CN104754209B - 合成多个图像的图像处理设备及其控制方法和摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供合成多个图像的图像处理设备及其控制方法和摄像装置。当进行将通过拍摄而获得的多个图像相加的相加处理时，该图像处理设备能够容易地减小例如由于电源电压的变化而引起的条纹图案噪声。该图像处理设备对从摄像设备连续获得的多个图像进行合成。在当从所述摄像设备中连续读出所述多个图像时，从噪声源向所述多个图像中的各个添加了噪声的情况下，控制对所述摄像设备进行驱动的定时，使得在读出图像期间从所述噪声源添加的噪声的相位、与从所述噪声源向紧接在当前读出的所述图像之前读出的图像添加的噪声的相位，具有预定关系。

Description

合成多个图像的图像处理设备及其控制方法和摄像装置

技术领域

本发明涉及合成多个图像的图像处理设备及其控制方法和摄像装置。

背景技术

通常，在诸如电子照相机的摄像装置中，使用诸如CCD或CMOS图像传感器的固态摄像设备(下文中简称为摄像设备)。在这种摄像装置中，在摄像设备将光学图像转换为电信号(模拟信号)的处理期间，产生使图像的质量劣化的各种噪声。典型的噪声的示例包括：在像素和用于从像素中读出信号的电路中产生的复位噪声、以及每当进行摄像操作时改变的随机噪声(例如在像素区域中产生的暗电流)。

此外，在摄像装置的主体内或附近，设置了可能成为周期性地改变摄像设备的电源电压的噪声源的部件。如果这些噪声源在摄像设备进行的信号读出操作期间工作，则向摄像设备提供的电源电压由于噪声源引起的电源变化和从噪声源产生的电磁波而变化。

通常，已知这些噪声源各自以其各个部件或零件特有的频率驱动，因此摄像设备的电源电压周期性地变化，并且电源电压的变化作为周期性水平条纹图案噪声出现在图像上。

附带地，开发了一种摄像装置，其进行使得能够在短时间段内要进行多个摄像操作和信号处理操作的高速读出操作。在这种摄像装置中，通过进行将通过以高速进行多个摄像操作而获得的多个图像相加的相加处理，来生成一个图像，由此对包含在各个图像中的诸如暗噪声的随机噪声进行平均。因此，与通过一个摄像操作获得的图像相比，最终获得的合成图像的随机噪声减小，由此图像质量得到改善。

另一方面，根据在进行相加处理之前在各个图像上产生由周期性地改变电源电压的噪声源引起的水平条纹图案噪声的位置，在合成图像中水平条纹图案噪声有时增大。

为了解决由周期性地改变电源电压的噪声源引起的水平条纹图案噪声的问题，提出了一种摄像装置，其通过检测噪声源的频率，并且根据检测到的频率改变用于驱动摄像设备的驱动信号的驱动频率，来减小水平条纹图案噪声(参照日本特开2010-141799号公报)。

然而，在日本特开2010-141799号公报中公开的摄像装置中，由于摄像设备的驱动频率根据噪声源的频率而改变，因此如果存在多个噪声源，则需要逐个噪声源地改变摄像设备的驱动频率。这使得当存在多个噪声源时，难以改变摄像设备的驱动频率，并且在这种情况下，无法减小水平条纹图案噪声。

发明内容

本发明提供一种图像处理设备和摄像装置，图像处理设备在进行将通过拍摄而获得的多个图像相加的相加处理的情况下，能够容易地减小例如由于电源电压的变化而引起的条纹图案噪声。

在本发明的第一方面，提供一种图像处理设备，其对从摄像设备连续获得的多个图像进行合成，以获得合成图像，所述摄像设备输出基于光学图像的图像，所述图像处理设备包括：驱动单元，被构造为对所述摄像设备进行驱动控制，以从所述摄像设备中连续读出所述多个图像；图像处理单元，被构造为进行将所述多个图像合成的处理，以获得所述合成图像；以及控制单元，被构造为在当从所述摄像设备中连续读出所述多个图像时，从噪声源向所述多个图像中的各个添加了噪声的情况下，控制所述驱动单元对所述摄像设备进行驱动的定时，使得在读出图像期间从所述噪声源添加的噪声的相位、与从所述噪声源向紧接在当前读出的所述图像之前读出的图像添加的噪声的相位，具有预定关系。

在本发明的第二方面，提供一种摄像装置，其包括：摄像设备，在所述摄像设备中，形成有通过摄像光学系统入射的光学图像，并且所述摄像设备输出基于所述光学图像的图像信号；以及图像处理设备，其对从所述摄像设备连续输出的多个图像进行合成，以获得合成图像，其中，所述图像处理设备包括：驱动单元，被构造为对所述摄像设备进行驱动控制，以从所述摄像设备中连续读出所述多个图像；图像处理单元，被构造为进行将所述多个图像合成的处理，以获得所述合成图像；以及控制单元，被构造为在当从所述摄像设备中连续读出所述多个图像时，从噪声源向所述多个图像中的各个添加了噪声的情况下，控制所述驱动单元对所述摄像设备进行驱动的定时，使得在读出图像期间从所述噪声源添加的噪声的相位、与从所述噪声源向紧接在当前读出的所述图像之前读出的图像添加的噪声的相位，具有预定关系。

在本发明的第三方面，提供一种图像处理设备的控制方法，所述图像处理设备对从摄像设备连续获得的多个图像进行合成，以获得合成图像，所述摄像设备输出基于光学图像的图像，所述控制方法包括：对所述摄像设备进行驱动控制，以从所述摄像设备中连续读出所述多个图像；进行将所述多个图像合成的处理，以获得所述合成图像；以及在当从所述摄像设备中连续读出所述多个图像时，从噪声源向所述多个图像中的各个添加了噪声的情况下，控制对所述摄像设备进行驱动的定时，使得在读出图像期间从所述噪声源添加的噪声的相位、与从所述噪声源向紧接在当前读出的所述图像之前读出的图像添加的噪声的相位，具有预定关系。

根据本发明，在进行将通过拍摄而获得的多个图像合成的诸如相加处理的合成处理的情况下，能够容易地减小条纹图案噪声。

通过以下(参照附图)对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。

附图说明

图1是作为配备有根据本发明的第一实施例的图像处理设备的摄像装置的数字照相机的框图。

图2是示出图1所示的摄像设备的等效电路的图。

图3是示出用于说明由图2所示的摄像设备进行的信号读出操作的驱动模式的时序图。

图4A和图4B是用于说明水平条纹噪声对图1所示的数字照相机中的将两个图像相加的相加处理的影响的图，其中，图4A示出了在第一图像和第二图像各自具有相同相位的水平条纹噪声的情况下的噪声的影响，并且图4B示出了在第一图像和第二图像具有相反相位的水平条纹噪声的情况下的噪声的影响。

图5是在数字照相机中使用的定时控制器的框图。

图6A和图6B是用于说明图5所示的定时控制器进行的读出控制的时序图，其中，图6A是示出在对奇数图像进行拍摄时进行的读出控制的时序图，并且图6B是示出在对偶数图像进行拍摄时进行的读出控制的时序图。

图7是在作为配备有根据本发明的第二实施例的图像处理设备的摄像装置的数字照相机中使用的定时控制器的框图。

图8A至图8D是用于说明当配备有根据第二实施例的图像处理设备的数字照相机进行拍摄时检测到的噪声信号的相位的图，其中，图8A示出了当拍摄第一图像时检测到的噪声信号的相位，图8B示出了当拍摄第二图像时检测到的噪声信号的相位，图8C示出了当拍摄第三图像时检测到的噪声信号的相位，并且图8D示出了当拍摄第四图像时检测到的噪声信号的相位。

具体实施方式

现在，下面参照示出本发明的实施例的附图详细描述本发明。

图1是配备有根据本发明的第一实施例的图像处理设备的摄像装置的示例的框图。

所示出的摄像装置例如是数字照相机(下文中简称为照相机)，其包括诸如CMOS图像传感器的固态摄像设备(下文中简称为摄像设备)304。快门303、光圈302和拍摄镜头单元(下文中简称为镜头)301按照所提到的顺序布置在摄像设备304的前侧(入射光侧)。镜头301、光圈302和快门303构成摄像光学系统。

通过镜头301入射的光学图像具有由光圈302和快门303进行了调整的其光量，并且形成在摄像设备304上。摄像设备304对光学图像进行光电转换，将其转换为电信号(模拟图像信号)。向模拟前端电路(AFE)305提供从摄像设备304输出的模拟图像信号(也称为摄像信号)。AFE305对摄像信号进行预定摄像信号处理，并且将摄像信号从模拟转换为数字，由此输出数字图像数据。然后，向信号处理器306发送图像数据。

信号处理器306对接收到的图像数据进行各种校正处理，并且根据需要进行数据压缩处理，由此生成处理后的图像数据。然后，将处理后的图像数据临时存储在存储器部307中。此外，信号处理器306进行用于对作为拍摄的结果从摄像设备304连续获得的多个图像(图像数据)进行相加处理(合成处理)的图像合成处理，由此生成合成图像数据。

从定时生成部313向摄像设备304、AFE 305和信号处理器306提供定时脉冲。定时生成部313在总体控制和计算部312的控制下，根据下面描述的时钟信号CLK_CMOS生成定时脉冲。

总体控制和计算部312进行各种计算处理，并且对照相机的总体操作进行控制。诸如外部计算机311的外部装置连接到外部接口(I/F)部310，外部接口部310与外部装置进行通信。外部接口部310还能够例如通过经由无线单元320发送图像数据，与外部装置进行无线通信。

存储介质309以可拆卸的方式连接到存储介质控制接口(I/F)部308。当存储介质309连接到存储介质控制接口(I/F)部308时，存储介质控制接口(I/F)部308将图像数据记录在存储介质309中，并且读出记录在存储介质309中的图像数据。注意，存储介质309例如由半导体存储器来实现。

电子闪光灯(strobe)部314在总体控制和计算部312的控制下，进行AF(自动聚焦)辅助光的投射和闪光灯控制。电源电路315例如包括用于将电池电压转换为希望的电压的DC-DC转换器电路315A，并且在需要的时间段上向包括存储介质309的照相机的部件提供照相机的操作需要的电压。基于下文中参照的时钟信号CLK_DCDC来驱动DC-DC转换器电路315A。

镜头驱动电路318在总体控制和计算部312的控制下对镜头301进行驱动控制，并且光圈驱动电路317对光圈302进行驱动控制。类似地，快门驱动电路316在总体控制和计算部312的控制下，对快门303进行驱动控制。

如上所述，图1所示的照相机设置有电子闪光灯314、用于进行电压转换的DC-DC转换器电路315A以及用于驱动镜头301、光圈302和快门303的致动器驱动电路(镜头驱动电路318、光圈驱动电路317和快门驱动电路316)。此外，照相机设置有用于与外部装置进行通信的通信单元(外部接口部310和无线单元320)。也就是说，在所示出的照相机的主体内或附近，设置有可能是周期性地改变摄像设备304的电源电压的噪声源的部件。

如果这些噪声源在摄像设备304进行的信号读出操作期间工作，则向摄像设备304提供的电源电压例如由于由噪声源引起的电源变化和从噪声源产生的电磁波而变化。这些噪声源各自以其各个部件或零件特有的频率驱动，因此摄像设备304的电源电压周期性地变化，从而电源电压的变化作为周期性的水平条纹图案噪声出现在图像上。

注意，不仅图1所示的噪声源、而且可能使照相机的电源或摄像设备304附近的磁场变化的设备或部件操作可以是噪声源。

图2是示出图1所示的摄像设备304的等效电路的图。

参照图2，使用半导体集成电路制造技术，在诸如单晶硅的半导体基板上形成构成摄像设备204的电路元件。在该示例中，假设像素阵列的行和列的数量是n行×m列(n和m中的各个表示等于2或更大的整数)。虽然所示的示例示出了具有三行×三列的像素阵列(n＝m＝3)，但是像素阵列的行的数量和列的数量不限于所示出的示例。

摄像设备304包括以二维矩阵布置的多个单位像素400，并且像素部由这些单位像素400形成。各个单位像素400具有光电二极管PD，光电二极管PD接收光，并且生成作为电信号的光学信号。在所示出的示例中，光电二极管PD使其阳极接地。

光电二极管PD使其阴极经由用于传输累积在光电二极管PD中的光学信号电荷的传输MOS M1和浮置扩散FD，连接到放大器MOS(金属氧化物半导体)M3的栅极。用于将放大器MOS M3复位的复位MOS M2使其源极经由浮置扩散FD连接到放大器MOS M3的栅极，并且使其漏极连接到复位电源。此外，放大器MOS M3的漏极也连接到复位电源。此外，从上面和图2很清楚，传输MOS M1的漏极和放大器MOS M3的栅极连接到浮置扩散FD。此外，放大器MOS M3使其源极连接到选择MOS M4的漏极。

第n行的单位像素400的传输MOS M1的栅极连接到在图2中沿水平方向延伸的行传输线PTX_n。此外，第n行的单位像素400的复位MOSM2的栅极连接到在图2中沿水平方向延伸的行复位线PRES_n。此外，第n行的单位像素400的选择MOS M4的栅极连接到在图2中沿水平方向延伸的行选择线PSEL_n。

上述行传输线PTX_n、行复位线PRES_n和行选择线PSEL_n连接到垂直扫描电路(VSR)411。垂直扫描电路411在下面描述的定时，向行传输线PTX_n提供用于对像素信号的传输进行控制的信号电压。此外，垂直扫描电路411在下面描述的定时，向行复位线PRES_n提供用于对单位像素400的复位进行控制的信号电压。此外，垂直扫描电路411在下面描述的定时，向行选择线PSEL_n提供用于选择进行信号传输的像素行的信号电压。

如图2所示，第m列的单位像素400的放大器MOS M3的源极经由选择MOS M4连接到沿纵向方向延伸的垂直信号线V_m。垂直信号线V_m连接到作为负载单元的恒定电流源I，并且连接到箝位电容C0。此外，箝位电容C0连接到运算放大器401的反向输入端。

运算放大器401具有连接到箝位电压VC0R的非反向输入端，以及经由基准信号传输开关M11连接到用于临时保持基准信号(用作摄像信号的基准)的电容CTN_m的一个端子的输出端。此外，运算放大器401的输出端经由光学信号传输开关M12连接到用于临时保持光学信号(摄像信号)的电容CTS_m的一个端子。

基准信号保持电容CTN_m和光学信号保持电容CTS_m的另一个端子接地。基准信号传输开关M11和基准信号保持电容CTN_m之间的连结点，以及光学信号传输开关M12和光学信号保持电容CTS_m之间的连结点，分别经由水平传输开关M21和水平传输开关M22，连接到用于确定光学信号和基准信号之间的差的差分放大器电路431。

注意，其他垂直信号线V_m-1和V_m+1各自类似地设置有相关联的读出电路。

各个列的基准信号传输开关M11的栅极共同连接到第一传输信号输入端PTN。此外，各个列的光学信号传输开关M12的栅极共同连接到第二传输信号输入端PTS。在下面参照的各个定时，向第一传输信号输入端PTN和第二传输信号输入端PTS提供信号电压。

第m列的水平传输开关M21和水平传输开关M22的栅极经由列选择线PH_m连接到水平扫描电路(HSR)421。注意，列选择线PH_m-1和PH_m+1类似地连接到水平扫描电路421。

图3是示出用于说明由图2所示的摄像设备304进行的信号读出操作的驱动模式的时序图。

当从摄像设备304中读出信号时，读取从摄像设备304的第一行开始，然后从第二、第三和第四行依次进行，使得当从一行读出信号的操作结束时，开始从下一行中读出信号的操作。

这里，参照图2和3，通过关注摄像设备304的第n行来描述读出信号的操作。

现在，在时刻T0_n，行选择脉冲PSEL变为低电平(L电平)，以使之前刚刚读出了信号的行、即第(n-1)行的像素选择MOS M4关断，由此释放对第(n-1)行的单位像素400的选择。同时，箝位脉冲PC0R变为高电平(H电平)，以开始对箝位电容C0进行复位。此外，传输信号输入脉冲PTS和PTN各自变为H电平，以开始对基准信号保持电容CTN和光学信号保持电容CTS进行复位。

在时刻T1_n，向垂直扫描电路411输入行馈送脉冲PV，即行馈送脉冲PV变为H电平，以使为了读出信号而选择的行前进。在该示例中，使所选择的行从第(n-1)行前进到第n行。

在时刻T2_n，行复位脉冲PRES变为L电平，以释放浮置扩散FD的复位，由此确定浮置扩散FD的基准电势。

在时刻T3_n，行馈送脉冲PV变为L电平。此外，行选择脉冲PSEL变为H电平，以使像素选择MOS M4导通，由此选择第n行的单位像素400。

在时刻T4_n，传输信号输入脉冲PTS和PTN各自变为L电平，以终止光学信号保持电容CTS和基准信号保持电容CTN的复位，由此确定光学信号保持电容CTS和基准信号保持电容CTN的基准电势。

在时刻T5_n，箝位脉冲PC0R变为L电平，以使基准电势VC0R保持在电容C0的电势。

在时刻T6_n，传输信号输入脉冲PTN变为H电平，以向基准信号保持电容CTN输出浮置扩散FD的电势(电压)。

在时刻T7_n，传输信号输入脉冲PTN变为L电平(保持定时)，以在噪声信号保持电容CTN中作为基准信号保持这时检测到的浮置扩散FD的电势(电压)。

在时刻T8_n，传输信号输入脉冲PTS变为H电平，以向光学信号保持电容CTS输出浮置扩散FD的电势(电压)。

在时刻T9_n，行传输线PTX在传输信号输入脉冲PTS处于H电平的时间段期间变为H电平，以使传输MOS M1导通，由此向浮置扩散FD传输累积在光电二极管PD中的电荷。

在时刻T10_n，行传输线PTX变为L电平，以使传输MOS M1关断，由此终止电荷到浮置扩散FD的传输。

在时刻T11_n，传输信号输入脉冲PTS变为L电平，以在光学信号保持电容CTS中作为光学信号(摄像信号)保持这时检测到的浮置扩散FD的电势。

在时刻T12_n，行复位脉冲PRES变为H电平，以开始对浮置扩散FD进行复位。

在时刻T13_n，向水平扫描电路421输入列馈送脉冲PH，以便以从读出区域的第一列开始在最后一列中终止的方式，依次向列选择线PH_m-1至PH_m+1输入列传输脉冲，并且在时刻T14_n，直到最后一列的列馈送脉冲PH的输入完成。因此，逐列依次向差分放大器电路431发送保持在光学信号保持电容CTS和基准信号保持电容CTN中的信号。然后，将通过由差分放大器电路431将光学信号和基准信号之间的差进行放大而获取的信号，作为图像信号从摄像设备304的输出端输出。

上面是从第n像素行读出信号的操作，并且将进行该操作的时间段定义为一个水平时间段(H)。在从第n行读出像素信号之后，读出操作转变到第(n+1)行。注意，在从第n行之外的各个像素行读出信号的读出操作中，也重复执行与对第n行进行的读出操作相同的读出操作，当从各个行读出信号的操作结束时，读出操作转变为从下一行读出信号的操作。

重复进行上面描述的操作，直到从摄像设备304的所有像素行中读出信号为止，由此从摄像设备304中读出一帧的图像信号。

在所示出的照相机中，当对多个图像(即图像数据项)进行相加处理时，在开始从摄像设备304中读出信号时，将针对每一个摄像操作周期性地变化的噪声源的相位控制为预定相位。虽然下面作为照相机内的周期性地变化的噪声源的示例，对电源电路315的DC-DC转换器电路315A的开关操作给出描述，但是噪声源不限于DC-DC转换器电路315A。

假设驱动DC-DC转换器电路315A的驱动时钟CLK_DCDC的驱动频率是f(MHz)，在这种情况下，当从摄像设备304中读出信号时，由于对DC-DC转换器电路315A的驱动的影响，具有频率f(MHz)的噪声混在从摄像设备304读出的信号中。更具体来说，由下面的方程式(1)表达的具有频率f和初始相位θ的正弦波噪声y(t)，混在从摄像设备304读出的信号中：

y(t)＝sin(2πft+θ) ...(1)

其中，t表示在初始相位θ的时刻之后经过的时间段。

在图3中，用H表示一个水平时间段，并且用ΔT表示传输信号输入脉冲PTN变为L电平，以在保持电容CTN中保持基准信号的定时(时刻)T7_n，和传输信号输入脉冲PTS变为L电平，以在保持电容CTS中保持光学信号(摄像信号)的定时(时刻)T11_n之间的时间差。

假设在读出操作期间混入的具有频率f的噪声对第n行的差的检测的影响是L(n)，则L(n)由下面的方程式(2)表达：

L(n)＝sin(2πf(Hn+ΔT)+θ)–sin(2πfHn+θ)...(2)

使用三角函数的公式，可以将方程式(2)变换为下面的方程式(3)：

L(n)＝2×cos(πf(2Hn+ΔT)+θ)×sin(πfΔT)...(3)

从方程式(3)可知，在读出操作期间混入了具有噪声频率f和初始相位θ的噪声y(t)的情况下，对于各个行，输出信号变化，从而产生水平条纹噪声。此外，发现拍摄的图像的画面上的水平条纹噪声的相位，根据驱动噪声源的驱动时钟信号的初始相位θ来确定。

图4A和图4B是用于说明水平条纹噪声对图1所示的数字照相机中的将两个图像相加的相加处理的影响的图，其中，图4A示出了在第一图像和第二图像各自具有相同相位的水平条纹噪声的情况下的噪声的影响，并且图4B示出了在第一图像和第二图像具有相反相位的水平条纹噪声的情况下的噪声的影响。

这里，在进行相加处理时，在拍摄第一图像(图像1)时驱动噪声源的驱动时钟信号的初始相位用θ1表示，并且在拍摄第二图像(图像2)时驱动噪声源的驱动时钟信号的初始相位用θ2表示。此外，由方程式(3)确定的在拍摄第一图像时产生的水平条纹噪声分量和在拍摄第二图像时产生的水平条纹噪声分量分别由L1(n)和L2(n)表示。此外，进行相加处理之后的水平条纹噪声分量由M(n)表示。噪声分量M(n)由M(n)＝L2(n)+L1(n)确定。

在所示的图4A中的示例中，驱动噪声源的驱动时钟信号的初始相位θ1和θ2之间的相位差等于0。也就是说，θ2＝θ1成立。在这种情况下，从方程式(3)获得L1(n)＝L2(n)，因此获得M(n)＝2×L2(n)。因此，可知当在第一图像和第二图像的水平条纹噪声的相位彼此一致的情况下进行相加处理时，在通过进行相加处理而获得的图像中，水平条纹噪声加倍。

在所示的图4B中的示例中，驱动噪声源的驱动时钟信号的初始相位θ1和θ2之间的相位差等于π。也就是说，θ2＝θ1+π成立。在这种情况下，从方程式(3)获得L1(n)＝-L2(n)，因此获得M(n)＝0。因此，可知当在第一图像和第二图像的水平条纹噪声的相位具有反向的关系的情况下进行相加处理时，在通过进行相加处理而获得的图像中，水平条纹噪声变得难以察觉。

鉴于此，控制驱动摄像设备304的定时，使得每当拍摄一个图像时，使进行相加处理时的水平条纹噪声的相位相反。

图5是在照相机中使用的定时控制器的框图。注意，用附图标记501表示的定时控制器并入在图1所示的总体控制和计算部312中。

参照图5，定时控制器501包括PLL 502、第一和第二分频器503和504以及反向/非反向选择部505。PLL 502生成具有作为基准时钟CLK_IN的频率的整数倍的频率的时钟(称为PLL时钟)CLK。第一分频器503通过分割PLL时钟CLK，生成具有预定第一频率的时钟信号(称为第一时钟信号或第一驱动信号)CLK_DCDC。然后，第一分频器503经由反向/非反向选择部505，向电源电路315提供所生成的第一时钟信号CLK_DCDC。

第二分频器504通过分割PLL时钟CLK，生成具有预定第二频率的时钟信号(称为第二时钟信号或第二驱动信号)CLK_CMOS，并且向定时生成部313提供所生成的第二时钟信号CLK_CMOS。

定时控制器501能够根据外部信号，最后确定第一时钟信号CLK_DCDC的相位。更具体来说，第一分频器503根据从外部提供的垂直同步信号VD，将由并入在其中的计数器电路计数的计数值复位(即初始化)。通过该复位操作，第一分频器503最终确定用于驱动作为噪声源的电源电路315的DC-DC转换器电路315A的第一时钟信号CLK_DCDC的初始相位，并且使第一时钟信号CLK_DCDC与垂直同步信号VD同步。

定时生成部313接收垂直同步信号VD和第二时钟信号CLK_CMOS，并且生成用于驱动摄像设备304的定时脉冲(控制信号)。也就是说，定时生成部313输出用于控制参照图3描述的由摄像设备304进行的信号读出操作的控制信号(即驱动信号)。

从总体控制和计算部312输出的垂直同步信号VD用于控制从摄像设备304读出信号的开始定时。

反向/非反向选择部505根据在进行相加处理时，要拍摄的图像是奇数图像、还是偶数图像，以非反向或反向的状态输出从第一分频器503输出的第一时钟信号。也就是说，反向/非反向选择部505根据要拍摄奇数图像、还是偶数图像，选择反向信号或者非反向信号。

更具体来说，总体控制和计算部312输出指示奇数图像或偶数图像的选择信号ODDorEVEN。然后，反向/非反向选择部505根据选择信号ODDorEVEN，输出反向或非反向的第一时钟信号。

在该示例中，当要拍摄奇数图像时，总体控制和计算部312将选择信号ODDorEVEN设置为H电平。另一方面，如果要拍摄偶数图像，则总体控制和计算部312将选择信号ODDorEVEN设置为L电平。如果选择信号ODDorEVEN处于H电平，则反向/非反向选择部505直接输出向其输入的第一时钟信号CLK_DCDC。如果选择信号ODDorEVEN处于L电平，则反向/非反向选择部505例如经由反向器(未示出)，输出向其输入的第一时钟信号CLK_DCDC(即在使第一时钟信号CLK_DCDC反向之后，输出第一时钟信号CLK_DCDC)。下文中，将反向的第一时钟信号CLK_DCDC称为第一反向时钟信号CLK_DCDC。

因此，当对多个图像进行相加处理时，最终确定在开始读出信号时驱动噪声源的驱动时钟信号的相位，此外，当要拍摄各个偶数图像时，将第一时钟信号CLK_DCDC反向。

图6A和图6B是用于说明图5所示的定时控制器501进行的读出控制的时序图，其中，图6A是示出在对奇数图像进行拍摄时进行的读出控制的时序图，并且图6B是示出在对偶数图像进行拍摄时进行的读出控制的时序图。注意，图6A和6B所示的示例示出了当进行将多个图像相加的相加处理时，对摄像设备304的驱动定时控制。

参照图6A，在时刻T_start，开始拍摄第一(即奇数)图像，由此从总体控制和计算部312向定时生成部313和第一分频器503输入垂直同步信号VD。响应于此，在时刻T0_o，定时生成部313输出用于读出摄像设备304的第一行的驱动信号。这时，第一分频器503响应于垂直同步信号VD，将第一时钟信号CLK_DCDC的相位复位为初始相位。

此外，由于要拍摄第一图像，因此总体控制和计算部312将选择信号ODDorEVEN设置为H电平。这使得反向/非反向选择部505在不将第一时钟信号CLK_DCDC反向的情况下，直接输出第一时钟信号CLK_DCDC。

因此，读出第一行的控制的开始定时(时刻)T0_o的第一时钟信号CLK_DCDC的相位总是固定为预定相位。在所示出的示例中，总体控制和计算部312对复位第一时钟信号CLK_DCDC的定时进行控制，使得在时刻TO_o，第一时钟信号CLK_DCDC的相位变为0[rad(弧度)]。

接下来，参照图6B，在时刻T_start′，当开始拍摄第二(即偶数)图像时，从总体控制和计算部312向定时生成部313和第一分频器503输入垂直同步信号VD。响应于此，在时刻T0_e，定时生成部313输出用于读出摄像设备304的第一行的驱动信号。这时，第一分频器503响应于垂直同步信号VD，将第一时钟信号CLK_DCDC的相位复位为初始相位。

此外，由于要拍摄第二图像，因此总体控制和计算部312将选择信号ODDorEVEN设置为L电平。这使得反向/非反向选择部505将第一时钟信号CLK_DCDC反向，并且将该信号作为第一反向时钟信号CLK_DCDC输出。

因此，读出第一行的控制的开始定时(时刻)T0_e的第一反向时钟信号CLK_DCDC的相位，总是固定为与在拍摄奇数图像时输出第一时钟信号CLK_DCDC的状态反向的状态下的预定相位。在所示出的示例中，总体控制和计算部312对复位第一时钟信号CLK_DCDC的定时进行控制，使得在时刻T0_e，第一反向时钟信号CLK_DCDC的相位变为π[rad]。

如上所述，在第一实施例中，能够控制用于驱动噪声源的驱动时钟信号的相位，使得拍摄奇数图像时的初始相位θ1和拍摄偶数图像时的初始相位θ2总是彼此相反。因此，在对多个图像(即奇数图像和偶数图像)进行相加处理时，能够抵消水平条纹图案噪声，由此确实抑制在通过拍摄多个图像来获得合成图像时产生的水平条纹图案噪声。

虽然在第一实施例中，作为示例对进行将两个图像相加的相加处理的情况给出了描述，但是第一实施例可以类似地应用于进行将两个或更多个图像相加的相加处理的情况。

接下来，对作为配备有根据本发明的第二实施例的图像处理设备的摄像装置的数字照相机(下文中简称为照相机)的示例给出描述。作为配备有根据第二实施例的图像处理设备的摄像装置的照相机具有与图1所示的照相机相同的配置，因此省略其描述。

在上面描述的第一实施例中，当拍摄奇数图像和偶数图像时，由图5所示的定时控制器进行读出控制，由此抑制由于相加处理而产生的水平条纹图案噪声。另一方面，在第二实施例中，根据拍摄的图像的总数，来控制在拍摄各个图像时出现的噪声信号(即噪声源)的相位，由此抑制水平条纹图案噪声。也就是说，如下面所描述的，在第二实施例中，通过将在各个图像中产生的水平条纹图案噪声的相位，在其一个重复周期的范围内偏移相等的相位偏移量，由此对水平条纹图案噪声平均化，来抑制水平条纹图案噪声。

图7是在作为配备有根据第二实施例的图像处理设备的摄像装置的照相机中使用的定时控制器的框图。

注意，所示出的用附图标记701表示的定时控制器包括下面描述的初始相位确定部506，来代替图5所示的反向/非反向选择部505，并且在其他方面具有与图5所示的定时控制器501相同的配置，因此省略其描述。

当拍摄多个图像时，用户使用操作部(未示出)输入要拍摄的图像的总数N。总体控制和计算部312向初始相位确定部506，发送要拍摄的图像的总数N(N是等于2或更大的整数)和指示接下来要拍摄的图像的序数的计数信号cnt。然后，初始相位确定部506根据接收到的要拍摄的图像的总数N和计数信号cnt，确定下文中参照的计数值。

这里，假设将要拍摄的图像的总数N设置为4，此外，假设将PLL时钟信号的频率设置为16MHz，并且将第一时钟信号CLK_DCDC的频率设置为1MHz，第一分频器503将PLL时钟信号的频率分割为16个，由此生成具有1MHz的频率的第一时钟信号CLK_DCDC。也就是说，当并入在第一分频器503中的计数器电路向上计数16次时，其意为第一分频器503完成了一个周期的第一时钟信号CLK_DCDC的输出。

当要拍摄的图像的总数N等于4时，初始相位确定部506根据由计数信号指示的接下来要拍摄的图像的序数，将计数值(也称为设置值)y设置为y＝16×(cnt-1)/4。这使得能够在读出图像的开始定时T0_cnt(如图8A至8D中的T0_1、T0_2、T0_3和T0_4所示)，通过将噪声信号(噪声源)的相位在其一个重复周期的范围内偏移相等的相位偏移量，来拍摄各个图像。

图8A至图8D是用于说明当作为配备有根据第二实施例的图像处理设备的摄像装置的照相机进行拍摄时检测到的用于驱动噪声源的驱动时钟信号的相位的图，其中，图8A示出了当拍摄第一图像时使用的用于驱动噪声源的驱动时钟信号的相位，图8B示出了当拍摄第二图像时使用的用于驱动噪声源的驱动时钟信号的相位，图8C示出了当拍摄第三图像时使用的用于驱动噪声源的驱动时钟信号的相位，并且图8D示出了当拍摄第四图像时使用的用于驱动噪声源的驱动时钟信号的相位。

当拍摄第一图像时，计数信号cnt＝1成立，因此初始相位确定部506将包含在第一分频器503中的计数器电路的计数值y设置为y＝0。因此，在读出第一行的开始定时T0_1，将从第一分频器503输出的第一时钟信号CLK_DCDC的相位最终确定为0[rad]。

当拍摄第二图像时，计数信号cnt＝2成立，因此初始相位确定部506将包含在第一分频器503中的计数器电路的计数值y设置为y＝4。因此，在读出第一行的开始定时T0_2，将从第一分频器503输出的第一时钟信号CLK_DCDC的相位最终确定为π/2[rad]。

当拍摄第三图像时，计数信号cnt＝3成立，因此初始相位确定部506将包含在第一分频器503中的计数器电路的计数值y设置为y＝8。因此，在读出第一行的开始定时T0_3，将从第一分频器503输出的第一时钟信号CLK_DCDC的相位最终确定为π[rad]。

当拍摄第四图像时，计数信号cnt＝4成立，因此初始相位确定部506将包含在第一分频器503中的计数器电路的计数值y设置为y＝12。因此，在读出第一行的开始定时T0_4，将从第一分频器503输出的第一时钟信号CLK_DCDC的相位最终确定为3π/2[rad]。

如上所述，通过进行该读出定时控制，在进行将数量N个图像相加的相加处理的情况下，能够在读出各个图像的开始定时，将噪声信号的相位在其一个重复周期的范围内偏移相等的相位偏移量。

其结果是，在第二实施例中，在各个图像中，在偏移了相等的相位偏移量的位置，产生水平条纹图案噪声，该相等的相位偏移量是通过将分割水平条纹图案噪声的一个重复周期，相等地除以要拍摄的图像的总数而获得的。因此，能够防止具有相同相位的水平条纹图案噪声在进行相加处理之后的合成图像中相加并且加强，这使得能够抑制水平条纹图案噪声的产生。

注意，第二实施例不仅能够应用于进行将四个图像相加的相加处理的情况，而且其能够应用于将多个图像相加的一般情况。

此外，虽然在第一和第二实施例中，将DC-DC转换器电路315A取作噪声源的示例，但是实施例能够类似地应用于周期性地驱动的其他电路。

此外，虽然在第一和第二实施例中，对由照相机进行从对用于驱动噪声源的驱动时钟信号的相位控制、到转换处理的处理操作的情况给出了描述，但是可以以照相机仅进行对用于驱动噪声源的驱动时钟信号的相位控制，而例如使用外部装置进行相加处理的方式，来进行处理操作。在这种情况下，总体控制和计算部312将噪声源的相位信息(即指示第一时钟信号的相位的相位信息)附加给各个图像，并且例如将附加有相位信息的图像记录在存储介质309中。然后，外部装置可以根据相位信息，选择要进行相加处理的图像。

另外，虽然在第一和第二实施例中，对照相机具有作为示例的一个噪声源的情况给出了描述，但是上面描述的读出定时控制还能够应用于照相机具有多个噪声源的情况。

从上面的描述很明显，在所示出的图1、5和7中的示例中，总体控制和计算部312、定时生成部313以及定时控制器501用作驱动单元，并且AFE 305和信号处理器306用作图像处理单元。此外，总体控制和计算部312以及定时控制器501用作控制单元。

此外，PLL 502和第一分频器503用作第一生成单元，并且PLL 502和第二分频器504用作第二生成单元。此外，总体控制和计算部312以及反向/非反向选择部505或初始相位确定部506用作定时单元。

注意，在所示出的图1和5中的示例中，至少AFE 305、信号处理器306、总体控制和计算部312、定时生成部313以及定时控制器501或701构成图像处理设备。

其他实施例

本发明的实施例还能够由系统或装置的计算机以及系统或装置的计算机执行的方法来实现，所述计算机读出并执行记录在存储介质(其还可以被更完整地称为‘非易失性计算机可读存储介质’)上的计算机可执行指令(例如一个或更多个程序)，以执行上述实施例中的一个或更多个的功能，和/或所述计算机包括一个或更多个电路(例如专用集成电路(ASIC))，用于执行上述实施例中的一个或更多个的功能，所述方法例如从存储介质中读出并执行计算机可执行指令，以执行上述实施例中的一个或更多个的功能，和/或控制一个或更多个电路，执行上述实施例中的一个或更多个的功能。所述计算机可以包括一个或更多个处理器(例如中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU))，并且可以包括单独的计算机或单独的处理器的网络，以读出并执行计算机可执行指令。例如可以从网络或存储介质向计算机提供计算机可执行指令。存储介质例如可以包括硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算系统的存储设备、光盘(例如紧凑盘(CD)、数字通用盘(DVD)或蓝光盘(BD)TM)、闪存设备、存储卡等中的一个或更多个。

本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。

虽然参照示例性实施例对本发明进行了说明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围符合最宽的解释，以使其涵盖所有这种变型、等同结构及功能。

本申请要求2013年12月26日提交的日本专利申请第2013-269328号的优先权，其全部内容通过引用，包含于此。

Claims (13)

1.一种图像处理设备，所述图像处理设备包括：

摄像设备，被构造为输出基于光学图像的图像信号；

驱动单元，被构造为驱动所述摄像设备；

图像处理单元，被构造为合成从所述摄像设备连续获得的多个图像信号，以获得合成图像；

第一生成单元，被构造为生成用于驱动除所述摄像设备之外的电路块的第一驱动信号；

第二生成单元，被构造为生成用于驱动所述驱动单元的第二驱动信号；以及

控制单元，被构造为在从所述电路块向所述多个图像信号中的各个添加了噪声的情况下，使所述第一驱动信号的相位和所述第二驱动信号的相位具有针对所述多个图像信号中的各个而不同的预定关系。

2.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述预定关系是相位相反的关系。

3.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述控制单元控制所述第一生成单元来将所述第一驱动信号复位，以最终确定所述第一驱动信号的相位，并且控制所述第二生成单元向所述驱动单元提供所述第二驱动信号，以开始从所述摄像设备中输出图像。

4.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中，所述控制单元在输出各个图像的开始定时，根据所述图像处理单元要合成的图像信号的数量，将所述第一驱动信号的相位，在从所述电路块产生的噪声的一个重复周期的范围内偏移相位偏移量。

5.根据权利要求4所述的图像处理设备，其中，所述控制单元根据要合成的图像信号的数量，将所述第一驱动信号的相位，在所述一个重复周期的范围内偏移相等的相位偏移量。

6.根据权利要求4所述的图像处理设备，所述图像处理设备还包括：存储单元，被构造为将输出各个图像时的所述第一驱动信号的相位，作为相位信息附加给所述各个图像。

7.一种摄像装置，其包括：

摄像设备，在所述摄像设备中，形成有通过摄像光学系统入射的光学图像，并且所述摄像设备输出基于形成的所述光学图像的图像信号；以及

图像处理设备，所述图像处理设备包括：

驱动单元，被构造为驱动所述摄像设备；

图像处理单元，被构造为合成从所述摄像设备连续获得的多个图像信号，以获得合成图像；

第一生成单元，被构造为生成用于驱动除所述摄像设备之外的电路块的第一驱动信号；

第二生成单元，被构造为生成用于驱动所述驱动单元的第二驱动信号；以及

控制单元，被构造为在从所述电路块向所述多个图像信号中的各个添加了噪声的情况下，使所述第一驱动信号的相位和所述第二驱动信号的相位具有针对所述多个图像信号中的各个而不同的预定关系。

8.根据权利要求7所述的摄像装置，其中，所述预定关系是相位相反的关系。

9.根据权利要求7所述的摄像装置，其中，所述控制单元控制所述第一生成单元来将所述第一驱动信号复位，以最终确定所述第一驱动信号的相位，并且控制所述第二生成单元向所述驱动单元提供所述第二驱动信号，以开始从所述摄像设备中输出图像。

10.根据权利要求7所述的摄像装置，

其中，所述控制单元在输出各个图像的开始定时，根据所述图像处理单元要合成的图像信号的数量，将所述第一驱动信号的相位，在从所述电路块产生的噪声的一个重复周期的范围内偏移相位偏移量。

11.根据权利要求10所述的摄像装置，其中，所述控制单元根据要合成的图像信号的数量，将所述第一驱动信号的相位，在所述一个重复周期的范围内偏移相等的相位偏移量。

12.根据权利要求10所述的摄像装置，所述图像处理设备还包括：存储单元，被构造为将输出各个图像时的所述第一驱动信号的相位，作为相位信息附加给所述各个图像。

13.一种图像处理设备的控制方法，所述控制方法包括：

控制驱动器驱动摄像设备，以连续输出基于光学图像的多个图像信号；

合成所述多个图像信号，以获得合成图像；

生成用于驱动除所述摄像设备之外的电路块的第一驱动信号；

生成用于驱动所述驱动器的第二驱动信号；以及

在从所述电路块向所述多个图像信号中的各个添加了噪声的情况下，使所述第一驱动信号的相位和所述第二驱动信号的相位具有针对所述多个图像信号中的各个而不同的预定关系。