CN102245079B - 信号输出基板以及内窥镜 - Google Patents

Abstract

一种信号输出基板(20)，其具有：驱动信号生成部(21)，其生成CCD(35)的驱动信号；反相信号生成部(23)，其对来自驱动信号生成部(21)的驱动信号的相位进行反转，生成反相信号；第1信号传送线部(24)，其传送来自驱动信号生成部(21)的驱动信号；第2信号传送线部(25)，其至少一部分与第1信号传送线部(24)平行接近地配置，传送来自反相信号生成部(23)的反相信号；以及输出端部(26)，其将第1信号传送线部(24)传送的驱动信号输出到外部。

Description

信号输出基板以及内窥镜

技术领域

本发明涉及输出用于驱动电子设备的驱动信号的信号输出基板以及具有所述信号输出基板的内窥镜。

背景技术

近年来，在插入部的前端内置有固体摄像元件、例如CCD的电子内窥镜在医疗现场被广泛应用。在具有电子内窥镜的内窥镜系统中，经由电缆将信号输出基板所输出的驱动信号传送到配设于插入部前端部的CCD，并且传送到对来自CCD的影像信号进行信号处理的照相机控制单元（以下记作“CCU”），并在监视器上显示内窥镜图像。

另一方面，担心从电子电路泄漏的电磁噪声即EMI（Electro Magnetic Interference：电磁干扰）噪声对周围的其他电子系统产生不良影响。此处，CCD由于使用几十MHz的矩形波的驱动信号，因此容易将驱动信号的高次谐波分量和高频分量产生为电磁波、即EMI噪声。为了防止在配置有各种电子设备的医疗现场因EMI噪声造成错误动作，严格限制由于医疗设备指令（MDD：Medical Device Directive）而产生的EMI噪声。

因此，在例如日本特开2001－340289号公报中公开了如下的电子内窥镜：为了抑制来自连接CCD和信号输出基板的电缆的EMI噪声，将覆盖电缆的屏蔽材料的端部与插入部包装金属部件电连接。上述内窥镜系统能够抑制从电缆产生的EMI噪声，但是没有考虑从信号输出基板产生的EMI噪声。

本发明正是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种减少EMI噪声的信号输出基板以及具有所述信号输出基板的内窥镜。

发明内容

用于解决课题的手段

本发明的一个方式的信号输出基板具有：驱动信号生成单元，其生成电子设备的驱动信号；反相信号生成单元，其对来自所述驱动信号生成单元的所述驱动信号的相位进行反转，生成反相信号；第1信号传送线部，其传送来自所述驱动信号生成单元的所述驱动信号；第2信号传送线部，其至少一部分与所述第1信号传送线部平行接近地配置，传送来自所述反相信号生成单元的所述反相信号；以及输出端部，其将所述第1信号传送线部传送的所述驱动信号输出到外部。

附图说明

图1是示出具有第1实施方式的信号输出基板的内窥镜系统的结构的结构图。

图2是用于说明第1实施方式的信号输出基板中的驱动信号、反相信号、驱动信号发生引起的电流以及反相信号发生引起的电流之间的关系的说明图。

图3A是用于说明第1实施方式的信号输出基板的第1信号传送线部与第2信号传送线部的配置状态的截面示意图，示出了在面内平行接近配置的情况。

图3B是用于说明第1实施方式的信号输出基板的第1信号传送线部与第2信号传送线部的配置状态的截面示意图，示出了立体平行接近配置的情况。

图4A是用于说明从电缆放射的电磁波的截面示意图，示出了公知的电子内窥镜的情况。

图4B是用于说明从电缆放射的电磁波的截面示意图，示出了具有第1实施方式的信号输出基板的电子内窥镜的情况。

图5是示出具有第2实施方式的信号输出基板的内窥镜系统的结构的结构图。

图6是示出具有第3实施方式的信号输出基板的内窥镜系统的结构的结构图。

图7是示出具有第3实施方式的信号输出基板的内窥镜系统的FPC结构的截面示意图。

图8是示出具有第3实施方式的信号输出基板的内窥镜系统的FPC结构的截面示意图。

具体实施方式

<第1实施方式>

以下，使用图1～图3（B），对具有本发明第1实施方式的信号输出基板20的电子内窥镜30进行说明。如图1所示，内窥镜系统1具有内窥镜主体部10和电子内窥镜30，该电子内窥镜30具有作为与内窥镜主体部10拆装自如地连接的电子设备的CCD35。内窥镜主体部10具有对来自电子内窥镜30的影像信号进行处理的未图示的CCU（未图示），在所连接的监视器11上显示内窥镜图像。

电子内窥镜30具有插入到被检体内部的细长的插入部34、与插入部34的基端部侧连接的操作部33、与操作部33连接的通用塞绳32、以及用于在内窥镜主体部10上拆装通用塞绳32的连接器31。插入部34在前端部具有作为固体摄像元件的CCD35。操作部33配设有使用者用于操作电子内窥镜30的杆和开关等，为了增强结构在包装部上具有金属部件33A。

并且，如图1所示，在连接器31中，具有输出驱动CCD35的驱动信号的信号输出基板20、对来自CCD35的模拟影像信号进行放大的放大器38、以及将放大后的模拟影像信号转换为数字影像信号并输出到内窥镜主体部10的CCU（未图示）的AD转换部39。另外，也可以将放大器38或AD转换部39中的至少任意一个配置于信号输出基板20。

信号输出基板20具有驱动信号生成部21、反相信号生成部23、第1信号传送线部24、第2信号传送线部25、输出端部26、等效负载部27以及接地部28。

驱动信号生成部21具有定时信号生成部21A和缓冲放大器22。定时信号生成部21A能够由FPGA构成。定时信号生成部21A根据来自内窥镜主体部10的时钟信号和同步信号生成定时信号。缓冲放大器22将定时信号放大为对应于CCD35规格的电压驱动信号。在定时信号的规格与CCD35的规格匹配的情况下，由于将定时信号用作驱动信号，因此不需要缓冲放大器22。反相信号生成部23对来自驱动信号生成部21的驱动信号的相位进行反转，生成反相信号。

驱动信号生成部21是驱动信号生成单元，定时信号生成部21A是定时信号生成单元，反相信号生成部23是反相信号生成单元，缓冲放大器22是信号放大单元。

另外，在图1中，分别将定时信号生成部21A、缓冲放大器22和反相信号生成部23图示为不同的结构要素，但是也可以通过由1个或2个缓冲器元件等的集成电路部件构成的CCD驱动器构成。另外，由于不能只通过缓冲器来生成反相信号，因此将反相器用作反相信号生成部23。另外，也可以通过在定时信号生成部21A中预先生成反相后的驱动信号并将缓冲放大器22设为反相器，用一个校正电路部件构成反相信号生成部23和缓冲放大器22，因此能够减小电路面积。

第1信号传送线部24是将来自驱动信号生成部21的驱动信号传送到输出端部26的布线，该输出端部26将该驱动信号输出到信号输出基板20的外部。第2信号传送线部25是将来自反相信号生成部23的反相信号传送到等效负载部27或接地部28的布线。输出端部26直接或经由其他布线板等与电缆36连接。等效负载部27是具有与从输出端部26到CCD35的驱动信号的传送路径的传送负载等效的负载的、例如串联连接有电阻和电容器的RC电路。接地部28是接地电位的端部，将第2信号传送线部的端部接地。

并且，如图1示意性所示，在信号输出基板20中，第1信号传送线部24与第2信号传送线部25在作为其一部分的接近配置区域29A、29B和29C处平行接近地配置。

此处，图2是用于说明本实施方式的信号输出基板20中的驱动信号（图2（A））、反相信号（图2（B））、驱动信号发生引起的电流（图2（C））以及反相信号发生引起的电流（图2（D））之间的关系的说明图。图2（A）和图2（B）的纵轴表示电压V，图2（C）和图2（D）的纵轴表示电流I，横轴全部表示时间。

如图2（A）和（C）所示，驱动信号生成部21在生成高频的矩形波信号时产生瞬时电流。该瞬时电流是信号输出基板20放射的EMI噪声的原因之一。并且，如图2（B）和（D）所示，反相信号生成部23也在生成高频的矩形波信号的同时产生瞬时电流。并且，驱动信号生成部21产生的瞬时电流与反相信号生成部23产生的瞬时电流相互反相，因此在驱动信号生成部21中互相抵消。因此，能够减少信号输出基板20放射到外部的EMI噪声。

如以上所说明的那样，信号输出基板20不用通过反相信号生成部23放射的电磁波来抵消驱动信号生成部21放射的电磁波（EMI噪声），就能抵消成为电磁波放射的原因的电流。

因此，优选驱动信号生成部21和反相信号生成部23不仅配置于同一信号输出基板20，而且接近地配置，尤其优选由1个集成电路构成。进一步优选在具有缓冲放大器22的信号输出基板20中，缓冲放大器22和反相信号生成部23接近地配置，尤其优选由1个集成电路构成。并且，优选两者为具有相同驱动能力的电路。

此处，在信号输出基板20中，不仅从驱动信号生成部21放射EMI噪声，还有可能从传送驱动信号的第1信号传送线部24放射EMI噪声。为了减少来自第1信号传送线部24的EMI噪声而缩短第1信号传送线部24、或者进行直线配置的情况由于与未图示的其他电路部件配置的关系，有时会比较困难。但是，在信号输出基板20中，通过平行接近地配置第1信号传送线部24和第2信号传送线部25，能够在接近配置区域29A～29C减少从第1信号传送线部24放射的EMI噪声。这是因为与第1信号传送线部24平行接近配置的第2信号传送线部25产生与第1信号传送线部24产生的电磁波反相的电磁波，因此互相抵消。

如以上所说明的那样，本实施方式的信号输出基板20是减少了EMI噪声的信号输出基板。尤其是，当本实施方式的信号输出基板20在电子内窥镜30的结构要素中配设在特别不容易屏蔽的连接器31内部时，其效果比较显著。

另外，如图3A所示，在平行接近地配置第1信号传送线部24和第2信号传送线部25的情况下，可以在信号输出基板20A1的相同平面上的导体层上配置第1信号传送线部24和第2信号传送线部25，也可以如图3B所示在作为多层布线板的信号输出基板20A2的不同平面的导体层上立体配置第1信号传送线部24和第2信号传送线部25。通过在多层布线板的上下导体层上立体配置第1信号传送线部24和第2信号传送线部25，与图3（A）的结构相比，接近地配置第1信号传送线部24和第2信号传送线部25比较容易，因此能够可靠地减少EMI噪声。

信号输出基板20还具有等效负载部27。等效负载部27不是信号输出基板20的必需的结构要素，但是在具有等效负载部27的信号输出基板20中，第1信号传送线部24和第2信号传送线部25产生相同强度的电磁波。即，驱动信号的电流值与反相信号的电流值相等，因此能够利用因反相信号产生的电磁波更可靠地抵消因驱动信号产生的电磁波。

另外，在为了拓宽驱动信号的频带而配设利用了LC谐振特性等的锐化（peaking）电路的情况下，优选将该电路配设在驱动信号生成部21和反相信号生成部23之间。

此处，如图4A所示，在公知的电子内窥镜中，使用了外周部被接地电位的屏蔽部件覆盖的屏蔽电缆作为电缆36，但是电缆36在操作部33内没有被特别加以注意地配设。因此，从电缆36向各方放射没有被屏蔽部件屏蔽的电磁波W。

与此相对，如图4B所示，在内窥镜系统1的电子内窥镜30中，操作部33的金属部件33A利用接地部33B成为接地电位，电缆36利用固定夹具33C与金属部件33A接近地配置。当然，固定夹具33C也可以是多个。因此，如图4B所示，在电子内窥镜30中，电缆36放射的电磁波W大多被金属部件33A吸收，因此能够更进一步减少EMI噪声的电平和发散。

此外，也可以将配设于信号输出基板20的等效负载部27和接地部28配设于操作部33。即，也可以将第1信号传送线部24和第2信号传送线部25延伸设置到操作部33，通过1根电缆将驱动信号从操作部33传送到CCD35。此时，将第1信号传送线部24和第2信号传送线部25配设在通用塞绳32内，因此通用塞绳32变粗，但是，通用塞绳32与插入部34相比，细径化的要求比较少，因此不会成为大问题。上述结构的电子内窥镜能够在确保插入部34的细径化的同时，减少因驱动信号而从通用塞绳32放射的EMI噪声。

<第2实施方式>

以下，使用图5，对具有本发明第2实施方式的信号输出基板20A的电子内窥镜30A进行说明。另外，本实施方式的电子内窥镜30A与第1实施方式的电子内窥镜30相似，因此对相同功能的结构要素标注相同标号并省略说明。

如图5所示，内窥镜系统1A的电子内窥镜30A在操作部33中具有信号输出基板20A。即，将CLK信号线和同步信号线延伸设置到操作部33。

另外，在图5中，也可以将配设于连接器31A的放大器38或AD转换部39中的至少任意一个配设于操作部33。

本实施方式的信号输出基板20A与第1实施方式的信号输出基板20具有相同的结构，因此与第1实施方式的信号输出基板20具有相同的效果。即，是减少了EMI噪声的信号输出基板。并且，由于信号输出基板20A配设于操作部33，因此减少因驱动信号而从通用塞绳32放射的EMI噪声。

<第3实施方式>

以下，使用图6至图8，对具有本发明第3实施方式的信号输出基板20B的电子内窥镜30B进行说明。另外，本实施方式的电子内窥镜30B与第1实施方式的电子内窥镜30相似，因此对相同功能的结构要素标注相同标号并省略说明。

如图6所示，内窥镜系统1B的电子内窥镜30B具有2个CCD35A、35B，将信号输出基板20B与输出驱动信号的其他信号输出基板20C一起配设在连接器31B的内部。换言之，电子内窥镜30B具有输出驱动信号的2个信号输出基板20B、20C，经由传送线36A、3B将驱动信号传送到CCD35A、35B。

信号输出基板20B、20C分别与第1实施方式的信号输出基板20具有相同的结构要素，因此与信号输出基板20同样能够减少EMI噪声。

并且，优选信号输出基板20C输出相位与信号输出基板20B输出的所述驱动信号相反的驱动信号。这是因为不仅能够减少从连接器31B产生的EMI噪声，还能减少从电缆36产生的EMI噪声。

另外，在CCD35A、35B分别需要驱动信号和反相信号的情况下，还能够相互共用驱动信号和反相信号。

此外，如图6所示，在电子内窥镜30B中，为了改善组装性，在操作部33中，使用挠性布线板（FPC：flexible print circuit）33D传送驱动信号和影像信号。并且，如图7所示，在FPC33D中，驱动信号的传送线36A、36B和影像信号的传送线37A、37B通过接地电位的导体层33B1分离。因此，在影像信号的传送线37A、37B中，不存在来自驱动信号的传送线36A、36B的串扰造成的不良影响。

另外，能够如图8所示的FPC33E那样，通过用接地电位的导体层33B3覆盖传送线37A、37B、36A、36B，减少来自FPC33E的EMI噪声的放射。

在上述说明中，以具有作为电子设备的CCD的电子内窥镜系统的驱动信号输出基板为例说明了本发明，但是如果是生成EMI噪声成为问题的高频信号、尤其是矩形波的高频信号的信号输出基板，也能够起到本发明的效果。例如，还能够用于生成对作为电子设备的电手术刀或机械手进行驱动的驱动信号的信号输出基板。

此外，在生成多个不同的驱动信号的信号输出基板中，可以配设与所有的驱动信号生成部对应的反相信号生成部，也可以特别配设仅与需要噪声去除的驱动信号生成部对应的反相信号生成部。

本发明不限于上述实施方式，在不改变本发明主旨的范围内能够进行各种变更、改变等。

本申请以2009年7月6日在日本申请的日本特愿2009－160020号为优选权主张基础进行申请，上述公开内容被引用于本申请说明书、权利要求和附图。

Claims (12)

1.一种信号输出基板，其特征在于，该信号输出基板具有：

驱动信号生成单元，其生成电子设备的驱动信号；

反相信号生成单元，其对来自所述驱动信号生成单元的所述驱动信号的相位进行反转，生成反相信号；

第1信号传送线部，其传送来自所述驱动信号生成单元的所述驱动信号；

第2信号传送线部，其至少一部分与所述第1信号传送线部平行接近地配置，并传送来自所述反相信号生成单元的所述反相信号；

输出端部，其将所述第1信号传送线部传送的所述驱动信号输出到外部；以及

等效负载部，其连接在所述第2信号传送线部的端部，具有与从所述输出端部到所述电子设备的所述驱动信号的传送路径等效的负载。

2.根据权利要求1所述的信号输出基板，其特征在于，

所述第2信号传送线部在多个部位与所述第1信号传送线部平行接近地配置。

3.根据权利要求1所述的信号输出基板，其特征在于，

所述信号输出基板是具有多个导体层的多层布线板，

所述第2信号传送线部与所述第1信号传送线部立体地配置在不同的所述导体层上。

4.根据权利要求1所述的信号输出基板，其特征在于，

所述驱动信号生成单元具有生成定时信号的定时信号生成单元和放大所述定时信号的信号放大单元。

5.根据权利要求1所述的信号输出基板，其特征在于，

从所述输出端部到所述电子设备的所述驱动信号的传送路径经由电缆。

6.根据权利要求5所述的信号输出基板，其特征在于，

所述电子设备是配设于电子内窥镜的前端部的固体摄像元件，

所述信号输出基板配设于与电子内窥镜主体部连接的所述电子内窥镜的连接器内部。

7.根据权利要求6所述的信号输出基板，其特征在于，

所述电子内窥镜在操作部中具有电位是接地电位的金属部件，所述电缆接近所述金属部件而配置。

8.根据权利要求1所述的信号输出基板，其特征在于，

所述电子设备是配设于电子内窥镜的前端部的固体摄像元件，

所述信号输出基板配设于所述电子内窥镜的操作部中。

9.根据权利要求6所述的信号输出基板，其特征在于，

所述电子内窥镜具有多个所述固体摄像元件，

所述信号输出基板与输出所述驱动信号的其他信号输出基板一起配设。

10.根据权利要求9所述的信号输出基板，其特征在于，

该信号输出基板输出相位与所述其他信号输出基板输出的所述驱动信号相反的驱动信号。

11.根据权利要求1所述的信号输出基板，其特征在于，

该信号输出基板具有接地部，该接地部将所述等效负载部接地。

12.一种内窥镜，其特征在于，

该内窥镜具有权利要求1～权利要求5中的任意一项所述的信号输出基板。