攝像元件、攝像裝置、內(nèi)窺鏡、內(nèi)窺鏡系統(tǒng)以及攝像元件的驅(qū)動方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種攝像元件、攝像裝置、內(nèi)窺鏡、內(nèi)窺鏡系統(tǒng)以及攝像元件的驅(qū)動方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，在具有CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor:互補金屬氧化物半導(dǎo)體)攝像元件的攝像裝置中，一般來說，各單位像素具備至少一個光電轉(zhuǎn)換元件(光電二極管)、電荷轉(zhuǎn)換部、傳送晶體管、電荷轉(zhuǎn)換部復(fù)位晶體管、像素源極跟隨晶體管以及像素輸出開關(guān)晶體管。
[0003]光電轉(zhuǎn)換元件中所蓄積的電荷通過傳送晶體管被讀出，通過電荷轉(zhuǎn)換部被進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，經(jīng)由像素源極跟隨晶體管和像素輸出開關(guān)晶體管被輸出到垂直傳送線。在這樣的攝像裝置中，通過控制像素輸出開關(guān)晶體管的驅(qū)動來進(jìn)行像素選擇。
[0004]近年來，為了實現(xiàn)攝像元件的小型化而進(jìn)行了各種努力。作為其中之一，提出了省略構(gòu)成各單位像素的像素輸出開關(guān)晶體管來實現(xiàn)像素結(jié)構(gòu)的簡化(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開2004-172950號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

_6]發(fā)明要解決的問題
[0007]以往，在省略了像素輸出開關(guān)晶體管的攝像元件中，在接受來自外部的同步信號來進(jìn)行像素的選擇動作的情況下，當(dāng)接收到該來自外部的同步信號時，進(jìn)行像素的選擇動作，在所選擇的該像素的讀出結(jié)束后，進(jìn)行了所選擇的該像素的非選擇動作。因此，當(dāng)在本應(yīng)輸入同步信號的定時以外的定時輸入同步信號時，不會正常地進(jìn)行正被讀出的像素的非選擇動作，而成為在輸入該同步信號時被選擇了的像素仍被選擇的狀態(tài)，可能與接受該同步信號而新選擇出的像素重疊地被選擇。由此，至少一幀的攝像信發(fā)生了重疊，有可能在多個幀中發(fā)生掉幀。
[0008]在將這樣的攝像元件用于內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的情況下，此時發(fā)生掉幀可能會妨礙觀察被攝體。
[0009]另外，在內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中，很多情況下與電手術(shù)刀等產(chǎn)生噪聲的設(shè)備一并使用，電手術(shù)刀等所產(chǎn)生的噪聲有時會被攝像元件誤識別為來自外部的同步信號。例如，在攝像元件被設(shè)置于內(nèi)窺鏡的插入部的前端并且同步信號經(jīng)由插入部被傳輸?shù)綌z像元件的情況下，由于長條的插入部而容易受到電手術(shù)刀等產(chǎn)生的噪聲的影響，由于因該外部干擾導(dǎo)致的同步信號的誤識別，也可能會產(chǎn)生如上述那樣的掉幀。
[0010]本發(fā)明是鑒于上述的情況而完成的，其目的在于提供一種能夠防止因在本應(yīng)該輸入同步信號的定時以外的定時輸入的同步信號而導(dǎo)致掉幀的攝像元件、攝像裝置、內(nèi)窺鏡、內(nèi)窺鏡系統(tǒng)以及攝像元件的驅(qū)動方法。
[0011]用于解決問題的方案
[0012]為了解決上述問題而達(dá)成目的，本發(fā)明的攝像元件的特征在于，具備:多個像素，該多個像素被配置成二維矩陣狀，從外部接收光，生成與受光量相應(yīng)的攝像信號并輸出該攝像信號；第一傳送線，其與上述像素連接，該第一傳送線用于傳送上述攝像信號；像素選擇單元，其進(jìn)行選擇動作和非選擇動作，該選擇動作是為了將上述攝像信號讀出至上述第一傳送線而從上述多個像素中選擇出選擇對象像素的動作，該非選擇動作是用于解除所選擇的上述像素的選擇的動作；以及控制單元，其控制上述像素選擇單元，使得在根據(jù)來自外部的同步信號進(jìn)行上述非選擇動作之后進(jìn)行新的選擇對象像素的選擇動作。
[0013]本發(fā)明所涉及的攝像元件的特征在于，在上述發(fā)明的基礎(chǔ)上，還具備基準(zhǔn)電壓生成部，該基準(zhǔn)電壓生成部生成第一電壓和比上述第一電壓低的第二電壓，上述像素具備:光電轉(zhuǎn)換元件，其根據(jù)受光量來進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并蓄積電荷；第一傳送部，其傳送所蓄積的上述電荷；電荷轉(zhuǎn)換部，其將所傳送的上述電荷轉(zhuǎn)換為攝像信號；像素復(fù)位部，其與上述基準(zhǔn)電壓生成部及上述電荷轉(zhuǎn)換部連接，該像素復(fù)位部通過提供由上述基準(zhǔn)電壓生成部生成的上述第一電壓來將上述電荷轉(zhuǎn)換部復(fù)位為上述第一電壓；以及像素放大晶體管，其具有與上述電荷轉(zhuǎn)換部連接的柵極，并與上述基準(zhǔn)電壓生成部及上述第一傳送線連接，當(dāng)對上述柵極施加上述第一電壓時，該像素放大晶體管成為導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)對上述柵極施加上述第二電壓時，該像素放大晶體管成為截止?fàn)顟B(tài)，上述像素選擇單元通過使上述選擇對象像素的上述像素放大晶體管成為導(dǎo)通狀態(tài)來進(jìn)行上述選擇動作，通過使所選擇的上述像素的上述像素放大晶體管成為截止?fàn)顟B(tài)來進(jìn)行用于解除所選擇的上述像素的選擇的非選擇動作。
[0014]本發(fā)明所涉及的攝像裝置的特征在于，具備上述發(fā)明的攝像元件。
[0015]本發(fā)明所涉及的內(nèi)窺鏡的特征在于，在插入部的前端側(cè)具備上述發(fā)明的攝像裝置。
[0016]本發(fā)明所涉及的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的特征在于，具備上述發(fā)明的內(nèi)窺鏡以及將上述攝像信號轉(zhuǎn)換為圖像信號的處理單元。
[0017]本發(fā)明所涉及的攝像元件的驅(qū)動方法是如下攝像元件的驅(qū)動方法，該攝像元件具備:多個像素，該多個像素被配置成二維矩陣狀，從外部接收光，生成與受光量相應(yīng)的攝像信號并輸出該攝像信號；以及第一傳送線，其與上述像素連接，該第一傳送線用于傳送上述攝像信號，該攝像元件的驅(qū)動方法的特征在于，包括以下步驟:非選擇步驟，根據(jù)來自外部的同步信號進(jìn)行非選擇動作，該非選擇動作是用于解除為了將上述攝像信號讀出至上述第一傳送線而選擇出的像素的選擇的動作；選擇步驟，在執(zhí)行上述非選擇步驟之后，進(jìn)行廁動作，該選擇動作是為了將上述攝像信號讀出至上述第一傳送線而從上述多個像素中選擇出選擇對象像素的動作；以及讀出步驟，從所選擇的上述像素向上述第一傳送線讀出上述攝像信號。
_8] 發(fā)明的效果
[0019]根據(jù)本發(fā)明，可提供一種能夠防止因在本應(yīng)該輸入同步信號的定時以外的定時輸入的同步信號而導(dǎo)致掉幀的攝像元件、攝像裝置、內(nèi)窺鏡、內(nèi)窺鏡系統(tǒng)以及攝像元件的驅(qū)動方法。
【附圖說明】
[0020]圖1是示意性地表示本發(fā)明的實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0021]圖2是表示本發(fā)明的實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的主要部分的功能的框圖。
[0022]圖3是表示圖2所示的第一芯片的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的框圖。
[0023]圖4是表不實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的第一芯片的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0024]圖5是表示實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的基準(zhǔn)電壓生成部的結(jié)構(gòu)的電路圖。
[0025]圖6是表示實施方式的定時生成部中的檢測水平同步信號時的動作的時序圖。
[0026]圖7是表示實施方式的定時生成部中的檢測垂直同步信號時的動作的時序圖。
[0027]圖8是表示比較例的攝像裝置的正常時的驅(qū)動定時的時序圖。
[0028]圖9是表示在通常以外的定時向比較例的攝像裝置輸入水平同步信號的情況下的驅(qū)動定時的時序圖。
[0029]圖10是表示在通常以外的定時向比較例的攝像裝置輸入垂直同步信號的情況下的驅(qū)動定時的時序圖。
[0030]圖11是表示本發(fā)明的實施方式的攝像裝置的正常時的驅(qū)動定時的時序圖。
[0031]圖12是表示在通常以外的定時向本發(fā)明的實施方式的攝像裝置輸入水平同步信號的情況下的驅(qū)動定時的時序圖。
[0032]圖13是表示在通常以外定時向本發(fā)明的實施方式的攝像裝置輸入垂直同步信號的情況下的驅(qū)動定時的時序圖。
[0033]圖14是表示本發(fā)明的實施方式的噪聲去除部的其它例的電路圖。
【具體實施方式】
[0034]在以下的說明中，作為用于實施本發(fā)明的方式(以下稱為“實施方式”)，對具備攝像裝置的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)進(jìn)行說明。另外，本發(fā)明并不限定于該實施方式。并且，在附圖的記載中，對相同部分標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記。并且，需要留意的是，附圖是示意性的，各構(gòu)件的厚度與寬度之間的關(guān)系、各構(gòu)件的比率等與實際不同。另外，在附圖彼此之間也包含尺寸、比率互不相同的部分。
[0035](實施方式)
[0036]圖1是示意性地表示本發(fā)明的實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)的圖。該圖所示的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)I具備內(nèi)窺鏡2、傳輸線纜3、連接器部5、處理器(控制裝置)6、顯示裝置7以及光源裝置8。內(nèi)窺鏡2通過將作為傳輸線纜3的一部分的插入部插入到被檢體的體腔內(nèi)來拍攝被檢體的體內(nèi)圖像并輸出攝像信號。傳輸線纜3將內(nèi)窺鏡2與連接器部5連接。連接器部5與內(nèi)窺鏡2、處理器6以及光源裝置8連接，對由所連接的內(nèi)窺鏡2輸出的攝像信號實施規(guī)定的信號處理，并且將攝像信號進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換)后作為圖像信號輸出。處理器6對從連接器部5輸出的圖像信號實施規(guī)定的圖像處理，并且控制內(nèi)窺鏡系統(tǒng)I整體。顯示裝置7顯示由處理器6實施了處理的圖像信號。光源裝置8例如使用白色LED構(gòu)成。光源裝置8點亮?xí)r的脈沖狀的白色光成為經(jīng)由連接器部5、傳輸線纜3并從內(nèi)窺鏡2的插入部的前端側(cè)向被攝體照射的照明光。
[0037]內(nèi)窺鏡2在作為傳輸線纜的一端側(cè)的被插入到被檢體的體腔內(nèi)的插入部的前端側(cè)設(shè)置有進(jìn)行體內(nèi)圖像的攝像的攝像部(攝像裝置)20，在插入部的基端側(cè)連接有接受對內(nèi)窺鏡2進(jìn)行的各種操作的操作部4。在操作部4設(shè)置有用于將生物體鉗、電手術(shù)刀以及檢查探針等處置器具插入到被檢體的體腔內(nèi)的處置器具插入部4a。攝像部20通過傳輸線纜3并經(jīng)由操作部4而與連接器部5連接。由攝像部20拍攝到的圖像的攝像信號例如通過具有幾m長度的傳輸線纜3被輸出到連接器部5。
[0038]圖2是表示本發(fā)明的實施方式的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的主要部分的功能的框圖。參照圖2來說明內(nèi)窺鏡系統(tǒng)I的各結(jié)構(gòu)的詳細(xì)內(nèi)容和內(nèi)窺鏡系統(tǒng)I內(nèi)的電信號的路徑。
[0039]攝像部20包括具有受光部23的第一芯片21和具有緩沖器27的第二芯片22。第一芯片21和第二芯片22以相對的方式粘貼，芯片之間通過配置于芯片的周緣部的焊盤、或者貫穿芯片之間的通孔等連接。此外，第一芯片21和第二芯片22不限于以雙方的主面平行的方式進(jìn)行配置，也可以根據(jù)周圍的構(gòu)造而以在橫向上排列的方式配置、或者以另一個芯片的主面相對于一個芯片的主面垂直的方式配置。
[0040]攝像部20的第一芯片21包括多個單位像素沿行列方向配置成二維矩陣狀的受光部23、讀出由受光部23進(jìn)行了光電轉(zhuǎn)換的攝像信號的讀出部24以及根據(jù)從連接器部5輸出的基準(zhǔn)時鐘信號和同步信號