(57)【要約】【課題】リードワイヤによる信号伝送方式の課題である伝送速度の限界を克服しつつ、光ファイバによる信号伝送方式の課題をも克服する新しい信号伝送方式を備える。【解決手段】照明光を発生させる光源装置４と、被検物を撮像して画像信号を生成する撮像素子２２と、画像信号をミリ波またはサブミリ波の電波として伝搬する伝送路であって両端が解放された導波管５１と、導波管５１内の誘電体としての役目と照明光を伝送するライトガイドとしての役目とを果たす光ファイバ５１ａと、光ファイバ５１ａ内に挿入配設され、ミリ波電波としての画像信号を光ファイバ５１ａ内に送波するための送信側導波管接続アンテナ５２ａ、５２ｂと、導波管５１内を伝搬するミリ波電波としての画像信号を受波する受信側導波管接続アンテナ７２ａ、７２ｂと、を有する。【選択図】図３
2018086067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物に照射するための照明光を発生させる光源装置と、画像信号に対して所定の画像処理を施す画像処理部と、を有する第１ユニットと、
前記光源装置からの前記照明光を受けて被検物に照射する照明光学系と、前記被検物を撮像して前記画像信号を生成する撮像部と、を有する第２ユニットと、
前記第１ユニットと前記第２ユニットとの間に設けられ、ミリ波またはサブミリ波を伝搬する導波路であって両端が解放された導波管を有する伝送路と、
を備え、
前記伝送路における前記導波管は、長手方向に誘電率が均一になるように延出された複数の光ファイバを有する誘電体層と、長手方向に連続的に延出され前記誘電体の外周を覆う金属層と、を有し、一端部が前記照明光学系に接続される一方で他端部は前記光源装置に接続され、
前記第１ユニットは、前記画像信号を受信する受信回路をさらに有すると共に、前記導波管における前記他端部において前記誘電体層内に延出して配設され、当該受信回路と前記伝送路との第１接続部を形成する第１の接続構造を有し、
前記第２ユニットは、前記画像信号を送信する送信回路をさらに有すると共に、前記導波管における前記一端部において前記誘電体層内に延出して配設され、当該送信回路と前記伝送路との第２接続部を形成する第２の接続構造を有する
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像装置は内視鏡装置であって、
前記撮像部は、２００万画素以上の固体撮像素子を有し、前記送信回路は、前記画像信号をミリ波またはサブミリ波の電波にて送信し、前記誘電体層は、伝送される当該電波の周波数における誘電損失tanδが１０-3より小さい値である
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記伝送路の少なくとも一部が可撓性を有し、前記伝送路における当該可撓性を有する部分において、前記金属層の内部空間における前記光ファイバの充填率が８０％未満である
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記金属層の外側に、断面の長径と短径とが１以外の所定の比率を有する被覆部材を有し、前記被覆部材によって前記金属層の断面形状を長手方向に同一化するとともに、伝送される前記電波の管内波長をλgとしたとき、前記誘電体層を構成する前記光ファイバの断面径は、λg／５０未満である
ことを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１の接続構造および前記第２の接続構造は、いずれも２本のアンテナにより構成され、前記２本のアンテナは、前記伝送路の長手方向に１／４波長分離間して配置されるとともに、一方の前記アンテナから送信される信号の位相と他方の前記アンテナから送信される信号の位相とが９０度ずれている
ことを特徴とする請求項１−４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、特に、導波路内を伝搬する電波を介して信号伝送を行なう撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療用分野及び工業用分野においては、被検体を観察する撮像部を備えた内視鏡が広く用いられている。また、内視鏡に着脱自在に接続され、内視鏡に係る各種信号処理をビデオプロセッサと称する信号処理装置により担い、撮像装置である内視鏡システムを構成する技術も知られるところにある。
【０００３】
このように、内視鏡は低侵襲の被検体観察手段として広く用いられているが、近年では挿入部の先端部に撮像用の光学系、撮像素子および関連電気回路等を含む撮像ユニットを配することで、挿入部先端部において画像信号を生成する、いわゆるビデオ内視鏡を有するビデオ内視鏡システムも多く利用されるに至っている。
【０００４】
なお、このビデオ内視鏡システムにおいて内視鏡の挿入部先端部で生成された画像信号は、信号伝送経路を通じてビデオプロセッサにおける画像処理部へ送られ、当該画像処理部において内視鏡画像が生成されて観察に供されるようになっている。
【０００５】
また、この種の内視鏡としては、可撓性を有する細長形状をなす挿入部と、挿入部の基端側に接続され、各種の操作信号の入力を受け付ける操作部と、操作部から延出され上述の如きビデオプロセッサと接続する信号伝送路としてのユニバーサルコードと、を備えるものが広く知られている。
【０００６】
そして、このような内視鏡において挿入部の先端部には、撮像素子等を内蔵した先端硬性部が形成され、さらにこの先端硬性部の基端側には湾曲自在な湾曲部および可撓性を有する長尺状の可撓管部が連設されるようなっている。
【０００７】
また、上述の如き内視鏡システムは、一般に被検体に向けて照射する照明光を発生する光源装置を備える。この光源装置から発せられた照明光は、光ファイバにより構成される、いわゆるライトガイドと称される「光の伝送路」を介して内視鏡先端面から被検体に向けて照射されるようになっている。
【０００８】
そして内視鏡は、この照明光により照らされた被検体に係る反射光（被検体像）を、内視鏡の挿入部先端部に配された上述の如き撮像ユニットにおいて撮像するようになっている。また、撮像ユニットにおいては被検体像に基づく画像信号を生成し、この画像信号は、「信号の伝送路」を介してビデオプロセッサにおける画像処理部へ送られるようになっている。
【０００９】
因みに、上述したように、一般に内視鏡は可撓性を有する細長形状をなす挿入部を有するが、この挿入部は「できるだけ細い」ことが要求される。これは挿入部の太さ／細さが内視鏡の挿入性に大きく関係し、結果内視鏡の利用価値に大きい影響を与えるからである。
【００１０】
ところで従来のビデオ内視鏡システムでは、前記撮像ユニットと前記画像処理部との間を、例えば、特開昭６１−１２１５９０号公報（特許文献１）に記載するように所定のリードワイヤにより接続し、撮像素子からの画像信号を伝送する形態が主流だった。
【００１１】
一方で、近年、ビデオ内視鏡システムに対しては、いわゆるハイビジョン化または４ｋ、８ｋに代表されるような高画素化が益々望まれるようになっている。そして、このように高画質化が進むと、伝送経路を通じて伝送される信号の伝送速度は自ずと速くならざるを得ない。
【００１２】
ここで、ビデオ内視鏡システムにおける伝送距離（伝送経路の長さ）を１〜２ｍ程度としたとき、電気インターコネクションでは２．５Ｇｂｐｓ程度の伝送速度が限界であることが知られている。
【００１３】
この“２．５Ｇｂｐｓ”という通信速度は、概ねフルハイビジョン（ＦＨＤ）画質での実用的な動画伝送に必要な伝送速度に相当していることを考慮すると、特許文献１に示すようなリードワイヤによる接続では、ビデオ内視鏡システムにおいてフルハイビジョン以上の画質での動画伝送を行なうことが困難であることが判る。
【００１４】
すなわち、特許文献１に示すリードワイヤによる信号伝送方式では、対応できる伝送速度の限界から、フルハイビジョン相当の画質に対応できないという課題があった。
【００１５】
この課題に対して近年、撮像ユニットと画像処理部との間の信号伝送方式として、光ファイバ接続による信号伝送方式が提案され、上述した「挿入部の細さ」への要求も併せて満たす方法として、例えば特許第３７４８９７９号明細書（特許文献２）に示されるような、映像信号と照明光とを同じ線路で送る試みもなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開昭６１−１２１５９０号公報
【特許文献２】特許第３７４８９７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
特許文献２に記載の技術は、そもそも照明光の伝送に適したライトガイド用の光ファイバと、映像信号を含む情報伝送に適した光通信用の光ファイバとでは構成が異なり、それぞれを効率よく実現することは困難という問題がある。
【００１８】
すなわち、同じ「光」を送るとは言っても照明光の伝送に適した光ファイバでは高精細画像の伝送が可能な通信速度を実現することは困難であり、通信速度に重きを置けば照明光の伝送効率が落ちるというトレードオフの関係が生じる。結果として、特許文献３に記載の技術そのままでは、実質的にＦＨＤを超える高精細画像の伝送という近年の製品要求を満たすことは困難であるという問題がある。
【００１９】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、リードワイヤによる信号伝送方式の課題である伝送速度の限界を克服しつつ、光ファイバによる信号伝送方式の課題をも克服する新しい信号伝送方式を備える撮像装置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】
【００２０】
本発明の一態様の撮像装置は、被検物に照射するための照明光を発生させる光源装置と、画像信号に対して所定の画像処理を施す画像処理部と、を有する第１ユニットと、前記光源装置からの前記照明光を受けて被検物に照射する照明光学系と、前記被検物を撮像して前記画像信号を生成する撮像部と、を有する第２ユニットと、前記第１ユニットと前記第２ユニットとの間に設けられ、ミリ波またはサブミリ波を伝搬する導波路であって両端が解放された導波管を有する伝送路と、を備え、前記伝送路における前記導波管は、長手方向に誘電率が均一になるように延出された複数の光ファイバを有する誘電体層と、長手方向に連続的に延出され前記誘電体の外周を覆う金属層と、を有し、一端部が前記照明光学系に接続される一方で他端部は前記光源装置に接続され、前記第１ユニットは、前記画像信号を受信する受信回路をさらに有すると共に、前記導波管における前記他端部において前記誘電体層内に延出して配設され、当該受信回路と前記伝送路との第１接続部を形成する第１の接続構造を有し、前記第２ユニットは、前記画像信号を送信する送信回路をさらに有すると共に、前記導波管における前記一端部において前記誘電体層内に延出して配設され、当該送信回路と前記伝送路との第２接続部を形成する第２の接続構造を有する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、リードワイヤによる信号伝送方式の課題である伝送速度の限界を克服しつつ、光ファイバによる信号伝送方式の課題をも克服する新しい信号伝送方式を備える撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる内視鏡システムの概略構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、第２の実施の形態にかかる内視鏡システムの要部の外観図を示す図である。
【図５】図５は、第２の実施の形態にかかる内視鏡システムにおける導波管一端部の周辺部であって第２の接続構造を示した要部拡大断面図である。
【図６】図６は、第２の実施の形態にかかる内視鏡システムにおける導波管多端部の周辺部であって第１の接続構造を示した要部拡大断面図である。
【図７】図７は、第２の実施の形態にかかる内視鏡システムにおける導波管の内部誘電体および外部導体の構成例を示した要部拡大断面図である。
【図８】図８は、一般の同軸導波管変換機構における接続形態の一例を示した説明図である。
【図９】図９は、第２の実施の形態にかかる内視鏡システムに採用する同軸導波管変換機構の概念を示した説明図である。
【図１０】図１０は、第２の実施の形態にかかる内視鏡システムにおける同軸導波管変換機構の具体例を示した説明図である。
【図１１】図１１は、第２の実施の形態にかかる内視鏡システムにおいて採用する導波管内における誘電体の誘電損失を説明する図である
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。  
なお、以下に示す本発明の実施の形態は、本発明の撮像装置の一具体例として内視鏡システムを例に説明する。
【００２４】
また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。
【００２５】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる内視鏡システムの概略構成を示す斜視図であり、図２は、第１の実施の形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。
【００２６】
なお、本第１の実施形態の内視鏡システムは、本発明の概念構成を示す実施形態の例を示すものであって、より具体的な構成例については後述する第２の実施形態に委ねるものとする。
【００２７】
図１に示すように、本第１の実施形態における内視鏡システム１は、いわゆる上部消化管用の内視鏡システムであって、被検体Ｐの体腔内に先端部を挿入することによって被写体Ｐの体内画像を撮像し当該被写体像の画像信号を出力する撮像部を備える内視鏡２と、内視鏡２における前記撮像部から出力される画像信号に対して所定の画像処理を施す画像処理部を備えるとともに内視鏡システム１全体の動作を統括的に制御するビデオプロセッサ３と、内視鏡２の先端から出射するための照明光を発生する光源装置４と、ビデオプロセッサ３において画像処理が施された画像を表示する表示装置５と、を主に備える。
【００２８】
内視鏡２は、先端部に前記撮像部を備えると共に主として可撓性を有する細長形状部により構成される挿入部６と、挿入部６の基端側に接続され各種の操作信号の入力を受け付ける操作部７と、操作部７から基端側に向けて延出され照明光伝送路、画像信号伝送路および各種信号線等を内設したユニバーサルコード８と、ユニバーサルコード８の基端側に配設され、ビデオプロセッサ３および光源装置４に接続可能とする接続部１１と、を備える。
【００２９】
挿入部６は、最先端部に配設された、前記撮像部を構成する撮像素子２２等を内蔵した先端硬性部１０と、当該先端硬性部１０の基端側に配設され、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部９と、当該湾曲部９の基端側に接続され、可撓性を有する長尺状の可撓管部と、を有する。
【００３０】
＜内視鏡システムの概念構成＞
次に図２を用いて本第１の実施形態の内視鏡システムの概念構成ついて説明する。  
図２に示すように第１の実施形態の内視鏡システム１は、被検物に照射するための照明光を発生させる光源装置４と、画像信号に対して所定の画像処理を施す画像処理部３１と、を有する第１ユニット１０１と、前記光源装置４からの前記照明光を受けて被検物に照射する照明光学系２７と、前記被検物を撮像して前記画像信号を生成する撮像ユニット２０と、を有する第２ユニット１０２と、を備える。
【００３１】
また、内視鏡システム１は、前記第１ユニット１０１と前記第２ユニット１０２との間に設けられ、ミリ波またはサブミリ波（以下、場合により代表してミリ波と記載する）を伝搬する導波路であって両端が解放された導波管５１を有する伝送路を備える。
【００３２】
ここで、前記伝送路における前記導波管５１は、長手方向に誘電率が均一になるように延出された複数の光ファイバ（５１ａ；図３、図７等参照）を有する誘電体層と、長手方向に連続的に延出され前記誘電体の外周を覆う金属層（５５；図３、図７等参照）と、を有し、一端部が前記照明光学系２７に接続される一方で他端部は前記光源装置４に接続されるようになっている。
【００３３】
すなわち、前記導波管５１内に配設された「光ファイバ」は、本実施形態においては、いわゆる照明光を伝送するライトガイドしての役目を果たすとともに、導波管内の内部誘電体としての役目を果たす。
【００３４】
ここで前記第１ユニット１０１は、前記画像信号を受信する受信回路３３をさらに有する。また、第１ユニット１０１は、前記導波管５１における前記他端部近傍において前記誘電体層内（すなわち、光ファイバ５１ａ内）に延出して配設され、当該受信回路３３と前記伝送路との第１接続部を形成する第１の接続構造１０３を有する。
【００３５】
なお、第１の接続構造１０３における前記第１接続部は、必ずしも、受信回路３３が直接的に前記伝送路に接続することを要するものではなく、前記導波管５１における前記他端部近傍において間接的に当該受信回路３３と前記伝送路とを接続する構造を有していればよい。
【００３６】
一方、前記第２ユニット１０２は、前記画像信号を送信する送信回路２６をさらに有すると共に、前記導波管５１における前記一端部において前記誘電体層内（すなわち、光ファイバ５１ａ内）に延出して配設され、当該送信回路２６と前記伝送路との第２接続部を形成する第２の接続構造１０４を有する。
【００３７】
上述したように、本第１の実施形態の内視鏡システム１は、光源装置４における光源４１から発生された「照明光」を、前記導波管５１を有する伝送路（このとき、照明光の伝送路といえる）を経由して照明光学系２７に向けて伝送するようになっている（図２における「照明光の経路（Ｓ２）」）。
【００３８】
一方、本第１の実施形態の内視鏡システム１は、撮像ユニット２０における撮像素子２２において撮像した被検物の像に係る「画像信号」を、前記導波管５１を有する伝送路（このとき、画像情報の伝送路といえる）を経由して画像処理部３１に向けて伝送するようになっている（図２における「画像情報の経路（Ｓ１）」）。
【００３９】
より具体的には、送信回路２６と前記伝送路（導波管５１）との接続部（第２接続部）として形成された第２の接続構造１０４において、撮像素子２２から出力された「画像信号」が、当該導波管５１内に送信される。
【００４０】
前記第２の接続構造１０４において導波管５１内に送信された「画像信号」は、当該導波管５１内をミリ波またはサブミリ波の電波として伝搬される。
【００４１】
そして、受信回路３３と前記伝送路（導波管５１）との接続部（第１接続部）として形成された第１の接続構造１０３において、当該電波として伝搬された「画像信号」が、当該受信回路３３において受信され、その後、画像処理部３１に伝送される。
【００４２】
次に、図２を参照して、先端硬性部１０内の構成およびビデオプロセッサ３内の構成について説明する。図２に示すように、本実施形態において挿入部６の最先端に配設された先端硬性部１０には、被検体像を入光する撮像光学系２１と、撮像光学系２１の後方に配設され、被検体像を撮像して光電変換により所定の画像信号を出力する撮像素子２２等を含む撮像ユニット２０と、が配設されている。
【００４３】
前記撮像ユニット２０は、前記撮像光学系２１の結像位置に設けられ、撮像光学系２１が集光した光を受光して電気信号に光電変換する前記撮像素子２２と、撮像素子２２の近傍基端側に配設され、当該撮像素子２２を駆動すると共に撮像素子２２から出力された画像信号に所定の処理を施すドライバＩＣ２３と、前記画像信号を送信する送信回路２６と、を有する。
【００４４】
前記撮像素子２２は、本実施形態においては、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサであって、かつ、いわゆるフルハイビジョン相当以上の画素数である２００万画素以上の画素数を有するイメージセンサを採用する。
【００４５】
前記ドライバＩＣ２３は、撮像素子２２が出力した電気信号に対してノイズ除去およびＡ／Ｄ変換を行うアナログフロントエンド（ＡＦＥ）２４と、撮像素子２２の駆動タイミングおよびＡＦＥ２４等における各種信号処理のパルスを発生するタイミングジェネレータ（ＴＧ）２５と、撮像素子２２の動作を制御する図示しない制御部と、を有する。
【００４６】
また前記ドライバＩＣ２３は、本実施形態においては、前記アナログフロントエンドＡＦＥ２４、タイミングジェネレータＴＧ２５等の各回路が全てシリコンＣＭＯＳプロセスにより作成され、十分に小型化されている。
【００４７】
一方、ビデオプロセッサ３は、内視鏡２における前記撮像ユニット２０から出力される画像信号に対して所定の画像処理を施す前記画像処理部３１と、内視鏡２における撮像素子２２等に対して供給するための電源を生成する電源回路３２と、前記導波管５１内を電波として伝搬される前記画像信号の受信するための受信回路３３と、を備える。
【００４８】
なお、前記画像処理部３１は、撮像素子２２およびドライバＩＣ２３を制御するための制御信号（例えば、クロック信号、同期信号等）を生成し、前記撮像素子２２およびドライバＩＣ２３に向けて送出する。
【００４９】
なお、ビデオプロセッサ３における前記受信回路３３も、前記送信回路２６と同様に、いわゆるＭＭＩＣ（monolithic microwave integrated circuit；モノシリックマイクロ波集積回路）により形成される。
【００５０】
また、図２に示すように、内視鏡２における前記挿入部６、操作部７およびユニバーサルコード８内には、上述したように伝送路としての前記導波管５１が内設されるが、これらユニバーサルコード８等の内部にはさらに各種信号線が配設される。
【００５１】
すなわち、ユニバーサルコード８内には、図２に示すように、ビデオプロセッサ３における画像処理部３１から供給される各種制御信号を伝送する制御信号線６２、電源回路３２から供給される電源を伝送する電源線６１および図示しないグランド線（ＧＮＤ線）が、それぞれ配設される。
【００５２】
そして、内視鏡２における撮像素子２２およびドライバＩＣ２３における前記各回路には、前記制御信号線６２を介して所定の制御信号（例えば、クロック信号、同期信号等）が供給されるようになっている。
【００５３】
同様に、内視鏡２における前記撮像素子２２およびドライバＩＣ２３における前記各回路には、前記電源線６１およびグランド線（ＧＮＤ線）を介して、ビデオプロセッサ３の電源回路３２から電源が供給されるようになっている。
【００５４】
上述したように、本発明は、内視鏡における撮像部とビデオプロセッサにおける画像処理部とを結ぶ信号伝送方式として従来用いられてきた、リードワイヤによる信号伝送方式または光ファイバによる信号伝送方式に代わり、ミリ波またはサブミリ波（おおよそ３０〜６００ＧＨｚの周波数を有する電波）を通す導波路（導波管）による信号伝送方式を新たに提案するものである。
【００５５】
なお、本実施形態においてミリ波、サブミリ波は、ミリからサブミリオーダ（０．５〜１０ｍｍ程度）の波長をもつ電波を指すものとする。
【００５６】
また、本第１の実施形態において前記導波管５１の誘電体層は、伝送されるミリ波またはサブミリ波の電波の周波数における誘電損失ｔａｎδが１０-3より小さい値であることが求められる。これは、誘電損失ｔａｎδが１０-3よりも大きいと、電波の減衰が大きく、実質的に画像情報の伝送ができなくなるためである（なお、詳しくは後述する）。
【００５７】
また、本第１の実施形態において、導波管５１の金属層内部空間における光ファイバ５１ａの充填率については８０％未満に設定するものとする。これは導波管５１が可撓性を有するために必要な要件である。すなわち、この充填率が８０％を超えると、導波管５１は必要な可撓性を持つことができない虞がある。
【００５８】
また、本第１の実施形態の光ファイバ５１ａにおける当該充填率８０％に基づく２０％以上の隙間は、受信回路３３および送信回路２６と導波管５１とを繋ぐ上述した第１の接続構造１０３、第２の接続構造１０４を導波管５１内に延出させるために必要不可欠な条件である。
【００５９】
すなわち、本第１の実施形態において、前記第１の接続構造１０３および第２の接続構造１０４は、上述したように光ファイバ５１ａにおける２０％以上の隙間に入り込むように導波管５１内に延出するようになっている。
【００６０】
さらに、前記導波管５１内部の誘電体層を構成する光ファイバ５１ａの断面径は伝送される電波の管内波長をλgとしたときに、λg／５０よりも小さい径である必要がある。これは、光ファイバ５１ａの断面径がこれよりも大きいと、導波管５１内部を伝送する電波に影響し、ミリ波電波の伝送損失を増加させてしまう虞があるためである。
【００６１】
（効果）
以上説明したように、本第１の実施形態の内視鏡システムは、照明光の経路（Ｓ２）としての役目を果たす光ファイバによるいわゆるライトガイドを、導波管内の内部誘電体として用いることにより、画像情報の経路（Ｓ１）としての役目をも果たすように工夫を凝らした。
【００６２】
これにより、本第１の実施形態の内視鏡システムは、リードワイヤによる信号伝送方式の課題である伝送速度の限界を克服しつつ、光ファイバによる信号伝送方式の課題をも克服する新しい信号伝送方式を備える内視鏡システムを提供することができる。
【００６３】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００６４】
上述したように、本発明の概念的な構成については第１の実施形態の内視鏡システムとして説明した。本第２の実施形態としてより具体的な構成例について説明する。なお、本第２の実施形態の内視鏡システムは、その構成は基本的には第１の実施形態と同様であるので、ここでは第１の実施形態との差異のみの説明にとどめ、その他の詳細の説明は省略する。
【００６５】
図３は、本発明の第２の実施の形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図であり、図４は、第２の実施の形態にかかる内視鏡システムの要部の外観図を示す図である。
【００６６】
また、図５は、第２の実施の形態にかかる内視鏡システムにおける導波管一端部の周辺部であって第２の接続構造を示した要部拡大断面図であり、図６は、第２の実施の形態にかかる内視鏡システムにおける導波管多端部の周辺部であって第１の接続構造を示した要部拡大断面図である。さらに、図７は、第２の実施の形態にかかる内視鏡システムにおける導波管の内部誘電体および外部導体の構成例を示した要部拡大断面図である。
【００６７】
本第２の実施形態の内視鏡システム１も、第１の実施形態と同様に、被写体像の画像信号を出力する撮像部を備える内視鏡２と、撮像部から出力される画像信号に対して所定の画像処理を施す画像処理部を備えるとともに内視鏡システム１全体の動作を統括的に制御するビデオプロセッサ３と、内視鏡２の先端から出射するための照明光を発生する光源装置４と、ビデオプロセッサ３において画像処理が施された画像を表示する表示装置５と、を主に備える（図１参照）。
【００６８】
また、第２の実施形態において内視鏡２は、上記第１の実施形態と同様に、細長形状部により構成される挿入部６と、挿入部６の基端側に接続され各種の操作信号の入力を受け付ける操作部７と、操作部７から基端側に向けて延出され照明光伝送路（第１の実施形態における照明光の経路Ｓ２に相当）、画像信号伝送路（第１の実施形態における画像情報の経路Ｓ１に相当）および各種信号線（電源線、制御信号線等）を内設したユニバーサルコード８と、ユニバーサルコード８の基端側に配設され、ビデオプロセッサ３および光源装置４に接続可能とする接続部１１と、を備える。
【００６９】
図３に示すように、第２の実施形態の内視鏡システム１は、被検物に照射するための照明光を発生させる光源装置４と、画像信号に対して所定の画像処理を施す画像信号処理回路３１Ａを備えるビデオプロセッサ３と、を有し、これらは第１の実施形態における第１ユニット１０１に含まれる。
【００７０】
また、第２の実施形態の内視鏡システム１は、前記光源装置４における光源４１からの照明光を受けて被検物に照射する照明光学系２７と、被検物を撮像して前記画像信号を生成する撮像ユニット２０と、を有し、これらは第１の実施形態における第２ユニット１０２に含まれる。
【００７１】
さらに第２の実施形態においても導波管５１は、長手方向に誘電率が均一になるように延出された複数の光ファイバ５１ａを有する誘電体層と、長手方向に連続的に延出され前記誘電体の外周を覆う金属層と、を有し、一端部が前記照明光学系２７に接続される一方で他端部は前記光源装置４に接続されるようになっている。
【００７２】
すなわち、前記導波管５１内に配設された光ファイバ５１ａは、本第２の実施形態においても上記同様に、いわゆる照明光を伝送するライトガイドしての役目を果たすとともに、導波管内の内部誘電体としての役目を果たす（なお、詳しくは後述する）。
【００７３】
ここで、第２の実施形態において前記接続部１１は、いわゆる光源コネクタであって、ユニバーサルコード８の基端側に配設され、ビデオプロセッサ３および光源装置４に接続可能なコネクタ機構を備えている（図４参照）。
【００７４】
そして図３、図４に示すように接続部１１は、中継部７４を内設し、この中継部７４は、中継回路７１と、中継回路７１に接続された送受信アンテナ７３と、電源線６１および制御信号線６２における金属接点部７５と、を有する。
【００７５】
一方、ビデオプロセッサ３に配設される受信回路３３には、送受信アンテナ３４が接続され、前記送受信アンテナ７３との間でミリ波の電波として画像信号の送受信ができるようになっている。なお、この受信回路３３に接続された送受信アンテナ３４と、中継回路７１に接続された送受信アンテナ７３とは、図４に示すように、光源コネクタである前記接続部１１が光源装置４に接続された際、近距離の位置に配置されるようになっている（図４、図６参照）。
【００７６】
図３に示すように、中継回路７１からは受信側導波管接続部７２が延出されている。具体的にこの受信側導波管接続部７２は、２つのアンテナ、受信側導波管接続アンテナ７２ａ、７２ｂにより構成され、これら受信側導波管接続アンテナ７２ａ、７２ｂは、導波管５１における前記他端部近傍において前記誘電体層内（すなわち、光ファイバ５１ａ内）に延出して配設されるようになっている（なお、詳しくは後述する）。
【００７７】
ここで、受信側導波管接続アンテナ７２ａ、７２ｂは、第１の実施形態における前記第１の接続構造１０３に相当する構成の一部を構成する。
【００７８】
一方、内視鏡２の先端硬性部１０内においてドライバＩＣ２３には、撮像素子２２から出力された前記画像信号を導波管５１内に送信するための送信回路２６が接続される。
【００７９】
また、図３に示すように、送受信回路２６からは送信側導波管接続部５２が延出されている。具体的にこの送信側導波管接続部５２は、２つのアンテナ、送信側導波管接続アンテナ５２ａ、５２ｂにより構成され、これら送信側導波管接続アンテナ５２ａ、５２ｂは、導波管５１における前記一端部近傍において前記誘電体層内（すなわち、光ファイバ５１ａ内）に延出して配設されるようになっている（なお、詳しくは後述する）。
【００８０】
ここで、送信側導波管接続アンテナ５２ａ、５２ｂは、第１の実施形態における前記第２の接続構造１０４に相当する構成の一部を構成する。
【００８１】
なお、本第２の実施形態においても、第１の実施形態同様に、光源装置４における光源４１から発生された「照明光」を、前記導波管５１を有する伝送路（このとき、照明光の伝送路といえる）を経由して照明光学系２７に向けて伝送するようになっている（図２における「照明光の経路（Ｓ２）」参照）。
【００８２】
なお、本第２の実施形態において照明光学系２７は、例えば、図５に示すように、先端硬性部１０の先端面に配設されたカバーガラス２７ａと、当該カバーガラス２７ａの基端側に配設され、ミリ波（およびサブミリ波）を透過させない非透過カバーガラス２７ｂとを有する。そしてこのミリ波非透過カバーガラス２７ｂの基端側に照明用レンズ２７ｃが配設され、この照明用レンズ２７ｃの基端側に光ファイバ５１ａの先端面が接続されるようになっている。
【００８３】
一方、本第２の実施形態においても、撮像ユニット２０における撮像素子２２において撮像した被検物の像に係る「画像信号」を、送信回路２６、送信側導波管接続部５２を介して前記導波管５１を有する伝送路（このとき、画像情報の伝送路といえる）を経由して画像信号処理回路３１Ａに向けて伝送するようになっている（図２、図３における「画像情報の経路（Ｓ１）」）。
【００８４】
より具体的には、送信回路２６から延出された前記送信側導波管接続アンテナ５２ａ、５２ｂにおいて、撮像素子２２から出力された「画像信号」が、ミリ波またはサブミリ波の電波として当該導波管５１内に送波される。そして、導波管５１内に送波された画像信号は、当該導波管５１内をミリ波またはサブミリ波の電波として伝搬されるようになっている。
【００８５】
そして、接続部１１が光源装置４（およびビデオプロセッサ３）に接続された際、当該画像信号は、中継回路７１から延出された受信側導波管接続アンテナ７２ａ、７２ｂにおいて受波された後、当該中継回路７１に接続された送受信アンテナ７３から再び、ミリ波またはサブミリ波の電波として送波される。
【００８６】
その後、当該画像信号は、受信回路３３に接続された送受信アンテナ３４において受波され、当該受信回路３３から画像信号処理回路３１Ａに向けて伝送されるようになっている。
【００８７】
次に、本実施形態の内視鏡システムを特徴づける導波路（導波管）、並びに送信側導波管接続アンテナおよび受信側導波管接続アンテナについて詳しく説明する。
【００８８】
＜導波管の構成について＞
上述したように、本発明は、内視鏡における撮像部とビデオプロセッサにおける画像処理部とを結ぶ信号伝送方式として従来用いられてきた、リードワイヤによる信号伝送方式および光ファイバによる信号伝送方式に代わり、ミリ波またはサブミリ波（おおよそ３０〜６００ＧＨｚの周波数を有する電波）を通す導波路（導波管）による信号伝送方式を新たに提案するものである。
【００８９】
なお、本実施形態においてミリ波、サブミリ波は、ミリからサブミリオーダ（０．５〜１０ｍｍ程度）の波長をもつ電波を指すものとする。
【００９０】
本実施形態において前記導波路５１は、図７に示すように、長手方向に誘電率が均一になるように延出された複数の光ファイバ５１ａを有する誘電体層と、長手方向に連続的に延出され前記誘電体である光ファイバ５１ａの外周を覆う金属層５５と、当該金属層５５の外側に、断面の長径と短径とが１以外の所定の比率を有する外部被覆部材５４と、を有する。
【００９１】
また、導波管５１は、前記外部被覆部材５４によって前記金属層５５の断面形状を長手方向に同一化するとともに、伝送される前記電波の管内波長をλgとしたとき、前記誘電体層を構成する前記光ファイバ５１ａの断面径は、λg／５０未満に設定されるようになっている。
【００９２】
そして、図３、図６に示すように、一端部が前記照明光学系２７に接続される一方で他端部は前記光源装置４に接続されるようになっている。
【００９３】
このように、本実施形態において前記導波管５１は、ミリ波またはサブミリ波の電波に変換された「画像信号」を伝搬する導波路として機能する一方で、導波管５１内に配設された光ファイバ５１ａは、いわゆる照明光を伝送するライトガイドしての役目を果たす。このとき、当該光ファイバ５１ａは、導波管内の内部誘電体としての役目を果たすことになる。
【００９４】
因みに、本実施形態において、「誘電率が均一」とは、導波管内部を伝搬する電波（ミリ波またはサブミリ波）の波長オーダーの寸法でみたときに均一であることを意味するものである。すなわち、波長オーダーよりも１〜２桁以上寸法の異なる構造による誘電率分布は、導波管内部を伝搬する電波には影響を与えないため、本実施形態においては、これを含めて誘電率が均一と表現している。
【００９５】
また、本実施形態の導波管５１における前記内部誘電体である光ファイバ５１ａの要件の１つとしては、その誘電損失（誘電正接ｔａｎδとして現される）が十分小さいことが挙げられる。具体的には誘電正接ｔａｎδは、１０-3以下であることが望ましい。
【００９６】
ここで、内部誘電体における誘電損失（誘電正接ｔａｎδ）が１０-3より小さい値であることの臨界的意味を説明する。より具体的には、「比誘電率εｒの平方根と誘電正接ｔａｎδの積が２×１０-3より小さいこと」の臨界的意味について説明する。
【００９７】
すでに述べたように、本発明はミリ波およびサブミリ波への適用が可能であり、伝送線路としての太さでいえばφ６ｍｍ以下であれば効果を持ち得るが、本発明に際して、本発明者らは本発明時点の技術状況を詳細に検討した結果として、内視鏡の内部通信で利用価値の高い導波管の要件として、以下の条件を最初に抽出した。
【００９８】
（１）その外形がφ２ｍｍ以下であること
（２）１ｍあたりの伝送損失が２０ｄＢを超えないこと
ここで、条件（１）は、当該導波管を内視鏡に内蔵するための物理的な制約条件であり、本発明時点の内視鏡製品の構成から導出している。ここで、前述のとおり内視鏡の挿入部およびユニバーサルコードはその目的から１０ｍｍ程度以下の外形寸法を持つことが多い。
【００９９】
すなわち、挿入部およびユニバーサルコードの内部には、湾曲部９（図１参照）の湾曲を実現するためのワイヤー等の内部構造、対物レンズを洗浄するための送気送水チャンネルおよび観察部の処置をするための鉗子等の処置具を挿通する鉗子チャンネルなど多くの内蔵物が含まれていることを考慮し、条件（１）として、本発明時点において伝送線路に許容される可能性の高い数値を具体的に設定した。
【０１００】
同様に条件（２）は、本発明時点の送受信回路の能力による制約（十分に低いビットエラーレート（誤り率）を得るには伝送損失が２０ｄＢ以下程度である必要があること）と内視鏡で利用可能性のある最低の長さ（約１ｍ）とを勘案して設定している。
【０１０１】
また、本発明時点における無線電波技術の開発状況を鑑みると、次世代無線通信の国際規格としてＩＥＥＥ８０２．１１ａｄが立ち上がるなど、ミリ波帯電波の中でも６０ＧＨｚの利用がし易い環境が整ってきている（無線通信チップが安価に供給される見込みが立つなど、実用化を考慮したときに最も利用し易いミリ波電波の周波数が６０Ｈｚである）。
【０１０２】
すなわち、これら周辺技術の状況を勘案し、ミリ波電波を伝搬する導波管を内視鏡内部の通信に適用するという前提においては、ミリ波電波の中でも６０ＧＨｚで利用できる導波管技術を探求することが、実用化への近道だと判断した。
【０１０３】
なお、本発明時点においては、３００ＧＨｚまで一般機器にて利用可能とする為の技術開発が進んでおり、近い将来において３００ＧＨｚまで利用可能となる可能性がある。この段階に至れば周波数を上げることに拠ってさらに細い導波管を利用できるようになるが、この段階に至っても本発明はその価値を失うものではなく、広く利用できるものであると確信する。
【０１０４】
上述したこれら要件を考察し、鋭意研究を重ねた結果、本発明者は、周波数６０ＧＨｚにおいて外径太さφ２以下を実現するには、導波管の内部に誘電体を配することで電磁波の波長短縮効果（電磁波は比誘電率εｒの媒質内において、その波長ｆがεｒの平方根に反比例して小さくなる）を得ることが有効であると見出した。
【０１０５】
加えて、同試作を重ねた結果として、導波管の内部に誘電体を配した場合の伝送損失は前記誘電体の誘電損失（誘電体による損失）が支配的であることを見出した。更に理論的検討からその損失量は「比誘電率εｒの平方根と誘電正接ｔａｎδの積」に大きく依存することを見出した。
【０１０６】
さらに本発明者は、周波数６０ＧＨｚにて長径が２ｍｍ以下程度（εｒ＝３．８）となる楕円断面の導波管（図１１参照）を仮定したうえで、電磁界シミュレータを用いた検討を行い、シミュレーション結果から、１ｍあたりの誘電損失が２０ｄＢ程度となるのは、誘電正接ｔａｎδが１．０×１０-3程度になるときであることが判った。
【０１０７】
また、これを超えると誘電損失が急激に増加して利用可能性のある損失量ではなくなることも併せて判った。
【０１０８】
すなわち、本発明者は、上記検討の結果、損失量は「比誘電率εｒの平方根と、誘電正接ｔａｎδとの積」に大きく依存すること、また、上記のシミュレーション結果（比誘電率εｒ＝３．８において誘電正接ｔａｎδが１．０×１０-3程度を超えると利用可能な損失量（２０ｄＢ／ｍ）をこえる）ことから、内視鏡の内部通信で利用する導波管は、その内部誘電体の特性として、（εｒ＝３．８の平方根が１．９５であるから）比誘電率εｒの平方根と誘電正接ｔａｎδの積が概ね２．０×１０-3以下であることが必要であることを明確にした。
【０１０９】
なお、当該事実は、長手方向に誘電率が均一になるように延出された導波管一般に通じて適用可能である。
【０１１０】
本実施形態においては、導波管５１の内部誘電体としてライトガイド用の光ファイバ５１ａを用いるものであるが、当該光ファイバ５１ａとしては、比誘電率εｒの平方根と誘電正接ｔａｎδの積が概ね２．０×１０-3以下となる材質（例えば、石英ガラス系のドープ剤を極力減らしたタイプなど）のファイバを採用した。
【０１１１】
したがって、本実施形態の内視鏡システムに利用される導波管５１の内部に用いられる内部誘電体としての光ファイバ５１ａは、ライトガイドしての機能を損なうことなく、導波路または導波管として高い性能（伝送効率）を持つことができる。
【０１１２】
また、後述するように、本実施形態においては、光ファイバ５１ａに対する送信側導波管接続アンテナ５２ａ、５２ｂおよび受信側導波管接続アンテナ７２ａ、７２ｂの挿入によって、ライトガイドしての機能、および、導波管として高い性能（伝送効率）のいずれも損なうことが無いように設定されている。
【０１１３】
すなわち、本第２の実施形態においても、導波管５１の金属層５５の内部空間における光ファイバ５１ａの充填率については８０％未満に設定するものとする。このように十分な空間的な余裕があるため、当該導波管５１は適切な可撓性を有するようになっている。
【０１１４】
ここで、当該光ファイバ５１ａの充填率が８０％であることから２０％以上の隙間が存在するが、本実施形態においては、この隙間に送信側導波管接続アンテナ５２ａ、５２ｂ、および受信側導波管接続アンテナ７２ａ、７２ｂを配設するようにしている。
【０１１５】
前記送信側導波管接続アンテナ５２ａ、５２ｂ、および受信側導波管接続アンテナ７２ａ、７２ｂが配設された部分においては、部分的に上述した空間的余裕は減じることになるが、もともとこの部分においては可撓性は要求されないため、機能上の問題が生じることは無い。
【０１１６】
また、ライトガイドにおいて伝送される前記照明光は光ファイバ５１ａの内部を通ることから、当該照明光が減じることもない。
【０１１７】
さらに、前記導波管５１内部の誘電体層を構成する光ファイバ５１ａの断面径は伝送される電波の管内波長をλgとしたときに、λg／５０よりも小さい径である必要がある。これは、光ファイバ５１ａの断面径がこれよりも大きいと、導波管５１内部を伝送する電波に影響し、ミリ波電波の伝送損失を増加させてしまう虞があるためである。
【０１１８】
この点に鑑み本実施形態においては、金属層５５の外側に、断面の長径と短径とが１以外の所定の比率を有する被覆部材５４を配設し、当該被覆部材５４によって金属層５５の断面形状を長手方向に同一化するとともに、本実施形態で利用を前提とする６０ＧＨｚのミリ波電波の管内波長λgが５ｍｍ強程度であることから、誘電体層を構成する光ファイバ５１ａの断面径を８０μｍとして、λg／５０未満に設定した。
因みに、光ファイバの外径は１２５μｍ以上のものが一般的であり、本実施形態ではこれよりも細い光ファイバをあえて採用している。
【０１１９】
＜送信側導波管接続アンテナおよび受信側導波管接続アンテナについて＞
次に、送信側導波管接続部５２（送信側導波管接続アンテナ５２ａ、５２ｂ）および受信側導波管接続部７２（受信側導波管接続アンテナ７２ａ、７２ｂ）の構成について説明する。
【０１２０】
図３、図５、図６等に示すように、送信側導波管接続部５２を構成する送信側導波管接続アンテナ５２ａ、５２ｂ、および、受信側導波管接続部７２を構成する受信側導波管接続アンテナ７２ａ、７２ｂは、いずれも、いわゆるモノポールアンテナの如き棒形状を呈し、それぞれ送受信回路２６、中継回路７１から延出される。
【０１２１】
また、送信側導波管接続アンテナ５２ａ、５２ｂおよび受信側導波管接続アンテナ７２ａ、７２ｂは、それぞれ送受信回路２６、中継回路７１から延出された後、いずれも導波管５１内の前記光ファイバ５１ａにおける上記「隙間」に挿入するように配設されている。
【０１２２】
そして、送信側導波管接続アンテナ５２ａ、５２ｂは、送信回路２６においてミリ波（またはサブミリ波）に変換された「画像信号」を導波管５１内に向けて送波する。また、受信側導波管接続アンテナ７２ａ、７２ｂは、導波管５１内を伝搬するミリ波（またはサブミリ波）の「画像信号」を受波し、中継回路７１に伝送する。
【０１２３】
なお、中継回路７１に伝送されたミリ波（またはサブミリ波）の「画像信号」は、上述したように、接続部１１が光源装置４に接続された際において（図６に示す状態）、当該中継回路７１から送受信アンテナ７３を介して再度ミリ波（またはサブミリ波）の電波として送波されるようになっている。
【０１２４】
図６に示すように、中継回路７１から送波されたミリ波（またはサブミリ波）の電波は、極めて近距離を伝搬し、受信回路３３に接続せれた送受信アンテナ３４（図６においては図示せず）において受波し、受信回路３３に伝送されるようになっている。
【０１２５】
これら送信側導波管接続アンテナ５２ａ、５２ｂおよび受信側導波管接続アンテナ７２ａ、７２ｂは、いずれも、信号を含むミリ波（またはサブミリ波）を効率よく送波するために（または受波するために）、長さを含む形状は適切に設計されるようになっている。すなわち、送信回路２６、または中継回路７１（または受信回路３３）内部の特性インピーダンスと導波管５１内部の特性インピーダンスとが整合するように長さを含む形状が適切に設計されるようになっている。
【０１２６】
ここで、本第２の実施形態におけるこれら送信側導波管接続アンテナ５２ａ、５２ｂおよび受信側導波管接続アンテナ７２ａ、７２ｂの接続形態について考察する。
【０１２７】
図８は、従来の、一般の同軸導波管変換機構における接続形態の一例を示した説明図である。
【０１２８】
一般に導波管に送受信用アンテナを導入して接続する場合、図８に示す如き接続形態を呈する（図中、“同軸線”は送受信用アンテナを示す）。
【０１２９】
なお、この種の同軸導波管変換機構における接続形態は広く知られるところにあり、例えば、特許第５６９７７７９号明細書、特開２０１６-１１１４５９号公報、特開２０１５-１０３８８６号公報、特許第４７６４３５８号明細書等に詳しい。
【０１３０】
図８に戻って、係る従来の同軸導波管変換機構における接続形態においては、導波管の一方向が閉じていることから、アンテナから発せられた電波は、導波管の開口がわの方向にのみ伝達することとなる。これは、通常は、電波を的確に伝搬するためにも至極当然の構成といえる。
【０１３１】
なお、この図８に示す従来の形態であっても、効率の良い伝達を実現するためにアンテナの形状等を最適化する必要があるのはいうまでもない。
【０１３２】
ところで、図８に示す形態では、導波管の一方向（図８中、向かって左側）が閉じていることから、当該閉方向に向けて電波および光を伝搬させることはできない。
【０１３３】
本発明は、導波管５１内の内部誘電体としてライトガイド用の光ファイバ５１ａを用いることから、当然に、ライトガイドとしての機能も果たさざるを得ない。すなわち、図８でいえば、図中向かって左側の閉じている方向に「照明光」を伝達する必要がある。
【０１３４】
係る点に鑑みるに、本発明の如き「画像信号」の伝送路として上述の如き導波管５１を採用する構成においては、図８に示す如き従来の接続形態を採用することは不可能であるといえる。
【０１３５】
本発明は、上述した点にも鑑みてなされており、導波管５１内の内部誘電体としてライトガイド用の光ファイバ５１ａを用いる構成を採用しながら、通常の内視鏡システムと同様に照明光の伝達を妨げることなく、撮像素子２２が撮像した被写体像に係る画像信号をミリ波（またはサブミリ波）の電波として導波管５１を適切に伝搬可能とする内視鏡システムを提供するものである。
【０１３６】
図９は、第２の実施の形態にかかる内視鏡システムに採用する同軸導波管変換機構の概念を示した説明図であり、図１０は、第２の実施の形態にかかる内視鏡システムにおける同軸導波管変換機構の具体例を示した説明図である。
【０１３７】
図９に示すように、本第２の実施形態における同軸導波管変換機構の概念としては、まず、第１の送受信用アンテナ（図中、第１の導入線路）を導波管に導入して接続する。そして、この第１の送受信用アンテナから第２の送受信用アンテナ（図中、第２の導入線路）を分岐し、この第２の送受信用アンテナを前記第１の送受信用アンテナに対して、伝送路（導波管）の長手方向に１／４波長分（λg／４）ほど離間させた位置において導波管に導入して接続する。
【０１３８】
さらに、第１の送受信用アンテナと第２の送受信用アンテナとは、一方のアンテナから送信される信号の位相と他方の前記アンテナから送信される信号の位相とが９０度ずれるように設定する。
【０１３９】
このように設定される第１の送受信用アンテナおよび第２の送受信用アンテナの作用について、図９を参照して説明する。
【０１４０】
図９において、位相曲線Ａは、第１の導入線路から導波管の内部に導入される電波を示し、位相曲線Ｂは、第２の導入線路から導入される電波である。ここで、曲線Ｂは曲線Ａに比べて、位相が９０度遅れているため、図９中、向かって右方向に進行する波は、ＡとＢとで位相が揃い、強めあう干渉状態が作られる。同様に図９中、向かって左方向に進行する波は、ＡとＢとで位相が逆になり、弱めあう干渉となる。
【０１４１】
この結果、導波管に供給される波は図９中、向かって右方向だけとなり、導入線路（同軸線）と導波管とで効率のよい接続が可能となる。
【０１４２】
次に、本第２の実施形態における同軸導波管変換機構の具体例について図１０を参照して説明する。なお、ここでは、代表して送信側導波管接続アンテナ５２ａ、５２ｂを例にして説明する。
【０１４３】
図１０に示すように、本第２の実施形態における同軸導波管変換機構においては、まず、送信回路２６の内部において、送信側導波管接続アンテナ５２ａに対して送信側導波管接続アンテナ５２ｂが分岐される（図中、符号２６ａ参照）。そして、送信側導波管接続アンテナ５２ａと、送信側導波管接続５２ｂとが、伝送路（導波管）の長手方向に、互いに１／４波長分（λg／４）ほど離間して配置されるようになっている。
【０１４４】
また、本第２の実施形態において、送信側導波管接続アンテナ５２ａと送信側導波管接続アンテナ５２ｂとは、２本のアンテナのうちの一方のアンテナから送信される信号の位相と、他方のアンテナから送信される信号の位相とが互いに９０度ずれて配置されるようになっている。
【０１４５】
図１０に示すように、本第２の実施形態の内視鏡システムにおいては、上記同様に、曲線Ｂは曲線Ａに比べて位相が９０度遅れているため、図１０中、導波管５１を向かって右方向に進行する波は、曲線Ａと曲線Ｂとで位相が揃い、強めあう干渉状態が作られる。同様に図１０中、向かって左方向に進行する波は、曲線Ａと曲線Ｂとで位相が逆になり、弱めあう干渉となる。
【０１４６】
この結果、本第２の実施形態の内視鏡システムにおいては、導波管５１に供給される波は、図１０中、向かって右方向だけとなり、導入線路（同軸線）と導波管５１とで効率のよい接続が可能となる。
【０１４７】
なお、上述した例においては、代表して送信側導波管接続アンテナ５２ａ、５２ｂを例にして説明したが、本第２の実施形態においては、受信側導波管接続アンテナ７２ａ、７２ｂについても同様に構成され、同様の効果を奏すものである。
【０１４８】
（作用）
次に、上述した如き構成をなす本第２の実施形態の内視鏡システムにおける作用について説明する。
【０１４９】
撮像素子２２は、撮像光学系２１に入光された被写体像を撮像素子面において受光し電気信号に光電変換してアナログの撮像信号として出力する。
【０１５０】
その後ドライバＩＣ２３は、内部のＡＦＥ２４において、撮像素子２２から出力されたアナログの撮像信号に対してＡ／Ｄ変換等の所定の処理を施しデジタルの画像信号として出力する。なお、このとき図示しないパラレル／シリアル変換部においてシリアルのデジタル信号に変換される。
【０１５１】
さらにドライバＩＣ２３に接続される送信回路２６は、ミリ波・サブミリ波の搬送波を前記画像信号により変調し、送信側導波管接続アンテナ５２ａ、５２ｂから当該画像情報が載ったミリ波・サブミリ波の電波として導波路（導波管）５１に向けて送信する。
【０１５２】
その後、送信側導波管接続アンテナ５２ａ、５２ｂから送波されたミリ波・サブミリ波の電波は、導波路５１を通じてビデオプロセッサ３における画像信号処理回路３１Ａに送られる。
【０１５３】
すなわち、導波路５１内の光ファイバ５１ａに挿入配置された送信側導波管接続アンテナ５２ａ、５２ｂから送波されたミリ波（またはサブミリ波）の電波は、導波管５１内を伝搬し、光ファイバ５１ａに挿入配置された受信側導波管接続アンテナ７２ａ、７２ｂにうおいて受波される。
【０１５４】
そして、受信側導波管接続アンテナ７２ａ、７２ｂにおいて受波されたミリ波（またはサブミリ波）の電波は、中継回路７１において再び変調され、送受信アンテナ７３から送波される。
【０１５５】
前記中継回路７１（送受信アンテナ７３）から送波されたミリ波（またはサブミリ波）の電波は、送受信アンテナ３４において受信され、受信回路３３において、所定の画像情報が取り出され、その後、受信回路３３からビデオプロセッサ３における画像信号処理回路３１Ａに伝送される。
【０１５６】
そして、受信回路３３において取り出された画像情報は画像信号処理回路３１Ａにおいて適宜画像処理が施され、前記表示装置５に投影される。
【０１５７】
一方、光源装置４における光源４１からは所定の照明光が発せされ、当該照明光は、導波管５１内に内部誘電体として配設された光ファイバ５１ａ内を伝送される。そして、ライトガイドの機能を有する当該光ファイバ５１ａを伝送する照明光は、照明光学系２７から被写体に向けて照射される。
【０１５８】
（効果）
以上説明したように、本第２の実施形態の内視鏡システムは、第１の実施形態と同様に、リードワイヤによる信号伝送方式の課題である伝送速度の限界を克服しつつ、光ファイバによる信号伝送方式の課題をも克服する新しい信号伝送方式を備える内視鏡システムを提供することができる。
【０１５９】
また、本第２の実施形態においては、導波管５１内の内部誘電体としてライトガイド用の光ファイバ５１ａを用いる構成を採用しながら、通常の内視鏡システムと同様に照明光の伝達を妨げることなく、撮像素子２２が撮像した被写体像に係る画像信号をミリ波（またはサブミリ波）の電波として導波管５１を適切に伝搬可能とする内視鏡システムを提供することができる。
【０１６０】
なお、上述した第１、第２の実施形態においては、撮像素子２２からの画像情報を処理し信号伝送を行なうドライバＩＣ２３は、上述したようにアナログフロントエンド部、タイミングジェネレータ部、送受信回路が全てシリコンＣＭＯＳプロセスにより作成され、十分に小型化されている。
【０１６１】
この中でも、送信回路２６および受信回路３３はモノシリックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）により構成されることから回路の小型化に寄与している。
【０１６２】
このようにドライバＩＣ２３の小型化を実現した結果、フルハイビジョン画像信号の高い信頼性での伝送と、先端部の小型化を両立することを可能としている。
【０１６３】
さらに、導波管の利用により、撮像ユニット側アンテナから発せられた電波は、導波管内に閉じ込められる形で伝播するため、拡散などによるロスが最小に抑えられる。すなわち、送信に必要な電力量の最小化をも果たすことができている。
【０１６４】
また、本実施形態の効果について、従来技術である特開昭６１−１２１５９０号公報、および特許第３７４８９７９号明細書に記載の技術と対比させて説明する。
【０１６５】
上述したように、本実施形態の内視鏡システムにおいては、導波路５１を伝送される前記ミリ波・サブミリ波は、ミリからサブミリオーダの波長を有する電波であって概略で３０〜６００ＧＨｚの周波数を有することから、上述した日本国特開昭６１−１２１５９０号公報に記載のリードワイヤ方式における伝送速度の問題については解決することができる。すなわち、２．５Ｇｂｐｓ以上の信号伝送速度を問題なく実現することができる。
【０１６６】
また、ミリ波・サブミリ波においては、通常の電波通信で実績のある多様な信号変調方式を利用しやすく、情報伝送の密度を高めやすいという利点を持つことから、機器の構成によっては、上述した特許第３７４８９７９号明細書に記載する光ファイバによる光信号伝送方式よりも情報速度を高めることが可能となる。
【０１６７】
また、伝送信号であるミリ波・サブミリ波を伝送効率の良い導波路に閉じ込めて伝送するために、十分な信号強度を得られるうえに、伝送が途中で不安定になるような心配がない。
【０１６８】
また、老朽化に伴い、仮に導波路が劣化し、内部に配された光ファイバが徐々に断裂し、または、亀裂等により導波路が切断することがあっても、ミリ波・サブミリ波は前記断裂部または切断部を含めて伝播するうえに、上述した理由により、本実施形態においては信号伝送路（導波路）を十分に太くすることができるために、信号伝送の品質は劣化することはあっても、信号伝送自体が突然途切れることは無い。
【０１６９】
因みに、上述した日本国特許第３７４８９７９号明細書に記載する光ファイバは、通信用の光ファイバのようにエラストマー樹脂等の部材により光ファイバ線に保護することが難しく、繰り返しの曲げや外部からの衝撃により破断し、通信が突然途切れる虞がある。
すなわち、特許第３７４８９７９号明細書に記載する技術と本実施形態とでは、通信の信頼性は、明確に本実施形態が勝る。
【０１７０】
なお、通信用の光ファイバを用いた通信形態は広く提案が為されており、例えば、特開２００７−２６００６６号公報、特開２０１０−１９４０３７号公報等において詳しい。この形態において通信に用いる光ファイバ線は通常、上述のとおりエラストマー樹脂等で外側が保護されており、繰り返し曲げ程度破談することはほとんど無いが、この場合も意図しない程に強い衝撃等を受けた場合においては断線することが無いとまではいえない。すなわち、通信の信頼性の観点でいえば、本実施形態は、通信用の光ファイバを用いた通信形態に対しても優位性をもつといえる。
【０１７１】
また、上述したように、本実施形態においては、撮像素子２２として、２００万画素以上のいわゆるフルハイビジョン相当以上の画素数を持つ固体撮像素子を採用したが、本実施形態は、上述したように２．５Ｇｂｐｓ以上の信号伝送速度を可能とするため、斯様な画素数であっても支障はない。
【０１７２】
さらに、本実施形態の内視鏡システムは、湾曲部、可撓管部を備える挿入部６を構成要素とする内視鏡２を有し、すなわち、屈曲部を有することで先端硬性部の方向を自在に変更し所望の方向の画像を取得する機能を持つビデオ内視鏡システムにおいても、特開昭６１−１２１５９０号公報および特許第３７４８９７９号明細書に記載する技術に関する課題を解決した上で、先端部の小さいビデオ内視鏡システムを実現できる。
【０１７３】
これは、ミリ波・サブミリ波によれば小さい通信回路を実現できるということだけでなく、ミリ波・サブミリ波によれば撮像ユニットの外から、電源となるエネルギーや動作クロックを撮像ユニットに送ることが可能であることに起因する。
【０１７４】
すなわち、特許第３７４８９７９号明細書に示すような光ファイバによる信号伝送方式では実現が困難な、フルハイビジョン画像信号の伝送と、先端部の小型化を両立することができる。
【０１７５】
上述したように、このタイプのビデオ内視鏡システムにおいて先端部（屈曲しない部分）を小さくすることには強いニーズがあり、実際に狭い空間における観察を自由にするなど内視鏡の機能向上に大きく寄与することができる。
【０１７６】
なお、本実施形態の内視鏡システムは、上部消化管のビデオ内視鏡システムであることを前提としたが、撮像ユニットが先端部に配された挿入部と、前記撮像ユニットにおいて生成された画像信号を処理する画像処理部と、前記撮像ユニットと前記画像処理部とを結ぶ信号伝送路を有するビデオ内視鏡システムであれば、内視鏡の種類に拠らず上記同様の効果を得ることができる。
【０１７７】
すなわち、下部消化管（大腸）用内視鏡など各種の消化管用内視鏡はもちろんのこと、内視鏡外科手術において用いられる各種外科用内視鏡、パイプ、機械、各種構造物の内部を観察するための各種工業用内視鏡などにおいて、それぞれ同様の効果を得ることができる。
【０１７８】
また本実施形態においては、上述したように、撮像ユニット２０の構成として、撮像素子２２、ドライバＩＣ２３、送受信アンテナ２７および図示しないコンデンサを含み、前記ドライバＩＣ２３はアナログフロントエンド（ＡＦＥ）部２４、タイミングジェネレータ（ＴＧ）部２５および送受信回路２６を備えるものとしたが、この構成はこれに限らずとも、同様の効果を得ることができる。
【０１７９】
たとえば、ドライバＩＣ２３内にあるアナログフロントエンド（ＡＦＥ）部２４、タイミングジェネレータ（ＴＧ）２５部は、撮像素子２２内に含めることも可能であり、この場合も同様の効果を得ることができる。
【０１８０】
また内視鏡２側における送信回路２６およびビデオプロセッサ３側における受信回路３３は、いずれもモノシリックマイクロは集積回路（ＭＭＩＣ）として、上述したように回路の小型化において最適な構成としたが、これに拠らずとも、フルハイビジョン画像信号の高い信頼性での伝送は可能であり、同様の効果を得ることはできる。
【０１８１】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
【符号の説明】
【０１８２】
１：内視鏡システム
２：内視鏡
３：ビデオプロセッサ
３１：画像処理部
３１Ａ：画像信号処理回路
４：光源装置
４１：光源
６：挿入部
７：操作部
８：ユニバーサルコード
１０：先端硬性部
１１：接続部
２０：撮像ユニット
２１：撮像光学系
２１ａ：カバーガラス
２１ｂ：対物光学系
２２：撮像素子
２３：ドライバＩＣ
２６：送信回路
２７：照明光学系
２７ａ：カバーガラス
２７ｂ：ミリ波非透過カバーガラス
２７ｃ：照明用レンズ
３３：受信回路
３４：送受信アンテナ
５１：導波路（導波管）
５１ａ：光ファイバ
５２：送信側導波管接続部
５２ａ：送信側導波管接続アンテナ
５２ｂ：送信側導波管接続アンテナ
５４：外部被膜部材
５５：金属層
６１：電源線
６２：制御信号線
７１：中継回路
７２：受信側導波管接続部
７２ａ：受信側導波管接続アンテナ
７２ｂ：受信側導波管接続アンテナ
７３：送受信アンテナ
７４：中継部
１０１：第１ユニット
１０２：第２ユニット
１０３：第１の接続構造
１０４：第２の接続構造
【図１】
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【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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