JP3876530B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラヘッド部と信号処理部とがケーブルを介して接続される特に内視鏡用又は監視用に好適な分離型撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内視鏡像撮像用や顕微鏡像撮影用の撮像装置、また監視用撮像装置として、カメラヘッド部を可能な限り小型、軽量にし、そして、カメラケーブルで接続した信号処理部をカメラヘッド部とは離れた場所に設置するいわゆる分離型撮像装置がある。
【0003】
図4はこのようなカメラヘッド部と信号処理部とがカメラケーブルにて接続される従来の撮像装置の一例を説明するためのブロック図である。
まず、カメラヘッド部における1は所定のクロックの信号を発振する発振器(OSC)であり、タイミングジェネレータ(TG)2は発振器(OSC)1からのクロック信号CK1と同一又はクロック信号CK1を分周したクロック信号CK2を出力する。
【0004】
3は第1のシンクシグナルジェネレータ(SSG1)であり、クロック信号CK2を基準クロックとして水平同期パルスHD1及び垂直同期パルスVD1を生成し、タイミングジェネレータ(TG)2は、水平同期パルスHD1及び垂直同期パルスVD1に基づき各種のタイミングパルスをドライブ回路4に出力すると共に、クロック信号CK1と同一又はクロック信号CK1を分周したクロック信号CK3を出力する。そして、固体撮像素子(CCD)5はドライブ回路4からのドライブ信号に基づき入射光を電気信号に変換し、CCD信号として出力する。
【0005】
また、第1のシンクシグナルジェネレータ(SSG1)3は、水平同期パルスHD1及び垂直同期パルスVD1と同一又は極性が反転、或いは所定時間タイミングがずれた水平同期パルスHD2及び垂直同期パルスVD2を出力する。
【0006】
なお、ここでは、タイミングジェネレータ(TG)2がクロック信号CK2及びCK3を生成する例を示したが、クロック信号CK1とクロック信号CK2又はクロック信号CK3が同一の信号である場合には、発振器(OSC)1からのクロック信号CK1を第1のシンクシグナルジェネレータ(SSG1)3又は後述する第2のシンクシグナルジェネレータ(SSG2)7にそのまま入力しても良く、また、クロック信号CK2又はクロック信号CK3がクロック信号CK1を分周した信号である場合には、発振器(OSC)1からのクロック信号CK1を他の分周手段にて分周し、第1のシンクシグナルジェネレータ(SSG1)3又は第2のシンクシグナルジェネレータ(SSG2)7に入力しても構わない。
【0007】
このようにして、カメラヘッド部からは、固体撮像素子(CCD)5によるCCD信号、タイミングジェネレータ(TG)2によるクロック信号CK3、第1のシンクシグナルジェネレータ(SSG1)3による水平同期パルスHD2及び垂直同期パルスVD2が夫々出力される。
そして、カメラヘッド部と信号処理部とを接続するカメラケーブルは、同軸線構造となっており、カメラヘッド部からの夫々の信号を信号処理部に伝達する。
【0008】
一方、信号処理部における第2のシンクシグナルジェネレータ(SSG2)6には、基準クロックとしてのクロック信号CK3、水平同期パルスHD2及び垂直同期パルスVD2が入力され、これらの信号に基づき複号同期信号、OB(オプチカルブラック)クランプパルス、ブランキングパルス等を発生する。
【0009】
そして、信号処理回路7では、第2のシンクシグナルジェネレータ(SSG2)6から出力される夫々の信号に基づきCCD信号に対してγ補正、アパーチャー補正及び複号同期信号付加等の信号処理を施し、図示しない表示装置等に映像信号を出力する。
【0010】
なお、ここでは図示しないが、信号処理部からカメラヘッド部には各種電圧の電源や固体撮像素子(CCD)5の電子シャッタスピードを制御するための信号等がカメラケーブルを通じて供給されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
以上の如く従来の撮像装置では、カメラケーブルを通じてカメラヘッド部から信号処理部にCCD信号、クロック信号CK3、水平同期パルスHD2及び垂直同期パルスVD2が供給されるが、いずれの信号も同軸線により接続されているためカメラケーブル全体が太くなってしまい、特に内視鏡像撮像装置の場合には、カメラヘッド部の操作がしづらくなってしまうという問題があった。
また、同軸線は通常の電線と比べて高価であるためカメラケーブルの価格自体も高くなっていた。
【0012】
そこで、カメラケーブル全体を細くするために、高周波信号であるCCD信号及びクロック信号CK3を伝送する電線にのみ同軸線を用いて、高周波信号ではない水平同期パルスHD2及び垂直同期パルスVD2を伝送する電線には通常の電線を用いる場合を考える。
【0013】
カメラケーブル内で異なる電線を用いる場合には、カメラヘッド部から信号処理部に供給される各信号間の遅延時間にずれが生じる。そして、この各信号間の遅延時間のずれは、カメラケーブルの長さによって大きく変化するが、ノイズの影響によっても微妙に変化する。
【0014】
図5は、クロック信号CK3を同軸線により伝送し、水平同期パルスHD2を通常の電線により伝送した時に第2のシンクシグナルジェネレータ(SSG2)6に入力される水平同期パルスHD2とクロック信号CK3との位相関係を示す図である。
【0015】
同図(a)は水平同期パルスHD2であり、また、同図(b)はクロック信号CK3である。なお、水平同期パルスHD2は基準タイミングを立ち下がりエッジとし、また、クロック信号CK3は基準タイミングを立ち上がりエッジとするものとし、ここでは、水平同期パルスHD2の基準タイミングとクロック信号CK3の基準タイミングとがほぼ一致している。
【0016】
このように水平同期パルスHD2の基準タイミングとクロック信号CK3の基準タイミングとがほぼ一致している場合には、ノイズの影響によりお互いの信号の位相が前後することがあり、これらの信号を第2のシンクシグナルジェネレータ(SSG2)6にそのまま入力するとクロック信号CK3を基準クロックとして動作する第2のシンクシグナルジェネレータ(SSG2)6の内部で用いられる実際の水平同期パルスは、同図(c)に示すタイミングの信号となったり、また同図(d)に示すタイミングの信号となったり、ノイズの影響により変化することになる。
【0017】
従って、カメラケーブル内で異なる電線を用いる場合には、信号処理回路7にて信号処理された映像信号にジッタが現れる可能性があった。
【0018】
このようなジッタを発生させないために、信号処理部に可変遅延回路を設けて水平同期パルスHD2の基準タイミングとクロック信号CK3の基準タイミングとを強制的にずらすことも可能である。
ところが、このように可変遅延回路を設けた場合には、映像信号にジッタが生じる恐れはないが、各信号間の遅延時間のずれはカメラケーブルの長さやカメラケーブルに用いる電線の種類により異なるため、調整を行ったカメラケーブル以外のカメラケーブルは使用できなくなるという問題が生じた。
【0019】
【課題を解決するための手段】
以上のような課題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、
カメラヘッド部と信号処理部とが複数のケーブルを介して接続される撮像装置において、
前記カメラヘッド部は固体撮像素子と前記固体撮像素子の駆動に必要なタイミング信号を発生するタイミング発生手段と、前記タイミング発生手段に第1の同期信号を供給する第1の同期信号発生手段とを具備し、
前記信号処理部は前記複数の内の同軸線である第1のケーブルを介して入力される前記固体撮像素子の出力信号を信号処理する信号処理手段と、前記信号処理手段に第2の同期信号を供給する第2の同期信号発生手段とを具備し、
前記カメラヘッド部から前記複数のケーブルの内の同軸線である第2のケーブルを介して前記第2の同期信号発生手段に供給されるクロック信号の基準タイミングと前記第1の同期信号発生手段から前記第1及び第2のケーブルとは異なり、前記第1及び第2のケーブルよりノイズの影響を受け易い電線からなる第3のケーブルを介して前記信号処理部に入力される前記第1の同期信号に係る信号の基準タイミングとを比較し、この比較結果に応じて前記第1の同期信号に係る信号或いは前記第1の同期信号に係る信号を遅延させた信号の何れか一方の信号を前記第2の同期信号発生手段に供給することにより前記第2の同期信号発生手段が出力する前記第2の同期信号の遅延量を制御することを特徴とするものである。
【0020】
また、本発明に係る撮像装置は、カメラヘッド部と信号処理部とが複数のケーブルを介して接続される撮像装置において、
前記カメラヘッド部は固体撮像素子と前記固体撮像素子の駆動に必要なタイミング信号を発生するタイミング発生手段とを具備し、
前記信号処理部は前記複数の内の同軸線である第1のケーブルを介して入力される前記固体撮像素子の出力信号を信号処理する信号処理手段と、前記タイミング発生手段から前記複数のケーブルの内の同軸線である第2のケーブルを介して第1のクロック信号が供給される前記信号処理手段に同期信号を供給する同期信号発生手段とを具備し、
前記タイミング発生手段からの第2のクロック信号の基準タイミングと前記同期信号発生手段から前記第1及び第2のケーブルとは異なり、前記第1及び第2のケーブルよりノイズの影響を受け易い電線からなる第3のケーブルを介してカメラヘッド部に入力される前記同期信号に係る信号の基準タイミングとを比較し、この比較結果に応じて前記同期信号に係る信号或いは前記同期信号に係る信号を遅延させた信号の何れか一方の信号を前記タイミング発生手段に供給することにより前記タイミング発生手段が出力する前記タイミング信号の遅延量を制御することを特徴とするものである。
【0021】
【実施例】
図1は、本発明の第1の実施例に係る撮像装置であり、従来の撮像装置と同一の構成に関しては、同一符号を用い、その説明を一部省略する。
まず、カメラヘッド部における発振器(OSC)1、タイミングジェネレータ(TG)2、第1のシンクシグナルジェネレータ(SSG1)3、ドライブ回路4及び固体撮像素子(CCD)5は、従来の撮像装置と同一構成である。
【0022】
そして、カメラヘッド部からは、固体撮像素子(CCD)5によるCCD信号、タイミングジェネレータ(TG)2によるクロック信号CK3、第1のシンクシグナルジェネレータ(SSG1)3による水平同期パルスHD2及び垂直同期パルスVD2がカメラケーブルを通じて信号処理部に夫々出力されるが、高周波信号であるCCD信号及びクロック信号CK3を伝送する電線にのみ同軸線が用いられ、高周波信号ではない水平同期パルスHD2及び垂直同期パルスVD2を伝送する電線には通常の電線が用いられている。
【0023】
次に信号処理部において、8は位相比較器であり、同軸線により伝送されるカメラヘッド部からのクロック信号CK3と通常の電線により伝送される第1のシンクシグナルジェネレータ(SSG1)3からの水平同期パルスHD2との位相比較を行い、その比較結果に応じて後述の如く制御信号を出力する。
【0024】
また、9及び10は遅延素子であり、第1のシンクシグナルジェネレータ(SSG1)3から出力された水平同期パルスHD2及び垂直同期パルスVD2を例えばクロック信号CK3の1/2周期分夫々遅延させて出力する。
【0025】
そして、SW1はその一方の入力に水平同期パルスHD2が入力されると共に他方の入力に遅延素子9にて遅延された水平同期パルスHD3が入力され、位相比較器8からの制御信号に基づきいずれか一方の信号を選択的に出力する第1のスイッチである。
【0026】
また、SW2はその一方の入力に垂直同期パルスVD2が入力されると共に他方の入力に遅延素子10にて遅延された垂直同期パルスVD3が入力され、位相比較器8からの制御信号に基づきいずれか一方の信号を選択的に出力する第2のスイッチである。
【0027】
第2のシンクシグナルジェネレータ(SSG2)6は、基準クロックとしてのクロック信号CK3、第1のスイッチSW1により選択された水平同期パルス及び第2のスイッチSW2により選択された垂直同期パルスに基づき複号同期信号、OB(オプチカルブラック)クランプパルス、ブランキングパルス等を発生し、信号処理回路7は、シンクシグナルジェネレータ(SSG2)6から出力される夫々の信号が入力され、CCD信号にγ補正、アパーチャー補正及び複号同期信号付加等の信号処理を行う。
【0028】
図2は、位相比較器8に入力される水平同期パルスHD2とクロック信号CK3との位相関係に基づく水平同期パルスの切替え制御を説明するための図である。
同図(a)は水平同期パルスHD2であり、また、同図(b)はクロック信号CK3である。なお、従来の撮像装置にて説明したように水平同期パルスHD2は基準タイミングを立ち下がりエッジとし、また、クロック信号CK3は基準タイミングを立ち上がりエッジとしている。
【0029】
位相比較器8は、水平同期パルスHD2の基準タイミングとクロック信号CK3の基準タイミングとを比較して、夫々の基準タイミングのずれdTを演算する。そして、クロック信号CK3のクロック周期をTCKとして、TCK/4≦dT≦TCK(3/4)である場合には、位相比較器8は第1のスイッチSW1及び第2のスイッチSW2に対して遅延素子9を介さない水平同期パルスHD2及び遅延素子10を介さない垂直同期パルスVD2を選択するよう制御信号を出力する。
【0030】
また、水平同期パルスHD2の基準タイミングとクロック信号CK3の基準タイミングとを比較して、dT<TCK/4又はdT>TCK(3/4)である場合には、位相比較器8は第1のスイッチSW1及び第2のスイッチSW2に対して、遅延素子9を介した水平同期パルスHD3及び遅延素子10を介した垂直同期パルスVD3を選択するよう制御信号を出力する。
【0031】
なお、位相比較器8にはヒステリシス特性をもたせることにより、ノイズの影響によりdTの値がTCK/4又はTCK(3/4)の付近で細かく変化する場合であっても、それに伴い第1のスイッチSW1及び第2のスイッチSW2に出力する制御信号が変化しないよう設計されている。
【0032】
以上のような切替え動作により、図2(a)及び(b)に示すタイミングで水平同期パルスHD2とクロック信号CK3とが入力された場合には、第2のシンクシグナルジェネレータ(SSG2)6の内部で用いられる実際の水平同期パルスは、同図(c)に示すタイミングの信号となる。
【0033】
また、水平同期パルスHD2が同図(d)、クロック信号CK3が同図(e)の如くタイミングの場合には、第1のスイッチSW1は遅延素子9から出力される(f)で示す水平同期パルスHD3を選択出力し、第2のシンクシグナルジェネレータ(SSG2)6の内部で用いられる実際の水平同期パルスは、同図(g)に示すタイミングの信号となる。
【0034】
このように、第2のシンクシグナルジェネレータ(SSG2)6の内部で実際に用いられる水平同期パルスは、水平同期パルスHD2より位相が遅れた信号となるが、ノイズの影響によりdTの値が多少変化しても、その変化に伴い実際に用いられる水平同期パルスの基準タイミングが変化することはないので、ジッタが発生することはない。
【0035】
図3は、本発明の第2の実施例に係る撮像装置であり、信号処理部にのみシンクシグナルジェネレータを設けると共に、位相比較をカメラヘッド部にて行っている。
同図において、カメラヘッド部の発振器(OSC)1、タイミングジェネレータ(TG)2及び固体撮像素子(CCD)5、そして信号処理部の信号処理回路7は従来の撮像装置と同一構成である。
【0036】
タイミングジェネレータ(TG)2には、発振器(OSC)1からクロック信号CK1が入力されており、タイミングジェネレータ(TG)2は、発振器(OSC)1からクロック信号CK1と同一又はクロック信号CK1を分周したクロック信号CK2及びCK3を出力する。
【0037】
一方、信号処理部における第3のシンクシグナルジェネレータ(SSG3)11は、カメラヘッド部からのクロック信号CK3を基準クロックとして水平同期パルスHD4及び垂直同期パルスVD4を出力し、これらの信号がカメラケーブルを通じてカメラヘッド部側に供給される。
【0038】
位相比較器12は、タイミングジェネレータ(TG)2からのクロック信号CK2と第3のシンクシグナルジェネレータ(SSG3)11からの水平同期パルスHD4との位相比較を行い、図2を用いて説明した第1の実施例に係る撮像装置と同様の方法にて第3のスイッチSW3及び第4のスイッチSW4に制御信号を出力する。
【0039】
また、遅延素子13及び14は、第3のシンクシグナルジェネレータ(SSG3)11からの水平同期パルスHD4及び垂直同期パルスVD4を例えばクロック信号CK3の1/2周期分夫々遅延させて出力する。
【0040】
そして、位相比較器12は、水平同期パルスHD4の基準タイミングとクロック信号CK2の基準タイミングとを比較して、夫々の基準タイミングのずれdTがTCK/4≦dT≦TCK(3/4)である場合には、遅延素子13を介さない水平同期パルスHD4及び遅延素子14を介さない垂直同期パルスVD4が出力されるよう第3のスイッチSW3及び第4のスイッチSW4を制御し、dT<TCK/4又はdT>TCK(3/4)である場合には、遅延素子13を介した水平同期パルスHD5及び遅延素子14を介した垂直同期パルスVD5が出力されるよう第3のスイッチSW3及び第4のスイッチSW4を制御する。
【0041】
タイミングジェネレータ(TG)2は、第3のスイッチSW3から出力される水平同期パルス及び第4のスイッチSW4から出力される垂直同期パルスに基づき各種のタイミングパルスをドライブ回路4に出力する。
【0042】
このように、水平同期パルスHD4の基準タイミングとクロック信号CK2の基準タイミングとの時間差を演算させ、この時間差に応じて水平同期パルスHD4又はこれを所定時間遅延させた水平同期パルスHD5、並びに垂直同期パルスVD4又はこれを所定時間遅延させた垂直同期パルスVD5を選択的に用いて、固体撮像素子(CCD)5からCCD信号が出力されることになるため、映像信号にジッタが発生することはなくなる。
【0043】
【発明の効果】
本発明に係る撮像装置によると、カメラヘッド部と信号処理部とを接続するカメラケーブルをより細く、取り扱い易いものに出来、しかも安価に製造可能となる。
また、製造時に調整したカメラケーブルのみでなく、長さや種類のことなるカメラケーブルを用いることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る撮像装置を説明するためのブロック図である。
【図2】水平同期パルスHD2とクロック信号CK3との位相関係に基づく水平同期パルスの切替え制御を説明するための図である。
【図3】本発明の第2の実施例に係る撮像装置を説明するためのブロック図である。
【図4】従来の撮像装置を説明するためのブロック図である。
【図5】水平同期パルスHD2とクロック信号CK3との位相関係を説明するための図である。
【符号の説明】
1…発振器(OSC)
2…タイミングジェネレータ(TG)
3、6、11…シンクシグナルジェネレータ(SSG1、2、3)
4…ドライブ回路
5…固体撮像素子(CCD)
7…信号処理回路
8、12…位相比較器
9、10、13、14…遅延素子
SW1〜4…第1〜第4のスイッチ
Claims (2)
- カメラヘッド部と信号処理部とが複数のケーブルを介して接続される撮像装置において、
前記カメラヘッド部は固体撮像素子と前記固体撮像素子の駆動に必要なタイミング信号を発生するタイミング発生手段と、前記タイミング発生手段に第1の同期信号を供給する第1の同期信号発生手段とを具備し、
前記信号処理部は前記複数の内の同軸線である第1のケーブルを介して入力される前記固体撮像素子の出力信号を信号処理する信号処理手段と、前記信号処理手段に第2の同期信号を供給する第2の同期信号発生手段とを具備し、
前記カメラヘッド部から前記複数のケーブルの内の同軸線である第2のケーブルを介して前記第2の同期信号発生手段に供給されるクロック信号の基準タイミングと前記第1の同期信号発生手段から前記第1及び第2のケーブルとは異なり、前記第1及び第2のケーブルよりノイズの影響を受け易い電線からなる第3のケーブルを介して前記信号処理部に入力される前記第1の同期信号に係る信号の基準タイミングとを比較し、この比較結果に応じて前記第1の同期信号に係る信号或いは前記第1の同期信号に係る信号を遅延させた信号の何れか一方の信号を前記第2の同期信号発生手段に供給することにより前記第2の同期信号発生手段が出力する前記第2の同期信号の遅延量を制御することを特徴とする撮像装置。 - カメラヘッド部と信号処理部とが複数のケーブルを介して接続される撮像装置において、
前記カメラヘッド部は固体撮像素子と前記固体撮像素子の駆動に必要なタイミング信号を発生するタイミング発生手段とを具備し、
前記信号処理部は前記複数の内の同軸線である第1のケーブルを介して入力される前記固体撮像素子の出力信号を信号処理する信号処理手段と、前記タイミング発生手段から前記複数のケーブルの内の同軸線である第2のケーブルを介して第1のクロック信号が供給される前記信号処理手段に同期信号を供給する同期信号発生手段とを具備し、
前記タイミング発生手段からの第2のクロック信号の基準タイミングと前記同期信号発生手段から前記第1及び第2のケーブルとは異なり、前記第1及び第2のケーブルよりノイズの影響を受け易い電線からなる第3のケーブルを介してカメラヘッド部に入力される前記同期信号に係る信号の基準タイミングとを比較し、この比較結果に応じて前記同期信号に係る信号或いは前記同期信号に係る信号を遅延させた信号の何れか一方の信号を前記タイミング発生手段に供給することにより前記タイミング発生手段が出力する前記タイミング信号の遅延量を制御することを特徴とする撮像装置。
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