JP5197034B2 - 電源回路、その制御方法、及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、デバイスに正負の電圧を供給する電源回路に関する。

従来、デジタルカメラ等に用いられ、負電源を有する電源回路は種々知られている。図１２は従来のデジタルカメラに用いられる電源回路として主に電源部および撮像部の構成を示すブロック図である。

図１２には、電源部３１０、撮像部３２０の他、電源をオンまたはオフにするためのメインスイッチ３０１、装置全体の制御および各種演算を行うシステム制御部３０２、およびデジタルカメラを駆動するための主たる電池４０１が示されている。撮像部３２０は固体撮像素子やアナログフロントエンド素子などからなる。

電源部３１０において、論理回路３１２は、メイン（電源）スイッチ３０１と、システム制御部３０２からスイッチングレギュレータコントローラ３３０への制御信号とを入力とし、論理和演算を行う。スイッチングレギュレータコントローラ３３０は、スイッチングレギュレータ部４０４、４０５、４０６等を制御する。

スイッチングレギュレータ部４０４は、電池４０１から供給される電圧およびスイッチングレギュレータコントローラ３３０の制御により、出力電圧ＶＣＣ１ＯＵＴを発生させる。スイッチングレギュレータ部４０５は、同様に正電圧ＶＨを発生させる。スイッチングレギュレータ部４０６は、同様に負電圧−ＶＬを発生させる。抵抗４０７、４０８は負電圧−ＶＬを分圧するための抵抗である。

撮像部３２０において、アナログフロントエンド＆ＴＧ部４９０は、アナログフロントエンド素子からなり、固体撮像素子５１０へのタイミング信号を生成し、固体撮像素子５１０からの信号を受け取って相関二重サンプリング、クランプ、Ａ／Ｄ変換等を行う。固体撮像素子５１０は被写体像を光電変換して信号を出力する。コンデンサ５１１は負電圧−ＶＬに接続される。

また、スイッチングレギュレータコントローラ３３０には、制御部３３１、ドライバ部３３２、ドライバ部３３３、ドライバ部３３４、比較器３３５、放電回路３３７および論理回路３３６が設けられている。ドライバ部３３２は、スイッチングレギュレータ部４０４を制御および駆動する。ドライバ部３３３は、スイッチングレギュレータ部４０５を制御および駆動する。ドライバ部３３４は、スイッチングレギュレータ部４０６を制御および駆動する。

上記構成を有するデジタルカメラにおける撮像部３２０の電源立ち上げおよび立ち下げの動作について説明する。図１３は主に電源部３１０における各部の変化を示すタイミングチャートである。図１４および図１５は電源の起動および停止動作手順を示すフローチャートである。

始めに、電源立ち上げ動作について説明する。時点ｔ１でメインスイッチ３０１が押されると（Ｓ１０１）、スイッチングレギュレータコントローラ３３０は、スイッチングレギュレータ部４０４を駆動するべく、ドライバ部３３２のスイッチング動作を開始する。これにより、出力電圧ＶＣＣ１ＯＵＴは、所定の電圧に達するまで徐々に上昇する（Ｓ１０２）。

時点ｔ２で出力電圧ＶＣＣ１ＯＵＴが所定の電圧になると、システム制御部３０２は、ＣＯＮＴ＿２−３信号をＨレベル（ＨＩ）に設定する（Ｓ１０３）。すると、スイッチングレギュレータコントローラ３３０は、スイッチングレギュレータ部４０５を駆動するべく、ドライバ部３３３のスイッチング動作を開始する。これにより、正電圧ＶＨは、所定の電圧に達するまで徐々に上昇する（Ｓ１０４）。

時点ｔ３で正電圧ＶＨが所定の電圧に達すると（Ｓ１０５）、システム制御部３０２は、ＣＨ３Ｃｏｎｔ．ＩＮ信号をＨレベル（ＨＩ）に設定する（Ｓ１０６）。すると、スイッチングレギュレータコントローラ３３０は、スイッチングレギュレータ部４０６を駆動するべく、ドライバ部３３４のスイッチング動作を開始する。これにより、負電圧−ＶＬの電圧は、時点ｔ５で所定の電圧に達するまで徐々に下降し始める（Ｓ１０７）。

次に、電源の立ち下げ動作について説明する。時点ｔ６で電源動作中にメインスイッチ３０１が押されると（Ｓ１０８）、システム制御部３０２は、切断シーケンスに入り、ＣＯＮＴ＿２−３信号をＬレベル（ＬＯＷ）に設定する。すると、スイッチングレギュレータコントローラ３３０は、スイッチングレギュレータ部４０６を停止させるべく、ドライバ部３３４のスイッチング動作を、時点ｔ７のタイミングで停止する（Ｓ１０９）。

これと同時に、制御部３３１は、ＣＨ３＿Ｃｏｎｔ．ＩＮ信号をＬレベルに変更し（Ｓ１１０）、放電回路３３７を作動させる（Ｓ１１０）。すると、負電圧−ＶＬは徐々に電圧を上げる。時点ｔ８で抵抗４０７、４０８によって分圧された電圧が設定された所定の電圧に達する（Ｓ１１１）と、制御部３３１は、比較器３３５および論理回路３３６を介して放電回路３３７の動作を停止させる（Ｓ１１２）。

時点ｔ７から所定時間が経過した時点ｔ９になると（Ｓ１１３）、スイッチングレギュレータコントローラ３３０は、制御部３３１によりスイッチングレギュレータ部４０５を停止させるべく、ドライバ部３３３のスイッチング動作を停止する（Ｓ１１４）。これにより、正電圧ＶＨは徐々に降下する。

時点ｔ９から所定時間が経過した時点ｔ１０になると（Ｓ１１５）、システム制御部３０２は、電源ＩＣのラッチパルスをＬレベル（ＬＯＷ）に変更し、ＰｏｗｅｒＣｏｎｔ.信号もＬレベル（ＬＯＷ）に変更する（Ｓ１１６）。所定時間が経過した時点ｔ１１で、システム電源の出力電圧ＶＣＣ１ＯＵＴは０Ｖとなり、スイッチングレギュレータコントローラ３３０も停止し、電源切断のシーケンスは終了する。

また従来、特許文献１には、電源回路と、撮像素子（ＣＣＤ）、ＣＣＤ駆動回路の負荷側との間の負電源ラインにスイッチ回路を設けることが示されている。この回路では、撮像素子の電源をＯＦＦにする際、スイッチ回路をＯＦＦにして、電源回路から負荷側の負電源ラインを切り離す。これにより、負荷側の負電圧ＶＬは急速に低下する。負電圧ＶＬが所定電圧値以下になった時点で正電源ラインの正電圧ＶＨを下げる。
特開２００６−２３８２０２号公報

しかしながら、上記従来の前者の構成では、時点ｔ２から時点ｔ３の負電源−ＶＬに示すように、正電源ＶＨが立ち上がっている最中で、かつ負電源−ＶＬがまだ起動していない期間、次のような問題があった。すなわち、アナログフロントエンド＆ＴＧ部４９０内のｓｕｂ回路４９１を介して正電圧ＶＨの電圧が負電圧−ＶＬのラインに漏れ出てしまう、いわゆる負電源の浮きが起こる場合があった。このような場合、負電圧を与える必要のある撮像素子等のデバイスの仕様を守ることができなくなり、デバイスに何らかのダメージを与えるおそれがあった。

また、電源立ち下げ時、負電源の残り電荷を放電回路３３７で放電させるが、０Ｖまでに十分に放電させることは難しく、所定の電圧を残した状態で放電回路３３７の動作が停止してしまう。従って、所定時間後に電源が停止する正電源ＶＨとの電源仕様において、デバイスに求められる仕様を守れないおそれがあった。

このように、電源立ち上げ時や立ち下げ時に、正電源ＶＨと負電源−ＶＬに関するデバイスの仕様を守ることができない場合、デバイスに何らかのダメージを与えてしまうおそれがあった。

また、後者の特許文献１では、負電源ラインにスイッチ回路を設けているが、この構成ではスイッチをオンにする際に突入電流が流れてしまうおそれがあった。また、その第２の実施例では放電時間を早くするために放電用の抵抗を付加しているが、これは、回路が動作している間、常時無駄な電流を流すことになり、省電力の観点からも得策とはいえなかった。

このように、従来では、撮像部に正負の電圧を供給する場合、電源投入時に正電源から負電源に電荷が漏れ込んだり、電源切断時に負電源の放電が十分に行われないため、デバイスの仕様を満足させることができない状態になっていた。これにより、デバイスの性能劣化に繋がるおそれがあった。

そこで、本発明は、電源立ち下げ時あるいは電源立ち上げ時に、デバイスへのダメージを抑えることができる電源回路、その制御方法、及び撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の電源回路は、デバイスに正負の電圧を供給する電源回路であって、前記デバイスに供給される正の電圧を生成する正電圧生成手段と、前記デバイスに供給される負の電圧を生成する負電圧生成手段と、前記負電圧生成手段に接続され、集積回路の内部に設けられた第１の放電回路および前記集積回路の外部に設けられた第２の放電回路を有し、前記負電圧生成手段の負電圧のラインに蓄えられた電荷を放出する放電手段と、前記正電圧生成手段、前記負電圧生成手段、および前記放電手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、電源停止時、前記負電圧生成手段の動作を停止させてから前記正電圧生成手段の動作を停止させる場合、前記第１の放電回路を動作させ、前記負電圧のラインに蓄えられた電荷を放出させた後、前記第２の放電回路を動作させ、前記負電圧のラインに残る電荷を放出させることを特徴とする。

本発明の電源回路は、デバイスに正負の電圧を供給する電源回路であって、前記デバイスに供給される正の電圧を生成する正電圧生成手段と、前記デバイスに供給される負の電圧を生成する負電圧生成手段と、前記負電圧生成手段に接続され、集積回路の内部に設けられた第１の放電回路および前記集積回路の外部に設けられた第２の放電回路を有し、前記負電圧生成手段の負電圧のラインに蓄えられる電荷を放出する放電手段と、前記正電圧生成手段、前記負電圧生成手段、および前記放電手段を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、電源起動時、前記正電圧生成手段の動作を開始させてから前記負電圧生成手段の動作を開始させるまでの期間に、前記負電圧のラインが正電位側に変動しないように、前記第２の放電回路を動作させることを特徴とする。

本発明の電源回路の制御方法は、デバイスに正負の電圧を供給する際、前記デバイスに供給される正の電圧を生成する正電圧生成手段と、前記デバイスに供給される負の電圧を生成する負電圧生成手段と、前記負電圧生成手段に接続され、集積回路の内部に設けられた第１の放電回路および前記集積回路の外部に設けられた第２の放電回路を有し、前記負電圧生成手段の負電圧のラインに蓄えられた電荷を放出する放電手段と、を備えた電源回路の制御方法であって、電源停止時、前記負電圧生成手段の動作を停止させてから前記正電圧生成手段の動作を停止させる場合、前記第１の放電回路を動作させ、前記負電圧のラインに蓄えられた電荷を放出させるステップと、前記第１の放電回路を動作させた後、前記第２の放電回路を動作させ、前記負電圧のラインに残る電荷を放出させるステップと、を有することを特徴とする。

本発明の電源回路の制御方法は、デバイスに正負の電圧を供給する際、前記デバイスに供給される正の電圧を生成する正電圧生成手段と、前記デバイスに供給される負の電圧を生成する負電圧生成手段と、前記負電圧生成手段に接続される、集積回路の内部に設けられた第１の放電回路および前記集積回路の外部に設けられた第２の放電回路を有し、前記負電圧生成手段の負電圧のラインに蓄えられる電荷を放出する放電手段と、を備えた電源回路の制御方法であって、電源起動時、前記正電圧生成手段の動作を開始させるステップと、前記正電圧生成手段の動作を開始させた後、前記負電圧生成手段の動作を開始させるステップと、前記正電圧生成手段の動作を開始させてから前記負電圧生成手段の動作を開始させるまでの期間に、前記負電圧のラインが正電位側に変動しないように、前記第２の放電回路を動作させるステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、電源立ち下げ時あるいは電源立ち上げ時に、デバイスへのダメージを抑えることができる。

本発明の電源回路及びその制御方法の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態の電源回路及びその制御方法は撮像装置としてのデジタルカメラに適用される。

［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態におけるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。デジタルカメラは、レンズ１、絞り・シャッタ２、固体撮像素子３、アナログフロントエンド＆ＴＧ部４、信号処理部５、光学系駆動部６、システム制御部７、表示部８、記録媒体９、電源部１０およびスイッチ部１１を有する。

レンズ１は被写体の光学像を固体撮像素子３に結像させる。絞り・シャッタ２は、シャッタ機能を有し、レンズ１を通った光量を制御するための絞りを兼ねる。固体撮像素子３はレンズ１で結像された被写体光を電気信号として取り込む。

アナログフロントエンド＆ＴＧ部４は、タイミングパルス発生回路、ＣＤＳ回路、クランプ回路およびＡ／Ｄ変換回路を有する。タイミングパルス発生回路は、固体撮像素子３や、ＣＤＳ回路、クランプ回路およびＡ／Ｄ変換回路に必要なパルスを発生する。ＣＤＳ回路は、固体撮像素子３より出力される電気信号のクロックの除去やノイズの軽減を行うための相関二重サンプリングを行う。クランプ回路は電気信号を所定の基準電圧にクランプする。Ａ／Ｄ変換回路はアナログ信号からデジタル信号に変換する。

信号処理部５は、表示や記録などに適した所望の形式となるように、種々の信号処理や変換を行う。光学系駆動部６はレンズ１や絞り・シャッタ２を駆動する。システム制御部７は撮像装置全体の制御および各種演算を行う。

表示部８は、信号処理部５からの信号を受け、ＬＣＤ等に表示する。記録媒体９は画像データの記録または読み出しを行うための半導体メモリ等である。電源部１０はデジタルカメラ内の全てのブロックに電源を供給する。スイッチ部（メインスイッチ）１１はデジタルカメラの電源をオンあるいはオフにする。

上記構成を有するデジタルカメラの基本動作を示す。図２および図３はデジタルカメラの基本動作手順を示すフローチャートである。デジタルカメラにおいて、メインスイッチ１１がオンに操作されると、電源部１０は動作を開始し、メイン電源およびコントロール系の電源を供給する（Ｓ１）。これにより、システム制御部７は動作を開始する。

システム制御部７は、撮影モードであるか再生モードであるかを判別する（Ｓ２）。撮影モードである場合、システム制御部７は撮影シーケンスに入る。

一方、再生モードである場合、システム制御部７は、再生シーケンスに移行し、記録媒体９から画像データを一旦、信号処理部５に取り込み（Ｓ１９）、表示のための信号処理を行い、ＬＣＤ等に画像を表示する（Ｓ２０）。その後、システム制御部７は、メインスイッチ１１がオフに操作されるまで画像を表示し、メインスイッチ１１がオフに操作されると、画像の表示を中止し、メインの電源をオフにする（Ｓ２１）。

Ｓ２で撮影シーケンスに入った場合、システム制御部７は、光学系駆動部６によりＡＦレンズのレンズ位置をリセット位置まで駆動し、固体撮像素子３やアナログフロントエンド＆ＴＧ部４など撮像系の回路の電源をオンにする（Ｓ３）。

システム制御部７は、光学系駆動部６からの信号により、絞り・シャッタ２を開放にした後（Ｓ４）、測光シーケンスを行う（Ｓ５）。測光シーケンスでは、固体撮像素子３を通った信号に対し、アナログフロントエンド＆ＴＧ部４のＣＤＳ回路で相関二重サンプリングが行われる。クランプ回路でＯＢ（オプティカルブラック）部がクランプされる。Ａ／Ｄ変換回路でＡ／Ｄ変換が行われる。信号処理部５は、Ａ／Ｄ変換された画像データを処理し、システム制御部７に入力する。

システム制御部７は、測光値から露出制御値を演算し、この演算結果を基に、プログラム線図により、絞りやシャッタスピードを決定し、制御する（Ｓ６）。

システム制御部７は、表示モードを確認し（Ｓ７）、表示ＯＮのモードである場合、ＬＣＤ等の表示を行う（Ｓ８）。この表示を行った後、あるいは表示ＯＮのモードでない場合、システム制御部７は、レリーズスイッチの第１のスイッチがオンに操作されるまで待機する。

第１のスイッチがオンに操作されると（Ｓ９）、システム制御部７は、再び測光シーケンスに入って測光および演算を行う（Ｓ１０）。システム制御部７は、その結果を基に、再度、プログラム線図により、絞りやシャッタスピードを決定し、再度制御する（Ｓ１１）。

システム制御部７は、固体撮像素子３からアナログフロントエンド＆ＴＧ部４を通った信号を基に、信号処理部５で高周波成分を取り出し、被写体までの距離の演算を行う（Ｓ１２）。その後、システム制御部７は、レンズを駆動し、合焦したか否かを判断する（Ｓ１３）。合焦していないと判断された場合、システム制御部７は、Ｓ１２で再びレンズを駆動し、測距を行う。合焦後、システム制御部７は、レリーズスイッチの第２のスイッチがオンに操作されるまで待機し、第２のスイッチがオンに操作されると（Ｓ１４）、静止画の露光を行う（Ｓ１５）。露光が終了すると、固体撮像素子３からアナログフロントエンド＆ＴＧ部４を通った画像データに対し、信号処理部５で所望の信号処理が行われ、システム制御部７の制御により半導体メモリ等の記録媒体９に、処理された画像データが記録される。

システム制御部７は、第２のスイッチが押され続けているか否かを判別する（ステップＳ１６）。第２のスイッチが押され続けていた場合、システム制御部７は、ＬＣＤ等に画像を表示し（Ｓ１７）、第２のスイッチがオフに操作されるまで表示し続ける。そして、第２のスイッチがオフに操作されると、システム制御部７は、表示を止めて撮影を終了する。なお、Ｓ１６で第２のスイッチが押され続けずに始めからオフであった場合、システム制御部７は表示を行わずに撮影を終了する。

この後、システム制御部７は、メインスイッチ１１がオフに操作されたか否かを判別する（Ｓ１８）。メインスイッチ１１がオフに操作されていない場合、システム制御部７は、Ｓ３に戻り、レリーズスイッチの第１のスイッチが押されるまでのシーケンスを再度行い、レリーズスイッチの第１のスイッチがオンに操作されるまで待機する。一方、Ｓ１８でメインスイッチ１１がオフに操作された場合、システム制御部７は、光学部品を所定の位置に戻し、メインの電源を切る。

つぎに、電源部１０および撮像部２０の構成について説明する。図４は電源部１０および撮像部２０の構成を示す図である。図４には、電源部１０、撮像部２０の他、電源をオンまたはオフにするメインスイッチ１１、装置全体の制御および各種演算を行うシステム制御部７、外部放電回路１１１、およびデジタルカメラを駆動するための主たる電源である電池１０１が示されている。なお、図４の電源部１０には、デジタルカメラに必要な電圧を生成する電源部の一部分だけが示されている。また、撮像部２０内のアナログフロントエンド＆ＴＧ部４においても、同様に主要な部分のみが示されている。

電源部１０において、論理回路１０２は、メインスイッチ１１またはシステム制御部７からの制御信号のどちらかがＨレベル（ＨＩ）である場合、Ｈレベル（ＨＩ）を出力する。スイッチングレギュレータコントローラ１０３は、スイッチングレギュレータ部１０４、１０５、１０６等を制御する。

スイッチングレギュレータ部１０４は、電池１０１から供給される電圧およびスイッチングレギュレータコントローラ１０３の制御により出力電圧ＶＣＣ１ＯＵＴを発生させる。スイッチングレギュレータ部１０５は、電池１０１から供給される電圧およびスイッチングレギュレータコントローラ１０３の制御により撮像部２０へ供給する正電圧ＶＨを発生させる。スイッチングレギュレータ部１０６は、電池１０１から供給される電圧およびスイッチングレギュレータコントローラ１０３の制御により撮像部２０へ供給する負電圧−ＶＬを発生させる。抵抗１０７、１０８は負電圧−ＶＬを分圧するための抵抗である。

撮像部２０において、アナログフロントエンド＆ＴＧ部４には、ＳＵＢ回路１０９が設けられている。コンデンサ１１０は、負電圧−ＶＬのラインに接続される比較的静電容量の多いコンデンサである。

スイッチングレギュレータコントローラ１０３には、制御部１３１、ドライバ部１３２、１３３、１３４、比較器１３５、内部放電回路１３７および論理回路部１３６が設けられている。ドライバ部１３２はスイッチングレギュレータ部１０４を制御および駆動する。ドライバ部１３３はスイッチングレギュレータ部１０５を制御および駆動する。ドライバ部１３４はスイッチングレギュレータ部１０６を制御および駆動する。比較器１３５は、基準電圧と、抵抗１０７、１０８により分圧された負電圧−ＶＬとを比較する。内部放電回路１３７（第１の放電回路）は、スイッチングレギュレータコントローラ１０３の内部にある負電圧−ＶＬを放電させる。論理回路部１３６は、制御部１３１からの信号と比較器１３５からの信号を入力とし、論理演算を行う。

また、外部放電回路１１１（第２の放電回路）は、負電圧−ＶＬのライン１０６ａに接続されており、電界効果トランジスタ１５１、スイッチ１５２および抵抗１５３、１５４からなる。

上記構成を有する電源部１０における電源の起動および停止動作について説明する。図５は主に電源部１０の各部の変化を示すタイミングチャートである。図６および図７は電源の起動および停止動作手順を示すフローチャートである。

まず、電源の立ち上げ動作について説明する。時点ｔ１でメインスイッチ１１が押されると（Ｓ３１）、論理回路１０２の出力がＨレベル（ＨＩ）となる。これにより、スイッチングレギュレータコントローラ１０３のＣｏｎｔ端子にＨＩ信号が入力され、スイッチングレギュレータコントローラ１０３は動作を開始する。そして、各ブロックには、電池１０１から作られた電圧が供給される。

スイッチングレギュレータコントローラ１０３は、ドライバ部１３２を介してスイッチングレギュレータ部１０４を駆動し、出力電圧ＶＣＣ１ＯＵＴを所定の電圧まで徐々に上昇させる（Ｓ３２）。出力電圧ＶＣＣ１ＯＵＴが所定の電圧に達すると、システム制御部７は動作を開始し、論理回路１０２に出力されるラッチパルスをＨレベル（ＨＩ）にする。これにより、スイッチングレギュレータコントローラ１０３のＣｏｎｔ端子は、メインスイッチ１１が離されても、Ｈレベル（ＨＩ）を保持し続けることが可能となる。

システム制御部７は、時点ｔ２でラッチパルスをＨレベル（ＨＩ）にすると同時に、ＣＯＮＴ＿２−３信号をＨレベル（ＨＩ）にする（Ｓ３３）。ＣＯＮＴ＿２−３信号がＨレベル（ＨＩ）になると同時に、ドライバ部１３３へのＣＨ２Ｃｏｎｔ．ＩＮ信号もＨレベル（ＨＩ）になり、外部放電回路１１１は放電動作をしない状態になる（Ｓ３４）。また、これと同時に、スイッチングレギュレータコントローラ１０３は、スイッチングレギュレータ部１０５を駆動するべく、ドライバ部１３３を介してスイッチング動作を開始し、正電圧ＶＨを所定の電圧まで徐々に上昇させる（Ｓ３５）。

時点ｔ３で正電圧ＶＨが所定の電圧に達すると（Ｓ３６）、スイッチングレギュレータコントローラ１０３は、スイッチングレギュレータ部１０６を駆動するべく、ドライバ部１３４を介してスイッチング動作を開始する（Ｓ３７）。これにより、負電圧−ＶＬの電圧は時点ｔ５で所定の電圧になるまで徐々に下降し始める（Ｓ３８）。負電圧−ＶＬの電圧が所定の電圧に達したところで、電源の起動シーケンス（電源立ち上げ動作）は終了する。

つぎに、電源の立ち下げ動作について説明する。時点ｔ６で電源動作中に再びメインスイッチ１１が押されると（Ｓ３９）、システム制御部７は、切断シーケンスに入り、時点ｔ７のタイミングでＣＯＮＴ＿２−３信号をＬレベル（ＬＯＷ）にする。これと同時に、スイッチングレギュレータコントローラ１０３は、ドライバ部１３４へのＣＨ３ＣｏｎｔＩＮ信号をＬレベル（ＬＯＷ）にし（Ｓ４０）、スイッチングレギュレータ部１０６を停止させるべく、ドライバ部１３４のスイッチング動作を停止する。

また、これと同時に、内部放電回路１３７は放電動作を開始する（Ｓ４１）。内部放電回路１３７が、設定された放電電流値でコンデンサ１１０等に残っている電荷を放出すると、負電圧−ＶＬのライン１０６ａの電圧は徐々に上がり始める。時点ｔ８で負電圧−ＶＬの電圧が所定の電圧に達すると（Ｓ４２）、比較器１３５の一方に入力する抵抗１０７、１０８で設定される電圧が比較器１３５の他方に入力する基準電圧より大きくなり、内部放電回路１３７は放電の動作を停止する（Ｓ４３）。このように、抵抗１０７、１０８の設定値によって内部放電回路１３７から外部放電回路１１１への切り替えタイミングを調整することができる。

このとき、内部放電回路１３７が動作を停止する際の負電圧−ＶＬの電圧は、グランド電位にまで達していない。これは、スイッチングレギュレータコントローラ１０３の内部の基準電源、比較器１３５、内部放電回路１３７の動作用電源、ＩＣのプロセスなどの関係により、内部放電回路１３７では、確実にグランド電位まで負電源を放電させることは難しいからである。

時点ｔ８で内部放電回路１３７が動作を停止すると同時に、外部放電回路１１１が放電動作を開始する（Ｓ４４）。時点ｔ７から外部放電回路１１１内部の電界効果トランジスタ１５１のゲート端子に入力されるＣＯＮＴ＿２−３信号は、Ｌレベル（ＬＯＷ）になっている。しかし、ソース端子が負電圧−ＶＬのライン１０６ａに接続されているので、電界効果トランジスタ１５１はＯＮ状態となる。従って、外部放電回路１１１は放電動作の停止状態にある。

時点ｔ８のタイミングで、電界効果トランジスタ１５１のソース端子に接続されている負電圧−ＶＬが電界効果トランジスタ１５１のオフスレッショルド電圧に達するので、電界効果トランジスタ１５１はＯＦＦとなる。抵抗１５３が電池１０１にプルアップされているので、スイッチ１５２はＯＮ状態となり、外部放電回路１１１は放電を開始する。このとき、内部放電回路１３７と外部放電回路１１１とが同時にＯＮになることが起こらないように、抵抗１０７、１０８は設定されている。

このように、方式の異なる放電回路が同時に動作することなく、負電圧−ＶＬを確実にグランド電位まで放電させることが可能となる。これにより、固体撮像素子３に供給される電圧の仕様として、数式（１）に示す関係を確実に満たすことが可能となる。

（正電圧ＶＨ）＋（負電圧−ＶＬ）≧０［Ｖ］ …… （１）
よって、正電圧のラインの電圧と負電圧のラインの電圧との加算値を値０以上にする必要のある、固体撮像素子などのデバイスへのダメージを抑えることができる。

また、時点ｔ７から所定時間が経過した時点ｔ９になると（Ｓ４５）、スイッチングレギュレータコントローラ１０３は、制御部１３１によりスイッチングレギュレータ部１０５を停止させるべく、ドライバ部１３３のスイッチング動作を停止する（Ｓ４６）。これにより、正電圧ＶＨは徐々に降下する。時点ｔ９から所定時間が経過した時点ｔ１０になると（Ｓ４７）、システム制御部７は、論理回路１０２へのラッチパルスをＬレベル（ＬＯＷ）に設定する。これにより、スイッチングレギュレータコントローラ１０３のＣｏｎｔ端子もＬＯＷになる（Ｓ４８）。所定時間が経過した時点ｔ１１で、システム電源の出力電圧ＶＣＣ１ＯＵＴは０Ｖとなる。また、スイッチングレギュレータコントローラ１０３も停止し、電源切断のシーケンスは終了する。

第１の実施形態の電源回路によれば、電源立ち下げ時、負電源（負電圧−ＶＬ）の放電をグラウンド電位まで十分かつ迅速に行うことができる。この結果、電源停止（立ち下げ）時における固体撮像素子の仕様に合わせることができ、固体撮像素子へのダメージを抑えることができる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態のデジタルカメラの構成および基本動作は、前記第１の実施形態と同じであるので、その説明を省略する。図８は第２の実施形態における電源部１０および撮像部２０の構成を示す図である。前記第１の実施形態と同一の構成要素については同一の符号が付されており、それらの説明を省略する。第２の実施形態では、外部放電回路１１１には、システム制御部７からのＣＯＮＴ＿２−３信号と負電圧−ＶＬを制御する信号とを入力とする論理回路１５５が設けられている。

上記構成を有する電源部１０における電源の起動および停止の動作について説明する。図９は主に電源部１０における各部の変化を示すタイミングチャートである。図１０および図１１は電源の起動および停止動作手順を示すフローチャートである。なお、前記第１の実施形態と同一のステップ処理については同一のステップ番号が付されている。

まず、電源の立ち上げ動作について説明する。時点ｔ１でメインスイッチ１１が押されると（Ｓ３１）、論理回路１０２の出力がＨレベル（ＨＩ）となる。これにより、スイッチングレギュレータコントローラ１０３のＣｏｎｔ端子にＨＩ信号が入力され、スイッチングレギュレータコントローラ１０３は動作を開始する。そして、各ブロックには、電池１０１から作られた電圧が供給される。

スイッチングレギュレータコントローラ１０３は、ドライバ部１３２を介してスイッチングレギュレータ部１０４を駆動し、出力電圧ＶＣＣ１ＯＵＴを所定の電圧まで徐々に上昇させる（Ｓ３２）。出力電圧ＶＣＣ１ＯＵＴが所定の電圧に達すると、システム制御部７は動作を開始し、論理回路１０２に出力されるラッチパルスをＨレベル（ＨＩ）にする。これにより、スイッチングレギュレータコントローラ１０３のＣｏｎｔ端子は、メインスイッチ１１が離されても、Ｈレベル（ＨＩ）を保持し続けることが可能となる。

システム制御部７は、時点ｔ２でラッチパルスをＨレベル（ＨＩ）にすると同時に、ＣＯＮＴ＿２−３信号をＨレベル（ＨＩ）にする（Ｓ３３）。ＣＯＮＴ＿２−３信号がＨレベル（ＨＩ）になると同時に、ドライバ部１３３へのＣＨ２Ｃｏｎｔ．ＩＮ信号もＨレベル（ＨＩ）になるので、論理回路１５５はＬレベル（ＬＯＷ）を出力し、電界効果トランジスタ１５１はＯＦＦとなる。また、抵抗１５３が電池１０１にプルアップされているため、スイッチ１５２はＯＮとなり、外部放電回路１１１は放電動作を行う状態になる（Ｓ３４Ａ）。また、これと同時に、スイッチングレギュレータコントローラ１０３は、スイッチングレギュレータ部１０５を駆動するべく、ドライバ部１３３を介してスイッチング動作を開始し、正電圧ＶＨを所定の電圧まで徐々に上昇させる（Ｓ３５）。

このとき、正電圧ＶＨのライン１０５ａがある電位を超えると、そのままでは正電圧ＶＨのライン１０５ａの電位がＳＵＢ回路１０９およびアナログフロントエンド＆ＴＧ部４を介して負電圧−ＶＬのライン１０６ａに漏れ出てしまう。しかしながら、本実施形態では、時点ｔ２から外部放電回路１１１が放電動作を行っているので、正電圧ＶＨの影響により負電圧−ＶＬのライン１０６ａがプラスの電位になってしまう（正電位側に変動する）現象、いわゆる負電源の浮きを抑えることができる。

時点ｔ３で正電圧ＶＨが所定の電圧に達すると（Ｓ３６）、スイッチングレギュレータコントローラ１０３内の制御部１３１は、ＣＨ３Ｃｏｎｔ．ＩＮ信号をＨレベル（ＨＩ）にする（Ｓ３７）。これにより、論理回路１５５はＨレベル（ＨＩ）を出力し、電界効果トランジスタ１５１はＯＮとなる。従って、スイッチ１５２への信号はＬレベル（ＬＯＷ）となり、外部放電回路１１１は放電動作ＯＦＦの状態になる（Ｓ３７Ａ）。

また同時に、スイッチングレギュレータコントローラ１０３は、スイッチングレギュレータ部１０６を駆動するべく、ドライバ部１３４を介してスイッチング動作を開始する。これにより、負電圧−ＶＬの電圧は時点ｔ５で所定の電圧になるまで徐々に下降し始める（Ｓ３８）。負電圧−ＶＬの電圧が所定の電圧に達したところで、電源の起動シーケンス（電源立ち上げ動作）は終了する。

つぎに、電源の立ち下げ動作について説明する。時点ｔ６で電源動作中に再びメインスイッチ１１が押されると（Ｓ３９）、システム制御部７は、切断シーケンスに入り、時点ｔ７のタイミングでＣＯＮＴ＿２−３信号をＬレベル（ＬＯＷ）にする。これと同時に、スイッチングレギュレータコントローラ１０３は、スイッチングレギュレータ部１０６へのＣＨ３Ｃｏｎｔ．ＩＮ信号をＬレベルにし（Ｓ４０）、スイッチングレギュレータ部１０６を停止させるべく、ドライバ部１３４のスイッチング動作を停止する。

また、これと同時に、内部放電回路１３７は放電動作を開始する（Ｓ４１）。内部放電回路１３７が、設定された放電電流値でコンデンサ１１０等に残っている電荷を放出すると、負電圧−ＶＬの電圧は徐々に上がり始める。

このときの外部放電回路１１１の状態について説明する。時点ｔ７において、ＣＨ３Ｃｏｎｔ．ＩＮ信号がＬレベル（ＬＯＷ）になると、論理回路１５５の出力はＬレベル（ＬＯＷ）になる。このとき、電界効果トランジスタ１５１のソース端子は負電圧−ＶＬのライン１０６ａに接続されているので、電界効果トランジスタ１５１をＯＮにさせるだけの十分なゲート・ソース間の電位が確保されている。このため、スイッチ１５２はＯＦＦ状態のままであり、外部放電回路１１１は放電の動作を停止したままである。

時点ｔ８で負電圧−ＶＬの電圧が所定の電圧に達すると（Ｓ４２）、比較器１３５の一方に入力する抵抗１０７、１０８で設定される電圧が比較器１３５の他方に入力する基準電圧より大きくなり、内部放電回路１３７は放電の動作を停止する（Ｓ４３）。

このとき、内部放電回路１３７が動作を停止する際の負電圧−ＶＬの電圧は、グランド電位にまで達していない。これは、スイッチングレギュレータコントローラ１０３の内部の基準電源、比較器１３５、内部放電回路１３７の動作用電源、ＩＣのプロセスなどの関係により、内部放電回路１３７では、確実にグランド電位まで負電源を放電させることは難しいからである。

時点ｔ８で内部放電回路１３７が動作を停止すると同時に、外部放電回路１１１が放電動作を開始する（Ｓ４４）。時点ｔ８のタイミングでは、電界効果トランジスタ１５１のゲート端子には、前述したようにＬレベル（ＬＯＷ）の信号がきている。その場合、電界効果トランジスタ１５１のソース端子に接続されている負電圧−ＶＬが電界効果トランジスタ１５１のオフスレッショルド電圧に達するので、電界効果トランジスタ１５１はＯＦＦとなる。また、抵抗１５３が電池１０１にプルアップされているので、スイッチ１５２はＯＮ状態となり、外部放電回路１１１は放電を開始する。このとき、内部放電回路１３７と外部放電回路１１１とが同時にＯＮになることが起こらないように、抵抗１０７、１０８の抵抗値は設定されている。

このように、方式の異なる放電回路が同時に動作することなく、負電圧−ＶＬのラインを確実にグランド電位まで放電させることが可能となる。これにより、固体撮像素子３に供給される電圧の仕様として、前述した数式（１）に示す関係を確実に満たすことが可能となる。よって、固体撮像素子へのダメージを抑えることができる。

また、時点ｔ７から所定時間が経過した時点ｔ９になると（Ｓ４５）、スイッチングレギュレータコントローラ１０３は、制御部１３１によりスイッチングレギュレータ部１０５を停止させるべく、ドライバ部１３３のスイッチング動作を停止する（Ｓ４６）。これにより、正電圧ＶＨは徐々に降下する。このとき、ＣＨ２Ｃｏｎｔ．ＩＮ信号がＬレベル（ＬＯＷ）になるので、論理回路１５５の出力はＨレベル（ＨＩ）となり、電界効果トランジスタ１５１はＯＮになる。従って、スイッチ１５２はＯＦＦとなり、外部放電回路１１１は放電動作を停止する（Ｓ４６Ａ）。

時点ｔ９から所定時間が経過した時点ｔ１０になると（Ｓ４７）、システム制御部７は、論理回路１０２へのラッチパルスをＬレベル（ＬＯＷ）に設定する。これにより、スイッチングレギュレータコントローラ１０３のＣｏｎｔ端子もＬレベル（ＬＯＷ）になる（Ｓ４８）。所定時間が経過した時点ｔ１１で、システム電源の出力電圧ＶＣＣ１ＯＵＴは０Ｖとなる。また、スイッチングレギュレータコントローラ１０３も停止し、電源切断のシーケンスは終了する。

第２の実施形態の電源回路によれば、電源立ち下げ時、負電源の放電をグラウンド電位まで十分かつ迅速に行うことができることに加え、電源立ち上げ時、負電源−ＶＬの電圧がプラス電位側に変動する、いわゆる負電源の浮きを抑制することができる。この結果、電源立ち上げ時および立ち下げ時における固体撮像素子の仕様に合わせることができ、固体撮像素子へのダメージを抑えることができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。

例えば、上記各実施形態では、デバイスとして、デジタルカメラ内の固体撮像素子が用いられた場合を示したが、これに限られないことは勿論である。

第１の実施形態におけるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 デジタルカメラの基本動作手順を示すフローチャートである。 図２につづくデジタルカメラの基本動作手順を示すフローチャートである。 電源部１０および撮像部２０の構成を示す図である。 主に電源部１０の各部の変化を示すタイミングチャートである。 電源の起動および停止動作手順を示すフローチャートである。 図６につづく電源の起動および停止動作手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態における電源部１０および撮像部２０の構成を示す図である。 主に電源部１０における各部の変化を示すタイミングチャートである。 電源の起動および停止動作手順を示すフローチャートである。 図１０につづく電源の起動および停止動作手順を示すフローチャートである。 従来のデジタルカメラに用いられる電源回路として主に電源部および撮像部の構成を示すブロック図である。 主に電源部３１０における各部の変化を示すタイミングチャートである。 電源の起動および停止動作手順を示すフローチャートである。 図１４につづく電源の起動および停止動作手順を示すフローチャートである。

符号の説明

３ 撮像素子
７ システム制御部
１０ 電源部
１０５、１０６ スイッチングレギュレータ部
１０６ａ 負電圧のライン
１０７、１０８ 抵抗
１１０ コンデンサ
１１１ 外部放電回路
１３７ 内部放電回路
１５１ 電界効果トランジスタ
１５２ スイッチ
１５５ 論理回路

Claims (10)

1. デバイスに正負の電圧を供給する電源回路であって、
   前記デバイスに供給される正の電圧を生成する正電圧生成手段と、
   前記デバイスに供給される負の電圧を生成する負電圧生成手段と、
   前記負電圧生成手段に接続され、集積回路の内部に設けられた第１の放電回路および前記集積回路の外部に設けられた第２の放電回路を有し、前記負電圧生成手段の負電圧のラインに蓄えられた電荷を放出する放電手段と、
   前記正電圧生成手段、前記負電圧生成手段、および前記放電手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、電源停止時、前記負電圧生成手段の動作を停止させてから前記正電圧生成手段の動作を停止させる場合、前記第１の放電回路を動作させ、前記負電圧のラインに蓄えられた電荷を放出させた後、前記第２の放電回路を動作させ、前記負電圧のラインに残る電荷を放出させることを特徴とする電源回路。
2. デバイスに正負の電圧を供給する電源回路であって、
   前記デバイスに供給される正の電圧を生成する正電圧生成手段と、
   前記デバイスに供給される負の電圧を生成する負電圧生成手段と、
   前記負電圧生成手段に接続され、集積回路の内部に設けられた第１の放電回路および前記集積回路の外部に設けられた第２の放電回路を有し、前記負電圧生成手段の負電圧のラインに蓄えられる電荷を放出する放電手段と、
   前記正電圧生成手段、前記負電圧生成手段、および前記放電手段を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、電源起動時、前記正電圧生成手段の動作を開始させてから前記負電圧生成手段の動作を開始させるまでの期間に、前記負電圧のラインが正電位側に変動しないように、前記第２の放電回路を動作させることを特徴とする電源回路。
3. 前記制御手段は、電源停止時、前記第１の放電回路と前記第２の放電回路を同時に動作させないことを特徴とする請求項１記載の電源回路。
4. 前記負電圧のラインの電圧と基準電圧とを比較する比較手段を備え、
   前記制御手段は、電源停止時、前記負電圧のラインの電圧が前記基準電圧に達するまで前記第１の放電回路を動作させた後に、前記第２の放電回路を動作させることを特徴とする請求項３記載の電源回路。
5. 前記制御手段は、電源停止時、前記正電圧生成手段の正電圧のラインの電圧と前記負電圧のラインの電圧との加算値が値０以上になるように、前記第１の放電回路および前記第２の放電回路を動作させることを特徴とする請求項１記載の電源回路。
6. 前記第１の放電回路の動作を停止させるタイミングは、前記負電圧のラインの電圧を抵抗によって分圧して前記比較手段に入力する際、前記抵抗の値に応じて設定されることを特徴とする請求項４記載の電源回路。
7. 前記デバイスは撮像装置に用いられる固体撮像素子であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電源回路。
8. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電源回路と、
   前記デバイスと、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。
9. デバイスに正負の電圧を供給する際、前記デバイスに供給される正の電圧を生成する正電圧生成手段と、前記デバイスに供給される負の電圧を生成する負電圧生成手段と、前記負電圧生成手段に接続され、集積回路の内部に設けられた第１の放電回路および前記集積回路の外部に設けられた第２の放電回路を有し、前記負電圧生成手段の負電圧のラインに蓄えられた電荷を放出する放電手段と、を備えた電源回路の制御方法であって、
   電源停止時、前記負電圧生成手段の動作を停止させてから前記正電圧生成手段の動作を停止させる場合、
   前記第１の放電回路を動作させ、前記負電圧のラインに蓄えられた電荷を放出させるステップと、
   前記第１の放電回路を動作させた後、前記第２の放電回路を動作させ、前記負電圧のラインに残る電荷を放出させるステップと、
   を有することを特徴とする電源回路の制御方法。
10. デバイスに正負の電圧を供給する際、前記デバイスに供給される正の電圧を生成する正電圧生成手段と、前記デバイスに供給される負の電圧を生成する負電圧生成手段と、前記負電圧生成手段に接続される、集積回路の内部に設けられた第１の放電回路および前記集積回路の外部に設けられた第２の放電回路を有し、前記負電圧生成手段の負電圧のラインに蓄えられる電荷を放出する放電手段と、を備えた電源回路の制御方法であって、
    電源起動時、
    前記正電圧生成手段の動作を開始させるステップと、
    前記正電圧生成手段の動作を開始させた後、前記負電圧生成手段の動作を開始させるステップと、
    前記正電圧生成手段の動作を開始させてから前記負電圧生成手段の動作を開始させるまでの期間に、前記負電圧のラインが正電位側に変動しないように、前記第２の放電回路を動作させるステップと、
    を有することを特徴とする電源回路の制御方法。

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