摄像元件、摄像装置、内窥镜、内窥镜系统以及摄像元件的驱动方法_2

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到PLL电路55。在PLL电路55中,将相位调整用信号与用于对摄像信号期间的摄像信号进行采样的采样脉冲进行比较来控制AFE部51中的摄像信号的采样相位。
[0043]处理器6构成为包括电源部61、图像信号处理部62以及时钟生成部63,是控制内窥镜系统I的整体的控制装置。电源部61生成电源电压(VDD),将所生成的该电源电压与接地电压(GND) —同经由连接器部5和传输线缆3提供到摄像部20。图像信号处理部62针对由摄像信号处理部52实施了噪声去除等信号处理的数字摄像信号进行规定的图像处理,将该数字摄像信号转换为图像信号后输出到显示装置7。时钟生成部63将基准时钟信号输出到驱动信号生成部53。
[0044]显示装置7根据图像信号来显示由摄像部20拍摄到的图像。图像信号处理部62中的图像处理例如是同时化处理、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、格式转换处理等。
[0045]图3是表不图2所不的第一芯片的详细结构的框图。图4是表不实施方式I的内窥镜系统的第一芯片的结构的电路图。在第一芯片21上例如搭载有受光部23、读出部(驱动部)24、定时生成部25、多路转换器26、滞后电路28以及相位调整用信号生成部29。
[0046]读出部24包括垂直扫描部(行选择部)241、电流源242、噪声去除部243、水平扫描部(列选择部)245、基准电压生成部246以及基准信号生成部247、248。
[0047]定时生成部25根据由滞后电路28整形后的基准时钟信号和同步信号来生成各种驱动信号,并将该各种驱动信号提供到相位调整用信号生成部29、垂直扫描部241、噪声去除部243、水平扫描部245、基准电压生成部246、基准信号生成部247、248以及多路转换器26、249。
[0048]滞后电路28对通过传输线缆3被长距离传输的基准时钟信号和同步信号进行波形整形。由滞后电路28进行了波形整形的基准时钟信号和同步信号被输入到定时生成部25。
[0049]相位调整用信号生成部29生成用于相位调整的相位调整用信号并通过连接器部5输出该相位调整用信号。此外,在后文中详细记述相位调整用信号生成部29。
[0050]垂直扫描部241根据从定时生成部25提供的驱动信号(Φ Τ、Φ R等),对受光部23的被选择的行<M>(M = 0、1、2、……、m-l、m)施加行选择脉冲ΦΤ〈Μ>和ΦΙΚΜ>来通过电流源242驱动受光部23的各单位像素230,将摄像信号和进行像素复位时的噪声信号传送到垂直传送线(第一传送线)239,进而输出到噪声去除部243。
[0051]噪声去除部243去除每个单位像素230的输出偏差和进行像素复位时的噪声信号,输出由各单位像素230进行了光电转换的摄像信号。此外,在后文中详细记述噪声去除部 243。
[0052]水平扫描部245根据从定时生成部25提供的驱动信号(Φ HCLK),对受光部23的被选择的列〈N〉(N = 0,1,2,……,n-l,n)施加列选择脉冲Φ HCLK〈N>,经由噪声去除部243将由各单位像素230进行了光电转换的摄像信号传送到水平传送线(第二传送线)258,进而输出到采样保持部255。
[0053]在第一芯片21的受光部23中,多个单位像素(光电转换部)230排列成二维矩阵状。各单位像素230包括光电转换元件(光电二极管)231、电荷转换部233、传送晶体管(第一传送部)234、像素复位部(晶体管)236以及像素源极跟随晶体管237。此外,在本说明书中,将一个或多个光电转换元件以及用于从各个光电转换元件向电荷转换部233传送信号电荷的传送晶体管称为单位单元。即,单位单元中包含一个或多个光电转换元件与传送晶体管的组,各单位像素230中包含一个单位单元。
[0054]光电转换元件231将入射光光电转换为与其光量相应的信号电荷量并蓄积。光电转换元件231的阴极侧与传送晶体管234的一端侧连接,阳极侧与接地电压GND连接。电荷转换部233包括寄生扩散电容(FD,日语:浮遊拡散容量),将由光电转换元件231蓄积的电荷转换为电压。
[0055]传送晶体管234将电荷从光电转换元件231传送到电荷转换部233。传送晶体管234的栅极与用于提供驱动脉冲(行选择脉冲)ΦΤ的信号线连接,另一端侧与电荷转换部233连接。当从垂直扫描部241经由信号线被提供驱动信号Φ T时,传送晶体管234成为导通状态,从光电转换元件231向电荷转换部233传送信号电荷。
[0056]像素复位部(晶体管)236将电荷转换部233复位成规定电位。像素复位部236的一端侧与可变电压VR连接,另一端侧与电荷转换部233连接,栅极与用于提供驱动信号ΦΙ?的信号线连接。当从垂直扫描部241经由信号线被提供驱动信号ΦΙ?时,像素复位部236成为导通状态,蓄积于电荷转换部233的信号电荷被释放,从而电荷转换部233被复位成规定电位。
[0057]像素源极跟随晶体管(像素放大部)237的一端侧与可变电压VR连接,另一端侧与垂直传送线239连接。由电荷转换部233进行了电压转换的信号(摄像信号或复位时的信号)被输入到像素源极跟随晶体管237的栅极。当在进行后述的选择动作之后向传送晶体管234的栅极提供驱动信号ΦT时,从光电转换元件231读出电荷,在通过电荷转换部233对该电荷进行电压转换之后,经由像素源极跟随晶体管237将该电荷传送到垂直传送线 239。
[0058]在本实施方式中,当在可变电压VR为电源电压VDD水平(例如3.3V)时向像素复位部236的栅极提供驱动信号Φ R时,像素源极跟随晶体管237成为导通状态,包含该像素复位部236的单位像素被选择(选择动作)。另外,当在可变电压VR为非选择用电压Vfd_L水平(例如IV)时向像素复位部236的栅极提供驱动信号OR时,像素源极跟随晶体管237成为截止状态,包含该像素复位部236的单位像素的选择被解除(非选择动作)。
[0059]针对每列单位像素230,以与各单位像素230之间的间距相等的方式配置基准信号生成部247,该基准信号生成部247包括基准信号生成用复位部(晶体管)236a和基准信号生成用源极跟随晶体管237a。S卩,基准信号生成部247是从单位像素230中省略了光电转换元件(光电二极管)231、电荷转换部233以及传送晶体管(第一传送部)234得到的结构。
[0060]基准信号生成用复位部236a将基准信号生成用源极跟随晶体管237a的栅极固定为规定电位。基准信号生成用复位部236a的一端侧与多路转换器249连接,另一端侧与基准信号生成用源极跟随晶体管237a的栅极连接,在基准信号生成用复位部236a的栅极上连接有用于提供驱动信号ORdmy的信号线。
[0061 ] 多路转换器249根据从定时生成部25提供的驱动信号(Φ VFD),将从基准电压生成部246 (图5A所示的基准电压生成部246a以及图5B所示的基准电压生成部246b)提供的基准信号用电压Vfd_H或非选择用电压Vfd_L交替地作为可变电压VRdmy输出。
[0062]当将驱动信号Φ Rdmy从定时生成部25经由信号线提供到基准信号生成用复位部236a的栅极时,基准信号生成用复位部236a成为导通状态,基准信号生成用源极跟随晶体管237a的栅极被固定为规定电位(VRdmy:Vfd_H或Vfd_L)。
[0063]基准信号生成用源极跟随晶体管237a的一端侧与从基准电压生成部246 (图5A所示的基准电压生成部246a)提供的可变电压VR连接,另一端侧与垂直传送线239连接。该基准信号生成用源极跟随晶体管237a的栅极被输入基准信号用电压Vfd_H或非选择用电压Vfd_L。当进行后述的选择动作时,与基准信号用电压Vfd_H相应的信号(第一基准信号或列黑色基准信号)经由基准信号生成用源极跟随晶体管237a被传送到垂直传送线239。
[0064]与通常的单位像素230相同,在本实施方式中,当在可变电压VR为电源电压VDD水平(例如3.3V)并且VRdmy为Vfd_H(例如2V)时向基准信号生成用复位部236a的栅极提供驱动信号Φ Rdmy时,基准信号生成用源极跟随晶体管237a成为导通状态,包括该基准信号生成用复位部236a的基准信号生成部247被选择(选择动作)。另外,当在可变电压VR为非选择用电压Vfd_L水平(例如IV)并且VRdmy为Vfd_L (例如IV)时向基准信号生成用复位部236a的栅极提供驱动信号Φ Rdmy时,基准信号生成用源极跟随晶体管237a成为截止状态,包括该基准信号生成用复位部236a的基准信号生成部247的选择被解除(非选择动作)。
[0065]基准信号生成部248与单位像素230的列相独立地连接于专用的垂直传送线239a。基准信号生成部248包括基准信号生成用复位部(晶体管)236b和基准信号生成用源极跟随晶体管237b。S卩,基准信号生成部248是从单位像素230中省略了光电转换元件(光电二极管)231、电荷转换部233以及传送晶体管(第一传送部)234得到的结构。
[0066]基准信号生成用复位部236b将基准信号生成用源极跟随晶体管237b的栅极固定为规定电位。基准信号生成用复位部236b的一端侧与从图5B所示的基准电压生成部246b提供的基准信号用电压Vfd_H连接,另一端侧与基准信号生成用源极跟随晶体管237b的栅极连接,在该基准信号生成用复位部236b的栅极上连接有用于提供电源电压VDD的信号线。由于在基准信号生成用复位部236b的栅极上连接有用于提供电源电压VDD的信号线,因此基准信号生成用复位部
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