JP2014036724A - 撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】適切な電力供給を行うことができる撮像システムを提供すること。
【解決手段】撮像装置へ供給する電力を発生する電源手段と、電源手段が発生した電力を撮像装置に供給する電力供給線およびグランド線と、撮像信号を信号処理装置に伝送する複数の伝送線と、複数の伝送線のうち、第１の伝送線に電力供給線によって供給される電力の電圧レベルを印加する第１電圧印加手段と、複数の伝送線のうち、第１の伝送線と異なる伝送線である第２の伝送線にグランド線によって伝送される撮像装置のグランドの電圧レベルを印加する第２電圧印加手段と、第１の伝送線から電力の電圧レベルを分離するとともに、第２の伝送線からグランドの電圧レベルを分離する分離手段と、分離手段が分離した電圧レベルをもとに、電源手段が発生する電力を制御する電力供給制御手段と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、撮像用の複数の画素から光電変換後の電気信号を画像情報として出力可能である撮像システムに関する。

従来、医療分野においては、患者等の被検体の臓器を観察する際に内視鏡システム（撮像システム）が用いられている。内視鏡システムは、例えば可撓性を有する細長形状をなし、先端に体内画像を撮像する撮像素子が設けられ、被検体の体腔内に挿入される内視鏡と、内視鏡に対して、例えばケーブルによって接続され、撮像素子が撮像した体内画像の画像処理を行う外部装置と、外部装置に接続され、画像処理された体内画像を表示する表示装置とを有する。

内視鏡システムを用いて体内画像を取得する際には、被検体の体腔に内視鏡を挿入した後、この内視鏡の先端から体腔内の生体組織に白色光等の照明光を照射し、撮像素子が体内画像を撮像する。挿入部は、撮像素子によって撮像された映像信号に対してＡ／Ｄ変換等の信号処理を行い、信号処理された映像信号を外部装置側に出力する。医師等のユーザは、表示装置が表示する体内画像に基づいて被検体の臓器の観察を行う。

上述した内視鏡システムにおいては、外部装置から内視鏡の撮像素子などに電源が供給される。また、内視鏡システムでは、内視鏡およびケーブルの径や長さを、体腔の長さに応じて設計する必要があり、内視鏡の外周が細く、長さが長いものとなる。ここで、ケーブルは直流抵抗成分が大きく、ケーブルの長さが長い場合は、電圧降下も大きくなる。

この電圧降下に対し、電力を供給する伝送線に映像信号または音声信号を重畳して伝送線路（ケーブル）における電圧降下を防止する技術が開示されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００８−３０１９６５号公報 特開２００３−１１１０５８号公報

しかしながら、電圧降下分を考慮して電力供給が行われると、内視鏡に対して本来供給すべき電源電圧（定格電圧）よりも大きい電圧が供給されることとなる。特に、撮像素子が動作していない状態、または負荷量の小さい動作状態では、定格電圧を大きく超えた電圧が撮像素子に印加され、撮像素子の動作不良を引き起こすおそれがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、適切な電力供給を行うことができる撮像システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる撮像システムは、被写体の体内画像を撮像する撮像装置と、前記撮像装置から出力される撮像信号に対して信号処理を施す信号処理装置とを有する撮像システムにおいて、前記信号処理装置に設けられ、前記撮像装置へ供給する電力を発生する電源手段と、前記電源手段が発生した前記電力を前記撮像装置に供給する電力供給線およびグランド線と、前記撮像信号を前記信号処理装置に伝送する複数の伝送線と、前記撮像装置に設けられ、前記複数の伝送線のうち、第１の伝送線に前記電力供給線によって供給される前記電力の電圧レベルを印加する第１電圧印加手段と、前記撮像装置に設けられ、前記複数の伝送線のうち、前記第１の伝送線と異なる伝送線である第２の伝送線に前記グランド線によって供給されるグランドの電圧レベルを印加する第２電圧印加手段と、前記信号処理装置に設けられ、前記第１の伝送線が伝送する信号から前記電力の電圧レベルを分離するとともに、前記第２の伝送線が伝送する信号から前記グランドの電圧レベルを分離する分離手段と、前記分離手段が分離した前記電圧レベルをもとに、前記電源手段が発生する電力を制御する電力供給制御手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像システムは、上記の発明において、前記第１電圧印加手段は、前記撮像信号の交流成分に対して、前記電力供給線によって供給される前記電力の電圧レベルを直流成分として印加し、前記第２電圧印加手段は、前記撮像信号の交流成分に対して、前記グランド線によって伝送される前記撮像装置のグランドの電圧レベルを直流成分として印加することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像システムは、上記の発明において、前記第２の伝送線の交流成分の信号は、前記第１の伝送線の交流成分の反転信号であることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像システムは、上記の発明において、前記撮像装置の情報を記憶する記憶部を備え、前記電力供給制御手段は、前記記憶部から前記撮像装置の情報を読み出し、該情報に基づいて前記電源手段が発生する電力を制御することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像システムは、上記の発明において、前記撮像装置の情報は、該撮像装置で使用する電源電圧情報であることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像システムは、上記の発明において、複数の前記電源手段と、前記複数の電源手段と前記撮像装置とを接続する複数の前記電力供給線と、一つの前記グランド用伝送線と、を備え、前記電力供給制御手段は、各電力供給線によって伝送される前記電力の電圧レベルと、前記グランド線によって伝送される前記撮像装置のグランドの電圧レベルとをもとに、前記電源手段が発生する電力を制御することを特徴とする。

本発明によれば、信号処理装置から供給される電力の電圧レベルおよびグランドの電圧レベルを、画像情報を伝送する複数の伝送線にそれぞれ印加して画像情報とともに信号処理装置に伝送し、信号処理装置側において印加された電圧レベルおよびグランドの電圧レベルを画像情報から分離し、分離した電圧レベルをもとに、電源手段の出力電圧を制御するようにしたので、適切な電力供給を行うことができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態２にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態３にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。

以下の説明では、撮像システムの例として内視鏡システムを説明する。また、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）として、患者等の被検体の体腔内の画像を撮像して表示する医療用の内視鏡システムについて説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、内視鏡システム１は、被検体の体腔に挿入され、先端に設けられた撮像素子２２によって被写体の体内画像を撮像する内視鏡２（撮像装置）と、内視鏡２が撮像した体内画像（撮像信号）に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡２に電力を供給して内視鏡システム１全体の動作を統括的に制御する制御装置３（信号処理装置）と、制御装置３が画像処理を施した体内画像を表示する表示装置４と、を備える。

内視鏡２と制御装置３との間には、電気信号の送受信を行う複数のケーブル５ａ，５ｂ，６，７が束ねられた集合ケーブル１０が接続されている。ケーブル５ａ，５ｂは、撮像素子２２の各画素が出力する画像信号のうち、所定の領域の画素が出力した画像信号をそれぞれ伝送する。また、制御装置３において、内視鏡２および表示装置４の接続は、互いに絶縁された状態が維持されており、特に、表示装置４からの電圧が、内視鏡２側に伝送されないように構成されている。

ケーブル５ａには、撮像素子２２が出力した画像信号を制御装置３へ伝送する伝送線５１，５２が挿通される。電気信号の送受信には、２本の伝送線５１，５２（差動信号線）を用いて一つの信号を伝送する方式（差動伝送）が用いられる。差動信号線間の電圧をそれぞれ正（＋）および負（−、位相反転）とすることによって、一方の信号に対して他方の信号を反転信号とし、各線にノイズが混入してもキャンセルできるため、シングルエンド信号に比べてノイズに強く、データの高速伝送が可能となる。

また、ケーブル５ｂには、撮像素子２２が出力した画像信号を制御装置３へ伝送する伝送線５３，５４が挿通される。電気信号の送受信には、伝送線５１，５２と同様に、２本の伝送線５３，５４（差動信号線）を用いて一つの信号を伝送する方式（差動伝送）が用いられる。

なお、上述した差動伝送は、内視鏡２（ケーブル）の長さが長い場合に用いられることが好ましく、この長さが短い場合は、シングルエンド信号を用いるシングルエンド信号伝送であっても適用可能である。

ケーブル６には、制御装置３の電源部３０（電源手段）で発生した電力を内視鏡２に供給する電力供給線６０が挿通される。また、ケーブル７には、内視鏡２および制御装置３を接続し、制御装置３の電源部３０で発生した電力（グランド）を内視鏡２に供給するためのグランド線７０が挿通される。また、制御装置３が出力する制御信号を撮像素子２２へ伝送する信号線を含むケーブル（図示せず）が設けられる。

内視鏡２は、可撓性を有する細長形状をなし、内視鏡２全体の制御を行う制御部２０と、内視鏡２を動作させるための各種プログラム、および内視鏡２の動作に必要な各種パラメータ等を含むデータを記憶する記憶部２１と、制御装置３に接続する側と異なる側の端部に設けられ、外部からの光を光電変換して電気信号を画像情報として出力する撮像素子２２と、電力供給線６０によって供給される電力の電圧レベルをケーブル５ａの伝送線５１，５２に印加する第１印加部２３（第１電圧印加手段）と、グランド線７０によって供給されるグランドのグランドレベル（電圧レベル）をケーブル５ｂの伝送線５３，５４に印加する第２印加部２４（第２電圧印加手段）と、を有する。なお、記憶部２１は、例えばフラッシュメモリやＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の半導体メモリを用いて実現される。

撮像素子２２は、ＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサからなり、各画素上に被写体の光学像を結像し、この光学像の画像信号を光電変換処理することによって被写体の画像データを撮像する。また、撮像素子２２は、光電変換された電気信号に対してノイズ除去やＡ／Ｄ変換を行う。

第１印加部２３は、電力供給線６０によって供給される電力の電圧レベルを伝送線５１に印加する電圧印加部２３ａと、電力供給線６０によって供給される電力の電圧レベルを伝送線５２に印加する電圧印加部２３ｂと、を有する。また、第２印加部２４は、グランド線７０によって供給されるグランドのグランドレベルを伝送線５３に印加する電圧印加部２４ａと、グランド線７０によって供給されるグランドのグランドレベルを伝送線５４に印加する電圧印加部２４ｂと、を有する。

ここで、撮像素子２２が伝送線５１，５２に出力する電気信号は交流成分となり、第１印加部２３および第２印加部２４が印加する電圧レベルおよびグランドレベルは直流成分となる。また、各ケーブル５ａ，５ｂの伝送線には、クロックが重畳されている。

制御装置３は、内視鏡２に電源供給を行う電源部３０と、内視鏡２から出力される画像情報に対して、画像処理を施す画像処理部３１と、伝送線５１，５２が伝送する信号から交流成分と直流成分とを分離して、電気信号と電圧レベルとを分離する第１分離部３２と、伝送線５３，５４が伝送する信号から交流成分と直流成分とを分離して、電気信号とグランドレベルとを分離する第２分離部３３と、第１分離部３２および第２分離部３３によって分離された電圧レベルおよびグランドレベルを比較する電圧比較部３４と、電圧比較部３４による比較結果をもとに、電源部３０の出力電圧（電力）を調整する電圧制御部３５と、を備える。

電源部３０は、内部電源Ｖ１の整流などを行って内視鏡２に対して供給する電力を発生する。電源部３０は、例えばＬＤＯ（Low DropOut）や、ＤＣ−ＤＣコンバータなどによって実現される。

画像処理部３１は、内視鏡２（撮像素子２２）から出力されたパラレル形態の画像信号をもとに、表示装置４が表示する体内画像を生成する。画像処理部３１は、例えば同時化処理、ホワイトバランス（ＷＢ）調整処理、ゲイン調整処理、γ補正処理、Ｄ／Ａ変換処理、フォーマット変更処理などを行う。

同時化処理では、画素情報として入力された画像信号を、画素ごとに設けられた３つのメモリ（図示せず）に入力し、撮像素子２２の各画素のアドレスに対応させて、各メモリの値を順次更新しながら保持するとともに、これら３つのメモリの画像信号をＲＧＢ画像信号として同時化する。

ホワイトバランス調整処理では、ＲＧＢ画像信号のホワイトバランスを自動的に調整する。具体的には、ホワイトバランス調整処理は、ＲＧＢ画像信号に含まれる色温度に基づいて、ＲＧＢ画像信号のホワイトバランスを自動的に調整する。

ゲイン調整処理では、ＲＧＢ画像信号のゲイン調整を行う。γ補正処理では、表示装置４に対応させてＲＧＢ画像信号の階調補正（γ補正）を行う。Ｄ／Ａ変換処理では、階調補正後のＲＧＢ画像信号をアナログ信号に変換する。フォーマット変更処理では、アナログ信号に変換された画像信号をハイビジョン方式等の動画用のファイルフォーマットに変更して表示装置４に出力する。

第１分離部３２は、伝送線５１によって伝送される信号から画像情報を含む電気信号（交流成分）と電圧レベル（直流成分）とを分離する分離部３２ａと、伝送線５２によって伝送される信号から画像情報を含む電気信号と電圧レベルとを分離する分離部３２ｂと、を有する。また、第２分離部３３は、伝送線５３によって伝送される信号から画像情報を含む電気信号とグランドレベル（直流成分）とを分離する分離部３３ａと、伝送線５４によって伝送される信号から画像情報を含む電気信号とグランドレベルとを分離する分離部３３ｂと、を有する。

また、制御装置３では、撮像素子２２を駆動するための駆動用のタイミング信号（水平同期信号および垂直同期信号）を生成し、所定の信号線を介して撮像素子２２へ送信する。このタイミング信号は、読み出し対象の画素のアドレス情報を含む。また、制御装置３では、内視鏡システム１の各構成部の動作の基準となる基準クロック信号を生成し、内視鏡システム１の各構成部に対して生成した基準クロック信号を供給する。

その他、制御装置３には、フロントパネルやキーボードを用いて設定されるフリーズ、レリーズ、各種画像調整（強調、電子拡大、色調など）等、内視鏡システム１の動作を指示する動作指示信号の入力を受け付ける入力部や、フラッシュメモリやＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の半導体メモリを用いて実現され、内視鏡システム１を動作させるための各種プログラム、および内視鏡システム１の動作に必要な各種パラメータ等を含むデータを記憶する記憶部が設けられていてもよい。

表示装置４は、映像ケーブルを介して制御装置３が生成した体内画像を制御装置３から受信して表示する機能を有する。表示装置４は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）等を用いて構成される。

ここで、ケーブル５ａ，５ｂが、撮像素子２２の各画素が出力する画像信号を、内視鏡２から制御装置３側へそれぞれ伝送する際、伝送線５１，５２には第１印加部２３によって電圧レベルが印加された状態で画像信号が伝送される。また、各伝送線５３，５４には第２印加部２４によってグランドレベルが印加された状態で画像信号が伝送される。

制御装置３側では、ケーブル５ａ，５ｂによって信号が伝送されると、第１分離部３２によって電圧レベルを分離し、第２分離部３３によってグランドレベルを分離する。

第１分離部３２および第２分離部３３によって分離された電圧レベルおよびグランドレベルは、電圧比較部３４に出力される。電圧比較部３４は、制御装置３から内視鏡２に伝送された電圧レベルである電圧レベルとグランドレベルとを比較して、この比較結果を電圧制御部３５に出力する。電圧制御部３５は、電圧比較部３４による比較結果をもとに、電源部３０の出力電圧を調整する。

このとき、電圧制御部３５は、例えば、電圧レベルとグランドレベルとの比較結果をもとに、記憶部２１を参照して、設定されている撮像素子２２の定格電圧（電源電圧情報）に対して所定の範囲内の電圧（電力）が、電源部３０から撮像素子２２側に供給されているか否かを判断する。比較結果が、定格電圧に対して所定の範囲を超えている場合、電圧制御部３５は、電源部３０の出力電圧（電力）を低下させる。一方で、比較結果が、定格電圧に対して所定の範囲を下回っている場合、電圧制御部３５は、電源部３０の出力電圧（電力）を増大させる。

なお、第１印加部２３、第２印加部２４、第１分離部３２および第２分離部３３は、例えばコイル、ローパスフィルタ、コモンモードフィルタを用いて実現される。ここで、各伝送線には、交流成分である画像情報としての電気信号に対し、直流成分である電圧レベルが印加されるものであり、帯域が異なるため、同一の伝送線によって伝送した場合であっても印加、分離が可能である。

以上説明した本実施の形態１によれば、制御装置３から供給される電力の電圧レベルおよびグランドのグランドレベルを、画像情報を伝送する伝送線５１〜５４にそれぞれ印加して画像情報とともに制御装置３に伝送し、制御装置３側において伝送信号から印加された電圧レベルおよびグランドレベルを画像情報から分離し、分離した供給電力の電圧レベルおよびグランドレベルをもとに、電源部３０の出力電圧を制御するようにしたので、適切な電力供給を行うことができる。

また、上述した実施の形態１では、内視鏡２における電圧レベルおよびグランドレベルをもとに、電源部３０の出力電圧を制御するようにしたので、内視鏡２と制御装置３とのグランドレベルが異なる場合であっても、内視鏡２における電力の供給状態を一段と確実に確認することが可能となる。

なお、上述した実施の形態１では、ケーブル５ａ，５ｂにおいて、設定された領域の画素から出力された画像情報を伝送するものであって、各伝送線にクロックが重畳されるものとして説明したが、例えば、いずれかの伝送線にクロックを重畳するものであってもよいし、ケーブル５ａによって画像情報を伝送し、ケーブル５ｂによってクロックを伝送するものであってもよい。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２にかかる内視鏡システム１ａの概略構成を示すブロック図である。なお、上述した内視鏡システム１にかかる構成と同一の箇所には、同一の符号が付してある。上述した実施の形態１では、複数のケーブル５ａ，５ｂによって信号を伝送し、各ケーブル（伝送線）に電圧レベルおよびグランドレベルを印加するものとして説明したが、本実施の形態２では、一つのケーブル５ｃによって信号を伝送する。

図２に示すように、内視鏡システム１ａは、被検体の体腔に挿入され、先端に設けられた撮像素子２２ａによって被写体の体内画像を撮像する内視鏡２ａ（撮像装置）と、内視鏡２ａが撮像した体内画像（撮像信号）に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡２ａに電力を供給して内視鏡システム１ａ全体の動作を統括的に制御する制御装置３ａ（信号処理装置）と、制御装置３ａが画像処理を施した体内画像を表示する表示装置４と、を備える。

内視鏡２ａと制御装置３ａとの間には、電気信号の送受信を行う複数のケーブル５ｃ，６，７が束ねられた集合ケーブル１０ａが接続されている。ケーブル５ｃは、撮像素子２２ａの各画素が出力する画像信号を伝送する。また、制御装置３ａが出力する制御信号を撮像素子２２ａへ伝送する信号線を含むケーブル（図示せず）も設けられる。

ケーブル５ｃには、撮像素子２２ａが出力した画像信号を制御装置３ａへ伝送する伝送線５５，５６が挿通される。電気信号の送受信には、上述した実施の形態１と同様、２本の伝送線５５，５６（差動信号線）を用いて一つの信号を伝送する方式（差動伝送）が用いられる。差動信号線間の電圧をそれぞれ正（＋）および負（−、位相反転）とすることによって、各線にノイズが混入してもキャンセルできるため、シングルエンド信号に比べてノイズに強く、データの高速伝送が可能となる。

内視鏡２ａは、可撓性を有する細長形状をなし、内視鏡２ａ全体の制御を行う制御部２０ａと、内視鏡２ａを動作させるための各種プログラム、および内視鏡２ａの動作に必要な各種パラメータ等を含むデータを記憶する記憶部２１ａと、制御装置３ａに接続する側と異なる側の端部に設けられ、外部からの光を光電変換して電気信号を画像情報として出力する撮像素子２２ａと、電力供給線６０によって供給される電力の電圧レベル、およびグランド線７０によって供給されるグランドのグランドレベルをケーブル５ｃの伝送線５５，５６にそれぞれ印加する印加部２５と、を有する。

撮像素子２２ａは、ＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサからなり、各画素上に被写体の光学像を結像し、この光学像の画像信号を光電変換処理することによって被写体の画像データを撮像する。また、撮像素子２２ａは、光電変換された電気信号に対してノイズ除去やＡ／Ｄ変換を行う。

印加部２５は、電力供給線６０によって供給される電圧の電圧レベルを伝送線５５に印加する電圧印加部２５ａ（第１電圧印加手段）と、グランド線７０によって供給されるグランドのグランドレベルを伝送線５６に印加する電圧印加部２５ｂ（第２電圧印加手段）と、を有する。

ここで、撮像素子２２ａが伝送線５５，５６に出力する電気信号は交流成分となり、電圧印加部２５ａおよび電圧印加部２５ｂが印加する電圧レベルおよびグランドレベルは直流成分となる。また、ケーブル５ｃの信号線には、クロックが重畳されている。

制御装置３ａは、内視鏡２ａに電力供給を行う電源部３０と、内視鏡２ａから出力される画像情報に対して、画像処理を施す画像処理部３１ａと、伝送線５５，５６が伝送する信号から交流成分と直流成分とを分離して、電気信号および電圧レベル、もしくは電気信号およびグランドレベルを分離する分離部３６と、分離部３６によって分離された電圧レベルおよびグランドレベルを比較する電圧比較部３４と、電圧比較部３４による比較結果をもとに、電源部３０の出力電圧（電力）を調整する電圧制御部３５と、を備える。

画像処理部３１ａは、内視鏡２ａ（撮像素子２２ａ）から出力されたパラレル形態の画像信号をもとに、表示装置４が表示する体内画像を生成する。画像処理部３１ａは、上述した実施の形態１と同様に、例えば同時化処理、ホワイトバランス（ＷＢ）調整処理、ゲイン調整処理、γ補正処理、Ｄ／Ａ変換処理、フォーマット変更処理などを行う。

分離部３６は、伝送線５５によって伝送される信号から画像情報を含む電気信号（交流成分）と電圧レベル（直流成分）とを分離する第１分離部３６ａと、伝送線５６によって伝送される信号から画像情報を含む電気信号とグランドレベル（直流成分）とを分離する第２分離部３６ｂと、を有する。

ここで、ケーブル５ｃが、撮像素子２２ａの各画素が出力する画像信号を、内視鏡２ａから制御装置３ａ側へそれぞれ伝送する際、伝送線５５には電圧印加部２５ａによって電圧レベルが印加された状態で伝送される。また、伝送線５６には電圧印加部２５ｂによってグランドレベルが印加された状態で画像信号が伝送される。

制御装置３ａ側では、ケーブル５ｃによって信号が伝送されると、第１分離部３６ａによって電圧レベルを分離し、第２分離部３６ｂによってグランドレベルを分離する。

第１分離部３６ａおよび第２分離部３６ｂによって分離された電圧レベルおよびグランドレベルは、電圧比較部３４に出力される。電圧比較部３４は、取得した電圧信号をもとに、内視鏡２ａに伝送された電圧レベルとグランドレベルとを比較して、この比較結果を電圧制御部３５に出力する。電圧制御部３５は、電圧比較部３４による比較結果をもとに、電源部３０の出力電圧を調整する。

このとき、電圧制御部３５は、例えば、電圧レベルとグランドレベルとの比較結果をもとに、記憶部２１ａを参照して、設定されている撮像素子２２ａの定格電圧（電源電圧情報）に対して所定の範囲内の電圧（電力）が、電源部３０から撮像素子２２ａ側に供給されているか否かを判断する。比較結果が、定格電圧に対して所定の範囲を超えている場合、電圧制御部３５は、電源部３０の出力電圧（電力）を低下させる。一方で、比較結果が、定格電圧に対して所定の範囲を下回っている場合、電圧制御部３５は、電源部３０の出力電圧（電力）を増大させる。

なお、印加部２５および分離部３６は、例えばコイル、ローパスフィルタ、コモンモードフィルタを用いて実現される。ここで、各伝送線には、交流成分である画像情報としての電気信号に対し、直流成分である電圧レベルが印加されるものであり、帯域が異なるため、同一の伝送線によって伝送した場合であっても印加、分離が可能である。

以上説明した本実施の形態２によれば、制御装置３ａから供給される電力の電圧レベルおよびグランドのグランドレベルを、画像情報を伝送する伝送線５５，５６にそれぞれ印加して画像情報とともに制御装置３ａに伝送し、制御装置３ａ側において印加された電圧レベルおよびグランドレベルを画像情報から分離し、分離した供給電力の電圧レベルおよびグランドレベルをもとに、電源部３０の出力電圧を制御するようにしたので、適切な電力供給を行うことができる。

また、上述した実施の形態２では、内視鏡２ａにおける電圧レベルおよびグランドレベルをもとに、電源部３０の出力電圧を制御するようにしたので、内視鏡２ａと制御装置３ａとのグランドレベルが異なる場合であっても、内視鏡２ａにおける電力の供給状態を一段と確実に確認することが可能となる。

また、上述した実施の形態２では、内視鏡２ａと制御装置３ａとの間において、一つのケーブル５ｃによって信号を伝送するようにしたので、集合ケーブル１０ａの細径化を行うことが可能となる。

（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３にかかる内視鏡システム１ｂの概略構成を示すブロック図である。なお、上述した内視鏡システム１，１ａにかかる構成と同一の箇所には、同一の符号が付してある。上述した実施の形態２では、一つのケーブル５ｃ（伝送線５５，５６）によって映像信号を伝送し、各伝送線に電圧レベルおよびグランドレベルをそれぞれ印加するものとして説明したが、本実施の形態３では、複数のケーブル５ｃ，５ｄによって信号を伝送するとともに、撮像素子２２ｂに対して複数の電力供給線によって電力供給が行われる。

図３に示すように、内視鏡システム１ｂは、被検体の体腔に挿入され、先端に設けられた撮像素子２２ｂによって被写体の体内画像を撮像する内視鏡２ｂ（撮像装置）と、内視鏡２ｂが撮像した体内画像（撮像信号）に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡２ｂに電力を供給して内視鏡システム１ｂ全体の動作を統括的に制御する制御装置３ｂ（信号処理装置）と、制御装置３ｂが画像処理を施した体内画像を表示する表示装置４と、を備える。

内視鏡２ｂと制御装置３ｂとの間には、電気信号の送受信を行う複数のケーブル５ｃ，５ｄ，６，６ａ，６ｂ，７が束ねられた集合ケーブル１０ｂが接続されている。ケーブル５ｃ，５ｄは、撮像素子２２ｂの各画素が出力する画像信号のうち、所定の領域の画素が出力した画像信号をそれぞれ伝送する。また、制御装置３ｂが出力する制御信号を撮像素子２２ｂへ伝送する信号線を含むケーブル（図示せず）も設けられる。

ケーブル５ｃには、上述したように、撮像素子２２ｂの各画素が出力する画像信号のうち、所定の領域の画素が出力した画像信号を制御装置３ｂへ伝送する伝送線５５，５６が挿通される。また、ケーブル５ｄには、撮像素子２２ｂの各画素が出力する画像信号のうち、ケーブル５ｃで設定された領域と異なる領域の画素が出力した画像信号を伝送する伝送線５７，５８が挿通される。電気信号の送受信には、上述した実施の形態１と同様、２本の伝送線を用いて一つの信号を伝送する方式（差動伝送）が用いられる。差動信号線間の電圧をそれぞれ正（＋）および負（−、位相反転）とすることによって、各線にノイズが混入してもキャンセルできるため、シングルエンド信号に比べてノイズに強く、データの高速伝送が可能となる。

なお、ケーブル５ｃおよびケーブル５ｄのうちいずれかが、内視鏡２ｂから制御装置３ｂへ制御信号などの信号を伝送するものであってもよい。

ケーブル６には、制御装置３ｂの電源部３０で発生した電力を内視鏡２ｂに供給する電力供給線６０が挿通される。また、ケーブル６ａ，６ｂには、制御装置３ｂの電源部３０ａ，３０ｂで発生した電力を内視鏡２ｂに供給する電力供給線６１，６２がそれぞれ挿通される。これにより、撮像素子２２ｂは、複数の電源部３０，３０ａ，３０ｂでそれぞれ発生した互いに異なる電力が供給される。なお、電源部３０ａ，３０ｂは、電源部３０と同様に、内部電源Ｖ２，Ｖ３の整流などを行って内視鏡２に対して供給する電力を発生する。また、電源部３０ａ，３０ｂは、電源部３０と同様、例えばＬＤＯ（Low DropOut）や、ＤＣ−ＤＣコンバータなどによって実現される。

内視鏡２ｂは、可撓性を有する細長形状をなし、内視鏡２ｂ全体の制御を行う制御部２０ｂと、内視鏡２ｂを動作させるための各種プログラム、および内視鏡２ｂの動作に必要な各種パラメータ等を含むデータを記憶する記憶部２１ｂと、制御装置３ｂに接続する側と異なる側の端部に設けられ、外部からの光を光電変換して電気信号を画像情報として出力する撮像素子２２ｂと、電力供給線６０によって供給される電力の電圧レベル、およびグランド線７０によって供給されるグランドのグランドレベルをケーブル５ｃの伝送線５５，５６にそれぞれ印加する印加部２５と、電力供給線６１によって供給される電力の電圧レベルをケーブル５ｄの伝送線５７に印加する電圧印加部２６（第１電圧印加手段）と、電力供給線６２によって供給される電力の電圧レベルをケーブル５ｄの伝送線５８に印加する電圧印加部２７（第１電圧印加手段）と、を有する。

撮像素子２２ｂは、ＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサからなり、各画素上に被写体の光学像を結像し、この光学像の画像信号を光電変換処理することによって被写体の画像データを撮像する。また、撮像素子２２ｂは、光電変換された電気信号に対してノイズ除去やＡ／Ｄ変換を行う。

印加部２５は、電力供給線６０によって供給される電力の電圧レベルを伝送線５５に印加する電圧印加部２５ａと、グランド線７０によって供給されるグランドのグランドレベルを伝送線５６に印加する電圧印加部２５ｂと、を有する。

ここで、撮像素子２２ｂが伝送線５５〜５８に出力する電気信号は交流成分となり、電圧印加部２５ａ，２５ｂ，２６，２７が印加する電圧レベルおよびグランドレベルは直流成分となる。また、ケーブル５ｃ，５ｄの信号線のうちいずれかには、クロックが重畳されている。

制御装置３ｂは、内視鏡２ｂ（撮像素子２２ｂ）に電力供給を行う複数の電源部３０，３０ａ，３０ｂと、内視鏡２ｂから出力される画像情報に対して、画像処理を施す画像処理部３１ｂと、伝送線５５，５６が伝送する信号から交流成分と直流成分とを分離して、電気信号および電圧レベル、もしくは電気信号およびグランドレベルを分離する分離部３６と、伝送線５７，５８が伝送する信号から交流成分と直流成分とを分離して、電気信号および電圧レベルを分離する分離部３７と、分離部３６，３７によって分離された電圧レベルおよびグランドレベルをそれぞれ比較する電圧比較部３４，３４ａ，３４ｂと、電圧比較部３４による比較結果をもとに、電源部３０，３０ａ，３０ｂの出力電圧をそれぞれ調整する電圧制御部３５，３５ａ，３５ｂと、を備える。なお、電源部３０ａ、３０ｂは、上述した電源部３０と同様の構成を有する。

画像処理部３１ｂは、内視鏡２ｂ（撮像素子２２ｂ）から出力されたパラレル形態の画像信号をもとに、表示装置４が表示する体内画像を生成する。画像処理部３１ｂは、上述した実施の形態１と同様に、例えば同時化処理、ホワイトバランス（ＷＢ）調整処理、ゲイン調整処理、γ補正処理、Ｄ／Ａ変換処理、フォーマット変更処理などを行う。

分離部３７は、伝送線５７によって伝送される信号から画像情報を含む電気信号（交流成分）と電圧レベル（直流成分）とを分離する第１分離部３７ａと、伝送線５８によって伝送される信号から画像情報を含む電気信号と電圧レベルとを分離する第２分離部３７ｂと、を有する。

ここで、ケーブル５ｃ，５ｄが、撮像素子２２ｂの各画素が出力する画像信号を、内視鏡２ｂから制御装置３ｂ側へそれぞれ伝送する際、伝送線５５には電圧印加部２５ａによって電圧レベルが印加された状態で伝送される。また、伝送線５６には電圧印加部２５ｂによってグランドレベルが印加された状態で画像信号が伝送される。また、伝送線５７には電圧印加部２６によって電圧レベルが印加された状態で画像信号が伝送される。また、伝送線５８には電圧印加部２７によって電圧レベルが印加された状態で画像信号が伝送される。

制御装置３ｂ側では、ケーブル５ｃ，５ｄによって信号が伝送されると、第１分離部３６ａおよび分離部３７によって電圧レベルを分離し、第２分離部３６ｂによってグランドレベルを分離する。

第１分離部３６ａ、第２分離部３６ｂおよび分離部３７によって分離された電圧レベルおよびグランドレベルは、電圧比較部３４，３４ａ，３４ｂに出力される。ここで、電圧比較部３４には、第１分離部３６ａによって分離された電圧レベルと、第２分離部３６ｂによって分離されたグランドレベルとが入力される。電圧比較部３４ａには、第１分離部３７ａによって分離された電圧レベルと、第２分離部３６ｂによって分離されたグランドレベルとが入力される。電圧比較部３４ｂには、第２分離部３７ｂによって分離された電圧レベルと、第２分離部３６ｂによって分離されたグランドレベルとが入力される。このように、電圧比較部３４，３４ａ，３４ｂには、伝送線５６によって供給されるグランドレベルがそれぞれ入力される。

電圧比較部３４，３４ａ，３４ｂは、取得した電圧信号をもとに、内視鏡２ｂに伝送された電圧レベルとグランドレベルとを比較して、この比較結果を電圧制御部３５，３５ａ，３５ｂにそれぞれ出力する。電圧制御部３５，３５ａ，３５ｂは、電圧比較部３４，３４ａ，３４ｂによる各比較結果をもとに、電源部３０，３０ａ，３０ｂの出力電圧をそれぞれ調整する。

このとき、電圧制御部３５，３５ａ，３５ｂは、例えば、電圧レベルとグランドレベルとの比較結果をもとに、記憶部２１ｂを参照して、設定されている撮像素子２２ｂの定格電圧に対して所定の範囲内の電圧（電力）が、電源部３０，３０ａ，３０ｂから撮像素子２２ｂ側に伝送されているか否かを判断する。比較結果が、定格電圧に対して所定の範囲を超えている場合、電圧制御部３５，３５ａ，３５ｂは、電源部３０，３０ａ，３０ｂのうち少なくとも一つの出力電圧（電力）を低下させる。一方で、比較結果が、定格電圧に対して所定の範囲を下回っている場合、電圧制御部３５，３５ａ，３５ｂは、電源部３０，３０ａ，３０ｂのうち少なくとも一つの出力電圧（電力）を増大させる。

なお、電圧制御部３５，３５ａ，３５ｂの動作を制御する電圧統括制御部を設けて、各電圧制御部３５，３５ａ，３５ｂを介して電源部３０，３０ａ，３０ｂを一括制御するものであってもよい。

なお、電圧印加部２５〜２７、分離部３６，３７は、例えばコイル、ローパスフィルタ、コモンモードフィルタを用いて実現される。ここで、各伝送線には、交流成分である画像情報としての電気信号に対し、直流成分である電圧レベルが印加されるものであり、帯域が異なるため、同一の伝送線によって伝送した場合であっても印加、分離が可能である。

以上説明した本実施の形態３によれば、制御装置３ｂから供給される電力の電圧レベルおよびグランドのグランドレベルを、画像情報を伝送する伝送線５５〜５８にそれぞれ印加して画像情報とともに制御装置３ｂに伝送し、制御装置３ｂ側において印加された電圧レベルおよびグランドレベルを画像情報から分離し、分離した供給電力の電圧レベルおよびグランドレベルをもとに、電源部３０，３０ａ，３０ｂの出力電圧をそれぞれ制御するようにしたので、適切な電力供給を行うことができる。

また、上述した実施の形態３では、電圧比較部３４，３４ａ，３４ｂが、内視鏡２ｂにおけるグランドレベルを共通のレベル（同一のグランドレベル）で各電圧レベルと比較するようにしたので、グランドレベルに対する電源電圧の制御を一定なものとすることが可能となる。

なお、上述した実施の形態１〜３にかかる内視鏡システムにおいては、撮像素子の撮像視野を照明する照明機構や、処置具を挿通可能な処置具チャンネルなどが設けられていてもよい。上述した構成のほか、内視鏡システムとして取り得る構成を適宜配設することが可能である。

また、上述した実施の形態１〜３にかかる内視鏡システムにおいては、グランドレベルを取得して電力制御を行うものとして説明したが、グランドレベルを用いずに、電源電圧の電圧レベル（コモンモード電圧レベル）をもとに電力制御を行うものであってもよい。

以上のように、本発明にかかる内視鏡システム（撮像システム）は、適切な電力供給を行うのに有用である。

１，１ａ，１ｂ 内視鏡システム
２，２ａ，２ｂ 内視鏡
３，３ａ，３ｂ 制御装置
４ 表示装置
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，６，６ａ，６ｂ，７ ケーブル
１０，１０ａ，１０ｂ 集合ケーブル
２１，２１ａ，２１ｂ 記憶部
２２，２２ａ，２２ｂ 撮像素子
２３ 第１印加部
２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ，２６，２７ 電圧印加部
２４ 第２印加部
２５ 印加部
３０，３０ａ，３０ｂ 電源部
３１，３１ａ，３１ｂ 画像処理部
３２，３６ａ 第１分離部
３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ，３６ 分離部
３３，３６ｂ 第２分離部
３４，３４ａ，３４ｂ 電圧比較部
３５，３５ａ，３５ｂ 電圧制御部
５１〜５８ 伝送線
６０〜６２ 電力供給線
７０ グランド線

Claims (6)

1. 被写体の体内画像を撮像する撮像装置と、前記撮像装置から出力される撮像信号に対して信号処理を施す信号処理装置とを有する撮像システムにおいて、
   前記信号処理装置に設けられ、前記撮像装置へ供給する電力を発生する電源手段と、
   前記電源手段が発生した前記電力を前記撮像装置に供給する電力供給線およびグランド線と、
   前記撮像信号を前記信号処理装置に伝送する複数の伝送線と、
   前記撮像装置に設けられ、前記複数の伝送線のうち、第１の伝送線に前記電力供給線によって供給される前記電力の電圧レベルを印加する第１電圧印加手段と、
   前記撮像装置に設けられ、前記複数の伝送線のうち、前記第１の伝送線と異なる伝送線である第２の伝送線に前記グランド線によって供給されるグランドの電圧レベルを印加する第２電圧印加手段と、
   前記信号処理装置に設けられ、前記第１の伝送線が伝送する信号から前記電力の電圧レベルを分離するとともに、前記第２の伝送線が伝送する信号から前記グランドの電圧レベルを分離する分離手段と、
   前記分離手段が分離した前記電圧レベルをもとに、前記電源手段が発生する電力を制御する電力供給制御手段と、
   を備えたことを特徴とする撮像システム。
2. 前記第１電圧印加手段は、前記撮像信号の交流成分に対して、前記電力供給線によって供給される前記電力の電圧レベルを直流成分として印加し、
   前記第２電圧印加手段は、前記撮像信号の交流成分に対して、前記グランド線によって伝送される前記撮像装置のグランドの電圧レベルを直流成分として印加することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
3. 前記第２の伝送線の交流成分の信号は、前記第１の伝送線の交流成分の反転信号であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像システム。
4. 前記撮像装置の情報を記憶する記憶部を備え、
   前記電力供給制御手段は、前記記憶部から前記撮像装置の情報を読み出し、該情報に基づいて前記電源手段が発生する電力を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の撮像システム。
5. 前記撮像装置の情報は、該撮像装置で使用する電源電圧情報であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の撮像システム。
6. 複数の前記電源手段と、
   前記複数の電源手段と前記撮像装置とを接続する複数の前記電力供給線と、
   一つの前記グランド用伝送線と、
   を備え、
   前記電力供給制御手段は、各電力供給線によって伝送される前記電力の電圧レベルと、前記グランド線によって伝送される前記撮像装置のグランドの電圧レベルとをもとに、前記電源手段が発生する電力を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の撮像システム。

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