(57)【要約】【課題】  スイッチング電源回路から発生するノイズの影響を容易にかつ確度高く回避することができる技術を提供することを目的とする。【解決手段】  外部電源からの電圧を負荷が動作する電圧に変換して負荷に出力するスイッチング電源と、スイッチング電源のスイッチング動作および負荷の動作を監視する制御部と、スイッチング電源から出力される電圧を制御部による監視結果に基づいて調整し、スイッチング電源のスイッチング動作を制御する発振回路にフィードバックする電圧調整回路と、を備える。【選択図】    図１
2013158083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源からの電圧を負荷が動作する電圧に変換して前記負荷に出力するスイッチング電源と、
前記スイッチング電源のスイッチング動作および前記負荷の動作を監視する制御部と、
前記スイッチング電源から出力される前記電圧を前記制御部による監視結果に基づいて調整し、前記スイッチング電源のスイッチング動作を制御する発振回路にフィードバックする電圧調整回路と、
を備えることを特徴とする電源回路。
【請求項２】
請求項１に記載の電源回路において、
前記制御部は、前記スイッチング動作の周波数および前記負荷の駆動信号の周波数を監視して、前記スイッチング動作の周波数と前記駆動信号の周波数とが一致か否かを判定し、
前記電圧調整回路は、前記制御部により一致すると判定された場合、前記出力される電圧を調整して前記発振回路に前記スイッチング動作の周波数を変更させる
ことを特徴とする電源回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電源回路において、
前記電圧調整回路は、前記出力される電圧を降下または昇圧して調整することを特徴とする電源回路。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電源回路と、
被写体を撮像して画像を生成する撮像部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記画像を用いて前記スイッチング電源のスイッチング動作および前記撮像部の動作を監視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、電源回路および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器は動作する電圧が異なる複数の電子部品から構成されることから、例えば、１つの電源からの電圧をスイッチング電源回路で複数の異なる電圧に変換することにより、電子機器は動作している。しかしながら、スイッチング電源回路から発生するスイッチング動作に応じた周波数のノイズが、いずれかの電子部品の動作に影響を及ぼす場合がある。
【０００３】
そこで、例えば、スイッチング動作の周波数を所定の範囲内で連続的または断続的に変化させることにより、ノイズの周波数を特定の周波数に集中させずに分散させ、電子機器に対する影響を回避する技術がある（特許文献１など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１２４８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術では、スイッチング動作の周波数を所定の範囲内で変化させるが、いずれかの電子部品の動作と干渉してしまう瞬間が依然として存在する。
【０００６】
上記従来技術が有する問題に鑑み、本発明の目的は、スイッチング電源回路から発生するノイズの影響を容易にかつ確度高く回避することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明を例示する電源回路の一態様は、外部電源からの電圧を負荷が動作する電圧に変換して負荷に出力するスイッチング電源と、スイッチング電源のスイッチング動作および負荷の動作を監視する制御部と、スイッチング電源から出力される電圧を制御部による監視結果に基づいて調整し、スイッチング電源のスイッチング動作を制御する発振回路にフィードバックする電圧調整回路と、を備える。
【０００８】
また、制御部は、スイッチング動作の周波数および負荷の駆動信号の周波数を監視して、スイッチング動作の周波数と駆動信号の周波数とが一致か否かを判定し、電圧調整回路は、制御部により一致すると判定された場合、出力される電圧を調整して発振回路にスイッチング動作の周波数を変更させてもよい。
【０００９】
また、電圧調整回路は、出力される電圧を降下または昇圧して調整してもよい。
【００１０】
本発明を例示する撮像装置の一態様は、本発明の電源回路と、被写体を撮像して画像を生成する撮像部と、を備える。
【００１１】
また、制御部は、画像を用いてスイッチング電源のスイッチング動作および撮像部の動作を監視してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、スイッチング電源回路から発生するノイズの影響を容易にかつ確度高く回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一の実施形態に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図
【図２】一の実施形態の電源回路の構成を示すブロック図
【図３】一の実施形態の電圧切替回路の回路構成を示すブロック図
【図４】一の実施形態に係るデジタルカメラの処理動作を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の一の実施形態に係るデジタルカメラ１００の構成を示す。
【００１５】
本実施形態のデジタルカメラ１００は、撮像光学系１１、撮像素子１２、ＡＦＥ１３、バッファメモリ１４、画像処理部１５、モニタ１６、記憶部１７、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１８、ＣＰＵ１９、操作部材２０、記録Ｉ／Ｆ２１、電源回路２３、電源２４、バス２５から構成される。バッファメモリ１４、画像処理部１５、モニタ１６、記憶部１７、ＣＰＵ１９、記録Ｉ／Ｆ２１は、バス２５を介して情報伝達可能にそれぞれ接続される。また、ＴＧ１８、操作部材２０、電源回路２３は、ＣＰＵ１９に接続される。
【００１６】
撮像光学系１１は、ズームレンズやフォーカシングレンズを含む複数のレンズ群で構成されている。撮像光学系１１のレンズ位置は、レンズ駆動部（不図示）によって光軸方向に調整される。なお、簡単のため、図１では撮像光学系１１を１枚のレンズとして図示する。
【００１７】
撮像素子１２は、撮像光学系１１を通過した光束によって結像される被写体を撮像するデバイスである。この撮像素子１２の出力はＡＦＥ１３に入力される。なお、本実施形態の撮像素子１２は、順次走査方式の固体撮像素子（ＣＣＤ等）であっても、ＸＹアドレス方式の固体撮像素子（ＣＭＯＳ等）であってもよい。
【００１８】
また、撮像素子１２の受光面には、複数の受光素子がマトリックス状に配列されている。撮像素子１２の各受光素子には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルタが公知のベイヤ配列にしたがって配置されている。そのため、撮像素子１２の各受光素子は、カラーフィルタでの色分解によってそれぞれの色に対応する画像信号を出力する。これにより、撮像素子１２は、カラーの画像を取得できる。
【００１９】
なお、デジタルカメラ１００の撮影モードにおいて、撮像素子１２は操作部材２０のレリーズ釦の全押し操作に応答して記録画像（本画像）を撮像する。また、撮影モードでの撮像素子１２は、撮影待機時にも所定の時間間隔で構図確認用画像（スルー画像）を撮像する。このスルー画像のデータは、撮像素子１２から間引き読み出しで出力される。なお、スルー画像のデータは、モニタ１６での画像表示や、ＣＰＵ１９による各種演算処理などに使用される。
【００２０】
ＡＦＥ１３は、撮像素子１２の出力に対してアナログ信号処理を施すアナログフロントエンド回路である。このＡＦＥ１３は、相関二重サンプリング、画像信号のゲインの調整、画像信号のＡ／Ｄ変換を行う。ＡＦＥ１３の出力は、バッファメモリ１４に一時的に記録される。なお、本実施形態では、撮像素子１２とＡＦＥ１３とで撮像部を構成する。そして、撮像素子１２およびＡＦＥ１３は、ＣＰＵ１９による撮像制御に応じたＴＧ１８からのタイミングパルスに基づいて動作する。また、バッファメモリ１４は、一般的な揮発性の半導体メモリ等を適宜選択して用いることができる。
【００２１】
画像処理部１５は、バッファメモリ１４に記憶された１フレーム分のデジタル画像信号に対して、各種画像処理（例えば、色補間処理、階調変換処理、ホワイトバランス処理、輪郭強調処理など）を施す。また、本実施形態の画像処理部１５は、スルー画像や本画像のデータから所定のパターンノイズを抽出する処理を行う。すなわち、ＴＧ１８からのタイミングパルス、または撮像素子１２やＡＦＥ１３などの各部の駆動信号の周波数と、電源回路２３から発生するノイズの周波数とが一致する場合、駆動信号とノイズとが干渉し、スルー画像や本画像に縞模様などの所定のパターンノイズが重畳し画質が低下する。そこで、本実施形態では、画像処理部１５がスルー画像や本画像から所定のパターンノイズを抽出し、ＣＰＵ１９は、所定のパターンノイズが抽出されたか否かに基づいて、電源回路２３からのノイズによるデジタルカメラ１００の動作への影響の有無を判定する。
【００２２】
なお、所定のパターンノイズの抽出方法は、公知の手法を用いることができる。例えば、所定のパターンノイズのデータを記憶部１７に予め記憶させ、画像処理部１５は、スルー画像や本画像と所定のパターンノイズとのデータから相関係数を求めたりパターンマッチングを適用したりして抽出する。
【００２３】
モニタ１６は、液晶モニタなどの表示部であり、ＣＰＵ１９の指示に応じて各種画像を表示する。また、モニタ１６は、ＣＰＵ１９からの制御指示に基づいて、スルー画像とともに、撮像に必要となる各種情報や、各種設定項目の入力を可能とするＧＵＩ(Graphical User Interface)形式の釦を重畳表示させてもよい。
【００２４】
記憶部１７は、ＣＰＵ１９によって実行される制御プログラムなどとともに、デジタルカメラ１００によって撮像された本画像を記憶する。記憶部１７には、不揮発性の半導体メモリなどを用いることができる。
【００２５】
ＣＰＵ１９は、デジタルカメラ１００の各部を統括的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１９は、制御プログラムを実行することにより、スルー画像のデータに基づいて、位相差検出方式やコントラスト検出方式による公知の自動焦点（ＡＦ）制御や、自動露出（ＡＥ）演算などを行う。また、ＣＰＵ１９は、撮像した本画像のファイルの生成処理やモニタ１６に対する表示制御などとともに、電源回路２３の動作制御を行う。なお、ＣＰＵ１９による電源回路２３の動作制御については、後ほど詳細に説明する。
【００２６】
操作部材２０は、例えば、電源釦、レリーズ釦、コマンドダイヤル、十字状のカーソルキー、決定釦などで構成される。そして、操作部材２０はデジタルカメラ１００の各種入力をユーザから受け付ける。例えば、操作部材２０は、デジタルカメラ１００の動作モードの切替操作や、本画像の撮像操作、設定画面での入力操作などに用いられる。また、操作部材２０には、モニタ１６と同形状の透明のパネルで構成され、モニタの表面全体に積層配置されてパネル表面に接触したスタイラス（または指先など）の位置を検出し、検出した位置情報をＣＰＵ１９に出力することでユーザからの指示入力を受け付けるタッチパネルであってもよい。
【００２７】
記録Ｉ／Ｆ２１には、記憶媒体２２を接続するためのコネクタが形成されている。そして、記録Ｉ／Ｆ２１は、コネクタに接続された記憶媒体２２に対してデータの書き込み／読み込みを実行する。上記記憶媒体２２は、ハードディスクや、半導体メモリを内蔵したメモリカードなどで構成される。なお、図１では記憶媒体２２の一例としてメモリカードを示す。
【００２８】
図２は、本実施形態における電源回路２３および電源２４の構成を示す。図２に示すように、電源回路２３は、スイッチング電源回路３０および電圧切替回路４０（電圧調整回路）から構成される。
【００２９】
スイッチング電源回路３０は、不図示の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を公知のフライバック方式やフルブリッジ方式などでスイッチング動作させて、電源２４である直流電源の電池から供給される電圧Ｖｉｎを、負荷５０に応じた電圧Ｖｏｕｔに変換して出力する。なお、負荷５０は、デジタルカメラ１００を構成する撮像素子１２などの各部であり、図２に示すスイッチング電源回路３０は、出力電圧がＶｏｕｔの１つの出力端子しか有しないが、出力電圧が異なる複数の出力端子を有することが好ましい。
【００３０】
また、本実施形態のスイッチング電源回路３０は、ＦＥＴ（不図示）のスイッチング動作を制御する内部発振回路３１を備える。ただし、本実施形態の内部発振回路３１は、公知のものを用いることができ、そのスイッチング制御の周波数は、スイッチング電源回路３０の出力電圧Ｖｏｕｔを内部発振回路３１にフィードバックする電圧切替回路４０の出力電圧Ｖ’ｏｕｔに応じて変化する。
【００３１】
電圧切替回路４０は、図３に示すように、ＦＥＴであるトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１から構成される。トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２は、ＣＰＵ１９の制御信号ＦＥＴ−ＳＷに応じて、ＯＮ／ＯＦＦのスイッチング動作をする。具体的には、ＣＰＵ１９からの制御信号ＦＥＴ−ＳＷがＨｉｇｈレベルの場合、トランジスタＴｒ１のゲート電極に電圧が印可され、トランジスタＴｒ１はＯＮ状態となり、トランジスタＴｒ２もＯＮ状態となる。その結果、スイッチング電源回路３０からの出力電圧Ｖｏｕｔは、電圧切替回路４０の出力電圧Ｖ’ｏｕｔとして内部発振回路３１に出力される。
【００３２】
一方、制御信号ＦＥＴ−ＳＷがＬｏｗレベルの場合、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２はＯＦＦ状態となる。その結果、スイッチング電源回路３０からの出力電圧Ｖｏｕｔは、ダイオードＤ１を経由するために、ダイオードＤ１が有する抵抗値に応じた電圧だけ降下し、電圧切替回路４０は、出力電圧Ｖ’ｏｕｔ（＜Ｖｏｕｔ）を内部発振回路３１に出力する。
【００３３】
なお、本実施形態では、トランジスタＴｒ１はＮ型のＦＥＴを用い、トランジスタＴｒ２はＰ型のＦＥＴを用いる。また、抵抗Ｒ１は、トランジスタＴｒ２がＯＦＦ状態時、トランジスタＴｒ２のゲート電圧を安定させるためのものである。
【００３４】
次に、図４のフローチャートを参照しつつ、本実施形態のデジタルカメラ１００による処理動作について説明する。なお、本実施形態のデジタルカメラ１００は、撮像モードに予め設定されているものとし、ＣＰＵ１９は、スルー画像を用いてスイッチング電源回路３０から発生するノイズによる影響の有無を判定する。また、ＣＰＵ１９は、初期状態において、電圧切替回路４０に対してＨｉｇｈレベルの制御信号を出力、すなわち、電圧切替回路４０は、出力電圧Ｖ’ｏｕｔ＝Ｖｏｕｔを内部発振回路３１に出力するものとする。
【００３５】
具体的に、ＣＰＵ１９は、ユーザによる操作部材２０の電源釦操作により、電源投入指示を受け付け、デジタルカメラ１００の電源を投入する。ＣＰＵ１９は、記憶部１７より制御プログラムを読み込んで実行し、デジタルカメラ１００を初期化する。ＣＰＵ１９は、デジタルカメラ１００が撮像モードに設定されていることから、ＴＧ１８を介して、撮像素子１２に被写体のスルー画像を所定のフレームレートで撮像を開始させ、ステップＳ１０１からの処理を行う。
【００３６】
ステップＳ１０１：ＣＰＵ１９は、画像処理部１５に、撮像されたスルー画像に対して色補間処理、階調変換処理、ホワイトバランス処理、輪郭強調処理などの各種画像処理を施させると同時に、スルー画像から所定のパターンノイズを抽出させる。
【００３７】
ステップＳ１０２：ＣＰＵ１９は、画像処理部１５によりスルー画像から所定のパターンノイズが抽出されたか否かに基づいて、撮像素子１２やＡＦＥ１３などの動作がスイッチング電源回路３０から発生するノイズの影響を受けているか否かを判定する。ＣＰＵ１９は、画像処理部１５により所定のパターンノイズが抽出された場合、撮像素子１２やＡＦＥ１３などの動作がスイッチング電源回路３０からのノイズの影響を受けていると判定し、ステップＳ１０３（ＹＥＳ側）へ移行する。一方、ＣＰＵ１９は、画像処理部１５により所定のパターンノイズが抽出されなかった場合、撮像素子１２やＡＦＥ１３などの動作はスイッチング電源回路３０からのノイズの影響を受けていないと判定して、一連の処理動作を終了し（ＮＯ側）、撮像モードに応じた通常の処理動作に移行する。すなわち、ＣＰＵ１９は、次に撮像されたスルー画像をモニタ１６に表示し、ユーザからの本画像の撮像指示を受け付けるまで待機する。
【００３８】
ステップＳ１０３：ＣＰＵ１９は、撮像素子１２やＡＦＥ１３などの動作はスイッチング電源回路３０からのノイズの影響を受けていることから、スイッチング電源回路３０によるスイッチング動作の周波数を変更する。そのために、ＣＰＵ１９は、電圧切替回路４０に対しＬｏｗレベルの制御信号ＦＥＴ−ＳＷを出力する。電圧切替回路４０のトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２はＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替わり、電圧切替回路４０は、ダイオードＤ１が有する抵抗値に応じた、例えば、出力電圧Ｖｏｕｔから０．６〜０．７Ｖ程度降下した電圧を出力電圧Ｖ’ｏｕｔとして内部発振回路３１に出力する。その結果、内部発振回路３１によるスイッチング電源回路３０のＦＥＴ（不図示）のスイッチング動作の周波数が低周波側に変更され、ＴＧ１８のタイミングパルス、または撮像素子１２やＡＦＥ１３などの駆動信号の周波数との干渉が回避される。つまり、デジタルカメラ１００が撮像するスルー画像や本画像には、スイッチング電源回路３０からのノイズによる所定のパターンノイズが重畳しなくなる。ＣＰＵ１９は、一連の処理動作を終了し、撮像モードに応じた通常の処理動作に移行する。
【００３９】
なお、図４に示すデジタルカメラ１００の処理動作は、最初にデジタルカメラ１００の電源を投入した直後に１回だけ行われ、それ以降その設定が維持されてもよいし、デジタルカメラ１００に電源が投入されるごとまたは所定の時間経過ごとに行われてもよい。
【００４０】
このように、本実施形態では、ＣＰＵ１９が、スイッチング電源回路３０のスイッチング動作と撮像素子１２などの各部の動作とを監視し、電圧切替回路４０が、その監視結果に応じてスイッチング電源回路３０からの出力電圧Ｖｏｕｔを調整して内部発振回路３１にフィードバックすることにより、容易にかつ確度高くスイッチング電源回路から発生するノイズによるデジタルカメラ１００への影響を回避することができる。
【００４１】
また、ＣＰＵ１９は、画像処理部１５がスルー画像や本画像から所定のパターンノイズを抽出できたか否かに基づいて、スイッチング電源回路３０からのノイズによる影響の有無を容易にかつ確度高く判定することができる。
【００４２】
また、２つのトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２などからなる簡易な回路構成の電圧切替回路４０を用いるだけでスイッチング電源回路３０のスイッチング動作の周波数を容易に変更することができ、従来技術のように、スイッチング電源回路３０のスイッチング動作の周波数を変更するための制御電圧の電圧供給装置や分周回路などを用いる必要がなくなり、電源回路２３の回路規模の縮小およびコスト削減を図ることができる。
《実施形態の補足事項》
（１）上記実施形態では、電源回路２３はデジタルカメラ１００に備えられたが、本発明はこれに限定されず、携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ）などの電子機器に適用してもよい。
【００４３】
（２）上記実施形態では、画像処理部１５が、ステップＳ１０２において、所定のパターンノイズをスルー画像から抽出したが、本発明はこれに限定されず、動画や静止画像の本画像から抽出してもよい。
【００４４】
また、画像処理部１５が所定のパターンノイズを抽出する代わりに、ＣＰＵ１９は、スイッチング電源回路３０のスイッチング動作の周波数、および撮像素子１２やＡＦＥ１３などの各部の駆動信号の周波数を監視し、その監視結果に基づいて電圧切替回路４０の出力電圧Ｖ’ｏｕｔを制御してもよい。
【００４５】
（３）上記実施形態では、電圧切替回路４０は、スイッチング電源回路３０の出力電圧ＶｏｕｔをダイオードＤ１で電圧降下させたが、本発明はこれに限定されず、抵抗器などを用いて電圧降下させてもよい。
【００４６】
また、電圧切替回路４０は、スイッチング電源回路３０の出力電圧Ｖｏｕｔを昇圧して、内部発振回路３１にフィードバックしてもよい。
【００４７】
（４）上記実施形態では、１つの電圧切替回路４０を用いて、スイッチング電源回路３０の出力電圧Ｖｏｕｔを調整したが、本発明はこれに限定されず、例えば、複数の電圧切替回路４０を直列に接続して、スイッチング電源回路３０の出力電圧Ｖｏｕｔをよりきめ細かく調整してもよい。これにより、撮像素子１２などの各部に対してより適切に対応することができる。なお、この場合、ＣＰＵ１９は、ステップＳ１０３において各電圧切替回路４０のＯＮ／ＯＦＦ状態を制御した後、ステップＳ１０１に戻り、画像処理部１５に制御後に撮像されたスルー画像から所定のパターンノイズを抽出させて、スイッチング電源回路３０からのノイズの影響を、撮像素子１２などが受けているか否かを再度判定することが好ましい。
【００４８】
以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲が、その精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図する。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずであり、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物によることも可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１１…撮像光学系、１２…撮像素子、１３…ＡＦＥ、１４…バッファメモリ、１５…画像処理部、１６…モニタ、１７…記憶部、１８…ＴＧ、１９…ＣＰＵ、２０…操作部材、２１…記録Ｉ／Ｆ、２２…記憶媒体、２３…電源回路、２４…電源、２５…バス、３０…スイッチング電源回路、３１…内部発振回路、４０…電圧切替回路、１００…デジタルカメラ
【図１】
2013158083.tif 000003
【図２】
2013158083.tif 000004
【図３】
2013158083.tif 000005
【図４】
2013158083.tif 000006