(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに絶縁された１次側回路と２次側回路とを有し、前記１次側回路と前記２次側回路との間でビデオ信号を伝送するビデオ信号伝送装置において、
前記１次側回路および前記２次側回路の何れか一方に配された、ビデオ信号を差動信号に変換して出力する差動出力手段と、
前記１次側回路と前記２次側回路との間に配された、前記差動信号の２つの出力を夫々伝送する２つのコンデンサと、
前記差動信号の２つの出力の直流分を再生するクランプ手段と、
前記１次側回路および前記２次側回路の他方に配された、前記直流分が再生された前記差動信号の２つの出力に基づいて、前記ビデオ信号を再生するビデオ信号再生手段とを備えたことを特徴とするビデオ信号伝送装置。
【請求項２】
前記２次側回路が先端部に撮像手段が配設された電子内視鏡のスコープ部であり、前記１次側回路が前記電子内視鏡のビデオ信号入出力インターフェース部であることを特徴とする請求項１記載のビデオ信号伝送装置。
【請求項３】
前記クランプ手段が、前記１次側回路および２次側回路の何れか一方に配された、前記直流分の再生を行うためのクランプ信号を出力するクランプ信号出力手段と、
前記クランプ信号を、絶縁して前記１次側回路および２次側回路の他方に伝送するクランプ信号伝送手段と、
前記他方に配された、前記差動信号が入力される２つのバッファとからなり、前記バッファの入力部において、前記直流分の再生を行うものであることを特徴とする請求項１または２記載のビデオ信号伝送装置。
【請求項４】
前記コンデンサが、回路基板と、該回路基板に形成されたパターンとにより構成されたものであることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載のビデオ信号伝送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はビデオ信号伝送装置に関し、より詳細には、１次側回路と２次側回路との間を絶縁してビデオ信号を伝送するビデオ信号伝送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりノイズ妨害対策や安全対策等を目的とする、機器の入力信号と出力信号とを直流的に絶縁するアイソレータが知られている。特に後者の目的に当たっては、機器自体の破壊を防止するだけでなく、生体に影響を与えないということが重要となっている。すなわち、電気ショックに対する生体の安全を確保したり、電気刺激電流が他者に影響を与えないように、生体への装着部を絶縁し、交流電源からの電源供給を受けて動作する１次側回路回路（接地回路）から生体を遊離することを目的としている。特に心電計や電子内視鏡等の医療用機器においては、心電計の装着部や電子内視鏡のスコープ部を接地回路から絶縁しなければならないことが、安全規格上からも規定されている（ＩＥＣ６０６０１−１，ＪＩＳ  Ｔ１００１，ＵＬ２６０１−１等）。
【０００３】
一方電子内視鏡においては、今日画素数の多いＣＣＤ（例えば８０万画素以上）の使用が要望されている。このように画素数の多いＣＣＤを使用する場合、転送速度の制限から、フレームレートが１５Ｈｚ程度の低速読出し（通常は６０Ｈｚのフィールド読出しである）を行うことが必要である。この低速読出しを行った撮像信号（ビデオ信号帯域は６ＭＨｚ程度）に基づいて一般のＴＶモニタに画像出力するためには、前例でいえば４倍のスキャンコンバータ（走査速度変換器）を使用して、フィールドレートが６０Ｈｚの通常のビデオ信号に変換して出力しなければならない。ところが４倍のスキャンコンバート（走査速度変換）を行うと、ビデオ信号帯域も４倍となり、前例でいえば６ＭＨｚ×４＝２４ＭＨｚのビデオ帯域となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで例えば電子内視鏡においては、上述のように生体への安全確保等のために、絶縁をとってビデオ信号を出力しなければならない。これは、電子内視鏡自体が接地回路と絶縁されていても、外部に接続される機器（以下「接続機器」という）の絶縁がとられていないと、接続機器を介して生体に電気ショック等を与えるため、これを防止するには電子内視鏡と接続機器との間でも絶縁をとらなければならないからである。
【０００５】
このような目的のために絶縁をとってビデオ信号を伝送する方法として、従来よりビデオトランスやフォトカプラを使用する方法が知られている。
【０００６】
ところが上述のように画素数の多いＣＣＤを使用した場合には、ビデオ信号帯域が例えば２４ＭＨｚというように広帯域となるので、ビデオトランスやフォトカプラの実用帯域が１０数ＭＨｚ以下であることから、これらを使用したのでは、十分な伝送帯域を確保することができず、広帯域ビデオ信号を伝送する装置としては、フォトカプラ等を絶縁のために使用することは困難である。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、１次側回路と２次側回路との間を絶縁して、広帯域ビデオ信号（例えば２０ＭＨｚ以上）を伝送することができるビデオ信号伝送装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によるビデオ信号伝送装置は、互いに絶縁された１次側回路と２次側回路とを有し、１次側回路と２次側回路との間でビデオ信号を伝送するビデオ信号伝送装置であって、
１次側回路および２次側回路の何れか一方に配された、ビデオ信号を差動信号に変換して出力する差動出力手段と、
１次側回路と２次側回路との間に配された、差動信号の２つの出力を夫々伝送する２つのコンデンサと、
差動信号の２つの出力の直流分を再生するクランプ手段と、
１次側回路および２次側回路の他方に配された、直流分が再生された差動信号の２つの出力に基づいて、ビデオ信号を再生するビデオ信号再生手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明によるビデオ信号伝送装置は、先端部に撮像手段が配設された電子内視鏡のスコープ部を２次側回路とし、電子内視鏡のビデオ信号入出力インターフェース部を１次側回路とする、電子内視鏡用のビデオ信号伝送装置として好適である。
【００１０】
本発明によるビデオ信号伝送装置のクランプ手段は、１次側回路および２次側回路の何れか一方に配された、差動信号の２つの出力の直流分を再生するためのクランプ信号を出力するクランプ信号出力手段と、
クランプ信号を、絶縁して１次側回路および２次側回路の他方に伝送するクランプ信号伝送手段と、
他方に配された、差動信号が入力される２つのバッファとからなり、
バッファの入力部において、
直流分の再生を行うものとするのが望ましい。
【００１１】
上記において、「１次側回路」と「２次側回路」は、互いに絶縁されたものである限り、何れを１次側回路と称し何れを２次側回路と称するかは問わない。なお一般的には、交流電源の基準電位（３相電源の場合には中性点）と回路の基準電位を共通にする接地回路側を１次側回路と称し、接地回路と遊離した方を２次側回路と称することが多い。
【００１２】
「ビデオ信号」とは、画像情報を担持する信号であって、例えばＲＧＢ信号，Ｙ／Ｃ信号あるいは放送規格に適合したＮＴＳＣ信号等である。
【００１３】
また本発明によるビデオ信号伝送装置のコンデンサは、回路基板と、該回路基板に形成されたパターンとにより構成されたものとするのが望ましい。
【００１４】
この場合、回路基板の同一面上にパターン形成することにより該パターン間でコンデンサを形成するものであってもよいし、回路基板を挟んで（例えば１層両面基板であれば表裏に）パターン形成し該パターン間でコンデンサを形成するものであってもよい。なお、絶縁耐力を考慮すれば、後者の態様の方が好ましい。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によるビデオ信号伝送装置によれば、先ずビデオ信号を一旦差動信号に変換し、差動信号をコンデンサ結合により伝送するようにしたので、両者間で直流的に絶縁することができ、またハイパスフィルタとして動作するので、直流分の伝送はできないものの高周波信号を伝送することが基本的に可能となる。また差動信号に変換したことによりコモンモードノイズの影響を受けることもない。一方、クランプ手段を備えるようにしたので、コンデンサ結合により消滅した直流分はクランプ手段により再生することができる。これにより、高周波のビデオ信号すなわち広帯域ビデオ信号を絶縁をとって伝送することが可能となるので、絶縁がとられていない接続機器が当該装置に接続されても、生体に電気ショック等を与えることがない。
【００１６】
また本発明によるビデオ信号伝送装置を画素数の多いＣＣＤを使用した電子内視鏡に適用すれば、十分な伝送帯域を確保しつつ絶縁をとって外部の接続機器にビデオ信号を出力することができる。
【００１７】
さらに予めクランプ信号を生成して差動信号と共に絶縁して出力するようにすれば、差動信号を受けた側でクランプ信号を生成する必要がなく、また安定したクランプ信号を使用することができるので、クランプ手段を簡易な構成で実現することができる。
【００１８】
さらにまた、回路基板と該回路基板に形成されたパターンとによりコンデンサを形成するようにすれば、いわゆるディスクリート部品を使用する必要が無く、またパターン間隔或いは基板厚や基板材質を変えることができるから、これらを変更することにより絶縁距離を十分にとることも容易となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。ここでは本発明の実施の形態によるビデオ信号伝送装置を電子内視鏡に適用した場合について説明する。図１は電子内視鏡１の構成を示すブロック図である。
【００２０】
図１に示すように、この電子内視鏡１は、スコープ部２とプロセッサ部３とから成る。スコープ部２は、さらにスコープ先端部１０，スコープ本体部２０，この両者を接続する伝送ケーブル４およびライトガイド５から成る。
【００２１】
スコープ先端部１０には、撮像レンズ１１，被写体を撮像して撮像信号Ｓ１を得るＣＣＤ１２，撮像信号Ｓ１を後段のスコープ本体部２０に伝送するためのバッファ１３，ライトガイド先端部１５および照明レンズ１６が備えられている。
【００２２】
スコープ本体部２０には、ＣＣＤ１２を駆動する駆動パルスＤＰを出力する駆動パルス出力手段２１，入力された撮像信号Ｓ１に対して所定の信号処理を施し、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃ（Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ）を生成して後段のプロセッサ部３に入力する信号処理手段２２、光源２６および光量制御手段２７が備えられている。
【００２３】
プロセッサ部３は、プロセッサ処理部３０およびビデオ信号入出力インターフェース部（ＩＦ部）４０から成る。プロセッサ処理部３０は、スコープ本体部２０から入力された輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃに対して、ズーム処理や文字データ付加処理等を施した後、ＲＧＢ信号，Ｙ／Ｃ信号あるいはＮＴＳＣ信号等（纏めて「ビデオ信号Ｖ」という）を生成する。ＩＦ部４０はプロセッサ処理部３０からのビデオ信号Ｖを外部の接続機器に出力する。この電子内視鏡１においては、プロセッサ処理部３０とＩＦ部４０との間で絶縁（アイソレーション）がとられており、本例ではＩＦ部４０側を１次側回路と称し、プロセッサ処理部３０側を２次側回路と称する。なお、図示していないが、スコープ部２およびプロセッサ部３は、共に絶縁トランスを介して交流電源からの電源供給を受けるように構成されており、電子内視鏡１自体は交流電源側とは絶縁されている。
【００２４】
図２はプロセッサ部３のプロセッサ処理部３０とＩＦ部４０とのアイソレーションに着目したブロック図である。
【００２５】
プロセッサ処理部３０において生成されたビデオ信号Ｖは差動出力手段（差動アンプ）３１により差動信号Ｖ１，Ｖ２に変換される。この作動信号Ｖ１，Ｖ２は、コンデンサ３２，３３およびクランプ手段４１を介してビデオ信号再生手段４９に入力される。具体的には、差動信号Ｖ１はコンデンサ３２を介してバッファ４２に入力され、同じく差動信号Ｖ２はコンデンサ３３を介してバッファ４３に入力される。プロセッサ処理部３０には、差動信号Ｖ１，Ｖ２の直流分を再生するためのクランプ信号ＣＰを出力するクランプ信号出力手段４４が備えられている。クランプ信号ＣＰはバッファ４５を介してクランプ信号伝送手段の一態様であるフォトカプラ４６のフォトダイオード４６ａに入力される。フォトカプラ４６のフォトトランジスタ４６ｂのコレクタにはプルアップ抵抗４７が接続されている。フォトカプラ４６により光結合されＩＦ部４０に伝送されたクランプ信号ＣＰは、クランプ用のスイッチＳＷ１，ＳＷ２の制御端子に入力される。
【００２６】
スイッチＳＷ１，ＳＷ２の一方は夫々クランプ電位を与える電源ＥＶ１，ＥＶ２に接続され、他方は夫々バッファ４２，４３の入力部に接続されている。
【００２７】
バッファ４２，４３の出力部はビデオ信号再生手段４９に接続されており、後述するように直流分が再生された各バッファ４２，４３の出力信号Ｖ１，Ｖ２がビデオ信号Ｖに再生された後、外部の接続機器（不図示）に向けて出力される。
【００２８】
以下上記構成の電子内視鏡の作用について説明する。
【００２９】
最初にスコープ先端部１０を体腔内に挿入する。光源２６から一定光量の光を発し体腔内を照射する。ＣＣＤ１２により体腔内の画像を撮像し、バッファ１３および伝送ケーブル４を介して撮像信号Ｓ１をスコープ本体部２０の信号処理手段２２に入力する。このとき光量制御手段２７が撮像信号Ｓ１から分離された輝度信号Ｙに基づいて適正な光量に制御する。これにより、適正レベルの撮像信号Ｓ１がＣＣＤ１２から出力される。
【００３０】
信号処理手段２２が、入力された撮像信号Ｓ１に対して所定の信号処理を施し、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃを生成する。ここでの「所定の信号処理」としては、撮像信号Ｓ１を輝度信号Ｙと色信号に分離するＹ／Ｃ分離処理，γ処理，輪郭強調処理等がある。
【００３１】
信号処理手段２２から出力された輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃは、プロセッサ部３のプロセッサ処理手段３０に入力される。プロセッサ処理手段３０は、この輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃに対して、ズーム処理や文字データ付加処理等を施した後、ＲＧＢ信号，Ｙ／Ｃ信号あるいはＮＴＳＣ信号等のビデオ信号Ｖを生成する。
【００３２】
図２に示すように、プロセッサ処理部３０において生成されたビデオ信号Ｖは差動アンプ３１により差動信号Ｖ１，Ｖ２に変換され、夫々コンデンサ３２，３３を介してバッファ４２，４３に入力される。これにより、１次側回路と２次側回路との間で差動信号Ｖ１，Ｖ２（すなわちビデオ信号Ｖ）の絶縁をとることができる。また、コンデンサ結合により差動信号Ｖ１，Ｖ２を伝送しているので、高周波信号を伝送することができ、後述のようにこの差動信号Ｖ１，Ｖ２に基づいてビデオ信号Ｖを再生すれば、広帯域ビデオ信号の伝送が可能となる。さらにビデオ信号Ｖを差動信号Ｖ１，Ｖ２に変換したことによりコモンモードノイズの影響を受けることもない。
【００３３】
クランプ信号出力手段４４から発せられたクランプ信号ＣＰが、バッファ４５およびフォトカプラ４６を介してＩＦ部４０に伝送される。ＩＦ部４０に伝送されたクランプ信号ＣＰは、クランプ用のスイッチＳＷ１，ＳＷ２の制御端子に入力される。周知のようにフォトカプラ４６は、光結合により絶縁をとって信号伝送を行うものであり、これにより１次側回路と２次側回路との間でクランプ信号ＣＰの絶縁をとることができる。
【００３４】
スイッチＳＷ１，ＳＷ２の制御端子にはクランプ信号ＣＰが入力されており、所定のタイミングで各スイッチＳＷ１，ＳＷ２がオンすることにより、差動信号Ｖ１，Ｖ２がパルスクランプされる。すなわち、クランプ信号ＣＰ入力時の各差動信号Ｖ１，Ｖ２の電位がクランプ電位ＥＶ１，ＥＶ２と同電位になる。これにより、各差動信号Ｖ１，Ｖ２の直流分が再生される。ここで「所定のタイミング」は、ビデオ信号Ｖの基準電位を示す信号期間（例えばブランキング期間）内であることが望ましい。
【００３５】
ビデオ信号再生手段４９が、直流分が再生された差動信号Ｖ１，Ｖ２に基づいてビデオ信号Ｖを再生する。
【００３６】
このように、この電子内視鏡１によれば、広帯域ビデオ信号を絶縁をとって伝送することができるので、画素数の多いＣＣＤを使用した電子内視鏡であっても、絶縁をとって外部の接続機器にビデオ信号を出力することができるから、たとえ絶縁がとられていない接続機器が電子内視鏡１に接続されても、生体に電気ショック等を与えることがない。
【００３７】
また、予めクランプ信号ＣＰを生成して差動信号Ｖ１，Ｖ２と共に絶縁して出力するようにしたので、図２に示すようにクランプ手段を極めて簡易な構成で実現することができる。
【００３８】
なお、上記説明におけるコンデンサ３２，３３を、回路基板と該回路基板に形成されたパターンとにより構成することもできる。図３は回路基板上にコンデンサを形成した場合における回路基板の断面図である。この図３に示す例においては、厚さが０．２μｍのガラエポ材からなる回路基板の両面に、夫々が対向するコンデンサ３２用の電極パターン５２ａ，５２ｂおよびコンデンサ３３用の電極パターン５３ａ，５３ｂを形成すれば、上述の安全規格に適合する十分な絶縁耐力を持ったコンデンサを構成することができる。
【００３９】
図３においては、回路基板の両面に電極パターンを配置してコンデンサを形成したものについて示したが、同一面上に各パターンを対向して配置することによりコンデンサを形成することも可能である。また、例えばＦＥＴ入力型のオペアンプ等バッファ４２，４３として高入力インピーダンスのものを使用すれば、コンデンサの容量を小さくすることができるから、コンデンサを回路基板で構成するのがより容易になる。
【００４０】
上記説明は、クランプ手段４１として、予めクランプ信号ＣＰを生成して差動信号Ｖ１，Ｖ２と共に絶縁して出力する構成としたものについて説明したが、本発明は必ずしもこのような構成を採るものに限定されるものではない。すなわち、例えばビデオ信号Ｖ（この場合は必然的に差動信号Ｖ１，Ｖ２の両方に重畳されたことになる）または差動信号Ｖ１，Ｖ２の何れか一方にクランプ信号ＣＰを重畳し、１次側回路においてクランプ信号ＣＰを抜き取り、この抜き取ったクランプ信号ＣＰに基づいて差動信号Ｖ１，Ｖ２をクランプするようにしてもよい。
【００４１】
また上記クランプ手段４１は、いわゆるパルスクランプ方式によるものであるが、本発明のクランプ手段は差動信号Ｖ１，Ｖ２の直流分を再生することができるものであればよく、必ずしもパルスクランプ方式に限定されずソフトクランプ方式によるものであってもよい。
【００４２】
上記説明は、本発明によるビデオ信号伝送装置を電子内視鏡に適用したものについて説明したが、本発明は電子内視鏡に限らず、１次側回路と２次側回路との間を絶縁してビデオ信号を伝送するものであれば、どのようなものにも適用することが可能である。また上述の例ではプロセッサ処理部３０側からＩＦ部４０側（すなわち２次側回路から１次側回路）へビデオ信号を伝送するものについて説明したが、ＩＦ部４０側からプロセッサ処理部３０側（すなわち１次側回路から２次側回路）へビデオ信号を伝送するものであってもよいのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子内視鏡の構成を示すブロック図
【図２】上記電子内視鏡にけるプロセッサ処理部とＩＦ部とのアイソレーションに着目したブロック図
【図３】回路基板上にコンデンサを形成した場合における回路基板の断面図
【符号の説明】
１    電子内視鏡
２    スコープ部
３    プロセッサ部
４    伝送ケーブル
５    ライトガイド
10    スコープ先端部
11    撮像レンズ
12    ＣＣＤ
13    バッファ
15    ライトガイド先端部
16    照明レンズ
20    スコープ本体部
21    駆動パルス出力手段
22    信号処理手段
26    光源
27    光量制御手段
30    プロセッサ処理部
31    差動出力手段（差動アンプ）
32，33    コンデンサ
40    ビデオ信号入出力インターフェース部（ＩＦ部）
41    クランプ手段
42，43    バッファ
44    クランプ信号出力手段
45    バッファ
46    フォトカプラ（クランプ信号伝送手段）
47    プルアップ抵抗
49    ビデオ信号再生手段
50    回路基板
【図１】
0003669471.tif 000002
【図２】
0003669471.tif 000003
【図３】
0003669471.tif 000004