JP6747871B2 - Imaging device - Google Patents

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Description

本発明は、撮像装置に関し、特に、所定のクロック信号により駆動される固体撮像素子を有する撮像装置に関する。 The present invention relates to an image pickup device, and more particularly to an image pickup device having a solid-state image pickup element driven by a predetermined clock signal.

被検体の内部の被写体を撮像する内視鏡、及び、内視鏡により撮像された被写体の観察画像を生成する画像処理装置等を具備する内視鏡システムが、医療分野及び工業分野等において広く用いられている。 An endoscope system including an endoscope that captures a subject inside a subject and an image processing device that generates an observation image of the subject captured by the endoscope is widely used in medical fields, industrial fields, and the like. It is used.

このような内視鏡システムにおける内視鏡としては、従来、所定のクロック信号により駆動される固体撮像素子(例えばCMOSイメージセンサ)を採用し、また、この固体撮像素子から出力される撮像信号を伝送するケーブルを内部に配設する内視鏡が知られている。 As an endoscope in such an endoscope system, conventionally, a solid-state image sensor (for example, a CMOS image sensor) driven by a predetermined clock signal is adopted, and an image signal output from this solid-state image sensor is used. There is known an endoscope in which a cable for transmission is arranged.

一方で、近年、内視鏡に搭載される撮像素子の高画素化が嘱望されており、これに伴いクロックについても高速化が求められるようになっている。ここで、当該クロックを伝送するケーブル等においては、クロックの高速化に伴い放射特性が悪化する虞がある。 On the other hand, in recent years, there has been a strong demand for higher pixel counts in image pickup devices mounted on endoscopes, and along with this, there has been a demand for higher clock speeds. Here, in a cable or the like that transmits the clock, there is a possibility that the radiation characteristic deteriorates as the clock speed increases.

係る放射特性悪化の対策として、すなわち、いわゆるEMI(Electro Magnetic Interference)抑制対策として、近年、高周波のフィルタリング、または、スペクトラム拡散クロック(SSC;Spread Spectrum Clock)を適用した例が知られている。 As a measure against the deterioration of the radiation characteristic, that is, as a so-called EMI (Electro Magnetic Interference) suppressing measure, in recent years, an example in which high frequency filtering or spread spectrum clock (SSC) is applied is known.

例えば、特開2006−095330号公報(特許文献1)には、内視鏡システムにおいて、EMI抑制を目的としたスペクトラム拡散クロック(SSC)を適用した構成例について開示されている。 For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2006-095330 (Patent Document 1) discloses a configuration example in which a spread spectrum clock (SSC) for the purpose of suppressing EMI is applied to an endoscope system.

このスペクトラム拡散クロック(SSC)を用いたスペクトラム拡散変調は、クロックの周波数を動的に変化させることによりパワースペクトラムを拡散させ、これにより放射強度のピークを抑制、すなわちEMIを抑制するものである。 Spread spectrum modulation using the spread spectrum clock (SSC) spreads the power spectrum by dynamically changing the frequency of the clock, thereby suppressing the peak of the radiation intensity, that is, suppressing EMI.

特開2006−095330号公報JP 2006-095330 A

上述したスペクトラム拡散クロック(SSC)を適用した構成については、下記に示す課題が存在する。以下、図9に示す従来の内視鏡102を参照して、当該課題を説明する。 Regarding the configuration to which the spread spectrum clock (SSC) described above is applied, there are the following problems. The problem will be described below with reference to the conventional endoscope 102 shown in FIG.

(1)内視鏡装置等にスペクトラム拡散クロック(SSC)モジュール等を追加することとなり(例えば、図9におけるコネクタ122に配設されたSSC165)、この点において部品コストの増大、および、基板サイズの大型化が余儀なくされる。 (1) A spread spectrum clock (SSC) module or the like will be added to the endoscope device or the like (for example, the SSC 165 arranged in the connector 122 in FIG. 9), and in this respect, an increase in component cost and board size Will be forced to increase in size.

(2)上述したようにスペクトラム拡散変調は周波数を数十kHzで変化させることが多く、このため、供給対象となる撮像素子(例えば、図9に示す撮像素子121)への入力ジッタが増加し、または、不要な位相ノイズが増加する虞がある。これにより、位相ノイズ、または、ジッタ対策手段をさらに講じる必要がある。 (2) As described above, the spread spectrum modulation often changes the frequency at several tens of kHz, which increases the input jitter to the image sensor to be supplied (for example, the image sensor 121 shown in FIG. 9). Or, there is a possibility that unnecessary phase noise will increase. Therefore, it is necessary to further take measures against phase noise or jitter.

例えば、以下に示す対策を要することとなる。
従来のスペクトラム拡散変調においては、ケーブル(図9に示すケーブル123)を伝送するクロック周波数を動的に変化させるようになっている。したがって、クロックの立ち上がりエッジ(Positive edge)および立ち下りエッジ(Negative edge)の両方とも変位することとなる(図9に示すクロック信号線71参照)。
For example, the following measures will be required.
In the conventional spread spectrum modulation, the clock frequency for transmitting the cable (cable 123 shown in FIG. 9) is dynamically changed. Therefore, both the rising edge (Positive edge) and the falling edge (Negative edge) of the clock are displaced (see the clock signal line 71 shown in FIG. 9).

そして、CMOSイメージセンサ等の固体撮像素子(図9に示す撮像素子121)において、内装するAD変換部(図9に示すADC153)はクロックの立ち上がりエッジ(Positive edge)で動作するため、ジッタによる精度劣化が生じる虞があり、この対策を講じる必要がある。 Then, in the solid-state image pickup device (image pickup device 121 shown in FIG. 9) such as a CMOS image sensor, since the AD conversion unit (ADC 153 shown in FIG. 9) installed therein operates at the rising edge (Positive edge) of the clock, the accuracy due to the jitter is increased. There is a risk of deterioration, and it is necessary to take measures against this.

(3)スペクトラム拡散変調により高周波成分を除去するため、スルーレートが低下する虞がある。 (3) Since the high frequency component is removed by spread spectrum modulation, the slew rate may decrease.

(4)所定の内視鏡システムにおいては、映像規格等によりスペクトラム拡散クロックSSCを使用することができないものも存在することから、スペクトラム拡散を適用したクロックと適用しないクロックの2系統を用意する必要がある。 (4) Since there are some predetermined endoscope systems that cannot use the spread spectrum clock SSC due to the video standard, it is necessary to prepare two systems, a clock to which spread spectrum is applied and a clock to which spread spectrum is not applied. There is.

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、撮像素子に係るタイミング設計に影響を及ぼすことなく、伝送するクロックに起因するEMIを抑制可能とする撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an image pickup apparatus capable of suppressing EMI caused by a transmitted clock without affecting the timing design of the image pickup element. ..

本発明の一態様の撮像装置は、外部から入力されるクロックの一方のエッジに同期して駆動される撮像素子を備える撮像装置であって、所定の第1クロックを生成する第1クロック生成部と、遅延回路を用いることなく、前記第1クロックにおける一方のエッジの周期的タイミングを固定させたままで他方のエッジの周期的タイミングを変移させることにより、パルス幅が変調された変調クロックを生成する変調クロック生成部と、前記変調クロック生成部において生成された前記変調クロックを第2クロックとして出力する変調クロック出力部と、一端部が前記出力部に接続され、前記第2クロックを伝送するケーブルと、前記ケーブルの他端部に接続され、伝送された前記第2クロックを入力する変調クロック入力部を有すると共に、前記変調クロック入力部に入力された前記第2クロックに基づいて駆動される前記撮像素子と、を備え、前記撮像素子は、前記第2クロックにおける一方のエッジであって、周期的タイミングが固定された一方のエッジにのみ同期して駆動され、前記変調クロック生成部は、所定の乱数を発生する擬似乱数発生器を有し、前記変調クロックに係る前記パルス幅のデューティ比を、当該擬似乱数発生器において発生した乱数に基づいて制御する。 An image pickup apparatus according to an aspect of the present invention is an image pickup apparatus including an image pickup element driven in synchronization with one edge of a clock input from the outside, and a first clock generation unit that generates a predetermined first clock. And, without using a delay circuit, by changing the periodic timing of the other edge while fixing the periodic timing of the one edge in the first clock, a modulated clock having a pulse width modulated is generated. A modulation clock generation unit, a modulation clock output unit that outputs the modulation clock generated by the modulation clock generation unit as a second clock, and a cable that has one end connected to the output unit and that transmits the second clock. An imaging device that is connected to the other end of the cable and has a modulation clock input unit that inputs the transmitted second clock, and that is driven based on the second clock input to the modulation clock input unit comprising a device, wherein the image sensor is a one edge of the second clock, only one edge of the periodic timing is fixed is driven synchronously, the modulated clock generating unit, a predetermined A pseudo random number generator for generating a random number is provided, and the duty ratio of the pulse width of the modulated clock is controlled based on the random number generated by the pseudo random number generator.

本発明によれば、撮像素子に係るタイミング設計に影響を及ぼすことなく、伝送するクロックに起因するEMIを抑制可能とする撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an imaging device capable of suppressing EMI caused by a transmitted clock without affecting the timing design of the imaging element.

図1は、本発明の第1の実施形態の内視鏡を含む内視鏡システムの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an endoscope system including an endoscope according to a first embodiment of the present invention. 図2は、第1の実施形態の内視鏡の電気的な構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the electrical configuration of the endoscope of the first embodiment. 図3は、第1の実施形態の内視鏡のコネクタ回路におけるFPGAの具体的な構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a specific configuration of the FPGA in the connector circuit of the endoscope of the first embodiment. 図4は、第1の実施形態の内視鏡のコネクタ回路におけるFPGA内の所定ポイントの動作を示すタイミングチャートである。FIG. 4 is a timing chart showing an operation at a predetermined point in the FPGA in the connector circuit of the endoscope according to the first embodiment. 図5は、本発明の第2の実施形態の内視鏡の電気的な構成を示すブロック図である。FIG. 5: is a block diagram which shows the electric constitution of the endoscope of the 2nd Embodiment of this invention. 図6は、第2の実施形態の内視鏡において、スペクトラム拡散変調をオフした状態におけるケーブルからの放射レベルの一例を示した図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of a radiation level from a cable in a state in which spread spectrum modulation is turned off in the endoscope of the second embodiment. 図7は、第2の実施形態の内視鏡において、スペクトラム拡散変調をオンした状態におけるケーブルからの放射レベルの一例を示した図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of the radiation level from the cable in the state where the spread spectrum modulation is turned on in the endoscope of the second embodiment. 図8は、本発明の第3の実施形態の内視鏡の電気的な構成を示すブロック図である。FIG. 8: is a block diagram which shows the electric constitution of the endoscope of the 3rd Embodiment of this invention. 図9は、従来の内視鏡における電気的な構成の一例を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing an example of the electrical configuration of a conventional endoscope.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1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す図であり、図2は、第1の実施形態の内視鏡の電気的な構成を示すブロック図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an endoscope system including an image pickup apparatus (endoscope) according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an electrical diagram of the endoscope according to the first embodiment. FIG. 3 is a block diagram showing another configuration.

なお、本実施形態においては、撮像装置として、固体撮像素子を有し被検体の内部の被写体を撮像する内視鏡を例に挙げて説明する。 Note that, in the present embodiment, an endoscope that has a solid-state image pickup element and picks up an image of a subject inside a subject will be described as an example of the image pickup apparatus.

図1、図2に示すように、本第1の実施形態の撮像装置(内視鏡)を有する内視鏡システム1は、被検体の観察し撮像する内視鏡2と、当該内視鏡2に接続され前記撮像信号を入力し所定の画像処理を施すビデオプロセッサ3と、被検体を照明するための照明光を供給する光源装置4と、撮像信号に応じた観察画像を表示するモニタ装置5と、を有している。 As shown in FIGS. 1 and 2, an endoscope system 1 having an image pickup apparatus (endoscope) according to the first embodiment includes an endoscope 2 for observing and imaging a subject, and the endoscope. 2, a video processor 3 which receives the image pickup signal and performs a predetermined image processing, a light source device 4 which supplies illumination light for illuminating a subject, and a monitor device which displays an observation image according to the image pickup signal. 5 and.

内視鏡2は、被検体の体腔内等に挿入される細長の挿入部6と、挿入部6の基端側に配設され術者が把持して操作を行う内視鏡操作部10と、内視鏡操作部10の側部から延出するように一方の端部が設けられたユニバーサルコード41と、を有して構成されている。 The endoscope 2 includes an elongated insertion portion 6 that is inserted into a body cavity of a subject and the like, and an endoscope operation portion 10 that is disposed on the proximal end side of the insertion portion 6 and that is grasped and operated by an operator. , A universal cord 41 having one end provided so as to extend from the side of the endoscope operation unit 10.

挿入部6は、先端側に設けられた硬質の先端部7と、先端部7の後端に設けられた湾曲自在の湾曲部8と、湾曲部8の後端に設けられた長尺かつ可撓性を有する可撓管部9と、を有して構成されている。 The insertion portion 6 includes a hard distal end portion 7 provided on the distal end side, a bendable bending portion 8 provided at the rear end of the distal end portion 7, and a long and flexible bendable portion 8 provided at the rear end of the bending portion 8. And a flexible tube portion 9 having flexibility.

前記ユニバーサルコード41の基端側にはコネクタ42が設けられ、当該コネクタ42は光源装置4に接続されるようになっている。すなわち、コネクタ42の先端から突出する流体管路の接続端部となる口金(図示せず)と、照明光の供給端部となるライトガイド口金(図示せず)とは光源装置4に着脱自在で接続されるようになっている。 A connector 42 is provided on the proximal end side of the universal cord 41, and the connector 42 is connected to the light source device 4. That is, the base (not shown) that is the connection end of the fluid conduit protruding from the tip of the connector 42 and the light guide base (not shown) that is the supply end of the illumination light are detachable from the light source device 4. It is designed to be connected with.

さらに、前記コネクタ42の側面に設けた電気接点部には接続ケーブル43の一端が接続されるようになっている。この接続ケーブル43には、例えば内視鏡2における撮像素子21(図2参照)からの撮像信号を伝送する信号線が内設され、また、他端のコネクタ部はビデオプロセッサ3に接続されるようになっている。 Further, one end of a connection cable 43 is connected to an electric contact portion provided on the side surface of the connector 42. A signal line for transmitting an image pickup signal from the image pickup device 21 (see FIG. 2) of the endoscope 2 is internally provided in the connection cable 43, and a connector portion at the other end is connected to the video processor 3. It is like this.

なお、前記コネクタ42には、後述するFPGA61、水晶発振器(VCXO)63、変調クロック信号出力部64、および、当該内視鏡2における固有の所定ID情報を記憶した記憶部等(図示せず)を有したコネクタ回路22(図2参照)が配設されている(FPGA61、水晶発振器(VCXO)63、変調クロック信号出力部64については、後に詳述する)。 The connector 42 includes an FPGA 61, a crystal oscillator (VCXO) 63, a modulated clock signal output unit 64, and a storage unit (not shown) that stores specific ID information unique to the endoscope 2. The connector circuit 22 (see FIG. 2) having the above is provided (the FPGA 61, the crystal oscillator (VCXO) 63, and the modulated clock signal output unit 64 will be described in detail later).

また、挿入部6の先端部7には、被写体像を入光するレンズを含む対物光学系(図示せず)と、当該対物光学系における結像面に配置された撮像素子21と、が配設されている。 Further, an objective optical system (not shown) including a lens for entering a subject image, and an image pickup device 21 arranged on an image forming surface of the objective optical system are arranged at the tip portion 7 of the insertion portion 6. It is set up.

さらに内視鏡2には、撮像素子21から延出され、当該撮像素子21から挿入部6、操作部10、ユニバーサルコード41を経て、前記コネクタ42(および内設するコネクタ回路22)に至るまで延設されたケーブル23が配設されている。 Further, the endoscope 2 extends from the image pickup device 21, and extends from the image pickup device 21 to the connector 42 (and the internal connector circuit 22) via the insertion portion 6, the operation portion 10 and the universal cord 41. An extended cable 23 is provided.

以下、本第1の実施形態の内視鏡2の電気的構成について、図2を参照して説明する。
上述したように、先端部7には撮像素子21が配設されるが、当該撮像素子21は、本実施形態においてはCMOSイメージセンサにより構成される固体撮像素子である。
The electrical configuration of the endoscope 2 of the first embodiment will be described below with reference to FIG.
As described above, the image pickup device 21 is provided at the tip portion 7, but the image pickup device 21 is a solid-state image pickup device configured by the CMOS image sensor in the present embodiment.

図2に示すように、撮像素子21は、入射光に応じて光を光電変換して信号電荷を生成する複数の光電変換部であるフォトダイオード(PD)を有する撮像部51(図2においては、Imaging Pixel Arrayと表記)を有する。 As shown in FIG. 2, the image pickup device 21 includes an image pickup unit 51 (in FIG. 2) having photodiodes (PDs) that are a plurality of photoelectric conversion units that photoelectrically convert light according to incident light to generate signal charges. , Imaging Pixel Array).

さらに撮像素子21は、ケーブル23内のクロック信号線71に接続された変調クロック入力部56と、変調クロック入力部56の出力端に接続されたPLL(phase locked loop)57と、ケーブル23内の制御信号線72に接続されたタイミングジェネレータ58と、を有する。 Further, the image pickup device 21 includes a modulation clock input section 56 connected to the clock signal line 71 in the cable 23, a PLL (phase locked loop) 57 connected to the output end of the modulation clock input section 56, and a cable in the cable 23. A timing generator 58 connected to the control signal line 72.

前記変調クロック入力部56は、コネクタ回路22において生成され、ケーブル23内のクロック信号線71を伝送された変調クロック(のちに詳述する第2クロック)を入力する入力部である。 The modulated clock input unit 56 is an input unit for inputting the modulated clock (second clock described later in detail) generated in the connector circuit 22 and transmitted through the clock signal line 71 in the cable 23.

また、PLL57は、いわゆる位相同期回路であり、変調クロック入力部56において入力した変調クロックを所定数倍に逓倍し、上述した撮像部51の他、撮像素子21内の各部に供給するようになっている。 Further, the PLL 57 is a so-called phase synchronization circuit, which multiplies the modulation clock input from the modulation clock input unit 56 by a predetermined number and supplies it to each unit in the image pickup device 21 other than the image pickup unit 51 described above. ing.

タイミングジェネレータ58は、ケーブル23内の制御信号線72を介して伝送された制御信号(垂直同期信号、水平同期信号等の駆動信号)を受け、所定のタイミングパルス信号を生成し、撮像部51の他、撮像素子21内の各部に供給するようになっている。なお、当該制御信号は、本実施形態においては、いわゆるI2C(Inter-Integrated Circuit)により伝送されるようになっている。 The timing generator 58 receives a control signal (a drive signal such as a vertical synchronizing signal or a horizontal synchronizing signal) transmitted via the control signal line 72 in the cable 23, generates a predetermined timing pulse signal, and outputs the predetermined timing pulse signal. Besides, it is adapted to be supplied to each part in the image pickup device 21. The control signal is transmitted by a so-called I2C (Inter-Integrated Circuit) in this embodiment.

一方、撮像素子21は、撮像部51の出力に接続されたAFE(アナログフロントエンド)を有する。このAFEは、図示しないCDS(Correlation Double Sampling;相関二重サンプリング)の他、アナログアンプ部(Analog AMP)52、AD変換部(ADC)53等を含み、タイミングジェネレータ58からのタイミングパルス信号に制御され、撮像部51からのアナログ撮像信号をデジタル信号に変換する。 On the other hand, the image pickup device 21 has an AFE (analog front end) connected to the output of the image pickup unit 51. The AFE includes a CDS (Correlation Double Sampling) not shown, an analog amplifier (Analog AMP) 52, an AD converter (ADC) 53, etc., and controls the timing pulse signal from the timing generator 58. Then, the analog image pickup signal from the image pickup unit 51 is converted into a digital signal.

さらに撮像素子21は、AFEによってAD変換されたデジタル撮像信号に対して所定の処理を施すデジタル処理部(Digital Processing)54と、当該デジタル処理部54から出力されたパラレルの撮像信号を所定のシリアル信号に変換するP/S変換部55と、を有する。 Further, the image pickup device 21 performs a predetermined process on a digital processing unit (Digital Processing) 54 that performs a predetermined process on the digital image pickup signal AD-converted by the AFE, and a parallel image pickup signal output from the digital processing unit 54 in a predetermined serial manner. And a P/S conversion unit 55 for converting into a signal.

このP/S変換部55においてパラレルシリアル変換された信号をシリアル撮像信号は、ケーブル23内の撮像信号線73を介して撮像素子22におけるFPGA61に向けて伝送されるようになっている。 A signal obtained by performing parallel/serial conversion in the P/S conversion unit 55 is transmitted as a serial image pickup signal to the FPGA 61 in the image pickup device 22 via the image pickup signal line 73 in the cable 23.

ケーブル23は、上述したように撮像素子21とコネクタ回路22とを接続し、すなわち、像素子21から延出され、当該撮像素子21から挿入部6、操作部10、ユニバーサルコード41を経て、前記コネクタ42に内設されたコネクタ回路22に至るまで延設されている。 The cable 23 connects the image pickup device 21 and the connector circuit 22 as described above, that is, extends from the image pickup device 21, passes from the image pickup device 21 through the insertion portion 6, the operation portion 10, the universal cord 41, and It extends to the connector circuit 22 provided in the connector 42.

また、ケーブル23には、コネクタ回路22における変調クロック出力部64(後に詳述する)と撮像素子21における前記変調クロック入力部56とを接続するクロック信号線71と、コネクタ回路22におけるFPGA61と撮像素子21における前記タイミングジェネレータ58とを接続する制御信号線72と、コネクタ回路22におけるS/P変換部62と撮像素子21における前記P/S変換部55とを接続する撮像信号線73と、を内設する。 Further, in the cable 23, a clock signal line 71 that connects the modulation clock output unit 64 (described in detail later) in the connector circuit 22 and the modulation clock input unit 56 in the image pickup device 21, the FPGA 61 in the connector circuit 22, and the image pickup. A control signal line 72 connecting the timing generator 58 in the element 21 and an image pickup signal line 73 connecting the S/P converter 62 in the connector circuit 22 and the P/S converter 55 in the image pickup device 21. Install internally.

ケーブル23における前記クロック信号線71は、コネクタ回路22において生成されたクロック信号(本実施形態においては変調クロック;第2クロック)を伝送するが、従来、このケーブル23を伝送するクロック信号に起因するEMI(Electro Magnetic Interference)が問題となっていた。 The clock signal line 71 in the cable 23 transmits the clock signal (modulation clock; second clock in this embodiment) generated in the connector circuit 22, but conventionally, it is caused by the clock signal transmitted in the cable 23. EMI (Electro Magnetic Interference) has been a problem.

本発明は、独自の手法により、このケーブル23を伝送するクロックに起因するEMIを抑制可能とする撮像装置を提供するものである。 The present invention provides an imaging device capable of suppressing EMI due to the clock transmitted through the cable 23 by a unique method.

一方内視鏡2は、上述したように、前記ユニバーサルコード41の基端側に配設したコネクタ42内にコネクタ回路22が配設される。 On the other hand, in the endoscope 2, as described above, the connector circuit 22 is arranged in the connector 42 arranged on the proximal end side of the universal cord 41.

このコネクタ回路22には、挿入部先端部7に配設された撮像素子21を駆動するためのクロック信号および同期信号等の制御信号を生成する機能を有し、FPGA61、水晶発振器(VCXO)63、変調クロック信号出力部64、および、当該内視鏡2における固有の所定ID情報を記憶した記憶部等(図示せず)を有する。 The connector circuit 22 has a function of generating control signals such as a clock signal and a synchronization signal for driving the image pickup device 21 arranged at the distal end portion 7 of the insertion portion, and has an FPGA 61 and a crystal oscillator (VCXO) 63. , A modulated clock signal output unit 64, and a storage unit (not shown) that stores specific ID information unique to the endoscope 2.

前記FPGA61は、いわゆるFPGA(Field Programmable Gate Array)により構成され、ビデオプロセッサ3からの動作制御を受け、撮像素子21の駆動、および、撮像素子21からの撮像信号の処理等の機能の他、当該内視鏡2における各種回路を制御する機能を備える。 The FPGA 61 is configured by a so-called FPGA (Field Programmable Gate Array), receives the operation control from the video processor 3, drives the image pickup device 21, and processes an image pickup signal from the image pickup device 21. It has a function of controlling various circuits in the endoscope 2.

すなわち、本実施形態においては、このFPGA61の一部として、撮像素子21を駆動するために変調クロック信号(第2クロック;CLK3)の生成機能、I2C伝送のマスタとして各種同期信号等の制御信号の生成機能、撮像素子21から入力したデジタル撮像信号に係る映像処理機能等が形成されるようになっている。 That is, in the present embodiment, as a part of the FPGA 61, a function of generating a modulated clock signal (second clock; CLK3) for driving the image pickup device 21, and a control signal such as various synchronization signals as a master of I2C transmission. A generation function, a video processing function related to a digital image pickup signal input from the image pickup device 21, and the like are formed.

なお、FPGA61における上述した、変調クロック信号(第2クロック;CLK3)の生成機能については、後に図3を参照して詳しく説明する。 The above-described function of generating the modulated clock signal (second clock; CLK3) in the FPGA 61 will be described later in detail with reference to FIG.

水晶発振器VCXO(Voltage-Controlled Crystal Oscillator)63(以下、VCXO63)は、電圧制御水晶発振器であり所定の第1クロックCLK1を生成し出力するようになっている。このように、VCXO63は、所定の第1クロックを生成する第1クロック生成部としての役目を果たす。 A crystal oscillator VCXO (Voltage-Controlled Crystal Oscillator) 63 (hereinafter, VCXO 63) is a voltage-controlled crystal oscillator and is adapted to generate and output a predetermined first clock CLK1. In this way, the VCXO 63 serves as a first clock generation unit that generates a predetermined first clock.

変調クロック出力部64は、FPGA61において生成された変調クロック(第2クロックCLK3)を受けて、クロック信号線71を介して後段(撮像素子21)に向けて出力する変調クロック出力部としての役目を果たす。 The modulation clock output unit 64 functions as a modulation clock output unit that receives the modulation clock (second clock CLK3) generated in the FPGA 61 and outputs it to the subsequent stage (imaging device 21) via the clock signal line 71. Fulfill

S/P変換部62は、撮像信号線73を介して入力したシリアルのデジタル撮像信号を所定のパラレル信号に変換するシリアルパラレル変換機能を有する。 The S/P conversion unit 62 has a serial/parallel conversion function of converting a serial digital image pickup signal input via the image pickup signal line 73 into a predetermined parallel signal.

<変調クロック信号(第2クロック;CLK3)の生成機能>
図3は、第1の実施形態の内視鏡のコネクタ回路におけるFPGAの具体的な構成を示すブロック図であり、図4は、当該FPGA内の所定ポイントの動作を示すタイミングチャートである。
<Generation function of modulated clock signal (second clock; CLK3)>
FIG. 3 is a block diagram showing a specific configuration of the FPGA in the connector circuit of the endoscope of the first embodiment, and FIG. 4 is a timing chart showing an operation at a predetermined point in the FPGA.

図3に示すように、FPGA61は、その一部の機能として変調クロック信号(第2クロック;CLK3)の生成機能が形成され、具体的に、カウンタ部81と、擬似乱数発生部82と、変調クロック発生部83とが形成される。 As shown in FIG. 3, the FPGA 61 has a function of generating a modulated clock signal (second clock; CLK3) as a part of its function, and specifically, a counter unit 81, a pseudo random number generation unit 82, and a modulation unit. A clock generator 83 is formed.

なお、図3においては、FPGA61の機能として、カウンタ部81、擬似乱数発生部82および変調クロック発生部83のみを示しているが、FPGA61は、上述したように、そのほかの機能として、例えば、各種同期信号等の制御信号の生成機能、入力したデジタル撮像信号に係る映像処理機能等が形成されるようになっている。 Although only the counter unit 81, the pseudo random number generation unit 82, and the modulation clock generation unit 83 are shown as the functions of the FPGA 61 in FIG. 3, the FPGA 61 has various other functions, for example, various types as described above. A function of generating a control signal such as a synchronization signal, a video processing function of an input digital image pickup signal, and the like are formed.

カウンタ部81は、図3に示すように、PLL(phase locked loop)91、マルチプレクサ92、カウンタ93を有して構成されている。 As shown in FIG. 3, the counter unit 81 is configured to include a PLL (phase locked loop) 91, a multiplexer 92, and a counter 93.

PLL91は、VCXO63において生成された第1クロックCLK1を受けて、当該第1クロックを所定数倍に逓倍したCLK2を出力する。カウンタ93およびマルチプレクサ92は、図4に示すように、このCLK2を周期的に所定数カウントし(0〜9)、その周期的なカウント値をカウント信号(CNT)として出力する。 The PLL 91 receives the first clock CLK1 generated in the VCXO 63 and outputs CLK2 obtained by multiplying the first clock by a predetermined number. As shown in FIG. 4, the counter 93 and the multiplexer 92 periodically count a predetermined number of CLK2 (0 to 9) and output the periodic count value as a count signal (CNT).

擬似乱数発生部82は、擬似乱数発生器94および2つのマルチプレクサ95、96を有して構成されている。 The pseudo random number generator 82 includes a pseudo random number generator 94 and two multiplexers 95 and 96.

擬似乱数発生器94は、所定の乱数を発生する擬似乱数発生器であり、この擬似乱数発生器94において発生された乱数情報は、2段のマルチプレクサ95、96を経て、“0”〜“8”の値を乱数的にとる乱数信号(SETD)を出力するようになっている(図4参照)。 The pseudo random number generator 94 is a pseudo random number generator that generates a predetermined random number, and the random number information generated by the pseudo random number generator 94 is passed through the two-stage multiplexers 95 and 96 to be "0" to "8". A random number signal (SETD) that randomly takes the value of "" is output (see FIG. 4).

変調クロック発生部83は、マルチプレクサ97により構成され、当該マルチプレクサ97は、カウンタ部81からのカウント信号(CNT)の値と擬似乱数発生部82からの乱数信号(SETD)の値とを比較した信号を、マルチプレクサの選択制御信号として入力するようになっている。 The modulated clock generation unit 83 is configured by a multiplexer 97, and the multiplexer 97 compares the value of the count signal (CNT) from the counter unit 81 with the value of the random number signal (SETD) from the pseudo random number generation unit 82. Is input as a selection control signal of the multiplexer.

具体的に本実施形態においては、前記カウント信号(CNT)は、周期的に“0”〜“9”の値をとり、一方、乱数信号(SETD)は、“0”〜“8”の値を乱数的にとる。そして、マルチプレクサ97は、
カウント信号(CNT)<=乱数信号(SETD)
を満たす場合に、選択制御入力端子に“1”が入力され、このときマルチプレクサ97bの出力には、“H”信号出力されるようになっている。
Specifically, in this embodiment, the count signal (CNT) periodically takes a value of "0" to "9", while the random number signal (SETD) takes a value of "0" to "8". Is taken randomly. Then, the multiplexer 97 is
Count signal (CNT) <= Random number signal (SETD)
When the condition is satisfied, "1" is input to the selection control input terminal, and at this time, the "H" signal is output to the output of the multiplexer 97b.

本実施形態においては、このマルチプレクサ97の出力信号を、変調クロック発生部83において発生した変調クロック(第2クロック;CLK3)として出力するものとする。 In the present embodiment, the output signal of the multiplexer 97 is output as the modulation clock (second clock; CLK3) generated in the modulation clock generation unit 83.

ここで、変調クロック発生部83において発生するクロックCLK3は、クロックの立ち上がりエッジ(Positive edge)は周期的に毎周期固定した状態である一方で、立ち下りエッジ(Negative edge)は、擬似乱数発生部82において発生する乱数に依存して、その周期的タイミングが変移することとなる。 Here, in the clock CLK3 generated in the modulated clock generation unit 83, the rising edge (Positive edge) of the clock is fixed periodically every cycle, while the falling edge (Negative edge) is the pseudo random number generation unit. Depending on the random number generated at 82, its periodic timing will change.

すなわち、本実施形態においては、CLK3におけるパルス幅のデューティ比が、擬似乱数発生部82において発生した乱数に基づいて制御されることとなる。 That is, in the present embodiment, the duty ratio of the pulse width in CLK3 is controlled based on the random number generated by the pseudo random number generator 82.

これは、FPGA61における前記カウンタ部81、擬似乱数発生部82および変調クロック発生部83において、第1クロックであるCLK1から、周期ごとにパルス幅が変調された変調クロック(第2クロック;CLK3)が生成されたことを意味するものである。 This is because the counter 81, the pseudo random number generator 82, and the modulation clock generator 83 in the FPGA 61 generate a modulated clock (second clock; CLK3) whose pulse width is modulated in every cycle from CLK1 which is the first clock. It means that it was created.

換言すると、本実施形態においては、FPGA61において、原振であるVCXO63が発生したクロックの周波数を動的に変化させて出力し、この動的に変化されたクロックを内視鏡2内のケーブル23において伝送することにより、パワースペクトラムを拡散させ、これにより放射強度のピークを抑制、すなわちEMIを抑制するものである。 In other words, in the present embodiment, in the FPGA 61, the frequency of the clock generated by the VCXO 63, which is the original vibration, is dynamically changed and output, and the dynamically changed clock is output to the cable 23 in the endoscope 2. The power spectrum is diffused by transmitting in the above, and thereby the peak of the radiation intensity is suppressed, that is, EMI is suppressed.

なお、上述したようにFPGA61は、前記第1クロックにおける一方のエッジ(立ち上がりエッジ(Positive edge))の周期的タイミングを固定させたままで他方のエッジ(立ち下りエッジ(Negative edge))の周期的タイミングを変移させることにより、パルス幅が変調された変調クロックを生成する変調クロック生成部としての役目を果たす。 As described above, the FPGA 61 fixes the periodic timing of one edge (the rising edge (Positive edge)) in the first clock while fixing the periodic timing of the other edge (the falling edge (Negative edge)). By acting as a modulation clock generation unit that generates a modulation clock whose pulse width is modulated.

また、本実施形態は、上述の如きパルス幅の変調を、いわゆる「遅延回路」を用いることなく実現することを特徴とする。 The present embodiment is also characterized in that the above-described pulse width modulation is realized without using a so-called "delay circuit".

さらに、本実施形態において採用した如きCMOSイメージセンサ等の固体撮像素子においては、例えば、上述したAD変換部53等の回路ではクロックの立ち上がりエッジ(Positive edge)で動作するため、この立ち上がりエッジが変動するとジッタによる精度劣化が生じる虞がある。 Further, in the solid-state image pickup device such as the CMOS image sensor adopted in the present embodiment, for example, the circuit such as the AD conversion unit 53 described above operates at the rising edge (Positive edge) of the clock, and thus the rising edge changes. Then, there is a possibility that accuracy may deteriorate due to jitter.

しかしながら、上述したように、本実施形態においては、FPGA61における変調クロック発生部83において生成する変調クロックCLK3は、その立ち下りエッジ(Negative edge)については、擬似乱数発生部82において発生する乱数に依存してその周期的タイミングを変移するが、クロックの立ち上がりエッジ(Positive edge)について周期的に毎周期固定した状態であるため、撮像素子21におけるタイミング制御に何等影響を及ぼすことがない。 However, as described above, in the present embodiment, the modulation clock CLK3 generated in the modulation clock generating unit 83 in the FPGA 61 depends on the random number generated in the pseudo random number generating unit 82 for its falling edge (Negative edge). Then, the cyclic timing is changed, but since the rising edge (Positive edge) of the clock is cyclically fixed every cycle, there is no influence on the timing control in the image sensor 21.

以上説明したように、本第1の実施形態の内視鏡によると、撮像素子に係るタイミング設計に影響を及ぼすことなく、伝送するクロックに起因するEMIを抑制可能とする撮像装置を提供することができる。 As described above, according to the endoscope of the first embodiment, it is possible to provide an image pickup apparatus capable of suppressing the EMI caused by the transmitted clock without affecting the timing design of the image pickup element. You can

<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。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

図5は、本発明の第2の実施形態の内視鏡の電気的な構成を示すブロック図である。また、図6は、第2の実施形態の内視鏡において、スペクトラム拡散変調をオフした状態におけるケーブルからの放射レベルの一例を示した図であり、図7は、第2の実施形態の内視鏡において、スペクトラム拡散変調をオンした状態におけるケーブルからの放射レベルの一例を示した図である。 FIG. 5: is a block diagram which shows the electric constitution of the endoscope of the 2nd Embodiment of this invention. Further, FIG. 6 is a diagram showing an example of the radiation level from the cable in the state where the spread spectrum modulation is turned off in the endoscope of the second embodiment, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of the radiation level from the cable in the state where spread spectrum modulation is turned on in the endoscope.

本第2の実施形態の内視鏡は、その基本的な構成は第1の実施形態と同様であり、FPGA61において生成する変調クロックを伝送する際に、当該変調クロックと共に、反転させた変調クロックを差動伝送することを特徴とする。 The endoscope of the second embodiment has the same basic configuration as that of the first embodiment, and when transmitting the modulation clock generated in the FPGA 61, the modulation clock inverted together with the modulation clock is transmitted. Is differentially transmitted.

したがって、ここでは第1の実施形態との差異のみの説明にとどめ、共通する部分の説明については省略する。 Therefore, only the differences from the first embodiment will be described here, and the description of the common parts will be omitted.

図5に示すように、第2の実施形態の内視鏡202においても、挿入部先端部には、被写体像を入光するレンズを含む対物光学系(図示せず)と、当該対物光学系における結像面に配置された撮像素子221と、が配設され、また、ユニバーサルコードの基端側に配設したコネクタ42内にはコネクタ回路222が配設される。 As shown in FIG. 5, also in the endoscope 202 of the second embodiment, an objective optical system (not shown) including a lens that allows a subject image to enter, and an objective optical system at the distal end of the insertion portion. And an image pickup device 221 disposed on the image forming surface of the connector, and a connector circuit 222 is disposed in the connector 42 disposed on the proximal end side of the universal cord.

さらに内視鏡202には、撮像素子221から延出され、当該撮像素子221から挿入部6、操作部10、ユニバーサルコード41を経て、前記コネクタ42(および内設するコネクタ回路222)に至るまで延設されたケーブル223が配設されている。 Further, the endoscope 202 extends from the image pickup device 221, and extends from the image pickup device 221 to the connector 42 (and the internal connector circuit 222) via the insertion portion 6, the operation portion 10 and the universal cord 41. An extended cable 223 is arranged.

当該撮像素子221は、第1の実施形態と同様に、本実施形態においてもCMOSイメージセンサにより構成される固体撮像素子である。 The image pickup device 221 is a solid-state image pickup device configured by a CMOS image sensor in the present embodiment as in the first embodiment.

図5に示すように、撮像素子221は、第1の実施形態と同様の、撮像部251、アナログアンプ部252、AD変換部253、デジタル処理部254、P/S変換部255、変調クロック入力部256、PLL257およびタイミングジェネレータ258を有する。 As shown in FIG. 5, the image pickup device 221 has the same image pickup unit 251, analog amplifier unit 252, AD conversion unit 253, digital processing unit 254, P/S conversion unit 255, and modulation clock input as in the first embodiment. It has a unit 256, a PLL 257 and a timing generator 258.

ここで、変調クロック入力部256は、本第2の実施形態においては、第1の実施形態と同様の変調クロックである第2クロックCLK3を伝送するクロック信号線271aに接続されるようになっている。 Here, in the second embodiment, the modulation clock input unit 256 is adapted to be connected to the clock signal line 271a that transmits the second clock CLK3 that is the same modulation clock as in the first embodiment. There is.

さらに、本第2の実施形態においては、撮像素子221は、上述した変調クロックである第2クロックCLK3を反転させたクロックである第3クロックを伝送するクロック信号線271bに接続された終端抵抗259を備える。 Further, in the second embodiment, the image pickup device 221 has the terminating resistor 259 connected to the clock signal line 271b that transmits the third clock that is the inverted clock of the second clock CLK3 that is the modulation clock described above. Equipped with.

第2の実施形態において、ケーブル223は、上述したように撮像素子221とコネクタ回路222とを接続し、すなわち、撮像素子221から延出され、当該撮像素子221から挿入部6、操作部10、ユニバーサルコード41を経て、前記コネクタ42に内設されたコネクタ回路222に至るまで延設されている。 In the second embodiment, the cable 223 connects the image pickup device 221 and the connector circuit 222 as described above, that is, extends from the image pickup device 221 and extends from the image pickup device 221 to the insertion portion 6, the operation portion 10, It extends through the universal cord 41 to the connector circuit 222 provided in the connector 42.

また、ケーブル223には、コネクタ回路222における変調クロック出力部264と撮像素子221における前記変調クロック入力部256とを接続するクロック信号線271aに加え、変調クロックである第2クロックCLK3を反転させたクロックである第3クロックを伝送するクロック信号線271bが内設される。 Further, in the cable 223, in addition to the clock signal line 271a connecting the modulation clock output unit 264 in the connector circuit 222 and the modulation clock input unit 256 in the image pickup device 221, the second clock CLK3 which is the modulation clock is inverted. A clock signal line 271b for transmitting a third clock, which is a clock, is internally provided.

さらに、ケーブル223には、コネクタ回路222におけるFPGA261と撮像素子221における前記タイミングジェネレータ258とを接続する制御信号線272と、コネクタ回路222におけるS/P変換部262と撮像素子221における前記P/S変換部255とを接続する撮像信号線273と、が内設される。 Further, the cable 223 has a control signal line 272 connecting the FPGA 261 of the connector circuit 222 and the timing generator 258 of the image pickup device 221, an S/P converter 262 of the connector circuit 222, and the P/S of the image pickup device 221. An image pickup signal line 273 that connects to the conversion unit 255 is internally provided.

一方本実施形態の内視鏡202は、上述したように、前記ユニバーサルコード41の基端側に配設したコネクタ42内にコネクタ回路222が配設される。 On the other hand, in the endoscope 202 of the present embodiment, as described above, the connector circuit 222 is arranged in the connector 42 arranged on the proximal end side of the universal cord 41.

このコネクタ回路222には、第1の実施形態と同様の構成をなす、FPGA261、VCXO263、S/P変換部262の他、第1の実施形態と同様の構成をなす、変調クロック出力部264aと有する。
さらに本第2の実施形態は、第2クロックCLK3を反転させたクロックである第3クロックを生成するための、インバータで構成された変調クロック出力部264bを備える。
The connector circuit 222 includes a FPGA 261, a VCXO 263, and an S/P conversion unit 262 having the same configuration as that of the first embodiment, and a modulation clock output unit 264a having the same configuration as that of the first embodiment. Have.
The second embodiment further includes a modulation clock output unit 264b configured by an inverter for generating a third clock which is a clock obtained by inverting the second clock CLK3.

すなわち、本第2の実施形態においては、FPGA261において生成された変調クロックであるCLK3(第2クロック)と、このCLK3を反転した変調クロックである第3クロックとを、それぞれ同じケーブル23内の配設したクロック信号線271a、クロック信号線271bにより差動伝送することを特徴とする。 That is, in the second embodiment, the CLK3 (second clock) that is the modulation clock generated in the FPGA 261 and the third clock that is the modulation clock that is the inverted CLK3 are arranged in the same cable 23. A feature is that differential transmission is performed by the provided clock signal line 271a and clock signal line 271b.

次に、本第2の実施形態の作用効果について説明する。
図6は、第2の実施形態の内視鏡において、スペクトラム拡散変調をオフした状態におけるケーブルからの放射レベルの一例を示した図であり、図7は、第2の実施形態の内視鏡において、スペクトラム拡散変調をオンした状態におけるケーブルからの放射レベルの一例を示した図である。
Next, the function and effect of the second embodiment will be described.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a radiation level from a cable in a state where spread spectrum modulation is turned off in the endoscope of the second embodiment, and FIG. 7 is an endoscope of the second embodiment. FIG. 3 is a diagram showing an example of an emission level from a cable in a state where spread spectrum modulation is turned on in FIG.

図6に示すように、仮にスペクトラム拡散変調をオフした状態を想定する。この場合、デューティー比は50%なので偶数倍波は小さくなるが、奇数成分は差動キャンセルするものの元電力が強いため、少しの漏れでも大きい値となることが考えられる。 As shown in FIG. 6, it is assumed that the spread spectrum modulation is turned off. In this case, since the duty ratio is 50%, the even-numbered harmonics are small, but the odd-numbered components are differentially canceled, but the original power is strong, so it is conceivable that even a small leakage will be a large value.

これに対して、図7に示すように、本第2の実施形態においてスペクトラム拡散変調をオンにした状態では、上述のごときデューティー比が非50%化されることにより、偶数倍波は図6の場合に比べて微増することになるが、奇数成分はスペクトラム拡散変調により元電力より小さくできるため、放射レベルを抑圧することができる。 On the other hand, as shown in FIG. 7, when the spread spectrum modulation is turned on in the second embodiment, the duty ratio is made non-50% as described above, so that the even harmonics are However, since the odd-numbered component can be made smaller than the original power by spread spectrum modulation, the radiation level can be suppressed.

このように、本第2の実施形態においては、奇数成分と偶数成分との発生レベルを調整することで、総合的に放射特性のピークレベルを小さく抑えることができる。 As described above, in the second embodiment, by adjusting the generation levels of the odd-numbered component and the even-numbered component, it is possible to suppress the peak level of the radiation characteristic to be small as a whole.

以上説明したように、本第2の実施形態の内視鏡によっても、撮像素子に係るタイミング設計に影響を及ぼすことなく、伝送するクロックに起因するEMIの抑制を実現できることに加え、さらに、放射レベルを抑圧することができる。 As described above, the endoscope according to the second embodiment can realize the suppression of the EMI caused by the transmitted clock without affecting the timing design of the image sensor, and further, the radiation can be achieved. The level can be suppressed.

<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3の実施形態の内視鏡の電気的な構成を示すブロック図である。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8: is a block diagram which shows the electric constitution of the endoscope of the 3rd Embodiment of this invention.

本第3の実施形態の内視鏡は、その基本的な構成は第2の実施形態と同様であるが、複数の撮像素子を有する内視鏡であって、それぞれの内視鏡に係る駆動クロック伝送におけるEMIを抑えることを特徴とするものである。 The endoscope of the third embodiment has the same basic configuration as that of the second embodiment, but is an endoscope having a plurality of image pickup elements, and the driving of each endoscope is performed. The feature is that EMI in clock transmission is suppressed.

この目的のために本第3の実施形態は、一方の撮像素子に対しては、上記第1、第2の実施形態と同様の変調クロックを供給し、他方の撮像素子に対しては、反転させた当該変調クロックを供給するものとし、これら変調クロックと当該変調クロックを反転させたクロックとを、同一ケーブルにより差動伝送することを特徴とする。 For this purpose, in the third embodiment, the same modulation clock as in the first and second embodiments is supplied to one of the image pickup devices and the inverted clock is supplied to the other image pickup device. The modulated clocks thus generated are supplied, and the modulated clocks and a clock obtained by inverting the modulated clocks are differentially transmitted through the same cable.

したがって、ここでは第1、第2の実施形態との差異のみの説明にとどめ、共通する部分の説明については省略する。 Therefore, only the differences from the first and second embodiments will be described here, and the description of common parts will be omitted.

図8に示すように、第3の実施形態の内視鏡302においても、挿入部先端部には、被写体像を入光するレンズを含む対物光学系(図示せず)と、当該対物光学系における結像面に配置された第1撮像素子321および第2撮像素子421とが配設される。 As shown in FIG. 8, also in the endoscope 302 of the third embodiment, an objective optical system (not shown) including a lens that allows a subject image to enter, and an objective optical system at the tip of the insertion portion. The first image pickup device 321 and the second image pickup device 421 arranged on the image forming plane are arranged.

また、ユニバーサルコードの基端側に配設したコネクタ42内にはコネクタ回路322が配設される。 Further, a connector circuit 322 is arranged in the connector 42 arranged on the base end side of the universal cord.

さらに内視鏡302には、第1撮像素子321および第2撮像素子421から延出され、これら第1撮像素子321および第2撮像素子421から挿入部6、操作部10、ユニバーサルコード41を経て、前記コネクタ42(および内設するコネクタ回路322)に至るまで延設されたケーブル323が配設されている。 Further, the endoscope 302 extends from the first image pickup device 321 and the second image pickup device 421, and from the first image pickup device 321 and the second image pickup device 421 through the insertion portion 6, the operation portion 10, and the universal cord 41. A cable 323 is provided extending to the connector 42 (and the connector circuit 322 provided therein).

これら第1撮像素子321および第2撮像素子421は、第1の実施形態と同様に、本実施形態においてもCMOSイメージセンサにより構成される固体撮像素子である。 The first image pickup device 321 and the second image pickup device 421 are solid-state image pickup devices configured by a CMOS image sensor in the present embodiment as in the first embodiment.

図8に示すように、第1撮像素子321は、第1の実施形態と同様の、撮像部351、アナログアンプ部352、AD変換部353、デジタル処理部354、P/S変換部355、変調クロック入力部356、PLL357およびタイミングジェネレータ358を有する。 As shown in FIG. 8, the first image pickup device 321 includes an image pickup unit 351, an analog amplifier unit 352, an AD conversion unit 353, a digital processing unit 354, a P/S conversion unit 355, and a modulation unit similar to those of the first embodiment. It has a clock input unit 356, a PLL 357, and a timing generator 358.

ここで、変調クロック入力部356は、本第3の実施形態においては、第1の実施形態と同様の変調クロックである第2クロックCLK3を伝送するクロック信号線371に接続されるようになっている。 Here, in the third embodiment, the modulation clock input section 356 is connected to the clock signal line 371 that transmits the second clock CLK3 that is the same modulation clock as in the first embodiment. There is.

さらに、本第3の実施形態において第2撮像素子421は、第1の実施形態と同様の、撮像部451、アナログアンプ部452、AD変換部453、デジタル処理部454、P/S変換部455、変調クロック入力部456、PLL457およびタイミングジェネレータ458を有する。 Further, in the third embodiment, the second image pickup device 421 has the same image pickup unit 451, analog amplifier unit 452, AD conversion unit 453, digital processing unit 454, and P/S conversion unit 455 as in the first embodiment. , A modulation clock input unit 456, a PLL 457, and a timing generator 458.

ここで、第2撮像素子421は、上述した変調クロックである第2クロックCLK3を反転させたクロックである第3クロックを伝送するクロック信号線471に接続されたインバータ459を備える。 Here, the second image sensor 421 includes an inverter 459 connected to a clock signal line 471 that transmits a third clock that is a clock obtained by inverting the second clock CLK3 that is the above-described modulation clock.

第3の実施形態において、ケーブル323は、上述したように第1撮像素子321および第2撮像素子421とコネクタ回路322とを接続し、すなわち、第1撮像素子321および第2撮像素子421から延出され、これら第1撮像素子321および第2撮像素子421から挿入部6、操作部10、ユニバーサルコード41を経て、前記コネクタ42に内設されたコネクタ回路322に至るまで延設されている。 In the third embodiment, the cable 323 connects the first image pickup device 321 and the second image pickup device 421 to the connector circuit 322 as described above, that is, extends from the first image pickup device 321 and the second image pickup device 421. The first image pickup device 321 and the second image pickup device 421 extend from the first image pickup device 321 and the second image pickup device 421 to the connector circuit 322 inside the connector 42 through the insertion portion 6, the operation portion 10 and the universal cord 41.

また、ケーブル323には、コネクタ回路322における変調クロック出力部364と撮像素子321における前記変調クロック入力部356とを接続するクロック信号線371に加え、変調クロックである第2クロックCLK3を反転させたクロックである第3クロックを伝送するクロック信号線471が内設される。 Further, in the cable 323, in addition to the clock signal line 371 connecting the modulation clock output section 364 in the connector circuit 322 and the modulation clock input section 356 in the image pickup device 321, the second clock CLK3 which is the modulation clock is inverted. A clock signal line 471 for transmitting the third clock, which is a clock, is provided internally.

さらに、ケーブル323には、コネクタ回路322におけるFPGA361と撮像素子321における前記タイミングジェネレータ358とを接続する制御信号線372と、コネクタ回路322におけるS/P変換部362と撮像素子321における前記P/S変換部355とを接続する撮像信号線373と、が内設される。 Further, the cable 323 has a control signal line 372 connecting the FPGA 361 in the connector circuit 322 and the timing generator 358 in the image pickup device 321, an S/P converter 362 in the connector circuit 322, and the P/S in the image pickup device 321. An image pickup signal line 373 connecting to the conversion unit 355 is internally provided.

加えてケーブル323には、コネクタ回路322におけるFPGA361と撮像素子421における前記タイミングジェネレータ458とを接続する制御信号線472と、コネクタ回路322におけるS/P変換部462と撮像素子421における前記P/S変換部455とを接続する撮像信号線473と、が内設される。 In addition, the cable 323 has a control signal line 472 connecting the FPGA 361 in the connector circuit 322 and the timing generator 458 in the image sensor 421, the S/P converter 462 in the connector circuit 322, and the P/S in the image sensor 421. An image pickup signal line 473 connecting to the conversion unit 455 is internally provided.

一方本第3の実施形態の内視鏡302は、上述したように、前記ユニバーサルコード41の基端側に配設したコネクタ42内にコネクタ回路322が配設される。 On the other hand, in the endoscope 302 of the third embodiment, as described above, the connector circuit 322 is arranged in the connector 42 arranged on the proximal end side of the universal cord 41.

このコネクタ回路322には、第1の実施形態と同様の構成をなす、FPGA361、VCXO363、S/P変換部362の他、第1の実施形態と同様の構成をなす、変調クロック出力部364と有する。 The connector circuit 322 includes a FPGA 361, a VCXO 363, and an S/P converter 362, which have the same configuration as the first embodiment, and a modulation clock output unit 364, which has the same configuration as the first embodiment. Have.

さらに本第3の実施形態は、S/P変換部462の他、第2クロックCLK3を反転させたクロックである第3クロックを生成するための、インバータで構成された変調クロック出力部464を備える。 Further, in the third embodiment, in addition to the S/P conversion unit 462, a modulation clock output unit 464 composed of an inverter for generating a third clock which is a clock obtained by inverting the second clock CLK3 is provided. ..

すなわち、本第3の実施形態においては、FPGA361において生成された変調クロックであるCLK3(第2クロック)と、このCLK3を反転した変調クロックである第3クロックとを、それぞれ同じケーブル323内の配設したクロック信号線371、クロック信号線471により差動伝送することを特徴とする。 That is, in the third embodiment, the CLK3 (second clock) which is the modulation clock generated in the FPGA 361 and the third clock which is the modulation clock obtained by inverting the CLK3 are arranged in the same cable 323. It is characterized in that differential transmission is performed by the provided clock signal line 371 and clock signal line 471.

次に、本第3の実施形態の作用効果について説明する。
上述したように、本第3の実施形態の内視鏡302は、複数の(本実施形態においては、2つの)撮像素子321,421を備え、それぞれの撮像素子321、421に対しては、互いに反転した変調クロックが差動伝送を介して供給されるようになっている。
Next, the function and effect of the third embodiment will be described.
As described above, the endoscope 302 of the third embodiment includes the plurality of (two in the present embodiment) image pickup devices 321, 421, and for each of the image pickup devices 321, 421, Modulated clocks that are inverted from each other are supplied via differential transmission.

また、上述したように、第2撮像素子421は、前記インバータ459を備えることで、一旦反転された変調クロックを再び反転して第4クロックとして出力するようになっている。 Further, as described above, the second image sensor 421 is provided with the inverter 459 so that the modulation clock that has been inverted once is inverted again and output as the fourth clock.

これにより、第3の実施形態においては、内視鏡302内に複数の撮像素子を有する場合であっても、それぞれの撮像素子321、421に対して互いに反転した変調クロックを差動伝送するので、第2の実施形態と同様に、総合的に放射特性のピークレベルを小さく抑えることができると共に、それぞれの撮像素子を互いに同期をとって制御することを可能とする。 As a result, in the third embodiment, even when the endoscope 302 has a plurality of image pickup devices, the mutually inverted modulated clocks are differentially transmitted to the respective image pickup devices 321 and 421. Similarly to the second embodiment, the peak level of the radiation characteristic can be suppressed to a low level comprehensively, and the respective image pickup devices can be controlled in synchronization with each other.

以上説明したように、本第3の実施形態の内視鏡によっても、搭載する複数の撮像素子それぞれのタイミング設計に影響を及ぼすことなく、伝送するクロックに起因するEMIの抑制を実現できることに加え、放射レベルを抑圧することができ、かつ、それぞれの撮像素子を互いに同期をとって制御することが可能となる。 As described above, according to the endoscope of the third embodiment as well, it is possible to realize the suppression of the EMI caused by the transmitted clock without affecting the timing design of each of the plurality of mounted image pickup devices. The radiation level can be suppressed, and the respective image pickup devices can be controlled in synchronization with each other.

なお、上述した実施形態において、FPGA61(261、361)は、コネクタ回路22内に配設するものとしたが、これに限らず、内視鏡に接続されるビデオプロセッサ3内に設けてもよい。 Although the FPGA 61 (261, 361) is provided in the connector circuit 22 in the above-described embodiment, the present invention is not limited to this and may be provided in the video processor 3 connected to the endoscope. ..

また、上述した実施形態において、FPGA61(261、361)に形成したPLL91(図3参照)は、これに限らず、コネクタ回路22内のFPGA61以外の箇所、または、内視鏡に接続されるビデオプロセッサ3内に設けてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the PLL 91 (see FIG. 3) formed in the FPGA 61 (261, 361) is not limited to this, and the video is connected to a portion other than the FPGA 61 in the connector circuit 22 or to the endoscope. It may be provided in the processor 3.

さらに、上述した第3の実施形態において、インバータ459は、第2撮像素子421内に設けるものとしたが、これに限らず、ケーブル323に設けても良い。 Further, in the third embodiment described above, the inverter 459 is provided inside the second image sensor 421, but the present invention is not limited to this, and may be provided at the cable 323.

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。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various changes and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

1…内視鏡システム
2…内視鏡
3…ビデオプロセッサ
4…光源
5…モニタ装置
21…撮像素子
22…コネクタ回路
23…ケーブル
51…撮像部
52…アナログアンプ部
53…AD変換部
54…デジタル処理部
56…変調クロック入力部
57…PLL
58…タイミングジェネレータ
61…FPGA
63…水晶発振器VCXO
64…変調クロック出力部
71…クロック信号線
72…制御信号線
73…撮像信号線
81…カウンタ部
82…擬似乱数発生部
83…変調クロック発生部
91…PLL
93…カウンタ
94…擬似乱数発生器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Endoscope system 2... Endoscope 3... Video processor 4... Light source 5... Monitor device 21... Imaging device 22... Connector circuit 23... Cable 51... Imaging unit 52... Analog amplifier 53... AD converter 54... Digital Processing unit 56... Modulated clock input unit 57... PLL
58... Timing generator 61... FPGA
63... Crystal oscillator VCXO
64... Modulated clock output unit 71... Clock signal line 72... Control signal line 73... Imaging signal line 81... Counter unit 82... Pseudo-random number generator 83... Modulated clock generator 91... PLL
93... Counter 94... Pseudo random number generator

Claims (5)

外部から入力されるクロックの一方のエッジに同期して駆動される撮像素子を備える撮像装置であって、
所定の第1クロックを生成する第1クロック生成部と、
遅延回路を用いることなく、前記第1クロックにおける一方のエッジの周期的タイミングを固定させたままで他方のエッジの周期的タイミングを変移させることにより、パルス幅が変調された変調クロックを生成する変調クロック生成部と、
前記変調クロック生成部において生成された前記変調クロックを第2クロックとして出力する変調クロック出力部と、
一端部が前記出力部に接続され、前記第2クロックを伝送するケーブルと、
前記ケーブルの他端部に接続され、伝送された前記第2クロックを入力する変調クロック入力部を有すると共に、前記変調クロック入力部に入力された前記第2クロックに基づいて駆動される前記撮像素子と、
を備え、
前記撮像素子は、前記第2クロックにおける一方のエッジであって、周期的タイミングが固定された一方のエッジにのみ同期して駆動され、
前記変調クロック生成部は、所定の乱数を発生する擬似乱数発生器を有し、前記変調クロックに係る前記パルス幅のデューティ比を、当該擬似乱数発生器において発生した乱数に基づいて制御する
ことを特徴とする撮像装置。
An imaging device comprising an imaging device driven in synchronization with one edge of a clock input from the outside,
A first clock generator that generates a predetermined first clock;
A modulation clock that generates a modulation clock having a pulse width modulated by changing the periodic timing of one edge while fixing the periodic timing of one edge in the first clock without using a delay circuit. A generator,
A modulation clock output unit that outputs the modulation clock generated by the modulation clock generation unit as a second clock;
A cable having one end connected to the output unit and transmitting the second clock;
Which is connected to the other end of the cable, transmitted the conjunction with a modulated clock input unit for inputting a second clock, the image pickup device is driven based on the second clock input to the modulator clock input When,
Equipped with
The image pickup device is driven in synchronization with only one edge of the second clock, the one edge having a fixed periodic timing,
The modulation clock generation unit has a pseudo random number generator that generates a predetermined random number, and controls the duty ratio of the pulse width of the modulation clock based on the random number generated by the pseudo random number generator. A characteristic imaging device.
前記第1クロックと前記第2クロックとはいずれも、前記一方のエッジは立ち上がりエッジであり、他方のエッジは立ち下りエッジである
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The image pickup apparatus according to claim 1 , wherein both the first clock and the second clock have the one edge as a rising edge and the other edge as a falling edge.
前記変調クロック生成部において生成された前記変調クロックを反転させて第3クロックとして出力する第2出力部をさらに備え、
前記ケーブルは、その一端部が前記出力部と共に前記第2出力部に接続され、かつ、前記出力部から出力された前記第2クロック、および、前記第2出力部から出力された前記第3クロックを差動伝送する
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
A second output unit that inverts the modulated clock generated by the modulated clock generation unit and outputs the inverted clock as a third clock;
One end of the cable is connected to the second output section together with the output section, and the second clock output from the output section and the third clock output from the second output section The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the image pickup apparatus performs differential transmission.
前記撮像素子は、前記ケーブルの他端部に接続された、前記第3クロックを入力する終端抵抗を備える
ことを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
The image pickup device according to claim 3 , wherein the image pickup device includes a terminating resistor that is connected to the other end of the cable and that inputs the third clock.
外部から入力されるクロックの一方のエッジに同期して駆動される、前記撮像素子とは異なる第2の撮像素子をさらに備え、
前記第2の撮像素子は、前記ケーブルの他端部に接続された、前記第3クロックを入力し当該第3クロックを反転させて第4クロックとして出力する反転部を有する共に、当該第4クロックにおける一方のエッジであって、周期的タイミングが固定された一方のエッジにのみ同期して駆動される
ことを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。
A second image sensor different from the image sensor, which is driven in synchronization with one edge of a clock input from the outside,
The second imaging device has an inverting unit connected to the other end of the cable, which inputs the third clock, inverts the third clock, and outputs the inverted fourth clock, and further, the fourth clock. The image pickup device according to claim 3 , wherein the image pickup device is driven in synchronization with only one of the two edges in which the periodic timing is fixed.
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