(57)【要約】【課題】ＤＣＤＣコンバータのスイッチング周波数は一定のまま、スイッチングの駆動数を増やすことで、疑似的にスイッチング周波数を適切な周波数まで高めることで、高品位な画像形成が可能な撮像装置及び撮像装置の制御方法を提供すること。【解決手段】撮像装置が画像データ取得シーケンスになると、システム制御部から電源回路部（５０１）に通知され、撮像素子の設定及び駆動条件に応じて電源回路をスイッチング駆動数を変更する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素が２次元に配置された撮像素子と、
前記撮像素子を駆動するパルスの設定を行う駆動回路と、
１フェーズのスイッチング駆動で各回路に電源供給を行なう第１の動作モード、複数フェーズのスイッチング駆動で各回路に電源供給を行なう第２の動作モード、を有する電源回路と、
前記撮像素子と前記電源回路の駆動制御を行うシステム制御部と、を有し、
前記電源回路は、複数フェーズでスイッチング駆動を行なう際、各フェーズの位相を「駆動数」分の１ずつずらして駆動することを特徴とする電源回路であって、前記撮像装置が画像データ取得シーケンスになったことが前記システム制御部から前記電源回路部に通知されると、前記撮像素子の設定及び駆動条件に応じて前記電源回路を第１の動作モードから第２の動作モードに変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像装置は、前記システム制御部より前記撮像素子が設定された撮影感度によって前記電源回路を第１の動作モードから第２の動作モードに変更することを判定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮像装置は、撮像素子の温度を検出する温度センサを有し、前記温度センサから取得した温度情報を、前記システム制御部より前記電源回路（５０１）に通知し、前記電源回路を第１の動作モードから第２の動作モードに変更することを判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記撮像装置は、撮影時の露出条件を検出するＡＥセンサを有し、前記ＡＥセンサから取得した露出情報を、前記システム制御部より前記電源回路に通知し、前記電源回路を第１の動作モードから第２の動作モードに変更することを判定することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項５】
画素が２次元に配置された撮像素子と、
前記撮像素子を駆動するパルスの設定を行う駆動回路と、
１フェーズのスイッチング駆動で各回路に電源供給を行なう第１の動作モード、複数フェーズのスイッチング駆動で各回路に電源供給を行なう第２の動作モード、を有する電源回路と、
前記撮像素子と前記電源回路の駆動制御を行うシステム制御部と、を有する撮像装置の制御方法であって、
前記電源回路は、複数フェーズでスイッチング駆動を行なう際、各フェーズの位相を「駆動数」分の１ずつずらして駆動することを特徴とする電源回路であり、
前記撮像装置が画像データ取得シーケンスになったことが前記システム制御部から前記電源回路部に通知されると、前記撮像素子の設定及び駆動条件に応じて前記電源回路を第１の動作モードから第２の動作モードに変更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、駆動フェーズ数調整可能なスイッチング電源ＩＣを備えた撮像装置及びその制御方法に関し、特に、撮像装置で撮像された画像の画質劣化を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラでは、画像の高感度化が図られていると同時に、多機能化による駆動電流の増加により、スイッチング電源から発生するノイズが撮像素子へ与える影響が大きくなってきている。
【０００３】
スイッチング電源では、ノイズの発生源であるインダクタからの磁気ノイズを遮蔽するために静電シールドや磁気シールドを構成したり、撮像素子へ与えるノイズの影響の少ない周波数で駆動を行なう対策を取る傾向にあるが、撮像素子のさらなる高感度化や画像データ取り込み周波数が撮影モードで異なるため、ノイズの影響を回避することは困難である。
【０００４】
撮像素子が受けるノイズの軽減に関しては、撮像時のアナログ信号から無信号時のアナログ信号の差を取ることでノイズ成分を除去する方式が知られており、撮像素子とＤＣＤＣコンバータの駆動タイミングを同期させる提案がなされている。
【０００５】
特許文献１では、周期的なノイズの周期の整数倍となるように、撮像素子の各行の読み出しタイミングを制御する提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】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】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、ノイズの周期に対して撮像素子の読み出しタイミングを同期させるため、ノイズの周期によっては撮像素子の読み出しタイミングに制限がかかってしまう可能性がある。
【０００８】
上記の課題に対し、撮像素子の電源ノイズに対する応答性の低下を目的として、ＤＣＤＣコンバータのスイッチング周波数を適切な周波数まで高めることで、高品位な画像形成が可能な撮像装置の制御方法が考えられる。
【０００９】
しかしながら、撮像素子のノイズに対する応答性が低下するほどまでＤＣＤＣコンバータのスイッチング周波数を高くすると、ＤＣＤＣコンバータの電源効率が著しく低下するとともに、入出力電位差を大きく取れないため、汎用性が無くなる。また、スイッチング周波数の変更による特性差分を、共通の周辺部品で吸収することは技術的に困難である。
【００１０】
そこで、本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、ＤＣＤＣコンバータのスイッチング周波数は一定のまま、スイッチングの駆動数を増やすことで、疑似的にスイッチング周波数を適切な周波数まで高めることで、高品位な画像形成が可能な撮像装置及び撮像装置の制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
画素が２次元に配置された撮像素子と、前記撮像素子を駆動するパルスの設定を行なう駆動回路と、撮影やレンズ駆動その他各機能が割り当てられたボタンの入力手段と、カメラ本体の各部を制御するためのシステム制御部と、１フェーズのスイッチング駆動で各回路に電源供給を行なう第１の動作モード、複数フェーズのスイッチング駆動で各回路に電源供給を行なう第２の動作モード、を有する電源回路と、を備える撮像装置であって、
前記電源回路は、複数フェーズのスイッチング駆動を行なう際、各フェーズを「駆動数」分の１ずつ位相をずらして駆動することを特徴とする電源回路であって、前記撮像素子が画像データ取得シーケンスになったことが前記システム制御部から前記電源回路に通知されると、前記撮像素子の設定及び駆動条件に応じて前記電源回路を第１の動作モードから第２の動作モードに変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る撮像装置によれば、撮像素子が応答できない周波数まで電源回路の駆動周波数を疑似的に引き上げることで、電源回路起因の画質劣化を低減することが出来る。さらに、電源回路と電源供給先のリニアレギュレータを不要とすることができ、リニアレギュレータ部における電力損失の排除や省スペース化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態における撮像装置の概要図である。
【図２】第１の実施形態における電源回路構成である。
【図３】第１の実施形態における制御フローチャートである。
【図４】第１の実施形態における動作シーケンスである。
【図５】第２の実施形態における電源回路構成である。
【図６】第２の実施形態における制御フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態における、撮像装置の概要図である。
【００１６】
図１において、撮像装置は、カメラ本体（１００）、カメラ本体（１００）に着脱可能なレンズ（２００）で構成される。カメラ本体（１００）とレンズ（２００）の間は、装着時にコネクタ（１２０）により電気的に接続される。レンズ（２００）は、複数種類のカメラ本体に着脱可能に構成されていてもよい。
【００１７】
まず、カメラ本体（１００）内の構成について説明する。
【００１８】
カメラマイコン（１０１）は、カメラ本体（１００）の各部を制御するマイクロコンピュータである。カメラ本体（１００）に電池（１０２）が装着されると、カメラ電源回路（１０３）からカメラマイコン（１０１）に電源が供給され、不図示の電源スイッチがＯＮされると、カメラマイコン（１０１）の制御により、各部へ電源が供給される。カメラマイコン（１０１）は、レンズ（２００）内のレンズマイコン（２０１）とコネクタ（１２０）を介して通信し、レンズ（２００）のズーム位置（焦点距離情報）、距離環位置（被写体距離情報）等のレンズ情報を取得可能である。また、カメラマイコン（１０１）は、レンズマイコン（２０１）との通信が可能かどうかを判断して、カメラ本体（１００）に対するレンズ（２００）の装着状態を判定することが可能である。
【００１９】
クイックリターンミラー（１０４）は、カメラマイコン（１０１）からの指示を受け付けた不図示のアクチュエータが駆動することにより、アップダウンが可能である。露光の際には、後述するシャッター（１０８）が開いた状態でクイックリターンミラー（１０４）がアップして撮像素子（１０９）を露光する。また、クイックリターンミラー（１０４）は、ハーフミラーで構成され、ダウン中は、サブミラー（１１６）を介して焦点検出回路（ＡＦセンサ）（１０７）に光を導く。
【００２０】
測光回路（ＡＥセンサ）（１０６）は、レンズ（２００）を通した被写体の輝度を測光値として測定する。
【００２１】
サブミラー（１１６）は、クイックリターンミラー（１０４）のアップに連動して退避する。クイックリターンミラー（１０４）がダウンしている間は、撮影者は、ペンタプリズム（１１５）と不図示のファインダ光学系を通してフォーカシングスクリーン（１０５）を観察することで、レンズ（２００）を通して得た像のピントや構図の確認が可能となる。
【００２２】
シャッター（１０８）は、カメラマイコン（１０１）の制御で撮像素子（１０９）の露光時間を自由に制御する。
【００２３】
撮像素子（１０９）は、レンズ（２００）によって結像された被写体像を光電変換して画像信号として出力する。
【００２４】
ＡＤ変換ブロック（１１０）は、撮像素子（１０９）から入力されたアナログの画像出力信号をデジタル信号に変換する。この際、設定されているＩＳＯ感度に応じた変換を行なう。
【００２５】
画像処理ブロック（１１１）は、静止画撮影時に、デジタル化された画像データに対してフィルタ処理や色変換処理、ガンマー／ニー処理を行なう。また、画像処理ブロック（１１１）は、ＡＤ変換ブロック（１１０）から入力される映像信号にホワイトバランス処理を施し、表示部（１１４）に出力する。また、画像処理ブロック（１１１）は、ＪＰＥＧなどの圧縮処理機能も有する。連写モードの場合は、画像データが不図示のバッファメモリに一時格納され、未処理の画像データがバッファメモリから読み出されて、画像処理ブロック（１１１）で画像処理や圧縮処理が行なわれる。そのため、連写枚数は、バッファメモリの記憶容量や記憶速度に左右される。
【００２６】
一方、動画撮影準備時には、画像処理ブロック（１１１）は、画像処理等を行ないながら動画データを表示部（１１４）に送信して表示させる。同時に、ＡＥセンサ（１０６）やＡＦセンサ（１０７）からのセンサ出力に基づいて演算制御が行なわれる。動画記録時には、動画データが外部メモリ（１１３）に記憶される。
【００２７】
カメラマイコン（１０１）は、撮影前に設定されているＩＳＯ感度、画像サイズ、画質に応じた画像サイズの予測値データを基に、外部メモリ（１１３）の記憶容量を確認する。そして、カメラマイコン（１０１）は、撮影可能枚数や動画記録可能な時間を演算し、表示部（１１４）に表示する。
【００２８】
入力手段（１１２）は、レリーズボタン等を備え、ユーザーの操作を受け付けて操作情報をカメラマイコン（１０１）に送信する。カメラマイコン（１０１）は、入力手段（１１２）からの操作情報に応じて各部を制御して、撮影等の各種機能が実現される。例えば、入力手段（１１２）上の不図示のレリーズボタンが半押し状態（ＳＷ１がＯＮ）になると、カメラマイコン（１０１）が各部を制御して撮影準備動作等が行なわれる。そして、レリーズボタンが全押し状態（ＳＷ２がＯＮ）になると、カメラマイコン（１０１）が各部を制御して撮影動作が行なわれる。入力手段（１１２）には、レリーズボタンの他に、ＩＳＯ設定ボタン、画像サイズ設定ボタン、画質設定ボタン、情報表示ボタンなどスイッチ類が配置されており、カメラマイコン（１０１）によりスイッチの状態が検出されている。
【００２９】
表示部（１１４）や不図示のファインダ内の表示部は、カメラマイコン（１０１）の表示命令に従って画像表示を行なう。表示部（１１４）には不図示のＬＥＤなどのバックライトが配置されている。
【００３０】
カメラマイコン（１０１）は、レリーズボタンが半押し状態のときに、焦点検出回路（１０７）の出力を用いてデフォーカス量を演算する。そして、カメラマイコン（１０１）は、演算したデフォーカス量に基づいて、レンズ（２００）内のレンズマイコン（２０１）とコネクタ（１２０）を介して通信し、レンズ駆動回路（２０６）を制御してピントを合わせる。
【００３１】
次にレンズ（２００）内の構成について説明する。
【００３２】
レンズマイコン（２０１）は、レンズ（２００）の各部の動作を制御するマイクロコンピュータである。
【００３３】
レンズ電源回路（２０３）は、カメラ本体（１００）とのコネクタ（１２０）を介して電源供給を受け、レンズマイコン（２０１）の制御によりレンズ（２００）内の各部へ電源を供給する。
【００３４】
撮影レンズ（２０２）は、フォーカスレンズを含む複数のレンズで構成される。レンズ駆動回路（２０６）は、例えばステッピングモータによって構成され、レンズマイコン（２０１）の制御によって撮影レンズ（２０２）におけるフォーカスレンズの位置を変化させることによりピントを合わせる。
【００３５】
絞り駆動回路（２０５）は、レンズマイコン（２０１）からの制御信号に応じて絞り（２０４）を変化させる。レンズマイコン（２０１）は、測光回路（１０６）により検出された測光値に対応する制御データをカメラマイコン（１０１）から受信し、絞り駆動回路（２０５）に制御信号を出力する。
【００３６】
図２は第１の実施形態における撮像装置の構成の一部を示す。
【００３７】
各機能ブロックに対して電源供給を行なう電源回路（３０１）と、光情報を電子情報へ変換する撮像素子（３０５）と各機能ブロックの動作制御を行なうシステム制御部（３０４）を有している。
【００３８】
前記撮像素子（３０５）は、図２においては駆動タイミング制御を行なうためのＴＧ（３０６）を内蔵しているが、これは外付けでもよい。電源回路（３０１）は、撮像情報を認識する信号処理部（３０３）と、前記信号処理部からの情報によってＤＣＤＣコンバータのスイッチング駆動数を変更するＳＷ駆動制御部（３０２）を有しており、撮像素子の駆動条件によって所定のスイッチング駆動数を設定することが可能である。システム制御部（３０４）は、撮像素子（３０５）に対して駆動のためのタイミング信号を供給し、電源回路（３０１）に対しては、スイッチング駆動数を設定するための撮像情報を供給する。
【００３９】
図３に、本発明の第１の実施形態における電源部の制御フローチャートを示す。
【００４０】
撮影が開始されると、撮像素子に設定されている感度が、任意の感度ａ以上か判定を行う（Ｓ３０１）。ＤＣＤＣコンバータのスイッチングによる電源変動が画質へ影響しない任意の感度ａより低感度で撮像する場合は、ＤＣＤＣコンバータのスイッチング駆動数を変更せずに撮像動作（Ｓ３０４）を行い、撮像を終了する。
【００４１】
一方、任意の感度ａより高感度で撮影を行う場合には、ＤＣＤＣコンバータのスイッチング駆動数を変更（Ｓ３０２）する。ＤＣＤＣコンバータのスイッチング駆動数の変更は、撮像素子に設定されている感度の判定を行った時点で対応しても良いが、電力効率が低下するため、撮像素子の画素値読出し期間のみ変更を実施することが望ましい。そして、撮像素子の画素値読出し期間が終了するとＤＣＤＣコンバータのスイッチング駆動数を変更前の１つに戻し（Ｓ３０３）、撮像を終了する。
【００４２】
上記図２の動作シーケンス図を図４に示す。
【００４３】
図４のＶＤはｍ撮像素子の動作を遷移させるタイミング信号である。ＶＤが入力されるごとに撮像素子は、ｓｔａｎｂｙ（スタンバイ）、Ｒｓｔ（リセット）、Ａｃｃ（蓄積）、Ｒｅａｄｏｕｔ（読み出し）と状態が遷移していく。そして、Ｒｅａｄｏｕｔ（読み出し）のタイミングに同期させてＤＣＤＣコンバータのスイッチング駆動数を変更する。
【００４４】
このように、第１の実施形態によれば、取得画像の画質に影響するタイミングでＤＣＤＣコンバータのスイッチング駆動数を多くし、周波数を高くすることで、ＤＣＤＣコンバータのスイッチングによる電源変動に起因した画質劣化を防止することが可能となる。更に、ＤＣＤＣコンバータと電源供給先の間のリニアレギュレータを不要とすることができ、リニアレギュレータ部における電力損失の排除や省スペース化が可能となる。また、撮像装置に設定された撮影条件と撮像素子の動作タイミングに応じてＤＣＤＣコンバータのスイッチング駆動数を変更することで、ＤＣＤＣコンバータのスイッチング駆動数を上げることによるスイッチング損失を低減することが可能である。
【００４５】
しかし、第１の実施形態においては、低感度であるか否かがＤＣＤＣコンバータのスイッチング駆動数制御の判定基準となっており、撮影条件に応じた詳細なＤＣＤＣコンバータのスイッチング駆動数制御にはなっていない。よって、更なる制御の最適化を行い、ＤＣＤＣコンバータのスイッチング駆動数を上げることによる電力効率の低下を最小限に留める必要がある。
【００４６】
そこで、撮影条件に応じた詳細なＤＣＤＣコンバータのスイッチング駆動数制御に関して、第２の実施形態で説明する。
【００４７】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、第１の実施形態における懸念事項を解決するための、撮像装置に関して説明する。
【００４８】
図５に、電源回路と撮像素子の構成を示す。図２に示した第１の実施形態における電源回路と撮像素子の構成との差異として、図５では露出条件を取得するためのＡＥセンサ（５０７）と撮像素子の温度情報を取得する温度センサ（５０８）がシステム制御部（５０４）に接続されている。
【００４９】
システム制御部（５０４）は、ＡＥセンサ（５０７）と温度センサ（５０８）の出力を受けて電源回路（５０１）に露出情報と温度情報の通知を行い、電源回路（５０１）はそれらの情報により電源制御を実施する。なお、前記ＡＥセンサ（５０７）は、図１の測光回路（１０６）に含まれる。前記温度センサ（５０８）に関しては、図１において図示していない。
【００５０】
図６に、本発明の第２の実施形態における電源部の制御フローチャートを示す。
【００５１】
撮影が開始されると、撮像装置に設定されている感度が、任意の感度ａ以上か判定を行う（Ｓ５０１）。そして、ＤＣＤＣコンバータのスイッチングによる電源変動が画質へ影響しない任意の感度ａより低感度で撮像する場合は、ＤＣＤＣコンバータのスイッチング周波数を変更せずに撮像動作（Ｓ５０７）を行い、撮像を終了する。
【００５２】
一方、任意の感度ａより高い感度で撮影を行う場合には、撮像装置に設定されている感度と任意の感度ｂの比較を行う（Ｓ５０２）。任意の感度ｂとは、ＤＣＤＣコンバータのスイッチングに伴う電源変動による影響を受けやすい高い感度を意味する。
【００５３】
撮像装置に設定されている感度が任意の感度ｂよりも高い場合には、その時点でＤＣＤＣコンバータのスイッチング駆動数を変更（Ｓ５０５）する判定を下す。撮像装置に設定されている感度が任意の感度ｂよりも低い場合には、撮影時に取得している最新の露出情報から現在の露出条件を取得する（Ｓ５０３）。
【００５４】
取得した露出条件が適正露出より明るい場合、すなわち光量が十分な条件においては、ＤＣＤＣコンバータのスイッチングによる電源変動による画質への影響が視認しにくいため、ＤＣＤＣコンバータのスイッチング駆動数を変更せずに撮像動作（Ｓ５０７）を行い、撮像を終了する。
【００５５】
取得した露出条件が適正露出より暗い場合、ＤＣＤＣコンバータのスイッチングによる電源変動による画質への影響が視認しやすくなるため、次いで現在の撮像素子の温度情報による判定（Ｓ５０４）を行う。
【００５６】
現在の撮像素子の温度が、任意の温度ｃより高い場合は、ＤＣＤＣコンバータのスイッチング駆動数を変更せずに撮像動作（Ｓ５０７）を行い、撮像を終了する。撮像素子において温度上昇が生じると暗電流等の影響によりランダムノイズの増加が、ＤＣＤＣコンバータのスイッチングによる電源変動による画質への影響よりも支配的になるからである。
【００５７】
一方、現在の撮像素子の温度が、任意の温度ｃより低い場合は、ＤＣＤＣコンバータのスイッチング駆動数の変更（Ｓ５０５）を実施する。
【００５８】
そして、第１実施形態と同様に、撮像素子の画素値読出し期間が終了するとＤＣＤＣコンバータのスイッチング駆動数を変更前の１に戻し（Ｓ５０６）、撮像を終了する。
【００５９】
このように、第２の実施例によれば、各撮影条件に応じてＤＣＤＣコンバータのスイッチング駆動数を制御するので、ＤＣＤＣコンバータのスイッチングによる電源変動に起因した画質劣化を防止することが可能となるとともに、電力効率の低下を最小限に留めることが可能となる。更に、ＤＣＤＣコンバータと電源供給先の間のリニアレギュレータを不要とすることができ、リニアレギュレータ部における電力損失の排除や省スペース化が可能となる。また、撮像装置に設定された撮影条件と撮像素子の動作タイミングに応じてＤＣＤＣコンバータのスイッチング駆動数を変更することで、ＤＣＤＣコンバータのスイッチング駆動数を上げることによるスイッチング損失を低減することが可能である。
【００６０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００６１】
＜その他の実施例＞
上述した第１、第２の実施形態にかかわる撮像装置を実現する為に実行するプログラムは、半導体メモリ、磁気ディスク、フロッピー（登録商標）ディスク等の記録媒体により供給される。または、有線あるいは、無線のネットワークを介してダウンロードしても良い。上記プログラムを、システムあるいはコンピュータが実行することにより、本発明の目的は達成される。よって、上述の実施形態の機能を実現するプログラム自体も本発明の一つである。
【符号の説明】
【００６２】
１００  カメラ本体、１０１  カメラマイコン、１０９  撮像素子、
１１１  画像処理ブロック、２００  レンズ、２０１  レンズマイコン、
２０３  レンズ電源回路
【図１】
2017120951.tif 000003
【図２】
2017120951.tif 000004
【図３】
2017120951.tif 000005
【図４】
2017120951.tif 000006
【図５】
2017120951.tif 000007
【図６】
2017120951.tif 000008