JP2010005148A - 内視鏡及び内視鏡の信号伝送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長い挿入部の内部で撮像素子の信号伝送に対してノイズ対策を行う。
【解決手段】挿入部の先端には、ＣＣＤ４３が設けられている。ＣＣＤ４３の入出力信号のうちの周波数が高い信号が流れる水平駆動パルスφＨ１、φＨ２、及びリセットパルスφＲＳを挿入部内で光ファイバにより伝送する。また、電流が非常に微弱な撮像信号Ｖｏｕｔも挿入部内で光ファイバにより伝送する。これら光ファイバは、フレキシブル光配線板４０に設けられている。フレキシブル光配線板４０は、挿入部の内部で螺旋状に巻いて配されている。
【選択図】図８

Description

本発明は、体内に挿入される挿入部の先端部に内蔵したＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子に対して信号や電源等を入出力するためのケーブルを前記挿入部に内蔵した内視鏡、及び内視鏡の信号伝送方法に関するものである。

内視鏡の手元操作部には、体内に挿入される挿入部が取り付けられている。挿入部は、先端から順に、先端硬質部、湾曲部、及び、可撓管部を繋げた構成になっている。先端硬質部には、先端面に、対物レンズ、照明用レンズ、鉗子出口、送気・送水口等が設けられている。対物レンズの奧には、撮像素子が内蔵されている。先端硬質部は、硬質な金属材料等で形成されている。また、可撓管部は、手元操作部と湾曲部との間を細径で長尺状に繋ぐ部分であり、可撓性を有している。湾曲部は、手元操作部に設けた操作ノブを回転操作することでアングルワイヤの牽引により上下左右のいずれの方向に湾曲する。これにより、患者への挿入性をスムーズにし、また、先端硬質部を体腔内の所望の方向に向けることができる。

内視鏡は、手元操作部に設けたユ二バールコネクタによりプロセッサ装置に接続される。プロセッサ装置は、電源回路、撮像素子用ドライバ（駆動回路）、ＣＤＳ回路、Ａ／Ｄ変換器、画像処理部等を備えており、撮像素子の駆動を制御して撮像素子から得られる撮像信号をデジタル処理して外部接続したモニタに表示する。

挿入部には、撮像素子とプロセッサの各回路との間を接続するためのフレキシブルな多芯ケーブルが内蔵されている。入出力用信号としては、電源電圧ＶＤＤ、接地電圧ＶＳＳ、撮像信号Ｖｏｕｔ、水平駆動パルスφＨ１，φＨ２、垂直駆動パルスφＶ１〜φＶ４、及びリセットパルスφＲＳ等である。多芯ケーブルの電線は、長い挿入部を通り、しかも手元操作部からプロセッサ装置にユニバーサルコネクタを介して接続されるため、全長として非常に長くなる。電線が長い状態にあると、例えば他の信号よりも電流が微弱な撮像信号は、周囲の雑音の影響を受けやすく、ＳＮ比が悪くなるおそれがある。このようになると、モニタに表示される画像の質が低下する。

そこで、多芯ケーブルの代わりに、フレキシブルプリント基板を長尺の帯体に作って挿入部の内部に設け、その基板の長手方向の所定間隔ごとに、ＣＤＳ回路、Ａ／Ｄ変換器、及び画像処理部等で構成される映像回路の全電子部品、又は一部電子部品を搭載して、撮像素子と映像回路との電気的接続を短くした内視鏡が提案されている（特許文献１）。
特開昭６２−１１３１２１号公報

特許文献１に記載の発明では、フレキシブルプリント基板に電子部品を搭載しているため、挿入部の径が大きくなるおそれがある。

また、撮像素子には、出力される撮像信号以外に、垂直駆動パルス、水平駆動パルス、及びリセットパルス等の信号が入力される。水平駆動パルス、及びリセットパルス等の信号は、他の信号よりも周波数の高い信号となる。近年、撮像素子は高画素化が進んでおり、水平駆動パルス信号の高周波数化が進んでいる。このため、水平駆動信号が信号線上を伝送される時には、その整数倍の周波数の高調波輻射（不要輻射）が生じる。この不要輻射のレベルは、水平駆動パルスの周波数の３倍、５倍、・・・の特定の周波数で高くなる。このように不要輻射のレベルが高くなると、他の信号にノイズを混入させるおそれがある。特に、撮像信号にノイズを与えると、モニタに表示される画像の質が低下する。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、挿入部の大径化を防ぎながら、挿入部に内蔵される信号線に対してノイズを受ける対策、又はノイズを与える対策を施した内視鏡を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の内視鏡では、体内に挿入される挿入部の先端内部に設けられている撮像素子に前記挿入部を通して伝送される入出力信号のうちの前記撮像素子に入力される水平駆動パルス（ΦＨ１，ΦＨ２）の信号、及びリセットパルス（ΦＲＳ）の信号、又は前記撮像素子から出力される撮像信号（Ｖｏｕｔ）のいずれか一方又は両方を伝送する光ファイバを設けても良い。この場合、他の信号は、電線、又は複数の電線を一纏めにしたケーブルを用いて伝送すればよい。

水平駆動パルス（ΦＨ１，ΦＨ２）、及びリセットパルス（ΦＲＳ）の信号は、内視鏡が接続されるプロセッサ装置に内蔵する駆動回路からユニバーサルコネクタ、及び挿入部を通して撮像素子に、周波数の高い信号として入力される。また、撮像信号（Ｖｏｕｔ）は、撮像素子から挿入部、及びユニバーサルコネクタを通してプロセッサ装置に、電流が微弱な信号として出力される。このため、水平駆動パルス（ΦＨ１，ΦＨ２）、及びリセットパルス（ΦＲＳ）、又は撮像信号のうちのいずれか一方、又は両方を光ファイバで伝送すればよい。

光伝送するための光ファイバとしては、フレキシブル光配線板に平面的に並べて取り付けるのが、挿入部内のスペースの有効利用の面から好適である。また、他の信号を伝送する電線を信号伝送用の光ファイバと一緒に平面的に並べて前記フレキシブル光配線板に取り付けてもよい。さらに、該内視鏡が接続される光源装置に内蔵する光源から放たれる光を前記挿入部に設けた照明窓に導く照明用光ファイバを信号用の光ファイバと一緒に平面的に並べて前記フレキシブル光配線板に取り付けてもよい。

また、フレキシブル光配線板を挿入部内に螺旋状に巻いて配するのが挿入部の細径化の面から望ましい。さらに、挿入部内に配される内容物単体の周り、あるいは複数の内容物の周りに螺旋状に巻いて配しても良い。なお、内容物としては、照明用のファイババンドル又はライトガイド、鉗子チューブ又はこれに接続されるフレキシブル管や硬質管、ジェット噴射用チューブ、及び、送気・送水チューブ等の複数の内容物のうちのいずれかであればよい。

本発明の内視鏡によれば、長い挿入部の内部で伝送される信号のうちの周波数が高い信号を光ファイバで伝送するようにしから、不要輻射を抑えることができ、他の信号にノイズを与えることを防止することができる。また、電流が非常に微弱なアナログ電流である信号を光ファイバで伝送するようにしたから、その信号自体のノイズを抑えることができる。

先端に撮像素子を備える電子内視鏡１０は、図１に示すように、挿入部１１、手元操作部１２、及び、ユニバーサルコネクタ１３などを備えた細長い形状になっている。挿入部１１は、管状に形成されており、先端から順に、先端部１４、湾曲部１５、及び、可撓管部１６とで構成されている。ユニバーサルコネクタ１３は、手元操作部１２から延設されたコード１８の先端に設けられており、プロセッサ装置１９、及び、光源装置１７に接続される。プロセッサ装置１９には、先端部１４に内蔵する撮像素子（センサ素子）を駆動するドライバや電源回路、撮像素子から得られる撮像信号を画像処理してコンポジット信号やＲＧＢコンポーネント信号にエンコードするための画像処理回路等が設けられている。

先端部１４は、硬質な金属材料等で形成されている。また、可撓管部１６は、手元操作部１２と湾曲部１５との間を細径で長尺状に繋ぐ部分であり、可撓性を有している。湾曲部１５は、手元操作部１２に設けられた湾曲操作部１２ａの操作に連動して、挿入部１１内に挿設されたアングルワイヤが牽引されて上下左右に湾曲動作する。これにより、先端部１４が体腔内の所望の方向に向けられ、撮像素子で撮像した観察部位を、画像処理回路を介してモニタ２０に表示する。なお、符号２１は、処置具が挿通される鉗子口であり、鉗子口２１は、点線で示すように、挿入部１１内に配される鉗子チューブ２２に接続される。

先端部１４の先端面１４ａには、図２に示すように、観察窓２３、照明窓２４,２５、ジェット噴射用噴射口２６、鉗子出口２７、送気・送水ノズル２８などが露呈して設けられている。観察窓２３には、体腔内の被観察部位の像光を取り込むための対物光学系の一部が配され、対物レンズ系の奧には撮像素子が内蔵されている。照明窓２４，２５は、照明用レンズの一部が組み込まれており、光源装置から発する照明光をファイババンドルで導いて体腔内の被観察部位に照射する。鉗子出口２７は、鉗子チューブ２２を介して手元操作部１２に設けた鉗子口２１と連通されている。送気・送水ノズル２８は、手元操作部１２に設けた送気・送水ボタンを操作することによって観察窓２３の汚れを落とすための洗浄水やエアーを噴射する。ジェット噴射用噴射口２６は、送気装置から供給される流体、例えば空気や二酸化炭素ガスなどを被観察部位に向けて噴射する。

可撓管部１６には、図３に示すように、照明用レンズに照明光を導くためのファイババンドル３０，３１、鉗子チューブ２２、送気・送水チューブ３２、多芯電線用ケーブル３３、及びジェット噴射用チューブ３４等の断面円形の内容物が遊挿されている。ファイババンドル３０，３１は、複数本の光ファイバを束ねて絶縁性の保護カバーで覆ったものである。多芯電線用ケーブル３３は、複数の信号線を束ねて絶縁性の保護被膜で覆った断面形状になっており、主に、電源電圧ＶＤＤや接地電圧ＧＮＤ等の電源系や、信号系のうちの垂直駆動パルスΦＶ１〜ΦＶ４の信号を撮像素子に送るためのケーブルである。信号線は、導体の周りに絶縁体で覆った絶縁電線となっている。なお、符号３５は、湾曲部１５を湾曲させるためのアングルワイヤであり、密着コイルパイプ３６の中に挿通されている。

また、可撓管部１６は、内側より順に可撓性を保ちながら内部を保護するフレックスと呼ばれる螺管３７と、この螺管３７の上に被覆され螺管３７の伸張を防止するブレードと呼ばれるネット３８と、このネット３８上に樹脂を被着した外層３９との３層で構成されている。螺管３７の内側には、詳しくは後述するフレキシブル光配線板４０が螺管３７に内接するように螺旋状に配されている。フレキシブル光配線板４０は、信号系のうちの水平駆動パルスΦＨ１，ΦＨ２の信号を撮像素子に光伝送で送り、また、撮像信号Ｖｏｕｔを撮像素子から光伝送により送出するためのフレキシブルな長尺帯状ケーブルである。

観察窓２３には、図４に示すように、対物光学系４１の一部が露呈して配されている。照明窓２４，２５から発する照明光は、被観察部位を反射して観察窓２３に入射する。観察窓２３から入射する被写体光は、対物光学系４１を通ってプリズム４２に入射してプリズム４２の内部で屈曲することで撮像素子４３の結像面に結像する。撮像素子４３は、パッケージングが行われていないベアチップの形態になっており、ワイヤボンディング、TAB（tape automated bonding）、フリップチップ等の方法によりチップ上の電極がプリント基板４４の端子に接続されている、例えばＣＣＤやＣＭＯＳである。

プリント基板４４には、光変換器４５、多芯光端子部４６、及び多芯電線用端子部（図示なし）が実装されている。前記プリント基板４４の端子のうちの水平駆動パルス（ΦＨ１、ΦＨ２）用の端子、及び撮像信号Ｖｏｕｔ用の端子は、光変換器４５に接続されている。光変換器４５は、電気−光（Ｅ／Ｏ）変換器、及び光−電気変換器を有し、水平駆動パルス（ΦＨ１、ΦＨ２）の信号を光信号から電気信号に変換し、また、撮像信号Ｖｏｕｔを電気信号から光信号に変換する。多芯光端子部４６には、一方に光変換器４５の端子が接続されており、他方にフレキシブル光配線板４０の一端に設けた多芯光コネクタ４７が着脱自在に接続される。

また、前記プリント基板４４の端子のうちの垂直駆動パルス（ΦＶ１〜ΦＶ４２）用の端子、及び電源電圧（ＶＤＤ）や接地電圧（ＶＳＳ）用の端子は、多芯電線用接続部に接続されている。多芯電線用接続部は、多芯光端子部４６の隣に配されている。この多芯電線用接続部には、多芯電線用ケーブル３３の一端に設けた多芯電線用コネクタが接続されている。

なお、多芯電線用コネクタを用いずに、多芯電線用ケーブルから複数の信号線を露呈し、各信号線の絶縁体を剥がして内部の導体を前記プリント基板４４の端子に直接に接続してもよい。また、湾曲部１５の内部には、合成樹脂製のフレキシブル管５０が配されている。フレキシブル管５０の一端には、鉗子チューブ２２が接続されており、他端には先端部１４の内部に配した硬質管５１が接続されている。この硬質管５１は、先端部１４の内部で固定されており、先端が鉗子出口２７に接続されている。

湾曲部１５には、図５に示すように、螺管３７の内側に、短管状に形成された複数の節輪５３が連結して配されている。各節輪５３は、上下左右に湾曲するように連結ピンにより互いが連結されている。各節輪５３の内面には、各密着コイルパイプ３６を挿通するワイヤガイド４９が設けられている。ワイヤガイド４９は、アングルワイヤ３５を各節輪５３の内面に沿わせる作用をする。各アングルワイヤ３５は、先端が先端部１４に係止され、基端側が手元操作部１２の湾曲操作駆動機構（図示なし）に接続されている。アングルワイヤ３５は、先端部１４，及び手元操作部１２の内部では密着コイルパイプ３６から露呈されており、湾曲操作駆動機構は、湾曲操作部１２ａを回転操作することに連動して上下・左右で対となっているアングルワイヤ３５を牽引して湾曲部１５を湾曲させる。節輪５３の列の外周には、弾性帯状板である螺管３７が螺旋状に巻かれ、その外側にネット３８、及び外層３９が弾性自在に覆っている。

節輪５３の内側には、密着コイルパイプ３６の内側になるように、フレキシブル光配線板４０が螺旋状に巻かれて配されている。このフレキシブル光配線板４０が形成する螺旋の中に、ファイババンドル３０，３１、鉗子チューブ２２、送気・送水チューブ３２、多芯電線用ケーブル３３、及びジェット噴射用チューブ３４等の複数本の内容物が略直線的に遊挿されている。なお、図５では、図面の煩雑化を防ぐために、多芯電線用ケーブル３３以外の内容物の記載を省略している。また、湾曲部１５は湾曲するため、フレキシブル光配線板４０に対して節輪５３、又は内容物が摺動してフレキシブル光配線板４０が傷付くおそれがある。そこで、密着コイルパイプ３６を含む節輪５３、又は内容部との間に可撓性を有する材料で作った管を設け、この管の外周又は内周にフレキシブル光配線板４０を螺旋状に巻いても良い。また、フレキシブル光配線板４０を節輪５３と密着コイルパイプ３６との間に螺旋状に巻いても良い。この場合、密着コイルパイプ３６毎で隣接するワイヤガイド４９の間にはワイヤガイド４９が無いので、密着コイルパイプ３６と節輪５３との間に隙間ができる。そこで、この間に螺旋状に巻いていけばよい。

一方、可撓管部１６の内部では、図６に示すように、フレキシブル光配線板４０が密着コイルパイプ３６の外周で、かつ螺管３７の内側に配される。可撓管部１６の基端側は、手元操作部１２のハウジング５２の内部に入り込んで固定されている。ハウジング５２の内部には、光変換用基板５４が設けられている。光変換用基板５４には、多芯光接続部５５、光変換器５６、及び、多芯電線接続部５７が実装されている。多芯光接続部５５には、フレキシブル光配線板４０の他端に設けた多芯光コネクタ５８が接続される。光変換器５６は、電気−光（Ｅ／Ｏ）変換器、及び光−電気（Ｏ／Ｅ）変換器を有し、多芯電線接続部５７を介して伝送される水平駆動パルス（ΦＨ１、ΦＨ２）の信号を電気信号から光信号に変換して多芯光接続部５５に送る。また、多芯光接続部５５を介して伝送される撮像信号Ｖｏｕｔを光信号から電気信号に変換して多芯電線接続部５７に送る。多芯電線接続部５７には、多芯電線用ケーブル５９の一端に設けた多芯電線用コネクタ６０が接続される。水平駆動パルス（ΦＨ１、ΦＨ２の）信号、及び撮像信号Ｖｏｕｔは、先端部１４から手元操作部１２までの間のみで光伝送され、手元操作部１２からプロセッサ装置１９までの間では、ユニバーサルコネクタ１３を介して電線により伝送される。

また、光変換用基板５４には、多芯光接続部５５の隣に、多芯電線用接続部（図示なし）が設けられている。この多芯電線用接続部には、挿入部１１の内部の多芯電線用ケーブル３３の他端に設けた多芯電線用コネクタ（図示なし）が接続される。ハウジング５２の内部の多芯電線用ケーブル５９には、垂直駆動パルス（ΦＶ１〜ΦＶ４２）、電源電圧（ＶＤＤ）、及び接地電圧（ＶＳＳ）の信号を伝送する電線が配されている。垂直駆動パルス（ΦＶ１〜ΦＶ４２）、電源電圧（ＶＤＤ）、及び接地電圧（ＶＳＳ）は、多芯電線用コネクタ６０、及び多芯電線接続部５７を通って挿入部１１の内部の多芯電線用ケーブル３３に伝送される。これにより、手元操作部１２からプロセッサ装置１９の間では、水平駆動パルス（ΦＨ１、ΦＨ２）、撮像信号（Ｖｏｕｔ）、垂直駆動パルス（ΦＶ１〜ΦＶ４２）、電源電圧（ＶＤＤ）、及び接地電圧（ＶＳＳ）を多芯電線用ケーブル５９で伝送する。なお、フレキシブル光配線板４０を密着コイルパイプ３６の内側に配しても良い。

フレキシブル光配線板４０は、複数の光ファイバ６１を長尺帯状のフレキシブル基板６２内に並設し、長手方向の両端に多芯光コネクタ４７，５８を取り付けた形態になっている。フレキシブル基板６２は、図７に示すように、接着剤６３付きのベースフィルム６４に複数の光ファイバ６１を平面的に並べ、その上にカバーフィルム６５を被せて密着させることで複数の光ファイバ６１をフレキシブルに固定した構造になっている。カバーフィルム６５、及びベースフィルム６４は絶縁性の材料で形成されている。

光ファイバ６１としては、例えば外径が２５０μｍのものであれば、損失が小さく、通信分野で一般的に使用されている石英製ファイバや、市販の各種コネクタを利用することができるので好適である。また、シングルモードの光ファイバを使用する場合、コア径が１０μｍ、屈折率分布がステップインデックスのもが好適である。マルチモードの光ファイバを使用する場合、コア径が５０μｍ又は６２．５μｍ、屈折率分布がグレーデッドインデックスのもが好適である。ベースフィルム６４やカバーフィルム６５を構成する保護フィルムとしては、難燃性を考慮してポリイミドが望ましく、ポリエステル（ＰＥＴ）も適用することができる。ポリイミドで保護フィルムを作る場合、厚みは２５μｍ、５０μｍ、７５μｍのいずれかの厚みのものを使用するのが好適である。ポリエステルで保護フィルムを作る場合、厚みは５０μｍ、７５μｍのいずれかの厚みのものを使用するのが好適である。接着剤６３としては、厚みは２５０μｍ位が望ましい。光ファイバ６１のピッチは、多芯光コネクタ４７，５８の配線ピッチに合わせるのが望ましい。フレキシブル光配線板４０を螺旋状に巻く径が例えば、１０ｍｍ未満の場合にはマルチモードの光ファイバ６１を使用する方が、伝送損失が小さいので望ましい。なお、フレキシブル光配線板４０としては、接着剤無しのベースフィルムの上に光ファイバ６１を平面的に並べて設け、その上からシリコーンゴムでコーティングした構造のものでもよい。

プロセッサ装置１９は、図８に示すように、ＣＰＵ７０、電源回路７１、タイミングジェネレータ（ＴＧ）７２、ＣＣＤドライバ７３、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路７４、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器７５、及び画像処理回路７６を備えている。プロセッサ装置１９は、多芯電線用ケーブル５９，３３、フレキシブル光配線板４０のケーブルを介して電子内視鏡１０内の撮像素子４３と電気的に接続されている。ここで、撮像素子４３をＣＣＤとして説明する。

ＣＰＵ７０は、プロセッサ装置１９内の各部を制御するとともに、電子内視鏡１０や光源装置１７等も統括的に制御する。電源回路７１は、電源電圧ＶＤＤ、及び接地電圧ＶＳＳを生成し、生成した電源電圧ＶＤＤ、及び接地電圧ＶＳＳを多芯電線用ケーブル５９，３３を介してＣＣＤ４３に供給する。なお、電源回路７１は、プロセッサ装置１９内の各部に供給するための電源も生成する。

ＴＧ７２は、クロック信号を生成してＣＣＤドライバ（駆動回路）７３に供給する。また、ＴＧ７２は、相関二重サンプリング用のクランプパルス及びサンプルホールドパルスを生成してＣＤＳ回路７４に供給するとともに、Ａ／Ｄ変換用のクロック信号を生成してＡ／Ｄ変換器７５に供給する。

ＣＣＤドライバ７３は、ＴＧ７２から入力されたクロック信号に基づき、前述した垂直駆動パルスφＶ１〜φＶ４、水平駆動パルスφＨ１，φＨ２、リセットパルスφＲＳ等の駆動信号を生成する。垂直駆動パルスφＶ１〜φＶ４は、挿入部１１内で多芯電線用ケーブル３３を介してＣＣＤ４３に伝送される。他方、水平駆動パルスφＨ１，φＨ２、及びリセットパルスφＲＳは、挿入部１１内でフレキシブル光配線板４０を介してＣＣＤ４３に伝送される。ＣＣＤ４３は、入力された駆動信号に従い、撮像動作を行う。

ＣＣＤ４３から出力される撮像信号Ｖｏｕｔは、挿入部１１内でフレキシブル光配線板４０を介して伝送さ、プロセッサ装置１９の内部に設けたＣＤＳ回路７４に伝送される。ＣＤＳ回路７４は、ノイズ除去回路であり、ＴＧ７２から供給されるクランプパルスに基づいて、撮像信号Ｖｏｕｔのフィールドスルー部の電圧をクランプし、ＴＧ７２から供給されるサンプルホールドパルスに基づいて撮像信号Ｖｏｕｔの画素信号部の電圧をサンプルホールドし、フィールドスルー部と画素信号部との差分値（電圧差）を信号として出力する。

Ａ／Ｄ変換器７５は、ＴＧ７２から供給されるＡ／Ｄ変換用のクロック信号に基づいて、ＣＤＳ回路７４から出力された信号を量子化して、例えば８ビット（２５６階調）のデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号を画像処理回路７６に入力する。

画像処理回路７６は、入力されたデジタル信号に対し、ホワイトバランス調整、ゲイン補正、色補間、輪郭強調、ガンマ補正、カラーマトリックス演算等の画像処理を行い、画像データを生成する。また、画像処理回路７６は、画像データをモニタ２０に表示するための信号形式に変換し、モニタ２０に画像表示を行う。

光源装置１７は、キセノンランプやハロゲンランプなどの白色の光源７８と、光源７８を駆動するための光源ドライバ７９と、光源７８から発せられた光を集光する集光レンズ８０とを備えている。光源７８から発せられた光は、集光レンズ８０によって集光され、ファイババンドル３０，３１の入射端に導かれ、ユニバーサルコネクタ１３に設けた中継器９０を介して挿入部１１内に導かれ、照明窓２４，２５から体腔内へ照射される。なお、符号８５は、プリント基板４４に設けた多芯電線用接続部、符号８１は、その多芯電線用接続部８５に着脱自在に接続される多芯電線用コネクタ８１、符号８２は、手元操作部１２のハウジング内に設けた光変換用基板５４に設けた多芯電線用コネクタ、符号８３は、その多芯電線用コネクタ８２が着脱自在に接続される多芯電線用接続部である。

上記のように構成された電子内視鏡１０を使用して体腔内を観察する際には、ユニバーサルコネクタ１３をプロセッサ装置１９、及び光源装置１７に接続する。プロセッサ装置、光源装置、及びモニタ２０の電源をオンにして、電子内視鏡１０の挿入部１１を体腔内に挿入し、光源装置１７からの照明光で体腔内を照明しながら、ＣＣＤ４３により撮像される体腔内の画像をモニタ２０で観察する。

前記電源オンにより、プロセッサ装置１９の電源回路７１から電源電圧ＶＤＤ、及び接地電圧ＶＳＳが電子内視鏡１０の手元操作部１２に送られる。電源電圧ＶＤＤ、及び接地電圧ＶＳＳは、手元操作部１２から挿入部１１に内蔵した多芯電線用ケーブル３３を介して先端部１４に内蔵したＣＣＤ４３に供給される。また、ＣＣＤドライバ７３から出力される垂直駆動パルスΦＶ１〜ΦＶ４も、挿入部１１に内蔵した多芯電線用ケーブル３３を介してＣＣＤ４３に供給される。

一方、ＣＣＤドライバ７３から出力される水平駆動パルスΦＨ１、ΦＨ２やリセットパルスΦＲＳは、挿入部１１の内部に螺旋状に巻いて内蔵したフレキシブル光配線板４０の光ファイバ６１を介してＣＣＤ４３に供給される。そして、ＣＣＤ４３から出力される撮像信号Ｖｏｕｔも、フレキシブル光配線板４０の光ファイバ６１を介して手元操作部１２に送られる。なお、全ての信号は、手元操作部１２とプロセッサ装置１９との間で電線により伝送される。

プロセッサ装置１９に入力された撮像信号Ｖｏｕｔは、ＣＤＳ回路７４によりノイズが除去され、Ａ／Ｄ変換器７５によりデジタル信号に変換される。そして、Ａ／Ｄ変換器７５により変換されたデジタル信号は、画像処理回路７６により画像データに変換され、モニタ２０に画像表示が行われる。

以上説明したように、長い挿入部１１の内部で周波数が高い信号が流れる水平駆動パルスφＨ１、φＨ２、及びリセットパルスφＲＳを光ファイバ６１で伝送するようにしから、不要輻射を抑えることができ、他の信号、例えば垂直駆動パルスΦＶ１〜ΦＶ４や電源電圧ＶＤＤ、接地電圧ＶＳＳ等の信号にノイズを与えることを防止することができる。また、撮像信号Ｖｏｕｔは、電流が非常に微弱なアナログ電流である。この撮像信号Ｖｏｕｔを光ファイバ６１で伝送するようにしたから、「信号電流ノイズ」「リセットノイズ」「暗電流ノイズ」等のノイズを抑えることができ、ノイズの少ない画像を得ることができる。

なお、上記実施形態では、他の信号にノイズを与えやすい水平駆動パルスφＨ１、φＨ２、及びリセットパルスφＲＳと、ノイズが載りやすい撮像信号Ｖｏｕｔとの両方を挿入部１１の内部で光伝送しているが、本発明ではこれに限らず、いずれか一方のみを光伝送してもよい。

上記各実施形態では、撮像素子としてＣＣＤ４３を用いているが、代わりにＣＭＯＳを用いても良い。ＣＭＯＳを用いる場合にも水平駆動パルスφＨ１、φＨ２、リセットパルスφＲＳ、及び撮像信号Ｖｏｕｔを光ファイバで伝送すればよい。なお、ＣＭＯＳは、撮像素子内のロジック回路により発生させた２値の制御信号群によりスイッチをオン／オフさせて信号を選択して読み出すため、撮像素子内の読み出しに必要なパルスを発生させるタイミングジェネレータＴＧやシフトレジスタなどのロジック回路を内蔵して１チップ化することができる。この構成のＣＭＯＳを用いる場合、プロセッサ装置１９に内蔵する駆動回路から読出し動作するために出力する信号としては、センサークロックＳＣＫ、水平基準パルスＨＰ、及び垂直基準パルスＶＰとの３つに減らすことができる。したがって、このような構成のＣＭＯＳを用いる場合には、高い周波数の信号となるセンサークロックＳＣＫ、及び水平基準パルスＨＰを光ファイバで伝送すればよい。そして、勿論、撮像信号Ｖｏｕｔも光ファイバで伝送するのが望ましい。

上記各実施形態では、フレキシブル光配線板４０を節輪５３の内側で螺旋状に巻いて配しているが、これの代わりに、例えば鉗子チューブ２２や多芯電線用ケーブル３３等の断面略円形の内容物の周りに螺旋状に巻いて配しても良い。

また、上記各実施形態では、フレキシブル光配線板４０を挿入部１１の内部で螺旋状に巻いて配しているが、螺旋状に限らず、略直線的に配しても良い。また、多芯電線用ケーブル３３を省略し、代わりに周知のフレキシブルプリント基板を用いてもよい。この場合、そのフレキシブルプリント基板を螺旋状に巻いて配しても良い。フレキシブルプリント基板は、フィルム状の絶縁体（ベースフィルム）の上に接着層を形成し、さらにその上に導体箔を形成し、端子部やはんだ付け部以外に絶縁体を被せて保護した構造となっている。また、フレキシブルプリント基板の代わりに、絶縁性のベースフィルムの上に、細径の電線（導線を絶縁性の皮膜で覆ったもの）を面方向に並べて取り付け、絶縁性のカバーフィルムやシリコーンゴムで覆う構造にしてもよい。

また、上記各実施形態では、フレキシブル光配線板４０に光ファイバのみを取り付けているが、電源電圧ＶＤＤや接地電圧ＶＳＳ、及び垂直駆動パルスΦＶ１〜ΦＶ４の信号を伝送する複数の電線も光ファイバ６１と一緒に面方向に並べてフレキシブル光配線板４０に取り付けても良い。この場合、ベースフィルムの上に、光ファイバ６１と電線（導線を絶縁性の皮膜で覆ったもの）とを交互に配しても良いし、光ファイバ列と電線列になるように分けて配してもよい。この場合も、フレキシブル光配線板４０を挿入部１１の内部に螺旋状に配しても良い。

また、図３で説明したように、挿入部１１には、ファイババンドル３０，３１が配されている。このファイババンドル３０，３１を省略し、新たに照明用の光ファイバをフレキシブル光配線板４０に信号伝送用の光ファイバ６１と一緒に面方向に並べて取り付けても良い。このようにすると挿入部１１の内部の内容物が減るから、挿入部１１の径をコンパクトにすることができる。照明用の光ファイバを、フレキシブル光配線板４０の前後端から突出して設け、フレキシブル光配線板４０から突出した複数本の照明用光ファイバを一つにまとめて照明窓２４，２５、及びユニバーサルコネクタ１３に設けた中継器９０を介して集光レンズ８０に導けばよい。この場合、照明窓２４，２５は２個あるので、照明用光ファイバの束を分けて作って導けばよい。この場合もフレキシブル光配線板４０を挿入部１１の内部で螺旋状に巻いて配してもよい。

また、上記実施形態では、フレキシブル光配線板４０に設けた光ファイバ６１での伝送を撮像素子４３から手元操作部１２までとしているが、ユニバーサルコネクタ１３に光中継器を設けてプロセッサ装置１９まで光伝送してもよい。

電子内視鏡の使用状態を示す説明図である。 先端部の端面を示す説明図である。 可撓管部の内部を示す断面図である。 先端部の内部を示す断面図である。 湾曲部の内部を示す断面図である。 可撓管部の内部を示す断面図である。 フレキシブル光配線板を示す断面図である。 電子内視鏡、プロセッサ装置、及び光源装置の電気的概略を示す説明図である。

符号の説明

１１ 挿入部
１４ 先端部
３３ 多芯電線用ケーブル
４０ フレキシブル光配線
４３ ＣＣＤ（撮像素子）
４５、５６ 光変換器
６１ 光ファイバ

Claims (7)

1. 体内に挿入される挿入部の先端内部に設けられている撮像素子に対して入出力される入出力信号を、前記挿入部の内部を通して伝送する内視鏡において、
   前記入出力信号のうちの前記撮像素子に入力される水平駆動パルスの信号、及びリセットパルスの信号、又は前記撮像素子から出力される撮像信号のいずれか一方又は両方を伝送する光ファイバを備えたことを特徴とする内視鏡。
2. 前記光ファイバは、フレキシブル光配線板に平面的に並べて取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の内視鏡。
3. 前記光ファイバで伝送する前記信号に対して他の信号を伝送する電線を設け、前記電線は前記フレキシブル光配線板に前記光ファイバと一緒に平面的に並べて取り付けられていることを特徴とする請求項２記載の内視鏡。
4. 該内視鏡が接続される光源装置に内蔵する光源から放たれる光を前記挿入部に設けた照明窓に導く照明用光ファイバを前記挿入部の内部に備えており、前記照明用光ファイバは、前記フレキシブル光配線板に前記光ファイバと一緒に平面的に並べて取り付けられていることを特徴とする請求項２又は３記載の内視鏡。
5. 前記フレキシブル光配線板は、前記挿入部の内部に螺旋状に巻かれて内蔵されていることを特徴とする請求項２ないし４いずれか記載の内視鏡。
6. 前記挿入部の基端部は、前記挿入部のうちの先端部寄りに設けた湾曲部を湾曲操作するための操作部が設けられた手元操作部に接続されており、前記光ファイバは、前記撮像素子と前記手元操作部との間に配されていることを特徴とする請求項１ないし５いずれか記載の内視鏡。
7. 体内に挿入される挿入部の先端内部に設けられている撮像素子に対して入出力される入出力信号を、前記挿入部の内部を通して伝送する内視鏡の信号伝送方法において、
   前記入出力信号のうちの前記撮像素子に入力される水平駆動パルスの信号、及びリセットパルスの信号、又は前記撮像素子から出力される撮像信号のいずれか一方又は両方を光ファイバで伝送するようにしたことを特徴とする内視鏡の信号伝送方法。

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