(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元マトリクス状に配置され、各々が外部から光を受光し、受光量に応じた電荷を蓄積する複数の光電変換素子と、
前記複数の光電変換素子の各々で蓄積された電荷を電圧に変換して撮像信号を生成する撮像信号生成部と、
前記撮像信号生成部によって生成された前記撮像信号と同相の揺らぎ成分を持つ基準信号を生成する基準信号生成部と、
を備え、
前記撮像信号生成部は、
前記複数の光電変換素子の各々で蓄積された電荷を前記撮像信号に変換する変換回路と、
前記撮像信号に含まれるノイズ成分を除去するノイズ除去回路と、
前記変換回路から前記撮像信号を出力する出力回路と、
を有し、
前記基準信号生成部は、
前記変換回路、前記ノイズ除去回路および前記出力回路のうち少なくとも１つと同一構造の回路を有することを特徴とする撮像素子。
【請求項２】
前記基準信号生成部は、
前記変換回路と同一構造の変換回路を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記基準信号生成部は、
前記変換回路、前記ノイズ除去回路および前記出力回路の各々と同一構造の回路を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記基準信号生成部は、
前記出力回路と同一構造の出力回路を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記変換回路は、
少なくとも、前記光電変換素子から電荷を前記撮像信号に変換する画素ソースフォロア回路を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項６】
請求項１に記載の撮像素子を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項６に記載の撮像装置を、挿入部の先端側に備えることを特徴とする内視鏡。
【請求項８】
請求項７に記載の内視鏡と、
前記撮像信号と前記基準信号とを用いて画像信号に変換する処理装置と、
を備えたことを特徴とする内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を撮像して該被写体の画像データを生成する撮像素子、撮像装置、内視鏡および内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＭＯＳ（Complementary  Metal-Oxide  Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子は、行単位で転送した画像信号をサンプルホールド回路で保持し、列読み出し回路により１画素毎に水平出力信号線へ順次出力し画像信号の読み出しを行う。このような撮像素子において、撮像素子内に基準電圧信号を生成する基準電圧発生器を設け、撮像素子の外部に設けられたアナログ・フロント・エンド回路（以下、「ＡＦＥ回路」という）を用いて、基準電圧信号と画像信号との差分を取ることによって、撮像素子の固定パターンノイズを低減する技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１５９１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１では、撮像素子からの画像信号に、電源の同相揺らぎ成分（リップル成分）が重畳している場合、ＡＦＥ回路で画像信号に重畳された電源の同相揺らぎ成分を除去することができないため、画質が劣化してしまうという問題点があった。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、画質の劣化を防止することができる撮像素子、撮像装置、内視鏡および内視鏡システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る撮像素子は、二次元マトリクス状に配置され、各々が外部から光を受光し、受光量に応じた電荷を蓄積する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子の各々で蓄積された電荷を電圧に変換して撮像信号を生成する撮像信号生成部と、前記撮像信号生成部によって生成された前記撮像信号と同相の揺らぎ成分を持つ基準信号を生成する基準信号生成部と、を備えたことを特徴とする。【０００７】
また、本発明に係る撮像素子は、上記発明において、前記撮像信号生成部は、複数の回路を用いて構成され、前記基準信号生成部は、前記光電変換素子および前記複数の回路のうち少なくとも１つと等価な構造の素子または回路を有することを特徴とする。【０００８】
また、本発明に係る撮像素子は、上記発明において、前記撮像信号生成部は、前記複数の光電変換素子の各々で蓄積された電荷を前記撮像信号に変換する変換回路と、前記撮像信号に含まれるノイズ成分を除去するノイズ除去回路と、前記電圧変換回路から前記撮像信号を出力する出力回路と、を有し、前記基準信号生成部は、前記光電変換素子、前記変換回路、前記ノイズ除去回路および前記出力回路のうち少なくとも１つと等価な構造の素子または回路を有することを特徴とする。【０００９】
また、本発明に係る撮像素子は、上記発明において、前記基準信号生成部は、前記変換回路と等価な構造の変換回路を有することを特徴とする。【００１０】
また、本発明に係る撮像素子は、上記発明において、前記基準信号生成部は、前記光電変換素子と等価な構造の光電変換素子を有することを特徴とする。【００１１】
また、本発明に係る撮像素子は、上記発明において、前記基準信号生成部は、前記変換回路、前記ノイズ除去回路および前記出力回路の各々と等価な構造の回路を有することを特徴とする。【００１２】
また、本発明に係る撮像素子は、上記発明において、前記基準信号生成部は、前記出力回路と等価な構造の出力回路を有することを特徴とする。【００１３】
また、本発明に係る撮像素子は、上記発明において、前記変換回路は、少なくとも、前記光電変換素子から電荷を前記撮像信号に変換する画素ソースフォロア回路を有することを特徴とする。【００１４】
また、本発明に係る撮像装置は、上記の撮像素子を備えたことを特徴とする。【００１５】
また、本発明に係る内視鏡は、上記の撮像装置を、挿入部の先端側に備えることを特徴とする。【００１６】
また、本発明に係る内視鏡システムは、上記の内視鏡と、前記撮像信号と前記基準信号とを用いて画像信号に変換する処理装置と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、画質の劣化を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係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】図２は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムの要部の機能を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムにおける撮像部の第１チップの詳細な構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムにおける撮像部の第１チップの構成を示す回路図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１に係る内視鏡システムにおける撮像部の駆動信号を示すタイミングチャートである。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２に係る内視鏡システムにおける撮像部の第１チップの詳細な構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２に係る内視鏡システムにおける撮像部の第１チップの構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、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、本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、同一の部分には同一の符号を付して説明する。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。
【００２０】
（実施の形態１）
〔内視鏡システムの構成〕
図１は、本発明の実施の形態１に係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１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６（処理装置）と、表示装置７と、光源装置８と、を備える。
【００２１】
内視鏡２は、伝送ケーブル３の一部である挿入部１００を被検体の体腔内に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（画像データ）をプロセッサ６へ出力する。また、内視鏡２は、伝送ケーブル３の一端側であり、被検体の体腔内に挿入される挿入部１００の先端１０１側に、体内画像の撮像を行う撮像部２０（撮像装置）が設けられ、挿入部１００の基端１０２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。
【００２２】
コネクタ部５は、内視鏡２、プロセッサ６および光源装置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信号からデジタル信号に変換（Ａ／Ｄ変換）して画像信号としてプロセッサ６へ出力する。
【００２３】
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全体を統括的に制御する。なお、本実施の形態１では、プロセッサ６が処理装置として機能する。
【００２４】
表示装置７は、プロセッサ６が画像処理を施した画像信号に対応する画像を表示する。また、表示装置７は、内視鏡システム１に関する各種情報を表示する。
【００２５】
光源装置８は、例えばハロゲンランプや白色ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）等を用いて構成され、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１００の先端１０１側から被写体へ向けて照明光を照射する。
【００２６】
図２は、内視鏡システム１の要部の機能を示すブロック図である。図２を参照して、内視鏡システム１の各部構成の詳細および内視鏡システム１内の電気信号の経路を説明する。
【００２７】
図２に示すように、撮像部２０は、第１チップ２１（撮像素子）と、第２チップ２２と、を備える。
【００２８】
第１チップ２１は、複数の単位画素が行列方向に２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から入力された基準クロック信号およ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に出力するタイミング生成部２５と、読み出し部２４が受光部２３から読み出した撮像信号および基準信号を一時的に保持するバッファ２６と、を有する。なお、第１チップ２１のより詳細な構成については、図３を参照して後述する。
【００２９】
第２チップ２２は、伝送ケーブル３およびコネクタ部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を有する。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定の都合に合わせて適宜変更可能である。
【００３０】
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をグランドＧＮＤとともに受け取る。撮像部２０に供給される電源電圧ＶＤＤとグランドＧＮＤとの間には、電源安定用のコンデンサＣ１００が設けられている。
【００３１】
コネクタ部５は、アナログ・フロント・エンド部５１（以下、「ＡＦＥ部５１」という）と、撮像信号処理部５２と、駆動信号生成部５３と、を有する。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、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。
【００３２】
ＡＦＥ部５１は、撮像部２０から伝送された撮像信号を受信し、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とりだし、分圧抵抗で動作点を決定する。ＡＦＥ部５１は、撮像部２０から伝送されたアナログの撮像信号にＡ／Ｄ変換を行ってデジタルの撮像信号として撮像信号処理部５２へ出力する。
【００３３】
撮像信号処理部５２は、ＡＦＥ部５１から入力されるデジタルの撮像信号に対して、縦ライン除去やノイズ除去等の所定の信号処理を行ってプロセッサ６へ出力する。撮像信号処理部５２は、例えばＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）を用いて構成される。
【００３４】
駆動信号生成部５３は、プロセッサ６から供給され、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のクロック信号）に基づいて、各フレームのスタート位置を表す同期信号を生成して、基準クロック信号とともに、伝送ケーブル３を介して撮像部２０のタイミング生成部２５へ出力する。ここで、駆動信号生成部５３が生成する同期信号は、水平同期信号と垂直同期信号とを含む。
【００３５】
プロセッサ６は、内視鏡システム１の全体を統括的に制御する制御装置である。プロセッサ６は、電源部６１と、画像信号処理部６２と、クロック生成部６３と、を備える。
【００３６】
電源部６１は、電源電圧ＶＤＤを生成し、この生成した電源電圧ＶＤＤをグランドＧＮＤとともに、コネクタ部５および伝送ケーブル３を介して、撮像部２０に供給する。
【００３７】
画像信号処理部６２は、撮像信号処理部５２で信号処理が施されたデジタルの撮像信号に対して、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の画像処理を行って画像信号に変換し、この画像信号を表示装置７へ出力する。
【００３８】
クロック生成部６３は、内視鏡システム１の各構成部の動作の基準となる基準クロック信号を生成し、この基準クロック信号を駆動信号生成部５３へ出力する。
【００３９】
表示装置７は、画像信号処理部６２から入力される画像信号に基づいて、撮像部２０が撮像した画像を表示する。表示装置７は、液晶や有機ＥＬ（Electro  Luminescence）等の表示パネル等を用いて構成される。
【００４０】
〔第１チップの構成〕
次に、上述した第１チップ２１の詳細な構成について説明する。
図３は、図２に示す第１チップ２１の詳細な構成を示すブロック図である。図４は、第１チップ２１の構成を示す回路図である。
【００４１】
図３および図４に示すように、第１チップ２１は、受光部２３と、読み出し部２４（駆動部）と、タイミング生成部２５と、バッファ２６と、ヒステリシス部２８と、を有する。
【００４２】
ヒステリシス部２８は、伝送ケーブル３を介して入力された基準クロック信号および同期信号の波形整形を行い、この波形整形を行った基準クロック信号および同期信号をタイミング生成部２５へ出力する。
【００４３】
タイミング生成部２５は、ヒステリシス部２８から入力された基準クロック信号および同期信号に基づいて、各種の駆動信号を生成し、後述する読み出し部２４の垂直走査部２４１（行選択回路）と、ノイズ除去部２４３と、水平走査部２４５、後述する基準信号生成部２４８のノイズ除去部２４３ａ、後述するバッファ２６のマルチプレクサ２６３へ出力する。
【００４４】
読み出し部２４は、後述する受光部２３の複数の画素の各々から出力される撮像信号および基準信号生成部２４８から出力される基準信号をそれぞれ異なる期間に転送する。
【００４５】
ここで、読み出し部２４の詳細な構成について説明する。読み出し部２４は、垂直走査部２４１（行選択回路）と、電流源２４２と、ノイズ除去部２４３（ノイズ除去回路）と、列ソースフォロアバッファ２４４と、水平走査部２４５と、基準電圧生成部２４６と、基準信号生成部２４８と、を含む。
【００４６】
垂直走査部２４１は、タイミング生成部２５から入力される駆動信号（φＴ，φＲ等）に基づいて、受光部２３の選択された行＜Ｍ＞（Ｍ＝０，１，２…，ｍ−１，ｍ）に行選択パルスφＴ＜Ｍ＞およびφＲ＜Ｍ＞を印可して、受光部２３の各単位画素２３０を電流源２４２で駆動することによって、撮像信号および画素リセット時のノイズ信号を垂直転送線２３９（第１の転送線）に転送し、ノイズ除去部２４３および後述する基準信号生成部２４８のノイズ除去部２４３ａに出力する。
【００４７】
ノイズ除去部２４３は、各単位画素２３０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出力する。なお、ノイズ除去部２４３の詳細は、後述する。
【００４８】
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）に基づいて、受光部２３の選択された列＜Ｎ＞（Ｎ＝０，１，２…，ｎ−１，ｎ）に列選択パルスφＨＣＬＫ（Ｎ）を印可し、各単位画素２３０で光電変換された撮像信号を、ノイズ除去部２４３を介して水平転送線２５８（第２の転送線）に転送し、バッファ２６に出力する。
【００４９】
第１チップ２１の受光部２３には、多数の単位画素２３０（光電変換部）が二次元マトリクス状に配列され、各々が外部から光を受光し、受光量に応じた電荷を蓄積する複数の光電変換素子２３１を有する。各単位画素２３０は、光電変換素子２３１（フォトダイオード）と、電荷変換部２３３と、転送トランジスタ２３４（第１の転送部）と、画素リセット部２３６（トランジスタ）と、画素ソースフォロアトランジスタ２３７（電圧変換回路）と、を含む。なお、本実施の形態１では、１また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。即ち、単位セルには、１または複数の光電変換素子と転送トランジスタとの組みが含まれ、各単位画素２３０には、１つの単位セルが含まれる。また、受光部２３（光電変換素子２３１）、電流源２４２、ノイズ除去部２４３、列ソースフォロアバッファ２４４および水平走査部２４５で構成される回路が複数の光電変換素子２３１の各々で蓄積された電荷を電圧に変換して撮像信号を生成する撮像信号生成部２４０として機能する。
【００５０】
光電変換素子２３１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は、カソード側が転送トランジスタ２３４の一端側に接続され、アノード側がグランドＧＮＤに接続される。
【００５１】
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で蓄積された電荷を電圧に変換する。
【００５２】
転送トランジスタ２３４は、光電変換素子２３１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は、ゲートに駆動信号φＴが供給される信号線が接続され、他端側に電荷変換部２３３が接続される。転送トランジスタ２３４は、垂直走査部２４１から信号線を介して駆動信号φＴが供給されると、オン状態となり、光電変換素子２３１から電荷変換部２３３に信号電荷を転送する。
【００５３】
画素リセット部２３６（トランジスタ）は、電荷変換部２３３を所定電位にリセットする。画素リセット部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、ゲートには駆動信号φＲが供給される信号線が接続される。画素リセット部２３６は、垂直走査部２４１から信号線を介して駆動信号φＲが供給されると、オン状態となり、電荷変換部２３３に蓄積された信号電荷を放出させて、電荷変換部２３３を所定電位にリセットする。
【００５４】
画素ソースフォロアトランジスタ２３７（変換回路）は、一端側が電源電圧ＶＤＤに接続され、他端側が垂直転送線２３９に接続され、ゲートには電荷変換部２３３で電圧変換された信号（撮像信号またはリセット時の信号）が入力される。画素ソースフォロアトランジスタ２３７は、転送トランジスタ２３４のゲートに駆動信号φＴが供給されると、光電変換素子２３１から電荷を読み出し、電荷変換部２３３にて電圧変換された後の撮像信号を垂直転送線２３９へ転送する。なお、本実施の形態１では、画素ソースフォロアトランジスタ２３７が複数の光電変換素子の各々で蓄積された電荷を撮像信号に変換する変換回路として機能する。
【００５５】
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。電流源２４２は、単位画素２３０を駆動し、単位画素２３０の出力（撮像信号）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（撮像信号）は、ノイズ除去部２４３に入力される。
【００５６】
ノイズ除去部２４３は、転送容量２５２（ＡＣ結合コンデンサ）と、クランプスイッチ２５３（トランジスタ）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バッファ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、他端側が転送容量２５２と列ソースフォロアバッファ２４４との間に接続され、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。なお、ノイズ除去部２４３に入力される撮像信号には、ノイズ生成が含まれる。また、本実施の形態１では、ノイズ除去部２４３がノイズ除去回路として機能する。
【００５７】
ノイズ除去部２４３は、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が基準電圧生成部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、列ソースフォロアバッファ２４４のゲートに入力される。
【００５８】
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２５２（ＡＣ結合コンデンサ）の容量が列ソースフォロアバッファ２４４の入力容量に対する十分な容量であればよい。さらに、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。
【００５９】
列ソースフォロアバッファ２４４は、一端側が電源電圧ＶＤＤに接続され、他端側が列選択スイッチ２５４（第２の転送部）の一端側に接続され、ゲートにはノイズ除去部２４３を介して撮像信号が入力される。
【００６０】
列選択スイッチ２５４は、一端側が列ソースフォロアバッファ２４４の他端側に接続され、他端側が水平転送線２５８（第２の転送線）に接続され、ゲートには水平走査部２４５から駆動信号（列選択パルス）φＨＣＬＫ＜Ｎ＞を供給するための信号線が接続される。列選択スイッチ２５４は、ゲートに水平走査部２４５から駆動信号φＨＣＬＫ＜Ｎ＞が供給されると、オン状態となり、列＜Ｎ＞の垂直転送線２３９の信号（撮像信号）を水平転送線２５８に転送（出力）する。なお、本実施の形態１では、列ソースフォロアバッファ２４４および列選択スイッチ２５４が画素ソースフォロアトランジスタ２３７から撮像信号を出力する出力回路として機能する。
【００６１】
水平リセットトランジスタ２５６は、一端側が水平リセット電圧Ｖｃｌｒに接続され、他端側が水平転送線２５８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φＨＣＬＲが入力される。水平リセットトランジスタ２５６は、タイミング生成部２５から駆動信号φＨＣＬＲがゲートに入力されると、オン状態となり、水平転送線２５８をリセットする。
【００６２】
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、列ソースフォロアバッファ２４４を駆動し、信号（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（撮像信号）は、バッファ２６に入力され保持される。
【００６３】
基準信号生成部２４８は、単位画素２３０の列とは別に、専用の垂直転送線２３９ａに接続される。基準信号生成部２４８は、撮像信号生成部２４０で形成される出力信号（撮像信号）に存在する電源の揺らぎ成分と同じ同相の揺らぎ成分を有する基準信号を生成する回路を有する。具体的には、基準信号生成部２４８は、撮像信号生成部２４０を構成する複数の回路のうち少なくとも１つ以上の回路と等価の構造である回路を有する。
【００６４】
ここで、基準信号生成部２４８の詳細な構成について説明する。基準信号生成部２４８は、光電変換素子２３１ａ（ダミーフォトダイオード）と、電荷変換部２３３ａと、転送トランジスタ２３４ａと、画素リセット部２３６ａと、画素ソースフォロアトランジスタ２３７ａと、電流源２４２ａと、ノイズ除去部２４３ａと、列ソースフォロアバッファ２４４ａと、列選択スイッチ２５４ａと、を含む。
【００６５】
光電変換素子２３１ａは、上述した光電変換素子２３１と同等の構成を有し、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２３１ａは、カソード側が転送トランジスタ２３４ａの一端側に接続され、アノード側がグランドＧＮＤに接続される。
【００６６】
電荷変換部２３３ａは、上述した電荷変換部２３３ａと同様の構成を有し、光電変換素子２３１ａで蓄積された電荷を電圧に変換する。
【００６７】
転送トランジスタ２３４ａは、上述した転送トランジスタ２３４と同様の構成を有し、光電変換素子２３１ａから電荷変換部２３３ａに電荷を転送する。転送トランジスタ２３４ａは、ゲートに駆動信号φＴが供給される信号線が接続され、他端側に電荷変換部２３３ａが接続される。転送トランジスタ２３４ａは、垂直走査部２４１から信号線を介して駆動信号φＴが供給されると、オン状態となり、光電変換素子２３１ａから電荷変換部２３３ａに信号電荷を転送する。
【００６８】
画素リセット部２３６ａは、上述した画素リセット部２３６と同様の構成を有し、電荷変換部２３３ａを所定電位にリセットする。画素リセット部２３６ａは、一端側が電源電圧ＶＤＤに接続され、他端側が電荷変換部２３３ａに接続され、ゲートには駆動信号φＲが供給される信号線が接続される。画素リセット部２３６ａは、垂直走査部２４１から信号線を介して駆動信号φＲが供給されると、オン状態となり、電荷変換部２３３ａに蓄積された信号電荷が放出され、電荷変換部２３３ａを所定電位にリセットする。
【００６９】
画素ソースフォロアトランジスタ２３７ａは、上述した画素ソースフォロアトランジスタ２３７と同様の構成を有する。画素ソースフォロアトランジスタ２３７ａは、一端側が電源電圧ＶＤＤに接続され、他端側が垂直転送線２３９ａに接続され、ゲートには電荷変換部２３３ａで電圧変化された信号（基準信号）が入力される。画素ソースフォロアトランジスタ２３７ａは、転送トランジスタ２３４ａのゲートに駆動信号φＴが供給されると、光電変換素子２３１ａから電荷を読み出され、電荷変換部２３３ａに電圧変換された後の基準信号を垂直転送線２３９ａへ転送する。
【００７０】
電流源２４２ａは、上述した電流源２４２と同様の構成を有する。電流源２４２ａは、一端側が垂直転送線２３９ａに接続され、他端側がグランドＧＮＤに接続され、ゲートにはバイアス電圧Ｖｂｉａｓ１が印加される。電流源２４２ａは、光電変換素子２３１ａを駆動し、光電変換素子２３１ａの出力（基準信号）を垂直転送線２３９ａへ読み出す。垂直転送線２３９ａへ読み出された信号（基準信号）は、ノイズ除去部２４３ａに入力される。
【００７１】
ノイズ除去部２４３ａは、上述したノイズ除去部２４３と同様の構成を有し、転送容量２５２ａ（ＡＣ結合コンデンサ）と、クランプスイッチ２５３ａ（トランジスタ）と、を含む。転送容量２５２ａは、一端側が垂直転送線２３９ａに接続され、他端側が列ソースフォロアバッファ２４４ａに接続される。クランプスイッチ２５３ａ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、他端側が転送容量２５２ａと列ソースフォロアバッファ２４４ａとの間に接続され、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。なお、ノイズ除去部２４３ａに入力される基準信号には、ノイズ成分が含まれる。
【００７２】
ノイズ除去部２４３ａは、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２５３ａのゲートに入力されると、クランプスイッチ２５３ａがオン状態となり、転送容量２５２ａが基準電圧生成部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２４３ａでノイズ除去された基準信号は、列ソースフォロアバッファ２４４ａのゲートに入力される。
【００７３】
列ソースフォロアバッファ２４４ａは、上述した列ソースフォロアバッファ２４４と同様の構成を有する。列ソースフォロアバッファ２４４ａは、一端側が電源電圧ＶＤＤに接続され、他端側が列選択スイッチ２５４ａの一端側に接続され、ゲートにはノイズ除去部２４３ａを介して基準信号が入力される。
【００７４】
列選択スイッチ２５４ａは、上述した列選択スイッチ２５４と同様の構成を有する。列選択スイッチ２５４ａは、一端が列ソースフォロアバッファ２４４ａの他端側に接続され、他端側が水平転送線２５８ａに接続され、ゲートには水平走査部２４５から駆動信号φＨＣＬＫ＜Ｎ＞を供給するための信号線が接続される。列選択スイッチ２５４ａは、ゲートに水平走査部２４５から駆動信号φＨＣＬＫ＜Ｎ＞が供給されると、オン状態となり、垂直転送線２３９ａの信号（基準信号）を水平転送線２５８ａに転送する。
【００７５】
定電流源２５７ａは、上述した定電流源２５７と同様の構成を有する。定電流源２５７ａは、一端側が水平転送線２５８ａに接続され、他端側がグランド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２５７ａは、列ソースフォロアバッファ２４４ａを駆動し、基準信号を垂直転送線２３９ａから水平転送線２５８ａへ読み出す。水平転送線２５８ａへ読み出された基準信号は、バッファ２６に入力され保持される。
【００７６】
このように基準信号生成部２４８は、撮像信号生成部２４０に含まれる複数の回路または素子のうち、少なくとも１つと等価な構造の素子または回路を有する。具体的には、基準信号生成部２４８は、撮像信号生成部２４０を構成する光電変換素子２３１、電荷変換部２３３、転送トランジスタ２３４、画素リセット部２３６、画素ソースフォロアトランジスタ２３７、電流源２４２、ノイズ除去部２４３、列ソースフォロアバッファ２４４および列選択スイッチ２５４のうち、等価な構造の素子または回路、例えば光電変換素子２３１ａ、電荷変換部２３３ａ、転送トランジスタ２３４ａ、画素リセット部２３６ａ、画素ソースフォロアトランジスタ２３７ａ、電流源２４２ａ、ノイズ除去部２４３ａ、列ソースフォロアバッファ２４４ａおよび列選択スイッチ２５４ａを有する。
【００７７】
基準電圧生成部２４６は、２つの抵抗２９１および抵抗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２９３と、サンプル容量２９４と、オペアンプ２９５と、オペアンプ２９６と、オペアンプ２９７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、電源電圧ＶＤＤから基準信号用電圧Ｖｆｄ＿Ｈと、ノイズ除去部２４３のクランプ電圧Ｖｃｌｐと、を生成する。
【００７８】
バッファ２６は、水平転送線２５８から入力される撮像信号および水平転送線２５８ａから入力される基準信号（Ｖｒｅｆ）をそれぞれ個別に保持し、タイミング生成部２５から入力される信号（駆動信号φＭＵＸＳＥＬ）に基づいて、順次切り替えて撮像信号および基準信号を第２チップ２２へ出力する。
【００７９】
ここで、バッファ２６の詳細な構成について説明する。バッファ２６は、第１サンプルホールド部２６１と、第２サンプルホールド部２６２と、マルチプレクサ２６３と、出力バッファ３１と、を有する。
【００８０】
第１サンプルホールド部２６１は、第１バッファ２６１ａと、第１サンプルホールドスイッチ２６１ｂと、第１サンプル容量２６１ｃと、第１オペアンプ２６１ｄと、を含む。
【００８１】
第１バッファ２６１ａは、入力側に水平転送線２５８が接続され、出力側に第１サンプルホールドスイッチ２６１ｂが接続される。第１バッファ２６１ａは、水平転送線２５８を介して撮像信号および水平リセット電圧（Ｖｃｌｒ）が入力される。
【００８２】
第１サンプルホールドスイッチ２６１ｂは、一端側が第１バッファ２６１ａの出力側に接続され、他端側が第１オペアンプ２６１ｄの入力側（＋側端子）に接続され、ゲートには駆動信号φＶＳＨが供給される信号線が接続される。
【００８３】
第１サンプル容量２６１ｃは、一端側が第１サンプルホールドスイッチ２６１ｂの他端側に接続され、他端側がグランドＧＮＤに接続される。
【００８４】
第１オペアンプ２６１ｄは、入力側（＋側端子）が第１サンプルホールドスイッチ２６１ｂの他端側に接続され、出力側がマルチプレクサ２６３に接続される。また、第１オペアンプ２６１ｄの出力は、抵抗Ｒ１を介して第１オペアンプ２６１ｄの反転入力端子（−側端子）に入力される。さらに、第１オペアンプ２６１ｄの反転入力端子（−側端子）には、抵抗Ｒ２を介して基準電圧生成部２４６から基準信号用電圧Ｖｆｄ＿Ｈが入力される。
【００８５】
このように構成された第１サンプルホールド部２６１は、第１サンプルホールドスイッチ２６１ｂがオン状態になる直前の電圧を第１サンプル容量２６１ｃに保持し、第１サンプルホールドスイッチ２６１ｂがオフ状態になっている間は、第１サンプル容量２６１ｃに保持した電圧をマルチプレクサ２６３に出力する。
【００８６】
第２サンプルホールド部２６２は、第２バッファ２６２ａと、第２サンプルホールドスイッチ２６２ｂと、第２サンプル容量２６２ｃと、第２オペアンプ２６２ｄと、を含む。
【００８７】
第２バッファ２６２ａは、入力側に水平転送線２５８ａが接続され、出力側に第２サンプルホールドスイッチ２６２ｂが接続される。第２バッファ２６２ａは、水平転送線２５８ａを介して基準信号が入力される。
【００８８】
第２サンプルホールドスイッチ２６２ｂは、一端側が第２バッファ２６２ａの出力側に接続され、他端側が第２オペアンプ２６２ｄの入力側（＋側端子）に接続され、ゲートには駆動信号φＶＳＨが供給される信号線が接続される。
【００８９】
第２サンプル容量２６２ｃは、一端側が第２サンプルホールドスイッチ２６２ｂの他端側に接続され、他端側がグランドＧＮＤに接続される。
【００９０】
第２オペアンプ２６２ｄは、入力側（＋側端子）が第２サンプルホールドスイッチ２６２ｂの他端側に接続され、出力側がマルチプレクサ２６３に接続される。また、第２オペアンプ２６２ｄの出力は、抵抗Ｒ１を介して第２オペアンプ２６２ｄの反転入力端子（−側端子）に入力される。さらに、第２オペアンプ２６２ｄの反転入力端子（−側端子）には、抵抗Ｒ２を介して基準電圧生成部２４６から基準信号用電圧Ｖｆｄ＿Ｈが入力される。
【００９１】
このように構成された第２サンプルホールド部２６２は、第２サンプルホールドスイッチ２６２ｂがオン状態になる直前の電圧を第２サンプル容量２６２ｃに保持し、第２サンプルホールドスイッチ２６２ｂがオフ状態になっている間は、第２サンプル容量２６２ｃに保持した電圧をマルチプレクサ２６３に出力する。
【００９２】
マルチプレクサ２６３は、タイミング生成部２５から入力される駆動信号φＭＵＸＳＥＬに基づいて、第１サンプルホールド部２６１から入力される撮像信号および第２サンプルホールド部２６２から入力される基準信号を切り換えて出力バッファ３１へ出力する。
【００９３】
出力バッファ３１は、ノイズ除去された撮像信号と基準信号（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。
【００９４】
第２チップ２２は、伝送ケーブル３を介して、ノイズ成分が除去された撮像信号および撮像信号と同相の揺らぎ成分を持つ基準信号それぞれをコネクタ部５に伝送する。
【００９５】
〔撮像部の動作〕
次に、撮像部２０の駆動タイミングについて説明する。図５は、撮像部２０の駆動信号を示すタイミングチャートである。図５では、受光部２３の行＜０＞および行＜１＞の単位画素２３０から信号を読み出し、出力バッファ３１から出力されるまでを説明する。また、図５に示すタイミングチャートでは説明の便宜上、単位画素２３０に光電変換素子２３１のみが含まれるものとしている。単位画素２３０に複数の光電変換素子が含まれる場合には、このタイミングチャートに示す１映像信号ライン分の動作を単位画素２３０に含まれる光電変換素子２３１の数分だけ繰り返して行う。図５において、最上段から順に、駆動信号φＲ、φＴ、φＶＣＬ、φＨＣＬＫ、φＨＣＬＲ、出力信号Ｖｏｕｔを示す。なお、図５において、駆動信号φＲ，φＴについては行＜Ｍ＞が＜０＞および＜１＞の場合を例示し、駆動信号φＨＣＬＫについては列＜Ｎ＞が＜０＞、＜１＞および＜２＞の場合を例示している。
【００９６】
図５に示すように、まず、クランプスイッチ２５３をオン（駆動信号φＶＣＬがＨｉｇｈ）し、画素リセット部２３６をパルス状態にオン（パルス状の駆動信号φＲ＜０＞がＨｉｇｈ）、転送トランジスタ２３４をオフ（パルス状の駆動信号φＴ＜０＞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等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（駆動信号φＶＣＬがＨｉｇｈ）状態にしたままにすることにより、列ソースフォロアバッファ２４４のゲートがクランプ電圧Ｖｃｌｐの電圧となる。このクランプ電圧Ｖｃｌｐは、駆動信号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。
【００９７】
次に、クランプスイッチ２５３をオフ（駆動信号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（パルス状の駆動信号φＴ＜０＞がＨｉｇｈ）することにより、電荷変換部２３３が光電変換素子２３１によって光電変換された電荷を変換した信号を垂直転送線２３９に読み出す。この状態で、電荷変換部２３３によって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（光信号）が、列ソースフォロアバッファ２４４のゲートに出力される。ここで、列ソースフォロアバッファ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。
【００９８】
クランプ電圧Ｖｃｌｐを基準として撮像信号を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（駆動信号φＨＣＬＲがＬｏｗ）にし、水平転送線２５８のリセットを解除する。
【００９９】
その後、列＜０＞の列選択スイッチ２５４をオン（パルス状の駆動信号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、第１サンプルホールドスイッチ２６１ｂをパルス状にオン（パルス状の駆動信号φＨＳＨがＨｉｇｈ）することにより、撮像信号が第１サンプル容量２６１ｃにサンプリングされる。その後、マルチプレクサ２６３にＬｏｗレベルのパルス状の駆動信号φＭＵＸＳＥＬ（図４を参照）を印加して、第１サンプル容量２６１ｃにサンプリングされた撮像信号を出力バッファ３１に出力する。この時、マルチプレクサ２６３のパルス状の駆動信号φＭＵＸＳＥＬと同期して、水平リセットトランジスタ２５６をオン（パルス状の駆動信号φＨＣＬＲがＨｉｇｈ）にし、水平転送線２５８を再度リセットする。
【０１００】
続いて、マルチプレクサ２６３にＨｉｇｈレベルのパルス状の駆動信号φＭＵＸＳＥＬ（図４を参照）を印加し、基準信号生成部２４８で生成した撮像信号と同相の揺らぎ成分を持つ基準信号を出力バッファ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（駆動信号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（駆動信号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、第１サンプルホールドスイッチ２６１ｂをパルス状にオン（パルス状の駆動信号φＨＳＨ（図４を参照）がＨｉｇｈ）することにより、撮像信号が第１サンプル容量２６１ｃ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（駆動信号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２６３にＬｏｗレベルのパルス状の駆動信号φＭＵＸＳＥＬ（図４を参照）を印加して、サンプリングされた撮像信号を出力バッファ３１に出力する。
【０１０１】
行＜０＞の撮像信号が全て水平転送線２５８に転送されたら、駆動信号φＶＳＨおよび駆動信号φＶＣＬをＨｉｇｈレベルにした後、行＜０＞の撮像信号の転送を終了し、次の行＜１＞の撮像信号の転送を開始する。
【０１０２】
このような動作を、受光部２３の列数分（また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、この撮像信号と同相の揺らぎ成分を持つ基準信号とが交互に出力バッファ３１から出力される。１ライン分の読み出し動作を単位画素行数分（また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。
【０１０３】
以上説明した本実施の形態１によれば、１画素毎に撮像信号と、この撮像信号と同相の揺らぎ成分を持つ基準信号とを交互に出力することができる。これにより、撮像信号生成部２４０から出力される撮像信号に重畳している電源のリップル成分と同じ同相の揺れ成分を含む基準信号（基準電圧Ｖｒｅｆ）を基準信号生成部２４８から出力することによって、マルチプレクサ２６３以降の後段回路、例えばコネクタ部５に設けられるＡＦＥ部５１の相関二重サンプリング回路で、信号の伝送中に重畳するリップル成分（ノイズ成分）を効果的に除去することができるので、画質の劣化を防止することができる。
【０１０４】
また、本実施の形態１によれば、暗時の撮像信号と基準信号との出力レベルの差分出力電圧のばらつき（ＰＶＴ変動：Process  Voltage  Temperature）を抑えることができるので、撮像素子の歩留まりを向上させることができる。
【０１０５】
さらにまた、本実施の形態１によれば、電源電圧変動除去比（ＲＳＲＰ：Power  Supply  Rejection  Ratio）の特性を向上させることができる。
【０１０６】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２に係る撮像素子は、上述した実施の形態１に係る撮像素子（撮像部２０）の構成のみが異なる。具体的には、本実施の形態２に係る撮像素子の受光部は、２つの光電変換素子を有し、この２つの光電変換素子を単位画素とする。さらに、本実施の形態２に係る撮像素子の基準信号生成部は、ダミー画素としての光電変換素子が省略されている。このため、以下においては、本実施の形態２に係る撮像素子（撮像部）の構成のみを説明する。なお、上述した実施の形態１に係る内視鏡システム１と同等の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０７】
〔第１チップの構成〕
図６は、本実施の形態２に係る撮像部の第１チップの詳細な構成を示すブロック図である。図７は、本実施の形態２に係る撮像部の第１チップの詳細な構成を示す回路図である。
【０１０８】
図６および図７に示すように、第１チップ２１ａ（撮像素子）は、上述した受光部２３、バッファ２６、基準電圧生成部２４６および基準信号生成部２４８それぞれに換えて、受光部２３ａ、バッファ２６ａ、基準電圧生成部２４６ａおよび基準信号生成部２４８ａを有する。
【０１０９】
受光部２３ａには、多数の単位画素２３０ａが二次元マトリクス状に配列される。各単位画素２３０ａは、光電変換素子２３１、光電変換素子２３２と、電荷変換部２３３と、転送トランジスタ２３４、転送トランジスタ２３５と、画素リセット部２３６と、画素ソースフォロアトランジスタ２３７および画素出力スイッチ２３８（信号出力部）と、を含む。なお、本実施の形態２では、１また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また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２３０ａには、１つの単位セルが含まれる。
【０１１０】
光電変換素子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２３２のカソード側は、転送トランジスタ２３５の一端側に接続され、アノード側はグラウンドＶＤＤに接続される。
【０１１１】
転送トランジスタ２３５は、光電変換素子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２３５のゲートには、パルス状の駆動信号（行選択パルス）φＴ１およびφＴ２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。転送トランジスタ２３５は、垂直走査部２４１から信号線を介してパルス状の駆動信号φＴ１およびφＴ２が供給されると、転送トランジスタ２３５がオン状態となり、光電変換素子２３２から電荷変換部２３３に信号電荷を転送する。
【０１１２】
基準信号生成部２４８ａは、単位画素２３０ａの列とは別に、専用の垂直転送線２３９ａに接続される。基準信号生成部２４８ａは、撮像信号生成部２４０ａで形成される出力信号（撮像信号）に存在する電源揺らぎ成分と同じ同相の揺らぎ成分を有する基準信号を生成する回路を有する。基準信号生成部２４８ａは、映像信号系回路を構成する複数回路のうち少なくとも１つ以上の回路と等価の構造である回路を有する。
【０１１３】
ここで、基準信号生成部２４８ａの詳細な構成について説明する。基準信号生成部２４８ａは、上述した基準信号生成部２４８の回路構成から、光電変換素子２３１ａ（ダミーフォトダイオード）と、電荷変換部２３３ａと、転送トランジスタ２３４ａと、画素リセット部２３６ａが省略されている。具体的には、基準信号生成部２４８ａは、画素ソースフォロアトランジスタ２３７ｂと、電流源２４２ａと、ノイズ除去部２４３ａと、列ソースフォロアバッファ２４４ａと、列選択スイッチ２５４ａと、を含む。
【０１１４】
画素ソースフォロアトランジスタ２３７ｂは、上述した画素ソースフォロアトランジスタ２３７と同様の構成を有する。画素ソースフォロアトランジスタ２３７ｂは、一端側が電源電圧ＶＤＤに接続され、他端側が垂直転送線２３９ａに接続され、ゲートには基準電圧生成部２４６ａから基準信号用電圧Ｖｆｄ＿Ｈが入力される。
【０１１５】
基準電圧生成部２４６ａは、２つの抵抗２９１および抵抗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２９３と、サンプル容量２９４と、オペアンプ２９５と、オペアンプ２９６と、を含む。基準電圧生成部２４６ａ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、電源電圧ＶＤＤから基準信号用電圧Ｖｆｄ＿Ｈと、ノイズ除去部２４３のクランプ電圧Ｖｃｌｐと、を生成する。
【０１１６】
バッファ２６ａは、水平転送線２５８から入力される撮像信号および水平転送線２５８ａから入力される基準信号をそれぞれ個別に保持し、タイミング生成部２５から入力される信号（駆動信号φＭＵＸＳＥＬ）に基づいて、順次切り替えて撮像信号および基準信号を第２チップ２２へ出力する。
【０１１７】
ここで、バッファ２６ａの詳細な構成について説明する。バッファ２６ａは、サンプルホールドスイッチ２６１ｅと、サンプル容量２６１ｆと、オペアンプ２６１ｇと、マルチプレクサ２６３ａと、出力バッファ３１と、を含む。
【０１１８】
サンプルホールドスイッチ２６１ｅは、一端側が水平転送線２５８に接続され、他端側が第１オペアンプ２６１ｇの入力側（＋側端子）に接続され、ゲートには駆動信号φＶＳＨが供給される信号線が接続される。
【０１１９】
サンプル容量２６１ｆは、一端側がサンプルホールドスイッチ２６１ｅの他端側に接続され、他端側がグランドＧＮＤに接続される。サンプル容量２６１ｆは、サンプルホールドスイッチ２６１ｅがオン状態になる直前の電圧を保持し、サンプルホールドスイッチ２６１ｅがオフ状態になっている間は、サンプルホールドスイッチ２６１ｅがオン状態になる直前に保持した電圧をマルチプレクサ２６３ａに出力する。
【０１２０】
オペアンプ２６１ｇは、入力側（＋側端子）がサンプルホールドスイッチ２６１ｅの他端側に接続され、出力側がマルチプレクサ２６３ａに接続される。また、オペアンプ２６１ｇの出力は、抵抗Ｒ１を介してオペアンプ２６１ｇの反転入力端子（−側端子）に入力される。さらに、オペアンプ２６１ｇの反転入力端子（−側端子）には、抵抗Ｒ２を介して基準信号生成部２４８ａから基準信号（基準電圧Ｖｒｅｆ）が入力される。
【０１２１】
マルチプレクサ２６３ａは、タイミング生成部２５から入力される駆動信号φＭＵＸＳＥＬに基づいて、オペアンプ２６１ｇから入力される撮像信号および水平転送線２５８ａを介して基準信号生成部２４８ａから入力される基準信号（基準電圧Ｖｒｅｆ）を切り換えて出力バッファ３１へ出力する。
【０１２２】
このように構成された撮像部２０の第１チップ２１ａは、上述した実施の形態１と同様の動作を行い、１画素毎に、撮像信号と基準信号（基準電圧Ｖｒｅｆ）とを交互に出力バッファ３１に出力する。これにより、撮像信号生成部２４０ａから出力される撮像信号に重畳している電源リップルと同じ電源リップルを含む基準信号（基準電圧Ｖｒｅｆ）を基準信号生成部２４８ａから交互に出力することができるので、マルチプクサ２６３ａ以降の後段回路、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リップルノイズを効果的に除去することができる。
【０１２３】
以上説明した本実施の形態２によれば、１画素毎に映像信号と基準信号とを交互に出力することができる。これにより、撮像信号生成部２４０ａから出力される撮像信号に重畳している電源のリップル成分と同じ電源リップルを含む基準信号（基準電圧Ｖｒｅｆ）を基準信号生成部２４８ａから交互に出力することによって、マルチプレクサ２６３ａ以降の後段回路、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リップルノイズを効果的に除去することができるので、画質の劣化を防止することができる。
【０１２４】
また、本実施の形態２によれば、基準信号生成部２４８ａを画素ソースフォロアトランジスタ２３７ｂ、電流源２４２ａ、ノイズ除去部２４３ａおよび列ソースフォロアバッファ２４４ａのみで構成し、光電変換素子２３１ａを省略しているので、第１チップ２１ａの面積を上述した実施の形態１に比して小さくすることができる。
【０１２５】
また、本発明では、基準信号生成部は、少なくとも出力回路と等価な構造の出力回路を有していれば良い。具体的には、基準信号生成部は、実施の形態１,２で上述した列ソースフォロアバッファ２４４および列選択スイッチ２５４を含めばよい。
【０１２６】
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態を含みうるものであり、特許請求の範囲によって特定される技術的思想の範囲内で種々の設計変更等を行うことが可能である。
【符号の説明】
【０１２７】
１  内視鏡システム
２  内視鏡
３  伝送ケーブル
４  操作部
５  コネクタ部
６  プロセッサ
７  表示装置
２０  撮像部
２１,２１ａ  第１チップ
２２  第２チップ
２３,２３ａ  受光部
２４  読み出し部
２５  タイミング生成部
２６,２６ａ,２７  バッファ
２８  ヒステリシス部
３１  出力バッファ
５１  ＡＦＥ部
５２  撮像信号処理部
５３  駆動信号生成部
６１  電源部
６２  画像信号処理部
６３  クロック生成部
２３０,２３０ａ  単位画素
２３１,２３１ａ,２３２  光電変換素子
２３３,２３３ａ  電荷変換部
２３４,２３４ａ,２３５  転送トランジスタ
２３６,２３６ａ  画素リセット部
２３７,２３７ａ,２３７ｂ  画素ソースフォロアトランジスタ
２３８  画素出力スイッチ
２３９,２３９ａ  垂直転送線
２４０,２４０ａ  撮像信号生成部
２４１  垂直走査部
２４２,２４２ａ  電流源
２４３,２４３ａ  ノイズ除去部
２４４,２４４ａ  列ソースフォロアバッファ
２４５  水平走査部
２４６,２４６ａ  基準電圧生成部
２４８,２４８ａ  基準信号生成部
２５２,２５２ａ  転送容量
２５３,２５３ａ  クランプスイッチ
２５４,２５４ａ  列選択スイッチ
２５６  水平リセットトランジスタ
２５７,２５７ａ  定電流源
２５８,２５８ａ  水平転送線
２６３,２６３ａ  マルチプレクサ
【要約】
画像信号に重畳された電源の同相揺らぎ成分を除去することができる撮像素子、撮像装置、内視鏡および内視鏡システムを提供する。第１チップ２１は、二次元マトリクス状に配置され、各々が外部から光を受光し、受光量に応じた電荷を蓄積する複数の光電変換素子を有する受光部２３と、複数の光電変換素子の各々で蓄積された電荷を電圧に変換して撮像信号を生成する撮像信号生成部２４０と、撮像信号生成部２４０によって生成された撮像信号と同相の揺らぎ成分を持つ基準信号を生成する基準信号生成部２４８と、を備える。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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