WO2022064667A1

WO2022064667A1 - 撮像装置および内視鏡システム

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Publication number: WO2022064667A1
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Abstract

撮像装置は、カメラユニットおよびコントロールユニットを有する。第１の電源電圧が電源ラインによって前記カメラユニットから前記コントロールユニットに転送され、第２の電源電圧として前記カメラユニットに入力される。前記カメラユニットは、映像信号と、参照電圧を持つ参照信号と、前記第２の電源電圧に応じた電圧信号とを映像信号ラインに出力する。前記コントロールユニットは、前記参照信号および前記電圧信号の各々の電圧の値を測定する。前記コントロールユニットは、測定された前記値を使用することにより、前記第１の電源電圧の制御値を算出する。

Description

撮像装置および内視鏡システム

　本発明は、撮像装置および内視鏡システムに関する。

　内視鏡システムは、内視鏡（カメラユニット）および本体を有し、内視鏡および本体はケーブルで互いに接続されている。イメージャが内視鏡の先端に搭載されている。イメージャを駆動するための電源電圧は、本体からケーブルを経由して内視鏡の先端に転送される。以下では、内視鏡の先端に到達した電源電圧を先端電圧と呼ぶ。

　イメージャを安定して駆動するために、先端電圧が適切な値を持つように電源電圧を調整する必要がある。しかしながら、ケーブルの長さ、ケーブルの特性のばらつき、イメージャを駆動するための電流の変動などの要因により、先端電圧の値がイメージャの動作電圧値として推奨される電圧値（以下、推奨電圧値と呼ぶ）を下回る、または上回る可能性がある。その結果、安定した駆動に問題が生じる可能性がある。

　従来技術は、先端電圧の値を推奨電圧値内に収めるために、ケーブルによる電圧降下と、イメージャの負荷の変化による消費電流の変動とを加味し、回路部品の精度を向上させることにより、または製造時に電源の個別検査を実施することによって電源電圧の出力精度を向上させてきた。しかしながら、昨今の内視鏡ではさらなる細径化の要求のために電源ケーブルを細くする必要があり、イメージャの負荷の変化による消費電流の変動の影響を先端電圧が受けやすいため、先端電圧の値を推奨電圧値内に収めることが難しくなってきた。

　特許文献１に開示された技術は、先端電圧に基づいて電源電圧を調整する機能を提供する。その技術では、先端電圧を検出するための専用ケーブルを使用することにより先端電圧が常時監視され、先端電圧の値が適切な値となるように電源電圧が調整される。

日本国特開２０１１－２０６３３３号公報

　しかしながら、先端電圧を検出するための専用ケーブルが使用される場合、内視鏡の小型化が難しい。

　本発明は、イメージャに供給される電源電圧を監視することができ、かつカメラユニットの小型化を妨げない撮像装置および内視鏡システムを提供することを目的とする。

　本発明の第１の態様によれば、撮像装置は、第１の電源電圧を転送する電源ラインおよび映像信号を転送する映像信号ラインで互いに接続されたカメラユニットおよびコントロールユニットを有する。前記電源ラインによって転送された前記第１の電源電圧は、第２の電源電圧として前記カメラユニットに入力される。前記カメラユニットは、イメージャ、参照電圧生成回路、および信号出力回路を有する。前記イメージャは、前記第２の電源電圧を使用することにより前記映像信号を生成する。前記参照電圧生成回路は、第１の参照電圧を生成する。前記信号出力回路は、前記映像信号と、前記第１の参照電圧を持つ参照信号と、前記第２の電源電圧を示す第１の電圧を持つ電圧信号とを前記映像信号ラインに出力する。前記コントロールユニットは、信号受信回路、算出回路、電源電圧生成回路、および電圧調整回路を有する。前記信号受信回路は、前記映像信号ラインによって転送された前記映像信号と、前記映像信号ラインを通ることにより前記第１の参照電圧から変化した第２の参照電圧を持つ前記参照信号と、前記映像信号ラインを通ることにより前記第１の電圧から変化した第２の電圧を持つ前記電圧信号とを受信する。前記信号受信回路は、前記第２の参照電圧の値および前記第２の電圧の値を測定する。前記算出回路は、前記第１の参照電圧の値、前記第２の参照電圧の前記値、および前記第２の電圧の前記値を使用することにより、前記第１の電源電圧の値を調整するための制御値を算出する。前記電源電圧生成回路は、前記第１の電源電圧を生成し、かつ生成された前記第１の電源電圧を前記電源ラインに出力する。前記電圧調整回路は、前記制御値に基づいて前記第１の電源電圧の前記値を調整する。

　本発明の第２の態様によれば、第１の態様において、前記コントロールユニットは、前記電源ラインに流れる電流の値を測定する電流測定回路をさらに有してもよい。前記第２の電圧の前記値が前記第２の参照電圧の前記値と同じである場合、前記算出回路は、前記第１の電源電圧の前記値、前記第１の参照電圧の前記値、および前記電流の前記値を使用することにより前記電源ラインの抵抗値を算出し、前記抵抗値を使用することにより前記制御値を算出してもよい。

　本発明の第３の態様によれば、第２の態様において、前記第２の電源電圧の値は、前記映像信号の電圧の範囲に収まらなくてもよい。前記カメラユニットは、前記第２の電源電圧を、前記範囲に収まる値を持つ前記第１の電圧に変換することにより前記電圧信号を生成する変換回路をさらに有してもよい。前記算出回路は、前記第１の電源電圧の前記値、前記第１の参照電圧の前記値、および前記電流の前記値を使用することにより、かつ前記第２の電源電圧の前記値および前記第１の電圧の前記値の比を示す値を使用することにより前記抵抗値を算出してもよい。

　本発明の第４の態様によれば、第１の態様において、前記算出回路は、前記第１の参照電圧の値、前記第２の参照電圧の前記値、および前記第２の電圧の前記値を使用することにより、前記第１の電圧と対応する前記第２の電源電圧の値を算出し、前記第２の電源電圧の前記値を使用することにより前記制御値を算出してもよい。

　本発明の第５の態様によれば、第４の態様において、前記第２の電源電圧の値は、前記映像信号の電圧の範囲に収まらなくてもよい。前記カメラユニットは、前記第２の電源電圧を、前記範囲に収まる値を持つ前記第１の電圧に変換することにより前記電圧信号を生成する変換回路をさらに有してもよい。前記算出回路は、前記第１の参照電圧の前記値、前記第２の参照電圧の前記値、および前記第２の電圧の前記値を使用することにより、かつ前記第２の電源電圧の前記値および前記第１の電圧の前記値の比を示す値を使用することにより前記第２の電源電圧の前記値を算出してもよい。

　本発明の第６の態様によれば、第４の態様において、前記コントロールユニットは、前記電源ラインに流れる電流の値を測定する電流測定回路をさらに有してもよい。前記算出回路は、前記第１の電源電圧の前記値、前記第２の電源電圧の前記値、および前記電流の前記値を使用することにより前記電源ラインの抵抗値を算出し、前記抵抗値を使用することにより前記制御値を算出してもよい。

　本発明の第７の態様によれば、第１の態様において、前記信号出力回路は、前記映像信号を第１の期間において前記映像信号ラインに出力し、前記参照信号を前記第１の期間と異なる第２の期間において前記映像信号ラインに出力し、前記電圧信号を前記第１の期間および前記第２の期間と異なる第３の期間において前記映像信号ラインに出力してもよい。

　本発明の第８の態様によれば、内視鏡システムは、先端を含み、生体内に挿入されるスコープと、前記撮像装置とを有する。前記カメラユニットは、前記先端に配置されている。

　上記の各態様によれば、撮像装置および内視鏡システムは、イメージャに供給される電源電圧を監視することができ、かつカメラユニットの小型化を妨げない。

本発明の第１の実施形態の内視鏡システムの構成を示す模式図である。本発明の第１の実施形態の内視鏡システムの構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態の内視鏡システムが有する信号出力回路から出力された各信号の波形を示すタイミングチャートである。本発明の第１の実施形態の内視鏡システムが有する信号受信回路によって受信された各信号の波形を示すタイミングチャートである。本発明の第２の実施形態の内視鏡システムの構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施形態の内視鏡システムの構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施形態の内視鏡システムが有する信号出力回路から出力された各信号の波形を示すタイミングチャートである。本発明の第３の実施形態の内視鏡システムが有する信号受信回路によって受信された各信号の波形を示すタイミングチャートである。本発明の第３の実施形態の内視鏡システムが有する信号出力回路から出力された各信号の波形を示すタイミングチャートである。本発明の第３の実施形態の内視鏡システムが有する信号受信回路によって受信された各信号の波形を示すタイミングチャートである。本発明の第３の実施形態の内視鏡システムが有する信号出力回路から出力された各信号の波形を示すタイミングチャートである。本発明の第３の実施形態の内視鏡システムが有する信号受信回路によって受信された各信号の波形を示すタイミングチャートである。

　図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。撮像装置の例として、内視鏡システムを用いて各実施形態を詳細に説明する。

　（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態の内視鏡システム１の構成を示す。図１に示す内視鏡システム１は、内視鏡挿入部２、伝送ケーブル３、操作部４、コネクタ部５、プロセッサ６、および表示装置７を有する。内視鏡挿入部２、伝送ケーブル３、操作部４、およびコネクタ部５によってスコープが構成される。

　内視鏡挿入部２は、挿入部２ａを有する。挿入部２ａは、伝送ケーブル３の一部である。挿入部２ａは、被検体である生体内に挿入される。内視鏡挿入部２は、被検体の内部を撮像することにより映像信号を生成する。内視鏡挿入部２は、生成された映像信号をプロセッサ６に出力する。挿入部２ａの先端２ｂに、図２に示すカメラユニット９が配置されている。挿入部２ａにおいて、先端２ｂと反対側の端部に、操作部４が接続される。操作部４は、内視鏡挿入部２に対する各種操作をユーザーから受け付ける。

　伝送ケーブル３は、カメラユニット９と、コネクタ部５とを接続する。カメラユニット９によって生成された映像信号は、伝送ケーブル３を経由してコネクタ部５に出力される。

　コネクタ部５は、内視鏡挿入部２とプロセッサ６とに接続されている。コネクタ部５は、内視鏡挿入部２から出力された映像信号に所定の処理を施す。コネクタ部５は、映像信号をプロセッサ６に出力する。

　プロセッサ６は、コネクタ部５から出力された映像信号に画像処理を施す。さらに、プロセッサ６は、内視鏡システム１の全体を統括的に制御する。

　表示装置７は、プロセッサ６によって処理された映像信号に基づいて映像を表示する。また、表示装置７は、内視鏡システム１に関する各種情報を表示する。

　内視鏡システム１は、被検体に照射される照明光を生成する光源装置を有する。図１では、光源装置は省略されている。

　図２は、内視鏡システム１の内部の構成を示す。図２に示す内視鏡システム１は、カメラユニット９およびプロセッサ６を有する。カメラユニット９は、内視鏡の先端２ｂに配置されている。図２において、操作部４、コネクタ部５、および表示装置７は省略されている。

　カメラユニット９は、電源端子９０、回路部９１、電圧生成回路９２、レベル変換器９３、イメージャ９４、信号出力回路９５、バッファ９６、および映像端子９７を有する。回路部９１、電圧生成回路９２、レベル変換器９３、信号出力回路９５、およびバッファ９６の少なくとも１つは、イメージャ９４に配置されてもよい。

　プロセッサ６は、電圧生成回路６０、抵抗器６１、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ　Ｆｒｏｎｔ　Ｅｎｄ）６２、補正値算出回路６３、および電圧調整回路６４を有する。プロセッサ６は、コントロールユニットである。図２に示すプロセッサ６の構成の全部または一部は、操作部４またはコネクタ部５に配置されてもよい。

　図１に示す伝送ケーブル３は、図２に示す電源ライン３０および映像信号ライン３１を有する。

　内視鏡システム１の概略構成を説明する。カメラユニット９およびプロセッサ６は、第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌを転送する電源ライン３０および映像信号を転送する映像信号ライン３１で互いに接続されている。電源ライン３０によって転送された第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌは、第２の電源電圧Ｖｃｉｓとしてカメラユニット９に入力される。イメージャ９４は、第２の電源電圧Ｖｃｉｓを使用することにより映像信号を生成する。電圧生成回路９２およびレベル変換器９３（参照電圧生成回路）は、第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１を生成する。信号出力回路９５は、映像信号と、第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１を持つ参照信号と、第２の電源電圧Ｖｃｉｓを示す第１の電圧Ｖｆｂ＿ｃｉｓを持つ電圧信号とを映像信号ライン３１に出力する。

　ＡＦＥ６２（信号受信回路）は、映像信号ライン３１によって転送された映像信号と、映像信号ライン３１を通ることにより第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１から変化した第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２を持つ参照信号と、映像信号ライン３１を通ることにより第１の電圧Ｖｆｂ＿ｃｉｓから変化した第２の電圧Ｖｆｂを持つ電圧信号とを受信する。ＡＦＥ６２は、第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値および第２の電圧Ｖｆｂの値を測定する。補正値算出回路６３（算出回路）は、第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１の値、第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値、および第２の電圧Ｖｆｂの値を使用することにより、第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値を調整するための制御値を算出する。電圧生成回路６０（電源電圧生成回路）は、第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌを生成し、かつ生成された第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌを電源ライン３０に出力する。電圧調整回路６４は、補正値算出回路６３によって算出された制御値に基づいて第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値を調整する。

　内視鏡システム１の詳細構成を説明する。例えば、電圧生成回路６０は、電圧レギュレータである。電圧生成回路６０は、直流電圧である第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌを生成する。

　電圧生成回路６０によって生成された第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌは、電源ライン３０に出力される。電源ライン３０は、伝送ケーブル３に配置された信号線である。電源ライン３０は、電圧生成回路６０から出力された第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌをカメラユニット９に転送する。

　電源端子９０は、電源ライン３０に接続されている。電源ライン３０によって転送された第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌは、電源端子９０に入力される。電源端子９０は、第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌを第２の電源電圧Ｖｃｉｓとしてカメラユニット９内の各回路に出力する。第２の電源電圧Ｖｃｉｓは、電源ライン３０によってカメラユニット９に転送された電源電圧であって、電源端子９０からイメージャ９４までの経路を含む経路上の電圧である。電源ライン３０の直流抵抗によって電圧降下が発生し、第２の電源電圧Ｖｃｉｓは減衰する。そのため、第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値は、プロセッサ６における第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値よりも小さい。

　回路部９１は、タイミングジェネレータまたはＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ－Ｌｏｃｋｅｄ　Ｌｏｏｐ）などの回路を含む。回路部９１は、第２の電源電圧Ｖｃｉｓに基づいて動作する。

　電圧生成回路９２およびレベル変換器９３は、参照電圧生成回路を構成する。電圧生成回路９２は、第２の電源電圧Ｖｃｉｓに基づいて第１の参照電圧を生成する。例えば、電圧生成回路９２は、バンドギャップ・リファレンスで構成されており、安定した値を持つ電圧を生成することができる。

　第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値は、映像信号の電圧の範囲に収まらない。レベル変換器９３（変換回路）は、第２の電源電圧Ｖｃｉｓを、映像信号の電圧の範囲に収まる値を持つ第１の電圧Ｖｆｂ＿ｃｉｓに変換することにより電圧信号を生成する。

　例えば、第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値は約３．３Ｖであり、映像信号の電圧の範囲は約１００ｍＶである。映像信号の電圧の範囲は、映像信号の許容最小電圧から映像信号の許容最大電圧までの範囲である。第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値をこの範囲に収めるために、レベル変換器９３は第２の電源電圧Ｖｃｉｓを第１の電圧Ｖｆｂ＿ｃｉｓに変換する。第１の電圧Ｖｆｂ＿ｃｉｓの値は、第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値よりも小さい。

　第２の電源電圧Ｖｃｉｓおよび第１の電圧Ｖｆｂ＿ｃｉｓは、以下の式（１）に示す条件を満たす。式（１）における係数ｋは、第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値および第１の電圧Ｖｆｂ＿ｃｉｓの値の比を示す。係数ｋは、１よりも大きい所定値である。
　　Ｖｆｂ＿ｃｉｓ＝Ｖｃｉｓ×１／ｋ　（１）

　上記と同様に、レベル変換器９３は、電圧生成回路９２によって生成された第１の参照電圧を、映像信号の電圧の範囲に収まる値を持つ第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１に変換することにより、参照信号を生成する。レベル変換器９３は、第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１を持つ参照信号と、第１の電圧Ｖｆｂ＿ｃｉｓを持つ電圧信号とを信号出力回路９５に出力する。

　イメージャ９４は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサなどのイメージセンサである。イメージャ９４は、複数の画素を有し、第２の電源電圧Ｖｃｉｓに基づいて生成された電圧を持つ映像信号を生成する。イメージャ９４は、映像信号を信号出力回路９５に出力する。

　信号出力回路９５は、イメージャ９４またはレベル変換器９３から出力されたアナログ信号を、バッファ９６および映像端子９７を経由して映像信号ライン３１に出力する。信号出力回路９５は、イメージャ９４から出力された映像信号を第１の期間において映像信号ライン３１に出力する。信号出力回路９５は、レベル変換器９３から出力された参照信号を第１の期間と異なる第２の期間において映像信号ライン３１に出力する。信号出力回路９５は、レベル変換器９３から出力された電圧信号を第１の期間および第２の期間と異なる第３の期間において映像信号ライン３１に出力する。

　例えば、第１の期間は、イメージャ９４が映像信号を出力する期間である。第２の期間および第３の期間を合わせた期間は、第１の期間を除く期間の全部または一部である。例えば、第２の期間および第３の期間は、イメージャ９４が映像信号の出力を停止するブランキング期間に含まれる。第２の期間および第３の期間は、水平ブランキング期間および垂直ブランキング期間の一方もしくは両方である。

　図３は、信号出力回路９５から出力された各信号の波形を示す。映像信号、参照信号、および電圧信号の各々の波形が図３に示されている。図３における横方向は時間を示し、図３における縦方向は電圧値を示す。

　信号出力回路９５は、映像信号を出力した後、第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１を持つ参照信号を出力する。信号出力回路９５は、参照信号を出力した後、第１の電圧Ｖｆｂ＿ｃｉｓを持つ電圧信号を出力する。

　参照信号および電圧信号の順番は、図３に示す順番に限らない。信号出力回路９５は、電圧信号を出力した後、参照信号を出力してもよい。

　信号出力回路９５から出力されたアナログ信号は、バッファ９６を経由して映像端子９７に入力される。映像端子９７は、映像信号ライン３１に接続されている。映像端子９７は、映像信号、参照信号、および電圧信号を映像信号ライン３１に順次出力する。映像信号ライン３１は、伝送ケーブル３に配置された信号線である。映像信号ライン３１は、第１の期間において映像信号をプロセッサ６に転送し、第２の期間において参照信号をプロセッサ６に転送し、第３の期間において電圧信号をプロセッサ６に転送する。

　抵抗器６１は、映像信号ライン３１に接続されている。抵抗器６１は、終端抵抗である。ＡＦＥ６２は、映像信号ライン３１に接続されている。映像信号が第２の期間においてＡＦＥ６２に入力され、参照信号が第１の期間においてＡＦＥ６２に入力され、電圧信号が第３の期間においてＡＦＥ６２に入力される。

　図４は、信号受信回路であるＡＦＥ６２によって受信された各信号の波形を示す。映像信号、参照信号、および電圧信号の各々の波形が図４に示されている。図４における横方向は時間を示し、図４における縦方向は電圧値を示す。

　ＡＦＥ６２は、映像信号を受信した後、第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２を持つ参照信号を受信する。ＡＦＥ６２は、参照信号を受信した後、第２の電圧Ｖｆｂを持つ電圧信号を受信する。

　映像信号ライン３１の直流抵抗によって電圧降下が発生し、参照信号および電圧信号は減衰する。そのため、カメラユニット９における第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１は第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２に変化し、カメラユニット９における第１の電圧Ｖｆｂ＿ｃｉｓは第２の電圧Ｖｆｂに変化する。第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値は、第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１の値よりも小さい。また、第２の電圧Ｖｆｂの値は、第１の電圧Ｖｆｂ＿ｃｉｓの値よりも小さい。

　参照信号の減衰率は、電圧信号の減衰率と同じであると想定される。そのため、第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１の値および第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値の比（Ｖｒｅｆ１／Ｖｒｅｆ２）は、第１の電圧Ｖｆｂ＿ｃｉｓの値および第２の電圧Ｖｆｂの値の比（Ｖｆｂ＿ｃｉｓ／Ｖｆｂ）と同じである。

　ＡＦＥ６２は、アナログ－デジタル変換器を有し、受信されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。ＡＦＥ６２は、映像信号、参照信号、および電圧信号の各々のデジタル信号を処理する。例えば、ＡＦＥ６２は、映像信号に所定の信号処理を施す。また、ＡＦＥ６２は、受信された参照信号の第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値を測定し、かつ受信された電圧信号の第２の電圧Ｖｆｂの値を測定する。ＡＦＥ６２は、第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値および第２の電圧Ｖｆｂの値を補正値算出回路６３に出力する。

　補正値算出回路６３は、第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１の値、第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値、および第２の電圧Ｖｆｂの値を使用することにより、第１の電圧Ｖｆｂ＿ｃｉｓと対応する第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値を算出する。具体的には、補正値算出回路６３は、第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１の値、第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値、第２の電圧Ｖｆｂの値、および係数ｋの値を使用することにより、第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値を算出する。例えば、補正値算出回路６３は、以下の式（２）に従って第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値を算出する。
　　Ｖｃｉｓ＝Ｖｆｂ＿ｃｉｓ×ｋ＝（Ｖｒｅｆ１／Ｖｒｅｆ２）×Ｖｆｂ×ｋ　　（２）

　補正値算出回路６３は、第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値を使用することにより、第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの制御値（補正値）を算出する。補正値算出回路６３は、算出された制御値を電圧調整回路６４に出力する。電圧調整回路６４は、制御値に基づいて電圧生成回路６０を制御することにより、電圧生成回路６０によって生成される第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値を調整する。

　電圧調整回路６４は、電源端子９０に入力された第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値がイメージャ９４の動作のための推奨電圧値となるように第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値を調整する。例えば、推奨電圧値は３．３Ｖである。第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値が３．３Ｖとなるためには、以下の式（３）に示す条件が満たされる必要がある。
　　Ｖｃｔｒｌ（ｔｎ）＝Ｖｃｔｒｌ（ｔｎ－１）＋（３．３－Ｖｃｉｓ（ｔｎ－１））　　（３）

　式（３）において値Ｖｃｔｒｌ（ｔｎ）は、時刻ｔｎにおける第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値を示す。式（３）において値Ｖｃｔｒｌ（ｔｎ－１）は、時刻ｔｎよりも前の時刻ｔｎ－１における第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値を示す。また、値Ｖｃｔｒｌ（ｔｎ－１）は、電圧調整回路６４によって前回調整された第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値を示す。時刻ｔ０における第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの初期値Ｖｃｔｒｌ（ｔ０）は、所定の値である。式（３）において値Ｖｃｉｓ（ｔｎ－１）は、時刻ｔｎ－１における第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値を示す。補正値算出回路６３は、式（３）に従って第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値Ｖｃｔｒｌ（ｔｎ）を算出し、その値Ｖｃｔｒｌ（ｔｎ）を電圧調整回路６４に出力する。

　電源ライン３０における電圧降下の量が大きくなった場合、第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値が小さくなる。そのため、電圧調整回路６４は第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値を上げる。電源ライン３０における電圧降下の量が小さくなった場合、第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値が大きくなる。そのため、電圧調整回路６４は第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値を下げる。

　第１の実施形態において内視鏡システム１は、イメージャ９４に供給される電源電圧（第２の電源電圧Ｖｃｉｓ）を監視することができる。映像信号ライン３１は、第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値を調整するための参照信号および電圧信号を転送する。そのため、参照信号および電圧信号を転送するための専用ケーブルは不要であり、カメラユニット９の小型化は妨げられない。

　内視鏡システム１は、既知の値を持つ第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１と、映像信号ライン３１において減衰した第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２との大きさの関係に基づいて第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値を算出する。そのため、内視鏡システム１は、アナログ信号に基づいて第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値を高精度に算出することができる。

　映像信号を処理するＡＦＥ６２が第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値および第２の電圧Ｖｆｂの値を測定するため、回路規模の増加が抑制される。内視鏡システム１は、電源ライン３０における電圧降下の変化に追従して第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値を調整することができる。

　（第２の実施形態）
　図５は、本発明の第２の実施形態の内視鏡システム１ａの内部の構成を示す。図２に示す構成と同じ構成の説明を省略する。図５に示す内視鏡システム１ａは、カメラユニット９およびプロセッサ６ａを有する。

　カメラユニット９は、図２に示すカメラユニット９と同じである。プロセッサ６ａは、電圧生成回路６０、抵抗器６１、ＡＦＥ６２、補正値算出回路６３ａ、電圧調整回路６４、および電流測定回路６５を有する。図５に示すプロセッサ６ａの構成の全部または一部は、操作部４またはコネクタ部５に配置されてもよい。

　電流測定回路６５は、電源ライン３０に流れる電流（直流電流）の値を測定する。電流測定回路６５は、測定された値を補正値算出回路６３ａに出力する。

　補正値算出回路６３ａは、時刻ｔｎ－１における第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値Ｖｃｔｒｌ（ｔｎ－１）、時刻ｔｎ－１における第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値Ｖｃｉｓ（ｔｎ－１）、および時刻ｔｎ－１における電流の値Ｉｖｄｄ（ｔｎ－１）を使用することにより、時刻ｔｎ－１における電源ライン３０の抵抗値Ｒｖｄｄ（ｔｎ－１）を算出する。例えば、補正値算出回路６３ａは、以下の式（４）に従って抵抗値Ｒｖｄｄ（ｔｎ－１）を算出することができる。
　　Ｒｖｄｄ（ｔｎ－１）＝（Ｖｃｔｒｌ（ｔｎ－１）－Ｖｃｉｓ（ｔｎ－１））／Ｉｖｄｄ（ｔｎ－１）　　（４）

　時刻ｔｎにおける第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値Ｖｃｔｒｌ（ｔｎ）、時刻ｔｎ－１における第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値Ｖｃｉｓ（ｔｎ－１）、時刻ｔｎ－１における電源ライン３０の抵抗値Ｒｖｄｄ（ｔｎ－１）、および時刻ｔｎ－１における電流の値Ｉｖｄｄ（ｔｎ－１）は、以下の式（５）に示す条件を満たす。
　　Ｖｃｉｓ（ｔｎ－１）＝Ｖｃｔｒｌ（ｔｎ）－（Ｒｖｄｄ（ｔｎ－１）×Ｉｖｄｄ（ｔｎ－１））　　（５）

　したがって、第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値が３．３Ｖとなるためには、以下の式（６）に示す条件が満たされる必要がある。
　　Ｖｃｔｒｌ（ｔｎ）＝３．３＋（Ｒｖｄｄ（ｔｎ－１）×Ｉｖｄｄ（ｔｎ－１））　　（６）

　補正値算出回路６３ａは、式（６）に従って第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値Ｖｃｔｒｌ（ｔｎ）を算出し、その値Ｖｃｔｒｌ（ｔｎ）を電圧調整回路６４に出力する。電圧調整回路６４は、値Ｖｃｔｒｌ（ｔｎ）に基づいて電圧生成回路６０を制御する。

　第２の実施形態において内視鏡システム１ａは、第１の実施形態の内視鏡システム１と同様に、イメージャ９４に供給される電源電圧を監視することができ、カメラユニット９の小型化を妨げない。また、内視鏡システム１ａは、電源ライン３０の抵抗値を算出し、かつ電源ライン３０における電圧降下の量を算出することができる。内視鏡システム１ａは、その量に基づいて電圧生成回路６０を制御することにより、電圧生成回路６０によって生成される第１の電源電圧の値を直接的に調整することができる。

　（第３の実施形態）
　図６は、本発明の第３の実施形態の内視鏡システム１ｂの内部の構成を示す。図５に示す構成と同じ構成の説明を省略する。図６に示す内視鏡システム１ｂは、カメラユニット９ｂおよびプロセッサ６ｂを有する。

　カメラユニット９ｂは、電源端子９０、回路部９１、電圧生成回路９２、レベル変換器９３ｂ、イメージャ９４、信号出力回路９５、バッファ９６、および映像端子９７を有する。回路部９１、電圧生成回路９２、レベル変換器９３ｂ、信号出力回路９５、およびバッファ９６の少なくとも１つは、イメージャ９４に配置されてもよい。

　プロセッサ６ｂは、電圧生成回路６０、抵抗器６１、ＡＦＥ６２、補正値算出回路６３ｂ、電圧調整回路６４、および電流測定回路６５を有する。図６に示すプロセッサ６ｂの構成の全部または一部は、操作部４またはコネクタ部５に配置されてもよい。

　レベル変換器９３ｂは第２の電源電圧Ｖｃｉｓを第１の電圧Ｖｆｂ＿ｃｉｓに変換する。具体的には、レベル変換器９３ｂは第２の電源電圧Ｖｃｉｓを、第１の電圧Ｖｃｉｓ／ｍおよび第１の電圧Ｖｃｉｓ／ｎに変換する。係数ｍおよび係数ｎの各々は、１よりも大きい所定値である。係数ｍおよび係数ｎの各々は、第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値および第１の電圧の値の比を示す。第１の電圧Ｖｃｉｓ／ｍの値および第１の電圧Ｖｃｉｓ／ｎの値は、第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値よりも小さい。例えば、係数ｎの値は係数ｍの値よりも大きく、第１の電圧Ｖｃｉｓ／ｎの値は第１の電圧Ｖｃｉｓ／ｍの値よりも小さい。第１の電圧Ｖｆｂ＿ｃｉｓは、第１の電圧Ｖｃｉｓ／ｍと第１の電圧Ｖｃｉｓ／ｎとの差分を示す。

　一方、レベル変換器９３ｂは、電圧生成回路９２によって生成された第１の参照電圧を第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１に変換することにより、参照信号を生成する。第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１は、所定の電圧Ｖｂｇｒと第１の電圧Ｖｃｉｓ／ｎとの差分を示す。レベル変換器９３ｂは、第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１を持つ参照信号と、第１の電圧Ｖｆｂ＿ｃｉｓを持つ電圧信号とを信号出力回路９５に出力する。

　信号出力回路９５は、イメージャ９４から出力された映像信号を第１の期間において映像信号ライン３１に出力する。信号出力回路９５は、レベル変換器９３ｂから出力された参照信号を第１の期間と異なる第２の期間において映像信号ライン３１に出力する。信号出力回路９５は、レベル変換器９３ｂから出力された電圧信号を第１の期間および第２の期間と異なる第３の期間において映像信号ライン３１に出力する。

　ＡＦＥ６２は、映像信号、参照信号、および電圧信号を受信し、かつ第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値および第２の電圧Ｖｆｂの値を測定する。ＡＦＥ６２は、第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値および第２の電圧Ｖｆｂの値を補正値算出回路６３ｂに出力する。電流測定回路６５は、電源ライン３０に流れる電流の値を測定し、かつ測定された値を補正値算出回路６３ｂに出力する。

　補正値算出回路６３ｂは、第２の電圧Ｖｆｂの値が第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値と同じであるか否かを判断する。第２の電圧Ｖｆｂの値が第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値と同じである場合、補正値算出回路６３ｂは、第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値、第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１の値、および電流の値を使用することにより電源ライン３０の抵抗値を算出する。補正値算出回路６３ｂは、算出された抵抗値を使用することにより第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの制御値を算出する。補正値算出回路６３ｂは、算出された制御値を電圧調整回路６４に出力する。電圧調整回路６４は、制御値に基づいて電圧生成回路６０を制御することにより、電圧生成回路６０によって生成される第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値を調整する。

　第２の電圧Ｖｆｂの値が第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値と同じである場合、第２の電源電圧Ｖｃｉｓは、第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１の値および係数ｍに基づく値を持つ。図７から図１２を使用することにより、第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値を取得する方法を説明する。

　図７、図９、および図１１は、信号出力回路９５から出力された各信号の波形を示す。図８、図１０、および図１２は、信号受信回路であるＡＦＥ６２によって受信された各信号の波形を示す。映像信号、参照信号、および電圧信号の各々の波形が各図に示されている。各図における横方向は時間を示し、各図における縦方向は電圧値を示す。

　映像信号ライン３１の直流抵抗によって電圧降下が発生し、参照信号および電圧信号は減衰する。そのため、カメラユニット９ｂにおける第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１は第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２に変化する。第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値は、第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１の値よりも小さい。また、カメラユニット９ｂにおける第１の電圧Ｖｃｉｓ／ｍは第２の電圧Ｖｆｂ＿ｍに変化し、カメラユニット９ｂにおける第１の電圧Ｖｃｉｓ／ｎは第２の電圧Ｖｆｂ＿ｎに変化する。第２の電圧Ｖｆｂは、第２の電圧Ｖｆｂ＿ｍと第２の電圧Ｖｆｂ＿ｎとの差分を示す。第２の電圧Ｖｆｂの値は、第１の電圧Ｖｆｂ＿ｃｉｓの値よりも小さい。

　図７は、第１の電圧Ｖｆｂ＿ｃｉｓの値が第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１の値よりも小さい例を示す。この場合、図８に示すように第２の電圧Ｖｆｂの値は第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値よりも小さい。

　図９は、第１の電圧Ｖｆｂ＿ｃｉｓの値が第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１の値よりも大きい例を示す。この場合、図１０に示すように第２の電圧Ｖｆｂの値は第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値よりも大きい。

　図８および図１０に示す例では、第２の電圧Ｖｆｂの値は第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値と異なる。補正値算出回路６３ｂは、第２の電圧Ｖｆｂの値を第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値と一致させるための第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの制御値を電圧調整回路６４に出力する。

　例えば、第２の電圧Ｖｆｂの値が第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値よりも小さい場合、補正値算出回路６３ｂは、第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値を大きくするための制御値を電圧調整回路６４に出力する。第２の電圧Ｖｆｂの値が第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値よりも大きい場合、補正値算出回路６３ｂは、第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値を小さくするための制御値を電圧調整回路６４に出力する。

　電圧調整回路６４は、制御値に基づいて電圧生成回路６０を制御することにより、電圧生成回路６０によって生成される第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値を調整する。第２の電圧Ｖｆｂの値が第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値と同じになるまで、上記の制御が繰り返される。

　図１１は、第１の電圧Ｖｆｂ＿ｃｉｓの値が第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１の値と同じである例を示す。この場合、図１２に示すように第２の電圧Ｖｆｂの値は第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値と同じである。

　第２の電圧Ｖｆｂの値が第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値と同じである場合、第１の電圧Ｖｆｂ＿ｃｉｓの値は第１の参照電圧Ｖｒｅｆ１の値と同じであり、かつ第１の電圧Ｖｃｉｓ／ｍの値は所定の電圧Ｖｂｇｒの値と同じである。そのため、第２の電圧Ｖｃｉｓの値は、以下の式（７）に示す条件を満たす。補正値算出回路６３ｂは、式（７）に示す第２の電圧Ｖｃｉｓの値を取得することができる。
　　Ｖｃｉｓ＝Ｖｂｇｒ×ｍ　　（７）

　時刻ｔｎ－１における第２の電圧Ｖｆｂの値が時刻ｔｎ－１における第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値と同じである場合、補正値算出回路６３ｂは、時刻ｔｎ－１における第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値Ｖｃｔｒｌ（ｔｎ－１）、時刻ｔｎ－１における第２の電源電圧Ｖｃｉｓの値Ｖｃｉｓ（ｔｎ－１）、および時刻ｔｎ－１における電流の値Ｉｖｄｄ（ｔｎ－１）を使用することにより、時刻ｔｎ－１における電源ライン３０の抵抗値Ｒｖｄｄ（ｔｎ－１）を算出する。例えば、補正値算出回路６３ｂは、前述した式（４）に従って抵抗値Ｒｖｄｄ（ｔｎ－１）を算出することができる。

　補正値算出回路６３ｂは、抵抗値Ｒｖｄｄ（ｔｎ－１）および時刻ｔｎ－１における電流の値Ｉｖｄｄ（ｔｎ－１）を使用することにより、前述した式（６）に従って第１の電源電圧Ｖｃｔｒｌの値Ｖｃｔｒｌ（ｔｎ）を算出する。補正値算出回路６３ｂは、算出された値Ｖｃｔｒｌ（ｔｎ）を電圧調整回路６４に出力する。電圧調整回路６４は、値Ｖｃｔｒｌ（ｔｎ）に基づいて電圧生成回路６０を制御する。

　第３の実施形態において内視鏡システム１ｂは、第１の実施形態の内視鏡システム１と同様に、イメージャ９４に供給される電源電圧を監視することができ、カメラユニット９ｂの小型化を妨げない。第２の電圧Ｖｆｂの値が第２の参照電圧Ｖｒｅｆ２の値と同じになったとき、内視鏡システム１ｂは、電源ライン３０の抵抗値を算出し、かつ電源ライン３０における電圧降下の量を算出することができる。内視鏡システム１ｂは、その量に基づいて電圧生成回路６０を制御することにより、電圧生成回路６０によって生成される第１の電源電圧の値を直接的に調整することができる。

　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が可能である。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。

　本発明の各実施形態によれば、撮像装置および内視鏡システムは、イメージャに供給される電源電圧を監視することができ、かつカメラユニットの小型化を妨げない。

　１，１ａ，１ｂ　内視鏡システム
　２　内視鏡挿入部
　２ａ　挿入部
　２ｂ　先端
　３　伝送ケーブル
　４　操作部
　５　コネクタ部
　６，６ａ，６ｂ　プロセッサ
　７　表示装置
　９，９ｂ　カメラユニット
　３０　電源ライン
　３１　映像信号ライン
　６０，９２　電圧生成回路
　６１　抵抗器
　６２　ＡＦＥ
　６３，６３ａ，６３ｂ　補正値算出回路
　６４　電圧調整回路
　６５　電流測定回路
　９０　電源端子
　９１　回路部
　９３，９３ｂ　レベル変換器
　９４　イメージャ
　９５　信号出力回路
　９６　バッファ
　９７　映像端子

Claims

　第１の電源電圧を転送する電源ラインおよび映像信号を転送する映像信号ラインで互いに接続されたカメラユニットおよびコントロールユニットを有する撮像装置であって、
　前記電源ラインによって転送された前記第１の電源電圧は、第２の電源電圧として前記カメラユニットに入力され、
　前記カメラユニットは、
　前記第２の電源電圧を使用することにより前記映像信号を生成するイメージャと、
　第１の参照電圧を生成する参照電圧生成回路と、
　前記映像信号と、前記第１の参照電圧を持つ参照信号と、前記第２の電源電圧を示す第１の電圧を持つ電圧信号とを前記映像信号ラインに出力する信号出力回路と、
　を有し、
　前記コントロールユニットは、
　前記映像信号ラインによって転送された前記映像信号と、前記映像信号ラインを通ることにより前記第１の参照電圧から変化した第２の参照電圧を持つ前記参照信号と、前記映像信号ラインを通ることにより前記第１の電圧から変化した第２の電圧を持つ前記電圧信号とを受信し、前記第２の参照電圧の値および前記第２の電圧の値を測定する信号受信回路と、
　前記第１の参照電圧の値、前記第２の参照電圧の前記値、および前記第２の電圧の前記値を使用することにより、前記第１の電源電圧の値を調整するための制御値を算出する算出回路と、
　前記第１の電源電圧を生成し、かつ生成された前記第１の電源電圧を前記電源ラインに出力する電源電圧生成回路と、
　前記制御値に基づいて前記第１の電源電圧の前記値を調整する電圧調整回路と、
　を有する撮像装置。
　前記コントロールユニットは、前記電源ラインに流れる電流の値を測定する電流測定回路をさらに有し、
　前記第２の電圧の前記値が前記第２の参照電圧の前記値と同じである場合、前記算出回路は、前記第１の電源電圧の前記値、前記第１の参照電圧の前記値、および前記電流の前記値を使用することにより前記電源ラインの抵抗値を算出し、前記抵抗値を使用することにより前記制御値を算出する
　請求項１に記載の撮像装置。
　前記第２の電源電圧の値は、前記映像信号の電圧の範囲に収まらず、
　前記カメラユニットは、前記第２の電源電圧を、前記範囲に収まる値を持つ前記第１の電圧に変換することにより前記電圧信号を生成する変換回路をさらに有し、
　前記算出回路は、前記第１の電源電圧の前記値、前記第１の参照電圧の前記値、および前記電流の前記値を使用することにより、かつ前記第２の電源電圧の前記値および前記第１の電圧の前記値の比を示す値を使用することにより前記抵抗値を算出する
　請求項２に記載の撮像装置。
　前記算出回路は、前記第１の参照電圧の値、前記第２の参照電圧の前記値、および前記第２の電圧の前記値を使用することにより、前記第１の電圧と対応する前記第２の電源電圧の値を算出し、前記第２の電源電圧の前記値を使用することにより前記制御値を算出する
　請求項１に記載の撮像装置。
　前記第２の電源電圧の値は、前記映像信号の電圧の範囲に収まらず、
　前記カメラユニットは、前記第２の電源電圧を、前記範囲に収まる値を持つ前記第１の電圧に変換することにより前記電圧信号を生成する変換回路をさらに有し、
　前記算出回路は、前記第１の参照電圧の前記値、前記第２の参照電圧の前記値、および前記第２の電圧の前記値を使用することにより、かつ前記第２の電源電圧の前記値および前記第１の電圧の前記値の比を示す値を使用することにより前記第２の電源電圧の前記値を算出する
　請求項４に記載の撮像装置。
　前記コントロールユニットは、前記電源ラインに流れる電流の値を測定する電流測定回路をさらに有し、
　前記算出回路は、前記第１の電源電圧の前記値、前記第２の電源電圧の前記値、および前記電流の前記値を使用することにより前記電源ラインの抵抗値を算出し、前記抵抗値を使用することにより前記制御値を算出する
　請求項４に記載の撮像装置。
　前記信号出力回路は、前記映像信号を第１の期間において前記映像信号ラインに出力し、前記参照信号を前記第１の期間と異なる第２の期間において前記映像信号ラインに出力し、前記電圧信号を前記第１の期間および前記第２の期間と異なる第３の期間において前記映像信号ラインに出力する
　請求項１に記載の撮像装置。
　先端を含み、生体内に挿入されるスコープと、
　請求項１に記載の撮像装置と、
　を有し、
　前記カメラユニットは、前記先端に配置されている
　内視鏡システム。