(57)【要約】【課題】スイッチング電源に起因する画質劣化を低減することができる撮像装置及び撮像装置の制御方法を提供することを課題とする。【解決手段】撮像装置は、スイッチングパルスの周波数を制御する周波数制御部（６０３）と、前記スイッチングパルスを基に、スイッチングにより電源電圧を生成するスイッチング電源（６０１）と、前記電源電圧の供給を受け、行列状の複数の画素の光電変換により画像を生成する撮像素子（１０１）とを有し、前記周波数制御部は、前記スイッチング電源のスイッチングタイミングと前記撮像素子の読み出しタイミングに応じて、前記スイッチングパルスの周波数を制御する。【選択図】図５
2018011228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチングパルスの周波数を制御する周波数制御部と、
前記スイッチングパルスを基に、スイッチングにより電源電圧を生成するスイッチング電源と、
前記電源電圧の供給を受け、行列状の複数の画素の光電変換により画像を生成する撮像素子とを有し、
前記周波数制御部は、前記スイッチング電源のスイッチングタイミングと前記撮像素子の読み出しタイミングに応じて、前記スイッチングパルスの周波数を制御することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記周波数制御部は、前記撮像素子が画素の信号を読み出している期間では、第１の周波数のスイッチングパルスを生成し、前記撮像素子が画素の信号を読み出した後から、次の行の画素の信号を読み出す前までの期間では、前記スイッチング電源のスイッチングタイミングと前記撮像素子の読み出しタイミングに応じて第２の周波数のスイッチングパルスを生成することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１の周波数は、前記画素のリセット解除に基づく信号の読み出しタイミングと前記画素の光電変換に基づく信号の読み出しタイミングとの時間間隔に対応する周波数の整数倍の周波数であることを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記周波数制御部は、行毎に、前記スイッチング電源のスイッチングタイミングと前記撮像素子の読み出しタイミングに応じて、前記スイッチングパルスの周波数を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記スイッチング電源のスイッチングタイミングは、前記スイッチング電源に入力されるスイッチングパルスの位相又は前記スイッチング電源が出力する前記電源電圧の位相であることを検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮像素子の読み出しタイミングは、前記画素のリセット解除に基づく信号の読み出しパルスの位相、前記画素の光電変換に基づく信号の読み出しパルスの位相、又は水平走査信号の位相であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
周波数情報に基づく周波数のスイッチングパルスを生成する周波数制御部と、
前記スイッチングパルスを基に、スイッチングにより電源電圧を生成するスイッチング電源と、
前記電源電圧の供給を受け、行列状の複数の画素の光電変換により画像を生成する撮像素子とを有し、
前記周波数制御部は、位相制御信号に応じた位相の前記スイッチングパルスを生成することを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
さらに、クロックと前記位相制御信号との論理積信号を出力する論理積部を有し、
前記周波数制御部は、前記論理積信号を基に前記スイッチングパルスを生成することを特徴とする請求項７記載の撮像装置。
【請求項９】
前記周波数制御部は、前記撮像素子が前記スイッチング電源のスイッチングタイミングで前記画素のリセット解除に基づく信号の読み出し及び前記画素の光電変換に基づく信号の読み出しを行わないような位相のスイッチングパルスを生成することを特徴とする請求項７又は８記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記周波数制御部は、前記画素のリセット解除に基づく信号の読み出しタイミングと前記画素の光電変換に基づく信号の読み出しタイミングとの時間間隔に対応する周波数の整数倍の周波数のスイッチングパルスを生成することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記周波数制御部は、前記画素のリセット解除に基づく信号の読み出しタイミングと前記画素の光電変換に基づく信号の読み出しタイミングを検出し、前記検出した読み出しタイミングを基に前記整数倍の周波数のスイッチングパルスを生成することを特徴とする請求項１０記載の撮像装置。
【請求項１２】
周波数情報に基づく周波数のスイッチングパルスを生成する周波数制御部と、
前記スイッチングパルスを基に、スイッチングにより電源電圧を生成するスイッチング電源と、
タイミング信号を生成するタイミング信号生成部と、
前記電源電圧の供給を受け、前記タイミング信号に応じて、光電変換を行う画素の読み出しを行う撮像素子とを有し、
前記タイミング信号生成部は、前記スイッチング電源のスイッチングタイミングを示すスイッチ信号と、前記周波数制御部が生成するスイッチングパルスの周波数が安定する期間を示すロック信号とに応じて、前記タイミング信号を生成することを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
前記スイッチング電源が前記スイッチ信号を出力し、前記周波数制御部が前記ロック信号を出力することを特徴とする請求項１２記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記撮像素子は、前記周波数制御部が生成するスイッチングパルスの周波数が安定する期間になった後の前記スイッチング電源のスイッチングタイミングを基に、前記画素の読み出しを行うことを特徴とする請求項１２又は１３記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記スイッチング電源は、
前記生成される電源電圧を基に制御パルスのデューティ比を制御するスイッチング制御部と、
前記制御パルスを基に電源電圧を生成するスイッチング素子とを有し、
前記スイッチング制御部は、前記制御パルスの１周期のハイレベル期間とローレベル期間のうちの広い方の期間の開始タイミングを前記スイッチ信号として出力することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１６】
さらに、前記スイッチ信号と前記ロック信号の論理積信号を出力する論理積部を有し、
前記タイミング信号生成部は、前記論理積信号を基に、前記タイミング信号を生成することを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記周波数制御部は、撮影モードに応じて、前記スイッチングパルスの周波数を制御することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１８】
スイッチングパルスの周波数を制御する周波数制御部と、
前記スイッチングパルスを基に、スイッチングにより電源電圧を生成するスイッチング電源と、
前記電源電圧の供給を受け、行列状の複数の画素の光電変換により画像を生成する撮像素子とを有する撮像装置の制御方法であって、
前記周波数制御部により、前記スイッチング電源のスイッチングタイミングと前記撮像素子の読み出しタイミングに応じて、前記スイッチングパルスの周波数を制御するステップを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１９】
周波数情報に基づく周波数のスイッチングパルスを生成する周波数制御部と、
前記スイッチングパルスを基に、スイッチングにより電源電圧を生成するスイッチング電源と、
前記電源電圧の供給を受け、行列状の複数の画素の光電変換により画像を生成する撮像素子とを有する撮像装置の制御方法であって、
前記周波数制御部により、位相制御信号に応じた位相の前記スイッチングパルスを生成するステップを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項２０】
周波数情報に基づく周波数のスイッチングパルスを生成する周波数制御部と、
前記スイッチングパルスを基に、スイッチングにより電源電圧を生成するスイッチング電源と、
タイミング信号を生成するタイミング信号生成部と、
前記電源電圧の供給を受け、前記タイミング信号に応じて、光電変換を行う画素の読み出しを行う撮像素子とを有する撮像装置の制御方法であって、
前記タイミング信号生成部により、前記スイッチング電源のスイッチングタイミングを示すスイッチ信号と、前記周波数制御部が生成するスイッチングパルスの周波数が安定する期間を示すロック信号とに応じて、前記タイミング信号を生成するステップを有することを特徴とする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、撮像装置及び撮像装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置においては、撮像素子としてＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサが用いられており、撮像素子で撮像された静止画像又は動画像を記憶している。特許文献１には、動作モードに応じて複数用意されたスイッチング電源の駆動周波数の中から適切なものを選択して周波数を変更する方法が開示されている。また、特許文献２では、電源から発生するノイズ周期を検知し、電源ノイズの周期に合わせて撮像素子の読み出し周期を変更する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２１９２９２号公報
【特許文献２】特開２０１０−０５６７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、スイッチング電源は、スイッチングのタイミングで急峻な電源電圧変動が発生する。撮像素子は、このスイッチングのタイミングで、読み出し動作を実施した場合には、急峻な電源電圧変動の影響で、画像のＳ／Ｎを低下させる課題がある。
【０００５】
本発明の目的は、スイッチング電源に起因する画質劣化を低減することができる撮像装置及び撮像装置の制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の撮像装置は、スイッチングパルスの周波数を制御する周波数制御部と、前記スイッチングパルスを基に、スイッチングにより電源電圧を生成するスイッチング電源と、前記電源電圧の供給を受け、行列状の複数の画素の光電変換により画像を生成する撮像素子とを有し、前記周波数制御部は、前記スイッチング電源のスイッチングタイミングと前記撮像素子の読み出しタイミングに応じて、前記スイッチングパルスの周波数を制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、スイッチング電源に起因する画質劣化を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】撮像装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】撮像素子の構成例を示す回路図である。
【図３】撮像素子の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】ノイズ差分量が行毎に異なる様子を示す図である。
【図５】第１の実施形態による撮像装置の一部の構成例を示す図である。
【図６】第１の実施形態による撮像装置のフローチャートである。
【図７】第１の実施形態による撮像装置のタイミングチャートである。
【図８】ノイズ差分量が行ごとに一定となる様子を示す図である。
【図９】第２の実施形態による撮像装置の一部の構成例を示す図である。
【図１０】第２の実施形態による撮像装置のフローチャートである。
【図１１】第２の実施形態による撮像装置のタイミングチャートである。
【図１２】第３の実施形態による撮像装置の一部の構成例を示す図である。
【図１３】第３の実施形態による撮像装置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】
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による撮像装置の構成例を示すブロック図である。撮像装置は、例えばレンズ交換式のデジタル一眼レフカメラであり、カメラ本体１００と、入射光を撮像素子に導くレンズユニット２００とを有する。なお、撮像装置は、デジタルカメラ、ビデオカメラの他、スマートフォン、タブレット、工業用カメラ、医療用カメラ等に適用可能である。レンズユニット２００内の撮影レンズ２０１に入射した光線は、ミラー１０７により反射され、ペンタプリズム１１６及び光学ファインダ１１７を介して、撮影者の目に至る。
【００１０】
まず、カメラ本体１００の構成について説明する。レンズユニット２００内の撮影レンズ２０１に入射された光線は、絞り２０２、レンズマウント２０６、１０６、ミラー１０７、及びシャッタ１０８を通じて、撮像素子１０１上に光学像として結像する。撮像素子１０１は、例えばＣＭＯＳ型イメージングセンサであり、光学像である光信号を電気信号に変換（光電変換）し、画像を生成する。ＡＤ変換回路１０２は、撮像素子１０１が光電変換により出力するアナログ信号をデジタル信号に変換する。タイミング信号発生部１０３は、画像処理部１０４から撮像系を駆動するクロック信号や制御信号を入力し、撮像素子１０１及びＡＤ変換回路１０２に対して、これらの動作タイミングを規定するクロック信号や制御信号等のタイミング信号を供給する。画像処理部１０４は、静止画撮影時には、ＡＤ変換回路１０２から入力される画像信号に対して、所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいて、画素補間処理、色変換処理やホワイトバランス処理等の画像処理を行う。また、画像処理部１０４は、システム制御部１０５を介して、画像処理した画像を各種表示部１１３に出力する。また、画像処理部１０４は、ＪＰＥＧ等の画像圧縮を行う。
【００１１】
システム制御部１０５は、ＣＰＵ等を内蔵し、カメラ本体１００を制御する。メモリ１０９は、システム制御部１０５の動作用のプログラム、変数、定数等を記憶する。また、メモリ１０９は、電気的に消去・記憶可能な不揮発性メモリを含み、各種パラメータやＩＳＯ感度等の設定値、撮影モード及び各種補正データ等を格納する。電源スイッチ１１０は、カメラ本体１００の電源オン／オフの各モードを切り替える。モード切り替え部１１１は、静止画撮影・ライブビュー撮影・動画撮影等の各種撮影モードを切り替え設定するためのスイッチである。各種表示部１１３は、システム制御部１０５でのプログラムの実行に応じて、文字、画像、音声等の動作状態やメッセージ等を表示する液晶装置、スピーカ等を有する。各種表示部１１３は、ＬＣＤ、ＬＥＤ、及び発音素子等の組み合わせにより構成される。また、各種表示部１１３の一部は、光学ファインダ１１７内に設けられている。操作部１１２は、システム制御部１０５に各種所定の動作指示を入力するための操作手段であり、スイッチやダイヤル、タッチパネル、視線検知によるポインティング、音声認識装置等のいずれか一つ又はそれらの組み合わせによって構成される。
【００１２】
電源回路１１４は、電池検出部、電流検出部、保護回路、ＤＣＤＣコンバータ、ＬＤＯレギュレータ等を有し、電池装着の有無や電池種類、残量検出や過電流を検出した際には電源を遮断することにより、電源回路１１４に接続された負荷回路を保護する。電源回路１１４は、システム制御部１０５の指示に基づき、ＤＣＤＣコンバータを制御し、所望の電源電圧を所望の期間、カメラ本体１００の各部に供給する。コネクタ１１５及び３０１は、電池３０２とカメラ本体１００を接続するコネクタである。電源３０２は、アルカリ電池・リチウム電池等の一次電池、Ｎｉｃｄ電池、ＮｉＭＨ電池、Ｌｉ電池等の二次電池、ＡＣアダプタ等である。
【００１３】
ミラー１０７の中央部は、ハーフミラーであり、ミラー１０７がダウン時に入射光の一部を透過し、透過された光線はミラー１０７に設けられているサブミラー１１８により測距制御部１１９に向けて反射される。測距制御部１１９は、自動焦点調節（ＡＦ）処理を行うための測距手段であり、光路により導かれて結像された光学像の合焦状態を測定する。測光制御部１２０は、自動露出調節（ＡＥ）処理を行うための測光手段であり、結像されて光学像の露出状態を測定する。システム制御部１０５は、測光値に基づいて、露出制御を行い、最適なＩＳＯ感度、シャッタ速度、絞り値等を演算し、ミラー・シャッタ制御部１２１及び絞り制御回路２０４を制御する。
【００１４】
次に、レンズユニット２００の構成について説明する。レンズユニット２００とカメラ本体１００は、レンズマウント機構２０６を介して、機械的に接合しているため、脱着可能となっている。レンズユニット２００は、撮影レンズ２０１、絞り２０２、レンズ駆動回路２０３、絞り駆動制御回路２０４、レンズ制御部２０５及びインターフェース２０７を有する。レンズマウント２０６は、レンズユニット２００をカメラ本体１００と電気的に接続するコネクタ２０８を含む。コネクタ２０８は、カメラ本体１００とレンズユニット２００との間で、制御信号、状態信号、データ信号等を伝達すると共に、各種電力をカメラ本体１００からレンズユニット２００に供給する機能を有する。また、コネクタ２０８は、電気信号のみならず、光信号、音声信号等の媒体で伝達する構成でもよい。また、図１では、簡略化のために、撮影レンズ２０１は一枚しか図示していないが、実際には多数の撮影レンズ群から構成されている。
【００１５】
レンズ制御部２０５は、レンズユニット２００全体を制御する。レンズ制御部２０５は、レンズ動作用の各種定数、変数やプログラム等を記憶するメモリ、及びレンズユニット２００固有の情報である最大・最小絞り値、焦点距離等を保持する不揮発性メモリを有する。また、この不揮発性メモリは、フォーカス駆動用モータや絞り駆動用モータ等のレンズユニット２００に内蔵されている各種アクチュエータの駆動周波数情報等、各種設定情報を保持する。また、レンズ制御部２０５は、レンズユニット２００内の各回路部へ供給する電源用ＤＣＤＣコンバータ回路等を有する。
【００１６】
カメラ本体１００のシステム制御部１０５は、測距制御部１１９の出力情報を用いて、デフォーカス量を演算する。そして、システム制御部１０５は、演算したデフォーカス量に基づいて、レンズユニット２００のレンズ制御部２０５を介して通信を行い、レンズ駆動回路２０３を制御することにより、ピントを合わせる。また、レンズ駆動回路２０３は、撮影時の手ブレ緩和用の振動検知手段と手ブレ緩和用の可動式シフトレンズを駆動する制御回路等を有する。レンズ駆動回路２０３は、振動検知手段により手ブレを電気信号として出力し、ブレ量の演算結果に基づいて可動式シフトレンズを移動させることにより、手ブレを低減する。絞り制御回路２０４は、測光制御部１２０からの測光情報に基づいて、シャッタ１０８を制御するミラー・シャッタ制御部１２１と連携しながら、絞り２０２を制御する。また、絞り制御回路２０４は、操作部１１２にて設定された絞り値情報に基づいて、絞り２０２を制御する。
【００１７】
次に、撮像装置の撮影動作について説明を行う。撮像装置は、電源スイッチ１１０がオン状態になると、電源回路１１４が起動し、各ブロックに対して電源供給を行う。ユーザにより、操作部１１２の一つであるレリーズボタン等が半押し状態等の所定位置まで押し込まれると、オートフォーカスや露出設定等の撮影のための準備動作に入る。更に、レリーズボタンが押し込まれ、全押し状態になると、システム制御部１０５は、タイミング信号発生部１０３や撮像素子１０１等の撮像系を制御し、撮影動作が開始される。
【００１８】
図２は、撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）１１内の画素の構成例を示す回路図である。撮像素子１１は、行列状の複数の画素を有し、複数の画素の光電変換により画像を生成する。フォトダイオード４０１は、光を電荷に変換して蓄積する。転送トランジスタ４０２は、フォトダイオード４０１に蓄積されている電荷をフローティングディフュージョン（ＦＤ）４１５に転送する。増幅トランジスタ４１０は、ソースフォロアを構成し、ＦＤ４１５の電位変化を増幅して画素信号を列信号線４１２に出力する。信号ΦＲＥＳは、バッファを介して、リセットトランジスタ４０３にゲートに供給される。トランジスタ４０９は、信号ＶＣＬＩＰに応じて、列信号線４１２に電源電位４０４を供給する。トランジスタ４０８は、信号ΦＩＯＦＦに応じて、列信号線４１２に電流源４０７を接続する。増幅トランジスタ４１０及び電源源４０７は、ソースフォロアを構成する。
【００１９】
図３は、ｍ行目の画素の駆動信号を示すタイミングチャートである。期間Ｔ１では、信号ΦＲＥＳ及びΦＴＸがハイレベルになり、リセットトランジスタ４０３及び転送トランジスタ４０２がオン状態になる。これにより、フォトダイオード４０１及びＦＤ４１５が電源電位４０４にリセットされる。次に、期間Ｔ２では、信号ΦＲＥＳ及びΦＴＸがローレベルになり、リセットトランジスタ４０３及び転送トランジスタ４０２がオフ状態になる。これにより、フォトダイオード４０１及びＦＤ４１５のリセットが解除され、フォトダイオード４０１の光電変換による電荷の蓄積期間が開始する。
【００２０】
次に、期間Ｔ３では、信号ΦＳＥＬ及びΦＲＥＳがハイレベルになり、選択トランジススタ４０６及びリセットトランジスタ４０３がオン状態になる。ＦＤ４１５は、電源電位４０４にリセットされる。増幅トランジスタ４１０は、ＦＤ４１５の電圧に応じたノイズ成分のＮ信号を列信号線４１２に出力する。Ｎ信号は、画素のリセット解除に基づく信号である。
【００２１】
次に、期間Ｔ４では、信号ΦＴＮがハイレベルになり、転送ゲート４１３ｂがオン状態になる。信号蓄積部４１４は、列信号線４１２のＮ信号を蓄積する。この期間Ｔ３から期間Ｔ４までの期間を「Ｎ読み」（ノイズ成分読み出し）期間と呼ぶ。
【００２２】
次に、期間Ｔ５では、信号ΦＲＥＳ及びΦＴＮがローレベルになり、信号ΦＴＸがハイレベルになる。すると、リセットトランジスタ４０３及び転送ゲート４１３ｂがオフ状態になり、転送トランジスタ４０２がオン状態になる。転送トランジスタ４０２は、フォトダイオード４０１に蓄積されている電荷をＦＤ４１５に転送する。これにより、フォトダイオード４０１の電荷の蓄積期間が終了する。期間Ｔ２から期間Ｔ５までが電荷蓄積期間である。増幅トランジスタ４１０は、ＦＤ４１５の電圧に応じた画素信号成分のＳ信号を列信号線４１２に出力する。Ｓ信号は、画素の光電変換に基づく信号である。
【００２３】
次に、期間Ｔ６では、信号ΦＴＸがローレベルになり、信号ΦＴＳがハイレベルになる。すると、転送トランジスタ４０２がオフ状態になり、転送ゲート４１３ａがオン状態になる。信号蓄積部４１４は、列信号線４１２のＳ信号を蓄積する。この期間Ｔ６を「Ｓ読み」（画素信号成分読み出し）期間と呼ぶ。以上のように、撮像素子１０１は、Ｎ信号とＳ信号とを異なるタイミングで読み出す。
【００２４】
撮像素子１０１又は画像処理部１０４は、信号蓄積部４１４に蓄積されているＳ信号とＮ信号の差分を画素信号として生成する。これにより、撮像装置は、製造バラツキ等に起因する固定パターンノイズ等の影響を低減した画素信号を生成し、Ｓ／Ｎの高い画像を生成することができる。
【００２５】
図４は、Ｎ読みの読み出しパルス、Ｓ読みの読み出しパルス、電源回路１１４が出力する電源電圧のノイズを示すタイミングチャートである。電源回路１１４は、スイッチング動作により電源電圧を生成するスイッチング電源を有する。Ｓ−Ｎ周期は、Ｎ読みの読み出しタイミングとＳ読みの読み出しタイミングとの時間間隔である。電源回路１１４のスイッチングタイミングの周期は、Ｓ−Ｎ周期に対して整数分の一である。「Ｎ読み」の期間Ｔ３，Ｔ４及び「Ｓ読み」の期間Ｔ６は、同じ期間ではないため、電源回路１１４が動作する際に発生するスイッチングノイズ又電源回路１１４を構成するコイルから発生する磁界ノイズ等の影響が「Ｎ読み」及び「Ｓ読み」時に重畳されてしまう。その結果、Ｓ信号とＮ信号の差分を演算する際（Ｓ−Ｎ周期）には、Ｎ読み時の電源電位とＳ読み時の電源電位の差分量が行毎に異なってしまう。すなわち、電源回路１１４のノイズ変動の影響により、Ｍ行目のＮ読み時の電源電位とＳ読み時の電源電位の差分のオフセット量ΔＬMと、Ｍ＋１行目のＮ読み時の電源電位とＳ読み時の電源電位の差分のオフセット量ΔＬM+1とが異なってしまう。このオフセット量の差異がオフセットノイズとなり、画像のＳ／Ｎが低下し、横縞ノイズが発生してしまう。図４には、このＮ読み時とＳ読み時の電源電位レベルの差分量が行毎に異なっている様子を示す。以下、この課題を解決するための実施形態を説明する。
【００２６】
図５（Ａ）は本実施形態による撮像装置の一部の詳細な構成例を示す図であり、図６は本実施形態による撮像装置の制御方法を示すフローチャートである。図７は、ＨＤパルス（水平同期信号）、Ｎ読みの読み出しパルスΦＴＮ、Ｓ読みの読み出しパルスΦＴＳ、及びスイッチング電源６０１のスイッチングパルス６０５を示すタイミングチャートである。撮像装置は、さらに、位相検出部６０４を有する。電源回路１１４は、スイッチング電源６０１及び周波数制御部６０３を有する。以下、本実施形態の周波数制御及び位相補正動作について説明する。
【００２７】
ステップＳ９０１では、電源スイッチ１１０がオンの状態になり、撮像装置は、起動し、本撮影動作に移行するまで、撮像素子１０１等の撮像系には電源電圧の供給を行わない待機状態となる。この時、撮像装置は、モード切り替え部１１１により、静止画撮影、動画撮影、ライブビュー撮影等の撮影モードを選択可能な状態となる。例えば、モード切り替え部１１１は、撮影モードとして静止画撮影モードを選択する場合を説明する。次に、ステップＳ９０２では、システム制御部１０５は、レリーズボタンが全押しの状態になるまで、上記の待機状態を維持し、レリーズボタンが全押しの状態になると、ステップＳ９０３に処理を進める。
【００２８】
ステップＳ９０３では、システム制御部１０５は、スイッチング電源６０１に対して、撮像素子１０１の撮像系への電源供給を指示する電源制御信号６０７を出力する。スイッチング電源６０１は、電源制御信号６０７を入力すると、初期設定された任意の駆動周波数のスイッチングにより電源電圧６１０を生成し、撮像素子１０１に対して電源電圧６１０の供給を開始する。撮像素子１０１は、電源電圧６１０の供給を受ける。次に、ステップＳ９０４では、撮像素子１０１は、初期化処理を行う。
【００２９】
次に、ステップＳ９０５では、位相検出部６０４は、周波数制御部６０３に対して、静止画撮影時のＳ−Ｎ周期（図４）を基に決定される周波数情報（周波数Ａ）６０９を出力する。周波数制御部６０３は、周波数情報６０９に基づき、Ｓ−Ｎ周期に対応する周波数の整数倍の周波数を出力パルスの周波数として設定する。また、周波数制御部６０３は、撮影モードに応じて、スイッチングパルス６０５の周波数を制御する。システム制御部１０５は、周波数制御部６０３に対し、撮像系の基準クロック６０８を出力する。周波数制御部６０３は、上記で設定された周波数情報６０９に基づき、撮像系の基準クロック６０８を変換し、Ｓ−Ｎ周期に対応する周波数の整数倍の周波数のスイッチングパルス６０５をスイッチング電源６０１に出力する。
【００３０】
図５（Ｂ）は、周波数制御部６０３の構成例を示す図である。周波数制御部６０３は、位相同期回路（ＰＬＬ）７０１、分周用分周器７０２、及び逓倍用分周器７０３を有する。位相同期回路７０１は、逓倍用分周器７０３の出力クロックの位相が、基準クロック６０８の位相に一致するようなクロックを生成し、その生成したクロックを分周用分周器７０２及び逓倍用分周器７０３に出力する。逓倍用分周器７０３は、位相同期回路７０１の出力クロックを逓倍することにより、高周波数のクロックを位相同期回路７０１に出力する。分周用分周器７０２は、位相同期回路７０１の出力クロックを分周することにより、低周波数のクロックをスイッチング電源６０１に出力する。周波数制御部６０３は、基準クロック６０８を所望の分周比により分周させることにより、Ｓ−Ｎ周期に同期した任意の逓倍周波数でスイッチング電源６０１が動作可能な駆動周波数のクロックを出力することが可能である。
【００３１】
次に、図６のステップＳ９０６では、システム制御部１０５は、タイミング信号発生部１０３に対して、撮像系の基準クロック６０８、水平走査信号、垂直走査信号等の撮像系制御信号を出力する。これにより、撮像素子１０１は、画像読み出し動作が可能な状態となる。１行目の読み出し時は、周波数制御部６０３は、位相補正制御することなく、スイッチング電源６０１に対して、周波数Ａのスイッチングパルス６０５を出力する。そして、スイッチング電源６０１は、スイッチングパルス６０５に応じて、Ｓ−Ｎ周期に対応する周波数の整数倍の周波数でスイッチング駆動を開始し、撮像素子１０１に対して、電源電圧６１０の供給を行う。すると、撮像素子１０１は、静止画の読み出し動作を開始する。
【００３２】
次に、ステップＳ９０７では、位相検出部６０４は、スイッチング電源６０１のスイッチングパルス６０５の位相と、撮像素子１０１のＳ信号及びＮ信号の読み出しパルス６１１（ΦＴＳ及びΦＴＮ）の位相を検出する。次に、ステップＳ９０８では、位相検出部６０４は、図７のＮ行目において、スイッチングパルス６０５の位相と読み出しパルス６１１（ΦＴＮ）の位相との位相差Δｔ（ｎ）を算出する。
【００３３】
次に、ステップＳ９０９では、位相検出部６０４は、位相差Δｔ（ｎ）を基に、次行のＮ＋１行目のスイッチングパルス６０５と読み出しパルス６１１（ΦＴＮ）との位相差Δｔ（ｎ＋１）が所定の位相差となるように周波数Ｂの演算を行う。位相差Δｔ（ｎ＋１）は、スイッチングパルス６０５による急峻な電源電圧６１０の変化点（スパイクノイズ）と、Ｓ信号又はＮ信号の読み出しパルス６１１（ΦＴＳ又はΦＴＮ）の立ち下がり（読み出し）タイミングが重ならないようなタイミングとする。周波数Ａは、Ｓ−Ｎ周期に対応する周波数の整数倍の周波数である。これに対し、周波数Ｂは、Ｓ−Ｎ周期に対応する周波数の整数倍の周波数である必要はない。周波数Ｂの周期Ｔｂの取りうる範囲は、次式のように、周波数Ａの周期Ｔａを微小に変化させた所定の閾値αの範囲内の周期である。
Ｔａ−α≦Ｔｂ≦Ｔａ＋α
【００３４】
次に、ステップＳ９１０では、位相検出部６０４は、周波数制御部６０３に対して、周波数Ｂの情報及び周波数Ｂへの変更タイミングを含む位相補正情報６０９を出力する。位相補正情報６０９は、Ｎ行目のＳ読みの読み出しパルスΦＴＳの立ち下がりの後、次のスイッチングパルス６０５の立ち上がりから周波数Ｂへ変更するタイミングの情報である。周波数制御部６０３は、位相補正情報６０９を基に、周波数Ｂのスイッチングパルス６０５をスイッチング電源６０１に出力する。スイッチング電源６０１は、スイッチングパルス６０５を基に、周波数Ｂのスイッチングにより、電源電圧６１０を生成する。Ｎ行目の位相調整の計算式を下記に示す。１行分の読み出し期間であるＨＤパルスの期間をＴｈｄとし、ＨＤパルスの立ち上がりからＳ読みの読み出しパルスΦＴＳの立ち下がりまでの時間をＴｒとする。また、ＴｈｄからＴｒを引いた１行の残りの時間をＴｒｄとする。Ｎ行目の位相調整用周波数Ｂの周期Ｔｂは、次行のＮ＋１行目でＮ読みの読み出しパルスΦＴＮの立ち下がりからスイッチングパルス６０５の立ち上がりまでの位相差がΔｔ（ｎ＋１）となるように設定される。また、周波数Ｂで駆動するクロック出力回数を係数Ｙと定義する。Ｎ＋１行目の位相差は、Δｔ（ｎ＋１）である。Ｎ読み及びＳ読みの読み出しパルスΦＴＮ及びΦＴＳの立ち下がり位相（読み出しタイミング）と、スイッチングパルス６０５の立ち上がり位相とが重畳しないように制御される。Ｎ行目の期間Ｔｈｄ及びＮ行目の位相調整用周期Ｔｂは、次式で表される。
Ｔｈｄ＝Δｔ（ｎ）ａ＋Ｔａ×Ｘ＋Ｔｂ×Ｙ−Δｔ（ｎ＋１）ａ
Δｔ（ｎ）ａ＝（Ｔｒ＋Δｔ（ｎ）’）−（Ｔａ×Ｘ）
Ｔｂ＝（Ｔｒｄ−Δｔ（ｎ）’＋Δｔ（ｎ＋１）ａ）／Ｙ
【００３５】
次に、ステップＳ９１１では、位相検出部６０４は、Ｎ＋１行目の読み出し開始タイミングに合わせて、周波数制御部６０３に対して、位相補正情報６０９を出力する。位相補正情報６０９は、Ｓ−Ｎ周期に対応する周波数の整数倍の周波数である周波数Ａの周波数情報及び周波数Ａへの変更タイミングを含む。周波数制御部６０３は、位相補正情報６０９を基に、周波数Ａのスイッチングパルス６０５をスイッチング電源６０１に出力する。スイッチング電源６０１は、スイッチングパルス６０５を基に、周波数Ａのスイッチングにより、電源電圧６１０を生成する。
【００３６】
次に、ステップＳ９１２では、位相検出部６０４は、Ｎ＋１行目の読み出し完了のパルスΦＴＳの後に、スイッチングパルス６０５の位相と読み出しパルス６１１の位相との位相差を基に、スイッチングパルス６０５の周波数を周波数Ｃに変更する制御を行う。具体的には、位相検出部６０４は、次行のＮ＋２行目の読み出しパルスΦＴＮの立ち下がり位相とスイッチングパルス６０５の立ち上がり位相との位相差Δｔ（ｎ＋２）が所定の位相差となるように周波数Ｃの演算を行う。位相差Δｔ（ｎ＋２）は、スイッチングパルス６０５による急峻な電源電圧６１０の変化点（スパイクノイズ）と、Ｓ信号又はＮ信号の読み出しパルス６１１（ΦＴＳ又はΦＴＮ）の立ち下がり（読み出し）タイミングが重ならないようなタイミングである。周波数Ｃは、Ｓ−Ｎ周期に対応する周波数の整数倍の周波数である必要はない。位相差Δｔ（ｎ＋２）は、位相差Δｔ（ｎ＋１）と同じである。周波数Ｃの周期Ｔｃの取りうる範囲は、次式のように、周波数Ａの周期Ｔａを微小に変化させた所定の閾値αの範囲内の周期である。
Δｔ（ｎ＋２）＝Δｔ（ｎ＋１）
Ｔａ−α≦Ｔｃ≦Ｔａ＋α
【００３７】
位相検出部６０４は、周波数制御部６０３に対して、周波数Ｃの情報及び周波数Ｃへの変更タイミングを含む位相補正情報６０９を出力する。位相補正情報６０９は、Ｎ＋１行目のＳ読みの読み出しパルスΦＴＳの立り下がりの後、次のスイッチングパルス６０５の立ち上がりから周波数Ｃへ変更するタイミングを通知する。Ｎ＋１行目の位相調整の計算式を下記に示す。１行分の読み出し期間であるＨＤパルスの期間をＴｈｄとし、ＨＤパルスの立ち上がりからＳ読みの読み出しパルスΦＴＳの立ち下がりまでの時間をＴｒとする。また、ＴｈｄからＴｒを引いた１行の残りの時間をＴｒｄとする。Ｎ＋１行目の位相調整用周波数Ｃの周期Ｔｃは、次行のＮ＋２行目のＮ読みの読み出しパルスΦＴＮの立ち下がりからスイッチングパルス６０５の立ち上がりまでの位相差がΔｔ（ｎ）となるように設定される。また、周波数Ｃで駆動するクロック出力回数を係数Ｚと定義する。Ｎ＋２行目の位相差は、Δｔ（ｎ＋２）である。Ｎ読み及びＳ読みの読み出しパルスΦＴＮ及びΦＴＳの立ち下がり位相とスイッチングパルス６０５の立ち上がり位相が重畳しないように制御される。Ｎ＋１行目の期間Ｔｈｄ及びＮ＋１行目の位相調整用駆動周期Ｔｃは、次式で表される。
Ｔｈｄ＝Δｔ（ｎ＋１）ａ＋Ｔａ×Ｘ＋Ｔｃ×Ｚ−Δｔ（ｎ＋２）ａ
Δｔ（ｎ＋１）ａ＝（Ｔｒ＋Δｔ（ｎ＋１）’）−（Ｔａ×Ｘ）
Ｔｃ＝（Ｔｒｄ−Δｔ（ｎ＋１）’＋Δｔ（ｎ＋２）ａ）／Ｚ
【００３８】
次に、ステップＳ９１３では、システム制御部１０５は、撮像素子１０１の全行読み出し完了か否かを判定し、まだ全行読み出しが完了していない場合には、次行のためにステップＳ９０８に処理を戻す。また、システム制御部１０５は、全行読み出しが完了した場合にはステップＳ９１４に処理を進める。ステップＳ９１４では、システム制御部１０５は、電源スイッチ１１０がオフ状態であるか否かを判定し、オフ状態でない場合には、ステップＳ９０２に処理を戻し、オフ状態である場合には、ステップＳ９１５に処理を進める。ステップＳ９１５では、システム制御部１０５は、撮像装置の電源をオフ状態にする。
【００３９】
図８は、本実施形態によるＮ読み、Ｓ読み、電源電圧６１０を示すタイミングチャートである。位相検出部６０４及び周波数制御部６０３は、スイッチング電源６０１のスイッチングパルス６０５の周波数を補正することにより、スイッチング電源６０１のスイッチングタイミングと撮像素子１０１の読み出しタイミングが重畳しないように制御することができる。Ｍ行目のＮ読みの信号ΦＴＮの立ち下がり時の電源電圧６１０とＳ読みの信号ΦＴＳの立ち下がり時の電源電圧６１０の差分のオフセット量ΔＬMは０である。また、Ｍ＋１行目のＮ読みの信号ΦＴＮの立ち下がり時の電源電圧６１０とＳ読みの信号ΦＴＳの立ち下がり時の電源電圧６１０の差分のオフセット量ΔＬM+1も０である。この両者のオフセット量が共に０で等しいので、オフセットノイズを除去し、画像のＳ／Ｎを向上させ、横縞ノイズを低減させることができる。
【００４０】
なお、撮像装置は、ユーザが動画撮影又ライブビュー撮影の撮影モードを選んだ場合も、同様の処理を行う。また、位相検出部６０４は、位相検出結果に応じてスイッチング電源６０１のスイッチングパルス６０５の周波数を変更して位相補正を行う制御について、１行毎の読み出し時に制御を行う例を説明したが、所定の複数行毎に制御を行ってもよい。また、設定位相差Δｔ（ｎ＋１）及びΔｔ（ｎ＋２）は、固定の値としたが、所定の閾値の範囲内を取りうる値としてもよい。
【００４１】
また、位相検出部６０４は、撮像素子１０１の読み出しタイミング信号として、Ｓ信号又はＮ信号の読み出しパルス６１１の位相を検出しているが、水平走査信号の位相を検出してもよい。また、位相検出部６０４は、スイッチング電源６０１のスイッチングタイミングとして、スイッチング電源６０１に入力されるスイッチングパルス６０５の位相を検出しているが、スイッチング電源６０１が出力する電源電圧６１０の位相を検出してもよい。また、周波数制御部６０３は、撮影モード（動作モード）に応じて、スイッチングパルス６０５の周波数を変更してもよい。
【００４２】
また、位相検出器６０４は、スイッチングパルス６０５の位相の代わりに、電源電圧６１０の位相を検出してもよい。また、位相検出器６０４は、読み出しパルス６１１の代わりに、水平走査信号の位相を検出してもよい。周波数制御部６０３は、スイッチング電源６０１のスイッチングタイミングと撮像素子１０１の読み出しタイミングに応じて、スイッチングパルス６０５の周波数を制御する。位相検出器６０４は、スイッチング電源６０１のスイッチングタイミングとして、スイッチング電源６０１に入力されるスイッチングパルス６０５の位相又はスイッチング電源６０１が出力する電源電圧６１０の位相を検出する。また、位相検出器６０４は、撮像素子６０１の読み出しタイミングとして、Ｎ信号の読み出しパルスΦＴＮの位相、Ｓ信号の読み出しパルスΦＴＳの位相、又は水平走査信号の位相を検出する。
【００４３】
図７に示すように、周波数制御部６０３は、撮像素子１０１が画素の信号を読み出している期間では、第１の周波数Ａのスイッチングパルス６０５を生成する。また、周波数制御部６０３は、撮像素子１０１が画素の信号を読み出した後から、次の行の画素の信号を読み出す前までの期間では、第２の周波数Ｂ又はＣのスイッチングパルス６０５を生成する。その際、周波数制御部６０３は、スイッチング電源６０１のスイッチングタイミングと撮像素子１０１の読み出しタイミングに応じて第２の周波数Ｂ又はＣのスイッチングパルス６０５を生成する。第１の周波数Ａは、Ｓ−Ｎ周期に対応する周波数の整数倍の周波数である。図６に示すように、周波数制御部６０３は、行毎に、スイッチング電源６０１のスイッチングタイミングと撮像素子１０１の読み出しタイミングに応じて、スイッチングパルス６０５の周波数を制御する。
【００４４】
以上のように、周波数制御部６０３は、撮像素子１０１の動作に合わせて、スイッチング電源６０１のスイッチングタイミングと撮像素子１０１の読み出しタイミングを検出してスイッチングパルス６０５の周波数を制御する。この制御により、スイッチング電源６０１のスイッチングタイミングで、撮像素子１０１はＮ読み及びＳ読みを行わないにすることができる。その結果、撮影画像に対するスイッチング電源６０１が発するノイズの影響を抑えることができ、撮影画像に現れる横縞ノイズを低減することができる。
【００４５】
本実施形態によれば、撮像装置の行毎のＳ−Ｎ周期に対してスイッチング電源６０１の電源電圧６１０のノイズ変化量が一定となるタイミングで、撮像素子１０１はＮ読み及びＳ読みを行うことができる。その結果、Ｎ読み時とＳ読み時の電源電圧６１０のレベルの行毎の差分量を一定にすることができ、横縞ノイズを低減することができる。また、スイッチングパルス６０５の周波数を微小な範囲で変更を行い、スイッチングパルス６０５の位相を制御することにより、スイッチング電源６０１としての最適な特性を保つことができる。
【００４６】
（第２の実施形態）
図９（Ａ）は本発明の第２の実施形態による撮像装置の一部の詳細な構成例を示す図であり、図１０は本実施形態による撮像装置の制御方法を示すフローチャートである。図１１は、Ｓ読みの読み出しパルスΦＴＳ、Ｎ読みの読み出しパルスΦＴＮ、基準クロック６０８、位相制御信号６１２、基準クロック６１３、及びスイッチングパルス６０５を示すタイミングチャートである。以下、本実施形態が第１の実施形態と異なる点を説明する。撮像装置は、図５（Ａ）の位相検出部６０４の代わりに、位相制御部６０２を有する。周波数制御部６０３は、図９（Ｂ）に示すように、位相同期回路７０１、分周用分周器７０２、及び逓倍用分周器７０３を有し、基準クロック６１３を入力し、スイッチングパルス６０５をスイッチング電源６０１に出力する。位相制御部６０２は、図９（Ｃ）に示すように、論理積回路（ＡＮＤ回路）８０１を有する。論理積回路８０１は、論理積部であり、基準クロック６０８及び位相制御信号６１２の論理積信号を、基準クロック６１３として周波数制御部６０３に出力する。
【００４７】
以下、図１０を参照しながら、本実施形態の周波数制御及び位相補正動作について説明する。撮像装置は、図６と同様に、ステップＳ９０１〜Ｓ９０４の処理を行う。次に、ステップＳ１００５では、システム制御部１０５は、周波数制御部６０３に対して、静止画撮影時のＳ−Ｎ周期に基づく周波数情報６０６を出力する。周波数制御部６０３は、周波数情報６０６を基に、Ｓ−Ｎ周期に対応する周波数の整数倍の周波数を設定する。
【００４８】
次に、ステップＳ１００６では、システム制御部１０５は、位相制御部６０２に対して、撮像系の基準クロック６０８を出力する。タイミング信号発生回路１０３は、スイッチング電源６０１のスイッチングタイミングと、撮像素子１０１の読み出しタイミングとが重畳しないタイミングになるように、位相制御信号６１２を位相制御部６０２に出力する。位相制御部６０２は、図１１に示すように、基準クロック６０８及び位相制御信号６１２の論理積信号を、基準クロック６１３として周波数制御部６０３に出力する。周波数制御部６０３は、基準クロック６１３を基に、上記の設定された周波数のスイッチングパルス６０５をスイッチング電源６０１に出力する。周波数制御部６０３は、位相制御信号６１２がハイレベルの期間では、上記で設定された周波数のスイッチングパルス６０５を出力し、位相制御信号６１２がローレベルの期間では、スイッチングパルス６０５をローレベル固定にする。周波数制御部６０３は、位相制御信号６１２がハイレベルに立ち上がると、スイッチングパルス６０５の生成を開始する。すなわち、周波数制御部６０３は、位相制御信号６１２に応じた位相のスイッチングパルス６０５を生成する。また、システム制御部１０５は、タイミング信号発生回路１０３に対して、撮像系の基準クロック、水平走査信号、垂直走査信号等の撮像系制御信号を出力する。すると、撮像素子１０１が画像読み出し可能な状態となる。
【００４９】
ステップＳ１００７では、スイッチング電源６０１は、スイッチングパルス６０５を基に、位相制御信号６１２がハイレベルになったタイミングで、ステップＳ１００５で設定された周波数でスイッチング駆動を開始し、撮像素子１０１に電源電圧６１０を出力する。位相制御信号６１２がハイレベルになるタイミングは、スイッチングパルス６０５の位相を決める。すなわち、位相制御信号６１２は、スイッチングパルス６０５の位相を制御するための信号である。位相制御部６０２は、位相制御信号６１２に応じて、スイッチングパルス６０５の位相を制御することができる。位相制御部６０２は、スイッチング電源６０１のスイッチングタイミングと、撮像素子１０１の読み出しタイミングとが重畳しないタイミングになるように、スイッチングパルス６０５の位相を制御する。
【００５０】
次に、ステップＳ１００８では、タイミング信号発生回路１０３は、読み出しパルス６１１を撮像素子１０１に出力する。読み出しパルス６１１は、読み出しパルスΦＴＳ及びΦＴＮを含む。撮像素子１０１は、電源電圧６１０及び読み出しパルス６１１を入力し、各画素のＮ信号及びＳ信号の読み出し動作（Ｎ読み及びＳ読み）を開始する。
【００５１】
次に、ステップＳ１００９では、撮像素子１０１は、各画素のＮ信号及びＳ信号の読み出し動作（Ｎ読み及びＳ読み）を終了する。その後、スイッチング電源６０１は、スイッチング周波数の同期動作が終了する。次に、ステップＳ１０１０では、スイッチング電源６０１は、撮像素子１０１等の撮像系には電源電圧６１０の供給を行わない待機状態となる。
【００５２】
次に、ステップＳ１０１１では、システム制御部１０５は、電源スイッチ１１０がオフ状態であるか否かを判定し、オフ状態でない場合には、ステップＳ９０２に処理を戻し、オフ状態である場合には、ステップＳ１０１２に処理を進める。ステップＳ１０１２では、システム制御部１０５は、撮像装置の電源をオフ状態にする。
【００５３】
なお、周波数制御部６０３は、システム制御部１０５から周波数情報６０６を入力する例に限定されない。例えば、周波数制御部６０３は、Ｎ信号及びＳ信号の読み出しパルスΦＴＮ及びΦＴＳの位相を検出し、検出した位相を基に、Ｓ−Ｎ周期に対応する周波数の整数倍の周波数スイッチングパルス６０５を生成してもよい。
【００５４】
図１１は、本実施形態による周波数制御及び位相制御を示す図である。タイミング信号発生回路１０３は、位相制御信号６１２の立ち上がりタイミングを制御し、基準クロック６１３を周波数制御部６０３に入力するタイミングを制御する。周波数制御部６０３は、位相制御信号６１２の立ち上がりタイミングで、スイッチングパルス６０５の生成を開始する。位相制御信号６１２の立ち上がりタイミングは、スイッチングパルス６０５の開始位相になる。位相制御信号６１２は、スイッチングパルス６０５の位相を制御することができる。これにより、スイッチング電源６０１のスイッチングタイミングで、撮像素子１０１は、Ｎ読み及びＳ読みを行わないように位相制御することができる。周波数制御部６０３は、撮像素子１０１がスイッチング電源６０１のスイッチングタイミングでＮ信号の読み出し及びＳ信号の読み出しを行わないような位相のスイッチングパルス６０５を生成する。
【００５５】
本実施形態は、第１の実施形態の図８と同様に、スイッチング電源６０１の駆動周波数及び位相制御を実施したことにより、行ごとに異なっていたＮ読み及びＳ読みの時の電源電圧６１０のレベルの差分量ΔＬM及びΔＬM+1を同じにすることができる。周波数を制御することにより、Ｎ読み及びＳ読み時の電源電圧６１０のレベルが全ての行において等しくなることが分かる。また、位相制御することにより、スイッチング電源６０１のスイッチングタイミングと撮像素子１０１のＮ読み及びＳ読みのタイミングとが重畳しないように、制御することができることがわかる。
【００５６】
本実施形態では、撮像素子１０１のＳ−Ｎ周期に合わせてスイッチング電源６０１の駆動周波数及び位相を制御することにより、Ｎ読み及びＳ読み時の電源電圧６１０のレベルの差分量を各行でほぼ同じにすることができる。これにより、スイッチング電源６０１のスイッチングタイミングで、撮像素子１０１は、Ｎ読み及びＳ読みの動作を行わないようにすることがえきる。その結果、撮影画像に対するスイッチング電源６０１が発するノイズの影響を抑え、撮影画像に現れる横縞ノイズを低減することができる。また、撮影動作を行う直前に駆動周波数を変更することにより、撮影を行わない期間の電源ロスを低減させることができるため電源効率化の効果も得られる。
【００５７】
（第３の実施形態）
上記の第２の実施形態では、周波数制御部６０３の製造上のばらつき等により、設定したＳ−Ｎ周期の周波数の整数倍の周波数に収束するまでの時間間隔が異なる。その場合、狙いとするＮ読み及びＳ読みのタイミングに対して時間差が生じ、スイッチング電源６０１のスイッチングタイミングとＮ読み及びＳ読みのタイミングとが重畳してしまう可能性がある。
【００５８】
また、スイッチング電源６０１は、入出力電圧差や負荷電流の変動等があった場合に、スイッチングパルス６０５のデューティ比を可変することによって一定の出力電圧６１０を保つ制御を行う。このデューティ比制御により生じる周期的な出力電圧変動（リップル電圧）を考慮すると、スイッチングパルス６０５のデューティ幅が広い区間、すなわち、出力電圧変動の傾きが緩やかな区間で、Ｎ読み及びＳ読みを行うことが望ましい。
【００５９】
本発明の第３の実施形態では、前述した第２の実施形態で構成される素子のばらつき等により生じるタイミングのずれやスイッチング電源６０１の動作条件により生じる出力電圧変動特性を考慮した、より好ましい撮像装置を説明する。第３の実施形態による撮像装置の構成は、第２の実施形態の構成と同様である。以下、本実施形態が第２の実施形態と異なる点を説明する。
【００６０】
図１２（Ａ）は、本発明の第３の実施形態による撮像装置の一部の構成例を示す図である。本実施形態の撮像装置は、第２の実施形態（図９（Ａ））の撮像装置に対し、位相制御部６０２の代わりに、論理積回路（ＡＮＤ回路）１２０７を設けたものである。スイッチング電源６０１は、スイッチング制御部１２０３を有する。スイッチング制御部１２０３は、スイッチリード信号（スイッチ信号）１２０８を出力する。周波数制御部６０３は、位相ロック信号１２０９を出力する。論理積回路１２０７は、スイッチリード信号１２０８と位相ロック信号１２０９の論理積信号を、Ｓ−Ｎ動作開始トリガ信号１２１０としてタイミング信号発生回路１０３に出力する。
【００６１】
図１２（Ｂ）は、スイッチング電源６０１の構成例を示す図である。図１２（Ｃ）は、スイッチング電源６０１の出力電圧６１０、デューティ比制御信号１２１１、及びスイッチリード信号１２０８の波形を示す図である。スイッチング電源６０１は、スイッチング制御部１２０３、インバータ１２１２，１２１３、及びトランジスタ１２１４，１２１５を有する。スイッチング制御部１２０３は、デューティ比制御信号１２１１を、インバータ１２１２及び１２１３を介してトランジスタ１２１４及び１２１５のゲートに出力する。スイッチング電源６０１は、トランジスタ１２１４及び１２１５のスイッチングにより、電源電圧６１０を生成する。
【００６２】
図１３は、本実施形態による撮像装置の制御方法を示すタイミングチャートである。以下、撮像装置の制御方法を説明する。撮像装置は、図１０と同様に、ステップＳ９０１及びＳ９０２の処理を行う。次に、システム制御部１０５は、スイッチング電源６０１に対して、撮像系の電源供給を指示する電源制御信号６０７を出力する。スイッチング電源６０１は、電源制御信号６０７を基に、初期設定された駆動周波数で撮像素子１０１に電源電圧６１０の供給を行う。撮像素子１０１は、初期化される。
【００６３】
次に、システム制御部１０５は、周波数制御部６０３に対して、静止画撮影時のＳ−Ｎ周期に基づく周波数情報６０６を出力する。周波数制御部６０３は、周波数情報６０６に基づき、出力周波数がＳ−Ｎ周期に対応する周波数の整数倍の周波数になるように設定する。周波数制御部６０３は、図９（Ｂ）と同じ構成を有する。周波数制御部６０３内の位相同期回路（ＰＬＬ）７０１の製造上のばらつき等により、設定周波数に収束するまでの位相同期時間にばらつき（時間差）が生じる。その場合、システム制御部１０５が制御する撮像系の水平走査信号、垂直走査信号等の撮像系制御信号と、スイッチング電源６０１のスイッチングタイミングとの時間間隔がずれる。この場合、スイッチング電源６０１のスイッチングタイミングと撮像素子１０１の読み出しタイミングとが重畳してしまう可能性がある。これを回避するため、周波数制御部６０３は、図１３に示すように、設定周波数に収束したタイミングで位相ロック信号１２０９を外部に出力する。
【００６４】
次に、スイッチング電源６０１のデューティ比検出方法について説明する。図１２（Ｂ）において、スイッチング制御部１２０３は、出力電圧６１０を一定に保つためのスイッチングパルス６０５のデューティ比制御信号１２１１を出力する。そして、スイッチング制御部１２０３は、図１３に示すように、デューティ比制御信号１２１１のスイッチングデューティ幅が広い区間に移行するパルスのエッジのタイミングで、内部ロジック回路により生成したスイッチリード信号１２０８を外部に出力する。スイッチリード信号１２０８は、デューティ比制御信号１２１１の立ち下がりエッジのタイミングで生成されるパルスである。論理積回路１２０７は、位相ロック信号１２０９とスイッチリード信号１２０８との論理積信号を、Ｓ−Ｎ動作開始トリガ信号１２１０としてタイミング信号発生回路１０３に出力する。タイミング信号発生回路１０３は、タイミング信号生成部であり、撮像系の水平走査信号、垂直走査信号等の撮像系制御信号（タイミング信号）６１１を生成する。撮像系制御信号６１１は、読み出しパルスΦＴＮ及びΦＴＳを含む。タイミング信号発生回路１０３は、Ｓ−Ｎ動作開始トリガ信号１２１０の割り込み入力を受けて、Ｓ−Ｎ動作開始トリガ信号１２１０に同期させて、撮像系の水平走査信号、垂直走査信号等の撮像系制御信号６１１を撮像素子１０１に出力する。すると、撮像素子１０１は、撮像系制御信号６１１を基に、Ｓ−Ｎ動作を開始し、各行の画素のＮ読み及びＳ読みを行う。なお、撮像素子１０１のＳ−Ｎ動作期間中は、タイミング信号発生回路１０３は、Ｓ−Ｎ動作開始トリガ信号１２１０の割り込み検出を禁止し、Ｓ−Ｎ動作完了後、連続してＳ−Ｎ動作を行う場合に再度割り込み入力を許可する。各行の読み出し終了以降の処理は、第２の実施形態と同様である。
【００６５】
図１３は、本実施形態による周波数制御及び位相制御を行った場合のタイミングチャートである。撮像装置は、位相ロック信号１２０９とスイッチリード信号１２０８との論理積により、撮像素子１０１のＳ−Ｎ動作の開始タイミングを制御する。これにより、周波数制御部６０３より出力されるスイッチングパルス６０５のデューティ比において出力電源電圧６１０の変動の傾きが緩やかな領域で、Ｎ読み及びＳ読み動作を行うことができる。その結果、各行において、Ｎ読み及びＳ読みの時の電源電圧６１０のレベルの差分量ΔＬM及びΔＬM+1を同じにすることができ、画像の横縞ノイズを低減することができる。
【００６６】
タイミング信号生成発生回路１０３は、スイッチリード信号１２０８と位相ロック信号１２０９とに応じて、撮像系制御信号６１１を生成する。スイッチリード信号１２０８は、スイッチング電源６０１のスイッチングタイミングを示す信号である。位相ロック信号１２０９は、周波数制御部６０３が生成するスイッチングパルス６０５の周波数が安定する期間を示す信号である。論理積回路１２０７は、スイッチリード信号１２０８と位相ロック信号１２０９の論理積信号をＳ−Ｎ動作開始トリガ信号１２１０としてタイミング信号発生回路１０３に出力する。タイミング信号発生回路１０３は、Ｓ−Ｎ動作開始トリガ信号１２１０を基に、撮像系制御信号６１１を生成する。撮像素子１０１は、周波数制御部６０３が生成するスイッチングパルス６０５の周波数が安定する期間になった後のスイッチング電源６０１のスイッチングタイミングを基に、画素のＮ読み及びＳ読みを行う。
【００６７】
スイッチング電源６０１はスイッチリード信号１２０８を出力し、周波数制御部６０３は位相ロック信号１２０９を出力する。スイッチング電源６０１は、スイッチング制御部１２０３とトランジスタ（スイッチング素子）１２１４，１２１５とを有する。スイッチング制御部１２０３は、生成される電源電圧６１０を基に、電源電圧６１０が一定になるように、デューティ比制御信号（制御パルス）１２１１のデューティ比を制御する。トランジスタ１２１４，１２１５は、デューティ比制御信号１２１１を基に電源電圧６１０を生成する。また、スイッチング制御部１２０３は、デューティ比制御信号１２１１の１周期のハイレベル期間とローレベル期間のうちの広い方の期間の開始タイミングをスイッチリード信号１２０８として出力する。
【００６８】
以上のように、本実施形態は、撮像素子１０１のＳ−Ｎ周期に合わせてスイッチング電源６０１の駆動周波数及び位相、撮像素子１０１の読み出しタイミングを制御する。これにより、Ｓ−Ｎ動作時の電源電圧６１０のレベルの差分量ΔＬM及びΔＬM+1を各行で同じにすることができ、出力電源電圧６１０の変動の傾きが緩やかな領域でＳ−Ｎ動作を行うことができる。また、スイッチング電源６０１のスイッチングタイミングで、撮像素子１０１は、Ｎ読み及びＳ読みを行わないように、スイッチング電源６０１の位相を制御する。その結果、撮影画像に対するスイッチング電源６０１が発するノイズの影響を抑え、撮影画像に現れる横縞ノイズを低減することができる。また、撮影動作を行う直前に駆動周波数を変更することにより、撮影を行わない期間の電源ロスを低減させることができるため電源効率化の効果も得られる。
【００６９】
（その他の実施形態）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読み出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【００７０】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１０１  撮像素子、６０１  スイッチング電源、６０３  周波数制御部
【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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【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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