(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を電荷情報に光電変換する撮像素子と、
撮像に係る駆動部位を駆動する駆動デバイスと、
前記撮像素子から前記電荷情報を読み出すタイミングで、前記駆動デバイスの駆動周波数を変更する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記撮像素子のＣＤＳ回路のゲイン特性に応じて前記駆動デバイスの駆動周波数を変更する、撮像装置。
【請求項２】
前記制御部は、撮像に係るモードが変更された場合に、前記駆動デバイスの駆動周波数をモードに応じた周波数に変更する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記駆動デバイスの駆動周波数を変更した場合に、前記駆動デバイスのサーボ特性パラメータを前記駆動周波数とともに変更する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御部は、撮像光学系のメカニカルシャッターを開閉するための駆動信号に基づいて、前記撮像素子から前記電荷情報を読み出すタイミングを取得する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記駆動部位は、手ぶれ補正のための補正レンズである、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
被写体像を電荷情報に光電変換する撮像素子から前記電荷情報を読み出すタイミングを取得するタイミング取得部と、
前記撮像素子から前記電荷情報を読み出すタイミングで、撮像に係る駆動部位を駆動する駆動デバイスの駆動周波数を変更する駆動制御部と、
を備え、
前記駆動制御部は、前記撮像素子のＣＤＳ回路のゲイン特性に応じて前記駆動デバイスの駆動周波数を変更する、制御装置。
【請求項７】
前記駆動制御部は、撮像に係るモードが変更された場合に、前記駆動デバイスの駆動周波数をモードに応じた周波数に変更する、請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
前記駆動制御部は、前記駆動デバイスのサーボ特性パラメータを前記駆動周波数とともに変更する、請求項６に記載の制御装置。
【請求項９】
被写体像を電荷情報に光電変換する撮像素子から前記電荷情報を読み出すタイミングを取得するステップと、
前記撮像素子から前記電荷情報を読み出すタイミングで、撮像に係る駆動部位を駆動する駆動デバイスの駆動周波数を変更するステップと、
を備え、
前記駆動周波数を変更するステップにおいて、前記撮像素子のＣＤＳ回路のゲイン特性に応じて前記駆動デバイスの駆動周波数を変更する、撮像装置の制御方法。
【請求項１０】
撮像に係るモードが変更された場合に、前記駆動デバイスの駆動周波数をモードに応じた周波数に変更するステップを更に備える、請求項９に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項１１】
前記駆動周波数を変更するステップにおいて、前記駆動デバイスのサーボ特性パラメータを前記駆動周波数とともに変更する、請求項９に記載の撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記の特許文献１には、撮像レンズの駆動に起因したノイズが画像信号に乗ってしまうことを防止するため、画像用行の画素の画像信号の読み出し期間に撮像レンズの駆動を行わないようにする技術が記載されている。
【０００３】
また、下記の特許文献２、非特許文献１には、列並列型のＡＤＣを搭載したＣＭＯＳイメージセンサが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１１８３７８号公報
【特許文献２】特開２００５−２７８１３５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】W. Yang等 (W. Yang et. Al., “An Integrated800x600 CMOS Image System,” ISSCC Digest of Technical Papers, pp. 304-305、 Feb., 1999)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、画像信号の読み出し期間に撮像レンズの駆動を行わないようにすると、制御が復帰するまでに時間を要し、次の撮影に制約が生じてしまう問題が発生する。また、動画撮影時においては、画像信号の読み出し期間においても継続して撮影が行われるため、撮像レンズの駆動を行わないようにすることは困難である。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、駆動デバイスの駆動に起因したノイズの影響を確実に抑えることが可能な、新規かつ改良された撮像装置、制御装置及び撮像装置の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、被写体像を電荷情報に光電変換する撮像素子と、撮像に係る駆動部位を駆動する駆動デバイスと、前記撮像素子から前記電荷情報を読み出すタイミングで、前記駆動デバイスの駆動周波数を変更する制御部と、を備える、撮像装置が提供される。
【０００９】
また、前記制御部は、撮像に係るモードが変更された場合に、前記駆動デバイスの駆動周波数をモードに応じた周波数に変更するものであってもよい。
【００１０】
また、前記制御部は、前記駆動デバイスの駆動周波数を変更した場合に、前記駆動デバイスのサーボ特性パラメータを前記駆動周波数とともに変更するものであってもよい。
【００１１】
また、前記制御部は、前記撮像素子のＣＤＳ回路のゲイン特性に応じて前記駆動デバイスの駆動周波数を変更するものであってもよい。
【００１２】
また、前記制御部は、撮像光学系のメカニカルシャッターを開閉するための駆動信号に基づいて、前記撮像素子から前記電荷情報を読み出すタイミングを取得するものであってもよい。
【００１３】
また、前記駆動部位は、手ぶれ補正のための補正レンズであってもよい。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、被写体像を電荷情報に光電変換する撮像素子から前記電荷情報を読み出すタイミングを取得するタイミング取得部と、前記撮像素子から前記電荷情報を読み出すタイミングで、撮像に係る駆動部位を駆動する駆動デバイスの駆動周波数を変更する駆動制御部と、を備える、制御装置が提供される。
【００１５】
また、前記駆動制御部は、撮像に係るモードが変更された場合に、前記駆動デバイスの駆動周波数をモードに応じた周波数に変更するものであってもよい。
【００１６】
また、前記駆動制御部は、前記駆動デバイスのサーボ特性パラメータを前記駆動周波数とともに変更するものであってもよい。
【００１７】
また、前記駆動制御部は、前記撮像素子のＣＤＳ回路のゲイン特性に応じて前記駆動デバイスの駆動周波数を変更するものであってもよい。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、被写体像を電荷情報に光電変換する撮像素子から前記電荷情報を読み出すタイミングを取得するステップと、前記撮像素子から前記電荷情報を読み出すタイミングで、撮像に係る駆動部位を駆動する駆動デバイスの駆動周波数を変更するステップと、を備える、撮像装置の制御方法が提供あれる。
【００１９】
また、撮像に係るモードが変更された場合に、前記駆動デバイスの駆動周波数をモードに応じた周波数に変更するステップを更に備えるものであってもよい。
【００２０】
また、前記駆動周波数を変更するステップにおいて、前記駆動デバイスのサーボ特性パラメータを前記駆動周波数とともに変更するものであってもよい。
【００２１】
また、前記駆動周波数を変更するステップにおいて、前記撮像素子のＣＤＳ回路のゲイン特性に応じて前記駆動デバイスの駆動周波数を変更するものであってもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、駆動デバイスの駆動に起因したノイズの影響を確実に抑えることが可能な撮像装置、制御装置及び撮像装置の制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】４つのトランジスタで構成されるＣＭＯＳイメージセンサの画素回路の一例を示す図である。
【図３】列並列型ＡＤＣを搭載した固体撮像素子（ＣＭＯＳイメージセンサ）の構成例を示すブロック図である。
【図４】図２及び図３に示した回路と、出力波形を示す模式図である。
【図５】電荷情報読み出し中フラグを含む各信号のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図６】メカニカルシャッターの開閉に応じて、撮像素子の電荷情報を読み出し中であるか否かを判定するためのフローチャートである。
【図７】第２の方法の原理を説明するための模式図である。
【図８】第２の実施形態におけるタイミングチャートを示す図である。
【図９】静止画撮影時において、アクチュエータの駆動周波数と駆動応答パラメータの設定アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１０】撮像素子のＣＭＯＳのゲインのフィルタリング特性を示す特性図である。
【図１１】動画モードのＣＭＯＳのＣＤＳ／ＡＤ回路部のゲイン周波数特性を示す特性図である。
【図１２】モードに応じてレンズ駆動部の駆動周波数と駆動応答パラメータを変更する処理を示すフローチャートである。
【図１３】モードが切り換わった場合の周波数と周波数特性（サーボパラメータ）を変更する制御を詳細に示すフローチャートである。
【図１４】モードが切り換わった場合の周波数と周波数特性（サーボパラメータ）を変更する制御を詳細に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２５】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．撮像装置の構成例
２．列並列ＡＤＣ搭載固体撮像素子について
３．磁気被りの発生
４．静止画撮影モードにおける磁気被り現象の回避方法
４−１．磁気被り現象を回避するための第１の方法
４−２．磁気被り現象を回避するための第２の方法
５．動画撮影モードにおける磁気被り現象の回避方法
【００２６】
［１．撮像装置の構成例］
図１は、本発明の一実施形態に係る撮像装置１００の構成を示すブロック図である。撮像装置１００は、一例として、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの機器である。撮像光学系ブロック１１、ドライバ１２、撮像光学系センサ（位置センサ）１３、撮像素子２１、タイミング制御回路２２、ＣＤＳ／ＡＤ回路部２３、ＡＦＥ部２３、信号処理部２４、検波部２５を備えている。また、撮像装置１００は、画像出力部３１、表示部３２、記録再生部３３、操作部４１、動き検出センサ４２、メモリ４３、制御部５０を備えている。
【００２７】
撮像光学系ブロック１１は、レンズ部を備える。レンズ部は、例えば変倍を行うズームレンズ１１１、フォーカシングを行うフォーカスレンズ１１２、後述する撮像素子２１の撮像面上に形成される光学像の位置を撮像面上で移動させる補正レンズ部１１３を有して構成されている。また、撮像光学系ブロック１１は、撮像素子２１の撮像面への露光量を機械的に調節するメカニカルシャッター１１４と、撮像素子２１の撮像面上に形成される光学像の光量を調節する絞り機構１１５を備えている。
【００２８】
補正レンズ部１１３は、例えば光軸が撮像光学系の光軸と一致するように設けられた補正レンズ１１３ａと、この補正レンズを撮像光学系の光軸に対して直交する方向に変位させるアクチュエータ１１３ｂを有して構成されている。このような構成の補正レンズ部１１３は、アクチュエータ１１３ｂにより、補正レンズ１１３ａを撮像光学系の光軸に対して直交する方向に移動して、レンズ１１１，１１２と撮像素子２１との相対的な位置関係を光軸に対して変位させる。
【００２９】
また、補正レンズ部１１３は、可変頂角プリズムユニットを用いて構成してもよい。可変頂角プリズムユニットは、ベローズ等の折り曲げ自在な筒の端面に透光性を有する入射端板と出射端板を設け、筒内に所望の屈折率を有する透光性の液体を封入したものである。可変頂角プリズムユニットを用いる場合、入射端板または出射端板の一方を固定して、他方をアクチュエータ１１３ｂで駆動して光学楔を形成する。このような構成の補正レンズ部１１３は、例えば入射端板に対する出射端板の傾斜角度を変位させて、撮像面上に形成される光学像の位置を撮像面上で移動させる。
【００３０】
補正レンズ１１３ａ又は可変頂角プリズムユニットを駆動するアクチュエータ１１３ｂは、主にマグネットとコイルによって構成される。アクチュエータ１１３ｂは、コイルに対して電流を流し、コイルから発生する磁場によって、コイルに対して電磁力を発生させることによって、可変頂角プリズム２１ａまたは補正レンズ１１３を駆動させる。
【００３１】
ドライバ１２は、後述する制御部５０からのレンズ制御信号に基づいて、ズームレンズ１１１、フォーカスレンズ１１２および補正レンズ部１１３のアクチュエータ１１３ｂを駆動する。また、ドライバ１２は、制御部５０からの絞り制御信号に基づき絞り機構１１５を駆動する。
【００３２】
ズームレンズ１１１、フォーカスレンズ１１２および補正レンズ部１１３を駆動する場合の駆動方式については、一例としてＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式を用いる。ＰＷＭ方式による制御は、駆動電圧の振幅を一定にして、一定周期内で、矩形波状に変化するパルスの時間幅を変化させるパルス制御法である。
【００３３】
なお、本実施形態では、フォーカスレンズ１１２と補正レンズ部１１３をともにＰＷＭ駆動する場合を例に挙げて説明するが、駆動方式はこれに限定されるものではない。本実施形態では、コイルなどの磁気を発生するノイズ源への対応を中心として説明するが、コイル以外にも、例えば電源系ＤＤコンバータや、液晶パネルなどから発生する周期性をもったノイズに対しても同様の方法で回避することが可能である。なお、ＰＷＭ駆動の場合にノイズの影響が受けやすい理由は、ＰＷＭ駆動の場合、電圧の立上り、または立下り動作で磁束の変化が最大となり、この結果、電磁誘導による起動電圧変動が大きくなるためである。また、本明細書では、磁気の発生によるノイズの影響を「磁気被り」と称することとする。
【００３４】
撮像光学系センサ１３は、ズームレンズ１１１やフォーカスレンズ１１２のレンズ位置、補正レンズ部１１３の変位状態（補正レンズ１１３ａの変位位置や補正角）、および絞り機構１１５の設定位置を検出して位置信号を制御部５０に供給する。
【００３５】
メカニカルシャッター用ドライバ１４は、静止画撮影時の露光時に適正な露光量とするため、制御部５０から送られたシャッター開閉信号に基づいて、メカニカルシャッター１１４を開閉駆動する。
【００３６】
撮像素子２１としては、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）型イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型イメージセンサなどの撮像素子を用いることができる。本実施形態では、撮像素子２１としてＣＭＯＳ型イメージセンサを用いた場合を例に挙げて説明する。撮像素子２１は、撮像光学系ブロック１１によってその撮像面上に形成された光学像を電気信号に変換して、ＣＤＳ／ＡＤ回路部２３に出力する。タイミング制御回路２２は、撮像素子２１で撮像された画像データに対応する電気信号の出力を行うため、各種の駆動パルスを生成する。また、タイミング制御回路２２は、撮像素子２１の電荷蓄積時間を制御する電子シャッターパルス等を生成する。
【００３７】
ＣＤＳ／ＡＤ回路部２３は、撮像素子２１から出力された電気信号（画像信号）に対して、ノイズ除去処理、例えばＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ）処理を行う。また、ＣＤＳ／ＡＤ回路部２３は、撮像信号を所望の信号レベルとする利得制御処理（ＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ））処理を行う。更に、ＣＤＳ／ＡＤ回路部２３は、ノイズ除去処理や利得制御が行われたアナログの撮像信号をデジタル信号に変換して、ＡＦＥ部２３を介して信号処理部２４に出力する。
【００３８】
信号処理部２４は、カメラ信号前処理、カメラ信号処理、解像度変換処理、及び圧縮伸張処理等を行う。信号処理部２４は、カメラ信号前処理により、ＣＤＳ／ＡＤ回路部２３から供給された画像信号に対して、撮像素子２１における欠陥画素の信号を補正する欠陥補正処理、レンズの周辺光量低下を補正するシェーディング補正処理などを行う。また、信号処理部２４は、カメラ信号処理により、ホワイトバランス調整や輝度補正等の処理を行う。また、デジタルカメラ等では、撮像素子２１の前面にカラー・フィルタ・アレイ（Ｃｏｌｏｒ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ａｒｒａｙ）を設けることにより、１つの撮像素子２１が赤色，緑色，青色の各信号を得るように構成されている場合がある。このような場合、信号処理部２４は、カメラ信号処理において、デモザイク（ｄｅｍｏｓａｉｃ）処理を行い、周囲の画素の信号を用いた補間等によって、各画素において欠落している色の信号を生成する。
【００３９】
また、信号処理部２４は、解像度変換処理において、カメラ信号処理がなされた画像信号、あるいは伸張復号化された画像信号を所定の解像度に変換する。信号処理部２４は、圧縮伸張処理において、カメラ信号処理後の画像信号や解像度変換処理が行われた画像信号を圧縮符号化して、例えばＪＰＥＧ方式の符号化信号を生成する。また、信号処理部２４は、圧縮伸張処理において、ＪＰＥＧ方式の符号化信号を伸張復号化する。なお、圧縮伸張処理では、ＪＰＥＧ方式とは異なる方式で、静止画の画像信号の圧縮符号化を行うようにしてもよい。また、圧縮伸張処理では、動画圧縮方式で動画の画像信号の圧縮符号化を行うようにしてもよい。
【００４０】
制御部５０は、撮像装置１００の各構成要素を制御する。本実施形態では、制御部５０は、撮像素子２１から電荷情報を読み出すタイミングを取得して、このタイミングで補正レンズ部１１３のアクチュエータ１１３ｂの駆動周波数を変更する制御、またはアクチュエータ１１３ｂを停止する制御を行う。このため、制御部５０は、撮像素子２１から電荷情報を読み出すタイミングを取得するタイミング取得部５０ａと、撮像素子２１から電荷情報を読み出すタイミングで、駆動デバイスの駆動周波数を変更する駆動制御部５０ｂと、を有する。また、駆動制御部５０ｂは、後述するように、撮像に係るモードが変更された場合に、駆動デバイスの駆動周波数をモードに応じた周波数に変更する制御を行う。また、駆動制御部５０ｂは、前記駆動デバイスのサーボ特性を前記駆動周波数とともに変更する制御を行う。また、駆動制御部５０ｂは、撮像素子２１のＣＤＳ回路のゲイン特性に応じて駆動デバイスの駆動周波数を変更する。
【００４１】
画像出力部３１は、信号処理部２４から送られた画像データを外部に出力する。表示部３２は、信号処理部２４から送られた画像データを表示するためのディスプレイである。また、記録再生部３３は、画像データを記録するとともに、記録した画像データを再生する処理を行う。
【００４２】
操作部４１は、シャッターボタンなどの各種操作部を含むものである。また、静止画モード、動画モードなどのモード切換ボタンも操作部４１に含まれる。動き検出センサ４２は、手振れなどの撮像装置１００の動きを検出するセンサである。制御部５０は、動き検出センサ４２で検出された動きに基づいて、補正レンズ部１１３のアクチュエータ１１３ｂを駆動するための制御信号をドライバ１２へ送る。この制御信号に基づいてドライバ１２がアクチュエータ１１３ｂを駆動して、補正レンズ１１３ａを撮像光学系の光軸に対して直交する方向に移動することにより、手振れによる画像のブレを補正することができる。
【００４３】
［２．列並列ＡＤＣ搭載固体撮像素子について］
ところで、近時においては、ＣＣＤイメージセンサに代わる固体撮像素子（イメージセンサ）として、ＣＭＯＳイメージセンサが注目を集めている。ＣＣＤイメージセンサでは、ＣＣＤ画素の製造に専用プロセスを必要とし、また、その動作には複数の電源電圧が必要であり、さらに複数の周辺ＩＣを組み合わせて動作させる必要があるため、システムが複雑化する。ＣＭＯＳイメージセンサが注目を集めている理由の１つとして、ＣＭＯＳイメージセンサがこれらの問題を克服している点が挙げられる。
【００４４】
ＣＭＯＳイメージセンサは、その製造プロセスとして一般的なＣＭＯＳ型集積回路と同様の製造プロセスを用いることが可能であり、また単一電源での駆動が可能である。また、ＣＭＯＳプロセスを用いたアナログ回路や論理回路を同一チップ内に混在させることができるため、周辺ＩＣの数を減らすことができる。このように、ＣＭＯＳイメージセンサは、大きなメリットを複数持ち合わせている。
【００４５】
ＣＣＤイメージセンサの出力回路は、浮遊拡散層（ＦＤ：Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）を有するＦＤアンプを用いた１チャネル（ｃｈ）出力が主流である。これに対して、ＣＭＯＳイメージセンサは、各画素毎にＦＤアンプを持ち合わせており、その出力は、画素アレイの中のある１行を選択し、それらを同時に列方向へと読み出すような列並列出力型が主流である。これは、画素内に配置されたＦＤアンプでは十分な駆動能力を得られない場合があり、データレートを下げるため、並列処理が有利とされているからである。この列並列出力型ＣＭＯＳイメージセンサの信号出力回路については実に様々なものが提案されている。
【００４６】
ＣＭＯＳイメージセンサの画素信号読み出しで用いられる手法として、フォトダイオードなどの光電変換素子で生成した光信号となる信号電荷を、その近傍に配置したＭＯＳスイッチを介して容量（コンデンサ）に一時的にサンプリングし、サンプリングした容量を読み出す方法がある。
【００４７】
サンプリング回路においては、通常、サンプリング容量値に逆相関を有するノイズが含まれる。画素回路においては、信号電荷をサンプリングする容量（コンデンサ）に転送する際は、ポテンシャル勾配を利用し、信号電荷を完全転送するため、このサンプリング過程においてノイズは発生しない。しかし、サンプリング過程の前の容量の電圧レベルをある基準値にリセットする際にノイズがのる。
【００４８】
このノイズを除去する一般的な手法として、相関２重サンプリング（ＣＤＳ；Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ）がある。この方法では、一度信号電荷をサンプリングする直前の状態（リセットレベル）読み出して記憶しておき、ついで、サンプリング後の信号レベルを読み出し、それを差し引きすることでノイズを除去する。ＣＤＳの具体的な手法にはさまざまな方法がある。
【００４９】
以下に、一般的なＣＭＯＳイメージセンサについて説明し、ＣＤＳの具体的な手法について説明する。図２は、４つのトランジスタで構成されるＣＭＯＳイメージセンサの画素回路の一例を示す図である。この画素回路１０は、光電変換素子として例えばフォトダイオード５１を有する。そして、この１個のフォトダイオード５１に対して、転送トランジスタ５２、増幅トランジスタ５３、選択トランジスタ５４、リセットトランジスタ５５の４つのトランジスタを能動素子として有する。
【００５０】
フォトダイオード５１は、入射光をその光量に応じた量の電荷（ここでは電子）に光電変換する。転送トランジスタ５２は、フォトダイオード５１とフローティングディフュージョンＦＤとの間に接続され、転送制御線ＬＴｘを通じてそのゲート（転送ゲート）に駆動信号が与えられることで、フォトダイオード５１で光電変換された電子をフローティングディフュージョンＦＤに転送する。
【００５１】
フローティングディフュージョンＦＤには、増幅トランジスタ５３のゲートが接続されている。増幅トランジスタ５３は、選択トランジスタ５４を介して信号線ＬＳＧＮに接続され、画素部外の定電流源５６とソースフォロアを構成している。
【００５２】
そして、選択制御線ＬＳＥＬを通してアドレス信号が選択トランジスタ５４のゲートに与えられ、選択トランジスタ５４がオンすると、増幅トランジスタ５３はフローティングディフュージョンＦＤの電位を増幅して、その電位に応じた電圧を出力（垂直）信号線ＬＳＧＮに出力する。信号線ＬＳＧＮを通じて、各画素から出力された信号電圧は、画素信号読み出し回路に出力される。
【００５３】
リセットトランジスタ５５は、電源ラインＬＶＤＤとフローティングディフュージョンＦＤとの間に接続されている。リセットトランジスタ５５は、リセット制御線ＬＲＳＴを通して、そのゲートにリセット信号が与えられることで、フローティングディフュージョンＦＤの電位を電源ラインＬＶＤＤの電位にリセットする。より具体的には、画素をリセットするときは、転送トランジスタ５２をオンし、フォトダイオード５１に溜まった電荷を掃き出し、次に転送トランジスタ５２をオフにして、フォトダイオード５１が光信号を電荷に変換し、蓄積する。
【００５４】
読み出し時には、リセットトランジスタ５５をオンしてフローティングディフュージョンＦＤをリセットし、リセットトランジスタ５５をオフし、そのときのフローティングディフュージョンＦＤの電圧を増幅トランジスタ５３、選択トランジスタ５４を通して出力する。このときの出力をＰ相出力とする。
【００５５】
次に、転送トランジスタ５２をオンして、フォトダイオード５１に蓄積された電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送し、そのときのフローティングディフュージョンＦＤの電圧を増幅トランジスタ５３で出力する。このときの出力をＤ相出力とする。ＣＤＳ／ＡＤ回路部２３では、Ｄ相出力とＰ相出力の差分を画像信号とすることで、画素毎の出力のＤＣ成分のバラツキだけでなく、フローティングディフュージョンのＦＤリセットノイズも画像信号から除去することができる。
【００５６】
これらの動作は、たとえば転送トランジスタ５２、選択トランジスタ５１４およびリセットトランジスタ５５の各ゲートが行単位で接続されていることから、１行分の各画素について同時に行われる。
【００５７】
また、列並列出力型ＣＭＯＳイメージセンサの画素信号読み出し（出力）回路の最も進んだ形態の１つが、列毎にアナログ−デジタル変換装置（以下、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）と略す）を備え、デジタル信号として画素信号を取り出すタイプである。このような列並列型のＡＤＣを搭載したＣＭＯＳイメージセンサは、例えば前述した特許文献２または非特許文献１に記載されている。
【００５８】
図３は、列並列型ＡＤＣを搭載した固体撮像素子（ＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＭＯＳ−ＩＳ））の構成例を示すブロック図である。図３に示す固体撮像素子６０は、図１の撮像素子２１とＣＤＳ／ＡＤ回路部２３に対応するものであり、画素部６１が図１の撮像素子２１に対応し、ＡＤＣ群２５以降の後段の回路部分がＣＤＳ／ＡＤ回路部２３に対応する。また、画素部６１の各画素回路は、図２の回路に対応する。図３に示すように、固体撮像素子６０は、撮像部としての画素部６１、垂直走査回路６２、水平転送走査回路６３、タイミング制御回路６４、ＡＤＣ群２５、デジタル−アナログ変換装置（以下、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ−Ａｎａｌｏｇ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）と称する）６６、アンプ回路（Ｓ／Ａ）６７、および信号処理回路６８を有する。
【００５９】
画素部６１は、フォトダイオード５１と画素内アンプとを含み、例えば図２で説明したような画素がマトリックス状（行列状）に配置されて構成される。また、固体撮像素子２０においては、画素部２１の信号を順次読み出すための制御回路として、内部クロックを生成するタイミング制御回路６４、行アドレスや行走査を制御する垂直走査回路６２、そして列アドレスや列走査を制御する水平転送走査回路６３が配置される。
【００６０】
ＡＤＣ群２５は、比較器（コンパレータ）６５ａと、カウンタ６５ｂと、ラッチ６５ｃとからなるＡＤＣが複数列配列されて構成されている。比較器６５ａは、ＤＡＣ６６により生成される参照電圧を階段状に変化させたランプ波形（ＲＡＭＰ）である参照電圧Ｖｓｌｏｐと、行線毎に画素から垂直信号線を経由して得られるアナログ信号Ｖｓｌとを比較する。カウンタ６５ｂは、この比較時間をカウントする。ラッチ６５ｃは、カウント結果を保持する。
【００６１】
ＡＤＣ群２５は、ｎビットデジタル信号変換機能を有し、垂直信号線（列線）毎に配置され、列並列ＡＤＣブロックが構成される。各ラッチ６５ｃの出力は、たとえば２ｎビット幅の水平転送線６９に接続されている。そして、水平転送線６９に対応した２ｎ個のアンプ回路６７、および信号処理回路６８が配置される。
【００６２】
図４は、図２及び図３に示した回路と、出力波形を示す模式図である。ＡＤＣ群６５においては、垂直信号線に読み出されたアナログ信号（電位Ｖｓｌ）は、列毎に配置された比較器６５ａで参照電圧Ｖｓｌｏｐと比較される。参照電圧Ｖｓｌｏｐは、図４に示すように、ある傾きを持った線形に変化するスロープ波形（ランプ波形）から構成される。このとき、比較器６５ａと同様に列毎に配置されたカウンタ６５ｂが動作しており、ランプ波形のある電位Ｖｓｌｏｐとカウンタ値が一対一の対応を取りながら変化することで、垂直信号線の電位（アナログ信号）Ｖｓｌをデジタル信号に変換する。
【００６３】
参照電圧Ｖｓｌｏｐの変化は、電圧の変化を時間の変化に変換するものであり、その時間をある周期(クロック)でカウントすることでデジタル値に変換するものである。そして、アナログ電気信号Ｖｓｌと参照電圧Ｖｓｌｏｐが交わったとき、比較器６５ａの出力が反転し、カウンタ６５ｂの入力クロックを停止し、ＡＤ変換が完了する。図４に示すように、Ｐ相期間においてアナログ電気信号Ｖｓｌと参照電圧Ｖｓｌｏｐが交わると（等しくなると）、比較器６５ａの出力は“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに反転する。そして、この比較器６５ａの極性反転を受けて、カウンタ６５ｂはカウント動作を停止して、ラッチ６５ｃはＰ相出力（ΔＶ）に対応するカウント値を保持する。次に、Ｄ相期間においてアナログ電気信号Ｖｓｌと参照電圧Ｖｓｌｏｐが交わると、比較器６５ａの出力は“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに反転する。そして、この比較器６５ａの極性反転を受けて、カウンタ６５ｂはカウント動作を停止して、ラッチ６５ｃは図４中に示す出力電圧に対応するカウント値を保持する。図４に示すように、この出力電圧は、Ｄ相期間で比較器６５ａが極性反転した時のＤ相出力からＰ相出力（ΔＶ）を差し引いた値である。これにより、Ｄ相出力とＰ層出力との差分である出力電圧を得ることができる。
【００６４】
以上のＡＤ変換期間終了後、水平転送走査回路６３により、ラッチ６５ｃに保持されたデータ（出力電圧）が、水平転送線６９、アンプ回路６７を経て信号処理回路６８に入力され、２次元画像が生成される。このようにして、列並列出力処理が行われる。
【００６５】
［３．磁気被りの発生］
ところが、補正レンズ部１１３のアクチュエータ１１３ｂ、またはレンズ１１１，１１２を駆動するためのアクチュエータ等の駆動部等から発生された磁気が、図２に示す出力信号線等にノイズとして加わってしまう場合がある。列並列ＡＤＣ搭載固体撮像素子は、水平方向１ライン分のＡＤ変換を同時に行うため、このノイズが加わると、水平方向１ライン分の全ての信号にノイズの影響が生じてしまう。このとき、画像としては、横筋状のノイズとして表れるため、視覚的にもノイズの影響が目立ち、画質の低下が生じてしまう。
【００６６】
より詳細には、デジタルカメラまたはデジタルスチルカメラのシステムにおいて、任意の駆動デバイスがＰＷＭ駆動している場合、駆動デバイスのコイルから発生する磁束が、画素電荷情報の信号線を貫通する。これにより、信号線内で電磁誘導による磁気が発生し、その結果、画素電荷情報の信号線にノイズが発生する。
【００６７】
上述したように、ＣＤＳ／ＡＤ回路部２３により、画像データは、Ｄ相出力とＰ相出力の差分を画像信号として出力される。このため、本実施形態では、Ｐ相出力とＤ相出力において、同レベルのノイズを乗せることで、ノイズの影響を画像信号から除去し、この横筋状のノイズの発生を抑止するようにしている。本実施形態では、Ｐ相とＤ相に同じようにノイズが生じるように、レンズのＰＷＭ駆動周波数を調整することで、ＣＤＳ／ＡＤ回路部２３において、これらのノイズを除去する。
【００６８】
［４．静止画撮影モードにおける磁気被り現象の回避方法］
一例として、撮像素子２１がＣＭＯＳイメージセンサであり、補正レンズ部１１３として、ＰＷＭ駆動する防振レンズが搭載されたデジタルスチルカメラまたはデジタルビデオカメラの静止画撮影モードにおいて、磁気被り現象を回避する場合を説明する。
【００６９】
前述したとおり、磁気かぶりの現象が発生するのは、電荷情報を読み出している最中に、撮像素子２１の画素の出力信号線にノイズが発生するためである。本実施形態では、磁気かぶりの発生を回避するため、撮像素子２１の画素の出力信号線を信号が通っている間だけ、画素の電荷情報が通る信号線にノイズが発生しないようにする。
【００７０】
［４−１．磁気被り現象を回避するための第１の方法］
以下では、ノイズが発生しないようにする具体的な方法として、２つの例を挙げる。１つ目の例として、撮像素子２１の画素の電荷情報が信号線を通っている間だけ磁気かぶりの発生源である駆動デバイスの駆動を止める例を挙げる。ここでは、補正レンズ部１１３のアクチュエータ１１３ｂが磁気被りの発生源であるものとする。この場合に、撮像素子２１の画素の電荷情報が信号線を通っている間は、アクチュエータ１１３ｂを停止させ、駆動デバイスのアクチュエータ１１３ｂのコイルから発生する磁束を無くすことによって、画素の電荷情報が通る信号線にノイズを発生させないようにする。
【００７１】
このため、撮像素子２１の画素の電荷情報が信号線（具体的には、出力信号先ＬＳＧＮ）を通るタイミング、特に、信号処理部２４が撮像素子２１の画素の電荷情報を読み出している最中のタイミングを示すフラグを生成する。以下、このフラグを、撮像素子の「電荷情報読み出し中フラグ」と称することとする。図５は、電荷情報読み出し中フラグを含む各信号のタイミングを示すタイミングチャートである。
【００７２】
電荷情報読み出しフラグの生成は、制御部５０において、電荷情報の読み出しに関する制御信号に基づいて生成することができる。上述したように、電荷の読み出し時には、リセットトランジスタ５５をオンしてフローティングディフュージョンＦＤをリセットし、リセットトランジスタ５５をオフし、そのときのフローティングディフュージョンＦＤの電圧を増幅トランジスタ５３、選択トランジスタ５４を通してＰ相出力を出力する。次に、転送トランジスタ５２をオンして、フォトダイオード５１に蓄積された電荷をフローティングディフュージョンＦＤに転送し、そのときのフローティングディフュージョンＦＤの電圧を増幅トランジスタ５３でＤ相出力を出力する。従って、制御部５０は、タイミング制御回路２２を介して撮像素子２１を制御するための各制御信号に基づいて、電荷情報読み出しフラグを生成することができる。
【００７３】
図５に示すように、時刻ｔ１において、撮像素子２１の撮像面における露光が開始され、時刻ｔ２まで露光が行われる。その後、電荷情報読み出しフラグがハイ（Ｈｉｇｈ）の区間（時刻ｔ２〜ｔ３間）で撮像素子２１から電荷の読み出しが行われる。
【００７４】
また、カメラのモードとしては、時刻ｔ１以前が「撮影準備」、時刻ｔ１〜ｔ２間が「露光中」、時刻ｔ２〜ｔ３間が「電荷情報読出し中」、時刻ｔ３以降が「画像処理」となる。
【００７５】
そして、図５に示すように、駆動デバイス（アクチュエータ１１３ｂ）のモードとしては、電荷情報読み出しフラグがハイ（Ｈｉｇｈ）の区間（時刻ｔ２〜ｔ３間）でアクチュエータ１１３ｂを停止させる。これにより、電荷情報を読出している最中にアクチュエータ１１３ｂから磁気が発生しないため、磁気被りによるノイズの影響を確実に抑止することが可能である。
【００７６】
また、電荷情報読み出しフラグの生成は、メカニカルシャッター１１４の駆動信号に基づいて生成することもできる。例えば、制御部５０は、露光状態信号と、メカニカルシャッターＣＬＯＳＥ用駆動信号、メカニカルシャッターＯＰＥＮ用駆動信号を用いて電荷情報読み出しフラグを生成する。露光状態信号は、図５に示す露光情報であり、タイミング制御回路２２を介して制御部５０が取得する、撮像素子２１が露光しているかどうかを識別する情報である。また、メカニカルシャッターＣＬＯＳＥ用駆動信号は、露光終了直前にメカニカルシャッター用ドライバ１４を通じてメカニカルシャッター１１４を閉じる指示をするための信号である。メカニカルシャッターＯＰＥＮ用駆動信号は、信号処理部２４に撮像素子の画素情報が読み出された直後にメカニカルシャッター用ドライバ１４を通じてメカニカルシャッター１１４を開くための駆動信号である。メカニカルシャッターＣＬＯＳＥ用駆動信号、およびメカニカルシャッターＯＰＥＮ用駆動信号は、制御部５０が生成してメカニカルシャッター用ドライバ１４へ送られる。メカニカルシャッター用ドライバ１４は、メカニカルシャッターＣＬＯＳＥ用駆動信号、およびメカニカルシャッターＯＰＥＮ用駆動信号に基づいてメカニカルシャッター１１４を駆動する。
【００７７】
露光状態信号は、ハイ（ＨＩＧＨ）の期間で露光中であることを示し、ロー（ＬＯＷ）の期間で露光していないことを示す。また、メカニカルシャッターＣＬＯＳＥ用駆動信号は、ハイ（ＨＩＧＨ）の期間でメカニカルシャッター１１４のクローズ（ＣＬＯＳＥ）を指示し、ロー（ＬＯＷ）の期間ではシャッターのクローズ（ＣＬＯＳＥ）を指示しない信号である。メカニカルシャッターＣＬＯＳＥ用駆動信号が立ち上がるタイミングではメカニカルシャッター１１４が閉じ始め、メカニカルシャッターＣＬＯＳＥ用駆動信号が立ち下がるタイミングではメカニカルシャッター１１４が閉じた状態となる。また、メカニカルシャッターＯＰＥＮ用駆動信号が立ち上がるタイミングではメカニカルシャッター１１４が開き始め、メカニカルシャッターＣＬＯＳＥ用駆動信号が立ち下がるタイミングではメカニカルシャッター１１４が開いた状態となる。
【００７８】
これら３種類の信号を使用することによって、撮像素子２１の画素の電荷の読み出し開始タイミングと読み出し終了タイミングを判別することが可能になる。そして、電荷の読み出し開始タイミングから読み出し終了タイミングまでの期間が、撮像素子２１の電荷が信号線を通るタイミングであると判別できる。
【００７９】
先ず、画素の電荷情報が信号線を通り始めるタイミング（電荷の読み出し開始タイミング）について説明する。制御部５０では、撮像素子２１が露光中であるか否かを判断する。そして、撮像素子２１が露光中であり、且つ、メカニカルシャッターＣＬＯＳＥ駆動信号がハイ（ＨＩＧＨ）からロー（ＬＯＷ）に遷移した場合に、メカニカルシャッター１１４が完全に閉じた状態になったことを判別する。通常の制御では、メカニカルシャッター１１４が完全に閉じたタイミングから、撮像素子２１の画素に蓄積された画素情報を画像処理ブロック（信号処理部２４）に転送する。すなわち、このタイミングから、画素の電荷情報が垂直信号線を通り始める。この時、図５に示すように、制御部５０は、撮像素子２１の電荷情報見み出しフラグをハイ（ＨＩＧＨ）に設定する。メカニカルシャッターＣＬＯＳＥ駆動信号が上記の条件以外の場合は、撮像素子２１の電荷情報見み出し中フラグに対する制御は特に行わない。
【００８０】
次に、画素の電荷情報が信号線を通り終わるタイミングについて説明する。画素の電荷情報が信号線を通り終わるタイミングは、通常の制御では、メカニカルシャッター１１４を開くためのメカニカルシャッターＯＰＥＮ用駆動信号がハイ（ＨＩＧＨ）からロー（ＬＯＷ）になるタイミングである。このため、メカニカルシャッターをＯＰＥＮさせるメカニカルシャッターＯＰＥＮ用駆動信号がハイ（ＨＩＧＨ）からロー（ＬＯＷ）になったタイミングを検出することで、画素の電荷情報が垂直信号線を通り終わるタイミングを判別できる。この時、制御部５０が、撮像素子２１の電荷情報読み出しフラグをロー（ＬＯＷ）に設定する。
【００８１】
メカニカルシャッターＯＰＥＮ駆動信号が上記の条件以外の場合は、撮像素子２１の電荷情報見み出しフラグに対する制御は何も行わない。このようにして電荷情報読み出し中フラグを生成することが可能である。そして、撮像素子２１の電荷情報読み出しフラグがハイ（ＨＩＧＨ）の時のみ、ドライバ１２を通じてアクチュエータ１１３ｂの駆動の電源を切断し、アクチュエータ１１３ｂの駆動を停止することによって、磁気被り現象の影響を抑止できる。
【００８２】
図６は、メカニカルシャッター１１４の開閉に応じて、撮像素子２１の電荷情報を読み出し中であるか否かを判定するためのフローチャートである。先ず、ステップＳ１０では、図５の露光情報に基づいて、露光中であるか否かを判定し、露光中である場合はステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２では、メカニカルシャッターＣＬＯＳＥ駆動信号がハイであるか否かを判定し、ハイの場合はステップＳ１４へ進む。
【００８３】
ステップＳ１４では、前回のサンプリングでメカシャッターＣＬＯＳＥ駆動信号がローであったか否かを判定し、ローであった場合はステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６へ進んだ場合は、メカニカルシャッター１１４が前回のサンプリングと今回のサンプリングとの間で閉じたことが判別できるため、撮像素子２１の電荷情報読み出し中フラグをハイに設定する。ステップＳ１６の後は処理を終了する。
【００８４】
また、ステップＳ１２でメカニカルシャッターＣＬＯＳＥ駆動信号がハイでない場合は、処理を終了する（ｅｎｄ）。また、ステップＳ１４で、前回のサンプリングでメカシャッターＣＬＯＳＥ用駆動信号がローでなかった場合は、処理を終了する（ｅｎｄ）。
【００８５】
ステップＳ１０において、露光中でない場合は、ステップＳ１８へ進む。ステップＳ１８では、メカシャッターＯＰＥＮ駆動信号がローであるか否かを判定し、ローの場合はステップＳ２０へ進む。ステップＳ２０では、前回のサンプリングでメカシャッターＯＰＥＮ駆動信号がハイであったか否かを判定し、ハイであった場合はステップＳ２２へ進む。ステップＳ２２へ進んだ場合は、メカニカルシャッター１１４が前回のサンプリングと今回のサンプリングとの間で開いたことが判別できるため、撮像素子２１の電荷情報読み出し中フラグをローに設定する。ステップＳ２２の後は処理を終了する。
【００８６】
また、ステップＳ１８でメカニカルシャッターＯＰＥＮ駆動信号がハイでない場合は、処理を終了する（ｅｎｄ）。また、ステップＳ２０で、前回のサンプリングでメカシャッターＯＰＥＮ駆動信号がローでなかった場合は、処理を終了する（ｅｎｄ）。
【００８７】
なお、本実施形態では、駆動デバイスとして手振れ補正用の防振レンズを駆動するアクチュエータ１１３ｂを例に挙げたが、その他の駆動デバイスであっても同様に適用することが可能である。また、駆動デバイスを停止させるタイミングは、あくまでも一例であって、これに限定されるものではない。
【００８８】
［４−２．磁気被り現象を回避するための第２の方法］
次に、磁気被り現象を回避するための第２の方法について説明する。第２の方法は、信号処理部２４が撮像素子２１の画素の電荷情報を読み出している間は、ＰＷＭ駆動している駆動デバイス（アクチュエータ１１３ｂ）の駆動周波数を、ノイズが少なくなるような駆動周波数に切り換えるものである。駆動周波数の切り換えは、ドライバ１２により行う、第２の方法においても、駆動デバイスとして防振レンズを駆動するアクチュエータ１１３ｂを例に挙げて説明する。
【００８９】
図７は、第２の方法の原理を説明するための模式図である。図７に示す波形は、垂直信号線から得られるアナログ信号Ｖｓｌを示しており、図４に示す電位Ｖｓｌと同一である。上述したように、Ｐ相出力とＤ相出力との差分がＣＤＳ／ＡＤ回路部２３の出力とされる。図７中に示す２つの波形Ｆ１，Ｆ２は、アクチュエータ１１３ｂの駆動によるノイズを示しており、波形Ｆ１はアクチュエータ１１３ｂの周波数がｆ１［Ｈｚ］の場合を示しており、波形Ｆ２は周波数が２ｆ［Ｈｚ］の場合を示している。
【００９０】
アクチュエータ１１３ｂの周波数がｆ１［Ｈｚ］の場合、Ｐ相出力のタイミングはノイズの立ち上がりのタイミングに相当し、Ｄ相出力のタイミングはノイズの立ち下がりのタイミングに相当する。この場合、ノイズがＰ相出力とＤ相出力に与える影響は逆相となるため、Ｐ相出力とＤ相出力との差分には、ノイズの影響が大きく含まれてしまう。
【００９１】
一方、アクチュエータ１１３ｂの周波数を２ｆ［Ｈｚ］とすると、Ｐ相出力のタイミングはノイズの立ち上がりのタイミングに相当し、Ｄ相出力のタイミングもノイズの立ち上がりのタイミングに相当する。この場合、ノイズがＰ相出力とＤ相出力に与える影響は同相となるため、Ｐ相出力とＤ相出力との差分をとると、ノイズの影響を相殺（キャンセル）することができる。
【００９２】
このように、第２の例では、一例として、通常時は周波数ｆ［Ｈｚ］でアクチュエータ１１３ｂを駆動し、電荷読み出し中は周波数２ｆ［Ｈｚ］でアクチュエータ１１３ｂを駆動することによって、ノイズの影響をキャンセルすることが可能である。
【００９３】
図８は、第２の実施形態におけるタイミングチャートを示している。信号処理部２４が撮像素子２１の画素の電荷情報を読み出しているタイミング（電荷情報読み出し中フラグ）は、第１の方法と同様に生成可能である。第２の例では、図８に示すように、電荷情報読み出し中フラグがハイになっている時刻ｔ２からｔ３の間は、駆動デバイス（アクチュエータ１１３ｂ）の駆動周波数がノイズを回避可能な周波数に設定される。具体的には、画素の電荷情報を読み出しているタイミングにおいて、つまり、撮像素子２１の電荷情報読み出し中フラグがハイの場合に、制御部５０がドライバ１２を介して、補正レンズ部１１３のアクチュエータ１１３ｂのＰＷＭ駆動周波数をノイズが少なくなるような駆動周波数に切り換える。一例として、図８中の通常駆動周波数は図７の周波数ｆに相当し、被り回避駆動周波数は図７の周波数２ｆに相当する。
【００９４】
また、駆動デバイスのＰＷＭ駆動周波数を変更した場合、駆動デバイスの位相、ゲインの周波数特性も変化する。このため、ＰＷＭ駆動周波数のみを変更すると、駆動デバイスが発振するなどして、防振レンズの所望の動作に支障が生じる可能性がある。そこで、図８に示すように、時刻ｔ２〜ｔ３間では、ＰＷＭ駆動周波数を変更した場合に、駆動デバイスのサーボ特性（駆動応答パラメータ）も同時に変更する。これにより、ＰＷＭ駆動周波数を変えた状態での駆動デバイスの位相、ゲインの周波数特性が、ＰＷＭ駆動周波数を変える前の特性になるようなサーボ特性に変更をする。従って、駆動デバイスの所望の動作に支障が生じることを抑えた状態で、磁気被りの発生を抑えることが可能になる。
【００９５】
より詳細には、サーボ特性として、ＰＩＤ制御では、比例ゲイン、速度ゲイン、積分ゲインの３種類のパラメータを使用する。駆動周波数を変更すると、サーボ応答が変わるため、これらのゲインを変更してサーボ特性を変更する。これにより、駆動デバイスの動作に支障が生じてしまうことを確実に抑止することが可能である。
【００９６】
図９は、静止画撮影時において、アクチュエータ１１３ｂの駆動周波数と駆動応答パラメータの設定アルゴリズムを示すフローチャートである。先ず、ステップＳ３０では、電荷情報読み出し中フラグがハイであるか否かを判定し、読み出し中フラグがハイの場合は、ステップＳ３２へ進み、アクチュエータ１１３ｂの駆動周波数を通常駆動周波数から被り回避駆動周波数へ変更する。ステップＳ３２の後はステップＳ３４へ進み、レンズ駆動部の駆動応答パラメータを変更する。ステップＳ３４の後は処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００９７】
ステップＳ３０において、読み出し中フラグがローの場合はステップＳ３６へ進む。ステップＳ３６では、アクチュエータ１１３ｂの駆動周波数を通常駆動周波数に設定する。次のステップＳ３８では、レンズ駆動部の駆動応答パラメータを通常設定値に設定する。ステップＳ３８の後は処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００９８】
次に、駆動周波数の設定について詳細に説明する。ノイズが少なくなるような駆動周波数を決定する方法の一例としては、ＣＭＯＳのＣＤＳ回路の出力のゲインの周波数特性を参照し、ＣＤＳ回路の周波数特性のゲインの値が小さくなるような周波数を駆動デバイス(ここでは、防振レンズ)の駆動周波数として選択する。
【００９９】
例えば、本実施形態に係るデジタルカメラのシステムにおいて、撮像素子２１のＣＭＯＳ−ＩＳのゲインのフィルタリング特性（ノイズに応じた周波数特性）が図１０に示すような特性であるものとする。この場合、電荷情報を読み出し中以外の通常のＰＷＭ駆動周波数がｆ［Ｈｚ］とすると、ｆ［Ｈｚ］におけるＣＤＳ／ＡＤ回路部２３のゲインの値が大きくなる。その結果、撮像素子２１の電荷情報読み出し時に、電荷情報の信号線に対して、駆動デバイスのコイルから発生する磁束の影響によるノイズが発生する可能性が生じる。
【０１００】
一方、電荷情報を読み出し中のレンズ１１３のＰＷＭ駆動周波数が、２ｆ［Ｈｚ］である場合、２ｆ［Ｈｚ］におけるＣＤＳ／ＡＤ回路部２３のゲインの値が０倍である。その結果、撮像素子２１の電荷情報読み出し時に、電荷情報の信号線に対して、駆動デバイスのコイルから発生する磁束の影響によるノイズが発生する可能性を抑えることができる。従って、一例として、画素情報読み出し中のみ、駆動デバイスの駆動周波数を２ｆ［Ｈｚ］に設定することで、ノイズの発生を確実に抑えることができる。同様に、駆動デバイスの駆動周波数を４ｆ［Ｈｚ］、または６ｆ［Ｈｚ］に設定することで、ノイズを確実に抑えることが可能である。なお、図１０中の周波数ｆは図７の周波数ｆに相当し、図１０中の周波数２ｆは図７の周波数２ｆに相当する。
【０１０１】
また、ノイズが発生した場合であっても、ノイズが画質に与える影響が少ない場合は、アクチュエータ１１３ｂの駆動周波数として、０倍以外のゲインを示す周波数（例えば図１０における３ｆ［Ｈｚ］、または２ｆ［Ｈｚ］〜４ｆ［Ｈｚ］の間の任意の周波数）を選択することもできる。
【０１０２】
なお、動画モード等で使用される、画素加算などを行うと、ＣＭＯＳ−ＩＳのフィルタリング特性（ノイズに応じた周波数特性）が、複雑な関数になることがあるが、ゲインが少ない周波数を選択することでノイズ軽減を図るという手法は変わらない。
【０１０３】
＜５．動画撮影モードにおける磁気被り現象の回避方法＞
次に、動画撮影モードにおける磁気被り現象の回避方法について説明する。撮影モードが変更されると、撮像素子２１の読み出しモードが変わる場合が多い。そして、撮像素子の読み出しモードが変わると、ＣＤＳ／ＡＤ回路部２３のゲイン特性も変わる。これは、撮像素子２１の読み出しモードが変わると、図７中のＰ相出力とＤ相出力との間の時間が読み出しモードに応じて変化するためである。例として、動画撮影モードと静止画撮影モードとでは、Ｐ相出力とＤ相出力との間の時間がモードに応じて変化する場合や日中の撮影時のモードと、夜間の撮影時のモードとでは、Ｐ相出力とＤ相出力との間の時間がモードに応じて変化する場合が挙げられる。
【０１０４】
一例として、静止画モードのＣＭＯＳのＣＤＳ／ＡＤ回路部２３のゲインの周波数特性が図１０の特性であり、動画モードのＣＭＯＳのＣＤＳ／ＡＤ回路部２３のゲイン周波数特性が図１１の特性である場合を挙げる。また、駆動デバイスの通常駆動周波数がｆ［Ｈｚ］の場合について説明する。
【０１０５】
図１０に示すように、静止画モードにおけるゲイン特性は、静止画撮影時の駆動周波数がｆ［Ｈｚ］の場合、近隣の周波数よりもゲインが大きくなる。このため、上述したように、撮像素子２１の電荷情報読み出し中のみ２ｆ［Ｈｚ］の周波数でアクチュエータ１１３ｂを駆動させることによって、磁気被りによるノイズの影響を回避することができる。
【０１０６】
また、アクチュエータ１１３ｂの駆動周波数がｆ［Ｈｚ］の状態で静止画モードから動画モードに切り換えた場合、ＣＤＳ／ＡＤ回路部２３のゲインの周波数特性は図１０から図１１に切り換わる。この場合、動画モードで駆動周波数がｆ［Ｈｚ］であると、静止画モードのゲインＧ１比べて動画モードのゲインＧ２の値は多少小さくなるものの、依然としてゲインＧ２は大きな値であり、ノイズの影響が生じてしまうことが想定される。特に、動画モードでは、電荷の読み出しが逐次行われるため、モード切換え時に駆動周波数を変更することが望ましい。このため、図１１に示す動画モードの特性において、ゲインの値が小さくなる０〜ｆ［Ｈｚ］間の周波数、または、３ｆ［Ｈｚ］〜４ｆ［Ｈｚ］の間の周波数にアクチュエータ１１３ｂの駆動周波数を変更する。より好適には、動画モードの電荷読み出し中に、駆動周波数を４ｆにすることで、磁気被りによるノイズの影響を確実に抑えることが可能である。これにより、磁気被りの影響を確実に低減することが可能となる。
【０１０７】
具体的な制御方法としては、現在設定されているモードに磁気被りの影響があり、アクチュエータ１１３ｂの駆動周波数を変更すべきモードであるか否かを制御部５０が判断する。この際、通常周波数ｆ［Ｈｚ］で駆動した場合に、各モードで磁気被りの影響があるか否か、及び各モードで磁気被りを抑えるための周波数を撮像装置１００が備えるメモリ４３等に予め記憶しておき、制御部５０は、記憶された情報に基づいて周波数を変更するようにしても良い。また、メモリ４３には、図１０及び図１１に示す特性を記憶しておいても良い。そして、アクチュエータ１１３ｂの駆動周波数を変更すべきモードである場合は、アクチュエータ１１３ｂの駆動周波数を変更する。一方、アクチュエータ１１３ｂの駆動周波数を変更すべきモードでない場合、駆動周波数は変更しない。これにより、撮影モードが変わることによって、撮像素子の読み出しモードが変わる場合においても、磁気被りを回避することが可能になる。なお、モードは、静止画モードと動画モードに限られるものではなく、撮像装置１００に設定される各種モード（夜間撮影モード、顔検出モードなど）に適用することができる。
【０１０８】
図１２は、モードに応じてレンズ駆動部の駆動周波数と駆動応答パラメータを変更する処理を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ４０では、磁気被りが発生するモードであるか否かを判定し、磁気被りが発生するモードの場合は、ステップＳ４２へ進む。ステップＳ４２では、レンズ駆動部の周波数を変更する。次のステップＳ４４では、レンズ駆動部の駆動応答パラメータ（デジタルサーボパラメータ）を変更する。ステップＳ４４の後は処理を終了する。
【０１０９】
また、ステップＳ４０で磁気被りが発生するモードでないと判定された場合は、ステップＳ４６へ進む。ステップＳ４６では、レンズ駆動部の駆動周波数を通常時の設定に変更する。次のステップＳ４８では、レンズ駆動部のデジタルサーボパラメータを通常設定に変更する。ステップＳ４８の後は処理を終了する。
【０１１０】
図１３及び図１４は、モードが切り換わった場合の周波数制御をより詳細に示すフローチャートである。図１３及び図１４の例では、防振機能を有する補正レンズ部１１３とフォーカスレンズ１１２の駆動デバイスのそれぞれの駆動周波数と駆動用のサーボパラメータの設定を、磁気被りが発生しないように変更する処理を示している。このように、撮像装置１００が備える各種の駆動デバイスの設定を変更することで、磁気被りによる画像の乱れを確実に抑えることができる。
【０１１１】
図１３及び図１４に示す例では、磁気被りが発生する可能性のある撮影モードとしてＡ、Ｂ、Ｃの３つのモードがあるものとする。また、防振部（補正レンズ部１１３）の駆動周波数を変えるべきモードがモードＡ、モードＢ、モードＣであり、補正レンズ部１１３のサーボパラメータを変えるべきモードがモードＡ、モードＢであるものとする。また、フォーカスレンズ１１２の駆動周波数を変えるべきモードがモードＡ、モードＢであり、フォーカスレンズ１１２のサーボパラメータを変えるべきモードがモードＡ、モードＢ、モードＣであるものとする。これらの情報は、予め撮像装置１００が備えるメモリ４３に記憶することができる。また、各モードで変更すべき駆動周波数の値、サーボパラメータについても、予めメモリ４３に記憶しておくことができる。
【０１１２】
なお、図１３及び図１４は一連の処理を示しており、図１３のステップＳ６８，Ｓ７０，Ｓ７２の後は図１４のステップＳ７８へ進む。また、図１３のステップＳ７６の後は図１４のステップＳ１０２へ進む。
【０１１３】
先ず、制御部５０は、現在のモードが駆動デバイスによって磁気被りが発生するモードか否かを判別する（ステップＳ５０）。そして、磁気被りが発生しないモードである場合は、補正レンズ部１１３、フォーカスレンズ１１２のそれぞれの通常モードにおける駆動周波数とサーボパラメータを設定する（ステップＳ７４，Ｓ７６，Ｓ１０２，Ｓ１０４）。すなわち、現在のモードがモードＡ、モードＢ、及びモードＣ以外のモードである場合は、ステップＳ７４，Ｓ７６，Ｓ１０２，Ｓ１０４の処理を行う。
【０１１４】
現在のモードが駆動デバイスによって磁気被りが発生するモードである場合、まず、防振部の駆動周波数を変更する必要があるモードかどうかを判別する（ステップＳ５２）。防振部の駆動周波数を変更する必要がない場合には、防振部の駆動周波数を通常モードの駆動周波数に設定し（ステップＳ６２）、防振部の駆動周波数を変更する必要がある場合、現在の撮影モードがどのモードであるかを判別する（ステップＳ５４）。
【０１１５】
例えば、現在の撮影モードがモードＡである場合、防振部の駆動周波数をモードＡ専用の磁気被りが発生しない周波数に設定する（ステップＳ５６）。また、現在の撮影モードがモードＢである場合、防振部の駆動周波数をモードＢ専用の磁気被りが発生しない周波数に設定する（ステップＳ５８）。また、現在の撮影モードがモードＣである場合、防振部の駆動周波数をモードＣ専用の磁気被りが発生しない周波数に設定する（ステップＳ６０）。
【０１１６】
以上の処理により、磁気被りが発生するモードＡ，Ｂ，Ｃである場合について、防振部の駆動周波数に関する設定は終了する。次に、防振部のサーボパラメータの設定処理を行う。上述のように、現在のモードが磁気被りの発生するモードであり、且つ、ステップＳ５６，Ｓ５８、Ｓ６０，Ｓ６２の処理で防振部の駆動周波数の設定が終了すると、ステップＳ６４において、防振部のサーボパラメータの変更が必要なモードかどうかを判別する。
【０１１７】
上述のように、図１３及び図１４の例では、防振部のサーボパラメータを変えるべきモードがモードＡ、モードＢであるものとする。防振部へのサーボパラメータの設定変更が必要ない場合、すなわち、現在のモードがモードＡ，Ｂ以外である場合は、防振部へのサーボパラメータは、通常モードにおけるパラメータに設定される（ステップＳ７２）。一方、防振部へのサーボパラメータの設定変更が必要である場合、現在のモードがどの撮影モードであるのかを判別する（ステップＳ６６）。そして、現在のモードがモードＡの場合、モードＡ専用の防振部のサーボパラメータを設定し（ステップＳ６８）、現在のモードがモードＢの場合、モードＢ専用のパラメータを設定する（ステップＳ７０）。
【０１１８】
なお、モードＣの防振部のサーボパラメータを変更する処理は存在していない。これは、ステップＳ６４で防振部のサーボパラメータを変更する必要があるか否かを判別しており、モードＣについては、防振部のサーボパラメータを変更する必要がないため、既に通常のサーボパラメータの設定がなされているためである。
【０１１９】
なお、サーボパラメータを変更する理由は、防振部の駆動周波数を変更した場合に、サーボパラメータが変更されないと、防振部の周波数特性が変化するため、防振部がドライバ１２の指示通りに追従しない可能性があり、防振部が発振する可能性があるためである。このため、変更された駆動周波数に適したサーボパラメータに変更することによって、防振部の駆動に最適な周波数特性になるような設定にすることができ、防振部の発振を防ぎ、ドライバ１２の指示に追従するよう防振部を制御することができる。
【０１２０】
以上の処理により、磁気被りが発生するモードである場合に、防振部に対する駆動周波数の設定とサーボパラメータの設定が完了する。ステップＳ６８，Ｓ７０，Ｓ７２以降の処理では、フォーカスレンズ１１２に対する駆動周波数とサーボパラメータの設定を行う。
【０１２１】
先ず、ステップＳ６８，Ｓ７０，Ｓ７２の後はステップＳ７８へ進み、磁気被りが発生するモードである場合に、現在のモードがフォーカスレンズ１１２の駆動周波数を変更する必要があるモードであるか否かを判別する。現在のモードでフォーカスレンズ１１２の駆動周波数を変更する必要がない場合、フォーカスレンズの駆動周波数を通常モードの周波数に設定する（ステップＳ８６）。上述したように、フォーカスレンズ１１２の駆動周波数を変えるべきモードはモードＡとモードＢであるため、モードＡとモードＢ以外のモードの場合は、ステップＳ８６へ進む。一方、現在のモードでフォーカスレンズ１１２の駆動周波数を変更する必要がある場合、現在のモードを判別する（ステップＳ８０）。現在のモードがモードＡである場合、フォーカスレンズ１１２の駆動周波数をモードＡ専用の駆動周波数に設定する（ステップＳ８２）。現在のモードがモードＢである場合、フォーカスレンズ１１２の駆動周波数をモードＢ専用の駆動周波数に設定する（ステップＳ８４）。なお、モードＣについては、フォーカスレンズ１１２の駆動周波数を変更する必要がないため、既に通常モードでの駆動周波数に設定されている。
【０１２２】
以上の処理によりフォーカスレンズ１１２の駆動周波数が設定されると、ステップＳ８８以降の処理により、フォーカスレンズ１１２のサーボパラメータの設定を決定する。先ず、ステップＳ８８では、現在のモードが、フォーカスレンズのサーボパラメータを変更する必要があるモードか否かを判別する。現在のモードが、サーボパラメータを変更する必要がないモードである場合には、フォーカスレンズ１１２のサーボパラメータを通常モードのサーボパラメータに設定する（ステップＳ９８）。上述したように、フォーカスレンズ１１２のサーボパラメータを変えるべきモードがモードＡ、モードＢ、モードＣであるため、モードＡ，Ｂ，Ｃ以外のモードの場合は、ステップＳ９８へ進む。現在のモードでは、フォーカスレンズのサーボパラメータを変更する必要がある場合、現在のモードがどのモードであるかを判別し（ステップＳ９０）、モードに応じたサーボパラメータに変更する。現在のモードがそれぞれモードＡ、モードＢ、モードＣである場合、フォーカスレンズ１１２のサーボパラメータをそれぞれモードＡ専用、モードＢ専用、モードＣ専用のサーボパラメータに設定する（ステップＳ９２，Ｓ９４，Ｓ９６）。
【０１２３】
なお、フォーカスレンズ１１２のサーボパラメータを変更する理由は、防振部のサーボパラメータを変更する理由と同様である。フォーカスレンズ１１２の駆動周波数が変更され、サーボパラメータが変更されない場合、フォーカスレンズの周波数特性が変化するため、フォーカスレンズがドライバ１２の指示通りに追従しない可能性がある。この場合、フォーカスレンズ１１２が発振する可能性が生じる。このため、変更された駆動周波数に適したサーボパラメータに変更することによって、フォーカスレンズ１１２の駆動に最適な周波数特性になるような設定にして、フォーカスレンズ１１２の発振を防ぎ、ドライバ１２の指示に追従させることができる。
【０１２４】
そして、ステップＳ１００において、以上のようにして設定された防振部とフォーカスレンズ１１２に対する駆動周波数とサーボパラメータの設定を反映させる制御を行うことによって、磁気被りを防ぐことができる。
【０１２５】
なお、上述の例では、防振部（補正レンズ部１１３）、フォーカスレンズ１１２を駆動する駆動ユニットを例に挙げたが、他の駆動デバイスにも適用可能である。また、モードについても撮影モードを例に挙げたが、これに限定されるものではない。撮像装置１００の内部処理の各種モードに応じて駆動周波数、サーボパラメータを変更するようにした場合でも同様の効果を得ることが可能である。
【０１２６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１２７】
２１      撮像素子
５０      制御部
５０ａ    タイミング取得部
５０ｂ    駆動制御部
１００    撮像装置
１１３ｂ  アクチュエータ
【図１】
0005609358.tif 000002
【図２】
0005609358.tif 000003
【図３】
0005609358.tif 000004
【図４】
0005609358.tif 000005
【図５】
0005609358.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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