WO2017002585A1 - 内視鏡システム - Google Patents

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WO2017002585A1
WO2017002585A1 PCT/JP2016/067399 JP2016067399W WO2017002585A1 WO 2017002585 A1 WO2017002585 A1 WO 2017002585A1 JP 2016067399 W JP2016067399 W JP 2016067399W WO 2017002585 A1 WO2017002585 A1 WO 2017002585A1
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endoscope system
dielectric
signal transmission
endoscope
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正 渡邊
松尾　直樹
守 坂下
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オリンパス株式会社
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    • H04N23/555—Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes

Definitions

  • the present invention relates to an endoscope system, and more particularly to an endoscope system that performs signal transmission via radio waves propagating in a waveguide.
  • an endoscope provided with an imaging unit for observing a subject is widely used.
  • a technique of being detachably connected to an endoscope carrying various signal processing relating to the endoscope by a signal processing apparatus called a video processor, and configuring an endoscope system.
  • an endoscope is widely used as a minimally invasive object observation means, but in recent years, an imaging unit including an imaging optical system, an imaging element, a related electric circuit, and the like is disposed at the tip of the insertion portion. As a result, an endoscope system having a so-called video endoscope that generates an image signal at the distal end of the insertion section has also been widely used.
  • an image signal generated at the distal end of the insertion portion of the endoscope is sent to an image processing unit in the video processor through a signal transmission path, and an endoscope image is generated in the image processing unit. To be used for observation.
  • an elongated insertion portion having flexibility, an operation portion connected to the proximal end side of the insertion portion, which receives input of various operation signals, and extended from the operation portion It is widely known to provide a universal code as a signal transmission line for connection with a video processor as described above.
  • a distal end rigid portion containing an imaging element and the like is formed at the distal end portion of the insertion portion, and a bendable bending portion and flexibility are further provided at the proximal end side of the distal end rigid portion.
  • a long flexible tube portion having a straight line is arranged in a row.
  • the imaging unit and the image processing unit are connected by a predetermined lead wire as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-121590, and an imaging device The form to transmit the image signal from was mainstream.
  • FIG. 11 shows the relationship between the transmission distance and the transmission speed that can be transmitted by electrical interconnection (corresponding to the connection by the lead wire in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-121590).
  • the transmission distance (the length of the transmission path) in the endoscope system is about 1 to 2 m, it can be seen that the transmission speed of about 2.5 Gbps is the limit in electrical interconnection.
  • an optical fiber is composed of a single line, so when an optical fiber is cut due to the influence of aging or the like, "the image is suddenly cut off during use" Things can happen.
  • connection by a lead wire as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-121590, it is generally configured by bundling a plurality of thin lines, and the thin lines are gradually broken even when being cut.
  • the user may be aware of the defect through flickering of images and may be able to take measures such as repair in advance.
  • the diameter of a tube (core) through which light passes is 50 ⁇ m or less in ordinary optical fibers, and the accuracy of positioning on the order of several ⁇ m is required for connection positioning.
  • an optical system such as a lens for the connection portion in order to alleviate this requirement, in addition to the increase in the connection portion, there is a possibility that the manufacturing cost may be increased by increasing the number of parts.
  • the problem of the transmission speed in the signal transmission system shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-121590 can also be improved by adopting the signal transmission system by radio wave described in Japanese Patent No. 5395671. .
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and is a new signal that overcomes the problem of the signal transmission method using an optical fiber while overcoming the limitation of the transmission speed that is the problem of the signal transmission method using a lead wire.
  • An object of the present invention is to provide an endoscope system provided with a transmission method.
  • An endoscope system is an image processing unit that processes an image signal generated by the image pickup unit, and an insertion unit in which an image pickup unit that generates an image signal by imaging a test object is disposed at the tip
  • An endoscope system having a signal transmission line connecting the imaging unit and the image processing section, wherein at least a part of the signal transmission line is a waveguide for propagating a millimeter wave or a sub-millimeter wave, Signal transmission is performed by the waveguide.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an endoscope system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the functional configuration of the main part of the endoscope system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of an essential part for explaining the shape etc. of the waveguide when a circular waveguide is assumed as the waveguide adopted in the endoscope system according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a view showing an electromagnetic field distribution and a cutoff wavelength of a TE 11 mode used as a feed line of the antenna in the waveguide employed in the endoscope system according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an endoscope system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the functional configuration of the main part of the endoscope system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of an essential part for explaining the shape etc. of the waveguide when a circular waveguide
  • FIG. 5 is a view showing an electromagnetic field distribution and a cutoff wavelength of a TE 01 mode which is noted as a millimeter wave low loss transmission line in a waveguide employed in the endoscope system according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view of an essential part showing a structure of an imaging unit and a waveguide in the endoscope system according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is an enlarged perspective view of an essential part showing the structure of the imaging unit and the waveguide in the endoscope system according to the first embodiment in a partial cross section.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the functional configuration of the main part of the endoscope system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a functional configuration of a main part of an endoscope system according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a block diagram showing the functional configuration of the main part of the endoscope system according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a model diagram showing the relationship between transmission distance and transmission speed that can be transmitted by electrical interconnection used in the conventional endoscope system.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a functional configuration of main parts of an endoscope system according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the dielectric loss of the dielectric in the waveguide employed in the endoscope system according to the fifth embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram showing simulation results of dielectric loss of a dielectric in a waveguide employed in the endoscope system according to the fifth embodiment.
  • FIG. 15 is an enlarged view showing the main part of the simulation result of the dielectric loss of the dielectric in the waveguide employed in the endoscope system according to the fifth embodiment.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing a cross section of a waveguide employed in the endoscope system according to the fifth embodiment.
  • FIG. 17 is an enlarged view showing the main part of the cross section of the waveguide employed in the endoscope system according to the fifth embodiment.
  • FIG. 18 is a block diagram showing a functional configuration of a main part of an endoscope system according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing a cross section of a waveguide employed in the endoscope system according to the sixth embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram showing simulation results of dielectric loss of a dielectric in a waveguide employed in the endoscope system according to the sixth embodiment.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing a cross section of a modification of the waveguide employed in the endoscope system according to the sixth embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an endoscope system according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a function of main parts of the endoscope system according to the first embodiment. It is a block diagram showing composition.
  • the endoscope system 1 is a so-called endoscope system for the upper gastrointestinal tract, which captures an in-vivo image of the subject 100 by inserting a tip into the body cavity of the subject 100.
  • An endoscope 2 comprising an imaging unit for outputting an image signal of a subject image, and an image processing unit for performing predetermined image processing on an image signal outputted from the imaging unit in the endoscope 2
  • a video processor 3 that controls the overall operation of the entire system 1
  • a light source device 4 that generates illumination light for emitting from the tip of the endoscope 2, and an image on which image processing has been performed in the video processor 3 are displayed
  • the display device 5 to
  • the endoscope 2 includes the imaging unit at its distal end and the insertion unit 6 mainly composed of a flexible elongated portion, and is connected to the base end side of the insertion unit 6 to input various operation signals.
  • the operation unit 7 includes a universal cord 8 extended from the operation unit 7 to the base end side and connected to the video processor 3 and the light source device 4.
  • the universal code 8 is extended to the image processing unit of the video processor 3 via the inside of the universal code 8, and includes a signal transmission path for transmitting an image signal from the imaging unit.
  • the signal transmission path is characterized by comprising a waveguide for passing a millimeter wave or a sub-millimeter wave (hereinafter, represented as a millimeter wave as a representative).
  • a waveguide for passing a millimeter wave or a sub-millimeter wave (hereinafter, represented as a millimeter wave as a representative).
  • the insertion portion 6 is disposed on the distal end side of the distal end rigid portion 10 and the distal end rigid portion 10, which is disposed at the most distal end and incorporates the imaging device 22 and the like constituting the imaging portion. It has the bendable curved part 9 provided and comprised with the some bending piece, and the elongate flexible tube part 11 which is connected to the base end side of the said curved part 9, and has flexibility.
  • an image pickup element that picks up an object image and outputs a predetermined image signal by photoelectric conversion.
  • An imaging unit 20 including 22 and the like is disposed.
  • the imaging unit 20 is provided at an imaging optical system 21 for receiving an object image and at an imaging position of the imaging optical system 21, receives light collected by the imaging optical system 21, and photoelectrically converts it into an electric signal.
  • the imaging device 22 and the imaging device 22 are disposed near the proximal end side of the imaging device 22 and drive the imaging device 22 and perform a predetermined process on the imaging signal output from the imaging device 22.
  • a transmission / reception antenna 27 (described in detail later) provided on the end side for transmitting and receiving a signal via the waveguide 41 (described in detail later).
  • the image sensor 22 is a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor, and employs an image sensor having a pixel number of 2 million pixels or more, which is a pixel number of so-called full high vision equivalent or more. .
  • CMOS complementary metal oxide semiconductor
  • the driver IC 23 generates pulses of various signal processing in the analog front end (AFE) 24 that performs noise removal and A / D conversion on the electric signal output from the imaging device 22, the driving timing of the imaging device 22, and the AFE 24 and the like.
  • AFE analog front end
  • TG Timing generator
  • TG transmitting and receiving antenna 27
  • TG transmitting and receiving circuit 26 for transmitting and receiving the digital signal output from the AFE 24 through the waveguide 41 to and from the image processing unit in the video processor 3
  • a control unit (not shown) that controls the operation of the imaging device 24.
  • the transmission / reception circuit 26 is a millimeter wave / sub-millimeter wave communication circuit formed by a so-called MMIC (monolithic microwave integrated circuit).
  • all circuits such as the analog front end AFE 24, the timing generator TG 25, the transmission / reception circuit 26 and the like are created by silicon CMOS process and sufficiently miniaturized.
  • the imaging element 22 and the driver IC 23 are connected via a ceramic substrate, and a plurality of passive components such as a capacitor are mounted on the ceramic substrate (described in detail later).
  • the video processor 3 performs the predetermined image processing on the image signal output from the imaging unit 20 in the endoscope 2, the image processing engine 31 as the image processing unit, and the imaging device in the endoscope 2 22:
  • a power supply circuit 32 for generating a power supply for supplying the signal, etc .;
  • a transmission / reception circuit 33 for transmitting / receiving a predetermined signal to / from the imaging unit 20 in the endoscope 2 via the waveguide;
  • the transmitter / receiver circuit 33 in the video processor 3 is also formed by a so-called MMIC (monolithic microwave integrated circuit) as in the transmitter / receiver circuit 26.
  • MMIC monolithic microwave integrated circuit
  • the waveguide 41 as a signal transmission path is internally provided.
  • a power supply line 42 and a ground line (GND line) 43 supplied from the power supply circuit 32 in the video processor 3 are disposed in parallel with the waveguide 41 inside the universal cord 8 and the like.
  • the present invention replaces the signal transmission method by lead wire and the signal transmission method by optical fiber, which have been conventionally used as a signal transmission method connecting an imaging unit in an endoscope and an image processing unit in a video processor.
  • a signal transmission system using waveguides that pass millimeter waves or submillimeter waves (radio waves having a frequency of approximately 30 to 600 GHz) is newly proposed.
  • the millimeter wave and the sub-millimeter wave refer to radio waves having a wavelength of millimeter to sub millimeter order (about 0.5 to 10 mm).
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view showing the structure of an imaging unit and a waveguide in the endoscope system according to the first embodiment
  • FIG. 7 is an imaging unit and a waveguide in the endoscope system. It is the principal part expansion perspective view which showed the structure of 1 in the cross section. 6 and 7, the imaging optical system in the imaging unit is omitted.
  • the driver IC 23 is disposed on the base end side of the imaging element 22 provided at the imaging position of the imaging optical system 21 (not shown). It is set up.
  • a plurality of passive components such as a capacitor 52 is mounted on the ceramic substrate 51.
  • the tip of the waveguide 41 which passes a millimeter wave or a sub-millimeter wave with the transmission / reception antenna 27 integrated with the package of the driver IC 23 interposed. Department is connected.
  • the waveguide 41 is extended toward the proximal end side of the insertion portion 6 after the distal end side of the waveguide 41 is connected to the driver IC 23 disposed in the distal end rigid portion 10. More specifically, the waveguide 41 is further on the proximal side than the driver IC 23 in the insertion portion 6, that is, on the proximal side from the location where the driver IC 23 is disposed in the distal end rigid portion 10 and on the proximal side. After the inside of the insertion portion 6 including the portion 9 and the flexible tube portion 11 is inserted, the inside of the operation portion 7 and the inside of the universal cord 8 are inserted and disposed at a position reaching the video processor 3 There is.
  • the proximal end side of the waveguide 41 may be connected to the video processor 3 through conversion in a connector provided at one end of the universal cord 8.
  • the waveguide 41 is formed by metal plating around a polystyrene resin (dielectric having a dielectric constant of about 2.3 and a dielectric loss tangent of about 0.0002).
  • the inner diameter of the metal-plated surface of the waveguide 41 is 1.4 mm
  • the frequency of radio waves used for transmitting image information is about 180 GHz (the wavelength in the waveguide is about 1.1 mm). It is set to.
  • the shape and size of the waveguide 41 are also highly relevant to the wavelength of the radio wave used.
  • the shape and dimensions of the waveguide 41 in the present embodiment will be described assuming a circular waveguide as a waveguide through which a millimeter wave or a sub-millimeter wave passes.
  • FIG. 3 is a perspective view of an essential part for explaining the shape etc. of the waveguide when a circular waveguide is assumed as the waveguide adopted in the endoscope system according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram showing an electromagnetic field distribution and a cutoff wavelength of a TE 11 mode used as a feed line of the antenna in the waveguide employed in the endoscope system according to the first embodiment, and FIG. 5 is a diagram showing the first embodiment It is the figure which showed electromagnetic field distribution and the interruption
  • FIG. 3 describes “hollow metal tube”, this is merely an example for clarifying the operation of the invention, and does not limit the embodiment of the present invention.
  • the inside of a flexible resin conduit is plated with a metal conductor, or a rectangular waveguide or a circular or rectangular dielectric waveguide is used.
  • Various forms such as form can be adopted, and the effect of the present invention can be obtained in any form.
  • 4 and 5 show the outline of the electromagnetic field distribution of the TE 11 mode used as the feed line of the antenna and the TE 01 mode noted as the millimeter wave low loss transmission line, and the cutoff wavelength ⁇ c thereof. .
  • the waveguide can not transmit radio waves of a certain wavelength from the structure, but the cutoff wavelength ⁇ c indicates a wavelength of “the radio waves of wavelengths longer than this can not be transmitted”.
  • the cutoff wavelength ⁇ c indicates a wavelength of “the radio waves of wavelengths longer than this can not be transmitted”.
  • the relationship between the dimensions and the cutoff wavelength as shown here is similarly present in a rectangular waveguide, a waveguide made of a dielectric, etc., and the above description is limited to the configuration of the waveguide. Absent.
  • the insertion portion of the endoscope and the universal cord often have external dimensions of about 10 mm or less, and some have a smaller diameter, but the signal transmission line passing therethrough has a cylindrical shape. Assuming that this signal transmission line should preferably have a diameter of approximately 6 mm or less.
  • the core diameter of the optical fiber described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-260066 is as small as about 10 ⁇ m for a single mode fiber and about 50 ⁇ m for a multimode fiber, but according to the embodiment of the present invention
  • a signal transmission line (waveguide) much thicker than these, it is possible to solve the problems related to manufacturability, manufacturing cost, and reliability of signal transmission.
  • the diameter of the waveguide be 0.2 mm or more in consideration of these circumstances, this value is not absolute.
  • the short wavelength of the radio wave used for signal transmission has a plurality of advantages such as easy to increase the information density and easy to make the transmitting and receiving circuit small.
  • the millimeter wave and submillimeter wave bands are difficult to handle because of their short wavelength, and there is also a problem that the efficiency of the circuit decreases as the wavelength becomes short.
  • this 600 GHz radio wave has a wavelength of about 0.5 mm in vacuum, it can have a shorter wavelength inside the dielectric, so transmission by a waveguide of about ⁇ 0.2 mm is also possible, as described above. There is no contradiction with the problems related to manufacturability, manufacturing cost, and the problems related to the reliability of signal transmission.
  • the effective application range of the present invention relates to the shape and size of the waveguide, but in practice various patterns can be considered for the shape of the waveguide, and the definition by the shape and size is essential It is difficult to express an effective range.
  • the constituent requirements of the invention are determined by the wavelength of the radio wave to be used.
  • the image sensor 22 receives an object image incident on the imaging optical system 21 on the surface of the image sensor, photoelectrically converts it into an electrical signal, and outputs it as an analog image signal.
  • the driver IC 23 performs predetermined processing such as A / D conversion on the analog imaging signal output from the imaging device 22 in the internal AFE 24 and outputs it as a digital image signal.
  • a parallel / serial conversion unit (not shown) converts the signal into a serial digital signal.
  • the driver IC 23 modulates the carrier wave of millimeter wave and sub-millimeter wave with the image signal in the transmission / reception circuit 26 configured by MMIC, and the waveguide as a millimeter wave / sub-millimeter wave radio wave on which the image information is mounted from the transmission / reception antenna 27 Send towards 41
  • the millimeter waves and sub-millimeter waves transmitted from the transmitting and receiving antenna 27 are proximal to the proximal end of the driver IC 23 disposed in the distal end rigid portion 10 of the insertion portion 6 as described above. It is sent to the video processor 3 through the side bending portion 9, the flexible tube portion 11, the inside of the operation portion 7 and the inside of the universal cord 8).
  • the millimeter waves (millimeter waves carrying image information) transmitted in the waveguide 41 are received by the transmitting and receiving antenna 34 in the video processor 3.
  • predetermined image information is extracted from the millimeter wave (millimeter wave on which the image information is received) received by the transmission / reception antenna 34.
  • the image processing engine 31 appropriately performs image processing on the image information extracted by the transmitting and receiving circuit 33, and the image information is projected on the display device 5.
  • the thickness of the waveguide 41 in the present embodiment is on the millimeter order, and if the transmitting and receiving antenna 27 and the transmitting and receiving antenna 34 are within the size range of the waveguide 41, efficient communication is possible.
  • the connection of the antenna can be made easily.
  • the driver IC 23 for processing image information from the imaging device 22 and performing signal transmission has all the analog front end unit, timing generator unit, and transmission / reception circuit created by silicon CMOS process, and is sufficiently miniaturized. ing.
  • the transmission / reception circuit 26 and the transmission / reception circuit 33 are constituted by a monolithic microwave integrated circuit (MMIC), which contributes to the miniaturization of the circuit.
  • MMIC monolithic microwave integrated circuit
  • radio waves emitted from the imaging unit side antenna propagate in a form of being confined in the waveguide, so that loss due to diffusion and the like can be minimized. That is, it is possible to minimize the amount of power required for transmission.
  • the millimeter waves and sub-millimeter waves transmitted through the waveguide 41 are radio waves having a wavelength of millimeter to sub millimeter order, and have a frequency of approximately 30 to 600 GHz. Therefore, the problem of the transmission speed in the lead wire system described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-121590 can be solved. That is, a signal transmission rate of 2.5 Gbps or more can be realized without any problem.
  • a solid-state imaging device having a pixel number of 2,000,000 pixels or more equivalent to so-called full high vision equivalent is adopted as the imaging device 22, but as described above In order to enable a signal transmission rate of 2.5 Gbps or more, there is no problem even with such a number of pixels.
  • the millimeter wave / submillimeter wave communication circuit configured by MMIC is adopted as the transmission / reception circuit 26 and the transmission / reception circuit 33, the communication circuit can be miniaturized.
  • MMIC monolithic microwave integrated circuit
  • the endoscope system of the present embodiment includes the endoscope 2 having the insertion portion 6 including the bending portion and the flexible tube portion as a component, that is, the direction of the distal end rigid portion by having the bending portion. Even in a video endoscope system having a function of obtaining an image in a desired direction by freely changing the size of the tip, the problem with the size of the imaging unit according to Japanese Patent Laid-Open No. 2007-260066 is solved. A video endoscope system can be realized.
  • the endoscope system of this embodiment presupposed that it is a video endoscope system of upper digestive tract, it is produced in the insertion part by which the imaging unit was distribute
  • various digestive endoscopes such as those for the lower digestive tract (large intestine), as well as various surgical endoscopes, pipes, machines, various structures used in endoscopic surgery Similar effects can be obtained in various industrial endoscopes and the like for observation.
  • the configuration of the imaging unit 20 includes the imaging optical system 21, the imaging element 22, the driver IC 23, the transmitting and receiving antenna 27, and a capacitor (not shown) ), The timing generator (TG) unit 25 and the transmission / reception circuit 26 are provided.
  • the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained.
  • analog front end (AFE) unit 24 and the timing generator (TG) unit 25 in the driver IC 23 can be included in the imaging device 22, and in this case as well, similar effects can be obtained.
  • the transmission / reception circuit 26 on the side of the endoscope 2 and the transmission / reception circuit 33 on the side of the video processor 3 all have the monolithic micro configuration as an integrated circuit (MMIC), as described above, in the circuit miniaturization. Even without relying on this, high reliability transmission of full high vision image signals is possible, and similar effects can be obtained.
  • MMIC integrated circuit
  • FIG. 8 is a block diagram showing the functional configuration of the main part of the endoscope system according to the second embodiment of the present invention.
  • the endoscope system of the second embodiment is basically the same in configuration as the first embodiment, so only the differences from the first embodiment will be described here, and other details will be described. Description of is omitted.
  • the endoscope system 1 drives the imaging device 22 and performs predetermined processing on the imaging signal output from the imaging device 22, and transmits the millimeter wave to the waveguide 41.
  • a driver IC 23 serving to transmit sub-millimeter wave radio waves is disposed in the distal end rigid portion 10 of the insertion portion 6, and the waveguide 41 includes the insertion portion 6 after the distal end rigid portion 10, the operation portion 7 and the universal cord 8. The inside was extended.
  • a driver IC that fulfills the above-described functions is provided in the operation unit 7, and a waveguide that functions in the same manner as the first embodiment is operated. And extend inside the universal cord 8.
  • an endoscope system 101 is a so-called endoscope system for the upper digestive tract as in the first embodiment, and captures an in-vivo image of a subject.
  • An endoscope 102 including an imaging unit that outputs an image signal of the subject image, and an image processing unit that performs predetermined image processing on an image signal output from the imaging unit in the endoscope 102
  • the system mainly includes a video processor 103 that centrally controls the overall operation of the system 101, and a light source device and a display device (not shown).
  • the endoscope 102 includes the insertion portion 6, the operation portion 7, and the universal cord 8 similar to those of the first embodiment, and the insertion portion 6 incorporates the imaging device 22 and the like.
  • the distal end rigid portion 10 is provided.
  • a driver IC 123 that serves the same function as the driver IC 23 in the first embodiment described above is disposed in the operation unit 7.
  • the driver IC 123 includes an analog front end (AFE) 124 and a timing generator (TG) 125 which play the same role as the first embodiment, and these AFE 124 and TG 125 are signal lines (leads passing through the insertion portion 6). Wires 61 and 62 are connected to the imaging device 22.
  • AFE analog front end
  • TG timing generator
  • the signal lines (lead wires) 61 and 62 each have a length of about 80 cm in this embodiment.
  • the imaging device 22 and the driver IC 123 are connected by a lead wire of about 80 cm.
  • the driver IC 123 further includes a transmission / reception circuit 126 and a transmission / reception antenna 127 having the same configuration as that of the first embodiment.
  • the waveguide 141 is disposed at a position where it passes through the inside of the universal cord 8 and reaches the video processor 103 after the tip end side is connected to the driver IC 23 disposed in the operation unit 7. It has become so.
  • the video processor 103 includes an image processing engine 31, a power supply circuit 32, a transmission / reception circuit 33, and a transmission / reception antenna 34 as in the first embodiment.
  • a waveguide 141 as a signal transmission path is internally provided in the operation unit 7 and the universal cord 8 in the endoscope 102.
  • a power supply line 142 and a ground line (GND line) 143 supplied from the power supply circuit 32 in the video processor 103 are disposed in parallel with the waveguide 141 and the above-described signal lines 61 and 62 inside the cord 8 and the like. Be done.
  • the signal transmission path depends on the signal line by the lead wire connection (electrical connection) from the imaging element 22 to the driver IC 123 disposed in the operation unit 7, From the driver IC 123 in the unit 7 to the image processing unit of the video processor 103, according to the waveguide 141 for propagating a millimeter wave, signal transmission is performed through these signal transmission paths.
  • a lead wire connecting the imaging device 22 and the driver IC 123 is about 80 cm, and it is possible to transmit a full high-definition image signal.
  • FIG. 9 is a block diagram showing a functional configuration of a main part of an endoscope system according to a third embodiment of the present invention.
  • the endoscope system of the third embodiment is basically the same in configuration as the first embodiment, so only the differences from the first embodiment will be described here, and other details will be described. Description of is omitted.
  • the interior of the insertion portion 6, the operation portion 7 and the universal cord 8 after the proximal end side of the above is extended to reach the video processor 3.
  • the waveguides serving as described above are the operation unit and the proximal end side of the imaging unit 20 provided in the distal end rigid portion 10 of the insertion portion 6 It is extended to 7 and it is characterized in that a signal is transmitted by an optical fiber after the operation unit 7.
  • an endoscope system 201 is a so-called endoscope system for the upper digestive tract, as in the first embodiment, for capturing an in-vivo image of a subject.
  • An endoscope 202 including an imaging unit that outputs an image signal of the subject image, an image processing unit that performs predetermined image processing on an image signal output from the imaging unit of the endoscope 202, and an endoscope
  • the system mainly includes a video processor 203 that generally controls the overall operation of the system 201, and a light source device and a display device (not shown).
  • the endoscope 202 includes the insertion portion 6, the operation portion 7, and the universal cord 8 similar to those of the first embodiment, and the insertion portion 6 is the same as that of the first embodiment.
  • the waveguide 241 is inserted to the inside of the insertion portion 6 after the tip end side is connected to the driver IC 23 and extended to a position reaching the driver IC 71 disposed in the operation portion 7 It has become so.
  • a millimeter wave (millimeter wave on which image information is carried) propagating through the waveguide 241 is received inside the operation unit 7, and the image is further received.
  • a driver IC 71 for converting a millimeter wave carrying information into a predetermined optical signal and transmitting the optical signal to a subsequent stage through an optical fiber is provided.
  • the driver IC 71 is connected to a transmission / reception circuit 72 which is a millimeter wave / sub-millimeter wave communication circuit and formed by a so-called MMIC (monolithic microwave integrated circuit), and the transmission / reception circuit 72.
  • a transmission / reception circuit 72 which is a millimeter wave / sub-millimeter wave communication circuit and formed by a so-called MMIC (monolithic microwave integrated circuit)
  • a transmitting / receiving antenna 74 for receiving a millimeter wave (millimeter wave carrying image information) propagating through the waveguide 241, and generating a signal for predetermined optical communication from the image information extracted by the transmitting / receiving circuit 72
  • An optical communication circuit 73, a laser diode (LD) 75 for photoelectrically converting a signal generated in the optical communication circuit 73, and a photodiode (PD) 76 for photoelectrically converting light information received from the video processor 203 are provided.
  • the universal cord 8 is provided with optical fibers 81 and 82 as signal transmission paths connecting the driver IC 71 and the video processor 203 in the operation unit 7.
  • the video processor 203 includes an image processing engine 31 and a power supply circuit 32 similar to those of the first embodiment, and an optical communication circuit 35 for generating a signal for predetermined optical communication, and A laser diode (LD) 36 for photoelectrically converting a generated signal, and a photodiode (PD) 37 for photoelectrically converting light information received from the driver IC 71 are provided.
  • LD laser diode
  • PD photodiode
  • the optical fiber 81 is a signal transmission path connecting the laser diode (LD) 75 and the photodiode (PD) 37, and the optical fiber 82 is the laser diode (LD) 36 and the photodiode (PD).
  • 76 is a signal transmission line connecting the two.
  • the power supply circuit 32 in the video processor 203 Power supply lines 242 and ground lines (GND lines) 243 to be supplied are provided.
  • a wired millimeter-wave communication path in which it is difficult to disconnect the signal transmission path in the path from the imaging unit to the operation unit, which frequently deforms the communication path such as bending.
  • an optical fiber communication path advantageous for long distance signal transmission is used.
  • optimization of the signal transmission means with respect to the use form is achieved in this manner.
  • the third embodiment can optimize the signal transmission means for the usage pattern as described above.
  • FIG. 10 is a block diagram showing the functional configuration of the main part of the endoscope system according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the endoscope system of the fourth embodiment applies the present invention to a so-called wireless endoscope system, and the configuration from the insertion unit 6 to the operation unit 7 is basically the same as that of the first embodiment. Similarly, it is characterized in that the signal transmission between the universal code and the video processor in the first embodiment is performed wirelessly.
  • an endoscope system 301 in the fourth embodiment is a so-called wireless endoscope system, which is an imaging unit for capturing an in-vivo image of a subject and outputting an image signal of the subject image.
  • An endoscope 302, and a video processor 303 including an image processing unit that wirelessly transmits information between the endoscope 302 and performs predetermined image processing on an image signal output from an imaging unit; Mainly to
  • the endoscope 302 includes the insertion portion 6 and the operation portion 7 similar to those of the first embodiment, and further includes a light source (not shown).
  • the insertion portion 6 corresponds to the first embodiment. It has the tip rigid part 10 which incorporated the imaging unit 20 which makes the same composition.
  • the waveguide 341 is connected to the inside of the insertion portion 6 after its leading end side is connected to the driver IC 23 and extended to a position reaching the operation portion 7.
  • a millimeter wave (millimeter wave on which image information is carried) propagating in the waveguide 341 is received inside the operation unit 7, and the image is further received.
  • a transmitting / receiving unit 92 is provided for converting a millimeter wave carrying information into a predetermined radio signal and transmitting the signal to the video processor 303 by radio.
  • the transmission / reception unit 92 includes a transmission / reception circuit which is a millimeter wave / sub-millimeter wave communication circuit formed by a so-called MMIC (monolithic microwave integrated circuit), and for wireless communication.
  • MMIC monolithic microwave integrated circuit
  • the transmitting and receiving unit 92 further includes a transmitting and receiving antenna 93 for receiving a millimeter wave (millimeter wave carrying image information) propagating in the waveguide 341, and an antenna 94 for wireless communication. Further, inside the operation unit 7, a storage battery 91 serving as a power supply of the entire endoscope 302 is provided.
  • the video processor 303 includes an image processing engine 31 similar to that of the first embodiment, and further includes a transmitting / receiving circuit 33 for wirelessly communicating with the transmitting / receiving unit 92 on the endoscope 302 side, and an antenna 34. .
  • the power supply line 342 and the ground line (GND are supplied from the storage battery 91 in parallel with the waveguide 341 as the signal transmission line in the endoscope 302 Line 343 is provided.
  • the wireless endoscope system in the wireless endoscope system, it is difficult to place a break in the signal transmission path in the path from the imaging unit to the operation unit, which frequently deforms the communication path such as bending.
  • a wave communication path waveguide
  • a radio communication path advantageous for long distance signal transmission is used for the path from the long distance operation unit to the video processor. Optimization of the signal transmission means for the usage form is achieved.
  • the signal transmission means can be optimized for the usage form.
  • the configuration of the endoscope system is taken as an example of the embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to other imaging systems having an image processing function. Can also be applied.
  • the configuration of the endoscope system of the fifth embodiment is basically the same as that of the first embodiment, so only the differences from the first embodiment will be described here, and other details will be described. Description of is omitted.
  • the present invention replaces the signal transmission method by lead wire and the signal transmission method by optical fiber, which have been conventionally used as a signal transmission method connecting an imaging unit in an endoscope and an image processing unit in a video processor.
  • a signal transmission system using waveguides that pass millimeter waves or submillimeter waves (radio waves having a frequency of approximately 30 to 600 GHz) is newly proposed.
  • the waveguide 41 is formed by metal plating around a polystyrene resin (dielectric having a dielectric constant of about 2.3 and a dielectric loss tangent of about 0.0002).
  • the inner diameter of the metal plating surface is 1.4 mm, and the frequency of radio waves used for transmitting image information is set to about 180 GHz (the wavelength in the waveguide is about 1.1 mm).
  • the shape and dimensions of the waveguide 41 have been described assuming that, for example, a circular waveguide is used as a waveguide through which millimeter waves or sub-millimeter waves pass.
  • the configuration of the waveguide is different from that of the first embodiment, that is, the configuration of the waveguide is more specifically shown. It is a thing.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a functional configuration of main parts of an endoscope system according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIGS. 13, 14 and 15 are diagrams for explaining the simulation of the waveguide employed in the endoscope system according to the fifth embodiment, and FIG. 13 relates to the fifth embodiment.
  • FIG. 14 is a view for explaining the form of a simulation model simulating a waveguide employed in the endoscope system
  • FIG. 14 is a view showing simulation results of dielectric loss of a dielectric in the simulation model of FIG. These are the enlarged views which showed the principal part of the said simulation result.
  • FIG. 16 is a cross sectional view showing a cross section of a waveguide employed in the endoscope system according to the fifth embodiment
  • FIG. 17 is an enlarged view showing a main part of the cross section of the waveguide.
  • substantially all of the signal transmission paths from the imaging unit 20 to the image processing engine 31 are the waveguides 541 (see FIG. 12) as in the first embodiment. It is comprised by the waveguide which propagates a millimeter wave or a submillimeter wave.
  • the waveguide 541 extends continuously in the longitudinal direction and covers the outer periphery of the dielectric 501 extended so that the dielectric constant becomes uniform in the longitudinal direction.
  • a metal layer 502 and the dielectric 501 is characterized in that the dielectric loss tan ⁇ is a value smaller than 10 ⁇ 3 (see FIG. 16).
  • the configurations of the waveguide 541 and the waveguide 500 will be described in detail later.
  • the dielectric constant is uniform means that it is uniform in terms of the wavelength order of the radio wave (millimeter wave or sub-millimeter wave) propagating inside the waveguide. .
  • the dielectric constant including this is included in this embodiment. It is expressed as uniform.
  • the dielectric material to be mixed is much smaller than the wavelength.
  • the difference between the dielectric constants of the resin material and the crystal material, or the fine structure does not affect the radio waves in the waveguide, and only the averaged dielectric constant affects the transmission characteristics.
  • the dielectric loss tan ⁇ of the dielectric in the waveguide 500 is smaller than 10 ⁇ 3.
  • the present invention is applicable to millimeter waves and sub-millimeter waves, and may have an effect if it has a diameter of 6 mm or less in terms of thickness as a transmission line.
  • the following conditions were first extracted as requirements for waveguides of high value in internal communication of endoscopes.
  • condition (1) is a physical condition for incorporating the waveguide in an endoscope
  • the constraint is derived from the configuration of the endoscope product at the time of the present invention.
  • the insertion portion of the endoscope and the universal cord often have external dimensions of about 10 mm or less for the purpose.
  • a light guide for illuminating the observation portion inside the insertion portion and the universal cord, a light guide for illuminating the observation portion, an internal structure such as a wire for realizing the bending of the bending portion 9 (see FIG. 1), and a cleaning object
  • a cleaning object inside the insertion portion and the universal cord, a light guide for illuminating the observation portion, an internal structure such as a wire for realizing the bending of the bending portion 9 (see FIG. 1), and a cleaning object
  • it contains many internals such as water supply tubes, airways to facilitate observation (eg inflating the stomach), and treatment instrument channels through which treatment instruments are used to treat the observation section.
  • numerical values highly likely to be accepted for the transmission line at the time of the present invention were specifically set.
  • condition (2) is limited by the capability of the transmission / reception circuit at the time of the present invention (the transmission loss needs to be about 20 dB or less to obtain a sufficiently low bit error rate (error rate)) and the endoscope And the minimum length (about 1 m) that can be used.
  • the inventor of the present invention has realized that, in order to realize the outer diameter thickness ⁇ 2 or less at a frequency of 60 GHz, the dielectric material is disposed inside the waveguide. It has been found that it is effective to obtain a wavelength shortening effect (in the medium of the relative dielectric constant ⁇ r , the wavelength f decreases in inverse proportion to the square root of ⁇ r ).
  • the simulation results shown in FIGS. 14 and 15 were obtained.
  • the dielectric loss per 1 m is about 20 dB when the dielectric loss tangent tan ⁇ is about 1.0 ⁇ 10 ⁇ 3 . .
  • this fact is the result derived based on the model in FIG. 3, but the relational expression between the amount of loss, relative permittivity and dielectric loss tangent is derived from theoretical examination, and the dielectric constant in the longitudinal direction is It is generally applicable to waveguides which are extended to be uniform.
  • the inventor conducted a search for a material in which the product of the square root of the relative permittivity ⁇ r and the dielectric loss tangent tan ⁇ is approximately 2.0 ⁇ 10 ⁇ 3 or less.
  • nonpolar plastics that can be used in the endoscope system of the present embodiment.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • other fluorocarbon resins require temperature resistance for the endoscope (generally 140 ° C. or higher for medical endoscopes, or 120 ° C. or higher for industrial endoscopes) It has been found that the nonpolar plastic is particularly useful.
  • the waveguide used in the endoscope system of the present embodiment or the dielectric used in the inside of the waveguide is made of a material at least a part of which contains a fluorine resin, thereby forming a waveguide or a waveguide. It can have high performance (transmission efficiency) as a tube.
  • silicon dioxide silicon dioxide
  • aluminum oxide alumina; Al 2 O 3
  • magnesium oxide MgO
  • boron nitride BN
  • these crystal materials have a large relative dielectric constant ⁇ r as compared to the above-mentioned resin material, and by utilizing this characteristic, it depends only on the above-mentioned resin material whose relative dielectric constant is about 2.0. The point is that a thinner waveguide can be realized.
  • a dielectric comprising at least one of silicon dioxide (silica; SiO 2 ), aluminum oxide (alumina; Al 2 O 3 ), magnesium oxide (MgO) or boron nitride (BN), and having a dielectric constant ⁇ r of more than 2
  • the waveguide 541 is extended with the dielectric 501 extended so that the dielectric constant becomes uniform in the longitudinal direction, And a metal layer 502 extending continuously in the direction to cover the outer periphery of the dielectric, and the dielectric 501 has a dielectric loss tan .delta. Of less than 10.sup.-3. It features.
  • the waveguide 500 in the fifth embodiment is made by mixing aluminum oxide (Al 2 O 3 powder; # 1 ⁇ m) powdered with polytetrafluoroethylene (PTFE) at a predetermined volume ratio. The resulting material was used as an internal dielectric 501.
  • Al 2 O 3 powder Al 2 O 3 powder; # 1 ⁇ m
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • this material has an ⁇ r of about 4.0 and a tan ⁇ of about 2.0 ⁇ 10 -4 or less, whereby an elliptical cross section with a long diameter of 1.88 mm and a short diameter of 0.94 mm
  • the linear dielectric 501 has sufficient flexibility due to the fact that the bonding of polytetrafluoroethylene (PTFE) is weakened by the mixing of the aluminum oxide powder (Al 2 O 3 ), and the wire diameter is originally small. have.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • the metal layer 502 is disposed around the linear dielectric 501.
  • the metal layer 502 is configured by winding a metal film in which copper is vapor-deposited on a polyethylene terephthalate (PET) film in a form of seaweed.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the present invention is not limited thereto.
  • a metal film formed by vapor deposition of aluminum may be employed.
  • a thin tape 503 of silicone rubber is disposed on the outer layer of the metal layer 502.
  • the tape 503 forms an outer conductor (protective layer) by externally pressing the outer layer of the metal layer 502.
  • the waveguide 500 in the present embodiment having the above-described configuration has an elliptical cross section with a major axis of about 2.0 mm and a minor axis of about 1.1 mm, and the loss at a frequency of 60 GHz is sufficiently small (about 13 dB / m)
  • the flexible waveguide can be obtained.
  • the configuration of the endoscope system of the sixth embodiment is basically the same as that of the first embodiment, so only the differences from the first embodiment will be described here, and other details will be described. Description of is omitted.
  • the endoscope system of the sixth embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the waveguide, that is, as in the fifth embodiment, the configuration of the waveguide is different. It shows more specifically.
  • the cross section of the dielectric rod inside the waveguide as described above is elliptical, and there is directivity in bending easiness. That is, although bending in the direction of the minor axis of the ellipse is easy, there is a possibility that it may be difficult to flexibly bend in the direction of the major axis of the ellipse.
  • the applicant of the present application provides a flexible waveguide in which the directionality of bending ease is improved while maintaining transmission characteristics.
  • FIG. 18 is a block diagram showing a functional configuration of a main part of an endoscope system according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view showing the cross section of the waveguide according to the sixth embodiment
  • FIG. 20 is a simulation of the dielectric loss of the dielectric in the waveguide according to the sixth embodiment. It is a figure which shows a result.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing a cross section of a modified example of the waveguide according to the sixth embodiment.
  • the waveguide 641 As with the waveguide 641 (see FIG. 18), almost all of the signal transmission paths from the imaging unit 20 to the image processing engine 31 are the same as in the first embodiment. It is comprised by the waveguide which propagates a millimeter wave or a submillimeter wave.
  • the waveguide 600 in the sixth embodiment is characterized in that two circular dielectric cross-section flexible dielectrics 601a and 601b are used as the internal dielectric.
  • the flexible waveguide 600 in the sixth embodiment is a waveguide for transmitting a radio wave having a required length and a region surrounded by the metal layer 602, and the circular cross section is in the longitudinal direction.
  • two continuous flexible dielectrics 601a and 601b are disposed as a core material.
  • the two dielectrics 601a and 601b are formed of, for example, PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinylether copolymer) in the present embodiment.
  • PFA tetrafluoroethylene-perfluoroalkylvinylether copolymer
  • the metal layer 602 is disposed around the two dielectrics 601a and 601b.
  • the metal layer 602 is formed by winding a metal film, in which copper is vapor-deposited on a polyethylene tephthalate (PET) film, in a winding manner.
  • PET polyethylene tephthalate
  • metal layer 602 a metal film in which copper is deposited on a resin film such as a polyethylene tephthalate (PET) film is adopted as the metal layer 602
  • PET polyethylene tephthalate
  • the present invention is not limited thereto.
  • a metal film formed by vapor deposition of aluminum may be employed.
  • the cross-sectional shape of the region surrounded by the metal layer 602 is defined by the two flexible dielectrics 601 a and 601 b having a circular cross section.
  • a thin silicone rubber tape 603 is disposed on the outer layer of the metal layer 602.
  • the tape 603 forms an outer conductor (protective layer) by externally pressing the outer layer of the metal layer 602.
  • a space portion 604 is formed between the two dielectrics 601a and 601b.
  • the waveguide 600 in the sixth embodiment configured as described above has the flexible dielectrics 601a and 601b whose core is a circular cross section, that is, PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) That the inner dielectrics 601a and 601b have a circular cross section, even if an external force of bending is applied in the longitudinal direction of the cross section. It has sufficient pliability due to the mutual slip.
  • PFA tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer
  • the transmission characteristics of the waveguide 600 itself are comparable to those of the waveguide 500 as described in the fifth embodiment having an elliptical cross-sectional shape.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view showing a cross section of a modified example of the waveguide according to the sixth embodiment.
  • a waveguide 600A according to this modification includes, for example, PFA (tetrafluoroethylene-peroperate) in a space portion 604 formed between the two round bar-shaped dielectrics 601a and 601b in the waveguide 600. It is characterized in that a thread portion 605 composed of a fluoroalkyl vinyl ether copolymer is inserted.
  • PFA tetrafluoroethylene-peroperate
  • the waveguide 600A according to the modification includes the film-like portion 606 made of PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) between the dielectrics 601a and 601b and the metal layer 602. It is characterized by having set up.
  • PFA tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer
  • the waveguide 600A according to the modification by inserting the PFA thread portion 605 in the space portion 604, it is possible to further improve the transmission characteristics without losing the flexibility.
  • the slipperiness of the internal material is improved, which contributes to the further improvement of the flexibility.

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Abstract

被検物を撮像して映像信号を生成する撮像ユニット（２０）が先端に配された挿入部（６）と、撮像ユニット（２０）で生成された映像信号を処理するビデオプロセッサ（３）と、前記撮像ユニット（２０）とビデオプロセッサ３とを結ぶ信号伝送路を有する内視鏡システムであって、前記信号伝送路の少なくとも一部がミリ波またはサブミリ波を伝搬する導波路（４１）であって、前記導波路（４１）により信号伝送を行なう。

Description

内視鏡システム
　本発明は、内視鏡システム、特に、導波路内を伝搬する電波を介して信号伝送を行なう内視鏡システムに関する。
　従来、医療用分野及び工業用分野においては、被検体を観察する撮像部を備えた内視鏡が広く用いられている。また、内視鏡に着脱自在に接続され、内視鏡に係る各種信号処理をビデオプロセッサと称する信号処理装置により担い、内視鏡システムを構成する技術も知られるところにある。
　このように、内視鏡は低侵襲の被検体観察手段として広く用いられているが、近年では挿入部の先端部に撮像用の光学系、撮像素子および関連電気回路等を含む撮像ユニットを配することで、挿入部先端部において画像信号を生成する、いわゆるビデオ内視鏡を有する内視鏡システムも多く利用されるに至っている。
　なお、このビデオ内視鏡システムにおいて内視鏡の挿入部先端部で生成された画像信号は、信号伝送経路を通じてビデオプロセッサにおける画像処理部へ送られ、当該画像処理部において内視鏡画像が生成されて観察に供されるようになっている。
　また、この種の内視鏡としては、可撓性を有する細長形状をなす挿入部と、挿入部の基端側に接続され、各種の操作信号の入力を受け付ける操作部と、操作部から延出され上述の如きビデオプロセッサと接続する信号伝送路としてのユニバーサルコードと、を備えるものが広く知られている。
　そして、このような内視鏡において挿入部の先端部には、撮像素子等を内蔵した先端硬性部が形成され、さらにこの先端硬性部の基端側には湾曲自在な湾曲部および可撓性を有する長尺状の可撓管部が連設されるようなっている。
　ところで従来のビデオ内視鏡システムでは、前記撮像ユニットと前記画像処理部との間を、例えば、日本国特開昭６１－１２１５９０号公報に記載するように所定のリードワイヤにより接続し、撮像素子からの画像信号を伝送する形態が主流だった。
　これに対して近年、係る撮像ユニットと画像処理部との間の信号伝送方式として、日本国特開２００７－２６００６６号公報に示すような光ファイバ接続による信号伝送方式、または、日本国特許５３９５６７１号明細書に示すような無線電波による信号伝送方式が提案されている。
　一方で、近年、ビデオ内視鏡システムに対しては、いわゆるハイビジョン化に代表されるような高画素化が益々望まれるようになっている。そして、このように高画質化が進むと、伝送経路を通じて伝送される信号の伝送速度は自ずと速くならざるを得ない。
　図１１は、電気インターコネクション（日本国特開昭６１－１２１５９０号公報等における前記リードワイヤによる接続に相当）による伝送が可能な伝送距離と伝送速度との関係を示しているが、例えば、ビデオ内視鏡システムにおける伝送距離（伝送経路の長さ）を１～２ｍ程度としたとき、電気インターコネクションでは２．５Ｇｂｐｓ程度の伝送速度が限界であることが判る。
　この“２．５Ｇｂｐｓ”という通信速度は、概ねフルハイビジョン画質での実用的な動画伝送に必要な伝送速度に相当していることを考慮すると、日本国特開昭６１－１２１５９０号公報に示すようなリードワイヤによる接続では、ビデオ内視鏡システムにおいてフルハイビジョン以上の画質での動画伝送を行なうことが困難であることが判る。
　すなわち、日本国特開昭６１－１２１５９０号公報に示すリードワイヤによる信号伝送方式では、対応できる伝送速度の限界から、フルハイビジョン相当の画質に対応できないという課題があった。
　さて、上述の如き日本国特開昭６１－１２１５９０号公報に示される信号伝送方式における伝送速度の課題は、日本国特開２００７－２６００６６号公報に記載の光ファイバによる信号伝送方式（光インターコネクション）の採用により解決することができる。
　しかしながら、上述した日本国特開２００７－２６００６６号公報に記載の光ファイバによる信号伝送方式には、下記に示す如き課題が存在する。
１）信号伝送の信頼性に関わる課題
　一般に光ファイバは１本の線で構成されるために、老朽化等の影響で光ファイバが切断される場合に「使用中に突然画像が途切れる」ようなことが起き得る。
　ここで、日本国特開昭６１－１２１５９０号公報に示すようなリードワイヤによる接続では、一般的に複数の細線を束ねて構成されており、切断される場合にも徐々に細線が切れていくために、通常使用者はその不具合を映像のちらつきなどを通じて知り、事前に修理などの対応をとることができる可能性がある。
２）製造性、製造コストに関わる課題
　通常の光ファイバは、光の通る管（コア）の径が５０μｍ以下であり、接続の位置決めには数μｍオーダーの精度が要求される。この要求を緩和するために、接続部にレンズなど光学系を用いることもできるが、接続部が大きくなるうえに、部品点数が増えることで製造コストがアップしてしまう虞がある。
３）通信回路の大きさに関わる課題
　光ファイバによるシステムにおいては、電気信号を光信号に、また光信号を電気信号にと信号形態を変換する必要性から、レーザーダイオード、フォトダイオードおよびその駆動回路等を持つ必要が生じるため、回路規模が大きくなりやすい。
　すなわち、レーザーダイオード、フォトダイオードは、通常のＩＣ（集積回路）とは作成プロセスが異なるために、同一のＩＣパッケージ内に収めることが難しいことが要因である。
４）撮像ユニットの大きさに関わる課題
　撮像ユニットから光ファイバによる信号伝送を行なう場合でも、電源の伝送および動作クロックの伝送を光ファイバで代替することは難しく、係る光ファイバを用いた伝送システムにおいては、システムの中から電気接続（リードワイヤ）による信号線路を無くすことは困難である。
　また、上述した通信回路の大きさに係る課題に加えて、リードワイヤ接続（はんだ付け）を行なう領域をも確保する必要があり、光ファイバによる信号伝送方式では撮像ユニットが、ひいては挿入部先端部が大きくなってしまう虞がある。
　なお、挿入部先端部における先端硬性部に撮像ユニットを有すると共に、湾曲部（屈曲部）を有するタイプのビデオ内視鏡システムには、当該先端硬性部を少しでも短くしたいという強いニーズがあり、挿入部先端部の大型化は許容しにくいという事情がある。
　一方、日本国特開昭６１－１２１５９０号公報に示される信号伝送方式における伝送速度の課題は、日本国特許５３９５６７１号明細書に記載の無線電波による信号伝送方式の採用によっても改善することができる。
　しかしながら、上述した日本国特許５３９５６７１号明細書に記載の無線電波による信号伝送方式には、下記に示す如き課題が存在する。
１）信号伝送の信頼性に関わる課題
　一般に無線電波は様々なタイプの電磁干渉を頻繁に受けやすい上に、伝送経路の障害物により信号伝送の中断も起こりうるために、有線に拠る信号伝送と比べて著しく信号伝送の信頼性が損なわれてしまう。
２）撮像ユニットからの信号伝送に関わる課題
　また、挿入部先端部に配設した撮像ユニットから無線電波による信号伝送をしようとしても、例えば、被検体体腔内の観察を行なう場合には、被検体の体腔内に存在する各種の電解質、水分等が電波の伝播を邪魔してしまい、ごく近距離の通信しかおこなうことができない虞がある。
　このことから、現実的には日本国特許５３９５６７１号明細書に記載するような操作部から画像処理部までの信号伝送のみを無線伝送する形態にしか採用し得ない。すなわち、挿入部内の信号伝送は日本国特許５３９５６７１号明細書に示すような電気接続（リードワイヤ）による信号線路に拠る形を採らざるを得ないために、伝送速度の制約は緩和（改善）するものの、完全に解決できるとは言い難い。
　本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、リードワイヤによる信号伝送方式の課題である伝送速度の限界を克服しつつ、光ファイバによる信号伝送方式の課題をも克服する新しい信号伝送方式を備える内視鏡システムを提供することを目的とする。
　本発明の一態様の内視鏡システムは、被検物を撮像して映像信号を生成する撮像ユニットが先端に配された挿入部と、前記撮像ユニットで生成された映像信号を処理する映像処理部と、前記撮像ユニットと映像処理部とを結ぶ信号伝送路を有する内視鏡システムであって、前記信号伝送路の少なくとも一部がミリ波またはサブミリ波を伝搬する導波路であって、前記導波路により信号伝送を行なう。
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる内視鏡システムの概略構成を示す斜視図である。 図２は、第１の実施の形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。 図３は、第１の実施の形態にかかる内視鏡システムにおいて採用する導波路として円形導波管を仮定した際の当該導波路の形状等を説明するための要部斜視図である。 図４は、第１の実施の形態にかかる内視鏡システムにおいて採用する導波路においてアンテナの給電線路として用いられるＴＥ11モードの電磁界分布と遮断波長を示した図である。 図５は、第１の実施の形態にかかる内視鏡システムにおいて採用する導波路においてミリ波低損失伝送線路として注目されるＴＥ01モードの電磁界分布と遮断波長を示した図である。 図６は、第１の実施の形態にかかる内視鏡システムにおける撮像ユニットおよび導波路の構造を示した要部拡大斜視図である。 図７は、第１の実施の形態にかかる内視鏡システムにおける撮像ユニットおよび導波路の構造を一部断面にて示した要部拡大斜視図である。 図８は、本発明の第２の実施の形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。 図９は、本発明の第３の実施の形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。 図１０は、本発明の第４の実施の形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。 図１１は、従来の内視鏡システムにおいて用いられる電気インターコネクションによる伝送が可能な伝送距離と伝送速度の関係を示したモデル図である。 図１２は、本発明の第５の実施の形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。 図１３は、第５の実施の形態にかかる内視鏡システムにおいて採用する導波管内における誘電体の誘電損失を説明する図である。 図１４は、第５の実施の形態にかかる内視鏡システムにおいて採用する導波管内における誘電体の誘電損失のシミュレーション結果を示す図である。 図１５は、第５の実施の形態にかかる内視鏡システムにおいて採用する導波管内における誘電体の誘電損失のシミュレーション結果の要部を示した拡大図である。 図１６は、第５の実施の形態にかかる内視鏡システムにおいて採用する導波管の断面を示した断面図である。 図１７は、第５の実施の形態にかかる内視鏡システムにおいて採用する導波管の断面の要部を示した拡大図である。 図１８は、本発明の第６の実施の形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。 図１９は、第６の実施の形態にかかる内視鏡システムにおいて採用する導波管の断面を示した断面図である。 図２０は、第６の実施の形態にかかる内視鏡システムにおいて採用する導波管内における誘電体の誘電損失のシミュレーション結果を示す図である。 図２１は、第６の実施の形態にかかる内視鏡システムにおいて採用する導波管の変形例の断面を示した断面図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。　
　また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。
　＜第１の実施形態＞
　図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる内視鏡システムの概略構成を示す斜視図であり、図２は、第１の実施の形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。
　図１に示すように、内視鏡システム１は、いわゆる上部消化管用の内視鏡システムであって、被検体１００の体腔内に先端部を挿入することによって被写体１００の体内画像を撮像し当該被写体像の画像信号を出力する撮像部を備える内視鏡２と、内視鏡２における前記撮像部から出力される画像信号に対して所定の画像処理を施す画像処理部を備えるとともに内視鏡システム１全体の動作を統括的に制御するビデオプロセッサ３と、内視鏡２の先端から出射するための照明光を発生する光源装置４と、ビデオプロセッサ３において画像処理が施された画像を表示する表示装置５と、を主に備える。
　内視鏡２は、先端部に前記撮像部を備えると共に主として可撓性を有する細長形状部により構成される挿入部６と、挿入部６の基端側に接続され各種の操作信号の入力を受け付ける操作部７と、操作部７から基端側に向けて延出されビデオプロセッサ３および光源装置４と接続するユニバーサルコード８と、を備える。
　ここで内視鏡２は、挿入部６の先端部に配設した撮像部とビデオプロセッサ３における画像処理部との間において、挿入部６における前記撮像部から当該挿入部６、前記操作部７および前記ユニバーサルコード８のそれぞれ内部を経由してビデオプロセッサ３の画像処理部に至るまで延設され、撮像部からの画像信号等の伝送するための信号伝送路を備える。
　そして、本実施形態における内視鏡システムにおいては、前記信号伝送路をミリ波またはサブミリ波（以下、場合により代表してミリ波と記載する）を通す導波路により構成されることを特徴とする（当該「導波路」については、後に詳述する）。
　図１に戻って、挿入部６は、最先端部に配設された、前記撮像部を構成する撮像素子２２等を内蔵した先端硬性部１０と、当該先端硬性部１０の基端側に配設され、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部９と、当該湾曲部９の基端側に接続され、可撓性を有する長尺状の可撓管部１１と、を有する。
　また、図２に示すように、本実施形態において挿入部６の最先端に配設された先端硬性部１０には、被検体像を撮像して光電変換により所定の画像信号を出力する撮像素子２２等を含む撮像ユニット２０が配設されている。
　前記撮像ユニット２０は、被検体像を入光する撮像光学系２１と、撮像光学系２１の結像位置に設けられ、撮像光学系２１が集光した光を受光して電気信号に光電変換する前記撮像素子２２と、撮像素子２２の近傍基端側に配設され、当該撮像素子２２を駆動すると共に撮像素子２２から出力された撮像信号に所定の処理を施すドライバＩＣ２３と、ドライバＩＣ２３の基端側に設けられ、導波路４１（詳しくは後述する）を介して信号の送受信をするための送受信アンテナ２７（詳しくは後述する）と、を有する。
　撮像素子２２は、本実施形態においては、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサであって、かつ、いわゆるフルハイビジョン相当以上の画素数である２００万画素以上の画素数を有するイメージセンサを採用する。
　ドライバＩＣ２３は、撮像素子２２が出力した電気信号に対してノイズ除去およびＡ／Ｄ変換を行うアナログフロントエンド（ＡＦＥ）２４と、撮像素子２２の駆動タイミングおよびＡＦＥ２４等における各種信号処理のパルスを発生するタイミングジェネレータ（ＴＧ）２５と、前記送受信アンテナ２７を接続し、前記導波路４１を介してＡＦＥ２４が出力したデジタル信号をビデオプロセッサ３における画像処理部との間で送受信するための送受信回路２６と、撮像素子２４の動作を制御する図示しない制御部と、を有する。
　前記送受信回路２６は、いわゆるＭＭＩＣ（monolithic microwave integrated circuit；モノシリックマイクロ波集積回路）により形成される、ミリ波・サブミリ波通信回路である。
　また前記ドライバＩＣ２３は、本実施形態においては、前記アナログフロントエンドＡＦＥ２４、タイミングジェネレータＴＧ２５、送受信回路２６等の各回路が全てシリコンＣＭＯＳプロセスにより作成され、十分に小型化されている。
　また、撮像素子２２とドライバＩＣ２３とは、セラミック基板を介して接続され、また、当該セラミック基板にはコンデンサ等の複数の受動部品が搭載されている（詳しくは後述する）。
　一方、ビデオプロセッサ３は、内視鏡２における前記撮像ユニット２０から出力される画像信号に対して所定の画像処理を施す前記画像処理部としての画像処理エンジン３１と、内視鏡２における撮像素子２２等に対して供給するための電源を生成する電源供給回路３２と、前記導波路を介して内視鏡２における撮像ユニット２０と所定の信号の送受信を行うための送受信回路３３と、送受信回路３３に接続された送受信アンテナ３４と、を備える。
　なお、ビデオプロセッサ３における前記送受信回路３３も、前記送受信回路２６と同様に、いわゆるＭＭＩＣ（monolithic microwave integrated circuit；モノシリックマイクロ波集積回路）により形成される。
　なお、図２に示すように、内視鏡２における前記挿入部６、操作部７およびユニバーサルコード８内には、上述したように信号伝送路としての導波路４１が内設されるが、これらユニバーサルコード８等の内部には前記導波路４１と並行して、ビデオプロセッサ３における電源供給回路３２から供給される電源線４２およびグランド線（ＧＮＤ線）４３が配設される。
　そして、内視鏡２における前記撮像素子２２およびドライバＩＣ２３における前記各回路には、前記電源線４２およびグランド線（ＧＮＤ線）４３を介して、ビデオプロセッサ３の電源供給回路３２から電源が供給されるようになっている。
　＜導波路および送受信回路並びに撮像ユニットの構成について＞
　次に、本実施形態の内視鏡システムを特徴づける導波路および送受信回路並びにこれらの周辺回路（撮像ユニット等）について詳しく説明する。
　上述したように、本発明は、内視鏡における撮像部とビデオプロセッサにおける画像処理部とを結ぶ信号伝送方式として従来用いられてきた、リードワイヤによる信号伝送方式および光ファイバーによる信号伝送方式に代わり、ミリ波またはサブミリ波（おおよそ３０～６００ＧＨｚの周波数を有する電波）を通す導波路による信号伝送方式を新たに提案するものである。
　なお、本実施形態においてミリ波、サブミリ波は、ミリからサブミリオーダ（０．５～１０ｍｍ程度）の波長をもつ電波を指すものとする。
　図６は、第１の実施の形態にかかる内視鏡システムにおける撮像ユニットおよび導波路の構造を示した要部拡大斜視図であり、図７は、同内視鏡システムにおける撮像ユニットおよび導波路の構造を一部断面にて示した要部拡大斜視図である。なお、図６および図７においては、撮像ユニットにおける撮像光学系については省略して示している。
　図６および図７に示すように、撮像ユニット２０は、図示しない撮像光学系２１の結像位置に設けられた前記撮像素子２２の基端側に、セラミック基板５１を介して前記ドライバＩＣ２３が配設されている。なお、当該セラミック基板５１には、コンデンサ５２等の複数の受動部品が搭載されている。
　また、前記ドライバＩＣ２３の基端側には、図７に示すように、前記ドライバＩＣ２３のパッケージに一体化された前記送受信アンテナ２７を挟んで、ミリ波またはサブミリ波を通す前記導波路４１の先端部が接続されている。
　この導波路４１は、先端硬性部１０に配設された前記ドライバＩＣ２３にその先端側が接続された後、挿入部６の基端側に向けて延出される。より詳しくは、導波路４１は、挿入部６においてドライバＩＣ２３よりさらなる基端側、すなわち、先端硬性部１０における前記ドライバＩＣ２３の配設箇所より基端側部をはじめ、より基端側の前記湾曲部９および可撓管部１１を含めた挿入部６の内部を挿通した後、操作部７内部およびユニバーサルコード８の内部を挿通し、ビデオプロセッサ３に至る位置に配設されるようになっている。
　なお、前記導波路４１の基端側は、ユニバーサルコード８の一端に設けたコネクタにおける変換を経てビデオプロセッサ３に接続されるものであってもよい。
　また、導波路４１は、本実施形態においては、ポリスチレン樹脂（誘電率約２．３、誘電正接約０．０００２の誘電体）の周囲に金属めっきを施して形成される。また、本実施形態においては、導波路４１における前記金属めっき面の内径は１．４ｍｍ、画像情報の伝送に使用される電波の周波数は約１８０ＧＨｚ（導波路内での波長は約１．１ｍｍ）に設定されている。
　ここで、本発明の構成を有効に活用するためには前記導波路４１の形状・寸法を適切に選択する必要があるが、この形状・寸法は使用する電波の波長とも関連性が高い。以下、図３～図５を参照して、本実施形態における導波路４１の形状・寸法について、ミリ波またはサブミリ波を通す導波路として円形導波管を仮定し説明する。
　図３は、第１の実施の形態にかかる内視鏡システムにおいて採用する導波路として円形導波管を仮定した際の当該導波路の形状等を説明するための要部斜視図、図４は、第１の実施の形態にかかる内視鏡システムにおいて採用する導波路においてアンテナの給電線路として用いられるＴＥ11モードの電磁界分布と遮断波長を示した図、図５は、第１の実施の形態にかかる内視鏡システムにおいて採用する導波路においてミリ波低損失伝送線路として注目されるＴＥ01モードの電磁界分布と遮断波長を示した図である。
　なお、図３には「中空金属管」との記載があるが、これは単に発明の作用を明確にするための一例で有り、本発明の実施形態を制限するものではない。具体的には導波路の実現手段として、柔軟性をもつ樹脂製の管路の内側に金属導体によるめっきを施すなどの形態、または、方形の導波管、円形もしくは方形の誘電体導波路による形態など、様々な形態を採りえるものであり、どの形態においても本発明の効果を得ることができる。
　ここで仮定した円形導波管について、その伝送波には複数のモードが存在し得る。これはＴＥモードおよびＴＭモードに大別され、更にこれはθ方向とｒ方向のモード次数に細分される。
　図４、図５は、アンテナの給電線路として用いられるＴＥ11モードとミリ波低損失伝送線路として注目されるＴＥ01モードの電磁界分布の概要と、その遮断波長λcを示したものである。
　導波管はその構造から一定上の波長の電波は伝送できないが、遮断波長λcはこの「これ以上の波長の電波は伝送できない」波長を示す。ここでＴＥ11モードが最も長い波長をもつことから、ＴＥ11モードのλc以上の波長（管の内半径をaとしたとき、λc＝３．４１×ａ）を伝送できないことが判る。
　因みに、ここで示したような寸法と遮断波長との関係は、方形の導波管、誘電体による導波路などでも同様に存在しており、上述した説明は導波路の形態を制限するものではない。
　ところで、一般に内視鏡の挿入部およびユニバーサルコードはその目的から、１０ｍｍ程度以下の外形寸法を持つことが多く、さらに細径を有するものもあるが、その中を通る信号伝送線路を円筒形状と仮定したとき、この信号伝送線路は概ねφ６ｍｍ以下の径を持つことが望ましいといえる。
　そして、上述した遮断波長λcの計算式から、φ６ｍｍの内径をもつ中空金属管路におけるλcは１０．２３ｍｍとなるが、伝送できる波長の限界を示すものであるから、信号伝送を行なう波長はより小さいことが望ましく、本発明においては、有効な波長範囲は１０ｍｍ以下（ミリ波以下＝３０ＧＨｚ以上の周波数範囲）と想定する。
　一方、内視鏡内部の通信線路には軽く細いことが求められるが、あまり細すぎると製造性または製造コストの問題が発生する虞があり、既に述べたように信号伝送の信頼性にも影響する。
　より具体的には、上述した日本国特開２００７－２６００６６号公報に記載の光ファイバはコア径がシングルモードファイバーで１０μｍ程度、マルチモードファイバーでも５０μｍ程度と小さいが、本発明の実施形態に拠れば、これらよりもはるかに太い信号伝送線路（導波路）を持つことができるため、製造性、製造コストの課題、信号伝送の信頼性に係る課題を解決することができる。
　なお、これらの事情を勘案したとき、導波路の径は０．２ｍｍ以上であることが望ましいとはいえるが、この値は絶対的なものではない。
　因みに、信号伝送に用いる電波の波長が短いことには、情報密度を高めやすい、送受信回路を小さくしやすいといった複数の利点がある。しかしミリ波・サブミリ波帯はその波長の短さがゆえに取り扱いが難しく、波長が短くなるにつれて回路の効率が低下するという問題も存在する。
　このために、近年までミリ波・サブミリ波帯の利用が進まなかっただが、半導体プロセスによる微細回路技術の進展に伴ってミリ波・サブミリ波の利用技術が進展するとともに、前記回路の効率低下に対しても対策が進んだ結果、ここ数年でサブミリ波帯までの利用しやすい環境が整ってきている。
　本願出願人は、これらの事情を総合的に勘案して鋭意研究を行なった結果、内視鏡内部の信号伝送に用いる電波としては６００ＧＨｚ程度までの周波数でメリットが得られることが判った。
　この６００ＧＨｚの電波は、真空中において０．５ｍｍ程度の波長を持つが、誘電体内部においてはより短い波長をもつことができることから、φ０．２ｍｍ程度の導波路による伝送も可能であり、上述した製造性、製造コストに係る課題および信号伝送の信頼性に係る課題の解決とも相反しない。
　既に説明したように、本発明の有効な利用範囲は、導波路の形状・寸法に関係するが、実際には導波路の形状には様々なパターンが考えられ、形状や寸法による規定では本質および有効な範囲を表現することが困難である。
　そこで本実施形態では、上述したようにこれら導波路の形状・寸法は利用する電波の波長との関係が明確であることを考慮し、利用する電波の波長により発明の構成要件を定めている。
　（作用）
　次に、上述した如き構成をなす本実施形態の内視鏡システムにおける作用について説明する。
　撮像素子２２は、撮像光学系２１に入光された被写体像を撮像素子面において受光し電気信号に光電変換してアナログの撮像信号として出力する。
　その後ドライバＩＣ２３は、内部のＡＦＥ２４において、撮像素子２２から出力されたアナログの撮像信号に対してＡ／Ｄ変換等の所定の処理を施しデジタルの画像信号として出力する。なお、このとき図示しないパラレル／シリアル変換部においてシリアルのデジタル信号に変換される。
　さらにドライバＩＣ２３は、ＭＭＩＣにより構成される送受信回路２６において、ミリ波・サブミリ波の搬送波を前記画像信号により変調し、送受信アンテナ２７から当該画像情報が載ったミリ波・サブミリ波の電波として導波路４１に向けて送信する。
　その後、送受信アンテナ２７から送信されたミリ波・サブミリ波は、前記導波路４１（上述したように、挿入部６における先端硬性部１０に配設された前記ドライバＩＣ２３より基端側、その基端側の湾曲部９、可撓管部１１、操作部７内部およびユニバーサルコード８内部において配設される）を通じてビデオプロセッサ３に送られる。
　前記導波路４１内において送信された前記ミリ波（画像情報が載ったミリ波）は、ビデオプロセッサ３における前記送受信アンテナ３４により受信される。
　その後、前記送受信アンテナ３４において受信されたミリ波（画像情報が載ったミリ波）は、ビデオプロセッサ３における前記送受信回路３３において、所定の画像情報が取り出される。
　そして、送受信回路３３において取り出された画像情報は画像処理エンジン３１で適宜画像処理が施され、前記表示装置５に投影される。
　（効果）
　以上説明したように、本第１の実施形態によれば、有線のミリ波通信経路（導波路）を通じた高い信頼性での信号伝送が可能であり、画像情報の伝送速度としても、フルハイビジョンを大きく超える高精細画像を実用的なフレームレートによって送信可能である。
　ここで本実施形態における導波路４１の太さはミリオーダーであり、また、送受信アンテナ２７および送受信アンテナ３４が導波路４１の寸法範囲にあれば効率の良い通信が可能であるため、導波路とアンテナの接続は容易に行なうことができる。
　また、撮像素子２２からの画像情報を処理し、信号伝送を行なうドライバＩＣ２３は、上述したようにアナログフロントエンド部、タイミングジェネレータ部、送受信回路が全てシリコンＣＭＯＳプロセスにより作成され、十分に小型化されている。
　この中でも、送受信回路２６および送受信回路３３がモノシリックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）により構成されることから回路の小型化に寄与している。
　このようにドライバＩＣ２３の小型化を実現した結果、フルハイビジョン画像信号の高い信頼性での伝送と、先端部の小型化を両立することを可能としている。
　さらに、導波管の利用により、撮像ユニット側アンテナから発せられた電波は、導波管内に閉じ込められる形で伝播するため、拡散などによるロスが最小に抑えられる。すなわち、送信に必要な電力量の最小化をも果たすことができている。
　また、本実施形態の効果について、上述した従来技術である日本国特開昭６１－１２１５９０号公報、日本国特開２００７－２６００６６号公報および日本国特許５３９５６７１号明細書に記載の技術と対比させて説明する。
　上述したように、本実施形態の内視鏡システムにおいては、導波路４１を伝送される前記ミリ波・サブミリ波は、ミリからサブミリオーダの波長を有する電波であって概略で３０～６００ＧＨｚの周波数を有することから、上述した日本国特開昭６１－１２１５９０号公報に記載のリードワイヤ方式における伝送速度の問題については解決することができる。すなわち、２．５Ｇｂｐｓ以上の信号伝送速度を問題なく実現することができる。
　また、ミリ波・サブミリ波においては、通常の電波通信で実績のある多様な信号変調方式を利用しやすく、情報伝送の密度を高めやすいという利点を持つことから、機器の構成によっては、上述した日本国特開２００７－２６００６６号公報に記載する光ファイバによる信号伝送方式よりも情報速度を高めることが可能となる。
　さらに、本実施形態の内視鏡システムに拠れば、日本国特開２００７－２６００６６号公報および３における信号伝送の信頼性に係る課題を解決することができる。
　すなわち、まず、伝送信号であるミリ波・サブミリ波を伝送効率の良い導波路に閉じ込めて伝送するために、十分な信号強度を得られるうえに、伝送が途中で不安定になるような心配がない。
　また、老朽化に伴い、仮に導波路が劣化し、亀裂等により切断することがあっても、ミリ波・サブミリ波は切断部を含めて伝播するうえに、上述した理由により、本実施形態においては信号伝送路（導波路）を十分に太くすることができるために、信号伝送の品質は劣化することはあっても、信号伝送自体が突然途切れることは無い。
　因みに日本国特開２００７－２６００６６号公報における光ファイバによる信号伝送では、信号伝送路（コア部）がφ５０μｍ程度以下と極めて小さいために破断の際には信号伝送が遮断される可能性が高い。
　また、上述したように、本実施形態においては、撮像素子２２として、２００万画素以上のいわゆるフルハイビジョン相当以上の画素数を持つ固体撮像素子を採用したが、本実施形態は、上述したように２．５Ｇｂｐｓ以上の信号伝送速度を可能とするため、斯様な画素数であっても支障はない。
　さらに、本実施形態においては、送受信回路２６、送受信回路３３として、ＭＭＩＣ（モノシリックマイクロ波集積回路）により構成されるミリ波・サブミリ波通信回路を採用したので、通信回路を小型化することができ、日本国特開２００７－２６００６６号公報に係る課題を解決することができる。
　さらに、本実施形態の内視鏡システムは、湾曲部、可撓管部を備える挿入部６を構成要素とする内視鏡２を有し、すなわち、屈曲部を有することで先端硬性部の方向を自在に変更し所望の方向の画像を取得する機能を持つビデオ内視鏡システムにおいても、日本国特開２００７－２６００６６号公報に係る撮像ユニットの大きさに関する課題を解決し、先端部の小さいビデオ内視鏡システムを実現できる。
　これは、ミリ波・サブミリ波によれば小さい通信回路を実現できるということだけでなく、ミリ波・サブミリ波によれば撮像ユニットの外から、電源となるエネルギーや動作クロックを撮像ユニットに送ることが可能であることに起因する。
　すなわち、日本国特開２００７－２６００６６号公報に示すような光ファイバによる信号伝送方式では実現が困難な、フルハイビジョン画像信号の伝送と、先端部の小型化を両立することができる。
　上述したように、このタイプのビデオ内視鏡システムにおいて先端部（屈曲しない部分）を小さくすることには強いニーズがあり、実際に狭い空間における観察を自由にするなど内視鏡の機能向上に大きく寄与することができる。
　なお、本実施形態の内視鏡システムは、上部消化管のビデオ内視鏡システムであることを前提としたが、撮像ユニットが先端部に配された挿入部と、前記撮像ユニットにおいて生成された画像信号を処理する画像処理部と、前記撮像ユニットと前記画像処理部とを結ぶ信号伝送路を有するビデオ内視鏡システムであれば、内視鏡の種類に拠らず上記同様の効果を得ることができる。
　すなわち、下部消化管（大腸）用内視鏡など各種の消化管用内視鏡はもちろんのこと、内視鏡外科手術において用いられる各種外科用内視鏡、パイプ、機械、各種構造物の内部を観察するための各種工業用内視鏡などにおいて、それぞれ同様の効果を得ることができる。
　また本実施形態においては、上述したように、撮像ユニット２０の構成として、撮像光学系２１、撮像素子２２、ドライバＩＣ２３、送受信アンテナ２７および図示しないコンデンサを含み、前記ドライバＩＣ２３はアナログフロントエンド（ＡＦＥ）部２４、タイミングジェネレータ（ＴＧ）部２５および送受信回路２６を備えるものとしたが、この構成はこれに限らずとも、同様の効果を得ることができる。
　たとえば、ドライバＩＣ２３内にあるアナログフロントエンド（ＡＦＥ）部２４、タイミングジェネレータ（ＴＧ）２５部は、撮像素子２２内に含めることも可能であり、この場合も同様の効果を得ることができる。
　また内視鏡２側における送受信回路２６およびビデオプロセッサ３側における送受信回路３３は、いずれもモノシリックマイクロは集積回路（ＭＭＩＣ）として、上述したように回路の小型化において最適な構成としたが、これに拠らずとも、フルハイビジョン画像信号の高い信頼性での伝送は可能であり、同様の効果を得ることはできる。
　＜第２の実施形態＞
　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
　図８は、本発明の第２の実施の形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。
　本第２の実施形態の内視鏡システムは、その構成は基本的には第１の実施形態と同様であるので、ここでは第１の実施形態との差異のみの説明にとどめ、その他の詳細の説明は省略する。
　上述したように、第１の実施形態の内視鏡システム１は、撮像素子２２を駆動すると共に撮像素子２２から出力された撮像信号に所定の処理を施し、導波路４１に対してミリ波・サブミリ波の電波を送信する役目を果たすドライバＩＣ２３を、挿入部６の先端硬性部１０に配設し、導波路４１は、先端硬性部１０以降の挿入部６、操作部７およびユニバーサルコード８の内部を延設するものとした。
　これに対して本第２の実施形態の内視鏡システム１０１は、上述の如き役目を果たすドライバＩＣを操作部７に設け、第１の実施形態と同様の役目を果たす導波路を操作部７およびユニバーサルコード８の内部に延設することを特徴とする。
　図８に示すように、本第２の実施形態における内視鏡システム１０１は、第１の実施形態と同様に、いわゆる上部消化管用の内視鏡システムであって、被写体の体内画像を撮像し当該被写体像の画像信号を出力する撮像部を備える内視鏡１０２と、内視鏡１０２における撮像部から出力される画像信号に対して所定の画像処理を施す画像処理部を備えるとともに内視鏡システム１０１全体の動作を統括的に制御するビデオプロセッサ１０３と、図示しない光源装置および表示装置と、を主に備える。
　本第２の実施形態において内視鏡１０２は、第１の実施形態と同様の挿入部６、操作部７およびユニバーサルコード８を備え、また、当該挿入部６は、撮像素子２２等を内蔵した先端硬性部１０を有する。
　本第２の実施形態においては、図８に示すように、前記操作部７に上述した第１の実施形態におけるドライバＩＣ２３と同様の役目を果たすドライバＩＣ１２３を配設する。
　ドライバＩＣ１２３には、第１の実施形態と同様の役目を果たすアナログフロントエンド（ＡＦＥ）１２４およびタイミングジェネレータ（ＴＧ）１２５を備え、これらＡＦＥ１２４およびＴＧ１２５は、挿入部６内を挿通する信号線（リードワイヤ）６１、６２により撮像素子２２と接続されるようになっている。
　なお、当該信号線（リードワイヤ）６１、６２は、本実施形態においてはいずれも約８０ｃｍの長さを有する。
　すなわち、本第２の実施形態においては、撮像素子２２とドライバＩＣ１２３とは、約８０ｃｍのリードワイヤにより接続されることとなる。
　さらにドライバＩＣ１２３は、第１の実施形態と同様の構成をなす送受信回路１２６および送受信アンテナ１２７を備える。
　また、前記ドライバＩＣ１２３の基端側には、ミリ波またはサブミリ波を伝搬する、第１の実施形態と同様の導波路１４１の先端部が接続されている。
　本第２の実施形態において前記導波路１４１は、操作部７に配設された前記ドライバＩＣ２３にその先端側が接続された後、ユニバーサルコード８内部を挿通しビデオプロセッサ１０３に至る位置に配設されるようになっている。
　一方、ビデオプロセッサ１０３は、第１の実施形態と同様の画像処理エンジン３１、電源供給回路３２、送受信回路３３および送受信アンテナ３４を備える。
　また図８に示すように本第２の実施形態においては、内視鏡１０２における前記操作部７およびユニバーサルコード８内には、信号伝送路としての導波路１４１が内設されるが、これらユニバーサルコード８等の内部には前記導波路１４１および上述した信号線６１、６２と並行して、ビデオプロセッサ１０３における電源供給回路３２から供給される電源線１４２およびグランド線（ＧＮＤ線）１４３が配設される。
　このように、本第２の実施形態においては、信号伝送路は、撮像素子２２から操作部７内に配設したドライバＩＣ１２３までをリードワイヤ接続（電気的接続）による信号線に拠り、前記操作部７内のドライバＩＣ１２３からビデオプロセッサ１０３の画像処理部までをミリ波を伝搬する導波路１４１に拠り、これら信号伝送路により信号伝送を行なう。
　ここで撮像素子２２とドライバＩＣ１２３とを結ぶリードワイヤは約８０ｃｍであり、フルハイビジョン画像信号を伝達することは可能である。
　以上説明したように本第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、有線のミリ波通信経路（導波路）を通じた高い信頼性での信号伝送が可能であり、画像情報の伝送速度としても、フルハイビジョン程度までの高精細画像を実用的なフレームレートによって送信可能である。また他の効果についても第１の実施形態と同様の効果を奏する。
　＜第３の実施形態＞
　次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
　図９は、本発明の第３の実施の形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。
　本第３の実施形態の内視鏡システムは、その構成は基本的には第１の実施形態と同様であるので、ここでは第１の実施形態との差異のみの説明にとどめ、その他の詳細の説明は省略する。
　上述したように、第１の実施形態の内視鏡システム１は、ミリ波・サブミリ波を伝搬する信号伝送路としての導波路４１を、挿入部６の先端硬性部１０に設けた撮像ユニット２０の基端側以降の、挿入部６、操作部７およびユニバーサルコード８の内部を延設しビデオプロセッサ３に至るものとした。
　これに対して本第３の実施形態の内視鏡システム２０１は、上述の如き役目を果たす導波路は、挿入部６の先端硬性部１０に設けた撮像ユニット２０の基端側以降、操作部７まで延設するものとし、操作部７以降は光ファイバにより信号を伝送するものとしたことを特徴とする。
　図９に示すように、本第３の実施形態における内視鏡システム２０１は、第１の実施形態と同様に、いわゆる上部消化管用の内視鏡システムであって、被写体の体内画像を撮像し当該被写体像の画像信号を出力する撮像部を備える内視鏡２０２と、内視鏡２０２における撮像部から出力される画像信号に対して所定の画像処理を施す画像処理部を備えるとともに内視鏡システム２０１全体の動作を統括的に制御するビデオプロセッサ２０３と、図示しない光源装置および表示装置と、を主に備える。
　本第３の実施形態において内視鏡２０２は、第１の実施形態と同様の挿入部６、操作部７およびユニバーサルコード８を備え、また、当該挿入部６は、第１の実施形態と同様の構成をなす撮像ユニット２０を内蔵した先端硬性部１０を有する。
　また、前記撮像ユニット２０を構成するドライバＩＣ２３の基端側には、第１の実施形態と同様に、ミリ波またはサブミリ波を伝搬する、第１の実施形態と同様の構成をなす導波路２４１の先端部が接続されている。
　本第３の実施形態において前記導波路２４１は、前記ドライバＩＣ２３にその先端側が接続された後、挿入部６内部を挿通し、操作部７に配設されたドライバＩＣ７１に至る位置まで延設されるようになっている。
　本第３の実施形態においては、図９に示すように、前記操作部７の内部において、前記導波路２４１を伝搬するミリ波（画像情報が載ったミリ波）を受信し、さらに、当該画像情報が載ったミリ波を所定の光信号に変換し、光ファイバにより後段に伝送するためのドライバＩＣ７１が配設されている。
　具体的にドライバＩＣ７１は、第１の実施形態と同様に、いわゆるＭＭＩＣ（モノシリックマイクロ波集積回路）により形成される、ミリ波・サブミリ波通信回路である送受信回路７２と、送受信回路７２に接続され、前記導波路２４１を伝搬するミリ波（画像情報が載ったミリ波）を受信するための送受信アンテナ７４と、送受信回路７２において取り出された画像情報から所定の光通信のための信号を生成する光通信回路７３と、光通信回路７３において生成された信号を光電変換するレーザダイオード（ＬＤ）７５と、ビデオプロセッサ２０３から受信した光情報を光電変換するフォトダイオード（ＰＤ）７６と、を備える。
　また、第３の実施形態においてユニバーサルコード８には、操作部７における前記ドライバＩＣ７１とビデオプロセッサ２０３とを結ぶ信号伝送路としての光ファイバ８１、８２が配設されている。
　一方、ビデオプロセッサ２０３は、第１の実施形態と同様の画像処理エンジン３１、電源供給回路３２を備えるほか、所定の光通信のための信号を生成する光通信回路３５と、光通信回路３５において生成された信号を光電変換するレーザダイオード（ＬＤ）３６と、ドライバＩＣ７１から受信した光情報を光電変換するフォトダイオード（ＰＤ）３７と、を備える。
　なお、前記光ファイバ８１は、前記レーザダイオード（ＬＤ）７５とフォトダイオード（ＰＤ）３７とを結ぶ信号伝送路であり、前記光ファイバ８２は、前記レーザダイオード（ＬＤ）３６とフォトダイオード（ＰＤ）７６とを結ぶ信号伝送路である。
　また図９に示すように本第３の実施形態においては、内視鏡２０２における前記信号伝送路としての導波路２４１および光ファイバ８１，８２と並行して、ビデオプロセッサ２０３における電源供給回路３２から供給される電源線２４２およびグランド線（ＧＮＤ線）２４３が配設される。
　このように、本第３の実施形態においては、屈曲など通信経路を変形させるなどが多い撮像ユニットから操作部の経路においては信号伝達経路の切断が置きにくい有線のミリ波通信経路（導波路）を用いると共に、屈曲などの変形が少なく距離の長い操作部からビデオプロセッサまでの経路には、長距離の信号伝送に有利な光ファイバ通信経路を用いることを特徴とする。
　また本第３の実施形態は、このように使用形態に対する信号伝送手段の最適化を図っている。
　以上説明したように本第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、有線のミリ波通信経路（導波路）を通じた高い信頼性での信号伝送が可能であり、画像情報の伝送速度としても、フルハイビジョン程度までの高精細画像を実用的なフレームレートによって送信可能である。
　加えて本第３の実施形態は、上述したように使用形態に対する信号伝送手段を最適化することができる。
　＜第４の実施形態＞
　次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
　図１０は、本発明の第４の実施の形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。
　本第４の実施形態の内視鏡システムは、いわゆるワイヤレス内視鏡システムに本発明を適用したものであり、挿入部６から操作部７にかけての構成は基本的には第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態におけるユニバーサルコードとビデオプロセッサとの間の信号伝送を無線で行うことを特徴とする。
　なお、挿入部６、撮像ユニット２０の構成等、第１の実施形態と共通する部分についてはその説明を省略するものとする。
　図１０に示すように、本第４の実施形態における内視鏡システム３０１は、いわゆるワイヤレス内視鏡システムであって、被写体の体内画像を撮像し当該被写体像の画像信号を出力する撮像部を備える内視鏡３０２と、内視鏡３０２との間の情報伝達を無線で行うと共に、撮像部から出力される画像信号に対して所定の画像処理を施す画像処理部を備えるビデオプロセッサ３０３と、を主に備える。
　本第４の実施形態において内視鏡３０２は、第１の実施形態と同様の挿入部６、操作部７を備えるほか、図示しない光源を備え、当該挿入部６は、第１の実施形態と同様の構成をなす撮像ユニット２０を内蔵した先端硬性部１０を有する。
　また、前記撮像ユニット２０を構成するドライバＩＣ２３の基端側には、第１の実施形態と同様に、ミリ波またはサブミリ波を伝搬する、第１の実施形態と同様の構成をなす導波路３４１の先端部が接続されている。
　本第４の実施形態において前記導波路３４１は、前記ドライバＩＣ２３にその先端側が接続された後、挿入部６内部を挿通し、操作部７に至る位置まで延設されるようになっている。
　本第４の実施形態においては、図１０に示すように、前記操作部７の内部において、前記導波路３４１を伝搬するミリ波（画像情報が載ったミリ波）を受信し、さらに、当該画像情報が載ったミリ波を所定の無線用信号に変換し、無線によりビデオプロセッサ３０３に伝送するための送受信部９２が配設されている。
　具体的に送受信部９２は、第１の実施形態と同様に、いわゆるＭＭＩＣ（モノシリックマイクロ波集積回路）により形成される、ミリ波・サブミリ波通信回路である送受信回路を備えるほか、無線通信のための周波数変換回路を備える。
　さらに送受信部９２は、前記導波路３４１を伝搬するミリ波（画像情報が載ったミリ波）を受信するための送受信アンテナ９３と、無線通信のためのアンテナ９４とを備える。また、操作部７の内部には、内視鏡３０２全体の電源となる蓄電池９１を備える。
　一方、ビデオプロセッサ３０３は、第１の実施形態と同様の画像処理エンジン３１を備えるほか、内視鏡３０２側の前記送受信部９２と無線により通信するための送受信回路３３と、アンテナ３４とを備える。
　また図１０に示すように本第４の実施形態においては、内視鏡３０２における前記信号伝送路としての導波路３４１と並行して、前記蓄電池９１から供給される電源線３４２およびグランド線（ＧＮＤ線）３４３が配設される。
　このように、本第４の実施形態においては、ワイヤレス内視鏡システムにおいても屈曲など通信経路を変形させるなどが多い撮像ユニットから操作部の経路においては信号伝達経路の切断が置きにくい有線のミリ波通信経路（導波路）を用いると共に、距離の長い操作部からビデオプロセッサまでの経路には、長距離の信号伝送に有利な無線通信経路を用いることにより、本第３の実施形態と同様に使用形態に対する信号伝送手段の最適化を図っている。
　以上説明したように本第４の実施形態によれば、いわゆるワイヤレス内視鏡システムにおいても、挿入部６から操作部７までの間においては第１の実施形態と同様の効果を奏することできると共に、本第３の実施形態と同様に、使用形態に対する信号伝送手段を最適化することができる。
　さらに、上述した実施の形態では、本発明の実施形態として内視鏡システムの構成を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、本発明は画像処理機能と有する他の撮像システムに対しても適用することができる。
　＜第５の実施形態＞
　次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
　本第５の実施形態の内視鏡システムは、その構成は基本的には第１の実施形態と同様であるので、ここでは第１の実施形態との差異のみの説明にとどめ、その他の詳細の説明は省略する。
　上述したように、本発明は、内視鏡における撮像部とビデオプロセッサにおける画像処理部とを結ぶ信号伝送方式として従来用いられてきた、リードワイヤによる信号伝送方式および光ファイバーによる信号伝送方式に代わり、ミリ波またはサブミリ波（おおよそ３０～６００ＧＨｚの周波数を有する電波）を通す導波路による信号伝送方式を新たに提案するものである。
　また、第１の実施形態の内視鏡システム１において前記導波路４１は、ポリスチレン樹脂（誘電率約２．３、誘電正接約０．０００２の誘電体）の周囲に金属めっきを施して形成され、前記金属めっき面の内径は１．４ｍｍ、画像情報の伝送に使用される電波の周波数は約１８０ＧＨｚ（導波路内での波長は約１．１ｍｍ）に設定されているものとした。
　さらに、第１の実施形態においては、導波路４１の形状・寸法について、ミリ波またはサブミリ波を通す導波路として、例えば、円形導波管を仮定し説明した。
　これに対して本第５の実施形態の内視鏡システムは、第１の実施形態に比して導波路の構成を異にするものであり、すなわち、導波路の構成をより具体的に示すものである。
　以下、本第５の実施形態における導波路の構成を具体的に説明する。
　図１２は、本発明の第５の実施の形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。
　また、図１３、図１４、図１５は、第５の実施の形態にかかる内視鏡システムにおいて採用する導波管のシミュレーションについて説明する図であり、図１３は第５の実施の形態にかかる内視鏡システムにおいて採用する導波管を模したシミュレーションモデルの形態を説明する図であり、図１４は、図１３のシミュレーションモデルにおける誘電体の誘電損失のシミュレーション結果を示す図であり、図１５は、当該シミュレーション結果の要部を示した拡大図である。
　さらに図１６は、第５の実施の形態にかかる内視鏡システムにおいて採用する導波管の断面を示した断面図であり、図１７は、当該導波管の断面の要部を示した拡大図である。
　本第５の実施形態にかかる内視鏡システム５０１において導波路５４１（図１２参照）は、第１の実施形態と同様に、撮像ユニット２０から画像処理エンジン３１までの信号伝送路のほぼ全てがミリ波またはサブミリ波を伝搬する導波管により構成される。
　＜第５の実施形態における導波管の構成＞
　また、本第５の実施形態において導波路５４１は、長手方向に誘電率が均一になるように延出された誘電体５０１と、長手方向に連続的に延出され前記誘電体の外周を覆う金属層５０２と、を有する導波管５００により構成され、前記誘電体５０１は、誘電損失ｔａｎδが１０-3より小さい値であることを特徴とする（図１６参照）。なお、前記導波路５４１および導波管５００の構成については、後に詳述する。
　因みに、本実施形態において、「誘電率が均一」とは、導波管内部を伝搬する電波（ミリ波またはサブミリ波）の波長オーダーの寸法でみたときに均一であることを意味するものである。
　すなわち、波長オーダーよりも１～２桁以上寸法の異なる構造による誘電率分布は、導波管内部を伝搬する電波には影響を与えないため、本実施形態においては、これを含めて誘電率が均一と表現している。
　なお、後述するように本実施形態においては樹脂材料に結晶材料を混合した誘電体材料の利用を想定するが、この場合には混合される誘電体材料は前記波長よりも遥かに小さい。これにより、樹脂材料と結晶材料の誘電率の違い、または、微細な構造は導波管内部の電波に影響を与えず、平均した誘電率のみが伝送特性に影響する。
　以下、本第５の実施形態の導波路５４１における導波管の構成について、より詳しく説明するが、当該説明に先立って、当該導波管５００における誘電体の誘電損失ｔａｎδが１０-3より小さい値であることの臨界的意味を説明する。より具体的には、「比誘電率εｒの平方根と誘電正接ｔａｎδの積が２×１０-3より小さいこと」の臨界的意味について説明する。
　すでに述べたように、本発明はミリ波およびサブミリ波への適用が可能であり、伝送線路としての太さでいえばφ６ｍｍ以下であれば効果を持ち得るが、本発明に際して、本発明者らは本発明時点の技術状況を詳細に検討した結果として、内視鏡の内部通信で利用価値の高い導波管の要件として、以下の条件を最初に抽出した。
　（１）その外形がφ２ｍｍ以下であること
　（２）１ｍあたりの伝送損失が２０ｄＢを超えないこと
　ここで、条件（１）は、当該導波管を内視鏡に内蔵するための物理的な制約条件であり、本発明時点の内視鏡製品の構成から導出している。ここで、前述のとおり内視鏡の挿入部およびユニバーサルコードはその目的から１０ｍｍ程度以下の外形寸法を持つことが多い。
　すなわち、挿入部およびユニバーサルコードの内部には、観察部を照明するためのライトガイド、湾曲部９（図１参照）の湾曲を実現するためのワイヤー等の内部構造、対物レンズを洗浄するための送水管、観察を容易にする（例えば胃を膨らませる）ための送気管、および観察部の処置をするための処置具を挿通する処置具チャネルなど多くの内臓物が含まれていることを考慮し、条件（１）として、本発明時点において伝送線路に許容される可能性の高い数値を具体的に設定した。
　同様に条件（２）は、本発明時点の送受信回路の能力による制約（十分に低いビットエラーレート（誤り率）を得るには伝送損失が２０ｄＢ以下程度である必要があること）と内視鏡で利用可能性のある最低の長さ（約１ｍ）とを勘案して設定している。
　また、本発明時点における無線電波技術の開発状況を鑑みると、次世代無線通信の国際規格としてＩＥＥＥ８０２．１１ａｄが立ち上がるなど、ミリ波帯電波の中でも６０ＧＨｚの利用がし易い環境が整ってきている（無線通信チップが安価に供給される見込みが立つなど、実用化を考慮したときに最も利用し易いミリ波電波の周波数が６０Ｈｚである）。
　すなわち、これら周辺技術の状況を勘案し、ミリ波電波を伝搬する導波管を内視鏡内部の通信に適用するという前提においては、ミリ波電波の中でも６０ＧＨｚで利用できる導波管技術を探求することが、実用化への近道だと判断した。
　なお、本発明時点においては、３００ＧＨｚまで一般機器にて利用可能とする為の技術開発が進んでおり、近い将来において３００ＧＨｚまで利用可能となる可能性がある。この段階に至れば周波数を上げることに拠ってさらに細い導波管を利用できるようになるが、この段階に至っても本発明はその価値を失うものではなく、広く利用できるものであると確信する。
　上述したこれら要件を考察し、鋭意研究を重ねた結果、本発明者は、周波数６０ＧＨｚにおいて外径太さφ２以下を実現するには、導波管の内部に誘電体を配することで電磁波の波長短縮効果（電磁波は比誘電率εｒの媒質内において、その波長ｆがεｒの平方根に反比例して小さくなる）を得ることが有効であると見出した。
　加えて、同試作を重ねた結果として、導波管の内部に誘電体を配した場合の伝送損失は前記誘電体の誘電損失（誘電体による損失）が支配的であることを見出した。更に理論的検討からその損失量は「比誘電率εｒの平方根と誘電正接ｔａｎδの積」に大きく依存することを見出した。
　さらに本発明者は、周波数６０ＧＨｚにて長径が２ｍｍ以下程度（εｒ＝３．８）となる楕円断面の導波管（図１３参照）を仮定したうえで、電磁界シミュレータを用いた検討を行い、図１４および図１５に示すシミュレーション結果を得た。
　ここで、シミュレーションの結果（図１４および図１５参照）から、１ｍあたりの誘電損失が２０ｄＢ程度となるのは、誘電正接ｔａｎδが１．０×１０-3程度になるときであることが判った。
　また、これを超えると誘電損失が急激に増加して利用可能性のある損失量ではなくなることも併せて判った。
　すなわち、本発明者は、上記検討の結果、損失量は「比誘電率εｒの平方根と誘電正接ｔａｎδの積」に大きく依存すること、また、上記のシミュレーション結果（比誘電率εｒ＝３．８において誘電正接ｔａｎδが１．０×１０-3程度を超えると利用可能な損失量（２０ｄＢ／ｍ）をこえる）ことから、内視鏡の内部通信で利用する導波管は、その内部誘電体の特性として、（εｒ＝３．８の平方根が１．９５であるから）比誘電率εｒの平方根と誘電正接ｔａｎδの積が概ね２．０×１０-3以下であることが必要であることを明確にした。
　因みにこの事実は、図３にあるモデルを基に導出した結果ではあるが、前記損失量と比誘電率、誘電正接の関係式は理論的検討から導出したものであり、長手方向に誘電率が均一になるように延出された導波管一般に通じて適用可能である。
　ここで明確となった要素から、本発明者は比誘電率εｒの平方根と誘電正接ｔａｎδの積が概ね２．０×１０-3以下となる材料の探索を行なった。
　ここで本発明者が鋭意探索を進めた結果、樹脂材料では、ポリテトラフルオエチレン（ＰＴＦＥ）ほかのフッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどの無極性プラスチックがこの条件に合致し、本実施形態の導波管に利用できる可能性が高いことが判った。
　さらに、本発明者は、これら無極性プラスチックについて本実施形態の内視鏡システムで利用できるものをスクリーニングした。その結果、これらの中でポリテトラフルオエチレン（ＰＴＦＥ）ほかのフッ素樹脂のみが内視鏡に必要な温度耐性（医用内視鏡では概ね１４０℃以上、工業用内視鏡では概ね１２０℃以上）を持ち、前記無極性プラスチックの中でも特に利用価値が高いことを見出した。
　すなわち、本実施形態の内視鏡システムに利用される導波路または導波管の内部に用いられる誘電体は、少なくとも一部がフッ素樹脂を含む材質により構成されることで、導波路または導波管として高い性能（伝送効率）を持つことができる。
　また同様に、樹脂以外の材料では、二酸化ケイ素（シリカ；ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（アルミナ；Ａｌ２Ｏ３）など幾つかの結晶材料が前記条件に合致することがわかった。
　さらに、これら結晶材料の中でも二酸化ケイ素（シリカ；ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（アルミナ；Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）または窒化ホウ素（ＢＮ）は人体に無害であり、内視鏡製品において特に利用価値が高いことを見出した。
　ここで重要なのは、これらの結晶材料が前記樹脂材料に比べて大きい比誘電率εｒを持つことであり、この特性を利用することで比誘電率が約２．０である前記樹脂材料のみに拠るよりも細い導波管を実現できる点である。
　すなわち、二酸化ケイ素（シリカ；ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（アルミナ；Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）または窒化ホウ素（ＢＮ）の少なくとも１つを含み、比誘電率εｒが２よりも大きい誘電体を用いることで、より細く、内視鏡システムに適したミリ波電波を伝搬する導波管を実現できる。
　ここで上記結晶材料は、そのままでは可撓性を持たないことから、粉末状にした結晶材料と樹脂とを混合して導波管内部に充填するなどといった工夫が必要となる。　
　上述の点を考慮して本第５の実施形態において導波路５４１は、図１６、図１７に示すように、長手方向に誘電率が均一になるように延出された誘電体５０１と、長手方向に連続的に延出され前記誘電体の外周を覆う金属層５０２と、を有する導波管５００により構成され、前記誘電体５０１は、誘電損失ｔａｎδが１０-3より小さい値であることを特徴とする。
　より具体的には、本第５の実施形態における導波管５００は、ポリテトラフルオエチレン（ＰＴＦＥ）に粉末状にした酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３粉末；＃１μｍ）を所定の体積割合で混合した材料を内部誘電体５０１として用いた。
　また、上記２種材料の混合の結果、この材料はεrが約４．０、ｔａｎδ＝２．０×１０-4以下程度となり、これにより長径が１．８８ｍｍ、短径０．９４ｍｍの楕円断面をもつ線状の誘電体５０１を作成した。
　この線状の誘電体５０１は、酸化アルミニウム粉末（Ａｌ２Ｏ３）の混合によりポリテトラフルオエチレン（ＰＴＦＥ）の結合が弱まっていること、そもそもの線径が細いことにより、十分な可撓性を有している。
　そして、前記線状の誘電体５０１の周りには、前記金属層５０２が配設される。この金属層５０２は、本実施形態においては、ポリエチレンテフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に銅を蒸着した金属フィルムを海苔巻き状に巻き付けることで構成される。
　なお、本実施形態においては、前記金属層５０２として、ポリエチレンテフタレート（ＰＥＴ）フィルム等の樹脂フィルム上に銅を蒸着した金属フィルムを採用したが、これに限らず、樹脂フィルム上に金、銀、または、アルミニウムを蒸着して形成された金属フィルムを採用するものであってもよい。
　また、前記金属層５０２の外層には、薄いシリコーンゴムのテープ５０３が配設される。このテープ５０３は、金属層５０２の外層を外部から押さえることで外部導体（保護層）を形成する。
　上述した如き構成による本実施形態における導波管５００により、長径が約２．０ｍｍ、短径が約１．１ｍｍの楕円断面を有し、周波数６０ＧＨｚにおける損失が十分に小さい（約１３ｄＢ／ｍ）の可撓性導波管を得ることができた。
　＜第６の実施形態＞
　次に、本発明の第６の実施形態について説明する。
　本第６の実施形態の内視鏡システムは、その構成は基本的には第１の実施形態と同様であるので、ここでは第１の実施形態との差異のみの説明にとどめ、その他の詳細の説明は省略する。
　本第６の実施形態の内視鏡システムは、第１の実施形態に比して導波路の構成を異にするものであり、すなわち、第５の実施形態と同様に、導波路の構成をより具体的に示すものである。
　以下、本第６の実施形態における導波路の構成を具体的に説明する。
　ところで、上述の如き導波管内部の誘電体棒の断面は楕円形であり、曲げやすさに方向性がある。すなわち、楕円短径方向の曲げは容易だが、楕円長径方向への曲げをしなやかに行うことが困難となる虞がある。
　本願出願人は、係る点に鑑み、伝送特性を維持しつつ、曲げやすさの方向性を改善した可撓性導波管を提供するものである。
　図１８は、本発明の第６の実施の形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。
　また、図１９は、第６の実施の形態にかかる導波管の断面を示した断面図であり、図２０は、第６の実施の形態にかかる導波管内における誘電体の誘電損失のシミュレーション結果を示す図である。さらに図２１は、当該第６の実施形態にかかる導波管の変形例の断面を示した断面図である。
　本第６の実施形態にかかる内視鏡システム６０１において導波路６４１（図１８参照）は、第１の実施形態と同様に、撮像ユニット２０から画像処理エンジン３１までの信号伝送路のほぼ全てがミリ波またはサブミリ波を伝搬する導波管により構成される。
　＜第６の実施形態における導波管の構成＞
　図１９に示すように、本第６の実施形態における導波管６００は、内部の誘電体として、２本の円形断面の可撓性誘電体６０１a、６０１ｂを用いることを特徴とする。
　すなわち、第６の実施形態における可撓性導波管６００は、金属層６０２に囲われた領域を所要の長さでもつ電波を伝送するための導波管であって、円形断面が長手方向に連続する可撓性のある２本の誘電体６０１a、６０１ｂを芯材として配設する。
　この２本の誘電体６０１a、６０１ｂは、本実施形態においては、例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）により形成される。
　また、本実施形態における可撓性導波管６００において、前記２本の誘電体６０１a、６０１ｂの周りには、前記金属層６０２が配設される。この金属層６０２は、上記第５実施形態と同様に、ポリエチレンテフタレート（ＰＥＴ）フィルム上に銅を蒸着した金属フィルムを海苔巻き状に巻き付けることで構成される。
　なお、本実施形態においても、前記金属層６０２として、ポリエチレンテフタレート（ＰＥＴ）フィルム等の樹脂フィルム上に銅を蒸着した金属フィルムを採用したが、これに限らず、樹脂フィルム上に金、銀、または、アルミニウムを蒸着して形成された金属フィルムを採用するものであってもよい。
　そして本実施形態においては、前記２本の円形断面の可撓性誘電体６０１a、６０１ｂにより、前記金属層６０２に囲われた領域の断面形状が規定されることとなる。
　また、前記金属層６０２の外層には、薄いシリコーンゴムのテープ６０３が配設される。このテープ６０３は、金属層６０２の外層を外部から押さえることで外部導体（保護層）を形成する。
　なお、第６の実施形態における可撓性導波管６００において前記２本の誘電体６０１a、６０１ｂの間には、空間部６０４が形成される。
　このように構成される本第６の実施形態における導波管６００は、芯材が円形断面の可撓性誘電体６０１a、６０１ｂ、すなわち、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）により形成された２本の丸棒で構成されるため、断面長手方向に対して曲げの外力が印加されても、内部の誘電体６０１a、６０１ｂがいずれも円形断面であること、また、内部素材同士が滑ることに拠り、十分な曲げやすさを有する。
　また、図２０に示す数値シミュレーション結果からも判るように、導波管６００自体の伝送特性も、楕円断面形状を呈する上述した第５実施形態の如き導波管５００と比べても遜色はない。
　図２１は、当該第６の実施形態にかかる導波管の変形例の断面を示した断面図である。
　この変形例に係る導波管６００Ａは、前記導波管６００における前記２本の丸棒形状の誘電体６０１a、６０１ｂの間に形成された空間部６０４に、例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）により構成された糸状部６０５を挿入したことを特徴とする。
　さらに当該変形例に係る導波管６００Ａは、誘電体６０１a、６０１ｂと金属層６０２との間に、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）により構成されたフィルム状部６０６を配設したことを特徴とする。
　このように当該変形例に係る導波管６００Ａによると、空間部６０４にＰＦＡ糸状部６０５を挿入することで、可撓性を損なわずに伝送特性をさらに改善することができる。
　さらに、誘電体６０１a、６０１ｂと金属層６０２との間に、ＰＦＡフィルム状部６０６を配設したことにより、内部素材の滑り性を改善し、可撓性の更なる向上に寄与している。
　本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
　本出願は、２０１５年６月３０日に日本国に出願された特願２０１５－１３１９１３号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims (10)

  1. 　被検物を撮像して映像信号を生成する撮像ユニットが先端に配された挿入部と、前記撮像ユニットで生成された映像信号を処理する映像処理部と、前記撮像ユニットと映像処理部とを結ぶ信号伝送路を有する内視鏡システムであって、
    　前記信号伝送路の少なくとも一部がミリ波またはサブミリ波を伝搬する導波路であって、前記導波路により信号伝送を行なうことを特徴とする内視鏡システム。
  2. 　前記導波路は、長手方向に誘電率が均一になるように延出された誘電体と、長手方向に連続的に延出され前記誘電体の外周を覆う金属層と、を有する導波管により構成されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
  3. 　前記誘電体は、誘電損失ｔａｎδが１０-3より小さい値である
    　ことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
  4. 　前記誘電体は、少なくとも一部がフッ素樹脂を含む材質により構成される
    　ことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
  5. 　前記誘電体は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムまたは窒化ホウ素の少なくとも１つを含み、比誘電率εrが２より大きい
    　ことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
  6. 　前記誘電体は、断面形状が円形状である２本の芯材を含む
    　ことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
  7. 　前記金属層は、金、銀、銅またはアルミニウムの何れか１つを含む金属膜と樹脂フィルムにより構成される
    　ことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
  8. 　前記撮像ユニット内に、２００万画素以上の画素数を持つ固体撮像素子を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
  9. 　さらにＭＭＩＣ（モノシリックマイクロ波集積回路）により構成されるミリ波・サブミリ波通信回路を備えることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
  10. 　前記挿入部に、前記撮像ユニットが配された先端部と、前記先端部の方向を変更するための湾曲部とを有するとともに、
    　前記ＭＭＩＣ（モノシリックマイクロ波集積回路）は前記先端部に配設され、
    　前記導波路は、少なくとも前記湾曲部が配されることを特徴とする請求項９に記載の内視鏡システム。
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