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CN108141556A - 摄像元件、内窥镜以及内窥镜系统 - Google Patents

摄像元件、内窥镜以及内窥镜系统 Download PDF

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CN108141556A
CN108141556A CN201680057319.5A CN201680057319A CN108141556A CN 108141556 A CN108141556 A CN 108141556A CN 201680057319 A CN201680057319 A CN 201680057319A CN 108141556 A CN108141556 A CN 108141556A
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sampling
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pickup signal
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赤羽奈奈
足立理
田中孝典
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Abstract

提供一种能够兼顾实现小型化和高速读出的摄像元件、内窥镜以及内窥镜系统。摄像元件具备：多个单位像素(230)，其被配置为二维矩阵状，从外部接收光，生成与受光量相应的摄像信号；多个垂直传输线(239)，其用于传输摄像信号；第一输出放大器部(311)、第二输出放大器部(312)，其设置有与规定的像素数对应的数量，用于将从多个垂直传输线(239)分别传输的摄像信号输出到外部；以及定时生成部(25)，其将多行的像素同时驱动，使从多行该像素输出的多个摄像信号的各摄像信号从第一输出放大器部(311)、第二输出放大器部(312)同时输出。

Description

摄像元件、内窥镜以及内窥镜系统
技术领域
本发明涉及一种对被摄体进行拍摄来生成该被摄体的图像数据的摄像元件、内窥镜以及内窥镜系统。
背景技术
近年来，在CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)摄像元件中，已知使相邻的多个像素共享一个垂直信号线来传输图像信号的技术(参照专利文献1)。在该技术中，通过使相邻的多个像素共享一个垂直信号线，来实现摄像元件的高像素化和小型化。
专利文献1：国际公开第2007/108129号
发明内容
发明要解决的问题
另外，在内窥镜用途的摄像元件中，寻求芯片尺寸的小型化和从高像素的摄像元件的读出的高速化。然而，在上述的专利文献1的情况下，水平方向两列、垂直方向两列的2×2配置的像素共用一个垂直信号线，因此存在以下问题：必须依次读出来自各个像素的图像信号，无法从摄像元件高速地读出图像信号。
本发明是鉴于上述而完成的，其目的在于提供一种能够兼顾实现小型化和高速读出的摄像元件、内窥镜以及内窥镜系统。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题、实现目的，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，具备：多个像素，所述多个像素被配置为二维矩阵状，从外部接收光，生成与受光量相应的摄像信号；多个第一传输线，所述多个第一传输线用于传输所述摄像信号；恒流源，其针对所述多个第一传输线的各第一传输线设置，用于将从所述像素输出的所述摄像信号传输到所述第一传输线；多个输出部，所述多个输出部将从所述多个第一传输线传输的所述摄像信号输出到外部；以及控制部，其将多行所述像素同时驱动，来将从该多行该像素输出的多个所述摄像信号的各摄像信号从所述多个输出部同时输出到外部。
另外，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，在上述发明中，还具备：噪声去除部，其针对所述多个第一传输线的各第一传输线设置，用于去除所述摄像信号的噪声成分；以及多个第二传输线，所述多个第二传输线用于经由所述噪声去除部将所述摄像信号从所述第一传输线传输到所述输出部。
另外，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，在上述发明中，所述噪声去除部具有多个采样保持电容，所述控制部使所述多个采样保持电容对从所述多行的像素输出的所述摄像信号同时进行采样，使所述多个第二传输线同时输出进行该采样得到的所述摄像信号。
另外，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，在上述发明中，所述噪声去除部具有钳位电容和复位部，其中，所述控制部使所述多个第二传输线同时输出经由所述钳位电容从所述多行的像素输出的所述摄像信号。
另外，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，在上述发明中，所述多个像素至少在行方向上共享所述第一传输线。
另外，本发明所涉及的摄像元件的特征在于，在上述发明中，所述控制部使所述多个像素中的奇数列与偶数列交替地输出所述摄像信号。
另外，本发明所涉及的内窥镜的特征在于，在能够向被检体内插入的插入部的顶端侧具备上述发明的摄像元件。
另外，本发明所涉及的内窥镜系统的特征在于，具备上述发明的内窥镜以及将所述摄像信号转换为图像信号的图像处理装置。
发明的效果
根据本发明，起到能够兼顾实现小型化和高速读出的效果。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的实施方式1所涉及的内窥镜系统的整体结构的概要图。
图2是表示图1所示的内窥镜系统的主要部分的功能的框图。
图3是表示图2所示的第一芯片的结构的电路图。
图4是表示本发明的实施方式1所涉及的摄像部的驱动定时的时序图。
图5是表示本发明的实施方式2所涉及的第一芯片的结构的电路图。
图6是表示本发明的实施方式2所涉及的摄像部的驱动定时的时序图。
图7是表示本发明的实施方式3所涉及的第一芯片的结构的电路图。
图8是表示本发明的实施方式3所涉及的摄像部的驱动定时的时序图。
图9是表示本发明的实施方式4所涉及的第一芯片的结构的电路图。
图10是表示本发明的实施方式4所涉及的摄像部的驱动定时的时序图。
具体实施方式
下面，作为用于实施本发明的方式(以下称为“实施方式”)，说明具备在向被检体插入的插入部的顶端设置有摄像元件的内窥镜的内窥镜系统。另外，本发明不限定于该实施方式。并且，在附图的记载中，对同一部分标注同一标记来进行说明。另外，需要注意的是，附图是示意性的，各构件的厚度与宽度的关系、各构件的比率等与现实不同。另外，在附图的相互之间也包括尺寸、比率彼此不同的部分。
(实施方式1)
〔内窥镜系统的结构〕
图1是示意性地表示本发明的实施方式1所涉及的内窥镜系统的整体结构的概要图。图1所示的内窥镜系统1具备内窥镜2、传输线缆3、连接器部5、处理器6(处理装置)、显示装置7以及光源装置8。
内窥镜2通过将作为传输线缆3的一部分的插入部100插入到被检体的体腔内，来对被检体的体内进行拍摄，并将摄像信号(图像数据)输出到处理器6。另外，内窥镜2在作为传输线缆3的一端侧的、向被检体的体腔内插入的插入部100的顶端101侧设置有进行体内图像的摄像的摄像部20(摄像装置)，在插入部100的基端102侧设置有受理对内窥镜2的各种操作的操作部4。摄像部20所拍摄到的图像的摄像信号例如通过具备几米长度的传输线缆3被输出到连接器部5。
传输线缆3将内窥镜2与连接器部5连接，并且将内窥镜2与光源装置8连接。另外，传输线缆3将摄像部20所生成的摄像信号传播到连接器部5。传输线缆3是使用线缆、光纤等构成的。
连接器部5与内窥镜2、处理器6以及光源装置8连接，对所连接的内窥镜2输出的摄像信号实施规定的信号处理，并且将模拟的摄像信号转换(A/D转换)为数字的摄像信号后输出到处理器6。
处理器6将从连接器部5输入的摄像信号实施规定的图像处理后输出到显示装置7。另外，处理器6对内窥镜系统1整体进行统一控制。例如，处理器6进行切换光源装置8所射出的照明光、切换内窥镜2的摄像模式的控制。
显示装置7显示与由处理器6施加了图像处理的摄像信号对应的图像。另外，显示装置7显示与内窥镜系统1有关的各种信息。显示装置7是使用液晶、有机EL(ElectroLuminescence：电致发光)等的显示面板等构成的。
光源装置8经由连接器部5和传输线缆3从内窥镜2的插入部100的顶端101侧向被摄体照射照明光。光源装置8是使用发出白色光的白色LED(Light Emitting Diode：发光二极管)以及发出窄频带光的特殊光LED等构成的，该窄频带光具有比白色光的波长频带窄的波长频带。光源装置8在处理器6的控制下，经由内窥镜2向被摄体照射白色光或窄频带光。
图2是表示内窥镜系统1的主要部分的功能的框图。参照图2来说明内窥镜系统1的各部分结构的详情以及内窥镜系统1内的电信号的路径。
〔内窥镜的结构〕
首先，说明内窥镜2的结构。图2所示的内窥镜2具备摄像部20、传输线缆3以及连接器部5。
摄像部20具有第一芯片21(摄像元件)和第二芯片22。另外，摄像部20接收接地电压GND并且经由传输线缆3接收由后述的连接器部5的电源电压生成部55生成的电源电压VDD。在提供到摄像部20的电源电压VDD与接地电压GND之间设置有电源稳定用的电容器C1。
第一芯片21具有：受光部23，其是多个单位像素230配置成二维矩阵状而形成的，从外部接收光，生成与受光量相应的图像信号并输出该图像信号；读出部24，其读出在受光部23中的多个单位像素230的各单位像素230中进行光电转换得到的摄像信号；以及定时生成部25，其基于从连接器部5输入的基准时钟信号和同步信号来生成定时信号，将该定时信号输出到读出部24。此外，第一芯片21的更详细的结构在后面叙述。
第二芯片22具有缓冲器27，该缓冲器27将从第一芯片21中的多个单位像素230分别输出的摄像信号放大后输出到传输线缆3。此外，配置于第一芯片21和第二芯片22的电路的组合能够适当变更。例如，也可以将配置于第一芯片21的定时生成部25配置于第二芯片22。
连接器部5具有模拟前端部51(下面称为“AFE部51”)、A/D转换部52、摄像信号处理部53、驱动脉冲生成部54以及电源电压生成部55。
AFE部51接收从摄像部20传播的摄像信号，在使用电阻等无源元件进行了阻抗匹配之后，使用电容器来取出交流成分，通过分压电阻来决定动作点。之后，AFE部51将摄像信号(模拟信号)进行校正后输出到A/D转换部52。
A/D转换部52将从AFE部51输入的模拟的摄像信号转换为数字的摄像信号后输出到摄像信号处理部53。
摄像信号处理部53例如由FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)构成，将从A/D转换部52输入的数字的摄像信号进行噪声去除和格式变换处理等处理后输出到处理器6。
驱动脉冲生成部54基于从处理器6提供的、作为内窥镜2的各结构部的动作的基准的基准时钟信号(例如，27MHz的时钟信号)来生成表示各帧的开始位置的同步信号，将该同步信号与基准时钟信号一起经由传输线缆3输出到摄像部20的定时生成部25。在此，驱动脉冲生成部54所生成的同步信号包括水平同步信号和垂直同步信号。
电源电压生成部55基于从处理器6提供的电源来生成对第一芯片21和第二芯片22进行驱动所需的电源电压，并将该电源电压输出到第一芯片21和第二芯片22。电源电压生成部55使用调节器等来生成对第一芯片21和第二芯片22进行驱动所需的电源电压。
〔处理器的结构〕
接着，说明处理器6的结构。
处理器6是对内窥镜系统1的整体进行统一控制的控制装置。处理器6具备电源部61、图像信号处理部62、时钟生成部63、记录部64、输入部65以及处理器控制部66。
电源部61生成电源电压VDD，将所生成的该电源电压VDD与接地电压(GND)一起提供到连接器部5的电源电压生成部55。
图像信号处理部62对由摄像信号处理部53实施了信号处理的数字的摄像信号进行同时化处理、白平衡(WB)调整处理、增益调整处理、伽马校正处理、数字模拟(D/A)转换处理、格式变换处理等图像处理来将该摄像信号转换为图像信号，并将该图像信号输出到显示装置7。
时钟生成部63生成作为内窥镜系统1的各结构部的动作的基准的基准时钟信号，将该基准时钟信号输出到驱动脉冲生成部54。
记录部64记录与内窥镜系统1有关的各种信息、处理中的数据等。记录部64是使用Flash存储器、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)的记录介质来构成的。
输入部65受理与内窥镜系统1有关的各种操作的输入。例如，输入部65受理用于切换光源装置8所射出的照明光的类别的指示信号的输入。输入部65例如是使用十字开关、按钮等构成的。
处理器控制部66对构成内窥镜系统1的各部进行统一控制。处理器控制部66是使用CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等构成的。处理器控制部66根据从输入部65输入的指示信号来切换光源装置8所射出的照明光。
〔第一芯片的结构〕
接着，说明上述的第一芯片21的详细结构。图3是表示图2所示的第一芯片21的结构的电路图。如图3所示，第一芯片21包括定时生成部25、输出部31、恒流源240、垂直扫描部241(行选择电路)、第一采样保持部242、第二采样保持部243、水平扫描部244(列选择电路)以及水平复位部245。
定时生成部25基于基准时钟信号和同步信号来生成各种驱动脉冲(V控制信号、)，并将各种驱动脉冲分别输出到后述的垂直扫描部241、第一采样保持部242、水平扫描部244以及水平复位部245。定时生成部25将在垂直方向(列方向)上相邻的多行单位像素230同时驱动，将从该多行单位像素230输出的多个摄像信号的各摄像信号同时输出到外部。此外，在本实施方式1中，定时生成部25作为控制部发挥功能。
恒流源240的一端侧与接地电压GND连接，另一端侧与垂直传输线239连接，在恒流源240的栅极连接有被输入基准电压Vbias的信号线。
垂直扫描部241基于从定时生成部25输入的驱动脉冲(等)，对受光部23的被选择的行<M>(M＝1，2，…，m)分别向行选择脉冲驱动脉冲驱动脉冲以及驱动脉冲施加，利用与垂直传输线239连接的恒流源240对受光部23的各单位像素230进行驱动，由此利用垂直传输线239(第一传输线)来传输摄像信号和像素复位时的噪声信号，将噪声信号和摄像信号分别输出到第一采样保持部242。此外，在本实施方式1中，从两个单位像素230共享地读出摄像信号。
第一采样保持部242(采样保持电路)对奇数行的各单位像素230中的像素复位时的噪声信号进行采样，将进行该采样得到的噪声信号输出到输出部31。并且，第一采样保持部242对在奇数行的各单位像素230中进行光电转换得到的摄像信号进行采样，将进行该采样得到的摄像信号输出到输出部31。第一采样保持部242具有第一采样开关251、第一采样部252(电容器)、第一输出开关253、第二采样开关254、第二采样部255以及第二输出开关256。
第一采样开关251的一端侧与垂直传输线239(239a)连接，另一端侧与第一输出开关253的一端侧连接，在第一采样开关251的栅极连接有从定时生成部25被输入驱动脉冲的信号线。
第一采样部252的一端侧连接于第一采样开关251与第一输出开关253之间，另一端侧与接地电压GND连接。在单位像素230被施加了行选择脉冲和驱动脉冲的情况下第一采样开关251的栅极被施加了驱动脉冲时，第一采样部252对来自单位像素230的噪声信号进行采样(保持)。
第一输出开关253的一端侧与第一采样开关251连接，另一端侧与第二水平传输线260连接，从水平扫描部244对第一输出开关253的栅极输入列选择脉冲第一输出开关253在栅极被施加了列选择脉冲的情况下，将在第一采样部252中采样得到的噪声信号传输到第二水平传输线260。
第二采样开关254的一端侧与垂直传输线239(239a)连接，另一端侧与第二输出开关256的一端侧连接，在第二采样开关254的栅极连接有从定时生成部25被输入驱动脉冲的信号线。
第二采样部255的一端侧连接于第二采样开关254与第二输出开关256之间，另一端侧与接地电压GND连接。在单位像素230被施加了行选择脉冲和驱动脉冲或驱动脉冲的情况下第二采样开关254的栅极被施加了驱动脉冲时，第二采样部255对来自单位像素230的摄像信号进行采样(保持)。
第二输出开关256的一端侧与第二采样开关254连接，另一端侧与第一水平传输线259连接，从水平扫描部244对第二输出开关256的栅极输入列选择脉冲第二输出开关256在栅极被施加了列选择脉冲的情况下，将在第二采样部255中采样得到的摄像信号传输到第一水平传输线259。
第二采样保持部243(采样保持电路)具有与第一采样保持部242同样的结构，对偶数行的各单位像素230中的像素复位时的噪声信号进行采样，将进行该采样得到的噪声信号输出到输出部31。并且，第二采样保持部243对在偶数行的各单位像素230中进行光电转换得到的摄像信号进行采样，将进行该采样得到的摄像信号输出到输出部31。第二采样保持部243具有第一采样开关251a、第一采样部252a(电容器)、第一输出开关253a、第二采样开关254a、第二采样部255a以及第二输出开关256a。
第一采样开关251a的一端侧与垂直传输线239(239b)连接，另一端侧与第一输出开关253a的一端侧连接，在第一采样开关251a的栅极连接有从定时生成部25被输入驱动脉冲的信号线。
第一采样部252a的一端侧连接于第一采样开关251a与第一输出开关253a之间，另一端侧与接地电压GND连接。在单位像素230被施加了行选择脉冲和驱动脉冲的情况下第一采样开关251a的栅极被施加了驱动脉冲时，第一采样部252a对来自单位像素230的噪声信号进行采样(保持)。
第一输出开关253a的一端侧与第一采样开关251a连接，另一端侧与第四水平传输线262连接，从水平扫描部244对第一输出开关253a的栅极输入列选择脉冲第一输出开关253a在栅极被施加了列选择脉冲的情况下，将在第一采样部252a中采样得到的噪声信号传输到第四水平传输线262。
第二采样开关254a的一端侧与垂直传输线239(239b)连接，另一端侧与第二输出开关256a的一端侧连接，在第二采样开关254a的栅极连接有从定时生成部25被输入驱动脉冲的信号线。
第二采样部255a的一端侧连接于第二采样开关254a与第二输出开关256a之间，另一端侧与接地电压GND连接。在单位像素230被施加了行选择脉冲和驱动脉冲或驱动脉冲的情况下第二采样开关254a的栅极被施加了驱动脉冲时，第二采样部255a对来自单位像素230的摄像信号进行采样(保持)。
第二输出开关256a的一端侧与第二采样开关254a连接，另一端侧与第三水平传输线261连接，从水平扫描部244对第二输出开关256a的栅极输入列选择脉冲第二输出开关256a在栅极被施加了列选择脉冲的情况下，将在第二采样部255a中采样得到的摄像信号传输到第三水平传输线261。
水平扫描部244基于从定时生成部25提供的驱动脉冲来对受光部23的被选择的列<M>(M＝1，2，3，…，m)施加列选择脉冲将在各单位像素230中像素复位时的来自各单位像素230的噪声信号经由第一采样保持部242传输到第一水平传输线259来输出该噪声信号，并且经由第二采样保持部243传输到第三水平传输线261来输出该噪声信号。另外，水平扫描部244基于从定时生成部25提供的驱动脉冲来对受光部23的被选择的列<M>施加列选择脉冲将由各单位像素230进行光电转换得到的摄像信号经由第一采样保持部242传输到第二水平传输线260来输出该摄像信号，并且经由第二采样保持部243传输到第四水平传输线262来输出该摄像信号。此外，在本实施方式1中，垂直扫描部241和水平扫描部244作为读出部24发挥功能。
在第一芯片21的受光部23中，大量的单位像素230排列成二维矩阵状。各单位像素230包括光电转换元件231(光电二极管)和光电转换元件232、电荷电压转换部233、传输晶体管234(第一传输部)和传输晶体管235、电荷电压转换部复位部236(晶体管)、像素源极跟随晶体管237以及像素输出开关238(信号输出部)。此外，在本说明书中，将一个或多个光电转换元件以及用于将信号电荷从各个光电转换元件传输到电荷电压转换部233的传输晶体管称为单位单元。即，单位单元包括一个或多个光电转换元件与传输晶体管的组，各单位像素230包括一个单位单元。另外，在本实施方式1中，在单位像素230中设置两个像素(光电转换元件231和光电转换元件232)，使它们共用一个垂直传输线239(第一传输线)，但是不限定于此，例如也可以使四个或八个像素共用一个垂直传输线239。
光电转换元件231和光电转换元件232将入射光光电转换为与其光量相应的信号电荷量并蓄积该信号电荷量。光电转换元件231及光电转换元件232的阴极侧分别与传输晶体管234及传输晶体管235的一端侧连接，阳极侧与接地电压GND连接。电荷电压转换部233由浮置扩散电容(FD)形成，将由光电转换元件231和光电转换元件232蓄积的电荷转换为电压。
传输晶体管234和传输晶体管235分别从光电转换元件231和光电转换元件232向电荷电压转换部233传输电荷。在传输晶体管234和传输晶体管235各自的栅极上连接有被提供驱动脉冲和的信号线，在另一端侧连接有电荷电压转换部233。传输晶体管234和传输晶体管235当经由信号线从垂直扫描部241被提供驱动脉冲和时变为导通状态，从光电转换元件231和光电转换元件232向电荷电压转换部233传输信号电荷。
电荷电压转换部复位部236将电荷电压转换部233复位为规定电位。电荷电压转换部复位部236的一端侧与电源电压VDD连接，另一端侧与电荷电压转换部233连接，在电荷电压转换部复位部236的栅极上连接有被提供驱动脉冲的信号线。电荷电压转换部复位部236当经由信号线从垂直扫描部241被提供驱动脉冲时变为导通状态，使电荷电压转换部233中蓄积的信号电荷释放，将电荷电压转换部233复位为规定电位。
像素源极跟随晶体管237的一端侧与电源电压VDD连接，另一端侧与像素输出开关238的一端侧连接，像素源极跟随晶体管237的栅极被输入在电荷电压转换部233中进行电荷电压转换得到的信号(图像信号或复位时的信号)。
像素输出开关238将在电荷电压转换部233中进行电荷电压转换得到的信号输出到垂直传输线239。像素输出开关238的另一端侧与垂直传输线239连接，在像素输出开关238的栅极上连接有被提供行选择脉冲的信号线。当经由信号线从垂直扫描部241向像素输出开关238的栅极提供行选择脉冲时，像素输出开关238变为导通状态，将图像信号或复位时的信号(噪声信号)传输到垂直传输线239。
水平复位部245基于从定时生成部25输入的驱动脉冲来将第一水平传输线259、第二水平传输线260、第三水平传输线261以及第四水平传输线262分别复位。水平复位部245包括第一水平复位晶体管271、第二水平复位晶体管272、第三水平复位晶体管273以及第四水平复位晶体管274。
第一水平复位晶体管271的一端侧与基准电压VREF连接，另一端侧与第一水平传输线259连接，在第一水平复位晶体管271的栅极上连接有从定时生成部25被输入驱动脉冲的信号线。当从定时生成部25向第一水平复位晶体管271的栅极输入驱动脉冲时，第一水平复位晶体管271变为导通状态，将第一水平传输线259复位。
第二水平复位晶体管272的一端侧与基准电压VREF连接，另一端侧与第二水平传输线260连接，在第二水平复位晶体管272的栅极上连接有从定时生成部25被输入驱动脉冲的信号线。当从该定时生成部25向第二水平复位晶体管272的栅极输入驱动脉冲时，第二水平复位晶体管272变为导通状态，将第二水平传输线260复位。
第三水平复位晶体管273的一端侧与基准电压VREF连接，另一端侧与第三水平传输线261连接，在第三水平复位晶体管273的栅极上连接有从定时生成部25被输入驱动脉冲的信号线。当从定时生成部25向第三水平复位晶体管273的栅极输入驱动脉冲时，第三水平复位晶体管273变为导通状态，将第三水平传输线261复位。
第四水平复位晶体管274的一端侧与基准电压VREF连接，另一端侧与第四水平传输线262连接，在第四水平复位晶体管274的栅极上连接有从定时生成部25被输入驱动脉冲的信号线。当从定时生成部25向第四水平复位晶体管274的栅极输入驱动脉冲时，第四水平复位晶体管274变为导通状态，将第四水平传输线262复位。
输出部31通过取从第一水平传输线259～第四水平传输线262分别传输的噪声信号与摄像信号之差，来将去除了噪声的摄像信号输出到外部。输出部31具有第一输出放大器部311和第二输出放大器部312。
第一输出放大器部311是使用差动放大器构成的，通过取从第一水平传输线259传输的奇数列的摄像信号与从第二水平传输线260传输的奇数列的噪声信号之差，来将去除了噪声的奇数列的摄像信号输出到外部(Vout1)。
第二输出放大器部312是使用差动放大器构成的，通过取从第三水平传输线261传输的偶数列的摄像信号与从第四水平传输线262传输的偶数列的噪声信号之差，来将去除了噪声的偶数列的摄像信号输出到外部(Vout2)。
〔摄像部的动作〕
接着，说明摄像部20的驱动定时。图4是表示摄像部20的驱动定时的时序图。在图4中，从最上层起依次表示行选择脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲行选择脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲列选择脉冲以及驱动脉冲的定时。
如图4所示，首先，定时生成部25使行选择脉冲和驱动脉冲为导通状态(高)。由此，第一行和第二行各自的电荷电压转换部复位部236变为导通状态，使第一行和第二行各自的电荷电压转换部233中蓄积的信号电荷释放，将第一行和第二行各自的电荷电压转换部233复位为规定电位。
接下来，定时生成部25使驱动脉冲为截止状态(低)，使驱动脉冲为导通状态(高)，使第一采样部252对经由垂直传输线239(239a)从第一行中的电荷电压转换部233输入的噪声信号进行采样，并且使第一采样部252a对经由垂直传输线239(239b)从第二行中的电荷电压转换部233输入的噪声信号进行采样。
之后，定时生成部25使驱动脉冲为截止状态(低)。由此，第一采样部252对第一行中的噪声信号的采样完成。并且，第一采样部252a对第二行中的噪声信号的采样完成。
接下来，定时生成部25使驱动脉冲为导通状态(高)，使驱动脉冲为导通状态(高)。在该情况下，通过从定时生成部25向第一行和第二行各自的传输晶体管234的栅极输入驱动脉冲第一行和第二行各自的传输晶体管234变为导通状态，从第一行和第二行各自的奇数列的光电转换元件231向电荷电压转换部233传输信号电荷。此时，第一行的像素输出开关238使由电荷电压转换部233进行电荷电压转换得到的摄像信号从像素源极跟随晶体管237输出到垂直传输线239(239a)，并且，第二行的像素输出开关238使由电荷电压转换部233进行电荷电压转换得到的摄像信号从像素源极跟随晶体管237输出到垂直传输线239(239b)。并且，第二采样部255对从垂直传输线239(239a)输出的第一行的奇数列中的摄像信号进行采样，并且，第二采样部255a对从垂直传输线239(239b)输出的第二行的奇数列中的摄像信号进行采样。
之后，定时生成部25使驱动脉冲为截止状态(低)，之后使行选择脉冲为截止状态(低)，并且按每列对列选择脉冲和驱动脉冲依次重复进行导通截止动作。在该情况下，各第二采样部255将采样得到的第一行中的奇数列的摄像信号传输到第一水平传输线259后输出到第一输出放大器部311，各第一采样部252将采样得到的第一行中的奇数列的噪声信号传输到第二水平传输线260后输出到第一输出放大器部311。第一输出放大器部311输出第一行的奇数列中的摄像信号与噪声信号之差，由此，输出被去除了噪声的第一行的奇数列中的摄像信号(Vout1)。
另外，各第二采样部255a将采样得到的第二行中的奇数列的摄像信号传输到第三水平传输线261后输出到第二输出放大器部312，各第一采样部252a将采样得到的第二行中的奇数列的噪声信号传输到第四水平传输线262后输出到第二输出放大器部312。第二输出放大器部312输出第二行的奇数列中的摄像信号与噪声信号之差，由此，输出被去除了噪声的第二行的奇数列中的摄像信号(Vout2)。
之后，定时生成部25使行选择脉冲和驱动脉冲为导通状态(高)。由此，第一行和第二行各自的电荷电压转换部复位部236变为导通状态，使第一行和第二行各自的电荷电压转换部233中蓄积的信号电荷释放，将电荷电压转换部233复位为规定电位。
接下来，定时生成部25使驱动脉冲为截止状态(低)，使驱动脉冲为导通状态(高)，使第一采样部252对经由垂直传输线239(239a)从第一行的电荷电压转换部233输入的噪声信号进行采样，并且，使第一采样部252a对经由垂直传输线239(239b)从第二行的电荷电压转换部233输入的噪声信号进行采样。
之后，定时生成部25使驱动脉冲为截止状态(低)。由此，第一采样部252对第一行的噪声信号的采样完成。并且，第一采样部252a对第二行的噪声信号的采样完成。
接下来，定时生成部25使驱动脉冲为导通状态(高)，使驱动脉冲为导通状态(高)。在该情况下，通过从定时生成部25向第一行和第二行各自的传输晶体管235的栅极输入驱动脉冲第一行和第二行各自的传输晶体管235变为导通状态，从第一行和第二行各自的偶数列的光电转换元件232向电荷电压转换部233传输信号电荷。此时，第一行的像素输出开关238使由电荷电压转换部233进行电荷电压转换得到的摄像信号从第一行的像素源极跟随晶体管237输出到垂直传输线239(239a)，并且，第二行的像素输出开关238使由电荷电压转换部233进行电荷电压转换得到的摄像信号从第二行的像素源极跟随晶体管237输出到垂直传输线239(239b)。并且，第二采样部255对从垂直传输线239(239a)输出的摄像信号进行采样，并且，第二采样部255a对从垂直传输线239(239b)输出的摄像信号进行采样。
之后，定时生成部25使驱动脉冲为截止状态(低)，之后使行选择脉冲为截止状态(低)，并且按每列对列选择脉冲和驱动脉冲依次重复进行导通截止动作。在该情况下，各第二采样部255将采样得到的第一行中的偶数列的摄像信号传输到第一水平传输线259后输出到第一输出放大器部311，各第一采样部252将采样得到的第一行中的偶数列的噪声信号传输到第二水平传输线260后输出到第一输出放大器部311。第一输出放大器部311输出第一行的偶数列中的摄像信号与噪声信号之差，由此，输出被去除了噪声的第一行的偶数列中的摄像信号(Vout1)。
另外，各第二采样部255a将采样得到的第二行的偶数列中的摄像信号传输到第三水平传输线261后输出到第二输出放大器部312，各第一采样部252a将采样得到的第二行的偶数列中的噪声信号传输到第四水平传输线262后输出到第二输出放大器部312。第二输出放大器部312输出第二行的偶数列中的摄像信号与噪声信号之差，由此，输出被去除了噪声的第二行的偶数列中的摄像信号(Vout2)。
接下来，定时生成部25使行选择脉冲和驱动脉冲为导通状态(高)。由此，第三行和第四行的电荷电压转换部复位部236变为导通状态，使第三行和第四行各自的电荷电压转换部233中蓄积的信号电荷释放，将第三行和第四行各自的电荷电压转换部233复位为规定电位。
接下来，定时生成部25使驱动脉冲为截止状态(低)，使驱动脉冲为导通状态(高)，使第一采样部252对经由垂直传输线239(239a)从第三行中的电荷电压转换部233输入的噪声信号进行采样，并且，使第一采样部252a对经由垂直传输线239(239b)从第四行中的电荷电压转换部233输入的噪声信号进行采样。
之后，定时生成部25使驱动脉冲为截止状态(低)。由此，第一采样部252对第三行中的噪声信号的采样完成。并且，第一采样部252a对第四行中的噪声信号的采样完成。
接下来，定时生成部25使驱动脉冲为导通状态(高)，使驱动脉冲为导通状态(高)。在该情况下，通过从定时生成部25向第三行和第四行各自的传输晶体管234的栅极输入驱动脉冲第三行和第四行各自的传输晶体管234变为导通状态，从第三行和第四行各自的奇数列的光电转换元件231向电荷电压转换部233传输信号电荷。此时，第三行的像素输出开关238使由电荷电压转换部233进行电荷电压转换得到的摄像信号从像素源极跟随晶体管237输出到垂直传输线239(239a)，并且，第四行的像素输出开关238使由电荷电压转换部233进行电荷电压转换得到的摄像信号从像素源极跟随晶体管237输出到垂直传输线239(239b)。并且，第二采样部255对从垂直传输线239(239a)输出的摄像信号进行采样，并且，第二采样部255a对从垂直传输线239(239b)输出的摄像信号进行采样。
之后，定时生成部25使驱动脉冲为截止状态(低)，之后使行选择脉冲为截止状态(低)，并且按每列对列选择脉冲和驱动脉冲依次重复进行导通截止动作。在该情况下，各第二采样部255将采样得到的第三行中的奇数列的摄像信号传输到第一水平传输线259后输出到第一输出放大器部311，各第一采样部252将采样得到的第三行中的噪声信号传输到第二水平传输线260后输出到第一输出放大器部311。第一输出放大器部311输出第三行的奇数列中的摄像信号与噪声信号之差，由此，输出被去除了噪声的第三行的奇数列中的摄像信号(Vout1)。
另外，各第二采样部255a将采样得到的第四行的奇数列中的摄像信号传输到第三水平传输线261后输出到第二输出放大器部312，各第一采样部252a将采样得到的第四行的噪声信号传输到第四水平传输线262后输出到第二输出放大器部312。第二输出放大器部312输出第四行的奇数列中的摄像信号与噪声信号之差，由此，输出被去除了噪声的第四行的奇数列中的摄像信号(Vout2)。
之后，定时生成部25使行选择脉冲和驱动脉冲为导通状态(高)。由此，第三行和第四行各自的电荷电压转换部复位部236变为导通状态，使第三行和第四行各自的电荷电压转换部233中蓄积的信号电荷释放，将电荷电压转换部233复位为规定电位。
接下来，定时生成部25使驱动脉冲为截止状态(低)，使驱动脉冲为导通状态(高)，使第一采样部252对经由垂直传输线239(239a)从第三行的电荷电压转换部233输入的噪声信号进行采样，并且，使第一采样部252a对经由垂直传输线239(239b)从第四行的电荷电压转换部233输入的噪声信号进行采样。
之后，定时生成部25使驱动脉冲为截止状态(低)。由此，第一采样部252对第三行的噪声信号的采样完成。并且，第一采样部252a对第四行的噪声信号的采样完成。
接下来，定时生成部25使驱动脉冲为导通状态(高)，使驱动脉冲为导通状态(高)。在该情况下，通过从定时生成部25向第三行和第四行各自的传输晶体管235的栅极输入驱动脉冲第三行和第四行各自的传输晶体管235变为导通状态，从第三行和第四行各自的偶数列的光电转换元件232向电荷电压转换部233传输信号电荷。此时，第三行的像素输出开关238使由电荷电压转换部233进行电荷电压转换得到的摄像信号从第三行的像素源极跟随晶体管237输出到垂直传输线239(239a)，并且，第四行的像素输出开关238使由电荷电压转换部233进行电荷电压转换得到的摄像信号从第四行的像素源极跟随晶体管237输出到垂直传输线239(239b)。并且，第二采样部255对从垂直传输线239(239a)输出的摄像信号进行采样，并且，第二采样部255a对从垂直传输线239(239b)输出的摄像信号进行采样。
之后，定时生成部25使驱动脉冲为截止状态(低)，之后，使行选择脉冲为截止状态(低)，并且，按每列对列选择脉冲和驱动脉冲来依次重复进行导通截止动作。在该情况下，各第二采样部255将采样得到的第三行中的偶数列的摄像信号传输到第一水平传输线259后输出到第一输出放大器部311，各第一采样部252将采样得到的第三行中的偶数列的噪声信号传输到第二水平传输线260后输出到第一输出放大器部311。第一输出放大器部311输出第三行的偶数列中的摄像信号与噪声信号之差，由此，输出被去除了噪声的第三行的偶数列中的摄像信号(Vout1)。
另外，各第二采样部255a将采样得到的第四行的偶数列中的摄像信号传输到第三水平传输线261后输出到第二输出放大器部312，各第一采样部252a将采样得到的第四行的偶数列中的噪声信号传输到第四水平传输线262后输出到第二输出放大器部312。第二输出放大器部312输出第四行的偶数列中的摄像信号与噪声信号之差，由此，输出被去除了噪声的第四行的偶数列中的摄像信号(Vout2)。
这样，定时生成部25通过对垂直扫描部241、第一采样保持部242、第二采样保持部243以及水平扫描部244、水平复位部245分别进行控制，来使位于互不相同的两行的多个单位像素230的各单位像素230中的奇数列与偶数列交替地同时(并列)输出摄像信号。
根据以上说明的本发明的实施方式1，定时生成部25将在行方向(垂直方向)上相邻的多行的像素同时驱动，使第一输出放大器部311、第二输出放大器部312同时(并列)输出从该多行的像素输出的多个摄像信号，由此能够使从各单位像素230读出摄像信号的时间减半，因此能够兼顾实现小型化和高速读出。
另外，根据本发明的实施方式1，定时生成部25通过对垂直扫描部241、第一采样保持部242、第二采样保持部243以及水平扫描部244、水平复位部245分别进行控制，来使位于互不相同的两行的多个单位像素230的各单位像素230的奇数列与偶数列交替地同时输出摄像信号，因此能够更加低速地输出摄像信号，能够使消耗电力低且节约传输带宽。并且，能够以低消耗电力来驱动摄像部20，因此能够防止内窥镜2的顶端101变得高温。
此外，在本实施方式1中，将定时生成部25、第一采样保持部242、第二采样保持部243、水平复位部245以及输出部31设置在第一芯片21上，但是也可以将这些结构设置在第二芯片22上。由此，能够进行第一芯片21的进一步小型化，并且能够进行摄像部20(摄像元件)的小型化。
(实施方式2)
接着，说明本发明的实施方式2。本实施方式2所涉及的内窥镜系统的第一芯片的结构不同。具体地说，上述的实施方式1所涉及的第一芯片21在各垂直传输线239设置有采样保持部，但是在本实施方式2中，在各垂直传输线239设置有钳位保持部。并且，在本实施方式2中，在各水平传输线分别设置放大器部和采样保持部来代替水平复位部。下面，在说明本实施方式2所涉及的第一芯片的结构之后，说明本实施方式2所涉及的摄像部的动作。此外，对与上述的实施方式1所涉及的内窥镜系统1相同的结构标注相同的标记，省略说明。
〔第一芯片的结构〕
图5是表示本发明的实施方式2所涉及的第一芯片的结构的电路图。图5所示的第一芯片21a在上述的实施方式1所涉及的第一芯片21中具备第一钳位保持部280、第二钳位保持部280a、放大器部290以及采样保持部300来代替第一采样保持部242、第二采样保持部243以及水平复位部245。
第一钳位保持部280设置于奇数列的垂直传输线239(239a)。第一钳位保持部280在对各单位像素230中的像素复位时的噪声信号进行钳位处理之后，通过读出在各单位像素230中进行光电转换得到的摄像信号来进行噪声去除，将该去除了噪声的摄像信号输出到放大器部290。第一钳位保持部280具有第三采样部281、钳位开关282、第三采样开关283、第四采样部284以及第三输出开关285。
第三采样部281的一端侧与垂直传输线239(239a)连接，另一端侧与第三采样开关283连接。在单位像素230被施加了行选择脉冲和驱动脉冲时，第三采样部281将驱动脉冲从导通状态切换为截止状态，由此对来自单位像素230的噪声信号进行钳位处理，之后对单位像素230施加行选择脉冲和驱动脉冲或驱动脉冲由此去除来自单位像素230的摄像信号的噪声成分。
在钳位开关282的一端侧上连接有被提供基准电压VREF的信号线，钳位开关282的另一端侧连接于第三采样部281与第三采样开关283之间，在钳位开关282的栅极上连接有从定时生成部25被提供驱动脉冲的信号线。
第三采样开关283的一端侧与第三采样部281连接，另一端侧与第三输出开关285的一端侧连接，在第三采样开关283的栅极上连接有从定时生成部25被提供驱动脉冲的信号线。
第四采样部284的一端侧与接地电压GND连接，另一端侧连接于第三采样开关283与第三输出开关285之间。在钳位开关282变为导通状态的情况下，第四采样部284根据基准电压VREF而被复位为规定的电位。
第三输出开关285的一端侧与第三采样开关283连接，另一端侧与第一水平传输线259a连接，在第三输出开关285的栅极上连接有从水平扫描部244被提供列选择脉冲的信号线。第三输出开关285在栅极被施加列选择脉冲的情况下，将在第四采样部284中采样得到的奇数列的去除了噪声的摄像信号传输到第一水平传输线259a。
第二钳位保持部280a设置于偶数列的垂直传输线239(239b)。第二钳位保持部280a在对各单位像素230中的像素复位时的噪声信号进行钳位处理之后，通过读出在各单位像素230中进行光电转换得到的摄像信号来进行噪声去除，将该去除了噪声的摄像信号输出到放大器部290。第二钳位保持部280a具有第三采样部281a、钳位开关282a、第三采样开关283a、第四采样部284a以及第三输出开关285a。
第三采样部281a的一端侧与垂直传输线239(239b)连接，另一端侧与第三采样开关283a连接。在单位像素230被施加行选择脉冲和驱动脉冲时，第三采样部281a将驱动脉冲从导通状态切换为截止状态，由此对来自单位像素230的噪声信号进行钳位处理，之后，通过对单位像素230施加行选择脉冲和驱动脉冲或驱动脉冲来去除来自单位像素230的摄像信号的噪声成分。
在钳位开关282a的一端侧连接有被提供基准电压VREF的信号线，钳位开关282a的另一端侧连接于第三采样部281a与第三采样开关283a之间，在钳位开关282a的栅极上连接有从定时生成部25被提供驱动脉冲的信号线。
第三采样开关283a的一端侧与第三采样部281a连接，另一端侧与第三输出开关285a的一端侧连接，在第三采样开关283a的栅极上连接有从定时生成部25被提供驱动脉冲的信号线。
第四采样部284a的一端侧与接地电压GND连接，另一端侧连接于第三采样开关283a与第三输出开关285a之间。在钳位开关282a变为导通状态的情况下，第四采样部284a根据基准电压VREF而被复位为规定的电位。
第三输出开关285a的一端侧与第三采样开关283a连接，另一端侧与第二水平传输线260a连接，在第三输出开关285a的栅极上连接有从水平扫描部244被提供列选择脉冲的信号线。第三输出开关285a在栅极被施加了列选择脉冲的情况下，将在第四采样部284a中采样得到的偶数列的去除了噪声的摄像信号传输到第二水平传输线260a。
放大器部290保持从第一水平传输线259a或第二水平传输线260a输入的去除了噪声的摄像信号，基于从定时生成部25输入的驱动脉冲将去除了噪声的摄像信号依次切换地输出到采样保持部300。放大器部290具有第一放大器开关291、第一放大器电容292、第一运算放大器293、第二放大器开关294、第二放大器电容295以及第二运算放大器296。
第一放大器开关291的一端侧与第一水平传输线259a连接，另一端侧与采样保持部300连接，在第一放大器开关291的栅极上连接有从定时生成部25被提供驱动脉冲的信号线。
第一放大器电容292的一端侧连接于第一水平传输线259a与第一放大器开关291之间，另一端侧连接于第一放大器开关291与采样保持部300之间。
在第一运算放大器293的输入侧的+侧端子上连接有第一水平传输线259a，在第一运算放大器293的输入侧的-侧端子上连接有被提供基准电压VREF的信号线，在第一运算放大器293的输出侧连接有采样保持部300。另外，第一运算放大器293的输出经由第一放大器电容292被输入到第一运算放大器293的输入侧的+侧端子。
第二放大器开关294的一端侧与第二水平传输线260a连接，另一端侧与采样保持部300连接，在第二放大器开关294的栅极上连接有从定时生成部25被提供驱动脉冲的信号线。
第二放大器电容295的一端侧连接于第二水平传输线260a与第二放大器开关294之间，另一端侧连接于第二放大器开关294与采样保持部300之间。
在第二运算放大器296的输入侧的+侧端子连接有第二水平传输线260a，在第二运算放大器296的输入侧的-侧端子连接有被提供基准电压VREF的信号线，在第二运算放大器296的输出侧连接有采样保持部300。另外，第二运算放大器296的输出经由第二放大器电容295被输入到第二运算放大器296的输入侧的+侧端子。
这样构成的放大器部290将在第四采样部284和第四采样部284a中保持的摄像信号以由第一放大器电容292和第二放大器电容295、第四采样部284和第四采样部284a以及第三采样部281和第三采样部281a的电容值之比决定的增益增倍，将增倍后的摄像信号输出到采样保持部300。
采样保持部300保持从放大器部290输入的摄像信号，基于从定时生成部25输入的驱动脉冲来将摄像信号输出到输出部31a。
采样保持部300具有第四采样开关301、第五采样部302、第五采样开关303以及第六采样部304。
第四采样开关301的一端侧与第一运算放大器293连接，另一端侧与第一输出放大器部311a连接，在第四采样开关301的栅极上连接有从定时生成部25被提供驱动脉冲的信号线。
第五采样部302的一端侧与接地电压GND连接，另一端侧连接于第四采样开关301与第一输出放大器部311a之间。
第五采样开关303的一端侧与第二运算放大器296连接，另一端侧与第二输出放大器部312a连接，在第五采样开关303的栅极上连接有从定时生成部25被提供驱动脉冲的信号线。
第六采样部304的一端侧与接地电压GND连接，另一端侧连接于第五采样开关303与第二输出放大器部312a之间。
输出部31a具有第一输出放大器部311a和第二输出放大器部312a。第一输出放大器部311a将从第五采样部302输出的摄像信号放大后输出到外部(Vout1)。第二输出放大器部312a将从第六采样部304输出的摄像信号放大后输出到外部(Vout2)。
〔摄像部的动作〕
接着，说明摄像部20的驱动定时。图6是表示摄像部20的驱动定时的时序图。在图6中，从最上层起依次表示行选择脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲行选择脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲列选择脉冲以及驱动脉冲的定时。
如图6所示，首先，定时生成部25使驱动脉冲保持为导通状态，使行选择脉冲和驱动脉冲和驱动脉冲为导通状态(高)。由此，第一行和第二行各自的电荷电压转换部复位部236变为导通状态，使第一行和第二行各自的电荷电压转换部233中蓄积的信号电荷释放，将第一行和第二行各自的电荷电压转换部233复位为规定电位。
接下来，定时生成部25使驱动脉冲为截止状态(低)，使第四采样部284对经由垂直传输线239(239a)和第三采样部281从第一行中的电荷电压转换部233输入的噪声信号进行钳位处理，并且使第四采样部284a对经由垂直传输线239(239b)和第三采样部281a从第二行中的电荷电压转换部233输入的噪声信号进行钳位处理。
之后，定时生成部25使驱动脉冲为截止状态(低)。由此，第四采样部284对第一行中的噪声信号的钳位处理完成。并且，第四采样部284a对第二行中的噪声信号的钳位处理完成。
接下来，定时生成部25使驱动脉冲为导通状态(高)。在该情况下，通过从定时生成部25向第一行和第二行各自的传输晶体管234的栅极输入驱动脉冲第一行和第二行各自的传输晶体管234变为导通状态，从第一行和第二行各自的奇数列的光电转换元件231向电荷电压转换部233传输信号电荷。此时，第一行的像素输出开关238使由电荷电压转换部233进行电荷电压转换得到的摄像信号从像素源极跟随晶体管237输出到垂直传输线239(239a)，并且，第二行的像素输出开关238使由电荷电压转换部233进行电荷电压转换得到的摄像信号从像素源极跟随晶体管237输出到垂直传输线239(239b)。并且，第三采样部281完成从垂直传输线239(239a)输出的第一行的奇数列中的摄像信号的噪声去除，并且第三采样部281a完成从垂直传输线239(239b)输出的第二行的奇数列中的摄像信号的噪声去除。
之后，定时生成部25在使驱动脉冲为截止状态(低)之后，使行选择脉冲为截止状态(低)，使驱动脉冲为导通状态(高)，并且按每列对驱动脉冲列选择脉冲以及驱动脉冲依次重复进行导通截止动作。在该情况下，在列选择脉冲为导通状态时，各第四采样部284将采样得到的第一行的奇数列中的摄像信号传输到第一水平传输线259a后输出到第一运算放大器293。第五采样部302根据第四采样开关301的导通截止动作，将采样得到的摄像信号输出到第一输出放大器部311a。第一输出放大器部311a将从第五采样部302输入的第一行的奇数列中的摄像信号输出到外部(Vout1)。
另外，在列选择脉冲为导通状态时，各第四采样部284a将采样得到的第二行的奇数列中的摄像信号传输到第二水平传输线260a后输出到第二运算放大器296。第六采样部304根据第五采样开关303的导通截止动作，将采样得到的摄像信号输出到第二输出放大器部312a。第二输出放大器部312a将从第六采样部304输入的第二行的奇数列中的摄像信号输出到外部(Vout2)。
接下来，定时生成部25使行选择脉冲和驱动脉冲和驱动脉冲为导通状态(高)。由此，第一行和第二行各自的电荷电压转换部复位部236变为导通状态，使第一行和第二行各自的电荷电压转换部233中蓄积的信号电荷释放，将第一行和第二行各自的电荷电压转换部233复位为规定电位。
之后，定时生成部25使驱动脉冲为截止状态(低)，使第四采样部284对经由垂直传输线239(239a)和第三采样部281从第一行中的电荷电压转换部233输入的噪声信号进行钳位处理，并且使第四采样部284a对经由垂直传输线239(239b)和第三采样部281a从第二行中的电荷电压转换部233输入的噪声信号进行钳位处理。
之后，定时生成部25使驱动脉冲为截止状态(低)。由此，第四采样部284对第一行中的噪声信号的钳位处理完成。并且，第四采样部284a对第二行中的噪声信号的钳位处理完成。
接下来，定时生成部25使驱动脉冲为导通状态(高)。在该情况下，通过从定时生成部25向第一行和第二行各自的传输晶体管235的栅极输入驱动脉冲第一行和第二行各自的传输晶体管235变为导通状态，从第一行和第二行各自的偶数列的光电转换元件232向电荷电压转换部233传输信号电荷。此时，第一行的像素输出开关238使由电荷电压转换部233进行电荷电压转换得到的摄像信号从像素源极跟随晶体管237输出到垂直传输线239(239a)，并且，第二行的像素输出开关238使由电荷电压转换部233进行电荷电压转换得到的摄像信号从像素源极跟随晶体管237输出到垂直传输线239(239b)。并且，第三采样部281完成从垂直传输线239(239a)输出的第一行的偶数列中的摄像信号的噪声去除，并且，第三采样部281a完成从垂直传输线239(239b)输出的第二行的偶数列中的摄像信号的噪声去除。
之后，定时生成部25在使驱动脉冲为截止状态(低)，之后使行选择脉冲为截止状态(低)，使驱动脉冲为导通状态(高)，并且按每列对驱动脉冲列选择脉冲和驱动脉冲依次重复进行导通截止动作。在该情况下，在列选择脉冲为导通状态时，各第四采样部284将采样得到的第一行的偶数列中的摄像信号传输到第一水平传输线259a后输出到第一运算放大器293。第五采样部302根据第四采样开关301的导通截止动作，将采样得到的摄像信号输出到第一输出放大器部311a。第一输出放大器部311a将从第五采样部302输入的第一行的偶数列中的摄像信号输出到外部(Vout1)。
另外，在列选择脉冲为导通状态时，各第四采样部284a将采样得到的第二行的偶数列中的摄像信号传输到第二水平传输线260a后输出到第二运算放大器296。第六采样部304根据第五采样开关303的导通截止动作，将采样得到的摄像信号输出到第二输出放大器部312a。第二输出放大器部312a将从第六采样部304输入的第二行的偶数列中的摄像信号输出到外部(Vout2)。
接下来，定时生成部25进行选择脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲列选择脉冲以及驱动脉冲的导通截止动作。由此，在将第三行和第四行的奇数列的摄像信号输出到外部之后，将偶数列的摄像信号输出到外部。
这样，定时生成部25通过对垂直扫描部241、第一钳位保持部280、第二钳位保持部280a、放大器部290以及采样保持部300分别进行控制，来使位于互不相同的两行的多个单位像素230的各单位像素230的奇数列与偶数列交替地同时向外部输出摄像信号。
根据以上说明的本发明的实施方式2，定时生成部25将在行方向(垂直方向)上相邻的多行的像素同时驱动，来使第一输出放大器部311a、第二输出放大器部312a同时(并列)输出从该多行的像素输出的多个摄像信号，由此能够使从各单位像素230读出到摄像信号的时间减半，因此能够兼顾实现小型化和高速读出化。
(实施方式3)
接着，说明本发明的实施方式3。本实施方式3所涉及的内窥镜系统的第一芯片的结构与上述的实施方式2不同。具体地说，本实施方式3所涉及的第一芯片从钳位保持电路删除了采样保持电路。下面，在说明本实施方式3所涉及的第一芯片的结构之后，说明本实施方式3所涉及的摄像部的动作。此外，对与上述的实施方式2所涉及的内窥镜系统1相同的结构标注相同的标记，省略说明。
〔第一芯片的结构〕
图7是表示本发明的实施方式3所涉及的第一芯片的结构的电路图。图7所示的第一芯片21b在上述的实施方式2所涉及的第一芯片21中具备第一钳位保持部280c和第二钳位保持部280d来代替第一钳位保持部280和第二钳位保持部280a。
第一钳位保持部280c设置于奇数列的垂直传输线239(239a)。第一钳位保持部280c对在各单位像素230中进行光电转换得到的摄像信号进行采样，将该采样得到的摄像信号输出到放大器部290。第一钳位保持部280c具有第三采样部281、钳位开关282以及第三输出开关285。
第二钳位保持部280d设置于偶数列的垂直传输线239(239b)。第二钳位保持部280d对在各单位像素230中进行光电转换得到的摄像信号进行采样，将该采样得到的摄像信号输出到放大器部290。第二钳位保持部280a具有第三采样部281a、钳位开关282a以及第三输出开关285a。
〔摄像部的动作〕
接着，说明摄像部20的驱动定时。图8是表示摄像部20的驱动定时的时序图。在图8中，从最上层起依次表示行选择脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲行选择脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲列选择脉冲以及驱动脉冲的定时。
如图8所示，首先，定时生成部25使驱动脉冲保持为导通状态，使行选择脉冲和驱动脉冲为导通状态(高)。由此，第一行和第二行各自的电荷电压转换部复位部236变为导通状态，使第一行和第二行各自的电荷电压转换部233中蓄积的信号电荷释放，将第一行和第二行各自的电荷电压转换部233复位为规定电位。
接下来，定时生成部25使驱动脉冲为截止状态(低)，使第一钳位保持部280c的内部节点287对经由垂直传输线239(239a)和第三采样部281从第一行中的电荷电压转换部233输入的噪声信号进行钳位处理，并且，使第二钳位保持部280d的内部节点287a对经由垂直传输线239(239b)和第三采样部281a从第二行中的电荷电压转换部233输入的噪声信号进行钳位处理。此时，定时生成部25使驱动脉冲为导通状态(高)，使第一运算放大器293的输入输出复位为相同电位。
之后，定时生成部25使驱动脉冲为截止状态(低)，使驱动脉冲为导通状态(高)。在该情况下，通过从定时生成部25向第一行和第二行各自的传输晶体管234的栅极输入驱动脉冲第一行和第二行各自的传输晶体管234变为导通状态，从第一行和第二行各自的奇数列的光电转换元件231向电荷电压转换部233传输信号电荷。此时，第一行的像素输出开关238使由电荷电压转换部233进行电荷电压转换得到的摄像信号从像素源极跟随晶体管237输出到垂直传输线239(239a)，并且，第二行的像素输出开关238使由电荷电压转换部233进行电荷电压转换得到的摄像信号从像素源极跟随晶体管237输出到垂直传输线239(239b)。并且，第三采样部281对从垂直传输线239(239a)输出的第一行的奇数列中的摄像信号进行噪声去除后在第一钳位保持部280c的内部节点287进行采样，并且，第三采样部281a对从垂直传输线239(239b)输出的第二行的奇数列中的摄像信号进行噪声去除后在第二钳位保持部280d的内部节点287a进行采样。
之后，定时生成部25使行选择脉冲为截止状态(低)，使驱动脉冲为导通状态(高)，并且，按每列对驱动脉冲列选择脉冲以及驱动脉冲依次重复进行导通截止动作。在该情况下，在列选择脉冲为导通状态时，各第三采样部281将采样得到的第一行的奇数列中的摄像信号传输到第一水平传输线259a后输出到第一运算放大器293。第五采样部302根据第四采样开关301的导通截止动作，将采样得到的摄像信号输出到第一输出放大器部311a。第一输出放大器部311a将从第五采样部302输入的第一行的奇数列中的摄像信号输出到外部(Vout1)。
另外，在列选择脉冲为导通状态时，各第三采样部281a将采样得到的第二行的奇数列中的摄像信号传输到第二水平传输线260a后输出到第二运算放大器296。第六采样部304根据第五采样开关303的导通截止动作，将采样得到的摄像信号输出到第二输出放大器部312a。第二输出放大器部312a将从第六采样部304输入的第二行的奇数列中的摄像信号输出到外部(Vout2)。
接下来，定时生成部25使行选择脉冲和驱动脉冲为导通状态(高)。由此，第一行和第二行各自的电荷电压转换部复位部236变为导通状态，使第一行和第二行各自的电荷电压转换部233中蓄积的信号电荷释放，将第一行和第二行各自的电荷电压转换部233复位为规定电位。
之后，定时生成部25使驱动脉冲为截止状态(低)，使第一钳位保持部280c的内部节点287对经由垂直传输线239(239a)和第三采样部281从第一行中的电荷电压转换部233输入的噪声信号进行钳位处理，并且使第二钳位保持部280d的内部节点287a对经由垂直传输线239(239b)和第三采样部281a从第二行中的电荷电压转换部233输入的噪声信号进行钳位处理。此时，定时生成部25使驱动脉冲为导通状态(高)，将第一运算放大器293的输入输出复位为相同电位。
之后，定时生成部25使驱动脉冲为截止状态(低)，完成经由垂直传输线239(239a)从第一行中的电荷电压转换部233输入的噪声信号的钳位处理。完成经由垂直传输线239(239b)从第二行中的电荷电压转换部233输入的噪声信号的钳位处理。
接下来，定时生成部25使驱动脉冲T2<1>为导通状态(高)。在该情况下，通过从定时生成部25向第一行和第二行各自的传输晶体管235的栅极输入驱动脉冲第一行和第二行各自的传输晶体管235变为导通状态，从第一行和第二行各自的偶数列的光电转换元件232向电荷电压转换部233传输信号电荷。此时，第一行的像素输出开关238使由电荷电压转换部233进行电荷电压转换得到的摄像信号从像素源极跟随晶体管237输出到垂直传输线239(239a)，并且，第二行的像素输出开关238使由电荷电压转换部233进行电荷电压转换得到的摄像信号从像素源极跟随晶体管237输出到垂直传输线239(239b)。并且，第三采样部281对从垂直传输线239(239a)输出的第一行的偶数列中的摄像信号进行噪声去除后在第一钳位保持部280c的内部节点287进行采样，并且，第三采样部281a对从垂直传输线239(239b)输出的第二行的偶数列中的摄像信号进行噪声去除后在第二钳位保持部280d的内部节点287a进行采样。
之后，定时生成部25使行选择脉冲为截止状态(低)，使驱动脉冲为导通状态(高)，并且，按每列对驱动脉冲列选择脉冲以及驱动脉冲依次重复进行导通截止动作。在该情况下，在列选择脉冲为导通状态时，各第三采样部281将采样得到的第一行的偶数列中的摄像信号传输到第一水平传输线259a后输出到第一运算放大器293。第五采样部302根据第四采样开关301的导通截止动作，将采样得到的摄像信号输出到第一输出放大器部311a。第一输出放大器部311a将从第五采样部302输入的第一行的偶数列中的摄像信号输出到外部(Vout1)。
另外，在列选择脉冲为导通状态时，各第三采样部281a将采样得到的第二行的偶数列中的摄像信号传输到第二水平传输线260a后输出到第二运算放大器296。第六采样部304根据第五采样开关303的导通截止动作，将采样得到的摄像信号输出到第二输出放大器部312a。第二输出放大器部312a将从第六采样部304输入的第二行的偶数列中的摄像信号输出到外部(Vout2)。
接下来，定时生成部25进行行选择脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲列选择脉冲以及驱动脉冲的导通截止动作。由此，在将第三行和第四行的奇数列的摄像信号输出到外部之后将偶数列的摄像信号输出到外部。
这样，定时生成部25通过对垂直扫描部241、第一钳位保持部280c、第二钳位保持部280d、放大器部290以及采样保持部300分别进行控制，来使位于互不相同的两行的多个单位像素230的各单位像素230中的奇数列与偶数列交替地同时向外部输出摄像信号。
根据以上说明的本发明的实施方式3，定时生成部25将在行方向(垂直方向)上相邻的多行的像素同时驱动，使第一输出放大器部311a、第二输出放大器部312a同时(并列)输出从该多行的像素输出的多个摄像信号，由此能够将从各单位像素230读出摄像信号的时间减半，因此能够兼顾实现小型化和高速读出化。
(实施方式4)
接着，说明本发明的实施方式4。本实施方式4所涉及的内窥镜系统的第一芯片的结构与上述的实施方式3不同。具体地说，本实施方式3所涉及的第一芯片在钳位保持电路内设置列放大器。下面，在说明本实施方式4所涉及的第一芯片的结构之后，说明本实施方式4所涉及的摄像部的动作。此外，对与上述的实施方式3所涉及的内窥镜系统1相同的结构标注相同的标记来省略说明。
〔第一芯片的结构〕
图9是表示本发明的实施方式4所涉及的第一芯片的结构的电路图。图9所示的第一芯片21c在上述的实施方式3所涉及的第一芯片21b中具备第三钳位保持部400和第四钳位保持部410来代替第一钳位保持部280c和第二钳位保持部280d。
第三钳位保持部400设置于奇数列的垂直传输线239(239a)。第三钳位保持部400对在各单位像素230中进行光电转换得到的摄像信号进行采样，将该采样得到的摄像信号放大后输出到放大器部290。第三钳位保持部400具有第三采样部281、钳位开关282、第三输出开关285以及列放大器286。
列放大器286将从奇数列的垂直传输线239(239a)传输的摄像信号放大后输出到放大器部290。
第四钳位保持部410设置于偶数列的垂直传输线239(239b)。第四钳位保持部410对在各单位像素230中进行光电转换得到的摄像信号进行采样，将该采样得到的摄像信号放大后输出到放大器部290。第四钳位保持部410具有第三采样部281a、钳位开关282a、第三输出开关285a以及列放大器286a。
列放大器286a将从偶数列的垂直传输线239(239b)传输的摄像信号放大后输出到放大器部290。
〔摄像部的动作〕
接着，说明摄像部20的驱动定时。图10是表示摄像部20的驱动定时的时序图。在图10中，从最上层起依次表示行选择脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲行选择脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲列选择脉冲以及驱动脉冲的定时。
如图10所示，定时生成部25进行与上述的实施方式3同样的动作(参照图8)。具体地说，定时生成部25对行选择脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲行选择脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲驱动脉冲列选择脉冲以及驱动脉冲的导通截止动作进行切换，来使位于互不相同的两行的多个单位像素230的各单位像素230中的奇数列与偶数列交替地同时向外部输出摄像信号。
根据以上说明的本发明的实施方式4，定时生成部25将在行方向(垂直方向)上相邻的多行的像素同时驱动，使第一输出放大器部311a、第二输出放大器部312a同时(并列)输出从该多行的像素输出的多个摄像信号，由此能够将从各单位像素230读出摄像信号的时间减半，因此能够兼顾实现小型化和高速读出化。
(其它实施方式)
另外，在本实施方式中，是向被检体插入的内窥镜，但是例如即使是胶囊型的内窥镜或对被检体进行摄像的摄像装置也能够应用。
另外，在本实施方式中，使垂直传输线(第一传输线)共享的单位像素的数量是2，但是并不限定于此，例如即使共享像素是四个像素或八个像素，也能够应用。在该情况下，也可以配合共享像素的数量来适当设置输出放大器的数量。具体地说，在四个像素共用一个垂直传输线的情况下，可以将输出放大器的数量设置为四个(设置四个输出通道)。
此外，在本说明书中的时序图的说明中，使用“首先”、“之后”、“接下来”等表达来明示步骤之间的处理的前后关系，但是实施本发明所需的处理的顺序并不地由这些表达唯一决定。即，本说明书中记载的时序图中的处理的顺序在不发生矛盾的范围内能够变更。
这样，本发明能够包括没有记载于此的各种实施方式，能够在由权利要求书确定的技术思想的范围内进行各种设计变更等。
附图标记说明
1：内窥镜系统；2：内窥镜；3：传输线缆；4：操作部；5：连接器部；6：处理器；7：显示装置；8：光源装置；20：摄像部；21、21a～21c：第一芯片；22：第二芯片；23：受光部；24：读出部；25：定时生成部；27：缓冲器；31、31a：输出部；51：AFE部；52：A/D转换部；53：摄像信号处理部；54：驱动脉冲生成部；55：电源电压生成部；61：电源部；62：图像信号处理部；63：时钟生成部；64：记录部；65：输入部；66：处理器控制部；100：插入部；101：顶端；102：基端；230：单位像素；231、232：光电转换元件；233：电荷电压转换部；234、235：传输晶体管；236：电荷电压转换部复位部；237：像素源极跟随晶体管；238：像素输出开关；239、239a、239b：垂直传输线；240：恒流源；241：垂直扫描部；242：第一采样保持部；243：第二采样保持部；244：水平扫描部；245：水平复位部；251、251a：第一采样开关；252、252a：第一采样部；253、253a：第一输出开关；254、254a：第二采样开关；255、255a：第二采样部；256、256a：第二输出开关；259、259a：第一水平传输线；260、260a：第二水平传输线；261：第三水平传输线；262：第四水平传输线；271：第一水平复位晶体管；272：第二水平复位晶体管；273：第三水平复位晶体管；274：第四水平复位晶体管；280、280c：第一钳位保持部；280a、280d：第二钳位保持部；281、281a：第三采样部；282、282a：钳位开关；283、283a：第三采样开关；284、284a：第四采样部；285、285a：第三输出开关；286、286a：列放大器；287、287a：内部节点；290：放大器部；291：第一放大器开关；292：第一放大器电容；293：第一运算放大器；294：第二放大器开关；295：第二放大器电容；296：第二运算放大器；300：采样保持部；301：第四采样开关；302：第五采样部；303：第五采样开关；304：第六采样部；311、311a：第一输出放大器部；312、312a：第二输出放大器部；400：第三钳位保持部；410：第四钳位保持部；C1：电容器。

Claims (8)

1.一种摄像元件，其特征在于，具备：
多个像素，所述多个像素被配置为二维矩阵状，从外部接收光，生成与受光量相应的摄像信号；
多个第一传输线，所述多个第一传输线传输所述摄像信号；
恒流源，其针对所述多个第一传输线的各第一传输线设置，用于将从所述像素输出的所述摄像信号传输到所述第一传输线；
多个输出部，所述多个输出部将从所述多个第一传输线传输的所述摄像信号输出到外部；以及
控制部，其将多行所述像素同时驱动，来将从多行该像素输出的多个所述摄像信号的各摄像信号从所述多个输出部同时向外部输出。
2.根据权利要求1所述的摄像元件，其特征在于，还具备：
噪声去除部，其针对所述多个第一传输线的各第一传输线设置，用于去除所述摄像信号的噪声成分；以及
多个第二传输线，所述多个第二传输线用于经由所述噪声去除部将所述摄像信号从所述第一传输线传输到所述输出部。
3.根据权利要求2所述的摄像元件，其特征在于，
所述噪声去除部具有多个采样保持电容，
所述控制部使所述多个采样保持电容对从所述多行的像素输出的所述摄像信号同时进行采样，使所述多个第二传输线同时输出进行该采样得到的所述摄像信号。
4.根据权利要求2所述的摄像元件，其特征在于，
所述噪声去除部具有：
钳位电容；以及
复位部，
其中，所述控制部使所述多个第二传输线同时输出经由所述钳位电容从所述多行的像素输出的所述摄像信号。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的摄像元件，其特征在于，
所述多个像素至少在行方向上共享所述第一传输线。
6.根据权利要求5所述的摄像元件，其特征在于，
所述控制部使所述多个像素中的奇数列像素与偶数列像素交替地输出所述摄像信号。
7.一种内窥镜，其特征在于，
在能够插入到被检体内的插入部的顶端侧具备根据权利要求1～6中的任一项所述的摄像元件。
8.一种内窥镜系统，其特征在于，具备：
根据权利要求7所述的内窥镜；以及
将所述摄像信号转换为图像信号的图像处理装置。
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