WO2017090399A1 - Endoscope device - Google Patents
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B23/00—Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
- G02B23/24—Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes
Definitions
- the present invention relates to an endoscope apparatus.
- This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2015-228780 filed in Japan on November 24, 2015, the contents of which are incorporated herein by reference.
- Endoscope apparatuses are widely used in the industrial field or the medical field.
- industrial endoscopes are used for observation and inspection of internal scratches, corrosion, and the like of subjects such as boilers, turbines, engines, and chemical plants.
- an imager is disposed at the distal end portion, and a driver circuit for the imager is disposed in the main body portion.
- a drive signal to the imager is metal-transmitted by an electric wire inserted into an insertion portion between the tip portion and the main body portion.
- external noise is likely to ride on the transmission path depending on the use environment. Since medical endoscope apparatuses are often used together with various medical devices, external noise caused by other medical devices may get on the transmission path.
- the prior art as described above has the following problems.
- the imaging device described in Patent Document 1 includes a VCSEL at the imaging tip. For this reason, a VCSEL driver and a feedback control mechanism for keeping the oscillation intensity and oscillation wavelength of the VCSEL constant need to be disposed near the VCSEL at the imaging front end. As a result, the imaging apparatus described in Patent Document 1 has a problem that the imaging tip is enlarged and the configuration of the imaging tip is complicated.
- an endoscope apparatus includes a distal end portion inserted into a subject, a main body portion disposed outside the subject, and the distal end portion.
- the first signal conversion unit arranged at the tip portion and converting a video output signal from the image pickup device into a first optical signal, and between the tip portion and the main body portion
- An optical transmission unit that transmits light; a light emitting unit that is disposed in the main body unit, and that emits light to the optical transmission unit; and is disposed in the main body unit, and the optical transmission unit is connected to the first signal conversion unit.
- a first photoelectric conversion unit that converts the first optical signal transmitted via the first optical signal into an electrical signal.
- FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an endoscope apparatus according to the first embodiment of the present invention.
- the endoscope apparatus 11 includes an insertion part 400 and a main body part 300.
- the endoscope apparatus 11 is inserted into the subject and acquires at least an image inside the subject.
- the type of subject is not particularly limited.
- the subject of the endoscope apparatus 11 may be an industrial device such as a boiler, a turbine, an engine, a chemical plant, or a living body.
- the insertion unit 400 is a device part that is inserted into the subject in the endoscope apparatus 11.
- the insertion portion 400 is a bendable elongated tube.
- the distal end portion 100 is attached to the distal end of the insertion portion 400 in the insertion direction.
- the tip portion 100 includes an image sensor 101 and an optical modulator 102 (first signal conversion unit).
- the image sensor 101 photoelectrically converts light from the subject.
- the distal end portion 100 is provided with a light-transmitting light receiving window for allowing light from the subject to enter.
- an objective lens (not shown) that images light from the subject on the imaging surface of the imaging device 101 is disposed between the light receiving window and the imaging device 101.
- the type of the image sensor 101 is not particularly limited. Examples of the image sensor 101 include a CMOS image sensor (CIS) and a CCD.
- the image sensor 101 performs photoelectric conversion of the received light based on the drive signal and outputs a video output signal Si that is an electrical signal.
- the number of drive signals varies depending on the type of the image sensor 101.
- FIG. 1 shows drive signals Sd1 and Sd2 as an example.
- the number of drive signals may be three or more. Examples of the drive signal include a drive clock, a communication signal, and a control signal.
- the power supply lines of the image sensor 101 and the optical modulator 102 are not shown.
- the optical modulator 102 is electrically connected to the image sensor 101 and converts the video output signal Si from the image sensor 101 into an optical signal Li (first optical signal).
- the type of the optical modulator 102 is not particularly limited.
- a waveguide type optical modulator having a waveguide constituting a Mach-Zehnder interferometer and a phase modulation electrode can be cited.
- intensity modulation by light interference is possible by applying a modulation signal to the phase modulation electrode.
- the optical modulator 102 having such a configuration is more resistant to environmental temperature changes than the light source 301 described later.
- the guaranteed operating temperature of the waveguide type optical modulator is ⁇ 5 ° C. or higher and + 75 ° C. or lower. Therefore, for example, even if the tip 100 is exposed to a temperature environment of about ⁇ 5 ° C. or higher and + 75 ° C. or lower, it can be used without any trouble.
- input light used for the optical modulator 102 is supplied from the light source 301 of the main body 300 to the optical modulator 102 via the transmission unit 200 described later. For this reason, a light source that generates input light for performing light modulation and a device that drives and controls the light source are not disposed at the distal end portion 100.
- the transmission part 200 is inserted into the tubular part extending from the distal end part 100 toward the main body part 300.
- the transmission unit 200 performs signal transmission between the distal end unit 100 and a main body unit 300 described later.
- the transmission unit 200 includes an electric cable 203, an optical fiber 201 (optical transmission unit), and an optical fiber 202 (optical transmission unit).
- the electric wire cable 203 transmits the drive signals Sd1 and Sd2 for driving the image sensor 101 to the metal.
- the electric cable 203 may include a power supply line that operates the imaging device 101.
- optical fiber 201 One end of the optical fiber 201 is connected to the output port of the optical modulator 102, and the other end is extended to a main body 300 described later.
- the optical fiber 201 optically transmits the optical signal Li output from the optical modulator 102 toward the main body 300.
- One end of the optical fiber 202 is connected to the input port of the optical modulator 102, and the other end is extended to a main body 300 described later.
- the optical fiber 202 optically transmits the input light L ⁇ 1 generated in the main body 300 to the input port of the optical modulator 102.
- a laser beam having a wavelength ⁇ 1 can be used as the input light L ⁇ 1 .
- the main body 300 is disposed outside the subject.
- the main body 300 includes at least an electrical unit for performing video acquisition by the image sensor 101.
- the main body 300 may include at least one of an operation unit (not shown) for operating the endoscope apparatus 11 and a display unit (not shown) for displaying the acquired video.
- the main body 300 may include an appropriate input / output interface (not shown) in order to perform an operation from the outside of the apparatus and a video output to the outside of the apparatus.
- the main body unit 300 of this embodiment includes a control unit 306, a light source 301 (light emitting unit), a light source driving unit 302, a light source control unit 303, a photoelectric conversion unit 304 (first photoelectric conversion unit), and an image processing unit 305. Prepare.
- the control unit 306 controls the operation of the image sensor 101. For this reason, the control unit 306 is electrically connected to the image sensor 101 via the electric wire cable 203. The control unit 306 controls the operation of the image sensor 101 in response to an operation input through an operation unit (not shown) or an input / output interface.
- Light source 301 generates light to be used as input light L lambda 1.
- a semiconductor laser is used as the light source 301.
- the light source 301 is optically connected to the end of the optical fiber 201 on the main body 300 side via an optical coupler (not shown). For this reason, the input light L ⁇ 1 generated by the light source 301 is emitted toward the optical fiber 201.
- the guaranteed operating temperature of a semiconductor laser that can be used for the light source 301 is 0 ° C. or higher and + 50 ° C. or lower.
- the light source 301 since the light source 301 is disposed in the main body unit 300, the light source 301 is in a substantially room temperature environment and does not go out of the guaranteed operating temperature.
- the light source drive unit 302 drives the light source 301 by supplying a drive current to the light source 301.
- the light source control unit 303 keeps the oscillation intensity and the oscillation wavelength ⁇ 1 of the input light L ⁇ 1 emitted from the light source 301 constant by feedback control.
- the photoelectric conversion unit 304 is optically coupled to the end of the optical fiber 202 on the main body unit 300 side via an optical coupler (not shown).
- the photoelectric conversion unit 304 receives the optical signal Li transmitted through the optical fiber 202 and performs photoelectric conversion.
- the photoelectric conversion unit 304 demodulates the optical signal Li into the video output signal Si.
- the photoelectric conversion unit 304 is communicably connected to an image processing unit 305 described later in the main body unit 300.
- the photoelectric conversion unit 304 sends the demodulated video output signal Si to the image processing unit 305.
- the image processing unit 305 performs image processing on the video output signal Si sent from the photoelectric conversion unit 304 to generate video data for display.
- the generated video data is sent by the image processing unit 305 to a display unit (not shown) provided in the main body unit 300 or provided outside the endoscope apparatus 11.
- each device portion in the main body unit 300 is activated.
- the control unit 306 When the control unit 306 is activated, the control unit 306 outputs drive signals Sd1 and Sd2.
- the drive signals Sd1 and Sd2 are metal-transmitted to the image sensor 101 through the electric cable 203.
- the drive signals Sd1 and Sd2 are transmitted to the image sensor 101 by the electric wire cable 203, the image capturing operation of the image sensor 101 is started.
- the image sensor 101 photoelectrically converts the received light and sends a video output signal Si to the optical modulator 102.
- the light source driving unit 302 When the light source driving unit 302 is activated, the light source driving unit 302 supplies a driving current to the light source 301. Thus, the light source 301 generates an input light L lambda 1. A part of the input light L ⁇ 1 is guided to the light source control unit 303 because it is used for feedback control. The other input light L ⁇ 1 is emitted to the optical fiber 201 through an optical coupler (not shown).
- the light source control unit 303 performs feedback control of the oscillation intensity and the oscillation wavelength with respect to the light source 301. Thus, oscillation intensity and oscillation wavelength of the input light L lambda 1 is kept constant.
- the input light L ⁇ 1 that is optically transmitted by the optical fiber 201 is input to the input port of the optical modulator 102 at the distal end portion 100.
- Optical modulator 102 receives the video output signal Si from the imaging device 101, the input light L lambda 1 and the light modulation, and outputs an optical signal Li from the output port.
- the optical signal Li enters the optical fiber 202 via an optical coupler (not shown).
- the optical signal Li is optically transmitted through the optical fiber 202 and input to the photoelectric conversion unit 304 in the main body unit 300.
- the photoelectric conversion unit 304 demodulates the video output signal Si by photoelectrically converting the optical signal Li.
- the demodulated video output signal Si is sent to the image processing unit 305 by the photoelectric conversion unit 304.
- the image processing unit 305 performs image processing on the received video output signal Si, generates video data, and sends it to a display unit (not shown). As a result, an image captured by the image sensor 101 is displayed on a display
- the video output signal Si of the video imaged at the distal end portion 100 is converted into the optical signal Li at the distal end portion 100 and passes through the optical fiber 202.
- optical transmission is performed to the main body 300.
- the input light L lambda 1 when signal conversion video output signal Si to the optical signal Li is to be generated by the light source 301 of the main body portion 300, the inside of the tip 100, the light source and its drive, A control circuit or the like is not arranged.
- the configuration of the tip portion 100 is simplified and the size can be reduced.
- the distal end portion 100 can be downsized.
- the light source 301 having a low temperature resistance is not disposed at the distal end portion 100, and the light modulator 102 having a higher temperature resistance than the light source 301 is disposed. For this reason, the operation guarantee temperature range of the front end portion 100 becomes wider than in the case where the photoelectric conversion portion 103 is included in the front end portion 100.
- FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of an endoscope apparatus according to the second embodiment of the present invention.
- the endoscope apparatus 12 includes an insertion unit 400 and a main body unit 300 as in the first embodiment.
- the internal configuration of the insertion unit 400 and the main body unit 300 is different from the configuration of the first embodiment.
- a description will be given centering on differences from the first embodiment.
- an image sensor 101 and an optical modulator 102 similar to the distal end portion 100 of the first embodiment are disposed inside the distal end portion 100 attached to the insertion portion 400 of the present embodiment. Furthermore, a demultiplexer 105 (demultiplexing unit) and photoelectric conversion units 103 and 104 (second photoelectric conversion unit) are added inside the distal end portion 100 of the present embodiment.
- a transmission unit 210 is disposed between the main body unit 300 and the distal end unit 100 in place of the transmission unit 200 in the first embodiment. In the transmission unit 210, the electric cable 203 is deleted from the transmission unit 200 in the first embodiment.
- the drive signals Sd1 and Sd2 that are metal-transmitted by the electric wire cable 203 in the first embodiment are converted into optical signals in the main body 300, whereby the transmission signal in the transmission unit 210 is obtained. Is transmitted through the optical fiber 201.
- the demultiplexer 105 demultiplexes the light input to the input port into light for each wavelength, and outputs the demultiplexed light to different output ports.
- the optical fiber 201 of the transmission unit 210 is connected to the input port of the duplexer 105.
- the optical modulator 102, the photoelectric conversion unit 103, and the photoelectric conversion unit 104 are connected to the plurality of output ports of the duplexer 105, respectively.
- three types of optical signals based on light of wavelengths ⁇ 1 , ⁇ 2 , and ⁇ 3 are combined and transmitted to the optical fiber 201.
- Optical signal having the wavelength lambda 1 input to the demultiplexer 105 is output to the output port of the optical modulator 102 is connected.
- the type of the demultiplexer 105 is not particularly limited.
- a configuration example suitable for the duplexer 105 includes a device such as an AWG (Arrayed Waveguide Grating) filter.
- AWG Arrayed Waveguide Grating
- a plurality of curved channel waveguides having different lengths are formed between an input-side slab waveguide and an output-side slab waveguide.
- the light incident on the input slab waveguide of the AWG filter is demultiplexed and emitted from the output slab waveguide.
- the operation guarantee temperature of the AWG filter is ⁇ 40 ° C. or higher and + 85 ° C. or lower. Therefore, for example, even if the tip 100 is exposed to a temperature environment of about ⁇ 40 ° C. or higher and + 85 ° C. or lower, it can be used without any trouble.
- the photoelectric conversion unit 103 is optically coupled to an output port from which an optical signal having a wavelength ⁇ 2 is emitted from the duplexer 105.
- the photoelectric conversion unit 103 photoelectrically converts the optical signal L ⁇ 2 (second optical signal) having the wavelength ⁇ 2 from the duplexer 105.
- the optical signal L lambda 2 the drive signal Sd1 is a signal converted into an optical signal generated by the control unit 306.
- the photoelectric conversion unit 103 is electrically connected to the image sensor 101 and sends a drive signal Sd1 demodulated by photoelectric conversion to the image sensor 101.
- the photoelectric conversion unit 104 is optically coupled to an output port from which an optical signal having a wavelength ⁇ 3 is emitted from the duplexer 105.
- the photoelectric conversion unit 104 photoelectrically converts the optical signal L ⁇ 3 (second optical signal) having the wavelength ⁇ 3 from the duplexer 105.
- the optical signal L lambda 3 the drive signal Sd2 is a signal converted into an optical signal generated by the control unit 306.
- the photoelectric conversion unit 104 is electrically connected to the image sensor 101 and sends the drive signal Sd2 demodulated by the photoelectric conversion to the image sensor 101.
- a photoelectric conversion unit 304 Inside the main body unit 300 of the present embodiment, as in the main body unit 300 of the first embodiment, a photoelectric conversion unit 304, an image processing unit 305, a light source 301, a light source driving unit 302, a light source control unit 303, and a control A part 306 is arranged. Further, in the main body 300 of the present embodiment, light sources 307 and 310, light source driving units 308 and 311, light source control units 309 and 312, optical modulators 313 and 314 (second signal conversion unit), and a combination are provided. A waver 315 (multiplexing unit, light emitting unit) is added.
- the light sources 307 and 310 generate light having wavelengths ⁇ 2 and ⁇ 3 , respectively.
- semiconductor lasers are used as the light sources 307 and 310.
- the light sources 307 and 310 are optically connected to input ports of optical modulators 313 and 314 described later via optical couplers (not shown), respectively.
- the light source driver 308 (311) supplies a drive current to the light source 307 (310) to drive the light source 301 (310).
- the light source control unit 309 (312) keeps the oscillation intensity and oscillation wavelength of the laser light having the wavelength ⁇ 1 ( ⁇ 2 ) emitted from the light source 307 (310) constant by feedback control.
- the multiplexer 315 multiplexes a plurality of lights input to the input port and outputs them to the output port.
- a light source 301 and optical modulators 313 and 314 are optically connected to an input port of the multiplexer 315.
- the optical fiber 201 of the transmission unit 210 is connected to the output port of the multiplexer 315.
- the multiplexer 315 multiplexes the optical signals L ⁇ 1 , L ⁇ 2 , and L ⁇ 3 transmitted from the light source 301 and the optical modulators 313 and 314 and emits the optical signal Lm to the optical fiber 201.
- the type of the multiplexer 315 is not particularly limited. For example, a device such as an AWG filter similar to the duplexer 105 may be used.
- the light sources 301, 307, and 309 constitute a light source unit that generates a plurality of lights having different wavelength components.
- the optical modulators 313 and 314 include second signal converters that convert the drive signals Sd1 and Sd2 for driving the image sensor 101 into optical signals L ⁇ 2 and L ⁇ 3 (second optical signals) using a plurality of lights.
- the multiplexer 315 constitutes a multiplexing unit that multiplexes a plurality of lights including the optical signals L ⁇ 2 and L ⁇ 3 generated by the second signal conversion unit and outputs them to the transmission unit 210.
- the configuration including the light source unit, the second signal conversion unit, and the multiplexing unit constitutes a light emitting unit that is disposed in the main body unit 300 and emits light to the optical fiber 201 that is an optical transmission unit.
- the photoelectric conversion units 103 and 104 are arranged at the distal end portion 100, and convert the optical signals L ⁇ 2 and L ⁇ 3 out of the light demultiplexed by the demultiplexer 105 into electrical signals and send them to the image sensor 101.
- the photoelectric conversion unit is configured.
- each device portion in the main body unit 300 is activated.
- the control unit 306 metal-transmits the drive signals Sd1 and Sd2 to the image sensor 101 via the electric wire cable 203.
- the drive signals Sd1 and Sd2 are first converted into optical signals L ⁇ 2 and L ⁇ 3 by optical modulators 313 and 314, respectively.
- the optical signals L ⁇ 2 and L ⁇ 3 are respectively input to a plurality of input ports of the multiplexer 315.
- the input light L ⁇ 1 generated by the light source 301 is also input to the input port of the multiplexer 315 in the same manner as in the first embodiment. Therefore, the optical signal Lm obtained by combining the input light L ⁇ 1 , the optical signals L ⁇ 2 , and L ⁇ 3 is emitted from the output port of the multiplexer 315 to the end of the optical fiber 201.
- the optical fiber 201 optically transmits the optical signal Lm to the duplexer 105 in the distal end portion 100.
- the demultiplexer 105 demultiplexes the optical signal Lm optically transmitted through the optical fiber 201 for each wavelength, and outputs optical signals L ⁇ 2 , L ⁇ 3 , and input light L ⁇ 1 .
- the output optical signals L ⁇ 2 and L ⁇ 3 and the input light L ⁇ 1 are input to the photoelectric conversion units 103 and 104 and the optical modulator 102, respectively.
- the photoelectric conversion unit 103 and 104 respectively, the optical signal L lambda 2, the photoelectrically converted L lambda 3, demodulates the driving signals Sd1, Sd2.
- the drive signals Sd1 and Sd2 are input to the image sensor 101, and the image sensor 101 is driven in the same manner as in the first embodiment.
- Optical modulator 102 in the same manner as in the first embodiment, when receiving the video output signal Si from the imaging device 101, the input light L lambda 1 and the light modulation, and outputs an optical signal Li from the output port.
- the optical signal Li is transmitted through the optical fiber 202 and demodulated into the video output signal Si by the photoelectric conversion unit 304 in the same manner as in the first embodiment.
- the video output signal Si is sent to the image processing unit 305 as in the first embodiment, and a video based on the video output signal Si is displayed on a display unit (not shown).
- the video output signal Si of the video imaged at the distal end portion 100 is transmitted via the optical fiber 202, as in the first embodiment.
- Optical transmission is performed to the main body 300.
- drive signals Sd1 and Sd2 sent from the control unit 306 in the main body 300 are converted into optical signals L ⁇ 2 and L ⁇ 3 and combined with the input light L ⁇ 1 .
- the combined optical signal Lm is sent to the distal end portion 100 via the optical fiber 201 in the transmission unit 210, is photoelectrically converted in the distal end portion 100, and the drive signals Sd1 and Sd2 are demodulated to the image sensor 101. Entered.
- the video output signal Si, the driving signals Sd1, Sd2, the optical signal Li is in the transmission section 210, L lambda 2, is the optical transmission as L lambda 3.
- external noise is less likely to be applied to the video output signal Si and the drive signals Sd1 and Sd2, so that a high-quality video can be obtained.
- the input light L ⁇ 1 and the optical signals L ⁇ 2 and L ⁇ 3 when the video output signal Si is converted into the optical signal Li are generated by the light sources 301, 307 and 310 in the main body 300.
- the light source and its drive / control circuit are not arranged in the tip portion 100. For this reason, compared with the case where a light source and its drive / control circuit are arranged at the tip portion 100, the configuration of the tip portion 100 is simplified and the size can be reduced. Thus, according to the configuration of the endoscope apparatus 12, it is difficult to be affected by external noise in signal transmission, and the distal end portion 100 can be downsized.
- the light source 301 having a low temperature resistance is not disposed at the distal end portion 100, but the light modulator 102 and the duplexer 105 having a temperature resistance higher than that of the light source 301 are disposed. For this reason, the operation guarantee temperature range of the front end portion 100 becomes wider than in the case where the photoelectric conversion portion 103 is included in the front end portion 100.
- FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of an endoscope apparatus according to the third embodiment of the present invention.
- the endoscope apparatus 13 includes an insertion part 400 and a main body part 300 as in the second embodiment.
- the internal configuration of the main body 300 is different from the configuration of the second embodiment.
- the points different from the first and second embodiments will be mainly described.
- a multi-wavelength light source is used instead of the light sources 307 and 310, the light source driving units 308 and 311 and the light source control units 309 and 312 in the main body 300 of the second embodiment.
- a generator 316 and a duplexer 317 are provided.
- the multi-wavelength light source generator 316 generates light having a plurality of wavelengths, for example, wavelengths ⁇ 1 , ⁇ 2 , and ⁇ 3 from the light having the wavelength ⁇ 1 generated by the light source 301.
- the configuration of the multi-wavelength light source generator 316 is not particularly limited as long as it can generate light having wavelengths ⁇ 1 , ⁇ 2 , and ⁇ 3 .
- the multi-wavelength light source generator 316 may use an optical frequency comb generator.
- an optical frequency comb generator has a waveguide formed in an electro-optic crystal and a modulation electrode that applies a modulation signal to the waveguide, and the light incident on the waveguide is centered on the wavelength of the incident light. An optical frequency comb is generated. For this reason, when light of wavelength ⁇ 1 is incident on multiwavelength light source generator 316, light including components of wavelengths ⁇ 1 , ⁇ 2 , and ⁇ 3 is output according to the spectrum of the optical frequency comb.
- an output port from which light of wavelength ⁇ 2 ( ⁇ 3 ) is emitted is optically connected to an input port of the optical modulator 313 (314) similar to that of the second embodiment. Connected.
- the light with the wavelength ⁇ 2 ( ⁇ 3 ) is used for signal conversion of the drive signal Sd1 (Sd2) into the optical signal L ⁇ 2 (L ⁇ 3 ) in the same manner as in the second embodiment.
- the endoscope apparatus 13 includes a light source unit including a light source 301 that is a single light source and a multi-wavelength light source generator 316 that is an optical frequency comb generator.
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Abstract
Description
本発明は、内視鏡装置に関する。
本願は、2015年11月24日に、日本国に出願された日本国特願2015-228780号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
The present invention relates to an endoscope apparatus.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2015-228780 filed in Japan on November 24, 2015, the contents of which are incorporated herein by reference.
産業分野あるいは医療分野において、内視鏡装置が広く用いられている。
例えば、工業用内視鏡は、ボイラ、タービン、エンジン、化学プラント等の被検体の内部の傷、腐食等の観察および検査に用いられる。
このような工業用内視鏡では、先端部にイメージャが配置され、本体部にイメージャのドライバ回路が配置される。イメージャへのドライブ信号は、先端部と本体部との間の挿入部に挿通される電線によってメタル伝送されている。しかし、挿入部の長さが長くなると、使用環境によっては伝送路に外部ノイズが乗りやすくなる。
医療用の内視鏡装置においても、種々の医療機器とともに用いられることが多いため、伝送路に他の医療機器に起因する外部ノイズが乗る場合がある。
例えば、特許文献1には、EMIノイズの混入を防止するため、撮像先端部にて固体撮像素子の映像出力信号を光信号に変換し、この光信号を、光信号ケーブルを経由して撮像本体部に伝送する撮像装置が提案されている。
特許文献1に記載の技術では、映像出力信号を光信号に変換するために、撮像先端部に、光源として、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,垂直共振器面発光レーザ)を用いる。
Endoscope apparatuses are widely used in the industrial field or the medical field.
For example, industrial endoscopes are used for observation and inspection of internal scratches, corrosion, and the like of subjects such as boilers, turbines, engines, and chemical plants.
In such an industrial endoscope, an imager is disposed at the distal end portion, and a driver circuit for the imager is disposed in the main body portion. A drive signal to the imager is metal-transmitted by an electric wire inserted into an insertion portion between the tip portion and the main body portion. However, when the length of the insertion portion is increased, external noise is likely to ride on the transmission path depending on the use environment.
Since medical endoscope apparatuses are often used together with various medical devices, external noise caused by other medical devices may get on the transmission path.
For example, in Patent Document 1, in order to prevent EMI noise from being mixed, a video output signal of a solid-state imaging device is converted into an optical signal at an imaging tip, and this optical signal is captured via an optical signal cable. An imaging apparatus that transmits data to a computer has been proposed.
In the technique described in Patent Document 1, a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) is used as a light source at the imaging tip in order to convert a video output signal into an optical signal.
上記のような従来技術には、以下のような問題がある。
特許文献1に記載の撮像装置は、撮像先端部にVCSELを設ける。このため、撮像先端部には、VCSELドライバと、VCSELの発振強度および発振波長を一定に保つためのフィードバック制御機構とが、VCSELの近くに配置される必要がある。
この結果、特許文献1に記載の撮像装置には、撮像先端部が大型化し、かつ撮像先端部の構成が複雑になるという問題がある。
The prior art as described above has the following problems.
The imaging device described in Patent Document 1 includes a VCSEL at the imaging tip. For this reason, a VCSEL driver and a feedback control mechanism for keeping the oscillation intensity and oscillation wavelength of the VCSEL constant need to be disposed near the VCSEL at the imaging front end.
As a result, the imaging apparatus described in Patent Document 1 has a problem that the imaging tip is enlarged and the configuration of the imaging tip is complicated.
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、信号伝送において外部ノイズの影響を受けにくく、かつ先端部を小型化することができる内視鏡装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an endoscope apparatus that is not easily affected by external noise in signal transmission and that can be downsized at the tip. To do.
上記の課題を解決するために、本発明の第1の態様の内視鏡装置は、被検体内に挿入される先端部と、被検体の外部に配置される本体部と、前記先端部に配置された撮像素子と、前記先端部に配置され、前記撮像素子からの映像出力信号を第1の光信号に変換する第1の信号変換部と、前記先端部と前記本体部との間で光を伝送する光伝送部と、前記本体部に配置され、前記光伝送部に光を出射する光出射部と、前記本体部に配置され、前記第1の信号変換部から前記光伝送部を経由して伝送された前記第1の光信号を電気信号に変換する第1の光電変換部と、を備える。 In order to solve the above problems, an endoscope apparatus according to a first aspect of the present invention includes a distal end portion inserted into a subject, a main body portion disposed outside the subject, and the distal end portion. Between the arranged image pickup device, the first signal conversion unit arranged at the tip portion and converting a video output signal from the image pickup device into a first optical signal, and between the tip portion and the main body portion An optical transmission unit that transmits light; a light emitting unit that is disposed in the main body unit, and that emits light to the optical transmission unit; and is disposed in the main body unit, and the optical transmission unit is connected to the first signal conversion unit. A first photoelectric conversion unit that converts the first optical signal transmitted via the first optical signal into an electrical signal.
上記各態様によれば、信号伝送において外部ノイズの影響を受けにくく、かつ先端部を小型化することができるという効果を奏する。 According to each of the above aspects, there is an effect that it is difficult to be influenced by external noise in signal transmission and the tip portion can be reduced in size.
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In all the drawings, even if the embodiments are different, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and common description is omitted.
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態に係る内視鏡装置について説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る内視鏡装置の構成例を示すブロック図である。
[First Embodiment]
An endoscope apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an endoscope apparatus according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態に係る内視鏡装置11は、挿入部400と本体部300とを備える。内視鏡装置11は、被検体の内部に挿入され、少なくとも被検体の内部の映像を取得する。被検体の種類は特に限定されない。例えば、内視鏡装置11の被検体は、ボイラ、タービン、エンジン、化学プラント等の産業用機器でもよいし、生体でもよい。
As shown in FIG. 1, the
挿入部400は、内視鏡装置11において被検体に挿入される装置部分である。挿入部400は、屈曲可能な細長い管状である。
挿入部400における挿入方向の先端には、先端部100が装着されている。
先端部100は、撮像素子101と、光変調器102(第1の信号変換部)とを備える。
The
The
The
撮像素子101は、被検体からの光を光電変換する。
図1では、図示が省略されているが、先端部100には、被検体からの光を入射させるため、光透過性の受光窓が設けられている。さらに、受光窓と撮像素子101との間には、被検体からの光を撮像素子101の撮像面に結像する対物レンズ(図示略)が配置されている。
撮像素子101の種類は特に限定されない。撮像素子101の例としては、CMOSイメージセンサ(CIS)、CCDなどを挙げることができる。
撮像素子101は、駆動信号に基づいて、受光光の光電変換を行い、電気信号である映像出力信号Siを出力する。
駆動信号の個数は、撮像素子101の種類によっても異なる。図1には、一例として駆動信号Sd1、Sd2が示されている。駆動信号の個数は、3個以上であってもよい。
駆動信号の例としては、駆動クロック、通信用信号、制御用信号などを挙げることができる。
図1では、撮像素子101、光変調器102の電源ラインの図示は省略されている。
The
Although not shown in FIG. 1, the
The type of the
The
The number of drive signals varies depending on the type of the
Examples of the drive signal include a drive clock, a communication signal, and a control signal.
In FIG. 1, the power supply lines of the
光変調器102は、撮像素子101と電気的に接続され、撮像素子101からの映像出力信号Siを光信号Li(第1の光信号)に信号変換する。
光変調器102の種類は特に限定されない。光変調器102に好適なデバイスの一例としては、マッハツェンダー干渉計を構成する導波路と位相変調用電極とを有する導波路型光変調器を挙げることができる。導波路型光変調器では、変調信号を位相変調用電極に印加することによって、光の干渉による強度変調が可能である。
このような構成の光変調器102は、後述する光源301に比べて環境温度変化に耐性がある。例えば、導波路型光変調器の動作保証温度は、-5℃以上+75℃以下である。このため、例えば、先端部100が-5℃以上+75℃以下程度の温度環境にさらされても、支障なく使用することが可能である。
The
The type of the
The
本実施形態では、光変調器102に用いる入力光は、後述する伝送部200を経由して本体部300の光源301から光変調器102に供給する。このため、先端部100には、光変調を行うための入力光を発生する光源および光源の駆動および制御を行うデバイスは配置されない。
In this embodiment, input light used for the
挿入部400において、先端部100から本体部300に向かって延びる管状部の内部には、伝送部200が挿通されている。
伝送部200は、先端部100と、後述する本体部300との間で、信号伝送を行う。
本実施形態では、伝送部200は、電線ケーブル203、光ファイバ201(光伝送部)、および光ファイバ202(光伝送部)を備える。
In the
The
In the present embodiment, the
電線ケーブル203は、撮像素子101を駆動する駆動信号Sd1、Sd2をメタル伝送する。特に図示しないが、電線ケーブル203は、撮像素子101を作動させる電源ラインを含んでいてもよい。
The
光ファイバ201は、一端が光変調器102の出力ポートに接続され、他端が後述する本体部300まで延ばされている。光ファイバ201は、光変調器102から出力される光信号Liを本体部300に向けて光伝送する。
光ファイバ202は、一端が光変調器102の入力ポートに接続され、他端が後述する本体部300まで延ばされている。光ファイバ202は、本体部300内で生成された入力光Lλ1を、光変調器102の入力ポートまで光伝送する。
例えば、入力光Lλ1は、波長λ1のレーザ光を用いることができる。
One end of the
One end of the
For example, a laser beam having a wavelength λ 1 can be used as the input light Lλ 1 .
本体部300は、被検体の外部に配置される。
本体部300は、少なくとも、撮像素子101による映像取得を行うための電装ユニットを備える。
本体部300は、内視鏡装置11の操作を行うための操作部(図示略)、および取得した映像を表示する表示部(図示略)の少なくとも一方を備えていてもよい。本体部300は、装置外部からの操作と装置外部への映像出力とを行うため、適宜の入出力インタフェース(図示略)を備えていてもよい。
本実施形態の本体部300は、制御部306、光源301(光出射部)、光源駆動部302、光源制御部303、光電変換部304(第1の光電変換部)、および画像処理部305を備える。
The
The
The
The
制御部306は、撮像素子101の動作制御を行う。このため、制御部306は、電線ケーブル203を介して、撮像素子101と電気的に接続されている。
制御部306は、図示略の操作部あるいは入出力インタフェースなどを通した操作入力に応じて、撮像素子101の動作制御を行う。
The
The
光源301は、入力光Lλ1として用いられる光を発生する。本実施形態では、光源301として、半導体レーザを用いている。
光源301は、図示略の光結合器を介して、光ファイバ201の本体部300側の端部に光学的に接続されている。このため、光源301で発生した入力光Lλ1を光ファイバ201に向けて出射する。
例えば、光源301に用いることができる半導体レーザの動作保証温度は、0℃以上+50℃以下である。本実施形態では、光源301は、本体部300に配置されるため、略常温環境であり、動作保証温度外になることはない。
The
For example, the guaranteed operating temperature of a semiconductor laser that can be used for the
光源駆動部302は、光源301に駆動電流を供給して、光源301を駆動する。
光源制御部303は、光源301から出射される入力光Lλ1の発振強度および発振波長λ1を、フィードバック制御によって一定に保つ。
The light
The light
光電変換部304は、図示略の光結合器を介して、光ファイバ202の本体部300側の端部と光学的に結合されている。光電変換部304は、光ファイバ202を通して伝送された光信号Liを受光して、光電変換する。光電変換部304は、光信号Liを映像出力信号Siに復調する。
光電変換部304は、本体部300内で、後述する画像処理部305と通信可能に接続されている。光電変換部304は、復調された映像出力信号Siを画像処理部305に送出する。
The
The
画像処理部305は、光電変換部304から送出された映像出力信号Siに画像処理を施して、表示用の映像データを生成する。
生成された映像データは、画像処理部305によって、本体部300に設けられるか、または内視鏡装置11の外部に設けられる図示略の表示部に送出される。
The
The generated video data is sent by the
次に、内視鏡装置11の動作について、映像取得動作を中心にして説明する。
図示略の操作部等を通じて、映像取得を開始する操作入力がなされると、本体部300内の各装置部分が起動される。
制御部306が起動されると、制御部306は、駆動信号Sd1、Sd2を出力する。駆動信号Sd1、Sd2は、電線ケーブル203を通して、撮像素子101にメタル伝送される。
電線ケーブル203によって駆動信号Sd1、Sd2が撮像素子101に伝送されると、撮像素子101の撮像動作が開始される。撮像素子101は、受光光を光電変換して、映像出力信号Siを光変調器102に送出する。
Next, the operation of the
When an operation input for starting video acquisition is performed through an operation unit (not shown) or the like, each device portion in the
When the
When the drive signals Sd1 and Sd2 are transmitted to the
光源駆動部302が起動されると、光源駆動部302は、光源301に駆動電流を供給する。これにより、光源301は入力光Lλ1を発生する。入力光Lλ1の一部は、フィードバック制御に使用されるため、光源制御部303に導かれる。その他の入力光Lλ1は、図示略の光結合器を通して、光ファイバ201に出射される。
光源制御部303は、入力光Lλ1を受光すると、光源301に対して発振強度および発振波長のフィードバック制御を行う。これにより、入力光Lλ1の発振強度および発振波長が一定に保たれる。
When the light
When receiving the input light Lλ 1 , the light
光ファイバ201によって光伝送される入力光Lλ1は、先端部100における光変調器102の入力ポートに入力される。
光変調器102は、撮像素子101から映像出力信号Siを受信すると、入力光Lλ1を光変調して、出力ポートから光信号Liを出力する。
光信号Liは、図示略の光結合器を介して光ファイバ202に入射する。光信号Liは光ファイバ202によって光伝送されて、本体部300における光電変換部304に入力される。
光電変換部304は、光信号Liを光電変換することによって、映像出力信号Siを復調する。復調された映像出力信号Siは、光電変換部304によって、画像処理部305に送出される。
画像処理部305は、受信した映像出力信号Siに画像処理を施して、映像データを生成し、図示略の表示部に送出する。これにより、図示略の表示部に撮像素子101で撮像された映像が表示される。
The input light Lλ 1 that is optically transmitted by the
The optical signal Li enters the
The
The
以上説明したように、本実施形態の内視鏡装置11では、先端部100において撮像された映像の映像出力信号Siが、先端部100において光信号Liに信号変換され、光ファイバ202を経由して、本体部300に光伝送される。このため、映像出力信号Siを伝送部200内でメタル伝送する場合に比べて映像出力信号Siに外部ノイズが乗りにくくなるため、高品質の映像が伝送される。
本実施形態では、映像出力信号Siを光信号Liに信号変換する際の入力光Lλ1は、本体部300の光源301によって生成されるため、先端部100の内部には、光源およびその駆動・制御回路などは配置されない。このため、先端部100に光源およびその駆動・制御回路を配置する場合に比べて、先端部100の構成が簡素になり、小型化することが可能である。
このように、内視鏡装置11の構成によれば、信号伝送において外部ノイズの影響を受けにくく、かつ先端部100を小型化することができる。
As described above, in the
In the present embodiment, the input light L lambda 1 when signal conversion video output signal Si to the optical signal Li is to be generated by the
Thus, according to the configuration of the
さらに本実施形態では、先端部100には、温度耐性が低い光源301が配置されず、光源301よりも温度耐性が高い光変調器102が配置される。このため、先端部100の動作保証温度範囲が、先端部100内に光電変換部103を含む場合に比べて、より広くなる。
Furthermore, in the present embodiment, the
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態に係る内視鏡装置について説明する。
図2は、本発明の第2の実施形態に係る内視鏡装置の構成例を示すブロック図である。
[Second Embodiment]
An endoscope apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of an endoscope apparatus according to the second embodiment of the present invention.
図2に示すように、本実施形態に係る内視鏡装置12は、上記第1の実施形態と同様、挿入部400と本体部300とを備える。ただし、挿入部400および本体部300の内部の構成は、上記第1の実施形態の構成とは異なる。以下、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態の挿入部400に装着された先端部100の内部には、上記第1の実施形態の先端部100と同様の撮像素子101、光変調器102が配置されている。さらに、本実施形態の先端部100の内部には、分波器105(分波部)と、光電変換部103、104(第2の光電変換部)とが追加されている。
挿入部400において、本体部300と先端部100との間には、上記第1の実施形態における伝送部200に代えて、伝送部210が配置されている。伝送部210は、上記第1の実施形態における伝送部200から電線ケーブル203が削除されている。
後述するように、本実施形態では上記第1の実施形態において電線ケーブル203によってメタル伝送された駆動信号Sd1、Sd2は、本体部300内で光信号に信号変換されることにより、伝送部210内の光ファイバ201を通して光伝送される。
Inside the
In the
As will be described later, in the present embodiment, the drive signals Sd1 and Sd2 that are metal-transmitted by the
分波器105は、入力ポートに入力された光を波長ごとの光に分波して、それぞれ異なる出力ポートに出力する。
分波器105の入力ポートには、伝送部210の光ファイバ201が接続されている。
分波器105の複数の出力ポートには、それぞれ、光変調器102、光電変換部103、および光電変換部104が接続されている。
本実施形態では、後述するように、光ファイバ201には、波長λ1、λ2、λ3の光による3種類の光信号が合波されて伝送される。分波器105に入力された波長λ1の光信号は、光変調器102が接続された出力ポートに出力される。分波器105に入力された波長λ2の光信号は、光電変換部103が接続された出力ポートに出力される。分波器105に入力された波長λ3の光信号は、光電変換部104が接続された出力ポートに出力される。
The
The
The
In this embodiment, as will be described later, three types of optical signals based on light of wavelengths λ 1 , λ 2 , and λ 3 are combined and transmitted to the
分波器105の種類は特に限定されない。例えば、分波器105に好適な構成例としては、AWG(Arrayed Waveguide Grating、アレイ導波路格子)フィルタなどのデバイスを挙げることができる。
AWGフィルタは、入力側スラブ導波路と出力側スラブ導波路との間に、長さが異なる複数の曲線チャンネル導波路が形成されている。AWGフィルタの入力側スラブ導波路に入射した光は、分波されて出力側スラブ導波路から出射される。
例えば、AWGフィルタの動作保証温度は、-40℃以上+85℃以下である。このため、例えば、先端部100が-40℃以上+85℃以下程度の温度環境にさらされても、支障なく使用することが可能である。
The type of the
In the AWG filter, a plurality of curved channel waveguides having different lengths are formed between an input-side slab waveguide and an output-side slab waveguide. The light incident on the input slab waveguide of the AWG filter is demultiplexed and emitted from the output slab waveguide.
For example, the operation guarantee temperature of the AWG filter is −40 ° C. or higher and + 85 ° C. or lower. Therefore, for example, even if the
光電変換部103は、分波器105において波長λ2の光信号が出射される出力ポートの光学的に結合されている。光電変換部103は、分波器105からの波長λ2の光信号Lλ2(第2の光信号)を光電変換する。後述するように、光信号Lλ2は、制御部306で生成される駆動信号Sd1が光信号に信号変換されている。
光電変換部103は、撮像素子101と電気的に接続されており、光電変換によって復調された駆動信号Sd1を撮像素子101に送出する。
The
The
光電変換部104は、分波器105において波長λ3の光信号が出射される出力ポートと光学的に結合されている。光電変換部104は、分波器105からの波長λ3の光信号Lλ3(第2の光信号)を光電変換する。後述するように、光信号Lλ3は、制御部306で生成される駆動信号Sd2が光信号に信号変換されている。
光電変換部104は、撮像素子101と電気的に接続されており、光電変換によって復調された駆動信号Sd2を撮像素子101に送出する。
The
The
本実施形態の本体部300の内部には、上記第1の実施形態の本体部300と同様、光電変換部304、画像処理部305、光源301、光源駆動部302、光源制御部303、および制御部306が配置されている。さらに、本実施形態の本体部300の内部には、光源307、310、光源駆動部308、311、光源制御部309、312、光変調器313、314(第2の信号変換部)、および合波器315(合波部、光出射部)が追加されている。
Inside the
光源307、310は、それぞれ波長λ2、λ3の光を発生する。本実施形態では、光源307、310として、半導体レーザを用いている。
光源307、310は、図示略の光結合器を介して、それぞれ、後述する光変調器313、314の入力ポートに光学的に接続されている。
The
The
光源駆動部308(311)は、光源307(310)に駆動電流を供給して、光源301(310)を駆動する。
光源制御部309(312)は、光源307(310)から出射される波長λ1(λ2)のレーザ光の発振強度および発振波長を、フィードバック制御によって一定に保つ。
The light source driver 308 (311) supplies a drive current to the light source 307 (310) to drive the light source 301 (310).
The light source control unit 309 (312) keeps the oscillation intensity and oscillation wavelength of the laser light having the wavelength λ 1 (λ 2 ) emitted from the light source 307 (310) constant by feedback control.
光変調器313(314)は、入力ポートには光源307(310)が光学的に接続され、出力ポートには後述する合波器315の入力ポートが光学的に接続されている。
光変調器313(314)は、制御部306と電気的に接続されており、制御部306から送出される駆動信号Sd1(Sd2)が入力される。
光変調器313(314)は、制御部306から入力される駆動信号Sd1(Sd2)に基づいて、光源307(310)から入力されるレーザ光を光変調し、光信号Lλ2(Lλ3)を生成する。生成された光信号Lλ2(Lλ3)は、合波器315に送出される。
In the optical modulator 313 (314), a light source 307 (310) is optically connected to an input port, and an input port of a
The optical modulator 313 (314) is electrically connected to the
The optical modulator 313 (314) optically modulates the laser beam input from the light source 307 (310) based on the drive signal Sd1 (Sd2) input from the
合波器315は、入力ポートに入力された複数の光を合波して出力ポートに出力する。
合波器315の入力ポートには、光源301、および光変調器313、314が光学的に接続されている。合波器315の出力ポートには、伝送部210の光ファイバ201が接続されている。
合波器315は、光源301、および光変調器313、314から送出される光信号Lλ1、Lλ2、Lλ3を合波して光信号Lmを光ファイバ201に出射する。
合波器315の種類は特に限定されない。例えば、分波器105と同様のAWGフィルタなどのデバイスを用いてもよい。
The
A
The
The type of the
本実施形態では、光源301、307、309は、波長成分が互いに異なる複数の光を発生する光源部を構成する。
光変調器313、314は、撮像素子101を駆動する駆動信号Sd1、Sd2を複数の光を用いて光信号Lλ2、Lλ3(第2の光信号)に変換する第2の信号変換部を構成する。
合波器315は、第2の信号変換部で生成された光信号Lλ2、Lλ3を含む複数の光を合波して、伝送部210に出射する合波部を構成する。
これら光源部、第2の信号変換部、および合波部を備える構成は、本体部300に配置され、光伝送部である光ファイバ201に光を出射する光出射部を構成する。
光電変換部103、104は、先端部100に配置され、分波器105で分波された光のうち、光信号Lλ2、Lλ3を電気信号に変換して撮像素子101に送出する第2の光電変換部を構成する。
In the present embodiment, the
The
The
The configuration including the light source unit, the second signal conversion unit, and the multiplexing unit constitutes a light emitting unit that is disposed in the
The
次に、内視鏡装置12の動作について、映像取得動作を中心にして、上記第1の実施形態と異なる点を中心に説明する。
図示略の操作部等を通じて、映像取得を開始する操作入力がなされると、本体部300内の各装置部分が起動される。
上記第1の実施形態では、制御部306が起動されると、制御部306は、電線ケーブル203を経由して駆動信号Sd1、Sd2を撮像素子101にメタル伝送した。しかし本実施形態では、駆動信号Sd1、Sd2は、まず、それぞれ光変調器313、314によって、光信号Lλ2、Lλ3に信号変換される。
光信号Lλ2、Lλ3は、それぞれ、合波器315の複数の入力ポートにそれぞれ入力される。
一方、合波器315の入力ポートには、上記第1の実施形態と同様にして光源301によって生成された入力光Lλ1も入力される。
このため、合波器315の出力ポートからは、入力光Lλ1、光信号Lλ2、Lλ3が合波された光信号Lmが、光ファイバ201の端部に出射される。
光ファイバ201は、光信号Lmを先端部100内の分波器105に光伝送する。
Next, the operation of the
When an operation input for starting video acquisition is performed through an operation unit (not shown) or the like, each device portion in the
In the first embodiment, when the
The optical signals Lλ 2 and Lλ 3 are respectively input to a plurality of input ports of the
On the other hand, the input light Lλ 1 generated by the
Therefore, the optical signal Lm obtained by combining the input light Lλ 1 , the optical signals Lλ 2 , and Lλ 3 is emitted from the output port of the
The
分波器105は、光ファイバ201によって光伝送される光信号Lmを波長ごとに分波して、光信号Lλ2、Lλ3、入力光Lλ1を出力する。出力された光信号Lλ2、Lλ3、入力光Lλ1は、それぞれ、光電変換部103、104、光変調器102に入力される。
光電変換部103、104は、それぞれ、光信号Lλ2、Lλ3を光電変換して、駆動信号Sd1、Sd2に復調する。駆動信号Sd1、Sd2は、撮像素子101に入力され、上記第1の実施形態と同様にして、撮像素子101が駆動される。
光変調器102は、上記第1の実施形態と同様にして、撮像素子101から映像出力信号Siを受信すると、入力光Lλ1を光変調して、出力ポートから光信号Liを出力する。
光信号Liは、上記第1の実施形態と同様にして、光ファイバ202を伝送され、光電変換部304によって、映像出力信号Siに復調される。映像出力信号Siは、上記第1の実施形態と同様にして、画像処理部305に送出されて、図示略の表示部に映像出力信号Siに基づく映像が表示される。
The
The
The optical signal Li is transmitted through the
以上説明したように、本実施形態に係る内視鏡装置12では、上記第1の実施形態と同様、先端部100において撮像された映像の映像出力信号Siが、光ファイバ202を経由して、本体部300に光伝送される。
さらに、本実施形態では、本体部300内の制御部306から送出される駆動信号Sd1、Sd2が光信号Lλ2、Lλ3に信号変換されて、入力光Lλ1に合波される。合波された光信号Lmは、伝送部210内の光ファイバ201を経由して先端部100に送出され、先端部100内で光電変換され駆動信号Sd1、Sd2が復調されて、撮像素子101に入力される。
このため、映像出力信号Si、駆動信号Sd1、Sd2は、伝送部210内では光信号Li、Lλ2、Lλ3として光伝送される。この結果、映像出力信号Si、駆動信号Sd1、Sd2を伝送部210内でメタル伝送する場合に比べて映像出力信号Si、駆動信号Sd1、Sd2に外部ノイズが乗りにくくなるため、高品質の映像が伝送される。
本実施形態では、映像出力信号Siを光信号Liに信号変換する際の入力光Lλ1と、光信号Lλ2、Lλ3とは、本体部300内の光源301、307、310によって生成されるため、先端部100の内部には、光源およびその駆動・制御回路などは配置されない。このため、先端部100に光源およびその駆動・制御回路を配置する場合に比べて、先端部100の構成が簡素になり、小型化することが可能である。
このように、内視鏡装置12の構成によれば、信号伝送において外部ノイズの影響を受けにくく、かつ先端部100を小型化することができる。
As described above, in the
Further, in the present embodiment, drive signals Sd1 and Sd2 sent from the
Thus, the video output signal Si, the driving signals Sd1, Sd2, the optical signal Li is in the
In the present embodiment, the input light Lλ 1 and the optical signals Lλ 2 and Lλ 3 when the video output signal Si is converted into the optical signal Li are generated by the
Thus, according to the configuration of the
さらに本実施形態では、先端部100には、温度耐性が低い光源301が配置されず、光源301よりも温度耐性が高い光変調器102、分波器105が配置される。このため、先端部100の動作保証温度範囲が、先端部100内に光電変換部103を含む場合に比べて、より広くなる。
Furthermore, in this embodiment, the
[第3の実施形態]
本発明の第3の実施形態に係る内視鏡装置について説明する。
図3は、本発明の第3の実施形態に係る内視鏡装置の構成例を示すブロック図である。
[Third Embodiment]
An endoscope apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of an endoscope apparatus according to the third embodiment of the present invention.
図3に示すように、本実施形態に係る内視鏡装置13は、上記第2の実施形態と同様、挿入部400と本体部300とを備える。ただし、本体部300の内部の構成は、上記第2の実施形態の構成とは異なる。以下、上記第1および第2の実施形態と異なる点を中心に説明する。
As shown in FIG. 3, the
本実施形態の本体部300の内部には、上記第2の実施形態の本体部300の内の光源307、310、光源駆動部308、311、光源制御部309、312に代えて、多波長光源生成器316、分波器317を備える。
In the
多波長光源生成器316は、光源301で生成される波長λ1の光から、複数の波長、例えば、波長λ1、λ2、λ3の光を生成する。
多波長光源生成器316の構成は、波長λ1、λ2、λ3の光を生成できれば特に限定されない。例えば、多波長光源生成器316は光周波数コム生成器を用いてもよい。
例えば、光周波数コム生成器は、電気光学結晶に形成された導波路と、導波路に変調信号を印加する変調用電極とを有し、導波路に入射した光から入射光の波長を中心とする光周波数コムを生成する。
このため、多波長光源生成器316に波長λ1の光が入射すると、光周波数コムのスペクトルに応じて、波長λ1、λ2、λ3の成分を含む光が出力される。
The multi-wavelength light source generator 316 generates light having a plurality of wavelengths, for example, wavelengths λ 1 , λ 2 , and λ 3 from the light having the wavelength λ 1 generated by the
The configuration of the multi-wavelength light source generator 316 is not particularly limited as long as it can generate light having wavelengths λ 1 , λ 2 , and λ 3 . For example, the multi-wavelength light source generator 316 may use an optical frequency comb generator.
For example, an optical frequency comb generator has a waveguide formed in an electro-optic crystal and a modulation electrode that applies a modulation signal to the waveguide, and the light incident on the waveguide is centered on the wavelength of the incident light. An optical frequency comb is generated.
For this reason, when light of wavelength λ1 is incident on multiwavelength light source generator 316, light including components of wavelengths λ 1 , λ 2 , and λ 3 is output according to the spectrum of the optical frequency comb.
分波器317は、分波器105と同様、入力光を、波長λ1、λ2、λ3ごとの光に分波する。分波器317は、分波器105と同様の構成のデバイスを用いることができる。
分波器317の入力ポートには、多波長光源生成器316の出力ポートが接続されている。
分波器317の出力ポートのうち、波長λ1の光が出射される出力ポートは、合波器315の入力ポートに光学的に接続される。波長λ1の光は、上記第2の実施形態における入力光Lλ1と同様、映像出力信号Siの光信号Liへの信号変換に用いられる。
分波器317の出力ポートのうち、波長λ2(λ3)の光が出射される出力ポートは、上記第2の実施形態と同様の光変調器313(314)の入力ポートに光学的に接続される。波長λ2(λ3)の光は、上記第2の実施形態と同様にして、駆動信号Sd1(Sd2)の光信号Lλ2(Lλ3)への信号変換に用いられる。
Similar to the
The output port of the multi-wavelength light source generator 316 is connected to the input port of the
Of the output ports of the
Of the output ports of the
本実施形態に係る内視鏡装置13は、単一光源である光源301と、光周波数コム生成器である多波長光源生成器316とを備える光源部を有する。
The
以上説明したように、本実施形態に係る内視鏡装置13は、上記第2の実施形態に係る内視鏡装置12が、本体部300において、合波器315に入射される波長λ1、λ2、λ3の光が、それぞれ光源301、307、309によって生成されていたのに対して、単一光源である光源301によって生成される点が異なる。
したがって、本実施形態に係る内視鏡装置13の構成によれば、上記第2の実施形態に係る内視鏡装置12と同様に、信号伝送において外部ノイズの影響を受けにくく、かつ先端部100を小型化することができる。
特に本実施形態によれば、本体部300における光源の個数と、その駆動・制御回路の個数を低減できるため、本体部300を小型化および簡素化することができる。
As described above, in the
Therefore, according to the configuration of the
In particular, according to the present embodiment, since the number of light sources and the number of drive / control circuits in the
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment. Additions, omissions, substitutions, and other modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
Further, the present invention is not limited by the above description, and is limited only by the appended claims.
上記各実施形態によれば、信号伝送において外部ノイズの影響を受けにくく、かつ先端部を小型化することができる内視鏡装置を提供することができる。 According to each of the above embodiments, it is possible to provide an endoscope apparatus that is not easily affected by external noise in signal transmission and that can reduce the size of the tip.
11、12、13 内視鏡装置
100 先端部
101 撮像素子
102 光変調器(第1の信号変換部)
103、104 光電変換部(第2の光電変換部)
105 分波器(分波部、AWGフィルタ)
200、210 伝送部
201、202 光ファイバ(光伝送部)
300 本体部
301、307、310 光源(光出射部)
302、308、311 光源駆動部
303、309、312 光源制御部
304 光電変換部(第1の光電変換部)
306 制御部
313、314 光変調器(光出射部)
315 合波器(光出射部)
316 多波長光源生成器(光周波数コム生成器、光出射部)
317 分波器(光出射部)
Li 光信号(第1の光信号)
Lλ2、Lλ3 光信号(第2の光信号)
Lλ1 入力光
Sd1、Sd2 駆動信号
Si 映像出力信号
11, 12, 13
103, 104 Photoelectric conversion unit (second photoelectric conversion unit)
105 Demultiplexer (Demultiplexer, AWG filter)
200, 210
300
302, 308, 311 Light source drive
306
315 multiplexer (light emitting part)
316 Multi-wavelength light source generator (optical frequency comb generator, light output unit)
317 demultiplexer (light emitting part)
Li optical signal (first optical signal)
Lλ 2 , Lλ 3 optical signal (second optical signal)
Lλ 1 input light Sd1, Sd2 drive signal Si video output signal
Claims (7)
被検体の外部に配置される本体部と、
前記先端部に配置された撮像素子と、
前記先端部に配置され、前記撮像素子からの映像出力信号を第1の光信号に変換する第1の信号変換部と、
前記先端部と前記本体部との間で光を伝送する光伝送部と、
前記本体部に配置され、前記光伝送部に光を出射する光出射部と、
前記本体部に配置され、前記第1の信号変換部から前記光伝送部を経由して伝送された前記第1の光信号を電気信号に変換する第1の光電変換部と、
を備える、内視鏡装置。 A tip inserted into the subject;
A main body disposed outside the subject;
An image sensor disposed at the tip,
A first signal conversion unit that is disposed at the tip and converts a video output signal from the image sensor into a first optical signal;
An optical transmission part for transmitting light between the tip part and the main body part;
A light emitting portion disposed in the main body portion and emitting light to the light transmission portion;
A first photoelectric conversion unit that is disposed in the main body unit and converts the first optical signal transmitted from the first signal conversion unit via the optical transmission unit into an electrical signal;
An endoscopic device comprising:
請求項1に記載の内視鏡装置。 The first signal converter is an optical modulator;
The endoscope apparatus according to claim 1.
波長成分が互いに異なる複数の光を発生する光源部と、
前記撮像素子を駆動する駆動信号を前記複数の光を用いて第2の光信号に変換する第2の信号変換部と、
前記第2の信号変換部で生成された前記第2の光信号を含む複数の光を合波して、前記光伝送部に出射する合波部と、
を備え、
前記先端部は、
前記光伝送部を通して伝送される前記第2の光信号を含む複数の光を波長成分ごとに分波する分波部と、
前記先端部に配置され、前記分波部で分波された光のうち、前記第2の光信号を電気信号に変換して前記撮像素子に送出する第2の光電変換部と、
をさらに備える、
請求項1または請求項2に記載の内視鏡装置。 The light emitting part is
A light source unit that generates a plurality of light components having different wavelength components;
A second signal converter that converts a drive signal for driving the image sensor into a second optical signal using the plurality of lights;
A multiplexing unit that multiplexes a plurality of lights including the second optical signal generated by the second signal conversion unit and outputs the multiplexed light to the optical transmission unit;
With
The tip is
A demultiplexing unit that demultiplexes a plurality of lights including the second optical signal transmitted through the optical transmission unit for each wavelength component;
A second photoelectric conversion unit that is arranged at the tip and converts the second optical signal into an electric signal out of the light demultiplexed by the demultiplexing unit, and sends the electric signal to the image sensor;
Further comprising
The endoscope apparatus according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の内視鏡装置。 The second signal converter is an optical modulator.
The endoscope apparatus according to claim 3.
請求項3または請求項4に記載の内視鏡装置。 The branching unit is an AWG filter.
The endoscope apparatus according to claim 3 or 4.
単一光源を用いて前記複数の光を発生する、
請求項3~請求項5のいずれか1項に記載の内視鏡装置。 The light source unit is
Generating the plurality of lights using a single light source;
The endoscope apparatus according to any one of claims 3 to 5.
前記単一光源で発生する光から波長成分が異なる複数の光を発生する光周波数コム生成器を備える、
請求項6に記載の内視鏡装置。 The light source unit is
An optical frequency comb generator for generating a plurality of lights having different wavelength components from the light generated by the single light source;
The endoscope apparatus according to claim 6.
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