JP4025836B2 - 撮像装置及び携帯通信機器 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＭＯＳ型又はＭＯＳ型の撮像素子を搭載する撮像装置及び携帯通信機器の技術分野に属し、特に、その撮像素子の駆動技術に関する。

近年、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を利用した撮像素子は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を利用した撮像素子と比較して、画素信号の読出し動作の高速化、省電力化及び高集積化が可能であり、デジタルカメラに対するサイズや性能等の点での要求に合致することから、デジタルカメラに搭載する撮像素子として注目されている。以下、ＣＭＯＳを利用した撮像素子をＣＭＯＳセンサという。

ＣＭＯＳセンサは、図１６に示すように、複数の画素がマトリックス状に配置されているとともに、各画素が、垂直走査回路に接続された垂直信号線及び水平走査回路に接続された水平信号線にそれぞれ接続されている。ＣＭＯＳセンサは、このような構成を有しているため、垂直走査回路及び水平走査回路により、水平信号線及び垂直信号線を介して前記複数の画素の中から任意の画素を指定し、該画素から蓄積電荷を取り出すことができるものである。

この種の撮像素子を搭載した撮像装置の高性能化を目的として、例えば下記特許文献１には、次のような該撮像素子の駆動方法（画素信号の読出し方法）が提案されている。

特許文献１には、図１６に示すように、撮像素子が例えば縦３（個）×横５（個）＝１５（個）の画素を有し、各画素に蓄積された電荷の読出し動作の順番が、上側から下側の画素列に向かって降順、且つ、各画素列において、左側から右側に向かって降順となるように設定された場合において、図１７に示すように、時刻Ｔ＝Ｔ１００に撮像指示が行われたものとすると、それまでに画素に蓄積された電荷を排出するリセット動作を前述の順番で全ての画素に行わせるとともに、リセット動作が完了した画素から順に、その完了時点から予め設定された露光時間Ｔｐが経過した時点で撮像画像用の電荷を取り出していく（出力動作を行う）技術が開示されている。なお、図１７において、「１」，「１５」は、図１６における「１」，「１５」の番号が付せられた画素のその番号「１」，「１５」に対応する。

また、機械的なシャッターが撮像装置に備えられている場合には、そのシャッターの動作と連携させて次のような撮像素子の駆動方法も知られている。図１８は、この撮像素子の駆動方法を示すタイムチャートである。

図１８に示すように、時刻Ｔ＝Ｔ１００に撮像指示が行われたものとすると、前記リセット動作を前述の順番で全ての画素に行わせる。そして、時刻Ｔ＝Ｔ１０２に全ての画素のリセット動作が完了すると、時刻Ｔ＝Ｔ１０３に前記シャッターを開放し、所定の露光時間だけ経過した時刻Ｔ＝Ｔ１０４にシャッターを閉鎖した後、時刻Ｔ＝Ｔ１０５から前述の順番で全ての画素から撮像画像用の電荷を取り出していく。

さらに、これらの撮像素子の駆動方法の他に、例えば下記特許文献２には、次のような撮像素子の駆動方法が開示されている。図１９は、この撮像素子の駆動方法を示すタイムチャートである。

特許文献２には、時刻Ｔ＝Ｔ１００に撮像指示が行われたものとすると、前記リセット動作（図中の「リセット動作１」）を前述の順番で全ての画素に行わせる。そして、時刻Ｔ＝Ｔ１０２に全ての画素のリセット動作が完了すると、予め設定された露光時間だけ経過したタイミングで各画素から撮像画像用の電荷を取り出していく。

そして、撮像画像用の電荷の取り出し動作によって得られる画素信号に含まれるノイズを除去するため、各画素について、その撮像画像用の電荷取り出し動作の直後に再度リセット動作（図中の「リセット動作２」）をそれぞれ実行する。そして、リセット動作「２」直後の画素の電圧が、「リセット動作１」直後の当該画素の電圧と近似しているものとみなし、前記画素信号に対応する電圧から前記「リセット動作１」直後の当該画素の電圧を差し引く処理に代えて（この処理を行うために「リセット動作１」直後の当該画素の電圧を記憶するための記憶部の搭載を回避するため）、前記画素信号から「リセット動作２」直後の画素の電圧を差し引き、この差し引いた電圧に相当する信号を撮像画像に相当する信号とするようにしたものである。
特開平１１−２３９２９９号公報 特開２０００−２２４４８４号公報

しかしながら、前述のような撮像素子の駆動方法にあっては、次のような不具合が生じる。

すなわち、特許文献１においては、画素間で露光開始タイミングに時間差がある。そのため、各画素の出力動作によって得られた１つの撮像画像の中で時間的にずれた被写体が存在することとなり、得られた画像が撮影者が意図する被写体像とずれたものとなったり違和感のある画像となったりする可能性が大きい。これは、被写体が動体である場合には、特に大きな問題となる。

これに対し、シャッターの動作と連携させて撮像素子の駆動を行うものについては、シャッターの開放動作によって各画素が同時に露光動作を開始するため、各画素の出力動作によって得られた１つの撮像画像の中で時間的にずれた被写体が存在することはない。

しかしながら、この場合、撮像指示があると、全てのリセット動作を行った後に撮像素子の露光動作を行うため、撮像指示のタイミングと、実際に被写体像が撮像されるタイミングとの時間差が比較的大きく、得られた画像が撮影者の意図する被写体像とずれたものとなる可能性がある。

また、引用文献２においては、画素間で露光開始タイミングに時間差があるため、前述の引用文献１と同様の問題がある。また、ノイズの除去を行うべく各画素の出力動作によって得られた画素信号から差し引く対象が、該画素信号の取り出し動作の直後に行われる「リセット動作２」によって得られた信号（電荷）であり、この信号は、本来前記画素信号から差し引くべき「リセット動作１」の直後に画素に残留している電荷と近似しているとみなされたものであるため、出力動作によって得られた画素信号からノイズを正確に除去できているとは言い難い。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、できるだけ撮影者の意図する被写体像に近くノイズの少ない撮像画像を得ることのできる撮像装置及び携帯通信機器を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、複数の画素を交差する２つの方向に配列してなる撮像素子と、前記撮像素子に露光動作を行わせると共に、前記複数の画素の中から任意の画素を指定して、この指定した画素に画素信号を出力させる撮像制御部と、所定の記録部に記録する記録用画素信号を前記撮像素子に生成させる指示を入力するための入力操作部と、前記撮像素子に導かれる光の遮断動作を行うためのシャッターと、前記シャッターの遮断動作を制御するシャッター制御部とを備える撮像装置であって、前記撮像制御部は、前記入力操作部により記録用画素信号の生成指示が入力されるまで、前記撮像素子に前記各画素のリセット動作を所定の順番で繰り返し行わせ、前記入力操作部により前記生成指示が入力されると、前記リセット動作が完了している画素の順番に関係なく、前記撮像素子に前記リセット動作を停止させ、前記シャッター制御部は、前記撮像制御部による前記リセット動作の停止制御後に、前記シャッターを、前記記録用画素信号を生成するための露光期間に相当する時間だけ開放して前記撮像素子を露光させ、前記撮像制御部は、前記露光期間が経過すると、前記撮像素子に記録用画素信号を生成するための出力動作を開始させ、この記録用画素信号を生成するための出力動作は、最後にリセット動作が行われた画素の次にリセット動作が行われるべき画素を前記出力動作開始画素として、前記所定の順番に対応する前記リセット動作の時間的な前後関係に従って行われ、前記最後にリセット動作が行われた画素で完了するものであることを特徴とするものである。

この発明によれば、入力操作部により記録用画素信号の生成指示が入力されるまで、撮像素子による各画素のリセット動作が所定の順番で繰り返し行われ、入力操作部により前記生成指示が入力されると、リセット動作が完了している画素の順番に関係なく、撮像素子によるリセット動作が停止される。

これにより、入力操作部により記録用画素信号の生成指示が入力されると、撮像素子に全ての画素のリセット動作を行わせる従来の技術に比して、撮像素子による記録用画素信号を得るための露光動作を、前記生成指示のタイミングに近いタイミングで行うことが可能となる。

また、シャッターを備えたので、撮像素子の各画素を略同時に記録用画素信号の得るための露光動作を行わせ、適切な画像を得ることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、前記撮像素子に導かれる光の量を調節するための絞りと、前記絞りの絞り径を制御する絞り制御部とを備え、前記撮像素子の露出値を決定するパラメータとして前記絞り径が含まれているとき、前記撮像制御部は、前記入力操作部により前記生成指示が入力されても、前記絞りが絞り径を変える動作が完了するまで、前記撮像素子に前記リセット動作を行わせることを特徴とするものである。

この発明によれば、撮像素子の露出値を決定するパラメータとして前記絞り径（絞り値）が含まれているとき、入力操作部により前記生成指示が入力されても、前記絞りが絞り径を変える動作が完了するまで、撮像素子によりリセット動作が行われる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の撮像装置において、前記リセット動作及び記録用画素信号を生成するための出力動作により前記撮像素子からそれぞれ出力された画素信号を記憶する記憶部と、前記記憶部から前記画素信号を読み出し、前記記録用画素信号を生成するための出力動作により前記撮像素子から出力された画素信号に相当する電圧から前記リセット動作後の当該画素の電圧を減算することにより、ノイズの除去を行う演算部とを備えることを特徴とするものである。

この発明によれば、記憶部により、リセット動作及び記録用画素信号を生成するための出力動作により前記撮像素子からそれぞれ出力された画素信号が記憶され、演算部により、前記記憶部から前記画素信号が読み出され、前記記録用画素信号を生成するための出力動作により前記撮像素子から出力された画素信号に相当する電圧から前記リセット動作後の当該画素の電圧が減算されて、ノイズの除去が行われる。これにより、綺麗な画像を得ることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の撮像装置において、前記演算部は、前記記憶部から画素信号を読み出すとき、前記リセット動作を最初に行った画素の画素信号から順番に読み出すことを特徴とするものである。

この発明によれば、記憶部から画素信号を読み出すとき、前記リセット動作を最初に行った画素の画素信号から順番に読み出すようにしたので、画素信号の読出し後の該画素信号に対する所定の処理を行う場合に、一意的な処理が行えるため、処理のハードウェア化（ＡＳＩＣ化）が可能となり、記録用画素信号の生成指示タイミングに応じて画素データの読出し順が変わるような適応的な処理（プログラム処理）に比べて、格段に高速な処理が可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の撮像装置において、前記撮像素子の各画素は複数のグループにグループ分けされており、前記撮像制御部は、前記入力操作部により記録用画素信号の生成が指示されるまで、前記各グループにおいて、前記各画素によるリセット動作を所定の順番で繰り返し行わせ、前記入力操作部により記録用画素信号の生成が指示されると、前記各グループにおいて、前記リセット動作が完了している画素の順番に関係なく、前記撮像素子にリセット動作を停止させることを特徴とするものである。

この発明によれば、撮像素子の各画素は複数のグループにグループ分けし、各グループにおいて、前記撮像制御部による前記撮像素子の動作制御を行うようにしたので、撮像素子の各画素の画素信号を短時間で（高速で）読み出すことが可能となる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の撮像装置において、前記撮像素子の撮像領域でグループ分けされていることを特徴とするものである。この発明によれば、撮像素子の撮像領域で各画素のグループ分けが行われる。

請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の撮像装置において、前記撮像素子は、各画素に複数色のカラーフィルタが配設されているものであり、前記撮像素子の各画素は、配設されるカラーフィルタの種類でグループ分けされていることを特徴とするものである。この発明によれば、カラーフィルタの種類で各画素のグループ分けが行われる。

請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の撮像装置と、外部機器との間で前記撮像装置により得られる画像信号を含む信号の送受信を行う通信部とを備えた携帯通信機器である。

この発明によれば、外部機器との間で前記撮像装置により得られる画像信号を含む信号の送受信を行う通信部を備えた携帯通信機器において、請求項１ないし７のいずれかに記載の発明の作用が得られる。

本発明によれば、できるだけ撮影者の意図する被写体像に近くノイズの少ない撮像画像を得ることができる。

以下、本発明に係る撮像装置の第１の実施形態について説明する。図１は、撮像装置の一例であるデジタルカメラの構成を示す正面図、図２は、デジタルカメラの構成を示す背面図、図３は、デジタルカメラの内部構成を示す図である。なお、図１〜図３において、同一の部材等については、同一の符号を付している。

図１，図２に示すように、本実施形態に係るデジタルカメラ１は、箱形のカメラ本体１Ａにレンズユニット（交換レンズ）２が交換可能（着脱可能）に取り付けられる一眼レフレックスタイプのカメラである。デジタルカメラ１は、カメラ本体１Ａの前面略中央に取り付けられるレンズユニット２と、上面適所に配設された第１モード設定ダイヤル３と、上方角部に配設されたシャッターボタン４と、背面左側に配設されたＬＣＤ（Liquid Crystal Display）５と、ＬＣＤ５の下方に配設された設定ボタン群６と、ＬＣＤ５の側方に配設されたジョグダイヤル７と、ジョグダイヤル７の内側に配設されたプッシュボタン８と、ＬＣＤ５の上方に配設された光学ファインダー９と、光学ファインダー９の側方に配設されたメインスイッチ１０と、メインスイッチ１０の近傍に配設された第２モード設定ダイヤル１１と、光学ファインダー９の上方に配設された接続端子部１２とを備えている。

レンズユニット２は、光学素子としてのレンズを鏡胴内において図１の紙面に垂直な方向に複数配置して構成されている。レンズユニット２に内蔵される光学素子として、変倍を行うズームレンズ３６（図４参照）と、焦点の調節を行うためのフォーカスレンズ３７（図４参照）とが備えられており、それぞれ光軸方向に駆動されることで、変倍や焦点調節が行われる。

本実施形態のレンズユニット２には、その鏡胴の外周適所に該鏡胴の外周面に沿って回転可能な図略の操作環が備えられており、ズームレンズ３６は、前記操作環の回転方向及び回転量に応じて光軸方向に移動し、その移動先の位置に応じたズーム倍率（撮影倍率）に設定される手動式のズームレンズである。なお、レンズユニット２は、取外しボタン１３を押圧操作することで、カメラ本体１Ａから取り外すことができる。

第１モード設定ダイヤル３は、デジタルカメラ１の上面と略平行な面内で回動可能な略円盤状の部材であり、静止画や動画を撮影する撮影モードや記録済みの画像を再生する再生モード等、デジタルカメラ１に搭載されたモードや機能を択一的に選択するためのものである。図示はしないが、第１モード設定ダイヤル３の上面には、その外周縁に沿って各機能を示すキャラクターがそれぞれ所定の間隔で表記されていて、カメラ本体１Ａ側の適所に設けられた指標と対向する位置にセットされたキャラクターに対応する機能が実行される。

シャッターボタン４は、途中まで押し込む半押し操作と完全に押し切る全押し操作との２段階で押圧操作されるボタンであり、主に後述する撮像素子１９（図３、図４参照）による露光動作のタイミングを指示するためのものである。シャッターボタン４の半押し操作が行われることで、後述するＡＥセンサ部１４（図３参照）の検出信号を用いて露出制御値（シャッタースピード及び絞り値）等の設定が行われる撮像待機状態に設定され、全押し操作が行われることで、後述する画像記憶部５６（図４参照）に記録する被写体の画像を生成するための撮像素子１９による露光動作が開始される。なお、本実施形態では、絞り値は固定されているものとする。

シャッターボタン４の半押し操作は、図略のスイッチＳ１がオンされることにより検出され、シャッターボタン４の全押し操作は、図略のスイッチＳ２がオンされることにより検出される。

ＬＣＤ５は、カラー液晶パネルを備えてなり、撮像素子１９により撮像された画像の表示や記録済みの画像の再生表示等を行うとともに、デジタルカメラ１に搭載される機能やモードの設定画面を表示するものである。なお、ＬＣＤ５に代えて、有機ＥＬやプラズマ表示装置であってもよい。

設定ボタン群６は、デジタルカメラ１に搭載された各種の機能に対する操作を行うボタンである。

ジョグダイヤル７は、円周方向に一定間隔で配置された複数の押圧部（図中の三角印の部分）を備える環状の部材を有し、各押圧部に対応して備えられた図略の接点（スイッチ）により押圧部の押圧操作が検出されるように構成されている。また、プッシュボタン８は、ジョグダイヤル７の中央に配置されている。ジョグダイヤル７及びプッシュボタン８は、撮影倍率の変更（ズームレンズのワイド方向やテレ方向への移動）、ＬＣＤ５に再生する記録画像のコマ送り、及び撮影条件（絞り値、シャッタースピード、フラッシュ発光の有無等）の設定等の指示を入力するためのものである。

光学ファインダー９は、被写体が撮影される範囲を光学的に表示するものである。メインスイッチ１０は、左右にスライドする２接点のスライドスイッチからなり、左にセットするとデジタルカメラ１の主電源がオンされ、右にセットすると主電源がオフされる。

第２モード設定ダイヤル１１は、第１モード設定ダイヤル３と同様の機械的構成を有し、デジタルカメラ１に搭載された各種の機能に対する操作を行うものである。接続端子部１２は、図略のフラッシュ等の外部装置を当該デジタルカメラ１と接続するための端子である。

接続端子部１２は、図略のフラッシュ等の外部装置を当該デジタルカメラ１と接続するための端子である。

図３に示すように、カメラ本体１Ａの内部には、ＡＦ駆動ユニット１５と、撮像素子１９と、シャッターユニット２０と、光学ファインダー９と、位相差ＡＦモジュール２５と、ミラーボックス２６と、ＡＥセンサ部１４と、メイン制御部３０とが備えられている。

ＡＦ駆動ユニット１５は、ＡＦアクチュエータ１６と、エンコーダ１７と、出力軸１８とを備えてなる。ＡＦアクチュエータ１６は、駆動源を発生するＤＣモータ、ステッピングモータ、超音波モータ等のモータ及びモータの回転数を減速するための図略の減速系を含むものである。

エンコーダ１７は、詳細には説明しないが、ＡＦアクチュエータ１６から出力軸１８に伝達される回転量を検出するもので、検出した回転量は、レンズユニット２内の撮像光学系３１の位置算出に用いられる。出力軸１８は、ＡＦアクチュエータ１６から出力される駆動力をレンズユニット２内のレンズ駆動機構３３に伝達するものである。

撮像素子１９は、カメラ本体１Ａの背面側の領域において該背面に略平行に配設されている。撮像素子１９は、例えばフォトダイオード等で構成される複数の光電変換素子がマトリックス状に２次元配列され、各光電変換素子の受光面に、それぞれ分光特性の異なる例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のカラーフィルタが１：２：１の比率で配設されてなるベイヤー配列のＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）カラーエリアセンサである。撮像素子１９は、撮像光学系３１により結像された被写体の光像をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）各色成分のアナログの電気信号（画像信号）に変換し、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の画像信号として出力する。

シャッターユニット２０は、フォーカルプレーンシャッター（以下、単にシャッターという）を有してなり、ミラーボックス２６の背面と撮像素子１９との間に配設されている。

光学ファインダー９は、カメラ本体１Ａの略中央に配設されたミラーボックス２６の上部に配設されており、焦点板２１と、プリズム２２と、接眼レンズ２３と、ファインダー表示素子２４とを備えて構成されている。プリズム２２は、焦点板２１上の像の左右を反転させ接眼レンズ２３を介して撮影者の目に導き、被写体像を視認できるようにするものである。ファインダー表示素子２４は、ファインダー視野枠９ａ内（図２参照）に形成される表示画面の下部に、シャッター速度、絞り値、露出補正値等を表示する。

位相差ＡＦモジュール２５は、ミラーボックス２６の底部に配設されており、周知の位相差検出方式により合焦位置を検出するものである。位相差ＡＦモジュール２５は、本出願人が提案した例えば特開平１１−８４２２６号に開示されている構成を有するものであり、詳細な構成の説明は省略する。

ミラーボックス２６は、クイックリターンミラー２７とサブミラー２８とを備えてなる。クイックリターンミラー２７は、回動支点２９を中心として、図３の実線で示すように、撮像光学系３１の光軸Ｌに対して略４５度傾斜した姿勢（以下、傾斜姿勢という）と、図３の仮想線で示すように、カメラ本体１Ａの底面と略平行な姿勢（以下、水平姿勢という）との間で回動自在に構成されている。

サブミラー２８は、クイックリターンミラー２７の背面側（撮像素子１９側）に配設されており、図３の実線で示すように、傾斜姿勢にあるクイックリターンミラー２７に対して略９０度傾斜した姿勢（以下、傾斜姿勢という）と、図３の仮想線で示すように、水平姿勢にあるクイックリターンミラー２７と略平行な姿勢（以下、水平姿勢という）との間で、クイックリターンミラー２７に連動して変位可能に構成されている。クイックリターンミラー２７及びサブミラー２８は、後述のミラー駆動機構５０（図４参照）により駆動される。

クイックリターンミラー２７及びサブミラー２８が傾斜姿勢のとき（シャッターボタン４の全押し操作が行われるまでの期間）、クイックリターンミラー２７は、撮像光学系３１による光束の大部分を焦点板２１方向に反射するとともに、残りの光束を透過させ、サブミラー２８は、クイックリターンミラー２７を透過した光束を位相差ＡＦモジュール２５に導く。このとき、光学ファインダー９による被写体像の表示と位相差ＡＦモジュール２５による位相差検出方式の焦点調節動作とが行われる一方、撮像素子１９には光束が導かれないため、ＬＣＤ５による被写体の画像の表示は行われない。

一方、クイックリターンミラー２７及びサブミラー２８が水平姿勢のときには（シャッターボタン４が全押しされたとき）、クイックリターンミラー２７及びサブミラー２８は光軸Ｌから退避するため、撮像光学系３１を透過した光束は略全て撮像素子１９に導かれる。このとき、ＬＣＤ５による被写体の画像表示が行われる一方、光学ファインダー９による被写体の画像表示や位相差ＡＦモジュール２５による位相差検出方式の焦点調節動作は行われない。

ＡＥセンサ部１４は、レンズを通して焦点板２１上に結像した被写体の光像を撮像する撮像素子を備えてなり、被写体の輝度を検出するためのものである。

メイン制御部３０は、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するフラッシュメモリ等の記憶部が内蔵されたマイクロコンピュータからなるものであり、詳細な機能については後述する。

次に、カメラ本体１Ａに装着されるレンズユニット２について説明する。

図３に示すように、レンズユニット２は、撮像光学系３１と、鏡胴３２と、レンズ駆動機構３３と、エンコーダ３４と、記憶部３５とを備える。

撮像光学系３１は、撮影倍率（焦点距離）を変更するためのズームレンズ３６（図４参照）と、焦点位置を調節するためのフォーカスレンズ３７（図４参照）と、カメラ本体１Ａに備えられる後述の撮像素子１９等へ入射される光量を調節するための絞り３９とが、鏡胴３２内において光軸Ｌ方向に保持されてなり、被写体の光像を取り込んで該光像を撮像素子１９等に結像するものである。焦点調節動作は、撮像光学系３１がカメラ本体１Ａ内のＡＦアクチュエータ１６により光軸Ｌ方向に駆動されることで行われる。なお、撮影倍率（焦点距離）の変更（ズーム動作）は、図略のズームリングにより手動で行われる。

レンズ駆動機構３３は、例えばヘリコイド及びヘリコイドを回転させる図略のギヤ等で構成され、カプラー３８を介してＡＦアクチュエータ１６からの駆動力を受けて、撮像光学系３１を一体的に光軸Ｌと平行な矢印Ａ方向に移動させるものである。撮像光学系３１の移動方向及び移動量は、それぞれＡＦアクチュエータ１６の回転方向及び回転数に従う。

レンズエンコーダ３４は、撮像光学系３１の移動範囲内において光軸Ｌ方向に複数個のコードパターンが所定ピッチで形成されたエンコード板と、このエンコード板に摺接しながら鏡胴３２と一体的に移動するエンコーダブラシとを備えてなり、撮像光学系３１の焦点調節時の移動量を検出するためのものである。

記憶部３５は、当該レンズユニット２がカメラ本体１Ａに装着され、カメラ本体１Ａ内のメイン制御部３０からデータの要求があった場合に、該カメラ本体１Ａ内のメイン制御部３０に記憶内容を提供するものである。記憶部３５は、レンズエンコーダ３４から出力される撮像光学系３１の移動量の情報等を記憶する。

次に、本実施形態に係るデジタルカメラ１の電気的な構成について説明する。図４は、カメラ本体１Ａにレンズユニット２が装着された状態でのデジタルカメラ１全体の電気的な構成を示すブロック図である。また、図１〜図３と同一の部材等については、同一の符号を付している。また、図４の点線は、レンズユニット２内に搭載される部材等であることを示している。

図４に示すように、撮像光学系３１は、図３に示す撮像光学系３１に相当するものであり、撮影倍率（焦点距離）を変更するためのズームレンズ３６と、焦点位置を調節するためのフォーカスレンズ３７とを備えてなる。ＡＦアクチュエータ１６、エンコーダ１７、出力軸１８、レンズ駆動機構３３及びレンズエンコーダ３４は、それぞれ図３に示すＡＦアクチュエータ１６、エンコーダ１７、出力軸１８、レンズ駆動機構３３及びレンズエンコーダ３４に相当するものである。記憶部３５は、図３に示す記憶部３５に相当するものである。ミラーボックス２６は、クイックリターンミラー２７及びサブミラー２８を備え、位相差ＡＦモジュール２５は、図３に示す位相差ＡＦモジュール２５に相当するものである。

撮像素子１９は、図３に示す撮像素子１９に相当するものである。図５は、撮像素子１９の概略構成を示す図である。

図５に示すように、撮像素子１９は、マトリックス状に配列された複数の画素４０を有してなり、各画素４０は、光電変換動作を行うフォトダイオード４１及び画素信号を出力させる画素４０を選択するための垂直選択スイッチ４２を備えて構成されている。また、撮像素子１９は、画素４０のマトリックスにおける各行において、垂直選択スイッチ４２の制御電極が共通に接続された垂直走査線４３に垂直走査パルスφＶｎを出力する垂直走査回路４４と、各列ごとに垂直選択スイッチ４２の主電極が共通に接続された水平走査線４５と、水平走査線４５と水平信号線４６とに接続された水平スイッチ４７と、水平スイッチ４７の制御電極に接続された水平走査回路４８と、水平信号線４６に接続されたアンプ４９とを備える。

各画素４０は、リセットスイッチ６５を備えており、撮像素子１９は、各画素４０のリセットスイッチ６５が共通に接続されたリセット線６６を有する。

このような構成を有する撮像素子１９においては、画素に蓄積された電荷の出力動作を、１画素ずつ出力させるとともに、垂直走査回路４４及び水平走査回路４８の動作を制御することで、画素を指定してその画素に電荷を出力させることができる。すなわち、垂直走査回路４４により、或る画素のフォトダイオード４１でリセットもしくは光電変換された電荷を、垂直選択スイッチ４２を介して水平走査線４５に出力させ、または、リセットスイッチ６５を介してリセット線に出力させ、その後、水平走査回路４８により、その水平走査線４５等に出力された電荷を水平スイッチ４７を介して水平信号線４６に出力させる。この動作を各画素について順次行うことで、画素を指定しつつ全ての画素に順番に電荷を出力させることができる。水平信号線４６に出力された電荷は、水平信号線４６に接続されたアンプ４９により電圧に変換される。

このような構成を有する撮像素子１９は、後述のタイミング制御回路５３により、撮像素子１９の露出動作の開始及び終了や、撮像素子１９における各画素の出力信号の読出し（水平同期、垂直同期、転送）等の撮像動作が制御される。

ミラー駆動機構５０は、クイックリターンミラー２７やサブミラー２８を傾斜姿勢と水平姿勢との間で駆動するものであり、メイン制御部３０により制御される。

サンプリング部５１は、撮像素子１９から出力されるアナログの画素信号をサンプリングし、この画素信号に対し、画素信号のノイズ（後述のリセットノイズと異なるノイズ）の低減を行うものである。

Ａ／Ｄ変換部５２は、サンプリング部５１により出力されたアナログのＲ，Ｇ，Ｂの画素信号を、複数のビット（例えば１０ビット）からなるデジタルの画素信号にそれぞれ変換するものである。以下、このＡ／Ｄ変換部５２によるＡ／Ｄ変換処理後の画素信号を、アナログの画素信号と区別するため、画像データというものとする。

タイミング制御回路５３は、メイン制御部３０から出力される基準クロックＣＬＫ０に基づいてクロックＣＬＫ１，ＣＬＫ２を生成し、クロックＣＬＫ１を撮像素子１９に、また、クロックＣＬＫ２をＡ／Ｄ変換部５２にそれぞれ出力することにより、撮像素子１９及びＡ／Ｄ変換部５２の動作を制御する。

画像メモリ５４は、撮影モード時には、Ａ／Ｄ変換部５２から出力される画像データを一時的に記憶するとともに、この画像データに対しメイン制御部３０により後述の処理を行うための作業領域として用いられるメモリである。また、再生モード時には、後述の画像記憶部５６から読み出した画像データを一時的に記憶するメモリである。

ＶＲＡＭ５５は、ＬＣＤ５の画素数に対応した画像信号の記録容量を有し、ＬＣＤ５に再生表示される画像を構成する画素信号のバッファメモリである。ＬＣＤ５は、図２に示すＬＣＤ５に相当するものである。

画像記憶部５６は、メモリカードやハードディスクなどからなり、メイン制御部３０で生成された画像を保存するものである。

入力操作部５７は、前述の第１モード設定ダイヤル３、シャッターボタン４、設定ボタン群６、ジョグダイヤル７、プッシュボタン８、メインスイッチ１０及び第２モード設定ダイヤル１１等を含み、操作情報をメイン制御部３０に入力するためのものである。

メイン制御部３０は、図４に示すデジタルカメラ１内の各部材の駆動を関連付けて制御するものである。また、図４に示すように、メイン制御部３０は、機能的に、露出制御値決定部５８、撮像制御部５９、第１画像処理部６０、第２画像処理部６１、第３画像処理部６２、表示制御部６３、画像圧縮部６４を備えている。

露出制御値決定部５８は、ＡＥセンサ部１４からの検出信号（被写体の輝度）に基づき、記録用の露光動作を行う際の露出制御値を決定するものである。本実施形態においては、絞り値は固定されているため、露出制御値決定部５８により、シャッタースピードに相当する露光時間が決定される。

撮像制御部５９は、撮影者によりシャッターボタン４の半押し操作が行われると、前記撮像素子１９の各画素に蓄積電荷を出力する動作（以下、リセット動作という）を所定の周期で繰り返し行わせる。なお、一般的に、撮像素子１９が行う「リセット動作」には、単に画素に蓄積された電荷を撮像素子１９内部で廃棄（排出）する動作と、後述するリセット電圧を検出するべく画素に蓄積された電荷を出力する動作と、画素に蓄積された電荷を所定の目的のために利用するべく外部（サンプリング部５１等）に出力する動作とがあり、本実施形態では、リセット電圧を検出するべく画素に蓄積された電荷を出力する動作を意味するものである。

さらに、撮像制御部５９は、シャッターボタン４の全押し操作が行われると、記録用画素信号を生成するべく前記各画素に蓄積電荷の出力動作を行わせるとともに、シャッター２０の開閉動作を制御する。

本実施形態においては、シャッターボタン４の半押し操作及び全押し操作が行われたときの撮像制御部５９による撮像素子１９の駆動制御に特徴を有している。以下、この内容について詳細に説明する。

図６は、撮像素子１９の画素の配列を模式的に表した図であり、各マスはそれぞれ画素を表す。また、図７（ａ）は、本実施形態における撮像素子１９の各画素の動作を説明するためのタイムチャート、図７（ｂ）は、従来における撮像素子１９の各画素の動作を説明するためのタイムチャートであり、図７（ａ），（ｂ）において横軸は時刻である。

図６に示すように、撮像素子１９が、縦３列×横４列＝１２（個）の画素を有し、各画素からの蓄積電荷の取り出し動作が、各画素（マス）に記載されている数字の順番に行われるものとする。すなわち、各画素からの蓄積電荷の出力動作（リセット動作及び記録用画素信号を生成するための出力動作）は、上側から下側の画素列に向かって順番に行われ、且つ、各画素列においては、左側から右側に向かって順番に行われるものとする。

本実施形態においては、撮像制御部５９は、シャッターボタン４の半押し操作が行われると、撮像素子１９に各画素のリセット動作を開始させる。このリセット動作は、シャッターボタン４の全押し操作が行われるまで、前述した順番で繰り返し行われる。

すなわち、撮像制御部５９は、図６，図７（ａ）に示すように、時刻Ｔ＝Ｔ１で、シャッターボタン４の半押し操作が行われると、画素「１」から順にリセット動作を行わせ、画素「１２」のリセット動作が完了すると（時刻Ｔ＝Ｔ２）、再度、画素「１」から順にリセット動作を行わせる。図７（ａ）中の数字「１」，「４」，「５」，「１２」は、図６に示す画素に付せられた番号に対応するものである。

シャッターボタン４の全押し操作が行われると、撮像制御部５９は、撮像素子１９に対し、その時点でリセット動作を完了している画素でリセット動作の実行を停止させるとともに、撮影準備期間（シャッターボタン４の半押し操作後から全押し操作前までの期間）に露出制御値決定部５８によって設定された露出制御値に基づいてシャッターを開放させ、該シャッターの閉鎖後、最後にリセット動作が行われた画素の次の画素から画像記憶部５６に記録するための蓄積電荷（前述の記録用画素信号に相当）の出力動作を行わせる。

すなわち、図６，図７（ａ）に示すように、時刻Ｔ＝Ｔ３で、シャッターボタン４の全押し操作が行われると、撮像制御部５９は、速やかにシャッターを開放させる。図７（ａ）においては、時刻Ｔ＝Ｔ３から微少時間経過後の時刻Ｔ＝Ｔ４に、シャッターが開放されたことを示している。

そして、撮像制御部５９は、露出制御値決定部５８によって設定された露光時間Ｔｐ（時刻Ｔ＝Ｔ４からＴ５まで）だけ開放させ、シャッターを閉鎖する時刻Ｔ＝Ｔ５から所定時間経過後の時刻Ｔ＝Ｔ６から記録用画素信号を生成するための出力動作を行わせる。その際、リセット動作を停止した時点（時刻Ｔ＝Ｔ３）で、画素「４」のリセット動作が完了していたものとすると、記録用画素信号を生成するための出力動作については、その次の画素「５」から順番に行わせる。つまり、記録用画素信号を生成するための出力動作は、画素「５」→・・・→画素「１２」→画素「１」→・・・→画素「４」の順番で行われる。

このように、シャッターボタン４の半押し操作後から全押し操作が行われるまで、撮像素子１９に各画素のリセット動作を順番に行わせ、シャッターボタン４の全押し操作が行われると、その時点でリセット動作を完了している画素でリセット動作の実行を停止させ、且つ、記録用画素信号を生成するための出力動作を、前述の最後にリセット動作が行われた画素の次の画素から順に行わせるようにすることで、以下に説明するように、シャッターボタン４の全押し操作後に全ての画素のリセット動作を実行する従来の構成に比して
、シャッターレリーズタイムラグを短縮化することができる。

図７（ｂ）に示すように、従来においては、時刻Ｔ＝Ｔ３で、シャッターボタン４の全押し操作が行われると、「１」の画素から順にリセット動作が行われ、「１２」の画素によるリセット動作が完了する時刻Ｔ＝Ｔ９から微少時間経過後の時刻Ｔ＝Ｔ１０でシャッターを開放する制御が行われる。なお、時刻Ｔ＝Ｔ３からＴ９までの時間は、時刻Ｔ＝Ｔ１からＴ２までの時間と同一としている。

そして、撮影準備期間に設定された露光時間Ｔｐ（時刻Ｔ＝Ｔ１０からＴ１１まで）だけ開放され、シャッターを閉鎖する時刻Ｔ＝Ｔ１１から所定時間経過後の時刻Ｔ＝Ｔ１２から、「１」の画素から順番に記録用画素信号を生成するための出力動作が行われる。

このように、従来においては、シャッターを開放させる（撮像素子１９に記録用画素信号の生成のための露光動作を開始させる）タイミングが時刻Ｔ＝Ｔ１０であるのに対して、本実施形態においては、シャッターボタン４の全押し操作によって新たに全ての画素のリセット動作を行わない分、シャッターを開放させるタイミングを前記時刻Ｔ＝Ｔ１０より時刻Ｔ＝Ｔ３にさらに近い時刻Ｔ＝Ｔ４とすることができる。

すなわち、シャッターボタン４の全押し操作タイミングと撮像素子１９による記録用露光動作の開始タイミングとの時間差、つまりシャッターレリーズタイムラグを従来に比して短縮化することができる。したがって、本実施形態では、撮影者がシャッターボタン４を全押し操作した時点（撮影者が撮影したいタイミング）の被写体像にできるだけ近い画像を得ることができる。

なお、記録用画素信号の出力動作の開始タイミング（時刻Ｔ＝Ｔ６）は、シャッターの動作（閉鎖動作）の時間的な誤差を考慮して設定されている。

ところで、撮像素子１９がリセット動作を行っても、そのリセット動作直後の各画素の電圧は０Ｖになっていない場合が多い。この電圧は、記録用の画像を構成するものではない（ノイズである）から、各画素について、記録用画素信号の生成のための出力動作によって得られる画像データに相当する電圧からリセット動作直後における画素の電圧を差し引くことで、単に、記録用画素信号を生成するための出力動作によって得られる画素データそのものを各画素の記録用画素データとする場合に比して、被写体像により忠実な画像を得ることができる。

したがって、本実施形態では、各画素について、記録用画素信号を生成するための出力動作によって得られる画素データに相当する電圧から、リセット動作直後における各画素の電圧（以下、リセット電圧という）を差し引くノイズ除去処理を行うようにしている。

その際、本実施形態では、このノイズ除去処理を行うために、リセット動作直後における各画素の電圧を、各画素について逐一更新的に記憶し、シャッターボタン４の全押し操作が行われると、各画素について、記憶されたリセット動作直後における当該画素の電圧を、記録用画素信号を生成するための出力動作によって得られる画素データに相当する電圧から差し引くようにしている。これにより、シャッターボタン４の全押し操作がどのタイミングで行われてもその処理を行うことができる。なお、撮像制御部５９は、特許請求の範囲における撮像制御部、シャッター制御部、絞り制御部に相当する。

第１画像処理部６０は、このようなノイズ除去処理を実行するものであり、シャッターボタン４の半押し操作により開始されるリセット動作直後における各画素の電圧を、各画素について更新的に画像メモリ５４に記憶させ、シャッターボタン４の全押し操作後に行われた記録用画素信号を生成するための出力動作によって各画素から画素データが得られると、各画素について、その得られた画素データに相当する出力電圧から前記画像メモリ５４に記憶されている当該画素の最近のリセット電圧を減算し、ノイズ除去処理を行う。

この第１画像処理部６０による処理について図７（ａ）を参照して説明すると、例えば「５」の画素については、時刻Ｔ＝Ｔ６で記録用画素信号を生成するための出力動作が行われ、この出力動作によって得られた蓄積電荷から、サンプリング部５１及びＡ／Ｄ変換部５２による処理を経て画素データが得られる。一方、この「５」の画素による最近のリセット動作は、時刻Ｔ＝Ｔ１４で行われたリセット動作であり、時刻Ｔ＝Ｔ６の時点で、このリセット動作直後の当該画素のリセット電圧は画像メモリ５４に記憶されている。したがって、第１画像処理部６０は、画像メモリ５４からそのリセット電圧を読出し、前記記録用画素信号を生成するための出力動作によって得られた画素データに対応する出力電圧から、この画像メモリ５４から読み出した「５」の画素のリセット電圧を減算する。

また、例えば「４」の画素についても、同様であり、時刻Ｔ＝Ｔ８で、記録用画素信号を生成するための出力動作が行われ、この出力動作によって得られた蓄積電荷から、サンプリング部５１及びＡ／Ｄ変換部５２による処理を経て画素データが得られる。一方、この「４」の画素による最近のリセット動作は、時刻Ｔ＝Ｔ３で行われたリセット動作であり、時刻Ｔ＝Ｔ８の時点で、このリセット動作直後の当該画素のリセット電圧は画像メモリ５４に記憶されている。したがって、第１画像処理部６０は、画像メモリ５４からそのリセット電圧を読出し、前記記録用画素信号を生成するための出力動作によって得られた画素データに対応する出力電圧から、この画像メモリ５４から読み出した「４」の画素に対応するリセット電圧を減算する。

第１画像処理部６０は、以上のようなノイズ除去処理を各画素について行うと、該処理後の画素データを画像メモリ５４に格納する。

第２画像処理部６１は、画像メモリ５４に記憶されたノイズ除去処理後の画素データに基づき、各画素の位置におけるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色成分の画素データを得るための補間処理を行うものである。図８は、この補間処理を説明するための図である。

すなわち、本実施形態の撮像素子１９は、光電変換素子の受光面に、それぞれ分光特性の異なる例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のカラーフィルタが１：２：１の比率で配設されているため、Ｒ（赤）のカラーフィルタが配設されている画素からは、Ｒ（赤）の画素データのみが、Ｇ（緑）のカラーフィルタが配設されている画素からは、Ｇ（緑）の画素データのみが、Ｂ（青）のカラーフィルタが配設されている画素からは、Ｂ（青）の画素データのみが得られる。

したがって、第２画像処理部６１は、各画素の位置におけるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色成分の画素データを得るために、当該画素の周辺に位置する画素の画素データを用いて、当該画素の位置において不足している色成分の画素データを算出する。

具体的には、図８（ａ）に示すように、例えば矢印Ｘに示す画素の位置については、該画素からＧ（緑）の画素データが得られており、Ｒ（赤）及びＢ（青）の画素データが不足している。そのため、この不足しているＲ（赤）の画素データを、当該画素の周辺に位置する画素のうち、Ｒ（赤）のカラーフィルタが配設された画素の画素データを用いて算出し、また、不足しているＢ（青）の画素データを、当該画素の周辺に位置する画素のうち、Ｂ（青）のカラーフィルタが配設された画素の画素データを用いて算出する。

すなわち、矢印Ｘに示すＧ（緑）のカラーフィルタが配設された画素の位置については、Ｒ（赤）の画素データを、例えば図８（ｂ）に示すように、その上下に位置する２つの画素から得られるＲ（赤）の画素データの平均値とし、また、Ｂ（青）の画素データを、例えば図８（ｃ）に示すように、その左右に位置する２つの画素から得られるＲ（赤）の画素データの平均値とする。

また、例えば矢印Ｙに示すＲ（赤）のカラーフィルタが配設された画素の位置については、不足しているＧ（緑）の画素データを、例えば図８（ｄ）に示すように、当該画素に隣接するＧ（緑）のカラーフィルタが配設された４つの画素のうち中間の画素値を有する２つの画素の画素データの平均値とする。また、不足しているＲ（青）の画素データを、例えば図８（ｅ）に示すように、当該画素に隣接するＲ（青）のカラーフィルタが配設された４つの画素の画素データの平均値とする。なお、前記平均演算の対象とする画素の選定方法は、前述のものに限られない。

ところで、第２画像処理部６１は、以上のような補間処理を行うにあたり、各画素に対応する画素データを、リセット動作を行う画素の順位に従って画像メモリ５４から読み出す。

すなわち、画像メモリ５４には、記録用画素信号を生成するための出力動作が行われた画素の順番で画素データが記憶されている。例えば図７に示す場合にあっては、「５」の画素，「６」の画素，…「１」の画素，…「４」の画素の順番に、各画素の画素データが画像メモリ５４に記憶されているが、第２画像処理部６１がこの画像メモリ５４から前記各画素の画素データを読み出すときには、「１」の画素に対応する画素データから「１２」の画素に対応する画素データまで順番に読み出していくようにしている。

これは、「１」の画素から画素データを読み出すことにより、一意的な処理が行えるため、処理のハードウェア化（ＡＳＩＣ化）が可能となり、レリーズのタイミングにより画素データの読出し順が変わるような適応的な処理（プログラム処理）に比べて、格段に高速な処理が可能となるからである。画像メモリ５４は、特許請求の範囲における記憶部に相当し、第２画像処理部６２は、特許請求の範囲における演算部に相当する。

第３画像処理部６２は、第２画像処理部６１による補間処理後の画像データに対し、黒レベルを基準の黒レベルに補正する黒レベル補正、光源に応じた白の基準に基づいて、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色成分の画素データのレベル変換を行うホワイトバランスの調整、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色の画素データのγ特性を補正するγ補正を行うものである。

表示制御部６３は、画像処理部２６から出力される画像をＬＣＤ４に表示させるべく、その画像の画素データをＶＲＡＭ１５に転送するものであり、画像圧縮部６４は、第３画像処理部６２により上記各種の処理が施された記録画像の画素データに、２次元ＤＣＴ(Discrete Cosine Transform)変換、ハフマン符号化等のＪＰＥＧ（Joint Picture Experts Group）方式による所定の圧縮処理を施して圧縮画像データを生成し、この圧縮画像データに、撮影画像に関する情報（圧縮率等の情報）を付加した画像ファイルを画像記憶部５６に記録するものである。

画像記憶部５６は、メモリカードやハードディスクなどからなり、メイン制御部３０で生成された画像を保存するものである。画像記憶部５６には、画像データが時系列的に配列して記録され、各コマ毎に、ＪＰＥＧ方式により圧縮された圧縮画像が、撮影画像に関するインデックス情報（コマ番号、露出値、シャッタースピード、圧縮率、撮影日、撮影時のフラッシュのオンオフのデータ、シーン情報等の情報）とともに記録される。

次に、撮像装置１のメイン制御部３０による一連の処理を説明する。図９は、メイン制御部３０による処理を示すフローチャートである。

図９に示すように、シャッターボタン４の半押し操作が行われると（ステップ♯１でＹＥＳ）、撮像制御部５９は、撮像素子１９にリセット動作を開始させる（ステップ♯２）。

すなわち、図６、図７（ａ）に示すように、撮像制御部５９は、画素「１」から順にリセット動作を行わせ、画素「１２」のリセット動作が完了すると、再度、画素「１」から順にリセット動作を行わせる。なお、前述したように、各画素について、リセット動作直後における当該画素の電圧（リセット電圧）は画像メモリ５４に更新的に格納（記憶）される。また、この処理と並行して、露出制御値決定部５８は、ＡＥセンサ部１４からの検出信号（被写体の輝度）に基づき、記録用の露光動作を行う際の露出制御値の決定処理を行う。

撮像制御部５９は、シャッターボタン４の半押し状態が継続している間、ステップ♯１，♯２の処理を繰り返し実行させ（ステップ♯３でＮＯ）、シャッターボタン４の全押し操作が行われると（ステップ♯３でＹＥＳ）、撮像素子１９にリセット動作を停止させる（ステップ♯４）。

これは、図７の時刻Ｔ＝Ｔ３で行われる処理に対応するものであり、この図７に示すように、前記リセット動作が図６に示す「１２」の画素まで完了していなくても（途中の画素までしかリセット動作を完了していなくても）、撮像制御部５９は、撮像素子１９にリセット動作を停止させる。

そして、撮像制御部５９は、露出制御値決定部５８によって決定された露光時間（図７に示す時刻Ｔ＝Ｔ４からＴ５の期間）だけシャッターを開放し（ステップ♯５）、シャッターの閉鎖後、撮像素子１９に記録用画素信号を生成するための電荷の出力動作を行わせる（ステップ♯６ 図７に示す時刻Ｔ＝Ｔ６）。その際、前述したように、この出力動作は、前述の最後にリセット動作が行われた画素の次の画素から順に行わせる。

前記出力動作が完了すると、撮像制御部５９は、その出力動作によって得られた出力電圧から、ステップ♯２において画像メモリ５４に記憶された各画素のリセット電圧を減算する処理を行う（ステップ♯７）。これは、撮像素子１９に記録用画素信号を生成するための出力動作によって得られた画素データには、ノイズ（前記リセット電圧）が含まれており、より綺麗な画像を得るためには、このノイズを該画素データから除去する必要があるからである。

そして、第２画像処理部６１は、画像メモリ５４に記憶されたノイズ除去処理後の画素データに基づき、各画素の位置におけるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色成分の画素データを得るための補間処理を行う（ステップ♯８）。その際、前述したように、各画素に対応する画素データを、リセット動作を行う画素の順位で画像メモリ５４から読み出してから、前記補間処理を行う。

その後、第３画像処理部６２は、第２画像処理部６１による補間処理後の画像データに対して黒レベル補正、ホワイトバランスの調整及びγ補正を行い（ステップ♯９）、表示制御部６３は、第３画像処理部６２から出力される画像をＬＣＤ４に表示させるために、該画像の解像度の変換等の処理を行い、その画像をＬＣＤ４にアフタービューとして表示する一方、画像圧縮部６４は、第３画像処理部６２により上記各種の処理が施された記録画像の画素データに所定の圧縮処理を施し、この圧縮画像データを画像記憶部５６に記録する（ステップ♯１０）。

以上のように、シャッターボタン４の半押し操作が行われると、撮像素子１９に各画素のリセット動作を順番に行わせ、シャッターボタン４の全押し操作が行われると、その時点で撮像素子１９にリセット動作を停止させるとともに、シャッターボタン４の全押し操作までに前記リセット動作を最後に行った画素の次の画素から記録用画素信号を生成するための出力動作を開始するようにしたので、シャッターレリーズタイムラグを従来に比して短縮化することができる。

これにより、シャッターボタン４の全押し操作が行われると全画素のリセット動作を実行してから記録用画素信号を生成するための出力動作を行う従来に比して、撮影者がシャッターボタン４を全押し操作した時点（撮影者が撮影したいタイミング）の被写体像にできるだけ近い画像を得ることができる。撮像素子１９の画素数が増加すればするほど、撮像素子１９のリセット動作に時間を要することから、高画素化された撮像素子１９を搭載する場合に、特にその効果が顕著となる。

また、本実施形態では、各画素について、リセット動作直後のリセット電圧を画像メモリ５４に更新的に記憶しておくようにしたので、シャッターボタン４の全押し操作後に行われる記録用画素信号を生成するための出力動作によって得られた画素データからノイズを除去することができ、その結果、綺麗な撮影画像を生成することができる。

さらに、シャッターボタン４の全押し操作が行われると、シャッターを開放して各画素に同時に露光動作を開始させるようにしたので、各画素間で露光動作を開始する時刻に時間差がある従来の技術に比して、違和感の無い又は少ない、撮影者の意図する被写体像に近い画像を撮像することができる。

また、前述の補間処理を行うにあたり、各画素に対応する画素データを、リセット動作を行う画素の順位に従って画像メモリ５４から読み出すようにしたから、画像処理を高速化することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に加えて、あるいは前記実施形態に代えて次の変形形態（１）〜（８）も採用可能である。

（１）前記実施形態では、デジタルカメラ１が絞り及びシャッター（フォーカルプレーンシャッター）を備え、前記絞りの絞り値を固定させる（シャッターボタン４の操作状態に関係なく絞り値を一定させる）場合について説明したが、絞り値を制御して撮像素子１９の露出値を制御する場合には、次のように撮像素子１９の各画素を動作させてもよい。図１０は、本実施形態における撮像素子１９の各画素の動作を示すタイムチャートである。

本実施形態のように、絞り値が撮像素子１９の露出値の制御パラメータとして設定されている場合には、シャッターボタン４の全押し操作が行われても、絞りの動作が完了するまでリセット動作を行うようにしてもよい。

すなわち、図１０に示すように、撮像制御部５９は、時刻Ｔ＝Ｔ１１でシャッターボタン４の半押し操作が行われると、撮像素子１９の各画素のリセット動作を開始させる。このリセット動作は、シャッターボタン４の全押し操作が行われるまで、前述した順番で繰り返し行われる。

そして、撮像制御部５９は、時刻Ｔ＝Ｔ１３でシャッターボタン４の全押し操作が行われると、絞りを予め設定された絞り値となるように動作させるとともに、その絞りの動作が完了するまで、リセット動作を行わせる。

すなわち、図１０に示すように、時刻Ｔ＝Ｔ１３で、シャッターボタン４の全押し操作が行われると、撮像制御部５９は、絞りを予め設定された絞り値となるように動作させ、絞りの動作が完了する時刻Ｔ＝Ｔ１４までリセット動作を行わせる。

そして、撮像制御部５９は、時刻Ｔ＝Ｔ１４で絞りの動作が完了すると、その時点でリセット動作を完了している画素でリセット動作の実行を停止させるとともに、露出制御値決定部５８によって決定された露出制御値に基づいてシャッターを開放させ、該シャッターの閉鎖後、前記第１の実施形態と同様に最後にリセット動作が行われた画素の次の画素から記録用画素信号を生成するための出力動作を行わせる（時刻Ｔ＝Ｔ１７）。

なお、絞りの動作が完了するまでに限らず、撮像準備動作が完了するまでは、シャッターボタン４の全押し操作が行われても、リセット動作を継続するようにしてもよい。

（２）撮像装置の一例として一眼レフレックスタイプのデジタルカメラを挙げ、このカメラに本発明を適用したものを第１の実施形態として説明したが、これに限らず、撮像光学系がカメラ本体に内蔵されたレンズシャッタータイプのデジタルカメラ（主に所謂コンパクトカメラ）にも本発明を適用可能である。

なお、以下では、本発明をレンズシャッタータイプのデジタルカメラに適用した場合について説明するが、この種のデジタルカメラの機械的な構成については、例えば本出願人が提案した特開２００３−３３３４１４号公報に開示されているものが採用可能であり、その構成の詳細な説明は省略する。図１１は、撮像装置１がシャッターを具備せず、且つ絞り値が固定されている場合（所謂電子シャッターのみで撮像素子１９の露出値を決定する場合）における撮像素子１９の各画素の動作を示すタイムチャートである。

図１１（ａ）に示すように、シャッターボタン４の半押し操作が行われると、撮像素子１９に各画素のリセット動作を順番に開始させる点、及びシャッターボタン４の全押し操作が行われると、その時点で撮像素子１９にリセット動作を停止させ、その停止時点でリセット動作が完了している画素の次の画素から記録用画素信号を生成するための出力動作を開始する点は前記第１の実施形態と略同様であり、各画素について、この記録用画素信号を生成するための出力動作を、最近のリセット動作を行った時刻から露出制御値決定部５８により決定された露光時間が経過した時点で行う点が前記実施形態と異なる。

すなわち、図１１（ａ）に示すように、露出制御値決定部５８により決定された露光時間をＴｐとし、例えばシャッターボタン４の全押し操作が行われた時点で、「４」の画素のリセット動作が完了していたものとすると、「５」の画素による記録用画素信号を生成するための出力動作は、「５」の画素について最近のリセット動作の実行時刻Ｔ＝Ｔ２２から前記露光時間Ｔｐが経過した時刻Ｔ＝Ｔ２２＋Ｔｐ（＝Ｔ２５）に行われる。

また、「４」の画素による記録用画素信号を生成するための出力動作は、「４」の画素について最近のリセット動作の実行時刻Ｔ＝Ｔ２４から前記露光時間Ｔｐが経過した時刻Ｔ＝Ｔ２４＋Ｔｐ（＝Ｔ２７）に行われる。

この場合、露光動作を開始する時刻は各画素間でずれることとなる（時間差が生じる）が、図１１（ｂ）に示すように、シャッターボタン４の全押し操作が行われると、全ての画素のリセット動作を実行する従来の場合と比較して、各画素の露光期間がシャッターボタン４の全押し操作を行った時点に近くなり、撮影者がシャッターボタン４の全押し操作を行った時点（撮影者が撮影したいタイミング）の被写体像にできるだけ近い画像を得ることができるという効果は得られる。

なお、図１１においては、露光時間Ｔｐが、リセット動作の周期（全ての画素がそれぞれ１回のリセット動作を完了するのに要する時間）より長く設定された場合を想定しているため、当該撮像素子１９による記録用画素信号を生成するための出力動作が、シャッターボタン４の全押しタイミングから所定時間経過して開始されるように示されているが、設定される露光時間Ｔｐの長さに応じて、撮像素子１９による記録用画素信号を生成するための出力動作の開始タイミングと、シャッターボタン４の全押しタイミングとの時間差は変化する。

（３）前記変形形態（２）では、所謂電子シャッターのみで撮像素子１９の露出値を決定する場合について説明したが、撮像素子１９の露出値の制御パラメータとして絞り値が設定されている場合には、前記変形形態（１）と同様に、シャッターボタンの全押し操作が行われても、絞りの動作が完了するまでリセット動作を行わせてもよい。図１２は、その場合における撮像素子１９の各画素の動作を示すタイムチャートである。

図１２に示すように、時刻Ｔ＝Ｔ３１でシャッターボタン４の半押し操作が行われると、撮像制御部５９は、撮像素子１９に各画素のリセット動作を順番に開始させる。そして、時刻Ｔ＝Ｔ３３でシャッターボタン４の全押し操作が行われると、絞りを露出制御値決定部５８により決定された絞り値に設定するとともに、撮像素子１９に該絞りの動作が完了する時刻Ｔ＝Ｔ３４までリセット動作を引き続き行わせる。記録用画素信号を生成するための出力動作は、前述の変形形態（２）の場合と略同様であるので、その説明は省略する。なお、絞りの動作が完了するまでに限らず、撮像準備動作が完了するまでは、シャッターボタン４の全押し操作が行われても、リセット動作を継続するようにしてもよい。

以上のように、リセット動作を停止するタイミングについていうと、デジタルカメラが、一眼レフレックスタイプのデジタルカメラであるか、レンズシャッタータイプのデジタルカメラであるかに拘わらず、デジタルカメラが電子シャッターのみで撮像素子１９の露出値を決定する場合（シャッター及び絞りを備えていない場合）には、シャッターボタン４の全押し操作が行われた時点で撮像素子１９のリセット動作を停止すればよい。

また、撮像素子１９の露出値を、シャッタースピードのみで制御する（シャッターボタン４の操作状態に拘わらず絞り値を一定させる）場合にも、シャッターボタン４の全押し操作が行われた時点で撮像素子１９のリセット動作を停止するようにすればよい。

さらに、撮像素子１９の露出値を、絞り値のみで制御する場合及びシャッタースピードと絞り値との両方で制御する場合には、シャッターボタン４の全押し操作が行われた時点で撮像素子１９のリセット動作を停止してもよいし、あるいは、絞りの動作が完了した時点で撮像素子１９のリセット動作を停止してもよい。

また、絞りの動作が完了するまでに限らず、撮像準備動作が完了するまでは、シャッターボタン４の全押し操作が行われても、リセット動作を継続するようにしてもよい。

（４）前記各実施形態では、撮像素子１９の全ての画素（有効画素）に対して一連の信号の読出し順序を設定したが、これに限らず、撮像素子１９の各画素を複数のグループに分け、各グループにおいて、リセット動作及び記録用画素信号を生成するための出力動作を行う画素の順番を設定し、この順番に従って、リセット動作及び記録用画素信号を生成するための出力動作をグループ同士並行して行うようにすると、撮像素子１９の各画素から画素信号を読み出す時間を短縮化することができる。

すなわち、本実施形態では、例えば図１３に示すように、撮像素子１９の撮像領域を４分割して各画素を複数のグループＧ１〜Ｇ４に分け、グループＧ１〜Ｇ４ごとに垂直走査回路４４及び水平走査回路４８が設けられている。なお、図１３においては、撮像素子１９が縦６（個）×横８（個）＝４８（個）の画素（有効画素）を有し、これらの画素によって構成される撮像領域を縦横それぞれ２分割して、縦３（個）×横４（個）＝１２（個）の画素でそれぞれ構成されたグループＧ１〜Ｇ４を示している。

また、図示していないが、撮像素子１９、サンプリング部５１、Ａ／Ｄ変換部５２及び画像メモリ５４間をそれぞれ電気的に接続する信号線がそれぞれグループＧ１〜Ｇ４に対応して設けられている（この場合には、それぞれ４本の信号線が設けられている）。

このような構成により、リセット動作及び記録用画素信号を生成するための出力動作を各グループＧ１〜Ｇ４で並行して行うことができるため、撮像素子１９の全ての画素（有効画素）に対して一連の信号読出し順序を設定する場合に比して、撮像素子１９の各画素から画素信号を読み出す時間を短縮化することができる。

そして、このように撮像素子１９の各画素をグループ分けした場合には、各グループにおいて、前記各実施形態のように、各画素のリセット動作及び記録用画素信号を生成するための出力動作を行わせるようにするとよい。

なお、前記グループ分けの形態としては、前述のように撮像素子１９の画素を撮像領域で分割することでグループ分けを行う形態の他に、例えばカラーフィルタの種類でグループ分けを行う形態も採用可能である。

すなわち、例えば、分光特性の異なる例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のカラーフィルタが１：２：１の比率で配設されてなるベイヤー配列の撮像素子１９の場合、例えば、Ｇ（緑）のカラーフィルタが配設された画素のグループと、Ｂ（青）のカラーフィルタが配設された画素のグループ（Ｒ（赤）のカラーフィルタが配設された画素のグループ）との２つのグループにグループ分けしてもよいし、あるいは、図１４に示すように、Ｇ（緑）のカラーフィルタが配設された画素については、さらに、「１」が付された画素のグループと、「２」が付された画素のグループとの２つのグループ、すなわち計４つのグループにグループ分けを行ってもよい。

（５）前記第１の実施形態においては、リセット動作によって得られた信号を記録用画素データからノイズを除去するためのものとして利用したが、レンズシャッタータイプのデジタルカメラにあっては、これに加えて、シャッターボタンの全押し操作が行われるまでの間、このリセット動作によって得られた電荷を利用してライブビュー画像を生成し、該画像を画像表示部（ＬＣＤ等）に表示するようにするとよい。

なお、ライブビュー画像は、被写体の画像を記録するまでの期間、一定の周期（例えば１／３０秒）で画像表示部に切換表示される撮像素子１９で撮像された画像をいい、このライブビュー画像により、被写体の状態が略リアルタイムで画像表示部に表示され、撮影者は被写体の状態を画像表示部で確認することができる。

（６）ライブビュー画像を生成及び表示するための撮像素子１９の駆動制御として、前記変形形態（５）の他に、次のような形態も採用可能である。図１５は、この撮像素子１９の駆動制御を示すタイムチャートである。

図１５における「出力動作」とは、ライブビュー画像生成用の画素信号の出力動作を表しているものであり、図１５に示すように、本実施形態では、リセット動作によって各画素から得られた電荷はライブビュー画像を生成するのに利用せず、ライブビュー画像を生成するために、別途ライブビュー画像生成用の画素信号の出力動作を行っている。

すなわち、本実施形態では、撮影準備期間（シャッターボタンの半押し操作から全押し操作前までの期間）において、撮像素子１９に各画素のリセット動作を行わせてから、各画素について、リセット動作から所定の露光時間経過後に、ライブビュー画像生成用の画素信号の出力動作を行わせるというように、リセット動作とライブビュー画像生成用の画素信号の出力動作とを交互に行わせる。したがって、本実施形態におけるリセット動作は、単に、撮像素子１９の各画素に蓄積された電荷を排出する動作である。

ライブビュー画像生成用の画素信号の出力動作については、撮像素子１９の各画素のうち、例えば、縦方向に一列おきに画素列を選定するというように一部の画素を選定し、その選定した画素に前記出力動作を行わせる所謂画素の間引き読出し処理を行って、この出力動作によって得られた電荷を利用してライブビュー画像の生成を行うと、ライブビュー画像の表示周期が長くなるのを防止または抑制することができる。

また、本実施形態におけるリセット動作は、前述したように、単に撮像素子１９の各画素に蓄積された電荷を排出する動作であり、この動作を行う場合には、所定個の画素で同時に行うことができることから、本実施形態では、ライブビュー画像の表示周期が長くなるのを防止または抑制するため、所定個の画素のリセット動作を同時に行っている。図１５において、リセット動作やライブビュー画像生成用の画素信号の出力動作を示す直線の傾斜が、図７等においてリセット動作等を示す直線の傾斜より大きくなっているのは、このようなリセット動作や前記間引き読み出し処理を行うことにより、全ての有効画素から１つずつ画素信号を読み出す動作に比して、信号読出し時間が短いことを示している。

（７）本発明は、前記デジタルカメラに限らず、携帯電話機に、撮像光学系及びＣＭＯＳ型撮像素子１９が搭載されている場合にも適用可能である。

また、本発明は携帯電話機に限られることなく、それ以外の機器、例えば、デジタルビデオカメラ、携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）、パーソナルコンピュータ、モバイルコンピュータ等、他の通信機器との間で、データの送受信を行う通信部を備えた携帯通信機器にも適用することができる。

（８）本発明で採用可能な撮像素子には、ＣＭＯＳ型の撮像素子に限らず、ＭＯＳ型の撮像素子も含まれる。

本発明に係る撮像装置の一例であるデジタルカメラの構成を示す正面図である。 デジタルカメラの構成を示す背面図である。 デジタルカメラの内部構成を示す図である。 カメラ本体にレンズユニットが装着された状態でのデジタルカメラ全体の電気的な構成を示すブロック図である。 撮像素子の概略構成を示す図である。 撮像素子の画素の配列を模式的に表した図である。 （ａ）は、第１の実施形態における撮像素子の各画素の動作を説明するためのタイムチャート、（ｂ）は、従来における撮像素子の各画素の動作を説明するためのタイムチャートである。 補間処理を説明するための図である。 メイン制御部による処理を示すフローチャートである。 変形形態（１）における撮像素子の各画素の動作を示すタイムチャートである。 撮像装置がシャッターを具備せず、且つ絞り値が固定されている場合における撮像素子の各画素の動作を示すタイムチャートである。 撮像素子の露出値の制御パラメータとして絞り値が設定されている場合における撮像素子の各画素の動作を示すタイムチャートである。 撮像素子の各画素のグループ分けの方法を説明するための図である。 撮像素子の各画素の他のグループ分けの方法を説明するための図である。 ライブビュー画像を生成及び表示するための撮像素子の駆動制御を示すタイムチャートである。 従来の技術を説明するための図である。 従来の技術を説明するための図である。 従来の技術を説明するための図である。 従来の技術を説明するための図である。

符号の説明

１４ ＡＥセンサ部
１９ 撮像素子
４０ 画素
４４ 垂直走査回路
４８ 水平走査回路
５４ 画像メモリ
５８ 露出制御値決定部
５９ 撮像制御部
６０ 第１画像処理部
６１ 第２画像処理部
６５ リセットスイッチ
６６ リセット線

Claims (8)

1. 複数の画素を交差する２つの方向に配列してなる撮像素子と、
   前記撮像素子に露光動作を行わせると共に、前記複数の画素の中から任意の画素を指定して、この指定した画素に画素信号を出力させる撮像制御部と、
   所定の記録部に記録する記録用画素信号を前記撮像素子に生成させる指示を入力するための入力操作部と、
   前記撮像素子に導かれる光の遮断動作を行うためのシャッターと、
   前記シャッターの遮断動作を制御するシャッター制御部とを備える撮像装置であって、
   前記撮像制御部は、前記入力操作部により記録用画素信号の生成指示が入力されるまで、前記撮像素子に前記各画素のリセット動作を所定の順番で繰り返し行わせ、前記入力操作部により前記生成指示が入力されると、前記リセット動作が完了している画素の順番に関係なく、前記撮像素子に前記リセット動作を停止させ、
   前記シャッター制御部は、前記撮像制御部による前記リセット動作の停止制御後に、前記シャッターを、前記記録用画素信号を生成するための露光期間に相当する時間だけ開放して前記撮像素子を露光させ、
   前記撮像制御部は、前記露光期間が経過すると、前記撮像素子に記録用画素信号を生成するための出力動作を開始させ、
   この記録用画素信号を生成するための出力動作は、最後にリセット動作が行われた画素の次にリセット動作が行われるべき画素を前記出力動作開始画素として、前記所定の順番に対応する前記リセット動作の時間的な前後関係に従って行われ、前記最後にリセット動作が行われた画素で完了するものであることを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像素子に導かれる光の量を調節するための絞りと、前記絞りの絞り径を制御する絞り制御部とを備え、
   前記撮像素子の露出値を決定するパラメータとして前記絞り径が含まれているとき、前記撮像制御部は、前記入力操作部により前記生成指示が入力されても、前記絞りが絞り径を変える動作が完了するまで、前記撮像素子に前記リセット動作を行わせることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記リセット動作及び記録用画素信号を生成するための出力動作により前記撮像素子からそれぞれ出力された画素信号を記憶する記憶部と、前記記憶部から前記画素信号を読み出し、前記記録用画素信号を生成するための出力動作により前記撮像素子から出力された画素信号に相当する電圧から前記リセット動作後の当該画素の電圧を減算することにより、ノイズの除去を行う演算部とを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記演算部は、前記記憶部から画素信号を読み出すとき、前記リセット動作を最初に行った画素の画素信号から順番に読み出すことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記撮像素子の各画素は複数のグループにグループ分けされており、
   前記撮像制御部は、前記入力操作部により記録用画素信号の生成が指示されるまで、前記各グループにおいて、前記各画素によるリセット動作を所定の順番で繰り返し行わせ、前記入力操作部により記録用画素信号の生成が指示されると、前記各グループにおいて、前記リセット動作が完了している画素の順番に関係なく、前記撮像素子にリセット動作を停止させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の撮像装置。
6. 前記撮像素子の撮像領域でグループ分けされていることを特徴とする請求項５に記載の
   撮像装置。
7. 前記撮像素子は、各画素に複数色のカラーフィルタが配設されているものであり、前記撮像素子の各画素は、配設されるカラーフィルタの種類でグループ分けされていることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の撮像装置と、外部機器との間で前記撮像装置により得られる画像信号を含む信号の送受信を行う通信部とを備えた携帯通信機器。

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