(57)【要約】ランダム変調された電源駆動周波数に従って撮像素子等に対する供給電力を生成して出力することで、撮像素子の出力画像のノイズを低減する。電力供給部がランダム変調信号によって変調された電源駆動周波数に従って撮像素子等に対する供給電力を生成する。電力供給部は、ランダムな電圧変化を持つ供給電力を生成して撮像素子に出力する。電力供給部は、ランダム変調信号を生成するランダム変調信号生成部を有し、ランダム変調信号生成部の生成したランダム変調信号を利用した演算処理により、ランダム変調された電源駆動周波数を持つパルス信号を生成し、生成したパルス信号に基づくスイッチング回路の駆動により撮像素子等に対する供給電力を生成する。
2020039780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置の構成部に電力を供給する電力供給部を有し、
前記電力供給部は、
ランダム変調信号によって変調された電源駆動周波数に従って、前記撮像装置の構成部に対する供給電力を生成する撮像装置。
【請求項２】
前記撮像装置の構成部は撮像素子であり、
前記電力供給部は、
ランダム変調信号によって変調された電源駆動周波数に従って、前記撮像素子に対する供給電力を生成する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記電力供給部は、
前記ランダム変調信号によって変調された電源駆動周波数に従った電力生成処理により、ランダムな電圧変化を持つ供給電力を生成する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記電力供給部は、
前記ランダム変調信号を生成するランダム変調信号生成部を有し、
前記ランダム変調信号生成部の生成したランダム変調信号を利用した演算処理により、ランダム変調された電源駆動周波数を持つパルス信号を生成し、生成したパルス信号に基づくスイッチング回路の駆動により供給電力を生成する構成である請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記ランダム変調信号は、
不規則な変化を有し、かつ周期性のない変調信号である請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記ランダム変調信号は、
一定期間の不規則な変化を有し、一定期間ごとの周期性のある疑似ランダム性を有する変調信号である請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記ランダム変調信号は、
変調時の周波数変位が急峻な離散的な変化を持つ変調信号である請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記ランダム変調信号は、
変調時の周波数変位が滑らかな変化を持つ変調信号である請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記撮像装置は、さらに、
前記ランダム変調信号の設定を変更する制御部を有する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記制御部は、
撮像素子の構成、あるいは、撮像素子の読出しモードに応じて前記ランダム変調信号の設定を変更する請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記制御部は、
入力部からの入力情報に応じて前記ランダム変調信号の設定を変更する請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記電力供給部は、
電源駆動周波数をスペクトラム拡散により分散させてランダムな周波数を持つ供給電力を生成する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記電力供給部は、
電源駆動周波数をスペクトラム拡散により分散させ、ＣＤＳフィルタ特性の弱い領域の周波数成分を相対的に弱くし、ＣＤＳフィルタ特性の強い領域の周波数成分を相対的に強く設定した供給電力を生成する請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
撮像装置において実行する電源制御方法であり、
前記撮像装置は、撮像装置の構成部に電力を供給する電力供給部を有し、
前記電力供給部が、
ランダム変調信号によって変調された電源駆動周波数に従って、前記撮像装置の構成部に対する供給電力を生成して供給する電源制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、撮像装置、および電源制御方法に関する。さらに詳細には、撮像装置の撮像素子に供給する電力の電源制御を行うことで出力画像のノイズを低減させる撮像装置、および電源制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置（カメラ）に装着される撮像素子（イメージャ）には様々な特性を有するものが利用されている。近年、従来の撮像素子に比較して感度を高めたいわゆる高感度特性の撮像素子が開発され、利用も増加している。【０００３】
しかし、撮像素子の感度が高くなると、外乱ノイズ、例えば電気的ノイズ、磁気的ノイズ等の外乱ノイズに対して、より敏感に影響を受け、出力画像に縞模様などのノイズパターンが発生するという問題が生じる。
なお、撮像素子の出力画像に発生するノイズの対策を開示した従来技術として、例えば特許文献１（特開２０１０−５０６３６号公報）、特許文献２（特開２０１５−８１９５０号公報）等がある。【０００４】
ノイズ発生源の一つの大きな要素が撮像素子に電力を供給する電源である。撮像素子の各画素は受光量に応じた電荷を蓄積し、所定タイミングで画素に蓄積された電荷を読み出す処理を行う。このような撮像素子の駆動のために撮像素子に電力を供給する電源が必要となる。しかし、この電源に起因するノイズが撮像素子からの出力画像の画質を低下させる大きな要因となる。【０００５】
撮像素子には、所定の電源駆動周期に従った電力が供給されるが、撮像素子の水平サンプリング周期と電源駆動周期が同調してしまうと、撮像素子から出力される画像に太い横縞のノイズ、いわゆる、「かぶりノイズ」が現れる可能性が高くなる。【０００６】
この電源ノイズを軽減するため、変調信号を用いてノイズ低減を図る構成が提案されている。
具体的には、撮像素子の水平サンプリング周期と電源駆動周期の同調を回避させるため、電源駆動周波数を一定周期で連続的に変動させるものである。【０００７】
このように、電源駆動周波数を変調する回路を追加することで、意図的に撮像素子の水平サンプリング周期と電源駆動周期をずらすことが可能となる。結果として撮像素子の出力画像の太い横縞のノイズを減少させることが可能となる。【０００８】
しかし、この電源駆動周波数を変調する処理を行っても、撮像素子の水平サンプリング周期と電源駆動周期の複数周期単位での同調ポイントが発生してしまうことが多く、この場合には横縞のノイズが発生する。例えば変調周波数を下げると、太い横縞のかぶりノイズが見えるようになり、逆に変調周波数を上げると、折り返しによる低周波のうねりのような横縞のかぶりノイズが見えるようになる。このように従来の変調回路によってノイズを低減させようとしても限界がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−５０６３６号公報
【特許文献２】特開２０１５−８１９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本開示は、例えば、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、撮像素子の出力画像のノイズを低減する撮像装置、および電源制御方法を提供することを目的とする。【００１１】
本開示の一実施においては、電源駆動周波数を一定周期で連続的に変動させる変調信号ではなく、電源駆動周波数をランダムに変動させることで撮像素子の水平サンプリング周期と電源駆動周期の同調を回避し、撮像素子の出力画像のノイズを低減する撮像装置、および電源制御方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本開示の第１の側面は、
撮像装置の構成部に電力を供給する電力供給部を有し、
前記電力供給部は、
ランダム変調信号によって変調された電源駆動周波数に従って、前記撮像装置の構成部に対する供給電力を生成する撮像装置にある。【００１３】
さらに、本開示の第２の側面は、
撮像装置において実行する電源制御方法であり、
前記撮像装置は、撮像装置の構成部に電力を供給する電力供給部を有し、
前記電力供給部が、
ランダム変調信号によって変調された電源駆動周波数に従って、前記撮像装置の構成部に対する供給電力を生成して供給する電源制御方法にある。【００１４】
本開示のさらに他の目的、特徴や利点は、後述する本開示の実施例や添付する図面に基づくより詳細な説明によって明らかになるであろう。なお、本明細書においてシステムとは、複数の装置の論理的集合構成であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものには限らない。
【発明の効果】
【００１５】
本開示の一実施例の構成によれば、ランダム変調された電源駆動周波数に従って撮像素子等に対する供給電力を生成して出力することで、撮像素子の出力画像のノイズを低減する構成が実現される。
具体的には、例えば、電力供給部がランダム変調信号によって変調された電源駆動周波数に従って撮像素子等に対する供給電力を生成する。電力供給部は、ランダムな電圧変化を持つ供給電力を生成して撮像素子に出力する。電力供給部は、ランダム変調信号を生成するランダム変調信号生成部を有し、ランダム変調信号生成部の生成したランダム変調信号を利用した演算処理により、ランダム変調された電源駆動周波数を持つパルス信号を生成し、生成したパルス信号に基づくスイッチング回路の駆動により撮像素子等に対する供給電力を生成する。
本構成により、ランダム変調された電源駆動周波数に従って撮像素子等に対する供給電力を生成して出力することで、撮像素子の出力画像のノイズを低減する構成が実現される。
なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また付加的な効果があってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】撮像装置の電源供給構成の概要について説明する図である。
【図２】連続的に変化する周期性のある変調信号の一例について説明する図である。
【図３】連続的に変化する周期性のある変調信号を用いた場合のノイズの例について説明する図である。
【図４】撮像素子の読出し速度と変調信号周波数と画像に発生するノイズとの対応関係について説明する図である。
【図５】本開示の撮像装置の電源供給構成について説明する図である。
【図６】本開示の撮像装置に適用する不規則に変化するランダム変調信号の一例について説明する図である。
【図７】本開示の撮像装置に適用する不規則に変化するランダム変調信号の一例について説明する図である。
【図８】本開示の撮像装置に適用する不規則に変化するランダム変調信号の一例について説明する図である。
【図９】変調信号の選択を可能とした本開示の撮像装置の電源供給構成について説明する図である。
【図１０】変調信号の選択を可能とした本開示の撮像装置の電源供給構成について説明する図である。
【図１１】ＣＤＳフィルタによる処理とノイズとの関係について説明する図である。
【図１２】ＣＤＳフィルタによる処理とノイズとの関係について説明する図である。
【図１３】ＣＤＳフィルタ特性とノイズとの関係について説明する図である。
【図１４】ＣＤＳフィルタ特性とノイズとの関係について説明する図である。
【図１５】ＣＤＳフィルタ特性とノイズとの関係について説明する図である。
【図１６】電源駆動周波数をＣＤＳフィルタ特性に基づいて制御する構成について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本開示の撮像装置、および電源制御方法の詳細について説明する。なお、説明は以下の項目に従って行なう。
１．一般的な撮像装置の撮像素子に対する電力供給構成例について
２．本開示の撮像装置、および電源制御方法の具体例について
３．電源駆動周波数をＣＤＳフィルタ特性に基づいて制御する構成について
４．本開示の構成のまとめ
【００１８】
［１．一般的な撮像装置の撮像素子に対する電力供給構成例について］
まず、図１以下を参照して、一般的な撮像装置の撮像素子に対する電力供給構成の一般的な構成例について説明する。
【００１９】
図１は、一般的な撮像装置（カメラ）の一部の構成要素を示すブロック図である。図１には、撮像素子（イメージャ）１０１、撮像素子１０１に対する電力供給を行う電力供給部（電源ＩＣ）１０２、さらに撮像素子（イメージャ）１０１や電力供給部（電源ＩＣ）１０２の制御を行うメイン制御部（メインＬＳＩ）１０３、これらの３つの構成要素を示している。
【００２０】
撮像素子（イメージャ）１０１は、各画素に受光量に応じた電荷を蓄積し、予め決定された読出し速度に応じて各水平ライン単位で電荷読出しが行われる。
読出し速度は、メイン制御部（メインＬＳＩ）１０３において決定され、メイン制御部（メインＬＳＩ）１０３から、決定された読出し速度に応じた読出しモード設定信号が出力され、その信号に応じて決定される読出し速度、具体的には所定の水平サンプリング周期に従って、各水平ライン単位で電荷読出しが行われる。
【００２１】
なお、読出し速度（水平サンプリング周期）は撮影モードに応じて異なる設定となる。例えばスローモーション画像の表示を行うための動画像を撮影する場合には、通常の動画像撮影時より高フレームレートでの撮影を行うことが必要となり、読出し速度も高速に設定される。
【００２２】
上述したように、撮像素子（イメージャ）１０１の各画素は受光量に応じた電荷を蓄積し、所定タイミングで画素に蓄積された電荷を読み出す処理を行う。電力供給部（電源ＩＣ）１０２は、この撮像素子（イメージャ）１０１の駆動のための電力を供給する。
【００２３】
電力供給部（電源ＩＣ）１０２は、駆動パルス生成部１１１、変調信号生成部１１２、ドライバ１１３を有する。電力供給部（電源ＩＣ）１０２は、入力電圧Ｖｉｎを出力電圧Ｖｏｕｔに変換して撮像素子（イメージャ）１０１に供給する。
【００２４】
電力供給部（電源ＩＣ）１０２の駆動パルス生成部１１１は、コンパレータ１２１と乗算器１２２を有する。コンパレータ１２１は、一方（＋端子）に一定の振幅と周期を持つ発振信号を入力する。また、他方（−端子）に、ＳＷ１，ＳＷ２によって構成されるスイッチング回路の出力電圧のフィードバック信号と、変調信号生成部１１２の出力する変調信号との乗算器１２２における乗算結果信号を入力する。
コンパレータ１２１は、これらの信号、すなわち、発振器の発振信号と乗算器１２２の生成する乗算信号との差分信号に基づく駆動パルス信号を出力する。
【００２５】
差分信号に基づく駆動パルス信号はドライバ１１３に入力される。ドライバ１１３は、入力電圧Ｖｉｎに接続されたスイッチＳＷ１，ＳＷ２を、駆動パルス信号に基づいて駆動する。この駆動処理により、ＳＷ１，ＳＷ２によって構成されるスイッチング回路から、入力電圧Ｖｉｎに基づく電圧がインダクタＬ、コンデンサＣからなる平滑回路に入力される。インダクタＬ、コンデンサＣからなる平滑回路は、この入力電圧を平滑化して出力電圧Ｖｏｕｔを生成して撮像素子（イメージャ）１０１に供給する。
【００２６】
ここで、撮像素子（イメージャ）１０１に供給される出力電圧Ｖｏｕｔは、インダクタＬ、コンデンサＣによって平滑化されているものの、ＳＷ１，ＳＷ２によって構成されるスイッチング回路の出力電圧に基づいて生成される電圧信号であり、所定の振幅を持つ変動する電圧信号となる。すなわち、一定の周期（電源駆動周期）で変動するある電源駆動周波数を持つ電圧信号となる。
【００２７】
この電源駆動周期と撮像素子の水平サンプリング周期とが同調してしまうと、撮像素子から出力される画像に太い横縞のノイズ、いわゆる、「かぶりノイズ」が現れる可能性が高くなる。
【００２８】
このような問題を防止するための一つの構成が、電源駆動周期を不規則に変化させる構成である。図１に示す構成中の、変調信号生成部１１２が、電源駆動周期を不規則に変化させるための構成である。
【００２９】
すなわち、変調信号生成部１１２が生成した変調信号を駆動パルス生成部１１１に入力し、変調信号によって電源駆動周波数を一定周期で連続的に変動させる。この変調処理により、駆動パルス生成部１１１から出力される駆動パルスは一定周期で変動するパルスに変換されることになる。
【００３０】
この電源駆動周波数の変調処理により、撮像素子（イメージャ）１０１の水平サンプリング周期と電源駆動周期の同調可能性が低減し、撮像素子（イメージャ）１０１子の出力画像の太い横縞のノイズを減少させることが可能となる。
【００３１】
図２に、変調信号生成部１１２が生成する変調信号の例を示す。横軸が時間であり、縦軸が変調信号生成部１１２の生成する変調信号の変調度を示している。
図２に示すように、変調信号生成部１１２が生成する変調信号は、一定周期で連続的に変化する信号である。
【００３２】
ＦＳＷは、電源駆動周波数の中心周波数に相当するパルスのスイッチング周波数である。この電源駆動周波数の中心周波数ＦＳＷは、変調されていない場合の元の電源駆動周波数に相当する。
変調信号生成部１１２が生成する変調信号により、電源駆動周波数の周波数（スイッチング周波数）は、（ＦＳＷ＋ΔＦＳＷ）〜（ＦＳＷ−ΔＦＳＷ）の範囲で連続的に変動する。
【００３３】
しかし、この変動は規則的であり、一定周期で同じ変化を繰り返すことになる。
しかし、このように、変調信号によって電源駆動周波数を一定周期で連続的に変動させる処理を行っても、撮像素子の水平サンプリング周期と電源駆動周期の複数周期単位での同調ポイントが発生してしまうことが多い。この場合には横縞のノイズが発生する。例えば変調周波数を下げると、太い横縞のかぶりノイズが見えるようになり、逆に変調周波数を上げると、折り返しによる低周波のうねりのような横縞のかぶりノイズが見えるようになる。
【００３４】
具体例について、図３を参照して説明する。図３には、以下の２つの例を示している。
（Ａ）変調周波数を低く設定した場合の変調信号例と撮像素子からの出力画像上のノイズ例
（Ｂ）変調周波数を高く設定した場合の変調信号例と撮像素子からの出力画像上のノイズ例
【００３５】
（Ａ）変調周波数を低く設定した場合の変調信号例と撮像素子からの出力画像上のノイズ例には、以下の各図を示している。
（Ａ１）変調周波数を低く設定した場合の変調信号例
（Ａ２）変調周波数を低く設定した場合の撮像素子からの出力画像上のノイズ例
例えばこのように、変調周波数を下げると、太い横縞のかぶりノイズが見えるようになる。
【００３６】
また、図３の（Ｂ）変調周波数を高く設定した場合の変調信号例と撮像素子からの出力画像上のノイズ例には、以下の各図を示している。
（Ｂ１）変調周波数を高く設定した場合の変調信号例
（Ｂ２）変調周波数を高く設定した場合の撮像素子からの出力画像上のノイズ例
例えばこのように、変調周波数を上げると、折り返しによる低周波のうねりのような横縞のかぶりノイズが見えるようになる。
【００３７】
このように、変調信号によって電源駆動周波数を一定周期で連続的に変動させる処理を行っても、撮像素子の水平サンプリング周期と電源駆動周期の複数周期単位での同調ポイントが発生し、これにより、様々な間隔を持つ横縞のかぶりノイズが発生する。
【００３８】
図４は、撮像素子の読出し速度（水平サンプリング周期）と変調周波数との対応関係に応じた出力画像上のノイズ（かぶりノイズ）の発生可能性を説明するグラフである。
領域ａと領域ｂはノイズ（かぶりノイズ）の発生可能性が高い領域である。
領域ｃのみがノイズ（かぶりノイズ）の発生可能性が低減できると推定される領域である。
【００３９】
ノイズ（かぶりノイズ）の発生可能性を低減させるためには、撮像素子の読出し速度（水平サンプリング周期）に応じて、電源駆動周波数の変調態様を変更することが必要となるが、この領域ｃは非常に狭い領域であり、制御が困難である。
また、撮像素子の読出し速度（水平サンプリング周期）の変更に応じて、変調周波数を制御して最適な電源駆動周波数の電力を撮像素子に供給する構成を実現するためには、大きなコストが発生する。
本開示の撮像装置は、このような問題を解決するものである。
【００４０】
［２．本開示の撮像装置、および電源制御方法の具体例について］
次に、本開示の撮像装置、および電源制御方法の具体例について説明する。
【００４１】
図５は、本開示の撮像装置（カメラ）の電源供給部の構成を説明するブロック図である。図５には、先に説明した図１と同様、撮像素子（イメージャ）２０１、撮像素子２０１に対する電力供給を行う電力供給部（電源ＩＣ）２０２、さらに撮像素子（イメージャ）２０１や電力供給部（電源ＩＣ）２０２の制御を行うメイン制御部（メインＬＳＩ）２０３、これらの３つの構成要素を示している。
【００４２】
撮像素子（イメージャ）２０１は各画素に受光量に応じた電荷を蓄積し、予め決定された読出し速度に応じて各水平ライン単位で電荷読出しが行われる。
【００４３】
読出し速度は、メイン制御部（メインＬＳＩ）２０３において決定され、メイン制御部（メインＬＳＩ）２０３から、決定された読出し速度に応じた読出しモード設定信号が出力され、その信号に応じて決定される読出し速度、具体的には所定の水平サンプリング周期に従って、各水平ライン単位で電荷読出しが行われる。
【００４４】
なお、読出し速度（水平サンプリング周期）は撮影モードに応じて異なる設定となる。例えばスローモーション画像の表示を行うための動画像を撮影する場合には、通常の動画像撮影時より高フレームレートでの撮影を行うことが必要となり、読出し速度も高速に設定される。
【００４５】
上述したように、撮像素子（イメージャ）２０１の各画素は受光量に応じた電荷を蓄積し、所定タイミングで画素に蓄積された電荷を読み出す処理を行う。電力供給部（電源ＩＣ）２０２は、この撮像素子（イメージャ）２０１の駆動のための電力を供給する。
【００４６】
電力供給部（電源ＩＣ）２０２は、駆動パルス生成部２１１、ランダム変調信号生成部２１２、ドライバ２１３を有する。電力供給部（電源ＩＣ）２０２は、入力電圧Ｖｉｎを出力電圧Ｖｏｕｔに変換して撮像素子（イメージャ）２０１に供給する。
【００４７】
先に図１を参照して説明した構成との差異は、ランダム変調信号生成部２１２である。
先に図１を参照して説明した構成における電力供給部（電源ＩＣ）１０２は、変調信号生成部１１２を有しており、変調信号生成部１１２は、先に図２等を参照して説明したように、一定周期で連続的に変化する変調信号を生成して出力する。すなわち一定周期で同じ変化を繰り返す変調信号である。
【００４８】
これに対して、図５に示す本開示の電力供給部（電源ＩＣ）２０２のランダム変調信号生成部２１２は、一定周期で連続的に変化する信号ではなく、ランダムに変化する変調信号を生成する。
図５に示す本開示の電力供給部（電源ＩＣ）２０２は、ランダム変調信号によって変調された電源駆動周波数に従って、撮像素子（イメージャ）２０１に対する供給電力を生成する。
【００４９】
図６にランダム変調信号生成部２１２が生成する変調信号の例を示す。横軸が時間であり、縦軸がランダム変調信号生成部２１２の生成する変調信号の変調度を示している。
図６に示すように、ランダム変調信号生成部２１２が生成する変調信号は、ランダムに変化する変調信号であり、かつ周期性のない変調信号である。
すなわち、先に図２を参照して説明した一定周期で連続的に変化する変調信号とは異なる特性を持つ変調信号である。
【００５０】
なお、図６に示すグラフのＦＳＷは、先に図２を参照して説明したと同様、電源駆動周波数の中心周波数に相当するパルスのスイッチング周波数である。この電源駆動周波数の中心周波数ＦＳＷは、変調されていない場合の元の電源駆動周波数に相当する。
ランダム変調信号生成部２１２が生成する変調信号により、電源駆動周波数の周波数（スイッチング周波数）は、（ＦＳＷ＋ΔＦＳＷ）〜（ＦＳＷ−ΔＦＳＷ）の範囲で不規則に変動する。
【００５１】
このように電源駆動周波数の周波数（スイッチング周波数）を不規則に変化させることで、先に図３を参照して説明したような、太い横縞のかぶりノイズや、折り返しによる低周波のうねりのような横縞のかぶりノイズの発生を防止、または抑制することができる。
【００５２】
図５に戻り、本開示の撮像装置の電源供給構成について説明を続ける。
電力供給部（電源ＩＣ）２０２の駆動パルス生成部２１１は、コンパレータ２２１と乗算器２２２を有する。コンパレータ２２１は、一方（＋端子）に一定の振幅と周期を持つ発振信号を入力する。また、他方（−端子）に、ＳＷ１，ＳＷ２によって構成されるスイッチング回路の出力電圧のフィードバック信号と、ランダム変調信号生成部２１２の出力する変調信号との乗算器２２２における乗算結果信号を入力する。
コンパレータ２２１は、これらの信号、すなわち、発振器の発振信号と乗算器２２２の生成する乗算信号との差分信号に基づく駆動パルス信号を出力する。
【００５３】
この差分信号に基づく駆動パルス信号は、先に図６を参照して説明した特性を持つランダム変調信号を利用して生成されるパルス信号であり、不規則に変化する駆動パルス信号、すなわちランダム変調された電源駆動周波数を持つパルス信号となる。
【００５４】
この駆動パルス信号はドライバ２１３に入力される。ドライバ２１３は、入力電圧Ｖｉｎに接続されたスイッチＳＷ１，ＳＷ２を、駆動パルス信号に基づいて駆動する。この駆動処理により、ＳＷ１，ＳＷ２によって構成されるスイッチング回路から、入力電圧Ｖｉｎに基づく生成電圧がインダクタＬ、コンデンサＣからなる平滑回路に入力される。インダクタＬ、コンデンサＣからなる平滑回路は、この入力電圧を平滑化して出力電圧Ｖｏｕｔを生成して撮像素子（イメージャ）２０１に供給する。
【００５５】
ここで、撮像素子（イメージャ）２０１に供給される出力電圧Ｖｏｕｔは、インダクタＬ、コンデンサＣによって平滑化されているものの、ＳＷ１，ＳＷ２によって構成されるスイッチング回路の出力電圧に基づいて生成される電圧信号であり、所定の振幅を持つ変動する電圧信号となる。
【００５６】
先に図１を参照して説明した構成では、この変動が規則的となり、電源駆動周期と、撮像素子の水平サンプリング周期とが同調する可能性が高まり、撮像素子から出力される画像に横縞のノイズ、いわゆる、「かぶりノイズ」を出現させていた。
【００５７】
しかし、図５に示す本開示の構成では、駆動パルス生成部２１１がドライバ２１３に出力する駆動パルス信号は、先に図６を参照して説明した不規則な変化を有するランダム変調信号を利用して生成された不規則な変化を持つ駆動パルス信号である。
【００５８】
この結果、ＳＷ１，ＳＷ２によって構成されるスイッチング回路の出力電圧の変化は、規則的な周期性を持たない不規則な変化を持つ電圧信号となり、最終的に撮像素子（イメージャ）２０１に供給される出力電圧Ｖｏｕｔの変動も不規則に変化する設定となる。すなわち撮像素子（イメージャ）２０１に供給される電力の電源駆動周期が不規則に変化するものとなる。
【００５９】
このように、本開示の電力供給部（電源ＩＣ）２０２は、ランダム変調信号によって変調された電源駆動周波数に従った電力生成処理により、ランダムな電圧変化を持つ供給電力を生成して撮像素子（イメージャ）２０１に供給する。
【００６０】
このように、撮像素子（イメージャ）２０１に供給する出力電圧Ｖｏｕｔの変動を不規則なものとすることで、電源駆動周期と、撮像素子の水平サンプリング周期との同調可能性が低減することが可能となり、撮像素子から出力される画像に横縞のノイズ、いわゆる、「かぶりノイズ」が出現する可能性を低減させることが可能となる。
【００６１】
なお、本開示の構成において、電力供給部（電源ＩＣ）２０２のランダム変調信号生成部２１２は、先に図６を参照して説明したように、不規則（ランダム）に変化し、かつ周期性のない変調信号を生成すると説明したが、このような完全なランダム性を有する信号を出力する回路はコスト高となる場合がある。
【００６２】
従って、例えば、ランダム変調信号生成部２１２が出力する信号を、完全なランダム信号ではなく疑似ランダム性を有する変調信号としてもよい。具体例を図７に示す。
図７に示す変調信号は、所定区間（ａ〜ｂ区間）では不規則な変化を有する信号であるが、ａ〜ｂ区間のパターンを繰り返す信号である。すなわち周期性を有する。
【００６３】
図５に示す本開示の電力供給部（電源ＩＣ）２０２のランダム変調信号生成部２１２が、図７に示すような疑似ランダム変調信号を生成して出力する構成としても、撮像素子（イメージャ）２０１に供給する電圧信号Ｖｏｕｔの周期性を解消、または大きく減少させることが可能となる。結果として、電源駆動周期と、撮像素子の水平サンプリング周期との同調可能性を低減させることが可能であり、撮像素子から出力される画像中の横縞のノイズ、いわゆる、「かぶりノイズ」を低減させることが可能である。
【００６４】
ランダム変調信号生成部２１２が出力する信号を、図７に示すような周期性を持つ疑似ランダム信号とすることで、ランダム変調信号生成部２１２の構成を簡略化することが可能であり、小型化や低コスト化を実現することができる。
【００６５】
なお、図６、図７に示す変調信号は、変調度の変化が時間ごとに急峻に変化する離散的な変化を持つデジタル型の変化パターンを有している。変調信号は、このようにな急峻に変化するデジタル型の変化パターンを有することが必須ではなく、例えば滑らかに変化する信号としてもよい。
【００６６】
具体例を図８に示す。図８に示す変調信号は、先に図７を参照して説明した変調信号パターンと同様な変化を滑らかに行う信号である。すなわち、急峻な変化をするデジタル型の変化パターンではなく、滑らかな変化をするアナログ型の変化パターンである。なお、図８に示す例は、図７に示す例と同様、所定区間（ａ〜ｂ区間）では不規則な変化を有する信号であるが、ａ〜ｂ区間のパターンを繰り返す信号である。すなわち周期性を有する。
【００６７】
図５に示す本開示の電力供給部（電源ＩＣ）２０２のランダム変調信号生成部２１２が、図８に示すような滑らかに変化するアナログ型の疑似ランダム変調信号を生成して出力する構成としても、撮像素子（イメージャ）２０１に供給する電圧信号Ｖｏｕｔの周期性をを解消、または大きく減少させることが可能となる。結果として、電源駆動周期と、撮像素子の水平サンプリング周期との同調可能性を低減させることが可能であり、撮像素子から出力される画像中の横縞のノイズ、いわゆる、「かぶりノイズ」を低減させることが可能である。
【００６８】
なお、図６、図７に示す変調信号のように、変調度の変化が時間ごとに急峻に変化する離散的な変化を持つデジタル型の変化パターンを適用した場合、電源駆動周期の急峻な変化による高次ノイズが発生する可能性があるが、図８に示すような滑らかな変化を持つ変調信号を用いることで、高次ノイズの発生可能性も低減できる。
【００６９】
さらに、電力供給部（電源ＩＣ）２０２のランダム変調信号生成部２１２が生成して出力する変調信号を複数の異なるパターンを持つ変調信号から選択して出力する構成としてもよい。
例えば、撮像素子（イメージャ）２０１に応じて最適なパターンを選択して出力する構成や、撮像素子（イメージャ）２０１の読出しモードに応じた最適なパターンを選択して出力する構成などである。
【００７０】
例えば図９に示すように、メイン制御部（メインＬＳＩ）１０３内の変調信号モード設定部２５１が、撮像素子（イメージャ）２０１の構成、あるいは、撮像素子（イメージャ）２０１の読出しモードに応じた最適な（疑似）ランダム変調信号を出力させるための設定信号である「ランダム変調信号モード設定信号」を、電力供給部（電源ＩＣ）２０２のランダム変調信号生成部２１２に出力する。
【００７１】
電力供給部（電源ＩＣ）２０２のランダム変調信号生成部２１２は、メイン制御部（メインＬＳＩ）１０３内の変調信号モード設定部２５１から入力する「ランダム変調信号モード設定信号」に応じた信号を生成して出力する。
【００７２】
また、ランダム変調信号生成部２１２は、ユーザが入力部を介して入力した情報に基づいて出力する（疑似）ランダム変調信号を選択する構成としてもよい。
【００７３】
例えば図１０に示すように、メイン制御部（メインＬＳＩ）１０３内の変調信号モード設定部２５１に対して、入力部２０５からユーザがモード設定情報を入力する。変調信号モード設定部２５１は、入力部２０５から入力するモード設定情報に応じた「ランダム変調信号モード設定信号」を、電力供給部（電源ＩＣ）２０２のランダム変調信号生成部２１２に出力する。
【００７４】
電力供給部（電源ＩＣ）２０２のランダム変調信号生成部２１２は、メイン制御部（メインＬＳＩ）１０３内の変調信号モード設定部２５１から入力する「ランダム変調信号モード設定信号」に応じた信号を生成して出力する。
【００７５】
［３．電源駆動周波数をＣＤＳフィルタ特性に基づいて制御する構成について］
次に、電源駆動周波数をＣＤＳフィルタ特性に基づいて制御する構成について説明する。図５や、図９、図１０に示す本開示の撮像装置の撮像素子（イメージャ）２０１を利用した画像撮影においては、例えばＣＤＳフィルタ、すなわち相関２重サンプリング（ＣＤＳ：Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ）フィルタを適用してリセットノイズ除去やＡＤ変換が実行される。
【００７６】
ＣＤＳフィルタを適用した処理は、例えば以下のシーケンスに従って行われる。
まず、撮像素子（イメージャ）２０１の各画素の電荷のリセット処理直後の第１の画素値サンプリング処理としてプリデータ相（Ｐ相）の電位読出しを行う。
その後、撮影処理によって画素に蓄積された電荷を画素から読み出す第２の画素値サンプリング処理としてデータ相（Ｄ相）の電位読出しを行う。
さらに、Ｄ相とＰ相の２回のサンプリングデータの差分を画素値として出力する。
このシーケンスに従った処理により、Ｄ相とＰ相の２回のサンプリングデータ中に同一レベルのノイズが含まれれば、Ｄ相とＰ相の差分算出によりノイズ成分が除去され、ノイズの含まれない画素値を出力することができる。
【００７７】
しかし、前述したように電源駆動周波数の変動が発生すると上記のＰ相とＤ相のサンプリング時のノイズレベルが異なることになり、ＣＤＳフィルタを適用した処理を行っても出力画素値にノイズが残るという問題がある。
図１１を参照して具体例について説明する。
図１１に示すパルスは、左から右に経過する時間軸に従ったＰ相サンプリングタイムと、Ｄ相サンプリングタイムを示したパルス列である。
【００７８】
図に示す波型の曲線は、電源駆動周波数の変化に伴うノイズレベルの変化を示している。
図１１に示す例は、Ｐ相サンプリングタイム（ｔ１）におけるノイズレベルと、Ｄ相サンプリングタイム（ｔ２）におけるノイズレベルが大きく異なる例である。このように、上記のＰ相とＤ相のサンプリング時のノイズレベルが異なると、ＣＤＳフィルタを適用した処理を施しても出力画素値にノイズが残ってしまう。
【００７９】
理想的には、図１２に示すように、Ｐ相サンプリングタイム（ｔ１）におけるノイズレベルと、Ｄ相サンプリングタイム（ｔ２）におけるノイズレベルがほぼ等しくなるようにノイズレベルの制御ができれば、ＣＤＳフィルタを適用した処理を施すことで出力画素値にノイズが残ることを防止できる。
しかし、実際には、このようなノイズ制御を行うことは困難である。
【００８０】
図１３は、ＣＤＳフィルタの特性曲線の一例を示した図である。横軸が周波数であり、縦軸がＣＤＳフィルタ適用後のノイズのＰ−Ｐ（ピークｔｏピーク）値を示している。ＣＤＳフィルタの適用によって除去しやすいノイズ周波数はＰ−Ｐ値が小さい領域であり、除去しにくいノイズ周波数はＰ−Ｐ値が大きい領域である。
【００８１】
このようなＣＤＳフィルタ特性が明らかである場合、例えば電源駆動によって発生するノイズの周波数を、図１４（ａ）のように、Ｐ−Ｐ値の大きい領域ではなく、図１４（ｂ）のようにＰ−Ｐ値の小さい領域に設定すればよい。必ずしも図１４（ｂ）のようなピンポイントの処理ではなく、図１５に示すように、Ｐ−Ｐレベルが低いところにノイズ周波数を設定すればよい。しかし、実際には狙い通りのＰ−Ｐレベルが低いところに、ノイズ周波数を固定することは困難である。
【００８２】
そこで、本開示の処理では、図１６に示すように、ノイズの原因である電源駆動周波数をスペクトラム拡散により分散させる。この処理においてＣＤＳフィルタ特性の弱い領域の（ノイズ）周波数成分を相対的に弱く設定し、ＣＤＳフィルタ特性の強い領域の（ノイズ）周波数成分を相対的に強く設定する制御を行う。この制御により、ノイズ強度のピークを低下させる制御が可能となり画像のノイズを目立たなくすることができる。
【００８３】
なお、上述した実施例では、撮像素子の出力画像に発生するノイズの原因として、撮像素子に電力を供給する電力供給部を代表例として説明したが、その他の電力供給部、例えば、図５、図９、図１０に示すメイン制御部（メインＬＳＩ）２０３に対して電力を供給する電源についても同様の対応が可能である。すなわち、本開示の処理は、撮像装置のあらゆる構成部に対して電力を供給する電源の制御構成として適用することができる。
【００８４】
［４．本開示の構成のまとめ］
以上、特定の実施例を参照しながら、本開示の実施例について詳解してきた。しかしながら、本開示の要旨を逸脱しない範囲で当業者が実施例の修正や代用を成し得ることは自明である。すなわち、例示という形態で本発明を開示してきたのであり、限定的に解釈されるべきではない。本開示の要旨を判断するためには、特許請求の範囲の欄を参酌すべきである。
【００８５】
なお、本明細書において開示した技術は、以下のような構成をとることができる。
（１）  撮像装置の構成部に電力を供給する電力供給部を有し、
前記電力供給部は、
ランダム変調信号によって変調された電源駆動周波数に従って、前記撮像装置の構成部に対する供給電力を生成する撮像装置。
【００８６】
（２）  前記撮像装置の構成部は撮像素子であり、
前記電力供給部は、
ランダム変調信号によって変調された電源駆動周波数に従って、前記撮像素子に対する供給電力を生成する（１）に記載の撮像装置。
【００８７】
（３）  前記電力供給部は、
前記ランダム変調信号によって変調された電源駆動周波数に従った電力生成処理により、ランダムな電圧変化を持つ供給電力を生成する（１）または（２）に記載の撮像装置。
【００８８】
（４）  前記電力供給部は、
前記ランダム変調信号を生成するランダム変調信号生成部を有し、
前記ランダム変調信号生成部の生成したランダム変調信号を利用した演算処理により、ランダム変調された電源駆動周波数を持つパルス信号を生成し、生成したパルス信号に基づくスイッチング回路の駆動により供給電力を生成する構成である（１）〜（３）いずれかに記載の撮像装置。
【００８９】
（５）  前記ランダム変調信号は、
不規則な変化を有し、かつ周期性のない変調信号である（１）〜（４）いずれかに記載の撮像装置。
【００９０】
（６）  前記ランダム変調信号は、
一定期間の不規則な変化を有し、一定期間ごとの周期性のある疑似ランダム性を有する変調信号である（１）〜（４）いずれかに記載の撮像装置。
【００９１】
（７）  前記ランダム変調信号は、
変調時の周波数変位が急峻な離散的な変化を持つ変調信号である（１）〜（６）いずれかに記載の撮像装置。
【００９２】
（８）  前記ランダム変調信号は、
変調時の周波数変位が滑らかな変化を持つ変調信号である（１）〜（６）いずれかに記載の撮像装置。
【００９３】
（９）  前記撮像装置は、さらに、
前記ランダム変調信号の設定を変更する制御部を有する（１）〜（８）いずれかに記載の撮像装置。
【００９４】
（１０）  前記制御部は、
撮像素子の構成、あるいは、撮像素子の読出しモードに応じて前記ランダム変調信号の設定を変更する（９）に記載の撮像装置。
【００９５】
（１１）  前記制御部は、
入力部からの入力情報に応じて前記ランダム変調信号の設定を変更する（９）に記載の撮像装置。
【００９６】
（１２）  前記電力供給部は、
電源駆動周波数をスペクトラム拡散により分散させてランダムな周波数を持つ供給電力を生成する（１）〜（１１）いずれかに記載の撮像装置。
【００９７】
（１３）  前記電力供給部は、
電源駆動周波数をスペクトラム拡散により分散させ、ＣＤＳフィルタ特性の弱い領域の周波数成分を相対的に弱くし、ＣＤＳフィルタ特性の強い領域の周波数成分を相対的に強く設定した供給電力を生成する（１２）に記載の撮像装置。
【００９８】
（１４）  撮像装置において実行する電源制御方法であり、
前記撮像装置は、撮像装置の構成部に電力を供給する電力供給部を有し、
前記電力供給部が、
ランダム変調信号によって変調された電源駆動周波数に従って、前記撮像装置の構成部に対する供給電力を生成して供給する電源制御方法。
【００９９】
なお、明細書に記載された各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。また、本明細書においてシステムとは、複数の装置の論理的集合構成であり、各構成の装置が同一筐体内にあるものには限らない。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
以上、説明したように、本開示の一実施例の構成によれば、ランダム変調された電源駆動周波数に従って撮像素子等に対する供給電力を生成して出力することで、撮像素子の出力画像のノイズを低減する構成が実現される。
具体的には、例えば、電力供給部がランダム変調信号によって変調された電源駆動周波数に従って撮像素子等に対する供給電力を生成する。電力供給部は、ランダムな電圧変化を持つ供給電力を生成して撮像素子に出力する。電力供給部は、ランダム変調信号を生成するランダム変調信号生成部を有し、ランダム変調信号生成部の生成したランダム変調信号を利用した演算処理により、ランダム変調された電源駆動周波数を持つパルス信号を生成し、生成したパルス信号に基づくスイッチング回路の駆動により撮像素子等に対する供給電力を生成する。
本構成により、ランダム変調された電源駆動周波数に従って撮像素子等に対する供給電力を生成して出力することで、撮像素子の出力画像のノイズを低減する構成が実現される。
【符号の説明】
【０１０１】
１０１  撮像素子（イメージャ）
１０２  電力供給部（電源ＩＣ）
１０３  メイン制御部（メインＬＳＩ）
１１１  駆動パルス生成部
１１２  変調信号生成部
１１３  ドライバ
１２１  オペアンプ
１２２  乗算器
２０１  撮像素子（イメージャ）
２０２  電力供給部（電源ＩＣ）
２０３  メイン制御部（メインＬＳＩ）
２０５  入力部
２１１  駆動パルス生成部
２１２  ランダム変調信号生成部
２１３  ドライバ
２２１  オペアンプ
２２２  乗算器
２５１  変調信号モード設定部
【図１】
2020039780.tif 000003
【図２】
2020039780.tif 000004
【図３】
2020039780.tif 000005
【図４】
2020039780.tif 000006
【図５】
2020039780.tif 000007
【図６】
2020039780.tif 000008
【図７】
2020039780.tif 000009
【図８】
2020039780.tif 000010
【図９】
2020039780.tif 000011
【図１０】
2020039780.tif 000012
【図１１】
2020039780.tif 000013
【図１２】
2020039780.tif 000014
【図１３】
2020039780.tif 000015
【図１４】
2020039780.tif 000016
【図１５】
2020039780.tif 000017
【図１６】
2020039780.tif 000018
【国際調査報告】
2020039780.tif 000019
2020039780.tif 000020
2020039780.tif 000021
2020039780.tif 000022