JPH06103933B2 - TV camera device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はテレビカメラ装置に係
り、特に先端部に固体撮像素子を内蔵した内視鏡撮像装
置等の人体に接触する可能性のあるテレビカメラ装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a television camera device, and more particularly to a television camera device such as an endoscope image pickup device having a solid-state image pickup element built in at its tip end that may come into contact with a human body.

【０００２】[0002]

【従来の技術】このようなテレビカメラ装置の従来技術
として、特開昭５５−５４９３３号に記載のような内視
鏡カメラがある。この内視鏡カメラでは、内視鏡先端に
ＣＣＤ等の固体撮像素子が内蔵され、撮像レンズで得ら
れた光学像がＣＣＤにより撮像され、撮像信号が外部に
設けられた表示用モニタで表示される。2. Description of the Related Art As a conventional technique of such a television camera device, there is an endoscope camera as described in JP-A-55-54933. In this endoscope camera, a solid-state image pickup device such as a CCD is built in the tip of the endoscope, an optical image obtained by an image pickup lens is picked up by the CCD, and an image pickup signal is displayed on an external display monitor. It

【０００３】近年、このような内視鏡カメラに対して、
安全性を考慮して電源と人体に接触する可能性のあるＣ
ＣＤとの間の耐圧、漏れ電流に規格が設けられつつあ
る。例えば電源としてＡＣ１００Ｖが用いられた場合、
耐圧としては４ＫＶ、漏れ電流としては１０μＡが考え
られている。このような安全規格を考慮した場合、内視
鏡先端のＣＣＤと外部光源装置内の電源との間の信号ラ
インにアイソレーショントランスを挿入し、信号ライン
を分断することが考えられる。しかしながら、これによ
り画像の画質が劣化することは避けなければならない。
アイソレーショントランスは安価なものでも、耐圧、漏
れ電流の規格を確実に満足する。しかしながら、アイソ
レーショントランスは低周波数信号を伝送しにくいこと
と、比較的狭帯域であるという欠点がある。アイソレー
ショントランスは、広帯域にしようとすれば、伝送効率
が悪くなり高価格になってしまう。ところで、ＣＣＤか
らの出力信号は直流成分から数ＭＨｚ迄の広い周波数帯
域を有するため、単にアイソレーショントランスを挿入
するだけでは、映像信号自身の伝送も妨害され画質が低
下してしまう。In recent years, for such an endoscopic camera,
Considering safety, there is a possibility of contact with the power source and the human body C
Standards are being set for the breakdown voltage with respect to the CD and the leakage current. For example, if AC100V is used as the power source,
It is considered that the withstand voltage is 4 KV and the leakage current is 10 μA. In consideration of such safety standards, it is conceivable to insert an isolation transformer into the signal line between the CCD at the tip of the endoscope and the power supply in the external light source device to divide the signal line. However, it is necessary to avoid the deterioration of the image quality of the image due to this.
Even if the isolation transformer is inexpensive, it surely meets the standards for withstand voltage and leakage current. However, the isolation transformer has drawbacks that it is difficult to transmit low-frequency signals and that the band is relatively narrow. If the isolation transformer is designed to have a wide band, the transmission efficiency will be poor and the cost will be high. By the way, since the output signal from the CCD has a wide frequency band from the direct current component to several MHz, the transmission of the video signal itself is disturbed and the image quality is deteriorated by simply inserting the isolation transformer.

【０００４】このように従来の内視鏡カメラにおいて
は、電源と人体に接触する可能性のある部分との間の信
号線を分断して耐圧と漏れ電流の規格を満足させようと
すると、画質が低下してしまうという問題点があった。As described above, in the conventional endoscopic camera, if the signal line between the power source and the portion that may come into contact with the human body is divided to satisfy the standards of withstand voltage and leakage current, the image quality is reduced. However, there was a problem in that

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した事情
に対処すべくなされたもので、その目的は、人体に接触
するカメラ部と外部の電源部とを安価でしかも確実な方
法で電気的に隔離でき、カメラ部と電源部との間の耐
圧、漏れ電流を安全な範囲内に収めることが可能なテレ
ビカメラ装置を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to cope with the above-mentioned circumstances, and an object thereof is to electrically connect a camera unit that comes into contact with a human body and an external power supply unit with a cheap and reliable method. It is an object of the present invention to provide a television camera device that can be isolated from each other and can keep the withstand voltage and the leakage current between the camera unit and the power supply unit within a safe range.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明によるテレビカメ
ラ装置は、固体撮像素子を有するテレビカメラ部と、テ
レビカメラ部からの出力信号を処理するビデオプロセス
手段と、テレビカメラ部とビデオプロセス手段との間に
設けられ固体撮像素子の駆動パルスの周波数を通過帯域
とするアイソレーショントランス部と、アイソレーショ
ントランス部からの出力信号を固体撮像素子の駆動パル
スと同期したクランプパルスでクランプするクランプ回
路とを具備することを特徴とする。A television camera device according to the present invention comprises a television camera section having a solid-state image pickup device, a video process means for processing an output signal from the television camera section, a television camera section and a video process means. And an isolation transformer section which is provided between the solid-state image sensor and has a pass band of a drive pulse frequency, and a clamp circuit which clamps an output signal from the isolation transformer section with a clamp pulse synchronized with the drive pulse of the solid-state image sensor. It is characterized by including.

【０００７】[0007]

【作用】本発明によるテレビカメラ装置によれば、テレ
ビカメラ部の出力信号を単にアイソレーショントランス
部を通過することにより失われる低域成分である映像信
号成分をクランプ回路により再生することができるの
で、映像信号成分がアイソレーシヨントランス部を歪み
なく通過でき、安価なアイソレーショントランスで確実
にテレビカメラ部と電源部とを電気的に隔離できる。According to the television camera device of the present invention, the video signal component which is a low frequency component lost by simply passing the output signal of the television camera portion through the isolation transformer portion can be reproduced by the clamp circuit. The video signal component can pass through the isolation transformer without distortion, and the inexpensive isolation transformer can reliably electrically isolate the TV camera unit and the power supply unit.

【０００８】[0008]

【実施例】以下図面を参照して本発明によるテレビカメ
ラ装置の一実施例を説明する。図１はこの実施例の構成
を示すブロック図である。内視鏡１０の先端に撮像レン
ズ１２が内蔵され、この撮像レンズ１２により結像され
た被写体の光学像がＣＣＤ、ＭＯＳ等の固体撮像素子
（ここでは、ＣＣＤ）１４の撮像面に入射される。内視
鏡１０内には外部の光源装置（図示せぬ）から照射され
た照明光を先端まで導くライトガイド１６と、照明用の
拡大レンズ１８も設けられている。ＣＣＤ１４からの出
力信号がプリアンプ２０で増幅された後、信号線を介し
てアイソレーショントランス６６の１次巻線に供給され
る。アイソレーショントランス６６の出力信号はインピ
ーダンス変換器６８、コンデンサ７０、インピーダンス
変換器７４を介してビデオプロセス回路３２に供給され
る。インピーダンス変換器７４の出力信号（ＣＣＤ１４
の出力信号と同一）がビデオプロセス回路３２でテレビ
信号に変換するのに必要な処理が施され、ＣＲＴモニタ
３４で表示される。コンデンサ７０とインピーダンス変
換器７４の間にはダイナミッククランプ回路７２が接続
される。ダイナミッククランプ回路７２はブリッジ接続
されたダイオードからなるアナログスイッチと、ダイオ
ードにパルス状のバイアス電流を流す時の自己バイアス
トランス７６を有する。自己バイアストランス７６には
ＣＣＤ１４の駆動パルスと同期したクランプパルスが供
給される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a television camera device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of this embodiment. An imaging lens 12 is built in the tip of the endoscope 10, and an optical image of a subject formed by the imaging lens 12 is incident on an imaging surface of a solid-state imaging device (here, CCD) 14 such as CCD or MOS. . Inside the endoscope 10, a light guide 16 for guiding the illumination light emitted from an external light source device (not shown) to the tip, and a magnifying lens 18 for illumination are also provided. The output signal from the CCD 14 is amplified by the preamplifier 20 and then supplied to the primary winding of the isolation transformer 66 via the signal line. The output signal of the isolation transformer 66 is supplied to the video process circuit 32 via the impedance converter 68, the capacitor 70, and the impedance converter 74. Output signal of the impedance converter 74 (CCD 14
(The same as the output signal of 1) is subjected to processing necessary for conversion into a television signal in the video process circuit 32 and displayed on the CRT monitor 34. A dynamic clamp circuit 72 is connected between the capacitor 70 and the impedance converter 74. The dynamic clamp circuit 72 has an analog switch composed of a diode connected in bridge, and a self-bias transformer 76 for supplying a pulsed bias current to the diode. The clamp pulse synchronized with the drive pulse of the CCD 14 is supplied to the self-bias transformer 76.

【０００９】アイソレーショントランス６６の帯域幅は
ＣＣＤ１４の駆動パルス（転送クロック）の周波数帯域
に設定されている。そのため、ＣＣＤ１４の出力信号が
ＡＭ変調（搬送波抑圧変調）されずにそのままアイソレ
ーショントランス６６を介して伝送されると、出力信号
の低域成分である映像信号成分は失われてしまう。しか
し、本実施例では次のようにしてこの失われた映像信号
成分を再生している。ＣＣＤ１４の出力電圧は通常は図
２（ａ）のような波形をしている。ここで、包絡線が映
像信号を表わしている。この信号はアイソレーショント
ランス６６により、その映像信号成分が完全にカットさ
れ駆動パルスの周波数のみが通過されるので、図２
（ｂ）に示すような信号になる。すなわち、包絡線の絶
対値がアイソレーショントランス６６の通過前に比べて
異なってしまう。しかし、図２（ｃ）に示すようなクラ
ンプパルスを用いてリセット期間内にダイナミッククラ
ンプ回路７２によりクランプを行なうことにより、低周
波数の映像信号成分が再生できる。これは、各パルス毎
に基準レベルにクランプされ、クランプタイミングが図
２（ｂ）の波形の下面であり、この点が基準レベルとな
るので、クランプ後の波形はＣＣＤ１４の出力信号波形
と同一になる。原理的にはナイキストの定理により再生
できる周波数はクランプ周波数の１／２の周波数までで
ある。そのため、アイソレーショントランス６６の帯域
幅はこのクランプ周波数の１／２の周波数を充分包含す
る必要がある。The bandwidth of the isolation transformer 66 is set to the frequency band of the drive pulse (transfer clock) of the CCD 14. Therefore, if the output signal of the CCD 14 is transmitted through the isolation transformer 66 without being AM-modulated (carrier suppression modulation), the video signal component which is the low frequency component of the output signal is lost. However, in this embodiment, the lost video signal component is reproduced as follows. The output voltage of the CCD 14 normally has a waveform as shown in FIG. Here, the envelope represents the video signal. Since this video signal component is completely cut by the isolation transformer 66 and only the frequency of the drive pulse is passed through this signal, FIG.
The signal becomes as shown in (b). That is, the absolute value of the envelope is different from that before passing through the isolation transformer 66. However, by clamping with the dynamic clamp circuit 72 within the reset period using a clamp pulse as shown in FIG. 2C, a low frequency video signal component can be reproduced. This is clamped to the reference level for each pulse, and the clamp timing is the lower surface of the waveform in FIG. 2B. Since this point is the reference level, the waveform after clamping is the same as the output signal waveform of the CCD 14. Become. In principle, the frequency that can be reproduced by Nyquist's theorem is up to half the clamp frequency. Therefore, the bandwidth of the isolation transformer 66 needs to sufficiently include a frequency that is ½ of this clamp frequency.

【００１０】このように、本実施例によれば、ＣＣＤ１
４からの出力信号がアイソレーショントランス６６を介
してビデオプロセス回路３２、ＣＲＴモニタ３４に伝送
されるため、人体に接触する可能性のある内視鏡先端を
確実に電源から電気的に隔離でき、耐圧、漏れ電流値を
安全な範囲内に収めることができる。なお、アイソレー
ショントランス６６を通過する際に失われる低域成分で
ある映像信号成分はダイナミッククランプ回路７２によ
り再生することができるので、映像信号成分がアイソレ
ーシヨントランス部を歪みなく通過でき、アイソレーシ
ョントランスの前にＡＭ変調回路を設けることなく簡単
な回路構成で確実にテレビカメラ部と電源部とを電気的
に隔離できる。また、ダイナミッククランプ回路７２は
非常に簡単な回路で映像信号成分を充分に再生できる。
例えば、図２（ｂ）の信号をダイオードで検波しようと
しても、１／２の波高値しか得られない。さらに、実際
にはダイオードにより０．７Ｖの損失が生じるので、微
弱な映像信号には適さない。As described above, according to this embodiment, the CCD 1
Since the output signal from 4 is transmitted to the video process circuit 32 and the CRT monitor 34 through the isolation transformer 66, the tip of the endoscope that may come into contact with the human body can be reliably electrically isolated from the power source. It is possible to keep the withstand voltage and leakage current value within the safe range. Since the video signal component, which is a low frequency component that is lost when passing through the isolation transformer 66, can be reproduced by the dynamic clamp circuit 72, the video signal component can pass through the isolation transformer section without distortion. The television camera unit and the power supply unit can be reliably electrically isolated from each other with a simple circuit configuration without providing an AM modulation circuit before the ration transformer. Further, the dynamic clamp circuit 72 is a very simple circuit and can sufficiently reproduce the video signal component.
For example, even if an attempt is made to detect the signal of FIG. 2B with a diode, only a peak value of 1/2 can be obtained. Furthermore, since the diode actually causes a loss of 0.7 V, it is not suitable for a weak video signal.

【００１１】なお、安全の為のアイソレーション箇所と
してはビデオプロセス回路３２内でも実現は可能であ
る。しかし、その場合、例えばＡ／Ｄ変換後のディジタ
ル信号をアイソレーションしようとした場合、Ａ／Ｄ変
換器が８ビット出力であれば、８本の信号線をアイソレ
ーションする必要がある。また、仮にＡ／Ｄ変換器の前
のアナログ部でアイソレーションする場合でも、クラン
プ信号及び相間二重サンプリングのためのサンプルホー
ルドパルス信号等をアイソレーションする必要があり、
アイソレーションしなければならない信号線数が増加す
る。また、ビデオプロセス回路３２内でアイソレーショ
ンする場合、人体と電気的に導通する回路規模が大きく
なる。従って、筺体外部等と空間的にアイソレーション
することが難しくなる。従って人体と電気的に導通する
回路規模はできるだけ小さくしたい。第１実施例のよう
に、ＣＣＤ１４とビデオプロセス回路３２の間にアイソ
レーショントランス２６を接続することにより、回路規
模を小さくすることができる。本発明は上述した実施例
に限定されず、種々変形して実施可能である。例えば、
ＣＣＤ１４からの信号をＳ／Ｈ回路、ＬＰＦを介して取
り出してもよい。Incidentally, the isolation point for safety can be realized in the video process circuit 32. However, in that case, when trying to isolate a digital signal after A / D conversion, if the A / D converter outputs 8 bits, it is necessary to isolate eight signal lines. Further, even if isolation is performed in the analog section before the A / D converter, it is necessary to isolate the clamp signal and the sample hold pulse signal for interphase double sampling.
The number of signal lines that must be isolated increases. Further, in the case of isolation in the video process circuit 32, the circuit scale electrically connected to the human body becomes large. Therefore, it becomes difficult to spatially isolate the outside of the housing or the like. Therefore, we want to minimize the circuit scale that is electrically connected to the human body. The circuit scale can be reduced by connecting the isolation transformer 26 between the CCD 14 and the video process circuit 32 as in the first embodiment. The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be implemented with various modifications. For example,
The signal from the CCD 14 may be taken out via the S / H circuit and LPF.

【００１２】[0012]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、人
体に接触するカメラ部と外部の電源部とを安価で確実に
電気的に隔離でき、カメラ部と電源部との間の耐圧、漏
れ電流値を安全な範囲内に収めることができるテレビカ
メラ装置が提供される。As described above, according to the present invention, the camera section that comes into contact with the human body and the external power supply section can be inexpensively and reliably electrically isolated from each other, and the breakdown voltage between the camera section and the power supply section can be reduced. Provided is a television camera device capable of keeping a leak current value within a safe range.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明によるテレビカメラ装置の一実施例の構
成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a television camera device according to the present invention.

【図２】この実施例の動作を説明する信号波形図。FIG. 2 is a signal waveform diagram illustrating the operation of this embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０…内視鏡、１４…ＣＣＤ、２０…プリアンプ、３２
…ビデオプロセス回路、３４…ＣＲＴモニタ、６６…ア
イソレーショントランス、６８，７４…インピーダンス
変換器、７２…ダイナミッククランプ回路。10 ... Endoscope, 14 ... CCD, 20 ... Preamplifier, 32
... Video process circuit, 34 ... CRT monitor, 66 ... Isolation transformer, 68, 74 ... Impedance converter, 72 ... Dynamic clamp circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 固体撮像素子を有するテレビカメラ部
と、 前記テレビカメラ部からの出力信号を処理するビデオプ
ロセス手段と、 前記テレビカメラ部とビデオプロセス手段との間に設け
られ前記固体撮像素子の駆動パルスの周波数を通過帯域
とするアイソレーショントランス部と、 前記アイソレーショントランス部からの出力信号を前記
固体撮像素子の駆動パルスと同期したクランプパルスで
クランプするクランプ回路とを具備することを特徴とす
るテレビカメラ装置。1. A television camera unit having a solid-state imaging device, a video process unit for processing an output signal from the television camera unit, and a solid-state imaging device provided between the television camera unit and the video process unit. An isolation transformer unit having a frequency of a drive pulse as a pass band, and a clamp circuit that clamps an output signal from the isolation transformer unit with a clamp pulse synchronized with a drive pulse of the solid-state image sensor. TV camera device.