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
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种摄像元件、摄像装置、内窥镜、内窥镜系统以及摄像元件的驱动方法。
【背景技术】
[0002]以往，在具有CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor:互补金属氧化物半导体)摄像元件的摄像装置中，一般来说，各单位像素具备至少一个光电转换元件(光电二极管)、电荷转换部、传送晶体管、电荷转换部复位晶体管、像素源极跟随晶体管以及像素输出开关晶体管。
[0003]光电转换元件中所蓄积的电荷通过传送晶体管被读出，通过电荷转换部被进行电压转换，经由像素源极跟随晶体管和像素输出开关晶体管被输出到垂直传送线。在这样的摄像装置中，通过控制像素输出开关晶体管的驱动来进行像素选择。
[0004]近年来，为了实现摄像元件的小型化而进行了各种努力。作为其中之一，提出了省略构成各单位像素的像素输出开关晶体管来实现像素结构的简化(例如参照专利文献I)。
[0005]专利文献1:日本特开2004-172950号公报
【发明内容】
_6]发明要解决的问题
[0007]以往，在省略了像素输出开关晶体管的摄像元件中，在接受来自外部的同步信号来进行像素的选择动作的情况下，当接收到该来自外部的同步信号时，进行像素的选择动作，在所选择的该像素的读出结束后，进行了所选择的该像素的非选择动作。因此，当在本应输入同步信号的定时以外的定时输入同步信号时，不会正常地进行正被读出的像素的非选择动作，而成为在输入该同步信号时被选择了的像素仍被选择的状态，可能与接受该同步信号而新选择出的像素重叠地被选择。由此，至少一帧的摄像信发生了重叠，有可能在多个帧中发生掉帧。
[0008]在将这样的摄像元件用于内窥镜系统的情况下，此时发生掉帧可能会妨碍观察被摄体。
[0009]另外，在内窥镜系统中，很多情况下与电手术刀等产生噪声的设备一并使用，电手术刀等所产生的噪声有时会被摄像元件误识别为来自外部的同步信号。例如，在摄像元件被设置于内窥镜的插入部的前端并且同步信号经由插入部被传输到摄像元件的情况下，由于长条的插入部而容易受到电手术刀等产生的噪声的影响，由于因该外部干扰导致的同步信号的误识别，也可能会产生如上述那样的掉帧。
[0010]本发明是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于提供一种能够防止因在本应该输入同步信号的定时以外的定时输入的同步信号而导致掉帧的摄像元件、摄像装置、内窥镜、内窥镜系统以及摄像元件的驱动方法。
[0011]用于解决问题的方案
[0012]为了解决上述问题而达成目的，本发明的摄像元件的特征在于，具备:多个像素，该多个像素被配置成二维矩阵状，从外部接收光，生成与受光量相应的摄像信号并输出该摄像信号；第一传送线，其与上述像素连接，该第一传送线用于传送上述摄像信号；像素选择单元，其进行选择动作和非选择动作，该选择动作是为了将上述摄像信号读出至上述第一传送线而从上述多个像素中选择出选择对象像素的动作，该非选择动作是用于解除所选择的上述像素的选择的动作；以及控制单元，其控制上述像素选择单元，使得在根据来自外部的同步信号进行上述非选择动作之后进行新的选择对象像素的选择动作。
[0013]本发明所涉及的摄像元件的特征在于，在上述发明的基础上，还具备基准电压生成部，该基准电压生成部生成第一电压和比上述第一电压低的第二电压，上述像素具备:光电转换元件，其根据受光量来进行光电转换，并蓄积电荷；第一传送部，其传送所蓄积的上述电荷；电荷转换部，其将所传送的上述电荷转换为摄像信号；像素复位部，其与上述基准电压生成部及上述电荷转换部连接，该像素复位部通过提供由上述基准电压生成部生成的上述第一电压来将上述电荷转换部复位为上述第一电压；以及像素放大晶体管，其具有与上述电荷转换部连接的栅极，并与上述基准电压生成部及上述第一传送线连接，当对上述栅极施加上述第一电压时，该像素放大晶体管成为导通状态，当对上述栅极施加上述第二电压时，该像素放大晶体管成为截止状态，上述像素选择单元通过使上述选择对象像素的上述像素放大晶体管成为导通状态来进行上述选择动作，通过使所选择的上述像素的上述像素放大晶体管成为截止状态来进行用于解除所选择的上述像素的选择的非选择动作。
[0014]本发明所涉及的摄像装置的特征在于，具备上述发明的摄像元件。
[0015]本发明所涉及的内窥镜的特征在于，在插入部的前端侧具备上述发明的摄像装置。
[0016]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上述摄像信号转换为图像信号的处理单元。
[0017]本发明所涉及的摄像元件的驱动方法是如下摄像元件的驱动方法，该摄像元件具备:多个像素，该多个像素被配置成二维矩阵状，从外部接收光，生成与受光量相应的摄像信号并输出该摄像信号；以及第一传送线，其与上述像素连接，该第一传送线用于传送上述摄像信号，该摄像元件的驱动方法的特征在于，包括以下步骤:非选择步骤，根据来自外部的同步信号进行非选择动作，该非选择动作是用于解除为了将上述摄像信号读出至上述第一传送线而选择出的像素的选择的动作；选择步骤，在执行上述非选择步骤之后，进行廁动作，该选择动作是为了将上述摄像信号读出至上述第一传送线而从上述多个像素中选择出选择对象像素的动作；以及读出步骤，从所选择的上述像素向上述第一传送线读出上述摄像信号。
_8] 发明的效果
[0019]根据本发明，可提供一种能够防止因在本应该输入同步信号的定时以外的定时输入的同步信号而导致掉帧的摄像元件、摄像装置、内窥镜、内窥镜系统以及摄像元件的驱动方法。
【附图说明】
[0020]图1是示意性地表示本发明的实施方式的内窥镜系统的整体结构的图。
[0021]图2是表示本发明的实施方式的内窥镜系统的主要部分的功能的框图。
[0022]图3是表示图2所示的第一芯片的详细结构的框图。
[0023]图4是表不实施方式的内窥镜系统的第一芯片的结构的电路图。
[0024]图5是表示实施方式的内窥镜系统的基准电压生成部的结构的电路图。
[0025]图6是表示实施方式的定时生成部中的检测水平同步信号时的动作的时序图。
[0026]图7是表示实施方式的定时生成部中的检测垂直同步信号时的动作的时序图。
[0027]图8是表示比较例的摄像装置的正常时的驱动定时的时序图。
[0028]图9是表示在通常以外的定时向比较例的摄像装置输入水平同步信号的情况下的驱动定时的时序图。
[0029]图10是表示在通常以外的定时向比较例的摄像装置输入垂直同步信号的情况下的驱动定时的时序图。
[0030]图11是表示本发明的实施方式的摄像装置的正常时的驱动定时的时序图。
[0031]图12是表示在通常以外的定时向本发明的实施方式的摄像装置输入水平同步信号的情况下的驱动定时的时序图。
[0032]图13是表示在通常以外定时向本发明的实施方式的摄像装置输入垂直同步信号的情况下的驱动定时的时序图。
[0033]图14是表示本发明的实施方式的噪声去除部的其它例的电路图。
【具体实施方式】
[0034]在以下的说明中，作为用于实施本发明的方式(以下称为“实施方式”)，对具备摄像装置的内窥镜系统进行说明。另外，本发明并不限定于该实施方式。并且，在附图的记载中，对相同部分标注相同的附图标记。并且，需要留意的是，附图是示意性的，各构件的厚度与宽度之间的关系、各构件的比率等与实际不同。另外，在附图彼此之间也包含尺寸、比率互不相同的部分。
[0035](实施方式)
[0036]图1是示意性地表示本发明的实施方式的内窥镜系统的整体结构的图。该图所示的内窥镜系统I具备内窥镜2、传输线缆3、连接器部5、处理器(控制装置)6、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的一部分的插入部插入到被检体的体腔内来拍摄被检体的体内图像并输出摄像信号。传输线缆3将内窥镜2与连接器部5连接。连接器部5与内窥镜2、处理器6以及光源装置8连接，对由所连接的内窥镜2输出的摄像信号实施规定的信号处理，并且将摄像信号进行模拟/数字转换(A/D转换)后作为图像信号输出。处理器6对从连接器部5输出的图像信号实施规定的图像处理，并且控制内窥镜系统I整体。显示装置7显示由处理器6实施了处理的图像信号。光源装置8例如使用白色LED构成。光源装置8点亮时的脉冲状的白色光成为经由连接器部5、传输线缆3并从内窥镜2的插入部的前端侧向被摄体照射的照明光。
[0037]内窥镜2在作为传输线缆的一端侧的被插入到被检体的体腔内的插入部的前端侧设置有进行体内图像的摄像的摄像部(摄像装置)20，在插入部的基端侧连接有接受对内窥镜2进行的各种操作的操作部4。在操作部4设置有用于将生物体钳、电手术刀以及检查探针等处置器具插入到被检体的体腔内的处置器具插入部4a。摄像部20通过传输线缆3并经由操作部4而与连接器部5连接。由摄像部20拍摄到的图像的摄像信号例如通过具有几m长度的传输线缆3被输出到连接器部5。
[0038]图2是表示本发明的实施方式的内窥镜系统的主要部分的功能的框图。参照图2来说明内窥镜系统I的各结构的详细内容和内窥镜系统I内的电信号的路径。
[0039]摄像部20包括具有受光部23的第一芯片21和具有缓冲器27的第二芯片22。第一芯片21和第二芯片22以相对的方式粘贴，芯片之间通过配置于芯片的周缘部的焊盘、或者贯穿芯片之间的通孔等连接。此外，第一芯片21和第二芯片22不限于以双方的主面平行的方式进行配置，也可以根据周围的构造而以在横向上排列的方式配置、或者以另一个芯片的主面相对于一个芯片的主面垂直的方式配置。
[0040]摄像部20的第一芯片21包括多个单位像素沿行列方向配置成二维矩阵状的受光部23、读出由受光部23进行了光电转换的摄像信号的读出部24以及根据从连接器部5输出的基准时钟信号和同步信号