特許 6094154 撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6094154

(24)【登録日】2017年2月24日

(45)【発行日】2017年3月15日

(54)【発明の名称】撮像装置

(51)【国際特許分類】

   H04N 5/341 20110101AFI20170306BHJP

   H04N 5/357 20110101ALI20170306BHJP

   H04N 5/232 20060101ALI20170306BHJP

【ＦＩ】

   H04N5/335 410

   H04N5/335 570

   H04N5/232 Z

【請求項の数】6

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-247476(P2012-247476)

(22)【出願日】2012年11月9日

(65)【公開番号】特開2014-96719(P2014-96719A)

(43)【公開日】2014年5月22日

【審査請求日】2015年9月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】311015207

【氏名又は名称】リコーイメージング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090169

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 孝

(74)【代理人】

【識別番号】100124497

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 洋樹

(72)【発明者】

【氏名】木村 吉孝

【審査官】 鈴木 肇

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−３２０１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２６４０４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０８０５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１６９８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２００５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１７３９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２７６０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２８８６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８２７１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｎ ５／３０ − ５／３７８

Ｈ０４Ｎ ５／２２２− ５／２５７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の周期で読出信号を送信する信号生成部と、
複数の画素を備え、前記読出信号を受信したときに前記画素に蓄積した電荷を画像信号として出力する撮像素子と、
動作しているときに、前記撮像素子が出力した前記画像信号にノイズを加えるノイズ源とを備え、
前記信号生成部は、画像信号の読み出し期間中、前記ノイズ源への駆動信号出力を受けて前記読出信号の送信を中断し、前記ノイズ源が動作しなくなると前記読出信号の送信を再開する撮像装置。

【請求項2】

前記信号生成部は、前記ノイズ源が所定の期間以上動作している場合、前記読出信号を送信する請求項１に記載の撮像装置。

【請求項3】

前記信号生成部は、前記撮像素子に水平信号を送信し、
前記撮像素子は、前記水平信号のレベルがＨｉである期間に前記画像信号を出力し、
前記所定の期間は、前記水平信号のレベルがＨｉからＬｏになった時から再度ＨｉからＬｏに下がる時までの期間である請求項２に記載の撮像装置。

【請求項4】

前記ノイズ源が所定の期間以上動作している場合に前記信号生成部が前記読出信号を送信するときに警告を発する警告部をさらに備える請求項２又は３に記載の撮像装置。

【請求項5】

前記撮像素子に加えられた振動を打ち消すように前記撮像素子を移動させる補正部をさらに備え、前記補正部は前記ノイズ源を有する請求項１から４のいずれかに記載の撮像装置。

【請求項6】

前記ノイズ源はボイスコイルモータである請求項５に記載の撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撮像素子が出力する画像信号にノイズがのることを防止する撮像装置に関する。

【背景技術】

【0002】

オートフォーカスレンズや手ぶれ補正機構を撮像素子の周囲に設置する撮像装置が知られている。撮像素子は被写体像を撮像して画像信号を出力するが、オートフォーカスレンズや手ぶれ補正機構が備えるモータやコイル等のノイズ源が生じるノイズが画像信号にのってしまうことがある。画像信号にノイズがのることを防止するため、撮像素子が備える画素のうち画像を構成しない画素が電荷を出力しているときに、オートフォーカスレンズのモータを駆動する（引用文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−１１８３７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、撮像素子が備える画素のうち画像を構成しない画素は少数であるため、モータを駆動できる期間が限られ、合焦するに必要な期間を確保できなくなるおそれがある。すなわち、撮像素子のタイミングに応じてモータを駆動すると、オートフォーカスレンズや手ぶれ補正機構が充分に機能しなくなるおそれが生じる。

【0005】

本発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、ノイズ源を構成する機構の機能を発揮させながら、撮像素子が出力する画像信号にノイズがのることを防止する撮像装置を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本願発明による撮像装置は、所定の周期で読出信号を送信する信号生成部と、複数の画素を備え、読出信号を受信したときに画素に蓄積した電荷を画像信号として出力する撮像素子と、動作しているときに、撮像素子が出力した画像信号にノイズを加えるノイズ源とを備え、信号生成部は、ノイズ源が動作していないときに読出信号を送信し、ノイズ源が動作しているときには読出信号を送信しないことを特徴とする。

【0007】

信号生成部は、ノイズ源が所定の期間以上動作している場合、読出信号を送信することが好ましい。

【0008】

信号生成部は、撮像素子に水平信号を送信し、撮像素子は、水平信号のレベルがＨｉである期間に画像信号を出力し、所定の期間は、水平信号のレベルがＨｉからＬｏになった時から再度ＨｉからＬｏに下がる時までの期間であることが好ましい。

【0009】

ノイズ源が所定の期間以上動作している場合に信号生成部が読出信号を送信するときに警告を発する警告部をさらに備えることが好ましい。

【0010】

撮像素子に加えられた振動を打ち消すように撮像素子を移動させる補正部をさらに備え、補正部はノイズ源を有することが好ましい。

【0011】

ノイズ源はボイスコイルモータが好適である。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、ノイズ源を構成する機構の機能を発揮させながら、撮像素子が出力する画像信号にノイズがのることを防止する撮像装置を得る。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】撮像装置を概略的に示したブロック図である。

【図2】撮像素子において電荷を読出すタイミングとコイルの駆動タイミングとの関係を示したタイミングチャートである。

【図3】撮像処理を示したフローチャートである。

【図4】電荷読出処理を示したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の一実施形態による撮像装置について図１から４を用いて説明する。図１は、撮像装置の一実施形態であるデジタルカメラ１００を示す。図１を用いてデジタルカメラ１００の構成について説明する。

【0015】

デジタルカメラ１００は、信号生成部を有するＤＳＰ１１０、撮像素子（ＣＩＳ）を成すＣＭＯＳ１２１、ノイズ源であり補正部を成すＳＲ（Ｓｈａｋｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）ブロック１２２、ジャイロセンサ１２３、メモリ１２４、記録媒体１２５、操作部材１２６、警告部を成すモニタ１２７、及びノイズ源である撮影レンズ１３０を主に備える。

【0016】

撮影レンズ１３０はレンズ１３１とレンズ駆動モータ１３２とを備え、着脱自在となるようにデジタルカメラ１００に取り付けられる。撮影レンズ１３０はＣＭＯＳ１２１に被写体像を結像させる。レンズ駆動モータ１３２は、コイル又は磁性体を備え、動作時に電気的なノイズを発生する。

【0017】

ＣＭＯＳ１２１は複数の画素を備える。撮影レンズ１３０により結ばれた被写体像を画素が電荷に変換し蓄積する。蓄積された電荷は画像信号としてＤＳＰ１１０に出力される。

【0018】

ＤＳＰ１１０は、ＳＲブロック１２２を制御するＳＲ制御部１１１、撮像素子を制御するＣＩＳ制御部１１２、レンズ駆動モータ１３２を制御するモータ制御部１１３、及び画像処理部１１４を備える。ＣＩＳ制御部１１２は信号生成部を成す。

【0019】

画像処理部１１４は、ＣＭＯＳ１２１から画像信号を受信し、メモリ１２４を一時記憶領域として使用しながら画像処理を行って画像又は画像ファイルを生成する。画像はモニタ１２７に表示され、画像ファイルは記録媒体１２５に記憶される。記憶媒体は、デジタルカメラ１００に対して着脱自在となるように設けられる、例えばＳＤカードである。

【0020】

モータ制御部１１３は、画像処理部１１４から画像を受信し、画像のコントラストなどに基づいて被写体像の合焦状態を判断する。そして、合焦状態に応じて駆動信号をレンズ駆動モータ１３２に送信して駆動する。レンズ駆動モータ１３２を駆動するとき、モータ制御部１１３はＣＩＳ制御部１１２にも駆動信号を送信する。

【0021】

ジャイロセンサ１２３は、デジタルカメラ１００に加えられた振動、すなわち角速度を検知してＳＲ制御部１１１に送信する。ＳＲ制御部１１１は、ＣＭＯＳ１２１が露光を行っているとき、角速度が閾値以上であるか否かを判断する。そして閾値以上であるときに、デジタルカメラ１００に加えられた振動を打ち消すために必要な駆動量を算出する。そして駆動量を駆動信号としてＳＲブロック１２２及びＣＩＳ制御部１１２に送信する。ＣＭＯＳ１２１が画像信号を出力しているとき、ＳＲ制御部１１１は、ＣＭＯＳ１２１の位置を固定するための固定信号をＳＲブロック１２２及びＣＩＳ制御部１１２に送信する。

【0022】

ＳＲブロック１２２はボイスコイルモータ１２２ａを備える。ＳＲ制御部１１１から駆動量を受信したＳＲブロック１２２は、駆動量に応じてボイスコイルモータ１２２ａに通電し、ボイスコイルモータ１２２ａが生じた力を利用してＣＭＯＳ１２１を移動させる。これにより、デジタルカメラ１００に加えられた振動を打ち消すようにＣＭＯＳ１２１が移動する。ボイスコイルモータ１２２ａは磁性体とコイルを備え、コイルに流す電流の大きさを変えることにより力を発生する。またボイスコイルモータ１２２ａは、コイルに流す電流の大きさを一定に保つことによりＣＭＯＳ１２１の位置を固定する。コイルに流れる電流の大きさが一定であるとき、ボイスコイルモータ１２２ａが発生する電気的なノイズは極めて小さくかつ一定の値となる。他方、コイルに通電する電流が変化したとき、ボイスコイルモータ１２２ａは電気的なノイズを発生する。

【0023】

ＣＩＳ制御部１１２は、ＣＭＯＳ１２１に読出信号を送信する。ＣＭＯＳ１２１の画素が蓄積した電荷は読出信号に応じて出力される。

【0024】

次に図２を用いて、画素が電荷を出力するタイミングについて説明する。

【0025】

ＣＩＳ制御部１１２がＣＭＯＳ１２１に送信している垂直信号（ＶＤ）のレベルをＨｉからＬｏに一時的に下げると、ＣＭＯＳ１２１が備える画素は電荷を蓄積し始める。画素が電荷を蓄積し始めてから全ての画素が電荷を蓄積し終わるまでの期間を露光期間と呼ぶ。このときＳＲ制御部１１１は、デジタルカメラ１００に加えられた振動を打ち消すために必要な駆動量を駆動信号としてＳＲブロック１２２及びＣＩＳ制御部１１２に送信する。駆動信号を受信したＳＲブロック１２２は、駆動量に応じてＣＭＯＳ１２１を駆動する。

【0026】

再度ＣＩＳ制御部１１２が垂直信号（ＶＤ）のレベルをＨｉからＬｏに下げると、画素は電荷を出力し始める。画素が電荷を出力し始めてから全ての画素が電荷を出力し終わるまでの期間を読出期間と呼ぶ。読出期間の間、ＳＲ制御部１１１は、ＣＭＯＳ１２１の位置を固定するための固定信号をＳＲブロック１２２及びＣＩＳ制御部１１２に送信する。固定信号を受信したＳＲブロック１２２は、ＣＭＯＳ１２１を現在の位置に固定する。すなわち、読出期間の間ＣＭＯＳ１２１の位置が固定され、ボイスコイルモータ１２２ａが発生する電気的なノイズが極めて小さくかつ一定となる。固定信号を受信したＣＩＳ制御部１１２は、通常の周期で読出信号を送信する。読出信号の送信とは、水平信号（ＨＤ）のレベルをＨｉからＬｏに一時的に下げることをいう。読出信号を受信したＣＭＯＳ１２１は、所定の画素が蓄積した電荷を出力し始める。すなわち、読出期間中において水平信号（ＨＤ）のレベルがＨｉからＬｏに下がる度に、所定の画素が電荷を出力する。ボイスコイルモータ１２２ａが発生するノイズが極めて小さくかつ一定である期間に画素が電荷を出力するため、画像信号にノイズがのることがない。

【0027】

他方、読出期間においてジャイロセンサ１２３が閾値以上の角速度を検知したとき、ＳＲ制御部１１１は駆動量を算出し、これに応じてＳＲブロック１２２がボイスコイルモータ１２２ａに通電する。ボイスコイルモータ１２２ａに通電する期間は図２において期間Ａとして表される。これによりボイスコイルモータ１２２ａへの電流量が変化して、デジタルカメラ１００に加えられた振動を打ち消すようにＣＭＯＳ１２１が移動され、かつボイスコイルモータ１２２ａがノイズを発生する。前述のように、このときＳＲ制御部１１１は駆動信号をＳＲブロック１２２に加えてＣＩＳ制御部１１２に送信している。駆動信号を受信したＣＩＳ制御部１１２は、読出信号の送信を一時的に中止、つまり水平信号（ＨＤ）のレベルをＨｉのまま維持する。ＣＭＯＳ１２１は読出信号を受信しないため、画素が蓄積した電荷を出力しない。すなわち、読出期間中に画素は電荷の出力を一時的に中断する。ボイスコイルモータ１２２ａは、動作時において、撮像素子との位置関係に応じて画像信号にノイズを加えることがあるが、本実施形態ではボイスコイルモータ１２２ａがノイズを発生している期間に画素が電荷を出力しないため、画像信号にノイズがのることがない。

【0028】

そして、デジタルカメラ１００に外力が加えられなくなって、ジャイロセンサ１２３が検知する角速度が閾値未満になったとき、ＳＲ制御部１１１が固定信号をＳＲブロック１２２及びＣＩＳ制御部１１２に送信する。これによりボイスコイルモータ１２２ａへの電流量が一定となって、ＣＭＯＳ１２１の位置が固定され、ボイスコイルモータ１２２ａはノイズを発生しない。固定信号を受信したＣＩＳ制御部１１２は、通常の周期で読出信号を再び送信し始める。読出信号を受信したＣＭＯＳ１２１は、画素が蓄積した電荷を出力し始める。すなわち、ボイスコイルモータ１２２ａがノイズを発生していない期間に画素が電荷を出力するため、画像信号にノイズがのることがない。

【0029】

また、読出期間においてジャイロセンサ１２３が閾値以上の角速度を検知している期間が所定期間以上であるとき、すなわちボイスコイルモータ１２２ａに通電する期間Ａが所定期間以上であるとき、ＣＩＳ制御部１１２は、通常の周期で読出信号を再び送信し始める。所定期間は、例えば水平信号のレベルがＨｉからＬｏになった時から再度ＨｉからＬｏに下がる時までの期間、すなわち水平信号の１単位である１ＨＤ期間である。同時にＤＳＰ１１０は、画像信号にノイズがのるおそれがある旨をモニタ１２７に警告として表示する。読出信号を受信したＣＭＯＳ１２１は、画素が蓄積した電荷を出力し始める。デジタルカメラ１００に外力が所定期間以上継続して加えられると、ＣＭＯＳ１２１からの画像信号の読み出しが終わらずに次の処理を実行することが出来なくなる。そこで、ユーザに警告を発した後に読み出しを再開する。読み出しを再開することにより、デジタルカメラ１００は次の処理へスムーズに移行することができ、デジタルカメラ１００が機能停止してしまったとユーザが認識することを防止できる。また、警告を認知したユーザはデジタルカメラ１００に加えられている外力を抑えるなどの対策を取ることができる。

【0030】

ＣＩＳ制御部１１２は、モータ制御部１１３から駆動信号を受信したときも、ＳＲ制御部１１１から受信したときと同様の動作を行う。よって、説明を省略する。

【0031】

次に、図３を用いて撮像処理について説明する。撮像処理は、操作部材１２６が備えるシャッターレリーズボタンが操作されたときに実行される。

【0032】

始めのステップＳ３１では、図示しないリターンミラーを上げて、図示しないシャッターを開く。次のステップＳ３２では、ＣＭＯＳ１２１が露光を開始、すなわち露光期間に入る。そしてステップＳ３３では、シャッターを閉じて、リターンミラーを下げる。これにより露光期間が終了する。

【0033】

次のステップＳ３４では、後述する電荷読出処理を実行して、ＣＭＯＳ１２１から画像信号を取得する。そして処理が終了する。

【0034】

次に、図４を用いて電荷読出処理について説明する。電荷読出処理は、撮像処理のステップＳ３４において実行される。

【0035】

始めのステップＳ４１では、ジャイロセンサ１２３が閾値以上の角速度を検知しているか否かを判断する。閾値値以上でない場合、処理はステップＳ４２に進み、閾値値以上である場合、処理はステップＳ４４に進む。

【0036】

ステップＳ４２では、ＣＭＯＳ１２１から画像信号を読み出す。すなわちＣＩＳ制御部１１２は、通常の周期で読出信号を送信する。これにより、水平信号（ＨＤ）のレベルがＨｉからＬｏに下がる度に、所定の画素が電荷を出力する。

【0037】

ステップＳ４３では、画像信号の読み出しが完了したか、すなわち全ての画素が電荷を出力したか否かを判断する。読み出しが完了した場合、処理は終了し、完了していない場合、処理はステップＳ４１に戻る。

【0038】

ステップＳ４１において、ジャイロセンサ１２３が閾値以上の角速度を検知している場合、処理はステップＳ４４に進み、画像信号の読み出しを中断する。すなわち、ＣＩＳ制御部１１２は、読出信号の送信を一時的に中止、つまり水平信号（ＨＤ）のレベルをＨｉのまま維持する。

【0039】

次のステップＳ４５では、画像信号の読み出しを中断してから所定期間以上経過したか否かを判断する。所定期間以上経過した場合、処理はステップＳ４６に進み、経過していない場合、処理はステップＳ４１に戻る。

【0040】

ステップＳ４６では、画像信号にノイズがのるおそれがある旨をモニタ１２７に警告として表示する。

【0041】

次のステップＳ４７ではＣＭＯＳ１２１から画像信号を読み出す。すなわちＣＩＳ制御部１１２は、通常の周期で読出信号を送信する。これにより、水平信号（ＨＤ）のレベルがＨｉからＬｏに下がる度に、所定の画素が電荷を出力する。そしてステップＳ４１に戻り、全ての画素が電荷を出力し終わるまでステップＳ４１からＳ４７までの処理を繰り返す。

【0042】

なお、ＣＩＳ制御部１１２がＳＲ制御部１１１から駆動信号を受信した場合に関して説明したが、モータ制御部１１３から駆動信号を受信したときもＣＩＳ制御部１１２は同様の動作を行う。

【0043】

本実施形態によれば、ノイズ源がノイズを発生している期間に画素が電荷を出力せず、ノイズを発生していない期間に画素が電荷を出力するため、画像信号にノイズがのることがない。

【0044】

そして、デジタルカメラ１００に振動が加えられ続けている場合であっても読み出しを再開するため、デジタルカメラ１００は次の処理へスムーズに移行することができ、デジタルカメラ１００が機能停止してしまったとユーザが認識することを防止できる。

【0045】

また、ユーザに警告を発した後に読み出しを再開するため、警告を認知したユーザがデジタルカメラ１００に加えられている外力を抑えるなどの対策を取ることができる。

【0046】

なお、撮影レンズ１３０は、デジタルカメラ１００に対して着脱自在でなく、着脱できないように固定されてもよい。

【0047】

また、ＣＭＯＳ１２１の代わりにＣＣＤ等の固体撮像素子が用いられても良い。

【0048】

ＣＩＳ制御部１１２はジャイロセンサ１２３からの出力を受信して、これに応じて撮像素子を制御しても良い。

【符号の説明】

【0049】

１００ デジタルカメラ
１１０ ＤＳＰ
１１１ ＳＲ制御部
１１２ ＣＩＳ制御部
１１３ モータ制御部
１１４ 画像処理部
１２１ ＣＭＯＳ
１２２ ＳＲブロック
１２２ａ ボイスコイルモータ
１２３ ジャイロセンサ
１２４ メモリ
１２５ 記録媒体
１２６ 操作部材
１２７ モニタ
１３０ 撮影レンズ
１３１ レンズ
１３２ レンズ駆動モータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】