(57)【要約】【課題】センシングモードにおいて、より低消費電力での動作を実現する。【解決手段】固体撮像装置は、画素信号をAD変換するAD変換部と、外部クロックが逓倍された第１の内部クロックより低い周波数の第２の内部クロックを生成する発振器とを有し、AD変換部は、第２の内部クロックで動作するとき、第１の内部クロックで動作するときのAD変換の分解能より低い分解能で動作するように構成される。本開示は、例えばCMOSイメージセンサに適用することができる。【選択図】図４
2018014630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素信号をAD変換するAD変換部と、
外部クロックが逓倍された第１の内部クロックより低い周波数の第２の内部クロックを生成する発振器と
を備え、
前記AD変換部は、前記第２の内部クロックで動作するとき、前記第１の内部クロックで動作するときのAD変換の分解能より低い分解能で動作するように構成される
固体撮像装置。
【請求項２】
前記AD変換部は、前記画素信号と比較される参照信号を生成する参照信号生成部を有し、
前記参照信号生成部は、前記第２の内部クロックで動作するとき、前記第１の内部クロックで動作するときの前記参照信号の傾きより大きい傾きで変化する前記参照信号を生成する
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記発振器は、発振回路を有し、
前記第２の内部クロックの周波数は、前記発振回路に設けられる抵抗素子の抵抗値および容量素子の容量値により決定される
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記発振器は、バイアス回路をさらに有する
請求項３に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記AD変換部が前記第２の内部クロックで動作しているときに、前記外部クロックを生成するプロセッサを起動する起動信号の生成を制御する制御部をさらに備え、
前記AD変換部は、前記起動信号が生成された場合、前記起動信号により起動した前記プロセッサからの前記外部クロックが逓倍された前記第１の内部クロックで動作する
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
画素信号をAD変換するAD変換部と、
外部クロックが逓倍された第１の内部クロックより低い周波数の第２の内部クロックを生成する発振器と
を有し、
前記AD変換部は、前記第２の内部クロックで動作するとき、前記第１の内部クロックで動作するときのAD変換の分解能より低い分解能で動作するように構成される固体撮像装置
を備える電子機器。
【請求項７】
画素信号をAD変換するAD変換部と、
第１の内部クロックを生成する第１の発振器と、
前記第１の内部クロックより高い周波数の第２の内部クロックを生成する第２の発振器と
を備え、
前記第２の発振器は、前記AD変換部が動作するAD変換期間のみ起動するように構成され、
前記AD変換期間、前記第２の内部クロックで動作する
固体撮像装置。
【請求項８】
第１の動作モードでの動作期間、前記第２の内部クロックより高い周波数の外部クロックで動作し、
前記第１の動作モードでの撮影より低い解像度の撮影を行う第２の動作モードでの動作期間のうちの前記AD変換期間を除く期間、前記第１の内部クロックで動作し、
前記第２の動作モードでの動作期間のうちの前記AD変換期間、前記第２の内部クロックで動作する
請求項７に記載の固体撮像装置。
【請求項９】
前記第１の発振器は、少なくとも前記第２の動作モードの期間、常時起動する
請求項８に記載の固体撮像装置。
【請求項１０】
前記第１の発振器と前記第２の発振器とは、基板上で互いに離れた位置に配置される
請求項９に記載の固体撮像装置。
【請求項１１】
前記第２の発振器は、前記AD変換部の近傍に配置される
請求項１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１２】
前記第１の発振器の電源およびGNDと、前記第２の発振器の電源およびGNDとは、互いに電気的に分離される
請求項１０に記載の固体撮像装置。
【請求項１３】
画素信号をAD変換するAD変換部と、
第１の内部クロックを生成する第１の発振器と、
前記第１の内部クロックより高い周波数の第２の内部クロックを生成する第２の発振器と
を有し、
前記第２の発振器は、前記AD変換部が動作するAD変換期間のみ起動するように構成され、
前記AD変換期間、前記第２の内部クロックで動作する
を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、固体撮像装置および電子機器に関し、特に、低消費電力での動作を実現することができるようにする固体撮像装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モバイル機器やウェアラブルデバイスにおいては、アプリケーションの増大に伴い、低消費電力化の要求が高まっている。
【０００３】
これを受けて、CMOSイメージセンサのような固体撮像装置において、消費電力の大きい撮像モードとは別に、常時起動に耐えうる低消費電力で簡易認識を行うセンシングモード（低解像度撮像モード）で動作するシステムの開発が進められている。これにより、必要な時のみ電力を消費して撮像を行うことができ、自律的に電力の最適化を図ることが可能となる。
【０００４】
通常、カメラシステム全体においては、各種のチップを制御するプロセッサの消費電力が大きい。そのため、センシングモードにおいて固体撮像装置の常時起動を実現するためには、自律動作を行い、プロセッサを停止状態とすることが、消費電力削減の観点から重要となる。この場合、固体撮像装置には、クロック供給が止められた状態での自走動作が求められる。
【０００５】
自走動作に関する技術としては、例えば引用文献１に、任意のタイミングで外部クロックを停止させ、内部クロックを発生する回路構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−３６５１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、センシングモードにおいて自走動作し、センシングにより動体が検出されたときに、撮像モードに遷移し外部クロックが供給されることで動作する固体撮像装置は提案されていなかった。このような固体撮像装置は、監視カメラシステム等に適用することが可能である。
【０００８】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より低消費電力での動作を実現するようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示の第１の側面の固体撮像装置は、画素信号をAD変換するAD変換部と、外部クロックが逓倍された第１の内部クロックより低い周波数の第２の内部クロックを生成する発振器とを備え、前記AD変換部は、前記第２の内部クロックで動作するとき、前記第１の内部クロックで動作するときのAD変換の分解能より低い分解能で動作するように構成される。
【００１０】
本開示の第１の側面の電子機器は、画素信号をAD変換するAD変換部と、外部クロックが逓倍された第１の内部クロックより低い周波数の第２の内部クロックを生成する発振器とを有し、前記AD変換部は、前記第２の内部クロックで動作するとき、前記第１の内部クロックで動作するときのAD変換の分解能より低い分解能で動作するように構成される固体撮像装置を備える。
【００１１】
本開示の第１の側面においては、AD変換部が、第２の内部クロックで動作するとき、第１の内部クロックで動作するときのAD変換の分解能より低い分解能で動作するように構成される。
【００１２】
本開示の第２の側面の固体撮像装置は、画素信号をAD変換するAD変換部と、第１の内部クロックを生成する第１の発振器と、前記第１の内部クロックより高い周波数の第２の内部クロックを生成する第２の発振器とを備え、前記第２の発振器は、前記AD変換部が動作するAD変換期間のみ起動するように構成され、前記AD変換期間、前記第２の内部クロックで動作する。
【００１３】
本開示の第２の側面の電子機器は、画素信号をAD変換するAD変換部と、第１の内部クロックを生成する第１の発振器と、前記第１の内部クロックより高い周波数の第２の内部クロックを生成する第２の発振器とを有し、前記第２の発振器は、前記AD変換部が動作するAD変換期間のみ起動するように構成され、前記AD変換期間、前記第２の内部クロックで動作する固体撮像装置を備える。
【００１４】
本開示の第２の側面においては、第２の発振器が、AD変換部が動作するAD変換期間のみ起動するように構成され、AD変換期間、第２の内部クロックで動作される。
【発明の効果】
【００１５】
本開示によれば、センシングモードにおいて、より低消費電力での動作を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来のCMOSイメージセンサの構成例を示すブロック図である。
【図２】CMOSイメージセンサとDSPとの関係を示す図である。
【図３】第１の実施形態のCMOSイメージセンサの構成例を示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態のCMOSイメージセンサの構成例を示すブロック図である。
【図５】DACの構成例を示す図である。
【図６】AD変換期間の動作について説明する図である。
【図７】発振器の構成例を示すブロック図である。
【図８】発振器の回路構成例を示す図である。
【図９】発振器の他の回路構成例を示す図である。
【図１０】AD変換期間の動作について説明する図である。
【図１１】第２の実施形態のCMOSイメージセンサの構成例を示すブロック図である。
【図１２】AD変換期間におけるCMOSイメージセンサの構成例を示す図である。
【図１３】CMOSイメージセンサのレイアウト構成について説明する図である。
【図１４】本開示のCMOSイメージセンサの構造について説明する図である。
【図１５】本開示の電子機器の構成例を示すブロック図である。
【図１６】イメージセンサを使用する使用例を示す図である。
【図１７】内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
【図１８】図１７に示すカメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。
【図１９】車両制御システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
【図２０】車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。
【００１８】
また、以下の順序で説明を行う。
１．従来のCMOSイメージセンサについて
２．本開示のCMOSイメージセンサの構成
３．第１の実施形態
４．第２の実施形態
５．イメージセンサの構造
６．電子機器の構成例
７．イメージセンサの使用例
８．応用例１
９．応用例２
【００１９】
＜１．従来のCMOSイメージセンサについて＞
図１は、従来のCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサの構成例を示している。
【００２０】
図１に示されるCMOSイメージセンサにおいては、PLL（Phase Locked Loop）回路１が、外部からの基準クロック（外部クロック）を必要な周波数に逓倍し、制御部２、DAC（Digital to Analog Converter）３、およびカウンタ５に供給する。PLL回路１から出力されるクロック信号は、数100MHzから数GHz程度とされる。
【００２１】
DAC３、比較器４、およびカウンタ５は、AD変換部を構成する。そのうち、比較器４およびカウンタ５は、カラムAD変換回路を構成し、図示せぬ画素アレイから、列毎に供給される画素信号を、DAC３からの参照信号と比較することで、デジタル信号に変換する。
【００２２】
このような構成のCMOSイメージセンサの制御は、外部に設けられるDSP（Digital Signal Processor）によって行われ、PLL回路１への外部クロックもDSPから供給される。
【００２３】
一方で、近年、モバイル機器やウェアラブルデバイスへの搭載に向けて、システム全体の低消費電力化の要求が高まっている。
【００２４】
通常、DSPはその消費電力が大きい。そのため、これらの機器においては、DSPを停止させた状態で各種のセンサが周囲の状況をセンシングし、状況の変化が検出された場合に割り込み信号をDSPに出力することでDSPを起動させる、といったシステム開発が盛んになっている。
【００２５】
そのため、CMOSイメージセンサにおいても、DSPを停止させた状態、すなわち、外部クロックが供給されない状態での動作が求められている。
【００２６】
そこで、以下においては、外部クロックが供給されない状態で動作可能なCMOSイメージセンサの構成について説明する。
【００２７】
＜２．本開示のCMOSイメージセンサの構成＞
図２は、本開示のCMOSイメージセンサとDSPとの関係を示す図である。
【００２８】
図２に示されるCMOSイメージセンサ１１は、本開示の固体撮像装置の一例である。本開示の固体撮像装置は、他の構成のイメージセンサに適用されるようにしてももちろんよい。
【００２９】
CMOSイメージセンサ１１（以下、単にイメージセンサ１１という）の制御は、DSP１２によって行われる。具体的には、イメージセンサ１１は、DSP１２から外部クロックや、設定レジスタの値の供給を受けることで動作し、出力データをDSP１２に供給する。
【００３０】
また、イメージセンサ１１は、通常の撮像モードと、低消費電力で簡易認識を行うセンシングモード（低解像度撮像モード）のいずれかの動作モードで動作する。
【００３１】
撮像モードにおいては、イメージセンサ１１は、DSP１２から供給される外部クロックが必要な周波数に逓倍された第１の内部クロックで動作する。一方、センシングモードにおいては、イメージセンサ１１は、内部の発振器によるクロック（第２の内部クロック）で動作（自走動作）する。なお、センシングモードにおいては、DSP１２は停止する。
【００３２】
第２の内部クロックで動作しているイメージセンサ１１の動作モードがセンシングモードから撮像モードに遷移するとき、イメージセンサ１１は、DSP１２に起動信号（割り込み信号）を供給する。DSP１２は、イメージセンサ１１からの起動信号により起動し、イメージセンサ１１は、起動したDSP１２からの外部クロックが必要な周波数に逓倍された第１の内部クロックにより、撮像モードで動作する。
【００３３】
＜３．第１の実施形態＞
ここで、図３および図４を参照して、第１の実施形態のイメージセンサ１１の構成例について説明する。
【００３４】
図３に示されるイメージセンサ１１は、画素アレイ２１、行駆動回路２２、AD変換部（ADC）２３、制御部２４、PLL回路２５、および発振器２６を備える。これらの構成は、図示せぬ半導体基板（チップ）上に形成される。
【００３５】
イメージセンサ１１においては、画素アレイ２１に入射された光が光電変換され、行駆動回路２２により駆動された画素アレイ２１の各画素から画素信号が読み出される。そして、読み出された画素信号（アナログ信号）がADC２３によりAD（Analog to Digital）変換され、入射光に対応するデジタルデータが出力される。
【００３６】
画素アレイ２１は、フォトダイオード等の光電変換素子を有する画素が、行列状に配置されて構成される。画素アレイ２１に配置される画素の画素数は任意とされ、行数および列数も任意とされる。
【００３７】
行駆動回路２２は、画素アレイ２１の各画素を行単位で駆動する。具体的には、行駆動回路２２は、複数の画素行の画素を同時に駆動する。行駆動回路２２から画素アレイ２１へは、行毎に、図示せぬ制御線が形成される。
【００３８】
ADC２３は、図４に示されるDAC３１、比較器３２、およびカウンタ３３から構成され、画素アレイ２１の各列の各画素から読み出されるアナログの画素信号をAD変換する。また、ADC２３は、画素アレイ２１の列毎に設けられたカラムAD変換回路を備える。
【００３９】
一般的な画素アレイには、列毎に、画素信号をカラムAD変換回路に供給する垂直信号線が設けられる。それぞれの垂直信号線に出力された画素信号は、ADC２３それぞれのカラムAD変換回路に供給される。
【００４０】
カラムAD変換回路は、図４に示される比較器３２およびカウンタ３３から構成され、列毎に供給される画素信号を、DAC３１からの参照信号（Ramp信号）と比較することで、デジタル信号に変換する。すなわち、ADC２３は、シングルスロープ型のAD変換器として動作する。
【００４１】
制御部２４は、イメージセンサ１１全体を制御し、各種の信号の生成を制御する。例えば、制御部２４は、センシングモードにおいて、停止しているDSP１２を起動するための起動信号の生成を制御する。
【００４２】
PLL回路２５は、撮像モードにおいて、DSP１２から供給される外部クロックを必要な周波数に逓倍し、行駆動回路２２、ADC２３、および制御部２４に供給する。すなわち、撮像モードにおいては、行駆動回路２２、ADC２３、および制御部２４は、外部クロックが必要な周波数に逓倍された第１の内部クロックで動作する。
【００４３】
発振器２６は、センシングモードにおいて、PLL回路２５から出力される第１の内部クロックより周波数の低い第２の内部クロックを生成し、行駆動回路２２、ADC２３、および制御部２４に供給する。すなわち、センシングモードにおいては、行駆動回路２２、ADC２３、および制御部２４は、第２の内部クロックで動作する。
【００４４】
行駆動回路２２、ADC２３、および制御部２４に、DSP１２からの第１の内部クロックが供給されるか、発振器２６からの第２の内部クロックが供給されるかは、スイッチSW1により決まる。
【００４５】
このような構成により、イメージセンサ１１は、センシングモードにおいて、外部クロックの供給がなくとも動作することが可能となる。
【００４６】
特に、センシングモードにおいては、低消費電力での動作が要求されるため、PLL回路２５からの高速なクロックでの動作は望ましくない。
【００４７】
一方、イメージセンサ１１におけるADC２３は、シングルスロープ型のAD変換器として構成される。したがって、ADC２３においては、必要なAD変換の分解能に応じて、カウンタ３３がカウント動作を行う必要がある。例えば、AD変換の出力ビット数が10bitの場合、カウンタ３３は、1024回のカウント動作を行う必要がある。
【００４８】
そのため、クロックの周波数が低い場合、AD変換の動作時間が長くなり、結果として、消費電力が増加してしまう。そこで、センシングモードにおいては、AD変換の分解能を低下させて、AD変換の動作時間を短くすることが求められる。
【００４９】
図５は、DAC３１の構成例を示す図である。
【００５０】
図５に示されるDAC３１は、クロックセレクタCS1，CS2、フリップフロップFF1，FF2，FF3，・・・、および電流源５１から構成される。バイナリカウンタとしてフリップフロップFF1，FF2，FF3，・・・それぞれがカウントを行い、カウント値に従って電流源５１の接続数をカウントアップすることで、DAC３１はRamp信号を生成する。
【００５１】
撮像モードでのAD変換期間においては、フリップフロップFF1，FF2，FF3，・・・が全てカウントを行うことで、DAC３１は、図６上段に示されるように、ある傾きで変化するRamp信号を生成する。
【００５２】
AD変換期間においては、１回目のセトリングが行われた後、Ramp信号の傾きに応じた期間、リセットレベルの画素信号がAD変換され、２回目のセトリングが行われた後、Ramp信号の傾きに応じた期間、信号レベルの画素信号がAD変換される。
【００５３】
一方、センシングモードでのAD変換期間においては、クロックセレクタCS1，CS2が切り替わることで、フリップフロップFF1，FF2，FF3，・・・のうち、フリップフロップFF1がカウントを行わなくなる。すなわち、最下位ビット（LSB）のカウント動作が停止し、クロック周期毎に２LSBのカウントアップが行われる。これにより、DAC３１は、図６下段に示されるように、撮像モードにおけるRamp信号の傾きより大きい傾き（２倍の傾き）で変化するRamp信号を生成する。
【００５４】
その結果、センシングモードにおいては、カウンタ３３のカウント動作を変更しないまま、撮像モードと比較してより短い期間で、リセットレベルの画素信号と、信号レベルの画素信号がAD変換される。
【００５５】
以上の構成によれば、センシングモードにおいて、AD変換の分解能を低下させ、AD変換の動作時間を短くすることができるようになり、より低消費電力での動作を実現することが可能となる。
【００５６】
なお、DAC３１は、図５に示されるようなバイナリカウンタに限らず、他の構成により実現されるようにすることができる。
【００５７】
ところで、センシングモードにおいては、撮像モードにおける撮像動作と同様にして電荷の蓄積および読み出しが行われる。これにより、AE（Auto Exposure）制御が簡素化され、センシングモードから撮像モードへのシームレスな遷移が可能となる。
【００５８】
しかしながら、外部クロック（第１の内部クロック）の周波数精度は高いため、第２の内部クロックの周波数精度に、発振器２６が有する素子のばらつき等の誤差が含まれる場合、撮像モード動作時とセンシングモード動作時とで光源条件が同じであっても、出力が異なってしまう。その結果、AE制御の簡素化ができず、センシングモードから撮像モードへのシームレスな遷移が困難となる。
【００５９】
図７は、発振器２６の構成例を示すブロック図である。
【００６０】
発振器２６は、発振回路７１およびバイアス回路７２から構成される。
【００６１】
発振回路７１は、いわゆるリングオシレータとして構成され、３個のインバータIV1乃至IV3から構成される。バイアス回路７２は、発振回路７１の出力に対する閾値を定めるバイアス電圧を生成し、インバータIV1乃至IV3に供給する。
【００６２】
図８は、発振器２６の回路構成例を示す図である。
【００６３】
図８において、発振回路７１を構成するインバータIV1は、差動アンプとして構成され、トランジスタM11乃至M13、抵抗素子R11，R12、および容量素子C11，C12を有する。なお、インバータIV1乃至IV3は、それぞれ同じ回路構成を有する。
【００６４】
トランジスタM11，M12は差動対となり、トランジスタM13は電流源となる。抵抗素子R11，R12は、それぞれ所定の電源とトランジスタM11，M12との間に接続される。また、容量素子C11，C12は、差動出力とGNDとの間に接続される。
【００６５】
また、図８において、バイアス回路７２は、トランジスタM21乃至M24、および抵抗素子R21を有する。トランジスタM21，M22はPMOSトランジスタであり、トランジスタM23，M24はNMOSトランジスタである。
【００６６】
トランジスタM21のゲートとトランジスタM22のゲートとは、トランジスタM24のドレインに接続される。トランジスタM23のゲートとトランジスタM24のゲートとは、トランジスタM21のドレインに接続される。
【００６７】
トランジスタM21のドレインは、トランジスタM23のドレインと接続され、トランジスタM22のドレインは、トランジスタM24のドレインと接続される。また、トランジスタM24のソースとGNDとの間には、抵抗素子R21が接続されている。
【００６８】
トランジスタM23のゲートとトランジスタM24のゲートとの接続点の電圧は、バイアス電圧として出力される。
【００６９】
図９は、発振器２６の他の回路構成例を示す図である。
【００７０】
図９においては、発振回路７１を構成するインバータIV1乃至IV3のうち、インバータIV1の構成のみが示され、インバータIV2，IV3の図示は省略されている。図９のインバータIV1は、トランジスタM31乃至M33、抵抗素子R31，R32、および容量素子C31，C32を有する。
【００７１】
トランジスタM31，M32は差動対となり、トランジスタM33は電流源となる。抵抗素子R31と容量素子C31とは、所定の電源とトランジスタM31との間に並列に接続される。また、抵抗素子R32と容量素子C32とは、所定の電源とトランジスタM32との間に並列に接続される。
【００７２】
なお、図９に示されるバイアス回路７２は、図８に示されるバイアス回路７２と同様の構成を有する。
【００７３】
図８および図９に示される回路構成において、発振器２６が生成する第２の内部クロックの発振周波数は、発振回路７１を構成するインバータIV1乃至IV3に設けられる抵抗素子R11，R12の抵抗値、および容量素子C11，C12の容量値により決定される。
【００７４】
これにより、素子のばらつき等の誤差を小さくすることができる上に、容量値の切り替えにより第２の内部クロックの発振周波数を調整することができるので、発振器の発振周波数の調整を自動的に行うためのトリミング回路を追加することも容易となる。
【００７５】
また、インバータIV1乃至IV3は、それぞれ差動アンプとして構成されるので、電源雑音に代表される同相ノイズによる周波数ずれを緩和することができる。
【００７６】
さらに、撮像モードにおいては、AD変換を行うために精度の良いバンドギャップ電圧が必要とされるが、センシングモードにおいては、その限りではない。そこで、図８および図９に示される回路構成のように、発振器２６内に、専用のバイアス回路７２を設けるこことで、バイアス電圧の生成に用いられる消費電力を削減することができる。
【００７７】
なお、発振器２６は、図８や図９に示されるような回路構成に限らず、他の回路構成により実現されるようにすることもできる。
【００７８】
上述で説明したイメージセンサ１１は、撮像モードにおいては、外部（DSP１２）から供給される外部クロックが逓倍された高速なクロックで動作し、センシングモードにおいては、内部に有する発振器２６により生成された低速なクロックで動作する。
【００７９】
図１０は、イメージセンサ１１の、各モードにおけるAD変換期間の動作について説明する図である。
【００８０】
撮像モードでのAD変換期間においては、必要なAD変換の分解能に応じて、外部クロックが逓倍された高速なクロックに基づいたカウントが行われることで、図１０上段に示されるように、ある傾きで変化するRamp信号が生成する。
【００８１】
一方、センシングモードでのAD変換期間においては、必要なAD変換の分解能に応じて、発振器２６により生成された低速なクロックに基づいたカウントが行われるため、図１０下段に示されるように、撮像モードにおけるRamp信号の傾きより緩やかな傾きで変化するRamp信号が生成される。
【００８２】
すなわち、センシングモードにおいては、カウントの期間が間延びして、AD変換の動作が遅くなってしまう。その結果、イメージセンサ１１の動作時間全体に占めるAD変換の動作時間の割合が増え、消費電力の増大につながってしまう。
【００８３】
そこで、発振器２６により生成される内部クロックの周波数を高くすることで、AD変換の動作の高速化を図ることが可能となる。しかしながら、一般的に、発振器においては発振周波数と消費電力とは比例関係にあるため、発振器２６の発振周波数を高くしてしまうと、発振器２６自体の消費電力が増大してしまう。すなわち、内部クロックで動作するAD変換部の消費電力と、内部クロックを生成する発振器の消費電力とは、トレードオフの関係にある。
【００８４】
なお、DAC３１を含むAD変換回路を、AD変換の動作時間以外停止させることで、消費電力を削減することは可能である。しかしながら、内部クロックは、制御部２４等の論理回路の動作や、電荷の蓄積から読み出し等のフレーム制御に必要とされるため、発振器２６は常時起動していなければならない。
【００８５】
このように、内部クロックで自走動作するイメージセンサ全体で、さらなる低消費電力化を図ることは難しい。
【００８６】
そこで、以下においては、内部クロックで自走動作するイメージセンサ全体で、さらなる低消費電力化を図ることができる構成について説明する。
【００８７】
＜４．第２の実施形態＞
図１１は、第２の実施形態のイメージセンサ１１の構成例を示す図である。
【００８８】
図１１のイメージセンサ１１においては、図４のイメージセンサ１１における発振器２６に代えて、第１の発振器１１１および第２の発振器１１２が設けられる。
【００８９】
第１の発振器１１１は、常時起動し、比較的低速な第１の内部クロックを生成する。第１の内部クロックは、制御部２４のみに供給される。
【００９０】
第２の発振器１１２は、DAC３１、比較器３２、およびカウンタ３３から構成されるADC２３が動作するAD変換期間のみ起動し、第１の内部クロックより周波数の高い（高速な）第２の内部クロックを生成する。第２の内部クロックは、制御部２４、DAC３１、比較器３２、およびカウンタ３３に供給される。
【００９１】
なお、センシングモードにおいて、第１の内部クロックが制御部２４のみに供給されるか、第２の内部クロックが制御部２４、DAC３１、比較器３２、およびカウンタ３３に供給されるかは、スイッチSW2により決まる。
【００９２】
具体的には、センシングモードでの動作期間のうちのAD変換期間を除く期間においては、図１１に示されるように、スイッチSW2により、第１の発振器１１１と制御部２４とが接続され、制御部２４、ひいては、ADC２３を除くイメージセンサ１１全体が、低速な第１の内部クロックで動作する。
【００９３】
一方、センシングモードでの動作期間のうちのAD変換期間においては、図１２に示されるように、スイッチSW2により、第２の発振器１１２と、制御部２４、DAC３１、比較器３２、およびカウンタ３３それぞれとが接続され、イメージセンサ１１全体が、高速な第２の内部クロックで動作する。
【００９４】
以上の構成によれば、センシングモードでの動作期間のうちのAD変換期間においては、第２の発振器１１２が起動し、高速な第２の内部クロックによりAD変換の動作の高速化を図ることができる。また、センシングモードでの動作期間のうちのAD変換期間以外の期間においては、第２の発振器１１２は起動せず、常時起動している第１の発振器１１１による低速な第１の内部クロックにより論理回路の動作やフレーム制御を行うことができる。
【００９５】
したがって、内部クロックで動作するAD変換部の消費電力と、内部クロックを生成する発振器の消費電力とのトレードオフの関係を解消することができ、内部クロックで自走動作するイメージセンサ全体で、さらなる低消費電力化を図ることが可能となる。
【００９６】
なお、第１の発振器１１１は、常時起動するものとしたが、第２の発振器１１２が動作している間、すなわち、センシングモードでの動作期間のうちのAD変換期間においては、第１の発振器１１１は、その動作を停止していてもよい。
【００９７】
ところで、上述したように、高速な第２の内部クロックは、AD変換動作の高速化を図るためのみに用いられるため、その周波数に高い精度は求められない。一方、低速な第１の内部クロックは、電荷の蓄積時間の制御等に用いられるため、その周波数に高い精度が求められる。そこで、第１の発振器１１１においては、第１の内部クロックの用途、すなわち、求められる周波数の精度に応じて、その周波数が調整されるものとする。これにより、センシングモードにおけるイメージセンサ１１の性能を確保することができる。
【００９８】
また、第１の発振器１１１と第２の発振器１１２とは、いずれも自ら発振する発振回路を有するため、互いに干渉を起こし、周波数精度が悪化するおそれがある。
【００９９】
そこで、図１３に示されるように、第１の発振器１１１と第２の発振器１１２とは、基板上で互いに離れた位置に配置されるようにする。特に、第２の内部クロックは、AD変換動作のみに用いられるので、図１３の例においては、第２の内部クロックを生成する第２の発振器１１２は、AD変換動作を行うADC２３の近傍に配置されるようにする。
【０１００】
また、図１３の例においては、第１の発振器１１１の電源およびGNDと、第２の発振器１１２の電源およびGNDとは、互いに電気的に分離されている。
【０１０１】
このようなレイアウト構成により、第１の発振器１１１と第２の発振器１１２とが、互いに干渉を起こし、周波数精度が悪化することを防ぐことができる。
【０１０２】
＜５．イメージセンサの構造＞
ここで、本開示のイメージセンサが採りうる構造について説明する。
【０１０３】
本開示のイメージセンサは、１枚の半導体基板に、画素領域、制御回路、および、信号処理回路を含むロジック回路が搭載された１つの半導体チップとして構成される他、複数の半導体基板が積層された１つの半導体チップとして構成されるようにすることもできる。
【０１０４】
第１の例として、図１４上段に示されるイメージセンサ１１ａは、第１の半導体基板１２１と第２の半導体基板１２２とから構成される。第１の半導体基板１２１には、画素領域１２３と制御回路１２４が搭載される。第２の半導体基板１２２には、信号処理回路を含むロジック回路１２５が搭載される。そして、第１の半導体基板１２１と第２の半導体基板１２２とが相互に電気的に接続されることで、１つの半導体チップとしての積層型のイメージセンサ１１ａが構成される。
【０１０５】
第２の例として、図１４下段に示されるイメージセンサ１１ｂは、第１の半導体基板１２１と第２の半導体基板１２２とから構成される。第１の半導体基板１２１には、画素領域１２３が搭載される。第２の半導体基板１２２には、制御回路１２４と、信号処理回路を含むロジック回路１２５が搭載される。そして、第１の半導体基板１２１と第２の半導体基板１２２とが相互に電気的に接続されることで、１つの半導体チップとしての積層型のイメージセンサ１１ｂが構成される。
【０１０６】
なお、第１の半導体基板１２１と第２の半導体基板１２２とを電気的に接続する構成は、貫通ビアやCu-Cuの金属結合、さらに他の構成とすることができる。
【０１０７】
また、以上においては、第２の半導体基板１２２は１層で構成されるものとしたが、２層以上で構成されるようにしてもよい。すなわち、本開示に係る技術は、第１の半導体基板１２１を最上層とした、３層以上の積層体からなるイメージセンサにも適用可能である。
【０１０８】
なお、本開示に係る技術は、イメージセンサへの適用に限られるものではなく、撮像装置にも適用可能である。ここで、撮像装置とは、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等のカメラシステムや、携帯電話機等の撮像機能を有する電子機器のことをいう。なお、電子機器に搭載されるモジュール状の形態、すなわちカメラモジュールを撮像装置とする場合もある。
【０１０９】
＜６．電子機器の構成例＞
そこで、図１５を参照して、本開示を適用した電子機器の構成例について説明する。
【０１１０】
図１５に示される電子機器２００は、光学レンズ２０１、シャッタ装置２０２、イメージセンサ２０３、駆動回路２０４、および信号処理回路２０５を備えている。図１５においては、イメージセンサ２０３として、上述した本開示のイメージセンサ１を電子機器（デジタルスチルカメラ）に設けた場合の実施の形態を示す。
【０１１１】
光学レンズ２０１は、被写体からの像光（入射光）をイメージセンサ２０３の撮像面上に結像させる。これにより、信号電荷が一定期間、イメージセンサ２０３内に蓄積される。シャッタ装置２０２は、イメージセンサ２０３に対する光照射期間および遮光期間を制御する。
【０１１２】
駆動回路２０４は、シャッタ装置２０２およびイメージセンサ２０３に、駆動信号を供給する。シャッタ装置２０２に供給される駆動信号は、シャッタ装置２０２のシャッタ動作を制御するための信号である。イメージセンサ２０３に供給される駆動信号は、イメージセンサ２０３の信号転送動作を制御するための信号である。イメージセンサ２０３は、駆動回路２０４から供給される駆動信号（タイミング信号）により信号転送を行う。信号処理回路２０５は、イメージセンサ２０３から出力された信号に対して各種の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶されたり、モニタに出力される。
【０１１３】
本実施の形態の電子機器２００においては、センシングモードにおいて、イメージセンサ２０３がより低消費電力での動作を実現することができるため、結果として、低消費電力の電子機器を提供することが可能となる。
【０１１４】
＜７．イメージセンサの使用例＞
次に、本開示に係る技術を適用したイメージセンサの使用例について説明する。
【０１１５】
図１６は、上述したイメージセンサの使用例を示す図である。
【０１１６】
上述したイメージセンサは、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、Ｘ線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
【０１１７】
・デジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
【０１１８】
＜８．応用例１＞
本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
【０１１９】
図１７は、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システム５０００の概略的な構成の一例を示す図である。図１７では、術者（医師）５０６７が、内視鏡手術システム５０００を用いて、患者ベッド５０６９上の患者５０７１に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム５０００は、内視鏡５００１と、その他の術具５０１７と、内視鏡５００１を支持する支持アーム装置５０２７と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート５０３７と、から構成される。
【０１２０】
内視鏡手術では、腹壁を切って開腹する代わりに、トロッカ５０２５ａ〜５０２５ｄと呼ばれる筒状の開孔器具が腹壁に複数穿刺される。そして、トロッカ５０２５ａ〜５０２５ｄから、内視鏡５００１の鏡筒５００３や、その他の術具５０１７が患者５０７１の体腔内に挿入される。図示する例では、その他の術具５０１７として、気腹チューブ５０１９、エネルギー処置具５０２１及び鉗子５０２３が、患者５０７１の体腔内に挿入されている。また、エネルギー処置具５０２１は、高周波電流や超音波振動により、組織の切開及び剥離、又は血管の封止等を行う処置具である。ただし、図示する術具５０１７はあくまで一例であり、術具５０１７としては、例えば攝子、レトラクタ等、一般的に内視鏡下手術において用いられる各種の術具が用いられてよい。
【０１２１】
内視鏡５００１によって撮影された患者５０７１の体腔内の術部の画像が、表示装置５０４１に表示される。術者５０６７は、表示装置５０４１に表示された術部の画像をリアルタイムで見ながら、エネルギー処置具５０２１や鉗子５０２３を用いて、例えば患部を切除する等の処置を行う。なお、図示は省略しているが、気腹チューブ５０１９、エネルギー処置具５０２１及び鉗子５０２３は、手術中に、術者５０６７又は助手等によって支持される。
【０１２２】
（支持アーム装置）
支持アーム装置５０２７は、ベース部５０２９から延伸するアーム部５０３１を備える。図示する例では、アーム部５０３１は、関節部５０３３ａ、５０３３ｂ、５０３３ｃ、及びリンク５０３５ａ、５０３５ｂから構成されており、アーム制御装置５０４５からの制御により駆動される。アーム部５０３１によって内視鏡５００１が支持され、その位置及び姿勢が制御される。これにより、内視鏡５００１の安定的な位置の固定が実現され得る。
【０１２３】
（内視鏡）
内視鏡５００１は、先端から所定の長さの領域が患者５０７１の体腔内に挿入される鏡筒５００３と、鏡筒５００３の基端に接続されるカメラヘッド５００５と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒５００３を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡５００１を図示しているが、内視鏡５００１は、軟性の鏡筒５００３を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
【０１２４】
鏡筒５００３の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡５００１には光源装置５０４３が接続されており、当該光源装置５０４３によって生成された光が、鏡筒５００３の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者５０７１の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡５００１は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
【０１２５】
カメラヘッド５００５の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ：Camera  Control  Unit）５０３９に送信される。なお、カメラヘッド５００５には、その光学系を適宜駆動させることにより、倍率及び焦点距離を調整する機能が搭載される。
【０１２６】
なお、例えば立体視（３Ｄ表示）等に対応するために、カメラヘッド５００５には撮像素子が複数設けられてもよい。この場合、鏡筒５００３の内部には、当該複数の撮像素子のそれぞれに観察光を導光するために、リレー光学系が複数系統設けられる。
【０１２７】
（カートに搭載される各種の装置）
ＣＣＵ５０３９は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）やＧＰＵ（Graphics  Processing  Unit）等によって構成され、内視鏡５００１及び表示装置５０４１の動作を統括的に制御する。具体的には、ＣＣＵ５０３９は、カメラヘッド５００５から受け取った画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。ＣＣＵ５０３９は、当該画像処理を施した画像信号を表示装置５０４１に提供する。また、ＣＣＵ５０３９は、カメラヘッド５００５に対して制御信号を送信し、その駆動を制御する。当該制御信号には、倍率や焦点距離等、撮像条件に関する情報が含まれ得る。
【０１２８】
表示装置５０４１は、ＣＣＵ５０３９からの制御により、当該ＣＣＵ５０３９によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。内視鏡５００１が例えば４Ｋ（水平画素数３８４０×垂直画素数２１６０）又は８Ｋ（水平画素数７６８０×垂直画素数４３２０）等の高解像度の撮影に対応したものである場合、及び／又は３Ｄ表示に対応したものである場合には、表示装置５０４１としては、それぞれに対応して、高解像度の表示が可能なもの、及び／又は３Ｄ表示可能なものが用いられ得る。４Ｋ又は８Ｋ等の高解像度の撮影に対応したものである場合、表示装置５０４１として５５インチ以上のサイズのものを用いることで一層の没入感が得られる。また、用途に応じて、解像度、サイズが異なる複数の表示装置５０４１が設けられてもよい。
【０１２９】
光源装置５０４３は、例えばＬＥＤ（light  emitting  diode）等の光源から構成され、術部を撮影する際の照射光を内視鏡５００１に供給する。
【０１３０】
アーム制御装置５０４５は、例えばＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、所定のプログラムに従って動作することにより、所定の制御方式に従って支持アーム装置５０２７のアーム部５０３１の駆動を制御する。
【０１３１】
入力装置５０４７は、内視鏡手術システム５０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置５０４７を介して、内視鏡手術システム５０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、入力装置５０４７を介して、患者の身体情報や、手術の術式についての情報等、手術に関する各種の情報を入力する。また、例えば、ユーザは、入力装置５０４７を介して、アーム部５０３１を駆動させる旨の指示や、内視鏡５００１による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示、エネルギー処置具５０２１を駆動させる旨の指示等を入力する。
【０１３２】
入力装置５０４７の種類は限定されず、入力装置５０４７は各種の公知の入力装置であってよい。入力装置５０４７としては、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、スイッチ、フットスイッチ５０５７及び／又はレバー等が適用され得る。入力装置５０４７としてタッチパネルが用いられる場合には、当該タッチパネルは表示装置５０４１の表示面上に設けられてもよい。
【０１３３】
あるいは、入力装置５０４７は、例えばメガネ型のウェアラブルデバイスやＨＭＤ（Head  Mounted  Display）等の、ユーザによって装着されるデバイスであり、これらのデバイスによって検出されるユーザのジェスチャや視線に応じて各種の入力が行われる。また、入力装置５０４７は、ユーザの動きを検出可能なカメラを含み、当該カメラによって撮像された映像から検出されるユーザのジェスチャや視線に応じて各種の入力が行われる。更に、入力装置５０４７は、ユーザの声を収音可能なマイクロフォンを含み、当該マイクロフォンを介して音声によって各種の入力が行われる。このように、入力装置５０４７が非接触で各種の情報を入力可能に構成されることにより、特に清潔域に属するユーザ（例えば術者５０６７）が、不潔域に属する機器を非接触で操作することが可能となる。また、ユーザは、所持している術具から手を離すことなく機器を操作することが可能となるため、ユーザの利便性が向上する。
【０１３４】
処置具制御装置５０４９は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具５０２１の駆動を制御する。気腹装置５０５１は、内視鏡５００１による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者５０７１の体腔を膨らめるために、気腹チューブ５０１９を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ５０５３は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ５０５５は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
【０１３５】
以下、内視鏡手術システム５０００において特に特徴的な構成について、更に詳細に説明する。
【０１３６】
（支持アーム装置）
支持アーム装置５０２７は、基台であるベース部５０２９と、ベース部５０２９から延伸するアーム部５０３１と、を備える。図示する例では、アーム部５０３１は、複数の関節部５０３３ａ、５０３３ｂ、５０３３ｃと、関節部５０３３ｂによって連結される複数のリンク５０３５ａ、５０３５ｂと、から構成されているが、図１７では、簡単のため、アーム部５０３１の構成を簡略化して図示している。実際には、アーム部５０３１が所望の自由度を有するように、関節部５０３３ａ〜５０３３ｃ及びリンク５０３５ａ、５０３５ｂの形状、数及び配置、並びに関節部５０３３ａ〜５０３３ｃの回転軸の方向等が適宜設定され得る。例えば、アーム部５０３１は、好適に、６自由度以上の自由度を有するように構成され得る。これにより、アーム部５０３１の可動範囲内において内視鏡５００１を自由に移動させることが可能になるため、所望の方向から内視鏡５００１の鏡筒５００３を患者５０７１の体腔内に挿入することが可能になる。
【０１３７】
関節部５０３３ａ〜５０３３ｃにはアクチュエータが設けられており、関節部５０３３ａ〜５０３３ｃは当該アクチュエータの駆動により所定の回転軸まわりに回転可能に構成されている。当該アクチュエータの駆動がアーム制御装置５０４５によって制御されることにより、各関節部５０３３ａ〜５０３３ｃの回転角度が制御され、アーム部５０３１の駆動が制御される。これにより、内視鏡５００１の位置及び姿勢の制御が実現され得る。この際、アーム制御装置５０４５は、力制御又は位置制御等、各種の公知の制御方式によってアーム部５０３１の駆動を制御することができる。
【０１３８】
例えば、術者５０６７が、入力装置５０４７（フットスイッチ５０５７を含む）を介して適宜操作入力を行うことにより、当該操作入力に応じてアーム制御装置５０４５によってアーム部５０３１の駆動が適宜制御され、内視鏡５００１の位置及び姿勢が制御されてよい。当該制御により、アーム部５０３１の先端の内視鏡５００１を任意の位置から任意の位置まで移動させた後、その移動後の位置で固定的に支持することができる。なお、アーム部５０３１は、いわゆるマスタースレイブ方式で操作されてもよい。この場合、アーム部５０３１は、手術室から離れた場所に設置される入力装置５０４７を介してユーザによって遠隔操作され得る。
【０１３９】
また、力制御が適用される場合には、アーム制御装置５０４５は、ユーザからの外力を受け、その外力にならってスムーズにアーム部５０３１が移動するように、各関節部５０３３ａ〜５０３３ｃのアクチュエータを駆動させる、いわゆるパワーアシスト制御を行ってもよい。これにより、ユーザが直接アーム部５０３１に触れながらアーム部５０３１を移動させる際に、比較的軽い力で当該アーム部５０３１を移動させることができる。従って、より直感的に、より簡易な操作で内視鏡５００１を移動させることが可能となり、ユーザの利便性を向上させることができる。
【０１４０】
ここで、一般的に、内視鏡下手術では、スコピストと呼ばれる医師によって内視鏡５００１が支持されていた。これに対して、支持アーム装置５０２７を用いることにより、人手によらずに内視鏡５００１の位置をより確実に固定することが可能になるため、術部の画像を安定的に得ることができ、手術を円滑に行うことが可能になる。
【０１４１】
なお、アーム制御装置５０４５は必ずしもカート５０３７に設けられなくてもよい。また、アーム制御装置５０４５は必ずしも１つの装置でなくてもよい。例えば、アーム制御装置５０４５は、支持アーム装置５０２７のアーム部５０３１の各関節部５０３３ａ〜５０３３ｃにそれぞれ設けられてもよく、複数のアーム制御装置５０４５が互いに協働することにより、アーム部５０３１の駆動制御が実現されてもよい。
【０１４２】
（光源装置）
光源装置５０４３は、内視鏡５００１に術部を撮影する際の照射光を供給する。光源装置５０４３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成される。このとき、ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置５０４３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド５００５の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
【０１４３】
また、光源装置５０４３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド５００５の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
【０１４４】
また、光源装置５０４３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Narrow  Band  Imaging）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察するもの（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ICG）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得るもの等が行われ得る。光源装置５０４３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
【０１４５】
（カメラヘッド及びＣＣＵ）
図１８を参照して、内視鏡５００１のカメラヘッド５００５及びＣＣＵ５０３９の機能についてより詳細に説明する。図１８は、図１７に示すカメラヘッド５００５及びＣＣＵ５０３９の機能構成の一例を示すブロック図である。
【０１４６】
図１８を参照すると、カメラヘッド５００５は、その機能として、レンズユニット５００７と、撮像部５００９と、駆動部５０１１と、通信部５０１３と、カメラヘッド制御部５０１５と、を有する。また、ＣＣＵ５０３９は、その機能として、通信部５０５９と、画像処理部５０６１と、制御部５０６３と、を有する。カメラヘッド５００５とＣＣＵ５０３９とは、伝送ケーブル５０６５によって双方向に通信可能に接続されている。
【０１４７】
まず、カメラヘッド５００５の機能構成について説明する。レンズユニット５００７は、鏡筒５００３との接続部に設けられる光学系である。鏡筒５００３の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド５００５まで導光され、当該レンズユニット５００７に入射する。レンズユニット５００７は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。レンズユニット５００７は、撮像部５００９の撮像素子の受光面上に観察光を集光するように、その光学特性が調整されている。また、ズームレンズ及びフォーカスレンズは、撮像画像の倍率及び焦点の調整のため、その光軸上の位置が移動可能に構成される。
【０１４８】
撮像部５００９は撮像素子によって構成され、レンズユニット５００７の後段に配置される。レンズユニット５００７を通過した観察光は、当該撮像素子の受光面に集光され、光電変換によって、観察像に対応した画像信号が生成される。撮像部５００９によって生成された画像信号は、通信部５０１３に提供される。
【０１４９】
撮像部５００９を構成する撮像素子としては、例えばＣＭＯＳ（Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor）タイプのイメージセンサであり、Ｂａｙｅｒ配列を有するカラー撮影可能なものが用いられる。なお、当該撮像素子としては、例えば４Ｋ以上の高解像度の画像の撮影に対応可能なものが用いられてもよい。術部の画像が高解像度で得られることにより、術者５０６７は、当該術部の様子をより詳細に把握することができ、手術をより円滑に進行することが可能となる。
【０１５０】
また、撮像部５００９を構成する撮像素子は、３Ｄ表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成される。３Ｄ表示が行われることにより、術者５０６７は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部５００９が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット５００７も複数系統設けられる。
【０１５１】
また、撮像部５００９は、必ずしもカメラヘッド５００５に設けられなくてもよい。例えば、撮像部５００９は、鏡筒５００３の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
【０１５２】
駆動部５０１１は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部５０１５からの制御により、レンズユニット５００７のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部５００９による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
【０１５３】
通信部５０１３は、ＣＣＵ５０３９との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部５０１３は、撮像部５００９から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル５０６５を介してＣＣＵ５０３９に送信する。この際、術部の撮像画像を低レイテンシで表示するために、当該画像信号は光通信によって送信されることが好ましい。手術の際には、術者５０６７が撮像画像によって患部の状態を観察しながら手術を行うため、より安全で確実な手術のためには、術部の動画像が可能な限りリアルタイムに表示されることが求められるからである。光通信が行われる場合には、通信部５０１３には、電気信号を光信号に変換する光電変換モジュールが設けられる。画像信号は当該光電変換モジュールによって光信号に変換された後、伝送ケーブル５０６５を介してＣＣＵ５０３９に送信される。
【０１５４】
また、通信部５０１３は、ＣＣＵ５０３９から、カメラヘッド５００５の駆動を制御するための制御信号を受信する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。通信部５０１３は、受信した制御信号をカメラヘッド制御部５０１５に提供する。なお、ＣＣＵ５０３９からの制御信号も、光通信によって伝送されてもよい。この場合、通信部５０１３には、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが設けられ、制御信号は当該光電変換モジュールによって電気信号に変換された後、カメラヘッド制御部５０１５に提供される。
【０１５５】
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ５０３９の制御部５０６３によって自動的に設定される。つまり、いわゆるＡＥ（Auto  Exposure）機能、ＡＦ（Auto  Focus）機能及びＡＷＢ（Auto  White  Balance）機能が内視鏡５００１に搭載される。
【０１５６】
カメラヘッド制御部５０１５は、通信部５０１３を介して受信したＣＣＵ５０３９からの制御信号に基づいて、カメラヘッド５００５の駆動を制御する。例えば、カメラヘッド制御部５０１５は、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報及び／又は撮像時の露光を指定する旨の情報に基づいて、撮像部５００９の撮像素子の駆動を制御する。また、例えば、カメラヘッド制御部５０１５は、撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報に基づいて、駆動部５０１１を介してレンズユニット５００７のズームレンズ及びフォーカスレンズを適宜移動させる。カメラヘッド制御部５０１５は、更に、鏡筒５００３やカメラヘッド５００５を識別するための情報を記憶する機能を備えてもよい。
【０１５７】
なお、レンズユニット５００７や撮像部５００９等の構成を、気密性及び防水性が高い密閉構造内に配置することで、カメラヘッド５００５について、オートクレーブ滅菌処理に対する耐性を持たせることができる。
【０１５８】
次に、ＣＣＵ５０３９の機能構成について説明する。通信部５０５９は、カメラヘッド５００５との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部５０５９は、カメラヘッド５００５から、伝送ケーブル５０６５を介して送信される画像信号を受信する。この際、上記のように、当該画像信号は好適に光通信によって送信され得る。この場合、光通信に対応して、通信部５０５９には、光信号を電気信号に変換する光電変換モジュールが設けられる。通信部５０５９は、電気信号に変換した画像信号を画像処理部５０６１に提供する。
【０１５９】
また、通信部５０５９は、カメラヘッド５００５に対して、カメラヘッド５００５の駆動を制御するための制御信号を送信する。当該制御信号も光通信によって送信されてよい。
【０１６０】
画像処理部５０６１は、カメラヘッド５００５から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。当該画像処理としては、例えば現像処理、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Noise  reduction）処理及び／又は手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の公知の信号処理が含まれる。また、画像処理部５０６１は、ＡＥ、ＡＦ及びＡＷＢを行うための、画像信号に対する検波処理を行う。
【０１６１】
画像処理部５０６１は、ＣＰＵやＧＰＵ等のプロセッサによって構成され、当該プロセッサが所定のプログラムに従って動作することにより、上述した画像処理や検波処理が行われ得る。なお、画像処理部５０６１が複数のＧＰＵによって構成される場合には、画像処理部５０６１は、画像信号に係る情報を適宜分割し、これら複数のＧＰＵによって並列的に画像処理を行う。
【０１６２】
制御部５０６３は、内視鏡５００１による術部の撮像、及びその撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部５０６３は、カメラヘッド５００５の駆動を制御するための制御信号を生成する。この際、撮像条件がユーザによって入力されている場合には、制御部５０６３は、当該ユーザによる入力に基づいて制御信号を生成する。あるいは、内視鏡５００１にＡＥ機能、ＡＦ機能及びＡＷＢ機能が搭載されている場合には、制御部５０６３は、画像処理部５０６１による検波処理の結果に応じて、最適な露出値、焦点距離及びホワイトバランスを適宜算出し、制御信号を生成する。
【０１６３】
また、制御部５０６３は、画像処理部５０６１によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部の画像を表示装置５０４１に表示させる。この際、制御部５０６３は、各種の画像認識技術を用いて術部画像内における各種の物体を認識する。例えば、制御部５０６３は、術部画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具５０２１使用時のミスト等を認識することができる。制御部５０６３は、表示装置５０４１に術部の画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させる。手術支援情報が重畳表示され、術者５０６７に提示されることにより、より安全かつ確実に手術を進めることが可能になる。
【０１６４】
カメラヘッド５００５及びＣＣＵ５０３９を接続する伝送ケーブル５０６５は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
【０１６５】
ここで、図示する例では、伝送ケーブル５０６５を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド５００５とＣＣＵ５０３９との間の通信は無線で行われてもよい。両者の間の通信が無線で行われる場合には、伝送ケーブル５０６５を手術室内に敷設する必要がなくなるため、手術室内における医療スタッフの移動が当該伝送ケーブル５０６５によって妨げられる事態が解消され得る。
【０１６６】
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システム５０００の一例について説明した。なお、ここでは、一例として内視鏡手術システム５０００について説明したが、本開示に係る技術が適用され得るシステムはかかる例に限定されない。例えば、本開示に係る技術は、検査用軟性内視鏡システムや顕微鏡手術システムに適用されてもよい。
【０１６７】
本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部５００９を構成する撮像素子に好適に適用され得る。撮像部５００９を構成する撮像素子に本開示に係る技術を適用することにより、低消費電力の内視鏡手術システムを実現することができる。
【０１６８】
＜９．応用例２＞
また、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械（トラクター）などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
【０１６９】
図１９は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システム７０００の概略的な構成例を示すブロック図である。車両制御システム７０００は、通信ネットワーク７０１０を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図１９に示した例では、車両制御システム７０００は、駆動系制御ユニット７１００、ボディ系制御ユニット７２００、バッテリ制御ユニット７３００、車外情報検出ユニット７４００、車内情報検出ユニット７５００、及び統合制御ユニット７６００を備える。これらの複数の制御ユニットを接続する通信ネットワーク７０１０は、例えば、ＣＡＮ（Controller  Area  Network）、ＬＩＮ（Local  Interconnect  Network）、ＬＡＮ（Local  Area  Network）又はＦｌｅｘＲａｙ（登録商標）等の任意の規格に準拠した車載通信ネットワークであってよい。
【０１７０】
各制御ユニットは、各種プログラムにしたがって演算処理を行うマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータにより実行されるプログラム又は各種演算に用いられるパラメータ等を記憶する記憶部と、各種制御対象の装置を駆動する駆動回路とを備える。各制御ユニットは、通信ネットワーク７０１０を介して他の制御ユニットとの間で通信を行うためのネットワークＩ／Ｆを備えるとともに、車内外の装置又はセンサ等との間で、有線通信又は無線通信により通信を行うための通信Ｉ／Ｆを備える。図１９では、統合制御ユニット７６００の機能構成として、マイクロコンピュータ７６１０、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０、音声画像出力部７６７０、車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０及び記憶部７６９０が図示されている。他の制御ユニットも同様に、マイクロコンピュータ、通信Ｉ／Ｆ及び記憶部等を備える。
【０１７１】
駆動系制御ユニット７１００は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット７１００は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。駆動系制御ユニット７１００は、ＡＢＳ（Antilock  Brake  System）又はＥＳＣ（Electronic  Stability  Control）等の制御装置としての機能を有してもよい。
【０１７２】
駆動系制御ユニット７１００には、車両状態検出部７１１０が接続される。車両状態検出部７１１０には、例えば、車体の軸回転運動の角速度を検出するジャイロセンサ、車両の加速度を検出する加速度センサ、あるいは、アクセルペダルの操作量、ブレーキペダルの操作量、ステアリングホイールの操舵角、エンジン回転数又は車輪の回転速度等を検出するためのセンサのうちの少なくとも一つが含まれる。駆動系制御ユニット７１００は、車両状態検出部７１１０から入力される信号を用いて演算処理を行い、内燃機関、駆動用モータ、電動パワーステアリング装置又はブレーキ装置等を制御する。
【０１７３】
ボディ系制御ユニット７２００は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット７２００は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット７２００には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット７２００は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
【０１７４】
バッテリ制御ユニット７３００は、各種プログラムにしたがって駆動用モータの電力供給源である二次電池７３１０を制御する。例えば、バッテリ制御ユニット７３００には、二次電池７３１０を備えたバッテリ装置から、バッテリ温度、バッテリ出力電圧又はバッテリの残存容量等の情報が入力される。バッテリ制御ユニット７３００は、これらの信号を用いて演算処理を行い、二次電池７３１０の温度調節制御又はバッテリ装置に備えられた冷却装置等の制御を行う。
【０１７５】
車外情報検出ユニット７４００は、車両制御システム７０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット７４００には、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０のうちの少なくとも一方が接続される。撮像部７４１０には、ＴｏＦ（Time  Of  Flight）カメラ、ステレオカメラ、単眼カメラ、赤外線カメラ及びその他のカメラのうちの少なくとも一つが含まれる。車外情報検出部７４２０には、例えば、現在の天候又は気象を検出するための環境センサ、あるいは、車両制御システム７０００を搭載した車両の周囲の他の車両、障害物又は歩行者等を検出するための周囲情報検出センサのうちの少なくとも一つが含まれる。
【０１７６】
環境センサは、例えば、雨天を検出する雨滴センサ、霧を検出する霧センサ、日照度合いを検出する日照センサ、及び降雪を検出する雪センサのうちの少なくとも一つであってよい。周囲情報検出センサは、超音波センサ、レーダ装置及びＬＩＤＡＲ（Light  Detection  and  Ranging、Laser  Imaging  Detection  and  Ranging）装置のうちの少なくとも一つであってよい。これらの撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０は、それぞれ独立したセンサないし装置として備えられてもよいし、複数のセンサないし装置が統合された装置として備えられてもよい。
【０１７７】
ここで、図２０は、撮像部７４１０及び車外情報検出部７４２０の設置位置の例を示す。撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６，７９１８は、例えば、車両７９００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部のうちの少なくとも一つの位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部７９１０及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部７９１８は、主として車両７９００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部７９１２，７９１４は、主として車両７９００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部７９１６は、主として車両７９００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部７９１８は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
【０１７８】
なお、図２０には、それぞれの撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲ａは、フロントノーズに設けられた撮像部７９１０の撮像範囲を示し、撮像範囲ｂ，ｃは、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部７９１２，７９１４の撮像範囲を示し、撮像範囲ｄは、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部７９１６の撮像範囲を示す。例えば、撮像部７９１０，７９１２，７９１４，７９１６で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両７９００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
【０１７９】
車両７９００のフロント、リア、サイド、コーナ及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２２，７９２４，７９２６，７９２８，７９３０は、例えば超音波センサ又はレーダ装置であってよい。車両７９００のフロントノーズ、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部に設けられる車外情報検出部７９２０，７９２６，７９３０は、例えばＬＩＤＡＲ装置であってよい。これらの車外情報検出部７９２０〜７９３０は、主として先行車両、歩行者又は障害物等の検出に用いられる。
【０１８０】
図１９に戻って説明を続ける。車外情報検出ユニット７４００は、撮像部７４１０に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像データを受信する。また、車外情報検出ユニット７４００は、接続されている車外情報検出部７４２０から検出情報を受信する。車外情報検出部７４２０が超音波センサ、レーダ装置又はＬＩＤＡＲ装置である場合には、車外情報検出ユニット７４００は、超音波又は電磁波等を発信させるとともに、受信された反射波の情報を受信する。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、降雨、霧又は路面状況等を認識する環境認識処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した情報に基づいて、車外の物体までの距離を算出してもよい。
【０１８１】
また、車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等を認識する画像認識処理又は距離検出処理を行ってもよい。車外情報検出ユニット７４００は、受信した画像データに対して歪補正又は位置合わせ等の処理を行うとともに、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを合成して、俯瞰画像又はパノラマ画像を生成してもよい。車外情報検出ユニット７４００は、異なる撮像部７４１０により撮像された画像データを用いて、視点変換処理を行ってもよい。
【０１８２】
車内情報検出ユニット７５００は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部７５１０が接続される。運転者状態検出部７５１０は、運転者を撮像するカメラ、運転者の生体情報を検出する生体センサ又は車室内の音声を集音するマイク等を含んでもよい。生体センサは、例えば、座面又はステアリングホイール等に設けられ、座席に座った搭乗者又はステアリングホイールを握る運転者の生体情報を検出する。車内情報検出ユニット７５００は、運転者状態検出部７５１０から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。車内情報検出ユニット７５００は、集音された音声信号に対してノイズキャンセリング処理等の処理を行ってもよい。
【０１８３】
統合制御ユニット７６００は、各種プログラムにしたがって車両制御システム７０００内の動作全般を制御する。統合制御ユニット７６００には、入力部７８００が接続されている。入力部７８００は、例えば、タッチパネル、ボタン、マイクロフォン、スイッチ又はレバー等、搭乗者によって入力操作され得る装置によって実現される。統合制御ユニット７６００には、マイクロフォンにより入力される音声を音声認識することにより得たデータが入力されてもよい。入力部７８００は、例えば、赤外線又はその他の電波を利用したリモートコントロール装置であってもよいし、車両制御システム７０００の操作に対応した携帯電話又はＰＤＡ（Personal  Digital  Assistant）等の外部接続機器であってもよい。入力部７８００は、例えばカメラであってもよく、その場合搭乗者はジェスチャにより情報を入力することができる。あるいは、搭乗者が装着したウェアラブル装置の動きを検出することで得られたデータが入力されてもよい。さらに、入力部７８００は、例えば、上記の入力部７８００を用いて搭乗者等により入力された情報に基づいて入力信号を生成し、統合制御ユニット７６００に出力する入力制御回路などを含んでもよい。搭乗者等は、この入力部７８００を操作することにより、車両制御システム７０００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりする。
【０１８４】
記憶部７６９０は、マイクロコンピュータにより実行される各種プログラムを記憶するＲＯＭ（Read  Only  Memory）、及び各種パラメータ、演算結果又はセンサ値等を記憶するＲＡＭ（Random  Access  Memory）を含んでいてもよい。また、記憶部７６９０は、ＨＤＤ（Hard  Disc  Drive）等の磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等によって実現してもよい。
【０１８５】
汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、外部環境７７５０に存在する様々な機器との間の通信を仲介する汎用的な通信Ｉ／Ｆである。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、ＧＳＭ（Global  System  of  Mobile  communications）、ＷｉＭＡＸ、ＬＴＥ（Long  Term  Evolution）若しくはＬＴＥ−Ａ（LTE−Advanced）などのセルラー通信プロトコル、又は無線ＬＡＮ（Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）ともいう）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などのその他の無線通信プロトコルを実装してよい。汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えば、基地局又はアクセスポイントを介して、外部ネットワーク（例えば、インターネット、クラウドネットワーク又は事業者固有のネットワーク）上に存在する機器（例えば、アプリケーションサーバ又は制御サーバ）へ接続してもよい。また、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０は、例えばＰ２Ｐ（Peer  To  Peer）技術を用いて、車両の近傍に存在する端末（例えば、運転者、歩行者若しくは店舗の端末、又はＭＴＣ（Machine  Type  Communication）端末）と接続してもよい。
【０１８６】
専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、車両における使用を目的として策定された通信プロトコルをサポートする通信Ｉ／Ｆである。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、例えば、下位レイヤのＩＥＥＥ８０２．１１ｐと上位レイヤのＩＥＥＥ１６０９との組合せであるＷＡＶＥ（Wireless  Access  in  Vehicle  Environment）、ＤＳＲＣ（Dedicated  Short  Range  Communications）、又はセルラー通信プロトコルといった標準プロトコルを実装してよい。専用通信Ｉ／Ｆ７６３０は、典型的には、車車間（Vehicle  to  Vehicle）通信、路車間（Vehicle  to  Infrastructure）通信、車両と家との間（Vehicle  to  Home）の通信及び歩車間（Vehicle  to  Pedestrian）通信のうちの１つ以上を含む概念であるＶ２Ｘ通信を遂行する。
【０１８７】
測位部７６４０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global  Navigation  Satellite  System）衛星からのＧＮＳＳ信号（例えば、ＧＰＳ（Global  Positioning  System）衛星からのＧＰＳ信号）を受信して測位を実行し、車両の緯度、経度及び高度を含む位置情報を生成する。なお、測位部７６４０は、無線アクセスポイントとの信号の交換により現在位置を特定してもよく、又は測位機能を有する携帯電話、ＰＨＳ若しくはスマートフォンといった端末から位置情報を取得してもよい。
【０１８８】
ビーコン受信部７６５０は、例えば、道路上に設置された無線局等から発信される電波あるいは電磁波を受信し、現在位置、渋滞、通行止め又は所要時間等の情報を取得する。なお、ビーコン受信部７６５０の機能は、上述した専用通信Ｉ／Ｆ７６３０に含まれてもよい。
【０１８９】
車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、マイクロコンピュータ７６１０と車内に存在する様々な車内機器７７６０との間の接続を仲介する通信インタフェースである。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ（Near  Field  Communication）又はＷＵＳＢ（Wireless  USB）といった無線通信プロトコルを用いて無線接続を確立してもよい。また、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、図示しない接続端子（及び、必要であればケーブル）を介して、ＵＳＢ（Universal  Serial  Bus）、ＨＤＭＩ（High-Definition  Multimedia  Interface）、又はＭＨＬ（Mobile  High-definition  Link）等の有線接続を確立してもよい。車内機器７７６０は、例えば、搭乗者が有するモバイル機器若しくはウェアラブル機器、又は車両に搬入され若しくは取り付けられる情報機器のうちの少なくとも１つを含んでいてもよい。また、車内機器７７６０は、任意の目的地までの経路探索を行うナビゲーション装置を含んでいてもよい。車内機器Ｉ／Ｆ７６６０は、これらの車内機器７７６０との間で、制御信号又はデータ信号を交換する。
【０１９０】
車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、マイクロコンピュータ７６１０と通信ネットワーク７０１０との間の通信を仲介するインタフェースである。車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０は、通信ネットワーク７０１０によりサポートされる所定のプロトコルに則して、信号等を送受信する。
【０１９１】
統合制御ユニット７６００のマイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、各種プログラムにしたがって、車両制御システム７０００を制御する。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット７１００に対して制御指令を出力してもよい。例えば、マイクロコンピュータ７６１０は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced  Driver  Assistance  System）の機能実現を目的とした協調制御を行ってもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行ってもよい。
【０１９２】
マイクロコンピュータ７６１０は、汎用通信Ｉ／Ｆ７６２０、専用通信Ｉ／Ｆ７６３０、測位部７６４０、ビーコン受信部７６５０、車内機器Ｉ／Ｆ７６６０及び車載ネットワークＩ／Ｆ７６８０のうちの少なくとも一つを介して取得される情報に基づき、車両と周辺の構造物や人物等の物体との間の３次元距離情報を生成し、車両の現在位置の周辺情報を含むローカル地図情報を作成してもよい。また、マイクロコンピュータ７６１０は、取得される情報に基づき、車両の衝突、歩行者等の近接又は通行止めの道路への進入等の危険を予測し、警告用信号を生成してもよい。警告用信号は、例えば、警告音を発生させたり、警告ランプを点灯させたりするための信号であってよい。
【０１９３】
音声画像出力部７６７０は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図１９の例では、出力装置として、オーディオスピーカ７７１０、表示部７７２０及びインストルメントパネル７７３０が例示されている。表示部７７２０は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。表示部７７２０は、ＡＲ（Augmented  Reality）表示機能を有していてもよい。出力装置は、これらの装置以外の、ヘッドホン、搭乗者が装着する眼鏡型ディスプレイ等のウェアラブルデバイス、プロジェクタ又はランプ等の他の装置であってもよい。出力装置が表示装置の場合、表示装置は、マイクロコンピュータ７６１０が行った各種処理により得られた結果又は他の制御ユニットから受信された情報を、テキスト、イメージ、表、グラフ等、様々な形式で視覚的に表示する。また、出力装置が音声出力装置の場合、音声出力装置は、再生された音声データ又は音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して聴覚的に出力する。
【０１９４】
なお、図１９に示した例において、通信ネットワーク７０１０を介して接続された少なくとも二つの制御ユニットが一つの制御ユニットとして一体化されてもよい。あるいは、個々の制御ユニットが、複数の制御ユニットにより構成されてもよい。さらに、車両制御システム７０００が、図示されていない別の制御ユニットを備えてもよい。また、上記の説明において、いずれかの制御ユニットが担う機能の一部又は全部を、他の制御ユニットに持たせてもよい。つまり、通信ネットワーク７０１０を介して情報の送受信がされるようになっていれば、所定の演算処理が、いずれかの制御ユニットで行われるようになってもよい。同様に、いずれかの制御ユニットに接続されているセンサ又は装置が、他の制御ユニットに接続されるとともに、複数の制御ユニットが、通信ネットワーク７０１０を介して相互に検出情報を送受信してもよい。
【０１９５】
本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部７４１０を構成する撮像素子に好適に適用され得る。撮像部７４１０を構成する撮像素子に本開示に係る技術を適用することにより、低消費電力の移動体制御システムを実現することができる。
【０１９６】
なお、本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１９７】
さらに、本開示は以下のような構成をとることができる。
（１）
画素信号をAD変換するAD変換部と、
外部クロックが逓倍された第１の内部クロックより低い周波数の第２の内部クロックを生成する発振器と
を備え、
前記AD変換部は、前記第２の内部クロックで動作するとき、前記第１の内部クロックで動作するときのAD変換の分解能より低い分解能で動作するように構成される
固体撮像装置。
（２）
前記AD変換部は、前記画素信号と比較される参照信号を生成する参照信号生成部を有し、
前記参照信号生成部は、前記第２の内部クロックで動作するとき、前記第１の内部クロックで動作するときの前記参照信号の傾きより大きい傾きで変化する前記参照信号を生成する
（１）に記載の固体撮像装置。
（３）
前記発振器は、発振回路を有し、
前記第２の内部クロックの周波数は、前記発振回路に設けられる抵抗素子の抵抗値および容量素子の容量値により決定される
（１）または（２）に記載の固体撮像装置。
（４）
前記発振器は、バイアス回路をさらに有する
（３）に記載の固体撮像装置。
（５）
前記AD変換部が前記第２の内部クロックで動作しているときに、前記外部クロックを生成するプロセッサを起動する起動信号の生成を制御する制御部をさらに備え、
前記AD変換部は、前記起動信号が生成された場合、前記起動信号により起動した前記プロセッサからの前記外部クロックが逓倍された前記第１の内部クロックで動作する
（１）乃至（４）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（６）
画素信号をAD変換するAD変換部と、
外部クロックが逓倍された第１の内部クロックより低い周波数の第２の内部クロックを生成する発振器と
を有し、
前記AD変換部は、前記第２の内部クロックで動作するとき、前記第１の内部クロックで動作するときのAD変換の分解能より低い分解能で動作するように構成される固体撮像装置
を備える電子機器。
（７）
画素信号をAD変換するAD変換部と、
第１の内部クロックを生成する第１の発振器と、
前記第１の内部クロックより高い周波数の第２の内部クロックを生成する第２の発振器と
を備え、
前記第２の発振器は、前記AD変換部が動作するAD変換期間のみ起動するように構成され、
前記AD変換期間、前記第２の内部クロックで動作する
固体撮像装置。
（８）
第１の動作モードでの動作期間、前記第２の内部クロックより高い周波数の外部クロックで動作し、
前記第１の動作モードでの撮影より低い解像度の撮影を行う第２の動作モードでの動作期間のうちの前記AD変換期間を除く期間、前記第１の内部クロックで動作し、
前記第２の動作モードでの動作期間のうちの前記AD変換期間、前記第２の内部クロックで動作する
（７）に記載の固体撮像装置。
（９）
前記第１の発振器は、少なくとも前記第２の動作モードの期間、常時起動する
（８）に記載の固体撮像装置。
（１０）
前記第１の発振器と前記第２の発振器とは、基板上で互いに離れた位置に配置される
（７）乃至（９）のいずれかに記載の固体撮像装置。
（１１）
前記第２の発振器は、前記AD変換部の近傍に配置される
（１０）に記載の固体撮像装置。
（１２）
前記第１の発振器の電源およびGNDと、前記第２の発振器の電源およびGNDとは、互いに電気的に分離される
（１０）または（１１）に記載の固体撮像装置。
（１３）
画素信号をAD変換するAD変換部と、
第１の内部クロックを生成する第１の発振器と、
前記第１の内部クロックより高い周波数の第２の内部クロックを生成する第２の発振器と
を有し、
前記第２の発振器は、前記AD変換部が動作するAD変換期間のみ起動するように構成され、
前記AD変換期間、前記第２の内部クロックで動作する
を備える電子機器。
【符号の説明】
【０１９８】
１１  CMOSイメージセンサ，  １２  DSP，  ２１  画素，  ２２  行ドライバ，  ２３  ADC，  ２４  制御部，  ２５  PLL回路，  ２６  発振器，  ３１  DAC，  ３２  比較器，  ３３  カウンタ，  ７１  発振回路，  ７２  バイアス回路，  １１１  第１の発振器，  １１２  第２の発振器，  ２００  電子機器，  ２０３  固体撮像装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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