JP2012124799A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 連続動画撮影時にＬＳＩの温度が上昇し、動作保証外になる確率を抑える。
【解決手段】撮像素子と、前記撮像素子から読み出される画像信号を複数の領域に分割する画像分割手段と、分割された画像を並列に処理する複数の信号処理手段と、前記信号処理手段の処理負荷を検出する処理負荷検出手段と、前記信号処理手段の温度を検出する温度検出手段とを備え、前記画像分割手段は、前記処理負荷検出手段と前記温度検出手段の検出結果に応じて分割方法を制御することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は撮像装置に関し、特に撮像素子から読み出した画像を複数領域に分割し、並列処理する際の画像分割方法に関する。

近年、半導体技術の進歩によりＬＳＩの高集積化、動作クロックの高速化が進んでいる。デジタルスチルカメラやビデオカメラの分野でも、高集積化によって撮像素子の多画素化が急激に進んでいる。これに対して、動画記録のフレームレートは規格で定められており、所定期間で１つのフレーム画像を処理する必要がある。このため、１つのフレーム画像を分割し、撮影信号処理を並列処理することで多画素を処理する方法が提案されている。また、高集積化、動作高速クロックの高速化によりＬＳＩ内部で局所的な温度上昇が起こり易くなっている。一般的にＭＯＳトランジスタの動作速度は周囲温度に依存しており、温度が高くなるとトランジスタの遅延が大きくなり性能が低下する。また、局所的な温度上昇によりトランジスタが熱破壊されるという可能性がある。このため、予め設定された温度を超えた場合は強制的に機能を停止して温度上昇を防止する必要がある。

ここで、ＬＳＩ内部の温度上昇の一因として、内部のトランジスタがスイッチングする際に発生する消費電力が挙げられる。例えば、ＬＳＩの消費電力：Ｐは１基準回路あたりの消費電力：Pb、動作クロック周波数：Ｆ、回路規模：Ｇ、トグル率：Ｔとした場合、次式（１）で表される。

P = Pb * F * G * T ・・・（１）
そこで、特許文献１では温度が高くなった場合に動作クロック周波数：Ｆを下げることで消費電力を抑制し、カメラの温度上昇を制限または緩やかにする方法が提案されている。

特開2002−135636号公報

しかしながら、特許文献１の発明では動作クロックを下げるため、所定時間当たりの処理量が低下する。この結果、静止画撮影であれば連続撮影時の間隔が長くなる。また、記録するフレームレートが規定されている動画撮影時は入力画素を制限するといった性能劣化に繋がるという問題がある。また、式（１）のトグル率：Ｔは信号の変化量であり入力される画像によって変動する。例えば、青天の空のように周波数成分の低い画像を処理する場合はトグル率が低い。これに対して、海面の波しぶきのような周波数成分の高き画像を処理する場合はトグル率が高い。また、扱う信号量が多いほどトグル率は高くなるため符号化処理で参照する範囲等の設定によってもトグル率は変化する。式（１）のトグル率を下げることでクロック周波数を下げることと同様に消費電力を下げることができるが、特許文献１の発明ではトグル率を下げる方法について述べられていない。

本出願に係る第１の発明は、撮像素子と、
前記撮像素子に結像された画像データを複数の領域に分割する画像分割手段と、
分割された画像を並列に処理する複数の信号処理手段と、
前記信号処理手段の処理負荷を検出する処理負荷検出手段と、
前記信号処理手段の温度を検出する温度検出手段とを備え、
前記画像分割手段は、前記処理負荷検出手段と前記温度検出手段の検出結果
に応じて分割方法を制御することを特徴とする。

本出願に係る第２の発明は、前記処理負荷検出手段は、
入力画像の周波数成分を検出することを特徴とする。

本出願に係る第３の発明は、前記処理負荷検出手段は、
入力画像を符号化する際の処理の複雑度を検出することを特徴とする。

本出願に係る第４の発明は、
前記信号処理手段の配置位置に応じた耐熱性を検出する耐熱性検出手段を備え、
前記処理検出手段と前記温度検出手段と前記耐熱性検出手段の検出結果
に応じて分割方法を制御することを特徴とする。

本発明によれば、複数のカメラ信号処理手段の処理負荷と温度と耐熱性に応じて処理させる画像の選択方法を制御することで、機能を制限することなく温度上昇を制限または緩やかにすることができる。

実施例１の構成図である。 温度変化の説明図である。 温度変化の説明図である。 温度変化の説明図である。 実施例２の構成図である。 実施例２の配置図である。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。

［実施例１］
図１は、本発明の撮像装置における第１の実施形態の構成を示す図である。撮像素子101は被写体像を撮像面上に結像し、光電変換する。画像分割手段102は撮像素子101から出力された画像信号を第１のカメラ信号処理手段103A、第２のカメラ信号処理手段103B、第３のカメラ信号処理手段103C、第４のカメラ信号処理手段103Dに分割して出力する。第１〜４のカメラ信号処理手段は、入力された画像に対してアパーチャ補正、ガンマ補正、及びホワイトバランス補正などの現像処理を並列に処理しメモリ制御手段104を経由してＳＤＲＡＭ等のメモリ105に記録する。また、それぞれの入力画像の周波数成分とカメラ信号処理手段自体の温度を検出し、ＣＰＵ106に出力する。符号化手段107は分割された画像が１つに戻るようにメモリ制御手段104を経由してメモリ105より画像を読み出し、ＭＰＥＧ符号化規格等に符号化して記録手段108に出力する。記録手段108はＦＬＡＳＨメモリ等の記録媒体に記録する。ＣＰＵ106は４つのカメラ信号処理手段から入力された周波数成分と温度の検出結果に応じて画像分割手段102を制御する。図２は入力画像の領域によって周波数成分が異なる画像を入力した場合の温度変化を示す図である。図２において、「丸付き数字１」VDは１フレーム画像を処理する周期、「丸付き数字２」撮像素子の出力は、１フレームの画像を田の字に４分割した際の各領域の番号と領域に含まれる画像の周波数成分の高低、「丸付き数字３」〜「丸付き数字６」は４つのカメラ信号処理手段に入力される分割画像の番号と、処理後の温度を示している。

２より画像分割の制御内容について説明する。図２（a）は従来の撮像装置の温度変化の説明図である。図２（ａ）において、「丸付き数字２」撮像素子の出力は常に固定値であり、１番の領域は周波数成分の高い画像、２〜４番の領域は周波数成分の低い画像としている。ここで説明を簡単にするため、周波数成分の高い画像を処理すると温度が５°上昇し、周波数成分の低い画像を処理すると温度は変化しないものとして説明する。従来の制御では４つあるカメラ信号処理手段で処理する分割画像は固定であり、周波数成分が高い1番の領域を処理するカメラ信号処理手段１の温度が上がり続けている。これに対して、図２（ｂ）に示す本実施例の制御では、周波数成分の高低と４つのカメラ信号処理手段の温度に応じてカメラ信号処理手段への画像の分割方法を変化させることで４つのカメラ信号処理手段の温度差が小さく保たれている。この結果、カメラ信号処理手段の機能を制限することなく、温度上昇を緩やかにすることができる。

［実施例２］
次に、第２の実施形態について説明する。

一般的にＬＳＩは複数のＩＣと接続することを想定して設計されており、接続するＩＣによって接続間の信号に求められる速度は異なる。例えば、撮像素子やＳＤＲＡＭ等の外部メモリとの接続部は高速動作が求められる。これに対して、外部ＣＰＵや記録手段との接続部は比較的低速で動作している。ここで、高速動作するために高いクロック周波数で動作させた場合、クロックサイクルの周期が短いため温度上昇によるトランジスタの遅延の影響を受け易い。このため、１つのＬＳＩ内部でも実際に配置される場所によって温度に対する耐熱性に違いがある。そこで、第２の実施例ではＬＳＩ内部の配置状況による耐熱性に応じて画像の分割方法を制御することで温度の限界に到達する。

図３は、本発明の撮像装置における第２の実施形態の構成を示す図である。図３において、前記第１の実施形態を示す図１と同一の構成要素には、同一の符号が付されている。

図３では、図１において点線で囲まれた内部は１つのＬＳＩで構成している。第１の符号化処理手段107A、第２の符号化処理手段107B、第３の符号化処理手段107C、第４の符号化処理手段107Dはメモリ制御手段104を経由してメモリ105より画像を分割して読み出し並列処理して画像合成手段109へ出力する。また、それぞれの入力画像に対して処理している符号化処理の複雑度と符号化処理手段自体の温度を検出し、をＣＰＵ106に出力する。ここで、入力画像に人物の顔や肌がある場合は特別な処理を行うため複雑度の高い処理を行い、その他は複雑度の低い処理とする。画像合成手段109は、４つに分割されて入力される画像を１つのフレームに合成し、記録手段108へ出力する。次にＬＳＩ内部の配置位置と耐熱性について説明する。図４は本実施例の配置図である。図４において、点線で囲まれた内部は１つのＬＳＩ内部の配置位置を示しており、４辺には外部ＩＣとの接続部であるＩＯが配置されている。ここで、ＬＳＩ外部の撮像素子及びメモリとの接続部は高速動作が必要なため縦線で示された高速ＩＯ、ＣＰＵと記録手段との接続部は比較的低速動作のため横線で示された低速ＩＯが配置されている。高速ＩＯは高速クロックで動作しており、温度上昇に対する耐性が低い。これに対して低速ＩＯは低速クロックで動作しており、温度上昇に対する耐性が高い。このため、同じ符号化処理手段でも高速ＩＯに隣接している第１の符号化手段の耐熱性が一番低く、低速ＩＯと隣接している第４の符号化手段の耐熱性が一番高い。

図２（ｃ）に本実施例の動作タイミングを示す。図２（ｃ）において、図２（ａ）、（ｂ）と異なる部分について説明する。「丸付き数字２」撮像素子の出力は常に固定値であり、１番の領域は複雑度が高い符号化処理を行う画像、２〜４番の領域は複雑度の低い符号化処理を行う画像としている。ここで説明を簡単にするため、画像に対して複雑度の高い符号化処理を行うと温度が５°上昇し、複雑度の低い符号化処理を行う場合は変化しないものとして説明する。「丸付き数字３」〜「丸付き数字６」は４つの符号化手段に入力される分割画像の番号、処理後の温度及びそれぞれの配置位置に応じた動作保証温度を示している。本実施例では、入力される画像に対して実施する符号化処理の複雑度と、４つのカメラ信号処理手段の温度及び動作保証温度との差分に応じて符号化処理手段への画像の分割方法を変化させることで４つの符号化手段の動作保証温度に対する余裕度を均一化している。この結果、符号化処理手段の機能を制限することなく、温度上昇を制限または緩やかにすることができる。

101 撮像素子
102 画像分割手段
103A 第１のカメラ信号処理手段
103B 第２のカメラ信号処理手段
103C 第３のカメラ信号処理手段
103D 第４のカメラ信号処理手段
104 メモリ制御手段
107A 第１の符号化処理手段
107B 第２の符号化処理手段
107C 第３の符号化処理手段
107D 第４の符号化処理手段
108 記録手段
109 画像合成手段

Claims (4)

1. 撮像素子と、
   前記撮像素子から読み出される画像信号を複数の領域に分割する画像分割手段と、
   分割された画像を並列に処理する複数の信号処理手段と、
   前記信号処理手段の処理負荷を検出する処理負荷検出手段と、
   前記信号処理手段の温度を検出する温度検出手段とを備え、
   前記画像分割手段は、前記処理負荷検出手段と前記温度検出手段の検出結果に
   応じて分割方法を制御することを特徴とする撮像装置。
2. 前記処理負荷検出手段は、入力画像の周波数成分を検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記処理負荷検出手段は、入力画像を符号化する際の処理の複雑度を検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記信号処理手段の配置位置に応じた耐熱性を検出する耐熱性検出手段を備え、
   前記処理検出手段と前記温度検出手段と前記耐熱性検出手段の検出結果
   に応じて分割方法を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の撮像装置。