撮像装置、撮像処理方法、及びコンピュータプログラム
【課題】撮像素子における負荷変動が撮像信号に与える影響を低減する。
【解決手段】本露光を行う前（撮像素子２０４から撮像信号が出力されていない期間）に、撮像素子２０４上の撮像信号が出力されていない任意の位置に、クランプ位置を変更する。そして、変更したクランプ位置の信号を基準電位として、撮像電源２０５の電源電圧の変動が重畳された電源変動画像信号を処理して記録しておき、この電源変動画像信号を用いて、本露光時に得られた撮像信号を補正するようにした。したがって、高感度撮影が設定されているときに、撮像信号に影響を及ぼすレベルの電源変動があり、ＯＢ領域の画素値が変動しても、撮像電源２０５の電源変動に基づく影響を低減した撮像画像を、特殊な電源の使用しなくても得ることができる。
【解決手段】本露光を行う前（撮像素子２０４から撮像信号が出力されていない期間）に、撮像素子２０４上の撮像信号が出力されていない任意の位置に、クランプ位置を変更する。そして、変更したクランプ位置の信号を基準電位として、撮像電源２０５の電源電圧の変動が重畳された電源変動画像信号を処理して記録しておき、この電源変動画像信号を用いて、本露光時に得られた撮像信号を補正するようにした。したがって、高感度撮影が設定されているときに、撮像信号に影響を及ぼすレベルの電源変動があり、ＯＢ領域の画素値が変動しても、撮像電源２０５の電源変動に基づく影響を低減した撮像画像を、特殊な電源の使用しなくても得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、撮像処理方法、及びコンピュータプログラムに関し、特に、撮像信号に対する処理の基準となる基準電位をクランプするために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被写体の階調を忠実に再現するために、撮像信号に含まれるＯＢ（Optical Black）領域の電圧レベル（黒レベル）を基準電位としてクランプし、その基準電位を基準として撮像信号を処理する技術が提案されている（特許文献１を参照）。図６に、従来の撮像装置のブロック図を示す。
図６において、撮像装置は、レンズ６０２、絞り兼用シャッタ６０１、駆動部６０３、撮像素子６０４、撮像電源６０５、バッファ６０６、コンデンサ６０７、ＣＤＳ６０８、Ａ／Ｄ変換器６０９、及びタイミングジェネレータ（ＴＧ）６１０を有する。
駆動部６０３は、レンズ６０２と、絞り兼用シャッタ６０１とを駆動するためのものである。撮像素子６０４は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Devices）である。バッファ６０６は、撮像素子６０４からの出力を増幅するためのものである。コンデンサ６０７は、撮像素子６０４からの出力に含まれる直流成分をカットするためのものである。ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）６０６は、撮像素子６０４からの出力に対して、相関二重サンプリングを行うためのものである。
【０００３】
撮像装置は、以上のようなアナログ部の他に、ＣＰＵ６１１、バス６１２、ＲＯＭ６１３、ＲＡＭ６１４、操作部６１５、表示部６１６、及び記録部６１７を有する。
ＣＰＵ６１１は、撮像装置全体を統括制御するためのものであり、ＲＯＭ６１３に記録されている制御プログラムを、ＲＡＭ６１４をワークエリアとして用いる等して実行する。バス６１２は、バス６１２に接続された装置間で、データのやり取りを行うためのものである。操作部６１５は、撮像装置を操作するためにユーザが使用するものである。表示部６１６は、撮影された映像や、記録部６１７から読み出された映像を表示する。記録部６１７は、映像信号を記録するための記録媒体である。
【０００４】
図６に示す撮像装置は、ユーザによる操作部６１５の操作にしたがって、映像の撮影・記録を行う機能と、記録された映像の再生を行う機能とを持っている。これらの機能は、ＣＰＵ６１１が、ＲＯＭ６１３内に記録された制御プログラムに従って動作することで実現可能となっている。撮像装置は、動作モードとして、静止画撮影モード、動画撮影モード、及び再生モードの３つを持っている。
【０００５】
ここで、静止画撮影モードである場合の撮像装置の動作について述べる。
静止画撮影モードでは、まず、表示部６１６は、静止画撮影前のフレーミング動作のために、ライブ（ｌｉｖｅ）の動画像を表示する。ＣＰＵ６１１は、ＴＧ６１０、ＣＤＳ６０８、及びＡ／Ｄ変換器６０９を駆動するための同期信号を出力する。この同期信号に従って、ＴＧ６１０は、撮像素子６０４を駆動し、撮像素子６０４から映像信号を出力させる。撮像素子６０４の駆動レートは、表示部６１６での動画対応レートに対応した駆動速度（例えば３０フィールド／ｓｅｃ）になっている。ライブの動画像を表示しているときの撮影系の感度は、露光時間による制限がある。このため、ライブの動画像を表示しているときの撮影系の感度は、実際に静止画像を撮影しているときの撮影系の感度と異なる場合もある。
【０００６】
レンズ６０２により撮像素子６０４に結像された映像は、光電変換により電荷に変換される。光電変換された電荷は、ＴＧ６１０の駆動に従って、撮像素子６０４が備えているアンプにより、電圧信号に変換されて出力される。撮像素子６０４から出力された電圧信号は、トランジスタ等の外部のバッファ６０６により増幅される。バッファ６０６で増幅された電圧信号は、コンデンサ６０７により直流成分がカットされた後、ＣＤＳ６０８に入力される。
【０００７】
ＣＤＳ６０８は、撮像素子６０４から出力された電圧信号に含まれるＯＢ（Optical Black）部分のレベルを基準電位としてサンプル／ホールド（Sample/Hold）処理を行って得たアナログ信号に、予め設定されたゲインを掛けて出力する。ＣＤＳ６０８から出力されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器６０９へ送られる。Ａ／Ｄ変換器６０９は、アナログ信号を任意のサンプリングレートでデジタル信号へ変換し、ＣＰＵ６１１へ送信する。
【０００８】
ＣＰＵ６１１は、デジタル信号となった映像信号を、ＲＡＭ６１４の任意の領域に記録していく。この動作と並行してＣＰＵ６１１は、デジタル信号となった映像信号に基づいて表示用データの作成し、作成した表示用データに基づくライブの動画像を表示部６１６に表示させる。具体的に説明すると、ＲＡＭ６１４に記録された映像信号は、表示系に同期した任意のレートで順次読み出された後、撮像素子６０４における映像信号形式から表示用の画素数・映像信号形式に変換され、表示部６１６へ順次送られる。そして、表示部６１６は、ユーザが見ることができるように、ライブの動画像を表示する。ＲＡＭ６１４に記録された映像信号のうち、表示された映像信号は、順次新しい映像信号に上書きされる。
【０００９】
その後、操作部６１５に設けられたレリーズスイッチ（ＳＷ）がユーザによって押されると、ＣＰＵ６１１は、ライブの動画像の表示を中断させる。そして、ＣＰＵ６１１は、記録用の静止画像を撮影するための処理を行う。記録用の静止画像を撮影ための駆動条件は、ライブの動画像を撮影ための駆動条件とは異なり、静止画像用の駆動条件・波形にて撮像素子６０４の駆動と、露光された画像信号の読み出しとが行われる。静止画像を撮影するときの動作は以下のようになる。
【００１０】
まず、ＣＰＵ６１１は、現在の状態で、ＡＦ（Auto Focus）・ＡＥ（Automatic Exposure）動作を行う。また、ＣＰＵ６１１は、設定されている撮影条件（露光時間・絞り値・感度等）に基づいて撮影パラメータを決定する。撮影パラメータが決定された後、ＣＰＵ６１１は、駆動部６０３を制御して、絞り兼用シャッタ６０１を閉じる。これにより、撮像素子６０４は遮光され、撮像素子６０４に蓄積されている余分な電荷の吐き出しが行われる。そして、ＣＰＵ６１１は、本露光のための撮影パラメータを、ＴＧ６１０、ＣＤＳ６９８、Ａ／Ｄ変換器６０９に設定する。
【００１１】
以上のようにして撮影準備が完了した後、ＣＰＵ６１１は、駆動部６０３を制御して、任意のタイミングで絞り兼シャッタ６０１を開く。これにより、撮像素子６０４に被写体映像が露光される。設定された露光時間が経過した後、ＣＰＵ６１１は、駆動部６０３を制御して、絞り兼シャッタを再度閉じる。これにより、本露光データの読み出しが開始される。
【００１２】
ＣＰＵ６１１は、ＴＧ６１０に対して、本露光読み出しのための設定を行う。そして、ＣＰＵ６１１は、同期信号をＴＧ６１０に送り、本露光された電荷の読み出しを開始する。ＴＧ６１０は、撮像素子６０４に対して、垂直転送パルス、水平転送パルス、及びリセットゲートパルスを送ることにより、撮像素子６０４を駆動する。撮像素子６０４で光電変換された電荷は、ＴＧ６１０の駆動に従って、撮像素子６０４が備えているアンプにより、電圧信号に変換されて出力される。これにより、光電変換された電荷（被写体映像）が、電圧信号として複数フィールドに渡って読み出される。
【００１３】
撮像素子６０４から読み出された電圧信号は、バッファ６０６により増幅された後に、コンデンサ６０７により直流成分がカットされ、ＣＤＳ６０８へ送られる。ＣＤＳ６０８は、電圧信号に含まれるＯＢ部分のレベルを基準電位としてサンプル／ホールド（Sample/Hold）処理を行って得たアナログ信号に、予め設定されたゲインを掛けて出力する。ＣＤＳ６０８から出力されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器６０９によりデジタル信号に変換された後に、ＣＰＵ６１１へ送られる。ＣＰＵ６１１は、入力したデジタル信号を、本露光時の画像データとしてＲＡＭ６１４の任意の領域に記録する。
【００１４】
本露光時における複数フィールド全ての画像データの記録が終わった後に、ＣＰＵ６１１は現像処理を行う。複数フィールドの画像信号を１枚の静止画像データとするために、ＣＰＵ６１１は、ＲＡＭ６１４に記録されている画像データを任意の順序で読み出し、読み出した画像データに対して、フィルタ処理、色変換演算処理、ガンマ処理、及び圧縮処理を行う。ＣＰＵ６１１は、記録フォーマットに従うためのヘッダデータを追加する等の処理を行った後に、このようにして得られた静止画像データを、本露光時の画像データが記録された領域とは別のＲＡＭ６１４の領域に記録する。
【００１５】
ＲＡＭ６１４に記録された静止画像データは、ＣＰＵ６１１により、記録部６１７に設けられた記録媒体に記録する。静止画像データが記録部６１７に記録された後、ＣＰＵ６１１は、その記録された静止画像データを読み出し、その静止画像データの解像度を、表示部６１６に適した解像度となるように変換した後、その解像度が変換された静止画像データを表示部６１６へ送る。これにより表示部６１６は、撮影された静止画像データを表示する。
【００１６】
撮影された静止画像データの表示から一定時間が経過した後、ＣＰＵ６１１は、ライブの動画像を表示するモードへ再度移行する。そうすると、本露光が終了したときに閉じた絞り兼用シャッタ６０１が開いて露光が開始し、撮像素子６０４から、ライブの動画像の映像信号が読み出される。そして、読み出された映像信号は、前述したようにして、ＲＡＭ６１４に記録され、任意の画像処理が行われた後に表示部６１６へ送られる。これにより、表示部６１６は、ライブの動画像を再度表示する。
【００１７】
【特許文献１】特開平１１−８７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、従来の技術では、撮像素子６０４の高画素化・高感度化が進んだ場合、撮像装置の高感度化へ対応することが困難になっている。特に電源の変動に対応することが難しくなってきている。例えば、撮像素子６０４の飽和電荷出力が５００ｍＶである場合であって、感度を４段上げて撮影する場合、撮像素子６０４の出力は６２．５ｍＶとなる。そうすると、トランジスタを用いて構成されるバッファ６０６やＣＤＳ６０８の電源等の影響が避けられなくなる。トランジスタの電源が例えば１２Ｖの場合、撮像素子６０４の負荷変動による電源のゆれが１％であっても、電源のゆれは１２０ｍＶとなる。このような電源の変動の時間が、例えば、撮像素子６０４の駆動期間以上である場合には、撮像素子６０４の駆動期間と休止期間との切り替わり時にＯＢ領域に与える影響が避けられなくなっている。
【００１９】
また、撮像素子６０４の高画素化は、撮像素子６０４の駆動時の消費電流の増加と駆動周波数の上昇とに繋がる。特に、撮像素子６０４の水平方向のドライブ電流については、同時に駆動するセルが増加することから、駆動時の消費電流と休止時の消費電流との差が顕著になる。
以上のような撮像素子６０４の負荷変動の増大に対応し、且つ上昇する撮像素子６０４の駆動周波数にも対応することが可能な精度と反応速度とを持った電源を用意することは、回路規模の大幅な増大と効率の低下とに繋がる。また、このような電源を用意することは、コストの面からも困難である。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、撮像素子における負荷変動が撮像信号に与える影響を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の撮像装置は、撮像素子と、前記撮像素子における負荷変動を反映した負荷変動反映画像信号を、本露光の前に取得する負荷変動反映画像信号取得手段と、前記撮像素子に本露光された被写体像に基づく撮像信号を、前記負荷変動反映画像信号を用いて補正する撮像信号補正手段とを有することを特徴とする。
【００２１】
本発明の撮像処理方法は、撮像素子における負荷変動を反映した負荷変動反映画像信号を、本露光の前に取得する負荷変動反映画像信号取得ステップと、前記撮像素子に本露光された被写体像に基づく撮像信号を、前記負荷変動反映画像信号を用いて補正する撮像信号補正ステップとを有することを特徴とする。
【００２２】
本発明のコンピュータプログラムは、撮像素子における負荷変動を反映した負荷変動反映画像信号を、本露光の前に取得する負荷変動反映画像信号取得ステップと、前記撮像素子に本露光された被写体像に基づく撮像信号を、前記負荷変動反映画像信号を用いて補正する撮像信号補正ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明では、撮像素子における負荷変動を反映した負荷変動反映画像信号に基づいて、本露光された被写体像に基づく撮像信号を補正した。したがって、撮像素子における負荷変動が撮像信号に与える影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１の実施形態）
以下に、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態について説明する。尚、以下の説明において、前述した図６と同一の部分についての詳細な説明を適宜省略する。
図１は、撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。撮像装置は、絞り兼用シャッタ２０１、レンズ２０２、駆動部２０３、撮像素子２０４、撮像電源２０５、バッファ回路２０６、コンデンサ２０７、Ａ／Ｄ変換器２１５、及びタイミングジェネレータ（ＴＧ）２１６を備えている。また、撮像装置は、ＣＰＵ２１７、システムバス２１９、ＲＯＭ２２０、ＲＡＭ２２１、操作部２２２、表示部２２３、及び記録部２２４を備えている。
【００２５】
絞り兼用シャッタ２０１は、撮像素子２０４への露光と遮光とを制御するためのものである。レンズ２０２は、被写体映像を撮像素子２０４上に結像するためのものである。駆動部２０３は、焦点距離を調整するために、レンズ２０２の駆動と、絞り兼用シャッタ２０１に設けられている絞りの駆動とを行う。撮像素子２０４は、例えばＣＣＤを有し、被写体像を結像し、結像した被写体像を光電変換する。
【００２６】
撮像電源２０５は、撮像素子２０４及びバッファ回路２０６に電力を供給するためのものである。バッファ回路２０６は、撮像素子２０４から出力された信号を増幅するためのものであり、トランジスタを用いて構成される。コンデンサ２０７は、撮像素子２０４から出力された信号に含まれる直流成分をカットするためのものである。ＣＤＳ回路２０９は、撮像素子２０４から出力された信号に対して、相関二重サンプリングを行うためのものである。Ａ／Ｄ変換器２１５は、ＣＤＳ回路２０９から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するためのものである。ＴＧ２１６は、撮像素子２０４等を駆動するためのものである。
【００２７】
ＣＰＵ２１７は、撮像装置全体を統括制御するためのものであり、ＲＯＭ６１３に記録されている制御プログラムを、ＲＡＭ６１４をワークエリアとして用いる等して実行する。システムバス２１９は、システムバス２１９に接続された装置間で、データのやり取りを行うためのものである。ＲＯＭ２２０は、制御プログラムやデータを格納する。ＲＡＭ２２１は、データを一時的に記憶したり、データのワークエリアとなったりする。操作部２２２は、ユーザが機器を操作するために使用するものである。表示部２２３は、撮影された映像や、記録部２２４から読み出された映像を表示する。記録部２２４は、映像信号を記録するための記録媒体である。
【００２８】
本実施形態の撮像装置は、以上の構成に加えて、比較器２０８、ＣＤＳ回路２０９、オフセット加算器２１０、ＰＧＡ部２１１、Ｓ／Ｈ（サンプル／ホールド）回路２１２、積分アンプ２１３、参照電源２１４、及びＤ／Ａ変換器２１８を有する。
【００２９】
本実施形態の撮像装置は、動作モードとして、静止画撮影モード、動画撮影モード、及び再生モードの３つを持っている。また、本実施形態の撮像装置は、ユーザによる操作部２２２の操作にしたがって、静止画像の撮影・記録を行う機能と、記録された静止画像の再生を行う機能とを持っている。これらの機能は、ＲＯＭ２２０に記録された制御プログラムをＣＰＵ２１７が順次実行することにより実現される。更に、本実施形態の撮像装置では、静止画像の撮影時に、感度を自由に設定することが可能である。
【００３０】
まず、静止画像を撮影するときの本実施形態の撮像装置における動作の一例について述べる。まず、撮影時の感度が、相対的に低感度の場合について述べる。
静止画撮影モードでは、撮影前のライブの動画像を表示する。ライブの動画像を表示する場合、撮像装置は、表示コマ速度が３０コマ／秒となるような表示画像を生成する制御を行う。
ＣＰＵ２１７は、絞り兼用シャッタ２０１に設けられているシャッタを開き、ライブの動画像を表示するための設定を、ＴＧ２１６、ＣＤＳ回路２０９、ＰＧＡ部２１１、比較器２０８、及びＡ／Ｄ変換器２１５に対して行う。その後、ＣＰＵ２１７は、任意の周期の同期信号をＴＧ２１６に送る。この同期信号に従って、ＴＧ２１６は、撮像素子２０４を駆動するための駆動信号を、駆動信号線２２５を介して撮像素子２０４に送信する。これにより、撮像素子２０４に結像された被写体映像が光電変換されることにより得られた電気信号が、撮像素子２０４から出力される。以下、この電気信号を必要に応じて撮像信号と称する。
【００３１】
撮像素子２０４から出力された撮像信号は、バッファ回路２０６により増幅され、コンデンサ２０７により直流成分がカットされた後、比較器２０８へ送られる。ここで、ライブの動画像が撮影されている場合、比較器２０８は、撮像素子２０４から出力された撮像信号をそのまま出力するように設定されている。すなわち、ＣＤＳ回路２０９における基準電圧Ｖｒｅｆよりも低い任意の一定値の電圧が、Ｄ／Ａ変換器２１８から比較器２０８に出力されるようになっている。従って、比較器２０８は、コンデンサ２０７により直流成分がカットされた撮像信号を、比較動作を行わずに、ＣＤＳ回路２０９へ送信する。尚、基準電圧Ｖｒｅｆは、直流電圧であり、参照電源２１４から供給されるものである。
【００３２】
ＣＤＳ回路２０９は、相関二重サンプリングを行う。ＣＤＳ回路２０９は、ＴＧ２１６から駆動信号線２２５を介して送信された同期信号に従って、比較器２０８から送信された撮像信号から、撮像素子２０４で生じたリセットノイズを除去して、オフセット加算器２１０に出力する。オフセット加算器２１０は、ＣＤＳ回路２０９でリセットノイズが除去された撮像信号に対して、任意のオフセット電圧を加算する。オフセット電圧が加算された撮像信号は、ＰＧＡ（可変ゲインアンプ）部２１１に入力される。
【００３３】
ＰＧＡ部２１１は、参照電源２１４設定された基準電圧Ｖｒｅｆを基準電位として、入力された撮像信号に対して直流増幅を行う。ＰＧＡ部２１１は、撮像素子２０４の感度のばらつきや、撮影時の感度設定を切り替える手段として用いられるが、まずここでは感度が１倍である場合を例に挙げて、ＰＧＡ部２１１の動作の一例を述べる。ＰＧＡ部２１１により１倍のゲインがかけられた撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器２１５に送信される。Ａ／Ｄ変換器２１５は、入力した撮像信号をアナログ／デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）して、デジタルの映像信号に変換する。
【００３４】
ＣＰＵ２１７は、Ａ／Ｄ変換器２１５により得られた映像信号を、ＲＡＭ２２１の任意の領域に記録する。更に、ＣＰＵ２１７は、ＲＡＭ２２１上の映像信号に対して、表示部２２３で表示を行うための任意の変換を行って表示用データを生成し、表示部２２３へ送信する。具体的に説明すると、ＲＡＭ２２１に記録された映像信号は、表示系に同期した任意のレートで順次読み出された後、撮像素子２０４における画素数・映像信号形式から表示用の画素数・映像信号形式に変換され、表示部２２３へ順次送られる。そして、表示部２２３は、ユーザが見ることができるように、ライブの動画像を表示する。ＲＡＭ２２１に記録された映像信号のうち、表示された映像信号は、順次新しい映像信号に上書きされる。
【００３５】
ＰＧＡ部２１１から出力される撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器２１５だけでなく、Ｓ／Ｈ（サンプル／ホールド）回路２１２へも送られる。Ｓ／Ｈ回路２１２は、駆動信号線２２５を介してＴＧ２１６から送信されるクランプパルスに同期して、入力された撮像信号に対して、サンプル／ホールド処理を行い、サンプル／ホールド処理した撮像信号のレベルを積分アンプ２１３へ送信する。通常、ＴＧ２１６から送信されるクランプパルスは、撮像素子２０４の遮光領域（ＯＢ（Optical Black）領域（オプティカルブラック領域））における撮像信号が出力されるタイミングに合わせて、積分アンプ２１３に出力される。したがって、Ｓ／Ｈ回路２１２は、ＯＢ領域における電圧レベルを、積分アンプ２１３に送信する。
【００３６】
積分アンプ２１３は、オペアンプ２１３ａ、コンデンサ２１３ｂ、及び抵抗２１３ｃを備え、任意の積分時定数を持っている。Ｓ／Ｈ回路２１２から出力された「ＯＢ領域における電圧レベル」と、参照電源２１４から供給される基準電圧Ｖｒｅｆとの差分の電圧が、前記積分時定数にて積分されてオフセット加算器２１０に入力される。オフセット加算器２１０は、ＣＤＳ回路２０９でリセットノイズが除去された撮像信号から、積分アンプ２１３から送信された信号を、オフセット電圧として減算する。このように本実施形態では、ＣＤＳ回路２０９でリセットノイズが除去された撮像信号に対して、ネガティブフィードバック制御が行われる。
【００３７】
図２は、ＣＰＵ２１７から送信される水平同期信号ＨＤと、ＣＤＳ回路２０９から送信される撮像信号ＣＤＳと、オフセット加算器２１０から送信される撮像信号ＯＡと、ＴＧ２１６から送信されるクランプパルスＣＰの１Ｈ期間の波形の一例を示す図である。
図２では、１Ｈ期間（水平走査期間）の先頭に、ＯＢ領域の撮像信号を読み出す期間があるものとしている。ＯＢ領域の撮像信号の電位は、撮像素子２０４でのオフセットと暗電流成分とによりオフセット誤差とを有している。このオフセット誤差は、Ｓ／Ｈ回路２１２でサンプル／ホールド処理された撮像信号の電圧レベルと基準電圧Ｖｒｅｆとの差分の電圧を、積分アンプ２１３で積分することにより検出される。そして、オフセット加算器２１０における前述したオフセット加算動作により、ＯＢ領域の撮像信号が有しているオフセット誤差が少なくなる。以上の動作が、１Ｈ期間における「ＯＢ領域の撮像信号を読み出す期間」にクランプパルスＣＰが出力される度に繰り返される。そうすると、ＯＢ領域における電圧レベルは、基準電圧Ｖｒｅｆへ収束していく。収束の早さは、積分アンプ２１３の積分時定数により決定される。
【００３８】
この積分時定数が短いと、水平ライン毎の「ＯＢ領域における電圧レベル」の参照電圧Ｖｒｅｆへの追従性は早くなる。しかしながら、「ＯＢ領域における電圧レベル」のクランプパルスＣＰが出力されるごとの変動量が多くなる。そうすると、「ＯＢ領域における電圧レベル」は、水平ライン間でばらつき、この水平ライン間のばらつきがノイズとなって現れる。したがって、積分時定数を、この水平ライン間のばらつきによるノイズが問題にならない程度の時間にする必要がある。
【００３９】
次に、静止画像を撮影するために、操作部２２２に設けられたレリーズＳＷが、ユーザより押された場合の動作の一例を説明する。
静止画像を撮影するために、レリーズＳＷがユーザにより押されると、ＣＰＵ２１７は、本露光のための準備を開始する。具体的にＣＰＵ２１７は、本露光のために必要な設定を各部へ行い、静止画像を撮影するための撮影パラメータを決定して、同期信号を生成した後、通信制御線２２６を介して駆動部２０３を制御して、絞り兼用シャッタ２０１を閉じる。これにより、撮像素子２０４は遮光され、撮像素子２０４に蓄積されている余分な電荷の吐き出しが行われる。電荷の吐き出しが行われ、予め設定された期間が経過した後ＣＰＵ２１７は、駆動部２０３を制御して、絞り兼用シャッタ２０１を開く。これにより、撮像素子２０４に被写体映像が露光される。露光動作が終了した後、ＣＰＵ２１７は、絞り兼用シャッタ２０１を閉じる。これにより、撮像素子２０４からの読み出し動作を開始する。
【００４０】
ＣＰＵ２１７は、通信制御線２２６を介して、ＴＧ２１６に対して、本露光された撮像信号の読み出しのための設定をＴＧ２１６に対して行う。その後、ＣＰＵ２１７は、ＴＧ２１６へ同期信号を送る。ＴＧ２１６は、この同期信号に合わせて撮像素子２０４を駆動して、撮像素子２０４に蓄積された電荷を、電気信号（撮像信号）として出力させる。撮像素子２０４から出力された撮像信号は、ライブの動画像を読み出すときと同様に、バッファ回路２０６と、コンデンサ２０７とを通して比較器２０８へ送られる。比較器２０８の−入力端子には、Ｄ／Ａ変換器２１８から、基準電圧Ｖｒｅｆよりも低い任意の一定値の電圧が印加されている。このため、比較器２０８は、コンデンサ２０７により直流成分がカットされた撮像信号を、比較動作を行わずに、ＣＤＳ回路２０９へ送信する。
【００４１】
ＣＤＳ回路２０９は、比較器２０８から出力された撮像信号から、撮像素子２０４で生じたリセットノイズを除去して、オフセット加算器２１０に出力する。オフセット加算器２１０は、ＣＤＳ回路２０９でリセットノイズが除去された撮像信号に対して、任意のオフセット電圧を加算してオフセット加算を行う。オフセット電圧が加算された撮像信号は、ＰＧＡ（可変ゲインアンプ）部２１１に入力される。ここでは、ＰＧＡ部２１１における増幅率を１としている。ＰＧＡ部２１１を通過した撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器２１５へ送られ、デジタル信号に変換される。
【００４２】
ＣＰＵ２１７は、Ａ／Ｄ変換器２１５のＡＤ変換によりデジタルデータとなった撮像信号を、ＲＡＭ２２１の任意の領域に記録する。ＣＰＵ２１７は、ＲＡＭ２２１に撮像信号を記録した後、その撮像信号に対して現像処理を行って静止画像データを生成し、生成した静止画像データを、ＲＡＭ２２１の別の領域に再度記録する。ＣＰＵ２１７は、静止画像データを再び読み出して、表示用データに変換した後、表示部２２３へ送信する。また、ＣＰＵ２１７は、ＲＡＭ２２１から読み出した静止画像データに、記録フォーマットに従うためのヘッダデータを追加する等して画像ファイルを生成する。そして、ＣＰＵ２１７は、生成した画像ファイルを記録部２２４に送信し、画像ファイルを、記録部２２４に設けられている記録媒体の任意の領域に記録する。
【００４３】
本露光により得られた静止画像データ（画像ファイル）の記録処理が終わると、ＣＰＵ２１７は、ライブの動画像を表示部２２３に再び表示させる。ＣＰＵ２１７は、ＴＧ２１６、ＣＤＳ回路２０９、Ａ／Ｄ変換器２１５等に対して必要な設定を行い、ライブの動画像を撮影するための同期信号を生成して撮像素子２０４の駆動を開始する。これにより、ライブの動画像の表示が開始する。
【００４４】
次に、高感度撮影が撮像装置に設定されている場合の撮像装置における動作の一例を説明する。尚、ライブの動画像を撮影する場合の撮像装置の動作は、前述した通常の静止画像の撮影時と同じなのであるので説明を省略する。
高感度撮影時においては、低感度時には１Ｖｐｐ（peak to peak）であった「撮像素子２０４の出力レベル」が、１００ｍＶｐｐ以下にまで低下する。このため、撮像素子２０４の暗電流や個体差以外に、撮像素子２０４に電力を供給している電源（撮像電源２０５）の変動も、撮像素子２０４から出力される撮像信号に影響を与えることになる。特に、本実施形態のように１Ｈ期間の先頭に、ＯＢ領域の撮像信号を読み出す期間がある場合には、この撮像電源２０５の電源電圧の変動による影響が大きくなる。
【００４５】
図３は、高感度撮影の設定時における各種信号の１Ｈ期間の波形の一例を示す図である。具体的に図３には、ＣＰＵ２１７から送信される水平同期信号ＨＤと、ＴＧ２１６から送信されるクランプパルスＣＰと、オフセット加算器２１０から送信される撮像信号ＯＡとが示されている。この他に図３には、撮像電源２０５の電源電圧ＣＣＤＰと、撮像素子２０４から出力される撮像信号ＣＣＤＯＵＴと、高感度撮影時に本露光により得られた撮像信号が入力された場合に比較器２０８から出力される差分撮像信号ＲＳも示されている。尚、図３では、リセットレベルの部分を省略して、撮像信号ＣＣＤＯＵＴの波形を示している。
【００４６】
水平同期信号ＨＤに同期したタイミングで撮像素子２０４の駆動が開始された時点では、撮像電源２０５の電源電圧ＣＣＤＰは、負荷の増大により僅かに落ち込む。この落ち込み量は数１０ｍＶであり、低感度撮影が設定されているときには全く問題にならない。しかしながら、高感度撮影が設定されているときには、この落ち込み量がそのまま、ＣＤＳ回路２０９から出力される撮像信号ＣＤＳに影響する。通常は、図２に示す、ＣＤＳ回路２０９から出力される撮像信号ＣＤＳのように、ＯＢ領域から安定した信号が得られる。しかしながら、高感度撮影が設定されている場合、ＣＤＳ回路２０９から出力される撮像信号は、撮像電源２０５の負荷の増加による電圧の落ち込みが重畳された波形となる。
【００４７】
この撮像電源２０５の変動の影響を取り除くために、本実施形態では、本露光を行う前に、撮像電源２０５の電源電圧ＣＣＤＰの変動が重畳された撮像信号を取得しておく。そして、本露光時に、この、撮像電源２０５の電源電圧ＣＣＤＰの変動が重畳された撮像信号と、撮像素子２０４から出力された撮像信号との差分をとることで、低感度撮影が設定されたときと同等の撮像信号を得るようにする。尚、以下の説明では、この撮像電源２０５の電源電圧ＣＣＤＰの変動が重畳された撮像信号を、必要に応じて電源変動画像信号と称する。
【００４８】
次に、図４のフローチャートを参照しながら、高感度撮影が設定された場合に本露光を行って静止画像を撮影する際の撮像装置の動作の一例を説明する。
まず、ステップＳ１において、ＣＰＵ２１７は、本露光開始のトリガとなるレリーズＳＷがオンされたことを示す信号が入力されるまで待機する。レリーズＳＷがオンされたことを示す信号が入力されると、ステップＳ２に進み、ＣＰＵ２１７は本露光のための準備を開始する。具体的にＣＰＵ２１７は、ＴＧ２１６、ＣＤＳ回路２０９、Ａ／Ｄ変換器２１５等へ、本露光のために必要な設定を行い、静止画像を撮影するための撮影パラメータを決定して、同期信号を生成する。
【００４９】
次に、ステップＳ３において、ＣＰＵ２１７は、駆動部２０３を制御して、絞り兼用シャッタ２０１を閉じる。これにより、撮像素子２０４は遮光され、撮像素子２０４に蓄積されている余分な電荷の吐き出しが行われる。
【００５０】
このようにして電荷が吐き出された後、電源変動画像の撮影に移行する。撮像素子（センサ）２０４が駆動している期間中における撮像電源２０５の電源電圧の変動の様子を、電源変動画像として記録する。そこで、ステップＳ４において、ＣＰＵ２１７は、撮像素子２０４が駆動されていないフィードスルー期間又はそれと同等の期間に、撮像信号ＣＣＤＯＵＴの出力時の基準となるクランプ位置であって、ＯＢ領域にあるクランプ位置を変更する。ここで、フィールドスルー期間とは、１Ｈ期間中における「有効画素及びＯＢ領域の読み出しを行った後の読み出し期間」であって、水平駆動パルスが印加されている期間をいう。また、フィールドスルー期間と同等の期間とは、１Ｈ期間中における「有効画素及びＯＢ領域の読み出しを行った後の読み出し期間」であって、水平駆動パルスが印加されていない期間をいう。また、変更するクランプ位置は、撮像素子２０４上の、撮像信号が出力されていない任意の位置とすることができる。このように、本実施形態では、例えば、ステップＳ４の処理を行うことにより、クランプ位置設定手段が実現される。
【００５１】
次に、ステップＳ５において、ＣＰＵ２１７は、駆動部２０３を制御する等して、絞り兼用シャッタ２０１を閉じたまま、任意の時間、撮像素子２０４の露光動作を行った後、撮像素子２０４から撮像信号をすぐに読み出させる。このとき、ＣＰＵ２１７は、撮像信号を記録するＲＡＭ２２１に十分な容量があれば１Ｖ期間（垂直走査期間）分の撮像信号を読み出させる。一方、ＲＡＭ２２１の容量が少なければ１Ｈ期間分の（１本以上の）撮像信号を読み出させる。ここでは、ＲＡＭ２２１に十分な容量があるとして１Ｖ期間分の撮像信号をＲＡＭ２２１に記録する。このようにして読み出された撮像信号が、電源変動画像信号となる。尚、前記において、任意の時間として、例えば、設定可能な最短時間や、本露光の時間等を採用することができる。
【００５２】
撮像素子２０４から出力された電源変動画像信号は、バッファ回路２０６と、コンデンサ２０７とを経て比較器２０８へ送られる。この時点では、比較器２０８の−入力端子には、Ｄ／Ａ変換器２１８から、基準電圧Ｖｒｅｆよりも低い任意の一定値の電圧が印加されている。このため、比較器２０８は、コンデンサ２０７により直流成分がカットされた撮像信号を、比較動作を行わずに、ＣＤＳ回路２０９へ送信する。
【００５３】
ＣＤＳ回路２０９は、比較器２０８から出力された電源変動画像信号からリセットノイズを除去する。更に、ＣＤＳ回路２０９は、撮像素子２０４が駆動していない期間（例えばフィールドスルー期間）にステップＳ４で変更されたクランプ位置の信号を基準電位として、撮像素子２０４から出力された電源変動画像信号に対するクランプ動作を行う。
このように、本実施形態では、本実施形態では、例えば、電源変動画像信号を用いて、負荷変動反映画像信号が実現される。そして、例えば、ステップＳ５においてＣＰＵ２１７、ＲＡＭ２２１、及び撮像素子２０４が行う処理により、負荷変動反映画像信号取得手段が実現される。また、例えば、ステップＳ５においてＣＤＳ回路２０９が行う処理により、負荷変動反映画像処理手段が実現される。
【００５４】
以上のようなＣＤＳ回路２０９による動作がなされた後に、オフセット加算器２１０は、ＣＤＳ回路２０９から出力された電源変動画像信号に対して、オフセット電圧を加算してオフセット加算を行う。オフセット電圧が加算された電源変動画像信号は、ＰＧＡ（可変ゲインアンプ）部２１１に入力される。ここでは、ＰＧＡ部２１１における増幅率を４としている。ＰＧＡ部２１１を通過した電源変動画像信号は、Ａ／Ｄ変換器２１５へ送られ、デジタル信号に変換される。ＣＰＵ２１７は、このようにしてデジタル化された電源変動画像信号を、ＲＡＭ２２１の任意の領域に順次記録する。このように本実施形態では、例えば、ステップＳ５においてＣＰＵ２１７が行う処理により、記録手段が実現される。
【００５５】
１Ｖ期間分の電源変動画像信号がＲＡＭ２２１に記録された後、ステップＳ６において、ＣＰＵ２１７は、ＲＡＭ２２１に記録された電源変動画像信号を読み出す。そして、ＣＰＵ２１７は、電源変動画像信号におけるＯＢ領域の部分の変動を解析し、任意の演算を行って、撮像電源２０５の電源変動に基づくＯＢ領域の画素値の変動量を求める。このように、本実施形態では、例えば、ステップＳ６の処理を行うことにより、導出手段が実現される。
【００５６】
次に、ステップＳ７において、ＣＰＵ２１７は、求めた変動量が、予め設定された値（設定値）より大きいか否かを判定する。この判定の結果、求めた変動量が、予め設定された値（設定値）より大きくない場合には、撮像電源２０５の電源電圧の変動による撮像信号の影響は無いものと判断し、低感度撮影の設定が行われている場合と同様の撮影処理動作を行う。ステップＳ８において、ＣＰＵ２１７は、基準電圧Ｖｒｅｆよりも低い任意の一定値の電圧をＤ／Ａ変換器２１８から出力させる。
【００５７】
そして、ステップＳ９において、本露光が行われ、ステップＳ１０において、本露光により得られた撮像信号に対して、比較器２０８、ＣＤＳ回路２０９、オフセット加算器２１０、ＰＧＡ部２１１、及びＡ／Ｄ変換器２１５による前述した処理が行われる。これにより、デジタルの撮像信号が生成される。
次に、ステップＳ１１において、ＣＰＵ２１７は、デジタルの撮像信号に対して現像処理を行い、静止画像データを生成する。そして、ＣＰＵ２１７は、生成した静止画像データを、ＲＡＭ２２１に記録する。更にＣＰＵ２１７は、静止画像データをＲＡＭ２２１から読み出して、表示用データに変換した後、表示部２２３へ送信する。また、ＣＰＵ２１７は、ＲＡＭ２２１から読み出した静止画像データに、記録フォーマットに従うためのヘッダデータを追加する等して画像ファイルを生成する。そして、ＣＰＵ２１７は、生成した画像ファイルを記録部２２４に送信し、画像ファイルを、記録部２２４に設けられている記録媒体の任意の領域に記録する。
【００５８】
ステップＳ７において、撮像電源２０５の電源変動に基づくＯＢ領域の画素値の変動量が、予め設定された値（設定値）より大きい場合には、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２に進むと、ＣＰＵ２１７は、電源変動画像信号と、本露光により得られる撮像信号との差分を演算する準備を行う。具体的にＣＰＵ２１７は、本露光用の同期信号と同期して、Ｄ／Ａ変換器２１８に、ＲＡＭ２２１に記録された電源変動画像信号を順次送る。これにより、電源変動画像信号が、アナログの信号として比較器２０８の−入力端子に印加される。
【００５９】
ここで、ＲＡＭ２２１に、電源変動画像信号が１Ｈ期間分のみある場合、ＣＰＵ２１７は、この１Ｈ期間分の電源変動画像信号を、本露光の撮影中に撮像素子２０４から出力される撮像信号と同期するように、繰り返しＤ／Ａ変換器２１８へ送信する。一方、ＲＡＭ２２１に、電源変動画像信号が１Ｖ期間分ある場合、ＣＰＵ２１７は、本露光の撮影中に撮像素子２０４から出力される垂直ライン（Ｖ）毎の撮像信号と同期するように、電源変動画像信号を、Ｄ／Ａ変換器２１８へ送信する。更に、ＲＡＭ２２１に十分な領域がある場合、ＣＰＵ２１７は、複数フィールドの露光に対しても対応できるように、複数の垂直走査期間（Ｖ期間）の電源変動画像信号をＲＡＭ２２１に記録しておき、これをＤ／Ａ変換器２１８に順次送信することもできる。
また、ＣＰＵ２１７は、以上の動作と共に、電源変動画像を撮影したときに変更したクランプ位置をもとの位置に戻す。
以上のように、本実施形態では、例えば、ステップＳ１２においてＣＰＵ２１７が行う処理によりクランプ位置再設定手段が実現される。
【００６０】
次に、ステップＳ１３において、ＣＰＵ２１７は、本露光を開始する。まず、ＣＰＵ２１７は、絞り兼用シャッタ２０１を閉じて、撮像素子２０４に蓄積されている余分な電荷を吐き出させる。その後、予め設定された期間、絞り兼用シャッタ２０１を開き、撮像素子２０４に対して被写体映像の露光を行う。ＣＰＵ２１７は、予め設定された期間が経過した後、駆動部２０３を制御して、絞り兼用シャッタ２０１を開く。これにより、撮像素子２０４からの読み出し動作を開始する。
【００６１】
そして、ＣＰＵ２１７は、本露光された撮像信号の読み出しのための設定をＴＧ２１６に対して行う。その後、ＣＰＵ２１７は、ＴＧ２１６へ同期信号を送る。ＴＧ２１６は、同期信号にあわせて撮像素子２０４を駆動し、撮像素子２０４に蓄積された電荷を、電気信号（撮像信号）として出力させる。前述したように、ＣＰＵ２１７は、この撮像信号の出力と同期して、Ｄ／Ａ変換器２１８へ電源変動画像信号を送信する。
【００６２】
撮像素子２０４から出力された撮像信号は、バッファ回路２０６と、コンデンサ２０７とを通して比較器２０８へ送信される。比較器２０８は、本露光により得られた撮像信号と、Ｄ／Ａ変換器２１８から送信された電源変動画像信号との差分を示す差分撮像信号ＲＳが出力される。このとき、Ｄ／Ａ変換器２１８から送信される電源変動画像信号は、本露光により得られた撮像信号と電圧レベルが交差しないように、予めオフセットが加えられている。
以上のように、本実施形態では、例えば、ステップＳ１３においてＣＰＵ２１７及びＤ／Ａ変換器２１８が行う処理により変換手段が実現される。また、例えば、ステップＳ１３において比較器２０８が行う処理により撮像信号補正手段が実現される。また、例えば、差分撮像信号ＲＳを用いて、差分信号が実現される。
【００６３】
比較器２０８で差分処理が行われることにより得られた差分撮像信号ＲＳは、ＣＤＳ回路２０９へ送信される。この差分撮像信号ＲＳの波形は、図３に示した通りである。ステップＳ１５において、ＣＤＳ回路２０９は、差分撮像信号ＲＳから、撮像素子２０４で生じたリセットノイズを除去する。また、ＣＤＳ回路２０９は、ステップＳ１２で元に戻されたクランプ位置の信号を基準電位として、差分撮像信号ＲＳに対するクランプ動作を行う。差分撮像信号ＲＳのＯＢ領域の部分は、電源変動画像信号を用いて補正されている。このため、ＯＢ領域の部分を用いたクランプ動作を行っても、差分撮像信号のレベルの変動が抑えられる。以上のように、本実施形態では、例えば、ステップＳ１３においてＣＤＳ回路２０９が行う処理により撮像信号処理手段が実現される。
【００６４】
そして、このクランプ動作に伴うオフセット電圧と差分撮像信号ＲＳとの加算が、オフセット加算器２１０で行われたのち、ＰＧＡ部２１１による増幅が行われる。ここではＰＧＡ部２１１における増幅率を４としている。ＰＧＡ部２１１を通過した差分撮像信号ＲＳは、Ａ／Ｄ変換器２１５へ送られ、デジタル信号に変換される。
ＣＰＵ２１７は、このようにしてデジタル化された差分撮像信号を、ＲＡＭ２２１の任意の領域に記録する。
【００６５】
そして、ステップＳ１１に進み、ＣＰＵ２１７は、デジタル化された差分撮像信号に対して現像処理を行い、静止画像データを生成する。そして、ＣＰＵ２１７は、生成した静止画像データを、ＲＡＭ２２１の別の領域に記録する。更にＣＰＵ２１７は、静止画像データをＲＡＭ２２１から読み出して、表示用データに変換した後、表示部２２３へ送信する。また、ＣＰＵ２１７は、ＲＡＭ２２１から読み出した静止画像データに、記録フォーマットに従うためのヘッダデータを追加する等して画像ファイルを生成する。そして、ＣＰＵ２１７は、生成した画像ファイルを記録部２２４に送信し、画像ファイルを、記録部２２４に設けられている記録媒体の任意の領域に記録する。
【００６６】
尚、本露光により得られた差分撮像信号に基づく画像ファイルの記録処理が終わった状態で、依然としてレリーズＳＷが押されている場合、ＣＰＵ２１７は連続撮影動作を行う。この連続撮影動作自体は、前述した高感度撮影が撮影されているときの撮影シーケンスと同じでも良いが、撮影間隔を短縮するため、先に記録してある電源変動画像信号を再度用いて、撮像信号を補正してもよい。
【００６７】
レリーズＳＷが解除されると、ＣＰＵ２１７は、ライブの動画像を表示するモードへ再び移行する。ＣＰＵ２１７は、ＴＧ２１６、ＣＤＳ回路２０９、Ａ／Ｄ変換器２１５等へ必要な設定を行い、動画像用の同期信号を生成して、撮像素子２０４の駆動を開始する。そして、前述したようにしてライブの動画像の表示が開始する。
【００６８】
以上のように本実施形態では、本露光を行う前（撮像素子２０４から撮像信号が出力されていない期間）に、撮像素子２０４上の撮像信号が出力されていない任意の位置に、クランプ位置を変更する。そして、変更したクランプ位置の信号を基準電位として、撮像電源２０５の電源電圧の変動が重畳された電源変動画像信号を処理して記録しておき、この電源変動画像信号を用いて、本露光時に得られた撮像信号を補正するようにした。したがって、高感度撮影が設定されているときに、撮像信号に影響を及ぼすレベルの電源変動があり、ＯＢ領域の画素値が変動しても、撮像電源２０５の電源変動に基づく影響を低減した撮像画像を、特殊な電源の使用しなくても得ることができる。よって、低感度撮影が設定されたときと同様に、ノイズの影響が少ない撮像画像を得ることが可能である。このように、本実施形態では、撮像素子２０４の負荷変動が大きくなる読み出し方法を利用する撮影モードでも、撮像電源２０５の応答特性をキャンセルできる、より高品位な画像信号を得ることができ、Ｓ／Ｎ比が劣化しがちな場合でも撮影画像の画質を向上できる。
【００６９】
（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。尚、本実施形態の説明において、前述した第１の実施形態と同一の部分については、図１〜図４に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
図５は、撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。図５を参照しながら、高感度撮影が設定された場合の本実施形態における撮像装置の動作の一例について述べる。
【００７０】
まず、本露光開始のトリガとなるレリーズＳＷがオンされたことを示す信号が入力されると、ＣＰＵ５１７は、本露光のための準備を開始する。具体的にＣＰＵ５１７は、ＴＧ２１６、ＣＤＳ回路２０９、Ａ／Ｄ変換器２１５等へ、本露光のために必要な設定を行い、静止画像を撮影するための撮影パラメータを決定して、同期信号を生成する。そして、ＣＰＵ５１７は、駆動部２０３を制御して、絞り兼用シャッタ２０１を閉じる。これにより、撮像素子２０４は遮光され、撮像素子２０４に蓄積されている余分な電荷の吐き出しが行われる。
【００７１】
このようにして電荷が吐き出された後、電源変動画像の撮影に移行する。本実施形態では、ＣＤＳ＋Ａ／Ｄ変換器５０６の内部にあるＲＡＭ５２５に、電源変動画像信号を記録し、ＣＤＳ＋Ａ／Ｄ変換器５０６の内部で、ＲＡＭ５２５に記録された電源変動画像信号を用いて、本露光により得られた撮像信号を補正する構成としている。ＣＰＵ５１７は、撮像信号ＣＣＤＯＵＴの出力時の基準となるクランプ位置を、ＯＢ領域の位置から、撮像素子２０４が駆動されていないフィードスルー期間又はそれと同等の期間における位置に変更する。これと同時に、ＣＰＵ５１７は、ＣＤＳ＋Ａ／Ｄ変換器５０６に設けられたＲＡＭ５２５に、電源変動画像信号を記録するための設定を行う。
【００７２】
その後、ＣＰＵ５１７は、駆動部２０３を制御する等して、絞り兼用シャッタ２０１を閉じたまま、任意の時間（好ましくは設定可能な最短時間）、撮像素子２０４の露光動作を行った後、撮像素子２０４から撮像信号をすぐに読み出させる。ここでは、ＣＰＵ２１７は、１Ｈ期間分の撮像信号を、電源変動画像信号として読み出させるようにする。
撮像素子２０４から出力された電源変動画像信号は、バッファ回路２０６と、コンデンサ２０７とを経てＣＤＳ＋Ａ／Ｄ変換器５０６内のＣＤＳ回路５０９へ送られる。
【００７３】
ＣＤＳ回路５０９は、入力した電源変動画像信号からリセットノイズを除去し、且つ、撮像素子２０４が駆動していない期間（例えばフィールドスルー期間）に、撮像素子２０４から出力された電源変動画像信号に対するクランプ動作を行う。そして、このような動作がなされた後に、オフセット加算器５１０は、ＣＤＳ回路５０９から出力された電源変動画像信号に対して、オフセット電圧を加算してオフセット加算を行う。オフセット電圧が加算された電源変動画像信号は、ＰＧＡ（可変ゲインアンプ）部２１１に入力される。ここでは、ＰＧＡ部２１１における増幅率を４としている。ＰＧＡ部２１１を通過した電源変動画像信号は、Ａ／Ｄ変換器５１５へ送られ、デジタル信号に変換される。このようにしてデジタル化された電源変動画像信号は、ＣＤＳ＋Ａ／Ｄ変換器５０６内のＲＡＭ５２５に記録されるのと同時に、ＣＰＵ５１７にも送信される。ＣＰＵ５１７は、受信した電源変動画像信号を、ＣＰＵ側のＲＡＭ２２１における任意の領域に順次記録する。
【００７４】
１Ｈ期間分の電源変動画像信号が、ＲＡＭ５２５、２２１に記録された後、ＣＰＵ５１７は、ＲＡＭ２２１に記録された電源変動画像信号を読み出す。そして、ＣＰＵ５１７は、電源変動画像信号におけるＯＢ領域の部分の変動を解析し、任意の演算を行って、撮像電源２０５の電源変動に基づくＯＢ領域の画素値の変動量を求める。一方、求めた変動量が、予め設定された値（設定値）より大きくない場合、ＣＰＵ５１７は撮像電源２０５の電源電圧の変動による撮像信号の影響は無いものと判断する。そして、低感度撮影の設定が行われている場合と同様の撮影処理動作が行われる（図４のステップＳ８〜Ｓ１１を参照）。
【００７５】
一方、求めた変動量が、予め設定された値（設定値）より大きい場合、ＣＰＵ５１７は、ＴＧ２１６を介して、ＣＤＳ＋Ａ／Ｄ変換器５０６に対して、ＲＡＭ５２５に記録されている電源変動画像信号を読み出してＤ／Ａ変換するための設定を行う。これにより、次に露光された撮像信号を処理する際には、ＲＡＭ５２５に記録されている電源変動画像信号が、Ｄ／Ａ変換されて、オフセット加算器５１０に入力される。ＲＡＭ５２５には、１Ｈ期間分の電源変動画像信号のみが記録されている。このため、この１Ｈ期間分の電源変動画像信号が、本露光による撮影中、繰り返しＤ／Ａ変換器５１８へ送信されるようにする。また、ＣＰＵ５１７は、以上のような設定と共に、電源変動画像を撮影したときに変更したクランプ位置をもとの位置に戻す。
【００７６】
その後、ＣＰＵ５１７は、本露光を開始する。まず、ＣＰＵ５１７は、絞り兼用シャッタ２０１を閉じて、撮像素子２０４に蓄積されている余分な電荷を吐き出させる。その後、予め設定された期間、絞り兼用シャッタ２０１を開き、撮像素子２０４に対して被写体映像の露光を行う。ＣＰＵ５１７は、予め設定された期間が経過した後、駆動部２０３を制御して、絞り兼用シャッタ２０１を開く。これにより、撮像素子２０４からの読み出し動作を開始する。
【００７７】
そして、ＣＰＵ５１７は、本露光された撮像信号の読み出しのための設定をＴＧ２１６に対して行う。その後、ＣＰＵ２１７は、ＴＧ２１６へ同期信号を送る。ＴＧ２１６は、同期信号にあわせて撮像素子２０４を駆動し、撮像素子２０４に蓄積された電荷を、電気信号（撮像信号）として出力させる。
撮像素子２０４から出力された撮像信号は、バッファ回路２０６と、コンデンサ２０７とを通して、ＣＤＳ＋Ａ／Ｄ変換器５０６内のＣＤＳ回路５０９へ送信される。
【００７８】
ＣＤＳ回路５０９は、入力した撮像信号から、撮像素子２０４で生じたリセットノイズを除去する。また、撮像信号のＯＢ領域の部分は、後述するＤ／Ａ変換器５１８でデジタル化された電源変動画像信号により補正されている。このため、ＯＢ領域の部分を用いたクランプ動作を行っても、撮像信号のレベルの変動が抑えられる。
オフセット加算器５１０は、このクランプ動作に伴う補正と、Ｄ／Ａ変換器５１８でデジタル化された電源変動画像信号を用いた補正とを、入力した撮像信号に対して行う。これにより、本露光が行われることにより得られた撮像信号に対して、撮像電源２０５の電源電圧の変動と、ＯＢ領域の画素値の変動との補正が行われる。このようにして補正が行われた撮像信号は、ＰＧＡ部２１１で増幅される。ここではＰＧＡ部２１１における増幅率を４としている。ＰＧＡ部２１１を通過した撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器５１５へ送られ、デジタル信号に変換される。
【００７９】
Ａ／Ｄ変換器５１５によりデジタル化された撮像信号は、ＣＰＵ５１７によって、ＲＡＭ２２１の任意の領域に記録される。その後、ＣＰＵ５１７は、デジタル化された撮像信号に対して現像処理を行い、静止画像データを生成し、生成した静止画像データを、ＲＡＭ２２１の別の領域に記録する。更にＣＰＵ５１７は、静止画像データをＲＡＭ２２１から読み出して、表示用データに変換した後、表示部２２３へ送信する。また、ＣＰＵ５１７は、ＲＡＭ２２１から読み出した静止画像データに、記録フォーマットに従うためのヘッダデータを追加する等して画像ファイルを生成する。そして、ＣＰＵ５１７は、生成した画像ファイルを記録部２２４に送信し、画像ファイルを、記録部２２４に設けられている記録媒体の任意の領域に記録する。
【００８０】
尚、本露光により得られた差分撮像信号に基づく画像ファイルの記録処理が終わった状態で、依然としてレリーズＳＷが押されている場合、ＣＰＵ２１７は連続撮影動作を行う。この連続撮影動作自体は、前述した高感度撮影が撮影されているときの撮影シーケンスと同じでも良いが、撮影間隔を短縮するため、先にＣＤＳ＋Ａ／Ｄ変換器５０６の内部に記録してある電源変動画像信号を再度用いて、撮像信号を補正してもよい。
そして、レリーズＳＷが解除されると、ＣＰＵ５１７は、前述したように、ライブの動画像を表示するモードへ再び移行する。
【００８１】
以上のように本実施形態では、撮像電源２０５の電源電圧ＣＣＤＰの変動が重畳された電源変動画像信号を、ＣＤＳ＋Ａ／Ｄ変換器５０６の内部に記録しておき、本露光時に得られた撮像信号をＣＤＳ＋Ａ／Ｄ変換器５０６の内部で処理するようにした。したがって、前述した第１の実施形態で説明した効果に加えて、比較器等の誤差成分をもつ構成要素を少なくすることができ、撮像電源２０５の電源変動に基づく影響をより低減した撮像画像を得ることができる。よって、ノイズの影響がより少ない撮像画像を得ることが可能である。
【００８２】
（本発明の他の実施形態）
前述した本発明の実施形態における撮像装置を構成する撮像素子以外の各手段、並びに撮像処理方法の各ステップは、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたコンピュータプログラムが動作することによって実現できる。このコンピュータプログラム及び前記コンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は本発明に含まれる。
【００８３】
また、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラム若しくは記憶媒体等としての実施形態も可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。
【００８４】
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（実施形態では図４に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システムあるいは装置に直接、あるいは遠隔から供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータが前記供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。
【００８５】
したがって、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、前記コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【００８６】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。
【００８７】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（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、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷなどがある。また、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などもある。
【００８８】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続する。そして、前記ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、若しくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。
【００８９】
また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
【００９０】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせる。そして、ダウンロードした鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【００９１】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される。その他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００９２】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、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込まれる。その後、そのプログラムの指示に基づき、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、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【００９３】
なお、前述した各実施形態は、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。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１の実施形態を示し、撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を示し、ＣＰＵから送信される水平同期信号と、ＣＤＳ回路から送信される撮像信号と、オフセット加算器から送信される撮像信号と、ＴＧから送信されるクランプパルスの１Ｈ期間の波形の一例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態を示し、高感度撮影の設定時における各種信号の１Ｈ期間の波形の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態を示し、高感度撮影が設定された場合に本露光を行って静止画像を撮影する際の撮像装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態を示し、撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図６】従来の技術を示し、撮像装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９５】
２０１ 絞り兼用シャッタ
２０２ レンズ
２０３ 駆動部
２０４ 撮像素子
２０５ 撮像電源
２０６ バッファ回路
２０７ コンデンサ
２０８ 比較器
２０９ ＣＤＳ回路
２１０ オフセット加算器
２１１ ＰＧＡ部
２１２ Ｓ／Ｈ回路
２１３ 積分アンプ
２１４ 参照電源
２１５ Ａ／Ｄ変換器
２１６ ＴＧ
２１７ ＣＰＵ
２１８ Ｄ／Ａ変換器
５０６ ＣＤＳ＋Ａ／Ｄ変換器
５０９ ＣＤＳ回路
５１０ オフセット加算器
５１５ Ａ／Ｄ変換器
５１７ ＣＰＵ
５１８ Ｄ／Ａ変換器
５２５ ＲＡＭ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、撮像処理方法、及びコンピュータプログラムに関し、特に、撮像信号に対する処理の基準となる基準電位をクランプするために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、被写体の階調を忠実に再現するために、撮像信号に含まれるＯＢ（Optical Black）領域の電圧レベル（黒レベル）を基準電位としてクランプし、その基準電位を基準として撮像信号を処理する技術が提案されている（特許文献１を参照）。図６に、従来の撮像装置のブロック図を示す。
図６において、撮像装置は、レンズ６０２、絞り兼用シャッタ６０１、駆動部６０３、撮像素子６０４、撮像電源６０５、バッファ６０６、コンデンサ６０７、ＣＤＳ６０８、Ａ／Ｄ変換器６０９、及びタイミングジェネレータ（ＴＧ）６１０を有する。
駆動部６０３は、レンズ６０２と、絞り兼用シャッタ６０１とを駆動するためのものである。撮像素子６０４は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Devices）である。バッファ６０６は、撮像素子６０４からの出力を増幅するためのものである。コンデンサ６０７は、撮像素子６０４からの出力に含まれる直流成分をカットするためのものである。ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）６０６は、撮像素子６０４からの出力に対して、相関二重サンプリングを行うためのものである。
【０００３】
撮像装置は、以上のようなアナログ部の他に、ＣＰＵ６１１、バス６１２、ＲＯＭ６１３、ＲＡＭ６１４、操作部６１５、表示部６１６、及び記録部６１７を有する。
ＣＰＵ６１１は、撮像装置全体を統括制御するためのものであり、ＲＯＭ６１３に記録されている制御プログラムを、ＲＡＭ６１４をワークエリアとして用いる等して実行する。バス６１２は、バス６１２に接続された装置間で、データのやり取りを行うためのものである。操作部６１５は、撮像装置を操作するためにユーザが使用するものである。表示部６１６は、撮影された映像や、記録部６１７から読み出された映像を表示する。記録部６１７は、映像信号を記録するための記録媒体である。
【０００４】
図６に示す撮像装置は、ユーザによる操作部６１５の操作にしたがって、映像の撮影・記録を行う機能と、記録された映像の再生を行う機能とを持っている。これらの機能は、ＣＰＵ６１１が、ＲＯＭ６１３内に記録された制御プログラムに従って動作することで実現可能となっている。撮像装置は、動作モードとして、静止画撮影モード、動画撮影モード、及び再生モードの３つを持っている。
【０００５】
ここで、静止画撮影モードである場合の撮像装置の動作について述べる。
静止画撮影モードでは、まず、表示部６１６は、静止画撮影前のフレーミング動作のために、ライブ（ｌｉｖｅ）の動画像を表示する。ＣＰＵ６１１は、ＴＧ６１０、ＣＤＳ６０８、及びＡ／Ｄ変換器６０９を駆動するための同期信号を出力する。この同期信号に従って、ＴＧ６１０は、撮像素子６０４を駆動し、撮像素子６０４から映像信号を出力させる。撮像素子６０４の駆動レートは、表示部６１６での動画対応レートに対応した駆動速度（例えば３０フィールド／ｓｅｃ）になっている。ライブの動画像を表示しているときの撮影系の感度は、露光時間による制限がある。このため、ライブの動画像を表示しているときの撮影系の感度は、実際に静止画像を撮影しているときの撮影系の感度と異なる場合もある。
【０００６】
レンズ６０２により撮像素子６０４に結像された映像は、光電変換により電荷に変換される。光電変換された電荷は、ＴＧ６１０の駆動に従って、撮像素子６０４が備えているアンプにより、電圧信号に変換されて出力される。撮像素子６０４から出力された電圧信号は、トランジスタ等の外部のバッファ６０６により増幅される。バッファ６０６で増幅された電圧信号は、コンデンサ６０７により直流成分がカットされた後、ＣＤＳ６０８に入力される。
【０００７】
ＣＤＳ６０８は、撮像素子６０４から出力された電圧信号に含まれるＯＢ（Optical Black）部分のレベルを基準電位としてサンプル／ホールド（Sample/Hold）処理を行って得たアナログ信号に、予め設定されたゲインを掛けて出力する。ＣＤＳ６０８から出力されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器６０９へ送られる。Ａ／Ｄ変換器６０９は、アナログ信号を任意のサンプリングレートでデジタル信号へ変換し、ＣＰＵ６１１へ送信する。
【０００８】
ＣＰＵ６１１は、デジタル信号となった映像信号を、ＲＡＭ６１４の任意の領域に記録していく。この動作と並行してＣＰＵ６１１は、デジタル信号となった映像信号に基づいて表示用データの作成し、作成した表示用データに基づくライブの動画像を表示部６１６に表示させる。具体的に説明すると、ＲＡＭ６１４に記録された映像信号は、表示系に同期した任意のレートで順次読み出された後、撮像素子６０４における映像信号形式から表示用の画素数・映像信号形式に変換され、表示部６１６へ順次送られる。そして、表示部６１６は、ユーザが見ることができるように、ライブの動画像を表示する。ＲＡＭ６１４に記録された映像信号のうち、表示された映像信号は、順次新しい映像信号に上書きされる。
【０００９】
その後、操作部６１５に設けられたレリーズスイッチ（ＳＷ）がユーザによって押されると、ＣＰＵ６１１は、ライブの動画像の表示を中断させる。そして、ＣＰＵ６１１は、記録用の静止画像を撮影するための処理を行う。記録用の静止画像を撮影ための駆動条件は、ライブの動画像を撮影ための駆動条件とは異なり、静止画像用の駆動条件・波形にて撮像素子６０４の駆動と、露光された画像信号の読み出しとが行われる。静止画像を撮影するときの動作は以下のようになる。
【００１０】
まず、ＣＰＵ６１１は、現在の状態で、ＡＦ（Auto Focus）・ＡＥ（Automatic Exposure）動作を行う。また、ＣＰＵ６１１は、設定されている撮影条件（露光時間・絞り値・感度等）に基づいて撮影パラメータを決定する。撮影パラメータが決定された後、ＣＰＵ６１１は、駆動部６０３を制御して、絞り兼用シャッタ６０１を閉じる。これにより、撮像素子６０４は遮光され、撮像素子６０４に蓄積されている余分な電荷の吐き出しが行われる。そして、ＣＰＵ６１１は、本露光のための撮影パラメータを、ＴＧ６１０、ＣＤＳ６９８、Ａ／Ｄ変換器６０９に設定する。
【００１１】
以上のようにして撮影準備が完了した後、ＣＰＵ６１１は、駆動部６０３を制御して、任意のタイミングで絞り兼シャッタ６０１を開く。これにより、撮像素子６０４に被写体映像が露光される。設定された露光時間が経過した後、ＣＰＵ６１１は、駆動部６０３を制御して、絞り兼シャッタを再度閉じる。これにより、本露光データの読み出しが開始される。
【００１２】
ＣＰＵ６１１は、ＴＧ６１０に対して、本露光読み出しのための設定を行う。そして、ＣＰＵ６１１は、同期信号をＴＧ６１０に送り、本露光された電荷の読み出しを開始する。ＴＧ６１０は、撮像素子６０４に対して、垂直転送パルス、水平転送パルス、及びリセットゲートパルスを送ることにより、撮像素子６０４を駆動する。撮像素子６０４で光電変換された電荷は、ＴＧ６１０の駆動に従って、撮像素子６０４が備えているアンプにより、電圧信号に変換されて出力される。これにより、光電変換された電荷（被写体映像）が、電圧信号として複数フィールドに渡って読み出される。
【００１３】
撮像素子６０４から読み出された電圧信号は、バッファ６０６により増幅された後に、コンデンサ６０７により直流成分がカットされ、ＣＤＳ６０８へ送られる。ＣＤＳ６０８は、電圧信号に含まれるＯＢ部分のレベルを基準電位としてサンプル／ホールド（Sample/Hold）処理を行って得たアナログ信号に、予め設定されたゲインを掛けて出力する。ＣＤＳ６０８から出力されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器６０９によりデジタル信号に変換された後に、ＣＰＵ６１１へ送られる。ＣＰＵ６１１は、入力したデジタル信号を、本露光時の画像データとしてＲＡＭ６１４の任意の領域に記録する。
【００１４】
本露光時における複数フィールド全ての画像データの記録が終わった後に、ＣＰＵ６１１は現像処理を行う。複数フィールドの画像信号を１枚の静止画像データとするために、ＣＰＵ６１１は、ＲＡＭ６１４に記録されている画像データを任意の順序で読み出し、読み出した画像データに対して、フィルタ処理、色変換演算処理、ガンマ処理、及び圧縮処理を行う。ＣＰＵ６１１は、記録フォーマットに従うためのヘッダデータを追加する等の処理を行った後に、このようにして得られた静止画像データを、本露光時の画像データが記録された領域とは別のＲＡＭ６１４の領域に記録する。
【００１５】
ＲＡＭ６１４に記録された静止画像データは、ＣＰＵ６１１により、記録部６１７に設けられた記録媒体に記録する。静止画像データが記録部６１７に記録された後、ＣＰＵ６１１は、その記録された静止画像データを読み出し、その静止画像データの解像度を、表示部６１６に適した解像度となるように変換した後、その解像度が変換された静止画像データを表示部６１６へ送る。これにより表示部６１６は、撮影された静止画像データを表示する。
【００１６】
撮影された静止画像データの表示から一定時間が経過した後、ＣＰＵ６１１は、ライブの動画像を表示するモードへ再度移行する。そうすると、本露光が終了したときに閉じた絞り兼用シャッタ６０１が開いて露光が開始し、撮像素子６０４から、ライブの動画像の映像信号が読み出される。そして、読み出された映像信号は、前述したようにして、ＲＡＭ６１４に記録され、任意の画像処理が行われた後に表示部６１６へ送られる。これにより、表示部６１６は、ライブの動画像を再度表示する。
【００１７】
【特許文献１】特開平１１−８７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、従来の技術では、撮像素子６０４の高画素化・高感度化が進んだ場合、撮像装置の高感度化へ対応することが困難になっている。特に電源の変動に対応することが難しくなってきている。例えば、撮像素子６０４の飽和電荷出力が５００ｍＶである場合であって、感度を４段上げて撮影する場合、撮像素子６０４の出力は６２．５ｍＶとなる。そうすると、トランジスタを用いて構成されるバッファ６０６やＣＤＳ６０８の電源等の影響が避けられなくなる。トランジスタの電源が例えば１２Ｖの場合、撮像素子６０４の負荷変動による電源のゆれが１％であっても、電源のゆれは１２０ｍＶとなる。このような電源の変動の時間が、例えば、撮像素子６０４の駆動期間以上である場合には、撮像素子６０４の駆動期間と休止期間との切り替わり時にＯＢ領域に与える影響が避けられなくなっている。
【００１９】
また、撮像素子６０４の高画素化は、撮像素子６０４の駆動時の消費電流の増加と駆動周波数の上昇とに繋がる。特に、撮像素子６０４の水平方向のドライブ電流については、同時に駆動するセルが増加することから、駆動時の消費電流と休止時の消費電流との差が顕著になる。
以上のような撮像素子６０４の負荷変動の増大に対応し、且つ上昇する撮像素子６０４の駆動周波数にも対応することが可能な精度と反応速度とを持った電源を用意することは、回路規模の大幅な増大と効率の低下とに繋がる。また、このような電源を用意することは、コストの面からも困難である。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、撮像素子における負荷変動が撮像信号に与える影響を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の撮像装置は、撮像素子と、前記撮像素子における負荷変動を反映した負荷変動反映画像信号を、本露光の前に取得する負荷変動反映画像信号取得手段と、前記撮像素子に本露光された被写体像に基づく撮像信号を、前記負荷変動反映画像信号を用いて補正する撮像信号補正手段とを有することを特徴とする。
【００２１】
本発明の撮像処理方法は、撮像素子における負荷変動を反映した負荷変動反映画像信号を、本露光の前に取得する負荷変動反映画像信号取得ステップと、前記撮像素子に本露光された被写体像に基づく撮像信号を、前記負荷変動反映画像信号を用いて補正する撮像信号補正ステップとを有することを特徴とする。
【００２２】
本発明のコンピュータプログラムは、撮像素子における負荷変動を反映した負荷変動反映画像信号を、本露光の前に取得する負荷変動反映画像信号取得ステップと、前記撮像素子に本露光された被写体像に基づく撮像信号を、前記負荷変動反映画像信号を用いて補正する撮像信号補正ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明では、撮像素子における負荷変動を反映した負荷変動反映画像信号に基づいて、本露光された被写体像に基づく撮像信号を補正した。したがって、撮像素子における負荷変動が撮像信号に与える影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（第１の実施形態）
以下に、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態について説明する。尚、以下の説明において、前述した図６と同一の部分についての詳細な説明を適宜省略する。
図１は、撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。撮像装置は、絞り兼用シャッタ２０１、レンズ２０２、駆動部２０３、撮像素子２０４、撮像電源２０５、バッファ回路２０６、コンデンサ２０７、Ａ／Ｄ変換器２１５、及びタイミングジェネレータ（ＴＧ）２１６を備えている。また、撮像装置は、ＣＰＵ２１７、システムバス２１９、ＲＯＭ２２０、ＲＡＭ２２１、操作部２２２、表示部２２３、及び記録部２２４を備えている。
【００２５】
絞り兼用シャッタ２０１は、撮像素子２０４への露光と遮光とを制御するためのものである。レンズ２０２は、被写体映像を撮像素子２０４上に結像するためのものである。駆動部２０３は、焦点距離を調整するために、レンズ２０２の駆動と、絞り兼用シャッタ２０１に設けられている絞りの駆動とを行う。撮像素子２０４は、例えばＣＣＤを有し、被写体像を結像し、結像した被写体像を光電変換する。
【００２６】
撮像電源２０５は、撮像素子２０４及びバッファ回路２０６に電力を供給するためのものである。バッファ回路２０６は、撮像素子２０４から出力された信号を増幅するためのものであり、トランジスタを用いて構成される。コンデンサ２０７は、撮像素子２０４から出力された信号に含まれる直流成分をカットするためのものである。ＣＤＳ回路２０９は、撮像素子２０４から出力された信号に対して、相関二重サンプリングを行うためのものである。Ａ／Ｄ変換器２１５は、ＣＤＳ回路２０９から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するためのものである。ＴＧ２１６は、撮像素子２０４等を駆動するためのものである。
【００２７】
ＣＰＵ２１７は、撮像装置全体を統括制御するためのものであり、ＲＯＭ６１３に記録されている制御プログラムを、ＲＡＭ６１４をワークエリアとして用いる等して実行する。システムバス２１９は、システムバス２１９に接続された装置間で、データのやり取りを行うためのものである。ＲＯＭ２２０は、制御プログラムやデータを格納する。ＲＡＭ２２１は、データを一時的に記憶したり、データのワークエリアとなったりする。操作部２２２は、ユーザが機器を操作するために使用するものである。表示部２２３は、撮影された映像や、記録部２２４から読み出された映像を表示する。記録部２２４は、映像信号を記録するための記録媒体である。
【００２８】
本実施形態の撮像装置は、以上の構成に加えて、比較器２０８、ＣＤＳ回路２０９、オフセット加算器２１０、ＰＧＡ部２１１、Ｓ／Ｈ（サンプル／ホールド）回路２１２、積分アンプ２１３、参照電源２１４、及びＤ／Ａ変換器２１８を有する。
【００２９】
本実施形態の撮像装置は、動作モードとして、静止画撮影モード、動画撮影モード、及び再生モードの３つを持っている。また、本実施形態の撮像装置は、ユーザによる操作部２２２の操作にしたがって、静止画像の撮影・記録を行う機能と、記録された静止画像の再生を行う機能とを持っている。これらの機能は、ＲＯＭ２２０に記録された制御プログラムをＣＰＵ２１７が順次実行することにより実現される。更に、本実施形態の撮像装置では、静止画像の撮影時に、感度を自由に設定することが可能である。
【００３０】
まず、静止画像を撮影するときの本実施形態の撮像装置における動作の一例について述べる。まず、撮影時の感度が、相対的に低感度の場合について述べる。
静止画撮影モードでは、撮影前のライブの動画像を表示する。ライブの動画像を表示する場合、撮像装置は、表示コマ速度が３０コマ／秒となるような表示画像を生成する制御を行う。
ＣＰＵ２１７は、絞り兼用シャッタ２０１に設けられているシャッタを開き、ライブの動画像を表示するための設定を、ＴＧ２１６、ＣＤＳ回路２０９、ＰＧＡ部２１１、比較器２０８、及びＡ／Ｄ変換器２１５に対して行う。その後、ＣＰＵ２１７は、任意の周期の同期信号をＴＧ２１６に送る。この同期信号に従って、ＴＧ２１６は、撮像素子２０４を駆動するための駆動信号を、駆動信号線２２５を介して撮像素子２０４に送信する。これにより、撮像素子２０４に結像された被写体映像が光電変換されることにより得られた電気信号が、撮像素子２０４から出力される。以下、この電気信号を必要に応じて撮像信号と称する。
【００３１】
撮像素子２０４から出力された撮像信号は、バッファ回路２０６により増幅され、コンデンサ２０７により直流成分がカットされた後、比較器２０８へ送られる。ここで、ライブの動画像が撮影されている場合、比較器２０８は、撮像素子２０４から出力された撮像信号をそのまま出力するように設定されている。すなわち、ＣＤＳ回路２０９における基準電圧Ｖｒｅｆよりも低い任意の一定値の電圧が、Ｄ／Ａ変換器２１８から比較器２０８に出力されるようになっている。従って、比較器２０８は、コンデンサ２０７により直流成分がカットされた撮像信号を、比較動作を行わずに、ＣＤＳ回路２０９へ送信する。尚、基準電圧Ｖｒｅｆは、直流電圧であり、参照電源２１４から供給されるものである。
【００３２】
ＣＤＳ回路２０９は、相関二重サンプリングを行う。ＣＤＳ回路２０９は、ＴＧ２１６から駆動信号線２２５を介して送信された同期信号に従って、比較器２０８から送信された撮像信号から、撮像素子２０４で生じたリセットノイズを除去して、オフセット加算器２１０に出力する。オフセット加算器２１０は、ＣＤＳ回路２０９でリセットノイズが除去された撮像信号に対して、任意のオフセット電圧を加算する。オフセット電圧が加算された撮像信号は、ＰＧＡ（可変ゲインアンプ）部２１１に入力される。
【００３３】
ＰＧＡ部２１１は、参照電源２１４設定された基準電圧Ｖｒｅｆを基準電位として、入力された撮像信号に対して直流増幅を行う。ＰＧＡ部２１１は、撮像素子２０４の感度のばらつきや、撮影時の感度設定を切り替える手段として用いられるが、まずここでは感度が１倍である場合を例に挙げて、ＰＧＡ部２１１の動作の一例を述べる。ＰＧＡ部２１１により１倍のゲインがかけられた撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器２１５に送信される。Ａ／Ｄ変換器２１５は、入力した撮像信号をアナログ／デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）して、デジタルの映像信号に変換する。
【００３４】
ＣＰＵ２１７は、Ａ／Ｄ変換器２１５により得られた映像信号を、ＲＡＭ２２１の任意の領域に記録する。更に、ＣＰＵ２１７は、ＲＡＭ２２１上の映像信号に対して、表示部２２３で表示を行うための任意の変換を行って表示用データを生成し、表示部２２３へ送信する。具体的に説明すると、ＲＡＭ２２１に記録された映像信号は、表示系に同期した任意のレートで順次読み出された後、撮像素子２０４における画素数・映像信号形式から表示用の画素数・映像信号形式に変換され、表示部２２３へ順次送られる。そして、表示部２２３は、ユーザが見ることができるように、ライブの動画像を表示する。ＲＡＭ２２１に記録された映像信号のうち、表示された映像信号は、順次新しい映像信号に上書きされる。
【００３５】
ＰＧＡ部２１１から出力される撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器２１５だけでなく、Ｓ／Ｈ（サンプル／ホールド）回路２１２へも送られる。Ｓ／Ｈ回路２１２は、駆動信号線２２５を介してＴＧ２１６から送信されるクランプパルスに同期して、入力された撮像信号に対して、サンプル／ホールド処理を行い、サンプル／ホールド処理した撮像信号のレベルを積分アンプ２１３へ送信する。通常、ＴＧ２１６から送信されるクランプパルスは、撮像素子２０４の遮光領域（ＯＢ（Optical Black）領域（オプティカルブラック領域））における撮像信号が出力されるタイミングに合わせて、積分アンプ２１３に出力される。したがって、Ｓ／Ｈ回路２１２は、ＯＢ領域における電圧レベルを、積分アンプ２１３に送信する。
【００３６】
積分アンプ２１３は、オペアンプ２１３ａ、コンデンサ２１３ｂ、及び抵抗２１３ｃを備え、任意の積分時定数を持っている。Ｓ／Ｈ回路２１２から出力された「ＯＢ領域における電圧レベル」と、参照電源２１４から供給される基準電圧Ｖｒｅｆとの差分の電圧が、前記積分時定数にて積分されてオフセット加算器２１０に入力される。オフセット加算器２１０は、ＣＤＳ回路２０９でリセットノイズが除去された撮像信号から、積分アンプ２１３から送信された信号を、オフセット電圧として減算する。このように本実施形態では、ＣＤＳ回路２０９でリセットノイズが除去された撮像信号に対して、ネガティブフィードバック制御が行われる。
【００３７】
図２は、ＣＰＵ２１７から送信される水平同期信号ＨＤと、ＣＤＳ回路２０９から送信される撮像信号ＣＤＳと、オフセット加算器２１０から送信される撮像信号ＯＡと、ＴＧ２１６から送信されるクランプパルスＣＰの１Ｈ期間の波形の一例を示す図である。
図２では、１Ｈ期間（水平走査期間）の先頭に、ＯＢ領域の撮像信号を読み出す期間があるものとしている。ＯＢ領域の撮像信号の電位は、撮像素子２０４でのオフセットと暗電流成分とによりオフセット誤差とを有している。このオフセット誤差は、Ｓ／Ｈ回路２１２でサンプル／ホールド処理された撮像信号の電圧レベルと基準電圧Ｖｒｅｆとの差分の電圧を、積分アンプ２１３で積分することにより検出される。そして、オフセット加算器２１０における前述したオフセット加算動作により、ＯＢ領域の撮像信号が有しているオフセット誤差が少なくなる。以上の動作が、１Ｈ期間における「ＯＢ領域の撮像信号を読み出す期間」にクランプパルスＣＰが出力される度に繰り返される。そうすると、ＯＢ領域における電圧レベルは、基準電圧Ｖｒｅｆへ収束していく。収束の早さは、積分アンプ２１３の積分時定数により決定される。
【００３８】
この積分時定数が短いと、水平ライン毎の「ＯＢ領域における電圧レベル」の参照電圧Ｖｒｅｆへの追従性は早くなる。しかしながら、「ＯＢ領域における電圧レベル」のクランプパルスＣＰが出力されるごとの変動量が多くなる。そうすると、「ＯＢ領域における電圧レベル」は、水平ライン間でばらつき、この水平ライン間のばらつきがノイズとなって現れる。したがって、積分時定数を、この水平ライン間のばらつきによるノイズが問題にならない程度の時間にする必要がある。
【００３９】
次に、静止画像を撮影するために、操作部２２２に設けられたレリーズＳＷが、ユーザより押された場合の動作の一例を説明する。
静止画像を撮影するために、レリーズＳＷがユーザにより押されると、ＣＰＵ２１７は、本露光のための準備を開始する。具体的にＣＰＵ２１７は、本露光のために必要な設定を各部へ行い、静止画像を撮影するための撮影パラメータを決定して、同期信号を生成した後、通信制御線２２６を介して駆動部２０３を制御して、絞り兼用シャッタ２０１を閉じる。これにより、撮像素子２０４は遮光され、撮像素子２０４に蓄積されている余分な電荷の吐き出しが行われる。電荷の吐き出しが行われ、予め設定された期間が経過した後ＣＰＵ２１７は、駆動部２０３を制御して、絞り兼用シャッタ２０１を開く。これにより、撮像素子２０４に被写体映像が露光される。露光動作が終了した後、ＣＰＵ２１７は、絞り兼用シャッタ２０１を閉じる。これにより、撮像素子２０４からの読み出し動作を開始する。
【００４０】
ＣＰＵ２１７は、通信制御線２２６を介して、ＴＧ２１６に対して、本露光された撮像信号の読み出しのための設定をＴＧ２１６に対して行う。その後、ＣＰＵ２１７は、ＴＧ２１６へ同期信号を送る。ＴＧ２１６は、この同期信号に合わせて撮像素子２０４を駆動して、撮像素子２０４に蓄積された電荷を、電気信号（撮像信号）として出力させる。撮像素子２０４から出力された撮像信号は、ライブの動画像を読み出すときと同様に、バッファ回路２０６と、コンデンサ２０７とを通して比較器２０８へ送られる。比較器２０８の−入力端子には、Ｄ／Ａ変換器２１８から、基準電圧Ｖｒｅｆよりも低い任意の一定値の電圧が印加されている。このため、比較器２０８は、コンデンサ２０７により直流成分がカットされた撮像信号を、比較動作を行わずに、ＣＤＳ回路２０９へ送信する。
【００４１】
ＣＤＳ回路２０９は、比較器２０８から出力された撮像信号から、撮像素子２０４で生じたリセットノイズを除去して、オフセット加算器２１０に出力する。オフセット加算器２１０は、ＣＤＳ回路２０９でリセットノイズが除去された撮像信号に対して、任意のオフセット電圧を加算してオフセット加算を行う。オフセット電圧が加算された撮像信号は、ＰＧＡ（可変ゲインアンプ）部２１１に入力される。ここでは、ＰＧＡ部２１１における増幅率を１としている。ＰＧＡ部２１１を通過した撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器２１５へ送られ、デジタル信号に変換される。
【００４２】
ＣＰＵ２１７は、Ａ／Ｄ変換器２１５のＡＤ変換によりデジタルデータとなった撮像信号を、ＲＡＭ２２１の任意の領域に記録する。ＣＰＵ２１７は、ＲＡＭ２２１に撮像信号を記録した後、その撮像信号に対して現像処理を行って静止画像データを生成し、生成した静止画像データを、ＲＡＭ２２１の別の領域に再度記録する。ＣＰＵ２１７は、静止画像データを再び読み出して、表示用データに変換した後、表示部２２３へ送信する。また、ＣＰＵ２１７は、ＲＡＭ２２１から読み出した静止画像データに、記録フォーマットに従うためのヘッダデータを追加する等して画像ファイルを生成する。そして、ＣＰＵ２１７は、生成した画像ファイルを記録部２２４に送信し、画像ファイルを、記録部２２４に設けられている記録媒体の任意の領域に記録する。
【００４３】
本露光により得られた静止画像データ（画像ファイル）の記録処理が終わると、ＣＰＵ２１７は、ライブの動画像を表示部２２３に再び表示させる。ＣＰＵ２１７は、ＴＧ２１６、ＣＤＳ回路２０９、Ａ／Ｄ変換器２１５等に対して必要な設定を行い、ライブの動画像を撮影するための同期信号を生成して撮像素子２０４の駆動を開始する。これにより、ライブの動画像の表示が開始する。
【００４４】
次に、高感度撮影が撮像装置に設定されている場合の撮像装置における動作の一例を説明する。尚、ライブの動画像を撮影する場合の撮像装置の動作は、前述した通常の静止画像の撮影時と同じなのであるので説明を省略する。
高感度撮影時においては、低感度時には１Ｖｐｐ（peak to peak）であった「撮像素子２０４の出力レベル」が、１００ｍＶｐｐ以下にまで低下する。このため、撮像素子２０４の暗電流や個体差以外に、撮像素子２０４に電力を供給している電源（撮像電源２０５）の変動も、撮像素子２０４から出力される撮像信号に影響を与えることになる。特に、本実施形態のように１Ｈ期間の先頭に、ＯＢ領域の撮像信号を読み出す期間がある場合には、この撮像電源２０５の電源電圧の変動による影響が大きくなる。
【００４５】
図３は、高感度撮影の設定時における各種信号の１Ｈ期間の波形の一例を示す図である。具体的に図３には、ＣＰＵ２１７から送信される水平同期信号ＨＤと、ＴＧ２１６から送信されるクランプパルスＣＰと、オフセット加算器２１０から送信される撮像信号ＯＡとが示されている。この他に図３には、撮像電源２０５の電源電圧ＣＣＤＰと、撮像素子２０４から出力される撮像信号ＣＣＤＯＵＴと、高感度撮影時に本露光により得られた撮像信号が入力された場合に比較器２０８から出力される差分撮像信号ＲＳも示されている。尚、図３では、リセットレベルの部分を省略して、撮像信号ＣＣＤＯＵＴの波形を示している。
【００４６】
水平同期信号ＨＤに同期したタイミングで撮像素子２０４の駆動が開始された時点では、撮像電源２０５の電源電圧ＣＣＤＰは、負荷の増大により僅かに落ち込む。この落ち込み量は数１０ｍＶであり、低感度撮影が設定されているときには全く問題にならない。しかしながら、高感度撮影が設定されているときには、この落ち込み量がそのまま、ＣＤＳ回路２０９から出力される撮像信号ＣＤＳに影響する。通常は、図２に示す、ＣＤＳ回路２０９から出力される撮像信号ＣＤＳのように、ＯＢ領域から安定した信号が得られる。しかしながら、高感度撮影が設定されている場合、ＣＤＳ回路２０９から出力される撮像信号は、撮像電源２０５の負荷の増加による電圧の落ち込みが重畳された波形となる。
【００４７】
この撮像電源２０５の変動の影響を取り除くために、本実施形態では、本露光を行う前に、撮像電源２０５の電源電圧ＣＣＤＰの変動が重畳された撮像信号を取得しておく。そして、本露光時に、この、撮像電源２０５の電源電圧ＣＣＤＰの変動が重畳された撮像信号と、撮像素子２０４から出力された撮像信号との差分をとることで、低感度撮影が設定されたときと同等の撮像信号を得るようにする。尚、以下の説明では、この撮像電源２０５の電源電圧ＣＣＤＰの変動が重畳された撮像信号を、必要に応じて電源変動画像信号と称する。
【００４８】
次に、図４のフローチャートを参照しながら、高感度撮影が設定された場合に本露光を行って静止画像を撮影する際の撮像装置の動作の一例を説明する。
まず、ステップＳ１において、ＣＰＵ２１７は、本露光開始のトリガとなるレリーズＳＷがオンされたことを示す信号が入力されるまで待機する。レリーズＳＷがオンされたことを示す信号が入力されると、ステップＳ２に進み、ＣＰＵ２１７は本露光のための準備を開始する。具体的にＣＰＵ２１７は、ＴＧ２１６、ＣＤＳ回路２０９、Ａ／Ｄ変換器２１５等へ、本露光のために必要な設定を行い、静止画像を撮影するための撮影パラメータを決定して、同期信号を生成する。
【００４９】
次に、ステップＳ３において、ＣＰＵ２１７は、駆動部２０３を制御して、絞り兼用シャッタ２０１を閉じる。これにより、撮像素子２０４は遮光され、撮像素子２０４に蓄積されている余分な電荷の吐き出しが行われる。
【００５０】
このようにして電荷が吐き出された後、電源変動画像の撮影に移行する。撮像素子（センサ）２０４が駆動している期間中における撮像電源２０５の電源電圧の変動の様子を、電源変動画像として記録する。そこで、ステップＳ４において、ＣＰＵ２１７は、撮像素子２０４が駆動されていないフィードスルー期間又はそれと同等の期間に、撮像信号ＣＣＤＯＵＴの出力時の基準となるクランプ位置であって、ＯＢ領域にあるクランプ位置を変更する。ここで、フィールドスルー期間とは、１Ｈ期間中における「有効画素及びＯＢ領域の読み出しを行った後の読み出し期間」であって、水平駆動パルスが印加されている期間をいう。また、フィールドスルー期間と同等の期間とは、１Ｈ期間中における「有効画素及びＯＢ領域の読み出しを行った後の読み出し期間」であって、水平駆動パルスが印加されていない期間をいう。また、変更するクランプ位置は、撮像素子２０４上の、撮像信号が出力されていない任意の位置とすることができる。このように、本実施形態では、例えば、ステップＳ４の処理を行うことにより、クランプ位置設定手段が実現される。
【００５１】
次に、ステップＳ５において、ＣＰＵ２１７は、駆動部２０３を制御する等して、絞り兼用シャッタ２０１を閉じたまま、任意の時間、撮像素子２０４の露光動作を行った後、撮像素子２０４から撮像信号をすぐに読み出させる。このとき、ＣＰＵ２１７は、撮像信号を記録するＲＡＭ２２１に十分な容量があれば１Ｖ期間（垂直走査期間）分の撮像信号を読み出させる。一方、ＲＡＭ２２１の容量が少なければ１Ｈ期間分の（１本以上の）撮像信号を読み出させる。ここでは、ＲＡＭ２２１に十分な容量があるとして１Ｖ期間分の撮像信号をＲＡＭ２２１に記録する。このようにして読み出された撮像信号が、電源変動画像信号となる。尚、前記において、任意の時間として、例えば、設定可能な最短時間や、本露光の時間等を採用することができる。
【００５２】
撮像素子２０４から出力された電源変動画像信号は、バッファ回路２０６と、コンデンサ２０７とを経て比較器２０８へ送られる。この時点では、比較器２０８の−入力端子には、Ｄ／Ａ変換器２１８から、基準電圧Ｖｒｅｆよりも低い任意の一定値の電圧が印加されている。このため、比較器２０８は、コンデンサ２０７により直流成分がカットされた撮像信号を、比較動作を行わずに、ＣＤＳ回路２０９へ送信する。
【００５３】
ＣＤＳ回路２０９は、比較器２０８から出力された電源変動画像信号からリセットノイズを除去する。更に、ＣＤＳ回路２０９は、撮像素子２０４が駆動していない期間（例えばフィールドスルー期間）にステップＳ４で変更されたクランプ位置の信号を基準電位として、撮像素子２０４から出力された電源変動画像信号に対するクランプ動作を行う。
このように、本実施形態では、本実施形態では、例えば、電源変動画像信号を用いて、負荷変動反映画像信号が実現される。そして、例えば、ステップＳ５においてＣＰＵ２１７、ＲＡＭ２２１、及び撮像素子２０４が行う処理により、負荷変動反映画像信号取得手段が実現される。また、例えば、ステップＳ５においてＣＤＳ回路２０９が行う処理により、負荷変動反映画像処理手段が実現される。
【００５４】
以上のようなＣＤＳ回路２０９による動作がなされた後に、オフセット加算器２１０は、ＣＤＳ回路２０９から出力された電源変動画像信号に対して、オフセット電圧を加算してオフセット加算を行う。オフセット電圧が加算された電源変動画像信号は、ＰＧＡ（可変ゲインアンプ）部２１１に入力される。ここでは、ＰＧＡ部２１１における増幅率を４としている。ＰＧＡ部２１１を通過した電源変動画像信号は、Ａ／Ｄ変換器２１５へ送られ、デジタル信号に変換される。ＣＰＵ２１７は、このようにしてデジタル化された電源変動画像信号を、ＲＡＭ２２１の任意の領域に順次記録する。このように本実施形態では、例えば、ステップＳ５においてＣＰＵ２１７が行う処理により、記録手段が実現される。
【００５５】
１Ｖ期間分の電源変動画像信号がＲＡＭ２２１に記録された後、ステップＳ６において、ＣＰＵ２１７は、ＲＡＭ２２１に記録された電源変動画像信号を読み出す。そして、ＣＰＵ２１７は、電源変動画像信号におけるＯＢ領域の部分の変動を解析し、任意の演算を行って、撮像電源２０５の電源変動に基づくＯＢ領域の画素値の変動量を求める。このように、本実施形態では、例えば、ステップＳ６の処理を行うことにより、導出手段が実現される。
【００５６】
次に、ステップＳ７において、ＣＰＵ２１７は、求めた変動量が、予め設定された値（設定値）より大きいか否かを判定する。この判定の結果、求めた変動量が、予め設定された値（設定値）より大きくない場合には、撮像電源２０５の電源電圧の変動による撮像信号の影響は無いものと判断し、低感度撮影の設定が行われている場合と同様の撮影処理動作を行う。ステップＳ８において、ＣＰＵ２１７は、基準電圧Ｖｒｅｆよりも低い任意の一定値の電圧をＤ／Ａ変換器２１８から出力させる。
【００５７】
そして、ステップＳ９において、本露光が行われ、ステップＳ１０において、本露光により得られた撮像信号に対して、比較器２０８、ＣＤＳ回路２０９、オフセット加算器２１０、ＰＧＡ部２１１、及びＡ／Ｄ変換器２１５による前述した処理が行われる。これにより、デジタルの撮像信号が生成される。
次に、ステップＳ１１において、ＣＰＵ２１７は、デジタルの撮像信号に対して現像処理を行い、静止画像データを生成する。そして、ＣＰＵ２１７は、生成した静止画像データを、ＲＡＭ２２１に記録する。更にＣＰＵ２１７は、静止画像データをＲＡＭ２２１から読み出して、表示用データに変換した後、表示部２２３へ送信する。また、ＣＰＵ２１７は、ＲＡＭ２２１から読み出した静止画像データに、記録フォーマットに従うためのヘッダデータを追加する等して画像ファイルを生成する。そして、ＣＰＵ２１７は、生成した画像ファイルを記録部２２４に送信し、画像ファイルを、記録部２２４に設けられている記録媒体の任意の領域に記録する。
【００５８】
ステップＳ７において、撮像電源２０５の電源変動に基づくＯＢ領域の画素値の変動量が、予め設定された値（設定値）より大きい場合には、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２に進むと、ＣＰＵ２１７は、電源変動画像信号と、本露光により得られる撮像信号との差分を演算する準備を行う。具体的にＣＰＵ２１７は、本露光用の同期信号と同期して、Ｄ／Ａ変換器２１８に、ＲＡＭ２２１に記録された電源変動画像信号を順次送る。これにより、電源変動画像信号が、アナログの信号として比較器２０８の−入力端子に印加される。
【００５９】
ここで、ＲＡＭ２２１に、電源変動画像信号が１Ｈ期間分のみある場合、ＣＰＵ２１７は、この１Ｈ期間分の電源変動画像信号を、本露光の撮影中に撮像素子２０４から出力される撮像信号と同期するように、繰り返しＤ／Ａ変換器２１８へ送信する。一方、ＲＡＭ２２１に、電源変動画像信号が１Ｖ期間分ある場合、ＣＰＵ２１７は、本露光の撮影中に撮像素子２０４から出力される垂直ライン（Ｖ）毎の撮像信号と同期するように、電源変動画像信号を、Ｄ／Ａ変換器２１８へ送信する。更に、ＲＡＭ２２１に十分な領域がある場合、ＣＰＵ２１７は、複数フィールドの露光に対しても対応できるように、複数の垂直走査期間（Ｖ期間）の電源変動画像信号をＲＡＭ２２１に記録しておき、これをＤ／Ａ変換器２１８に順次送信することもできる。
また、ＣＰＵ２１７は、以上の動作と共に、電源変動画像を撮影したときに変更したクランプ位置をもとの位置に戻す。
以上のように、本実施形態では、例えば、ステップＳ１２においてＣＰＵ２１７が行う処理によりクランプ位置再設定手段が実現される。
【００６０】
次に、ステップＳ１３において、ＣＰＵ２１７は、本露光を開始する。まず、ＣＰＵ２１７は、絞り兼用シャッタ２０１を閉じて、撮像素子２０４に蓄積されている余分な電荷を吐き出させる。その後、予め設定された期間、絞り兼用シャッタ２０１を開き、撮像素子２０４に対して被写体映像の露光を行う。ＣＰＵ２１７は、予め設定された期間が経過した後、駆動部２０３を制御して、絞り兼用シャッタ２０１を開く。これにより、撮像素子２０４からの読み出し動作を開始する。
【００６１】
そして、ＣＰＵ２１７は、本露光された撮像信号の読み出しのための設定をＴＧ２１６に対して行う。その後、ＣＰＵ２１７は、ＴＧ２１６へ同期信号を送る。ＴＧ２１６は、同期信号にあわせて撮像素子２０４を駆動し、撮像素子２０４に蓄積された電荷を、電気信号（撮像信号）として出力させる。前述したように、ＣＰＵ２１７は、この撮像信号の出力と同期して、Ｄ／Ａ変換器２１８へ電源変動画像信号を送信する。
【００６２】
撮像素子２０４から出力された撮像信号は、バッファ回路２０６と、コンデンサ２０７とを通して比較器２０８へ送信される。比較器２０８は、本露光により得られた撮像信号と、Ｄ／Ａ変換器２１８から送信された電源変動画像信号との差分を示す差分撮像信号ＲＳが出力される。このとき、Ｄ／Ａ変換器２１８から送信される電源変動画像信号は、本露光により得られた撮像信号と電圧レベルが交差しないように、予めオフセットが加えられている。
以上のように、本実施形態では、例えば、ステップＳ１３においてＣＰＵ２１７及びＤ／Ａ変換器２１８が行う処理により変換手段が実現される。また、例えば、ステップＳ１３において比較器２０８が行う処理により撮像信号補正手段が実現される。また、例えば、差分撮像信号ＲＳを用いて、差分信号が実現される。
【００６３】
比較器２０８で差分処理が行われることにより得られた差分撮像信号ＲＳは、ＣＤＳ回路２０９へ送信される。この差分撮像信号ＲＳの波形は、図３に示した通りである。ステップＳ１５において、ＣＤＳ回路２０９は、差分撮像信号ＲＳから、撮像素子２０４で生じたリセットノイズを除去する。また、ＣＤＳ回路２０９は、ステップＳ１２で元に戻されたクランプ位置の信号を基準電位として、差分撮像信号ＲＳに対するクランプ動作を行う。差分撮像信号ＲＳのＯＢ領域の部分は、電源変動画像信号を用いて補正されている。このため、ＯＢ領域の部分を用いたクランプ動作を行っても、差分撮像信号のレベルの変動が抑えられる。以上のように、本実施形態では、例えば、ステップＳ１３においてＣＤＳ回路２０９が行う処理により撮像信号処理手段が実現される。
【００６４】
そして、このクランプ動作に伴うオフセット電圧と差分撮像信号ＲＳとの加算が、オフセット加算器２１０で行われたのち、ＰＧＡ部２１１による増幅が行われる。ここではＰＧＡ部２１１における増幅率を４としている。ＰＧＡ部２１１を通過した差分撮像信号ＲＳは、Ａ／Ｄ変換器２１５へ送られ、デジタル信号に変換される。
ＣＰＵ２１７は、このようにしてデジタル化された差分撮像信号を、ＲＡＭ２２１の任意の領域に記録する。
【００６５】
そして、ステップＳ１１に進み、ＣＰＵ２１７は、デジタル化された差分撮像信号に対して現像処理を行い、静止画像データを生成する。そして、ＣＰＵ２１７は、生成した静止画像データを、ＲＡＭ２２１の別の領域に記録する。更にＣＰＵ２１７は、静止画像データをＲＡＭ２２１から読み出して、表示用データに変換した後、表示部２２３へ送信する。また、ＣＰＵ２１７は、ＲＡＭ２２１から読み出した静止画像データに、記録フォーマットに従うためのヘッダデータを追加する等して画像ファイルを生成する。そして、ＣＰＵ２１７は、生成した画像ファイルを記録部２２４に送信し、画像ファイルを、記録部２２４に設けられている記録媒体の任意の領域に記録する。
【００６６】
尚、本露光により得られた差分撮像信号に基づく画像ファイルの記録処理が終わった状態で、依然としてレリーズＳＷが押されている場合、ＣＰＵ２１７は連続撮影動作を行う。この連続撮影動作自体は、前述した高感度撮影が撮影されているときの撮影シーケンスと同じでも良いが、撮影間隔を短縮するため、先に記録してある電源変動画像信号を再度用いて、撮像信号を補正してもよい。
【００６７】
レリーズＳＷが解除されると、ＣＰＵ２１７は、ライブの動画像を表示するモードへ再び移行する。ＣＰＵ２１７は、ＴＧ２１６、ＣＤＳ回路２０９、Ａ／Ｄ変換器２１５等へ必要な設定を行い、動画像用の同期信号を生成して、撮像素子２０４の駆動を開始する。そして、前述したようにしてライブの動画像の表示が開始する。
【００６８】
以上のように本実施形態では、本露光を行う前（撮像素子２０４から撮像信号が出力されていない期間）に、撮像素子２０４上の撮像信号が出力されていない任意の位置に、クランプ位置を変更する。そして、変更したクランプ位置の信号を基準電位として、撮像電源２０５の電源電圧の変動が重畳された電源変動画像信号を処理して記録しておき、この電源変動画像信号を用いて、本露光時に得られた撮像信号を補正するようにした。したがって、高感度撮影が設定されているときに、撮像信号に影響を及ぼすレベルの電源変動があり、ＯＢ領域の画素値が変動しても、撮像電源２０５の電源変動に基づく影響を低減した撮像画像を、特殊な電源の使用しなくても得ることができる。よって、低感度撮影が設定されたときと同様に、ノイズの影響が少ない撮像画像を得ることが可能である。このように、本実施形態では、撮像素子２０４の負荷変動が大きくなる読み出し方法を利用する撮影モードでも、撮像電源２０５の応答特性をキャンセルできる、より高品位な画像信号を得ることができ、Ｓ／Ｎ比が劣化しがちな場合でも撮影画像の画質を向上できる。
【００６９】
（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。尚、本実施形態の説明において、前述した第１の実施形態と同一の部分については、図１〜図４に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
図５は、撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。図５を参照しながら、高感度撮影が設定された場合の本実施形態における撮像装置の動作の一例について述べる。
【００７０】
まず、本露光開始のトリガとなるレリーズＳＷがオンされたことを示す信号が入力されると、ＣＰＵ５１７は、本露光のための準備を開始する。具体的にＣＰＵ５１７は、ＴＧ２１６、ＣＤＳ回路２０９、Ａ／Ｄ変換器２１５等へ、本露光のために必要な設定を行い、静止画像を撮影するための撮影パラメータを決定して、同期信号を生成する。そして、ＣＰＵ５１７は、駆動部２０３を制御して、絞り兼用シャッタ２０１を閉じる。これにより、撮像素子２０４は遮光され、撮像素子２０４に蓄積されている余分な電荷の吐き出しが行われる。
【００７１】
このようにして電荷が吐き出された後、電源変動画像の撮影に移行する。本実施形態では、ＣＤＳ＋Ａ／Ｄ変換器５０６の内部にあるＲＡＭ５２５に、電源変動画像信号を記録し、ＣＤＳ＋Ａ／Ｄ変換器５０６の内部で、ＲＡＭ５２５に記録された電源変動画像信号を用いて、本露光により得られた撮像信号を補正する構成としている。ＣＰＵ５１７は、撮像信号ＣＣＤＯＵＴの出力時の基準となるクランプ位置を、ＯＢ領域の位置から、撮像素子２０４が駆動されていないフィードスルー期間又はそれと同等の期間における位置に変更する。これと同時に、ＣＰＵ５１７は、ＣＤＳ＋Ａ／Ｄ変換器５０６に設けられたＲＡＭ５２５に、電源変動画像信号を記録するための設定を行う。
【００７２】
その後、ＣＰＵ５１７は、駆動部２０３を制御する等して、絞り兼用シャッタ２０１を閉じたまま、任意の時間（好ましくは設定可能な最短時間）、撮像素子２０４の露光動作を行った後、撮像素子２０４から撮像信号をすぐに読み出させる。ここでは、ＣＰＵ２１７は、１Ｈ期間分の撮像信号を、電源変動画像信号として読み出させるようにする。
撮像素子２０４から出力された電源変動画像信号は、バッファ回路２０６と、コンデンサ２０７とを経てＣＤＳ＋Ａ／Ｄ変換器５０６内のＣＤＳ回路５０９へ送られる。
【００７３】
ＣＤＳ回路５０９は、入力した電源変動画像信号からリセットノイズを除去し、且つ、撮像素子２０４が駆動していない期間（例えばフィールドスルー期間）に、撮像素子２０４から出力された電源変動画像信号に対するクランプ動作を行う。そして、このような動作がなされた後に、オフセット加算器５１０は、ＣＤＳ回路５０９から出力された電源変動画像信号に対して、オフセット電圧を加算してオフセット加算を行う。オフセット電圧が加算された電源変動画像信号は、ＰＧＡ（可変ゲインアンプ）部２１１に入力される。ここでは、ＰＧＡ部２１１における増幅率を４としている。ＰＧＡ部２１１を通過した電源変動画像信号は、Ａ／Ｄ変換器５１５へ送られ、デジタル信号に変換される。このようにしてデジタル化された電源変動画像信号は、ＣＤＳ＋Ａ／Ｄ変換器５０６内のＲＡＭ５２５に記録されるのと同時に、ＣＰＵ５１７にも送信される。ＣＰＵ５１７は、受信した電源変動画像信号を、ＣＰＵ側のＲＡＭ２２１における任意の領域に順次記録する。
【００７４】
１Ｈ期間分の電源変動画像信号が、ＲＡＭ５２５、２２１に記録された後、ＣＰＵ５１７は、ＲＡＭ２２１に記録された電源変動画像信号を読み出す。そして、ＣＰＵ５１７は、電源変動画像信号におけるＯＢ領域の部分の変動を解析し、任意の演算を行って、撮像電源２０５の電源変動に基づくＯＢ領域の画素値の変動量を求める。一方、求めた変動量が、予め設定された値（設定値）より大きくない場合、ＣＰＵ５１７は撮像電源２０５の電源電圧の変動による撮像信号の影響は無いものと判断する。そして、低感度撮影の設定が行われている場合と同様の撮影処理動作が行われる（図４のステップＳ８〜Ｓ１１を参照）。
【００７５】
一方、求めた変動量が、予め設定された値（設定値）より大きい場合、ＣＰＵ５１７は、ＴＧ２１６を介して、ＣＤＳ＋Ａ／Ｄ変換器５０６に対して、ＲＡＭ５２５に記録されている電源変動画像信号を読み出してＤ／Ａ変換するための設定を行う。これにより、次に露光された撮像信号を処理する際には、ＲＡＭ５２５に記録されている電源変動画像信号が、Ｄ／Ａ変換されて、オフセット加算器５１０に入力される。ＲＡＭ５２５には、１Ｈ期間分の電源変動画像信号のみが記録されている。このため、この１Ｈ期間分の電源変動画像信号が、本露光による撮影中、繰り返しＤ／Ａ変換器５１８へ送信されるようにする。また、ＣＰＵ５１７は、以上のような設定と共に、電源変動画像を撮影したときに変更したクランプ位置をもとの位置に戻す。
【００７６】
その後、ＣＰＵ５１７は、本露光を開始する。まず、ＣＰＵ５１７は、絞り兼用シャッタ２０１を閉じて、撮像素子２０４に蓄積されている余分な電荷を吐き出させる。その後、予め設定された期間、絞り兼用シャッタ２０１を開き、撮像素子２０４に対して被写体映像の露光を行う。ＣＰＵ５１７は、予め設定された期間が経過した後、駆動部２０３を制御して、絞り兼用シャッタ２０１を開く。これにより、撮像素子２０４からの読み出し動作を開始する。
【００７７】
そして、ＣＰＵ５１７は、本露光された撮像信号の読み出しのための設定をＴＧ２１６に対して行う。その後、ＣＰＵ２１７は、ＴＧ２１６へ同期信号を送る。ＴＧ２１６は、同期信号にあわせて撮像素子２０４を駆動し、撮像素子２０４に蓄積された電荷を、電気信号（撮像信号）として出力させる。
撮像素子２０４から出力された撮像信号は、バッファ回路２０６と、コンデンサ２０７とを通して、ＣＤＳ＋Ａ／Ｄ変換器５０６内のＣＤＳ回路５０９へ送信される。
【００７８】
ＣＤＳ回路５０９は、入力した撮像信号から、撮像素子２０４で生じたリセットノイズを除去する。また、撮像信号のＯＢ領域の部分は、後述するＤ／Ａ変換器５１８でデジタル化された電源変動画像信号により補正されている。このため、ＯＢ領域の部分を用いたクランプ動作を行っても、撮像信号のレベルの変動が抑えられる。
オフセット加算器５１０は、このクランプ動作に伴う補正と、Ｄ／Ａ変換器５１８でデジタル化された電源変動画像信号を用いた補正とを、入力した撮像信号に対して行う。これにより、本露光が行われることにより得られた撮像信号に対して、撮像電源２０５の電源電圧の変動と、ＯＢ領域の画素値の変動との補正が行われる。このようにして補正が行われた撮像信号は、ＰＧＡ部２１１で増幅される。ここではＰＧＡ部２１１における増幅率を４としている。ＰＧＡ部２１１を通過した撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器５１５へ送られ、デジタル信号に変換される。
【００７９】
Ａ／Ｄ変換器５１５によりデジタル化された撮像信号は、ＣＰＵ５１７によって、ＲＡＭ２２１の任意の領域に記録される。その後、ＣＰＵ５１７は、デジタル化された撮像信号に対して現像処理を行い、静止画像データを生成し、生成した静止画像データを、ＲＡＭ２２１の別の領域に記録する。更にＣＰＵ５１７は、静止画像データをＲＡＭ２２１から読み出して、表示用データに変換した後、表示部２２３へ送信する。また、ＣＰＵ５１７は、ＲＡＭ２２１から読み出した静止画像データに、記録フォーマットに従うためのヘッダデータを追加する等して画像ファイルを生成する。そして、ＣＰＵ５１７は、生成した画像ファイルを記録部２２４に送信し、画像ファイルを、記録部２２４に設けられている記録媒体の任意の領域に記録する。
【００８０】
尚、本露光により得られた差分撮像信号に基づく画像ファイルの記録処理が終わった状態で、依然としてレリーズＳＷが押されている場合、ＣＰＵ２１７は連続撮影動作を行う。この連続撮影動作自体は、前述した高感度撮影が撮影されているときの撮影シーケンスと同じでも良いが、撮影間隔を短縮するため、先にＣＤＳ＋Ａ／Ｄ変換器５０６の内部に記録してある電源変動画像信号を再度用いて、撮像信号を補正してもよい。
そして、レリーズＳＷが解除されると、ＣＰＵ５１７は、前述したように、ライブの動画像を表示するモードへ再び移行する。
【００８１】
以上のように本実施形態では、撮像電源２０５の電源電圧ＣＣＤＰの変動が重畳された電源変動画像信号を、ＣＤＳ＋Ａ／Ｄ変換器５０６の内部に記録しておき、本露光時に得られた撮像信号をＣＤＳ＋Ａ／Ｄ変換器５０６の内部で処理するようにした。したがって、前述した第１の実施形態で説明した効果に加えて、比較器等の誤差成分をもつ構成要素を少なくすることができ、撮像電源２０５の電源変動に基づく影響をより低減した撮像画像を得ることができる。よって、ノイズの影響がより少ない撮像画像を得ることが可能である。
【００８２】
（本発明の他の実施形態）
前述した本発明の実施形態における撮像装置を構成する撮像素子以外の各手段、並びに撮像処理方法の各ステップは、コンピュータのＲＡＭやＲＯＭなどに記憶されたコンピュータプログラムが動作することによって実現できる。このコンピュータプログラム及び前記コンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は本発明に含まれる。
【００８３】
また、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラム若しくは記憶媒体等としての実施形態も可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。
【００８４】
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（実施形態では図４に示すフローチャートに対応したプログラム）を、システムあるいは装置に直接、あるいは遠隔から供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータが前記供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。
【００８５】
したがって、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、前記コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。
【００８６】
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。
【００８７】
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー（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、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷなどがある。また、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−Ｒ）などもある。
【００８８】
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続する。そして、前記ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、若しくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。
【００８９】
また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるＷＷＷサーバも、本発明に含まれるものである。
【００９０】
また、本発明のプログラムを暗号化してＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせる。そして、ダウンロードした鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。
【００９１】
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される。その他、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが、実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００９２】
さらに、記録媒体から読み出されたプログラムが、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込まれる。その後、そのプログラムの指示に基づき、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、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。
【００９３】
なお、前述した各実施形態は、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。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の第１の実施形態を示し、撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を示し、ＣＰＵから送信される水平同期信号と、ＣＤＳ回路から送信される撮像信号と、オフセット加算器から送信される撮像信号と、ＴＧから送信されるクランプパルスの１Ｈ期間の波形の一例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態を示し、高感度撮影の設定時における各種信号の１Ｈ期間の波形の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態を示し、高感度撮影が設定された場合に本露光を行って静止画像を撮影する際の撮像装置の動作の一例を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態を示し、撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図６】従来の技術を示し、撮像装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９５】
２０１ 絞り兼用シャッタ
２０２ レンズ
２０３ 駆動部
２０４ 撮像素子
２０５ 撮像電源
２０６ バッファ回路
２０７ コンデンサ
２０８ 比較器
２０９ ＣＤＳ回路
２１０ オフセット加算器
２１１ ＰＧＡ部
２１２ Ｓ／Ｈ回路
２１３ 積分アンプ
２１４ 参照電源
２１５ Ａ／Ｄ変換器
２１６ ＴＧ
２１７ ＣＰＵ
２１８ Ｄ／Ａ変換器
５０６ ＣＤＳ＋Ａ／Ｄ変換器
５０９ ＣＤＳ回路
５１０ オフセット加算器
５１５ Ａ／Ｄ変換器
５１７ ＣＰＵ
５１８ Ｄ／Ａ変換器
５２５ ＲＡＭ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、
前記撮像素子における負荷変動を反映した負荷変動反映画像信号を、本露光の前に取得する負荷変動反映画像信号取得手段と、
前記撮像素子に本露光された被写体像に基づく撮像信号を、前記負荷変動反映画像信号を用いて補正する撮像信号補正手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像素子から撮像信号が出力されていない期間に、前記撮像素子におけるオプティカルブラック領域にあるクランプ位置を変更して、新たなクランプ位置を設定するクランプ位置設定手段と、
前記クランプ位置設定手段により設定されたクランプ位置の信号を基準として、前記負荷変動反映画像信号を処理する負荷変動反映画像処理手段と、
前記クランプ位置設定手段により設定されたクランプ位置を、前記オプティカルブラック領域に再設定するクランプ位置再設定手段と、
前記クランプ位置再設定手段により再設定されたクランプ位置の信号を基準として、前記撮像信号補正手段により補正された撮像信号を処理する撮像信号処理手段とを有し、
前記撮像信号補正手段は、前記撮像素子に本露光された被写体像に基づく撮像信号を、前記負荷変動反映画像処理手段により処理された負荷変動反映画像信号を用いて補正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】
前記撮像信号補正手段は、前記撮像素子に本露光された被写体像に基づく撮像信号と、前記負荷変動反映画像信号との差分を示す差分信号を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記負荷変動反映画像信号をデジタル信号として記録媒体に記録する記録手段と、
前記撮像素子に本露光された被写体像に基づく撮像信号が、前記撮像素子から出力されるタイミングに同期して、前記記録手段によりデジタル信号として記録された負荷変動反映画像信号を、アナログ信号に変換する変換手段とを有し、
前記撮像信号補正手段は、前記撮像素子に本露光された被写体像に基づく撮像信号を、前記変換手段によりアナログ信号に変換された負荷変動反映画像信号を用いて補正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】
前記負荷変動反映画像信号を用いて、オプティカルブラック領域における画素値の、前記撮像素子の負荷変動に基づく変動量を導出する導出手段を有し、
前記撮像信号補正手段は、前記導出手段により導出された変動量が、予め定められた値より大きい場合に、前記撮像素子に本露光された被写体像に基づく撮像信号を、前記負荷変動反映画像信号を用いて補正することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記負荷変動反映画像処理手段は、水平走査期間における１本以上の前記負荷変動反映画像信号を処理することを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
撮像素子における負荷変動を反映した負荷変動反映画像信号を、本露光の前に取得する負荷変動反映画像信号取得ステップと、
前記撮像素子に本露光された被写体像に基づく撮像信号を、前記負荷変動反映画像信号を用いて補正する撮像信号補正ステップとを有することを特徴とする撮像処理方法。
【請求項８】
撮像素子における負荷変動を反映した負荷変動反映画像信号を、本露光の前に取得する負荷変動反映画像信号取得ステップと、
前記撮像素子に本露光された被写体像に基づく撮像信号を、前記負荷変動反映画像信号を用いて補正する撮像信号補正ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１】
撮像素子と、
前記撮像素子における負荷変動を反映した負荷変動反映画像信号を、本露光の前に取得する負荷変動反映画像信号取得手段と、
前記撮像素子に本露光された被写体像に基づく撮像信号を、前記負荷変動反映画像信号を用いて補正する撮像信号補正手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像素子から撮像信号が出力されていない期間に、前記撮像素子におけるオプティカルブラック領域にあるクランプ位置を変更して、新たなクランプ位置を設定するクランプ位置設定手段と、
前記クランプ位置設定手段により設定されたクランプ位置の信号を基準として、前記負荷変動反映画像信号を処理する負荷変動反映画像処理手段と、
前記クランプ位置設定手段により設定されたクランプ位置を、前記オプティカルブラック領域に再設定するクランプ位置再設定手段と、
前記クランプ位置再設定手段により再設定されたクランプ位置の信号を基準として、前記撮像信号補正手段により補正された撮像信号を処理する撮像信号処理手段とを有し、
前記撮像信号補正手段は、前記撮像素子に本露光された被写体像に基づく撮像信号を、前記負荷変動反映画像処理手段により処理された負荷変動反映画像信号を用いて補正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】
前記撮像信号補正手段は、前記撮像素子に本露光された被写体像に基づく撮像信号と、前記負荷変動反映画像信号との差分を示す差分信号を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記負荷変動反映画像信号をデジタル信号として記録媒体に記録する記録手段と、
前記撮像素子に本露光された被写体像に基づく撮像信号が、前記撮像素子から出力されるタイミングに同期して、前記記録手段によりデジタル信号として記録された負荷変動反映画像信号を、アナログ信号に変換する変換手段とを有し、
前記撮像信号補正手段は、前記撮像素子に本露光された被写体像に基づく撮像信号を、前記変換手段によりアナログ信号に変換された負荷変動反映画像信号を用いて補正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】
前記負荷変動反映画像信号を用いて、オプティカルブラック領域における画素値の、前記撮像素子の負荷変動に基づく変動量を導出する導出手段を有し、
前記撮像信号補正手段は、前記導出手段により導出された変動量が、予め定められた値より大きい場合に、前記撮像素子に本露光された被写体像に基づく撮像信号を、前記負荷変動反映画像信号を用いて補正することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記負荷変動反映画像処理手段は、水平走査期間における１本以上の前記負荷変動反映画像信号を処理することを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
撮像素子における負荷変動を反映した負荷変動反映画像信号を、本露光の前に取得する負荷変動反映画像信号取得ステップと、
前記撮像素子に本露光された被写体像に基づく撮像信号を、前記負荷変動反映画像信号を用いて補正する撮像信号補正ステップとを有することを特徴とする撮像処理方法。
【請求項８】
撮像素子における負荷変動を反映した負荷変動反映画像信号を、本露光の前に取得する負荷変動反映画像信号取得ステップと、
前記撮像素子に本露光された被写体像に基づく撮像信号を、前記負荷変動反映画像信号を用いて補正する撮像信号補正ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−２１１４６３（Ｐ２００８−２１１４６３Ａ）
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４５５２２（Ｐ２００７−４５５２２）
【出願日】平成１９年２月２６日（２００７．２．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２６日（２００７．２．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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