JP2005260447A - 処理ユニット選択式信号処理装置およびそれを備えるイメージセンサ搭載機器ならびに通信機 - Google Patents

Abstract

【課題】入力が開始される信号処理ユニットを選択することのできる信号処理装置を実現する。
【解決手段】信号処理ユニット１〜Ｎには入力部の前に、入力部と信号処理装置１１の入力端子ＩＮとの間を導通または非導通とするスイッチＳＷ１〜ＳＷＮが設けられている。各信号処理ユニットは、各スイッチを介して直列に配置され、信号処理に使用する信号処理ユニットを選択して直列に接続する。スイッチＳＷ１〜ＳＷＮによって、信号処理に使用する信号処理ユニットのうち信号処理最上流側の信号処理ユニットに入力信号ａが入力されるように、入力位置の切り替えを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信、音声信号処理、画像信号処理等で使用される、可変特性を有する信号処理装置に関するものである。

複数段の信号処理ユニットが直列に接続された信号処理装置の特性を可変にするために、信号処理装置からの信号の出力位置を制御する手法が使われている。例えば、特許文献１には、図９に示すように、抵抗を用いたアッテネータを信号処理ユニットとし、これを複数直列に多段接続したステップアッテネータ（信号処理装置）からの出力取り出し位置を、増幅回路へのバイアスを制御することで変更して、信号に対する利得を可変にする回路が述べられている。同図において、抵抗Ｒおよび抵抗ＫＲで構成されるアッテネータが直列に接続されたはしご型回路により、ステップアッテネータ１０３が構成されているが、最終段の信号処理ユニットは抵抗Ｒおよび終端抵抗Ｒｔによるアッテネータとなっている。このステップアッテネータ１０３に端子１０１・１０２から入力信号が入力される。ステップアッテネータ１０３からの出力信号は、演算増幅器１０５、抵抗Ｒｆ、および抵抗（Ｇ−１）Ｒｆで構成される利得固定の増幅回路１０４に入力されるが、演算増幅器１０５の非反転入力端子への出力信号ははしご型回路の途中の出力位置から出力される。この出力位置は可変となっており、端子１０６・１０７に入力されるアナログ信号に従って、アナログ利得制御回路１０８が変化させるようになっている。これにより、端子１０１・１０２から入力される信号に対する、増幅回路１０４の出力信号の増幅度が変化する。従って、上記出力位置を変化させることで、ステップアッテネータ１０３は信号処理特性を変化させることができる。
米国特許第５０７７５４１号明細書

上述した信号処理装置では、複数段の信号処理ユニットが直列接続された回路のうち初段の信号処理ユニットには、常に信号が入力されている。従って、例えば、各信号処理ユニットが増幅器であり、入力信号のレベルに応じて信号処理装置の利得を変えて出力信号がほぼ一定のレベルになるような制御をする場合などは、入力レベルが低くて多数の段を動作させて大きな増幅を行うこととなる。このとき、初段の信号処理ユニットは入力レベルが低いため、高いＳ／Ｎ比を有することが望ましい。ところがＳ／Ｎ比の高い増幅回路は消費電力も大きくなるため、入力レベルが大きくて必要とされるＳ／Ｎ比が相対的に低い場合にも、初段の信号処理ユニットを動作させることは、無駄な消費電力を招く。

このように、従来の信号処理装置は、必要・不必要に関わらず、初段の信号処理ユニットに信号が入力されて信号処理が行われ、後段へと出力されるという問題があった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、入力が開始される信号処理ユニットを選択することのできる信号処理装置、およびそれを備えるイメージセンサ搭載機器ならびに通信機を実現することにある。

本発明の処理ユニット選択式信号処理装置は、上記課題を解決するために、複数段の信号処理ユニットを備え、信号処理に使用する上記信号処理ユニットが選択可能であり、上記信号処理ユニットを信号処理に複数段使用する場合には使用する上記信号処理ユニットを直列接続する処理ユニット選択式信号処理装置であって、信号処理に使用する上記信号処理ユニットのうち信号処理最上流側の上記信号処理ユニットに上記処理ユニット選択式信号処理装置への入力信号が入力されるように、入力位置が切り替えられることを特徴としている。

上記の発明によれば、複数段の信号処理ユニットのうち信号処理に使用する信号処理ユニットが選択可能であって、選択したもののうち信号処理最上流側の信号処理ユニットに入力信号が入力されるように入力位置が切り替えられる。これにより、入力が開始される信号処理ユニットを選択することのできる信号処理装置を実現することができる。

また、信号処理に使用しない信号処理ユニットを信号処理時よりも消費電力の小さい状態にすれば、ユニット選択式信号処理装置を消費電力を抑制することのできる信号処理装置とすることができる。

本発明の処理ユニット選択式信号処理装置は、上記課題を解決するために、信号処理に使用する上記信号処理ユニットのうち信号処理最下流側の上記信号処理ユニットの出力信号が上記処理ユニット選択式信号処理装置の出力信号となるように、出力位置が切り替えられることを特徴としている。

上記の発明によれば、選択した信号処理ユニットのうち信号処理最下流側の信号処理ユニットの出力信号が処理ユニット選択式信号処理装置の出力信号となるように出力位置が切り替えられる。これにより、信号処理が終了する信号処理ユニットを選択することができる。

本発明の処理ユニット選択式信号処理装置は、上記課題を解決するために、いずれの上記信号処理ユニットも信号処理に使用しない場合には、上記処理ユニット選択式信号処理装置への入力信号が上記処理ユニット選択式信号処理装置の出力信号として出力されることを特徴としている。

上記の発明によれば、入力信号の信号処理を処理ユニット選択式信号処理装置で行わないという選択が可能になる。

本発明の処理ユニット選択式信号処理装置は、上記課題を解決するために、信号処理に使用しない上記信号処理ユニットの合計の消費電力を信号処理時よりも小さい状態とすることを特徴としている。

上記の発明によれば、処理ユニット選択式信号処理装置は、消費電力を抑制することのできる信号処理装置となる。

本発明の処理ユニット選択式信号処理装置は、上記課題を解決するために、信号処理に使用しない上記信号処理ユニットのそれぞれの消費電力を信号処理時よりも小さい状態とすることを特徴としている。

上記の発明によれば、処理ユニット選択式信号処理装置は、消費電力を抑制することのできる信号処理装置となる。

本発明の処理ユニット選択式信号処理装置は、上記課題を解決するために、信号処理に使用する上記信号処理ユニットのうち信号処理最上流側の上記信号処理ユニットに対して、直列接続時にさらに信号処理上流側となる上記信号処理ユニットの消費電力を信号処理時よりも小さい状態とすることを特徴としている。

上記の発明によれば、信号処理に使用しない信号処理上流側の信号処理ユニットの消費電力を抑制することができる。

本発明の処理ユニット選択式信号処理装置は、上記課題を解決するために、信号処理に使用する上記信号処理ユニットのうち信号処理最下流側の上記信号処理ユニットに対して、直列接続時にさらに信号処理下流側となる上記信号処理ユニットの消費電力を信号処理時よりも小さい状態とすることを特徴としている。

上記の発明によれば、信号処理に使用しない信号処理下流側の信号処理ユニットの消費電力を抑制することができる。

本発明の処理ユニット選択式信号処理装置は、上記課題を解決するために、複数段の上記信号処理ユニットの中に、信号の周波数選択性フィルタリングを行うフィルタを有する上記信号処理ユニットが含まれていることを特徴としている。

上記の発明によれば、フィルタの信号処理への使用・不使用、入力位置のフィルタへの設定・非設定を任意に選択することができる。

本発明の処理ユニット選択式信号処理装置は、上記課題を解決するために、複数段の上記信号処理ユニットの中に、信号の増幅を行う増幅器を有する上記信号処理ユニットが含まれていることを特徴としている。

上記の発明によれば、増幅器の信号処理への使用・不使用、入力位置の増幅器への設定・非設定を任意に選択することができる。

本発明の処理ユニット選択式信号処理装置は、上記課題を解決するために、複数段の上記信号処理ユニットの中に、信号の減衰を行う減衰器を有する上記信号処理ユニットが含まれていることを特徴としている。

上記の発明によれば、減衰器の信号処理への使用・不使用、入力位置の減衰器への設定・非設定を任意に選択することができる。

本発明の処理ユニット選択式信号処理装置は、上記課題を解決するために、所定の上記信号処理ユニットは、上記所定の上記信号処理ユニット以外の上記信号処理ユニットより入力換算雑音が小さいことを特徴とする特徴としている。

上記の発明によれば、入力信号のレベルが小さいときにのみ所定の信号処理ユニットを入力位置として信号処理に用いれば、その他の場合には所定の信号処理ユニットを消費電力の小さい状態とすることにより、処理ユニット選択式信号処理装置の消費電力を大きく抑制することができる。

本発明のイメージセンサは、上記課題を解決するために、上記処理ユニット選択式信号処理装置を、イメージセンサの出力信号を処理する装置の少なくとも一部として備えることを特徴としている。

上記の発明によれば、入力位置が可変で低消費電力化の図れる処理ユニット選択式信号処理装置を用いた、高性能、低消費電力のイメージセンサ搭載機器を提供することができる。

本発明の通信機は、上記課題を解決するために、上記処理ユニット選択式信号処理装置を、通信用信号を処理する装置の少なくとも一部として備えることを特徴としている。

上記の発明によれば、入力位置が可変で低消費電力化の図れる処理ユニット選択式信号処理装置を用いた、高性能、低消費電力の通信機を提供することができる。

本発明の処理ユニット選択式信号処理装置は、以上のように、複数段の信号処理ユニットを備え、信号処理に使用する上記信号処理ユニットが選択可能であり、上記信号処理ユニットを信号処理に複数段使用する場合には使用する上記信号処理ユニットを直列接続する処理ユニット選択式信号処理装置であって、信号処理に使用する上記信号処理ユニットのうち信号処理最上流側の上記信号処理ユニットに上記処理ユニット選択式信号処理装置への入力信号が入力されるように、入力位置が切り替えられる。

それゆえ、入力が開始される信号処理ユニットを選択することのできる信号処理装置を実現することができるという効果を奏する。

〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態について、図１ないし図３に基づき説明すると以下の通りである。

図１に、本実施の形態に係る信号処理装置（処理ユニット選択式信号処理装置）１１の構成を示す。信号処理装置１１は、複数段の信号処理ユニット１，２，…，Ｎ（Ｎは整数）が、スイッチを介してこの順で直列に配置されたものである。各スイッチは信号処理ユニットの入力部の前に設けられており、信号処理ユニットｋ（１≦ｋ≦Ｎ）の入力部の前に設けられたスイッチをスイッチＳＷｋとする。スイッチＳＷ１〜ＳＷＮは、信号処理装置１１の入力端子ＩＮと信号処理ユニットｋの入力部との間を導通または非導通とする。また、スイッチＳＷ２〜スイッチＳＷＮのそれぞれは、信号処理ユニットｋの入力部と信号処理ユニットｋ−１の出力部との間を導通または非導通とする。スイッチＳＷ２〜ＳＷＮのそれぞれは、入力端子ＩＮと信号処理ユニットｋの入力部との間を導通させているときは、信号処理ユニットｋの入力部と信号処理ユニットｋ−１の出力部との間を非導通とする。また、スイッチＳＷ２〜ＳＷＮのそれぞれは、入力端子ＩＮと信号処理ユニットｋの入力部との間を非導通としているときは、信号処理ユニットｋの入力部と信号処理ユニットｋ−１の出力部との間を導通させる。また、スイッチＳＷ１〜ＳＷＮのいずれか１つが入力端子ＩＮと信号処理ユニットｋの入力部との間を導通させるようになっており、このとき他のスイッチは入力端子ＩＮと信号処理ユニットｋの入力部との間を非導通とする。

上記の構成により、信号処理装置１１では、入力端子ＩＮへの入力信号ａを信号処理ユニット１〜Ｎのいずれから入力するかが切り替えられるようになっており、スイッチＳＷ１〜ＳＷＮは入力位置選択スイッチの機能を有している。どのスイッチについて入力端子ＩＮと信号処理ユニットｋの入力部との間を導通させるかは、信号処理装置１１に必要とされる信号処理特性に応じて決められる。このように、信号処理装置１１は、入力が開始される信号処理ユニットを選択することのできる信号処理装置である。

また、上述のスイッチの動作により、入力端子ＩＮから入力信号ａが入力された信号処理ユニットｋから、信号処理ユニットＮまでは、信号処理ユニット間のスイッチが互いを接続し、信号処理に使用する信号処理ユニットが直列に接続される。直列接続された信号処理ユニットのうち信号処理最上流側の信号処理ユニットｋに入力信号ａが入力されると、入力信号ａは信号処理ユニットｋで処理された後、前段の出力が後段の入力となるように、信号処理ユニットｋ＋１、…、信号処理ユニットＮで順に処理され、出力端子ＯＵＴから出力信号ｂとなって出力される。本実施の形態では、信号処理装置１１の出力信号ｂは必ず信号処理ユニットＮから出力される。

なお、本実施の形態では、信号処理ユニットとして、入力部の前にスイッチを有していて該入力部が当該スイッチを介して共通の端子（入力端子ＩＮ）に接続可能であり、また、隣接するものと当該スイッチを介して配置されることにより複数段全体で直列に配置されているものを挙げている。構成は電気回路だけに限らない。なお、信号処理ユニットの入力部と上記共通の端子とを接続するスイッチと、信号処理ユニットを直列に配置するためのスイッチとは別々に設けられていてもよい。また、入力部に信号が入力されないときに次段の信号処理ユニットとの間を電気的に分離しなくても信号処理に悪影響を与えなければ、信号処理ユニットを直列に配置するためのスイッチは無くてもよい。また、直列配置の最終段となる信号処理ユニットの出力部の位置は、任意に定義可能である。

図１には、入力信号ａの入力位置が信号処理ユニット２であり、それ以降の信号処理ユニットで順次信号処理が行われる例が示されている。入力信号ａの入力位置が信号処理ユニット１〜Ｎ−１のいずれかである場合は、信号処理に使用する信号処理ユニットは複数段あり、入力位置の信号処理ユニットから信号処理ユニットＮまでを選択して直列接続する。入力信号ａの入力位置が信号処理ユニットＮである場合は、信号処理ユニットＮのみで信号処理が行われる。すなわち、信号処理装置１１は、信号処理に使用する信号処理ユニットが選択可能であり、信号処理ユニットを信号処理に複数段使用する場合には使用する信号処理ユニットを直列接続する。これにより、信号処理装置１１は、選択した信号処理ユニットあるいはその組合せにより信号処理特性が可変となり、必要とされる信号処理特性に近い信号処理特性を容易に実現することが可能である。

なお、信号処理ユニットには、例えば、図２に示す、演算増幅器を用いた反転増幅器１５が用いられる。反転増幅器１５は信号の増幅を行う増幅器であり、演算増幅器１５ａ、演算増幅器１５ａの入力側に設けられた利得設定用の抵抗Ｒ１、演算増幅器１５ａのフィードバック抵抗として設けられた利得設定用の抵抗Ｒ２からなる。非反転入力端子は接地されている。

また、信号処理ユニットには、例えば、図３に示す、演算増幅器を用いたローパスフィルタ１６などを用いることができる。ローパスフィルタ１６は信号の周波数選択性フィルタリングを行う１次遅れ系のフィルタであり、演算増幅器１６ａ、演算増幅器１６ａの入力側の抵抗Ｒ３、フィルタコンデンサＣ、フィードバック抵抗Ｒ４からなる。非反転入力端子は接地されている。

複数の信号処理ユニットの中に、上記のように増幅器を有する信号処理ユニットやフィルタを有する信号処理ユニットが含まれ得る。また、図示しないが、背景技術で述べたような信号の減衰を行う減衰器（アッテネータ）を有する信号処理ユニットが含まれていてもよい。

上記のように反転増幅器１５、ローパスフィルタ１６、減衰器を有する信号処理ユニットフィルタとすることにより、反転増幅器１５、ローパスフィルタ１６、減衰器の、信号処理への使用・不使用、反転増幅器１５、ローパスフィルタ１６、減衰器への入力位置の設定・非設定を任意に選択することができる。

上記図２および図３は、信号処理ユニットを電気回路だけで構成した例を示している。

図２に示す反転増幅器１５では、利得は−Ｒ２／Ｒ１で表されるが、同じ利得でも抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値を小さくすることで抵抗の熱雑音が減少するため、入力換算ノイズの小さい信号処理回路となる。しかしながら、抵抗値を小さくすると演算増幅器１５ａの負荷抵抗が小さくなるため、ドライブ力の強い演算増幅器が必要となり消費電流が増加する。

そこで、例えば信号処理ユニット１〜Ｎを全て増幅器からなるものとし、入力換算ノイズの小さな信号処理ユニットが必要となるような小さなレベルの入力信号ａが入力される場合に備えて、信号処理ユニット１の入力換算ノイズを他の信号処理ユニット２〜Ｎよりも小さくしておく。レベルの小さな入力信号ａが入力されるときにのみ信号処理ユニット１が信号処理を受け持つように制御することにより、その他の場合には信号処理ユニット１以外のみを用いることとなるため、信号処理に使用しない信号処理ユニット１の消費電力を信号処理時よりも小さい状態とすれば、信号処理装置１１の消費電力を大きく抑制することが可能である。また、信号処理に使用しない信号処理ユニットが複数段ある場合には、信号処理に使用しない信号処理ユニットのそれぞれの消費電力を信号処理時よりも小さい状態とすればよい。

上記例の場合、消費電力を信号処理時よりも小さい状態とする信号処理ユニットは、信号処理に使用する信号処理ユニットのうち信号処理最上流側の信号処理ユニットに対して、直列接続時にさらに信号処理上流側となる、信号処理に使用しない信号処理ユニットである。これにより、信号処理に使用しない信号処理上流側の信号処理ユニットの消費電力を抑制することができる。

また、信号処理に使用しない信号処理ユニットの合計の消費電力を信号処理時よりも小さい状態としても、信号処理装置１１全体の消費電力を抑制することが可能である。

〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態について、図４に基づき説明すると以下の通りである。なお、前記第１の実施形態１と同一の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図４に、本実施の形態に係る信号処理装置（処理ユニット選択式信号処理装置）２１の構成を示す。信号処理装置２１は、複数段の信号処理ユニット１，２，…，Ｎ（Ｎは整数）が、スイッチを介してこの順で直列に配置されたものである。これらスイッチには２種類あり、信号処理ユニットｋ（１≦ｋ≦Ｎ）の入力部の前に設けられたスイッチを第１のスイッチＳＷｋｆ、出力部の後に設けられたスイッチを第２のスイッチＳＷｋｂとする。第１のスイッチＳＷ１ｆ〜ＳＷＮｆは、信号処理装置２１の入力端子ＩＮと信号処理ユニットｋの入力部との間を導通または非導通とする。また、第２のスイッチＳＷ１ｂ〜ＳＷＮｂは、出力端子ＯＵＴと信号処理ユニットｋの出力部との間を導通または非導通とする。

また、信号処理装置２１には、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間を導通または非導通とするスイッチＳＷ０が設けられている。

また、隣接する信号処理ユニット同士の間にはノードが設けられている。図４に、信号処理ユニット１と２との間はノードｎ（１−２）、信号処理ユニット２と３との間にはノードｎ（２−３）、信号処理ユニットｋとｋ＋１との間にはノードｎ（ｋ−（ｋ＋１））、という具合に各ノードを示した。

第１のスイッチＳＷ２ｆ〜ＳＷＮｆのそれぞれは、入力端子ＩＮと信号処理ユニットｋの入力部との間を導通させているときは、信号処理ユニットｋの入力部とノードｎ（（ｋ−１）−ｋ）との間を非導通とし、入力端子ＩＮと信号処理ユニットｋの入力部との間を非導通とするときは、信号処理ユニットｋの入力部とノードｎ（（ｋ−１）−ｋ）との間を導通させる。また、第２のスイッチＳＷ１ｂ〜ＳＷ（Ｎ−１）ｂのそれぞれは、出力端子ＯＵＴと信号処理ユニットｋの出力部との間を導通させているときは、信号処理ユニットｋの出力部とノードｎ（ｋ−（ｋ＋１））との間を非導通とし、出力端子ＯＵＴと信号処理ユニットｋの出力部との間を非導通とするときは、信号処理ユニットｋの出力部とノードｎ（ｋ−（ｋ＋１））との間を導通させる。

また、第１のスイッチＳＷ１ｆ〜ＳＷＮｆのいずれか１つが入力端子ＩＮと信号処理ユニットｋの入力部との間を導通させるようになっており、このとき他の第１のスイッチは入力端子ＩＮと信号処理ユニットｋの入力部との間を非導通とする。このときスイッチＳＷ０も非導通とする。ただし、スイッチＳＷ０が入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間を導通させているときは、第１のスイッチＳＷ１ｆ〜ＳＷＮｆは入力端子ＩＮと信号処理ユニットｋの入力部との間を非導通とする。

また、第２のスイッチＳＷ１ｂ〜ＳＷＮｂのいずれか１つが出力端子ＯＵＴと信号処理ユニットｋの出力部との間を導通させるようになっており、このとき他の第２のスイッチは出力端子ＯＵＴと信号処理ユニットｋの出力部との間を非導通とする。このときスイッチＳＷ０も非導通とする。ただし、スイッチＳＷ０が入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間を導通させているときは、第２のスイッチＳＷ１ｂ〜ＳＷＮｂは出力端子ＯＵＴと信号処理ユニットｋの出力部との間を非導通とする。

上記の構成により、信号処理装置２１では、入力端子ＩＮへの入力信号ａを信号処理ユニット１〜Ｎのいずれから入力するか、また出力端子ＯＵＴからの出力信号ｂを信号処理ユニット１〜Ｎのいずれから出力するかが切り替えられるようになっており、スイッチＳＷ１ｆ〜ＳＷＮｆは入力位置選択スイッチの機能を有している。また、信号処理ユニット１〜Ｎのいずれにも入力信号ａを入力せず、信号処理ユニット１〜Ｎのいずれからも出力信号ｂを出力せず、入力信号ａをそのまま出力信号ｂとすることもできる。

どの第１のスイッチに対して入力端子ＩＮと信号処理ユニットｋの入力部との間を導通させるかは、信号処理装置２１に必要とされる信号処理特性に応じて決められる。このように、信号処理装置２１は、入力が開始される信号処理ユニットを選択することのできる信号処理装置である。また、どの第２のスイッチに対して出力端子ＯＵＴと信号処理ユニットｋの出力部との間を導通させるかも、信号処理装置２１に必要とされる信号処理特性に応じて決められる。このように、信号処理装置２１は、信号処理が終了する信号処理ユニットを選択することのできる信号処理装置である。

また、上述のスイッチの動作により、入力端子ＩＮから入力信号ａが入力された信号処理ユニットｋから、信号処理ユニットＮまでは、信号処理ユニット間の第１のスイッチおよび第２のスイッチが互いを接続し、信号処理に使用する信号処理ユニットが直列に接続される。直列接続された信号処理ユニットのうち信号処理最上流側の信号処理ユニットｋに入力信号ａが入力されると、入力信号ａは信号処理ユニットｋで処理された後、前段の出力が後段の入力となるように、信号処理ユニットｋ＋１、…、信号処理ユニットｈ（ｋ≦ｈ≦Ｎ）で順に処理され、出力端子ＯＵＴから出力信号ｂとなって出力される。本実施の形態では、信号処理装置２１の出力信号ｂは、直列接続された信号処理ユニットのうち信号処理最下流側の信号処理ユニットｈから出力される。

なお、本実施の形態では、信号処理ユニットとして、入力部の前に第１のスイッチを有していて該入力部が当該第１のスイッチを介して第１の共通の端子（入力端子ＩＮ）に接続可能であり、また、出力部の後に第２のスイッチを有していて該出力部が当該第２のスイッチを介して第２の共通の端子（出力端子ＯＵＴ）に接続可能であり、また、隣接するものと当該第１のスイッチおよび第２のスイッチを介して配置されることにより複数段全体が直列に配置されているものを挙げている。構成は電気回路だけに限らない。なお、信号処理ユニットの入力部と上記第１の共通の端子とを接続するスイッチ、および上記第２の共通端子と信号処理ユニットの出力部とを接続するスイッチと、信号処理ユニットを直列に配置するためのスイッチとは別々に設けられていてもよい。また、入力部に信号が入力されないときに次段の信号処理ユニットとの間を電気的に分離しなくても信号処理に悪影響を与えなければ、信号処理ユニットを直列に配置するためのスイッチは無くてもよい。

図４には、入力信号ａの入力位置が信号処理ユニット２であり、出力信号ｂとなる信号の出力位置が信号処理ユニット２である例が示されている。信号処理に使用する信号処理ユニットが複数段ある場合は、これらを選択して直列接続する。スイッチＳＷ０を介して入力信号ａを出力信号ｂとすることにより、入力信号ａの信号処理を信号処理装置２１で行わないようにするという選択も可能である。すなわち、信号処理装置２１は、信号処理に使用する信号処理ユニットが選択可能であり、信号処理ユニットを信号処理に複数段使用する場合には使用する信号処理ユニットを直列接続する。これにより、信号処理装置２１は、選択した信号処理ユニットあるいはその組合せにより信号処理特性が可変となり、必要とされる信号処理特性に近い信号処理特性を容易に実現することが可能である。

なお、信号処理ユニットの具体的構成については、第１の実施形態と同様である。

また、消費電力の抑制については、第１の実施形態で述べたことの他に以下のことが言える。本実施の形態の場合、消費電力を信号処理時よりも小さい状態とする信号処理ユニットは、信号処理に使用する信号処理ユニットのうち信号処理最上流側の信号処理ユニットに対して、直列接続時にさらに信号処理上流側となる、信号処理に使用しない信号処理ユニットの他に、信号処理に使用する信号処理ユニットのうち信号処理最下流側の信号処理ユニットに対して、直列接続時にさらに信号処理下流側となる、信号処理に使用しない信号処理ユニットを加えることができる。これにより、信号処理に使用しない信号処理上流側の信号処理ユニットだけでなく、信号処理に使用しない信号処理下流側の信号処理ユニットの消費電力も抑制することができる。

〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態について、図５に基づき説明すると以下の通りである。なお、前記第１および第２の実施形態と同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

本実施の形態に係る信号処理装置（処理ユニット選択式信号処理装置）３１は、前記第２の実施形態で述べた信号処理装置２１に動作状態制御装置３５が追加された構成である。動作状態制御装置３５は、信号処理ユニット１から信号処理ユニットＮまでのそれぞれの信号処理ユニットの動作状態を制御するものであり、入力信号ａが入力されて出力信号ｂが出力されるまでの間に、信号処理に使用する信号処理ユニットを動作状態に保ち、それ以外の信号処理ユニットの動作を停止または、消費電力が下るようなモードに制御する。信号処理ユニットが演算増幅器を使用している場合、この制御は、演算増幅器のバイアス電流を制御することで行うことが可能である。

図６に、動作状態制御装置３５によって信号処理ユニットの動作を停止させて消費電流を下げるモードへの制御機能の例を示す。

図６の回路は，図２に示す演算増幅器１５ａの回路例である。演算増幅器１５ａは、高電位側の電源端子９１１と低電位側の電源端子ＧＮＤとから電源供給される。差動入力段は、ゲートを反転入力端子とするＮＭＯＳトランジスタ９０３、ゲートを非反転入力端子とするＮＭＯＳトランジスタ９０４、ＮＭＯＳトランジスタ９０３の能動負荷となるＰＭＯＳトランジスタ９０５とＮＭＯＳトランジスタ９０４の能動負荷となるＰＭＯＳトランジスタ９０６とからなるカレントミラー回路、ＮＭＯＳトランジスタ９０３のソースおよびＮＭＯＳトランジスタ９０４のソースとＧＮＤとの間に接続される定電流源用のＮＭＯＳトランジスタ９０７で構成されている。出力段は差動入力段の差動出力がゲートに入力されるＰＭＯＳトランジスタ９０８と、ＭＯＳトランジスタ９０８とＧＮＤとの間に接続されるＮＭＯＳトランジスタ９０９とから構成されている。ＰＭＯＳトランジスタ９０８のドレインが演算増幅器１５ａの出力端子９１０となっている。ＮＭＯＳトランジスタ９０７およびＮＭＯＳトランジスタ９０９のゲートには、バイアス用電源９００から切り替えスイッチ９０２を介してバイアス電圧が印加されている。

上記切り替えスイッチ９０２は、動作状態制御装置３５からの制御信号が入力されるパワーダウン制御端子９０１を有している。制御信号が演算増幅器１５ａを動作させる指示を行うものであるときは、バイアス用電源９００をＮＭＯＳトランジスタ９０７およびＮＭＯＳトランジスタ９０９のゲートに接続する。制御信号が演算増幅器１５ａの動作を停止させる指示を行うものであるときは、ＮＭＯＳトランジスタ９０７およびＮＭＯＳトランジスタ９０９のゲートをバイアス用電源９００から切り離してＧＮＤに接続するように切り替え動作を行う。上記ゲートをＧＮＤに接続して演算増幅器１５ａのバイアス電圧をＧＮＤに落とすと、演算増幅器１５ａには電流が殆ど流れなくなる。

以上、各実施形態について述べた。以下に、前記各実施の形態に基づいた実施例を挙げて説明する。
〔実施例１〕
図７に、実施例１として、前記実施形態に基づく信号処理装置をイメージセンサの出力信号を処理する装置の少なくとも一部として備える、デジタルカメラ（イメージセンサ搭載機器）の構成を挙げる。

図７のデジタルカメラは、イメージセンサ６００、可変特性信号処理回路７０５、可変利得アンプ７０６、ＣＤＳ回路７０７、Ａ／Ｄ変換器７０８を備えている。イメージセンサ６００より後段の回路は、イメージセンサ６００の出力信号のレベルを調整し、アナログ信号をデジタル信号に変換して画像処理回路に渡す、インターフェース回路である。

イメージセンサ６００は、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサである。

可変特性信号処理回路７０５は、前記実施形態に基づく信号処理装置であり、切り替えスイッチ７００、固定利得増幅器７０１・７０２・７０３、制御回路７０４を備えている。固定利得増幅器７０１〜７０３は、第１の実施形態における信号処理装置１１のように、入力信号の入力位置が可変で出力信号の出力位置が固定となっている信号処理装置を構成する信号処理ユニットである。利得はそれぞれａ倍，ｂ倍，ｃ倍である。スイッチ７００は、イメージセンサ６００から出力される信号を固定利得増幅器７０１・７０２・７０３のいずれに入力するかを選択するためのスイッチである。入力位置を固定利得増幅器７０１とすれば固定利得増幅器７０１・７０２・７０３が直列接続され、全体の利得はａｂｃ倍となる。入力位置を固定利得増幅器７０２とすれば固定利得増幅器７０２・７０３が直列接続され、全体の利得はｂｃ倍となる。入力位置を固定利得増幅器７０３とすれば固定利得増幅器７０３のみによる増幅となり、全体の利得はｃ倍となる。この例では、入力信号処理ユニットを直列に配置するためのスイッチは必ずしも必要ではないため、図示していない。なお、スイッチ７００は、入力信号をそのまま可変特性信号処理回路７０５の出力信号とすることもでき、この点には第２実施形態および第３の実施形態におけるスイッチＳＷ０の要素が取り入れられている。

制御回路７０４は、外部からの制御信号７０９を受けて、第３の実施形態における信号処理装置３１の動作状態制御装置３５のように、固定利得増幅器７０１〜７０３のそれぞれの消費電力を制御するものである。また、制御回路７０４はスイッチ７００の動作も制御する。

可変利得増幅器７０６は、従来型の可変利得増幅器であり、可変特性信号処理回路７０５の出力信号に対してさらに細かい利得調整を行う。

ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）回路７０７は、可変利得増幅器７０６の出力信号が入力され、ＣＣＤ出力に含まれる基準信号と信号出力との両方をサンプリングしてその差を信号として出力する回路である。ＣＣＤ出力に対する処理としては、一般的に使われている回路による処理である。ＣＭＯＳイメージセンサなど、イメージセンサによってはＣＤＳ回路７０７が不要な場合がある。

Ａ／Ｄ変換器７０８は、ＣＤＳ回路７０７の出力信号が入力され、アナログ信号をデジタル信号に変換する。

なお上記構成において、可変利得増幅器７０６は無くてもよい。また、可変特性信号処理回路７０５、可変利得増幅器７０６、ＣＤＳ回路７０７の接続順序はこの通りである必要はない。

本実施例により、入力位置が可変で低消費電力化の図れる可変特性信号処理回路７０５を用いた、高性能、低消費電力のデジタルカメラを提供することができる。
〔実施例２〕
図８に、実施例２として、前記実施形態に基づく信号処理装置を無線通信用信号処理回路の少なくとも一部、ここでは受信回路の少なくとも一部として備える、携帯電話などのヘテロダイン型受信機（通信機）の構成を挙げる。

図８のヘテロダイン型受信機は、アンテナ８００、ＲＦフィルタ８０１、ＲＦ増幅器８０２、第１ミキサ８０３、ＩＦフィルタ８０４、可変特性信号処理回路８１０、可変利得増幅器８１１、第２ミキサ８１２、ベースバンドフィルタ８１３を備えている。

アンテナ８００で受信された信号はＲＦフィルタ８０１で所望帯域の信号だけ取り出され、ＲＦ増幅器８０２で増幅される。

第１ミキサ８０３はＲＦ増幅器８０２による増幅信号を、第１局部発振信号を用いてＩＦ（中間周波数）に変換する。ＩＦ信号はＩＦフィルタ８０４で所定の帯域だけ取り出され、可変特性信号処理回路８１０に入力される。

可変特性信号処理回路８１０は、ＩＦフィルタ８０４を通過した信号を、適当なレベルに増幅するための可変増幅器の一部として使用するものである。この可変特性信号処理回路８１０は前記実施形態に基づく信号処理装置であり、切り替えスイッチ８０５、固定利得増幅器８０６・８０７・８０８、制御回路８０９を備えている。これらは前記実施例１の切り替えスイッチ７００、固定利得増幅器７０１・７０２・７０３、制御回路７０４と同様であり、その説明は省略する。

可変利得増幅器８１１は従来型の可変利得増幅器であり、可変特性信号処理回路８１０の出力信号を増幅するが、無くてもよい。

第２ミキサ８１２は、第２局部発振信号を用いて受信信号からベースバンド信号を含む信号を取り出す。ベースバンドフィルタ８１３はベースバンド信号を通過させて取り出す。

本実施例により、入力位置が可変で低消費電力化の図れる可変特性信号処理回路８１０を用いた、高性能、低消費電力のヘテロダイン型受信機を提供することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、デジタルカメラなどのイメージセンサ搭載機器の信号処理回路や、携帯電話などの通信機の信号処理回路に適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係るものであり、信号処理装置の構成を示すブロック図である。 各実施形態における信号処理装置が備える信号処理ユニットの第１の例である反転増幅器の構成を示す回路ブロック図である。 各実施形態における信号処理装置が備える信号処理ユニットの第２の例であるローパスフィルタの構成を示す回路ブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係るものであり、信号処理装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態に係るものであり、信号処理装置の構成を示すブロック図である。 図２の反転増幅器が備える演算増幅器の構成例とその動作を停止させる構成例とを示す回路ブロック図である。 本発明の信号処理装置をイメージセンサ搭載機器に応用した例の機器構成を示すブロック図である。 本発明の信号処理装置を通信機に応用した例の機器構成を示すブロック図である。 従来の信号処理装置の構成を示す回路ブロック図である。

符号の説明

１〜Ｎ 信号処理ユニット
１１、２１、３１ 信号処理装置（処理ユニット選択式信号処理装置）
６００ イメージセンサ
７０５、８１０ 可変特性信号処理回路（処理ユニット選択式信号処理装置）
ａ 入力信号
ｂ 出力信号

Claims (13)

1. 複数段の信号処理ユニットを備え、信号処理に使用する上記信号処理ユニットが選択可能であり、上記信号処理ユニットを信号処理に複数段使用する場合には使用する上記信号処理ユニットを直列接続する処理ユニット選択式信号処理装置であって、
   信号処理に使用する上記信号処理ユニットのうち信号処理最上流側の上記信号処理ユニットに上記処理ユニット選択式信号処理装置への入力信号が入力されるように、入力位置が切り替えられることを特徴とする処理ユニット選択式信号処理装置。
2. 信号処理に使用する上記信号処理ユニットのうち信号処理最下流側の上記信号処理ユニットの出力信号が上記処理ユニット選択式信号処理装置の出力信号となるように、出力位置が切り替えられることを特徴とする請求項１に記載の処理ユニット選択式信号処理装置。
3. いずれの上記信号処理ユニットも信号処理に使用しない場合には、上記処理ユニット選択式信号処理装置への入力信号が上記処理ユニット選択式信号処理装置の出力信号として出力されることを特徴とする請求項１または２に記載の処理ユニット選択式信号処理装置。
4. 信号処理に使用しない上記信号処理ユニットの合計の消費電力を信号処理時よりも小さい状態とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の処理ユニット選択式信号処理装置。
5. 信号処理に使用しない上記信号処理ユニットのそれぞれの消費電力を信号処理時よりも小さい状態とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の処理ユニット選択式信号処理装置。
6. 信号処理に使用する上記信号処理ユニットのうち信号処理最上流側の上記信号処理ユニットに対して、直列接続時にさらに信号処理上流側となる上記信号処理ユニットの消費電力を信号処理時よりも小さい状態とすることを特徴とする請求項５に記載の処理ユニット選択式信号処理装置。
7. 信号処理に使用する上記信号処理ユニットのうち信号処理最下流側の上記信号処理ユニットに対して、直列接続時にさらに信号処理下流側となる上記信号処理ユニットの消費電力を信号処理時よりも小さい状態とすることを特徴とする請求項６に記載の処理ユニット選択式信号処理装置。
8. 複数段の上記信号処理ユニットの中に、信号の周波数選択性フィルタリングを行うフィルタを有する上記信号処理ユニットが含まれていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の処理ユニット選択式信号処理装置。
9. 複数段の上記信号処理ユニットの中に、信号の増幅を行う増幅器を有する上記信号処理ユニットが含まれていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の処理ユニット選択式信号処理装置。
10. 複数段の上記信号処理ユニットの中に、信号の減衰を行う減衰器を有する上記信号処理ユニットが含まれていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の処理ユニット選択式信号処理装置。
11. 所定の上記信号処理ユニットは、上記所定の上記信号処理ユニット以外の上記信号処理ユニットより入力換算雑音が小さいことを特徴とする特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の処理ユニット選択式信号処理装置。
12. 請求項１ないし１１のいずれかに記載の処理ユニット選択式信号処理装置を、イメージセンサの出力信号を処理する装置の少なくとも一部として備えることを特徴とするイメージセンサ搭載機器。
13. 請求項１ないし１１のいずれかに記載の処理ユニット選択式信号処理装置を、通信用信号を処理する装置の少なくとも一部として備えることを特徴とする通信機。

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