JP6180683B2

JP6180683B2 - 撮像装置

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Publication number: JP6180683B2
Application number: JP2017508584A
Authority: JP
Inventors: 紗依里齋藤; 浩一郎田渕
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2015-06-22
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2017-08-16
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Description

本発明は、撮像装置、特に、接続されるビデオプロセッサにおけるクロックとは独立かつ非同期に設定されたクロックにより駆動される撮像素子を備える撮像装置に関する。

従来、医療用分野及び工業用分野においては、被検体を観察する撮像素子を備えた内視鏡が広く用いられている。また、内視鏡に着脱自在に接続され、内視鏡に係る各種信号処理をビデオプロセッサと称する信号処理装置により担い、内視鏡システムを構成する技術も知られるところにある。

上述した如き内視鏡システムにおいて、従来内視鏡は、接続されたビデオプロセッサから所定のクロックの供給を受け、当該供給されたクロックにより搭載する撮像素子を駆動させていた。この場合、内視鏡とビデオプロセッサとは、上述したクロックレートで同期が保たれることになる。

一方、ビデオプロセッサはその種別ごとに駆動周波数が異なるものが存在する。例えば、ＮＴＳＣ規格に対応したビデオプロセッサと、ＰＡＬ規格に対応したビデオプロセッサとでは、互いにその駆動周波数を異にする。

従来の内視鏡においては、これら駆動周波数の異なるビデオプロセッサに接続した場合であっても、ビデオプロセッサからの駆動クロックをそのまま受け、内視鏡内の各回路、特に撮像素子の駆動回路に使用しても特に問題は生じなかった。

すなわち、ＮＴＳＣ規格とＰＡＬ規格というような駆動周波数の異なるビデオプロセッサからのクロックの供給を受けた場合、たしかに供給されるクロックの周波数は互いに異なるものの、従来の内視鏡に搭載される各回路においてはこの程度の周波数の差異であれば大きな支障にはならなかった。

一方で近年、内視鏡に搭載される撮像素子は益々高画素化が進み、撮像素子の駆動に関してもより高速化、高品位化が求められるようになっている。すなわち、これら撮像素子を駆動するクロックに対してもより高品位な性能が要求されるようになっている。

そしてこの状況に鑑み、近年は、ビデオプロセッサにおけるクロック発生部に対して独立した高品位なクロック発生部を設けた内視鏡が提案されるに至っている（日本国特開２０１４−０３３７８８号公報）。

上述したように、内視鏡に関しては高速化が進む一方で、接続されるビデオプロセッサに関しては内視鏡側が求めるような品位を満たさないクロックを搭載するものも存在し、また、上述したように互いに駆動周波数の異なるビデオプロセッサも依然として多数存在する。

ここで、内視鏡側が求めるクロック品位に対しビデオプロセッサ側が供給するクロックの品位が著しく劣る場合、なにも対策をせずに接続しただけだと、撮像素子を正常に駆動できない虞がある。具体的には、撮像素子から得られる画質が劣化し、または、映像信号の伝送品位が悪くなり伝送エラーが多発する虞がある。

係る点に鑑み、ビデオプロセッサにおけるクロック発生部に対して、単純に独立した高品位なクロック発生部を内視鏡側に設け撮像素子の駆動に用いる場合、撮像素子の要求する品位を満たすことはできる。

しかしながら、一般的にクロック発生部で発生されるクロックには偏差があるため、仕様上同じ周波数のクロックを発生させたつもりでも、ビデオプロセッサ側のクロックと内視鏡側のクロックとでは偏差の分だけ周波数に差が出てしまう虞がある。

すなわち、同じフレームレートで動作しているつもりでも、内視鏡側とビデオプロセッサ側とで動作するクロックの品位が大きく異なる場合、なにも対策をせずに接続しただけだと、内視鏡における撮像素子とビデオプロセッサにおける画像処理部との間においてフレームレートの齟齬が生じ、画像処理または光源の調光等において支障を来す虞があった。

このフレームレートの齟齬の問題に対処するため、内視鏡側に、例えばＰＬＬ回路等のデバイスを設け、ビデオプロセッサから供給されるクロックと内視鏡内で生成するクロックとの同期をクロックレートでとることも考えられる。

しかしながら現状では、上述したように、例えばＮＴＳＣ規格とＰＡＬ規格というように駆動周波数がまちまちなビデオプロセッサが存在している。そして、上記ＰＬＬ回路に用いる発振器（ＶＣＸＯ）の周波数は、接続するビデオプロセッサのクロック周波数と同等であることが求められることから、ビデオプロセッサのクロック種別に合わせて専用の内視鏡を用意せざるを得ず、管理コストを含めコストの増大を招くことになる。

また、内視鏡内に、複数のビデオプロセッサに対応するため、それぞれの周波数の発振器（ＶＣＸＯ）を備え、接続されるビデオプロセッサの種別に応じて使用する発信器（ＶＣＸＯ）を切り替える技術も考えられるが、回路規模が膨大になるほか、コストも増大することとなる。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、接続されるビデオプロセッサにおけるクロックとは独立かつ非同期に設定されたクロックにより駆動される撮像素子を備える撮像装置において、画像処理または光源の調光に支障を来すことなく、かつ、クロック周波数の異なる種々のビデオプロセッサに対応可能な撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の撮像装置は、所定の第１クロックを生成する第１のクロック生成部と所定の第１垂直同期信号を生成する第１の垂直同期信号生成部とを備えるプロセッサ、と接続可能な撮像装置であって、前記第１クロックとは独立かつ非同期に設定された、撮像素子を駆動する第２クロックを生成する第２のクロック生成部と、前記第１垂直同期信号を受信すると共に、前記第２クロックおよび前記第１垂直同期信号に応じて、当該第１垂直同期信号に対して少なくともフレームレートにおいて同期する期間を有する第２垂直同期信号を生成する第２の垂直同期信号生成部と、前記第２クロックおよび前記第２垂直同期信号に応じて、シリアル通信規格によるクロック同期式通信が可能なセンサ同期制御信号を生成するセンサ同期制御信号生成部と、前記センサ同期制御信号に応じて内部垂直同期駆動タイミングが設定され、前記内部垂直同期駆動タイミングに応じて被写体を撮像する前記撮像素子と、を具備する。
また、本発明の他の態様の撮像装置は、所定の第１クロックを生成する第１のクロック生成部と所定の第１垂直同期信号を生成する第１の垂直同期信号生成部とを備えるプロセッサと、接続可能な撮像装置であって、前記第１クロックとは独立かつ非同期に設定された、撮像素子を駆動する第２クロックを生成する第２のクロック生成部と、前記第１垂直同期信号を受信すると共に、前記第１クロックおよび前記第１垂直同期信号に応じ、当該第１垂直同期信号に対して少なくともフレームレートにおいて同期する期間を有する第２垂直同期信号を生成する第２の垂直同期信号生成部と、前記第１クロックおよび前記第２垂直同期信号に応じて、シリアル通信規格によるクロック同期式通信が可能なセンサ同期制御信号を生成するセンサ同期制御信号生成部と、前記センサ同期制御信号に応じて内部垂直同期駆動タイミングが設定され、前記内部垂直同期駆動タイミングに応じて被写体を撮像する前記撮像素子と、を具備する。

図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる撮像装置（内視鏡）を含む内視鏡システムの概略構成を示したブロック図である。図２は、第１の実施の形態にかかる内視鏡における、ビデオプロセッサから供給される垂直同期信号と内視鏡側において生成する垂直同期信号との関係を示したタイミングチャートである。図３は、第１の実施の形態にかかる内視鏡におけるセンサ同期制御信号生成回路に入力される垂直同期信号とＣＭＯＳセンサ内における垂直同期信号との関係を示したタイミングチャートである。図４は、第１の実施の形態にかかる撮像装置（内視鏡）を含む内視鏡システムであって、内視鏡に他の駆動周波数のビデオプロセッサが接続された際の概略構成を示したブロック図である。図５は、本発明の第２の実施の形態にかかる撮像装置（内視鏡）を含む内視鏡システムの概略構成を示したブロック図である。図６は、第２の実施の形態にかかる内視鏡におけるセンサ同期制御信号生成回路に供給されるクロックおよび垂直同期信号を示したタイミングチャートである。図７は、第２の実施の形態にかかる内視鏡におけるセンサ同期制御信号生成回路に入力される垂直同期信号とＣＭＯＳセンサ内における垂直同期信号との関係を示したタイミングチャートである。図８は、本発明の第３の実施の形態にかかる撮像装置（内視鏡）を含む内視鏡システムの概略構成を示したブロック図である。図９は、本発明の第４の実施の形態にかかる撮像装置（内視鏡）を含む内視鏡システムの概略構成を示したブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
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。

図１は、本発明の第１の実施の形態の撮像装置を含む内視鏡システムの概略構成を示したブロック図である。
なお、以下に示す実施形態においては、撮像装置として撮像素子を備える内視鏡を例に説明する。

図１に示すように、内視鏡システム１は、被検体の体腔内に先端部を挿入することによって被写体の体内画像を撮像し当該被写体像の画像信号を出力する内視鏡２と、内視鏡２から出力される画像信号に対して所定の画像処理を施すとともに内視鏡システム１全体の動作を統括的に制御するビデオプロセッサ３と、内視鏡２の先端から出射するための照明光を発生する図示しない光源装置と、を主に備える。

まず、ビデオプロセッサ３は、本実施形態においては、所定の駆動クロックＡを生成して出力するプロセッサ駆動クロックＡ生成回路３１と、所定の垂直同期信号Ａを生成して出力する垂直同期信号Ａ生成回路３２と、を備える、例えば、ＮＴＳＣ規格対応のビデオプロセッサである。

また、内視鏡２は、被写体像を受光して電気信号に光電変換するとともに所定の信号処理を施す撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）２１と、撮像素子２１の他、当該内視鏡２内における必要とする回路に対して供給する駆動クロック（駆動クロックＣ）を生成するセンサ駆動クロックＣ生成回路２３と、撮像素子２１に対して供給するセンサ同期制御信号を生成するセンサ同期制御信号生成回路２４と、ビデオプロセッサ３からの垂直同期信号Ａを受信すると共に、センサ同期制御信号生成回路２４に供給する垂直同期信号Ｃを出力する同期信号受信回路２５と、を備える。

撮像素子２１は、本実施形態においては、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ（ＣＩＳ）を採用する。以下、撮像素子２１はＣＭＯＳセンサ２１とも記す。

本実施形態においてＣＭＯＳセンサ２１は、前記センサ駆動クロックＣ生成回路２３において生成された駆動クロックＣを受信し駆動されるようになっている。

また、ＣＭＯＳセンサ２１は、外部からアクセス可能（本実施形態においては、前記センサ同期制御信号によりアクセス）なレジスタであって所定の駆動パルスを生成するための設定データを保持するレジスタ２２を備える。

センサ駆動クロックＣ生成回路２３は、ビデオプロセッサ３におけるクロックとは独立した駆動クロックＣを生成する。このセンサ駆動クロックＣ生成回路２３は、例えば、水晶発振器により構成され、ＣＭＯＳセンサ２１の他、センサ同期制御信号生成回路２４および同期信号受信回路２５を含む内視鏡２内の必要とする回路に対して出力する。

なお、駆動クロックＣの中心周波数は、本実施形態においては、前記ビデオプロセッサ３におけるクロックＡより高い周波数に設定され、かつ、当該クロックＡとは非同期に設定される。

ここで、上述したように本実施形態においては、ビデオプロセッサ３から供給されるクロックＡと、センサ駆動クロックＣ生成回路２３におけるクロックＣとは非同期に設定され、すなわちクロックレートで同期はとらない構成としている。

したがってこのような構成をなす場合、例えば１フレームに相当する時間をビデオプロセッサ３では周波数ＡのクロックＡを用いてカウントし、一方、内視鏡２側においては周波数ＣのクロックＣを用いてカウントする場合、互いのクロック生成回路の偏差の影響で両者の時間は若干の差が出ることになる。

そして、ビデオプロセッサ３側と内視鏡２側とが独自にカウントし続けると、その差は無視できないものとなってしまう虞がある。具体的には、ビデオプロセッサ３における垂直同期タイミングに対し、内視鏡２側のＣＭＯＳセンサ２１の駆動タイミングがずれていってしまう虞がある。

この場合、内視鏡２のＣＭＯＳセンサ２１からの撮像信号を入力したビデオプロセッサ３において、当該撮像信号に係る画像処理を行う際、または、光源の調光機能を実行する際に不具合が生じる虞がある。

なお、上述した光源の調光機能には、発光強度の制御だけでなく、照明光の色の切り替えタイミング、または、間欠的に発光する場合のタイミング制御も含まれる。また、これらの光源の制御タイミングはＣＭＯＳセンサ２１の駆動タイミング応じて決定される必要がある。

本発明は、上述した事情に鑑み、内視鏡２とビデオプロセッサ３との間において、フレームレートでの同期については確実に動作させることで、上述した不具合の発生を防止することを目している。

以下、本発明の特徴となる構成について説明する。
図１に戻って、センサ同期制御信号生成回路２４は、センサ駆動クロックＣ生成回路２３において生成されたクロックＣにより駆動され、ＣＭＯＳセンサ２１における前記レジスタ２２に対して供給するセンサ同期制御信号を生成し、出力する。

なお、センサ同期制御信号生成回路２４とＣＭＯＳセンサ２１とは、いわゆるＩ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）と呼ばれるクロック同期式のシリアル通信規格による通信により接続されるようになっている。

また、ＣＭＯＳセンサ２１はセンサ同期制御信号生成回路２４から指示される垂直同期タイミングに基づいて駆動タイミングが決定されるようになっている。

同期信号受信回路２５は、ビデオプロセッサ３からの垂直同期信号Ａを受信する一方で、センサ駆動クロックＣ生成回路２３において生成されたクロックＣにより駆動され、センサ同期制御信号生成回路２４に対して供給する垂直同期信号Ｃを生成し、出力する。

＜第１の実施形態の作用＞
次に本第１の実施形態の作用について説明する。

図２は、第１の実施の形態にかかる内視鏡における、ビデオプロセッサ３から供給される垂直同期信号Ａと内視鏡２側において生成する垂直同期信号Ｃとの関係を示したタイミングチャートであり、図３は、第１の実施の形態にかかる内視鏡におけるセンサ同期制御信号生成回路２４に入力される垂直同期信号ＣとＣＭＯＳセンサ２１内における垂直同期信号との関係を示したタイミングチャートである。

図２に示すように、同期信号受信回路２５において受信するビデオプロセッサ３からの垂直同期信号Ａは、ビデオプロセッサ３におけるプロセッサ駆動クロックＡ生成回路３１において生成されるクロックＡに同期している。

一方、本実施形態においては、上述したようにセンサ駆動クロックＣ生成回路２３においてビデオプロセッサ３におけるクロックＡとは独立したクロックＣを生成するが、同期信号受信回路２５は、このクロックＣに基づいて、垂直同期信号ＡからクロックＣと同期する垂直同期信号Ｃを生成する。

その後同期信号受信回路２５は、この新たに生成した垂直同期信号Ｃをセンサ同期制御信号生成回路２４に対して出力する
この垂直同期信号Ｃを受けたセンサ同期制御信号生成回路２４は、図３に示すように、当該垂直同期信号Ｃに基づいてセンサ同期制御信号をＣＭＯＳセンサ２１の同期制御レジスタであるレジスタ２２に対して送信する。

ＣＭＯＳセンサ２１は、レジスタ２２において前記垂直同期信号Ｃに基づくセンサ同期制御信号を受信し、その後、センサ内部の垂直同期信号を生成する。

以上説明したように、本第１の実施形態においては、接続されるビデオプロセッサ３におけるクロックＡとは独立かつ非同期に設定されたクロックＣにより駆動されるＣＭＯＳセンサ２１を備える内視鏡２において、前記クロックＣと前記クロックＡとをクロックレートで同期をとることはしない一方で、ＣＭＯＳセンサ２１とビデオプロセッサ３との間においては多少緩やかながらもフレームレートでの同期を確実にとることで、接続されたビデオプロセッサ３より高品位なクロックＣによりＣＭＯＳセンサ２１の駆動を可能とする一方で、接続されるビデオプロセッサ３における画像処理または光源調光機能に支障を来すことのない内視鏡を提供することができる。

なお、上述したように、本実施形態において前記駆動クロックＣの中心周波数は、ビデオプロセッサ３における駆動クロックＡより高い周波数に設定されるとしたが、これに限らず、当該駆動クロックＡと非同期であれば、当該クロックＡの中心周波数と同じであってもよい。

また、内視鏡２に接続可能な他の複数のビデオプロセッサにおける駆動クロックと非同期であれば、これら複数のビデオプロセッサに係る駆動クロックのうちのいずれかの中心周波数と同一であっても良い。

例えば図４に示すように、本実施形態の内視鏡２を、ビデオプロセッサ３とは異なる他のビデオプロセッサ１０３に接続したとする。

このとき、ビデオプロセッサ１０３は、前記駆動クロックＡとは異なる駆動クロックＢを生成するプロセッサ駆動クロックＢ生成回路１３１と、垂直同期信号Ａとは異なる垂直同期信号Ｂを生成する垂直同期信号Ｂ生成回路１３２と、を有するものとする。

この場合、本実施形態の内視鏡２は、センサ駆動クロックＣ生成回路２３において上述したように、ビデオプロセッサ１０３におけるクロックＢとは独立かつ非同期の駆動クロックＣを生成するが、当該駆動クロックＣの中心周波数は、当該駆動クロックＢと非同期であれば、当該クロックＢの中心周波数と同じであってもよい。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

図５は、本発明の第２の実施形態の撮像装置（内視鏡）を含む内視鏡システムの構成を示したブロック図である。

本第２の実施形態の撮像装置を含む内視鏡システムは、その構成は基本的には第１の実施形態と同様であるので、ここでは第１の実施形態との差異のみの説明にとどめ、その他の詳細の説明は省略する。

図５に示すように、内視鏡システム１０１は、上記同様に被写体像の画像信号を出力する内視鏡１０２と、内視鏡１０２に接続可能であって上記第１の実施形態と同様にクロックＡを出力可能なビデオプロセッサ３と、上記同様な図示しない光源装置と、を主に備える。

本第２の実施形態においてもビデオプロセッサ３は、所定の駆動クロックＡを生成して出力するプロセッサ駆動クロックＡ生成回路３１と、所定の垂直同期信号Ａを生成して出力する垂直同期信号Ａ生成回路３２と、を備える。

内視鏡１０２は、第１の実施形態と同様に構成されたＣＭＯＳセンサ１２１と、ＣＭＯＳセンサ１２１に対して供給するセンサ駆動クロック（駆動クロックＣ）を生成するセンサ駆動クロックＣ生成回路１２３と、ＣＭＯＳセンサ１２１に対して供給するセンサ同期制御信号を生成するセンサ同期制御信号生成回路１２４と、ビデオプロセッサ３からの垂直同期信号Ａを受信すると共に、センサ同期制御信号生成回路１２４に対して垂直同期信号Ａを出力する同期信号受信回路１２５と、を備える。

ここで、上述した第１の実施形態の撮像装置（内視鏡２）は、内視鏡内部のクロック発生部（センサ駆動クロックＣ生成回路２３）において生成したクロックＣにより、ＣＭＯＳセンサ２１はもとより、センサ同期制御信号生成回路２４および同期信号受信回路２５も当該クロックＣにより駆動される。

また、第１の実施形態において同期信号受信回路２５は、ビデオプロセッサ３より外部クロックである垂直同期信号Ａを受信し、前記クロックＣに基づいて新たに垂直同期信号Ｃを生成し出力する。

さらに、第１の実施形態においてセンサ同期制御信号生成回路２４は、垂直同期信号Ｃに基づいてＣＭＯＳセンサ２１におけるレジスタ２２に向けてセンサ同期制御信号を出力するようになっている。

これに対して本第２の実施形態の撮像装置（内視鏡１０２）におけるセンサ駆動クロックＣ生成回路１２３は、第１の実施形態と同様に、ビデオプロセッサ３におけるクロックＡとは独立かつ非同期の駆動クロックＣを発生し、ＣＭＯＳセンサ１２１については内視鏡内部のクロック発生部において生成したクロックである当該クロックＣにより駆動される。

一方、本第２の実施形態においてセンサ同期制御信号生成回路１２４および同期信号受信回路１２５については、第１の実施形態と異なり外部のクロック、すなわち接続されたビデオプロセッサ３におけるプロセッサ駆動クロックＡ生成回路３１において生成されたクロックＡにより駆動される。

また、第２の実施形態において同期信号受信回路１２５は、ビデオプロセッサ３より外部クロックである垂直同期信号Ａを受信すると共に、前記クロックＡに同期した垂直同期信号Ａをセンサ同期制御信号生成回路１２４に対して出力する。

さらに、センサ同期制御信号生成回路１２４は、入力した垂直同期信号Ａに基づいてＣＭＯＳセンサ１２１におけるレジスタ１２２に向けてセンサ同期制御信号を出力するようになっている。

そして、第２の実施形態においては、ＣＭＯＳセンサ１２１は、レジスタ１２２において「垂直同期信号Ａ」に基づくセンサ同期制御信号を受信し、センサ内部の垂直同期信号を生成する。

このように、第２の実施形態においては、ＣＭＯＳセンサ１２１は「クロックＡ」とは非同期の「クロックＣ」により駆動され、ビデオプロセッサ３とはクロックレートで同期はとらない構成とする一方で、ＣＭＯＳセンサ１２１は、ビデオプロセッサ３からの「垂直同期信号Ａ」に基づきセンサ内部の垂直同期信号を生成するようになっている。

＜第２の実施形態の作用＞
次に本第２の実施形態の作用について説明する。

図６は、第２の実施の形態にかかる内視鏡におけるセンサ同期制御信号生成回路に供給されるクロック（クロックＡ）および垂直同期信号（垂直同期信号Ａ）を示したタイミングチャートであり、図７は、第２の実施の形態にかかる内視鏡におけるセンサ同期制御信号生成回路に入力される垂直同期信号とＣＭＯＳセンサ内における垂直同期信号との関係を示したタイミングチャートである。

図６に示すように、同期信号受信回路１２５において受信するビデオプロセッサ３からの垂直同期信号Ａは、ビデオプロセッサ３におけるプロセッサ駆動クロックＡ生成回路３１において生成されるクロックＡに同期しているが、本第２の実施形態において同期信号受信回路１２５は、上述したように、ビデオプロセッサ３からのクロックＡにより駆動されるので、出力される垂直同期信号は、受信した垂直同期信号Ａのままである。

第２の実施形態において同期制御信号生成回路１２４は、図７に示すように、この垂直同期信号Ａに基づいてセンサ同期制御信号をＣＭＯＳセンサ１２１の同期制御レジスタであるレジスタ１２２に対して送信する。

なお、本実施形態においては、レジスタ制御の通信（Ｉ２Ｃ）は、センサ駆動クロックＣとは非同期の通信となるが、当該垂直同期信号Ａに基づくセンサ同期制御信号を受信することは可能である。

すなわち、ＣＭＯＳセンサ２１に供給するクロックは高品質のものが求められるが、上述の如きレジスタ制御に係る通信制御は前記クロックに係る品質より要求品位が低くて済むため、本実施形態の構成においても、ＣＭＯＳセンサ２１は垂直同期信号Ａに基づくセンサ同期制御信号を受信することができる。

そしてＣＭＯＳセンサ１２１は、レジスタ１２２において前記垂直同期信号Ａに基づくセンサ同期制御信号を受信し、その後、センサ内部の垂直同期信号を生成する。

以上説明したように、本第２の実施形態においても第１の実施形態と同様に、接続されるビデオプロセッサ３におけるクロックＡとは独立かつ非同期に設定されたクロックＣにより駆動されるＣＭＯＳセンサ１２１を備える内視鏡１０２において、前記クロックＣと前記クロックＡとをクロックレートで同期をとることはしない一方で、ＣＭＯＳセンサ１２１とビデオプロセッサ３との間においてはフレームレートでの同期を確実にとることで、接続されたビデオプロセッサ３より高品位なクロックＣによりＣＭＯＳセンサ１２１の駆動を可能とする一方で、接続されるビデオプロセッサ３における画像処理または光源調光機能に支障を来すことのない内視鏡を提供することができる。

なお、本第２の実施形態においも第１の実施形態と同様に、前記駆動クロックＣの中心周波数は、ビデオプロセッサ３における駆動クロックＡより高い周波数に設定されるとしたが、これに限らず、当該駆動クロックＡと非同期であれば、当該クロックＡの中心周波数と同じであってもよい。

また、内視鏡１０２に接続可能な他の複数のビデオプロセッサにおける駆動クロックと非同期であれば、これら複数のビデオプロセッサに係る駆動クロックのうちのいずれかの中心周波数と同一であっても良いことは第１の実施形態と同様である。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

図８は、本発明の第８の実施形態の撮像装置（内視鏡）を含む内視鏡システムの構成を示したブロック図である。

上述した第１および第２の実施形態の撮像装置（内視鏡）は、いずれも撮像素子としてＣＭＯＳセンサを採用したが、当該第３の実施形態は、撮像素子としてＣＣＤイメージセンサを搭載することを特徴とする。

図８に示すように、本第３の実施形態に係る内視鏡システム２０１は、被検体の体腔内に先端部を挿入することによって被写体の体内画像を撮像し当該被写体像の画像信号を出力する内視鏡２０２と、内視鏡２０２から出力される画像信号に対して所定の画像処理を施すとともに内視鏡システム２０１全体の動作を統括的に制御するビデオプロセッサ２０３と、内視鏡２０２の先端から出射するための照明光を発生する図示しない光源装置と、を主に備える。

ビデオプロセッサ２０３は、本第３の実施形態においても、所定の駆動クロックＡを生成して出力するプロセッサ駆動クロックＡ生成回路３１と、所定の垂直同期信号Ａを生成して出力する垂直同期信号Ａ生成回路３２と、を備える、例えば、ＮＴＳＣ規格対応のビデオプロセッサである。

内視鏡２０２は、被写体像を受光して電気信号に光電変換するとともに所定の信号処理を施す撮像素子（ＣＣＤイメージセンサ）２２１と、撮像素子２２１に対して供給するセンサ駆動クロック（駆動クロックＤ）を生成するセンサ駆動クロックＤ生成回路２２３と、撮像素子２２１に対して供給する垂直駆動信号および水平駆動信号を生成するＣＣＤ駆動信号生成回路２２４と、ビデオプロセッサ２０３からの垂直同期信号Ａを受信すると共に、前記駆動クロックＣに駆動され、ＣＣＤ駆動信号生成回路２２４に供給する同期信号Ｄを出力する同期信号受信回路２２５と、を備える。

撮像素子２２１は、本実施形態においては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device)イメージセンサを採用する。以下、撮像素子２２１はＣＣＤイメージセンサ２２１とも記す。

センサ駆動クロックＤ生成回路２２３は、第１、第２の実施形態と同様に、ビデオプロセッサ２０３におけるクロックＡとは独立した駆動クロックＤを生成する。このセンサ駆動クロックＤ生成回路２２３は、例えば、水晶発振器により構成され、ＣＣＤ駆動信号生成回路２２４の他、同期信号受信回路２２５に対して出力する。

なお、本実施形態においても駆動クロックＤの中心周波数は、ビデオプロセッサ２０３におけるクロックＡより高い周波数に設定され、かつ、当該クロックＡとは非同期に設定される。

すなわち、本第３の実施形態においても、ビデオプロセッサ２０３から供給されるクロックＡと、センサ駆動クロックＤ生成回路２２３におけるクロックＤとは非同期に設定され、すなわちクロックレートで同期はとらない構成としている。

同期信号受信回路２２５は、前記クロックＤに基づいて垂直同期信号ＡからクロックＤに同期する同期信号Ｄを生成し、ＣＣＤ駆動信号生成回路２２４に対して出力するようになっている。

ＣＣＤ駆動信号生成回路２２４は、当該同期信号Ｄに基づいて上述した垂直駆動信号をＣＣＤイメージセンサ２２１に対して供給するようになっている。

＜第３の実施形態の作用＞
次に本第３の実施形態の作用について説明する。

同期信号受信回路２２５において受信するビデオプロセッサ２０３からの垂直同期信号Ａは、ビデオプロセッサ２０３におけるプロセッサ駆動クロックＡ生成回路３１において生成されるクロックＡに同期している。

一方、本第３の実施形態においても第１の実施形態と同様に、センサ駆動クロックＤ生成回路２２３においてビデオプロセッサ２０３におけるクロックＡとは独立したクロックＤを生成するが、同期信号受信回路２２５は、このクロックＤに基づいて垂直同期信号ＡからクロックＤに同期する同期信号Ｄを生成する。

その後同期信号受信回路２２５は、前記同期信号ＤをＣＣＤ駆動信号生成回路２２４に対して出力し、この同期信号Ｄを受けたＣＣＤ駆動信号生成回路２２４は、当該同期信号Ｄに基づいて上述した垂直駆動信号をＣＣＤイメージセンサ２２１に対して送信する。

以上説明したように、本第３の実施形態においても、接続されるビデオプロセッサ２０３におけるクロックＡとは独立かつ非同期に設定されたクロックＤにより駆動されるＣＣＤイメージセンサ２２１を備える内視鏡２０２において、前記クロックＤと前記クロックＡとをクロックレートで同期をとることはしない一方で、ＣＣＤイメージセンサ２２１とビデオプロセッサ２０３との間においては多少緩やかながらもフレームレートでの同期を確実にとることで、接続されたビデオプロセッサ２０３より高品位なクロックＤによりＣＣＤイメージセンサ２２１の駆動を可能とする一方で、接続されるビデオプロセッサ２０３における画像処理または光源調光機能に支障を来すことのない内視鏡を提供することができる。

＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。

図９は、本発明の第４の実施形態の撮像装置（内視鏡）を含む内視鏡システムの構成を示したブロック図である。

上述した第１の実施形態の撮像装置（内視鏡２）は、内視鏡内部のクロック発生部（センサ駆動クロックＣ生成回路２３）において生成したクロックＣを、ＣＭＯＳセンサ２１の他、内視鏡２内の必要とされる回路に供給するものとした。

これに対して本第４の実施形態の撮像装置（内視鏡３０２）は、接続されるビデオプロセッサ３におけるクロックＡによる動作する諸回路２６（センサ同期制御信号生成回路２４および同期信号受信回路２５を除く）を備えることを特徴とする。

このように本第４の実施形態の撮像装置を含む内視鏡システム３０１は、上述した点以外、その構成は基本的には第１の実施形態と同様であるので、その他構成の詳細の説明は省略する。

以上説明したように、本第４の実施形態の撮像装置（内視鏡）においては、接続されたビデオプロセッサ３におけるクロックＡにおいて稼働する回路を一部に有する場合であっても、上述した第１の実施形態と同様の効果を奏する。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

本発明によれば、接続されるビデオプロセッサにおけるクロックとは独立かつ非同期に設定されたクロックにより駆動される撮像素子を備える撮像装置において、画像処理または光源の調光に支障を来すことなく、かつ、クロック周波数の異なる種々のビデオプロセッサに対応可能な撮像装置を提供することができる。

本出願は、２０１５年６月２２日に日本国に出願された特願２０１５−１２４９０７号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲に引用されるものとする。

Claims

所定の第１クロックを生成する第１のクロック生成部と所定の第１垂直同期信号を生成する第１の垂直同期信号生成部とを備えるプロセッサ、と接続可能な撮像装置であって、
前記第１クロックとは独立かつ非同期に設定された、撮像素子を駆動する第２クロックを生成する第２のクロック生成部と、
前記第１垂直同期信号を受信すると共に、前記第２クロックおよび前記第１垂直同期信号に応じて、当該第１垂直同期信号に対して少なくともフレームレートにおいて同期する期間を有する第２垂直同期信号を生成する第２の垂直同期信号生成部と、
前記第２クロックおよび前記第２垂直同期信号に応じて、シリアル通信規格によるクロック同期式通信が可能なセンサ同期制御信号を生成するセンサ同期制御信号生成部と、
前記センサ同期制御信号に応じて内部垂直同期駆動タイミングが設定され、前記内部垂直同期駆動タイミングに応じて被写体を撮像する前記撮像素子と、
を具備することを特徴とする撮像装置。
所定の第１クロックを生成する第１のクロック生成部と所定の第１垂直同期信号を生成する第１の垂直同期信号生成部とを備えるプロセッサと、接続可能な撮像装置であって、
前記第１クロックとは独立かつ非同期に設定された、撮像素子を駆動する第２クロックを生成する第２のクロック生成部と、
前記第１垂直同期信号を受信すると共に、前記第１クロックおよび前記第１垂直同期信号に応じ、当該第１垂直同期信号に対して少なくともフレームレートにおいて同期する期間を有する第２垂直同期信号を生成する第２の垂直同期信号生成部と、
前記第１クロックおよび前記第２垂直同期信号に応じて、シリアル通信規格によるクロック同期式通信が可能なセンサ同期制御信号を生成するセンサ同期制御信号生成部と、
前記センサ同期制御信号に応じて内部垂直同期駆動タイミングが設定され、前記内部垂直同期駆動タイミングに応じて被写体を撮像する前記撮像素子と、
を具備することを特徴とする撮像装置。
前記撮像素子は、前記センサ同期制御信号生成部とのシリアル通信する通信レジスタを有し、
前記センサ同期制御信号生成部は、前記通信レジスタに前記センサ同期制御信号を送信する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。