(57)【要約】  固体撮像装置は、撮像信号を取得する画素部と、固体撮像装置の動作を規定する設定値を記憶するレジスタと、撮像信号をアナログ／デジタル変換してデジタル撮像信号に変換する処理回路と、撮影した画像の水平同期信号に同期する同期信号を第１のシリアルクロック信号としてデジタル撮像信号に埋め込んだシリアルのデジタル伝送信号を生成するフレーム構成部と、デジタル伝送信号のデータを伝送するデータ伝送部と、を備え、制御装置は、伝送されたデジタル伝送信号に含まれるデジタル撮像信号に埋め込まれた第１のシリアルクロック信号に同期した第２のシリアルクロック信号を生成するクロック生成部と、第２のシリアルクロック信号に同期して、レジスタに対する制御をするためのレジスタ設定信号を伝送するレジスタ設定部と、を備え、レジスタは、伝送されたレジスタ設定信号が表す制御を、第１のシリアルクロック信号を用いて判定し、判定結果に応じて設定値の記憶をする。
2020026433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が２次元の行列状に配置され、撮影した連続した画像の撮像信号を伝送する固体撮像装置と、前記固体撮像装置から伝送された撮像信号を処理するとともに、前記固体撮像装置の動作を制御する制御装置とを含む撮像システムであって、
前記固体撮像装置は、
前記撮像信号を取得する画素部と、
前記固体撮像装置の動作を規定する設定値を記憶するレジスタと、
前記撮像信号をアナログ／デジタル変換してデジタル撮像信号に変換する処理回路と、
撮影した前記画像の水平同期信号に同期する同期信号を第１のシリアルクロック信号として前記デジタル撮像信号に埋め込んだシリアルのデジタル伝送信号を生成するフレーム構成部と、
前記デジタル伝送信号のデータを伝送するデータ伝送部と、
を備え、
前記制御装置は、
伝送された前記デジタル伝送信号に含まれる前記デジタル撮像信号に埋め込まれた前記第１のシリアルクロック信号に同期した第２のシリアルクロック信号を生成するクロック生成部と、
前記第２のシリアルクロック信号に同期して、前記レジスタに対する制御をするためのレジスタ設定信号を伝送するレジスタ設定部と、
を備え、
前記レジスタは、
伝送された前記レジスタ設定信号が表す制御を、前記第１のシリアルクロック信号を用いて判定し、判定結果に応じて前記設定値の記憶をする、
撮像システム。
【請求項２】
前記第１のシリアルクロック信号は、
前記画像に対応する水平同期信号である、
請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
前記第１のシリアルクロック信号の周波数は、
１ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下である、
請求項１または請求項２に記載の撮像システム。
【請求項４】
前記データ伝送部は、
前記デジタル伝送信号のデータを２本の差動信号で伝送し、
前記レジスタ設定部は、
前記レジスタ設定信号を１本の単信号で伝送する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項５】
前記レジスタ設定部は、
前記レジスタ設定信号の伝送のみを行い、信号の受信は行わない、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項６】
前記固体撮像装置は、
基準のクロック信号を発振して出力するクロック発振回路、
をさらに備え、
前記レジスタ設定部は、
前記レジスタに前記基準のクロック信号の発振周波数の設定信号を記憶させ、
前記クロック発振回路は、
前記レジスタに記憶された前記発振周波数の前記設定信号に従った周波数の前記基準のクロック信号を発振する、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像システム、
を含んで構成された内視鏡装置であって、
前記固体撮像装置は、挿入部の先端に配置され、
前記制御装置は、本体部に配置される、
内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像システム、およびこれを用いた内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、患者（検査対象者）の体内に挿入して患部を撮影したり治療したりする内視鏡装置が実用化されている。ところで、近年の医療業界では、患者の高齢化に伴って、患者の体に対する負担（侵襲）が少ない低侵襲医療が推進されている。そして、内視鏡装置においても、低侵襲性か求められている。内視鏡装置において低侵襲性を実現するためには、患者の体内に挿入する挿入部を細径化することが必要であり、重要な課題である。【０００３】
内視鏡装置では、挿入部の先端に備えた固体撮像装置によって患者の体内の患部を撮影し、固体撮像装置が撮影した画像の信号を、挿入部内に備えた信号線によって本体部に伝送する。内視鏡装置では、固体撮像装置として、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：電荷結合素子）型イメージセンサが従来から用いられていた。ところで、一般的な固体撮像装置としては、従来から、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：相補型金属酸化膜半導体）型イメージセンサもある。しかし、内視鏡装置においては、画質が悪いということから、ＣＭＯＳ型イメージセンサの固体撮像装置としての採用が見送られていた。しかし、近年では、ＣＭＯＳ型イメージセンサにおける技術が向上し、採用が見送られてきた要因である画質などが改善されてきている。そして、近年のＣＭＯＳ型イメージセンサは、ＣＣＤ型イメージセンサに代わる固体撮像装置として、多くの分野で採用されてきている。このため、内視鏡装置においても、ＣＭＯＳ型イメージセンサを固体撮像装置として採用することが検討されている。そして、内視鏡装置では、ＣＣＤ型イメージセンサをＣＭＯＳ型イメージセンサに切り替えることによって、消費電力の低減や、多機能化の実現、挿入部の細径化などの効果が期待されている。【０００４】
より具体的には、ＣＭＯＳ型イメージセンサは、ＣＣＤ型イメージセンサとは異なり、単一の電圧の電源で駆動することができる。このため、内視鏡装置では、固体撮像装置としてＣＭＯＳ型イメージセンサを採用することによって、複数の電圧の電源を必要とするＣＣＤ型イメージセンサを採用していたときよりも電源線の数を少なくすることができ、挿入部の細径化を実現することができる。また、内視鏡装置では、固体撮像装置としてＣＭＯＳ型イメージセンサを採用することによって、ＣＣＤ型イメージセンサを採用していたときよりも電源の電圧を低く設定することができ、低消費電力化を実現することができる。【０００５】
また、ＣＭＯＳ型イメージセンサは、光を受光する画素部内に配置する画素の構造の違いから、画素の大きさをＣＣＤ型イメージセンサよりも小さくすることができる。このため、内視鏡装置では、固体撮像装置としてＣＭＯＳ型イメージセンサを採用することによって、ＣＣＤ型イメージセンサを採用していたときよりも容易に挿入部の先端の小型化を実現することができる。【０００６】
また、ＣＭＯＳ型イメージセンサは、ＣＣＤ型イメージセンサが専用の製造プロセスを用いて製造することが必要であるのに対して、他の一般的なＬＳＩなどの集積回路と同じ製造プロセスを用いて製造することができる。このため、ＣＭＯＳ型イメージセンサでは、容易にＳＯＣ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｏｎ  Ｃｈｉｐ）に対応することができ、固体撮像装置の多機能化を実現することができる。このことにより、内視鏡装置では、ＣＭＯＳ型イメージセンサを固体撮像装置として採用することによって、容易に多機能化を実現することができる。【０００７】
例えば、内視鏡装置における固体撮像装置としてＣＣＤ型イメージセンサを採用していた場合、細長い挿入部内に備えた細い信号線によってＣＣＤ型イメージセンサから出力されたアナログの画素信号を本体部に伝送するため、大きなドライブ回路で画素信号を駆動することによって、伝送するアナログ信号（画素信号）の品質を確保する必要があった。そこで、ＣＣＤ型イメージセンサを固体撮像装置として採用した内視鏡装置においてアナログの画素信号をデジタルの画素信号に変換して本体部に伝送する構成にすることが考えられる。しかしながら、この構成の場合には、大きなドライブ回路は不要になるが、駆動信号生成回路やＡＤ（アナログ−デジタル）変換回路などの周辺の回路を、ＣＣＤ型イメージセンサとは別のチップとして挿入部の先端に配置する必要があるため、先端部に配置する部品の数が多くなってしまう。これに対してＣＭＯＳ型イメージセンサでは、駆動信号生成回路やＡＤ変換回路のみならず、ＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ：相関二重サンプリング）回路や画像処理回路などの処理回路も含めた周辺の回路を、ＣＭＯＳ型イメージセンサの内部に形成することができる。さらに、ＣＭＯＳ型イメージセンサでは、画素と周辺の回路とを異なる半導体基板に形成し、それぞれの半導体基板を積層して１つのＣＭＯＳ型イメージセンサを構成する技術も確立されている。このため、ＣＭＯＳ型イメージセンサでは、周辺の回路を内部に形成したとしても、半導体基板の大きさ（サイズ）、つまり、ＣＭＯＳ型イメージセンサのチップ面積（投影面積）が大きくなってしまうことはない。このことから、内視鏡装置では、固体撮像装置としてＣＭＯＳ型イメージセンサを採用することによって、デジタルの画素信号を本体部に伝送する構成にした場合でも、ＣＣＤ型イメージセンサを採用していたときよりも先端部に配置する部品の数を少なくし、挿入部の先端の小型化を実現することができる。【０００８】
内視鏡装置では、上述したように、ＣＭＯＳ型イメージセンサが、単一の電圧の電源で駆動することができること、画素が小さいこと、駆動信号生成回路などの周辺の回路を内部に形成することができることなど、ＣＣＤ型イメージセンサよりも有利な点を生かして、挿入部の細径化を実現することができる。【０００９】
ところで、内視鏡装置において、多機能化したＣＭＯＳ型イメージセンサを固体撮像装置として採用した場合、ＣＭＯＳ型イメージセンサに備えた撮影の機能を含めた種々の機能の動作や実行は、本体部から制御する。より具体的には、本体部は、多機能化したＣＭＯＳ型イメージセンサに備えたそれぞれの機能に対応した設定を保持しているレジスタに記憶された設定値を書き換えることによって、それぞれの機能の動作や実行を制御する。このため、本体部には、ＣＭＯＳ型イメージセンサに備えたレジスタの書き換えを制御するための機構を備えることになる。【００１０】
ここで、ＣＭＯＳ型イメージセンサに備えたレジスタの書き換えを制御する方法としては、シリアル通信方式を用いることができる。なお、従来の一般的な技術において最も制御信号の数が少ないシリアル通信方式は、２線式のシリアル通信方式である。２線式のシリアル通信方式としては、例えば、Ｉ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）方式のシリアル通信などがある。【００１１】
言い換えれば、内視鏡装置において多機能化したＣＭＯＳ型イメージセンサを固体撮像装置として採用した場合、Ｉ２Ｃシリアル通信で考えた場合でも、レジスタの書き換えを制御する制御信号のために、少なくとも２本の信号線が新たに必要となる。ＣＭＯＳ型イメージセンサのチップ面積（投影面積）の大きさは、チップ面積の縮小化を進めると、外部の回路と接続する信号線の数、つまり、ＣＭＯＳ型イメージセンサの半導体基板に形成されるパッドの数に依存する。このため、内視鏡装置では、固体撮像装置としてＣＭＯＳ型イメージセンサを採用することによって、上述したように、挿入部の細径化を実現することができるものの、挿入部のさらなる細径化を実現するためには、ＣＭＯＳ型イメージセンサと接続する挿入部内に備えた信号線の数をより少なくすることが求められる。【００１２】
例えば、特許文献１や特許文献２には、制御信号の一部を削減する技術が開示されている。特許文献１に開示された技術では、カメラメイン側がカメラヘッド部を制御するためのコントロール信号を同期信号に多重化して送信するとともに、電源線にクロック信号を重畳して送信することによって信号線の数を削減している。そして、特許文献１に開示された技術では、カメラヘッド部においてクロック信号を分離し、分離したクロック信号に基づいて同期信号に多重化されたコントロール信号を分離する。これにより、特許文献１に開示された技術では、カメラヘッド部が、コントロール信号に従って、カメラメイン側からの制御に応じた動作をする。また、特許文献２に開示された技術では、電力線にそれぞれのモジュール同士が通信するための搬送波を重畳することによって信号線の数を削減している。そして、特許文献２に開示された技術では、電力線に重畳された搬送波を分離することによって、それぞれのモジュールの間で通信をしている。【００１３】
この特許文献１や特許文献２に開示された技術を、ＣＭＯＳ型イメージセンサに備えたレジスタの書き換えを制御する制御信号の削減のために適用することによって、ＣＭＯＳ型イメージセンサと接続する挿入部内に備えた信号線の数を削減することができる。より具体的には、内視鏡装置において、ＣＭＯＳ型イメージセンサに備えたレジスタをＩ２Ｃシリアル通信によって書き換える構成を考えた場合、本体部が専用の信号線によってレジスタに供給するシリアルクロック信号ＳＣＬを電源線に重畳することによって、Ｉ２Ｃシリアル通信におけるシリアルクロック信号ＳＣＬを伝送するための１本の専用の信号線を削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】日本国特開平１１−２５２４３８号公報
【特許文献２】日本国特開２００７−１１０３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示された技術では、電源線（電力線）に重畳された信号を、制御される側で分離する構成となっている。このことをＩ２Ｃシリアル通信によってレジスタが書き換えられるＣＭＯＳ型イメージセンサに当てはめると、ＣＭＯＳ型イメージセンサの内部で、電源線に重畳されたシリアルクロック信号ＳＣＬを分離し、分離したシリアルクロック信号ＳＣＬに基づいて、本体部から専用の信号線によって供給されたＩ２Ｃシリアル通信におけるシリアルデータ信号ＳＤＡが表す設定値に書き換える構成となる。つまり、ＣＭＯＳ型イメージセンサの内部で、電源線に重畳されたシリアルクロック信号ＳＣＬを分離する機構を備える必要がある。このレジスタに備えるシリアルクロック信号ＳＣＬを分離する機構は、ＣＭＯＳ型イメージセンサの回路規模が増大してしまう要因となる。【００１６】
本発明は、上記の課題に基づいてなされたものであり、固体撮像装置において用いるシリアル通信の一部の信号を削減することができる撮像システム、およびこの撮像システムを用いた内視鏡装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の態様によれば、撮像システムは、複数の画素が２次元の行列状に配置され、撮影した連続した画像の撮像信号を伝送する固体撮像装置と、前記固体撮像装置から伝送された撮像信号を処理するとともに、前記固体撮像装置の動作を制御する制御装置とを含む撮像システムであって、前記固体撮像装置は、前記撮像信号を取得する画素部と、前記固体撮像装置の動作を規定する設定値を記憶するレジスタと、前記撮像信号をアナログ／デジタル変換してデジタル撮像信号に変換する処理回路と、撮影した前記画像の水平同期信号に同期する同期信号を第１のシリアルクロック信号として前記デジタル撮像信号に埋め込んだシリアルのデジタル伝送信号を生成するフレーム構成部と、前記デジタル伝送信号のデータを伝送するデータ伝送部と、を備え、前記制御装置は、伝送された前記デジタル伝送信号に含まれる前記デジタル撮像信号に埋め込まれた前記第１のシリアルクロック信号に同期した第２のシリアルクロック信号を生成するクロック生成部と、前記第２のシリアルクロック信号に同期して、前記レジスタに対する制御をするためのレジスタ設定信号を伝送するレジスタ設定部と、を備え、前記レジスタは、伝送された前記レジスタ設定信号が表す制御を、前記第１のシリアルクロック信号を用いて判定し、判定結果に応じて前記設定値の記憶をする。【００１８】
本発明の第２の態様によれば、上記第１の態様の撮像システムにおいて、前記第１のシリアルクロック信号は、前記画像に対応する水平同期信号であってもよい。【００１９】
本発明の第３の態様によれば、上記第１の態様または上記第２の態様の撮像システムにおいて、前記第１のシリアルクロック信号の周波数は、１ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下であってもよい。【００２０】
本発明の第４の態様によれば、上記第１の態様から上記第３の態様のいずれか一態様の撮像システムにおいて、前記データ伝送部は、前記デジタル伝送信号のデータを２本の差動信号で伝送し、前記レジスタ設定部は、前記レジスタ設定信号を１本の単信号で伝送してもよい。【００２１】
本発明の第５の態様によれば、上記第１の態様から上記第４の態様のいずれか一態様の撮像システムにおいて、前記レジスタ設定部は、前記レジスタ設定信号の伝送のみを行い、信号の受信は行わなくてもよい。【００２２】
本発明の第６の態様によれば、上記第１の態様から上記第５の態様のいずれか一態様の撮像システムにおいて、前記固体撮像装置は、基準のクロック信号を発振して出力するクロック発振回路、をさらに備え、前記レジスタ設定部は、前記レジスタに前記基準のクロック信号の発振周波数の設定信号を記憶させ、前記クロック発振回路は、前記レジスタに記憶された前記発振周波数の前記設定信号に従った周波数の前記基準のクロック信号を発振してもよい。【００２３】
本発明の第７の態様によれば、内視鏡装置は、上記第１の態様から上記第６の態様のいずれか一態様の撮像システム、を含んで構成された内視鏡装置であって、前記固体撮像装置は、挿入部の先端に配置され、前記制御装置は、本体部に配置される。
【発明の効果】
【００２４】
上記各態様によれば、固体撮像装置において用いるシリアル通信の一部の信号を削減することができる撮像システム、およびこの撮像システムを用いた内視鏡装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態における内視鏡装置の概略構成を示した構成図である。
【図２】本発明の実施形態における撮像システムの概略構成を示したブロック図である。
【図３】本発明の実施形態の撮像システムを構成する固体撮像装置が制御装置に伝送する動画像のフレームの構成を模式的に示した図である。
【図４】本発明の実施形態の撮像システムを構成する固体撮像装置に備えたクロック発振回路の概略構成の一例を示したブロック図である。
【図５】本発明の実施形態の撮像システムにおけるシリアル通信のそれぞれの信号の関係を示したタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明においては、本発明の撮像システムが、本発明の内視鏡装置として用いられている場合について説明する。図１は、本発明の実施形態における内視鏡装置の概略構成を示した構成図である。
【００２７】
図１において、内視鏡装置１は、内視鏡スコープ部１０と、本体部２０と、を備えている。内視鏡装置１は、例えば、消化器用の内視鏡装置である。内視鏡装置１は、内視鏡スコープ部１０における挿入部が患者（検査対象者）の体内に挿入され、検査対象者の消化器内の病巣組織など、観察対象の部位を撮影する。このとき、内視鏡装置１は、照射した光によって観察対象の部位を撮影する。
【００２８】
内視鏡装置１において、内視鏡スコープ部１０は、挿入部１１と、操作部１２と、を備えている。内視鏡スコープ部１０において、挿入部１１は、先端に撮像部１３を備えている。また、内視鏡装置１において、本体部２０は、外部処理部２１と、カラーモニタ２２と、を備えている。内視鏡装置１では、内視鏡スコープ部１０の操作部１２と本体部２０の外部処理部２１とが、ユニバーサルコード３０によって接続されている。なお、内視鏡装置１では、内視鏡スコープ部１０の操作部１２と本体部２０に備えた不図示の光源装置とも、観察対象の部位に照射する光を伝送する不図示のライトガイドによって接続されている。
【００２９】
内視鏡スコープ部１０は、挿入部１１が検査対象者の体内の消化器などに挿入され、観察対象の部位（以下、「観察部位」という）の像を撮像する。このとき、観察部位には、不図示のライトガイドによって導かれた照明光が挿入部１１の先端から照射される。内視鏡スコープ部１０は、撮像した観察部位の像に応じた撮像信号を、ユニバーサルコード３０内の信号線によって外部処理部２１に出力（伝送）する。
【００３０】
挿入部１１は、検査対象者の体内に挿入される。挿入部１１の先端の撮像部１３には、観察部位の像を電気信号に変換した撮像信号を生成するイメージセンサを備えている。撮像部１３に備えたイメージセンサは、生成した撮像信号を、挿入部１１、操作部１２、およびユニバーサルコード３０を経由して外部処理部２１に出力（伝送）する。
【００３１】
操作部１２は、例えば、検査実施者（例えば、消化器の手術を実施している医師など）が操作することによって、挿入部１１および撮像部１３の動作を制御する支持部である。内視鏡スコープ部１０において、操作部１２は、挿入部１１の先端を検査実施者の体内に挿入する際の方向や、内視鏡装置１における撮影を制御するための操作スイッチ１４を備えている。操作スイッチ１４は、例えば、検査実施者の操作に応じて、観察部位を撮影することを指示するための指示信号を、操作部１２およびユニバーサルコード３０を経由して外部処理部２１に出力する。
【００３２】
外部処理部２１は、内視鏡スコープ部１０の撮像部１３に備えたイメージセンサによる観察部位の観察や撮影を制御する制御部である。外部処理部２１は、撮像部１３に備えたイメージセンサが観察部位の観察や撮影を制御するための制御信号を、ユニバーサルコード３０、操作部１２、および挿入部１１内の信号線を通して撮像部１３に伝送する。また、外部処理部２１は、挿入部１１、操作部１２、およびユニバーサルコード３０内の信号線を通して伝送されてきた、撮像部１３に備えたイメージセンサが撮影した観察部位の撮像信号に対して予め定めた画像処理を施し、撮影した観察部位を含む画像を生成する画像処理装置でもある。外部処理部２１には、撮像部１３に備えたイメージセンサによる撮影を制御し、イメージセンサから出力された撮像信号に基づいて画像を生成するコントロールユニットを備えている。
【００３３】
また、外部処理部２１は、内視鏡装置１において観察部位の観察または撮影をする際に、検査実施者からの制御に応じて観察部位に照射する照明光を出射する不図示の光源装置を備えている。不図示の光源装置が出射した照明光は、例えば、ユニバーサルコード３０、操作部１２、および挿入部１１内を通る不図示のライトガイドなどによって内視鏡スコープ部１０の挿入部１１の先端に導かれ、撮像部１３から観察部位に照射される。なお、外部処理部２１は、観察部位の観察または撮影をするときに、不図示の光源装置を制御して、観察部位に照明光を照射させる。そして、外部処理部２１は、生成した観察部位を含む画像の画像信号をカラーモニタ２２に出力して表示させる。
【００３４】
カラーモニタ２２は、外部処理部２１から入力された画像信号に応じた観察部位を含む画像を表示する。カラーモニタ２２は、例えば、液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）などの表示装置である。
【００３５】
このような構成によって内視鏡装置１は、患者（検査対象者）の体内の病巣組織などの観察部位を撮影する。そして、内視鏡装置１は、撮影した観察部位を含む画像を、検査実施者に提示する。
【００３６】
次に、本発明の撮像システムの構成について説明する。内視鏡装置１では、挿入部１１に構成された撮像部１３に備えたイメージセンサと、本体部２０に構成された外部処理部２１に備えたコントロールユニットとで、撮像システムを構成している。図２は、本発明の実施形態における撮像システムの概略構成を示したブロック図である。図２において、撮像システム１００は、挿入部１１に構成された撮像部１３に備えたイメージセンサ１３０と、本体部２０に構成された外部処理部２１に備えたコントロールユニット２１０と、を含んで構成される。
【００３７】
イメージセンサ１３０は、コントロールユニット２１０からの制御に応じて、入射した光を露光（検出）し、露光した光を光電変換した電気信号を撮像信号として出力する固体撮像装置である。イメージセンサ１３０は、多機能化したＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：相補型金属酸化膜半導体）型イメージセンサである。なお、イメージセンサ１３０の構造については、特に規定しない。従って、イメージセンサ１３０は、全ての構成要素を１枚の半導体基板に形成した構造であってもよいし、画素を形成した半導体基板と、画素以外の構成要素を形成した半導体基板とを積層した構造であってもよい。イメージセンサ１３０は、コントロールユニット２１０からの制御に応じて、動画像を撮影し、撮影した動画像の撮像信号をデジタルの撮像信号（以下、「デジタル撮像信号」という）に変換してコントロールユニット２１０に伝送する。
【００３８】
コントロールユニット２１０は、イメージセンサ１３０における撮影の機能や、イメージセンサ１３０に備えた撮影以外の機能の動作や実行を制御する制御装置である。また、コントロールユニット２１０は、イメージセンサ１３０から伝送されてきた動画像のデジタル撮像信号に対して予め定めた画像処理を施した画像を生成する画像処理部でもある。コントロールユニット２１０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などの処理装置を含んで構成されてもよい。
【００３９】
撮像システム１００では、イメージセンサ１３０とコントロールユニット２１０との間の信号線の数を削減するため、イメージセンサ１３０とコントロールユニット２１０との間の信号の伝送に、所定のクロック（以下、「シリアルクロック信号ＳＣＬ」という）と、それに同期したデータ信号（以下、「シリアルデータ信号ＳＤＡ」という）とによってデータをコントロールするシリアル通信方式を用いる。なお、既存のシリアル通信方式において最も制御信号の数が少ないシリアル通信方式は、２種類の制御信号でデータをコントロールするＩ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ−Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）方式のシリアル通信であり、本実施形態のシリアル通信はＩ２Ｃに準じ、シリアルクロック信号ＳＣＡとシリアルデータ信号ＳＤＡでデータをコントロールしている。また、以下の説明においては、イメージセンサ１３０が、差動インターフェース方式であるＬＶＤＳ（Ｌｏｗ  ｖｏｌｔａｇｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）方式のシリアル伝送方式によって、コントロールユニット２１０にデジタル撮像信号を伝送するものとして説明する。
【００４０】
また、撮像システム１００では、イメージセンサ１３０とコントロールユニット２１０との間の信号線の数をさらに削減するため、Ｉ２Ｃシリアル通信におけるシリアルクロック信号ＳＣＬを削減する。このため、撮像システム１００では、イメージセンサ１３０が、Ｉ２Ｃシリアル通信におけるシリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号を、デジタル撮像信号に埋め込んでコントロールユニット２１０に伝送する。そして、撮像システム１００では、コントロールユニット２１０が、デジタル撮像信号に埋め込まれてイメージセンサ１３０から伝送されてきたシリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号に同期して、Ｉ２Ｃシリアル通信におけるシリアルデータ信号ＳＤＡをイメージセンサ１３０に伝送する。
【００４１】
図２においては、イメージセンサ１３０が、水平同期信号を、シリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号としてデジタル撮像信号、つまり、ＬＶＤＳ方式の差動信号（差動正信号ＯＵＴＰおよび差動負信号ＯＵＴＮ）に埋め込んで送信している状態を示している。また、図２においては、コントロールユニット２１０が、ＬＶＤＳ方式の差動信号に含まれて送信されてきた水平同期信号（シリアルクロック信号ＳＣＬ）に同期して、シリアルデータ信号ＳＤＡをイメージセンサ１３０に伝送している状態を示している。
【００４２】
このように、撮像システム１００では、コントロールユニット２１０がイメージセンサ１３０の動作を制御するために用いる２本のシリアル通信の信号線のうち、シリアルクロック信号ＳＣＬを伝送するためのシリアル信号線を削減して、シリアルデータ信号ＳＤＡを伝送するシリアル信号線３２のみとする。なお、撮像システム１００では、イメージセンサ１３０がコントロールユニット２１０にデジタル撮像信号を伝送するためのＬＶＤＳ方式の信号線は、差動正信号ＯＵＴＰを伝送するための差動信号線３１Ｐと、差動負信号ＯＵＴＮを伝送するための差動信号線３１Ｎとの２本である。図２においては、コントロールユニット２１０からイメージセンサ１３０に電源を供給するための電源線とグラウンド線との２本の電源線も併せて示している。
【００４３】
これにより、撮像システム１００を用いた内視鏡装置１では、内視鏡スコープ部１０およびユニバーサルコード３０内の信号線を、少なくとも、電源線およびグラウンド線の２本の電源線と、差動信号線３１Ｐおよび差動信号線３１Ｎの２本の差動信号線と、シリアル信号線３２との５本の信号線のみに削減することができる。このことにより、撮像システム１００を用いた内視鏡装置１では、内視鏡スコープ部１０（特に、挿入部１１）の細径化を実現することができる。
【００４４】
ここで、撮像システム１００の構成要素のより詳細な構成について説明する。まず、イメージセンサ１３０の構成について説明する。イメージセンサ１３０は、電源回路１３０１と、画素部１３０２と、垂直走査回路１３０３と、列処理回路１３０４と、水平走査回路１３０５と、シリアルアクセスレジスタ１３０６と、タイミングジェネレータ１３０７と、フレーム構成回路１３０８と、符号化回路１３０９と、ラインドライバ１３１０と、オシュレータ１３１１と、を備えている。
【００４５】
電源回路１３０１は、コントロールユニット２１０から電源線とグラウンド線との２本の電源線によって供給された電源に基づいて、イメージセンサ１３０内で用いる電圧のそれぞれ電源を生成する。電源回路１３０１は、生成した電源をイメージセンサ１３０に備えたそれぞれの構成要素に供給する。
【００４６】
オシュレータ１３１１は、シリアルアクセスレジスタ１３０６に記憶されている設定値（パラメータ）に基づいて、イメージセンサ１３０における基準のクロック信号、いわゆる、マスタークロック信号を生成するクロック発振回路である。オシュレータ１３１１は、シリアルアクセスレジスタ１３０６に記憶されている設定値（パラメータ）に基づいた周波数のマスタークロック信号を生成（発振）する。オシュレータ１３１１は、生成したマスタークロック信号を、イメージセンサ１３０に備えたそれぞれの構成要素に供給する。
【００４７】
なお、オシュレータ１３１１は、撮像システム１００において、コントロールユニット２１０からイメージセンサ１３０へのマスタークロック信号の伝送、つまり、イメージセンサ１３０とコントロールユニット２１０との間のマスタークロック信号の伝送線を削減するために、イメージセンサ１３０に備えた構成要素である。従って、撮像システム１００を、コントロールユニット２１０からイメージセンサ１３０にマスタークロック信号を伝送する構成にした場合には、イメージセンサ１３０にオシュレータ１３１１を備えない構成にすることもできる。
【００４８】
画素部１３０２は、複数の画素が２次元の行列状に配置された画素アレイ部である。画素部１３０２内に配置されたそれぞれの画素は、配置されたそれぞれの位置に入射してきた光の強度に応じた電荷量の信号電荷を発生し、発生した信号電荷を蓄積する。なお、イメージセンサ１３０において画素部１３０２に複数配置されたそれぞれの画素には、赤色（Ｒ）の波長帯域の光を透過するオンチップカラーフィルタ、緑色（Ｇ）の波長帯域の光を透過するオンチップカラーフィルタ、および青色（Ｂ）の波長帯域の光を透過するオンチップカラーフィルタのいずれか一つのオンチップカラーフィルタが貼付されている。これにより、イメージセンサ１３０は、入射してきた光の強度に応じて発生したカラーの信号電荷を蓄積する。
【００４９】
垂直走査回路１３０３は、タイミングジェネレータ１３０７からの制御に応じて画素部１３０２内のそれぞれの画素を行ごとに駆動し、それぞれの画素に蓄積された信号電荷に応じた電圧信号を、画素信号として出力させる駆動回路である。これにより、それぞれの画素が行ごとに出力した画素信号（アナログ信号）が、列処理回路１３０４に入力される。
【００５０】
列処理回路１３０４は、タイミングジェネレータ１３０７からの制御に応じて、垂直走査回路１３０３の駆動によって画素部１３０２内のそれぞれの画素から出力されたアナログの画素信号に対して予め定めたアナログの信号処理を施す処理回路である。より具体的には、列処理回路１３０４は、例えば、相関二重サンプリング（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ：ＣＤＳ）処理によってアナログの画素信号に含まれるノイズを除去するノイズ除去処理を施す。また、列処理回路１３０４は、ＣＤＳ処理が施されたアナログの画素信号に対して、例えば、アナログの画素信号の信号レベルを増幅する信号増幅処理や、アナログの画素信号の大きさを表すデジタル値に変換するアナログ／デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）処理を施す。列処理回路１３０４は、水平走査回路１３０５からの制御に応じて、アナログ／デジタル変換したアナログの画素信号の大きさを表すデジタル値のデジタル撮像信号を、フレーム構成回路１３０８に順次出力する。なお、列処理回路１３０４がアナログ／デジタル変換したデジタル撮像信号は、パラレルのデジタル値のデータである。
【００５１】
なお、列処理回路１３０４は、画素部１３０２に配置された画素の列ごとのアナログの画素信号に対して、予め定めたアナログの信号処理を施す構成であってもよい。つまり、列処理回路１３０４は、アナログの信号処理を施す処理回路を、画素部１３０２に配置された画素の１列に対して１個ずつ備える構成であってもよい。また、列処理回路１３０４は、画素部１３０２に配置された画素の複数列ごとのアナログの画素信号に対して、予め定めたアナログの信号処理を施す構成であってもよい。つまり、列処理回路１３０４は、アナログの信号処理を施す処理回路を、画素部１３０２に配置された画素の複数列に対して１個ずつ備える構成であってもよい。また、列処理回路１３０４は、１個の処理回路が、画素部１３０２に配置されたそれぞれの列の画素から出力されたアナログの画素信号に対して、予め定めたアナログの信号処理を順次施す構成であってもよい。
【００５２】
水平走査回路１３０５は、タイミングジェネレータ１３０７からの制御に応じて画素部１３０２内のそれぞれの画素の列ごとに列処理回路１３０４を制御し、列処理回路１３０４がアナログ／デジタル変換した後のデジタル撮像信号（デジタル値）を、画素部１３０２内のそれぞれの画素の列ごとに順次出力させる駆動回路である。これにより、列処理回路１３０４がアナログ／デジタル変換したそれぞれの画素が出力したアナログの画素信号の大きさを表すデジタル撮像信号が、画素部１３０２に配置されたそれぞれの画素の列ごとに、フレーム構成回路１３０８に順次入力される。
【００５３】
フレーム構成回路１３０８は、タイミングジェネレータ１３０７からの制御に応じて、列処理回路１３０４から順次出力されたそれぞれのデジタル撮像信号によって表される動画像をコントロールユニット２１０に伝送するためのそれぞれのデジタル伝送信号を構成する処理回路である。このとき、フレーム構成回路１３０８は、イメージセンサ１３０から伝送されてきたデジタル撮像信号を受信したコントロールユニット２１０が、受信したデジタル撮像信号の塊から対応する動画像の１つのフレーム（１つの画像）を構成するために必要な情報を付加する。
【００５４】
より具体的には、フレーム構成回路１３０８は、シリアルアクセスレジスタ１３０６に記憶されている設定値（パラメータ）に基づいて、動画像を構成するそれぞれのフレーム（画像）に対応する同期信号（垂直同期信号および水平同期信号）を生成する。そして、フレーム構成回路１３０８は、生成した同期信号を表す情報をデジタル撮像信号に埋め込んでコントロールユニット２１０に伝送するためのデジタル伝送信号を構成する。言い換えれば、フレーム構成回路１３０８は、生成した同期信号をコントロールユニット２１０が用いるシリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号として埋め込んだ状態の動画像のそれぞれのフレーム（画像）を伝送するためのデジタル伝送信号を構成する。このとき、フレーム構成回路１３０８は、列処理回路１３０４から順次出力されたそれぞれの列のデジタル撮像信号を並べ替えて、動画像を構成するそれぞれのフレーム（画像）に含まれるデジタル撮像信号（デジタル値）の順番を変更したデジタル伝送信号を構成してもよい。
【００５５】
なお、フレーム構成回路１３０８が構成する動画像のデジタル伝送信号に含まれる同期信号を表す情報としては、デジタル撮像信号の塊から構成するフレーム（画像）内に配置されている行の位置を表す位置情報が含まれている。つまり、同期信号を表す情報には、これから伝送する１行分のデジタル撮像信号が、構成する動画像のフレーム（画像）におけるいずれの行のデジタル撮像信号であるかを表す情報が、デジタル撮像信号の伝送に先立って伝送される情報として含まれている。
【００５６】
フレーム構成回路１３０８は、構成した動画像のデジタル伝送信号に含まれるそれぞれのデータ（位置情報などの同期信号を表す情報やデジタル撮像信号）を、構成する動画像のフレーム（画像）の行ごとに、符号化回路１３０９に順次出力する。
【００５７】
これにより、イメージセンサ１３０から伝送されてきたデジタル撮像信号を受信したコントロールユニット２１０は、受信した１つのフレーム分（１つの画像分）のデジタル撮像信号に埋め込まれている同期信号を表す情報に基づいて、それぞれのデジタル撮像信号が、動画像の１つのフレーム（画像）内のいずれの行のデジタル撮像信号であるのかを判定することができる。また、コントロールユニット２１０は、受信した１つのフレーム分（１つの画像分）のデジタル撮像信号に埋め込まれている同期信号を表す情報に基づいて、動画像のフレーム（画像）においていずれのタイミングで行が切り替わるかを検出することができる。つまり、コントロールユニット２１０は、それぞれの行ごとの同期信号を表す情報から、フレーム構成回路１３０８が動画像のそれぞれのフレーム（画像）のデジタル撮像信号にシリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号として埋め込んだ同期信号（垂直同期信号および水平同期信号）のタイミングを認識することができる。
【００５８】
また、フレーム構成回路１３０８は、生成した同期信号のうち水平同期信号を、イメージセンサ１３０内でシリアル通信に用いるシリアルクロック信号ＳＣＬとして、シリアルアクセスレジスタ１３０６に出力する。
【００５９】
なお、以下の説明においては、上述したフレーム構成回路１３０８における一連の処理を、「フレーム構成処理」という。
【００６０】
符号化回路１３０９は、タイミングジェネレータ１３０７からの制御に応じて、フレーム構成回路１３０８がフレーム構成処理を施して構成したデジタル伝送信号に含まれるそれぞれのデータ、つまり、位置情報などの同期信号を表す情報やデジタル撮像信号が含まれるパラレルのデータを１本（シングル）のシリアル信号で表すデータに変換（パラレル／シリアル変換）し、さらに符号化したシングルのシリアル信号であるデジタル伝送信号（符号）を生成する符号化回路である。符号化回路１３０９がシリアル信号で表すデータを符号化する際の符号化方式としては、例えば、マンチェスタ符号化方式や、８ｂ／１０ｂ符号化方式など、既存の様々な符号化方式が考えられる。
【００６１】
マンチェスタ符号化方式や８ｂ／１０ｂ符号化方式は、デジタル伝送信号（符号）を受信したコントロールユニット２１０が、クロックデータリカバリーによってデジタル伝送信号（符号）に含まれるそれぞれのデータ（つまり、シリアル信号で表された位置情報などの同期信号を表す情報やデジタル撮像信号）を復元するためのデータ検出クロックを多重化する符号化方式である。マンチェスタ符号化方式や８ｂ／１０ｂ符号化方式の符号化では、シングルのシリアル信号のデジタル伝送信号を構成するそれぞれのビットのデータ（以下、「ビットデータ」という）が特定の周波数成分を含むように変調する。これにより、符号化回路１３０９が符号化したシングルのシリアル信号のデジタル伝送信号（符号）には、フレーム構成回路１３０８が構成した動画像のデジタル伝送信号のそれぞれのビットデータに同期した同期信号（データ検出クロック）が多重化される。このデータ検出クロックは、フレーム構成回路１３０８が構成した動画像のデジタル伝送信号に含まれるそれぞれのパラレルのデータをシリアルに変換したそれぞれのビットデータが切り替わるタイミングの間に、立ち下がりエッジまたは立ち上がりエッジが表れるクロック信号である。このエッジのタイミングで前記ビットデータを検出することにより、該ビットデータの論理を検出（復元）することができる。これにより、コントロールユニット２１０では、クロックデータリカバリーによってデータ検出クロックを抽出（復元）することによって、受信したデジタル伝送信号（符号）からそれぞれのビットデータを検出（復元）することができる。
【００６２】
以下の説明においては、符号化回路１３０９が、フレーム構成回路１３０８がフレーム構成処理を施して構成したデジタル伝送信号に含まれるそれぞれのデータを、マンチェスタ符号化方式によって符号化するものとして説明する。符号化回路１３０９は、マンチェスタ符号化した後のシングルのシリアル信号のデジタル伝送信号（符号）を、ラインドライバ１３１０に順次出力する。
【００６３】
ラインドライバ１３１０は、タイミングジェネレータ１３０７からの制御に応じて、符号化回路１３０９から出力されたシングルのシリアル信号であるデジタル伝送信号（符号）を、ＬＶＤＳ方式の差動正信号ＯＵＴＰと差動負信号ＯＵＴＮとの２本のシリアルの差動信号であるデジタル伝送信号（符号差動）に変換してコントロールユニット２１０に伝送するドライブ回路である。ラインドライバ１３１０は、変換したデジタル伝送信号（符号差動）のそれぞれの差動信号を、対応する出力端子から出力する。
【００６４】
シリアルアクセスレジスタ１３０６は、コントロールユニット２１０から伝送されてきたイメージセンサ１３０の動作を規定するために必要な種々の設定値（パラメータ）を記憶するレジスタである。シリアルアクセスレジスタ１３０６は、例えば、イメージセンサ１３０が露光（撮像）の動作をする際の露光時間（蓄積時間）や、動画像のフレームレート、露光（撮像）する画像の大きさを表す画像サイズ（画素数）、撮像信号を出力する際の読み出し方法など、イメージセンサ１３０における撮影の機能に関する設定値（パラメータ）を記憶する。また、シリアルアクセスレジスタ１３０６は、例えば、フレーム構成回路１３０８やオシュレータ１３１１などのそれぞれの構成要素による、イメージセンサ１３０に備えた撮影以外の機能の動作や実行を制御するための設定値（パラメータ）を記憶する。ここで、シリアルアクセスレジスタ１３０６が記憶するフレーム構成回路１３０８に関する設定値（パラメータ）としては、例えば、垂直方向のブランキング期間（水平同期信号の数）や、水平方向のブランキング期間（マスタークロック信号の数）など、フレーム構成回路１３０８が同期信号（垂直同期信号および水平同期信号）を生成するために必要な設定値（パラメータ）が含まれている。また、シリアルアクセスレジスタ１３０６が記憶するオシュレータ１３１１に関する設定値（パラメータ）としては、例えば、発振周波数（マスタークロック信号の周波数）など、オシュレータ１３１１が基準のクロック信号を生成するために必要な設定値（パラメータ）が含まれている。
【００６５】
シリアルアクセスレジスタ１３０６は、シリアル通信方式のレジスタであり、シリアルクロック信号ＳＣＬと、それに同期したシリアルデータ信号ＳＤＡによってコントロール可能なレジスタである。つまり、シリアルアクセスレジスタ１３０６は、記憶している設定値（パラメータ）をシリアル通信によって書き換えることができるレジスタである。シリアルアクセスレジスタ１３０６は、フレーム構成回路１３０８から出力された水平同期信号を、シリアルクロック信号ＳＣＬとして用いる。そして、シリアルアクセスレジスタ１３０６は、コントロールユニット２１０から伝送されてきたシリアルデータ信号ＳＤＡが表す設定値（パラメータ）を、シリアルクロック信号ＳＣＬ（水平同期信号）に基づいて判定し、判定した設定値（パラメータ）を記憶する。例えば、シリアルアクセスレジスタ１３０６は、現在記憶している設定値（パラメータ）を、判定した設定値（パラメータ）に書き換える。
【００６６】
なお、シリアルアクセスレジスタ１３０６は、Ｉ２Ｃ方式のメモリに限定されるものではなく、例えば、ＳＰＩ（Ｓｅｒｉａｌ  Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ：シリアル・ペリフェラル・インタフェース）方式のレジスタであってもよい。この場合、シリアルアクセスレジスタ１３０６は、フレーム構成回路１３０８から出力された水平同期信号を、ＳＰＩ方式におけるシリアルクロック信号ＳＣＫに相当する信号として用いて、記憶している設定値（パラメータ）を書き換える構成となる。
【００６７】
タイミングジェネレータ１３０７は、イメージセンサ１３０における全体の動作のタイミングを制御するためのタイミング信号を生成するタイミング生成回路である。タイミングジェネレータ１３０７は、シリアルアクセスレジスタ１３０６に記憶されている設定値（パラメータ）に基づいて、イメージセンサ１３０に備えたそれぞれの構成要素が機能を実行するために必要なタイミング信号を生成する。タイミングジェネレータ１３０７は、生成したそれぞれのタイミング信号を、対応する構成要素に出力する。これにより、イメージセンサ１３０では、それぞれの構成要素が、タイミングジェネレータ１３０７が生成したタイミング信号に従ったタイミングで動作する。
【００６８】
続いて、コントロールユニット２１０の構成について説明する。コントロールユニット２１０は、ラインレシーバ２１０１と、クロックデータリカバリー（Ｃｌｏｃｋ  Ｄａｔａ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ：ＣＤＲ）回路２１０２と、画像生成部２１０３と、レジスタ設定部２１０４と、を備えている。
【００６９】
ラインレシーバ２１０１は、イメージセンサ１３０から出力されて差動信号線３１Ｐおよび差動信号線３１ＮによってＬＶＤＳ方式のシリアルの差動信号として伝送されてきたデジタル伝送信号（符号差動）を受信するレシーバ回路である。ラインレシーバ２１０１は、受信したデジタル伝送信号（符号差動）を、ＬＶＤＳ方式のシリアルの差動信号から、イメージセンサ１３０に備えた符号化回路１３０９がマンチェスタ符号化した後のシングルのシリアル信号であるデジタル伝送信号（符号）に変換する。ラインレシーバ２１０１は、変換したシングルのシリアル信号のデジタル伝送信号（符号）をクロックデータリカバリー回路２１０２に出力する。
【００７０】
クロックデータリカバリー回路２１０２は、ラインレシーバ２１０１から出力されたシングルのシリアル信号のデジタル伝送信号（符号）を構成するそれぞれのビットデータから、それぞれのビットデータに同期して多重化されたデータ検出クロックを抽出（復元）する復元回路である。より具体的には、クロックデータリカバリー回路２１０２は、イメージセンサ１３０に備えた符号化回路１３０９がデジタル伝送信号に含まれるそれぞれのビットデータの切り替わりのタイミングのときを立ち下がりエッジまたは立ち上がりエッジで表したデータ検出クロックのタイミングを抽出する。そして、クロックデータリカバリー回路２１０２は、ラインレシーバ２１０１から出力されたシングルのシリアル信号のデジタル伝送信号（符号）と、抽出（復元）したデータ検出クロックとのそれぞれを、画像生成部２１０３に出力する。図２に示したコントロールユニット２１０では、クロックデータリカバリー回路２１０２が、ラインレシーバ２１０１から出力されたシングルのシリアル信号のデジタル伝送信号（符号）をビットデータＤａｔａとし、抽出（復元）したデータ検出クロックを同期信号Ｓｙｎｃとして、画像生成部２１０３に出力している。
【００７１】
なお、図２に示したコントロールユニット２１０では、ラインレシーバ２１０１から出力されたシングルのシリアル信号のデジタル伝送信号（符号）がクロックデータリカバリー回路２１０２を通過して画像生成部２１０３に出力される構成を示しているが、デジタル伝送信号（符号）は、ラインレシーバ２１０１から出力されたそのままのシングルのシリアル信号である。従って、コントロールユニット２１０では、ラインレシーバ２１０１が、シングルのシリアル信号のデジタル伝送信号（符号）をクロックデータリカバリー回路２１０２と画像生成部２１０３とのそれぞれに出力し、クロックデータリカバリー回路２１０２が、抽出（復元）したデータ検出クロックのみを画像生成部２１０３に出力する構成であってもよい。
【００７２】
画像生成部２１０３は、クロックデータリカバリー回路２１０２から出力されたビットデータＤａｔａによって表される位置情報などの同期信号を表す情報やデジタル撮像信号を復元し、復元した位置情報などの同期信号を表す情報やデジタル撮像信号に基づいて、イメージセンサ１３０が撮影した動画像を生成する画像処理部である。
【００７３】
画像生成部２１０３は、まず、クロックデータリカバリー回路２１０２から出力された同期信号Ｓｙｎｃに基づいて、シングルのシリアル信号のデジタル伝送信号（符号）に含まれるそれぞれのビットデータの値（“Ｈｉｇｈ”レベルまたは“Ｌｏｗ”レベルのデータ値）を検出する。このとき、画像生成部２１０３は、同期信号Ｓｙｎｃを逓倍したクロック信号のエッジを用いて、それぞれのビットデータのデータ値を検出する。これにより、画像生成部２１０３は、イメージセンサ１３０に備えた符号化回路１３０９がマンチェスタ符号化した後のシングルのシリアル信号のデジタル伝送信号（符号）に含まれるそれぞれのビットデータを得ることができる。
【００７４】
その後、画像生成部２１０３は、検出したビットデータから、イメージセンサ１３０に備えた符号化回路１３０９がマンチェスタ符号化をする前のデジタル伝送信号に含まれるそれぞれのビットデータを復元する。つまり、画像生成部２１０３は、マンチェスタ符号化されたシングルのシリアル信号のデジタル伝送信号（符号）を、マンチェスタ符号化されていないシングルのシリアル信号のデジタル伝送信号に復元する。
【００７５】
そして、画像生成部２１０３は、復元したマンチェスタ符号化されていないシングルのシリアル信号のデジタル伝送信号をパラレルのデータに変換（シリアル／パラレル変換）する。これにより、画像生成部２１０３は、イメージセンサ１３０に備えたフレーム構成回路１３０８がフレーム構成処理を施して構成した動画像のデジタル伝送信号に含まれるそれぞれのパラレルのデータ（位置情報などの同期信号を表す情報やデジタル撮像信号）を復元する。つまり、画像生成部２１０３は、フレーム構成回路１３０８が生成してシリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号として埋め込んだ同期信号（垂直同期信号および水平同期信号）と、列処理回路１３０４が出力したそれぞれのデジタル撮像信号とを復元する。
【００７６】
そして、画像生成部２１０３は、復元したデジタル撮像信号のそれぞれのデータに対して種々の画像処理を施して、イメージセンサ１３０が撮像した観察部位を含む動画像を生成する。
【００７７】
また、画像生成部２１０３は、復元した位置情報などの同期信号を表す情報に基づいて、イメージセンサ１３０に備えたフレーム構成回路１３０８が生成し、シリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号としてデジタル撮像信号に埋め込んだ同期信号（垂直同期信号および水平同期信号）と同様の同期信号を生成する同期信号生成部でもある。つまり、画像生成部２１０３は、フレーム構成回路１３０８が生成した同期信号（垂直同期信号および水平同期信号）に同期した同期信号を生成する同期信号生成部でもある。なお、イメージセンサ１３０からのデジタル伝送信号（符号差動）の伝送に遅延が生じている場合、この遅延は、固定の遅延量であると考えられる。この場合、画像生成部２１０３は、イメージセンサ１３０からのデジタル伝送信号（符号差動）の伝送における固定の遅延量を考慮して、フレーム構成回路１３０８が生成した同期信号に同期した同期信号を生成する構成にしてもよい。
【００７８】
画像生成部２１０３が生成した動画像および同期信号は、例えば、カラーモニタ２２に出力され、カラーモニタ２２にイメージセンサ１３０が撮影した動画像が表示される。また、画像生成部２１０３は、生成した同期信号を、イメージセンサ１３０が内部（つまり、シリアルアクセスレジスタ１３０６）でシリアルクロック信号ＳＣＬとして、レジスタ設定部２１０４に出力する。図２に示したコントロールユニット２１０では、画像生成部２１０３が、生成した同期信号のうち水平同期信号Ｈｓｙｎｃを、シリアルクロック信号ＳＣＬとしてレジスタ設定部２１０４に出力している。
【００７９】
レジスタ設定部２１０４は、イメージセンサ１３０に備えたシリアルアクセスレジスタ１３０６に、イメージセンサ１３０の動作を規定するための種々の設定値（パラメータ）を設定する制御部である。レジスタ設定部２１０４は、シリアル通信によって、シリアルアクセスレジスタ１３０６への設定値（パラメータ）の記憶や、シリアルアクセスレジスタ１３０６に記憶されている設定値（パラメータ）の書き換えを制御する。このとき、レジスタ設定部２１０４は、画像生成部２１０３から出力された水平同期信号Ｈｓｙｎｃを、シリアルクロック信号ＳＣＬとして用いて、シリアルアクセスレジスタ１３０６に対してシリアル通信をする。レジスタ設定部２１０４は、シリアルアクセスレジスタ１３０６に対して設定値（パラメータ）の記憶や、書き換え、読み出しを制御する際に、まず、シリアルアクセスレジスタ１３０６に対するアクセスを表すレジスタ設定信号を生成する。
【００８０】
例えば、レジスタ設定部２１０４は、シリアルアクセスレジスタ１３０６に対して設定値（パラメータ）の記憶や書き換えの制御をする際に、シリアルアクセスレジスタ１３０６に設定する設定値（パラメータ）を表すレジスタ設定信号を生成する。撮像システム１００を用いた内視鏡装置１では、レジスタ設定部２１０４が、例えば、検査実施者が操作スイッチ１４を操作して指示した観察部位の撮影をするためにイメージセンサ１３０に設定する設定値（パラメータ）を表すレジスタ設定信号を生成する。また、例えば、レジスタ設定部２１０４は、シリアルアクセスレジスタ１３０６に対して記憶している設定値（パラメータ）の読み出しの制御をする際に、シリアルアクセスレジスタ１３０６に設定値（パラメータ）の読み出しを指示するレジスタ設定信号を生成する。撮像システム１００を用いた内視鏡装置１では、レジスタ設定部２１０４が、例えば、検査実施者が操作スイッチ１４を操作して指示した現在の設定の確認をするためにイメージセンサ１３０に設定している設定値（パラメータ）の読み出しの指示を表すレジスタ設定信号を生成する。
【００８１】
そして、レジスタ設定部２１０４は、生成したレジスタ設定信号をシリアルデータ信号ＳＤＡとし、水平同期信号Ｈｓｙｎｃ（つまり、シリアルクロック信号ＳＣＬ）に同期したタイミングで、シリアル信号線３２によってイメージセンサ１３０に伝送する。
【００８２】
このような構成によって撮像システム１００では、イメージセンサ１３０が、同期信号を生成し、生成した同期信号を表す情報（位置情報など）をシリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号として埋め込んだ状態で動画像のそれぞれのフレーム（画像）を伝送するためのデジタル伝送信号を構成する。これにより、撮像システム１００では、イメージセンサ１３０が、デジタル撮像信号と共に、生成した同期信号をシリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号としてコントロールユニット２１０に伝送する。また、撮像システム１００では、コントロールユニット２１０が、イメージセンサ１３０から伝送されてきたデジタル伝送信号（符号差動）に含まれる同期信号を表す情報（位置情報など）に基づいて、イメージセンサ１３０内で生成した同期信号と同様の同期信号を生成する。そして、撮像システム１００では、生成した同期信号を、イメージセンサ１３０が内部で用いているシリアルクロック信号ＳＣＬとして、シリアルクロック信号ＳＣＬ（同期信号）に同期したタイミングで、生成したシリアルデータ信号ＳＤＡをイメージセンサ１３０に伝送して、シリアル通信をする。
【００８３】
つまり、撮像システム１００では、一般的なＩ２Ｃシリアル通信においてはシリアルデータ信号ＳＤＡを伝送する側からシリアルデータ信号ＳＤＡと共に伝送するシリアルクロック信号ＳＣＬを、シリアルデータ信号ＳＤＡを受信する側で生成して伝送する。そして、撮像システム１００では、シリアルデータ信号ＳＤＡを伝送する側が、シリアルデータ信号ＳＤＡを受信する側から伝送されてきたシリアルクロック信号ＳＣＬに同期したタイミングで、生成したシリアルデータ信号ＳＤＡを伝送する。
【００８４】
これにより、撮像システム１００では、イメージセンサ１３０とコントロールユニット２１０との間で、一般的なＩ２Ｃシリアル通信であれば２本必要になる信号線（シリアルクロック信号ＳＣＬ用の信号線とシリアルデータ信号ＳＤＡ用の信号線）のうち、シリアルクロック信号ＳＣＬを伝送する信号線を削減することができる。このことにより、撮像システム１００を用いた内視鏡装置１では、内視鏡スコープ部１０およびユニバーサルコード３０内の信号線を、一般的なＩ２Ｃシリアル通信をする構成の場合よりも１本少なくして、内視鏡スコープ部１０（特に、挿入部１１）の細径化を実現することができる。
【００８５】
次に、撮像システム１００についてより詳細に説明する。まず、イメージセンサ１３０がコントロールユニット２１０に伝送するデジタル伝送信号について説明する。上述したように、イメージセンサ１３０は、撮影した動画像のデジタル撮像信号と生成した同期信号を表す情報とを合わせたデジタル伝送信号を構成し、構成したデジタル伝送信号を符号化したシングルのシリアル信号のデジタル伝送信号（符号）を、ＬＶＤＳ方式の差動シリアル伝送方式によってコントロールユニット２１０に伝送する。
【００８６】
図３は、本発明の実施形態の撮像システム１００を構成する固体撮像装置（イメージセンサ１３０）が制御装置（コントロールユニット２１０）に伝送する動画像のフレーム（画像）の構成を模式的に示した図である。なお、以下の説明においては、イメージセンサ１３０が撮影した動画像におけるそれぞれの画素に対応するデジタル撮像信号が１２ビットであり、コントロールユニット２１０に伝送するデジタル伝送信号のデータ（以下、「デジタル伝送データ」という）が１６ビットであるものとして説明する。
【００８７】
イメージセンサ１３０では、垂直走査回路１３０３が、画素部１３０２に配置されているそれぞれの画素を行ごとに駆動し、駆動する行を垂直方向（列方向、縦方向）に順次移動して、それぞれの画素が発生した信号電荷に応じた画素信号を列処理回路１３０４に出力させる。そして、イメージセンサ１３０では、水平走査回路１３０５が、画素部１３０２に配置されている画素の列ごとに、列処理回路１３０４がアナログ／デジタル変換したデジタル撮像信号をフレーム構成回路１３０８に出力させる。つまり、イメージセンサ１３０では、デジタル撮像信号が、いわゆる、ラスター順にフレーム構成回路１３０８に出力される。図３には、動画像を構成する１つのフレーム（１つの画像）分のデジタル撮像信号がフレーム構成回路１３０８に順次出力される様子を模式的に示している。
【００８８】
より具体的には、まず、垂直走査回路１３０３が、画素部１３０２の１行目に配置された画素を駆動して画素信号を列処理回路１３０４に出力させ、水平走査回路１３０５が、画素部１３０２の１列目に配置された画素に対応するデジタル撮像信号から順にｎ列目に配置された画素に対応するデジタル撮像信号までフレーム構成回路１３０８に出力させる。その後、垂直走査回路１３０３が、画素部１３０２の２行目に配置された画素を駆動して画素信号を列処理回路１３０４に出力させ、水平走査回路１３０５が、同様に、画素部１３０２の１列目からｎ列目まで順にデジタル撮像信号をフレーム構成回路１３０８に出力させる。そして、最後に、垂直走査回路１３０３が、画素部１３０２のｍ行目に配置された画素を駆動して画素信号を列処理回路１３０４に出力させ、水平走査回路１３０５が、画素部１３０２の１列目からｎ列目まで順にデジタル撮像信号をフレーム構成回路１３０８に出力させる。イメージセンサ１３０では、このような垂直走査回路１３０３と水平走査回路１３０５との動作によって、動画像を構成する１つのフレーム（１つの画像）分のデジタル撮像信号がフレーム構成回路１３０８に順次出力される。なお、垂直走査回路１３０３が駆動する画素の列の数（ｎ列）や画素の行の数（ｍ行）は、イメージセンサ１３０が露光（撮像）する画像の大きさを表す画像サイズ（画素数）の設定値（パラメータ）としてシリアルアクセスレジスタ１３０６に記憶されている。
【００８９】
その後、イメージセンサ１３０では、シリアルアクセスレジスタ１３０６に記憶されている垂直方向のブランキング期間の設定値（パラメータ）に応じた一定の時間が経過するごとに、動画像を構成する次の１つのフレーム（１つの画像）分のデジタル撮像信号が、画素部１３０２の１行目からラスター順に、フレーム構成回路１３０８に順次出力される。つまり、イメージセンサ１３０では、シリアルアクセスレジスタ１３０６に記憶されている垂直方向のブランキング期間の設定値（パラメータ）によって、それぞれの動画像のフレーム（画像）のデジタル撮像信号がフレーム構成回路１３０８に出力される周期、いわゆる、動画像のフレームレートが決められている。
【００９０】
なお、それぞれの動画像のフレーム（画像）のデジタル撮像信号がフレーム構成回路１３０８に出力される動画像のフレームレートは、イメージセンサ１３０において動画像を撮影する撮影周期でもある。イメージセンサ１３０における動画像の撮影では、垂直走査回路１３０３が、シリアルアクセスレジスタ１３０６に記憶されている撮影の機能に関する設定値（パラメータ）に従って、画素部１３０２に配置されたそれぞれの画素を駆動する。ここで、イメージセンサ１３０が動画像の撮影するときの垂直走査回路１３０３による画素の駆動方法としては、それぞれの画素を行ごとに順次駆動する、いわゆる、ローリングシャッタ方式の駆動、または全ての画素を同時に駆動する、いわゆる、グローバルシャッタ方式の駆動が考えられる。ただし、イメージセンサ１３０において動画像を撮影するための垂直走査回路１３０３による画素の駆動は、動画像を構成する前のフレーム（画像）の画素信号の出力が完了した画素に対して、垂直方向のブランキング期間、またはデジタル撮像信号をラスター順にフレーム構成回路１３０８に出力している期間に実施される。つまり、垂直走査回路１３０３による画素信号を出力させるための画素の駆動と、動画像を撮影するための画素の駆動とは、排他的に実施される。そして、撮像システム１００では、コントロールユニット２１０が受信したデジタル撮像信号に基づいた動画像のフレーム（画像）を構成する際のタイミング、つまり、イメージセンサ１３０が撮影した動画像のそれぞれのフレーム（画像）をカラーモニタ２２に表示させるタイミングに同期して、コントロールユニット２１０に備えたレジスタ設定部２１０４が、シリアルアクセスレジスタ１３０６に対して設定値（パラメータ）の記憶や、書き換え、読み出しを制御する。従って、以下の説明においては、イメージセンサ１３０において動画像を撮影するための垂直走査回路１３０３による画素の駆動に関する詳細な説明は、省略する。
【００９１】
また、イメージセンサ１３０では、フレーム構成回路１３０８が、シリアルアクセスレジスタ１３０６に記憶されている設定値（パラメータ）に基づいて、列処理回路１３０４が出力したそれぞれの動画像のフレーム（画像）のデジタル撮像信号に対応する同期信号（垂直同期信号および水平同期信号）を生成する。そして、イメージセンサ１３０では、フレーム構成回路１３０８が、生成した同期信号を表す情報（位置情報など）をデジタル撮像信号に埋め込んでコントロールユニット２１０に伝送するためのデジタル伝送信号を構成する。
【００９２】
図３には、列処理回路１３０４が出力した動画像を構成する１つのフレーム（１つの画像）分のデジタル撮像信号に、生成した垂直同期信号ＶＤと水平同期信号ＨＤとのそれぞれの同期信号を表す情報を合わせた動画像のデジタル伝送信号の一例を示している。なお、図３には、参考として、フレーム構成回路１３０８が生成した垂直同期信号ＶＤと水平同期信号ＨＤとのそれぞれの同期信号の一例を併せて示している。図３に示した垂直同期信号ＶＤと水平同期信号ＨＤとのそれぞれでは、“Ｈｉｇｈ”＝“Ｈ”レベルで、デジタル伝送信号が動画像として有効な期間であることを表し、“Ｌｏｗ”＝“Ｌ”レベルで、デジタル伝送信号が動画像として無効な期間、つまり、ブランキング期間であることを表している。
【００９３】
フレーム構成回路１３０８は、図３に示したような同期信号を表す情報とデジタル撮像信号とを合わせた動画像のデジタル伝送信号を構成する。つまり、フレーム構成回路１３０８は、垂直同期信号ＶＤと水平同期信号ＨＤとのそれぞれが表すブランキング期間内に、コントロールユニット２１０による動画像の構成に用いない、デジタル撮像信号と同様の形式のデータを、列処理回路１３０４から出力されたデジタル撮像信号に埋め込んだデジタル伝送信号を構成する。図３には、垂直同期信号ＶＤが表す垂直方向のブランキング期間（垂直ブランキング期間）内と、水平同期信号ＨＤが表す水平方向のブランキング期間（水平ブランキング期間）内とのそれぞれの期間に動画像の構成に用いないデータを埋め込んで構成した動画像のフレーム（画像）の一例を示している。そして、フレーム構成回路１３０８は、構成した動画像のフレーム（画像）に含まれるそれぞれの同期信号を表す情報のデータまたはデジタル撮像信号を、行ごとに符号化回路１３０９に順次出力する。このとき、フレーム構成回路１３０８は、それぞれのブランキング期間内の動画像の構成に用いないデータに、構成した動画像のフレーム（画像）に含まれるそれぞれの同期信号を表す情報（位置情報）のデータを埋め込む。そして、イメージセンサ１３０では、符号化回路１３０９が、フレーム構成回路１３０８から出力されたデータ、つまり、デジタル伝送データ（パラレルのデータ）をマンチェスタ符号化方式によって符号化し、ラインドライバ１３１０が、ＬＶＤＳ方式の差動信号に変換してコントロールユニット２１０に伝送する。
【００９４】
より具体的には、構成したデジタル伝送信号のそれぞれの行のデジタル伝送データを出力するとき、フレーム構成回路１３０８は、少なくとも最初に出力するデジタル伝送データの１６ビットの全てを“１”（つまり、“１１１１１１１１＿１１１１１１１１”）にする。これは、イメージセンサ１３０では、それぞれの画素に対応するデジタル撮像信号が１２ビットであり、１６ビットのデジタル伝送データに表されるデジタル撮像信号が全て“１”となることがないことを利用して、行の先頭、つまり、水平同期信号ＨＤの始まりのタイミングを出力するデジタル伝送データで表すためである。これにより、デジタル撮像信号を受信したコントロールユニット２１０は、受信したデジタル撮像信号が表す１６ビットのデジタル伝送データの中から、全てのビットが“１”であるデジタル伝送データを検出することによって、イメージセンサ１３０が構成した動画像のデジタル伝送信号におけるそれぞれの行の先頭、つまり、行の切り替わりのタイミングを認識することができる。
【００９５】
続いて、フレーム構成回路１３０８は、次に出力する１６ビットのデジタル伝送データで、構成したデジタル伝送信号における位置情報、つまり、行の位置を表す。なお、撮像システム１００では、イメージセンサ１３０とコントロールユニット２１０との間で、全てのビットが“１”であるデジタル伝送データの次のデジタル伝送データが行の位置を表すデータであることが予め決められ、整合させている。このため、デジタル撮像信号を受信したコントロールユニット２１０は、全てのビットが“１”であるデジタル伝送データの次に受信したデジタル伝送信号が表す１６ビットのデジタル伝送データで、これから受信するデジタル伝送信号が表すデジタル伝送データがいずれの行のデジタル撮像信号であるかを認識することができる。
【００９６】
その後、フレーム構成回路１３０８は、それぞれの行のデジタル撮像信号を表す１６ビットのデジタル伝送データを順次出力する。ここで、デジタル撮像信号は、１２ビットのデータである。このため、フレーム構成回路１３０８は、１６ビットのデジタル伝送データのうち、例えば、下位の１２ビットにデジタル撮像信号を割り当て、上位の４ビットの全てを“０”にしたデジタル伝送データを出力する。これにより、デジタル撮像信号を受信したコントロールユニット２１０は、受信したデジタル伝送信号が表す１６ビットのデジタル伝送データのうち、下位１２ビットをデジタル撮像信号として順次認識して処理をすることができる。
【００９７】
なお、撮像システム１００では、イメージセンサ１３０とコントロールユニット２１０との間で、フレーム構成回路１３０８が構成した動画像のデジタル伝送信号における垂直方向のブランキング期間が、デジタル伝送信号の何行分の期間であるかが予め決められ、整合させている。これにより、デジタル撮像信号を受信したコントロールユニット２１０は、行の位置を表すデジタル伝送データを受信することによって、動画像を構成するデジタル撮像信号が含まれるデジタル伝送データを受信するのか、垂直方向のブランキング期間におけるデジタル伝送データを受信するのかを予め認識している。また、撮像システム１００では、イメージセンサ１３０とコントロールユニット２１０との間で、フレーム構成回路１３０８が構成した動画像のデジタル伝送信号における水平方向のブランキング期間が、デジタル伝送データのいくつ分の期間であるかが予め決められ、整合させている。これにより、デジタル撮像信号を受信したコントロールユニット２１０は、行の位置を表すデジタル伝送データを受信した後、いくつ目のデジタル伝送データからデジタル撮像信号を表すデジタル伝送データを受信するのかを予め認識している。このため、フレーム構成回路１３０８は、行の位置を表すデジタル伝送データを出力した後に出力するデジタル撮像信号を表すデジタル伝送データ以外を、いかなるデータにしてもよい。なお、上述したように、デジタル撮像信号は、１２ビットのデータであるため、フレーム構成回路１３０８は、例えば、上位の４ビットの全てを“１”にしたデジタル伝送データを出力することによって、コントロールユニット２１０がより確実にデジタル撮像信号を表すデジタル伝送データではないことを認識できるようにしてもよい。
【００９８】
このように、イメージセンサ１３０では、フレーム構成回路１３０８が、それぞれの行のデジタル伝送データを符号化回路１３０９に出力する際に、行の先頭を表すデジタル伝送データ、行の位置を表すデジタル伝送データに引き続き、デジタル撮像信号を表す複数のデジタル伝送データ、またはデジタル撮像信号を表さない複数のデジタル伝送データの順に、それぞれのデジタル伝送データを出力する。
【００９９】
その後、フレーム構成回路１３０８は、１行分のデジタル撮像信号を表すデジタル伝送データ、またはデジタル撮像信号を表さないデジタル伝送データの出力を完了した後、次の行のデジタル伝送データを出力する。このときも、フレーム構成回路１３０８は、上述したように、次の行の先頭、つまり、次の行の水平同期信号ＨＤの始まりのタイミングを表すデジタル伝送データから順にそれぞれのデジタル伝送データを、符号化回路１３０９に出力する。
【０１００】
そして、イメージセンサ１３０では、符号化回路１３０９が、それぞれのデジタル伝送データを順次シリアル信号に変換してマンチェスタ符号化をし、ラインドライバ１３１０が、ＬＶＤＳ方式に順次変換した差動信号によって、複数のデジタル伝送データをデジタル伝送信号（符号差動）としてコントロールユニット２１０に伝送する。これにより、デジタル伝送信号（符号差動）を受信したコントロールユニット２１０では、画像生成部２１０３が、行の先頭を表すデジタル伝送データのデジタル伝送信号を受信したタイミングに基づいて、イメージセンサ１３０に備えたフレーム構成回路１３０８が生成した同期信号と同様の同期信号（図２では、水平同期信号Ｈｓｙｎｃ）を生成する。そして、コントロールユニット２１０では、レジスタ設定部２１０４が、水平同期信号Ｈｓｙｎｃを、シリアルクロック信号ＳＣＬとして用いて、シリアルアクセスレジスタ１３０６に対してシリアル通信をする。
【０１０１】
なお、撮像システム１００では、コントロールユニット２１０がマスタークロック信号をイメージセンサ１３０に伝送していない。つまり、撮像システム１００では、従来の内視鏡装置では挿入部の先端に備えた固体撮像装置が動作するタイミングと本体部が動作するタイミングを合わせるために本体部から固体撮像装置にマスタークロック信号を伝送するための信号線も削減している。このため、撮像システム１００では、イメージセンサ１３０にオシュレータ１３１１を備えている。そして、撮像システム１００では、コントロールユニット２１０が、オシュレータ１３１１が基準のクロック信号（マスタークロック信号）を生成（発振）するために必要な設定値（パラメータ）をシリアルアクセスレジスタ１３０６に設定する（記憶させる）ことによって、マスタークロック信号の周波数を制御する。これにより、撮像システム１００では、イメージセンサ１３０に備えたフレーム構成回路１３０８が生成する同期信号の周期（周波数）が一定の周期（周波数）となる。そして、撮像システム１００では、コントロールユニット２１０に備えた画像生成部２１０３が、イメージセンサ１３０からシリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号として埋め込んだ同期信号（垂直同期信号および水平同期信号）と同様の同期信号を生成する。
【０１０２】
ここで、イメージセンサ１３０に備えたオシュレータ１３１１の構成の一例について説明する。図４は、本発明の実施形態の撮像システム１００を構成する固体撮像装置（イメージセンサ１３０）に備えたクロック発振回路（オシュレータ１３１１）の概略構成の一例を示したブロック図である。図４において、オシュレータ１３１１は、リングオシュレータ１３１１０と、可変電流源１３１１１と、を含んで構成される。
【０１０３】
リングオシュレータ１３１１０は、奇数個の論理否定回路（ＩＮＶ回路）が円環状に接続された構成のクロック発振回路である。リングオシュレータ１３１１０は、それぞれのＩＮＶ回路に流れる電流値に応じた周波数のクロック信号を発振する。
【０１０４】
可変電流源１３１１１は、オシュレータ１３１１に備えたそれぞれのＩＮＶ回路に電流値を流す電流源である。可変電流源１３１１１は、入力された設定値（パラメータ）に応じて流す電流を変更することができる、デジタル制御の可変電流源である。可変電流源１３１１１には、シリアルアクセスレジスタ１３０６に記憶されている発振周波数（マスタークロック信号の周波数）の設定値（パラメータ）が入力されている。コントロールユニット２１０は、シリアルアクセスレジスタ１３０６を制御して、シリアルアクセスレジスタ１３０６に記憶されている発振周波数（マスタークロック信号の周波数）の設定値（パラメータ）を書き換えることによって、可変電流源１３１１１が発振するクロック信号の周波数を変更する。これにより、コントロールユニット２１０は、イメージセンサ１３０に備えたフレーム構成回路１３０８が生成する同期信号の周期（周波数）を一定の周期（周波数）にすることができる。
【０１０５】
なお、シリアルクロック信号ＳＣＬとして有効な周波数は、１ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下であると考えられる。このため、コントロールユニット２１０は、レジスタ設定部２１０４が用いるシリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号（図２では、水平同期信号Ｈｓｙｎｃ）の周波数が、１ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの間となるように、イメージセンサ１３０に備えたオシュレータ１３１１が生成するマスタークロック信号の周波数を設定してもよい。これにより、コントロールユニット２１０は、フレーム構成回路１３０８が生成する同期信号（より具体的には、水平同期信号ＨＤ）の周期（周波数）を一定の周期（周波数）とし、画像生成部２１０３が、イメージセンサ１３０からシリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号として埋め込んだ同期信号（水平同期信号）と同様の同期信号を生成する。
【０１０６】
続いて、コントロールユニット２１０によるシリアル通信のタイミングについて説明する。上述したように、コントロールユニット２１０に備えたレジスタ設定部２１０４は、画像生成部２１０３から出力された同期信号（図２では、水平同期信号Ｈｓｙｎｃ）を、シリアルクロック信号ＳＣＬとして用いて、イメージセンサ１３０に備えたシリアルアクセスレジスタ１３０６に対してシリアル通信をする。図５は、本発明の実施形態の撮像システム１００におけるシリアル通信のそれぞれの信号の関係を示したタイミングチャートである。図５には、シリアルクロック信号ＳＣＬとして、水平同期信号Ｈｓｙｎｃのタイミングの一例を示している。また、図５には、シリアルデータ信号ＳＤＡとして、レジスタ設定部２１０４が出力するレジスタ設定信号のタイミングの一例を示している。
【０１０７】
撮像システム１００におけるシリアル通信のタイミングは、一般的なＩ２Ｃシリアル通信のタイミングと同様である。より具体的には、レジスタ設定部２１０４は、シリアルクロック信号ＳＣＬが“Ｈｉｇｈ”レベルの期間中にシリアルデータ信号ＳＤＡを“Ｌｏｗ”レベルにする（つまり、立ち下がりエッジを設ける）ことによってスタート条件とする。また、レジスタ設定部２１０４は、シリアルクロック信号ＳＣＬが“Ｈｉｇｈ”レベルの期間中にシリアルデータ信号ＳＤＡを“Ｈｉｇｈ”レベルにする（つまり、立ち上がりエッジを設ける）ことによってストップ条件とする。また、レジスタ設定部２１０４は、スタート条件とストップ条件との間の期間において、シリアルクロック信号ＳＣＬが“Ｌｏｗ”レベルのときにシリアルデータ信号ＳＤＡのレベルを伝送するデータのレベルに切り替え、シリアルクロック信号ＳＣＬが“Ｈｉｇｈ”レベルの期間中はシリアルデータ信号ＳＤＡのレベルを維持することによってデータを伝送する。図５においては、レジスタ設定部２１０４が、レジスタ設定信号のデータとして、“０１０１”のデータをシリアルアクセスレジスタ１３０６に伝送した場合のタイミングを示している。
【０１０８】
なお、図５に示したシリアル通信のタイミングの一例では、イメージセンサ１３０に備えたフレーム構成回路１３０８が生成した、図３に示した水平同期信号ＨＤと同様の水平同期信号Ｈｓｙｎｃをそのままシリアルクロック信号ＳＣＬとした場合を示した。つまり、シリアルクロック信号ＳＣＬにおける“Ｈｉｇｈ”レベルの期間と“Ｌｏｗ”レベルの期間とが異なる、いわゆる、デューティ比が不均一である場合を示した。ところで、シリアル通信においては、上述したように、シリアルクロック信号ＳＣＬが“Ｌｏｗ”レベルのときにシリアルデータ信号ＳＤＡのレベルを伝送するデータのレベルに切り替える。このため、シリアル通信においては、シリアルクロック信号ＳＣＬが“Ｌｏｗ”レベルの期間を図５に示したタイミングの一例よりも長くした方が、レジスタ設定部２１０４の動作タイミングに余裕が生まれる。例えば、シリアルクロック信号ＳＣＬのデューティ比が５０％である方が、図５に示したタイミングの一例よりもレジスタ設定部２１０４の動作タイミングに余裕が生まれる。
【０１０９】
しかも、撮像システム１００では、イメージセンサ１３０がコントロールユニット２１０に伝送するデジタル伝送データから、それぞれの行の先頭のタイミング、つまり、水平同期信号ＨＤの始まりのタイミングがわかれば、画像生成部２１０３は水平同期信号Ｈｓｙｎｃを生成することができる。そして、撮像システム１００では、動画像として有効なデジタル伝送信号が伝送されるタイミングを、シリアルアクセスレジスタ１３０６の設定値（パラメータ）などによって規定することができる。
【０１１０】
このため、撮像システム１００では、イメージセンサ１３０とコントロールユニット２１０との間で、シリアルクロック信号ＳＣＬのデューティ比を予め決めて整合しておく。つまり、撮像システム１００では、イメージセンサ１３０に備えたフレーム構成回路１３０８が生成し、シリアルアクセスレジスタ１３０６がシリアルクロック信号ＳＣＬとして用いる水平同期信号と、コントロールユニット２１０に備えた画像生成部２１０３が生成し、レジスタ設定部２１０４がシリアルクロック信号ＳＣＬとして用いる水平同期信号Ｈｓｙｎｃとのそれぞれのデューティ比を予め整合させておく。これにより、撮像システム１００では、図３に示した水平同期信号ＨＤや図５に示した水平同期信号Ｈｓｙｎｃとは異なるデューティ比のシリアルクロック信号ＳＣＬ（例えば、デューティ比が５０％のシリアルクロック信号ＳＣＬ）を、シリアル通信に用いることができる。つまり、撮像システム１００では、イメージセンサ１３０に備えたシリアルアクセスレジスタ１３０６が用いるシリアルクロック信号ＳＣＬと、コントロールユニット２１０に備えたレジスタ設定部２１０４が用いるシリアルクロック信号ＳＣＬとのそれぞれのシリアルクロック信号ＳＣＬにおけるデューティ比が共有化されていれば、いかなるデューティ比のシリアルクロック信号ＳＣＬであっても、シリアル通信に用いることができる。
【０１１１】
なお、図５に示したシリアル通信のタイミングの一例では、シリアルクロック信号ＳＣＬが“Ｈｉｇｈ”レベルのときに、スタート条件とストップ条件とを規定し、シリアルクロック信号ＳＣＬが“Ｈｉｇｈ”レベルの期間中のシリアルデータ信号ＳＤＡのレベルをデータとして伝送するタイミングの一例を示した。しかし、撮像システム１００におけるシリアル通信では、シリアルクロック信号ＳＣＬの切り替えタイミングがわかれば、シリアルクロック信号ＳＣＬの“Ｈｉｇｈ”レベルと“Ｌｏｗ”レベルとは逆であってもよい。さらに、撮像システム１００では、イメージセンサ１３０に備えたシリアルアクセスレジスタ１３０６が用いるシリアルクロック信号ＳＣＬと、コントロールユニット２１０に備えたレジスタ設定部２１０４が用いるシリアルクロック信号ＳＣＬとの切り替えタイミングが同期していれば、それぞれのシリアルクロック信号ＳＣＬにおける“Ｈｉｇｈ”レベルと“Ｌｏｗ”レベルとは異なっていてもよい。
【０１１２】
なお、撮像システム１００では、シリアルアクセスレジスタ１３０６に記憶されている設定値（パラメータ）を、コントロールユニット２１０が読み出すためのシリアル通信をすることができる。この場合、撮像システム１００では、レジスタ設定部２１０４が、シリアル通信によってシリアルアクセスレジスタ１３０６に読み出しを指示し、シリアルアクセスレジスタ１３０６が、記憶している設定値（パラメータ）を表す信号をシリアルデータ信号ＳＤＡとしてシリアル信号線３２に出力する。つまり、撮像システム１００では、イメージセンサ１３０とコントロールユニット２１０との間で、双方向のシリアル通信をすることができる。このため、シリアル信号線３２は、予め定めた抵抗値の不図示の抵抗によって電源に接続されてプルアップされた、いわゆる、オープンドレイン構成となっている。しかし、撮像システム１００において、コントロールユニット２１０が、シリアルアクセスレジスタ１３０６に記憶されている設定値（パラメータ）の読み出しをしない場合には、シリアル信号線３２をオープンドレイン構成にしなくてもよい。この場合、イメージセンサ１３０に備えたシリアルアクセスレジスタ１３０６においても、読み出しの指示に応じて記憶している設定値（パラメータ）を伝送する構成を備えなくてもよく、シリアルアクセスレジスタ１３０６の回路規模を低減することができる。また、オープンドレイン方式は、一般的に長い距離の伝送への対応に不向きであるため、シリアル通信で読み出しをせずに書き込み専用にし、接続構成でオープンドレイン方式を回避することは、内視鏡装置のような長いケーブルに適用するには有利に働く。
【０１１３】
実施形態によれば、複数の画素が２次元の行列状に配置され、撮影した連続した画像（動画像）の撮像信号（デジタル撮像信号）を伝送する内視鏡装置（内視鏡装置１）において患者（検査対象者）の体内に挿入する挿入部（挿入部１１）に備わる固体撮像装置（イメージセンサ１３０）と、イメージセンサ１３０から伝送されたデジタル撮像信号を処理するとともに、イメージセンサ１３０の動作を制御する内視鏡装置１において検査対象者の体内に挿入しない外部処理部（外部処理部２１）に備わる制御装置（コントロールユニット２１０）とを含む撮像システム（撮像システム１００）であって、イメージセンサ１３０は、撮像信号（画素信号）を取得する画素部（画素部１３０２）と、イメージセンサ１３０の動作を規定する設定値（パラメータ）を記憶するレジスタ（シリアルアクセスレジスタ１３０６）と、画素信号をアナログ／デジタル変換してデジタル撮像信号に変換する処理回路（列処理回路１３０４）と、撮影した画像（動画像）の水平同期信号（水平同期信号ＨＤ）に同期する同期信号（水平同期信号ＨＤ、垂直同期信号ＶＤであってもよい）を第１のシリアルクロック信号（シリアルクロック信号ＳＣＬ）としてデジタル撮像信号に埋め込んだシリアルのデジタル伝送信号を生成するフレーム構成部（フレーム構成回路１３０８）と、デジタル伝送信号のデータを伝送するデータ伝送部（ラインドライバ１３１０、符号化回路１３０９を含んでもよい）と、を備え、コントロールユニット２１０は、伝送されたデジタル伝送信号に含まれるデジタル撮像信号に埋め込まれたシリアルクロック信号ＳＣＬ（水平同期信号ＨＤ）に同期した第２のシリアルクロック信号（水平同期信号Ｈｓｙｎｃ）を生成するクロック生成部（画像生成部２１０３）と、水平同期信号Ｈｓｙｎｃに同期して、シリアルアクセスレジスタ１３０６に対する制御をするためのレジスタ設定信号を伝送するレジスタ設定部（レジスタ設定部２１０４）と、を備え、シリアルアクセスレジスタ１３０６は、伝送されたレジスタ設定信号が表す制御を、シリアルクロック信号ＳＣＬを用いて判定し、判定結果に応じて設定値（パラメータ）の記憶をする、撮像システム（撮像システム１００）が構成される。
【０１１４】
また、実施形態によれば、シリアルクロック信号ＳＣＬは、画像（動画像）に対応する水平同期信号（水平同期信号ＨＤ）である、撮像システム１００が構成される。
【０１１５】
また、実施形態によれば、シリアルクロック信号ＳＣＬの周波数は、１ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下である、撮像システム１００が構成される。
【０１１６】
また、実施形態によれば、ラインドライバ１３１０は、デジタル伝送信号のデータを２本の差動信号（例えば、ＬＶＤＳ方式の差動信号）で伝送し、レジスタ設定部２１０４は、レジスタ設定信号を１本の単信号（例えば、Ｉ２Ｃシリアル通信におけるシリアルデータ信号ＳＤＡ）で伝送する、撮像システム１００が構成される。
【０１１７】
また、実施形態によれば、レジスタ設定部２１０４は、レジスタ設定信号の伝送のみを行い、信号の受信は行わない（言い換えれば、シリアルアクセスレジスタ１３０６に記憶されている設定値（パラメータ）の読み出しをしない）、撮像システム１００が構成される。
【０１１８】
また、実施形態によれば、イメージセンサ１３０は、基準のクロック信号（マスタークロック信号）を発振して出力するクロック発振回路（オシュレータ１３１１）、をさらに備え、レジスタ設定部２１０４は、シリアルアクセスレジスタ１３０６にマスタークロック信号の発振周波数の設定信号（設定値（パラメータ））を記憶させ、オシュレータ１３１１は、シリアルアクセスレジスタ１３０６に記憶されたマスタークロック信号の発振周波数の設定信号（設定値（パラメータ））に従った周波数のマスタークロック信号を発振する、撮像システム１００が構成される。
【０１１９】
また、実施形態によれば、撮像システム１００、を含んで構成された（撮像システム１００を用いた）内視鏡装置（内視鏡装置１）であって、イメージセンサ１３０は、挿入部（挿入部１１）の先端（撮像部１３）に配置され、コントロールユニット２１０は、本体部（本体部２０または本体部２０に構成された外部処理部２１）に配置される、内視鏡装置（内視鏡装置１）が構成される。
【０１２０】
上記に述べたように、本発明の実施形態によれば、内視鏡装置として用いられる撮像システムを構成する固体撮像装置が、撮影した動画像を構成するフレーム（画像）に対応する同期信号（垂直同期信号および水平同期信号）を生成し、動画像のデジタル撮像信号に生成した同期信号を表す情報とを埋め込んだ動画像のデジタル伝送信号を構成して、撮像システムを構成する制御装置に伝送する。つまり、本発明の実施形態では、固体撮像装置が、撮影した動画像における同期信号の始まりのタイミングを埋め込んだ状態の動画像のデジタル伝送信号を、制御装置に伝送する。そして、本発明の実施形態では、制御装置が、伝送されてきた動画像のデジタル伝送信号に埋め込まれている同期信号を表す情報、つまり、同期信号の始まりのタイミングに基づいて、固体撮像装置が生成した同期信号と同様の同期信号を生成して、伝送されてきた動画像のデジタル伝送信号に含まれるデジタル撮像信号に基づいた動画像を生成する。
【０１２１】
また、本発明の実施形態では、撮像システムを構成する制御装置が、固体撮像装置に備えたそれぞれの構成要素における機能の動作や実行を制御する際に、固体撮像装置との間でシリアル通信をする。このとき、本発明の実施形態では、制御装置に備えたレジスタ設定部が、制御装置内で生成した固体撮像装置と同様の同期信号をシリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号として用いて、シリアルデータ信号ＳＤＡを伝送し、固体撮像装置に備えたシリアルアクセスレジスタに記憶している設定値（パラメータ）を書き換える。そして、本発明の実施形態では、シリアルアクセスレジスタが、固体撮像装置内で生成した同期信号をシリアルクロック信号ＳＣＬとして用いて、制御装置から伝送されてきたシリアルデータ信号ＳＤＡが表する設定値（パラメータ）を受信して、記憶された設定値（パラメータ）を書き換える。つまり、本発明の実施形態では、撮像システムを構成する固体撮像装置と制御装置とのそれぞれで、同期したシリアルクロック信号ＳＣＬを生成してシリアル通信をする。これにより、本発明の実施形態では、撮像システムを構成する固体撮像装置と制御装置との間でシリアル通信をするためのシリアルクロック信号ＳＣＬとシリアルデータ信号ＳＤＡとの２本の信号線のうち、シリアルクロック信号ＳＣＬを伝送するための信号線を削減することができる。
【０１２２】
これにより、本発明の実施形態では、撮像システムを用いた内視鏡装置において、内視鏡スコープ部および電気信号ケーブル内の信号線の数を、一般的なＩ２Ｃシリアル通信をする構成の内視鏡装置よりも１本少なくして、内視鏡スコープ部（特に、挿入部）の細径化を実現することができる。また、本発明の実施形態では、シリアル通信に用いる信号線の数が少なくなることにより、撮像システムを構成する固体撮像装置に形成するパッドの数が少なくなる。これにより、本発明の実施形態では、撮像システムを構成する固体撮像装置の面積（投影面積）が小さくなり、固体撮像装置の実装面積を小さくして、内視鏡スコープ部（特に、挿入部の先端に備える撮像部）の小型化を実現することができる。
【０１２３】
なお、本発明の実施形態では、本発明の撮像システム（実施形態では、撮像システム１００）において、水平同期信号（実施形態では、水平同期信号ＨＤや水平同期信号Ｈｓｙｎｃ）をシリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号として用いる場合の構成について説明した。しかし、本発明の撮像システムにおいてシリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号として用いる信号は、本発明の実施形態において示した水平同期信号に限定されるものではない。つまり、本発明の撮像システムにおいてシリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号として用いる信号は、イメージセンサ１３０において生成し、デジタル撮像信号に埋め込んでデジタル伝送信号としてコントロールユニット２１０に伝送するクロック信号であれば、いかなるクロック信号であってもよい。ただし、本発明の撮像システムにおいては、コントロールユニット２１０が受信したデジタル伝送信号（符号）に含まれるそれぞれのデータ（ビットデータ）をクロックデータリカバリー回路２１０２によって復元するために、符号化回路１３０９がマンチェスタ符号化方式や８ｂ／１０ｂ符号化方式において多重化したデータ検出クロックは、シリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号としては用いない。また、本発明の撮像システムにおいては、オシュレータ１３１１がイメージセンサ１３０における基準のクロック信号として生成するマスタークロック信号も、シリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号としては用いない。また、本発明の撮像システムにおいては、垂直走査回路１３０３が画素部１３０２から画素信号を出力させるタイミングや、水平走査回路１３０５が列処理回路１３０４からデジタル撮像信号を出力させるタイミングの信号、つまり、フレーム構成回路１３０８が構成するデジタル伝送信号に含まれるデジタル撮像信号のタイミングを表す信号も、シリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号としては用いない。これは、データ検出クロックや、マスタークロック信号、デジタル撮像信号のタイミングを表す信号の周期（周波数）は、上述したシリアルクロック信号ＳＣＬとして有効な周波数であると考えられる１ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の周期（周波数）の信号よりも周期が短い（周波数が高い）の信号であるからである。
【０１２４】
このため、本発明の撮像システムでは、水平同期信号の代わりにシリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号として用いる信号として、例えば、垂直同期信号が考えられる。つまり、撮像システム１００において、フレーム構成回路１３０８が生成する垂直同期信号を、シリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号として用いる構成にしてもよい。この場合、撮像システム１００では、画像生成部２１０３が、生成した垂直同期信号をレジスタ設定部２１０４に出力し、レジスタ設定部２１０４が、画像生成部２１０３から出力された垂直同期信号を、シリアルクロック信号ＳＣＬとして用いて、シリアルアクセスレジスタ１３０６に対してシリアル通信をする構成となる。ただし、垂直同期信号は、上述したシリアルクロック信号ＳＣＬとして有効な周波数であると考えられる１ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の周期（周波数）に合致した信号であるが、実施形態において示した水平同期信号よりは周期が長い（周波数が低い）の信号である。このため、撮像システム１００においてシリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号として垂直同期信号を用いた場合には、水平同期信号をシリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号として用いた場合よりも、シリアルアクセスレジスタ１３０６に対するシリアル通信、つまり、シリアルアクセスレジスタ１３０６に記憶している設定値（パラメータ）の書き換えが遅くなると考えられる。しかし、撮像システム１００においてシリアルアクセスレジスタ１３０６に記憶している設定値（パラメータ）の書き換えの速度が重要な項目ではない場合などにおいては、問題なく垂直同期信号をシリアルクロック信号ＳＣＬに相当するクロック信号として用いることができる。なお、この場合の撮像システム１００の動作は、上述した水平同期信号をシリアルクロック信号ＳＣＬとして用いた動作と同様に考えることができるため、詳細な説明は省略する。
【０１２５】
また、本発明の実施形態では、撮像システム１００において、イメージセンサ１３０がコントロールユニット２１０に伝送するデジタル伝送信号のデータ（デジタル伝送データ）から、それぞれの行の先頭のタイミング、つまり、水平同期信号ＨＤの始まりのタイミングを基準として画像生成部２１０３が水平同期信号Ｈｓｙｎｃを生成し、シリアルクロック信号ＳＣＬとして用いる構成について説明した。しかし、本発明の撮像システムにおいてシリアル通信において用いるシリアルクロック信号ＳＣＬを生成する際に基準とするタイミングは、本発明の実施形態において示した水平同期信号ＨＤの始まりのタイミングに限定されるものではない。つまり、撮像システム１００において、イメージセンサ１３０とコントロールユニット２１０との間でシリアルクロック信号ＳＣＬを生成する際に基準とするタイミングを予め整合させておけば、例えば、水平同期信号ＨＤにおいてブランキング期間が終了するタイミングなど、それぞれの行において先頭以外の位置を、シリアルクロック信号ＳＣＬを生成する際に基準とするタイミングとしてもよい。なお、この場合の撮像システム１００の動作は、上述した水平同期信号をシリアルクロック信号ＳＣＬとして用いた動作と同様に考えることができるため、詳細な説明は省略する。
【０１２６】
なお、本発明の実施形態では、撮像システム１００において、フレーム構成回路１３０８が、動画像を構成するそれぞれのフレーム（画像）に対応する同期信号（垂直同期信号ＶＤおよび水平同期信号ＨＤ）を生成する構成について説明した。しかし、本発明の撮像システムにおいて同期信号を生成する構成要素は、本発明の実施形態においてフレーム構成回路１３０８に限定されるものではない。つまり、撮像システム１００においてフレーム構成回路１３０８は、少なくとも、同期信号を表す情報をデジタル撮像信号埋め込んだ動画像のデジタル伝送信号を構成する構成要素であればよく、同期信号は、例えば、タイミングジェネレータ１３０７などの他の構成要素が生成してもよい。
【０１２７】
なお、本発明の実施形態では、本発明の撮像システムが、本発明の内視鏡装置として用いられる場合について説明した。しかし、本発明の撮像システムが用いられる装置は、実施形態において示した内視鏡装置に限定されるものではなく、シリアル通信によってデータの伝送をする装置であれば、様々な装置に本発明の撮像システムの考え方を適用することができる。そして、本発明の撮像システムの考え方を適用した様々な装置において、同様の効果を得ることができる。
【０１２８】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態およびその変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更をすることができる。
また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
上記実施形態によれば、固体撮像装置において用いるシリアル通信の一部の信号を削減することができる撮像システム、およびこの撮像システムを用いた内視鏡装置を提供することができる。
【符号の説明】
【０１３０】
１  内視鏡装置
１０  内視鏡スコープ部
１１  挿入部（挿入部）
１２  操作部
１３  撮像部（挿入部）
１４  操作スイッチ
２０  本体部（本体部）
２１  外部処理部（本体部）
２２  カラーモニタ
３０  ユニバーサルコード
１００  撮像システム
１３０  イメージセンサ（固体撮像装置）
１３０１  電源回路
１３０２  画素部（画素）
１３０３  垂直走査回路
１３０４  列処理回路
１３０５  水平走査回路
１３０６  シリアルアクセスレジスタ（レジスタ）
１３０７  タイミングジェネレータ
１３０８  フレーム構成回路（フレーム構成部）
１３０９  符号化回路
１３１０  ラインドライバ（データ伝送部）
１３１１  オシュレータ（クロック発振回路）
１３１１０  リングオシュレータ
１３１１１  可変電流源
２１０  コントロールユニット（制御装置）
２１０１  ラインレシーバ
２１０２  クロックデータリカバリー回路
２１０３  画像生成部（クロック生成部）
２１０４  レジスタ設定部（レジスタ設定部）
【図１】
2020026433.tif 000003
【図２】
2020026433.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2020026433.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和2年12月17日(2020.12.17)
【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】
複数の画素が２次元の行列状に配置され、撮影した連続した画像の撮像信号を伝送する固体撮像装置と、前記固体撮像装置から伝送された撮像信号を処理するとともに、前記固体撮像装置の動作を制御する制御装置とを含む撮像システムであって、
前記固体撮像装置は、
前記撮像信号を取得する画素部と、
前記固体撮像装置の動作を規定する設定値を記憶するレジスタと、
前記撮像信号をアナログ／デジタル変換してデジタル撮像信号に変換する処理回路と、
撮影した前記画像の水平同期信号に同期する同期信号を第１のシリアルクロック信号として前記デジタル撮像信号に埋め込んだシリアルのデジタル伝送信号を生成するフレーム構成部と、
前記デジタル伝送信号のデータを伝送するデータ伝送部と、
を備え、
前記制御装置は、
伝送された前記デジタル伝送信号に含まれる前記デジタル撮像信号に埋め込まれた前記第１のシリアルクロック信号に同期した第２のシリアルクロック信号を生成するクロック生成部と、
前記第２のシリアルクロック信号に同期して、前記レジスタに対する制御をするためのレジスタ設定信号を伝送するレジスタ設定部と、
を備え、
前記フレーム構成部は、生成した前記第１のシリアルクロック信号を前記レジスタに出力するとともに、
前記レジスタは、伝送された前記レジスタ設定信号が表す制御を、前記フレーム構成部から出力された前記第１のシリアルクロック信号を用いて判定し、判定結果に応じて前記設定値の記憶をする、
撮像システム。
【請求項２】
前記第１のシリアルクロック信号は、
前記画像に対応する水平同期信号である、
請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
前記第１のシリアルクロック信号の周波数は、
１ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下である、
請求項１または請求項２に記載の撮像システム。
【請求項４】
前記データ伝送部は、
前記デジタル伝送信号のデータを２本の差動信号で伝送し、
前記レジスタ設定部は、
前記レジスタ設定信号を１本の単信号で伝送する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項５】
前記レジスタ設定部は、
前記レジスタ設定信号の伝送のみを行い、信号の受信は行わない、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項６】
前記固体撮像装置は、
基準のクロック信号を発振して出力するクロック発振回路、
をさらに備え、
前記レジスタ設定部は、
前記レジスタに前記基準のクロック信号の発振周波数の設定信号を記憶させ、
前記クロック発振回路は、
前記レジスタに記憶された前記発振周波数の前記設定信号に従った周波数の前記基準のクロック信号を発振する、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の撮像システム。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像システム、
を含んで構成された内視鏡装置であって、
前記固体撮像装置は、挿入部の先端に配置され、
前記制御装置は、本体部に配置される、
内視鏡装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の第１の態様によれば、撮像システムは、複数の画素が２次元の行列状に配置され、撮影した連続した画像の撮像信号を伝送する固体撮像装置と、前記固体撮像装置から伝送された撮像信号を処理するとともに、前記固体撮像装置の動作を制御する制御装置とを含む撮像システムであって、前記固体撮像装置は、前記撮像信号を取得する画素部と、前記固体撮像装置の動作を規定する設定値を記憶するレジスタと、前記撮像信号をアナログ／デジタル変換してデジタル撮像信号に変換する処理回路と、撮影した前記画像の水平同期信号に同期する同期信号を第１のシリアルクロック信号として前記デジタル撮像信号に埋め込んだシリアルのデジタル伝送信号を生成するフレーム構成部と、前記デジタル伝送信号のデータを伝送するデータ伝送部と、を備え、前記制御装置は、伝送された前記デジタル伝送信号に含まれる前記デジタル撮像信号に埋め込まれた前記第１のシリアルクロック信号に同期した第２のシリアルクロック信号を生成するクロック生成部と、前記第２のシリアルクロック信号に同期して、前記レジスタに対する制御をするためのレジスタ設定信号を伝送するレジスタ設定部と、を備え、前記フレーム構成部は、生成した前記第１のシリアルクロック信号を前記レジスタに出力するとともに、前記レジスタは、伝送された前記レジスタ設定信号が表す制御を、前記フレーム構成部から出力された前記第１のシリアルクロック信号を用いて判定し、判定結果に応じて前記設定値の記憶をする。
【国際調査報告】
2020026433.tif 000008
2020026433.tif 000009
2020026433.tif 000010