして、サンプリング調整部１２ａは、各ブロック（画素群）が出力する光信号を読み出す順序を指定する。ここで、サンプリング調整部１２ａは、例えば、１ライン毎に順次読み出す順序を図９（ｃ）に示す数字の順序に指定すると、生成する静止画像は、横筋ノイズが発生しやすくなる。そこで、本実施形態では、サンプリング調整部１２ａは、例えば、各ブロック（画素群）が出力する光信号を読み出す順序を図９（ｄ）に示す数字の順序に指定する。これにより、生成する静止画像は、横筋ノイズの要因となるノイズが画面全体に分散されるため、横筋ノイズが抑制されることとなる。なお、サンプリング調整部１２ａは、ノイズを画像全体に分散させるため、各ブロックが隣接して読み出さないように読み出し順序を指定することが好ましい。また、サンプリング調整部１２ａは、乱数計算等の統計的な手法により読み出し順序を指定しても良い。また、サンプリング調整部１２ａがグループ化するブロックは、図９（ｄ）のように横２列に限られず、縦２列毎等、任意にグループ化しても良い。

ステップＳ１０４：サンプリング調整部１２ａは、水平走査回路（不図示）を介して、指定した順序に従って、画素群の画素信号（光信号）を読み出すための選択パルス（ΦＳＥＬ）を送信する。これにより、画素部１１ａは、指定された画素群の光信号を出力する。なお、サンプリング調整部１２ａは、指定された画素群の光信号を出力させる前に、指定された画素群の行に対応するリセット時の暗信号を読み出すための選択パルス（ΦＳＥＬ）も送信する。これにより、画素部１１ａは、指定されたリセット時の暗信号を出力する。

ステップＳ１０５：サンプリング調整部１２ａは、Ｓ＆Ｈ回路１１ｃにサンプル＆ホールド処理の指示を出す。Ｓ＆Ｈ回路１１ｃは、先ず、増幅回路１１ｂから出力された暗信号をサンプリングし、そのサンプリングした暗信号を電圧としてホールドする。続いて、Ｓ＆Ｈ回路１１ｃは、増幅回路１１ｂから出力された画素群の光信号をサンプリングし、そのサンプリングした光信号を電圧としてホールドする。

ステップＳ１０６：サンプリング調整部１２ａは、Ｓ＆Ｈ回路１１ｃにサンプリングした光信号及び暗信号の出力の指示を出す。Ｓ＆Ｈ回路１１ｃは、光信号及び暗信号を所定のタイミングで出力アンプ１１ｄへ出力する。さらに、出力アンプ１１ｄは、光信号及び暗信号を増幅する。増幅された画素信号（光信号及び暗信号）は、ＡＦＥ１３のＣＤＳ１３ａに出力される。ＣＤＳ１３ａは、光信号と暗信号との差分をとることにより、リセットノイズ、１／ｆノイズによるノイズ等を除去する。ＣＤＳ１３ａで処理された画素信号は、アナログゲイン部１３ｂでゲイン調整が行われる。Ａ／Ｄ変換部１３ｃは、ゲイン調整が行われた画素信号をデジタルの画像信号に変換する。このデジタルの画像信号は、ＲＡＭ１５に一時的に記録される。

ステップＳ１０７：ＣＰＵ２１は、指定した順序で全ての画素群の画素信号（光信号）を読み出したか否かの判定を行う。ＣＰＵ２１は、指定した順序で全ての画素群の光信号を読み出していない場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、ステップＳ１０４に戻る。一方、ＣＰＵ２１は、指定した順序で全ての画素群の光信号を読み出した場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０８に移行する。

図１０は、画素群の光信号のサンプリングのタイミングチャートの一例を示す図である。図１０（ａ）は、比較のため、図９（ｃ）に示す読み出し順序で光信号の読み出しを行った場合を示す。図１０（ｂ）は、図９（ｄ）に示す読み出し順序で光信号の読み出しを行った場合を示す。なお、簡単のため、図１０では、光信号の１つの波形は、２画素分に対応するように描かれている。また、説明をわかりやすくするため、横筋ノイズの要因となる外部駆動信号は、周期性のある信号として描かれている。

図１０（ａ）の場合、外部駆動信号は、ブロック（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）及び（ｉ、ｊ、ｋ、ｌ）における光信号をサンプリングするタイミング（サンプリングポイント、図中、上向きの矢印）で光信号とクロストークを起こして、光信号に横筋ノイズの要因となるノイズを重畳させる。そのため、この読み出し順序では、連続して光信号にそのノイズが重畳されるので、横筋ノイズの発生が起きやすくなる。

一方、図１０（ｂ）の場合、外部駆動信号は、ブロック（ａ、ｊ、ｃ、ｌ）及び（ｂ、ｋ、ｅ、ｎ）におけるサンプリングポイントで光信号とクロストークを起こして、光信号に横筋ノイズの要因となるノイズを重畳させる。しかし、この読み出し順序では、そのノイズが画像全体に分散されることになるので、横筋ノイズの発生が抑制される。

ステップＳ１０８：ＣＰＵ２１の画像処理部１４は、ＲＡＭ１５に記録されている静止画像の画像データを読み出して、各種の画像処理（階調変換処理、ホワイトバランス処理等）を施す。これにより、ＣＰＵ２１は、記録用の静止画像を生成する。

図１１は、記録用の静止画像の一例を示す図である。図１１（ａ）は、比較のため、１ライン単位で画素信号を読み出した場合の静止画像を示す。この場合、画素信号のサンプリング前に混入するノイズが１行に連続して重畳することで、静止画像に横筋ノイズが現れる。一方、図１１（ｂ）は、指定された画素群の順序で画素信号を読み出した場合の静止画像を示す。この場合、上記のように画像全体にノイズが分散し静止画像の横筋ノイズが抑制される。

ステップＳ１０９：ＣＰＵ２１は、記録Ｉ／Ｆ部１８を介して、記録用の静止画像を記録媒体３０に記録する。

以上より、本実施形態の電子カメラ１は、撮像装置１００を備えることにより、画素信号のサンプリング前に混入するノイズを画像全体に分散させるため、画質劣化の要因となる横筋ノイズを抑制することができる。
（第１変形例）
次に本実施形態の電子カメラ１の第１変形例について説明する。第１変形例では、サンプリング調整部１２ａが、イメージセンサ１１の画素部１１ａを複数の画素群の領域にグループ化して各々の画素群が出力する光信号を読み出す順序をライン毎に指定する。この場合、サンプリング調整部１２ａは、Ｓ＆Ｈ回路１１ｃに光信号をライン単位で順次サンプリングさせると共に、光信号をサンプリングするタイミング（サンプリングポイント）を画素群毎に変更させる。

図１２は、第１変形例を説明する図である。図１２（ａ）は、画素群の光信号の出力波形を示している。Ｓ＆Ｈ回路１１ｃは、例えば、サンプリングポイントを（１）から（３）の何れかに指定してＳＷ１をオンする。これにより、ＴＧ１２が画素部１１ａにライン単位の光信号の出力を指示しても、Ｓ＆Ｈ回路１１ｃは、図１２（ｂ）に示すようにサンプリングポイントを画素群毎に変更することで、横筋ノイズの発生は抑制されやすくなる。なお、第１変形例は、さらに暗信号の読み出しにも適用しても良い。
（第２変形例）
次に本実施形態の電子カメラ１の第２変形例について説明する。第２変形例では、サンプリング調整部１２ａは、Ｓ＆Ｈ回路１１ｃに光信号を順次サンプリングさせると共に、光信号をサンプリングするタイミング（サンプリングポイント）を画素群毎に変更させる。すなわち、図８に示すフローチャートのステップＳ１０５の処理において、Ｓ＆Ｈ回路１１ｃは、さらに図１２（ａ）に示すようにサンプリングポイントを画素群毎に変更する。これにより、ステップＳ１０５の処理と比較して、Ｓ＆Ｈ回路１１ｃによる光信号のサンプリング前に混入するノイズが画像全体にさらに分散されるため、横筋ノイズの発生はさらに抑制されやすくなる。なお、第２変形例では、さらに暗信号の読み出しにも適用しても良い。

１・・・電子カメラ、１１ａ・・・画素部、１１ｃ・・・Ｓ＆Ｈ回路、１２ａ・・・サンプリング調整部、１００・・・撮像装置

Claims (5)

1. それぞれが入射光を光電変換して画素信号を生成する複数の画素が二次元状に配置され、複数の前記画素から前記画素信号のランダムアクセス読み出しが可能な画素部と、
   前記画素信号のサンプリングを行うと共に、サンプリングされた信号値を保持するサンプルホールド部と、
   複数の前記画素を複数の画素群にグループ化し、前記サンプルホールド部に画素群単位で読み出された前記画素信号を順次サンプリングさせるサンプリング調整部と、を備え、
   前記サンプリング調整部は、
   画素配列において前記画素群の読み出し順が非連続となるように指定することを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記サンプリング調整部は、画素配列において同一ラインに属する画素群の読み出し順が非連続となるように指定することを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の撮像装置において、
   前記サンプリング調整部は、前記サンプルホールド部に前記画素信号を順次サンプリングさせると共に、前記画素信号をサンプリングするタイミングを画素群単位で変更させることを特徴とする撮像装置。
4. それぞれが入射光を光電変換して画素信号を生成する複数の画素が二次元状に配置され、複数の前記画素から前記画素信号のランダムアクセス読み出しが可能な画素部と、
   前記画素信号のサンプリングを行うと共に、サンプリングされた信号値を保持するサンプルホールド部と、
   複数の前記画素を複数の画素群にグループ化して各々の前記画素群が出力する前記画素信号の読み出し順序を画素配列のライン単位に指定し、前記サンプルホールド部に前記ライン単位で読み出された前記画素信号を順次サンプリングさせると共に、前記画素信号をサンプリングするタイミングを画素群単位で変更させるサンプリング調整部と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
5. 撮影光学系と、
   請求項１から請求項４の何れか１項に記載の撮像装置と、
   を備えることを特徴とする電子カメラ。

Images