專利名稱：阻抗匹配裝置和具有該阻抗匹配裝置的內(nèi)窺鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及阻抗匹配裝置和具有該阻抗匹配裝置的內(nèi)窺鏡，特別涉及取得經(jīng)由纜線向處理器傳送從內(nèi)窺鏡前端部的攝像元件輸出的攝像信號時的傳送路徑的阻抗匹配的阻抗匹配裝置和具有該阻抗匹配裝置的內(nèi)窺鏡。
背景技術(shù)：
以往，構(gòu)成從內(nèi)窺鏡前端部的攝像元件到處理器的傳送路徑的纜線具有幾米左右的長度，纜線的阻抗匹配在波形質(zhì)量的觀點中是很重要的。伴隨近年來的攝像元件輸出信號的寬帶化，阻抗匹配的重要性進一步提高。但是，由于制作上的情況，纜線阻抗的偏差較大，存在損害波形質(zhì)量的問題。參照圖18 圖20對現(xiàn)有的阻抗匹配方法進行說明。圖18示意性地示出內(nèi)窺鏡的傳送路徑。內(nèi)窺鏡具有被插入到體腔內(nèi)的插入部、與·插入部的基端側(cè)連接的操作部(圖示省略)、通用纜線部。內(nèi)窺鏡的插入部具有具有作為固體攝像元件的CCD的前端部、在前端部的基端側(cè)設(shè)置的彎曲部、在彎曲部的基端側(cè)設(shè)置的具有撓性的撓性管部。在插入部的內(nèi)部貫穿插入有用于在CCD中授受攝像信號和電源電壓的信號纜線，該信號纜線還經(jīng)由操作部和通用纜線部與未圖示的處理器連接。在圖18中，標(biāo)號10表示內(nèi)窺鏡前端部,20表示特性阻抗ZO的纜線,30表示模擬前端部的一部分。前端部10具有CXD 11、基極電阻R1、構(gòu)成發(fā)射極跟隨器的NPN型晶體管Q1、作為輸出電阻的發(fā)射極電阻R2，從外部向CCD 11和晶體管Ql的集電極供給電源電壓Vdd。模擬前端部30具有直流終端電阻R3、直流截止用電容器Cl、交流終端電阻R4、前置放大器32等。交流終端電阻R4由能夠手動調(diào)整的微調(diào)電阻器等可變電阻構(gòu)成。阻抗匹配的條件為(晶體管Ql的輸出電阻值)+ (電阻R2的電阻值)=Z0=(電阻R4的電阻值)。由于能夠通過改變交流終端電阻R4的值來吸收纜線20的特性阻抗ZO的偏差，所以設(shè)R4為能夠手動調(diào)整的可變電阻，在觀測由圖18的傳送路徑傳送的CCD輸出波形時，得到圖19或圖20所示的波形。作為CCD輸出波形，能夠利用波形觀測裝置對模擬前端部30的輸出波形進行觀測而得到。圖19是進行了阻抗匹配的情況下的CXD輸出波形，圖20是未進行阻抗匹配的情況下的CCD輸出波形。在圖19中，標(biāo)號fl表示饋通部，f2表示信號部，f0表示復(fù)位部。在未進行阻抗匹配的情況下，如圖20所示，成為在CCD輸出中重疊有反射波的波形，所以通過一邊觀測CCD輸出的波形一邊變更電阻R4的值，能夠得到圖19所示的阻抗匹配后的波形。但是，作為內(nèi)窺鏡中的與纜線長相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)有技術(shù)，例如在日本國特開平6-105807號公報、日本國特開2006-055223號公報、日本國特開2001-016141號公報中被公開。日本國特開平6-105807號公報公開了如下的電子內(nèi)窺鏡裝置的信號處理裝置即使在使用不同長度的電子內(nèi)窺鏡的情況下，也不用轉(zhuǎn)換動作定時，能夠使相關(guān)雙重采樣電路等有效進行動作，并且，簡化了電路結(jié)構(gòu)，處理容易。日本國特開2006-055223號公報公開了如下的內(nèi)窺鏡在內(nèi)窺鏡的信號連接器內(nèi)設(shè)有連接器基板，并且，在該連接器基板上設(shè)置信號圖案，該信號圖案為了防止驅(qū)動信號作為噪聲混入而以遠(yuǎn)離驅(qū)動電路的方式傳送CXD的輸出信號。由此，能夠減輕驅(qū)動信號導(dǎo)致的噪聲的影響，并且還容易應(yīng)對固體攝像元件的種類不同的情況。日本國特開2001-016141號公報公開了如下的纜線長補償裝置該纜線補償裝置能夠沿著纜線配置在信號路徑內(nèi)，針對纜線的影響來補償信號，在信號頻率的整個期望范圍內(nèi)得到期望的增益，由此，補償在設(shè)置X線視頻圖像生成系統(tǒng)等視頻圖像生成系統(tǒng)的情況下使用的信號纜線的長度對信號分辨率的影響。但是，在圖18 圖20所述的現(xiàn)有技術(shù)中，一邊觀察C⑶輸出的觀測波形一邊以手動作業(yè)的方式調(diào)整可變電阻的值，所以不方便。并且，日本國特開平6-105807號公報示出通過改變電阻值來應(yīng)對纜線的長度，但是，沒有公開使電阻值改變成與纜線的特性阻抗匹配的情況。日本國特開2006-055223號公報僅示出使電阻的電阻值與纜線的特性阻抗匹配來選擇電阻，沒有公開如下技術(shù)利用相關(guān)雙重采樣電路的采樣動作檢測阻抗的不匹配程 度，使匹配用可變電阻的電阻值匹配。日本國特開2001-016141號公報示出改變可變電阻的電阻值使其與纜線的特性阻抗匹配，但是，沒有公開如下技術(shù)利用相關(guān)雙重采樣電路的采樣動作檢測阻抗的不匹配程度，使匹配用可變電阻的電阻值匹配。因此，本發(fā)明的目的在于，鑒于上述問題，提供如下的阻抗匹配裝置和具有該阻抗匹配裝置的內(nèi)窺鏡能夠利用相關(guān)雙重采樣電路的采樣動作檢測阻抗的不匹配程度，使匹配用可變電阻的電阻值匹配，吸收在內(nèi)窺鏡中使用的纜線的特性阻抗的偏差。

發(fā)明內(nèi)容
用于解決課題的手段本發(fā)明的一個方式的阻抗匹配裝置具有固體攝像元件；驅(qū)動單元，其驅(qū)動所述固體攝像元件，使得從所述固體攝像元件輸出矩形波；纜線，其傳送從所述固體攝像元件輸出的所述矩形波；相關(guān)雙重采樣電路，其按照如下方式進行相關(guān)雙重采樣將饋通采樣脈沖的定時固定成由所述纜線傳送的所述矩形波表現(xiàn)為高值的定時，以該固定的饋通采樣脈沖的定時為基準(zhǔn)一邊改變信號鉗位脈沖的定時一邊對所述矩形波進行采樣，由此掃描所述矩形波；電阻值可變的可變電阻，其設(shè)置在所述纜線的終端側(cè)；以及電阻值可變單元，其根據(jù)作為一邊改變所述可變電阻的電阻值一邊進行掃描的結(jié)果而從所述相關(guān)雙重采樣電路輸出的信號，改變該可變電阻的電阻值，使得所述可變電阻的電阻值與所述纜線的特性阻抗匹配。本發(fā)明的一個方式的內(nèi)窺鏡具有所述一個方式的阻抗匹配裝置，該內(nèi)窺鏡還具有補償單元，該補償單元對所述纜線長的長度進行補償，使得所述纜線的長度實質(zhì)上成為規(guī)定長度。


圖I是本發(fā)明的第I實施方式的阻抗匹配裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖2是第I實施方式中的基于SHD掃描的阻抗匹配檢測方法的匹配時的說明圖。圖3是第I實施方式中的基于SHD掃描的阻抗匹配檢測方法的不匹配時的說明圖。圖4是說明第I實施方式中的基于SHD掃描的阻抗匹配檢測方法的最終匹配點的判定方法的圖。圖5是說明第I實施方式中的阻抗匹配裝置的動作的流程圖。圖6是示出第I實施方式的阻抗匹配裝置中的模擬前端部配置在內(nèi)窺鏡內(nèi)部的情 況的實施例I的結(jié)構(gòu)圖。圖7是示出第I實施方式的阻抗匹配裝置中的模擬前端部配置在處理器內(nèi)部的情況的實施例2的結(jié)構(gòu)圖。圖8是本發(fā)明的第2實施方式的具有阻抗匹配裝置的內(nèi)窺鏡中的能夠在不同纜線長的內(nèi)窺鏡中共用的鏡體內(nèi)基板的結(jié)構(gòu)圖。圖9是示出在第2實施方式中連接了纜線長較長的內(nèi)窺鏡的情況的內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)圖。圖10是示出在第2實施方式中連接纜線長較短的內(nèi)窺鏡的情況的進行了長度補償?shù)膬?nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)圖。圖11是說明避免與基于驅(qū)動脈沖休止期間的電源電壓波形的變化對應(yīng)的驅(qū)動脈沖的電平變動的影響的方法的圖。圖12是示出在內(nèi)窺鏡前端部配設(shè)有使幀轉(zhuǎn)送方式的CCD間歇驅(qū)動中的曝光時間內(nèi)的讀出脈沖休止的斷電信號產(chǎn)生器的結(jié)構(gòu)的框圖。圖13是說明斷電信號產(chǎn)生方法的實施例I的波形圖。圖14是示出實施例I中的斷電信號產(chǎn)生器的結(jié)構(gòu)的圖。圖15是說明圖14的斷電信號產(chǎn)生器的動作的時序圖。圖16是說明斷電信號產(chǎn)生方法的實施例2的波形圖。圖17是示出實施例2中的斷電信號產(chǎn)生器的結(jié)構(gòu)的圖。圖18是現(xiàn)有例的阻抗匹配裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖19是示出由現(xiàn)有例的阻抗匹配后的傳送路徑傳送的C⑶輸出波形的圖。圖20是示出由現(xiàn)有例的未進行阻抗匹配的傳送路徑傳送的CXD輸出波形的圖。
具體實施例方式下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細(xì)說明。[第I實施方式]圖I示出本發(fā)明的第I實施方式的阻抗匹配裝置的結(jié)構(gòu)。本實施方式說明將阻抗匹配裝置IA應(yīng)用于內(nèi)窺鏡I的例子。在圖I中，阻抗匹配裝置IA具有前端部10，其具有作為固體攝像元件的CXDll ；作為傳送路徑的纜線20，其傳送該前端部10的CXD 11輸出；以及模擬前端部30A，其輸入所傳送的CCD 11輸出，利用CDS電路33的采樣動作檢測阻抗的匹配或不匹配的程度，生成與該程度對應(yīng)的控制信號，能夠進行使匹配用的可變電阻R4a的電阻值匹配的控制。纜線20具有特性阻抗ZO。前端部10具有作為固體攝像元件的CXD 11、構(gòu)成發(fā)射極跟隨器的晶體管Q1、將CCD 11的輸出導(dǎo)入晶體管Ql的基極的電阻R1、用于向纜線20輸出晶體管Ql的發(fā)射極輸出的電阻R2。從未圖示的處理器內(nèi)的直流電源向前端部10內(nèi)的CCD 11和晶體管Ql的集電極供給電源電壓Vdd。纜線20向模擬前端部30A側(cè)傳送來自CXD 11的攝像信號，另一方面，通過纜線20內(nèi)的未圖不的驅(qū)動信號線向CCD 11側(cè)傳送來自模擬前端部30A內(nèi)的未圖不的驅(qū)動信號生成電路的CCD用驅(qū)動信號。模擬前端部30A具有終端電路部31、前置放大器32、⑶S電路33、A/D轉(zhuǎn)換器34、 以及作為控制信號生成部的FPGA (Field Programmable Gate Array (現(xiàn)場可編程門陣列)的簡稱)35，該FPGA 35利用⑶S電路33的采樣動作生成與阻抗的匹配或不匹配程度對應(yīng)的控制信號，使匹配用的可變電阻R4a的電阻值匹配。FPGA 35生成饋通采樣脈沖(SHP)和信號鉗位脈沖(SHD)，通過對⑶S電路33供給這些脈沖，能夠?qū)Β荢電路33的采樣動作進行控制。終端電路部31具有直流終端電阻R3、直流截止用電容器Cl、交流終端電阻R4a。交流終端電阻R4a由能夠利用來自FPGA 35的控制信號調(diào)整電阻值的數(shù)字微調(diào)電阻器這樣的可變電阻構(gòu)成。另外，作為阻抗匹配控制兼圖像處理器件，使用FPGA，但是，也可以使用DSP (數(shù)字信號處理器)或CPU (中央運算處理裝置)。阻抗匹配裝置IA中的阻抗匹配時的上述各部的動作功能如下所述。模擬前端部30A內(nèi)的未圖示的驅(qū)動單元能夠驅(qū)動CXD 11，使得從⑶D 11輸出矩形波。纜線20傳送從CXD 11輸出的所述矩形波。⑶S電路33按照如下的方式進行相關(guān)雙重采樣將饋通采樣脈沖(SHP)的定時固定成由纜線20傳送的所述矩形波表現(xiàn)為高值的定時(“高”部分)，以該固定的饋通采樣脈沖的定時為基準(zhǔn)一邊改變信號鉗位脈沖(SHD)的定時一邊對所述矩形波進行采樣，由此掃描所述矩形波。CDS電路33依次對饋通部fI和信號部f2各自的電平進行采樣和保持，輸出它們的電位差作為信號值。作為可變電阻的交流終端電阻R4a設(shè)置在纜線20的終端側(cè)，電阻值可變。作為電阻值可變單元的FPGA 35根據(jù)作為改變可變電阻即交流終端電阻R4a的電阻值并進行掃描的結(jié)果而從所述CDS電路33輸出的信號，改變該交流終端電阻R4a的電阻值，使得所述交流終端電阻R4a的電阻值與纜線20的特性阻抗ZO匹配。更具體而言，F(xiàn)PGA35對從CDS電路33輸出的信號進行2次微分，將所述交流終端電阻R4a的電阻值確實為該2次微分的結(jié)果的絕對值表現(xiàn)為最接近O的值時的電阻值，作為與纜線20的特性阻抗匹配的電阻值。接著，參照圖2 圖4對圖I的作用效果進行說明。由于阻抗匹配的條件為(晶體管Ql的輸出電阻)+ (電阻R2)=Z0=R4a，所以能夠通過改變電阻R4a來減少特性阻抗ZO的偏差。電阻R4a由利用電控制信號的值使電阻值可變的數(shù)字微調(diào)電阻器構(gòu)成。僅當(dāng)驅(qū)動CDD驅(qū)動中的復(fù)位時，從CDD 11輸出矩形波。相對于進行阻抗匹配的情況的圖2(a)所示的CXD矩形輸出波形，未進行阻抗匹配的情況的圖3 (a)所示的CCD矩形輸出波形的波形變形，所以，在CDS電路33中，在其輸入波形的高電平(“高”)部分固定饋通鉗位脈沖(SHP)的狀態(tài)下依次改變信號鉗位脈沖(SHD)的定時(以下稱為掃描)時，在矩形波的變化點輸出與該電壓差對應(yīng)的信號。在取得CXD輸出的傳送路徑的阻抗匹配的情況下，如圖2 (a)所示，在變化點，CXD輸出波形同樣增加，所以，信號鉗位脈沖(SHD)的定時掃描時的明亮度(亮度)也同樣變化，但是，在未取得阻抗匹配的情況下，由于包含反射波，所以如圖3 (a)所示，亮度不是同樣變化。亮度的信號鉗位脈沖定時的亮度值的2次微分越接近0，越能夠判斷為取得匹配，所以，通過一邊改變終端電阻值R4a —邊計算上述2次微分的絕對值，能夠決定最佳的終端電阻值R4a。也可以代替計算2次微分的絕對值而計算2次微分值的平方值。在本實施方式中，在FPGA 35中計算2次微分并反饋到作為數(shù)字微調(diào)電阻器的可變電阻R4a。實際上，圖2 (b )和圖3 (b )示出橫軸取SHD脈沖的時間位置、縱軸取亮度的2次 微分的平方值的曲線圖。針對2次微分的平方值設(shè)置適當(dāng)?shù)拈撝?，檢測SHD掃描中的一定時間內(nèi)的2次微分的平方值的峰值數(shù)，由此，能夠判定阻抗匹配的匹配或不匹配的程度。如圖2 (b)所示，如果基于一定時間內(nèi)的SHD脈沖掃描的2次微分的平方值的峰值數(shù)為2個，則在亮度波形的上升沿或下降沿存在2個變化點，能夠判定為取得阻抗匹配(Z=R4a)。并且，如圖3 (b)所示，如果基于一定時間內(nèi)的SHD脈沖掃描的2次微分的平方值的峰值數(shù)為3個以上(圖中為4個)，則在亮度波形的上升沿或下降沿存在4個變化點，能夠判定為未取得阻抗匹配(Z關(guān)R4a)。圖4示出上述基于SHD掃描的阻抗匹配檢測方法的最終匹配點的判定方法。當(dāng)橫軸取電阻R4a的值、縱軸取基于SHD脈沖掃描的2次微分的平方值的峰值數(shù)時，可知在R4a=Z0的匹配點，峰值數(shù)最少(2個)，在除此之外的不匹配點中，峰值數(shù)為3個以上。即，能夠判斷為峰值數(shù)為2時的R4a的值等于ZO。圖5說明第I實施方式的阻抗匹配裝置IA的動作。阻抗匹配裝置IA的動作通過FPGA 35來控制。如圖5所示，首先，在步驟SI中，將可變電阻R4a設(shè)定為初始值。接著，在步驟S2中，在CXD 11輸出的高電平(“高”)期間內(nèi)設(shè)定饋通采樣脈沖SHP。在步驟SI中，在從CXD11輸出中的高電平(“高”)到低電平(“低”)的變化點附近，在一定期間內(nèi)依次改變信號鉗位脈沖SHD的定時并進行掃描。接著，在步驟S4中，根據(jù)通過SHD掃描而得到的亮度譜(例如C⑶輸出信號的2次微分的平方值)對峰值數(shù)進行計數(shù)。然后，在步驟S5中，判斷通過SHD掃描而得到的峰值數(shù)是否為2。如果在步驟S5中峰值數(shù)不為2，則變更電阻R4a，返回步驟S2，反復(fù)進行S2 S5。如果在步驟S5中峰值數(shù)為2，則取得阻抗匹配，將電阻R4a設(shè)定為當(dāng)前值。如上所述，由于能夠自動調(diào)整終端電阻值以吸收纜線的特性阻抗的個體差(偏差)，所以能夠降低纜線傳送后的CCD輸出信號的劣化，提高信號波形的質(zhì)量。而且，由于不需要追加阻抗調(diào)整用的纜線和器件等，所以纜線粗細(xì)和基板尺寸不可能增大，在這方面是優(yōu)選的。
圖6示出第I實施方式的阻抗匹配裝置中的模擬前端部配置在內(nèi)窺鏡(鏡體)內(nèi)部的情況的實施例I的結(jié)構(gòu)圖。在圖6中，在內(nèi)窺鏡I內(nèi)部吸收將模擬前端部30A配置在內(nèi)窺鏡I內(nèi)部的纜線20的特性阻抗的偏差。在初次出廠時和修理(修復(fù))時實施電阻R4a的調(diào)整作業(yè)，將其結(jié)果存儲在內(nèi)窺鏡I內(nèi)部的例如ROM中。在接通內(nèi)窺鏡I的電源時，從ROM中讀出調(diào)整結(jié)果并設(shè)定電阻R4a。圖7示出第I實施方式的阻抗匹配裝置中的模擬前端部配置在處理器內(nèi)部的情況的實施例2的結(jié)構(gòu)圖。在圖7中，在處理器2中吸收將模擬前端部30A配置在處理器2內(nèi)的纜線20的特性阻抗的偏差。每次接通內(nèi)窺鏡I的電源時，實施電阻R4a的調(diào)整作業(yè)。在切斷電源之前將調(diào)整結(jié)果保持在處理器2內(nèi)的存儲器中。根據(jù)第I實施方式，能夠?qū)崿F(xiàn)如下的阻抗匹配裝置能夠利用作為相關(guān)雙重采樣電路的⑶S電路的采樣動作檢測阻抗的不匹配程度，使匹配用可變電阻的電阻值匹配，吸·收在內(nèi)窺鏡中使用的纜線的特性阻抗的偏差。[第2實施方式]圖8示出本發(fā)明的第2實施方式的具有阻抗匹配裝置的內(nèi)窺鏡中的能夠在不同纜線長的內(nèi)窺鏡中共用的鏡體內(nèi)基板的結(jié)構(gòu)圖。在圖8 圖10中，對與圖I相同的部分標(biāo)注相同標(biāo)號進行說明。圖8示出能夠共同組入例如大腸用鏡體這樣較長的鏡體和支氣管用鏡體這樣較短的鏡體那樣不同纜線長的多個種類的內(nèi)窺鏡中的鏡體內(nèi)基板30B。在本第2實施方式中，關(guān)于長度不同的纜線長的內(nèi)窺鏡，通過利用在鏡體內(nèi)基板30B內(nèi)配設(shè)的信號圖案60、70補充其纜線長，使傳送路徑的送出側(cè)電路和接受側(cè)電路間的傳送距離相同。信號圖案60是設(shè)置在驅(qū)動信號線上的圖案，信號圖案70是設(shè)置在攝像信號線上的圖案。信號圖案60、70均形成為矩形波狀的圖案，使得在基板上的較少的空間內(nèi)確保必要的長度。在信號圖案60的從始端到終端的區(qū)間內(nèi)設(shè)有作為電連接端子的多個(圖中為4個)抽頭ml m4。針對這4個抽頭ml m4,對置配設(shè)有作為I個共通的連接端子的抽頭m0。S卩，能夠使用連接線61選擇性地使抽頭mO與上述抽頭ml m4中的任意一方連接。因此，抽頭mO、抽頭ml m4和連接線61構(gòu)成補償單元,該補償單元對纜線20的長度進行補償，使得纜線20的長度實質(zhì)上成為規(guī)定長度。同樣，在信號圖案70的從始端到終端的區(qū)間內(nèi)設(shè)有作為電連接端子的多個(圖中為4個)抽頭nl n4。針對這4個抽頭nl n4，對置配設(shè)有作為I個共通的連接端子的抽頭nO。S卩，能夠使用連接線71選擇性地使抽頭nO與上述抽頭nl n4中的任意一方連接。因此，抽頭nO、抽頭nl n4和連接線71構(gòu)成補償單元,該補償單元對纜線20的長度進行補償，使得纜線20的長度實質(zhì)上成為規(guī)定長度。如果使用該內(nèi)窺鏡共通的鏡體內(nèi)基板30B，則在內(nèi)窺鏡裝置組裝時，即使從外部向鏡體內(nèi)基板30B連接圖9或圖10所示的長度不同的纜線20的情況下，通過在鏡體內(nèi)基板30B內(nèi)配設(shè)的信號圖案60、70的抽頭選擇，實質(zhì)上也能夠等同(等效)于連接相同長度的纜線。因此，如果將鏡體內(nèi)基板30B內(nèi)的相位調(diào)整和電平調(diào)整用的電路常數(shù)RLl、CLl和RL2固定為與最長的纜線長的內(nèi)窺鏡(例如大腸用鏡體)一致，則在內(nèi)窺鏡組裝時，在使比最長的纜線長短的長度的纜線20與鏡體內(nèi)基板30B連接的情況下，如果與實際使用的較短的纜線20 (例如支氣管用鏡體的纜線)的長度對應(yīng)地選擇信號圖案60、70的適當(dāng)抽頭(例如抽頭m4、n4)、并使用連接線61、71將抽頭m2 m4和抽頭n2 n4連接到共通抽頭m0、m0上,則能夠與最長的纜線長一致。當(dāng)從ml向m4依次改變抽頭ml m4中的任意一方連接到共通抽頭mO上時,信號圖案60的長度依次變長，其結(jié)果，能夠按照依次增長在與抽頭mO外部連接的纜線20的驅(qū)動信號線上附加的纜線長的方式進行補充。同樣，當(dāng)從nl向n4依次改變抽頭nl n4中的任意一方連接到共通抽頭nO上時，信號圖案70的長度依次變長，其結(jié)果，能夠按照依次增長在與抽頭nO外部連接的纜線20的攝像信號線上附加的纜線長的方式進行補充。這里，驅(qū)動信號線不需要進行阻抗匹配，但是，關(guān)于攝像信號線，通過設(shè)置圖I所 示的阻抗匹配裝置(標(biāo)號31 35)，能夠提高纜線傳送后的攝像信號的質(zhì)量。以往，需要按照纜線長的不同而對電路的常數(shù)進行設(shè)計或調(diào)整。由于纜線長變化，傳送時間不同，所以存在調(diào)整幅度增大的問題。即，以往，當(dāng)纜線長不同時，A/D轉(zhuǎn)換以前的相位調(diào)整按照每個鏡體而不同，或者需要按照每個纜線重新估計用于進行驅(qū)動的電路常數(shù)，當(dāng)鏡體種類增加時，電路設(shè)計和管理煩雜。圖9示出在第2實施方式中纜線長較長的內(nèi)窺鏡的結(jié)構(gòu)圖。這里，示出纜線長最長的情況的內(nèi)窺鏡。在圖9中，將連接線61連接在共通抽頭mO與抽頭ml之間，將連接線71連接在共通抽頭nO與抽頭nl間之間。S卩，由于分別使用連接線61、71使鏡體內(nèi)基板30B內(nèi)的2個切換單元中的共通抽頭mO、nO與抽頭ml、nl連接、即采用纜線長最長的情況的連接，所以成為不進行長度補償?shù)臓顟B(tài)。圖10示出在第2實施方式中針對纜線長較短的內(nèi)窺鏡進行長度補償?shù)臓顟B(tài)鏡的結(jié)構(gòu)圖。這里，示出纜線長最短的情況的內(nèi)窺鏡。在圖10中，將連接線61連接在共通抽頭mO與抽頭m4之間，將連接線71連接在共通抽頭nO與抽頭n4之間。S卩，由于分別使用連接線61、71使鏡體內(nèi)基板30B內(nèi)的2個切換單元中的共通抽頭mO、nO與抽頭m4、n4連接、即采用纜線長最短的情況的連接，所以，成為進行與信號圖案60、70的全長相當(dāng)?shù)拈L度補償?shù)臓顟B(tài)。根據(jù)第2實施方式，在鏡體內(nèi)基板上設(shè)置補償單元，該補償單元對所述纜線長的長度進行補償，使得纜線的長度實質(zhì)上成為規(guī)定長度，所以，不需要每次根據(jù)纜線長而改變鏡體內(nèi)基板上的電路常數(shù)等，不需要預(yù)先準(zhǔn)備與纜線長對應(yīng)的多個種類的鏡體內(nèi)基板。下面，對與本發(fā)明的內(nèi)窺鏡相關(guān)聯(lián)的技術(shù)進行說明。圖11說明避免與基于驅(qū)動脈沖休止期間的電源電壓波形的變化對應(yīng)的驅(qū)動脈沖的電平變動的影響的方法。在圖11中，(a)示出電源電壓波形，(b)示出垂直同步信號，(C)示出驅(qū)動脈沖波形。由于驅(qū)動脈沖本來給出驅(qū)動定時，所以振幅恒定，但是，在圖11(c)中，由于設(shè)有脈沖休止期間而使電源電壓發(fā)生變動，得到驅(qū)動脈沖也發(fā)生變動的結(jié)果。由于CCD的分辨率越高，驅(qū)動信號的頻率越高，所以電力消耗增大。因此，在驅(qū)動脈沖中設(shè)置休止期間，節(jié)減電力消耗。因此，在驅(qū)動脈沖中存在動作的期間和停止的期間。停止的期間不消耗電源，但是，由于經(jīng)由纜線向內(nèi)窺鏡前端的CCD送出電源，所以，當(dāng)流過驅(qū)動電流時，電源電壓下降。在驅(qū)動脈沖不進行動作的情況下，由于不流過消耗電流，所以，電源電壓上升。伴隨電源電壓的上升，當(dāng)驅(qū)動信號即驅(qū)動脈沖開始進行動作時，驅(qū)動脈沖的振幅也抬高，伴隨電源電壓的下降，驅(qū)動脈沖的振幅也下降，轉(zhuǎn)移到穩(wěn)定狀態(tài)。即，當(dāng)驅(qū)動脈沖開始進行動作并開始流過驅(qū)動電流時，由于在纜線中存在電阻，所以電源電壓下降，轉(zhuǎn)移到穩(wěn)定狀態(tài)。在驅(qū)動脈沖的休止期間中，當(dāng)電源電壓升高時，在攝像圖像中產(chǎn)生陰影(圖像逐漸變白的現(xiàn)象)。以往為了在垂直同步信號的消隱期間(圖11 (b)的高電平的期間)內(nèi)使驅(qū)動脈沖也休止、而使電源電壓的上升狀態(tài)的期間(在該期間內(nèi)，在驅(qū)動脈沖開始時產(chǎn)生振幅上升的狀態(tài))與圖像顯示期間的開始大致一致，作為陰影，會造成不良影響。因此，如圖11 (C)所示，在垂直同步信號的消隱期間之前設(shè)置驅(qū)動脈沖的休止期間的定時，換言之，在圖像顯示期間(有效期間)的開始點之前(例如消隱期間的開始時點)設(shè)置驅(qū)動脈沖的開始定時。即，在圖像顯示的休止期間即消隱期間內(nèi)到來與驅(qū)動脈沖的振幅變動期間對應(yīng)的預(yù)驅(qū)動期間，電源電壓下降而穩(wěn)定，在驅(qū)動脈沖振幅也穩(wěn)定的時點取出圖像信號并顯示在監(jiān)視器上。由此，與陰影相當(dāng)?shù)牟糠植粫@示在監(jiān)視器上。
如上述圖11 (b)、(c)那樣，使開始驅(qū)動的定時向?qū)嶋H需要的圖像顯示期間之前偏移，在電源電壓和驅(qū)動脈沖的振幅穩(wěn)定后取出攝像圖像，由此不會將陰影等不良情況顯示在畫面上。圖12示出在內(nèi)窺鏡前端部配設(shè)用于使在本發(fā)明的內(nèi)窺鏡中使用的幀轉(zhuǎn)送方式的CCD的間歇驅(qū)動中的曝光時間內(nèi)的讀出脈沖或驅(qū)動信號休止的斷電信號產(chǎn)生器的結(jié)構(gòu)。其中，示出了在內(nèi)窺鏡I的前端部10，除了 CXD 11以外，還具有⑶S電路33和定時發(fā)生器40。在圖12中，內(nèi)窺鏡I的前端部10具有CXD 11、進行相關(guān)雙重采樣處理的⑶S電路33、對這些電路供給定時信號的定時發(fā)生器40。CXD 11例如使用幀轉(zhuǎn)送方式的⑶D。并且，定時發(fā)生器40除了具有定時產(chǎn)生器40a、40c和驅(qū)動電路40b、40d以外，還具有斷電信號產(chǎn)生器40f。以往，斷電信號產(chǎn)生器不是設(shè)置在內(nèi)窺鏡前端部10，而是設(shè)置在處理器(圖示省略)側(cè)，所以斷電信號線需要通過纜線20內(nèi)，成為內(nèi)窺鏡插入部粗徑化的要因之一。該現(xiàn)有例記載于日本特開2009-045366號公報的圖3中。在本發(fā)明的實施例中，對其進行了改善，在內(nèi)窺鏡前端部10內(nèi)配設(shè)斷電信號產(chǎn)生器40f，使用水平驅(qū)動信號和垂直驅(qū)動信號在前端部10生成斷電信號。下面，對圖12的電路結(jié)構(gòu)進行說明，然后，參照圖13 圖17對斷電信號的生成方法進行說明。如圖12所示，在內(nèi)窺鏡I的前端部10設(shè)置的CXD 11構(gòu)成為具有圖像區(qū)域11a、移位寄存器I lb、放大電路11c、開關(guān)lid。圖像區(qū)域Ila對由未圖示的物鏡光學(xué)系統(tǒng)成像的被攝體的像進行光電轉(zhuǎn)換，作為電荷進行蓄積，并且，根據(jù)從定時發(fā)生器40輸出的φΡ信號，將該電荷轉(zhuǎn)送到移位寄存器lib。移位寄存器Ilb根據(jù)從定時發(fā)生器40輸出的(pS信號，將從圖像區(qū)域Ila轉(zhuǎn)送的電荷作為攝像信號而輸出到放大電路He。放大電路Ilc在開關(guān)Ild接通的情況下被供給電壓Vdd，從而成為驅(qū)動狀態(tài)。換言之，放大電路Ilc在開關(guān)Ild斷開的情況下未被供給電壓Vdd，所以成為驅(qū)動停止?fàn)顟B(tài)。然后，放大電路Ilc根據(jù)從定時發(fā)生器40輸出的<pR信號，在所述驅(qū)動狀態(tài)下對從移位寄存器Ilb輸出的攝像信號進行放大，將放大后的該攝像信號作為CCDout信號而輸出到CDS電路33。開關(guān)Ild在所輸入的cpPDN信號表示接通的情況下接通，從而對放大電路Ilc供給電壓Vdd。并且，開關(guān)Ild在所輸入的(pPD\i f號表示斷開的情況下斷開，從而停止對放大電路Ilc供給電壓Vdd。如圖12所示，在內(nèi)窺鏡I的前端部10設(shè)置的CDS電路33構(gòu)成為具有采樣脈沖產(chǎn)生電路33a、采樣保持電路33b、放大電路33c、開關(guān)33d。采樣脈沖產(chǎn)生電路33a在開關(guān)33d接通的情況下被供給電壓Vdd，從而成為驅(qū)動狀態(tài)。換言之，采樣脈沖產(chǎn)生電路33a在開關(guān)33d斷開的情況下未被供給電壓Vdd，所以成為驅(qū)動停止?fàn)顟B(tài)。然后，采樣脈沖產(chǎn)生電路33a根據(jù)從定時發(fā)生器40輸出的cpSH信號，在所 述驅(qū)動狀態(tài)下生成用于表示采樣保持電路33b進行相關(guān)雙重采樣處理的定時的采樣脈沖，并且將該采樣脈沖輸出到采樣保持電路33b。 采樣保持電路33b根據(jù)從采樣脈沖產(chǎn)生電路33a輸出的采樣脈沖，對從CCD 11輸出的CXDout信號進行相關(guān)雙重采樣處理。放大電路33c在開關(guān)33d接通的情況下被供給電壓Vdd，從而成為驅(qū)動狀態(tài)。換言之，放大電路33c在開關(guān)33d斷開的情況下未被供給電壓Vdd，所以成為驅(qū)動停止?fàn)顟B(tài)。然后，放大電路33c在所述驅(qū)動狀態(tài)下對從采樣保持電路33b輸出的實施了相關(guān)雙重采樣處理后的(XDout信號進行放大,將放大后的該(XDout信號作為⑶Sout信號(攝像信號)而輸出到晶體管TRl的基極。開關(guān)33d在所輸入的q)PDN信號表示接通的情況下接通，從而對放大電路33c供給電壓Vdd。并且，開關(guān)33d在所輸入的(pPDN信號表示斷開的情況下斷開，從而停止對放大電路33c供給電壓Vdd。如圖3所示，在內(nèi)窺鏡I的前端部10設(shè)置的定時發(fā)生器40構(gòu)成為具有水平定時產(chǎn)生器40a、驅(qū)動電路40b和40d、垂直定時產(chǎn)生器40c、開關(guān)40e。水平定時產(chǎn)生器40a在開關(guān)40e接通的情況下被供給電壓Vdd，從而成為驅(qū)動狀態(tài)。換言之，水平定時產(chǎn)生器40a在開關(guān)40e斷開的情況下未被供給電壓Vdd，所以成為驅(qū)動停止?fàn)顟B(tài)。然后，水平定時產(chǎn)生器40a根據(jù)所輸入的φΗ信號和tpV信號，在所述驅(qū)動狀態(tài)下生成水平定時信號，并且將該水平定時信號輸出到驅(qū)動電路40b和垂直定時產(chǎn)生器40c。并且，水平定時產(chǎn)生器40a根據(jù)所輸入的φΗ信號和φ\信號，在所述驅(qū)動狀態(tài)下生成ipSH信號，并且將該tpSH信號輸出到采樣脈沖產(chǎn)生電路33a。驅(qū)動電路40b在開關(guān)40e接通的情況下被供給電壓Vdd，從而成為驅(qū)動狀態(tài)。換言之，驅(qū)動電路40b在開關(guān)40e斷開的情況下未被供給電壓Vdd，所以成為驅(qū)動停止?fàn)顟B(tài)。然后，驅(qū)動電路40b根據(jù)從水平定時產(chǎn)生器40a輸出的水平定時信號，生成用于驅(qū)動移位寄存器Ilb的信號即9S信號并輸出，并且生成用于驅(qū)動放大電路Ilc的信號即(PR信號并輸出。垂直定時產(chǎn)生器40c根據(jù)所輸入的φΗ信號、φν信號、水平定時信號生成垂直定時信號，并將該垂直定時信號輸出到驅(qū)動電路40d。驅(qū)動電路40d在開關(guān)40e接通的情況下被供給電壓Vdd，從而成為驅(qū)動狀態(tài)。換言之，驅(qū)動電路40d在開關(guān)40e斷開的情況下未被供給電壓Vdd，所以成為驅(qū)動停止?fàn)顟B(tài)。然后，驅(qū)動電路40d根據(jù)從垂直定時產(chǎn)生器40c輸出的垂直定時信號，生成用于驅(qū)動圖像區(qū)域Ila的信號即φΡ信號并輸出。另外，假設(shè)在驅(qū)動電路40b和驅(qū)動電路40d設(shè)置在處理器(圖示省略)側(cè)的情況下，在搭載有作為高分辨率的圖像傳感器的CCD時，作為驅(qū)動信號，需要高頻率的信號，該高頻率的驅(qū)動信號經(jīng)由纜線20傳送到內(nèi)窺鏡前端部10內(nèi)的CCD 11，但是，該高頻率的驅(qū)動信號在通過纜線20后以高衰減度衰減。與此相對，如圖12所示，當(dāng)驅(qū)動電路40b和40d設(shè)置在內(nèi)窺鏡前端部10時，不經(jīng)由纜線20傳送高頻率的驅(qū)動信號，在前端部10的部分僅給出水平和垂直的定時信號(這些信號可以是IV左右的低電平的信號)，能夠在前端部10中生成驅(qū)動所需要的3V左右的驅(qū)動信號，是優(yōu)選的。上述幀轉(zhuǎn)送方式的CXD 11共同地制作有轉(zhuǎn)送路徑和作為感光部的光電二極管，如果在光照射時進行讀出，則產(chǎn)生不良情況。因此，在轉(zhuǎn)送時(即讀出時)必須進行遮光。在讀出時和曝光時，必須完全分開進行。因此，在遮光時進行讀出，在曝光時無法進行讀出。因此，在曝光時間內(nèi)，即使得到讀出信號也不能進行讀出。即，在曝光時間內(nèi)，優(yōu)選通過斷電信號來禁止得到讀出信號。禁止得到讀出信號具有節(jié)減消耗電力的優(yōu)點。以往，使用能夠使來自光源裝置的光交替通過曝光區(qū)域和遮光區(qū)域的旋轉(zhuǎn)濾鏡，對CXD 11進行曝光或遮光，··所以，特別是在體腔內(nèi)，光不會從周圍進入，所以，在遮光區(qū)域中，能夠完全遮斷光，在該遮光期間內(nèi)，即使作為驅(qū)動信號的讀出信號進入CCD，攝像信號也能夠保持O電平。但是，由于讀出信號進入CCD會產(chǎn)生電力消耗，所以，優(yōu)選完全停止。因此，在本發(fā)明的實施例I中，在曝光時間內(nèi)，生成圖13或圖16的標(biāo)號(pPDN所示的斷電信號(以L電平執(zhí)行斷電)，完全停止讀出信號或驅(qū)動信號。另外，在圖13和圖16中，作為垂直讀出信號，示出4條信號，但是，這意味著進行如下驅(qū)動連續(xù)讀出CCD的4條水平線并輸出到4個水平寄存器(移位寄存器)。圖13說明斷電信號產(chǎn)生方法的實施例1，圖14示出實施例I中的斷電信號產(chǎn)生器的結(jié)構(gòu)，圖15說明圖14的斷電信號產(chǎn)生器的動作。圖14所示的斷電信號產(chǎn)生器40f生成圖13所示的(pPDN，具有或電路41和延遲電路42。在圖14中，將水平驅(qū)動信號(例如40MHz的高頻率的信號)φΗ直接輸入到或電路41的一個輸入端，向或電路41另一個輸入端輸入使水平驅(qū)動信號φΗ延遲半個周期的信號( 11’，通過取#1與(()1!’的邏輯和(或)，如圖15所示生成斷電信號<pPDN。斷電信號(pPDN以L電平執(zhí)行斷電。圖16說明斷電信號產(chǎn)生方法的實施例2，圖17示出實施例2中的斷電信號產(chǎn)生器的結(jié)構(gòu)。圖17示出生成圖16所示的斷電信號(pPDN的斷電信號產(chǎn)生器。在圖17所示的斷電信號產(chǎn)生器40f中，使水平驅(qū)動信號(例如40MHz的高頻率的信號)φΗ通過緩沖放大器43，輸入到電阻R和電容器C的積分電路，使該積分電路的輸出通過緩沖放大器44作為斷電信號q)PDN輸出。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，通過使水平驅(qū)動信號φΗ的H電平期間保持一定時間(沒有水平驅(qū)動脈沖的大致水平消隱期間)，能夠得到設(shè)存在圖16所示的驅(qū)動脈沖的讀出期間為H電平、沒有驅(qū)動脈沖的斷電期間為L電平的斷電信號(pPDN。但是，該情況下，作為斷電信號(pPDN，在水平消隱期間生成不斷電的信號。由于圖16所示的斷電信I OPDN在水平驅(qū)動信號的水平消隱期間內(nèi)不斷電，所以，消耗電力降低的效果減小。但是，如圖13所示的(pPDN信號的情況那樣，如果在水平消隱期間內(nèi)斷電，則在開通時，CCD和CDS電路的動作不穩(wěn)定，發(fā)生由于波形失真等而產(chǎn)生畫質(zhì)劣化的不良情況，但是，根據(jù)圖16所示的斷電信號(pPDN，能夠防止這種不良情況。另外，在圖13所示的(pPDN信號的情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)水平和垂直的兩個方向的斷電，與此相對，在圖16所示的斷電信號φΡ Ν的情況下，僅能夠?qū)崿F(xiàn)垂直方向的斷電。
另外，本發(fā)明不限于上述實施例，能夠在不改變本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)進行各種變更、改變等。本申請以2010年8月9日在日本申請的日本特愿2010-178834號為優(yōu)先權(quán)主張的基礎(chǔ)進行申請，上述公開內(nèi)容被引用到本申請說明書和權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種阻抗匹配裝置，其特征在于，該阻抗匹配裝置具有 固體攝像元件； 驅(qū)動單元，其驅(qū)動所述固體攝像元件，使得從所述固體攝像元件輸出矩形波； 纜線，其傳送從所述固體攝像元件輸出的所述矩形波； 相關(guān)雙重采樣電路，其按照如下方式進行相關(guān)雙重采樣將饋通采樣脈沖的定時固定成由所述纜線傳送的所述矩形波表現(xiàn)為高值的定時，以該固定的饋通采樣脈沖的定時為基準(zhǔn)一邊改變信號鉗位脈沖的定時一邊對所述矩形波進行采樣，由此掃描所述矩形波； 電阻值可變的可變電阻，其設(shè)置在所述纜線的終端側(cè)；以及 電阻值可變單元，其根據(jù)作為一邊改變所述可變電阻的電阻值一邊進行掃描的結(jié)果而從所述相關(guān)雙重采樣電路輸出的信號，改變該可變電阻的電阻值，使得所述可變電阻的電阻值與所述纜線的特性阻抗匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的阻抗匹配裝置，其特征在于， 所述電阻值可變單元對從所述相關(guān)雙重采樣單元輸出的信號進行2次微分，將所述可變電阻的電阻值確定為該2次微分的結(jié)果的絕對值表現(xiàn)為最接近O的值時的電阻值，作為與所述纜線的特性阻抗匹配的電阻值。
3.一種內(nèi)窺鏡，該內(nèi)窺鏡具有權(quán)利要求I或2所述的阻抗匹配裝置，其特征在于， 該內(nèi)窺鏡還具有補償單元，該補償單元對所述纜線長的長度進行補償，使得所述纜線的長度實質(zhì)上成為規(guī)定長度。
全文摘要
阻抗匹配裝置具有纜線，其傳送從固體攝像元件輸出的矩形波；相關(guān)雙重采樣電路，其按照如下方式進行相關(guān)雙重采樣將饋通采樣脈沖的定時固定成由纜線傳送的矩形波表現(xiàn)為高值的定時，以固定的饋通采樣脈沖的定時為基準(zhǔn)一邊改變信號鉗位脈沖的定時一邊對矩形波進行采樣，由此掃描矩形波；電阻值可變的可變電阻，其設(shè)置在纜線的終端側(cè)；以及電阻值可變單元，其根據(jù)作為一邊改變可變電阻的電阻值一邊進行掃描的結(jié)果而從相關(guān)雙重采樣電路輸出的信號，改變可變電阻的電阻值，使得可變電阻的電阻值與所述纜線的特性阻抗匹配。
文檔編號H03H7/40GK102893598SQ20118002366
公開日2013年1月23日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者橋本秀范, 田中靖洋, 石原英明 申請人:奧林巴斯醫(yī)療株式會社