JP2009290351A - Imaging apparatus, two-dimensional scanning device, noise reduction method and program - Google Patents
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Description
本発明は、撮像装置、2次元走査装置、ノイズ低減方法、および、プログラムに関し、特に、音声記録を伴う動画撮影に好適な撮像装置、2次元走査装置、ノイズ低減方法、および、プログラムに関する。 The present invention relates to an imaging device, a two-dimensional scanning device, a noise reduction method, and a program, and more particularly, to an imaging device, a two-dimensional scanning device, a noise reduction method, and a program that are suitable for moving image capturing with audio recording.
デジタルスチルカメラ(以下、「デジタルカメラ」とする)などのデジタル方式の撮像装置が普及している。多くのデジタルカメラにおいては、スチル画像の撮像のみならず、動画撮像機能を搭載していることが一般的になっており、ビデオカメラを用いなくても容易に動画撮影をおこなうことができる。 Digital imaging devices such as digital still cameras (hereinafter referred to as “digital cameras”) are widely used. Many digital cameras are generally equipped with not only a still image capturing but also a moving image capturing function, and it is possible to easily capture a moving image without using a video camera.
このようなデジタルカメラに用いられる撮像素子(イメージセンサ)として、CCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)が多く採用されている。動画撮像をおこなう場合、CCDのような撮像素子では、2次元配列された撮像領域(例えば、n行n列とする)に蓄積された電荷をフレーム毎に垂直転送路に送り、さらに、電荷を垂直転送路の垂直方向にそれぞれ1行分ずつ転送(シフト)する垂直転送(V転送)と、垂直転送路の終端からV転送によって水平転送路に送り出された電荷(1行n列分)を水平方向に掃き出す水平転送(H転送)とを、所定の周期(例えば、8KHz)でn行分繰り返す動作をおこなっている。 A CCD (Charge Coupled Device) is often used as an image sensor (image sensor) used in such a digital camera. When imaging moving images, an image sensor such as a CCD sends charges accumulated in a two-dimensionally arranged imaging region (for example, n rows and n columns) to the vertical transfer path for each frame, The vertical transfer (V transfer) that transfers (shifts) one row at a time in the vertical direction of the vertical transfer path, and the charge (for 1 row and n columns) sent to the horizontal transfer path by V transfer from the end of the vertical transfer path The horizontal transfer (H transfer) sweeping out in the horizontal direction is repeated for n rows at a predetermined cycle (for example, 8 KHz).
ここで、撮像領域の電荷を撮像素子から出力する電荷転送において、転送路の電荷がシフトされる際の所定の周期で急激に電流が流れることがある。これにより、生じる急激な負荷変動は、いわゆる電源リップルの原因となる。電源リップルが発生した場合、撮像素子のドライバ電源における出力コンデンサの電圧が低下するので、出力コンデンサが振動することがある。このような場合、基板全体が振動するなどして、いわゆる、「コンデンサの鳴き」と呼ばれる振動音が発生することがある。 Here, in the charge transfer in which the charge in the imaging region is output from the image sensor, a current may suddenly flow at a predetermined cycle when the charge in the transfer path is shifted. Thus, the sudden load fluctuation that occurs causes so-called power supply ripple. When power supply ripple occurs, the output capacitor voltage in the driver power supply of the image sensor decreases, so the output capacitor may vibrate. In such a case, the entire board may vibrate, and so-called “sound of the capacitor” may be generated.
上述したような動画撮像をおこなっている場合、通常、音声記録もおこなわれているので、コンデンサから発生した振動音がノイズ音(いわゆる、「キーン音」)として記録されてしまうことがある。つまり、2次元方向に走査して電荷転送をおこなう撮像素子(CCDなど)を用いた場合、その電荷転送動作に起因したノイズ音が発生することがある。 When moving image imaging as described above is performed, sound recording is usually performed, so that vibration sound generated from the capacitor may be recorded as noise sound (so-called “keen sound”). That is, when an image sensor (CCD or the like) that performs charge transfer by scanning in a two-dimensional direction is used, noise noise may be generated due to the charge transfer operation.
音声記録をおこなう装置などでは、装置から発生するノイズ音の低減にノッチフィルタを用いることが一般的である(例えば、特許文献1)。つまり、特定のデバイスから発生するノイズ音の周波数を予め記憶しておき、入出力する音声データにおける特定の周波数成分をノッチフィルタで減衰させることでノイズ音を除去する。
しかしながら、デバイスに起因するノイズ音の周波数成分は、デバイスの個体毎にばらつきがあるため、ノッチフィルタで減衰させる周波数成分にある程度幅をもたせておく必要があった。このため、ノイズ成分を減衰させることができる反面、ノイズではない周波数成分まで減衰させてしまうことがあり、この結果、音質が低下してしまうという問題があった。 However, since the frequency component of the noise sound caused by the device varies from device to device, the frequency component attenuated by the notch filter needs to have a certain width. For this reason, noise components can be attenuated, but frequency components that are not noise may be attenuated. As a result, there is a problem that sound quality deteriorates.
本発明は、上記実状に鑑みてなされたものであり、音質を低下させることなくノイズ音を低減することのできる撮像装置、2次元走査装置、ノイズ低減方法、および、プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an imaging device, a two-dimensional scanning device, a noise reduction method, and a program that can reduce noise without reducing sound quality. And
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点にかかる撮像装置は、
2次元方向に走査して電荷転送をおこなう撮像素子を用いる撮像装置において、
前記撮像素子における水平転送と垂直転送の周期が拡散されるよう該撮像素子を駆動する駆動手段を備える、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an imaging apparatus according to the first aspect of the present invention provides:
In an imaging device using an imaging device that performs charge transfer by scanning in a two-dimensional direction,
Drive means for driving the image sensor so that the period of horizontal transfer and vertical transfer in the image sensor is diffused;
It is characterized by that.
上記撮像装置において、
前記駆動手段は、前記撮像素子における水平転送と垂直転送との間にランダムな時間間隔を挿入することで前記周期を拡散させることが望ましい。
In the imaging apparatus,
It is desirable that the driving unit diffuses the cycle by inserting a random time interval between horizontal transfer and vertical transfer in the image sensor.
上記撮像装置において、
前記駆動手段は、撮像画像のフレームレートに基づいて、挿入する時間間隔を決定することが望ましい。
In the imaging apparatus,
It is desirable that the driving unit determines the time interval for insertion based on the frame rate of the captured image.
上記目的を達成するため、本発明の第2の観点にかかる2次元走査装置は、
水平動作と垂直動作をおこなう2次元走査装置であって、
水平動作と垂直動作の周期が拡散されるよう該2次元走査装置を駆動する駆動手段を備える、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a two-dimensional scanning apparatus according to the second aspect of the present invention provides:
A two-dimensional scanning device that performs horizontal and vertical movements,
Drive means for driving the two-dimensional scanning device so that the period of horizontal operation and vertical operation is diffused;
It is characterized by that.
上記2次元走査装置において、
前記駆動手段は、前記2次元走査装置における水平動作と垂直動作との間にランダムな時間間隔を挿入することで前記周期を拡散させることが望ましい。
In the above two-dimensional scanning device,
The driving unit preferably diffuses the period by inserting a random time interval between a horizontal operation and a vertical operation in the two-dimensional scanning device.
上記2次元走査装置は、撮像素子とすることができる。 The two-dimensional scanning device can be an image sensor.
上記目的を達成するため、本発明の第3の観点にかかるノイズ低減方法は、
一定周期で発生する電圧の負荷変動に起因するノイズ音を低減するノイズ低減方法であって、
前記電圧の負荷変動の要因となる電流変化のタイミングを拡散させるステップを含む、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a noise reduction method according to a third aspect of the present invention includes:
A noise reduction method for reducing noise caused by load fluctuation of a voltage generated at a constant cycle,
Diffusing the timing of the current change that causes the load fluctuation of the voltage,
It is characterized by that.
上記目的を達成するため、本発明の第4の観点にかかるプログラムは、
2次元方向に走査して電荷転送をおこなう撮像素子を用いる撮像装置を制御するコンピュータに、
前記撮像素子における水平転送と垂直転送の周期が拡散されるよう該撮像素子を駆動する機能を実現させる、
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a program according to the fourth aspect of the present invention is:
In a computer that controls an image pickup apparatus using an image pickup element that performs charge transfer by scanning in a two-dimensional direction,
Realizing the function of driving the image sensor so that the period of horizontal transfer and vertical transfer in the image sensor is diffused;
It is characterized by that.
本発明によれば、音質を低下させることなくノイズ音を低減させることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce noise without reducing sound quality.
本発明にかかる実施形態を、図面を参照して以下に説明する。本実施形態では、本発明をデジタルスチルカメラ(以下、デジタルカメラ)によって実現した場合を例示する。本実施形態にかかるデジタルカメラ1は、一般的なデジタルスチルカメラが有する機能を備えているものとし、この中には、少なくとも、音声記録を伴う動画撮像機能が含まれているものとする。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, a case where the present invention is realized by a digital still camera (hereinafter referred to as a digital camera) is illustrated. The
図1は、本発明の実施形態にかかるデジタルカメラ1の構成を示すブロック図である。本実施形態にかかるデジタルカメラ1の概略的構成は、図示するように、撮像部100、データ処理部200、インタフェース(I/F)部300、などである。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a
撮像部100は、デジタルカメラ1の撮像動作をおこなう部分であり、図示するように、光学装置110や撮像素子部120などから構成され、後述する制御部210による制御によって動作する。
The
光学装置110は、例えば、レンズ、絞り機構、シャッタ機構、などを含み、撮像にかかる光学的動作をおこなう。すなわち、光学装置110の動作により、入射光が集光されるとともに、焦点距離や絞りなどといった、画角やピント、露出などにかかる光学的要素の調整がなされる。
The
撮像素子部120は、光学装置110によって集光された入射光に応じた電気信号を生成する撮像素子(イメージセンサ)などから構成される。撮像素子部120のより詳細な構成を、図2を参照して説明する。図示するように、本実施形態にかかる撮像素子部120は、撮像素子121と、撮像素子121を駆動する駆動部122とから構成されている。
The
本実施形態にかかる撮像素子121は、2次元方向に走査して電荷を転送する方式の撮像素子(2次元走査装置)を用いるものとする。このような撮像素子の例として、本実施形態では、CCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)によって撮像素子121が構成されていることとする。 The image sensor 121 according to the present embodiment uses an image sensor (two-dimensional scanning device) of a system that transfers charges by scanning in a two-dimensional direction. As an example of such an image sensor, in this embodiment, the image sensor 121 is configured by a CCD (Charge Coupled Device).
ここで、2次元走査装置である撮像素子121は、2次元配列された撮像領域(例えば、n行n列とする)に蓄積された電荷をフレーム毎に垂直転送路に送り、さらに、電荷を垂直転送路の垂直方向にそれぞれ1行分ずつ転送(シフト)する垂直転送(V転送)と、垂直転送路の終端からV転送によって水平転送路に送り出された電荷(1行n列分)を水平方向に掃き出す水平転送(H転送)とを、所定の周期(例えば、8KHz)でn行分繰り返す動作をおこなうものとする。 Here, the image sensor 121 that is a two-dimensional scanning device sends charges accumulated in a two-dimensionally arranged imaging region (for example, n rows and n columns) to the vertical transfer path for each frame, The vertical transfer (V transfer) that transfers (shifts) one row at a time in the vertical direction of the vertical transfer path, and the charge (for 1 row and n columns) sent to the horizontal transfer path by V transfer from the end of the vertical transfer path It is assumed that the horizontal transfer (H transfer) sweeping out in the horizontal direction is repeated for n rows at a predetermined cycle (for example, 8 KHz).
駆動部122は、このような撮像素子121を駆動する駆動回路であり、制御部210からの制御信号に応じて、撮像素子121を駆動制御する。本実施形態では、駆動部122による駆動制御により、上述したような電荷転送動作が制御されるものとする。
The
ここで、本実施形態にかかる駆動部122は、上述した撮像素子121での電荷転送動作に起因するノイズ音を低減させるために、水平転送と垂直転送の周期(例えば、8KHz)が拡散されるような駆動制御をおこなう。本実施形態では、水平転送と垂直転送との間にランダムな時間間隔が挿入されるよう撮像素子121の電荷転送動作を制御することでノイズ音の低減を図る。この動作の詳細は、後述する。
Here, the
このような撮像素子部120の動作により、撮像素子121が光電変換をおこない、受光に応じて生成された電気信号がデータ処理部200に出力される。なお、本実施形態にかかるデジタルカメラ1は動画撮像機能を有しているので、撮像素子部120は、連続的な受光によって生成した電気信号を順次出力することで、動画像用の画像信号を出力するものとする。
By such an operation of the
データ処理部200は、撮像部100による撮像動作によって生成された電気信号を処理し、撮像画像を示すデジタルデータを生成するとともに、撮像画像に対する画像処理などをおこなう。図1に示すように、データ処理部200は、制御部210、画像処理部220、画像メモリ230、画像出力部240、記憶部250、外部記憶部260、などから構成される。
The
制御部210は、例えば、CPU(Central Processing Unit:中央演算処理装置)などのプロセッサや、RAM(Random Access Memory)などの主記憶装置(メモリ)、などから構成され、後述する記憶部250などに格納されているプログラムを実行することで、デジタルカメラ1の各部を制御する。また、本実施形態では、所定のプログラムを実行することで、後述する各処理にかかる機能が制御部210によって実現される。
The
画像処理部220は、例えば、ADC(Analog-Digital Converter:アナログ−デジタル変換器)、バッファメモリ、画像処理用のプロセッサ(いわゆる、画像処理エンジン)などから構成され、撮像部100によって生成された電気信号に基づいて、撮像画像を示すデジタルデータを生成する。
The
すなわち、撮像素子部120から出力されたアナログ電気信号をADCがデジタル信号に変換して順次バッファメモリに格納すると、バッファされたデジタルデータに対し、画像処理エンジンがいわゆる現像処理などをおこなうことで、画質の調整やデータ圧縮などをおこなう。
That is, when the analog electric signal output from the
また、動画撮像の場合は、画像処理部220の動作によって、所定のフレームレートの動画像データが生成される。この場合、撮像素子部120から出力された画像信号を所定のフレームレートに応じたタイミングでフレーム画像としていることで動画像データとする。なお、動画撮像をおこなう場合、画像処理部220は、画像データの処理とともに音声データの処理もおこなうものとする。すなわち、通常の動画撮像機能と同様、画像とともに音声を記録するものであり、音声入出力部320から入力される音声データを動画像データと組み合わせることで動画データを生成する。この場合、例えば、H.264/AVCなどの符号化規格に基づいた動画データ生成がおこなわれる。
In the case of moving image capturing, moving image data having a predetermined frame rate is generated by the operation of the
画像メモリ230は、例えば、RAMやフラッシュメモリなどの記憶装置から構成され、画像処理部220によって生成された撮像画像データや、制御部210によって処理される画像データなどを一時的に格納する。
The
画像出力部240は、例えば、RGB信号の生成回路などから構成され、画像メモリ230に展開された画像データをRGB信号などに変換して表示画面(後述する表示部310など)に出力する。
The
記憶部250は、例えば、ROM(Read Only Memory)やフラッシュメモリなどの記憶装置から構成され、デジタルカメラ1の動作に必要なプログラムやデータなどを格納する。本実施形態では、制御部210などが実行する動作プログラムや処理に必要となるパラメータや演算式の他、例えば、出力する音声の音源データなどが記憶部250に格納されているものとする。
The
外部記憶部260は、例えば、メモリカードなどといった、デジタルカメラ1に着脱可能な記憶装置から構成され、デジタルカメラ1で撮像した画像データなどを格納する。
The
インタフェース部300は、デジタルカメラ1とその使用者あるいは外部装置とのインタフェースにかかる構成であり、図1に示すように、表示部310、音声入出力部320、操作部330、などから構成される。
The
表示部310は、例えば、液晶表示装置などから構成され、デジタルカメラ1を操作するために必要な種々の画面や、撮影時のライブビュー画像(ファインダ画像)、撮像画像、などを表示出力する。本実施形態では、画像出力部240からの画像信号(RGB信号)などに基づいて撮像画像等の表示出力がおこなわれる。
The display unit 310 includes, for example, a liquid crystal display device, and displays and outputs various screens necessary for operating the
音声入出力部320は、例えば、マイクロフォンやスピーカ、および、音声コーデック装置などから構成され、デジタルカメラ1の外部からの音声を収音し、デジタル音声データを生成するとともに、動画データの再生時に音声を出力する。この場合、音声コーデック装置は、例えば、ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation:適応型差分パルス符号変調方式)などの符号化方式に基づいた音声データ生成や音声再生をおこなう。
The audio input /
操作部330は、デジタルカメラ1の外面上に構成されている各種ボタンなどによって構成され、デジタルカメラ1の使用者による操作に応じた入力信号を生成して制御部210に入力する。操作部330を構成するボタンとして、例えば、シャッタ動作を指示するためのシャッタボタンや、デジタルカメラ1のもつ動作モードを指定するためのモードボタン、各種設定をおこなうための十字キーや機能ボタン、などが含まれているものとする。
The
ここで、本実施形態では、記憶部250に格納されている動作プログラムを制御部210が実行することで、後述する各処理が実現されるが、この場合に制御部210によって実現される機能を、図3を参照して説明する。
Here, in the present embodiment, the
図3は、制御部210によって実現される機能を示した機能ブロック図である。ここでは、撮像素子121の電荷転送動作に起因するノイズ音を低減させる機能を実現するために必要な機能構成を示す。この場合、図示するように、制御部210は、記録動作処理部211、ノイズ音処理部212、などとして機能する。
FIG. 3 is a functional block diagram illustrating functions realized by the
記録動作処理部211は、撮像部100、画像処理部220、音声入出力部320を制御し、デジタルカメラ1での記録動作にかかる処理をおこなう。すなわち、スチル画像を撮影するモードでデジタルカメラ1が動作している場合は、スチル画像の撮像に必要な制御をおこない、動画像を撮影するモードでデジタルカメラ1が動作している場合は、動画撮像に必要な制御をおこなう。あるいは、音声のみを記録するモードでデジタルカメラ1が動作している場合は、音声記録に必要な制御をおこなう。
The recording
ノイズ音処理部212は、記録動作処理部211によって実行される記録動作に音声記録が含まれる場合に、撮像部100を制御し、撮像素子121の電荷転送動作に起因するノイズ音の発生を低減させる。より詳細には、撮像素子部120の駆動部122を制御することで、撮像素子121の水平転送と垂直転送の周期が拡散するよう駆動させる。
When the recording operation executed by the recording
以上が制御部210によって実現される機能である。なお、本実施形態では、制御部210がプログラムを実行することによる論理的処理で上述した各機能が実現されるものとするが、これらの機能を、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit:特定用途向け集積回路)などのハードウェアによって構成してもよい。この場合、図3に示した機能のうち、画像処理にかかる機能については、画像処理部220によって実現されてもよい。また、ノイズ音処理部212にかかる機能を、撮像素子部120の駆動部122によって実現してもよい。
The above is the function realized by the
以上説明したデジタルカメラ1の構成は、本発明を実現するために必要な構成であり、デジタルカメラとしての基本機能や種々の付加機能に用いられる構成は必要に応じて備えられているものとする。
The configuration of the
このような構成のデジタルカメラ1による動作を以下に説明する。本実施形態では、撮像素子121での電荷転送動作に起因するノイズ音が記録されないよう、音声記録を伴う動作をおこなう際に、このようなノイズ音を低減させる動作をおこなう。この場合にデジタルカメラ1で実行される「ノイズ音低減処理」を、図4に示すフローチャートを参照して説明する。この「ノイズ音低減処理」は、デジタルカメラ1のもつ各種モードのうち、記録動作にかかるモードが選択されたことを契機に開始されるものとする。デジタルカメラ1の記録動作として、例えば、スチル画像撮像、動画撮像、音声記録(ボイスメモ)、などを想定する。
The operation of the
すなわち、デジタルカメラ1のユーザが上記記録動作のいずれかを所望した場合、操作部330を操作するなどして、当該記録動作を実行させるモードを選択する。このような動作を契機に、制御部210によって図3に示したような各機能が実現され、処理を開始する。
That is, when the user of the
処理が開始されると、ユーザによって選択された記録動作に応じた制御が記録動作処理部211によっておこなわれる。すなわち、撮像部100や音声入出力部320を制御し、撮像動作などの記録動作を実行する。このとき、記録動作処理部211は、実行する記録動作をノイズ音処理部212に通知する。
When the process is started, the recording
ノイズ音処理部212は、記録動作処理部211からの通知に応じて、実行される記録動作を判別する。本実施形態では、実行される記録動作が音声記録を伴うものであるか否かを判別する。すなわち、実行される記録動作が動画撮像である場合は、音声記録を伴う記録動作であると判別する。また、ボイスメモなどのような、撮像動作を伴わない音声記録動作が実行される場合も、音声記録を伴う記録動作であると判別する。一方、スチル撮像の場合は、音声記録を伴わない記録動作であると判別する。
The noise
このような判別動作により、実行される記録動作が音声記録を伴うものであると判別された場合(ステップS101:Yes、または、ステップS101:No、ステップS102:Yes)、ノイズ音処理部212は、撮像素子部120の駆動部122を制御し、撮像素子121の電荷転送動作に起因するノイズ音の発生を低減させるための制御をおこなう(ステップS104(ステップS103の動作については後述する))。ここで、実施される電荷転送制御を説明する前に、撮像素子121の電荷転送動作に起因したノイズ音の発生原理を、図5を参照して説明する。
When it is determined by such determination operation that the recording operation to be performed involves voice recording (step S101: Yes, or step S101: No, step S102: Yes), the noise
上述したように、本実施形態にかかる撮像素子121は、2次元走査によって電荷を転送する撮像素子(CCDなど)であり、2次元配列された撮像領域(例えば、n行n列とする)に蓄積された電荷をフレーム毎に垂直転送路に送り、さらに、電荷を垂直転送路の垂直方向にそれぞれ1行分ずつ転送(シフト)する垂直転送(V転送)と、垂直転送路の終端からV転送によって水平転送路に送り出された電荷(1行n列分)を水平方向に掃き出す水平転送(H転送)とを、所定の周期(例えば、8KHz)でn行分繰り返す動作をおこなうものである。 As described above, the imaging device 121 according to the present embodiment is an imaging device (such as a CCD) that transfers charges by two-dimensional scanning, and is in a two-dimensionally arranged imaging region (for example, n rows and n columns). The accumulated charge is sent to the vertical transfer path for each frame, and further, the vertical transfer (V transfer) for transferring (shifting) the charge by one row in the vertical direction of the vertical transfer path, and V from the end of the vertical transfer path The horizontal transfer (H transfer) that sweeps out the charges (one row and n columns) sent to the horizontal transfer path by the transfer in the horizontal direction is repeated for n rows at a predetermined cycle (for example, 8 KHz). .
このような転送動作のタイミングチャートを図5(a)および図5(b)に示す。図5(a)は、H転送の動作タイミングを示すタイミングチャートであり、図5(b)は、V転送の動作タイミングを示すタイミングチャートである。図示するように、撮像素子121のV転送とH転送とは一定周期で実行されている。本実施形態では、このような電荷転送動作の周期が8KHzであるものとする。 Timing charts for such a transfer operation are shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). FIG. 5A is a timing chart showing the operation timing of H transfer, and FIG. 5B is a timing chart showing the operation timing of V transfer. As shown in the figure, the V transfer and the H transfer of the image sensor 121 are executed at a constant cycle. In this embodiment, it is assumed that the cycle of such charge transfer operation is 8 KHz.
ここで、このような動作をおこなう撮像素子121には、動作電源となる電源回路(不図示)が接続されている。この電源回路が撮像素子121を駆動する際のドライバ電流とドライバ電圧の変化を示すタイミングチャートを、それぞれ、図5(c)および図5(d)に示す。これらのタイミングチャートは、図5(a)および図5(b)で示した各タイミングチャートと時系列で対応しているものである。 Here, a power supply circuit (not shown) serving as an operating power supply is connected to the image sensor 121 that performs such an operation. Timing charts showing changes in the driver current and the driver voltage when the power supply circuit drives the image sensor 121 are shown in FIG. 5C and FIG. 5D, respectively. These timing charts correspond to the respective timing charts shown in FIGS. 5A and 5B in time series.
図5(c)に示すように、撮像素子121で電荷転送動作がおこなわれる際、H転送が実行されるタイミングでドライバ電流が増大する。このような電流の変化に呼応して、図5(d)に示すように、ドライバ電圧において、V転送とH転送との間で急激な負荷変動が生じる。すなわち、電荷転送動作の動作周期(本例では8KHz)で急激な電源負荷がかかり、電源リップルが発生する。このような一定周期(8KHz)の電源リップルが発生すると、電源回路のコンデンサが振動し、基板全体が振動することでノイズ音が発生する。このときのノイズ音の周波数は、電源リップルの発生周期(8KHz)となる。 As shown in FIG. 5C, when a charge transfer operation is performed in the image sensor 121, the driver current increases at the timing when the H transfer is executed. In response to such a change in current, as shown in FIG. 5D, a rapid load fluctuation occurs between the V transfer and the H transfer in the driver voltage. That is, a sudden power load is applied in the operation cycle of the charge transfer operation (8 kHz in this example), and a power ripple is generated. When such a power supply ripple with a constant period (8 KHz) is generated, the capacitor of the power supply circuit vibrates, and the entire board vibrates to generate noise noise. The frequency of the noise sound at this time is the generation period (8 KHz) of the power supply ripple.
このような原理で発生したノイズ音のノイズレベルを示すグラフを図7(a)に示す。図示するように、撮像素子121の電荷転送動作に起因した電源リップルによって発生したノイズ音は、電源リップルの周波数、すなわち、撮像素子121での電荷転送動作の周波数(8KHz)でピンポイントのピークが現れる特性となる。このような、大きなピークをもつノイズ成分は、人間の聴覚に届きやすく、不快なノイズ音(いわゆる、「キーン音」)となる。 FIG. 7A is a graph showing the noise level of noise sound generated based on such a principle. As shown in the figure, the noise sound generated by the power supply ripple caused by the charge transfer operation of the image sensor 121 has a pinpoint peak at the frequency of the power supply ripple, that is, the frequency of the charge transfer operation in the image sensor 121 (8 KHz). It becomes a characteristic that appears. Such a noise component having a large peak easily reaches human hearing and becomes an unpleasant noise sound (so-called “keen sound”).
このように、ノイズ成分の周波数が特定の周波数に集中し、そのピークが大きいと、ノイズ音として認知されやすくなる。したがって、ノイズ成分の周波数が特定の周波数に集中しないよう拡散させることができれば、発生したノイズ音を認知しにくくなると考えられる。 As described above, when the frequency of the noise component is concentrated on a specific frequency and the peak is large, it is easily recognized as a noise sound. Therefore, if the noise component can be diffused so as not to concentrate on a specific frequency, the generated noise sound will be difficult to recognize.
よって、本発明では、撮像素子(2次元走査装置)の電荷転送動作を制御することで、ノイズ音の周波数成分(すなわち、電源リップルの発生周期)を拡散させ、ノイズ音の低減を図る。このような制御とノイズ音低減の原理を、図6を参照して説明する。図6は、本発明の適用による電荷転送動作が制御されたときのH転送とV転送の動作タイミングを示すタイミングチャートであり、図6(a)がH転送の動作タイミングを示し、図6(b)がV転送の動作タイミングを示している。 Therefore, in the present invention, by controlling the charge transfer operation of the image sensor (two-dimensional scanning device), the frequency component of noise noise (that is, the generation period of the power supply ripple) is diffused to reduce noise noise. The principle of such control and noise noise reduction will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a timing chart showing the operation timing of H transfer and V transfer when the charge transfer operation according to the application of the present invention is controlled. FIG. 6A shows the operation timing of H transfer, and FIG. b) shows the operation timing of V transfer.
図示するように、本実施形態では、ノイズ音処理部212が駆動部122を制御することで、V転送とH転送の間にランダムな時間間隔が挿入されるように撮像素子121の電荷転送動作を制御する。つまり、V転送とH転送を電荷転送動作の1セットとした場合に、各セットにおけるV転送とH転送との間に待ち時間(ウェイト)となる時間間隔を設け、この時間間隔が各セットで異なるように制御する。
As shown in the figure, in this embodiment, the noise
例えば、図6に示すように、1セット目のV転送とH転送の間に0.1KHzのウェイトを挿入し、2セット目のV転送とH転送の間には、0.2KHzのウェイトを挿入するような動作をおこなう。ここで、V転送とH転送の動作周期が8KHzである場合、このようなウェイトを挿入することで、各セットの動作周期が、8.1KHz、8.2KHz、というように拡散することになる。 For example, as shown in FIG. 6, a 0.1 KHz weight is inserted between the first set of V and H transfers, and a 0.2 KHz weight is inserted between the second set of V and H transfers. Perform an action like inserting. Here, when the operation cycle of V transfer and H transfer is 8 KHz, by inserting such a weight, the operation cycle of each set is spread as 8.1 KHz, 8.2 KHz. .
ここで、V転送の直後におこなわれるH転送の前にウェイトが挿入されているので、H転送の開始タイミングが一定ではなくなる。すなわち、H転送にかかる電流の変化に呼応して発生する電圧の負荷変動も拡散されたタイミングで発生することになる。 Here, since the wait is inserted before the H transfer performed immediately after the V transfer, the start timing of the H transfer is not constant. That is, the load fluctuation of the voltage generated in response to the change of the current for H transfer also occurs at the spread timing.
上述したように、コンデンサが振動することで発生するノイズ音は、電源リップルが一定の周波数で発生するために、特定周波数のノイズ成分が大きなピークとなることが特徴であるが、このようにして電源リップルの発生周期を拡散させると、図7(b)に示すように、発生したノイズ音の周波数成分が特定の周波数に集中しないで拡散するためピークが下がる。このように、ノイズレベルのピークが下がると、ノイズ音が発生していても聴覚では認識しづらくなるので、ノイズ音を低減させたことになる。 As described above, the noise sound generated by the vibration of the capacitor is characterized in that the noise component of a specific frequency has a large peak because the power supply ripple is generated at a constant frequency. When the generation period of the power supply ripple is diffused, as shown in FIG. 7B, the frequency component of the generated noise sound spreads without concentrating on a specific frequency, so that the peak decreases. As described above, when the noise level peak decreases, it is difficult for the auditory to recognize even if a noise sound is generated, and thus the noise sound is reduced.
すなわち、2次元走査をおこなう撮像素子などの電荷転送動作に起因するノイズ音を、その2次元転送動作の動作周期が拡散するよう駆動することで、効果的に低減させることができる。この方法であれば、ノイズ音の原因である電荷転送動作を直接制御することでノイズ音を低減させているので、ノッチフィルタでノイズ成分を減衰させる方法とは異なり、音質を低下させることなく効果的にノイズ音を低減させることができる。 That is, it is possible to effectively reduce the noise sound resulting from the charge transfer operation of an imaging device or the like that performs two-dimensional scanning by spreading the operation cycle of the two-dimensional transfer operation. With this method, the noise sound is reduced by directly controlling the charge transfer operation that is the cause of the noise sound. Therefore, unlike the method of attenuating the noise component with a notch filter, it is effective without reducing the sound quality. Noise noise can be reduced.
ここで、ウェイトとして挿入する時間間隔は、実行している記録動作の処理に応じて設定することができる。つまり、ウェイトを挿入することで、電荷転送に要する時間は多くかかってしまうことになるが、増大した時間が記録動作処理に影響しない範囲でウェイト時間を設定する。例えば、動画撮像をおこなっている場合であれば、その動画のフレームレートに基づいてウェイト時間を設定することができる。例えば、V転送とH転送の1セットで1フレーム分の電荷転送をおこなうのであれば、フレームレートに基づいた1フレーム分の時間よりも、1フレーム分の電荷転送時間が長くなってしまわない範囲でウェイト時間を決定すればよい。 Here, the time interval inserted as a weight can be set according to the processing of the recording operation being performed. In other words, inserting a wait increases the time required for charge transfer, but the wait time is set in a range where the increased time does not affect the recording operation process. For example, if a moving image is being captured, the wait time can be set based on the frame rate of the moving image. For example, if charge transfer for one frame is performed with one set of V transfer and H transfer, the range in which the charge transfer time for one frame does not become longer than the time for one frame based on the frame rate. The wait time can be determined by.
よって、図4に示した「ノイズ音低減処理」において、実行する記録動作が動画撮像であると判別された場合(ステップS101:Yes)、ノイズ音処理部212は、その動画撮像にかかるフレームレートに基づいてウェイト時間を設定して(ステップS103)、電荷転送動作を制御することになる(ステップS104)。これにより、動画品質を低下させることなく、ノイズ音の低減を図ることができる。
Therefore, in the “noise sound reduction process” shown in FIG. 4, when it is determined that the recording operation to be performed is moving image capturing (step S <b> 101: Yes), the noise
このような電荷転送制御(ステップS104)を、その記録動作が終了するまでおこなうことで(ステップS105:No)、撮像素子121の電荷転送動作に起因するノイズ音が記録されないよう動作することができる。そして、記録動作の終了とともに本処理は終了する(ステップS105:Yes)。 By performing such charge transfer control (step S104) until the recording operation is completed (step S105: No), it is possible to operate so as not to record noise sound resulting from the charge transfer operation of the image sensor 121. . And this process is complete | finished with completion | finish of a recording operation (step S105: Yes).
なお、スチル画像撮像などのような音声記録を伴わない記録動作である場合(ステップS101:No、ステップS102:No)、上述したようなノイズ音低減にかかる動作をおこなわずに処理を終了する。つまり、音声記録を伴う記録動作をおこなう場合にのみノイズ音低減動作をおこなうことで、ノイズ音が記録されてしまうことを防止することができる。 If the recording operation is not accompanied by voice recording such as still image capturing (step S101: No, step S102: No), the processing is terminated without performing the operation related to noise noise reduction as described above. That is, it is possible to prevent the noise sound from being recorded by performing the noise sound reduction operation only when performing a recording operation accompanied by audio recording.
以上説明したように、本発明を上記実施形態の如く適用することにより、撮像素子などの2次元走査装置の動作に起因するノイズ音を、音質を低下させることなく低減することができる。 As described above, by applying the present invention as in the above-described embodiment, it is possible to reduce noise sound resulting from the operation of a two-dimensional scanning device such as an image sensor without deteriorating sound quality.
つまり、ノイズ音の発生原因となっている電荷転送動作を制御することでノイズ音を低減させているので、発生したノイズを後から除去する従来の方法と異なり、記録された音声信号に影響しない。このため、ノイズ以外の周波数成分まで減衰されることによる音質低下は生じない。 In other words, noise noise is reduced by controlling the charge transfer operation that is the cause of noise noise, so it does not affect the recorded audio signal, unlike conventional methods that remove the generated noise later. . For this reason, sound quality deterioration due to attenuation to frequency components other than noise does not occur.
この場合において、2次元走査の動作周期を拡散させることでノイズ音の低減を図っているが、この動作周期の拡散は、2次元走査の各走査動作間にランダムなウェイト時間を挿入することで実現することができるので、比較的容易な駆動制御でノイズ音の低減を図ることができる。 In this case, the noise sound is reduced by diffusing the operation period of the two-dimensional scanning. The diffusion of the operation period is performed by inserting a random wait time between each scanning operation of the two-dimensional scanning. Since this can be realized, noise noise can be reduced by relatively easy drive control.
上記実施形態は一例であり、本発明の適用範囲はこれに限られない。すなわち、種々の応用が可能であり、あらゆる実施の形態が本発明の範囲に含まれる。 The said embodiment is an example and the application range of this invention is not restricted to this. That is, various applications are possible, and all embodiments are included in the scope of the present invention.
例えば、上記実施形態では、撮像装置に用いられる撮像素子の電荷転送動作に起因するノイズ音を低減させる例を示したが、2次元走査による動作に起因してノイズ音が発生するのであれば、撮像素子に限らず、任意の2次元走査装置に本発明を適用することで、ノイズ音の低減を図ることができる。例えば、水平走査と垂直走査を繰り返すことで画面の書換をおこなっている表示装置なども2次元走査装置とすることができ、このような装置に本発明を適用することで、ノイズ音の低減を図ることができる。 For example, in the above-described embodiment, an example in which noise noise caused by the charge transfer operation of the image sensor used in the imaging device is shown. However, if noise noise is generated due to the operation by two-dimensional scanning, Noise sound can be reduced by applying the present invention to an arbitrary two-dimensional scanning device, not limited to an image sensor. For example, a display device that rewrites a screen by repeating horizontal scanning and vertical scanning can be a two-dimensional scanning device, and noise noise can be reduced by applying the present invention to such a device. Can be planned.
また、上記実施形態では、音声記録を伴う記録動作を実行する場合に、電荷転送動作を制御することでノイズ音を低減させ、ノイズ音が記録されるようにしたが、このような動作判別をおこなわずに、常時、上述したようなノイズ音を低減させる動作をおこなってもよい。つまり、音声が記録されることのないスチル画像撮像時であっても、撮像素子(2次元走査装置)の電荷転送動作を制御することで、デジタルカメラ1使用時にユーザに聞こえるノイズ音を低減させることができる。
Further, in the above embodiment, when performing a recording operation accompanied by audio recording, the noise sound is reduced by controlling the charge transfer operation so that the noise sound is recorded. You may always perform the operation | movement which reduces the noise sound as mentioned above, without performing. That is, even when a still image is captured without sound being recorded, by controlling the charge transfer operation of the image sensor (two-dimensional scanning device), noise noise heard by the user when using the
なお、本発明にかかるノイズ音低減手法を用いた場合、ウェイト時間の設定により、ノイズ音特性を変化させることができる。つまり、ウェイト時間が短い場合、周波数が拡散する範囲が狭いので、「ピークは高いが周波数帯域は狭い」というノイズ特性になる。一方、ウェイト時間が長い場合は、周波数が拡散する範囲が広くなるため、「周波数帯域は広いがピークは低い」というノイズ特性になる。すなわち、ウェイト時間の設定値を変える調整をおこなうことで、装置によってノイズ特性が異なる場合でも、最適なノイズ低減を容易におこなうことができる。このため、ノッチフィルタを用いた従来の方法のように、製品毎の特性の違いを吸収するために広めの帯域を除去してしまうことがない。 When the noise noise reduction method according to the present invention is used, the noise sound characteristics can be changed by setting the wait time. In other words, when the wait time is short, the frequency spread range is narrow, so that the noise characteristic is “high peak but narrow frequency band”. On the other hand, when the wait time is long, the range in which the frequency is spread is widened, resulting in a noise characteristic that “the frequency band is wide but the peak is low”. That is, by adjusting the setting value of the wait time, it is possible to easily perform the optimum noise reduction even when the noise characteristic varies depending on the apparatus. Therefore, unlike the conventional method using a notch filter, a wider band is not removed in order to absorb the difference in characteristics of each product.
また、挿入されるウェイト時間の設定は、製品の製造者によって設定できることはもとより、例えば、製品の使用者によって任意に調整できるようにしてもよい。これにより、例えば、製品の経年変化などによってノイズ特性が変化しても、ウェイト時間の調整によって最適なノイズ低減を図ることができる。 In addition, the setting of the wait time to be inserted can be arbitrarily adjusted by, for example, the user of the product, as well as being settable by the manufacturer of the product. Thereby, for example, even if the noise characteristics change due to the aging of the product or the like, the optimum noise reduction can be achieved by adjusting the wait time.
なお、上記実施形態で例示したノイズ音の直接的な音源はコンデンサの振動であり、このようなコンデンサの振動は、一定周期で発生する電圧の負荷変動(電源リップル)が要因となる。この電源リップルが発生する原因として、撮像素子(2次元走査装置)において一定周期で発生する電流増大を例示したが、このような電流変化の発生タイミングを拡散させることができれば、電圧の負荷変動によるコンデンサの振動周波数も拡散し、ノイズ音を低減させることができる。よって、撮像素子などの2次元走査装置を用いていない場合であっても、一定周期の電流変化による電圧の負荷変動に起因したノイズ音が発生するのであれば、上記実施形態で例示したような方法(ウェイト時間の挿入など)で電流変化の発生タイミングを拡散させることで、ノイズ音の低減を図ることができる。 Note that the direct sound source of the noise sound exemplified in the above embodiment is capacitor vibration, and such capacitor vibration is caused by voltage load fluctuation (power supply ripple) generated at a constant period. The cause of the occurrence of the power supply ripple is exemplified by an increase in current that occurs in a fixed cycle in the image sensor (two-dimensional scanning device). The vibration frequency of the capacitor is also diffused, and noise noise can be reduced. Therefore, even when a two-dimensional scanning device such as an image sensor is not used, if noise noise is generated due to voltage load fluctuations due to a constant current change, as illustrated in the above embodiment. Noise noise can be reduced by diffusing the generation timing of the current change by a method (such as insertion of wait time).
なお、本発明を上記実施形態で例示したデジタルカメラ1のような撮像装置で実現する場合においては、本発明にかかる構成や機能を予め備えた撮像装置として提供できる他、制御部210の各機能と同様の機能を実現するプログラムを適用することにより、既存の撮像装置を本発明にかかる撮像装置をして機能させることもできる。
In the case where the present invention is realized by an imaging apparatus such as the
なお、上記実施形態では、撮像装置の例として、動画撮像機能を有するデジタルスチルカメラを示したが、撮像装置の形態は任意であり、単体のデジタルスチルカメラで実現可能であることはもとより、これと同様の撮像機能を備えた種々の電子機器(例えば、デジタルビデオカメラ、携帯電話、など)に本発明を適用してもよい。 In the above embodiment, a digital still camera having a moving image capturing function is shown as an example of the image capturing apparatus. However, the form of the image capturing apparatus is arbitrary and can be realized by a single digital still camera. The present invention may be applied to various electronic devices (for example, a digital video camera, a mobile phone, etc.) having the same imaging function.
このような場合においても、プログラムを適用することで、既存の装置を本発明にかかる撮像装置として機能させることができる。 Even in such a case, by applying the program, an existing apparatus can be caused to function as the imaging apparatus according to the present invention.
このようなプログラムの適用方法は任意であり、例えば、CD−ROMやメモリカードなどの記憶媒体に格納して適用できる他、例えば、インターネットなどの通信媒体を介して適用することもできる。 The application method of such a program is arbitrary. For example, the program can be applied by being stored in a storage medium such as a CD-ROM or a memory card, or can be applied via a communication medium such as the Internet.
1…デジタルカメラ、100…撮像部、110…光学装置、120…撮像素子部、121…撮像素子(2次元走査装置)、122…駆動部、200…データ処理部、210…制御部、211…記録動作処理部、212…ノイズ音処理部、220…画像処理部、230…画像メモリ、240…画像出力部、250…記憶部、260…外部記憶部、300…インタフェース部、310…表示部、320…音声入出力部、330…操作部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記撮像素子における水平転送と垂直転送の周期が拡散されるよう該撮像素子を駆動する駆動手段を備える、
ことを特徴とする撮像装置。 In an imaging device using an imaging device that performs charge transfer by scanning in a two-dimensional direction,
Drive means for driving the image sensor so that the period of horizontal transfer and vertical transfer in the image sensor is diffused;
An imaging apparatus characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The driving means diffuses the period by inserting a random time interval between horizontal transfer and vertical transfer in the image sensor,
The imaging apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 The drive means determines a time interval for insertion based on the frame rate of the captured image.
The imaging apparatus according to claim 2.
水平動作と垂直動作の周期が拡散されるよう該2次元走査装置を駆動する駆動手段を備える、
ことを特徴とする2次元走査装置。 A two-dimensional scanning device that performs horizontal and vertical movements,
Drive means for driving the two-dimensional scanning device so that the period of horizontal operation and vertical operation is diffused;
A two-dimensional scanning device.
ことを特徴とする請求項4に記載の2次元走査装置。 The driving means diffuses the period by inserting a random time interval between a horizontal operation and a vertical operation in the two-dimensional scanning device;
The two-dimensional scanning device according to claim 4.
ことを特徴とする請求項4または5に記載の2次元走査装置。 The two-dimensional scanning device is an image sensor.
The two-dimensional scanning apparatus according to claim 4 or 5, wherein
前記電圧の負荷変動の要因となる電流変化のタイミングを拡散させるステップを含む、
ことを特徴とするノイズ低減方法。 A noise reduction method for reducing noise caused by load fluctuation of a voltage generated at a constant cycle,
Diffusing the timing of the current change that causes the load fluctuation of the voltage,
The noise reduction method characterized by the above-mentioned.
前記撮像素子における水平転送と垂直転送の周期が拡散されるよう該撮像素子を駆動する機能を実現させる、
ことを特徴とするプログラム。 In a computer that controls an image pickup apparatus using an image pickup element that performs charge transfer by scanning in a two-dimensional direction,
Realizing the function of driving the image sensor so that the period of horizontal transfer and vertical transfer in the image sensor is diffused;
A program characterized by that.
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JP2009071426A (en) * | 2007-09-11 | 2009-04-02 | Canon Inc | Image device, its method for recording moving video with sound, and program |
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