JP6313912B2 - 撮像素子、内視鏡および内視鏡システム - Google Patents
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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。
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。
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。
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。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、水平リセット部245と、を含む。
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および駆動パルスφhclrのタイミングを示す。
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、第1チップの構成が異なる。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、各垂直転送線239にサンプルホールド部が設けられていたが、本実施の形態2では、各垂直転送線239にクランプホールド部を設けている。さらに、本実施の形態2では、水平リセット部に換えて、アンプ部およびサンプルホールド部の各々を各水平転送線に設けている。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。
図5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5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において、第1サンプルホールド部242、第2サンプルホールド部243および水平リセット部245に換えて、第1クランプホールド部280、第2クランプホールド部280a、アンプ部290およびサンプルホールド部300を備える。
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φCLP、駆動パルスφSH1、駆動パルスφAMP、列選択パルスφH<m>および駆動パルスφSH2のタイミングを示す。
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と第1チップの構成が異なる。具体的には、本実施の形態3に係る第1チップは、クランプホールド回路からサンプルホールド回路を削除した。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。
図7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21において、第1クランプホールド部280および第2クランプホールド部280aに換えて、第1クランプホールド部280cおよび第2クランプホールド部280dを備える。
次に、撮像部20の駆動タイミングについて説明する。図8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8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φCLP、駆動パルスφAMP、列選択パルスφHおよび駆動パルスφSH2のタイミングを示す。
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3と第1チップの構成が異なる。具体的には、本実施の形態3に係る第1チップは、クランプホールド回路内に列アンプを設ける。以下においては、本実施の形態4に係る第1チップの構成を説明後、本実施の形態4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3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。
図9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9に示す第1チップ21cは、上述した実施の形態3に係る第1チップ21bにおいて、第1クランプホールド部280cおよび第2クランプホールド部280dに換えて、第3クランプホールド部400および第4クランプホールド部410を備える。
次に、撮像部20の駆動タイミングについて説明する。図10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10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φCLP、駆動パルスφAMP、列選択パルスφHおよび駆動パルスφSH2のタイミングを示す。
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。
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〜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
27 バッファ
31,31a 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 電荷電圧変換部
234,235 転送トランジスタ
236 電荷電圧変換部リセット部
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
239,239a,239b 垂直転送線
240 定電流源
241 垂直走査部
242 第1サンプルホールド部
243 第2サンプルホールド部
244 水平走査部
245 水平リセット部
251,251a 第1サンプリングスイッチ
252,252a 第1サンプリング部
253,253a 第1出力スイッチ
254,254a 第2サンプリングスイッチ
255,255a 第2サンプリング部
256,256a 第2出力スイッチ
259,259a 第1水平転送線
260,260a 第2水平転送線
261 第3水平転送線
262 第4水平転送線
271 第1水平リセットトランジスタ
272 第2水平リセットトランジスタ
273 第3水平リセットトランジスタ
274 第4水平リセットトランジスタ
280,280c 第1クランプホールド部
280a,280d 第2クランプホールド部
281,281a 第3サンプリング部
282,282a クランプスイッチ
283,283a 第3サンプリングスイッチ
284,284a 第4サンプリング部
285,285a 第3出力スイッチ
286,286a 列アンプ
287,287a 内部ノード
290 アンプ部
291 第1アンプスイッチ
292 第1アンプ容量
293 第1オペアンプ
294 第2アンプスイッチ
295 第2アンプ容量
296 第2オペアンプ
300 サンプルホールド部
301 第4サンプリングスイッチ
302 第5サンプリング部
303 第5サンプリングスイッチ
304 第6サンプリング部
311,311a 第1出力アンプ部
312,312a 第2出力アンプ部
400 第3クランプホールド部
410 第4クランプホールド部
C1 コンデンサ
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する複数の画素と、
行方向に隣接する所定の数の前記画素毎に1つの列転送線を共有し、互いに異なる複数行における共用画素の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の転送線から転送された前記撮像信号を外部へ出力する複数の出力部と、
前記互いに異なる複数行の同一の前記列転送線における複数の前記共用画素を同時に駆動させて、前記共用画素から出力された前記互いに異なる複数行の同一列の複数の前記撮像信号の各々を前記複数の出力部から同時に外部へ出力させ、かつ、前記所定の数と同じ回数で前記互いに異なる複数行における前記共用画素の全ての前記撮像信号を外部へ出力させる制御部と、
を備えたことを特徴とする撮像素子。 - 前記複数の第1の転送線の各々に設けられ、前記撮像信号のノイズ成分を除去するノイズ除去部と、
前記ノイズ除去部を介して、前記第1の転送線から前記出力部へ前記撮像信号を転送する複数の第2の転送線と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。 - 前記ノイズ除去部は、複数のサンプルホールド容量を有し、
前記制御部は、前記複数のサンプルホールド容量に前記互いに異なる複数行の画素から出力された前記撮像信号を同時にサンプリングさせ、このサンプリングさせた前記撮像信号を前記複数の第2の転送線に同時に出力させることを特徴とする請求項2に記載の撮像素子。 - 前記ノイズ除去部は、
クランプ容量と、
リセット部と、
を有し、
前記制御部は、前記クランプ容量を介して前記互いに異なる複数行の画素から出力された前記撮像信号を前記複数の第2の転送線に同時に出力させることを特徴とする請求項2に記載の撮像素子。 - 前記複数の画素は、少なくとも行方向に前記第1の転送線を共有することを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。
- 前記制御部は、前記複数の画素のうち、奇数列と偶数列とを交互に前記撮像信号を出力することを特徴とする請求項5に記載の撮像素子。
- 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。
- 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画像処理装置と、
を備えることを特徴とする内視鏡システム。
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