JP4788589B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は撮像装置に関し、特に電源オフ時の負電圧による撮像素子の破壊や劣化を防止する技術に関するものである。

従来、デジタルカメラ等の撮像装置においては、撮像素子としてＣＣＤ（ＣＣＤ型固体撮像素子）が広く用いられている。ＣＣＤは、タイミングジェネレータにより生成されるタイミング信号に従い供給される水平及び垂直転送用の駆動信号、すなわち水平転送パルスと垂直転送パルスによって駆動される。

水平転送パルスは、水平駆動回路（水平ドライバ）からＣＣＤに印加される２相の駆動信号であり、垂直転送パルスは、垂直駆動回路（垂直ドライバ）からＣＣＤに印加される複数相（例えば４相）の駆動信号である。また、垂直転送パルスは正レベル、負レベル、及び中間レベルを有する３値のパルス信号であり、各々の電圧値は、例えば正レベルが＋１５Ｖ、負レベルが−７Ｖ、中間レベルが０Ｖである。つまり撮像装置が記録モードにある間ＣＣＤに高いレベルの正電圧と負電圧とが印加されている。

係ることから、電源オフに伴い電源回路からＣＣＤへの電圧供給が停止するとき、ＣＣＤの基板に順バイアスがかかると順方向に電流が流れることにより、ＣＣＤが破壊されたり劣化したりする。そのため、電源オフ時には電源回路内のマイナス電位を速やかにグランドレベルに戻す必要があるが、それには時間がかかる。

これを解決するための技術として、例えば下記特許文献１には、ＣＣＤにマイナスの電圧を供給するための電源線を必要に応じて接地させる放電回路を別途設け、電源回路から各部への電圧供給が停止されるとき、それと連動して前記電源線を接地させる技術が記載されている。
特開平７―３３６６１０号公報

しかしながら、上述したようにＣＣＤにマイナスの電圧を供給するための電源線と接地との間に前記放電回路を設ける場合には、撮像装置内の基板上に、その放電回路の構成部品等の配置スペースを別途確保する必要がある。そのため、撮像装置の小型化が阻害される要因となるという問題があった

本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、小型化と、負電圧による撮像素子の破壊や劣化の防止との両立が可能となる撮像装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため請求項１の発明にあっては、電源供給手段によって正電圧及び負電圧を供給される撮像素子を備えた撮像装置において、接地された放電手段と前記撮像素子に、各々が生成した複数相の駆動信号を印加する複数の駆動手段と、前記複数の駆動手段と同一の回路構成を有するとともに、前記駆動信号の生成に使用されない特定の駆動手段であって、電源オフ時点における前記電源供給手段の不要電荷を、前記複数の駆動手段と共に接続された負電圧の電源供給経路から前記放電手段に逃がすスイッチ手段とを備えたものとした。

また、請求項２の発明にあっては、前記撮像素子の駆動タイミングを前記複数の駆動手段に供給するタイミング発生手段に前記特定の駆動手段に対して所定の制御信号を出力させることによって、前記特定の駆動手段に、電源オフ時点における前記電源供給手段の不要電荷を前記負電圧の電源供給経路から前記放電手段に逃がす動作を行わせる制御手段を備えたものとした。
また、請求項３の発明にあっては、前記スイッチ手段は、前記複数の駆動手段と共にモジュール化されているものとした。

本発明によれば、撮像装置において、小型化と、負電圧による撮像素子の破壊や劣化の防止との両立が可能となる。

以下、本発明の一実施の形態を図にしたがって説明する。図１は、本発明に係る駆動電圧制御装置を含むデジタルカメラの、主として撮像系及び電源供給系の電気的構成の概略を示したブロック図である。

本実施形態のデジタルカメラは一般的な基本構成を備えたものであり、撮像素子として４相駆動型のＣＣＤ１を備えている。ＣＣＤ１はＴＧ（タイミングジェネレータ）２で生成されるタイミング信号に基づき水平／垂直ドライバ３から供給される水平、及び垂直転送用の駆動信号により駆動され、図示しない光学系により結像された被写体の光学像を電気信号（撮像信号）に変換する。

ＣＣＤ１の出力信号はＣＤＳ／ＡＤ回路４において相関二重サンプリングによるノイズ低減、及びデジタル信号への変換を行われた後、画像処理回路５における種々の信号処理を経て画像データに変換される。変換後の画像データは、図外の表示装置においてスルー画像として表示されたり、撮影時には、所定の方式により圧縮されメモリカード等に記録される。

また、電源回路７（電源供給手段）は、カメラ本体に内蔵されたバッテリー６を電源としてデジタルカメラの各部の動作に必要な＋１５Ｖ，−７Ｖ，＋３．３Ｖの３種類の電圧を生成する、昇圧回路等を含む電源回路７（電源供給手段）が設けられている。電源回路７の＋１５Ｖ用の出力端子７ａと−７Ｖ用の出力端子７ｂはＣＣＤ１と水平／垂直ドライバ３とにそれぞれ接続され、＋３．３Ｖ用の出力端子７ｃは前記ＣＤＳ／ＡＤ回路４及びその他の各回路に接続されている。

上記各部を制御する制御部８にはキー入力部９が接続されている。入力部９は、ユーザーがデジタルカメラの操作に必要とする各種の操作キー、例えば電源キーやシャッターキー、記録モードや再生モードを設定するためのモード設定キーから構成され、各操作キーの操作状態は制御部８により逐次検出される。

制御部８は、主としてＣＰＵと、その周辺回路、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成され、ＲＯＭに記録されている各種の制御プログラム、及び入力部９における各操作キーの操作内容に基づき動作する。また、本発明の制御手段として機能することにより前述したＴＧ２におけるタイミング信号の生成動作を後述するように制御する。

一方、図２は、前述した水平／垂直ドライバ３の内部構造を示した図である。水平／垂直ドライバ３は、４相駆動ＣＣＤと５相駆動ＣＣＤとの２種類のタイプのＣＣＤに対応した汎用のディバイスであり、同一モジュール内にパッケージングされた第１及び第２の水平ドライバ３１，３２と、第１〜第５の垂直ドライバ３３〜３７とから構成されている。

第１及び第２の水平ドライバ３１，３２は、＋３．３Ｖ用の電源端子ＶＤＤを介して電源回路７にそれぞれ接続され、かつ水平転送用のタイミング信号入力端子Ｈ１Ｒ，Ｈ２Ｒを介してＴＧ２とそれぞれ接続されるとともに、水平転送用のパルス出力端子Ｈ１，Ｈ２を介してＣＣＤ１の水平転送電極（不図示）とそれぞれ接続されている。

第１〜第５の垂直ドライバ３３〜３７は、＋１５Ｖ用の電源端子ＶＨ と−７Ｖ用の電源端子ＶＬとを介して電源回路７にそれぞれ接続されるとともに、垂直転送用のタイミング信号入力端子Ｖ１Ｒ，Ｖ２Ｒ，Ｖ３Ｒ，Ｖ４Ｒ，Ｖ５Ｒを介してＴＧ２とそれぞれ接続されている。そして、第１〜第４の垂直ドライバ３３〜３６のみが垂直転送用のパルス出力端子Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を介してＣＣＤ１の垂直転送電極（不図示）と接続されている。

そして、第１及び第２の水平ドライバ３１，３２と第１〜第４の垂直ドライバ３３〜３６は、ＴＧ２から送られる互いに同期が確保された所定の水平及び垂直用のタイミング信号に応じたタイミングでＣＣＤ１に印加する電圧を切り替えることにより、２相の水平転送パルスφＨ１，φＨ２、及び４相の垂直転送パルスφＶ１，φＶ２，φＶ３，φＶ４をそれぞれ生成しＣＣＤ１を駆動する。

一方、前記第５の垂直ドライバ３７はＣＣＤ１の駆動に使用されてない代わりに本発明のスイッチ手段として機能するものであって、その垂直転送用のパルス出力端子Ｖ５は、一端が接地された本発明の放電手段である抵抗器１０と接続されている。

そして、第５の垂直ドライバ３７は、デジタルカメラの電源オフに際し、ＴＧ２から送られる前記水平及び垂直用のタイミング信号とは異なる所定の制御信号に応じた動作によって、電源回路７の不要電荷を電源端子ＶＬを経由する−７Ｖ用の電源供給経路から抵抗器１０に逃がして放電させる。

また、前記ＴＧ２は、ＣＣＤ１を駆動させるアクティブモード、及びＣＣＤ１の駆動を停止させるスタンバイモードとの異なる動作モードを有しており、デジタルカメラが記録モードで動作している間にはアクティブモードに設定され、また記録モードから再生モードへ移行した直後の一定時間内においてスタンバイモードに設定される。係る動作モードの設定は、図示しない内部に設けられているコントロールレジスタの設定値を制御部８によって随時書き替えられることにより行われる。

さらに、コントロールレジスタには、水平／垂直ドライバ３側の各々のドライバ３１，３２，３３〜３７に対する個々の出力パルス（タイミング信号、制御信号）の内容を動作モード別に決める設定値が、制御部８によりデジタルカメラの起動時に書き込まれる。具体的には、前記アクティブモードでは、第１から第４の垂直ドライバ３３〜３６の出力電圧を周期的に切り替え（水平転送パルスφＶ１，φＶ２，φＶ３，φＶ４の生成）、かつ第５の垂直ドライバ３７の出力電圧を０Ｖに固定し、また、前記スタンバイモードでは、第１から第４の垂直ドライバ３３〜３６の出力電圧を０Ｖに固定し、かつ第５の垂直ドライバ３７の出力電圧を−７Ｖに固定する旨の設定値が書き込まれる。

図３は、前記制御部８におけるＴＧ２の制御に関する処理内容を示したフローチャートである。なお、ここでは、デジタルカメラが電源投入時には直ちに記録モードで起動するものとする。

以下説明すると、制御部８は電源投入とともに動作を開始した後、直ちに電源回路７から撮像部（ＣＣＤ１、ＴＧ２、水平／垂直ドライバ３、ＣＤＳＡＤ４）への電源供給を開始して撮像部を電源オン状態とする（ステップＳ１）。さらに、ＴＧ２の動作モードを前述したアクティブモードに設定し、ＣＣＤ１を駆動させる（ステップＳ２）。

図４は、ＴＧ２がアクティブモードである記録モードでの動作期間中における各部の電圧レベルの変化を示したタイミングチャートである。係る動作期間中において電源回路７はオン状態にあり、電源回路７の＋１５Ｖ用の出力端子７ａと−７Ｖ用の出力端子７ｂの電圧レベルは、それぞれ規定レベルに維持されている。また、同図（ｄ）〜（ｇ）に示したように、第１から第４の垂直ドライバ３３〜３６の出力電圧は周期的に＋１５Ｖ，０Ｖ，−７Ｖに切り換えられる。つまりＣＣＤ１に垂直転送パルスφＶ１，φＶ２，φＶ３，φＶ４が印加される。さらに同図（ｈ）に示したように、第５の垂直ドライバ３７の出力電圧が０Ｖに固定された状態を維持されるため、前述した放電用の抵抗器１０に電流が流れない状態が維持される。

一方、デジタルカメラの起動中、制御部８はユーザーによる動作モードの切替操作の有無を逐次確認する（ステップＳ３）。そして、動作モードの切替操作があったとき、それが記録モードから再生モードへの切り替え指示であれば（ステップＳ３，Ｓ４が共にＹＥＳ）、いったんＴＧ２の動作モードをアクティブモードからスタンバイモードに切り換えてＣＣＤ１の駆動を停止した後（ステップＳ５）、所定時間の経過後に（ステップＳ６でＹＥＳ）、電源回路７から撮像部への電源供給を停止して撮像部を電源オフ状態とする（ステップＳ７）。なお、上記所定時間はごく短時間である。

つまり、ＣＣＤ１の駆動を停止する際には、一時的に水平／垂直ドライバ３における第１から第４の垂直ドライバ３３〜３６の出力電圧を０Ｖとし、かつ第５の垂直ドライバ３７の出力電圧を−７Ｖとした状態から、撮像部への電力供給を停止させる。

図５は、動作モードが記録モードから再生モードに切り換えられた場合における各部の電圧レベルの変化を示したタイミングチャートである。この場合、ステップＳ5でＴＧ２がスタンバイモードに切り換えられることにより、その時点（Ｔ１）で第５の垂直ドライバ３７の出力電圧が０Ｖから−７Ｖに変化する。また、第１から第４の垂直ドライバ３３〜３６の出力電圧が０Ｖに固定される。

係る状態で撮像部に対する電力供給が停止されると、図示したように、その時点（Ｔ２）から電源回路７の＋１５Ｖ用及び−７Ｖ用の出力端子７ａ，７ｂの電圧レベルが０Ｖに向かって落ち始める。このとき第５の垂直ドライバ３７のパルス出力端子Ｖ５が抵抗器１０を介して接地されているため、電源回路７の不要電荷は、電源端子ＶＬを経由する−７Ｖ用の電源供給経路を介して抵抗器１０に逃がされ、抵抗器１０において放電される。

したがって、−７Ｖ用の出力端子７ｂ（第５の垂直ドライバ３７のパルス出力端子Ｖ５）の電圧レベルが速やかに、つまり＋１５Ｖ用の出力端子７ａの電圧レベルが０Ｖ（グランドレベル）となる時点（Ｔ４）よりも速い時点（Ｔ３）において０Ｖ（グランドレベル）となる。その結果、電圧供給の停止に伴うＣＣＤ１の破壊や劣化が防止される。

一方、前述したように撮像部への電力供給を停止させた後（再生モードへの移行後）には、ステップＳ３へ戻ってユーザーによる動作モードの切替操作の有無を逐次確認する。そして、再生モードから記録モードへの切替操作が行われたときには（ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ８が全てＹＥＳ）、ステップＳ１へ戻り、撮像部を再び電源オン状態とし、ＴＧ２をアクティブモードに設定してＣＣＤ１の駆動を再開する（ステップＳ２）。

なお、ステップＳ８の判別結果がＮＯであって、動作モードの切替操作があったとき、それが記録モードや再生モードへの切り替え指示でない場合には、そのまま動作モードの切替操作待ちを続行する。

以後、上述した動作を繰り返すとともに、その間にユーザーによってデジタルカメラの電源オフが指示された場合には、前述した記録モードから再生モードへのモード切り換え操作があった場合と同様の手順で撮像部を電源オフ状態とした後、装置全体の電源をオフ状態とする。

ここで本実施形態においては、水平／垂直ドライバ３として、水平ドライバ３１，３２、及び第１から第４の垂直ドライバ３３〜３６と共にモジュール化されている、ＣＣＤ１の駆動に使用されない第５の垂直ドライバ３７と、そのパルス出力端子Ｖ５を接地する抵抗器１０とを用いて電源オフ時には電源回路７内のマイナス電位を速やかにグランドレベルに戻すようにした。このため、カメラ内の基板上には抵抗器１０の配置スペースのみを新たに確保すればよく、カメラの小型化を図りながら、ＣＣＤ１の負電圧による破損や劣化を防止することができる。しかも、水平／垂直ドライバ３には汎用品をそのまま使用することができるため、極めて低コストでＣＣＤ１の負電圧による破損や劣化を防止することができる。

さらに、電源オフ時には、制御部８によりＴＧ２の動作モードを常にスタンバイモードとし、ＴＧ２の出力信号（制御信号）によって第５の垂直ドライバ３７を、電源回路７の不要電荷を抵抗器１０に逃がして放電させる動作状態に制御するようにした。このため、第５の垂直ドライバ３７を制御するための制御線をカメラ内の基板上に別途確保する必要がなく、カメラの更なる小型化に際しても有利となる。

なお、本実施形態では、第１から第４の垂直ドライバ３３〜３６等と共にモジュール化されている第５の垂直ドライバ３７を使用する場合について説明したが、それと同様の機能を有する所定のスイッチ回路を本発明のスイッチ手段として別途設けるようにしてもよい。その場合であっても、上記スイッチ回路を水平ドライバ３１，３２や、第１から第４の垂直ドライバ３３〜３６等と並列に設ければ、回路構成を簡素化することができ、カメラ内の基板上に新たに確保する電子部品や電子回路の配置スペースを極僅かなものとすることができる。したがって、その場合においても、カメラの小型化を図りながらＣＣＤ１の負電圧による破損や劣化を防止することができる。

また、前述したＴＧ２と水平／垂直ドライバ３とは、それらがモジュール化された単一のディバイスであっても構わない。

また、本実施形態では、抵抗器１０を用いて電源オフ時における電源回路７の不要電荷を放電させるようにしたが、カメラ内の基板上に配置スペースの余裕がある場合等には、抵抗器１０以外の他のディバイスを用いて不要電荷を放電するようにしても構わない。

また、以上の説明においては本発明をデジタルカメラに適用する場合について述べたが、デジタルカメラ以外の他の撮像装置にも本発明を適用することができる。特に小型化の要求が強いものや、カメラ付き携帯電話端末のように電子部品の高密度化を要求されるものにおいては効果が大である。

本発明に係るデジタルカメラの要部を示すブロック図である。 水平／垂直ドライバの内部構造を示す図である。 制御部におけるＴＧの制御に関する処理内容を示したフローチャートである。 記録モードでの動作期間中における各部の電圧レベルの変化を示したタイミングチャートである。 記録モードで電源オフ操作があった場合における各部の電圧レベルの変化を示したタイミングチャートである。

符号の説明

１ ＣＣＤ
２ ＴＧ
３ 水平／垂直ドライバ
４ ＣＤＳ／ＡＤ回路
５ 画像処理回路
６ バッテリー
７ 電源回路
７ａ 電源端子（＋１．５Ｖ用）
７ｂ 電源端子（−７Ｖ用）
７ｃ 電源端子（＋３．３Ｖ用）
８ 制御部
９ キー入力部
１０ 抵抗器
３１，３２ 第１及び第２の水平ドライバ
３３〜３７ 第１〜第５の垂直ドライバ
Ｈ１Ｒ，Ｈ２Ｒ タイミング信号入力端子（水平転送用）
Ｈ１，Ｈ２ パルス出力端子（水平転送用）
Ｖ１Ｒ〜Ｖ５Ｒ タイミング信号入力端子（垂直転送用）
Ｖ１〜Ｖ５ 垂直転送用のパルス出力端子（垂直転送用）
ＶＤＤ 電源端子（＋３．３Ｖ用）
ＶＨ 電源端子（＋１．５Ｖ用）
ＶＬ 電源端子（−７Ｖ用）
φＨ１，φＨ２ 水平転送パルス
φＶ１〜φＶ４ 垂直転送パルス

Claims (3)

1. 電源供給手段によって正電圧及び負電圧を供給される撮像素子を備えた撮像装置において、
   接地された放電手段と、
   前記撮像素子に、各々が生成した複数相の駆動信号を印加する複数の駆動手段と、
   前記複数の駆動手段と同一の回路構成を有するとともに、前記駆動信号の生成に使用されない特定の駆動手段であって、電源オフ時点における前記電源供給手段の不要電荷を、前記複数の駆動手段と共に接続された負電圧の電源供給経路から前記放電手段に逃がすスイッチ手段と
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像素子の駆動タイミングを前記複数の駆動手段に供給するタイミング発生手段に前記特定の駆動手段に対して所定の制御信号を出力させることによって、前記特定の駆動手段に、電源オフ時点における前記電源供給手段の不要電荷を前記負電圧の電源供給経路から前記放電手段に逃がす動作を行わせる制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記スイッチ手段は、前記複数の駆動手段と共にモジュール化されている
   ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。

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