JP2008125590A - 内視鏡装置 - Google Patents
内視鏡装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008125590A JP2008125590A JP2006311314A JP2006311314A JP2008125590A JP 2008125590 A JP2008125590 A JP 2008125590A JP 2006311314 A JP2006311314 A JP 2006311314A JP 2006311314 A JP2006311314 A JP 2006311314A JP 2008125590 A JP2008125590 A JP 2008125590A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- control device
- external control
- endoscope apparatus
- serial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
- Endoscopes (AREA)
Abstract
【課題】撮像信号に対する相関二重サンプリング処理を最適に行うことができ、且つ、信号品質の低下を防ぐことが可能な内視鏡装置を提供する。
【解決手段】電子内視鏡50と、電子内視鏡50と信号のやり取りを行う外部制御装置30とを有する内視鏡装置であって、電子内視鏡50は、撮像素子11を含む先端部10と、先端部10と外部制御装置30とを接続するための配線が収容されるケーブル20とから構成され、先端部10は、撮像素子11から出力されるアナログ信号に対して相関二重サンプリング処理を行うCDS回路12と、相関二重サンプリング処理後のアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部14とを含む。
【選択図】図1
【解決手段】電子内視鏡50と、電子内視鏡50と信号のやり取りを行う外部制御装置30とを有する内視鏡装置であって、電子内視鏡50は、撮像素子11を含む先端部10と、先端部10と外部制御装置30とを接続するための配線が収容されるケーブル20とから構成され、先端部10は、撮像素子11から出力されるアナログ信号に対して相関二重サンプリング処理を行うCDS回路12と、相関二重サンプリング処理後のアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部14とを含む。
【選択図】図1
Description
本発明は、電子内視鏡と、前記電子内視鏡と信号のやり取りを行う外部制御装置とを有する内視鏡装置に関する。
図3は、従来の内視鏡装置の概略構成を示す図である。
図3に示す内視鏡装置は、体内に挿入される部分となる内視鏡100と、内視鏡100内の電気素子との信号のやり取りを行う外部制御装置400とを備え、内視鏡100が外部制御装置400に図示しないコネクタを介して接続されて用いられる。
図3に示す内視鏡装置は、体内に挿入される部分となる内視鏡100と、内視鏡100内の電気素子との信号のやり取りを行う外部制御装置400とを備え、内視鏡100が外部制御装置400に図示しないコネクタを介して接続されて用いられる。
内視鏡100は、その先端に設けられ、撮像素子201を含む各種電気素子が内蔵される先端部200と、先端部200内の電気素子と外部制御装置400とを接続するための配線が収容される収容部であるケーブル300とから構成される。通常、観察する部位によりケーブル300の長さが異なるものが用意され、観察する部位に応じて長さが選べるようになっている。
撮像素子201は、半導体基板表面に形成された複数の光電変換素子と、複数の光電変換素子の各々で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部(VCCD)と、VCCDを転送されてきた電荷を垂直方向に直交する水平方向に転送する水平電荷転送部(HCCD)と、HCCDを転送された電荷に応じた信号を出力する出力アンプとを備える。
外部制御装置400は、撮像素子201から出力されるアナログの撮像信号に相関二重サンプリング処理を施すCDS回路401と、CDS回路401の出力信号を増幅するPGA(Programmable Gain Amplifier)402と、PGA402の出力信号をデジタル信号に変換するA/D変換部403と、A/D変換後のデジタル信号に、γ補正処理やホワイトバランス調整処理等のデジタル信号処理を行ってビデオデータを生成する信号処理部404と、撮像素子201のVCCDを駆動するためのV駆動信号をVCCDに入力するV駆動部406と、撮像素子201のHCCDを駆動するためのH駆動信号をHCCDに入力するH駆動部407と、CDS回路401、V駆動部406、及びH駆動部407の各々の動作タイミングを決定するためのタイミング信号を生成し、これをCDS回路401、V駆動部406、及びH駆動部407の各々に入力するタイミングジェネレータ(TG)405とを備える。
CDS回路401では、撮像素子201の出力信号がクランプされると共に、画像情報が含まれる信号成分がサンプルホールドされる。クランプ及びサンプルホールドは、TG405から入力されるタイミング信号に基づいて行われ、この相関二重サンプリングにより、撮像信号内のノイズが良好に低減される。
信号処理部404で生成されたビデオデータに基づく動画は、外部制御装置400に接続されたモニタ500にて確認可能となっている。
CDS401にて撮像素子201から出力される撮像信号をクランプし、サンプルホールドするためには、非常に正確なタイミング合わせが必要となるが、図3に示した内視鏡装置では、ケーブル300の長さが数10cm〜数mあり、そこに遅延時間が存在してしまう。このため、CDS回路401にて撮像信号をクランプし、サンプルホールドするタイミングがずれ、CDS回路401を有効に動作させることができなくなってしまう。
撮像素子201から出力される撮像信号は、図4に示すように、リセットパルス部202、フィードスルー部203、及びデータ部204からなり、非常に複雑な曲線をなしている。このような波形が数10MHzの周期で繰り返し出力されるので、その帯域幅は非常に広帯域となる。図3に示す構成では、撮像素子201からCDS回路401までの距離が非常に長くなり、非常に広帯域な撮像信号を伝送するには不向きである。
具体的には、長い伝送線路に存在する寄生成分(抵抗、容量)により伝送帯域が狭くなり、撮像信号が図5のようにフィードスルー部及びデータ部の平坦性が得られなくなって、クランプ及びサンプルホールドのタイミングが非常に難しくなる。更に、クランプ及びサンプルホールドするためのパルスに存在するジッターの影響を受け、相関二重サンプリング処理が正確に実行できなくなる可能性もある。近年の高画素化の動きに伴い、HCCDやVCCDの駆動速度が高速化しており、撮像信号はより広帯域化している。このため、撮像素子201からCDS回路401までの伝送路において信号帯域を確保することは非常に重要となってきている。
そこで、この信号帯域を確保するために、特許文献1に開示された構成を利用することが好ましい。特許文献1に開示された内視鏡装置は、図3に示す先端部200内にCDS回路401を内蔵したものであり、これにより、信号帯域を十分に確保することが可能となる。
しかし、図3において、先端部200にCDS回路401を内蔵した構成としても、撮像素子201から出力されたアナログの撮像信号を、数10cm〜数mあるケーブル300を介して長距離伝送するため、この伝送中に信号の品質が低下する恐れがある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、撮像信号に対する相関二重サンプリング処理を最適に行うことができ、且つ、信号品質の低下を防ぐことが可能な内視鏡装置を提供することを目的とする。
本発明の内視鏡装置は、電子内視鏡と、前記電子内視鏡と信号のやり取りを行う外部制御装置とを有する内視鏡装置であって、前記電子内視鏡は、撮像素子を含む先端部と、前記先端部と前記外部制御装置とを接続するための配線が収容される収容部とから構成され、前記先端部は、前記撮像素子から出力されるアナログ信号に対して相関二重サンプリング処理を行う相関二重サンプリング処理手段と、前記相関二重サンプリング処理後のアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換手段とを含む。
本発明の内視鏡装置は、前記先端部が、前記A/D変換手段からパラレルで出力される複数ビットのデジタル信号をシリアル信号に変換する先端部側パラレルシリアル変換手段と、前記シリアル信号を前記外部制御装置に前記配線を介して送信する送信手段とを含み、前記外部制御装置が、前記送信手段から送信されてきた前記シリアル信号を受信する受信手段と、前記受信手段で受信したシリアル信号をパラレル信号に変換して前記A/D変換後のデジタル信号を復元する外部制御装置側シリアルパラレル変換手段とを含む。
本発明の内視鏡装置は、前記撮像素子が、複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子の各々で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部と、前記垂直電荷転送部を転送された電荷を前記垂直方向に直交する水平方向に転送する水平電荷転送部とを含み、前記先端部が、前記水平電荷転送部を駆動するための複数相の水平駆動信号を前記水平電荷転送部に入力して前記水平電荷転送部を駆動する水平駆動手段を含む。
本発明の内視鏡装置は、前記外部制御装置が、前記垂直電荷転送部を駆動するための垂直駆動信号を前記垂直電荷転送部に入力して前記垂直電荷転送部を駆動する垂直駆動手段を含む。
本発明の内視鏡装置は、前記外部制御装置が、前記複数相の水平駆動信号を前記水平駆動手段が出力すべきタイミングを決定するための複数のタイミング信号を生成するタイミング信号生成手段と、前記タイミング信号生成手段からパラレル出力される前記複数のタイミング信号をシリアル信号に変換する外部制御装置側パラレルシリアル変換手段と、前記外部制御装置側パラレルシリアル変換手段で変換されたシリアル信号を前記先端部に前記配線を介して送信する送信手段とを含み、前記先端部が、前記送信手段から送信されてきた前記シリアル信号を受信する受信手段と、前記受信手段で受信されたシリアル信号をパラレル信号に変換して前記複数のタイミング信号を復元する先端部側シリアルパラレル変換手段とを含み、前記水平駆動手段が、前記復元された複数のタイミング信号にしたがって前記水平駆動信号を出力する。
本発明の内視鏡装置は、前記先端部内の前記撮像素子以外の構成要素が同一チップに集積化されたものである。
本発明によれば、撮像信号に対する相関二重サンプリング処理を最適に行うことができ、且つ、信号品質の低下を防ぐことが可能な内視鏡装置を提供することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
(第一実施形態)
図1は、第一実施形態の内視鏡装置の概略構成を示す図である。
図1に示す内視鏡装置は、体内に挿入される部分となる内視鏡50と、内視鏡50内の電気素子との信号のやり取りを行う外部制御装置30とを備え、内視鏡50が外部制御装置30に図示しないコネクタを介して接続されて用いられる。
図1は、第一実施形態の内視鏡装置の概略構成を示す図である。
図1に示す内視鏡装置は、体内に挿入される部分となる内視鏡50と、内視鏡50内の電気素子との信号のやり取りを行う外部制御装置30とを備え、内視鏡50が外部制御装置30に図示しないコネクタを介して接続されて用いられる。
内視鏡50は、その先端に設けられ、撮像素子11を含む各種電気素子が内蔵される先端部10と、先端部10内の電気素子と外部制御装置30とを接続するための配線が収容される収容部であるケーブル20とから構成される。観察する部位によりケーブル20の長さが異なるものが用意され、観察する部位に応じて長さが選べるようになっている。ケーブル20内には、観察対象を照明する光を先端部10に供給するための光ファイバ等も収容される。
撮像素子11は、半導体基板表面に形成された複数の光電変換素子と、複数の光電変換素子の各々の側部に配置され、複数の光電変換素子の各々で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部(VCCD)と、VCCDを転送されてきた電荷を垂直方向に直交する水平方向に転送する水平電荷転送部(HCCD)と、HCCDを転送された電荷に応じた信号を出力する出力アンプとを備える。VCCDは、例えば8相のV駆動信号で駆動され、HCCDは複数相(例えば4相)のH駆動信号で駆動される。
先端部10は、撮像素子11と、撮像素子11から出力されるアナログの撮像信号に相関二重サンプリング処理を施すCDS回路12と、CDS回路12の出力信号を増幅するPGA13と、PGA13の出力信号を複数ビットのデジタル信号に変換してパラレル出力するA/D変換部14と、A/D変換部14から出力される複数ビットのデジタル信号をシリアル信号に変換するパラレルシリアル変換部(PS変換部)15と、PS変換部15で変換されたシリアル信号を、配線を介して外部制御装置30に送信する送信部16とを備える。
先端部10内の撮像素子11とCDS回路12との距離、CDS回路12とA/D変換部14との距離は、それぞれ、ケーブル20の長さよりも十分に短く、CDS回路12は撮像素子11に近接して配置され、A/D変換部14はCDS回路12に近接して配置されている。
CDS回路12では、撮像素子11の出力信号がクランプされると共に、画像情報が含まれる信号成分がサンプルホールドされる。クランプ及びサンプルホールドは、TG34から入力されるタイミング信号に基づいて行われ、この相関二重サンプリングにより、撮像信号内のノイズが良好に低減される。
送信部16は、外部制御装置30の受信部31と配線で接続され、デジタル信号の長距離伝送に適した技術として周知のLVDS(Low Voltage Differential Signal)技術に基づいて信号を送信するものであり、PS変換部15から入力されたシリアル信号を、配線を介して受信部31に送信する。受信部31のインピーダンスが100Ω程度とすると、シングルエンド50Ωのケーブルや100Ωのツイストベア線を配線に用いることで、信号品質を劣化させずに伝送が可能である。
外部制御装置30は、LVDS技術に基づく通信を行う受信部であって、送信部16から送信されてきたシリアル信号を受信する受信部31と、受信部31で受信したシリアル信号をパラレル信号に変換して、A/D変換部14から出力される複数ビットの撮像信号を復元するシリアルパラレル(SP)変換部32と、SP変換部32で復元された複数ビットの撮像信号に、γ補正処理やホワイトバランス調整処理等のデジタル信号処理を行ってビデオデータを生成する信号処理部33とを備える。
信号処理部33で生成されたビデオデータに基づく動画は、外部制御装置30に接続されたモニタ40にて確認可能となっている。
外部制御装置30は、更に、撮像素子11のVCCDを駆動するための8相のV駆動信号をそれぞれVCCDに入力してVCCDを駆動するV駆動部35と、撮像素子11のHCCDを駆動するための4相のH駆動信号をそれぞれHCCDに入力してHCCDを駆動するH駆動部36と、タイミングジェネレータ(TG)34とを備える。
V駆動部35は、TG34から入力されるタイミング信号にしたがって、所定のタイミングで所定のレベルの8相のV駆動信号をVCCDの駆動電極に入力する。
H駆動部36は、TG34から入力されるタイミング信号にしたがって、所定のタイミングで所定のレベルの4相のH駆動信号をHCCDの駆動電極に入力する。
TG34は、CDS回路12、V駆動部35、及びH駆動部36の各々の動作タイミングを決定するためのタイミング信号を生成する。TG34で生成されたタイミング信号のうち、H駆動部36からHCCDに入力すべき4相のH駆動信号の各々に対応した4つのタイミング信号は、パラレル出力されてH駆動部36に入力される。TG34で生成されたタイミング信号のうち、V駆動部35からVCCDに入力すべき8相のV駆動信号の各々に対応した8つのタイミング信号は、パラレル出力されてV駆動部35に入力される。
CDS回路12、PGA13、A/D変換部14、PS変換部15、及び送信部16は、それぞれが同一シリコン基板上に集積化されたIC(Integrated Circuit)となっている。これにより、先端部10の小型化が実現されている。先端部10内のICは、一般的なCMOSプロセスを使ってIC化される。
受信部31、SP変換部32、TG34、V駆動部35、及びH駆動部36は、それぞれが同一シリコン基板上に集積化されたICとなっている。外部制御装置30内のICは、V駆動部35が−8V〜15Vまでの電圧を出力するため、一般的なCMOSプロセスでは実現できず、耐圧30V以上の高耐圧CMOSプロセスでIC化する必要がある。このため、外部制御装置30内のICは、一般的なCMOSプロセスと高耐圧CMOSプロセスとの混載プロセスによりIC化される。
以上のように構成された内視鏡装置の動作を説明する。
撮像時、VCCDの駆動タイミングを決定するタイミング信号がV駆動部35に入力され、V駆動部35から撮像素子11にV駆動信号が入力される。又、HCCDの駆動タイミングを決定するタイミング信号が、H駆動部36に入力され、H駆動部36から撮像素子11にH駆動信号が入力される。このV駆動信号とH駆動信号により、撮像素子からは、露光中に光電変換素子に蓄積された電荷に応じたアナログの撮像信号が出力される。この撮像信号はCDS回路12で相関二重サンプリング処理された後、PGA13にて増幅され、A/D変換部14にて複数ビットのデジタル信号に変換される。複数ビットのデジタル信号は、シリアル信号に変換された後、送信部16から受信部31へと送信される。受信部31で受信されたシリアル信号はパラレル信号に変換され、各種信号処理が行われた後、信号処理後のビデオデータに基づく画像がモニタ40に表示される。
撮像時、VCCDの駆動タイミングを決定するタイミング信号がV駆動部35に入力され、V駆動部35から撮像素子11にV駆動信号が入力される。又、HCCDの駆動タイミングを決定するタイミング信号が、H駆動部36に入力され、H駆動部36から撮像素子11にH駆動信号が入力される。このV駆動信号とH駆動信号により、撮像素子からは、露光中に光電変換素子に蓄積された電荷に応じたアナログの撮像信号が出力される。この撮像信号はCDS回路12で相関二重サンプリング処理された後、PGA13にて増幅され、A/D変換部14にて複数ビットのデジタル信号に変換される。複数ビットのデジタル信号は、シリアル信号に変換された後、送信部16から受信部31へと送信される。受信部31で受信されたシリアル信号はパラレル信号に変換され、各種信号処理が行われた後、信号処理後のビデオデータに基づく画像がモニタ40に表示される。
図1に示した構成の内視鏡装置によれば、CDS回路12を撮像素子11が内蔵される先端部10内に設けているため、撮像素子11とCDS回路12との距離を極力小さくすることができる。このため、CDS回路12にて、撮像信号をクランプし、サンプリングホールドするタイミングがずれるのを抑制することができ、相関二重サンプリング処理を最適に行うことができる。
又、図1に示した構成の内視鏡装置によれば、A/D変換部14を撮像素子11が内蔵される先端部10内に設けているため、アナログの撮像信号が伝送される距離を極力短くすることができる。このため、アナログ信号が長距離伝送されることによる信号品質の劣化を防ぐことができる。
又、図1に示した構成の内視鏡装置によれば、A/D変換部14から出力される複数ビットの撮像信号がシリアル信号に変換されてから外部制御装置30に送信されるため、A/D変換部14から出力される撮像信号のビット数がいくつであっても、送信部16と受信部31を接続する配線を2本にすることができ、ケーブル径を細くすることができる。
尚、図1においてPS変換部15と送信部16と受信部31とSP変換部32を削除し、A/D変換部14と信号処理部33とを配線で直接接続する構成としても、本発明の課題を解決することは可能である。
(第二実施形態)
図1に示した構成では、撮像素子11とV駆動部35との距離、及び、撮像素子11とH駆動部36との距離が長くなるため、撮像素子11とV駆動部35との間の寄生成分の影響や、撮像素子11とH駆動部36との間の寄生成分の影響によって、撮像素子11のVCCDとHCCDを良好に駆動することができなくなる可能性がある。そこで、本実施形態では、V駆動部35とH駆動部36を先端部10内に設けることで、撮像素子11の駆動を良好に行うことを可能にしている。
図1に示した構成では、撮像素子11とV駆動部35との距離、及び、撮像素子11とH駆動部36との距離が長くなるため、撮像素子11とV駆動部35との間の寄生成分の影響や、撮像素子11とH駆動部36との間の寄生成分の影響によって、撮像素子11のVCCDとHCCDを良好に駆動することができなくなる可能性がある。そこで、本実施形態では、V駆動部35とH駆動部36を先端部10内に設けることで、撮像素子11の駆動を良好に行うことを可能にしている。
図2は、第二実施形態の内視鏡装置の概略構成を示す図である。図2において図1と同じ構成には同一符号を付してある。
図2に示す内視鏡装置は、図1の先端部10内に、V駆動部35と、H駆動部36と、シリアルパラレル(SP)変換部43,45と、受信部42,44とを追加し、図1の外部制御装置30内に、V駆動部35及びH駆動部36の代わりに、パラレルシリアル(PS)変換部37,38と、送信部39,41とを追加した構成となっている。
図2に示す内視鏡装置は、図1の先端部10内に、V駆動部35と、H駆動部36と、シリアルパラレル(SP)変換部43,45と、受信部42,44とを追加し、図1の外部制御装置30内に、V駆動部35及びH駆動部36の代わりに、パラレルシリアル(PS)変換部37,38と、送信部39,41とを追加した構成となっている。
先端部10内の撮像素子11とV駆動部35との距離、撮像素子11とH駆動部36との距離は、それぞれ、ケーブル20の長さよりも十分に短く、V駆動部35及びH駆動部36は、それぞれ撮像素子11に近接して配置されている。
PS変換部37は、TG34からパラレル出力されるV駆動部35に供給されるべきタイミング信号をシリアル信号に変換する。
送信部39は、先端部10の受信部42と配線で接続され、LVDS技術に基づいて信号を送信するものであり、PS変換部37から入力されたシリアル信号を、配線を介して受信部42に送信する。受信部42のインピーダンスが100Ω程度とすると、シングルエンド50Ωのケーブルや100Ωのツイストベア線を配線に用いることで、信号品質を劣化させずに伝送が可能である。
PS変換部38は、TG34からパラレル出力されるH駆動部36に供給されるべきタイミング信号をシリアル信号に変換する。
送信部41は、先端部10の受信部44と配線で接続され、LVDS技術に基づいて信号を送信するものであり、PS変換部38から入力されたシリアル信号を、配線を介して受信部44に送信する。受信部44のインピーダンスが100Ω程度とすると、シングルエンド50Ωのケーブルや100Ωのツイストベア線を配線に用いることで、信号品質を劣化させずに伝送が可能である。
受信部42は、LVDS技術に基づく通信を行うものであり、送信部39から送信されてきたシリアル信号を受信する。
SP変換部43は、受信部42で受信したシリアル信号をパラレル信号に変換して、TG34で生成されてPS変換部37に入力されたタイミング信号を復元する。
V駆動部35は、SP変換部43で復元されたタイミング信号にしたがって、所定のタイミングで所定のレベルの8相のV駆動信号をVCCDの駆動電極に入力して、VCCDを駆動する。
受信部44は、LVDS技術に基づく通信を行うものであり、送信部41から送信されてきたシリアル信号を受信する。
SP変換部45は、受信部44で受信したシリアル信号をパラレル信号に変換して、TG34で生成されてPS変換部38に入力されたタイミング信号を復元する。
H駆動部36は、SP変換部45で復元されたタイミング信号にしたがって、所定のタイミングで所定のレベルの4相のH駆動信号をHCCDの駆動電極に入力して、HCCDを駆動する。
CDS回路12、PGA13、A/D変換部14、PS変換部15、送信部16、V駆動部35、H駆動部36、SP変換部43,45、及び受信部42,44は、それぞれが同一シリコン基板上に集積化されたIC(Integrated Circuit)となっている。これにより、小型化が実現されている。先端部10内のICは、V駆動部35が−8V〜15Vまでの電圧を出力するため、一般的なCMOSプロセスでは実現できず、耐圧30V以上の高耐圧CMOSプロセスでIC化する必要がある。このため、先端部10内のICは、一般的なCMOSプロセスと高耐圧CMOSプロセスとの混載プロセスによりIC化される。
受信部31、SP変換部32、TG34、PS変換部37,38、及び送信部39,41は、それぞれが同一シリコン基板上に集積化されたICとなっている。外部制御装置30内のICは、一般的なCMOSプロセスを使ってIC化される。
以上のように構成された内視鏡装置の動作を説明する。
撮像時、VCCDの駆動タイミングを決定するタイミング信号がシリアル信号に変換され、これが外部制御装置30から先端部10へと送信され、先端部10の受信部42で受信されたシリアル信号がパラレル信号に変換され、このパラレル信号にしたがって、V駆動部35から撮像素子11にV駆動信号が入力される。又、HCCDの駆動タイミングを決定するタイミング信号がシリアル信号に変換され、これが外部制御装置30から先端部10へと送信され、先端部10の受信部44で受信されたシリアル信号がパラレル信号に変換され、このパラレル信号にしたがって、H駆動部36から撮像素子11にH駆動信号が入力される。このV駆動信号とH駆動信号により、撮像素子からは、露光中に光電変換素子に蓄積された電荷に応じたアナログの撮像信号が出力される。この後の動作は、第一実施形態と同様である。
撮像時、VCCDの駆動タイミングを決定するタイミング信号がシリアル信号に変換され、これが外部制御装置30から先端部10へと送信され、先端部10の受信部42で受信されたシリアル信号がパラレル信号に変換され、このパラレル信号にしたがって、V駆動部35から撮像素子11にV駆動信号が入力される。又、HCCDの駆動タイミングを決定するタイミング信号がシリアル信号に変換され、これが外部制御装置30から先端部10へと送信され、先端部10の受信部44で受信されたシリアル信号がパラレル信号に変換され、このパラレル信号にしたがって、H駆動部36から撮像素子11にH駆動信号が入力される。このV駆動信号とH駆動信号により、撮像素子からは、露光中に光電変換素子に蓄積された電荷に応じたアナログの撮像信号が出力される。この後の動作は、第一実施形態と同様である。
以上のように、図2に示した構成の内視鏡装置によれば、H駆動部36を撮像素子11が内蔵される先端部10内に設けているため、撮像素子11とH駆動部36との距離を極力小さくすることができる。このため、撮像素子11とH駆動部36との間の伝送線路に存在する寄生成分を極力小さくすることができ、H転送パルスの波形が鈍るのを防ぐことができる。この結果、H駆動部36を外部制御装置30に内蔵する場合に比べて、H転送パルスの立ち上がり時間と立ち下がり時間を早くすることができ、転送効率を向上させることができる。
又、H駆動部36から出力されるH転送パルスは、CDS回路12に供給されるタイミング信号(クランプパルスやサンプルホールドパルス)と連動するため、その出力タイミングを厳しく管理する必要がある。図2に示す構成によれば、H駆動部36が撮像素子11の直近に配置されるため、H転送パルスの出力タイミングがずれるのを防ぐことができ、CDS回路12にて相関二重サンプリング処理を最適に行うことができる。
又、図2に示した構成の内視鏡装置によれば、V駆動部35を撮像素子11が内蔵される先端部10内に設けているため、撮像素子11とV駆動部35との距離を極力小さくすることができる。このため、撮像素子11とV駆動部35との間の伝送線路に存在する寄生成分を極力小さくすることができ、V転送パルスの波形が鈍るのを防ぐことができる。この結果、V駆動部35を外部制御装置30に内蔵する場合に比べて、V転送パルスの立ち上がり時間と立ち下がり時間を早くすることができ、転送効率を向上させることができる。
尚、図2に示した内視鏡装置では、V駆動部35を、先端部10ではなく外部制御装置30内に設けることが好ましい。これは以下の理由(1)〜(3)による。
(1)VCCDの駆動電極は、数1000pF程度の容量性負荷であり、V駆動部35とVCCDとの間の伝送線路に存在する寄生容量に比べて遥かに大きいため、寄生容量の影響をほとんど受けることなくVCCDを駆動することができる。
(2)V駆動部35の出力オン抵抗値は約60Ωであり、V駆動部35とVCCDとの間の伝送線路に寄生抵抗が存在していたとしても高々数Ωであるため、こちらもほとんど影響を受けることなくVCCDを駆動することができる。
(2)V駆動部35の出力オン抵抗値は約60Ωであり、V駆動部35とVCCDとの間の伝送線路に寄生抵抗が存在していたとしても高々数Ωであるため、こちらもほとんど影響を受けることなくVCCDを駆動することができる。
(3)V駆動部35は、高耐圧CMOSプロセスで形成する必要があるが、高耐圧CMOSプロセスでは、高耐圧を得るための最小ゲート幅が一般のCMOSプロセスに比べて太いため、回路サイズが大きくなってしまう。
つまり、V駆動部35は、先端部10に設けなくても伝送線路の寄生成分の影響が小さく、又、先端部10に設けた場合には内視鏡50の小型化を阻害してしまうため、外部制御装置30内に設けることが好ましい。一方、H駆動部36は、V駆動部35に比べて寄生成分の影響が大きく、又、回路サイズも小さいため、先端部10内に設けることが好ましい。このように、先端部10内にH駆動部36を設け、外部制御装置30内にV駆動部35を設けることで、転送効率の低下を招くことなく、極力小型化した内視鏡を実現することが可能となる。
V駆動部35を外部制御装置30内に設ける場合には、SP変換部43、受信部42、送信部39、及びPS変換部37はもちろん省略可能である。
又、図2に示した構成の内視鏡装置によれば、H駆動部36に入力されるタイミング信号が、シリアル信号に変換された上で外部制御装置30から先端部10に送信されるため、TG34からH駆動部36に供給すべきタイミング信号の数がいくつであっても、TG34とH駆動部36とを接続する配線のうち、ケーブル20内に収容される配線を2本にすることができる。近年、HCCDの駆動電極の多数化が進み、6電極や8電極のものが主流であり、これに合わせてタイミング信号の数も6つや8つとなっているが、このような場合でも、H駆動部36に供給するタイミング信号を外部制御装置30から先端部10へ伝送するための配線は常に2つにすることができ、ケーブル径を細くすることができる。
又、図2に示した構成の内視鏡装置によれば、V駆動部35に入力されるタイミング信号が、シリアル信号に変換された上で外部制御装置30から先端部10に送信されるため、TG34からV駆動部35に供給すべきタイミング信号の数がいくつであっても、TG34とV駆動部35とを接続する配線のうち、ケーブル20内に収容される配線を2本にすることができる。VCCDの駆動電極の数はHCCDに比べて多いため、ケーブル20の細径化により貢献できる。
尚、図2の構成では、ケーブル20を細くするために、SP変換部43,45と受信部42,44と送信部39,41とPS変換部37,38とを設けているが、ケーブル20の細さにこだわらなければ、SP変換部43,45と受信部42,44と送信部39,41とPS変換部37,38は省略しても構わない。
10 先端部
20 ケーブル
30 外部制御装置
11 撮像素子
12 CDS回路
13 PGA
14 A/D変換部
20 ケーブル
30 外部制御装置
11 撮像素子
12 CDS回路
13 PGA
14 A/D変換部
Claims (6)
- 電子内視鏡と、前記電子内視鏡と信号のやり取りを行う外部制御装置とを有する内視鏡装置であって、
前記電子内視鏡は、撮像素子を含む先端部と、前記先端部と前記外部制御装置とを接続するための配線が収容される収容部とから構成され、
前記先端部は、前記撮像素子から出力されるアナログ信号に対して相関二重サンプリング処理を行う相関二重サンプリング処理手段と、前記相関二重サンプリング処理後のアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換手段とを含む内視鏡装置。 - 請求項1記載の内視鏡装置であって、
前記先端部が、前記A/D変換手段からパラレルで出力される複数ビットのデジタル信号をシリアル信号に変換する先端部側パラレルシリアル変換手段と、前記シリアル信号を前記外部制御装置に前記配線を介して送信する送信手段とを含み、
前記外部制御装置が、前記送信手段から送信されてきた前記シリアル信号を受信する受信手段と、前記受信手段で受信したシリアル信号をパラレル信号に変換して前記A/D変換後のデジタル信号を復元する外部制御装置側シリアルパラレル変換手段とを含む内視鏡装置。 - 請求項1又は2記載の内視鏡装置であって、
前記撮像素子が、複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子の各々で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直電荷転送部と、前記垂直電荷転送部を転送された電荷を前記垂直方向に直交する水平方向に転送する水平電荷転送部とを含み、
前記先端部が、前記水平電荷転送部を駆動するための複数相の水平駆動信号を前記水平電荷転送部に入力して前記水平電荷転送部を駆動する水平駆動手段を含む内視鏡装置。 - 請求項3記載の内視鏡装置であって、
前記外部制御装置が、前記垂直電荷転送部を駆動するための垂直駆動信号を前記垂直電荷転送部に入力して前記垂直電荷転送部を駆動する垂直駆動手段を含む内視鏡装置。 - 請求項3又は4記載の内視鏡装置であって、
前記外部制御装置が、前記複数相の水平駆動信号を前記水平駆動手段が出力すべきタイミングを決定するための複数のタイミング信号を生成するタイミング信号生成手段と、前記タイミング信号生成手段からパラレル出力される前記複数のタイミング信号をシリアル信号に変換する外部制御装置側パラレルシリアル変換手段と、前記外部制御装置側パラレルシリアル変換手段で変換されたシリアル信号を前記先端部に前記配線を介して送信する送信手段とを含み、
前記先端部が、前記送信手段から送信されてきた前記シリアル信号を受信する受信手段と、前記受信手段で受信されたシリアル信号をパラレル信号に変換して前記複数のタイミング信号を復元する先端部側シリアルパラレル変換手段とを含み、
前記水平駆動手段が、前記復元された複数のタイミング信号にしたがって前記水平駆動信号を出力する内視鏡装置。 - 請求項1〜5のいずれか1項記載の内視鏡装置であって、
前記先端部内の前記撮像素子以外の構成要素が同一チップに集積化された内視鏡装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006311314A JP2008125590A (ja) | 2006-11-17 | 2006-11-17 | 内視鏡装置 |
US11/940,163 US20080136903A1 (en) | 2006-11-17 | 2007-11-14 | Endoscope |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006311314A JP2008125590A (ja) | 2006-11-17 | 2006-11-17 | 内視鏡装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008125590A true JP2008125590A (ja) | 2008-06-05 |
Family
ID=39552041
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006311314A Pending JP2008125590A (ja) | 2006-11-17 | 2006-11-17 | 内視鏡装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008125590A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010016752A (ja) * | 2008-07-07 | 2010-01-21 | Rohm Co Ltd | シリアルインタフェイス装置、演算処理装置、画像形成装置 |
JP2016214660A (ja) * | 2015-05-22 | 2016-12-22 | ソニー・オリンパスメディカルソリューションズ株式会社 | 医療用カメラヘッド及び医療用カメラ装置 |
JP2020175223A (ja) * | 2020-07-16 | 2020-10-29 | ソニー・オリンパスメディカルソリューションズ株式会社 | 医療用カメラヘッド及び医療用カメラ装置 |
-
2006
- 2006-11-17 JP JP2006311314A patent/JP2008125590A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010016752A (ja) * | 2008-07-07 | 2010-01-21 | Rohm Co Ltd | シリアルインタフェイス装置、演算処理装置、画像形成装置 |
JP2016214660A (ja) * | 2015-05-22 | 2016-12-22 | ソニー・オリンパスメディカルソリューションズ株式会社 | 医療用カメラヘッド及び医療用カメラ装置 |
US10980408B2 (en) | 2015-05-22 | 2021-04-20 | Sony Olympus Medical Solutions Inc. | Medical camera head and medical camera apparatus |
JP2020175223A (ja) * | 2020-07-16 | 2020-10-29 | ソニー・オリンパスメディカルソリューションズ株式会社 | 医療用カメラヘッド及び医療用カメラ装置 |
JP7160865B2 (ja) | 2020-07-16 | 2022-10-25 | ソニー・オリンパスメディカルソリューションズ株式会社 | 医療用カメラヘッド及び医療用カメラ装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20090216080A1 (en) | Electronic communication system and endoscope system | |
US4803562A (en) | Image sensing apparatus | |
JP5097308B2 (ja) | インピーダンスマッチング装置及びこれを備えた内視鏡 | |
JP5596888B1 (ja) | 撮像装置、内視鏡システム及びノイズ除去方法 | |
US9433338B2 (en) | Imaging element, imaging device, endoscope, endoscope system, and method of driving imaging element | |
JP2009201540A (ja) | 撮像システム及び内視鏡システム | |
JP5038059B2 (ja) | 電子内視鏡及び内視鏡装置 | |
US20080136903A1 (en) | Endoscope | |
EP2988492B1 (en) | Image-capturing element, image-capturing device, and endoscope system | |
JP5932182B1 (ja) | 撮像素子、撮像装置、内視鏡および内視鏡システム | |
WO2017122586A1 (ja) | 内視鏡装置 | |
JP2008125590A (ja) | 内視鏡装置 | |
JP5963978B2 (ja) | 電子内視鏡 | |
JP2005305124A (ja) | 電子内視鏡装置 | |
US11304589B2 (en) | Endoscope and endoscope system | |
JP5336410B2 (ja) | 内視鏡システム及びその作動方法 | |
WO2017094322A1 (ja) | 撮像素子、内視鏡および内視鏡システム | |
JP2005160925A (ja) | 電子内視鏡装置 | |
JP2008125591A (ja) | 内視鏡装置 | |
JP4566013B2 (ja) | 撮像装置 | |
JP6324516B2 (ja) | 撮像素子 | |
JP3175782B2 (ja) | 内視鏡装置 | |
JP2009195601A (ja) | 撮像システム及び内視鏡システム | |
JP4508603B2 (ja) | 撮像装置を備えた電子内視鏡システム | |
JP2009201541A (ja) | 撮像システム及び内視鏡システム |