JP2018101929A - Imaging device and control method - Google Patents
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Abstract
【課題】高品位な画像形成が可能な撮像装置を提供する。【解決手段】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う駆動回路と、第1の駆動周波数で各回路に電源供給を行う第1の動作モードと、第1の駆動周波数より高い周波数である第2の駆動周波数で前記撮像素子に電源供給を行う第2の動作モードと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の駆動周波数を第1の駆動周波数から第2の駆動周波数に変更する。【選択図】図5PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging device capable of forming a high-quality image. An image pickup device includes an image pickup element in which pixels are arranged in two dimensions, a drive circuit for setting a pulse for driving the image pickup element, and a first power supply for each circuit at a first drive frequency. A power supply circuit having an operation mode of the above and a second operation mode for supplying power to the image pickup element at a second drive frequency higher than the first drive frequency, and driving of the image pickup element and the power supply circuit. It has a system control unit that performs control, and when the system control unit notifies the power supply circuit unit that the image pickup device has entered the image data acquisition sequence, it depends on the settings and drive conditions of the image pickup element. The drive frequency of the power supply circuit is changed from the first drive frequency to the second drive frequency. [Selection diagram] Fig. 5
Description
本発明は、撮像素子に供給する電源の駆動制御を行うことができる撮像装置等に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus and the like that can perform drive control of a power source supplied to an imaging element.
撮像装置の撮像部に使用される撮像素子に対し、電源回路より電源供給を行っている。図2に撮像部の電源回路構成の一例を示す。電源部301は、使用する電池の端子間電圧が変化しても出力電圧を一定に保つために用いられるDCDCコンバータから主に構成され、必要に応じてDCDCコンバータと電源供給先の負荷との間にレギュレータなどを接続することがある。レギュレータは、DCDCコンバータの出力電圧のノイズ成分を除去し、より安定した電源を負荷側へ供給するために用いられる。 Power is supplied from a power supply circuit to an image pickup element used in an image pickup unit of the image pickup apparatus. FIG. 2 shows an example of the power supply circuit configuration of the imaging unit. The power supply unit 301 is mainly composed of a DCDC converter used to keep the output voltage constant even if the voltage between terminals of the battery used changes, and between the DCDC converter and the load of the power supply destination as necessary. A regulator may be connected to the The regulator is used to remove a noise component of the output voltage of the DCDC converter and supply a more stable power source to the load side.
撮像素子には、CMOSイメージセンサやCCDイメージセンサなどが使用されている。図7は、CMOSイメージセンサ801の全体レイアウトを示す図である。図8は、CMOSイメージセンサの画素回路構成図である。 A CMOS image sensor, a CCD image sensor, or the like is used for the image sensor. FIG. 7 is a diagram showing an overall layout of the CMOS image sensor 801. FIG. 8 is a pixel circuit configuration diagram of the CMOS image sensor.
図7に示すCMOSイメージセンサ801は、次の構成要素を備える。複数の画素が行方向及び列方向に配列されており、有効領域と遮光領域を有する。有効領域は、複数の画素のうち遮光されていない画素が配された領域804である。遮光領域は、複数の画素のうち遮光された画素が配された領域であり、垂直オプティカルブラック領域(VOB領域)803と水平オプティカルブラック領域(HOB領域)802とを含む。 A CMOS image sensor 801 shown in FIG. 7 includes the following components. A plurality of pixels are arranged in a row direction and a column direction, and have an effective area and a light shielding area. The effective area is an area 804 where pixels that are not shielded from light are arranged. The light shielding area is an area where a light-shielded pixel among a plurality of pixels is arranged, and includes a vertical optical black area (VOB area) 803 and a horizontal optical black area (HOB area) 802.
VOB領域803及びHOB領域802から読み出された信号は、暗電流成分又は温度変動による基準レベル(黒レベル)のずれを含み信号成分を含まないので、有効領域から読み出された信号におけるダークシェーディング成分を補正するために用いられる。VOB領域803から読み出された信号は、水平方向のダークシェーディング成分の補正に使われる。HOB領域802から読み出された信号は、垂直方向のダークシェーディング成分の補正に使われる。 Since the signals read from the VOB area 803 and the HOB area 802 include a dark current component or a reference level (black level) shift due to temperature fluctuation and do not include a signal component, dark shading in a signal read from the effective area Used to correct the component. The signal read from the VOB area 803 is used for correcting the dark shading component in the horizontal direction. The signal read from the HOB area 802 is used for correcting the dark shading component in the vertical direction.
図8に示す画素配列における各画素901は、フォトダイオード(以下PDとよぶ)902、転送スイッチ(以下TXとよぶ)903、フローティングディフージョン(以下FDとよぶ)905、アンプ906、選択スイッチ907、及びリセットスイッチ904を含む。 Each pixel 901 in the pixel array shown in FIG. 8 includes a photodiode (hereinafter referred to as PD) 902, a transfer switch (hereinafter referred to as TX) 903, a floating diffusion (hereinafter referred to as FD) 905, an amplifier 906, a selection switch 907, And a reset switch 904.
PD902は、光に応じた電荷を発生させ蓄積する。TX903は、PD902で発生した電荷をFD905へ転送する。FD905は、等価的にコンデンサになっており、転送された電荷を電圧へ変換する。アンプ906は、MOSトランジスタで構成され、列信号線908に接続された定電流源とともにソースフォロワ動作を行うことにより、FD905の電圧に応じた信号を列信号線908へ出力する。選択スイッチ907は、オンすることにより画素901を選択状態にし、オフすることにより画素901を非選択状態にする。リセットスイッチ904は、FD905をリセットする。 The PD 902 generates and accumulates charges corresponding to light. The TX 903 transfers the charge generated in the PD 902 to the FD 905. The FD 905 is equivalently a capacitor and converts the transferred charge into a voltage. The amplifier 906 is composed of MOS transistors, and outputs a signal corresponding to the voltage of the FD 905 to the column signal line 908 by performing a source follower operation together with a constant current source connected to the column signal line 908. The selection switch 907 turns the pixel 901 into a selected state when turned on, and puts the pixel 901 into a non-selected state when turned off. A reset switch 904 resets the FD 905.
図7に示す垂直走査回路808は、画素配列における信号を読み出すべき画素の行を選択し、読み出し回路805へ信号が読み出されるように、選択した行の各列の画素を駆動する。読み出し回路805は、選択された行の各列の画素から出力された光信号(S信号)とノイズ信号(N信号)との差分を求めるCDS処理を行う。これにより、読み出し回路805は、CMOSイメージセンサに固有の固定パターンノイズが除去された各列の画素の画像信号を求める。読み出し回路805は、求めた各列の画素の画像信号を保持する。 The vertical scanning circuit 808 shown in FIG. 7 selects a row of pixels from which signals are to be read in the pixel array, and drives the pixels in each column of the selected row so that the signals are read to the reading circuit 805. The readout circuit 805 performs CDS processing for obtaining a difference between an optical signal (S signal) and a noise signal (N signal) output from a pixel in each column of the selected row. As a result, the readout circuit 805 obtains an image signal of a pixel in each column from which fixed pattern noise unique to the CMOS image sensor is removed. The readout circuit 805 holds the obtained image signal of the pixel in each column.
この固定パターンノイズには、図8に示すリセットスイッチ904がFD905をリセットした際に発生するノイズや、アンプ(MOSトランジスタ)906の閾値電圧が画素ごとにばらつくことに起因したノイズなどがある。この固定パターンノイズは、CDS処理を行うことによりほとんど除去される。 The fixed pattern noise includes noise generated when the reset switch 904 shown in FIG. 8 resets the FD 905, noise due to variation in the threshold voltage of the amplifier (MOS transistor) 906 from pixel to pixel, and the like. This fixed pattern noise is almost eliminated by performing the CDS process.
図7に示す水平走査回路807は、読み出し回路805に保持された各列の画素の画像信号を順次に選択して出力アンプ806へ転送させる。出力アンプ806は、転送された画像信号を増幅して出力する。これにより、出力アンプ806の後段において、遮光領域の画素の画像信号を用いて、有効領域の画素の画像信号におけるダークシェーディング成分を補正する。 The horizontal scanning circuit 807 shown in FIG. 7 sequentially selects the image signals of the pixels in each column held in the readout circuit 805 and transfers them to the output amplifier 806. The output amplifier 806 amplifies and outputs the transferred image signal. Accordingly, in the subsequent stage of the output amplifier 806, the dark shading component in the image signal of the pixel in the effective region is corrected using the image signal of the pixel in the light shielding region.
撮像素子は、外部供給されるクロック信号等により動作する。そして、前記クロック信号は、DCDCコンバータが有するクロック生成回路で生成される電源用クロック信号とは非同期である。すなわち、撮像素子とDCDCコンバータは非同期で動作している。DCDCコンバータは、電源用クロック信号に応じて周期的にスイッチング動作を行うため電圧変動が生じる。 The image sensor operates in accordance with an externally supplied clock signal or the like. The clock signal is asynchronous with the power supply clock signal generated by the clock generation circuit included in the DCDC converter. That is, the image sensor and the DCDC converter operate asynchronously. Since the DCDC converter periodically performs a switching operation according to the power supply clock signal, voltage fluctuation occurs.
よって、上述した光信号(S信号)とノイズ信号(N信号)の読み出し動作を同時刻に実施することはできない為、各信号を読み出す際の電源電圧に差異が生じ、CDS処理では除去できないノイズ成分により画質を低下させてしまう可能性がある。そこで、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。 Therefore, since the reading operation of the optical signal (S signal) and the noise signal (N signal) described above cannot be performed at the same time, a difference occurs in the power supply voltage when reading each signal, and noise that cannot be removed by CDS processing. There is a possibility that the image quality is deteriorated by the component. Therefore, proposals have been made to synchronize the drive timings of the image sensor and the DCDC converter.
特許文献1では、動作モードに応じて複数あるクロック信号の中から適切なクロックを選択してDCDCコンバータを駆動し、電源電圧の変動を抑制することを提案している。特許文献2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ことを提案している。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 proposes that an appropriate clock is selected from a plurality of clock signals according to an operation mode to drive a DCDC converter and suppress fluctuations in power supply voltage. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 proposes controlling the readout timing of each row of the image sensor so as to be an integral multiple of the periodic noise period.
近年の撮像素子の高感度化により、電源電圧の変動による画質への影響が顕著になっている。特許文献1に開示された従来技術では、電源クロックが選択式であるため、周辺環境や部品バラつきに追随できず、常に最適なクロックに合わせることはできない。特許文献2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。 Due to the recent increase in sensitivity of image sensors, the influence on image quality due to fluctuations in power supply voltage has become more prominent. In the prior art disclosed in Patent Document 1, since the power supply clock is selective, it cannot follow the surrounding environment and component variations, and cannot always be set to the optimum clock. In the prior art disclosed in Patent Document 2, since the readout timing of the image sensor is synchronized with the period of noise, there is a possibility that the readout timing of the image sensor is limited depending on the period of noise.
そこで、本発明は、電源ノイズの低減と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を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides an imaging apparatus capable of forming a high-quality image by increasing the switching frequency of the DCDC converter to an appropriate frequency for the purpose of reducing power supply noise and reducing the response of the image sensor to power supply noise. The purpose is to provide.
上記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う駆動回路と、第1の駆動周波数で各回路に電源供給を行う第1の動作モードと、第1の駆動周波数より高い周波数である第2の駆動周波数で前記撮像素子に電源供給を行う第2の動作モードと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の駆動周波数を第1の駆動周波数から第2の駆動周波数に変更することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an image pickup apparatus according to the present invention includes an image pickup element in which pixels are two-dimensionally arranged, a drive circuit that sets a pulse for driving the image pickup element, and a first drive frequency. A power supply circuit having a first operation mode for supplying power to the circuit and a second operation mode for supplying power to the image sensor at a second drive frequency that is higher than the first drive frequency; An imaging apparatus having an imaging element and a system control unit that performs drive control of the power supply circuit, wherein the power supply circuit unit is notified from the system control unit that the imaging apparatus has entered an image data acquisition sequence The drive frequency of the power supply circuit is changed from the first drive frequency to the second drive frequency in accordance with the setting of the image sensor and the drive conditions.
上記目的を達成するために、本発明に係る制御方法は、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う駆動回路と、第1の駆動周波数で各回路に電源供給を行う第1の動作モードと、第1の駆動周波数より高い周波数である第2の駆動周波数で前記撮像素子に電源供給を行う第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の駆動周波数を第1の駆動周波数から第2の駆動周波数に変更することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a control method according to the present invention includes an image sensor in which pixels are two-dimensionally arranged, a drive circuit that sets a pulse for driving the image sensor, and a first drive frequency. A power supply circuit having a first operation mode for supplying power to the circuit, a second operation mode for supplying power to the image sensor at a second drive frequency that is higher than the first drive frequency, and the imaging An image pickup apparatus control method including an element and a system control unit that performs drive control of the power supply circuit, wherein the system control unit notifies the power supply circuit unit that the image pickup apparatus has entered an image data acquisition sequence. Then, the drive frequency of the power supply circuit is changed from the first drive frequency to the second drive frequency in accordance with the setting of the image sensor and the drive conditions.
本発明によれば、撮像素子が応答できない周波数までDCDCコンバータのスイッチング周波数を引き上げることで、電源回路起因の画質劣化を低減することができる。さらに、本発明によれば、DCDCコンバータと電源供給先の間のレギュレータを不要とすることができ、レギュレータ部における電力損失の除去や省スペース化が可能となる。 According to the present invention, image quality degradation caused by the power supply circuit can be reduced by raising the switching frequency of the DCDC converter to a frequency at which the imaging element cannot respond. Furthermore, according to the present invention, a regulator between the DCDC converter and the power supply destination can be eliminated, and power loss in the regulator unit can be eliminated and space saving can be achieved.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
[実施形態1]
以下、実施形態1における撮像装置100を、図1を用いて説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
[Embodiment 1]
Hereinafter, the imaging apparatus 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
撮像装置のシステムは、撮像装置100と入射光を撮像素子108に導くレンズユニット200で構成されている。撮像装置100は光学機構、各種回路、各種操作ボタン、制御部等から構成される。不図示だが、撮像装置100はレンズユニット200がマウント機構を介して脱着可能となっている。また、マウント機構は複数の電気的接点210を備え、レンズユニット200は撮影レンズ201、絞り202、レンズ/絞り駆動制御回路203等から構成される。なお、レンズ/絞り駆動制御回路203は、レンズ固有の情報と撮像装置100から受信した情報を記憶する記憶装置も有している。 The system of the imaging apparatus includes an imaging apparatus 100 and a lens unit 200 that guides incident light to the imaging element 108. The imaging apparatus 100 includes an optical mechanism, various circuits, various operation buttons, a control unit, and the like. Although not shown, in the imaging apparatus 100, the lens unit 200 is detachable via a mount mechanism. The mount mechanism includes a plurality of electrical contacts 210, and the lens unit 200 includes a photographing lens 201, an aperture 202, a lens / aperture drive control circuit 203, and the like. The lens / aperture drive control circuit 203 also includes a storage device that stores information unique to the lens and information received from the imaging device 100.
撮像装置100とレンズユニット200間の各種信号通信は複数の電気的接点210によって実現されている。たとえば撮像装置100がカメラ制御部117からの制御信号により撮影レンズ201を光軸方向に移動させてピント合わせや絞りの制御等が行われる。カメラ制御部117はシステム全体を制御するCPUにより構成されている。複数の電気的接点210は電気通信だけでなく、光通信や音声通信等の機能を有する構成としてもよい。また図1では簡略化のため撮影レンズは1枚しか図示していないが、実際は多数の撮影レンズから構成されている。 Various signal communications between the imaging apparatus 100 and the lens unit 200 are realized by a plurality of electrical contacts 210. For example, the imaging apparatus 100 moves the photographing lens 201 in the optical axis direction according to a control signal from the camera control unit 117 to perform focusing, aperture control, and the like. The camera control unit 117 is configured by a CPU that controls the entire system. The plurality of electrical contacts 210 may have not only electrical communication but also functions such as optical communication and voice communication. In FIG. 1, only one photographic lens is shown for simplification, but in actuality, it is composed of a large number of photographic lenses.
被写体からの入射光が撮影レンズ201および絞り202を介して、図示の矢印方向に駆動可能なクイックリターンミラー105に導かれる。クイックリターンミラー105の中央部はハーフミラーに構成されていて、クイックリターンミラー105がダウン時に入射光の一部を透過する。クイックリターンミラー105を透過した入射光は、クイックリターンミラー105に設けられているサブミラー104によりAF回路110に向けて反射される。 Incident light from the subject is guided to the quick return mirror 105 that can be driven in the direction of the arrow shown in the drawing through the photographing lens 201 and the diaphragm 202. The central portion of the quick return mirror 105 is configured as a half mirror, and the quick return mirror 105 transmits a part of incident light when it is down. Incident light transmitted through the quick return mirror 105 is reflected toward the AF circuit 110 by the sub mirror 104 provided in the quick return mirror 105.
AF回路110は、AFセンサユニットと焦点検出回路から構成される。カメラ制御部117からの制御信号により、焦点検出回路がAFセンサユニットを制御し、位相差検出方式による焦点検出を行う。 The AF circuit 110 includes an AF sensor unit and a focus detection circuit. The focus detection circuit controls the AF sensor unit by a control signal from the camera control unit 117, and performs focus detection by the phase difference detection method.
クイックリターンミラー105により反射された光は、ペンタプリズム101、接眼レンズ103を介して撮影者側に至る。クイックリターンミラー105がアップ時は、撮影レンズ201および絞り202を通過した入射光は、メカシャッタであるフォーカルプレーンシャッタ106、フィルタ107を介して撮像素子108に至る。撮像素子108の具体例はCMOSセンサである。フィルタ107は赤外線を除去する機能と光学ローパスフィルタとしての機能を有する。 The light reflected by the quick return mirror 105 reaches the photographer side via the pentaprism 101 and the eyepiece lens 103. When the quick return mirror 105 is up, the incident light that has passed through the photographing lens 201 and the diaphragm 202 reaches the image sensor 108 via the focal plane shutter 106 and filter 107 that are mechanical shutters. A specific example of the image sensor 108 is a CMOS sensor. The filter 107 has a function of removing infrared rays and a function as an optical low-pass filter.
カメラ制御部117は、クイックリターンミラー105のアップダウンの動作とフォーカルプレーンシャッタ106のシャッタチャージを制御する機能や、フォーカルプレーンシャッタ106の先幕、後幕の走行制御機能を有するシャッタ駆動制御回路111が接続されている。また不図示だが、接眼レンズ103近傍に設置されている測光センサからの信号が出力される自動露出装置である測光回路102が接続されている。測光センサは被写体の輝度を測定するセンサである。 The camera control unit 117 has a function of controlling the up / down operation of the quick return mirror 105 and the shutter charge of the focal plane shutter 106, and a driving control function of the front and rear curtains of the focal plane shutter 106. Is connected. Although not shown, a photometric circuit 102, which is an automatic exposure device that outputs a signal from a photometric sensor installed in the vicinity of the eyepiece 103, is connected. The photometric sensor is a sensor that measures the luminance of a subject.
カメラ制御部117は画像処理部115に接続されている。画像処理部115はDSPにより構成され、撮像素子108の制御や撮像素子108からの画像データの補正および加工などをカメラ制御部117の命令に基づき実行するものである。画像処理部115には、撮像素子108を駆動するためのタイミングパルス発生回路と撮像素子108のアナログ出力をデジタル出力に変換するA/Dコンバータ等を搭載したADTG109が接続されている。なお、ADTG109は撮像素子108に内蔵されていても良い。また、得られた画像データを一時的に記憶しておくメモリ116が接続されている。 The camera control unit 117 is connected to the image processing unit 115. The image processing unit 115 is configured by a DSP, and executes control of the image sensor 108, correction and processing of image data from the image sensor 108, and the like based on instructions from the camera control unit 117. Connected to the image processing unit 115 is an ADTG 109 equipped with a timing pulse generation circuit for driving the image sensor 108 and an A / D converter for converting the analog output of the image sensor 108 into a digital output. Note that the ADTG 109 may be built in the image sensor 108. Further, a memory 116 for temporarily storing the obtained image data is connected.
撮像素子108からの画像データを表示するために、画像処理部115にはDAC114およびエンコーダ113、モニタ112が接続されている。DAC114は、メモリ116上の画像データをアナログ信号に変換する。エンコーダ113は、DAC114からの信号をモニタ112に表示するための映像信号に変換する。撮像素子108の構成と動作については背景技術で図7、図8を用いて説明したので省略する。 In order to display image data from the image sensor 108, a DAC 114, an encoder 113, and a monitor 112 are connected to the image processing unit 115. The DAC 114 converts the image data on the memory 116 into an analog signal. The encoder 113 converts the signal from the DAC 114 into a video signal for display on the monitor 112. Since the configuration and operation of the image sensor 108 have been described in the background art with reference to FIGS.
図2に、実施形態1における電源部301と撮像素子305の構成の一例を示す。なお、図2に示す撮像素子305は、図1に示す撮像素子108に対応する。各機能ブロックに対して電源供給を行う電源部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うシステム制御部304を有している。電源部301とシステム制御部304は図1においてはカメラ制御部117に含まれている。 FIG. 2 shows an example of the configuration of the power supply unit 301 and the image sensor 305 in the first embodiment. Note that the image sensor 305 illustrated in FIG. 2 corresponds to the image sensor 108 illustrated in FIG. 1. It has a power supply unit 301 that supplies power to each functional block, an image sensor 305 that converts optical information into electronic information, and a system control unit 304 that controls the operation of each functional block. The power supply unit 301 and the system control unit 304 are included in the camera control unit 117 in FIG.
撮像素子305は、図2において駆動タイミング制御を行うためのTG306を内蔵しているが外付けでも良い。電源部301は、撮像情報を認識する信号処理部303と、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周波数を変更するSW周波数制御部302を有しており、撮像素子305の駆動条件によって任意のスイッチング周波数を設定することが可能である。なお、スイッチング周波数を変更可能な構成として、単純にDCDCコンバータへ入力するクロックの周波数を上げる構成としても良い。 The image sensor 305 has a built-in TG 306 for performing drive timing control in FIG. 2, but may be externally attached. The power supply unit 301 includes a signal processing unit 303 that recognizes imaging information, and a SW frequency control unit 302 that changes the switching frequency of the DCDC converter according to information from the signal processing unit. It is possible to set the switching frequency. In addition, it is good also as a structure which raises the frequency of the clock input into a DCDC converter as a structure which can change a switching frequency.
システム制御部304は、撮像装置100に対して駆動のためのタイミング信号を供給し、電源部301に対しては、スイッチング周波数を設定するための撮像情報を供給する。 The system control unit 304 supplies a timing signal for driving to the imaging apparatus 100, and supplies imaging information for setting a switching frequency to the power supply unit 301.
図3に、実施形態1における電源部301の制御フローチャートを示す。撮影が開始(401)されると、撮像装置100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(402)。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(406)を行い、撮像を終了する(405)。 FIG. 3 shows a control flowchart of the power supply unit 301 in the first embodiment. When shooting is started (401), it is determined whether the sensitivity set in the imaging apparatus 100 is equal to or greater than an arbitrary sensitivity a (402). When imaging is performed at a sensitivity lower than an arbitrary sensitivity a that does not affect the image quality due to power supply fluctuation due to switching of the DCDC converter, the imaging operation (406) is performed without changing the switching frequency of the DCDC converter, and the imaging ends (405). .
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周波数を変更(403)する。DCDCコンバータのスイッチング周波数の変更は、撮像装置100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可能性があるため、撮像素子305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305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周波数を変更前の設定に戻し(404)、撮像を終了する(405)。 On the other hand, when shooting at a higher sensitivity than the arbitrary sensitivity a, the switching frequency of the DCDC converter is changed (403). The change of the switching frequency of the DCDC converter may be handled at the time when the sensitivity set in the imaging apparatus 100 is determined. However, since the power efficiency may be reduced, the pixel value reading of the imaging element 305 is performed. It is desirable to implement changes only during the period. When the pixel value reading period of the image sensor 305 ends, the switching frequency of the DCDC converter is returned to the setting before the change (404), and the image capturing is ended (405).
上記図2の動作シーケンス図を図4に示す。図4のVDは、撮像素子305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305は、standby(スタンバイ)、Rst(リセット)、Acc(蓄積)、Readout(読出し)と状態が遷移していく。そして、Readout(読出し)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周波数を変更する。 The operation sequence diagram of FIG. 2 is shown in FIG. VD in FIG. 4 is a timing signal for transitioning the operation of the image sensor 305. Each time VD is input, the image pickup device 305 transitions between standby (standby), Rst (reset), Acc (accumulation), and Readout (readout). Then, the switching frequency of the DCDC converter is changed in synchronization with the readout timing.
このように、実施形態1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レギュレータを不要とすることができ、レギュレータ部における電力損失の除去や省スペース化が可能となる。 As described above, according to the first embodiment, by increasing the switching frequency of the DCDC converter at a timing that affects the image quality of the acquired image, it is possible to prevent image quality degradation due to power supply fluctuation due to switching of the DCDC converter. Become. Furthermore, a regulator between the DCDC converter and the power supply destination can be eliminated, and power loss in the regulator unit can be eliminated and space can be saved.
また、撮像装置100に設定された撮影条件と撮像素子305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周波数を変更することで、DCDCコンバータのスイッチング周波数を上げることによる電力効率の低下を低減することが可能である。 Further, by changing the switching frequency of the DCDC converter in accordance with the imaging conditions set in the imaging apparatus 100 and the operation timing of the imaging element 305, it is possible to reduce a decrease in power efficiency caused by increasing the switching frequency of the DCDC converter. Is possible.
しかし、実施形態1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周波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周波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周波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。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周波数制御に関して、実施形態2で説明する。 However, in the first embodiment, whether or not the sensitivity is low is a determination criterion for switching frequency control of the DCDC converter, and is not detailed switching frequency control of the DCDC converter according to photographing conditions. Therefore, it is necessary to further optimize the control and minimize the decrease in power efficiency due to the increase of the switching frequency of the DCDC converter. Therefore, a detailed description will be given of the switching frequency control of the DCDC converter according to the photographing conditions in the second embodiment.
[実施形態2]
次に、実施形態2における撮像装置100を説明する。図5に、実施形態2における電源部301と撮像素子305の構成の一例を示す。なお、図5に示す撮像素子305は、図1に示す撮像素子108に対応する。
[Embodiment 2]
Next, the imaging device 100 according to the second embodiment will be described. FIG. 5 shows an example of the configuration of the power supply unit 301 and the image sensor 305 in the second embodiment. Note that the image sensor 305 illustrated in FIG. 5 corresponds to the image sensor 108 illustrated in FIG. 1.
図2に示した実施形態1における電源部301と撮像素子305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307と撮像素子305の温度情報を取得する温度センサ308がシステム制御部304に接続されている。システム制御部304は、AEセンサ307と温度センサ308の出力を受けて電源部301に露出情報と温度情報の通知を行い、電源部301はそれらの情報により電源制御を実施する。なお、AEセンサ307は、図1の測光回路102に含まれる。温度センサ308に関しては、図1において図示していない。 As a difference between the configuration of the power supply unit 301 and the image sensor 305 in the first embodiment illustrated in FIG. 2, in FIG. 5, an AE sensor 307 for acquiring exposure conditions and a temperature sensor 308 for acquiring temperature information of the image sensor 305 are provided. It is connected to the system control unit 304. The system control unit 304 receives the outputs of the AE sensor 307 and the temperature sensor 308 and notifies the power supply unit 301 of exposure information and temperature information, and the power supply unit 301 performs power supply control based on the information. The AE sensor 307 is included in the photometry circuit 102 of FIG. The temperature sensor 308 is not shown in FIG.
図6に、実施形態2における電源部301の制御フローチャートを示す。撮影が開始(701)されると、撮像装置100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(702)。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(709)を行い、撮像を終了する(708)。 FIG. 6 shows a control flowchart of the power supply unit 301 in the second embodiment. When shooting is started (701), it is determined whether the sensitivity set in the imaging apparatus 100 is an arbitrary sensitivity a or higher (702). When imaging with a sensitivity lower than an arbitrary sensitivity a that does not affect the image quality due to power supply fluctuation due to switching of the DCDC converter, the imaging operation (709) is performed without changing the switching frequency of the DCDC converter, and the imaging ends ( 708).
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100に設定されている感度と任意の感度bの比較を行う(703)。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。撮像装置100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周波数を変更(706)する判定を下す。撮像装置100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(704)。 On the other hand, when photographing with a sensitivity higher than the arbitrary sensitivity a, the sensitivity set in the imaging apparatus 100 is compared with the arbitrary sensitivity b (703). The arbitrary sensitivity b means a high sensitivity that is easily affected by power supply fluctuations accompanying switching of the DCDC converter. If the sensitivity set in the imaging apparatus 100 is higher than the arbitrary sensitivity b, it is determined to change (706) the switching frequency of the DCDC converter at that time. If the sensitivity set in the imaging apparatus 100 is lower than the arbitrary sensitivity b, the current exposure condition is acquired from the latest exposure information acquired at the time of shooting (704).
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周波数を変更せずに撮像動作(709)を行い、撮像を終了する(708)。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305の温度情報による判定(705)を行う。 When the acquired exposure condition is brighter than the appropriate exposure, that is, when the amount of light is sufficient, the effect on the image quality due to power supply fluctuation due to switching of the DCDC converter is difficult to visually recognize, so the imaging operation is performed without changing the switching frequency of the DCDC converter. (709) is performed, and imaging is terminated (708). When the acquired exposure condition is darker than the appropriate exposure, the influence on the image quality due to the power supply fluctuation due to the switching of the DCDC converter becomes easy to visually recognize. Next, determination based on the current temperature information of the image sensor 305 is performed (705).
現在の撮像素子305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周波数を変更せずに撮像動作(709)を行い、撮像を終了する(708)。撮像素子305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。 If the current temperature of the image sensor 305 is higher than the arbitrary temperature c, the imaging operation (709) is performed without changing the switching frequency of the DCDC converter, and the imaging is terminated (708). This is because when the temperature rises in the image sensor 305, the increase in random noise is more dominant than the influence on the image quality due to the power supply fluctuation due to the switching of the DCDC converter due to the influence of dark current or the like.
一方、現在の撮像素子305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周波数の変更(706)を実施する。そして、実施形態1と同様に、撮像素子305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周波数を変更前の設定に戻し(707)、撮像を終了する(708)。 On the other hand, when the current temperature of the image sensor 305 is lower than the arbitrary temperature c, the switching frequency of the DCDC converter is changed (706). Then, as in the first embodiment, when the pixel value reading period of the image sensor 305 ends, the switching frequency of the DCDC converter is returned to the setting before the change (707), and the imaging ends (708).
なお、本発明は上述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又は変更が可能である。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various deformation | transformation or change is possible within the range of the summary.
[実施形態3]
実施形態1及び2で説明した様々な機能、処理及び方法は、パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ、CPU(Central Processing Unit)などがプログラムを用いて実現することもできる。以下、実施形態3では、パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ、CPUなどを「コンピュータX」と呼ぶ。また、実施形態3では、コンピュータXを制御するためのプログラムであって、実施形態1及び2で説明した様々な機能、処理及び方法を実現するためのプログラムを「プログラムY」と呼ぶ。
[Embodiment 3]
The various functions, processes, and methods described in the first and second embodiments can also be realized by using a program by a personal computer, a microcomputer, a CPU (Central Processing Unit), or the like. Hereinafter, in the third embodiment, a personal computer, a microcomputer, a CPU, and the like are referred to as “computer X”. In the third embodiment, a program for controlling the computer X and realizing the various functions, processes, and methods described in the first and second embodiments is referred to as “program Y”.
実施形態1及び2で説明した様々な機能、処理及び方法は、コンピュータXがプログラムYを実行することによって実現される。この場合において、プログラムYは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体を介してコンピュータXに供給される。実施形態3におけるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、ハードディスク装置、磁気記憶装置、光記憶装置、光磁気記憶装置、メモリカード、揮発性メモリ、不揮発性メモリなどの少なくとも一つを含む。実施形態3におけるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、non−transitory(非一時的)な記憶媒体である。 The various functions, processes, and methods described in the first and second embodiments are realized by the computer X executing the program Y. In this case, the program Y is supplied to the computer X via a computer-readable storage medium. The computer-readable storage medium according to the third embodiment includes at least one of a hard disk device, a magnetic storage device, an optical storage device, a magneto-optical storage device, a memory card, a volatile memory, and a nonvolatile memory. The computer-readable storage medium in the third embodiment is a non-transitory storage medium.
100 デジタルカメラ
101 ペンタプリズム
102 測光回路
103 接眼レンズ
104 サブミラー
105 クイックリターンミラー
106 フォーカルプレーンシャッタ
107 フィルタ
108 撮像素子
109 ADTG
110 AF回路
111 シャッタ駆動制御回路
112 モニタ
113 エンコーダ
114 DAC
115 画像処理部
116 メモリ
117 カメラ制御部
200 レンズユニット
201 撮影レンズ
202 絞り
203 レンズ/絞り駆動制御回路
301 電源部
302 スイッチング周波数制御部
303 信号処理部
304 システム制御部
305 撮像素子
306 タイミングジェネレータ(TG)
307 AEセンサ
308 温度センサ
801 CMOSイメージセンサ
802 水平オプティカルブラック
803 垂直オプティカルブラック
804 有効領域
805 読み出し回路
806 出力アンプ
807 水平走査回路
808 垂直走査回路
901 画素
902 フォトダイオード
903 転送スイッチ
904 リセットスイッチ
905 フローティングディフージョン
906 アンプ
907 選択スイッチ
908 列信号線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Digital camera 101 Penta prism 102 Photometry circuit 103 Eyepiece 104 Sub mirror 105 Quick return mirror 106 Focal plane shutter 107 Filter 108 Image sensor 109 ADTG
110 AF circuit 111 Shutter drive control circuit 112 Monitor 113 Encoder 114 DAC
115 Image Processing Unit 116 Memory 117 Camera Control Unit 200 Lens Unit 201 Shooting Lens 202 Aperture 203 Lens / Aperture Drive Control Circuit 301 Power Supply Unit 302 Switching Frequency Control Unit 303 Signal Processing Unit 304 System Control Unit 305 Image Sensor 306 Timing Generator (TG)
307 AE sensor 308 Temperature sensor 801 CMOS image sensor 802 Horizontal optical black 803 Vertical optical black 804 Effective area 805 Reading circuit 806 Output amplifier 807 Horizontal scanning circuit 808 Vertical scanning circuit 901 Pixel 902 Photo diode 903 Transfer switch 904 Reset switch 905 Floating diffusion 906 amplifier 907 selection switch 908 column signal line
Claims (8)
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、
第1の駆動周波数で各回路に電源供給を行う第1の動作モードと、第1の駆動周波数より高い周波数である第2の駆動周波数で前記撮像素子に電源供給を行う第2の動作モードと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の駆動周波数を第1の駆動周波数から第2の駆動周波数に変更することを特徴とする撮像装置。 An image sensor in which pixels are two-dimensionally arranged;
A drive circuit for setting a pulse for driving the image sensor;
A first operation mode in which power is supplied to each circuit at a first drive frequency; and a second operation mode in which power is supplied to the imaging device at a second drive frequency that is higher than the first drive frequency. A power circuit having
An image pickup apparatus having the image pickup element and a system control unit that performs drive control of the power supply circuit,
When the system control unit notifies the power supply circuit unit that the imaging device has entered an image data acquisition sequence, the drive frequency of the power supply circuit is set to the first drive according to the setting of the image sensor and the drive conditions. An imaging apparatus characterized by changing from a frequency to a second drive frequency.
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に通知し、前記電源回路の駆動周波数を第1の駆動周波数から第2の駆動周波数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。 A temperature sensor for detecting the temperature of the image sensor;
The temperature information acquired from the temperature sensor is notified from the system control unit to the power supply circuit, and it is determined that the drive frequency of the power supply circuit is changed from the first drive frequency to the second drive frequency. The imaging device according to claim 1.
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、前記電源回路の駆動周波数を第1の駆動周波数から第2の駆動周波数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。 An AE sensor for detecting an exposure condition at the time of shooting;
The exposure information acquired from the AE sensor is notified from the system control unit to the power supply circuit, and it is determined that the drive frequency of the power supply circuit is changed from the first drive frequency to the second drive frequency. The imaging device according to claim 1.
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、
第1の駆動周波数で各回路に電源供給を行う第1の動作モードと、第1の駆動周波数より高い周波数である第2の駆動周波数で前記撮像素子に電源供給を行う第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の駆動周波数を第1の駆動周波数から第2の駆動周波数に変更することを特徴とする制御方法。 An image sensor in which pixels are two-dimensionally arranged;
A drive circuit for setting a pulse for driving the image sensor;
A first operation mode in which power is supplied to each circuit at a first drive frequency, and a second operation mode in which power is supplied to the image sensor at a second drive frequency that is higher than the first drive frequency. A power circuit having
A control method of an imaging apparatus having the imaging device and a system control unit that performs drive control of the power supply circuit,
When the system control unit notifies the power supply circuit unit that the imaging device has entered an image data acquisition sequence, the drive frequency of the power supply circuit is set to the first drive according to the setting of the image sensor and the drive conditions. A control method characterized by changing from a frequency to a second drive frequency.
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に通知し、前記電源回路の駆動周波数を第1の駆動周波数から第2の駆動周波数に変更することを判定することを特徴とする請求項5に記載の制御方法。 The imaging apparatus further includes a temperature sensor that detects a temperature of the imaging element,
The temperature information acquired from the temperature sensor is notified from the system control unit to the power supply circuit, and it is determined that the drive frequency of the power supply circuit is changed from the first drive frequency to the second drive frequency. The control method according to claim 5.
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、前記電源回路の駆動周波数を第1の駆動周波数から第2の駆動周波数に変更することを判定することを特徴とする請求項5に記載の制御方法。 The imaging apparatus further includes an AE sensor that detects an exposure condition during shooting,
The exposure information acquired from the AE sensor is notified from the system control unit to the power supply circuit, and it is determined that the drive frequency of the power supply circuit is changed from the first drive frequency to the second drive frequency. The control method according to claim 5.
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