JP3227658B2 - 固体撮像素子の駆動パルスの伝送回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固体撮像素子の駆動パル
スの伝送回路に係り、特に電子内視鏡装置や、ファイバ
ースコープに装着される光電変換用モジュールにおける
固体撮像素子の駆動パルスの伝送回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、医療用及び工業用に用いられる電
子内視鏡装置は、図６に示すように電子スコープ１０
と、プロセッサ２０と、モニタ装置（図示せず）とから
成り、電子スコープ１０の挿入部１０Ａを体腔等の内部
に挿入して、プロセッサ２０に内蔵もしくは独立した照
明装置から電子スコープ内のライトガイドを介して被写
体に向けて照明光を照射し、当該被写体からの反射像を
挿入部先端に配置した対物レンズ１２、プリズム１４を
介してＣＣＤ等の固体撮像素子（以下、ＣＣＤという）
１６に入射させ、ここで光電変換した信号をプロセッサ
２０において信号処理を行った上で、モニタ装置にカラ
ー表示するようにしている。

【０００３】ここで、電子スコープ１０の挿入部１０Ａ
の細径化を図るために、ＣＣＤ駆動回路１８は、通常電
子スコープ先端部のＣＣＤ１６から離して他の部分、例
えば電子スコープの操作部１０Ｂや、プロセッサ２０と
接続するコネクタ２２のセットアップボード２４もしく
はプロセッサ２０に配置されている。尚、図７では、Ｃ
ＣＤ駆動回路１８は、電子スコープ１０の操作部１０Ｂ
に配設されている。

【０００４】プロセッサ２０内のタイミングパルス発生
回路２６からのＣＣＤ駆動パルス信号は、多芯ケーブル
１９、ＣＣＤ駆動回路１８を経て多芯ケーブル１５の先
端にあるＣＣＤ１６に伝送されてＣＣＤ１６を駆動す
る。対物レンズ１２及びプリズム１４によりＣＣＤ１６
に結像された光学像は、ＣＣＤ１６により光電変換され
た後、多芯ケーブル１５、１９を通じてプロセッサ２０
のビデオ信号処理回路２８に送られ、ここで信号処理さ
れて生成された映像信号がモニタ装置に出力される。こ
れによりモニタ装置に被写体が表示される。

【０００５】ところで、電子スコープには、上部消化管
用、十二指腸用、下部消化管用等、種々のものがあり、
これらの電子スコープのうち観察対象に応じた電子スコ
ープが適宜選択され、その選択された電子スコープがプ
ロセッサに接続されて使用される。一方、上記電子スコ
ープとは別に、被写体からの反射像をイメージガイドを
介して接眼部に導くファイバースコープがある。これ
は、手元操作部の接眼部でイメージガイドにて光学的に
伝送された観察対象物を見ることができるが、操作者一
人しか見ることができない。そこで、複数人で見る場合
には、このファイバースコープの接眼部に、図７に示す
ような光電変換用モジュール３０を取り付け、これによ
り光学像を電気信号に変換して、その電気信号を電子ス
コープと同様にプロセッサに伝送してモニタ装置に表示
するようにしている。尚、図７において、３２はＣＣＤ
等が内蔵され、ファイバースコープの接眼部に装着され
る光電変換部を示し、３４はプロセッサに接続されるコ
ネクタを示す。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記各
種の電子スコープは観察対象に応じて長さが異なり、そ
の結果、ＣＣＤとＣＣＤ駆動回路との間の多芯ケーブル
１５の長さも異なる。そして、この多芯ケーブル１５が
短くなると、フェランティ効果の効力がなくなり水平駆
動パルスあるいはリセットパルスのパルス電圧が小さく
なってＣＣＤ１６を充分に駆動することができず、正常
な画像が得られない欠点があり、そのため多芯ケーブル
１５が短い電子スコープには、それ専用の別のＣＣＤ駆
動回路が必要であった。

【０００７】また、前記光電変換用モジュール３０内の
ＣＣＤへの駆動パルス及び電源等は、全てプロセッサか
ら供給されており、ＣＣＤ駆動回路のバラツキ、又はＣ
ＣＤ駆動回路へ供給される電源電圧のバラツキにより、
駆動パルスレベルが不足し、ＣＣＤが正常に動作しない
ことがある。本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、ＣＣＤ駆動回路本体の構成を変えることなく、
ＣＣＤとＣＣＤ駆動回路との間の伝送線路の長さによら
ず、またＣＣＤ駆動回路や電源電圧の多少のバラツキが
あっても、常に安定した画像を得ることができる固体撮
像素子の駆動パルスの伝送回路を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するために、電子スコープ内のライトガイドを介して電
子スコープ先端部から照明光を被写体に照射し、該被写
体からの反射像を電子スコープ先端部に配設した固体撮
像素子によって光電変換して被写体を示す画像信号を
得、該画像信号に基づいて被写体をモニタ表示する電子
内視鏡装置において、前記固体撮像素子と該固体撮像素
子の駆動回路との間の伝送線路のうち、少なくとも水平
駆動パルス及びリセットパルスを伝送する伝送線路に、
フェランティ効果を発生させるべく疑似的に集中定数イ
ンダクタンスを付加したことを特徴としている。

【０００９】また、ファイバースコープ内のライトガイ
ドを介してファイバースコープ先端部から照明光を被写
体に照射し、該被写体からの反射像をファイバースコー
プ内のイメージガイドを介して接眼部に導くファイバー
スコープに装着され、少なくとも接眼部の被写体光を光
電変換する固体撮像素子を有する光電変換用モジュール
において、前記固体撮像素子と該固体撮像素子の駆動回
路との間の伝送線路のうち、少なくとも水平駆動パルス
及びリセットパルスを伝送する伝送線路に、フェランテ
ィ効果を発生させるべく擬似的に集中定数インダクタン
スを付加したことを特徴としている。

【００１０】

【作用】従来、固体撮像素子に印加される信号の大きさ
が、固体撮像素子と該固体撮像素子の駆動回路との間の
伝送線路の長さに起因することは経験的に知られていた
が、本発明は、この現象がフェランティ効果によるもの
であることに着目し、伝送線路が短い場合でもフェラン
ティ効果が低減しないように、少なくとも水平駆動パル
ス及びリセットパルスを伝送する伝送線路に集中定数イ
ンダクタンスを付加し、擬似的にフェランティ効果を有
効に利用するようにしている。

【００１１】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る固体撮像
素子の駆動パルスの伝送回路の好ましい実施例を詳述す
る。先ず、本発明を原理的に説明する。ＣＣＤ駆動回路
の出力端に接続されている同軸ケーブルは分布定数線路
と等価であり、これがＣＣＤに接続されている。また、
ＣＣＤ側はオープンで受けており、ＣＣＤの入力容量が
つながるだけで、ハイインピーダンスになっている。こ
のように分布定数線路で、受端側がほぼオープンである
ため、一般にＣＣＤ駆動パルス、特に周波数の高い水平
駆動パルスはフェランティ効果によりＣＣＤの受端側で
反射しパルス電圧は、ＣＣＤ駆動回路の送端側パルス電
圧よりもレベルが高くなっている。

【００１２】ここで、ＣＣＤ駆動回路の出力端とＣＣＤ
との間のケーブル長が短くなると、同軸ケーブルのイン
ダクタンスが小さくなり、フェランティ効果による反射
が低減し、ＣＣＤ受端側のＣＣＤ駆動パルスのレベルが
小さくなる。そこで、本発明では伝送線路に擬似的に集
中定数インダクタンスを付加し、フェランティ効果を有
効に利用するようにしている。

【００１３】図１は本発明に係る固体撮像素子の駆動パ
ルスの伝送回路の第１実施例を含む要部ブロック図であ
る。尚、図６と共通する部分に関しては同一の符号を付
し、その詳細な説明は省略する。図１において、ＣＣＤ
１４はフレームトランスファＣＣＤであり、コントロー
ラ２０からは多芯ケーブル１９を介して水平駆動パルス
φ_H1，φ_H2、ＣＣＤ１４の感光部に蓄積された電荷を蓄
積部に転送するためのクロックパルスφ₁ 〜φ₄、蓄積
部に転送された電荷を読み出しレジスタに転送するため
のクロックパルスφ_S1〜φ_S4等がＣＣＤ駆動回路１８に
加えられている。

【００１４】ＣＣＤ駆動回路１８は、従来のＣＣＤ駆動
回路と比較して水平駆動パルスφ_H1，φ_H2の出力側に長
いケーブルと等価のｎＨ（ナノヘンリー）オーダーの集
中定数インダクタンスＬが挿入されている点で相違す
る。このインダクタンスＬと、ＣＣＤ１４の入力容量と
で直列共振回路を形成し、ＣＣＤ入力端でのパルスレベ
ルを増大させるようにしている。

【００１５】さて、コントローラ２０から入力する水平
駆動パルスφ_H1，φ_H2は、ＣＣＤ駆動回路１８の波形整
形及びパルス増幅回路１８Ａ、電流を多く流すためのパ
ルス駆動出力回路１８Ｂ，１８Ｃ及びインダクタンス
Ｌ，Ｌを介して出力され、クロックパルスφ₁ 〜φ₄ は
パルス駆動回路１８Ｄを介して、クロックパルスφ_S1〜
φ_S4はパルス駆動回路１８Ｅを介して出力される。

【００１６】このようにしてＣＣＤ駆動回路１８から出
力された水平駆動パルスφ_H1，φ_H2、クロックパルスφ
₁ 〜φ₄ 、φ_S1〜φ_S4は、多芯ケーブル１５を介してＣ
ＣＤ１４に加えられている。尚、水平駆動パルスφ_H1は
リセットパルスφ_R を兼ねている。また、ＣＣＤ１４に
はＶ_CC、他ＤＣ電源が加えられており、更にＣＣＤから
のビデオ出力は、図示しない同軸ケーブルを介してコン
トローラ２０に出力される。

【００１７】このようにＣＣＤ駆動回路１８の水平駆動
パルスφ_H1，φ_H2の出力側に集中定数インダクタンスＬ
を挿入するようにしたため、多芯ケーブル１５の長さが
短い場合でも、フェランティ効果によりＣＣＤの受端側
での水平駆動パルスφ_H1，φ _H2のレベルを高くすること
ができる。また、ＣＣＤ入力端でのパルスレベルと波形
を適切に制御することができ、ＣＣＤ駆動回路のバラツ
キ、供給電圧のバラツキがあっても駆動パルスのレベル
低下をきたすことなく、ＣＣＤ１４を良好に駆動するこ
とができる。

【００１８】図２は本発明に係る固体撮像素子の駆動パ
ルスの伝送回路の第２実施例を含む要部ブロック図であ
る。尚、図１と共通する部分に関しては同一の符号を付
し、その詳細な説明は省略する。同図に示すように、第
２実施例は、集中定数インダクタンスＬの後段にコンデ
ンサＣを入れた点で第１実施例と相違する。このコンデ
ンサＣは、１００ｐＦ（ピコファラッド）程度で、信号
波形を整える作用がある。

【００１９】図３は本発明に係る固体撮像素子の駆動パ
ルスの伝送回路の第３実施例を含む要部ブロック図であ
る。尚、図１と共通する部分に関しては同一の符号を付
し、その詳細な説明は省略する。同図に示すように、第
３実施例は、集中定数インダクタンスＬをＣＣＤ駆動回
路１８内に設けずに、ＣＣＤ１４の入力直前に挿入する
ようにした点で第１実施例と相違する。

【００２０】図４は本発明に係る固体撮像素子の駆動パ
ルスの伝送回路の第４実施例を含む要部ブロック図であ
る。尚、図１と共通する部分に関しては同一の符号を付
し、その詳細な説明は省略する。この第４実施例は、本
発明を図７に示したような光電変換用モジュール３０に
適用したもので、ファイバースコープの接眼部に装着さ
れる光電変換部にＣＣＤ１４とＣＣＤ駆動回路１８とが
設けられている場合に関して示している。

【００２１】この第４実施例では、図１に示した第１実
施例と同様にＣＣＤ駆動回路１８のＣＣＤ駆動回路１８
の水平駆動パルスφ_H1，φ_H2の出力側に集中定数インダ
クタンスＬを挿入するようにしている。尚、破線で示す
ように、コンデンサＣを付加してもよい。図５は本発明
に係る固体撮像素子の駆動パルスの伝送回路の第５実施
例を含む要部ブロック図である。尚、図４と共通する部
分に関しては同一の符号を付し、その詳細な説明は省略
する。

【００２２】この第５実施例は、ＣＣＤ駆動回路１８が
コントローラ２０内に設けられている場合に関して示し
ている。この場合には、第３実施例（図３）と同様に集
中定数インダクタンスＬをＣＣＤ１４の入力直前に挿入
するようにしている。尚、破線で示すように、コンデン
サＣを付加してもよい。

【００２３】尚、本実施例では、周波数の高い水平駆動
パルスとリセットパルスの伝送線路に集中定数インダク
タンスＬを設けるようにしたが、これに限らず、他のク
ロックパルスの伝送線路にも集中定数インダクタンスＬ
を設けてもよい。更に、固体撮像素子としては、本実施
例にフレームトランスファＣＣＤに限らず、各種駆動パ
ルスで読み出し等が制御される固体撮像素子であれば、
いかなるものでもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る固体撮
像素子の駆動パルスの伝送回路によれば、少なくとも水
平駆動パルス及びリセットパルスを伝送する伝送線路に
集中定数インダクタンスを付加し、フェランティ効果を
有効に利用できるようにしたため、電子スコープのケー
ブル長に応じた幾種類もの駆動回路を作る必要がなく、
１つの駆動回路でケーブル長の長いものから短いものま
で対応でき、コスト低減及び生産性の向上を図ることが
できる。また、固体撮像素子の駆動回路や電源電圧の多
少のバラツキがあっても、常に安定した画像を得ること
ができ、更に、低い電源電圧で固体撮像素子を駆動する
ことができ、消費電力も節約することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る固体撮像素子の駆動パルス
の伝送回路の第１実施例を含む要部ブロック図である。

【図２】図２は本発明に係る固体撮像素子の駆動パルス
の伝送回路の第２実施例を含む要部ブロック図である。

【図３】図３は本発明に係る固体撮像素子の駆動パルス
の伝送回路の第３実施例を含む要部ブロック図である。

【図４】図４は本発明に係る固体撮像素子の駆動パルス
の伝送回路の第４実施例を含む要部ブロック図である。

【図５】図５は本発明に係る固体撮像素子の駆動パルス
の伝送回路の第５実施例を含む要部ブロック図である。

【図６】図６は電子内視鏡装置の概略構成を示す図であ
る。

【図７】図７はファイバースコープの接眼部に装着して
使用される光電変換用モジュールの斜視図である。

【符号の説明】

１０…電子スコープ １５、１９…多芯ケーブル １６…ＣＣＤ １８…ＣＣＤ駆動回路 ２０…コントローラ ３０…光電変換用モジュール Ｌ…集中定数インダクタンス Ｃ…コンデンサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 7/18 A61B 1/00 - 1/32 G02B 23/24 - 23/26

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子スコープ内のライトガイドを介して
   電子スコープ先端部から照明光を被写体に照射し、該被
   写体からの反射像を電子スコープ先端部に配設した固体
   撮像素子によって光電変換して被写体を示す画像信号を
   得、該画像信号に基づいて被写体をモニタ表示する電子
   内視鏡装置において、 前記固体撮像素子と該固体撮像素子の駆動回路との間の
   伝送線路のうち、少なくとも水平駆動パルス及びリセッ
   トパルスを伝送する伝送線路に、フェランティ効果を発
   生させるべく集中定数インダクタンスを付加したことを
   特徴とする固体撮像素子の駆動パルスの伝送回路。
2. 【請求項２】 前記集中定数インダクタンスと固体撮像
   素子との間の伝送線路にコンデンサを入れたことを特徴
   とする請求項１の固体撮像素子の駆動パルスの伝送回
   路。
3. 【請求項３】 ファイバースコープ内のライトガイドを
   介してファイバースコープ先端部から照明光を被写体に
   照射し、該被写体からの反射像をファイバースコープ内
   のイメージガイドを介して接眼部に導くファイバースコ
   ープに装着され、少なくとも接眼部の被写体光を光電変
   換する固体撮像素子を有する光電変換用モジュールにお
   いて、 前記固体撮像素子と該固体撮像素子の駆動回路との間の
   伝送線路のうち、少なくとも水平駆動パルス及びリセッ
   トパルスを伝送する伝送線路に、フェランティ効果を発
   生させるべく集中定数インダクタンスを付加したことを
   特徴とする固体撮像素子の駆動パルスの伝送回路。
4. 【請求項４】 前記集中定数インダクタンスと固体撮像
   素子との間の伝送線路にコンデンサを入れたことを特徴
   とする請求項３の固体撮像素子の駆動パルスの伝送回
   路。