WO2021171427A1 - 制御装置、内視鏡および制御方法 - Google Patents

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WO2021171427A1
WO2021171427A1 PCT/JP2020/007780 JP2020007780W WO2021171427A1 WO 2021171427 A1 WO2021171427 A1 WO 2021171427A1 JP 2020007780 W JP2020007780 W JP 2020007780W WO 2021171427 A1 WO2021171427 A1 WO 2021171427A1
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voltage
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秀彰 溝口
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オリンパス株式会社
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    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/709Circuitry for control of the power supply

Definitions

  • the present disclosure relates to a control device, an endoscope, and a control method to which an endoscope that generates image data by imaging the inside of a subject is detachably connected.
  • the individual difference of the image sensor is obtained by adjusting the power supply voltage for driving the image sensor provided at the tip of the insertion portion to be inserted into the subject to an appropriate value according to the image sensor.
  • a technique for driving the image sensor in an optimum state regardless of the individual difference of the cable or the cable see, for example, Patent Document 1).
  • the adjustment value for adjusting the power supply voltage to an appropriate value is determined based on the information of the endoscope connected to the control device, and the determined adjustment value is converted from a digital signal to an analog signal.
  • the image sensor is driven in an optimum state regardless of the individual difference of the image sensor.
  • the voltage value of the power supply voltage supplied to the image sensor of the endoscope is the change in the current consumption value that occurs between the blanking period of the image sensor and the pixel charge readout period, and the individual difference of the image sensor. It is set in consideration of the individual difference of the transmission cable and the like, and is adjusted in advance to a higher range including the recommended operating range of the image sensor. Therefore, the power supply voltage that reaches the image sensor of the endoscope from the control device via the transmission cable has a high value.
  • the voltage fluctuation that occurs between the blanking period of the image sensor and the pixel signal reading period can be obtained. It is conceivable to adjust the voltage value of the power supply voltage to be supplied accordingly.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and is a control device, an endoscope, and a control method capable of preventing a deviation in the timing of adjusting the power supply voltage and operating at an appropriate power supply voltage.
  • the purpose is to provide.
  • the control device detects a power supply unit that supplies a predetermined power supply voltage to the image pickup element and an output voltage value of the power supply voltage supplied by the power supply unit. Based on the voltage detection unit, the voltage value of the power supply voltage detected in the image pickup element, and the output voltage value detected by the voltage detection unit, the adjustment voltage value is transmitted from the power supply unit to the image pickup device.
  • the control unit is provided with a control unit for supplying the voltage value of the power supply voltage in the image pickup element to a delay from the timing at which the power supply unit supplies the adjusted voltage value to the image pickup element. The time is calculated, and the supply timing at which the power supply unit supplies the adjusted voltage value is controlled based on the delay time.
  • control device indicates that the control unit is one line after one frame period of the image sensor for which the delay time is calculated has elapsed or the image sensor reads a video signal. After the lapse of time, the adjusted voltage value is supplied to the power supply unit with a delay of the delay time.
  • control device calculates the delay time in the current consumption fluctuation period between the blanking period of the image sensor and the pixel readout period.
  • the control device records the voltage value of the blanking period in the first frame of the image pickup element immediately after the power supply of the control device is turned on, and the image pickup is performed. Based on the voltage value of the power supply voltage detected in the element and the output voltage value detected by the voltage detection unit, the adjustment voltage value supplied by the power supply unit to the image pickup element is adjusted, and the adjustment voltage value is adjusted. After the start of the pixel readout period of the image pickup element, it is determined whether or not the voltage value detected in the image pickup element is less than the voltage value recorded one frame before in the image pickup element, and the voltage value becomes less than the voltage value.
  • the voltage detection indicates that the timing, the sampling timing immediately before the timing, and the adjusted voltage value supplied by the power supply unit become a value corresponding to the voltage value at the timing when the voltage value becomes less than the voltage value.
  • the delay time is calculated based on the detection timing detected by the unit and the end timing of the blanking period of the imaging element.
  • the control device controls the image pickup element by performing an A / D conversion process on the image signal and a pixel unit that generates a video signal according to the amount of received light.
  • the A / D conversion unit includes an A / D conversion unit that enables output to the device, the A / D conversion unit detects the voltage value of the power supply voltage, and the control unit detects the power supply detected by the A / D conversion unit. Get the voltage value of the voltage.
  • the control device controls the image pickup element by performing an A / D conversion process on the image signal and a pixel unit that generates a video signal according to the amount of received light.
  • An A / D converter that can output to the device and can detect the voltage value of the power supply voltage, and a memory that records the detection result that the A / D converter detects the voltage value of the power supply voltage.
  • the control unit acquires the detection result recorded by the memory during the blacking period of the image pickup element as the voltage value of the power supply voltage.
  • the image sensor has a pixel unit that generates a video signal according to the amount of received light and a voltage value of the power supply voltage supplied to the video signal from the power supply unit. It is further provided with a superimposing unit for outputting a superposed signal on which the above is superimposed, and a separating unit for separating the voltage value of the power supply voltage from the superposed signal and outputting it to the control unit.
  • the endoscope according to the present disclosure generates an imaging element provided at the tip of the insertion portion of the endoscope that can be inserted into the subject and a power supply voltage input from the outside to a predetermined power supply voltage.
  • a power generation unit that supplies power to the image pickup element, a voltage detection unit that detects an output voltage value of the power supply voltage supplied by the power supply generation unit, a voltage value of the power supply voltage detected in the image pickup element, and the above.
  • a control unit that supplies an adjusted voltage value from the power generation unit to the image pickup element based on the output voltage value detected by the voltage detection unit is provided, and the control unit includes the power supply in the image pickup element.
  • the delay time from the timing at which the voltage value of the voltage is detected to the timing at which the power supply generation unit supplies the adjusted voltage value to the image pickup element is calculated, and the power supply generation unit adjusts the adjustment based on the delay time. Controls the supply timing to supply the voltage value.
  • control method is a control method executed by a control device including a power supply unit that supplies a predetermined power supply voltage to the image pickup element, and detects an output voltage value of the power supply voltage supplied by the power supply unit.
  • the adjusted voltage value is supplied from the power supply unit to the image pickup element based on the voltage value of the power supply voltage detected in the image pickup element and the output voltage value, and the power supply voltage is supplied in the image pickup element.
  • the delay time from the timing at which the voltage value is detected to the timing at which the power supply unit supplies the adjusted voltage value to the image pickup element is calculated, and the power supply unit supplies the adjusted voltage value based on the delay time. Control the supply timing.
  • the control device causes the delay after one frame period of the image sensor for which the delay time has been calculated has elapsed or after one line for the image sensor to read a video signal.
  • the adjusted voltage value is supplied to the power supply unit with a delay of time.
  • control device calculates the delay time in the current consumption fluctuation period between the blanking period of the image sensor and the pixel readout period.
  • the control device records the voltage value of the blanking period in the first frame of the image pickup element immediately after the power supply of the control device is turned on, and the image pickup is performed. Based on the voltage value of the power supply voltage detected in the element and the output voltage value, the adjustment voltage value supplied by the power supply unit to the image pickup element is adjusted, and the pixel read-out period of the image pickup element is started.
  • the delay time is calculated based on the end timing of the blanking period.
  • the image pickup element controls the image signal by performing an A / D conversion process on the image signal and a pixel unit that generates a video signal according to the amount of received light.
  • the A / D conversion unit includes an A / D conversion unit that enables output to the device, the A / D conversion unit detects the voltage value of the power supply voltage, and the control device detects the power supply detected by the A / D conversion unit. Get the voltage value of the voltage.
  • the image pickup element controls the image signal by performing an A / D conversion process on the image signal and a pixel unit that generates a video signal according to the amount of received light.
  • An A / D converter that can output to the device and can detect the voltage value of the power supply voltage, and a memory that records the detection result that the A / D converter detects the voltage value of the power supply voltage.
  • the control device acquires the detection result recorded by the memory during the blacking period of the image pickup element as the voltage value of the power supply voltage.
  • the image pickup element has a pixel unit that generates a video signal according to the amount of light received, and a voltage value of the power supply voltage supplied to the video signal from the power supply unit.
  • the control device separates the voltage value of the power supply voltage from the superposed signal, and provides the voltage value of the separated power supply voltage, the output voltage value, and the superposed unit.
  • the adjusted voltage value is supplied from the power supply unit to the image pickup element based on the above.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of the endoscope system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of a main part of an endoscope and a control device in the endoscope system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an outline of the processing executed by the control device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing the current consumption of the image pickup device 120 and the timing of the vertical drive signal during the processing executed by the control device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing the relationship between each voltage and the contents of expanding the current consumption fluctuation period between the blanking period and the pixel readout period of the image sensor in FIG. FIG.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing the supply timing of the power supply unit controlled by the control unit according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a functional configuration of a main part of the endoscope and the control device in the endoscope system according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a timing chart schematically showing the timing of the ultimate voltage value acquired from the image sensor by the control device according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a functional configuration of a main part of the endoscope and the control device according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a functional configuration of a main part of the endoscope and the control device in the endoscope system according to the fourth embodiment.
  • an endoscope system including an imaging device will be described as a mode for carrying out the present disclosure (hereinafter, referred to as “the embodiment”), but the present invention is not limited to this, and for example, an imaging device is provided. It can also be applied to in-vehicle cameras, surgical microscopes, machine vision cameras and surveillance cameras. Moreover, this embodiment does not limit the present invention. Further, in the description of the drawings, the same parts will be described with the same reference numerals. Furthermore, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and width of each member, the ratio of each member, and the like are different from the reality. Further, even between the drawings, there are parts having different dimensions and ratios from each other.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of the endoscope system according to the first embodiment.
  • the endoscope system 1 shown in FIG. 1 images the inside of a subject by inserting an insertion part of the endoscope into the subject such as a patient, and displays a display image based on the captured video signal on the display device. indicate.
  • a user such as a doctor observes the display image displayed by the display device.
  • the endoscope system 1 includes an endoscope 2, a light source device 3, a display device 4, and a control device 5.
  • the endoscope 2 generates a video signal (RAW data) that images the inside of the subject, and outputs the generated video signal to the control device 5.
  • the endoscope 2 includes an insertion unit 21, an operation unit 22, and a universal cord 23.
  • the insertion unit 21 is inserted into the subject.
  • the insertion portion 21 has an elongated shape having flexibility.
  • the insertion portion 21 is connected to a tip portion 24 incorporating an imaging device 100, which will be described later, a bendable bending portion 25 composed of a plurality of bending pieces, and a base end side of the bending portion 25, and has flexibility. It has a long flexible tube portion 26 and.
  • the tip portion 24 is configured by using glass fiber or the like.
  • the tip portion 24 includes a light guide (not shown) forming a light guide path for illumination light supplied from the light source device 3, an illumination optical system provided at the tip of the light guide, and an image pickup device 100 described later. ..
  • the operation unit 22 includes a bending knob 221 that bends the curved portion 25 in the vertical and horizontal directions, a treatment tool insertion unit 222 that inserts a treatment tool such as a biological forceps, a laser scalpel, and an inspection probe into the body cavity, and a light source device 3.
  • a plurality of switches which are operation input units for inputting operation instruction signals of peripheral devices such as air supply means, water supply means, and gas supply means and prefreeze signals instructing the image pickup device 100 to shoot a still image. It has 223 and.
  • the treatment tool inserted from the treatment tool insertion portion 222 is exposed from the opening (not shown) via the treatment tool channel (not shown) of the tip portion 24.
  • the universal cord 23 has at least a built-in light guide and a condensing cable that bundles one or more cables.
  • the collecting cable is a signal line for transmitting and receiving signals between the endoscope 2, the light source device 3, and the control device 5, and drives the image pickup device 100, which is a signal line for transmitting and receiving captured images (image data). It includes a signal line for transmitting and receiving a timing signal (synchronization signal and a clock signal) for driving, a signal line for supplying power to the image pickup apparatus 100, and the like.
  • the universal cord 23 has a connector portion 27 that can be attached to and detached from the light source device 3.
  • the connector portion 27 has a coil-shaped coil cable 27a extending from the connector portion 27, and has a connector portion 28 detachable from the control device 5 at the extending end of the coil cable 27a.
  • the light source device 3 supplies illumination light for the endoscope 2 to irradiate the subject.
  • the light source device 3 is realized by using, for example, a halogen lamp, an LD (laser diode), a white LED (Light Emitting Diode), or the like.
  • the light source device 3 supplies illumination light to the tip portion 24 of the insertion portion 21 via the connector portion 27, the universal cord 23, and the insertion portion 21.
  • the illumination light is either white light or special light (for example, NBI (Narrow Band Imaging) or infrared light).
  • the display device 4 displays a display image based on the image pickup signal input from the control device 5.
  • the display device 4 is realized by using a display panel such as an organic EL (Electro Luminescence) or a liquid crystal display.
  • control device configuration Next, the configuration of the control device 5 will be described.
  • the control device 5 controls each part of the endoscope system 1.
  • the control device 5 performs various image processing on the video signal input from the endoscope 2 and outputs the video signal to the display device 4. Further, the control device 5 controls the light source device 3 to supply the illumination light to the endoscope 2.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of a main part of the endoscope 2 and the control device 5 in the endoscope system 1.
  • the endoscope 2 includes an image pickup device 100, a transmission cable 200 built in the universal cord 23, and a connector portion 28.
  • the imaging device 100 is arranged at the tip 24 of the endoscope 2 and generates a video signal (RAW data) by imaging the inside of the subject, and the video signal is transmitted to the transmission cable 200 and the connector of the universal code 23. It is output to the control device 5 via the unit 28.
  • the image pickup device 100 includes an optical system 110 and an image pickup device 120.
  • the optical system 110 forms a subject image on the light receiving surface of the image pickup device 120 by condensing the reflected light of the illumination light reflected by the subject.
  • the optical system 110 is realized by using one or more lenses or the like.
  • the image sensor 120 receives a subject image imaged by the optical system 110, performs photoelectric conversion to generate a pixel signal, and performs A / D conversion processing, signal processing, and the like on the pixel signal to digitalize. Video signal (RAW data) is generated. Then, the image sensor 120 outputs a video signal to the connector unit 28 via the transmission cable 200.
  • the image sensor 120 is realized by using an image sensor such as CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) or CCD (Charge Coupled Device).
  • the image pickup device 120 includes a pixel section 121, an A / D conversion section 122, a signal processing section 123, a memory 124, and an image pickup control section 125.
  • the pixel unit 121 is formed by arranging a plurality of pixels in a two-dimensional matrix.
  • the pixel unit 121 is realized by using a photoelectric conversion element (photodiode) or the like.
  • the pixel unit 121 outputs the pixel signal of each pixel to the A / D conversion unit 122 under the control of the imaging control unit 125. Further, the pixel unit 121 is driven according to the power supply voltage input from the control device 5 via the transmission cable 200.
  • the A / D conversion unit 122 Under the control of the imaging control unit 125, the A / D conversion unit 122 performs A / D conversion processing on the pixel signal input from the pixel unit 121 and outputs the pixel signal to the signal processing unit 123. Further, the A / D conversion unit 122 is a voltage value of the power supply voltage that has reached the image pickup element 120 via the transmission cable 200 under the control of the image pickup control unit 125, and is a control unit of the control device 5 described later. A / D conversion is performed on the voltage value of the power supply voltage (hereinafter, simply referred to as "reached voltage value Q1") for transmission to 57 as if it was detected in the image pickup element 120, and the result of this A / D conversion. Is output to the signal processing unit 123.
  • reached voltage value Q1 the voltage value of the power supply voltage
  • the A / D conversion unit 122 under the control of the image pickup control unit 125, with respect to the ultimate voltage value Q1 in the current consumption fluctuation period between the blanking period and the pixel readout period of the image pickup element 120.
  • the result of A / D conversion is output to the signal processing unit 123.
  • the A / D conversion unit 122 is electrically connected to each of the signal line 201, the signal line 202, and the signal line 203 of the transmission cable 200 described later.
  • the A / D conversion unit 122 is realized by using an A / D conversion circuit or the like.
  • the signal processing unit 123 Under the control of the imaging control unit 125, the signal processing unit 123 performs various signal processing on the digital pixel signal input from the A / D conversion unit 122 to generate a digital video signal, and this video The signal is output to the transmission cable 200.
  • the various signal processings are noise reduction processing, amplification processing, and the like.
  • the signal processing unit 123 outputs the ultimate voltage value Q1 input from the A / D conversion unit 122 to the transmission cable 200 under the control of the image pickup control unit 125.
  • the signal processing unit 123 is realized by using a noise reduction circuit, an output amplifier circuit, and the like.
  • the memory 124 is realized by using a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), or the like, and records various information related to the image sensor 120.
  • the memory 124 contains various programs executed by the image sensor 120, data being processed, identification information for identifying the image sensor 120, performance information (drive voltage and drive current) of the image sensor 120, and black scratches and white in the pixel unit 121. Record defect pixel information of scratches.
  • the image pickup control unit 125 controls the operation of each unit constituting the image pickup element 120 according to a control signal input from the control device 5 via the transmission cable 200.
  • the control signal includes, for example, a synchronization signal (vertical synchronization signal or horizontal synchronization signal), a clock signal, a mode signal instructing the operation of the image sensor 120, and the like.
  • the image pickup control unit 125 causes the A / D conversion unit 122 to output a pixel signal from each pixel of a predetermined read line in the pixel unit 121 according to a control signal input from the control device 5 via the transmission cable 200.
  • the image pickup control unit 125 is configured by using a TG (Timing Generator), a vertical scanning circuit, a horizontal scanning circuit, and the like.
  • the transmission cable 200 is realized by using a plurality of signal lines.
  • the transmission cable 200 has at least a signal line 201, a signal line 202, a signal line 203, a signal line 204, and a signal line 205.
  • the signal line 201 transmits the power supply voltage VDD1 input from the control device 5 to the image sensor 120.
  • the signal line 202 transmits the power supply voltage VDD2 input from the control device 5 to the image sensor 120.
  • the signal line 203 transmits the power supply voltage VDD3 input from the control device 5 to the image sensor 120.
  • the signal line 204 transmits the control signal input from the control device 5 to the image sensor 120, and determines the reached voltage values of the power supply voltages VDD1 to VDD3 that have reached the image sensor 120 input from the image sensor 120. To transmit to.
  • the signal line 205 transmits the video signal V out input from the image sensor 120 to the connector unit 28.
  • the connector portion 28 is detachably connected to the control device 5.
  • the connector unit 28 has at least an analog front end unit 281 (hereinafter referred to as “AFE unit 281”) and a signal processing unit 282.
  • the AFE unit 281 performs processing such as noise removal on the video signal V out transmitted from the signal line 205 and outputs the video signal V out to the signal processing unit 282.
  • the signal processing unit 282 performs predetermined signal processing, for example, format conversion processing, gain-up processing, D / A conversion processing, and the like on the video signal V out input from the AFE unit 281 and outputs the video signal V out to the control device 5.
  • predetermined signal processing for example, format conversion processing, gain-up processing, D / A conversion processing, and the like on the video signal V out input from the AFE unit 281 and outputs the video signal V out to the control device 5.
  • the control device 5 includes a power supply unit 51, a current detection unit 52, a voltage detection unit 53, a power supply control unit 54, an image processing unit 55, a memory 56, and a control unit 57.
  • the power supply unit 51 adjusts the power supply voltage input from the external power supply to a plurality of power supply voltages (power supply voltage VDD1 to power supply voltage VDD3), and the transmission cable 200 (signal lines 201 to signal). Output to line 203).
  • the power supply unit 51 is realized by using, for example, a smoothing circuit, a rectifier circuit, a transformer, or the like.
  • the current detection unit 52 is electrically connected to each of the signal lines 201 to 203.
  • the current detection unit 52 detects each current value of the signal line 201 to the signal line 203, and outputs the detection result to the control unit 57.
  • the current detection unit 52 is realized by using an ammeter or the like.
  • the voltage detection unit 53 is electrically connected to each of the signal lines 201 to 203.
  • the voltage detection unit 53 detects each voltage value of the signal line 201 to the signal line 203, and outputs the detection result to the control unit 57.
  • the current detection unit 52 is realized by using a voltmeter or the like.
  • the power supply control unit 54 adjusts the voltage values of the plurality of power supply voltages output by the power supply unit 51 to predetermined voltage values and outputs the voltage values to the power supply unit 51.
  • the power supply control unit 54 is realized by using a memory and hardware such as a CPU (Central Processing Unit).
  • the image processing unit 55 performs various image processing on the video signal input from the signal processing unit 282 of the connector unit 28 and outputs it to the display device 4.
  • the various image processes include demosaiking process, white balance adjustment process, gamma correction process, and the like.
  • the image processing unit 55 is realized by using a memory and hardware such as FPGA (Field Programmable Gate Array) and GPU (Graphics Processing Unit).
  • the memory 56 records various information about the control device 5, image data corresponding to the video signal, data being processed, and the like. Further, the memory 56 has a program recording unit 581 that records various programs executed by the control device 5.
  • the memory 56 is realized by using a volatile memory, a non-volatile memory, or the like.
  • the memory 56 may be realized by using a memory card or the like that can be mounted from the outside.
  • the control unit 57 controls each unit constituting the endoscope system 1.
  • the control unit 57 is realized by using a memory and hardware such as a CPU (Central Processing Unit) or an FPGA. Further, the control unit 57 is based on the ultimate voltage value Q1 transmitted from the image sensor 120, the ultimate voltage value Q1 detected in the image sensor 120, and the output voltage value detected by the voltage detection unit 53.
  • the power supply control unit 54 By controlling the power supply control unit 54, the adjusted voltage value is supplied from the power supply unit 51 to the image sensor 120. Further, the control unit 57 controls the power supply control unit 54 to perform a delay time (from the timing when the image pickup element 120 detects the ultimate voltage value Q1 to the timing when the power supply unit 51 supplies the adjusted voltage value to the image pickup device 120).
  • the time lag is calculated, and the power supply unit 51 controls the supply timing for supplying the adjusted voltage value based on this delay time.
  • the control unit 57 delays the delay time by the delay time after one frame period of the image sensor 120 for which the delay time has been calculated or after one line for which the image sensor 120 reads a video signal (pixel signal) has elapsed.
  • the adjustment voltage value is supplied to the image sensor 120 by the 51.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an outline of the processing executed by the control device 5.
  • FIG. 4 is a diagram showing the current consumption of the image sensor 120 and the timing of the vertical drive signal during the processing executed by the control device 5.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing the relationship between each voltage and the expanded content of the current consumption fluctuation period R1 between the blanking period and the pixel readout period of the image sensor 120 in FIG.
  • from the top (a) represents a rise timing of the vertical drive signal V D, shows the current consumption I of the image pickup device 120 (b). Further, in FIG.
  • step S101 the ultimate voltage value of the power supply voltage of the image pickup device 120 during the blanking period in the first frame of the image pickup device 120. the minimum value of V CIS recorded in the memory 56 (step S101).
  • control unit 57 also based on the vertical drive signal V D in the next frame of the image sensor 120, starts counting of the counter (step S102).
  • the control unit 57 adjusts the output voltage V OUT of the image sensor 120 based on the voltage value of the ultimate voltage value V CIS of the image sensor 120 acquired from the A / D conversion unit 122 of the image sensor 120 (step S103). ).
  • the control unit 57 controls the power supply control unit 54 so that the output voltage V OUT of the image sensor 120 becomes a constant voltage value. Adjust the voltage value of.
  • the voltage value of the ultimate voltage value V CIS acquired from the A / D conversion unit 122 of the image sensor 120 is set. It is determined whether or not the ultimate voltage value V CIS of the frame (first frame) of the previous image sensor 120 recorded by the memory 56 has been exceeded (step S104). Specifically, the control unit 57, the voltage value of the attained voltage value V CIS to A / D converter 122 of the image pickup device 120 is detected, reaches the voltage value V CIS in the counter value T A, which is recorded by the memory 56 Judge whether or not it is below the minimum value of.
  • step S104 The ultimate voltage value detected by the A / D conversion unit 122 of the image sensor 120 by the control unit 57
  • the ultimate voltage value of the frame (first frame) of the image sensor 120 before the voltage value of V CIS is recorded by the memory 56. If it is determined that less than the minimum value of V CIS (step S104: Yes), the controller 5 proceeds to step S105 to be described later.
  • the frame of the image pickup element 120 before the voltage value of the ultimate voltage value V CIS acquired from the A / D conversion unit 122 of the image pickup element 120 by the control unit 57 is recorded by the memory 56 (the first frame).
  • the control device 5 makes this determination at predetermined timings (clock signal rise timing).
  • step S105 the control unit 57 receives a frame of the image sensor 120 before the voltage value of the ultimate voltage value V CIS acquired from the A / D conversion unit 122 of the image sensor 120 is recorded by the memory 56 (the first frame). ) to obtain the counter value T C of timing below the minimum value of the attained voltage value V CIS (see Figure 5) of the.
  • control unit 57 obtains the preceding sampling point counter value T C counter value T B (see FIG. 5) (step S106).
  • the counter value T B from the counter value T C (counter value T B - the counter value T C) is a one clock time counter cycle by the control unit 57.
  • step S107 the control unit 57, based on the detection result of the voltage detection unit 53 detects whether the voltage value of the output voltage by the power supply unit 51 is output becomes regulated voltage value as the output setting value set in the counter value T C It is determined whether or not (step S107). If the voltage value of the output voltage value by the power supply unit 51 is output by the control unit 57 is determined to become regulated voltage value as the output setting value set in the counter value T C (step S107: Yes), the control unit 5 , The process proceeds to step S108, which will be described later.
  • step S107: No if it is determined that the voltage value of the output voltage value by the power supply unit 51 is output by the control unit 57 is not set to adjust the voltage value as the output setting value set in the counter value T C (step S107: No), the control device 5 makes this determination at predetermined timings (clock signal rise timings).
  • step S108 the control unit 57 refers to the counter value T D ( Figure 5 timing the voltage value of the output voltage power supply unit 51 is output becomes regulated voltage value as the output setting value set in the counter value T C ) To get.
  • the counter value T C counter value from T D (the counter value T C - the counter value T D) is the output set value the voltage value of the output voltage power supply unit 51 is output is set in the counter value T C Adjustment It is the time until the voltage value is reached.
  • the control unit 57 in the current consumption fluctuation period R1 between the blanking period and the pixel readout period of the image sensor 120, the power supply unit 51 powers the power source from the timing when the ultimate voltage value V CIS is detected in the image sensor 120.
  • the delay time (time lag) until the timing of supplying the adjusted voltage value adjusted according to the ultimate voltage value V CIS detected in the image sensor 120 to the image sensor 120 is calculated (step S109).
  • the control unit 57 uses the counter value T A showing the timing of termination of the blanking period in the current consumption fluctuation period R1, the counter value T B, the counter value T C and the counter value T D, the delay time Is calculated. More specifically, when the delay time is TL , the control unit 57 calculates by the following equation (1).
  • T L (T D -T C ) + (T B -T A) ⁇ (1)
  • control unit 57 controls the supply timing at which the power supply unit 51 supplies the adjusted voltage value to the image sensor 120 based on the delay time calculated in step S109 described above (step S110). After step S110, the control device 5 ends this process.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing the supply timing of the power supply unit 51 controlled by the control unit 57.
  • (a) shows the rising timing of the vertical drive signal
  • (b) shows the power supply voltage of the image sensor 120
  • (c) shows the output voltage of the power supply unit 51 before adjusting the delay time.
  • d) indicates the output voltage of the power supply unit 51 after adjusting the delay time.
  • the control unit 57 controls the power supply control unit 54 based on the reached voltage value detected by the A / D conversion unit 122 of the image sensor 120.
  • a delay time TL1 is generated. Therefore, in the conventional technique, the voltage value of the power supply voltage supplied to the image sensor 120 of the endoscope 2 is a change in the current consumption value that occurs between the blanking period of the image sensor 120 and the pixel charge readout period, and the image sensor 120. It is set in consideration of the individual difference of the above and the individual difference (resistance value) of the transmission cable 200, and is adjusted in advance to a higher range including the recommended operating range of the image sensor 120.
  • the power supply voltage that reaches the image sensor 120 of the endoscope 2 from the control device 5 via the transmission cable 200 is a high value.
  • the diameter of the signal line of the transmission cable 200 (for example, the signal line 205 for transmitting the video signal V out) is reduced. I could't.
  • the control unit 57 controls the supply timing at which the power supply unit 51 supplies the adjusted voltage value to the image sensor 120 based on the delay time. Specifically, the control unit 57, a timing for outputting the adjusted voltage value to the power supply unit 51, by shifting the delay time T L2 to the next frame of the image pickup element 120, the variation timing of the voltage of the image sensor 120 varies, The timing for outputting the adjusted voltage value to the power supply unit 51 is adjusted. As a result, the timing of adjusting the power supply voltage can be appropriately performed. Further, since the control unit 57 controls the supply timing in which the power supply unit 51 supplies the adjusted voltage value to the image pickup device 120 based on the delay time, the diameter of the signal line 205 of the transmission cable 200 can be reduced.
  • the delay time from the timing of the ultimate voltage value Q1 detected in the image sensor 120 by the control unit 57 to the timing of the power supply unit 51 supplying the adjusted voltage value to the image sensor 120 is set.
  • the adjusted voltage value is set to the power supply unit 51 at the fluctuation timing when the voltage of the image sensor 120 fluctuates. Since the output timing can be adjusted, the timing of adjusting the power supply voltage can be appropriately performed.
  • the control unit 57 delays the delay time by the delay time and supplies the adjusted voltage value to the power supply unit 51. It is possible to prevent the adjustment timing from being deviated and to operate at an appropriate power supply voltage.
  • control unit 57 calculates the delay time in the current consumption fluctuation period between the blanking period of the image sensor 120 and the pixel readout period, so that an appropriate timing of the power supply voltage is calculated. can do.
  • the A / D conversion unit 122 of the image pickup element 120 detects the ultimate voltage value Q1, a signal line for transmitting a control signal for a detection circuit for detecting the ultimate voltage value Q1. Since it is not necessary to separately provide the transmission cable 200, the diameter of the transmission cable 200 can be reduced.
  • the adjustment voltage value is supplied to the power supply unit 51 by delaying by the delay time, but the present invention is limited to this.
  • the power supply unit 51 may be supplied with the adjusted voltage value by delaying the delay time.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a functional configuration of a main part of the endoscope and the control device in the endoscope system according to the second embodiment.
  • the endoscope system 1A shown in FIG. 7 includes an endoscope 2A instead of the endoscope 2 according to the first embodiment described above.
  • the endoscope 2A shown in FIG. 7 includes an imaging device 100A instead of the imaging device 100 according to the first embodiment described above.
  • the image pickup device 100A includes an image pickup device 120A instead of the image pickup device 120 according to the first embodiment described above.
  • the image sensor 120A includes a memory 124A and an image pickup control unit 125A in place of the memory 124 and the image pickup control unit 125 according to the first embodiment described above.
  • the memory 124A is electrically connected to each of the A / D conversion unit 122 and the signal processing unit 123. Under the control of the image pickup control unit 125, the memory 124A records the arrival voltage value one frame before the image pickup element 120A detected by the A / D conversion unit 122.
  • the memory 124A is realized by using a volatile memory, a non-volatile memory, or the like.
  • the image pickup control unit 125A transmits the arrival voltage value Q1 one frame before the image pickup element 120A detected by the A / D conversion unit 122 recorded by the memory 124A to the image pickup element 120A via the signal line 205 of the transmission cable 200.
  • the signal processing unit 123 is made to output to the blanking of the next frame.
  • the image pickup control unit 125A is configured by using a TG (Timing Generator), a vertical scanning circuit, a horizontal scanning circuit, and the like.
  • FIG. 8 is a timing chart schematically showing the timing of the ultimate voltage value acquired by the control device 5 from the image sensor 120A.
  • (a) shows the rising timing of the vertical drive signal from the upper stage
  • (b) shows the current consumption of the image sensor 120A.
  • the image pickup control unit 125A acquires the minimum value of the ultimate voltage value detected by the A / D conversion unit 122 during the blacking period of the image pickup element 120A in the memory 124A and records it in the memory 124A.
  • the image pickup control unit 125A samples the arrival voltage value of the image pickup element 120A detected by the A / D conversion unit 122 in one frame period according to the clock signal, and stores the sampling result in the memory. Record at 124A.
  • the image pickup control unit 125A causes the signal processing unit 123 to output the arrival voltage value of the previous frame recorded by the memory 124A during the blanking period of the next frame in the image pickup element 120A.
  • the image pickup control unit 125A samples the arrival voltage value of the image pickup device 120A detected by the A / D conversion unit 122 in the next frame period according to the clock signal, and records the sampling result in the memory 124A.
  • the image pickup control unit 125A causes the signal processing unit 123 to output the arrival voltage value Q1 of the previous frame recorded by the memory 124A during the blacking period of the image pickup element 120A.
  • the signal processing unit 123 since the signal processing unit 123 outputs the signal line 205 to the control device 5 via the same signal line 205 that transmits the video signal V out , the thickness of the signal line 204 is reduced as compared with the above-described first embodiment. The diameter can be reduced.
  • the voltage of the image sensor 120 fluctuates by controlling the supply timing in which the power supply unit 51 supplies the adjusted voltage value based on the delay time calculated by the control unit 57. Since the timing for outputting the adjusted voltage value to the power supply unit 51 can be adjusted to the timing, the timing for adjusting the power supply voltage can be appropriately performed.
  • the image pickup control unit 125A since the image pickup control unit 125A outputs the arrival voltage value of the previous frame recorded by the memory 124A in the blanking period of the next frame in the image pickup element 120A to the signal processing unit 123, the transmission cable 200 Since it is not necessary to make the signal line 204 thick enough to enable high bandwidth, the diameter of the signal line 204 can be reduced.
  • the image sensor 120 is provided with the A / D conversion unit 122 to transmit digital data to the control device 5, but in the third embodiment, analog data is transmitted to the control device 5. do.
  • the same components as those of the endoscope system 1 according to the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a functional configuration of a main part of the endoscope and the control device according to the third embodiment.
  • the endoscope system 1B shown in FIG. 9 includes an endoscope 2B and a control device 5B in place of the endoscope 2 and the control device 5 according to the first embodiment described above.
  • the endoscope 2B includes an image pickup device 100B instead of the image pickup device 100 according to the first embodiment described above.
  • the image pickup device 100B includes an image pickup device 120B instead of the image pickup device 120 according to the first embodiment described above.
  • the image sensor 120B includes a power supply voltage dividing unit 126 and a superimposing unit 127 in place of the A / D conversion unit 122 according to the first embodiment described above.
  • the power supply voltage dividing unit 126 superimposes an ultimate voltage value indicating the result of dividing the power supply voltage VDD1, the power supply voltage VDD2 and the power supply voltage VDD3 from each of the signal line 201, the signal line 202 and the signal line 203 of the transmission cable 200. Output to 127.
  • the power supply voltage dividing unit 126 is realized by using a voltage dividing circuit or the like.
  • the superimposition unit 127 processes a superimposition signal obtained by superimposing the ultimate voltage value Q1 input from the power supply voltage dividing unit 126 on the video signal V out input from the pixel unit 121. Output to unit 123.
  • the superimposing unit 127 converts the ultimate voltage value Q1 input from the power supply voltage dividing unit 126 into a negative voltage or AC component, and converts this negative voltage or AC component into the video signal V out input from the pixel unit 121.
  • the superimposition unit 127 is realized by using an amplification amplifier and a capacitor or the like that superimposes the ultimate voltage value Q1 on the video signal V out input from the pixel unit 121.
  • the control device 5B includes a separation unit 58 and an A / D conversion unit 59 in addition to the configuration of the control device 5 according to the first embodiment described above.
  • the separation unit 58 separates the video signal V out and the ultimate voltage value Q1 from the superimposed signal input via the signal line 205, the AFE unit 281 and the signal processing unit 282, and separates the video.
  • the signal V out is output to the image processing unit 55, and the ultimate voltage value Q1 is output to the A / D conversion unit 59.
  • the separation unit 58 is realized by using an amplification amplifier, an RC circuit (high-pass filter) formed by a capacitor and a resistor, and the like.
  • the A / D conversion unit 59 Under the control of the control unit 57, the A / D conversion unit 59 generates a digital ultimate voltage value Q1 by performing an A / D conversion process on the analog ultimate voltage value Q1 input from the separation unit 58. Then, the digital ultimate voltage value Q1 is output to the control unit 57.
  • the timing of adjusting the power supply voltage can be appropriately performed.
  • the separation unit 58 and the A / D conversion unit 59 are provided in the control device 5B, but the present invention is not limited to this, and for example, the connector unit 28 or the operation unit 22 of the endoscope 2B is provided. It may be provided in.
  • the power supply unit 51 of the control device 5 adjusts to a plurality of power supply voltages and outputs the voltage to the endoscope 2, but in the fourth embodiment, a plurality of endoscopes are connected to the connector unit.
  • a power generation unit for generating a power supply voltage is provided, and a plurality of power supply voltages are output to the imaging device 100 at the tip portion 24.
  • the same components as those of the endoscope system 1 according to the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a functional configuration of a main part of the endoscope and the control device in the endoscope system according to the fourth embodiment.
  • the endoscope system 1C shown in FIG. 10 includes an endoscope 2C and a control device 5C in place of the endoscope 2 and the control device 5 according to the first embodiment described above.
  • the endoscope 2C includes a connector portion 28C instead of the connector portion 28 according to the first embodiment described above.
  • the connector unit 28C includes a power supply generation unit 283, a current detection unit 284, a voltage detection unit 285, and a connector control unit 286, in addition to the configuration of the connector unit 28 according to the first embodiment described above.
  • the power supply generation unit 283 Under the control of the connector control unit 286, the power supply generation unit 283 generates the power supply voltage input from the power supply unit 51 of the control device 5C into a plurality of power supply voltages (power supply voltage VDD1 to power supply voltage VDD3), and the transmission cable 200. Output to (signal line 201 to signal line 203).
  • the power generation unit 283 is realized by using, for example, a smoothing circuit, a rectifier circuit, a transformer, or the like.
  • the current detection unit 284 is electrically connected to each of the signal lines 201 to 203.
  • the current detection unit 284 detects each current value of the signal line 201 to the signal line 203, and outputs the detection result to the connector control unit 286.
  • the current detection unit 284 is realized by using an ammeter or the like.
  • the voltage detection unit 285 is electrically connected to each of the signal lines 201 to 203.
  • the voltage detection unit 285 detects each voltage value of the signal line 201 to the signal line 203, and outputs the detection result to the connector control unit 286.
  • the voltage detection unit 285 is realized by using a voltmeter or the like.
  • the connector control unit 286 adjusts the voltage values of the plurality of power supply voltages output by the power supply generation unit 283 to predetermined voltage values and causes the power supply generation unit 283 to output the voltage values.
  • the connector control unit 286 is realized by using a memory and hardware such as FPGA.
  • control device 5C omits the current detection unit 52 and the voltage detection unit 53 from the configuration of the control device 5 according to the first embodiment described above.
  • the timing of adjusting the power supply voltage can be appropriately performed.
  • the connector unit 28C is provided with the power supply generation unit 283, the current detection unit 284, the voltage detection unit 285, and the connector control unit 286, but the present invention is limited to this. Instead, for example, it may be provided in the operation unit 22.
  • Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the endoscope system according to the first to fourth embodiments of the present disclosure described above. For example, some components may be deleted from all the components described in the endoscopic system according to the embodiment of the present disclosure described above. Further, the components described in the endoscopic system according to the embodiment of the present disclosure described above may be appropriately combined.
  • the above-mentioned "part” can be read as “means” or "circuit".
  • the control unit can be read as a control means or a control circuit.

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Abstract

電源電圧の調整のタイミングを適切に行うことができる制御装置、内視鏡および制御方法を提供する。制御装置5は、撮像素子120内で検出された電源電圧の電圧値と、電圧検出部53が検出した出力電圧値と、に基づいて、調整電圧値を電源部51から撮像素子120に供給させる制御部57と、を備え、制御部57は、撮像素子120内で電源電圧の電圧値を検出したタイミングから前記電源部が調整電圧値を撮像素子120へ供給するタイミングまでの遅延時間を算出し、かつ、この遅延時間に基づいて、電源部51が調整電圧値を供給する供給タイミングを制御する。

Description

制御装置、内視鏡および制御方法
 本開示は、被検体内を撮像することによって画像データを生成する内視鏡が着脱自在に接続される制御装置、内視鏡および制御方法に関する。
 従来、内視鏡において、被検体内に挿入する挿入部の先端部に設けられた撮像素子を駆動するための電源電圧を撮像素子に応じた適正値に調整することによって、撮像素子の固体差やケーブルの固体差によらず常に最適な状態で撮像素子を駆動する技術が知られている(例えば特許文献1参照)。この技術によれば、制御装置に接続された内視鏡の情報に基づいて、電源電圧を適切値に調整するための調整値を決定し、この決定した調整値をデジタル信号からアナログ信号に変換して電源回路へ出力することによって、撮像素子の固体差によらず最適な状態で撮像素子を駆動させる。
特開2010-88656号公報
 ところで、上述した特許文献1では、内視鏡の撮像素子へ供給する電源電圧の電圧値を、撮像素子のブランキング期間と画素電荷読み出し期間とで生じる消費電流値の変化、撮像素子の固体差および伝送ケーブルの固体差等を加味して設定し、予め撮像素子の推奨動作範囲を含む高めの範囲に調整している。このため、伝送ケーブルを経由して制御装置から内視鏡の撮像素子に到達した電源電圧は、高めの値となっていた。そこで、撮像素子に到達する電源電圧の電圧値を検出し、この検出した電源電圧の電圧値を制御装置へ送信することによって、撮像素子のブランキング期間と画素信号読み出し期間とで生じる電圧変動に応じて供給する電源電圧の電圧値を調整することが考えられる。
 しかしながら、上述した技術では、撮像素子の消費電流の変動のタイミングから、撮像素子に到達した電源電圧の電圧値を検出して調整した場合、撮像素子の消費電流に応じて調整した電源電圧の電圧値が出力されるまでにタイムラグが生じることで、電圧調整のタイミングがずれてしまうという問題点があった。さらに、上述した特許文献1の技術では、撮像素子へ供給する電源電圧の電圧調整のタイミングがずれてしまうことについて何ら考慮されていない。
 本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、電源電圧の調整のタイミングのずれを防止し、かつ、適切な電源電圧での動作を行うことができる制御装置、内視鏡および制御方法を提供することを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る制御装置は、撮像素子に所定の電源電圧を供給する電源部と、前記電源部が供給する電源電圧の出力電圧値を検出する電圧検出部と、前記撮像素子内で検出された前記電源電圧の電圧値と、前記電圧検出部が検出した前記出力電圧値と、に基づいて、調整電圧値を前記電源部から前記撮像素子に供給させる制御部と、を備え、前記制御部は、前記撮像素子内で前記電源電圧の電圧値を検出したタイミングから前記電源部が前記調整電圧値を前記撮像素子へ供給するタイミングまでの遅延時間を算出し、かつ、該遅延時間に基づいて、前記電源部が前記調整電圧値を供給する供給タイミングを制御する。
 また、本開示に係る制御装置は、上記開示において、前記制御部は、前記制御部は、前記遅延時間を算出した前記撮像素子の1フレーム期間経過後または前記撮像素子が映像信号を読み出す1ライン経過後に、前記遅延時間だけ遅延させて前記電源部に前記調整電圧値を供給させる。
 また、本開示に係る制御装置は、上記開示において、前記制御部は、前記撮像素子のブランキング期間と画素読み出し期間との間の消費電流変動期間において、前記遅延時間を算出する。
 また、本開示に係る制御装置は、上記開示において、前記制御部は、当該制御装置の電源を立ち上げ直後における前記撮像素子の1フレーム目におけるブランキング期間の前記電圧値を記録し、前記撮像素子内で検出された前記電源電圧の電圧値と、前記電圧検出部が検出した前記出力電圧値と、に基づいて、前記電源部が前記撮像素子へ供給する前記調整電圧値を調整し、前記撮像素子の画素読み出し期間開始後に、前記撮像素子内で検出された前記電圧値が前記撮像素子における1フレーム前に記録した前記電圧値未満になったか否かを判定し、前記電圧値未満になったタイミングと、該タイミングの1つの前のサンプリングタイミングと、前記電源部が供給する前記調整電圧値が前記電圧値未満になったタイミングの前記電圧値に応じた値になったことを前記電圧検出部が検出した検出タイミングと、前記撮像素子のブランキング期間の終了タイミングと、に基づいて、前記遅延時間を算出する。
 また、本開示に係る制御装置は、上記開示において、前記撮像素子は、受光量に応じた映像信号を生成する画素部と、前記映像信号に対してA/D変換処理を行うことによって当該制御装置へ出力可にするA/D変換部と、を備え、前記A/D変換部は、前記電源電圧の電圧値を検出し、前記制御部は、前記A/D変換部が検出した前記電源電圧の電圧値を取得する。
 また、本開示に係る制御装置は、上記開示において、前記撮像素子は、受光量に応じた映像信号を生成する画素部と、前記映像信号に対してA/D変換処理を行うことによって当該制御装置へ出力可能であり、かつ、前記電源電圧の電圧値を検出可能にするA/D変換部と、前記A/D変換部が前記電源電圧の電圧値を検出した検出結果を記録するメモリと、を備え、前記制御部は、前記撮像素子のブラキング期間に前記メモリが記録する検出結果を、前記電源電圧の電圧値として取得する。
 また、本開示に係る制御装置は、上記開示において、前記撮像素子は、受光量に応じた映像信号を生成する画素部と、前記映像信号に前記電源部から供給された前記電源電圧の電圧値を重畳した重畳信号を出力する重畳部と、を備え、前記重畳信号から前記電源電圧の電圧値を分離して前記制御部へ出力する分離部をさらに備える。
 また、本開示に係る内視鏡は、被検体に挿入可能な内視鏡の挿入部における先端部に設けられてなる撮像素子と、外部から入力された電源電圧を所定の電源電圧に生成して前記撮像素子へ供給する電源生成部と、前記電源生成部が供給する電源電圧の出力電圧値を検出する電圧検出部と、前記撮像素子内で検出された前記電源電圧の電圧値と、前記電圧検出部が検出した前記出力電圧値と、に基づいて、調整電圧値を前記電源生成部から前記撮像素子に供給させる制御部と、を備え、前記制御部は、前記撮像素子内で前記電源電圧の電圧値を検出したタイミングから前記電源生成部が前記調整電圧値を前記撮像素子へ供給するタイミングまでの遅延時間を算出し、かつ、該遅延時間に基づいて、前記電源生成部が前記調整電圧値を供給する供給タイミングを制御する。
 また、本開示に係る制御方法は、撮像素子に所定の電源電圧を供給する電源部を備える制御装置が実行する制御方法であって、前記電源部が供給する電源電圧の出力電圧値を検出し、前記撮像素子内で検出された前記電源電圧の電圧値と、前記出力電圧値と、に基づいて、調整電圧値を前記電源部から前記撮像素子に供給させ、前記撮像素子内で前記電源電圧の電圧値を検出したタイミングから前記電源部が前記調整電圧値を前記撮像素子へ供給するタイミングまでの遅延時間を算出し、前記遅延時間に基づいて、前記電源部が前記調整電圧値を供給する供給タイミングを制御する。
 また、本開示に係る制御方法は、上記開示において、前記制御装置は、前記遅延時間を算出した前記撮像素子の1フレーム期間経過後または前記撮像素子が映像信号を読み出す1ライン経過後に、前記遅延時間だけ遅延させて前記電源部に前記調整電圧値を供給させる。
 また、本開示に係る制御方法は、上記開示において、前記制御装置は、前記撮像素子のブランキング期間と画素読み出し期間との間の消費電流変動期間において、前記遅延時間を算出する。
 また、本開示に係る制御方法は、上記開示において、前記制御装置は、当該制御装置の電源を立ち上げ直後における前記撮像素子の1フレーム目におけるブランキング期間の前記電圧値を記録し、前記撮像素子内で検出された前記電源電圧の電圧値と、前記出力電圧値と、に基づいて、前記電源部が前記撮像素子へ供給する前記調整電圧値を調整し、前記撮像素子の画素読み出し期間開始後に、前記撮像素子内で検出された前記電圧値が前記撮像素子における1フレーム前に記録した前記電圧値未満になったか否かを判定し、前記電圧値未満になったタイミングと、該タイミングの1つの前のサンプリングタイミングと、前記電源部が供給する前記調整電圧値が前記電圧値未満になったタイミングの前記電圧値に応じた値になったことを検出した検出タイミングと、前記撮像素子のブランキング期間の終了タイミングと、に基づいて、前記遅延時間を算出する。
 また、本開示に係る制御方法は、上記開示において、前記撮像素子は、受光量に応じた映像信号を生成する画素部と、前記映像信号に対してA/D変換処理を行うことによって当該制御装置へ出力可能にするA/D変換部と、を備え、前記A/D変換部は、前記電源電圧の電圧値を検出し、前記制御装置は、前記A/D変換部が検出した前記電源電圧の電圧値を取得する。
 また、本開示に係る制御方法は、上記開示において、前記撮像素子は、受光量に応じた映像信号を生成する画素部と、前記映像信号に対してA/D変換処理を行うことによって当該制御装置へ出力可能であり、かつ、前記電源電圧の電圧値を検出可能にするA/D変換部と、前記A/D変換部が前記電源電圧の電圧値を検出した検出結果を記録するメモリと、を備え、前記制御装置は、前記撮像素子のブラキング期間に前記メモリが記録する検出結果を、前記電源電圧の電圧値として取得する。
 また、本開示に係る制御方法は、上記開示において、前記撮像素子は、受光量に応じた映像信号を生成する画素部と、前記映像信号に前記電源部から供給された前記電源電圧の電圧値を重畳した重畳信号を出力する重畳部と、を備え、前記制御装置は、前記重畳信号から前記電源電圧の電圧値を分離し、該分離した電源電圧の電圧値と、前記出力電圧値と、に基づいて、前記調整電圧値を前記電源部から前記撮像素子に供給させる。
 本開示によれば、撮像素子へ供給する電源電圧の電圧調整のタイミングのずれを防止し、かつ、適切な電源電圧での動作を行うことができるという効果を奏する。
図1は、実施の形態1に係る内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。 図2は、実施の形態1に係る内視鏡システムにおける内視鏡および制御装置の要部の機能構成を示すブロック図である。 図3は、実施の形態1に係る制御装置が実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図4は、実施の形態1に係る制御装置が実行する処理時における撮像素子120の消費電流と垂直駆動信号のタイミングとを示す図である。 図5は、図4における撮像素子のブランキング期間と画素読み出し期間との間の消費電流変動期間を拡大した内容と各電圧との関係を模式的に示す図である。 図6は、実施の形態1に係る制御部が制御する電源部の供給タイミングを模式的に示す図である。 図7は、実施の形態2に係る内視鏡システムにおける内視鏡および制御装置の要部の機能構成を示すブロック図である。 図8は、実施の形態2に係る制御装置が撮像素子から取得する到達電圧値のタイミングを模式的に示すタイミングチャートである。 図9は、実施の形態3に係る内視鏡および制御装置の要部の機能構成を示すブロック図である。 図10は、実施の形態4に係る内視鏡システムにおける内視鏡および制御装置の要部の機能構成を示すブロック図である。
 以下、本開示を実施するための形態(以下、「実施の形態」という)として、撮像装置を備えた内視鏡システムについて説明するが、これに限定されることなく、例えば撮像装置を備えた車載カメラ、手術用顕微鏡、マシンビジョンカメラおよび監視カメラであっても適用することができる。また、この実施の形態により、本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、同一の部分には同一の符号を付して説明する。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。
(実施の形態1)
 〔内視鏡システムの構成〕
 図1は、実施の形態1に係る内視鏡システムの全体構成を模式的に示す図である。図1に示す内視鏡システム1は、患者等の被検体内に内視鏡の挿入部を挿入することによって被検体の体内を撮像し、この撮像した映像信号に基づく表示画像を表示装置に表示する。医者等の使用者は、表示装置が表示する表示画像の観察を行う。内視鏡システム1は、内視鏡2と、光源装置3と、表示装置4と、制御装置5と、を備える。
 〔内視鏡の構成〕
 まず、内視鏡2の構成について説明する。
 内視鏡2は、被検体の体内を撮像した映像信号(RAWデータ)を生成し、この生成した映像信号を制御装置5へ出力する。内視鏡2は、挿入部21と、操作部22と、ユニバーサルコード23と、を備える。
 挿入部21は、被検体内に挿入される。挿入部21は、可撓性を有する細長形状をなす。挿入部21は、後述する撮像装置100を内蔵した先端部24と、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部25と、湾曲部25の基端側に接続され、可撓性を有する長尺状の可撓管部26と、を有する。
 先端部24は、グラスファイバ等を用いて構成される。先端部24は、光源装置3から供給された照明光の導光路をなすライトガイド(図示せず)と、ライトガイドの先端に設けられた照明光学系と、後述する撮像装置100と、を有する。
 操作部22は、湾曲部25を上下方向および左右方向に湾曲させる湾曲ノブ221と、体腔内に生体鉗子、レーザメスおよび検査プローブ等の処置具を挿入する処置具挿入部222と、光源装置3、制御装置5に加えて、送気手段、送水手段、送ガス手段等の周辺機器の操作指示信号や撮像装置100に静止画撮影を指示するプリフリーズ信号を入力する操作入力部である複数のスイッチ223と、を有する。処置具挿入部222から挿入される処置具は、先端部24の処置具チャンネル(図示せず)を経由して開口部(図示せず)から表出する。
 ユニバーサルコード23は、ライトガイドと、1または複数のケーブルをまとめた集光ケーブルと、を少なくとも内蔵している。集合ケーブルは、内視鏡2および光源装置3と制御装置5との間で信号を送受信する信号線であって、撮像画像(画像データ)を送受信するための信号線、撮像装置100を駆動するための駆動用のタイミング信号(同期信号およびクロック信号)を送受信するための信号線および撮像装置100への電力を供給するための信号線等を含む。ユニバーサルコード23は、光源装置3に着脱自在なコネクタ部27を有する。コネクタ部27は、コイル状のコイルケーブル27aが延設し、コイルケーブル27aの延出端に制御装置5に着脱自在なコネクタ部28を有する。
 〔光源装置の構成〕
 次に、光源装置3の構成について説明する。
 光源装置3は、制御装置5の制御のもと、内視鏡2が被検体に照射するための照明光を供給する。光源装置3は、例えばハロゲンランプ、LD(laser Diode)および白色LED(Light Emitting Diode)等を用いて実現される。光源装置3は、コネクタ部27、ユニバーサルコード23および挿入部21を経由して挿入部21の先端部24に照明光を供給する。ここで、照明光としては、白色光および特殊光(例えばNBI(Narrow Band Imaging)や赤外光)のいずれか一方である。
 〔表示装置の構成〕
 次に、表示装置4の構成について説明する。
 表示装置4は、制御装置5の制御のもと、制御装置5から入力された撮像信号に基づく表示画像を表示する。表示装置4は、有機EL(Electro Luminescence)や液晶等の表示パネルを用いて実現される。
 〔制御装置の構成〕
 次に、制御装置5の構成について説明する。
 制御装置5は、内視鏡システム1の各部を制御する。制御装置5は、内視鏡2から入力された映像信号に対して、各種の画像処理を行って表示装置4へ出力する。また、制御装置5は、光源装置3を制御することによって内視鏡2に照明光を供給させる。
 〔内視鏡システムの要部〕
 次に、上述した内視鏡2および制御装置5の要部の構成について説明する。図2は、内視鏡システム1における内視鏡2および制御装置5の要部の機能構成を示すブロック図である。
 〔内視鏡の要部〕
 まず、内視鏡の要部の機能構成について説明する。
 内視鏡2は、撮像装置100と、ユニバーサルコード23に内蔵された伝送ケーブル200と、コネクタ部28と、を備える。
 まず、撮像装置100について説明する。
 撮像装置100は、内視鏡2の先端部24に配置されてなり、被検体内を撮像することによって映像信号(RAWデータ)を生成し、この映像信号をユニバーサルコード23の伝送ケーブル200およびコネクタ部28を経由して制御装置5へ出力する。撮像装置100は、光学系110と、撮像素子120と、を有する。
 光学系110は、被検体において反射した照明光の反射光を集光することによって撮像素子120の受光面に被写体像を結像する。光学系110は、一または複数のレンズ等を用いて実現される。
 撮像素子120は、光学系110によって結像された被写体像を受光し、光電変換を行うことによって画素信号を生成し、この画素信号に対してA/D変換処理および信号処理等を行ってデジタルの映像信号(RAWデータ)を生成する。そして、撮像素子120は、伝送ケーブル200を経由してコネクタ部28へ映像信号を出力する。撮像素子120は、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)またはCCD(Charge Coupled Device)等のイメージセンサを用いて実現される。撮像素子120は、画素部121と、A/D変換部122と、信号処理部123と、メモリ124と、撮像制御部125と、を有する。
 画素部121は、複数の画素が2次元マトリクス状に配置されてなる。画素部121は、光電変換素子(フォトダイオード)等を用いて実現される。画素部121は、撮像制御部125の制御のもと、各画素の画素信号をA/D変換部122へ出力する。また、画素部121は、伝送ケーブル200を経由して制御装置5から入力された電源電圧に応じて駆動する。
 A/D変換部122は、撮像制御部125の制御のもと、画素部121から入力された画素信号に対してA/D変換処理を行って信号処理部123へ出力する。また、A/D変換部122は、撮像制御部125の制御のもと、伝送ケーブル200を経由して撮像素子120に到達した電源電圧の電圧値であって、後述する制御装置5の制御部57へ撮像素子120内で検出されたものとして送信するための電源電圧の電圧値(以下、単に「到達電圧値Q1」という)に対してA/D変換を行い、このA/D変換の結果を信号処理部123へ出力する。具体的には、A/D変換部122は、撮像制御部125の制御のもと、撮像素子120のブランキング期間と画素読み出し期間との間の消費電流変動期間において、到達電圧値Q1に対してA/D変換を行った結果を信号処理部123へ出力する。A/D変換部122は、後述する伝送ケーブル200の信号線201、信号線202および信号線203の各々と電気的に接続されている。A/D変換部122は、A/D変換回路等を用いて実現される。
 信号処理部123は、撮像制御部125の制御のもと、A/D変換部122から入力されたデジタルの画素信号に対して各種の信号処理を行ってデジタルの映像信号を生成し、この映像信号を伝送ケーブル200へ出力する。ここで、各種の信号処理とは、ノイズ低減処理および増幅処理等である。また、信号処理部123は、撮像制御部125の制御のもと、A/D変換部122から入力された到達電圧値Q1を伝送ケーブル200へ出力する。信号処理部123は、ノイズ低減回路および出力増幅回路等を用いて実現される。
 メモリ124は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等を用いて実現され、撮像素子120に関する各種情報を記録する。メモリ124は、撮像素子120が実行する各種のプログラム、処理中のデータ、撮像素子120を識別する識別情報、撮像素子120の性能情報(駆動電圧や駆動電流)および画素部121における黒キズや白キズの欠陥画素情報等を記録する。
 撮像制御部125は、伝送ケーブル200を経由して制御装置5から入力される制御信号に従って撮像素子120を構成する各部の動作を制御する。ここで、制御信号には、例えば同期信号(垂直同期信号や水平同期信号)、クロック信号および撮像素子120の動作を指示するモード信号等が含まれる。撮像制御部125は、伝送ケーブル200を経由して制御装置5から入力される制御信号に従って、画素部121における所定の読み出しラインの各画素から画素信号をA/D変換部122へ出力させる。撮像制御部125は、TG(Timing Generator)、垂直走査回路および水平走査回路等を用いて構成される。
 次に、伝送ケーブル200について説明する。
 伝送ケーブル200は、複数の信号線を用いて実現される。具体的には、伝送ケーブル200は、少なくとも、信号線201と、信号線202と、信号線203と、信号線204と、信号線205と、を有する。信号線201は、制御装置5から入力された電源電圧VDD1を撮像素子120へ伝送する。信号線202は、制御装置5から入力された電源電圧VDD2を撮像素子120へ伝送する。信号線203は、制御装置5から入力された電源電圧VDD3を撮像素子120へ伝送する。信号線204は、制御装置5から入力された制御信号を撮像素子120へ伝送し、かつ、撮像素子120から入力された撮像素子120に到達した電源電圧VDD1~VDD3の到達電圧値を制御装置5へ伝送する。信号線205は、撮像素子120から入力された映像信号Voutをコネクタ部28へ伝送する。
 次に、コネクタ部28について説明する。
 コネクタ部28は、制御装置5に着脱自在に接続される。コネクタ部28は、少なくとも、アナログ・フロント・エンド部281(以下、「AFE部281」という)と、信号処理部282と、を有する。
 AFE部281は、信号線205から伝送された映像信号Voutに対してノイズ除去等の処理を行って信号処理部282へ出力する。
 信号処理部282は、AFE部281から入力された映像信号Voutに対して所定の信号処理、例えばフォーマット変換処理、ゲインアップ処理およびD/A変換処理等を行って制御装置5へ出力する。
 〔制御装置の要部〕
 次に、制御装置5の要部について説明する。
 制御装置5は、電源部51と、電流検出部52と、電圧検出部53と、電源制御部54と、画像処理部55と、メモリ56と、制御部57と、を備える。
 電源部51は、電源制御部54の制御のもと、外部電源から入力された電源電圧を複数の電源電圧(電源電圧VDD1~電源電圧VDD3)に調整して伝送ケーブル200(信号線201~信号線203)へ出力する。電源部51は、例えば、平滑回路、整流回路、トランス等を用いて実現される。
 電流検出部52は、信号線201~信号線203の各々に電気的に接続される。電流検出部52は、信号線201~信号線203の各々の電流値を検出し、この検出結果を制御部57へ出力する。電流検出部52は、電流計等を用いて実現される。
 電圧検出部53は、信号線201~信号線203の各々に電気的に接続される。電圧検出部53は、信号線201~信号線203の各々の電圧値を検出し、この検出結果を制御部57へ出力する。電流検出部52は、電圧計等を用いて実現される。
 電源制御部54は、制御部57の制御のもと、電源部51が出力する複数の電源電圧の電圧値を所定の電圧値に調整して電源部51に出力させる。電源制御部54は、メモリと、CPU(Central Processing Unit)等のハードウェアと、を用いて実現される。
 画像処理部55は、コネクタ部28の信号処理部282から入力された映像信号に対して各種の画像処理を行って表示装置4へ出力する。ここで、各種の画像処理とは、デモザイキング処理、ホワイトバランス調整処理およびγ補正処理等である。画像処理部55は、メモリと、FPGA(Field Programmable Gate Array)やGPU(Graphics Processing Unit)等のハードウェアを用いて実現される。
 メモリ56は、制御装置5に関する各種の情報、映像信号に対応する画像データおよび処理中のデータ等を記録する。さらに、メモリ56は、制御装置5が実行する各種のプログラムを記録するプログラム記録部581を有する。メモリ56は、揮発性メモリおよび不揮発性メモリ等を用いて実現される。なお、メモリ56は、外部から装着自在なメモリカード等を用いて実現してもよい。
 制御部57は、内視鏡システム1を構成する各部を制御する。制御部57は、メモリと、CPU(Central Processing Unit)またはFPGA等のハードウェアを用いて実現される。また、制御部57は、撮像素子120から送信された到達電圧値Q1であって、撮像素子120内で検出された到達電圧値Q1と、電圧検出部53が検出した出力電圧値と、に基づいて、電源制御部54を制御することによって、調整電圧値を電源部51から撮像素子120に供給させる。さらに、制御部57は、電源制御部54を制御することによって、撮像素子120が到達電圧値Q1を検出したタイミングから電源部51が調整電圧値を撮像素子120へ供給するタイミングまでの遅延時間(タイムラグ)を算出し、かつ、この遅延時間に基づいて、電源部51が調整電圧値を供給する供給タイミングを制御する。具体的には、制御部57は、遅延時間を算出した撮像素子120の1フレーム期間経過後または撮像素子120が映像信号(画素信号)を読み出す1ライン経過後に、遅延時間だけ遅延させて電源部51に調整電圧値を撮像素子120に供給させる。
 〔制御装置の処理〕
 次に、制御装置5が実行する処理について説明する。図3は、制御装置5が実行する処理の概要を示すフローチャートである。図4は、制御装置5が実行する処理時における撮像素子120の消費電流と垂直駆動信号のタイミングとを示す図である。図5は、図4における撮像素子120のブランキング期間と画素読み出し期間との間の消費電流変動期間R1を拡大した内容と各電圧との関係を模式的に示す図である。なお、図4において、上段から(a)が垂直駆動信号Vの立ち上がりタイミングを示し、(b)が撮像素子120の消費電流Iを示す。さらに、図5において、上段から(a)が撮像素子120の消費電流Iを示し、(b)が撮像素子120から出力される映像信号Voutの出力電圧を示し、(c)が撮像素子120に到達した到達電圧値VCISを示し、(d)が制御部57によって計時されるカウンタ値を示す。
 図3に示すように、まず、制御部57は、内視鏡システム1の電源を立ち上げた後に、撮像素子120の初めの1フレームでブランキング期間における撮像素子120の電源電圧の到達電圧値VCISの最小値をメモリ56に記録する(ステップS101)。
 続いて、制御部57は、撮像素子120の次のフレームで垂直駆動信号Vにも基づいて、カウンタの計時を開始する(ステップS102)。
 その後、制御部57は、撮像素子120のA/D変換部122から取得した撮像素子120の到達電圧値VCISの電圧値に基づいて、撮像素子120の出力電圧VOUTを調整する(ステップS103)。この場合、図5に示すように、制御部57は、電源制御部54を制御することによって、撮像素子120の出力電圧VOUTが一定の電圧値となるように電源部51が出力する出力電圧の電圧値を調整する。
 続いて、制御部57は、撮像素子120の画素読み出し期間開始後(図4および図5を参照)に、撮像素子120のA/D変換部122から取得した到達電圧値VCISの電圧値がメモリ56によって記録されている前の撮像素子120のフレーム(初めの1フレーム)の到達電圧値VCISの最小値を下回ったか否かを判断する(ステップS104)。具体的には、制御部57は、撮像素子120のA/D変換部122が検出した到達電圧値VCISの電圧値が、メモリ56によって記録されているカウンタ値Tにおける到達電圧値VCISの最小値を下回ったか否かを判断する。制御部57によって撮像素子120のA/D変換部122が検出した到達電圧値VCISの電圧値がメモリ56によって記録されている前の撮像素子120のフレーム(初めの1フレーム)の到達電圧値VCISの最小値を下回ったと判断された場合(ステップS104:Yes)、制御装置5は、後述するステップS105へ移行する。これに対して、制御部57によって撮像素子120のA/D変換部122から取得した到達電圧値VCISの電圧値がメモリ56によって記録されている前の撮像素子120のフレーム(初めの1フレーム)の到達電圧値VCISの最小値を下回ってない判断された場合(ステップS104:No)、制御装置5は、この判断を所定のタイミング(クロック信号の立ち上がりタイミング)毎に行う。
 ステップS105において、制御部57は、撮像素子120のA/D変換部122から取得した到達電圧値VCISの電圧値がメモリ56によって記録されている前の撮像素子120のフレーム(初めの1フレーム)の到達電圧値VCISの最小値を下回ったタイミングのカウンタ値T(図5を参照)を取得する。
 続いて、制御部57は、カウンタ値Tの1つ前のサンプリング点のカウンタ値T(図5を参照)を取得する(ステップS106)。ここで、カウンタ値Tからカウンタ値T(カウンタ値T-カウンタ値T)は、制御部57によるカウンタ周期の1クロック分の時間である。
 その後、制御部57は、電圧検出部53が検出した検出結果に基づいて、電源部51が出力する出力電圧の電圧値がカウンタ値Tで設定した出力設定値である調整電圧値になったか否かを判断する(ステップS107)。制御部57によって電源部51が出力する出力電圧値の電圧値がカウンタ値Tで設定した出力設定値である調整電圧値になったと判断された場合(ステップS107:Yes)、制御装置5は、後述するステップS108へ移行する。これに対して、制御部57によって電源部51が出力する出力電圧値の電圧値がカウンタ値Tで設定した出力設定値である調整電圧値になっていないと判断された場合(ステップS107:No)、制御装置5は、この判断を所定のタイミング(クロック信号の立ち上がりタイミング)毎に行う。
 ステップS108において、制御部57は、電源部51が出力する出力電圧の電圧値がカウンタ値Tで設定した出力設定値である調整電圧値になったタイミングのカウンタ値T(図5を参照)を取得する。ここで、カウンタ値Tからカウンタ値T(カウンタ値T-カウンタ値T)は、電源部51が出力する出力電圧の電圧値がカウンタ値Tで設定した出力設定値である調整電圧値になるまでの時間である。
 続いて、制御部57は、撮像素子120のブランキング期間と画素読み出し期間との間の消費電流変動期間R1において、撮像素子120内で到達電圧値VCISを検出したタイミングから電源部51が電源電圧の電圧値を撮像素子120内で検出された到達電圧値VCISに応じて調整した調整電圧値を撮像素子120へ供給するタイミングまでの遅延時間(タイムラグ)を算出する(ステップS109)。具体的には、制御部57は、消費電流変動期間R1におけるブランキング期間の終了のタイミングを示すカウンタ値T、カウンタ値T、カウンタ値Tおよびカウンタ値Tを用いて、遅延時間を算出する。より具体的には、制御部57は、遅延時間をTとした場合、以下の式(1)によって算出する。
 T=(T-T)+(T-T)・・・   (1)
 その後、制御部57は、上述したステップS109において算出した遅延時間に基づいて、電源部51が撮像素子120へ調整電圧値を供給する供給タイミングを制御する(ステップS110)。ステップS110の後、制御装置5は、本処理を終了する。
 図6は、制御部57が制御する電源部51の供給タイミングを模式的に示す図である。図6において、(a)が垂直駆動信号の立ち上がりタイミングを示し、(b)が撮像素子120の電源電圧を示し、(c)が遅延時間の調整前における電源部51の出力電圧を示し、(d)が遅延時間の調整後における電源部51の出力電圧を示す。
 図6の(c)に示すように、従来の技術では、制御部57は、撮像素子120のA/D変換部122が検出した到達電圧値に基づいて、電源制御部54を制御することによって、電源部51に調整電圧値を出力させた場合、遅延時間TL1が発生する。このため、従来の技術では、内視鏡2の撮像素子120へ供給する電源電圧の電圧値を、撮像素子120のブランキング期間と画素電荷読み出し期間とで生じる消費電流値の変化、撮像素子120の固体差および伝送ケーブル200の固体差(抵抗値)等を加味して設定し、予め撮像素子120の推奨動作範囲を含む高めの範囲に調整している。これにより、従来の技術では、伝送ケーブル200を経由して制御装置5から内視鏡2の撮像素子120に到達した電源電圧は、高めの値となっていた。この結果、従来の技術では、高い電源電圧を送信可能な信号線を選定しなければならないため、伝送ケーブル200の信号線(例えば映像信号Voutを伝送する信号線205)の細径化を行うことができなかった。
 これに対して、図6の(d)に示すように、制御部57は、遅延時間に基づいて、電源部51が撮像素子120へ調整電圧値を供給する供給タイミングを制御する。具体的には、制御部57は、電源部51に調整電圧値を出力させるタイミングを、撮像素子120の次フレームに遅延時間TL2ずらすことによって、撮像素子120の電圧が変動する変動タイミングに、電源部51に調整電圧値を出力させるタイミングを合わせる。これにより、電源電圧の調整のタイミングを適切に行うことができる。さらに、制御部57が遅延時間に基づいて、電源部51が撮像素子120へ調整電圧値を供給する供給タイミングを制御するので、伝送ケーブル200の信号線205の細径化を図ることができる。
 以上説明した実施の形態1によれば、制御部57が撮像素子120内で検出された到達電圧値Q1のタイミングから電源部51が調整電圧値を撮像素子120へ供給するタイミングまでの遅延時間を算出し、かつ、この遅延時間に基づいて、電源部51が調整電圧値を供給する供給タイミングを制御することによって、撮像素子120の電圧が変動する変動タイミングに、電源部51に調整電圧値を出力させるタイミングを合わせることができるため、電源電圧の調整のタイミングを適切に行うことができる。
 また、実施の形態1によれば、制御部57が遅延時間を算出した撮像素子120の1フレーム期間経過後に、遅延時間だけ遅延させて電源部51に調整電圧値を供給させるので、電源電圧の調整のタイミングのずれを防止し、かつ、適切な電源電圧での動作を行うことができる。
 また、実施の形態1によれば、制御部57が撮像素子120のブランキング期間と画素読み出し期間との間の消費電流変動期間において、遅延時間を算出するので、電源電圧の適切なタイミングを算出することができる。
 また、実施の形態1によれば、撮像素子120のA/D変換部122が到達電圧値Q1を検出するため、到達電圧値Q1を検出するための検出回路用の制御信号を伝送する信号線を別途設ける必要がないので、伝送ケーブル200の細径化を図ることができる。
 なお、実施の形態1では、制御部57が遅延時間を算出した撮像素子120の1フレーム期間経過後に、遅延時間だけ遅延させて電源部51に調整電圧値を供給させていたが、これに限定されることなく、例えば撮像素子120が映像信号を読み出す1ライン経過後に、遅延時間だけ遅延させて電源部51に調整電圧値を供給させてもよい。
(実施の形態2)
 次に、実施の形態2について説明する。上述した実施の形態1では、A/D変換部122が検出した到達電圧値を伝送ケーブル200の信号線204を経由して制御装置5へ送信していたが、実施の形態2では、映像信号Voutを伝送する伝送ケーブル200の信号線205を経由して制御装置5へ送信する。以下においては、上述した実施の形態1に係る内視鏡システム1と同一の構成には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
 〔内視鏡システムの要部〕
 図7は、実施の形態2に係る内視鏡システムにおける内視鏡および制御装置の要部の機能構成を示すブロック図である。図7に示す内視鏡システム1Aは、上述した実施の形態1に係る内視鏡2に代えて、内視鏡2Aを備える。
 〔内視鏡の要部〕
 図7に示す内視鏡2Aは、上述した実施の形態1に係る撮像装置100に代えて、撮像装置100Aを備える。撮像装置100Aは、上述した実施の形態1に係る撮像素子120に代えて、撮像素子120Aを備える。さらに、撮像素子120Aは、上述した実施の形態1に係るメモリ124および撮像制御部125に代えて、メモリ124Aおよび撮像制御部125Aを備える。
 メモリ124Aは、A/D変換部122および信号処理部123の各々と電気的に接続される。メモリ124Aは、撮像制御部125の制御のもと、A/D変換部122が検出した撮像素子120Aの1フレーム前の到達電圧値を記録する。メモリ124Aは、揮発性メモリおよび不揮発性メモリ等を用いて実現される。
 撮像制御部125Aは、メモリ124Aが記録するA/D変換部122によって検出された撮像素子120Aの1フレーム前の到達電圧値Q1を、伝送ケーブル200の信号線205を経由して撮像素子120Aの次フレームのブランキングに信号処理部123に出力させる。撮像制御部125Aは、TG(Timing Generator)、垂直走査回路および水平走査回路等を用いて構成される。
 〔制御装置の処理〕
 次に、制御装置5が撮像素子120Aから取得する到達電圧値のタイミングについて説明する。図8は、制御装置5が撮像素子120Aから取得する到達電圧値のタイミングを模式的に示すタイミングチャートである。図8において、上段から(a)が垂直駆動信号の立ち上がりタイミングを示し、(b)が撮像素子120Aの消費電流を示す。
 図8に示すように、まず、撮像制御部125Aは、撮像素子120Aのブラキング期間にA/D変換部122が検出した到達電圧値の最小値をメモリ124Aに取得してメモリ124Aに記録する。
 続いて、図8に示すように、撮像制御部125Aは、クロック信号に従って、A/D変換部122によって検出された撮像素子120Aの1フレーム期間の到達電圧値をサンプリングし、このサンプリング結果をメモリ124Aに記録する。
 その後、図8に示すように、撮像制御部125Aは、撮像素子120Aにおける次フレームのブランキング期間においてメモリ124Aが記録した前フレームの到達電圧値を信号処理部123に出力させる。この場合、撮像制御部125Aは、クロック信号に従って、A/D変換部122によって検出された撮像素子120Aの次フレーム期間の到達電圧値をサンプリングし、このサンプリング結果をメモリ124Aに記録する。
 このように撮像制御部125Aは、撮像素子120Aのブラキング期間において、メモリ124Aが記録した前フレームの到達電圧値Q1を信号処理部123に出力させる。この場合、信号処理部123は、映像信号Voutを伝送する同じ信号線205を経由させて制御装置5へ出力させるので、上述した実施の形態1と比して信号線204の太さを細径化することができる。
 以上説明した実施の形態2によれば、制御部57が算出した遅延時間に基づいて、電源部51が調整電圧値を供給する供給タイミングを制御することによって、撮像素子120の電圧が変動する変動タイミングに、電源部51に調整電圧値を出力させるタイミングを合わせることができるため、電源電圧の調整のタイミングを適切に行うことができる。
 また、実施の形態2によれば、撮像制御部125Aが撮像素子120Aにおける次フレームのブランキング期間においてメモリ124Aが記録した前フレームの到達電圧値を信号処理部123に出力させるため、伝送ケーブル200の信号線204を高帯域可能な太さにする必要がないので、信号線204の細径化を図ることができる。
(実施の形態3)
 次に、実施の形態3について説明する。上述した実施の形態1では、撮像素子120にA/D変換部122を設け、デジタルのデータを制御装置5へ送信していたが、実施の形態3では、アナログのデータを制御装置5へ送信する。以下においては、上述した実施の形態1に係る内視鏡システム1と同一の構成には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
 〔内視鏡システムの要部〕
 図9は、実施の形態3に係る内視鏡および制御装置の要部の機能構成を示すブロック図である。図9に示す内視鏡システム1Bは、上述した実施の形態1に係る内視鏡2および制御装置5に代えて、内視鏡2Bおよび制御装置5Bを備える。
 〔内視鏡の要部〕
 まず、内視鏡2Bの要部について説明する。
 内視鏡2Bは、上述した実施の形態1に係る撮像装置100に代えて、撮像装置100Bを備える。撮像装置100Bは、上述した実施の形態1に係る撮像素子120に代えて、撮像素子120Bを備える。撮像素子120Bは、上述した実施の形態1に係るA/D変換部122に代えて、電源電圧分圧部126および重畳部127を備える。
 電源電圧分圧部126は、伝送ケーブル200の信号線201、信号線202および信号線203の各々から電源電圧VDD1、電源電圧VDD2および電源電圧VDD3を分圧した結果を示す到達電圧値を重畳部127へ出力する。電源電圧分圧部126は、分圧回路等を用いて実現される。
 重畳部127は、撮像制御部125の制御のもと、画素部121から入力された映像信号Voutに、電源電圧分圧部126から入力された到達電圧値Q1を重畳した重畳信号を信号処理部123へ出力する。例えば、重畳部127は、電源電圧分圧部126から入力された到達電圧値Q1を負電圧または交流成分に変換し、この負電圧または交流成分を画素部121から入力された映像信号Voutに重畳する。重畳部127は、増幅アンプと、画素部121から入力された映像信号Voutに到達電圧値Q1を重畳するコンデンサ等を用いて実現される。
 〔制御装置の要部〕
 次に、制御装置5Bの要部について説明する。
 制御装置5Bは、上述した実施の形態1に係る制御装置5の構成に加えて、分離部58と、A/D変換部59と、を備える。
 分離部58は、制御部57の制御のもと、信号線205、AFE部281および信号処理部282を経由して入力された重畳信号から映像信号Voutと到達電圧値Q1と分離し、映像信号Voutを画像処理部55に出力し、かつ、到達電圧値Q1をA/D変換部59へ出力する。分離部58は、増幅アンプと、コンデンサおよび抵抗によって形成されたRC回路(ハイパスフィルタ)等を用いて実現される。
 A/D変換部59は、制御部57の制御のもと、分離部58から入力されたアナログの到達電圧値Q1に対してA/D変換処理を行うことによってデジタルの到達電圧値Q1を生成し、このデジタルの到達電圧値Q1を制御部57へ出力する。
 以上説明した実施の形態3によれば、電源電圧の調整のタイミングを適切に行うことができる。
 なお、実施の形態3では、分離部58およびA/D変換部59が制御装置5Bに設けられていたが、これに限定されることなく、例えば内視鏡2Bのコネクタ部28または操作部22に設けてもよい。
(実施の形態4)
 次に、実施の形態4について説明する。上述した実施の形態1では、制御装置5の電源部51が複数の電源電圧に調整して内視鏡2へ出力していたが、実施の形態4では、内視鏡がコネクタ部に複数の電源電圧を生成する電源生成部を設けて先端部24の撮像装置100に複数の電源電圧を出力する。以下においては、上述した実施の形態1に係る内視鏡システム1と同一の構成には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
 〔内視鏡システムの要部〕
 図10は、実施の形態4に係る内視鏡システムにおける内視鏡および制御装置の要部の機能構成を示すブロック図である。図10に示す内視鏡システム1Cは、上述した実施の形態1に係る内視鏡2および制御装置5に代えて、内視鏡2Cおよび制御装置5Cを備える。
 〔内視鏡の要部〕
 まず、内視鏡2Cの要部の構成について説明する。
 内視鏡2Cは、上述した実施の形態1に係るコネクタ部28に代えて、コネクタ部28Cを備える。コネクタ部28Cは、上述した実施の形態1に係るコネクタ部28の構成に加えて、電源生成部283と、電流検出部284と、電圧検出部285と、コネクタ制御部286と、を備える。
 電源生成部283は、コネクタ制御部286の制御のもと、制御装置5Cの電源部51から入力された電源電圧を複数の電源電圧(電源電圧VDD1~電源電圧VDD3)に生成して伝送ケーブル200(信号線201~信号線203)へ出力する。電源生成部283は、例えば、平滑回路、整流回路、トランス等を用いて実現される。
 電流検出部284は、信号線201~信号線203の各々に電気的に接続される。電流検出部284は、信号線201~信号線203の各々の電流値を検出し、この検出結果をコネクタ制御部286へ出力する。電流検出部284は、電流計等を用いて実現される。
 電圧検出部285は、信号線201~信号線203の各々に電気的に接続される。電圧検出部285は、信号線201~信号線203の各々の電圧値を検出し、この検出結果をコネクタ制御部286へ出力する。電圧検出部285は、電圧計等を用いて実現される。
 コネクタ制御部286は、電源生成部283が出力する複数の電源電圧の電圧値を所定の電圧値に調整して電源生成部283に出力させる。コネクタ制御部286はメモリと、FPGA等のハードウェアと、を用いて実現される。
 〔制御装置の要部〕
 次に、制御装置5Cの構成について説明する。
 制御装置5Cは、上述した実施の形態1に係る制御装置5の構成から電流検出部52および電圧検出部53を省略している。
 以上説明した実施の形態4によれば、電源電圧の調整のタイミングを適切に行うことができる。
 なお、上述した実施の形態4では、コネクタ部28Cに、電源生成部283と、電流検出部284と、電圧検出部285と、コネクタ制御部286と、を設けていたが、これに限定されることなく、例えば操作部22に設けてもよい。
(その他の実施の形態)
 上述した本開示の実施の形態1~4に係る内視鏡システムに開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、上述した本開示の実施の形態に係る内視鏡システムに記載した全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、上述した本開示の実施の形態に係る内視鏡システムで説明した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
 また、本開示の実施の形態1~4に係る内視鏡システムでは、上述してきた「部」は、「手段」や「回路」などに読み替えることができる。例えば、制御部は、制御手段や制御回路に読み替えることができる。
 なお、本明細書におけるフローチャートの説明では、「まず」、「その後」、「続いて」等の表現を用いてステップ間の処理の前後関係を明示していたが、本発明を実施するために必要な処理の順序は、それらの表現によって一意的に定められるわけではない。即ち、本明細書で記載したフローチャートにおける処理の順序は、矛盾のない範囲で変更することができる。
 以上、本願の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、本開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
1,1A,1B,1C 内視鏡システム
2,2A,2B,2C 内視鏡
3 光源装置
4 表示装置
5,5B,5C 制御装置
21 挿入部
22 操作部
23 ユニバーサルコード
24 先端部
25 湾曲部
26 可撓管部
27 コネクタ部
27a コイルケーブル
28,28C コネクタ部
51 電源部
52,284 電流検出部
53,285 電圧検出部
54 電源制御部
55 画像処理部
56 メモリ
57 制御部
58 分離部
59,122 A/D変換部
100,100A,100B 撮像装置
110 光学系
120,120A,120B 撮像素子
121 画素部
123,282 信号処理部
124,124A メモリ
125,125A 撮像制御部
126 電源電圧分圧部
127 重畳部
200 伝送ケーブル
201,202,203,204,205 信号線
221 湾曲ノブ
222 処置具挿入部
223 スイッチ
281 AFE部
283 電源生成部
286 コネクタ制御部
581 プログラム記録部

Claims (15)

  1.  撮像素子に所定の電源電圧を供給する電源部と、
     前記電源部が供給する電源電圧の出力電圧値を検出する電圧検出部と、
     前記撮像素子内で検出された前記電源電圧の電圧値と、前記電圧検出部が検出した前記出力電圧値と、に基づいて、調整電圧値を前記電源部から前記撮像素子に供給させる制御部と、
     を備え、
     前記制御部は、
     前記撮像素子内で前記電源電圧の電圧値を検出したタイミングから前記電源部が前記調整電圧値を前記撮像素子へ供給するタイミングまでの遅延時間を算出し、かつ、該遅延時間に基づいて、前記電源部が前記調整電圧値を供給する供給タイミングを制御する、
     制御装置。
  2.  請求項1に記載の制御装置であって、
     前記制御部は、
     前記遅延時間を算出した前記撮像素子の1フレーム期間経過後または前記撮像素子が映像信号を読み出す1ライン経過後に、前記遅延時間だけ遅延させて前記電源部に前記調整電圧値を供給させる、
     制御装置。
  3.  請求項1または2に記載の制御装置であって、
     前記制御部は、
     前記撮像素子のブランキング期間と画素読み出し期間との間の消費電流変動期間において、前記遅延時間を算出する、
     制御装置。
  4.  請求項1~3のいずれか一つに記載の制御装置であって、
     前記制御部は、
     当該制御装置の電源を立ち上げ直後における前記撮像素子の1フレーム目におけるブランキング期間の前記電圧値を記録し、
     前記撮像素子内で検出された前記電源電圧の電圧値と、前記電圧検出部が検出した前記出力電圧値と、に基づいて、前記電源部が前記撮像素子へ供給する前記調整電圧値を調整し、
     前記撮像素子の画素読み出し期間開始後に、前記撮像素子内で検出された前記電圧値が前記撮像素子における1フレーム前に記録した前記電圧値未満になったか否かを判定し、
     前記電圧値未満になったタイミングと、該タイミングの1つの前のサンプリングタイミングと、前記電源部が供給する前記調整電圧値が前記電圧値未満になったタイミングの前記電圧値に応じた値になったことを前記電圧検出部が検出した検出タイミングと、前記撮像素子のブランキング期間の終了タイミングと、に基づいて、前記遅延時間を算出する、
     制御装置。
  5.  請求項4に記載の制御装置であって、
     前記撮像素子は、
     受光量に応じた映像信号を生成する画素部と、
     前記映像信号に対してA/D変換処理を行うことによって当該制御装置へ出力可にするA/D変換部と、
     を備え、
     前記A/D変換部は、
     前記電源電圧の電圧値を検出し、
     前記制御部は、
     前記A/D変換部が検出した前記電源電圧の電圧値を取得する、
     制御装置。
  6.  請求項4に記載の制御装置であって、
     前記撮像素子は、
     受光量に応じた映像信号を生成する画素部と、
     前記映像信号に対してA/D変換処理を行うことによって当該制御装置へ出力可能であり、かつ、前記電源電圧の電圧値を検出可能にするA/D変換部と、
     前記A/D変換部が前記電源電圧の電圧値を検出した検出結果を記録するメモリと、
     を備え、
     前記制御部は、
     前記撮像素子のブラキング期間に前記メモリが記録する検出結果を、前記電源電圧の電圧値として取得する、
     制御装置。
  7.  請求項4に記載の制御装置であって、
     前記撮像素子は、
     受光量に応じた映像信号を生成する画素部と、
     前記映像信号に前記電源部から供給された前記電源電圧の電圧値を重畳した重畳信号を出力する重畳部と、
     を備え、
     前記重畳信号から前記電源電圧の電圧値を分離して前記制御部へ出力する分離部をさらに備える、
     制御装置。
  8.  被検体に挿入可能な内視鏡の挿入部における先端部に設けられてなる撮像素子と、
     外部から入力された電源電圧を所定の電源電圧に生成して前記撮像素子へ供給する電源生成部と、
     前記電源生成部が供給する電源電圧の出力電圧値を検出する電圧検出部と、
     前記撮像素子内で検出された前記電源電圧の電圧値と、前記電圧検出部が検出した前記出力電圧値と、に基づいて、調整電圧値を前記電源生成部から前記撮像素子に供給させる制御部と、
     を備え、
     前記制御部は、
     前記撮像素子内で前記電源電圧の電圧値を検出したタイミングから前記電源生成部が前記調整電圧値を前記撮像素子へ供給するタイミングまでの遅延時間を算出し、かつ、該遅延時間に基づいて、前記電源生成部が前記調整電圧値を供給する供給タイミングを制御する、
     内視鏡。
  9.  撮像素子に所定の電源電圧を供給する電源部を備える制御装置が実行する制御方法であって、
     前記電源部が供給する電源電圧の出力電圧値を検出し、
     前記撮像素子内で検出された前記電源電圧の電圧値と、前記出力電圧値と、に基づいて、調整電圧値を前記電源部から前記撮像素子に供給させ、
     前記撮像素子内で前記電源電圧の電圧値を検出したタイミングから前記電源部が前記調整電圧値を前記撮像素子へ供給するタイミングまでの遅延時間を算出し、
     前記遅延時間に基づいて、前記電源部が前記調整電圧値を供給する供給タイミングを制御する、
     制御方法。
  10.  請求項9に記載の制御方法であって、
     前記制御装置は、
     前記遅延時間を算出した前記撮像素子の1フレーム期間経過後または前記撮像素子が映像信号を読み出す1ライン経過後に、前記遅延時間だけ遅延させて前記電源部に前記調整電圧値を供給させる、
     制御装置。
  11.  請求項9または10に記載の制御方法であって、
     前記制御装置は、
     前記撮像素子のブランキング期間と画素読み出し期間との間の消費電流変動期間において、前記遅延時間を算出する、
     制御方法。
  12.  請求項9~11のいずれか一つに記載の制御方法であって、
     前記制御装置は、
     当該制御装置の電源を立ち上げ直後における前記撮像素子の1フレーム目におけるブランキング期間の前記電圧値を記録し、
     前記撮像素子内で検出された前記電源電圧の電圧値と、前記出力電圧値と、に基づいて、前記電源部が前記撮像素子へ供給する前記調整電圧値を調整し、
     前記撮像素子の画素読み出し期間開始後に、前記撮像素子内で検出された前記電圧値が前記撮像素子における1フレーム前に記録した前記電圧値未満になったか否かを判定し、
     前記電圧値未満になったタイミングと、該タイミングの1つの前のサンプリングタイミングと、前記電源部が供給する前記調整電圧値が前記電圧値未満になったタイミングの前記電圧値に応じた値になったことを検出した検出タイミングと、前記撮像素子のブランキング期間の終了タイミングと、に基づいて、前記遅延時間を算出する、
     制御方法。
  13.  請求項12に記載の制御方法であって、
     前記撮像素子は、
     受光量に応じた映像信号を生成する画素部と、
     前記映像信号に対してA/D変換処理を行うことによって当該制御装置へ出力可能にするA/D変換部と、
     を備え、
     前記A/D変換部は、
     前記電源電圧の電圧値を検出し、
     前記制御装置は、
     前記A/D変換部が検出した前記電源電圧の電圧値を取得する、
     制御方法。
  14.  請求項12に記載の制御方法であって、
     前記撮像素子は、
     受光量に応じた映像信号を生成する画素部と、
     前記映像信号に対してA/D変換処理を行うことによって当該制御装置へ出力可能であり、かつ、前記電源電圧の電圧値を検出可能にするA/D変換部と、
     前記A/D変換部が前記電源電圧の電圧値を検出した検出結果を記録するメモリと、
     を備え、
     前記制御装置は、
     前記撮像素子のブラキング期間に前記メモリが記録する検出結果を、前記電源電圧の電圧値として取得する、
     制御方法。
  15.  請求項12に記載の制御方法であって、
     前記撮像素子は、
     受光量に応じた映像信号を生成する画素部と、
     前記映像信号に前記電源部から供給された前記電源電圧の電圧値を重畳した重畳信号を出力する重畳部と、
     を備え、
     前記制御装置は、
     前記重畳信号から前記電源電圧の電圧値を分離し、該分離した電源電圧の電圧値と、前記出力電圧値と、に基づいて、前記調整電圧値を前記電源部から前記撮像素子に供給させる、
     制御方法。
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