CN107409186A - 摄像装置、内窥镜以及内窥镜系统 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够同时实现I/O端子数的削减和控制信号的接收的摄像装置、内窥镜以及内窥镜系统。摄像装置具备：第一芯片(21)；传输线缆(3)；电源电压生成部(55)，其设置在传输线缆(3)的基端侧，向第一芯片(21)供给负电压；分离部(26)，其连接在第一芯片(21)与传输线缆(3)之间，将从外部输入的直流成分与交流成分分离，并将所分离出的直流成分输出到第一芯片(21)；脉冲信号叠加部(56)，其在传输线缆(3)的基端侧与电源电压生成部(55)并联连接，生成脉冲信号，并将该脉冲信号叠加于负电压；脉冲信号检测部(27)，其检测在传输线缆(3)中叠加的脉冲信号；以及定时生成部(25)，其使用脉冲信号检测部(27)检测出的脉冲信号，来生成第一芯片(21)的驱动信号。

Description

摄像装置、内窥镜以及内窥镜系统
技术领域
本发明涉及一种拍摄被摄体来生成该被摄体的图像数据的摄像装置、内窥镜以及内窥镜系统。
背景技术
近年来，在CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)摄像元件中，伴随着小型化，用于连接传输线缆的I/O端子(Input/Output：输入/输出)的连接面积占据芯片面积整体的比例增多，I/O端子数的削减成为进一步小型化的课题。在这种状况下，在专利文献1中公开了一种摄像元件自身生成同步信号的技术。通过该技术，能够削减用于传输摄像元件的同步信号的线缆，从而能够削减I/O端子数。
专利文献1：日本特开2009-164705号公报
发明内容
发明要解决的问题
另外，在上述的专利文献1中存在如下的问题点：由于在摄像元件侧决定动作定时，因此在摄像元件的异常动作时，无法从外部进行复位动作。
本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于，提供一种能够同时实现I/O端子数的削减和控制信号的接收的摄像装置、内窥镜以及内窥镜系统。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题而实现目的，本发明所涉及的摄像装置的特征在于，具备：摄像元件，其具有多个像素，所述多个像素被配置成二维矩阵状，从外部接收光并生成与受光量相应的摄像信号；传输线缆，其用于向所述摄像元件传输电力；负电源，其设置在所述传输线缆的基端侧，向所述摄像元件供给负电压；脉冲信号叠加部，其在所述传输线缆的基端侧与所述负电源并联连接，将脉冲信号叠加于所述负电压；分离部，其连接在所述摄像元件与所述传输线缆之间，从自所述传输线缆传输的所述负电压中分离出直流成分和交流成分，并将该直流成分输出到所述摄像元件；脉冲信号检测部，其设置在所述传输线缆的前端侧且在所述分离部与所述传输线缆之间，检测在所述传输线缆中叠加的所述脉冲信号；以及定时生成部，其基于所述脉冲信号检测部检测出的所述脉冲信号，来生成用于驱动所述摄像元件的驱动信号。
另外，本发明所涉及的摄像装置的特征在于，在上述发明中，所述定时生成部具有同步信号生成部，该同步信号生成部基于所述脉冲信号检测部检测出的所述脉冲信号和从外部输入的基准时钟信号，生成用于驱动所述摄像元件的同步信号来作为所述驱动信号。
另外，本发明所涉及的摄像装置的特征在于，在上述发明中，所述定时生成部具有：信号检测部，其基于所述脉冲信号检测部检测出的所述脉冲信号和从外部输入的基准时钟信号，来生成所述摄像元件的水平同步信号、垂直同步信号以及快门同步信号；以及驱动信号生成部，其基于所述信号检测部生成的所述快门同步信号，来生成所述驱动信号。
另外，本发明所涉及的摄像装置的特征在于，在上述发明中，所述定时生成部具有：串行命令解码器，其基于所述脉冲信号检测部检测出的所述脉冲信号和从外部输入的基准时钟信号，来对从外部输入的串行命令进行解码；以及驱动信号生成部，其基于进行解码所得到的结果，来生成用于驱动所述摄像元件的驱动信号。
另外，本发明所涉及的摄像装置的特征在于，在上述发明中，所述像素具有：光电转换部；电荷电压转换部；电荷传送部，其用于从所述光电转换部向所述电荷电压转换部传送电荷；电荷电压转换部复位部，其将所述电荷电压转换部复位；以及输出部，其输出由所述电荷电压转换部进行电压转换所得到的信号，所述负电源经由所述传输线缆向所述电荷传送部和所述电荷电压转换部复位部中的至少一方供给所述负电压。
另外，本发明所涉及的内窥镜的特征在于，具备：上述发明的摄像装置；插入部，其能够插入到被检体内；以及连接器部，其相对于对所述摄像信号实施图像处理的图像处理装置装卸自如，其中，所述摄像元件、所述分离部、所述脉冲信号检测部以及所述定时生成部设置在所述插入部的前端侧，所述负电源和所述脉冲信号叠加部设置于所述连接器部。
另外，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；以及图像处理装置，其对所述摄像信号实施图像处理。
发明的效果
根据本发明，起到能够同时实现I/O端子数的削减和控制信号的接收这样的效果。
附图说明
图1是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的内窥镜系统的整体结构的概要图。
图2是示出本发明的实施方式1所涉及的内窥镜系统的主要部分的功能的框图。
图3是示出本发明的实施方式1所涉及的第一芯片的详细结构的框图。
图4是示出本发明的实施方式1所涉及的第一芯片的结构的电路图。
图5是示出本发明的实施方式1所涉及的内窥镜系统的基准电压生成部的结构的电路图。
图6是示出本发明的实施方式1所涉及的定时生成部进行的水平同步信号的检测时的动作的时序图。
图7是示出本发明的实施方式1所涉及的定时生成部进行的垂直同步信号的检测时的动作的时序图。
图8是示出本发明的实施方式1的变形例所涉及的内窥镜系统的主要部分的功能的框图。
图9是示出本发明的实施方式2所涉及的第一芯片的结构的电路图。
图10是示出本发明的实施方式2所涉及的定时生成部进行的快门同步信号的检测时的动作的时序图。
图11是示意性地示出在本发明的实施方式2所涉及的定时生成部的控制下由读出部从受光部的各单位像素读出摄像信号的定时的图。
图12是示出本发明的实施方式3所涉及的第一芯片的结构的电路图。
图13是示出本发明的实施方式3所涉及的定时生成部进行的快门同步信号的检测时的动作的时序图。
图14是示意性地示出在本发明的实施方式3所涉及的定时生成部的控制下由读出部从受光部的各单位像素读出摄像信号的定时的图。
图15是示出本发明的实施方式4所涉及的第一芯片的结构的电路图。
具体实施方式
以下，作为用于实施本发明的方式(以下称为“实施方式”)，对具备将摄像元件设置于向被检体插入的插入部的前端的内窥镜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，对相同的部分标注相同的附图标记来进行说明。另外，需要留意的是，附图是示意性的，各构件的厚度与宽度的关系、各构件的比率等与实际不同。另外，附图彼此之间也包含尺寸、比率互不相同的部分。
(实施方式1)
〔内窥镜系统的结构〕
图1是示意性地示出本发明的实施方式1所涉及的内窥镜系统的整体结构的概要图。图1所示的内窥镜系统1具备内窥镜2、传输线缆3、连接器部5、处理器6(图像处理装置)、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100插入到被检体的体腔内来拍摄被检体的体内后将摄像信号(图像数据)输出到处理器6。另外，内窥镜2位于传输线缆3的一端侧，在向被检体的体腔内插入的插入部100的前端101侧设置有进行体内图像的摄像的摄像部20(摄像装置)，在插入部100的基端102侧设置有接受针对内窥镜2的各种操作的操作部4。由摄像部20生成的图像的摄像信号例如经过具有几米(m)长度的传输线缆3后被输出到连接器部5。
传输线缆3将内窥镜2与连接器部5连接，并且将内窥镜2与光源装置8连接。另外，传输线缆3将由摄像部20生成的摄像信号传输到连接器部5。传输线缆3使用线缆、光纤等构成。
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，并且将模拟的摄像信号转换为数字的摄像信号(A/D转换)后向处理器6输出。
处理器6对从连接器部5输入的摄像信号实施规定的图像处理后向显示装置7输出。另外，处理器6对内窥镜系统1整体统一进行控制。例如，处理器6进行切换光源装置8所射出的照明光、切换内窥镜2的摄像模式的控制。此外，在本实施方式1中，处理器6作为图像处理装置发挥功能。
显示装置7显示与由处理器6实施图像处理后的摄像信号对应的图像。另外，显示装置7显示与内窥镜系统1有关的各种信息。显示装置7使用液晶、有机EL(ElectroLuminescence：电致发光)等的显示面板等构成。
光源装置8经由连接器部5及传输线缆3从内窥镜2的插入部100的前端101侧朝向被摄体照射照明光。光源装置8使用发出白色光的白色LED(Light Emitting Diode：发光二极管)以及发出具有比白色光的波长带窄的波长带的窄带光的特殊光的LED等构成。光源装置8在处理器6的控制下，经由内窥镜2朝向被摄体射出白色光或窄带光。
图2是示出内窥镜系统1的主要部分的功能的框图。参照图2来对内窥镜系统1的各部分结构的详细内容以及内窥镜系统1内的电信号的路径进行说明。
〔内窥镜的结构〕
首先，对内窥镜2的结构进行说明。图2所示的内窥镜2具备摄像部20、传输线缆3以及连接器部5。
摄像部20具备第一芯片21(摄像元件)、第二芯片22、分离部26(AC成分去除部)以及脉冲信号检测部27。在向摄像部20提供的电源电压VDD与接地电压GND之间设置有电源稳定用的电容器C1。
第一芯片21具有：受光部23，在该受光部23中，配置有多个单位像素230，多个单位像素230被配置成二维矩阵状，从外部接收光，生成并输出与受光量相应的摄像信号；读出部24，其读出由受光部23中的多个单位像素230的各单位像素230进行光电转换后的摄像信号；以及定时生成部25，其基于从连接器部5输入的基准时钟信号和从后述的脉冲信号检测部27输入的脉冲信号，来生成包含用于驱动受光部23的受光部驱动信号和用于驱动读出部24的读出部驱动信号的驱动信号后输出到受光部23和读出部24。此外，在后面记述第一芯片21的更详细的结构。
第二芯片22具有缓冲器28，该缓冲器28将从第一芯片21中的多个单位像素230的各单位像素230输出的摄像信号放大后向传输线缆3输出。
分离部26连接在第一芯片21与传输线缆3之间，从自传输线缆3传输的负电压中分离出直流成分和交流成分，并将所分离出的直流成分输出到第一芯片21。分离部26具有与后述的用于传输负电压的传输线缆3(信号线)串联连接的电阻261(例如100Ω)以及连接在后述的电源电压生成部55与接地电压GND之间的旁路电容器262，分离部26形成RC电路(低通滤波器电路)。由此，叠加在从后述的连接器部5输入的负电压中的交流成分的脉冲信号被截止，直流成分被输出到单位像素230。
脉冲信号检测部27通过AC耦合而连接在分离部26与后述的连接器部5的脉冲信号叠加部56之间，检测叠加在负电压中的脉冲信号(交流成分)，并将所检测出的脉冲信号输出到定时生成部25。具体地说，脉冲信号检测部27位于传输线缆3的前端侧，与分离部26的电阻261的基端侧连接。脉冲信号检测部27具有：电容器271，其与用于传输负电压的传输线缆3(信号线)连接；电阻272，其一端侧与电容器271连接，另一端侧与接地电压GND连接；以及放大器273，其将由电容器271和电阻272提取出的脉冲信号放大。
传输线缆3至少使用以下5根信号线构成：用于向摄像部20传输由电源电压生成部55生成的电源电压的信号线；用于向摄像部20传输由电源电压生成部55生成的负电压的信号线；用于向摄像部20传输由脉冲信号生成部54生成的基准时钟信号的信号线；用于向连接器部5传输由摄像部20生成的摄像信号的信号线；以及用于向摄像部20传输接地电压GND的信号线。
连接器部5具有模拟前端部51(以下称为“AFE部51”)、A/D转换部52、摄像信号处理部53、脉冲信号生成部54、电源电压生成部55以及脉冲信号叠加部56。
AFE部51接收从摄像部20传输的摄像信号，在使用电阻等无源元件进行阻抗匹配之后，使用电容器取出交流成分，并通过分压电阻来决定动作点。之后，AFE部51将摄像信号(模拟信号)放大后向A/D转换部52输出。
A/D转换部52将从AFE部51输入的模拟的摄像信号转换为数字的摄像信号后向摄像信号处理部53输出。
摄像信号处理部53例如由FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)构成，对从A/D转换部52输入的数字的摄像信号进行噪声去除和格式转换处理等处理后向处理器6输出。
脉冲信号生成部54基于从处理器6提供并成为内窥镜2的各构成部的动作的基准的时钟信号(例如27MHz的时钟信号)，生成成为摄像部20的各构成部的动作的基准的基准时钟信号，并将该基准时钟信号经由传输线缆3输出到摄像部20的定时生成部25。另外，脉冲信号生成部54基于从处理器6提供并成为内窥镜2的各构成部的动作的基准的时钟信号，将用于生成摄像部20的驱动信号的脉冲信号输出到脉冲信号叠加部56。
电源电压生成部55设置在传输线缆3的基端侧，从自处理器6提供的电源生成驱动第一芯片21和第二芯片22所需要的电源电压VDD，并将所生成的电源电压VDD输出到第一芯片21和第二芯片22。并且，电源电压生成部55从自处理器6提供的电源生成驱动第一芯片21的单位像素230所需要的负电压，并经由传输线缆3将负电压向第一芯片21输出。电源电压生成部55使用调节器等生成驱动第一芯片21和第二芯片22所需要的电源电压VDD和负电压。此外，在本实施方式1中，电源电压生成部55作为负电源发挥功能。
脉冲信号叠加部56设置在传输线缆3的基端侧，将从脉冲信号生成部54提供的脉冲信号(例如正侧是0.5V)放大，并将该脉冲信号经由电阻R10在用于传输负电压的传输线缆3中叠加后向摄像部20输出。脉冲信号叠加部56具有将从脉冲信号生成部54提供的脉冲信号放大的放大器561以及对负电压叠加脉冲信号的电容器562。
〔处理器的结构〕
接着，对处理器6的结构进行说明。
处理器6是对内窥镜系统1的整体统一进行控制的控制装置。处理器6具备电源部61、图像信号处理部62、时钟生成部63、记录部64、输入部65以及处理器控制部66。
电源部61生成电源电压，并将所生成的该电源电压与接地电压(GND)一起提供到连接器部5的电源电压生成部55。
图像信号处理部62对由摄像信号处理部53实施信号处理后的数字的摄像信号进行同时化处理、白平衡(WB)调整处理、增益调整处理、伽马校正处理、数字模拟(D/A)转换处理、格式转换处理等图像处理而将其转换为图像信号，将该图像信号输出到显示装置7。
时钟生成部63生成成为内窥镜系统1的各构成部的动作的基准的时钟信号，并将该时钟信号输出到脉冲信号生成部54。
记录部64记录与内窥镜系统1有关的各种信息、处理中的数据等。记录部64使用快闪(Flash)存储器、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)这样的记录介质构成。
输入部65接受与内窥镜系统1有关的各种操作的输入。例如，输入部65接受用于切换光源装置8所射出的照明光的类型的指示信号的输入。输入部65例如使用十字开关、按钮等构成。
处理器控制部66对构成内窥镜系统1的各部统一进行控制。处理器控制部66使用CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)等构成。处理器控制部66根据从输入部65输入的指示信号来切换光源装置8所射出的照明光。
通过这样构成摄像部20，从电源电压生成部55提供的负电压被使用于单位像素230的驱动，由于所需要的电流少，因此在短时间内就能够从分离部26的旁路电容器262提供电压。分离部26使用旁路电容器262和电阻261形成RC电路(低通滤波器电路)，由此脉冲信号被充分降低后传输到单位像素230。并且，脉冲信号检测部27通过AC耦合来检测叠加在负电压中的脉冲信号后向定时生成部25输出。
〔第一芯片的详细结构〕
接着，对上述的第一芯片21的详细结构进行说明。
图3是示出第一芯片21的详细结构的框图。图4是示出第一芯片21的结构的电路图。
如图3和图4所示，第一芯片21具有受光部23、读出部24、定时生成部25以及输出部31(放大器)。
定时生成部25基于从脉冲信号检测部27输入的脉冲信号和来自连接器部5的基准时钟信号，生成各种驱动信号(φT、φR、φVCL、φHCLR、φHCLK以及φVRSEL等)，并将所生成的各种驱动脉冲分别输出到垂直扫描部241、噪声去除部243、水平扫描部245以及基准电压生成部246。定时生成部25具有同步信号生成部29、计数器控制部30、列计数器32、行计数器33以及控制信号生成部34。
同步信号生成部29经由传输线缆3从连接器部5接收基准时钟信号和被编码后的脉冲信号，将被编码后的脉冲信号进行解码，生成水平同步信号和垂直同步信号，并将所生成的该水平同步信号和垂直同步信号输出到计数器控制部30。
计数器控制部30基于从连接器部5输入的基准时钟信号和从同步信号生成部29输入的水平同步信号，来向列计数器32输出复位信号。另外，计数器控制部30基于从连接器部5输入的基准时钟信号和从同步信号生成部29输入的垂直同步信号，来向行计数器33输出复位信号。并且，计数器控制部30对列计数器32的列计数值进行监视，当达到规定的计数值时，向行计数器33输出累加信号。
列计数器32基于从连接器部5输入的基准时钟信号，每隔规定周期对列计数值进行累加，并将进行该累加所得到的列计数值输出到控制信号生成部34。另外，列计数器32在从计数器控制部30被输入了复位信号的情况下，将列计数值复位。
行计数器33基于从连接器部5输入的基准时钟信号和从计数器控制部30输入的累加信号，对行计数值进行累加，并将进行该累加所得到的行计数值输出到控制信号生成部34。另外，行计数器33在从计数器控制部30被输入了复位信号的情况下，将行计数值复位。
控制信号生成部34基于从连接器部5输入的基准时钟信号和从行计数器33输入的行计数值，生成受光部驱动信号(例如φT、φR)，对所生成的受光部驱动信号附加行移位脉冲后向垂直扫描部241输出。另外，基于从连接器部5输入的基准时钟信号和从列计数器32输入的列计数值，生成读出部驱动信号(例如φHCLK)，对所生成的读出部驱动信号附加列移位脉冲后向水平扫描部245输出。并且，控制信号生成部34基于从连接器部5输入的基准时钟信号、水平同步信号以及垂直同步信号生成驱动信号(φVCL、φHCLR、φVRSEL等)，并将所生成的驱动信号分别输出到噪声去除部243、水平复位晶体管256以及基准电压生成部246。
垂直扫描部241基于从定时生成部25提供的驱动信号(φT、φR)对受光部23的所选择的行<M>(M＝0，1，2，···，m-1，m)施加行选择脉冲φT<M>和φR<M>，利用恒流源242驱动受光部23的各单位像素230，将摄像信号和像素复位时的噪声信号传送到垂直传送线239(第一传送线)并输出到噪声去除部243。
读出部24具有恒流源242、噪声去除部243、水平扫描部(列选择部)245以及基准电压生成部246。
噪声去除部243将各单位像素230的输出偏差和像素复位时的噪声信号去除，输出由各单位像素230进行光电转换后的摄像信号。此外，在后面记述噪声去除部243的详细内容。
水平扫描部245基于从定时生成部25提供的驱动信号(φHCLK)对受光部23的所选择的列<N>(N＝0，1，2，···，n-1，n)施加列选择脉冲φHCLK<N>，将由各单位像素230进行光电转换后的摄像信号经由噪声去除部243传送到水平传送线258(第二传送线)并输出到输出部31。
在第一芯片21的受光部23中，多个单位像素230被排列成二维矩阵状。各单位像素230包括光电转换元件231(光电二极管)、电荷电压转换部233、传输晶体管234(第一传送部)、电荷电压转换部复位部236(晶体管)以及像素输出晶体管237(信号输出部)。此外，在本说明书中，将一个或多个光电转换元件以及用于从各个光电转换元件向电荷电压转换部233传送信号电荷的传输晶体管称为单位单元。即，单位单元中包含传输晶体管和一个或多个光电转换元件的组，各单位像素230中包括一个单位单元。
此外，在本实施方式中，不进行像素共用而由一个光电转换元件构成了单位单元，但是也可以将多个光电转换元件作为一组来构成单位单元。在该情况下，例如也可以将列方向上相邻的两个光电转换元件作为一组构成单位单元、或者将行方向上相邻的两个光电转换元件作为一组构成单位单元、或者将行方向和列方向上相邻的四个光电转换元件作为一组构成单位单元。
光电转换元件231将入射光光电转换为与其光量相应的信号电荷量并蓄积。各个光电转换元件231的阴极侧与传输晶体管234的一端侧连接，阳极侧与接地电压GND连接。
电荷电压转换部233由浮置扩散电容(FD)构成，将由光电转换元件231蓄积的电荷转换为电压。
传输晶体管234用于从光电转换元件231向电荷电压转换部233传送电荷。传输晶体管234的栅极与用于提供驱动脉冲φT的信号线连接，一端侧与光电转换元件231连接，另一端侧与电荷电压转换部233连接。当从垂直扫描部241经由信号线传输的驱动脉冲φT变为高水平(High)时，传输晶体管234成为导通状态，从光电转换元件231向电荷电压转换部233传送信号电荷，当该驱动脉冲φT变为低水平(Low)时，传输晶体管234成为截止状态，来进行电荷蓄积。从电源电压生成部55经由传输线缆3提供驱动脉冲φT的高侧电压。另外，低侧电压被提供被分离部26去除脉冲信号后的负电压。
电荷电压转换部复位部236将电荷电压转换部233复位至规定电位。电荷电压转换部复位部236的一端侧与可变电压VR连接，另一端侧与电荷电压转换部233连接，栅极与用于提供驱动脉冲φR的信号线连接。当从垂直扫描部241经由信号线传输的驱动脉冲φR变为高水平时，电荷电压转换部复位部236成为导通状态，使电荷电压转换部233中蓄积的信号电荷释放，来将电荷电压转换部233复位至规定电位，当该驱动脉冲φR变为低水平时，电荷电压转换部复位部236成为截止状态，电荷电压转换部233成为能够蓄积电荷的状态。从电源电压生成部55经由传输线缆3提供驱动脉冲φR的高侧电压。另外，Low侧电压被提供被分离部26去除脉冲信号后的负电压。
像素输出晶体管237将由电荷电压转换部233进行电压转换得到的摄像信号输出到垂直传送线239。像素输出晶体管237的一端侧与可变电压VR连接，另一端侧与垂直传送线239连接，栅极与电荷电压转换部233连接。像素输出晶体管237通过可变电压VR的水平与电荷电压转换部复位部236的组合而成为导通或截止状态，来将摄像信号选择性地传送到垂直传送线239。
在本实施方式1中，当在可变电压VR为电源电压VDD水平(例如3.3V)时向电荷电压转换部复位部236的栅极提供驱动信号φR时，像素输出晶体管237成为导通状态，选择包含该电荷电压转换部复位部236的单位像素(选择动作)。另外，当在可变电压VR为非选择用电压Vfd_L水平(例如1V)时向电荷电压转换部复位部236的栅极提供驱动信号φR时，像素输出晶体管237成为截止状态，包含该电荷电压转换部复位部236的单位像素的选择被解除(非选择动作)。
恒流源242的一端侧与垂直传送线239连接，另一端侧与接地电压GND连接，栅极被施加偏置电压Vbias1。利用恒流源242驱动单位像素230，将单位像素230的输出读出到垂直传送线239。被读出到垂直传送线239的信号被输入到噪声去除部243。
噪声去除部243具备一端侧与垂直传送线239连接而进行AC耦合的传输电容252(AC耦合电容器)、连接在传输电容252的另一端侧与接地电压GND之间的采样电容251(电荷蓄积用电容器)以及连接在传输电容252与采样电容251的连接节点的箝位开关253(电位钳制用晶体管)。此外，连接节点与列选择开关254的一端侧连接。
当在可变电压VR为电源电压VDD水平时向电荷电压转换部复位部236的栅极提供驱动信号φR时，噪声信号被读出到垂直传送线239并通过传输电容252被传递。之后，当从定时生成部25向箝位开关253的栅极输入驱动信号φVCL时，经由箝位开关253(通过使箝位开关253从导通状态变为截止状态)来在采样电容251中对噪声信号水平进行采样。之后，在读出摄像信号时，再次通过传输电容252传递包含噪声信号的摄像信号(光噪声和信号)。由于传递像素复位后的摄像信号的与电压变化相应的部分，因此作为结果，能够从光噪声和信号中取出去除噪声信号后的摄像信号。
水平复位晶体管256的一端侧与水平复位电压Vclr连接，另一端侧与水平传送线258连接，从定时生成部25向水平复位晶体管256的栅极输入驱动信号φHCLR。当从定时生成部25向水平复位晶体管256的栅极输入驱动信号φHCLR时，水平复位晶体管256成为导通状态，来将水平传送线258复位。
列选择开关254的一端侧经由传输电容252与采样电容251的连接节点而与传输电容252的另一端侧连接，另一端侧与水平传送线258(第二传送线)连接，栅极与用于从水平扫描部245提供驱动信号φHCLK<N>的信号线连接。关于列选择开关254，当从水平扫描部245向列<N>的列选择开关254的栅极提供驱动信号φHCLK<N>时，列<N>的列选择开关254成为导通状态，列<N>的垂直传送线239的信号(由噪声去除部243去除噪声后的摄像信号)被传送到水平传送线258。
水平传送线258将经由列选择开关254读出的信号传送到输出部31。
输出部31根据需要将去除噪声后的摄像信号进行信号放大后输出到第二芯片22。
第二芯片22将去除噪声后的摄像信号经由传输线缆3传输到连接器部5。
图5是示出内窥镜系统1的基准电压生成部246的结构的电路图。基准电压生成部246(恒压信号生成部)包括由两个电阻291和电阻292构成的电阻分压电路以及通过驱动信号φVRSEL被驱动的多路转换器293。
多路转换器293基于从定时生成部25输入的驱动信号φVRSEL，交替地切换电源电压VDD和由电阻分压电路生成的非选择用电压Vfd_L来作为可变电压VR施加到所有像素。
〔由定时生成部进行的水平同步信号的检测动作〕
接着，说明由定时生成部25进行的水平同步信号的检测动作。图6是示出由定时生成部25进行的水平同步信号的检测时的动作的时序图。在图6中，从最上部起依次示出基准时钟信号、脉冲信号、被解码后的水平同步信号以及被解码后的垂直同步信号(帧同步信号)。
如图6所示，同步信号生成部29当从连接器部5被输入基准时钟信号并且从脉冲信号检测部27被输入脉冲信号时，通过对从脉冲信号检测部27输入的脉冲信号进行解码，来检测水平同步信号，将检测出的该水平同步信号输出到计数器控制部30。
接着，计数器控制部30当从同步信号生成部29被输入水平同步信号时，将列计数器复位信号输出到列计数器32。
之后，列计数器32当从计数器控制部30被输入列计数器复位信号时，在该列计数器复位信号的下降沿将列计数值复位。
接着，控制信号生成部34对列计数值进行监视，基于根据基准时钟信号递增的计数值，生成受光部驱动信号和读出部驱动信号，将所生成的该受光部驱动信号和读出部驱动信号分别输出到垂直扫描部241和水平扫描部245，由此使1行的摄像信号从输出部31输出。
之后，控制信号生成部34暂停动作，直到同步信号生成部29基于从脉冲信号检测部27输入的脉冲信号对下一个水平同步信号进行解码为止。
〔由定时生成部进行的垂直同步信号的检测动作〕
接着，说明由定时生成部25进行的垂直同步信号的检测动作。图7是示出由定时生成部25进行的垂直同步信号的检测时的动作的时序图。在图7中，从最上部起依次示出基准时钟信号、脉冲信号、被解码后的水平同步信号以及被解码后的垂直同步信号。
如图7所示，同步信号生成部29当从连接器部5被输入基准时钟信号并且从脉冲信号检测部27被输入脉冲信号时，通过对从脉冲信号检测部27输入的脉冲信号进行解码，来检测垂直同步信号，将检测出的该垂直同步信号输出到计数器控制部30。
接着，计数器控制部30当从同步信号生成部29被输入垂直同步信号时，将行计数器复位信号输出到行计数器33。
之后，行计数器33当从计数器控制部30被输入行计数器复位信号时，在该行计数器复位信号的下降沿将行计数值复位。
接着，控制信号生成部34对行计数值进行监视，基于根据基准时钟信号递增的计数值，依次选择受光部23的行，由输出部31输出1帧的摄像信号。
之后，控制信号生成部34暂停动作，直到同步信号生成部29基于从脉冲信号检测部27被输入的脉冲信号对下一个垂直同步信号进行解码为止。
根据以上所说明的本发明的实施方式1，脉冲信号检测部27对在用于传输负电压的传输线缆3中叠加的脉冲信号进行检测，将该检测结果输出到定时生成部25，因此能够同时实现I/O端子数的削减和控制信号的接收。
另外，根据本发明的实施方式1，脉冲信号叠加部56将用于生成用于驱动摄像部20的同步信号的脉冲信号叠加于用于传输负电压的传输线缆3中后输出到摄像部20，因此能够削减将摄像部20与连接器部5连接的传输线缆3的数量。
另外，根据本发明的实施方式1，设置在前端101侧的摄像部20中的同步信号生成部29基于基准时钟信号和由脉冲信号叠加部56叠加的脉冲信号，来生成水平同步信号和垂直同步信号后向垂直扫描部241和水平扫描部245发送，因此能够削减生成同步信号的传输线缆3的数量。
另外，根据本发明的实施方式1，即使在摄像部20发生了异常的情况下，脉冲信号叠加部56也能够经由传输负电压的传输线缆3将脉冲信号送出来将计数器复位，因此能够恢复为正常动作。其结果，根据本发明的实施方式1，即使在医生等手术操作者对被检体进行手术的过程中摄像部20发生了异常的情况下，也能够防止断续地显示图像的情形。
另外，根据本发明的实施方式1，通过将分离部26、脉冲信号检测部27集成于第二芯片22，能够使摄像部20进一步小型化。
(实施方式1的变形例)
接着，说明本发明的实施方式1的变形例。在本实施方式1的变形例中，针对负电压，将脉冲信号叠加在负侧(-侧)。因此，只有上述的实施方式1的摄像部20的结构不同。以下，对本实施方式1的变形例所涉及的摄像部的结构进行说明。此外，对与上述的实施方式1相同的结构标注相同的附图标记并省略说明。
图8是示出本发明的实施方式1的变形例所涉及的内窥镜系统的主要部分的功能的框图。图8所示的内窥镜系统1a具备摄像部20a，来代替上述的实施方式1所涉及的内窥镜系统1的摄像部20。
摄像部20a具备脉冲信号检测部27a，来代替上述的实施方式1所涉及的摄像部20的脉冲信号检测部27。并且，摄像部20a还具备设置在电源电压VDD与脉冲信号检测部27a之间的电阻274。
根据以上所说明的本发明的实施方式1的变形例，具有与实施方式1同样的效果，能够同时实现传输线缆3数的削减和控制信号的接收。
(实施方式2)
接着，对本发明的实施方式2进行说明。在本实施方式2所涉及的内窥镜系统中，第一芯片的结构与上述的实施方式1所涉及的内窥镜系统1的第一芯片21的结构不同，在此基础上，定时生成部25的动作不同。以下，在说明本实施方式2所涉及的内窥镜系统的第一芯片的结构之后，说明定时生成部的动作。此外，对与上述的实施方式1相同的结构标注相同的附图标记并省略说明。
〔第一芯片的详细结构〕
图9是示出本发明的实施方式2所涉及的第一芯片的结构的电路图。图9所示的第一芯片21b具备定时生成部25b，来代替上述的实施方式1所涉及的第一芯片21的定时生成部25。
定时生成部25b基于从脉冲信号检测部27输入的脉冲信号和来自连接器部5的基准时钟信号，生成各种驱动信号(φT、φR、φVCL、φHCLR、φHCLK以及φVRSEL等)，将所生成的各种驱动信号分别输出到垂直扫描部241、噪声去除部243、水平扫描部245以及基准电压生成部246。定时生成部25b具备信号检测部41和计数器控制部30b，来代替上述的实施方式1所涉及的定时生成部25的同步信号生成部29和计数器控制部30。并且，定时生成部25b还具备快门计数器42和快门信号生成部43。
信号检测部41经由传输线缆3来从连接器部5接收基准时钟信号和被编码后的脉冲信号，对被编码后的脉冲信号进行解码，来生成水平同步信号、垂直同步信号以及快门同步信号，将所生成的该水平同步信号、垂直同步信号以及快门同步信号输出到计数器控制部30b。
计数器控制部30b基于从连接器部5输入的基准时钟信号和从信号检测部41输入的水平同步信号，来向列计数器32输出复位信号。另外，计数器控制部30b基于从连接器部5输入的基准时钟信号和从信号检测部41输入的垂直同步信号，来向行计数器33输出复位信号。并且，计数器控制部30b基于从连接器部5输入的基准时钟信号和从信号检测部41输入的快门同步信号，来向快门计数器42输出复位信号。另外，计数器控制部30b对列计数器32的列计数值进行监视，当达到规定的计数值时，向行计数器33输出累加信号。
快门计数器42基于从连接器部5输入的基准时钟信号和从计数器控制部30b输入的累加信号，来将快门计数值进行累加，将进行该累加所得到的快门计数值输出到快门信号生成部43。另外，快门计数器42在从计数器控制部30b被输入了复位信号的情况下，将快门计数值复位。
快门信号生成部43基于从快门计数器42输入的快门计数值，来生成受光部驱动信号(例如φT、φR)，并将所生成的受光部驱动信号输出到垂直扫描部241。此外，在本实施方式2中，快门信号生成部43作为生成驱动信号的驱动信号生成部发挥功能。
〔由定时生成部进行的快门同步信号的检测动作〕
接着，说明由定时生成部25b进行的快门同步信号的检测动作。图10是示出由定时生成部25b进行的快门同步信号的检测时的动作的时序图。图11是示意性地示出在定时生成部25b的控制下由读出部24从受光部23的各单位像素230读出摄像信号的定时的图。在图10中，从最上部起依次示出基准时钟信号、脉冲信号以及快门同步信号。
如图10所示，信号检测部41当从连接器部5被输入基准时钟信号并且从脉冲信号检测部27被输入脉冲信号时，通过对从脉冲信号检测部27输入的脉冲信号进行解码，来检测快门同步信号。
接着，计数器控制部30b当从信号检测部41被输入快门同步信号时(图11的快门同步信号解码)，将快门计数器复位信号输出到快门计数器42。
之后，快门计数器42当从计数器控制部30b被输入快门计数器复位信号时，在该快门计数器复位信号的下降沿将快门计数值复位。
接着，快门信号生成部43对快门计数值进行监视，基于根据基准时钟信号递增的快门计数值，来生成受光部驱动信号，并将所生成的该受光部驱动信号输出到垂直扫描部241。由此，图9所示的第一芯片21b进行卷帘式快门动作。在该情况下，在被输入垂直同步信号时(图11的垂直同步信号解码)，进行上述的实施方式1所示的对行计数器33和列计数器32的复位动作，开始从受光部23读出摄像信号(水平同步信号解码(第一次)→水平同步信号解码(第二次))，但快门计数器42不被复位。
根据以上所说明的本发明的实施方式2，能够同时实现传输线缆3的数量的削减和控制信号的接收。
(实施方式3)
接着，说明本发明的实施方式3。在本实施方式3所涉及的内窥镜系统中，第一芯片的结构与上述的实施方式2所涉及的第一芯片21b不同，在此基础上，定时生成部25b的动作不同。以下，在说明本实施方式3所涉及的内窥镜系统的第一芯片的结构之后，说明定时生成部的动作。此外，对与上述的实施方式1相同的结构标注相同的附图标记并省略说明。
〔第一芯片的详细结构〕
图12是示出本发明的实施方式3所涉及的第一芯片的结构的电路图。图12所示的第一芯片21c具备定时生成部25c，来代替上述的实施方式1所涉及的第一芯片21的定时生成部25。
定时生成部25c基于从脉冲信号检测部27输入的脉冲信号和来自连接器部5的基准时钟信号，来生成各种驱动信号(φT、φR、φVCL、φHCLR、φHCLK以及φVRSEL等)后输出到垂直扫描部241、噪声去除部243、水平扫描部245以及基准电压生成部246。关于定时生成部25c，从上述的实施方式2所涉及的定时生成部25b中删除了快门计数器42。
快门信号生成部43c通过基于从信号检测部41输入的快门同步信号生成受光部驱动信号后输出到垂直扫描部241，来将所有单位像素230的传送栅极复位，由此进行全局快门动作。
〔由定时生成部进行的快门同步信号的检测动作〕
接着，说明由定时生成部25c进行的快门同步信号的检测动作。图13是示出由定时生成部25c进行的快门同步信号的检测时的动作的时序图。图14是示意性地示出读出部24在定时生成部25c的控制下从受光部23的各单位像素230读出摄像信号的定时的图。在图13中，从最上部起示出基准时钟信号、脉冲信号以及快门同步信号。
如图13所示，信号检测部41根据来自连接器部5的基准时钟信号对从脉冲信号检测部27输入的脉冲信号进行采样，通过对脉冲信号进行解码，来检测快门同步信号。
接着，快门信号生成部43c当从信号检测部41被输入快门同步信号时，生成受光部驱动信号，通过将所生成的该受光部驱动信号输出到垂直扫描部241，来将所有单位像素230的传送栅极复位，由此进行全局快门动作(参照图14)。
之后，控制信号生成部34当从信号检测部41解码出垂直同步信号时，进行上述的实施方式1所示的对行计数器33和列计数器32的复位动作，开始从受光部23读出摄像信号。
根据以上所说明的本发明的实施方式3，能够同时实现传输线缆3的数量的削减和控制信号的接收。
(实施方式4)
接着，说明本发明的实施方式4。在本实施方式4所涉及的内窥镜系统中，第一芯片的结构与上述的实施方式1所涉及的第一芯片21不同。具体地说，通过使叠加于负电压的脉冲信号扩展以进行任意的控制的串行命令来使受光部23驱动。以下，说明本实施方式4所涉及的定时生成部的结构。此外，对与上述的实施方式1所涉及的内窥镜系统1相同的结构标注相同的附图标记并省略说明。
〔第一芯片的详细结构〕
图15是示出本发明的实施方式4所涉及的第一芯片的结构的电路图。图15所示的第一芯片21d具备定时生成部25d，来代替上述的实施方式1所涉及的第一芯片21的定时生成部25。
定时生成部25d基于从脉冲信号检测部27输入的脉冲信号和来自连接器部5的基准时钟信号，来生成各种驱动信号(φT、φR、φVCL、φHCLR、φHCLK以及φVRSEL等)后输出到垂直扫描部241、噪声去除部243、水平扫描部245以及基准电压生成部246。定时生成部25d具有信号检测部41d和控制信号生成部34。
信号检测部41d对从脉冲信号检测部27输入的脉冲信号(串行命令)进行解码，将动作模式设定信号输出到控制信号生成部34。
控制信号生成部34按照从信号检测部41d发送来的动作模式设定信号，生成各种驱动信号来驱动第一芯片21d。
根据所以上说明的本发明的实施方式4，能够同时实现传输线缆3的数量的削减和控制信号的接收。
另外，根据本发明的实施方式4，通过对信号检测部41d设置串行命令解码器，能够使叠加于负电压的脉冲信号扩展来进行任意的控制。
另外，在本发明中，也可以将分离部26和脉冲信号检测部27、27a配置于第二芯片22。当然，摄像部20、20a的芯片结构也可以为了实现前端部的小型化而适当地变更芯片结构。
在本说明书中的时序图的说明中，使用“首先”、“之后”以及“接着”等表现方式来明示出各处理之间的前后关系，但是实施本发明所需要的处理的顺序并不唯一地限定于这些表现方式。即，本说明书所记载的时序图中的处理的顺序能够在没有矛盾的范围内变更。
这样，本发明能够包含此处没有记载的各种实施方式，能够在根据权利要求书确定的技术思想的范围内进行各种设计变更等。
附图标记说明
1、1a：内窥镜系统；2：内窥镜；3：传输线缆；4：操作部；5：连接器部；6：处理器；7：显示装置；8：光源装置；20、20a：摄像部；21、21b、21c、21d：第一芯片；22：第二芯片；23：受光部；24：读出部；25、25b、25c、25d：定时生成部；26：分离部；27、27a：脉冲信号检测部；28：缓冲器；29：同步信号生成部；30、30b：计数器控制部；31：输出部；32：列计数器；33：行计数器；34：控制信号生成部；41、41d：信号检测部；42：快门计数器；43、43c：快门信号生成部；51：AFE部；52：A/D转换部；53：摄像信号处理部；54：脉冲信号生成部；55：电源电压生成部；56：脉冲信号叠加部；61：电源部；62：图像信号处理部；63：时钟生成部；64：记录部；65：输入部；66：处理器控制部；100：插入部；101：前端；102：基端；230：单位像素；231：光电转换元件；233：电荷电压转换部；234：传输晶体管；236：电荷电压转换部复位部；237：像素输出晶体管；239：垂直传送线；241：垂直扫描部；242：恒流源；243：噪声去除部；245：水平扫描部；246：基准电压生成部；251：采样电容；252：传输电容；253：箝位开关；254：列选择开关；256：水平复位晶体管；258：水平传送线；261、272、274、291、292、R10：电阻；262、271、562：电容器；273、561：放大器；293：多路转换器；C1：电容器。

Claims (7)

1.一种摄像装置，其特征在于，具备：
摄像元件，其具有多个像素，所述多个像素被配置成二维矩阵状，从外部接收光并生成与受光量相应的摄像信号；
传输线缆，其用于向所述摄像元件传输电力；
负电源，其设置在所述传输线缆的基端侧，向所述摄像元件供给负电压；
脉冲信号叠加部，其在所述传输线缆的基端侧与所述负电源并联连接，将脉冲信号叠加于所述负电压；
分离部，其连接在所述摄像元件与所述传输线缆之间，从自所述传输线缆传输的所述负电压中分离出直流成分和交流成分，并将该直流成分输出到所述摄像元件；
脉冲信号检测部，其设置在所述传输线缆的前端侧且在所述分离部与所述传输线缆之间，检测在所述传输线缆中叠加的所述脉冲信号；以及
定时生成部，其基于所述脉冲信号检测部检测出的所述脉冲信号，来生成用于驱动所述摄像元件的驱动信号。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述定时生成部具有同步信号生成部，该同步信号生成部基于所述脉冲信号检测部检测出的所述脉冲信号和从外部输入的基准时钟信号，生成用于驱动所述摄像元件的同步信号来作为所述驱动信号。
3.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述定时生成部具有：
信号检测部，其基于所述脉冲信号检测部检测出的所述脉冲信号和从外部输入的基准时钟信号，来生成所述摄像元件的水平同步信号、垂直同步信号以及快门同步信号；以及
驱动信号生成部，其基于所述信号检测部生成的所述快门同步信号，来生成所述驱动信号。
4.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述定时生成部具有：串行命令解码器，其基于所述脉冲信号检测部检测出的所述脉冲信号和从外部输入的基准时钟信号，来对从外部输入的串行命令进行解码；以及驱动信号生成部，其基于进行解码所得到的结果，来生成用于驱动所述摄像元件的驱动信号。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的摄像装置，其特征在于，
所述像素具有：光电转换部；电荷电压转换部；电荷传送部，其用于从所述光电转换部向所述电荷电压转换部传送电荷；电荷电压转换部复位部，其将所述电荷电压转换部复位；以及输出部，其输出由所述电荷电压转换部进行电压转换所得到的信号，
所述负电源经由所述传输线缆向所述电荷传送部和所述电荷电压转换部复位部中的至少一方供给所述负电压。
6.一种内窥镜，其特征在于，具备：
根据权利要求1～5中的任一项所述的摄像装置；
插入部，其能够插入到被检体内；以及
连接器部，其相对于对所述摄像信号实施图像处理的图像处理装置装卸自如，
其中，所述摄像元件、所述分离部、所述脉冲信号检测部以及所述定时生成部设置在所述插入部的前端侧，
所述负电源和所述脉冲信号叠加部设置于所述连接器部。
7.一种内窥镜系统，其特征在于，具备：
根据权利要求6所述的内窥镜；以及
图像处理装置，其对所述摄像信号实施图像处理。
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