(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子の出力画像信号を伝送線を介して信号処理部へ送るための固体撮像素子用信号伝送回路において、
上記信号処理部側回路に、エミッタを上記伝送線に接続しかつベース接地し、上記伝送線に直流バイアス電流を与える第１トランジスタと、この第１トランジスタのコレクタにベースを接続しかつエミッタを上記信号処理部への出力線へ接続した第２トランジスタと、を備え、
この第２トランジスタのエミッタ電流を上記第１トランジスタのベースへ帰還させ、この第１トランジスタのベース−エミッタ間電圧が変化した場合でも、上記伝送線に与える直流バイアス電流が変動しないようにしたことを特徴とする固体撮像素子用信号伝送回路。
【請求項２】
上記固体撮像素子側回路には、ベースをこの固体撮像素子の出力側へ接続し、かつエミッタを伝送線に接続すると共にバイアス用抵抗を介して接地した画像信号出力用トランジスタを設けたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子用信号伝送回路。
【請求項３】
上記固体撮像素子側回路には、ベースをこの固体撮像素子の出力側へ接続し、エミッタをバイアス用抵抗を介して接地し、かつコレクタを伝送線に接続した画像信号出力用トランジスタを設けたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子用信号伝送回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像素子用信号伝送回路、特に固体撮像素子で得られた画像信号を、数ｍ離れたプロセッサ装置等に伝送するための伝送回路の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子内視鏡装置は、固体撮像素子であるＣＣＤ（Charge Coupled Device ）をスコープとしての電子内視鏡の先端部に内蔵し、このＣＣＤにより被観察体内の画像を撮像し、テレビモニタ等に表示するものである。この種の電子内視鏡装置では、電子内視鏡をプロセッサ装置にケーブルで接続する構成となり、上記のＣＣＤは、２〜３ｍの伝送線を介してプロセッサ装置内の信号処理回路に接続される。その際に、上記ＣＣＤの出力画像信号を損失なく良好に伝送するための信号伝送回路が用いられる。
【０００３】
図３には、従来の信号伝送回路の構成が示されており、電子内視鏡１は伝送線（ケーブル）２を介してプロセッサ装置３に接続される。この電子内視鏡１の先端部に、ＣＣＤ４が配置され、このＣＣＤ４には、ＣＣＤドライバ５及びＣＣＤバイアス回路６が接続されており、このバイアス回路６によりＣＣＤ４にはバイアス電圧が与えられ、ＣＣＤドライバ５によりＣＣＤ４に蓄積された電荷がビデオ信号として読み出されることになる。
【０００４】
そして、ＣＣＤ４で得られたビデオ信号を伝送線２へ出力するための出力用トランジスタ８が設けられ、この出力用トランジスタ８のエミッタ（電極）側では抵抗Ｒ1 を介して接地されると共に、図示の接続点Ｋ1 に抵抗Ｒ2 を介して伝送線２が連結される。なお、このトランジスタ８のコレクタ側に、駆動電源＋Ｖccが与えられる。
【０００５】
一方、プロセッサ装置３側では、上記伝送線２にベースを接続するエミッタホロワの入力用トランジスタ９が配置され、このベース（Ｋ2 点）とグランドとの間に、抵抗Ｒ3 （伝送線の伝送インピーダンスに見合った抵抗で、上記Ｒ2 と同じ値）が接続される。この入力用トランジスタ９のエミッタは抵抗を介して接地され、このエミッタからビデオ信号が各種の画像処理を行う信号処理回路１０へ供給される。
【０００６】
上記の構成によれば、伝送線２は抵抗Ｒ2 ，Ｒ3 により所定の電圧に維持された状態となり、この状態で、ＣＣＤ４から出力されるビデオ信号は出力用トランジスタ８から伝送線２を介して入力用トランジスタ９のエミッタ側へ伝送される。そして、このトランジスタ９のエミッタから、電圧の変化として現れるビデオ信号が信号処理回路１０へ入力され、この信号処理回路１０では、モニタへ画像表示のための各種の処理が施される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の信号伝送回路では、上述したように、同一値（Ｒ2 ＝Ｒ3 ）の抵抗Ｒ2 と抵抗Ｒ3 が存在することから、図の接続点Ｋ1 の交流電圧Ｅ1 が接続点Ｋ2 では、半分の電圧（Ｅ1 ／２）となり、Ｓ／Ｎ比が低下するという問題があった。即ち、上記伝送電圧の降下により画像情報を含むビデオ信号の電圧も半分となるので、信号中の高周波ノイズ成分が顕著となって現れることになる。
【０００８】
また、上記の回路では、出力用トランジスタ８と抵抗Ｒ1 ，Ｒ2 の電力消費によって熱が発生し、セラミックパッケージに収納されたＣＣＤ等では、ＣＣＤ収納部分が加熱される。従って、この熱によりスコープ先端部の温度が上昇したり、伝送信号のノイズが大きくなる等の不都合が生じる。
【０００９】
このような不都合を解消するものとして、図４に示される回路構成が考えられる。図４では、プロセッサ装置３側に、伝送線２をエミッタに接続したエミッタファロアの第１トランジスタ１２が設けられ、この第１トランジスタ１２のベースに直流電源１３が接続される。また、この第１トランジスタ１２のコレクタに、ベースを接続したエミッタフォロアの第２トランジスタ１４が設けられ、この第２トランジスタ１４のエミッタに信号処理回路への出力端子１５が配置される。
【００１０】
上記の回路によれば、第１トランジスタ１２により伝送線２に一定の直流バイアス電流が与えられ、このバイアス電流を基準にした電流の変化で信号の伝送が行われる。従って、上記伝送線２には交流電圧が生じず、上記図３のように、出力時の電圧が入力時に半分になることがなく、ノイズが顕著化することが防止され、またＣＣＤ４側回路の第１トランジスタ８及び抵抗Ｒ1 には、僅かな一定電流しか流れないので、熱の発生が抑制される等の効果がある。
【００１１】
しかしながら、この図４の回路においては、第１トランジスタ１２のベースーエミッタ間電圧Ｖbeが温度によって変化したり、又は経時的に変化したりすると、伝送線２へ与えられる直流バイアス電流が変動し、伝送信号の増幅率（ゲイン）が変化してしまうという問題がある。
【００１２】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｓ／Ｎ比を改善し、また撮像素子部分での熱の発生を抑制できる回路構成で、トランジスタの温度特性等が信号の増幅率に影響を与えることを防止する固体撮像素子用信号伝送回路を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、固体撮像素子の出力画像信号を伝送線を介して信号処理部へ送るための固体撮像素子用信号伝送回路において、上記信号処理部側回路に、エミッタを上記伝送線に接続しかつベース接地し、上記伝送線に直流バイアス電流を与える第１トランジスタと、この第１トランジスタのコレクタにベースを接続しかつエミッタを上記信号処理部への出力線へ接続した第２トランジスタと、を備え、この第２トランジスタのエミッタ電流を上記第１トランジスタのベースへ帰還させ、この第１トランジスタのベース−エミッタ間電圧が変化した場合でも、上記伝送線に与える直流バイアス電流が変動しないようにしたことを特徴とする。
請求項２の発明は、上記固体撮像素子側回路には、ベースをこの固体撮像素子の出力側へ接続し、かつエミッタを伝送線に接続すると共にバイアス用抵抗を介して接地した画像信号出力用トランジスタを設けたことを特徴とする。
請求項３の発明は、上記固体撮像素子側回路には、ベースをこの固体撮像素子の出力側へ接続し、エミッタをバイアス用抵抗を介して接地し、かつコレクタを伝送線に接続した画像信号出力用トランジスタを設けたことを特徴とする。
【００１４】
上記の構成によれば、第１トランジスタにより伝送線に一定の直流バイアス電流が与えられ、このバイアス電流を基準にした電流の変化で信号の伝送が行われることになり、この伝送線には交流電圧が生じない状態となる。従って、従来のように、出力時の電圧が入力時に半分になることがなく、ノイズが顕著化することが防止され、また固体撮像素子側回路の抵抗には、僅かな一定電流しか流れないので、熱の発生が抑制される。
【００１５】
そして、上記第１トランジスタのベースには、上記第２トランジスタのエミッタ電流が帰還されるので、第１トランジスタのベースーエミッタ間電圧Ｖbeが環境温度又は時間の経過により変化しても、第１トランジスタのベース電圧が安定した値に維持される。即ちこの回路では、固体撮像素子から出力されるビデオ信号電圧が第１トランジスタのベース側に現れるが、このベース電圧が上記ビデオ信号電圧（固体撮像素子側）と同一になるようにフィードバック制御されることにより、第２トランジスタのエミッタには、信号処理回路へ入力される最終的な伝送信号（電圧）が所定の増幅率で得られることになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１には、実施形態の第１例である固体撮像素子用信号伝送回路の構成が示されており、この図１の伝送回路では、上述した図４の場合と同様に、電子内視鏡１が２〜３ｍの伝送線（ケーブル）２を介してプロセッサ装置３に接続される。この電子内視鏡１では、先端部にＣＣＤ４が配置され、このＣＣＤ４に対しては図３と同様にＣＣＤドライバ及びＣＣＤバイアス回路が接続されており、このバイアス回路によりＣＣＤ４にバイアス電圧が与えられ、上記ＣＣＤドライバによりＣＣＤ４に蓄積された電荷がビデオ信号として読み出される。
【００１７】
また、ビデオ信号を伝送線２へ出力するための出力用トランジスタ（ＮＰＮ型トランジスタ）８が設けられ、このトランジスタ８は、ベース（電極）がＣＣＤ４の出力側へ、そのエミッタ（電極）がバイアス用抵抗Ｒ4 を介して接地され、このエミッタ側の接続点Ｋ1 に伝送線２が接続される。
【００１８】
一方、プロセッサ装置３側では、エミッタフォロアの入力用の第１トランジスタ（ＮＰＮ型トランジスタ）１２及び第２トランジスタ（ＮＰＮ型トランジスタ）１４が配置されており、上記第１トランジスタ１２のエミッタは抵抗Ｒ5 を介して接地され、このエミッタ側の接続点Ｋ3 に上記伝送線２が接続される。また、この第１トランジスタ１２のコレクタは、抵抗Ｒ6 を介して電圧源＋Ｖccへ接続され、このコレクタに上記第２トランジスタ１４のベースが接続される。この第２トランジスタ１４のコレクタは、電圧源＋Ｖccへ接続されており、この第２トランジスタ１４のエミッタは抵抗Ｒ7 を介して接地され、このエミッタと抵抗Ｒ7 の接続点Ｋ4 に信号処理回路への出力端子１５が配置される。
【００１９】
そして、上記第２トランジスタ１４のエミッタ側接続点Ｋ5 が第１トランジスタ１２のベースへ抵抗Ｒ8 を介して接続され、第２トランジスタ１４のエミッタ電流が第１トランジスタ１２のベースへ帰還（フィードバック）するように構成される。更に、この第１トランジスタ１２のベース側には、接地との間に抵抗Ｒ9 が接続される。上記の抵抗Ｒ8 と抵抗Ｒ9 は、伝送信号のゲイン（増幅率）を決定する抵抗であり、当該例のゲインＧは、Ｇ＝Ｒ8 ／Ｒ9 となる。なお、図示のＲ10とＣ1 は、高域補正用の抵抗とコンデンサである。
【００２０】
第１例は以上の構成からなり、上記第１トランジスタ１２のベース電圧Ｅ2 を０〜１０Ｖ程度とすれば、伝送線２には数ｍＡ程度の定電流（直流バイアス）が流れることになり、ＣＣＤ４から出力されるビデオ信号情報は、電流の変化で伝送される。即ち、上記ＣＣＤ４から出力されたビデオ信号の電圧Ｅout の変化は、電流の変化として伝送線２を介して入力用第１トランジスタ１２へ伝達され、この結果、上記ビデオ信号電圧Ｅout は、第１トランジスタ１２のベース側電圧Ｅ2 として現れる（Ｅout ＝Ｅ2 ）。そして、この電圧Ｅ2 に上記ゲインＧ（Ｒ8 ／Ｒ9 ）を掛けた電圧Ｅinが出力端子１５に得られ、これが伝送されたビデオ信号として信号処理回路へ供給される。
【００２１】
このような回路では、図１の伝送線２の接続点Ｋ3 に、直流電圧（Ｅ2 −Ｖbe）が与えられることになるが、交流インピーダンスが極端に低くなり、この伝送線２に交流電圧が生じることはない。従って、伝送時のビデオ信号電圧の低下によるＳ／Ｎ比の低下という不都合が回避でき、また出力用トランジスタ８側の抵抗Ｒ4 等には一定の僅かな電流（数ｍＡ程度）しか流れないので、熱の発生が抑制される。
【００２２】
次に、上記第１トランジスタ１２のベースーエミッタ間電圧Ｖbeに温度変化或いは経年変化が生じた場合を考える。例えば、このベースーエミッタ間電圧Ｖbeが僅かに上がったときは、エミッタ側接続点Ｋ3 の電圧Ｅ3 が少し下がり、コレクタ側電圧Ｅ4 が少し上がるので、第２トランジスタ１４のエミッタ側接続点Ｋ5 の電圧Ｅ5 が少し上がる。このとき、この第２トランジスタ１４のエミッタ電流は第１トランジスタ１２のベースに帰還されるので、第１トランジスタ１２のベース側電圧Ｅ2 が少し上がり、これによって当該第１トランジスタ１２のエミッタ側電圧Ｅ4 が下がる。
【００２３】
このような動作が繰り返されることにより、第１トランジスタ１２のベース側電圧Ｅ2 が上記ＣＣＤ４のビデオ信号電圧Ｅout と同一（Ｅ2 ＝Ｅout ）になるように働き、上述のように、出力端子１５には、Ｅin＝Ｇ・Ｅout が得られることになる。
【００２４】
図２には、実施形態の第２例の構成が示されている。この第２例の電子内視鏡１側において、ビデオ信号を伝送線２へ出力するための出力用トランジスタ１７は、そのベースがＣＣＤ４の出力側へ、エミッタがバイアス用抵抗Ｒ10を介して接地され、コレクタが伝送線２へ直接接続される。そして、プロセッサ装置３側の構成は、第１例と同様となっている。
【００２５】
このような第２例によっても、伝送線２には、数ｍＡ程度のバイアス電流（定電流）が与えられることになり、交流インピーダンスが極端に低くなるため、この伝送線２に交流電圧が生じることはない。そして、第１例と同様に、プロセッサ装置３側の第１トランジスタ１２のベースーエミッタ間電圧Ｖbeが変化したときでも、ＣＣＤ４からの出力ビデオ信号電圧Ｅout が上記第１トランジスタ１２のベース側電圧Ｅ2 と同一になるように制御される。従って、上記第１トランジスタ１２の温度特性又は経年変化が、出力端子１５に得られる信号（電圧Ｅin）の増幅率に影響を与えることもない。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像信号の伝送回路における信号処理部側回路に、エミッタを伝送線に接続しかつベース接地し、上記伝送線に直流バイアス電流を与える第１トランジスタと、この第１トランジスタのコレクタにベースを接続しかつエミッタを上記信号処理部への出力線に接続したエミッタフォロワの第２トランジスタと、を備え、この第２トランジスタのエミッタ電流を上記第１トランジスタのベースへ帰還させ、この第１トランジスタのベース−エミッタ間電圧が変化した場合でも、上記伝送線に与える直流バイアス電流が変動しないようにしたので、Ｓ／Ｎ比を改善し、またＣＣＤ部分での熱の発生を抑制できる回路構成において、トランジスタの温度特性や経年変化が信号の増幅率に影響を与えることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の第１例に係る固体撮像素子用信号伝送回路の構成を示す回路図である。
【図２】実施形態の第２例に係る信号伝送回路の構成を示す回路図である。
【図３】従来の固体撮像素子用信号伝送回路の構成を示す回路図である。
【図４】図３の回路の不都合を解消するための信号伝送回路の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１  …  電子内視鏡、
２  …  伝送線、
３  …  プロセッサ装置、
４  …  ＣＣＤ、
８，１７  …  出力用トランジスタ、
１２  …  入力用第１トランジスタ、
１４  …  入力用第２トランジスタ、
Ｒ1 〜Ｒ10  …  抵抗。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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