(57)【要約】【課題】装置を大型化することなく、情報が含められた光信号を伝送する光信号送受信装置を提供する。【解決手段】光信号送受信装置は、画像信号を光の信号に変換された状態で出射する映像信号発光部１５ｅと、映像信号発光部１５ｅから出射された光を伝送する光伝送ケーブル１５ｊとを有する第１送受信部（撮像部１５）と、第１送受信部から出射された画像信号に関する光を、光伝送ケーブル１５ｊを介して受光する第１映像信号受光部３５ａと、制御信号を光の信号に変換された状態で出射する制御信号発光部３７ｄを有する第２送受信部（プロセッサ３０）とを備え、第１送受信部は、第２送受信部から出射された制御信号に関する光を、光伝送ケーブル１５ｊを介して受光する制御信号受光部１７ｂを有し、映像信号発光部１５ｅの発光面と、制御信号受光部１７ｄの受光面とは、平行な位置関係に配置される。【選択図】図２
2008011504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル化された光信号を出射する信号発光部と、前記信号発光部からの出射光を伝送する光伝送ケーブルとを有する第１送受信部と、
前記信号発光部からの出射光を、前記光伝送ケーブルを介して受光する第１信号受光部と、制御信号を光の信号に変換された状態で出射する制御信号発光部を有する第２送受信部とを備え、
前記第１送受信部は、前記第２送受信部から出射された前記制御信号に関する光を、前記光伝送ケーブルを介して受光する制御信号受光部を有し、
前記信号発光部の発光面と、前記制御信号受光部の受光面とは、平行な位置関係に配置されることを特徴とする光信号送受信装置。
【請求項２】
前記第１送受信部は、前記信号発光部及び前記制御信号受光部と、前記光伝送ケーブルとの間に、前記信号発光部からの出射光を前記光伝送ケーブルに向けて出射し、前記制御信号発光部からの出射光を前記光伝送ケーブルから前記制御信号受光部に向けて出射する光学部材を有することを特徴とする請求項１に記載の光信号送受信装置。
【請求項３】
前記光学部材は、前記信号発光部からの出射光と、前記制御信号発光部からの出射光の少なくとも一方を曲げて出射する波長分離コーティングが施されたプリズムであることを特徴とする請求項２に記載の光信号送受信装置。
【請求項４】
前記プリズムは、ハーフミラーコーティングが施され、
前記第１送受信部は、前記ハーフミラーコーティングが施された前記プリズムの反射面を介して前記信号発光部からの出射光の一部を受光する第２信号受光部を有し、
前記第２信号受光部での受光光量に基づいて、前記信号発光部からの出射光量が調整されることを特徴とする請求項３に記載の光信号送受信装置。
【請求項５】
前記光学部材は、前記信号発光部から出射された光、及び前記制御信号発光部から出射された光の少なくとも一方を回折する回折素子であることを特徴とする請求項２に記載の光信号送受信装置。
【請求項６】
前記信号発光部から出射された光は、前記光学部材を直進し、前記制御信号発光部から出射された光は、前記光学部材で一次回折されることを特徴とする請求項５に記載の光信号送受信装置。
【請求項７】
前記制御信号受光部は、前記光学部材で一次回折され２方向に分かれた光の一方を受光する第１制御信号受光部と、他方を受光する第２制御信号受光部とを有し、
前記第１、第２制御信号受光部で受光された制御信号に関する情報は足し合わされることを特徴とする請求項６に記載の光信号送受信装置。
【請求項８】
前記第１送受信部は、前記信号発光部、前記制御信号受光部、及び前記光学部材を内部に有する封止パッケージを有することを特徴とする請求項２に記載の光信号送受信装置。
【請求項９】
前記第１送受信部は、前記封止パッケージに取り付けられ、前記光伝送ケーブルと係合する位置決め部材を有することを特徴とする請求項８に記載の光信号送受信装置。
【請求項１０】
前記封止パッケージの径は、前記光伝送ケーブルの径よりも大きく、
前記位置決め部材は、前記封止パッケージの、前記光伝送ケーブルと接する側に取り付けられることを特徴とする請求項９に記載の光信号送受信装置。
【請求項１１】
前記封止パッケージの径は、前記光伝送ケーブルの径と略同一であり、
前記位置決め部材は、前記封止パッケージの側面に取り付けられることを特徴とする請求項９に記載の光信号送受信装置。
【請求項１２】
前記信号発光部と、前記制御信号受光部とは、同じ平面上の基板に構成されることを特徴とする請求項１に記載の光信号送受信装置。
【請求項１３】
前記信号発光部と、前記制御信号受光部を、前記光伝送ケーブル側で覆うカバー部材をさらに備え、前記カバー部材は、ガラスで構成されることを特徴とする請求項１２に記載の光信号送受信装置。
【請求項１４】
前記信号発光部が構成される基板はＧａＡｓ基板であり、
前記信号発光部の発光面は、前記ＧａＡｓ基板に覆われ、
前記信号発光部から出射される光は、前記ＧａＡｓ基板を透過する波長に設定されることを特徴とする請求項１２に記載の光信号送受信装置。
【請求項１５】
前記第１送受信装置は、電子内視鏡であり、
前記第２送受信装置は、前記電子内視鏡からの画像信号に関する画像処理を行うプロセッサであることを特徴とする請求項１に記載の光信号送受信装置。
【請求項１６】
前記信号発光部は、前記出射光として、画像信号が光の信号に変換されたデジタル信号を出射することを特徴とする請求項１に記載の光信号送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号送受信装置に関し、特に装置を小型化する発光部と受光部の配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、情報が含められた光信号を伝送する光信号送信装置が提案されている。
【０００３】
特許文献１は、情報が含められた光信号を送信し、送信した光の光量を、光ファイバに反射した光に基づいて測定し、送信する光量を調整する光信号送信装置を開示する。
【特許文献１】特開２００４−９６２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の装置は、光信号を発光する発光部の発光面と、光量を測定するための受光部の受光面とが直交する位置関係にある。そのため、装置が大型化していた。
【０００５】
したがって本発明の目的は、装置を大型化することなく、情報が含められた光信号を伝送する光信号送受信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る光信号送受信装置は、デジタル化された光信号を出射する信号発光部と、信号発光部からの出射光を伝送する光伝送ケーブルとを有する第１送受信部と、信号発光部からの出射光を、光伝送ケーブルを介して受光する第１信号受光部と、制御信号を光の信号に変換された状態で出射する制御信号発光部を有する第２送受信部とを備え、第１送受信部は、第２送受信部から出射された制御信号に関する光を、光伝送ケーブルを介して受光する制御信号受光部を有し、信号発光部の発光面と、制御信号受光部の受光面とは、平行な位置関係に配置される。
【０００７】
好ましくは、第１送受信部は、信号発光部及び制御信号受光部と、光伝送ケーブルとの間に、信号発光部からの出射光を光伝送ケーブルに向けて出射し、制御信号発光部からの出射光を光伝送ケーブルから制御信号受光部に向けて出射する光学部材を有する。
【０００８】
さらに好ましくは、光学部材は、信号発光部からの出射光と、制御信号発光部からの出射光の少なくとも一方を曲げて出射する波長分離コーティングが施されたプリズムである。
【０００９】
さらに好ましくは、プリズムは、ハーフミラーコーティングが施され、第１送受信部は、ハーフミラーコーティングが施されたプリズムの反射面を介して信号発光部からの出射光の一部を受光する第２信号受光部を有し、第２信号受光部での受光光量に基づいて、信号発光部からの出射光量が調整される。
【００１０】
また、好ましくは、光学部材は、信号発光部から出射された光、及び制御信号発光部から出射された光の少なくとも一方を回折する回折素子である。
【００１１】
さらに好ましくは、信号発光部から出射された光は、光学部材を直進し、制御信号発光部から出射された光は、光学部材で一次回折される。
【００１２】
さらに好ましくは、制御信号受光部は、光学部材で一次回折され２方向に分かれた光の一方を受光する第１制御信号受光部と、他方を受光する第２制御信号受光部とを有し、第１、第２制御信号受光部で受光された制御信号に関する情報は足し合わされる。
【００１３】
また、好ましくは、第１送受信部は、信号発光部、制御信号受光部、及び光学部材を内部に有する封止パッケージを有する。
【００１４】
さらに好ましくは、第１送受信部は、封止パッケージに取り付けられ、光伝送ケーブルと係合する位置決め部材を有する。
【００１５】
さらに好ましくは、封止パッケージの径は、光伝送ケーブルの径よりも大きく、位置決め部材は、封止パッケージの、光伝送ケーブルと接する側に取り付けられる。
【００１６】
また、好ましくは、封止パッケージの径は、光伝送ケーブルの径と略同一であり、位置決め部材は、封止パッケージの側面に取り付けられる。
【００１７】
また、好ましくは、信号発光部と、制御信号受光部とは、同じ平面上の基板に構成される。
【００１８】
さらに好ましくは、信号発光部と、制御信号受光部を、光伝送ケーブル側で覆うカバー部材をさらに備え、カバー部材は、ガラスで構成される。
【００１９】
また、好ましくは、信号発光部が構成される基板はＧａＡｓ基板であり、信号発光部の発光面は、ＧａＡｓ基板に覆われ、信号発光部から出射される光は、ＧａＡｓ基板を透過する波長に設定される。
【００２０】
また、好ましくは、第１送受信装置は、電子内視鏡であり、第２送受信装置は、電子内視鏡からの画像信号に関する画像処理を行うプロセッサである。
【００２１】
また、好ましくは、信号発光部は、出射光として、画像信号が光の信号に変換されたデジタル信号を出射する。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように本発明によれば、電子内視鏡の先端部分を大きくすることなく、信号伝送について、光を用いる装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、第１実施形態について、図を用いて説明する。第１実施形態では、光ケーブル接続装置の一例として、内視鏡装置１の形態を説明する。第１実施形態にかかる内視鏡装置１は、映像信号の送り側としての電子内視鏡１０、及び制御信号の送り側としてのプロセッサ３０を備える電子内視鏡装置である（図１参照）。
【００２４】
電子内視鏡１０は、先端部に照明部１１、対物光学系１３、及び撮像部１５を有し、照明部１１によって照らされた被写体である体内などを、対物光学系１３を介して撮像部１５で撮像する。
【００２５】
照明部１１は、ライトガイド１１ａ、照明レンズ１１ｂを有する。撮像部１５は、ＣＭＯＳセンサ１５ａ、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ：Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ）１５ｂ、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇｕｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１５ｃ、映像信号用ＬＤドライバ１５ｄ、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）などの映像信号発光部１５ｅ、第１ガラス板１５ｆ１、第２ガラス板１５ｆ２、第１レンズ１５ｈ１、第２レンズ１５ｈ２、第１プリズム１５ｉ１、第２プリズム１５ｉ２、スコープ側集光レンズ１５ｉ３、光伝送ケーブル１５ｊ、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）などの制御信号受光部１７ｂ、制御信号用アンプ１７ｃ、制御信号用ＰＬＬ復調部１７ｄ、タイミングジェネレータ（ＴＧ：Ｔｉｍｉｎｇ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１７ｅ、ロジックＩＣ１７ｚ、電源ケーブル１９ａ、及び電源部１９ｂを有する。タイミングジェネレータ１７ｅは、サブＴＧ１７ｅ１、及びメインＴＧ１７ｅ２を有する（図２参照）。
【００２６】
プロセッサ３０は、電子内視鏡１０に照明光と電力を供給し、電子内視鏡１０で撮像された被写体の画像信号について画像処理を行い、ＴＶモニタ（不図示）で観察可能なビデオ信号に変換する。
【００２７】
プロセッサ３０は、光源部３１、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）などの第１映像信号受光部３５ａ、映像信号用ＰＬＬ復調部３５ｂ、ＤＳＰ回路３５ｃ、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｎａｌｏｇｕｅ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）３５ｄ、エンコーダ３５ｅ、ＣＰＵ３７ａ、同期信号発生器（ＳＳＧ：Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｉｎｇ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）３７ｂ、制御信号用ＬＤドライバ３７ｃ、ファブリペローレーザ（ＦＰ−ＬＤ：Ｆａｂｒｙ  Ｐｅｒｏｔ  Ｌａｓｅｒ）などの制御信号発光部３７ｄ、波長分離プリズム３７ｅ、プロセッサ側集光レンズ３７ｆ、及びＣＭＯＳ電源部３９を有する。
【００２８】
光源部３１は、キセノンランプ光源などの点燈回路であり、被写体を照らす照明光を発光する。光源部３１から発光された照明光は、ライトガイド１１ａ、照明レンズ１１ｂを介して電子内視鏡１０の先端部から被写体に向けて照射される。
【００２９】
被写体像は、ＣＭＯＳセンサ１５ａによって対物光学系１３を介した光学像として撮像される。ＣＤＳ１５ｂにおける相関二重サンプリング処理、及びＡＤＣ１５ｃにおけるＡ／Ｄ変換後、プロセッサ３０のＤＳＰ回路３５ｃにおいて画像処理される。
【００３０】
第１実施形態では、撮像素子として、ＣＭＯＳセンサを使用する。ＣＭＯＳセンサは、光を受ける受光素子の近くに増幅回路があるため、ＣＣＤに比べてノイズに強い特性を有する。また、駆動するための電源も＋３．３Ｖの片電源で良いため、プロセッサ３０と電子内視鏡１０の先端部との間の配線数が少なくて済むメリットを有する。
【００３１】
電子内視鏡１０のＡＤＣ１５ｃから、プロセッサ３０のＤＳＰ回路３５ｃへの画像信号伝送は、光を用いて行われる。すなわち、ＡＤＣ１５ｃでデジタル変換された画像信号は、ロジックＩＣ１７ｚでパラレル信号からシリアル信号に変換され、映像信号用ＬＤドライバ１５ｄによって光の点滅による信号（光の信号）に変換され、パルス駆動された映像信号発光部１５ｅで点滅される。点滅による信号は、第１ガラス板１５ｆ１、第１レンズ１５ｈ１、第１プリズム１５ｉ１、第２プリズム１５ｉ２、スコープ側集光レンズ１５ｉ３、光伝送ケーブル１５ｊ、プロセッサ側集光レンズ３７ｆ、及び波長分離プリズム３７ｅを介して、フォトダイオードが形成された第１映像信号受光部３５ａで受光及び増幅され、映像信号用ＰＬＬ復調部３５ｂでＤＳＰ回路３５ｃにおいて画像処理が可能な状態に復調される。なお、図１では、ロジックＩＣ１７ｚは省略されている。
【００３２】
映像信号発光部１５ｅから出射される光の発振波長は、８５０ｎｍ付近に設定される（赤外線）。
【００３３】
これにより、アナログの電気信号で伝送される場合に比べて、電子内視鏡１０からプロセッサ３０への間の信号劣化を軽減することが出来る。
【００３４】
また、デジタルの電気信号が光の信号に変換されて伝送されるため、アナログの電気信号が光の信号に変換されて伝送される場合に比べて、多くの情報を伝送することが可能になる。
【００３５】
例えば、ＶＧＡ（６４０×４８０≒３０万画素）、３０フレーム／秒のフレームレート、及び１０ビット階調（１０２４段階）の色階調の場合、これらをかけた伝送速度は、約９２Ｍｂｐｓである。電子内視鏡１０とプロセッサ３０との間を細いワイヤケーブルを使ってアナログの電気信号を伝送する場合、１００〜２００Ｍｂｐｓを越えた伝送速度で、映像信号を位相遅れなく伝送することは困難である。しかし、第１実施形態のようにデジタルの光信号を伝送する場合には、高精細画素、高フレームレート、及び高階調に対応して１Ｇｂｐｓを越えた伝送速度でも、映像信号を位相遅れなく伝送することが可能である。
【００３６】
ＤＳＰ回路３５ｃによる画像処理後、ＤＡＣ３５ｄでアナログ信号に変換され、アナログＲＧＢコンポーネント信号、エンコーダ３５ｅでＹ／Ｃ分離されたビデオ信号などがＴＶモニタ（不図示）に送られる。ＴＶモニタはこれを映像信号として表示する。
【００３７】
ＣＰＵ３７ａは、各部の制御を行う。特に、ＡＧＣ（オートゲインコントロール）やＡＥ（自動露出）、及びフリーズ写真取得などのトリガー信号が、ＣＰＵ３７ａから、ＳＳＧ３７ｂなどを介して、コマンド制御信号として電子内視鏡１０に送られる。
【００３８】
具体的には、ＣＰＵ３７ａは、ＳＳＧ３７ｂにおいてパルス（同期信号）を発生させる。同期信号は、制御信号用ＬＤドライバ３７ｃによってパルスに基づく光の点滅による信号に変換され、パルス駆動された制御信号発光部３７ｄで点滅される。点滅による信号（光の信号）は、波長分離プリズム３７ｅ、プロセッサ側集光レンズ３７ｆ、光伝送ケーブル１７ｊ、スコープ側集光レンズ１５ｉ３、第２プリズム１５ｉ２、第２レンズ１５ｈ２、及び第２ガラス板１５ｆ２を介して、フォトダイオードが形成された制御信号受光部１７ｂで受光され、制御信号用アンプ１７ｃで増幅され、制御信号用ＰＬＬ復調部１７ｄで復調される。
【００３９】
制御信号発光部３７ｄから出射される光の発振波長は、６５０ｎｍ付近に設定される（赤色光）。
【００４０】
復調された信号に基づいて、タイミングジェネレータ１７ｅは、クロックパルスを出力する。メインＴＧ１７ｅ２は、ＡＤＣ１５ｃなどに合わせたクロックパルスを出力し、サブＴＧ１７ｅ１は、メインＴＧ１７ｅ２から出力されるクロックパルスを、ＣＭＯＳセンサ１５ａ、及び相関二重サンプリング回路１５ｂに合わせたクロックパルスに変換して出力する。メインＴＧ１７ｅ２、及びサブＴＧ１７ｅ１で出力されたクロックパルスに従って、ＣＭＯＳセンサ１５ａなどの動作が行われる。
【００４１】
プロセッサ３０のＣＭＯＳ電源部３９は、電源ケーブル１９ａを介して電子内視鏡１０の電源部１９ｂに電力を供給する。電源部１９ｂは、撮像部１５など電子内視鏡１０の各部に電力を供給する。
【００４２】
第１実施形態では、プロセッサ３０から電子内視鏡１０への電力供給は、電源ケーブルを介して行う形態を説明したが、電子内視鏡１０のＣＯＭＳセンサ１５ａがある先端部に光を電気エネルギーに変換する太陽電池を配置し、ライトガイド１１ａから供給される照明光に基づいて太陽電池で発電させ、電力を電子内視鏡１０の各部へ供給する形態であってもよい。この場合、ＣＭＯＳ電源部３９、及び電源ケーブル１９ａが不要になるため、電子内視鏡１０のプロセッサ３０との接続部から先端部までのケーブル部分の直径を小さくすることが可能になる上、外部からの回り込みノイズを軽減することが可能になる。また、プロセッサ３０と、電子内視鏡１０の先端部との絶縁性が向上し、光源部３１にあるキセノンランプの高電圧電源からの感電事故を防止することが可能になる。
【００４３】
光伝送ケーブル１５ｊは、コア径が約２００μｍの光ファイバ芯線１５ｊ１と光ファイバ芯線１５ｊ１の周りを覆う径が約１．２５ｍｍの光ファイバ保護用フェルール１５ｊ２とを有する。光ファイバ芯線１５ｊ１の端部の一方は、スコープ側レンズ１５ｉ３、カバーガラス窓５１ｂ、第２プリズム１５ｉ２、第１プリズム１５ｉ１、第１レンズ１５ｈ１、及び第１ガラス板１５ｆ１を介して、映像信号発光部１５ｅと対向する位置関係にある。光ファイバ芯線１５ｊ１の端部の他方は、プロセッサ側集光レンズ３７ｆ、及び波長分離プリズム３７ｅを介して、制御信号発光部３７ｄと対向する位置関係にある。光ファイバ芯線１５ｊ１を介して、制御信号がプロセッサ３０から電子内視鏡１０へ、映像信号が電子内視鏡１０からプロセッサ３０へ伝送される。
【００４４】
なお、電子内視鏡１０とプロセッサ３０との接続ケーブル（不図示）は、光伝送ケーブル１５ｊの他、電源ケーブル１９ａを含む。
【００４５】
次に、第１実施形態におけるＣＭＯＳセンサ１５ａなどの実装について説明する（図２、図３参照）。図２は、電力供給に関する部位は省略している。
【００４６】
撮像部１５は、実装に関する部分として、第１基板１４ａ１、第２基板１４ａ２、第４〜第６基板１４ａ４〜１４ａ６、封止パッケージ５１、位置決め部材５３、メタルケース５５、放熱板５７、基板保持部５９を有する。
【００４７】
第１基板１４ａ１、第２基板１４ａ２、及び第４〜第６基板１４ａ４〜１４ａ６は、対物光学系１３のレンズ面に平行に配置される。第１、第２基板１４ａ１、１４ａ２は同じ平面上に配置される。第１基板１４ａ１、及び第４〜第６基板１４ａ４〜１４ａ６は、対物光学系１３と反対側から順に配置される。第５基板１４ａ５と第６基板１４ａ６は、径が約３．８ｍｍの基板保持部５９に取り付けられる。第１基板１４ａ１、第２基板１４ａ２、第４基板１４ａ４は、封止パッケージ５１に取り付けられる。
【００４８】
第１実施形態では、第１、第２基板１４ａ１、１４ａ２は、別の基板である形態を説明するが、１つの基板で構成されてもよい。
【００４９】
封止パッケージ５１は、ＣＭＯＳセンサ１５ａで得られた映像信号の送信やプロセッサ３０からの制御信号の受信に関する部材（第１プリズム１５ｉ１など）を、外気と遮断するために樹脂などで封止する容器（ケース）であり、本体５１ａとカバーガラス窓５１ｂを有する。カバーガラス窓５１ｂは、光伝送ケーブル１５ｊの光ファイバ芯線１５ｊ１との光信号の送受信を行うために光を透過する窓であり、カバーガラス窓５１ｂ以外の部分は本体５１ａで覆われる。
【００５０】
封止パッケージ５１の内部には、第１基板１４ａ１、第２基板１４ａ２、第４基板１４ａ４、映像信号用ＬＤドライバ１５ｄ、映像信号発光部１５ｅ、第１、第２ガラス板１５ｆ１、１５ｆ２、第１、第２レンズ１５ｈ１、１５ｈ２、第１、第２プリズム１５ｉ１、１５ｉ２、スコープ側集光レンズ１５ｉ３、制御信号受光部１７ｂ、制御信号用アンプ１７ｃが取り付けられる。
【００５１】
第１基板１４ａ１と第４基板１４ａ４との間は、バンプボール（不図示）で導通される。第２基板１４ａ２と第４基板１４ａ４との間は、バンプボール（不図示）で導通される。第４基板１４ａ４と第５基板１４ａ５との間は、本体５１ａを貫通するリード７４、及び放熱板５７を貫通するフレキシブル基板７７を介して、導通される。
【００５２】
封止パッケージ５１は、メタルケース５５、及び放熱板５７で囲まれた領域に取り付けられる。メタルケース５５は、対物光学系１３の光軸と平行な面で構成され、封止パッケージ５１の側面を囲む位置関係にある。放熱板５７は、対物光学系１３の光軸と垂直な面から光軸方向で且つ対物光学系１３側に突出した放熱フィンを有し、封止パッケージ５１の熱を放熱する役割を果たす。封止パッケージ５１の本体５１ａと放熱板５７とは接着剤７５で接着される。第５基板１４ａ５と第６基板１４ａ６とはバンプボール７９で導通される。
【００５３】
メタルケース５５、放熱板５７、第５基板１４ａ５、及び第６基板１４ａ６は、基板保持部５９に取り付けられる。
【００５４】
封止パッケージ５１の対物光学系１３と反対側（光伝送ケーブル１５ｊと接する側）には、対物光学系１３の光軸方向で且つ光伝送ケーブル１５ｊ側に向けて突出した位置決め部材５３が取り付けられる。位置決め部材５３は、光伝送ケーブル１５ｊを挟んで且つ係合する形状を有する。封止パッケージ５１に位置決め部材５３が取り付けられた状態で、光伝送ケーブル１５ｊが基板保持部５９に挿入され、位置決め部材５３と係合することにより、光伝送ケーブル１５ｊの封止パッケージ５１との接続、及び光経路の位置合わせが容易に行えるメリットを有する（図３参照）。
【００５５】
ＣＭＯＳセンサ１５ａは、シリコンで構成されたＣＭＯＳセンサチップである第６基板１４ａ６上に構成され、対物光学系１３を介して結像された被写体像を撮像する。
【００５６】
相関二重サンプリング回路１５ｂ、サブＴＧ１７ｅ１は、第６基板１４ａ６上に構成される。すなわち、同一製造プロセスに、ＣＭＯＳセンサ１５ａ、相関二重サンプリング回路１５ｂ、サブＴＧ１７ｅ１が組み込みされる。
【００５７】
精密な読み出しを必要とするＣＭＯＳセンサ１５ａにおいて、読み出しのタイミングを制御するためのサブＴＧ１７ｅ１をＣＭＯＳセンサ１５ａの近くに配置することにより、始点と終点でもタイミング制御をそろえやすくなるメリットを有する。また、配線長、位相遅れ回避のための引き回し長を抑えることが出来るので、基板が大きくなるのを防ぐことが出来る。また、将来、ＣＭＯＳセンサ１５ａの画素数が増えた場合にも、位相遅れを少なくし、動作速度を早くしても読み出し速度を維持することが可能になる。
【００５８】
ＡＤＣ１５ｃ、制御信号用ＰＬＬ復調部１７ｄ、メインＴＧ１７ｅ２、及びロジックＩＣ１７ｚは、第５基板１４ａ５上に構成される。
【００５９】
映像信号用ＬＤドライバ１５ｄ、及び制御信号用アンプ１７ｃは、第４基板１４ａ４上に構成される。
【００６０】
映像信号発光部１５ｅ、及び第１ガラス板１５ｆ１は、第１基板１４ａ１上で且つ対物光学系１３と反対側に構成される。第１基板１４ａ１は、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）基板で構成される。
【００６１】
第２ガラス板１５ｆ２、及び制御信号受光部１７ｂは、第２基板１４ａ２上で且つ対物光学系１３と反対側に構成される。第２基板１４ａ２は、シリコン基板材料で構成される。
【００６２】
次に、第１実施形態における光信号の送受信に関する部分について説明する。
【００６３】
第１ガラス板１５ｆ１は、映像信号発光部１５ｅを覆う位置関係で第１基板１４ａ１上に配置され、第１ガラス板１５ｆ１の対物光学系１３と反対側に第１レンズ１５ｈ１が取り付けられる。第２ガラス板１５ｆ２は、制御信号受光部１７ｂを覆う位置関係で第２基板１４ａ２上に配置され、第２ガラス板１５ｆ２の対物光学系１３と反対側に第２レンズ１５ｈ２が取り付けられる。
【００６４】
第１レンズ１５ｈ１は、映像信号発光部１５ｅから出射された映像信号に関する光を集光して、平行光にして第１プリズム１５ｉ１に出射する。第２レンズ１５ｈ２は、制御信号発光部３７ｄから出射された制御信号に関する光を集光して、制御信号受光部１７ｂに出射する。第１、第２ガラス板１５ｆ１、１５ｆ２は、対物光学系１３の光軸と平行な方向の厚さが約３００μｍで、対物光学系１３の光軸と直交する平面方向の厚さが約５００μｍである。第１ガラス板１５ｆ１は、第１レンズ１５ｈ１の位置決め部材及び焦点位置調整部材として使用され、第２ガラス板１５ｆ２は、第２レンズ１５ｈ２の位置決め部材及び焦点位置調整部材として使用される。
【００６５】
第１実施形態では、映像信号発光部１５ｅから出射される光の発振波長は８５０ｎｍ付近に設定するが、約９９０ｎｍ付近に設定した場合には、出射光がＧａＡｓ基板に吸収されずに透過されるので、第１ガラス板１５ｆ１は、ガラス部材に代えて第１基板１４ａ１と同じＧａＡｓ基板を用いても良い。
【００６６】
第１、第２プリズム１５ｉ１、１５ｉ２は、マイクロプリズムであり、制御信号発光部３７ｄから出射された制御信号について、第２プリズム１５ｉ２壁面を反射させて第２レンズ１５ｈ２に出射し、映像信号発光部１５ｅから出射された映像信号について、第１、第２プリズム１５ｉ１、１５ｉ２の壁面を透過させて光ファイバ芯線１５ｊ１の端部の一方に出射する。
【００６７】
スコープ側レンズ１５ｉ３は、第１レンズ１５ｈ１で平行光にされた映像信号発光部１５ｅからの出射光（映像信号）を光ファイバ芯線１５ｊ１に向けて集光し、制御信号発光部３７ｄから出射され、光ファイバ芯線１５ｊ１からの出射光（制御信号）を平行光にする。
【００６８】
第１実施形態では、第１レンズ１５ｈ１を使って、映像信号発光部１５ｅからの出射光（映像信号）を平行光化し、スコープ側レンズ１５ｉ３を使って、制御信号発光部３７ｄからの出射光（制御信号）を平行光化する形態を説明したが、平行光にするステップを省く形態であってもよい（図７参照）。この場合、映像信号発光部１５ｅからの出射光（映像信号）は、平行光化されずに、スコープ側レンズ１５ｉ３で集光され、制御信号発光部３７ｄからの出射光（制御信号）は、スコープ側レンズ１５ｉ３で集光される。この場合、第１、第２レンズ１５ｈ１、１５ｈ２は不要である。
【００６９】
第１、第２プリズム１５ｉ１、１５ｉ２と、第１、第２ガラス板１５ｆ１、１５ｆ２との間にはスペーサ（不図示）が配置され、対物光学系１３の光軸方向の距離が一定に保たれる。スコープ側レンズ１５ｉ３は、第２プリズム１５ｉ２上であって、映像信号発光部１５ｅからの出射光の光線上に配置される。
【００７０】
第１プリズム１５ｉ１は、対物光学系１３の光軸と直交する面と、対物光学系１３の光軸と４５度で交差する面とを有し、側面から見た形状が、対物光学系１３の光軸と４５度で交差する面が斜辺である直角二等辺三角形を有する。
【００７１】
第２プリズム１５ｉ２は、光軸と直交する面２つと光軸と４５に交差する面２つとを有し、側面から見た形状が平行四辺形を有する。
【００７２】
第１プリズム１５ｉ１と第２プリズム１５ｉ２の、対物光学系１３の光軸と４５度で交差する面は、波長分離コーティングが施される。映像信号発光部１５ｅから出射される発振波長が長い光（８５０ｎｍ、破線）は、対物光学系１３の光軸と４５度で交差する面で、透過される。制御信号発光部３７ｄから出射される発振波長が短い光（６５０ｎｍ、点線）は、対物光学系１３の光軸と４５度で交差する面で、反射される。第１プリズム１５ｉ１、第２プリズム１５ｉ２の対物光学系１３の光軸と平行な方向の厚さは、約５００μｍである。
【００７３】
波長分離プリズム３７ｅは、制御信号発光部３７ｄから出射される制御信号に関する発振波長の短い光を透過し、映像信号発光部１５ｄから出射される映像信号に関する発振波長の長い光を反射する帯域分離コートを接合面に有する。
【００７４】
プロセッサ側集光レンズ３７ｆは、制御信号発光部３７ｄから出射され、波長分離プリズム３７ｅを透過した制御信号に関する光を、光伝送ケーブル１５ｊのプロセッサ側の端部に集光し、光伝送ケーブル１５ｊのプロセッサ側の端部から出射された映像信号に関する光を、波長分離プリズム３７ｅを介して、第１映像信号受光部３５ａに集光する。
【００７５】
第１実施形態では、第１プリズム１５ｉ１、第２プリズム１５ｉ２を使って、光の伝送される方向を分離することにより、映像信号発光部１５ｅの発光面と、制御信号受光部１７ｂの受光面とが平行な位置関係に配置される。光の伝送される方向の分離は、透過（映像信号）と、反射（制御信号）であり、反射は第１、第２プリズム１５ｉ１、１５ｉ２で２回行われ、これにより、透過される映像信号の光の方向と平行にされる。そのため、１つの平面で構成される基板（第１、第２基板１４ａ１、１４ａ２）上に、映像信号発光部１５ｅ、及び制御信号受光部１７ｂを構成することが可能になり（映像信号発光部１５ｅの発光面と、制御信号受光部１７ｂの受光面が平行な位置関係になり）、プリズムと集光レンズを使って直交する２平面上に発光部と受光部を配置するプロセッサ３０側に比べて光伝送の送受信装置の小型化が可能になる。特に奥行き方向（対物光学系１３の光軸方向）の寸法の小型化が可能になる。
【００７６】
１つのケーブルを共用して、両方向から光信号を伝送する形態では、送信と受信で光信号を分離する装置が必要となる。第１実施形態では、比較的スペースに余裕のない電子内視鏡１０側は、マイクロプリズムを使って光信号の分離を行い１平面上に発光部と受光部を配置し、比較的スペースに余裕があるプロセッサ３０側は、プリズムを使って直交する２平面上に発光部と受光部を配置する。これにより、配置スペースの大きさに応じて、適切な光信号の送受信装置を配置することが可能になる。
【００７７】
電子内視鏡１０の先端部は、約１０ｍｍの直径を有し、その中でＣＭＯＳセンサ１５ａなどが実装される撮像部１５がある部分の形状が、ノズル、ライトガイド１１ａ、及び鉗子口との関係から、約４ｍｍの対物光学系１３のレンズ径をはみ出ないのが望ましい。撮像素子として、ＣＯＭＳセンサを使用する場合には、相関二重サンプリング回路１５ｂなどの周辺回路をＣＭＯＳセンサ近くに実装する必要があるが、第１実施形態では、これらを取り付ける基板を、対物光学系１３の光軸に垂直な位置関係に積層することにより、撮像部１５が対物光学系１３のレンズ径よりも大きくはみ出た形状にはならない（基板保持部５９の径が約３．８ｍｍ）。
【００７８】
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、撮像部１５は、映像信号発光部１５ｅからの出射光量の一部を受光し、受光光量に基づいて出射光量を調整する点で、第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７９】
照明部１１は、ライトガイド１１ａ、照明レンズ１１ｂを有する。撮像部１５は、ＣＭＯＳセンサ１５ａ、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ：Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ）１５ｂ、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇｕｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１５ｃ、映像信号用ＬＤドライバ１５ｄ、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）などの映像信号発光部１５ｅ、第１ガラス板１５ｆ１、第２ガラス板１５ｆ２、第３ガラス板１５ｆ３、第１レンズ１５ｈ１、第２レンズ１５ｈ２、第３レンズ１５ｈ３、第１プリズム１５ｉ１、第２プリズム１５ｉ２、スコープ側集光レンズ１５ｉ３、ＰＤなどの第２映像信号受光部１５ｋ、映像信号用アンプ１５ｍ、光伝送ケーブル１５ｊ、ＰＤなどの制御信号受光部１７ｂ、制御信号用アンプ１７ｃ、制御信号用ＰＬＬ復調部１７ｄ、タイミングジェネレータ（ＴＧ：Ｔｉｍｉｎｇ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１７ｅ、ロジックＩＣ１７ｚ、電源ケーブル１９ａ、及び電源部１９ｂを有する。タイミングジェネレータ１７ｅは、サブＴＧ１７ｅ１、及びメインＴＧ１７ｅ２を有する（図４参照）。
【００８０】
電子内視鏡１０のＡＤＣ１５ｃから、プロセッサ３０のＤＳＰ回路３５ｃへの画像信号伝送は、光を用いて行われる。すなわち、ＡＤＣ１５ｃでデジタル変換された画像信号は、ロジックＩＣ１７ｚでパラレル信号からシリアル信号に変換され、映像信号用ＬＤドライバ１５ｄによって光の点滅による信号（光の信号）に変換され、パルス駆動された映像信号発光部１５ｅで点滅される。点滅による信号の大半（約９割）は、第１ガラス板１５ｆ１、第１レンズ１５ｈ１、第１プリズム１５ｉ１、第２プリズム１５ｉ２、スコープ側集光レンズ１５ｉ３、光伝送ケーブル１５ｊ、プロセッサ側集光レンズ３７ｆ、及び波長分離プリズム３７ｅを介して、フォトダイオードが形成された第１映像信号受光部３５ａで受光及び増幅され、映像信号用ＰＬＬ復調部３５ｂでＤＳＰ回路３５ｃにおいて画像処理が可能な状態に復調される。
【００８１】
また、映像信号発光部１５ｅにおける点滅による信号の一部（約１割）は、第１ガラス板１５ｆ１、第１レンズ１５ｈ１、第１プリズム１５ｉ１、第３レンズ１５ｈ３、及び第３ガラス板１５ｆ３を介して、フォトダイオードが形成された第２映像信号受光部１５ｋで受光され、映像信号用アンプ１５ｍで増幅される。増幅された信号に基づいて、映像信号発光部１５ｅで出射された光量を演算する。演算結果に基づいて、適正な出射光量になるように映像信号発光部１５ｅの出力が調整される。出力調整の演算は、映像信号用アンプ１５ｍからの信号出力を受けた映像信号用ＬＤドライバ１５ｄにより行われる。
【００８２】
撮像部１５は、実装に関する部分として、第１〜第６基板１４ａ１〜１４ａ６、封止パッケージ５１、位置決め部５３、メタルケース５５、放熱板５７、基板保持部５９を有する。
【００８３】
第１〜第６基板１４ａ１〜１４ａ６は、対物光学系１３のレンズ面に平行に配置される。第１〜第３基板１４ａ１〜１４ａ３は同じ平面上に配置される。第１基板１４ａ１、及び第４〜第６基板１４ａ４〜１４ａ６は、対物光学系１３と反対側から順に配置される。第５基板１４ａ５と第６基板１４ａ６は、径が約３．８ｍｍの基板保持部５９に取り付けられる。第１〜第４基板１４ａ１〜１４ａ４は、封止パッケージ５１に取り付けられる。
【００８４】
第２実施形態では、第１〜第３基板１４ａ１〜１４ａ３は、別の基板である形態を説明するが、１つの基板で構成されてもよい。
【００８５】
封止パッケージ５１の内部には、第１〜第４基板１４ａ１〜１４ａ４、映像信号用ＬＤドライバ１５ｄ、映像信号発光部１５ｅ、第１〜第３ガラス板１５ｆ１〜１５ｆ３、第１〜第３レンズ１５ｈ１〜１５ｈ３、第１、第２プリズム１５ｉ１、１５ｉ２、スコープ側集光レンズ１５ｉ３、第２映像信号受光部１５ｋ、映像信号用アンプ１５ｍ、制御信号受光部１７ｂ、制御信号用アンプ１７ｃが取り付けられる。
【００８６】
第１基板１４ａ１と第４基板１４ａ４との間は、バンプボール（不図示）で導通される。第２基板１４ａ２と第４基板１４ａ４との間は、バンプボール（不図示）で導通される。第３基板１４ａ３と第４基板１４ａ４との間は、バンプボール（不図示）で導通される。第４基板１４ａ４と第５基板１４ａ５との間は、封止パッケージ５１の本体５１ａを貫通するリード７４、及び放熱板５７を貫通するフレキシブル基板７７を介して、導通される。
【００８７】
映像信号用ＬＤドライバ１５ｄ、映像信号用アンプ１５ｍ、及び制御信号用アンプ１７ｃは、第４基板１４ａ２上に構成される。
【００８８】
映像信号発光部１５ｅ、及び第１ガラス板１５ｆ１は、第１基板１４ａ１上で且つ対物光学系１３と反対側に構成される。第１基板１４ａ１は、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）基板で構成される。
【００８９】
第２ガラス板１５ｆ２、及び制御信号受光部１７ｂは、第２基板１４ａ２上で且つ対物光学系１３と反対側に構成される。
【００９０】
第３ガラス板１５ｆ３、及び第２映像信号受光部１５ｋは、第３基板１４ａ３上で且つ対物光学系１３と反対側に構成される。
【００９１】
第１ガラス板１５ｆ１は、映像信号発光部１５ｅを覆う位置関係で第１基板１４ａ１上に配置され、第１ガラス板１５ｆ１の対物光学系１３と反対側に第１レンズ１５ｈ１が取り付けられる。第２ガラス板１５ｆ２は、制御信号受光部１７ｂを覆う位置関係で第２基板１４ａ２上に配置され、第２ガラス板１５ｆ２の対物光学系１３と反対側に第２レンズ１５ｈ２が取り付けられる。第３ガラス板１５ｆ３は、第２映像信号受光部１５ｋを覆う位置関係で第３基板１４ａ３上に配置され、第３ガラス板１５ｆ３の対物光学系１３と反対側に第３レンズ１５ｈ３が取り付けられる。
【００９２】
第１レンズ１５ｈ１は、映像信号発光部１５ｅから出射された映像信号に関する光を集光して、平行光にして第１プリズム１５ｉ１に出射する。第２レンズ１５ｈ２は、制御信号発光部３７ｄから出射された制御信号に関する光を集光して、制御信号受光部１７ｂに出射する。第３レンズ１５ｈ３は、第１プリズム１５ｉ１に出射された映像信号に関する光のうち、第３レンズ１５ｈ３に向けて出射された光を集光して、第２映像信号受光部１５ｋに出射する。第１〜第３ガラス板１５ｆ１〜１５ｆ３は、対物光学系１３の光軸と平行な方向の厚さが約３００μｍで、対物光学系１３の光軸と直交する平面方向の厚さが約５００μｍである。第１ガラス板１５ｆ１は、第１レンズ１５ｈ１の位置決め部材及び焦点位置調整部材として使用され、第２ガラス板１５ｆ２は、第２レンズ１５ｈ２の位置決め部材及び焦点位置調整部材として使用され、第３ガラス板１５ｆ３は、第３レンズ１５ｈ３の位置決め部材及び焦点位置調整部材として使用される。
【００９３】
第１、第２プリズム１５ｉ１、１５ｉ２は、マイクロプリズムであり、制御信号発光部３７ｄから出射された制御信号について、第２プリズム１５ｉ２壁面を反射させて第２レンズ１５ｈ２に出射し、映像信号発光部１５ｅから出射された映像信号について、大半（約９割）を、第１、第２プリズム１５ｉ１、１５ｉ２の壁面を透過させて光ファイバ芯線１５ｊ１の端部の一方に出射し、一部（約１割）を、第１プリズム１５ｉ１の壁面を反射させて第３レンズ１５ｈ３に出射する。
【００９４】
第１、第２プリズム１５ｉ１、１５ｉ２と、第１〜第３ガラス板１５ｆ１〜１５ｆ３との間にはスペーサ（不図示）が配置され、対物光学系１３の光軸方向の距離が一定に保たれる。スコープ側レンズ１５ｉ３は、第２プリズム１５ｉ２上であって、映像信号発光部１５ｅからの出射光の光線上に配置される。
【００９５】
第１プリズム１５ｉ１は、対物光学系１３の光軸と直交する面と、対物光学系１３の光軸と４５度で交差する面と、対物光学系１３の光軸と−４５度で交差する面とを有し、側面から見た形状が、対物光学系１３の光軸と直交する面が斜辺である直角二等辺三角形を有する。
【００９６】
第２プリズム１５ｉ２は、光軸と直交する面２つと光軸と４５に交差する面２つとを有し、側面から見た形状が平行四辺形を有する。
【００９７】
第１プリズム１５ｉ１と第２プリズム１５ｉ２の、対物光学系１３の光軸と４５度で交差する面は、波長分離コーティング及びハーフミラーコーティングが施される。具体的には、映像信号発光部１５ｅから出射される発振波長が長い光（８５０ｎｍ、破線）は、対物光学系１３の光軸と４５度で交差する面で、大半（約９割）が透過され、一部（約１割）が反射される。制御信号発光部３７ｄから出射される発振波長が短い光（６５０ｎｍ、点線）は、対物光学系１３の光軸と４５度で交差する面で、反射される。第１プリズム１５ｉ１、第２プリズム１５ｉ２の対物光学系１３の光軸と平行な方向の厚さは、約５００μｍである。
【００９８】
その他の構成は、第１実施形態と同様である。第２実施形態では、映像信号発光部１５ｅの出射光量レベルが、第２映像信号受光部１５ｋを介してフィードバックされて調整されるため、映像信号発光部１５ｅの経年変化や温度変化などによる出射光量の劣化に対応して出射光量が一定に維持されるメリットを有する。
【００９９】
第２実施形態では、第１実施形態に比べて、第２映像信号受光部１５ｋが追加されるが、第１プリズム１５ｉ１の形状及びコーティングを第１実施形態と変えることにより、１つの平面で構成される基板（第１〜第３基板１４ａ１〜１４ａ３）上に、映像信号発光部１５ｅ、第２映像信号受光部１５ｋ、及び制御信号受光部１７ｂを構成することが可能になり（映像信号発光部１５ｅの発光面と、制御信号受光部１７ｂの受光面、及び第２映像信号受光部１５ｋの受光面が平行な位置関係になり）、プリズムと集光レンズを使って直交する２平面上に発光部と受光部を配置するプロセッサ３０側に比べて光伝送の送受信装置の小型化が可能になる。特に奥行き方向（対物光学系１３の光軸方向）の寸法の小型化が可能になる。
【０１００】
電子内視鏡１０の先端部は、約１０ｍｍの直径を有し、その中でＣＭＯＳセンサ１５ａなどが実装される撮像部１５がある部分の形状が、ノズル、ライトガイド１１ａ、及び鉗子口との関係から、約４ｍｍの対物光学系１３のレンズ径をはみ出ないのが望ましい。撮像素子として、ＣＭＯＳセンサを使用する場合には、相関二重サンプリング回路１５ｂなどの周辺回路をＣＭＯＳセンサ近くに実装する必要があるが、第２実施形態では、これらを取り付ける基板を、対物光学系１３の光軸に垂直な位置関係に積層することにより、第２映像信号受光部１５ｋを加えたとしても、撮像部１５が対物光学系１３のレンズ径よりも大きくはみ出た形状にはならない（基板保持部５９の径が約３．８ｍｍ）。
【０１０１】
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、プリズムに変えて回折素子を使って光を分離する点で、第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【０１０２】
照明部１１は、ライトガイド１１ａ、照明レンズ１１ｂを有する。撮像部１５は、ＣＭＯＳセンサ１５ａ、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ：Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ）１５ｂ、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇｕｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１５ｃ、映像信号用ＬＤドライバ１５ｄ、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）などの映像信号発光部１５ｅ、ガラス板１５ｆ、レンズ１５ｈ、光伝送ケーブル１５ｊ、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）などの第１、第２制御信号受光部１７ｂ１、１７ｂ２、第１、第２制御信号用アンプ１７ｃ１、１７ｃ２、制御信号用ＰＬＬ復調部１７ｄ、タイミングジェネレータ（ＴＧ：Ｔｉｍｉｎｇ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１７ｅ、ロジックＩＣ１７ｚ、電源ケーブル１９ａ、及び電源部１９ｂを有する。タイミングジェネレータ１７ｅは、サブＴＧ１７ｄ１、及びメインＴＧ１７ｄ２を有する（図５参照）。
【０１０３】
電子内視鏡１０のＡＤＣ１５ｃから、プロセッサ３０のＤＳＰ回路３５ｃへの画像信号伝送は、光を用いて行われる。すなわち、ＡＤＣ１５ｃでデジタル変換された画像信号は、ロジックＩＣ１７ｚでパラレル信号からシリアル信号に変換され、映像信号用ＬＤドライバ１５ｄによって光の点滅による信号（光の信号）に変換され、パルス駆動された映像信号発光部１５ｅで点滅される。点滅による信号は、ガラス板１５ｆ、レンズ１５ｈ、回折素子板５１ｃ、光伝送ケーブル１５ｊ、プロセッサ側集光レンズ３７ｆ、及び波長分離プリズム３７ｅを介して、フォトダイオードが形成された第１映像信号受光部３５ａで受光及び増幅され、映像信号用ＰＬＬ復調部３５ｂでＤＳＰ回路３５ｃにおいて画像処理が可能な状態に復調される。
【０１０４】
ＣＰＵ３７ａは、ＳＳＧ３７ｂにおいてパルス（同期信号）を発生させる。同期信号は、制御信号用ＬＤドライバ３７ｃによってパルスに基づく光の点滅による信号に変換され、パルス駆動された制御信号発光部３７ｄで点滅される。点滅による信号（光の信号）は、波長分離プリズム３７ｅ、プロセッサ側集光レンズ３７ｆ、光伝送ケーブル１７ｊ、回折素子板５１ｃ、レンズ１５ｈ、及びガラス板１５ｆを介して、フォトダイオードが形成された第１、第２制御信号受光部１７ｂ１、１７ｂ２で受光され、第１、第２制御信号用アンプ１７ｃ１、１７ｃ２で増幅且つ足し合わされ、制御信号用ＰＬＬ復調部１７ｄで復調される。
【０１０５】
光伝送ケーブル１５ｊは、コア径が約２００μｍの光ファイバ芯線１５ｊ１、と光ファイバ芯線１５ｊ１の周りを覆う径が約１．２５ｍｍの光ファイバ保護用フェルール１５ｊ２とを有する。光ファイバ芯線１５ｊ１の端部の一方は、回折素子板５１ｃ、レンズ１５ｈ、及びガラス板１５ｆを介して、映像信号発光部１５ｅと対向する位置関係にあり、第１制御信号受光部１７ｂ１とは側面から見て回折素子板５１ｃの１次回折角度θだけ斜め上方向の位置関係にあり、第２制御信号受光部１７ｂ２とは側面から見て回折素子板５１ｃの一次回折角度θだけ斜め下方向の位置関係にある（図６参照）。光ファイバ芯線１５ｊ１の端部の他方は、プロセッサ側集光レンズ３７ｆ、及び波長分離プリズム３７ｅを介して、制御信号発光部３７ｄと対向する位置関係にある。光ファイバ芯線１５ｊ１を介して、制御信号がプロセッサ３０から電子内視鏡１０へ、映像信号が電子内視鏡１０からプロセッサ３０へ伝送される。
【０１０６】
次に、第３実施形態におけるＣＭＯＳセンサ１５ａなどの実装について説明する（図５参照）。図５は、電力供給に関する部位は省略している。
【０１０７】
撮像部１５は、実装に関する部分として、第１〜第６基板１４ａ１〜１４ａ６、封止パッケージ５１、位置決め部５３、放熱板５７、基板保持部５９を有する。
【０１０８】
第１〜第６基板１４ａ１〜１４ａ６は、対物光学系１３のレンズ面に平行に配置される。第１〜第３基板１４ａ１〜１４ａ３は同じ平面上に配置される。第１基板１４ａ１、及び第４〜第６基板１４ａ４〜１４ａ６は、対物光学系１３と反対側から順に配置される。第５基板１４ａ５と第６基板１４ａ６は、径が約３．８ｍｍの基板保持部５９に取り付けられる。第１〜第４基板１４ａ１〜１４ａ４は、封止パッケージ５１に取り付けられる。
【０１０９】
第３実施形態では、第１〜第３基板１４ａ１〜１４ａ３は、別の基板である形態を説明するが、１つの基板で構成されてもよい。
【０１１０】
封止パッケージ５１は、ＣＭＯＳセンサ１５ａで得られた映像信号の送信やプロセッサ３０からの制御信号の受信に関する部材（ガラス板１５ｆなど）を、外気と遮断するために樹脂などで封止する容器（ケース）であり、本体５１ａと回折素子板５１ｃを有する。回折素子板５１ｃは、封止を兼ねる窓の役目も持ち、格子面が汚れや破損から守られる。回折素子板５１ｃは、映像信号発光部１５ｅから出射された光を０次回折光として、光ファイバ芯線１５ｊ１に向けて透過し、制御信号発光部３７ｄから出射された光を一次回折光として、１次回折角θだけ屈折させた状態で、第１、第２制御信号受光部１７ｂ１、１７ｂ２に向けて透過する。
【０１１１】
１次回折角θは、回折素子板５１ｃの回折格子ピッチｐ、回折深さｄ、入射光である制御信号の波長λ（＝６５０ｎｍ）に基づいて求められる（θ＝Ｓｉｎ−１（ｍ×λ÷ｐ）、ｍは回折次数でこの場合は１）。そのため、１次回折角θに関係する変数（ｐなど）を調整することにより、映像信号発光部１５ｅと、第１、第２制御信号受光部１７ｂ１、１７ｂ２との位置関係（距離）を調整することができ、第１実施形態に比べて、第１基板１４ａ１の中心と第２基板１４ａ２の中心との距離を短く、すなわち封止パッケージ５１の径を小さくすることが可能になる。例えば、回折格子ピッチｐが２．６μｍの場合、一次回折角θは、１４．５度程度になり、第１基板１４ａ１の中心と第２基板１４ａ２の中心との距離は約１３０μｍとなる。
【０１１２】
封止パッケージ５１の径を小さくすることにより、第３実施形態では、封止パッケージ５１の径と、光電送ケーブル１５ｊの径（１．２５ｍｍ）とを一致させることが可能になる。
【０１１３】
矩形格子形状の場合、±１次回折光は、０次回折光に比べて最大回折効率が低下するため（最大４０％程度）、第３実施形態では、制御信号を受光する制御信号受光部を２つ設けてこれらを足し合わせて制御信号の受光感度を高める。但し、制御信号受光部を１つとしてもよい。
【０１１４】
回折素子板５１ｃは、０次回折光として透過させる映像信号の波長（８５０ｎｍ）の０次の回折効率が最も高く、１次回折光として透過させる制御信号の波長（６５０ｎｍ）の±１次の回折効率が出来るだけ高くなるように溝の形状、段差、基板材料の屈折率を調整した光学素子（回折格子）を使用するのが望ましい。第３実施形態の場合、回折素子板５１ｃは、矩形の断面溝形状を有するが、ブレーズ型や正弦波形状であってもよい。
【０１１５】
封止パッケージ５１の内部には、第１〜第４基板１４ａ１〜１４ａ４、映像信号用ＬＤドライバ１５ｄ、映像信号発光部１５ｅ、ガラス板１５ｆ、レンズ１５ｈ、第１、第２制御信号受光部１７ｂ１、１７ｂ２、第１、第２制御信号用アンプ１７ｃ１、１７ｃ２が取り付けられる。
【０１１６】
第１基板１４ａ１と第４基板１４ａ４との間は、バンプボール（不図示）で導通される。第２基板１４ａ２と第４基板１４ａ４との間は、バンプボール（不図示）で導通される。第３基板１４ａ３と第４基板１４ａ４との間は、バンプボール（不図示）で導通される。第４基板１４ａ４と第５基板１４ａ５との間は、フレキシブル基板７６、及び放熱板５７と封止パッケージ５１とを貫通するリード７４を介して、導通される。
【０１１７】
放熱板５７は、封止パッケージ５１の本体５１ａと接着され、対物光学系１３の光軸と垂直な面から光軸方向で且つ対物光学系１３側に突出した放熱フィンを有し、封止パッケージ５１の熱を放熱する役割を果たす。
【０１１８】
第５基板１４ａ５と第６基板１４ａ６とはバンプボール７９で導通される。
【０１１９】
封止パッケージ５１、第５基板１４ａ５、及び第６基板１４ａ６は、基板保持部５９に取り付けられる。
【０１２０】
封止パッケージ５１の側面には、対物光学系１３の光軸方向で且つ光伝送ケーブル１５ｊ側に向けて突出した位置決め部材５３が取り付けられる。位置決め部材５３は、封止パッケージ５１、及び光伝送ケーブル１５ｊを挟んで且つ係合する形状を有する。封止パッケージ５１に位置決め部材５３が取り付けられた状態で、光伝送ケーブル１５ｊが基板保持部５９に挿入され、位置決め部材５３と係合することにより、光伝送ケーブル１５ｊの封止パッケージ５１との接続、及び光経路の位置合わせが容易に行えるメリットを有する。
【０１２１】
映像信号発光部１５ｅ、及びガラス板１５ｆは、第１基板１４ａ１上で且つ対物光学系１３と反対側に構成される。ガラス板１５ｆ、及び第１制御信号受光部１７ｂ１は、第２基板１４ａ２上で且つ対物光学系１３と反対側に構成される。ガラス板１５ｆ、及び第２制御信号受光部１７ｂ２は、第３基板１４ａ３上で且つ対物光学系１３と反対側に構成される。
【０１２２】
次に、第３実施形態における光信号の送受信に関する部分について説明する。
【０１２３】
ガラス板１５ｆは、映像信号発光部１５ｅを覆う位置関係で第１基板１４ａ１上に、第１制御信号受光部１７ｂ１を覆う位置関係で第２基板１４ａ２上に、第２制御信号受光部１７ｂ２を覆う位置関係で第３基板１４ａ３上に配置され、ガラス板１５ｆの対物光学系１３と反対側にレンズ１５ｈが取り付けられる。
【０１２４】
レンズ１５ｈは、映像信号発光部１５ｅから出射された映像信号に関する光を集光して、平行光にして回折素子板５１ｃに出射し、制御信号発光部３７ｄから出射された制御信号に関する光で２方向に分光された光をそれぞれ集光して、一方は第１制御信号受光部１７ｂ１に、他方は第２制御信号受光部１７ｂ２に出射する。ガラス板１５ｆは、対物光学系１３の光軸と平行な方向の厚さが約５００μｍで、対物光学系１３の光軸と直交する平面方向の厚さが約１０００μｍである。ガラス板１５ｆは、レンズ１５ｈの位置決め部材及び焦点位置調整部材として使用される。
【０１２５】
その他の構成は、第１実施形態と同様である。第３実施形態では、回折素子板５１ｃを使って、光の伝送される方向を分離することにより、映像信号発光部１５ｅの発光面と、第１、第２制御信号受光部１７ｂ１、１７ｂ２の受光面とが平行な位置関係に配置される。そのため、１つの平面で構成される基板（第１〜第３基板１４ａ１〜１４ａ３）上で且つ狭い領域に、映像信号発光部１５ｅ、及び第１、第２制御信号受光部１７ｂ１、１７ｂ２を構成することが可能になり（映像信号発光部１５ｅの発光面と、第１、第２制御信号受光部１７ｂ１、１７ｂ２の受光面が平行な位置関係になり）、プリズムと集光レンズを使って直交する２平面上に発光部と受光部を配置するプロセッサ３０側に比べて光伝送の送受信装置の小型化が可能になる。特に奥行き方向（対物光学系１３の光軸方向）の寸法の小型化が可能になる。
【０１２６】
１つのケーブルを共用して、両方向から光信号を伝送する形態では、送信と受信で光信号を分離する装置が必要となる。第３実施形態では、比較的スペースに余裕のない電子内視鏡１０側は、回折素子を使って光信号の分離を行い１平面上に発光部と受光部を配置し、比較的スペースに余裕があるプロセッサ３０側は、プリズムを使って直交する２平面上に発光部と受光部を配置する。これにより、配置スペースの大きさに応じて、適切な光信号の送受信装置を配置することが可能になる。
【０１２７】
電子内視鏡１０の先端部は、約１０ｍｍの直径を有し、その中でＣＭＯＳセンサ１５ａなどが実装される撮像部１５がある部分の形状が、ノズル、ライトガイド１１ａ、及び鉗子口との関係から、約４ｍｍの対物光学系１３のレンズ径をはみ出ないのが望ましい。撮像素子として、ＣＭＯＳセンサを使用する場合には、相関二重サンプリング回路１５ｂなどの周辺回路をＣＭＯＳセンサ近くに実装する必要があるが、第３実施形態では、これらを取り付ける基板を、対物光学系１３の光軸に垂直な位置関係に積層することにより、撮像部１５が対物光学系１３のレンズ径よりも大きくはみ出た形状にはならない（基板保持部５９の径が約３．８ｍｍ）。
【０１２８】
第１〜第３実施形態では、電子内視鏡１０から映像信号を伝送するための光伝送ケーブルと、プロセッサ３０から映像信号を伝送するための光伝送ケーブルを共用することにより、電子内視鏡１０のケーブル部分の直径を小さくすることが可能となるため可撓性（曲がりやすさ）が良好となるともに患者への負担を軽減することができる。
【０１２９】
第１〜第３実施形態では、光信号送受信装置として、映像信号の送り側（第１送受信装置）として電子内視鏡１０を、制御信号の送り側（第２送受信装置）としてプロセッサ３０を備える内視鏡装置１の形態を説明したが、他の形態であってもよい。例えば、映像信号の送り側としてパソコンを、制御信号（リモコン信号）の送り側としてプロジェクタを備えるプロジェクタ表示システムの形態であってもよい。
【０１３０】
また、電子内視鏡１０からの送信する信号を映像信号であるとして説明したが、音声信号など他のデジタル信号であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】第１〜第３実施形態における内視鏡装置の構成図である。
【図２】第１実施形態における撮像部の側面から見た構成図である。
【図３】第１実施形態における封止パッケージと、光伝送ケーブルとが離れた状態の側面から見た構成図である。
【図４】第２実施形態における撮像部の側面から見た構成図である。
【図５】第３実施形態における撮像部の側面から見た構成図である。
【図６】第３実施形態における回折素子の構成である。
【図７】第１実施形態におけるスコープ側集光レンズの別の形態を示す、封止パッケージと、光伝送ケーブルとが離れた状態の側面から見た構成図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１  内視鏡装置
１０  電子内視鏡
１１  照明部
１１ａ  ライトガイド
１１ｂ  照明レンズ
１３  対物光学系
１４ａ１〜１４ａ６  第１〜第６基板
１５  撮像部
１５ａ  ＣＭＯＳセンサ
１５ｂ  相関二重サンプリング回路
１５ｃ  ＡＤＣ
１５ｄ  映像信号用ＬＤドライバ
１５ｅ  映像信号発光部
１５ｆ  ガラス板
１５ｆ１〜１５ｆ３  第１〜第３ガラス板
１５ｈ  レンズ
１５ｈ１〜１５ｈ３  第１〜第３レンズ
１５ｉ１、１５ｉ２  第１、第２プリズム
１５ｉ３  スコープ側集光レンズ
１５ｊ  光伝送ケーブル
１５ｊ１  光ファイバ芯線
１５ｊ２  光ファイバ保護用フェルール
１５ｋ  第２制御信号受光部
１５ｍ  映像信号用アンプ
１７ｂ  制御信号受光部
１７ｂ１、１７ｂ２  第１、第２制御信号受光部
１７ｃ  制御信号用アンプ
１７ｃ１  第１、第２制御信号用アンプ
１７ｄ  制御信号用ＰＬＬ復調部
１７ｅ  タイミングジェネレータ
１７ｅ１  サブＴＧ
１７ｅ２  メインＴＧ
１７ｚ  ロジックＩＣ
１９ａ  電源ケーブル
１９ｂ  電源部
３０  プロセッサ
３１  光源部
３５ａ  第１映像信号受光部
３５ｂ  映像信号用ＰＬＬ復調部
３５ｃ  ＤＳＰ回路
３５ｄ  ＤＡＣ
３５ｅ  エンコーダ
３７ａ  ＣＰＵ
３７ｂ  同期信号発生器
３７ｃ  制御信号用ＬＤドライバ
３７ｄ  制御信号発光部
３７ｅ  波長分離プリズム
３７ｆ  プロセッサ側集光レンズ
３９  ＣＭＯＳ電源部
５１  封止パッケージ
５１ａ  本体
５１ｂ  カバーガラス窓
５１ｃ  回折素子板
５３  位置決め部材
５９  基板保持部
７５、７８、７９  バンプボール
７６、７７  フレキシブル基板
【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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