(57)【要約】【課題】信号の伝送に悪影響を及ぼすことなく、内視鏡装置の信号ケーブルを細径化する。【解決手段】内視鏡装置の信号ケーブル１０の内部には、互いに径の異なる３種類の信号線（同軸線２１、絶縁線２２、２３）がそれぞれ４本ずつ挿通されている。最も径の大きい同軸線２１は、それぞれが抑え巻２４に接すると共に、互いに非接触となっている。また、最も径の小さい絶縁線２２は、同軸線２１によって囲まれた空間に配置され、それぞれが他の２本の絶縁線２２及び２本の同軸線２１と接触している。さらに、抑え巻２４と２本の同軸線２１と１本の絶縁線２２とによって囲まれた空間には、同軸線２１の半径ｒ２よりも小さく、絶縁線２２の半径ｒ１よりも大きい半径ｒ３を有する絶縁線２３が配設されている。【選択図】図３
2013172766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子が挿入部の先端に内蔵された電子内視鏡の前記挿入部内に挿通配置された信号ケーブルであって、
第一の半径を有する４本の第一信号線と、
前記第一の半径より小さい第二の半径を有する４本の第二信号線と、
前記第一の半径より小さく、前記第二の半径より大きい第三の半径を有する第三信号線と、
前記第一、第二、及び第三信号線を束ねる抑え巻と、を備え、
前記４本の第一信号線は、それぞれが前記抑え巻に接すると共に、互いに非接触となっており、
前記４本の第二信号線は、前記４本の第一信号線によって囲まれた空間に配置され、それぞれが他の２本の前記第二信号線及び２本の前記第一信号線と接触しており、
前記第三信号線は、２本の前記第一信号線、１本の前記第二信号線、及び前記抑え巻によって囲まれた空間に配置されている信号ケーブル。
【請求項２】
請求項１に記載の信号ケーブルであって、
２本の前記第一信号線、１本の前記第二信号線、及び前記抑え巻によって囲まれた４つの空間の各々に前記第三信号線が１つずつ配置されている信号ケーブル。
【請求項３】
請求項２に記載の信号ケーブルであって、
前記４本の第三信号線は、それぞれが前記抑え巻に接触していると共に、２本の前記第一信号線に接触している信号ケーブル。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の信号ケーブルであって、
前記４本の第一信号線は、前記固体撮像素子の駆動信号及び前記固体撮像素子から出力される信号を伝送するための同軸線を含み、
前記第三信号線は、前記固体撮像素子に固定電圧を供給するための電源線を含む信号ケーブル。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の信号ケーブルであって、
前記第一信号線の半径をｒ２、前記第二信号線の半径をｒ１、前記抑え巻の内側の半径をＲとしたとき、
ｒ２＞２ｒ１、かつ、
【数１】
2013172766.tif 000005
の関係を満たす信号ケーブル。
【請求項６】
請求項５に記載の信号ケーブルであって、
前記第三信号線の半径をｒ３としたとき、
【数２】
2013172766.tif 000006
の関係を満たす信号ケーブル。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の信号ケーブルを備える内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡装置用の信号ケーブル、及びこの信号ケーブルを備える内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡装置は、固体撮像素子が内蔵された挿入部を被検者の体腔内に挿入して観察像を撮像するため、被検者に与える苦痛を軽減する観点や操作性の向上の観点から、挿入部の細径化が望まれる。
【０００３】
挿入部を細径化するためには、挿入部の先端部に内蔵される固体撮像素子を含む撮像モジュールの小型化と共に、挿入部内に挿通配置される信号ケーブルの細径化が必要となる。
【０００４】
細径化を図った信号ケーブルとして、下記特許文献１〜３に記載されたものがある。
【０００５】
特許文献１は、電子内視鏡に設けられた固体撮像素子から延出する駆動線系、映像線系及び電源線系の信号線を複数内蔵した複合同軸ケーブルについて開示している。特許文献１では、この複合同軸ケーブルの細径化のために、上記複数の信号線のうち、少なくとも駆動線系用の複数の信号線を単線で形成し、これら複数の単線を周波数又は波形パターン毎にひとまとめにしてピッチの異なる撚り線として形成している。
【０００６】
特許文献２及び特許文献３は、電子内視鏡の信号ケーブルの軸線位置付近に可撓性のある芯材を挿通配置し、この芯材を囲むように、互いに独立した複数の内側同軸線を並べて配置し、さらに、これらの内側同軸線の周囲に、互いに独立した複数の外側同軸線を並べて配置することによって、信号ケーブルの断線防止と細径化とを実現する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２３４６６１号公報
【特許文献２】特開平２０１１−１０１６８８号公報
【特許文献３】特開平２０１１−１０１６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の信号ケーブルは、単線を、周波数毎等に信号線群としてひとまとめにした撚り線としているため、信号ケーブルの製造コストが増加する。
【０００９】
特許文献２，３に記載の信号ケーブルは、信号ケーブルの中心に芯材を設ける構成であるため、この芯材の分、信号ケーブルが太くなってしまう。
【００１０】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、撮像品質に悪影響を及ぼすことなく、内視鏡装置に用いる信号ケーブルを低コストで細径化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の信号ケーブルは、固体撮像素子が挿入部の先端に内蔵された電子内視鏡の前記挿入部内に挿通配置された信号ケーブルであって、第一の半径を有する４本の第一信号線と、前記第一の半径より小さい第二の半径を有する４本の第二信号線と、前記第一の半径より小さく、前記第二の半径より大きい第三の半径を有する第三信号線と、前記第一、第二、及び第三信号線を束ねる抑え巻と、を備え、前記４本の第一信号線は、それぞれが前記抑え巻に接すると共に、互いに非接触となっており、前記４本の第二信号線は、前記４本の第一信号線によって囲まれた空間に配置され、それぞれが他の２本の前記第二信号線及び２本の前記第一信号線と接触しており、前記第三信号線は、２本の前記第一信号線、１本の前記第二信号線、及び前記抑え巻によって囲まれた空間に配置されているものである。
【００１２】
本発明の内視鏡装置は、前記信号ケーブルを備えるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、撮像品質に悪影響を及ぼすことなく、内視鏡装置に用いる信号ケーブルを低コストで細径化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態を説明するための内視鏡装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す内視鏡装置における挿入部先端の拡大斜視図である。
【図３】図１に示す内視鏡装置における信号ケーブルの構成を示す断面図である。
【図４】図１に示す内視鏡装置における信号ケーブルの構成の別例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態である信号ケーブル及びこの信号ケーブルを備えた内視鏡装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態を説明するための内視鏡装置の概略構成を示す図である。
【００１７】
図１に示すように、内視鏡装置１は、内視鏡プローブＰと、周辺装置５と、モニタ装置６とを備える。
【００１８】
内視鏡プローブＰは、挿入部３と、操作部７と、可撓管８とを備える。
【００１９】
挿入部３は、体腔内に挿入される部分であり、体腔内の内視鏡観察像（被写体の像）を撮像するための固体撮像素子を有する撮像モジュール２が先端に内蔵された屈曲自在なものである。
【００２０】
操作部７は、挿入部３の先端部分を所定の向きに調整するためのものである。操作部７は、挿入部３の基端に連結されており、この操作部７と周辺装置５とは可撓管８によって接続されている。
【００２１】
挿入部３、操作部７、及び可撓管８の内部には、周辺装置５の周辺回路４と挿入部３の撮像モジュール２とを接続する信号ケーブル１０が挿通配置されている。
【００２２】
信号ケーブル１０は、その一端が可撓管８の端部に設けたコネクタ９を介して周辺装置５に接続され、他端が撮像モジュール２に接続されている。
【００２３】
周辺装置５は、撮像モジュール２によって撮像して得られた撮像信号から撮像画像データを生成する画像処理部、撮像モジュール２に含まれる固体撮像素子を駆動する駆動回路等を含む周辺回路４を備える。
【００２４】
モニタ装置６は、周辺回路４で生成された撮像画像データに基づく被写体画像等を表示するためのものである。
【００２５】
図２は、図１に示す内視鏡装置１における挿入部３の先端部分の拡大斜視図である。
【００２６】
挿入部３の先端部は、硬質部材３ａで構成されており、その先端面には、照明機構の一部である照明窓１１、観察機構の一部である観察窓１２、鉗子その他の処置具を挿通させる処置具挿通チャンネルの開口部１３、及び洗浄機構のノズル１４が設けられている。
【００２７】
挿入部３の先端部内には、観察窓１２の内側において、図１に示した撮像モジュール２が内蔵されている。
【００２８】
撮像モジュール２は、複数のレンズからなる対物光学系、その結像面に配設された固体撮像素子、対物光学系と固体撮像素子との間に配設されたプリズムなどで構成されており、撮像モジュール２には信号ケーブル１０が接続されている。
【００２９】
図３は、図１に示す内視鏡装置１の信号ケーブル１０の構成を示す断面図である。
【００３０】
図３に示すように、信号ケーブル１０の内部には、互いに径の異なる３種類の信号線がそれぞれ４本ずつ挿通されている。
【００３１】
すなわち、信号ケーブル１０は、最も径の大きい４本の同軸線（第一信号線）２１と、最も径の小さい４本の絶縁線（第二信号線）２２と、同軸線２１よりも径が小さく、かつ、絶縁線２２よりも径が大きい４本の絶縁線（第三信号線）２３とからなる１２芯複合ケーブル構造を有している。
【００３２】
同軸線２１は、中心にある内部導体とその周囲にある絶縁体と、その絶縁体の周囲にある外部導体と、外部導体の周囲にある被覆絶縁部材とにより構成される。絶縁線２２，２３は、それぞれ、導体とその周囲にある被覆絶縁部材とにより構成される。
【００３３】
同軸線２１の外部導体の内径は、絶縁線２２の内部導体の内径及び絶縁線２３の内部導体の内径よりも大きくなっている。また、絶縁線２２の内部導体の内径は、絶縁線２３の内部導体の内径よりも小さくなっている。
【００３４】
各信号線２１，２２，２３の径は、最も外側にある被覆絶縁部材の内径のことを示す。
【００３５】
特許文献１〜３に記載された信号ケーブルは、内蔵する信号線として径の異なる２種類の信号線を用いているのに対し、本実施形態の信号ケーブル１０は、内蔵する信号線として径の異なる３種類の信号線を用いている点で大きく異なる。
【００３６】
信号線を細くすると、信号線の導体抵抗が高くなるため、信号ケーブル１０を通じて伝送される観察像の電気信号や固体撮像素子の駆動信号が減衰したり、ノイズの影響を受け易くなったりする。
【００３７】
特に、内視鏡装置１は、挿入部３の先端部から周辺装置５まで約３メートルもの長い距離があるため、信号線の抵抗が増加すると、信号伝送への影響が大きくなる。
【００３８】
また、信号ケーブル１０を構成する全ての信号線を細くすると、信号ケーブルが捩じられたり引っ張られたりする動作が繰り返された際、信号線が断線し易くなるなど、信号ケーブル１０の耐久性の低下を引き起こす。
【００３９】
そこで、本実施形態の信号ケーブル１０では、信号の減衰やノイズによる撮像品質への影響が大きくなる信号を伝送する信号線については太い同軸線２１を使用し、その他の信号線（低周波の信号を伝送するための信号線、電流が多く流れる信号線）については細い絶縁線２２，２３を使用することで、撮像画像の品質低下を最小限に抑えるようにしている。
【００４０】
信号の減衰やノイズによる撮像品質への影響が大きくなる信号としては、高い周波数の信号と、撮像モジュール２に含まれる固体撮像素子から出力される撮像信号とが挙げられる。
【００４１】
高い周波数の信号としては、撮像モジュール２に含まれる固体撮像素子がＣＣＤ型であれば、この固体撮像素子の水平電荷転送路を駆動するための駆動信号、この固体撮像素子の水平電荷転送路の終端に接続されるフローティングディフュージョンアンプにおけるフローティングディフュージョンをリセットするためのリセット信号等がある。
【００４２】
また、電流が多く流れる信号線としては、撮像モジュール２に一定の値として供給される電圧信号（撮像モジュール２の電源電圧、撮像モジュール２の固体撮像素子の半導体基板に印加するオーバーフロードレイン（ＯＦＤ）電圧等）を伝送するための信号線が挙げられる。
【００４３】
また、低い周波数の信号を伝送する信号線としては、固体撮像素子の垂直電荷転送路を駆動するための駆動信号等を伝送する信号線が挙げられる。
【００４４】
信号ケーブル１０では、撮像モジュール２に低い周波数の信号を供給するための信号線を最も細い絶縁線２２により構成している。
【００４５】
また、撮像モジュール２に固定電圧を供給するための信号線を、次に細い絶縁線２３により構成している。
【００４６】
このように、伝送する信号の種類に応じて信号線の太さを最適化することで、信号ケーブル１０の細径化を図りつつ、撮像品質の低下を防いでいる。
【００４７】
上記１２本の信号線（同軸線２１、絶縁線２２，２３）は、絶縁材料からなる抑え巻２４によって密に束ねられている。
【００４８】
抑え巻２４の周囲は、信号線（同軸線２１、絶縁線２２，２３）を伝わる信号に外部からのノイズが侵入したり、信号線（同軸線２１、絶縁線２２，２３）から外部にノイズが漏れたりするのを防止するための外部シールド２５で覆われている。
【００４９】
外部シールド２５の周囲は、信号ケーブル１０の保護被覆層である外部絶縁体２６で覆われている。
【００５０】
上記１２本の信号線（同軸線２１、絶縁線２２，２３）のうち、最も径の大きい４本の同軸線２１は、それぞれが抑え巻２４に接すると共に、互いに非接触となっている。
【００５１】
また、最も径の小さい４本の絶縁線２２は、上記４本の同軸線２１によって囲まれた空間、すなわち信号ケーブル１０の中心位置付近に配置され、それぞれが他の２本の絶縁線２２及び２本の同軸線２１と接触している。
【００５２】
最も径の小さい４本の絶縁線２２のそれぞれの半径をｒ１、最も径の大きい４本の同軸線２１のそれぞれの半径をｒ２としたとき、絶縁線２２の半径ｒ１と同軸線２１の半径ｒ２とは、ｒ２＞２ｒ１の関係にある。そして、抑え巻２４の内側の半径をＲとすると、
【００５３】
【数１】
2013172766.tif 000003
【００５４】
となるときに、抑え巻２４の半径Ｒを最小とすることができる。
【００５５】
また、４本の同軸線２１と４本の絶縁線２２とを上記のように配設すると、抑え巻２４と２本の同軸線２１と１本の絶縁線２２とによって囲まれた空間が４箇所生じる。
【００５６】
これらの空間には、同軸線２１の半径ｒ２よりも小さく、かつ、絶縁線２２の半径ｒ１よりも大きい半径ｒ３を有する絶縁線２３が１本ずつ配設されている。
【００５７】
同軸線２１の半径ｒ２と絶縁線２２の半径ｒ１と絶縁線２３の半径ｒ３とは、以下の関係にある。
【００５８】
【数２】
2013172766.tif 000004
【００５９】
以上のように、本実施形態の内視鏡装置１は、周辺装置５の周辺回路４と挿入部３の撮像モジュール２とを接続する信号ケーブル１０の内部に、互いに径の異なる３種類の信号線（同軸線２１、絶縁線２２，２３）がそれぞれ４本ずつ挿通されている。そして、これら３種類の信号線の半径が上述のように規定されると共に、１２本の信号線が上述したようなレイアウトで配設される。
【００６０】
つまり、撮像品質への影響を考慮するとあまり細くできない信号線を４つの同軸線２１により構成し、この４つの同軸線２１で囲まれる領域に、撮像品質への影響を考慮する必要のない信号線を４つの絶縁線２２によって構成することで、撮像モジュール２による撮像品質を低下させることなく、信号ケーブル１０の細径化を図ることができる。
【００６１】
また、撮像品質への影響を多少考慮する必要がある信号線については、２番目に太い絶縁線２３により構成することで、撮像モジュール２による撮像品質の低下を防ぐことができる。
【００６２】
また、信号ケーブル１０は、１２本の単線の信号線を抑え巻２４によって束ねるシンプルな構成のため、その製造コストを低くすることができる。また、信号ケーブル１０は、その中心に設けられた４本の絶縁線２２が芯材の役割も果たす。このため、信号ケーブル１０の耐久性を向上させることができると共に、従来技術のような芯材が不要となるため、製造コストを抑えることができる。
【００６３】
ここで、抑え巻２４と２本の同軸線２１と１本の絶縁線２２とによって囲まれた空間に配設された４本の絶縁線２３は、図４に示すように、抑え巻２４と非接触であったり、同軸線２１と非接触であったりしてもよいが、図３に示したように、抑え巻２４に接触していると共に、２本の同軸線２１に接触していることが好ましい。
【００６４】
このようにした場合は、１２本の信号線（同軸線２１、絶縁線２２，２３）及び抑え巻２４の相互の接点の数が最多となるので、１２本の信号線（同軸線２１、絶縁線２２，２３）及び抑え巻２４の相互の位置ずれやガタつきが抑制される。
【００６５】
これにより、信号ケーブル１０の耐久性が向上し、長期間に亘って信号ケーブル１０の断線等を防止することが可能となる。
【００６６】
なお、以上の説明では、信号ケーブル１０が絶縁線２３を４本有するものとしたが、この絶縁線２３の数は、必要な信号線の数に応じて決めればよく、１〜３本であってもよい。
【００６７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００６８】
本発明の信号ケーブルは、体腔内の臓器を観察する内視鏡装置のみならず、工場プラントの腐食などを観察したり検査したりする工業用内視鏡装置等に適用することもできる。
【００６９】
以上説明したように、本明細書には以下の事項が開示されている。
【００７０】
開示された信号ケーブルは、固体撮像素子が挿入部の先端に内蔵された電子内視鏡の前記挿入部内に挿通配置された信号ケーブルであって、第一の半径を有する４本の第一信号線と、前記第一の半径より小さい第二の半径を有する４本の第二信号線と、前記第一の半径より小さく、前記第二の半径より大きい第三の半径を有する第三信号線と、前記第一、第二、及び第三信号線を束ねる抑え巻と、を備え、前記４本の第一信号線は、それぞれが前記抑え巻に接すると共に、互いに非接触となっており、前記４本の第二信号線は、前記４本の第一信号線によって囲まれた空間に配置され、それぞれが他の２本の前記第二信号線及び２本の前記第一信号線と接触しており、前記第三信号線は、２本の前記第一信号線、１本の前記第二信号線、及び前記抑え巻によって囲まれた空間に配置されているものである。
【００７１】
開示された信号ケーブルは、２本の前記第一信号線、１本の前記第二信号線、及び前記抑え巻によって囲まれた４つの空間の各々に前記第三信号線が１つずつ配置されているものである。
【００７２】
開示された信号ケーブルは、前記４本の第三信号線が、それぞれ、前記抑え巻に接触していると共に、２本の前記第一信号線に接触しているものである。
【００７３】
開示された信号ケーブルは、前記４本の第一信号線が、前記固体撮像素子の駆動信号及び前記固体撮像素子から出力される信号を伝送するための同軸線を含み、前記第三信号線は、前記固体撮像素子に固定電圧を供給するための電源線を含むものである。
【００７４】
開示された信号ケーブルは、前記第一信号線の半径をｒ２、前記第二信号線の半径をｒ１、前記抑え巻の内側の半径をＲとしたとき、ｒ２＞２ｒ１かつ数１の関係を満たすものである。
【００７５】
開示された信号ケーブルは、前記第三信号線の半径をｒ３としたとき、数２の関係を満たすものである。
【００７６】
開示された内視鏡装置は、前記信号ケーブルを備えるものである。
【符号の説明】
【００７７】
Ｐ  内視鏡プローブ
１  内視鏡装置
２  撮像モジュール
３  挿入部
４  周辺回路
５  周辺装置
６  モニタ装置
７  操作部
８  可撓管
９  コネクタ
１０  信号ケーブル
１１  照明窓
１２  観察窓
１３  開口部
１４  ノズル
２１  同軸線（第一信号線）
２２  絶縁線（第二信号線）
２３  絶縁線（第三信号線）
２４  抑え巻
２５  外部シールド
２６  外部絶縁体
【図１】
2013172766.tif 000007
【図２】
2013172766.tif 000008
【図３】
2013172766.tif 000009
【図４】
2013172766.tif 000010