DE102006005307A1

DE102006005307A1 - System zum Steuern eines ladungsgekoppelten Bauelementes

Info

Publication number: DE102006005307A1
Application number: DE102006005307A
Authority: DE
Inventors: Tadaaki Suda
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2026-02-07
Also published as: DE102006005307B4; JP4648717B2; US20060176385A1; US7502062B2; JP2006212247A

Abstract

Beschrieben ist ein CCD-Steuersystem, das eine Zerstörung eines CCDs beispielsweise infolge eines Latch-up-Effektes verhindern kann, indem es eine Funktion aufweist, zwei Arten von Fehlern zu erfassen, nämlich einen auf die Spannung Vsub bezogenen Fehler und einen auf eine Versorgungsspannung bezogenen Fehler. Dabei kann beispielsweise ein Latch-up-Effekt verhindert werden, indem ein Schaltkreis in dem CCD-Teil angeordnet wird und eine Vout-Überwachungsschaltung vorgesehen wird, ohne eine zusätzliche Verdrahtung, die an das CCD anschließt, vorsehen oder den Durchmesser des Einführrohrs vergrößern zu müssen. Ferner ist ein elektronisches Endoskopsystem beschrieben, das mit diesem CCD-Steuersystem arbeitet. Das CCD-Steuersystem enthält einen Treiberteil, der das CCD ansteuert, einen Vorspannungserzeugungsteil, der eine Substratvorspannung erzeugt, eine Übertragungsleitung, die ein Ausgangssignal an das CCD sendet, einen auf der Übertragungsleitung angeordneten Schaltteil sowie einen Überwachungsteil, der zwischen dem Schaltteil und dem Signalverarbeitungsteil angeordnet ist, um ein Ausgangssignal des Schaltteils zu überwachen und ein Befehlssignal an den Treiberteil zu senden, um die Zufuhr des Treibersignals zu unterbrechen.

Description

Die Erfindung betrifft ein System zum Steuern eines ladungsgekoppelten Bauelementes zur Vermeidung einer Zerstörung dieses Bauelementes sowie ein Endoskop, das ein solches Steuersystem enthält.

Ein ladungsgekoppeltes Bauelement, kurz CCD, ist ein Element, das im Stande ist, im Wege der optoelektrischen Wandlung ein auf einer Empfangsfläche erzeugtes optisches Bild eines Objektes in elektrische Signale zu transformieren. Üblicherweise werden dann die elektrischen Signale außerhalb des Bauelementes von einem Signalverarbeitungsteil verarbeitet, der in einer CCD-Steuereinheit eingebaut ist. Zur Ansteuerung des CCDs ist es erforderlich, verschiedene Arten von Versorgungsspannungen und Taktimpulsen zuzuführen. Eine dieser Spannungen ist eine Substratvorspannung, im Folgenden als Vsub bezeichnet. Vsub stellt den Referenzwert für die unterschiedliche elektrische Potentialverteilung innerhalb des Bauelementes dar. Vsub wird von einer Vsub-Erzeugungsschaltung erzeugt. CCDs sind in zwei Klassen unterteilt, nämlich in CCDs, die eine Vsub-Erzeugungsschaltung enthalten und in denen die Spannung Vsub intern erzeugt wird, und in CCDs, denen die Spannung Vsub von einer in der CCD-Steuereinheit außerhalb des CCDs eingebauten Vsub-Erzeugungsschaltung zugeführt wird, bei denen also die Spannung Vsub extern erzeugt wird.

Ein elektronisches Endoskop hat ein Einführrohr, das in eine menschliche Körperkavität einführbar ist, eine Bedieneinheit, eine Beobachtungseinheit, die Kabel und Anschlüsse zur Verbindung mit einer Prozessoreinheit enthält, sowie eine solche Prozessoreinheit, die eine elektrische Stromversorgung und eine mit der Beobachtungseinheit gekoppelte Lichtquelle aufweist und unter anderem die Funktion hat, aus der Beobachtungseinheit stammende Bildsignale zur Ausgabe an einen Monitor zu verarbeiten. In der Vergangenheit wurde die Forschung und Entwicklung intensiviert, um das Einführrohr möglichst dünn auszugestalten und so die Schmerzbelastung für den Patienten zu verringern und um eine Beobachtung innerhalb von Kanälen des menschlichen Körpers zu ermöglichen. Es ist deshalb wünschenswert, dass das am distalen Ende des Einführrohrs der Beobachtungseinheit angeordnete CCD möglichst klein ist.

Da bei einem CCD, bei dem die Spannung Vsub extern erzeugt wird, kein Raum erforderlich ist, um die Vsub-Erzeugungsschaltung innerhalb des Bauelementes anzuordnen, kann das Bauelement kleiner gestaltet werden als ein CCD, bei dem die Spannung Vsub intern erzeugt wird. Andererseits benötigt ein CCD mit externer Vsub-Erzeugung eine Vsub-Versorgungsleitung, die von der CCD-Steuereinheit, die die Vsub-Erzeugungsschaltung enthält, zum CCD führt. Üblicherweise ist die CCD-Steuereinheit im Beobachtungsteil angeordnet, jedoch in der Nähe der Prozessoreinheit, d.h. in der Nähe der Anschlüsse. Demnach ist die Vsub-Versorgungsleitung wie die anderen Signalleitungen durch den Beobachtungsteil zum CCD geführt, das am distalen Ende des Einführrohrs montiert ist.

Bei einem elektronischen Endoskop, das mit einem CCD mit externer Vsub-Erzeugung ausgestattet ist, kommt es deshalb im Vergleich mit einem elektronischen Endoskop, das mit einem CCD mit interner Vsub-Erzeugung ausgestattet ist, mit höherer Wahrscheinlichkeit vor, dass die Spannung Vsub dem CCD nicht zugeführt wird oder der Spannungspegel abnimmt, während ein anderes Signal, z.B. ein Taktsignal, zugeführt wird. Ein mit externer Vsub-Erzeugung arbeitendes CCD erleidet deshalb mit höherer Wahrscheinlichkeit eine Zerstörung beispielsweise infolge eines Einklink- oder Latch-up-Effektes als ein mit interner Vsub-Erzeugung arbeitendes CCD. Mögliche Gründe dafür, dass die Spannung Vsub nicht zugeführt wird, sind beispielsweise ein Vsub-Ausgabefehler der Vsub-Erzeugungsschaltung wie ein Ausgangsleistungsverlust der Schaltung, ein Fehler in der Zuführung der Spannung Vsub von der Vsub-Erzeugungsschaltung zum CCD, z.B. durch Kurzschluss, Leitungsbruch oder einem schlechten elektrischen Kontakt in einer Vsub-Versorgungsleitung. Bei dem mit einem CCD mit externer Vsub-Erzeugung ausgestatteten elektronischen Endoskop ist es wünschenswert, dass die Zufuhr der anderen Signale, d.h. derjenigen Signale, die nicht die Spannung Vsub bilden, unmittelbar unterbrochen wird, wenn ein Vsub-Ausgabefehler erfasst wird, um so einen Latch-up-Effekt, etc. zu vermeiden.

Um einen Vsub-Versorgungsfehler zu erfassen, und beispielsweise einen Latch-up-Effekt zu vermeiden, kann beispielsweise ein Bauelement in der Nähe des CCDs angeordnet werden. In diesem Fall ist eine zusätzliche Signalleitung erforderlich, die ein Überwachungssignal an die CCD-Steuerschaltung überträgt. Eine zusätzliche Signalleitung führt zwangsläufig dazu, dass der Durchmesser des Einführrohrs größer wird, da zusätzlicher Raum in dem Einführrohr für die Leitung benötigt wird. Außerdem können ein Leitungsbruch oder ein Kurzschluss der Leitung auftreten. In einem herkömmlichen elektronischen Endoskop, das mit einem CCD mit externer Vsub-Erzeugung ausgestattet ist, ist es schwierig, die Spannung Vsub in der nähe des CCDs ohne eine zusätzliche Signalleitung zu überwachen. Dementsprechend ist die Gefahr größer als im Falle des mit interner Vsub-Erzeugung arbeitenden CCDs, das beispielsweise ein Latch-up-Effekt eine Zerstörung des CCDs verursacht, wenn das CCD ein Signal empfängt, das bei abgefallener Spannung Vsub zugeführt wird.

Die Erfindung stellt vorteilhaft ein CCD-Steuersystem bereit, das eine Zerstörung des CCDs beispielsweise infolge eines Latch-up-Effektes vermeidet, indem es einen Vsub-Ausgabefehler und einen Vsub-Zuführfehler am distalen Ende der Beobachtungseinheit erfasst, ohne dem CCD eine Verdrahtung oder Beschaltung hinzuzufügen, die erforderlich ist, wenn ein Bauelement zur Überwachung der Spannung Vsub in der Nähe des CCDs angeordnet ist. Außerdem sieht die Erfindung ein mit einem solchen CCD-Steuersystem ausgestattetes elektronisches Endoskop vor, bei dem eine Zerstörung des CCDs beispielsweise infolge eines Latch-up-Effektes vermieden wird.

Die erreicht dies durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Das CCD-Steuersystem nach der Erfindung ist im Stande, ohne eine zusätzliche Verdrahtung einen Vsub-Ausgabefehler und einen Vsub-Zuführfehler zu erfassen und das Treibersignal zu unterbrechen, indem verschiedene Funktionseinheiten auf den herkömmlichen Ausgangssignalleitungen angeordnet werden. So kann beispielsweise ein Latch-up-Effekt, etc. verhindert werden, indem unmittelbar bei Auftritt eines Fehlers das Treibersignal unterbrochen wird.

Das elektronische Endoskopsystem nach der Erfindung ermöglicht es, die an das am distalen Ende der Beobachtungseinheit angeordnete CCD anschließt, einen Vsub-Zuführfehler zur Vermeidung beispielsweise eines Latch-up-Effektes zu erfassen, indem verschiedene Funktionseinheiten auf den herkömmlichen Ausgangsleitungen angeordnet werden und die Zufuhr eines Treibersignals zu dem CCD augenblicklich unterbrochen wird.

Die Erfindung stellt also ein CCD-Steuersystem bereit, das eine Zerstörung des CCDs, die beispielsweise durch einen Latch-up-Effekt, etc. verursacht wird, verhindert, ohne hierzu das CCD mit einer zusätzlichen Verdrahtung oder Beschaltung versehen zu müssen. So wird nämlich das Treibersignal unterbrochen, wenn ein Vsub-Ausgabefehler oder ein Vsub-Zuführfehler erfasst wird. Die Erfindung stellt ferner ein elektronisches Endoskopsystem bereit, das mit einem solchen CCD-Steuersystem ausgestattet ist. Bei diesem Endoskopsystem kann eine Zerstörung des CCDs beispielsweise infolge eines Latch-up-Effektes verhindert werden, indem ein Vsub-Ausgabefehler und ein Vsub-Zuführfehler erfasst werden, ohne hierzu innerhalb der Beobachtungseinheit eine zusätzliche Leitung anordnen zu müssen, die an das am distalen Ende der Beobachtungseinheit angeordnete CCD anschließt.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:
1 ein Funktionsblockdiagramm, das den Aufbau eines elektronischen Endoskopsystems nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
2 ein Funktionsblockdiagramm des in 1 gezeigten CCD-Systems; und
3 ein Diagramm, das einen in dem Ausführungsbeispiel vorgesehenen Schaltkreis zeigt.
Im Folgenden werden ein CCD-Steuersystem und ein elektronisches Endoskop nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
1 ist ein Funktionsblockdiagramm eines elektronischen Endoskops 1 mit einem CCD-Steuersystem, das ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Das elektronische Endoskop 1 umfasst eine Beobachtungseinheit 2 und eine Prozessoreinheit 3. Die Beobachtungseinheit 2 und die Prozessoreinheit 3 sind über einen nicht gezeigten Anschluss miteinander verbunden. Eine Bedieneinheit 90, z.B. eine Tastatur, und ein Monitor 80 sind mit der Prozessoreinheit 3 verbunden.
Die Beobachtungseinheit 2 umfasst ein Einführrohr, eine Bedieneinheit, eine Instrumenteneinführöffnung, Kabel, Anschlüsse etc. (nicht gezeigt). Die Beobachtungseinheit 2 enthält ein CCD-System 10 mit einem CCD-Teil 100 und einer CCD-Steuerschaltung 200 (vergl. 2), eine Signaltreiberschaltung 11, die Bildsignale aus dem CCD-System überträgt, sowie verschiedene andere Teile wie z.B. einen Lichtleiter, einen Instrumentenkanal, ein Betätigungskabel, eine Luftleitung und eine Wasserleitung (nicht gezeigt). Indem die Bedienperson die Beobachtungseinheit 2 handhabt, kann sie innerhalb einer Körperkavität eines Patienten Betrachtungen und Operationen vornehmen.
Die Prozessoreinheit 3 enthält eine Stromversorgungseinheit 20, einen Isolator 30, eine Bildsignalverarbeitungsschaltung 40, einen Speicherteil 50, eine Videobildverarbeitungsschaltung 60 und eine Steuereinheit 70. Die Prozessoreinheit 3 enthält zudem eine Lichtquelle mit einer Lampe, eine Blende sowie ein RGB-Farbfilter (nicht gezeigt). Die Stromversorgungseinheit 20 speist die Bildsignalverarbeitungseinheit 40, den Speicherteil 50, die Videobildverarbeitungsschaltung 60, die Steuereinheit 70, das CCD-System 10 und die Signaltreiberschaltung 11.
Der Isolator 30 hat die Funktion, die Beobachtungseinheit 2 und die Prozessoreinheit 3 elektrisch voneinander zu isolieren. Der Isolator 30 kann mittels einer beliebigen Vorrichtung konfiguriert werden, die im Stande ist, Signale und Spannungen in einem isolierten Zustand zu übertragen, z.B. mittels eines Trenntransformators, mittels eines Licht- oder Optokopplers, der eine LED und eine Fotodiode enthält, oder mittels eines äquivalenten IC-Moduls. Dementsprechend sind die in der Beobachtungseinheit 2 vorhandenen Schaltungen von den in der Prozessoreinheit 3 vorhandenen Schaltungen elektrisch isoliert. Tritt in der Beobachtungseinheit 2 ein Leckstrom auf. Mit dieser Konfiguration kann der Patient vor einem elektrischen Schlag bewahrt werden.
Von dem CCD-System 10 ausgegebene analoge Bildsignale werden durch die Signaltreiberschaltung 11 und den Isolator 30 an die Bildsignalverarbeitungsschaltung 40 gesendet. Die Bildsignalverarbeitungsschaltung 40 nimmt an den ihr zugeführten Bildsignalen eine Analog/Digital-Wandlung, kurz A/D-Wandlung, vor. Die gewandelten digitalen Bildsignale werden mit einer zeitlichen Festlegung, d.h. einem Timing, das durch von der Steuereinheit 70 zugeführte Synchronisationssignale festgelegt ist, als R-Signale, G-Signale bzw. B-Signale in vorbestimmten Bereichen des Speicherteils 50 gespeichert. Der Speicherteil 50 wird über Schreibsynchronisationssignale gesteuert und gibt dann R-Signale, G-Signale und B-Signale aus.
Die aus dem Speicherteil 50 ausgegebenen und synchronisierten digitalen Bildsignale, d.h. die R-Signale, die G-Signale und die B-Signale, werden der Videobildverarbeitungsschaltung 60 zugeführt. Die Videoverarbeitungsschaltung 60 nimmt an diesen Signalen eine D/A-Wandlung, eine Verstärkung, etc. vor und gibt die Signale in Form von analogen Signalen an den Monitor 80 aus. Über den Monitor 80 kann die Bedienperson einen befallenen Bereich beobachten und operieren, während sie ein Bild aus dem Inneren der menschlichen Körperkavität betrachtet. Die Bedienperson kann über den Monitor 80 auch ein Einzel- oder Standbild betrachten.
Die Steuereinheit 70 steuert das CCD-System 10, die Bildsignalverarbeitungsschaltung 40, den Bildteil 50 und die Videobildverarbeitungsschaltung 60. Die Steuereinheit 70 empfängt auch von der Bedieneinheit 90 Signale entsprechend einer Bedienungsmaßnahme seitens der Bedienperson sowie von dem CCD-System 10 Fehlererfassungssignale, die später beschrieben werden. Wird beispielsweise ein Fehlererfassungssignal empfangen, so kann die Videobildverarbeitungsschaltung 60 den Monitor 80 veranlassen, das vorbestimmte Bild oder Zeichen, etc. darzustellen. Außerdem kann die Steuereinheit 70 z.B. einen Summer oder Lautsprecher (nicht gezeigt) veranlassen, um einen vorbestimmten Ton zu erzeugen. Durch diese Konfiguration kann die Bedienperson augenblicklich feststellen, dass bei der Zufuhr der Spannung Vsub an das CCD ein Fehler auftritt, so dass der Betrieb der CCD gestoppt werden kann. Die Bedienperson kann an Hand des Bild- oder Zeichentyps, der auf dem Monitor 80 dargestellt wird, augenblicklich feststellen, ob der Fehler durch die Ausgabe der Vsub-Erzeugungsschaltung oder durch einen Ausfall der Vsub-Zufuhr verursacht worden ist.
Der in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel vorgesehene Signalverarbeitungsmechanismus ist hauptsächlich auf Endoskope anwendbar, die nach dem Zeitfolgeverfahren arbeiten. Jedoch sind das CCD-Steuersystem und das elektronische Endoskop nach der Erfindung auch auf Endoskope anwendbar, die nach dem Simultanverfahren arbeiten, oder auf andere Arten von Endoskopen.
Im Folgenden wird ein CCD-Steuersystem beschrieben, das ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
2 ist ein Funktionsblockdiagramm, das das in 1 gezeigte CCD-System 10 im Detail darstellt. Das CCD-System 10 besteht aus dem CCD-Teil 100 und der CCD-Steuerschaltung 200. Der CCD-Teil 100 ist am distalen Ende des Einführrohrs der Beobachtungseinheit 2 angeordnet und enthält ein CCD 110, sowie einen einer Umschaltung dienenden Schaltkreis 120. Die CCD-Steuerschaltung 200 ist in der Nähe des Anschlusses der Beobachtungseinheit 2 angeordnet und enthält eine Vsub-Erzeugungsschaltung 210, eine CCD-Treiberschaltung 240, eine CCD-Signalverarbeitungseinheit 250 und eine Vout-Überwachungsschaltung. In 2 sind eine Stromversorgung oder Stromversorgungsleitungen nicht gezeigt. Jedoch wird jeder in der CCD-Steuerschaltung 200 enthaltene Funktionsblock von der Prozessoreinheit 3 mit Energie gespeist.
Das CCD 110 ist ein ladungsgekoppeltes Bauelement, das ein nach dem Prinzip der optoelektrischen Wandlung arbeitendes Element darstellt. Das CCD 110 wandelt ein optisches Bild, das durch die auf eine Empfangsfläche des CCDs 110 fallenden Lichtintensitäten erzeugt wird, entsprechend diesen Intensitäten in Signalladungen. Die Ausgangsstufe des Horizontal-CCDs dient der Wandlung der Signalladungen in Signalspannungsänderungen. Das CCD 110 bildet ein Sensorbauelement, das nach dem Prinzip der optoelektrischen Wandlung arbeitet. Jedes Element des CCDs ist in hohem Maße miniaturisiert. Bei der Herstellung des CCDs kommen deshalb auf der Nanotechnologie beruhende Halbleiterprozesse zum Einsatz. Dabei werden in dem Bauelement zwangsläufig störende oder parasitäre Transistoren erzeugt. Liegt eine Eingangssignalspannung, die nicht die Spannung Vsub ist, oberhalb der Spannung Vsub, so tritt deshalb beispielsweise ein Latch-up-Effekt auf, und die Wärmeentwicklung führt zur Zerstörung oder zum Zusammenbruch des Bauelementes.
Das CCD 110 empfängt die von der Vsub-Erzeugungsschaltung 210 erzeugte Spannung Vsub sowie CCD-Eingangssignale, z.B. mehrere Taktimpulssignale, die von der CCD-Treiberschaltung 240 zugeführt werden, und überträgt die gesammelten Signalladungen nach dem Prinzip der fotoelektrischen Wandlung, was bedeutet, dass es elektronische Signale ausgibt. Bei dem CCD 110 gemäß Ausführungsbeispiel, das mit externer Vsub-Erzeugung arbeitet, sind unabhängig voneinander ein Eingangsanschluss für die Spannung Vsub sowie Eingangsanschlüsse für Taktimpulse vorhanden. Bei dieser Konfiguration ist es deshalb möglich, dass nur CCD-Signale, die nicht die Spannung Vsub darstellen, dem CCD 110 zugeführt werden, während die Spannung Vsub dem CCD 110 nicht zugeführt wird.
Die CCD-Treiberschaltung 240 führt dem CCD 110 mehrere Taktimpulse, z.B. Horizontal-Treiberimpulse, Vertikal-Treiberimpulse, Rücksetzimpulse sowie verschiedene andere Spannungen zu.
Die Vsub-Erzeugungsschaltung 210 erzeugt mit der Versorgungsspannung, die von der Stromversorgungseinheit 20 der Prozessoreinheit 3 geliefert wird, die vordefinierte Spannung Vsub. Die Vsub-Erzeugungsschaltung 210 führt dem CCD 110 die Spannung Vsub über den Schaltkreis 120 zu. Da die Spannung Vsub den Referenzwert für die unterschiedliche elektrische Potentialverteilung innerhalb des CCDs darstellt, arbeitet das CCD 110 ohne eine Zufuhr der Spannung Vsub nicht. Üblicherweise sind die Spannungswerte der CCD-Eingangssignale, die nicht die Spannung Vsub darstellen, kleiner als die Spannung Vsub. Wird jedoch die Spannung Vsub nicht zugeführt oder fällt sie ab, so verursachen die CCD-Eingangssignale, deren Spannung über der Spannung Vsub liegt, beispielsweise einen Latch-up-Effekt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Schaltkreis 120 so angeordnet, dass er eine Möglichkeit zur Erfassung eines Abfalls der Spannung Vsub bietet. Der Schaltkreis 120 hat die Funktion, entsprechend dem Wert der Spannung Vsub zu schalten. Ist der Schaltkreis 120 auf der Vsub-Versorgungsleitung angeordnet, so sollte er sich so nahe wie möglich an dem Vsub-Eingangsanschluss des CCDs 110 befinden, um die Überwachungsstrecke möglichst lang werden zu lassen und zu verhindern, dass zwischen dem Schaltkreis 130 und dem CCD 110 ein Fehler in der Vsub-Zufuhr auftritt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Schaltkreis 120 in dem CCD-Teil 100 am distalen Ende der Beobachtungseinheit 2 angeordnet.
3 zeigt eine schematische Darstellung des Schaltkreises 120. Der Schaltkreis 120 kann als integrierter Schaltkreis, kurz IC, ausgebildet sein. Dabei kann er ein vergleichsweise kleiner IC sein, der einen analogen Schaltkreis und einen Vergleicher, etc. enthält. Der Schaltkreis 120 sollte so klein wie möglich sein, da er in dem CCD-Teil 100 am distalen Ende des Einführrohrs der Beobachtungseinheit 2 angeordnet ist. Der Schaltkreis 120 enthält mindestens die folgenden drei Anschlüsse: einen Anschluss 122, der mit dem Signalausgangsanschluss des CCDs 110 verbunden ist, einen Anschluss 124, der mit der Vout-Überwachungsschaltung 260 verbunden ist, und einen Anschluss 126, der mit Masse GND verbunden ist. Ferner hat der Schaltkreis 120 einen Vsub-Eingangsanschluss. Der Schaltkreis 120 hat folgende Funktion. Wird die Spannung Vsub nicht zugeführt, so verbindet der Schaltkreis 120 den Anschluss 124 mit dem Anschluss 126. Somit wird der Anschluss 124 mit Masse GND verbunden. Ist die Spannung Vsub gleich oder größer als der vorbestimmte Wert, so verbindet der Schaltkreis 120 den Anschluss 122 mit dem Anschluss 124 (erster Zustand, Normalzustand). Ist die Spannung Vsub kleiner als der vorbestimmte Wert, so verbindet der Schaltkreis 120 den Anschluss 124 mit dem Anschluss 126 (zweiter Zustand, abnormaler Zustand). Wird also die normale Spannung Vsub, die gleicher oder größer als der vorbestimmte Wert ist, zugeführt, so wird das Ausgangssignal des CCDs 110 an die Vout-Überwachungsschaltung 260 gesendet. Wird dagegen die Spannung Vsub infolge eines Vsub-Zuführfehlers oder eines Vsub-Ausgabefehlers nicht zugeführt, oder ist die Spannung Vsub kleiner als der vorbestimmte Wert, so liegt die von der Vout-Überwachungsschaltung 260 erfasste Signalspannung auf Massepegel, da der Anschluss 124 mit dem Anschluss 126 verbunden ist.
Die Vout-Überwachungsschaltung 260 ist auf der Ausgangssignalleitung zwischen dem Schaltkreis 120 und der CCD-Signalverarbeitungseinheit 250 angeordnet und überwacht die Vout-Signalspannung. Ist die Vout-Signalspannung gleich oder kleiner als der vorbestimmte Wert, so sendet die Vout-Überwachungsschaltung 260 unverzüglich ein Steuersignal an die CCD-Treiberschaltung 240, um die Zufuhr eines Treibersignals zu stoppen. Wird nämlich in diesem Ausführungsbeispiel ein Abfall der Spannung Vsub an dem Schaltkreis 120 erfasst, so wird der Anschluss 124 (und damit die Vout-Überwachungsschaltung 260) mit dem Anschluss 126 (GND) verbunden, worauf die an der Vout-Überwachungsschaltung 260 erfasste Signalspannung augenblicklich auf GND-Pegel abfällt. Infolgedessen wird die Vout-Signalspannung zu einem Wert bestimmt, der kleiner als der vorbestimmte Wert ist, und es wird das Steuersignal an die CCD-Treiberschaltung 240 gesendet, so dass die Zufuhr des Treibersignals unterbrochen werden kann. Die Vout-Überwachungsschaltung 260 sendet ein Fehlererfassungssignal an die Prozessoreinheit 3, während sie ein Steuersignal an die CCD-Treiberschaltung 240 sendet. Das Fehlererfassungssignal wird von der Steuereinheit 70 empfangen, worauf eine vorbestimmte Meldung oder ein entsprechendes Bild dargestellt und/oder ein Ton erzeugt wird, wodurch die Bedienperson davon in Kenntnis gesetzt wird, dass ein Fehler aufgetreten ist.
Die CCD-Signalverarbeitungseinheit 250 empfängt von dem CCD 110 ausgegebene elektronische Signale und führt an diesen auf Grundlage eines von der CCD-Treiberschaltung 240 zugeführten Synchronisationssignals vorgegebene Prozesse aus, um die elektronischen Signale in Bildsignale zu wandeln. Die verarbeiteten Bildsignale werden als analoge Signale an die Signaltreiberschaltung 11 ausgegeben, die in 1 gezeigt ist.
Das CCD-Steuersystem nach der Erfindung kann also einen auf die Spannung Vsub bezogenen Fehler und einen auf die Versorgungsspannung bezogenen Fehler erfassen und dann den Betrieb der CCD-Treiberschaltung 240 unterbrechen, um eine Zerstörung des CCDs 110 beispielsweise infolge eines Latch-up-Effektes zu vermeiden, indem der Schaltkreis 120 in dem CCD-Teil 100 angeordnet und die Vout-Überwachungsschaltung 260 vorgesehen wird. Demnach ist es nicht erforderlich, eine zusätzliche Verdrahtung an das CCD 110 zu legen oder den Durchmesser des Einführrohrs zu vergrößern. Das mit diesem CCD-Steuersystem arbeitende Endoskop kann einen auf die Spannung Vsub bezogenen Fehler und einen auf die Versorgungsspannung bezogenen Fehler erfassen, um so eine beispielsweise durch einen Latch-up-Eftekt verursachte Zerstörung des CCDs 110 zu vermeiden, ohne hierzu eine zusätzliche Verdrahtung an dem am distalen Ende der Beobachtungseinheit 2 angeordneten CCD 110 vorsehen zu müssen.

Claims

System zum Steuern eines ladungsgekoppelten Bauelementes, mit: einem Treiberteil, der einem ladungsgekoppelten Bauelement mindestens ein Treibersignal zu dessen Ansteuerung zuführt; einem Vorspannungserzeugungsteil, der eine Substratvorspannung erzeugt; einer Übertragungsleitung, die ein Ausgangssignal aus dem ladungsgekoppelten Bauelement zu einem Signalverarbeitungsteil überträgt; einem Schaltteil, der zwischen einem ersten Zustand, in dem das Ausgangssignal durch den Schaltteil geht, und einem zweiten Zustand schaltet, in dem auf Grundlage der Substratvorspannung ein vorbestimmtes Signal ausgegeben wird, wobei der Schaltteil auf der Übertragungsleitung angeordnet ist; und einem Überwachungsteil, der das Ausgangssignal des Schaltteils überwacht und zur Unterbrechung der Zufuhr des Treibersignals ein Befehlssignal an den Treiberteil sendet, wenn das Ausgangssignal des Schaltteils das vorbestimmte Signal ist, wobei der Überwachungsteil auf der Übertragungsleitung zwischen dem Schaltteil und dem Signalverarbeitungsteil angeordnet ist.
System nach Anspruch 1, bei dem der Schaltteil in dem ersten Zustand ist, wenn die Substratvorspannung gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, und der Schaltteil in dem zweiten Zustand ist, wenn die Substratvorspannung kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schaltteil einen dreipoligen Schalter mit einem Signaleingangsanschluss, dem das Ausgangssignal zugeführt wird, einem Signalausgangsanschluss, der mit dem Überwachungsteil verbunden ist, und einem Masseanschluss, der mit Masse verbunden ist, aufweist, wobei der Schaltteil im ersten Zustand den Signaleingangsanschluss mit dem Signalausgangsan schluss verbindet und im zweiten Zustand den Signalausgangsanschluss mit dem Masseanschluss verbindet.
System nach Anspruch 3, bei dem der Überwachungsteil das Befehlssignal zur Unterbrechung der Zufuhr des Treibersignals an den Treiberteil sendet, wenn die Spannung des Ausgangssignals des Schaltteils etwa auf Massepegel liegt.
System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Überwachungsteil zur Unterbrechung der Zufuhr des Treibersignals ein Fehlererfassungssignal zusammen mit dem Befehlssignal an den Treiberteil sendet.
Elektronisches Endoskopsystem mit: einer Beobachtungseinheit mit einem ladungsgekoppelten Bauelement, das am distalen Ende der Beobachtungseinheit angeordnet ist, einem Treiberteil, der dem ladungsgekoppelten Bauelement mindestens ein Treibersignal zu dessen Ansteuerung zuführt, einem Vorspannungserzeugungsteil, der eine Substratvorspannung erzeugt, und einer Übertragungsleitung, die das Ausgangssignal des ladungsgekoppelten Bauelementes zu einem Signalverarbeitungsteil überträgt; einem Prozessor; und einem Schaltteil, der zwischen einem ersten Zustand, in dem das Ausgangssignal durch den Schaltteil geht, und einem zweiten Zustand schaltet, in dem ein vorbestimmtes Signal an einen Überwachungsteil ausgegeben wird, der das Ausgangssignal der Schaltvorrichtung überwacht, zur Unterbrechung der Zufuhr des Treibersignals ein Befehlssignal an den Treiberteil sendet, wenn das Ausgangssignal des Schaltteils das vorbestimmte Signal ist, und auf der Übertragungsleitung zwischen dem Schaltteil und dem Signalverarbeitungsteil angeordnet ist.
Elektronisches Endoskopsystem nach Anspruch 6, bei dem der Schaltteil in dem ersten Zustand ist, wenn die Substratvorspannung gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert ist, und der Schaltteil in dem zweiten Zustand ist, wenn die Substratvorspannung kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
Elektronisches Endoskopsystem nach Anspruch 6 oder 7, bei dem der Schaltteil einen dreipoligen Schalter mit einem Signaleingangsanschluss, dem das Ausgangssignal zugeführt wird, einem Signalausgangsanschluss, der mit dem Überwachungsteil verbunden ist, und einem Masseanschluss, der mit Masse verbunden ist, aufweist, wobei der Schaltteil im ersten Zustand den Signaleingangsanschluss mit dem Signalausgangsanschluss verbindet und im zweiten Zustand den Signalausgangsanschluss mit dem Masseanschluss verbindet.
Elektronisches Endoskopsystem nach Anspruch 8, bei dem der Überwachungsteil das Befehlssignal zur Unterbrechung der Zufuhr des Treibersignals an den Treiberteil sendet, wenn die Spannung des Ausgangssignals des Schaltteils etwa auf Massepegel liegt.
Elektronisches Endoskopsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem der Überwachungsteil zur Unterbrechung der Zufuhr des Treibersignals ein Fehlererfassungssignal zusammen mit dem Befehlssignal an den Treiberteil sendet.
Elektronisches Endoskopsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 10, bei dem der Schaltteil in der Nähe des ladungsgekoppelten Bauelementes am distalen Ende der Beobachtungseinheit angeordnet ist.
Elektronisches Endoskopsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 11, bei dem der Treiberteil, der Vorspannungserzeugungsteil, der Signalverarbeitungsteil und der Überwachungsteil in der Nähe des proximalen Endes angeordnet sind, an dem die Beobachtungseinheit mit dem Prozessor verbunden ist.