(57)【要約】  さらなる伝送ケーブルの省線化を行うことができる内視鏡および内視鏡システムを提供する。内視鏡（２）は、伝送ケーブル（３）の基端側に設けられ、外部から入力された負電圧に外部から入力されたパルス状をなすデータ信号および外部から入力されたパルス状態をなす基準クロック信号を重畳することによって重畳信号を生成し、該重畳信号を伝送路へ出力する重畳信号生成部（６６）と、伝送ケーブル（３）の先端側に設けられ、重畳信号からデータ信号および基準クロック信号を抽出する第１の抽出部（２３）と、伝送ケーブル（３）の先端側に設けられ、重畳信号から負電圧を抽出する第２の抽出部（２４）と、を備える。
2019230063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を受光することによって光電変換を行うことで撮像信号を生成する撮像部と、  前記撮像部によって生成された前記撮像信号に対して画像処理を行う制御装置と前記撮像部とを接続し、前記撮像信号を伝送する伝送路と、  前記伝送路の基端側に設けられ、外部から入力された負電圧に外部から入力されたパルス状をなすデータ信号および外部から入力されたパルス状態をなす基準クロック信号を重畳することによって重畳信号を生成し、該重畳信号を前記伝送路へ出力する重畳信号生成部と、  前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号から前記データ信号および前記基準クロック信号を抽出する第１の抽出部と、  前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号から負電圧を抽出する第２の抽出部と、  を備える内視鏡。
【請求項２】
前記重畳信号生成部は、  前記データ信号の電圧レベルのＨｉｇｈ状態およびＬｏｗ状態の各々を、外部から入力される電源電圧の電圧レベルおよび前記負電圧の電圧レベルに変換し、かつ、  前記データ信号の電圧レベルのＨｉｇｈ状態およびＬｏｗ状態を、前記基準クロック信号のパルス幅の変化に対応付けることによって前記重畳信号を生成する  請求項１に記載の内視鏡。
【請求項３】
前記第１の抽出部は、  前記電源電圧で動作するインバータを有し、  前記インバータは、  チャネル幅が前記電源電圧の電圧レベルと前記負電圧の電圧レベルとに基づいて設定され、  前記伝送路を経由して入力された前記重畳信号の電圧レベルを反転することによって出力する  請求項２に記載の内視鏡。
【請求項４】
前記第２の抽出部は、  前記負電圧が充電される外部容量部と、  前記外部容量部と前記インバータとを接続するスイッチと、  を有し、  前記外部容量部は、前記重畳信号の電圧レベルがＬｏｗ状態の場合、前記スイッチを経由して前記負電圧が充電されるとともに、該負電圧を前記撮像部へ供給する  請求項３に記載の内視鏡。
【請求項５】
前記伝送路の先端側に設けられ、前記第１の抽出部によって抽出された前記データ信号および前記基準クロック信号に基づいて、前記スイッチおよび前記撮像部の各々の駆動を制御するタイミング生成部をさらに備える  請求項４に記載の内視鏡。
【請求項６】
前記タイミング生成部は、前記撮像部のブランキング期間に前記スイッチを駆動することによって前記負電圧を前記外部容量部に充電させる  請求項５に記載の内視鏡。
【請求項７】
前記スイッチの出力端子と前記撮像部との間に電気的に接続されてなり、前記撮像部の負荷容量を増倍させる増倍部をさらに備え、  前記撮像部は、前記スイッチおよび前記増倍部を経由して入力される前記負電圧が供給される  請求項４〜６のいずれか一つに記載の内視鏡。
【請求項８】
前記増倍部は、  正入力端子、負入力端子および出力端子を有するオペアンプと、  一端が前記負入力端子に電気的に接続されてなり、他端が前記出力端子に電気的に接続されてなる第１の抵抗と、  一端が前記出力端子に電気的に接続されてなり、他端が前記スイッチの出力端子に電気的に接続されてなる第２の抵抗と、  一端が前記正入力端子に電気的に接続されなり、他端が前記第２の抵抗の他端に電気的に接続されてなる第３の抵抗と、  を有する  請求項７に記載の内視鏡。
【請求項９】
前記第１の抽出部は、  前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのいずれか一方のエッジに同期して前記重畳信号の周波数より高い逓倍クロック信号を生成するＰＬＬ部と、  前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号と前記逓倍クロック信号とに基づいて、前記重畳信号に含まれる前記基準クロック信号と前記データ信号とを復元する復元部と、  をさらに有する  請求項１〜８のいずれか一つに記載の内視鏡。
【請求項１０】
前記伝送路の先端側に設けられ、前記撮像信号に対してパラレルシリアル変換を行って前記伝送路へ出力するパラレルシリアル変換部をさらに備え、  前記第１の抽出部は、  前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのいずれか一方のエッジに同期して前記重畳信号の周波数より高く、かつ、前記パラレルシリアル変換部を駆動するための逓倍クロック信号を生成するＰＬＬ部と、  前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号と前記逓倍クロック信号とに基づいて、前記重畳信号に含まれる前記基準クロック信号と前記データ信号とを復元する復元部と、  をさらに有する  請求項１〜８のいずれか一つに記載の内視鏡。
【請求項１１】
前記撮像部は、  少なくとも前記撮像信号を生成する画素部が形成された第１チップと、  少なくとも前記第１の抽出部および前記第２の抽出部が形成された第２チップと、  を有し、  前記第１チップは、前記第２チップに積層されてなる  請求項９または１０に記載の内視鏡。
【請求項１２】
前記撮像部は、被検体に挿入される挿入部の先端部に配置されてなる  請求項１１に記載の内視鏡。
【請求項１３】
被検体に挿入される挿入部と、  前記制御装置に着脱自在に接続されるコネクタ部と、  を備え、  前記挿入部は、前記撮像部、前記第１の抽出部および前記第２の抽出部を有し、  前記コネクタ部は、前記重畳信号生成部を有する  請求項１２に記載の内視鏡。
【請求項１４】
光を受光することによって光電変換を行うことで撮像信号を生成する撮像部と、  前記撮像部によって生成された前記撮像信号に対して画像処理を行う制御装置と、  前記撮像部と前記制御装置を接続し、前記撮像信号を伝送する伝送路と、  前記伝送路の基端側に設けられ、外部から入力された負電圧に外部から入力されたパルス状をなすデータ信号および外部から入力されたパルス状態をなす基準クロック信号を重畳することによって重畳信号を生成し、該重畳信号を前記伝送路へ出力する重畳信号生成部と、  前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号から前記データ信号および前記基準クロック信号を抽出する第１の抽出部と、  前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号から負電圧を抽出する第２の抽出部と、  を備える内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本開示は、被検体に挿入され、該被検体の体内画像を撮像することによって画像データを生成する内視鏡および内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、内視鏡システムにおいて、伝送ケーブルを経由してプロセッサから内視鏡に複数の信号伝送する技術が知られている（特許文献１参照）。この技術では、撮像素子に負電圧を供給する伝送ケーブルに、撮像素子を駆動するためのパルス信号を重畳することによって、撮像素子を駆動するための駆動信号を伝送する信号線を削減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６１３８４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  ところで、内視鏡においては、患者負担の軽減のため、伝送ケーブルのさらなる省線化が望まれていた。【０００５】  本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、さらなる伝送ケーブルの省線化を行うことができる内視鏡および内視鏡システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る内視鏡は、光を受光することによって光電変換を行うことで撮像信号を生成する撮像部と、前記撮像部によって生成された前記撮像信号に対して画像処理を行う制御装置と前記撮像部とを接続し、前記撮像信号を伝送する伝送路と、前記伝送路の基端側に設けられ、外部から入力された負電圧に外部から入力されたパルス状をなすデータ信号および外部から入力されたパルス状態をなす基準クロック信号を重畳することによって重畳信号を生成し、該重畳信号を前記伝送路へ出力する重畳信号生成部と、前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号から前記データ信号および前記基準クロック信号を抽出する第１の抽出部と、前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号から負電圧を抽出する第２の抽出部と、を備える。【０００７】  また、本開示に係る内視鏡は、上記発明において、前記重畳信号生成部は、前記データ信号の電圧レベルのＨｉｇｈ状態およびＬｏｗ状態の各々を、外部から入力される電源電圧の電圧レベルおよび前記負電圧の電圧レベルに変換し、かつ、前記データ信号の電圧レベルのＨｉｇｈ状態およびＬｏｗ状態を、前記基準クロック信号のパルス幅の変化に対応付けることによって前記重畳信号を生成する。【０００８】  また、本開示に係る内視鏡は、上記発明において、前記第１の抽出部は、前記電源電圧で動作するインバータを有し、前記インバータは、チャネル幅が前記電源電圧の電圧レベルと前記負電圧の電圧レベルとに基づいて設定され、前記伝送路を経由して入力された前記重畳信号の電圧レベルを反転することによって出力する。【０００９】  また、本開示に係る内視鏡は、上記発明において、前記第２の抽出部は、前記負電圧が充電される外部容量部と、前記外部容量部と前記インバータとを接続するスイッチと、を有し、前記外部容量部は、前記重畳信号の電圧レベルがＬｏｗ状態の場合、前記スイッチを経由して前記負電圧が充電されるとともに、該負電圧を前記撮像部へ供給する。【００１０】  また、本開示に係る内視鏡は、上記発明において、前記伝送路の先端側に設けられ、前記第１の抽出部によって抽出された前記データ信号および前記基準クロック信号に基づいて、前記スイッチおよび前記撮像部の各々の駆動を制御するタイミング生成部をさらに備える。【００１１】  また、本開示に係る内視鏡は、上記発明において、前記タイミング生成部は、前記撮像部のブランキング期間に前記スイッチを駆動することによって前記負電圧を前記外部容量部に充電させる。【００１２】  また、本開示に係る内視鏡は、上記発明において、前記スイッチの出力端子と前記撮像部との間に電気的に接続されてなり、前記撮像部の負荷容量を増倍させる増倍部をさらに備え、前記撮像部は、前記スイッチおよび前記増倍部を経由して入力される前記負電圧が供給される。【００１３】  また、本開示に係る内視鏡は、上記発明において、前記増倍部は、正入力端子、負入力端子および出力端子を有するオペアンプと、一端が前記負入力端子に電気的に接続されてなり、他端が前記出力端子に電気的に接続されてなる第１の抵抗と、一端が前記出力端子に電気的に接続されてなり、他端が前記スイッチ��出力端子に電気的に接続されてなる第２の抵抗と、一端が前記正入力端子に電気的に接続されなり、他端が前記第２の抵抗の他端に電気的に接続されてなる第３の抵抗と、を有する。【００１４】  また、本開示に係る内視鏡は、上記発明において、前記第１の抽出部は、前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのいずれか一方のエッジに同期して前記重畳信号の周波数より高い逓倍クロック信号を生成するＰＬＬ部と、前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号と前記逓倍クロック信号とに基づいて、前記重畳信号に含まれる前記基準クロック信号と前記データ信号とを復元する復元部と、をさらに有する。【００１５】  また、本開示に係る内視鏡は、上記発明において、前記伝送路の先端側に設けられ、前記撮像信号に対してパラレルシリアル変換を行って前記伝送路へ出力するパラレルシリアル変換部をさらに備え、前記第１の抽出部は、前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのいずれか一方のエッジに同期して前記重畳信号の周波数より高く、かつ、前記パラレルシリアル変換部を駆動するための逓倍クロック信号を生成するＰＬＬ部と、前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号と前記逓倍クロック信号とに基づいて、前記重畳信号に含まれる前記基準クロック信号と前記データ信号とを復元する復元部と、をさらに有する。【００１６】  また、本開示に係る内視鏡は、上記発明において、前記撮像部は、少なくとも前記撮像信号を生成する画素部が形成された第１チップと、少なくとも前記第１の抽出部および前記第２の抽出部が形成された第２チップと、を有し、前記第１チップは、前記第２チップに積層されてなる。【００１７】  また、本開示に係る内視鏡は、上記発明において、前記撮像部は、被検体に挿入される挿入部の先端部に配置されてなる。【００１８】  また、本開示に係る内視鏡は、上記発明において、被検体に挿入される挿入部と、前記制御装置に着脱自在に接続されるコネクタ部と、を備え、前記挿入部は、前記撮像部、前記第１の抽出部および前記第２の抽出部を有し、前記コネクタ部は、前記重畳信号生成部を有する。【００１９】  また、本開示に係る内視鏡システムは、光を受光することによって光電変換を行うことで撮像信号を生成する撮像部と、前記撮像部によって生成された前記撮像信号に対して画像処理を行う制御装置と、前記撮像部と前記制御装置を接続し、前記撮像信号を伝送する伝送路と、前記伝送路の基端側に設けられ、外部から入力された負電圧に外部から入力されたパルス状をなすデータ信号および外部から入力されたパルス状態をなす基準クロック信号を重畳することによって重畳信号を生成し、該重畳信号を前記伝送路へ出力する重畳信号生成部と、前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号から前記データ信号および前記基準クロック信号を抽出する第１の抽出部と、前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号から負電圧を抽出する第２の抽出部と、を備える。
【発明の効果】
【００２０】  本開示によれば、さらなる伝送ケーブルの省線化を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本開示の実施の形態１に係る内視鏡システムの全体構成を模式的に示す概略図である。
【図２】図２は、本開示の実施の形態１に係る内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、本開示の実施の形態１に係る画素の構成を模式的に示す回路図である。
【図４】図４は、本開示の実施の形態１に係る第１のインバータの入力電圧と出力電圧との関係を模式的に説明する図である。
【図５】図５は、本開示の実施の形態１に係る内視鏡システムの動作を模式的に示すタイミングチャートである。
【図６】図６は、本開示の実施の形態１の変形例に係る内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、本開示の実施の形態２に係る内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、本開示の実施の形態２の変形例に係る内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】  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）を図面とともに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により本開示が限定されるものでない。また、以下の説明において参照する各図は、本開示の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示してあるに過ぎない。即ち、本開示は、各図で例示された形状、大きさおよび位置関係のみに限定されるものではない。さらに、以下の説明では、内視鏡システムの例として軟性の内視鏡を備えた内視鏡システムを説明する。
【００２３】（実施の形態１）  〔内視鏡システムの構成〕  図１は、本開示の実施の形態１に係る内視鏡システムの全体構成を模式的に示す概略図である。図１に示す内視鏡システム１は、内視鏡２と、プロセッサ６（制御装置）と、表示装置７と、光源装置８と、を備える。
【００２４】  内視鏡２は、伝送ケーブル３と、操作部４と、コネクタ部５と、を備える。内視鏡２は、伝送ケーブル３の一部である挿入部１００を被検体の体腔内に挿入することによって被検体の体内を撮像することによって撮像信号を生成し、この撮像信号をプロセッサ６へ出力する。内視鏡２は、伝送ケーブル３の一端側であり、被検体の体腔内に挿入される挿入部１００の先端部１０１側に、被検体の体腔内を撮像することによって撮像信号を生成する撮像部２０が設けられている。また、内視鏡２は、挿入部１００の基端１０２側に、内視鏡２に対する各種操作を受け付ける操作部４が接続される。撮像部２０によって生成された撮像信号は、少なくとも１０ｃｍ以上の長さを有する伝送ケーブル３を経由してコネクタ部５へ出力される。コネクタ部５は、プロセッサ６および光源装置８に着脱自在に接続され、撮像部２０が出力する撮像信号に所定の信号処理を施すことによってプロセッサ６へ出力する。
【００２５】  プロセッサ６は、コネクタ部５から入力された撮像信号に所定の画像処理を施すことによって表示装置７へ出力するとともに、内視鏡システム１全体を統括的に制御する。
【００２６】  表示装置７は、プロセッサ６による制御のもと、プロセッサ６から入力された撮像信号に対応する画像を表示する。表示装置７は、有機ＥＬ（Electro  Luminescence）や液晶等を用いて構成される。
【００２７】  光源装置８は、例えばハロゲンランプや白色ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）等を用いて構成される。光源装置８は、コネクタ部５および伝送ケーブル３を経由して内視鏡２の挿入部１００の先端部１０１側から被検体へ向けて照明光を照射する。
【００２８】  〔内視鏡システムの要部の機能構成〕  次に、上述した内視鏡システム１の要部の機能構成について説明する。図２は、内視鏡システム１の要部の機能構成を示すブロック図である。
【００２９】  〔内視鏡の構成〕  まず、内視鏡２の構成について説明する。  図２に示すように、内視鏡２は、少なくとも撮像部２０と、伝送ケーブル３と、コネクタ部５と、を備える。
【００３０】  〔撮像部の構成〕  まず、撮像部２０の構成について説明する。  図２に示すように、撮像部２０は、光を受光することによって光電変換を行うことによって撮像信号を生成する。撮像部２０は、少なくとも、第１チップ２１と、第２チップ２２と、を備える。第１チップ２１および第２チップ２２の各々は、後述する複数の機能素子の各々が配置され、例えば水平面方向の大きさが１ｃｍ×１ｃｍよりも小さく積層された半導体基板である。また、撮像部２０が内視鏡２の先端部１０１の開口面１０１Ａに対して平行に配置されてなる。
【００３１】  第１チップ２１は、画素部２１１と、読み出し部２１２と、を有する。画素部２１１は、二次元マトリクス状に配置されてなり、外部から光を受光し、光電変換を行うことによって受光量に応じた撮像信号を生成して出力する複数の画素２１１０が配置されてなる。読み出し部２１２は、画素部２１１の画素を１行ずつ順番に選択することによって画素に蓄積された撮像信号を順次読み出し、この順次読み出した撮像信号に対して所定の信号処理（例えばＣＤＳ（Correlated  Double  Sampling：相関２重サンプリング等））を行って後述するバッファ２６へ出力する。なお、本実施の形態１では、第１チップ２１が撮像素子として機能する。
【００３２】  図３は、画素部２１１の画素の構成を模式的に示す回路図である。  図３に示すように、画素２１１０は、フォトダイオード２１１１（以下、「ＰＤ２１１１」という）と、転送トランジスタ２１１２と、リセットトランジスタ２１１３と、フローティングディージョン２１１４（以下、「ＦＤ２１１４」という）と、画素出力トランジスタ２１１５と、を有する。
【００３３】  ＰＤ２１１１は、入射光を受光し、受光した受光量に応じた信号電荷量に光電変換して蓄積する。ＰＤ２１１１は、カソード側が転送トランジスタ２１１２に接続され、アノード側がグランドＧＮＤに接続される。
【００３４】  転送トランジスタ２１１２は、ＰＤ２１１１からＦＤ２１１４に信号電荷を転送する。転送トランジスタ２１１２は、ゲートに転送信号ＴＲＡＮが供給される信号線が接続され、一端側がＰＤ２１１１に接続され、他端側がＦＤ２１１４に接続される。転送トランジスタ２１１２は、転送信号ＴＲＡＮの電圧レベルがＨｉｇｈ状態となると、オン状態となり、ＰＤ２１１１からＦＤ２１１４に信号電荷を転送する。また、転送トランジスタ２１１２は、転送信号ＴＲＡＮの電圧レベルがＬｏｗ状態となると、オフ状態となり、ＰＤ２１１１が電荷を蓄積する。
【００３５】  リセットトランジスタ２１１３は、ＰＤ２１１１を所定電位にリセットする。リセットトランジスタ２１１３は、一端側が電源電圧ＶＤＤに接続され、他端側がＦＤ２１１４に接続され、ゲートに転送信号ＴＲＡＮが供給される信号線が接続される。リセットトランジスタ２１１３は、転送信号ＴＲＡＮの電圧レベルがＨｉｇｈ状態となると、オン状態となり、ＦＤ２１１４に蓄積された信号電荷を放出させ、ＦＤ２１１４を所定電位にリセットする。また、リセットトランジスタ２１１３は、転送信号ＴＲＡＮの電圧レベルがＬｏｗ状態となると、オフ状態となり、ＦＤ２１１４が信号電荷を蓄積可能な状態となる。なお、転送信号ＴＲＡＮは、Ｈｉｇｈ状態の電圧レベルが電源電圧ＶＤＤとなり、Ｌｏｗ状態の電圧レベルが負電圧ＶＬＯとなる。
【００３６】  ＦＤ２１１４は、浮遊拡散容量からなり、ＰＤ２１１１に蓄積された信号電荷を電圧に変換する。
【００３７】  画素出力トランジスタ２１１５は、ＦＤ２１１４で電圧変化された信号を垂直転送線２１１６へ出力する。画素出力トランジスタ２１１５は、一端側が電源電圧ＶＤＤを供給する信号線に接続され、他端側が垂直転送線２１１６に接続され、ゲートにＦＤ２１１４が接続される。
【００３８】  図２に戻り、撮像部２０の構成の説明を続ける。  第２チップ２２は、第１の抽出部２３と、第２の抽出部２４と、タイミング生成部２５と、バッファ２６と、を備える。
【００３９】  第１の抽出部２３は、伝送路をなす伝送ケーブル３の先端側に設けられ、プロセッサ６から入力された重畳信号に含まれる基準クロック信号ＣＬＫおよびデータ信号ＤＡＴＡ（垂直同期信号および水平同期信号を含むＳＹＮＣ）を抽出する。第１の抽出部２３は、第１のインバータ２３１と、第２のインバータ２３２と、分離部２３３と、を有する。
【００４０】  第１のインバータ２３１は、伝送ケーブル３を経由してプロセッサ６から入力された電源電圧ＶＤＤによって動作し、伝送ケーブル３を経由してプロセッサ６から入力された重畳信号を、電源電圧ＶＤＤと負電圧ＶＬＯとの中間となる入力電圧で出力を反転させて出力する。第１のインバータ２３１は、ＰＭＯＳトランジスタおよびＮＭＯＳトランジスタを用いて構成される。
【００４１】  第２のインバータ２３２は、伝送ケーブル３を経由してプロセッサ６から入力された電源電圧ＶＤＤによって動作し、第１のインバータ２３１から入力された重畳信号を反転させて分離部２３３へ出力する。
【００４２】  分離部２３３は、逓倍クロック信号（以下、「逓倍ＣＬＫ」という）を生成して出力するとともに、重畳信号に含まれる基準クロック信号ＣＬＫとデータ信号ＤＡＴＡを復元し、この復元した基準クロック信号ＣＬＫおよびデータ信号ＤＡＴＡをタイミング生成部２５へ出力する（なお、詳細の方法は、日本国出願特願２０１７−１９０４２９号を参照）。分離部２３３は、ＰＬＬ部２３３１と、復元部２３３２と、を有する。
【００４３】  ＰＬＬ部２３３１は、重畳信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのいずれか一方のエッジに同期して重畳信号の周波数より高い逓倍ＣＬＫを生成し、この逓倍ＣＬＫを復元部２３３２へ出力する。ＰＬＬ部２３３１は、２つの入力信号の位相を比較して差分を出力する位相比較器と、差分に比例した電流（または電圧）をチャージするチャージポンプ（Charge  Pump）と、チャージポンプから入力さえたパルス信号に対して平滑化を行うループフィルタと、ループフィルタから入力された電圧に基づいて、重畳信号の周波数を逓倍した逓倍ＣＬＫを生成する電圧制御発振器と、電圧制御発振器から入力された逓倍ＣＬＫに対して、１以上大きい整数分の一に下げたパルス信号に変換（分周）する分周器と、を有する。なお、本実施の形態１では、ＰＬＬ部２３３１の逓倍数を１倍として説明する。
【００４４】  復元部２３３２は、ＰＬＬ部２３３１から入力された逓倍ＣＬＫに基づいて、第２のインバータ２３２から入力された重畳信号から基準クロック信号ＣＬＫおよびデータ信号ＤＡＴＡを復元し、この復元した基準クロック信号ＣＬＫおよびデータ信号ＤＡＴＡをタイミング生成部２５へ出力する。復元部２３３２は、データ復元部２３３２ａと、ＣＬＫ復元部２３３２ｂと、を有する。
【００４５】  データ復元部２３３２ａは、ＰＬＬ部２３３１から入力された逓倍ＣＬＫに基づいて、第２のインバータ２３２から入力された重畳信号からデータ信号ＤＡＴＡを復元し、この復元したデータ信号ＤＡＴＡをタイミング生成部２５へ出力する。データ復元部２３３２ａは、５進カウンタ回路およびＤフリップフロップ回路を用いて構成される。具体的には、データ復元部２３３２ａは、５進カウンタ回路が逓倍ＣＬＫの５発目の立ち上がりエッジに応じたパルス信号ＣＮＴ５＿ＯＵＴをＤフリップフロップ回路へ出力し、Ｄフリップフロップ回路が重畳信号の立ち上がりを基準として５発目の逓倍ＣＬＫの立ち上がりエッジのタイミングで重畳信号をラッチすることで、パルス幅の大小を、デジタル信号のＨｉｇｈ状態またはＬｏｗ状態に変換することによってデータ信号ＤＡＴＡを復元する。
【００４６】  ＣＬＫ復元部２３３２ｂは、ＰＬＬ部２３３１から入力された逓倍ＣＬＫに基づいて、第２のインバータ２３２から入力された重畳信号から基準クロック信号ＣＬＫを復元し、この復元した基準クロック信号ＣＬＫをタイミング生成部２５へ出力する。ＣＬＫ復元部２３３２ｂは、５進カウンタ回路およびＲＳラッチ回路を用いて構成される。具体的には、ＣＬＫ復元部２３３２ｂは、５進カウンタ回路が逓倍ＣＬＫの５発目の立ち上がりエッジに応じたパルス信号ＣＮＴ５＿ＯＵＴをＲＳタッチ回路へ出力し、ＲＳラッチ回路が重畳信号の立ち上がりエッジをセット（Ｈｉｇｈ状態）し、重畳信号の立ち上がり位置を基準として５発目の逓倍ＣＬＫの立ち上がりエッジでリセット（ＬＯＷ状態）とすることで、パルス幅が一定の基準クロック信号ＣＬＫを復元する。
【００４７】  第２の抽出部２４は、伝送路をなす伝送ケーブル３の先端側に設けられ、プロセッサ６から入力された重畳信号に含まれる負電圧ＶＬＯを抽出し、この抽出した負電圧ＶＬＯを画素部２１１へ出力する。第２の抽出部２４は、ＡＮＤ回路２４１と、スイッチ２４２と、外部容量部２４３と、有する。
【００４８】  ＡＮＤ回路２４１は、タイミング生成部２５から入力された信号に基づいて、第１のインバータ２３１を経由して入力された重畳信号をスイッチ２４２へ出力する。具体的には、ＡＮＤ回路２４１は、タイミング生成部２５から入力された信号がＨｉｇｈ状態の場合、第１のインバータ２３１を経由して入力された重畳信号をスイッチ２４２へ出力する。
【００４９】  スイッチ２４２は、ＮＭＯＳを用いて構成され、ＡＮＤ回路２４１から入力された重畳信号の電圧レベルがＨｉｇｈ状態を出力する場合、外部容量部２４３に負電圧を充電する。また、スイッチ２４２は、ＡＮＤ回路２４１から入力された重畳信号の電圧レベルがＬｏｗ状態を出力する場合、外部容量部２４３の電荷を保持する。
【００５０】  外部容量部２４３は、キャパシタ等を用いて構成され、スイッチ２４２を経由して入力された負電圧ＶＬＯを保持する。
【００５１】  タイミング生成部２５は、第１の抽出部２３から入力された基準クロック信号ＣＬＫおよびデータ信号ＤＡＴＡに基づいて、画素部２１１を駆動するための駆動信号を生成し、この駆動信号を画素部２１１へ出力する。また、タイミング生成部２５は、分離部２３３から入力された基準クロック信号ＣＬＫおよびデータ信号ＤＡＴＡに基づいて、第２の抽出部２４の動作を制御する。具体的には、タイミング生成部２５は、分離部２３３から入力された基準クロック信号ＣＬＫおよびデータ信号ＤＡＴＡ（ＳＹＮＣ）に基づいて、画素部２１１のブランキング期間に、ＡＮＤ回路２４１にＨｉｇｈレベルの電圧を出力する。タイミング生成部２５は、タイミングジェネレータ等を用いて構成される。
【００５２】  バッファ２６は、第１チップ２１における画素部２１１から入力されたアナログの撮像信号に対して増幅を行って伝送ケーブル３へ出力する。
【００５３】  〔伝送ケーブルの構成〕  次に、伝送ケーブル３の構成について説明する。  伝送ケーブル３は、複数の信号線および図示しないライトガイドを用いて構成される。具体的には、伝送ケーブル３は、少なくとも電源電圧ＶＤＤを伝送する信号線３１と、重畳信号を伝送する信号線３２と、撮像信号を伝送する信号線３３と、を有する。なお、実施の形態１では、伝送ケーブル３が伝送路として機能する。
【００５４】  〔コネクタ部の構成〕  次に、コネクタ部５の構成について説明する。  コネクタ部５は、アナログ・フロント・エンド部５１（以下、単に「ＡＦＥ部５１」という）と、Ａ／Ｄ変換部５２と、信号処理部５３と、を有する。
【００５５】  ＡＦＥ部５１は、伝送ケーブル３の信号線３３から入力された撮像信号を受信し、抵抗等の受動素子を用いてインピーダンスマッチングを行った後、コンデンサを用いて交流成分を取り出し、分圧抵抗によって動作点を決定する。その後、ＡＦＥ部５１は、撮像信号（アナログ信号）を増幅することによってＡ／Ｄ変換部５２へ出力する。
【００５６】  Ａ／Ｄ変換部５２は、ＡＦＥ部５１から入力されたアナログの撮像信号をデジタルの撮像信号に変換して信号処理部５３へ出力する。
【００５７】  信号処理部５３は、Ａ／Ｄ変換部５２から入力されたデジタルの撮像信号に対して、ノイズ除去処理およびフォーマット変換処理等の信号処理を行ってプロセッサ６へ出力する。
【００５８】  〔プロセッサの構成〕  次に、プロセッサ６の構成について説明する。  プロセッサ６は、電源６１と、クロック生成部６２と、同期信号生成部６３と、基準クロック信号生成部６４と、負電圧生成部６５と、重畳信号生成部６６と、画像処理部６７と、制御部６８と、を備える。
【００５９】  電源６１は、外部から入力された電力に基づいて、電源電圧ＶＤＤを生成し、この生成した電源電圧ＶＤＤをグランドＧＮＤとともに伝送ケーブル３の信号線３１および信号線３１の外被を経由して撮像部２０およびコネクタ部５へ出力する。さらに、電源６１は、プロセッサ６の各部へ電源電圧ＶＤＤを出力するとともに、正電圧ＶＨＯ（Ｈｉｇｈ＝ＶＤＤ）を重畳信号生成部６６へ出力する。
【００６０】  クロック生成部６２は、内視鏡システム１の各部構成の動作の基準となるクロック信号を生成し、このクロック信号を同期信号生成部６３、基準クロック信号生成部６４および制御部６８へ出力する。クロック生成部６２は、クロック・モジュールを用いて構成される。
【００６１】  同期信号生成部６３は、クロック生成部６２から入力されたクロック信号に基づいて、パルス状をなすデータ信号ＤＡＴＡ（垂直同期信号、水平同期信号および制御信号を含む）を生成し、この生成したデータ信号ＤＡＴＡを重畳信号生成部６６へ出力する。データ信号ＤＡＴＡには、撮像部２０への垂直同期信号、水平同期信号および制御信号を含む。なお、本実施の形態１では、同期信号生成部６３がデータ信号生成部として機能する。
【００６２】  基準クロック信号生成部６４は、クロック生成部６２から入力されたクロック信号に基づいて、パルス状をなす基準クロック信号ＣＬＫを生成してプロセッサ６の重畳信号生成部６６へ出力する。
【００６３】  負電圧生成部６５は、負電圧ＶＬＯ（−１Ｖ）を生成し、この負電圧ＶＬＯを重畳信号生成部６６へ出力する。
【００６４】  重畳信号生成部６６は、伝送ケーブル３の基端側に設けられる。重畳信号生成部６６は、負電圧ＶＬＯと、正電圧ＶＨＯと、同期信号生成部６３から入力された同期信号ＳＹＮＣおよび基準クロック信号生成部６４から入力された基準クロック信号ＣＬＫを重畳することによって重畳信号を生成し、この重畳信号を伝送ケーブル３へ出力する。具体的には、重畳信号生成部６６は、データ信号ＤＡＴＡの電圧レベルのＨｉｇｈ状態およびＬｏｗ状態の各々を、電源電圧ＶＨＯ（ＶＤＤ）の電圧レベルおよび負電圧ＶＬＯの電圧レベルに変換し、かつ、データ信号ＤＡＴＡの電圧レベルのＨｉｇｈ状態およびＬｏｗ状態を、基準クロック信号ＣＬＫのパルス幅の変化に対応付けることによって重畳信号を生成する。例えば、重畳信号生成部６６は、データ信号ＤＡＴＡの電圧レベルのＨｉｇｈ状態およびＬｏｗ状態を、基準クロック信号ＣＬＫのパルス幅の大小に変換した信号であって、電圧レベルのＬｏｗ状態が負電圧ＶＬＯ（−１Ｖ）であり、電圧レベルのＨｉｇｈ状態が正電圧ＶＨＯ（ＶＤＤ）とする信号であって、データ信号ＤＡＴＡの電圧レベルのＨｉｇｈ状態およびＬｏｗ状態を、基準クロック信号ＣＬＫのパルス幅の変化に対応付けた信号を重畳信号として生成する。
【００６５】  画像処理部６７は、コネクタ部５から入力されたデジタルの撮像信号に対して、所定の画像処理を行って表示装置７へ出力する。ここで、所定の画像処理としては、例えばホワイトバランス調整処理およびデモザイキング処理等である。
【００６６】  制御部６８は、内視鏡システム１の各部を統括的に制御する。制御部６８は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等を用いて構成される。
【００６７】  〔第１のインバータの特性〕  次に、第１のインバータ２３１の特性について説明する。  図４は、第１のインバータ２３１の入力電圧と出力電圧との関係を模式的に説明する図である。
【００６８】  図４に示すように、第１のインバータ２３１は、入力電圧範囲が電源電圧ＶＤＤからグランドＧＮＤまであり、電源電圧ＶＤＤとグランドＧＮＤとの中間となる入力電圧（１／２ＶＤＤ）で出力を反転させる論理閾値が設定されている。これに対して、伝送ケーブル３の信号線３２は、出力電圧範囲が電源電圧ＶＤＤから負電圧ＶＬＯ（−１Ｖ）まであり、第１のインバータ２３１とは中間の電圧値が異なる。このため、第１のインバータ２３１は、チャネル幅（Ｗ）を第１のインバータ２３１を駆動する電源電圧ＶＤＤの電圧値（電圧レベル）と重畳信号に重畳された負電圧の電圧値（電圧レベル）とに基づいて設定する。具体的には、第１のインバータ２３１は、論理閾値を第１のインバータ２３１の入力電圧範囲の１／２（ＶＤＤ×（１／２））とする場合、ＰＭＯＳトランジスタおよびＮＭＯＳトランジスタのチャネル幅が以下の式（１）を満たすように設定する。【数１】
2019230063.tif 000003
ここで、μＰは、ＰＭＯＳトランジスタにおける電子の移動度、Ｗｐは、ゲート幅、ＶＴｐは、閾値電圧、μｎは、ＮＭＯＳトランジスタにおける電子の移動度、Ｗｎは、ゲート幅、ＶＴｎは閾値電圧を示す。
【００６９】  〔内視鏡システムの動作〕  次に、内視鏡システム１の各部の動作について説明する。  図５は、内視鏡システム１の各部の動作のタイミングチャートを模式的に示す図である。図５において、上段から（ａ）〜（ｇ）が図２に示した（ａ）〜（ｇ）の信号を示す。具体的には、図５において上段から（ａ）が重畳信号を示し、（ｂ）が反転後の重畳信号を示し、（ｃ）が同期信号ＳＹＮＣを示し、（ｄ）が基準クロック信号ＣＬＫを示し、（ｅ）が制御信号を示し、（ｆ）がスイッチ２４２の制御信号を示し、（ｇ）が外部容量部２４３の電圧状態を示す。
【００７０】  図５の（ａ）に示すように、第１のインバータ２３１は、重畳信号を電源電圧ＶＤＤと負電圧ＶＬＯとの中間となる入力電圧で出力を反転させて出力する（図５の（ｂ）を参照）。
【００７１】  また、図５の（ｃ）に示すように、データ復元部２３３２ａは、ＰＬＬ部２３３１から入力された逓倍ＣＬＫ（図示せず）に基づいて、第２のインバータ２３２から入力された重畳信号からデータ信号ＤＡＴＡを復元する。
【００７２】  また、図５の（ｄ）に示すように、ＣＬＫ復元部２３３２ｂは、ＰＬＬ部２３３１から入力された逓倍ＣＬＫ（図示せず）に基づいて、第２のインバータ２３２から入力された重畳信号から基準クロック信号ＣＬＫを復元する。
【００７３】  また、図５の（ｆ）に示すように、スイッチ２４２は、タイミング生成部２５の制御のもと、画素部２１１のブランキング期間（図５の（ｅ）を参照）において、タイミング生成部２５から電圧レベルがＨｉｇｈ状態の制御信号が入力される。この場合において、スイッチ２４２は、第１のインバータ２３１から負電圧が入力さえたタイミング（例えば時刻ｔ１，時刻ｔ２等）において、ＡＮＤ回路２４１から入力された重畳信号の電圧レベルがＨｉｇｈ状態を出力するとき、スイッチ２４２がオン状態となることで、外部容量部２４３に負電圧を充電する（図５の（ｇ）を参照）。これにより、外部容量部２４３に負電圧が充電される。その後、外部容量部２４３は、画素部２１１のブランキング期間終了後（図５の（ｅ）を参照）、画素部２１１に負電圧を供給する。このため、外部容量部２４３に充電された負電圧は、画素部２２１におけるリーク電流等の影響により、徐々にグランドＧＮＤに変動する（図５の（ｇ）を参照）。
【００７４】  以上説明した実施の形態１によれば、重畳信号生成部６６が負電圧ＶＬＯにデータ信号ＤＡＴＡおよび基準クロック信号ＣＬＫを重畳することによって重畳信号を生成し、この重畳信号を伝送ケーブル３の信号線３２に出力することで、一本で３種類の信号を撮像部２０へ伝送することができるので、さらなる伝送ケーブルの省線化を行うことができる。
【００７５】  また、実施の形態１によれば、重畳信号生成部６６がデータ信号ＤＡＴＡの電圧レベルのＨｉｇｈ状態およびＬｏｗ状態の各々を、電源電圧ＶＤＤの電圧レベルおよび負電圧ＶＬＯの電圧レベルに変換し、かつ、データ信号ＤＡＴＡの電圧レベルのＨｉｇｈ状態およびＬｏｗ状態を、基準クロック信号ＣＬＫのパルス幅の変化に対応付けることによって重畳信号を生成することによって、負電圧ＶＬＯを伝送するための信号線を従来の伝送ケーブルから省略することができる。
【００７６】  また、実施の形態１によれば、第１のインバータ２３１のチャネル幅が電源電圧ＶＤＤの電圧レベルと負電圧ＶＬＯの電圧レベルとに基づいて設定され、かつ、伝送ケーブル３を経由して入力された重畳信号の電圧レベルを反転することによって出力するので、伝送ケーブル３の出力電圧範囲を大きくすることができるとともに、重畳信号のエッジのジッタを防止することができる。
【００７７】  また、実施の形態１によれば、外部容量部２４３に負電圧ＶＬＯを充電し、画素部２１１に負電圧ＶＬＯを供給するので、画質を向上させることができる。
【００７８】  また、実施の形態１によれば、タイミング生成部２５が撮像部２０のブランキング期間にスイッチ２４２を駆動することによって負電圧ＶＬＯを外部容量部２４３に充電させるので、映像信号に対して重畳され得るノイズの影響を低減することができる。
【００７９】  また、実施の形態１によれば、重畳信号の一方のエッジの周波数が安定しているため、クロック埋め込み方式によって伝送される重畳信号から基準クロック信号ＣＬＫを復元するためのＰＬＬ回路と比べて小型化を図ることができる。
【００８０】  また、実施の形態１によれば、復元部２３３２が立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのいずれか一方のエッジの周波数が安定している重畳信号から基準クロック信号ＣＬＫおよびデータ信号ＤＡＴＡを復元するため、重畳信号から基準クロック信号ＣＬＫを復元するためのＰＬＬ回路と比べて小型化を図ることができる。
【００８１】  また、実施の形態１によれば、撮像部２０が内視鏡２の先端部１０１の開口面１０１Ａに対して平行に配置されているので、内視鏡２の先端部１０１における硬質長を短縮することができるとともに、撮像部２０が小型化されているため、細径化を図ることができる。
【００８２】  なお、実施の形態１では、重畳信号生成部６６がプロセッサ６に設けられていたが、これに限定されることなく、例えばコネクタ部５に設けてもよい。
【００８３】（実施の形態１の変形例）  次に、実施の形態１の変形例について説明する。上述実施の形態１では、アナログの撮像信号を伝送していたが、実施の形態１の変形例では、デジタルの撮像信号を伝送する。以下においては、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は省略する。
【００８４】  〔内視鏡システムの要部の機能構成〕  図６は、実施の形態１の変形例に係る内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。図６に示す内視鏡システム１ａは、上述した実施の形態１に係る内視鏡システム１の内視鏡２に換えて、内視鏡２ａを備える。
【００８５】  〔内視鏡の構成〕  図６に示す内視鏡２ａは、撮像部２０ａと、伝送ケーブル３ａと、コネクタ部５ａと、を備える。
【００８６】  〔撮像部の構成〕  まず、撮像部２０ａの構成について説明する。  図６に示す撮像部２０ａは、上述した実施の形態１の第１の抽出部２３に換えて、第１の抽出部２３ａを備える。さらに、撮像部２０ａは、バッファ部２６に換えて、Ｐ／Ｓ変換部２７および出力部２８を備える。
【００８７】  第１の抽出部２３ａは、上述した実施の形態１に係る分離部２３３に換えて、分離部２３３ａを備える。分離部２３３ａは、上述した実施の形態１に係るＰＬＬ部２３３１に換えて、ＰＬＬ部２３３１ａを有する。ＰＬＬ部２３３１ａは、重畳信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのいずれか一方のエッジに同期して重畳信号の周波数より高い逓倍ＣＬＫを生成し、この逓倍ＣＬＫをＰ／Ｓ変換部２７へ出力する。具体的には、ＰＬＬ部２３３１ａは、第２のインバータ２３２から入力された重畳信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのいずれか一方のエッジに同期して重畳信号の周波数を２倍以上に逓倍した逓倍ＣＬＫを生成し、この逓倍ＣＬＫをＰ／Ｓ変換部２７、復元部２３３２へ出力する。ＰＬＬ部２３３１ａは、２つの入力信号の位相を比較して差分を出力する位相比較器と、差分に比例した電流（または電圧）をチャージするチャージポンプ（Charge  Pump）と、チャージポンプから入力さえたパルス信号に対して平滑化を行うループフィルタと、ループフィルタから入力された電圧に基づいて、重畳信号の周波数を逓倍した逓倍ＣＬＫを生成する電圧制御発振器と、電圧制御発振器から入力された逓倍ＣＬＫに対して、１以上大きい整数分の一に下げたパルス信号に変換（分周）する分周器と、を有する。なお、本実施の形態１の変形例では、ＰＬＬ部２３３１の逓倍数を１０倍として説明する。
【００８８】  Ｐ／Ｓ変換部２７は、第１の抽出部２３ａから入力された逓倍ＣＬＫに基づいて、画素部２１１から入力された撮像信号に対して、パラレル／シリアル変換を行ってシリアルデータに変換し、この変換したシリアルデータを出力部２８へ出力する。
【００８９】  出力部２８は、後述する伝送ケーブル３における２本の信号線３３，３４を経由してＰ／Ｓ変換部２７から入力されたシリアルデータの撮像信号をＬＶＤＳ（Low  Voltage  Differential  Signaling）によってコネクタ部５ａへ出力する。出力部２８は、２本の信号線３３，３４を経由してＰ／Ｓ変換部２７から入力されたシリアルデータの撮像信号を出力する差動アンプ２８１を有する。なお、本実施の形態１の変形例では、出力部２８がＬＶＤＳによってＰ／Ｓ変換部２７から入力されたシリアルデータの撮像信号を２本の信号線３３，３４へ出力しているが、これに限定されることなく、他の信号線に重畳して出力したり、他の方法によって出力したりすることによってコネクタ部５ａへ出力するようにしてもよい。
【００９０】  〔伝送ケーブルの構成〕  次に、伝送ケーブル３ａの構成について説明する。  伝送ケーブル３ａは、複数の信号線および図示しないライトガイドを用いて構成される。具体的には、伝送ケーブル３ａは、少なくとも電源電圧ＶＤＤを伝送する信号線３１と、重畳信号を伝送する信号線３２と、撮像信号をＬＶＤＳによって伝送する信号線３３，３４と、を有する。
【００９１】  〔コネクタ部の構成〕  次に、コネクタ部５ａの構成について説明する。  コネクタ部５ａは、受信部５４と、Ｓ／Ｐ変換部５５と、を有する。
【００９２】  受信部５４は、伝送ケーブル３の信号線３３，３４を経由して伝送された撮像信号を受信してＳ／Ｐ変換部５５へ出力する。受信部５４は、伝送ケーブル３の信号線３３，３４を経由して伝送された撮像信号を受信する受信アンプ５４１を有する。
【００９３】  Ｓ／Ｐ変換部５５は、受信部５４から入力された撮像信号に対して、シリアル／パラレル変換を行って後述するプロセッサ６の画像処理部６７へ出力する。
【００９４】  以上説明した実施の形態１の変形例によれば、ＰＬＬ部２３３１が重畳信号の立ち上がり、および立ち下がりエッジのいずれか一方のエッジに同期して重畳信号の周波数より高く、かつ、Ｐ／Ｓ変換部２７を駆動するための逓倍ＣＬＫを生成するので、撮像信号の伝送の高速化と先端部１０１の省線化との両立を図ることができる。
【００９５】（実施の形態２）  次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２では、画素部２１１の負荷容量を増倍させる増倍部を設けることによって、上述した実施の形態１の外部容量部２４３を省略する。このため、以下においては、実施の形態２に係る内視鏡システムの構成について説明する。なお、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は省略する。
【００９６】  〔内視鏡システムの構成〕  図７は、実施の形態２に係る内視鏡システム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１ｂは、上述した実施の形態１に係る内視鏡２に換えて、内視鏡２ｂを備える。
【００９７】  〔内視鏡の構成〕  内視鏡２ｂの構成について説明する。図７に示すように、内視鏡２ｂは、上述した実施の形態１に係る撮像部２０に換えて、撮像部２０ｂを備える。撮像部２０ｂは、上述した実施の形態１に係る第２の抽出部２４に換えて、第２の抽出部２４ｂを備える。さらに、撮像部２０ｂは、増倍部２９をさらに備える。第２の抽出部２４ｂは、上述した実施の形態１の第２の抽出部２４の構成から外部容量部２４３が省略されている。
【００９８】  増倍部２９は、スイッチ２４２の出力端子と、画素部２１１との間に電気的に接続され、画素部２１１の負荷容量を増倍する。増倍部２９は、スイッチ２４２から入力された負電圧ＶＬＯを画素部２１１へ供給する。増倍部２９は、オペアンプ２９１と、第１の抵抗Ｒ１と、第２の抵抗Ｒ２と、第３の抵抗Ｒ３と、を有する。
【００９９】  オペアンプ２９１は、正入力端子、負入力端子と、出力端子と、を有する。第１の抵抗Ｒ１は、一端がオペアンプ２９１の負入力端子に電気的に接続されてなり、他端がオペアンプ２９１の出力端子に電気的に接続されてなる。第２の抵抗Ｒ２は、一端がオペアンプ２９１の出力端子に電気的に接続されてなり、他端がスイッチ２４２の出力端子と第３の抵抗Ｒ３とに電気的に接続されてなる。第３の抵抗Ｒ３は、一端が正入力端子および画素部２１１に電気的に接続されてなり、他端が第１の抵抗Ｒ１に接続されてなる。
【０１００】  このように構成された増倍部２９は、第３の抵抗Ｒ３＝第１の抵抗Ｒ１が成り立つ場合、以下の式（２）によって、負電圧ＶＬＯに対してＣTotalの増倍を行う。  ＣTotal＝ＣＬ×（Ｒ３／Ｒ２）      ・・・（２）  ここで、ＣＬは、増倍部２９と接続される画素部２１１の全てのトランジスタの合成容量を示す。
【０１０１】  以上説明した実施の形態２によれば、増倍部２９を設けることによって、上述した実施の形態１の外部容量部２４３を削減することができるので、撮像部２０ｂのさらなる小型化を図ることができる。
【０１０２】（実施の形態２の変形例）  次に、実施の形態２の変形例について説明する。上述した実施の形態２では、アナログの撮像信号を伝送していたが、実施の形態２の変形例では、デジタルの撮像信号を伝送する。以下においては、実施の形態１，２に係る内視鏡システム１，１ｂと同一の構成には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１０３】  〔内視鏡システムの要部の機能構成〕  図８は、実施の形態２の変形例に係る内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。図８に示す内視鏡システム１ｃは、上述した実施の形態２に係る内視鏡システム１ｂの内視鏡２ｂに換えて、内視鏡２ｃを備える。
【０１０４】  〔内視鏡の構成〕  図８に示す内視鏡２ｃは、撮像部２０ｃと、伝送ケーブル３ａと、コネクタ部５ａと、を備える。
【０１０５】  〔撮像部の構成〕  撮像部２０ｃは、上述した実施の形態２の第１の抽出部２３ｂに換えて、第１の抽出部２３ｃを備える。さらに、撮像部２０ｃは、バッファ部２６に換えて、上述した実施の形態１の変形例のＰ／Ｓ変換部２７および出力部２８を備える。
【０１０６】  第１の抽出部２３ｃは、上述した実施の形態２に係る分離部２３３に換えて、上述した実施の形態１の変形例の分離部２３３ａを備える。
【０１０７】  以上説明した実施の形態２の変形例によれば、上述した実施の形態１の変形例の外部容量部２４３を削減することができるので、撮像部２０ｃのさらなる小型化を図ることができる。
【０１０８】（その他の実施の形態）  上述した実施の形態１，２および変形例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、上述した実施の形態１，２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、上述した実施の形態１，２で説明した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【０１０９】  また、実施の形態１，２および変形例では、制御装置と光源装置とが別体であったが、一体的に形成してもよい。
【０１１０】  また、実施の形態１，２および変形例では、軟性の内視鏡を備えた内視鏡システムであったが、硬性の内視鏡を備えた内視鏡システム、工業用の内視鏡を備えた内視鏡システムであっても適用することができる。
【０１１１】  また、実施の形態１，２および変形例では、被検体に挿入される内視鏡を備えた内視鏡システムであったが、例えば硬性の内視鏡を備えた内視鏡システム、副鼻腔内視鏡および電気メスや検査プローブ等の内視鏡システムであっても適用することができる。
【０１１２】  また、実施の形態１，２および変形例では、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。
【０１１３】  なお、本明細書におけるタイミング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、本開示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タイミング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。
【０１１４】  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開示を実施することが可能である。
【符号の説明】
【０１１５】  １，１ａ，１ｂ，１ｃ  内視鏡システム  ２，２ａ，２ｂ，２ｃ  内視鏡  ３，３ａ  伝送ケーブル  ４  操作部  ５  コネクタ部  ６  プロセッサ  ７  表示装置  ８  光源装置  ２０，２０ａ，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ  撮像部  ２１  第１チップ  ２２  第２チップ  ２３  第１の抽出部  ２４，２４  第２の抽出部  ２５  タイミング生成部  ２７  Ｐ／Ｓ変換部  ２８  出力部  ２９  増倍部  ３１，３２，３３，３４  信号線  ５１  ＡＦＥ部  ５２  Ａ／Ｄ変換部  ５３  信号処理部  ５４  受信部  ５５  Ｓ／Ｐ変換部  ６１  電源  ６２  クロック生成部  ６３  同期信号生成部  ６４  基準クロック信号生成部  ６５  負電圧生成部  ６６  重畳信号生成部  ６７  画像処理部  ６８  制御部  １００  挿入部  １０１  先端部  １０１Ａ  開口面  １０２  基端  ２１１  画素部  ２１２  読み出し部  ２３１  第１のインバータ  ２３２  第２のインバータ  ２３３  分離部  ２４１  ＡＮＤ回路  ２４２  スイッチ  ２４３  外部容量部  ２９１  オペアンプ  ２３３１，２３３１ａ  ＰＬＬ部  ２３３２  復元部  ２３３２ａ  データ復元部  ２３３２ｂ  ＣＬＫ復元部  Ｒ１  第１の抵抗  Ｒ２  第２の抵抗  Ｒ３  第３の抵抗
【図１】
2019230063.tif 000004
【図２】
2019230063.tif 000005
【図３】
2019230063.tif 000006
【図４】
2019230063.tif 000007
【図５】
2019230063.tif 000008
【図６】
2019230063.tif 000009
【図７】
2019230063.tif 000010
【図８】
2019230063.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和2年11月27日(2020.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を受光することによって光電変換を行うことで撮像信号を生成する撮像部と、
前記撮像部によって生成された前記撮像信号に対して画像処理を行う制御装置と前記撮像部とを接続し、前記撮像信号を伝送する伝送路と、
前記伝送路の基端側に設けられ、外部から入力された負電圧に外部から入力されたパルス状をなすデータ信号および外部から入力されたパルス状態をなす基準クロック信号を重畳することによって重畳信号を生成し、該重畳信号を前記伝送路へ出力する重畳信号生成部と、
前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号から前記データ信号および前記基準クロック信号を抽出する第１の抽出部と、
前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号から負電圧を抽出する第２の抽出部と、
を備える撮像装置。
【請求項２】
前記重畳信号生成部は、
前記データ信号の電圧レベルのＨｉｇｈ状態およびＬｏｗ状態の各々を、外部から入力される電源電圧の電圧レベルおよび前記負電圧の電圧レベルに変換し、かつ、
前記データ信号の電圧レベルのＨｉｇｈ状態およびＬｏｗ状態を、前記基準クロック信号のパルス幅の変化に対応付けることによって前記重畳信号を生成する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１の抽出部は、
前記電源電圧で動作するインバータを有し、
前記インバータは、
チャネル幅が前記電源電圧の電圧レベルと前記負電圧の電圧レベルとに基づいて設定され、
前記伝送路を経由して入力された前記重畳信号の電圧レベルを反転することによって出力する
請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第２の抽出部は、
前記負電圧が充電される外部容量部と、
前記外部容量部と前記インバータとを接続するスイッチと、
を有し、
前記外部容量部は、前記重畳信号の電圧レベルがＬｏｗ状態の場合、前記スイッチを経由して前記負電圧が充電されるとともに、該負電圧を前記撮像部へ供給する
請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記伝送路の先端側に設けられ、前記第１の抽出部によって抽出された前記データ信号および前記基準クロック信号に基づいて、前記スイッチおよび前記撮像部の各々の駆動を制御するタイミング生成部をさらに備える
請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記タイミング生成部は、前記撮像部のブランキング期間に前記スイッチを駆動することによって前記負電圧を前記外部容量部に充電させる
請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記スイッチの出力端子と前記撮像部との間に電気的に接続されてなり、前記撮像部の負荷容量を増倍させる増倍部をさらに備え、
前記撮像部は、前記スイッチおよび前記増倍部を経由して入力される前記負電圧が供給される
請求項４に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記増倍部は、
正入力端子、負入力端子および出力端子を有するオペアンプと、
一端が前記負入力端子に電気的に接続されてなり、他端が前記出力端子に電気的に接続されてなる第１の抵抗と、
一端が前記出力端子に電気的に接続されてなり、他端が前記スイッチの出力端子に電気的に接続されてなる第２の抵抗と、
一端が前記正入力端子に電気的に接続されなり、他端が前記第２の抵抗の他端に電気的に接続されてなる第３の抵抗と、
を有する
請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記第１の抽出部は、
前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのいずれか一方のエッジに同期して前記重畳信号の周波数より高い逓倍クロック信号を生成するＰＬＬ部と、
前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号と前記逓倍クロック信号とに基づいて、前記重畳信号に含まれる前記基準クロック信号と前記データ信号とを復元する復元部と、
をさらに有する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記伝送路の先端側に設けられ、前記撮像信号に対してパラレルシリアル変換を行って前記伝送路へ出力するパラレルシリアル変換部をさらに備え、
前記第１の抽出部は、
前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号の立ち上がりエッジおよび立ち下がりエッジのいずれか一方のエッジに同期して前記重畳信号の周波数より高く、かつ、前記パラレルシリアル変換部を駆動するための逓倍クロック信号を生成するＰＬＬ部と、
前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号と前記逓倍クロック信号とに基づいて、前記重畳信号に含まれる前記基準クロック信号と前記データ信号とを復元する復元部と、
をさらに有する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記撮像部は、
少なくとも前記撮像信号を生成する画素部が形成された第１チップと、
少なくとも前記第１の抽出部および前記第２の抽出部が形成された第２チップと、
を有し、
前記第１チップは、前記第２チップに積層されてなる
請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記撮像部は、被検体に挿入される挿入部の先端部に配置されてなる
請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
被検体に挿入される挿入部と、
前記制御装置に着脱自在に接続されるコネクタ部と、
を備え、
前記挿入部は、前記撮像部、前記第１の抽出部および前記第２の抽出部を有し、
前記コネクタ部は、前記重畳信号生成部を有する
請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
光を受光することによって光電変換を行うことで撮像信号を生成する撮像部と、
前記撮像部によって生成された前記撮像信号に対して画像処理を行う制御装置と、
前記撮像部と前記制御装置を接続し、前記撮像信号を伝送する伝送路と、
前記伝送路の基端側に設けられ、外部から入力された負電圧に外部から入力されたパルス状をなすデータ信号および外部から入力されたパルス状態をなす基準クロック信号を重畳することによって重畳信号を生成し、該重畳信号を前記伝送路へ出力する重畳信号生成部と、
前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号から前記データ信号および前記基準クロック信号を抽出する第１の抽出部と、
前記伝送路の先端側に設けられ、前記重畳信号から負電圧を抽出する第２の抽出部と、
を備える撮像システム。
【請求項１５】
撮像部によって、光を受光することによって光電変換を行うことで撮像信号を生成する工程と、
制御装置によって、前記撮像信号に対して画像処理を行う工程と、
前記撮像部から前記制御装置へ、前記撮像信号を伝送する工程と、
伝送路の基端側において、外部から入力された負電圧に外部から入力されたパルス状をなすデータ信号および外部から入力されたパルス状態をなす基準クロック信号を重畳することによって重畳信号を生成し、該重畳信号を前記伝送路へ出力する工程と、
前記伝送路の先端側において、前記重畳信号から前記データ信号および前記基準クロック信号を抽出する工程と、
前記伝送路の先端側において、前記重畳信号から前記負電圧を抽出する工程と、
を含む撮像方法。
【国際調査報告】
2019230063.tif 000012
2019230063.tif 000013
2019230063.tif 000014