JP2001203943A - 遠隔撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成により、撮像手段の出力信号の位
相と一致したサンプリングパルスを得る。 【構成】 信号処理回路２６では、初段アンプ３０によ
り増幅されたＣＣＤ１の出力を、バンドパスフィルタ３
４により高周波成分等を除去し、ウィンドパルス３５に
よりデューティ比５０％のリセットパルスを抽出し、コ
ンデンサ３６によりＣＤ成分がカットされ、ゼロクロス
コンパレータ３７によりデューティ比５０％のパルスを
再生する。位相比較器３８は、基準クロックパルスとデ
ューティ比５０％のパルスとの位相差に応じた信号を出
力し、その出力をローパスフィルタ３９により直流成分
のみとしＶＣＯ４０に入力され、ＶＣＯ４０はダブルサ
ンプルホールド回路４１にサンプリングパルスを出力す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像手段と画像処理手
段とが信号伝送手段とにより接続されている遠隔撮像装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、撮像手段としてのカメラヘッ
ド部と、画像処理手段としてのカメラ制御ユニットとが
分離されたいわゆる分離型の遠隔撮像装置では、カメラ
ヘッド部からの駆動信号を伝送するカメラケーブルの長
さを変えると、カメラケーブルのインピーダンスにより
駆動信号の波形が乱れるといった欠点があった。

【０００３】このような問題を解決するために、複数種
類のケーブル長を補正し信号処理する遠隔撮像装置が、
例えば、特開平３−２０５０２３号公報あるいは特開平
５−３４５５４２号公報に提案されており、複数の駆動
波形補正回路を備えることで、ケーブル長に応じてスイ
ッチを切り換え、複数種類のケーブル長を補正し信号処
理を行っている。

【０００４】以下、従来例を図面を参照して説明する。

【０００５】図６（ａ）に示すように、従来の遠隔撮像
装置は、被写体を撮像する固体撮像素子、例えばＣＣＤ
１を備えた撮像カメラ部２と、撮像カメラ部２を駆動制
御するカメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵ）３
とから構成される。

【０００６】ＣＣＵ３では、基準クロック発生器４から
の基準クロックに基づいて駆動パルス発生回路５により
駆動パルスを発生し、駆動パルスよりパルスドライブＩ
Ｃ６で駆動信号が生成される。生成された駆動信号は、
スイッチ７を介して、例えば３つの波形補正回路８、
９、１０のうちの１つにより波形整形されたのち、撮像
カメラ部３内の伝送用の極細ケーブル１１を介してＣＣ
Ｄ１に伝送される。ここで、撮像カメラ部２は、用途等
に応じて複数種類、例えば３種類あり、その種類により
極細ケーブル１１のケーブル長が、例えばＡ（ｍ），Ｂ
（ｍ），Ｃ（ｍ）というように異なっており、この撮像
カメラ部の種類に対応したコードがスコープコードとし
てスコープコード部１２に格納されている。そしてスコ
ープコード部１２は、格納されたスコープコードによ
り、ＣＣＵ３内のスイッチ７を切り換えて、極細ケーブ
ル１１のケーブル長に応じた波形補正回路を選択するよ
うになっている。パルスドライブＩＣ６の出力Ｓ１２、
波形補正回路の出力Ｓ１３、ＣＣＤ１への到達駆動信号
Ｓ１４のそれぞれの波形を図６（ｂ）に示す。

【０００７】このように波形整形された駆動信号Ｓ１３
により最適な到達駆動信号Ｓ１４でＣＣＤ１が駆動さ
れ、ＣＣＤ１により撮像された撮像信号は、伝送ケーブ
ル１３を介して、ＣＣＵ３内の信号処理回路２６に伝送
され、信号処理回路２６で信号処理され、標準的な、例
えばＮＴＳＣ等の映像信号となり図示しないモニタに被
写体像を表示するようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の極細ケーブル１１には、例えば約１００ＰＦ／ｍ
の浮遊容量を有しているので、ケーブル長が数ｍ〜数十
ｍになると、波形補正回路８、９、１０の各コンデンサ
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の容量は数百ＰＦ〜数千ＰＦとなり、
コンデンサの温度特性、ばらつき等により各コンデンサ
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の容量を調整する必要がある。

【０００９】また、パルスドライブＩＣ６は、瞬間出力
電流が数Ａ以上のＩＣ（例えば、ＳＯＹＮ ＣＸ−００
２６）等が使用されるが、このパルスドライブＩＣ６の
後段にスイッチ７を設けているので、スイッチ６の接触
抵抗による電位降下が駆動パルスに生じ、その結果、必
要以上にパルスドライブＩＣ６の出力電圧を高くしなけ
ればならず、回路規模が大きくなるといった問題があ
る。

【００１０】また、ケーブルの容量のため、デューティ
比５０％のリセットパルスが減衰する場合、従来の信号
処理回路では、リミッタアンプに入力されるＣＣＤ１か
らのリセットパルスは図３（ｄ）に示すようになり、こ
れをリミッタアンプのスレッシュホールドレベルにより
パルスで再生してもデューティ比は５０％にならず（図
３（ｅ））、ＣＣＤ１の出力信号の位相と一致したサン
プリングパルスを得ることができないといった問題があ
る。

【００１１】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、簡単な構成により、撮像手段の出力信号の位相
と一致したサンプリングパルスを得ることのできる遠隔
撮像装置を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の遠隔撮像装置
は、被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段から出
力される撮像信号をサンプルホールドするサンプルホー
ルド手段と、前記撮像信号より画素に応じた周波数成分
を抽出する画素成分抽出手段と、前記画素成分抽出手段
の抽出により生成される画素に応じた正弦波信号から直
流成分を除去する直流成分除去手段と、前記直流成分除
去手段で直流成分が除去された前記正弦波信号を接地レ
ベルに対して比較する比較手段と、前記比較手段の比較
によって極性比率が均等化されて変換される短形波信号
より前記サンプルホールド手段のサンプリングパルスを
生成するサンプリングパルス生成手段とを備えて構成さ
れる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について述べる。

【００１４】図１ないし図３は本発明の第１の実施の形
態に係わり、図１は遠隔撮像装置の構成を示す構成図、
図２は図１の信号処理回路の構成を示す構成図、図３は
図２の信号処理回路の動作を説明するタイミング図であ
る。

【００１５】本実施の形態の遠隔撮像装置は、図１
（ａ）に示すように、被写体を撮像する固体撮像素子、
例えばＣＣＤ１を備えた撮像カメラ部２（例えば、電子
内視鏡）と、撮像カメラ部２を駆動制御するカメラコン
トロールユニット（以下、ＣＣＵ）３とから構成され
る。

【００１６】撮像カメラ部２は、用途等に応じて複数種
類用意され、その種類によりＣＣＵ３からの駆動信号を
ＣＣＤ１に伝送する極細ケーブル１１のケーブル長が異
なっており、この撮像カメラ部２の種類に対応したケー
ブル長Ｌｍ用の駆動波形データを格納し、この駆動波形
データをシリアルデータとしＣＣＵ３に送信する駆動波
形データメモリ２１を設けている。

【００１７】ＣＣＵ３では、駆動波形データメモリ２１
からの駆動波形データをパラレルデータに変換するシリ
アル／パラレル変換部（以下、Ｓ／Ｐ変換部）２２と、
Ｓ／Ｐ変換部２２によりパラレル信号となった駆動波形
データを基準クロック発生器４からの基準クロックに基
づいてＤ／Ａ変換し補正駆動信号Ｓ１を生成するＤ／Ａ
変換部２４と、補正駆動信号を増幅した増幅補正駆動信
号Ｓ２を極細ケーブル１１を介してＣＣＤ１に出力する
リニアアンプ２５とを備えて構成されている。補正駆動
信号Ｓ１、増幅補正駆動信号Ｓ２、ＣＣＤ１への到達駆
動信号Ｓ３のそれぞれの波形を図１（ｂ）に示す。

【００１８】そして、極細ケーブル１１を介してＣＣＤ
１到達した到達駆動信号Ｓ３でＣＣＤ１が駆動され、Ｃ
ＣＤ１により撮像された撮像信号は、伝送ケーブル１３
を介して、ＣＣＵ３内の信号処理回路２６に伝送され、
信号処理回路２６で信号処理され、ビデオ信号あるいは
標準的な、例えばＮＴＳＣ等の映像信号となり図示しな
いモニタに被写体像を表示するようになっている。

【００１９】ＣＣＤ１には、信号処理回路２６でＣＣＤ
１の出力信号の同期信号を生成するために、無効映像領
域期間のみデューティ比５０％のリセットパルスがリニ
アアンプ２５から出力される。この無効映像領域の駆動
信号によるＣＣＤ１の出力は図３（ａ）になる。

【００２０】前記信号処理回路２６では、図２に示すよ
うに、初段アンプ３０により増幅されたＣＣＤ１の出力
を、バンドパスフィルタ３４により高周波成分等を除去
し、ウィンドパルス３５によって、デューティ比５０％
のリセットパルスを抽出する。

【００２１】抽出されたリセットパルスは、コンデンサ
３６によりＣＤ成分がカットされ（図３（ｂ））、ゼロ
クロスコンパレータ３７によりデューティ比５０％のパ
ルスを再生する（図３（ｃ））。このパルスを位相比較
器３８の一方に入力し、他方より基準クロックパルスを
供給する。位相比較器３８は、２つのパルスの位相差に
応じた信号を出力し、その出力をローパスフィルタ３９
により直流成分のみとしＶＣＯ４０に入力され、同位相
の連続波クロックに変換する。この連続波クロックをダ
ブルサンプルホールド回路４１にサンプリングパルスと
して出力すると共に、分周器４３で基準クロックパルス
を生成し、位相比較器３８に帰還させることでＰＬＬを
構成する。ＣＣＤ１の出力信号は、ダブルサンプルホー
ルド回路４１によりサンプリングパルスでサンプルホー
ルドされ映像信号処理回路４２で信号処理され、ビデオ
信号が生成されるようになっている。

【００２２】ケーブルの容量のため、デューティ比５０
％のリセットパルスが減衰する場合、従来の信号処理回
路では、リミッタアンプに入力されるＣＣＤ１からのリ
セットパルスは図３（ｄ）に示すようになり、これをリ
ミッタアンプのスレッシュホールドレベルによりパルス
で再生してもデューティ比は５０％にならず（図３
（ｅ））、ＣＣＤ１の出力信号の位相と一致したサンプ
リングパルスを得ることができないが、図２の信号処理
回路２６では、ＰＬＬを構成する位相比較期３８に入力
させるパルスをゼロクロスコンパレータ３７を用いて生
成することにより、ケーブルの長さ（容量）により、Ｃ
ＣＤ１より出力されるデューティ比５０％のリセットパ
ルスが減衰する場合でも、正確にＣＣＤ１の出力に同期
したデューティ比５０％パルスが再生できる。

【００２３】このように構成された本実施の形態の遠隔
撮像装置の作用について説明する。

【００２４】ケーブル長Ｌｍ用の最適な駆動波形データ
を格納した駆動波形データメモリ２１から、この駆動波
形データをシリアルデータとしＣＣＵ３に送信する。Ｃ
ＣＵ３では、Ｄ／Ａ変換部２４でＳ／Ｐ変換部２により
パラレル信号となった駆動波形データを基準クロック発
生器４からの基準クロックに基づいてＤ／Ａ変換し補正
駆動信号Ｓ１を生成する。そして、リニアアンプ２５が
補正駆動信号を増幅した増幅補正駆動信号Ｓ２を極細ケ
ーブル１１を介してＣＣＤ１に出力する。リニアアンプ
２５は、大電流出力及び高帯域特性を持ったドライブ回
路であるので、生成された補正駆動信号をそのまま増幅
し極細ケーブル１１を介してＣＣＤ１に伝送する。

【００２５】このように本実施の形態の遠隔撮像装置で
は、撮像カメラ部２側にケーブル長Ｌｍ用の最適な駆動
波形データを格納した駆動波形データメモリ２１を設け
ることで、ＣＣＵ３側には複数の波形補正部を設ける必
要がなく、駆動波形データに基づくＤ／Ａ変換部２４で
Ｓ／Ｐ変換部２によりパラレル信号となった駆動波形デ
ータを基準クロック発生器４からの基準クロックに基づ
いてＤ／Ａ変換し補正駆動信号Ｓ１を生成するので、駆
動信号を伝送する伝送手段の種類に応じて確実に適正な
波形補正を行うことができ、また、複数の波形補正部切
り換えるスイッチも必要としないので、スイッチの接触
抵抗よる電位降下等が発生しないので、回路規模を小さ
く構成することができる。

【００２６】なお、Ｓ／Ｐ変換部は必ずしも必要な構成
ではなく、例えば駆動波形データを直接Ｄ／Ａ変換部２
４に送出する構成とすることができる。

【００２７】次に第２の実施の形態について説明する。
図４は第２の実施の形態に係る遠隔撮像装置の構成を示
す構成図である。第２の実施の形態は第１の実施の形態
とほとんど同じであるので、異なる構成のみ説明し、同
一構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

【００２８】第２の実施の形態では、図４（ａ）に示す
ように、撮像カメラ部２内に波形強調コードを格納した
波形強調コード部５１が設けられている。この波形強調
コード部５１からの波形強調コードはＣＣＵ３内のＤ／
Ａ変換回路５２を介してインピーダンス部５３に伝送さ
れ、このインピーダンス部５３は、波形強調コードによ
りインピーダンス値を設定できるようになっている。一
方、基準クロック発生器４からの基準クロックに基づい
て駆動パルス発生回路５により駆動パルスを発生し、こ
の駆動パルスはバッファ５４を通り、インピーダンス部
５５を介してリニアアンプ２５に出力される。

【００２９】図４（ｂ）に示すように、バッファ５４か
ら出力した短形の駆動パルスＳ４は、インピーダンス部
５３の波形強調コードによるインピーダンス値の設定に
より生じるインピーダンス部５３、５４によるミスマッ
チングよって反射が生じ、これによりリニアアンプ２５
の入力信号Ｓ５が波形補正される。リニアアンプ２５は
入力信号Ｓ５をそのまま増幅して出力信号Ｓ６をＣＣＤ
１に出力する。この結果、極細ケーブル１１によりＣＣ
Ｄ１の入力信号Ｓ７は波形が整形された駆動信号とな
る。その他の構成は第１実施例と同じである。

【００３０】このように第２の実施の形態によれば、撮
像カメラ部２側にケーブル長Ｌｍ用の波形強調コードを
格納した波形強調コード部５１を設け、インピーダンス
部５３の波形強調コードによるインピーダンス値の設定
することで、インピーダンス部５３、５４によるミスマ
ッチングよって反射が生じ、これによりリニアアンプ２
５の入力信号Ｓ５が波形補正されるので、ＣＣＵ３側に
は複数の波形補正部を設ける必要がなく、駆動信号を伝
送する伝送手段の種類に応じて確実に適正な波形補正を
行うことができ、また、複数の波形補正部切り換えるス
イッチも必要としないので、スイッチの接触抵抗よる電
位降下等が発生しないので、回路規模を小さく構成する
ことができる。

【００３１】次に第３の実施の形態について説明する。
図５は第３の実施の形態に係る遠隔撮像装置の構成を示
す構成図である。第３の実施の形態は従来例とほとんど
同じであるので、異なる構成のみ説明し、同一構成には
同じ符号をつけ説明は省略する。

【００３２】第３の実施の形態は、図５（ａ）に示すよ
うに、基準クロック発生器４からの基準クロックに基づ
いて駆動パルス発生回路５により駆動パルスを発生し、
駆動パルスをバッファ６１に出力する。バッファ６１の
出力Ｓ８は、スイッチ６２、６３により選択された例え
ば３つの波形補正回路８、９、１０のうちの１つにより
波形整形されたのち、リニアアンプ２５に出力され、リ
ニアアンプ２５は入力信号Ｓ９を増幅し、その増幅され
た出力信号である補正駆動信号Ｓ１０を撮像カメラ部３
内の伝送用の極細ケーブル１１を介してＣＣＤ１に伝送
する。この結果、極細ケーブル１１によりＣＣＤ１の入
力信号Ｓ７は波形が整形された駆動信号となる。なお、
リニアアンプ２５は第１実施例と同一である。その他の
構成は従来例と同じである。

【００３３】このように第３の実施の形態によれば、駆
動パルスを波形補正回路を通してから、リニアアンプ２
５に伝送し補正駆動信号を生成しているので、波形補正
回路のＲ，Ｃを小さな値とすることができ、また、リニ
アアンプ２５の入力インピーダンスは高く低入力容量
で、かつ増幅の前段にスイッチ６２、６３を設けている
ので、スイッチ６２、６３で生じる電位降下を微少にす
ることができる。

【００３４】また、リニアアンプ２５の入力容量が数Ｐ
Ｆと小さいので、波形補正する波形補正回路８、９、１
０のＣ１，Ｃ２，Ｃ３の容量の数ＰＦ〜数十ＰＦ程度で
よく、精度、温度特性等が良好なコンデンサを用いるこ
とができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の遠隔撮像装
置によれば、簡単な構成により、撮像手段の出力信号の
位相と一致したサンプリングパルスを得ることができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る遠隔撮像装置の構成を
示す構成図

【図２】図１の信号処理回路の構成を示す構成図

【図３】図２の信号処理回路の動作を説明するタイミン
グ図

【図４】第２の実施の形態に係る遠隔撮像装置の構成を
示す構成図

【図５】第３の実施の形態に係る遠隔撮像装置の構成を
示す構成図

【図６】従来例に係る遠隔撮像装置の構成を示す構成図

【符号の説明】

１…ＣＣＤ ２…撮像カメラ部 ３…ＣＣＵ ４…基準クロック発生器 １１…極細ケーブル １３…伝送ケーブル ２１…駆動波形データメモリ ２２…Ｓ／Ｐ変換部 ２４…Ｄ／Ａ変換部 ２５…リニアアンプ ２６…信号処理回路 ３０…初段アンプ ３４…バンドパスフィルタ ３５…ウィンドパルス ３６…コンデンサ ３７…ゼロクロスコンパレータ ３８…位相比較器 ３９…ローパスフィルタ ４０…ＶＣＯ ４１…ダブルサンプルホールド回路 ４２…映像信号処理回路 ４３…分周器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体を撮像する撮像手段と、 前記撮像手段から出力される撮像信号をサンプルホール
   ドするサンプルホールド手段と、 前記撮像信号より画素に応じた周波数成分を抽出する画
   素成分抽出手段と、 前記画素成分抽出手段の抽出により生成される画素に応
   じた正弦波信号から直流成分を除去する直流成分除去手
   段と、 前記直流成分除去手段で直流成分が除去された前記正弦
   波信号を接地レベルに対して比較する比較手段と、 前記比較手段の比較によって極性比率が均等化されて変
   換される短形波信号より前記サンプルホールド手段のサ
   ンプリングパルスを生成するサンプリングパルス生成手
   段とを備えたことを特徴とする遠隔撮像装置。