专利名称：内窥镜系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及内窥镜系统，特别涉及使用了被输入流过差动信号线路的差动信号的脉冲变压器的内窥镜系统。
背景技术：
以往，内窥镜广泛应用于医疗领域和工业领域中。特别地，在医疗领域所使用的内窥镜系统中，为了确保患者的安全性，CCD的驱动电路和影像信号处理电路的一部分搭载在与二次电路绝缘分离的患者电路上。例如，如国际公开W02007/004428号和日本特开2007-167590号公报所公开的那样，提出了在患者电路与二次电路间的信号传送中使用差动信号的内窥镜系统。在这些提案中，差动信号是依据LVDS (Low Voltage Differential Signaling :低压差分信号)标准的信号，为了实现绝缘，LVDS传送路径使用脉冲变压器。
在外来噪声混入传送差动信号的差动传送线路中的情况下，如果外来噪声是共模噪声，则通过末端电路部中的减法运算来消除外来噪声。因此，差动信号具有抗外来噪声强的特性。通常，脉冲变压器的输入侧的基板上的图案形成为特性阻抗例如为100[Ω]来消除共模噪声。但是，有时脉冲变压器内的一次侧线圈的端子间的电感成分的阻抗由于噪声的频率而变高。因此，在静电、电刀等的外来噪声流过一次侧线圈的情况下，在一次侧线圈的两端间产生较大的电位差，存在差动信号中的实信号劣化的问题。本发明是鉴于以上问题而完成的，其目的在于，提供一种提高了抗扰耐性的内窥镜系统。
发明内容
用于解决课题的手段根据本发明的一个方式，能够提供一种内窥镜系统，其具有驱动器，其输出差动信号；差动传送线路，其传送从所述驱动器输出的所述差动信号；脉冲变压器，其与所述差动传送线路端连接，被输入由所述差动传送线路传送的所述差动信号；以及阻抗部件，其在被输入所述差动信号的所述脉冲变压器的输入侧至少具有与所述脉冲变压器并联连接的旁路阻抗元件，其中，在混入所述差动传送线路中的噪声的规定噪声频率下，所述旁路阻抗元件的阻抗比与所述旁路阻抗元件并联连接的所述脉冲变压器所连接的电路阻抗小。
图I是示出本发明的实施方式的内窥镜系统的结构的结构图。图2是示出本发明的实施方式的LVDS传送部28的结构的结构图。图3是本发明的实施方式的传送来自LVDS驱动器41的LVDS信号的差动传送线路与脉冲变压器42的连接部分的立体图。
图4是用于说明本发明的实施方式的传送来自LVDS驱动器41的LVDS信号的差动传送线路与脉冲变压器42的连接部分的图。图5是用于说明本发明的实施方式的差动信号的电荷流动的图。图6是示出本发明的实施方式的在差动图案51、52的连接端部5la、52a间设有电介质部件的状态的图。图7是用于说明本发明的实施方式的电阻54的作用的电路图。图8是示出使用由电容器和线圈构成的电路作为阻抗部件时的电路的例子的图。
具体实施例方式下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
(内窥镜系统的结构)首先，根据图I对本实施方式的内窥镜系统的结构进行说明。图I是示出本实施方式的内窥镜系统的结构的结构图。如图I所不，内规镜系统I构成为包括内规镜2、以及与内规镜2连接并对来自摄像元件的影像信号进行信号处理等的处理器3。在本实施方式中，内窥镜系统I中的内窥镜2是在前端具有设有摄像元件的插入部的内窥镜，但是，也可以是装配在硬性镜的基端部上的照相机头。内窥镜2包括作为摄像元件的CXD 11以及内窥镜2的识别用电阻12。内窥镜2和处理器3通过未图示的信号缆线连接。处理器3包括与内窥镜2连接的患者侧电路3a以及与患者侧电路3a电绝缘的二次侧电路3b。患者侧电路3a具有对内窥镜2的CXD 11进行驱动的CXD驱动器21、对来自内窥镜2的摄像信号进行放大的前置放大器22、以及对来自前置放大器22的摄像信号进行相关双重采样并进行数字化的⑶S&A/D部23。⑶S&A/D部23将经由前置放大器22输入的来自内窥镜2的摄像信号转换成规定频率的并行信号。来自⑶S&A/D部23的并行信号被输入到LVDS转换部24。LVDS转换部24将所输入的并行信号转换成LVDS传送用的串行信号。CXD驱动器21和⑶S&A/D部23由驱动控制部25控制。驱动控制部25根据经由光耦合器26的来自设于二次侧电路3b中的时钟电路(CLK) 27的基准时钟，生成CCD控制信号，对C⑶驱动器21和⑶S&A/D部23进行控制。这里，LVDS转换部24和驱动控制部25由FPGA (现场可编程门阵列)构成。由LVDS转换部24转换后的LVDS传送用的串行信号经由LVDS传送部28被传送到二次侧电路3b的LVDS调制部29。在LVDS调制部29中，对经由LVDS传送部28输入的串行信号进行与LVDS转换部24相反的转换，转换成规定的并行信号。利用颜色处理部30对转换后的并行信号进行颜色分解处理、同时化处理等，作为图像数据而存储在图像存储器31中。然后，利用HD信号处理部32或SD信号处理部33对存储在图像存储器31中的图像数据进行图像信号处理，输出到未图示的监视器。这些颜色处理部30、HD信号处理部32或SD信号处理部33由控制部34控制。控制部34通过经由光耦合器35检测内窥镜2的识别用电阻12，进行与内窥镜2的种类对应的影像处理的控制。这里，HD信号处理部32是进行高分辨率的影像信号处理的处理部，SD信号处理部33是进行标准分辨率的影像信号处理的处理部。这里，LVDS调制部29、颜色处理部30、HD信号处理部32和SD信号处理部33由FPGA (现场可编程门阵列)构成。控制部34具有与未图示的键盘、打印机、PCMCIA、LAN、脚踏开关等周边设备连接的接口，并且具有与前面板36连接的接口。进而，控制部34在内部具有字符发生器34a，能够根据需要生成消息并显示在监视器上。图2是示出LVDS传送部28的结构的结构图。LVDS传送部28构成为包括LVDS驱动器41、脉冲变压器42和LVDS接收器43。脉冲变压器42具有一次侧的线圈42a和二次侧的线圈42b。来自LVDS转换部24的串行信号被输入到LVDS驱动器41。LVDS驱动器41是输出差动信号的驱动器，对脉冲变压器42的输入侧(即一次侧)的线圈42a供给LVDS信号。 脉冲变压器42的输出侧(即二次侧)的线圈42b与LVDS接收器43连接。LVDS接收器43将接收到的LVDS信号输出到LVDS调制部29。(差动传送线路与脉冲变压器的连接构造)图3是传送来自LVDS驱动器41的LVDS信号的差动传送线路50与脉冲变压器42的连接部分的立体图。如图3所示，构成差动传送线路50的2条布线图案(以下称为差动图案)51、52设置在基板53上。差动传送线路50是传送从LVDS驱动器41输出的差动信号的微带线。进而，作为芯片部件的脉冲变压器42也搭载在基板53上。脉冲变压器42与差动传送线路50的端部连接，被输入由差动传送线路50传送的差动信号。相互平行形成的2条差动图案51、52的端部(以下称为连接端部)51a、52a分别连接脉冲变压器42的2个输入端子44、45。脉冲变压器42的2个输入端子间距离形成为其阻抗与差动传送路50的线路间阻抗相等。并且，在连接端部51a、52a的附近设有连接2条差动图案51、52的电阻54。作为芯片部件的电阻54是如下的阻抗部件电连接在被输入差动信号的脉冲变压器42的2个输入端子44、45之间，具有比混入差动传送线路50中的噪声中的规定噪声频率下的脉冲变压器42的阻抗小的阻抗。换言之，电阻54是具有与脉冲变压器42并联连接的旁路阻抗元件的阻抗部件。而且，在混入差动传送线路50中的规定噪声频率下，电阻54的阻抗比与电阻54并联连接的脉冲变压器42侧的电路阻抗小。另外，如图3中虚线所示，电阻54也可以设置在脉冲变压器42内。(作用)图4是用于说明传送来自LVDS驱动器41的LVDS信号的差动传送线路与脉冲变压器42的连接部分的图。图5是用于说明差动信号的电荷流动的图。如图5所示，设有差动传送线路50的基板53是多层基板，在最上位层上形成有2条差动图案51、52。在基板53内形成有接地(GND)层55。通常，根据图案的宽度、绝缘层的厚度、绝缘层与地线(GND)之间的距离等物理构造进行各种模拟，设计形成在基板53上的2条差动图案51、52，以使得从差动信号的发送位置到接收位置的差动传送线路50的阻抗成为期望的阻抗，从而决定2条差动图案51、52间的对间距离dl。在本实施方式中，如图3和图4所示，以使2条差动图案51、52的对间距离dl与脉冲变压器42的2个输入端子44、45间的距离d2相等的方式，连接差动传送线路50和脉冲变压器42。换言之，脉冲变压器42的2个输入端子间的距离d2形成为其阻抗与差动传送路50的线路间阻抗相等。这是因为，在差动传送线路50与脉冲变压器42的连接部分中不会产生阻抗不匹配。对该点进行具体说明。假设如下情况以使脉冲变压器42的2个输入端子44、45间的距离与2条差动图案51、52的对间距离不同的方式，连接差动传送线路50和脉冲变压器42。例如，如图4中虚线所示，针对2条差动图案51、52假设如下情况朝向连接端部51a、52a,对间距离变大。
在P沟道的正电荷流过差动图案52时，在N沟道中激励负电荷并流过差动图案51。在确保设计所决定的对间距离dl的2条差动图案51、52间，由于在2条差动图案51、52中产生的磁场为相反方向,所以不会放射噪声。但是，如图4和图5中虚线所示，当差动图案51、52的连接端部51a、52a间的距离d2比对间距离dl大时，差动图案51、52形成为朝向连接端部51a、52a而变宽，在该差动图案间的距离变宽的部分产生阻抗的不匹配。随着图案间的距离变宽，与流过差动图案52的正电荷对应的负电荷有时不流过差动图案51，而在与差动图案52之间的距离比差动图案51近的接地(GND)层55中产生并流过电荷。该情况下，在接地(GND)层中产生负电荷的泄漏，从接地(GND)层55产生放射。并且，由于产生阻抗的不匹配，所以还容易受到来自外部的噪声的影响。因此，如图3 图5中实线所示，为了在连接端子部51a、52a也确保差动图案51、52的对间距离dl，使脉冲变压器42的输入端子44、45间的距离d2与该对间距离dl相等。另外，也可以代替使差动图案51、52的对间距离恒定的情况，而在差动图案51、52中，在朝向连接端部51a、52a而变宽的区域中设置电介质，使基于脉冲变压器42的2个输入端子间距离的阻抗与差动传送路50的线路间阻抗相等。图6是示出在差动图案51、52的连接端部51a、52a间设有电介质部件的状态的图。如图6所示，在一对差动图案51、52中，在朝向连接端部5la、52a而变宽的图案间的区域56中设有电介质部件57。设于区域56中的电介质部件57的介电常数ε 2是正好使上述变宽的部分中的图案间距离与差动图案50的对间距离dl相同的值，比差动图案51、52平行的区域中的图案间的介电常数ε 大。作为电介质的材料，例如有介电常数比通常区域的环氧类材料高的陶瓷类材料等。接着，对电阻54的作用进行说明。图7是用于说明电阻54的作用的电路图。如图7所示，与LVDS驱动器41对应的LVDS信号源SS连接在差动图案51、52之间。并且，与脉冲变压器42内的一次绕组对应的线圈42a连接在差动图案51、52的连接端部51a、52a之间。进而，与线圈42a并联连接的电阻54连接在差动图案51、52之间。包含线圈42a的脉冲变压器42的阻抗Z由于信号的频率而不同。
在图7中，静电、电刀等所导致的噪声表示为连接在各个差动图案51、52与患者侧电路3a的基板接地(GND(P))之间的噪声源NS。进而，差动图案51、52与接地层(GND(S))55之间的阻抗ZO表示为阻抗元件61。当噪声混入差动传送线路50中时，脉冲变压器42的阻抗成为与该噪声的频率对应的阻抗。例如，在噪声信号的频率为300[MHz]、线圈42a为50[μ H]时，包含线圈42a的脉冲变压器42的阻抗Z成为95ΚΩ (=50X (2X n X300))o另一方面，以使电阻54的阻抗Zl比混入差动图案51、52中的噪声的规定频率下的脉冲变压器42的阻抗Z小的方式进行选择。例如，阻抗元件61 (即差动图案51、52与接地(GND (S))层55之间)的阻抗ZO为较高的阻抗、例如30[kQ]。电阻54的阻抗Zl为较低的阻抗、例如100[Ω]。 并且，以使电阻54的阻抗Zl比所传送的LVDS的差动信号的频率下的脉冲变压器42的阻抗Z大的方式进行选择。由此，差动信号的电流流过脉冲变压器42的线圈42a。但是，在噪声信号混入差动图案51、52中时，电刀等的噪声的噪声频率下的电阻54的阻抗Zl比线圈42a的阻抗Z2小。在上述例子中，电阻54的阻抗Zl为100 Ω，脉冲变压器42的阻抗Z为15ΚΩ。因此，包含噪声电流In的电流I不流过线圈42a，而流过阻抗较低的电阻54。在图7中，实线示出包含噪声电流In的电流I沿实线的箭头A所示的方向流过电阻54的情况，虚线示出包含噪声电流In的电流I沿虚线的箭头B所示的方向流过线圈42a的情况。在混入规定频率的噪声时，与电流I流过线圈42a的情况下的线圈42a的两端间的电位差(IX 15ΚΩ )相比，电流I流过电阻54的情况下的线圈42a的两端间的电位差(I X 100 Ω )较低，所以，大幅抑制作为实信号的差动信号的劣化。S卩，由于电流I的绝大部分流过与线圈42a并联连接的电阻54，所以能够大幅抑制由于噪声电流In而引起的差动图案51、52上的实信号的劣化。由此，根据静电、电刀等导致的噪声的频率，通过将脉冲变压器42与电阻54的各个阻抗设定为上述关系，能够抑制混入噪声时的实信号的劣化。其结果，根据上述实施方式，能够实现提高了抗扰耐性的内窥镜系统。另外，在以上的实施方式中，作为阻抗部件，举出电阻作为例子，该电阻是具有比混入差动图案中的噪声的规定噪声频率下的脉冲变压器的阻抗小的阻抗的无源部件，但是，作为代替电阻的无源部件，只要具有这种阻抗即可，也可以是电容器或线圈。进而，该无源部件也可以是由从电阻、电容器和线圈中选择出的2个以上的组合构成的无源部件。SP，阻抗部件可以是包括电阻、电容器和线圈中的至少一方的无源部件。图8是示出使用由电容器和线圈构成的电路作为阻抗部件时的电路的例子的图。如图8所示，在差动图案51、52之间连接有作为旁路阻抗元件的线圈71，并且，在线圈71和差动图案51的连接点Pl与线圈42a —端之间连接有电容器72。例如，设噪声频率为IOMHz，差动信号的频率为300MHz，作为旁路阻抗元件的线圈71的电感为200 μ H，电容器72的电容为O. lpF，差动图案与接地(GND (S))层之间的阻抗为 1ΜΩ。该情况下，在噪声频率(IOMHz)下，线圈71的阻抗为12kΩ，与此相对，脉冲变压器侧的阻抗与电容器的阻抗之和为162ΚΩ。另一方面，在信号频率(300MHz)下，脉冲变压器侧的阻抗与电容器的阻抗之和为99ΚΩ，与此相对，线圈71的阻抗为376ΚΩ。进而，如上所述，差动图案与接地(GND (S))层之间的阻抗为IMΩ。因此，在信号频率(300MHz)下，由于脉冲变压器侧的阻抗与电容器72的阻抗之和比线圈71的阻抗小，所以信号电流流向脉冲变压器42。另一方面，在噪声频率(IOMHz)下，由于线圈71的阻抗比脉冲变压器侧的阻抗与电容器72的阻抗之和小，所以噪声电流不流向脉冲变压器42，而流过线圈71。如上所述，在图8的情况下，在噪声频率下，作为旁路阻抗元件的线圈71的阻抗比与线圈71并联连接的电路(包括电容器72和线圈42a的电路)的阻抗小。其结果，噪声电流流过作为旁路阻抗元件的线圈71，但是，差动信号电流流向脉冲变压器侧电路。进而，在以上的实施方式中，举出差动信号为LVDS信号的例子，但是，上述实施方 式的结构也可以应用于RS-422、DVI、eDP、V-by-0ne HS等差动信号。并且，在以上的实施方式中，说明了流过设置在基板上的图案的差动信号的例子，但是，上述实施方式的技术也可以应用于流过双绞线的差动信号。如上所述，根据上述实施方式的内窥镜系统，在经由脉冲变压器传送差动信号的情况下，通过在差动传送线路间设置具有比噪声频率下的脉冲变压器的阻抗小的阻抗的阻抗部件，能够抑制差动信号的实信号的劣化。由此，根据上述实施方式，能够实现提高了抗扰耐性的内窥镜系统。本发明不限于上述实施方式，能够在不改变本发明主旨的范围内进行各种变更、改变等。本申请以2010年7月30日在日本申请的日本特愿2010-172860号为优先权主张的基础进行申请，上述公开内容被引用到本申请说明书和权利要求书中。
权利要求
1.一种内窥镜系统，其具有 驱动器，其输出差动信号； 差动传送线路，其传送从所述驱动器输出的所述差动信号； 脉冲变压器，其与所述差动传送线路端连接，被输入由所述差动传送线路传送的所述差动 目号；以及 阻抗部件，其在被输入所述差动信号的所述脉冲变压器的输入侧至少具有与所述脉冲变压器并联连接的旁路阻抗元件，所述内窥镜系统的特征在于，在混入所述差动传送线路中的噪声的规定噪声频率下，所述旁路阻抗元件的阻抗比与所述旁路阻抗元件并联连接的所述脉冲变压器所连接的电路阻抗小。
2.根据权利要求I所述的内窥镜系统，其特征在于，所述阻抗部件是包括电阻、电容器和线圈中的至少一方的无源部件。
3.根据权利要求I或2所述的内窥镜系统，其特征在于，在所传送的所述差动信号的频率下，所述旁路阻抗元件的阻抗比与所述旁路阻抗元件并联连接的所述脉冲变压器所连接的电路阻抗大。
4.根据权利要求I或2所述的内窥镜系统，其特征在于，所述脉冲变压器的所述2个输入端子间距离形成为其阻抗与所述差动传送线路的线路间阻抗相等。
5.根据权利要求4所述的内窥镜系统，其特征在于，所述脉冲变压器的所述2个输入端子间距离与所述差动传送线路的对间距离相等，以使得基于所述脉冲变压器的所述2个输入端子间距离的阻抗与所述差动传送线路的线路间阻抗相等。
6.根据权利要求4所述的内窥镜系统，其特征在于，所述内窥镜系统具有在所述脉冲变压器的所述2个输入端子间以及所述差动传送路间配设的电介质，以使得基于所述脉冲变压器的所述2个输入端子间距离的阻抗与所述差动传送线路的线路间阻抗相等。
7.根据权利要求6所述的内窥镜系统，其特征在于，所述差动信号线路是在基板上设置的一对差动图案，在所述一对差动图案中，在朝向用于与所述脉冲变压器连接的连接端部而变宽的图案间的区域中设有所述电介质。
8.根据权利要求I所述的内窥镜系统，其特征在于，所述差动信号线路是在基板上设置的差动图案。
9.根据权利要求I所述的内窥镜系统，其特征在于，所述差动信号线路是双绞线。
10.根据权利要求I所述的内窥镜系统，其特征在于，所述阻抗部件是所述线圈，在所述线圈和所述差动传送线路的一条线路的连接点、与所述脉冲变压器的线圈的一旦之间连接有电容器。
全文摘要
内窥镜系统(1)具有LVDS驱动器(41)，其输出差动信号；差动传送线路(50)，其传送从LVDS驱动器(41)输出的差动信号；脉冲变压器(42)，其与差动传送线路端连接，被输入由差动传送线路(50)传送的差动信号；以及作为阻抗部件的电阻(54)，其在被输入差动信号的脉冲变压器(42)的输入侧与脉冲变压器(42)并联连接。在噪声频率下，电阻(54)的阻抗比脉冲变压器(42)侧的电路阻抗小。
文档编号A61B1/04GK102791181SQ20118001266
公开日2012年11月21日 申请日期2011年5月13日 优先权日2010年7月30日
发明者濑川和则 申请人:奥林巴斯医疗株式会社