(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射される電磁波の大きさに対応する画素信号を出力する画素がマトリクス状に配置された撮像部と、
前記撮像部から出力された画素信号をデジタル化する変換部と、
前記デジタル化された画素信号を保持する少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）ライン分の第１のラインメモリから構成されたブロックメモリ部と、
前記ブロックメモリ部から読み出された前記画素信号が入力される外部回路が１ライン分の画素信号を処理するのに必要な期間より短い期間にて、前記撮像部のＭ（Ｍは２以上Ｎ以下の整数）ライン分の画素信号を、休止状態から動作状態への遷移回数が前記動作状態と前記休止状態が順次実行される場合より低減するように読み出して前記ブロックメモリ部に保持させた後、外部回路がＭライン分の画素信号を処理するのに必要な期間の残余の期間、前記撮像部及び前記変換部の少なくとも一方を休止状態とするように制御する駆動制御部とを有する固体撮像装置。
【請求項２】
前記駆動制御部は、Ｎライン分の前記画素信号を連続的に読み出して前記ブロックメモリ部に保持させた後、外部回路がＮライン分の画素信号を処理するのに必要な期間までの残余の期間、前記撮像部及び前記変換部の少なくとも一方を休止状態とするように制御することを特徴とする請求項１に係る固体撮像装置。
【請求項３】
前記ブロックメモリ部は、欠陥検出・補正用の画素信号を保持する第２のラインメモリの一部を用いることを特徴とする請求項１又は２に係る固体撮像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に係る固体撮像装置と、前記固体撮像装置からの前記画素信号を処理する回路とを有するカプセル型内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、イメージ入力装置等として広範に用いられる固体撮像装置及びその応用装置に関し、特に低フレームレート動作時において、フレームメモリを用いることなく、低消費電力化を図ることが可能な固体撮像装置及びその応用装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像装置としては、これまでにＭＯＳ型やＣＣＤ型など様々な方式のものが提案され、実用化に至っている。また、ＭＯＳ型はＣＣＤ型と比べて、撮像部以外の周辺回路を内蔵することが比較的容易で、周辺部品点数が少ない。それに加えて、消費電力が少ないため長時間駆動が可能であり、近年、広範囲の製品に用いられるようになっている。なお、周辺回路の一部として、フレームメモリを内蔵する構成のものが、特開平１１−２６１８９４号公報などで開示されている。
【０００３】
また、ＣＣＤ型を前提として、特に低フレームレート動作時に更なる低消費電力化を実現する場合、消費電力の大きい回路、例えば、出力部を１フレーム内の一部期間でのみ連続動作させ、それ以外の期間では非動作とする手法は、特開２００６−８１０４８号公報などで開示されている。また、ＭＯＳ型の固体撮像装置を用いる場合、フレームメモリを内蔵させて、該フレームメモリへのアクセス期間中のみ消費電力の大きい回路、例えば、撮像部及び変換部を動作させ、フレームメモリの非アクセス期間中は消費電力の大きい回路を非動作とすることにより低消費電力化を図ることは、容易に考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６１８９４号公報
【特許文献２】特開２００６−８１０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、固体撮像装置において低消費電力化を図るため、フレームメモリを用いることは高コスト化を招き、更に、該フレームメモリを内蔵することはチップ面積の増大、及び、歩留り低下を招くことが予想される。本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、フレームメモリを用いることなく、更なる低消費電力化を図ることが可能な固体撮像装置及びその応用装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、入射される電磁波の大きさに対応する画素信号を出力する画素がマトリクス状に配置された撮像部と、前記撮像部から出力された画素信号をデジタル化する変換部と、前記デジタル化された画素信号を保持する少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）ライン分の第１のラインメモリから構成されたブロックメモリ部と、前記ブロックメモリ部から読み出された前記画素信号が入力される外部回路が１ライン分の画素信号を処理するのに必要な期間より短い期間にて、前記撮像部のＭ（Ｍは２以上Ｎ以下の整数）ライン分の画素信号を、休止状態から動作状態への遷移回数が前記動作状態と前記休止状態が順次実行される場合より低減するように読み出して前記ブロックメモリ部に保持させた後、外部回路がＭライン分の画素信号を処理するのに必要な期間の残余の期間、前記撮像部及び前記変換部の少なくとも一方を休止状態とするように制御する駆動制御部とを有して固体撮像装置を構成するものである。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る固体撮像装置において、前記駆動制御部は、Ｎライン分の前記画素信号を連続的に読み出して前記ブロックメモリ部に保持させた後、外部回路がＮライン分の画素信号を処理するのに必要な期間までの残余の期間、前記撮像部及び前記変換部の少なくとも一方を休止状態とするように制御することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る固体撮像装置において、前記ブロックメモリ部は、欠陥検出・補正用の画素信号を保持する第２のラインメモリの一部を用いることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項にかかる固体撮像装置と、前記固体撮像装置からの前記画素信号を処理する回路とを有してカプセル型内視鏡を構成するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、チップ面積の増加を抑え、特に、低フレームレート動作時において、低消費電力化を図ることが可能な固体撮像装置、更には、カプセル型内視鏡を実現することができる。請求項毎の発明の効果を述べると、請求項１及び請求項２に係る発明によれば、撮像部及び変換部の休止状態への遷移回数（＝時間）を低減することで、低消費電力化を図ることが可能な固体撮像装置を実現することができる。また請求項３に係る発明によれば、ブロックメモリ部として新たにラインメモリを設ける必要がなくなり、チップ面積の低減が可能となる。また請求項４に係る発明によれば、特に低フレームレート動作時の低消費電力化を図ることが可能なカプセル型内視鏡を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る固体撮像装置の実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した実施例の動作例を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】図１に示した実施例の他の動作例を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】図１に示した実施例の更に他の動作例を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】本発明に係るカプセル型内視鏡の実施例の構成を示す概略ブロック図である。
【図６】図５に示した実施例の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例】
【００１３】
（実施例１）
まず、本発明に係る固体撮像装置の実施例１について説明する。この実施例は請求項１〜３に係る発明の実施例に対応する。図１は、実施例１に係る固体撮像装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施例１に係る固体撮像装置は、入射される電磁波の大きさに対応する画素信号を出力する画素がマトリクス状に配置された撮像部10と、該撮像部10からの信号をアナログ処理するアナログ処理部20と、該アナログ処理部20からの信号をデジタル化する変換部30と、該変換部30でデジタル化された信号を保持する第１〜第４の４つのラインメモリ40-1〜40-4から構成されたブロックメモリ部40と、前記撮像部10，アナログ処理部20，変換部30，及びブロックメモリ部40の駆動を制御する駆動制御部50から構成されている。従来の固体撮像装置と異なる点は、第１〜第４のラインメモリ40-1〜40-4で構成されるブロックメモリ部40を新たに設けている点である。
【００１４】
図１では、ブロックメモリ部40を第１〜第４のラインメモリ40-1〜40-4の４ラインメモリで構成しているものを示しているが、これに限るものではない。なお、ブロックメモリ部40を構成する第１〜第４のラインメモリ40-1〜40-4としては、欠陥検出・補正用に別途設けられているラインメモリを兼用するようにしても構わない。更に、アナログ処理部20においては、図示を割愛するが、必要に応じてＣＤＳ処理機能や増幅機能などをもつ要素を設けるようにしても構わない。
【００１５】
次に、このように構成された実施例１の動作を、図２に示すタイミングチャートを用いて、従来例と対比しながら説明する。このタイミングチャートにおいて、１Ｈ（＊）（但し＊＝０〜３）期間とは、ブロックメモリ部40から読み出された前記画素信号が入力される外部回路（例えば送信回路、受信回路、信号処理回路等）により要請される１水平期間、すなわち１ライン分の画素信号を外部回路が処理する（送信する等）のに必要な期間である。また、図２における「従来のタイミングチャート」では、従来の固体撮像装置における撮像部からの信号をアナログ処理部から読み出し、変換部においてデジタル化するための動作例を示している。なお、Ｔread（＊）期間は撮像部10，アナログ処理部20及び変換部30の動作期間（＝ブロックメモリ部40へのアクセス期間）、Ｔstby（＊）期間は撮像部10、アナログ処理部20及び変換部30の休止期間（＝ブロックメモリ部40への非アクセス期間）である。休止期間に、アナログ処理部又は変換部の少なくとも一方への電源供給をとめてもよい。これにより、休止期間を設けなかった場合に比べて電力消費を減らすことができる。但し、（＊）印は、１Ｈ（＊）期間及び従来のタイミングチャートにおけるＴread（＊）期間においては、その期間の順序を意味し、タイミングチャートその１及びその２ではブロックメモリ部40を構成する第１〜第４のラインメモリ40-1〜40-4の番号を意味している。
【００１６】
図２に示すように、従来例においては、各水平走査期間１Ｈ（０）〜１Ｈ（３）は、それぞれＴread（０）〜Ｔread（３）期間となっている。これに対し、「タイミングチャートその１」で示す本実施例の第１の動作例では、各水平走査期間１Ｈ（＊）内において、それぞれＴread（＊）期間とＴstby（＊）期間とが順次実行される。これは、ブロックメモリ部40を設けることにより、撮像部10，アナログ処理部20及び変換部30を従来の固体撮像装置と比較して高速に駆動させることで、従来の動作では１Ｈ（＊）期間必要であったＴread（＊）期間を短縮し、各水平走査期間（１Ｈ期間）においてＴstby（＊）期間を設けるようにしたものである。これにより、各１Ｈ期間におけるＴstby期間において撮像部10，アナログ処理部20及び変換部30を休止状態とすることで、その動作状態において消費されるであろう（大きな）電力を削減し、低消費電力化を図ることを可能とする。なお、上記説明において、「撮像部10の休止状態」とは、画素信号の出力のみ休止する状態を意図している。
【００１７】
更に、「タイミングチャートその２」で示す第２の動作例では、より好適な駆動手法を示している。「タイミングチャートその２（第２の動作例）」では、第１〜第４の水平走査期間である１Ｈ（０）〜１Ｈ（３）の各期間内における、ブロックメモリ部40を構成する第１〜第４のラインメモリ40-1〜40-4へのアクセス期間であるＴread（０）〜（３）期間を、最初の水平走査期間である１Ｈ（０）期間において連続して設け、それ以外の第２〜第４の水平走査期間の１Ｈ（１）〜１Ｈ（３）期間を非アクセス期間であるＴstby（０）〜（３）期間とする。これにより、アナログ処理部20及び変換部30を、動作状態から休止状態、或いは、休止状態から動作状態へと遷移させるのに必要な遷移回数（＝時間）を低減している。この第２の動作例は、遷移状態で消費される電力が休止状態で消費される電力より大きい、或いは、遷移時間がＴread（＊）期間あるいはＴstby（＊）期間と比較して長期間必要な場合、特に有効であり、この第２の動作例により、遷移回数（＝時間）を低減することができ、更なる低消費電力化を可能とする。
【００１８】
更に、図３又は図４に示すように動作させて遷移回数を低減するようにしてもよい。図３に示す動作例では、最初の水平期間である１Ｈ（０）期間において、第１〜第３のラインメモリ40-1〜40-3のアクセス期間であるＴread（０）〜（２）期間を、ラインメモリへのアクセスを停止する短い期間をそれぞれ挟んで、設け、次の水平期間の１Ｈ（１）及び１Ｈ（２）期間を非アクセス期間であるＴstby（０）〜（２）期間とし、更に次の水平期間の１Ｈ（３）期間の最初の期間を第４のラインメモリ40-4のアクセス期間であるＴread（３）期間とし、１Ｈ（３）期間の残余の期間を非アクセス期間のＴstby（３）期間とするものである。この動作例では、最初の水平期間である１Ｈ（０）期間におけるブロックメモリ部へのアクセスを停止する期間において、アナログ処理部又は変換部のいずれへの電力供給も止められていない。このような動作例でも、遷移状態で消費される電力を減らす効果が得られる。したがって、この動作例においても、最初の水平期間の１Ｈ（０）期間を休止期間を挟まないひとつの動作期間であると考え、遷移回数を低減させているとみなすことができる。
【００１９】
また、図４に示す動作例の場合は、図３に示した動作例の第１の水平期間の１Ｈ（０）期間におけるブロックメモリ部へのアクセスを停止する期間を、電力供給の立ち下がりと立ち上がりが重なる程度まで短くすることで、電力供給が止まりきる前に次のラインメモリへのアクセスのために電力供給を再開するようにしている。このような動作例でも、遷移状態で消費される電力を減らす効果を得られる。したがって、図４に示す動作例の場合も休止期間を挟まない一つの動作期間と考え、遷移回数を低減させているとみなすことができる。
【００２０】
以上説明したように、本実施例によれば、チップ面積の増加を抑え、特に（水平走査期間が長くなる）低フレームレート動作時における低消費電力化を図ることが可能な固体撮像装置を実現できる。
【００２１】
（実施例２）
次に、本発明に係るカプセル型内視鏡の実施例を実施例２として説明する。この実施例は請求項４に係る発明の実施例に対応するものである。図５は、本発明に係るカプセル型内視鏡の実施例の構成を示すブロック図である。図５に示すように、この実施例に係るカプセル型内視鏡は、例えば、被検査者の消化器系の内部表面を観察するためのものであり、ＬＥＤ１，固体撮像装置２，駆動回路３，送信回路５，バッテリー７をカプセル状の筐体９内に含んで構成されている。ＬＥＤ１は、駆動回路３が供給する電圧信号に応じて発光する光源であり、固体撮像装置２は、図１に示した構成の固体撮像装置である。駆動回路３は、バッテリー７から電力供給を受けてＬＥＤ１及び固体撮像装置２の駆動に必要な同期信号等を生成する。
【００２２】
また送信回路５は、画像信号を無線送信する回路であり、固体撮像装置２の出力に基づいて変調された電波信号を生成し、アンテナから送出する。また、バッテリー７は、駆動回路３の他、各部に電力を供給する。筐体９は、例えば、胃液等で浸食されない材質で、水密構造で筒形状に構成されている。筐体９は、筒形状とすることで、体内にてその端部を先頭にして軸方向に移動しやすくなるように構成されている。そこで、例えば、当該端部から外部を臨むようにＬＥＤ１及び固体撮像装置２が配置され、進行方向の画像を得るように構成されている。
【００２３】
ちなみに、図５における筐体９の形状は、筒形状の筐体９の中心軸に沿った断面を模式的に表しており、左右両端が筒形状の筐体９の端部に相当している。そして、図示のように、筒形状の端部断面には丸みをもたせ、筐体９が軸方向に体内を円滑に進むように構成されている。カプセル型内視鏡を用いた検査は、被検査者自身が呑み込む（＝口腔通過する）ことを前提としており、カプセル状の筐体９の大きさには制限があり、それにより内蔵されるＬＥＤ１，固体撮像装置２，駆動回路３，送信回路５，及びバッテリー７の大きさにも制限が生じることになる。なかでも、固体撮像装置２の大きさ（＝面積）、及びバッテリー７の容積（及び電力容量）は、その影響を強く受けることになる。
【００２４】
次に、このように構成されているカプセル型内視鏡の動作を、図６に示すタイミングチャートに基づいて説明する。このタイミングチャートには、垂直同期信号ＶＤ，ＬＥＤ１に供給される電圧信号ＬＥＤＥＮ、電子シャッタ信号のトリガパルスＳＨＵＴＥＮ、固体撮像装置から出力される信号ＯＵＴのタイミングが示されている。垂直走査期間Ｖでは、固体撮像装置から信号を読み出す動作（期間ＲＤ）とＬＥＤ１の発光動作（期間Ｌ）とが順次実行される。ここで、1 フレームの撮像動作は、ＬＥＤ１の発光開始時間ｔ１から始まる。例えば、ＬＥＤ１の発光開始時間ｔ１はＶＤパルスの立下り時間ｔ３に対して所定時間Ｌだけ先行するタイミングに設定され、ＬＥＤ１はこのタイミング（ｔ１）から電圧パルスを印加されて発光を開始する。
【００２５】
露光期間Ｅの開始時間ｔ２は、ＬＥＤ１の発光期間Ｌ内に行われる電子シャッタ動作により規定され、電子シャッタ動作が完了する時間により蓄積動作が開始されることになり、このタイミング（ｔ２）から露光期間Ｅが始まる。ここで体内においては、基本的にＬＥＤ１以外に光源は存在しないので、ＬＥＤ１が消灯すると露光動作は終了する。露光期間Ｅが終了すると、固体撮像装置２から信号の読み出し動作（期間ＲＤ）が開始される。固体撮像装置２からの信号の読み出し動作（期間ＲＤ）のタイミングは、図２に示した実施例１のタイミングチャートで説明した通りである。また、カプセル状の筐体９に内蔵されるＬＥＤ１，固体撮像装置２，駆動回路３，送信回路５の内、固体撮像装置２の占める消費電力の割合は相対的に大きく、カプセル型内視鏡において、固体撮像装置２の低消費電力化は重要である。
【００２６】
以上説明したように、実施例１に示した固体撮像装置を本実施例に用いることで、小型化が可能で、特に低フレームレート動作時の低消費電力化を実現可能なカプセル型内視鏡を提供可能となる。
【符号の説明】
【００２７】
１  ＬＥＤ
２  固体撮像装置
３  駆動回路
５  送信回路
７  バッテリー
９  カプセル状筐体
10  撮像部
20  アナログ処理部
30  変換部
40  ブロックメモリ
40-1  第１のラインメモリ
40-2  第２のラインメモリ
40-3  第３のラインメモリ
40-4  第４のラインメモリ
50  駆動制御部
【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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