(57)【要約】【課題】光伝送により映像信号を伝送する構成でありながら、高い歩留まりを確保して製造可能な電子内視鏡スコープを提供する。【解決手段】本発明の電子内視鏡スコープ１は、被検物内に挿入される先端部２０と、先端部２０に配置され、被検物内の被写体を撮像し電気信号を出力する撮像部２２と、先端部２０に配置され、撮像部と接続されて電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換部２９と、Ｅ／Ｏ変換部２９と接続されて光信号を伝送する光ファイバ１３と、Ｅ／Ｏ変換部２９と光ファイバ１３とを接続する板状又はフィルム状の光導波路３２とを備えることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物内に挿入される先端部と、
前記先端部に配置され、前記被検物内の被写体を撮像して電気信号を出力する撮像部と、
前記先端部に配置され、前記撮像部と接続されて前記電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換部と、
前記Ｅ／Ｏ変換部と接続されて前記光信号を伝送する光ファイバと、
前記Ｅ／Ｏ変換部と前記光ファイバとを接続する板状又はフィルム状の光導波路と、
を備えることを特徴とする電子内視鏡スコープ。
【請求項２】
前記Ｅ／Ｏ変換部と前記光導波路は、光学的パワーを有する光学レンズを介さずに接続される接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡スコープ。
【請求項３】
前記光ファイバは、その先端に高屈折率層を付与したレンズドファイバであることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡スコープ。
【請求項４】
可撓性を有し、前記光ファイバの少なくとも一部が挿通された挿入部をさらに備え、
前記先端部は、前記挿入部よりも可撓性が低く構成されて前記挿入部の先端に取り付けられており、
前記光導波路と前記光ファイバとは、前記先端部内において接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡スコープ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検物内に挿入して使用される電子内視鏡スコープ、より詳しくは、光ファイバを介して撮像装置の映像信号を伝送する電子内視鏡スコープに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内視鏡スコープとしては、先端部の撮像素子からの映像信号を、アナログ信号のまま内視鏡スコープに繋がるビデオプロセッサに伝送する方式が一般的である。ここで、一般的な内視鏡スコープの全長は数メートルに及ぶため、アナログの映像信号は伝送中に外部ノイズの影響を受け、Ｓ／Ｎ比が悪くなり画質が劣化する傾向にある。特に、内視鏡を使用する医療現場等においては、電気メス等の装置が動作する為、通常の環境には存在しないレベルのノイズが飛び交う状況にあり、その影響は極めて大きい。
【０００３】
この問題を解決するために、特許文献１では、内視鏡スコープの先端部で撮像素子の映像信号をＡ／Ｄ変換し、デジタル信号で内視鏡スコープ内を伝送する方式が提案されている。デジタル化した映像信号は、ノイズの影響を受けても信号のＨｉｇｈレベル，Ｌｏｗレベルのみを認識できれば映像が乱れることが無いため、ノイズ耐性の向上を図ることができる。
【０００４】
しかしながら、近年、撮像素子の高精細化の流れから映像信号のデータ量が増大する傾向にある。それに伴い、伝送レートの高速化が求められ、デジタル化した映像信号の振幅を低く設定する必要が生じている。その結果、映像信号をデジタル化したとしても、従来のような効果を望みにくくなってきている。
そこで、特許文献２では、内視鏡先端部でＡ／Ｄ変換した映像信号を更に光信号に変換（Ｅ／Ｏ変換）し、光伝送により映像信号を伝送する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−１２１５９０号公報
【特許文献２】特開２００７−２６００６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載の手法をとる場合において、例えば発光素子から空間に拡散された光を、光学的パワーを有する光学レンズで集光して直径数マイクロメートル（μｍ）の光ファイバに取り込むような場合には、光学レンズの位置決めや製造公差の管理は非常に難しく、高い歩留まりを確保することが困難になるという問題がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、光伝送により映像信号を伝送する構成でありながら、高い歩留まりを確保して製造可能な電子内視鏡スコープ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】
【０００８】
本発明の電子内視鏡スコープは、被検物内に挿入される先端部と、前記先端部に配置され、前記被検物内の被写体を撮像して電気信号を出力する撮像部と、前記先端部に配置され、前記撮像部と接続されて前記電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換部と、前記Ｅ／Ｏ変換部と接続されて前記光信号を伝送する光ファイバと、前記Ｅ／Ｏ変換部と前記光ファイバとを接続する板状又はフィルム状の光導波路とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の電子内視鏡スコープによれば、光導波路と光ファイバが直接接続され、その間に大口径の光学レンズ等を必要としないので、高精度の位置決め等を必要とせずに光導波路と光ファイバとを容易に接続することができる。
【００１０】
前記Ｅ／Ｏ変換部と前記光導波路は、光学的パワーを有する光学レンズを介さずに接続されてもよい。この場合、先端部のサイズを大きくすることなく、高精度の位置決め等を必要とせずにＥ／Ｏ変換部と光ファイバとを容易に接続することができる。
【００１１】
前記光ファイバには、その先端に高屈折率層を付与したレンズドファイバを用いてもよい。この場合、光導波路と光ファイバとの結合効率をさらに向上させることができる。
【００１２】
本発明の電子内視鏡スコープは、可撓性を有し、前記光ファイバの少なくとも一部が挿通された挿入部をさらに備え、前記先端部は、前記挿入部よりも可撓性が低く構成されて前記挿入部の先端に取り付けられており、前記光導波路と前記光ファイバとは、前記先端部内において接続されてもよい。この場合、光導波路と光ファイバとの接続部分にズレが生じることを抑制して、動作のより安定した電子内視鏡スコープとすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電子内視鏡スコープによれば、光伝送により映像信号を伝送する構成でありながら、高い歩留まりを確保して製造可能な構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態の電子内視鏡スコープを搭載した内視鏡システムの概略構成を示す図である。
【図２】同内視鏡システムの機能ブロックを示す図である。
【図３】同電子内視鏡スコープの第一接続部、第二接続部、及び光ファイバを抜き出して示す透過平面図である。
【図４】同第一接続部、同第二接続部、及び同光ファイバを示す透過正面図である。
【図５】図３のＡ−Ａ線における断面図である。
【図６】同内視鏡システムの変形例の機能ブロックを示す図である。
【図７】同内視鏡システムの変形例の機能ブロックを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態について、図１から図７を参照して説明する。図１は、本実施形態の電子内視鏡スコープ（以下、単に「内視鏡スコープ」と称する。）１を搭載した内視鏡システム１００の概略構成を示す図である。図１に示すように、内視鏡システム１００は、内視鏡スコープ１と、内視鏡スコープ１で取得された映像信号を処理するためのビデオプロセッサ５０と、ビデオプロセッサ５０で処理された映像信号を画像として表示するモニタ６０とを備えている。
【００１６】
内視鏡スコープ１は、医療用スコープであり、被検物である体腔内に挿入されるものである。内視鏡スコープ１は、可撓性を有しており、体腔内に挿入される挿入部１０と、挿入部１０の先端に設けられ、体腔内の目的部位の映像を撮影してビデオプロセッサ５０に映像信号を伝送する先端部２０と、挿入部１０に対して湾曲させる等の各種操作を行うための操作部１１と、内視鏡スコープ１とビデオプロセッサ５０とを接続するためのコネクタ部４０と、操作部１１とコネクタ部４０とを接続するケーブル１２とを備えている。
先端部２０は、後述する各種機構を好適に保護するため、例えば金属等を用いてその外面が硬質に構成されており、挿入部１０よりも低い可撓性を有する。
【００１７】
図２は、内視鏡システム１００の機能ブロックを示す図である。図２に示すように、内視鏡スコープ１の先端部２０とコネクタ部４０とは、挿入部１０、操作部１１、及びケーブル１２に挿通された光ファイバ１３を介して接続されている。
【００１８】
先端部２０には、ＴＧ（タイミングジェネレータ）２１と、撮像部２２と、映像信号処理部２３と、Ａ／Ｄ変換部２４と、変調回路２５と、伝送用のクロックを出力する伝送ＣＬＫ２６と、ＬＤドライバ２７と、ＬＤドライバ２７に接続されたＬＤ（レーザダイオード）２８とを備えている。ＬＤ２８と光ファイバ１３とは第一接続部３０によって接続されている。そして、映像信号処理部２３、Ａ／Ｄ変換部２４、変調回路２５、伝送ＣＬＫ２６、ＬＤドライバ２７、及びＬＤ２８は、撮像部２２から発信される電気信号を光信号に変換するＥ／Ｏ変換部２９として機能する。
【００１９】
コネクタ部４０は、ＰＤ（フォトダイオード、Ｏ／Ｅ変換部）４１と、リミットアンプ４２と、ＣＤＲ（クロックデータリカバリ）４３と、伝送ＣＬＫ２６と同じ周波数のクロックを出力するＣＬＫ４４と、復調回路４５と、Ｄ／Ａ変換部４６とを備えている。ＰＤ４１と光ファイバ１３とは第二接続部３１によって接続されている。
なお、先端部２０及びコネクタ部４０の各機構はいずれも公知のものであるが、その動作の詳細については後述する。また、第一接続部３０及び第二接続部３１の詳細な構成についても後述する。
【００２０】
ビデオプロセッサ５０は、内視鏡システム１００全体の制御を行う制御部５１を備えており、制御部５１は、コネクタ部４０のＤ／Ａ変換部４６及びモニタ６０とそれぞれ接続されている。
【００２１】
次に、第一接続部３０及び第二接続部３１の構成について説明する。図３は、第一接続部３０、第二接続部３１、及び両者を接続する光ファイバ１３を抜き出して示す平面図であり、図４は、図３に示された各構成を図３に示す矢印Ｂの方向から見た状態を示す正面図である。そして、図５は、図３のＡ−Ａ線における断面図である。なお、第一接続部３０及び第二接続部３１内の構成は、実際には外部から視認できるものではないが、ここでは構成をわかりやすくするために図３及び図４を透過図として示している。
【００２２】
図３に示すように、第一接続部３０は、ＬＤ２８からの光信号を伝送する板状の光導波路３２と、光導波路３２に接続された光ファイバ１３の端部を固定するガイドブロック３３とを備えている。光導波路３２は、光が通過するコア３４を有し、図４に示すように、光導波路３２の上面に露出したコア３４の一方の端面３４ＡにＬＤ２８が接続されている。
また、光導波路３２には、コア３４の他方の端面３４Ｂに連通するようにＶ溝３２Ａが形成されており、図４及び図５に示すように、光ファイバ１３の一方の端部１３ＡがＶ溝３２Ａ内に収容される。そして、光ファイバ１３は、Ｖ溝３２Ａによってコア３４と光軸が一致するように位置決めされ、コア３４の端面３４Ｂと光ファイバ１３の端面１３Ａが接続されている。ガイドブロック３３は、Ｖ溝３２Ａとほぼ同様のＶ溝３３Ａを有し、図５に示すように、Ｖ溝３２Ａに収容された光ファイバ１３の端部１３Ａの上側を覆うように光導波路３２に接合されている。このようにして、光ファイバ１３の端部１３Ａは、コア３４に対して光軸がずれないように支持される。
【００２３】
第二接続部３１の構成は第一接続部３０とほぼ同様であり、光導波路３５及びガイドブロック３６を備えている。そして、光導波路３５の上面に露出したコア３７の一方の端面３７ＡにＰＤ４１が接続されており、光ファイバ１３の他方の端部１３Ｂが、光導波路３５に形成されたＶ溝３５Ａ内に収容されてコア３７の他方の端面３７Ｂと同軸に接続されている。光ファイバ１３の端部１３Ｂの上側は、Ｖ溝３６Ａを有するガイドブロック３６に覆われている。
【００２４】
上記のように構成された第一接続部３０では、ＬＤ２８から発せられた光信号は、コア３４の端面３４Ａから進入し、途中反射面３４Ｃで９０度曲げられて端面３４Ｂに達する。そして、光ファイバ１３を通って第二接続部３１に進入する。第二接続部３１では、コア３７の端面３７Ｂから光信号が進入し、反射面３７Ｃで９０度曲げられて端面３７Ａに達し、ＰＤ４１に到達する。
【００２５】
上記のように構成された内視鏡システム１００の使用時の動作について説明する。
内視鏡システム１００が映像信号を出力する際、制御部５１は駆動ＣＬＫを出力する。ＴＧ２１は、該駆動ＣＬＫに基づきタイミング信号（ＨＤ：水平同期信号、ＶＤ：垂直同期信号等）を生成し、出力する。
【００２６】
撮像部２２は該タイミング信号に基づくタイミングで映像信号を検出し、出力する。映像信号処理部２３は、撮像部２２からの検出信号を信号処理（増幅等）し、アナログ映像信号と、該アナログ映像信号に同期した映像信号再生用クロック（映像ＣＬＫ）を出力する。
Ａ／Ｄ変換部２４は、該アナログ映像信号をＡ／Ｄ変換してデジタル映像信号を生成し、該デジタル映像信号を、これと同期した前記映像ＣＬＫと共に出力する。変調回路２５は、該デジタル映像信号及び映像ＣＬＫをシリアライズし、伝送ＣＬＫ２６の出力する伝送信号再生用クロック（伝送クロック）に同期させて出力する。
ＬＤドライバ２７は、変調回路２５からの出力信号に従いＬＤ２８を発光させる駆動信号を出力する。ＬＤ２８は、ＬＤドライバ２７からの駆動信号に従いレーザ光を発光する。このようにしてＥ／Ｏ変換が行われる。
【００２７】
ＬＤ２８の発光するレーザ光は、第一接続部３０の光導波路３２のコア３４を通ってガイドブロック３３に支持された端部１３Ａから光ファイバ１３に進入する。そして挿入部１０、操作部１１、及びケーブル１２に挿通された光ファイバ１３を通って第二接続部３１に到達する。第二接続部３１では、ガイドブロック３６に支持された光ファイバの端部１３Ｂから光導波路３５のコア３７にレーザ光が取り込まれ、ＰＤ４１の受光部に到達する。
【００２８】
ＰＤ４１は、受光したレーザ光の光信号をＯ／Ｅ変換し、電気信号として出力する。リミットアンプ４２は、ＰＤ４１からの信号を増幅し、２値信号（デジタル信号）として出力する。ＣＤＲ４３は、ＣＬＫ４４のクロックをリミットアンプ４２の出力信号に同期させることで伝送ＣＬＫ２６に同期した伝送クロックを再生し、データ信号（リミットアンプ４２の出力信号）と共に復調回路４５に出力する。
【００２９】
復調回路４５は、該伝送クロックに基づきデータ信号を検出し、データ信号をデシリアライズして、デジタル映像信号と、これに同期した映像ＣＬＫに分離して出力する。Ｄ／Ａ変換部４６は、復調回路４５からのデジタル映像信号を、再びアナログ映像信号に変換し、映像ＣＬＫと共にビデオプロセッサ５０内の制御部５１に出力する。制御部５１は、Ｄ／Ａ変換部４６からのアナログ映像信号と映像ＣＬＫとに基づき、映像信号をモニタ６０に出力する。
【００３０】
本実施形態の内視鏡システム１００においては、内視鏡スコープ１の先端部２０に設けられたＥ／Ｏ変換部２９のうち、発光素子であるＬＤ２８が光導波路３２を有する第一接続部３０を介して光ファイバ１３と接続されている。そして、光導波路３２のコア３４と光ファイバ１３とは、光導波路３２及びガイドブロック３３に設けられたＶ溝３２Ａ、３３Ａによって容易に位置決め及び光軸合わせがされつつ接続される。
したがって、光ファイバ１３を用いてＬＤ２８の発する光信号を伝送するために煩雑な位置決めや光軸合わせ等を必要とせず、内視鏡スコープ１の製造において高い歩留まりを確保しつつ、光伝送可能な構成とすることができる。
【００３１】
また、コア３４の端面３４Ａと光ファイバ１３の端面１３Ａとが直接接合されているので、光ファイバ１３に光信号を取り込むために無駄な空間や集光レンズ等の光学レンズを必要としない。これにより、先端部２０を小型化できると共に、集光レンズ等を介してコア３４と光ファイバ１３とを接続する場合に比べてレンズの位置決めや光軸合わせが必要なくなることで製造が容易になり、高い歩留まりを確保することができる。先端部２０の小型化は、特に本実施形態のような医療用スコープにおいて、挿入時の被験者等の負担を軽減するために大きく貢献するものである。
【００３２】
さらに、ＬＤ２８からの光信号が、光導波路３２を有する第一接続部３０を介して用いて直接的に光ファイバ１３に取り込まれるので、集光レンズ等を用いて拡散した光を光ファイバに取り込む場合に比べて大幅に結合効率を向上させることができる。その結果、光信号を発する発光素子の発光量を抑え、消費電力を低減させることができる。
【００３３】
加えて、Ｅ／Ｏ変換部２９と光ファイバ１３とは、外面が硬質に構成された先端部２０内において接続されているので、内視鏡スコープ１を過度に操作しても第一接続部３０におけるコア３４と光ファイバ１３との光軸ズレ等を生じることがなく、安定した動作を確保することができる。
【００３４】
本実施形態においては、先端部２０からコネクタ部４０への信号の伝送についてのみ光ファイバ１３を用いた電子内視鏡スコープの例を示したが、コネクタ部４０から先端部２０への信号の伝送についても光伝送を用いる構成としてもよい。この場合は、例えば図６に示す変形例のように、コネクタ部４０側にＬＤ７１を設け、ＬＤドライバ７２を介してＬＤ７１と制御部５１とを接続する。さらに、先端部２０にはＰＤ７３を設けて、リミットアンプ７４を介してＰＤ７３と先端部２０の各機構とを接続する。そして、第一接続部３０と同様の構成を有する接続部７５及び他の光ファイバ１４を用いてＬＤ７１とＰＤ７３とを接続する。このようにすると、コネクタ部４０から先端部２０に向けた信号（例えば、駆動ＣＬＫや先端部２０内の回路ブロックへの制御信号等）についても、光ファイバ１４を介した信号伝送を行うことができる。
【００３５】
また、別の例として、コネクタ部４０から先端部２０に向けた信号を伝送する為に、一本の光ファイバ１３を用いて２種類の波長の光を送受する、いわゆるＷＤＭ(WaveLength Division Multiplexing：波長分離多重)方式を採用した一芯双方向の構成が採用されても良い。この場合は、図７に示す変形例のように、ＬＤ２８とは異なる波長の光を発するＬＤ８１を、発する光がコア３７に進入できるように、例えば光導波路３５に配置し、ＰＤ８４を、光導波路３２のコア３４に到達した光信号を受光できるように、先端部２０内、例えば光導波路３２に配置すればよい。
【００３６】
さらに、本実施形態においては、光導波路内に１つのＬＤを設け、１つの波長の光のみを用いて信号伝送する例を説明したが、これに代えて、第一接続部３０の光導波路３２内に複数の波長の異なる光を発するＬＤを設け、これらのＬＤが発する光を光導波路３２のコア３４内で合成して伝送するＷＤＭ方式を採用してもよい。この場合は、コネクタ部４０側の光導波路３５内で再びこれを波長分離して、分離された各々の波長の光を第二接続部３１に接続された複数のＰＤで検出することによって、一本の光ファイバを用いて複数の信号を伝送することが可能である。
【００３７】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述の実施形態においては、端面が切りっぱなしで平坦に形成された光ファイバを用いているが、これに代えて、端面に一体的に設けられた高屈折率層を備えた光ファイバ（レンズドファイバ）を用いれば、光導波路のコアと光ファイバとの結合効率を更に向上させることができる。このようなレンズドファイバとしては、端面にマイクロレンズを接着等によって取り付けたものや、端面を研磨してレンズ部を設けたものなど、各種方法により形成されたものが使用可能である。
【００３８】
また、上述の実施形態においては、板状の光導波路を用いてＥ／Ｏ変換部と光ファイバとが接続された例を説明したが、これに代えて、フィルム状の光導波路が用いられてもよい。この場合にも、板状の光導波路と同様に光導波路と光ファイバを直接接続することができ、その間に大口径の光学レンズ等を必要としないので、高精度の位置決め等を必要とせずに光導波路と光ファイバとを容易に接続することができる。
【００３９】
さらに、上述の実施形態においては、光導波路が先端部側及びコネクタ部側に設けられた例を説明したが、一般に、コネクタ部側は先端部側に比べて小型化の要請が少ないため、例えば充分なスペースがある等の場合は、コネクタ部側において、光導波路を用いずに光ファイバとＰＤとが接続されてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１  電子内視鏡スコープ
１０  挿入部
１３  光ファイバ
１３Ａ  端部
２０  先端部
２２  撮像部
２９  Ｅ／Ｏ変換部
３２  光導波路
【図１】
2010194037.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010194037.tif 000008
【図７】
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