JP5974202B1 - 撮像素子、撮像装置、内視鏡および内視鏡システム - Google Patents
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Abstract
Description
〔内視鏡システムの構成〕
図1は、本発明の実施の形態1に係る内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。図1に示す内視鏡システム1は、内視鏡2と、伝送ケーブル3と、コネクタ部5と、プロセッサ6(処理装置)と、表示装置7と、光源装置8と、を備える。
次に、上述した第1チップ21の詳細な構成について説明する。
図3は、図2に示す第1チップ21の詳細な構成を示すブロック図である。図4は、第1チップ21の構成を示す回路図である。
ここで、VTはソースフォロアトランジスタ281の閾値電圧、μはソースフォロアトランジスタ281の移動度、Coxはソースフォロアトランジスタ281の単位面積当たりのゲート容量、Wはソースフォロアトランジスタ281のゲート幅、Lはソースフォロアトランジスタ281のゲート長である。
次に、第1チップ21の動作について説明する。図5は、第1チップ21の駆動タイミングを表すタイミングチャートである。図5において、最上段から順に、駆動信号φMUXSEL、φHCLR、φHSH、φCSSW、入力電圧Vin、電圧Vsh、電圧Vamp、基準電圧Vref、出力電圧Vout、電流Iamp、電流Ics、電流Iload、電流ISFを示す。なお、図5においては、受光部23から撮像信号が入力電圧Vinとして入力されて出力されるまでの駆動タイミングを説明する。
次に、本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態2に係る内視鏡システムは、上述した実施の形態1と同様の構成を有し、第1チップの回路構成が異なる。具体的には、上述した実施の形態1に係る電圧安定化部247は、基準電圧生成部246とグランドGNDとの間に設けていたが、本実施の形態2に係る電圧安定化部は、電源電圧VDDと基準電圧生成部246との間に設ける。さらに、本実施の形態2に係る電圧安定化部の駆動タイミングが異なる。このため、以下においては、本実施の形態2に係る第1チップの回路構成を説明後、第1チップの動作について説明する。なお、上述した実施の形態1に係る内視鏡システム1と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
図6は、本実施の形態2に係る第1チップの構成を示す回路図である。図6に示す第1チップ21aは、上述した実施の形態1に係る電圧安定化部247に換えて、電圧安定化部247aを有する。
次に、第1チップ21aの動作について説明する。図7は、第1チップ21aの駆動タイミングを表すタイミングチャートである。なお、図7において、最上段から順に、駆動信号φMUXSEL、φHCLR、φHSH、φCSSW、入力電圧Vin、電圧Vsh、電圧Vamp、基準電圧Vref、出力電圧Vout、電流Iamp、電流Ics、電流Iload、電流ISFを示す。また、図7において、上述した実施の形態1と同様の動作については説明を省略し、第1チップ21aの水平ブランキング期間から映像信号期間に切り替わるまでの駆動タイミングのみを説明する。
次に、本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態3に係る内視鏡システムは、上述した実施の形態1と同様の構成を有し、第1チップの回路構成が異なる。具体的には、上述した実施の形態1に係る水平リセットトランジスタ256のリセットレベルを映像信号期間中の電圧よりも高く設定する。本実施の形態3は、水平リセットトランジスタ256の一端側に基準電圧Vrefと異なる基準電圧Vref’を生成する電圧安定化部を設けるとともに、リセット部の構成に基準電圧Vref’を生成する電圧安定化部をさらに設ける。このため、以下においては、本実施の形態3に係る第1チップの回路構成を説明後、第1チップの動作について説明する。なお、上述した実施の形態1に係る内視鏡システム1と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
図8は、本実施の形態3に係る第1チップの構成を示す回路図である。図8に示す第1チップ21bは、上述した実施の形態1に係る電圧安定化部247に換えて、電圧安定化部247bを有する。
次に、第1チップ21bの動作について説明する。図9は、第1チップ21bの駆動タイミングを表すタイミングチャートである。図9において、最上段から順に、駆動信号φMUXSEL、φHCLR、φHSH、入力電圧Vin、電圧Vsh、電圧Vamp、基準電圧Vref、基準電圧Vref’出力電圧Vout、電流Iamp、電流Iload、電流ISFを示す。なお、図9においては、受光部23から撮像信号が入力電圧Vinとして入力されて出力されるまでの駆動タイミングを説明する。
次に、本発明の実施の形態4について説明する。本実施の形態4に係る内視鏡システムは、上述した実施の形態1と同様の構成を有し、第1チップの回路構成が異なる。具体的には、本実施の形態4に係る第1チップは、サンプルホールド部の構成が異なる。このため、以下においては、本実施の形態4に係る第1チップの回路構成を説明後、第1チップの動作について説明する。なお、上述した実施の形態1に係る内視鏡システム1と同様の構成には、同一の符号を付して説明を省略する。
図10は、本実施の形態4に係る第1チップの構成を示す回路図である。図10に示す第1チップ21cは、上述した実施の形態1に係るサンプルホールド部262に換えて、サンプルホールド部262aを有する。さらに、図10に示す第1チップ21cは、上述した実施の形態1に係る電圧安定化部247が省略され、基準電圧生成部246が増幅部263およびマルチプレクサ26に接続されている。
次に、第1チップ21cの動作について説明する。図11は、第1チップ21cの駆動タイミングを表すタイミングチャートである。図11において、最上段から順に、駆動信号φMUXSEL、φHCLR、φHSH’、φHSH、入力電圧Vin、電圧Vsh、電圧Vamp、基準電圧Vref、出力電圧Vout、電流Iamp、電流Iload、電流ISFを示す。
2 内視鏡
3 伝送ケーブル
4 操作部
5 コネクタ部
6 プロセッサ
7 表示装置
20 撮像部
21,21a,21b,21c 第1チップ
22 第2チップ
23 受光部
24 読み出し部
25 タイミング生成部
26 マルチプレクサ
28 ヒステリシス部
51 AFE部
52 撮像信号処理部
61 電源部
62 画像信号処理部
230 単位画素
231,232 光電変換素子
233 電荷変換部
234,235 転送トランジスタ
236 電荷変換部リセット部
237 画素ソースフォロアトランジスタ
238 画素出力スイッチ
239 垂直転送線
241 垂直走査部
242 定電流源
243 ノイズ除去部
244 列ソースフォロアトランジスタ
245 水平走査部
246 基準電圧生成部
247,247a,247b 電圧安定化部
252 転送容量
253 クランプスイッチ
254 列選択スイッチ
256 水平リセットトランジスタ
257,283,284,284a 定電流源
258 水平転送線
262,262a サンプルホールド部
263 増幅部
Claims (8)
- 二次元マトリクス状に配置され、外部から光を受光し、受光量に応じた撮像信号を生成して出力する複数の画素と、
前記複数の画素の各々から出力される前記撮像信号を転送する転送部と、
前記転送部から転送された前記撮像信号を保持して出力するサンプルホールド部と、
基準電圧を生成して出力する基準電圧生成部と、
前記サンプルホールド部および前記基準電圧生成部にそれぞれ接続され、前記基準電圧を基準として前記サンプルホールド部から入力される信号を増幅して出力する増幅部と、
前記撮像信号の水平ブランキング期間および映像信号期間の少なくともどちらか一方の期間に、前記増幅部に入力される前記基準電圧の電圧を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする撮像素子。 - 前記増幅部と前記基準電圧生成部との間に一端側が接続され、他端側がグランドに接続され、前記基準電圧生成部が出力する前記基準電圧を一定にする電圧安定化部をさらに備え、
前記制御部は、
前記撮像信号の映像信号期間において、前記電圧安定化部を駆動することによって、前記増幅部に入力される前記基準電圧の電圧を制御することを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。 - 前記増幅部と前記基準電圧生成部との間に一端側が接続され、他端側が電源電圧に接続され、前記基準電圧生成部が出力する前記基準電圧を一定にする電圧安定化部をさらに備え、
前記制御部は、
前記撮像信号の水平ブランキング期間において、前記電圧安定化部を駆動することによって、前記増幅部に入力される前記基準電圧の電圧を制御することを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。 - 前記転送部に接続され、前記基準電圧と異なる電圧を生成して出力する電圧安定化部をさらに備え、
前記制御部は、
前記撮像信号の水平ブランキング期間において、前記電圧安定化部を駆動することによって、前記異なる電圧を前記サンプルホールド部に入力させることによって、前記増幅部に入力される前記基準電圧の電圧を制御することを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。 - 前記サンプルホールド部は、
前記基準電圧生成部に接続され、前記基準電圧生成部が生成した前記基準電圧をさらに保持可能であり、
前記制御部は、
前記撮像信号の水平ブランキング期間に、前記サンプルホールド部が保持した前記基準電圧を前記増幅部に出力させることによって、前記増幅部に入力される前記基準電圧の電圧を制御することを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。 - 請求項1に記載の撮像素子を備えたことを特徴とする撮像装置。
- 請求項6に記載の撮像装置を、挿入部の先端側に備えることを特徴とする内視鏡。
- 請求項7に記載の内視鏡と、
前記撮像信号を画像信号に変換する処理装置と、
を備えたことを特徴とする内視鏡システム。
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