JP4398106B2 - 撮像素子駆動ユニットとこれを用いる撮像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内視鏡画像等の被写体像を撮像する撮像素子駆動ユニットとこれを用いる撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に係る先行技術として、特願２０００−５６２３４号と特願平１１−２４９０４８号がある。
外科手術用の外付けテレビカメラでは、画素数や駆動タイミングの異なるＣＣＤを使用した複数種類のカメラヘッドを使用する。また、画素数や駆動タイミングの異なるＣＣＤを使用した複数種類のビデオスコープ（電子内視鏡）が採用されることもある。
【０００３】
これに対して、特願２０００−５６２３４号では、カメラヘッド内に基板を設け、その中にＣＣＤ駆動用のタイミングジェネレータＩＣを設ける事で、各種ＣＣＤに対応した駆動信号を発生している。しかし、この方法では、それぞれのＣＣＤで異なるタイミングジェネレータＩＣを使用しており、それぞれのカメラヘッドで搭載する基板を変える必要があった。
【０００４】
更に、近年、オートクレーブ対応が可能なカメラヘッドがあるが、この場合は、耐熱・耐湿性を確保するために、基板を樹脂封止する必要がある。
樹脂封止をすると、外部からは何の基板か判別がつかなくなるため、搭載する基板を変えて製造する場合には、誤りなく搭載するための管理を行うことが煩わしいものとなる。
また、搭載する基板をカメラヘッドに応じて変更しなければならないので、製造コストを低減化することが困難になる欠点がある。
【０００５】
また、従来のカメラヘッドでは、カメラヘッドの種類を判別するために、特願平１１−２４９０４８号にあるように、カメラヘッドによって基板内の抵抗値を変える事によってカメラヘッドの種類を判別していた。この場合も、オートクレーブ対応のカメラヘッドでは、樹脂封止されているため、外部からは何の基板か判別するのが難しくなるため、その管理が面倒になる。
【０００６】
カメラヘッド内にメモリなどを設けてデジタルデータを記憶させ、それによりそのカメラヘッドが接続されるカメラコントロールユニット（ＣＣＵ）側からカメラヘッドの種類を判別する方法もあるが、この場合は、判別すべきカメラヘッドの種類が多くなると、ビット数が増えるため、カメラヘッドのピン数が増加し、ＣＣＵに接続するコネクタ及びＣＣＵ側のコネクタ受けのサイズが大きくなってしまう。
【０００７】
デジタルデータをシリアルで伝送する方法もあるが、この場合は、カメラヘッドとＣＣＵで同期を取る必要が生じるため、カメラヘッド内の回路の処理負荷が増加してしまう。また、ビデオスコープの場合でも同様の問題が発生する。
【０００８】
このように従来例では撮像するテレビカメラ或いはビデオスコープ等の撮像部と、その撮像部が着脱自在に接続され、信号処理を行う信号処理部（ＣＣＵ）とからなる撮像装置の場合には、撮像部を構成する基板或いは電子デバイスをＣＣＤ等の撮像素子の種類（具体的には画素数や駆動タイミング）に応じて変更していたが、オートクレーブに対応可能にするためには、基板或いは電子デバイスの保管やその管理等が面倒になる欠点があった。
【０００９】
（発明の目的）
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、封止樹脂で封止された基板或いは電子デバイスを種類が異なる撮像部に対しても共通化ができるようにした撮像素子駆動ユニットを提供することを目的とする。
より具体的には、画素数が異なる撮像素子やケーブル長が異なる複数種類の撮像部における基板を共通化ができる撮像素子駆動ユニットを提供するにある。
【００１０】
また、撮像部と信号処理部間の入出力信号数を増加させる事なく、簡単な構成で複数種類の撮像部を判別して、対応する信号処理を可能とする撮像装置を提供する事を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による撮像素子駆動ユニットは、被写体を撮像する撮像素子を有する複数の種類の撮像部への入出力信号の接続が可能な入出力信号接続部と、撮像素子を駆動するために所定の機能を有する回路に設定するための機能設定用のデータが入力される設定データ入力部を有し、該設定データ入力部から入力される機能設定データに基づき前記撮像素子を駆動する駆動回路を構成すると共に、この駆動回路により、前記入出力信号接続部を介して前記撮像素子を駆動する電子デバイスと、前記電子デバイスを封止して保護する封止樹脂部材と、前記電子デバイスの前記設定データ入力部に接続され、前記封止樹脂部材により封止された状態で前記設定データを外部機器から供給するための入力端と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明による撮像装置は、撮像素子を有する撮像部と、回路実装部を封止樹脂部材により封止された状態で、前記撮像部と接続され、前記撮像素子を駆動すると共に、この撮像素子からの出力信号を出力する撮像素子駆動ユニットと、前記撮像素子駆動ユニットと接続され、前記出力信号を基に映像信号を生成する映像処理部と、を有し、前記撮像素子駆動ユニットは、前記撮像部への入出力信号の接続が可能な入出力信号接続部と、外部入力により、前記封止樹脂部材により封止された状態で、撮像素子を駆動する駆動回路の変更が可能な可変駆動回路と、前記外部入力が供給される外部入力供給部と、前記可変駆動回路により駆動された撮像素子からの信号を前記映像処理部に出力する信号出力部と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
【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を説明する。
（第１の実施の形態）
図１ないし図９は本発明の第１の実施の形態に係り、図１は第１の実施の形態の内視鏡撮像装置の構成を示し、図２は内視鏡撮像部としてのテレビカメラ側の電気系の構成を示し、図３は（信号）処理部としてのＣＣＵの電気系の構成を示し、図４は封止樹脂で封止された基板を示し、図５はＣＤＳ回路に入力されるＣＣＤ出力信号やサンプリング信号等を示し、図６はＥＶＲによる制御電圧に対する遅延量の特性を示し、図７は補色モザイクフィルタのフィルタ配列例を示し、図８はサンプルパルスにより色分離する動作を示し、図９は画素数が異なるＣＣＤの場合における水平駆動信号及びリセット信号等を示す。
【００１３】
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態の内視鏡撮像装置１は、光学式内視鏡２に撮像手段を備えたテレビカメラ３を装着したテレビカメラ外付け内視鏡４と、光学式内視鏡２に照明光を供給する光源装置５と、テレビカメラ３と着脱自在で接続され、標準的な映像信号を生成する映像信号処理を行うカメラコントローラユニット（以下、ＣＣＵと略記）６と、このＣＣＵ６から出力される映像信号を表示するテレビモニタ７とから構成される。
【００１４】
光学式内視鏡２は例えば硬質の挿入部１１と、この挿入部１１の後端に設けられた把持部（操作部）１２と、この把持部１２の後端に設けられた接眼部１３とを有する硬性内視鏡である。
【００１５】
挿入部１１内にはライトガイド１４が挿通され、このライトガイド１４は、把持部１２のライトガイド口金に接続されるライトガイドケーブル１５を介して光源装置５に接続され、光源装置５内の図示しないランプからの白色の照明光を伝送してライトガイド１４の先端面から出射し、患部などの被写体を照明する。
【００１６】
先端部には対物レンズ１６が設けられ、この対物レンズ１６により結像される光学像は例えばリレーレンズ系１７で後方側に伝送され、接眼部１３に設けた接眼レンズ１８により拡大観察することができる。
【００１７】
また、テレビカメラ３は接眼部１３に着脱自在で装着（外付け）されるカメラヘッド２１と、該カメラヘッド２１からその基端が延出される（信号伝送系としての）カメラケーブル２２と、このカメラケーブル２２の末端に設けたコネクタ２３とから構成され、このコネクタ２３はＣＣＵ６に着脱自在で接続される。
【００１８】
上記カメラヘッド２１内には、接眼レンズ１８に対向して結像レンズ２４が配置され、結像位置には固体撮像素子として電荷結合素子（ＣＣＤと略記）２５が配置されている。なお、光電変換するＣＣＤ２５の前面にはモザイクフィルタ３０が配置され、被写体像を光学的に色分離してＣＣＤ２５の撮像面に導く。
【００１９】
ＣＣＤ２５の裏面側には例えばバッファアンプ２６（図２参照）を形成する回路基板が配置され、ＣＣＤ２５及び回路基板にはカメラケーブル２２（内の信号ケーブル２７）の一端が接続され、その他端はコネクタ２３の電気接点に、このコネクタ２３内に設けたＣＣＤ処理回路２８を介して接続されている。
【００２０】
このＣＣＤ処理回路２８はＣＣＤ２５から出力されるＣＣＤ出力信号に対して後述するＣＤＳ回路３１により、信号成分を抽出するサンプリングを行う際に、ＣＣＤ出力信号が信号ケーブル２７により、時間遅延してタイミングがずれてしまうことがあるため、予め駆動する駆動信号のタイミングを調整して、ＣＤＳ回路３１でＣＣＤ出力信号における信号成分を正しく抽出できるようにタイミング調整を行う機能を備えている。
【００２１】
上記コネクタ２３をＣＣＵ６に接続することにより、ＣＣＤ処理回路２８はＣＣＵ６内の映像処理回路２９に電気的に接続される。そして、映像処理回路２９により、生成された標準的な映像信号がテレビモニタ７に出力される。
図２に示すようにカメラヘッド２１内にはＣＣＤ２５とバッファアンプ２６が設けられている。このバッファアンプ２６で電流増幅されたＣＣＤ出力信号は、コネクタ２３内のＣＣＤ処理回路２８をスルーして、図３に示すＣＣＵ内の相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ回路と略記）３１に入力され、このＣＤＳ回路３１によりＣＣＤ出力信号における信号成分が抽出された後、適正な信号レベルに調整するための自動利得調整回路（ＡＧＣ回路）３２を経てＡ／Ｄ変換回路３３に出力される。
【００２２】
図２に示すＣＣＤ処理回路２８には、タイミング信号を発生するタイミングジェネレータ（図ではＴＧと略記）３４が設けられ、このタイミングジェネレータ３４はＣＣＤ駆動信号としての水平駆動信号φＨ、リセット信号φＲ、垂直駆動信号φＶを発生すると共に、前記ＣＤＳ回路３１に対するサンプリング信号ＳＨａ、ＳＨｂを発生し（て図２の端子ａから図３の端子ａ′を経てＣＤＳ回路３１に出力する）、またＡ／Ｄ変換回路３３に対するＡ／Ｄ変換のクロック信号ＡＤＣＫとを発生（して図２の端子ｂから図３の端子ｂ′を経てＡ／Ｄ変換回路３３に出力）する。
【００２３】
このタイミングジェネレータ３４は、その内部回路が電気的に任意にプログラム可能なプログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤと略記）素子で構成されていることが特徴の１つとなっている。
【００２４】
このＰＬＤ素子（と呼ばれる電子デバイス）は、複数の論理素子と、複数の論理素子を接続するための複数のスイッチ素子とを有すると共に、それらによりタイミングジェネレータ３４としての機能を持つロジック素子に設定するための設定データ入力部としての端子ｃを有する。
【００２５】
そして設定データ入力部から設定データを入力することにより、前記複数のスイッチ素子のＯＮ，ＯＦＦのパターンを決定することにより、複数のスイッチ素子と複数の論理素子が所定の機能を持つ論理回路を構成するようにプログラムで自由に論理回路を設定可能とするプログラマブル論理デバイスであり、前記設定データは、ＣＣＤ２５を駆動してＣＣＤ出力信号を読み出すＣＣＤ駆動回路（ＣＣＤ読み出し回路）を構成するための結線データである。
【００２６】
このようにＰＬＤで構成されたタイミングジェネレータ３４から出力されたＣＣＤ駆動信号は、位相調整回路３５に入力される。この位相調整回路３５は、ＣＣＤ２５から出力されるＣＣＤ出力信号がＣＤＳ回路３１によりサンプリングをする際に、ＣＣＤ出力信号が信号ケーブル２２により時間遅延してタイミングがずれてしまうため、予め駆動する駆動信号のタイミングを調整してＣＤＳ回路３１でＣＣＤ出力信号における信号成分を正しくサンプリング出来るようにタイミング調整（位相調整）を行う。そして、位相調整回路３５からタイミング調整（位相調整）されたＣＣＤ駆動信号としての水平駆動信号φＨ′、リセット信号φＲ′を出力する。
【００２７】
この位相調整回路３５の位相調整する値の制御は電子ボリュウム（ＥＶＲと略記）３７から出力される制御電圧３８により制御できるようにしている。また、このＥＶＲ３７は後述するように、コネクタ２３の端子を経てＣＣＵ６内のＥＶＲ設定回路４７から制御電圧３８の値を設定できるようにしている。
【００２８】
この場合、ＣＣＤ信号における垂直駆動信号φＶは、水平駆動信号φＨ、リセット信号φＲに比較して、出力される時間間隔がはるかに大きいため、信号ケーブル２２による時間遅延の影響を受けないようにできるので、位相調整回路３５及びドライバ３６を介することなくＣＣＤ２５に印加するようにしている。勿論、この垂直駆動信号φＶに対しても、位相調整を行っても良い。
位相調整回路３５から出力された水平駆動信号φＨ′、リセット信号φＲ′等のＣＣＤ駆動信号は、ドライバ３６により増幅され、信号線２７を介してＣＣＤ２５に供給される。
【００２９】
また、ＥＶＲ３７は、不揮発性で電気的に書き換え可能なメモリ、具体的にはフラッシュメモリタイプのメモリを有し、そのメモリには、位相調整用の設定電圧が製造時に書き込まれると共に、テレビカメラ３（カメラヘッド２１）の種類を判別するための判別情報が書き込まれる。そして、その判別情報は読み出されることにより判別用信号３９としてコネクタ２３の端子からＣＣＵ６側に出力される。この判別用信号３９は、カメラヘッド２１の種類（具体的にはカメラヘッド２１内に配置されたＣＣＤ２５の種類、カメラケーブル２２の長さ）毎に設定されたアナログ電圧値であり、コネクタ２３がＣＣＵ６に接続された場合にＣＣＵ６に供給され、後述するヘッド検知回路４９により、ＣＣＵ６側での信号処理に使用される。
【００３０】
このような構成のＣＣＤ処理回路２８においては、ＣＣＤ２５の種類及びカメラケーブル２２の長さ等、テレビカメラ３の撮像部の種類に依存する回路構成をＣＣＤ処理回路２８の回路素子を実装した（電子モジュールの）後に、外部から電気的に可変設定できるようにして、共通の基板４０で製造できるようにしている。
【００３１】
このＣＣＤ処理回路２８を構成する基板４０は、図４に示すように、オートクレーブ耐性を確保するために封止樹脂４１で封止される。このため、封止樹脂４１で封止後は、外部からは何の基板かの判別が難しい。
【００３２】
しかし、本実施の形態では、上述のように基板４０を封止樹脂４１で封止した後にも、外部から電気的にその撮像部の種類に依存する回路構成を設定できる構成にしているので、撮像部の種類に応じて基板４０に実装する回路素子を変更することを必要としないで、全て同じ回路素子を実装した同じ基板４０を採用できるようにしている。
【００３３】
そして、回路素子の実装後の基板４０に対する出荷直前時等の製造最終時に、撮像部の種類に応じて、撮像部の種類に依存する回路構成を外部から電気的に設定することにより、撮像部の種類（撮像素子の画素数の違い、信号ケーブルの長さの違い等の種類）に応じたＣＣＤ処理機能を備えたＣＣＤ処理回路２８を構成できるようにしている。
【００３４】
次に図３を参照してＣＣＵ６の詳細な構成を説明する。なお、ＣＣＵ６内の映像処理回路２９は図３における例えばＰＬＤプログラム用コネクタ５０を除く部分で構成されている。
【００３５】
上記ＣＣＤ処理回路２８のＣＣＤ駆動信号によりＣＣＤ２５は駆動され、このＣＣＤ２５から出力されるＣＣＤ駆動信号はＣＣＵ６内のＣＤＳ回路３１に入力される。
【００３６】
このＣＤＳ回路３１にはタイミングジェネレータ３４からサンプリング信号ＳＨａ、ＳＨｂが供給され、図５（Ａ）に示すＣＣＤ出力信号に対して図５（Ｂ）に示すサンプリング信号ＳＨａによってフィードスルー波形部分のレベルをサンプリングし、図５（Ｃ）に示すサンプリング信号ＳＨｂによって信号波形部分のレベルをサンプリングする。そして、これらの差信号を出力する。
【００３７】
この場合、カメラケーブル２２の長さによりＣＣＤ出力信号がＣＤＳ回路３１に入力されるタイミングは異なり、例えば長いと図５（Ｄ）のようになる。この図５（Ｄ）に示すＣＣＤ出力信号に対して図５（Ｂ）、図５（Ｃ）に示すサンプリング信号ＳＨａ、ＳＨｂを採用すると、正しく信号成分を抽出できないで、ミスサンプリングを行うことになる。
【００３８】
このため、位相調整回路３５によって、カメラケーブル２２による時間遅延の影響を補正するように位相調整を行い、ＣＤＳ回路３１には図５（Ａ）に示すように所定のタイミングでＣＣＤ出力信号が入力されるようにする。
【００３９】
具体的には、カメラケーブル２２が短いヘッド２１の場合には、予め大きな時間遅延（位相遅延）を行ってＣＣＤ駆動信号を出力させるようにし、カメラケーブル２２が長くなるに従って小さな時間遅延（位相遅延）を行うようにし、異なる長さのカメラケーブル２２の場合に対して、ＣＤＳ回路３１には図５（Ａ）に示すように所定のタイミングでＣＣＤ出力信号が入力されるようにする。
【００４０】
ＣＤＳ回路３１の出力信号はＡＧＣ回路３２により増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路３３に入力され、タイミングジェネレータ３４からのクロック信号ＡＤＣＫによりＡ／Ｄ変換を行う。
【００４１】
Ａ／Ｄ変換回路３３によりデジタル信号に変換されたＣＣＤ出力信号は、フォトカプラ４２ａによりその前段側の患者回路と絶縁された状態で、２次回路側のデジタル映像処理回路４３に入力される。そして、このデジタル映像処理回路４３により、色分離、輪郭強調、ガンマ補正等の信号処理が行われる。
【００４２】
このデジタル映像処理回路４３の出力信号は、Ｄ／Ａ変換回路４４にてアナログ信号に変換して、エンコーダ４５で標準的な映像信号としてのＮＴＳＣ信号等に変換してテレビモニタ７に出力する。
【００４３】
また、同期信号発生器（ＳＳＧ）４６は各種同期信号をデジタル映像処理回路４３、Ｄ／Ａ変換回路４４、エンコーダ４５に供給するとともに、フォトカプラ４２ｂを介してＣＣＤ処理回路２８のタイミングジェネレータ３４にも同期信号を供給する。
また、映像処理回路２９には、ＣＣＤ処理回路２８に設けたＥＶＲ３７の設定を行うＥＶＲ設定回路４７が設けてあり、このＥＶＲ設定回路４７は位相調整回路３５への制御電圧値及びカメラヘッド２１の種類に応じた判別用の設定値を製造時にＥＶＲ３７に書き込む。
【００４４】
ＥＶＲ３７は内部にフラッシュタイプのメモリを有しているため、メモリに書き込まれた情報は非通電時にも保持される。
そして、ＥＶＲ３７に書き込まれた制御電圧値は、位相調整回路３５に位相調整を行う制御電圧３８として印加される。この場合、位相調整回路３５は印加される制御電圧３８の値により例えば図６に示すように遅延量（位相遅延量）が変化する。この特性により、カメラヘッド２１の種類に応じた遅延量となるように制御電圧値が設定される。
【００４５】
また、ＥＶＲ３７から読み出された（判別用の）設定値の判別用信号は、ＣＣＵ６内のＡ／Ｄ変換回路４８に入力され、デジタル値に変換された後、フォトカプラ４２ｃを介してヘッド検知回路４９に入力される。
【００４６】
ヘッド検知回路４９では、入力される設定値の値により、どの種類のカメラヘッド２１であるかの判別を行い、判別した信号をＳＳＧ４６に送り、ＳＳＧ４６は対応した同期信号を発生する。
【００４７】
また、このＣＣＵ６には、ＰＬＤで構成された（ＣＣＤ処理回路２８内の）タイミングジェネレータ３４と端子ｃで接続されるＰＬＤプログラム用コネクタ５０が設けてあり、このＰＬＤプログラム用コネクタ５０の他端の外部接続端子５１には図示しない外部のパーソナルコンピュータ（パソコン或いはＰＣと略記）と接続され、外部のＰＣ等からＰＬＤに書き込み用プログラムを送り、ＰＬＤを構成する複数のスイッチ素子の結線（配線）パターンを決定することにより、ＣＣＤ２５に応じたＣＣＤ駆動信号を発生するＴＧ３４の機能を持たせることができる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、ＣＣＤ２５の前面のモザイクフィルタ３０としては、例えば図７に示すような色配列の補色モザイクフィルタを用いている。
このように、補色モザイクフィルタを採用したＣＣＤ２５の場合には、一般的に垂直方向に隣接する２ラインを同時に読み出し、加算した信号を出力する。
【００４９】
従って、ＣＣＤ２５から出力されるＣＣＤ出力信号は図８（Ａ）に示すようにＣｙ＋ＧとＹｅ＋Ｍｇが画素毎に交互に出力される。デジタル映像処理回路４３では図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）に示すＣｙ＋ＧサンプルパルスとＹｅ＋Ｍｇサンプルパルスにより、色分離の処理を行うようにしている。
【００５０】
この場合、テレビカメラ３はその用途によってカメラケーブル２２の長さが異なるため、遅延時間が１画素以上になることがあり、その場合には位相調整回路３５により、信号成分を正しく抽出できるように調整される。
【００５１】
つまり、遅延時間が１画素だけずれた状態に位相調整を行うと、ＣＣＤ出力信号は図８（Ｄ）に示すように図８（Ａ）と１画素だけＣｙ＋ＧとＹｅ＋Ｍｇがずれたものとなり、その信号を図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）のＣｙ＋ＧサンプルパルスとＹｅ＋Ｍｇサンプルパルスを用いて色分離を行うと正しい色を生成できないことになる。
【００５２】
このため、本実施の形態ではヘッド検知回路４９の検知結果をＳＳＧ４６に送り、ＳＳＧ４６ではケーブル長が１画素以上の遅延になった場合には、図８（Ｅ）及び図８（Ｆ）に示すようにＣｙ＋ＧサンプルパルスとＹｅ＋Ｍｇサンプルパルスを（図８（Ｂ）及び図８（Ｃ）のものと）逆位相に設定するようにする。
【００５３】
また、本実施の形態では、図９に示すように異なる画素数のＣＣＤを採用したテレビカメラ３がＣＣＵ６に接続された場合にも、そのＣＣＤ２５に対応した信号処理を行えるようにしている。
【００５４】
例えば図９（Ａ）のＣＣＤ（２５ａとする）と図９（Ｃ）のＣＣＤ（２５ｂとする）では、水平方向の画素数が異なり、それぞれＰｈａとＰｈｂである。この場合、図９（Ｂ）、図９（Ｄ）に示すように、標準的な映像信号の水平同期信号ＨＤの周期としての１水平期間の時間は変わらないため、水平駆動信号φＨ、リセット信号φＲの周波数が異なることになる（換言すると、ケーブル長が同じでも、ＣＤＳ回路３１で適正にサンプリングするタイミングが異なることになる）。
【００５５】
従来では、これに対応してタイミングジェネレータ３４にそれぞれに対応した異なるＩＣを使用していたため、使用するＣＣＤの画素数に応じて、ＣＣＤ処理回路２８の基板を変える必要があった。
【００５６】
これに対して本実施の形態では、このタイミングジェネレータ３４に内部回路を任意にプログラム可能なプログラムロジックデバイス（ＰＬＤ）素子を用いることで、同一の基板４０で複数種類のＣＣＤに対応するタイミングジェネレータ３４をソフトウェアの援用により（従来例における異なるＩＣを使用したのと同等の機能を持つように）製造したＣＣＤ処理回路２８を構成できるようにしている。
【００５７】
このような構成による本実施の形態の作用を説明する。
各テレビカメラ３のコネクタ２３内にＣＣＤ処理回路２８をその基板４０を封止樹脂４１で封止して基板４０を収納して、コネクタ２３の外装ケースを密閉する。
【００５８】
この場合、テレビカメラ３のカメラケーブル２２の長さやＣＣＤ２５の画素数が異なる場合にも、同じ（封止樹脂４１で封止した）基板４０を収納すれば良い。このため、カメラケーブル２２の長さが異なる場合や、ＣＣＤ２５の画素数が異なるために、それに応じてＣＣＤ駆動信号のパルス数やそのタイミング等を変更したＩＣ等で構成されるタイミングジェネレータ３４を実装した基板を採用しなければならないようなことはない。つまり、カメラケーブル２２の長さ、ＣＣＤ２５の画素数の違いにより、搭載する基板を複数用意しておく必要がないし、それらを区別して保管しておく必要もない。
【００５９】
そして、このコネクタ２３をＣＣＵ６に接続し、さらにこのＣＣＵ６のＰＬＤプログラム用５０の外部接続端子５１に外部のＰＣを接続し、そのテレビカメラ３のＣＣＤ２５の画素数に応じて、ＰＣからタイミングジェネレータ３４を構成するＰＬＤに設定データを送り、テレビカメラ３に内蔵されているＣＣＤ２５の画素数に対応したＣＣＤ駆動信号を発生するタイミングジェネレータ３４をプログラム的に構成する。
【００６０】
また、ＥＶＲ３７には、そのテレビカメラ３のカメラケーブル２２の長さの場合における適正な位相調整量を識別したり、上述したように補色モザイクフィルタを採用した場合に１画素以上の遅延が発生するか否か等を識別するために必要となる判別用情報を外部から書き込む。
【００６１】
このようにして、それぞれコネクタ２３に内蔵した各基板４０をそのコネクタ２３が接続されたカメラケーブル２２の長さ及びＣＣＤ２５の画素数等に対応したＣＣＤ処理回路２８としての機能を持つ状態にする。そして、内視鏡検査する用途等に応じて、その用途に適したＣＣＤ２５の画素数、ケーブル長のテレビカメラ３を用いて内視鏡検査を行う。
【００６２】
次に内視鏡検査を行う場合の作用を説明する。
図１に示すように光学式内視鏡２にテレビカメラ３を装着し、そのコネクタ２３をＣＣＵ６に接続する等して、内視鏡装置１を内視鏡検査できる状態に接続する。そして、ＣＣＵ６等の電源を投入して動作状態に設定する。
【００６３】
すると、ＣＣＤ処理回路２８内のタイミングジェネレータ３４はそのカメラヘッド２１に内蔵されているＣＣＤ２５の画素数に応じてそれを駆動するための水平駆動信号φＨ、リセット信号φＲ、垂直駆動信号φＶを生成する。
【００６４】
例えば、図９（Ａ）、図９（Ｃ）に示すようにＰｈａ或いはＰｈｂのように画素数が異なる場合にも、その画素数に対応したパルス数及びタイミング（周波数）の水平駆動信号φＨ、リセット信号φＲ等を（図９（Ｂ）或いは図９（Ｄ）に示すように）発生する。なお、図９（Ａ）、図９（Ｃ）では垂直方向は同じ画素数で示したが、垂直方向の画素数が異なる場合には、その画素数に一致したパルス数の垂直駆動信号φＶを発生する。
【００６５】
また、タイミングジェネレータ３４から出力された水平駆動信号φＨ、リセット信号φＲは、カメラケーブル２２の長さに応じてＣＣＤ２５に印加される遅延量が異なり、またそのＣＣＤ２５から光電変換されて出力されてＣＤＳ回路３１に入力されるＣＣＤ出力信号の遅延量が異なる。
【００６６】
このため、本実施の形態では、例えば同じ画素数のＣＣＤの場合には、そのカメラケーブル２２の長さの違いに応じてＥＶＲ３７にはその長さの違いによる遅延量を補正する制御電圧値が予め書き込まれており、その制御電圧値により、実際にＣＤＳ回路３１に入力されるＣＣＤ出力信号のタイミングがカメラケーブル２２の長さが違っていても同じとなるように調整される。
【００６７】
また、画素数が異なる場合には、図９で示したように水平駆動信号φＨ等の周波数やパルス数が異なるため、その画素数に応じて遅延量の補正量が異なり、また、その場合のサンプリング信号ＳＨａ、ＳＨｂのタイミングやパルス数も異なる。画素数が異なる場合の遅延量の補正はＥＶＲ３７の制御電圧値により位相調整回路３５で調整され、サンプリング信号ＳＨａ、ＳＨｂのタイミングやパルス数はタイミングジェネレータ３４により予め設定されている。
【００６８】
そして、ＣＤＳ回路３１により、ＣＣＤ２５の画素数が異なる場合や、カメラケーブル２２の長さが異なる場合にも、ＣＣＤ２５の画素数等の種類に応じて図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示したように適正なタイミングで信号成分が抽出される。
【００６９】
ＣＤＳ回路３１の出力信号はＡＧＣ回路３２で増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路３３でデジタル信号に変換され、フォトカプラ４２ａを経てデジタル映像処理回路４３により色分離等の処理が行われる。
【００７０】
この場合、ＥＶＲ３７から判別用信号がＡ／Ｄ変換回路４８、フォトカプラ４２ｃを経てヘッド検知回路４９に入力され、ヘッド検知回路４９は判別用信号により、テレビカメラ３（カメラヘッド２１）に内蔵されたＣＣＤ２５の画素数等の種類やカメラケーブル２２のケーブル長等を検知して、ＳＳＧ４６に対応する情報を送る。ＳＳＧ４６ではＣＣＤ２５の画素数等に対応した同期信号を生成する。
【００７１】
そして、デジタル映像処理回路４３にも同期信号（具体的にはサンプルパルス）を送り、画素数に応じてその処理が異なる色分離等の処理に利用する。
【００７２】
なお、カメラケーブル２２により例えば１画素を越える遅延量のずれが発生っする場合には、その１画素を越えた部分のみが（１画素ずれた状態で）所定のタイミングとなるように設定した場合には、図８で説明したように色分離が正しく行われないことになるので、ヘッド検知回路４９により検知したケーブル長による情報を利用して、サンプルパルスを出力し、正しく色分離が行われるようにする。
【００７３】
デジタル映像処理回路４３の出力信号はＤ／Ａ変換回路４４、エンコーダ４５を経て標準的な映像信号に変換され、テレビモニタ７には、画素数が異なるＣＣＤ２５やカメラケーブル２２の長さが異なる場合にも、ＣＣＤ２５で撮像された内視鏡画像が適正に表示される。
【００７４】
従来ではＣＣＤ２５の画素数等に応じて、基板に実装するＩＣを変更してタイミングジェネレータ３４を構成していたが、本実施の形態では内部回路を任意にプログラム可能なプログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）素子を用いてタイミングジェネレータ３４を構成することにより、同一の基板４０で複数種類のＣＣＤ２５に対応するＣＣＤ処理回路２８を構成できる。
【００７５】
そしてテレビカメラ３の製造時にＣＣＵ６内に設けたＰＬＤプログラム用コネクタ５０に図示しない外部のＰＣ等を接続し、ＣＣＤ処理回路２８内のタイミングジェネレータ３４をプログラムにより構成できる。このＰＬＤは、内部構造がフラッシュメモリで構成されているため、プログラムされた内容は非通電時にも保持される。
なお、ＥＶＲ３７に格納された制御電圧値や判別用情報もフラッシュメモリに格納されているため、非通電時にも保持される。
【００７６】
本実施の形態は以下の効果を有する。
本実施の形態では、ＣＣＤ２５を駆動するためのタイミングジェネレータ３４をＰＬＤ素子で構成するため、同一の基板４０で複数種類のＣＣＤ２５に対応するＣＣＤ処理回路２８を実現出来るとともに、カメラヘッド２１の判別用情報も外部から設定出来るため、オートクレーブ耐性のために基板４０を封止樹脂４１で封止（する前は勿論、封止）した後でも、種類が異なるカメラヘッド２１に対応するＣＣＤ処理回路２８を製造できる。
【００７７】
つまり、同一の基板４０により、種類が異なるカメラヘッド２１に対応できるので、実装するＩＣなどを変更してＣＣＤ処理回路２８を構成した場合に比べて、製造コストを大幅に低減化できる。
【００７８】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態を図１０ないし図１２を参照して説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態におけるテレビカメラ外付け内視鏡４の他に、電子内視鏡にも適用可能としたシステムである。
図１０に示す内視鏡撮像システム５１は図１の内視鏡撮像装置１の他に電子内視鏡５６を備えて構成される。つまり、この内視鏡撮像システム５１では、ＣＣＵ６にはテレビカメラ外付け内視鏡４及び電子内視鏡５６から所望とする一方を選択的に装着して使用することができる。
【００７９】
第１の実施の形態により、テレビカメラ外付け内視鏡４の構成は説明したので、図１１により電子内視鏡５６により内視鏡検査する内視鏡撮像装置５５部分の構成を説明する。
図１１に示す内視鏡撮像装置５５は撮像手段を内臓した電子内視鏡５６と、この電子内視鏡５６に照明光を供給する光源装置５と、信号処理して映像信号を生成するＣＣＵ６と、ＣＣＵ６から出力される映像信号を表示するテレビモニタ７とから構成される。
【００８０】
電子内視鏡５６は体腔内に挿入する挿入部６１と、術者により把持され、図示しないスイッチなどが設けられている操作部６２と、操作部６２から基端が延出されるユニバーサルケーブル６３と、このユニバーサルケーブル６３の末端に設けたコネクタ部６４とからなり、このコネクタ部６４の前端側に突出するライトガイド口金は光源装置５に着脱自在で接続される。
また、このコネクタ部６４に一端が接続されたケーブル部６６の他端のコネクタ６７はＣＣＵ６に着脱自在で接続される。
【００８１】
挿入部６１内等には照明光を伝送するライトガイドファイバ７１が挿通され、その後端のライトガイド口金を光源装置５に接続することにより、光源装置５から照明光が供給され、供給された照明光を伝送して、挿入部６１の先端部７２のライトガイドファイバ７１の先端面からさらに照明レンズを経て患部などの被写体に出射し、被写体側を照明する。
【００８２】
この先端部７２には対物レンズ７３が取りつけられ、その結像位置にはＣＣＤ７４が配置されている。このＣＣＤ７４の撮像面にはモザイクフィルタ７４ａが設けてあり、光学的に色分離する。また、ＣＣＤ７４の信号出力端にはバッファアンプ７５が設けてある。
ＣＣＤ７４（およびバッファアンプ７５）は挿入部６１、操作部６２、ユニバーサルケープル６３内の信号線７６とケーブル部６６内の信号線を介してＣＣＵ６と接続される。
【００８３】
この電子内視鏡５６の場合には操作部６２に空間的な余裕があるため、図２等で説明したＣＣＤ処理回路２８を操作部６２内に設けているが、図１１の２点鎖線で示すようにコネクタ部６４内に符号２８ｂで示すように設けてもよいし、またコネクタ６７内に符号２８ｃで示すように設けてもよい。
【００８４】
なお、例えばＣＣＤ処理回路２８と２８ｂとはそのＣＣＤ処理回路２８或いは２８ｂを配置する位置による信号の遅延量に応じて、同じ種類のＣＣＤ７４の場合でも、ＥＶＲ３７の制御電圧値が異なるように設定される。
また、本実施の形態におけるＣＣＵ６では、図３に示したヘッド検知回路４９はテレビカメラ３の種類のみでなく、電子内視鏡５６の種類も検知する。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【００８５】
本実施の形態の作用としては、第１の実施の形態のテレビカメラ３の場合の他に電子内視鏡５６の場合にも、そのＣＣＤ７４の画素数等の種類や、挿入部６１やユニバーサルケーブル６３等の長さ（つまり、それらの挿通された信号線７６等の長さ）に応じて適切に遅延量の設定等が行われて、テレビモニタ７にはＣＣＤ２５或いは７４で撮像した内視鏡画像が表示される。
【００８６】
なお、上述の各実施の形態では、タイミングジェネレータ３４のプログラムを製造時に書き込むようにしているが、図１２に示すような構成のＣＣＵ６′にしても良い。
図１２のＣＣＵ６′は、図３のＣＣＵ６において、ＰＬＤプログラム用コネクタ５０の代わりに、ＰＬＤプログラム設定手段８０が設けてある。
【００８７】
このＰＬＤプログラム設定手段８０はヘッド検知回路４９による検知結果により、フォトカプラ４２ｄを介して検知されたテレビカメラ３或いは電子内視鏡５６の種類に応じてそのＣＣＤ処理回路２８のＰＬＤに対してＰＬＤプログラムを書き込み、タイミングジェネレータ３４を構成する。この場合は、ＰＬＤの内部回路の内容が非通電時には消去されてしまうタイプのＰＬＤ素子を使用しても構わない。
【００８８】
或いは通常は最初にＣＣＵ６′に接続した場合にのみ、上述のＰＬＤプログラム設定手段８０を動作させ、その後は必要がない限りはＰＬＤプログラム設定手段８０を動作させないで、使用しても良い。この場合は、第１の実施の形態のようにフラッシュメモリで構成しても良い。また、ＰＬＤプログラム設定手段８０の内容を更新する必要がある場合には、外部端子５１からその内容をバージョンアップなどができるようにしても良い。
【００８９】
本実施の形態によれば、テレビカメラ３（カメラヘッド２１）の場合の他に、電子内視鏡５６の場合の撮像部に対しても、第１の実施の形態と同様の効果を有する。
なお、電子内視鏡としては、硬質の挿入部を有する硬性電子内視鏡の場合にも適用できる。
また、遅延量の設定を位相調整回路３５とＥＶＲ３７で設定する代わりに、ＰＬＤにより構成されるゲートの縦列数を可変設定することで、カメラケーブル２２等の信号線の長さに応じて適切な遅延量に設定する位相調整手段（遅延量設定手段）を構成するようにしても良い。
【００９０】
［付記］
１．被写体を撮像する撮像手段を設けた撮像部と、この撮像部を着脱自在に接続して、前記撮像手段の撮像信号を処理する信号処理手段を設けた処理部とを備えた撮像装置において、
前記撮像部は、
設定するための設定データ入力部を有し、該データ入力部に入力される設定データに基づき所定の機能動作を行う電子デバイスと、
前記電子デバイスの前記設定データ入力部に接続され、前記設定データを供給するための入力端と、
前記入力端に前記データ入力部が接続された前記電子デバイスを封止し、前記電子デバイスを保護する封止樹脂部材と、
を具備し、
前記封止樹脂部材で封止された前記電子デバイスの前記設定データ入力部に前記入力端より前記撮像部に応じた設定データを供給することを特徴とする撮像装置。
２．前記電子デバイスは、前記入力端から供給される設定データに基づき、前記撮像部を識別するための識別信号を前記処理部に出力する電子ボリュームであることを特徴とする付記１記載の撮像装置。
【００９１】
３．前記電子デバイスは、複数の論理素子と、この複数の論理素子を接続するための複数のスイッチ素子とを有し、前記設定データに基づき前記複数のスイッチ素子が独立して動作することにより接続される前記複数の論理素子が所定機能の論理回路を構成するプログラマブル論理デバイスであり、前記設定データは、前記プログラマブル論理デバイスを前記撮像手段の読み出し回路に構成するための結線データであることを特徴とする付記１記載の撮像装置。
【００９２】
４．前記電子デバイスは、前記電子ボリューム及び前記プログラマブル論理デバイスであり、前記電子ボリュームが出力する識別信号に基づき、前記プログラマブル論理デバイスに構成される前記読み出し回路が出力する読み出し信号の位相を調整する位相調整手段を更に備えたことを特徴とする付記１記載の撮像装置。
５．前記電子ボリュームの識別信号に基づき、前記信号処理手段が色処理するための色抽出パルスを生成する色抽出パルス生成手段を前記処理部に更に設けたことを特徴とする付記２記載の撮像装置。
【００９３】
６．被写体を撮像する画素数が異なる第１及び第２の撮像素子をそれぞれ内蔵し、前記第１及び第２の撮像素子が接続された第１及び第２の信号線の端部にそれぞれ第１及び第２のコネクタを設けた第１及び第２の撮像部と、前記第１及び第２のコネクタが着脱自在に接続され、前記第１及び第２の撮像素子から出力される撮像信号を処理する共通の信号処理回路を設けた処理部とを備えた撮像装置において、
前記信号処理回路に前記第１及び第２の撮像信号が所定のタイミングで入力されるように、前記第１及び第２の撮像部に前記第１及び第２の撮像素子をそれぞれ駆動する第１及び第２の駆動信号を前記第１及び第２の撮像素子の画素数に応じた信号数で、しかも前記第１及び第２の駆動信号の遅延量を前記第１及び第２の信号線の長さに応じて調整してそれぞれ出力する第１及び第２の駆動信号発生手段を同一の回路基板で製造したことを特徴とする撮像装置。
【００９４】
７．前記回路基板は、プログラマブルなロジックデバイスが実装され、かつ前記ロジックデバイスに対し前記第１或いは第２の駆動信号発生手段の機能を持つように第１或いは第２の設定データを入力するための設定データ入力端を有する付記６記載の撮像装置。
８．前記回路基板は、外部からの設定データにより前記第１或いは第２の遅延量に設定可能な電子デバイスを有する付記６記載の撮像装置。
【００９５】
９．前記回路基板は、オートクレーブ耐性を持つ封止樹脂で封止される付記６記載の撮像装置。
１０．前記回路基板は、前記第１或いは第２の撮像部の種類に対応して判別用の情報発生手段を有する。
【００９６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、撮像素子を駆動するためのタイミングジェネレータを外部からの設定データでプログラマブルに設定できるロジックデバイスで構成するので、同一の回路基板で種類が異なる撮像素子を備えた撮像部に対しても同一の回路基板で構成でき、低コストで製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の内視鏡撮像装置の構成を示す全体図。
【図２】内視鏡撮像部としてのテレビカメラ側の電気系の構成を示すブロック図。
【図３】（信号）処理部としてのＣＣＵの電気系の構成を示すブロック図。
【図４】封止樹脂で封止された基板を示す斜視図。
【図５】ＣＤＳ回路に入力されるＣＣＤ出力信号やサンプリング信号等を示す図。
【図６】ＥＶＲにより制御電圧に対する遅延量の特性を示す特性図。
【図７】補色モザイクフィルタのフィルタ配列例を示す図。
【図８】サンプルパルスにより色分離する動作を示す図。
【図９】画素数が異なるＣＣＤの場合における水平駆動信号及びリセット信号等のタイミングを示す図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の内視鏡撮像システムの全体構成図。
【図１１】電子内視鏡を含む内視鏡撮像装置の構成を示す図。
【図１２】ＣＣＵの変形例の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…内視鏡撮像装置
２…光学式内視鏡
３…テレビカメラ
４…テレビカメラ外付け内視鏡
５…光源装置
６…ＣＣＵ（カメラコントロールユニット）
７…テレビモニタ
１１…挿入部
２１…カメラヘッド
２２…カメラケーブル
２３…コネクタ
２５…ＣＣＤ
２８…ＣＣＤ処理回路
３１…ＣＤＳ回路
３３…Ａ／Ｄ変換回路
３４…ＴＧ（タイミングジェネレータ）
３５…位相調整回路
３６…ドライバ
３７…ＥＶＲ
３８…制御電圧
３９…判別用信号
４０…基板
４１…封止樹脂
４３…デジタル映像処理回路
４６…ＳＳＧ
４７…ＥＶＲ設定回路
４８…Ａ／Ｄ変換回路
４９…ヘッド検知回路
５０…ＰＬＤプログラム用コネクタ
５１…外部端子

Claims (7)

1. 被写体を撮像する撮像素子を有する複数の種類の撮像部への入出力信号の接続が可能な入出力信号接続部と、
   撮像素子を駆動するために所定の機能を有する回路に設定するための機能設定用のデータが入力される設定データ入力部を有し、該設定データ入力部から入力される機能設定データに基づき前記撮像素子を駆動する駆動回路を構成すると共に、この駆動回路により、前記入出力信号接続部を介して前記撮像素子を駆動する電子デバイスと、
   前記電子デバイスを封止して保護する封止樹脂部材と、
   前記電子デバイスの前記設定データ入力部に接続され、前記封止樹脂部材により封止された状態で前記設定データを外部機器から供給するための入力端と、
   を備えたことを特徴とする撮像素子駆動ユニット。
2. 前記入出力信号接続部に接続される前記撮像部の種類を表す判別情報が書き込まれるメモリを有し、前記判別情報を判別用信号として出力することを特徴とする請求項１に記載の撮像素子駆動ユニット。
3. 撮像素子を駆動する駆動信号の位相調整用の設定電圧が書き込み可能なメモリを有し、前記電子デバイスは、前記設定電圧に基づき前記撮像部の撮像素子を駆動する駆動信号の遅延量を制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像素子駆動ユニット。
4. 前記電子デバイスは、複数の論理素子と、この複数の論理素子を接続するための複数のスイッチ素子とを有し、前記設定データに基づき前記複数のスイッチ素子が独立して動作することにより接続される前記複数の論理素子が所定機能の論理回路を構成するプログラマブル論理デバイスであり、前記機能設定データは、前記プログラマブル論理デバイスを前記撮像素子の駆動回路に構成するための結線データであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の撮像素子駆動ユニット。
5. 前記撮像部の撮像素子からの出力信号を外部の映像処理装置に出力する出力部を有し、前記出力部は、前記映像処理装置に対して着脱自在に装着されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の撮像素子駆動ユニット。
6. 前記撮像素子駆動ユニットは、外部の映像処理装置に接続可能なコネクタの内部に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載の撮像素子駆動ユニット。
7. 撮像素子を有する撮像部と、
   回路実装部を封止樹脂部材により封止された状態で、前記撮像部と接続され、前記撮像素子を駆動すると共に、この撮像素子からの出力信号を出力する撮像素子駆動ユニットと、
   前記撮像素子駆動ユニットと接続され、前記出力信号を基に映像信号を生成する映像処理部と、
   を有し、
   前記撮像素子駆動ユニットは、
   前記撮像部への入出力信号の接続が可能な入出力信号接続部と、
   外部入力により、前記封止樹脂部材により封止された状態で、撮像素子を駆動する駆動回路の変更が可能な可変駆動回路と、
   前記外部入力が供給される外部入力供給部と、
   前記可変駆動回路により駆動された撮像素子からの信号を前記映像処理部に出力する信号出力部と、
   を備えたことを特徴とする撮像装置。

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