映像信号処理装置、集積回路および撮像装置
【課題】映像信号の無効フレーム期間だけでなく、有効フレーム期間内のブランキング期間においてもアナログ信号処理部での消費電力を削減し、これによって更なる低消費電力化を図ることを可能にした低消費電力な映像信号処理装置を提供する。
【解決手段】外部から入力されるアナログ映像信号に対して信号処理を施す映像信号処理装置であって、アナログ映像信号に対してサンプリングと増幅を行うＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１と、ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１から出力されるアナログ映像信号をデジタル映像信号に変換するＡＤＣ部１０２とを有するアナログ信号処理部１０４と、アナログ信号処理部１０４を動作させるかスタンバイ状態にさせるかを切り替える制御を行うタイミング制御部１０５とを備える。
【解決手段】外部から入力されるアナログ映像信号に対して信号処理を施す映像信号処理装置であって、アナログ映像信号に対してサンプリングと増幅を行うＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１と、ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１から出力されるアナログ映像信号をデジタル映像信号に変換するＡＤＣ部１０２とを有するアナログ信号処理部１０４と、アナログ信号処理部１０４を動作させるかスタンバイ状態にさせるかを切り替える制御を行うタイミング制御部１０５とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ映像信号に対して信号処理を施す映像信号処理装置に関し、特に、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置における映像信号処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラといった撮像装置において、撮像素子から映像信号が出力される有効フレーム期間には後段のアナログ信号処理部を動作させ、映像信号が出力されない無効フレーム期間にはアナログ信号処理部を停止させることで低消費電力化を図る技術がある（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の撮像装置におけるアナログ信号処理部４０４について、図８を用いて説明する。アナログ信号処理部４０４は、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）／ＡＧＣ（アナログ利得制御）部４０１、ＡＤＣ部４０２、アナログクランプ部４０３を備え、タイミング制御部４０５から入力される制御信号による制御を受ける。タイミング制御部４０５は、ＯＢ（ＯｐｔｉｃａｌＢｌａｃｋ；黒基準）期間を示すＯＢクランプ信号Ｓ４０４とパワー制御信号Ｓ４０６を出力する。撮像素子（図示しない）から出力されたアナログ映像信号Ｓ４０１がＣＤＳ／ＡＧＣ部４０１に入力されると、アナログクランプ部４０３は、ＯＢクランプ信号Ｓ４０４が示す期間でのアナログ映像信号のＯＢ値（黒基準レベル）が目標値に合うようにＣＤＳ／ＡＧＣ部４０１でのアナログ映像信号のレベル制御を行うためのクランプ電圧Ｓ４０５をＣＤＳ／ＡＧＣ部４０１に出力する。このようにしてＯＢ補正が施されたアナログ映像信号Ｓ４０２は、ＡＤＣ部４０２に入力され、デジタル映像信号Ｓ４０３としてアナログ信号処理部４０４の外部に出力される。タイミング制御部４０５から出力されるパワー制御信号Ｓ４０６は、有効フレーム期間においてはアナログ信号処理部４０４の電源をＯＮ、無効フレーム期間においてはＯＦＦさせる。このように、アナログ信号処理部４０４への電源供給を制御することにより低消費電力化を行う。
【特許文献１】特開２００１−１４５０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の撮像装置では無効フレーム期間にアナログ信号処理部４０４を停止することにより低消費電力化が行える。しかしながら、アナログ信号処理部４０４の間欠制御はフレーム単位で行われており、有効フレームにおけるアナログ信号処理が不要な期間、例えばブランキング期間（垂直消去期間および水平消去期間）における機能停止／動作の制御は行われていないために、低消費電力化の点で十分ではない。
【０００５】
ここで、ブランキング期間においてもアナログ信号処理部４０４への電源供給をＯＦＦすることで、さらなる低消費電力化を図ろうとすることも考え得る。ところが、特許文献１の技術では、アナログ信号処理部４０４への電源をＯＦＦからＯＮに切り替える際、アナログ信号処理部４０４が安定して動作させられる電位に回復するまでの予備動作時間が必要である。そのため、ブランキング期間の開始時にアナログ信号処理部４０４への電源供給を停止すると、アナログ信号処理部４０４が正常動作を再開させる前にブランキング期間が終了してしまい、次の有効期間が始まってしまうという問題がある。つまり、特許文献１のような電源のＯＮ／ＯＦＦ制御による省電力化では、ブランキング期間における消費電力の削減は困難であり、これ以上の低消費電力化を図ることができないという問題がある。
【０００６】
本発明では、映像信号の無効フレーム期間だけでなく、有効フレーム期間内のブランキング期間においてもアナログ信号処理部での消費電力を削減し、これによって更なる低消費電力化を図ることを可能にした低消費電力な映像信号処理装置および撮像装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の映像信号処理装置および撮像装置では、アナログ信号処理部の機能停止をパワーダウンではなくスタンバイ状態への切り替えによって実現する。すなわち、アナログ信号処理部に供給される電源電圧やアナログ信号処理部の内部電圧は保持したまま、機能（アナログ信号処理という動作）を停止させることによりアナログ信号処理部で消費する電力を低減させる。これにより、スタンバイ状態／動作状態の遷移は電源ＯＮ／ＯＦＦの切り替えに比べて高速に行えるため、無効フレーム期間だけでなく、有効フレームのブランキング期間においても遅延を発生させることなくアナログ信号処理部の機能停止／動作の切り替えが可能になり、更なる低消費電力化が図られる。
【０００８】
つまり、本発明に係る映像信号処理装置は、外部から入力されるアナログ映像信号に対して信号処理を施す映像信号処理装置であって、前記アナログ映像信号に対してサンプリングと増幅を行うＣＤＳ／ＡＧＣ部と、前記ＣＤＳ／ＡＧＣ部から出力されるアナログ映像信号をデジタル映像信号に変換するＡＤ変換部とを有するアナログ信号処理部と、前記アナログ信号処理部を動作させるかスタンバイ状態にさせるかを切り替える制御を行うタイミング制御部とを備えることを特徴とする。これにより、アナログ信号処理が不要な場合に、アナログ信号処理部への電源をＯＦＦするのではなく、スタンバイ状態にするので、極めて短い時間であるブランキング期間においても電力消費を削減できる。
【０００９】
ここで、前記アナログ信号処理部はさらに、前記アナログ映像信号の黒基準レベルを一定にするためのクランプ電圧を出力するアナログクランプ部を有し、前記ＣＤＳ／ＡＧＣ部は、前記クランプ電圧に基づいて、前記アナログ映像信号に対してサンプリングと増幅を行う構成としてもよいし、前記アナログ信号処理部はさらに、前記ＡＤ変換部から出力されるデジタル映像信号に対して黒基準期間での値をサンプリングすることにより、前記黒基準レベルを一定にするためのデジタル黒基準補正値を求める黒基準補正部を備え、前記アナログ信号処理部はさらに、前記黒基準補正部で求められたデジタル黒基準補正値をアナログ黒基準補正値に変換するＤＡ変換部を有し、前記アナログクランプ部は、前記ＤＡ変換部から出力されるデジタル黒基準補正値に基づいて、前記クランプ電圧を出力する構成としてもよい。アナログ信号処理部の構成要素が追加された場合であっても、スタンバイ状態による低消費電力化は可能だからである。
【００１０】
より詳しくは、前記アナログ信号処理部は、前記スタンバイ状態においては、内部信号を保持したまま、アナログ信号処理を停止する。そのために、例えば、前記アナログ信号処理部は、前記スタンバイ状態における内部信号の保持として、当該アナログ信号処理部に供給される電源電圧、前記アナログクランプ部から出力されるクランプ電圧、前記ＡＤ変換部の内部で発生する参照電圧、および、前記ＤＡ変換部の内部で発生する参照電圧の少なくとも一つを保持する。あるいは、前記アナログ信号処理部は、前記スタンバイ状態においては、ＣＤＳ／ＡＧＣ部、ＡＤ変換部、アナログクランプ部およびＤＡ変換部への電源の供給を切断することなくクロックの供給を切断する。
【００１１】
これにより、前記タイミング制御部は、前記アナログ映像信号の１フレーム期間で複数回、前記アナログ信号処理部がスタンバイ状態となるように、前記制御を行うことができる。また、前記タイミング制御部は、前記アナログ映像信号の無効フレーム期間と、前記アナログ映像信号の有効フレーム期間におけるブランキング期間とにおいて、前記アナログ信号処理部がスタンバイ状態となるように、前記制御を行うこともできる。
【００１２】
なお、本発明は、以上のような映像信号処理装置として実現できるだけでなく、以上のような構成を備える映像信号処理装置を搭載したＬＳＩ等の半導体集積回路として実現したり、レンズと、前記レンズを透過した光をアナログ映像信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子から出力されるアナログ映像信号に対して信号処理を施す上記のような映像信号処理装置とを備えるデジタルカメラ等の撮像装置として実現することもできる。
【発明の効果】
【００１３】
フレーム単位でのアナログ信号処理部の動作／停止にとどまらず、１フレームよりも短い期間、例えば有効フレームのブランキング期間にもアナログ信号処理部を停止させることにより、さらなる低消費電力を実現した映像信号処理装置を提供できる。また、そのような映像信号処理装置を搭載した低消費電力なＬＳＩ、および撮像装置を提供できる。
【００１４】
特に、撮像装置を備える電池駆動の携帯型機器が普及してきた今日において、本発明は、携帯型機器の消費電力をさらに低減することができ、その実用的価値は極めて高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態における映像信号処理装置について説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態における映像信号処理装置の構成を表わす図である。この映像信号装置は、外部（撮像素子）から入力されるアナログ映像信号に対してノイズ除去、増幅およびＡ／Ｄ変換等の信号処理を施すＬＳＩ等の半導体集積回路であり、アナログ信号処理部４０４とタイミング制御部４０５とを備える。
【００１８】
アナログ信号処理部１０４は、ＣＣＤやＭＯＳセンサに代表される撮像素子から出力されるアナログ映像信号Ｓ１０１に対して各種信号処理を施してデジタル映像信号Ｓ１０３を出力する回路であり、ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１、ＡＤＣ部１０２、アナログクランプ部１０３を備えている。
【００１９】
ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１は、アナログ映像信号Ｓ１０１に対してサンプリングと増幅を行うための２つの回路、つまり、ＣＤＳとＡＧＣからなる。ＣＤＳは、入力されたアナログ映像信号Ｓ１０１が示す撮像素子のリセットレベルと画素レベルの差のサンプリングを行うことでリセットノイズの影響を抑える相関二重サンプリング回路である。ＡＧＣは、ＣＤＳからの出力信号に対して、その大きさに応じた増幅を行う可変ゲインアンプとして機能するアナログゲイン制御回路である。
【００２０】
タイミング制御部１０５は、ＯＢ期間を示すＯＢクランプ信号Ｓ１０４と、アナログ信号処理部１０４を動作させるかスタンバイ状態にさせるかを切り替えるための制御信号である（つまり、スタンバイ期間を示す）スタンバイ信号Ｓ１０６を生成し、各々の信号をアナログ信号処理部１０４に出力する。なお、スタンバイ期間とは、アナログ信号処理が不要な期間であり、本実施の形態では、撮像素子からアナログ映像信号が出力されないフレーム期間である無効フレーム期間と、撮像素子からアナログ映像信号が出力されているフレーム期間である有効フレーム期間におけるブランキング期間である。無効フレーム期間は、低速フレームレートの映像信号を生成するためにフレームを一定間隔で間引いたり、断続的な撮影をしたり、ユーザに指示されたときにだけ撮影したりするために発生するフレーム期間である。ブランキング期間には、図２に示されるように、垂直ブランキング期間と水平ブランキング期間とが含まれる。また、ＯＢ期間は、図２に示されるように、撮像素子から黒基準の信号が出力される期間であり、垂直ＯＢ期間と水平ＯＢ期間とが含まれる。
【００２１】
アナログクランプ部１０３は、ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１から出力されるアナログ映像信号Ｓ１０２の黒基準レベルを一定にするためのクランプ電圧を出力する回路であり、具体的には、ＯＢクランプ信号Ｓ１０４が示す期間でのＯＢ値が目標値に合うように、ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１でのアナログ映像信号のレベル制御を行うためのクランプ電圧Ｓ１０５をＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１に出力する。これにより、ＯＢ補正が施されたアナログ映像信号Ｓ１０２は、ＡＤＣ部１０２に入力される。
【００２２】
ＡＤＣ部１０２は、入力されたアナログ映像信号Ｓ１０２をデジタル映像信号Ｓ１０３に変換し、アナログ信号処理部１０４の外部に出力する。
【００２３】
上記構成の映像信号処理装置において、アナログ信号処理部１０４の機能停止は次の様に実現される。撮像素子からアナログ映像信号Ｓ１０１が出力されない無効期間、すなわちアナログ信号処理が不要な期間（本実施の形態では、無効フレーム期間と、有効フレーム期間におけるブランキング期間）が開始するタイミングで、スタンバイ信号Ｓ１０６がタイミング制御部１０５からアナログ信号処理部１０４に出力される。スタンバイ信号Ｓ１０６を受けて、アナログ信号処理部１０４の各ブロック、ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１、ＡＤＣ部１０２、アナログクランプ部１０３は、即座に機能（アナログ信号処理という動作）を停止し、スタンバイ状態に切り替わる。
【００２４】
本実施の形態におけるスタンバイ状態とは、アナログ信号処理部１０４が内部信号を保持したまま、アナログ信号処理を停止することである。ここで、アナログ信号処理部１０４は、スタンバイ状態における内部信号の保持として、アナログ信号処理部１０４に供給される電源電圧、アナログクランプ部１０３から出力されるクランプ電圧、ＡＤＣ部１０２の内部で発生する参照電圧の少なくとも一つを保持する。本実施の形態では、アナログ信号処理部１０４は、アナログ信号処理部１０４への電源電圧、電源電圧から作られる上記参照電圧、およびクランプ電圧Ｓ１０５を保持させる。
【００２５】
図３は、スタンバイ状態の実現手法の一例を示す図である。ここでは、スタンバイ状態においてアナログ信号処理部１０４が各ブロック１０１〜１０３への電源の供給を切断することなくクロックの供給を切断することが示されている。つまり、アナログ信号処理部１０４は、スタンバイ信号Ｓ１０６がスタンバイ期間を示す期間においては、電源１２０から各ブロック１０１〜１０３への電源電圧ＶＤＤの供給を切断することなく、クロック発振部１２１と各ブロック１０１〜１０３との間に接続されたゲート回路等のスイッチ１２２を切断することで、各ブロック１０１〜１０３へのクロック信号の供給を切断する。
【００２６】
図４は、スタンバイ状態の実現手法の他の一例を示す図である。ここでは、スタンバイ状態においてＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１のＡＧＣが機能（ここでは、増幅）を停止することが示されている。つまり、ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１のＡＧＣは、負荷抵抗１３０ａおよびｂ、ソースが結合された１対のＭＯＳトランジスタ１３１ａおよびｂ、定電流源１３２およびスイッチ１３３からなる差動増幅回路を有する。スイッチ１３３は、ＭＯＳトランジスタ等であり、スタンバイ信号Ｓ１０６がスタンバイ期間を示す期間において、ＯＦＦとなる。このようにして、ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１は、内部回路への電源供給を断つことなく、動作を停止する。
【００２７】
その後、無効期間が終了する直前にスタンバイ信号Ｓ１０６が解除され、アナログ信号処理部１０４は即座にスタンバイ状態から動作状態へと切り替わる。このスタンバイ状態／動作状態の切り替えは高速に行われるため、映像信号が有効期間に切り替わるタイミングでアナログ信号処理部１０４の動作を遅延無く再開することができる。有効フレームにおいてブランキングが断続的に複数回発生した場合には、その都度スタンバイ状態／動作状態の切り替えを行う。
【００２８】
図５（ａ）は、本実施の形態における映像信号処理装置のスタンバイ動作を示すタイミングチャートであり、図５（ｂ）は、従来の装置のスタンバイ動作を示すタイミングチャートである。
【００２９】
図５（ａ）に示されるように、タイミング制御部１０５から出力されるスタンバイ信号Ｓ１０６は、スタンバイ期間として、無効フレーム期間と、有効フレーム期間のブランキング期間とにおいて、Ｌｏｗとなる。アナログ信号処理部１０４は、スタンバイ信号の状態（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）に拘わらず、アナログ信号処理部１０４への電源電圧、電源電圧から作られる参照電圧、およびクランプ電圧Ｓ１０５を保持させるとともに、スタンバイ信号がＬｏｗのときだけ、各ブロック１０１〜１０３に供給されるクロック信号を切断したり、アンプ回路における定電流源を切断したりすることで、各ブロック１０１〜１０３の動作（アナログ信号処理）を停止させる。
【００３０】
一方、従来の装置によれば、図５（ｂ）に示されるように、スタンバイ信号は、スタンバイ期間として、無効フレーム期間だけにおいてだけＬｏｗとなり、その期間だけ、アナログ信号処理部への電源供給が停止される。
【００３１】
以上より、本実施の形態における映像信号処理装置によれば、無効フレームのみならず有効フレームのブランキング期間もアナログ信号処理部１０４を機能停止させることができ、さらなる低消費電力化が可能になる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、アナログ信号処理部１０４はアナログクランプ部１０３を備えたが、本発明に係るアナログ信号処理部は、必ずしも、アナログクランプ部を備えていなくてもよい。アナログクランプ部１０３の存否に拘わらず、無効フレーム期間だけでなく、有効フレーム期間のブランキング期間においてもアナログ信号処理部をスタンバイ状態にすることで低消費電力化を達成することができるからである。
【００３３】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態における映像信号処理装置について説明する。
【００３４】
図６は、本実施の形態における映像信号処理装置の構成を表わす図である。この映像信号装置は、外部（撮像素子）から入力されるアナログ映像信号に対してノイズ除去、増幅およびＡ／Ｄ変換等の信号処理を施すＬＳＩ等の半導体集積回路であり、アナログ信号処理部２０４とタイミング制御部２０５とＯＢ補正部２０６とを備える。図６に示すような構成の本実施の形態における映像信号処理装置においても、第１の実施の形態と同様の低消費電力化が可能である。
【００３５】
アナログ信号処理部２０４は、ＣＣＤやＭＯＳセンサに代表される撮像素子から出力されるアナログ映像信号Ｓ２０１に対して各種信号処理を施してデジタル映像信号Ｓ２０３を出力する回路であり、ＣＤＳ／ＡＧＣ部２０１、ＡＤＣ部２０２、アナログクランプ部２０３、ＤＡＣ部２０７を備えている。
【００３６】
ＣＤＳ／ＡＧＣ部２０１は、第１の実施の形態におけるＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１と同じ機能を有し、アナログ映像信号Ｓ２０１に対して相関二重サンプリングをした後に、増幅し、増幅後の信号をアナログ映像信号Ｓ２０２として出力する。
【００３７】
ＡＤＣ部２０２は、第１の実施の形態におけるＡＤＣ部１０２と同じ機能を有し、ＣＤＳ／ＡＧＣ部２０１から出力されたアナログ映像信号Ｓ２０２をデジタル信号に変換し、デジタル映像信号Ｓ２０３としてＯＢ補正部２０６に出力する。
【００３８】
タイミング制御部２０５は、第１の実施の形態と同様に、ＯＢ期間を示すＯＢクランプ信号Ｓ２０４とスタンバイ期間を示すスタンバイ信号Ｓ２０６とを生成するが、本実施の形態では、ＯＢクランプ信号Ｓ２０４をＯＢ補正部２０６に、スタンバイ信号Ｓ２０６をアナログ信号処理部２０４に出力する。
【００３９】
ＯＢ補正部２０６は、ＡＤＣ部２０２からのデジタル映像信号Ｓ２０３が入力されると、ＯＢクランプ信号Ｓ２０４が示す期間の映像信号が予め与えられたＯＢレベル目標値Ｓ２１０が示すＯＢ値に合うようＯＢ補正値を算出し、算出したＯＢ補正値をデジタルＯＢ補正値Ｓ２０８として出力する。
【００４０】
ＤＡＣ部２０７は、Ｄ／Ａ変換器であり、ＯＢ補正部２０６から出力されたデジタルＯＢ補正値Ｓ２０８をアナログＯＢ補正値Ｓ２０９に変換し、アナログクランプ部２０３にフィードバックさせる。
【００４１】
アナログクランプ部２０３は、基本的には第１の実施の形態におけるアナログクランプ部１０３と同じ機能を有するが、本実施の形態では、ＤＡＣ部２０７から出力されたアナログＯＢ補正値Ｓ２０９をもとに、ＯＢクランプ信号Ｓ２０４が示す期間のＯＢ値が目標値に合うようにＣＤＳ／ＡＧＣ部２０１でのアナログ映像信号のレベル制御を行う。
【００４２】
ＣＤＳ／ＡＧＣ部２０１から出力されたアナログ映像信号Ｓ２０２はＡＤＣ部２０２でデジタル映像信号Ｓ２０３に変換され、出力される。ＡＤＣ部２０２から出力されたデジタル映像信号Ｓ２０３は、ＯＢ補正部２０６介して、補正後のデジタル映像信号Ｓ２０７として出力される。
【００４３】
上記構成では、ＯＢレベルに対してアナログクランプ部２０３によるアナログ的調整と、ＯＢ補正部２０６によるデジタルなＯＢレベル微調整が可能なため、より高精度なＯＢレベル制御が可能になる。
【００４４】
上記構成の映像信号処理装置において、アナログ信号処理部２０４の機能停止は次の様に実行される。撮像素子からアナログ映像信号Ｓ２０１が出力されない無効期間、すなわちアナログ信号処理が不要な期間（本実施の形態では、無効フレーム期間と、有効フレーム期間におけるブランキング期間）が開始するタイミングで、スタンバイ信号Ｓ２０６がタイミング制御部２０５からアナログ信号処理部２０４に出力される。スタンバイ信号Ｓ２０６を受けて、アナログ信号処理部２０４の各ブロック、ＣＤＳ／ＡＧＣ部２０１、ＡＤＣ部２０２、アナログクランプ部２０３、ＤＡＣ部２０７は、即座に機能（アナログ信号処理という動作）を停止し、スタンバイ状態に切り替わる。
【００４５】
本実施の形態におけるスタンバイ状態とは、第１の実施の形態と同様に、アナログ信号処理部２０４が内部信号を保持したまま、アナログ信号処理を停止することである。ここで、アナログ信号処理部２０４は、スタンバイ状態における内部信号の保持として、アナログ信号処理部２０４に供給される電源電圧、アナログクランプ部２０３から出力されるクランプ電圧、ＡＤＣ部２０２の内部で発生する参照電圧、ＤＡＣ部２０７の内部で発生する参照電圧の少なくとも一つを保持する。本実施の形態では、アナログ信号処理部２０４は、アナログ信号処理部２０４への電源電圧、電源電圧から作られる上記参照電圧、およびクランプ電圧Ｓ２０５を保持させる。なお、スタンバイ状態の具体的な実現手法は、第１の実施の形態と同様である。
【００４６】
その後、無効期間が終了する直前にスタンバイ信号Ｓ２０６が解除され、アナログ信号処理部２０４は即座にスタンバイ状態から動作状態へと切り替わる。このスタンバイ状態／動作状態の切り替えは高速に行われるため、映像信号が有効期間に切り替わるタイミングでアナログ信号処理部２０４の動作を遅延無く再開することができる。有効フレームにおいてブランキングが断続的に複数回発生した場合には、その都度スタンバイ状態／動作状態の切り替えを行う。
【００４７】
以上より、本実施の形態における映像信号処理装置によれば、無効フレームのみならず、有効フレームのブランキング期間もアナログ信号処理部２０４を機能停止させることができ、さらなる低消費電力化が可能になる。
【００４８】
なお、前述の実施の形態はあくまで本発明の一例であり、本発明は、第１および第２の実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態に対して各種変形を施して得られる形態や、上記実施の形態における構成要素を任意に組み合わせて実現される形態も、本発明に含まれる。
【００４９】
たとえば、撮像素子の動作モードや種類毎にＯＢクランプ信号やＯＢレベル目標値を設定可能にする手段を設けてもよい。また、アナログ信号処理部をスタンバイ状態にする手段についてはどのように実現されてもよいものとする。
【００５０】
以上示したように、本発明によれば、スタンバイ状態においてはアナログ信号処理部の内部の電圧を保持し、高速なスタンバイ状態／動作状態の切り替えを行うことにより、無効フレームのみならず、有効フレームのブランキング期間もアナログ信号処理部を機能停止することができ、従来よりも低消費電力化が図られる。
【００５１】
なお、本発明は、上記実施の形態のような映像信号処理装置として実現されるだけでなく、デジタルカメラ等の撮像装置として実現することもできる。図７は、第１の実施の形態における映像信号処理装置を搭載し、低消費電力を実現する撮像装置３００の構成を示す。この撮像装置３００は、第１の実施の形態における映像信号処理装置に加えて、レンズ３０１、撮像素子３０２、メモリ３０３、デジタル信号処理部３０４および表示装置３０５を備える。
【００５２】
レンズ３０１は、光を集光する光学素子である。撮像素子３０２は、レンズ３０１を透過した光をアナログ映像信号に変換するＣＣＤやＣ−ＭＯＳセンサ等である。メモリ３０３は、画像を保存するＤＲＡＭ等である。表示装置３０５は、画像を表示するＬＣＤ（液晶表示装置）等である。デジタル信号処理部３０４は、アナログ信号処理部１０４から出力されたデジタル映像信号Ｓ１０３に対して色調整や圧縮等の信号処理を施すことによって画像データを生成し、メモリ３０３に保存したり、表示装置３０５に出力したりするＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）３０４ａと、各構成要素を制御するＣＰＵ３０４ｂとを有する。
【００５３】
このような撮像装置３００は、無効フレームのみならず、有効フレームのブランキング期間もアナログ信号処理部１０４を機能停止することができ、従来よりも電力消費が低い。
【００５４】
なお、撮像装置に搭載される映像信号処理装置としては、第１の実施の形態における映像信号処理装置に限られず、第２の実施の形態における映像信号処理装置や、その変形例であってもよいのは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、アナログ映像信号に対して信号処理を施す映像信号処理装置やその映像信号処理装置を搭載する撮像装置として、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、テレビ、医療用カメラ等の撮像装置全般に有用である。特に、断続的な撮影を行う医療用のカプセルカメラなど、映像信号の無効期間が長い装置における消費電力の低減に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】第１の実施の形態における映像信号処理装置の構成を示す図
【図２】ブランキング期間とＯＢ期間を説明する図
【図３】スタンバイ状態の実現手法の一例を示す図
【図４】スタンバイ状態の実現手法の他の一例を示す図
【図５】（ａ）は第１の実施の形態における映像信号処理装置のスタンバイ動作を示すタイミングチャート、（ｂ）は従来の装置のスタンバイ動作を示すタイミングチャート
【図６】第２の実施の形態における映像信号処理装置の構成を示す図
【図７】第２の実施の形態における撮像装置の構成を示す図
【図８】従来技術のアナログ信号処理部の構成を示す図
【符号の説明】
【００５７】
１０１、２０１、４０１ ＣＤＳ／ＡＧＣ部
１０２、２０２、４０２ ＡＤＣ部
１０３、２０３、４０３ アナログクランプ部
１０４、２０４、４０４ アナログ信号処理部
１０５、２０５、４０５ タイミング制御部
１２０ 電源
１２１ クロック発振部
１２２、１３３ スイッチ
１３０ａ、１３０ｂ 負荷抵抗
１３１ａ、１３１ｂ ＭＯＳトランジスタ
１３２ 定電流源
２０６ ＯＢ補正部
２０７ ＤＡＣ部
３００ 撮像装置
３０１ レンズ
３０２ 撮像素子
３０３ メモリ
３０４ デジタル信号処理部
３０４ａ ＤＳＰ
３０４ｂ ＣＰＵ
３０５ 表示装置
Ｓ１０１、Ｓ２０１、Ｓ４０１ アナログ映像信号
Ｓ１０２、Ｓ２０２、Ｓ４０２ アナログ映像信号（ＣＤＳ／ＡＧＣ電圧）
Ｓ１０３、Ｓ２０７、Ｓ４０３ デジタル映像信号
Ｓ１０４、Ｓ２０４、Ｓ４０４ ＯＢクランプ信号
Ｓ１０５、Ｓ２０５、Ｓ４０５ クランプ電圧
Ｓ１０６、Ｓ２０６ スタンバイ信号
Ｓ２０３ デジタル映像信号
Ｓ２０８ デジタルＯＢ補正値
Ｓ２０９ アナログＯＢ補正値
Ｓ２１０ ＯＢレベル目標値
Ｓ４０６ パワー制御信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アナログ映像信号に対して信号処理を施す映像信号処理装置に関し、特に、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の撮像装置における映像信号処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラといった撮像装置において、撮像素子から映像信号が出力される有効フレーム期間には後段のアナログ信号処理部を動作させ、映像信号が出力されない無効フレーム期間にはアナログ信号処理部を停止させることで低消費電力化を図る技術がある（特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の撮像装置におけるアナログ信号処理部４０４について、図８を用いて説明する。アナログ信号処理部４０４は、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）／ＡＧＣ（アナログ利得制御）部４０１、ＡＤＣ部４０２、アナログクランプ部４０３を備え、タイミング制御部４０５から入力される制御信号による制御を受ける。タイミング制御部４０５は、ＯＢ（ＯｐｔｉｃａｌＢｌａｃｋ；黒基準）期間を示すＯＢクランプ信号Ｓ４０４とパワー制御信号Ｓ４０６を出力する。撮像素子（図示しない）から出力されたアナログ映像信号Ｓ４０１がＣＤＳ／ＡＧＣ部４０１に入力されると、アナログクランプ部４０３は、ＯＢクランプ信号Ｓ４０４が示す期間でのアナログ映像信号のＯＢ値（黒基準レベル）が目標値に合うようにＣＤＳ／ＡＧＣ部４０１でのアナログ映像信号のレベル制御を行うためのクランプ電圧Ｓ４０５をＣＤＳ／ＡＧＣ部４０１に出力する。このようにしてＯＢ補正が施されたアナログ映像信号Ｓ４０２は、ＡＤＣ部４０２に入力され、デジタル映像信号Ｓ４０３としてアナログ信号処理部４０４の外部に出力される。タイミング制御部４０５から出力されるパワー制御信号Ｓ４０６は、有効フレーム期間においてはアナログ信号処理部４０４の電源をＯＮ、無効フレーム期間においてはＯＦＦさせる。このように、アナログ信号処理部４０４への電源供給を制御することにより低消費電力化を行う。
【特許文献１】特開２００１−１４５０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の撮像装置では無効フレーム期間にアナログ信号処理部４０４を停止することにより低消費電力化が行える。しかしながら、アナログ信号処理部４０４の間欠制御はフレーム単位で行われており、有効フレームにおけるアナログ信号処理が不要な期間、例えばブランキング期間（垂直消去期間および水平消去期間）における機能停止／動作の制御は行われていないために、低消費電力化の点で十分ではない。
【０００５】
ここで、ブランキング期間においてもアナログ信号処理部４０４への電源供給をＯＦＦすることで、さらなる低消費電力化を図ろうとすることも考え得る。ところが、特許文献１の技術では、アナログ信号処理部４０４への電源をＯＦＦからＯＮに切り替える際、アナログ信号処理部４０４が安定して動作させられる電位に回復するまでの予備動作時間が必要である。そのため、ブランキング期間の開始時にアナログ信号処理部４０４への電源供給を停止すると、アナログ信号処理部４０４が正常動作を再開させる前にブランキング期間が終了してしまい、次の有効期間が始まってしまうという問題がある。つまり、特許文献１のような電源のＯＮ／ＯＦＦ制御による省電力化では、ブランキング期間における消費電力の削減は困難であり、これ以上の低消費電力化を図ることができないという問題がある。
【０００６】
本発明では、映像信号の無効フレーム期間だけでなく、有効フレーム期間内のブランキング期間においてもアナログ信号処理部での消費電力を削減し、これによって更なる低消費電力化を図ることを可能にした低消費電力な映像信号処理装置および撮像装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の映像信号処理装置および撮像装置では、アナログ信号処理部の機能停止をパワーダウンではなくスタンバイ状態への切り替えによって実現する。すなわち、アナログ信号処理部に供給される電源電圧やアナログ信号処理部の内部電圧は保持したまま、機能（アナログ信号処理という動作）を停止させることによりアナログ信号処理部で消費する電力を低減させる。これにより、スタンバイ状態／動作状態の遷移は電源ＯＮ／ＯＦＦの切り替えに比べて高速に行えるため、無効フレーム期間だけでなく、有効フレームのブランキング期間においても遅延を発生させることなくアナログ信号処理部の機能停止／動作の切り替えが可能になり、更なる低消費電力化が図られる。
【０００８】
つまり、本発明に係る映像信号処理装置は、外部から入力されるアナログ映像信号に対して信号処理を施す映像信号処理装置であって、前記アナログ映像信号に対してサンプリングと増幅を行うＣＤＳ／ＡＧＣ部と、前記ＣＤＳ／ＡＧＣ部から出力されるアナログ映像信号をデジタル映像信号に変換するＡＤ変換部とを有するアナログ信号処理部と、前記アナログ信号処理部を動作させるかスタンバイ状態にさせるかを切り替える制御を行うタイミング制御部とを備えることを特徴とする。これにより、アナログ信号処理が不要な場合に、アナログ信号処理部への電源をＯＦＦするのではなく、スタンバイ状態にするので、極めて短い時間であるブランキング期間においても電力消費を削減できる。
【０００９】
ここで、前記アナログ信号処理部はさらに、前記アナログ映像信号の黒基準レベルを一定にするためのクランプ電圧を出力するアナログクランプ部を有し、前記ＣＤＳ／ＡＧＣ部は、前記クランプ電圧に基づいて、前記アナログ映像信号に対してサンプリングと増幅を行う構成としてもよいし、前記アナログ信号処理部はさらに、前記ＡＤ変換部から出力されるデジタル映像信号に対して黒基準期間での値をサンプリングすることにより、前記黒基準レベルを一定にするためのデジタル黒基準補正値を求める黒基準補正部を備え、前記アナログ信号処理部はさらに、前記黒基準補正部で求められたデジタル黒基準補正値をアナログ黒基準補正値に変換するＤＡ変換部を有し、前記アナログクランプ部は、前記ＤＡ変換部から出力されるデジタル黒基準補正値に基づいて、前記クランプ電圧を出力する構成としてもよい。アナログ信号処理部の構成要素が追加された場合であっても、スタンバイ状態による低消費電力化は可能だからである。
【００１０】
より詳しくは、前記アナログ信号処理部は、前記スタンバイ状態においては、内部信号を保持したまま、アナログ信号処理を停止する。そのために、例えば、前記アナログ信号処理部は、前記スタンバイ状態における内部信号の保持として、当該アナログ信号処理部に供給される電源電圧、前記アナログクランプ部から出力されるクランプ電圧、前記ＡＤ変換部の内部で発生する参照電圧、および、前記ＤＡ変換部の内部で発生する参照電圧の少なくとも一つを保持する。あるいは、前記アナログ信号処理部は、前記スタンバイ状態においては、ＣＤＳ／ＡＧＣ部、ＡＤ変換部、アナログクランプ部およびＤＡ変換部への電源の供給を切断することなくクロックの供給を切断する。
【００１１】
これにより、前記タイミング制御部は、前記アナログ映像信号の１フレーム期間で複数回、前記アナログ信号処理部がスタンバイ状態となるように、前記制御を行うことができる。また、前記タイミング制御部は、前記アナログ映像信号の無効フレーム期間と、前記アナログ映像信号の有効フレーム期間におけるブランキング期間とにおいて、前記アナログ信号処理部がスタンバイ状態となるように、前記制御を行うこともできる。
【００１２】
なお、本発明は、以上のような映像信号処理装置として実現できるだけでなく、以上のような構成を備える映像信号処理装置を搭載したＬＳＩ等の半導体集積回路として実現したり、レンズと、前記レンズを透過した光をアナログ映像信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子から出力されるアナログ映像信号に対して信号処理を施す上記のような映像信号処理装置とを備えるデジタルカメラ等の撮像装置として実現することもできる。
【発明の効果】
【００１３】
フレーム単位でのアナログ信号処理部の動作／停止にとどまらず、１フレームよりも短い期間、例えば有効フレームのブランキング期間にもアナログ信号処理部を停止させることにより、さらなる低消費電力を実現した映像信号処理装置を提供できる。また、そのような映像信号処理装置を搭載した低消費電力なＬＳＩ、および撮像装置を提供できる。
【００１４】
特に、撮像装置を備える電池駆動の携帯型機器が普及してきた今日において、本発明は、携帯型機器の消費電力をさらに低減することができ、その実用的価値は極めて高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態における映像信号処理装置について説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態における映像信号処理装置の構成を表わす図である。この映像信号装置は、外部（撮像素子）から入力されるアナログ映像信号に対してノイズ除去、増幅およびＡ／Ｄ変換等の信号処理を施すＬＳＩ等の半導体集積回路であり、アナログ信号処理部４０４とタイミング制御部４０５とを備える。
【００１８】
アナログ信号処理部１０４は、ＣＣＤやＭＯＳセンサに代表される撮像素子から出力されるアナログ映像信号Ｓ１０１に対して各種信号処理を施してデジタル映像信号Ｓ１０３を出力する回路であり、ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１、ＡＤＣ部１０２、アナログクランプ部１０３を備えている。
【００１９】
ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１は、アナログ映像信号Ｓ１０１に対してサンプリングと増幅を行うための２つの回路、つまり、ＣＤＳとＡＧＣからなる。ＣＤＳは、入力されたアナログ映像信号Ｓ１０１が示す撮像素子のリセットレベルと画素レベルの差のサンプリングを行うことでリセットノイズの影響を抑える相関二重サンプリング回路である。ＡＧＣは、ＣＤＳからの出力信号に対して、その大きさに応じた増幅を行う可変ゲインアンプとして機能するアナログゲイン制御回路である。
【００２０】
タイミング制御部１０５は、ＯＢ期間を示すＯＢクランプ信号Ｓ１０４と、アナログ信号処理部１０４を動作させるかスタンバイ状態にさせるかを切り替えるための制御信号である（つまり、スタンバイ期間を示す）スタンバイ信号Ｓ１０６を生成し、各々の信号をアナログ信号処理部１０４に出力する。なお、スタンバイ期間とは、アナログ信号処理が不要な期間であり、本実施の形態では、撮像素子からアナログ映像信号が出力されないフレーム期間である無効フレーム期間と、撮像素子からアナログ映像信号が出力されているフレーム期間である有効フレーム期間におけるブランキング期間である。無効フレーム期間は、低速フレームレートの映像信号を生成するためにフレームを一定間隔で間引いたり、断続的な撮影をしたり、ユーザに指示されたときにだけ撮影したりするために発生するフレーム期間である。ブランキング期間には、図２に示されるように、垂直ブランキング期間と水平ブランキング期間とが含まれる。また、ＯＢ期間は、図２に示されるように、撮像素子から黒基準の信号が出力される期間であり、垂直ＯＢ期間と水平ＯＢ期間とが含まれる。
【００２１】
アナログクランプ部１０３は、ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１から出力されるアナログ映像信号Ｓ１０２の黒基準レベルを一定にするためのクランプ電圧を出力する回路であり、具体的には、ＯＢクランプ信号Ｓ１０４が示す期間でのＯＢ値が目標値に合うように、ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１でのアナログ映像信号のレベル制御を行うためのクランプ電圧Ｓ１０５をＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１に出力する。これにより、ＯＢ補正が施されたアナログ映像信号Ｓ１０２は、ＡＤＣ部１０２に入力される。
【００２２】
ＡＤＣ部１０２は、入力されたアナログ映像信号Ｓ１０２をデジタル映像信号Ｓ１０３に変換し、アナログ信号処理部１０４の外部に出力する。
【００２３】
上記構成の映像信号処理装置において、アナログ信号処理部１０４の機能停止は次の様に実現される。撮像素子からアナログ映像信号Ｓ１０１が出力されない無効期間、すなわちアナログ信号処理が不要な期間（本実施の形態では、無効フレーム期間と、有効フレーム期間におけるブランキング期間）が開始するタイミングで、スタンバイ信号Ｓ１０６がタイミング制御部１０５からアナログ信号処理部１０４に出力される。スタンバイ信号Ｓ１０６を受けて、アナログ信号処理部１０４の各ブロック、ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１、ＡＤＣ部１０２、アナログクランプ部１０３は、即座に機能（アナログ信号処理という動作）を停止し、スタンバイ状態に切り替わる。
【００２４】
本実施の形態におけるスタンバイ状態とは、アナログ信号処理部１０４が内部信号を保持したまま、アナログ信号処理を停止することである。ここで、アナログ信号処理部１０４は、スタンバイ状態における内部信号の保持として、アナログ信号処理部１０４に供給される電源電圧、アナログクランプ部１０３から出力されるクランプ電圧、ＡＤＣ部１０２の内部で発生する参照電圧の少なくとも一つを保持する。本実施の形態では、アナログ信号処理部１０４は、アナログ信号処理部１０４への電源電圧、電源電圧から作られる上記参照電圧、およびクランプ電圧Ｓ１０５を保持させる。
【００２５】
図３は、スタンバイ状態の実現手法の一例を示す図である。ここでは、スタンバイ状態においてアナログ信号処理部１０４が各ブロック１０１〜１０３への電源の供給を切断することなくクロックの供給を切断することが示されている。つまり、アナログ信号処理部１０４は、スタンバイ信号Ｓ１０６がスタンバイ期間を示す期間においては、電源１２０から各ブロック１０１〜１０３への電源電圧ＶＤＤの供給を切断することなく、クロック発振部１２１と各ブロック１０１〜１０３との間に接続されたゲート回路等のスイッチ１２２を切断することで、各ブロック１０１〜１０３へのクロック信号の供給を切断する。
【００２６】
図４は、スタンバイ状態の実現手法の他の一例を示す図である。ここでは、スタンバイ状態においてＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１のＡＧＣが機能（ここでは、増幅）を停止することが示されている。つまり、ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１のＡＧＣは、負荷抵抗１３０ａおよびｂ、ソースが結合された１対のＭＯＳトランジスタ１３１ａおよびｂ、定電流源１３２およびスイッチ１３３からなる差動増幅回路を有する。スイッチ１３３は、ＭＯＳトランジスタ等であり、スタンバイ信号Ｓ１０６がスタンバイ期間を示す期間において、ＯＦＦとなる。このようにして、ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１は、内部回路への電源供給を断つことなく、動作を停止する。
【００２７】
その後、無効期間が終了する直前にスタンバイ信号Ｓ１０６が解除され、アナログ信号処理部１０４は即座にスタンバイ状態から動作状態へと切り替わる。このスタンバイ状態／動作状態の切り替えは高速に行われるため、映像信号が有効期間に切り替わるタイミングでアナログ信号処理部１０４の動作を遅延無く再開することができる。有効フレームにおいてブランキングが断続的に複数回発生した場合には、その都度スタンバイ状態／動作状態の切り替えを行う。
【００２８】
図５（ａ）は、本実施の形態における映像信号処理装置のスタンバイ動作を示すタイミングチャートであり、図５（ｂ）は、従来の装置のスタンバイ動作を示すタイミングチャートである。
【００２９】
図５（ａ）に示されるように、タイミング制御部１０５から出力されるスタンバイ信号Ｓ１０６は、スタンバイ期間として、無効フレーム期間と、有効フレーム期間のブランキング期間とにおいて、Ｌｏｗとなる。アナログ信号処理部１０４は、スタンバイ信号の状態（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）に拘わらず、アナログ信号処理部１０４への電源電圧、電源電圧から作られる参照電圧、およびクランプ電圧Ｓ１０５を保持させるとともに、スタンバイ信号がＬｏｗのときだけ、各ブロック１０１〜１０３に供給されるクロック信号を切断したり、アンプ回路における定電流源を切断したりすることで、各ブロック１０１〜１０３の動作（アナログ信号処理）を停止させる。
【００３０】
一方、従来の装置によれば、図５（ｂ）に示されるように、スタンバイ信号は、スタンバイ期間として、無効フレーム期間だけにおいてだけＬｏｗとなり、その期間だけ、アナログ信号処理部への電源供給が停止される。
【００３１】
以上より、本実施の形態における映像信号処理装置によれば、無効フレームのみならず有効フレームのブランキング期間もアナログ信号処理部１０４を機能停止させることができ、さらなる低消費電力化が可能になる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、アナログ信号処理部１０４はアナログクランプ部１０３を備えたが、本発明に係るアナログ信号処理部は、必ずしも、アナログクランプ部を備えていなくてもよい。アナログクランプ部１０３の存否に拘わらず、無効フレーム期間だけでなく、有効フレーム期間のブランキング期間においてもアナログ信号処理部をスタンバイ状態にすることで低消費電力化を達成することができるからである。
【００３３】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態における映像信号処理装置について説明する。
【００３４】
図６は、本実施の形態における映像信号処理装置の構成を表わす図である。この映像信号装置は、外部（撮像素子）から入力されるアナログ映像信号に対してノイズ除去、増幅およびＡ／Ｄ変換等の信号処理を施すＬＳＩ等の半導体集積回路であり、アナログ信号処理部２０４とタイミング制御部２０５とＯＢ補正部２０６とを備える。図６に示すような構成の本実施の形態における映像信号処理装置においても、第１の実施の形態と同様の低消費電力化が可能である。
【００３５】
アナログ信号処理部２０４は、ＣＣＤやＭＯＳセンサに代表される撮像素子から出力されるアナログ映像信号Ｓ２０１に対して各種信号処理を施してデジタル映像信号Ｓ２０３を出力する回路であり、ＣＤＳ／ＡＧＣ部２０１、ＡＤＣ部２０２、アナログクランプ部２０３、ＤＡＣ部２０７を備えている。
【００３６】
ＣＤＳ／ＡＧＣ部２０１は、第１の実施の形態におけるＣＤＳ／ＡＧＣ部１０１と同じ機能を有し、アナログ映像信号Ｓ２０１に対して相関二重サンプリングをした後に、増幅し、増幅後の信号をアナログ映像信号Ｓ２０２として出力する。
【００３７】
ＡＤＣ部２０２は、第１の実施の形態におけるＡＤＣ部１０２と同じ機能を有し、ＣＤＳ／ＡＧＣ部２０１から出力されたアナログ映像信号Ｓ２０２をデジタル信号に変換し、デジタル映像信号Ｓ２０３としてＯＢ補正部２０６に出力する。
【００３８】
タイミング制御部２０５は、第１の実施の形態と同様に、ＯＢ期間を示すＯＢクランプ信号Ｓ２０４とスタンバイ期間を示すスタンバイ信号Ｓ２０６とを生成するが、本実施の形態では、ＯＢクランプ信号Ｓ２０４をＯＢ補正部２０６に、スタンバイ信号Ｓ２０６をアナログ信号処理部２０４に出力する。
【００３９】
ＯＢ補正部２０６は、ＡＤＣ部２０２からのデジタル映像信号Ｓ２０３が入力されると、ＯＢクランプ信号Ｓ２０４が示す期間の映像信号が予め与えられたＯＢレベル目標値Ｓ２１０が示すＯＢ値に合うようＯＢ補正値を算出し、算出したＯＢ補正値をデジタルＯＢ補正値Ｓ２０８として出力する。
【００４０】
ＤＡＣ部２０７は、Ｄ／Ａ変換器であり、ＯＢ補正部２０６から出力されたデジタルＯＢ補正値Ｓ２０８をアナログＯＢ補正値Ｓ２０９に変換し、アナログクランプ部２０３にフィードバックさせる。
【００４１】
アナログクランプ部２０３は、基本的には第１の実施の形態におけるアナログクランプ部１０３と同じ機能を有するが、本実施の形態では、ＤＡＣ部２０７から出力されたアナログＯＢ補正値Ｓ２０９をもとに、ＯＢクランプ信号Ｓ２０４が示す期間のＯＢ値が目標値に合うようにＣＤＳ／ＡＧＣ部２０１でのアナログ映像信号のレベル制御を行う。
【００４２】
ＣＤＳ／ＡＧＣ部２０１から出力されたアナログ映像信号Ｓ２０２はＡＤＣ部２０２でデジタル映像信号Ｓ２０３に変換され、出力される。ＡＤＣ部２０２から出力されたデジタル映像信号Ｓ２０３は、ＯＢ補正部２０６介して、補正後のデジタル映像信号Ｓ２０７として出力される。
【００４３】
上記構成では、ＯＢレベルに対してアナログクランプ部２０３によるアナログ的調整と、ＯＢ補正部２０６によるデジタルなＯＢレベル微調整が可能なため、より高精度なＯＢレベル制御が可能になる。
【００４４】
上記構成の映像信号処理装置において、アナログ信号処理部２０４の機能停止は次の様に実行される。撮像素子からアナログ映像信号Ｓ２０１が出力されない無効期間、すなわちアナログ信号処理が不要な期間（本実施の形態では、無効フレーム期間と、有効フレーム期間におけるブランキング期間）が開始するタイミングで、スタンバイ信号Ｓ２０６がタイミング制御部２０５からアナログ信号処理部２０４に出力される。スタンバイ信号Ｓ２０６を受けて、アナログ信号処理部２０４の各ブロック、ＣＤＳ／ＡＧＣ部２０１、ＡＤＣ部２０２、アナログクランプ部２０３、ＤＡＣ部２０７は、即座に機能（アナログ信号処理という動作）を停止し、スタンバイ状態に切り替わる。
【００４５】
本実施の形態におけるスタンバイ状態とは、第１の実施の形態と同様に、アナログ信号処理部２０４が内部信号を保持したまま、アナログ信号処理を停止することである。ここで、アナログ信号処理部２０４は、スタンバイ状態における内部信号の保持として、アナログ信号処理部２０４に供給される電源電圧、アナログクランプ部２０３から出力されるクランプ電圧、ＡＤＣ部２０２の内部で発生する参照電圧、ＤＡＣ部２０７の内部で発生する参照電圧の少なくとも一つを保持する。本実施の形態では、アナログ信号処理部２０４は、アナログ信号処理部２０４への電源電圧、電源電圧から作られる上記参照電圧、およびクランプ電圧Ｓ２０５を保持させる。なお、スタンバイ状態の具体的な実現手法は、第１の実施の形態と同様である。
【００４６】
その後、無効期間が終了する直前にスタンバイ信号Ｓ２０６が解除され、アナログ信号処理部２０４は即座にスタンバイ状態から動作状態へと切り替わる。このスタンバイ状態／動作状態の切り替えは高速に行われるため、映像信号が有効期間に切り替わるタイミングでアナログ信号処理部２０４の動作を遅延無く再開することができる。有効フレームにおいてブランキングが断続的に複数回発生した場合には、その都度スタンバイ状態／動作状態の切り替えを行う。
【００４７】
以上より、本実施の形態における映像信号処理装置によれば、無効フレームのみならず、有効フレームのブランキング期間もアナログ信号処理部２０４を機能停止させることができ、さらなる低消費電力化が可能になる。
【００４８】
なお、前述の実施の形態はあくまで本発明の一例であり、本発明は、第１および第２の実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態に対して各種変形を施して得られる形態や、上記実施の形態における構成要素を任意に組み合わせて実現される形態も、本発明に含まれる。
【００４９】
たとえば、撮像素子の動作モードや種類毎にＯＢクランプ信号やＯＢレベル目標値を設定可能にする手段を設けてもよい。また、アナログ信号処理部をスタンバイ状態にする手段についてはどのように実現されてもよいものとする。
【００５０】
以上示したように、本発明によれば、スタンバイ状態においてはアナログ信号処理部の内部の電圧を保持し、高速なスタンバイ状態／動作状態の切り替えを行うことにより、無効フレームのみならず、有効フレームのブランキング期間もアナログ信号処理部を機能停止することができ、従来よりも低消費電力化が図られる。
【００５１】
なお、本発明は、上記実施の形態のような映像信号処理装置として実現されるだけでなく、デジタルカメラ等の撮像装置として実現することもできる。図７は、第１の実施の形態における映像信号処理装置を搭載し、低消費電力を実現する撮像装置３００の構成を示す。この撮像装置３００は、第１の実施の形態における映像信号処理装置に加えて、レンズ３０１、撮像素子３０２、メモリ３０３、デジタル信号処理部３０４および表示装置３０５を備える。
【００５２】
レンズ３０１は、光を集光する光学素子である。撮像素子３０２は、レンズ３０１を透過した光をアナログ映像信号に変換するＣＣＤやＣ−ＭＯＳセンサ等である。メモリ３０３は、画像を保存するＤＲＡＭ等である。表示装置３０５は、画像を表示するＬＣＤ（液晶表示装置）等である。デジタル信号処理部３０４は、アナログ信号処理部１０４から出力されたデジタル映像信号Ｓ１０３に対して色調整や圧縮等の信号処理を施すことによって画像データを生成し、メモリ３０３に保存したり、表示装置３０５に出力したりするＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）３０４ａと、各構成要素を制御するＣＰＵ３０４ｂとを有する。
【００５３】
このような撮像装置３００は、無効フレームのみならず、有効フレームのブランキング期間もアナログ信号処理部１０４を機能停止することができ、従来よりも電力消費が低い。
【００５４】
なお、撮像装置に搭載される映像信号処理装置としては、第１の実施の形態における映像信号処理装置に限られず、第２の実施の形態における映像信号処理装置や、その変形例であってもよいのは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、アナログ映像信号に対して信号処理を施す映像信号処理装置やその映像信号処理装置を搭載する撮像装置として、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、テレビ、医療用カメラ等の撮像装置全般に有用である。特に、断続的な撮影を行う医療用のカプセルカメラなど、映像信号の無効期間が長い装置における消費電力の低減に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】第１の実施の形態における映像信号処理装置の構成を示す図
【図２】ブランキング期間とＯＢ期間を説明する図
【図３】スタンバイ状態の実現手法の一例を示す図
【図４】スタンバイ状態の実現手法の他の一例を示す図
【図５】（ａ）は第１の実施の形態における映像信号処理装置のスタンバイ動作を示すタイミングチャート、（ｂ）は従来の装置のスタンバイ動作を示すタイミングチャート
【図６】第２の実施の形態における映像信号処理装置の構成を示す図
【図７】第２の実施の形態における撮像装置の構成を示す図
【図８】従来技術のアナログ信号処理部の構成を示す図
【符号の説明】
【００５７】
１０１、２０１、４０１ ＣＤＳ／ＡＧＣ部
１０２、２０２、４０２ ＡＤＣ部
１０３、２０３、４０３ アナログクランプ部
１０４、２０４、４０４ アナログ信号処理部
１０５、２０５、４０５ タイミング制御部
１２０ 電源
１２１ クロック発振部
１２２、１３３ スイッチ
１３０ａ、１３０ｂ 負荷抵抗
１３１ａ、１３１ｂ ＭＯＳトランジスタ
１３２ 定電流源
２０６ ＯＢ補正部
２０７ ＤＡＣ部
３００ 撮像装置
３０１ レンズ
３０２ 撮像素子
３０３ メモリ
３０４ デジタル信号処理部
３０４ａ ＤＳＰ
３０４ｂ ＣＰＵ
３０５ 表示装置
Ｓ１０１、Ｓ２０１、Ｓ４０１ アナログ映像信号
Ｓ１０２、Ｓ２０２、Ｓ４０２ アナログ映像信号（ＣＤＳ／ＡＧＣ電圧）
Ｓ１０３、Ｓ２０７、Ｓ４０３ デジタル映像信号
Ｓ１０４、Ｓ２０４、Ｓ４０４ ＯＢクランプ信号
Ｓ１０５、Ｓ２０５、Ｓ４０５ クランプ電圧
Ｓ１０６、Ｓ２０６ スタンバイ信号
Ｓ２０３ デジタル映像信号
Ｓ２０８ デジタルＯＢ補正値
Ｓ２０９ アナログＯＢ補正値
Ｓ２１０ ＯＢレベル目標値
Ｓ４０６ パワー制御信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入力されるアナログ映像信号に対して信号処理を施す映像信号処理装置であって、
前記アナログ映像信号に対してサンプリングと増幅を行うＣＤＳ／ＡＧＣ部と、前記ＣＤＳ／ＡＧＣ部から出力されるアナログ映像信号をデジタル映像信号に変換するＡＤ変換部とを有するアナログ信号処理部と、
前記アナログ信号処理部を動作させるかスタンバイ状態にさせるかを切り替える制御を行うタイミング制御部と
を備えることを特徴とする映像信号処理装置。
【請求項２】
前記アナログ信号処理部はさらに、前記アナログ映像信号の黒基準レベルを一定にするためのクランプ電圧を出力するアナログクランプ部を有し、
前記ＣＤＳ／ＡＧＣ部は、前記クランプ電圧に基づいて、前記アナログ映像信号に対してサンプリングと増幅を行う
ことを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項３】
前記映像信号処理装置はさらに、前記ＡＤ変換部から出力されるデジタル映像信号に対して黒基準期間での値をサンプリングすることにより、前記黒基準レベルを一定にするためのデジタル黒基準補正値を求める黒基準補正部を備え、
前記アナログ信号処理部はさらに、前記黒基準補正部で求められたデジタル黒基準補正値をアナログ黒基準補正値に変換するＤＡ変換部を有し、
前記アナログクランプ部は、前記ＤＡ変換部から出力されるデジタル黒基準補正値に基づいて、前記クランプ電圧を出力する
ことを特徴とする請求項２記載の映像信号処理装置。
【請求項４】
前記アナログ信号処理部は、前記スタンバイ状態においては、内部信号を保持したまま、アナログ信号処理を停止する
ことを特徴とする請求項３記載の映像信号処理装置。
【請求項５】
前記アナログ信号処理部は、前記スタンバイ状態における内部信号の保持として、当該アナログ信号処理部に供給される電源電圧、前記アナログクランプ部から出力されるクランプ電圧、前記ＡＤ変換部の内部で発生する参照電圧、および、前記ＤＡ変換部の内部で発生する参照電圧の少なくとも一つを保持する
ことを特徴とする請求項４記載の映像信号処理装置。
【請求項６】
前記アナログ信号処理部は、前記スタンバイ状態においては、ＣＤＳ／ＡＧＣ部、ＡＤ変換部、アナログクランプ部およびＤＡ変換部への電源の供給を切断することなくクロックの供給を切断する
ことを特徴とする請求項４記載の映像信号処理装置。
【請求項７】
前記タイミング制御部は、前記アナログ映像信号の１フレーム期間で複数回、前記アナログ信号処理部がスタンバイ状態となるように、前記制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項８】
前記タイミング制御部は、前記アナログ映像信号の無効フレーム期間と、前記アナログ映像信号の有効フレーム期間におけるブランキング期間とにおいて、前記アナログ信号処理部がスタンバイ状態となるように、前記制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項９】
請求項１記載の映像信号処理装置を搭載した半導体集積回路。
【請求項１０】
レンズと、
前記レンズを透過した光をアナログ映像信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子から出力されるアナログ映像信号に対して信号処理を施す請求項１記載の映像信号処理装置と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
外部から入力されるアナログ映像信号に対して信号処理を施す映像信号処理装置であって、
前記アナログ映像信号に対してサンプリングと増幅を行うＣＤＳ／ＡＧＣ部と、前記ＣＤＳ／ＡＧＣ部から出力されるアナログ映像信号をデジタル映像信号に変換するＡＤ変換部とを有するアナログ信号処理部と、
前記アナログ信号処理部を動作させるかスタンバイ状態にさせるかを切り替える制御を行うタイミング制御部と
を備えることを特徴とする映像信号処理装置。
【請求項２】
前記アナログ信号処理部はさらに、前記アナログ映像信号の黒基準レベルを一定にするためのクランプ電圧を出力するアナログクランプ部を有し、
前記ＣＤＳ／ＡＧＣ部は、前記クランプ電圧に基づいて、前記アナログ映像信号に対してサンプリングと増幅を行う
ことを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項３】
前記映像信号処理装置はさらに、前記ＡＤ変換部から出力されるデジタル映像信号に対して黒基準期間での値をサンプリングすることにより、前記黒基準レベルを一定にするためのデジタル黒基準補正値を求める黒基準補正部を備え、
前記アナログ信号処理部はさらに、前記黒基準補正部で求められたデジタル黒基準補正値をアナログ黒基準補正値に変換するＤＡ変換部を有し、
前記アナログクランプ部は、前記ＤＡ変換部から出力されるデジタル黒基準補正値に基づいて、前記クランプ電圧を出力する
ことを特徴とする請求項２記載の映像信号処理装置。
【請求項４】
前記アナログ信号処理部は、前記スタンバイ状態においては、内部信号を保持したまま、アナログ信号処理を停止する
ことを特徴とする請求項３記載の映像信号処理装置。
【請求項５】
前記アナログ信号処理部は、前記スタンバイ状態における内部信号の保持として、当該アナログ信号処理部に供給される電源電圧、前記アナログクランプ部から出力されるクランプ電圧、前記ＡＤ変換部の内部で発生する参照電圧、および、前記ＤＡ変換部の内部で発生する参照電圧の少なくとも一つを保持する
ことを特徴とする請求項４記載の映像信号処理装置。
【請求項６】
前記アナログ信号処理部は、前記スタンバイ状態においては、ＣＤＳ／ＡＧＣ部、ＡＤ変換部、アナログクランプ部およびＤＡ変換部への電源の供給を切断することなくクロックの供給を切断する
ことを特徴とする請求項４記載の映像信号処理装置。
【請求項７】
前記タイミング制御部は、前記アナログ映像信号の１フレーム期間で複数回、前記アナログ信号処理部がスタンバイ状態となるように、前記制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項８】
前記タイミング制御部は、前記アナログ映像信号の無効フレーム期間と、前記アナログ映像信号の有効フレーム期間におけるブランキング期間とにおいて、前記アナログ信号処理部がスタンバイ状態となるように、前記制御を行う
ことを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項９】
請求項１記載の映像信号処理装置を搭載した半導体集積回路。
【請求項１０】
レンズと、
前記レンズを透過した光をアナログ映像信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子から出力されるアナログ映像信号に対して信号処理を施す請求項１記載の映像信号処理装置と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２８９１３６（Ｐ２００８−２８９１３６Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０１７９５（Ｐ２００８−１０１７９５）
【出願日】平成２０年４月９日（２００８．４．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月９日（２００８．４．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]