JP2013062713A

JP2013062713A - 撮像装置および撮像システム

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Publication number: JP2013062713A
Application number: JP2011200421A
Authority: JP
Inventors: Yusaku Koyama; 友作小山
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2013-04-04

Abstract

【課題】狭帯域化された特殊な光を照射して撮影画像を得る場合に、消費電力の削減、または高画質の撮影画像の取得を行うことができる撮像装置および撮像システムを提供する。
【解決手段】第１の波長帯域の光の入射量に応じた第１の電気信号を発生する第１の受光部を有する第１の画素と、第１の波長帯域と異なる第２の波長帯域の光の入射量に応じた第２の電気信号を発生する第２の受光部を有する第２の画素とが、行列状に複数配置された画素部と、画素部の列毎に配置され、第１の波長帯域の光が照射されているときに、画素部から、少なくとも、第１の電気信号に応じた第１の画素信号を読み出し、少なくとも、該読み出した第１の画素信号に対して信号処理を行って出力する信号処理回路と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、使用環境に応じて駆動方法を切り替える撮像装置および撮像システムに関する。

近年、ＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ−ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなどの撮像装置は、幅広い分野において静止画像または動画像を撮影する撮像システムに使用されている。

特に、医療分野においては、微小な撮像装置が先端に設けられた細長い挿入部を被検者の体内に挿入することによって、被検者の体内をリアルタイムに撮像しながら診断や治療を行うことができる電子内視鏡システムが広く普及している。

従来の電子内視鏡システムでは、赤色、緑色、青色の各色の光と、カラーフィルタが配置されていないモノクロのイメージセンサを用いて、それぞれの色の光を被検体に順次照射し、各色の光を照射したときに得られた画像を混合することによって、カラー画像を得るという面順次方式の撮影が一般に行われていた。

また、通常の白色光（以下、「通常光」という）とカラーフィルタを配置（例えば、赤色、緑色、青色の光透過フィルタを市松模様に撮像装置の各画素上に配置した場合を、「ベイヤー配列」と呼ぶ）したイメージセンサを用いて、各色の光信号情報を同時に得ることによって、カラー画像を得るという線順次方式の撮影も一般に行われている。

しかし、近年では、通常光では明瞭に観察することが難しいもの（例えば、表層の血管、ピットパターン（腺口構造）、陥凹や隆起といった中規模の凹凸構造、毛細血管や発赤、肥厚、深層血管など）の観察画像を得るために、特定の波長の光（以下、「特殊光」という）を、被検体に照射する光として用いる電子内視鏡システムが知られている（特許文献１参照）。

例えば、血液中のヘモグロビンに吸収されやすい狭帯域化された２つ特殊光（波長帯域３９０〜４４５ｎｍと５３０〜５５０ｎｍ）を被検体に照射すると、粘膜表層の毛細微細血管や粘膜の微細模様を強調した観察画像を得ることができる。

特許第３５８６１５７号公報

しかしながら、上述のような特殊な波長帯域の光を用いて撮像を行う場合、カラーフィルタを配置したイメージセンサにおける線順次方式のような既存の撮像方式では、以下に述べるような課題がある。図８は、一般的なイメージセンサの光の波長に対する相対感度と狭帯域化された特殊光の波長帯域とを説明する図である。図８には、上述した線順次方式の撮影に用いられるイメージセンサに入射する波長帯域において、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光透過フィルタが配置された画素（以下、それぞれ、「Ｒ画素」、「Ｇ画素」、「Ｂ画素」という）の相対感度と、２つの特殊光の波長帯域（３９０〜４４５ｎｍおよび５３０〜５５０ｎｍ）を示している。

図８を見てわかるように、特殊光の３９０〜４４５ｎｍの波長帯域はＢ画素、５３０〜５５０ｎｍの波長帯域はＧ画素が、それぞれ相対感度が高い波長帯域に重複している。これに対してＲ画素は、２つの特殊光の波長帯域のいずれにも、高い相対感度を持つ波長帯域が重複していない。すなわち、Ｒ画素は特殊光の波長に対して殆ど感度を持っていないため、電子内視鏡システムにおいて上述のような２つの特殊光を照射して撮影画像を得る場合、Ｒ画素からの光信号情報は撮影画像の生成において十分な光の情報を得られていないにもかかわらず、光信号情報の読み出しは行っているということになる。

一方で、上述のような特殊光による撮影画像では特定の部位の撮影画像しか得ることができない。このため、周辺部位の観察を行うには、例えば、通常光による撮影と特殊光による撮影とを交互に繰り返して行い、得られた撮影画像を同時に表示することが望ましい。しかし、通常光による撮影と特殊光による撮影とを交互に繰り返すと、それぞれの表示画像のフレームレートは、通常光による撮影のみを行う場合に比べて半分になってしまい、視認性が悪くなってしまうという問題がある。

この問題を解決して視認性を向上するため、例えば、通常光による撮影におけるフレームレートと特殊光による撮影におけるフレームレートとを、それぞれ上げることが考えられる。しかし、撮影のフレームレートを上げると、その分の消費電力が増加してしまうことになる。この消費電力の増加は、例えば、カプセル内視鏡のような、電池で駆動するタイプの電子内視鏡システムなどに、通常光による撮影と特殊光による撮影との撮影機能を組み込んだ場合には、重要な課題となってしまう。

また、ＣＭＯＳイメージセンサの一般的な構成としては、行列状に画素が配置された画素アレイの列方向にＡＤ（アナログ・デジタル）変換回路を並列に配置した、カラムＡＤ方式のイメージセンサも提案されている。カラムＡＤ方式のイメージセンサでは、画素から読み出した１行分の画素信号データを同時にＡＤ変換できるため、光信号情報の読み出しを高速化し、フレームレートを上げることができるなどのメリットがある。しかし、カラムＡＤ方式のイメージセンサでは、センサ内に配置されたそれぞれのＡＤ変換回路毎の素子特性のバラツキなどに起因して、リニアリティ特性に誤差が生じることがある。カラムＡＤ方式のイメージセンサを用いた撮像システムでは、このリニアリティ特性の誤差が、得られる撮影画像の画質劣化の要因になってしまう。

このリニアリティ特性の誤差を補正するため、ＡＤ変換回路の入力信号のレンジ内で任意の電圧を出力する補正電圧回路を設けて、それぞれのＡＤ変換回路のリニアリティ特性を補正するという方法がある。この方法では、補正電圧回路から出力した補正電圧をそれぞれのＡＤ変換回路に入力して、それぞれのＡＤ変換回路から補正データを取得し、後に補正処理回路などで、取得した補正データを用いてそれぞれのＡＤ変換回路の信号出力を補正する。

しかし、補正データを取得するためには、上述のように、それぞれのＡＤ変換回路に補正電圧を入力して補正データを取得するための動作が必要である。この補正データを取得するための動作は、それぞれのＡＤ変換回路を、より高精度に補正しようとすればするほど、より多くの種類の補正電圧による補正データが必要となるため、リニアリティ特性の補正のためのＡＤ変換に要する時間と消費電力とが、共に増加してしまうという問題がある。

本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、狭帯域化された特殊な光を照射して撮影画像を得る場合に、消費電力の削減、または高画質の撮影画像の取得を行うことができる撮像装置および撮像システムを提供することを目的としている。

上記の課題を解決するため、本発明の撮像装置は、第１の波長帯域の光の入射量に応じた第１の電気信号を発生する第１の受光部を有する第１の画素と、前記第１の波長帯域と異なる第２の波長帯域の光の入射量に応じた第２の電気信号を発生する第２の受光部を有する第２の画素とが、行列状に複数配置された画素部と、前記画素部の列毎に配置され、前記第１の波長帯域の光が照射されているときに、前記画素部から、少なくとも、前記第１の電気信号に応じた第１の画素信号を読み出し、少なくとも、該読み出した前記第１の画素信号に対して信号処理を行って出力する信号処理回路と、を備える、ことを特徴とする。

また、本発明の前記信号処理回路は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するアナログ・デジタル変換回路を備え、少なくとも、入力された前記第１の画素信号をアナログ・デジタル変換した第１のデジタル信号を出力する、ことを特徴とする。

また、本発明の前記信号処理回路は、前記第１の波長帯域の光が照射されているときに、前記画素部から、前記第１の電気信号に応じた第１の画素信号のみを読み出し、該読み出した前記第１の画素信号に応じた前記第１のデジタル信号を出力する、ことを特徴とする。

また、本発明の撮像装置は、所定の基準電位を出力する基準信号発生回路と、前記信号処理回路のそれぞれに入力する信号を、少なくとも、前記第１の画素信号または前記基準電位の信号のいずれかの信号に切り替える切り替え回路と、をさらに備え、前記信号処理回路は、少なくとも、入力された前記第１の画素信号に応じた前記第１のデジタル信号、または入力された前記基準電位の信号をアナログ・デジタル変換した第２のデジタル信号を出力する、ことを特徴とする。

また、本発明の前記切り替え回路は、前記第１の波長帯域の光が照射されているときに、前記画素部において前記第１の画素のみが配置された列に対応した前記信号処理回路には、該画素部の列の前記第１の画素信号または前記基準電位の信号のいずれかの信号を入力し、前記画素部において前記第１の画素と前記第２の画素とが配置された列に対応した前記信号処理回路には、該画素部の列の前記第１の画素信号、隣接する前記画素部の列の前記第１の画素信号、または前記基準電位の信号のいずれか１つの信号を入力するように切り替え、前記信号処理回路のそれぞれは、入力された前記第１の画素信号に応じた前記第１のデジタル信号、または入力された前記基準電位の信号に応じた前記第２のデジタル信号を出力する、ことを特徴とする。

また、本発明の撮像システムは、上記本発明の撮像装置と、前記撮像装置に備えた画素部内に配置されている、第１の波長帯域の光の入射量に応じた第１の電気信号を発生する第１の受光部を有する第１の画素からの前記第１の電気信号に応じた第１の画素信号を、前記撮像装置に備えた信号処理回路内のアナログ・デジタル変換回路がアナログ・デジタル変換した第１のデジタル信号を、前記撮像装置に備えた基準信号発生回路が出力した基準電位の信号を、前記アナログ・デジタル変換回路がアナログ・デジタル変換した第２のデジタル信号に基づいて補正し、補正した後の前記第１のデジタル信号を出力する補正回路と、を備える、ことを特徴とする。

本発明によれば、狭帯域化された特殊な光を照射して撮影画像を得る場合に、消費電力の削減、または高画質の撮影画像の取得を行うことができるという効果が得られる。

本発明の第１の実施形態によるイメージセンサの概略構成を示したブロック図である。本第１の実施形態のイメージセンサの第１の駆動モードにおける読み出し方法のタイミングを示したタイミングチャートである。本第１の実施形態のイメージセンサの第２の駆動モードにおける読み出し方法のタイミングを示したタイミングチャートである。本発明の第２の実施形態によるイメージセンサの概略構成を示したブロック図である。本第２の実施形態のイメージセンサの第１の駆動モードにおける読み出し方法のタイミングを示したタイミングチャートである。本第２の実施形態のイメージセンサの第２の駆動モードにおける読み出し方法のタイミングを示したタイミングチャートである。本発明の第３の実施形態の撮像システムの概略構成を示したブロック図である。一般的なイメージセンサの光の波長に対する相対感度と狭帯域化された特殊光の波長帯域とを説明する図である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本第１の実施形態によるイメージセンサ１の概略構成を示したブロック図である。図１において、イメージセンサ１は、画素アレイ１０２と、垂直走査回路２０１と、複数の信号処理回路３０１と、タイミングジェネレータ４０１と、水平走査回路５０１とから構成される。

タイミングジェネレータ４０１は、イメージセンサ１の駆動モードに応じて、垂直走査回路２０１、信号処理回路３０１、および水平走査回路５０１のそれぞれを駆動するための駆動信号を出力する。

垂直走査回路２０１は、タイミングジェネレータ４０１から入力された駆動信号に応じて、画素アレイ１０２に配置された単位画素１０１を行単位で駆動するための画素駆動信号を出力する。垂直走査回路２０１が出力する画素駆動信号には、単位画素１０１が受光した光信号情報を読み出し、読み出した光信号情報をアナログ信号に変換するための動作を制御する制御信号と、変換したアナログ信号を、画素アレイ１０２の各列の垂直信号線１０３に出力するための動作を制御する行選択信号とが含まれている。また、垂直走査回路２０１から出力する画素駆動信号には、単位画素１０１を行毎に駆動する行選択信号が含まれている。図１においては、画素駆動信号のうち、行選択信号線に出力される行選択信号のみを明示している。また、行選択信号線としては、画素アレイ１０２に配置された第１行目の単位画素１０１を選択する行選択信号線２００１と、第２行目の単位画素１０１を選択する行選択信号線２００２とを区別して明示している。

画素アレイ１０２は、光電変換素子を含む複数の単位画素１０１が行方向および列方向の二次元に配置されている。単位画素１０１には、それぞれ、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ１、Ｇ２）、青色（Ｂ）の光透過フィルタが配置されている。以下の説明において、それぞれの光透過フィルタが配置されている単位画素１０１を区別する際には、赤色（Ｒ）の光透過フィルタが配置されている単位画素１０１を「Ｒ画素１０１Ｒ」、緑色（Ｇ１）の光透過フィルタが配置されている単位画素１０１を「Ｇ１画素１０１Ｇ１」、緑色（Ｇ２）の光透過フィルタが配置されている単位画素１０１を「Ｇ２画素１０１Ｇ２」、青色（Ｂ）の光透過フィルタが配置されている単位画素１０１を「Ｂ画素１０１Ｂ」という。

それぞれの単位画素１０１は、垂直走査回路２０１から入力された画素駆動信号に応じて、受光した光信号情報をアナログ信号に変換する。そして、行選択信号線２００１および行選択信号線２００２を含む行選択信号線を介して入力された、垂直走査回路２０１からの行選択信号に応じて、変換したアナログ信号を画素アレイ１０２の行毎に、画素アレイ１０２の各列の垂直信号線１０３に出力する。

信号処理回路３０１は、画素アレイ１０２の列毎にそれぞれ配置され、タイミングジェネレータ４０１から入力された駆動信号に応じて、画素アレイ１０２の各列の垂直信号線１０３を介して入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。そして、信号処理回路３０１は、水平走査回路５０１から入力された列選択信号に応じて、変換したデジタル信号を水平信号線６０１に出力する。

信号処理回路３０１のそれぞれは、画素アレイ１０２の奇数列に対応する駆動信号線４００１、および画素アレイ１０２の偶数列に対応する駆動信号線４００２を介して、タイミングジェネレータ４０１から入力された駆動信号に応じて、画素アレイ１０２の奇数列および偶数列毎に、それぞれ入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路を備えている。また、信号処理回路３０１のそれぞれは、例えば、ＣＤＳ（ＣｏｒｒｅｌａｔｅｄＤｏｕｂｌｅＳａｍｐｌｉｎｇ：相関二重サンプリング）回路などのアナログ的な処理を行うアナログ処理回路を備え、入力されたアナログ信号を処理した後に、処理後のアナログ信号をＡＤ変換回路に出力し、ＡＤ変換回路が処理後のアナログ信号をデジタル信号に変換する構成とすることもできる。

以下の説明においては、信号処理回路３０１がＡＤ変換回路であるものとし、信号処理回路３０１を、「ＡＤ変換回路３０１」と表して説明する。そして、以下の説明において、画素アレイ１０２の奇数列および偶数列に対応してそれぞれ配置されたＡＤ変換回路３０１を区別する際には、奇数列に配置されたＡＤ変換回路３０１を「ＡＤ変換回路３０１ａ」、偶数列に配置されたＡＤ変換回路３０１を「ＡＤ変換回路３０１ｂ」という。

ＡＤ変換回路３０１のそれぞれは、画素アレイ１０２の奇数列に対応する列選択信号線５００１、および画素アレイ１０２の偶数列に対応する列選択信号線５００２を介して、水平走査回路５０１から入力された列選択信号に応じて、変換したデジタル信号を水平信号線６０１に出力する。

水平走査回路５０１は、タイミングジェネレータ４０１から入力された駆動信号に応じて、ＡＤ変換回路３０１のそれぞれが変換したデジタル信号の水平信号線６０１への出力動作を制御する。水平走査回路５０１は、それぞれのＡＤ変換回路３０１が変換したデジタル信号を水平信号線６０１に出力させるための列選択信号を、列選択信号線５００１および列選択信号線５００２を含む列選択信号線を介して、それぞれのＡＤ変換回路３０１に出力する。

水平信号線６０１に出力されたＡＤ変換回路３０１からのデジタル信号は、イメージセンサ１の出力信号として、イメージセンサ１の外部に出力される。

＜第１の駆動モード＞
次に、イメージセンサ１の読み出し方法について説明する。図２は、本第１の実施形態のイメージセンサ１の第１の駆動モードにおける読み出し方法のタイミングを示したタイミングチャートである。第１の駆動モードとは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の全ての波長帯域の光を含む、通常の白色光（以下、「通常光」という）による撮影に相当する。なお、以下の説明においては、図１に示した画素アレイ１０２の第１行目の単位画素１０１、すなわち、Ｇ１画素１０１Ｇ１およびＢ画素１０１Ｂと、第２行目の単位画素１０１、すなわち、Ｒ画素１０１ＲおよびＧ２画素１０１Ｇ２とを読み出す場合の例を説明する。

本第１の駆動モードにおける読み出し方法（以下、「第１の読み出し方法」という）による読み出し制御は、タイミングジェネレータ４０１から垂直走査回路２０１、ＡＤ変換回路３０１、および水平走査回路５０１のそれぞれに出力される駆動信号によって制御される。なお、本第１の読み出し方法の説明では、単位画素１０１の読み出しにおいて、タイミングジェネレータ４０１から入力された駆動信号に応じて垂直走査回路２０１から出力される、単位画素１０１を行単位で駆動するための画素駆動信号の詳細は省略し、行選択信号線に出力される行選択信号のみを明示する。そして、行選択信号線２００１、行選択信号線２００２が“Ｈ”レベルとなったときに、対応する単位画素１０１から垂直信号線１０３にアナログ信号が読み出されるものとして説明する。

同様に、ＡＤ変換回路３０１についても、タイミングジェネレータ４０１から出力される、ＡＤ変換の動作および水平信号線６０１へのデジタル信号の出力動作のための駆動信号の詳細は省略し、駆動信号線に出力される駆動信号のみを明示する。そして、駆動信号線４００１、駆動信号線４００２が“Ｈ”レベルとなったときに、対応するＡＤ変換回路３０１が適宜ＡＤ変換（アナログ・デジタル変換）の動作を行うものとして説明する。また、ＡＤ変換回路３０１は、駆動信号線５００１、駆動信号線５００２が“Ｈ”レベルとなったときに、対応するＡＤ変換回路３０１が適宜水平信号線６０１にデジタル信号を出力する出力動作を行うものとして説明する。

最初に、期間Ｔ１〜期間Ｔ３において、画素アレイ１０２に配置された第１行目の単位画素１０１（Ｇ１画素１０１Ｇ１およびＢ画素１０１Ｂ）の読み出しを行う。まず、画素信号読み出し期間Ｔ１において、タイミングジェネレータ４０１は、垂直走査回路２０１への駆動信号によって、行選択信号線２００１を“Ｈ”レベルとする。これにより、第１行目のＧ１画素１０１Ｇ１から出力されたアナログ信号が、対応する垂直信号線１０３を介してＡＤ変換回路３０１ａに入力され、Ｂ画素１０１Ｂから出力されたアナログ信号が、対応する垂直信号線１０３を介してＡＤ変換回路３０１ｂに入力される。

続いて、ＡＤ変換期間Ｔ２において、タイミングジェネレータ４０１は、駆動信号線４００１および駆動信号線４００２を“Ｈ”レベルとする。これにより、ＡＤ変換回路３０１ａは、入力された第１行目のＧ１画素１０１Ｇ１のアナログ信号を、ＡＤ変換回路３０１ｂは、入力された第１行目のＢ画素１０１Ｂのアナログ信号を、それぞれデジタル信号に変換する。

続いて、水平信号読み出し期間Ｔ３において、タイミングジェネレータ４０１は、水平走査回路５０１への駆動信号によって、列選択信号線５００１、列選択信号線５００２を順次“Ｈ”レベルとする。これにより、ＡＤ変換回路３０１から、第１行目の単位画素１０１のデジタル信号が、イメージセンサ１の出力信号として順次、水平信号線６０１に出力される。

次に、期間Ｔ４〜期間Ｔ６において、画素アレイ１０２に配置された第２行目の単位画素１０１（Ｒ画素１０１ＲおよびＧ２画素１０１Ｇ２）の読み出しを行う。まず、画素信号読み出し期間Ｔ４において、タイミングジェネレータ４０１は、垂直走査回路２０１への駆動信号によって、行選択信号線２００２を“Ｈ”レベルとする。これにより、第２行目のＲ画素１０１Ｒから出力されたアナログ信号が、対応する垂直信号線１０３を介してＡＤ変換回路３０１ａに入力され、Ｇ２画素１０１Ｇ２から出力されたアナログ信号が、対応する垂直信号線１０３を介してＡＤ変換回路３０１ｂに入力される。

続いて、ＡＤ変換期間Ｔ５において、タイミングジェネレータ４０１は、駆動信号線４００１および駆動信号線４００２を“Ｈ”レベルとする。これにより、ＡＤ変換回路３０１ａは、入力された第２行目のＲ画素１０１Ｒのアナログ信号を、ＡＤ変換回路３０１ｂは、入力された第２行目のＧ２画素１０１Ｇ２のアナログ信号を、それぞれデジタル信号に変換する。

続いて、水平信号読み出し期間Ｔ６において、タイミングジェネレータ４０１は、水平走査回路５０１への駆動信号によって、列選択信号線５００１、列選択信号線５００２を順次“Ｈ”レベルとする。これにより、ＡＤ変換回路３０１から、第２行目の単位画素１０１のデジタル信号が、イメージセンサ１の出力信号として順次、水平信号線６０１に出力される。

上記に述べたとおり、本第１の読み出し方法によれば、画素アレイ１０２に配置された全ての単位画素１０１の読み出しを行うことによって、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ１、Ｇ２）、青色（Ｂ）の各色の光信号情報（色差情報）を得ることができる。そして、従来のイメージセンサと同様に、各色の出力信号（デジタル信号）を出力することができる。

＜第２の駆動モード＞
次に、イメージセンサ１の別の読み出し方法について説明する。図３は、本第１の実施形態のイメージセンサ１の第２の駆動モードにおける読み出し方法のタイミングを示したタイミングチャートである。第２の駆動モードとは、狭帯域化された特定の波長帯域の光を含む特殊な光（以下、「特殊光」という）による撮影に相当する。以下の説明において特殊光は、波長帯域３９０〜４４５ｎｍと５３０〜５５０ｎｍとを含む光であるものとする。従って、図８に示したように、画素アレイ１０２に配置されたＲ画素１０１Ｒは、特殊光の波長に対して殆ど感度を持っていないことになる。

なお、本第２の駆動モードにおける読み出し方法（以下、「第２の読み出し方法」という）においても、図２に示した第１の読み出し方法と同様に、図１に示した画素アレイ１０２の第１行目の単位画素１０１（Ｇ１画素１０１Ｇ１、Ｂ画素１０１Ｂ）と、第２行目の単位画素１０１（Ｒ画素１０１Ｒ、Ｇ２画素１０１Ｇ２）とを読み出す場合の例を説明する。また、図３に示した各信号やイメージセンサ１内の各構成要素の動作状態は、図２に示した第１の読み出し方法と同様である。

続いて、ＡＤ変換期間Ｔ５において、タイミングジェネレータ４０１は、駆動信号線４００１を“Ｌ”レベル、駆動信号線４００２を“Ｈ”レベルとする。これにより、ＡＤ変換回路３０１ｂのみが、入力された第２行目のＧ２画素１０１Ｇ２のアナログ信号をデジタル信号に変換する。すなわち、ＡＤ変換回路３０１ａは、入力された第２行目のＲ画素１０１Ｒに対するＡＤ変換の動作を行わない。

続いて、水平信号読み出し期間Ｔ６において、タイミングジェネレータ４０１は、水平走査回路５０１への駆動信号によって、列選択信号線５００１、列選択信号線５００２を順次“Ｈ”レベルとする。これにより、ＡＤ変換回路３０１から、第２行目の単位画素１０１のデジタル信号が、イメージセンサ１の出力信号として順次、水平信号線６０１に出力される。このとき、ＡＤ変換回路３０１ａは、ＡＤ変換期間Ｔ５においてＡＤ変換の動作を行っていないため、ＡＤ変換回路３０１ａからは、Ｒ画素１０１Ｒに対応したデジタル信号として、不定の値が出力される。

上記に述べたとおり、本第２の読み出し方法によれば、画素アレイ１０２に配置されたＧ１画素１０１Ｇ１、Ｂ画素１０１Ｂ、Ｇ２画素１０１Ｇ２に対応したＡＤ変換回路３０１によるＡＤ変換の動作によって、Ｇ１画素１０１Ｇ１、Ｂ画素１０１Ｂ、Ｇ２画素１０１Ｇ２に対応したデジタル信号を得ることができる。また、本第２の読み出し方法では、Ｒ画素１０１Ｒに対応したＡＤ変換回路３０１ａによるＡＤ変換の動作を行わない（停止させる）ことによって、ＡＤ変換回路３０１ａの動作に要する消費電力を削減することができる。このことにより、イメージセンサ１の低消費電力化を実現することができる。

なお、本第２の読み出し方法では、画素アレイ１０２に配置されたＲ画素１０１Ｒに対応したデジタル信号を得ることができない。しかしながら、撮影で使用される狭帯域化された特殊光の波長帯域は、波長帯域３９０〜４４５ｎｍと５３０〜５５０ｎｍとであり、上述のように、Ｒ画素１０１Ｒは特殊光の波長に対する感度を殆ど持っていない。このため、仮に、Ｒ画素１０１Ｒに対応したデジタル信号が得られたとしても、その出力信号（デジタル信号）は、後の画像生成の処理における有効性が低い。従って、本第２の読み出し方法において、Ｒ画素１０１Ｒに対応したデジタル信号を得ることができなくとも、後の画像生成に影響を与えることはない。むしろ、消費電力を削減することができる効果の方が有用である。

上記に述べたとおり、本第１の実施形態によれば、光信号情報を読み出しても有効性が低い単位画素１０１（本第１の実施形態においては、Ｒ画素１０１Ｒ）が配置された画素アレイの列（本第１の実施形態においては、奇数列）に対応して配置された信号処理回路と、有効な光信号情報が読み出せる単位画素１０１が配置された画素アレイの列（本第１の実施形態においては、偶数列）に対応して配置された信号処理回路とを分けて、動作の実行を制御することができる。これにより、狭帯域化された特殊光を用いた撮影を行う際に、光信号情報を読み出しても有効性が低いＲ画素１０１Ｒに対応して配置された信号処理回路の動作を停止させることができ、信号処理回路の動作に要する消費電力を削減することができる。

これは、例えば、通常光による撮影と特殊光による撮影とを交互に繰り返して行うために、それぞれの撮影におけるフレームレートを上げる場合や、例えば、カプセル内視鏡のような電池で駆動するタイプの電子内視鏡システムなどにおいて、通常光による撮影と特殊光による撮影との撮影機能を組み込む場合など、消費電力の増加が問題となるような撮像システムを実現する場合に有効である。

なお、本第１の実施形態においては、ＡＤ変換回路３０１を、画素アレイ１０２の奇数列に配置されたＡＤ変換回路３０１ａと、偶数列に配置されたＡＤ変換回路３０１ｂとに分けて、光信号情報を読み出しても有効性が低いＲ画素１０１Ｒに対応したＡＤ変換回路３０１ａによるＡＤ変換の動作を停止させて、消費電力を削減する場合について説明した。しかし、消費電力を削減する方法は、本第１の実施形態の構成のみに限定されるものではない。例えば、垂直走査回路２０１が出力する画素駆動信号を、画素アレイ１０２の奇数列に配置された単位画素１０１に対する画素駆動信号と、偶数列に配置された単位画素１０１に対する画素駆動信号とに分ける。そして、画素信号読み出し期間において、有効性が低い単位画素１０１からの光信号情報の読み出しや、読み出した光信号情報のアナログ信号への変換動作を停止させるように制御することによって、有効性が低い単位画素１０１の処理に要する消費電力を、さらに低減させることができる。

また、本第１の実施形態においては、光信号情報を読み出しても有効性が低いＲ画素１０１Ｒに対応したＡＤ変換回路３０１ａによるＡＤ変換の動作を停止させたとき、ＡＤ変換回路３０１ａから出力されるＲ画素１０１Ｒに対応したデジタル信号が不定の値であるものとして説明した。しかし、ＡＤ変換の動作を停止させたＡＤ変換回路３０１から出力されるデジタル信号の値は、本第１の実施形態に示した値のみに限定されるものではない。例えば、後の画像生成の処理において不都合が生じないように、不定な値のデジタル信号ではなく、一定の値（例えば、光の入射が一切ない暗信号に相当する値）のデジタル信号に固定して出力する構成とすることもできる。また、例えば、後の画像生成の処理に応じて、水平信号読み出し期間Ｔ６において、タイミングジェネレータ４０１が列選択信号線５００１を“Ｌ”レベルとして、ＡＤ変換回路３０１ａから、光信号情報を読み出しても有効性が低いＲ画素１０１Ｒのデジタル信号を水平信号線６０１に出力しない構成とすることもできる。この場合には、例えば、Ｒ画素１０１Ｒを用いない画像生成処理や、Ｒ画素１０１Ｒのデジタル信号が一定の値であるものとするなど、後の画像生成の処理において対応することが考えられる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４は、本第２の実施形態によるイメージセンサ２の概略構成を示したブロック図である。図４において、イメージセンサ２は、画素アレイ１０２と、垂直走査回路２０１と、複数の信号処理回路３０１と、タイミングジェネレータ４０２と、水平走査回路５０１と、基準電圧回路７０１と、複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷ５とから構成される。

なお、本第２の実施形態のイメージセンサ２と第１の実施形態のイメージセンサ１との構成の違いは、第１の実施形態のイメージセンサ１において画素アレイ１０２の奇数列と偶数列とを組とした組毎に、画素アレイ１０２に接続されている垂直信号線１０３と信号処理回路３０１との間にスイッチＳＷ１〜ＳＷ５を備え、さらに、基準電圧回路７０１を備えたことである。また、上記構成の違いにより、第１の実施形態のイメージセンサ１に備えたタイミングジェネレータ４０１に代わり、タイミングジェネレータ４０２を備える。タイミングジェネレータ４０２は、タイミングジェネレータ４０１にスイッチＳＷ１〜ＳＷ５の制御信号が追加され、駆動信号線４００１および駆動信号線４００２が削除され、駆動信号線４００３が追加されている。そして、画素アレイ１０２のそれぞれの列に配置された信号処理回路３０１に入力される駆動信号が、共通の駆動信号線４００３を介してタイミングジェネレータ４０２から入力されることも異なる。

なお、本第２の実施形態のイメージセンサ２と第１の実施形態のイメージセンサ１とにおいて、同様の動作をする構成要素については、同一の符号を付与している。そして、第１の実施形態と同様に、信号処理回路３０１がＡＤ変換回路３０１であるものとして説明する。

タイミングジェネレータ４０２は、イメージセンサ２の駆動モードに応じて、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５、垂直走査回路２０１、ＡＤ変換回路３０１、および水平走査回路５０１のそれぞれを駆動するための駆動信号を出力する。

垂直走査回路２０１は、タイミングジェネレータ４０２から入力された駆動信号に応じて、画素アレイ１０２に配置された単位画素１０１を行単位で駆動するための画素駆動信号を出力する。垂直走査回路２０１が出力する画素駆動信号には、単位画素１０１が受光した光信号情報を読み出し、読み出した光信号情報をアナログ信号に変換するための動作を制御する制御信号と、変換したアナログ信号を、画素アレイ１０２の各列の垂直信号線１０３に出力するための動作を制御する行選択信号とが含まれている。また、垂直走査回路２０１から出力する画素駆動信号には、単位画素１０１を行毎に駆動する行選択信号が含まれている。図４においては、画素駆動信号のうち、行選択信号線に出力される行選択信号のみを明示している。また、行選択信号線としては、画素アレイ１０２に配置された第１行目の単位画素１０１を選択する行選択信号線２００１と、第２行目の単位画素１０１を選択する行選択信号線２００２と、第３行目の単位画素１０１を選択する行選択信号線２００３と、第４行目の単位画素１０１を選択する行選択信号線２００４とを区別して明示している。

それぞれの単位画素１０１は、垂直走査回路２０１から入力された画素駆動信号に応じて、受光した光信号情報をアナログ信号に変換する。そして、行選択信号線２００１〜２００４を含む行選択信号線を介して入力された、垂直走査回路２０１からの行選択信号に応じて、変換したアナログ信号を画素アレイ１０２の行毎に、画素アレイ１０２の各列の垂直信号線１０３に出力する。

スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ５は、信号線の接続または切断の切り替えを行う信号線接続用のスイッチである。スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ５は、タイミングジェネレータ４０２から入力される制御信号に応じて、スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ５のそれぞれのＯＮまたはＯＦＦが制御される。なお、図４では、スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ５がＯＮしているときに信号線が接続された状態となり、スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ５がＯＦＦしているときに信号線が切断された状態となる一例を示している。

スイッチＳＷ１は、一端が画素アレイ１０２の奇数列の垂直信号線１０３に接続され、他端が同じ奇数列のＡＤ変換回路３０１ａのアナログ信号の入力に接続されている。また、スイッチＳＷ２は、一端が画素アレイ１０２の偶数列の垂直信号線１０３に接続され、他端がスイッチＳＷ１の他端、すなわち、画素アレイ１０２の奇数列のＡＤ変換回路３０１ａのアナログ信号の入力に接続されている。また、スイッチＳＷ３は、一端が画素アレイ１０２の偶数列の垂直信号線１０３に接続され、他端が同じ偶数列のＡＤ変換回路３０１ｂのアナログ信号の入力に接続されている。また、スイッチＳＷ４は、一端が基準電圧回路７０１の出力に接続され、他端が画素アレイ１０２の奇数列のＡＤ変換回路３０１ａのアナログ信号の入力に接続されている。また、スイッチＳＷ５は、一端が基準電圧回路７０１の出力に接続され、他端が画素アレイ１０２の偶数列のＡＤ変換回路３０１ｂのアナログ信号の入力に接続されている。

スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ５のＯＮまたはＯＦＦによって、ＡＤ変換回路３０１ａおよびＡＤ変換回路３０１ｂのアナログ信号の入力端子に入力されるアナログ信号を切り替える。より具体的には、スイッチＳＷ１、スイッチＳＷ２、およびスイッチＳＷ４によって、ＡＤ変換回路３０１ａに入力されるアナログ信号を、画素アレイ１０２の奇数列の単位画素１０１から出力されたアナログ信号、偶数列の単位画素１０１から出力されたアナログ信号、または基準電圧回路７０１から出力されたアナログ信号（基準電圧）のいずれか１つのアナログ信号に切り替える。また、スイッチＳＷ３およびスイッチＳＷ５によって、ＡＤ変換回路３０１ｂに入力されるアナログ信号を、画素アレイ１０２の偶数列の単位画素１０１から出力されたアナログ信号、または基準電圧回路７０１から出力されたアナログ信号（基準電圧）のいずれか１つのアナログ信号に切り替える。

ＡＤ変換回路３０１は、画素アレイ１０２の列毎にそれぞれ配置され、駆動信号線４００２を介してタイミングジェネレータ４０２から入力された駆動信号に応じて、スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ５のいずれかを介して入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。そして、ＡＤ変換回路３０１は、水平走査回路５０１から入力された列選択信号に応じて、変換したデジタル信号を水平信号線６０１に出力する。

ＡＤ変換回路３０１のそれぞれは、画素アレイ１０２の奇数列および偶数列毎に、それぞれ入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。以下の説明において、画素アレイ１０２の奇数列および偶数列に対応してそれぞれ配置されたＡＤ変換回路３０１を区別する際には、奇数列に配置されたＡＤ変換回路３０１を「ＡＤ変換回路３０１ａ」、偶数列に配置されたＡＤ変換回路３０１を「ＡＤ変換回路３０１ｂ」という。

また、ＡＤ変換回路３０１のそれぞれは、画素アレイ１０２の奇数列に対応する列選択信号線５００１、および画素アレイ１０２の偶数列に対応する列選択信号線５００２を介して、水平走査回路５０１から入力された列選択信号に応じて、変換したデジタル信号を水平信号線６０１に出力する。

水平走査回路５０１は、タイミングジェネレータ４０２から入力された駆動信号に応じて、ＡＤ変換回路３０１のそれぞれが変換したデジタル信号の水平信号線６０１への出力動作を制御する。水平走査回路５０１は、それぞれのＡＤ変換回路３０１が変換したデジタル信号を水平信号線６０１に出力させるための列選択信号を、列選択信号線５００１および列選択信号線５００２を含む列選択信号線を介して、それぞれのＡＤ変換回路３０１に出力する。

水平信号線６０１に出力されたＡＤ変換回路３０１からのデジタル信号は、イメージセンサ２の出力信号として、イメージセンサ２の外部に出力される。

基準電圧回路７０１は、図示しない制御回路によって設定された基準電圧を、アナログ信号として出力する。本第２の実施形態のイメージセンサ２においては、基準電圧回路７０１が出力した基準電圧を、ＡＤ変換回路３０１のリニアリティ特性を補正するための補正電圧として使用する。基準電圧回路７０１が出力した基準電圧は、スイッチＳＷ４を介してＡＤ変換回路３０１ａに、スイッチＳＷ５を介してＡＤ変換回路３０１ｂに、適宜入力される。

＜第１の駆動モード＞
次に、イメージセンサ２の読み出し方法について説明する。図５は、本第２の実施形態のイメージセンサ２の第１の駆動モードにおける読み出し方法のタイミングを示したタイミングチャートである。第１の駆動モードとは、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の全ての波長帯域の光を含む通常光による撮影に相当する。なお、以下の説明においては、図２に示した画素アレイ１０２の第１行目〜第４行目の単位画素１０１、すなわち、Ｇ１画素１０１Ｇ１、Ｂ画素１０１Ｂ、Ｒ画素１０１Ｒ、およびＧ２画素１０１Ｇ２を読み出す場合の例を説明する。

本第１の駆動モードにおける読み出し方法（以下、「第１の読み出し方法」という）による読み出し制御は、タイミングジェネレータ４０２から垂直走査回路２０１、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５、ＡＤ変換回路３０１、および水平走査回路５０１のそれぞれに出力される駆動信号によって制御される。なお、本第１の読み出し方法の説明では、単位画素１０１の読み出しについて、タイミングジェネレータ４０２から入力された駆動信号に応じて垂直走査回路２０１から出力される、単位画素１０１を行単位で駆動するための画素駆動信号の詳細は省略し、行選択信号線に出力される行選択信号のみを明示する。そして、行選択信号線２００１〜２００４が“Ｈ”レベルとなったときに、対応する単位画素１０１から垂直信号線１０３にアナログ信号が読み出されるものとして説明する。

同様に、ＡＤ変換回路３０１についても、タイミングジェネレータ４０２から出力される、ＡＤ変換の動作および水平信号線６０１へのデジタル信号の出力動作のための駆動信号の詳細は省略し、駆動信号線に出力される駆動信号のみを明示する。そして、駆動信号線４００３が“Ｈ”レベルとなったときに、対応するＡＤ変換回路３０１が適宜ＡＤ変換（アナログ・デジタル変換）の動作を行うものとして説明する。また、ＡＤ変換回路３０１は、駆動信号線５００１、駆動信号線５００２が“Ｈ”レベルとなったときに、対応するＡＤ変換回路３０１が適宜水平信号線６０１にデジタル信号を出力する出力動作を行うものとして説明する。

また、スイッチＳＷ１〜ＳＷ５のそれぞれは、タイミングジェネレータ４０２から出力される制御信号ＳＷ１〜ＳＷ５が“Ｈ”レベルとなったときにＯＮし、“Ｌ”レベルとなったときにＯＦＦするものとして説明する。なお、スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ５がＯＮしているときに信号線が接続された状態となり、スイッチＳＷ１〜スイッチＳＷ５がＯＦＦしているときに信号線が切断された状態となる。

最初に、期間Ｔ１〜期間Ｔ３において、画素アレイ１０２に配置された第１行目の単位画素１０１（Ｇ１画素１０１Ｇ１およびＢ画素１０１Ｂ）の読み出しを行う。まず、画素信号読み出し期間Ｔ１において、タイミングジェネレータ４０２は、垂直走査回路２０１への駆動信号によって、行選択信号線２００１を“Ｈ”レベルとする。

このとき、タイミングジェネレータ４０２から出力されている制御信号ＳＷ１〜ＳＷ５は、それぞれ、制御信号ＳＷ１が“Ｈ”レベル、制御信号ＳＷ２が“Ｌ”レベル、制御信号ＳＷ３が“Ｈ”レベル、制御信号ＳＷ４が“Ｌ”レベル、制御信号ＳＷ５が“Ｌ”レベルである。従って、ＡＤ変換回路３０１ａには、同じ奇数列の単位画素１０１から出力されたアナログ信号が、ＡＤ変換回路３０１ｂには、同じ偶数列の単位画素１０１から出力されたアナログ信号が、それぞれ入力される状態である。

これにより、第１行目のＧ１画素１０１Ｇ１から出力されたアナログ信号が、対応する垂直信号線１０３およびスイッチＳＷ１を介してＡＤ変換回路３０１ａに入力され、Ｂ画素１０１Ｂから出力されたアナログ信号が、対応する垂直信号線１０３およびスイッチＳＷ３を介してＡＤ変換回路３０１ｂに入力される。

続いて、ＡＤ変換期間Ｔ２において、タイミングジェネレータ４０２は、駆動信号線４００３を“Ｈ”レベルとする。これにより、ＡＤ変換回路３０１ａは、入力された第１行目のＧ１画素１０１Ｇ１のアナログ信号を、ＡＤ変換回路３０１ｂは、入力された第１行目のＢ画素１０１Ｂのアナログ信号を、それぞれデジタル信号に変換する。

続いて、水平信号読み出し期間Ｔ３において、タイミングジェネレータ４０２は、水平走査回路５０１への駆動信号によって、列選択信号線５００１、列選択信号線５００２を順次“Ｈ”レベルとする。これにより、ＡＤ変換回路３０１から、第１行目の単位画素１０１のデジタル信号が、イメージセンサ２の出力信号として順次、水平信号線６０１に出力される。

以降、期間Ｔ４〜期間Ｔ１２において、期間Ｔ１〜期間Ｔ３の第１行目の単位画素１０１の読み出しと同様に、第２行目〜第４行目の単位画素１０１の読み出しを行い、変換したデジタル信号を、イメージセンサ２の出力信号として順次、水平信号線６０１に出力する。より具体的には、期間Ｔ４〜期間Ｔ６において、画素アレイ１０２に配置された第２行目の単位画素１０１（Ｒ画素１０１ＲおよびＧ２画素１０１Ｇ２）、期間Ｔ７〜期間Ｔ９において、画素アレイ１０２に配置された第３行目の単位画素１０１（Ｇ１画素１０１Ｇ１およびＢ画素１０１Ｂ）、期間Ｔ１０〜期間Ｔ２において、画素アレイ１０２に配置された第４行目の単位画素１０１（Ｒ画素１０１ＲおよびＧ２画素１０１Ｇ２）の読み出しと、デジタル信号の出力とを行う。なお、期間Ｔ４〜期間Ｔ１２の動作は、対象の単位画素１０１が異なるのみで、期間Ｔ１〜期間Ｔ３の動作と同様であるため、詳細な説明は省略する。

上記に述べたとおり、本第１の読み出し方法によれば、画素アレイ１０２に配置された全ての単位画素１０１の読み出しを行うことによって、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ１、Ｇ２）、青色（Ｂ）の各色の光信号情報（色差情報）を得ることができ、従来のイメージセンサと同様に、各色の出力信号（デジタル信号）を出力することができる。

＜第２の駆動モード＞
次に、イメージセンサ２の別の読み出し方法について説明する。図６は、本第２の実施形態のイメージセンサ２の第２の駆動モードにおける読み出し方法のタイミングを示したタイミングチャートである。第２の駆動モードとは、狭帯域化された特定の波長帯域の光を含む特殊光による撮影に相当する。以下の説明において特殊光は、波長帯域３９０〜４４５ｎｍと５３０〜５５０ｎｍとを含む光であるものとする。従って、図８に示したように、画素アレイ１０２に配置されたＲ画素１０１Ｒは、特殊光の波長に対して殆ど感度を持っていないことになる。

なお、本第２の駆動モードにおける読み出し方法（以下、「第２の読み出し方法」という）においても、図５に示した第１の読み出し方法と同様に、図４に示した画素アレイ１０２の第１行目〜第４行目の単位画素１０１、すなわち、Ｇ１画素１０１Ｇ１、Ｂ画素１０１Ｂ、Ｒ画素１０１Ｒ、およびＧ２画素１０１Ｇ２を読み出す場合の例を説明する。また、図６に示した各信号やイメージセンサ２内の各構成要素の動作状態は、図５に示した第１の読み出し方法と同様である。

次に、期間Ｔ４〜期間Ｔ６において、画素アレイ１０２に配置された第２行目の単位画素１０１（Ｒ画素１０１ＲおよびＧ２画素１０１Ｇ２）の読み出しを行う。まず、画素信号読み出し期間Ｔ４において、タイミングジェネレータ４０２は、垂直走査回路２０１への駆動信号によって、行選択信号線２００２を“Ｈ”レベルとする。

このとき、タイミングジェネレータ４０２から出力されている制御信号ＳＷ１〜ＳＷ５は、それぞれ、制御信号ＳＷ１が“Ｌ”レベル、制御信号ＳＷ２が“Ｌ”レベル、制御信号ＳＷ３が“Ｈ”レベル、制御信号ＳＷ４が“Ｈ”レベル、制御信号ＳＷ５が“Ｌ”レベルである。従って、ＡＤ変換回路３０１ａには、基準電圧回路７０１から出力されたアナログ信号（基準電圧）が、ＡＤ変換回路３０１ｂには、同じ偶数列の単位画素１０１から出力されたアナログ信号が、それぞれ入力される状態である。

これにより、基準電圧回路７０１から出力されたＡＤ変換回路３０１ａのリニアリティ特性を補正するための基準電圧が、スイッチＳＷ４を介してＡＤ変換回路３０１ａに入力され、第２行目のＧ２画素１０１Ｇ２から出力されたアナログ信号が、対応する垂直信号線１０３およびスイッチＳＷ３を介してＡＤ変換回路３０１ｂに入力される。

続いて、ＡＤ変換期間Ｔ５において、タイミングジェネレータ４０２は、駆動信号線４００３を“Ｈ”レベルとする。これにより、ＡＤ変換回路３０１ａは、入力されたリニアリティ補正用の基準電圧を、ＡＤ変換回路３０１ｂは、入力された第２行目のＧ２画素１０１Ｇ２のアナログ信号を、それぞれデジタル信号に変換する。

続いて、水平信号読み出し期間Ｔ６において、タイミングジェネレータ４０２は、水平走査回路５０１への駆動信号によって、列選択信号線５００１、列選択信号線５００２を順次“Ｈ”レベルとする。これにより、ＡＤ変換回路３０１から、リニアリティ補正用の基準電圧をＡＤ変換した結果のデジタル信号と、第２行目のＧ２画素１０１Ｇ２のデジタル信号とが、イメージセンサ２の出力信号として順次、水平信号線６０１に出力される。

以降、期間Ｔ７〜期間Ｔ９において、期間Ｔ１〜期間Ｔ３の第１行目の単位画素１０１の読み出しと同様に、第３行目の単位画素１０１の読み出しを行い、変換したデジタル信号を、イメージセンサ２の出力信号として順次、水平信号線６０１に出力する。より具体的には、期間Ｔ７〜期間Ｔ９において、画素アレイ１０２に配置された第３行目の単位画素１０１（Ｇ１画素１０１Ｇ１およびＢ画素１０１Ｂ）の読み出しと、デジタル信号の出力とを行う。なお、期間Ｔ７〜期間Ｔ９の動作は、対象の単位画素１０１が配置された画素アレイ１０２の行が異なるのみで、期間Ｔ１〜期間Ｔ３の動作と同様であるため、詳細な説明は省略する。

次に、期間Ｔ１０〜期間Ｔ１２において、画素アレイ１０２に配置された第４行目の単位画素１０１（Ｒ画素１０１ＲおよびＧ２画素１０１Ｇ２）の読み出しを行う。まず、画素信号読み出し期間Ｔ１０において、タイミングジェネレータ４０２は、垂直走査回路２０１への駆動信号によって、行選択信号線２００４を“Ｈ”レベルとする。

このとき、タイミングジェネレータ４０２から出力されている制御信号ＳＷ１〜ＳＷ５は、それぞれ、制御信号ＳＷ１が“Ｌ”レベル、制御信号ＳＷ２が“Ｈ”レベル、制御信号ＳＷ３が“Ｌ”レベル、制御信号ＳＷ４が“Ｌ”レベル、制御信号ＳＷ５が“Ｈ”レベルである。従って、ＡＤ変換回路３０１ａには、隣の偶数列の単位画素１０１から出力されたアナログ信号が、ＡＤ変換回路３０１ｂには、基準電圧回路７０１から出力されたアナログ信号（基準電圧）が、それぞれ入力される状態である。

これにより、第４行目のＧ２画素１０１Ｇ２から出力されたアナログ信号が、対応する垂直信号線１０３およびスイッチＳＷ２を介してＡＤ変換回路３０１ａに入力され、基準電圧回路７０１から出力されたＡＤ変換回路３０１ａのリニアリティ特性を補正するための基準電圧が、スイッチＳＷ５を介してＡＤ変換回路３０１ｂに入力される。

続いて、ＡＤ変換期間Ｔ１１において、タイミングジェネレータ４０２は、駆動信号線４００３を“Ｈ”レベルとする。これにより、ＡＤ変換回路３０１ａは、入力された第４行目のＧ２画素１０１Ｇ２のアナログ信号を、ＡＤ変換回路３０１ｂは、入力されたリニアリティ補正用の基準電圧を、それぞれデジタル信号に変換する。

続いて、水平信号読み出し期間Ｔ１２において、タイミングジェネレータ４０２は、水平走査回路５０１への駆動信号によって、列選択信号線５００１、列選択信号線５００２を順次“Ｈ”レベルとする。これにより、ＡＤ変換回路３０１から、第４行目のＧ２画素１０１Ｇ２のデジタル信号と、リニアリティ補正用の基準電圧をＡＤ変換した結果のデジタル信号とが、イメージセンサ２の出力信号として順次、水平信号線６０１に出力される。

上記に述べたとおり、本第２の読み出し方法によれば、画素アレイ１０２に配置されたＧ１画素１０１Ｇ１、Ｂ画素１０１Ｂ、Ｇ２画素１０１Ｇ２に対応したＡＤ変換回路３０１によるＡＤ変換の動作によって、Ｇ１画素１０１Ｇ１、Ｂ画素１０１Ｂ、Ｇ２画素１０１Ｇ２に対応したデジタル信号を得ることができる。また、本第２の読み出し方法では、Ｒ画素１０１Ｒに対応したデジタル信号を得る代わりに、ＡＤ変換回路３０１ａおよびＡＤ変換回路３０１ｂのリニアリティ特性を補正するための基準電圧をＡＤ変換した結果のデジタル信号（以下、「補正データ」という）を得ることができる。このことにより、イメージセンサ２では、より高画質な撮影画像を得ることができる。

なお、本第２の読み出し方法では、画素アレイ１０２に配置されたＲ画素１０１Ｒに対応したデジタル信号を得ることができない。しかしながら、撮影で使用される狭帯域化された特殊光の波長帯域は、波長帯域３９０〜４４５ｎｍと５３０〜５５０ｎｍとであり、上述のように、Ｒ画素１０１Ｒは特殊光の波長に対する感度を殆ど持っていない。このため、仮に、Ｒ画素１０１Ｒに対応したデジタル信号が得られたとしても、その出力信号（デジタル信号）は、後の画像生成の処理における有効性が低い。従って、本第２の読み出し方法において、Ｒ画素１０１Ｒに対応したデジタル信号を得ることができなくとも、後の画像生成に影響を与えることはない。むしろ、ＡＤ変換回路３０１のリニアリティ特性を補正するための補正データを得ることができる効果の方が有用である。

上記に述べたとおり、本第２の実施形態によれば、基準電圧回路７０１と複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷ５とＷ設けることによって、信号処理回路に入力するアナログ信号を切り替えることができる。これにより、狭帯域化された特殊光を用いた撮影を行う際に、光信号情報を読み出しても有効性が低い単位画素１０１（本第２の実施形態においては、Ｒ画素１０１Ｒ）に対応したデジタル信号を得る代わりに、信号処理回路に備えたＡＤ変換回路のリニアリティ特性を補正するためのデジタル信号（補正データ）を得ることができる。このことにより、通常光による撮影と特殊光による撮影とを行う場合において、別途、リニアリティ特性を補正するための補正データを取得するための動作期間を設ける必要がなくなる。これにより、補正データを取得するためのＡＤ変換の動作に要する消費電力の増大を防ぐことができる。また、取得した補正データを用いてＡＤ変換回路のリニアリティ特性を補正することで、より高画質な撮影画像を得ることができる。

また、本第２の実施形態においては、例えば、光信号情報を読み出しても有効性が低い単位画素１０１が含まれる画素アレイ１０２の行の読み出し毎に、基準電圧回路７０１が出力する基準電圧を適宜変更することによって、ＡＤ変換回路に入力するアナログ信号の入力範囲（レンジ）に応じた、より詳細な補正データを取得することができる。

なお、本第２の実施形態においては、補正データを、ＡＤ変換回路３０１のリニアリティ特性を補正するために用いる場合について説明したが、基準電圧回路７０１の利用方法は、本第２の実施形態の方法のみに限定されるものではなく、基準電圧回路７０１が出力する基準電圧を適宜変更することによって、他の補正に用いる補正データを取得してもよい。例えば、基準電圧回路７０１から一定の基準電圧を出力し、全ての列に配置されたＡＤ変換回路３０１からＡＤ変換した結果を取得することによって、各ＡＤ変換回路３０１の特性のばらつきに起因するＡＤ変換結果の基準値のずれ（一般的には、オフセット成分と言われる）を補正するようにしてもよい。また、例えば、ＡＤ変換回路３０１から異なる２つの基準電圧におけるＡＤ変換の結果を取得することによって、各ＡＤ変換回路３０１の特性のばらつきに起因するゲインのずれを補正するようにしてもよい。

また、補正データを取得するための動作は、常に行う動作ではないため、例えば、数フレームの読み出しに１度の割合で補正データの取得を行うなど、補正データを取得するための動作を行うタイミングを、適宜変更してもよい。その際、補正データの取得を行わないフレームでは、基準電圧回路７０１が出力する基準電圧を、例えば、ＡＤ変換回路３０１がＡＤ変換の動作に要する消費電力が最小となる電圧に設定することによって、ＡＤ変換回路３０１の動作に要する消費電力を低減することもできる。また、例えば、第１の実施形態のイメージセンサ１の構成のように、例えば、画素アレイの奇数列に対応して配置された信号処理回路と、偶数列に対応して配置された信号処理回路とを分けて制御する構成にすることによって、補正データの取得を行わないフレームでは、補正データの取得に用いる信号処理回路の動作を停止させ、信号処理回路の動作に要する消費電力を削減することもできる。

なお、本第２の実施形態においては、補正データを取得する場合においても、有効性が低い単位画素１０１からの光信号情報の読み出しを行う場合について説明したが、補正データを取得する場合の単位画素１０１からの光信号情報の読み出し方法は、本第２の実施形態の方法のみに限定されるものではない。例えば、垂直走査回路２０１が出力する画素駆動信号を、画素アレイ１０２の奇数列に配置された単位画素１０１に対する画素駆動信号と、偶数列に配置された単位画素１０１に対する画素駆動信号とに分ける。そして、画素信号読み出し期間において、有効性が低い単位画素１０１からの光信号情報の読み出しや、読み出した光信号情報のアナログ信号への変換動作を停止させるように制御することによって、有効性が低い単位画素１０１の処理に要する消費電力を低減させることができる。

また、本第２の実施形態においては、水平信号読み出し期間Ｔ６および水平信号読み出し期間Ｔ１２において、リニアリティ補正用の基準電圧をＡＤ変換した結果のデジタル信号と、Ｇ２画素１０１Ｇ２のデジタル信号とを出力する順番が、画素アレイ１０２の列の順番である場合について説明した。この場合には、例えば、後の画像生成の処理において、入力されたデジタル信号の順番に対応した処理を行うことが考えられる。しかし、それぞれのデジタル信号を出力する順番は、本第２の実施形態の方法のみに限定されるものではない。例えば、後の画像生成の処理において不都合が生じないように、水平信号読み出し期間Ｔ６または水平信号読み出し期間Ｔ１２において、タイミングジェネレータ４０１が、列選択信号線５００１および列選択信号線５００２を“Ｈ”レベルとする順番を変更することによって、それぞれのデジタル信号を出力する順番を変更する構成とすることもできる。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図７は、本第３の実施形態の撮像システム１０の概略構成を示したブロック図である。図７において、撮像システム１０は、イメージセンサ２と、補正回路８０１とから構成される。なお、撮像システム１０内のイメージセンサ２は、図４〜図６に示した第２の実施形態のイメージセンサ２と同様である。従って、イメージセンサ２に関しての詳細な説明は省略する。

補正回路８０１は、イメージセンサ２の出力端子である水平信号線６０１に接続され、水平信号線６０１から出力されたイメージセンサ２の出力信号に基づいて、リニアリティ特性の補正を行う回路である。補正回路８０１は、イメージセンサ２の水平信号線６０１から順次入力される画素のデジタル信号に対して、同じくイメージセンサ２の水平信号線６０１から入力されるリニアリティ補正用の基準電圧をＡＤ変換した結果のデジタル信号（補正データ）を用いてリニアリティの補正を行う。そして、補正回路８０１は、リニアリティの補正を行った後の画素のデジタル信号を、撮影画像信号として、画像信号出力線９０１を介して出力する。なお、補正回路８０１における画素のデジタル信号のリニアリティ補正の方法は、既存の方法と同様であるため、詳細な説明は省略する。

上記に述べたとおり、本第３の実施形態によれば、補正回路８０１が、イメージセンサ２から出力されるリニアリティ補正用の基準電圧をＡＤ変換した結果のデジタル信号（補正データ）を用いて、画素のデジタル信号を補正することができる。これにより、高画質な撮影画像を得ることができる。

なお、本第３の実施形態においては、補正回路８０１を、イメージセンサ２の外部に、別途備える場合について説明したが、この構成は本第３の実施形態の構成のみに限定されるものではない。例えば、イメージセンサ２に補正回路８０１の機能を内蔵した構成とすることもできる。この構成でも、図７に示した撮像システム１０の構成と同様に、リニアリティ補正した後の高画質な撮影画像を出力することができる。

上記に述べたとおり、本発明を実施するための形態によれば、光信号情報を読み出しても有効性が低い画素に対応した信号処理回路の動作を停止させることができる。これにより、信号処理回路の動作に要する消費電力を削減することができる。このことにより、例えば、通常光による撮影と特殊光による撮影とを交互に繰り返して行うために、それぞれの撮影におけるフレームレートを上げる場合でも、消費電力が増加を抑えることができる。

また、本発明を実施するための形態によれば、光信号情報を読み出しても有効性が低い画素に対応した信号処理回路を用いて、信号処理回路に備えた処理回路（本実施形態では、ＡＤ変換回路）を補正するためのデジタル信号（補正データ）を得ることができる。これにより、有効な光信号情報が読み出された画素のデジタル信号を補正することができ、最終的に得られる撮影画像の画質を向上させることができる。

なお、本実施形態においては、赤色（Ｒ）の光透過フィルタが配置されているＲ画素１０１Ｒが、特殊光の波長に対して殆ど感度を持っていない、すなわち、光信号情報を読み出しても有効性が低い単位画素１０１である場合を例として説明したが、有効性が低い画素は、本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態におけるＲ画素１０１Ｒではなく、例えば、本実施形態において有効な光信号情報が読み出せるとしたＧ１画素１０１Ｇ１、Ｇ２画素１０１Ｇ２、またはＢ画素１０１Ｂのいずれかが有効性が低い画素である場合においても、同様の考え方に基づいて、有効性が低い画素に対応した構成に変更することによって、同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての種々の変更も含まれる。

１，２・・・イメージセンサ（撮像装置）
１０・・・撮像システム
１０１・・・単位画素（第１の画素，第２の画素）
１０１Ｇ１，１０１Ｇ２・・・Ｇ画素（第１の画素）
１０１Ｂ・・・Ｂ画素（第１の画素）
１０１Ｒ・・・Ｒ画素（第２の画素）
１０２・・・画素アレイ（画素部）
１０３・・・垂直信号線
２０１・・・垂直走査回路（信号処理回路）
３０１，３０１ａ，３０１ｂ・・・信号処理回路，ＡＤ変換回路（信号処理回路，アナログ・デジタル変換回路）
４０１，４０２・・・タイミングジェネレータ（信号処理回路，切り替え回路）
５０１・・・水平走査回路（信号処理回路）
６０１・・・水平信号線
７０１・・・基準電圧回路（基準信号発生回路）
８０１・・・補正回路
９０１・・・画像信号出力線
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５・・・スイッチ（切り替え回路）
２００１，２００２，２００３，２００４・・・行選択信号線
４００１，４００２，４００３・・・駆動信号線
５００１，５００２・・・列選択信号線

Claims

第１の波長帯域の光の入射量に応じた第１の電気信号を発生する第１の受光部を有する第１の画素と、前記第１の波長帯域と異なる第２の波長帯域の光の入射量に応じた第２の電気信号を発生する第２の受光部を有する第２の画素とが、行列状に複数配置された画素部と、
前記画素部の列毎に配置され、前記第１の波長帯域の光が照射されているときに、前記画素部から、少なくとも、前記第１の電気信号に応じた第１の画素信号を読み出し、少なくとも、該読み出した前記第１の画素信号に対して信号処理を行って出力する信号処理回路と、
を備える、
ことを特徴とする撮像装置。
前記信号処理回路は、
入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するアナログ・デジタル変換回路を備え、
少なくとも、入力された前記第１の画素信号をアナログ・デジタル変換した第１のデジタル信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記信号処理回路は、
前記第１の波長帯域の光が照射されているときに、前記画素部から、前記第１の電気信号に応じた第１の画素信号のみを読み出し、該読み出した前記第１の画素信号に応じた前記第１のデジタル信号を出力する、
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
所定の基準電位を出力する基準信号発生回路と、
前記信号処理回路のそれぞれに入力する信号を、少なくとも、前記第１の画素信号または前記基準電位の信号のいずれかの信号に切り替える切り替え回路と、
をさらに備え、
前記信号処理回路は、
少なくとも、入力された前記第１の画素信号に応じた前記第１のデジタル信号、または入力された前記基準電位の信号をアナログ・デジタル変換した第２のデジタル信号を出力する、
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
前記切り替え回路は、
前記第１の波長帯域の光が照射されているときに、前記画素部において前記第１の画素のみが配置された列に対応した前記信号処理回路には、該画素部の列の前記第１の画素信号または前記基準電位の信号のいずれかの信号を入力し、前記画素部において前記第１の画素と前記第２の画素とが配置された列に対応した前記信号処理回路には、該画素部の列の前記第１の画素信号、隣接する前記画素部の列の前記第１の画素信号、または前記基準電位の信号のいずれか１つの信号を入力するように切り替え、
前記信号処理回路のそれぞれは、
入力された前記第１の画素信号に応じた前記第１のデジタル信号、または入力された前記基準電位の信号に応じた前記第２のデジタル信号を出力する、
ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
請求項５に記載の撮像装置と、
前記撮像装置に備えた画素部内に配置されている、第１の波長帯域の光の入射量に応じた第１の電気信号を発生する第１の受光部を有する第１の画素からの前記第１の電気信号に応じた第１の画素信号を、前記撮像装置に備えた信号処理回路内のアナログ・デジタル変換回路がアナログ・デジタル変換した第１のデジタル信号を、前記撮像装置に備えた基準信号発生回路が出力した基準電位の信号を、前記アナログ・デジタル変換回路がアナログ・デジタル変換した第２のデジタル信号に基づいて補正し、補正した後の前記第１のデジタル信号を出力する補正回路と、
を備える、
ことを特徴とする撮像システム。