(57)【要約】【課題】リニアレギュレータ回路よりも電源効率が高い駆動を実現すること。【解決手段】撮像装置は、電源の出力電圧を第１の電圧に変換する第１のスイッチングレギュレータ回路と、前記電源の出力電圧或いは前記第１のスイッチングレギュレータ回路の出力電圧を第２の電圧に変換する第２のスイッチングレギュレータ回路と、前記第１のスイッチングレギュレータ回路と前記第２のスイッチングレギュレータ回路とを用いることにより、前記第２の電圧を生成する第１の駆動モードか、前記第１のスイッチングレギュレータ回路を用いずに前記第２のスイッチングレギュレータを用いることにより、前記第２の電圧を生成する第２の駆動モードのいずれかを選択する選択手段と、光学像を光電変換して画像データを生成する撮像素子とを有し、前記選択手段は、前記撮像素子の動作モードに応じて、前記第１の駆動モード又は前記第２の駆動モードを選択する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源の出力電圧を第１の電圧に変換する第１のスイッチングレギュレータ回路と、
前記電源の出力電圧或いは前記第１のスイッチングレギュレータ回路の出力電圧を第２の電圧に変換する第２のスイッチングレギュレータ回路と、
前記第１のスイッチングレギュレータ回路と前記第２のスイッチングレギュレータ回路とを用いることにより、前記第２の電圧を生成する第１の駆動モードか、前記第１のスイッチングレギュレータ回路を用いずに前記第２のスイッチングレギュレータを用いることにより、前記第２の電圧を生成する第２の駆動モードのいずれかを選択する選択手段と、
光学像を光電変換して画像データを生成する撮像素子と
を有し、
前記選択手段は、前記撮像素子の動作モードに応じて、前記第１の駆動モード又は前記第２の駆動モードを選択することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記選択手段は、前記撮像素子の画素信号の読み出し中は、前記第１の駆動モードを選択し、前記撮像素子の蓄積中は、前記第２の駆動モードを選択することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
電源の出力電圧を第１の電圧に変換する第１のスイッチングレギュレータ回路と、
前記電源の出力電圧或いは前記第１のスイッチングレギュレータ回路の出力電圧を第２の電圧に変換する第２のスイッチングレギュレータ回路と、
前記第１のスイッチングレギュレータ回路と前記第２のスイッチングレギュレータ回路とを用いることにより、前記第２の電圧を生成する第１の駆動モードか、前記第１のスイッチングレギュレータ回路を用いずに前記第２のスイッチングレギュレータを用いることにより、前記第２の電圧を生成する第２の駆動モードのいずれかを選択する選択手段と、
光学像を光電変換して画像データを生成する撮像素子と、
前記撮像素子の感度設定を変更する手段と
を有し、
前記選択手段は、前記撮像素子の感度設定値に応じて、前記第１の駆動モード又は前記第２の駆動モードを選択することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の撮像装置であって、
前記選択手段は、前記撮像素子の感度設定値が所定値よりも高い場合は、前記第１の駆動モードを選択し、前記撮像素子の感度設定値が所定値よりも低い場合は、前記第２の駆動モードを選択することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射ノイズの影響を低減することができる撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今のデジタルスチルカメラにおいては、機器の小型化がすすみ、機器内の基板においては高密度実装が進んでいる。これに伴い、光学像を撮像する撮像素子と機器内の電子部品を駆動するための電源回路はより近接して配置される傾向にある。
【０００３】
光学像をとりこむＣＭＯＳセンサ等の撮像素子においては、撮像素子の駆動中に外部からの磁界等によるノイズが大きいと、ノイズによる画像への影響が発生してしまう。又、この現象は、撮像素子の駆動の中でも、特に画素部の読み出し処理時のタイミングで発生すると影響は受けやすい。又、一方で画素部のＩＳＯ感度（信号ゲイン）が高ければ高いほど、出力される画像に対しての影響度が高くなることが知られており、撮像素子の高感度化がすすんでいる現状においては、より外来ノイズの影響を受けやすくなりつつある。
【０００４】
一方で、デジタルカメラの機器内の各電子部品に電源を供給するために用いられる、電源回路としては、一般的にスイッチングレギュレータ回路が効率的に良いという側面で用いられるケースが多い。特にデジタルカメラでは電池で駆動を行うため、電源回路の効率が低いと、撮像することが可能な枚数に影響を及ぼし致命的なこととなる。このスイッチングレギュレータ回路は、インダクタにパルス電流をシンク、ソースする駆動となる。
【０００５】
つまり、インダクタにパルス電流が流れるために、スイッチング駆動時にインダクタから電磁界ノイズが放射され、電源回路の近傍に撮像素子が配置されると、インダクタからの放射ノイズの影響を受け、撮像画像に影響がでてしまう。このインダクタから放射されるノイズ量は、インダクタのパルス電流の電流振幅に比例する。
【０００６】
更に、この電流振幅は、スイッチングレギュレータ回路の入力電圧と出力電圧の出力差に相関があり、入出力電位差が大きいほど、電流振幅は大きくなる。つまり、スイッチングレギュレータ回路の入力電圧と出力電圧の差（以下、入出力電圧差と呼ぶ）が大きいほど、放射ノイズは大きくなることが知られている。
【０００７】
以上説明したように、機器の小型化、撮像素子の高感度化が進む中で、スイッチングレギュレータ回路の放射ノイズの影響が大きくなりつつあり、本問題に対する対策が望まれている。
【０００８】
本問題点を回避するアイデアとして、特許文献１においては、撮像素子の感度が所定値以上の場合は、電源回路をスイッチング電源から、リニアレギュレータに切り替えて駆動することで、撮像素子がノイズの影響を受けやすい状態においては、電源回路によるノイズが低減される方式での電源回路駆動の提案がなされている。
【０００９】
特許文献２においては、撮像素子の駆動中は、電源回路をスイッチングレギュレータ回路から、リニアレギュレータ回路に切り替えて駆動することで、スイッチングレギュレータ回路からの放射ノイズの影響を回避する提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−５５３０８号公報
【特許文献２】特開２０１３−６５９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１においては、撮像素子の感度が所定値よりも高い場合には、電源回路をスイッチングレギュレータ回路から、リニアレギュレータ回路に切り替えて駆動するため、撮像素子へのノイズに対しては回避することが可能であるが、スイッチングレギュレータ回路からリニアレギュレータ回路へすることで効率が低下してしまう。その結果、撮像素子の感度が所定値よりも高い場合の撮像においては、常に効率の低い電源回路で駆動することになり、カメラの消費電力が上がり、結果として撮像することが可能な枚数に影響を及ぼしてしまう。
【００１２】
特許文献２においては、撮像素子の駆動モードに応じて、電源回路をスイッチングレギュレータ回路から、リニアレギュレータ回路に切り替えて駆動するため、デジタルカメラで消費電流が高い状態となる、撮像駆動モード時に電源回路の効率を低下させてしまい、回路損失を大きくしてしまい、この場合においても、結果として撮像することが可能な枚数に影響を及ぼしてしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る撮像装置の一つは、電源の出力電圧を第１の電圧に変換する第１のスイッチングレギュレータ回路と、前記電源の出力電圧或いは前記第１のスイッチングレギュレータ回路の出力電圧を第２の電圧に変換する第２のスイッチングレギュレータ回路と、前記第１のスイッチングレギュレータ回路と前記第２のスイッチングレギュレータ回路とを用いることにより、前記第２の電圧を生成する第１の駆動モードか、前記第１のスイッチングレギュレータ回路を用いずに前記第２のスイッチングレギュレータを用いることにより、前記第２の電圧を生成する第２の駆動モードのいずれかを選択する選択手段と、光学像を光電変換して画像データを生成する撮像素子とを有し、前記選択手段は、前記撮像素子の動作モードに応じて、前記第１の駆動モード又は前記第２の駆動モードを選択することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る撮像装置の一つは、電源の出力電圧を第１の電圧に変換する第１のスイッチングレギュレータ回路と、前記電源の出力電圧或いは前記第１のスイッチングレギュレータ回路の出力電圧を第２の電圧に変換する第２のスイッチングレギュレータ回路と、前記第１のスイッチングレギュレータ回路と前記第２のスイッチングレギュレータ回路とを用いることにより、前記第２の電圧を生成する第１の駆動モードか、前記第１のスイッチングレギュレータ回路を用いずに前記第２のスイッチングレギュレータを用いることにより、前記第２の電圧を生成する第２の駆動モードのいずれかを選択する選択手段と、光学像を光電変換して画像データを生成する撮像素子と、前記撮像素子の感度設定を変更する手段とを有し、前記選択手段は、前記撮像素子の感度設定値に応じて、前記第１の駆動モード又は前記第２の駆動モードを選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電源回路としては、スイッチングレギュレータ回路のみで電源回路を構成しているため、リニアレギュレータ回路よりも電源効率が高い駆動を実現することができる。
【００１６】
本発明によれば、撮像素子に影響がありそうなモードにおいては、スイッチングレギュレータを２段にすることで、電源回路の入出力電位差を大幅に小さくすることができるため、インダクタの電流振幅を大幅に低減でき、スイッチングレギュレータからの放射ノイズを抑えることができる。
【００１７】
本発明によれば、撮像素子の撮像結果に影響の受けやすいモードでの動作時には、スイッチングレギュレータ回路を２段にし、又、撮像素子の撮像結果に影響の受けにくいモードでの動作時には、スイッチングレギュレータ回路を１段にすることで、更なる電源効率を改善させて駆動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態１における撮像装置の構成の一例を説明するための図である。
【図２】スイッチングレギュレータ回路で使用しているインダクタからの放射ノイズの特性を説明するための図である。
【図３】電子部品と電源回路との配置例を説明するための図である。
【図４】第１の動作例を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】第２の動作例を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２０】
［実施形態１］
図１を参照して、実施形態１における撮像装置（例：デジタルカメラ）の構成の一例を説明する。図１では、撮像処理に関わる電子部品と、それらの電子部品に電力供給するための電源回路との一例を説明し、これらの以外の部分については説明を省略する。１は電源であり、ここではリチウムイオン２次電池を想定している。２は電源１からの電力を入力とし、電源１の出力電圧から第１の電圧を生成する第１のスイッチングレギュレータ回路である。ここでは降圧コンバータを想定しており、入出力のコンデンサとハイサイド、ローサイドのスイッチングＭＯＳとインダクタで構成されている。
【００２１】
ここでは、第１のスイッチングレギュレータ回路２は、マイコン５とユーザが操作するＳＷ入力部９に接続され、マイコン５、ＳＷ入力部９に電力を供給している。又、電源１投入により動作するように、制御信号は入力電源に接続されている。次に、３は第２のスイッチングレギュレータ回路である。第２のスイッチングレギュレータ回路３は、３系統のスイッチングレギュレータを有する。３系統のスイッチングレギュレータはいずれも、電源１或いは第１のスイッチングレギュレータ回路２からの電力を入力とし、電源１の出力電圧或いは第１のスイッチングレギュレータ回路２の出力電圧から第２の電圧を生成する。
【００２２】
第２のスイッチングレギュレータ回路３の出力は、各系統のスイッチングレギュレータ毎にＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）６、撮像素子７及びメモリ８に接続され、ＤＳＰ６、撮像素子７及びメモリ８に電力を供給している。第２のスイッチングレギュレータ回路３は、ここではいずれの系統も降圧コンバータを想定しており、入出力のコンデンサとハイサイド、ローサイドのスイッチングＭＯＳとインダクタで構成されている。
【００２３】
４は駆動モード選択回路であり、第２のスイッチングレギュレータ回路３の入力部に電源１を接続するか、第１のスイッチングレギュレータ回路２の出力を接続するかを選択し切り替えする回路である。撮像動作のタイミングや駆動モードに応じてきりかえられる。
【００２４】
５はマイコンであり、ＳＷ入力部９、ＤＳＰ６、駆動モード選択回路４、第２のスイッチングレギュレータ回路３に接続され、ＳＷ入力部９により、ユーザからの撮像要求信号を受け付け、その情報にもとづき、ＤＳＰ６を駆動させ、ＤＳＰ６から撮像素子７を駆動させ、撮像動作を開始する。撮像素子７は、光学像を光電変換して画像データを生成する撮像素子である。撮像素子７は、ＤＳＰ６から撮像動作の開始通知を受け、撮像を行い、取り込んだ画像に対応する画像データをＤＳＰ６に送信し、ＤＳＰ６が一連の画像処理を施したのちにメモリ８に記録される。
【００２５】
次に、図２を参照して、スイッチングレギュレータ回路で使用しているインダクタからの放射ノイズの特性を説明する。関係１０は、スイッチングレギュレータ回路の入出力電位差とインダクタ電流との関係を示したものである。横軸がスイッチング電源の入出力電位差であり、縦軸がインダクタ電流（正確にはインダクタの電流振幅）であり、スイッチングレギュレータ回路の入出力電位差が大きくなるほど、インダクタ電流が増える傾向があり、相関関係がある。
【００２６】
関係１１は、スイッチングレギュレータ回路の入出力電位差とインダクタからの漏れ磁束（放射ノイズ）との関係を示したものである。横軸がスイッチング電源の入出力電位差であり、縦軸がインダクタからの漏れ磁束（放射ノイズ）であり、スイッチングレギュレータ回路の入出力電位差が大きくなるほど、インダクタからの放射ノイズが増える傾向がある。これは、関係１０で示したように、インダクタの電流振幅が増える方向にあるため、結果的に放射ノイズ増えることになる。
【００２７】
図２の特性について、図１を用いて具体的に説明すると、仮に、電源１が８．０ｖ、第１のスイッチングレギュレータ回路２の出力が３．３ｖ、第２のスイッチングレギュレータ回路３における、ＤＳＰ６用の電源が１．０ｖ、メモリ８用の電源が１．２ｖとすると、駆動モード選択回路４において、電源１が選択された場合、第２のスイッチングレギュレータ回路３における、ＤＳＰ６用の電源回路においては、入出力電位差：Δ７．０ｖ、メモリ８用の電源回路においては、入出力電位差：Δ６．８ｖとなる。
【００２８】
それに対して、駆動モード選択回路４において、第１のスイッチングレギュレータ回路２が選択された場合においては、ＤＳＰ６用の電源回路においては、入出力電位差：Δ２．３ｖ、メモリ８用の電源回路においては、入出力電位差：Δ２．１ｖとなり、駆動モード選択回路４が電源１を選択した場合に対して、入出力電位差が約３０％となるため、インダクタの放射ノイズも約３０％程度に抑えられる。
【００２９】
一方で、電源効率の側面においても、第１、第２のスイッチングレギュレータ回路３の効率特性が約９０％と過程すると、駆動モード選択回路４が、第１のスイッチングレギュレータ回路２が選択された場合においても、総合的には約８０％の電源効率と、いずれかをリニアレギュレータ回路にしたときに対して圧倒的に効率が良い。なお、いずれかをリニアレギュレータ回路とすると、３０％程度の効率となってしまう。
【００３０】
図３は、撮像処理に関わる電子部品と、それらの電子部品に電力供給するための電源回路との配置例を説明するための図である。２０は撮像素子７、ＤＳＰ６、メモリ８、マイコン５とそれらの電力を供給する第２のスイッチングレギュレータ回路３を実装した基板である。第２のスイッチングレギュレータ回路３は、ＤＳＰ６、メモリ８、マイコン５に電力を供給する電源回路であり、基板の小型化だけでなく、伝送線路損失を減らすとうい観点からも、撮像処理に関わる電子部品に近接して実装される。したがって、撮像素子７が外来ノイズを受けやすく、動作タイミング、動作設定時においては、スイッチングレギュレータ回路のインダクタからの放射ノイズの低減が必要となる例である。
【００３１】
次に、図４のタイミングチャートを参照して、第１の動作例を説明する。図４のタイミングチャートでは、ＳＷ入力部９からの信号、撮像素子７、ＤＳＰ６、メモリ８の動作ステータス、駆動モード選択回路４の選択状態と、第２のスイッチングレギュレータ回路３のインダクタ電流（≒インダクタ放射ノイズ）の状態について、動作タイミングを示したものである。
【００３２】
まず、３０のステータスにおいては、ＳＷ入力部９において、ユーザからの撮像要求信号がきた状態である。ＳＷ入力部９からの信号をマイコン５が受け、ＤＳＰ６から撮像素子７に対して、蓄積ステータスを開始する。このモードにおいては、撮像素子７が外来ノイズの影響を受けにくいモードのため、駆動モード選択回路４は電源１側を選択し、第２のスイッチングレギュレータ回路３は１段構成となり、インダクタ放射ノイズは比較的大きい状態となる（効率は良いモードとなる。）。
【００３３】
次に、３１では、３０での撮像素子７の蓄積動作が終了し、撮像素子７の画素の読み出し動作となる。このモードにおいては、撮像素子７が外来ノイズの影響を受けやすいモードのため、駆動モード選択回路４は第１のスイッチングレギュレータ回路２側を選択し、第２のスイッチングレギュレータ回路３は２段構成となり、インダクタ放射ノイズは比較的小さい状態となる。
【００３４】
次に、３２では、撮像素子７の読み出し処理が終了し、ＤＳＰ６において撮像画像の画像処理動作（現像処理、圧縮処理等）が行われる。次に、ＤＳＰ６での画像処理が終了するとメモリ８への書き込み処理（記録処理）が行われる。このモードでは、撮像素子７が外来ノイズの影響を受けにくいモードのため、駆動モード選択回路４は電源１側を選択し、第２のスイッチングレギュレータ回路３は１段構成となり、インダクタ放射ノイズは比較的大きい状態が継続される（効率は良いモードとなる。）。次に、３３では、新たなユーザの撮像要求が発生した状態であり、３０〜３２と同様の動作が続く様子が３４、３５の動作である。
【００３５】
次に、図５のタイミングチャートを参照して、第２の動作例を説明する。図５のタイミングチャートでは、ＳＷ入力部９からの信号、撮像素子７、ＤＳＰ６、メモリ８の動作ステータス、駆動モード選択回路４の選択状態と、第２のスイッチングレギュレータ回路３のインダクタ電流（≒インダクタ放射ノイズ）の状態について、動作タイミングを示したものである。
【００３６】
まず、４０のステータスにおいては、ユーザが撮像素子７のＩＳＯ感度の設定をしている状態であり、４０では、所定の値より低い感度に設定した状態例を示す。ここでは、ＩＳＯ２００に設定した場合の例である。４１は、ユーザがＳＷ入力部９において、ユーザからの撮像要求信号がきた状態であり、撮像素子７は、４０で設定したＩＳＯ感度値にもとづき、図４の３０〜３２で示したように、撮像素子７の蓄積、画素部の読み出し、ＤＳＰ処理、メモリ書き込み等の撮像の一連の処理がシーケンシャルに動作する。
【００３７】
ここでは４０で設定したＩＳＯ感度値が所定値より低いため、撮像素子７が外来ノイズの影響を受けにくいモードのため、駆動モード選択回路４は電源１側を選択し、第２のスイッチングレギュレータ回路３は１段構成となり、インダクタ放射ノイズは比較的大きい状態で動作が継続される。その結果、効率が良いモードとなる。
【００３８】
次に、４２のステータスにおいては、新たにユーザが撮像素子７のＩＳＯ感度の設定をしている状態であり、４２では、所定値より高い感度に設定した状態例を示す。ここでは、ＩＳＯ６４００に設定した場合の例である。４３は、ユーザがＳＷ入力部９において、ユーザからの撮像要求信号がきた状態であり、撮像素子７は、４２で設定したＩＳＯ感度値にもとづき、図４の３０〜３２で示したように、撮像素子７の蓄積、画素部の読み出し、ＤＳＰ処理、メモリ書き込み等の撮像の一連の処理がシーケンシャルに動作する。
【００３９】
ここでは４２で設定したＩＳＯ感度値が所定値より高いため、撮像素子７が外来ノイズの影響を受けやすいモードのため、駆動モード選択回路４は第１のスイッチングレギュレータ回路２側を選択し、第２のスイッチングレギュレータ回路３は２段構成となり、インダクタ放射ノイズは比較的小さい状態で動作が継続される。
【００４０】
以上のように、実施形態１によれば、撮像素子７が外来ノイズの影響を受けやすい撮像駆動モードか否かに応じて、撮像素子７の近傍の電源回路（第２のスイッチングレギュレータ回路３）への入力電源を切り替え、撮像素子７の近傍の電源回路（第２のスイッチングレギュレータ回路３）からのノイズ量を制御することができる。これにより、実施形態１によれば、電源効率を大きく落とさず、且つ、撮像素子７へのノイズの影響がない電源制御を行うことができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  電源
２  第１のスイッチングレギュレータ回路
３  第２のスイッチングレギュレータ回路
４  駆動モード選択回路
５  マイコン
６  ＤＳＰ
７  撮像素子
８  メモリ
９  ＳＷ入力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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