JP2007036457A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はデジタルスチルカメラなどの撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus such as a digital still camera.
従来、消費電力を軽減することを目的にした先行出願例は多々ある。本発明の実施例では、固体撮像素子を用いた撮像装置として、CCDセンサを搭載したデジタルカメラを挙げている。CCDセンサは近年、小型化、高画素化が図られており、高画素化に伴い、CCDセンサの駆動周波数が高くなる傾向にある。駆動周波数が高くなると、消費電力は増加してしまう。駆動周波数を高くすると、駆動対象を動作させるための駆動電流値を増やす必要があるからである。 Conventionally, there are many examples of prior applications aimed at reducing power consumption. In the embodiment of the present invention, a digital camera equipped with a CCD sensor is cited as an imaging apparatus using a solid-state imaging device. In recent years, CCD sensors have been reduced in size and increased in pixel count, and the drive frequency of the CCD sensor tends to increase with the increase in pixel count. As the drive frequency increases, the power consumption increases. This is because if the drive frequency is increased, it is necessary to increase the drive current value for operating the drive target.
ここで、先行例として、特許文献1がある。この発明の目的は、ストロボ充電時、メニューモード時、画像再生時、カード書き込み時等CCD出力を利用する必要がない時に、CCD及びその駆動回路をゆっくり駆動させることによって、短い復帰時間と低消費電力を両立させるようにした撮像装置の提供にある。このように、CCDセンサの駆動周波数は、常に一定の周波数を必ずしも必要とせず、所定の動作モードにおいては、駆動周波数を下げることで消費電力の低減を図っている。
さて、背景技術で挙げた特許文献1は、所定の動作モードに応じ、CCDセンサの駆動周波数を低下させ、消費電力の低減を図っているが、液晶表示時や本撮影時等CCD出力信号を使用する場合は駆動周波数を下げない。CCDの駆動周波数が高い条件下では、光学系等駆動時に大きな負荷変動が撮像部の電源変動に影響し、CCD出力をCDS回路でサンプルホールドする際、低域ノイズをキャンセルする能力が低下し、画像にノイズが現れてしまう恐れがある。
この問題に対し、本発明は固体撮像素子、画素信号を読み出すため、固体撮像素子へ供給する駆動信号生成回路、駆動周波数可変回路、相関二重サンプリング(CDS)回路、A/D変換回路の動作電源の変動(負荷変動)が大きくなる動作条件において、駆動周波数を低下させたり、サンプル・ホールドタイミングの位相を変えたりすることでCDS回路のノイズキャンセル能力を高め、画像品位を保つことができる撮像装置を提供することを目的とする。 In order to solve this problem, the present invention operates a solid-state imaging device, a drive signal generation circuit, a driving frequency variable circuit, a correlated double sampling (CDS) circuit, and an A / D conversion circuit that are supplied to the solid-state imaging device in order to read out pixel signals. Imaging that can increase the noise cancellation capability of the CDS circuit and maintain image quality by lowering the drive frequency or changing the phase of the sample and hold timing under operating conditions where fluctuations in the power supply (load fluctuation) become large An object is to provide an apparatus.
本発明では、このように撮像部の動作電源変動(負荷変動)が大きくなる動作条件において、サンプル・ホールドタイミングの位相を変えたり、CCDセンサの駆動周波数を下げたりすることで、CDS回路のノイズキャンセル能力を高め、画像品位を保つことができるよう撮像部の駆動方法を調整するものである。 In the present invention, the noise of the CDS circuit is changed by changing the phase of the sample and hold timing or lowering the driving frequency of the CCD sensor under the operating condition in which the fluctuation of the operating power supply (load fluctuation) of the imaging unit becomes large. The driving method of the imaging unit is adjusted so that the canceling ability can be improved and the image quality can be maintained.
前記課題を解決するために、本発明の撮像装置は、
被写体の光学像をアナログ電気信号に変換する固体撮像素子と、前記固体撮像素子より読み出された光電変換後のアナログ電気信号をサンプル/ホールドするサンプル/ホールド回路と、前記固体撮像素子から前記光電変換後のアナログ電気信号を読み出すための駆動パルス、及び、前記サンプル/ホールド回路へ供給するサンプル/ホールドパルスを発生させる駆動信号生成回路と、を備え、
負荷変動の大きい条件下では、前記サンプル/ホールドパルスのタイミングを変えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, an imaging apparatus according to the present invention provides:
A solid-state imaging device that converts an optical image of a subject into an analog electrical signal, a sample / hold circuit that samples / holds an analog electrical signal after photoelectric conversion read from the solid-state imaging device, and the photoelectric from the solid-state imaging device A drive pulse for reading out the converted analog electric signal, and a drive signal generation circuit for generating a sample / hold pulse to be supplied to the sample / hold circuit,
Under the condition that the load fluctuation is large, the timing of the sample / hold pulse is changed.
また、本発明の他の特徴とするところは、負荷変動の大きい条件下では、画素読み出しレートを変えることを特徴とする。 Another feature of the present invention is that the pixel readout rate is changed under conditions of large load fluctuations.
また、本発明の他の特徴とするところは、さらに前記駆動信号生成回路の駆動周波数を可変できる周波数可変回路を備え、負荷変動の大きい条件下では、前記駆動信号生成回路の駆動周波数を下げることを特徴とする。 Another feature of the present invention is that a frequency variable circuit capable of varying the drive frequency of the drive signal generation circuit is further provided, and the drive frequency of the drive signal generation circuit is lowered under a large load fluctuation condition. It is characterized by.
また、本発明の他の特徴とするところは、
負荷変動の大きい条件下とは、光学系駆動時であることを特徴とする。
Another feature of the present invention is that
The condition under which the load variation is large is that the optical system is driven.
また、本発明の他の特徴とするところは、
負荷変動の大きい条件下とは、記録媒体アクセス時であることを特徴とする。
Another feature of the present invention is that
The condition under which the load variation is large is that the recording medium is being accessed.
また、本発明の他の特徴とするところは、
負荷変動の大きい条件下とは、ストロボ充電時であることを特徴とする。
Another feature of the present invention is that
The condition with a large load fluctuation is characterized by the fact that the flash is being charged.
さらに本発明の別形態の撮像装置として、
被写体の光学像をアナログ電気信号に変換する固体撮像素子と、前記固体撮像素子より読み出された光電変換後のアナログ電気信号をサンプル/ホールドするサンプル/ホールド回路と、前記サンプル/ホールド出力された信号をアナログ・デジタル変換するA/D変換回路と、前記固体撮像素子から前記光電変換後のアナログ電気信号を読み出すための駆動パルス、及び、前記サンプル/ホールド回路へ供給するサンプル/ホールドパルスを発生させる駆動信号生成回路と、前記固体撮像素子、前記サンプル/ホールド回路、前記A/D変換回路、及び駆動信号生成回路の電源電圧検出手段と、を備え、
前記電源電圧検出手段の結果に応じて、サンプル/ホールドパルスのタイミングを変えることを特徴とする。
Furthermore, as an imaging device of another form of the present invention,
A solid-state image sensor that converts an optical image of a subject into an analog electric signal, a sample / hold circuit that samples / holds an analog electric signal after photoelectric conversion read from the solid-state image sensor, and the sample / hold output Generates an A / D conversion circuit for analog / digital conversion of the signal, a drive pulse for reading out the analog electric signal after photoelectric conversion from the solid-state imaging device, and a sample / hold pulse to be supplied to the sample / hold circuit A drive signal generation circuit, and a solid-state imaging device, the sample / hold circuit, the A / D conversion circuit, and a power supply voltage detection unit of the drive signal generation circuit,
The timing of the sample / hold pulse is changed according to the result of the power supply voltage detecting means.
また、本発明の他の特徴とするところは、
電源電圧検出結果に応じて、画素読み出しレートを変えることを特徴とする。
Another feature of the present invention is that
The pixel readout rate is changed according to the power supply voltage detection result.
また、本発明の他の特徴とするところは、
撮像装置は、さらに前記駆動信号生成回路の駆動周波数を可変できる周波数可変回路を備え、前記電源電圧検出結果に応じて、前記駆動信号生成回路の駆動周波数を下げることを特徴とする。
Another feature of the present invention is that
The imaging apparatus further includes a frequency variable circuit that can vary a drive frequency of the drive signal generation circuit, and lowers the drive frequency of the drive signal generation circuit according to the power supply voltage detection result.
本発明によれば、撮像駆動周波数が高く、撮像部の動作電源変動(負荷変動)の影響を大きく受けてしまう動作条件において、サンプル・ホールドタイミングの位相を変えたり、CCDセンサの駆動周波数を下げたりすることで、CDS回路のノイズキャンセル能力を高め、画像品位を保つことができる。 According to the present invention, the sampling / hold timing phase is changed or the CCD sensor driving frequency is lowered under an operating condition in which the imaging driving frequency is high and the operation power supply fluctuation (load fluctuation) of the imaging unit is greatly affected. As a result, the noise cancellation capability of the CDS circuit can be enhanced and image quality can be maintained.
本発明の実施形態として以下6つを挙げる。 The following six are given as embodiments of the present invention.
第1の実施例を説明する。 A first embodiment will be described.
図1は固体撮像素子にCCDセンサを用いたデジタルカメラの全体構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a digital camera using a CCD sensor as a solid-state image sensor.
101は被写体を像面に結像するためのレンズ、102はレンズからの像面光量を制御するためのメカニカル絞り、及びズーム機構、103はレンズからの光の像面への入射を必要時間のみ照射するためのメカニカルシャッタ、104は結像された光の像を電気的な信号に変換するための固体撮像素子で、ここではCCDセンサを用いる。
101 is a lens for forming an object on the image plane, 102 is a mechanical diaphragm for controlling the amount of image plane light from the lens, and a zoom mechanism, and 103 is incident on the image plane of light from the lens only for a necessary time. A
105はタイミングパルス発生回路であり、生成されるパルスの種類には、CCDセンサに対し、CCDセンサを駆動するために必要な読み出し駆動パルス、また、CDS回路106に対し、CCD出力を相関二重サンプリングするためのサンプル・ホールドパルス、また、クランプ回路108に対し、画像の黒基準となるOB(オプティカルブラック)画素を基準の電圧にクランプするためのクランプパルス、また、AD変換回路109に対し、PGA回路107から出力されるアナログ撮像信号をデジタル信号に変換するためのパルス、等を発生させる。
106はCCD出力を相関二重サンプリングするCDS回路である。107はCDS回路の出力信号を増幅するためのPGA回路である。108はOB電圧値を基準の電圧にクランプするためのクランプ回路である。109はPGA回路107から出力されるアナログ撮像信号をデジタル信号に変換するAD変換回路である。
A
110は映像処理回路であり、デジタル信号に変換された撮像信号を輝度と色の映像信号に処理する映像信号処理回路111、入力されるCCD信号のレベルから測光量を測定する測光回路112、また、図示されていないが、入力されるCCD信号から被写体の色温度を測定して上記映像信号処理回路のホワイトバランスに必要な情報を引き出すWB回路などにより構成される。
114はカメラを制御するCPUで、上記の測光回路の情報に基づき、感度、露光を制御すべく、上記のPGA回路のゲインを変える命令を出したり、光学系制御回路116に露出をどのようにするかの命令を出したり、ROM117からカメラセット用に調整された値を読み出し、デジタルカメラ各部に各々の条件下で設定を行う機能などを有する。
117はデジタルカメラの各種設定情報、または演算等に使用するメモリ(ROM)である。123は、映像信号処理回路111からの映像出力を表示させるための媒体である液晶(LCD)。124は、同様に映像出力を表示させるための媒体であり本撮像装置の外部出力として使用するビデオモニタである。115は、撮像装置の電源スイッチである。
Reference numeral 117 denotes a memory (ROM) used for various setting information of the digital camera or calculation. A liquid crystal (LCD) 123 is a medium for displaying the video output from the video signal processing circuit 111. Similarly,
119、120はシャッタースイッチであり、通常、このスイッチは2段階になっており、半押し状態で検出されるスイッチをSW1 119、最後まで押したところで検知されるスイッチをSW2 120とする。SW1まで押された段階で、デジタルカメラはピントの追い込みと本露光時のシャッター秒時と絞り開口を決める。露光条件はSW1が押された時点でのファインダー駆動時のCCD出力から判断される。SW2が押されると本露光撮影がされるが、そのときの露光条件はSW1押し時点で決定された絞り値とシャッター秒時で決まり、絞り値はメカニカル絞り102の絞り開口径、シャッター秒時は、CCDの電子シャッターパルスを露光開始時間とし、メカニカルシャッタ103閉で終了するシャッター秒時とによって決定される。
121は、本撮像装置を動作させるための供給電源の電池である。同様に他の動作方法として、122は、本撮像装置をさせるためのAC電源である。125は、被写体の輝度が低い時、本撮影時に明るさを補うために発光させるストロボである。113は、映像信号処理回路111で画像処理された画像を記憶させておくためのメモリ、118は、記録媒体であり、メモリ113に記憶された画像データを出力する。例として、コンパクトフラッシュ(登録商標)、スマートメディア等が挙げられる。
ここで、発明が解決しようとする課題でも述べたが、CCDセンサから画素信号を読み出し、読み出されたアナログ電気信号をサンプリングするまでの動作説明をする。 Here, as described in the problem to be solved by the invention, the operation from reading out the pixel signal from the CCD sensor and sampling the read out analog electric signal will be described.
まず、図2、図3、図4を用いて、例として、4相駆動のインターライン型全フォトダイオード読出し固体撮像素子を用いた固体撮像装置について説明する。 First, a solid-state imaging device using a four-phase drive interline type all-photodiode readout solid-state imaging device will be described as an example with reference to FIGS. 2, 3, and 4.
図2にインターライン型全フォトダイオード読み出し固体撮像素子の概略図を示す。 FIG. 2 shows a schematic diagram of an interline type all-photodiode readout solid-state imaging device.
201が、フォトダイオード、202が、垂直電荷転送路、203が、水平電荷転送路、204が、出力部、205が信号出力端子となっている。フォトダイオード201で光電変換された信号電荷は、読み出しパルスにより垂直電荷転送路202に送られ、4相駆動パルスφV1、φV2、φV3およびφV4により水平電荷転送路203の方向へ順に転送される。水平電荷転送路203は、垂直電荷転送路202から転送されて来た1行分の信号電荷を2相駆動パルスφH1およびφH2により出力部204に転送し、一画素基準で生成されるリセットゲート信号RGを出力部204で加えた後、電圧に変換され信号出力端子205から出力される。
図3は、図2の固体撮像素子で使用した色フィルタアレイの一部を示している。 FIG. 3 shows a part of the color filter array used in the solid-state imaging device of FIG.
第1の色フィルタを赤(R)、第2の色フィルタを緑(G)、第3の色フィルタを緑(G)、第4の色フィルタを青(B)とした場合を示している。この色フィルタアレイの配列は、原色の色フィルタ配列のなかでも、とくに、ベイヤ配列と呼ばれるもので、高い解像度と優れた色再現性を備えた色フィルタ配列である。 A case is shown in which the first color filter is red (R), the second color filter is green (G), the third color filter is green (G), and the fourth color filter is blue (B). . This array of color filter arrays is called a Bayer array, among the primary color filter arrays, and is a color filter array having high resolution and excellent color reproducibility.
図4は、図2の固体撮像素子の一部を模式的に示したもので、フォトダイオード201には、図2に示した色フィルタアレイを配置している。
FIG. 4 schematically shows a part of the solid-state imaging device of FIG. 2, and the color filter array shown in FIG. 2 is arranged in the
垂直電荷転送路202は、それぞれ、4相駆動パルスφV1、φV2、φV3およびφV4の加わる転送電極を電極V1、V2、V3およびV4で示し、水平電荷転送路203は、それぞれ、2相駆動パルスφH1およびφH2の加わる転送電極を電極H1およびH2で示している。ここで、垂直電荷転送路202の転送方向は、下方向、水平電荷転送路203の転送方向は、左方向である。さらに、フォトダイオード1で光電変換された信号電荷を垂直電荷転送路202に読み出すパルスは、垂直電荷転送電極と読み出し電極を兼ねているV1に印加している。
In the vertical
上記がCCDセンサ等固体撮像素子の駆動方法の一例であるが、ここで、固体撮像素子の駆動周波数は、2相駆動パルスφH1およびφH2の駆動周波数である。この周波数は、1画素サイクルの周波数であるので、φH1およびφH2の駆動周波数でフレームレートは決まることになる。2相駆動パルスφH1およびφH2を高くすれば、フレームレートは上がり、低くすればフレームレートは下がることになる。 The above is an example of a method for driving a solid-state imaging device such as a CCD sensor. Here, the driving frequency of the solid-state imaging device is the driving frequency of the two-phase driving pulses φH1 and φH2. Since this frequency is a frequency of one pixel cycle, the frame rate is determined by the driving frequencies of φH1 and φH2. If the two-phase drive pulses φH1 and φH2 are increased, the frame rate is increased, and if it is decreased, the frame rate is decreased.
次に、CCDセンサより、光電変換されたアナログ電気信号をサンプリングするCDS回路の説明をする。 Next, a CDS circuit that samples an analog electrical signal photoelectrically converted from a CCD sensor will be described.
図1の撮像装置において、固体撮像素子104、CDS回路106、PGA回路107、クランプ回路108、タイミング発生回路105の部分を詳細に示したものが図5である。
FIG. 5 shows details of the solid-
まず、CCDから出力されるアナログ電気信号501が、CDS(相関2重サンプリング)回路と呼ばれる回路502に入力されてリセットノイズが除去された後に、オフセット加算回路503に入力されて所定のオフセット電圧が加算されて、そのオフセット加算出力が可変増幅器504に入力される。
First, an analog
CDS回路502の動作を詳細に説明する。
The operation of the
図6はCCD_out501でのCCD出力信号を模式的に示したものであり、2画素分表している。
FIG. 6 schematically shows a CCD output signal from the
CCD出力信号は、リセットゲート信号RGにより加えられたリセット部601、画像の黒基準となるフィードスルー部602、被写体の輝度レベルを表す信号部603とからなる。BLK_SH、SIG_SHは負極性のパルス信号とする。BLK_SHは、フィードスルー部、SIG_SHは信号部でアクティブとなっている。
The CCD output signal includes a
図5に戻り、この動作を当てはめてみると、CCD_out501でのCCD出力信号は、タイミングジェネレータTG510より、出力されるサンプル・ホールドパルスBLK_SH、SIG_SHにより、次の動作をする。BLK_SHが入力されるとスイッチ511が入り、コンデンサ512にCCD画素信号の黒基準となるフィードスルー部の電圧がチャージされる。このレベルと後述する基準電圧VREF506とがBLK_AMP515により比較され、画像黒レベルが決められる。
Returning to FIG. 5, when this operation is applied, the CCD output signal from the
一方、SIG_SHが入力されるとスイッチ513が入り、コンデンサ514にCCD画素信号の信号レベルの電圧がチャージされる。このレベルと前述の画像黒レベルの差分をとり、信号成分とする。この働きをCDS_AMP516で行う。CDS_AMP516では、画像の黒基準となるフィードスルー部と信号部の差分をとることで、信号成分としているため、CCD_outに重畳されている低域のノイズは理想的には除去される。
On the other hand, when SIG_SH is input, the
CDS回路502は、506より入力された所定の基準電圧VREFによって撮像信号のフィードスルー部の基準とするCDS回路を成しており、同様に、可変増幅器504は、基準電圧VREFを撮像信号の直流増幅の基準とする直流増幅器を成している。
The
可変増幅器504は、CCD_out501の出力感度ばらつきを補正したり、撮像装置の感度設定を切り換えるためのゲイン可変手段である。
The
可変増幅器504からの増幅出力信号は、一方で、不図示の画像処理・記録・表示回路に入力されるとともに、他方で、サンプルホールド回路507に入力され、509より入力されたOB画素の読み出しタイミングに同期するOBクランプパルスによって、サンプルホールドされたOBレベルが、積分アンプ505aに入力される。OB画素とは、OBとは、撮像素子の受光画素部の中で遮光されて入射光に依存しない画素出力のことを指す。
On the one hand, the amplified output signal from the
積分アンプ505aは、コンデンサ505b、抵抗505cにより所定の積分時定数を成しており、前記サンプルホールドされたOBレベルと、506より入力される所定の基準電圧VREFとの差分電圧(クランプ誤差電圧)が前記積分時定数にて積分されるとともに、その出力(電圧VREFからのずれ量)が、オフセット加算回路503に入力されて減算されるネガティブフィードバック制御の構成になっている。
The integrating
以上が固体撮像素子からの画素信号の読み出し、及び、相関二重サンプリング(CDS)回路での信号成分抽出動作である。理想的には、CDS_AMP516では、画像の黒基準となるフィードスルー部と信号部の差分をとることで、信号成分としているため、CCD_outに重畳されている低域のノイズは理想的には除去される。
The above is the readout of the pixel signal from the solid-state imaging device and the signal component extraction operation in the correlated double sampling (CDS) circuit. Ideally, the
ここで、CDS回路でのノイズキャンセル能力は、図6のサンプル・ホールドパルスBLK_SH、SIG_SHのアクティブ期間の時間が長い程、高くなる。CCDセンサ等固体撮像素子の駆動周波数が高くなると、同様の周波数でサンプルホールドすることになるため、BLK_SH、SIG_SHのアクティブ期間の時間が短くなり、CDSのノイズキャンセル能力にとって、厳しい条件となる。併せて、サンプル・ホールドパルスの位相設計もタイミング余裕がなくなり、設定できるタイミングも限られてくる。サンプル・ホールドパルスがフィードスルー部、信号部をきちんと設定できていない場合、信号成分のピークを拾えていなかったり、信号成分の階調性を損なうことになる。 Here, the noise cancellation capability in the CDS circuit becomes higher as the active period of the sample and hold pulses BLK_SH and SIG_SH in FIG. 6 becomes longer. When the driving frequency of a solid-state imaging device such as a CCD sensor is increased, the sample and hold is performed at the same frequency. Therefore, the active period of BLK_SH and SIG_SH is shortened, which is a severe condition for the noise canceling capability of CDS. In addition, there is no timing margin in the phase design of the sample and hold pulse, and the settable timing is limited. If the sample and hold pulse cannot properly set the feedthrough part and the signal part, the peak of the signal component is not picked up, or the gradation of the signal component is impaired.
こうした背景に加え、固体撮像素子の供給電源、タイミング発生回路、相関二重サンプリング(CDS)回路、A/D変換回路等、撮像ブロックの動作電源がその他外部の電源変動の影響を受けた場合は、その電源変動で撮像部の各ブロックが駆動され、いづれかの電源変動により、CCD画素信号のDCレベルが大きく乱れた場合、CDS回路106でノイズキャンセルすることは不可能となってしまう。
In addition to this background, when the power supply for the imaging block, such as the power supply for the solid-state image sensor, the timing generation circuit, the correlated double sampling (CDS) circuit, and the A / D conversion circuit, is affected by other external power fluctuations When the power supply fluctuation drives each block of the imaging unit, and the DC level of the CCD pixel signal is greatly disturbed by any of the power supply fluctuations, the
図7は、実施例1を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart illustrating the first embodiment.
タイミングパルス発生回路105は、CDS回路106に対して、CCDの出力信号のフィードスルー部にBLK_SH、被写体の輝度レベルを表す信号部にSIG_SHのサンプル・ホールドパルスを供給する。サンプル・ホールドパルスの位相は、CCD出力信号がきちんと拾えていて、ノイズキャンセルも有効なタイミングで供給しているものとする(ステップ701)。
The timing
ここで、ユーザは電源SW115を押下し、カメラ動作を終了しないものとする(ステップ702)。
Here, it is assumed that the user presses the
ここで、メカニカル絞り・ズーム102、メカニカルシャッタ103、を駆動させているかを検知する(ステップ703)。光学系が動作しているときは、光学系の電源負荷変動が大きく、撮像ブロックを含めた他のブロックへの電源変動の影響が大きい。よって、光学系制御回路116に対し、CPU114が制御信号を出しているときは、撮像ブロックの各電源変動が大きい条件とみなし、CDS回路106に対して、サンプル・ホールドパルスの位相を電源変動によるノイズを緩和できるよう位相設定を切り換える(ステップ704)。
Here, it is detected whether the mechanical aperture /
光学系制御回路116に対し、CPU114が制御信号を停止したとき、光学系が停止したことを検知したものとし(ステップ705)、再度光学系停止時のサンプル・ホールドパルスタイミングを設定する。以降、カメラ動作を続け、かつ光学系が動作している条件下では、繰り返し、本フローチャートの動作を繰り返すものとする。
When the
なお、カメラ動作を終了させた場合は本フローチャートを抜け(ステップ702)、光学系を動作させない場合は、サンプル・ホールドパルス設定は変わらないものとする(ステップ703)。 When the camera operation is terminated, the process exits from this flowchart (step 702). When the optical system is not operated, the sample / hold pulse setting is not changed (step 703).
実施例1は、撮像部が光学系の電源変動(負荷変動)の影響を大きく受けてしまう動作条件において、サンプル・ホールドタイミングの位相を変えることで、CDS回路のノイズキャンセル能力を高め、画像品位を保つことを目的とする。 In the first embodiment, the noise canceling capability of the CDS circuit is improved by changing the phase of the sample and hold timing under the operating condition in which the imaging unit is greatly affected by the power supply fluctuation (load fluctuation) of the optical system, and the image quality is improved. The purpose is to keep.
実施例2の撮像装置は、図8を用いる。実施例1で用いた図1とで異なる点は、タイミングパルス発生回路105が固体撮像素子104、CDS回路106へ供給する駆動パルスの周波数を切り換える機能を持たせた点である。
The imaging apparatus according to the second embodiment uses FIG. The difference from FIG. 1 used in the first embodiment is that the timing
801は被写体を像面に結像するためのレンズ、802はレンズからの像面光量を制御するためのメカニカル絞り、及びズーム機構、803はレンズからの光の像面への入射を必要時間のみ照射するためのメカニカルシャッタ、804は結像された光の像を電気的な信号に変換するための固体撮像素子で、ここではCCDンサを用いる。
805はタイミングパルス発生回路であり、生成されるパルスの種類には、CCDセンサに対し、CCDセンサを駆動するために必要な読み出し駆動パルス、また、CDS回路806に対し、CCD出力を相関二重サンプリングするためのサンプル・ホールドパルス、また、クランプ回路808に対し、画像の黒基準となるOB(オプティカルブラック)画素を基準の電圧にクランプするためのクランプパルス、また、AD変換回路809に対し、PGA回路807から出力されるアナログ撮像信号をデジタル信号に変換するためのパルス、等を発生させる。
826はタイミングパルス発生回路805が固体撮像素子804、CDS回路806、クランプ回路808、AD変換回路809へ供給する駆動パルスの周波数を切り換える機能を持つ駆動周波数可変回路である。806はCCD出力を相関二重サンプリングするCDS回路である。807はCDS回路の出力信号を増幅するためのPGA回路である。808はOB電圧値を基準の電圧にクランプするためのクランプ回路である。809はPGA回路807から出力されるアナログ撮像信号をデジタル信号に変換するAD変換回路である。
810は映像処理回路であり、デジタル信号に変換された撮像信号を輝度と色の映像信号に処理する映像信号処理回路811、入力されるCCD信号のレベルから測光量を測定する測光回路812、また、図示されていないが、入力されるCCD信号から被写体の色温度を測定して上記映像信号処理回路のホワイトバランスに必要な情報を引き出すWB回路などにより構成される。
Reference numeral 810 denotes a video processing circuit, a video signal processing circuit 811 that processes an imaging signal converted into a digital signal into a luminance and color video signal, a
814はカメラを制御するCPUで、上記の測光回路の情報に基づき、感度、露光を制御すべく、上記のPGA回路のゲインを変える命令を出したり、光学系制御回路816に露出をどのようにするかの命令を出したり、ROM817からカメラセット用に調整された値を読み出し、デジタルカメラ各部に各々の条件下で設定を行う機能などを有する。
A
817はデジタルカメラの各種設定情報、または演算等に使用するメモリ(ROM)である。823は、映像信号処理回路811からの映像出力を表示させるための媒体である液晶(LCD)。824は、同様に映像出力を表示させるための媒体であり本撮像装置の外部出力として使用するビデオモニタである。815は、撮像装置の電源スイッチである。
819、820はシャッタースイッチであり、通常、このスイッチは2段階になっており、半押し状態で検出されるスイッチをSW1 819、最後まで押したところで検知されるスイッチをSW2 820とする。SW1まで押された段階で、デジタルカメラはピントの追い込みと本露光時のシャッター秒時と絞り開口を決める。露光条件はSW1が押された時点でのファインダー駆動時のCCD出力から判断される。SW2が押されると本露光撮影がされるが、そのときの露光条件はSW1押し時点で決定された絞り値とシャッター秒時で決まり、絞り値はメカニカル絞り802の絞り開口径、シャッター秒時は、CCDの電子シャッターパルスを露光開始時間とし、メカニカルシャッタ803閉で終了するシャッター秒時とによって決定される。
821は、本撮像装置を動作させるための供給電源の電池である。同様に他の動作方法として、822は、本撮像装置をさせるためのAC電源である。825は、被写体の輝度が低い時、本撮影時に明るさを補うために発光させるストロボである。813は、映像信号処理回路811で画像処理された画像を記憶させておくためのメモリ、818は、記録媒体であり、メモリ813に記憶された画像データを出力する。例として、コンパクトフラッシュ(登録商標)、スマートメディア等が挙げられる。
実施例2において、実施例1と異なる点は、撮像部が光学系の電源変動(負荷変動)の影響を大きく受けてしまう動作条件において、画像品位を保つためにとり得る手段である。その他のカメラ動作は、実施例1と同様であるので省略する。 In the second embodiment, the difference from the first embodiment is a means that can be taken to maintain the image quality under the operating condition in which the imaging unit is greatly affected by the power supply fluctuation (load fluctuation) of the optical system. The other camera operations are the same as those in the first embodiment, and are therefore omitted.
図9は、実施例2を示すフローチャートである。 FIG. 9 is a flowchart illustrating the second embodiment.
タイミングパルス発生回路805は、CCDセンサに対し、CCDセンサを駆動するために必要な読み出し駆動パルス、また、CDS回路806に対し、CCD出力を相関二重サンプリングするためのサンプル・ホールドパルス、また、クランプ回路808に対し、画像の黒基準となるOB(オプティカルブラック)画素を基準の電圧にクランプするためのクランプパルス、また、AD変換回路809に対し、PGA回路807から出力されるアナログ撮像信号をデジタル信号に変換するためのパルス、等を基準クロック(例として30MHz)を基に生成しているものとする。この基準クロックをHigh_clockとする(ステップ901)。
The timing
CDS回路806に対して、CCDの出力信号のフィードスルー部にBLK_SH、被写体の輝度レベルを表す信号部にSIG_SHのサンプル・ホールドパルスを供給する。サンプル・ホールドパルスの位相は、CCD出力信号がきちんと拾えていて、ノイズキャンセルも有効なタイミングで供給しているものとする(ステップ902)。
The
ここで、ユーザは電源SW115を押下し、カメラ動作を終了しないものとする(ステップ903)。ここで、メカニカル絞り・ズーム802、メカニカルシャッタ803、を駆動させているかを検知する(ステップ904)。光学系が動作しているときは、光学系の電源負荷変動が大きく、撮像ブロックを含めた他のブロックへの電源変動の影響が大きい。よって、光学系制御回路816に対し、CPU814が制御信号を出しているときは、撮像ブロックの各電源変動が大きい条件とみなし、タイミングパルス発生回路805の基準クロックを低くする(例として15MHz)。
Here, it is assumed that the user does not end the camera operation by pressing the power SW 115 (step 903). Here, it is detected whether the mechanical aperture /
この基準クロックをLow_clockとする。基準クロックを下げる機能は、駆動周波数可変回路826が持つものとする。基準クロックが低くなることでCCDセンサの2相駆動パルスφH1およびφH2の駆動周波数が低くなる。この周波数は、1画素サイクルの周波数であるので、フレームレートは下がることになる。
This reference clock is set to Low_clock. It is assumed that the drive frequency
CCDセンサの駆動周波数が低くなることで、CDS回路806に対してのサンプル・ホールドパルスの周波数も下がることになり、サンプル・ホールドパルスの位相を電源変動によるノイズを緩和できるよう改めて位相設定を切り換える(ステップ906)。CDS回路でのノイズキャンセル能力は、図6に示すようにサンプル・ホールドパルスBLK_SH、SIG_SHのアクティブ期間の時間が長い程、高くなる。
As the drive frequency of the CCD sensor decreases, the frequency of the sample and hold pulse for the
光学系制御回路816に対し、CPU814が制御信号を停止したとき、光学系が停止したことを検知したものとし(ステップ907)、再度光学系停止時の駆動周波数(High_clock)でタイミングパルス発生回路805を駆動させ、光学系停止時(High_clock)のサンプル・ホールドパルスタイミングを設定する。以降、カメラ動作を続け、かつ光学系が動作している条件下では、繰り返し、本フローチャートの動作を繰り返すものとする。
When the
なお、カメラ動作を終了させた場合は本フローチャートを抜け(ステップ903)、光学系を動作させない場合は、タイミングパルス発生回路805の駆動周波数および、サンプル・ホールドパルス設定は変わらないものとする(ステップ904)。
If the camera operation is terminated, the process exits this flowchart (step 903). If the optical system is not operated, the driving frequency and sample / hold pulse setting of the timing
実施例2は、撮像部が光学系の電源変動(負荷変動)の影響を大きく受けてしまう動作条件において、CCDセンサの画素読み出しレートを低くすることで、サンプル・ホールドパルスの周波数を下げ、サンプル・ホールドアクティブ区間を広くし、かつ位相を切り換えることで、CDS回路のノイズキャンセル能力を高め、画像品位を保つことを目的とする。 The second embodiment lowers the frequency of the sample-and-hold pulse by lowering the pixel reading rate of the CCD sensor under the operating condition in which the imaging unit is greatly affected by the power supply fluctuation (load fluctuation) of the optical system. The purpose is to increase the noise canceling ability of the CDS circuit and maintain the image quality by widening the hold active section and switching the phase.
実施例3において、実施例2と異なる点は、撮像部が電源変動(負荷変動)の影響を大きく受けてしまう動作条件である。実施例3で用いる撮像装置、及びカメラ動作は、実施例2と同様であるので省略する。 The third embodiment is different from the second embodiment in an operating condition in which the imaging unit is greatly affected by power supply fluctuation (load fluctuation). Since the imaging apparatus and camera operation used in the third embodiment are the same as those in the second embodiment, the description thereof is omitted.
図10は、実施例3を示すフローチャートである。 FIG. 10 is a flowchart illustrating the third embodiment.
タイミングパルス発生回路805は、CCDセンサに対し、CCDセンサを駆動するために必要な読み出し駆動パルス、また、CDS回路806に対し、CCD出力を相関二重サンプリングするためのサンプル・ホールドパルス、また、クランプ回路808に対し、画像の黒基準となるOB(オプティカルブラック)画素を基準の電圧にクランプするためのクランプパルス、また、AD変換回路809に対し、PGA回路807から出力されるアナログ撮像信号をデジタル信号に変換するためのパルス、等を基準クロック(例として30MHz)を基に生成しているものとする。
The timing
この基準クロックをHigh_clockとする(ステップ10a)。 This reference clock is set to High_clock (step 10a).
CDS回路806に対して、CCDの出力信号のフィードスルー部にBLK_SH、被写体の輝度レベルを表す信号部にSIG_SHのサンプル・ホールドパルスを供給する。サンプル・ホールドパルスの位相は、CCD出力信号がきちんと拾えていて、ノイズキャンセルも有効なタイミングで供給しているものとする(ステップ10b)。
The
ここで、ユーザは電源SW115を押下し、カメラ動作を終了しないものとする(ステップ10c)。ここで、記録媒体にアクセスしているかを検知する(ステップ10d)。記録媒体アクセス時は、記録媒体の動作電源負荷変動が大きく、撮像ブロックを含めた他のブロックへの電源変動の影響が大きい。よって、記録媒体818に対し、CPU814がメモリ813が記憶している画像データ等を出力するよう制御信号を出しているときは、撮像ブロックの各電源変動が大きい条件とみなし、タイミングパルス発生回路805の基準クロックを低くする(例として15MHz)。
Here, it is assumed that the user does not end the camera operation by pressing the power SW 115 (
この基準クロックをLow_clockとする(ステップ10e)。基準クロックを下げる機能は、駆動周波数可変回路826が持つものとする。基準クロックが低くなることでCCDセンサの2相駆動パルスφH1およびφH2の駆動周波数が低くなる。この周波数は、1画素サイクルの周波数であるので、フレームレートは下がることになる。
This reference clock is set to Low_clock (step 10e). It is assumed that the drive frequency
CCDセンサの駆動周波数が低くなることで、CDS回路806に対してのサンプル・ホールドパルスの周波数も下がることになり、サンプル・ホールドパルスの位相を電源変動によるノイズを緩和できるよう改めて位相設定を切り換える(ステップ10f)。
As the drive frequency of the CCD sensor decreases, the frequency of the sample and hold pulse for the
CDS回路でのノイズキャンセル能力は、図6に示すようにサンプル・ホールドパルスBLK_SH、SIG_SHのアクティブ期間の時間が長い程、高くなる。記録媒体818に対し、CPU814が制御信号を停止したとき、記録媒体アクセスが停止したことを検知したものとし(ステップ10g)、再度停止時の駆動周波数(High_clock)でタイミングパルス発生回路805を駆動させ、記録媒体アクセス停止時(High_clock)のサンプル・ホールドパルスタイミングを設定する。以降、カメラ動作を続け、かつ記録媒体にアクセスしている条件下では、繰り返し、本フローチャートの動作を繰り返すものとする。
As shown in FIG. 6, the noise cancellation capability in the CDS circuit increases as the active period of the sample / hold pulses BLK_SH and SIG_SH increases. When the
なお、カメラ動作を終了させた場合は本フローチャートを抜け(ステップ10c)、記録媒体にアクセスしない場合は、タイミングパルス発生回路805の駆動周波数および、サンプル・ホールドパルス設定は変わらないものとする(ステップ10d)。
If the camera operation is terminated, the process exits this flowchart (
実施例3は、撮像部が記録媒体アクセス時の電源変動(負荷変動)の影響を大きく受けてしまう動作条件において、CCDセンサの画素読み出しレートを低くすることで、サンプル・ホールドパルスの周波数を下げ、サンプル・ホールドアクティブ区間を広くし、かつ位相を切り換えることで、CDS回路のノイズキャンセル能力を高め、画像品位を保つことを目的とする。 In the third embodiment, the frequency of the sample and hold pulse is lowered by lowering the pixel reading rate of the CCD sensor under the operating condition in which the imaging unit is greatly affected by power supply fluctuation (load fluctuation) when accessing the recording medium. An object is to increase the noise canceling ability of the CDS circuit and maintain the image quality by widening the sample-and-hold active section and switching the phase.
また、実施例3は、実施例1で挙げたサンプル・ホールドパルスの位相を切り換える実施例も当てはまる。 The third embodiment is also applicable to the embodiment in which the phase of the sample and hold pulse described in the first embodiment is switched.
実施例4において、実施例2と異なる点は、撮像部が電源変動(負荷変動)の影響を大きく受けてしまう動作条件である。実施例4で用いる撮像装置、及びカメラ動作は、実施例2と同様であるので省略する。 The fourth embodiment is different from the second embodiment in operating conditions in which the imaging unit is greatly affected by power supply fluctuation (load fluctuation). Since the imaging apparatus and camera operation used in the fourth embodiment are the same as those in the second embodiment, the description thereof is omitted.
図11は、実施例4を示すフローチャートである。 FIG. 11 is a flowchart illustrating the fourth embodiment.
タイミングパルス発生回路805は、CCDセンサに対し、CCDセンサを駆動するために必要な読み出し駆動パルス、また、CDS回路806に対し、CCD出力を相関二重サンプリングするためのサンプル・ホールドパルス、また、クランプ回路808に対し、画像の黒基準となるOB(オプティカルブラック)画素を基準の電圧にクランプするためのクランプパルス、また、AD変換回路809に対し、PGA回路807から出力されるアナログ撮像信号をデジタル信号に変換するためのパルス、等を基準クロック(例として30MHz)を基に生成しているものとする。この基準クロックをHigh_clockとする(ステップ11a)。
The timing
CDS回路806に対して、CCDの出力信号のフィードスルー部にBLK_SH、被写体の輝度レベルを表す信号部にSIG_SHのサンプル・ホールドパルスを供給する。サンプル・ホールドパルスの位相は、CCD出力信号がきちんと拾えていて、ノイズキャンセルも有効なタイミングで供給しているものとする(ステップ11b)。
The
ここで、ユーザは電源SW115を押下し、カメラ動作を終了しないものとする(ステップ11c)。ここで、ストロボが充電中であるかを検知する(ステップ11d)。ストロボ充電中は動作電源負荷変動が大きく、撮像ブロックを含めた他のブロックへの電源変動の影響が大きい。よって、ストロボ825に対し、CPU814が充電するよう制御信号を出しているときは、撮像ブロックの各電源変動が大きい条件とみなし、タイミングパルス発生回路805の基準クロックを低くする(例として15MHz)。
Here, it is assumed that the user does not end the camera operation by pressing the power SW 115 (
この基準クロックをLow_clockとする(ステップ11e)。基準クロックを下げる機能は、駆動周波数可変回路826が持つものとする。基準クロックが低くなることでCCDセンサの2相駆動パルスφH1およびφH2の駆動周波数が低くなる。この周波数は、1画素サイクルの周波数であるので、フレームレートは下がることになる。
This reference clock is set to Low_clock (step 11e). It is assumed that the drive frequency
CCDセンサの駆動周波数が低くなることで、CDS回路806に対してのサンプル・ホールドパルスの周波数も下がることになり、サンプル・ホールドパルスの位相を電源変動によるノイズを緩和できるよう改めて位相設定を切り換える(ステップ11f)。
As the drive frequency of the CCD sensor decreases, the frequency of the sample and hold pulse for the
CDS回路でのノイズキャンセル能力は、図6に示すようにサンプル・ホールドパルスBLK_SH、SIG_SHのアクティブ期間の時間が長い程、高くなる。ストロボ825に対し、CPU814が制御信号を停止したとき、ストロボの充電が完了したことを検知したものとし(ステップ11g)、再度ストロボ充電停止時の駆動周波数(High_clock)でタイミングパルス発生回路805を駆動させ、High_clock時のサンプル・ホールドパルスタイミングを設定する。以降、カメラ動作を続け、かつストロボを充電している条件下では、繰り返し、本フローチャートの動作を繰り返すものとする。
As shown in FIG. 6, the noise cancellation capability in the CDS circuit increases as the active period of the sample / hold pulses BLK_SH and SIG_SH increases. When the
なお、カメラ動作を終了させた場合は本フローチャートを抜け(ステップ11c)、ストロボの充電を行っていない場合は、タイミングパルス発生回路805の駆動周波数および、サンプル・ホールドパルス設定は変わらないものとする(ステップ10d)。
If the camera operation is terminated, the process exits this flowchart (
実施例4は、撮像部がストロボ充電時の電源変動(負荷変動)の影響を大きく受けてしまう動作条件において、CCDセンサの画素読み出しレートを低くすることで、サンプル・ホールドパルスの周波数を下げ、サンプル・ホールドアクティブ区間を広くし、かつ位相を切り換えることで、CDS回路のノイズキャンセル能力を高め、画像品位を保つことを目的とする。 The fourth embodiment lowers the frequency of the sample and hold pulse by lowering the pixel reading rate of the CCD sensor under the operating condition in which the imaging unit is greatly affected by power supply fluctuation (load fluctuation) during strobe charging. An object is to increase the noise canceling ability of the CDS circuit and maintain the image quality by widening the sample and hold active section and switching the phase.
また、実施例4は、実施例1で挙げたサンプル・ホールドパルスの位相を切り換える実施例も当てはまる。 The fourth embodiment is also applicable to the embodiment in which the phase of the sample and hold pulse described in the first embodiment is switched.
実施例4は実施例1の撮像装置を用いるものとする。実施例1では、撮像部が電源変動(負荷変動)の影響を大きく受けてしまう動作条件を光学系駆動時と設定していたのに対し、本実施例では、撮像部の電源変動をCPUが検知し、所定の閾値との比較結果により、サンプル・ホールドパルスの位相を変える点が異なる。 In the fourth embodiment, the imaging apparatus of the first embodiment is used. In the first embodiment, the operating condition in which the imaging unit is greatly influenced by the power supply fluctuation (load fluctuation) is set to the time when the optical system is driven. In this embodiment, the CPU controls the power fluctuation of the imaging section. The difference is that the phase of the sample and hold pulse is changed depending on the result of detection and comparison with a predetermined threshold.
また、実施例4で用いる撮像装置において、実施例1の機能の他に次の機能を持つものとする。 In addition to the functions of the first embodiment, the imaging apparatus used in the fourth embodiment has the following functions.
図1の撮像装置において、CPU114は固体撮像素子104、タイミング発生回路105、CDS回路106、PGA回路107、クランプ回路108、AD変換回路109の動作電源電圧を検知できるものとする。
In the image pickup apparatus of FIG. 1, the
具体的には、図12に示すように固体撮像素子12a、タイミング発生回路12b、CDS回路12c、PGA回路12d、AD変換回路12e、クランプ回路12fの電源ラインを順に、AD[0]、AD[1]、AD[2]、AD[3]、AD[4]、AD[5]と割り振られたADポートに入力される形となっている。
Specifically, as shown in FIG. 12, the power supply lines of the solid-
図13に上記電源電圧値[V]と、各ADのポート、AD[x](x=0〜5)[LSB]の対応表を示す。例として、各ADのポートは分解能8ビットとし、最大入力電圧は4[V]とする。 FIG. 13 shows a correspondence table between the power supply voltage value [V] and each AD port, AD [x] (x = 0 to 5) [LSB]. As an example, each AD port has a resolution of 8 bits and a maximum input voltage of 4 [V].
ここで、タイミング発生回路105、CDS回路106、PGA回路107、クランプ回路108、AD変換回路109の動作電源電圧はtyp3.0V駆動、固体撮像素子104はtyp12V駆動であるとする。固体撮像素子の動作電源電圧がtyp12VであるからAD[0]へ入力するために抵抗器12gを300kΩ、抵抗器12hを100kΩに設計すると、他のポートと同様に動作電源値を検出できる。当然、AD[1]〜AD[4]のポートも仮に動作電源電圧がADポートの最大入力電圧を越える場合には、抵抗分割することで動作電源を検出できる。この場合、抵抗器の精度、抵抗分割された電圧と分解能の関係を吟味しながら設計する必要がある。
Here, it is assumed that the operation power supply voltage of the
その他、カメラ動作は、実施例1と同様であるので省略する。 In addition, since the camera operation is the same as that of the first embodiment, a description thereof will be omitted.
図14は、実施例5を示すフローチャートである。 FIG. 14 is a flowchart illustrating the fifth embodiment.
タイミングパルス発生回路105は、CDS回路106に対して、CCDの出力信号のフィードスルー部にBLK_SH、被写体の輝度レベルを表す信号部にSIG_SHのサンプル・ホールドパルスを供給する。サンプル・ホールドパルスの位相は、CCD出力信号がきちんと拾えていて、ノイズキャンセルも有効なタイミングで供給しているものとする(ステップ14a)。
The timing
ここで、ユーザは電源SW115を押下し、カメラ動作を終了しないものとする(ステップ14b)。ここで、固体撮像素子104、タイミング発生回路105、CDS回路106、PGA回路107、クランプ回路108、AD変換回路109の動作電源電圧をADのポートにより検知する。一例として、CDS回路106の電源電圧変動の値をサンプル・ホールドパルスの位相を変える条件とする。
Here, it is assumed that the user presses the
図12のポートAD[2]により、V_det=230[LSB]と検知したとする。すなわち、CDS回路106の電圧値は3.984375[V]であったことになる(ステップ14c)。ここで、CPU114は予め、ROM117にCDS回路106の許容電源電圧値の閾値範囲として、V_ref=160[LSB]〜224[LSB]までの範囲を持っているものとする。すなわち、CDS回路106の許容電圧値は2.5[V]〜3.5[V]であったことになる。先に検知された値はV_det=230[LSB]であるので、CDS回路106の許容電源電圧範囲外と見なし、何らかの大きな電源変動を受けているものとする(ステップ14d)。
Assume that V_det = 230 [LSB] is detected by the port AD [2] in FIG. That is, the voltage value of the
この場合、CDS回路106に対して、サンプル・ホールドパルスの位相を電源変動によるノイズを緩和できるよう位相設定を切り換える(ステップ14e)。以降、カメラ動作を続け、繰り返し、本フローチャートの動作を繰り返すものとする。
In this case, the phase setting of the sample / hold pulse is switched with respect to the
なお、カメラ動作を終了させた場合は本フローチャートを抜け(ステップ14b)、許容電源電圧範囲を超えない場合は、サンプル・ホールドパルス設定は変わらないものとする(ステップ14d)。
If the camera operation is terminated, the process exits this flowchart (step 14b). If the allowable power supply voltage range is not exceeded, the sample / hold pulse setting is not changed (
なお、本実施例では、CDS回路106の電源変動のみサンプル・ホールドパルスの位相切り換え条件に用いたが、固体撮像素子104、タイミング発生回路105、CDS回路106、PGA回路107、クランプ回路108、AD変換回路109の電源変動も含め、どの組み合わせをもって位相切り換え条件に設定するかは自由である。
In this embodiment, only the power fluctuation of the
実施例5は、撮像部が何らかの大きな電源変動(負荷変動)の影響を受けているか状態検知した後、電源変動を受けていると判断されたとき、サンプル・ホールドタイミングの位相を変え、CDS回路のノイズキャンセル能力を高めることで、画像品位を保つことを目的とする。 In the fifth embodiment, after detecting whether or not the imaging unit is affected by some large power supply fluctuation (load fluctuation), when it is determined that the imaging section is affected by the power supply fluctuation, the phase of the sample and hold timing is changed, and the CDS circuit The purpose is to maintain image quality by enhancing the noise canceling ability.
実施例6は実施例2の撮像装置を用いるものとする。実施例2では、撮像部が電源変動(負荷変動)の影響を大きく受けてしまう動作条件を光学系駆動時と設定していたのに対し、本実施例では、撮像部の電源変動をCPUが検知し、所定の閾値との比較結果により、タイミングパルス発生回路805が固体撮像素子804、CDS回路806へ供給する駆動パルスの周波数を切り換える機能を持たせた点が異なる。
In the sixth embodiment, the imaging apparatus of the second embodiment is used. In the second embodiment, the operating condition in which the imaging unit is greatly affected by the power supply fluctuation (load fluctuation) is set to the time when the optical system is driven. In this embodiment, the CPU controls the power fluctuation of the imaging section. The difference is that the timing
その他カメラ動作は、実施例5と同様であるので省略する。 Other camera operations are the same as those in the fifth embodiment, and are therefore omitted.
図15は、実施例6を示すフローチャートである。 FIG. 15 is a flowchart illustrating the sixth embodiment.
タイミングパルス発生回路805は、CCDセンサに対し、CCDセンサを駆動するために必要な読み出し駆動パルス、また、CDS回路806に対し、CCD出力を相関二重サンプリングするためのサンプル・ホールドパルス、また、クランプ回路808に対し、画像の黒基準となるOB(オプティカルブラック)画素を基準の電圧にクランプするためのクランプパルス、また、AD変換回路809に対し、PGA回路807から出力されるアナログ撮像信号をデジタル信号に変換するためのパルス、等を基準クロック(例として30MHz)を基に生成しているものとする。この基準クロックをHigh_clockとする(ステップ15a)。
The timing
タイミングパルス発生回路805は、CDS回路806に対して、CCDの出力信号のフィードスルー部にBLK_SH、被写体の輝度レベルを表す信号部にSIG_SHのサンプル・ホールドパルスを供給する。サンプル・ホールドパルスの位相は、CCD出力信号がきちんと拾えていて、ノイズキャンセルも有効なタイミングで供給しているものとする(ステップ15b)。
The timing
ここで、ユーザは電源SW115を押下し、カメラ動作を終了しないものとする(ステップ15c)。ここで、固体撮像素子804、タイミング発生回路805、CDS回路806、PGA回路807、クランプ回路808、AD変換回路809の動作電源電圧をADのポートにより検知する。一例として、CDS回路806の電源電圧変動の値をサンプル・ホールドパルスの位相を変える条件とする。
Here, it is assumed that the user presses the
図12のポートAD[2]により、V_det=230[LSB]と検知したとする。すなわち、CDS回路806の電圧値は3.984375[V]であったことになる(ステップ15d)。ここで、CPU814は予め、ROM817にCDS回路806の許容電源電圧値の閾値範囲として、V_ref=160[LSB]〜224[LSB]までの範囲を持っているものとする。すなわち、CDS回路806の許容電圧値は2.5[V]〜3.5[V]であったことになる。先に検知された値はV_det=230[LSB]であるので、CDS回路806の許容電源電圧範囲外と見なし、何らかの大きな電源変動を受けているものとする(ステップ15e)。
Assume that V_det = 230 [LSB] is detected by the port AD [2] in FIG. That is, the voltage value of the
この場合、電源変動が大きい条件とみなし、タイミングパルス発生回路805の基準クロックを低くする(例として15MHz)。この基準クロックをLow_clockとする(ステップ15f)。基準クロックを下げる機能は、駆動周波数可変回路826が持つものとする。基準クロックが低くなることでCCDセンサの2相駆動パルスφH1およびφH2の駆動周波数が低くなる。この周波数は、1画素サイクルの周波数であるので、フレームレートは下がることになる。
In this case, it is considered that the power supply fluctuation is large, and the reference clock of the timing
CCDセンサの駆動周波数が低くなることで、CDS回路806に対してのサンプル・ホールドパルスの周波数も下がることになり、サンプル・ホールドパルスの位相を電源変動によるノイズを緩和できるよう改めて位相設定を切り換える(ステップ15g)。
As the drive frequency of the CCD sensor decreases, the frequency of the sample and hold pulse for the
CDS回路でのノイズキャンセル能力は、図6に示すようにサンプル・ホールドパルスBLK_SH、SIG_SHのアクティブ期間の時間が長い程、高くなる。 As shown in FIG. 6, the noise cancellation capability in the CDS circuit increases as the active period of the sample / hold pulses BLK_SH and SIG_SH increases.
以降、カメラ動作を続け、繰り返し、本フローチャートの動作を繰り返すものとする。 Thereafter, the camera operation is continued and repeated, and the operation of this flowchart is repeated.
なお、カメラ動作を終了させた場合は本フローチャートを抜け(ステップ15c)、許容電源電圧範囲を超えない場合は、サンプル・ホールドパルス設定は変わらないものとする(ステップ15e)。
If the camera operation is terminated, the process exits this flowchart (
実施例6は、撮像部が何らかの大きな電源変動(負荷変動)の影響を受けているか状態検知した後、電源変動を受けていると判断されたとき、CCDセンサの画素読み出しレートを低くすることで、サンプル・ホールドパルスの周波数を下げ、サンプル・ホールドアクティブ区間を広くし、かつ位相を切り換えることで、CDS回路のノイズキャンセル能力を高め、画像品位を保つことを目的とする。 In the sixth embodiment, after detecting whether the imaging unit is affected by some large power supply fluctuation (load fluctuation) and then determining that the power supply fluctuation has occurred, the pixel reading rate of the CCD sensor is lowered. An object of the present invention is to increase the noise canceling capability of the CDS circuit and maintain image quality by lowering the frequency of the sample and hold pulse, widening the sample and hold active period, and switching the phase.
101 レンズ
102 メカニカル絞り・ズーム
103 メカニカルシャッタ
104 固体撮像素子
105 タイミングパルス発生回路
106 CDS回路
107 PGA回路
108 クランプ回路
109 AD変換回路
110 映像処理回路
111 映像信号処理回路
112 測光回路
113 メモリ
114 CPU
115 電源SW
116 光学系制御回路
117 ROM
118 記録媒体
119 シャッタースイッチ(SW1)
120 シャッタースイッチ(SW2)
121 電池
122 AC電源
123 LCD
124 Video OUT
125 ストロボ
201 フォトダイオード
202 垂直電荷転送路
203 水平電荷転送路
204 出力部
205 信号出力端子
501 CCD出力
502 CDS回路
503 オフセット加算回路
504 可変増幅器
505 クランプ回路
505a 積分アンプ
505b コンデンサ
505c 抵抗
506 基準電圧VREF
507 サンプルホールド回路
508 不図示の不図示の画像処理・記録・表示回路
509 OBクランプパルス
510 タイミングジェネレータ(TG)
511 スイッチ
512 コンデンサ
513 スイッチ
514 コンデンサ
515 BLK_AMP
516 CDS_AMP
601 リセット部
602 フィードスルー部
603 信号部
801 レンズ
802 メカニカル絞り・ズーム
803 メカニカルシャッタ
804 固体撮像素子
805 タイミングパルス発生回路
806 CDS回路
807 PGA回路
808 クランプ回路
809 AD変換回路
810 映像処理回路
811 映像信号処理回路
812 測光回路
813 メモリ
814 CPU
815 電源SW
816 光学系制御回路
817 ROM
818 記録媒体
819 シャッタースイッチ(SW1)
820 シャッタースイッチ(SW2)
821 電池
822 AC電源
823 LCD
824 Video OUT
825 ストロボ
826 駆動周波数可変回路
12a 固体撮像素子
12b タイミング発生回路
12c CDS回路
12d PGA回路
12e AD変換回路
12f クランプ回路
12g CPU
DESCRIPTION OF
115 Power switch
116 Optical system control circuit 117 ROM
118 Recording medium 119 Shutter switch (SW1)
120 Shutter switch (SW2)
121
124 Video OUT
125
507
511
516 CDS_AMP
601
815 Power SW
816 Optical
818 Recording medium 819 Shutter switch (SW1)
820 Shutter switch (SW2)
821
824 Video OUT
825
Claims (9)
負荷変動の大きい条件下では、前記サンプル/ホールドパルスのタイミングを変えることを特徴とする撮像装置。 A solid-state imaging device that converts an optical image of a subject into an analog electrical signal, a sample / hold circuit that samples / holds an analog electrical signal after photoelectric conversion read from the solid-state imaging device, and the photoelectric from the solid-state imaging device A drive pulse for reading out the converted analog electric signal, and a drive signal generation circuit for generating a sample / hold pulse to be supplied to the sample / hold circuit,
An image pickup apparatus, wherein the timing of the sample / hold pulse is changed under a condition with a large load fluctuation.
前記電源電圧検出手段の結果に応じて、サンプル/ホールドパルスのタイミングを変えることを特徴とする撮像装置。 A solid-state image sensor that converts an optical image of a subject into an analog electric signal, a sample / hold circuit that samples / holds an analog electric signal after photoelectric conversion read from the solid-state image sensor, and the sample / hold output Generates an A / D conversion circuit for analog / digital conversion of the signal, a drive pulse for reading out the analog electric signal after photoelectric conversion from the solid-state imaging device, and a sample / hold pulse to be supplied to the sample / hold circuit A drive signal generation circuit, and a solid-state imaging device, the sample / hold circuit, the A / D conversion circuit, and a power supply voltage detection unit of the drive signal generation circuit,
An image pickup apparatus, wherein the timing of the sample / hold pulse is changed according to the result of the power supply voltage detection means.
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JP2005214411A JP2007036457A (en) | 2005-07-25 | 2005-07-25 | Imaging apparatus |
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- 2005-07-25 JP JP2005214411A patent/JP2007036457A/en not_active Withdrawn
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