JP2009095554A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像信号を含む光の経路が、光源からの光の経路と共用できる内視鏡装置の提供。
【解決手段】内視鏡装置１は、被写体の画像信号を取得する撮像素子と画像信号を光信号に変換し第１光信号として出力する画像信号発光部とを有する電子内視鏡１０を備える。第１光信号を受光する画像信号受光部と画像信号に画像処理を施す画像処理部と被写体を照明するための照明光を供給する光源とを有するプロセッサ５０を備える。電子内視鏡１０とプロセッサ５０の少なくとも一方は第１光信号と照明光とが通る共用光伝送路を有する。光源から照射される光の遮光期間に第１光信号が出力される。
【選択図】図１

Description

本発明は、内視鏡装置に関し、特に電子内視鏡からプロセッサへの画像信号の伝送を、光を介して行う装置に関する。

従来、電子内視鏡とプロセッサとの間の信号伝送について光を介して行う装置が提案されている。

特許文献１は、電子内視鏡からプロセッサに送る画像信号、プロセッサから電子内視鏡に送る制御信号について、光を介して伝送する内視鏡装置を開示する。
特開平１０−２９５６３５号公報

しかし、特許文献１では、干渉を避けるため、画像信号を含む光信号の伝送経路と、プロセッサの光源から電子内視鏡に供給する光（照明光）の伝送経路とは異なる。特許文献１では、照明光を伝送する光ファイバケーブルの周りに、画像信号を含む光信号を伝送する光ファイバケーブルが同心円状に配置されるため、光ファイバケーブルを太くする必要がある。

したがって本発明の目的は、画像信号を含む光の伝送経路の一部が、干渉することなく光源から電子内視鏡に供給する光の伝送経路と共用できる内視鏡装置を提供することである。

本発明に係る内視鏡装置は、被写体の画像信号を取得する撮像素子と画像信号を光信号に変換し第１光信号として出力する画像信号発光部とを有する電子内視鏡と、第１光信号を受光する画像信号受光部と画像信号に画像処理を施す画像処理部と被写体を照明するための照明光を供給する光源とを有するプロセッサとを備え、電子内視鏡とプロセッサの少なくとも一方は第１光信号と照明光とが通る共用光伝送路を有し、光源から照射される光の遮光期間に第１光信号が出力される。

好ましくは、遮光期間を設けるために、光源から出射された光を通す開口部と遮光する遮光部とを有するロータリーシャッタをさらに備える。

さらに好ましくは、撮像素子による撮像が行われる撮像期間は、光源から出射された光が開口部を通る照明期間と同期し、同期するための電子内視鏡とプロセッサとの情報交換は、磁気結合を介して行われる。

また、好ましくは、第１光信号は、電子内視鏡からプロセッサを制御するスコープ側制御信号を含む。

また、好ましくは、電子内視鏡は、共用光伝送路の光路端に配置されて、第１光信号を共用光伝送路内へ導くハーフミラーを有する。

また、好ましくは、共用光伝送路は、電子内視鏡とプロセッサとの接続部分を含む。

さらに好ましくは、プロセッサから電子内視鏡への電力供給は磁気結合を介して行われる。

さらに好ましくは、電子内視鏡は、プロセッサから供給された電力を充電するバッテリを有する。

また、好ましくは、プロセッサはプロセッサから電子内視鏡を制御するプロセッサ側制御信号を光信号に変換した状態で第２光信号として電子内視鏡に出力するプロセッサ側制御信号発光部を有し、電子内視鏡は第２光信号を受光するプロセッサ側制御信号受光部を有し、共用光伝送路には第２光信号が通り、遮光期間に第２光信号が出力される。

さらに好ましくは、プロセッサは、共用光伝送路の光路端に配置されて、第２光信号を共用光伝送路内へ導くハーフミラーを有する。

以上のように本発明によれば、画像信号を含む光の伝送経路の一部が、干渉することなく光源から電子内視鏡に供給する光の伝送経路と共用できる内視鏡装置を提供することができる。

以下、本発明にかかる第１実施形態について、図１〜９を用いて説明する。第１実施形態における内視鏡装置１は、電子内視鏡１０、プロセッサ５０、及びモニターなどの画像表示装置９０を備える電子内視鏡装置である。

電子内視鏡１０は、光ファイバケーブル１１、配光レンズ１２、対物レンズ１３、撮像素子１４、撮像素子アンプ１５、第１タイミングコントローラ１６、第１映像信号処理部１７、第１ＬＤドライバ１８、第１レーザーダイオード（ＬＤ）１９、第１集光光学系２１、スコープ側フィルタ２２、ロッドレンズ２４、第１フォトダイオード（ＰＤ、受光素子）３０、第１ＰＤアンプ３１、第１シリアルパラレル変換部３２、第１システムコントロール部３３、撮像素子ドライバ３４、第１スコープ側トランス３９、第２スコープ側トランス４１、バッテリ４２、電源オンオフ表示部４３、操作部４４、第１ハーフミラーＨＭ１、及び第３ハーフミラーＨＭ３を有し、プロセッサ５０などの光源装置側の光源７３からの光を、配光レンズ１２を介して、被写体である体内を照射し、対物レンズ１３を介して撮像素子１４で撮像する。

第１映像信号処理部１７は、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）１７ａ、第１画像処理部１７ｂ、第１メモリ１７ｃ、第１ＭＰＸ（マルチプレクサ）１７ｄ、及び第１パラレルシリアル変換部１７ｅを有する。

プロセッサ５０は、集光レンズ５１、プロセッサ側フィルタ５２、第２集光光学系５３、第２フォトダイオード５６、第２ＰＤアンプ５７、第２映像信号処理部５８、画像処理部５９、後段映像信号処理部６０、第１プロセッサ側トランス６９、第２システムコントロール部７１、第２タイミングコントローラ７２、光源７３、シャッタ制御ドライバ７４ａ、シャッタ用モータ７４ｂ、ロータリーシャッタ７４ｃ、赤外線カットフィルタ７５ａ、絞り制御ドライバ７６ａ、絞り用モータ７６ｂ、絞り７６ｃ、第２パラレルシリアル変換部８０、第２ＬＤドライバ８１、第２レーザーダイオード８２、電源８５、第２プロセッサ側トランス８６、フロントパネル操作部８７、第２ハーフミラーＨＭ２、及び第４ハーフミラーＨＭ４を有し、電子内視鏡１０に照明光、制御信号（プロセッサ側制御信号）、及び電力を供給し、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、画像表示装置９０で観察可能なビデオ信号に変換する。

第２映像信号処理部５８は、第２シリアルパラレル変換部５８ａ、及び第２ＭＰＸ５８ｂを有する。

まず、電子内視鏡１０の各部について説明する。光ファイバケーブル１１は、光源７３からの光を電子内視鏡１０の先端部分に伝達する。光ファイバケーブル１１によって伝達された光源７３からの光は、配光レンズ１２を介して、照明光として、被写体に照射される。

撮像素子１４は、対物レンズ１３を介して入射した被写体における反射光（被写体像）を、光学像として撮像する。撮像素子アンプ１５は、被写体の画像信号（撮像により得られた光学像に関する画像信号）を増幅する。

第１タイミングコントローラ１６は、第１システムコントロール部３３の制御に基づいて、電子内視鏡１０の各部にタイミングパルスを供給し、各部の動作タイミングを制御する。特に、第１タイミングコントローラ１６は、撮像素子１４を駆動する撮像素子ドライバ３４や、第１映像信号処理部１７の各部にタイミングパルスを供給する。

また、第１実施形態では、第１タイミングコントローラ１６は、撮像素子１４における電荷蓄積の始期と終期とを特定する信号（フレーム周期信号）、及び遮光期間（データ転送期間Ｄ）におけるスコープ側制御信号と画像信号との合成信号を出力する期間とプロセッサ側制御信号を出力する期間とを特定する期間特定信号を出力する。フレーム周期信号等は、磁気結合された第１スコープ側トランス３９と第１プロセッサ側トランス６９を介して、第２タイミングコントローラ７２に送信され、ロータリーシャッタ７４ｃの回転制御に使用され、第２レーザーダイオード８２におけるプロセッサ側制御信号の光信号出力タイミング制御に使用される。期間特定信号は、例えば、遮光期間において前半はプロセッサ側制御信号を出力する期間とし、後半はスコープ側制御信号と画像信号との合成信号を出力する期間とするなどである。

第１映像信号処理部１７は、画像信号について、ノイズ除去やサンプルホールドなどの前段の画像処理を行う。具体的には、撮像素子アンプ１５で増幅された画像信号は、サンプルホールド回路１７ａで信号が一時的にホールドされ、第１画像処理部１７ｂに出力される。第１メモリ１７ｃは、画像データを一時的に格納する用途、例えば第１画像処理部１７ｂにおける、時系列に並べられた画像データを平均化してノイズを低減する機能に使用される。第１ＭＰＸ１７ｄは、第１システムコントロール部３３からのスコープ側制御信号と撮像素子１４からの画像信号とを時間軸上で切り替えて、電子内視鏡１０からの出力信号を１ｃｈに合成する。第１パラレルシリアル変換部１７ｅは、第１ＭＰＸ１７ｄからの出力信号（スコープ側制御信号＋画像信号の合成信号）をパラレルデータ（例えば１０ｂｉｔ）からシリアルデータに変換して、第１ＬＤドライバ１８に出力する（図４参照）。サンプルホールド回路１７ａ、第１画像処理部１７ｂ、第１ＭＰＸ１７ｄ、及び第１パラレルシリアル変換部１７ｅの動作は、第１タイミングコントローラ１６から出力されるクロックパルスに基づいて行われる。

図４の上部は、スコープ側制御信号と画像信号との合成信号を示すタイミングチャートであり、画像信号Ｄ１〜Ｄｎは、１水平期間Ｔ（１ラインまたは１フレーム）の中で２つ同期信号Ｓ１、Ｓ２の間に挟まれた映像期間に配置され、スコープ側制御信号Ｃ１〜Ｃ３は、隣接する１水平期間の間に配置される。例えば、図４の１つのデータ幅は１０ｂｉｔである。

第１ＬＤドライバ１８は、前段の画像処理が施された画像信号に基づいて、第１レーザーダイオード１９を駆動する。第１レーザーダイオード１９は、前段の画像処理が施された画像信号などの合成信号をデジタル光信号（第１光信号）として出力（発光）する。第１レーザーダイオード１９が出力する第１光信号は、可視光の波長帯域内にある第１波長λ１に設定される。第１レーザーダイオード１９が出力する第１光信号は、第３ハーフミラーＨＭ３を透過し、第１集光光学系２１を透過し、スコープ側フィルタ２２を透過し、第１ハーフミラーＨＭ１で反射され、ロッドレンズ２４及び集光レンズ５１を透過し、第２ハーフミラーＨＭ２で反射され、プロセッサ側フィルタ５２を透過し、第２集光光学系５３を透過し、第４ハーフミラーＨＭ４で反射されて第２フォトダイオード５６に到達する。

但し、第１レーザーダイオード１９が出力する第１光信号の一部は、第３ハーフミラーＨＭ３で反射されるか、第１ハーフミラーＨＭ１を透過するか、第２ハーフミラーＨＭ２を透過するか、第４ハーフミラーＨＭ４を透過して、第２フォトダイオード５６に到達しない。

第１レーザーダイオード１９から第１光信号の出力は、光源７３からの光が被写体に照射される照明光照射期間（光源からの光がロータリーシャッタ７４の開口部７４ｃ１を透過する期間）を避けて行われる。すなわち、ロータリーシャッタ７４の遮光部７４ｃ２が光源７３からの光を遮光する遮光期間（データ転送期間Ｄ、図７参照）に合わせて第１レーザーダイオード１９は第１光信号を出力する。光源７３からの照明光（可視光）の経路と共用する部分（共用光伝送路：第１、第２ハーフミラーＨＭ１、ＨＭ２、ロッドレンズ２４、及び集光レンズ５１）において、波長帯域が重なることによる光の干渉を防ぐ趣旨である。

また、第１レーザーダイオード１９から出力される第１光信号と、第２レーザーダイオード８２から出力される第２光信号との干渉を避けるため、第１レーザーダイオード１９が第１光信号を出力するタイミングは、期間特定信号に基づいて、第２レーザーダイオード８２が第２光信号を出力していない間に行われる。

スコープ側フィルタ２２（プロセッサ側フィルタ５２も同様）は、第１レーザーダイオード１９や第２レーザーダイオード８２から出射された光（第１光信号、第２光信号）の波長帯域だけを透過させるフィルタで、光源７３からの光のうち第１レーザーダイオード１９や第２レーザーダイオード８２が出射する光の波長帯域を除く部分が、第１ハーフミラーＨＭ１で反射して第１レーザーダイオード１９や第１フォトダイオード３０に到達するのを防ぐ（または第２ハーフミラーＨＭ２で反射して第２レーザーダイオード８２や第２フォトダイオード５６に到達するのを防ぐ）役割を果たす（図５参照）。

第１フォトダイオード３０は、プロセッサ側制御信号（プロセッサ５０の第２レーザーダイオード８２から出力された第２光信号、例えば電荷蓄積時間（撮像時間）の変更やノイズ除去の平均化係数の変更などの情報）を受光し電気信号に変換する。第１ＰＤアンプ３１は、第１フォトダイオード３０で変換された電気信号を増幅し、シリアルパラレル変換を行う第１シリアルパラレル変換部３２を介して、第１システムコントロール部３３に出力する。

第１システムコントロール部３３は、第１ＰＤアンプ３１からのプロセッサ側制御信号、及び操作部４４における使用者の操作に対応したスコープ側制御信号に基づいて、第１タイミングコントローラ１６におけるタイミングパルスの出力を制御する。また、第１システムコントロール部３３は、操作部４４における操作などに対応したスコープ側制御信号を、第１映像信号処理部１７に出力する。

次に、プロセッサ５０の各部について説明する。第２フォトダイオード５６は、撮像素子１４からの画像信号と第１システムコントロール部３３からのスコープ側制御信号との合成信号（電子内視鏡１０の第１レーザーダイオード１９から出力された第１光信号）を受光し電気信号に変換する。第２ＰＤアンプ５７は、第２フォトダイオード５６で変換された電気信号を増幅し、第２映像信号処理部５８に出力する。

第２映像信号処理部５８は、画像信号とスコープ側制御信号との合成信号について、同期信号などに基づいて、画像信号とスコープ側制御信号とに分離する処理を行う。具体的には、第２ＰＤアンプ５７で増幅された画像信号とスコープ側制御信号の合成信号は、第２シリアルパラレル変換部５８ａで、シリアルデータからパラレルデータに変換され、第２ＭＰＸ５８ｂで、画像信号とスコープ側制御信号とが分離される。スコープ側制御信号は、第２ＭＰＸ５８ｂから第２システムコントロール部７１に出力され、第２システムコントロール部７１は、スコープ側制御信号に基づく動作制御（例えば、静止画像の第２メモリ６１への記録など）を行う。画像信号は、画像処理部５９に出力され、画像処理部５９で第２メモリ６１に記録可能な画像信号への変換などの画像処理が行われる。また、画像信号における輝度情報が絞り制御ドライバ７６ａに出力され、絞り７６ｃの絞り制御に用いられる。後段映像信号処理部６０では、画像表示装置９０で表示可能な映像信号への変換など後段の画像処理が行われる。

第２システムコントロール部７１は、第２映像信号処理部５８からのスコープ側制御信号、及びフロントパネル操作部８７における使用者の操作に対応したスコープ側制御信号に基づいて、プロセッサ５０の各部を制御する。特に、第２システムコントロール部７１は、フロントパネル操作部８７における操作などに対応したプロセッサ側制御信号を、パラレルシリアル変換を行う第２シリアルパラレル変換部８０を介して、第２ＬＤドライバ８１に出力する。

図４の下部は、プロセッサ側制御信号を示すタイミングチャートであり、プロセッサ側制御信号Ｃ１〜Ｃｎは、同期信号Ｓと、次の同期信号Ｓとの間に挟まれた期間に配置される。例えば、図４の１つのデータ幅は１０ｂｉｔである。

第２タイミングコントローラ７２は、プロセッサ５０の各部にタイミングパルスを供給し、各部の動作タイミングを制御する。

光源７３は、キセノンランプ光源などの光源装置であり、第２システムコントロール部７１の制御に基づいて、被写体を照らす照明光を発光する。光源７３から出射された光は、ロータリーシャッタ７４ｃの遮光部７４ｃ２で遮光されるか、またはロータリーシャッタ７４ｃの開口部７４ｃ１を透過し、赤外線カットフィルタ７５ａで赤外線など長波長帯域（非可視光）が除去され、可視光が照明光として赤外線カットフィルタ７５ａから出射され、絞り７６ｃで光量調節が行われ、第２ハーフミラーＨＭ２、集光レンズ５１、ロッドレンズ２４、第１ハーフミラーＨＭ１、光ファイバケーブル１１、配光レンズ１２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。赤外線カットフィルタ７５ａは、第１ハーフミラーＨＭ１によって、光源７３からの光の一部が第１レーザーダイオード１９や第１フォトダイオード３０に到達するのを防ぐ目的である。

ロータリーシャッタ７４ｃは、開口部７４ｃ１と遮光部７４ｃ２を有し、シャッタ制御ドライバ７４ａ及びシャッタ用モータ７４ｂによって、光源７３から出射される光の光軸に平行な軸を中心に回転する（図６参照）。光源７３から出射される光が１フレーム（又は１フィールド）ごとに照明期間に開口部７４ｃ１を透過し、遮光期間に遮光部７４ｃ２で遮光するように、ロータリーシャッタ７４ｃの形状や、回転制御が行われる。

絞り７６ｃは、絞り制御ドライバ７６ａに制御された絞り用モータ７６ｂによって回転せしめられて、光源７３から第２ハーフミラーＨＭ２へ到達する光量を調整する。絞り制御ドライバ７６ａは、第２映像信号処理部５８からの画像信号における輝度情報に基づいて絞り７６ｃの開度の制御を行う。但し、使用者によるフロントパネル操作部８７の操作などによって手動で設定された輝度値に対応して絞り７６ｃの開度を調整してもよい。

第２ＬＤドライバ８１は、第２システムコントロール部７１からのプロセッサ側制御信号に基づいて、第２レーザーダイオード８２を駆動する。第２レーザーダイオード８２は、プロセッサ側制御信号を第２光信号として出力（発光）する。第２レーザーダイオード８２が出力する第２光信号は、可視光の波長帯域にある第１波長λ１に設定される。第２レーザーダイオード８２が出力する第２光信号は、第４ハーフミラーＨＭ４を透過し、第２集光光学系５３を透過し、プロセッサ側フィルタ５２を透過し、第２ハーフミラーＨＭ２で反射され、集光レンズ５１及びロッドレンズ２４を透過し、第１ハーフミラーＨＭ１で反射され、スコープ側フィルタ２２を透過し、第１集光光学系２１を透過し、第３ハーフミラーＨＭ３で反射されて第１フォトダイオード３０に到達する。

なお、第１レーザーダイオード１９が出力する第１光信号、及び第２レーザーダイオード８２が出力する第２光信号は、可視光の波長帯域にある第１波長λ１に設定される形態を説明したが、可視光の波長帯域であって且つ互いに異なる波長帯域に設定されてもよい。この場合、第１レーザーダイオード１９と、第２レーザーダイオード８２との間で出力タイミングを考慮する必要は無くなる。

第２レーザーダイオード８２が出力する第２光信号の一部は、第４ハーフミラーＨＭ４で反射されるか、第２ハーフミラーＨＭ２を透過するか、第１ハーフミラーＨＭ１を透過するか、第３ハーフミラーＨＭ３を透過して、第１フォトダイオード３０に到達しない。

第２レーザーダイオード８２からの第２光信号の出力は、光源７３からの光が被写体に照射される照明光照射期間（光源からの光がロータリーシャッタ７４の開口部７４ｃ１を透過する期間）を避けて行われる。すなわち、ロータリーシャッタ７４の遮光部７４ｃ２が光源７３からの光を遮光する遮光期間（データ転送期間Ｄ、図７参照）に合わせて第２レーザーダイオード８２は第２光信号を出力する。光源７３からの照明光（可視光）の経路と共用する部分（共用光伝送路：第１、第２ハーフミラーＨＭ１、ＨＭ２、ロッドレンズ２４、及び集光レンズ５１）において、波長帯域が重なることによる光の干渉を防ぐ趣旨である。

また、第２レーザーダイオード８２から出力される第２光信号と、第１レーザーダイオード１９から出力される第１光信号との干渉を避けるため、第２レーザーダイオード８２が第２光信号を出力するタイミングは、期間特定信号に基づいて、第１レーザーダイオード１９が第１光信号を出力していない間に行われる。

従って、第１レーザーダイオード１９から出力された第１光信号、第２レーザーダイオード８２から出力された第２光信号、及び光源７３から出力された可視光（照明光）の経路であって、電子内視鏡１０とプロセッサ５０との接続部分は、同じ光信号伝達部材（共用光伝送路：第１、第２ハーフミラーＨＭ１、ＨＭ２、ロッドレンズ２４、及び集光レンズ５１）が使用される。

第１波長λ１を可視光の波長帯域の一部とすることで、可視光の波長帯域よりも短い波長の光を出射するレーザーダイオードに比べて安価なレーザーダイオードを第１レーザーダイオード１９や第２レーザーダイオード８２に採用することが可能になる。

また、第１レーザーダイオード１９と第２レーザーダイオード８２とが同じ波長帯域の光を出力するレーザーダイオードを使用するため、設計の簡素化が可能になる。但し、可視光の波長帯域の中で互いに異なる波長帯域のレーザーダイオードを使用してもよい。この場合は、第１レーザーダイオード１９が出力する第１光信号と第２レーザーダイオード８２が出力する第２光信号とは干渉しないため、これらの間で光信号の出力タイミングを調整する必要はない。

第１、第２ハーフミラーＨＭ１、ＨＭ２は、第１光信号、第２光信号、及び光源７３からの可視光が通る共用光伝送路の端部を形成し、入射した光の一部を透過し、残りを反射する。従って、光源７３からの光で第１、第２ハーフミラーＨＭ１、ＨＭ２に入射された光の一部は、透過して照明光として光ファイバケーブル１１に向けて出射され、残りは、第１、第２ハーフミラーＨＭ１、ＨＭ２のいずれかで反射される。第１、第２ハーフミラーＨＭ１、ＨＭ２のいずれかで反射された光のうち第１波長λ１を含む波長帯域を除く部分は、スコープ側フィルタ２２またはプロセッサ側フィルタ５２で反射される（透過しない）。また、第１レーザーダイオード１９や第２レーザーダイオード８２からの光で、第１、第２ハーフミラーＨＭ１、ＨＭ２に入射された光の一部は反射し、残りは、第１、第２ハーフミラーＨＭ１、ＨＭ２のいずれかを透過する。

そのため、第１レーザーダイオード１９からの第１光信号であって、第１ハーフミラーＨＭ１に入射された光の一部は反射して、共用光伝送路（ロッドレンズ２４、集光レンズ５１、及び第２ハーフミラーＨＭ２）内に導かれ、第２レーザーダイオード８２からの第２信号であって、第２ハーフミラーＨＭ２に入射された光の殆どは反射して、共用光伝送路（集光レンズ５１、ロッドレンズ２４、及び第１ハーフミラーＨＭ１）内に導かれる。

第３ハーフミラーＨＭ３は、入射した光の一部を透過し、残りを反射する。従って、第１レーザーダイオード１９からの光（第１光信号）で、第３ハーフミラーＨＭ３に入射された光の一部は透過して第１ハーフミラーＨＭ１に到達する。また、第２レーザーダイオード８２からの光（第２光信号）で、第３ハーフミラーＨＭ３に入射された光の一部は反射して第１フォトダイオード３０に到達する。

なお、光源７３からの光のうち、第１ハーフミラーＨＭ１、及び第３ハーフミラーＨＭ３を反射して、第１フォトダイオード３０に到達するものもあるが、光源７３からの光が到達する時間帯（照明期間）は、プロセッサ側制御信号を受信する時間帯（遮光期間）と異なるため、第１フォトダイオード３０におけるプロセッサ側制御信号の受信には影響（干渉）しない。

第４ハーフミラーＨＭ４は、入射した光の一部を透過し、残りを反射する。従って、第１レーザーダイオード１９からの光（第１光信号）で、第４ハーフミラーＨＭ４に入射された光の一部は反射して第２フォトダイオード５６に到達する。また、第２レーザーダイオード８２からの光（第２光信号）で、第４ハーフミラーＨＭ４に入射された光の一部は透過して第２ハーフミラーＨＭ２に到達する。

電源８５は、プロセッサ５０の各部に電力を供給する。また、電源８５は、対向する位置関係に配置された第２プロセッサ側トランス８６、第２スコープ側トランス４１を介して、磁気結合を使って電子内視鏡１０のバッテリ４２に電力を供給する。バッテリ４２は、供給された電力を充電し、且つ電子内視鏡１０の各部に電力を供給する。バッテリ４２の充電状態は、電源オンオフ表示部４３に表示される。電子内視鏡１０の各部への電力供給は、バッテリ４２を介さずに行うことも出来るが、安定した電力供給を行うため、バッテリ４２に充電する形態が望ましい。

電源８５から電子内視鏡１０に電力が供給されると、第１システムコントロール部３３は、スコープ側制御信号として、電力供給が開始されたことを確認する信号を、第１映像信号処理部１７に出力する。かかるスコープ側制御信号を、第１レーザーダイオード１９を介した第１光信号として受光することにより、プロセッサ５０は、電子内視鏡１０が取り付けられたことを確認し、その後各部の動作が開始される。但し、電力供給が開始されたことを確認する信号は、第１スコープ側トランス３９などを介して送信してもよい。

第１実施形態では、プロセッサ５０からの制御信号（プロセッサ側制御信号）、及び照明光は光を使って電子内視鏡１０に伝達され、電力はトランス（第２スコープ側トランス４１、第２プロセッサ側トランス８６）を介して伝達される。また、電子内視鏡１０からの制御信号（スコープ側制御信号）、及び画像信号は光を使ってプロセッサ５０に伝達され、フレーム周期信号及び期間特定信号は、トランス（第１スコープ側トランス３９と第１プロセッサ側トランス６９）を介して伝達される。そのため、電子内視鏡１０とプロセッサ５０との間に電気的な接続端子（電気信号用コネクタ）が不要になる。

電気的な接続端子が不要になると、新たな機能を盛り込んだ場合であっても旧製品との互換性を保ちやすいメリットを有する。また、洗浄時に電気信号コネクタに防水キャップをかぶせるなどの防水処置が不要になり、作業が簡素化できる。また、対絶縁性が向上するメリットを有する。

また、電子内視鏡１０とプロセッサ５０との接続部分は、１つのロッドレンズ２４を介して、スコープ側制御信号と画像信号との合成信号を含む第１光信号、プロセッサ側制御信号を含む第２光信号、及び光源７３からの照明光が通るため、これらが異なる経路を介する形態に比べて、構成を簡素化することが可能になる。

また、スコープ側制御信号と画像信号との合成信号を含む第１光信号、及びプロセッサ側制御信号を含む第２光信号は、光源７３からの可視光とも干渉する波長に設定されるが、共用する伝達経路（共用光伝送路）を通過する時間帯を分けることで互いに干渉することなく、電子内視鏡１０とプロセッサ５０との間の情報（スコープ側制御信号、プロセッサ側制御信号、及び画像信号）の伝達経路の一部（共用光伝送路：第１、第２ハーフミラーＨＭ１、ＨＭ２、集光レンズ５１、及びロッドレンズ２４）を、共用光伝送路の径を太くすることなく、光源７３からの光を伝達する経路と、共用することが出来る。但し、共用光伝送路は、電子内視鏡１０とプロセッサ５０との接続部分に限られず、電子内視鏡１０またはプロセッサ５０の他の部分であってもよい。

なお、第１実施形態では、ロータリーシャッタ７４ｃにおいて、光源７３から出力された光の色は変えない形態を説明したが、開口部７４ｃ１を３つ設け（開口部７４ｃ１Ｒ、７４ｃ１Ｇ、７４ｃ１Ｂ）、それぞれにＲ、Ｇ、Ｂのフィルタを設けることにより、モノクロ面順次撮像方式に適用することも出来る（図８、図９参照）。

また、第１実施形態では、フレーム周期信号を、第１スコープ側トランス３９及び第１プロセッサ側トランス４１を介して、電子内視鏡１０からプロセッサ５０に送信することで、ロータリーシャッタ７４ｃの回転位相を調整し、撮像素子１４における撮像期間（電荷蓄積期間）、及び第１レーザーダイオード１９や第２レーザーダイオード８２から光信号を出力する期間を互いに干渉しない時間帯に設定する形態を説明したが、第２実施形態として、プロセッサ５０側で、遮光期間を検出して、検出した遮光期間の情報を電子内視鏡１０に送信することにより、これらの設定を行っても良い。

具体的には、第１実施形態に比べて、あらたに光源７３から出力された光がロータリシャッタ７４ｃによって遮光されたかどうかを検出するセンサ７５ｂを、ロータリーシャッタ７４ｃの光束上に配置し、センサ７５ｂによる光検出に基づいて、遮光期間と照明期間とを特定する（図１０参照）。第２実施形態では、第１スコープ側トランス３９、及び第１プロセッサ側トランス４１は不要である。第２実施形態では、特定した遮光期間の始期と終期に関する情報（開始信号ＬＳ、終了信号ＬＥ）は、プロセッサ側制御信号の一部として、電子内視鏡１０に送信される。遮光期間の始期と終期に関する情報には、遮光期間（データ転送期間Ｄ）におけるスコープ側制御信号と画像信号との合成信号を出力する期間とプロセッサ側制御信号を出力する期間とを特定する期間特定信号も含まれる。開始信号ＬＳを送信後から終了信号ＬＥの送信時までの間に、プロセッサ側制御信号、及び画像信号とスコープ側制御信号の合成信号の光出力が行われる。図１１は、開始信号ＬＳの出力の後、プロセッサ側制御信号（第２光信号）が出力され、その後合成信号（第１光信号）が出力され、最後に終了信号ＬＥが出力される形態を示す。

但し、遮光期間を特定する情報は、第１実施形態のように、第１スコープ側トランス３９などを介して送信してもよい。

第１実施形態における内視鏡装置の構成図である。 電子内視鏡の第１映像信号処理部、及び周辺の構成図である。 プロセッサの第２映像信号処理部、及び周辺の構成図である。 スコープ側制御信号と画像信号との合成信号、及びプロセッサ側制御信号のデータ構造を示す図である。 第１、第２レーザーダイオードから出力される光の波長帯域を示す図である。 ロータリーシャッタを示す構成図である。 第１実施形態におけるロータリーシャッタの回転タイミングを示すタイミングチャートである。 モノクロ面順次撮像方式に適用した場合のロータリーシャッタを示す構成図である。 モノクロ面順次撮像方式に適用した場合のロータリーシャッタの回転タイミングを示すタイミングチャートである。 第２実施形態における内視鏡装置の構成図である。 第２実施形態におけるロータリーシャッタの回転タイミングを示すタイミングチャートである。

符号の説明

１ 内視鏡装置
１０ 電子内視鏡
１１ 光ファイバケーブル
１２ 配光レンズ
１３ 対物レンズ
１４ 撮像素子
１５ 撮像素子アンプ
１６ 第１タイミングコントローラ
１７ 第１映像信号処理部
１７ａ サンプルホールド回路
１７ｂ 第１画像処理部１７ｂ
１７ｃ 第１メモリ
１７ｄ 第１ＭＰＸ
１７ｅ 第１パラレルシリアル変換部
１８ 第１ＬＤドライバ
１９ 第１レーザーダイオード
２１ 第１集光光学系
２２ スコープ側フィルタ
２４ ロッドレンズ
３０ 第１フォトダイオード
３１ 第１ＰＤアンプ
３２ 第１シリアルパラレル変換部
３３ 第１システムコントロール部
３４ 撮像素子ドライバ
３９ 第１スコープ側トランス
４１ 第２スコープ側トランス
４２ バッテリ
４３ 電源オンオフ表示部
４４ 操作部
５０ プロセッサ
５１ 集光レンズ
５２ プロセッサ側フィルタ
５３ 第２集光光学系
５６ 第２フォトダイオード
５７ 第２ＰＤアンプ
５８ 第２映像信号処理部
５８ａ 第２シリアルパラレル変換部
５８ｂ 第２ＭＰＸ
５９ 画像処理部
６０ 後段映像信号処理部
６９ 第１プロセッサ側トランス
７１ 第２システムコントロール部
７２ 第２タイミングコントローラ
７３ 光源
７４ａ シャッタ制御ドライバ
７４ｂ シャッタ用モータ
７４ｃ ロータリーシャッタ
７４ｃ１ 開口部
７４ｃ２ 遮光部
７５ａ 赤外線カットフィルタ
７５ｂ センサ
７６ａ 絞り制御ドライバ
７６ｂ 絞り用モータ
７６ｃ 絞り
８０ 第２パラレルシリアル変換部
８１ 第２ＬＤドライバ
８２ 第２レーザーダイオード
８５ 電源
８６ 第２プロセッサ側トランス
８７ フロントパネル操作部
９０ 画像表示装置
ＨＭ１〜ＨＭ４ 第１〜第４ハーフミラー

Claims (10)

1. 被写体の画像信号を取得する撮像素子と、前記画像信号を光信号に変換し第１光信号として出力する画像信号発光部とを有する電子内視鏡と、
   前記第１光信号を受光する画像信号受光部と、前記画像信号に画像処理を施す画像処理部と、前記被写体を照明するための照明光を供給する光源とを有するプロセッサとを備え、
   前記電子内視鏡と前記プロセッサの少なくとも一方は、前記第１光信号と、前記照明光とが通る共用光伝送路を有し、
   前記光源から照射される光の遮光期間に、前記第１光信号が出力されることを特徴とする内視鏡装置。
2. 前記遮光期間を設けるために、前記光源から出射された光を通す開口部と遮光する遮光部とを有するロータリーシャッタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 前記撮像素子による撮像が行われる撮像期間は、前記光源から出射された光が前記開口部を通る照明期間と同期し、
   前記同期するための前記電子内視鏡と前記プロセッサとの情報交換は、磁気結合を介して行われることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
4. 前記第１光信号は、前記電子内視鏡から前記プロセッサを制御するスコープ側制御信号を含むことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
5. 前記電子内視鏡は、前記共用光伝送路の光路端に配置されて、前記第１光信号を前記共用光伝送路内へ導くハーフミラーを有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
6. 前記共用光伝送路は、前記電子内視鏡と前記プロセッサとの接続部分を含むことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
7. 前記プロセッサから前記電子内視鏡への電力供給は磁気結合を介して行われることを特徴とする請求項６に記載の内視鏡装置。
8. 前記電子内視鏡は、前記プロセッサから供給された電力を充電するバッテリを有することを特徴とする請求項７に記載の内視鏡装置。
9. 前記プロセッサは、前記プロセッサから前記電子内視鏡を制御するプロセッサ側制御信号を光信号に変換した状態で第２光信号として前記電子内視鏡に出力するプロセッサ側制御信号発光部を有し、
   前記電子内視鏡は、前記第２光信号を受光するプロセッサ側制御信号受光部を有し、
   前記共用光伝送路には、前記第２光信号が通り、
   前記遮光期間に、前記第２光信号が出力されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
10. 前記プロセッサは、前記共用光伝送路の光路端に配置されて、前記第２光信号を前記共用光伝送路内へ導くハーフミラーを有することを特徴とする請求項９に記載の内視鏡装置。
    

Images