JP6138401B1 - 撮像素子および内視鏡 - Google Patents

Abstract

同色のフィルタが受光面に配置されてなる画素からの画像信号にばらつきが生じることを防止することができる撮像素子を提供する。撮像素子は、撮像信号が出力された光電変換素子の受光面に配置してなるフィルタの種類に基づいて、切替部２４５に第１水平転送線２５９および第３水平転送線２６１から転送された撮像信号の転送先を第１出力アンプ部３１１および第２出力アンプ部３１２のいずれかに切り替えるとともに、１行分の単位画素２３０からの撮像信号を複数の画素ユニットＧ１，Ｇ２から複数のサンプルホールド部へ出力させる場合、１水平走査期間に所定の回数に分けて出力させ、かつ、出力の各回において互いに異なる種類のフィルタを受光面に配置してなる光電変換素子から撮像信号を出力させるように垂直走査部２４１を制御するタイミング生成部２５と、を備える。

Description

本発明は、被写体を撮像して該被写体の画像データを生成する撮像素子および内視鏡に関する。

近年、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）の撮像素子では、行方向に隣り合う２つの画素を１つの垂直信号線によって共有させて画像信号を転送する技術が知られている（特許文献１参照）。この技術では、１ライン分の画像信号の読み出しを、奇数列の画像信号（例えば、Ｒ画素）の読み出しと、偶数列の画像信号（例えば、Ｇ画素）の読み出しの２回に分けて行っている。

特許第５５９６８８８号公報

ところで、撮像素子の多画素・高速化が進むにつれて、水平走査によって読み出された画像信号を処理する信号処理回路（例えば、出力アンプ部やＡ／Ｄ変換部）の高速化が必要になる。そのため、従来の撮像素子では、複数の信号処理回路を設けて、並列処理によって高速化する方法が考えられる。

しかしながら、上述した特許文献１では、複数の信号処理回路を設けた場合、読み出しの各回において同色のフィルタを受光面に配置してなる画素から撮像信号が読み出されるため、同色のフィルタが受光面に配置されてなる画素であっても、互いに異なる信号処理回路を介して外部へ出力される。そのため、信号処理回路または信号伝送経路によるチャンネル間の電位変動によって、画像信号にばらつきが生じるという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、同色のフィルタが受光面に配置されてなる画素からの画像信号にばらつきが生じることを防止することができる撮像素子を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る撮像素子は、受光した光を撮像信号に変換して出力する複数の光電変換部を有する単位画素が二次元マトリクス状に配置され、行方向に隣接する前記光電変換部の受光面に配置してなるフィルタの透過スペクトルが異なる受光部と、行方向における所定の画素数毎に共有され、前記撮像信号を転送する複数の第１の転送線と、前記複数の第１の転送線の各々に設けられ、前記複数の単位画素から出力された前記撮像信号を前記第１の転送線に転送する定電流源と、前記複数の第１の転送線の各々に設けられ、前記撮像信号をサンプリングする複数のサンプルホールド部と、前記複数のサンプルホールド部の各々がサンプリングした前記撮像信号を転送する複数の第２の転送線と、前記第２の転送線の数に対応する数だけ設けられ、前記複数の第２の転送線から転送された前記撮像信号に対して信号処理を施して外部へ出力する複数の信号処理部と、前記複数の第２の転送線と前記複数の信号処理部との間に設けられ、前記複数の第２の転送線と前記複数の信号処理部との接続先を切り替える切替部と、前記複数の第１の転送線を介して前記複数の単位画素から前記複数のサンプルホールド部へ前記撮像信号を出力させる垂直走査部と、前記撮像信号が出力された前記光電変換部の受光面に配置してなるフィルタの種類に基づいて、前記切替部に前記複数の第２の転送線から転送される前記撮像信号の転送先を前記複数の信号処理部のいずれかに切り替えるとともに、１行分の前記単位画素からの撮像信号を前記複数のサンプルホールド部へ出力させる場合、１水平走査期間に所定の回数に分けて出力させ、かつ、出力の各回において前記単位画素を複数の画素ユニットに分けて、各画素ユニットから互いに異なる種類のフィルタを受光面に配置してなる前記光電変換部から前記撮像信号を出力させるように前記垂直走査部を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る撮像素子は、上記発明において、前記制御部は、同じ種類のフィルタを受光面に配置してなる前記光電変換部から出力された前記撮像信号が同一の前記信号処理部に転送されるように前記複数の第２の転送線から転送される前記撮像信号の転送先を前記切替部に切り替えさせることを特徴とする。

また、本発明に係る撮像素子は、上記発明において、前記単位画素は、電荷電圧変換部と、前記複数の光電変換部から前記電荷電圧変換部へ電荷転送する複数の電荷転送部と、前記電荷電圧変換部によって電圧変換された前記撮像信号を出力する出力部と、を有し、前記単位画素の各行において前記電荷転送部の数は、２であり、互いに異なるタイミングで前記撮像信号を出力させる指示信号が入力される第１の信号線または第２の信号線が接続され、前記画素ユニットの数は、２であり、一方の前記画素ユニットの前記第１の信号線に接続される前記電荷転送部から出力される前記光電変換部と、他方の前記画素ユニットの前記第１の信号線に接続される前記電荷転送部から出力される前記光電変換部とのフィルタの種別が異なるとともに、一方の前記画素ユニットの前記第２の信号線に接続される前記電荷転送部から出力される前記光電変換部と、他方の前記画素ユニットの前記第２の信号線に接続される前記電荷転送部から出力される前記光電変換部とのフィルタの種別が異なることを特徴とする。

また、本発明に係る撮像素子は、上記発明において、前記光電変換部の受光面に配置してなるフィルタは、赤色フィルタ、緑色フィルタおよび青色フィルタのいずれかであり、前記信号処理部の数は、２であり、一方が前記緑色フィルタを配置してなる前記光電変換部から出力された前記撮像信号のみに対して前記信号処理を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る内視鏡は、上記発明の撮像素子を、被検体内に挿入可能な挿入部の先端側に備えたことを特徴とする。

本発明によれば、同色のフィルタが受光面に配置されてなる画素からの画像信号にばらつきが生じることを防止することができるという効果を奏する。

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概略図である。 図２は、図１に示す内視鏡システムの要部の機能を示すブロック図である。 図３は、図２に示す第１チップの構成を示す回路図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係る撮像部の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。 図５Ａは、本発明の実施の形態１の変形例に係るＣＤＳ回路の回路図である。 図５Ｂは、本発明の実施の形態２に係る第１チップの構成を示す回路図である。 図６は、本発明の実施の形態２に係る撮像部の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。 図７は、本発明の実施の形態２の変形例に係る第１チップの構成を示す回路図である。 図８は、本発明の実施の形態３に係る第１チップの構成を示す回路図である。 図９は、本発明の実施の形態３に係る撮像部の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。 図１０は、本発明の実施の形態４に係る第１チップの構成を示す回路図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）として、撮像素子を被検体に挿入される挿入部の先端に設けた内視鏡を備えた内視鏡システムについて説明する。また、この実施の形態により、本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付して説明する。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。

（実施の形態１）
〔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概略図である。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。

内視鏡２は、伝送ケーブル３の一部である挿入部１００を被検体の体腔内に挿入することによって被検体の体内を撮像して撮像信号（画像データ）をプロセッサ６へ出力する。また、内視鏡２は、伝送ケーブル３の一端側であり、被検体の体腔内に挿入される挿入部１００の先端１０１側に、体内画像の撮像を行う撮像部２０（撮像装置）が設けられており、挿入部１００の基端１０２側に、内視鏡２に対する各種操作を受け付ける操作部４が設けられている。撮像部２０が撮像した画像の撮像信号は、例えば、数ｍの長さを有する伝送ケーブル３を通り、コネクタ部５に出力される。

伝送ケーブル３は、内視鏡２とコネクタ部５とを接続するとともに、内視鏡２と光源装置８とを接続する。また、伝送ケーブル３は、撮像部２０が生成した撮像信号をコネクタ部５へ伝搬する。伝送ケーブル３は、ケーブルや光ファイバ等を用いて構成される。

コネクタ部５は、内視鏡２、プロセッサ６および光源装置８に接続され、接続された内視鏡２が出力する撮像信号に所定の信号処理を施すとともに、アナログの撮像信号をデジタルの撮像信号に変換（Ａ／Ｄ変換）してプロセッサ６へ出力する。

プロセッサ６は、コネクタ部５から入力される撮像信号に所定の画像処理を施して表示装置７へ出力する。また、プロセッサ６は、内視鏡システム１全体を統括的に制御する。例えば、プロセッサ６は、光源装置８が出射する照明光を切り替えたり、内視鏡２の撮像モードを切り替えたりする制御を行う。

表示装置７は、プロセッサ６が画像処理を施した撮像信号に対応する画像を表示する。また、表示装置７は、内視鏡システム１に関する各種情報を表示する。表示装置７は、液晶や有機ＥＬ（Electro Luminescence）等の表示パネル等を用いて構成される。

光源装置８は、コネクタ部５および伝送ケーブル３を経由して内視鏡２の挿入部１００の先端１０１側から被写体へ向けて照明光を照射する。光源装置８は、白色光を発する白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）および白色光の波長帯域より狭い波長帯域を有する狭帯域光の特殊光を発するＬＥＤ等を用いて構成される。光源装置８は、プロセッサ６の制御のもと、内視鏡２を介して白色光または狭帯域光を被写体に向けて照射する。

図２は、内視鏡システム１の要部の機能を示すブロック図である。図２を参照して、内視鏡システム１の各部構成の詳細および内視鏡システム１内の電気信号の経路について説明する。

〔内視鏡の構成〕
まず、内視鏡２の構成について説明する。図２に示す内視鏡２は、撮像部２０と、伝送ケーブル３と、コネクタ部５と、を備える。

撮像部２０は、第１チップ２１（撮像素子）と、第２チップ２２と、を有する。また、撮像部２０は、伝送ケーブル３を介して後述するコネクタ部５の電源電圧生成部５５によって生成された電源電圧ＶＤＤをグランドＧＮＤとともに受け取る。撮像部２０に供給される電源電圧ＶＤＤとグランドＧＮＤとの間には、電源安定用のコンデンサＣ１が設けられている。

第１チップ２１は、二次元マトリクス状に配置されてなり、外部から光を受光し、受光量に応じた画像信号を生成して出力する複数の単位画素２３０が配置されてなる受光部２３と、受光部２３における複数の単位画素２３０の各々で光電変換された撮像信号を読み出す読み出し部２４と、コネクタ部５から入力される基準クロック信号および同期信号に基づきタイミング信号を生成して読み出し部２４に出力するタイミング生成部２５と、複数の単位画素２３０の各々の受光面に配置されてなるカラーフィルタ２６と、を有する。なお、第１チップ２１における受光部２３、読み出し部２４およびタイミング生成部２５のより詳細な構成については後述する。

カラーフィルタ２６は、赤色の波長帯域に透過スペクトルの最大値を有する赤色フィルタ（以下、「Ｒフィルタ」という）と、緑色の波長帯域に透過スペクトルの最大値を有する緑色フィルタ（以下、「Ｇフィルタ」という）と、青色の波長帯域に透過スペクトルの最大値を有する青色フィルタ（以下、「Ｂフィルタ」という）で構成されたベイヤー配列のカラーフィルタを用いて実現される。カラーフィルタ２６は、各単位画素２３０にＲフィルタ、Ｇフィルタ、ＢフィルタおよびＧフィルタの各々が配置される。具体的には、カラーフィルタ２６は、受光部２３の奇数行において、ＲフィルタおよびＧフィルタの順で交互に配置され、受光部２３の偶数行において、ＧフィルタおよびＢフィルタの順で交互に配置され、また、以下においては、Ｒフィルタが受光面に配置されてなる光電変換素子をＲ画素、Ｇフィルタが配置されてなる光電変換素子をＧ画素、およびＢフィルタが配置されてなる光電変換素子をＢ画素として説明する。

第２チップ２２は、第１チップ２１における複数の単位画素２３０の各々から出力される撮像信号を増幅して伝送ケーブル３へ出力するバッファ２７を有する。なお、第１チップ２１と第２チップ２２に配置される回路の組み合わせは適宜変更可能である。例えば、第１チップ２１に配置されたタイミング生成部２５を第２チップ２２に配置してもよい。

コネクタ部５は、アナログ・フロント・エンド部５１（以下、「ＡＦＥ部５１」という）と、Ａ／Ｄ変換部５２と、撮像信号処理部５３と、駆動パルス生成部５４と、電源電圧生成部５５と、を有する。

ＡＦＥ部５１は、撮像部２０から伝搬される撮像信号を受信し、抵抗等の受動素子を用いてインピーダンスマッチングを行った後、コンデンサを用いて交流成分を取り出し、分圧抵抗によって動作点を決定する。その後、ＡＦＥ部５１は、撮像信号（アナログ信号）を補正してＡ／Ｄ変換部５２へ出力する。

Ａ／Ｄ変換部５２は、ＡＦＥ部５１から入力されたアナログの撮像信号をデジタルの撮像信号に変換して撮像信号処理部５３へ出力する。

撮像信号処理部５３は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）により構成され、Ａ／Ｄ変換部５２から入力されるデジタルの撮像信号に対して、ノイズ除去およびフォーマット変換処理等の処理を行ってプロセッサ６へ出力する。

駆動パルス生成部５４は、プロセッサ６から供給され、内視鏡２の各構成部の動作の基準となる基準クロック信号（例えば、２７ＭＨｚのクロック信号）に基づいて、各フレームのスタート位置を表す同期信号を生成して、基準クロック信号とともに、伝送ケーブル３を介して撮像部２０のタイミング生成部２５へ出力する。ここで、駆動パルス生成部５４が生成する同期信号は、水平同期信号と垂直同期信号とを含む。

電源電圧生成部５５は、プロセッサ６から供給される電源から、第１チップ２１と第２チップ２２を駆動するのに必要な電源電圧を生成して第１チップ２１および第２チップ２２へ出力する。電源電圧生成部５５は、レギュレーターなどを用いて第１チップ２１と第２チップ２２を駆動するのに必要な電源電圧を生成する。

〔プロセッサの構成〕
次に、プロセッサ６の構成について説明する。
プロセッサ６は、内視鏡システム１の全体を統括的に制御する制御装置である。プロセッサ６は、電源部６１と、画像信号処理部６２と、クロック生成部６３と、記録部６４と、入力部６５と、プロセッサ制御部６６と、を備える。

電源部６１は、電源電圧ＶＤＤを生成し、この生成した電源電圧ＶＤＤをグランド（ＧＮＤ）とともに、コネクタ部５の電源電圧生成部５５へ供給する。

画像信号処理部６２は、撮像信号処理部５３で信号処理が施されたデジタルの撮像信号に対して、同時化処理、ホワイトバランス（ＷＢ）調整処理、ゲイン調整処理、ガンマ補正処理、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換処理、フォーマット変換処理等の画像処理を行って画像信号に変換し、この画像信号を表示装置７へ出力する。

クロック生成部６３は、内視鏡システム１の各構成部の動作の基準となる基準クロック信号を生成し、この基準クロック信号を駆動パルス生成部５４へ出力する。

記録部６４は、内視鏡システム１に関する各種情報や処理中のデータ等を記録する。記録部６４は、ＦｌａｓｈメモリやＲＡＭ（Random Access Memory）の記録媒体を用いて構成される。

入力部６５は、内視鏡システム１に関する各種操作の入力を受け付ける。例えば、入力部６５は、光源装置８が出射する照明光の種別を切り替える指示信号の入力を受け付ける。入力部６５は、例えば十字スイッチやプッシュボタン等を用いて構成される。

プロセッサ制御部６６は、内視鏡システム１を構成する各部を統括的に制御する。プロセッサ制御部６６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いて構成される。プロセッサ制御部６６は、入力部６５から入力された指示信号に応じて、光源装置８が出射する照明光を切り替える。

〔第１チップの構成〕
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の構成を示す回路図である。なお、図３においては、Ｒフィルタ、ＧフィルタおよびＢフィルタが配置された光電変換素子の座標を、Ｒｘｙとして表現する。例えば、図３においては、Ｒフィルタが配置されてなる光電変換素子の１行、１列をＲ１１、Ｇフィルタが配置されてなる光電変換素子の１行、２列をＧ１２として表現する。

図３に示すように、第１チップ２１は、タイミング生成部２５と、出力部３１と、定電流源２４０と、垂直走査部２４１（行選択回路）と、第１サンプルホールド部２４２と、第２サンプルホールド部２４３と、水平走査部２４４（列選択回路）と、切替部２４５と、水平リセット部２４６と、を含む。

タイミング生成部２５は、基準クロック信号および同期信号に基づいて、各種の駆動パルス（Ｖ制御信号、φｈｃｌｒ、φＮＳ、φＳＳ、φＨおよびφＳＷ）を生成し、後述する垂直走査部２４１、第１サンプルホールド部２４２、第２サンプルホールド部２４３、水平走査部２４４、切替部２４５および水平リセット部２４６の各々へ出力する。なお、本実施の形態１では、タイミング生成部２５が制御部として機能する。即ち、タイミング生成部２５は、撮像信号が出力された光電変換素子の受光面に配置してなるフィルタの種類に基づいて、切替部２４５に第２水平転送線２６０および第４水平転送線２６２から転送された撮像信号の転送先を第１出力アンプ部３１１および第２出力アンプ部３１２のいずれかに切り替えるとともに、１行分の単位画素２３０からの撮像信号を複数の画素ユニットＧ１，Ｇ２から複数のサンプルホールド部へ出力させる場合、１水平走査期間に所定の回数に分けて出力させ、かつ、出力の各回において単位画素２３０を複数の画素ユニットに分けて、各画素ユニットから互いに異なる種類のフィルタを受光面に配置してなる光電変換素子から撮像信号を出力させるように垂直走査部２４１を制御する。

定電流源２４０は、一端側がグランドＧＮＤに接続され、他端側が垂直転送線２３９に接続され、ゲートには基準電圧Ｖｂｉａｓが入力される信号線が接続される。定電流源２４０は、各垂直転送線２３９（第１の転送線）に設けられる。

垂直走査部２４１は、Ｖ制御信号（φＸ、φＲ、φＴ１、φＴ２等）に基づいて、受光部２３の選択された行＜Ｍ＞（Ｍ＝１，２，…，ｍ）に、行選択パルスφＸ＜Ｍ＞、駆動パルスφＲ＜Ｍ＞、駆動パルスφＴ１＜Ｍ＞および駆動パルスφＴ２＜Ｍ＞の各々に印加して、受光部２３の各単位画素２３０を垂直転送線２３９に接続した定電流源２４０で駆動することによって、撮像信号および画素リセット時のノイズ信号を垂直転送線２３９で転送し、ノイズ信号および撮像信号の各々を第１サンプルホールド部２４２または第２サンプルホールド部２４３へ出力する。なお、本実施の形態１では、２つの光電変換素子を１つの垂直転送線２３９によって共有させて撮像信号を読み出す例について説明する。

第１サンプルホールド部２４２（サンプルホールド回路）は、奇数列の垂直転送線２３９を介して撮像信号を出力する各単位画素２３０における画素リセット時のノイズ信号をサンプリングし、このサンプリングしたノイズ信号を出力部３１へ出力する。さらに、第１サンプルホールド部２４２は、奇数列の垂直転送線２３９を介して撮像信号を出力する各単位画素２３０で光電変換された撮像信号をサンプリングし、このサンプリングした撮像信号を出力部３１へ出力する。第１サンプルホールド部２４２は、第１サンプリングスイッチ２５１と、第１サンプリング部２５２（キャパシタ）と、第１出力スイッチ２５３と、第２サンプリングスイッチ２５４と、第２サンプリング部２５５と、第２出力スイッチ２５６と、を有する。

第１サンプリングスイッチ２５１は、一端側が奇数列の垂直転送線２３９に接続され、他端側が第１出力スイッチ２５３の一端側に接続され、ゲートにはタイミング生成部２５から駆動パルスφＮＳが入力される信号線が接続される。

第１サンプリング部２５２は、一端側が第１サンプリングスイッチ２５１と第１出力スイッチ２５３との間に接続され、他端側がグランドＧＮＤに接続される。第１サンプリング部２５２は、単位画素２３０に行選択パルスφＸ＜Ｍ＞および駆動パルスφＲ＜Ｍ＞が印加された場合において、第１サンプリングスイッチ２５１のゲートに駆動パルスφＮＳが印加されたとき、単位画素２３０からのノイズ信号をサンプリングする（保持する）。

第１出力スイッチ２５３は、一端側が第１サンプリングスイッチ２５１に接続され、他端側が第１水平転送線２５９に接続され、ゲートには水平走査部２４４から列選択パルスφＨ＜Ｍ＞が入力される。第１出力スイッチ２５３は、ゲートに列選択パルスφＨ＜Ｍ＞が印加された場合、第１サンプリング部２５２にサンプリングされたノイズ信号を第１水平転送線２５９へ転送する。

第２サンプリングスイッチ２５４は、一端側が垂直転送線２３９に接続され、他端側が第２出力スイッチ２５６の一端側に接続され、ゲートにはタイミング生成部２５から駆動パルスφＳＳが入力される信号線が接続される。

第２サンプリング部２５５は、一端側が第２サンプリングスイッチ２５４と第２出力スイッチ２５６との間に接続され、他端側がグランドＧＮＤに接続される。第２サンプリング部２５５は、単位画素２３０に行選択パルスφＸ＜Ｍ＞および駆動パルスφＴ１＜Ｍ＞または駆動パルスφＴ２＜Ｍ＞が印加された場合において、第２サンプリングスイッチ２５４のゲートに駆動パルスφＳＳが印加されたとき、単位画素２３０からの撮像信号をサンプリングする（保持する）。

第２出力スイッチ２５６は、一端側が第２サンプリングスイッチ２５４に接続され、他端側が第２水平転送線２６０に接続され、ゲートには水平走査部２４４から列選択パルスφＨ＜Ｍ＞が入力される。第２出力スイッチ２５６は、ゲートに列選択パルスφＨ＜Ｍ＞が印加された場合、第２サンプリング部２５５にサンプリングされた撮像信号を第２水平転送線２６０へ転送する。

第２サンプルホールド部２４３（サンプルホールド回路）は、第１サンプルホールド部２４２と同様の構成を有し、偶数列の垂直転送線２３９を介して撮像信号を出力する各単位画素２３０における画素リセット時のノイズ信号をサンプリングし、このサンプリングしたノイズ信号を出力部３１へ出力する。さらに、第２サンプルホールド部２４３は、偶数列の垂直転送線２３９を介して撮像信号を出力する各単位画素２３０で光電変換された撮像信号をサンプリングし、このサンプリングした撮像信号を出力部３１へ出力する。第２サンプルホールド部２４３は、第１サンプリングスイッチ２５１ａと、第１サンプリング部２５２ａ（キャパシタ）と、第１出力スイッチ２５３ａと、第２サンプリングスイッチ２５４ａと、第２サンプリング部２５５ａと、第２出力スイッチ２５６ａと、を有する。

第１サンプリングスイッチ２５１ａは、一端側が偶数列の垂直転送線２３９に接続され、他端側が第１出力スイッチ２５３ａの一端側に接続され、ゲートにはタイミング生成部２５から駆動パルスφＮＳが入力される信号線が接続される。

第１サンプリング部２５２ａは、一端側が第１サンプリングスイッチ２５１ａと第１出力スイッチ２５３ａとの間に接続され、他端側がグランドＧＮＤに接続される。第１サンプリング部２５２ａは、単位画素２３０に行選択パルスφＸ＜Ｍ＞および駆動パルスφＲ＜Ｍ＞が印加された場合において、第１サンプリングスイッチ２５１ａのゲートに駆動パルスφＮＳが印加されたとき、単位画素２３０からのノイズ信号をサンプリングする（保持する）。

第１出力スイッチ２５３ａは、一端側が第１サンプリングスイッチ２５１ａに接続され、他端側が第３水平転送線２６１に接続され、ゲートには水平走査部２４４から列選択パルスφＨ＜Ｍ＞が入力される。第１出力スイッチ２５３ａは、ゲートに列選択パルスφＨ＜Ｍ＞が印加された場合、第１サンプリング部２５２ａにサンプリングされたノイズ信号を第３水平転送線２６１へ転送する。

第２サンプリングスイッチ２５４ａは、一端側が垂直転送線２３９に接続され、他端側が第２出力スイッチ２５６ａの一端側に接続され、ゲートにはタイミング生成部２５から駆動パルスφＳＳが入力される信号線が接続される。

第２サンプリング部２５５ａは、一端側が第２サンプリングスイッチ２５４ａと第２出力スイッチ２５６ａとの間に接続され、他端側がグランドＧＮＤに接続される。第２サンプリング部２５５ａは、単位画素２３０に行選択パルスφＸ＜Ｍ＞および駆動パルスφＴ１＜Ｍ＞または駆動パルスφＴ２＜Ｍ＞が印加された場合において、第２サンプリングスイッチ２５４ａのゲートに駆動パルスφＳＳが印加されたとき、単位画素２３０からの撮像信号をサンプリングする（保持する）。

第２出力スイッチ２５６ａは、一端側が第２サンプリングスイッチ２５４ａに接続され、他端側が第４水平転送線２６２に接続され、ゲートには水平走査部２４４から列選択パルスφＨ＜Ｍ＞が入力される。第２出力スイッチ２５６ａは、ゲートに列選択パルスφＨ＜Ｍ＞が印加された場合、第２サンプリング部２５５ａにサンプリングされた撮像信号を第４水平転送線２６２へ転送する。

水平走査部２４４は、タイミング生成部２５から供給される駆動パルス（φＨ）に基づいて、受光部２３の選択された列＜Ｍ＞（Ｍ＝１，２，３，・・・，ｍ）に列選択パルスφＨ＜Ｍ＞を印加し、各単位画素２３０において画素リセット時における各単位画素２３０からのノイズ信号を、第１サンプルホールド部２４２を介して第１水平転送線２５９へ転送して出力するとともに、第２サンプルホールド部２４３を介して第３水平転送線２６１へ転送して出力する。また、水平走査部２４４は、タイミング生成部２５から供給される駆動パルスφＨ＜Ｍ＞に基づいて、受光部２３の選択された列＜Ｍ＞に列選択パルスφＨ＜Ｍ＞を印加し、各単位画素２３０によって光電変換された撮像信号を、第１サンプルホールド部２４２を介して第２水平転送線２６０へ転送して出力するとともに、第２サンプルホールド部２４３を介して第４水平転送線２６２へ転送して出力する。なお、本実施の形態１では、垂直走査部２４１および水平走査部２４４が読み出し部２４として機能する。

切替部２４５は、タイミング生成部２５から供給される駆動パルスφＳＷに基づいて、第１水平転送線２５９、第２水平転送線２６０、第３水平転送線２６１および第４水平転送線２６２を、後述する出力部３１の第１出力アンプ部３１１および第２出力アンプ部３１２のいずれかに接続する。切替部２４５は、第１選択スイッチ２４５ａと、第２選択スイッチ２４５ｂと、第３選択スイッチ２４５ｃと、第４選択スイッチ２４５ｄと、第５選択スイッチ２４５ｅと、第６選択スイッチ２４５ｆと、第７選択スイッチ２４５ｇと、第８選択スイッチ２４５ｈと、反転素子２７０と、を有する。

第１選択スイッチ２４５ａは、一端側が第１水平転送線２５９に接続され、他端側が後述する出力部３１の第１出力アンプ部３１１に接続され、ゲートには、タイミング生成部２５から駆動パルスφＳＷが印加される信号線が接続される。第１選択スイッチ２４５ａは、ゲートに駆動パルスφＳＷが印加された場合、第１水平転送線２５９と第１出力アンプ部３１１とを接続する。

第２選択スイッチ２４５ｂは、一端側が第２水平転送線２６０に接続され、他端側が後述する出力部３１の第１出力アンプ部３１１に接続され、ゲートには、タイミング生成部２５から駆動パルスφＳＷが印加される信号線が接続される。第２選択スイッチ２４５ｂは、ゲートに駆動パルスφＳＷが印加された場合、第２水平転送線２６０と第１出力アンプ部３１１とを接続する。

第３選択スイッチ２４５ｃは、一端側が第３水平転送線２６１に接続され、他端側が後述する出力部３１の第２出力アンプ部３１２に接続され、ゲートには、タイミング生成部２５から駆動パルスφＳＷが印加される信号線が接続される。第３選択スイッチ２４５ｃは、ゲートに駆動パルスφＳＷが印加された場合、第３水平転送線２６１と第２出力アンプ部３１２とを接続する。

第４選択スイッチ２４５ｄは、一端側が第４水平転送線２６２に接続され、他端側が後述する出力部３１の第２出力アンプ部３１２に接続され、ゲートには、タイミング生成部２５から駆動パルスφＳＷが印加される信号線が接続される。第４選択スイッチ２４５ｄは、ゲートに駆動パルスφＳＷが印加された場合、第４水平転送線２６２と第２出力アンプ部３１２とを接続する。

第５選択スイッチ２４５ｅは、一端側が第１水平転送線２５９に接続され、他端側が後述する出力部３１の第２出力アンプ部３１２に接続され、ゲートには、タイミング生成部２５から駆動パルスφＳＷが印加される信号線が接続される。第５選択スイッチ２４５ｅは、ゲートに駆動パルスφＳＷが印加された場合、第１水平転送線２５９と第２出力アンプ部３１２とを接続する。

第６選択スイッチ２４５ｆは、一端側が第２水平転送線２６０に接続され、他端側が後述する出力部３１の第２出力アンプ部３１２に接続され、ゲートには、タイミング生成部２５から駆動パルスφＳＷが印加される信号線が接続される。第６選択スイッチ２４５ｆは、ゲートに駆動パルスφＳＷが印加された場合、第２水平転送線２６０と第２出力アンプ部３１２とを接続する。

第７選択スイッチ２４５ｇは、一端側が第３水平転送線２６１に接続され、他端側が後述する出力部３１の第１出力アンプ部３１１に接続され、ゲートには、タイミング生成部２５から駆動パルスφＳＷが印加される信号線が接続される。第７選択スイッチ２４５ｇは、ゲートに駆動パルスφＳＷが印加された場合、第３水平転送線２６１と第１出力アンプ部３１１とを接続する。

第８選択スイッチ２４５ｈは、一端側が第４水平転送線２６２に接続され、他端側が後述する出力部３１の第１出力アンプ部３１１に接続され、ゲートには、タイミング生成部２５から駆動パルスφＳＷが印加される信号線が接続される。第８選択スイッチ２４５ｈは、ゲートに駆動パルスφＳＷが印加された場合、第４水平転送線２６２と第１出力アンプ部３１１とを接続する。

反転素子２７０は、タイミング生成部２５から供給される駆動パルスφＳＷのパルス状態を反転して第５選択スイッチ２４５ｅ、第６選択スイッチ２４５ｆ、第７選択スイッチ２３５ｇおよび第８選択スイッチ２４５ｈへ出力する。例えば、反転素子２７０は、タイミング生成部２５から供給される駆動パルスφＳＷがオン状態の場合、オフ状態に反転した駆動パルスφＳＷを第５選択スイッチ２４５ｅ、第６選択スイッチ２４５ｆ、第７選択スイッチ２３５ｇおよび第８選択スイッチ２４５ｈへ出力する一方、タイミング生成部２５から供給される駆動パルスφＳＷがオフ状態の場合、オン状態に反転した駆動パルスφＳＷを第５選択スイッチ２４５ｅ、第６選択スイッチ２４５ｆ、第７選択スイッチ２３５ｇおよび第８選択スイッチ２４５ｈへ出力する。

水平リセット部２４６は、タイミング生成部２５から入力される駆動パルスφｈｃｌｒに基づいて、第１水平転送線２５９、第２水平転送線２６０、第３水平転送線２６１および第４水平転送線２６２の各々をリセットする。水平リセット部２４６は、第１水平リセットトランジスタ２７１と、第２水平リセットトランジスタ２７２と、第３水平リセットトランジスタ２７３と、第４水平リセットトランジスタ２７４と、を含む。

第１水平リセットトランジスタ２７１は、一端側が基準電圧ＶＲＥＦに接続され、他端側が第１水平転送線２５９に接続され、ゲートにはタイミング生成部２５から駆動パルスφｈｃｌｒが入力される信号線が接続される。第１水平リセットトランジスタ２７１は、タイミング生成部２５から駆動パルスφｈｃｌｒが第１水平リセットトランジスタ２７１のゲートに入力されると、オン状態となり、第１水平転送線２５９をリセットする。

第２水平リセットトランジスタ２７２は、一端側が基準電圧ＶＲＥＦに接続され、他端側が第２水平転送線２６０に接続され、ゲートにはタイミング生成部２５から駆動パルスφｈｃｌｒが入力される信号線が接続される。第２水平リセットトランジスタ２７２は、タイミング生成部２５から駆動パルスφｈｃｌｒが第２水平リセットトランジスタ２７２のゲートに入力されると、オン状態となり、第２水平転送線２６０をリセットする。

第３水平リセットトランジスタ２７３は、一端側が基準電圧ＶＲＥＦに接続され、他端側が第３水平転送線２６１に接続され、ゲートにはタイミング生成部２５から駆動パルスφｈｃｌｒが入力される信号線が接続される。第３水平リセットトランジスタ２７３は、タイミング生成部２５から駆動パルスφｈｃｌｒが第３水平リセットトランジスタ２７３のゲートに入力されると、オン状態となり、第３水平転送線２６１をリセットする。

第４水平リセットトランジスタ２７４は、一端側が基準電圧ＶＲＥＦに接続され、他端側が第４水平転送線２６２に接続され、ゲートにはタイミング生成部２５から駆動パルスφｈｃｌｒが入力される信号線が接続される。第４水平リセットトランジスタ２７４は、タイミング生成部２５から駆動パルスφｈｃｌｒが第４水平リセットトランジスタ２７４のゲートに入力されると、オン状態となり、第４水平転送線２６２をリセットする。

出力部３１は、切替部２４５を介して第１水平転送線２５９〜第４水平転送線２６２の各々から転送されたノイズ信号および撮像信号の差をとることによって、ノイズを除去した撮像信号を外部へ出力する。出力部３１は、第１出力アンプ部３１１と、第２出力アンプ部３１２と、を有する。

第１出力アンプ部３１１は、差動アンプを用いて構成される。第１出力アンプ部３１１は、駆動パルスφＳＷがオン状態（Ｈｉｇｈ）の場合、第１選択スイッチ２４５ａを介して第１水平転送線２５９から転送された撮像信号と第２選択スイッチ２４５ｂを介して第２水平転送線２６０から転送されたノイズ信号との差をとる一方、駆動パルスφＳＷがオフ状態（Ｌｏｗ）の場合、第７選択スイッチ２４５ｇを介して第３水平転送線２６１から転送された撮像信号と第８選択スイッチ２４５ｈを介して第４水平転送線２６２から転送されたノイズ信号との差をとることによって、ノイズを除去した奇数列の撮像信号を外部へ出力する（Ｖｏｕｔ１）。

第２出力アンプ部３１２は、差動アンプを用いて構成され、駆動パルスφＳＷがオン状態（Ｈｉｇｈ）の場合、第３水平転送線２６１から転送された撮像信号と第４水平転送線２６２から転送されたノイズ信号との差をとる一方、駆動パルスφＳＷがオフ状態（Ｌｏｗ）の場合、第１水平転送線２５９から転送された撮像信号と第２水平転送線２６０から転送されたノイズ信号の差をとることによって、ノイズを除去した偶数列の撮像信号を外部へ出力する（Ｖｏｕｔ２）。

第１チップ２１の受光部２３には、多数の単位画素２３０が二次元マトリクス状に配列される。各単位画素２３０は、光電変換素子２３１（フォトダイオード）および光電変換素子２３２と、電荷変換部２３３と、転送トランジスタ２３４（第１の転送部）および転送トランジスタ２３５と、電荷変換リセット部２３６（トランジスタ）と、画素ソースフォロアトランジスタ２３７と、画素出力スイッチ２３８（信号出力部）と、を含む。

なお、本明細書では、１または複数の光電変換素子と、それぞれの光電変換素子から信号電荷を電荷変換部２３３に転送するための転送トランジスタとを単位セルと呼ぶ。すなわち、単位セルには１または複数の光電変換素子と転送トランジスタの組が含まれ、各単位画素２３０には、１つの単位セルが含まれる。また、本実施の形態１では、単位画素２３０に２つの画素（光電変換素子２３１および光電変換素子２３２）を設け、１つの垂直転送線２３９（第１の転送線）を共用させているが、これに限定されることなく、例えば４つまたは８つの画素を１つの垂直転送線２３９によって共用させてもよい。また、本実施の形態１では、奇数列の垂直転送線２３９を介して撮像信号を出力する複数の単位画素２３０を画素ユニットＧ１、および偶数列の垂直転送線２３９を介して撮像信号を出力する複数の単位画素２３０を画素ユニットＧ２として説明する。

光電変換素子２３１および光電変換素子２３２は、入射光をその光量に応じた信号電荷量に光電変換して蓄積する。光電変換素子２３１および光電変換素子２３２は、カソード側がそれぞれ転送トランジスタ２３４および転送トランジスタ２３５の一端側に接続され、アノード側がグランドＧＮＤに接続される。電荷変換部２３３は、浮遊拡散容量（ＦＤ）からなり、光電変換素子２３１および光電変換素子２３２で蓄積された電荷を電圧に変換する。

転送トランジスタ２３４および転送トランジスタ２３５は、それぞれ光電変換素子２３１および光電変換素子２３２から電荷変換部２３３に電荷を転送する。転送トランジスタ２３４および転送トランジスタ２３５のそれぞれのゲートには、駆動パルス（行選択パルス）φＴ１＜Ｍ＞およびφＴ２＜Ｍ＞が供給される信号線が接続され、他端側には、電荷変換部２３３が接続される。転送トランジスタ２３４および転送トランジスタ２３５は、垂直走査部２４１から信号線を介して駆動パルスφＴ１およびφＴ２が供給されると、オン状態となり、光電変換素子２３１および光電変換素子２３２から電荷変換部２３３に信号電荷を転送する。

電荷変換リセット部２３６は、電荷変換部２３３を所定電位にリセットする。電荷変換リセット部２３６は、一端側が電源電圧ＶＤＤに接続され、他端側が電荷変換部２３３に接続され、ゲートには駆動パルスφＲ＜Ｍ＞が供給される信号線が接続される。電荷変換リセット部２３６は、垂直走査部２４１から信号線を介して駆動パルスφＲ＜Ｍ＞が供給されると、オン状態となり、電荷変換部２３３に蓄積された信号電荷を放出させ、電荷変換部２３３を所定電位にリセットする。

画素ソースフォロアトランジスタ２３７は、一端側が電源電圧ＶＤＤに接続され、他端側が画素出力スイッチ２３８の一端側に接続され、ゲートには電荷変換部２３３で電圧変換された信号（撮像信号またはリセット時のノイズ信号）が入力される。

画素出力スイッチ２３８は、電荷変換部２３３で電圧変換された信号を垂直転送線２３９に出力する。画素出力スイッチ２３８は、他端側が垂直転送線２３９に接続され、ゲートには、行選択パルスφＸ＜Ｍ＞が供給される信号線が接続される。画素出力スイッチ２３８は、画素出力スイッチ２３８のゲートに垂直走査部２４１から信号線を介して行選択パルスφＸ＜Ｍ＞が供給されると、オン状態となり、画像信号またはリセット時の信号（ノイズ信号）を垂直転送線２３９に転送する。

〔撮像部の動作〕
次に、撮像部２０の駆動タイミングについて説明する。図４は、撮像部２０の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。図４において、最上段から順に、行選択パルスφＸ＜１＞、駆動パルスφＲ＜１＞、駆動パルスφＴ１＜１＞、駆動パルスφＴ２＜１＞、行選択パルスφＸ＜２＞、駆動パルスφＲ＜２＞、駆動パルスφＴ１＜２＞、駆動パルスφＴ２＜２＞、駆動パルスφＮＳ、駆動パルスφＳＳ、列選択パルスφＨ＜１＞〜＜４＞、駆動パルスφＳＷ、第１水平転送線２５９に転送される信号の種別を示すφＶＨ１、第３水平転送線２６１に転送される信号の種別を示すφＶＨ２、第１出力アンプ部３１１に入力される信号の種別を示すφＶＩＮ１および第２出力アンプ部３１２に入力される信号の種別を示すφＶＩＮ２のタイミングを示す。

〔期間Ｔ１の動作〕
図４に示すように、まず、タイミング生成部２５は、行選択パルスφＸ＜１＞および駆動パルスφＲ＜１＞をオン状態（Ｈｉｇｈ）とする。これにより、１行目の電荷変換リセット部２３６は、オン状態となり、１行目の電荷変換部２３３に蓄積された信号電荷を放出させ、１行目の電荷変換部２３３を所定電位にリセットする。

続いて、タイミング生成部２５は、駆動パルスφＲ＜１＞をオフ状態（Ｌｏｗ）とし、駆動パルスφＮＳをオン状態（Ｈｉｇｈ）とし、奇数列の垂直転送線２３９を介して１行目における電荷変換部２３３から入力されたノイズ信号を第１サンプルホールド部２４２にサンプリングさせるとともに、偶数列の垂直転送線２３９を介して１行目における電荷変換部２３３から入力されたノイズ信号を第２サンプルホールド部２４３にサンプリングさせる。

その後、タイミング生成部２５は、駆動パルスφＮＳをオフ状態（Ｌｏｗ）とする。これにより、第１サンプルホールド部２４２は、１行目の奇数列におけるノイズ信号のサンプリングが完了する。さらに、第２サンプルホールド部２４３は、１行目の偶数列におけるノイズ信号のサンプリングが完了する。

続いて、タイミング生成部２５は、駆動パルスφＴ１＜１＞をオン状態（Ｈｉｇｈ）とし、駆動パルスφＳＳをオン状態（Ｈｉｇｈ）とする。この場合、１行目における奇数列および偶数列の各々の転送トランジスタ２３４は、ゲートにタイミング生成部２５から駆動パルスφＴ１＜１＞が入力されることによって、オン状態となり、１行目における奇数列の光電変換素子２３１（画素Ｒ１１、画素Ｒ１５）から電荷変換部２３３に信号電荷を転送するとともに、１行目における偶数列の光電変換素子２３２（画素Ｇ１４、画素Ｇ１８）から電荷変換部２３３に信号電荷を転送する。このとき、奇数列の画素出力スイッチ２３８は、電荷変換部２３３によって電圧変換された撮像信号を画素ソースフォロアトランジスタ２３７から垂直転送線２３９に出力させる。また、偶数列の画素出力スイッチ２３８は、電荷変換部２３３によって電圧変換された撮像信号を画素ソースフォロアトランジスタ２３７から垂直転送線２３９に出力させる。さらに、第１サンプルホールド部２４２は、垂直転送線２３９から出力された１行目の奇数列における光電変換素子２３１（画素Ｒ１１、画素Ｒ１５）に対応した撮像信号をサンプリングする。また、第２サンプルホールド部２４３は、垂直転送線２３９から出力された１行目の偶数列における光電変換素子２３２（画素Ｇ１４、画素Ｇ１８）に対応した撮像信号をサンプリングする。

その後、タイミング生成部２５は、駆動パルスφＳＳをオフ状態（Ｌｏｗ）にした後、列選択パルスＨ＜１＞をオン状態にするとともに、駆動パルスφＳＷをオン状態（Ｈｉｇｈ）とする。この場合、切替部２４５がオン状態であるため、第１サンプルホールド部２４２にサンプリングされた画素Ｒ１１に対応する撮像信号および画素Ｒ１５に対応する撮像信号の各々は、第２水平転送線２６０および切替部２４５を介して第１出力アンプ部３１１に出力される。さらに、第２サンプルホールド部２４３にサンプリングされた画素Ｇ１４に対応する撮像信号および画素Ｇ１８に対応する撮像信号の各々は、第４水平転送線２６２および切替部２４５を介して第２出力アンプ部３１２に出力される。

〔期間Ｔ２の動作〕
続いて、タイミング生成部２５は、駆動パルスφＲ＜１＞、駆動パルスφＴ２＜１＞、駆動パルスφＮＳおよび駆動パルスφＳＳのオンオフ動作を制御する。これにより、第１サンプルホールド部２４２は、垂直転送線２３９から出力された１行目の偶数列における光電変換素子２３２（画素Ｇ１２、画素Ｇ１６）に対応した撮像信号をサンプリングする。さらに、第２サンプルホールド部２４３は、垂直転送線２３９から出力された１行目の奇数列における光電変換素子２３１（画素Ｒ１３、画素Ｒ１７）に対応した撮像信号をサンプリングする。

その後、タイミング生成部２５は、列選択パルスＨ＜１＞をオン状態にするとともに、駆動パルスφＳＷをオフ状態（Ｌｏｗ）とする。この場合、切替部２４５がオフ状態であるため、第１サンプルホールド部２４２にサンプリングされた画素Ｇ１２に対応する撮像信号および画素Ｇ１６に対応する撮像信号の各々は、第２水平転送線２６０および切替部２４５を介して第２出力アンプ部３１２に出力される。さらに、第２サンプルホールド部２４３にサンプリングされた画素Ｒ１３に対応する撮像信号および画素Ｒ１７に対応する撮像信号の各々は、第４水平転送線２６２および切替部２４５を介して第１出力アンプ部３１１に出力される。

〔期間Ｔ３、Ｔ４の動作〕
続いて、タイミング生成部２５は、行選択パルスφＸ＜１＞をオフ状態にするとともに、行選択パルスＸ＜２＞をオン状態（Ｈｉｇｈ）とする。その後、駆動パルスφＲ＜２＞、駆動パルスφＴ１＜２＞、駆動パルスφＴ２＜２＞、駆動パルスφＮＳ、駆動パルスφＳＳ、列選択パルスφＨ＜Ｍ＞および駆動パルスφＳＷのオンオフ動作を制御することによって、２行目のＢ画素に対応する撮像信号は、第１出力アンプ部３１１から出力され、Ｇ画素に対応する撮像信号は、第２出力アンプ部３１２のみから出力される。

このように、タイミング生成部２５は、行選択パルスφＸ＜Ｍ＞、駆動パルスφＲ＜Ｍ＞、駆動パルスφＴ１＜Ｍ＞、駆動パルスφＴ２＜Ｍ＞、駆動パルスφＮＳ、駆動パルスφＳＳ、列選択パルスφＨ＜Ｍ＞および駆動パルスφＳＷのオンオフ動作を制御し、上述した動作を繰り返すことによって、画素ユニットＧ１および画素ユニットＧ２から第１サンプルホールド部２４２および第２サンプルホールド部２４３へ撮像信号を出力させる場合、１水平走査期間に２回に分けて出力させ、かつ、互いに異なるフィルタを受光面に配置してなる光電変換素子２３１および光電変換素子２３２から撮像信号を出力させるように垂直走査部２４１を制御する。これにより、Ｒ画素に対応する撮像信号およびＢ画素に対応する撮像信号は、第１出力アンプ部３１１から出力され、Ｇ画素に対応する撮像信号は、第２出力アンプ部３１２のみから出力される。

以上説明した本発明の実施の形態１によれば、タイミング生成部２５が光電変換素子２３１および光電変換素子２３２の受光面に配置してなるフィルタの種類に基づいて、切替部２４５に第１水平転送線２５９〜第４水平転送線２６２から転送される撮像信号の転送先を第１出力アンプ部３１１または第２出力アンプ部３１２のいずれかに切り替えさせるので、同色のフィルタを受光面に配置してなる画素からの画像信号にばらつきが生じることを防止することができる。

さらに、本発明の実施の形態１によれば、タイミング生成部２５が同じ種類のフィルタを受光面に配置してなる光電変換素子２３２から出力された撮像信号（Ｇ画素に対応する撮像信号）を同一の第２出力アンプ部３１２に転送されるように第１水平転送線２５９〜第４水平転送線２６２の各々から転送される撮像信号の転送先を切替部２４５に切り替えさせるので、チャンネル間のばらつきを防止しつつ、フレームレートをさらに向上させることができる。

なお、本発明の実施の形態１では、第１サンプルホールド部２４２および第２サンプルホールド部２４３の各々によってリセット時のノイズ信号および撮像信号をサンプリングしているが、例えば単位画素２３０と第１サンプルホールド部２４２または第２サンプルホールド部２４３との間にＣＤＳ回路を設け、ノイズ信号と撮像信号との差をサンプリングするようにしてもよい。

さらにまた、本発明の実施の形態１では、サンプルホールド機能を有するＣＤＳ回路としてもよい。図５Ａは、本発明の実施の形態１の変形例に係るＣＤＳ回路の回路図である。図５Ａに示すＣＤＳ回路９００は、クランプ容量９０１とクランプスイッチ９０２で構成されるクランプ回路と、バッファアンプ９０３（例えば、ソースフォロワ回路）を組み合わせて構成される。図５Ａに示すＣＤＳ回路９００は、垂直転送線２３９に出力されたノイズ信号に応じた電荷をクランプ容量９０１に保持した後、垂直転送線２３９に撮像信号を出力することで、ノイズ信号と撮像信号との差を出力する。このとき、タイミング生成部２５は、行選択パルスφＸ＜Ｍ＞と駆動パルスφＴ１＜Ｍ＞または駆動パルスφＴ２＜Ｍ＞を制御することよって、出力スイッチ９０４を介して光電変換素子２３１および光光電変換素子２３２から撮像信号を出力している期間、別途サンプルホールド回路を設けることなく、ノイズ信号と撮像信号との差を出力し続けることができる。

また、本発明の実施の形態１では、切替部２４５を第１水平転送線２５９〜第４水平転送線２６２の各々と出力部３１との間に設けていたが、例えば画素ユニットＧ１列毎および画素ユニットＧ２列毎に設け、例えば第１サンプルホールド部２４２からの撮像信号を第１水平転送線２５９〜第４水平転送線２６２のいずれかに転送させるようにしてもよい。もちろん、画素ユニットＧ１と第１サンプルホールド部２４２との間、および画素ユニットＧ２と第２サンプルホールド部２４３との間に切替部２４５を設けてもよい。

（実施の形態２）
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に係る内視鏡システム１における第１チップ２１の構成と異なる。具体的には、上述した実施の形態１に係る第１チップ２１は、各画素ユニット群に１つのサンプルホールド部（サンプルホールド回路）を設けていたが、本実施の形態２に係る第１チップは、各画素ユニットに２つのサンプルホールド部（サンプルホールド回路）を設けている。以下においては、本実施の形態２に係る第１チップの構成を説明後、本実施の形態２に係る撮像部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と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

〔第１チップの構成〕
図５Ｂは、本発明の実施の形態２に係る第１チップの構成を示す回路図である。図５Ｂに示す第１チップ２１ａは、上述した実施の形態１に係る第１チップ２１の第１サンプルホールド部２４２および第２サンプルホールド部２４３の各々に換えて、第１サンプルホールド部２４２ｂおよび第２サンプルホールド部２４３ｃを備える。

第１サンプルホールド部２４２ｂは、駆動パルスφＲ＜Ｍ＞が印加された場合において、単位画素２３０における画素リセット時のノイズ信号をサンプリングし、このサンプリングしたノイズ信号を出力部３１へ出力する。さらに、第１サンプルホールド部２４２ｂは、駆動パルスφＴ１＜Ｍ＞が印加された場合において、各単位画素２３０で光電変換された撮像信号をサンプリングし、このサンプリングした撮像信号を出力部３１へ出力する。第１サンプルホールド部２４２ｂは、第１サンプリングスイッチ２５１ｂと、第１サンプリング部２５２ｂ（キャパシタ）と、第１出力スイッチ２５３ｂと、第２サンプリングスイッチ２５４ｂと、第２サンプリング部２５５ｂと、第２出力スイッチ２５６ｂと、を有する。

第１サンプリングスイッチ２５１ｂは、一端側が垂直転送線２３９に接続され、他端側が第１出力スイッチ２５３ｂの一端側に接続され、ゲートにはタイミング生成部２５から駆動パルスφＮＳ１が入力される信号線が接続される。

第１サンプリング部２５２ｂは、一端側が第１サンプリングスイッチ２５１ｂと第１出力スイッチ２５３ｂとの間に接続され、他端側がグランドＧＮＤに接続される。第１サンプリング部２５２ｂは、単位画素２３０に行選択パルスφＸ＜Ｍ＞および駆動パルスφＲ＜Ｍ＞が印加された場合において、第１サンプリングスイッチ２５１ｂのゲートに駆動パルスφＮＳ１が印加されたとき、単位画素２３０からのノイズ信号をサンプリングする（保持する）。

第１出力スイッチ２５３ｂは、一端側が第１サンプリングスイッチ２５１ｂに接続され、他端側が第３の水平転送線２６１に接続され、ゲートには水平走査部２４４から列選択パルスφＨ＜Ｍ＞が入力される。第１出力スイッチ２５３ｂは、ゲートに列選択パルスφＨ＜Ｍ＞が印加された場合、第１サンプリング部２５２ｂにサンプリングされたノイズ信号を第３の水平転送線２６１へ転送する。

第２サンプリングスイッチ２５４ｂは、一端側が垂直転送線２３９に接続され、他端側が第２出力スイッチ２５６ｂの一端側に接続され、ゲートにはタイミング生成部２５から駆動パルスφＳＳ１が入力される信号線が接続される。

第２サンプリング部２５５ｂは、一端側が第２サンプリングスイッチ２５４ｂと第２出力スイッチ２５６ｂとの間に接続され、他端側がグランドＧＮＤに接続される。第２サンプリング部２５５ｂは、単位画素２３０に行選択パルスφＸ＜Ｍ＞および駆動パルスφＴ１＜Ｍ＞または駆動パルスφＴ２＜Ｍ＞が印加された場合において、第２サンプリングスイッチ２５４ｂのゲートに駆動パルスφＳＳ１が印加されたとき、単位画素２３０からの撮像信号をサンプリングする（保持する）。

第２出力スイッチ２５６ｂは、一端側が第２サンプリングスイッチ２５４ｂに接続され、他端側が第４の水平転送線２６２に接続され、ゲートには水平走査部２４４から列選択パルスφＨ＜Ｍ＞が入力される。第２出力スイッチ２５６ｂは、ゲートに列選択パルスφＨ＜Ｍ＞が印加された場合、第２サンプリング部２５５ｂにサンプリングされた撮像信号を水平転送線へ転送する。

第２サンプルホールド部２４３ｃ（サンプルホールド回路）は、第１サンプルホールド部２４２ｂと同様の構成を有し、駆動パルスφＲ＜Ｍ＞が印加された場合において、各単位画素２３０における画素リセット時のノイズ信号をサンプリングし、このサンプリングしたノイズ信号を出力部３１へ出力する。さらに、第２サンプルホールド部２４３ｃは、駆動パルスφＴ２＜Ｍ＞が印加された場合において、各単位画素２３０で光電変換された撮像信号をサンプリングし、このサンプリングした撮像信号を出力部３１へ出力する。第２サンプルホールド部２４３ｃは、第１サンプリングスイッチ２５１ｃと、第１サンプリング部２５２ｃ（キャパシタ）と、第１出力スイッチ２５３ｃと、第２サンプリングスイッチ２５４ｃと、第２サンプリング部２５５ｃと、第２出力スイッチ２５６ｃと、を有する。

第１サンプリングスイッチ２５１ｃは、一端側が垂直転送線２３９に接続され、他端側が第１出力スイッチ２５３ｃの一端側に接続され、ゲートにはタイミング生成部２５から駆動パルスφＮＳ２が入力される信号線が接続される。

第１サンプリング部２５２ｃは、一端側が第１サンプリングスイッチ２５１ｃと第１出力スイッチ２５３ｃとの間に接続され、他端側がグランドＧＮＤに接続される。第１サンプリング部２５２ｃは、単位画素２３０に行選択パルスφＸ＜Ｍ＞および駆動パルスφＲ＜Ｍ＞が印加された場合において、第１サンプリングスイッチ２５１ｃのゲートに駆動パルスφＮＳ２が印加されたとき、単位画素２３０からのノイズ信号をサンプリングする（保持する）。

第１出力スイッチ２５３ｃは、一端側が第１サンプリングスイッチ２５１ｃに接続され、他端側が第１水平転送線２５９に接続され、ゲートには水平走査部２４４から列選択パルスφＨ＜Ｍ＞が入力される。第１出力スイッチ２５３ｃは、ゲートに列選択パルスφＨ＜Ｍ＞が印加された場合、第１サンプリング部２５２ｃにサンプリングされたノイズ信号を水平転送線へ転送する。

第２サンプリングスイッチ２５４ｃは、一端側が垂直転送線２３９に接続され、他端側が第２出力スイッチ２５６ｃの一端側に接続され、ゲートにはタイミング生成部２５から駆動パルスφＳＳ２が入力される信号線が接続される。

第２サンプリング部２５５ｃは、一端側が第２サンプリングスイッチ２５４ｃと第２出力スイッチ２５６ｃとの間に接続され、他端側がグランドＧＮＤに接続される。第２サンプリング部２５５ｃは、単位画素２３０に行選択パルスφＸ＜Ｍ＞および駆動パルスφＴ１＜Ｍ＞または駆動パルスφＴ２＜Ｍ＞が印加された場合において、第２サンプリングスイッチ２５４ｃのゲートに駆動パルスφＳＳ２が印加されたとき、単位画素２３０からの撮像信号をサンプリングする（保持する）。

第２出力スイッチ２５６ｃは、一端側が第２サンプリングスイッチ２５４ｃに接続され、他端側が第２の水平転送線２６０に接続され、ゲートには水平走査部２４４から列選択パルスφＨ＜Ｍ＞が入力される。第２出力スイッチ２５６ｃは、ゲートに列選択パルスφＨ＜Ｍ＞が印加された場合、第２サンプリング部２５５ｃにサンプリングされた撮像信号を水平転送線へ転送する。

〔撮像部の動作〕
次に、撮像部２０の駆動タイミングについて説明する。図６は、撮像部２０の駆動タイミングを示すタイミングチャートである。図６において、最上段から順に、行選択パルスφＸ＜１＞、駆動パルスφＲ＜１＞、駆動パルスφＴ１＜１＞、駆動パルスφＴ２＜１＞、行選択パルスφＸ＜２＞、駆動パルスφＲ＜２＞、駆動パルスφＴ１＜２＞、駆動パルスφＴ２＜２＞、駆動パルスφＮＳ１、駆動パルスφＳＳ１、駆動パルスφＮＳ２、駆動パルスφＳＳ２、列選択パルスφＨ＜１＞〜＜４＞、駆動パルスφＳＷ、第１水平転送線２５９に転送される信号の種別を示すφＶＨ１、第３水平転送線２６１に転送される信号の種別を示すφＶＨ２、第１出力アンプ部３１１に入力される信号の種別を示すφＶＩＮ１および第２出力アンプ部３１２に入力される信号の種別を示すφＶＩＮ２のタイミングを示す。

〔期間Ｔ１の動作〕
図６に示すように、まず、タイミング生成部２５は、行選択パルスφＸ＜１＞および駆動パルスφＲ＜１＞をオン状態（Ｈｉｇｈ）とする。これにより、１行目の電荷変換リセット部２３６は、オン状態となり、１行目の電荷変換部２３３に蓄積された信号電荷を放出させ、１行目の電荷変換部２３３を所定電位にリセットする。

続いて、タイミング生成部２５は、駆動パルスφＲ＜１＞をオフ状態（Ｌｏｗ）とし、駆動パルスφＮＳ１をオン状態（Ｈｉｇｈ）とし、垂直転送線２３９を介して１行目における電荷変換部２３３から入力されたノイズ信号を第１サンプルホールド部２４２ｂにサンプリングさせる。

その後、タイミング生成部２５は、駆動パルスφＮＳ１をオフ状態（Ｌｏｗ）とする。これにより、第１サンプルホールド部２４２ｂは、１行目におけるノイズ信号のサンプリングが完了する。

続いて、タイミング生成部２５は、駆動パルスφＴ１＜１＞をオン状態（Ｈｉｇｈ）とする。この場合、１行目における奇数列および偶数列の各々の転送トランジスタ２３４は、ゲートにタイミング生成部２５から駆動パルスφＴ１＜１＞が入力されることによって、オン状態となり、１行目における奇数列の光電変換素子２３１（画素Ｒ１１、画素Ｒ１５）から電荷変換部２３３に信号電荷を転送するとともに、１行目における偶数列の光電変換素子２３２（画素Ｇ１４、画素Ｇ１８）から電荷変換部２３３に信号電荷を転送する。このとき、奇数列の画素出力スイッチ２３８は、電荷変換部２３３によって電圧変換された撮像信号を画素ソースフォロアトランジスタ２３７から垂直転送線２３９に出力させる。さらに、偶数列の画素出力スイッチ２３８は、電荷変換部２３３によって電圧変換された撮像信号を画素ソースフォロアトランジスタ２３７から垂直転送線２３９に出力させる。その後、駆動パルスφＳＳ１をオン状態（Ｈｉｇｈ）とすることによって、第１サンプルホールド部２４２ｂは、垂直転送線２３９から出力された１行目の光電変換素子２３１および光電変換素子２３２（画素Ｒ１１、画素Ｒ１５、画素Ｇ１４、画素Ｇ１８）に対応した撮像信号をサンプリングする。

〔期間Ｔ２の動作〕
その後、タイミング生成部２５は、駆動パルスφＳＳ１をオフ状態（Ｌｏｗ）にした後、列選択パルスＨ＜１＞をオン状態にするとともに、駆動パルスφＳＷをオン状態（Ｈｉｇｈ）とする。この場合、切替部２４５がオン状態であるため、第１サンプルホールド部２４２ｂにサンプリングされた画素Ｒ１１に対応する撮像信号および画素Ｒ１５に対応する撮像信号の各々は、第４水平転送線２６２および切替部２４５を介して第２出力アンプ部３１２に出力される。さらに、第１サンプルホールド部２４２ｂにサンプリングされた画素Ｇ１４に対応する撮像信号および画素Ｇ１８に対応する撮像信号の各々は、第２水平転送線２６０および切替部２４５を介して第１出力アンプ部３１１に出力される。このとき、タイミング生成部２５は、駆動パルスφＲ＜１＞、駆動パルスφＴ２＜１＞、駆動パルスφＮＳ２、および駆動パルスφＳＳ２のオンオフ動作を制御する。これにより、第２サンプルホールド部２４３ｃは、垂直転送線２３９から出力された１行目の奇数列における光電変換素子２３１（画素Ｒ１３、画素Ｒ１７）に対応した撮像信号をサンプリングする。さらに、第２サンプルホールド部２４３ｃは、垂直転送線２３９から出力された１行目の偶数列における光電変換素子２３２（画素Ｇ１２、画素Ｇ１６）に対応した撮像信号をサンプリングする。

〔期間Ｔ３の動作〕
続いて、タイミング生成部２５は、行選択パルスφＸ＜１＞および駆動パルスφＳＳ２をオフ状態（Ｌｏｗ）にした後、列選択パルスＨ＜３＞をオン状態（Ｈｉｇｈ）とする。この場合、切替部２４５がオン状態であるため、第２サンプルホールド部２４３ｃにサンプリングされた画素Ｒ１３に対応する撮像信号および画素Ｒ１７に対応する撮像信号の各々は、第４水平転送線２６２および切替部２４５を介して第２出力アンプ部３１２に出力される。さらに、第２サンプルホールド部２４３ｃにサンプリングされた画素Ｇ１２に対応する撮像信号および画素Ｇ１６に対応する撮像信号の各々は、第２水平転送線２６０および切替部２４５を介して第１出力アンプ部３１１に出力される。このとき、タイミング生成部２５は、行選択パルスφＸ＜２＞および駆動パルスφＲ＜２＞、駆動パルスφＴ１＜２＞、駆動パルスφＮＳ１および駆動パルスφＳＳ１のオンオフ動作を制御する。これにより、第１サンプルホールド部２４２ｂは、垂直転送線２３９から出力された２行目の奇数列における光電変換素子２３１（画素Ｇ２１、画素Ｇ２５）に対応した撮像信号をサンプリングする。さらに、第１サンプルホールド部２４２ｂは、垂直転送線２３９から出力された２行目の偶数列における光電変換素子２３２（画素Ｂ２４、画素Ｂ２８）に対応した撮像信号をサンプリングする。

〔期間Ｔ４の動作〕
その後、タイミング生成部２５は、駆動パルスφＳＳ１をオフ状態（Ｌｏｗ）にした後、列選択パルスＨ＜１＞をオン状態（Ｈｉｇｈ）にするとともに、駆動パルスφＳＷをオフ状態（Ｌｏｗ）とする。この場合、切替部２４５がオフ状態であるため、第１サンプルホールド部２４２ｂにサンプリングされた画素Ｂ２４に対応する撮像信号および画素Ｂ２８に対応する撮像信号の各々は、第２水平転送線２６０および切替部２４５を介して第２出力アンプ部３１２に出力される。さらに、第１サンプルホールド部２４２ｂにサンプリングされた画素Ｇ２１に対応する撮像信号および画素Ｇ２５に対応する撮像信号の各々は、第４水平転送線２６２および切替部２４５を介して第１出力アンプ部３１１に出力さる。このとき、タイミング生成部２５は、駆動パルスφＲ＜２＞、駆動パルスφＴ２＜２＞、駆動パルスφＮＳ２および駆動パルスφＳＳ２のオンオフ動作を制御する。これにより、第２サンプルホールド部２４３ｃに垂直転送線２３９から出力された２行目の奇数列における光電変換素子２３１（画素Ｇ２３、画素Ｇ２７）に対応した撮像信号をサンプリングする。さらに、第２サンプルホールド部２４３ｃに、垂直転送線２３９から出力された２行目の偶数列における光電変換素子２３２（画素Ｂ２２、画素Ｂ２６）に対応した撮像信号をサンプリングさせる。

このように、タイミング生成部２５は、行選択パルスφＸ＜Ｍ＞、駆動パルスφＲ＜Ｍ＞、駆動パルスφＴ１＜Ｍ＞、駆動パルスφＴ２＜Ｍ＞、駆動パルスφＮＳ、駆動パルスφＳＳ、列選択パルスφＨ＜Ｍ＞および駆動パルスφＳＷのオンオフ動作を制御し、上述した動作を繰り返すことによって、画素ユニットＧ１および画素ユニットＧ２から第１サンプルホールド部２４２ｂおよび第２サンプルホールド部２４３ｃへ撮像信号を出力させる場合、１水平走査期間に２回に分けて出力させ、かつ、互いに異なるフィルタを受光面に配置してなる光電変換素子２３１および光電変換素子２３２から撮像信号を出力させるように垂直走査部２４１を制御する。これにより、Ｒ画素に対応する撮像信号およびＢ画素に対応する撮像信号は、第２出力アンプ部３１２から出力される。さらに、Ｇ画素に対応する撮像信号は、第１出力アンプ部３１１のみから出力される。

以上説明した本発明の実施の形態２によれば、タイミング生成部２５が光電変換素子２３１および光電変換素子２３２の受光面に配置してなるフィルタの種類に基づいて、切替部２４５に第１水平転送線２５９〜第４水平転送線２６２から転送される撮像信号の転送先を第１出力アンプ部３１１または第２出力アンプ部３１２のいずれかに切り替えさせるので、同色のフィルタが受光面に配置されてなる画素からの画像信号にばらつきが生じることを防止することができる。

また、本発明の実施の形態２によれば、タイミング生成部２５が画素ユニットＧ１および画素ユニットＧ２から第１サンプルホールド部２４２ｂおよび第２サンプルホールド部２４３ｃへ撮像信号を出力させる場合、１水平走査期間に２回に分けて出力させ、かつ、互いに異なるフィルタを受光面に配置してなる光電変換素子２３１および光電変換素子２３２から撮像信号を出力させるように垂直走査部２４１を制御することで、Ｒ画素に対応する撮像信号およびＢ画素に対応する撮像信号を第２出力アンプ部３１２に出力させ、Ｇ画素に対応する撮像信号のみを第１出力アンプ部３１１に出力させるので、１行の読み出し期間を全て水平走査に割り当てることができるため、第１出力アンプ部３１１および第２出力アンプ部３１２を高速化することなく、フレームレートを向上させることができる。

（実施の形態２の変形例）
次に、本発明の実施の形態２の変形例について説明する。上述した実施の形態２では、切替部２４５が各水平転送線と出力部３１との間に設けられていたが、本実施の形態２の変形例では、切替部が各サンプルホールド部と各水平転送線との間に設けられている。以下においては、本実施の形態２の変形例に係る第１チップの構成について説明する。なお、上述した実施の形態２に係る内視鏡システム１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

〔第１チップの構成〕
図７は、本発明の実施の形態２の変形例に係る第１チップの構成を示す回路図である。図７に示す第１チップ２１ｂは、上述した実施の形態２に係る第１チップ２１ａに係る切替部２４５に換えて、各画素ユニット群に設けられ、第１サンプルホールド部２４２ｂおよび第２サンプルホールド部２４３ｃから出力される撮像信号の出力先を切り替える複数の切替部６００を備える。

切替部６００は、上述した実施の形態２に係る切替部２４５と同様の構成を有し、タイミング生成部２５から入力される駆動パルスφＳＷに基づいて、第１サンプルホールド部２４２ｂおよび第２サンプルホールド部２４３ｃの各々から出力される撮像信号を第２水平転送線２６０または第４水平転送線２６２に出力する。例えば、切替部６００は、第１サンプルホールド部２４２ｂからＲ画素に対応する撮像信号およびＢ画素に対応する撮像信号が出力される場合、第１サンプルホールド部２４２ｂと第４水平転送線２６２とを接続し、Ｒ画素に対応する撮像信号およびＢ画素に対応する撮像信号の各々を第２出力アンプ部３１２へ出力する。これに対して、切替部６００は、第１サンプルホールド部２４２ｂからＧ画素に対応する撮像信号が出力される場合、第１サンプルホールド部２４２ｂと第２水平転送線２６０とを接続し、Ｇ画素に対応する撮像信号を第１出力アンプ部３１１へ出力する。

以上説明した本発明の実施の形態２の変形例によれば、上述した実施の形態２と同様の効果を有する。

なお、本発明の実施の形態２の変形例では、切替部６００がサンプルホールド部と水平転送線との間に設けられていたが、例えば単位画素２３０とサンプルホールド部との間に設けてもよい。

（実施の形態３）
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２に係る内視鏡システム１における第１チップ２１ａの構成と異なる。具体的には、上述した実施の形態２に係る第１チップ２１ａは、出力部３１が撮像信号を増幅して外部へ出力していたが、本実施の形態３に係る第１チップは、出力部が撮像信号を保持するサンプリング動作と、サンプリングした撮像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換動作（処理動作）と、を行う。以下においては、本実施の形態３に係る第１チップの構成を説明後、本実施の形態３に係る撮像部の動作について説明する。なお、上述した実施の形態２に係る内視鏡システム１と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

〔第１チップの構成〕
図８は、本発明の実施の形態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２１ｃは、上述した実施の形態２に係る第１チップ２１ａの切替部２４５および出力部３１に換えて、切替部６１０および出力部４００を備える。さらに、第１チップ２１ｃは、上述した実施の形態２に係る第１チップ２１ａの構成から第３水平転送線２６１および第４水平転送線２６２が省略され、第２サンプルホールド部２４３ｃが第１水平転送線２５９および第２水平転送線２６０に接続されている。

切替部６１０は、タイミング生成部２５から供給される駆動パルスφＳＷに基づいて、第１水平転送線２５９および第２水平転送線２６０を後述する出力部４００の第１ＡＤＣ部４０１および第２ＡＤＣ部４０２のいずれかに接続する。切替部６１０は、第１選択スイッチ２４５ａと、第２選択スイッチ２４５ｂと、第３選択スイッチ２４５ｉと、第４選択スイッチ２４５ｊと、を有する。

第３選択スイッチ２４５ｉは、一端側が第１水平転送線２５９に接続され、他端側が後述する出力部４００の第２ＡＤＣ部４０２に接続され、ゲートには、タイミング生成部２５から駆動パルスφＳＷが印加される信号線が接続される。

第４選択スイッチ２４５ｊは、一端側が第２水平転送線２６０に接続され、他端側が後述する出力部４００の第２ＡＤＣ部４０２に接続され、ゲートには、タイミング生成部２５から駆動パルスφＳＷが印加される信号線が接続される。

出力部４００は、切替部６００を介して第１水平転送線２５９または第２水平転送線２６０から入力された撮像信号をサンプリングし、サンプリングした撮像信号に対してＡ／Ｄ変換を行うことによってデジタルの撮像信号を生成して外部へ出力する。出力部４００は、第１ＡＤＣ部４０１と、第２ＡＤＣ部４０２と、を有する。

第１ＡＤＣ部４０１は、第１水平転送線２５９から入力された撮像信号をサンプリングし、このサンプリングした撮像信号に対してＡ／Ｄ変換を行うことによってデジタルの撮像信号を生成して外部へ出力する（Ｖｏｕｔ１）。

第２ＡＤＣ部４０２は、第２水平転送線２６０から入力された撮像信号をサンプリングし、このサンプリングした撮像信号に対してＡ／Ｄ変換を行うことによってデジタルの撮像信号を生成して外部へ出力する（Ｖｏｕｔ２）。

〔撮像部の動作〕
次に、撮像部２０の駆動タイミングについて説明する。図９は、撮像部２０の駆動タイミングを示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、第１水平転送線２５９に転送される信号の種別を示すφＶＨ１、第２水平転送線２６０に転送される信号の種別を示すφＶＨ２、第１ＡＤＣ部４０１に入力される信号の種別を示すφＶＩＮ１および第２ＡＤＣ部４０２に入力される信号の種別を示すφＶＩＮ２のタイミングを示す。なお、本実施の形態３に係る撮像部２０は、上述した実施の形態２に係る撮像部２０と同様の動作を行い、切替部６１０と出力部４００の動作のみが異なり、その他の動作については、上述した実施の形態２と同様のため、説明を省略する。

〔期間Ｔ２，Ｔ３の動作〕
図９に示すように、タイミング生成部２５は、列選択パルスφＨ＜Ｍ＞のオンオフ動作を行い、水平走査部２４４を制御することによって、撮像信号を読み出す第１サンプルホールド部２４２ｂまたは第２サンプルホールド部２４３ｃを選択することで、画素Ｒ１１に対応する撮像信号（Ｒ画素）と画素Ｇ１４に対応する撮像信号（Ｇ画素）とを交互に読み出す。切替部６１０は、タイミング生成部２５から入力される駆動パルスφＳＷに基づいて、第１水平転送線２５９または第２水平転送線２６０から入力される撮像信号を、第１ＡＤＣ部４０１または第２ＡＤＣ部４０２へ切り替えて出力する。このとき、第１ＡＤＣ部４０１または第２ＡＤＣ部４０２は、入力信号φＶＩＮ１および入力信号φＶＩＮ２のいずれか一方の期間において入力信号のサンプリング動作を行い、他方の期間においてＡ／Ｄ変換動作を行って外部へ出力する。

以上説明した本発明の実施の形態３によれば、タイミング生成部２５が画素ユニットＧ１および画素ユニットＧ２から第１サンプルホールド部２４２ｂおよび第２サンプルホールド部２４３ｃへ撮像信号を出力させる場合、１水平走査期間に２回に分けて出力させ、かつ、互いに異なるフィルタを受光面に配置してなる光電変換素子２３１および光電変換素子２３２から撮像信号を出力させるように垂直走査部２４１を制御することで、Ｒ画素に対応する撮像信号およびＢ画素に対応する撮像信号を第１ＡＤＣ部４０１に出力させ、Ｇ画素に対応する撮像信号のみを第２ＡＤＣ部４０２に出力させるので、１行の読み出し期間を全て水平走査に割り当てることができるため、第１ＡＤＣ部４０１および第２ＡＤＣ部４０２を高速化することなく、フレームレートを向上させることができる。

なお、本発明の実施の形態３では、第１ＡＤＣ部４０１から出力されたデジタルの撮像信号を増幅する第１アンプおよび第２ＡＤＣ部４０２から出力されたデジタルの撮像信号を増幅する第２アンプの各々を設けてもよい。

（実施の形態４）
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２に係る内視鏡システム１の第１チップ２１ａと構成が異なる。具体的には、上述した実施の形態２では、１行２列（２つの光電変換素子）から２つの撮像信号を同時に読み出していたが（２チャンネル出力）、本実施の形態４では、２行２列（４つの光電変換素子）から４つの撮像信号を同時に読み出す（４チャンネル出力）。以下においては、本実施の形態４に係る内視鏡システムにおける第１チップの構成を説明する。

〔第１チップの構成〕
図１０は、本発明の実施の形態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２１ｄは、上述した実施の形態２に係る第１サンプルホールド部２４２ｂ、第２サンプルホールド部２４３ｃ、切替部２４５、水平リセット部２４６および出力部３１に換えて、第１サンプルホールド部２４２ｄ、第２サンプルホールド部２４３ｅ、切替部５００、水平リセット部２４６ｄおよび出力部３１ｄを備える。さらに、第１チップ２１ｄは、第３サンプルホールド部２４２ｆ、第４サンプルホールド部２４３ｇ、第５水平転送線２６３、第６水平転送線２６４、第７水平転送線２６５および第８水平転送線２６６を備える。

第１サンプルホールド部２４２ｄ（サンプルホールド回路）は、奇数行および奇数列の垂直転送線２３９を介して撮像信号を出力する各単位画素２３０における画素リセット時のノイズ信号をサンプリングし、このサンプリングしたノイズ信号を第１水平転送線２５９へ出力する。さらに、第１サンプルホールド部２４２ｄは、奇数行および奇数列の垂直転送線２３９を介して撮像信号を出力する各単位画素２３０で光電変換された撮像信号をサンプリングし、このサンプリングした撮像信号を第２水平転送線２６０へ出力する。第１サンプルホールド部２４２ｄは、第１サンプリングスイッチ２５１と、第１サンプリング部２５２と、第１出力スイッチ２５３と、第２サンプリングスイッチ２５４と、第２サンプリング部２５５と、第２出力スイッチ２５６と、を有する。

第２サンプルホールド部２４３ｅは、偶数行および奇数列の垂直転送線２３９を介して撮像信号を出力する各単位画素２３０における画素リセット時のノイズ信号をサンプリングし、このサンプリングしたノイズ信号を第３水平転送線２６１へ出力する。さらに、第２サンプルホールド部２４３ｅは、偶数行および奇数列の垂直転送線２３９を介して撮像信号を出力する各単位画素２３０で光電変換された撮像信号をサンプリングし、このサンプリングした撮像信号を第４水平転送線２６２へ出力する。第２サンプルホールド部２４３ｅは、第１サンプリングスイッチ２５１ａと、第１サンプリング部２５２ａと、第１出力スイッチ２５３ａと、第２サンプリングスイッチ２５４ａと、第２サンプリング部２５５ａと、第２出力スイッチ２５６ａと、を有する。

第３サンプルホールド部２４２ｆは、奇数行および偶数列の垂直転送線２３９を介して撮像信号を出力する各単位画素２３０における画素リセット時のノイズ信号をサンプリングし、このサンプリングしたノイズ信号を第５水平転送線２６３へ出力する。さらに、第３サンプルホールド部２４２ｆは、奇数行および偶数列の垂直転送線２３９を介して撮像信号を出力する各単位画素２３０で光電変換された撮像信号をサンプリングし、このサンプリングした撮像信号を第６水平転送線２６４へ出力する。第３サンプルホールド部２４２ｆは、第１サンプリングスイッチ２５１と、第１サンプリング部２５２と、第１出力スイッチ２５３と、第２サンプリングスイッチ２５４と、第２サンプリング部２５５と、第２出力スイッチ２５６と、を有する。

第４サンプルホールド部２４３ｇは、偶数行および偶数列の垂直転送線２３９を介して撮像信号を出力する各単位画素２３０における画素リセット時のノイズ信号をサンプリングし、このサンプリングしたノイズ信号を第７水平転送線２６５へ出力する。さらに、第４サンプルホールド部２４３ｇは、偶数行および偶数列の垂直転送線２３９を介して撮像信号を出力する各単位画素２３０で光電変換された撮像信号をサンプリングし、このサンプリングした撮像信号を第８水平転送線２６６へ出力する。第４サンプルホールド部２４３ｇは、第１サンプリングスイッチ２５１ａと、第１サンプリング部２５２ａと、第１出力スイッチ２５３ａと、第２サンプリングスイッチ２５４ａと、第２サンプリング部２５５ａと、第２出力スイッチ２５６ａと、を有する。

切替部５００は、タイミング生成部２５から入力される駆動パルスφＳＷに基づいて、第１水平転送線２５９〜第４水平転送線２６２を、後述する出力部３１ｄの第１出力アンプ部３１１および第２出力アンプ部３１２のいずれかに接続するとともに、第５水平転送線２６３〜第８水平転送線２６６を、後述する出力部３１ｄの第３出力アンプ部３１３および第４出力アンプ部３１４のいずれかに接続する。切替部５００は、第１切替部５０１と、第２切替部５０２と、を有する。

第１切替部５０１は、タイミング生成部２５から供給される駆動パルスφＳＷに基づいて、第１水平転送線２５９、第２水平転送線２６０、第３水平転送線２６１および第４水平転送線２６２を、後述する出力部３１ｄの第１出力アンプ部３１１および第２出力アンプ部３１２のいずれかに接続する。第１切替部５０１は、第１選択スイッチ２４５ａと、第２選択スイッチ２４５ｂと、第３選択スイッチ２４５ｃと、第４選択スイッチ２４５ｄと、第５選択スイッチ２４５ｅと、第６選択スイッチ２４５ｆと、第７選択スイッチ２４５ｇと、第８選択スイッチ２４５ｈと、を有する。

第２切替部５０２は、タイミング生成部２５から供給される駆動パルスφＳＷに基づいて、第５水平転送線２６３、第６水平転送線２６４、第７水平転送線２６５および第８水平転送線２６６を、後述する出力部３１ｄの第３出力アンプ部３１３および第４出力アンプ部３１４のいずれかに接続する。第２切替部５０２は、第１切替部５０１と同様の構成を有し、第１選択スイッチ２４５ｉと、第２選択スイッチ２４５ｊと、第３選択スイッチ２４５ｋと、第４選択スイッチ２４５ｌと、第５選択スイッチ２４５ｍと、第６選択スイッチ２４５ｎと、第７選択スイッチ２４５ｏと、第８選択スイッチ２４５ｐと、反転素子２７０と、を有する。

水平リセット部２４６ｄは、タイミング生成部２５から入力される駆動パルスφｈｃｌｒに基づいて、第１水平転送線２５９〜第８水平転送線２６６の各々をリセットする。水平リセット部２４６ｄは、第１水平リセット部６０１と、第２水平リセット部６０２と、を有する。

第１水平リセット部６０１は、第１水平リセットトランジスタ２７１と、第２水平リセットトランジスタ２７２と、第３水平リセットトランジスタ２７３と、第４水平リセットトランジスタ２７４と、を含む。

第２水平リセット部６０２は、第１水平リセット部６０１と同様の構成を有し、第１水平リセットトランジスタ２７１ａと、第２水平リセットトランジスタ２７２ａと、第３水平リセットトランジスタ２７３ａと、第４水平リセットトランジスタ２７４ａと、を含む。

第１水平リセットトランジスタ２７１ａは、一端側が基準電圧ＶＲＥＦに接続され、他端側が第５水平転送線２６３に接続され、ゲートにはタイミング生成部２５から駆動パルスφｈｃｌｒが入力される信号線が接続される。第１水平リセットトランジスタ２７１ａは、タイミング生成部２５から駆動パルスφｈｃｌｒが第１水平リセットトランジスタ２７１ａのゲートに入力されると、オン状態となり、第５水平転送線２６３をリセットする。

第２水平リセットトランジスタ２７２ａは、一端側が基準電圧ＶＲＥＦに接続され、他端側が第６水平転送線２６４に接続され、ゲートにはタイミング生成部２５から駆動パルスφｈｃｌｒが入力される信号線が接続される。第２水平リセットトランジスタ２７２ａは、タイミング生成部２５から駆動パルスφｈｃｌｒが第２水平リセットトランジスタ２７２ａのゲートに入力されると、オン状態となり、第６水平転送線２６４をリセットする。

第３水平リセットトランジスタ２７３ａは、一端側が基準電圧ＶＲＥＦに接続され、他端側が第７水平転送線２６５に接続され、ゲートにはタイミング生成部２５から駆動パルスφｈｃｌｒが入力される信号線が接続される。第３水平リセットトランジスタ２７３ａは、タイミング生成部２５から駆動パルスφｈｃｌｒが第３水平リセットトランジスタ２７３ａのゲートに入力されると、オン状態となり、第７水平転送線２６５をリセットする。

第４水平リセットトランジスタ２７４ａは、一端側が基準電圧ＶＲＥＦに接続され、他端側が第８水平転送線２６６に接続され、ゲートにはタイミング生成部２５から駆動パルスφｈｃｌｒが入力される信号線が接続される。第４水平リセットトランジスタ２７４ａは、タイミング生成部２５から駆動パルスφｈｃｌｒが第４水平リセットトランジスタ２７４ａのゲートに入力されると、オン状態となり、第８水平転送線２６６をリセットする。

出力部３１ｄは、切替部５００を介して第１水平転送線２５９〜第８水平転送線２６６の各々から転送されたノイズ信号および撮像信号の差をとることによって、ノイズを除去した撮像信号を外部へ出力する。出力部３１ｄは、第１出力アンプ部３１１と、第２出力アンプ部３１２と、第３出力アンプ部３１３と、第４出力アンプ部３１４と、を有する。

第３出力アンプ部３１３は、差動アンプを用いて構成される。第３出力アンプ部３１３は、切替部５００を介して第５水平転送線２６３から転送された撮像信号と第６水平転送線２６４から転送されたノイズ信号の差をとることによって、ノイズを除去した撮像信号を外部へ出力する（Ｖｏｕｔ１２）。

第４出力アンプ部３１４は、差動アンプを用いて構成され、第７水平転送線２６５から転送された偶数列の撮像信号と第８水平転送線２６６から転送された偶数列のノイズ信号の差をとることによって、ノイズを除去した偶数列の撮像信号を外部へ出力する（Ｖｏｕｔ１１）。

このように構成された第１チップ２１ｄは、上述した実施の形態１と同様の動作を行うことによって、２行２列の撮像信号を同時に出力する。この場合、タイミング生成部２５は、駆動パルスφＳＷのオンオフ制御することによって、第１出力アンプ部３１１〜第４出力アンプ部３１４から同じスペクトル（同じカラーフィルタ）の撮像信号を出力させる。例えば、第１出力アンプ部３１１は、Ｒ画素に対応する撮像信号を出力し、第２出力アンプ部３１２は、Ｇ画素に対応する撮像信号を出力し、第３出力アンプ部３１３は、Ｂ画素に対応する撮像信号を出力し、第４出力アンプ部３１４は、Ｇ画素に対応する撮像信号を出力する。

以上説明した本発明の実施の形態４によれば、第１出力アンプ部３１１にＲ画素に対応する撮像信号を出力させ、第２出力アンプ部３１２にＧ画素に対応する撮像信号を出力させ、第３出力アンプ部３１３にＢ画素に対応する撮像信号を出力させ、第４出力アンプ部３１４にＧ画素に対応する撮像信号を出力させるように切替部５００を制御するので、同色のフィルタが配置されてなる光電変換素子２３１および光電変換素子２３２からの撮像信号を一つの信号処理回路で処理する場合に比べて、各チャンネル間のばらつきを防止することができる。

（その他の実施の形態）
また、本実施の形態では、被検体に挿入される内視鏡であったが、例えばカプセル型の内視鏡または被検体を撮像する撮像装置であっても適用することができる。

また、本実施の形態では、垂直転送線（第１の転送線）に共有させる画素の数が２であったが、これに限定されることなく、例えば共有画素が４画素または８画素であっても適用することができる。この場合、共有画素の数に合わせて、出力アンプの数を適宜設けてもよい。具体的に、１つの垂直転送線を４つの画素で共用させる場合、出力アンプの数を４つ設ければよい（出力チャンネルを４つ設置）。

また、本実施の形態では、行方向に複数の画素を共有させていたが、例えば列方向に複数の画素を共有させてもよい。

なお、本明細書におけるタイミングチャートの説明では、「まず」、「その後」、「続いて」等の表現を用いてステップ間の処理の前後関係を明示していたが、本発明を実施するために必要な処理の順序は、それらの表現によって一意的に定められるわけではない。即ち、本明細書で記載したタイミングチャートにおける処理の順序は、矛盾のない範囲で変更することができる。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態を含みうるものであり、請求の範囲によって特定される技術的思想の範囲内で種々の設計変更等を行うことが可能である。

１ 内視鏡システム
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
８ 光源装置
２０ 撮像部
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ 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 カラーフィルタ
２７ バッファ
３１，３１ｄ，４００ 出力部
５１ ＡＦＥ部
５２ Ａ／Ｄ変換部
５３ 撮像信号処理部
５４ 駆動パルス生成部
５５ 電源電圧生成部
６１ 電源部
６２ 画像信号処理部
６３ クロック生成部
６４ 記録部
６５ 入力部
６６ プロセッサ制御部
１００ 挿入部
１０１ 先端
１０２ 基端
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
２４０ 定電流源
２４１ 垂直走査部
２４２，２４２ｂ，２４２ｄ 第１サンプルホールド部
２４２ｆ 第３サンプルホールド部
２４３，２４３ｃ，２４３ｅ 第２サンプルホールド部
２４３ｇ 第４サンプルホールド部
２４４ 水平走査部
２４５，６００，６１０ 切替部
２４５ａ 第１選択スイッチ
２４５ｂ 第２選択スイッチ
２４５ｃ，２４５ｉ 第３選択スイッチ
２４５ｄ，２４５ｊ 第４選択スイッチ
２４５ｅ 第５選択スイッチ
２４５ｆ 第６選択スイッチ
２４５ｇ 第７選択スイッチ
２４５ｈ 第８選択スイッチ
２４６，２４６ｄ 水平リセット部
２５１，２５１ａ，２５１ｂ，２５１ｃ 第１サンプリングスイッチ
２５２，２５２ａ，２５２ｂ，２５２ｃ 第１サンプリング部
２５３，２５３ａ，２５３ｂ，２５３ｃ 第１出力スイッチ
２５４，２５４ａ，２５４ｂ，２５４ｃ 第２サンプリングスイッチ
２５５，２５５ａ，２５５ｂ，２５５ｃ 第２サンプリング部
２５６，２５６ａ，２５６ｂ，２５６ｃ 第２出力スイッチ
２５９ 第１水平転送線
２６０ 第２水平転送線
２６１ 第３水平転送線
２６２ 第４水平転送線
２６３ 第５水平転送線
２６４ 第６水平転送線
２６５ 第７水平転送線
２６６ 第８水平転送線
２７０ 反転素子
２７１，２７１ａ 第１水平リセットトランジスタ
２７２，２７２ａ 第２水平リセットトランジスタ
２７３，２７３ａ 第３水平リセットトランジスタ
２７４，２７４ａ 第４水平リセットトランジスタ
３１１ 第１出力アンプ部
３１２ 第２出力アンプ部
３１３ 第３出力アンプ部
３１４ 第４出力アンプ部
４０１ 第１ＡＤＣ部
４０２ 第２ＡＤＣ部
５００，６００ 切替部
５０１ 第１切替部
５０２ 第２切替部
６０１ 第１水平リセット部
６０２ 第２水平リセット部
９００ ＣＤＳ回路
９０１ クランプ容量
９０２ クランプスイッチ
９０３ バッファアンプ
Ｃ１ コンデンサ
Ｇ１，Ｇ２ 画素ユニット

Claims (5)

1. 受光した光を撮像信号に変換して出力する複数の光電変換部を有する単位画素が二次元マトリクス状に配置され、行方向に隣接する前記光電変換部の受光面に配置してなるフィルタの透過スペクトルが異なる受光部と、
   行方向における所定の画素数毎に共有され、前記撮像信号を転送する複数の第１の転送線と、
   前記複数の第１の転送線の各々に設けられ、前記撮像信号をサンプリングする複数のサンプルホールド部と、前記複数のサンプルホールド部の各々がサンプリングした前記撮像信号を転送する複数の第２の転送線と、
   前記第２の転送線の数に対応する数だけ設けられ、前記複数の第２の転送線から転送された前記撮像信号に対して信号処理を施して外部へ出力する複数の信号処理部と、
   前記複数の第２の転送線と前記複数の信号処理部との間に設けられ、前記複数の第２の転送線と前記複数の信号処理部との接続先を切り替える切替部と、
   前記複数の第１の転送線を介して複数の前記単位画素から前記複数のサンプルホールド部へ前記撮像信号を出力させる垂直走査部と、
   前記撮像信号が出力された前記光電変換部の受光面に配置してなるフィルタの種類に基づいて、前記切替部に前記複数の第２の転送線から転送される前記撮像信号の転送先を前記複数の信号処理部のいずれかに切り替えるとともに、１行分の前記単位画素からの撮像信号を前記複数のサンプルホールド部へ出力させる場合、１水平走査期間に所定の回数に分けて出力させ、かつ、出力の各回において前記単位画素を複数の画素ユニットに分けて、各画素ユニットから互いに異なる種類のフィルタを受光面に配置してなる前記光電変換部から前記撮像信号を出力させるように前記垂直走査部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。
2. 前記制御部は、同じ種類のフィルタを受光面に配置してなる前記光電変換部から出力された前記撮像信号が同一の前記信号処理部に転送されるように前記複数の第２の転送線から転送される前記撮像信号の転送先を前記切替部に切り替えさせることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
3. 前記単位画素は、電荷電圧変換部と、前記複数の光電変換部から前記電荷電圧変換部へ電荷転送する複数の電荷転送部と、前記電荷電圧変換部によって電圧変換された前記撮像信号を出力する出力部と、を有し、
   前記単位画素の各行において前記電荷転送部の数は、２であり、互いに異なるタイミングで前記撮像信号を出力させる指示信号が入力される第１の信号線または第２の信号線が接続され、
   前記画素ユニットの数は、２であり、一方の前記画素ユニットの前記第１の信号線に接続される前記電荷転送部から出力される前記光電変換部と、他方の前記画素ユニットの前記第１の信号線に接続される前記電荷転送部から出力される前記光電変換部とのフィルタの種別が異なるとともに、一方の前記画素ユニットの前記第２の信号線に接続される前記電荷転送部から出力される前記光電変換部と、他方の前記画素ユニットの前記第２の信号線に接続される前記電荷転送部から出力される前記光電変換部とのフィルタの種別が異なることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
4. 前記光電変換部の受光面に配置してなるフィルタは、赤色フィルタ、緑色フィルタおよび青色フィルタのいずれかであり、
   前記信号処理部の数は、２であり、一方が前記緑色フィルタを配置してなる前記光電変換部から出力された前記撮像信号のみに対して前記信号処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
5. 請求項１に記載の撮像素子を、被検体内に挿入可能な挿入部の先端側に備えたことを特徴とする内視鏡。

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