(57)【要約】送受信システムは、生体内に飲み込めるカプセル型内視鏡に使用でき、送信機と受信機を備える。送信機は、送信データに応じた電圧を発生する電圧変換器と、電圧変換器が発生した電圧に応じた周波数の信号を非フィードバック制御で生成する電圧制御発振器と、電圧制御発振器が生成した信号を放射する第１のアンテナとを有する。受信機は、送信機の第１のアンテナから放射された信号を受信する第２のアンテナと、第２のアンテナが受信した信号を増幅する第１のアンプと、局部発振信号を生成する発振器と、第１のアンプで増幅された信号を局部発振信号と混合して第１のアンプで増幅された信号を中間周波信号に変換するミキサと、中間周波信号を検波する検波器と、中間周波信号が所定の周波数を有するように、受信した信号の周波数に応じて局部発振信号の周波数を変化させる制御部とを有する。この送受信システムでは送信機を小さくでき消費電力が少ない。【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内に飲み込めるカプセル型内視鏡に使用できる送受信システムであって、
送信データに応じた電圧を発生する電圧変換器と、
前記電圧変換器が発生した電圧に応じた周波数の信号を非フィードバック制御で生成する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器が生成した信号を放射する第１のアンテナと、
を有する送信機と、
前記送信機の前記第１のアンテナから放射された信号を受信する第２のアンテナと、
前記第２のアンテナが受信した信号を増幅する第１のアンプと、
局部発振信号を生成する発振器と、
前記第１のアンプで増幅された信号を前記局部発振信号と混合して前記第１のアンプで増幅された信号を中間周波信号に変換するミキサと、
前記中間周波信号を検波する検波器と、
前記中間周波信号が所定の周波数を有するように、前記受信した信号の周波数に応じて前記局部発振信号の周波数を変化させる制御部と、
を有する受信機と、
を備えた送受信システム。
【請求項２】
生体内に飲み込めるカプセル型内視鏡に使用できる送受信システムに用いられる送信機であって、
送信データに応じた電圧を発生する電圧変換器と、
前記電圧変換器が発生した電圧に応じた周波数の信号を非フィードバック制御で生成する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器が生成した信号を放射するアンテナと、
を有する送信機。
【請求項３】
前記電圧制御発振器は、共振器と可変キャパシタとトランジスタとインダクタとコンデンサと抵抗とを含む、請求項２に記載の送信機。
【請求項４】
前記共振器は、チップインダクタと、前記チップインダクタに接続されたトリミング部とを含む、請求項３に記載の送信機。
【請求項５】
前記チップインダクタを搭載した基板をさらに含み、
前記トリミング部は前記基板上に設けられた回路パターンよりなる、請求項４に記載の送信機。
【請求項６】
前記共振器は弾性表面波レゾネータを含む、請求項３に記載の送信機。
【請求項７】
前記電圧変換器と前記電圧制御発振器とを駆動して電源グランドを有する電源と、
前記電圧変換器と前記電圧制御発振器とはグランドを有して、前記グランドと前記電源グランドとの間に接続されたインダクタと、
をさらに有する、請求項２に記載の送信機。
【請求項８】
前記インダクタとして機能する回路パターンをさらに有する、請求項７に記載の送信機。
【請求項９】
前記電圧変換器は、
第１端と前記送信データ発生器の出力に接続された第２端とを有する第１の抵抗と、
第１端と前記第１の抵抗の前記第１端が接続された第２端とを有し、前記送信データ発生器の出力を分圧する第２の抵抗と、
前記第１の抵抗の前記第１端と前記第２端との間に接続されたコンデンサと、
を含む、請求項２に記載の送信機。
【請求項１０】
前記電圧制御発振器が配置された第１面と、前記アンテナが配置されて前記第１面の反対側の第２面とを有する基板をさらに有する、請求項２に記載の送信機。
【請求項１１】
前記アンテナは、芯と、前記芯に巻かれた線とを有する螺旋状アンテナである、請求項２に記載の送信機。
【請求項１２】
前記アンテナの前記芯は磁性体よりなる、請求項１１に記載の送信機。
【請求項１３】
前記送信データ発生器と前記電圧変換器と前記電圧制御発振器と前記アンテナとを収納するカプセルをさらに備えた、請求項２に記載の送信機。
【請求項１４】
前記アンテナは前記カプセルから２．０ｍｍ以上離されて配設されている、請求項１３に記載の送信機。
【請求項１５】
前記アンテナは、芯と、前記芯に巻かれた線とを有する螺旋状アンテナである、請求項１４に記載の送信機。
【請求項１６】
前記カプセルは長手方向の軸を有し、
前記アンテナの前記線は前記カプセルの前記軸と平行な軸を有するコイル状に巻かれている、請求項１５に記載の送信機。
【請求項１７】
前記アンテナの前記芯は磁性体よりなる、請求項１５に記載の送信機。
【請求項１８】
グランドとして機能する細線状の回路パターンをさらに有する、請求項２に記載の送信機。
【請求項１９】
前記電圧制御発振器と前記アンテナとの間に接続されたバッファアンプをさらに有する、請求項２に記載の送信機。
【請求項２０】
前記電圧制御発振器と前記アンテナとの間に接続された減衰器をさらに有する、請求項２に記載の送信機。
【請求項２１】
第１のアンテナと、
前記第１のアンテナが受信した信号を増幅する第１のアンプと、
局部発振信号を生成する発振器と、
前記第１のアンプで増幅された信号を前記局部発振信号と混合して前記第１のアンプで増幅された信号を中間周波信号に変換するミキサと、
前記中間周波信号を検波する検波器と、
前記中間周波信号が所定の周波数を有するように、前記受信した信号の周波数に応じて前記局部発振信号の周波数を変化させる制御部と、
を有する受信機。
【請求項２２】
前記発振器は制御電圧が入力された第２の電圧制御発振器であって、前記局部発振信号は前記入力された制御電圧に応じた周波数を有し、
基準信号発振器と、
前記基準信号発振器が出力する信号と前記中間周波信号のうちの１つを選択的に出力する第１のスイッチと、
前記第１のスイッチが出力する信号を分周する第１の分周器と、
前記第２の電圧制御発振器が生成する前記局部発振信号を分周する第２の分周器と、
前記第１の分周器と前記第２の分周器が出力する信号の位相を比較する位相比較器と、
前記第１の分周器と前記第２の分周器が出力する信号の位相差に応じた電圧を前記制御電圧として前記第２の電圧制御発振器に入力するチャージポンプと、
をさらに有する、請求項２１に記載の受信機。
【請求項２３】
前記制御器は、前記制御電圧に応じて前記第１の分周器の第１の分周比と前記第２の分周器の第２の分周比を設定する、請求項２２に記載の受信機。
【請求項２４】
前記制御器は、前記第１のスイッチが前記基準中間周波信号を出力している時に、前記制御電圧に応じて前記第１の分周器の前記分周比と前記第２の分周器の前記分周比を設定し、
前記第１の分周器は、前記基準信号発振器が出力する前記信号を前記第１のスイッチが出力している時に、前記基準信号発振器が出力する前記信号を前記設定された第１の分周比で分周し、
前記第２の分周器は、前記基準信号発振器が出力する前記信号を前記第１のスイッチが出力している時に、前記局部発振信号を前記設定された第２の分周比で分周する、請求項２３に記載の受信機。
【請求項２５】
前記制御部は、前記制御電圧の値に対応する前記第１と第２の分周比を示すテーブルを有する、請求項２３に記載の受信機。
【請求項２６】
前記第１のアンテナの受信した前記信号の周波数と異なる周波数を有する信号を受信する第２のアンテナと、
前記第２のアンテナが受信した前記信号を増幅する第２のアンプと、
前記第１のアンプで増幅された信号と前記第２のアンプで増幅された信号のうちの１つを選択的に前記ミキサに入力する第２のスイッチと、
をさらに有する、請求項２２に記載の受信機。
【請求項２７】
前記中間周波信号の電界強度を検出するＲＳＳＩ測定回路をさらに有し、
前記制御部は前記検出された電界強度が最大になるように前記第１と第２の分周比を設定する、請求項２１に記載の受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、送信機および受信機を備えた送受信システム、特に、小型の送信機とそれに対応した受信機とを備えた、カプセル型内視鏡に使用される送信機と受信機と送受信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】  送信機を備えたカプセル型内視鏡は飲込むことで検査が可能なので、被験者の身体的負担が少なく検査時間が拘束されないという利点がある。このため、今まで検査が困難であった小腸の検査用として用いられている。【０００３】  ＷＯ０１／６５９９５公報は従来の送信機と受信機を備えた送受信システムを開示している。【０００４】  図１２は従来の送信機１０５を備えたカプセル型内視鏡の断面図である。ＬＥＤ１０２は人体の食道や腸等の臓器の内部を照らし、光学システム１０３と撮像素子１０４は照らされた部分の画像を撮影する。送信機１０５とアンテナ１０６は撮影した画像の画像データを送信する。カプセル１００は上記の部分とそれらの動力源となる電池１０１とを収納する。【０００５】  図１３Ａは送信機１０５のブロック図である。電圧制御発振器３１７は入力された電圧に対応する周波数の信号を出力する。分周器３１１はその信号の周波数を１／Ｎ倍の低い周波数に変換して出力する。位相比較器３１３は分周器３１１の出力した信号と基準発振器３１２の出力する信号との位相差を計測し、チャージポンプ３１４はその位相差に対応した電圧を出力する。ループフィルタ３１５はチャージポンプ３１４の出力した電圧を平滑化して電圧制御発振器３１７に入力する。これにより、電圧制御発振器３１７は基準発振器３１２の発信周波数のＮ倍の周波数の信号を安定して出力する。【０００６】  ループフィルタ３１５と電圧制御発振器３１７の間には電圧重畳回路３１８が挿入されている。電圧重畳回路３１８は、「０」と「１」のデジタルデータよりなる送信データ（画像データ）の「０」と「１」に対応する電圧とループフィルタ３１５の出力する電圧とを重畳して電圧制御発振器３１７に入力する。これにより「０」「１」にそれぞれ対応して周波数変調された変調波がアンテナ３１６から出力される。【０００７】  図１３Ｂは図１３Ａに示す従来の送信機に対応する受信機のブロック図である。アンテナ４００から入力した変調波はバンドパスフィルタ４０１で不要な周波数の電波を除去した後にローノイズアンプ４０２で増幅されてミキサ４０３に入力される。ミキサ４０３には、基準信号発振器４０７と電圧制御発振器４０５と位相同期ループ回路４０４により構成された周波数シンセサイザー４２０で生成された、すなわち電圧制御発振器４０５が生成した局部発振信号も入力される。位相同期ループ回路４０４は基準信号発振器４０７が生成する基準信号の位相と電圧制御発振器４０５が発生する信号の位相とを比較し、それらの位相差に対応した電圧を電圧制御発振器４０５に入力する。位相同期ループ回路４０４は比較する周波数に応じて基準信号発振器４０７からの基準信号を分周する分周器や電圧制御発振器４０５が発生する信号を分周する分周器を備えても良い。ミキサ４０３はローノイズアンプ４０２の出力した信号を局部発振信号と混合して中間周波信号を生成する。中間周波信号はバンドパスフィルタ４１１で不要な周波数の熱雑音を抑えた後に検波器４０９で復調され、データ０と１に対応する電圧に変換される。【０００８】  送信機１０５においては、分周器３１１と位相比較器３１３とチャージポンプ３１４とループフィルタ３１５で構���される位相同期ループ回路３１０により変調波の中心周波数は安定している。【０００９】  人体外に設けられた受信機に必要な周波数帯域は、送信データの伝送速度で決まる変調波の占有帯域幅とほぼ等しくなる。この占有帯域をフィルタで制限することにより、不要な熱雑音を抑えて受信機は変調波を高感度に受信できる。【００１０】  従来の送信機１０５は回路規模の大きな位相同期ループ回路３１０を備えるので、送信される変調波の周波数が安定するので受信機の構成は簡単となるが、送信機１０５が大きくなり、かつ多くの電力を消費する。したがって、カプセル１００が大きすぎて飲み込みにくくなる場合があり、消費電力が大きいために検査部位に内視鏡が到達する前に電池１０１が切れる場合がある。さらにそれを防ぐために電池１０１は大きな容量が必要であり、さらに内視鏡を大きくする。
【発明の開示】
【００１１】  送受信システムは、生体内に飲み込めるカプセル型内視鏡に使用でき、送信機と受信機を備える。送信機は、送信データに応じた電圧を発生する電圧変換器と、電圧変換器が発生した電圧に応じた周波数の信号を非フィードバック制御で生成する電圧制御発振器と、電圧制御発振器が生成した信号を放射する第１のアンテナとを有する。受信機は、送信機の第１のアンテナから放射された信号を受信する第２のアンテナと、第２のアンテナが受信した信号を増幅するアンプと、局部発振信号を生成する発振器と、アンプで増幅された信号を局部発振信号と混合してアンプで増幅された信号を中間周波信号に変換するミキサと、中間周波信号を検波する検波器と、中間周波信号が所定の周波数を有するように、受信した信号の周波数に応じて局部発振信号の周波数を変化させる制御部とを有する。
【００１２】  この送受信システムの送信機は小さくかつ消費電力を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】図１Ａは本発明の実施の形態１における送受信システムの送信機のブロック図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは実施の形態１における送受信システムの受信機のブロック図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは実施の形態１における受信機の位相同期ループ回路のブロック図である。
【図２】図２は実施の形態１におけるカプセル内の送信機の断面図である。
【図３】図３は実施の形態１における送信機のアンテナの斜視図である。
【図４】図４は実施の形態１における送信機の電圧変換器の回路図である。
【図５】図５は実施の形態１における送信機のＬＣ共振器の回路図である。
【図６】図６は実施の形態１における電源と送信機のブロック図である。
【図７】図７は実施の形態１における送信機の回路パターンを示す。
【図８Ａ】図８Ａは実施の形態１における他の送信機のブロック図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは実施の形態１におけるさらに他の送信機のブロック図である。
【図９】図９は実施の形態１におけるさらに他の送信機のブロック図である。
【図１０】図１０は本発明の実施の形態２における受信機のブロック図である。
【図１１】図１１は本発明の実施の形態３における受信機のブロック図である。
【図１２】図１２は従来のカプセル型内視鏡の断面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは従来の送信機のブロック図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは従来の受信機のブロック図である。
【符号の説明】
【００１４】１０  撮像回路（送信データ発生器）
１２  電圧変換器
１３  電圧制御発振器
１５  共振器
１６  アンテナ
５１Ａ  抵抗（第１の抵抗）
５１Ｂ  抵抗（第２の抵抗）
５２  コンデンサ
２００  アンテナ
２００Ａ  アンテナ
２０１  バンドパスフィルタ
２０２  ローノイズアンプ（第１のアンプ）
２０２Ａ  ローノイズアンプ（第２のアンプ）
２０３  ミキサ
２０４  位相同期ループ回路
２０５  電圧制御発振器
２０７  基準信号発振器
２０８  ＩＦアンプ
２０９  検波器
２１０  制御部
２１１  バンドパスフィルタ
２１２  スイッチ
２１３  スイッチ（第１のスイッチ）
２１６  スイッチ（第２のスイッチ）
１２０１  分周器（第１の分周器）
１２０２  分周器（第２の分周器）
１２０３  位相比較器
１２０４  チャージポンプ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  （実施の形態１）
図１Ａは本発明の実施の形態１における送受信システムの送信機５０１のブロック図である。送信データ発生器である撮像回路１０は画像を撮影し、送信データである、その画像に対応するデジタルの「０」「１」による画像データを電圧または電流として出力する。電圧変換器１２は撮像回路１０から出力された画像データを所定の電圧に変換する。電圧制御発振器１３はその電圧に対応する周波数の高周波信号を発生する。その高周波信号は画像データにより周波数シフトキーイング変調されているその高周波信号は変調波としてアンテナ１６を通じて放射される。すなわち、フィードバック制御で信号を発振する図１３Ａに示す従来の送信機と異なり、送信機５０１では電圧制御発振器１３は非フィードバック制御で信号を発信する。【００１６】  図４は送信機５０１の電圧変換器１２の回路図である。電圧変換器１２は撮像回路１０に接続された抵抗５１Ａと抵抗５１Ａに直列に接続されて接地された抵抗５１Ｂと抵抗５１Ａに並列に接続されたコンデンサ５２よりなり、抵抗分割回路を形成する。電圧変換器１２は撮像回路の出力を所定の電圧に変換する。コンデンサ５２は電圧が変化する際のなまりを低減して出力の波形を整形する。【００１７】  電圧制御発振器１３は共振器１５、可変キャパシタ、トランジスタ、インダクタ、コンデンサ、抵抗で構成されている。図５は共振器１５の回路図である。共振器１５はコンデンサ５２およびチップインダクタ５３で構成されているＬＣ共振器である。チップインダクタ５３には回路パターン５３Ａが接続され、回路パターン５３には導電パターンで形成されたトリミング部６１が設けられており、トリミング部６１とチップインダクタ５３の合成インダクタンスが共振器１５のインダクタとして作用する。導電パターンによるトリミング部６１をレーザ等でトリミングすることにより共振器１５のインダクタンスを変化させ、電圧制御発振器１３の出力周波数を高精度に調整できる。コンデンサ５２に温度補償コンデンサを使用することにより、温度変化によるコンデンサの容量変動を小さくすることができ、温度変化による発振器１３の出力周波数の変動を小さくできる。【００１８】  図９は実施の形態１における他の送信機５０１Ａのブロック図である。電圧制御発振器１３は図１と図５に示すＬＣ共振器１５の代わりに弾性表面波（ＳＡＷ）レゾネータ２１を備える。ＳＡＷレゾネータ２１はＬＣ共振器１５よりも周波数をより鋭い先鋭度で選択できるので、電圧制御発振器１３の出力する信号の周波数をより安定にできる。【００１９】  図２は送信機５０１を収納するカプセル３０の断面図である。カプセル３０は被験者等の生体が飲み込める大きさである。ＬＥＤ３５は撮像回路１０が撮影する生体内の部位を照らす。送信機５０１は基板３２の一方の面３２Ａ上に実装された部品３３が図１Ａに示す送信機５０１を構成する。基板３２の他方の面３２Ｂ上に、図１Ａのアンテナ１６として機能する螺旋状アンテナ３１が実装される。部品３３とそれが実装された面３２Ａはカバー３４で覆われる。送信機５０１はカプセル３０の先端部に配置される。螺旋状アンテナ３１はカプセル３０から２ｍｍ以上の距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３だけ離れて実装されている���この配置により、カプセル３０の外側の状態が変化することによるアンテナ３１の負荷変動を軽減でき、アンテナ３１の利得を向上させることができる。利得が向上することでアンテナ３１を小さくできる。図５に示すトリミング部６１は基板３２の面３２Ｂ上に設けられる。【００２０】  図３はアンテナ３１の斜視図である。螺旋状アンテナ３１は磁性体の芯４１と、その周りに巻かれた導電性の線４０よりなる。この構造により、空芯のときよりも整合回路による損失を低減でき、さらに容易に螺旋状アンテナ３１を実装できる。【００２１】  図６は送信機５０１と電源７１を示すブロック図である。電源７１の電源出力７１Ａ、グランド７１Ｂは送信機５０１の電源入力５０１Ａ、グランド５０１Ｂにインダクタ５３Ａ、５３Ｂを介してそれぞれ接続される。インダクタ５３Ａ、５３Ｂのインダクタンスはアンテナ１６から放射される変調波の中心周波数でそのインピーダンスが高くなるように選択する。実施の形態１では変調波の中心周波数は３１５ＭＨｚでありインダクタ５３Ａ、５３Ｂのインダクタンスは１００ｎＨである。インダクタ５３Ａ、５３Ｂにより電源７１の電源出力７１Ａ、グランド７１Ｂと送信機５０１の電源入力５０１Ａ、グランド５０１Ｂを変調波の中心周波数において等価的にそれぞれ分離できるので、螺旋状アンテナ３１が電源出力７１Ａ、グランド７１Ｂから受ける影響を低減でき、利得を向上させることができる。インダクタ５３Ａ、５３Ｂは回路パターンで形成されてもよく、変調波の中心周波数でインピーダンスが高くなるインダクタンスを有するものであれば、同様の効果が得られる。【００２２】  図７は送信機５０１の回路パターンを示す。グランド線も信号線と同じような細線状のパターンで形成される。この構造により、螺旋状アンテナ３１がグランド線から受ける影響を低減でき、アンテナ利得を向上できる。【００２３】  図８Ａは実施の形態１における他の送信機のブロック図であり、図８Ｂは実施の形態１におけるさらに他の送信機のブロック図である。図８Ａに示す送信機では電圧制御発振器１３とアンテナ１６との間にバッファアンプ９１が接続される。図８Ｂに示す送信機では、電圧制御発振器１３とアンテナ１６との間に減衰器９２が接続されている。アンテナ１６が外部から受ける影響でインピーダンスや利得が変動してもバッファアンプ９１や減衰器９２の入力インピーダンスは大きく変動しないので、電圧制御発振器１３の出力におけるインピーダンスの不整合を低減できる。【００２４】  図１Ｂは実施の形態１における送受信システムの受信機６０１のブロック図である。アンテナ２００から入力した変調波はバンドパスフィルタ２０１でその中の不要な高周波を除去した後に、ローノイズアンプ２０２で増幅され、ミキサ２０３の入力端子２０３Ａに入力される。ミキサ２０３の他の入力端子２０３Ｂには、水晶発振器等の固定した基準周波数を発振する基準信号発振器２０７と電圧制御発振器２０５と位相同期ループ回路２０４により構成された周波数シンセサイザー６０１Ａが生成した局部発振信号が入力される。ミキサ２０３は入力端子２０３Ａ、２０３Ｂにそれぞれ入力された信号を混合して出力端子２０３Ｃから中間周波信号を出力する。ミキサ２０３から出力された中間周波信号はバンドパスフィルタ２１１の通過帯域の中心周波数Ｆｃと一致しており、バンドパスフィルタ２１１は中間周波信号の周波数の周辺の不要な周波数の熱雑音を抑える。検波器２０９はバンドパスフィルタ２１１の出力する中間周波信号を復調してデータ「０」と「１」にそれぞれ対応する電圧を出力する。【００２５】  位相同期ループ回路２０４は基準信号発振器２０７が生成する基準信号が入力される基準入力端子２０４Ａと、電圧制御発振器２０５が発生する信号が入力される比較入力端子２０４Ｂとを有する。位相同期ループ回路２０４は基準信号発振器２０７が生成する基準信号の位相と電圧制御発振器２０５が発生する信号の位相とを比較し、それらの位相差に対応した制御電圧を出力端子２０４Ｃから出力して電圧制御発振器２０５の周波数制御端子２０５Ａに入力する。制御部２１０は、電圧制御発振器２０５の発振周波数を制御するために、位相同期ループ回路２０４のデータ入力端子２０４Ｄにデータを入力する。ミキサ２０３が出力する中間周波信号はＳＰＤＴスイッチ２１２の共通端子２１２Ａに入力される。ＳＰＤＴスイッチ２１２は中間周波信号を、端子２１２Ｂ、２１２Ｃを通して、バンドパスフィルタ２１１とＩＦアンプ２０８とに選択的に入力する。スイッチ２１２の共通端子２１２Ａが端子２１２Ｂに接続されて端子２１２Ｃと切断されている時にＩＦアンプ２０８はミキサ２０３が出力する中間周波信号を増幅する。ＳＰＤＴスイッチ２１３の一端２１３ＣはＩＦアンプ２０８の出力に接続され、他端２１２Ｂは基準信号発振器２０７に接続され、共通端子２１３Ａは位相同期ループ回路２０４の基準入力端子２０４Ａに接続されている。すなわち、スイッチ２１３はＩＦアンプ２０８の出力する中間周波信号と基準信号発信器２０７が生成する基準信号とを選択的に位相同期ループ回路２０４の基準入力端子２０４Ａに入力する。【００２６】  図１Ｃは位相同期ループ回路２０４のブロック図である。分周器１２０１は基準入力端子２０４Ａから入力された信号を分周比１／Ｒ１で分周する。分周器１２０２は比較入力端子２０４Ｂから入力された信号を分周比１／Ｒ２で分周する。位相比較器１２０３は分周器１２０１、１２０２がそれぞれ出力する信号の位相を比較してそれらの位相差に対応する信号を出力する。チャージポンプ１２０４とローパスフィルタ１２０５は位相比較器１２０３に入力された信号の位相差に応じて電圧を出力端子２０４Ｃから出力する。【００２７】  実施の形態１による受信機６０１の動作を説明する。【００２８】  まず、制御部２１０はＳＰＤＴスイッチ２１２の共通端子２１２Ａを端子２１２Ｃと接続して端子２１２Ｂと切断し、かつＳＰＤＴスイッチ２１３の共通端子２１３Ａを端子２１３Ｃに接続して端子２１３Ｂと切断する。ＩＦアンプ２０８が出力する中間周波信号はスイッチ２１１、２１３を介して位相同期ループ回路２０４の基準入力端子２０４Ａに入力される。ミキサ２０３はアンテナ２００で受信しローノイズアンプ２０２で増幅された周波数Ｆ１の変調波を周波数シンセサイザー６０１Ａの電圧制御発振器２０５が出力する周波数Ｆ２の局部発振信号と混合して、周波数（Ｆ１���Ｆ２）の中間周波信号に変換する。周波数（Ｆ１−Ｆ２）はバンドパスフィルタ２１１の中心周波数Ｆｃであり予め決められた周波数である。したがって、送信機５０１から送信されてアンテナ２００で受信される変調波の周波数Ｆ１が基準の周波数から変動するとそれに応じて電圧制御発振器２０５の発振周波数Ｆ２を変動させる必要がある。周波数シンセサイザー６０１Ａでは、以下に示す関係で各周波数が安定する。【００２９】  （Ｆ１−Ｆ２）／Ｒ１＝Ｆ２／Ｒ２  ・・・（式１）
各周波数が安定した時にＡＤコンバータ２１４は電圧制御発振器２０５の周波数制御端子２０５Ａに印加される制御電圧をデジタルのデータに変換する。制御部２１０は周波数Ｆ１の変調波が基準の周波数を有しておりかつ中間周波信号の周波数（Ｆ１−Ｆ２）が周波数Ｆｃに一致する時の電圧制御発振器２０５の周波数制御端子２０５Ａに印加される基準の制御電圧を記憶している。制御部２１０は基準の周波数からずれた周波数Ｆ１を有する変調波をアンテナ２００が受信したときにＡ／Ｄコンバータ２１１の出力するデータから、周波数Ｆ１の変調波に対応する局部発振信号の周波数の、基準の周波数の変調波に対応する基準の局部発振信号の周波数からのズレを検出する。制御部２１０は位相同期ループ回路２０４のデータ入力端子２０４Ｄに制御データを入力し、分周器１２０１、１２０２の分周比Ｒ１、Ｒ２を設定する。具体的には、周波数Ｆ１の変調波に対して中間周波数（Ｆ１−Ｆ２）がバンドパスフィルタ２１１の中心周波数Ｆｃに一致するように、すなわち、式１に基づいた次式
Ｆ２＝Ｆｃ・Ｒ２／Ｒ１  ・・・（式２）
で得られる周波数Ｆ２の局部発振信号を制御電圧発振器２０５が発振するように制御部２１１は制御データを制御データ入力端子２０４Ｄに出力し分周比Ｒ１、Ｒ２を設定する。【００３０】  制御部２１０は電圧制御発振器２０５に入力されてＡ／Ｄコンバータ２１１でデジタルデータに変換された制御電圧とそれに対応する分周比Ｒ１、Ｒ２とを記憶するテーブルを備えてもよい。制御部２１０はそのテーブルに基づいて分周比Ｒ１、Ｒ２を決定する制御データを位相同期ループ回路２０４に入力する。【００３１】  または、制御部２１０は制御発振器２０５に入力される制御電圧と電圧制御発振器２０５の発振周波数Ｆ２との関係を示す近似式を記憶してもよい。制御部２１０はその近似式から必要な周波数Ｆ２を得て、式２に基づいて分周比Ｒ１、Ｒ２を決定し、制御データを位相同期ループ回路２０４に入力する。【００３２】  上述のように発振周波数Ｆ２を決定し、分周比Ｒ１、Ｒ２を設定すると、制御部２１０はスイッチ２１２の共通端子２１２Ａを端子２１２Ｂに接続して端子２１２Ｃから切断し、かつスイッチ２１３の共通端子２１３Ａを端子２１３Ｂに接続して端子２１３Ｃから切断する。これにより、受信機６０１は通常の受信動作を行う。基準信号発振器２０７の生成する基準信号の周波数がバンドパスフィルタ２１１の中心周波数Ｆｃと等しい場合は、設定された分周比Ｒ１、Ｒ２で位相同期ループ回路２０４により電圧制御発振器２０５の発振する局部発振信号をミキサ２０３がローノイズアンプ２０２からの信号と混合して周波数Ｆｃの中間周波信号を出力する。基準信号発振器２０７の生成する基準信号の周波数がバンドパスフィルタ２１１の中心周波数Ｆｃの１／Ｒ３である場合は、分周器１２０１、１２０２の分周比をＲ１、Ｒ２／Ｒ３にそれぞれ設定する。【００３３】  基準入力端子２０４Ａから入力される信号を分周する分周器１２０１は無くてもよく、その場合、Ｒ１＝１である。【００３４】  スイッチ２１２は無くてもよい。この場合は電圧制御発振器２０５の出力はＩＦアンプとバンドパスフィルタ２１１とに常時入力されている。【００３５】  制御部２１０は、電圧制御発振器２０５の発振周波数、すなわち分周比Ｒ１、Ｒ２を使用環境、用途に応じた間隔で間欠的に上記のプロセスで設定することが望ましい。【００３６】  図１Ａに示す実施の形態１による送信機５０１は図１３に示す従来のフィードバック制御による送信機より簡単な構成であり、したがって、小型で低消費電力である。受信機６０１は送信機５０１の送信する変調波の周波数が安定しない場合に有効である。【００３７】  （実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２における受信機６０２のブロック図である。図１Ｂに示す実施の形態１による受信機６０１と同じ部分は同じ参照符号を付し説明を省略する。【００３８】  受信機６０２は、バンドパスフィルタ２１１から出力された信号の電界強度を検出するＲＳＳＩ測定回路２１５を備える。アンテナから入力した受信波はミキサ２０３で中間周波信号に変換されてＲＳＳＩ測定回路２１５に入力される。ＲＳＳＩ測定回路２１５はその中間周波信号の電界強度を検出して制御部２１０Ａに入力する。制御部２１０Ａは、位相同期ループ回路２０４に供給する制御データを変えながら電圧制御発振器２０５の発振周波数を変化させ、ＲＳＳＩ測定回路２１５の検出する電界強度が最大となるデータを決定する。決定したデータに応じた周波数の信号を電圧制御発振器２０５は生成して、受信機６０２は通常の受信動作を行う。【００３９】  （実施の形態３）
図１１は、本発明の実施の形態３における受信機６０３のブロック図である。図１Ｂに示す実施の形態１による受信機６０１と同じ部分は同じ参照符号を付し説明を省略する。【００４０】  受信機６０３は第１の周波数帯のアンテナ２００とバンドパスフィルタ２０１とローノイズアンプ２０２とを備え、さらに第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯のアンテナ２００Ａとバンドパスフィルタ２０１Ａとローノイズアンプ２０２Ａとを備える。第１の周波数帯の信号を受信する時はスイッチ２１６の共通端子２１６Ａは端子２１６Ｂに接続され、第２の周波数帯の信号を受信する時はスイッチ２１６の共通端子２１６Ａは端子２１６Ｃに接続される。異なる第１と第２の周波数帯の信号に対してミキサ２０３の出力する中間周波信号の周波数が同じになるように周波数の信号を電圧制御発振器２０５が発振するような制御データを制御器２１０Ａが決定する。複数の周波数の信号を受信しても中間周波数が一定になるように局発信号の周波数を設定することで、ミキサ２０３以降の回路を２つの周波数帯で共用できるので、受信機６０３は同じ検波方式で周波数帯の異なるシステムとの互換性を有する。また、妨害波がある場合に、受信機６０３は複数の周波数帯のうちの最良の周波数帯を選択して使用できる。なお、アンテナ、ローノイズアンプはそれぞれ２つより多くてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】  本発明による送受信システムでは送信機が小さく、消費電力が少ない。さらに受信機は簡単な構成で高感度にできる。その受信機は送信機の送信周波数が安定しない場合に有効である。
【図１Ａ】
2005115220.tif 000002
【図１Ｂ】
2005115220.tif 000003
【図１Ｃ】
2005115220.tif 000004
【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】
2005115220.tif 000009
【図７】
2005115220.tif 000010
【図８Ａ】
2005115220.tif 000011
【図８Ｂ】
2005115220.tif 000012
【図９】
2005115220.tif 000013
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2005115220.tif 000016
【図１３Ａ】
2005115220.tif 000017
【図１３Ｂ】
2005115220.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成18年8月31日(2006.8.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内に飲み込めるカプセル型内視鏡に使用できる送受信システムであって、
送信データに応じた電圧を発生する電圧変換器と、
前記電圧変換器が発生した電圧に応じた周波数の信号を非フィードバック制御で生成する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器が生成した信号を放射する第１のアンテナと、
を有する送信機と、
前記送信機の前記第１のアンテナから放射された信号を受信する第２のアンテナと、
前記第２のアンテナが受信した信号を増幅する第１のアンプと、
局部発振信号を生成する発振器と、
前記第１のアンプで増幅された信号を前記局部発振信号と混合して前記第１のアンプで増幅された信号を中間周波信号に変換するミキサと、
前記中間周波信号を検波する検波器と、
前記中間周波信号が所定の周波数を有するように、前記受信した信号の周波数に応じて前記局部発振信号の周波数を変化させる制御部と、
を有する受信機と、
を備えた送受信システム。
【請求項２】
生体内に飲み込めるカプセル型内視鏡に使用できる送受信システムに用いられる送信機であって、
送信データに応じた電圧を発生する電圧変換器と、
前記電圧変換器が発生した電圧に応じた周波数の信号を非フィードバック制御で生成する電圧制御発振器と、
前記電圧制御発振器が生成した信号を放射するアンテナと、
を有する送信機。
【請求項３】
前記電圧制御発振器は、共振器と可変キャパシタとトランジスタとインダクタとコンデンサと抵抗とを含む、請求項２に記載の送信機。
【請求項４】
前記共振器は、チップインダクタと、前記チップインダクタに接続されたトリミング部とを含む、請求項３に記載の送信機。
【請求項５】
前記チップインダクタを搭載した基板をさらに含み、
前記トリミング部は前記基板上に設けられた回路パターンよりなる、請求項４に記載の送信機。
【請求項６】
前記共振器は弾性表面波レゾネータを含む、請求項３に記載の送信機。
【請求項７】
前記電圧変換器と前記電圧制御発振器とを駆動して電源グランドを有する電源と、
前記電圧変換器と前記電圧制御発振器とはグランドを有して、前記グランドと前記電源グランドとの間に接続されたインダクタと、
をさらに有する、請求項２に記載の送信機。
【請求項８】
前記インダクタとして機能する回路パターンをさらに有する、請求項７に記載の送信機。
【請求項９】
前記電圧変換器は、
第１端と前記送信データ発生器の出力に接続された第２端とを有する第１の抵抗と、
第１端と前記第１の抵抗の前記第１端が接続された第２端とを有し、前記送信データ発生器の出力を分圧する第２の抵抗と、
前記第１の抵抗の前記第１端と前記第２端との間に接続されたコンデンサと、
を含む、請求項２に記載の送信機。
【請求項１０】
前記電圧制御発振器が配置された第１面と、前記アンテナが配置されて前記第１面の反対側の第２面とを有する基板をさらに有する、請求項２に記載の送信機。
【請求項１１】
前記アンテナは、芯と、前記芯に巻かれた線とを有する螺旋状アンテナである、請求項２に記載の送信機。
【請求項１２】
前記アンテナの前記芯は磁性体よりなる、請求項１１に記載の送信機。
【請求項１３】
前記送信データ発生器と前記電圧変換器と前記電圧制御発振器と前記アンテナとを収納するカプセルをさらに備えた、請求項２に記載の送信機。
【請求項１４】
前記アンテナは前記カプセルから２．０ｍｍ以上離されて配設されている、請求項１３に記載の送信機。
【請求項１５】
前記アンテナは、芯と、前記芯に巻かれた線とを有する螺旋状アンテナである、請求項１４に記載の送信機。
【請求項１６】
前記カプセルは長手方向の軸を有し、
前記アンテナの前記線は前記カプセルの前記軸と平行な軸を有するコイル状に巻かれている、請求項１５に記載の送信機。
【請求項１７】
前記アンテナの前記芯は磁性体よりなる、請求項１５に記載の送信機。
【請求項１８】
グランドとして機能する細線状の回路パターンをさらに有する、請求項２に記載の送信機。
【請求項１９】
前記電圧制御発振器と前記アンテナとの間に接続されたバッファアンプをさらに有する、請求項２に記載の送信機。
【請求項２０】
前記電圧制御発振器と前記アンテナとの間に接続された減衰器をさらに有する、請求項２に記載の送信機。
【請求項２１】
第１のアンテナと、
前記第１のアンテナが受信した信号を増幅する第１のアンプと、
局部発振信号を生成する発振器と、
前記第１のアンプで増幅された信号を前記局部発振信号と混合して前記第１のアンプで増幅された信号を中間周波信号に変換するミキサと、
前記中間周波信号を検波する検波器と、
前記中間周波信号が所定の周波数を有するように、前記受信した信号の周波数に応じて前記局部発振信号の周波数を変化させる制御部と、
を有する受信機。
【請求項２２】
前記発振器は制御電圧が入力された第２の電圧制御発振器であって、前記局部発振信号は前記入力された制御電圧に応じた周波数を有し、
基準信号発振器と、
前記基準信号発振器が出力する信号と前記中間周波信号のうちの１つを選択的に出力する第１のスイッチと、
前記第１のスイッチが出力する信号を分周する第１の分周器と、
前記第２の電圧制御発振器が生成する前記局部発振信号を分周する第２の分周器と、
前記第１の分周器と前記第２の分周器が出力する信号の位相を比較する位相比較器と、
前記第１の分周器と前記第２の分周器が出力する信号の位相差に応じた電圧を前記制御電圧として前記第２の電圧制御発振器に入力するチャージポンプと、
をさらに有する、請求項２１に記載の受信機。
【請求項２３】
前記制御器は、前記制御電圧に応じて前記第１の分周器の第１の分周比と前記第２の分周器の第２の分周比を設定する、請求項２２に記載の受信機。
【請求項２４】
前記制御器は、前記第１のスイッチが前記基準中間周波信号を出力している時に、前記制御電圧に応じて前記第１の分周器の前記分周比と前記第２の分周器の前記分周比を設定し、
前記第１の分周器は、前記基準信号発振器が出力する前記信号を前記第１のスイッチが出力している時に、前記基準信号発振器が出力する前記信号を前記設定された第１の分周比で分周し、
前記第２の分周器は、前記基準信号発振器が出力する前記信号を前記第１のスイッチが出力している時に、前記局部発振信号を前記設定された第２の分周比で分周する、請求項２３に記載の受信機。
【請求項２５】
前記制御部は、前記制御電圧の値に対応する前記第１と第２の分周比を示すテーブルを有する、請求項２３に記載の受信機。
【請求項２６】
前記第１のアンテナの受信した前記信号の周波数と異なる周波数を有する信号を受信する第２のアンテナと、
前記第２のアンテナが受信した前記信号を増幅する第２のアンプと、
前記第１のアンプで増幅された信号と前記第２のアンプで増幅された信号のうちの１つを選択的に前記ミキサに入力する第２のスイッチと、
をさらに有する、請求項２２に記載の受信機。
【請求項２７】
前記中間周波信号の電界強度を検出するＲＳＳＩ測定回路をさらに有し、
前記制御部は前記検出された電界強度が最大になるように前記第１と第２の分周比を設定する、請求項２１に記載の受信機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】送信機、受信機と送受信システム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送信機および受信機を備えた送受信システム、特に、小型の送信機とそれに対応した受信機とを備えた、カプセル型内視鏡に使用される送信機と受信機と送受信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
送信機を備えたカプセル型内視鏡は飲込むことで検査が可能なので、被験者の身体的負担が少なく検査時間が拘束されないという利点がある。このため、今まで検査が困難であった小腸の検査用として用いられている。
【０００３】
ＷＯ０１／６５９９５公報は従来の送信機と受信機を備えた送受信システムを開示している。
【０００４】
図１２は従来の送信機１０５を備えたカプセル型内視鏡の断面図である。ＬＥＤ１０２は人体の食道や腸等の臓器の内部を照らし、光学システム１０３と撮像素子１０４は照らされた部分の画像を撮影する。送信機１０５とアンテナ１０６は撮影した画像の画像データを送信する。カプセル１００は上記の部分とそれらの動力源となる電池１０１とを収納する。
【０００５】
図１３Ａは送信機１０５のブロック図である。電圧制御発振器３１７は入力された電圧に対応する周波数の信号を出力する。分周器３１１はその信号の周波数を１／Ｎ倍の低い周波数に変換して出力する。位相比較器３１３は分周器３１１の出力した信号と基準発振器３１２の出力する信号との位相差を計測し、チャージポンプ３１４はその位相差に対応した電圧を出力する。ループフィルタ３１５はチャージポンプ３１４の出力した電圧を平滑化して電圧制御発振器３１７に入力する。これにより、電圧制御発振器３１７は基準発振器３１２の発信周波数のＮ倍の周波数の信号を安定して出力する。
【０００６】
ループフィルタ３１５と電圧制御発振器３１７の間には電圧重畳回路３１８が挿入されている。電圧重畳回路３１８は、「０」と「１」のデジタルデータよりなる送信データ（画像データ）の「０」と「１」に対応する電圧とループフィルタ３１５の出力する電圧とを重畳して電圧制御発振器３１７に入力する。これにより「０」「１」にそれぞれ対応して周波数変調された変調波がアンテナ３１６から出力される。
【０００７】
図１３Ｂは図１３Ａに示す従来の送信機に対応する受信機のブロック図である。アンテナ４００から入力した変調波はバンドパスフィルタ４０１で不要な周波数の電波を除去した後にローノイズアンプ４０２で増幅されてミキサ４０３に入力される。ミキサ４０３には、基準信号発振器４０７と電圧制御発振器４０５と位相同期ループ回路４０４により構成された周波数シンセサイザー４２０で生成された、すなわち電圧制御発振器４０５が生成した局部発振信号も入力される。位相同期ループ回路４０４は基準信号発振器４０７が生成する基準信号の位相と電圧制御発振器４０５が発生する信号の位相とを比較し、それらの位相差に対応した電圧を電圧制御発振器４０５に入力する。位相同期ループ回路４０４は比較する周波数に応じて基準信号発振器４０７からの基準信号を分周する分周器や電圧制御発振器４０５が発生する信号を分周する分周器を備えても良い。ミキサ４０３はローノイズアンプ４０２の出力した信号を局部発振信号と混合して中間周波信号を生成する。中間周波信号はバンドパスフィルタ４１１で不要な周波数の熱雑音を抑えた後に検波器４０９で復調され、データ０と１に対応する電圧に変換される。
【０００８】
送信機１０５においては、分周器３１１と位相比較器３１３とチャージポンプ３１４とループフィルタ３１５で構成される位相同期ループ回路３１０により変調波の中心周波数は安定している。
【０００９】
人体外に設けられた受信機に必要な周波数帯域は、送信データの伝送速度で決まる変調波の占有帯域幅とほぼ等しくなる。この占有帯域をフィルタで制限することにより、不要な熱雑音を抑えて受信機は変調波を高感度に受信できる。
【００１０】
従来の送信機１０５は回路規模の大きな位相同期ループ回路３１０を備えるので、送信される変調波の周波数が安定するので受信機の構成は簡単となるが、送信機１０５が大きくなり、かつ多くの電力を消費する。したがって、カプセル１００が大きすぎて飲み込みにくくなる場合があり、消費電力が大きいために検査部位に内視鏡が到達する前に電池１０１が切れる場合がある。さらにそれを防ぐために電池１０１は大きな容量が必要であり、さらに内視鏡を大きくする。
【発明の開示】
【００１１】
送受信システムは、生体内に飲み込めるカプセル型内視鏡に使用でき、送信機と受信機を備える。送信機は、送信データに応じた電圧を発生する電圧変換器と、電圧変換器が発生した電圧に応じた周波数の信号を非フィードバック制御で生成する電圧制御発振器と、電圧制御発振器が生成した信号を放射する第１のアンテナとを有する。受信機は、送信機の第１のアンテナから放射された信号を受信する第２のアンテナと、第２のアンテナが受信した信号を増幅するアンプと、局部発振信号を生成する発振器と、アンプで増幅された信号を局部発振信号と混合してアンプで増幅された信号を中間周波信号に変換するミキサと、中間周波信号を検波する検波器と、中間周波信号が所定の周波数を有するように、受信した信号の周波数に応じて局部発振信号の周波数を変化させる制御部とを有する。
【００１２】
この送受信システムの送信機は小さくかつ消費電力を少なくできる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による送受信システムでは送信機が小さく、消費電力が少ない。さらに受信機は簡単な構成で高感度にできる。その受信機は送信機の送信周波数が安定しない場合に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施の形態１）
図１Ａは本発明の実施の形態１における送受信システムの送信機５０１のブロック図である。送信データ発生器である撮像回路１０は画像を撮影し、送信データである、その画像に対応するデジタルの「０」「１」による画像データを電圧または電流として出力する。電圧変換器１２は撮像回路１０から出力された画像データを所定の電圧に変換する。電圧制御発振器１３はその電圧に対応する周波数の高周波信号を発生する。その高周波信号は画像データにより周波数シフトキーイング変調されているその高周波信号は変調波としてアンテナ１６を通じて放射される。すなわち、フィードバック制御で信号を発振する図１３Ａに示す従来の送信機と異なり、送信機５０１では電圧制御発振器１３は非フィードバック制御で信号を発信する。
【００１５】
図４は送信機５０１の電圧変換器１２の回路図である。電圧変換器１２は撮像回路１０に接続された抵抗５１Ａと抵抗５１Ａに直列に接続されて接地された抵抗５１Ｂと抵抗５１Ａに並列に接続されたコンデンサ５２よりなり、抵抗分割回路を形成する。電圧変換器１２は撮像回路の出力を所定の電圧に変換する。コンデンサ５２は電圧が変化する際のなまりを低減して出力の波形を整形する。
【００１６】
電圧制御発振器１３は共振器１５、可変キャパシタ、トランジスタ、インダクタ、コンデンサ、抵抗で構成されている。図５は共振器１５の回路図である。共振器１５はコンデンサ５２およびチップインダクタ５３で構成されているＬＣ共振器である。チップインダクタ５３には回路パターン５３Ａが接続され、回路パターン５３には導電パターンで形成されたトリミング部６１が設けられており、トリミング部６１とチップインダクタ５３の合成インダクタンスが共振器１５のインダクタとして作用する。導電パターンによるトリミング部６１をレーザ等でトリミングすることにより共振器１５のインダクタンスを変化させ、電圧制御発振器１３の出力周波数を高精度に調整できる。コンデンサ５２に温度補償コンデンサを使用することにより、温度変化によるコンデンサの容量変動を小さくすることができ、温度変化による発振器１３の出力周波数の変動を小さくできる。
【００１７】
図９は実施の形態１における他の送信機５０１Ａのブロック図である。電圧制御発振器１３は図１と図５に示すＬＣ共振器１５の代わりに弾性表面波（ＳＡＷ）レゾネータ２１を備える。ＳＡＷレゾネータ２１はＬＣ共振器１５よりも周波数をより鋭い先鋭度で選択できるので、電圧制御発振器１３の出力する信号の周波数をより安定にできる。
【００１８】
図２は送信機５０１を収納するカプセル３０の断面図である。カプセル３０は被験者等の生体が飲み込める大きさである。ＬＥＤ３５は撮像回路１０が撮影する生体内の部位を照らす。送信機５０１は基板３２の一方の面３２Ａ上に実装された部品３３が図１Ａに示す送信機５０１を構成する。基板３２の他方の面３２Ｂ上に、図１Ａのアンテナ１６として機能する螺旋状アンテナ３１が実装される。部品３３とそれが実装された面３２Ａはカバー３４で覆われる。送信機５０１はカプセル３０の先端部に配置される。螺旋状アンテナ３１はカプセル３０から２ｍｍ以上の距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３だけ離れて実装されている。この配置により、カプセル３０の外側の状態が変化することによるアンテナ３１の負荷変動を軽減でき、アンテナ３１の利得を向上させることができる。利得が向上することでアンテナ３１を小さくできる。図５に示すトリミング部６１は基板３２の面３２Ｂ上に設けられる。
【００１９】
図３はアンテナ３１の斜視図である。螺旋状アンテナ３１は磁性体の芯４１と、その周りに巻かれた導電性の線４０よりなる。この構造により、空芯のときよりも整合回路による損失を低減でき、さらに容易に螺旋状アンテナ３１を実装できる。
【００２０】
図６は送信機５０１と電源７１を示すブロック図である。電源７１の電源出力７１Ａ、グランド７１Ｂは送信機５０１の電源入力５０１Ａ、グランド５０１Ｂにインダクタ５３Ａ、５３Ｂを介してそれぞれ接続される。インダクタ５３Ａ、５３Ｂのインダクタンスはアンテナ１６から放射される変調波の中心周波数でそのインピーダンスが高くなるように選択する。実施の形態１では変調波の中心周波数は３１５ＭＨｚでありインダクタ５３Ａ、５３Ｂのインダクタンスは１００ｎＨである。インダクタ５３Ａ、５３Ｂにより電源７１の電源出力７１Ａ、グランド７１Ｂと送信機５０１の電源入力５０１Ａ、グランド５０１Ｂを変調波の中心周波数において等価的にそれぞれ分離できるので、螺旋状アンテナ３１が電源出力７１Ａ、グランド７１Ｂから受ける影響を低減でき、利得を向上させることができる。インダクタ５３Ａ、５３Ｂは回路パターンで形成されてもよく、変調波の中心周波数でインピーダンスが高くなるインダクタンスを有するものであれば、同様の効果が得られる。
【００２１】
図７は送信機５０１の回路パターンを示す。グランド線も信号線と同じような細線状のパターンで形成される。この構造により、螺旋状アンテナ３１がグランド線から受ける影響を低減でき、アンテナ利得を向上できる。
【００２２】
図８Ａは実施の形態１における他の送信機のブロック図であり、図８Ｂは実施の形態１におけるさらに他の送信機のブロック図である。図８Ａに示す送信機では電圧制御発振器１３とアンテナ１６との間にバッファアンプ９１が接続される。図８Ｂに示す送信機では、電圧制御発振器１３とアンテナ１６との間に減衰器９２が接続されている。アンテナ１６が外部から受ける影響でインピーダンスや利得が変動してもバッファアンプ９１や減衰器９２の入力インピーダンスは大きく変動しないので、電圧制御発振器１３の出力におけるインピーダンスの不整合を低減できる。
【００２３】
図１Ｂは実施の形態１における送受信システムの受信機６０１のブロック図である。アンテナ２００から入力した変調波はバンドパスフィルタ２０１でその中の不要な高周波を除去した後に、ローノイズアンプ２０２で増幅され、ミキサ２０３の入力端子２０３Ａに入力される。ミキサ２０３の他の入力端子２０３Ｂには、水晶発振器等の固定した基準周波数を発振する基準信号発振器２０７と電圧制御発振器２０５と位相同期ループ回路２０４により構成された周波数シンセサイザー６０１Ａが生成した局部発振信号が入力される。ミキサ２０３は入力端子２０３Ａ、２０３Ｂにそれぞれ入力された信号を混合して出力端子２０３Ｃから中間周波信号を出力する。ミキサ２０３から出力された中間周波信号はバンドパスフィルタ２１１の通過帯域の中心周波数Ｆｃと一致しており、バンドパスフィルタ２１１は中間周波信号の周波数の周辺の不要な周波数の熱雑音を抑える。検波器２０９はバンドパスフィルタ２１１の出力する中間周波信号を復調してデータ「０」と「１」にそれぞれ対応する電圧を出力する。
【００２４】
位相同期ループ回路２０４は基準信号発振器２０７が生成する基準信号が入力される基準入力端子２０４Ａと、電圧制御発振器２０５が発生する信号が入力される比較入力端子２０４Ｂとを有する。位相同期ループ回路２０４は基準信号発振器２０７が生成する基準信号の位相と電圧制御発振器２０５が発生する信号の位相とを比較し、それらの位相差に対応した制御電圧を出力端子２０４Ｃから出力して電圧制御発振器２０５の周波数制御端子２０５Ａに入力する。制御部２１０は、電圧制御発振器２０５の発振周波数を制御するために、位相同期ループ回路２０４のデータ入力端子２０４Ｄにデータを入力する。ミキサ２０３が出力する中間周波信号はＳＰＤＴスイッチ２１２の共通端子２１２Ａに入力される。ＳＰＤＴスイッチ２１２は中間周波信号を、端子２１２Ｂ、２１２Ｃを通して、バンドパスフィルタ２１１とＩＦアンプ２０８とに選択的に入力する。スイッチ２１２の共通端子２１２Ａが端子２１２Ｂに接続されて端子２１２Ｃと切断されている時にＩＦアンプ２０８はミキサ２０３が出力する中間周波信号を増幅する。ＳＰＤＴスイッチ２１３の一端２１３ＣはＩＦアンプ２０８の出力に接続され、他端２１２Ｂは基準信号発振器２０７に接続され、共通端子２１３Ａは位相同期ループ回路２０４の基準入力端子２０４Ａに接続されている。すなわち、スイッチ２１３はＩＦアンプ２０８の出力する中間周波信号と基準信号発信器２０７が生成する基準信号とを選択的に位相同期ループ回路２０４の基準入力端子２０４Ａに入力する。
【００２５】
図１Ｃは位相同期ループ回路２０４のブロック図である。分周器１２０１は基準入力端子２０４Ａから入力された信号を分周比１／Ｒ１で分周する。分周器１２０２は比較入力端子２０４Ｂから入力された信号を分周比１／Ｒ２で分周する。位相比較器１２０３は分周器１２０１、１２０２がそれぞれ出力する信号の位相を比較してそれらの位相差に対応する信号を出力する。チャージポンプ１２０４とローパスフィルタ１２０５は位相比較器１２０３に入力された信号の位相差に応じて電圧を出力端子２０４Ｃから出力する。
【００２６】
実施の形態１による受信機６０１の動作を説明する。
【００２７】
まず、制御部２１０はＳＰＤＴスイッチ２１２の共通端子２１２Ａを端子２１２Ｃと接続して端子２１２Ｂと切断し、かつＳＰＤＴスイッチ２１３の共通端子２１３Ａを端子２１３Ｃに接続して端子２１３Ｂと切断する。ＩＦアンプ２０８が出力する中間周波信号はスイッチ２１１、２１３を介して位相同期ループ回路２０４の基準入力端子２０４Ａに入力される。ミキサ２０３はアンテナ２００で受信しローノイズアンプ２０２で増幅された周波数Ｆ１の変調波を周波数シンセサイザー６０１Ａの電圧制御発振器２０５が出力する周波数Ｆ２の局部発振信号と混合して、周波数（Ｆ１−Ｆ２）の中間周波信号に変換する。周波数（Ｆ１−Ｆ２）はバンドパスフィルタ２１１の中心周波数Ｆｃであり予め決められた周波数である。したがって、送信機５０１から送信されてアンテナ２００で受信される変調波の周波数Ｆ１が基準の周波数から変動するとそれに応じて電圧制御発振器２０５の発振周波数Ｆ２を変動させる必要がある。周波数シンセサイザー６０１Ａでは、以下に示す関係で各周波数が安定する。
【００２８】
（Ｆ１−Ｆ２）／Ｒ１＝Ｆ２／Ｒ２  ・・・（式１）
各周波数が安定した時にＡＤコンバータ２１４は電圧制御発振器２０５の周波数制御端子２０５Ａに印加される制御電圧をデジタルのデータに変換する。制御部２１０は周波数Ｆ１の変調波が基準の周波数を有しておりかつ中間周波信号の周波数（Ｆ１−Ｆ２）が周波数Ｆｃに一致する時の電圧制御発振器２０５の周波数制御端子２０５Ａに印加される基準の制御電圧を記憶している。制御部２１０は基準の周波数からずれた周波数Ｆ１を有する変調波をアンテナ２００が受信したときにＡ／Ｄコンバータ２１１の出力するデータから、周波数Ｆ１の変調波に対応する局部発振信号の周波数の、基準の周波数の変調波に対応する基準の局部発振信号の周波数からのズレを検出する。制御部２１０は位相同期ループ回路２０４のデータ入力端子２０４Ｄに制御データを入力し、分周器１２０１、１２０２の分周比Ｒ１、Ｒ２を設定する。具体的には、周波数Ｆ１の変調波に対して中間周波数（Ｆ１−Ｆ２）がバンドパスフィルタ２１１の中心周波数Ｆｃに一致するように、すなわち、式１に基づいた次式
Ｆ２＝Ｆｃ・Ｒ２／Ｒ１  ・・・（式２）
で得られる周波数Ｆ２の局部発振信号を制御電圧発振器２０５が発振するように制御部２１１は制御データを制御データ入力端子２０４Ｄに出力し分周比Ｒ１、Ｒ２を設定する。
【００２９】
制御部２１０は電圧制御発振器２０５に入力されてＡ／Ｄコンバータ２１１でデジタルデータに変換された制御電圧とそれに対応する分周比Ｒ１、Ｒ２とを記憶するテーブルを備えてもよい。制御部２１０はそのテーブルに基づいて分周比Ｒ１、Ｒ２を決定する制御データを位相同期ループ回路２０４に入力する。
【００３０】
または、制御部２１０は制御発振器２０５に入力される制御電圧と電圧制御発振器２０５の発振周波数Ｆ２との関係を示す近似式を記憶してもよい。制御部２１０はその近似式から必要な周波数Ｆ２を得て、式２に基づいて分周比Ｒ１、Ｒ２を決定し、制御データを位相同期ループ回路２０４に入力する。
【００３１】
上述のように発振周波数Ｆ２を決定し、分周比Ｒ１、Ｒ２を設定すると、制御部２１０はスイッチ２１２の共通端子２１２Ａを端子２１２Ｂに接続して端子２１２Ｃから切断し、かつスイッチ２１３の共通端子２１３Ａを端子２１３Ｂに接続して端子２１３Ｃから切断する。これにより、受信機６０１は通常の受信動作を行う。基準信号発振器２０７の生成する基準信号の周波数がバンドパスフィルタ２１１の中心周波数Ｆｃと等しい場合は、設定された分周比Ｒ１、Ｒ２で位相同期ループ回路２０４により電圧制御発振器２０５の発振する局部発振信号をミキサ２０３がローノイズアンプ２０２からの信号と混合して周波数Ｆｃの中間周波信号を出力する。基準信号発振器２０７の生成する基準信号の周波数がバンドパスフィルタ２１１の中心周波数Ｆｃの１／Ｒ３である場合は、分周器１２０１、１２０２の分周比をＲ１、Ｒ２／Ｒ３にそれぞれ設定する。
【００３２】
基準入力端子２０４Ａから入力される信号を分周する分周器１２０１は無くてもよく、その場合、Ｒ１＝１である。
【００３３】
スイッチ２１２は無くてもよい。この場合は電圧制御発振器２０５の出力はＩＦアンプとバンドパスフィルタ２１１とに常時入力されている。
【００３４】
制御部２１０は、電圧制御発振器２０５の発振周波数、すなわち分周比Ｒ１、Ｒ２を使用環境、用途に応じた間隔で間欠的に上記のプロセスで設定することが望ましい。
【００３５】
図１Ａに示す実施の形態１による送信機５０１は図１３に示す従来のフィードバック制御による送信機より簡単な構成であり、したがって、小型で低消費電力である。受信機６０１は送信機５０１の送信する変調波の周波数が安定しない場合に有効である。
【００３６】
（実施の形態２）
図１０は、本発明の実施の形態２における受信機６０２のブロック図である。図１Ｂに示す実施の形態１による受信機６０１と同じ部分は同じ参照符号を付し説明を省略する。
【００３７】
受信機６０２は、バンドパスフィルタ２１１から出力された信号の電界強度を検出するＲＳＳＩ測定回路２１５を備える。アンテナから入力した受信波はミキサ２０３で中間周波信号に変換されてＲＳＳＩ測定回路２１５に入力される。ＲＳＳＩ測定回路２１５はその中間周波信号の電界強度を検出して制御部２１０Ａに入力する。制御部２１０Ａは、位相同期ループ回路２０４に供給する制御データを変えながら電圧制御発振器２０５の発振周波数を変化させ、ＲＳＳＩ測定回路２１５の検出する電界強度が最大となるデータを決定する。決定したデータに応じた周波数の信号を電圧制御発振器２０５は生成して、受信機６０２は通常の受信動作を行う。
【００３８】
（実施の形態３）
図１１は、本発明の実施の形態３における受信機６０３のブロック図である。図１Ｂに示す実施の形態１による受信機６０１と同じ部分は同じ参照符号を付し説明を省略する。
【００３９】
受信機６０３は第１の周波数帯のアンテナ２００とバンドパスフィルタ２０１とローノイズアンプ２０２とを備え、さらに第１の周波数帯と異なる第２の周波数帯のアンテナ２００Ａとバンドパスフィルタ２０１Ａとローノイズアンプ２０２Ａとを備える。第１の周波数帯の信号を受信する時はスイッチ２１６の共通端子２１６Ａは端子２１６Ｂに接続され、第２の周波数帯の信号を受信する時はスイッチ２１６の共通端子２１６Ａは端子２１６Ｃに接続される。異なる第１と第２の周波数帯の信号に対してミキサ２０３の出力する中間周波信号の周波数が同じになるように周波数の信号を電圧制御発振器２０５が発振するような制御データを制御器２１０Ａが決定する。複数の周波数の信号を受信しても中間周波数が一定になるように局発信号の周波数を設定することで、ミキサ２０３以降の回路を２つの周波数帯で共用できるので、受信機６０３は同じ検波方式で周波数帯の異なるシステムとの互換性を有する。また、妨害波がある場合に、受信機６０３は複数の周波数帯のうちの最良の周波数帯を選択して使用できる。なお、アンテナ、ローノイズアンプはそれぞれ２つより多くてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明による送受信システムでは送信機が小さく、消費電力が少ない。さらに受信機は簡単な構成で高感度にできる。その受信機は送信機の送信周波数が安定しない場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１Ａ】本発明の実施の形態１における送受信システムの送信機のブロック図
【図１Ｂ】実施の形態１における送受信システムの受信機のブロック図
【図１Ｃ】実施の形態１における受信機の位相同期ループ回路のブロック図
【図２】実施の形態１におけるカプセル内の送信機の断面図
【図３】実施の形態１における送信機のアンテナの斜視図
【図４】実施の形態１における送信機の電圧変換器の回路図
【図５】実施の形態１における送信機のＬＣ共振器の回路図
【図６】実施の形態１における電源と送信機のブロック図
【図７】実施の形態１における送信機の回路パターンを示す図
【図８Ａ】実施の形態１における他の送信機のブロック図
【図８Ｂ】実施の形態１におけるさらに他の送信機のブロック図
【図９】実施の形態１におけるさらに他の送信機のブロック図
【図１０】本発明の実施の形態２における受信機のブロック図
【図１１】本発明の実施の形態３における受信機のブロック図
【図１２】従来のカプセル型内視鏡の断面図
【図１３Ａ】従来の送信機のブロック図
【図１３Ｂ】従来の受信機のブロック図
【符号の説明】
【００４２】
１０    撮像回路（送信データ発生器）
１２    電圧変換器
１３    電圧制御発振器
１５    共振器
１６    アンテナ
５１Ａ    抵抗（第１の抵抗）
５１Ｂ    抵抗（第２の抵抗）
５２    コンデンサ
２００    アンテナ
２００Ａ    アンテナ
２０１    バンドパスフィルタ
２０２    ローノイズアンプ（第１のアンプ）
２０２Ａ    ローノイズアンプ（第２のアンプ）
２０３    ミキサ
２０４    位相同期ループ回路
２０５    電圧制御発振器
２０７    基準信号発振器
２０８    ＩＦアンプ
２０９    検波器
２１０    制御部
２１１    バンドパスフィルタ
２１２    スイッチ
２１３    スイッチ（第１のスイッチ）
２１６    スイッチ（第２のスイッチ）
１２０１    分周器（第１の分周器）
１２０２    分周器（第２の分周器）
１２０３    位相比較器
１２０４    チャージポンプ
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
2005115220.tif 000019
【図１Ｂ】
2005115220.tif 000020
【図１Ｃ】
2005115220.tif 000021
【図２】
2005115220.tif 000022
【図３】
2005115220.tif 000023
【図４】
2005115220.tif 000024
【図５】
2005115220.tif 000025
【図６】
2005115220.tif 000026
【図７】
2005115220.tif 000027
【図８Ａ】
2005115220.tif 000028
【図８Ｂ】
2005115220.tif 000029
【図９】
2005115220.tif 000030
【図１０】
2005115220.tif 000031
【図１１】
2005115220.tif 000032
【図１２】
2005115220.tif 000033
【図１３Ａ】
2005115220.tif 000034
【図１３Ｂ】
2005115220.tif 000035
【国際調査報告】
2005115220.tif 000036
2005115220.tif 000037