(57)【要約】【課題】相関二重サンプリング回路を有する撮像素子とステッピングモータとを近接配置した場合であっても、撮像素子の出力がステッピングモータからのノイズを受けないようにすること。【解決手段】相関二重サンプリング回路３２を有する固体撮像素子３０と、駆動対象物２３を駆動させるステッピングモータ４０とが隣接配置された撮像装置１０において、ステッピングモータ４０の駆動周波数を、相関二重サンプリング回路３２の周波数特性により相関二重サンプリング回路３２のゲインが最小となる周波数に設定する制御部６０を備える撮像装置が提供される。【選択図】図３
2009164962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相関二重サンプリング回路を有する固体撮像素子と、駆動対象物を駆動させるステッピングモータとが隣接配置された撮像装置において、
前記ステッピングモータの駆動周波数を、前記相関二重サンプリング回路の周波数特性により前記相関二重サンプリング回路のゲインが最小となる周波数に設定する制御部を備えることを特徴とする、撮像装置。
【請求項２】
前記固体撮像素子から出力される画像信号を検波することにより、前記固体撮像素子の受光量を検出する検波部を更に備え、
前記制御部は、前記検波部により検出された前記固体撮像素子の受光量に応じて、前記ステッピングモータの駆動周波数を前記相関二重サンプリング回路のゲインが最小となる周波数に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】
前記固体撮像素子から出力される前記画像信号の輝度値と、前記相関二重サンプリング回路のゲインが最小となる周波数との対応関係を示す周波数情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記検波部は、前記固体撮像素子の受光量として、前記固体撮像素子から出力される前記画像信号の輝度値を検出し、
前記制御部は、前記検波部により検出された前記画像信号の輝度値と、前記記憶部に記憶された前記周波数情報とに基づいて、前記ステッピングモータの駆動周波数を前記相関二重サンプリング回路のゲインが最小となる周波数に設定することを特徴とする、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記ステッピングモータは、前記固体撮像素子への入射光路上に配される光学部品を移動させることを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像装置は、携帯型電子機器に搭載されるカメラモジュールであることを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
相関二重サンプリング回路を有する固体撮像素子と、駆動対象物を駆動させるステッピングモータとが隣接配置された撮像装置において、前記ステッピングモータの駆動周波数を設定する周波数設定方法であって、
前記ステッピングモータの駆動周波数を、前記相関二重サンプリング回路の周波数特性により前記相関二重サンプリング回路のゲインが最小となる周波数に設定することを特徴とする、周波数設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び周波数設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）又はＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｅｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの各種の電子機器では、その機器本来の機能に加え、撮像機能を有するタイプが増加している。かかる撮像機能付きの電子機器では、カメラモジュールと呼ばれる小型の撮像装置が搭載されている。また、撮影機能を主機能とするデジタルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置においても、小型化が急速に進んでいる。
【０００３】
上記カメラモジュールなどの小型の撮像装置は、ズームレンズ、フォーカスレンズ等の複数の光学部品からなる光学系と、ズーム調整等のために光学部品を移動させるアクチュエータと、光学系により結像された被写体像を光電変換することで画像信号を生成する撮像素子とを備える。撮像素子としては、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）センサや、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサなどのイメージセンサが代表的である。かかる撮像素子を用いた撮像装置では、例えば特許文献１に示すように、素子のバラツキや熱雑音等により生じる固定パターンノイズを除去するため、相関二重サンプリング（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ：ＣＤＳ）回路が用いられている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４５２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のＣＤＳ回路を搭載したイメージセンサを用いたカメラモジュールでは、レンズ駆動のためのアクチュエータとして、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）駆動方式のステッピングモータを用いた場合、イメージセンサのＣＤＳ回路から出力される画像信号にノイズがのってしまうという問題があった。そこで、本願発明者が鋭意研究したところ、ＣＭＯＳセンサとステッピングモータとの物理的な距離が近い場合、ステッピングモータから発生するノイズ（電磁波）が、空間的にＣＭＯＳセンサの出力に被ってしまっていることが判明した。
【０００６】
ところが、カメラモジュールや小型の撮像装置では、上記小型化の要請から、光学部品等の駆動対象物を駆動させるステッピングモータと、当該ステッピングモータからのノイズを受けやすいＣＤＳ回路を搭載したイメージセンサとの距離を近くせざるを得ない場合も多い。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、相関二重サンプリング回路を有する撮像素子とステッピングモータとを近接配置した場合であっても、撮像素子の出力がステッピングモータからのノイズを受けないようにすることが可能な、新規かつ改良された撮像装置及び周波数設定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、相関二重サンプリング回路を有する固体撮像素子と、駆動対象物を駆動させるステッピングモータとが隣接配置された撮像装置において、前記ステッピングモータの駆動周波数を、前記相関二重サンプリング回路の周波数特性により前記相関二重サンプリング回路のゲインが最小となる周波数に設定する制御部を備えることを特徴とする、撮像装置が提供される。
【０００９】
かかる構成により、相関二重サンプリング回路を有する固体撮像素子に隣接配置されたステッピングモータの駆動周波数が、相関二重サンプリング回路の周波数特性により相関二重サンプリング回路のゲインが最小となる周波数に設定される。これにより、たとえステッピングモータから所定周波数のノイズが固体撮像素子に伝わったとしても、相関二重サンプリング回路では当該ノイズ成分に対するゲイン（感度）が最小であるので、相関二重サンプリング回路の出力信号から当該ノイズ成分を除去できる。なお、ステッピングモータの駆動周波数とは、ステッピングモータを駆動させるためのドライブ信号の周波数（例えば、ＰＷＭ周波数などのパルス周波数）である。
【００１０】
また、前記固体撮像素子から出力される画像信号を検波することにより、前記固体撮像素子の受光量を検出する検波部を更に備え、前記制御部は、前記検波部により検出された前記固体撮像素子の受光量に応じて、前記ステッピングモータの駆動周波数を前記相関二重サンプリング回路のゲインが最小となる周波数に設定するようにしてもよい。かかる構成により、検波部により検出された固体撮像素子の受光量に応じて、ステッピングモータの駆動周波数が、相関二重サンプリング回路のゲインが最小となる周波数に設定される。これにより、受光量の変動に応じて、相関二重サンプリング回路の周波数特性が変動したとしても、変動後の周波数特性により相関二重サンプリング回路のゲインが最小となる周波数に、ステッピングモータの駆動周波数を設定できる。よって、ステッピングモータの駆動周波数を、受光量の変動に応じて、ノイズ成分を除去できる適切な周波数に動的に設定変更できる。
【００１１】
さらに、前記固体撮像素子から出力される前記画像信号の輝度値と、前記相関二重サンプリング回路のゲインが最小となる周波数との対応関係を示す周波数情報を記憶する記憶部をさらに備え、前記検波部は、前記固体撮像素子の受光量として、前記固体撮像素子から出力される前記画像信号の輝度値を検出し、前記制御部は、前記検波部により検出された前記画像信号の輝度値と、前記記憶部に記憶された前記周波数情報とに基づいて、前記ステッピングモータの駆動周波数を前記相関二重サンプリング回路のゲインが最小となる周波数に設定するようにしてもよい。かかる構成により、固体撮像素子の出力する画像信号から検出された輝度値と、予め記憶部に記憶された周波数情報とに基づいて、ステッピングモータの駆動周波数を、ノイズを除去できる適切な周波数に設定できる。
【００１２】
また、前記ステッピングモータは、前記固体撮像素子への入射光路上に配される光学部品を移動させるようにしてもよい。光学部品は、例えば、例えばズームレンズ、フォーカスレンズ、絞り機構、フィルタ等である。かかる構成により、固体撮像素子の近傍に配置されたステッピングモータを用いて上記光学部品を移動させる場合でも、ステッピングモータからのノイズを除去できる。
【００１３】
また、前記撮像装置は、携帯型電子機器に搭載されるカメラモジュールであるようにしてもよい。かかる構成により、携帯型電子機器に搭載するために撮像装置を小型化して、固体撮像素子とステッピングモータを近接配置する場合でも、ステッピングモータからのノイズを除去できる。
【００１４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、相関二重サンプリング回路を有する固体撮像素子と、駆動対象物を駆動させるステッピングモータとが隣接配置された撮像装置において、前記ステッピングモータの駆動周波数を設定する周波数設定方法であって、前記ステッピングモータの駆動周波数を、前記相関二重サンプリング回路の周波数特性により前記相関二重サンプリング回路のゲインが最小となる周波数に設定することを特徴とする、周波数設定方法が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、相関二重サンプリング回路を有する撮像素子とステッピングモータとを近接配置した場合であっても、撮像素子の出力がステッピングモータからのノイズを受けないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施形態にかかる撮像装置であるカメラモジュール１０の配置構成について説明する。図１は、本実施形態にかかるカメラモジュール１０を示す斜視図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態にかかるカメラモジュール１０は、例えば扁平な略直方体形状の筐体１１と、筐体１１内に配置された複数の光学部品からなる光学系２０と、筐体１１の一側に配設された基板１２の内側面に設置されるＣＭＯＳセンサ３０と、ＣＭＯＳセンサ３０に隣接配置されて、光学系２０の光学部品を駆動させるステッピングモータ４０と、を備える。
【００１９】
光学系２０は、被写体からの入射光を導いて、ＣＭＯＳセンサ３０の撮像面に結像させる機能を有する。この光学系２０は、被写体からの入射光路上に配置される複数の光学部品からなる。この光学部品は、例えば、対物レンズ２１、フォーカスレンズ２２、ズームレンズ２３などのレンズ群や、絞り機構２４、不図示のフィルタ（ＮＤフィルタ等）などを含む。
【００２０】
対物レンズ２１は、カメラモジュール１０の開口部に設置され、カメラモジュール１０内に被写体像を入射させる。フォーカスレンズ２２は、ＣＭＯＳセンサ３０の撮像面に結像する光学像の焦点位置を調整（フォーカス調整）するためのレンズである。このフォーカスレンズ２２は不図示のステッピングモータにより光軸方向に移動可能である。また、ズームレンズ２３は、撮影画像のズーム（倍率）を調整（例えば光学３倍ズーム）するためのレンズである。ズームレンズ２３は、ステッピングモータ４０により光軸方向に移動可能である。絞り機構２４は、露出を調整するための開閉可能なシャッター羽根を備えている。この絞り機構２４も、不図示のステッピングモータ等のアクチュエータにより駆動される。
【００２１】
ＣＭＯＳセンサ３０は、撮像面に結像された光学像を光電変換して、アナログ電気信号である画像信号を出力する。このＣＭＯＳセンサ３０は、素子のバラツキや熱雑音等により生じる固定パターンノイズを除去するための相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ回路）を有しているが、詳細は後述する（図３参照。）。
【００２２】
ステッピングモータ４０は、上記光学系２０の光学部品（駆動対象物）を駆動させるためのアクチュエータである。このステッピングモータ４０は、例えば、ＰＷＭ（パルス幅変調）駆動方式のステッピングモータで構成されており、後述するドライバ（図３の符号７０参照。）から入力されるドライブ信号に応じて駆動する。ドライブ信号は、ステッピングモータ４０を駆動させるためのパルス信号であり、このパルス信号のパルス数とパルス周期によって、ステッピングモータ４０の回転角度と回転速度が制御される。
【００２３】
図１の例では、ステッピングモータ４０は、駆動対象物であるズームレンズ２３を光軸方向に移動させる構成となっている。具体的には、ステッピングモータ４０のモータ軸は、光軸方向に延びるリードスクリュー４１に結合されており、このリードスクリュー４１に螺合する可動体４２に、連結部４３を介してズームレンズ２３が連結されている。かかる構成により、ステッピングモータ４０によりリードスクリュー４１を回転させることで、可動体４２を介してズームレンズ２３が光軸方向に移動して、ズーム調整がなされる。
【００２４】
なお、本実施形態では、主に、ステッピングモータ４０によりズームレンズ２３を移動させる例について説明するが、ステッピングモータによる駆動対象物は、かかる例に限定されない。ステッピングモータ４０による駆動対象物は、例えば、フォーカスレンズ２２等の他のレンズ、絞り機構、各種のフィルタなどの光学部品や、カメラモジュール１０が具備するその他の部品であってもよい。
【００２５】
以上のような構成のカメラモジュール１０は、携帯電話などの小型の携帯機器に内蔵できるように十分に小型化されている。例えば、カメラモジュール１０の筐体１１の大きさは数ｃｍ角程度である。さらに、この小型のカメラモジュール１０内に複数の部品が内蔵されているので、各部品の設置位置が制約される。このため、図１に示したように、ＣＭＯＳセンサ３０とステッピングモータ４０とを非常に近接させて配置せざるを得なない。図１に示す例では、ＣＭＯＳセンサ３０とステッピングモータ４０との間隔は、例えば数ｍｍ程度である。
【００２６】
このように、ＣＭＯＳセンサ３０とステッピングモータ４０とを近接配置すると、ＣＭＯＳセンサ３０に内蔵されたＣＤＳ回路が、ステッピングモータ４０が発する電磁波（ノイズ）の影響を受ける。このため、ＣＭＯＳセンサ３０の出力する画像信号に、ステッピングモータ４０からのノイズが含まれるようになり、撮影画像に横縞が入るなどの画質劣化が起こってしまう。かかる問題は、アクチュエータとして低周波数で駆動するボイスコイルモータを用いた場合には生じないが、高周波数のパルス信号からなるドライブ信号で駆動するステッピングモータ４０を用いた場合、そのパルス信号の高周波数（ＰＷＭ周波数）がＣＤＳ回路に悪影響を与えるために、上記問題が生じると考えられる。
【００２７】
かかる問題に対処すべく、本実施形態にかかるカメラモジュール１０では、ＣＤＳ回路の周波数特性を利用して、ステッピングモータ４０からのノイズがＣＭＯＳセンサ３０の出力する画像信号に含まれないようにする。一般に、ＣＭＯＳセンサのＣＤＳ回路は、周波数に応じてゲイン（感度）が増減するという周波数特性を有している（図２参照。）。そこで、本実施形態では、ステッピングモータ４０を駆動させるためのドライブ信号の周波数（以下、「駆動周波数」という。）を、ＣＭＯＳセンサ３０のＣＤＳ回路のゲイン（感度）が最小となる周波数に設定する。ＣＤＳ回路のゲインとは、ＣＤＳ回路における入力信号に対する出力信号のゲインであり、ＣＤＳ回路の感度に対応している。
【００２８】
これにより、たとえステッピングモータ４０から当該周波数の電磁波（ノイズ）がＣＭＯＳセンサ３０に伝達されて、ステッピングモータ４０からのノイズ成分を含む信号がＣＤＳ回路に入力されたとしても、ＣＤＳ回路は、当該周波数に対する感度が非常に低い（例えば、ゲインがゼロもしくは非常に低い）ので、ＣＤＳ回路から当該周波数のノイズ成分はほとんど出力されない。従って、ＣＭＯＳセンサ３０の出力信号から、ステッピングモータ４０からのノイズ成分を除去することができる。
【００２９】
ここで、図２を参照して、ＣＤＳ回路の周波数特性の具体例について説明する。図２は、ＣＤＳ回路に対する入力信号の周波数と、当該ＣＤＳ回路のゲイン（感度）との関係を例示するグラフである。なお、図２において、実線は明るい被写体を撮像したときの周波数特性を示し、波線は暗い被写体を撮像したときの周波数特性を示す。
【００３０】
図２に示すように、ＣＤＳ回路のゲインは、ＣＤＳ回路への入力信号の周波数に応じて、周期的に増減しており、所定の周波数のときにゲインが周期的に最小値（例えばゼロ）となる。例えば、被写体が明るいときは、周波数が約６４、１２８、１９２、２５６、・・・であるときにゲインがゼロとなり、被写体が暗いときは、周波数が約９０、１８０、２７０、・・・であるときにゲインがゼロとなる。従って、これらのゲインが最小値（ゼロ）となる周波数若しくはその近傍に、ステッピングモータ４０の駆動周波数（ＰＷＭ周波数）を設定すれば、ＣＤＳ回路の出力信号がステッピングモータ４０のノイズを受けないようにすることができる。
【００３１】
ところが、図２に示すように、ＣＤＳ回路の周波数特性は、被写体の明るさに応じたＣＭＯＳセンサ３０の受光量、即ち、ＣＤＳ回路に入力される画像信号の信号レベルに応じて、変動する。例えば、図２の例では、明るい被写体を撮像したときよりも暗い被写体を撮像したときの方が、ＣＤＳ回路の周波数特性の変動周期が短く（即ち、ＣＤＳ回路ゲインが最小となる周波数のピッチが短く）なっている。このため、ＣＭＯＳセンサ３０の受光量（被写体の明るさに応じてＣＭＯＳセンサ３０入射される光量）が変化すると、ＣＤＳ回路のゲインが最小となる周波数も変動する。従って、ステッピングモータ４０の駆動周波数を固定値に設定してしまうと、当該受光量が変化した場合に、ステッピングモータ４０からのノイズを完全に除去できなくなるという問題がある。例えば、図２の被写体が明るいときの周波数特性に合わせてステッピングモータ４０の駆動周波数を固定値に設定した場合、明るい被写体からの受光量が維持されているときには、ＣＤＳ回路の出力信号からノイズを除去できるが、被写体が暗くなり受光量が減ったときには、当該駆動周波数の固定値のままでは、ノイズを除去することはできない。
【００３２】
そこで、本実施形態では、ＣＭＯＳセンサ３０の出力する画像信号を検波することで、ＣＭＯＳセンサ３０の受光量に対応する検波値（例えば、撮像画像の輝度値）を検出し、検出した検波値に応じて、ステッピングモータ４０の駆動周波数を動的に設定変更するようにしている。即ち、本実施形態では、ＣＭＯＳセンサ３０の受光量に応じて、ステッピングモータ４０の駆動周波数を、ＣＤＳ回路のゲインが最小となる周波数に設定する。これによって、ＣＭＯＳセンサ３０への入射光量が変化した場合であっても、ノイズステッピングモータ４０からのノイズがＣＤＳ回路の出力信号に被ることを回避できる。以下に、かかる周波数設定方法を実現するカメラモジュール１０の構成について説明する。
【００３３】
次に、図３を参照して、本実施形態にかかるカメラモジュール１０が搭載された電子機器１の構成について説明する。図３は、本実施形態にかかるカメラモジュール１０が搭載された電子機器１（例えば携帯電話）の構成を示すブロック図である。
【００３４】
図３に示すように、撮像装置搭載型の電子機器１の一例である携帯電話は、被写体を撮像して画像信号を出力するカメラモジュール１０と、カメラモジュール１０から入力された画像信号を利用する本体ユニット８０とを備える。
【００３５】
カメラモジュール１０は、光学系２０と、画像信号を出力させるＣＭＯＳセンサ３０と、光学系２０の光学部品を駆動させるステッピングモータ４０と、制御部であるマイクロコントローラ６０を搭載したデジタル信号処理回路（ＤＳＰ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）５０と、ステッピングモータ４０を駆動させるためのドライバ７０と、本体ユニット８０との間で各種情報をやりとりするためのインタフェース部７１とを備える。また、本体ユニット８０は、インタフェース部８１と、電子機器１全体の動作を制御する制御部８２と、制御部８２が実行するプログラムや画像データ等の各種情報を記憶する記憶部８３と、ユーザが電子機器１を操作するための入力部８４と、画像データ等の各種情報を表示する表示部８５と、外部装置との間で各種情報を送受信する通信部８６とを備える。
【００３６】
まず、カメラモジュール１０の各部について説明する。光学系２０は、上述したように、例えば、対物レンズ２１、フォーカスレンズ２２、ズームレンズ２３などのレンズ群や、絞り機構２４、不図示のフィルタなどを含む光学部品からなる。光学系２０は、被写体からの入射光を光学像としてＣＭＯＳセンサ３０の撮像面に集光させる。
【００３７】
ＣＭＯＳセンサ３０は、ＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）を用いた固体撮像素子であり、ＣＣＤと比べて、消費電力が少なく安価であるという利点がある。このＣＭＯＳセンサ３０は、撮像面に結像された光学像を画素単位で光電変換し、各画素の信号を画像信号として読み出して、ＤＳＰ５０に出力する。
【００３８】
ＣＭＯＳセンサ３０は、図３に示すように、画素（ピクセル）ごとに設けられた複数の画素回路３１と、画像信号の固定パターンノイズを除去するためのＣＤＳ回路３２と、入力されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換部３３と、タイミング信号を生成するタイミング信号生成部３４と、を備える。このように本実施形態にかかるＣＭＯＳセンサ３０は、ＣＤＳ回路３２搭載型のイメージセンサとして構成されているが、かかる例に限定されない。例えば、画像信号生成部であるＣＭＯＳセンサと、画像信号のノイズ除去部であるＣＤＳ回路とを分離構成して、ＣＭＯＳセンサの後段にＣＤＳ回路を配置することも可能である。
【００３９】
画素回路３１は、例えばＰＤ（フォトダイオード）などの光検出器及び増幅器などからなり、画素ごとに複数設けられる。各画素回路３１は、各画素に入射された光学像を光電変換してアナログ電気信号を生成し、ＣＤＳ回路３２に出力する。
【００４０】
ＣＤＳ回路３２は、画素回路３１の出力信号を相関二重サンプリングすることで、画像信号から、素子のばらつきや熱雑音に起因する固定パターンノイズを除去するための回路である。このＣＤＳ回路３２は、一般的な相関二重サンプリング回路を用いてもよいし、積分回路を有した相関二重サンプリング回路である積分形相関二重サンプリング（Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  ｔｙｐｅ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ：ＩＤＳ）回路を用いてもよい。
【００４１】
このＣＤＳ回路３２は、例えば、リセット時の電圧値と信号出力時の電圧値の差分をとり、相関二重サンプルリングすることで、固定パターンノイズを除去する。本実施形態にかかるＣＭＯＳセンサ３０では、例えば、チップ内にＣＤＳ回路３２が１個だけ設けられており、１個のＣＤＳ回路で全画素の固定パターンノイズを除去するようになっている。これにより、複数個のＣＤＳ回路を設置したときのＣＤＳ回路のばらつきに起因するノイズを抑えることができる。しかし、画素回路３１の画素列ごとにＣＤＳ回路を複数設置してもよい。また、ＣＤＳ回路３２では、ＣＭＯＳセンサ３０への入射光量に応じて、サンプリングする位相と周波数を能動的に変える。これにより、上述したようにＣＤＳ回路３２の周波数特性が、ＣＭＯＳセンサ３０の受光量に応じて変動する（図２参照）。
【００４２】
Ａ／Ｄ変換部３３は、例えばＡ／Ｄコンバータで構成されており、ＣＤＳ回路３２から出力されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換して、ＤＳＰ５０に出力する。タイミング信号生成部３４は、制御部６０のセンサ制御部６３からの同期信号に基づいて、タイミング信号を生成するタイミングジェネレータ（ＴＧ）で構成される。タイミング信号は、画素回路３１、ＣＤＳ回路３２、Ａ／Ｄ変換部３３に出力され、これら各部の動作を実行するタイミングの基準となる。
【００４３】
デジタル信号処理部（ＤＳＰ）５０は、ＣＭＯＳセンサ３０から出力された画像信号に所定の画像処理を施す画像処理部５１と、当該画像信号を検波して撮像画像の明るさ（輝度）を検出する光量検波部５２と、カメラモジュール１０を制御する制御部であるマイクロコントローラ６０とを備える。このように本実施形態にかかるデジタル信号処理部５０は、マイクロコントローラ６０搭載型のＤＳＰとして構成されているが、ＤＳＰ５０と、マイクロコントローラ６０とを分離構成することも可能である。
【００４４】
画像処理部５１は、ＣＭＯＳセンサ３０から入力された画像信号に対して、例えば、ホワイトバランス調整、色補正、エッジ強調、ガンマ補正などの各種の信号処理を行う。画像処理部５１による処理後の画像信号は、インタフェース部７１を介して本体ユニット８０に出力されるとともに、光量検波部５２にも出力される。
【００４５】
光量検波部５２は、本発明の検波部の一例である。この光量検波部５２は、ＣＭＯＳセンサ３０から出力された画像信号を検波することで、ＣＭＯＳセンサ３０の受光量（即ち、被写体の明るさ）に対応する検波値を検出する。本実施形態にかかる光量検波部５２は、上記ＣＭＯＳセンサ３０の受光量に対応する検波値として、上記画像信号の輝度値を検出する。この光量検波部５２による輝度値の検波方式としては、公知の任意の検波方式を利用できるが、例えば、検波領域として、撮像画像全体の輝度値を検出してもよいし、撮像画像内の所定領域の輝度値を検出してもよい。また、輝度値は、例えば、上記任意の検波領域内の各画素の輝度の積分値、平均値、最大値又は最小値などを用いることができる。以下では、光量検波部５２により、例えば、撮像画像全体の各画素の輝度の積分値を検出するものとする。光量検波部５２は、検出した輝度値を、ＣＭＯＳセンサ３０の受光量を表す情報として、制御部６０に出力する。
【００４６】
制御部６０は、カメラモジュール１０全体を制御する機能を有し、例えば、マイクロコントローラ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などで構成される。制御部６０は、ステッピングモータ４０用のドライバ７０を制御するドライバ制御部６１と、周波数情報を記憶する記憶部６２と、ＣＭＯＳセンサ３０を制御するセンサ制御部６３とを備える。センサ制御部６３は、例えば、ＣＭＯＳセンサ３０のタイミング信号生成部３４等を制御することで、適切な画像フォーマットの画像信号が得られるようにＣＭＯＳセンサ３０の撮像動作を制御する。
【００４７】
ここで、ドライバ制御部６１と記憶部６２について詳述する。ドライバ制御部６１は、本発明の制御部の一例であり、ステッピングモータ４０の駆動周波数を設定する周波数設定部として機能する。このドライバ制御部６１は、光量検波部５２により検出されたＣＭＯＳセンサ３０の受光量に応じて、ステッピングモータ４０の駆動周波数（例えばＰＷＭ周波数）を、ＣＤＳ回路３２のゲインが最小（例えばゼロ）となる周波数に設定する。具体的には、ドライバ制御部６１は、光量検波部５２により検出された画像信号の輝度値と、記憶部６２に記憶された周波数情報とに基づいて、ステッピングモータ４０の駆動周波数を設定する。
【００４８】
記憶部６２は、例えば、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）等の不揮発性メモリ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリで構成される。記憶部６２は、ステッピングモータ４０の駆動周波数を設定するために用いられる周波数情報を記憶する。この周波数情報は、ＣＭＯＳセンサ３０から出力される画像信号の輝度値と、ＣＤＳ回路３２のゲインが最小となる周波数との対応関係を示す情報である。記憶部６２は、予め実験などにより求められた周波数情報を例えばテーブル形式で記憶している。ドライバ制御部６１は、上記検波部５２により検出された輝度値が入力されると、記憶部６２に記憶されている周波数情報を参照して、当該輝度値に対応する周波数を選択し、当該周波数をステッピングモータ４０の駆動周波数として設定する。
【００４９】
さらに、ドライバ制御部６１は、検波部５２により検出された輝度値が変化すると（即ち、ＣＭＯＳセンサ３０の受光量が変化すると）、周波数情報を参照して、ステッピングモータ４０の駆動周波数を、当該変化後の輝度値に応じた周波数に動的に設定変更する。
【００５０】
例えば、図４は、画像信号の輝度値（ＣＭＯＳセンサ３０の受光量に対応する。）と、ＣＤＳ回路３２のゲインが最小となる周波数との関係を例示するグラフである。図４に示すように、上記輝度値と、ＣＤＳ回路３２のゲインが最小となる周波数とは、負の相関があり、輝度値が大きくなるほど、当該周波数が例えばリニアに減少する。このことは、上述した図２において、被写体の明るさが明るくなるほど、ＣＤＳ回路３２の周波数特性の変動周期が短くなり、ＣＤＳ回路３２のゲインが最小となる周波数の値が減少することからもわかる。
【００５１】
記憶部６２は、例えば図４に示したような、輝度値と周波数との対応関係を表す周波数情報を保持している。従って、ドライバ制御部６１は、記憶部６２に記憶されている周波数情報を参照することで、光量検波部５２により検出された輝度値ａ１に応じて、適切なステッピングモータ４０の駆動周波数ｆ１を設定できる。ドライバ制御部６１は、上記のようにして設定した駆動周波数をドライバ７０に出力して、ステッピングモータ４０の駆動周波数を指示する。
【００５２】
ドライバ７０は、上記ドライバ駆動部６１により指示された駆動周波数（ＰＷＭ周波数）のドライブ信号（パルス信号）をステッピングモータ４０に出力して、ステッピングモータ４０を駆動させる。これにより、ステッピングモータ４０から当該駆動周波数の電磁波（ノイズ）が発生し、ステッピングモータ４０の近傍に配設されたＣＭＯＳセンサ３０に当該ノイズが伝達される。しかし、このノイズの周波数は、ＣＤＳ回路３２の感度がほとんどない周波数である。このため、このノイズ成分を含む画像信号がＣＤＳ回路３２に入力されたとしても、ＣＤＳ回路３２の周波数特性によりノイズ成分が除去されて、ＣＤＳ回路３２の出力信号には、当該周波数のノイズ成分が被らない。
【００５３】
以上、本実施形態にかかるカメラモジュール１０の構成について説明した。かかるカメラモジュール１０では、ステッピングモータ４０からのノイズを受けやすいＣＤＳ回路３２を有するＣＭＯＳセンサ３０と、ステッピングモータ４０とが近接配置されているときでも、ＣＭＯＳセンサ３０の受光量に応じて、ステッピングモータの駆動周波数を、ＣＤＳ回路３２の感度がない周波数に設定する。これにより、ＣＭＯＳセンサ３０の受光量が変動したとしても、それに応じて、ステッピングモータ４０で生じるノイズの周波数を、ＣＤＳ回路３２にとって無害な周波数に設定変更できる。従って、ステッピングモータ４０からのノイズがＣＤＳ回路３２の出力信号に被ることを回避でき、ステッピングモータ４０による画像信号の画質劣化を抑制できる。よって、カメラモジュール１０から、電子機器１（携帯電話等）の本体ユニット８０に、画質劣化のない画像データを提供できる。
【００５４】
これにより、電子機器１の本体ユニット８０の制御部８２は、カメラモジュール１０から取得した画像データを、例えば、不揮発性メモリ等からなる記憶部８３に保存したり、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又は有機ＥＬディスプレイ等からなる表示部８５に表示したり、或いは、通信部８６からネットワークを介して外部機器に送信（例えばＥメールにて送信）したりできる。また、本体ユニット８０の制御部８２は、入力部８４に対するユーザ操作に応じて、カメラモジュール１０の動作を制御するための制御信号を、カメラモジュール１０に送信する。
【００５５】
次に、図５を参照して、本実施形態にかかるカメラモジュール１０における周波数設定方法について説明する。図５は、本実施形態にかかるカメラモジュール１０における周波数設定方法を示すフローチャートである。
【００５６】
図５に示すように、まず、カメラモジュール１０は、ＣＭＯＳセンサ３０により被写体を撮像開始する（ステップＳ１０）。具体的には、ＣＭＯＳセンサ３０は、制御部６０による制御に従って、画素回路３１により被写体像を光電変換して画像信号を生成し、ＣＤＳ回路３２によりこの画像信号の固定パターンノイズを除去した後に、Ａ／Ｄ変換部３３によりデジタル信号に変換して出力する。ＤＳＰ５０は、ＣＭＯＳセンサ３０から入力された画像信号に対して、ホワイトバランス等の信号処理を行う。
【００５７】
次いで、カメラモジュール１０は、光量検波部５２によって、ＣＭＯＳセンサ３０から出力された画像信号を検波して、ＣＭＯＳセンサ３０の受光量に相当する当該画像信号の輝度値（当該画像信号の信号レベル）を検出する（ステップＳ１２）。さらに。カメラモジュール１０は、ドライバ駆動部６１によって、ＣＭＯＳセンサ３０の受光量、即ち、検出された輝度値に応じて、ステッピングモータ４０の駆動周波数（ＰＷＭ周波数）を、ＣＤＳ回路３２のゲインが最小となる周波数に設定する（ステップＳ１４）。
【００５８】
その後、ズーム、フォーカス、絞り等を調整するため、ステッピングモータ４０を駆動させるときには（ステップＳ１６）、ドライバ７０は、上記受光量に応じて設定された周波数のドライブ信号（パルス信号）により、ステッピングモータ４０を駆動させる。これにより、ステッピングモータ４０から当該周波数のノイズが生じるが、当該ノイズ成分はＣＤＳ回路３２の周波数特性により自然に除去されて、ＣＭＯＳセンサ３０の出力に被ることがない。この結果、ＣＭＯＳセンサ３０からノイズのない画像信号が出力される。
【００５９】
その後の撮像処理中にも継続的に、光量検波部５２によって、ＣＭＯＳセンサ３０の受光量（ＣＭＯＳセンサ３０から出力される画像信号の輝度値）が検出されている。この結果、ドライバ制御部６１は、ＣＭＯＳセンサ３０の受光量が所定量以上変化したと判定した場合には（ステップＳ１８）、変化後の受光量に応じて、ステッピングモータ４０の駆動周波数を設定変更し（ステップＳ２０）、この設定変更された駆動周波数のドライブ信号でステッピングモータ４０が駆動される（ステップＳ２２）。一方、受光量に変動がない場合や、微少変動である場合には、上記Ｓ１４等で既設定された駆動周波数のドライブ信号でステッピングモータ４０が駆動される（ステップＳ２２）。
【００６０】
このようなＣＭＯＳセンサ３０の受光量の検出処理と、それに応じた駆動周波数の設定変更処理とが、撮像終了（ステップＳ２４）が指示されるまで、繰り返される。この結果、ＣＭＯＳセンサ３０の受光量変動に応じて、ステッピングモータ４０の駆動周波数が適切な値に動的に設定変更されるので、ＣＭＯＳセンサ３０の出力する画像信号に、ステッピングモータ４０からのノイズがのることがない。
【００６１】
以上、本実施形態にかかる撮像装置であるカメラモジュール１０と、その周波数設定方法について説明した。本実施形態によれば、ＣＭＯＳセンサ３０に搭載されたＣＤＳ回路３２の周波数特性を利用して、ステッピングモータ４０の駆動周波数を、ＣＤＳ回路３２のゲイン（感度）が最小となる周波数に設定する。これにより、ＣＭＯＳセンサ３０の出力信号に、ステッピングモータ４０からのノイズが空間的に被ることを回避できる。
【００６２】
さらに、ＣＭＯＳセンサ３０の受光量を表す検波値（例えば輝度値）に基づき、ＣＤＳ回路３２のフィルタ特性による感度のない周波数に、ステッピングモータ４０の駆動周波数を設定変更する。これにより、被写体の明るさが変化してＣＭＯＳセンサ３０の受光量が変動することで、ＣＤＳ回路３２のフィルタ特性（周波数特性）が変化したとしても、ＣＭＯＳセンサ３０の出力信号に、ステッピングモータ４０からのノイズが被ることを回避できる。
【００６３】
また、かかるノイズ除去方法によれば、例えば制御部６０に対するプログラミングを変えるだけで、ステッピングモータ４０の駆動周波数を調整するだけでよい。このため、カメラモジュール１０の物理的な設計変更、例えば、ステッピングモータ４０とＣＭＯＳセンサ３０との間に電磁波遮断用のシールドを設けたり、カメラモジュール１０の外形を設計変更したりする必要がない。従って、カメラモジュール１０の製造コストをアップさせることなく、好適にノイズを除去できる。
【００６４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００６５】
例えば、上記実施形態では、カメラモジュール１０を、携帯電話等の電子機器１に搭載する例について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、本発明の撮像装置を小型のカメラモジュールとして構成し、上記携帯電話以外にも、ＰＤＡ、携帯型ゲーム機、携帯型映像又は音声プレーヤ／レコーダ、ボイスレコーダ、電子手帳などの各種の携帯機器のみならず、ＰＣ、ＰＤＡ等の情報処理装置、オーディオ機器、記録／再生装置、情報家電、ドアフォン装置、認証装置、ロボット、玩具、リモートコントローラなど、任意の電子機器に搭載することができる。また、本発明の撮像装置は、例えば、デジタルカメラ（スチールカメラ、一眼レフカメラ等）、デジタルビデオカメラ、監視カメラなど、撮像機能を主機能するカメラ自体にも適用できる。
【００６６】
また、上記実施形態では、固体撮像素子としてＣＭＯＳセンサ３０の例を挙げたが、本発明は、ＣＣＤなどの固体撮像素子を用いる場合にも適用可能である。
【００６７】
また、上記実施形態では、ＣＭＯＳセンサ３０の受光量に応じて、ステッピングモータ４０の駆動周波数を動的に変更したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、ステッピングモータの駆動周波数を、固定撮像素子の受光量が所定値であるときのＣＤＳ回路のゲインが最小となる周波数に固定的に設定する場合も、本発明の技術的範囲に含まれる。
【００６８】
また、上記実施形態では、固体撮像素子の一例であるＣＭＯＳセンサ３０の受光量を表す値として、画像信号を検波して得られる輝度値の例を挙げて説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、固体撮像素子の受光量を表す値として、既存の撮像装置で用いられている自動露出（ＡＥ）用の検波値を利用したり、既存のデジタル信号処理部（ＤＳＰ）５０で用いられる画像処理用データを利用したり、或いは、別途の光量検出センサを設けて、固体撮像素子の受光量や被写体の明るさを直接的に検知してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるカメラモジュールを示す斜視図である。
【図２】同実施形態にかかるＣＤＳ回路に対する入力信号の周波数と、当該ＣＤＳ回路のゲイン（感度）との関係を例示するグラフである。
【図３】同実施形態にかかるカメラモジュールが搭載された電子機器の構成を示すブロック図である。
【図４】同実施形態にかかる画像信号の輝度値と、ＣＤＳ回路のゲインが最小となる周波数との関係を例示するグラフである。
【図５】同実施形態にかかるカメラモジュールにおける周波数設定方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１０    カメラモジュール
２０    光学系
２１    対物レンズ
２２    フォーカスレンズ
２３    ズームレンズ
２４    絞り機構
３０    ＣＭＯＳセンサ
３１    画素回路
３２    ＣＤＳ回路
３３    Ａ／Ｄ変換部
３４    タイミング信号生成部
４０    ステッピングモータ
５０    デジタル信号処理回路（ＤＳＰ）
５１    画像処理部
５２    光量検波部
６０    制御部
６１    ドライバ制御部
６２    記憶部
６３    センサ制御部
７０    ドライバ
【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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