WO2014115390A1 - 撮像装置、内視鏡システム及びノイズ除去方法 - Google Patents

撮像装置、内視鏡システム及びノイズ除去方法 Download PDF

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奈々 赤羽
小野　誠
隆浩 西脇
理 足立
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Definitions

  • the present invention relates to an imaging apparatus, an endoscope system including the imaging apparatus, and a noise removal method including the imaging apparatus.
  • CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor
  • FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional imaging apparatus.
  • the imaging apparatus 500 includes a CMOS image sensor will be described.
  • the imaging apparatus 500 is disposed, for example, at the distal end portion of the endoscope, and includes a light receiving unit and a reading unit.
  • the light receiving unit includes a plurality of unit pixels 530 arranged in a two-dimensional matrix over a plurality of rows and columns, and a vertical transfer line 539 for transferring a signal output from each unit pixel 530.
  • the reading unit includes a vertical scanning unit (row selection circuit) 541, a noise removing unit 543 provided for each pixel column, and a horizontal scanning unit (column selection circuit) 558.
  • Each unit pixel 530 includes a photodiode that accumulates signal charges according to the amount of incident light, a charge conversion unit that converts signal charges transferred from the photodiodes, and a transfer that transfers signal charges from the photodiodes to the charge conversion unit.
  • the transistor, the reset transistor that resets the signal charge transferred to the charge converter, the row selection transistor, and the row selection transistor are in the on state, the voltage level change of the voltage-converted signal charge is handled by the source follower
  • the vertical transfer line 539 includes an output transistor that outputs an image pickup signal.
  • the reading unit turns on the row selection transistor of an arbitrary row by the vertical scanning unit (row selection circuit) 541 and reads the imaging signal to the vertical transfer line 539.
  • the read imaging signal is input to the noise removing unit 543, and the noise component is removed. Thereafter, the image data is output to the outside by the horizontal scanning unit 558 as image information.
  • FIG. 16 is a circuit diagram showing the configuration of the noise removal unit of the imaging apparatus shown in FIG.
  • the noise removing unit 543 includes a sample and hold transistor 544 having one end connected to the vertical transfer line 539, a coupling capacitor (AC coupling capacitor) CC having one end connected to the other end of the transistor 544, and an AC coupling capacitor CC.
  • a charge storage capacitor (sample capacitor) CS connected between the other end of the capacitor and ground, and a potential clamping transistor 545 connected to a connection node SN between the AC coupling capacitor CC and the sample capacitor CS.
  • the connection node SN is connected to the horizontal scanning unit 558.
  • the noise removing unit 543 first turns on the sample and hold transistor 544 at the time of pixel reset, transmits the noise signal transferred by the vertical transfer line 539 through the AC coupling capacitor CC, and sets the potential clamping transistor 545 to a predetermined value.
  • the noise signal level is sampled in the sample capacitor CS while being turned on for a period. Thereafter, when the imaging signal is read out, the imaging signal including the noise signal (optical noise sum signal) is transmitted again by the AC coupling capacitor CC. Since the voltage change of the imaging signal after pixel reset is transmitted, as a result, the imaging signal obtained by subtracting the noise signal from the optical noise sum signal can be extracted.
  • the noise removing unit 543 shown in FIG. 16 requires two capacitors, an AC coupling capacitor CC and a sample capacitor CS, for each pixel column.
  • the size of the capacitor becomes a restriction, and it is difficult to reduce the size of the imaging device.
  • the gain is reduced and the S / N ratio is deteriorated due to the capacitive division of the AC coupling capacitor CC and the sample capacitor CS.
  • it is necessary to increase the AC coupling capacitance CC, which makes it more difficult to reduce the size.
  • the endoscope is provided with an imaging device at the distal end portion, and the imaging device at the distal end portion and a control device such as a processor are connected via a transmission cable of several meters. Therefore, when using an imaging apparatus for an endoscope, an imaging signal must be transmitted over a long distance via a transmission cable, and there is a high possibility that noise will be mixed during transmission. However, if only the imaging signal is transmitted from the imaging device, it is difficult to remove noise mixed in during transmission.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus, an endoscope system, and a noise removal method in which image quality does not deteriorate while achieving miniaturization.
  • an imaging apparatus performs photoelectric conversion according to the amount of received light, and stores a photoelectric conversion element that accumulates charges and a first charge that transfers the accumulated charges.
  • a transfer unit that converts the transferred charge into a voltage or current signal, a charge conversion unit reset unit that resets the charge conversion unit to a first voltage, and outputs the converted signal
  • a signal output unit a first transfer line connected to the signal output unit, a transfer capacitor connected to the first transfer line, and the first transfer line via the transfer capacitor;
  • a second transfer unit that outputs a signal from the first transfer line, a transfer capacitor reset unit that resets the transfer capacitor to a second voltage, and a second transfer by coupling by the capacity of the transfer capacitor
  • the second switch that outputs the signal from the The line and the first transfer unit are turned off, and the charge conversion unit is reset by the charge conversion unit reset unit, and then the signal of the charge conversion unit is transferred to the first transfer unit via the signal output unit.
  • a noise signal readout operation for resetting the transfer capacitor by the transfer capacitor reset unit when outputting to a line; and turning off the transfer capacitor reset unit and turning on the first transfer unit to perform the photoelectric conversion After transferring the charge accumulated in the element, an optical noise sum signal reading operation for outputting the signal of the charge conversion unit to the first transfer line via the signal output unit from the first transfer line. And a drive unit that outputs a signal via the second transfer unit.
  • a reference voltage generation unit that generates a reference voltage having a fluctuation component in phase with the second voltage, the second transfer line, and the reference voltage generation unit And an output selection unit that selects and outputs the signal input from the second transfer line and the reference voltage input from the reference voltage generation unit.
  • the imaging device is the above-described invention, further comprising: a second transfer line reset unit that resets the second transfer line to a third voltage; and the second transfer line and the output selection unit.
  • a sample hold unit provided between the first transfer line and the first transfer line when the signal of the first transfer line is output to the second transfer line. After the signal output from the line is sampled, only the signal output from the first transfer line is input to the output selection unit by repeatedly resetting the second transfer line. To do.
  • the imaging apparatus further includes a reference voltage generation unit that generates a reference voltage based on the first voltage in the above invention, and the reference voltage generation unit converts the voltage of the reference voltage generation unit into the first voltage.
  • a reference voltage generation unit reset unit that resets to a voltage of 1, a reference voltage generation unit signal output unit that outputs a signal of the reference voltage generation unit reset unit, and a signal from the reference voltage generation unit signal output unit,
  • a third transfer unit that outputs the second transfer line as a voltage to the second transfer line, and the drive unit alternately outputs a signal output from the first transfer line and the reference voltage to the second transfer line.
  • the second transfer unit and the third transfer unit are driven so as to be output to a line.
  • An endoscope system includes: the imaging device according to the invention described above; a transmission unit that transmits a signal output from the first transfer line output from the imaging device and the reference voltage; and the transmission unit It is provided with the receiving part which receives the signal to transmit, and the calculating part which calculates the signal which the said receiving part receives.
  • the endoscope system according to the present invention is the endoscope system according to the above invention, wherein the arithmetic unit is configured to measure a signal strength of a signal received by the receiving unit, and the receiving unit based on the measured signal strength. Based on the amplification factor setting unit that sets the amplification factor of the received signal, the amplification factor, and the reference voltage, the signal output from the first transfer line and the reference voltage are calculated, and the first voltage is calculated. And an imaging signal calculation unit that outputs an imaging signal obtained by subtracting the in-phase noise component at the time of transmission from the signal output from the transfer line.
  • the imaging signal calculation unit is based on a DC component extraction unit that extracts a DC component of the reference voltage, the amplification factor, and the DC component.
  • a noise component removing unit that removes an in-phase noise component at the time of transmission included in a signal output from one transfer line.
  • a photoelectric conversion element that performs photoelectric conversion according to the amount of received light and accumulates charges, a first transfer unit that transfers the accumulated charges, and the transferred charges as a voltage
  • the charge converter is connected to the current signal; the charge converter is reset to the first voltage; the signal output unit that outputs the converted signal; and the signal output unit.
  • a second transfer unit that outputs a signal from the transfer line, a transfer capacitance reset unit that resets the transfer capacitor to a second voltage, and a second transfer that outputs a signal from the second transfer unit And noise in an imaging device comprising
  • the first transfer unit is turned off, the charge conversion unit reset unit resets the charge conversion unit, and the signal of the charge conversion unit is transmitted via the signal output unit.
  • an image pickup apparatus an endoscope system, and a noise removal method in which image quality does not deteriorate while achieving size reduction.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of an endoscope system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing functions of main parts of the endoscope system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing details of the first chip shown in FIG.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of the first chip of the endoscope system according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a circuit diagram illustrating a configuration of a reference voltage generation unit of the endoscope system according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a timing chart showing drive signals of the imaging apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of the first chip of the endoscope system according to the modification of the first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of an endoscope system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing functions of main parts of the endo
  • FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a configuration of a reference voltage generation unit of the endoscope system according to the modification of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a timing chart showing drive signals of the imaging apparatus according to the modification of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating functions of the endoscope system according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining in-phase noise components during transmission in the second embodiment.
  • FIG. 12 is a graph for explaining the transmission noise elimination effect according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a block diagram illustrating functions of the endoscope system according to the third embodiment.
  • FIG. 14 is a conceptual diagram for explaining common-mode noise components during transmission in the third embodiment.
  • FIG. 15 is a circuit diagram illustrating a configuration of a conventional imaging device.
  • 16 is a circuit diagram illustrating a configuration of a noise removal unit of the imaging apparatus illustrated in FIG.
  • an endoscope system including an imaging device will be described as a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”). Moreover, this invention is not limited by this embodiment. Furthermore, the same code
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing an overall configuration of an endoscope system according to Embodiment 1 of the present invention.
  • An endoscope system 1 shown in FIG. 1 includes an endoscope 2, a transmission cable 3, a connector unit 5, a processor (control device) 6, a display device 7, and a light source device 8.
  • the endoscope 2 captures an in-vivo image of the subject by inserting a distal end portion into the body cavity of the subject and outputs an imaging signal.
  • the transmission cable 3 connects the endoscope 2 and the connector unit 5.
  • the connector unit 5 is connected to the endoscope 2, the processor 6, and the light source device 8, performs predetermined signal processing on the imaging signal output from the connected endoscope 2, and converts the imaging signal into analog / digital (A / D conversion) and output as an image signal.
  • the processor 6 performs predetermined image processing on the image signal output from the connector unit 5 and controls the entire endoscope system 1.
  • the display device 7 displays the image signal processed by the processor 6.
  • the light source device 8 is configured using, for example, a white LED. The pulsed white light that is turned on by the light source device 8 reaches the distal end portion of the insertion portion of the endoscope 2 via the connector portion 5 and the transmission cable 3, and the illumination light that is emitted toward the subject from the distal end portion. Become.
  • the endoscope 2 is provided with an imaging unit (imaging device) 20 that captures an in-vivo image on the distal end side of the insertion unit that is inserted into the body cavity of the subject, and the endoscope is provided on the proximal side of the insertion unit.
  • An operation unit 4 that receives various operations on 2 is connected.
  • the imaging unit 20 is connected to the connector unit 5 via the operation unit 4 by the transmission cable 3.
  • the imaging signal of the image captured by the imaging unit 20 is output to the connector unit 5 through the transmission cable 3 having a length of several meters, for example.
  • FIG. 2 is a block diagram showing functions of main parts of the endoscope system according to the first embodiment of the present invention. With reference to FIG. 2, the detail of each structure of the endoscope system 1 and the path
  • the imaging unit 20 includes a first chip 21 having a light receiving unit 23 and a second chip 22 having a buffer 27.
  • the first chip 21 and the second chip 22 are bonded to each other, and the chips are connected by pads disposed on the peripheral edge of the chips, vias penetrating the chips, or the like.
  • the first chip 21 and the second chip 22 are not limited to be arranged so that both main surfaces are parallel to each other, but may be arranged side by side or may be arranged side by side with respect to one main surface. It may be arranged so that the main surface of the is vertical.
  • the first chip 21 of the imaging unit 20 includes a light receiving unit 23 in which a large number of unit pixels are arranged in a two-dimensional matrix in the matrix direction, a reading unit 24 that reads an imaging signal photoelectrically converted by the light receiving unit 23, and a connector unit.
  • 5 includes a timing generation unit 25 that generates a timing signal based on the reference clock signal and the synchronization signal transmitted from 5 and supplies the timing signal to the reading unit 24, and a multiplexer 26 that outputs the imaging signal to the second chip 22.
  • the second chip 22 of the imaging unit 20 includes a buffer 27 that functions as a transmission unit that transmits only the AC component of the imaging signal output from the first chip 21 to the processor 6 via the transmission cable 3 and the connector unit 5. .
  • the combination of the circuits mounted on the first chip 21 and the second chip 22 can be changed as appropriate according to the design convenience.
  • the imaging unit 20 receives the power supply voltage (VDD) generated by the power supply unit 61 in the processor 6 through the transmission cable 3 together with the ground (GND).
  • a power supply stabilizing capacitor C1 is provided between the power supply voltage (VDD) supplied to the imaging unit 20 and the ground (GND).
  • the connector unit 5 includes an analog front end (AFE) unit 51 and an imaging signal processing unit 52.
  • the connector unit 5 functions as a relay processing unit that electrically connects the endoscope 2 (imaging unit 20) and the processor 6 and relays an electrical signal.
  • the connector unit 5 and the imaging unit 20 are connected by a transmission cable 3, and the connector unit 5 and the processor 6 are connected by, for example, a coil cable.
  • the connector unit 5 is also connected to the light source device 8.
  • the AFE unit 51 receives the imaging signal transmitted from the imaging unit 20, performs impedance matching with a passive element such as a resistor, extracts an AC component with a capacitor, and determines an operating point with a voltage dividing resistor. Thereafter, the AFE unit 51 performs analog-to-digital (A / D) conversion on the analog imaging signal and sends the analog imaging signal to the imaging signal processing unit 52 as a digital imaging signal.
  • a passive element such as a resistor
  • a / D analog-to-digital
  • the imaging signal processing unit 52 is configured by, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array), a reference clock signal (for example, a 27 MHz clock) serving as a reference for the operation of each component of the endoscope 2, and a start position of each frame Is generated and supplied to the timing generation unit 25, and predetermined signal processing such as noise removal is performed on the digital imaging signal input from the AFE unit 51.
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • reference clock signal for example, a 27 MHz clock
  • the processor 6 includes a power supply unit 61 and an image signal processing unit 62, and is a control device that controls the entire endoscope system 1.
  • the power supply unit 61 generates a power supply voltage (VDD), and supplies the generated power supply voltage to the imaging unit 20 via the connector unit 5 and the transmission cable 3 together with the ground (GND).
  • the image signal processing unit 62 performs predetermined image processing on the digital imaging signal that has been subjected to signal processing such as noise removal in the imaging signal processing unit 52, and outputs the image signal to the display device 7.
  • the display device 7 displays an image captured by the imaging unit 20 based on the image signal.
  • the image processing in the image signal processing unit 62 includes, for example, synchronization processing, white balance (WB) adjustment processing, gain adjustment processing, gamma correction processing, digital analog (D / A) conversion processing, format conversion processing, and the like.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a detailed configuration of the first chip shown in FIG.
  • FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of the first chip of the endoscope system according to the first embodiment.
  • a light receiving unit 23 for example, a light receiving unit 23, a reading unit (drive unit) 24, a timing generation unit 25, and a multiplexer 26 are mounted. Details of the light receiving unit 23 will be described later with reference to FIG.
  • a hysteresis circuit 28 is provided before the timing generation unit 25, that is, between the input of the timing generation unit 25 and the processor 6.
  • the hysteresis circuit 28 shapes the waveform of the reference clock signal and the synchronization signal transmitted over a long distance by the transmission cable 3.
  • the reference clock signal and the synchronization signal that have been subjected to waveform shaping by the hysteresis circuit 28 are input to the timing generator 25.
  • the timing generator 25 generates various drive signals ( ⁇ Ta, ⁇ Tb, ⁇ R, ⁇ X, ⁇ VCL, ⁇ HCLR, ⁇ HCLK, ⁇ MUXSEL, ⁇ VSH) based on the reference clock signal and the synchronization signal shaped by the hysteresis circuit 28, and performs vertical scanning. 241, noise removal unit 243, horizontal scanning unit 245, multiplexer 26, and reference voltage generation unit 246.
  • the reading unit 24 includes a vertical scanning unit (row selection circuit) 241, a constant current source 242, a noise removal unit 243, a column source follower buffer (transistor) 244, a horizontal scanning unit (column selection circuit) 245, a reference Voltage generator 246.
  • the noise removing unit 243 removes the output variation for each unit pixel 230 and the noise signal at the time of pixel reset, and outputs the imaging signal photoelectrically converted by each unit pixel 230 to the column source follower buffer 244. Details of the noise removing unit 243 will be described later with reference to FIG.
  • the column selection pulse ⁇ HCLK ⁇ M> is applied to the pixel signal, and the imaging signal photoelectrically converted by each unit pixel 230 is transferred to the horizontal transfer line 258 via the column source follower buffer 244 and output to the multiplexer 26.
  • the multiplexer 26 is driven by the drive signal ( ⁇ MUXSEL) supplied from the timing generation unit 25, the imaging signal input through the horizontal transfer line 258, and the reference voltage Vref (constant voltage signal) generated by the reference voltage generation unit 246. Are alternately output to the second chip 22 via the output unit (amplifier) 31.
  • the reference voltage Vref output here is used in the imaging signal processing unit 52 of the connector unit 5 or the like to remove common-mode noise superimposed on the transmission cable 3 during imaging signal transmission. Note that an amplifier for gain adjustment may be provided on the input side of the multiplexer 26 as necessary.
  • Each unit pixel 230 includes photoelectric conversion elements (photodiodes) 231 and 232, a charge conversion unit 233, transfer transistors (first transfer units) 234 and 235, a charge conversion unit reset unit (transistor) 236, pixels A source follower transistor 237 and a pixel output switch (signal output unit) 238.
  • photoelectric conversion elements photodiodes
  • charge conversion unit 233 transfer transistors
  • transfer transistors first transfer units
  • transistor charge conversion unit reset unit
  • pixels A source follower transistor 237
  • a pixel output switch signal output unit
  • the photoelectric conversion elements 231 and 232 photoelectrically convert incident light into a signal charge amount corresponding to the amount of the incident light, and accumulate it.
  • the cathode sides of the photoelectric conversion elements 231 and 232 are connected to one end sides of the transfer transistors 234 and 235, respectively, and the anode side is connected to the ground GND.
  • the charge conversion unit 233 includes a floating diffusion capacitor (FD), and converts charges accumulated in the photoelectric conversion elements 231 and 232 into a voltage.
  • FD floating diffusion capacitor
  • the transfer transistors 234 and 235 transfer charges from the photoelectric conversion elements 231 and 232 to the charge conversion unit 233, respectively.
  • Signal lines to which drive pulses (row selection pulses) ⁇ Ta and ⁇ Tb are supplied are connected to the gates of the transfer transistors 234 and 235, and the other end side is connected to the charge conversion unit 233.
  • the transfer transistors 234 and 235 are turned on, and the signal charges are transferred from the photoelectric conversion elements 231 and 232 to the charge conversion unit 233.
  • the charge conversion unit reset unit (transistor) 236 resets the charge conversion unit 233 to a predetermined potential.
  • the charge conversion unit reset unit 236 has one end connected to the power supply voltage VDD, the other end connected to the charge conversion unit 233, and a gate connected to a signal line to which a drive pulse ⁇ R is supplied.
  • ⁇ R is supplied from the vertical scanning unit 241 via the signal line
  • the charge conversion unit reset unit 236 is turned on, the signal charge accumulated in the charge conversion unit 233 is released, and the charge conversion unit 233 has a predetermined potential. Reset to.
  • the pixel source follower transistor 237 has one end connected to the power supply voltage VDD and the other end connected to one end of the pixel output switch 238.
  • a signal (an imaging signal or a reset signal) that has been voltage-converted by the charge conversion unit 233 is input to the gate.
  • the pixel output switch 238 outputs the signal voltage-converted by the charge conversion unit 233 to the vertical transfer line 239.
  • the other end of the pixel output switch 238 is connected to a vertical transfer line 239, and a signal line to which a drive pulse ⁇ X is supplied is connected to the gate.
  • the drive pulse ⁇ X is supplied from the vertical scanning unit 241 to the gate of the pixel output switch 238 via the signal line, the pixel output switch 238 is turned on, and the imaging signal or the reset signal is transferred to the vertical transfer line 239.
  • the constant current source 242 has one end connected to the vertical transfer line 239, the other end connected to the ground GND, and a bias voltage Vbias1 applied to the gate.
  • the unit pixel 230 is driven by the constant current source 242 and the output of the unit pixel 230 is read to the vertical transfer line 239.
  • the signal read to the vertical transfer line 239 is input to the noise removing unit 243.
  • the noise removing unit 243 includes a transfer capacitor (AC coupling capacitor) 252 and a clamp switch (transistor) 253.
  • the transfer capacitor 252 has one end connected to the vertical transfer line 239 and the other end connected to the column source follower transistor 244.
  • One end of the clamp switch 253 is connected to a signal line to which the clamp voltage Vclp is supplied from the reference voltage generation unit 246.
  • the other end side of the clamp switch 253 is connected between the transfer capacitor 252 and the column source follower transistor 244, and the drive signal ⁇ VCL is input from the timing generation unit 25 to the gate.
  • the imaging signal input to the noise removing unit 243 is an optical noise sum signal including a noise component.
  • the clamp switch 253 When the drive signal ⁇ VCL is input from the timing generation unit 25 to the gate of the clamp switch 253, the clamp switch 253 is turned on, and the transfer capacitor 252 is reset by the clamp voltage Vclp supplied from the reference voltage generation unit 246. .
  • the imaging signal from which noise has been removed by the noise removing unit 243 is input to the gate of the column source follower transistor 244.
  • the noise removing unit 243 does not require a sampling capacitor (sampling capacity)
  • the capacity of the transfer capacity (AC coupling capacitor) 252 may be sufficient with respect to the input capacity of the column source follower transistor 244.
  • the noise removing unit 243 can reduce the area occupied by the first chip 21 because of the absence of the sampling capacity.
  • One end side of the column source follower transistor 244 is connected to the power supply voltage VDD, the other end side is connected to one end side of the column selection switch (second transfer unit) 254, and noise is removed from the gate by the noise removing unit 243.
  • the captured image signal is input.
  • One end side of the column selection switch 254 is connected to the other end side of the column source follower transistor 244, and the other end side is connected to a horizontal transfer line (second transfer line) 258.
  • a signal line for supplying a drive signal ⁇ HCLK ⁇ M> from the horizontal scanning unit 245 is connected to the gate of the column selection switch 254.
  • the column selection switch 254 When the driving signal ⁇ HCLK ⁇ M> is supplied from the horizontal scanning unit 245 to the gate of the column selection switch 254 of the column ⁇ M>, the column selection switch 254 is turned on, and the signal of the vertical transfer line 239 of the column ⁇ M> ( The imaging signal from which noise has been removed by the noise removing unit 243) is transferred to the horizontal transfer line 258.
  • the constant current source 257 has one end connected to the horizontal transfer line 258, the other end connected to the ground GND, and a bias voltage Vbias2 applied to the gate.
  • the constant current source 257 reads the imaging signal from the vertical transfer line 239 to the horizontal transfer line 258.
  • the signal read to the horizontal transfer line 258 is input to the sample hold unit 255.
  • the horizontal reset transistor 256 One end of the horizontal reset transistor 256 is connected to the horizontal reset voltage Vclr, and the other end is connected to the horizontal transfer line 258.
  • the drive signal ⁇ HCLR is input from the timing generation unit 25 to the gate of the horizontal reset transistor 256.
  • the horizontal reset transistor 256 is turned on and the horizontal transfer line 258 is reset.
  • the sample hold unit 255 includes a buffer 261, a sample hold switch (transistor) 262, a sample capacitance (capacitor) 263, and an operational amplifier 264.
  • a horizontal transfer line 258 is connected to the input of the buffer 261, and an imaging signal and a noise signal at the time of horizontal reset are input to the buffer 261 via the horizontal transfer line 258.
  • the output of the buffer 261 is connected to one end side of the sample hold switch 262.
  • the other end of the sample hold switch 262 is connected to the input of the operational amplifier 264.
  • One end of the sample capacitor 263 is connected to the other end of the sample hold switch 262 and the input of the operational amplifier 264, and the other end is connected to the ground GND.
  • the output of the operational amplifier 264 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier 264 and to the input of the multiplexer 26.
  • the sample hold unit 255 holds the voltage immediately before the sample hold switch 262 is turned off in the sample capacitor 263, and outputs the voltage held in the sample capacitor 263 while the sample hold switch 262 is turned off. .
  • the readout of the imaging signal after noise removal from the vertical transfer line 239 and the reset of the horizontal transfer line 258 by the horizontal reset transistor 256 are alternately performed, thereby cross-talking the imaging signal in the column direction. It becomes possible to suppress.
  • the sample hold switch 262 of the sample hold unit 255 is turned on when the imaging signal after noise removal is transferred and turned off when the noise signal is transferred after reset, so that only the imaging signal after noise removal is operated by the operational amplifier. H.264 can be output. Since the first chip 21 includes the sample hold unit 255, it is possible to halve the band of the subsequent amplifier circuit and to suppress the range.
  • the multiplexer 26 alternately outputs the noise-removed imaging signal output from the sample hold unit 255 and the reference voltage Vref generated by the reference voltage generation unit 246 to the output unit 31.
  • the output unit 31 amplifies the image signal from which noise has been removed and the reference voltage Vref as necessary, and alternately outputs the amplified signal to the second chip 22.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a reference voltage generation unit of the light receiving unit of the endoscope system according to the first embodiment.
  • the reference voltage generation unit (constant voltage signal generation unit) 246 has a resistance voltage dividing circuit made up of two resistors 291 and 292, a switch (transistor) 293 driven by the drive signal ⁇ VSH, and a power supply, and is free from fluctuations. And a sampling capacitor (capacitor) 294 for opening.
  • the reference voltage generation unit 246 generates the reference voltage Vref (constant voltage signal) from the same power supply voltage VDD as that of the light receiving unit 23 and the clamp voltage Vclp of the noise removal unit 243 at the timing when the drive signal ⁇ VSH is driven by driving the switch 293. Generate.
  • the reference voltage Vref reflects the influence of power supply fluctuation on the imaging signal output from the noise removal unit 243.
  • the reference voltage Vref reflects transmission noise information in the transmission cable 3 during transmission. Therefore, by transmitting the noise-removed imaging signal and the reference voltage Vref to the connector unit 5 alternately, the connector unit 5 performs noise removal processing such as correlated double sampling, and removes noise during transmission. A signal can be obtained.
  • FIG. 6 is a timing chart showing drive signals of the imaging apparatus according to the first embodiment. In this example, a process from reading a signal from the unit pixel 230 in the row ⁇ n> of the light receiving unit 23 to outputting from the output unit 31 will be described.
  • the clamp switch 253 is turned on ( ⁇ VCL is High), the pixel output switch 238 is turned on ( ⁇ X ⁇ n> is High), and the charge conversion unit reset unit 236 is turned on in a pulse shape (the drive pulse ⁇ R ⁇ n> is High).
  • the transfer transistors 234 and 235 the drive pulses ⁇ Ta ⁇ n> and ⁇ Tb ⁇ n> are Low
  • noise signals including variations peculiar to the unit pixel 230 to be read and noise at the time of pixel reset
  • the data is output from the unit pixel 230 to the vertical transfer line 239.
  • the gate of the column source follower transistor 244 is set to the clamp voltage Vclp.
  • the clamp voltage Vclp is determined at the falling timing of ⁇ VSH, and the reference voltage Vref is also determined at this timing.
  • the transfer transistor 234 is turned on in a pulse shape (the driving pulse ⁇ Ta ⁇ n> is High), whereby the electric charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion element 231 is obtained.
  • the signal converted by the charge converter 233 is read out to the vertical transfer line 239.
  • the imaging signal (optical noise sum signal) converted by the charge conversion unit 233 is transferred to the vertical transfer line 239.
  • the imaging signal (optical signal) from which the noise signal has been subtracted is output to the gate of the column source follower transistor 244 via the transfer capacitor 252.
  • the signal output to the gate of the column source follower transistor 244 is a signal sampled with reference to the clamp voltage Vclp.
  • the horizontal reset transistor 256 is turned off ( ⁇ HCLR is low), the reset of the horizontal transfer line 258 is released, and the column selection switch 254 of the column ⁇ 0> is turned on (drive pulse).
  • ⁇ HCLK ⁇ 0> High
  • the imaging signal is transferred to the horizontal transfer line 258.
  • the sample hold switch 262 is turned on in a pulse shape (the drive pulse ⁇ HSH is High)
  • the imaging signal is sampled in the sample capacitor 263.
  • a low-level drive pulse ⁇ MUXSEL is applied to the multiplexer 26, and the imaging signal sampled in the sample capacitor 263 is output to the output unit 31.
  • the horizontal reset transistor 256 is turned on (drive pulse ⁇ HCLR is High), and the horizontal transfer line 258 is reset again.
  • a high-level drive pulse ⁇ MUXSEL is applied to the multiplexer 26, the reference voltage Vref (constant voltage signal) generated by the reference voltage generation unit 246 is output to the output unit 31, and the horizontal reset transistor 256 is turned off ( ⁇ HCLR is Low), the reset of the reset horizontal transfer line 258 is released, and the column selection switch 254 of the next column is turned on ( ⁇ HCLK ⁇ 1> is High), thereby transferring the imaging signal to the horizontal transfer line 258. .
  • the sample hold switch 262 is turned on in a pulse shape (the drive pulse ⁇ HSH is High)
  • the imaging signal is sampled in the sample capacitor 263.
  • the horizontal reset transistor 256 is turned on ( ⁇ HCLR is High), the horizontal transfer line 258 is reset again, and a low-level drive pulse ⁇ MUXSEL is applied to the multiplexer 26 in synchronization with the pulse of the horizontal reset transistor 256, The sampled imaging signal is output to the output unit 31.
  • Such an operation is repeated for the number of columns of the light receiving unit 23 (or the number of columns that need to be read), whereby the imaging signal and the reference voltage Vref are alternately output from the output unit 31. Further, the photoelectric conversion element 232 also outputs an image signal for one line by performing the same operation. Further, by repeating the readout operation for one line for the number of unit pixel rows (or the number of rows that need to be read), an imaging signal for one frame is output.
  • the noise removing unit 243 does not require a sampling capacitor (sampling capacity), so that the capacity of the transfer capacity (AC coupling capacitor) 252 can be kept low. In addition, since there is no sampling capacity, the area occupied by the noise removal unit 243 can be reduced.
  • the imaging signal and the reference voltage Vref can be alternately output for each pixel.
  • the correlated double sampling circuit provided in the connector unit 5 can effectively remove common-mode noise superimposed during signal transmission.
  • the unit cell is configured with two photoelectric conversion elements 231 and 232 adjacent in the column direction as a set.
  • the unit cell includes two photoelectric conversion elements adjacent in the row direction as a set.
  • a unit cell may be configured with a set of four photoelectric conversion elements adjacent in the row direction and the column direction.
  • the unit cell may be configured by one photoelectric conversion element without performing pixel sharing.
  • the sample hold unit 255 can be omitted. Even when the sample hold unit 255 is omitted, only the imaging signal is selected by the subsequent multiplexer 26, and the imaging signal and the reference voltage Vref are alternately output to the output unit 31.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of the first chip of the endoscope system according to the modification of the first embodiment.
  • the same components as those in the endoscope system 1 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. To do.
  • a reference voltage generation unit 356 is connected between the vertical scanning unit 241 and the timing generation unit 25, and the column ⁇ 0> It is connected to the horizontal transfer line 258 via the noise removal unit 243.
  • one photoelectric conversion element 231 is included in the unit pixel 230 without pixel sharing.
  • the other circuit configuration is the same as that of the first embodiment.
  • the reference voltage generation unit 356 includes a reset unit (transistor) 336, a source follower transistor 337, and an output switch (transistor) 338.
  • One end of the reset unit 336 is connected to the power supply voltage VDD, the other end is connected to the gate of the source follower transistor 337, and a signal line to which the drive pulse ⁇ R is supplied is connected to the gate.
  • the reset unit 336 is turned on, and a reset signal is input to the gate of the source follower transistor 337.
  • the source follower transistor 337 has one end connected to the power supply voltage VDD and the other end connected to one end of the output switch 338.
  • the other end of the output switch 338 is connected to a vertical transfer line 339, and a signal line to which a drive pulse ⁇ X is supplied is connected to the gate.
  • a drive pulse ⁇ X is supplied from the timing generation unit 25 to the gate of the output switch 338 via the signal line, the output switch 338 is turned on, and the signal at the time of reset is applied to the vertical transfer line 339 for the reference voltage generation unit 356. Transferred.
  • the reset signal (reference voltage Vclp) transferred to the vertical transfer line 339 is transferred to the horizontal transfer line 258 after the noise is removed by the noise removing unit 243.
  • the reference pulse generator 356 Since the drive pulse ⁇ R and the drive pulse ⁇ X supplied to the reference voltage generation unit 356 are directly supplied from the timing generation unit 25 without passing through the vertical scanning unit 241, no index for row selection is attached. Regardless of which row is selected, the reference pulse generator 356 is supplied with the drive pulse ⁇ R and the drive pulse ⁇ X.
  • the reference voltage that has passed through the same path as the normal imaging signal is transferred to the horizontal transfer line 258, so that the unit A signal including a noise component mixed during transfer from the pixel 230 can be transferred to the horizontal transfer line 258.
  • FIG. 8 is a circuit diagram showing the configuration of the reference voltage generation unit of the light receiving unit of the endoscope system according to the modification of the first embodiment.
  • the reference voltage generation unit 246b includes a resistance voltage dividing circuit including two resistors 291 and 292, a switch (transistor) 293 driven by a drive signal ⁇ VSH, and a capacitor (capacitor) 294.
  • the reference voltage generation unit 246b generates the clamp voltage Vclp of the noise removal unit 243 from the same power supply voltage VDD as that of the light receiving unit 23 at the timing of the drive signal ⁇ VSH.
  • the reference voltage generation unit 246b since the voltage generated in the reference voltage generation unit 356 is transmitted to the connector unit 5 instead of the reference voltage Vref, the reference voltage generation unit 246b outputs only the clamp voltage Vclp without outputting the reference voltage Vref. Is output.
  • Other configurations are the same as those of the reference voltage generation unit 246 according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a timing chart showing drive signals of the imaging apparatus according to the first modification of the first embodiment.
  • the clamp switch 253 is turned on ( ⁇ VCL is high)
  • the pixel output switch 238 is turned on ( ⁇ X ⁇ n> is high)
  • the charge conversion unit reset unit 236 is turned on (drive pulse ⁇ R ⁇ n> is high)
  • the transfer transistor By turning off 234 and 235 (the drive pulse ⁇ T ⁇ n> is Low), a noise signal including variations peculiar to the unit pixel 230 in the row ⁇ n> and noise at the time of pixel reset is transmitted from the unit pixel 230 to the vertical transfer line.
  • the clamp switch 253 is turned on ( ⁇ VCL is high)
  • the pixel output switch 238 is turned on ( ⁇ X ⁇ n> is high)
  • the charge conversion unit reset unit 236 is turned on (drive pulse ⁇ R ⁇ n> is high)
  • the transfer transistor By turning off 234 and 235 (the drive pulse ⁇ T ⁇ n> is Low),
  • the output switch 338 of the reference voltage generation unit 356 is also turned on ( ⁇ X is High), and the reset unit 336 is also turned on (the drive pulse ⁇ R is High), so that the reference voltage is also supplied from the reference voltage generation unit 356 to the vertical transfer line 339. Is output. Further, by keeping the clamp switch 253 on ( ⁇ VCL is High), the gate of the column source follower transistor 244 is set to the clamp voltage Vclp. The clamp voltage Vclp is determined at the falling timing of ⁇ VSH, and the reference voltage Vref is also determined at this timing.
  • the transfer transistor 234 is turned on (the drive pulse ⁇ T ⁇ n> is High), thereby converting the charge photoelectrically converted by the photoelectric conversion element 231 into a charge.
  • the pixel output switch 238 remains on ( ⁇ X ⁇ n> is High)
  • the voltage-converted imaging signal is transferred to the vertical transfer line 239.
  • the imaging signal from which the noise signal has been subtracted is output to the gate of the column source follower transistor 244 via the transfer capacitor 252.
  • the signal output to the gate of the column source follower transistor 244 is a signal sampled with reference to the clamp voltage Vclp.
  • the column selection switch 354 of the column ⁇ 0> corresponding to the reference voltage generation unit 356 is turned on (the drive pulse ⁇ HCLK ⁇ 0> is High), whereby the reference voltage generation unit The reference voltage (clamp voltage Vclp) output from 356 is transferred to the horizontal transfer line 258. Thereafter, the column selection switch 354 of the column ⁇ 0> is turned off (driving pulse ⁇ HCLK ⁇ 0> is low), and the column selection switch 254 of the column ⁇ 1> is turned on (driving pulse ⁇ HCLK ⁇ 1> is high). The imaging signal is transferred to the horizontal transfer line 258.
  • the column selection switch 254 of the column ⁇ 1> is turned off (the drive pulse ⁇ HCLK ⁇ 1> is Low), and the column selection switch 354 of the column ⁇ 0> corresponding to the reference voltage generation unit 356 is turned on again (drive).
  • the pulse ⁇ HCLK ⁇ 0> is High
  • the reference voltage (noise signal) output from the reference voltage generation unit 356 is transferred to the horizontal transfer line 258.
  • the column selection switch 354 of the column ⁇ 0> is turned off (driving pulse ⁇ HCLK ⁇ 0> is low)
  • the column selection switch 254 of the column ⁇ 2> is turned on (driving pulse ⁇ HCLK ⁇ 2> is high).
  • the imaging signal of the next column is transferred to the horizontal transfer line 258.
  • the reference voltage output by the reference voltage generation unit 356 and the imaging signal are added. Imaging signal reference voltage sum signal) are alternately output from the output unit 31.
  • the noise removing unit 243 does not require a sampling capacitor (sampling capacitor) as in the first embodiment. )
  • the capacity of 252 can be kept low.
  • the area occupied by the noise removal unit 243 can be reduced.
  • the reference voltage (clamp voltage Vclp) output by the reference voltage generation unit 356 and the imaging signal can be alternately output for each pixel.
  • a correlated double sampling circuit provided in the connector unit 5 can effectively remove common-mode noise superimposed during signal transmission.
  • the reference voltage output by the reference voltage generation unit 356 passes through the same path as the imaging signal, it is possible to transmit the fluctuation of the ground GND to the connector unit 5 including noise components during transfer. Noise can be removed more effectively than in the first embodiment.
  • the unit cell is configured by one photoelectric conversion element without performing pixel sharing.
  • two photoelectric conversions adjacent in the column direction are performed.
  • a unit cell may be configured with a set of elements.
  • a unit cell may be configured by a set of two photoelectric conversion elements adjacent in the row direction, or a unit cell may be configured by a set of four photoelectric conversion elements adjacent in the row direction and the column direction. Good.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating functions of the endoscope system according to the second embodiment.
  • the same components as those in the endoscope system according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • An endoscope system 201 includes an imaging unit 20 (hereinafter simply referred to as an endoscope 2) in the endoscope 2 that alternately outputs an imaging signal and a reference voltage (constant voltage signal); A predetermined signal processing is performed on the imaging signal output by the endoscope 2 and a residual noise is removed from the imaging signal based on a reference voltage output by the endoscope 2, and an image output from the connector unit 205 A predetermined image processing is performed on the signal, and a processor (control device) 6 that controls the entire endoscope system 201 and a display device 7 that displays an image signal processed by the processor 6 are provided.
  • an imaging unit 20 hereinafter simply referred to as an endoscope 2
  • a reference voltage constant voltage signal
  • the connector unit 205 receives an imaging signal output from the endoscope 2 and a reference voltage, and performs an analog front end (AFE) unit 150 that performs signal amplification and analog-digital conversion. And an imaging signal processing unit 160 that performs residual noise removal processing.
  • AFE analog front end
  • the AFE unit 150 includes a reception unit 151, a signal strength measurement unit 152, an amplification factor setting unit 153, a signal component extraction unit 154, a signal amplification / analog / digital conversion (ADC) unit 155, and a direct current (DC) component extraction.
  • the receiving unit 151 receives an output signal (imaging signal and reference voltage) of the endoscope 2 and outputs the signal to the signal intensity measuring unit 152.
  • the imaging signal and the reference voltage received by the receiving unit 151 include in-phase noise components such as transmission system noise and system power supply noise that are superimposed during transmission by the transmission cable 3 or the like.
  • the signal strength measuring unit 152 measures the signal strength of the output signal of the endoscope 2 that is input. Thereafter, the output signal is output to the signal component extraction unit 154 and the direct current (DC) component extraction unit 156.
  • the signal intensity measured by the signal intensity measuring unit 152 is sent to the amplification factor setting unit 153, and the amplification factor setting unit 153 calculates the attenuation rate of the output signal of the endoscope 2 based on the measured signal intensity, and the attenuation factor Set the amplification factor according to the rate.
  • the signal component extraction unit 154 extracts only the signal component corresponding to the imaging signal from the input signal, and outputs it to the signal amplification / ADC unit 155.
  • the signal component extraction unit 154 performs a noise removal process such as a correlated double sampling process on the imaging signal and the reference voltage that are alternately input, and subtracts the reference voltage component from the imaging signal to obtain the in-phase noise component at the time of transmission. Remove.
  • common-mode noise remains for the common mode rejection ratio. This residual in-phase noise component during transmission is called a residual noise component.
  • the signal amplification / ADC unit 155 amplifies the signal component at the amplification factor set by the amplification factor setting unit 153, performs analog-to-digital conversion, and forms a digital imaging signal as a residual noise removal unit 162 of the imaging signal processing unit 160 described later. Output to.
  • the imaging signal amplified by the signal amplification / ADC unit 155 includes a residual noise component.
  • the DC component extraction unit 156 extracts only the DC component of the reference voltage from the input signal.
  • the DC component extraction unit 156 detects in-phase noise components such as transmission system noise and system power supply noise as level fluctuations by taking in only the direct current component from the reference voltage.
  • the detected level fluctuation of the in-phase noise component is output to a DC amplification / analog-digital conversion (ADC) unit 157, amplified with the same amplification factor as the signal component, and then analog-digital converted to an imaging signal described later. It is output to the residual noise calculation unit 161 of the processing unit 160.
  • ADC analog-digital conversion
  • FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining common-mode noise components during transmission in the second embodiment.
  • the waveform TS on the transmission side represents temporal fluctuations in the signal level of the imaging signal transmitted from the endoscope 2 and the reference voltage Vref
  • the waveform RS on the reception side is the imaging signal received by the reception unit 151 in FIG. It represents the time variation of the signal level of the reference voltage Vref.
  • the signal level of the image pickup signal is constantly changing. However, for convenience of explanation, in FIG. 11, the signal level of the image pickup signal is also maintained at a constant level, and attention is paid only to the change of the reference voltage Vref.
  • the signal level of the reference voltage Vref is maintained at a predetermined level as in the waveform TS at the time of transmission.
  • in-phase noise at the time of transmission is obtained.
  • in-phase level fluctuation occurs between the imaging signal and the reference voltage as in the waveform RS.
  • the noise component due to the in-phase level fluctuation of the imaging signal and the reference voltage is removed by the correlated double sampling processing in the signal component extraction unit 154, but the signal after the removal also depends on the amplification factor of the signal component. A residual noise component that increases.
  • the level fluctuation of the common-mode noise component is extracted, and based on the extracted level fluctuation, the common-mode remaining after the correlated double sampling processing from the signal component Remove noise components.
  • a difference from a predetermined level is calculated, and the average value of the difference calculated for one line is set as an in-phase noise component ( ⁇ Vref), and the remaining in-phase noise component is removed. Used to do.
  • the in-phase noise component is not limited to the average value for one line, and may be a maximum value or an intermediate value.
  • the imaging signal processing unit 160 is configured by, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array), and includes a residual noise calculation unit 161 and a residual noise removal unit 162.
  • the residual noise calculation unit 161 calculates a residual noise component remaining in the imaging signal amplified by the signal amplification / ADC unit 155 based on the amplified in-phase noise component input from the DC amplification / ADC unit 157.
  • the residual noise component is calculated by, first, calculating a difference from a predetermined level for each reference voltage, and setting the average value of the calculated differences for one pixel row as the common-mode noise component ( ⁇ Vref). This is calculated by multiplying ( ⁇ Vref) by the amplification factor of the signal component and dividing by ( ⁇ Vref ⁇ signal component amplification factor / CMRR) by the common mode removal ratio (CMRR).
  • CMRR common mode removal ratio
  • the residual noise removal unit 162 removes the residual noise component by subtracting the residual noise component calculated by the residual noise calculation unit 161 from the digital imaging signal amplified by the signal amplification / ADC unit 155. Thereafter, the digital imaging signal from which the residual noise component is removed is output to the processor 6. As in the first embodiment, the processor 6 performs predetermined image processing or the like on the digital imaging signal and outputs the image signal to the display device 7. The display device 7 displays an image based on the image signal.
  • FIG. 12 is a graph for explaining the transmission noise elimination effect according to the second embodiment.
  • the vertical axis represents the residual noise level
  • the horizontal axis represents the level of the in-phase noise ( ⁇ Vref) detected by the residual noise calculation unit 161.
  • the residual noise calculation unit 161 multiplies the detected common-mode noise ( ⁇ Vref) by the amplification factor of the signal component, Residual noise components can be removed according to the amplification factor. If the amplification factor of the signal component is high, the level of the residual noise component removed by the residual noise removal unit 162 also becomes high. If the amplification factor of the signal component is low, the level of the residual noise component removed by the residual noise removal unit 162 Also lower.
  • the level variation of the common-mode noise component is detected by extracting the DC component of the reference voltage, and the common-mode noise component is extracted from the signal component based on the detected level variation. It can be removed. Further, by amplifying the detected common-mode noise component at the same amplification factor as the signal component, it is possible to effectively remove the common-mode noise component whose level has been increased by amplification.
  • FIG. 13 is a block diagram illustrating functions of the endoscope system according to the third embodiment.
  • the same components as those in the endoscope system according to the first or second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. To do.
  • An endoscope system 301 includes an imaging unit (endoscope) 102 that alternately outputs an imaging signal and a reference signal (constant voltage signal), and a predetermined signal as an imaging signal output by the imaging unit 102.
  • the connector unit 305 that removes residual noise from the imaging signal based on the reference signal output from the imaging unit 102, the image signal output from the connector unit 305 is subjected to predetermined image processing, and the endoscope system
  • a processor (control device) 6 that controls the entire unit 301 and a display device 7 that displays an image signal processed by the processor 6 are provided.
  • the imaging unit 102 is an imaging device that can alternately output an imaging signal and a reference signal. As long as the imaging signal and the reference signal can be output, the image sensor of the imaging unit 102 may be any type of image sensor. In the third embodiment, a case where the imaging unit 102 is a CCD image sensor will be described.
  • the reference signal transmitted by the imaging unit 102 may be a reference voltage generated based on the power supply voltage unique to the imaging unit 102, or the power supply voltage is supplied from the processor 6 or the connector unit 305 to the imaging unit 102.
  • a reference voltage (power supply voltage reference signal) generated by the imaging unit 102 based on the supplied power supply voltage may be used.
  • the connector unit 305 receives an imaging signal and a reference signal (clamp signal) output from the imaging unit 102, and performs an analog front end (AFE) unit that performs signal amplification and analog-digital conversion.
  • AFE analog front end
  • 150 and an imaging signal processing unit 360 that performs residual noise removal processing on the digitally converted signal.
  • the AFE unit 150 is substantially the same as that of the second embodiment, and includes a reception unit 151, a signal intensity measurement unit 152, an amplification factor setting unit 153, a signal component extraction unit 154, and signal amplification / analog-digital conversion (ADC).
  • the imaging signal processing unit 360 includes, for example, an FPGA (Field Programmable Gate Array), and includes a residual noise calculation unit 161 and a residual noise removal unit 162 having the same functions as those in the second embodiment. Other configurations are the same as those in the second embodiment, and the imaging signal received by the receiving unit 151 is output with the residual noise component removed, output to the processor 6 as an image signal, and displayed on the display device 7 as an image. .
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • FIG. 14 is a conceptual diagram for explaining common-mode noise components during transmission in the third embodiment.
  • a waveform TS represents a temporal variation in the signal level of the imaging signal and the reference signal transmitted from the imaging unit 102 having the CCD image sensor
  • a waveform RS represents the imaging signal and the reference signal received by the receiving unit 151 in FIG. It represents the time variation of the signal level.
  • clamping is performed at an intermediate value of the ternary waveform, so that the clamp level becomes the reference signal. Therefore, in the third embodiment, the clamp level is used as the reference signal.
  • the signal level of the image pickup signal is constantly changing. However, for convenience of explanation, in FIG. 14, it is assumed that the signal level of the image pickup signal is also maintained at a constant level, and attention is paid only to the change of the reference signal (Vref). Yes.
  • the signal level of the reference signal is maintained at a predetermined level during transmission, but is transmitted over a long distance via the transmission cable 3 so that in-phase noise during transmission is superimposed, As shown on the right side of FIG. 14, the in-phase level fluctuation occurs between the imaging signal and the reference signal.
  • the DC component of the reference signal is extracted to extract the level fluctuation of the in-phase noise component, and the residual from the signal component based on the extracted level fluctuation.
  • Remove common-mode noise components for example, for each reference signal, a difference from a predetermined level is calculated, and an average value of differences calculated for one pixel row is used as an in-phase noise component ( ⁇ Vref) to remove the in-phase noise component. Used to do.
  • the in-phase noise component is not limited to the average value for one line, and may be a maximum value or an intermediate value.
  • the method and configuration for removing the common-mode noise component remaining in the imaging signal are the same as in the second embodiment.
  • the DC component of the reference signal is extracted to detect the level fluctuation of the in-phase noise component, and based on the detected level fluctuation, the signal component Therefore, it is possible to remove the in-phase noise component. Further, by amplifying the detected common-mode noise component at the same amplification factor as the signal component, it is possible to effectively remove the common-mode noise component whose level has been increased by amplification.
  • the imaging device An imaging unit for imaging a subject; An imaging control unit that controls the imaging unit to output a reference signal of the imaging unit, and a sum signal obtained by adding the imaging signal and the reference signal; An imaging device communication unit that transmits the reference signal and the sum signal to the image signal processing device;
  • the image signal processing apparatus includes: An image processing device communication unit that receives the reference signal and the sum signal from the imaging device; A measurement unit that measures the signal strength of the reference signal and the sum signal received by the image processing device communication unit; An amplification factor setting unit that sets a signal amplification factor based on the signal intensity measured by the measurement unit; An imaging signal calculation unit that calculates the reference signal and the sum signal based on the set signal amplification factor and outputs an imaging signal;
  • An endoscope system comprising: an image signal processing unit that generates an image signal based on an imaging signal output by the imaging signal calculation
  • the image signal processing device further includes: A power supply unit for supplying a power supply voltage to the imaging device;
  • the imaging device further includes: A power supply voltage reference signal generating unit that generates a power supply voltage reference signal based on a power supply voltage supplied from the power supply unit;

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Abstract

撮像装置は、光電変換素子と、第１の転送部と、電荷変換部と、電荷変換部リセット部と、信号出力部と、第１の転送線と、転送容量と、第２の転送部と、転送容量リセット部と、第２の転送線と、駆動部とを備え、前記第１の転送部をオフ状態にして、前記電荷変換部をリセットした後、前記電荷変換部の信号を前記第１の転送線へ出力するときに、前記転送容量をリセットするノイズ信号読み出し動作と、前記転送容量リセット部をオフ状態にして、前記第１の転送部をオン状態にして前記光電変換素子が蓄積する電荷を転送した後、前記電荷変換部の信号を前記第１の転送線へ出力する光ノイズ和信号読み出し動作と、により前記第１の転送線から前記第２の転送部を介して信号を出力させる。

Description

撮像装置、内視鏡システム及びノイズ除去方法
　本発明は、撮像装置、撮像装置を備えた内視鏡システム及び撮像装置を備えたノイズ除去方法に関する。
　従来、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサを有する撮像装置では、画素列ごとのトランジスタのばらつきによる固定パターンノイズと、単位画素内の電荷電圧変換部のリセットノイズとを除去するために、画素列毎にノイズ除去部を設けることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　図１５は、従来の撮像装置の構成を示す回路図である。この例では、撮像装置５００がＣＭＯＳイメージセンサを有する場合を説明する。
　撮像装置５００は、例えば、内視鏡の先端部に配置され、受光部と読み出し部とを含む。受光部は、複数行複数列にわたって二次元マトリクス状に配置される複数の単位画素５３０と、各単位画素５３０から出力される信号を転送する垂直転送線５３９とから構成される。読み出し部は、垂直走査部（行選択回路）５４１と、画素列毎に設けられるノイズ除去部５４３と、水平走査部（列選択回路）５５８とから構成される。
　各単位画素５３０は、入射光量に応じた信号電荷を蓄積するフォトダイオードと、フォトダイオードから転送される信号電荷を電圧変換する電荷変換部と、フォトダイオードから信号電荷を電荷変換部に転送する転送トランジスタと、電荷変換部に転送された信号電荷をリセットするリセットトランジスタと、行選択トランジスタと、行選択トランジスタがオン状態のときに、電圧変換された信号電荷の電圧レベルの変化をソースフォロアで対応する垂直転送線５３９に、撮像信号として出力する出力トランジスタと、を備える。
　読み出し部は、垂直走査部（行選択回路）５４１により任意の行の行選択トランジスタをオン状態にして、撮像信号を垂直転送線５３９に読み出す。読み出された撮像信号は、ノイズ除去部５４３に入力され、ノイズ成分が除去される。その後、水平走査部５５８により画像情報として外部に出力される。
　図１６は、図１５に示す撮像装置のノイズ除去部の構成を表す回路図である。ノイズ除去部５４３は、一端側が垂直転送線５３９に接続されたサンプルホールド用のトランジスタ５４４と、トランジスタ５４４の他端側に一端側が接続された結合コンデンサ（ＡＣ結合容量）ＣＣと、ＡＣ結合容量ＣＣの他端側とグラウンドとの間に接続された電荷蓄積用コンデンサ（サンプル容量）ＣＳと、ＡＣ結合容量ＣＣとサンプル容量ＣＳとの接続ノードＳＮに接続される電位クランプ用トランジスタ５４５と、を備える。なお、接続ノードＳＮは、水平走査部５５８に接続される。
　ノイズ除去部５４３は、まず、画素リセット時にサンプルホールド用のトランジスタ５４４をオン状態にして、ＡＣ結合容量ＣＣにより、垂直転送線５３９によって転送されたノイズ信号を伝達し、電位クランプ用トランジスタ５４５を所定期間オン状態にして、サンプル容量ＣＳにノイズ信号レベルをサンプルする。その後、撮像信号読み出し時に、再度、ノイズ信号を含む撮像信号（光ノイズ和信号）をＡＣ結合容量ＣＣにより伝達する。画素リセット後における撮像信号の電圧変化分が伝達されるので、結果として、光ノイズ和信号からノイズ信号を差し引いた撮像信号を取り出すことができる。
特開２０００－５９６９１号公報
　図１６に示すノイズ除去部５４３は、画素列毎にＡＣ結合容量ＣＣとサンプル容量ＣＳの２つのコンデンサが必要となる。画素数が増加すると、コンデンサの大きさが制約となり、撮像装置の小型化が困難になる。さらに、信号レベルをサンプルする際に、ＡＣ結合容量ＣＣとサンプル容量ＣＳの容量分割により、ゲインが低下し、Ｓ／Ｎ比が悪化する。これを抑制するためには、ＡＣ結合容量ＣＣを大きくする必要があり、そうすると小型化がさらに困難になる。
　また、内視鏡は、先端部に撮像装置を設け、先端部の撮像装置とプロセッサ等の制御装置とを数ｍの伝送ケーブルを介して接続している。そのため、撮像装置を内視鏡に用いる場合、撮像信号を伝送ケーブルを介して長距離伝送しなければならず、伝送途中でノイズが混入する可能性が非常に高い。しかしながら、撮像素子から撮像信号のみを伝送すると、伝送途中で混入するノイズを除去することが困難である。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型化を図りつつも画質が低下しない撮像装置、内視鏡システム及びノイズ除去方法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、本発明による撮像装置は、受光量に応じて光電変換を行い、電荷を蓄積する光電変換素子と、前記蓄積される電荷を転送する第１の転送部と、前記転送される電荷を電圧または電流信号へ変換する電荷変換部と、前記電荷変換部を第１の電圧にリセットする電荷変換部リセット部と、前記変換された信号を出力する信号出力部と、前記信号出力部と接続される第１の転送線と、前記第１の転送線と接続される転送容量と、前記転送容量を介して前記第１の転送線と接続され、前記転送容量の容量による結合により、前記第１の転送線から信号が出力される第２の転送部と、前記転送容量を第２の電圧にリセットする転送容量リセット部と、前記第２の転送部からの信号が出力される第２の転送線と、前記第１の転送部をオフ状態にして、前記電荷変換部リセット部により前記電荷変換部をリセットした後、前記信号出力部を介して前記電荷変換部の信号を前記第１の転送線へ出力するときに、前記転送容量リセット部により前記転送容量をリセットするノイズ信号読み出し動作と、前記転送容量リセット部をオフ状態にして、前記第１の転送部をオン状態にして前記光電変換素子が蓄積する電荷を転送した後、前記信号出力部を介して、前記電荷変換部の信号を前記第１の転送線へ出力する光ノイズ和信号読み出し動作と、により前記第１の転送線から前記第２の転送部を介して信号を出力させる駆動部と、を備えることを特徴とする。
　本発明に係る撮像装置は、上記発明において、さらに、前記第２の電圧と同相の揺らぎ成分を持つ基準電圧を生成する基準電圧生成部と、前記第２の転送線と、前記基準電圧生成部とに接続され、前記第２の転送線から入力される信号と、前記基準電圧生成部から入力される前記基準電圧とを、選択して出力する出力選択部と、を備えることを特徴とする。
　本発明に係る撮像装置は、上記発明において、さらに、前記第２の転送線を第３の電圧にリセットする第２の転送線リセット部と、前記第２の転送線と前記出力選択部との間に設けられるサンプルホールド部とを備え、前記光ノイズ和信号読み出し動作は、前記第１の転送線の信号を前記第２の転送線へ出力した時に、前記サンプルホールド部により前記第１の転送線から出力される信号をサンプルした後に、前記第２の転送線をリセットすることを繰り返すことにより、前記第１の転送線から出力される信号のみを前記出力選択部に入力することを特徴とする。
　本発明に係る撮像装置は、上記発明において、さらに、前記第１の電圧に基づく基準電圧を生成する基準電圧生成部を備え、前記基準電圧生成部は、当該基準電圧生成部の電圧を前記第１の電圧にリセットする基準電圧生成部リセット部と、前記基準電圧生成部リセット部の信号を出力する基準電圧生成部信号出力部と、前記基準電圧生成部信号出力部からの信号を、前記基準電圧として前記第２の転送線へ出力する第３の転送部と、を備え、前記駆動部は、前記第１の転送線から出力される信号と前記基準電圧とが交互に前記第２の転送線へ出力されるように、前記第２の転送部及び前記第３の転送部を駆動することを特徴とする。
　本発明に係る内視鏡システムは、上記発明における撮像装置と、前記撮像装置の出力する前記第１の転送線から出力される信号と前記基準電圧とを送信する送信部と、前記送信部が送信する信号を受信する受信部と、前記受信部が受信する信号を演算する演算部と、を備えることを特徴とする。
　本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、前記演算部が、前記受信部が受信する信号の信号強度を測定する信号強度測定部と、前記測定した信号強度に基づき、前記受信部が受信する信号の増幅率を設定する増幅率設定部と、前記増幅率と、前記基準電圧とに基づき、前記第１の転送線から出力される信号と前記基準電圧とを演算し、前記第１の転送線から出力される信号から伝送時の同相ノイズ成分を差し引いた撮像信号を出力する撮像信号演算部と、を備えることを特徴とする。
　本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、前記撮像信号演算部が、前記基準電圧の直流成分を抽出する直流成分抽出部と、前記増幅率と、前記直流成分とに基づき、前記第１の転送線から出力される信号に含まれる伝送時の同相ノイズ成分を除去するノイズ成分除去部とを備えることを特徴とする。
　本発明に係るノイズ除去方法は、受光量に応じて光電変換を行い、電荷を蓄積する光電変換素子と、前記蓄積される電荷を転送する第１の転送部と、前記転送される電荷を電圧または電流信号へ変換する電荷変換部と、前記電荷変換部を第１の電圧にリセットする電荷変換部リセット部と、前記変換された信号を出力する信号出力部と、前記信号出力部と接続される第１の転送線と、前記第１の転送線と接続される転送容量と、前記転送容量を介して前記第１の転送線と接続され、前記転送容量の容量による結合により、前記第１の転送線から信号が出力される第２の転送部と、前記転送容量を第２の電圧にリセットする転送容量リセット部と、前記第２の転送部からの信号が出力される第２の転送線と、を備える撮像装置におけるノイズ除去方法であって、前記第１の転送部をオフ状態にして、前記電荷変換部リセット部により前記電荷変換部をリセットする工程と、前記信号出力部を介して前記電荷変換部の信号を前記第１の転送線へ出力するときに、前記転送容量リセット部により前記転送容量をリセットする工程と、前記転送容量リセット部をオフ状態にして、前記第１の転送部をオン状態にして前記光電変換素子が蓄積する電荷を転送する工程と、前記信号出力部を介して、前記電荷変換部の信号を前記第１の転送線へ出力する工程と、前記第１の転送線から前記第２の転送部を介して信号を出力させる工程とを備えることを特徴とする。
　本発明によれば、小型化を図りつつも画質が低下しない撮像装置、内視鏡システム及びノイズ除去方法を提供することができる。
図１は、本発明の実施の形態１によ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２は、本発明の実施の形態１による内視鏡システムの要部の機能を表すブロック図である。 図３は、図２に示す第１チップの詳細を示すブロック図である。 図４は、実施の形態１による内視鏡システムの第１チップの構成を示す回路図である。 図５は、実施の形態１による内視鏡システムの基準電圧生成部の構成を示す回路図である。 図６は、実施の形態１による撮像装置の駆動信号を示すタイミングチャートである。 図７は、実施の形態１の変形例による内視鏡システムの第１チップの構成を示す回路図である。 図８は、実施の形態１の変形例による内視鏡システムの基準電圧生成部の構成を示す回路図である。 図９は、実施の形態１の変形例による撮像装置の駆動信号を示すタイミングチャートである。 図１０は、実施の形態２による内視鏡システムの機能を表すブロック図である。 図１１は、実施の形態２における伝送時の同相ノイズ成分を説明するための概念図である。 図１２は、実施の形態２による伝送ノイズ除去効果を説明するためのグラフである。 図１３は、実施の形態３による内視鏡システムの機能を表すブロック図である。 図１４は、実施の形態３における伝送時の同相ノイズ成分を説明するための概念図である。 図１５は、従来の撮像装置の構成を示す回路図である。 図１６は、図１５に示す撮像装置のノイズ除去部の構成を表す回路図である。
　以下の説明では、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、撮像装置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、この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、同一部分には同一の符号を付している。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）
　図１は、本発明の実施の形態１による内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。同図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（制御装置）６と、表示装置７と、光源装置８と、を備える。内視鏡２は、被検体の体腔内に先端部を挿入することによって被検体の体内画像を撮像して撮像信号を出力する。伝送ケーブル３は、内視鏡２とコネクタ部５を接続する。コネクタ部５は、内視鏡２、プロセッサ６及び光源装置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、撮像信号をアナログデジタル変換（Ａ／Ｄ変換）して画像信号として出力する。プロセッサ６は、コネクタ部５から出力される画像信号に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡システム１全体を制御する。表示装置７は、プロセッサ６が処理を施した画像信号を表示する。光源装置８は、例えば、白色ＬＥＤを用いて構成される。光源装置８が点灯するパルス状の白色光は、コネクタ部５、伝送ケーブル３を経由して内視鏡２の挿入部の先端部へ達し、その先端部から被写体へ向けて照射する照明光となる。
　内視鏡２は、被検体の体腔内に挿入される挿入部の先端側に、体内画像の撮像を行う撮像部(撮像装置)２０が設けられ、挿入部の基端側に、内視鏡２に対する各種操作を受け付ける操作部４が接続される。撮像部２０は、伝送ケーブル３により、操作部４を介して、コネクタ部５に接続される。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。
　図２は、本発明の実施の形態１による内視鏡システムの要部の機能を表すブロック図である。図２を参照して、内視鏡システム１の各構成の詳細及び内視鏡システム１内の電気信号の経路を説明する。
　撮像部２０は、受光部２３を有する第１チップ２１と、バッファ２７を有する第２チップ２２とを含む。第１チップ２１と第２チップ２２は相対して貼り合わされ、チップ間は、チップの周縁部に配置されるパッド、またはチップ間を貫通するビア等により接続される。なお、第１チップ２１と第２チップ２２は、双方の主面が平行になるように配置するものに限らず、周囲の構造により、横に並べて配置したり、一方の主面に対して他方の主面が垂直になるように配置したりしてもよい。
　撮像部２０の第１チップ２１は、多数の単位画素が行列方向に二次元マトリクス状に配置される受光部２３と、受光部２３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から送出される基準クロック信号及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に供給するタイミング生成部２５と、撮像信号を第２チップ２２に出力するマルチプレクサ２６と、を含む。なお、第１チップ２１のより詳細な構成については、図３を参照して後に詳述する。
　撮像部２０の第２チップ２２は、伝送ケーブル３及びコネクタ部５を介して、第１チップ２１から出力される撮像信号の交流成分のみをプロセッサ６へ送信する送信部として機能するバッファ２７を含む。なお、第１チップ２１と第２チップ２２に搭載される回路の組み合わせは設計の都合に合わせて適宜変更可能である。
　また、撮像部２０は、伝送ケーブル３を介して、プロセッサ６内の電源部６１で生成された電源電圧（ＶＤＤ）をグラウンド（ＧＮＤ）とともに受け取る。撮像部２０に供給された電源電圧（ＶＤＤ）とグラウンド（ＧＮＤ）の間には、電源安定用のコンデンサＣ１が設けられる。
　コネクタ部５は、アナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）部５１と撮像信号処理部５２とを含む。コネクタ部５は、内視鏡２（撮像部２０）とプロセッサ６とを電気的に接続し、電気信号を中継する中継処理部として機能する。コネクタ部５と撮像部２０とは伝送ケーブル３で接続され、コネクタ部５とプロセッサ６とは、例えば、コイルケーブルにより接続される。また、コネクタ部５は、光源装置８にも接続されている。
　ＡＦＥ部５１は、撮像部２０から伝送される撮像信号を受信し、抵抗などの受動素子でインピーダンスマッチングを行った後、コンデンサで交流成分を取り出し、分圧抵抗で動作点を決定する。その後、ＡＦＥ部５１は、アナログ撮像信号を、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換して、デジタル撮像信号として、撮像信号処理部５２に送出する。
　撮像信号処理部５２は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）により構成され、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）及び各フレームのスタート位置を表す同期信号を生成して、タイミング生成部２５に供給するとともに、ＡＦＥ部５１から入力されるデジタル撮像信号に対してノイズ除去等の所定の信号処理を行う。
　プロセッサ６は、電源部６１と画像信号処理部６２とを含んで構成され、内視鏡システム１の全体を制御する制御装置である。電源部６１は、電源電圧（ＶＤＤ）を生成し、この生成した電源電圧をグラウンド（ＧＮＤ）とともに、コネクタ部５及び伝送ケーブル３を介して、撮像部２０に供給する。画像信号処理部６２は、撮像信号処理部５２でノイズ除去等の信号処理が施されたデジタル撮像信号に対して、所定の画像処理を行い、画像信号として、表示装置７に出力する。
　表示装置７は画像信号に基づき、撮像部２０が撮像した画像を表示する。画像信号処理部６２における画像処理は、例えば、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である。
　図３は、図２に示す第１チップの詳細な構成を示すブロック図である。図４は、実施の形態１による内視鏡システムの第１チップの構成を示す回路図である。第１チップ２１には、例えば、受光部２３と、読み出し部（駆動部）２４と、タイミング生成部２５と、マルチプレクサ２６とが搭載される。受光部２３の詳細については、図４を参照して後述する。なお、タイミング生成部２５の前段、すなわち、タイミング生成部２５の入力とプロセッサ６間には、ヒステリシス回路２８が設けられている。ヒステリシス回路２８は、伝送ケーブル３により長距離伝送された基準クロック信号及び同期信号の波形整形を行う。ヒステリシス回路２８で波形整形された基準クロック信号及び同期信号は、タイミング生成部２５に入力される。
　タイミング生成部２５は、ヒステリシス回路２８で整形された基準クロック信号及び同期信号に基づき、各種駆動信号（φＴａ、φＴｂ、φＲ、φＸ、φＶＣＬ、φＨＣＬＲ、φＨＣＬＫ、φＭＵＸＳＥＬ、φＶＳＨ）を生成し、垂直走査部２４１、ノイズ除去部２４３、水平走査部２４５、マルチプレクサ２６、及び基準電圧生成部２４６に供給する。
　読み出し部２４は、垂直走査部（行選択回路）２４１と、定電流源２４２と、ノイズ除去部２４３と、列ソースフォロアバッファ（トランジスタ）２４４と、水平走査部（列選択回路）２４５と、基準電圧生成部２４６と、を含む。
　垂直走査部２４１は、タイミング生成部２５から供給される駆動信号（φＴ、φＲ、φＸ）に基づき、受光部２３の選択された行＜Ｎ＞（Ｎ＝０，１，２，…，ｎ－１，ｎ）に行選択パルスφＴａ＜Ｎ＞、φＴｂ＜Ｎ＞、φＲ＜Ｎ＞及びφＸ＜Ｎ＞を印加して、受光部２３の各単位画素２３０を定電流源２４２で駆動し、撮像信号及び画素リセット時のノイズ信号を垂直転送線２３９に転送し、ノイズ除去部２４３に出力する。
　ノイズ除去部２４３は、各単位画素２３０ごとの出力ばらつきと、画素リセット時のノイズ信号とを除去し、各単位画素２３０で光電変換された撮像信号を列ソースフォロアバッファ２４４に出力する。なお、ノイズ除去部２４３の詳細は、図４を参照して後述する。
　水平走査部２４５は、タイミング生成部２５から供給される駆動信号（φＨＣＬＫ）に基づき、受光部２３の選択された列＜Ｍ＞（Ｍ＝０，１，２，…，ｍ－１，ｍ）に列選択パルスφＨＣＬＫ＜Ｍ＞を印加し、各単位画素２３０で光電変換された撮像信号を列ソースフォロアバッファ２４４を介して、水平転送線２５８に転送し、マルチプレクサ２６に出力する。
　マルチプレクサ２６は、タイミング生成部２５から供給される駆動信号（φＭＵＸＳＥＬ）により駆動され、水平転送線２５８を通じて入力される撮像信号と基準電圧生成部２４６で生成される基準電圧Ｖｒｅｆ（定電圧信号）とを交互に、出力部（アンプ）３１を介して、第２チップ２２に出力する。ここで出力される基準電圧Ｖｒｅｆは、コネクタ部５の撮像信号処理部５２等において、撮像信号伝送時の伝送ケーブル３で重畳される同相ノイズ除去のために利用される。なお、必要に応じて、マルチプレクサ２６の入力側にゲイン調整のためのアンプを設けてもよい。
　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（フォトダイオード）２３１及び２３２と、電荷変換部２３３と、転送トランジスタ（第１の転送部）２３４及び２３５と、電荷変換部リセット部（トランジスタ）２３６と、画素ソースフォロアトランジスタ２３７及び画素出力スイッチ（信号出力部）２３８と、を含む。なお、本明細書では、１又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又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。
　光電変換素子２３１及び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及び２３２のカソード側は、それぞれ転送トランジスタ２３４及び２３５の一端側に接続され、アノード側はグラウンド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及び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及び２３５は、それぞれ光電変換素子２３１及び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及び２３５のそれぞれのゲートには、駆動パルス（行選択パルス）φＴａ及びφＴｂが供給される信号線が接続され、他端側は電荷変換部２３３に接続される。垂直走査部２４１から信号線を介して駆動パルスφＴａ及びφＴｂが供給されると、転送トランジスタ２３４及び２３５がオン状態となり、光電変換素子２３１及び２３２から電荷変換部２３３に信号電荷が転送される。
　電荷変換部リセット部（トランジスタ）２３６は、電荷変換部２３３を所定電位にリセットする。電荷変換部リセット部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が供給される信号線が接続される。垂直走査部２４１から信号線を介してφＲが供給されると、電荷変換部リセット部２３６がオン状態となり、電荷変換部２３３に蓄積された信号電荷が放出されて、電荷変換部２３３が所定電位にリセットされる。
　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る。ゲートには電荷変換部２３３で電圧変換された信号（撮像信号又はリセット時の信号）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の他端側は垂直転送線２３９に接続され、ゲートには、駆動パルスφＸが供給される信号線が接続される。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駆動パルスφＸが供給されると、画素出力スイッチ２３８がオン状態となり、撮像信号又はリセット時の信号が垂直転送線２３９に転送される。
　定電流源２４２は、一端側が垂直転送線２３９に接続され、他端側がグラウンドＧＮＤに接続され、ゲートにはバイアス電圧Ｖｂｉａｓ１が印加される。単位画素２３０を定電流源２４２で駆動し、単位画素２３０の出力を垂直転送線２３９へ読み出す。垂直転送線２３９へ読み出された信号は、ノイズ除去部２４３に入力される。
　ノイズ除去部２４３は、転送容量（ＡＣ結合コンデンサ）２５２と、クランプスイッチ（トランジスタ）２５３と、を含む。転送容量２５２は、一端側が垂直転送線２３９に接続され、他端側が列ソースフォロアトランジスタ２４４に接続される。クランプスイッチ２５３は、一端側が基準電圧生成部２４６からクランプ電圧Ｖｃｌｐが供給される信号線に接続される。クランプスイッチ２５３の他端側は、転送容量２５２と列ソースフォロアトランジスタ２４４間に接続され、ゲートには、タイミング生成部２５から駆動信号φＶＣＬが入力される。ノイズ除去部２４３に入力される撮像信号はノイズ成分を含んだ光ノイズ和信号である。
　タイミング生成部２５から、駆動信号φＶＣＬがクランプスイッチ２５３のゲートに入力されると、クランプスイッチ２５３がオン状態となり、転送容量２５２は、基準電圧生成部２４６から供給されるクランプ電圧Ｖｃｌｐによりリセットされる。ノイズ除去部２４３でノイズ除去された撮像信号は、列ソースフォロアトランジスタ２４４のゲートに入力される。
　ノイズ除去部２４３は、サンプリング用のコンデンサ（サンプリング容量）を必要としないため、転送容量（ＡＣ結合コンデンサ）２５２の容量は、列ソースフォロアトランジスタ２４４の入力容量に対する十分な容量であればよい。加えて、ノイズ除去部２４３は、サンプリング容量の無い分、第１チップ２１における占有面積を小さくすることができる。
　列ソースフォロアトランジスタ２４４の一端側は、電源電圧ＶＤＤに接続され、他端側は列選択スイッチ（第２の転送部）２５４の一端側に接続され、ゲートにはノイズ除去部２４３でノイズ除去された撮像信号が入力される。列選択スイッチ２５４の一端側は、列ソースフォロアトランジスタ２４４の他端側に接続され、他端側は水平転送線（第２の転送線）２５８に接続される。列選択スイッチ２５４のゲートには、水平走査部２４５から駆動信号φＨＣＬＫ＜Ｍ＞を供給するための信号線が接続される。列＜Ｍ＞の列選択スイッチ２５４のゲートに水平走査部２４５から駆動信号φＨＣＬＫ＜Ｍ＞が供給されると、列選択スイッチ２５４がオン状態となり、列＜Ｍ＞の垂直転送線２３９の信号（ノイズ除去部２４３でノイズ除去された撮像信号）が水平転送線２５８に転送される。
　定電流源２５７は、一端側が水平転送線２５８に接続され、他端側がグラウンドＧＮＤに接続され、ゲートにはバイアス電圧Ｖｂｉａｓ２が印加される。定電流源２５７は撮像信号を垂直転送線２３９から水平転送線２５８へ読み出す。水平転送線２５８へ読み出された信号は、サンプルホールド部２５５に入力される。
　水平リセットトランジスタ２５６の一端側は水平リセット電圧Ｖｃｌｒに接続され、他端側は水平転送線２５８に接続される。水平リセットトランジスタ２５６のゲートには、タイミング生成部２５から駆動信号φＨＣＬＲが入力される。タイミング生成部２５から駆動信号φＨＣＬＲが水平リセットトランジスタ２５６のゲートに入力されると、水平リセットトランジスタ２５６がオン状態となり、水平転送線２５８がリセットされる。
　サンプルホールド部２５５は、バッファ２６１と、サンプルホールドスイッチ（トランジスタ）２６２と、サンプル容量（コンデンサ）２６３と、オペアンプ２６４と、を含む。バッファ２６１の入力には、水平転送線２５８が接続され、該水平転送線２５８を介して、撮像信号と水平リセット時のノイズ信号とがバッファ２６１に入力される。バッファ２６１の出力は、サンプルホールドスイッチ２６２の一端側に接続される。サンプルホールドスイッチ２６２の他端側は、オペアンプ２６４の入力に接続される。サンプル容量２６３の一端側は、サンプルホールドスイッチ２６２の他端側とオペアンプ２６４の入力とに接続され、他端側はグラウンドＧＮＤに接続される。オペアンプ２６４の出力は、オペアンプ２６４に反転入力端子に接続されるとともに、マルチプレクサ２６の入力に接続される。サンプルホールド部２５５は、サンプルホールドスイッチ２６２がオフ状態になる直前の電圧をサンプル容量２６３に保持し、サンプルホールドスイッチ２６２がオフ状態になっている間は、サンプル容量２６３に保持した電圧を出力する。
　実施の形態１では、垂直転送線２３９からのノイズ除去後の撮像信号の読み出しと、水平リセットトランジスタ２５６による水平転送線２５８のリセットとを交互に行うことにより、列方向の撮像信号のクロストークを抑制することが可能となる。また、サンプルホールド部２５５のサンプルホールドスイッチ２６２を、ノイズ除去後の撮像信号の転送時にオン状態とし、リセット時のノイズ信号の転送時にオフ状態とすることにより、ノイズ除去後の撮像信号のみをオペアンプ２６４に出力することが可能となる。第１チップ２１がサンプルホールド部２５５を備えることにより、後段の増幅回路の帯域を半分にするとともに、レンジを抑制することができる。
　マルチプレクサ２６は、サンプルホールド部２５５から出力されるノイズ除去された撮像信号と、基準電圧生成部２４６で生成される基準電圧Ｖｒｅｆとを交互に、出力部３１に出力する。出力部３１は、ノイズ除去された撮像信号と基準電圧Ｖｒｅｆとを必要に応じて信号増幅して、交互に第２チップ２２に出力する。
　第２チップ２２では、ノイズ除去された撮像信号と基準電圧Ｖｒｅｆとの交流成分のみを、伝送ケーブル３を介して、コネクタ部５に伝送する。
　図５は、実施の形態１による内視鏡システムの受光部の基準電圧生成部の構成を示す回路図である。基準電圧生成部（定電圧信号生成部）２４６は、２つの抵抗２９１及び２９２からなる抵抗分圧回路と、駆動信号φＶＳＨで駆動されるスイッチ（トランジスタ）２９３と、電源から独立させて、揺らぎから開放させるためのサンプリング容量（コンデンサ）２９４と、を含む。基準電圧生成部２４６は、スイッチ２９３の駆動により駆動信号φＶＳＨが駆動するタイミングで、受光部２３と同じ電源電圧ＶＤＤから基準電圧Ｖｒｅｆ（定電圧信号）と、ノイズ除去部２４３のクランプ電圧Ｖｃｌｐとを生成する。
　基準電圧Ｖｒｅｆとクランプ電圧Ｖｃｌｐとが同じ電源から同じタイミングで生成されるため、基準電圧Ｖｒｅｆは、ノイズ除去部２４３から出力される撮像信号に対する電源揺らぎの影響を反映する。また、基準電圧Ｖｒｅｆは、伝送ケーブル３での伝送ノイズ情報を伝送中に反映する。したがって、ノイズ除去された撮像信号と基準電圧Ｖｒｅｆとを交互にコネクタ部５に伝送することにより、コネクタ部５において、相関二重サンプリング等のノイズ除去処理を行い、伝送中のノイズを除去した撮像信号を得ることができる。
　図６は、実施の形態１による撮像装置の駆動信号を示すタイミングチャートである。この例では、受光部２３の行＜ｎ＞の単位画素２３０から信号を読み出し、出力部３１から出力されるまでを説明する。
　まず、クランプスイッチ２５３をオン（φＶＣＬがＨｉｇｈ）し、画素出力スイッチ２３８をオン（φＸ＜ｎ＞がＨｉｇｈ）、電荷変換部リセット部２３６をパルス状にオン（駆動パルスφＲ＜ｎ＞がＨｉｇｈ）、転送トランジスタ２３４及び２３５をオフ（駆動パルスφＴａ＜ｎ＞及びφＴｂ＜ｎ＞がＬｏｗ）することにより、読み出し対象の単位画素２３０特有のばらつきと、画素リセット時のノイズなどを含むノイズ信号を、単位画素２３０から垂直転送線２３９に出力する。このとき、クランプスイッチ２５３をオン（φＶＣＬがＨｉｇｈ）状態にしたままにすることにより、列ソースフォロアトランジスタ２４４のゲートをクランプ電圧Ｖｃｌｐの電圧とする。クランプ電圧Ｖｃｌｐは、φＶＳＨの立下りのタイミングで決定し、このタイミングで基準電圧Ｖｒｅｆも決定される。
　次に、クランプスイッチ２５３をオフ（φＶＣＬがＬｏｗ）にした状態で、転送トランジスタ２３４をパルス状にオン（駆動パルスφＴａ＜ｎ＞がＨｉｇｈ）することにより、光電変換素子２３１で光電変換された電荷を電荷変換部２３３が変換した信号を垂直転送線２３９に読み出す。この状態で、画素出力スイッチ２３８はオン（φＸ＜ｎ＞がＨｉｇｈ）されたままであるので、電荷変換部２３３によって電圧変換された撮像信号（光ノイズ和信号）は垂直転送線２３９に転送される。この動作により、転送容量２５２を介して、ノイズ信号が差し引かれた撮像信号（光信号）が、列ソースフォロアトランジスタ２４４のゲートに出力される。ここで列ソースフォロアトランジスタ２４４のゲートに出力される信号は、クランプ電圧Ｖｃｌｐを基準としてサンプリングされた信号である。
　撮像信号をクランプ電圧Ｖｃｌｐを基準としてサンプリングした後、水平リセットトランジスタ２５６をオフ（φＨＣＬＲがＬｏｗ）にし、水平転送線２５８のリセットを解除し、列＜０＞の列選択スイッチ２５４をオン（駆動パルスφＨＣＬＫ＜０＞がＨｉｇｈ）することにより、撮像信号を水平転送線２５８に転送する。この時、サンプルホールドスイッチ２６２をパルス状にオン（駆動パルスφＨＳＨがＨｉｇｈ）することにより、撮像信号がサンプル容量２６３にサンプリングされる。その後、マルチプレクサ２６にＬｏｗレベルの駆動パルスφＭＵＸＳＥＬを印加して、サンプル容量２６３にサンプリングされた撮像信号を出力部３１に出力する。この時、マルチプレクサ２６の駆動パルスと同期して、水平リセットトランジスタ２５６をオン（駆動パルスφＨＣＬＲがＨｉｇｈ）にし、水平転送線２５８を再度リセットする。
　さらにその後、マルチプレクサ２６にＨｉｇｈレベルの駆動パルスφＭＵＸＳＥＬを印加し、基準電圧生成部２４６で生成した基準電圧Ｖｒｅｆ（定電圧信号）を出力部３１に出力するとともに、水平リセットトランジスタ２５６をオフ（φＨＣＬＲがＬｏｗ）にし、リセットされていた水平転送線２５８のリセットを解除し、次の列の列選択スイッチ２５４をオン（φＨＣＬＫ＜１＞がＨｉｇｈ）することにより、撮像信号を水平転送線２５８に転送する。この時、サンプルホールドスイッチ２６２をパルス状にオン（駆動パルスφＨＳＨがＨｉｇｈ）することにより、撮像信号がサンプル容量２６３にサンプリングされる。そして、水平リセットトランジスタ２５６をオン（φＨＣＬＲがＨｉｇｈ）にし、水平転送線２５８を再度リセットするとともに、水平リセットトランジスタ２５６のパルスと同期して、マルチプレクサ２６にＬｏｗレベルの駆動パルスφＭＵＸＳＥＬを印加して、サンプリングされた撮像信号を出力部３１に出力する。
　このような動作を、受光部２３の列数分（又は読み出しが必要な列数分）繰り返すことにより、撮像信号と基準電圧Ｖｒｅｆとが交互に出力部３１から出力される。さらに、光電変換素子２３２についても、同一の動作を行うことにより、１ライン分の撮像信号が出力される。また、１ライン分の読み出し動作を単位画素行数分（又は読み出しが必要な行数分）繰り返すことにより、１フレーム分の撮像信号が出力される。
　以上、本発明の実施の形態１によれば、ノイズ除去部２４３に、サンプリング用のコンデンサ（サンプリング容量）を必要としないため、転送容量（ＡＣ結合コンデンサ）２５２の容量を低く抑えることができる。また、サンプリング容量が無い分、ノイズ除去部２４３の占有面積を小さくすることができる。
　さらに、本発明の実施の形態１によれば、１画素ごとに撮像信号と基準電圧Ｖｒｅｆとを交互に出力することができる。これにより、例えば、コネクタ部５に設けられる相関二重サンプリング回路で、信号の伝送中に重畳する同相ノイズを効果的に除去することができる。
　なお、上述の実施の形態１では、列方向に隣り合う２つの光電変換素子２３１及び２３２を一組として単位セルを構成したが、行方向に隣り合う２つの光電変換素子を一組として単位セルを構成してもよいし、行方向及び列方向に隣り合う４つの光電変換素子を一組として単位セルを構成してもよい。また、画素共有を行わずに、１つの光電変換素子で単位セルを構成するようにしてもよい。
　なお、サンプルホールド部２５５は、省略可能である。サンプルホールド部２５５を省略した場合でも、後段のマルチプレクサ２６により、撮像信号のみが選択され、出力部３１には、撮像信号と基準電圧Ｖｒｅｆとが交互に出力される。
（実施の形態１の変形例）
　図７は、実施の形態１の変形例による内視鏡システムの第１チップの構成を示す回路図である。この実施の形態１の変形例による内視鏡システム１の説明においては、実施の形態１による内視鏡システム１と同一の構成要素については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
　この実施の形態１の変形例では、図４の水平リセットトランジスタ２５６の代わりに、基準電圧生成部３５６を、垂直走査部２４１とタイミング生成部２５との間に接続するとともに、列＜０＞のノイズ除去部２４３を介して、水平転送線２５８に接続している。また、この変形例では、画素共有を行わずに１つの光電変換素子２３１が単位画素２３０に含まれている。それ以外の回路構成は、実施の形態１と同様である。
　基準電圧生成部３５６は、リセット部（トランジスタ）３３６と、ソースフォロアトランジスタ３３７及び出力スイッチ（トランジスタ）３３８と、を含む。リセット部３３６は、一端側が電源電圧ＶＤＤに接続され、他端側がソースフォロアトランジスタ３３７のゲートに接続され、ゲートには駆動パルスφＲが供給される信号線が接続される。タイミング生成部２５から信号線を介して駆動パルスφＲが供給されると、リセット部３３６がオン状態となり、ソースフォロアトランジスタ３３７のゲートにリセット時の信号が入力される。ソースフォロアトランジスタ３３７は、一端側が電源電圧ＶＤＤに接続され、他端側が出力スイッチ３３８の一端側に接続される。出力スイッチ３３８の他端側は垂直転送線３３９に接続され、ゲートには、駆動パルスφＸが供給される信号線が接続される。出力スイッチ３３８のゲートにタイミング生成部２５から信号線を介して駆動パルスφＸが供給されると、出力スイッチ３３８がオン状態となり、リセット時の信号が基準電圧生成部３５６用の垂直転送線３３９に転送される。垂直転送線３３９に転送されたリセット時の信号（基準電圧Ｖｃｌｐ）は、ノイズ除去部２４３により、ノイズが除去されて、水平転送線２５８に転送される。
　基準電圧生成部３５６に供給される駆動パルスφＲ及び駆動パルスφＸは、垂直走査部２４１を介さずに、タイミング生成部２５から直接供給されるので、行選択のためのインデックスが付されておらず、どの行が選択されているときでも、基準電圧生成部３５６には、駆動パルスφＲ及び駆動パルスφＸが供給される。
　以上のように、この実施の形態１の変形例では、水平リセット時の信号の代わりに、通常の撮像信号と同じような経路を通過した基準電圧を水平転送線２５８に転送することで、単位画素２３０から転送される途中で混入するノイズ成分を含んだ信号を水平転送線２５８に転送することができる。
　図８は、実施の形態１の変形例による内視鏡システムの受光部の基準電圧生成部の構成を示す回路図である。基準電圧生成部２４６ｂは、２つの抵抗２９１及び２９２からなる抵抗分圧回路と、駆動信号φＶＳＨで駆動されるスイッチ（トランジスタ）２９３と、容量（コンデンサ）２９４と、を含む。基準電圧生成部２４６ｂは、駆動信号φＶＳＨのタイミングで、受光部２３と同じ電源電圧ＶＤＤからノイズ除去部２４３のクランプ電圧Ｖｃｌｐを生成する。この変形例では、基準電圧生成部３５６において生成した電圧を基準電圧Ｖｒｅｆの代わりに、コネクタ部５に伝送するため、基準電圧生成部２４６ｂでは、基準電圧Ｖｒｅｆを出力せずに、クランプ電圧Ｖｃｌｐのみを出力している。その他の構成は、実施の形態１による基準電圧生成部２４６と同様である。
　図９は、実施の形態１の変形例１による撮像装置の駆動信号を示すタイミングチャートである。まず、クランプスイッチ２５３をオン（φＶＣＬがＨｉｇｈ）にし、画素出力スイッチ２３８をオン（φＸ＜ｎ＞がＨｉｇｈ）、電荷変換部リセット部２３６をオン（駆動パルスφＲ＜ｎ＞がＨｉｇｈ）、転送トランジスタ２３４及び２３５をオフ（駆動パルスφＴ＜ｎ＞がＬｏｗ）することにより、行＜ｎ＞の単位画素２３０特有のばらつき及び画素リセット時のノイズなどを含むノイズ信号を、単位画素２３０から垂直転送線２３９に出力する。この時、基準電圧生成部３５６の出力スイッチ３３８もオン（φＸがＨｉｇｈ）、リセット部３３６もオン（駆動パルスφＲがＨｉｇｈ）されるので、基準電圧生成部３５６からも基準電圧が垂直転送線３３９に出力される。また、クランプスイッチ２５３をオン（φＶＣＬがＨｉｇｈ）状態にしたままにすることにより、列ソースフォロアトランジスタ２４４のゲートをクランプ電圧Ｖｃｌｐの電圧とする。クランプ電圧Ｖｃｌｐは、φＶＳＨの立下りのタイミングで決定し、このタイミングで基準電圧Ｖｒｅｆも決定される。
　次に、クランプスイッチ２５３をオフ（φＶＣＬがＬｏｗ）にした状態で、転送トランジスタ２３４をオン（駆動パルスφＴ＜ｎ＞がＨｉｇｈ）することにより、光電変換素子２３１で光電変換された電荷を電荷変換部２３３に読み出す。この時、画素出力スイッチ２３８はオン（φＸ＜ｎ＞がＨｉｇｈ）されたままであるので、電圧変換された撮像信号は垂直転送線２３９に転送される。この動作により、転送容量２５２を介して、ノイズ信号が差し引かれた撮像信号が、列ソースフォロアトランジスタ２４４のゲートに出力される。ここで列ソースフォロアトランジスタ２４４のゲートに出力される信号は、クランプ電圧Ｖｃｌｐを基準としてサンプリングされた信号である。
　撮像信号をクランプ電圧Ｖｃｌｐを基準としてサンプリングした後、基準電圧生成部３５６に対応する列＜０＞の列選択スイッチ３５４をオン（駆動パルスφＨＣＬＫ＜０＞がＨｉｇｈ）することにより、基準電圧生成部３５６が出力する基準電圧（クランプ電圧Ｖｃｌｐ）を水平転送線２５８に転送する。その後、列＜０＞の列選択スイッチ３５４をオフ（駆動パルスφＨＣＬＫ＜０＞がＬｏｗ）にし、列＜１＞の列選択スイッチ２５４をオン（駆動パルスφＨＣＬＫ＜１＞がＨｉｇｈ）することにより、撮像信号を水平転送線２５８に転送する。さらにその後、列＜１＞の列選択スイッチ２５４をオフ（駆動パルスφＨＣＬＫ＜１＞がＬｏｗ）にして、再度、基準電圧生成部３５６に対応する列＜０＞の列選択スイッチ３５４をオン（駆動パルスφＨＣＬＫ＜０＞がＨｉｇｈ）することにより、基準電圧生成部３５６が出力する基準電圧（ノイズ信号）を水平転送線２５８に転送する。次に、列＜０＞の列選択スイッチ３５４をオフ（駆動パルスφＨＣＬＫ＜０＞がＬｏｗ）にし、列＜２＞の列選択スイッチ２５４をオン（駆動パルスφＨＣＬＫ＜２＞がＨｉｇｈ）することにより、次の列の撮像信号を水平転送線２５８に転送する。このような動作を、受光部２３の列数分（又は読み出しが必要な列数分）繰り返すことにより、基準電圧生成部３５６が出力する基準電圧と撮像信号（撮像信号と基準電圧が加算された撮像信号基準電圧和信号）とが交互に出力部３１から出力される。
　以上、本発明の実施の形態１の変形例によれば、実施の形態１と同様に、ノイズ除去部２４３に、サンプリング用のコンデンサ（サンプリング容量）を必要としないため、転送容量（ＡＣ結合コンデンサ）２５２の容量を低く抑えることができる。また、サンプリング容量が無い分、ノイズ除去部２４３の占有面積を小さくすることができる。
　さらに、本発明の実施の形態１の変形例によれば、１画素ごとに基準電圧生成部３５６が出力する基準電圧（クランプ電圧Ｖｃｌｐ）と撮像信号とを交互に出力することができる。これにより、例えば、コネクタ部５に設けられる相関二重サンプリング回路等で、信号の伝送中に重畳する同相ノイズを効果的に除去することができる。また、基準電圧生成部３５６が出力する基準電圧は、撮像信号と同様の経路を経ているので、転送途中のノイズ成分を含み、グラウンドＧＮＤの揺らぎをコネクタ部５に伝送することが可能となり、実施の形態１よりもさらに効果的にノイズの除去を行うことができる。
　なお、上述の実施の形態１の変形例では、画素共有を行わずに、１つの光電変換素子で単位セルを構成したが、実施の形態１と同様に、列方向に隣り合う２つの光電変換素子を一組として単位セルを構成してもよい。また、行方向に隣り合う２つの光電変換素子を一組として単位セルを構成してもよいし、行方向及び列方向に隣り合う４つの光電変換素子を一組として単位セルを構成してもよい。
（実施の形態２）
　図１０は、実施の形態２による内視鏡システムの機能を表すブロック図である。この実施の形態２による内視鏡システムの説明においては、実施の形態１による内視鏡システムと同一の構成要素については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
　実施の形態２による内視鏡システム２０１は、撮像信号と基準電圧（定電圧信号）とを交互に出力する内視鏡２内の撮像部２０（以下、単に内視鏡２とする）と、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、内視鏡２が出力する基準電圧に基づき撮像信号から残留ノイズを除去するコネクタ部２０５と、コネクタ部２０５から出力される画像信号に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡システム２０１全体を制御するプロセッサ（制御装置）６と、プロセッサ６が処理を施した画像信号を表示する表示装置７と、を備える。
　コネクタ部２０５は、内視鏡２が出力する撮像信号及び基準電圧を受信して、信号増幅及びアナログデジタル変換を行うアナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）部１５０と、デジタル変換された信号に対して残留ノイズ除去処理を行う撮像信号処理部１６０と、を備える。
　ＡＦＥ部１５０は、受信部１５１と、信号強度測定部１５２と、増幅率設定部１５３と、信号成分抽出部１５４と、信号増幅・アナログデジタル変換（ＡＤＣ）部１５５と、直流（ＤＣ）成分抽出部１５６と、ＤＣ増幅・アナログデジタル変換（ＡＤＣ）部１５７と、を含む。
　受信部１５１は、内視鏡２の出力信号（撮像信号及び基準電圧）を受信し、信号強度測定部１５２に出力する。なお、受信部１５１が受信する撮像信号及び基準電圧には、伝送ケーブル３等による伝送途中に重畳する伝送系ノイズやシステム電源ノイズ等の同相ノイズ成分も含まれる。
　信号強度測定部１５２は、入力される内視鏡２の出力信号の信号強度を測定する。その後、出力信号は、信号成分抽出部１５４及び直流（ＤＣ）成分抽出部１５６に出力される。信号強度測定部１５２が測定した信号強度は、増幅率設定部１５３に送られ、増幅率設定部１５３は測定した信号強度に基づき、内視鏡２の出力信号の減衰率を算出し、当該減衰率に応じた増幅率を設定する。
　信号成分抽出部１５４は、入力される信号から、撮像信号に相当する信号成分のみを抽出して、信号増幅・ＡＤＣ部１５５に出力する。例えば、信号成分抽出部１５４は、交互に入力される撮像信号と基準電圧とで相関二重サンプリング処理等によるノイズ除去処理を行い、撮像信号から基準電圧成分を差し引き、伝送時の同相ノイズ成分を除去する。しかしながら、コモンモードの除去比率の分だけ同相ノイズが残留する。この残留する伝送時の同相ノイズ成分を残留ノイズ成分と呼ぶ。信号増幅・ＡＤＣ部１５５は、増幅率設定部１５３が設定した増幅率で、信号成分を増幅し、アナログデジタル変換を行ってデジタル撮像信号として、後述する撮像信号処理部１６０の残留ノイズ除去部１６２に出力する。信号増幅・ＡＤＣ部１５５で増幅された撮像信号には残留ノイズ成分が含まれる。
　ＤＣ成分抽出部１５６は、入力される信号から、基準電圧の直流成分のみを抽出する。ＤＣ成分抽出部１５６は、基準電圧から直流成分のみを取り込むことにより、伝送系ノイズ及びシステム電源ノイズ等の同相ノイズ成分をレベル変動として検出する。ここで検出した同相ノイズ成分のレベル変動は、ＤＣ増幅・アナログデジタル変換（ＡＤＣ）部１５７に出力されて、信号成分と同じ増幅率で増幅された後、アナログデジタル変換されて、後述する撮像信号処理部１６０の残留ノイズ演算部１６１に出力される。ここで、同相ノイズ成分も信号成分と同一の増幅率で増幅することにより、信号成分の増幅率に応じて増大する残留ノイズ成分を効果的に除去することができる。
　図１１は、実施の形態２における伝送時の同相ノイズ成分を説明するための概念図である。送信側の波形ＴＳは、内視鏡２から送信される撮像信号と基準電圧Ｖｒｅｆの信号レベルの時間変動を表し、受信側の波形ＲＳは、図１０の受信部１５１で受信される撮像信号と基準電圧Ｖｒｅｆの信号レベルの時間変動を表している。なお、本来撮像信号の信号レベルは常に変動しているが、説明の便宜上、図１１では撮像信号の信号レベルも一定レベルを保っているものとし、基準電圧Ｖｒｅｆの変動のみに着目している。
　図１１に示すように、基準電圧Ｖｒｅｆの信号レベルは、送信時は波形ＴＳのように所定レベルを保っているが、伝送ケーブル３を介して長距離伝送されることにより、伝送時の同相ノイズが重畳されて、波形ＲＳのように、撮像信号と基準電圧とに同相のレベル変動が生じる。このような撮像信号と基準電圧との同相のレベル変動によるノイズ成分は、信号成分抽出部１５４での相関二重サンプリング処理により除去されるが、除去後の信号にも信号成分の増幅率に応じて増大する残留ノイズ成分が含まれる。
　そこで、実施の形態２では、基準電圧の直流成分を抽出することにより、同相ノイズ成分のレベル変動を抽出して、該抽出したレベル変動に基づき、信号成分から相関二重サンプリング処理後に残留した同相ノイズ成分を除去する。本実施の形態では、例えば、各基準電圧ごとに、所定レベルとの差分を算出して、１ライン分の算出した差分の平均値を同相ノイズ成分(ΔＶｒｅｆ)として、残留した同相ノイズ成分を除去するために用いる。なお、同相ノイズ成分は１ライン分の平均値に限らず最大値や中間値等であってもよい。
　図１０に戻り説明を続ける。撮像信号処理部１６０は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）により構成され、残留ノイズ演算部１６１と、残留ノイズ除去部１６２と、を含む。残留ノイズ演算部１６１は、ＤＣ増幅・ＡＤＣ部１５７から入力される増幅された同相ノイズ成分に基づき、信号増幅・ＡＤＣ部１５５で増幅された撮像信号に残留する残留ノイズ成分を演算する。
　残留ノイズ成分は、例えば、まず、各基準電圧ごとに、所定レベルとの差分を算出して、画素行１ライン分の算出した差分の平均値を同相ノイズ成分(ΔＶｒｅｆ)とし、該同相ノイズ成分(ΔＶｒｅｆ)を信号成分の増幅率で乗算し、コモンモードの除去比率（ＣＭＲＲ）で除算する（ΔＶｒｅｆ×信号成分増幅率／ＣＭＲＲ）ことにより演算される。演算により求めた残留ノイズ成分は、残留ノイズ除去部１６２に出力される。
　残留ノイズ除去部１６２は、信号増幅・ＡＤＣ部１５５で増幅されたデジタル撮像信号から、残留ノイズ演算部１６１で算出した残留ノイズ成分を差し引くことにより、残留ノイズ成分を除去する。その後、残留ノイズ成分が除去されたデジタル撮像信号をプロセッサ６に出力する。プロセッサ６は、実施の形態１と同様に、デジタル撮像信号に対して所定の画像処理等を行い、画像信号として表示装置７に出力する。
　表示装置７は、画像信号に基づき画像を表示する。
　図１２は、実施の形態２による伝送ノイズ除去効果を説明するためのグラフである。図１２において縦軸は残留ノイズレベル、横軸は残留ノイズ演算部１６１で検出した同相ノイズ（ΔＶｒｅｆ）のレベルを表す。信号成分の増幅率が変化すると、同相ノイズレベルも追従して変化するが、残留ノイズ演算部１６１において、検出した同相ノイズ（ΔＶｒｅｆ）に信号成分の増幅率を乗算しているので、信号成分の増幅率に応じて、残留ノイズ成分を除去することができる。信号成分の増幅率が高ければ、残留ノイズ除去部１６２で除去される残留ノイズ成分のレベルも高くなり、信号成分の増幅率が低ければ、残留ノイズ除去部１６２で除去される残留ノイズ成分のレベルも低くなる。
　以上、本発明の実施の形態２によれば、基準電圧の直流成分を抽出することにより、同相ノイズ成分のレベル変動を検出して、該検出したレベル変動に基づき、信号成分から同相ノイズ成分を除去することが可能となる。また、検出した同相ノイズ成分を信号成分と同じ増幅率で増幅することにより、増幅によりレベルが増加した同相ノイズ成分を効果的に除去することが可能となる。
（実施の形態３）
　図１３は、実施の形態３による内視鏡システムの機能を表すブロック図である。この実施の形態３による内視鏡システムの説明においては、実施の形態１又は実施の形態２による内視鏡システムと同一の構成要素については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
　実施の形態３による内視鏡システム３０１は、撮像信号と基準信号（定電圧信号）とを交互に出力する撮像部（内視鏡）１０２と、撮像部１０２が出力する撮像信号に所定の信号処理を施すとともに、撮像部１０２が出力する基準信号に基づき撮像信号から残留ノイズを除去するコネクタ部３０５と、コネクタ部３０５から出力される画像信号に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡システム３０１全体を制御するプロセッサ（制御装置）６と、プロセッサ６が処理を施した画像信号を表示する表示装置７と、を備える。
　撮像部１０２は、撮像信号と基準信号とを交互に出力可能な撮像装置である。撮像信号と基準信号とを出力可能であれば、撮像部１０２のイメージセンサは、どの様なタイプのイメージセンサであってもよい。本実施の形態３では、撮像部１０２が、ＣＣＤイメージセンサである場合を説明する。なお、撮像部１０２が送信する基準信号は、撮像部１０２独自の電源電圧に基づき生成される基準電圧であってもよいし、プロセッサ６又はコネクタ部３０５から撮像部１０２に電源電圧を供給し、該供給された電源電圧に基づき撮像部１０２が生成する基準電圧（電源電圧参照信号）であってもよい。
　コネクタ部３０５は、実施の形態２と同様に、撮像部１０２が出力する撮像信号及び基準信号（クランプ信号）を受信して、信号増幅及びアナログデジタル変換を行うアナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）部１５０と、デジタル変換された信号に対して残留ノイズ除去処理を行う撮像信号処理部３６０と、を備える。
　ＡＦＥ部１５０は、実施の形態２と略同一であり、受信部１５１と、信号強度測定部１５２と、増幅率設定部１５３と、信号成分抽出部１５４と、信号増幅・アナログデジタル変換（ＡＤＣ）部１５５と、直流（ＤＣ）成分抽出部１５６と、ＤＣ増幅・アナログデジタル変換（ＡＤＣ）部１５７と、を含む。
　撮像信号処理部３６０は、例えば、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）により構成され、実施の形態２と同様の機能を有する残留ノイズ演算部１６１と、残留ノイズ除去部１６２と、を備える。その他の構成は実施の形態２と同様であり、受信部１５１によって受信された撮像信号は、残留ノイズ成分を除去されて、画像信号としてプロセッサ６に出力され、表示装置７に画像として表示される。
　図１４は、実施の形態３における伝送時の同相ノイズ成分を説明するための概念図である。波形ＴＳは、ＣＣＤイメージセンサを有する撮像部１０２から送信される撮像信号と基準信号の信号レベルの時間変動を表し、波形ＲＳは、図１３の受信部１５１で受信される撮像信号と基準信号の信号レベルの時間変動を表している。ＣＣＤイメージセンサでは、３値波形の中間値でクランプするため、クランプレベルが基準信号となる。そのため、実施の形態３では、基準信号としてクランプレベルを用いている。なお、本来撮像信号の信号レベルは常に変動しているが、説明の便宜上、図１４では撮像信号の信号レベルも一定レベルを保っているものとし、基準信号（Ｖｒｅｆ）の変動のみに着目している。
　図１４に示すように、基準信号の信号レベルは、送信時は所定レベルを保っているが、伝送ケーブル３を介して長距離伝送されることにより、伝送時の同相ノイズが重畳されて、図１４の右側に示すように、撮像信号と基準信号とに同相のレベル変動が生じる。
　そこで、実施の形態３でも、実施の形態２と同様に、基準信号の直流成分を抽出することにより、同相ノイズ成分のレベル変動を抽出して、該抽出したレベル変動に基づき、信号成分から残留同相ノイズ成分を除去する。本実施の形態では、例えば、各基準信号ごとに、所定レベルとの差分を算出して、画素行１ライン分の算出した差分の平均値を同相ノイズ成分(ΔＶｒｅｆ)として、同相ノイズ成分を除去するために用いる。なお、同相ノイズ成分は１ライン分の平均値に限らず最大値や中間値等であってもよい。なお、撮像信号に残留する同相ノイズ成分を除去するための手法及び構成は実施の形態２と同様である。
　以上、実施の形態３によれば、実施の形態２と同様に、基準信号の直流成分を抽出することにより、同相ノイズ成分のレベル変動を検出して、該検出したレベル変動に基づき、信号成分から同相ノイズ成分を除去することが可能となる。また、検出した同相ノイズ成分を信号成分と同じ増幅率で増幅することにより、増幅によりレベルが増加した同相ノイズ成分を効果的に除去することが可能となる。
（付記１）
　撮像信号を出力する撮像装置と、撮像信号を処理して画像信号を生成する画像信号処理装置とが接続される内視鏡システムにおいて、
　前記撮像装置は、
　被写体を撮像する撮像部と、
　前記撮像部の基準信号と、撮像信号と前記基準信号とが加算された和信号とを出力するように前記撮像部を制御する撮像制御部と、
　前記画像信号処理装置へ前記基準信号と前記和信号とを送信する撮像装置通信部と、を備え、
　前記画像信号処理装置は、
　前記撮像装置から前記基準信号と前記和信号とを受信する画像処理装置通信部と、
　前記画像処理装置通信部が受信した前記基準信号と前記和信号との信号強度を測定する測定部と、
　前記測定部が測定した信号強度に基づき、信号増幅率を設定する増幅率設定部と、
　前記設定した信号増幅率に基づき、前記基準信号と前記和信号とを演算し、撮像信号を出力する撮像信号演算部と、
　前記撮像信号演算部が出力する撮像信号に基づき、画像信号を生成する画像信号処理部と、を備えることを特徴とする内視鏡システム。
（付記２）
　前記画像信号処理装置は、さらに、
　前記撮像装置へ電源電圧を供給する電源供給部を備え、
　前記撮像装置は、さらに、
　前記電源供給部から供給される電源電圧に基づく電源電圧参照信号を生成する電源電圧参照信号生成部と、
　前記電源電圧参照信号を前記基準信号として送信する電源電圧参照信号送信部とを備えることを特徴とする付記１記載の内視鏡システム。
　１，２０１，３０１　内視鏡システム
　２　内視鏡
　３　伝送ケーブル
　４　操作部
　５，２０５，３０５　コネクタ部
　６　プロセッサ
　７　表示装置
　２０　撮像部
　２１　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
　２７　バッファ
　２８　ヒステリシス回路
　３１　出力部
　５１，１５０　ＡＦＥ部
　５２，１６０，３６０　撮像信号処理部
　６１　電源部
　６２　画像信号処理部
　１０２　撮像素子
　１５１　受信部
　１５２　信号強度測定部
　１５３　増幅率設定部
　１５４　信号成分抽出部
　１５５　信号増幅・ＡＤＣ部
　１５６　ＤＣ成分抽出部
　１５７　ＤＣ増幅・ＡＤＣ部
　１６１　残留ノイズ演算部
　１６２　残留ノイズ除去部
　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
　２３９，３３９　垂直転送線
　２４１　垂直走査部
　２４２，２５７　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
　２５２　転送容量
　２５３　クランプスイッチ
　２５４，３５４　列選択スイッチ
　２５５　サンプルホールド部
　２５６　水平リセットトランジスタ
　２５８　水平転送線
　２６１　バッファ
　２６２　サンプルホールドスイッチ
　２６３　サンプル容量
　２６４　オペアンプ
　２９１，２９２　抵抗
　３３６　リセット部
　３３７　ソースフォロアトランジスタ
　３３８　出力スイッチ
　３５６　基準電圧生成部

Claims (8)

  1. 　受光量に応じて光電変換を行い、電荷を蓄積する光電変換素子と、
    　前記蓄積される電荷を転送する第１の転送部と、
    　前記転送される電荷を電圧または電流信号へ変換する電荷変換部と、
    　前記電荷変換部を第１の電圧にリセットする電荷変換部リセット部と、
    　前記変換された信号を出力する信号出力部と、
    　前記信号出力部と接続される第１の転送線と、
    　前記第１の転送線と接続される転送容量と、
    　前記転送容量を介して前記第１の転送線と接続され、前記転送容量の容量による結合により、前記第１の転送線から信号が出力される第２の転送部と、
    　前記転送容量を第２の電圧にリセットする転送容量リセット部と、
    　前記第２の転送部からの信号が出力される第２の転送線と、
    　前記第１の転送部をオフ状態にして、前記電荷変換部リセット部により前記電荷変換部をリセットした後、前記信号出力部を介して前記電荷変換部の信号を前記第１の転送線へ出力するときに、前記転送容量リセット部により前記転送容量をリセットするノイズ信号読み出し動作と、前記転送容量リセット部をオフ状態にして、前記第１の転送部をオン状態にして前記光電変換素子が蓄積する電荷を転送した後、前記信号出力部を介して、前記電荷変換部の信号を前記第１の転送線へ出力する光ノイズ和信号読み出し動作と、により前記第１の転送線から前記第２の転送部を介して信号を出力させる駆動部と、
    を備えることを特徴とする撮像装置。
  2. 　さらに、前記第２の電圧と同相の揺らぎ成分を持つ基準電圧を生成する基準電圧生成部と、
    　前記第２の転送線と、前記基準電圧生成部とに接続され、前記第２の転送線から入力される信号と、前記基準電圧生成部から入力される前記基準電圧とを、選択して出力する出力選択部と、
    を備えることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
  3. 　さらに、前記第２の転送線を第３の電圧にリセットする第２の転送線リセット部と、
    　前記第２の転送線と前記出力選択部との間に設けられるサンプルホールド部とを備え、
    　前記光ノイズ和信号読み出し動作は、
    　前記第１の転送線の信号を前記第２の転送線へ出力した時に、前記サンプルホールド部により前記第１の転送線から出力される信号をサンプルした後に、前記第２の転送線をリセットすること
    を繰り返すことにより、前記第１の転送線から出力される信号のみを前記出力選択部に入力することを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
  4. 　さらに、前記第１の電圧に基づく基準電圧を生成する基準電圧生成部を備え、
    　前記基準電圧生成部は、
    　当該基準電圧生成部の電圧を前記第１の電圧にリセットする基準電圧生成部リセット部と、
    　前記基準電圧生成部リセット部の信号を出力する基準電圧生成部信号出力部と、
    　前記基準電圧生成部信号出力部からの信号を、前記基準電圧として前記第２の転送線へ出力する第３の転送部と、を備え、
    　前記駆動部は、前記第１の転送線から出力される信号と前記基準電圧とが交互に前記第２の転送線へ出力されるように、前記第２の転送部及び前記第３の転送部を駆動することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
  5. 　請求項２～４のいずれか１項に記載の撮像装置と、
    　前記撮像装置の出力する前記第１の転送線から出力される信号と前記基準電圧とを送信する送信部と、
    　前記送信部が送信する信号を受信する受信部と、
    　前記受信部が受信する信号を演算する演算部と、
    を備えることを特徴とする内視鏡システム。
  6. 　前記演算部は、
    　前記受信部が受信する信号の信号強度を測定する信号強度測定部と、
    　前記測定した信号強度に基づき、前記受信部が受信する信号の増幅率を設定する増幅率設定部と、
    　前記増幅率と、前記基準電圧とに基づき、前記第１の転送線から出力される信号と前記基準電圧とを演算し、前記第１の転送線から出力される信号から伝送時の同相ノイズ成分を差し引いた撮像信号を出力する撮像信号演算部と、
    を備えることを特徴とする請求項５記載の内視鏡システム。
  7. 　前記撮像信号演算部は、
    　前記基準電圧の直流成分を抽出する直流成分抽出部と、
    　前記増幅率と、前記直流成分とに基づき、前記第１の転送線から出力される信号に含まれる伝送時の同相ノイズ成分を除去するノイズ成分除去部とを備えることを特徴とする請求項６記載の内視鏡システム。
  8. 　受光量に応じて光電変換を行い、電荷を蓄積する光電変換素子と、前記蓄積される電荷を転送する第１の転送部と、前記転送される電荷を電圧または電流信号へ変換する電荷変換部と、前記電荷変換部を第１の電圧にリセットする電荷変換部リセット部と、前記変換された信号を出力する信号出力部と、前記信号出力部と接続される第１の転送線と、前記第１の転送線と接続される転送容量と、前記転送容量を介して前記第１の転送線と接続され、前記転送容量の容量による結合により、前記第１の転送線から信号が出力される第２の転送部と、前記転送容量を第２の電圧にリセットする転送容量リセット部と、前記第２の転送部からの信号が出力される第２の転送線と、を備える撮像装置におけるノイズ除去方法であって、
    　前記第１の転送部をオフ状態にして、前記電荷変換部リセット部により前記電荷変換部をリセットする工程と、
    　前記信号出力部を介して前記電荷変換部の信号を前記第１の転送線へ出力するときに、前記転送容量リセット部により前記転送容量をリセットする工程と、
    　前記転送容量リセット部をオフ状態にして、前記第１の転送部をオン状態にして前記光電変換素子が蓄積する電荷を転送する工程と、
    　前記信号出力部を介して、前記電荷変換部の信号を前記第１の転送線へ出力する工程と、
    　前記第１の転送線から前記第２の転送部を介して信号を出力させる工程と
    を備えることを特徴とするノイズ除去方法。
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