JP2015018000A - 電源回路、撮像モジュール、及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】インダクタによる電磁ノイズの影響を避けて高品質な画像を撮像できる電源回路を提供する。
【解決手段】撮像素子２０に電源電圧Ｖｏを供給する電源回路１０は、バッテリＢａに接続されるトランジスタ１１ａと、トランジスタ１１ａに接続されるインダクタ１１ｂと、トランジスタ１１ａのスイッチング制御を行う制御回路１１ｃとを有し、トランジスタ１１ａをオンオフすることにより、インダクタ１１ｂに蓄えた磁気エネルギーを電気エネルギーに変換して電源電圧Ｖｏを生成するスイッチングレギュレータ１１を備える。制御回路１１ｃは、撮像素子２０の画素セルから信号を読み出すタイミングを決定する読み出しクロックｃｋに同期した駆動クロックｃｋ１にしたがい、画素セルから信号が読み出されるタイミングにおいてトランジスタ１１ａをオフにし、画素セルから信号が読み出されないタイミングにおいてトランジスタ１１ａをオンにする制御を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、電源回路、撮像モジュール、及び撮像装置に関する。

撮像モジュールを搭載する電子機器（例えば携帯電話機等）は、高機能化，高性能化が進み、搭載部品数が増加すると共に表示パネルの大型化が図られている。このため、撮像モジュール自体を更に一層小型化せざるを得ず、撮像素子（イメージセンサ）にその電源回路を近接して設ける必要が生じている（例えば特許文献１参照）。

図８は、近年の撮像モジュールの一例を示す断面図である。撮像モジュール１００は、撮像素子１０２と、撮像素子１０２の光入射側に配置された撮影レンズ群１０３とで構成される。撮影レンズ群１０３の周囲には、フォーカス位置調整用やズーム調整用のアクチュエータ１０４が近接して設けられている。また、撮像素子１０２の周囲には、電子機器（装置本体）側のバッテリ電源から電力供給を受け、撮像素子１０２等を駆動する電圧を生成する電源回路１０５が近接して設けられている。

バッテリ電源から電力供給を受け、電圧変換して所定の直流定電圧（例えば３．３Ｖ）を生成する電源回路には、スイッチングレギュレータ等が用いられる。この電圧変換を効率的に行うには、例えば特許文献２〜４の回路図に示される様に、インダクタ（コイル）が使用される。

つまり、図８に示す様に、撮像素子１０２には、電源回路１０５のインダクタ１０６が近接して配置されることになる。

特開２０１０―１５４５９１号公報 特開２００５―１６８２３０号公報 特開２００５―１９８４８４号公報 特開２００９―１７７３２５号公報 特開２００３―１１６０４５号公報 特開２００７―１４２７３８号公報

電源回路１０５のインダクタ１０６に電流が流れると、インダクタ１０６に電磁エネルギーが蓄積され、図８に示す様に電磁ノイズ１０７が発生する。そして、インダクタ１０６が撮像素子１０２に近接配置されていると、電磁ノイズ１０７が撮像素子１０２に入ってしまう。

近年の撮像素子１０２は、多画素化が進展したため微細化が進み、入射光量に応じ各画素セルが検出する信号電荷量は小さくなっている。このため、微弱な電磁ノイズ１０７でも撮像画像の画質を劣化させてしまう。

従来は、撮像素子１０２とインダクタ１０６の距離を或る程度とれたり、また、画素セルの大きさがそれほど小さくなかったりしたため、この微弱な電磁ノイズはあまり問題とならなかった。しかし、撮像モジュールの小型化が進んだため、この電磁ノイズに起因する画質劣化を回避する必要が生じてきている。

電磁ノイズを発生しない、即ち、インダクタ１０６を使用しない電源回路（例えばリニアレギュレータ）を用いれば済むが、それでは電圧変換効率が下がってしまい、装置本体側のバッテリ寿命が短くなってしまう。

上記特許文献５には、撮像素子と信号処理回路とを有する撮像装置において、信号処理回路に電圧を供給するレギュレータ回路の基準電圧を、撮像素子の動作状態に応じて変更することで、消費電力の低減を図ることが記載されている。また、上記特許文献６には、ＭＯＳセンサの各垂直信号線に接続される負荷トランジスタに流す電流を、撮像素子から信号を読み出さないときにはゼロにすることで消費電力を低減することが記載されている。

しかし、特許文献５，６に記載の技術は、いずれも消費電力の低減を目的としており、電源回路のインダクタによる電磁ノイズの影響を考慮したものではない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、インダクタによる電磁ノイズの影響を避けて高品質な画像を撮像することができる電源回路、それを備える撮像モジュール、及びそれを備える撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の電源回路は、撮像素子に電源電圧を供給する電源回路であって、外部電源に接続されるスイッチング用のトランジスタと、前記トランジスタに接続されるインダクタと、前記トランジスタのスイッチング制御を行う制御回路とを有し、前記制御回路により前記トランジスタをオンオフすることによって前記インダクタに蓄えられた磁気エネルギーを電気エネルギーに変換して前記電源電圧を生成するスイッチング電源回路部を備え、前記制御回路は、前記撮像素子の画素セルから信号を読み出すタイミングを決定する読み出しクロックに同期した第一の駆動クロックにしたがって前記トランジスタをオンオフする第一のスイッチング制御を少なくとも行い、前記第一の駆動クロックによる前記第一のスイッチング制御は、前記読み出しクロックにしたがって前記画素セルから信号が読み出されるときに前記トランジスタをオフにし、前記画素セルから信号が読み出されないときに前記トランジスタをオンにする制御である。

本発明の撮像モジュールは、前記電源回路と、前記電源回路により電源電圧が供給される前記撮像素子とを備えるものである。

本発明の撮像装置は、前記撮像モジュールを備えるものである。

本発明によれば、インダクタによる電磁ノイズの影響を避けて高品質な画像を撮像することができる電源回路、それを備える撮像モジュール、及びそれを備える撮像装置を提供することができる。

本発明の一実施形態を説明するための撮像機能を持つ電子機器の概略構成を示す図 図１に示す電子機器における撮像モジュール１の内部構成を示す図 図２に示す撮像モジュール１の分周回路４０が生成するクロックｃｋ１の一例を示す図 図１に示した電子機器における撮像モジュール１の変形例を示す図 図１に示した電子機器における撮像モジュール１の変形例を示す図 図５に示した撮像モジュール１の変形例を示す図 図６に示した撮像モジュール１の変形例を示す図 近年の撮像モジュールの一例を示す断面図

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態を説明するための撮像機能を持つ電子機器の概略構成を示す図である。この電子機器は、例えば、デジタルカメラ及びカメラ付携帯電話機等の携帯端末や電子内視鏡装置等である。

図１の電子機器の撮像系は、撮像モジュール１と、撮像モジュール１から出力される撮像画像信号をアナログ処理するアナログ信号処理部４と、アナログ信号処理部４から出力される撮像画像信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換部５とを備える。撮像モジュール１とアナログ信号処理部４とＡ／Ｄ変換部５は、電子機器全体を統括制御するシステム制御部２によって制御される。システム制御部２には、操作部３を通してユーザからの指示信号が入力される。

図１の電子機器の電気制御系は、システム制御部２と、メインメモリ７と、メインメモリ７に接続されたメモリ制御部６と、撮像モジュール１から出力される撮像画像信号に対し、補間演算やガンマ補正演算，ＲＧＢ／ＹＣ変換処理等を行って撮像画像データを生成するデジタル信号処理部８と、デジタル信号処理部８で生成された撮像画像データをＪＰＥＧ形式に圧縮したり圧縮画像データを伸張したりする圧縮伸張処理部９と、着脱自在の記録媒体１７が接続される外部メモリ制御部１６と、液晶表示装置等の表示部１９が接続される表示制御部１８とを備える。メモリ制御部６、デジタル信号処理部８、圧縮伸張処理部９、外部メモリ制御部１６、及び表示制御部１８は、制御バス２１及びデータバス２２によって相互に接続され、システム制御部２によって制御される。

図２は、図１に示す電子機器における撮像モジュール１の内部構成を示す図である。

撮像モジュール１は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｌｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の撮像素子２０と、撮像素子２０を駆動する撮像素子駆動回路３０と、電子機器に搭載される外部電源（バッテリＢａ）から供給される電圧から電源電圧Ｖｏを生成しこれを撮像素子２０に供給する電源回路１０とを備える。なお、撮像素子２０と電源回路１０は、図８に例示したように、電源回路１０に含まれるインダクタから発生する電磁ノイズが撮像素子２０に入る程度の距離で近接して配置されている。

電源回路１０は、スイッチング電源回路部であるスイッチング（ＳＷ）レギュレータ１１と、電源回路１０の出力端子とアースとの間に接続されるキャパシタ１２と、分周回路４０とを備える。

スイッチングレギュレータ１１は、電子機器のバッテリＢａに接続されるスイッチング用のトランジスタ１１ａと、トランジスタ１１ａに接続されるインダクタ１１ｂと、分周回路４０から供給される駆動クロックにしたがってトランジスタ１１ａのオンオフ制御（スイッチング制御）を行う制御回路１１ｃとを備える。インダクタ１１ｂの出力電圧は図示しない帰還抵抗を介して制御回路１１ｃにフィードバック入力される。

スイッチングレギュレータ１１は、トランジスタ１１ａをオンオフ制御することにより、インダクタ１１ｂに蓄えられた磁気エネルギーを電気エネルギーとしてキャパシタ１２に蓄積することで、撮像素子２０の動作に必要な電源電圧Ｖｏ（撮像素子２０がＣＭＯＳイメージセンサであれば、例えば３．３Ｖ程度の電圧）を生成して出力するものである。

撮像素子駆動回路３０は、撮像素子２０を駆動するために必要なクロックを生成するタイミングジェネレータと、このクロックにしたがって撮像素子２０を駆動する駆動部とにより構成される。

上記タイミングジェネレータが生成するクロックには、撮像素子２０に含まれる各画素セル（光電変換素子を含む）から信号を読み出すタイミングを決定する読み出しクロックｃｋが含まれる。撮像素子駆動回路３０は、この読み出しクロックｃｋを駆動部だけでなく、分周回路４０にも入力する。

分周回路４０は、撮像素子駆動回路３０から入力された読み出しクロックｃｋを分周して、読み出しクロックｃｋに同期したクロックｃｋ１を生成し、このクロックｃｋ１を制御回路１１ｃに入力する。

クロックｃｋ１は、読み出しクロックｃｋ１がハイレベルのとき（撮像素子２０の画素セルから信号を読み出すタイミング）にローレベルとなり、読み出しクロックｃｋ１がローレベルのとき（撮像素子２０の画素セルから信号を読み出さないタイミング）にハイレベルとなるクロックである。

例えば、分周回路４０は、図３に示すように、読み出しクロックｃｋの周波数を１／２にし、かつ、位相をずらしたクロックｃｋ１を生成する。

電源回路１０の制御回路１１ｃは、分周回路４０によって生成されたクロックｃｋ１にしたがってトランジスタ１１ａのオンオフ制御を行う。例えば、制御回路１１ｃは、クロックｃｋ１がハイレベルのときにトランジスタ１１ａをオンし、クロックｃｋ１がローレベルのときにトランジスタ１１ａをオフする。

トランジスタ１１ａがオンの間、インダクタ１１ｂには磁気エネルギーが蓄積されるため、インダクタ１１ｂからは電磁ノイズが発生する。一方、トランジスタ１１ａがオフになると、インダクタ１１ｂの磁気エネルギーはなくなるため、インダクタ１１ｂからは電磁ノイズが発生しない。このように、撮像素子２０の画素セルからの信号読み出しタイミング（クロックｃｋのハイレベルになるタイミング）と、トランジスタ１１ａをオフにするタイミング（クロックｃｋ２がローレベルになるタイミング）とを一致させることで、撮像素子２０の画素セルから読み出される信号に、インダクタ１１ｂからの電磁ノイズが乗るのを防ぐことができる。

このように構成された電子機器は、電源が投入されると、撮像モジュール１が起動し、撮像モジュール１が待機状態となる。そして、ユーザにより撮影モードが設定されると、システム制御部２が、撮像素子駆動回路３０を制御して撮像素子２０により動画撮影を開始させる。

この動画撮影の各フレームで撮像素子２０から得られる撮像画像信号は、デジタル信号処理部８によって順次処理されて撮像画像データとなる。そして、システム制御部２は、デジタル信号処理部８によって順次生成される撮像画像データに基づく画像を表示部１９に順次表示させる。これにより、表示部１９には、撮像素子２０によって撮影中の被写体像がライブビュー画像としてリアルタイムに表示される。

続いて、操作部３に含まれるシャッタボタンが押下されると、被写体を撮像し、当該撮像によって得た撮像画像信号を処理して得られる撮像画像データを記録媒体１７に記録することを指示する撮影記録指示信号がシステム制御部２に入力される。そして、システム制御部２は、この撮影記録指示信号にしたがい、撮像素子２０により静止画撮像を行わせ、この静止画撮像によって得られた撮像画像データを記憶媒体１１に記録する。

撮像素子２０により撮像が行われている間、スイッチングレギュレータ１１では、撮像素子２０の画素セルから信号が読み出されていない期間にトランジスタ１１ａをオンする制御が行われ、撮像素子２０の画素セルから信号が読み出されている期間にトランジスタ１１ａをオフする制御が行われる。

以上のように、図１に示す電子機器によれば、撮像素子２０の画素セルから信号を読み出していない期間に、トランジスタ１１ａをオンしてインダクタ１１ｂに磁気エネルギーを蓄えるようにしているため、撮像素子２０から出力される撮像画像信号に、インダクタ１１ｂから発生する電磁ノイズが乗るのを防ぐことができ、高画質の撮影が可能になる。

また、このように電磁ノイズの影響を軽減できるスイッチングレギュレータ１１を用いることで、インダクタ１１ｂの配置の自由度が向上し、また、電磁ノイズ対策のための方策等を検討せずにすむようになる。このため、撮像モジュール１の設計が容易となり、コストを削減することができる。

なお、撮像モジュール１に搭載される分周回路４０は、読み出しクロックｃｋを分周せずに、例えばこれを反転させるものとしてもよい。この場合は、読み出しクロックｃｋと同じ周波数のクロックでトランジスタ１１ａがスイッチング制御される。しかし、スイッチングレギュレータ１１は、トランジスタ１１ａのスイッチング周波数が高いほど、電圧変換効率が下がり、消費電力が増える。したがって、上述してきたように、読み出しクロックｃｋを分周して周波数を低くしたクロックｃｋ１を生成することで、撮像モジュール１の消費電力を低減することができる。

図４は、図１に示した電子機器における撮像モジュール１の変形例を示す図である。図４に示した撮像モジュール１は、電源回路１０にセレクタ４１を追加した点を除いては、図２に示した撮像モジュール１と同じ構成である。図４において、図２と同じ構成には同一符号を付してある。

セレクタ４１には、分周回路４０によって生成されるクロックｃｋ１と、例えば撮像モジュール１内のクロック発生器（不図示）によって生成された、クロックｃｋ１よりも低い周波数のクロックｃｋ２とが入力される。クロックｃｋ２は、スイッチングレギュレータ１１が電源電圧Ｖｏを生成可能なクロックであればどのようなものでもよい。

セレクタ４１は、入力される２つのクロックのいずれかをシステム制御部２の制御により選択し、選択したクロックを制御回路１１ｃに入力する。図４に示す撮像モジュール１の制御回路１１ｃは、セレクタ４１から入力されたクロックにしたがって、トランジスタ１１ａのオンオフ制御を行う。

システム制御部２は、操作部３から撮影記録指示信号が入力されると、撮影記録指示がなされたことを示す指令信号をセレクタ４１に送信する。セレクタ４１は、この指令信号を受信した場合に、予め定められた時間（例えば、撮像素子２０により静止画撮像が開始されて、当該静止画撮像によって撮像素子２０から撮像画像信号が出力されるまでにかかる時間）だけクロックｃｋ１を制御回路１１ｃに入力し、当該時間を経過すると、クロックｃｋ２を制御回路１１ｃに入力する。

以上のように構成された電子機器では、ライブビュー画像を表示するための動画撮像が撮像素子２０により行われている（ライブビューモード）期間は、セレクタ４１によってクロックｃｋ２が選択され、このクロックｃｋ２にしたがってトランジスタ１１ａのオンオフ制御が行われる。クロックｃｋ２は、クロックｃｋ１よりも周波数が低いため、スイッチングレギュレータ１１における消費電力は相対的に低くなる。

一方、操作部３に含まれるシャッタボタンが押下されると、セレクタ４１によってクロックｃｋ１が一定期間選択され、この一定期間は、クロックｃｋ１にしたがってトランジスタ１１ａのオンオフ制御が行われる。クロックｃｋ１は、クロックｃｋ２よりも周波数が高いため、スイッチングレギュレータ１１における消費電力は相対的に高くなるが、前述したように、撮影記録指示に応じて記録媒体１７に記録される撮像画像データの品質は向上する。

このように、図４に示した撮像モジュール１は、ライブビューモード時にはクロックｃｋ２にしたがってトランジスタ１１ａのオンオフ制御を行い、撮影記録指示があったときにのみクロックｃｋ１にしたがってトランジスタ１１ａのオンオフ制御を行うようにしている。このため、スイッチングレギュレータ１１における電圧変換効率の悪化を最小限に抑えながら、記録媒体１７に記録する撮像画像データの画質を向上させることができる。

なお、図２に示した撮像モジュール１においても、分周回路４０における分周数をかなり多くすれば、撮像モジュール１が起動している間中、スイッチングレギュレータ１１の消費電力を低減することができる。しかし、これでは、分周回路４０の面積が大きくなり、撮像モジュール１の小型化に適さない。そこで、図４のような構成を採用することで、撮像モジュール１の小型化と低消費電力化と撮像画質の高品質化とを実現することができる。

なお、図４に示したシステム制御部２は、撮影記録指示がなされた場合にセレクタ４１に一定期間クロックｃｋ１を選択させ、それ以外の期間ではセレクタ４１にクロックｃｋ２を選択させているが、次のようにセレクタ４１を制御してもよい。

例えば、システム制御部２は、設定された撮影ＩＳＯ感度（撮像素子２０から出力される撮像画像信号に乗じるゲインの大きさ）が閾値を超えている場合にはセレクタ４１にクロックｃｋ１を選択させ、撮影ＩＳＯ感度が閾値以下の場合にはセレクタ４１にクロックｃｋ２を選択させる。撮影ＩＳＯ感度が高いと、撮像画像データにおけるノイズが目立ちやすくなる。そのため、撮影ＩＳＯ感度が高いときにのみ、クロックｃｋ１にしたがってトランジスタ１１ａのオンオフ制御を行うようにすることで、スイッチングレギュレータ１１における電圧変換効率の悪化を抑えながら、記録媒体１７に記録する撮像画像データの画質を向上させることができる。

または、システム制御部２は、ライブビューモード時の撮像画像信号等から分かる被写体の明るさが閾値以下の場合にはセレクタ４１にクロックｃｋ１を選択させ、被写体の明るさが閾値を超える場合にはセレクタ４１にクロックｃｋ２を選択させる。被写体の明るさが暗いと、撮像画像データにおけるノイズが目立ちやすくなる。そのため、被写体の明るさが暗いときにのみ、クロックｃｋ１にしたがってトランジスタ１１ａのオンオフ制御を行うようにすることで、スイッチングレギュレータ１１における電圧変換効率の悪化を抑えながら、記録媒体１７に記録する撮像画像データの画質を向上させることができる。

図５は、図１に示した電子機器における撮像モジュール１の変形例を示す図である。図５に示した撮像モジュール１は、リニアレギュレータ１３と切替え部１４とタイマ１５とを電源回路１０に追加した点を除いては、図２に示した撮像モジュール１と同じ構成である。図５において、図２と同じ構成には同一符号を付してある。

リニアレギュレータ１３は、一端がバッテリＢａに接続され、他端が電源回路１０の出力端子に接続される可変抵抗としてのトランジスタ１３ｂと、トランジスタ１３ｂのゲート電圧を制御する制御回路１３ａとを備える。

制御回路１３ａは、トランジスタ１３ｂの他端の出力電圧を図示しない抵抗により分圧して得られる電圧と基準電圧とを増幅回路で比較し、この増幅回路の出力でトランジスタ１３ｂのオン抵抗を制御する。このように、リニアレギュレータ１３は、トランジスタ１３ｂに流す電流を連続的に制御して電源電圧Ｖｏを生成するものである。

切替え部１４は、スイッチングレギュレータ１１とリニアレギュレータ１３のどちらを動作させるかを制御するものである。

タイマ１５は、図５に示す撮像モジュール１が搭載される電子機器の電源が投入され、電源回路１０が起動すると時間の計測を開始し、一定時間が経過すると、その旨を切替え部１４に通知する。切替え部１４は、この通知があるまでは制御回路１１ｃを動作させずに、制御回路１３ａを動作させて、リニアレギュレータ１３により電源電圧Ｖｏを生成させる。また、切替え部１４は、この通知があった後は、制御回路１３ａを停止し、制御回路１１ｃを動作させて、スイッチングレギュレータ１１により電源電圧Ｖｏを生成させる。

電子機器の電源が投入されて電源回路１０が起動し、分周回路４０で生成されるクロックｃｋ１とクロックｃｋとの関係が図２に示すようになるまでには、多少の時間がかかる。そのため、電子機器の電源が投入され電源回路１０が起動してからすぐにスイッチングレギュレータ１１によって電源電圧Ｖｏを生成してしまうと、画素セルからの信号読み出しタイミングとトランジスタ１１ａのオンタイミングとが重複する期間が生じてしまい、撮像画像信号にノイズが乗ってしまう。そこで、図５に示す撮像モジュール１を搭載する電子機器では、電源回路１０の起動から一定期間はリニアレギュレータ１３によって電源電圧Ｖｏを生成し、一定期間経過後、スイッチングレギュレータ１１によって電源電圧Ｖｏを生成するようにしている。

リニアレギュレータ１３は、インダクタを含まないため、撮像画像信号に入るノイズは低減される。一方で、リニアレギュレータ１３は、消費電力が高いため、撮像モジュール１の起動中、常時動作させておくことは難しい。図５に示した撮像モジュール１を搭載する電子機器によれば、電源回路１０の起動時から一定期間だけリニアレギュレータ１３が動作するため、電源回路１０起動時の撮像画質を向上させながら、消費電力を最小限に抑えることができる。

なお、図５の実施形態と図４の実施形態は組み合わせて実施することができる。即ち、電源回路１０の起動から一定期間はリニアレギュレータ１３によって電源電圧Ｖｏを生成し、その後はスイッチングレギュレータ１１によって電源電圧Ｖｏを生成する。そして、リニアレギュレータ１３の動作が停止してからは、スイッチングレギュレータ１１の制御回路１１ｃが、クロックｃｋ１とクロックｃｋ２のいずれか選択されたクロックにしたがってスイッチング制御を行う。

図６は、図５に示した撮像モジュール１の変形例を示す図である。図６に示す撮像モジュール１は、切替え部１４がタイマ１５からの通知にしたがって切替え制御を行うのではなく、システム制御部２の制御によって切替え制御を行うものになっている点を除いては、図５に示した構成と同じである。

図６に示す撮像モジュール１の切替え部１４は、撮像モジュール１が起動すると、スイッチングレギュレータ１１を動作させ、リニアレギュレータ１３は動作させない。そして、切替え部１４は、システム制御部２から撮影記録指示があったことを示す指令信号を受信すると、その指令信号を受信してから一定期間は、リニアレギュレータ１３を動作させ、スイッチングレギュレータ１１を停止する。そして、一定時間の経過後、切替え部１４は、リニアレギュレータ１３を停止し、スイッチングレギュレータ１１を動作させる。

図６に示す撮像モジュール１によれば、撮影記録指示がなされていない期間（ライブビューモード時）には、スイッチングレギュレータ１１によって電源電圧Ｖｏが生成される。このため、表示部１９に表示される画像の品質を高めることができる。また、この期間における消費電力を低減することができる。

一方、撮影記録指示がなされてから一定期間は、リニアレギュレータ１３によって電源電圧Ｖｏが生成される。このため、記録媒体１７に記録される撮像画像データにのるノイズを低減することができる。リニアレギュレータ１３は消費電力がスイッチングレギュレータ１１に比べて大きいが、撮影記録指示がなされてから一定期間しかリニアレギュレータ１３は動作しないため、撮像モジュール１全体としての消費電力は抑えることができる。

なお、図６に示す撮像モジュール１の切替え部１４は、撮像モジュール１の起動中、設定された撮影ＩＳＯ感度が閾値を超えている場合にはリニアレギュレータ１３のみを動作させ、撮影ＩＳＯ感度が閾値以下の場合にはスイッチングレギュレータ１１のみを動作させるようにしてもよい。このように、撮影ＩＳＯ感度が高いときにのみ、ノイズの少ないリニアレギュレータ１３を動作させることで、記録媒体１７に記録する撮像画像データの画質を向上させることができる。また、撮影ＩＳＯ感度が閾値以下の場合にはスイッチングレギュレータ１１によって電源電圧Ｖｏを生成するため、撮像モジュール１全体の消費電力を抑えることができる。

または、図６に示す撮像モジュール１の切替え部１４は、被写体の明るさが閾値以下の場合にはリニアレギュレータ１３のみを動作させ、明るさが閾値を超える場合にはスイッチングレギュレータ１１のみを動作させるようにしてもよい。このように、ノイズが目立ちやすい暗い被写体を撮影するときにのみ、ノイズの少ないリニアレギュレータ１３を動作させることで、記録媒体１７に記録する撮像画像データの画質を向上させることができる。また、明るさが閾値を超える場合にはスイッチングレギュレータ１１によって電源電圧Ｖｏを生成するため、撮像モジュール１全体の消費電力を抑えることができる。

なお、図６において、スイッチングレギュレータ１１の制御回路１１ｃが、読み出しクロックｃｋに同期したクロックｃｋ１ではなく、例えば図４で説明したようなクロックｃｋ２にしたがって、トランジスタ１１ａをオンオフ制御するようにしてもよい。

図７は、図６に示す撮像モジュール１の変形例を示す図である。図７に示す撮像モジュール１は、制御回路１１ｃが、クロックｃｋ２にしたがってトランジスタ１１ａをオンオフ制御する点を除いては図６に示す撮像モジュール１と同じ構成である。

つまり、図７に示す撮像モジュール１は、図６におけるスイッチングレギュレータ１１を従来の一般的な構成にし、スイッチングレギュレータ１１を低周波数のクロックｃｋ２によって動作させて、スイッチングレギュレータ１１動作時の消費電力を低減している。

図７に示す撮像モジュール１におけるスイッチングレギュレータ１１の動作クロックはクロックｃｋ２であるため、このスイッチングレギュレータ１１の動作中、撮像素子２０から出力される撮像画像信号には、インダクタ１１ｂの電磁ノイズが混入する可能性がある。しかし、撮影記録指示に応じた撮像以外の撮像では、その撮像により得られる撮像画像データを記録媒体１７に記録することはないため、この撮像時における電磁ノイズの影響はさほど問題にならない。

なお、ここまで説明してきたスイッチングレギュレータ１１とリニアレギュレータ１３の構成は一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲において様々な変更が可能である。

以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。

開示された電源回路は、撮像素子に電源電圧を供給する電源回路であって、外部電源に接続されるスイッチング用のトランジスタと、前記トランジスタに接続されるインダクタと、前記トランジスタのスイッチング制御を行う制御回路とを有し、前記制御回路により前記トランジスタをオンオフすることによって前記インダクタに蓄えられた磁気エネルギーを電気エネルギーに変換して前記電源電圧を生成するスイッチング電源回路部を備え、前記制御回路は、前記撮像素子の画素セルから信号を読み出すタイミングを決定する読み出しクロックに同期した第一の駆動クロックにしたがって前記トランジスタをオンオフする第一のスイッチング制御を少なくとも行い、前記第一の駆動クロックによる前記第一のスイッチング制御は、前記読み出しクロックにしたがって前記画素セルから信号が読み出されるときに前記トランジスタをオフにし、前記画素セルから信号が読み出されないときに前記トランジスタをオンにする制御である。

開示された電源回路は、前記読み出しクロックを分周して前記第一の駆動クロックを生成する分周回路を備えるものである。

開示された電源回路は、前記第一の駆動クロックと、該第一の駆動クロックよりも低い周波数の第二の駆動クロックのいずれか一方を選択して前記制御回路に入力するセレクタを備え、前記制御回路は、前記第一の駆動クロックが入力されるとき前記第一のスイッチング制御を行い、前記第二の駆動クロックが入力されるとき該第二の駆動クロックにしたがって前記トランジスタをオンオフする第二のスイッチング制御を行うものである。

開示された電源回路は、前記セレクタは、被写体を前記撮像素子により撮像して得られる撮像画像データを記録媒体に記録するための撮影記録指示がなされた場合に前記第一の駆動クロックを一定期間前記制御回路に入力し、それ以外の場合は前記第二の駆動クロックを前記制御回路に入力するものである。

開示された電源回路は、前記セレクタは、前記撮像素子により撮像される被写体の明るさが閾値以下の場合に前記第一の駆動クロックを前記制御回路に入力し、前記被写体の明るさが前記閾値を超える場合に前記第二の駆動クロックを前記制御回路に入力するものである。

開示された電源回路は、前記セレクタは、前記撮像素子に設定される撮影ＩＳＯ感度が閾値を超える場合に前記第一の駆動クロックを前記制御回路に入力し、前記撮影ＩＳＯ感度が前記閾値以下の場合に前記第二の駆動クロックを前記制御回路に入力するものである。

開示された電源回路は、前記スイッチング電源回路部と並列に設けられ、負荷に流す電流を連続的に制御して前記電源電圧を生成するリニアレギュレータ回路部と、前記スイッチング電源回路部と前記リニアレギュレータ回路部とを切り替えて動作させる切り替え部とを備え、前記切り替え部は、前記電源回路の起動から一定期間は前記リニアレギュレータ回路部を動作させて前記電源電圧を生成させ、前記一定期間経過後は、前記スイッチング電源回路部を動作させて前記電源電圧を生成させるものである。

開示された電源回路は、前記スイッチング電源回路部と並列に設けられ、負荷に流す電流を連続的に制御して前記電源電圧を生成するリニアレギュレータ回路部と、前記スイッチング電源回路部と前記リニアレギュレータ回路部とを切り替えて動作させる切り替え部とを備え、前記切り替え部は、被写体を前記撮像素子により撮像して得られる撮像画像データを記録媒体に記録するための撮影記録指示がなされた場合、一定期間前記リニアレギュレータ回路部を動作させて前記電源電圧を生成させ、前記一定期間経過後は、前記スイッチング電源回路部を動作させて前記電源電圧を生成させるものである。

開示された電源回路は、前記スイッチング電源回路部と並列に設けられ、負荷に流す電流を連続的に制御して前記電源電圧を生成するリニアレギュレータ回路部と、前記スイッチング電源回路部と前記リニアレギュレータ回路部とを切り替えて動作させる切り替え部とを備え、前記切り替え部は、前記撮像素子により撮像される被写体の明るさが閾値以下の場合に前記リニアレギュレータ回路部を動作させて前記電源電圧を生成させ、前記明るさが閾値を超える場合に前記スイッチング電源回路部を動作させて前記電源電圧を生成させるものである。

開示された電源回路は、前記スイッチング電源回路部と並列に設けられ、負荷に流す電流を連続的に制御して前記電源電圧を生成するリニアレギュレータ回路部と、前記スイッチング電源回路部と前記リニアレギュレータ回路部とを切り替えて動作させる切り替え部とを備え、前記切り替え部は、前記撮像素子に設定される撮影ＩＳＯ感度が閾値を超える場合に前記リニアレギュレータ回路部を動作させて前記電源電圧を生成させ、前記撮影ＩＳＯ感度が閾値以下の場合に前記スイッチング電源回路部を動作させて前記電源電圧を生成させるものである。

開示された撮像モジュールは、前記電源回路と、前記電源回路により電源電圧が供給される前記撮像素子とを備えるものである。

開示された撮像装置は、前記撮像モジュールを備えるものである。

１ 撮像モジュール
１０ 電源回路
１１ スイッチングレギュレータ
１１ａ スイッチング用トランジスタ
１１ｂ インダクタ
１１ｃ 制御回路
１２ キャパシタ
２０ 撮像素子
３０ 撮像素子駆動回路
ｃｋ 読み出しクロック
ｃｋ１ スイッチングレギュレータ１１の駆動クロック

Claims (12)

1. 撮像素子に電源電圧を供給する電源回路であって、
   外部電源に接続されるスイッチング用のトランジスタと、前記トランジスタに接続されるインダクタと、前記トランジスタのスイッチング制御を行う制御回路とを有し、前記制御回路により前記トランジスタをオンオフすることによって前記インダクタに蓄えられた磁気エネルギーを電気エネルギーに変換して前記電源電圧を生成するスイッチング電源回路部を備え、
   前記制御回路は、前記撮像素子の画素セルから信号を読み出すタイミングを決定する読み出しクロックに同期した第一の駆動クロックにしたがって前記トランジスタをオンオフする第一のスイッチング制御を少なくとも行い、
   前記第一の駆動クロックによる前記第一のスイッチング制御は、前記読み出しクロックにしたがって前記画素セルから信号が読み出されるときに前記トランジスタをオフにし、前記画素セルから信号が読み出されないときに前記トランジスタをオンにする制御である電源回路。
2. 請求項１記載の電源回路であって、
   前記読み出しクロックを分周して前記第一の駆動クロックを生成する分周回路を備える電源回路。
3. 請求項１又は２記載の電源回路であって、
   前記第一の駆動クロックと、該第一の駆動クロックよりも低い周波数の第二の駆動クロックのいずれか一方を選択して前記制御回路に入力するセレクタを備え、
   前記制御回路は、前記第一の駆動クロックが入力されるとき前記第一のスイッチング制御を行い、前記第二の駆動クロックが入力されるとき該第二の駆動クロックにしたがって前記トランジスタをオンオフする第二のスイッチング制御を行う電源回路。
4. 請求項３記載の電源回路であって、
   前記セレクタは、被写体を前記撮像素子により撮像して得られる撮像画像データを記録媒体に記録するための撮影記録指示がなされた場合に前記第一の駆動クロックを一定期間前記制御回路に入力し、それ以外の場合は前記第二の駆動クロックを前記制御回路に入力する電源回路。
5. 請求項３記載の電源回路であって、
   前記セレクタは、前記撮像素子により撮像される被写体の明るさが閾値以下の場合に前記第一の駆動クロックを前記制御回路に入力し、前記被写体の明るさが前記閾値を超える場合に前記第二の駆動クロックを前記制御回路に入力する電源回路。
6. 請求項３記載の電源回路であって、
   前記セレクタは、前記撮像素子に設定される撮影ＩＳＯ感度が閾値を超える場合に前記第一の駆動クロックを前記制御回路に入力し、前記撮影ＩＳＯ感度が前記閾値以下の場合に前記第二の駆動クロックを前記制御回路に入力する電源回路。
7. 請求項１〜６のいずれか１項記載の電源回路であって、
   前記スイッチング電源回路部と並列に設けられ、負荷に流す電流を連続的に制御して前記電源電圧を生成するリニアレギュレータ回路部と、
   前記スイッチング電源回路部と前記リニアレギュレータ回路部とを切り替えて動作させる切り替え部とを備え、
   前記切り替え部は、前記電源回路の起動から一定期間は前記リニアレギュレータ回路部を動作させて前記電源電圧を生成させ、前記一定期間経過後は、前記スイッチング電源回路部を動作させて前記電源電圧を生成させる電源回路。
8. 請求項１又は２記載の電源回路であって、
   前記スイッチング電源回路部と並列に設けられ、負荷に流す電流を連続的に制御して前記電源電圧を生成するリニアレギュレータ回路部と、
   前記スイッチング電源回路部と前記リニアレギュレータ回路部とを切り替えて動作させる切り替え部とを備え、
   前記切り替え部は、被写体を前記撮像素子により撮像して得られる撮像画像データを記録媒体に記録するための撮影記録指示がなされた場合、一定期間前記リニアレギュレータ回路部を動作させて前記電源電圧を生成させ、前記一定期間経過後は、前記スイッチング電源回路部を動作させて前記電源電圧を生成させる電源回路。
9. 請求項１又は２記載の電源回路であって、
   前記スイッチング電源回路部と並列に設けられ、負荷に流す電流を連続的に制御して前記電源電圧を生成するリニアレギュレータ回路部と、
   前記スイッチング電源回路部と前記リニアレギュレータ回路部とを切り替えて動作させる切り替え部とを備え、
   前記切り替え部は、前記撮像素子により撮像される被写体の明るさが閾値以下の場合に前記リニアレギュレータ回路部を動作させて前記電源電圧を生成させ、前記明るさが閾値を超える場合に前記スイッチング電源回路部を動作させて前記電源電圧を生成させる電源回路。
10. 請求項１又は２記載の電源回路であって、
    前記スイッチング電源回路部と並列に設けられ、負荷に流す電流を連続的に制御して前記電源電圧を生成するリニアレギュレータ回路部と、
    前記スイッチング電源回路部と前記リニアレギュレータ回路部とを切り替えて動作させる切り替え部とを備え、
    前記切り替え部は、前記撮像素子に設定される撮影ＩＳＯ感度が閾値を超える場合に前記リニアレギュレータ回路部を動作させて前記電源電圧を生成させ、前記撮影ＩＳＯ感度が閾値以下の場合に前記スイッチング電源回路部を動作させて前記電源電圧を生成させる電源回路。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項記載の電源回路と、
    前記電源回路により電源電圧が供給される前記撮像素子とを備える撮像モジュール。
12. 請求項１１記載の撮像モジュールを備える撮像装置。

Images