JP2008005142A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像信号を伝送する際の信号品質を向上させる。
【解決手段】固体撮像素子より出力される撮像信号を、Ａ／Ｄ変換部２３でデジタル信号に変換し、デジタル化された電気信号をデジタル信号処理部４１に画像処理させる場合において、Ａ／Ｄ変換部２３から出力されるデジタル化された撮像信号を、光電変換部３０で光信号に変換してから光ファイバ３２を介してデジタル画像処理部４１に伝送する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、デジタルスチルカメラに適用して好適な撮像装置に関する。

デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置の固体撮像素子として、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが用いられている。

ところで、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラに対する高画素化・高速化の要求が高まるにつれ、伝送ライン上を伝送される信号の量が増大し、イメージセンサと画像処理回路間の信号伝送ラインに、不要放射ノイズが発生するという問題が生じるようになった。このため、伝送される信号に劣化が生じたり、多層配線間で寄生容量が形成されて、信号遅延が発生したりしてしまうという問題があった。

特許文献１には、固体撮像素子を備えた撮像装置において、撮像信号を伝送する際に発生する不要なノイズを低減することについての開示がある。
特開２００５−７３０７７号公報

特許文献１には、固体撮像素子としてＣＣＤを用いた場合において、デジタル信号処理後の撮像信号をディスプレイ等の表示装置に伝送する際に発生する不要なノイズを低減する処理についての記載があるが、ＣＭＯＳセンサを使用した場合の、ＣＭＯＳセンサから画像処理ＬＳＩ（Large Scale Integration）までの伝送ラインを伝送される信号への対策については述べられていない。

また、特にデジタル一眼レフカメラ等の、固体撮像素子と画像処理ＬＳＩとが分離して配置される撮像装置においてＣＭＯＳセンサを採用する場合には、伝送ラインが長くなることによるノイズの発生や伝送信号遅延等の問題が顕著に現れやすく、対策が求められていた。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、撮像信号を伝送する際の信号品質を向上することを目的とする。

本発明は、固体撮像素子より出力される撮像信号を、デジタル信号に変換してデジタル画像処理する場合において、デジタル信号に変換された撮像信号を光信号に変換し、光信号を、光ファイバを介してデジタル信号処理部に伝送させるようにしたものである。

このようにしたことで、固体撮像素子から出力されてデジタル信号処理部に入力される撮像信号が光信号化され、光ファイバ内を伝送されるようになる。

本発明によると、固体撮像素子から出力されてデジタル信号処理部に入力される撮像信号が光信号化され、光ファイバ内を伝送されるため、寄生容量と不要輻射の発生が抑制され、伝送される信号に劣化や遅延が生じにくくなる。また、光ファイバを使用して伝送するために、固体撮像素子とデジタル信号処理部との間の距離をある程度離しても、ノイズのない伝送が可能となる。

以下、本発明の撮像装置の一実施の形態を、添付図面を参照して説明する。本実施の形態においては、静止画像又は動画の撮像を行なうデジタルスチルカメラに適用した例としてある。
図１は、本例のデジタルスチルカメラの構成例を示したブロック図である。図１に示すデジタルスチルカメラにおいて、ＣＭＯＳを用いた固体撮像素子により構成されるＣＭＯＳイメージャ２１の前面には、図示せぬレンズで捕らえた光学像を赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の３つの原色画像に分解するフィルタが装着されている。被写体の光学像はレンズ１０を介して、ＣＭＯＳイメージャ２１の図示せぬ受光部に入射され、赤色、緑色、青色の各色別に光電変換される。ＣＭＯＳイメージャ２１に入射される光の量は、絞り駆動部１１により調整されるようにしてある。

図１に示すデジタルスチルカメラは、大きく分類すると以下の各部から構成される。上述した光学系及びその周辺回路を含む撮像部２０と、撮像部２０から出力される撮像信号の信号処理及び画像処理を行う画像処理部４０、撮像部２０と画像処理部４０との間を伝送される信号の光電変換及び電光変換を行なう第１の光電変換部３０及び第２の光電変換部３１、画像処理部４０の各部で画像処理されたデータを一時的に記憶する記憶部６０、画像処理部４０で各種処理が施された信号を画像として表示する表示部５４、画像処理部４０で各種処理が施された信号を記憶する記憶媒体７１、記憶媒体７１とのインターフェースをとる記憶媒体Ｉ／Ｆ部７０、デジタルスチルカメラに配設されたシャッタボタンや、表示部５４の画面に表示されるアイコンに割り当てられたソフトキー（いずれも図示せず）等からなる操作部５５、上述した各部の制御を行う制御部５１等である。

制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等からなる演算制御装置であり、各部の制御を行う他、ストロボ発光部７２や、音声処理部５２の制御も行うようにしてある。ストロボ発光部７２は、操作部５５のシャッタボタン押下等の操作入力により、撮像部２０が出力する撮像信号の取り込みタイミングの指示を受けた場合に、ストロボを発光させる。音声処理部５２は、同じく操作部５５のシャッタボタン押下等の操作入力により、撮像部２０が出力する撮像信号の取り込みタイミングの指示を受けた場合に、シャッタ音を生成してスピーカ５３に出力する。

撮像部２０は、ＣＭＯＳイメージャ２１、出力回路２２、アナログ／デジタル（以下Ａ／Ｄと称する）変換部２３、クロック逓倍回路２４、タイミング発生部２５とで構成される。ＣＭＯＳイメージャ２１は、レンズ１０を通して結像された被写体の撮像光を電気信号に変換し、出力回路２２に供給する。出力回路２２は、図示せぬＣＤＳ（Correlated Double Sampling）回路や、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路等で構成され、ＣＤＳ回路では、撮像信号に含まれるリセットノイズの除去処理を行い、ＡＧＣ回路では、撮像信号を増幅し、一定レベルの大きさにコントロールする処理を行なう。出力回路２２で各種調整が行われた撮像信号は、Ａ／Ｄ変換部２３に供給され、入力されたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換部２３でデジタル信号に変換される。第１の光電変換部３０は、Ａ／Ｄ変換部２３よりデジタル信号の入力を受けて、入力されたデジタル信号を光信号に変換し、光信号を、光ファイバ３２を介して第２の光電変換部３１に伝送する。第２の光電変換部３１では、受信した光信号を電気信号に変換し、電気信号を画像処理部４０に供給する。

ＣＭＯＳイメージャ２１、出力回路２２及びＡ／Ｄ変換部２３は、タイミング発生部２５が発生する駆動パルスにより駆動される。タイミング発生部２５における駆動パルスは、制御部５１側に用意されたクロック生成部（図示せず）から供給されるクロック信号に同期して生成される。制御部５１側から伝送されたクロック信号はまずクロック逓倍回路２４に供給され、クロック逓倍回路２４では、入力されたクロック信号を所定の周波数に逓倍して、ＣＭＯＳイメージャ２１などが必要なクロック周波数に高周波数化してからＣＭＯＳイメージャ２１に供給するようにしてある。本例では、制御部５１で生成されるクロック信号についても光ファイバを介して撮像部２０に伝送するようにしてある。即ち、クロック信号を第２の光電変換部３１で光信号に変換し、光ファイバ３２中を伝送した後、第１の光電変換部３０で電気信号に変換してからクロック逓倍回路２４に供給する構成としてある。第１の光電変換部３０では、受信した光信号を電気信号に変換して、クロック逓倍回路２４に供給する。なお、クロック信号以外の信号である各種制御信号も、制御部５１から光ファイバ３２を介して撮像部２０に伝送する構成としてある。

画像処理部４０は、デジタル信号処理部４１、解像度変換部４２、エンコーダ回路４３、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）変換部４４で構成される。デジタル信号処理部４１は、撮像部２０から出力される撮像信号を輝度信号、色差信号、ビデオ信号といった各種信号に変換し、これらの信号に対して輝度信号処理、色信号処理、輪郭補正処理等の画像処理を行う。解像度変換部４２では、デジタル信号処理部４１によって画像処理された画像データを、ユーザにより予め指定された解像度に変換する処理を行う。なお、ユーザにより指定された解像度情報は、後述する記憶部６０等に記憶させておくものとする。

エンコーダ回路４３では、デジタル信号処理部４１より出力される色信号を、ＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）方式やＰＡＬ（Phase Alternation by Line）方式等のビデオ信号に変換する。エンコーダ回路４３より出力されたビデオ信号は、制御部５１の制御に基づき表示部５４に表示される。さらに、出力すべき映像信号がアナログ信号である場合には、上記エンコーダ回路４３が出力した量子化された色差信号をアナログ信号に変換するデジタル／アナログ変換部（図示せず）を備えた構成とする。ＪＰＥＧ変換部４４は、記憶媒体に出力する画像を離散コサイン変換（ＤＣＴ：Discrete Cosine Transform）して量子化を行い、ＪＰＥＧ方式に圧縮する。

記憶部６０は、例えばＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）等の半導体メモリから成り、キャプチャデータ記憶部６１、記録画像データ記憶部６２、表示画像データ記憶部６３とで構成される。キャプチャデータ記憶部６１は、撮像部２０から出力された撮像信号を生画像として一時的に記憶し、制御部５１の制御に基づいて、記憶した生画像を解像度変換部４２に出力する。記録画像データ記憶部６２は、解像度変換部４２で解像度変換された記録用画像を一時的に記憶し、制御部５１の制御に基づいて、記憶した画像をＪＰＥＧ変換部４４に出力する。表示画像データ記憶部６３は、解像度変換部４２で解像度変換された表示用画像を一時的に記憶し、制御部５１の制御に基づいて、記憶した画像をエンコーダ回路４３に出力する。

撮像部２０のＡ／Ｄ変換部２３と、画像処理部４０のデジタル信号処理部４１とは、第１の光電変換部３０及び第２の光電変換部３１を介して光ファイバ３２で接続してある。光ファイバ３２としては、例えば波長６５０ｎｍ帯の赤色光を通すプラスチック製の光ファイバを用いるものとする。第１の光電変換部３０及び第２の光電変換部３１の発光部は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）で構成され、受光部は、例えばピンフォトダイオードが用いられる。第１の光電変換部３０は、Ａ／Ｄ変換部２３でデジタル化された撮像信号の入力に応じて光信号を出力し、光ファイバ３２中を伝送させる。第２の光電変換部３１は、受信した光信号の入力に応じて電気信号を出力し、デジタル信号処理部４１に伝送する。また、既に説明したように、制御部５１で生成されるクロック信号や各種制御信号も光ファイバ３２中を逆方向に伝送させる。

図２は、デジタルスチルカメラの構成例を示した説明図である。レンズ筐体部２００には、図１における光学系と撮像部２０が組み込まれており、ヒンジ部２２０を介して本体筐体部２１０と接続してある。このように接続してあることで、レンズ筐体部２００が、本体筐体部２１０に対して回動自在となる。本体筐体部２１０には、図１における画像処理部４０などが格納してある。撮像部２０と画像処理部４０との間でやりとりされる信号を伝送する光ファイバ３２が、本体筐体部２００からヒンジ部２２０を経由して本体筐体部２１０まで配線されてある。

上述のように構成されるデジタルスチルカメラにおいて、操作部５５のシャッタボタン押下により制御部５１に操作信号が入力されると、制御部５１からＣＭＯＳセンサ２１に制御信号やクロック信号が供給される。これらの信号は、第２の光電変換部３１によって光信号に変換され、光ファイバ３２中を伝送される。第２の光電変換部３１より入力された光信号は、第１の光電変換部３０により電気信号に変換される。電気信号に変換された信号のうち、制御信号はＣＭＯＳセンサ２１や絞り駆動部１１に入力される。クロック信号は、クロック逓倍回路２４に入力されて、所定の整数倍の周波数に変換された後、タイミング発生部２５に入力される。タイミング発生部２５では、クロック逓倍回路２４より入力されるクロック信号に同期して、ＣＭＯＳイメージャ２１を駆動する駆動パルスが生成され、生成された駆動パルスは、ＣＭＯＳイメージャ２１に供給される。ＣＭＯＳイメージャ２１は、入力された駆動パルスによって駆動され、ＣＭＯＳイメージャ２１では、レンズ１０を通して結像された被写体光が、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の原色信号に色分解され、光電変換される。

光電変換された電気信号は、出力回路２２によって適切なレベルのアナログ信号に調節され、Ａ／Ｄ変換部２３によってデジタル信号に変換される。量子化された各原色信号は第１の光電変換部３０によって光信号に変換され、光ファイバ３２中を伝送される。第１の光電変換部３０から出力された光信号は、第２の光電変換部３１に入力されると電気信号に変換され、電気信号はデジタル信号処理部４１に出力される。

デジタル信号処理部４１に入力された信号は、各種画像処理が行われたうえで、生画像として、いったんキャプチャデータ記憶部６１に記憶される。キャプチャデータ記憶部６１に記憶された生画像は、解像度変換部４２に読み込まれ、所定の解像度に変換される。解像度変換部４２で解像度が変換された画像データは、記録画像データ記憶部６２及び表示画像データ記憶部６３に記憶される。記録画像データ記憶部６２に記憶された記録用画像データは、ＪＰＥＧ変換部４４にて、ＪＰＥＧやＪＰＥＧ２０００等の所定のフォーマットに変換される。表示画像データ記憶部６３に記憶された表示用画像データは、エンコード回路４３に読み込まれ、ＮＴＳＣ方式又はＰＡＬ方式等の映像信号に変換される。

ＪＰＥＧ変換部４４でＪＰＥＧ符号化された画像データは、制御部５１の制御に基づき、記憶媒体Ｉ／Ｆ部７０を介して記憶媒体７１に記憶される。また、表示画像データ記憶部６３で変換された映像信号は、表示部５４に出力される。

このように、本例の実施の形態によると、撮像部からの撮像信号が光信号に変換されてから光ファイバ中を伝送されるため、寄生容量が発生しにくくなると共に不要輻射の発生が抑えられ、伝送される信号に劣化や遅延が発生しにくくなる。特に、撮像部とデジタル信号処理ＬＳＩとがヒンジ等を介して離れて配置された図２に示した構成の撮像装置では、従来このような問題が生じ易かったが、本実施の形態の構成としたことで、伝送信号の品質が大幅に改善する。

また、撮像信号を光信号に変換してから光ファイバ中を伝送させるため、信号の伝送にフレキシブル基板や同軸ケーブルを用いた場合に比べて、高速に信号を伝送させることが可能となり、撮像装置の高画素化、高画質化を図ることができる。

なお、ここまで説明した実施の形態では、画像処理部と制御部とに別々のチップを用いる構成を想定して説明を行ったが、両部を同一のチップに集積させるようにしてもよい。

また、上述した実施の形態では、光信号に変換して伝送させる信号として、撮像信号、制御信号、クロック信号を例に挙げて説明を行ったが、画像処理部と記憶部間を伝送される信号を光信号に変換して伝送させるようにしてもよい。この場合、画像処理の高速化も図ることが可能となる。

また、上述した実施の形態では、ＣＭＯＳイメージセンサを用いた固体撮像素子を適用した撮像装置を例として説明したが、その他の固体撮像素子を適用して撮像装置にも適用可能である。例えば、ＣＣＤイメージセンサを用いた固体撮像素子を適用した撮像装置にも適用可能である。

また、装置本体側からレンズ筐体側に光ファイバを介して伝送する制御信号としては、レンズ筐体が必要とする各種制御信号の伝送が可能である。例えば、レンズとしてズームレンズやオートフォーカス機構内蔵レンズを用いた場合に、ズーム制御用の信号やオートフォーカス制御用の信号を、制御信号として伝送するようにしてもよい。

さらに、ここまで説明した実施の形態では、クロック逓倍回路を撮像部２０同一のブロックとして構成した例を挙げたが、クロック逓倍回路を撮像部とは別のブロック上に設け、クロック逓倍回路からのクロック信号を、光ファイバケーブルを通して伝送させる構成としてもよい。

本発明の一実施の形態によるデジタルスチルカメラの構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態によるデジタルスチルカメラの構成例を示す斜視図である。

符号の説明

１０…レンズ、１１…絞り駆動部、２０…撮像部、２１…ＣＭＯＳイメージャ、２２…出力回路、２３…Ａ／Ｄ変換部、２４…クロック逓倍回路、２５…タイミング発生部、３０…第１の光電変換部、３１…第２の光電変換部、４０…画像処理部、４１…デジタル信号処理部、４２…解像度変換部、４３…エンコーダ回路、４４…ＪＰＥＧ変換部、５１…制御部、５２…音声処理部、５３…スピーカ、５４…表示部、５５…操作部、６０…記憶部、６１…キャプチャデータ記憶部、６２…記録画像データ記憶部、６３…表示画像データ記憶部、７０…記憶媒体Ｉ／Ｆ部、７１…記憶媒体、７２…ストロボ発光部、２００…レンズ筐体部、２１０…本体筐体部、２２０…ヒンジ部

Claims (5)

1. 入射光を電気信号に変換する固体撮像素子と、該固体撮像素子から出力される撮像信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換部と、該アナログ／デジタル変換部でデジタル化された撮像信号の画像処理を行うデジタル信号処理部とを備える撮像装置において、
   前記アナログ／デジタル変換部から出力されるデジタル化された撮像信号を、光信号に変換する第１の光電変換部と、
   前記第１の光電変換部で変換された光信号を受信し、電気信号に変換して前記デジタル信号処理部に出力する第２の光電変換部と、
   前記第１の光電変換部と前記第２の光電変換部とを接続する光ファイバとを備えることを特徴とする
   撮像装置。
2. 請求項１記載の撮像装置において、
   前記第１の光電変換部は光信号を受信して、電気信号に変換して出力する構成とし、
   前記第２の光電変換部は電気信号を光信号に変換して出力する構成とし、
   前記第２の光電変換部から前記光ファイバを介して前記第１の光電変換部に伝送する信号には、前記固体撮像素子に供給するクロック信号及び制御信号が含まれることを特徴とする
   撮像装置。
3. 請求項２記載の撮像装置において、
   前記制御信号は、前記固体撮像素子に入射する入射光を得る光学系を駆動する制御信号であることを特徴とする
   撮像装置。
4. 請求項１記載の撮像装置において、
   前記固体撮像素子は、前記アナログ／デジタル変換部を同一基板に集積したＣＭＯＳセンサであることを特徴とする
   撮像装置。
5. 請求項１記載の撮像装置において、
   前記個体撮像素子が取付けられたレンズ筐体部を、撮像装置本体に対して回動自在に取付けるヒンジ部を備え、
   前記光ファイバを前記ヒンジ部内に配置したことを特徴とする
   撮像装置。

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