WO2020144756A1

WO2020144756A1 - 撮像システムおよび撮像方法

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Publication number: WO2020144756A1
Application number: PCT/JP2019/000287
Authority: WO
Inventors: 雅人大澤
Original assignee: オリンパス株式会社
Priority date: 2019-01-09
Filing date: 2019-01-09
Publication date: 2020-07-16
Also published as: JPWO2020144756A1; US11258990B2; JP7102551B2; US20210195144A1

Abstract

実施形態の撮像システムは、カメラユニットと情報処理ユニットとが有線または無線を用いて双方向に通信可能な撮像システムにおいて、前記カメラユニットは、ピクセルデータを生成するイメージャと、前記イメージャの撮像条件を書き込み可能なレジスタと、照合回路とを有し、前記ピクセルデータを含む撮像データを下りパケットとして前記情報処理ユニットへ送信するよう構成され、前記情報処理ユニットは、前記下りパケットを受信して、前記撮像データ内の所定の一部データを送信鍵として認識し、前記送信鍵に基づく受信鍵を生成する受信鍵生成部を有し、前記受信鍵と前記イメージャの撮像条件を示すレジスタ設定信号とを含む上りパケットを前記カメラユニットに送信するよう構成され、前記カメラユニットは、前記照合回路が前記送信鍵と前記受信鍵とを照合した結果、前記送信鍵と前記受信鍵が所定条件を満たす場合に、前記受信鍵とともに受信した前記レジスタ設定信号を前記レジスタに書き込むことを特徴とする。

Description

撮像システムおよび撮像方法

　本発明は、撮像システムおよび撮像方法に関する。

　プロセッサ本体（情報処理ユニット）からの試験開始コマンドに基づいて、カメラヘッド（カメラユニット）－情報処理ユニット間でテスト信号を送受信し、テスト信号による通信状態の良否を判定する撮像システム（内視鏡システム）が検討されている。例えば、特許文献１には、通信状態良の場合に制御データ（レジスタ設定信号）によるレジスタ設定を実行する撮像システムが開示されている。

日本国特許第６０３３５２３号公報

　しかしながら、特許文献１に記載の撮像システムでは、試験開始コマンドによって指定される期間において通信状態テストが行われるため、当該テスト期間中は撮像動作を実行することができないという問題がある。

　また、情報処理ユニット－カメラユニット間の通信状態が悪い状態でレジスタ設定信号を送受信すると、誤った信号がレジスタに書き込まれ、イメージャの誤動作に繋がるおそれがある。

　本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的は、撮像データの送受信を阻害せずに、正確にレジスタ設定信号の書き換え動作を実行することができる撮像システムおよび撮像方法を提供することにある。

　本発明の第１の態様に係る撮像システムは、カメラユニットと情報処理ユニットとが有線または無線を用いて双方向に通信可能な撮像システムにおいて、前記カメラユニットは、ピクセルデータを生成するイメージャと、前記イメージャの撮像条件を書き込み可能なレジスタと、照合回路とを有し、前記ピクセルデータを含む撮像データを下りパケットとして前記情報処理ユニットへ送信するよう構成され、前記情報処理ユニットは、前記下りパケットを受信して、前記撮像データ内の所定の一部データを送信鍵として認識し、前記送信鍵に基づく受信鍵を生成する受信鍵生成部を有し、前記受信鍵と前記イメージャの撮像条件を示すレジスタ設定信号とを含む上りパケットを前記カメラユニットに送信するよう構成され、前記カメラユニットは、前記照合回路が前記送信鍵と前記受信鍵とを照合した結果、前記送信鍵と前記受信鍵が所定条件を満たす場合に、前記受信鍵とともに受信した前記レジスタ設定信号を前記レジスタに書き込むことを特徴とする。

　本発明の第２の態様に係る撮像システムは、上記第１の態様において、前記カメラユニットは、第一送受信パッドを有し、前記情報処理ユニットは、前記第一送受信パッドと信号伝送線で接続された第二送受信パッドを有し、前記下りパケットおよび前記上りパケットの送受信が、前記第一送受信パッドおよび前記第二送受信パッドを使って実行されることを特徴とする。

　本発明の第３の態様に係る撮像システムは、上記第１、第２の態様において、前記カメラユニットは、前記下りパケットを前記情報処理ユニットに送信する送信フェーズ、前記上りパケットを前記情報処理ユニットから受信する受信フェーズ、前記照合回路が前記送信鍵と前記受信鍵とを照合し、前記レジスタ設定信号の前記レジスタへの書き込み可否を決定する承認フェーズの３つの状態を繰り返しながら撮像を実行し、前記承認フェーズにおいて前記送信鍵と前記受信鍵とを照合した結果に対応する正誤情報を、次の送信フェーズで前記情報処理ユニットに送信することを特徴とする。

　本発明の第４の態様に係る撮像システムは、上記第１～第３の態様において、前記送信鍵は、前記撮像データのうち、所定ピクセルの前記ピクセルデータを示す情報であることを特徴とする。

　本発明の第５の態様に係る撮像システムは、上記第４の態様において、前記送信鍵は、前記撮像データの前記ピクセルデータのうち、前記所定ピクセルの最上位ビットを示す情報を含むことを特徴とする

　本発明の第６の態様に係る撮像システムは、上記第１の態様～第５の態様において、前記照合回路は、前記送信鍵と前記受信鍵が前記所定条件を満たさない場合に、前記送信鍵のエラー箇所を示すエラー信号を含む前記下りパケットを前記情報処理ユニットに送信し、前記情報処理ユニットは、前記送信鍵のエラー箇所に対応するピクセルについて、補間演算を実行することを特徴とする。

　本発明の第７の態様に係る撮像システムは、上記第１～第３の態様において、前記撮像データは、前記ピクセルデータと、前記ピクセルデータの送信の開始と終了を制御するサービスデータとを含み、前記送信鍵は、前記サービスデータの一部であることを特徴とする。

　本発明の第８の態様に係る撮像システムは、上記第１の態様～第７の態様において、前記カメラユニットは、前記イメージャの動作タイミングの基準となるイメージャクロックを生成するオシレータをさらに有し、前記撮像データに前記イメージャクロックを重畳した信号を前記下りパケットとして生成して前記情報処理ユニットへ送信し、前記情報処理ユニットは、前記情報処理ユニット内のシステムクロックを生成するシステムクロック生成器と、受信した前記下りパケットに重畳された前記イメージャクロックを再現するクロックデータリカバリ回路と、をさらに有し、前記イメージャクロックと前記システムクロックとの周波数を比較して、前記イメージャクロックと前記システムクロックとの周波数偏差を小さくする前記レジスタ設定信号を前記上りパケットとして送信することを特徴とする。

　本発明の第９の態様に係る撮像システムは、上記第８の態様において、前記オシレータは、電圧に応じて周波数を変更可能な電圧制御発振器であって、前記カメラユニットは、前記レジスタに設定された周波数に基づいて電圧を前記電圧制御発振器に供給するデジタル－アナログ変換器をさらに有することを特徴とする。

　本発明の第１０の態様に係る撮像方法は、カメラユニットと情報処理ユニットとが有線または無線を用いて双方向に通信可能な撮像システムにおいて、前記カメラユニットは、ピクセルデータを生成するイメージャと、前記イメージャの撮像条件を書き込み可能なレジスタと、照合回路とを有し、前記ピクセルデータを含む撮像データを下りパケットとして前記情報処理ユニットへ送信するよう構成され、前記情報処理ユニットは、前記下りパケットを受信して、前記撮像データ内の所定の一部データを送信鍵として認識し、前記送信鍵に基づく受信鍵を生成する受信鍵生成部を有し、前記受信鍵と前記イメージャの撮像条件を示すレジスタ設定信号とを含む上りパケットを前記カメラユニットに送信するよう構成され、前記カメラユニットは、前記照合回路が前記送信鍵と前記受信鍵とを照合した結果、前記送信鍵と前記受信鍵が所定条件を満たす場合に、前記受信鍵とともに受信した前記レジスタ設定信号を前記レジスタに書き込むことを特徴とする。

　本発明の各態様によれば、撮像データの送受信を阻害せずに、正確にレジスタ設定信号の書き換え動作を実行することができる。

本発明の一実施形態に係る内視鏡を含む内視鏡システムの概略の構成を示す図である。本発明の実施形態に係る撮像システムの構成例を示すブロック図である。図２に記載されたイメージャクロック生成部ＩＭＧ＿ＣＬＫの構成を示す図である。図２に記載されたイメージャクロック生成部ＩＭＧ＿ＣＬＫの主要ノードの論理状態を示すためのタイミングチャートである。本発明の第１の実施形態に係る撮像システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。本発明のカメラユニットが送受信する画像フォーマットの構成の一例を示す図である。本発明のカメラユニットの動作を説明するためのフローチャートである。

　以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る内視鏡を含む内視鏡システムの概略の構成を示す図である。図１に示す内視鏡システム（撮像システム１）は、スコープ１０と、コントローラ２０と、モニタ３０とを有している。スコープ１０は、被検体の体内の撮像データをコントローラ２０の画像プロセッサ２２に伝送する。画像プロセッサ２２は、スコープ１０から伝送された撮像データを処理する。モニタ３０は、コントローラ２０で処理された撮像データに基づいて映像を表示する。

　本実施形態における内視鏡として機能するスコープ１０は、挿入部１１と、操作部１４と、ケーブル１５と、コネクタ１６と、コネクタ１７とを有している。

　挿入部１１は、被検体の体内に挿入される部分である。挿入部１１の先端の内部には、イメージャ２０１を有するカメラユニット２が設けられている。イメージャ２０１は、ＣＭＯＳセンサ又はＣＣＤセンサであり、被検体の体内を撮像して被検体に係る撮像データを生成する。カメラユニット２の構成については後で詳しく説明する。また、挿入部１１は、先端から照明光を射出可能に構成されている。

　また、挿入部１１は、医師等の操作者による操作部１４の操作ノブの操作を受けて湾曲するという目的で構成された部分と、操作部１４の操作によらずに外力によって受動的に湾曲するような部分とを有するという目的で構成されている。

　操作部１４は、挿入部１１とケーブル１５とを接続している。操作部１４は、挿入部１１を右左方向に湾曲させる操作を実行するためのＲＬノブと、挿入部１１を上下方向に湾曲させる操作を実行するためのＵＤノブとを操作ノブとして有している。また、操作部１４は、各種のスイッチを有している。

　挿入部１１、操作部１４及びケーブル１５の内部には、ライトガイドが形成されている。このライトガイドは、ケーブル１５の基端に設けられたコネクタ１６によってコントローラ２０の光源装置２１に接続されている。また、挿入部１１、操作部１４及びケーブル１５の内部には、撮像データを伝送するための伝送線路としての映像信号線等の各種の信号線が形成されている。この信号線（後述する差動信号伝送線を含む信号線）は、コネクタ１６に接続されるコネクタ１７によってコントローラ２０の画像プロセッサ２２に接続されている。さらに、操作部１４から挿入部１１を通るという目的で、チャンネルが設けられている。チャンネルは、超音波メス等の超音波凝固切開装置や電気メス等の高周波電流発生装置といった各種の処置具を挿入部１１の先端まで通すために設けられている。このようなチャネルが設けられていることにより、内視鏡を用いた観察と処置具による処置とが一体的に行われ得る。

　なお、本実施形態の情報処理ユニット３（詳細については後述する）は、それを構成する撮像信号処理部３００など全ての構成要素は画像プロセッサ２２に含まれてもよい。もっとも、情報処理ユニット３を構成する一部の構成要素、例えばレシーバ３０１、出力ドライバ３０６などの構成要素は、画像プロセッサ２２とは異なる部分、例えばコネクタ１６、コネクタ１７などに含まれてもよい。

　光源装置２１は、白色ＬＥＤ等の光源を有しており、照明光を射出する。光源装置２１から射出された照明光は、ライトガイドによって挿入部１１の先端まで伝達され、挿入部１１の先端から射出される。これにより、被検体内は照明される。

　撮像素子１２（後述するカメラユニット２）の外部の信号処理装置としての情報処理ユニット３は、挿入部１１の撮像素子１２で得られた撮像データを処理する。この処理は、階調補正処理等の処理後の撮像データをモニタ３０で表示可能な形式に変換する処理を含む。

　モニタ３０（図２に示すディスプレー４）は、例えば液晶モニタである。モニタ３０は、情報処理ユニット３で処理された撮像データに基づく映像や各種の情報を表示する。

＜第１の実施形態＞
　図２は、本発明の第１の実施形態に係る撮像システムの構成例を示すブロック図である。
　撮像システム１は、カメラユニット２と情報処理ユニット３とが有線または無線を用いて双方向に通信可能な撮像システムである。
　撮像システム１において、カメラユニット２は、下りパケットの送信を実行し、上りパケットの受信を実行するパッドＰ１とパッドＭ１（第一送受信パッド）とを有している。情報処理ユニット３は、上りパケットの送信を実行し、下りパケットの受信を実行するパッドＰ２とパッドＭ２（第二送受信パッド）とを有している。パッドＰ１とパッドＰ２の間、及びパッドＭ１とパッドＭ２間は、それぞれ信号伝送線（ケーブルＣＡＢＬＥＰとケーブルＣＡＢＬＥＭ）で接続されており、下りパケットおよび上りパケットの送受信が、第一送受信パッドおよび第二送受信パッドを使って実行される。
＜カメラユニット２の構成について＞
　図２に示すカメラユニット２は、イメージャ２０１と、下り信号処理部２０２と、出力ドライバ２０３（差動信号送信部Ｔｘ１で示す。以下、出力ドライバＴｘ１と呼ぶ。）と、レシーバ２０４（差動信号受信部Ｒｘ２で示す。以下、レシーバＲｘ２と呼ぶ。）と、イメージャクロック生成部２０６と、タイミングジェネレータ２０７（図２において、ＴＧで示している）とで構成されている。

　イメージャ２０１は、ＰＩＸ部２０１ａ（ピクセルアレーＰＩＸ＿ＡＲＹで示す）と、信号処理回路２０１ｂ（ＣＯＬ＿ＡＤＣ）とで構成されている。
　ＰＩＸ部２０１ａは、複数個のピクセルＰからなる。すなわち、図２において、光電変換素子を含む単位画素（以下、単に「ピクセル」と記す）Ｐは、行列状（マトリックス状）に２次元配置されることにより複数の画素アレーからなるＰＩＸ部２０１ａを構成している。
　また、信号処理回路２０１ｂは、ＰＩＸ部２０１ａのピクセルＰを列毎に並列処理するＡ－Ｄ（アナログ－デジタル）変換回路により、ピクセルＰから出力されるアナログ信号を、画素の固定パターンノイズを抑圧しながらデジタル信号に変換して出力する、いわゆるカラムＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）方式のものである。この信号処理回路２０１ｂが生成、出力するデジタル信号を、図２においては撮像データと表している。撮像データは、ピクセルＰのデジタル信号（ピクセルデータ）を含む撮像データとして表される。また、撮像データには、所定の一部データが送信暗号鍵（以下、送信鍵と呼ぶ。）として含まれている。

　下り信号処理部２０２は、照合回路２０２ａ（図２においてＣＯＬＬで示す）と、パケット合成部２０２ｂ（図２において撮像データを８ｂ／１０ｂ（ビット）で表している）とで構成されている。
　照合回路２０２ａは、撮像データ内の所定の一部データである送信鍵と、後述する情報処理ユニット３が送信鍵に基づいて生成した受信暗号鍵（以下、受信鍵と呼ぶ）とを照合する。照合回路２０２ａは、送信鍵と受信鍵が所定条件を満たすという照合結果が得られた場合に、受信鍵とともに受信したレジスタ設定信号（イメージャ２０１の撮像条件を示す設定信号）を、イメージャクロック生成部２０６（以下ＩＭＧ＿ＣＬＫと呼ぶ）におけるレジスタ部２０６ｂに書き込む。
　パケット合成部２０２ｂは、送信鍵を含んだ撮像データに、イメージャクロック生成部ＩＭＧ＿ＣＬＫにおける電圧制御発振器２０６ｄが生成するイメージャクロックＩＭＣＬＫを重畳した信号を下りパケットとして生成する。

　出力ドライバＴｘ１は、下りパケットを、一対の差動信号にして、パッドＰ１およびパッドＭ１から一対の信号伝送線（２本のケーブルＣＡＢＬＥＰ、ＣＡＢＬＥＭ）へ出力する。そして、一対の差動信号は、信号伝送線によって接続される情報処理ユニット３のパッドＰ２およびパッドＭ２を通じて、情報処理ユニット３のレシーバ３０１へ出力される。

　レシーバＲｘ２は、情報処理ユニット３が送信する下りパケット（受信鍵とレジスタ設定信号）を受信し、受信データＳＹＳＤＡＴＡを出力信号としてイメージャクロック生成部ＩＭＧ＿ＣＬＫに対して出力する。

　続いて、図２に記載されたカメラユニット２を構成するイメージャクロック生成部ＩＭＧ＿ＣＬＫのより詳細な構成および動作について、図３および図４を援用して説明する。
　図３は、図２に記載されたイメージャクロック生成部ＩＭＧ＿ＣＬＫの構成を示す図である。また、図４は、図２に記載されたイメージャクロック生成部ＩＭＧ＿ＣＬＫの主要ノードの論理状態を示すためのタイミングチャートである。
　イメージャクロック生成部ＩＭＧ＿ＣＬＫは、クロックデータリカバリ部２０６ａと、レジスタ部２０６ｂと、デジタル－アナログ変換器２０６ｃと、電圧制御発振器２０６ｄ（以下、電圧制御発振器ＶＣＯ＿ＩＭＣＬＫと呼ぶ）より構成されている。
　なお、図３においてクロックデータリカバリ部２０６ａは、ＣＤＲで示す。以下、クロックデータリカバリ部ＣＤＲと呼ぶ。また、レジスタ部２０６ｂは、図３においてレジスタ部ＲＥＧで示す。以下、レジスタ部ＲＥＧと呼ぶ。また、デジタル－アナログ変換器２０６ｃは、図３においてＤＡＣで示す。以下、デジタル－アナログ変換器ＤＡＣと呼ぶ。

　電圧制御発振器ＶＣＯ＿ＩＭＣＬＫは、入力された制御電圧ＶＣＴＲＬに応じた周波数で発振するイメージャクロックＩＭＣＬＫをタイミングジェネレータＴＧ（図２において、ＴＧ２０７で示している）に出力する。即ち、カメラユニット２は、イメージャクロックＩＭＣＬＫに同期した動作を実行する。
　デジタル－アナログ変換器ＤＡＣは、入力されたレジスタ値ＲＥＧ＿ＶＡＬ（デジタル信号）に応じた制御電圧ＶＣＴＲＬ（アナログ信号）を出力する。
　レジスタ部ＲＥＧには、クロックデータリカバリ部ＣＤＲから入力されたＣＤＲクロックＣＤＲＣＬＫに同期して入力されるレジスタデータＲＥ＿ＤＡＴＡが入力され、レジスタデータＲＥ＿ＤＡＴＡの値がレジスタ部ＲＥＧに保持される。

　イメージャクロック生成部ＩＭＧ＿ＣＬＫには、データの遷移タイミングを検出するためのクロックエッジを有するクロックリカバリシンボルを所定の周期で有する受信データＳＹＳＤＡＴＡ（一般に８ｂ/１０ｂ、マンチェスタ符号化信号等が知られている。）が入力される。
　クロックデータリカバリ部ＣＤＲは、受信データＳＹＳＤＡＴＡと、ＣＤＲクロックＣＤＲＣＬＫの立ち下がりクロックの位相が同じとなるという目的で位相調整を実行する（図４において、時刻ｔ２、ｔ６の線を参照）。

　位相・周波数比較器ＰＤは、ＣＤＲクロックＣＤＲＣＬＫの立ち上がりエッジタイミング（図４において、時刻ｔ１、ｔ３、ｔ４、ｔ５の線を参照）で受信データＳＹＳＤＡＴＡの値をサンプリングし、ＣＤＲクロックＣＤＲＣＬＫと同期したリタイミングデータＲＥ＿ＤＡＴＡとして、レジスタ部ＲＥＧに出力する。
　レジスタ部ＲＥＧに保持されたデータは、カメラユニット２内部の動作モード等の設定に用いられる。

　位相・周波数比較器ＰＤは、更に、ＣＤＲクロックＣＤＲＣＬＫの立ち下がりタイミング（図４において、時刻ｔ０、ｔ２、ｔ７、ｔ６の線を参照）において、ＣＤＲクロックＣＤＲＣＬＫの立ち下がりタイミングと受信データＳＹＳＤＡＴＡのエッジ発生タイミングとを比較し、ＣＤＲクロックＣＤＲＣＬＫの位相が受信データＳＹＳＤＡＴＡに対して遅れていると判断した場合にＵＰ端子からの出力がＨになり、チャージポンプＣＰからループフィルタＬＦに対して電流を供給が行われる。
　この結果、ループフィルタＬＦに出現する電圧は徐々に上昇し、電圧制御発振器ＶＣＯ＿ＣＤＲの発振周波数は上昇する。

　ＣＤＲクロックＣＤＲＣＬＫの立ち下がりタイミングと受信データＳＹＳＤＡＴＡのエッジ発生タイミングとを比較し、ＣＤＲクロックＣＤＲＣＬＫの位相が受信データＳＹＳＤＡＴＡに対して進んでいると判断した場合にＤＯＷＮ端子からの出力がＨになり、ループフィルタＬＦに蓄えられた電荷がチャージポンプＣＰにより引き抜かれる。
　この結果、ループフィルタＬＦに出現する電圧は徐々に下降し、電圧制御発振器ＶＣＯ＿ＣＤＲの発振周波数は下降する。

　ＣＤＲクロックＣＤＲＣＬＫと、受信データＳＹＳＤＡＴＡのクロック位相が同じ場合にはＵＰ端子、ＤＯＷＮ端子からの出力の何れもＨにならない（若しくは所定期間内に発生する、ＵＰ端子がＨ、ＤＯＷＮ端子がＨの期間が等しくなる）ため、ループフィルタＬＦに出現する電圧は一定となり、電圧制御発振器ＶＣＯ＿ＣＤＲの発振周波数は一定に保たれる。
　以上、位相・周波数比較器ＰＤにおける位相調整の原理について説明したが、周波数調整に関しても同様の原理で動作する。

　ここで、通信方向の切替動作について図５を参照して説明する。
　図５は、本発明の第１の実施形態に係る撮像システムの動作を説明するためのタイミングチャートである。ここで、図５は、双方向通信の過渡応答シミュレーション結果を示している。なお、図５に示すＶＯＵＴＰ、ＶＯＵＴＭとは、それぞれカメラユニット２におけるパッドＰ１およびパッドＭ１に表れる差動信号を示している。

　図５に示すとおり、下り通信モード期間中、出力ドライバＴｘ１を構成するスイッチＳＷ１～ＳＷ４は、クロックＣＫ＜１＞～ＣＫ＜４＞により断続的にスイッチングされる。
　また、上り通信モード期間中、スイッチＳＷ３、ＳＷ４はオフするのに対し、スイッチＳＷ１、ＳＷ２はオンし続けてレシーバＲｘ２のターミネーション抵抗となる。また、同時に、スイッチＳＷ１、ＳＷ２は夫々約５０Ωの抵抗値を有しており、出力ドライバＴｘ２に対するリターン電流パスを形成する。

　また、図５に示す上り通信モードから下り通信モードへの切り替えが時刻ｔ１に行われると、ＶＯＵＴＰ、ＶＯＵＴＭのスイッチングが停止する。ここで、図５では簡略な説明のためＤＩＲにより、通信方向の制御が行われているが、実際は、上り信号、下り信号、の終わりに、データ送信の終了を知らせるためのデータが含まれており、それを情報処理ユニット３／カメラユニット２が受信することにより、実際の通信方向が変化する。詳細については、後ほど図４に戻ってから説明する。
　また、同時刻（時刻ｔ１）に出力ドライバＴｘ２からの信号送信は開始されているが、この信号がレシーバＲｘ２に到達する時刻ｔ２までの期間、このノードの信号は静定している。時刻ｔ２に出力ドライバＴｘ２からの信号がレシーバＲｘ２に到達すると、ＶＯＵＴＰ、ＶＯＵＴＭ端子（それぞれ図２においてパッドＰ１、パッドＭ１で示す）にスイッチング波形が再び現れる。

　図４に戻って、情報処理ユニット３側からシステムライン終了コマンド（例えば１０１１）が送信され、リタイミングデータＲＥ＿ＤＡＴＡとしてこの値が検出されると、下り通信モード（図５の時刻０～ｔ１で示す）に移行し、カメラユニット２は、デジタル映像信号（撮像データＰＩＸ＿ＤＡＴＡ）を情報処理ユニット３側に出力する。
　下り通信モードが開始すると、図３に示すスイッチＳＷがオフし、ループフィルタＬＦの電圧が保持されるため、下り通信モード期間中に電圧制御発振器ＶＣＯ＿ＣＤＲに対する供給電圧が一定となり、この期間中のＣＤＲクロックＣＤＲＣＬＫの周波数は一定に保たれる。
　カメラユニット２は、１ライン分のデジタル映像信号（撮像データＰＩＸ＿ＤＡＴＡ）を情報処理ユニット３側に出力した後に、イメージャライン終了コマンドをシステム側に出力し終えると、再び上り通信モードに再移行する。
　上り通信モードにおいてスイッチＳＷが再び短絡され、ＳＹＳＤＡＴＡに基づくＣＤＲＣＬＫの周波数ロック（再調整）動作と、ＳＹＳＤＡＴＡの抽出動作が実行される。

　図２に戻って、情報処理ユニット３の構成について説明する。
＜情報処理ユニット３の構成について＞
　情報処理ユニット３は、レシーバ３０１（差動信号受信部Ｒｘ１で示す。以下、レシーバＲｘ１と呼ぶ。）と、クロックデータリカバリ部３０２（ＣＤＲ＿ＳＹＳで示す。）と、受信信号処理部３０３（受信鍵生成部）と、水晶振動子３０４（Ｘｔａｌと略記される）と、上り信号生成部３０５と、出力ドライバ３０６（差動信号送信部Ｔｘ２で示す。以下、出力ドライバＴｘ２と呼ぶ。）とから構成される。

　レシーバＲｘ１は、パッドＰ２およびパッドＭ２で差動増幅信号として受信したピクセルデータを含んだ撮像データ（下りパケット）を二値化するための回路である。

　クロックデータリカバリ部３０２は、ピクセルデータを含んだ撮像データ（下りパケット）を受信し、受信信号処理部に出力する。このデータＲＥ＿ＤＡＴＡ＿ＳＹＳは、ＣＤＲＣＬＫ＿ＳＹＳに同期するタイミングで受信信号処理部３０３に取り込まれる。受信信号処理部３０３は、ＲＥ＿ＤＡＴＡ＿ＳＹＳに対する画像演算処理を実行する。この処理は、階調補正処理等の処理後の撮像データをディスプレー４で表示可能な形式に変換する処理を含む。
　クロックデータリカバリ部３０２の構成は、上述したカメラユニット２におけるクロックデータリカバリ部２０６ａと同じである。図２に示すＲＥ＿ＤＡＴＡ＿ＳＹＳは、イメージセンサ側（カメラユニット２）から送信された撮像データを表すデジタル信号である。また、ＣＤＲＣＬＫ＿ＳＹＳは、下りパケットに含まれるクイロックリカバリシンボルにより生成された、基本クロック信号である。

　受信信号処理部３０３は、ＲＥ＿ＤＡＴＡ＿ＳＹＳを、ＣＤＲＣＬＫ＿ＳＹＳに同期するタイミングで取り込み、所定の信号処理がなされた後にディスプレー４に表示する。
　水晶振動子３０４（ｑｕａｒｔｚｃｒｙｓｔａｌｕｎｉｔまたはｃｒｙｓｔａｌｕｎｉｔ）は、水晶（石英）の圧電効果を利用して高い周波数精度の発振を起こす際に用いられる素子の一つであり、システムクロックＳＹＳ＿ＣＬＫを出力する。
　また、受信信号処理部３０３は、ＣＤＲＣＬＫ＿ＳＹＳと、システムクロックＳＹＳ＿ＣＬＫの周波数を比較して、ＣＤＲＣＬＫ＿ＳＹＳの周波数がＳＹＳ＿ＣＬＫよりも高い場合には、カメラユニット２におけるイメージャクロック生成部ＩＭＧ＿ＣＬＫが生成するクロック周波数を下げるようなコマンドを上り信号生成部３０５に出力する。一方、ＣＤＲＣＬＫ＿ＳＹＳの周波数がＳＹＳ＿ＣＬＫよりも低い場合には、カメラユニット２におけるイメージャクロック生成部ＩＭＧ＿ＣＬＫが生成するクロック周波数を上げるようなコマンドを上り信号生成部３０５に出力する。
　すなわち、受信信号処理部３０３は、ＩＭＣＬＫの周波数がシステムクロックＳＹＳ＿ＣＬＫの周波数と等しくなるようなフィードバックコマンド（レジスタ設定情報）を上り信号生成部３０５に出力し続ける。
　また、受信信号処理部３０３は、受信した撮像データ内の所定の一部データを送信鍵として認識して、送信鍵に基づく受信鍵を生成し、上り信号生成部３０５に出力する。

　上り信号生成部３０５は、受信信号処理部３０３が生成した受信鍵とレジスタ設定情報（イメージャの撮像条件を示すレジスタ設定信号）を上りパケットとして生成する。
　出力ドライバＴｘ２は、上り信号生成部３０５が生成した上りパケットをカメラユニット２におけるレシーバ２０４に送信する。

　ここで、受信信号処理部３０３が生成する受信鍵は、カメラユニット２が送信した送信鍵と同一のデータである。すなわち、カメラユニット２は、カメラユニット２の送信時、受信時の両方の期間において（すなわち、カメラユニット２が送信鍵を送信し、情報処理ユニット３が送信鍵を受信するとき、あるいは、情報処理ユニット３が受信鍵を送信し、カメラユニット２が受信鍵を受信するとき）受信鍵と送信鍵が等しい場合にのみ、外乱ノイズ等に起因する伝送エラーが起きなかったものと判断できる。なお、同一のデータとは、例えば、送信鍵が０００１の場合、受信鍵が反転する１１１０であっても構わないことを意味している。そのため、情報処理ユニット３が送信鍵に基づいて生成した受信鍵と送信鍵とをカメラユニット２が照合する際の条件である所定条件とは、受信鍵と送信鍵とが全く等しい場合を含む条件であり、それより緩く、外乱ノイズが起きなかったことを示す条件であってもよい。

　また、カメラユニット２は、送信鍵と受信鍵が所定条件を満たす場合に、受信鍵（伝送エラーが起きなければ送信鍵と同一のデータ）と共に送信されてくる直近に受信したレジスタ設定情報（レジスタ設定信号）をレジスタ部２０６ｂに書き込む。すなわち、カメラユニット２は、レジスタ部２０６ｂを更新する。このレジスタ更新により、デジタル－アナログ変換器２０６ｃ（オンチップＤＡＣ）の出力する電圧値が変更され、イメージャクロックＩＭＣＬＫとシステムクロックＳＹＳ＿ＣＬＫの周波数偏差が小さくなる。

　これにより、送信鍵と受信鍵が一致した場合にのみ新たなレジスタ設定情報の値にレジスタ部２０６ｂが更新されるため、小型かつ、電気メス等の外乱ノイズ発生時にも安定動作が可能なカメラユニット２（イメージセンサ）を供給できる。

　また、カメラユニット２はカメラユニット２自身が有する第一送受信パッド（パッドＰ１とパッドＭ１）によって、情報処理ユニット３が有する第二送受信パッド（パッドＰ２とパッドＭ２）から送信されるレジスタ設定信号を含んだ上りパケットを受信する。これらの送受信パッドは信号伝送線（ケーブルＣＡＢＬＥＰとケーブルＣＡＢＬＥＭ）によって接続される。そのため、レジスタ設定信号を送信するために、信号伝送線以外の信号線（レジスタ設定信号専用線）が不要になる。

　また、送信鍵は、「撮像データ内の所定の一部データ」としたが、「ピクセル位置が予め指定された撮像データ」であってもよく、この場合、撮像データと送信鍵を兼用できるので、下りパケットの通信量を増大させることなく、外乱ノイズに対して堅牢なイメージセンサを供給できる。この「送信鍵は、ピクセル位置が予め指定された撮像データであってよい」について、以下に、第２の実施形態として説明する。

＜第２の実施形態＞
　次に、第２の実施形態について、図６、図７を参照しつつ説明する。
　図６は、本発明のカメラユニットが送受信する画像フォーマットの構成の一例を示す図である。また、図７は、本発明のカメラユニットの動作を説明するためのフローチャートである。
　図６は、上段に、カメラユニット２（イメージセンサ）のフレームフォーマット構造ＦＭＴを示している。
　フレームフォーマット構造ＦＭＴは、カメラユニット２から情報処理ユニット３方向にデータ（下りパケット）が送信されるＤｏｗｎＬｉｎｋ期間と、情報処理ユニット３からカメラユニット２方向にデータ（下りパケット）が送信されるＵｐＬｉｎｋ期間と、に大別される。
　ＤｏｗｎＬｉｎｋ期間におけるフレームフォーマット構造は、水平プレブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｒｅ-ｄｏｗｎと、水平ポストブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｏｓｔ-ｄｏｗｎと、垂直プレブランキング区間Ｖ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｒｅ-ｄｏｗｎと、垂直ポストブランキング区間Ｖ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｏｓｔ-ｄｏｗｎと、ピクセルデータ区間Ｐｉｘｅｌ　Ｄａｔａと、で構成されている。
　ＵｐＬｉｎｋ区間におけるフレームフォーマット構造は、水平プレブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｒｅ-ｕｐと、水平ポストブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｏｓｔ-ｕｐと、制御コード区間Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　Ｃｏｄｅと、で構成されている。

　以降では、図６の下段に示すデータを用いて、垂直プレブランキング区間Ｖ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｒｅ-ｄｏｗｎを含むライン（Ｌｉｎｅ＜ａ＞）のデータ構成について説明する。
　Ｌｉｎｅ＜ａ＞は、水平プレブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｒｅ-ｄｏｗｎと、垂直プレブランキング区間Ｖ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｒｅ-ｄｏｗｎと、水平ポストブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｏｓｔ-ｄｏｗｎと、水平プレブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｒｅ-ｕｐと、制御コード区間Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　Ｃｏｄｅと、水平ポストブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｏｓｔ-ｕｐと、により構成されている。
　フレームフォーマット構造ＦＭＴを構成する全てのデータは８ｂ/１０ｂ変調されている。８ｂ/１０ｂ変調は、１Ｂｙｔｅ（８ｂｉｔ）のデータに対して２ｂｉｔのクロックリカバリシンボルを追加するデータ構成となっているため、１Ｂｙｔｅの情報を表現するために、１０ｂｉｔの情報が必要となる。
　なお、８ｂ→１０ｂのデータ変換は、一般にＫコード、Ｄコードとして知られている変換テーブルに従って行われる。

　水平プレブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｒｅ-ｄｏｗｎは、３２Ｂｙｔｅのデータ量を有する、３２０ｂｉｔ長の領域より構成されている。
　ライン方向のデータ構成として、イメージャ出力データを情報処理ユニット３側でロックするためのプリアンブル期間Ｐｒｅａｍｂｌｅが必要である。
　このプリアンブル期間Ｐｒｅａｍｂｌｅの前半１６０ｂｉｔ（１６Ｂｙｔｅ分）はトグル信号（０１０１０１・・の繰り返し）で構成されており、後半１６０ｂｉｔ（１６Ｂｙｔｅ分）はインクリメント信号０ｘ００,０ｘ０１,…０ｘ０ｆで構成されている。

　トグル信号は、クロックデータリカバリ部ＣＤＲ＿ＳＹＳが、後に続く８ｂ/１０ｂ変調されたデータに含まれるクロックリカバリシンボルを検出してデータを取り出すために必要なデータとして用いられる。クロックデータリカバリ部ＣＤＲ＿ＳＹＳはトグル信号を用いて、イメージャクロックＩＭＣＬＫと同じ周波数および同じ位相で動作をするための引き込み動作を実行する。
　周波数、位相引き込みの動作は、ＩＭＣＬＫを基準として生成したデジタル信号のクロックエッジを用いて行われるため、単位時間当たりのクロック遷移数が最も多いトグル信号が最も好適である。
　後半のインクリメント信号は、データ位置の頭だしを実行するために用いられる。

　今回提案する通信方式では、データの先頭位置を検出することが困難であるため、トグル信号に続くインクリメント信号が正しく検出されるようなデータ区切り位置をサーチすることにより、後に続く垂直プレブランキング区間Ｖ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｒｅ-ｄｏｗｎ、または、垂直ポストブランキング区間Ｖ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｏｓｔ-ｄｏｗｎに含まれるイメージセンサ（カメラユニット２）内部の情報をシステム（情報処理ユニット３）側で読み取ることが可能になる。
　垂直プレブランキング区間Ｖ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｒｅ-ｄｏｗｎ、または、垂直ポストブランキング区間Ｖ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｏｓｔ-ｄｏｗｎに含まれる情報は、イメージセンサ内部の温度情報や電圧情報が含まれていてもよいし、システム側がイメージャ側の出力信号に対する周波数・位相引き込みを実行するための引き込みデータ（例えばトグル信号）が含まれていてもよい。

　垂直プレブランキング区間Ｖ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｒｅ-ｄｏｗｎ、または、垂直ポストブランキング区間Ｖ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｏｓｔ-ｄｏｗｎが終了すると、水平ポストブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｏｓｔ-ｄｏｗｎが開始する。
　水平ポストブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｏｓｔ-ｄｏｗｎには、当該ラインのデータ送信が終了することを意味するライン終了コードＥＯＬが含まれている。ライン終了コードＥＯＬがシステム（情報処理ユニット３）側に到達すると、システム（情報処理ユニット３）からイメージャ（カメラユニット２）方向に対するデータ送信が行われるＵｐＬｉｎｋ期間が開始する。

　ＵｐＬｉｎｋ期間を構成する水平プレブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｒｅ-ｕｐ、および、水平ポストブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｏｓｔ-ｕｐのデータ構成、および、その目的は、ＤｏｗｎＬｉｎｋ期間を構成する水平プレブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｒｅ-ｄｏｗｎ、および、水平ポストブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｏｓｔ-ｄｏｗｎと同じであるため、詳細な説明は省略する。
　唯一の違いはデータ通信の方向のみである。

　制御コード区間ＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＣｏｄｅは、イメージセンサ（カメラユニット２）の設定を決定するためのレジスタ情報を含んでいる。
　レジスタ情報はレジスタＲＥＧ（レジスタ部２０６ｂ）に仮格納され、この情報が照合回路ＣＯＬＬ（照合回路２０２ａ）において正しいと判断された場合にのみ、有効なレジスタ値として用いられる。この有効なレジスタ値のみがＤＡ変換器ＤＡＣ（デジタル－アナログ変換器２０６ｃ）の出力電圧設定やタイミングジェネレータＴＧ（ＴＧ２０７）の動作モード設定に用いられるため、本実施例に記載されたイメージセンサによれば、電気メス等の外乱がある環境下において伝送された信号であっても、照合回路ＣＯＬＬにて正しいと判断されない限りは新たな設定値への変更が行われることがないため、外乱雑音に対して堅牢なイメージセンサ（カメラユニット２）および撮像システム１を供給できる。

　Ｌｉｎｅ＜ｎ＞は、水平プレブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｒｅ-ｄｏｗｎと、ピクセルデータ区間Ｐｉｘｅｌ　Ｄａｔａと、水平ポストブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｏｓｔ-ｄｏｗｎと、水平プレブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｒｅ-ｕｐと、制御コード区間Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　Ｃｏｄｅと、水平ポストブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｏｓｔ-ｕｐと、により構成されている。

　Ｌｉｎｅ＜ａ＞との違いはピクセルデータ区間Ｐｉｘｅｌ　Ｄａｔａのみであるため、以降ではピクセルデータ区間Ｐｉｘｅｌ　Ｄａｔａについて説明する。
　ピクセルデータ区間Ｐｉｘｅｌ　Ｄａｔａは、ピクセル要素データＰ［ｎ,ｍ］より構成されている。ピクセル要素データＰ［ｎ,ｍ］は、８ｂｉｔの撮像データ情報と、２ｂｉｔのエンベデットククロック情報とで構成される１０ｂｉｔ単位の要素データ単位であり、そのデータ送受信は制御コード区間Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　Ｃｏｄｅの送受信と同様の動作原理に従って処理される。
　なお、８ｂｉｔよりも深いｂｉｔ長の撮像データ（例えば１０ｂｉｔ）を送信する必要がある場合は、送信できなかった２ｂｉｔ分の情報を４ピクセル１単位として新たな拡張ピクセル要素データＰｅｘ［ｎ/４,ｍ/４］を生成して送受信を実行することもできる。

　ここで、カメラユニット２は、ピクセルデータを含む撮像データを下りパケットとして情報処理ユニット３へ送信し、情報処理ユニット３は、下りパケットを受信して、撮像データ内の所定の一部データを送信鍵として認識して、送信鍵に基づく受信鍵を生成することを、第１の実施形態において説明した。
　本実施形態では、「送信鍵は、ピクセル位置が予め指定された撮像データであってよい」との記載に対応して、送信鍵の撮像データにおける位置について、以下に説明する。

　送信鍵は、撮像データのうち、所定ピクセルのピクセルデータを示す情報であってよい。ここで、所定ピクセルとは、上記説明のピクセルデータ区間Ｐｉｘｅｌ　Ｄａｔａにおける予め指定されたピクセルを示している。

　また、送信鍵は、撮像データのピクセルデータのうち、所定ピクセルの最上位ビットを示す情報であってよい。
　ここで、所定ピクセルの最上位ビットを示す情報とは、ｐビット（本実施形態においては、ｐ＝８ビットである）の送信データの情報である場合に、最上位ビットを示す情報であれば、最下位ビットを示す情報に比べて一番明るさに影響を与えるビットを示す情報に対応するため、ｐビットの最上位ビットを示す情報である。

　また、撮像データは、ピクセルデータと、ピクセルデータの送信の開始と終了を制御するサービスデータとを含み、送信鍵は、サービスデータの一部であってよい。
　ここで、ピクセルデータの送信の開始と終了を制御するサービスデータとは、上記説明の水平プレブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｒｅ-ｄｏｗｎおよび水平ポストブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｏｓｔ-ｄｏｗｎを示している。また、送信鍵は、トグル信号に続くインクリメント信号の一部、または水平ポストブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｏｓｔ-ｄｏｗｎにおけるライン終了コードＥＯＬ（サービスデータの一部）を含む信号を示している。
　送信鍵をピクセルデータとする場合、撮像所定のピクセル位置のピクセルデータを下りパケット送信毎に更新して照合回路にて保持する必要がある。これに対し、送信鍵をサービスデータの一部とする場合、サービスデータはイメージャ２０１から一定のデータとして出力されるため、下りパケット送信毎に更新して照合回路にて保持する動作を不要とすることができる。

　なお、照合回路２０２ａは、送信鍵と受信鍵が所定条件を満たさない場合に、送信鍵のエラー箇所を示すエラー信号を含む下りパケットを情報処理ユニット３に送信し、情報処理ユニット３は、送信鍵のエラー箇所に対応するピクセルについて、補間演算を実行する。
　ここで、送信鍵のエラー箇所に対応するピクセルについて補完演算を実行するとは、１フレーム前の対応するピクセルと同一のピクセルの撮像データ、または対応するピクセルの周辺ピクセル（例えば、対応するピクセルの周り４つのピクセル）の撮像データの平均値に基づいて演算を実行することである。

　次に、図７を参照して、本発明のカメラユニット２の動作について説明する。
　なお、図７において「送信フェーズ」とは、カメラユニット２が情報処理ユニット３へ下りパケットを送信する状態を示している。また、「受信フェーズ」とは、カメラユニット２が情報処理ユニット３からの上りパケットを受信する状態を示している。また、「承認フェーズ」とは、レジスタ設定情報でレジスタ部２０６ｂの値を更新する状態を示している。

　カメラユニット２は、送信する下りパケットのライン読み出しを開始する（ステップＳＴ１）。具体的には、カメラユニット２は、フレームフォーマットＦＭＴのＬｉｎｅ＜１＞に対応する水平プレブランキング区間Ｈ-Ｂｌａｎｋｉｎｇ　Ｐｒｅ-ｄｏｗｎに含まれるスタートコードＳｔａｒｔ　Ｃｏｄｅを読み出し、フレームフォーマットＦＭＴのＬｉｎｅ＜１＞のＤｏｗｎＬｉｎｋ期間におけるフレームフォーマット構造のデータ（下りパケット）の送信に備える。

　カメラユニット２は、下りパケットの送信を実行する（ステップＳＴ２）。具体的には、カメラユニット２は、フレームフォーマットＦＭＴのＬｉｎｅ＜１＞のＤｏｗｎＬｉｎｋ期間におけるフレームフォーマット構造のデータを、情報処理ユニット３へ送信する。この下りパケット中に、１ライン以上前の受信暗号鍵と送信暗号鍵と照合の結果に関わる正誤情報が含まれていてもよい。正誤情報の詳細は、後述するステップＳＴ５、ステップＳＴ６の説明箇所にて説明される。

　カメラユニット２は、下りパケットに含まれる送信暗号鍵（送信鍵）に該当するＤａｔａの保存を実行する（ステップＳＴ３）。具体的には、カメラユニット２における下り信号処理部２０２は、下りパケットに含まれる送信暗号鍵（送信鍵）に該当するＤａｔａがＬｉｎｅ＜１＞に含まれている場合に、当該Ｄａｔａを、例えば、下り信号処理部２０２に内蔵された図示しないメモリ、照合回路ＣＯＬＬ、あるいはレジスタ部２０６ｂに保存する。

　カメラユニット２は、上りパケットを受信する（ステップＳＴ４）。具体的には、カメラユニット２は、フレームフォーマットＦＭＴのＬｉｎｅ＜１＞のＵｐＬｉｎｋ期間におけるフレームフォーマット構造のデータを、情報処理ユニット３から受信する。このデータには、情報処理ユニット３が送信鍵に基づいて生成した受信鍵と、レジスタ設定情報とが、制御コード区間Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　Ｃｏｄｅとして含まれている。

　カメラユニット２は、受信鍵と送信鍵が等しいか否かを判定する（ステップＳＴ５）。具体的には、カメラユニット２における照合回路２０２ａは、保存しておいた送信鍵と、情報処理ユニット３から送られてきた受信鍵が、上記所定条件を満たすか否かを判定する。

　カメラユニット２は、保存しておいた送信鍵と、情報処理ユニット３から送られてきた受信鍵が、上記所定条件を満たさない場合（ステップＳＴ５－Ｎｏ）、レジスタ設定情報を更新しない。また、この判定結果はカメラユニット２内部に正誤情報として保存される（ステップＳＴ６）。

　一方、カメラユニット２は、保存しておいた送信鍵と、情報処理ユニット３から送られてきた受信鍵が、上記所定条件を満たす場合（ステップＳＴ５－Ｙｅｓ）、レジスタ設定情報を更新する（ステップＳＴ７）。具体的には、照合回路２０２ａは、レジスタ部２０６ｂのレジスタ設定情報を更新する。また、デジタル－アナログ変換器２０６ｃは、出力する電圧値を変更し、イメージャクロックＩＭＣＬＫとシステムクロックＳＹＳ＿ＣＬＫの周波数偏差を小さくする。また、上記所定条件を満たすか否かの判定結果はカメラユニット２内部に正誤情報として保存される。

　そして、カメラユニット２は、次ラインの読み出し準備が完了した後、ステップＳＴ１に戻る（ステップＳＴ８）。具体的には、カメラユニット２は、次のラインＬｉｎｅ＜２＞へ移行する準備を行い、完了後ステップＳＴ１に戻る。
このＳＴ１～ＳＴ９までの処理は、ラインＬｉｎｅ＜１＞からラインＬｉｎｅ＜Ｎ＞まで繰り返して実行される。そして、ラインＬｉｎｅ＜Ｎ＞のステップＳＴ８の処理が終了すると、１フレーム分の処理が終了する。

　この一連のプロセスにおいて、情報処理ユニット３側で受信した正誤情報は、次のラインで情報処理ユニット３が送信する上りパケットの内容に影響を与える。
　当該ラインで情報処理ユニット３が受信した正誤情報が、カメラユニット２におけるレジスタ設定情報の更新に失敗したことを意味するデータであった場合、次のラインでレジスタ値の更新に失敗したアドレスに対するレジスタ値のプログラミング（更新）データを再送信する。

　当該ラインで情報処理ユニット３が受信した正誤情報が、カメラユニット２におけるレジスタ設定情報の更新に成功したことを意味するデータであった場合、次のラインで、当該ラインで更新したアドレスとは異なるアドレスに対してレジスタ値を更新するようなデータを送信する。

　送信鍵は、ピクセル位置が予め指定された撮像データであってもよく、この場合、撮像データと送信鍵を兼用できるので、下りパケットの通信量を増大させることなく、外乱ノイズに対して堅牢なイメージセンサを供給できる。
　また、情報処理ユニット３は正誤情報を受信することにより、レジスタ値をの更新に失敗したカメラユニット２内部のレジスタアドレスを知ることができるので、レジスタ値の更新に失敗したレジスタアドレスに対して、レジスタ値の更新に成功するまでデータを再送信し続けることができる。即ち外乱ノイズに対して堅牢な撮像システムを供給できる。

＜第３の実施形態＞
　次に、第３の実施形態について、図２を参照しつつ説明する。
　図２に示す撮像システム１の説明については、第１、第２の実施形態においては、カメラユニット２および情報処理ユニット３について上位概念で説明したが、ここではカメラユニット２および情報処理ユニット３について下位概念で説明する。
　カメラユニット２は、イメージャ２０１の動作タイミングの基準となるイメージャクロックを生成する電圧制御発振器２０６ｄ（オシレータ）をさらに有し、撮像データにイメージャクロックＩＭＣＬＫを重畳した信号を下りパケットとして生成して情報処理ユニット３へ送信する。
　一方、情報処理ユニット３は、情報処理ユニット３内のシステムクロックＳＹＳ＿ＣＬＫを生成する水晶振動子３０４（システムクロック生成器）と、受信した下りパケットに重畳されたイメージャクロックＩＭＣＬＫを基本クロック信号ＣＤＲＣＬＫ＿ＳＹＳとして再現するクロックデータリカバリ部３０２（クロックデータリカバリ回路）と、をさらに有している。
　そして、情報処理ユニット３は、イメージャクロックＩＭＣＬＫとシステムクロックＳＹＳ＿ＣＬＫとの周波数を比較して、イメージャクロックＩＭＣＬＫとシステムクロックＳＹＳ＿ＣＬＫとの周波数偏差を小さくするレジスタ設定情報（レジスタ設定信号）を上りパケットとして送信する。

　また、電圧制御発振器２０６ｄ（オシレータ）は、電圧に応じて周波数を変更可能な電圧制御発振器である。カメラユニット２は、レジスタ部２０６ｂに設定された周波数に基づいて電圧を電圧制御発振器２０６ｄに供給するデジタル－アナログ変換器２０６ｃをさらに有する。

　これにより、撮像データの送受信を阻害せずに、正確にレジスタ設定信号の書き換え動作により、カメラユニット２におけるイメージャクロックＩＭＧＣＬＫを、情報処理ユニット３におけるシステムクロックＳＹＳ＿ＣＬＫに同期したクロックとすることが可能となる撮像システム（内視鏡システム）を提供することができる。

　以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態およびその変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。

　上記各態様の撮像システム、撮像方法によれば、撮像データの送受信を阻害せずに、正確にレジスタ設定信号の書き換え動作を実行することができる。

１　撮像システム
２　カメラユニット
３　情報処理ユニット
２０１　イメージャ
２０２　下り信号処理部
２０３，３０６　出力ドライバ
２０４，３０１　レシーバ
２０６　イメージャクロック生成部
２０７　ＴＧ
３０２　クロックデータリカバリ部
３０３　受信信号処理部
３０４　水晶振動子
３０５　上り信号生成部

Claims

　カメラユニットと情報処理ユニットとが有線または無線を用いて双方向に通信可能な撮像システムにおいて、
　前記カメラユニットは、
　　ピクセルデータを生成するイメージャと、前記イメージャの撮像条件を書き込み可能なレジスタと、照合回路とを有し、
　　前記ピクセルデータを含む撮像データを下りパケットとして前記情報処理ユニットへ送信するよう構成され、
　前記情報処理ユニットは、
　　前記下りパケットを受信して、前記撮像データ内の所定の一部データを送信鍵として認識し、前記送信鍵に基づく受信鍵を生成する受信鍵生成部を有し、
　　前記受信鍵と前記イメージャの撮像条件を示すレジスタ設定信号とを含む上りパケットを前記カメラユニットに送信するよう構成され、
　前記カメラユニットは、前記照合回路が前記送信鍵と前記受信鍵とを照合した結果、前記送信鍵と前記受信鍵が所定条件を満たす場合に、前記受信鍵とともに受信した前記レジスタ設定信号を前記レジスタに書き込む
　ことを特徴とする撮像システム。
　前記カメラユニットは、第一送受信パッドを有し、
　前記情報処理ユニットは、前記第一送受信パッドと信号伝送線で接続された第二送受信パッドを有し、
　前記下りパケットおよび前記上りパケットの送受信が、前記第一送受信パッドおよび前記第二送受信パッドを使って実行されることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
　前記カメラユニットは、前記下りパケットを前記情報処理ユニットに送信する送信フェーズ、前記上りパケットを前記情報処理ユニットから受信する受信フェーズ、前記照合回路が前記送信鍵と前記受信鍵とを照合し、前記レジスタ設定信号の前記レジスタへの書き込み可否を決定する承認フェーズの３つの状態を繰り返しながら撮像を実行し、
　前記承認フェーズにおいて前記送信鍵と前記受信鍵とを照合した結果に対応する正誤情報を、次の送信フェーズで前記情報処理ユニットに送信することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像システム。
　前記送信鍵は、前記撮像データのうち、所定ピクセルの前記ピクセルデータを示す情報であることを特徴とする請求項１～３いずれか一項に記載の撮像システム。
　前記送信鍵は、前記撮像データの前記ピクセルデータのうち、前記所定ピクセルの最上位ビットを示す情報を含むことを特徴とする請求項４に記載の撮像システム。
　前記照合回路は、前記送信鍵と前記受信鍵が前記所定条件を満たさない場合に、前記送信鍵のエラー箇所を示すエラー信号を含む前記下りパケットを前記情報処理ユニットに送信し、
　前記情報処理ユニットは、前記送信鍵のエラー箇所に対応するピクセルについて、補間演算を実行することを特徴とする請求項１～５いずれか一項に記載の撮像システム。
　前記撮像データは、前記ピクセルデータと、前記ピクセルデータの送信の開始と終了を制御するサービスデータとを含み、
　前記送信鍵は、前記サービスデータの一部であることを特徴とする請求項１～３いずれか一項に記載の撮像システム。
　前記カメラユニットは、前記イメージャの動作タイミングの基準となるイメージャクロックを生成するオシレータをさらに有し、前記撮像データに前記イメージャクロックを重畳した信号を前記下りパケットとして生成して前記情報処理ユニットへ送信し、
　前記情報処理ユニットは、前記情報処理ユニット内のシステムクロックを生成するシステムクロック生成器と、
　受信した前記下りパケットに重畳された前記イメージャクロックを再現するクロックデータリカバリ回路と、をさらに有し、
　前記イメージャクロックと前記システムクロックとの周波数を比較して、前記イメージャクロックと前記システムクロックとの周波数偏差を小さくする前記レジスタ設定信号を前記上りパケットとして送信する
　ことを特徴とする請求項１～７いずれか一項に記載の撮像システム。
　前記オシレータは、電圧に応じて周波数を変更可能な電圧制御発振器であって、
　前記カメラユニットは、前記レジスタに設定された周波数に基づいて電圧を前記電圧制御発振器に供給するデジタル－アナログ変換器をさらに有することを特徴とする請求項８に記載の撮像システム。
　カメラユニットと情報処理ユニットとが有線または無線を用いて双方向に通信可能な撮像システムにおいて、
　前記カメラユニットは、
　　ピクセルデータを生成するイメージャと、前記イメージャの撮像条件を書き込み可能なレジスタと、照合回路とを有し、
　　前記ピクセルデータを含む撮像データを下りパケットとして前記情報処理ユニットへ送信するよう構成され、
　前記情報処理ユニットは、
　　前記下りパケットを受信して、前記撮像データ内の所定の一部データを送信鍵として認識し、前記送信鍵に基づく受信鍵を生成する受信鍵生成部を有し、
　　前記受信鍵と前記イメージャの撮像条件を示すレジスタ設定信号とを含む上りパケットを前記カメラユニットに送信するよう構成され、
　前記カメラユニットは、前記照合回路が前記送信鍵と前記受信鍵とを照合した結果、前記送信鍵と前記受信鍵が所定条件を満たす場合に、前記受信鍵とともに受信した前記レジスタ設定信号を前記レジスタに書き込む
　ことを特徴とする撮像方法。