JP5332447B2 - Imaging apparatus, endoscope apparatus, and control apparatus - Google Patents

Imaging apparatus, endoscope apparatus, and control apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP5332447B2
JP5332447B2 JP2008245322A JP2008245322A JP5332447B2 JP 5332447 B2 JP5332447 B2 JP 5332447B2 JP 2008245322 A JP2008245322 A JP 2008245322A JP 2008245322 A JP2008245322 A JP 2008245322A JP 5332447 B2 JP5332447 B2 JP 5332447B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
timing
signal
image signal
phase
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008245322A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010078756A (en
Inventor
祥也 岡崎
良輔 興村
寛美 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd, Fujifilm Business Innovation Corp filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP2008245322A priority Critical patent/JP5332447B2/en
Publication of JP2010078756A publication Critical patent/JP2010078756A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5332447B2 publication Critical patent/JP5332447B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Studio Devices (AREA)
  • Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
  • Endoscopes (AREA)

Description

本発明は、撮像装置、内視鏡装置およびこれらの装置に適用される制御装置に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus, an endoscope apparatus, and a control apparatus applied to these apparatuses.

固体撮像素子としてCCDイメージセンサを備えた撮像装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1の撮像装置としての監視カメラは、レンズ等の光学系と、CCDイメージセンサから構成される撮像部とを備えている。また、撮像部から読み出されたアナログ信号をデジタル信号に変換するAFE(アナログフロントエンド)と、AFEから入力されるデジタル信号を処理する信号処理部とを備えている。   An imaging device including a CCD image sensor as a solid-state imaging device is known (see, for example, Patent Document 1). The surveillance camera as an imaging device of Patent Document 1 includes an optical system such as a lens and an imaging unit including a CCD image sensor. In addition, an AFE (analog front end) that converts an analog signal read from the imaging unit into a digital signal and a signal processing unit that processes the digital signal input from the AFE are provided.

特開2008−85410号公報JP 2008-85410 A

CCDイメージセンサから出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するAFEの処理に際しては、CCDイメージセンサから得られた画像(画素)信号の信号波形に対して適切なタイミングでサンプル/ホールド処理を行い、デジタル信号に変換することが重要である。これは、CCDイメージセンサからの信号波形に対して適切なタイミングでサンプル/ホールド処理が行われないと、CCDイメージセンサが正常に機能したとしてもAFEにて適切にデジタル信号に変換されず、出力画像の品質が低下してしまうからである。   At the time of AFE processing for converting an analog signal output from a CCD image sensor into a digital signal, sample / hold processing is performed at an appropriate timing on the signal waveform of an image (pixel) signal obtained from the CCD image sensor, It is important to convert it to a digital signal. This is because if the signal waveform from the CCD image sensor is not sampled / held at an appropriate timing, even if the CCD image sensor functions normally, it will not be properly converted into a digital signal by the AFE and output. This is because the image quality is degraded.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、出力画像の品質を向上させることができる撮像装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of improving the quality of an output image.

請求項1に記載の発明は、各種のタイミング信号を発生するタイミング発生部と、前記タイミング発生部が発生したタイミング信号に基づく駆動信号を取得し、取得した当該駆動信号に応じて画像信号を出力する撮像素子と、前記タイミング発生部が発生したタイミング信号に基づくタイミングパルスを取得し、取得した当該タイミングパルスに応じて、前記撮像素子から出力される画像信号を処理する画像信号処理部と、前記タイミング発生部が発生したタイミング信号を基に、前記撮像素子から出力され前記画像信号処理部に入力する画像信号と当該画像信号処理部に入力するタイミングパルスとの位相を調整する位相調整手段と、を含み前記タイミング発生部と前記画像信号処理部と前記位相調整手段を含む制御部と、前記撮像素子とは、ケーブルを介して接続されており、前記位相調整手段は、前記タイミング発生部と前記撮像素子との間に介在し、当該タイミング発生部から供給されるタイミング信号の位相をプログラマブルな制御により進めて前記画像信号を出力する基となる前記駆動信号として当該撮像素子に供給し、当該画像信号と前記タイミングパルスとの位相の調整量は、前記ケーブルの長さ、透磁率及び誘電率に基づいて算出することを特徴とする撮像装置である。これにより、本発明を採用しない場合に比べて、所望のタイミングの画像信号にすることができる。 The invention according to claim 1 acquires a timing generator that generates various timing signals, a drive signal based on the timing signal generated by the timing generator, and outputs an image signal in accordance with the acquired drive signal An image signal processing unit that acquires a timing pulse based on a timing signal generated by the timing generation unit, and an image signal processing unit that processes an image signal output from the image sensor in accordance with the acquired timing pulse; Based on the timing signal generated by the timing generation unit, a phase adjustment unit that adjusts the phase between the image signal output from the image sensor and input to the image signal processing unit and the timing pulse input to the image signal processing unit ; anda control unit including the phase adjusting means and the timing generator and the image signal processing unit, the imaging device Is connected via a cable, it said phase adjusting means is interposed between said timing generator the imaging device advances the phase programmable control of the timing signal supplied from the timing generator The image signal is supplied to the image sensor as the drive signal that is a basis for outputting the image signal. An imaging apparatus characterized by calculating . Thereby, compared with the case where this invention is not employ | adopted, it can be set as the image signal of a desired timing.

請求項に記載の発明は、前記請求項1に記載の撮像装置は、被写体を撮像し、取得した駆動信号に基づいて画像信号を出力することを特徴とする内視鏡装置である。これにより、画像信号処理部に入力する画像信号とタイミングパルスとを適切なタイミングにすることができ、出力画像の品質を向上させた内視鏡装置を提供することができる。 According to a second aspect of the present invention, the imaging apparatus according to the first aspect is an endoscope apparatus that images a subject and outputs an image signal based on the acquired drive signal. As a result, the image signal input to the image signal processing unit and the timing pulse can be set to appropriate timing, and an endoscope apparatus with improved output image quality can be provided.

画像信号処理部に入力する画像信号とタイミングパルスとを適切なタイミングにすることができ、出力画像の品質を向上させた撮像装置、内視鏡装置を提供できる。   The image signal and timing pulse input to the image signal processing unit can be set to appropriate timing, and an imaging apparatus and endoscope apparatus with improved output image quality can be provided.

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態(実施の形態)について詳細に説明する。   The best mode (embodiment) for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

<実施形態>
図1は、実施形態に係る撮像装置100の概略構成を示す図である。この撮像装置100は、体腔内の観察や検査を行う内視鏡装置、あるいは監視カメラとして用いられるものである。
<Embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an imaging apparatus 100 according to the embodiment. The imaging apparatus 100 is used as an endoscope apparatus that performs observation or examination in a body cavity or a surveillance camera.

図1に示すように、撮像装置100は、レンズ等の光学系11と、固体撮像素子であるCCDイメージセンサ12とを有する先端部10を備えている。また、撮像装置100は、CCDイメージセンサ12からの出力信号を処理する制御部20を備えている。また、撮像装置100は、先端部10と制御部20とを有線で接続する同軸ケーブル30を備えている。   As shown in FIG. 1, the imaging apparatus 100 includes a tip 10 having an optical system 11 such as a lens and a CCD image sensor 12 that is a solid-state imaging device. In addition, the imaging apparatus 100 includes a control unit 20 that processes an output signal from the CCD image sensor 12. In addition, the imaging apparatus 100 includes a coaxial cable 30 that connects the distal end portion 10 and the control unit 20 in a wired manner.

実施形態に係る先端部10のCCDイメージセンサ12は、対象物の光学像を電気的信号に変換し、2次元の画像として出力する装置であり、光電変換を行う複数の受光素子(フォトダイオード)を含む受光部と、転送ゲートと、シフトレジスタ(転送部)とを備えている。   The CCD image sensor 12 of the distal end portion 10 according to the embodiment is a device that converts an optical image of an object into an electrical signal and outputs it as a two-dimensional image, and a plurality of light receiving elements (photodiodes) that perform photoelectric conversion. Including a light receiving unit, a transfer gate, and a shift register (transfer unit).

受光部の各受光素子は受光量に応じた電荷を生成して蓄積する。そして電荷蓄積に必要な所定の時間が経過した後にシフト信号がアクティブになると、転送ゲートがオンになる。これにより、アナログの画像データである蓄積電荷が、転送ゲートを介して各受光素子に対応して設けられたシフトレジスタに転送される。そして、各シフトレジスタに転送された画像(画素)信号(蓄積電荷)Voutは、2相の駆動クロック(駆動信号)であるH1,H2に基づいて、CCDイメージセンサ12からシリアル出力される。   Each light receiving element of the light receiving unit generates and accumulates charges corresponding to the amount of light received. When the shift signal becomes active after a predetermined time required for charge accumulation has elapsed, the transfer gate is turned on. As a result, the stored charge, which is analog image data, is transferred to the shift register provided corresponding to each light receiving element via the transfer gate. The image (pixel) signal (accumulated charge) Vout transferred to each shift register is serially output from the CCD image sensor 12 based on H1 and H2 which are two-phase drive clocks (drive signals).

制御部20は、CCDイメージセンサ12からの出力信号である画像信号Voutを処理するAFE(アナログフロントエンド)21と、AFE21の出力をデジタル信号処理するデジタル信号処理部22とを備えている。また、制御部20は、CCDイメージセンサ12向け制御信号である後述する駆動クロックH1,H2を発生するとともに、AFE21向け制御信号である後述するAFE駆動パルスSHP,SHDなどの各種タイミング信号を発生するTG(Timing Generator)23を備えている。なお、AFE(アナログフロントエンド)21、デジタル信号処理部22およびTG23は、同一の制御基板に実装されている。   The control unit 20 includes an AFE (analog front end) 21 that processes an image signal Vout that is an output signal from the CCD image sensor 12, and a digital signal processing unit 22 that performs digital signal processing on the output of the AFE 21. The control unit 20 generates drive clocks H1 and H2, which will be described later, which are control signals for the CCD image sensor 12, and generates various timing signals such as AFE drive pulses SHP, SHD, which will be described later, which are control signals for the AFE 21. A TG (Timing Generator) 23 is provided. The AFE (analog front end) 21, the digital signal processing unit 22, and the TG 23 are mounted on the same control board.

AFE21は、CCDイメージセンサ12から入力される画像信号(蓄積電荷)Voutをノイズ除去しながらサンプル/ホールド処理を行う画像信号処理部としてのCDS(Correlated Double Sampling:相関二重サンプリング)211と、サンプル/ホールド処理された画像信号を所定のレベルまで増幅するPGA(Programmable Gain Amplifier:可変利得増幅回路)212を備えている。また、AFE21は、PGA212にて増幅されたアナログの画像信号をデジタル信号に変換するA/D変換器213と、A/D変換器213にて変換されたデジタル信号を信号処理部22へ送出するラッチ部214とを備えている。   The AFE 21 is a CDS (Correlated Double Sampling) 211 as an image signal processing unit that performs sample / hold processing while removing noise from the image signal (accumulated charge) Vout input from the CCD image sensor 12, and a sample. / PGA (Programmable Gain Amplifier) 212 for amplifying the image signal subjected to the hold process to a predetermined level. Further, the AFE 21 sends an A / D converter 213 that converts the analog image signal amplified by the PGA 212 into a digital signal, and the digital signal converted by the A / D converter 213 to the signal processing unit 22. And a latch part 214.

信号処理部22は、AFE21から出力されたデジタル信号に対して処理を施し、この撮像装置100において必要とされる撮像データ処理を行う。例えば、信号処理部22は、ホワイトバランス、ガンマ補正などの映像処理や、フォーマット処理、圧縮処理等のエンコード処理を行う。そして、信号処理部22にて所与の処理が施されたデータは、図示しない表示部において画像表示が行われたり、図示しない記録部において記録メディアに記録されたり、図示しない送信部から出力されたりする。   The signal processing unit 22 performs processing on the digital signal output from the AFE 21 and performs imaging data processing required in the imaging apparatus 100. For example, the signal processing unit 22 performs video processing such as white balance and gamma correction, and encoding processing such as format processing and compression processing. The data subjected to the given processing by the signal processing unit 22 is displayed on a display unit (not shown), recorded on a recording medium (not shown), or output from a transmission unit (not shown). Or

TG23は、CCDイメージセンサ12の画像信号出力の基となる駆動クロックH1,H2、およびCCDイメージセンサ12のゲートに入力されるリセットゲートパルスRGを発生し、CCDイメージセンサ12に向けて供給する。また、TG23は、CCDイメージセンサ12に向けの制御信号(タイミング信号)であるH1,H2,RGと同期したタイミング信号であり、AFE21のCDS211のサンプル/ホールド処理の基となるタイミングパルスSHP,SHDを発生し、AFE21に向けて供給する。   The TG 23 generates drive clocks H <b> 1 and H <b> 2 that are the basis of the image signal output of the CCD image sensor 12, and a reset gate pulse RG that is input to the gate of the CCD image sensor 12, and supplies it to the CCD image sensor 12. TG23 is a timing signal synchronized with control signals (timing signals) H1, H2 and RG for the CCD image sensor 12, and timing pulses SHP and SHD which are the basis of the sample / hold processing of the CDS 211 of the AFE 21. Is supplied to the AFE 21.

また、制御部20は、TG23から出力された制御信号である駆動クロックH1,H2およびリセットゲートパルスRGの位相を補正し、補正駆動クロックH1−a,H2−aおよび補正リセットゲートパルスRG−aをCCDイメージセンサ12に向けて出力するための位相シフト回路であるPSC(Phase Shift Circuit)50を、TG23とCCDイメージセンサ12との間に介在(接続)するように、TG23、AFE21などと同一の制御基板に実装されている。   Further, the control unit 20 corrects the phases of the drive clocks H1, H2 and the reset gate pulse RG, which are control signals output from the TG 23, and corrects the corrected drive clocks H1-a, H2-a and the corrected reset gate pulse RG-a. Is the same as TG23, AFE21, etc. so that PSC (Phase Shift Circuit) 50, which is a phase shift circuit for outputting to the CCD image sensor 12, is interposed (connected) between the TG 23 and the CCD image sensor 12. Is mounted on the control board.

実施形態に係る撮像装置100においては、制御信号H1−a,H2−a,RG−aの位相を制御信号H1,H2,RGに対して進めることで、同軸ケーブル30に起因するCCDイメージセンサ12からの画像信号Voutの遅延を補正するものである。 In the imaging apparatus 100 according to the embodiment, the CCD image sensor 12 caused by the coaxial cable 30 is caused by advancing the phases of the control signals H1-a, H2-a, and RG-a with respect to the control signals H1, H2, and RG. This is to correct the delay of the image signal Vout from.

以下に、このPSC50によるAFE駆動パルスSHP,SHDの位相の補正(調整)について説明する。   Hereinafter, correction (adjustment) of the phases of the AFE drive pulses SHP and SHD by the PSC 50 will be described.

AFE21が、CCDイメージセンサ12から得た画素信号Voutの信号波形に対して適切なタイミングでサンプル/ホールド処理を行い、A/D変換しなければ、A/D変換された撮像画像データとして適切なデータが得られない。   If the AFE 21 performs a sample / hold process on the signal waveform of the pixel signal Vout obtained from the CCD image sensor 12 at an appropriate timing and does not perform A / D conversion, the AFE 21 is appropriate as captured image data that has undergone A / D conversion. Data is not available.

図2は、AFE21のCDS211にて行われるサンプル/ホールド処理のタイミング波形を示す図である。波形Voutとして示した、CCDイメージセンサ12から出力されたある画素についての画像信号の信号波形に対して、サンプル/ホールド処理として、基準レベル(例えば、波形の黒レベル)に相当するポイントとデータレベルに相当するポイントのサンプリングを行う。   FIG. 2 is a diagram showing timing waveforms of the sample / hold process performed in the CDS 211 of the AFE 21. For a signal waveform of an image signal for a certain pixel output from the CCD image sensor 12 shown as a waveform Vout, a point and a data level corresponding to a reference level (for example, a black level of the waveform) are used as a sample / hold process. Sampling of points corresponding to.

なお、CDS211が基準レベルの信号値とデータレベルの信号値の差分を採ることで、基準レベルに対する値としてのデータレベルを取得し、その差分をA/D変換器213にてA/D変換することで、AFE21は、基準レベルを基準とした適切なデータレベルをデジタルデータとして取得する。   The CDS 211 obtains the data level as a value with respect to the reference level by taking the difference between the signal value of the reference level and the signal value of the data level, and A / D converts the difference by the A / D converter 213. Thus, the AFE 21 acquires an appropriate data level based on the reference level as digital data.

そして、基準レベルのサンプル/ホールド処理のために図示するようなタイミングのAFE駆動パルスSHPが用いられ、またデータレベルのサンプル/ホールド処理のために図示するようなタイミングのAFE駆動パルスSHDが用いられる。   Then, the AFE drive pulse SHP at the timing shown in the figure is used for the sample level / sample processing of the reference level, and the AFE drive pulse SHD at the timing shown in the figure is used for the sample level / sample processing of the data level. .

それゆえ、AFE21から適切な撮像画像データを得るためには、上記タイミングのAFE駆動パルスSHP,SHDが、CCDイメージセンサ12からの画像信号Voutに対して適切な位相状態でなければならない。もし、AFE駆動パルスSHP,SHDと画像信号Voutとの相互の位相が適切でない場合には、画像信号Voutの基準レベル及びデータレベルのタイミングでサンプリングできず、A/D変換された撮像画像データの値は適切な値にならない。つまり、AFE駆動パルスSHP,SHDのCCDイメージセンサ12からの画像信号Voutに対する位相が適切でないと画像の品質が低下してしまう。   Therefore, in order to obtain appropriate captured image data from the AFE 21, the AFE drive pulses SHP and SHD at the above timing must be in an appropriate phase state with respect to the image signal Vout from the CCD image sensor 12. If the mutual phases of the AFE drive pulses SHP and SHD and the image signal Vout are not appropriate, sampling cannot be performed at the timing of the reference level and the data level of the image signal Vout, and the A / D converted captured image data The value is not appropriate. That is, if the phase of the AFE drive pulses SHP and SHD with respect to the image signal Vout from the CCD image sensor 12 is not appropriate, the quality of the image is degraded.

一方、実施形態に係る撮像装置100のように、CCDイメージセンサ12を有する先端部10と、AFE21,PSC50を有する制御部20が同軸ケーブル30で接続されている場合においては、同軸ケーブル30にて信号が伝送される際に、伝送遅延が発生する。特に、PSC50とAFE21は同一の制御基板に実装され両者の離間距離が数mmあるいは数cmであるのに対して、同軸ケーブル30の長さが数mである場合には、同軸ケーブル30に起因する伝送遅延が顕著に現れる。   On the other hand, when the tip 10 having the CCD image sensor 12 and the control unit 20 having the AFE 21 and the PSC 50 are connected by the coaxial cable 30 as in the imaging apparatus 100 according to the embodiment, the coaxial cable 30 is used. When a signal is transmitted, a transmission delay occurs. In particular, when the PSC 50 and the AFE 21 are mounted on the same control board and the distance between the PSC 50 and the AFE 21 is several millimeters or several centimeters, the length of the coaxial cable 30 is several meters. Transmission delay appears remarkably.

図3は、実施形態に係る撮像装置100に対して、PSC50を省いた構成の撮像装置におけるタイミングチャートである。なお、図3中、CKは、TG23の動作周波数におけるクロック信号であり、駆動クロックH1,H2およびリセットゲートパルスRGは、クロック信号が分周比2で分周されて出力されている。また、H1−1,H2−1,RG−1は、TG23から出力されたH1,H2,RGがCCDイメージセンサ12に至った時点の制御信号である。   FIG. 3 is a timing chart in an imaging apparatus having a configuration in which the PSC 50 is omitted from the imaging apparatus 100 according to the embodiment. In FIG. 3, CK is a clock signal at the operating frequency of the TG 23, and the drive clocks H1 and H2 and the reset gate pulse RG are output by dividing the clock signal by a frequency division ratio of 2. H1-1, H2-1, and RG-1 are control signals when H1, H2, and RG output from the TG 23 reach the CCD image sensor 12.

図2は、CCDイメージセンサ12と制御部20との間に伝送遅延が生じないと仮定した場合のタイミングチャートでもあり、この図2の状態と図3の状態を比較する。   FIG. 2 is also a timing chart when it is assumed that no transmission delay occurs between the CCD image sensor 12 and the control unit 20, and the state of FIG. 2 is compared with the state of FIG.

図3に示すように、同軸ケーブル30において伝送遅延が発生するために、TG23から出力された制御信号H1,H2,RGが同軸ケーブル30を介してCCDイメージセンサ12に至るまでには、TG23から出力された制御信号SHP,SHDがAFE21に至るまでに要する時間(TG23とAFE21の離間距離は数mmあるいは数cmであるのでほぼ0(sec))よりも長い時間d1(sec)が経過する。また、CCDイメージセンサ12から出力された画像信号Voutが同軸ケーブル30を介してAFE21に至るまでには、時間d2が経過する。   As shown in FIG. 3, since transmission delay occurs in the coaxial cable 30, the control signals H 1, H 2 and RG output from the TG 23 reach the CCD image sensor 12 via the coaxial cable 30 from the TG 23. A time d1 (sec) that is longer than the time required for the output control signals SHP and SHD to reach the AFE 21 (the separation distance between the TG 23 and the AFE 21 is several mm or several centimeters and is substantially 0 (sec)) elapses. Further, a time d2 elapses until the image signal Vout output from the CCD image sensor 12 reaches the AFE 21 via the coaxial cable 30.

ここで、同軸ケーブル30の伝送遅延時間S(sec)は以下の式(1)を用いて算出できる。
S=L/Vp (sec)・・・(1)
ここで、L(m)は、同軸ケーブル30の長さであり、Vp(m/sec)は、同軸ケーブル30の伝送速度である。なお、Vp(m/sec)は、以下の式(2)を用いて算出できる。
ここで、Cは光速度(2.997925×10(m/sec))であり、μrは比透磁率であり、εrは比誘電率である。
Here, the transmission delay time S (sec) of the coaxial cable 30 can be calculated using the following equation (1).
S = L / Vp (sec) (1)
Here, L (m) is the length of the coaxial cable 30, and Vp (m / sec) is the transmission speed of the coaxial cable 30. Vp (m / sec) can be calculated using the following equation (2).
Here, C is the speed of light (2.999725 × 10 8 (m / sec)), μr is the relative permeability, and εr is the relative permittivity.

同軸ケーブル30の場合、比透磁率μr=1、比誘電率εr=2.4であるので、これらの値を式(2)に入力すると、Vp=1.94×10(m/sec)である。
ゆえに、例えば、L=1(m)の同軸ケーブル30を使用した場合、伝送遅延時間S(sec)は、S=1/(1.94×10)≒5.2(nsec)となる。
また、この算出された遅延時間Sは、図3に示すタイミングチャートのd1(往路)とd2(復路)に相当するため、撮像装置1全体での伝送遅延時間は、d1+d2=2×S=10.4(nsec)となる。
In the case of the coaxial cable 30, the relative permeability μr = 1 and the relative dielectric constant εr = 2.4. Therefore, when these values are input to the equation (2), Vp = 1.94 × 10 8 (m / sec) It is.
Therefore, for example, when the coaxial cable 30 with L = 1 (m) is used, the transmission delay time S (sec) is S = 1 / (1.94 × 10 8 ) ≈5.2 (nsec).
Further, since the calculated delay time S corresponds to d1 (forward path) and d2 (return path) in the timing chart shown in FIG. 3, the transmission delay time in the entire imaging apparatus 1 is d1 + d2 = 2 × S = 10. .4 (nsec).

なお、TG23の最高動作周波数が50MHzである場合、駆動クロックH1,H2およびAFE駆動パルスSHP,SHDの周期は、40(nsec)である。ゆえに、撮像装置1の同軸ケーブル30として1(m)の長さの同軸ケーブルを用いた場合には、同軸ケーブル30に起因する遅延時間のみで、正規の画像データに比較して25%もの位相のズレが生じる。   When the maximum operating frequency of the TG 23 is 50 MHz, the periods of the drive clocks H1 and H2 and the AFE drive pulses SHP and SHD are 40 (nsec). Therefore, when a coaxial cable having a length of 1 (m) is used as the coaxial cable 30 of the imaging apparatus 1, only a delay time caused by the coaxial cable 30 is 25% of the phase compared to normal image data. Deviation occurs.

そこで、本実施の形態に係る撮像装置100においては、TG23とCCDイメージセンサ12との間に位相調整手段としてのPSC50を介在させて、TG23から出力された制御信号である駆動クロックH1,H2およびリセットゲートパルスRGの位相を適切なタイミングに補正した補正駆動クロックH1−a,H2−aおよび補正リセットゲートパルスRG−aをCCDイメージセンサ12に向けて出力する。   Therefore, in the imaging apparatus 100 according to the present embodiment, the drive clocks H1, H2, which are control signals output from the TG 23, and the PSC 50 as the phase adjusting means are interposed between the TG 23 and the CCD image sensor 12. Corrected drive clocks H1-a, H2-a and corrected reset gate pulse RG-a, in which the phase of the reset gate pulse RG is corrected at an appropriate timing, are output to the CCD image sensor 12.

そのために、PSC50として、プログラマブルに位相制御することができ、入力された信号に対し最高分解能(遅延差)がNで位相が進められる少なくとも1つ以上のクロック信号を出力する位相制御(シフト)回路を用いる。最高分解能がNであるので、周波数f(Hz)(周期1/f(sec))入力の場合は、1/(f×N)(sec)単位にて位相を進めることができる。   Therefore, as the PSC 50, a phase control (shift) circuit that can perform phase control in a programmable manner and outputs at least one clock signal whose phase is advanced with the highest resolution (delay difference) N with respect to the input signal. Is used. Since the highest resolution is N, the phase can be advanced in units of 1 / (f × N) (sec) when the frequency f (Hz) (period 1 / f (sec)) is input.

例えば、PSC50として、最高分解能が32である位相シフト回路を例にすると、TG23の最高動作周波数が50(MHz)で、駆動クロックH1,H2およびリセットゲートパルスRGの周波数が25(MHz)である場合には、1/(25(MHz)×32)=1.25(nsec)単位にて位相を進めることができる。   For example, when a phase shift circuit having a maximum resolution of 32 is taken as an example as the PSC 50, the maximum operating frequency of the TG 23 is 50 (MHz), and the frequencies of the drive clocks H1 and H2 and the reset gate pulse RG are 25 (MHz). In this case, the phase can be advanced in units of 1 / (25 (MHz) × 32) = 1.25 (nsec).

ゆえに、1(m)の長さの同軸ケーブル30に起因する遅延時間10.4(nsec)を補正するべく、遅延時間に相当する位相シフト量を得たい場合には、シフト量8(/32)にプログラムする。これにより、PSC50からCCDイメージセンサ12に到達する信号H1−a,H2−a,RG−aが、TG23からPSC50に向けて出力される信号H1,H2,RGに対して10(nsec)(=1.25(nsec)×8)進められ、補正することが可能となる。   Therefore, when it is desired to obtain a phase shift amount corresponding to the delay time in order to correct the delay time 10.4 (nsec) due to the coaxial cable 30 having a length of 1 (m), the shift amount 8 (/ 32 ). As a result, the signals H1-a, H2-a, and RG-a that reach the CCD image sensor 12 from the PSC 50 are 10 (nsec) for the signals H1, H2, and RG output from the TG 23 toward the PSC 50 (= 1.25 (nsec) × 8) is advanced and correction is possible.

図4は、実施形態に係る撮像装置100のPSC50として最高分解能が32の位相シフト回路を用い、シフト量を8にプログラムした場合におけるタイミングチャートである。なお、同軸ケーブル30の長さは1(m)とする。   FIG. 4 is a timing chart when a phase shift circuit having a maximum resolution of 32 is used as the PSC 50 of the imaging apparatus 100 according to the embodiment and the shift amount is programmed to 8. The length of the coaxial cable 30 is 1 (m).

同軸ケーブル30に起因して、TG23による制御信号H1,H2,RGの出力から、CCDイメージセンサ12から出力された画像信号VoutのAFE21への到達まで10.4(=d1+d2)(nsec)要する。これに対して、TG23による信号H1,H2,RGの出力に対してPSC50にて補正された信号H1−a,H2−a,RG−aが10(nsec)進められる。これにより、図4に示すように、AFE駆動パルスSHP,SHDが画像信号Voutに対して適切なタイミングとなるので、CDS211にてサンプル/ホールド処理が適切に行われることとなり、AFE21から適切な撮像画像データが得られる。   Due to the coaxial cable 30, it takes 10.4 (= d1 + d2) (nsec) from the output of the control signals H1, H2, RG by the TG 23 to the arrival of the image signal Vout output from the CCD image sensor 12 to the AFE 21. On the other hand, the signals H1-a, H2-a, and RG-a corrected by the PSC 50 with respect to the outputs of the signals H1, H2, and RG by the TG 23 are advanced by 10 (nsec). As a result, as shown in FIG. 4, the AFE drive pulses SHP and SHD have an appropriate timing with respect to the image signal Vout, so that the sample / hold processing is appropriately performed in the CDS 211, and appropriate imaging from the AFE 21 is performed. Image data is obtained.

上述した説明においては、同軸ケーブル30の長さを1(m)と仮定し、最高分解能が32であるPSC24のシフト量を8にプログラムする点について説明したが、同軸ケーブル30の長さに応じてシフト量を調整することが好適である。例えば、同軸ケーブル30の長さが2(m)である場合には、PSC50のシフト量を16にプログラムことが好適である。   In the above description, the length of the coaxial cable 30 is assumed to be 1 (m) and the shift amount of the PSC 24 having the maximum resolution of 32 is programmed to 8. However, depending on the length of the coaxial cable 30 It is preferable to adjust the shift amount. For example, when the length of the coaxial cable 30 is 2 (m), it is preferable to program the shift amount of the PSC 50 to 16.

また、PSC50として、最高分解能が32であるものを例示したが、例えば最高分解能が16である場合には、同軸ケーブル30の長さが1(m)のときにPSC50のシフト量を4にプログラムすることが好適である。   In addition, the example of the PSC 50 having the maximum resolution of 32 has been illustrated. For example, when the maximum resolution is 16, the shift amount of the PSC 50 is programmed to 4 when the length of the coaxial cable 30 is 1 (m). It is preferable to do.

なお、内視鏡装置あるいは監視カメラに適用される撮像装置に、上述した実施形態に係る撮像装置100における、AFE21、デジタル信号処理部22、TG23およびPSC50をパーツ毎に区分けして備えることが必須ではなく、これらと同等の機能を形を問わずに備えていてもよい。   In addition, it is indispensable that the imaging apparatus applied to the endoscope apparatus or the monitoring camera includes the AFE 21, the digital signal processing unit 22, the TG 23, and the PSC 50 in the imaging apparatus 100 according to the above-described embodiment separately for each part. Instead, they may have functions equivalent to these regardless of the shape.

すなわち、各種のタイミング信号を発生するタイミング発生部と、タイミング発生部が発生したタイミング信号に基づく駆動信号を取得し、取得した当該駆動信号に応じて画像信号を出力する撮像素子と、タイミング発生部が発生したタイミング信号に基づくタイミングパルスを取得し、取得した当該タイミングパルスに応じて、撮像素子から出力される画像信号を処理する画像信号処理部と、タイミング発生部が発生したタイミング信号を基に、撮像素子から出力され画像信号処理部に入力する画像信号と当該画像信号処理部に入力するタイミングパルスとの位相を調整する位相調整手段とを含む撮像装置であることが好適である。   That is, a timing generation unit that generates various timing signals, an imaging device that acquires a drive signal based on the timing signal generated by the timing generation unit, and outputs an image signal according to the acquired drive signal, and a timing generation unit Based on the timing signal generated by the timing generation unit and the image signal processing unit that acquires the timing pulse based on the timing signal generated, and processes the image signal output from the image sensor according to the acquired timing pulse The image pickup apparatus preferably includes an image signal output from the image sensor and input to the image signal processing unit, and a phase adjusting unit that adjusts the phase of the timing pulse input to the image signal processing unit.

そして、タイミング発生部が、発生したタイミング信号を駆動信号として撮像素子に供給する一方で、位相調整手段は、タイミング発生部と画像信号処理部との間に介在し、当該タイミング発生部から供給され駆動信号と同期したタイミング信号の位相を遅らせて画像信号の処理の基となるタイミングパルスとして画像信号処理部に供給することが好適である。   The timing generation unit supplies the generated timing signal to the image sensor as a drive signal, while the phase adjustment unit is interposed between the timing generation unit and the image signal processing unit and is supplied from the timing generation unit. It is preferable to delay the phase of the timing signal synchronized with the drive signal and supply it to the image signal processing unit as a timing pulse that is a basis for processing the image signal.

あるいは、タイミング発生部が、発生したタイミング信号をタイミングパルスとして画像信号処理部に供給する一方で、位相調整手段は、タイミング発生部と撮像素子との間に介在し、当該タイミング発生部から供給されタイミングパルスと同期したタイミング信号の位相を進めて画像信号を出力する基となる駆動信号として当該撮像素子に供給することが好適である。   Alternatively, the timing generation unit supplies the generated timing signal to the image signal processing unit as a timing pulse, while the phase adjustment unit is interposed between the timing generation unit and the image sensor and is supplied from the timing generation unit. It is preferable that the phase of the timing signal synchronized with the timing pulse is advanced and supplied to the image sensor as a drive signal that is a basis for outputting an image signal.

そして、タイミング発生部と画像信号処理部と位相調整手段を含む制御部と、撮像素子とがケーブルを介して接続されている場合には、位相調整手段による画像信号とタイミングパルスとの位相の調整量は、ケーブルの長さに応じた量であることが好適である。   When the timing generation unit, the image signal processing unit, the control unit including the phase adjustment unit, and the imaging device are connected via a cable, the phase adjustment unit adjusts the phase of the image signal and the timing pulse. The amount is preferably an amount corresponding to the length of the cable.

また、撮像装置に適用される制御部10は、タイミング信号を発生し、発生したタイミング信号に基づく駆動信号を撮像素子に供給するとともに、当該撮像素子から当該駆動信号に応じて出力される画像信号を発生したタイミング信号に基づくタイミングパルスに応じて処理する制御装置であって、発生したタイミング信号を基に、撮像素子から出力される画像信号とタイミングパルスとの位相を調整する位相調整手段を備えることが好適である。   The control unit 10 applied to the imaging apparatus generates a timing signal, supplies a driving signal based on the generated timing signal to the imaging element, and an image signal output from the imaging element in accordance with the driving signal. And a phase adjustment unit that adjusts the phase between the image signal output from the image sensor and the timing pulse based on the generated timing signal. Is preferred.

そして、発生したタイミング信号を駆動信号として撮像素子に供給する一方で、位相調整手段は、駆動信号と同期させて発生したタイミング信号の位相を遅らせて画像信号の処理の基となるタイミングパルスとして供給することが好適である。   While the generated timing signal is supplied to the image sensor as a drive signal, the phase adjustment unit delays the phase of the generated timing signal in synchronization with the drive signal and supplies it as a timing pulse that is a basis for processing the image signal. It is preferable to do.

あるいは、発生したタイミング信号をタイミングパルスとして画像信号処理に用いる一方で、位相調整手段は、タイミングパルスと同期させて発生したタイミング信号の位相を進めた信号を駆動信号として撮像素子に供給することが好適である。   Alternatively, while the generated timing signal is used as a timing pulse for image signal processing, the phase adjustment unit can supply a signal obtained by advancing the phase of the timing signal generated in synchronization with the timing pulse as a drive signal to the image sensor. Is preferred.

また、位相調整手段による画像信号とタイミングパルスとの位相の調整量は、撮像素子に駆動信号を伝送するケーブルの長さに応じた量であることが好適である。   The amount of adjustment of the phase between the image signal and the timing pulse by the phase adjusting means is preferably an amount corresponding to the length of the cable that transmits the drive signal to the image sensor.

なお、上述したの実施形態においては、各シフトレジスタに転送された画像信号(蓄積電荷)Voutを、駆動クロック(駆動信号)であるH1,H2に基づいてシリアル出力する態様のCCDイメージセンサ12を備えた撮像装置100にPSC50を適用させた。しかしながら、PSC50あるいはPSC50を備える制御部10は、かかる態様のCCDイメージセンサ12以外のCCDイメージセンサを備える撮像装置を適用対象としてもよい。   In the above-described embodiment, the CCD image sensor 12 is configured to serially output the image signal (accumulated charge) Vout transferred to each shift register based on the drive clocks (drive signals) H1 and H2. The PSC 50 was applied to the imaging apparatus 100 provided. However, the control unit 10 including the PSC 50 or the PSC 50 may be applied to an imaging apparatus including a CCD image sensor other than the CCD image sensor 12 of this aspect.

実施形態に係る撮像装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an imaging apparatus according to an embodiment. AFEのCDSにて行われるサンプル/ホールド処理のタイミング波形を示す図である。It is a figure which shows the timing waveform of the sample / hold process performed by CDS of AFE. 実施形態に係る撮像装置に対して、TGとAFEとの間に介在するPSCを省いた構成の撮像装置におけるタイミングチャートである。5 is a timing chart in an imaging apparatus having a configuration in which a PSC interposed between TG and AFE is omitted from the imaging apparatus according to the embodiment. 実施形態に係る撮像装置におけるタイミングチャートである。6 is a timing chart in the imaging apparatus according to the embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

100…撮像装置、10…先端部、11…光学系、12…CCDイメージセンサ、20…制御部、21…AFE、22…信号処理部、23…TG、50…PSC、211…CDS、212…PGA、213…A/D変換器、214…ラッチ部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Imaging device, 10 ... Tip part, 11 ... Optical system, 12 ... CCD image sensor, 20 ... Control part, 21 ... AFE, 22 ... Signal processing part, 23 ... TG, 50 ... PSC, 211 ... CDS, 212 ... PGA, 213 ... A / D converter, 214 ... latch part

Claims (2)

各種のタイミング信号を発生するタイミング発生部と、
前記タイミング発生部が発生したタイミング信号に基づく駆動信号を取得し、取得した当該駆動信号に応じて画像信号を出力する撮像素子と、
前記タイミング発生部が発生したタイミング信号に基づくタイミングパルスを取得し、取得した当該タイミングパルスに応じて、前記撮像素子から出力される画像信号を処理する画像信号処理部と、
前記タイミング発生部が発生したタイミング信号を基に、前記撮像素子から出力され前記画像信号処理部に入力する画像信号と当該画像信号処理部に入力するタイミングパルスとの位相を調整する位相調整手段と、を含み
前記タイミング発生部と前記画像信号処理部と前記位相調整手段を含む制御部と、前記撮像素子とは、ケーブルを介して接続されており、
前記位相調整手段は、前記タイミング発生部と前記撮像素子との間に介在し、当該タイミング発生部から供給されるタイミング信号の位相をプログラマブルな制御により進めて前記画像信号を出力する基となる前記駆動信号として当該撮像素子に供給し、当該画像信号と前記タイミングパルスとの位相の調整量は、前記ケーブルの長さ、透磁率及び誘電率に基づいて算出することを特徴とする撮像装置。
A timing generator for generating various timing signals;
An image sensor that acquires a drive signal based on the timing signal generated by the timing generation unit and outputs an image signal according to the acquired drive signal;
An image signal processing unit that acquires a timing pulse based on the timing signal generated by the timing generation unit, and processes an image signal output from the imaging device according to the acquired timing pulse;
Phase adjusting means for adjusting the phase of the image signal output from the image sensor and input to the image signal processing unit and the timing pulse input to the image signal processing unit based on the timing signal generated by the timing generating unit; Including ,
The timing generation unit, the image signal processing unit, the control unit including the phase adjustment unit, and the imaging element are connected via a cable,
The phase adjusting unit is interposed between the timing generation unit and the imaging device, and is a group that outputs the image signal by advancing the phase of the timing signal supplied from the timing generation unit by programmable control. An image pickup apparatus that is supplied to the image pickup device as a drive signal, and an adjustment amount of a phase between the image signal and the timing pulse is calculated based on a length, a magnetic permeability, and a dielectric constant of the cable .
前記請求項1に記載の撮像装置は、被写体を撮像し、取得した駆動信号に基づいて画像信号を出力することを特徴とする内視鏡装置。   The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging apparatus images an object and outputs an image signal based on the acquired drive signal.
JP2008245322A 2008-09-25 2008-09-25 Imaging apparatus, endoscope apparatus, and control apparatus Expired - Fee Related JP5332447B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008245322A JP5332447B2 (en) 2008-09-25 2008-09-25 Imaging apparatus, endoscope apparatus, and control apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008245322A JP5332447B2 (en) 2008-09-25 2008-09-25 Imaging apparatus, endoscope apparatus, and control apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010078756A JP2010078756A (en) 2010-04-08
JP5332447B2 true JP5332447B2 (en) 2013-11-06

Family

ID=42209318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008245322A Expired - Fee Related JP5332447B2 (en) 2008-09-25 2008-09-25 Imaging apparatus, endoscope apparatus, and control apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5332447B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5653163B2 (en) * 2010-10-19 2015-01-14 Hoya株式会社 Endoscope device
CN103491852B (en) * 2012-03-01 2015-08-26 奥林巴斯医疗株式会社 Camera system

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5497325A (en) * 1978-01-19 1979-08-01 Nec Corp Cable compensation system of television image pickup unit
JPH0777430B2 (en) * 1986-06-20 1995-08-16 オリンパス光学工業株式会社 Electronic endoscope system
JPS63209375A (en) * 1987-02-26 1988-08-30 Olympus Optical Co Ltd Video processor for electronic endoscope
JPH0828839B2 (en) * 1987-04-21 1996-03-21 オリンパス光学工業株式会社 TV camera device
JPH0683704B2 (en) * 1990-08-31 1994-10-26 オリンパス光学工業株式会社 Endoscope device
JP2978234B2 (en) * 1990-11-08 1999-11-15 松下電器産業株式会社 Synchronous phase matching device
JP2694753B2 (en) * 1991-12-26 1997-12-24 富士写真光機株式会社 Signal processing circuit of electronic endoscope device
JP2790948B2 (en) * 1992-09-25 1998-08-27 富士写真光機株式会社 Signal processing circuit of electronic endoscope device
JPH06269404A (en) * 1993-03-19 1994-09-27 Olympus Optical Co Ltd Image pickup device
JPH11225984A (en) * 1998-02-16 1999-08-24 Toshiba Corp Probe for mri
JP2000342533A (en) * 1999-06-08 2000-12-12 Olympus Optical Co Ltd Endoscope system
JP2001212079A (en) * 2000-02-02 2001-08-07 Olympus Optical Co Ltd Endoscopic instrument
JP2002027335A (en) * 2000-07-13 2002-01-25 Asahi Optical Co Ltd Image signal sampling pulse automatically adjusting apparatus
JP4648593B2 (en) * 2001-08-29 2011-03-09 Hoya株式会社 Processor for electronic endoscope system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010078756A (en) 2010-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9191591B2 (en) Imaging device, endoscope system and method of eliminating noise
JP5826968B2 (en) Imaging device, imaging device, endoscope, and endoscope system
JP6138406B1 (en) Imaging device, endoscope and endoscope system
JP5861012B1 (en) Imaging device, imaging device, endoscope, endoscope system
US9813645B2 (en) Image sensor, imaging device, endoscope, and endoscopic system
JP5826969B2 (en) IMAGING ELEMENT, IMAGING DEVICE, ENDOSCOPE, ENDOSCOPE SYSTEM, AND IMAGING ELEMENT DRIVE METHOD
EP2175633A3 (en) Solid-state image pickup device, optical apparatus, signal processing apparatus, and signal processing system
EP1511290B1 (en) Solid-state image sensing apparatus
JP2009017459A (en) Ccd solid-state imaging element, driving method thereof, and imaging apparatus
JP5332447B2 (en) Imaging apparatus, endoscope apparatus, and control apparatus
US7728876B2 (en) Imaging apparatus having camera control unit and separate camera head
JP5326463B2 (en) Imaging apparatus, endoscope apparatus, and control apparatus
JP5974202B1 (en) Imaging device, imaging device, endoscope, and endoscope system
JP5350714B2 (en) Endoscope device
JP4227596B2 (en) Pulse generation circuit, imaging device and camera
JP2001145099A (en) Endoscope device and endoscope system
JP2014124493A (en) Endoscope system
JP2007288562A (en) Video signal processor
JP2006014364A (en) Imaging device and control method therefor

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20100630

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20101007

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20101007

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110822

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121128

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121204

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130130

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130702

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130715

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5332447

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees