JP5245762B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に関する。

一般的なデジタルカメラはＣＣＤ型撮像素子やＣＭＯＳ型撮像素子を有している。これらの撮像素子は、被写体光を二次元状に配置された光電変換部で受光し、受光した光量に応じたアナログの電気信号を出力する。そして、光電変換されたアナログの電気信号は画素毎に順番にデジタル信号に変換され（Ａ／Ｄ変換）、１画面分のデジタル信号は画像データとしてディスプレイやメモリなどに出力される。

ところが、一般的なＡ／Ｄ変換装置は、Ａ／Ｄ変換するタイミング周期が一定であるため、同じ装置内で用いられる電源部やクロック回路などによる周期的なノイズがある場合、Ａ／Ｄ変換のタイミング周期とノイズの周期とが干渉してビートノイズ（干渉ノイズ）が生じることがある。ビートノイズは、固定パターンの縞模様ノイズとなって撮影画像に現れ、画質を著しく損なってしまう。そこで、複数のクロックを位相同期させる技術などが検討されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１５７７２０号公報

ところが、複数のクロックを位相同期させる複雑な回路が必要になったり、或いは周期的なノイズが電源ノイズや外乱ノイズなどである場合は、回路基板が別であったり、複合的なノイズ源であることが多いので、完全に位相同期させることは難しいという問題がある。尚、上記のような画像信号だけでなくアナログの音声信号や他のアナログ信号をＡ／Ｄ変換する場合でも、Ａ／Ｄ変換するアナログ信号に含まれるノイズ周期とＡ／Ｄ変換するタイミング周期とが干渉する条件において同様の問題が生じる。

本発明の目的は、デジタル信号に周期的なノイズが生じることを抑制可能な撮像装置を提供することである。

請求項１に記載の撮像装置は、複数の画素を有し、被写体光をアナログ信号に変換して出力する光電変換部と、前記光電変換部から出力された前記アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部によりデジタル信号に変換されるアナログ信号を画素単位でサンプルホールドするタイミングを示す信号であるタイミング信号の出力周期を不規則に変化させ、且つ前記光電変換部から出力された前記アナログ信号の１画素あたりに割り当てられた読出時間の２倍の時間より短い周期で前記タイミング信号を出力するタイミング発生部とを備えることを特徴とする。

請求項２に記載の撮像装置は、請求項１に記載の撮像装置において、前記光電変換部は、行列状に複数の画素を有し、前記光電変換部から行単位で出力されたアナログ信号を、前記Ａ／Ｄ変換部へ画素単位で出力する水平転送部を更に備えることを特徴とする。

請求項３に記載の撮像装置は、行列状に複数の画素を有し、被写体光をアナログ信号に変換して出力する光電変換部と、前記光電変換部から出力された前記アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部によりデジタル信号に変換されるアナログ信号を行単位でサンプルホールドするタイミングを示す信号であるタイミング信号の出力周期を不規則に変化させ、且つ前記光電変換部から出力された前記アナログ信号の１行あたりに割り当てられた読出時間の２倍の時間より短い周期で前記タイミング信号を出力するタイミング発生部とを備えることを特徴とする。

請求項４に記載の撮像装置は、請求項３に記載の撮像装置において、前記Ａ／Ｄ変換部は、前記光電変換部が有する複数の画素の列ごとに設けられていることを特徴とする。

請求項５に記載の撮像装置は、行列状に複数の画素を有し、被写体光をアナログ信号に変換して出力する光電変換部と、前記光電変換部から出力された前記アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部によりデジタル信号に変換されるアナログ信号を列単位でサンプルホールドするタイミングを示す信号であるタイミング信号の出力周期を不規則に変化させ、且つ前記光電変換部から出力された前記アナログ信号の１列あたりに割り当てられた読出時間の２倍の時間より短い周期で前記タイミング信号を出力するタイミング発生部とを備えることを特徴とする。

請求項６に記載の撮像装置は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の撮像装置において、前記Ａ／Ｄ変換部により変換された前記デジタル信号を一時的に記憶する一時記憶部を更に備えることを特徴とする。
請求項７に記載の撮像装置は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の撮像装置において、前記光電変換部及び前記Ａ／Ｄ変換部を有する撮像素子を更に備えることを特徴とする。

本発明の撮像装置は、デジタル信号に周期的なノイズが生じることを抑制可能である。

以下、本発明に係るＡ／Ｄ変換装置および撮像装置に関する実施形態について説明する。先ず、図１は本実施形態に係るＡ／Ｄ変換装置１０１のブロック図である。

図１において、Ａ／Ｄ変換装置１０１は、アナログの電気信号を入力してデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１０２と、Ａ／Ｄ変換部１０２にＡ／Ｄ変換するタイミングを与えるタイミング発生部（ＴＧ）１０３とで構成される。Ａ／Ｄ変換部１０２は、入力するアナログ信号を例えば量子化ビット数が１２ビット（４０９６階調）のデジタル信号に変換する。ここで、Ａ／Ｄ変換部１０２に入力されるアナログ信号は、例えば、フォトダイオードなどで構成される光電変換部が出力するアナログの画像信号やマイクロホンなどが出力するアナログの音声信号、或いは加速度センサーや温度センサーなどのセンサーが出力するアナログ信号などである。

タイミング発生部１０３は、Ａ／Ｄ変換部１０２にＡ／Ｄ変換するタイミングを与えるが、本実施形態ではＡ／Ｄ変換するタイミングを固定周期ではなくランダム（不規則）に変化させる。ここで、アナログ信号とタイミング信号とデジタル信号との関係について図２を用いて説明する。図２において、Ａ／Ｄ変換部１０２に入力されるアナログ信号は、タイミング発生部１０３から出力されるタイミング信号ｓ１からｓ７の各タイミングでデジタル信号に変換される。ここで、デジタル信号は、タイミング信号ｓ１からｓ７の各タイミングでのアナログ値が所定の量子化ビット数のデジタル値、例えば量子化ビット数が１２ビット（４０９６階調）のデジタル値に変換されたデジタルデータである。尚、Ａ／Ｄ変換するタイミングとは、正確にはアナログ信号をサンプルホールドするタイミングで、アナログ信号をサンプルホールドするタイミングがランダムに変化することを意味する。

図２において、タイミング発生部１０３が出力するタイミング信号ｓ１からｓ７の間隔（周期）ｔ１からｔ７は一定ではない。例えば、タイミング信号ｓ１とｓ２の間隔ｔ１は、タイミング信号ｓ２とｓ３の間隔ｔ２よりも短いが、タイミング信号ｓ３とｓ４の間隔ｔ３よりも長くなっている。つまり、タイミング発生部１０３が出力するタイミング信号の周期はランダムに変化する。この時、出力されるデジタル信号の間隔もタイミング信号ｓ１からｓ７の間隔ｔ１からｔ７に応じて変化するが、デジタル値は間隔ｔ１からｔ７の各期間中は変化しないので、必要に応じて等間隔のデジタル信号に整列して外部に出力することも可能である。

ここで、ランダムに変化するタイミング信号の発生方法は、例えば疑似ランダム信号を発生させるＭ系列符合回路をタイミングパルスを発生する論理回路に設ければ実現できる。また、ソフトウェア的に発生させる場合は、乱数発生処理で発生させた乱数を用いて、タイミング信号の出力を制御すれば実現できる。或いは、ダイオード固有のホワイトノイズを利用したアナログ的な回路を用いても構わない。本実施形態では、タイミング発生部１０３が発生するタイミング信号の周期を不規則に変化できれば、上記以外のいずれの方法を用いても構わない。

次に、タイミング発生部１０３のタイミング周期が固定周期の場合とランダム周期の場合との違いについて図３を用いて説明する。尚、図３（ａ）はタイミング周期が固定周期の場合を示し、図３（ｂ）はタイミング周期がランダム周期の場合を示している。また、図３（ａ）および図３（ｂ）において、分かり易いようにＡ／Ｄ変換部１０２に入力される画像信号や音声信号は描かずに、周期的に変化するアナログのノイズ成分のみを誇張して描いてある。尚、同図では、アナログのノイズ成分が変化する周期は、Ａ／Ｄ変換部１０２でＡ／Ｄ変換するタイミング周期より少し短い周期に描いてあるが長い周期にずれていても構わない。いずれにしても、タイミング信号の固定周期とノイズ成分の周期との間にずれがある場合に問題となる。

図３（ａ）において、Ａ／Ｄ変換部１０２に入力されるアナログのノイズ信号は、タイミング発生部１０３から出力される固定間隔（固定周期）ｔｃ１のタイミング信号ｓ１１からｓ１７の各タイミングでデジタル信号に変換される。ところが、タイミング信号ｓ１１からｓ１７の周期ｔｃ１とノイズの周期ｔｎｃ１との差がビートノイズ（干渉ノイズ）として現れる。例えば、図３（ａ）のタイミング信号Ｓ１１でサンプルホールドされるアナログ信号のレベルと、その３つ後のタイミング信号Ｓ１４でサンプルホールドされるアナログ信号のレベルはほぼ同じである。同様に、タイミング信号Ｓ１２でサンプルホールドされるアナログ信号のレベルと、その３つ後のタイミング信号Ｓ１５でサンプルホールドされるアナログ信号のレベルはほぼ同じで、タイミング信号Ｓ１３でサンプルホールドされるアナログ信号のレベルと、その３つ後のタイミング信号Ｓ１６でサンプルホールドされるアナログ信号のレベルはほぼ同じである。さらに、タイミング信号Ｓ１４でサンプルホールドされるアナログ信号のレベルと、その３つ後のタイミング信号Ｓ１７でサンプルホールドされるアナログ信号のレベルもほぼ同じなので、タイミング信号Ｓ１１とタイミング信号Ｓ１４とタイミング信号Ｓ１７の各タイミングでサンプルホールドされるアナログ信号のレベルはほぼ同じになる。

このように、タイミング信号の３つ毎に周期的な値を繰り返すビートノイズが発生し、タイミング信号ｓ１１からｓ１７の各タイミングで出力されるデジタル信号も、ノイズの周期とＡ／Ｄ変換するタイミング周期との差によるビート周期で変化する固有のノイズが現れてしまう。ビートノイズは、画像の場合は縦や横や斜めの縞模様のノイズとして画像上に表示され、音声の場合はビート音として出力される。また、センサなどのアナログ信号の場合は、センサの誤動作の原因になったり、センサの精度が悪くなってしまう。このように、アナログ信号を固定のタイミング周期でＡ／Ｄ変換を行う場合は、電源や外乱などによる周期的なノイズの影響を受けて様々な問題が発生する。

そこで、本実施形態に係るＡ／Ｄ変換装置１０１の場合は、タイミング発生部１０３がＡ／Ｄ変換部１０２に与えるＡ／Ｄ変換のタイミング周期をランダムにするので、出力されるデジタル信号に固有のビートノイズが生じない。例えば図３（ｂ）に示すように、タイミング発生部１０３から出力されるランダム周期のタイミング信号ｓ１からｓ７がＡ／Ｄ変換部１０２に与えられ、各タイミング信号ｓ１からｓ７の間隔ｔ１からｔ７は不規則に変化する。この結果、タイミング信号ｓ１からｓ７の各タイミングでサンプルホールドされるアナログ信号のレベルに周期性は見られず、Ａ／Ｄ変換部１０２から出力されるデジタル信号にも固有のビートノイズは現れない。

このように、本実施形態に係るＡ／Ｄ変換装置１０１は、周期ノイズが含まれるアナログ信号をＡ／Ｄ変換する場合でも、出力されるデジタル信号に固有のビートノイズが現れず、周期ノイズを目立たなくすることができる。

（撮像装置への応用例）
次に、先に説明したＡ／Ｄ変換装置１０１の応用例として、撮像装置２０１の実施形態について説明する。尚、ここでは、撮像装置２０１の実施例として、デジタルカメラやビデオカメラなどのカメラの場合について説明するが、スキャナーやＦＡＸなどの一行分や数行分のラインセンサを有する撮像装置であっても構わない。

図４は、撮像装置２０１の構成を示すブロック図である。尚、図４において、図１と同符号のものは同じものを示す。撮像装置２０１は、レンズ２０２と、撮像素子２０３と、Ａ／Ｄ変換部２０４と、タイミング発生部（ＴＧ）２０５と、画像バッファ２０６と、システムバス２０７と、制御部２０８と、画像処理部２０９と、表示回路２１０と、液晶モニタ２１１と、メモリカードＩＦ２１２と、メモリカード２１２ａと、メモリ２１３と、操作パネル２１４とで構成される。尚、Ａ／Ｄ変換部２０４とＴＧ２０５は、図１のＡ／Ｄ変換部１０２とＴＧ１０３に相当し、図１のＡ／Ｄ変換装置１０１は図４の点線２５０で囲まれた部分に相当する。

図４において、レンズ２０２から入射する被写体光は、撮像素子２０３の受光面に結像される。ここで、撮像素子２０３は、行方向および列方向の二次元マトリクス状に配置された複数の光電変換部（フォトダイオード）や読み出し回路などで構成されるＣＣＤ型の撮像素子である。撮像素子２０３の受光面に結像された被写体光は、光電変換部でアナログの電気信号に変換され、ＴＧ２０５から撮像素子２０３に出力される読み出し信号に応じてＡ／Ｄ変換部２０４に出力される。

ここで、撮像素子２０３の構成について、図５を用いて説明する。図５はＣＣＤ型の撮像素子２０３の構成例を示す図である。尚、図５において図４と同符号のものは同じものを示す。図５に示した撮像素子２０３は、行ａから行ｋの１１行と、列１から列１４の１４列の１５４画素で構成される。入射する光量に応じて各画素のフォトダイオードに蓄積された電荷は、ＴＧ２０５から出力される行単位の読み出し信号に応じて列方向にバケツリレー方式で水平転送回路３０１に読み出される。さらに、ＴＧ２０５から出力される画素単位の読み出し信号に応じて水平転送回路３０１に読み出された１行分の電荷は、１画素毎にバケツリレー方式で撮像素子２０３の外部のＡ／Ｄ変換部２０４にアナログの電気信号として出力される。尚、Ａ／Ｄ変換部２０４には、アナログ電源ＡＶｃｃとＡ／Ｄ変換用のリファレンス電圧Ｖｒｅｆとが与えられ、接地（ＧＮＤ）されている。Ａ／Ｄ変換部２０４が出力するデジタル信号は、図４に示したように、画像バッファ２０６に一時的に記憶される。

次に、図５に示す撮像素子２０３の１５４個の画素から信号を読み出す時の動作について図６を用いて詳しく説明する。尚、図６（ａ）はタイミング信号が固定周期の場合を示し、図６（ｂ）はタイミング信号がランダム周期の場合を示している。また、図３と同様に、アナログの画像信号は、周期的に変化するアナログのノイズ成分のみを強調して描いてある。尚、図３では一般的なアナログ信号の場合について説明したが、図６では撮像素子２０３からアナログの画像信号を読み出す場合に特化して説明する。

撮像素子２０３の場合は、図５で説明したように、画素毎にＡ／Ｄ変換するので、画素毎にデジタル信号に変換する周期と、ノイズ周期との関係が問題となる。一般に、デジタルカメラなどでは、撮影時の処理を速くするために、撮影した１画面分の画像信号を撮像素子２０３から読み出して画像データとして画像バッファ２０６に記憶するまでの時間が設計時に決められるので、撮像素子２０３から画素単位で読み出す時間は制限される。例えば、１画素当たり５００ｎｓｅｃなどのように決められる。従って、Ａ／Ｄ変換するためにサンプルホールドするタイミングはこの時間内になければならない。但し、一旦サンプルホールドしたアナログ信号をデジタル信号に変換する処理自体は、後でまとめて行うことも可能であるが、サンプルホールドするタイミングはアナログの画素信号が読み出されている時間内に行う必要がある。例えば、図６（ａ）および図６（ｂ）において、間隔（周期）ｔｐ１はこの画素周期を示しており、Ａ／Ｄ変換するための各タイミング信号は、画素ａ１からａ７の各画素の間隔ｔｐ１内に必ず１つ必要となる。図６（ａ）の場合は、タイミング信号が固定周期なので、タイミング周期ｔｃ１と画素の間隔ｔｐ１は同じ間隔で描いてある。尚、サンプルホールドするタイミングｓ１１からｓ１７と画素の変化点は必ずしも同図のように一致させる必要はない。

図６（ａ）の場合は、図３（ａ）の場合と同様に、タイミング信号ｓ１からｓ７の周期ｔｃ１とノイズ周期ｔｎｃ１とが干渉して３画素毎のビート周期のビートノイズが発生する。このようなビートノイズは、図７（ａ）に示すように、撮影される画像に縞模様のノイズとなって現れてしまう。尚、図７（ａ）において、画素ａ１からａ７は図６（ａ）の画素ａ１からａ７に相当する。また、１行毎に１画素ずつノイズの位置がずれて行くように描いてあるが、例えば行毎に同じ位置にノイズが現れる場合は列単位で周期的に変化する縦縞模様のノイズになる。いずれにしても、周期的に同じパターンが現れるので目立ってしまう。さらに、図７（ａ）は周期ノイズのみの場合の画像の表示例を示し、白黒がはっきりするように強調して描いてあるが、実際のノイズレベルは４０９６階調の１０階調程度である。

一方、本実施形態に係る撮像装置２０１の場合は、図６（ｂ）に示すように、図３（ｂ）の場合と同様に、タイミング発生部２０５がＡ／Ｄ変換部２０４に与えるＡ／Ｄ変換のタイミング周期をランダムに変化させるので、出力されるデジタル信号には周期的なパターンが現れない。例えば図６（ｂ）に示すように、タイミング発生部２０５から出力されるランダム周期のタイミング信号ｓ１からｓ７がＡ／Ｄ変換部２０４に与えられ、各タイミング信号ｓ１からｓ７の間隔ｔ１からｔ７は不規則に変化する。この結果、タイミング信号ｓ１からｓ７の各タイミングでサンプルホールドされるアナログ画像信号のレベルに周期性は見られず、Ａ／Ｄ変換部２０４から出力されるデジタル画像信号にもビートが現れない。例えば、図７（ｂ）に示すように、撮影される画像には周期ノイズが分散されて目立たなくなる。尚、図７（ｂ）において、画素ａ１からａ７は図６（ｂ）の画素ａ１からａ７に相当する。また、図７（ｂ）は図７（ａ）と同様に、周期ノイズのみの場合の画像の表示例を示し、白黒がはっきりするように強調して描いてある。

このように、本実施形態に係る撮像装置２０１は、周期ノイズが含まれるアナログ画像信号をＡ／Ｄ変換する場合でも、出力されるデジタル画像信号に周期的なパターンが現れず、周期ノイズを目立たなくすることができる。

尚、図６（ｂ）において、タイミング信号の間隔ｔ１からｔ７は不規則に変化するので短くなったり長くなったりするが、タイミング信号の間隔ｔ１からｔ７は、撮像素子２０３から読み出す時の１画素当たりの読み出し時間が固定である場合は、この読み出し時間の２倍（サンプルホールドされたアナログ信号をＡ／Ｄ変換してデジタル信号を出力する時間を含む）より小さくなるようにする必要がある。そこで、図４のタイミング発生部２０５は、この範囲内でタイミング信号をランダムに発生する。或いは、１画素当たりの読み出し時間自体をランダムに変えて撮像素子２０３から画像信号を読み出す場合は、撮像素子２０３から１画面分の画像信号を読み出すトータルの時間が撮像素子２０３から１画面分の画像信号を読み出すための設計時間になるようにすればよい。

また、図４に示したＣＣＤ型の撮像素子２０３は、外部にＡ／Ｄ変換部２０４を設けたが、撮像素子２０３の内部にＡ／Ｄ変換部２０４を設けても構わない。

次に、ＣＭＯＳ型の撮像素子の例について説明する。図８はＣＭＯＳ型の撮像素子３０３の構成を示す図である。図８において、１４個のＡ／Ｄ変換部３０４（１）から３０４（１４）は図５のＡ／Ｄ変換部２０４に、ＴＧ３０５は図５のＴＧ２０５に、画像バッファ３０６は図５の画像バッファ２０６にそれぞれ相当する。図５のＣＣＤ型の撮像素子２０３と異なるのは、列毎にＡ／Ｄ変換部３０４（１）から３０４（１４）が設けられ、行単位で各列に読み出されたアナログ信号を同時にＡ／Ｄ変換することである。

図８において、撮像素子３０３は、行ａから行ｐの１６行と、列１から列１４の１４列の２２４画素で構成される。入射する光量に応じて各画素のフォトダイオードに蓄積された電荷はアナログの電気信号に変換され、ＴＧ３０５から出力されるアドレス選択信号に応じて列毎に設けられた垂直読み出し線に行単位で読み出される。各列の垂直信号線に読み出されたアナログの電気信号は、各列毎に設けられた１４個のＡ／Ｄ変換部３０４（１）から３０４（１４）にそれぞれ入力される。Ａ／Ｄ変換部３０４（１）から３０４（１４）は、ＴＧ３０５から出力されるタイミング信号に応じて同時にＡ／Ｄ変換する。Ａ／Ｄ変換部３０４（１）から３０４（１４）で変換されたデジタル信号は、画像バッファ３０６に一時的に記憶される。尚、１４個のＡ／Ｄ変換部３０４から画像バッファ３０６へのデジタル信号の転送は並列に行っても構わないし、Ａ／Ｄ変換部３０４（１）から３０４（１４）と画像バッファ３０６との間にデジタル信号を保持するバッファを設けて、１画素ずつ画像バッファ３０６に転送するようにしても構わない。

次に、図８に示す撮像素子３０３の２２４個の画素から信号を読み出す時の動作について図９を用いて詳しく説明する。尚、図９（ａ）はタイミング信号が固定周期の場合を示し、図９（ｂ）はタイミング信号がランダム周期の場合を示している。また、図３と同様に、アナログの画像信号は、周期的に変化するアナログのノイズ成分のみを強調して描いてある。ここでは、図６の撮像素子２０３の場合と同様に、アナログの画像信号を読み出す場合に特化して説明する。

撮像素子３０３の場合は、図８で説明したように、行毎に１４個のＡ／Ｄ変換部３０４でＡ／Ｄ変換するので、行毎にデジタル信号に変換する周期と、ノイズ周期との関係が問題となる。先に説明したＣＣＤ型の撮像素子２０３の図６（ａ）の場合は、画素ａ１からａ７を画素単位でタイミング信号ｓ１１からｓ１７を固定周期ｔｃ１でＡ／Ｄ変換する時のタイミングを示したが、撮像素子３０３の図９（ａ）の場合は、ａ行からｇ行を行単位でタイミング信号ｓ２１からｓ２７を固定周期ｔｃ２でＡ／Ｄ変換する時のタイミングを示している。尚、アナログ信号の周期ノイズの周期ｔｃｎ２も行単位でＡ／Ｄ変換する時の周期ｔｃ２よりも少し短めの周期で描いてある。従って、図６（ａ）および図６（ｂ）の場合と図９（ａ）および図９（ｂ）の場合とは、画素単位の周期を基準に描いてあるか、行単位の周期を基準に描いてあるかで異なっている。

図９（ａ）の場合は、行単位のＡ／Ｄ変換の周期ｔｃ２とノイズ周期ｔｎｃ２とが干渉して３行毎のビート周期のビートノイズが発生する。このようなビートノイズは、図１０（ａ）に示すように、撮影される画像に行毎に異なる横縞模様のノイズとなって現れる。尚、図１０（ａ）の行ａから行ｇは、図９（ａ）の行ａから行ｇと同じものを示す。また、図１０（ａ）は周期ノイズのみの画像の表示例を示し、白黒がはっきりするように強調して描いてある。

一方、撮像素子３０３の場合は、図９（ｂ）に示すように、図３（ｂ）の場合と同様に、タイミング発生部３０５が１４個のＡ／Ｄ変換部３０４に与えるＡ／Ｄ変換のタイミング周期をランダムに変化させるので、出力されるデジタル信号には周期的なパターンが現れない。例えば図９（ｂ）に示すように、タイミング発生部３０５から出力されるランダム周期のタイミング信号ｓ３１からｓ３７がＡ／Ｄ変換部３０４に与えられ、各タイミング信号ｓ３１からｓ３７の間隔ｔ３１からｔ３７は不規則に変化する。この結果、タイミング信号ｓ３１からｓ３７の各タイミングでサンプルホールドされるアナログ画像信号のレベルに周期性は見られず、１４個のＡ／Ｄ変換部３０４から出力されるデジタル画像信号にもビートが現れない。例えば、図１０（ｂ）に示すように、撮影される画像には行単位で周期ノイズが分散されて周期性がなくなるので目立たなくなる。尚、図１０（ｂ）の行ａから行ｇは図９（ｂ）の行ａから行ｇに相当する。また、図１０（ｂ）は図１０（ａ）と同様に、周期ノイズのみの画像の表示例を示し、白黒がはっきりするように強調して描いてある。

このように、ＣＭＯＳ型の撮像素子３０３を用いる撮像装置においても、Ａ／Ｄ変換されたデジタル画像信号に周期ノイズによる周期的なパターンが現れず、周期ノイズを目立たなくすることができる。

尚、図６（ｂ）の場合と同様に、図９（ｂ）において、タイミング信号の間隔ｔ３１からｔ３７は不規則に変化するので短くなったり長くなったりするが、タイミング信号の間隔ｔ３１からｔ３７は、撮像素子３０３から読み出す時の１行当たりの読み出し時間が固定である場合は、この読み出し時間の２倍（サンプルホールドされたアナログ信号をＡ／Ｄ変換してデジタル信号を出力する時間を含む）より小さくなるようにする必要がある。そこで、図８のタイミング発生部３０５は、この範囲内でタイミング信号をランダムに発生する。或いは、１行当たりの読み出し時間自体をランダムに変えて撮像素子３０３から画像信号を読み出す場合は、撮像素子３０３から１画面分の画像信号を読み出すトータルの時間が撮像素子３０３から１画面分の画像信号を読み出すための設計時間を満たす範囲内であればよい。

また、図８に示したＣＭＯＳ型の撮像素子３０３は、内部に列毎にＡ／Ｄ変換部３０４を設けたが、ＣＭＯＳ型の撮像素子であっても図４に示したＣＣＤ型の撮像素子２０３のように外部にＡ／Ｄ変換部を設けても構わない。この場合、１４個のＡ／Ｄ変換部を外部に設けても構わないし、ＣＭＯＳ型の撮像素子の内部に列毎のアナログ信号をコンデンサなどに保持して画素単位で外部に出力する回路を設ければ、図４に示したＣＣＤ型の撮像素子２０３のように外部に１つのＡ／Ｄ変換部２０４を設けるだけでよい。尚、上記の実施例では、画素単位や行単位でＡ／Ｄ変換する場合について説明したが、列単位にＡ／Ｄ変換する場合でもＡ／Ｄ変換するタイミングをランダムにすることによって、図１０の場合とは逆に列方向に縦縞模様のビートノイズが現れる現象を抑えることができる。さらに、数画素単位でＡ／Ｄ変換するなど固定周期でＡ／Ｄ変換する場合でも同様である。

以上、各実施形態で説明してきたように、Ａ／Ｄ変換装置および撮像装置は、周期的なノイズが含まれるアナログ信号をＡ／Ｄ変換する場合に、固定パターンノイズを目立たなくすることができる。

本実施形態に係るＡ／Ｄ変換装置１０１のブロック図である。 本実施形態に係るＡ／Ｄ変換装置１０１のＡ／Ｄ変換のタイミングを示す説明図である。 固定周期とランダム周期の違いを示す説明図である。 本実施形態に係る撮像装置２０１のブロック図である。 ＣＣＤ型の撮像素子２０３の構成を示すブロック図である。 撮像素子２０３の固定周期とランダム周期の違いを示す説明図である。 撮像素子２０３の固定周期とランダム周期の画像例を示す説明図である。 ＣＭＯＳ型の撮像素子３０３の構成を示すブロック図である。 撮像素子３０３の固定周期とランダム周期の違いを示す説明図である。 撮像素子３０３の固定周期とランダム周期の画像例を示す説明図である。

符号の説明

１０１・・・Ａ／Ｄ変換装置 １０２・・・Ａ／Ｄ変換部
１０３・・・タイミング発生部（ＴＧ）
２０１・・・撮像装置 ２０２・・・レンズ
２０３・・・撮像素子 ２０４・・・Ａ／Ｄ変換部
２０５・・・タイミング発生部（ＴＧ）
２０６・・・画像バッファ ２０７・・・システムバス
２０８・・・制御部 ２０９・・・画像処理部
２１０・・・表示回路 ２１１・・・液晶モニタ
２１２・・・メモリカードＩＦ ２１２ａ・・・メモリカード
２１３・・・メモリ ２１４・・・操作パネル
３０３・・・撮像素子
３０４（１）から３０４（１４）・・・Ａ／Ｄ変換部
３０５・・・タイミング発生部（ＴＧ）
３０６・・・画像バッファ

Claims (7)

1. 複数の画素を有し、被写体光をアナログ信号に変換して出力する光電変換部と、
   前記光電変換部から出力された前記アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
   前記Ａ／Ｄ変換部によりデジタル信号に変換されるアナログ信号を画素単位でサンプルホールドするタイミングを示す信号であるタイミング信号の出力周期を不規則に変化させ、且つ前記光電変換部から出力された前記アナログ信号の１画素あたりに割り当てられた読出時間の２倍の時間より短い周期で前記タイミング信号を出力するタイミング発生部とを備えること
   を特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記光電変換部は、行列状に複数の画素を有し、
   前記光電変換部から行単位で出力されたアナログ信号を、前記Ａ／Ｄ変換部へ画素単位で出力する水平転送部を更に備えること
   を特徴とする撮像装置。
3. 行列状に複数の画素を有し、被写体光をアナログ信号に変換して出力する光電変換部と、
   前記光電変換部から出力された前記アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
   前記Ａ／Ｄ変換部によりデジタル信号に変換されるアナログ信号を行単位でサンプルホールドするタイミングを示す信号であるタイミング信号の出力周期を不規則に変化させ、且つ前記光電変換部から出力された前記アナログ信号の１行あたりに割り当てられた読出時間の２倍の時間より短い周期で前記タイミング信号を出力するタイミング発生部とを備えること
   を特徴とする撮像装置。
4. 請求項３に記載の撮像装置において、
   前記Ａ／Ｄ変換部は、前記光電変換部が有する複数の画素の列ごとに設けられていること
   を特徴とする撮像装置。
5. 行列状に複数の画素を有し、被写体光をアナログ信号に変換して出力する光電変換部と、
   前記光電変換部から出力された前記アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
   前記Ａ／Ｄ変換部によりデジタル信号に変換されるアナログ信号を列単位でサンプルホールドするタイミングを示す信号であるタイミング信号の出力周期を不規則に変化させ、且つ前記光電変換部から出力された前記アナログ信号の１列あたりに割り当てられた読出時間の２倍の時間より短い周期で前記タイミング信号を出力するタイミング発生部とを備えること
   を特徴とする撮像装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の撮像装置において、
   前記Ａ／Ｄ変換部により変換された前記デジタル信号を一時的に記憶する一時記憶部を更に備えること
   を特徴とする撮像装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の撮像装置において、
   前記光電変換部及び前記Ａ／Ｄ変換部を有する撮像素子を更に備えること
   を特徴とする撮像装置。
   

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