JP2019220761A - 撮像装置 - Google Patents
撮像装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019220761A JP2019220761A JP2018114834A JP2018114834A JP2019220761A JP 2019220761 A JP2019220761 A JP 2019220761A JP 2018114834 A JP2018114834 A JP 2018114834A JP 2018114834 A JP2018114834 A JP 2018114834A JP 2019220761 A JP2019220761 A JP 2019220761A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- charge
- signal
- measurement light
- unit
- light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
【課題】生体情報の精度を向上する。【解決手段】被験者１００の脈動に関する情報を得る撮像装置１は、測定光Ｌの照射及び停止を相互に切替可能な光源２と、被験者１００を含む画像Ｇ１、Ｇ２のための信号を得る信号取得部３と、光源２及び信号取得部３の動作を制御する制御部４と、画像Ｇ１、Ｇ２の差分画像ＧＳを利用して脈動に関する情報を得る演算部６と、を備える。信号取得部３は、Ｎ行Ｍ列（Ｍ及びＮは２以上の整数）に配置され、受けた光に対応する電荷を生成する複数の画素Ｘを含む画素アレイ部７と、画素アレイ部７を制御するとともに、測定光Ｌを照射したときに画素Ｘが受けた光に応じて生じた電荷に基づくデジタル信号を形成する周辺回路部８と、を有する。【選択図】図１
Description
本発明は、撮像装置に関する。
特許文献１は、生体状態を検出する装置を開示する。この生体状態検出装置は、生体状態としての脈拍と体動とを検出する。また、生体状態検出装置は、発光素子と受光素子とを備えており、生体に対して発光素子から光を照射すると共に、生体において反射した成分を含む光を受光素子が捉える。受光素子が捉えた光に基づいて、生体状態を検出する。
近年、脈拍といった生体情報を非接触で検出可能なセンサ技術が検討されている。当該技術として、例えば、特許文献１のように光学的に生体情報を得る技術が知られている。センサを被験者に接触させない場合には、センサと被験者との間には空間が存在する。従って、センサには、被験者の生体情報を含む光成分の他に、生体情報を含まない光成分、いわゆる背景光が入射し易くなる。この背景光は、ノイズとなり得る。
本発明は、生体情報の精度を向上可能な撮像装置を提供することを目的とする。
本発明の一形態は、被験者の脈動に関する情報を得る撮像装置であって、被験者に対して可視光領域又は近赤外光領域の波長を有する測定光の照射と、被験者への測定光の照射の停止と、を相互に切替可能な光源と、光に応答して電荷を生成するフォトダイオードを有し、測定光を照射したときの被験者を含む第１画像に関する第１信号と、測定光の照射を停止したときの被験者を含む第２画像に関する第２信号と、を得る信号取得部と、光源及び信号取得部の動作を制御する制御部と、第１信号に基づく第１画像及び第２信号に基づく第２画像の差分を利用して脈動に関する情報を得る演算部と、を備え、信号取得部は、Ｎ行Ｍ列（Ｍ及びＮは２以上の整数）に配置され、受けた光に対応する電荷を生成する複数の画素を含む画素アレイ部と、画素アレイ部を制御するとともに、測定光を照射したときに画素が受けた光に応じて生じた電荷に基づいて、第１信号を形成すると共に、測定光の照射を停止したときに画素が受けた光に応じて生じた電荷に基づいて、第２信号を形成する周辺回路部と、を有する。
上記の撮像装置によれば、演算部において第１画像と第２画像の差分を利用して、脈動に関する情報を得る。この差分によれば、第１画像に含まれるノイズ成分としての背景光の影響が低減される。従って、生体情報である脈動に関する情報の精度を向上させることができる。
一形態において、画素は、フォトダイオードと、電荷を蓄積する第１電荷蓄積部及び第２電荷蓄積部と、電荷を第１電荷蓄積部及び第２電荷蓄積部に選択的に転送する電荷振り分け部と、を含み、制御部は、電荷振り分け部を制御することにより、測定光の照射と同期するように、フォトダイオードから第１電荷蓄積部に電荷を転送させ、測定光の照射の停止と同期するように、フォトダイオードから第２電荷蓄積部に電荷を転送させてもよい。この構成によれば、第１及び第２信号を好適に得ることができる。
一形態において、画素は、電荷を受けるドレインをさらに含み、制御部は、電荷振り分け部を制御することにより、フォトダイオードから第１電荷蓄積部及び第２電荷蓄積部に電荷を転送するとき以外に、フォトダイオードからドレインに電荷を転送させ、測定光を照射する期間は、フォトダイオードからドレインに電荷を転送させる期間よりも短くてもよい。この構成によれば、フォトダイオードから第１及び第２電荷蓄積部に電荷を転送している期間中以外に、フォトダイオードから新たな電荷が第１及び第２電荷蓄積部に転送されることがない。従って、第１及び第２信号のノイズ成分の増加を抑制できる。さらに、測定光を照射する期間がドレインに電荷を転送させる期間よりも短いので、測定光を照射する期間に得た信号におけるＳ／Ｎ比の低下を抑制できる。
一形態において、制御部は、それぞれの画素において１回の第１電荷蓄積部への転送と１回の第２電荷蓄積部への転送とが行われるたびに、選択する行を変更しながら、画素から行ごとに電荷を出力させてもよい。この動作によれば、第１及び第２信号を好適に得ることができる。
一形態において、制御部は、それぞれの画素において複数回の第１電荷蓄積部への転送と複数回の第２電荷蓄積部への転送とが行われた後に、選択する行を変更しながら、画素から行ごとに電荷を出力させてもよい。この動作によっても、第１及び第２信号を好適に得ることができる。
一形態において、光源は、被験者に対して測定光である第１測定光の照射と、第１測定光とは異なる可視光領域又は近赤外光領域の波長を有する第２測定光の照射と、被験者への第１測定光及び第２測定光の照射の停止と、を相互に切替可能であり、画素は、電荷を蓄積する第３電荷蓄積部をさらに含み、制御部は、電荷振り分け部を制御することにより、第１測定光の照射と同期するように、フォトダイオードから第１電荷蓄積部に電荷を転送させ、第２測定光の照射と同期するように、フォトダイオードから第３電荷蓄積部に電荷を転送させ、第１測定光及び第２測定光の照射の停止と同期するように、フォトダイオードから第２電荷蓄積部に電荷を転送させてもよい。この構成によれば、互いに異なる２つの測定光を照射して２種の画像を得ることができる。従って、脈動に関する取得可能な情報の種類を増加させることができる。
一形態において、光源は、被験者に対して測定光である第１測定光の照射と、第１測定光とは異なる可視光領域又は近赤外光領域の波長を有する第２測定光の照射と、被験者への第１測定光及び第２測定光の照射の停止と、を相互に切替可能であり、制御部は、第１の画素における電荷振り分け部を制御することにより、第１測定光の照射と同期するように、フォトダイオードから第１電荷蓄積部に電荷を転送させ、第１測定光及び第２測定光の照射の停止と同期するように、フォトダイオードから第２電荷蓄積部に電荷を転送させ、第１の画素に隣接する第２の画素における電荷振り分け部を制御することにより、第２測定光の照射と同期するように、フォトダイオードから第１電荷蓄積部に電荷を転送させ、第１測定光及び第２測定光の照射の停止と同期するように、フォトダイオードから第２電荷蓄積部に電荷を転送させてもよい。この構成によれば、簡易な画素構成によって、互いに異なる２つの測定光を照射して２種の画像を得ることができる。従って、脈動に関する取得可能な情報の種類を増加させることができる。
一形態において、制御部は、フォトダイオードから第１電荷蓄積部に電荷を転送させるとき、測定光の照射を停止させた後に、第１電荷蓄積部への転送を停止してもよい。この動作によれば、測定光が照射されている被験者に起因する光を確実に捉えることができる。
一形態において、演算部は、脈動に関する情報として、単位時間あたりの拍動数を得てもよい。
本発明によれば、生体情報の精度を向上可能な撮像装置が提供される。
〔第１実施形態〕
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
〔撮像装置〕
図１に示すように、撮像装置１は、被験者１００の脈動に関する情報を得る。脈動に関する情報とは、例えば、脈拍数、脈拍変動及び血圧などを含む。撮像装置１は、被験者１００に対して離間して設置される。例えば、撮像装置１は、被験者１００の身体に取り付けるものではなく、被験者１００との間に視認可能な物理的な空間を介して設置されるものである。
図１に示すように、撮像装置１は、被験者１００の脈動に関する情報を得る。脈動に関する情報とは、例えば、脈拍数、脈拍変動及び血圧などを含む。撮像装置１は、被験者１００に対して離間して設置される。例えば、撮像装置１は、被験者１００の身体に取り付けるものではなく、被験者１００との間に視認可能な物理的な空間を介して設置されるものである。
撮像装置１は、光源２と、信号取得部３と、制御部４と、演算部６と、を有する。撮像装置１は、光源２から可視光領域又は近赤外光領域の波長を有する測定光Ｌを被験者１００に向けて出射する。例えば、測定光Ｌの波長は、８７０ナノメートルである。従って、測定光Ｌは、可視光より長い波長帯域であるので、測定光Ｌの照射を被験者１００が認識することはない。被験者１００に照射された測定光Ｌは、被験者１００の脈動の状態に応じて、吸収及び反射される。信号取得部３は、制御部４によって動作させられて、測定光Ｌを受けた被験者１００の画像を得る。そして、演算部６は、当該画像を用いて脈動に関する情報を得る。例えば、画像が含む信号強度は、周期的に変化する。この周期的な変化の周期は、脈拍数に対応する。
〔光源〕
光源２は、上述したように、可視光領域又は近赤外光領域の波長を有する測定光Ｌを出射する。なお、測定光Ｌの波長は、当該数値に限定されず、測定対象の特性や測定パラメータの特性などに応じて適宜選択してよい。光源２は、制御部４によって測定光Ｌの出射と、その停止とを相互に切替可能に制御される。つまり、光源２は、撮像装置１の動作中、常に測定光Ｌを照射しておらず、照射と停止とを切り替えている。この照射と停止とを繰り返す動作を、「点滅動作」と呼ぶ。光源２の点滅動作は、制御部４から提供される制御信号によって制御される。この点滅動作は、後述する信号取得部３の動作と同期している。
光源２は、上述したように、可視光領域又は近赤外光領域の波長を有する測定光Ｌを出射する。なお、測定光Ｌの波長は、当該数値に限定されず、測定対象の特性や測定パラメータの特性などに応じて適宜選択してよい。光源２は、制御部４によって測定光Ｌの出射と、その停止とを相互に切替可能に制御される。つまり、光源２は、撮像装置１の動作中、常に測定光Ｌを照射しておらず、照射と停止とを切り替えている。この照射と停止とを繰り返す動作を、「点滅動作」と呼ぶ。光源２の点滅動作は、制御部４から提供される制御信号によって制御される。この点滅動作は、後述する信号取得部３の動作と同期している。
〔信号取得部〕
信号取得部３は、被験者１００の像を得る、いわゆる画像取得部としてのカメラである。信号取得部３は、制御部４に接続されて、制御部４から提供される制御信号に応じて動作する。ここでいう動作とは、例えば、露光動作及び転送動作を含む。また、信号取得部３は、演算部６に接続されて、第１信号及び第２信号を演算部６に提供する。この第１信号及び第２信号の形式は、特に制限はない。
信号取得部３は、被験者１００の像を得る、いわゆる画像取得部としてのカメラである。信号取得部３は、制御部４に接続されて、制御部４から提供される制御信号に応じて動作する。ここでいう動作とは、例えば、露光動作及び転送動作を含む。また、信号取得部３は、演算部６に接続されて、第１信号及び第２信号を演算部６に提供する。この第１信号及び第２信号の形式は、特に制限はない。
〔制御部〕
上述したように、光源２の動作と信号取得部３の動作とは同期する。そこで、制御部４は、これらの同期動作のための制御信号を生成し、光源２及び信号取得部３に提供する。同期動作によれば、測定光Ｌを照射したときに信号取得部３によって第１信号を得るとともに、測定光Ｌを照射しないときに信号取得部３によって第２信号を得る。つまり、同期とは、測定光Ｌの照射と信号取得部３の露光とのタイミングを合わせる動作と、測定光Ｌの照射の停止と信号取得部３の露光とのタイミングを合わせる動作と、を少なくとも含む。制御部４の具体的な動作は、図５などに示すタイミングチャートによって示されるが、制御部４のさらに詳細な説明は、後述する。
上述したように、光源２の動作と信号取得部３の動作とは同期する。そこで、制御部４は、これらの同期動作のための制御信号を生成し、光源２及び信号取得部３に提供する。同期動作によれば、測定光Ｌを照射したときに信号取得部３によって第１信号を得るとともに、測定光Ｌを照射しないときに信号取得部３によって第２信号を得る。つまり、同期とは、測定光Ｌの照射と信号取得部３の露光とのタイミングを合わせる動作と、測定光Ｌの照射の停止と信号取得部３の露光とのタイミングを合わせる動作と、を少なくとも含む。制御部４の具体的な動作は、図５などに示すタイミングチャートによって示されるが、制御部４のさらに詳細な説明は、後述する。
〔演算部〕
演算部６は、信号取得部３から提供された信号を利用して、脈動に関する情報を得る。
例えば演算部６は、第１信号に基づいて複数の画像Ｇ１を得ると共に、第２信号に基づいて複数の画像Ｇ２を得る。次に、演算部６は、複数の差分画像ＧＳを得た後に、当該差分画像ＧＳを利用して脈動に関する情報（グラフＢＳ）を得る。
演算部６は、信号取得部３から提供された信号を利用して、脈動に関する情報を得る。
例えば演算部６は、第１信号に基づいて複数の画像Ｇ１を得ると共に、第２信号に基づいて複数の画像Ｇ２を得る。次に、演算部６は、複数の差分画像ＧＳを得た後に、当該差分画像ＧＳを利用して脈動に関する情報（グラフＢＳ）を得る。
ここで、第１信号には、真の信号成分に加えて、ノイズである信号成分も含む。ノイズ成分には、例えば、背景光に起因する成分があり得る。そうすると、測定光Ｌを照射しないときに得た第２信号は、真の信号成分を含まず、ノイズ成分を含む。従って、第１信号と第２信号との差分を得ることにより、ノイズ成分を差し引くことができる。従って、演算部６は、ノイズ成分が低減され、良好なＳ／Ｎ比を有する信号を得ることが可能である。その結果、脈動に関する情報の精度も向上させることができる。
〔信号取得部〕
図２に示すように、信号取得部３は、画素アレイ部７と周辺回路部８とを有する。画素アレイ部７及び周辺回路部８は、同一の半導体チップ上に集積化している。画素アレイ部７は、２次元マトリクス状に配列された、複数の画素Ｘ（ｉ、ｊ）を有する。ここで、ｉ＝１〜ｍ；ｊ＝１〜ｎ：ｍ，ｎはそれぞれ整数である。画素アレイ部７は、方形状の撮像領域を構成する。画素アレイ部７の上辺部には、水平走査回路９Ａが設けられている。画素アレイ部７の下辺部には、水平走査回路９Ｂが設けられている。画素アレイ部７の左辺部には、垂直走査回路１１が設けられている。水平走査回路９Ａ、９Ｂ及び垂直走査回路１１は、制御部４に接続されており、制御部４から受ける制御信号を利用して画素Ｘを駆動する。
図２に示すように、信号取得部３は、画素アレイ部７と周辺回路部８とを有する。画素アレイ部７及び周辺回路部８は、同一の半導体チップ上に集積化している。画素アレイ部７は、２次元マトリクス状に配列された、複数の画素Ｘ（ｉ、ｊ）を有する。ここで、ｉ＝１〜ｍ；ｊ＝１〜ｎ：ｍ，ｎはそれぞれ整数である。画素アレイ部７は、方形状の撮像領域を構成する。画素アレイ部７の上辺部には、水平走査回路９Ａが設けられている。画素アレイ部７の下辺部には、水平走査回路９Ｂが設けられている。画素アレイ部７の左辺部には、垂直走査回路１１が設けられている。水平走査回路９Ａ、９Ｂ及び垂直走査回路１１は、制御部４に接続されており、制御部４から受ける制御信号を利用して画素Ｘを駆動する。
つまり、水平走査回路９Ａ、９Ｂ及び垂直走査回路１１によって、画素アレイ部７内の画素Ｘが順次走査される。その結果、画素信号の読み出しや電子シャッタ動作が実行される。撮像装置１は、各画素Ｘを行ごとに垂直方向へ走査する。その結果、画素Ｘから出力される信号は、各画素の行ごとの画素信号を各画素の列ごとに設けられた垂直出力信号線Ｂ１、Ｂ２を介して読み出される。各画素Ｘからの信号の読み出しは、おおむね通常のＣＭＯＳイメージセンサと同様である。
図３に示すように、画素Ｘは、複数の信号線を介して互いに接続されている。複数の信号線は、リセット信号線と、転送信号線と、ドレイン信号線と、振り分け信号線と、を含む。また、画素Ｘは、選択信号線を介して互いに接続されている。選択信号線は、画素Ｘの読み出しバッファアンプＡ１、Ａ２に接続されている。
図２に示すように、画素アレイ部７の一方の出力側（上辺部）には、信号処理部１２Ａが設けられている。また、画素アレイ部７の他方の出力側（下辺部）には、信号処理部１２Ｂが設けられている。信号処理部１２Ａ、１２Ｂは、例えば、アナログデジタル変換処理を行う。つまり、信号処理部１２Ａ、１２Ｂは、それぞれ列ごとに設けられたＡＤ変換回路を有する。具体的には、信号処理部１２Ａ、１２Ｂは、折り畳み積分型ＡＤ変換回路１４と、巡回型ＡＤ変換回路１６と、をそれぞれ有する。そして、信号処理部１２Ａ、１２Ｂは、演算部６に接続されており、演算部６にデジタル信号（第１信号、第２信号）を提供する。
図４は、画素Ｘの構成を示す図である。画素Ｘは、光検出部Ｄと、読み出しバッファアンプＡ１と、読み出しバッファアンプＡ２と、を有する。光検出部Ｄは、光を受けて電荷を発生させる。当該電荷は、浮遊拡散部２８と読み出しバッファアンプＡ１、Ａ２とを介して対応する電圧として信号処理部１２Ａ、１２Ｂにそれぞれ出力される。
光検出部Ｄは、フォトダイオードＰＤと、電荷転送部１７と、を有する。光検出部Ｄは、本件発明者らが開発したラテラル電界制御電荷変調素子（LEFM : Lateral Electric Field controlled charge Modulator）の原理に基づく構造を有する。ラテラル電界制御電荷変調素子は、電荷輸送路の電界制御を、その側面に設けた複数のゲートによる横方向電界により行い、高速電子輸送制御を行う。
フォトダイオードＰＤは、開口部ＡＰを介して受けた光に応じた電荷を発生させる。当該電荷は、電荷転送部１７に提供される。フォトダイオードＰＤは、例えば８７０ナノメートルの波長を有する光に応じて電荷を生成する。なお、フォトダイオードＰＤは、検出の対象となる波長の光に対応して電荷を生成できればよい。
電荷転送部１７は、フォトダイオードＰＤから提供された電荷を受ける。電荷転送部１７は、当該電荷を一時的に蓄積し、読み出しバッファアンプＡ１又は読み出しバッファアンプＡ２に提供する。電荷転送部１７は、電荷収集領域１８と、ドレイン１９と、電荷振り分け部２１と、電荷処理部２２Ａ、２２Ｂと、を有する。
電荷収集領域１８は、フォトダイオードＰＤにおいて生じた電荷を収集する。そして、電荷振り分け部２１は、収集された電荷を電荷処理部２２Ａ、２２Ｂ及びドレイン１９のいずれかに転送する。そして、電荷処理部２２Ａ、２２Ｂは、転送された電荷に応じた出力を読み出しバッファアンプＡ１、Ａ２に提供する。
ドレイン１９には、電源ＶＤＤが接続されている。フォトダイオードＰＤが光を受けている期間は、電荷が発生し続ける。一方、電荷処理部２２Ａ、２２Ｂにおいて、電荷に対する所定の処理が行われている間には、電荷処理部２２Ａ、２２Ｂへの電荷の転送が禁止される。そこで、電荷処理部２２Ａ、２２Ｂへの電荷の転送が禁止される期間に発生した電荷を、ドレイン１９が受け入れる。つまり、ドレイン１９が電荷を受け入れている期間は、電荷処理部２２Ａ、２２Ｂに電荷は蓄積されない。
電荷振り分け部２１は、光源２の点滅動作に応じて、電荷を振り分ける。電荷振り分け部２１は、振り分け電極２４Ａ、２４Ｂと、ドレインゲート電極２５と、を有する。振り分け電極２４Ａ、２４Ｂには、振り分け信号線がそれぞれ接続されている。振り分け電極２４Ａ、２４Ｂは、振り分け信号線から提供される制御信号に応じて、電荷収集領域１８から電荷処理部２２Ａ又は電荷処理部２２Ｂへの電荷の転送を制御する。ドレインゲート電極２５には、ドレイン信号線が接続されている。ドレインゲート電極２５は、ドレイン信号線から提供される制御信号に応じて、電荷収集領域１８からドレイン１９への電荷の転送を制御する。
電荷処理部２２Ａ、２２Ｂは、配置及び接続構成が互いに異なるだけである。そこで、電荷処理部２２Ａについて詳細に説明し、電荷処理部２２Ｂについては必要に応じて説明を行う。
電荷処理部２２Ａは、電荷蓄積部２７（第１電荷蓄積部）と、浮遊拡散部２８と、リセットドレイン２９と、を有する。なお、電荷処理部２２Ｂの電荷蓄積部２７は、第２電荷蓄積部である。電荷蓄積部２７は、電荷収集領域１８に隣接する。浮遊拡散部２８は、電荷蓄積部２７に隣接する。また、浮遊拡散部２８は、出力線３１を介して読み出しバッファアンプＡ１に接続されている。リセットドレイン２９は、浮遊拡散部２８に隣接する。リセットドレイン２９には、電源ＶＤＤが接続されている。
これらの領域は、電荷を一時的に蓄積する領域である。そして、これらの領域間における電荷の転送は、いつくかの電極から与えられる電圧によって制御される。そこで電荷処理部２２Ａは、転送ゲート電極３２と、リセットゲート電極３３と、を有する。転送ゲート電極３２は、転送信号線から提供される制御信号に応じて、電荷蓄積部２７から浮遊拡散部２８への電荷の転送を制御する。リセットゲート電極３３は、リセット信号線から提供される制御信号に応じて、浮遊拡散部２８からリセットドレイン２９への電荷の転送を制御する。
読み出しバッファアンプＡ１と読み出しバッファアンプＡ２とは、配置及び接続構成が互いに異なるだけである。そこで、読み出しバッファアンプＡ１について詳細に説明し、読み出しバッファアンプＡ２については必要に応じて説明を行う。
読み出しバッファアンプＡ１は、信号読み出しトランジスタＴＡと、スイッチングトランジスタＴＳと、を有する。信号読み出しトランジスタＴＡにおいて、ドレインは電源ＶＤＤに接続され、ゲートは電荷処理部２２Ａの浮遊拡散部２８に接続され、ソースはスイッチングトランジスタＴＳに接続されている。スイッチングトランジスタＴＳにおいて、ドレインは信号読み出しトランジスタＴＡのソースに接続され、ゲートは選択信号線に接続され、ソースは垂直出力信号線Ｂ１に接続されている。読み出しバッファアンプＡ１は、スイッチングトランジスタＴＳのゲートに提供される制御信号に応じて、浮遊拡散部２８に蓄積された電荷に対応する電圧を垂直出力信号線Ｂ１に出力する。
〔制御部〕
上記の信号取得部３は、制御部４から提供される制御信号に応じて動作する。この動作は、図５に示すタイミングチャートによって説明される。以下、図５に示すタイミングチャートを参照しつつ、撮像装置１の動作について説明する。
上記の信号取得部３は、制御部４から提供される制御信号に応じて動作する。この動作は、図５に示すタイミングチャートによって説明される。以下、図５に示すタイミングチャートを参照しつつ、撮像装置１の動作について説明する。
図５は、上から順に、光源２のための制御信号群Ｓ１と、電荷振り分け部２１のための制御信号群Ｓ２と、転送動作のための制御信号群Ｓ３と、における時間的変化をそれぞれ示している。さらに、制御信号群Ｓ１は、光源２の点灯信号ＮＰを含む。制御信号群Ｓ２は、振り分け信号ＴＧ１と、振り分け信号ＴＧ２と、ドレイン信号ＴＤと、を含む。そして、制御信号群Ｓ３は、リセット信号ＲＴと、転送信号ＴＸと、選択信号ＳＥＬと、を含む。
さらに、図５は、制御信号群Ｓ３に続いて、読み出しバッファアンプＡ１、Ａ２から読みだされた信号ＶＰと当該信号ＶＰをＡＤ変換するための信号とを含む制御信号群Ｓ４の時間的変化をそれぞれ示している。制御信号群Ｓ４は、折り畳み積分型ＡＤ変換回路１４のためのクロック信号Ｆと、巡回型ＡＤ変換回路１６のためのクロック信号Ｃと、を含む。なお、信号ＶＰは、図３の各点Ｐにおける電圧の例示である。つまり、信号ＶＰは、信号処理部１２Ａ、１２Ｂに提供される電圧である。なお、図５では、信号処理部１２Ａ、１２Ｂに同一波形の電圧が入力される場合を示しているが、信号処理部１２Ａ、１２Ｂに入力される電圧の波形は、この態様に限定されず、互いに異なっていてもよい。
また、以下の説明において、便宜上、ローレベル（０）を「Ｌ」として示し、ハイレベル（１）を「Ｈ」として示す。例えば、『リセット信号ＲＴを「Ｌ」に設定する。』とは、リセット信号ＲＴをローレベル（０）に設定することを意味する。逆に、『リセット信号ＲＴを「Ｈ」に設定する。』とは、リセット信号ＲＴをハイレベル（１）に設定することを意味する。
まず、制御部４は、ドレイン信号ＴＤを「Ｈ」に設定する。一方、制御部４は、その他の信号（点灯信号ＮＰ、振り分け信号ＴＧ１、ＴＧ２、リセット信号ＲＴ、転送信号ＴＸ、選択信号ＳＥＬ）を「Ｌ」に設定する。
〔リセット動作〕
次に、制御部４は、ｉ行目のリセット信号ＲＴを、「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。制御部４は、この切り替えと同期して、選択信号ＳＥＬも「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。そして、制御部４は、リセット信号ＲＴ及び選択信号ＳＥＬが「Ｈ」である状態を所定期間（例えば０．７８マイクロ秒）維持する。なお、この所定期間において、制御部４は、折り畳み積分型ＡＤ変換回路１４及び巡回型ＡＤ変換回路１６を駆動するクロック信号Ｆ、Ｃを出力しない。所定経過後、制御部４は、リセット信号ＲＴを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。一方、制御部４は、選択信号ＳＥＬが「Ｈ」である状態を維持する。
次に、制御部４は、ｉ行目のリセット信号ＲＴを、「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。制御部４は、この切り替えと同期して、選択信号ＳＥＬも「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。そして、制御部４は、リセット信号ＲＴ及び選択信号ＳＥＬが「Ｈ」である状態を所定期間（例えば０．７８マイクロ秒）維持する。なお、この所定期間において、制御部４は、折り畳み積分型ＡＤ変換回路１４及び巡回型ＡＤ変換回路１６を駆動するクロック信号Ｆ、Ｃを出力しない。所定経過後、制御部４は、リセット信号ＲＴを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。一方、制御部４は、選択信号ＳＥＬが「Ｈ」である状態を維持する。
〔第１ＡＤ変換動作〕
次に、制御部４は、第１ＡＤ変換動作を行う。第１ＡＤ変換動作は、デジタル方式の相関二重サンプリング（CDS：correlated double sampling）のためのものである。具体的には、制御部４は、折り畳み積分型ＡＤ変換回路１４にクロック信号Ｆを提供した後に、巡回型ＡＤ変換回路１６にクロック信号Ｃを提供する。制御部４は、これらクロック信号Ｆ、Ｃを出力している期間において、選択信号ＳＥＬが「Ｈ」である状態を維持する。
次に、制御部４は、第１ＡＤ変換動作を行う。第１ＡＤ変換動作は、デジタル方式の相関二重サンプリング（CDS：correlated double sampling）のためのものである。具体的には、制御部４は、折り畳み積分型ＡＤ変換回路１４にクロック信号Ｆを提供した後に、巡回型ＡＤ変換回路１６にクロック信号Ｃを提供する。制御部４は、これらクロック信号Ｆ、Ｃを出力している期間において、選択信号ＳＥＬが「Ｈ」である状態を維持する。
〔第１露光動作〕
次に、制御部４は、点灯信号ＮＰを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。この切り替えと同期して、制御部４は、振り分け信号ＴＧ１も「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。さらに、この切り替えと同期して、制御部４は、ドレイン信号ＴＤを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。そして、点灯信号ＮＰが「Ｈ」であり、振り分け信号ＴＧ１が「Ｈ」であり、ドレイン信号ＴＤが「Ｌ」である状態を所定期間（例えば０．５マイクロ秒）維持する。この所定期間において、制御部４は、折り畳み積分型ＡＤ変換回路１４及び巡回型ＡＤ変換回路１６を駆動するクロック信号を出力しない。所定期間の経過後、制御部４は、点灯信号ＮＰ及び振り分け信号ＴＧ１を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。さらに、制御部４は、ドレイン信号ＴＤを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。
次に、制御部４は、点灯信号ＮＰを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。この切り替えと同期して、制御部４は、振り分け信号ＴＧ１も「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。さらに、この切り替えと同期して、制御部４は、ドレイン信号ＴＤを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。そして、点灯信号ＮＰが「Ｈ」であり、振り分け信号ＴＧ１が「Ｈ」であり、ドレイン信号ＴＤが「Ｌ」である状態を所定期間（例えば０．５マイクロ秒）維持する。この所定期間において、制御部４は、折り畳み積分型ＡＤ変換回路１４及び巡回型ＡＤ変換回路１６を駆動するクロック信号を出力しない。所定期間の経過後、制御部４は、点灯信号ＮＰ及び振り分け信号ＴＧ１を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。さらに、制御部４は、ドレイン信号ＴＤを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。
次に、制御部４は、点灯信号ＮＰ、振り分け信号ＴＧ１、ＴＧ２、リセット信号ＲＴ、転送信号ＴＸが「Ｌ」であり、ドレイン信号ＴＤ、選択信号ＳＥＬが「Ｈ」である状態を所定期間維持する。
〔第２露光動作〕
次に、制御部４は、振り分け信号ＴＧ２を「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。さらに、この切り替えと同期して、制御部４は、ドレイン信号ＴＤを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。そして、振り分け信号ＴＧ２が「Ｈ」であり、ドレイン信号ＴＤが「Ｌ」である状態を所定期間（例えば０．５マイクロ秒）維持する。この所定期間においても、制御部４は、折り畳み積分型ＡＤ変換回路１４及び巡回型ＡＤ変換回路１６を駆動するクロック信号を出力しない。
次に、制御部４は、振り分け信号ＴＧ２を「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。さらに、この切り替えと同期して、制御部４は、ドレイン信号ＴＤを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。そして、振り分け信号ＴＧ２が「Ｈ」であり、ドレイン信号ＴＤが「Ｌ」である状態を所定期間（例えば０．５マイクロ秒）維持する。この所定期間においても、制御部４は、折り畳み積分型ＡＤ変換回路１４及び巡回型ＡＤ変換回路１６を駆動するクロック信号を出力しない。
〔転送動作〕
所定期間の経過後、制御部４は、振り分け信号ＴＧ２を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。この切り替えと同期して、制御部４は、ドレイン信号ＴＤを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替えるとともに、転送信号ＴＸを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。そして、転送信号ＴＸが「Ｈ」である状態を所定期間（例えば０．７８マイクロ秒）維持する。この所定期間においても、制御部４は、折り畳み積分型ＡＤ変換回路１４及び巡回型ＡＤ変換回路１６を駆動するクロック信号を出力しない。所定期間の経過後、制御部４は、転送信号ＴＸを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。
所定期間の経過後、制御部４は、振り分け信号ＴＧ２を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。この切り替えと同期して、制御部４は、ドレイン信号ＴＤを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替えるとともに、転送信号ＴＸを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。そして、転送信号ＴＸが「Ｈ」である状態を所定期間（例えば０．７８マイクロ秒）維持する。この所定期間においても、制御部４は、折り畳み積分型ＡＤ変換回路１４及び巡回型ＡＤ変換回路１６を駆動するクロック信号を出力しない。所定期間の経過後、制御部４は、転送信号ＴＸを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。
〔第２ＡＤ変換動作〕
制御部４は、第２ＡＤ変換動作を行う。第２ＡＤ変換動作は、転送動作によって出力された電圧をＡＤ変換するためのものである。具体的には、制御部４は、所定期間だけ折り畳み積分型ＡＤ変換回路１４にクロック信号Ｆを提供する。折り畳みＡＤ変換動作の終了後、制御部４は、続いて、所定期間だけ巡回型ＡＤ変換回路１６にクロック信号Ｃを出力する。
制御部４は、第２ＡＤ変換動作を行う。第２ＡＤ変換動作は、転送動作によって出力された電圧をＡＤ変換するためのものである。具体的には、制御部４は、所定期間だけ折り畳み積分型ＡＤ変換回路１４にクロック信号Ｆを提供する。折り畳みＡＤ変換動作の終了後、制御部４は、続いて、所定期間だけ巡回型ＡＤ変換回路１６にクロック信号Ｃを出力する。
次に、制御部４は、対象とする行を変更しながら（変数ｉを１ずつ増加させながら）、上述したリセット動作、第１ＡＤ変換動作、第１及び第２露光動作、転送動作及び第２ＡＤ変換動作を行う。つまり、撮像装置１の読み出し方式は、いわゆるローリングシャッタである。
上記のリセット動作、第１ＡＤ変換動作、第１及び第２露光動作、転送動作及び第２ＡＤ変換動作は、蓄積及び読み出し動作を構成する。つまり、第１実施形態の動作は、蓄積及び読み出しをひとくくりの動作として捉える。この蓄積及び読み出し動作の実施には、例えば８０．６マイクロ秒を要する。図５では、蓄積及び読み出し動作の期間を、期間Ｔ１Ｈとして示す。つまり、期間Ｔ１Ｈは、１行の読み出し期間であるともいえる。期間Ｔ１Ｈは、選択信号ＳＥＬが「Ｈ」である期間と定義してもよいし、ｉ行目のリセット信号ＲＴが「Ｌ」から「Ｈ」に切り替えられたタイミングから、ｉ＋１行目のリセット信号ＲＴが「Ｌ」から「Ｈ」に切り替えられたタイミングまでの期間としてもよい。そして、１枚の画像を得るために、当該蓄積及び読み出し動作を、例えば４１２回繰り返す。つまり、１フレームは、３３ミリ秒である。
なお、上記のいくつかの動作において、露光動作、転送動作及び第２ＡＤ変換動作は、この順で実施されればよい。例えば、露光動作と第１ＡＤ変換動作とは並行して実施してもよい。また、露光動作を行った後に第１ＡＤ変換動作を実施し、その後、転送動作を行ってもよい。つまり、露光動作は、転送前の期間内において、所望のタイミングで実施してよい。
〔情報取得動作〕
次に、演算部６は、脈動に関する情報を得る処理を行う。具体的には、図１に示すように、演算部６は、信号処理部１２Ａ、１２Ｂから出力されたデジタル信号を用いて、ＲＡＷ形式の画像Ｇ１、Ｇ２を形成する。具体的には、信号処理部１２Ａのデジタル信号を用いて、画像Ｇ１（第１画像）を形成する。また、信号処理部１２Ｂのデジタル信号を用いて、画像Ｇ２（第２画像）を形成する。次に、演算部６は、取得した画像Ｇ１、Ｇ２を用いて、差分画像ＧＳを得る。演算部６は、差分画像ＧＳに処理領域を設定し、処理領域内の輝度平均を得る。これら画像Ｇ１、Ｇ２の形成から輝度平均の取得までの処理は、所定回数繰り返される。
次に、演算部６は、脈動に関する情報を得る処理を行う。具体的には、図１に示すように、演算部６は、信号処理部１２Ａ、１２Ｂから出力されたデジタル信号を用いて、ＲＡＷ形式の画像Ｇ１、Ｇ２を形成する。具体的には、信号処理部１２Ａのデジタル信号を用いて、画像Ｇ１（第１画像）を形成する。また、信号処理部１２Ｂのデジタル信号を用いて、画像Ｇ２（第２画像）を形成する。次に、演算部６は、取得した画像Ｇ１、Ｇ２を用いて、差分画像ＧＳを得る。演算部６は、差分画像ＧＳに処理領域を設定し、処理領域内の輝度平均を得る。これら画像Ｇ１、Ｇ２の形成から輝度平均の取得までの処理は、所定回数繰り返される。
次に、演算部６は、輝度平均の強度と時間との関係をグラフ化（グラフＢＳ）する。この処理によって、ヘモグロビン濃度の時間変化を示すグラフが得られる。ヘモグロビン濃度は、脈動に応じているので、ヘモグロビン濃度の周期的な時間変化は、脈拍に対応する。このグラフＢＳを用いて、種々の脈動に関する情報を得る。
例えば、単位時間（１分間）あたりの拍動数（いわゆる脈拍数）を得てもよい。また、ヘモグロビン濃度の経時変化を示すグラフ（図１のグラフＢＳ）を得てもよい。
ところで、上述したように、脈動は、ヘモグロビン濃度の変化に対応し、ヘモグロビン濃度は、画素Ｘの出力の強度（電圧値）に対応する。つまり、画素Ｘの出力の変動は、ヘモグロビン濃度の変動（脈動）に対応する。一方、画素Ｘの出力には、ヘモグロビン濃度の変化（脈動）に起因する成分のほかに、画素Ｘに入射する環境光（背景光）の成分も含む。背景光成分に起因する光強度の変動幅は、ヘモグロビン濃度（脈動）の変動に起因する変動幅よりも大きい場合があり得る。つまり、ヘモグロビン濃度の変動に起因する信号成分は、背景光成分に埋もれることが生じ得る。
本実施形態の撮像装置１は、測定光Ｌを照射したタイミングで画像Ｇ１を取得している。従って、画像Ｇ１は、測定光Ｌの照射に起因する信号成分を確実に含む。また、撮像装置１は、測定光Ｌを消灯したタイミングで画像Ｇ２を取得している。画像Ｇ２は、測定光Ｌの照射に起因する信号成分を含まず、測定光Ｌの照射に起因しない成分（ノイズ成分）を含む。このような動作は、ロックイン動作（同期動作）と呼んでよい。そして、信号成分とノイズ成分とを含む画像Ｇ１と、信号成分を含まない画像Ｇ２と、を得て、画像Ｇ１から画像Ｇ２を減ずる（例えば、輝度値の差分を得る）ことによって、真の信号成分を抽出することができる。このようなロックイン動作によれば、ノイズ成分の変動幅よりも小さい真の信号成分の変動を得ることができる。
〔第２実施形態〕
第２実施形態の撮像装置１について説明する。第２実施形態の撮像装置１は、画素アレイ部７からの読み出し動作が第１実施形態の撮像装置１と相違する。具体的には、第１実施形態の撮像装置１の読み出し動作は、いわゆるローリングシャッタ方式であった。一方、第２実施形態の撮像装置１の読み出し動作は、いわゆるグローバルシャッタ方式である。
第２実施形態の撮像装置１について説明する。第２実施形態の撮像装置１は、画素アレイ部７からの読み出し動作が第１実施形態の撮像装置１と相違する。具体的には、第１実施形態の撮像装置１の読み出し動作は、いわゆるローリングシャッタ方式であった。一方、第２実施形態の撮像装置１の読み出し動作は、いわゆるグローバルシャッタ方式である。
つまり、第２実施形態の撮像装置１は、動作方式が第１実施形態の撮像装置１と相違するのみであるので、例えば、画素Ｘの物理的な構成などは、第１実施形態の撮像装置１と共通である。以下、制御部４が行う制御内容について詳細に説明する。
〔制御部〕
図６は、図５と同様に、光源２のための制御信号群Ｓ１と、電荷振り分け部２１のための制御信号群Ｓ２と、転送動作のための制御信号群Ｓ３と、における時間的変化をそれぞれ示している。なお、図６では、ＡＤ変換動作のためのタイミングチャートは省略する。
図６は、図５と同様に、光源２のための制御信号群Ｓ１と、電荷振り分け部２１のための制御信号群Ｓ２と、転送動作のための制御信号群Ｓ３と、における時間的変化をそれぞれ示している。なお、図６では、ＡＤ変換動作のためのタイミングチャートは省略する。
まず、制御部４は、ドレイン信号ＴＤを「Ｈ」に設定する。一方、制御部４は、その他の信号（点灯信号ＮＰ、振り分け信号ＴＧ１、ＴＧ２、リセット信号ＲＴ、転送信号ＴＸ、選択信号ＳＥＬ）を「Ｌ」に設定する。
次に、制御部４は、複数回の露光動作を連続して行う。第１実施形態において、制御部４は、１回の露光動作と、１回の転送動作と、を交互に行った。一方、第２実施形態の制御部４は、グローバルシャッタ方式に基づき、複数回の露光動作を行う。
具体的には、制御部４は、期間Ｔ２ａにおいて、点灯信号ＮＰ、振り分け信号ＴＧ１を「Ｈ」とし、振り分け信号ＴＧ２、ドレイン信号ＴＤを「Ｌ」とする動作（第１露光）と、点灯信号ＮＰ、振り分け信号ＴＧ１及び振り分け信号ＴＧ２を「Ｌ」とし、ドレイン信号ＴＤを「Ｈ」とする動作と、振り分け信号ＴＧ２を「Ｈ」とし、点灯信号ＮＰ、振り分け信号ＴＧ１及びドレイン信号ＴＤを「Ｌ」とする動作（第２露光）と、を所定回数（例えば４１２回）繰り返す。
また、制御部４は、期間Ｔ２ａにおいて、リセット信号ＲＴ、転送信号ＴＸ、及び選択信号ＳＥＬの状態を「Ｌ」に維持し続ける。
次に、制御部４は、期間Ｔ２ｂにおいて、複数回の読み出し動作を行う。
〔リセット動作〕
まず、ｉ行目のリセット信号ＲＴを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。この切り替えと同期して、制御部４は、ｉ行目の選択信号ＳＥＬも「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。そして、リセット信号ＲＴ及び選択信号ＳＥＬが「Ｈ」である状態を所定期間（例えば０．７８マイクロ秒）維持する。所定期間の経過後、制御部４は、リセット信号ＲＴを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。一方、制御部４は、選択信号ＳＥＬは、「Ｈ」を維持する。
まず、ｉ行目のリセット信号ＲＴを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。この切り替えと同期して、制御部４は、ｉ行目の選択信号ＳＥＬも「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。そして、リセット信号ＲＴ及び選択信号ＳＥＬが「Ｈ」である状態を所定期間（例えば０．７８マイクロ秒）維持する。所定期間の経過後、制御部４は、リセット信号ＲＴを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。一方、制御部４は、選択信号ＳＥＬは、「Ｈ」を維持する。
〔転送動作〕
次に、制御部４は、転送信号ＴＸを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。所定期間の経過後、制御部４は、転送信号ＴＸを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。一方、制御部４は、選択信号ＳＥＬは、「Ｈ」を維持する。
次に、制御部４は、転送信号ＴＸを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。所定期間の経過後、制御部４は、転送信号ＴＸを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。一方、制御部４は、選択信号ＳＥＬは、「Ｈ」を維持する。
〔ＡＤ変換動作〕
リセット動作から転送動作までの期間Ｔ２ｃにおいて、相関二重サンプリングのためのＡＤ変換動作を行う。具体的には、この期間Ｔ２ｃにおいて、制御部４は、クロック信号Ｆ、Ｃを出力する。
リセット動作から転送動作までの期間Ｔ２ｃにおいて、相関二重サンプリングのためのＡＤ変換動作を行う。具体的には、この期間Ｔ２ｃにおいて、制御部４は、クロック信号Ｆ、Ｃを出力する。
次に、制御部４は、ｉ＋１行目の画素Ｘに対する読み出し動作を行う。
ここで、ｉ行目の転送信号ＴＸを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替えたタイミングから、ｉ＋１行目の画素Ｘの読み出し動作が開始されるタイミング（ｉ＋１行目のリセット信号ＲＴを切り替えるタイミング）までの期間Ｔ２ｄは、折り畳み積分型ＡＤ変換回路１４及び巡回型ＡＤ変換回路１６の第２ＡＤ変換動作に応じている。
上記の読み出し動作を、１行目の画素Ｘからｎ行目の画素Ｘに至るまで、繰り返し行う。なお、読み出し動作において、制御部４は、ドレイン信号ＴＤを「Ｈ」に維持し続ける。
上記の動作では、複数回の露光動作を行った後に、複数回の読み出し動作を行う。例えば、８２４マイクロ秒の間に４１２回の露光動作を行った後に、７８．６マイクロ秒の４１２回の読み出し動作を行う。つまり、１フレームは、３３ミリ秒である。
〔情報取得動作〕
次に、演算部６は、脈動に関する情報を得る処理を行う。この処理は、第１実施形態における処理と同様である。
次に、演算部６は、脈動に関する情報を得る処理を行う。この処理は、第１実施形態における処理と同様である。
第２実施形態の撮像装置１によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
〔第３実施形態〕
第３実施形態の撮像装置１Ａについて説明する。図７に示すように、第３実施形態の撮像装置１Ａは、測定光Ｌ１を被験者１００に照射して得た画像Ｇ１Ａと、測定光Ｌ２を被験者１００に照射して得た画像Ｇ１Ｂと、測定光Ｌ１、Ｌ２を被験者１００に照射せずに得た画像Ｇ２と、の３種類の画像を取得し、これらの画像Ｇ１Ａ、Ｇ１Ｂ、Ｇ２を用いて情報を得るものである。そこで、第３実施形態の撮像装置１Ａは、第１実施形態の撮像装置１に対して、光源２Ａ及び画素ＸＡの構成が相違する。要するに、第３実施形態の撮像装置１Ａは、３タップ２波長型の動作を行う。以下、光源２Ａ及び画素ＸＡの構成と、撮像装置１Ａの動作と、について説明する。
第３実施形態の撮像装置１Ａについて説明する。図７に示すように、第３実施形態の撮像装置１Ａは、測定光Ｌ１を被験者１００に照射して得た画像Ｇ１Ａと、測定光Ｌ２を被験者１００に照射して得た画像Ｇ１Ｂと、測定光Ｌ１、Ｌ２を被験者１００に照射せずに得た画像Ｇ２と、の３種類の画像を取得し、これらの画像Ｇ１Ａ、Ｇ１Ｂ、Ｇ２を用いて情報を得るものである。そこで、第３実施形態の撮像装置１Ａは、第１実施形態の撮像装置１に対して、光源２Ａ及び画素ＸＡの構成が相違する。要するに、第３実施形態の撮像装置１Ａは、３タップ２波長型の動作を行う。以下、光源２Ａ及び画素ＸＡの構成と、撮像装置１Ａの動作と、について説明する。
〔光源〕
第１実施形態の光源２は、測定光Ｌ１のみを照射可能であった。一方、第３実施形態の光源２Ａは、測定光Ｌ１（第１測定光）に加えて測定光Ｌ２（第２測定光）も照射可能である。光源２Ａは、光発生部２ａ、２ｂを有する。光発生部２ａは、可視光領域又は近赤外光領域の第１波長を有する測定光Ｌ１を出射する。光発生部２ｂは、可視光領域又は近赤外光領域の第２波長を有する測定光Ｌ２を出射する。ここで、第１波長は、第２波長とは異なっている。例えば、第１波長は、８７０ナノメートルであり、第２波長は、７８０ナノメートルである。
第１実施形態の光源２は、測定光Ｌ１のみを照射可能であった。一方、第３実施形態の光源２Ａは、測定光Ｌ１（第１測定光）に加えて測定光Ｌ２（第２測定光）も照射可能である。光源２Ａは、光発生部２ａ、２ｂを有する。光発生部２ａは、可視光領域又は近赤外光領域の第１波長を有する測定光Ｌ１を出射する。光発生部２ｂは、可視光領域又は近赤外光領域の第２波長を有する測定光Ｌ２を出射する。ここで、第１波長は、第２波長とは異なっている。例えば、第１波長は、８７０ナノメートルであり、第２波長は、７８０ナノメートルである。
また、光発生部２ａ、２ｂは、それぞれ独立して点灯及び／又は消灯させることができる。従って、光源２は、光発生部２ａから測定光Ｌ１を照射させ、光発生部２ｂを消灯させる動作と、光発生部２ｂから測定光Ｌ２を照射させ、光発生部２ａを消灯させる動作と、測定光Ｌ１、Ｌ２の何れも消灯させる動作と、を選択的に行う。これらの動作の切り替えは、制御部４から提供される制御信号に基づいて行われる。
〔画素〕
図８に示すように、第３実施形態の画素ＸＡは、電荷処理部２２Ａ、２２Ｂに加えて、追加された電荷処理部２２Ｃを有する。電荷処理部２２Ｃは、電荷処理部２２Ａと同様の構成を有する。従って、電荷処理部２２Ｃの電荷蓄積部２７は、第３電荷蓄積部である。さらに、画素ＸＡは、読み出しバッファアンプＡ１、Ａ２に加えて、追加された読み出しバッファアンプＡ３を有する。さらに、電荷振り分け部２１Ａは、振り分け電極２４Ｃをさらに含む。読み出しバッファアンプＡ３も、読み出しバッファアンプＡ１と同様の回路構成及び接続構成を有する。
図８に示すように、第３実施形態の画素ＸＡは、電荷処理部２２Ａ、２２Ｂに加えて、追加された電荷処理部２２Ｃを有する。電荷処理部２２Ｃは、電荷処理部２２Ａと同様の構成を有する。従って、電荷処理部２２Ｃの電荷蓄積部２７は、第３電荷蓄積部である。さらに、画素ＸＡは、読み出しバッファアンプＡ１、Ａ２に加えて、追加された読み出しバッファアンプＡ３を有する。さらに、電荷振り分け部２１Ａは、振り分け電極２４Ｃをさらに含む。読み出しバッファアンプＡ３も、読み出しバッファアンプＡ１と同様の回路構成及び接続構成を有する。
〔制御部〕
上記の画素ＸＡは、制御部４から提供される制御信号に応じて動作する。この動作は、図９に示すタイミングチャートによって説明される。以下、図９に示すタイミングチャートを参照しつつ、撮像装置１Ａの動作について説明する。
上記の画素ＸＡは、制御部４から提供される制御信号に応じて動作する。この動作は、図９に示すタイミングチャートによって説明される。以下、図９に示すタイミングチャートを参照しつつ、撮像装置１Ａの動作について説明する。
〔リセット動作〕
まず、制御部４は、リセット動作を行う。具体的な制御は、第１実施形態のリセット動作と同様である。つまり、制御部４は、リセット信号ＲＴを、「Ｌ」から「Ｈ」に切り替えると共に、選択信号ＳＥＬを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。所定期間の経過後、制御部４は、リセット信号ＲＴを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。
まず、制御部４は、リセット動作を行う。具体的な制御は、第１実施形態のリセット動作と同様である。つまり、制御部４は、リセット信号ＲＴを、「Ｌ」から「Ｈ」に切り替えると共に、選択信号ＳＥＬを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。所定期間の経過後、制御部４は、リセット信号ＲＴを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。
〔第１露光動作〕
次に、制御部４は、第１露光動作を行う。具体的な制御は、第１実施形態の第１露光動作と同様である。
次に、制御部４は、第１露光動作を行う。具体的な制御は、第１実施形態の第１露光動作と同様である。
〔第２露光動作〕
次に、制御部４は、第２露光動作を行う。具体的な制御は、第１実施形態の第２露光動作と同様である。
次に、制御部４は、第２露光動作を行う。具体的な制御は、第１実施形態の第２露光動作と同様である。
〔第３露光動作〕
次に、制御部４は、第３露光動作を行う。具体的には、制御部４は、点灯信号ＮＰ２を「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。この切り替えと同期して、制御部４は、振り分け信号ＴＧ３も「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。さらに、この切り替えと同期して、制御部４は、ドレイン信号ＴＤを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。そして、点灯信号ＮＰ２が「Ｈ」であり、振り分け信号ＴＧ３が「Ｈ」であり、ドレイン信号ＴＤが「Ｌ」である状態を所定期間（例えば０．５マイクロ秒）維持する。所定期間の経過後、制御部４は、点灯信号ＮＰ２及び振り分け信号ＴＧ１を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。さらに、制御部４は、ドレイン信号ＴＤを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。
次に、制御部４は、第３露光動作を行う。具体的には、制御部４は、点灯信号ＮＰ２を「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。この切り替えと同期して、制御部４は、振り分け信号ＴＧ３も「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。さらに、この切り替えと同期して、制御部４は、ドレイン信号ＴＤを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。そして、点灯信号ＮＰ２が「Ｈ」であり、振り分け信号ＴＧ３が「Ｈ」であり、ドレイン信号ＴＤが「Ｌ」である状態を所定期間（例えば０．５マイクロ秒）維持する。所定期間の経過後、制御部４は、点灯信号ＮＰ２及び振り分け信号ＴＧ１を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。さらに、制御部４は、ドレイン信号ＴＤを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。
〔第１ＡＤ変換動作〕
ここで、第１実施形態では、第１ＡＤ変換動作を行った後に、露光動作を行った。しかし、第１ＡＤ変換動作と露光動作との関係は、この順に限定されない。第３実施形態では、第１ＡＤ変換動作と露光動作とは並行して行われる。従って、制御部４は、第１〜第３露光動作を行う期間において、第１ＡＤ変換動作のための制御信号を信号処理部１２Ａ、１２Ｂに提供する。具体的な制御は、第１実施形態の第１ＡＤ変換動作と同様である。
ここで、第１実施形態では、第１ＡＤ変換動作を行った後に、露光動作を行った。しかし、第１ＡＤ変換動作と露光動作との関係は、この順に限定されない。第３実施形態では、第１ＡＤ変換動作と露光動作とは並行して行われる。従って、制御部４は、第１〜第３露光動作を行う期間において、第１ＡＤ変換動作のための制御信号を信号処理部１２Ａ、１２Ｂに提供する。具体的な制御は、第１実施形態の第１ＡＤ変換動作と同様である。
〔転送動作〕
次に、制御部４は、転送動作を行う。具体的な制御は、第１実施形態の転送動作と同様である。
次に、制御部４は、転送動作を行う。具体的な制御は、第１実施形態の転送動作と同様である。
〔第２ＡＤ変換動作〕
制御部４は、第２ＡＤ変換動作を行う。具体的な制御は、第１実施形態の第２ＡＤ変換動作と同様である。
制御部４は、第２ＡＤ変換動作を行う。具体的な制御は、第１実施形態の第２ＡＤ変換動作と同様である。
〔情報取得動作〕
次に、演算部６は、脈動に関する情報を得る処理を行う。例えば、第１実施形態と同様の処理によって、第１波長に基づく画像Ｇ１Ａと背景光に基づく画像Ｇ２とを用いて脈動に関する情報を得ると共に、第２波長に基づく画像Ｇ１Ｂと背景光に基づく画像Ｇ２とを用いて脈動に関する情報を得てもよい。
次に、演算部６は、脈動に関する情報を得る処理を行う。例えば、第１実施形態と同様の処理によって、第１波長に基づく画像Ｇ１Ａと背景光に基づく画像Ｇ２とを用いて脈動に関する情報を得ると共に、第２波長に基づく画像Ｇ１Ｂと背景光に基づく画像Ｇ２とを用いて脈動に関する情報を得てもよい。
また、第１波長に基づく画像Ｇ１Ａと第２波長に基づく画像Ｇ１Ｂとの関係を利用して、酸素化ヘモグロビン濃度と脱酸素化ヘモグロビン濃度の比から酸素飽和度に関する情報を得てもよい。
〔第４実施形態〕
第４実施形態の撮像装置について説明する。第４実施形態の撮像装置の光源及び信号取得部は、第１実施形態の撮像装置１が備える光源２と構成が異なり、さらに、当該光源２及び信号取得部３と動作が異なる。つまり、第４実施形態の撮像装置の光源は、第３実施形態の撮像装置１Ａが備える光源２Ａと構成が共通する。具体的には、光源２Ａが測定光Ｌ１を照射したとき、画素Ｘ１によって画像Ｇ１Ａを得る。次に、光源２Ａが測定光Ｌ２を照射したとき、画素Ｘ１に隣接する別の画素Ｘ２によって画像Ｇ１Ｂを得る。つまり、第４実施形態の撮像装置は、第１実施形態の画素Ｘと同じ構成（２タップ型）によって、第３実施形態の撮像装置１Ａと同様の結果（画像Ｇ１Ａ、Ｇ１Ｂ、Ｇ２の取得）を得るものである。要するに、第４実施形態の撮像装置は、２タップ２波長型の動作を行う。
第４実施形態の撮像装置について説明する。第４実施形態の撮像装置の光源及び信号取得部は、第１実施形態の撮像装置１が備える光源２と構成が異なり、さらに、当該光源２及び信号取得部３と動作が異なる。つまり、第４実施形態の撮像装置の光源は、第３実施形態の撮像装置１Ａが備える光源２Ａと構成が共通する。具体的には、光源２Ａが測定光Ｌ１を照射したとき、画素Ｘ１によって画像Ｇ１Ａを得る。次に、光源２Ａが測定光Ｌ２を照射したとき、画素Ｘ１に隣接する別の画素Ｘ２によって画像Ｇ１Ｂを得る。つまり、第４実施形態の撮像装置は、第１実施形態の画素Ｘと同じ構成（２タップ型）によって、第３実施形態の撮像装置１Ａと同様の結果（画像Ｇ１Ａ、Ｇ１Ｂ、Ｇ２の取得）を得るものである。要するに、第４実施形態の撮像装置は、２タップ２波長型の動作を行う。
なお、第４実施形態の撮像装置では、信号取得部３が第１実施形態と同様の構成を有し、光源２Ａが第３実施形態と同様の構成を有する。従って、第４実施形態の撮像装置の物理的な構成については説明を省略し、撮像装置の動作について説明する。
図１０は、上から順に、光源２のための制御信号群Ｓ１Ａと、電荷振り分け部２１のための制御信号群Ｓ２Ａ、Ｓ２Ｂと、転送動作のための制御信号群Ｓ３と、における時間的変化をそれぞれ示している。なお、制御信号群Ｓ２Ａは、測定光Ｌ１を対象とする奇数列（Ｏｄｄ Ｃｏｌ．）の画素Ｘのためのものである。制御信号群Ｓ２Ｂは、測定光Ｌ２を対象とする偶数列（Ｅｖｅｎ Ｃｏｌ．）の画素Ｘのためのものである。「偶数」及び「奇数」は、例えば、画素アレイ部７の列数に対応するものとしてよい。つまり、奇数列の画素Ｘは、画素アレイ部７において奇数列（ｊ＝１、３、５…）に位置するものを意味する。偶数列の画素Ｘは、画素アレイ部７において偶数列（ｊ＝２、４、６…）に位置するものを意味する。つまり、奇数列の画素Ｘは、偶数列の画素Ｘに隣り合っている。
なお、測定光Ｌ１を対象とする画素Ｘ及び測定光Ｌ２を対象とする画素Ｘの選択は、例示である。測定光Ｌ１を対象とする画素Ｘ及び測定光Ｌ２を対象とする画素Ｘは、互いに近接していればよく、列同士で隣り合う構成に限定されない。例えば、行によって分別してもよい。つまり、測定光Ｌ１を対象とする画素Ｘを偶数行に位置する画素Ｘとし、測定光Ｌ２を対象とする画素Ｘを奇数行に位置する画素Ｘとしてもよい。また、測定光Ｌ１を対象とする画素Ｘ及び測定光Ｌ２を対象とする画素Ｘは、格子状に配置されていてもよい。
このように、画素ごとに対象とする測定光を異ならせる構成は、空間的に分解するものとも言える。
また、露光動作は、奇数列の画素Ｘと偶数列の画素Ｘとで互いに独立して動作させる必要がある。一方、転送動作は、露光動作のように互いに独立させる必要はない。従って、転送動作のための制御信号群Ｓ３のみにより示される。
〔リセット動作〕
制御部４は、リセット動作を行う。具体的な制御は、第１実施形態のリセット動作と同様である。つまり、制御部４は、リセット信号ＲＴを、「Ｌ」から「Ｈ」に切り替えると共に、選択信号ＳＥＬを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。所定期間の経過後、制御部４は、リセット信号ＲＴを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。
制御部４は、リセット動作を行う。具体的な制御は、第１実施形態のリセット動作と同様である。つまり、制御部４は、リセット信号ＲＴを、「Ｌ」から「Ｈ」に切り替えると共に、選択信号ＳＥＬを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。所定期間の経過後、制御部４は、リセット信号ＲＴを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。
〔奇数列の画素Ｘの第１露光動作〕
次に、制御部４は、奇数列の画素Ｘの第１露光動作を行う。制御部４は、点灯信号ＮＰ１を「Ｌ」から「Ｈ」に切り替え、奇数列の画素Ｘの振り分け信号ＴＧ１を「Ｌ」から「Ｈ」に切り替え、さらに、奇数列の画素Ｘのドレイン信号ＴＤを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。そして、制御部４は、この状態を所定期間（例えば０．５マイクロ秒）維持する。所定期間の経過後、制御部４は、点灯信号ＮＰ１を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替え、振り分け信号ＴＧ１を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替え、さらに、奇数列の画素Ｘのドレイン信号ＴＤを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。
次に、制御部４は、奇数列の画素Ｘの第１露光動作を行う。制御部４は、点灯信号ＮＰ１を「Ｌ」から「Ｈ」に切り替え、奇数列の画素Ｘの振り分け信号ＴＧ１を「Ｌ」から「Ｈ」に切り替え、さらに、奇数列の画素Ｘのドレイン信号ＴＤを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。そして、制御部４は、この状態を所定期間（例えば０．５マイクロ秒）維持する。所定期間の経過後、制御部４は、点灯信号ＮＰ１を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替え、振り分け信号ＴＧ１を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替え、さらに、奇数列の画素Ｘのドレイン信号ＴＤを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。
〔奇数列の画素Ｘの第２露光動作〕
次に、制御部４は、奇数列の画素Ｘの第２露光動作を行う。制御部４は、奇数列の画素Ｘの振り分け信号ＴＧ２を「Ｌ」から「Ｈ」に切り替え、奇数列の画素Ｘのドレイン信号ＴＤを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。所定期間の経過後、制御部４は、奇数列の画素Ｘの振り分け信号ＴＧ２を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替え、奇数列の画素Ｘのドレイン信号ＴＤを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。
次に、制御部４は、奇数列の画素Ｘの第２露光動作を行う。制御部４は、奇数列の画素Ｘの振り分け信号ＴＧ２を「Ｌ」から「Ｈ」に切り替え、奇数列の画素Ｘのドレイン信号ＴＤを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。所定期間の経過後、制御部４は、奇数列の画素Ｘの振り分け信号ＴＧ２を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替え、奇数列の画素Ｘのドレイン信号ＴＤを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。
〔偶数列の画素Ｘの第１露光動作〕
次に、制御部４は、偶数列の画素Ｘの第１露光動作を行う。制御部４は、点灯信号ＮＰ２を「Ｌ」から「Ｈ」に切り替え、偶数列の画素Ｘの振り分け信号ＴＧ１を「Ｌ」から「Ｈ」に切り替え、さらに、偶数列の画素Ｘのドレイン信号ＴＤを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。そして、制御部４は、この状態を所定期間だけ維持する。所定期間の経過後、制御部４は、点灯信号ＮＰ２を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替、振り分け信号ＴＧ１を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。さらに、制御部４は、偶数列の画素Ｘのドレイン信号ＴＤを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。
次に、制御部４は、偶数列の画素Ｘの第１露光動作を行う。制御部４は、点灯信号ＮＰ２を「Ｌ」から「Ｈ」に切り替え、偶数列の画素Ｘの振り分け信号ＴＧ１を「Ｌ」から「Ｈ」に切り替え、さらに、偶数列の画素Ｘのドレイン信号ＴＤを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。そして、制御部４は、この状態を所定期間だけ維持する。所定期間の経過後、制御部４は、点灯信号ＮＰ２を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替、振り分け信号ＴＧ１を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。さらに、制御部４は、偶数列の画素Ｘのドレイン信号ＴＤを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。
〔偶数列の画素Ｘの第２露光動作〕
次に、制御部４は、偶数列の画素Ｘの第２露光動作を行う。制御部４は、偶数列の画素Ｘの振り分け信号ＴＧ２を「Ｌ」から「Ｈ」に切り替え、偶数列の画素Ｘのドレイン信号ＴＤを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。所定期間の経過後、制御部４は、偶数列の画素Ｘの振り分け信号ＴＧ２を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替え、偶数列の画素Ｘのドレイン信号ＴＤを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。
次に、制御部４は、偶数列の画素Ｘの第２露光動作を行う。制御部４は、偶数列の画素Ｘの振り分け信号ＴＧ２を「Ｌ」から「Ｈ」に切り替え、偶数列の画素Ｘのドレイン信号ＴＤを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。所定期間の経過後、制御部４は、偶数列の画素Ｘの振り分け信号ＴＧ２を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替え、偶数列の画素Ｘのドレイン信号ＴＤを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。
〔転送動作〕
次に、制御部４は、転送動作を行う。具体的な制御は、第１実施形態の転送動作と同様である。
次に、制御部４は、転送動作を行う。具体的な制御は、第１実施形態の転送動作と同様である。
〔ＡＤ変換動作〕
なお、上記の一連の動作において、転送動作が行われる前に相関二重サンプリングのための第１ＡＤ変換動作を行う。この第１ＡＤ変換動作は、第３実施形態のように、露光動作と並行して行ってよい。また、転送動作の後に、第２ＡＤ変換動作を行う。第１及び第２ＡＤ変換動作の具体的な制御は、第１実施形態の第１及び第２ＡＤ変換動作と同様である。
なお、上記の一連の動作において、転送動作が行われる前に相関二重サンプリングのための第１ＡＤ変換動作を行う。この第１ＡＤ変換動作は、第３実施形態のように、露光動作と並行して行ってよい。また、転送動作の後に、第２ＡＤ変換動作を行う。第１及び第２ＡＤ変換動作の具体的な制御は、第１実施形態の第１及び第２ＡＤ変換動作と同様である。
以上のステップにより、ｉ行目の露光動作、読み出し動作及びＡＤ変換動作が完了する。次に、制御部４は、ｉ＋１行目の奇数列の画素Ｘ、ＸＥに対して、上述した制御と同様の動作を行う。
〔情報取得動作〕
次に、演算部６は、脈動に関する情報を得る処理を行う。第４実施形態の動作によっても、画像Ｇ１Ａ、Ｇ１Ｂ、Ｇ２が得られる。従って、第３実施形態と同様の処理を行ってよい。
次に、演算部６は、脈動に関する情報を得る処理を行う。第４実施形態の動作によっても、画像Ｇ１Ａ、Ｇ１Ｂ、Ｇ２が得られる。従って、第３実施形態と同様の処理を行ってよい。
本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。
〔変形例１〕
第１実施形態において、測定光Ｌの照射（点灯信号ＮＰ：「Ｈ」）と同期するように、フォトダイオードＰＤから電荷蓄積部２７に電荷を転送させる（振り分け信号ＴＧ１：「Ｈ」）と説明した。そして、図５に示すように、第１実施形態では、点灯信号ＮＰの「Ｌ」から「Ｈ」への切り替えと、振り分け信号ＴＧ１の「Ｌ」から「Ｈ」への切り替えは、同じタイミングで行った。また、点灯信号ＮＰの「Ｈ」から「Ｌ」への切り替えと、振り分け信号ＴＧ１の「Ｈ」から「Ｌ」への切り替えも、同じタイミングで行った。つまり、点灯信号ＮＰが「Ｈ」を維持する時間は、振り分け信号ＴＧ１が「Ｈ」を維持する時間と等しかった。しかし、測定光Ｌの照射と電荷蓄積部２７への転送とを「同期」させるとは、これらの切替タイミングの一致や期間の一致に限定されない。
第１実施形態において、測定光Ｌの照射（点灯信号ＮＰ：「Ｈ」）と同期するように、フォトダイオードＰＤから電荷蓄積部２７に電荷を転送させる（振り分け信号ＴＧ１：「Ｈ」）と説明した。そして、図５に示すように、第１実施形態では、点灯信号ＮＰの「Ｌ」から「Ｈ」への切り替えと、振り分け信号ＴＧ１の「Ｌ」から「Ｈ」への切り替えは、同じタイミングで行った。また、点灯信号ＮＰの「Ｈ」から「Ｌ」への切り替えと、振り分け信号ＴＧ１の「Ｈ」から「Ｌ」への切り替えも、同じタイミングで行った。つまり、点灯信号ＮＰが「Ｈ」を維持する時間は、振り分け信号ＴＧ１が「Ｈ」を維持する時間と等しかった。しかし、測定光Ｌの照射と電荷蓄積部２７への転送とを「同期」させるとは、これらの切替タイミングの一致や期間の一致に限定されない。
例えば、図１１の（ａ）部に示すように、点灯信号ＮＰの「Ｌ」から「Ｈ」への切り替えと、振り分け信号ＴＧ１の「Ｌ」から「Ｈ」への切り替えは、タイミングがずれていてもよい。同様に、点灯信号ＮＰの「Ｈ」から「Ｌ」への切り替えと、振り分け信号ＴＧ１の「Ｈ」から「Ｌ」への切り替えも、タイミングがずれていてもよい。つまり、点灯信号ＮＰが「Ｈ」を維持する時間は、振り分け信号ＴＧ１が「Ｈ」を維持する時間と異なっていてもよい。つまり、実施形態でいう「同期」とは、点灯信号ＮＰが「Ｈ」である期間と、振り分け信号ＴＧ１が「Ｈ」である期間と、が重複する部分を有することをいう。従って、これらの期間は、開始のタイミングと終了のタイミングとが完全に一致していてもよいし、重複する部分を有していれば開始のタイミングと終了のタイミングがずれていてもよい。
例えば、まず、制御部４は、振り分け信号ＴＧ１を「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。そして、所定期間の経過後に制御部４は、点灯信号ＮＰを「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。
振り分け信号ＴＧ１と点灯信号ＮＰとのずれは、例えば、点灯信号ＮＰを「Ｈ」にする期間に対する割合（例：５％）で規定してよい。次に、所定期間の経過後に制御部４は、点灯信号ＮＰを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。そして、当該切替が行われた後に制御部４は振り分け信号ＴＧ１を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。この動作によれば、点灯信号ＮＰが「Ｈ」である期間は、振り分け信号ＴＧ１が「Ｈ」である期間と全て重複する。つまり、点灯信号ＮＰが「Ｈ」である時間よりも、振り分け信号ＴＧ１が「Ｈ」である時間の方が長い。この動作によれば、測定光Ｌが照射されている被験者１００に起因する光を確実に捉えることができる。
振り分け信号ＴＧ１と点灯信号ＮＰとのずれは、例えば、点灯信号ＮＰを「Ｈ」にする期間に対する割合（例：５％）で規定してよい。次に、所定期間の経過後に制御部４は、点灯信号ＮＰを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。そして、当該切替が行われた後に制御部４は振り分け信号ＴＧ１を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替える。この動作によれば、点灯信号ＮＰが「Ｈ」である期間は、振り分け信号ＴＧ１が「Ｈ」である期間と全て重複する。つまり、点灯信号ＮＰが「Ｈ」である時間よりも、振り分け信号ＴＧ１が「Ｈ」である時間の方が長い。この動作によれば、測定光Ｌが照射されている被験者１００に起因する光を確実に捉えることができる。
また、点灯信号ＮＰと振り分け信号ＴＧ１とを同時に「Ｌ」から「Ｈ」に切り替え、所定期間の経過後、まず、点灯信号ＮＰを「Ｈ」から「Ｌ」に切り替え、その後、振り分け信号ＴＧ１を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替えてもよい。
〔変形例２〕
上記実施形態では、振り分け信号ＴＧ１が「Ｈ」である期間と、振り分け信号ＴＧ２が「Ｈ」である期間との間に、所定の待機期間が設けられていた。つまり、振り分け信号ＴＧ１が「Ｈ」である期間と、振り分け信号ＴＧ２が「Ｈ」である期間との間に、ドレイン信号ＴＤが「Ｈ」である期間が設定されていた。図１１の（ｂ）部に示すように、例えば、この期間は省略してもよい。つまり、振り分け信号ＴＧ１を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替えると同時に、振り分け信号ＴＧ２を「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。そして、この切り替えタイミングの前後において、ドレイン信号ＴＤは「Ｌ」を維持し続ける。
上記実施形態では、振り分け信号ＴＧ１が「Ｈ」である期間と、振り分け信号ＴＧ２が「Ｈ」である期間との間に、所定の待機期間が設けられていた。つまり、振り分け信号ＴＧ１が「Ｈ」である期間と、振り分け信号ＴＧ２が「Ｈ」である期間との間に、ドレイン信号ＴＤが「Ｈ」である期間が設定されていた。図１１の（ｂ）部に示すように、例えば、この期間は省略してもよい。つまり、振り分け信号ＴＧ１を「Ｈ」から「Ｌ」に切り替えると同時に、振り分け信号ＴＧ２を「Ｌ」から「Ｈ」に切り替える。そして、この切り替えタイミングの前後において、ドレイン信号ＴＤは「Ｌ」を維持し続ける。
１，１Ａ…撮像装置、２，２Ａ…光源、３…信号取得部、４…制御部、６…演算部、７…画素アレイ部、８…周辺回路部、９Ａ，９Ｂ…水平走査回路、１１…垂直走査回路、１２Ａ…信号処理部、１２Ｂ…信号処理部、１４…折り畳み積分型ＡＤ変換回路、１６…巡回型ＡＤ変換回路、１７…電荷転送部、１８…電荷収集領域、１９…ドレイン、２１…電荷振り分け部、２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ…電荷処理部、２４Ａ，２４Ｂ…振り分け電極、２５…ドレインゲート電極、２７…電荷蓄積部（第１電荷蓄積部、第２電荷蓄積部、第３電荷蓄積部）、２８…浮遊拡散部、２９…リセットドレイン、３２…転送ゲート電極、３３…リセットゲート電極、１００…被験者、Ａ１，Ａ２，Ａ３…読み出しバッファアンプ、ＡＰ…開口部、Ｄ…光検出部、ＴＡ…信号読み出しトランジスタ、ＴＳ…スイッチングトランジスタ、ＰＤ…フォトダイオード、ＶＤＤ…電源、Ｘ…画素。
Claims (9)
- 被験者の脈動に関する情報を得る撮像装置であって、
前記被験者に対して可視光領域又は近赤外光領域の波長を有する測定光の照射と、前記被験者への前記測定光の照射の停止と、を相互に切替可能な光源と、
光に応答して電荷を生成するフォトダイオードを有し、前記測定光を照射したときの前記被験者を含む第１画像に関する第１信号と、前記測定光の照射を停止したときの前記被験者を含む第２画像に関する第２信号と、を得る信号取得部と、
前記光源及び前記信号取得部の動作を制御する制御部と、
前記第１信号に基づく前記第１画像及び前記第２信号に基づく前記第２画像の差分を利用して前記脈動に関する情報を得る演算部と、を備え、
前記信号取得部は、
Ｎ行Ｍ列（Ｍ及びＮは２以上の整数）に配置され、受けた光に対応する電荷を生成する複数の画素を含む画素アレイ部と、
前記画素アレイ部を制御するとともに、前記測定光を照射したときに前記画素が受けた光に応じて生じた前記電荷に基づいて、前記第１信号を形成すると共に、前記測定光の照射を停止したときに前記画素が受けた光に応じて生じた前記電荷に基づいて、前記第２信号を形成する周辺回路部と、を有する、撮像装置。 - 前記画素は、
前記フォトダイオードと、
前記電荷を蓄積する第１電荷蓄積部及び第２電荷蓄積部と、
前記電荷を前記第１電荷蓄積部及び前記第２電荷蓄積部に選択的に転送する電荷振り分け部と、を含み、
前記制御部は、前記電荷振り分け部を制御することにより、前記測定光の照射と同期するように、前記フォトダイオードから前記第１電荷蓄積部に前記電荷を転送させ、前記測定光の照射の停止と同期するように、前記フォトダイオードから前記第２電荷蓄積部に前記電荷を転送させる、請求項１に記載の撮像装置。 - 前記画素は、前記電荷を受けるドレインをさらに含み、
前記制御部は、前記電荷振り分け部を制御することにより、前記フォトダイオードから前記第１電荷蓄積部及び前記第２電荷蓄積部に前記電荷を転送するとき以外に、前記フォトダイオードから前記ドレインに前記電荷を転送させ、
前記測定光を照射する期間は、前記フォトダイオードから前記ドレインに前記電荷を転送させる期間よりも短い、請求項２に記載の撮像装置。 - 前記制御部は、それぞれの前記画素において１回の前記第１電荷蓄積部への転送と１回の前記第２電荷蓄積部への転送とが行われるたびに、選択する行を変更しながら、前記画素から行ごとに前記電荷を出力させる、請求項２又は３に記載の撮像装置。
- 前記制御部は、それぞれの前記画素において複数回の前記第１電荷蓄積部への転送と複数回の前記第２電荷蓄積部への転送とが行われた後に、選択する行を変更しながら、前記画素から行ごとに前記電荷を出力させる、請求項２又は３に記載の撮像装置。
- 前記光源は、前記被験者に対して前記測定光である第１測定光の照射と、前記第１測定光とは異なる可視光領域又は近赤外光領域の波長を有する第２測定光の照射と、前記被験者への前記第１測定光及び前記第２測定光の照射の停止と、を相互に切替可能であり、
前記画素は、前記電荷を蓄積する第３電荷蓄積部をさらに含み、
前記制御部は、前記電荷振り分け部を制御することにより、前記第１測定光の照射と同期するように、前記フォトダイオードから前記第１電荷蓄積部に前記電荷を転送させ、前記第２測定光の照射と同期するように、前記フォトダイオードから前記第３電荷蓄積部に前記電荷を転送させ、前記第１測定光及び前記第２測定光の照射の停止と同期するように、前記フォトダイオードから前記第２電荷蓄積部に前記電荷を転送させる、請求項２〜５の何れか一項に記載の撮像装置。 - 前記光源は、前記被験者に対して前記測定光である第１測定光の照射と、前記第１測定光とは異なる可視光領域又は近赤外光領域の波長を有する第２測定光の照射と、前記被験者への前記第１測定光及び前記第２測定光の照射の停止と、を相互に切替可能であり、
前記制御部は、
第１の前記画素における前記電荷振り分け部を制御することにより、前記第１測定光の照射と同期するように、前記フォトダイオードから前記第１電荷蓄積部に前記電荷を転送させ、前記第１測定光及び前記第２測定光の照射の停止と同期するように、前記フォトダイオードから前記第２電荷蓄積部に前記電荷を転送させ、
第１の前記画素に隣接する第２の前記画素における前記電荷振り分け部を制御することにより、前記第２測定光の照射と同期するように、前記フォトダイオードから前記第１電荷蓄積部に前記電荷を転送させ、前記第１測定光及び前記第２測定光の照射の停止と同期するように、前記フォトダイオードから前記第２電荷蓄積部に前記電荷を転送させる、請求項２〜５の何れか一項に記載の撮像装置。 - 前記制御部は、前記フォトダイオードから前記第１電荷蓄積部に前記電荷を転送させるとき、前記測定光の照射を停止させた後に、前記第１電荷蓄積部への転送を停止する、請求項２〜７の何れか一項に記載の撮像装置。
- 前記演算部は、前記脈動に関する情報として、単位時間あたりの拍動数を得る、請求項１〜８の何れか一項に記載の撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018114834A JP7182244B2 (ja) | 2018-06-15 | 2018-06-15 | 撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018114834A JP7182244B2 (ja) | 2018-06-15 | 2018-06-15 | 撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019220761A true JP2019220761A (ja) | 2019-12-26 |
| JP7182244B2 JP7182244B2 (ja) | 2022-12-02 |
Family
ID=69097051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018114834A Active JP7182244B2 (ja) | 2018-06-15 | 2018-06-15 | 撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7182244B2 (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5954644A (en) * | 1997-03-24 | 1999-09-21 | Ohmeda Inc. | Method for ambient light subtraction in a photoplethysmographic measurement instrument |
| JP2010040594A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | National Univ Corp Shizuoka Univ | 高速電荷転送フォトダイオード、ロックインピクセル及び固体撮像装置 |
| JP2012165851A (ja) * | 2011-02-14 | 2012-09-06 | Seiko Epson Corp | 脈波計測装置およびプログラム |
| JP2017104491A (ja) * | 2015-12-07 | 2017-06-15 | パナソニック株式会社 | 生体情報測定装置、生体情報測定方法及びプログラム |
| JP2018054632A (ja) * | 2015-06-17 | 2018-04-05 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 撮像装置 |
-
2018
- 2018-06-15 JP JP2018114834A patent/JP7182244B2/ja active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5954644A (en) * | 1997-03-24 | 1999-09-21 | Ohmeda Inc. | Method for ambient light subtraction in a photoplethysmographic measurement instrument |
| JP2010040594A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | National Univ Corp Shizuoka Univ | 高速電荷転送フォトダイオード、ロックインピクセル及び固体撮像装置 |
| JP2012165851A (ja) * | 2011-02-14 | 2012-09-06 | Seiko Epson Corp | 脈波計測装置およびプログラム |
| JP2018054632A (ja) * | 2015-06-17 | 2018-04-05 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 撮像装置 |
| JP2017104491A (ja) * | 2015-12-07 | 2017-06-15 | パナソニック株式会社 | 生体情報測定装置、生体情報測定方法及びプログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP7182244B2 (ja) | 2022-12-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11457168B2 (en) | Image sensor and image capturing apparatus | |
| US11539907B2 (en) | Image sensor and image capturing apparatus | |
| US8928791B2 (en) | Method for driving image pickup apparatus | |
| JP6920663B2 (ja) | 撮像装置 | |
| US9930279B2 (en) | Image capturing apparatus and control method thereof, and storage medium | |
| CN106576146B (zh) | 摄像装置及用于该摄像装置的固体摄像装置 | |
| US20200280690A1 (en) | Method for driving imaging apparatus | |
| JP2008167281A (ja) | 固体撮像装置及び撮像システム | |
| US9838611B2 (en) | Image capturing apparatus for obtaining normal image and range image and control method thereof | |
| US10283556B2 (en) | Photoelectric conversion device, image pickup system, and driving method of the photoelectric conversion device | |
| KR101141378B1 (ko) | 촬상장치 | |
| US20120262613A1 (en) | Solid-state imaging apparatus | |
| US20110058080A1 (en) | Solid-state imaging device | |
| JP7182244B2 (ja) | 撮像装置 | |
| JP2003032551A (ja) | 固体撮像素子およびその駆動方法、並びにカメラシステム | |
| JP6909050B2 (ja) | 固体撮像素子及び撮像装置 | |
| JP2020065146A (ja) | 撮像装置、撮像装置の制御方法および電子機器 | |
| US20230194678A1 (en) | Range image acquisition device | |
| JP5322060B2 (ja) | 放射線画像読取装置 | |
| US10695015B2 (en) | Solid-state image capturing device, radiation image capturing system, and method of controlling solid-state image capturing device | |
| JP7071061B2 (ja) | 撮像装置及びその制御方法 | |
| JP6366325B2 (ja) | 撮像システム | |
| JP6412347B2 (ja) | 画素回路およびこれを搭載した撮像装置 | |
| US20240085535A1 (en) | Ranging sensor and ranging module | |
| US20220006941A1 (en) | Solid-state imaging device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210511 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220225 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220315 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220513 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220816 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221004 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221108 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221114 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7182244 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |