JP7419500B2 - 撮像装置および内視鏡システム - Google Patents
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Description
図1は、本発明の第1の実施形態の撮像装置1の構成を示す。図1に示す撮像装置1は、撮像部2、垂直選択部4、列回路部5、水平選択部6、出力部7、および電圧生成回路9を有する。例えば、撮像部2、垂直選択部4、列回路部5、水平選択部6、出力部7、および電圧生成回路9は、同一の基板に配置されている。撮像装置1が配置されたチップが複数の基板を有する場合、撮像部2、垂直選択部4、列回路部5、水平選択部6、出力部7、および電圧生成回路9は、複数の基板に分散してもよい。
ブランキング期間が開始される前、選択制御信号Vsel1の電圧はローレベルである。そのため、全ての行の画素3における選択トランジスタ36の状態はオフ状態である。ブランキング期間が開始されたとき、選択制御信号Vsel1の電圧がローレベルからハイレベルに変化する。そのため、第1行の画素3における選択トランジスタ36の状態がオン状態になる。これにより、第1行の画素3が選択される。
電荷蓄積部33がリセットされている間、リセットレベルの第1の画素信号が垂直信号線70に出力される。電荷蓄積部33のリセットが停止された後、サンプルホールドパルスφSHRの電圧がローレベルからハイレベルに変化する。これにより、サンプルトランジスタM2の状態がオン状態になる。その後、サンプルホールドパルスφSHRの電圧がハイレベルからローレベルに変化する。そのため、サンプルトランジスタM2の状態がオフ状態になる。これにより、リセットレベルの第1の画素信号が容量素子Crに保持される。
サンプルホールドパルスφSHRの電圧がローレベルに変化した後、転送制御信号Vtx1の電圧がローレベルからハイレベルに変化する。そのため、転送トランジスタ32の状態がオン状態になる。これにより、光電変換部31の電荷が電荷蓄積部33に転送され、かつ信号レベルの第2の画素信号が垂直信号線70に出力される。その後、転送制御信号Vtx1の電圧がハイレベルからローレベルに変化する。そのため、転送トランジスタ32の状態がオフ状態になる。これにより、転送トランジスタ32は電荷の転送を停止する。
図6は、本発明の第2の実施形態の撮像装置1における垂直選択部4および電圧生成回路9の構成を示す。図6に示す電圧生成回路9は、図3に示す電圧生成回路9と同じである。図6に示す垂直選択部4において、転送制御信号Vtx1および転送制御信号Vtx2を生成する回路が示されている。図6に示す垂直選択部4において、リセット制御信号Vrs1、リセット制御信号Vrs2、選択制御信号Vsel1、および選択制御信号Vsel2を生成する回路は示されていない。
電荷蓄積部33がリセットされている間、リセットレベルの第1の画素信号が垂直信号線70に出力される。電荷蓄積部33のリセットが停止された後、サンプルホールドパルスφSHRの電圧がローレベルからハイレベルに変化する。これにより、サンプルトランジスタM2の状態がオン状態になる。その後、サンプルホールドパルスφSHRの電圧がハイレベルからローレベルに変化する。これにより、サンプルトランジスタM2の状態がオフ状態になる。そのため、リセットレベルの第1の画素信号が容量素子Crに保持される。
サンプルホールドパルスφSHRの電圧がローレベルに変化した後、転送指示信号TX1の電圧はハイレベルからローレベルに変化する。そのため、トランジスタ411の状態はオン状態になり、かつトランジスタ412の状態はオフ状態になる。これにより、電圧生成回路9から出力された電源電圧VDDがトランジスタ411のドレイン端子から出力される。電源電圧VDDを持つ転送制御信号Vtx1が制御信号線82に出力される。
転送制御信号Vtx1の電圧がローレベルに変化した後、サンプルホールドパルスφSHSの電圧がローレベルからハイレベルに変化する。そのため、サンプルトランジスタM3の状態がオン状態になる。その後、サンプルホールドパルスφSHSの電圧がハイレベルからローレベルに変化する。そのため、サンプルトランジスタM3の状態がオフ状態になる。これにより、信号レベルの第2の画素信号が容量素子Csに保持される。
図8は、本発明の第3の実施形態の撮像装置1における電圧生成回路9aの構成を示す。図3または図6に示す電圧生成回路9は、図8に示す電圧生成回路9aに変更される。電圧生成回路9aは、スイッチトキャパシタ回路を含む。図8に示す電圧生成回路9aは、第1の容量素子91、第2の容量素子92、電源94、スイッチ95、スイッチ96、スイッチ97、およびスイッチ98を有する。
図9は、本発明の第4の実施形態の内視鏡システム100の構成を示す。内視鏡システム100は、第1から第3の実施形態のうちのいずれか1つの撮像装置1を有する。図9に示す内視鏡システム100は、スコープ102および筐体107を有する。スコープ102は、撮像装置1、レンズ103、レンズ104、およびファイバー106を有する。撮像装置1、レンズ103、およびレンズ104は、スコープ102の先端部に配置されている。筐体107は、画像処理部108、光源装置109、および設定部110を有する。
2 撮像部
3 画素
4 垂直選択部
5 列回路部
6 水平選択部
7 出力部
8 列回路
9,9a 電圧生成回路
31 光電変換部
32 転送トランジスタ
33 電荷蓄積部
34 リセットトランジスタ
35 増幅トランジスタ
36 選択トランジスタ
41,42 選択回路
91 第1の容量素子
92 第2の容量素子
93,95,96,97,98 スイッチ
94 電源
100 内視鏡システム
102 スコープ
103,104 レンズ
106 ファイバー
107 筐体
108 画像処理部
109 光源装置
110 設定部
411,412,421,422 トランジスタ
Claims (9)
- 行列状に配置され、各々が、
光電変換によって電荷を生成するフォトダイオードと、
前記フォトダイオードによって生成された前記電荷を蓄積するフローティングディフュージョンと、
第1の端子、第2の端子、およびゲート端子を有し、前記第1の端子および前記第2の端子の一方はソース端子であり、前記第1の端子および前記第2の端子の他方はドレイン端子であり、電源電圧が前記第1の端子に入力され、前記第2の端子は前記フローティングディフュージョンに電気的に接続されたリセットトランジスタと、
第3の端子、第4の端子、およびゲート端子を有し、前記第3の端子および前記第4の端子の一方はソース端子であり、前記第3の端子および前記第4の端子の他方はドレイン端子であり、前記第3の端子は前記フォトダイオードに電気的に接続され、前記第4の端子は前記フローティングディフュージョンに電気的に接続された転送トランジスタと、
を有する2つ以上の画素と、
第5の端子および第6の端子を有し、直流電圧が前記第6の端子に入力される第1の容量素子と、第7の端子および第8の端子を有し、前記第7の端子は前記第5の端子に電気的に接続された第2の容量素子とを有し、前記電源電圧と同じまたは前記電源電圧よりも低い第1の電圧を前記第5の端子および前記第7の端子に与えることにより電荷を前記第1の容量素子および前記第2の容量素子に蓄積し、前記電源電圧と同じまたは前記電源電圧よりも低い第2の電圧だけ前記第5の端子および前記第7の端子の電圧を増加させることにより、前記電源電圧の絶対値よりも大きな絶対値を持つ制御電圧を生成する電圧生成回路と、
前記制御電圧を前記リセットトランジスタの前記ゲート端子および前記転送トランジスタの前記ゲート端子の少なくとも一方に出力する出力回路と、
を有し、
前記電圧生成回路は、
第9の端子および第10の端子を有し、前記第9の端子は前記第5の端子および前記第7の端子に電気的に接続され、前記第1の電圧が前記第10の端子に入力され、前記第9の端子および前記第10の端子が互いに電気的に導通するオン状態と前記第9の端子および前記第10の端子が互いに電気的に絶縁されるオフ状態とのいずれか一方になるスイッチ
を有し、
前記スイッチの状態が前記オン状態であるとき、前記第1の電圧が前記第5の端子および前記第7の端子に入力され、グランド電圧が前記第8の端子に入力され、
前記スイッチの状態が前記オン状態から前記オフ状態に変化した後、前記電源電圧と同じまたは前記電源電圧よりも低く前記グランド電圧よりも高い第3の電圧を前記第8の端子に入力することにより前記第5の端子および前記第7の端子の電圧が前記第2の電圧だけ増加する
撮像装置。 - 前記2つ以上の画素の配列は、2つ以上の行を有し、
前記出力回路は、前記行を順次選択し、かつ選択された前記行に含まれる前記画素と前記電圧生成回路とを電気的に接続する
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記出力回路は、前記2つ以上の画素の各々における前記リセットトランジスタの前記ゲート端子と前記電圧生成回路とに電気的に接続された選択トランジスタを有し、
リセット指示信号が前記選択トランジスタに与えられるリセット期間において、前記選択トランジスタは、前記リセットトランジスタの前記ゲート端子と前記電圧生成回路とを互いに電気的に導通させ、
前記リセット期間において前記電圧生成回路は前記制御電圧を生成する
請求項2に記載の撮像装置。 - 前記出力回路は、前記2つ以上の画素の各々における前記転送トランジスタの前記ゲート端子と前記電圧生成回路とに電気的に接続された選択トランジスタを有し、
転送指示信号が前記選択トランジスタに与えられる転送期間において、前記選択トランジスタは、前記転送トランジスタの前記ゲート端子と前記電圧生成回路とを互いに電気的に導通させ、
前記転送期間において前記電圧生成回路は前記制御電圧を生成する
請求項2に記載の撮像装置。 - 前記第5の端子および前記第7の端子に電気的に接続され、かつ前記出力回路に電気的に接続された第1の信号線と、
前記出力回路および前記リセットトランジスタの前記ゲート端子に電気的に接続された第2の信号線と、
を有し、
前記電圧生成回路は、前記第1の電圧を前記第1の信号線に出力した後、前記制御電圧を前記第1の信号線に出力し、
前記出力回路は、前記電圧生成回路から前記第1の信号線を経由して入力された前記第1の電圧を前記第2の信号線に出力した後、前記電圧生成回路から前記第1の信号線を経由して入力された前記制御電圧を前記第2の信号線に出力する
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記第1の電圧は前記電源電圧である
請求項5に記載の撮像装置。 - 前記第5の端子および前記第7の端子に電気的に接続され、かつ前記出力回路に電気的に接続された第1の信号線と、
前記出力回路および前記転送トランジスタの前記ゲート端子に電気的に接続された第2の信号線と、
を有し、
前記電圧生成回路は、前記第1の電圧を前記第1の信号線に出力した後、前記制御電圧を前記第1の信号線に出力し、
前記出力回路は、前記電圧生成回路から前記第1の信号線を経由して入力された前記第1の電圧を前記第2の信号線に出力した後、前記電圧生成回路から前記第1の信号線を経由して入力された前記制御電圧を前記第2の信号線に出力する
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記第1の電圧は前記電源電圧である
請求項7に記載の撮像装置。 - 請求項1に記載の撮像装置を有する内視鏡システム。
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