(57)【要約】【課題】電源回路の出力電圧を基板毎、さらには動作モード毎の状況に適した最低の駆動電圧にすることを可能にした撮像装置を提供すること。【解決手段】画像処理を行う信号処理手段と、出力電圧が設定可能な電源手段と、信号処理手段の能力を測定する特性測定手段と、前記特性測定手段が取得した特性値を平均化するローパスフィルタのカットオフ周波数を選択するカットオフ周波数選択手段と、撮像装置の動作モードを選択する動作モード選択手段と、を有して、前記動作モード選択手段の選択結果に基づき、前記カットオフ周波数選択手段のカットオフ周波数を複数選択し、カットオフ周波数の異なるローパスフィルタを用いて取得された複数の特性値を用いて、前記電源手段の出力電圧を計算し、設定する。【選択図】図１
2017120954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像処理を行う信号処理手段と、
出力電圧を任意に設定可能な電源手段と、
前記信号処理手段の能力を測定する特性測定手段と、
前記特性測定手段が取得した特性値を平均化する、カットオフ周波数を任意に設定可能なローパスフィルタ手段と、
前記ローパスフィルタ手段のカットオフ周波数を選択するカットオフ周波数選択手段と、
動作モードを選択する動作モード選択手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記動作モード選択手段の選択結果に基づき前記カットオフ周波数選択手段がカットオフ周波数を複数選択し、前記カットオフ周波数選択手段が第一のカットオフ周波数を選択したときに前記ローパスフィルタ手段を用いて得られる特性値と、第二のカットオフ周波数を選択したときに前記ローパスフィルタ手段を用いて得られる特性値をそれぞれ電圧値に換算し、これらを加算することによって、前記電源手段の出力電圧値を設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】
撮像感度を選択する撮像感度選択手段を有し、前記撮像感度選択手段が撮像感度を変更したときに前記特性測定手段によって特性値を取得し、該取得した結果に基づいて前記電源手段の出力電圧を設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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に電源電圧制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラは高機能化が進み、それに伴い機器が消費する電力が増加しつつある。また、機器本体の小型化により、搭載するバッテリも小型のものが主流である。そのため１回のバッテリ充電で撮影できる写真の枚数が減少しつつある。
【０００３】
デジタルカメラの消費電力の中ではＣＰＵの占める割合が支配的である。ＣＰＵは小型化、多ゲート化が進み、それに伴う半導体製造プロセスの微細化により、リーク電流が増え消費電力も増加している。また、半導体製造プロセスの微細化は半導体集積回路に集積化されるトランジスタの速度のバラつきの要因となっている。トランジスタの速度バラつきは、ＣＰＵが消費する電力のバラつきや、ＣＰＵを駆動させるのに必要な最低電圧のバラつきとなって現れる。そのため、ＣＰＵに供給する電源電圧に対して設計段階にて余裕を持った電圧の付与が必要となる。
【０００４】
半導体製造プロセスのバラつきによる特性バラつきを抑えるために、ＣＰＵに適切な駆動電圧を与える手法として適応型電圧制御（ＡＶＳ：Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｃａｌｉｎｇ）と呼ばれる手法がある。これは、ＣＰＵの動作条件をモニタし、動作条件に応じてＣＰＵに最適な駆動電圧を供給するようにした技術である。
【０００５】
特許文献１では、ＬＳＩ内部にＬＳＩのバラつきによる性能変動量を検出する回路を設ける。この回路の出力値を用いて、ＬＳＩへの供給電圧を制御することで半導体製造プロセスバラつきを抑える装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１２０６８６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、ＬＳＩをプリント基板上に実装して使用する場合は、上述の特許文献１に開示された従来技術を用いても、基板の配線抵抗による電圧降下を補償するために余裕を持った高い電圧を電源回路から供給する必要があった。具体的には、配線に電流が流れると、流れる電流値と基板の配線抵抗に応じて電圧降下が生じる。よって、電源回路が出力した電圧に対して、実際にＬＳＩに供給される電圧値は低くなる。この配線抵抗は基板毎に異なる。
【０００８】
また、ＬＳＩの消費電流は動作モードやＬＳＩの個体差によって異なる。そのため、配線抵抗の最大値、消費電流の最大値に合わせて電源回路の出力電圧を高めに設定しなければならない。つまり、配線抵抗の小さい基板やＬＳＩの消費電流が少ない動作モードに対して、多くの電力が無駄になる。
【０００９】
本発明の目的は、この電源回路の出力電圧を基板毎、さらには動作モード毎の状況に適した最低の駆動電圧にすることを可能にした撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
画像処理を行う信号処理手段と、出力電圧を任意に設定可能な電源手段と、前記信号処理手段の能力を測定する特性測定手段と、前記特性測定手段が取得した特性値を平均化する、カットオフ周波数を任意に設定可能なローパスフィルタ手段と、前記ローパスフィルタ手段のカットオフ周波数を選択するカットオフ周波数選択手段と、動作モードを選択する動作モード選択手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電源回路の設定電圧を基板毎、さらには動作モード毎の状況に適した最低の駆動電圧にした撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１の撮像装置の電源部と演算処理部のブロック図である。
【図２】実施例１の電圧制御方法を説明するフローチャートである。
【図３】演算処理装置に供給される電源電圧波形を示す図である。
【図４】実施例２の撮像装置の電源部と演算処理部のブロック図である。
【図５】実施例２の電圧制御方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
（実施例１）
以下、図１を参照して、本発明の第１の実施例による、撮像装置の構成について説明する。
【００１５】
本実施の撮像装置の電源部と演算処理部は、電源部１０１、演算処理装置１１２、撮像装置の動作モードを変更するモードスイッチ１０９から構成される。
【００１６】
電源部１０１は電源供給部１１０、指令値受信部１０８から構成されている。演算処理装置１１２は信号処理回路１０２、撮像装置全体の制御をつかさどるマイコン１０３、特性測定部１１１から構成されている。さらに、特性測定部１１１は検出部１０５、カットオフ周波数の変更可能なローパス特性を有するフィルタ部１０４、電圧値算出部１０６、指令値送信部１０７から構成されている。
【００１７】
モードスイッチ１０９は再生モード、動画記録、ライブビューなど撮像装置本体の動作モードを設定するスイッチであり、スイッチで設定した結果を電気信号としてマイコン１０３に出力する。
【００１８】
電源部１０１では後述する指令値送信部１０７から出力される設定電圧値を指令値受信部１０８で受信し、その値に応じて電源電圧供給部１１０の出力電圧を制御する。電源電圧供給部１１０の出力電圧は、例えば、１．１００Ｖから０．８５０Ｖまでを０．０２５Ｖステップで可変することが可能であり、設定された電圧が信号処理回路１０２へ供給される。
【００１９】
信号処理回路１０２は撮像装置における画像処理などの各種信号処理を行っている。
【００２０】
マイコン１０３は撮像装置全体の制御をつかさどっている制御部である。マイコン１０３はモードスイッチ１０９から入力された情報を基に信号処理回路１０２やフィルタ部１０４の動作を制御する。
【００２１】
検出部１０５は信号処理回路１０２に内蔵されたトランジスタと実質同じ特性のトランジスタを有している。これは、検出部１０５は一定期間内のトランジスタの性能と特性値（例えば周波数やクロック数）を検出する。従って、検出部１０５で性能を検出することで信号処理回路１０２の性能を測定することが可能である。
【００２２】
さらに、検出部１０５は下記の目標値を記録している。目標値とは、演算処理装置１１２の個体ごとに動作が保証された最低の電圧での特性値であり、製造工程で個々に測定したデータを基に決定される値である。この値を維持していれば、演算処理装置１１２として性能を確保できる。検出部１０５は、この目標値と現在の特性値を比較して、相対誤差を出力する。この前記相対誤差がプラス方向に大きいほど供給される電圧が不足していることになる。逆に、マイナス方向に大きいほど供給される電圧が過剰であることを示している。
【００２３】
フィルタ部１０４は前記検出部１０５から一定期間、前記相対誤差を取得して、それを積算する。また、ローパスフィルタを通すことで高周波のノイズを除去している。そして、フィルタ部１０４のカットオフ周波数はマイコン１０３からの制御により変更する。カットオフ周波数の低いローパスフィルタではより多くのノイズが除去されるため、安定した前記相対誤差が得られる。
【００２４】
一方、カットオフ周波数が高いローパスフィルタではノイズ除去効果が少ないため、一時的な電圧の負荷変動に対して前記相対誤差が得られる。
【００２５】
電圧値算出部１０６では、カットオフ周波数が低いローパスフィルタを通すことで得られた前記相対誤差から、演算処理装置１１２が必要とする定常的な動作電圧値を算出する。
【００２６】
一方、カットオフ周波数が高いローパスフィルタを通すことで得られた前記相対誤差のバラつきと、前記得られたカットオフ周波数が低いローパスフィルタを用いた時の前記相対誤差からマージン電圧値を算出する。マージン電圧の求め方の詳細は後述する。
【００２７】
演算処理装置１１２に供給する電圧（以下、設定電圧値と記す）は、定常的な前記動作電圧値とマージン電圧値とを足し合わせることで求められる。
【００２８】
指令値送信部１０７は電圧値算出部１０６にて求めた前記設定電圧値を前述の電源部１０１の指令値受信部１０８に送信する。
【００２９】
図３（Ａ）は信号処理回路１０２に供給される電流波形を示す。図３（Ｂ）はカットオフ周波数の高いローパスフィルタを通した時の電源電圧波形を、図３（Ｃ）はカットオフ周波数の低いローパスフィルタを通した時の電源電圧波形を示す。
【００３０】
図３（Ａ）動画記録において３０２は期間Ａ１のように定常的に流れる電流量を示し、３０１は期間Ｂ１のように瞬間的に変動する電流量を示す。同様に、図３（Ａ）ライブビューにおいて３０４は期間Ａ２のように定常的に流れる電流量を示し、３０３は期間Ｂ２のように瞬間的に変動する電流量を示す。
【００３１】
図３（Ｂ）動画記録において３０５は期間Ｂ１のように瞬間的な電流変動がある時の電圧降下量を示し、３０８はこの期間の最も低い電圧値を示す。同様に、図３（Ｂ）ライブビューにおいて３０６は期間Ａ２のように定常的な電流が流れている時の動画記録時との電圧の変化量を示す。３０７は期間Ｂ２のように瞬間的な電流変動がある時の電圧降下量を示す。
【００３２】
まず、図３（Ａ）、図３（Ｂ）を用いて電源電圧供給部１１０と信号処理回路１０２間の配線抵抗と電圧の関係を説明する。
【００３３】
３０１のような瞬間的な電流変動に対して３０５のような瞬間的な電圧降下が発生する。消費電流は動作モードによって異なり、動画記録からライブビューのように消費電流が少なくなる場合、配線抵抗の影響も少なくなるため電圧降下量が減少し、定常的な電圧値は３０６のように増加する。また、３０５のような瞬間的な電圧降下量に対しても、消費電流が小さくなると３０７のように小さくなる。また、基板の個体差によっても配線抵抗は異なり、配線抵抗が低いと電圧降下量は小さくなる。
【００３４】
図３（Ｃ）はカットオフ周波数の低いローパスフィルタを通した時の電源電圧波形を示し、３０９は期間Ｂ１のように瞬間的な電流変動がある時の前記動作電圧値を示す。
【００３５】
次に図３（Ｂ）、図３（Ｃ）を用いて前述した、マージン電圧値の求め方について説明する。
【００３６】
３０９はカットオフ周波数が低いローパスフィルタにて算出した期間Ｂ１の動作電圧値であり、この動作電圧値より下回る電圧降下量をマージン電圧値と考える。よって、カットオフ周波数が低いローパスフィルタにて求めた動作電圧値３０９を基準にし、カットオフ周波数が高いローパスフィルタにて求めた電圧値が最も低い電圧値３０８との差分をマージン電圧とする。
【００３７】
次に、本実施形態の電圧制御方法の処理手順を図２のフローチャートに基づいて説明する。
【００３８】
まず、撮像装置の電源をオンすると、初期電圧値として電源電圧供給部１１０から演算処理装置１１２が動作可能な十分に高い電源電圧（例えば１．１００Ｖ）が供給され、撮像装置が作動する（Ｓ１０１）。そして、次にマイコン１０３が撮像装置の動作モードを判定する（Ｓ１０２）。
【００３９】
Ｓ１０２にて動画記録または、ライブビューモードであるとマイコン１０３が判定した時、Ｓ１０３にてローパスフィルタのカットオフ周波数を低く設定し、下記の関係式（式１）より相対誤差を算出する。
【００４０】
相対誤差＝（目標値―現在の特性値）＊１００／目標値）    （式１）
次に、下記の関係式（式２）を用い前記相対誤差から電圧値に変換することで動作電圧値（例えば動画記録１．００４Ｖ）を算出する（Ｓ１０４）。
Ｖｍｏ＝Ｋ＊Ｚａｖｅ＋Ｖ        （式２）
Ｖｍｏ：動作電圧値      
Ｚａｖｅ：相対誤差の平均値
Ｋ：定数
Ｖ：演算処理装置１１２に供給されている電圧値
次に動作電圧値を算出した後に、ローパスフィルタのカットオフ周波数を高く設定し、式１より相対誤差を算出する（Ｓ１０５）。
【００４１】
下記の関係式（式３）を用いてマージン電圧値（例えば０．０４３Ｖ）を算出する（Ｓ１０６）。
Ｖｍａ＝Ｖｍｏ−Ｋ＊Ｚｍａｘ＋Ｖ        （式３）
Ｚｍａｘ：相対誤差の最大値
Ｓ１０４で求めた動作電圧値とＳ１０６で求めたマージン電圧値を用いて下記の関係式（式４）より電源電圧供給部１１０に設定する電圧値を算出する。この電圧値を動画記録時の前記設定電圧値（１．００４Ｖ＋０．０４３Ｖ＝１．０４７Ｖ）とする（Ｓ１０７）。
Ｖａｖｓ＝Ｖｍｏ＋Ｖｍａ          （式４）
Ｖａｖｓ：設定電圧値
Ｖｍａ：マージン電圧値
Ｓ１０２にて再生モードであるとマイコン１０３が判定した時、Ｓ１０８にてローパスフィルタのカットオフ周波数を低く設定し、式１より相対誤差を算出する。
【００４２】
次にＳ１０９にて前記相対誤差を式２より電圧値に変換することで前記動作電圧値を算出する。
【００４３】
Ｓ１０９で算出した動作電圧値を用いて、式４より再生モードの前記設定電圧値（例えば０．９１８Ｖ）を算出する。再生モードでは、電圧の負荷変動がほとんどないためマージン電圧値は０Ｖとする。そのため、動作電圧値と設定電圧値は等しくなる（Ｓ１０７）。
【００４４】
次に、Ｓ１０７で算出した前記設定電圧値を指令値送信部１０７から指令値受信部１０８に送信する（Ｓ１１０）。
【００４５】
最後に、指令値送信部１０７から送信されてきた指令値を電源部１０１で受信する。そして、電源電圧供給部１１０が演算処理装置１１２に供給する電源電圧を前記設定電圧値に変更する（Ｓ１１１）。
【００４６】
（実施例２）
以下、図４を参照して、本発明の第２の実施例について説明する。
【００４７】
実施例２では、上記実施例１の構成に加えて、撮像装置の撮像の感度を切り換える撮像感度切り換えスイッチ２０１を設けている。撮像感度切り換えスイッチ２０１の選択結果はマイコン１０３に供給される。マイコン１０３はモードスイッチ１０９、撮像感度切り換えスイッチ２０１の選択結果に応じて以下のように信号処理回路１０２、フィルタ部１０４の動作を切り換える。
【００４８】
モードスイッチ１０９が動画記録やライブビューの時に撮像感度切り換えスイッチ２０１にて撮像感度を高く設定した時、マイコン１０３は信号処理回路１０２のゲインを上げるように制御する。ここで、ゲインを上げるとノイズも増え画像が粗くなり、データが増える。さらに、ノイズ除去回路等を動作させるためなどの処理が追加され信号処理回路１０２の演算処理量が増加し、消費電流が増加する。最適な前記設定電圧値で動作している撮像装置に対して撮像感度の切り換えにより図３における３０１と３０２の電流が増加すると電圧降下量も増加するため、再度最適な電圧を求める必要がある。
【００４９】
そこで、撮像感度の切り換えが行われた時にもう一度、実施例１の特性測定部１１１を用いて前記設定電圧値を求め、電源電圧供給部１１０を変更することで基板毎、さらには動作モード毎の状況に適した前記設定電圧値を求めることが出来る。
【００５０】
モードスイッチ１０９が再生モードの時は、撮像感度切り換えスイッチ２０１の選択結果によらず前記電圧の再設定は実施しない。
【００５１】
次に、図５のフローチャートに基づいて実施例２による電圧制御方法の処理手順を説明する。
【００５２】
図５に示すように、実施例２では実施例１における図２のＳ１０６の後に、撮像感度の切り換えが行われたか否かを判断するステップ（Ｓ２０１）を追加した。Ｓ２０１にて撮像感度の切り換えが行われた時はもう一度、Ｓ１０３からＳ１０６の処理により特性測定部１１１を用いて設定電圧値を求め、変更されなかった時はそのまま設定電圧値を算出する（Ｓ１０７）。
【００５３】
図５の他のステップは実施例１と同じため説明を省く。
【００５４】
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。
【符号の説明】
【００５５】
１０１  電源部、１０２  信号処理回路、１０３  マイコン、１０４  フィルタ部、
１０５  検出部、１０６  電圧値算出部、１０７  指令値送信部、
１０８  指令値受信部、１０９  モードスイッチ、１１０  電源供給部、
１１１  特性測定部、１１２  演算処理装置
【図１】
2017120954.tif 000003
【図２】
2017120954.tif 000004
【図３】
2017120954.tif 000005
【図４】
2017120954.tif 000006
【図５】
2017120954.tif 000007