WO2011013591A1 - 信号伝送装置及び内視鏡システム - Google Patents

Abstract

　信号伝送装置は、送信部と、第１の接続部と、第２の接続部と、受信部と、を有する。前記送信部は、伝送信号を送る。前記第１の接続部は、前記送信部と電気的に接続された第１の電極を有する。前記第２の接続部は、前記第１の接続部と係合するとともに、前記第１の接続部と係合したときに前記第１の電極と静電結合される第２の電極を有する。前記受信部は、前記第２の電極と電気的に接続され前記伝送信号を受ける。

Description

信号伝送装置及び内視鏡システム

　本発明は、信号伝送装置、及びその信号伝送装置を有する内視鏡システムに関する。
　本願は、２００９年７月３０日に、日本に出願された特願２００９－１７８２４７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　信号を無接点で伝送するために、例えば特許文献１に示すように、一対の素子による静電結合を利用した静電結合方式が用いられている。
　ここで、静電結合方式のように、送信部と受信部がＡＣ（交流）的に結合されている場合には、送信部と受信部のＤＣ（直流）レベルのバランスをとって符号間干渉を低減させるために、伝送信号の各信号の強度レベルを“Ｈ”（或いは“１”）信号と“Ｌ”（或いは“０”）信号という２種類で表し、これら“Ｈ”信号と“Ｌ”信号の数が互いに等しくなるマンチェスタ符号が用いられる場合がある。
　このような静電結合方式において、信号の伝送レートをさらに上げるためには、静電結合する面の面積を小さくしたり静電結合面の間隔を広げたりして、結合容量を小さくし、高周波信号の通過特性を向上させる必要がある。

　ただし、このように静電結合面の物理的な大きさや位置によって結合容量を小さくしていくと、静電結合面の面積や間隔の変化が信号の伝送特性に過度に影響し、製造公差や静電結合面の間の動きに伴うずれを許容できなくなる。
　そこで、結合容量が大きいままで信号の伝送レートを向上させるべく、各信号が“Ｈ”信号と“Ｌ”信号という２種類の強度レベルでなく、３種類以上の強度レベルを有する多値信号となるように強度変調を行い、この信号を静電結合で伝送することも考えられる。

特表２００４－５１１１９１号公報

　しかしながら、このように伝送信号を多値化すると、信号の強度レベルを検出する必要がある為、信号のＤＣレベルの安定がより重要になるが、一方で、扱う信号が二値ではなくなるため、マンチェスタ符号化を採用することができず、ＤＣレベルが不安定になり、安定した信号の検出ができなくなるという問題があった。

　本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、信号を３種類以上の強度レベルの多値信号で表して伝送レートを向上させる場合であっても、信号のＤＣレベルを安定させた信号伝送装置、内視鏡システムを提供するものである。

　本発明の信号伝送装置は、伝送信号を送る送信部と、前記送信部と電気的に接続された第１の電極を有する第１の接続部と、前記第１の接続部と係合するとともに、前記第１の接続部と係合したときに前記第１の電極と静電結合される第２の電極を有する第２の接続部と、前記第２の電極と電気的に接続され前記伝送信号を受ける受信部と、を有し、前記送信部は、１つの信号が３種類以上の強度レベルをもつ該強度レベルの異なる連続した前記信号の、当該強度レベルの変化量で前記伝送信号を表すと共に、前記連続した信号の前記強度レベルの平均値が、前記伝送信号の大きさによらず略一定となるように符号化する。

　好ましくは、前記送信部は、前記伝送信号を、前記強度レベルの異なる連続した２つの前記信号の前記強度レベルの変化量で表してもよい。

　好ましくは、前記受信部は、前記連続した２つの信号のうち、後に現れる前記信号を検出することで前記伝送信号を認識するものとしてもよい。

　好ましくは、前記第１の接続部は、前記送信部と電気的に接続された第３の電極を有し、前記第２の接続部は、前記受信部と電気的に接続され、前記第２の接続部が前記第１の接続部と係合したときに前記第３の電極と静電結合される第４の電極を有し、前記第３の電極と前記第４の電極との静電結合に係る前記信号は、前記第１の電極と前記第２の電極との静電結合に係る前記信号に対し逆の位相となるものとしてもよい。

　本発明の内視鏡システムは、生体の内部に挿入され先端側を観察可能な観察手段が設けられた挿入部を有する内視鏡スコープと、前記生体の外部に設置される生体外装置と、上記に記載の信号伝送装置と、を有する内視鏡システムであって、前記内視鏡スコープには前記送信部が設けられ、前記生体外装置には前記受信部が設けられ、前記第１の接続部と前記第２の接続部とは、接続及び分離が可能なように構成されている。

　本発明の信号伝送装置、内視鏡システムによれば、信号を３種類以上の強度レベルの多値信号で表して伝送レートを向上させる場合であっても、信号のＤＣレベルを安定させることができる。

本発明の第１実施形態の信号伝送装置の構成を示すブロック図である。 同信号伝送装置の送信側接続部と受信側接続部を接続した状態の断面図である。 同信号伝送装置の信号伝達の動作を示すタイミング図である。 同信号伝送装置の動作内容のフローチャートである。 同信号伝送装置の結合部を介して信号伝達した場合におけるアイ開口のグラフの一例を示す図である。 本発明の第２実施形態の内視鏡システムの全体構成を示す図である。 同内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 同内視鏡システムのスコープ側接続部と生体外側接続部を接続した状態の断面図である。

　以下、具体的な実施形態を参照しながら、本発明について説明する。当業者であれば、本発明の記載を基に、多様な異なる実施形態を採り得るであろうし、本発明は、説明のために図示された実施形態に限定されるものではない。

（第１実施形態）
　以下、本発明に係る信号伝送装置の第１実施形態を、図１から図５を参照しながら説明する。
　図１に示すように、本実施形態の信号伝送装置１は、送信データ（伝送信号）を送る送信部２と、送信データを受ける受信部３と、送信部２側と受信部３側とをＤＣ（直流）的に分離して信号を伝送する結合部４と、を有する。
　送信部２は、後述するように多値信号からなる送信データを発生するデータ発生回路７と、この送信データを各信号が４種類の強度レベルをもつ信号に変調する多値符号化回路８と、この多値符号化回路８により変調された符号化データ、及びこの符号化データの逆の位相のデータの電流を増幅したりインピーダンス変換したりして伝送ライン９ａ、１０ａの一端にそれぞれ出力する強度変調ドライバ回路１１と、を有する。

　静電結合部４は、強度変調ドライバ回路１１と伝送ライン９ａ、１０ａによりそれぞれ電気的に接続された送信用リング（第１の電極）１２及び送信用リング（第３の電極）１３と、これら送信用リング１２、送信用リング１３と静電結合することにより信号をそれぞれ伝達する受信用リング（第２の電極）１４及び受信用リング（第４の電極）１５と、を備えている。
　なお、この静電結合部４を備える送信側接続部（第１の接続部）２１及び受信側接続部（第２の接続部）２２の詳しい形状については、後で詳しく説明する。
　強度変調ドライバ回路１１を経て伝送ライン９ａの一端に出力された符号化データは、伝送ライン９ａの他端に設けられた送信用リング１２を介して受信用リング１４に伝達される。同様に、強度変調ドライバ回路１１を経て伝送ライン１０ａの一端に出力された逆の位相のデータは、伝送ライン１０ａの他端に設けられた送信用リング１３を介して受信用リング１５に伝達される。

　受信部３は、受信用リング１４、１５に電気的に接続され受信用リング１４、１５に伝達された各信号の強度レベルの種類を検出する信号レベル検出回路１６と、４種類の強度レベルをとる信号から符号化データの復調を行う多値復号化回路１７と、復調された送信データに対してデータ処理を行うデータ処理回路１８と、を有する。
　受信用リング１４に伝達された符号化データは、この受信用リング１４が一端に接続された伝送ライン９ｂにより信号レベル検出回路１６に伝達される。同様に、受信用リング１５に伝達された逆の位相のデータは、この受信用リング１５が一端に接続された伝送ライン１０ｂにより信号レベル検出回路１６に伝達される。
　信号レベル検出回路１６では、伝達された符号化データ及び逆の位相のデータの強度レベルの差をとることで、すなわち差動信号を用いることで、これら２つのデータに同様に含まれるノイズが除去される。

　なお、本実施形態において、多値復号化回路１７は、符号化データからクロックを再生するクロック再生回路としても機能する。そして、多値復号化回路１７は、再生されたクロックを用いて４種類の強度レベルをとる信号から送信データの復号化を行う。
　復号化されたデータは、データ処理回路１８に伝達され処理される。

　次に、図２に示すように、送信用リング１２及び送信用リング１３を有する送信側接続部２１と、受信用リング１４及び受信用リング１５を有する受信側接続部２２を有する静電結合部４について説明する。
　送信側接続部２１は略円柱状に形成され、受信側接続部２２は送信側接続部２１の外周面を囲繞するように略円筒状に形成されている。そして、受信側接続部２２に対して送信側接続部２１を接続／分離することが可能となっている。なお、受信側接続部２２に送信側接続部２１を接続した時には、それぞれが共通の軸線Ｃ１上に配置されるようになっている。

　送信側接続部２１は、管状に形成され、自身の軸線が軸線Ｃ１に一致するように配置された送信側軸部材２５と、円筒状に形成され、それぞれの軸線が軸線Ｃ１に一致するように配置された前述の送信用リング１２、１３と、これら送信用リング１２、１３の外周面を含む表面を覆うように設けられ誘電体からなる送信側被覆部材２６と、リング状に形成されたベアリング２７と、を備えている。
　送信用リング１２、１３は軸線Ｃ１に沿って延在するように配置され、絶縁性を有する材料で形成された支持部材２８、２９を介して送信側軸部材２５にそれぞれ取付けられている。送信用リング１２及び送信用リング１３に接続された伝送ライン９ａ、１０ａは、支持部材２８、２９に形成された貫通孔を挿通して強度変調ドライバ回路１１に接続されている。
　また、送信用リング１２と送信用リング１３との間には、互いの間の電磁気的な影響を遮断するための遮蔽部材３０が設けられている。
　ベアリング２７は、送信側被覆部材２６より径方向外側にわずかに突出するように設定され、露出した状態になっている。ベアリング２７の外周面及び内周面は、軸線Ｃ１に沿うように配置されている。そして、この外周面は内周面に対して軸線Ｃ１回りに摩擦力を低減させた状態で回動できるようになっている。

　受信側接続部２２は、管状に形成され、自身の軸線が軸線Ｃ１に一致するように配置された受信側軸部材３３と、円筒状に形成され、それぞれの軸線が軸線Ｃ１に一致するように配置された前述の受信用リング１４、１５と、これら受信用リング１４、１５の内周面及び外周面を含む表面を覆うように設けられ誘電体からなる受信側被覆部材３４と、を備えている。
　受信用リング１４、１５は軸線Ｃ１に沿って延在するように配置され、外周面に絶縁性を有する材料で形成された支持部材３５、３６がそれぞれ取付けられている。受信用リング１４及び受信用リング１５に接続された伝送ライン９ｂ、１０ｂは、支持部材３５、３６に形成された貫通孔を挿通して信号レベル検出回路１６に接続されている。
　また、受信用リング１４と受信用リング１５との間には、互いの間の電磁気的な影響を遮断するための遮蔽部材３７が設けられている。

　受信側接続部２２の軸線と送信側接続部２１の軸線とを一致させた状態で、ベアリング２７の外周面に受信側被覆部材３４の内周面を取付けると、受信側接続部２２に送信側接続部２１が係合されて接続される。
　このように接続することで、受信側接続部２２に対して送信側接続部２１が軸線Ｃ１回りに回動できるようになるとともに、送信用リング１２に対して受信用リング１４が、送信用リング１３に対して受信用リング１５がそれぞれ対向して配置される。そして、送信用リング１２と受信用リング１４、送信用リング１３と受信用リング１５がそれぞれ静電結合できるようになっている。

　以下では、図１の信号伝送装置１の各部の動作を、図３のタイミング図及び図４のフローチャートを用いて説明する。
　図１に示す送信部２のデータ発生回路７は、例えば図３に示すような、１０進法表記で“０、１、２、３、０、‥”のような送信データを発生する。なお、この送信データを各信号が“Ｈ”信号と“Ｌ”信号という２つの強度レベルからなる信号で表すと、１０進法表記の“０”～“３”までの４種類の信号を表すのに、２つの信号が必要になる。この場合、１０進法表記の“０”～“３”に対応する２つの信号の１つ目と２つ目は、１０進法表記の下に示した強度レベルとなる。

　この送信データが多値符号化回路８に入力されると、図４のステップＳ１に示すように、多値符号化回路８は、送信データから各信号が４種類の強度レベルをとる符号化データを生成する。この符号化データの例を図３に示す。
　各信号におけるデータは、レベル０～レベル３までの４種類の強度レベルで表されている。４種類の強度レベルは例えば電圧の大きさの違いにより区別され、レベル１とレベル０、レベル２とレベル１、レベル３とレベル２、のそれぞれの強度レベルの差は、互いに等しくなるように設定されている。

　符号化データは、連続する２つの信号をそれぞれ組にし、連続した２つの信号の強度レベルの変化量で１つの値を表している。つまり、１つ目の信号の強度レベルと２つ目の信号（後に現れる信号）の強度レベルは互いに異なっている。
　例えば、連続した２つの信号において、１つ目の信号がレベル３で２つ目の信号がレベル０となり、各強度レベルの差の３つ分強度レベルが低下した場合に１０進法表記の“０”を表す。また、１つ目の信号がレベル２で２つ目の信号がレベル１となり、各強度レベルの差の１つ分強度レベルが低下した場合に１０進法表記の“１”を表す、等のようになっている。
　さらに、送信データは、前記連続した２つの信号の強度レベルの平均値が、１０進法表記で“０”～“３”となる送信データの大きさによらず略一定（一定も含む）となるように符号化されている。具体的には、１０進法表記の“０”を意味する符号化データでは、１つ目の信号はレベル３、２つ目の信号はレベル０となっていて、２つの信号の強度レベルの平均値はレベル２とレベル１の中間の値となる。また、１０進法表記の“１”を意味する符号化データでは、１つ目の信号はレベル２、２つ目の信号はレベル１となっていて、２つの信号の強度レベルの平均値はこの場合もレベル２とレベル１の中間の値となる。

　強度変調ドライバ回路１１では、符号化データだけでなく、符号化データの逆の位相のデータも生成される。図３に示すように、符号化データが、レベル３、レベル０、レベル２、レベル１、‥、というデータの場合、逆の位相のデータは、レベル０、レベル３、レベル１、レベル２、‥、というデータとなる。
　これら、符号化データ、及び逆の位相のデータは、ステップＳ２に示すように、結合部４を経て受信部３側に伝達される。

　受信用リング１４、１５で受信され信号レベル検出回路１６で検出される符号化データ及び逆の位相のデータによる差動信号（以下、「検出データ」と称する）の例を図３に示す。２つ目の信号の強度レベルは１つ目の信号の強度レベルと互いに異なるので、図中に実線で示すように、２つ目の信号の強度レベルの減衰は抑えられている。これに対して、１つ目の信号では、自身の１つ前の信号の強度レベルにより減衰が生じ、強度レベルを検出することが困難になる恐れがある。
　このため、結合部４を経て伝達される信号の品質特性を示すアイ開口のグラフは、例えば、図５に示すようになる。２つ目の信号に対応するアイが開いている一方、１つ目の信号に対応するアイが開いていない。このグラフから、１つの値を表す連続した２つの信号のうち２つ目の信号の強度レベルを確実に検出し、判別できることが分かった。
　なお、例えば、送信データが１０進法表記で“１、２”と続く場合には、“１”に対する２つ目の信号と、“２”に対する１つ目の信号がともにレベル１である。この場合には、同一の強度レベルの信号が続くことになり、“２”に対する１つ目の信号の強度レベルの減衰が大きくなる。

　検出データは、多値復号化回路１７に入力され、クロック再生の処理が行われる。そして、ステップＳ３に示すように、多値復号化回路１７はこの再生クロックを用いて、検出データの連続した２つの信号を処理単位とし、そのうち２つ目の信号の強度レベルのみを検出するように復号化の処理を行い、前記１つの値を認識して図３に示す復号化データを生成する。
　そして、ステップＳ４に示すように、多値復号化回路１７で生成された復号化データはデータ処理回路１８に伝達され、データ処理回路１８は、この復号化データに対する信号処理を行う。

　こうして、本発明の第１実施形態の信号伝送装置１によれば、送信側接続部２１と受信側接続部２２とを係合させることにより、送信側接続部２１の送信用リング１２と受信側接続部２２の受信用リング１４とが静電結合される状態となる。ここで、送信部２は、１つの信号が４種類の強度レベルをもつ強度レベルの異なる連続した信号であって、強度レベルの変化量で伝送信号を表すように符合化したものを送信用リング１２に送る。従って、連続した信号の強度レベルを異ならせることで、静電結合により受信用リング１４に伝達される信号の強度レベルが減衰することを抑えることができる。
　さらに、送信部２は、連続した信号の強度レベルの平均値が、伝送信号の大きさによらず略一定となるように符号化するので、伝送信号を強度レベルが４種類の多値信号に符号化する場合であっても、信号のＤＣレベルを安定させることができる。
　また、強度レベルを検出する信号を連続した２つの信号のうち２つ目の信号とすることで、強度レベルの等しい信号が続いて強度レベルが減衰するのを抑え、信号の強度レベルを確実に検出することができる。

　また、送信側接続部２１と受信側接続部２２とを係合させることにより、送信用リング１２と受信用リング１４、送信用リング１３と受信用リング１５が、それぞれ静電結合される状態となる。ここで、送信用リング１２と受信用リング１４との静電結合で送信部２から受信部３に符号化データを伝達し、送信用リング１３と受信用リング１５との静電結合で送信部２から受信部３に前記符号化データの逆の位相のデータを伝達する。
　従って、両データの強度レベルの差を検出することで、両データに共通に含まれるノイズを低減し、静電結合で伝達されるデータをより確実に検出することができる。

　なお、本実施形態では、送信部２にデータ発生回路７を備えた。しかし、送信部２にデータ発生回路７を備えずに、外部からの送信データを多値符号化回路８に入力するように構成しても良い。また、本実施形態では、受信部３にデータ処理回路１８を備えた。しかし、受信部３にデータ処理回路１８を備えずに、多値復号化回路１７で復号化したデータを外部に出力するように構成しても良い。

（第２実施形態）
　次に、本発明に係る第２実施形態について説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
　図６及び図７に示すように、この内視鏡システム４１は、生体に挿入部４２を挿入し、生体の内部を観察する装置である。
　本実施形態の内視鏡システム４１は、先端側を観察可能なＣＣＤ（観察手段）４３が設けられた挿入部４２を有する内視鏡スコープ４４と、生体の外部に設置される生体外装置４５と、内視鏡スコープ４４及び生体外装置４５に内蔵された上記の信号伝送装置５０ａ、５０ｂと、を備えている。
　なお、本実施形態の信号伝送装置５０ａ、５０ｂには、上記実施形態のデータ発生回路７及びデータ処理回路１８は備えられていなく、外部からの送信データを送信部に入力し、受信部で復号化したデータを外部に出力するようになっている。
　また、信号伝送装置５０ａ、５０ｂが備えている上記実施形態と同一の部位については、上記と同一の符号に、識別するための符号“ａ”又は“ｂ”を付けて示し、その説明は省略する。

　図６に示されるように、内視鏡スコープ４４は、可撓性を有する材料で形成され先端側に湾曲部４８が設けられた前述の挿入部４２と、挿入部４２の基端部に取付けられ湾曲部４８を湾曲操作するアングルノブ等が設けられた操作部４９と、操作部４９と生体外装置４５と接続するユニバーサルコード５０と、を備えている。
　挿入部４２の先端部、すなわち湾曲部４８の先端側には、後述する生体外側ライトガイド８４及びスコープ側ライトガイド７９を通して導かれた照明光で挿入部４２の先端側を照明する例えば集光光学系等である不図示の照明手段と、前述のＣＣＤ４３が設けられている。
　生体外装置４５は、ベースとなる本体部５８と、ＣＣＤ４３からの映像信号を表示する表示ユニット５９と、を備えている。ユニバーサルコード５０の基端部と本体部５８との間には、互いに接続／分離可能なスコープ側接続部６０と生体外側接続部６１がそれぞれ設けられている。
　そして本実施形態では、後で詳述するように、内視鏡スコープ４４から生体外装置４５（上り方向）へのデータの伝達、及び生体外装置４５から内視鏡スコープ４４（下り方向）へのデータの伝達の両方が可能となっている。

　なお、本実施形態では、スコープ側接続部６０と生体外側接続部６１がユニバーサルコード５０の基端部と本体部５８との間に設けられたので、ユニバーサルコード５０が内視鏡スコープ４４を構成した。しかし、スコープ側接続部と生体外側接続部がユニバーサルコード５０の先端部と操作部４９との間に設けられる場合には、ユニバーサルコードは生体外装置４５を構成することとなる。
　すなわち、スコープ側接続部と生体外側接続部により分離される部分より挿入部４２側が内視鏡スコープ、本体部５８側が生体外装置となる。

　図７に示すように、内視鏡スコープ４４は、ＣＣＤ４３の駆動状態を制御するＣＣＤ駆動回路６４と、ＣＣＤ４３によって撮像された画像データ（映像信号）等を処理する映像信号処理回路６５と、映像信号処理回路６５で得られたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路６６と、交流電流を直流電流に変換する整流回路６７と、直流電流の電圧を調整するＤＣ／ＤＣコンバータ６８と、を有している。
　また、内視鏡スコープ４４は、信号伝送装置５０ａの上り送信部２ａと、信号伝送装置５０ｂの下り受信部３ｂと、をさらに有している。

　本体部５８は、内視鏡スコープ４４及び生体外装置４５を制御し映像信号を処理するシステムコントロール部７１と、後述する１次コイルリング７４の駆動状態を制御する１次コイル駆動回路７２と、信号伝送装置５０ａの上り受信部３ａと、信号伝送装置５０ｂの下り送信部２ｂと、をさらに有している。
　スコープ側接続部６０は、電力を供給される２次コイルリング７３と、信号伝送装置５０ａの送信用リング（第１の電極）１２ａ及び送信用リング（第３の電極）１３ａと、信号伝送装置５０ｂの受信用リング（第２の電極）１４ｂ及び受信用リング（第４の電極）１５ｂと、を有している。
　そして、生体外側接続部６１は、電力を供給する１次コイルリング７４と、信号伝送装置５０ａの受信用リング（第２の電極）１４ａ及び受信用リング（第４の電極）１５ａと、信号伝送装置５０ｂの送信用リング（第１の電極）１２ｂ及び送信用リング（第３の電極）１３ｂと、を有している。

　次に、スコープ側接続部６０と生体外側接続部６１の構成について説明する。
　図８に示すように、スコープ側接続部６０は略円柱状に形成され、生体外側接続部６１はスコープ側接続部６０の外周面を囲繞するように略円筒状に形成されている。これらスコープ側接続部６０及び生体外側接続部６１を接続した時には、それぞれが共通の軸線Ｃ２上に配置されるようになっている。
　管状に形成されたスコープ側軸部材７７の基端部には、このスコープ側軸部材７７の基端部側から中央部側にかけて同一軸線上に、受信用リング１５ｂ、受信用リング１４ｂ、２次コイルリング７３、送信用リング１３ａ、及び送信用リング１２ａがこの順で、絶縁性を有する材料で形成された支持部材を介してそれぞれ取付けられている。受信用リング１５ｂと受信用リング１４ｂ、受信用リング１４ｂと２次コイルリング７３、２次コイルリング７３と送信用リング１３ａ、及び送信用リング１３ａと送信用リング１２ａの間には、電磁気的な影響を遮断するための遮蔽部材がそれぞれ設けられている。
　これら、受信用リング１５ｂ、１４ｂ、２次コイルリング７３、送信用リング１３ａ、１２ａの外周面を含む表面は、誘電体からなるスコープ側被覆部材７８に覆われている。
　また、スコープ側軸部材７７内には、不図示の照明手段に照明光を導くスコープ側ライトガイド７９が挿通されている。

　一方で、生体外側接続部６１には、本体部５８側に向かって同一軸線上に、受信用リング１４ａ、受信用リング１５ａ、１次コイルリング７４、送信用リング１２ｂ、及び送信用リング１３ｂがこの順で備えられている。受信用リング１４ａと受信用リング１５ａ、受信用リング１５ａと１次コイルリング７４、１次コイルリング７４と送信用リング１２ｂ、送信用リング１２ｂと送信用リング１３ｂの間には、電磁気的な影響を遮断するための遮蔽部材がそれぞれ設けられている。
　これら、受信用リング１４ａ、１５ａ、１次コイルリング７４、送信用リング１２ｂ、１３ｂの内周面及び外周面を含む表面は、誘電体からなる生体外側被覆部材８２に覆われている。
　また、管状に形成された生体外側軸部材８３内には、本体部５８内に設けられた不図示の発光装置から発せられた照明光を導く生体外側ライトガイド８４が挿通されている。

　そして、スコープ側接続部６０の軸線と生体外側接続部６１の軸線とを一致させた状態で、ベアリング２７の外周面に生体外側被覆部材８２の内周面を取付けると、生体外側接続部６１にスコープ側接続部６０が係合されて接続される。
　このように接続することで、生体外側接続部６１に対してスコープ側接続部６０が軸線Ｃ２回りに回動できるようになるとともに、送信用リング１２ａと受信用リング１４ａ、送信用リング１３ａと受信用リング１５ａ、２次コイルリング７３と１次コイルリング７４、受信用リング１４ｂと送信用リング１２ｂ、そして受信用リング１５ｂと送信用リング１３ｂが、それぞれ対向して配置されるようになっている。
　また、このときに、スコープ側ライトガイド７９の端面と生体外側ライトガイド８４の端面も対向するように配置され、生体外側ライトガイド８４側からスコープ側ライトガイド７９に照明光を伝達することが可能となっている。

　このように、スコープ側接続部６０には、信号伝送装置５０ａにおける第１の電極を有する第１の接続部と信号伝送装置５０ｂにおける第２の電極を有する第２の接続部が設けられている。一方、生体外側接続部６１には、信号伝送装置５０ａにおける第２の電極を有する第２の接続部と信号伝送装置５０ｂにおける第１の電極を有する第１の接続部が設けられている。

　次に、生体外装置４５から内視鏡スコープ４４（下り方向）へのデータ及び電力を伝達する工程について説明する。
　図７に示すように、システムコントロール部７１は、下り送信部２ｂ、上り受信部３ａ、１次コイル駆動回路７２、及び表示ユニット５９にそれぞれ接続されている。
　システムコントロール部７１が下り送信部２ｂにＣＣＤ４３を制御する信号を送ると、下り送信部２ｂでは、この制御信号が符号化され、符号化データ、及びこの符号化データの逆の位相のデータが生成される。これらのデータは、送信用リング１２ｂと受信用リング１４ｂ、送信用リング１３ｂと受信用リング１５ｂ、のそれぞれの静電結合により伝達され、下り受信部３ｂで復号化される。

　復号化された制御信号は、下り受信部３ｂに接続されたＣＣＤ駆動回路６４に伝達される。ＣＣＤ駆動回路６４は、この制御信号に基づいて自身が接続されたＣＣＤ４３を制御する。

　一方で、システムコントロール部７１が１次コイル駆動回路７２に制御信号を送ると、１次コイル駆動回路７２に接続された１次コイルリング７４に所定の交流電流が供給される。すると、１次コイルリング７４と２次コイルリング７３との相互誘導により２次コイルリング７３に交流電流が流れる。この交流電流は、２次コイルリング７３に接続された整流回路６７に送られて直流電流に変換される。変換された直流電流は、整流回路６７に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ６８で電圧を調整され、ＣＣＤ駆動回路６４等に供給される。

　次に、内視鏡スコープ４４から生体外装置４５（上り方向）へ信号を伝達する工程について説明する。
　ＣＣＤ４３が撮像した映像信号は、ＣＣＤ４３が接続された映像信号処理回路６５に伝達されて処理され、アナログ信号が生成される。このアナログ信号は、映像信号処理回路６５に接続されたＡ／Ｄ変換回路６６でデジタル信号に変換される。そして、変換されたデジタル信号は、Ａ／Ｄ変換回路６６に接続された上り送信部２ａに伝達される。

　上り送信部２ａに伝達された映像信号は符号化され、符号化データ、及びこの符号化データの逆の位相のデータが生成される。これらのデータは、送信用リング１２ａと受信用リング１４ａ、送信用リング１３ａと受信用リング１５ａ、それぞれの静電結合により伝達され、上り受信部３ａで復号化される。
　復号化された映像信号は、上り受信部３ａからシステムコントロール部７１に伝達されて処理され、さらに表示ユニット５９に送られて表示される。

　こうして、本発明の第２実施形態の内視鏡システム４１によれば、内視鏡スコープ４４には信号伝送装置５０ａの上り送信部２ａと、信号伝送装置５０ｂの下り受信部３ｂが設けられ、生体外装置４５には、信号伝送装置５０ａの上り受信部３ａと、信号伝送装置５０ｂの下り送信部２ｂが設けられている。そして、スコープ側接続部６０と生体外側接続部６１を接続することにより、送信用リング１２ａと受信用リング１４ａ、受信用リング１４ｂと送信用リング１２ｂ、がそれぞれ対向して配置され静電結合する。
　従って、上り送信部２ａから上り受信部３ａに、下り送信部２ｂから下り受信部３ｂに、それぞれＤＣレベルを安定させて信号を送ることができる。

　また、一般的に生体の体液等は内視鏡スコープ４４の方に付着する。このため、スコープ側接続部６０と生体外側接続部６１を分離して生体外装置４５と内視鏡スコープ４４とを離すことで、内視鏡スコープ４４のみを洗浄する場合の作業性を向上させることができる。
　さらに、受信用リング１５ｂ、１４ｂ、２次コイルリング７３、送信用リング１３ａ、１２ａの表面をスコープ側被覆部材７８で覆うことで、洗浄時に電極等の内部の部品が腐食するのを抑えることができる。

　なお、本実施形態では、内視鏡スコープ４４と生体外装置４５との間の双方向の送信データの伝達に、それぞれ信号伝送装置を用いた。しかし、例えば、内視鏡スコープ４４から生体外装置４５へのデータの伝達のみに信号伝送装置を用いても良い。
　また、本実施形態では、１次コイル駆動回路７２、１次コイルリング７４、及び２次コイルリング７３の代わりに内視鏡スコープ４４にバッテリー等を設け、このバッテリーにより、ＣＣＤ駆動回路６４等に電力を供給しても良い。

　以上、本発明の第１実施形態及び第２実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更等も含まれる。
　例えば、上記第１実施形態及び第２実施形態では、多値符号化回路８は、送信データを各信号が４種類の強度レベルをとる信号に変調した。しかし、各信号の強度レベルの種類は３種類以上であれば何種類でも良い。ただし、各信号の強度レベルの種類は、４種類、８種類又は１６種類とするのが好ましい。

　また、上記第１実施形態及び第２実施形態では、第１の電極である送信用リング、及び第２の電極である送信用リングは軸線に沿って延在するように配置されていた。しかし、第１の電極及び第２の電極をそれぞれ板状に形成し、それぞれを軸線に直交するように配置しても良い。
　また、上記第１実施形態では、符号化データの逆の位相のデータを用いずに符号化データだけを伝達するようにし、送信用リング１３及び受信用リング１５を備えなくても良い。上記第２実施形態でも、同様に符号化データだけを伝達するようにし、送信用リング１３ａ、１３ｂ及び受信用リング１５ａ、１５ｂを備えなくても良い。

　また、上記第１実施形態及び第２実施形態では、信号の強度レベルの減衰が小さい場合には、受信部が連続した２つの信号のうち１つ目の信号の強度レベルで前記１つの値を認識するように構成してもよい。
　また、上記第１実施形態及び第２実施形態では、連続した３つ以上の信号で１つの値を表すように構成しても良い。この場合には、隣り合う２つの信号の強度レベルが互いに異なっていれば良い。

　本発明は、信号伝送装置、及びその信号伝送装置を有する内視鏡システムに適用可能である。

　１、５０ａ、５０ｂ　　信号伝送装置
　２　　送信部
　２ａ　　上り送信部（送信部）
　２ｂ　　下り送信部（送信部）
　３　　受信部
　３ａ　　上り受信部（受信部）
　３ｂ　　下り受信部（受信部）
　１２、１２ａ、１２ｂ　　送信用リング（第１の電極）
　１３、１３ａ、１３ｂ　　送信用リング（第３の電極）
　１４、１４ａ、１４ｂ　　受信用リング（第２の電極）
　１５、１５ａ、１５ｂ　　受信用リング（第４の電極）
　２１　　送信側接続部（第１の接続部）
　２２　　受信側接続部（第２の接続部）
　４１　　内視鏡システム
　４２　　挿入部
　４３　　ＣＣＤ（観察手段）
　４４　　内視鏡スコープ
　４５　　生体外装置

Claims (5)

1. 　伝送信号を送る送信部と、
   　前記送信部と電気的に接続された第１の電極を有する第１の接続部と、
   　前記第１の接続部と係合するとともに、前記第１の接続部と係合したときに前記第１の電極と静電結合される第２の電極を有する第２の接続部と、
   　前記第２の電極と電気的に接続され前記伝送信号を受ける受信部と、
   　を有し、
   　前記送信部は、１つの信号が３種類以上の強度レベルをもつ該強度レベルの異なる連続した前記信号の、当該強度レベルの変化量で前記伝送信号を表すと共に、前記連続した信号の前記強度レベルの平均値が、前記伝送信号の大きさによらず略一定となるように符号化する信号伝送装置。
2. 　請求項１に記載の信号伝送装置において、
   　前記送信部は、前記伝送信号を、前記強度レベルの異なる連続した２つの前記信号の前記強度レベルの変化量で表す信号伝送装置。
3. 　請求項２に記載の信号伝送装置において、
   　前記受信部は、前記連続した２つの信号のうち、後に現れる前記信号を検出することで前記伝送信号を認識する信号伝送装置。
4. 　請求項１に記載の信号伝送装置において、
   　前記第１の接続部は、前記送信部と電気的に接続された第３の電極を有し、
   　前記第２の接続部は、前記受信部と電気的に接続され、前記第２の接続部が前記第１の接続部と係合したときに前記第３の電極と静電結合される第４の電極を有し、
   　前記第３の電極と前記第４の電極との静電結合に係る前記信号は、前記第１の電極と前記第２の電極との静電結合に係る前記信号に対し逆の位相となる信号伝送装置。
5. 　生体の内部に挿入され先端側を観察可能な観察手段が設けられた挿入部を有する内視鏡スコープと、
   　前記生体の外部に設置される生体外装置と、
   　請求項１に記載の信号伝送装置と、
   　を有し、
   　前記内視鏡スコープには前記送信部が設けられ、
   　前記生体外装置には前記受信部が設けられ、
   　前記第１の接続部と前記第２の接続部とは、接続及び分離が可能なように構成されている内視鏡システム。

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