JP2010005148A - Endoscope and method of signal transmission of endoscope - Google Patents
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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。 The present invention provides an endoscope in which a cable for inputting / outputting a signal, a power source and the like to an image pickup device such as a CCD or a CMOS incorporated in a distal end portion of an insertion portion to be inserted into a body, and The present invention relates to an endoscope signal transmission method.
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。 An insertion portion to be inserted into the body is attached to the hand operation portion of the endoscope. The insertion portion has a configuration in which the distal end hard portion, the bending portion, and the flexible tube portion are connected in order from the distal end. The distal end hard portion is provided with an objective lens, an illumination lens, a forceps outlet, an air supply / water supply port, and the like on the distal end surface. An imaging element is built in the eyelid of the objective lens. The tip hard portion is formed of a hard metal material or the like. Further, the flexible tube portion is a portion that connects the hand operating portion and the bending portion in a thin shape with a small diameter, and has flexibility. The bending portion is bent in any direction, up, down, left, or right by pulling the angle wire by rotating the operation knob provided in the hand operation portion. Thereby, the insertion property to the patient can be made smooth, and the distal end hard portion can be directed in a desired direction in the body cavity.
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。 The endoscope is connected to the processor device by a unibar connector provided in the hand operation unit. The processor device includes a power supply circuit, an image sensor driver (drive circuit), a CDS circuit, an A / D converter, an image processing unit, and the like, and controls an image sensor to drive an image signal obtained from the image sensor. Digitally processed and displayed on an externally connected monitor.
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。 The insertion section incorporates a flexible multi-core cable for connecting between the image sensor and each circuit of the processor. The input / output signals include the power supply voltage VDD, the ground voltage VSS, the imaging signal Vout, the horizontal drive pulses φH1 and φH2, the vertical drive pulses φV1 to φV4, the reset pulse φRS, and the like. Since the electric wire of the multicore cable passes through the long insertion portion and is connected to the processor device from the hand operating portion via the universal connector, the total length becomes very long. If the wire is in a long state, for example, an imaging signal whose current is weaker than other signals is likely to be affected by ambient noise, and the SN ratio may be deteriorated. If this happens, the quality of the image displayed on the monitor will deteriorate.
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。 In the invention described in Patent Document 1, since the electronic component is mounted on the flexible printed board, the diameter of the insertion portion may be increased.
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。 In addition to the output image signal, signals such as a vertical drive pulse, a horizontal drive pulse, and a reset pulse are input to the image sensor. Signals such as a horizontal drive pulse and a reset pulse are signals having a higher frequency than other signals. In recent years, the number of pixels of an image sensor has been increased, and the frequency of a horizontal drive pulse signal has been increased. For this reason, when the horizontal drive signal is transmitted on the signal line, harmonic radiation (unnecessary radiation) having an integral multiple of the frequency is generated. The level of this unnecessary radiation becomes high at a specific frequency of 3 times, 5 times,... Of the horizontal drive pulse. Thus, when the level of unnecessary radiation becomes high, there is a possibility that noise is mixed in other signals. In particular, when noise is applied to the imaging signal, the quality of the image displayed on the monitor is degraded.
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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and has taken measures to receive noise or to give noise to a signal line built in the insertion portion while preventing the insertion portion from increasing in diameter. An object is to provide an endoscope.
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。 In order to achieve the above object, in the endoscope of the present invention, the imaging element among the input / output signals transmitted through the insertion section to the imaging element provided in the distal end of the insertion section inserted into the body. An optical fiber is provided that transmits either or both of the horizontal drive pulse (ΦH1, ΦH2) signal, the reset pulse (ΦRS) signal, and the imaging signal (Vout) output from the imaging device. May be. In this case, other signals may be transmitted using an electric wire or a cable in which a plurality of electric wires are combined.
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。 Horizontal drive pulse (ΦH1, ΦH2) and reset pulse (ΦRS) signals are transmitted as high frequency signals from the drive circuit built in the processor device to which the endoscope is connected to the image sensor through the universal connector and the insertion unit. Entered. The imaging signal (Vout) is output as a signal with a weak current from the imaging device to the processor device through the insertion unit and the universal connector. For this reason, any one or both of the horizontal drive pulse (ΦH1, ΦH2), the reset pulse (ΦRS), and the imaging signal may be transmitted through the optical fiber.
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。 As an optical fiber for optical transmission, it is preferable that the optical fiber is mounted side by side on a flexible optical wiring board from the viewpoint of effective use of the space in the insertion portion. Further, electric wires for transmitting other signals may be arranged in a plane together with optical fibers for signal transmission and attached to the flexible optical wiring board. Furthermore, the optical fiber for illumination which guides the light emitted from the light source incorporated in the light source device to which the endoscope is connected to the illumination window provided in the insertion portion is arranged in a plane together with the optical fiber for signal. You may attach to a flexible optical wiring board.
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。 Further, it is desirable from the viewpoint of reducing the diameter of the insertion portion that the flexible optical wiring board is spirally wound in the insertion portion. Furthermore, it may be arranged around a single content or a plurality of contents arranged in the insertion portion in a spiral manner. The contents include a fiber bundle or light guide for illumination, a forceps tube or a flexible tube or a hard tube connected thereto, a jet injection tube, and a plurality of contents such as an air / water supply tube. Any of these may be used.
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。 According to the endoscope of the present invention, since a signal having a high frequency among signals transmitted inside a long insertion portion is transmitted through an optical fiber, unnecessary radiation can be suppressed, and noise is generated in other signals. Can be prevented. In addition, since a signal that is an analog current having a very weak current is transmitted through an optical fiber, noise of the signal itself can be suppressed.
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。
As shown in FIG. 1, the electronic endoscope 10 having an imaging element at the tip has an elongated shape including an insertion portion 11, a
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。
The
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。
As shown in FIG. 2, an
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。
As shown in FIG. 3, the flexible tube portion 16 includes
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。
The flexible tube portion 16 is called a
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。
As shown in FIG. 4, a part of the objective
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。
On the printed
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。
Of the terminals of the printed
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。
Without using a multi-core cable connector, a plurality of signal lines are exposed from the multi-core cable, and the insulator of each signal line is peeled off to directly connect the internal conductors to the terminals of the printed
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。
As shown in FIG. 5, a plurality of node rings 53 formed in a short tubular shape are connected to the bending portion 15 inside the
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。
A flexible
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。
On the other hand, inside the flexible tube portion 16, as shown in FIG. 6, the flexible
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。
The
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。
The flexible
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。
As the
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。
As shown in FIG. 8, the
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。
The
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。
The
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。
Based on the clock signal input from the
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。
The imaging signal Vout output from the
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。
The A /
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。
The
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。
The
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。
When observing the inside of a body cavity using the electronic endoscope 10 configured as described above, the
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。
When the power is turned on, the power supply voltage VDD and the ground voltage VSS are sent from the
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。
On the other hand, the horizontal drive pulses ΦH1 and ΦH2 and the reset pulse ΦRS output from the
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。
The image pickup signal Vout input to the
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。
As described above, since the horizontal drive pulses φH1 and φH2 and the reset pulse φRS through which a high-frequency signal flows inside the long insertion portion 11 are transmitted by the
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。 In the above-described embodiment, both the horizontal drive pulses φH1 and φH2 and the reset pulse φRS that easily add noise to other signals and the imaging signal Vout that easily causes noise are optically transmitted inside the insertion unit 11. However, the present invention is not limited to this, and only one of them may be optically transmitted.
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。
In each of the above embodiments, the
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。
In each of the above embodiments, the flexible
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。
Moreover, in each said embodiment, although the flexible
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。
In each of the above embodiments, only the optical fiber is attached to the flexible
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。
Further, as described with reference to FIG. 3, the fiber bundles 30 and 31 are arranged in the insertion portion 11. The fiber bundles 30 and 31 may be omitted, and a new optical fiber for illumination may be attached to the flexible
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。
In the above embodiment, transmission through the
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
45, 56
Claims (7)
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。 In an endoscope that transmits an input / output signal that is input to and output from an imaging element provided inside a distal end of an insertion portion that is inserted into the body, through the inside of the insertion portion.
An optical fiber that transmits one or both of a horizontal drive pulse signal and a reset pulse signal input to the image sensor, or an image signal output from the image sensor, of the input / output signals is provided. An endoscope characterized by that.
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。 In an endoscope signal transmission method for transmitting an input / output signal input / output to / from an imaging element provided inside a distal end of an insertion portion to be inserted into a body through the inside of the insertion portion,
Of the input / output signals, either one or both of a horizontal drive pulse signal and a reset pulse signal input to the image sensor, or an image signal output from the image sensor are transmitted through an optical fiber. An endoscope signal transmission method characterized by the above.
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