JP2004242878A - 電子内視鏡装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電子内視鏡装置において、ビデオプロセッサを患者回路部と２次回路部に絶縁分離し、ＣＣＤ駆動用基準クロックをアイソレーショントランスで伝送するとノイズ混入やデューティ比変動によりＣＣＤの誤動作と撮像画質の劣化が生じた。
【解決手段】ＣＣＤ３０の駆動制御機能を有する患者回路部１３と、ＣＣＤを駆動させる基準クロックを生成する発振器２１を有する２次回路部１４とを絶縁分離し、アイソレーショントランス２４を介して伝送し、その伝送されたクロックの正転と反転クロックをコンパレータ４７でノイズ除去し、正転と反転クロックのいずれかのＤＣレベルを調整してデューティ比を補償する電子内視鏡装置。
【選択図】 図１
【解決手段】ＣＣＤ３０の駆動制御機能を有する患者回路部１３と、ＣＣＤを駆動させる基準クロックを生成する発振器２１を有する２次回路部１４とを絶縁分離し、アイソレーショントランス２４を介して伝送し、その伝送されたクロックの正転と反転クロックをコンパレータ４７でノイズ除去し、正転と反転クロックのいずれかのＤＣレベルを調整してデューティ比を補償する電子内視鏡装置。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子を内蔵した電子内視鏡装置に関し、特に体腔内に挿入される電子内視鏡の電気的安全性を十分確保した電子内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、内視鏡挿入部の先端に固体撮像素子（以下、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）と称する）を内蔵し、そのＣＣＤを駆動制御して撮像した観察部位の撮像信号をビデオプロセッサで所定の信号処理を行いテレビ映像信号を生成させ、そのテレビ映像信号を用いてテレビモニターに撮像された観察部位の画像を表示する電子内視鏡装置が用いられている。
【０００３】
このように先端にＣＣＤを有する内視鏡挿入部を体腔内に挿入して、体腔内の観察部位を観察治療する医療用電子内視鏡のビデオプロセッサは、患者の安全性を確保するために、ＣＣＤの駆動回路や映像信号処理回路の一部を２次回路とは絶縁分離された患者回路に搭載している。ＣＣＤを駆動するための基準クロック信号が２次回路で生成される場合、患者回路へのクロック伝送には絶縁を確保しつつ信号伝送可能なアイソレーショントランス等のアイソレーションデバイスが用いられる。
【０００４】
この従来の電子内視鏡装置の具体的構成について図４を用いて説明する。医療用の電子内視鏡装置は、体腔内に挿入される内視鏡挿入部を有する電子内視鏡１１、ビデオプロセッサ１２、図示していない照明光を生成供給する光源装置、及びビデオプロセッサ１２で生成されたテレビ映像信号を基に撮像内視鏡画像を表示するモニターから構成されている。
【０００５】
前記電子内視鏡１１は、図示していないが、内視鏡挿入部と操作部からなり、前記光源装置から生成供給された照明光をライトガイドで導光して、内視鏡挿入部の先端から体腔内の観察部位を照明するようになっており、且つ、内視鏡挿入部の先端に設けられたＣＣＤ３０に観察部位光が投影されるようになっている。
このＣＣＤ３０に投影された観察部位光は、光電変換されてＣＣＤ出力信号として撮像信号が出力されるようになっている。
【０００６】
前記ビデオプロセッサ１２は、患者回路部１３と２次回路部１４に絶縁分離（アイソレーション）されている。
【０００７】
前記２次回路部１４は、前記電子内視鏡１１のＣＣＤ３０を駆動制御する基準クロック信号を生成する発振器２１と、この発振器２１で生成出力された基準クロック信号をアイソレーショントランス２４に出力供給するアイソレーショントランス用ドライバ２２と、このアイソレーショントランス用ドライバ２２から出力された基準クロック信号が入力されるアイソレーショントランス２４の入力側と、前記発振器２１で生成出力された基準クロック信号から前記ＣＣＤ３０を駆動制御する各種タイミング信号の基準信号ＶＤを生成するタイミングジェネレータ２３と、後述する患者回路部１３からデジタル映像信号を読み出すクロック信号を生成する図示していない読み出しクロック信号生成手段と、その読み出しクロックで読み出したデジタル映像信号をラッチするフリップフロップ回路（以下、Ｆ／Ｆと称する）３９と、及びＦ／Ｆ３９でラッチしたデジタル映像信号を図示していないデジタル映像信号処理してデジタル映像データを生成し、且つ、そのデジタル映像データをアナログ映像信号に変換してテレビモニターに出力する映像信号処理手段が設けられている。
【０００８】
なお、前記タイミングジェネレータ２３で生成された基準信号ＶＤは、フォトカプラ２５を介して後述する患者回路部１３に出力され、前記読み出しクロック信号はフォトカプラ３７を介して前記患者回路部１３に出力され、前記患者回路部１３からフォトカプラ３８を介してデジタル映像信号をＦ／Ｆ３９に入力供給されるようになっている。
【０００９】
前記患者回路部１３は、前記アイソレーショントランス２４の出力側が設けられ、このアイソレーショントランス２４の出力側に接続された波形整形回路２７と、前記２次回路部１４のタイミングジェネレータ２３からフォトカプラ２５を介して供給された基準信号ＶＤの位相調整を行う位相調整回路２６と、前記波形整形回路２７の出力と、前記位相調整回路２６で位相調整された基準信号ＶＤとによりＣＣＤ３０を駆動制御する各種タイミング信号を生成するタイミングジェネレータ２８と、このタイミングジェネレータ２８で生成された各種タイミング信号の基で、前記ＣＣＤ３０を駆動制御するＣＣＤドライバー回路２９と、前記ＣＣＤ３０で撮像生成したＣＣＤ出力信号である撮像信号を所定の大きさに増幅するプリアンプ回路３１と、このプリアンプ回路３１で所定の大きさに増幅されたＣＣＤ出力信号から映像信号を抽出する相関二重サンプリング回路（以下、ＣＤＳと称する）３２と、このＣＤＳ３２で抽出生成された映像信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換回路（以下、Ａ／Ｄ回路と称する）３３と、このＡ／Ｄ回路３３で変換されたデジタル映像信号を記録する記録メモリとしてのＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ−Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ−Ｏｕｔ）３４と、前記ＣＣＤ３０から出力供給され、プリアンプ回路３１で増幅された撮像信号から前記ＣＤＳ回路３２、Ａ／Ｄ回路３３、及びＦＩＦＯ３４の駆動を制御する映像信号処理用クロック信号を生成するＰＬＬ回路（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ ｌｏｏｐ）３５と、前記フォトカプラ３７を介して、前記２次回路部１４から供給された前記ＦＩＦＯ３４からデジタル映像信号を読み出す為の読み出しクロック信号の位相調整を行う位相調整回路３６とからなっている。
【００１０】
なお、前記ＦＩＦＯ３４から読み出されたデジタル映像信号は、フォトカプラ３８を介して、前記２次回路部１４のＦ／Ｆ３９に出力されるようになっている。
【００１１】
このような構成のビデオプロセッサ１２は、２次回路部１４の発振器２１でＣＣＤ３０を駆動させる基準クロック信号が生成出力され、その基準クロック信号は、アイソレーショントランス用ドライバ２２を介して、アイソレーショントランス２４の入力側に供給印加される。このアイソレーショントランス２４の入力側に供給印加された基準クロック信号は、患者回路部１３に設けられたアイソレーショントランス２４の出力側に伝送される。その伝送された基準クロック信号のアイソレーショントランス２４による伝送中における波形の乱れ等を波形整形回路２７で整形してタイミングジェネレータ２８に出力される。
【００１２】
一方、前記２次回路部１４の発振器２１で発振生成された基準クロック信号を基にタイミングジェネレータ２３でＣＣＤ３０を駆動させる基準信号を生成して、フォトカプラー２５を介して患者回路部１３へ伝送される。
【００１３】
この２次回路部１４のタイミングジェネレータ２３で生成されてフォトカプラ２５を介して伝送された基準信号は、患者回路部１３の位相調整回路２６で伝送時の位相変動を調整した後、タイミングジェネレータ２８に供給印加される。
【００１４】
このタイミングジェネレータ２８は、前記発振器２１からの基準クロック信号と前記基準信号の基で、ＣＣＤ３０を駆動制御する各種駆動パルスを生成して、ＣＣＤドライバ回路２９へと出力され、このＣＣＤドライバ回路２９によって、ＣＣＤ３０は撮像駆動制御が行われる。
【００１５】
ＣＣＤ３０で撮像生成された撮像信号であるＣＣＤ出力信号は、患者回路部１３のプリアンプ回路３１で所定の大きさの信号に増幅された後、ＣＤＳ回路３２とＰＬＬ回路３５に供給出力される。
【００１６】
ＰＬＬ回路３５では、ＣＣＤ出力信号に同期した映像信号処理用クロックを生成して、その映像信号処理用クロックは、ＣＤＳ回路３２、Ａ／Ｄ回路３３、及びＦＩＦＯ３４にそれぞれ供給印加されて駆動制御される。
【００１７】
ＣＤＳ回路３２では、前記ＰＬＬ回路３２からの映像信号処理用クロックを基準に前記ＣＣＤ出力信号から映像信号を抽出して、Ａ／Ｄ回路３３へと出力する。Ａ／Ｄ回路３３は、前記ＰＬＬ回路３５からの映像信号処理用クロックを基準に前記ＣＤＳ回路１４で抽出された映像信号をデジタル映像信号に変換して、ＦＩＦＯ３４へと出力する。
【００１８】
ＦＩＦＯ３４は、前記ＰＬＬ回路３５からの映像信号処理用クロックを記録書込クロックとして、前記Ａ／Ｄ回路３３からのデジタル映像信号を記録書き込みする。
【００１９】
このＦＩＦＯ３４に記録書込された前記デジタル映像信号は、２次回路部１４からフォトカプラ３７を介して、患者回路部１３に供給され、且つ、位相調整回路３６で位相調整された読み出し用クロックの基で読み出されて、フォトカプラ３８を介して、２次回路部１４のＦ／Ｆ３９へと出力される。
【００２０】
このＦ／Ｆ３９は、前記読み出し用クロックを基準として、前記ＦＩＦＯ３４から読み出されたデジタル映像信号をラッチする。Ｆ／Ｆ３９からの出力は、図示していないデジタル信号処理回路で、輝度成分、色成分、ホワイトバランス、輪郭補正等の各種デジタル映像信号処理を行い、そのデジタル映像信号処理された後にアナログ映像信号に変換して、図示していないテレビモニターに出力再生表示するようになっている。
【００２１】
つまり、ビデオプロセッサ１２は、電子内視鏡１１に内蔵されているＣＣＤ３０に直接接続され、ＣＣＤ３０を駆動制御する各種駆動パルスを生成するタイミングジェネレータ２８やＣＣＤドライバー回路２９と、ＣＣＤ３０で撮像生成された撮像信号から映像信号を抽出するＣＤＳ回路３２と、その映像信号をデジタル映像信号に変換記録するＡ／Ｄ回路３３、及びデジタル映像信号を記録するＦＩＦＯ３４等の機能を有する患者回路部１３と、この患者回路部１３に対して、ＣＣＤ３０を駆動制御する基準クロック信号は生成する発振器２１、デジタル映像信号処理および各種基準信号の生成等の機能を有する２次回路部１４とを絶縁分離して生成し、その患者回路部１３と２次回路部１４との間の各種信号の授受は、基準クロック信号はアイソレーショントランス２４を用い、他の信号は、フォトカプラ２５，３７，３８を介して行われることで、体腔内に挿入される電子内視鏡１１の電気的安全性の確保がなされている。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電子内視鏡装置は、体腔内に挿入される電子内視鏡の安全性を確保するために、電子内視鏡に内蔵されているＣＣＤを駆動制御し、ＣＣＤで撮像生成した撮像信号から映像信号を抽出して、各種映像信号処理してテレビモニターに再生表示させるビデオプロセッサを患者回路部分と２次回路部分に区分して設け、その患者回路部分と２次回路部分は、電気的に絶縁分離させ、各種信号の授受をアイソレーショントランスとフォトカプラを介して行われている。
【００２３】
このビデオプロセッサを患者回路部分と２次回路部分とに分離絶縁した際に、２次回路部分に設けられた発振器からのＣＣＤ駆動用の基準クロック信号を患者回路部分に伝送するために、一般的にはアイソレーショントランス等のアイソレーションデバイスが使用されている。
【００２４】
しかし、アイソレーショントランスによる基準クロック信号の伝送中に、基準クロック信号は外部からのノイズを受けて、基準クロック信号の波形が乱れ、このノイズの影響を受けた基準クロック信号の基で駆動制御されたＣＣＤは誤動作や撮像生成された撮像信号の画質低下等の問題が発生する要因となる。
【００２５】
また、基準クロック信号はアイソレーショントランスの周波数特性の影響を受け、クロック信号のデューティ比が崩れるため、ＣＣＤの駆動波形のタイミングパルスを生成する際に反転クロックの使用や、所望のパルス幅を得たりすることが難しいという問題があった。
【００２６】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、ＣＣＤ駆動用の基準クロック信号の伝送中に混入したノイズを効率的に除去し、撮像信号への影響を軽減すると共に、基準クロック信号のデューティ比を調整補正可能で、撮像画質の向上とＣＣＤ駆動のタイミングが確実に得られる電子内視鏡装置を提供することを目的としている。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子内視鏡装置は、固体撮像素子を有する電子内視鏡と、この電子内視鏡の固体撮像素子を駆動制御する固体撮像素子駆動制御機能を少なくとも有する患者回路部と、前記固体撮像素子を駆動させるための基準クロックを生成する基準クロック発振機能を少なくとも有する２次回路部とを備えたビデオプロセッサと、このビデオプロセッサの患者回路部と２次回路部とを絶縁分離させると共に、２次回路部の基準クロック発振機能で生成された基準クロックを患者回路部に伝送させるアイソレーション伝送手段と、このアイソレーション伝送手段を介して伝送された前記基準クロックに混入したノイズを除去して、前記固体撮像素子駆動制御機能に供給するノイズ除去手段と、前記アイソレーション伝送手段を介して伝送された前記基準クロックのデューティ比を調整補正して、前記固体撮像素子駆動制御機能に供給するデューティ補正手段と、を具備したことを特徴とする。
【００２８】
本発明の電子内視鏡装置の前記アイソレーション伝送手段は、前記ビデオプロセッサの２次回路部の基準クロック発振機能から伝送された基準クロックを正転基準クロックと、反転基準クロックとを出力可能なアイソレーショントランスからなることを特徴とする。
【００２９】
本発明の電子内視鏡装置の前記ノイズ除去手段は、前記アイソレーション伝送手段から出力された正転基準パルス信号と反転基準パルス信号とをコンパレートしてノイズ除去を行うコンパレータからなることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の電子内視鏡装置の前記デューティ補正手段は、前記アイソレーション伝送手段から出力された正転基準パルス信号と反転基準パルス信号のいずれかの基準直流レベルを調整して基準クロックのデューティ比を調整補正する基準直流レベル調整回路からなることを特徴とする。
【００３１】
本発明の電子内視鏡装置は、ビデオプロセッサの２次回路部から患者回路部へアイソレーショントランスを介して固体撮像素子であるＣＣＤの駆動用の基準クロック信号を伝送した際に、外部から混入したノイズの除去と、アイソレーショントランスの周波数特性による波形の鈍りの矯正、及びデューティ比の調整補正が容易に実行でき、ＣＣＤの正確な駆動タイミング制御と画質の向上した撮像信号生成が可能となった。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明に係る電子内視鏡装置の一実施形態の構成を示すブロック図、図２は本発明に係る電子内視鏡装置の基準クロック信号のノイズ除去動作を説明する説明図、図３は本発明に係る電子内視鏡装置の基準クロック信号のデューティ比調整を説明する説明図である。
【００３３】
最初に、図１を用いて本発明の電子内視鏡装置の構成を説明する。なお、図４と同一部分は、同一符号を付して詳細説明は省略する。
【００３４】
本発明の電子内視鏡装置のビデオプロセッサ１２は、前述した従来の電子内視鏡装置のビデオプロセッサ１２の患者回路部１３のアイソレーショントランス２４の出力側とタイミングジェネレータ２８との間の波形形成回路２７に代えて、アイソレーショントランス２４の出力側とタイミングジェネレータ２８との間にノイズ除去とデューティ調整機能を設けている。
【００３５】
即ち、アイソレーショントランス２４は、入力側に印加された基準クロックであるクロックパルスを出力側に伝送するパルストランスであり、アイソレーショントランス２４の出力側の両端間には、直列接続された抵抗４１，４２が接続され、その抵抗４１，４２の接続点には、所定の直流電位が接続されている。この抵抗４１とアイソレーショントランス２４の出力側の端子との接続点は、コンデンサ４３を介して、コンパレータ４７のプラス入力端子に接続され、前記抵抗４２とアイソレーショントランス２４の出力側の端子との接続点は、コンデンサ４４を介して、コンパレータ４７のマイナス入力端子に接続されている。
【００３６】
前記コンパレータ４７のプラス入力端子には、抵抗４５を介して、所定の直流電位が接続され、前記コンパレータ４７のマイナス入力端子には、直流レベル調整回路４６を介して、所定の直流電位が接続されている。
【００３７】
つまり、アイソレーショントランス２４の出力側の両端子間の抵抗４１，４２の接続点に接続されている直流電源を基準として、抵抗４１に正転基準クロック信号が生じ、抵抗４２に反転基準クロック信号が生じる。
【００３８】
この抵抗４１，４２に生じた正転と反転基準クロック信号は、それぞれコンデンサ４３，４４を介して、コンパレータ４７のプラスとマイナスの入力端子に供給印加される。
【００３９】
このコンパレータ４７のプラス入力端子に供給印加される正転基準クロック信号の直流レベルは、抵抗４５を介して供給される所定の直流電位に設定される。前記コンパレータ４７のマイナス入力端子に供給印加される反転基準クロック信号の直流レベルは、直流レベル調整回路４６を介して供給される所定の直流電位に設定される。
【００４０】
コンパレータ４７は、プラス入力端子に供給印加された正転基準クロック信号と、マイナス入力端子に供給印加された反転基準クロック信号とをコンパレータ処理して、前記アイソレーショントランス２４において基準クロック信号の伝送時に混入したノイズを除去し、且つ、クロックデューティ比が５０％の正転基準クロックと反転基準クロックとをタイミングジェネレータ２８に出力するようになっている。
【００４１】
アイソレーショントランス用ドライバ２２からアイソレーショントランス２４をドライブして、患者回路部１３へと基準クロック信号が伝送され、且つ、タイミングジェネレータ２３に入力された基準クロック信号で、患者回路部１３で生成するＣＣＤ駆動信号の基準信号ＶＤを生成し、フォトカプラ３０を介して患者回路部１３へ伝送する。
【００４２】
前記２次回路部１４からアイソレーショントランス２４を介して、伝送された基準クロック信号は、アイソレーショントランス２４の両出力端から正転基準クロックおよび反転基準クロックが検出される。また、フォトカプラ２５を介して伝送された基準信号ＶＤは、位相調整回路２６で位相調整された後、タイミングジェネレータ２８でアイソレーショントランス２４から供給出力された基準クロック信号により生成されるＣＣＤ３０を駆動制御する各種駆動タイミング信号の基準信号として用いられる。
【００４３】
前記アイソレーショントランス２５の出力側の両端から抵抗４１，４２で検出された正転基準クロックと、反転基準クロックはコンパレータ４７のプラス入力端子とマイナス入力端子にそれぞれ入力される。また、マイナス入力端子に入力された反転基準クロックは、直流レベル調整回路４６により基準クロック信号の直流レベルを調整される。なお、このＤＣレベル調整回路４６は、コンバレータ４７のプラス入力端子側に設けても良いことは明らかである。
【００４４】
このコンパレータ４７で正転基準クロックと直流レベル調整された反転基準クロックとをコンパレートして、前記アイソレーショントランス２４で伝送中に混入したノイズを除去して、コンパレータ４７の正転出力端子および反転出力端子からそれぞれ出力される。なお、反転基準クロックは、コンパレータ４７の正転出力をインバータで反転生成させても良いことは明らかである。
【００４５】
このようにしてコンパレータ４７でコンパレート生成された正転基準クロックと反転基準クロックは、タイミングジェネレータ２８へ入力され、ＣＣＤ駆動に必要な水平転送パルスφＳ、垂直転送パルスφＰ、水平転送路を複数有する多線読み出し用ＣＣＤを用いた場合の水平転送路への電荷振り分け駆動パルスφＴ、リセットパルスφＲＳ等の各種タイミングパルスが生成される。
【００４６】
このタイミングジェネレータ２８で生成された前記各種タイミングパルスでＣＣＤドライバ回路２８を介して、ＣＣＤ３０の駆動を制御するようになっている。
【００４７】
このようにして前記２次回路部１４の発振器２１で生成された基準クロック信号は、アイソレーショントランス２４を用いて患者回路部１３へ伝送中に混入したノイズの除去について、図２を用いて説明する。
【００４８】
図２（ａ）は、前記２次回路部１４の発振器２１で生成され、アイソレーショントランス２４の入力側に供給印加された基準クロック信号のクロック波形を示している。図２（ｂ）はコンパレータ４７のプラス入力端子に入力される正転クロックの波形で、図２（ｃ）は、コンパレータ４７のマイナス入力端子に入力される反転クロックの波形である。図２（ｄ）はコンパレータ４７でコンパレートされたコンパレータ出力波形を示している。
【００４９】
前記アイソレーショントランス２４を伝送された基準クロック信号は、アイソレーショントランス２４の周波数特性の影響で波形が鈍り、且つ、外部からのノイズが混入される。このため、アイソレーショントランス２４の入力側に供給印加された図２（ａ）に示す基準クロック信号のクロック波形が、アイソレーショントランス２４の出力側の抵抗４１，４２の両端に図２（ｂ）と図２（ｃ）に示すような同相ノイズが重畳された波形となって出力される。
【００５０】
この図２（ｂ，ｃ）に示す同相ノイズが重畳され、且つ、アイソレーショントランス２４の周波数特性で鈍った正転及び反転基準クロック信号それぞれのレベルをコンパレータ４７で比較する。
【００５１】
このコンパレータ４７での比較の結果、図２（ｃ）に示すコンパレータ４７のマイナス入力端子に供給印加される反転クロック信号の電位レベルよりも図２（ｂ）に示すコンパレータ４７のプラス入力端子に供給印加される正転クロック信号の電位レベルが高い期間はハイレベル（Ｈ）、低い期間はローレベル（Ｌ）の図２（ｄ）に示すコンパレータ出力波形が出力される。
【００５２】
また、コンパレータ４７は、同相信号を除去する性能も備えているのでクロック信号に重畳している同相ノイズは除去される。
【００５３】
なお、図２（ｂ）に示すコンパレータ４７のプラス入力端子に印加される正転クロック信号波形の直流レベルの中心は、患者回路部１３の接地電位であり、図２（ｃ）に示すコンパレータ４７のマイナス入力端子に印加される反転クロック信号波形の直流レベルは、患者回路部１３の接地電位近辺の直流レベルに直流レベル調整回路４６で調整可能となっている。
【００５４】
つまり、前記直流レベル調整回路４６で、コンパレータ４７のマイナス入力端子に供給印加される反転クロックの直流レベルを調整することで、反転クロックに対する正転クロックのレベルの高い期間と低い期間の長さを調整することでき、る。即ち、図２（ｄ）に示すコンパレータ４７の出力波形のデューティー比を調整できることができ、デューティ比を５０％に調整可能となる。
【００５５】
このようにして、アイソレーショントランス２４で重畳されたノイズの除去と、アイソレーショントランス２４の周波数特性や伝送ロスなどによる波形の鈍りやデューティ比の変動調整補正が可能となる。
【００５６】
次に、患者回路部１３のタイミングジェネレータ回路２８におけるＣＣＤ３０を駆動する各種タイミングパルスの生成作用について、図３を用いて説明する。
【００５７】
前記２次回路部１４の発振器２１で生成されて前記患者回路部１３に伝送されたＣＣＤ３０を駆動させる基準クロック信号の周波数は、ＣＣＤ３０の駆動周波数の２逓倍とする。
【００５８】
この２次回路部１４の発振器２１で生成された２逓倍の周波数のＣＣＤ３０を駆動させる基準クロック信号は、アイソレーショントランス２４により２次回路部１４から患者回路部１３へと伝送され、この伝送時に混入したノイズ除去とデューティ調整をコンパレータ４７で行い、コンパレータ４７の出力から正転クロックと反転クロックがそれぞれ出力される。
【００５９】
このコンパレータ４７から出力されたＣＣＤ駆動周波数の２逓倍の正転クロックをタイミングジェネレータ２８の図示していない２分周機能で２分周されたＣＣＤ駆動周波数クロックを図３（ａ）に示している。
【００６０】
また、前記コンパレータ４７から出力されたタイミングジェネレータ２８に入力印加されるＣＣＤ駆動周波数の２逓倍の反転クロック波形を図３（ｂ）に示している。
【００６１】
図３（ａ）に示す前記２分周した正転ＣＣＤ駆動周波数クロックを、図３（ｂ）に示す２逓倍の反転ＣＣＤ駆動周波数クロックでタイミングジェネレータ２８の図示していないＦ／Ｆでラッチすると、図３（ｃ）に示すように位相が１／４遅れた駆動周波数クロックを生成することができる。この図３（ｃ）の１／４位相が遅れた駆動周波数クロックをタイミングジェネレータ２８で位相反転されて図３（ｄ）に示す反転１／４位相遅れ駆動周波数クロックを生成する。
【００６２】
さらに、図３（ｄ）の反転１／４位相遅れ駆動周波数クロックと、図３（ａ）の前記２分周したＣＣＤ駆動周波数クロックをタイミングジェネレータ２８の図示していないＡＮＤ回路で処理して、図３（ｅ）に示すようにクロック周期が１／４パルス幅のクロックを生成する。
【００６３】
この１／４パルス幅クロックは、前記コンパレータ４７から出力されるクロックのデューティは５０％に調整補償されているために、１／４位相パルス幅を確実に確保でき、ＣＣＤ３０のリセットパルスφＲＳや、水平転送パルスφＳ等のタイミングパルスとして信頼性が高いクロックとして使用可能となる。
【００６４】
このように、コンパレータの同相除去効果により、アイソレーショントランスで受けるノイズの影響を除去することができ、映像信号の乱れを防止できる。
【００６５】
また、コンパレータ入力端子の直流レベルを調整することにより、デューティー比５０％が保証されたクロックを患者回路部で得ることができ、このデューティ保証された反転クロックを用いてタイミングジェネレータでＣＣＤの駆動用タイミングパルスが容易に生成使用することが可能になる。
【００６６】
［付記］
以上詳述した本発明の実施形態によれば、以下のごとき構成を得ることができる。
【００６７】
（付記１）
固体撮像素子を有する電子内視鏡と、
この電子内視鏡の固体撮像素子を駆動制御する固体撮像素子駆動制御機能を少なくとも有する患者回路部と、前記固体撮像素子を駆動させるための基準クロックを生成する基準クロック発振機能を少なくとも有する２次回路部とを備えたビデオプロセッサと、
このビデオプロセッサの患者回路部と２次回路部とを絶縁分離させると共に、２次回路部の基準クロック発振機能で生成された基準クロックを患者回路部に伝送させるアイソレーション伝送手段と、
このアイソレーション伝送手段を介して伝送された前記基準クロックに混入したノイズを除去して、前記固体撮像素子駆動制御機能に供給するノイズ除去手段と、
前記アイソレーション伝送手段を介して伝送された前記基準クロックのデューティ比を調整補正して、前記固体撮像素子駆動制御機能に供給するデューティ補正手段と、
を具備したことを特徴とする電子内視鏡装置。
【００６８】
（付記２）
前記アイソレーション伝送手段は、前記ビデオプロセッサの２次回路部の基準クロック発振機能から伝送された基準クロックを正転基準クロックと、反転基準クロックとを出力可能なパルストランスからなることを特徴とする付記１記載の電子内視鏡装置。
【００６９】
（付記３）
前記ノイズ除去手段は、前記アイソレーション伝送手段から出力された正転基準パルス信号と反転基準パルス信号とをコンパレートしてノイズ除去を行うコンパレータからなることを特徴とする付記１又は２のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
【００７０】
（付記４）
前記デューティ補正手段は、前記アイソレーション伝送手段から出力された正転基準パルス信号と反転基準パルス信号のいずれかの基準直流レベルを調整して基準クロックのデューティ比を調整補正する基準直流レベル調整回路からなることを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
【００７１】
（付記５）
固体撮像素子を駆動する基準となるクロックを発生するクロック発生手段と、
患者回路と２次回路を有するビデオプロセッサと、
前記個体撮像素子を駆動するための駆動回路と、
前記クロック発生手段で発生するクロックを前記患者回路と２次回路との間で伝送するためのアイソレーション手段と、
前記アイソレーション手段で伝送中に発生する外乱ノイズを除去するノイズ除去手段と、
前記アイソレーション手段によって伝送されるクロックのデューティ比を補正する補正手段と、
を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。
【００７２】
（付記６）
固体撮像素子を駆動するための基準となるクロック発生手段と、
所定の耐圧を得られるように絶縁された患者回路と２次回路をもち、前記固体撮像素子を駆動するための駆動回路を備えたビデオプロセッサと、
前記クロック発生手段から発生するクロックを前記２次回路と患者回路間で伝送するためのアイソレーション手段と、
前記アイソレーション手段で伝送中にのる外乱ノイズを除去するノイズ除去手段と、
前記アイソレーション手段で伝送されるクロックのデューティー比を補正するためのデューティー比補正手段と、
を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。
【００７３】
（付記７）
前記ノイズ除去手段に、コンパレータを用いたことを特徴とする付記５又は６のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
【００７４】
（付記８）
前記アイソレーション手段に、アイソレーショントランスを用いたことを特徴とする付記５又は６のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
【００７５】
（付記９）
前記アイソレーショントランスの出力から正転クロック、反転クロックを取り出す信号抽出手段をもつことを特徴とする付記８記載の電子内視鏡装置。
【００７６】
（付記１０）
前記デューティー比補正手段は、コンパレータ正転入力、反転入力へ入力される入力信号のどちらかのＤＣレベルを調整することを特徴とする付記５乃至９のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
【００７７】
【発明の効果】
本発明の電子内視鏡装置は、ビデオプロセッサを患者回路部と２次回路部とに絶縁分離し、患者回路部と２次回路部の間の固体撮像素子の駆動用基準クロックの伝送をアイソレーショントランスを介して行う際に、前記基準クロックが受ける外部からのノイズを、コンパレータの同相信号除去効果で確実に除去することができ、また、コンパレータの片側の入力端子のＤＣレベルを調整することで、コンパレータの出力波形を所定のデューティー比（５０％）にすることができ、さらに、ＣＣＤ駆動用のタイミングパルス生成用に反転クロックを使用することができ、安定したＣＣＤの駆動制御と、そのＣＣＤで撮像生成した映像信号の画質向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子内視鏡装置の一実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】本発明に係る電子内視鏡装置の基準クロック信号のノイズ除去動作を説明する説明図。
【図３】本発明に係る電子内視鏡装置の基準クロック信号のデューティ比調整を説明する説明図。
【図４】従来の電子内視鏡装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１１…電子内視鏡
１２…ビデオプロセッサ
１３…患者回路部
１４…２次回路部
２１…発振器
２３…タイミングジェネレータ
２４…アイソレーショントランス
２５…フォトカプラ
２６…位相調整回路
２８…タイミングジェネレータ
３０…固体撮像素子（ＣＣＤ）
４１，４２，４５…抵抗
４３，４４…コンデンサ
４６…直流レベル調整回路
４７…コンパレータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子を内蔵した電子内視鏡装置に関し、特に体腔内に挿入される電子内視鏡の電気的安全性を十分確保した電子内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、内視鏡挿入部の先端に固体撮像素子（以下、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）と称する）を内蔵し、そのＣＣＤを駆動制御して撮像した観察部位の撮像信号をビデオプロセッサで所定の信号処理を行いテレビ映像信号を生成させ、そのテレビ映像信号を用いてテレビモニターに撮像された観察部位の画像を表示する電子内視鏡装置が用いられている。
【０００３】
このように先端にＣＣＤを有する内視鏡挿入部を体腔内に挿入して、体腔内の観察部位を観察治療する医療用電子内視鏡のビデオプロセッサは、患者の安全性を確保するために、ＣＣＤの駆動回路や映像信号処理回路の一部を２次回路とは絶縁分離された患者回路に搭載している。ＣＣＤを駆動するための基準クロック信号が２次回路で生成される場合、患者回路へのクロック伝送には絶縁を確保しつつ信号伝送可能なアイソレーショントランス等のアイソレーションデバイスが用いられる。
【０００４】
この従来の電子内視鏡装置の具体的構成について図４を用いて説明する。医療用の電子内視鏡装置は、体腔内に挿入される内視鏡挿入部を有する電子内視鏡１１、ビデオプロセッサ１２、図示していない照明光を生成供給する光源装置、及びビデオプロセッサ１２で生成されたテレビ映像信号を基に撮像内視鏡画像を表示するモニターから構成されている。
【０００５】
前記電子内視鏡１１は、図示していないが、内視鏡挿入部と操作部からなり、前記光源装置から生成供給された照明光をライトガイドで導光して、内視鏡挿入部の先端から体腔内の観察部位を照明するようになっており、且つ、内視鏡挿入部の先端に設けられたＣＣＤ３０に観察部位光が投影されるようになっている。
このＣＣＤ３０に投影された観察部位光は、光電変換されてＣＣＤ出力信号として撮像信号が出力されるようになっている。
【０００６】
前記ビデオプロセッサ１２は、患者回路部１３と２次回路部１４に絶縁分離（アイソレーション）されている。
【０００７】
前記２次回路部１４は、前記電子内視鏡１１のＣＣＤ３０を駆動制御する基準クロック信号を生成する発振器２１と、この発振器２１で生成出力された基準クロック信号をアイソレーショントランス２４に出力供給するアイソレーショントランス用ドライバ２２と、このアイソレーショントランス用ドライバ２２から出力された基準クロック信号が入力されるアイソレーショントランス２４の入力側と、前記発振器２１で生成出力された基準クロック信号から前記ＣＣＤ３０を駆動制御する各種タイミング信号の基準信号ＶＤを生成するタイミングジェネレータ２３と、後述する患者回路部１３からデジタル映像信号を読み出すクロック信号を生成する図示していない読み出しクロック信号生成手段と、その読み出しクロックで読み出したデジタル映像信号をラッチするフリップフロップ回路（以下、Ｆ／Ｆと称する）３９と、及びＦ／Ｆ３９でラッチしたデジタル映像信号を図示していないデジタル映像信号処理してデジタル映像データを生成し、且つ、そのデジタル映像データをアナログ映像信号に変換してテレビモニターに出力する映像信号処理手段が設けられている。
【０００８】
なお、前記タイミングジェネレータ２３で生成された基準信号ＶＤは、フォトカプラ２５を介して後述する患者回路部１３に出力され、前記読み出しクロック信号はフォトカプラ３７を介して前記患者回路部１３に出力され、前記患者回路部１３からフォトカプラ３８を介してデジタル映像信号をＦ／Ｆ３９に入力供給されるようになっている。
【０００９】
前記患者回路部１３は、前記アイソレーショントランス２４の出力側が設けられ、このアイソレーショントランス２４の出力側に接続された波形整形回路２７と、前記２次回路部１４のタイミングジェネレータ２３からフォトカプラ２５を介して供給された基準信号ＶＤの位相調整を行う位相調整回路２６と、前記波形整形回路２７の出力と、前記位相調整回路２６で位相調整された基準信号ＶＤとによりＣＣＤ３０を駆動制御する各種タイミング信号を生成するタイミングジェネレータ２８と、このタイミングジェネレータ２８で生成された各種タイミング信号の基で、前記ＣＣＤ３０を駆動制御するＣＣＤドライバー回路２９と、前記ＣＣＤ３０で撮像生成したＣＣＤ出力信号である撮像信号を所定の大きさに増幅するプリアンプ回路３１と、このプリアンプ回路３１で所定の大きさに増幅されたＣＣＤ出力信号から映像信号を抽出する相関二重サンプリング回路（以下、ＣＤＳと称する）３２と、このＣＤＳ３２で抽出生成された映像信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換回路（以下、Ａ／Ｄ回路と称する）３３と、このＡ／Ｄ回路３３で変換されたデジタル映像信号を記録する記録メモリとしてのＦＩＦＯ（Ｆｉｒｓｔ−Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ−Ｏｕｔ）３４と、前記ＣＣＤ３０から出力供給され、プリアンプ回路３１で増幅された撮像信号から前記ＣＤＳ回路３２、Ａ／Ｄ回路３３、及びＦＩＦＯ３４の駆動を制御する映像信号処理用クロック信号を生成するＰＬＬ回路（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ ｌｏｏｐ）３５と、前記フォトカプラ３７を介して、前記２次回路部１４から供給された前記ＦＩＦＯ３４からデジタル映像信号を読み出す為の読み出しクロック信号の位相調整を行う位相調整回路３６とからなっている。
【００１０】
なお、前記ＦＩＦＯ３４から読み出されたデジタル映像信号は、フォトカプラ３８を介して、前記２次回路部１４のＦ／Ｆ３９に出力されるようになっている。
【００１１】
このような構成のビデオプロセッサ１２は、２次回路部１４の発振器２１でＣＣＤ３０を駆動させる基準クロック信号が生成出力され、その基準クロック信号は、アイソレーショントランス用ドライバ２２を介して、アイソレーショントランス２４の入力側に供給印加される。このアイソレーショントランス２４の入力側に供給印加された基準クロック信号は、患者回路部１３に設けられたアイソレーショントランス２４の出力側に伝送される。その伝送された基準クロック信号のアイソレーショントランス２４による伝送中における波形の乱れ等を波形整形回路２７で整形してタイミングジェネレータ２８に出力される。
【００１２】
一方、前記２次回路部１４の発振器２１で発振生成された基準クロック信号を基にタイミングジェネレータ２３でＣＣＤ３０を駆動させる基準信号を生成して、フォトカプラー２５を介して患者回路部１３へ伝送される。
【００１３】
この２次回路部１４のタイミングジェネレータ２３で生成されてフォトカプラ２５を介して伝送された基準信号は、患者回路部１３の位相調整回路２６で伝送時の位相変動を調整した後、タイミングジェネレータ２８に供給印加される。
【００１４】
このタイミングジェネレータ２８は、前記発振器２１からの基準クロック信号と前記基準信号の基で、ＣＣＤ３０を駆動制御する各種駆動パルスを生成して、ＣＣＤドライバ回路２９へと出力され、このＣＣＤドライバ回路２９によって、ＣＣＤ３０は撮像駆動制御が行われる。
【００１５】
ＣＣＤ３０で撮像生成された撮像信号であるＣＣＤ出力信号は、患者回路部１３のプリアンプ回路３１で所定の大きさの信号に増幅された後、ＣＤＳ回路３２とＰＬＬ回路３５に供給出力される。
【００１６】
ＰＬＬ回路３５では、ＣＣＤ出力信号に同期した映像信号処理用クロックを生成して、その映像信号処理用クロックは、ＣＤＳ回路３２、Ａ／Ｄ回路３３、及びＦＩＦＯ３４にそれぞれ供給印加されて駆動制御される。
【００１７】
ＣＤＳ回路３２では、前記ＰＬＬ回路３２からの映像信号処理用クロックを基準に前記ＣＣＤ出力信号から映像信号を抽出して、Ａ／Ｄ回路３３へと出力する。Ａ／Ｄ回路３３は、前記ＰＬＬ回路３５からの映像信号処理用クロックを基準に前記ＣＤＳ回路１４で抽出された映像信号をデジタル映像信号に変換して、ＦＩＦＯ３４へと出力する。
【００１８】
ＦＩＦＯ３４は、前記ＰＬＬ回路３５からの映像信号処理用クロックを記録書込クロックとして、前記Ａ／Ｄ回路３３からのデジタル映像信号を記録書き込みする。
【００１９】
このＦＩＦＯ３４に記録書込された前記デジタル映像信号は、２次回路部１４からフォトカプラ３７を介して、患者回路部１３に供給され、且つ、位相調整回路３６で位相調整された読み出し用クロックの基で読み出されて、フォトカプラ３８を介して、２次回路部１４のＦ／Ｆ３９へと出力される。
【００２０】
このＦ／Ｆ３９は、前記読み出し用クロックを基準として、前記ＦＩＦＯ３４から読み出されたデジタル映像信号をラッチする。Ｆ／Ｆ３９からの出力は、図示していないデジタル信号処理回路で、輝度成分、色成分、ホワイトバランス、輪郭補正等の各種デジタル映像信号処理を行い、そのデジタル映像信号処理された後にアナログ映像信号に変換して、図示していないテレビモニターに出力再生表示するようになっている。
【００２１】
つまり、ビデオプロセッサ１２は、電子内視鏡１１に内蔵されているＣＣＤ３０に直接接続され、ＣＣＤ３０を駆動制御する各種駆動パルスを生成するタイミングジェネレータ２８やＣＣＤドライバー回路２９と、ＣＣＤ３０で撮像生成された撮像信号から映像信号を抽出するＣＤＳ回路３２と、その映像信号をデジタル映像信号に変換記録するＡ／Ｄ回路３３、及びデジタル映像信号を記録するＦＩＦＯ３４等の機能を有する患者回路部１３と、この患者回路部１３に対して、ＣＣＤ３０を駆動制御する基準クロック信号は生成する発振器２１、デジタル映像信号処理および各種基準信号の生成等の機能を有する２次回路部１４とを絶縁分離して生成し、その患者回路部１３と２次回路部１４との間の各種信号の授受は、基準クロック信号はアイソレーショントランス２４を用い、他の信号は、フォトカプラ２５，３７，３８を介して行われることで、体腔内に挿入される電子内視鏡１１の電気的安全性の確保がなされている。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電子内視鏡装置は、体腔内に挿入される電子内視鏡の安全性を確保するために、電子内視鏡に内蔵されているＣＣＤを駆動制御し、ＣＣＤで撮像生成した撮像信号から映像信号を抽出して、各種映像信号処理してテレビモニターに再生表示させるビデオプロセッサを患者回路部分と２次回路部分に区分して設け、その患者回路部分と２次回路部分は、電気的に絶縁分離させ、各種信号の授受をアイソレーショントランスとフォトカプラを介して行われている。
【００２３】
このビデオプロセッサを患者回路部分と２次回路部分とに分離絶縁した際に、２次回路部分に設けられた発振器からのＣＣＤ駆動用の基準クロック信号を患者回路部分に伝送するために、一般的にはアイソレーショントランス等のアイソレーションデバイスが使用されている。
【００２４】
しかし、アイソレーショントランスによる基準クロック信号の伝送中に、基準クロック信号は外部からのノイズを受けて、基準クロック信号の波形が乱れ、このノイズの影響を受けた基準クロック信号の基で駆動制御されたＣＣＤは誤動作や撮像生成された撮像信号の画質低下等の問題が発生する要因となる。
【００２５】
また、基準クロック信号はアイソレーショントランスの周波数特性の影響を受け、クロック信号のデューティ比が崩れるため、ＣＣＤの駆動波形のタイミングパルスを生成する際に反転クロックの使用や、所望のパルス幅を得たりすることが難しいという問題があった。
【００２６】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、ＣＣＤ駆動用の基準クロック信号の伝送中に混入したノイズを効率的に除去し、撮像信号への影響を軽減すると共に、基準クロック信号のデューティ比を調整補正可能で、撮像画質の向上とＣＣＤ駆動のタイミングが確実に得られる電子内視鏡装置を提供することを目的としている。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子内視鏡装置は、固体撮像素子を有する電子内視鏡と、この電子内視鏡の固体撮像素子を駆動制御する固体撮像素子駆動制御機能を少なくとも有する患者回路部と、前記固体撮像素子を駆動させるための基準クロックを生成する基準クロック発振機能を少なくとも有する２次回路部とを備えたビデオプロセッサと、このビデオプロセッサの患者回路部と２次回路部とを絶縁分離させると共に、２次回路部の基準クロック発振機能で生成された基準クロックを患者回路部に伝送させるアイソレーション伝送手段と、このアイソレーション伝送手段を介して伝送された前記基準クロックに混入したノイズを除去して、前記固体撮像素子駆動制御機能に供給するノイズ除去手段と、前記アイソレーション伝送手段を介して伝送された前記基準クロックのデューティ比を調整補正して、前記固体撮像素子駆動制御機能に供給するデューティ補正手段と、を具備したことを特徴とする。
【００２８】
本発明の電子内視鏡装置の前記アイソレーション伝送手段は、前記ビデオプロセッサの２次回路部の基準クロック発振機能から伝送された基準クロックを正転基準クロックと、反転基準クロックとを出力可能なアイソレーショントランスからなることを特徴とする。
【００２９】
本発明の電子内視鏡装置の前記ノイズ除去手段は、前記アイソレーション伝送手段から出力された正転基準パルス信号と反転基準パルス信号とをコンパレートしてノイズ除去を行うコンパレータからなることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の電子内視鏡装置の前記デューティ補正手段は、前記アイソレーション伝送手段から出力された正転基準パルス信号と反転基準パルス信号のいずれかの基準直流レベルを調整して基準クロックのデューティ比を調整補正する基準直流レベル調整回路からなることを特徴とする。
【００３１】
本発明の電子内視鏡装置は、ビデオプロセッサの２次回路部から患者回路部へアイソレーショントランスを介して固体撮像素子であるＣＣＤの駆動用の基準クロック信号を伝送した際に、外部から混入したノイズの除去と、アイソレーショントランスの周波数特性による波形の鈍りの矯正、及びデューティ比の調整補正が容易に実行でき、ＣＣＤの正確な駆動タイミング制御と画質の向上した撮像信号生成が可能となった。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明に係る電子内視鏡装置の一実施形態の構成を示すブロック図、図２は本発明に係る電子内視鏡装置の基準クロック信号のノイズ除去動作を説明する説明図、図３は本発明に係る電子内視鏡装置の基準クロック信号のデューティ比調整を説明する説明図である。
【００３３】
最初に、図１を用いて本発明の電子内視鏡装置の構成を説明する。なお、図４と同一部分は、同一符号を付して詳細説明は省略する。
【００３４】
本発明の電子内視鏡装置のビデオプロセッサ１２は、前述した従来の電子内視鏡装置のビデオプロセッサ１２の患者回路部１３のアイソレーショントランス２４の出力側とタイミングジェネレータ２８との間の波形形成回路２７に代えて、アイソレーショントランス２４の出力側とタイミングジェネレータ２８との間にノイズ除去とデューティ調整機能を設けている。
【００３５】
即ち、アイソレーショントランス２４は、入力側に印加された基準クロックであるクロックパルスを出力側に伝送するパルストランスであり、アイソレーショントランス２４の出力側の両端間には、直列接続された抵抗４１，４２が接続され、その抵抗４１，４２の接続点には、所定の直流電位が接続されている。この抵抗４１とアイソレーショントランス２４の出力側の端子との接続点は、コンデンサ４３を介して、コンパレータ４７のプラス入力端子に接続され、前記抵抗４２とアイソレーショントランス２４の出力側の端子との接続点は、コンデンサ４４を介して、コンパレータ４７のマイナス入力端子に接続されている。
【００３６】
前記コンパレータ４７のプラス入力端子には、抵抗４５を介して、所定の直流電位が接続され、前記コンパレータ４７のマイナス入力端子には、直流レベル調整回路４６を介して、所定の直流電位が接続されている。
【００３７】
つまり、アイソレーショントランス２４の出力側の両端子間の抵抗４１，４２の接続点に接続されている直流電源を基準として、抵抗４１に正転基準クロック信号が生じ、抵抗４２に反転基準クロック信号が生じる。
【００３８】
この抵抗４１，４２に生じた正転と反転基準クロック信号は、それぞれコンデンサ４３，４４を介して、コンパレータ４７のプラスとマイナスの入力端子に供給印加される。
【００３９】
このコンパレータ４７のプラス入力端子に供給印加される正転基準クロック信号の直流レベルは、抵抗４５を介して供給される所定の直流電位に設定される。前記コンパレータ４７のマイナス入力端子に供給印加される反転基準クロック信号の直流レベルは、直流レベル調整回路４６を介して供給される所定の直流電位に設定される。
【００４０】
コンパレータ４７は、プラス入力端子に供給印加された正転基準クロック信号と、マイナス入力端子に供給印加された反転基準クロック信号とをコンパレータ処理して、前記アイソレーショントランス２４において基準クロック信号の伝送時に混入したノイズを除去し、且つ、クロックデューティ比が５０％の正転基準クロックと反転基準クロックとをタイミングジェネレータ２８に出力するようになっている。
【００４１】
アイソレーショントランス用ドライバ２２からアイソレーショントランス２４をドライブして、患者回路部１３へと基準クロック信号が伝送され、且つ、タイミングジェネレータ２３に入力された基準クロック信号で、患者回路部１３で生成するＣＣＤ駆動信号の基準信号ＶＤを生成し、フォトカプラ３０を介して患者回路部１３へ伝送する。
【００４２】
前記２次回路部１４からアイソレーショントランス２４を介して、伝送された基準クロック信号は、アイソレーショントランス２４の両出力端から正転基準クロックおよび反転基準クロックが検出される。また、フォトカプラ２５を介して伝送された基準信号ＶＤは、位相調整回路２６で位相調整された後、タイミングジェネレータ２８でアイソレーショントランス２４から供給出力された基準クロック信号により生成されるＣＣＤ３０を駆動制御する各種駆動タイミング信号の基準信号として用いられる。
【００４３】
前記アイソレーショントランス２５の出力側の両端から抵抗４１，４２で検出された正転基準クロックと、反転基準クロックはコンパレータ４７のプラス入力端子とマイナス入力端子にそれぞれ入力される。また、マイナス入力端子に入力された反転基準クロックは、直流レベル調整回路４６により基準クロック信号の直流レベルを調整される。なお、このＤＣレベル調整回路４６は、コンバレータ４７のプラス入力端子側に設けても良いことは明らかである。
【００４４】
このコンパレータ４７で正転基準クロックと直流レベル調整された反転基準クロックとをコンパレートして、前記アイソレーショントランス２４で伝送中に混入したノイズを除去して、コンパレータ４７の正転出力端子および反転出力端子からそれぞれ出力される。なお、反転基準クロックは、コンパレータ４７の正転出力をインバータで反転生成させても良いことは明らかである。
【００４５】
このようにしてコンパレータ４７でコンパレート生成された正転基準クロックと反転基準クロックは、タイミングジェネレータ２８へ入力され、ＣＣＤ駆動に必要な水平転送パルスφＳ、垂直転送パルスφＰ、水平転送路を複数有する多線読み出し用ＣＣＤを用いた場合の水平転送路への電荷振り分け駆動パルスφＴ、リセットパルスφＲＳ等の各種タイミングパルスが生成される。
【００４６】
このタイミングジェネレータ２８で生成された前記各種タイミングパルスでＣＣＤドライバ回路２８を介して、ＣＣＤ３０の駆動を制御するようになっている。
【００４７】
このようにして前記２次回路部１４の発振器２１で生成された基準クロック信号は、アイソレーショントランス２４を用いて患者回路部１３へ伝送中に混入したノイズの除去について、図２を用いて説明する。
【００４８】
図２（ａ）は、前記２次回路部１４の発振器２１で生成され、アイソレーショントランス２４の入力側に供給印加された基準クロック信号のクロック波形を示している。図２（ｂ）はコンパレータ４７のプラス入力端子に入力される正転クロックの波形で、図２（ｃ）は、コンパレータ４７のマイナス入力端子に入力される反転クロックの波形である。図２（ｄ）はコンパレータ４７でコンパレートされたコンパレータ出力波形を示している。
【００４９】
前記アイソレーショントランス２４を伝送された基準クロック信号は、アイソレーショントランス２４の周波数特性の影響で波形が鈍り、且つ、外部からのノイズが混入される。このため、アイソレーショントランス２４の入力側に供給印加された図２（ａ）に示す基準クロック信号のクロック波形が、アイソレーショントランス２４の出力側の抵抗４１，４２の両端に図２（ｂ）と図２（ｃ）に示すような同相ノイズが重畳された波形となって出力される。
【００５０】
この図２（ｂ，ｃ）に示す同相ノイズが重畳され、且つ、アイソレーショントランス２４の周波数特性で鈍った正転及び反転基準クロック信号それぞれのレベルをコンパレータ４７で比較する。
【００５１】
このコンパレータ４７での比較の結果、図２（ｃ）に示すコンパレータ４７のマイナス入力端子に供給印加される反転クロック信号の電位レベルよりも図２（ｂ）に示すコンパレータ４７のプラス入力端子に供給印加される正転クロック信号の電位レベルが高い期間はハイレベル（Ｈ）、低い期間はローレベル（Ｌ）の図２（ｄ）に示すコンパレータ出力波形が出力される。
【００５２】
また、コンパレータ４７は、同相信号を除去する性能も備えているのでクロック信号に重畳している同相ノイズは除去される。
【００５３】
なお、図２（ｂ）に示すコンパレータ４７のプラス入力端子に印加される正転クロック信号波形の直流レベルの中心は、患者回路部１３の接地電位であり、図２（ｃ）に示すコンパレータ４７のマイナス入力端子に印加される反転クロック信号波形の直流レベルは、患者回路部１３の接地電位近辺の直流レベルに直流レベル調整回路４６で調整可能となっている。
【００５４】
つまり、前記直流レベル調整回路４６で、コンパレータ４７のマイナス入力端子に供給印加される反転クロックの直流レベルを調整することで、反転クロックに対する正転クロックのレベルの高い期間と低い期間の長さを調整することでき、る。即ち、図２（ｄ）に示すコンパレータ４７の出力波形のデューティー比を調整できることができ、デューティ比を５０％に調整可能となる。
【００５５】
このようにして、アイソレーショントランス２４で重畳されたノイズの除去と、アイソレーショントランス２４の周波数特性や伝送ロスなどによる波形の鈍りやデューティ比の変動調整補正が可能となる。
【００５６】
次に、患者回路部１３のタイミングジェネレータ回路２８におけるＣＣＤ３０を駆動する各種タイミングパルスの生成作用について、図３を用いて説明する。
【００５７】
前記２次回路部１４の発振器２１で生成されて前記患者回路部１３に伝送されたＣＣＤ３０を駆動させる基準クロック信号の周波数は、ＣＣＤ３０の駆動周波数の２逓倍とする。
【００５８】
この２次回路部１４の発振器２１で生成された２逓倍の周波数のＣＣＤ３０を駆動させる基準クロック信号は、アイソレーショントランス２４により２次回路部１４から患者回路部１３へと伝送され、この伝送時に混入したノイズ除去とデューティ調整をコンパレータ４７で行い、コンパレータ４７の出力から正転クロックと反転クロックがそれぞれ出力される。
【００５９】
このコンパレータ４７から出力されたＣＣＤ駆動周波数の２逓倍の正転クロックをタイミングジェネレータ２８の図示していない２分周機能で２分周されたＣＣＤ駆動周波数クロックを図３（ａ）に示している。
【００６０】
また、前記コンパレータ４７から出力されたタイミングジェネレータ２８に入力印加されるＣＣＤ駆動周波数の２逓倍の反転クロック波形を図３（ｂ）に示している。
【００６１】
図３（ａ）に示す前記２分周した正転ＣＣＤ駆動周波数クロックを、図３（ｂ）に示す２逓倍の反転ＣＣＤ駆動周波数クロックでタイミングジェネレータ２８の図示していないＦ／Ｆでラッチすると、図３（ｃ）に示すように位相が１／４遅れた駆動周波数クロックを生成することができる。この図３（ｃ）の１／４位相が遅れた駆動周波数クロックをタイミングジェネレータ２８で位相反転されて図３（ｄ）に示す反転１／４位相遅れ駆動周波数クロックを生成する。
【００６２】
さらに、図３（ｄ）の反転１／４位相遅れ駆動周波数クロックと、図３（ａ）の前記２分周したＣＣＤ駆動周波数クロックをタイミングジェネレータ２８の図示していないＡＮＤ回路で処理して、図３（ｅ）に示すようにクロック周期が１／４パルス幅のクロックを生成する。
【００６３】
この１／４パルス幅クロックは、前記コンパレータ４７から出力されるクロックのデューティは５０％に調整補償されているために、１／４位相パルス幅を確実に確保でき、ＣＣＤ３０のリセットパルスφＲＳや、水平転送パルスφＳ等のタイミングパルスとして信頼性が高いクロックとして使用可能となる。
【００６４】
このように、コンパレータの同相除去効果により、アイソレーショントランスで受けるノイズの影響を除去することができ、映像信号の乱れを防止できる。
【００６５】
また、コンパレータ入力端子の直流レベルを調整することにより、デューティー比５０％が保証されたクロックを患者回路部で得ることができ、このデューティ保証された反転クロックを用いてタイミングジェネレータでＣＣＤの駆動用タイミングパルスが容易に生成使用することが可能になる。
【００６６】
［付記］
以上詳述した本発明の実施形態によれば、以下のごとき構成を得ることができる。
【００６７】
（付記１）
固体撮像素子を有する電子内視鏡と、
この電子内視鏡の固体撮像素子を駆動制御する固体撮像素子駆動制御機能を少なくとも有する患者回路部と、前記固体撮像素子を駆動させるための基準クロックを生成する基準クロック発振機能を少なくとも有する２次回路部とを備えたビデオプロセッサと、
このビデオプロセッサの患者回路部と２次回路部とを絶縁分離させると共に、２次回路部の基準クロック発振機能で生成された基準クロックを患者回路部に伝送させるアイソレーション伝送手段と、
このアイソレーション伝送手段を介して伝送された前記基準クロックに混入したノイズを除去して、前記固体撮像素子駆動制御機能に供給するノイズ除去手段と、
前記アイソレーション伝送手段を介して伝送された前記基準クロックのデューティ比を調整補正して、前記固体撮像素子駆動制御機能に供給するデューティ補正手段と、
を具備したことを特徴とする電子内視鏡装置。
【００６８】
（付記２）
前記アイソレーション伝送手段は、前記ビデオプロセッサの２次回路部の基準クロック発振機能から伝送された基準クロックを正転基準クロックと、反転基準クロックとを出力可能なパルストランスからなることを特徴とする付記１記載の電子内視鏡装置。
【００６９】
（付記３）
前記ノイズ除去手段は、前記アイソレーション伝送手段から出力された正転基準パルス信号と反転基準パルス信号とをコンパレートしてノイズ除去を行うコンパレータからなることを特徴とする付記１又は２のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
【００７０】
（付記４）
前記デューティ補正手段は、前記アイソレーション伝送手段から出力された正転基準パルス信号と反転基準パルス信号のいずれかの基準直流レベルを調整して基準クロックのデューティ比を調整補正する基準直流レベル調整回路からなることを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
【００７１】
（付記５）
固体撮像素子を駆動する基準となるクロックを発生するクロック発生手段と、
患者回路と２次回路を有するビデオプロセッサと、
前記個体撮像素子を駆動するための駆動回路と、
前記クロック発生手段で発生するクロックを前記患者回路と２次回路との間で伝送するためのアイソレーション手段と、
前記アイソレーション手段で伝送中に発生する外乱ノイズを除去するノイズ除去手段と、
前記アイソレーション手段によって伝送されるクロックのデューティ比を補正する補正手段と、
を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。
【００７２】
（付記６）
固体撮像素子を駆動するための基準となるクロック発生手段と、
所定の耐圧を得られるように絶縁された患者回路と２次回路をもち、前記固体撮像素子を駆動するための駆動回路を備えたビデオプロセッサと、
前記クロック発生手段から発生するクロックを前記２次回路と患者回路間で伝送するためのアイソレーション手段と、
前記アイソレーション手段で伝送中にのる外乱ノイズを除去するノイズ除去手段と、
前記アイソレーション手段で伝送されるクロックのデューティー比を補正するためのデューティー比補正手段と、
を備えたことを特徴とする電子内視鏡装置。
【００７３】
（付記７）
前記ノイズ除去手段に、コンパレータを用いたことを特徴とする付記５又は６のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
【００７４】
（付記８）
前記アイソレーション手段に、アイソレーショントランスを用いたことを特徴とする付記５又は６のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
【００７５】
（付記９）
前記アイソレーショントランスの出力から正転クロック、反転クロックを取り出す信号抽出手段をもつことを特徴とする付記８記載の電子内視鏡装置。
【００７６】
（付記１０）
前記デューティー比補正手段は、コンパレータ正転入力、反転入力へ入力される入力信号のどちらかのＤＣレベルを調整することを特徴とする付記５乃至９のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
【００７７】
【発明の効果】
本発明の電子内視鏡装置は、ビデオプロセッサを患者回路部と２次回路部とに絶縁分離し、患者回路部と２次回路部の間の固体撮像素子の駆動用基準クロックの伝送をアイソレーショントランスを介して行う際に、前記基準クロックが受ける外部からのノイズを、コンパレータの同相信号除去効果で確実に除去することができ、また、コンパレータの片側の入力端子のＤＣレベルを調整することで、コンパレータの出力波形を所定のデューティー比（５０％）にすることができ、さらに、ＣＣＤ駆動用のタイミングパルス生成用に反転クロックを使用することができ、安定したＣＣＤの駆動制御と、そのＣＣＤで撮像生成した映像信号の画質向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子内視鏡装置の一実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】本発明に係る電子内視鏡装置の基準クロック信号のノイズ除去動作を説明する説明図。
【図３】本発明に係る電子内視鏡装置の基準クロック信号のデューティ比調整を説明する説明図。
【図４】従来の電子内視鏡装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１１…電子内視鏡
１２…ビデオプロセッサ
１３…患者回路部
１４…２次回路部
２１…発振器
２３…タイミングジェネレータ
２４…アイソレーショントランス
２５…フォトカプラ
２６…位相調整回路
２８…タイミングジェネレータ
３０…固体撮像素子（ＣＣＤ）
４１，４２，４５…抵抗
４３，４４…コンデンサ
４６…直流レベル調整回路
４７…コンパレータ
Claims (4)
- 固体撮像素子を有する電子内視鏡と、
この電子内視鏡の固体撮像素子を駆動制御する固体撮像素子駆動制御機能を少なくとも有する患者回路部と、前記固体撮像素子を駆動させるための基準クロックを生成する基準クロック発振機能を少なくとも有する２次回路部とを備えたビデオプロセッサと、
このビデオプロセッサの患者回路部と２次回路部とを絶縁分離させると共に、２次回路部の基準クロック発振機能で生成された基準クロックを患者回路部に伝送させるアイソレーション伝送手段と、
このアイソレーション伝送手段を介して伝送された前記基準クロックに混入したノイズを除去して、前記固体撮像素子駆動制御機能に供給するノイズ除去手段と、
前記アイソレーション伝送手段を介して伝送された前記基準クロックのデューティ比を調整補正して、前記固体撮像素子駆動制御機能に供給するデューティ補正手段と、
を具備したことを特徴とする電子内視鏡装置。 - 前記アイソレーション伝送手段は、前記ビデオプロセッサの２次回路部の基準クロック発振機能から伝送された基準クロックを正転基準クロックと、反転基準クロックとを出力可能なアイソレーショントランスからなることを特徴とする請求項１記載の電子内視鏡装置。
- 前記ノイズ除去手段は、前記アイソレーション伝送手段から出力された正転基準パルス信号と反転基準パルス信号とをコンパレートしてノイズ除去を行うコンパレータからなることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
- 前記デューティ補正手段は、前記アイソレーション伝送手段から出力された正転基準パルス信号と反転基準パルス信号のいずれかの基準直流レベルを調整して基準クロックのデューティ比を調整補正する基準直流レベル調整回路からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
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| JP2003035667A JP2004242878A (ja) | 2003-02-13 | 2003-02-13 | 電子内視鏡装置 |
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| JP2004242878A true JP2004242878A (ja) | 2004-09-02 |
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2003
- 2003-02-13 JP JP2003035667A patent/JP2004242878A/ja not_active Withdrawn
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