JP2672089B2 - 内視鏡用撮像装置 - Google Patents

内視鏡用撮像装置

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JP2672089B2 JP62023107A JP2310787A JP2672089B2 JP 2672089 B2 JP2672089 B2 JP 2672089B2 JP 62023107 A JP62023107 A JP 62023107A JP 2310787 A JP2310787 A JP 2310787A JP 2672089 B2 JP2672089 B2 JP 2672089B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はカメラヘッドと信号処理部が別体として構
成され、両者がケーブルで接続される内視鏡用撮像装置
に関する。 〔従来の技術〕 このような撮像装置としては本願出願人による特願昭
60−225368号に記載の内視鏡装置がすでにある。この装
置は内視鏡の先端に電荷結合素子(CCD)等の固体撮像
素子を内蔵して対象物を撮像する。信号処理部は内視鏡
とは別体として、通常は光源装置内に設けられている。
固体撮像素子の駆動パルスは信号処理部内に設けられた
駆動パルス発生器から内視鏡本体と光源装置とを接続す
るケーブル内の信号線を介して内視鏡先端の固体撮像素
子まで伝送される。同様に、固体撮像素子の出力は内視
鏡内の信号線を介して信号処理部まで伝送され、そこで
クランプ、サンプル&ホールド等の信号処理を施され、
対象物の画像信号が生成される。 ここで、駆動パルスは高周波数の信号であるので、長
い信号線を介して伝送すると、伝送中に波形が歪み、固
体撮像素子に供給される時には矩形波ではなくなり、正
確なタイミングで固体撮像素子を駆動できなくなる。そ
のため、この波形歪みを予め補償するためのマッチング
回路を信号処理部側に設け、このマッチング回路を介し
て駆動パルスを固体撮像素子に供給する必要がある。 また、固体撮像素子の出力も信号処理部に伝送される
間に遅延され、信号処理部に入力される時の固体撮像素
子の出力は駆動パルスのタイミングに対して遅れが生じ
る。これを補償するために、信号処理の各種のタイミン
グが内視鏡の種類(信号線の長さ)に応じて駆動パルス
のタイミングに対して遅延されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 この従来装置では、複数の内視鏡を同一の信号処理部
(光源装置)に共通に接続させるためには、信号処理部
に接続させる内視鏡の数だけのマッチング回路を設けて
おく必要があり、信号処理部が大型化する欠点がある。
また、駆動パルスの振幅はかなり大きいので、信号処理
部から固体撮像素子まで伝送中に信号線から放射する電
磁波が他の機器に及ぼす影響を無視できない。 この発明は上述した事情に対処すべくなされたもの
で、その目的はカメラヘッドと信号処理部が別体の内視
鏡用撮像装置において、両者の間の信号伝送中の遅延
や、波形の劣化による悪影響を信号線の長さの違いにか
かわらず簡単な構成で補償することである。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明による内視鏡用撮像装置はケーブル14を介し
て接続されているカメラヘッド10と信号処理部12を具備
し、カメラヘッド10は固体撮像素子20と、第1の電圧制
御発振器24の出力に応じたタイミングで固体撮像素子の
駆動パルスを発生する駆動パルス発生器22を具備し、信
号処理部12はケーブル14を介してカメラヘッド10から供
給された固体撮像素子20の出力を処理する信号処理回路
30と、信号処理回路30の各種のタイミングパルスを発生
するタイミングジェネレータ32と、タイミングジェネレ
ータ32のタイミングの基準となる第2の電圧制御発振器
34と、タイミングジェネレータ32の入力とケーブル14を
介してカメラヘッド10から伝送された第1の電圧制御発
振器24の出力との位相差、またはタイミングパルスとケ
ーブル14を介してカメラヘッド10から伝送された駆動パ
ルスとの位相差が零になるように第2の電圧制御発振器
34への印加電圧を制御する位相比較器38を具備する。 〔作用〕 この発明による内視鏡用撮像装置によれば、カメラヘ
ッド10から信号処理部12までの信号の位相遅れ量が位相
比較器38により検出され、位相比較器38の出力によりタ
イミングパルスの位相が制御されるので、信号処理回路
30の処理タイミングが常に適切に制御される。また、固
体撮像素子20の駆動パルスが信号処理部12から伝送され
るのではなく、カメラヘッド10内で発生されているの
で、信号処理部12内に駆動パルスの伝送中の波形の劣化
を補償するマッチング回路を設ける必要がなく、信号処
理部12の構成が簡単になる。 〔実施例〕 以下図面を参照してこの発明による内視鏡用撮像装置
の一実施例を説明する。第1図は第1実施例のブロック
図である。第1実施例の内視鏡用撮像装置はカメラヘッ
ド10と、信号処理部12を具備し、両者がケーブル14によ
り接続される。 カメラヘッド10は固体撮像素子(ここでは電荷結合素
子:CCD)20と、CCD20の駆動パルスを発生する駆動パル
ス発生器22と、駆動パルス発生器22の基準タイミングを
与えるクロックパルスを発生する第1の電圧制御発振器
(VCO)24と、第1のVCO24の発振周波数を決めるための
制御電圧を発生するポテンシオメータ26を具備する。駆
動パルス発生器22は第1のVCO24の出力パルスを分周す
る分周器からなる。VCO24の出力はケーブル14を介して
信号処理部12へ伝送される。 信号処理部12はCCD20の出力信号にクランプ、サンプ
ル&ホールド等の信号処理を施す信号処理回路30と、信
号処理回路30の各種のタイミングパルスを発生するタイ
ミングジェネレータ32と、タイミングジェネレータ32の
基準タイミングを与えるクロックパルスを発生する第2
のVCO34と、第2のVCO34の出力を遅延してタイミングジ
ェネレータ32へ供給する遅延回路36と、遅延回路36の出
力と第1のVCO24の出力(カメラヘッド10からケーブル1
4を介して信号処理部12へ伝送される)の位相差を検出
する位相比較器38と、位相比較器38の出力に応じた制御
電圧を第2のVCO34へ供給するレベル調整器40を具備す
る。信号処理回路30の出力が図示しない表示部に供給さ
れる。タイミングジェネレータ32は第2のVCO34の出力
パルスを分周する分周器からなる。レベル調整器40は位
相比較器38の出力を第2のVCO34の制御電圧に変換する
演算増幅器である。 この実施例によれば、先ず、ポテンシオメータ26によ
り第1のVCO24へ印加する制御電圧を微調整して、第
1、第2のVCO24,34の発振周波数をほぼ一致させてお
く。第1のVCO24の出力に基づいて駆動パルス発生器22
から発生された駆動パルスがCCD20に供給され、CCD20が
駆動される。 CCD20から出力された信号が信号処理回路30内でクラ
ンプ、サンプル&ホールド等の信号処理を施され、対象
物の画像信号が生成される。これらの各種に信号処理の
タイミングを決定するタイミングパルスは第2のVCO34
の出力に基づいてタイミングジェネレータ32から発生さ
れている。ここで、第1、第2のVCO24,34の発振周波数
はほぼ一致しているのでCCD20の駆動タイミングと信号
処理回路30の各種のタイミングは一致しているが、前述
したようにカメラヘッド10と信号処理部12はケーブル14
を介して接続されているので、信号処理回路30に入力さ
れるCCD20の出力は駆動パルスの位相に対して遅れが生
じる。そのため、何らかの位相制御手段を用いなけれ
ば、信号処理回路30の各種のタイミングがずれてしま
う。 この実施例ではカメラヘッド10内の第1のVCO24の出
力がケーブル14内の信号線16を介して信号処理部12まで
伝送されて、信号処理部12内の第2のVCO34の出力との
位相差が位相比較器38により検出されている。第1のVC
O24の出力端子から位相比較器38の入力端子までの信号
線16の長さと、CCD20の出力端子から信号処理回路30の
入力端子までの信号線の長さを等しくしておけば、CCD2
0の出力が信号処理回路30に伝送されるまでの間に受け
る位相遅れ量が位相比較器38で検出されることになる。
第2のVCO34は遅延回路36、位相比較器38とともに位相
制御(PLL)回路を構成している。遅延回路36はVCO34で
合せきれないほどの位相差が生じた時にできるだけ位相
を合せておくための回路であり、VCO34に位相を合せる
機能があれば省略してもよい。このPLL回路により位相
比較器38の2つの入力端子の信号は位相、周波数が一致
する。 このため、タイミングジェネレータ32の出力とCCD20
の出力は信号処理回路30で位相が一致し、CCD20の出力
は正しいタイミングで信号処理される。さらに、前述し
たような内視鏡の場合等、ケーブル14の長さが変化して
信号伝送中の遅延時間が変化しても、信号処理部12側は
同一の構成で対処でき、調整が不要となる効果もある。 また、第1実施例では駆動パルス発生器22をカメラヘ
ッド10内に設けたので、駆動パルスをケーブル14を介し
て伝送する必要がないので、波形歪みを予め補償するた
めのマッチング回路を信号処理部12に設ける必要がない
とともに、伝送中の駆動パルスにより放射される電磁波
の影響を考慮する必要がない。 遅延回路36の接続位置はVCO34の出力に限定されず、
種々変更可能である。第2図(a),(b),(c)に
この変形例を示す。第2図(a)では、VCO34の出力が
そのままタイミングジェネレータ32に入力され、VCO34
の出力と位相比較器38の間の帰還路中に遅延回路36が接
続される。第2図(b)では、信号線16を介してカメラ
ヘッド10から供給されるVCO24の出力が遅延回路36を介
して位相比較器38に入力される。第2図(c)では、CC
D20の出力が遅延回路36を介して信号処理回路30に入力
される。これらの変形例によっても、第1実施例と同一
の効果が得られる。 次に、この発明による内視鏡用撮像装置の第2実施例
を説明する。第3図は第2実施例のブロック図である。
第2実施例において第1実施例と同一部分は同一参照数
字を付す。第2実施例は第1実施例と同一の構成要素か
らなるが、結線がわずかに異なる。位相比較器38はVCO2
4の出力とタイミングジェネレータ32の入力の位相差を
検出する代わりに、駆動パルスとタイミングパルスの位
相差を検出する。すなわち、駆動パルス発生器22の出力
の一部が信号線16を介して信号処理部12に伝送されて、
位相比較器38の第1入力端に入力される。位相比較器38
の第2入力端にはタイミングジェネレータ32の出力の一
部が供給されている。 このような第2実施例によっても、タイミングジェネ
レータ32の出力するタイミングパルスはカメラヘッド10
からケーブル14を介して信号処理回路30まで伝送された
後のCCD20の出力信号と位相が一致し、CCD20の出力信号
が正しいタイミングで信号処理される。さらに、この実
施例ではカメラヘッド10から信号処理部12へVCO24の出
力ではなく分周された駆動パルスが伝送されているの
で、分周の位相を一致できる。また駆動パルスはVCO24
の出力に比べて周波数が低いので、伝送中の波形劣化等
が少ない利点もある。 遅延回路36の接続位置に関する第2実施例の変形例を
第4図(a),(b),(c)に示す。第4図(a)で
は、タイミングジェネレータ32の出力の一部が遅延回路
36を介して位相比較器38に入力される。第4図(b)で
は、信号線16を介してカメラヘッド10から供給される駆
動パルス発生器22の出力が遅延回路36を介して位相比較
器38に入力される。第4図(c)では、CCD20の出力が
遅延回路36を介して信号処理回路30に入力される。これ
らの変形例によっても、第2実施例と同一の効果が得ら
れる。 なお、この発明は上述した実施例に限定されず、その
要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。 〔発明の効果〕 以上説明したようにこの発明によれば、カメラヘッド
から信号処理部までの信号の伝送遅延量が信号処理部内
の位相比較器により検出され、固体撮像素子の出力を信
号処理する信号処理回路のタイミングが位相比較器の出
力により制御されるので、カメラヘッドと信号処理部と
の間のケーブルによる信号伝送の際の位相の遅れが補償
できる簡単な構成の内視鏡用撮像装置が提供される。さ
らに、この発明の内視鏡用撮像装置によれば、固体撮像
素子の駆動パルスが信号処理部から伝送されるのではな
く、カメラヘッド内で発生されているので、信号処理部
内に駆動パルスの伝送中の波形の劣化を補償するマッチ
ング回路を設ける必要がなく、信号処理部の構成が簡単
になる。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明による内視鏡用撮像装置の第1実施例
の構成を示すブロック図、第2図(a),(b),
(c)は第1実施例の変形例のブロック図、第3図はこ
の発明による内視鏡用撮像装置の第2実施例の構成を示
すブロック図、第4図(a),(b),(c)は第2実
施例の変形例のブロック図である。 20……固体撮像素子(CCD)、22……駆動パルス発生
器、24,34……電圧制御発振器(VCO)、30……信号処理
回路、34……タイミングジェネレータ、38……位相比較
器。

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.カメラヘッドと信号処理部がケーブルを介して接続
    されている内視鏡用撮像装置において、 前記カメラヘッドは 固体撮像素子と、 前記固体撮像素子の駆動パルスを発生する駆動パルス発
    生手段と、 前記駆動パルス発生手段にクロックパルスを出力する電
    圧制御発振器と、 前記電圧制御発振器に印加する電圧を任意に設定可能な
    制御電圧発生手段とを具備し、 前記信号処理部は 前記固体撮像素子の出力を処理する信号処理手段と、 前記信号処理手段のタイミングパルスを発生する手段
    と、 前記電圧制御発振器から出力され前記ケーブルを介して
    前記信号処理部まで伝送されるクロックパルスの位相に
    基づいて、前記タイミングパルスと前記ケーブルを介し
    て前記カメラヘッドから供給される固体撮像素子の出力
    との位相差が零になるように前記タイミングパルスの位
    相を制御する位相制御手段とを具備することを特徴とす
    る内視鏡用撮像装置。 2.前記駆動パルス発生手段は前記電圧制御発振器から
    出力されたクロックパルスを分周して駆動パルスを発生
    するとともに、 前記タイミングパルス発生手段は 前記信号処理部内に設けられた発振器と、 前記発振器の出力を分周してタイミングパルスを発生す
    るタイミングジェネレータとを具備し、 前記位相制御手段は 前記電圧制御発振器の出力を前記ケーブルを介して前記
    信号処理部まで伝送する信号伝送手段と、 前記タイミングジェネレータの入力と前記信号伝送手段
    を介して前記カメラヘッドから伝送されるクロックパル
    スの出力との位相差を検出し、検出結果に応じて前記発
    振器の位相を制御する位相比較器とを具備することを特
    徴とする特許請求の範囲第1項に記載の内視鏡用撮像装
    置。 3.前記電圧制御発振器、または前記発振器の出力と前
    記位相制御手段の間に遅延回路が接続されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項に記載の
    内視鏡用撮像装置。 4.前記固体撮像素子の出力と前記信号処理手段の間に
    遅延回路が接続されていることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項または第2項に記載の内視鏡用撮像装置。 5.カメラヘッドと信号処理部がケーブルを介して接続
    されている内視鏡用撮像装置において、 前記カメラヘッドは 固体撮像素子と、 電圧制御発振器と、 この電圧制御発振器から出力されるクロックパルスを分
    周して駆動パルスを発生する駆動パルス発生手段と、 前記電圧制御発振器に印加する電圧を任意に設定可能な
    制御電圧発生手段とを具備し、 前記信号処理部は前記固体撮像素子の出力を処理する信
    号処理手段と、 発振器とこの発振器の出力を分周してタイミングパルス
    を発生するタイミングジェネレータとを有するタイミン
    グパルス発生手段と、 前記ケーブルを介して前記カメラヘッドから伝送される
    駆動パルスと前記タイミングパルスとの位相差を検出
    し、検出結果に応じて前記発振器の位相を制御する位相
    制御手段とを具備することを特徴とする内視鏡用撮像装
    置。 6.前記電圧制御発振器、または前記発振器の出力と前
    記位相制御手段の間に遅延回路が接続されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の内視鏡用撮像
    装置。 7.前記固体撮像素子の出力と前記信号処理手段の間に
    遅延回路が接続されていることを特徴とする特許請求の
    範囲第5項に記載の内視鏡用撮像装置。
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