JP2008011504A - Optical signal transmitting/receiving device - Google Patents

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渉 久保
Shinichi Arai
紳一 新井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical signal transmitting/receiving device for transmitting an optical signal, in which information is included, without enlarging the device. <P>SOLUTION: The optical signal transmitting/receiving device includes: a first transmitting/receiving device (imaging unit 15) having a video image signal light emitting unit 15e for emitting an optical signal after an image signal is converted to the optical signal and an optical transmission cable 15j for transmitting the light emitted from the video image signal light emitting unit 15e; and a second transmitting/receiving device (processor 30) having a first video image signal receiving unit 35a for receiving the light related with the image signal emitted from the first transmitting/receiving unit through an optical transmission cable 15j and a control signal light emitting unit 37d for emitting a control signal in a state as an optical signal. The first transmitting/receiving unit has a control signal light receiving unit 17b for receiving the light related with the control signal emitted from the second transmitting/receiving unit through the optical transmission cable 15j. The light emitting face of the video image signal light emitting unit 15e is arranged in parallel location with the light receiving face of the control signal light receiving unit 17d. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、光信号送受信装置に関し、特に装置を小型化する発光部と受光部の配置に関する。   The present invention relates to an optical signal transmission / reception device, and more particularly to an arrangement of a light emitting unit and a light receiving unit that reduce the size of the device.

従来、情報が含められた光信号を伝送する光信号送信装置が提案されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, an optical signal transmission apparatus that transmits an optical signal including information has been proposed.

特許文献１は、情報が含められた光信号を送信し、送信した光の光量を、光ファイバに反射した光に基づいて測定し、送信する光量を調整する光信号送信装置を開示する。
特開２００４−９６２９９号公報 Patent Document 1 discloses an optical signal transmission device that transmits an optical signal including information, measures the amount of transmitted light based on light reflected on an optical fiber, and adjusts the amount of transmitted light.
JP 2004-96299 A

しかし、特許文献１の装置は、光信号を発光する発光部の発光面と、光量を測定するための受光部の受光面とが直交する位置関係にある。そのため、装置が大型化していた。   However, the apparatus of Patent Document 1 is in a positional relationship in which the light emitting surface of the light emitting unit that emits an optical signal and the light receiving surface of the light receiving unit for measuring the light amount are orthogonal to each other. Therefore, the apparatus has been increased in size.

したがって本発明の目的は、装置を大型化することなく、情報が含められた光信号を伝送する光信号送受信装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical signal transmitting / receiving apparatus that transmits an optical signal including information without increasing the size of the apparatus.

本発明に係る光信号送受信装置は、デジタル化された光信号を出射する信号発光部と、信号発光部からの出射光を伝送する光伝送ケーブルとを有する第１送受信部と、信号発光部からの出射光を、光伝送ケーブルを介して受光する第１信号受光部と、制御信号を光の信号に変換された状態で出射する制御信号発光部を有する第２送受信部とを備え、第１送受信部は、第２送受信部から出射された制御信号に関する光を、光伝送ケーブルを介して受光する制御信号受光部を有し、信号発光部の発光面と、制御信号受光部の受光面とは、平行な位置関係に配置される。   An optical signal transmission / reception apparatus according to the present invention includes a first light transmission / reception unit including a signal light emitting unit that emits a digitized optical signal, an optical transmission cable that transmits light emitted from the signal light emission unit, and a signal light emission unit. A first signal light-receiving unit that receives the emitted light via an optical transmission cable, and a second transmission / reception unit that includes a control signal light-emitting unit that emits the control signal in a state of being converted into a light signal. The transmission / reception unit includes a control signal light receiving unit that receives light related to the control signal emitted from the second transmission / reception unit via the optical transmission cable, and includes a light emission surface of the signal light emission unit, a light reception surface of the control signal light reception unit, Are arranged in a parallel positional relationship.

好ましくは、第１送受信部は、信号発光部及び制御信号受光部と、光伝送ケーブルとの間に、信号発光部からの出射光を光伝送ケーブルに向けて出射し、制御信号発光部からの出射光を光伝送ケーブルから制御信号受光部に向けて出射する光学部材を有する。   Preferably, the first transmission / reception unit emits light emitted from the signal light emitting unit toward the optical transmission cable between the signal light emitting unit, the control signal light receiving unit, and the optical transmission cable. An optical member that emits emitted light from the optical transmission cable toward the control signal light receiving unit is provided.

さらに好ましくは、光学部材は、信号発光部からの出射光と、制御信号発光部からの出射光の少なくとも一方を曲げて出射する波長分離コーティングが施されたプリズムである。   More preferably, the optical member is a prism provided with a wavelength separation coating that bends and emits at least one of light emitted from the signal light emitting unit and light emitted from the control signal light emitting unit.

さらに好ましくは、プリズムは、ハーフミラーコーティングが施され、第１送受信部は、ハーフミラーコーティングが施されたプリズムの反射面を介して信号発光部からの出射光の一部を受光する第２信号受光部を有し、第２信号受光部での受光光量に基づいて、信号発光部からの出射光量が調整される。   More preferably, the prism is half-mirror coated, and the first transmission / reception unit receives a second signal that receives a part of the light emitted from the signal light-emitting unit via the reflecting surface of the prism that has been half-mirror coated. A light receiving portion is provided, and the amount of light emitted from the signal light emitting portion is adjusted based on the amount of light received by the second signal light receiving portion.

また、好ましくは、光学部材は、信号発光部から出射された光、及び制御信号発光部から出射された光の少なくとも一方を回折する回折素子である。   Preferably, the optical member is a diffraction element that diffracts at least one of light emitted from the signal light emitting unit and light emitted from the control signal light emitting unit.

さらに好ましくは、信号発光部から出射された光は、光学部材を直進し、制御信号発光部から出射された光は、光学部材で一次回折される。   More preferably, the light emitted from the signal light emitting unit travels straight through the optical member, and the light emitted from the control signal light emitting unit is first-order diffracted by the optical member.

さらに好ましくは、制御信号受光部は、光学部材で一次回折され２方向に分かれた光の一方を受光する第１制御信号受光部と、他方を受光する第２制御信号受光部とを有し、第１、第２制御信号受光部で受光された制御信号に関する情報は足し合わされる。   More preferably, the control signal light receiving unit includes a first control signal light receiving unit that receives one of the lights that are first-order diffracted by the optical member and separated in two directions, and a second control signal light receiving unit that receives the other, Information regarding the control signal received by the first and second control signal light receiving units is added.

また、好ましくは、第１送受信部は、信号発光部、制御信号受光部、及び光学部材を内部に有する封止パッケージを有する。   Preferably, the first transmission / reception unit includes a sealed package having a signal light emitting unit, a control signal light receiving unit, and an optical member therein.

さらに好ましくは、第１送受信部は、封止パッケージに取り付けられ、光伝送ケーブルと係合する位置決め部材を有する。   More preferably, the first transmitter / receiver has a positioning member attached to the sealed package and engaged with the optical transmission cable.

さらに好ましくは、封止パッケージの径は、光伝送ケーブルの径よりも大きく、位置決め部材は、封止パッケージの、光伝送ケーブルと接する側に取り付けられる。   More preferably, the diameter of the sealed package is larger than the diameter of the optical transmission cable, and the positioning member is attached to the side of the sealed package that contacts the optical transmission cable.

また、好ましくは、封止パッケージの径は、光伝送ケーブルの径と略同一であり、位置決め部材は、封止パッケージの側面に取り付けられる。   Preferably, the diameter of the sealed package is substantially the same as the diameter of the optical transmission cable, and the positioning member is attached to the side surface of the sealed package.

また、好ましくは、信号発光部と、制御信号受光部とは、同じ平面上の基板に構成される。   Preferably, the signal light emitting unit and the control signal light receiving unit are configured on a substrate on the same plane.

さらに好ましくは、信号発光部と、制御信号受光部を、光伝送ケーブル側で覆うカバー部材をさらに備え、カバー部材は、ガラスで構成される。   More preferably, it further includes a cover member that covers the signal light emitting unit and the control signal light receiving unit on the optical transmission cable side, and the cover member is made of glass.

また、好ましくは、信号発光部が構成される基板はＧａＡｓ基板であり、信号発光部の発光面は、ＧａＡｓ基板に覆われ、信号発光部から出射される光は、ＧａＡｓ基板を透過する波長に設定される。   Preferably, the substrate on which the signal light emitting unit is configured is a GaAs substrate, the light emitting surface of the signal light emitting unit is covered with the GaAs substrate, and the light emitted from the signal light emitting unit has a wavelength that transmits the GaAs substrate. Is set.

また、好ましくは、第１送受信装置は、電子内視鏡であり、第２送受信装置は、電子内視鏡からの画像信号に関する画像処理を行うプロセッサである。   Preferably, the first transmission / reception device is an electronic endoscope, and the second transmission / reception device is a processor that performs image processing on an image signal from the electronic endoscope.

また、好ましくは、信号発光部は、出射光として、画像信号が光の信号に変換されたデジタル信号を出射する。   Preferably, the signal light emitting unit emits a digital signal obtained by converting the image signal into a light signal as the emitted light.

以上のように本発明によれば、電子内視鏡の先端部分を大きくすることなく、信号伝送について、光を用いる装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide an apparatus that uses light for signal transmission without enlarging the distal end portion of the electronic endoscope.

以下、第１実施形態について、図を用いて説明する。第１実施形態では、光ケーブル接続装置の一例として、内視鏡装置１の形態を説明する。第１実施形態にかかる内視鏡装置１は、映像信号の送り側としての電子内視鏡１０、及び制御信号の送り側としてのプロセッサ３０を備える電子内視鏡装置である（図１参照）。   Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to the drawings. 1st Embodiment demonstrates the form of the endoscope apparatus 1 as an example of an optical cable connection apparatus. An endoscope apparatus 1 according to the first embodiment is an electronic endoscope apparatus including an electronic endoscope 10 as a video signal sending side and a processor 30 as a control signal sending side (see FIG. 1). .

電子内視鏡１０は、先端部に照明部１１、対物光学系１３、及び撮像部１５を有し、照明部１１によって照らされた被写体である体内などを、対物光学系１３を介して撮像部１５で撮像する。   The electronic endoscope 10 includes an illumination unit 11, an objective optical system 13, and an imaging unit 15 at a distal end portion, and an imaging unit that captures an inside of a subject illuminated by the illumination unit 11 via the objective optical system 13. 15 to take an image.

照明部１１は、ライトガイド１１ａ、照明レンズ１１ｂを有する。撮像部１５は、ＣＭＯＳセンサ１５ａ、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ：Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ）１５ｂ、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇｕｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１５ｃ、映像信号用ＬＤドライバ１５ｄ、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）などの映像信号発光部１５ｅ、第１ガラス板１５ｆ１、第２ガラス板１５ｆ２、第１レンズ１５ｈ１、第２レンズ１５ｈ２、第１プリズム１５ｉ１、第２プリズム１５ｉ２、スコープ側集光レンズ１５ｉ３、光伝送ケーブル１５ｊ、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）などの制御信号受光部１７ｂ、制御信号用アンプ１７ｃ、制御信号用ＰＬＬ復調部１７ｄ、タイミングジェネレータ（ＴＧ：Ｔｉｍｉｎｇ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１７ｅ、ロジックＩＣ１７ｚ、電源ケーブル１９ａ、及び電源部１９ｂを有する。タイミングジェネレータ１７ｅは、サブＴＧ１７ｅ１、及びメインＴＧ１７ｅ２を有する（図２参照）。   The illumination unit 11 includes a light guide 11a and an illumination lens 11b. The imaging unit 15 includes a CMOS sensor 15a, a correlated double sampling circuit (CDS) 15b, an ADC (Analogue Digital Converter) 15c, a video signal LD driver 15d, a VCSEL (Vertical Cavity Surface E signal), and the like. Light emitting unit 15e, first glass plate 15f1, second glass plate 15f2, first lens 15h1, second lens 15h2, first prism 15i1, second prism 15i2, scope side condensing lens 15i3, optical transmission cable 15j, PD ( A control signal light receiving unit 17b such as a photo diode), a control signal amplifier 17c, a control signal PLL demodulating unit 17d, and a timing generator (TG: iming Generator) 17e, logic IC17z a power cable 19a, and a power supply unit 19b. The timing generator 17e includes a sub TG 17e1 and a main TG 17e2 (see FIG. 2).

プロセッサ３０は、電子内視鏡１０に照明光と電力を供給し、電子内視鏡１０で撮像された被写体の画像信号について画像処理を行い、ＴＶモニタ（不図示）で観察可能なビデオ信号に変換する。   The processor 30 supplies illumination light and power to the electronic endoscope 10, performs image processing on the image signal of the subject imaged by the electronic endoscope 10, and converts it into a video signal that can be observed on a TV monitor (not shown). Convert.

プロセッサ３０は、光源部３１、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）などの第１映像信号受光部３５ａ、映像信号用ＰＬＬ復調部３５ｂ、ＤＳＰ回路３５ｃ、ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｎａｌｏｇｕｅ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）３５ｄ、エンコーダ３５ｅ、ＣＰＵ３７ａ、同期信号発生器（ＳＳＧ：Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｉｎｇ Ｓｉｇｎａｌ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）３７ｂ、制御信号用ＬＤドライバ３７ｃ、ファブリペローレーザ（ＦＰ−ＬＤ：Ｆａｂｒｙ Ｐｅｒｏｔ Ｌａｓｅｒ）などの制御信号発光部３７ｄ、波長分離プリズム３７ｅ、プロセッサ側集光レンズ３７ｆ、及びＣＭＯＳ電源部３９を有する。   The processor 30 includes a light source unit 31, a first video signal light receiving unit 35a such as a PD (Photo Diode), a video signal PLL demodulation unit 35b, a DSP circuit 35c, a DAC (Digital Analogue Converter) 35d, an encoder 35e, a CPU 37a, and a synchronization signal. A generator (SSG: Synchronizing Signal Generator) 37b, a control signal LD driver 37c, a control signal light emitting unit 37d such as a Fabry-Perot laser (FP-LD), a wavelength separation prism 37e, a processor side condensing lens 37f, And a CMOS power supply unit 39.

光源部３１は、キセノンランプ光源などの点燈回路であり、被写体を照らす照明光を発光する。光源部３１から発光された照明光は、ライトガイド１１ａ、照明レンズ１１ｂを介して電子内視鏡１０の先端部から被写体に向けて照射される。   The light source unit 31 is a lighting circuit such as a xenon lamp light source, and emits illumination light that illuminates the subject. The illumination light emitted from the light source unit 31 is emitted toward the subject from the distal end portion of the electronic endoscope 10 via the light guide 11a and the illumination lens 11b.

被写体像は、ＣＭＯＳセンサ１５ａによって対物光学系１３を介した光学像として撮像される。ＣＤＳ１５ｂにおける相関二重サンプリング処理、及びＡＤＣ１５ｃにおけるＡ／Ｄ変換後、プロセッサ３０のＤＳＰ回路３５ｃにおいて画像処理される。   The subject image is picked up as an optical image via the objective optical system 13 by the CMOS sensor 15a. After correlated double sampling processing in the CDS 15b and A / D conversion in the ADC 15c, image processing is performed in the DSP circuit 35c of the processor 30.

第１実施形態では、撮像素子として、ＣＭＯＳセンサを使用する。ＣＭＯＳセンサは、光を受ける受光素子の近くに増幅回路があるため、ＣＣＤに比べてノイズに強い特性を有する。また、駆動するための電源も＋３．３Ｖの片電源で良いため、プロセッサ３０と電子内視鏡１０の先端部との間の配線数が少なくて済むメリットを有する。   In the first embodiment, a CMOS sensor is used as the image sensor. Since the CMOS sensor has an amplifier circuit near the light receiving element that receives light, the CMOS sensor has characteristics that are more resistant to noise than the CCD. Further, since the power source for driving may be a single power source of +3.3 V, there is an advantage that the number of wires between the processor 30 and the distal end portion of the electronic endoscope 10 can be reduced.

電子内視鏡１０のＡＤＣ１５ｃから、プロセッサ３０のＤＳＰ回路３５ｃへの画像信号伝送は、光を用いて行われる。すなわち、ＡＤＣ１５ｃでデジタル変換された画像信号は、ロジックＩＣ１７ｚでパラレル信号からシリアル信号に変換され、映像信号用ＬＤドライバ１５ｄによって光の点滅による信号（光の信号）に変換され、パルス駆動された映像信号発光部１５ｅで点滅される。点滅による信号は、第１ガラス板１５ｆ１、第１レンズ１５ｈ１、第１プリズム１５ｉ１、第２プリズム１５ｉ２、スコープ側集光レンズ１５ｉ３、光伝送ケーブル１５ｊ、プロセッサ側集光レンズ３７ｆ、及び波長分離プリズム３７ｅを介して、フォトダイオードが形成された第１映像信号受光部３５ａで受光及び増幅され、映像信号用ＰＬＬ復調部３５ｂでＤＳＰ回路３５ｃにおいて画像処理が可能な状態に復調される。なお、図１では、ロジックＩＣ１７ｚは省略されている。   Image signal transmission from the ADC 15 c of the electronic endoscope 10 to the DSP circuit 35 c of the processor 30 is performed using light. That is, the image signal digitally converted by the ADC 15c is converted from a parallel signal to a serial signal by the logic IC 17z, converted to a signal (light signal) by blinking light by the video signal LD driver 15d, and pulse-driven video. Flashes at the signal light emitting unit 15e. The flashing signals are the first glass plate 15f1, the first lens 15h1, the first prism 15i1, the second prism 15i2, the scope side condensing lens 15i3, the optical transmission cable 15j, the processor side condensing lens 37f, and the wavelength separation prism 37e. Are received and amplified by the first video signal light receiving unit 35a on which the photodiode is formed, and demodulated to a state in which image processing is possible in the DSP circuit 35c by the PLL demodulating unit 35b for video signal. In FIG. 1, the logic IC 17z is omitted.

映像信号発光部１５ｅから出射される光の発振波長は、８５０ｎｍ付近に設定される（赤外線）。   The oscillation wavelength of the light emitted from the video signal light emitting unit 15e is set near 850 nm (infrared rays).

これにより、アナログの電気信号で伝送される場合に比べて、電子内視鏡１０からプロセッサ３０への間の信号劣化を軽減することが出来る。   Thereby, signal deterioration between the electronic endoscope 10 and the processor 30 can be reduced as compared with the case where the signal is transmitted as an analog electric signal.

また、デジタルの電気信号が光の信号に変換されて伝送されるため、アナログの電気信号が光の信号に変換されて伝送される場合に比べて、多くの情報を伝送することが可能になる。   In addition, since a digital electrical signal is converted into an optical signal and transmitted, more information can be transmitted than when an analog electrical signal is converted into an optical signal and transmitted. .

例えば、ＶＧＡ（６４０×４８０≒３０万画素）、３０フレーム／秒のフレームレート、及び１０ビット階調（１０２４段階）の色階調の場合、これらをかけた伝送速度は、約９２Ｍｂｐｓである。電子内視鏡１０とプロセッサ３０との間を細いワイヤケーブルを使ってアナログの電気信号を伝送する場合、１００〜２００Ｍｂｐｓを越えた伝送速度で、映像信号を位相遅れなく伝送することは困難である。しかし、第１実施形態のようにデジタルの光信号を伝送する場合には、高精細画素、高フレームレート、及び高階調に対応して１Ｇｂｐｓを越えた伝送速度でも、映像信号を位相遅れなく伝送することが可能である。   For example, in the case of VGA (640 × 480≈300,000 pixels), a frame rate of 30 frames / second, and a color gradation of 10-bit gradation (1024 steps), the transmission speed obtained by applying these is about 92 Mbps. When an analog electric signal is transmitted between the electronic endoscope 10 and the processor 30 using a thin wire cable, it is difficult to transmit a video signal without a phase delay at a transmission speed exceeding 100 to 200 Mbps. . However, when digital optical signals are transmitted as in the first embodiment, video signals are transmitted without phase delay even at transmission speeds exceeding 1 Gbps corresponding to high-definition pixels, high frame rates, and high gradations. Is possible.

ＤＳＰ回路３５ｃによる画像処理後、ＤＡＣ３５ｄでアナログ信号に変換され、アナログＲＧＢコンポーネント信号、エンコーダ３５ｅでＹ／Ｃ分離されたビデオ信号などがＴＶモニタ（不図示）に送られる。ＴＶモニタはこれを映像信号として表示する。   After image processing by the DSP circuit 35c, the analog signal is converted into an analog signal by the DAC 35d, the Y / C separated video signal by the encoder 35e, and the like are sent to a TV monitor (not shown). The TV monitor displays this as a video signal.

ＣＰＵ３７ａは、各部の制御を行う。特に、ＡＧＣ（オートゲインコントロール）やＡＥ（自動露出）、及びフリーズ写真取得などのトリガー信号が、ＣＰＵ３７ａから、ＳＳＧ３７ｂなどを介して、コマンド制御信号として電子内視鏡１０に送られる。   The CPU 37a controls each part. In particular, trigger signals such as AGC (auto gain control), AE (automatic exposure), and freeze photo acquisition are sent from the CPU 37a to the electronic endoscope 10 as command control signals via the SSG 37b.

具体的には、ＣＰＵ３７ａは、ＳＳＧ３７ｂにおいてパルス（同期信号）を発生させる。同期信号は、制御信号用ＬＤドライバ３７ｃによってパルスに基づく光の点滅による信号に変換され、パルス駆動された制御信号発光部３７ｄで点滅される。点滅による信号（光の信号）は、波長分離プリズム３７ｅ、プロセッサ側集光レンズ３７ｆ、光伝送ケーブル１７ｊ、スコープ側集光レンズ１５ｉ３、第２プリズム１５ｉ２、第２レンズ１５ｈ２、及び第２ガラス板１５ｆ２を介して、フォトダイオードが形成された制御信号受光部１７ｂで受光され、制御信号用アンプ１７ｃで増幅され、制御信号用ＰＬＬ復調部１７ｄで復調される。   Specifically, the CPU 37a generates a pulse (synchronization signal) in the SSG 37b. The synchronization signal is converted into a signal by blinking light based on the pulse by the control signal LD driver 37c, and blinked by the pulse-driven control signal light emitting unit 37d. The blinking signal (light signal) includes a wavelength separation prism 37e, a processor side condensing lens 37f, an optical transmission cable 17j, a scope side condensing lens 15i3, a second prism 15i2, a second lens 15h2, and a second glass plate 15f2. Are received by the control signal light receiving unit 17b in which the photodiode is formed, amplified by the control signal amplifier 17c, and demodulated by the control signal PLL demodulating unit 17d.

制御信号発光部３７ｄから出射される光の発振波長は、６５０ｎｍ付近に設定される（赤色光）。   The oscillation wavelength of the light emitted from the control signal light emitting unit 37d is set around 650 nm (red light).

復調された信号に基づいて、タイミングジェネレータ１７ｅは、クロックパルスを出力する。メインＴＧ１７ｅ２は、ＡＤＣ１５ｃなどに合わせたクロックパルスを出力し、サブＴＧ１７ｅ１は、メインＴＧ１７ｅ２から出力されるクロックパルスを、ＣＭＯＳセンサ１５ａ、及び相関二重サンプリング回路１５ｂに合わせたクロックパルスに変換して出力する。メインＴＧ１７ｅ２、及びサブＴＧ１７ｅ１で出力されたクロックパルスに従って、ＣＭＯＳセンサ１５ａなどの動作が行われる。   Based on the demodulated signal, the timing generator 17e outputs a clock pulse. The main TG 17e2 outputs a clock pulse tailored to the ADC 15c and the like, and the sub TG 17e1 converts the clock pulse outputted from the main TG 17e2 into a clock pulse tailored to the CMOS sensor 15a and the correlated double sampling circuit 15b and outputs the clock pulse. To do. The operation of the CMOS sensor 15a and the like is performed in accordance with the clock pulse output from the main TG 17e2 and the sub TG 17e1.

プロセッサ３０のＣＭＯＳ電源部３９は、電源ケーブル１９ａを介して電子内視鏡１０の電源部１９ｂに電力を供給する。電源部１９ｂは、撮像部１５など電子内視鏡１０の各部に電力を供給する。   The CMOS power supply unit 39 of the processor 30 supplies power to the power supply unit 19b of the electronic endoscope 10 via the power cable 19a. The power supply unit 19 b supplies power to each unit of the electronic endoscope 10 such as the imaging unit 15.

第１実施形態では、プロセッサ３０から電子内視鏡１０への電力供給は、電源ケーブルを介して行う形態を説明したが、電子内視鏡１０のＣＯＭＳセンサ１５ａがある先端部に光を電気エネルギーに変換する太陽電池を配置し、ライトガイド１１ａから供給される照明光に基づいて太陽電池で発電させ、電力を電子内視鏡１０の各部へ供給する形態であってもよい。この場合、ＣＭＯＳ電源部３９、及び電源ケーブル１９ａが不要になるため、電子内視鏡１０のプロセッサ３０との接続部から先端部までのケーブル部分の直径を小さくすることが可能になる上、外部からの回り込みノイズを軽減することが可能になる。また、プロセッサ３０と、電子内視鏡１０の先端部との絶縁性が向上し、光源部３１にあるキセノンランプの高電圧電源からの感電事故を防止することが可能になる。   In the first embodiment, the power supply from the processor 30 to the electronic endoscope 10 has been described as being performed via a power cable. However, light is supplied to the tip portion of the electronic endoscope 10 where the COMS sensor 15a is located as electric energy. The form which arrange | positions the solar cell converted into, makes it generate with a solar cell based on the illumination light supplied from the light guide 11a, and supplies electric power to each part of the electronic endoscope 10 may be sufficient. In this case, the CMOS power supply unit 39 and the power supply cable 19a are not required, so that the diameter of the cable portion from the connection portion of the electronic endoscope 10 to the processor 30 to the distal end portion can be reduced, and the external It is possible to reduce the sneak noise from the. Further, the insulation between the processor 30 and the distal end portion of the electronic endoscope 10 is improved, and it is possible to prevent an electric shock accident from the high voltage power source of the xenon lamp in the light source unit 31.

光伝送ケーブル１５ｊは、コア径が約２００μｍの光ファイバ芯線１５ｊ１と光ファイバ芯線１５ｊ１の周りを覆う径が約１．２５ｍｍの光ファイバ保護用フェルール１５ｊ２とを有する。光ファイバ芯線１５ｊ１の端部の一方は、スコープ側レンズ１５ｉ３、カバーガラス窓５１ｂ、第２プリズム１５ｉ２、第１プリズム１５ｉ１、第１レンズ１５ｈ１、及び第１ガラス板１５ｆ１を介して、映像信号発光部１５ｅと対向する位置関係にある。光ファイバ芯線１５ｊ１の端部の他方は、プロセッサ側集光レンズ３７ｆ、及び波長分離プリズム３７ｅを介して、制御信号発光部３７ｄと対向する位置関係にある。光ファイバ芯線１５ｊ１を介して、制御信号がプロセッサ３０から電子内視鏡１０へ、映像信号が電子内視鏡１０からプロセッサ３０へ伝送される。   The optical transmission cable 15j includes an optical fiber core wire 15j1 having a core diameter of about 200 μm and an optical fiber protection ferrule 15j2 having a diameter covering the periphery of the optical fiber core wire 15j1. One end of the optical fiber core line 15j1 is a video signal light emitting unit via a scope side lens 15i3, a cover glass window 51b, a second prism 15i2, a first prism 15i1, a first lens 15h1, and a first glass plate 15f1. It is in a positional relationship facing 15e. The other end of the optical fiber core line 15j1 is in a positional relationship facing the control signal light emitting unit 37d via the processor side condensing lens 37f and the wavelength separation prism 37e. Control signals are transmitted from the processor 30 to the electronic endoscope 10 and video signals are transmitted from the electronic endoscope 10 to the processor 30 via the optical fiber core line 15j1.

なお、電子内視鏡１０とプロセッサ３０との接続ケーブル（不図示）は、光伝送ケーブル１５ｊの他、電源ケーブル１９ａを含む。   The connection cable (not shown) between the electronic endoscope 10 and the processor 30 includes a power cable 19a in addition to the optical transmission cable 15j.

次に、第１実施形態におけるＣＭＯＳセンサ１５ａなどの実装について説明する（図２、図３参照）。図２は、電力供給に関する部位は省略している。   Next, mounting of the CMOS sensor 15a and the like in the first embodiment will be described (see FIGS. 2 and 3). In FIG. 2, parts related to power supply are omitted.

撮像部１５は、実装に関する部分として、第１基板１４ａ１、第２基板１４ａ２、第４〜第６基板１４ａ４〜１４ａ６、封止パッケージ５１、位置決め部材５３、メタルケース５５、放熱板５７、基板保持部５９を有する。   The imaging unit 15 includes a first substrate 14a1, a second substrate 14a2, a fourth to sixth substrates 14a4 to 14a6, a sealing package 51, a positioning member 53, a metal case 55, a heat sink 57, and a substrate holding unit as parts related to mounting. 59.

第１基板１４ａ１、第２基板１４ａ２、及び第４〜第６基板１４ａ４〜１４ａ６は、対物光学系１３のレンズ面に平行に配置される。第１、第２基板１４ａ１、１４ａ２は同じ平面上に配置される。第１基板１４ａ１、及び第４〜第６基板１４ａ４〜１４ａ６は、対物光学系１３と反対側から順に配置される。第５基板１４ａ５と第６基板１４ａ６は、径が約３．８ｍｍの基板保持部５９に取り付けられる。第１基板１４ａ１、第２基板１４ａ２、第４基板１４ａ４は、封止パッケージ５１に取り付けられる。   The first substrate 14 a 1, the second substrate 14 a 2, and the fourth to sixth substrates 14 a 4 to 14 a 6 are arranged in parallel to the lens surface of the objective optical system 13. The first and second substrates 14a1 and 14a2 are arranged on the same plane. The first substrate 14a1 and the fourth to sixth substrates 14a4 to 14a6 are sequentially arranged from the side opposite to the objective optical system 13. The fifth substrate 14a5 and the sixth substrate 14a6 are attached to a substrate holding part 59 having a diameter of about 3.8 mm. The first substrate 14a1, the second substrate 14a2, and the fourth substrate 14a4 are attached to the sealed package 51.

第１実施形態では、第１、第２基板１４ａ１、１４ａ２は、別の基板である形態を説明するが、１つの基板で構成されてもよい。   In the first embodiment, the first and second substrates 14a1 and 14a2 will be described as being different substrates, but may be configured as a single substrate.

封止パッケージ５１は、ＣＭＯＳセンサ１５ａで得られた映像信号の送信やプロセッサ３０からの制御信号の受信に関する部材（第１プリズム１５ｉ１など）を、外気と遮断するために樹脂などで封止する容器（ケース）であり、本体５１ａとカバーガラス窓５１ｂを有する。カバーガラス窓５１ｂは、光伝送ケーブル１５ｊの光ファイバ芯線１５ｊ１との光信号の送受信を行うために光を透過する窓であり、カバーガラス窓５１ｂ以外の部分は本体５１ａで覆われる。   The sealed package 51 is a container that seals a member (such as the first prism 15 i 1) related to transmission of a video signal obtained by the CMOS sensor 15 a and reception of a control signal from the processor 30 with a resin or the like in order to block it from outside air. (Case) having a main body 51a and a cover glass window 51b. The cover glass window 51b is a window that transmits light in order to transmit and receive optical signals to and from the optical fiber core line 15j1 of the optical transmission cable 15j, and portions other than the cover glass window 51b are covered with the main body 51a.

封止パッケージ５１の内部には、第１基板１４ａ１、第２基板１４ａ２、第４基板１４ａ４、映像信号用ＬＤドライバ１５ｄ、映像信号発光部１５ｅ、第１、第２ガラス板１５ｆ１、１５ｆ２、第１、第２レンズ１５ｈ１、１５ｈ２、第１、第２プリズム１５ｉ１、１５ｉ２、スコープ側集光レンズ１５ｉ３、制御信号受光部１７ｂ、制御信号用アンプ１７ｃが取り付けられる。   The sealed package 51 includes a first substrate 14a1, a second substrate 14a2, a fourth substrate 14a4, a video signal LD driver 15d, a video signal light emitting unit 15e, first and second glass plates 15f1 and 15f2, and a first substrate. The second lenses 15h1, 15h2, the first and second prisms 15i1, 15i2, the scope side condensing lens 15i3, the control signal light receiving unit 17b, and the control signal amplifier 17c are attached.

第１基板１４ａ１と第４基板１４ａ４との間は、バンプボール（不図示）で導通される。第２基板１４ａ２と第４基板１４ａ４との間は、バンプボール（不図示）で導通される。第４基板１４ａ４と第５基板１４ａ５との間は、本体５１ａを貫通するリード７４、及び放熱板５７を貫通するフレキシブル基板７７を介して、導通される。   The first substrate 14a1 and the fourth substrate 14a4 are electrically connected by a bump ball (not shown). The second substrate 14a2 and the fourth substrate 14a4 are electrically connected by a bump ball (not shown). The fourth substrate 14a4 and the fifth substrate 14a5 are electrically connected via a lead 74 that penetrates the main body 51a and a flexible substrate 77 that penetrates the heat dissipation plate 57.

封止パッケージ５１は、メタルケース５５、及び放熱板５７で囲まれた領域に取り付けられる。メタルケース５５は、対物光学系１３の光軸と平行な面で構成され、封止パッケージ５１の側面を囲む位置関係にある。放熱板５７は、対物光学系１３の光軸と垂直な面から光軸方向で且つ対物光学系１３側に突出した放熱フィンを有し、封止パッケージ５１の熱を放熱する役割を果たす。封止パッケージ５１の本体５１ａと放熱板５７とは接着剤７５で接着される。第５基板１４ａ５と第６基板１４ａ６とはバンプボール７９で導通される。   The sealed package 51 is attached to a region surrounded by the metal case 55 and the heat radiating plate 57. The metal case 55 is configured by a surface parallel to the optical axis of the objective optical system 13 and has a positional relationship surrounding the side surface of the sealed package 51. The heat radiating plate 57 has heat radiating fins that protrude in the direction of the optical axis from the surface perpendicular to the optical axis of the objective optical system 13 and toward the objective optical system 13, and plays a role of radiating the heat of the sealed package 51. The main body 51 a of the sealed package 51 and the heat radiating plate 57 are bonded with an adhesive 75. The fifth substrate 14a5 and the sixth substrate 14a6 are electrically connected by the bump ball 79.

メタルケース５５、放熱板５７、第５基板１４ａ５、及び第６基板１４ａ６は、基板保持部５９に取り付けられる。   The metal case 55, the heat dissipation plate 57, the fifth substrate 14 a 5, and the sixth substrate 14 a 6 are attached to the substrate holding part 59.

封止パッケージ５１の対物光学系１３と反対側（光伝送ケーブル１５ｊと接する側）には、対物光学系１３の光軸方向で且つ光伝送ケーブル１５ｊ側に向けて突出した位置決め部材５３が取り付けられる。位置決め部材５３は、光伝送ケーブル１５ｊを挟んで且つ係合する形状を有する。封止パッケージ５１に位置決め部材５３が取り付けられた状態で、光伝送ケーブル１５ｊが基板保持部５９に挿入され、位置決め部材５３と係合することにより、光伝送ケーブル１５ｊの封止パッケージ５１との接続、及び光経路の位置合わせが容易に行えるメリットを有する（図３参照）。   A positioning member 53 protruding in the optical axis direction of the objective optical system 13 and toward the optical transmission cable 15j is attached to the side of the sealed package 51 opposite to the objective optical system 13 (the side in contact with the optical transmission cable 15j). . The positioning member 53 has a shape that sandwiches and engages the optical transmission cable 15j. With the positioning member 53 attached to the sealed package 51, the optical transmission cable 15j is inserted into the substrate holding portion 59 and engaged with the positioning member 53, whereby the optical transmission cable 15j is connected to the sealed package 51. And the advantage that the optical path can be easily aligned (see FIG. 3).

ＣＭＯＳセンサ１５ａは、シリコンで構成されたＣＭＯＳセンサチップである第６基板１４ａ６上に構成され、対物光学系１３を介して結像された被写体像を撮像する。   The CMOS sensor 15 a is configured on a sixth substrate 14 a 6 that is a CMOS sensor chip made of silicon, and captures a subject image formed through the objective optical system 13.

相関二重サンプリング回路１５ｂ、サブＴＧ１７ｅ１は、第６基板１４ａ６上に構成される。すなわち、同一製造プロセスに、ＣＭＯＳセンサ１５ａ、相関二重サンプリング回路１５ｂ、サブＴＧ１７ｅ１が組み込みされる。   The correlated double sampling circuit 15b and the sub TG 17e1 are configured on the sixth substrate 14a6. That is, the CMOS sensor 15a, the correlated double sampling circuit 15b, and the sub TG 17e1 are incorporated in the same manufacturing process.

精密な読み出しを必要とするＣＭＯＳセンサ１５ａにおいて、読み出しのタイミングを制御するためのサブＴＧ１７ｅ１をＣＭＯＳセンサ１５ａの近くに配置することにより、始点と終点でもタイミング制御をそろえやすくなるメリットを有する。また、配線長、位相遅れ回避のための引き回し長を抑えることが出来るので、基板が大きくなるのを防ぐことが出来る。また、将来、ＣＭＯＳセンサ１５ａの画素数が増えた場合にも、位相遅れを少なくし、動作速度を早くしても読み出し速度を維持することが可能になる。   In the CMOS sensor 15a that requires precise reading, disposing the sub TG 17e1 for controlling the reading timing near the CMOS sensor 15a has an advantage that the timing control can be easily made even at the start point and the end point. Further, since the wiring length and the routing length for avoiding the phase delay can be suppressed, it is possible to prevent the substrate from becoming large. In addition, even when the number of pixels of the CMOS sensor 15a increases in the future, it is possible to reduce the phase delay and maintain the reading speed even if the operation speed is increased.

ＡＤＣ１５ｃ、制御信号用ＰＬＬ復調部１７ｄ、メインＴＧ１７ｅ２、及びロジックＩＣ１７ｚは、第５基板１４ａ５上に構成される。   The ADC 15c, the control signal PLL demodulator 17d, the main TG 17e2, and the logic IC 17z are configured on the fifth substrate 14a5.

映像信号用ＬＤドライバ１５ｄ、及び制御信号用アンプ１７ｃは、第４基板１４ａ４上に構成される。   The video signal LD driver 15d and the control signal amplifier 17c are configured on the fourth substrate 14a4.

映像信号発光部１５ｅ、及び第１ガラス板１５ｆ１は、第１基板１４ａ１上で且つ対物光学系１３と反対側に構成される。第１基板１４ａ１は、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）基板で構成される。   The video signal light emitting unit 15e and the first glass plate 15f1 are configured on the first substrate 14a1 and on the side opposite to the objective optical system 13. The first substrate 14a1 is composed of a GaAs (gallium arsenide) substrate.

第２ガラス板１５ｆ２、及び制御信号受光部１７ｂは、第２基板１４ａ２上で且つ対物光学系１３と反対側に構成される。第２基板１４ａ２は、シリコン基板材料で構成される。   The second glass plate 15f2 and the control signal light receiving unit 17b are configured on the second substrate 14a2 and on the side opposite to the objective optical system 13. The second substrate 14a2 is made of a silicon substrate material.

次に、第１実施形態における光信号の送受信に関する部分について説明する。   Next, the part regarding transmission / reception of the optical signal in 1st Embodiment is demonstrated.

第１ガラス板１５ｆ１は、映像信号発光部１５ｅを覆う位置関係で第１基板１４ａ１上に配置され、第１ガラス板１５ｆ１の対物光学系１３と反対側に第１レンズ１５ｈ１が取り付けられる。第２ガラス板１５ｆ２は、制御信号受光部１７ｂを覆う位置関係で第２基板１４ａ２上に配置され、第２ガラス板１５ｆ２の対物光学系１３と反対側に第２レンズ１５ｈ２が取り付けられる。   The first glass plate 15f1 is disposed on the first substrate 14a1 so as to cover the video signal light emitting unit 15e, and the first lens 15h1 is attached to the opposite side of the first glass plate 15f1 from the objective optical system 13. The second glass plate 15f2 is disposed on the second substrate 14a2 so as to cover the control signal light receiving unit 17b, and the second lens 15h2 is attached to the second glass plate 15f2 on the side opposite to the objective optical system 13.

第１レンズ１５ｈ１は、映像信号発光部１５ｅから出射された映像信号に関する光を集光して、平行光にして第１プリズム１５ｉ１に出射する。第２レンズ１５ｈ２は、制御信号発光部３７ｄから出射された制御信号に関する光を集光して、制御信号受光部１７ｂに出射する。第１、第２ガラス板１５ｆ１、１５ｆ２は、対物光学系１３の光軸と平行な方向の厚さが約３００μｍで、対物光学系１３の光軸と直交する平面方向の厚さが約５００μｍである。第１ガラス板１５ｆ１は、第１レンズ１５ｈ１の位置決め部材及び焦点位置調整部材として使用され、第２ガラス板１５ｆ２は、第２レンズ１５ｈ２の位置決め部材及び焦点位置調整部材として使用される。   The first lens 15h1 condenses the light related to the video signal emitted from the video signal light emitting unit 15e, and outputs it as parallel light to the first prism 15i1. The second lens 15h2 collects the light related to the control signal emitted from the control signal light emitting unit 37d and emits it to the control signal light receiving unit 17b. The first and second glass plates 15f1 and 15f2 have a thickness in a direction parallel to the optical axis of the objective optical system 13 and a thickness in a plane direction orthogonal to the optical axis of the objective optical system 13 of about 500 μm. is there. The first glass plate 15f1 is used as a positioning member and a focal position adjusting member for the first lens 15h1, and the second glass plate 15f2 is used as a positioning member and a focal position adjusting member for the second lens 15h2.

第１実施形態では、映像信号発光部１５ｅから出射される光の発振波長は８５０ｎｍ付近に設定するが、約９９０ｎｍ付近に設定した場合には、出射光がＧａＡｓ基板に吸収されずに透過されるので、第１ガラス板１５ｆ１は、ガラス部材に代えて第１基板１４ａ１と同じＧａＡｓ基板を用いても良い。   In the first embodiment, the oscillation wavelength of the light emitted from the video signal light emitting unit 15e is set near 850 nm. However, when it is set around 990 nm, the emitted light is transmitted without being absorbed by the GaAs substrate. Therefore, the first glass plate 15f1 may use the same GaAs substrate as the first substrate 14a1 instead of the glass member.

第１、第２プリズム１５ｉ１、１５ｉ２は、マイクロプリズムであり、制御信号発光部３７ｄから出射された制御信号について、第２プリズム１５ｉ２壁面を反射させて第２レンズ１５ｈ２に出射し、映像信号発光部１５ｅから出射された映像信号について、第１、第２プリズム１５ｉ１、１５ｉ２の壁面を透過させて光ファイバ芯線１５ｊ１の端部の一方に出射する。   The first and second prisms 15i1 and 15i2 are microprisms, and the control signal emitted from the control signal light emitting unit 37d is reflected from the wall surface of the second prism 15i2 and emitted to the second lens 15h2, and the video signal light emitting unit. The video signal emitted from 15e is transmitted through the wall surfaces of the first and second prisms 15i1 and 15i2 and emitted to one of the end portions of the optical fiber core wire 15j1.

スコープ側レンズ１５ｉ３は、第１レンズ１５ｈ１で平行光にされた映像信号発光部１５ｅからの出射光（映像信号）を光ファイバ芯線１５ｊ１に向けて集光し、制御信号発光部３７ｄから出射され、光ファイバ芯線１５ｊ１からの出射光（制御信号）を平行光にする。   The scope side lens 15i3 condenses the emitted light (video signal) from the video signal light emitting unit 15e, which has been converted into parallel light by the first lens 15h1, toward the optical fiber core line 15j1, and is emitted from the control signal light emitting unit 37d. The emitted light (control signal) from the optical fiber core line 15j1 is converted into parallel light.

第１実施形態では、第１レンズ１５ｈ１を使って、映像信号発光部１５ｅからの出射光（映像信号）を平行光化し、スコープ側レンズ１５ｉ３を使って、制御信号発光部３７ｄからの出射光（制御信号）を平行光化する形態を説明したが、平行光にするステップを省く形態であってもよい（図７参照）。この場合、映像信号発光部１５ｅからの出射光（映像信号）は、平行光化されずに、スコープ側レンズ１５ｉ３で集光され、制御信号発光部３７ｄからの出射光（制御信号）は、スコープ側レンズ１５ｉ３で集光される。この場合、第１、第２レンズ１５ｈ１、１５ｈ２は不要である。   In the first embodiment, the first lens 15h1 is used to collimate the output light (video signal) from the video signal light emitting unit 15e, and the scope side lens 15i3 is used to output light from the control signal light emitting unit 37d ( Although the embodiment in which the control signal) is converted into parallel light has been described, a form in which the step of making parallel light is omitted may be used (see FIG. 7). In this case, the outgoing light (video signal) from the video signal light emitting unit 15e is not collimated but is collected by the scope side lens 15i3, and the outgoing light (control signal) from the control signal light emitting unit 37d is The light is collected by the side lens 15i3. In this case, the first and second lenses 15h1 and 15h2 are unnecessary.

第１、第２プリズム１５ｉ１、１５ｉ２と、第１、第２ガラス板１５ｆ１、１５ｆ２との間にはスペーサ（不図示）が配置され、対物光学系１３の光軸方向の距離が一定に保たれる。スコープ側レンズ１５ｉ３は、第２プリズム１５ｉ２上であって、映像信号発光部１５ｅからの出射光の光線上に配置される。   Spacers (not shown) are arranged between the first and second prisms 15i1 and 15i2 and the first and second glass plates 15f1 and 15f2, and the distance in the optical axis direction of the objective optical system 13 is kept constant. It is. The scope side lens 15i3 is disposed on the second prism 15i2 and on the light beam emitted from the video signal light emitting unit 15e.

第１プリズム１５ｉ１は、対物光学系１３の光軸と直交する面と、対物光学系１３の光軸と４５度で交差する面とを有し、側面から見た形状が、対物光学系１３の光軸と４５度で交差する面が斜辺である直角二等辺三角形を有する。   The first prism 15 i 1 has a surface orthogonal to the optical axis of the objective optical system 13 and a surface that intersects the optical axis of the objective optical system 13 at 45 degrees, and the shape viewed from the side surface is that of the objective optical system 13. A plane that intersects the optical axis at 45 degrees has a right-angled isosceles triangle.

第２プリズム１５ｉ２は、光軸と直交する面２つと光軸と４５に交差する面２つとを有し、側面から見た形状が平行四辺形を有する。   The second prism 15i2 has two surfaces orthogonal to the optical axis and two surfaces intersecting the optical axis 45, and the shape viewed from the side surface is a parallelogram.

第１プリズム１５ｉ１と第２プリズム１５ｉ２の、対物光学系１３の光軸と４５度で交差する面は、波長分離コーティングが施される。映像信号発光部１５ｅから出射される発振波長が長い光（８５０ｎｍ、破線）は、対物光学系１３の光軸と４５度で交差する面で、透過される。制御信号発光部３７ｄから出射される発振波長が短い光（６５０ｎｍ、点線）は、対物光学系１３の光軸と４５度で交差する面で、反射される。第１プリズム１５ｉ１、第２プリズム１５ｉ２の対物光学系１３の光軸と平行な方向の厚さは、約５００μｍである。   The surfaces of the first prism 15i1 and the second prism 15i2 that intersect the optical axis of the objective optical system 13 at 45 degrees are subjected to wavelength separation coating. Light having a long oscillation wavelength (850 nm, broken line) emitted from the video signal light emitting unit 15e is transmitted through a surface that intersects the optical axis of the objective optical system 13 at 45 degrees. Light having a short oscillation wavelength (650 nm, dotted line) emitted from the control signal light emitting unit 37d is reflected on a surface that intersects the optical axis of the objective optical system 13 at 45 degrees. The thickness of the first prism 15i1 and the second prism 15i2 in the direction parallel to the optical axis of the objective optical system 13 is about 500 μm.

波長分離プリズム３７ｅは、制御信号発光部３７ｄから出射される制御信号に関する発振波長の短い光を透過し、映像信号発光部１５ｄから出射される映像信号に関する発振波長の長い光を反射する帯域分離コートを接合面に有する。   The wavelength separation prism 37e transmits a light having a short oscillation wavelength related to the control signal emitted from the control signal light emitting unit 37d and reflects a light having a long oscillation wavelength related to the video signal emitted from the video signal light emitting unit 15d. On the joint surface.

プロセッサ側集光レンズ３７ｆは、制御信号発光部３７ｄから出射され、波長分離プリズム３７ｅを透過した制御信号に関する光を、光伝送ケーブル１５ｊのプロセッサ側の端部に集光し、光伝送ケーブル１５ｊのプロセッサ側の端部から出射された映像信号に関する光を、波長分離プリズム３７ｅを介して、第１映像信号受光部３５ａに集光する。   The processor side condensing lens 37f condenses the light related to the control signal emitted from the control signal light emitting unit 37d and transmitted through the wavelength separation prism 37e, on the processor side end of the optical transmission cable 15j, and the optical transmission cable 15j. Light relating to the video signal emitted from the end on the processor side is condensed on the first video signal light receiving unit 35a via the wavelength separation prism 37e.

第１実施形態では、第１プリズム１５ｉ１、第２プリズム１５ｉ２を使って、光の伝送される方向を分離することにより、映像信号発光部１５ｅの発光面と、制御信号受光部１７ｂの受光面とが平行な位置関係に配置される。光の伝送される方向の分離は、透過（映像信号）と、反射（制御信号）であり、反射は第１、第２プリズム１５ｉ１、１５ｉ２で２回行われ、これにより、透過される映像信号の光の方向と平行にされる。そのため、１つの平面で構成される基板（第１、第２基板１４ａ１、１４ａ２）上に、映像信号発光部１５ｅ、及び制御信号受光部１７ｂを構成することが可能になり（映像信号発光部１５ｅの発光面と、制御信号受光部１７ｂの受光面が平行な位置関係になり）、プリズムと集光レンズを使って直交する２平面上に発光部と受光部を配置するプロセッサ３０側に比べて光伝送の送受信装置の小型化が可能になる。特に奥行き方向（対物光学系１３の光軸方向）の寸法の小型化が可能になる。   In the first embodiment, the light transmitting surface of the video signal light emitting unit 15e and the light receiving surface of the control signal light receiving unit 17b are separated by separating the light transmission direction using the first prism 15i1 and the second prism 15i2. Are arranged in a parallel positional relationship. The separation of the direction in which light is transmitted is transmission (video signal) and reflection (control signal), and the reflection is performed twice by the first and second prisms 15i1 and 15i2, and thereby the transmitted video signal. Parallel to the direction of the light. Therefore, the video signal light emitting unit 15e and the control signal light receiving unit 17b can be configured on the substrate (first and second substrates 14a1 and 14a2) configured by one plane (the video signal light emitting unit 15e). And the light receiving surface of the control signal light receiving unit 17b are parallel to each other), compared to the processor 30 side in which the light emitting unit and the light receiving unit are arranged on two orthogonal planes using a prism and a condenser lens. The size of the optical transmission / reception device can be reduced. In particular, the size in the depth direction (the optical axis direction of the objective optical system 13) can be reduced.

１つのケーブルを共用して、両方向から光信号を伝送する形態では、送信と受信で光信号を分離する装置が必要となる。第１実施形態では、比較的スペースに余裕のない電子内視鏡１０側は、マイクロプリズムを使って光信号の分離を行い１平面上に発光部と受光部を配置し、比較的スペースに余裕があるプロセッサ３０側は、プリズムを使って直交する２平面上に発光部と受光部を配置する。これにより、配置スペースの大きさに応じて、適切な光信号の送受信装置を配置することが可能になる。   In a form in which one cable is shared and an optical signal is transmitted from both directions, an apparatus for separating the optical signal by transmission and reception is required. In the first embodiment, on the side of the electronic endoscope 10 having a relatively small space, the light signal is separated using a microprism, and the light emitting unit and the light receiving unit are arranged on one plane, so that there is a relatively large space. On the processor 30 side, a light emitting unit and a light receiving unit are arranged on two orthogonal planes using a prism. This makes it possible to arrange an appropriate optical signal transmission / reception device according to the size of the arrangement space.

電子内視鏡１０の先端部は、約１０ｍｍの直径を有し、その中でＣＭＯＳセンサ１５ａなどが実装される撮像部１５がある部分の形状が、ノズル、ライトガイド１１ａ、及び鉗子口との関係から、約４ｍｍの対物光学系１３のレンズ径をはみ出ないのが望ましい。撮像素子として、ＣＯＭＳセンサを使用する場合には、相関二重サンプリング回路１５ｂなどの周辺回路をＣＭＯＳセンサ近くに実装する必要があるが、第１実施形態では、これらを取り付ける基板を、対物光学系１３の光軸に垂直な位置関係に積層することにより、撮像部１５が対物光学系１３のレンズ径よりも大きくはみ出た形状にはならない（基板保持部５９の径が約３．８ｍｍ）。   The distal end portion of the electronic endoscope 10 has a diameter of about 10 mm, and the shape of the portion where the imaging unit 15 in which the CMOS sensor 15a and the like are mounted is formed with the nozzle, the light guide 11a, and the forceps opening. From the relation, it is desirable that the lens diameter of the objective optical system 13 of about 4 mm does not protrude. When a COMS sensor is used as the image sensor, peripheral circuits such as a correlated double sampling circuit 15b must be mounted near the CMOS sensor. In the first embodiment, a substrate to which these are attached is used as an objective optical system. By stacking in a positional relationship perpendicular to the optical axis 13, the imaging unit 15 does not protrude beyond the lens diameter of the objective optical system 13 (the diameter of the substrate holding unit 59 is about 3.8 mm).

次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、撮像部１５は、映像信号発光部１５ｅからの出射光量の一部を受光し、受光光量に基づいて出射光量を調整する点で、第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。   Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, the imaging unit 15 is different from the first embodiment in that it receives a part of the emitted light amount from the video signal light emitting unit 15e and adjusts the emitted light amount based on the received light amount. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.

照明部１１は、ライトガイド１１ａ、照明レンズ１１ｂを有する。撮像部１５は、ＣＭＯＳセンサ１５ａ、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ：Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ）１５ｂ、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇｕｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１５ｃ、映像信号用ＬＤドライバ１５ｄ、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）などの映像信号発光部１５ｅ、第１ガラス板１５ｆ１、第２ガラス板１５ｆ２、第３ガラス板１５ｆ３、第１レンズ１５ｈ１、第２レンズ１５ｈ２、第３レンズ１５ｈ３、第１プリズム１５ｉ１、第２プリズム１５ｉ２、スコープ側集光レンズ１５ｉ３、ＰＤなどの第２映像信号受光部１５ｋ、映像信号用アンプ１５ｍ、光伝送ケーブル１５ｊ、ＰＤなどの制御信号受光部１７ｂ、制御信号用アンプ１７ｃ、制御信号用ＰＬＬ復調部１７ｄ、タイミングジェネレータ（ＴＧ：Ｔｉｍｉｎｇ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１７ｅ、ロジックＩＣ１７ｚ、電源ケーブル１９ａ、及び電源部１９ｂを有する。タイミングジェネレータ１７ｅは、サブＴＧ１７ｅ１、及びメインＴＧ１７ｅ２を有する（図４参照）。   The illumination unit 11 includes a light guide 11a and an illumination lens 11b. The imaging unit 15 includes a CMOS sensor 15a, a correlated double sampling circuit (CDS) 15b, an ADC (Analogue Digital Converter) 15c, a video signal LD driver 15d, a VCSEL (Vertical Cavity Surface E signal), and the like. Light emitting unit 15e, first glass plate 15f1, second glass plate 15f2, third glass plate 15f3, first lens 15h1, second lens 15h2, third lens 15h3, first prism 15i1, second prism 15i2, scope side collection Optical lens 15i3, second video signal light receiving unit 15k such as PD, video signal amplifier 15m, optical transmission cable 15j, control signal light receiving unit 17b such as PD, control signal Amplifier 17c, control signal PLL demodulator 17d, timing generator (TG) 17e, logic IC 17z, power cable 19a, and power supply 19b. The timing generator 17e has a sub TG 17e1 and a main TG 17e2 (see FIG. 4).

電子内視鏡１０のＡＤＣ１５ｃから、プロセッサ３０のＤＳＰ回路３５ｃへの画像信号伝送は、光を用いて行われる。すなわち、ＡＤＣ１５ｃでデジタル変換された画像信号は、ロジックＩＣ１７ｚでパラレル信号からシリアル信号に変換され、映像信号用ＬＤドライバ１５ｄによって光の点滅による信号（光の信号）に変換され、パルス駆動された映像信号発光部１５ｅで点滅される。点滅による信号の大半（約９割）は、第１ガラス板１５ｆ１、第１レンズ１５ｈ１、第１プリズム１５ｉ１、第２プリズム１５ｉ２、スコープ側集光レンズ１５ｉ３、光伝送ケーブル１５ｊ、プロセッサ側集光レンズ３７ｆ、及び波長分離プリズム３７ｅを介して、フォトダイオードが形成された第１映像信号受光部３５ａで受光及び増幅され、映像信号用ＰＬＬ復調部３５ｂでＤＳＰ回路３５ｃにおいて画像処理が可能な状態に復調される。   Image signal transmission from the ADC 15 c of the electronic endoscope 10 to the DSP circuit 35 c of the processor 30 is performed using light. That is, the image signal digitally converted by the ADC 15c is converted from a parallel signal to a serial signal by the logic IC 17z, converted to a signal (light signal) by blinking light by the video signal LD driver 15d, and pulse-driven video. Flashes at the signal light emitting unit 15e. Most of the flashing signals (about 90%) are the first glass plate 15f1, the first lens 15h1, the first prism 15i1, the second prism 15i2, the scope side condensing lens 15i3, the optical transmission cable 15j, the processor side condensing lens. 37f and the wavelength separation prism 37e are received and amplified by the first video signal light receiving unit 35a in which a photodiode is formed, and demodulated so that image processing is possible in the DSP circuit 35c by the video signal PLL demodulating unit 35b. Is done.

また、映像信号発光部１５ｅにおける点滅による信号の一部（約１割）は、第１ガラス板１５ｆ１、第１レンズ１５ｈ１、第１プリズム１５ｉ１、第３レンズ１５ｈ３、及び第３ガラス板１５ｆ３を介して、フォトダイオードが形成された第２映像信号受光部１５ｋで受光され、映像信号用アンプ１５ｍで増幅される。増幅された信号に基づいて、映像信号発光部１５ｅで出射された光量を演算する。演算結果に基づいて、適正な出射光量になるように映像信号発光部１５ｅの出力が調整される。出力調整の演算は、映像信号用アンプ１５ｍからの信号出力を受けた映像信号用ＬＤドライバ１５ｄにより行われる。   Further, a part (about 10%) of the signal caused by blinking in the video signal light emitting unit 15e is transmitted through the first glass plate 15f1, the first lens 15h1, the first prism 15i1, the third lens 15h3, and the third glass plate 15f3. Then, the light is received by the second video signal light receiving portion 15k on which the photodiode is formed and amplified by the video signal amplifier 15m. Based on the amplified signal, the amount of light emitted from the video signal light emitting unit 15e is calculated. Based on the calculation result, the output of the video signal light emitting unit 15e is adjusted so as to obtain an appropriate amount of emitted light. The output adjustment calculation is performed by the video signal LD driver 15d that receives the signal output from the video signal amplifier 15m.

撮像部１５は、実装に関する部分として、第１〜第６基板１４ａ１〜１４ａ６、封止パッケージ５１、位置決め部５３、メタルケース５５、放熱板５７、基板保持部５９を有する。   The imaging unit 15 includes first to sixth substrates 14a1 to 14a6, a sealing package 51, a positioning unit 53, a metal case 55, a heat radiating plate 57, and a substrate holding unit 59 as parts related to mounting.

第１〜第６基板１４ａ１〜１４ａ６は、対物光学系１３のレンズ面に平行に配置される。第１〜第３基板１４ａ１〜１４ａ３は同じ平面上に配置される。第１基板１４ａ１、及び第４〜第６基板１４ａ４〜１４ａ６は、対物光学系１３と反対側から順に配置される。第５基板１４ａ５と第６基板１４ａ６は、径が約３．８ｍｍの基板保持部５９に取り付けられる。第１〜第４基板１４ａ１〜１４ａ４は、封止パッケージ５１に取り付けられる。   The first to sixth substrates 14a1 to 14a6 are arranged in parallel to the lens surface of the objective optical system 13. The first to third substrates 14a1 to 14a3 are arranged on the same plane. The first substrate 14a1 and the fourth to sixth substrates 14a4 to 14a6 are sequentially arranged from the side opposite to the objective optical system 13. The fifth substrate 14a5 and the sixth substrate 14a6 are attached to a substrate holding part 59 having a diameter of about 3.8 mm. The first to fourth substrates 14a1 to 14a4 are attached to the sealed package 51.

第２実施形態では、第１〜第３基板１４ａ１〜１４ａ３は、別の基板である形態を説明するが、１つの基板で構成されてもよい。   In 2nd Embodiment, although the 1st-3rd board | substrates 14a1-14a3 demonstrate the form which is another board | substrate, you may be comprised with one board | substrate.

封止パッケージ５１の内部には、第１〜第４基板１４ａ１〜１４ａ４、映像信号用ＬＤドライバ１５ｄ、映像信号発光部１５ｅ、第１〜第３ガラス板１５ｆ１〜１５ｆ３、第１〜第３レンズ１５ｈ１〜１５ｈ３、第１、第２プリズム１５ｉ１、１５ｉ２、スコープ側集光レンズ１５ｉ３、第２映像信号受光部１５ｋ、映像信号用アンプ１５ｍ、制御信号受光部１７ｂ、制御信号用アンプ１７ｃが取り付けられる。   Inside the sealed package 51, the first to fourth substrates 14a1 to 14a4, the LD driver for video signal 15d, the video signal light emitting unit 15e, the first to third glass plates 15f1 to 15f3, the first to third lenses 15h1. To 15h3, first and second prisms 15i1, 15i2, scope side condensing lens 15i3, second video signal light receiving unit 15k, video signal amplifier 15m, control signal light receiving unit 17b, and control signal amplifier 17c are attached.

第１基板１４ａ１と第４基板１４ａ４との間は、バンプボール（不図示）で導通される。第２基板１４ａ２と第４基板１４ａ４との間は、バンプボール（不図示）で導通される。第３基板１４ａ３と第４基板１４ａ４との間は、バンプボール（不図示）で導通される。第４基板１４ａ４と第５基板１４ａ５との間は、封止パッケージ５１の本体５１ａを貫通するリード７４、及び放熱板５７を貫通するフレキシブル基板７７を介して、導通される。   The first substrate 14a1 and the fourth substrate 14a4 are electrically connected by a bump ball (not shown). The second substrate 14a2 and the fourth substrate 14a4 are electrically connected by a bump ball (not shown). The third substrate 14a3 and the fourth substrate 14a4 are electrically connected by a bump ball (not shown). The fourth substrate 14a4 and the fifth substrate 14a5 are electrically connected via a lead 74 that penetrates the main body 51a of the sealed package 51 and a flexible substrate 77 that penetrates the heat dissipation plate 57.

映像信号用ＬＤドライバ１５ｄ、映像信号用アンプ１５ｍ、及び制御信号用アンプ１７ｃは、第４基板１４ａ２上に構成される。   The video signal LD driver 15d, the video signal amplifier 15m, and the control signal amplifier 17c are configured on the fourth substrate 14a2.

映像信号発光部１５ｅ、及び第１ガラス板１５ｆ１は、第１基板１４ａ１上で且つ対物光学系１３と反対側に構成される。第１基板１４ａ１は、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）基板で構成される。   The video signal light emitting unit 15e and the first glass plate 15f1 are configured on the first substrate 14a1 and on the side opposite to the objective optical system 13. The first substrate 14a1 is composed of a GaAs (gallium arsenide) substrate.

第２ガラス板１５ｆ２、及び制御信号受光部１７ｂは、第２基板１４ａ２上で且つ対物光学系１３と反対側に構成される。   The second glass plate 15f2 and the control signal light receiving unit 17b are configured on the second substrate 14a2 and on the side opposite to the objective optical system 13.

第３ガラス板１５ｆ３、及び第２映像信号受光部１５ｋは、第３基板１４ａ３上で且つ対物光学系１３と反対側に構成される。   The third glass plate 15f3 and the second video signal light receiving unit 15k are configured on the third substrate 14a3 and on the side opposite to the objective optical system 13.

第１ガラス板１５ｆ１は、映像信号発光部１５ｅを覆う位置関係で第１基板１４ａ１上に配置され、第１ガラス板１５ｆ１の対物光学系１３と反対側に第１レンズ１５ｈ１が取り付けられる。第２ガラス板１５ｆ２は、制御信号受光部１７ｂを覆う位置関係で第２基板１４ａ２上に配置され、第２ガラス板１５ｆ２の対物光学系１３と反対側に第２レンズ１５ｈ２が取り付けられる。第３ガラス板１５ｆ３は、第２映像信号受光部１５ｋを覆う位置関係で第３基板１４ａ３上に配置され、第３ガラス板１５ｆ３の対物光学系１３と反対側に第３レンズ１５ｈ３が取り付けられる。   The first glass plate 15f1 is disposed on the first substrate 14a1 so as to cover the video signal light emitting unit 15e, and the first lens 15h1 is attached to the opposite side of the first glass plate 15f1 from the objective optical system 13. The second glass plate 15f2 is disposed on the second substrate 14a2 so as to cover the control signal light receiving unit 17b, and the second lens 15h2 is attached to the second glass plate 15f2 on the side opposite to the objective optical system 13. The third glass plate 15f3 is disposed on the third substrate 14a3 so as to cover the second video signal light receiving unit 15k, and the third lens 15h3 is attached to the opposite side of the third glass plate 15f3 from the objective optical system 13.

第１レンズ１５ｈ１は、映像信号発光部１５ｅから出射された映像信号に関する光を集光して、平行光にして第１プリズム１５ｉ１に出射する。第２レンズ１５ｈ２は、制御信号発光部３７ｄから出射された制御信号に関する光を集光して、制御信号受光部１７ｂに出射する。第３レンズ１５ｈ３は、第１プリズム１５ｉ１に出射された映像信号に関する光のうち、第３レンズ１５ｈ３に向けて出射された光を集光して、第２映像信号受光部１５ｋに出射する。第１〜第３ガラス板１５ｆ１〜１５ｆ３は、対物光学系１３の光軸と平行な方向の厚さが約３００μｍで、対物光学系１３の光軸と直交する平面方向の厚さが約５００μｍである。第１ガラス板１５ｆ１は、第１レンズ１５ｈ１の位置決め部材及び焦点位置調整部材として使用され、第２ガラス板１５ｆ２は、第２レンズ１５ｈ２の位置決め部材及び焦点位置調整部材として使用され、第３ガラス板１５ｆ３は、第３レンズ１５ｈ３の位置決め部材及び焦点位置調整部材として使用される。   The first lens 15h1 condenses the light related to the video signal emitted from the video signal light emitting unit 15e, and outputs it as parallel light to the first prism 15i1. The second lens 15h2 collects the light related to the control signal emitted from the control signal light emitting unit 37d and emits it to the control signal light receiving unit 17b. The third lens 15h3 condenses the light emitted toward the third lens 15h3 out of the light related to the video signal emitted to the first prism 15i1, and emits it to the second video signal light receiving unit 15k. The first to third glass plates 15f1 to 15f3 have a thickness in a direction parallel to the optical axis of the objective optical system 13 and a thickness in a plane direction orthogonal to the optical axis of the objective optical system 13 of about 500 μm. is there. The first glass plate 15f1 is used as a positioning member and a focal position adjusting member for the first lens 15h1, and the second glass plate 15f2 is used as a positioning member and a focal position adjusting member for the second lens 15h2, and is a third glass plate. 15f3 is used as a positioning member and a focal position adjusting member for the third lens 15h3.

第１、第２プリズム１５ｉ１、１５ｉ２は、マイクロプリズムであり、制御信号発光部３７ｄから出射された制御信号について、第２プリズム１５ｉ２壁面を反射させて第２レンズ１５ｈ２に出射し、映像信号発光部１５ｅから出射された映像信号について、大半（約９割）を、第１、第２プリズム１５ｉ１、１５ｉ２の壁面を透過させて光ファイバ芯線１５ｊ１の端部の一方に出射し、一部（約１割）を、第１プリズム１５ｉ１の壁面を反射させて第３レンズ１５ｈ３に出射する。   The first and second prisms 15i1 and 15i2 are microprisms, and the control signal emitted from the control signal light emitting unit 37d is reflected from the wall surface of the second prism 15i2 and emitted to the second lens 15h2, and the video signal light emitting unit. Most (about 90%) of the video signal emitted from 15e is transmitted through the wall surfaces of the first and second prisms 15i1 and 15i2 and emitted to one of the end portions of the optical fiber core wire 15j1, and a part (about 1). Is reflected on the wall surface of the first prism 15i1 and emitted to the third lens 15h3.

第１、第２プリズム１５ｉ１、１５ｉ２と、第１〜第３ガラス板１５ｆ１〜１５ｆ３との間にはスペーサ（不図示）が配置され、対物光学系１３の光軸方向の距離が一定に保たれる。スコープ側レンズ１５ｉ３は、第２プリズム１５ｉ２上であって、映像信号発光部１５ｅからの出射光の光線上に配置される。   Spacers (not shown) are arranged between the first and second prisms 15i1 and 15i2 and the first to third glass plates 15f1 to 15f3, and the distance in the optical axis direction of the objective optical system 13 is kept constant. It is. The scope side lens 15i3 is disposed on the second prism 15i2 and on the light beam emitted from the video signal light emitting unit 15e.

第１プリズム１５ｉ１は、対物光学系１３の光軸と直交する面と、対物光学系１３の光軸と４５度で交差する面と、対物光学系１３の光軸と−４５度で交差する面とを有し、側面から見た形状が、対物光学系１３の光軸と直交する面が斜辺である直角二等辺三角形を有する。   The first prism 15 i 1 is a surface orthogonal to the optical axis of the objective optical system 13, a surface that intersects the optical axis of the objective optical system 13 at 45 degrees, and a surface that intersects the optical axis of the objective optical system 13 at −45 degrees. The shape viewed from the side has a right-angled isosceles triangle whose surface perpendicular to the optical axis of the objective optical system 13 is a hypotenuse.

第２プリズム１５ｉ２は、光軸と直交する面２つと光軸と４５に交差する面２つとを有し、側面から見た形状が平行四辺形を有する。   The second prism 15i2 has two surfaces orthogonal to the optical axis and two surfaces intersecting the optical axis 45, and the shape viewed from the side surface is a parallelogram.

第１プリズム１５ｉ１と第２プリズム１５ｉ２の、対物光学系１３の光軸と４５度で交差する面は、波長分離コーティング及びハーフミラーコーティングが施される。具体的には、映像信号発光部１５ｅから出射される発振波長が長い光（８５０ｎｍ、破線）は、対物光学系１３の光軸と４５度で交差する面で、大半（約９割）が透過され、一部（約１割）が反射される。制御信号発光部３７ｄから出射される発振波長が短い光（６５０ｎｍ、点線）は、対物光学系１３の光軸と４５度で交差する面で、反射される。第１プリズム１５ｉ１、第２プリズム１５ｉ２の対物光学系１３の光軸と平行な方向の厚さは、約５００μｍである。   The surfaces of the first prism 15i1 and the second prism 15i2 that intersect the optical axis of the objective optical system 13 at 45 degrees are subjected to wavelength separation coating and half mirror coating. Specifically, light (850 nm, broken line) having a long oscillation wavelength emitted from the video signal light emitting unit 15e is mostly transmitted (about 90%) on a plane that intersects the optical axis of the objective optical system 13 at 45 degrees. And a part (about 10%) is reflected. Light having a short oscillation wavelength (650 nm, dotted line) emitted from the control signal light emitting unit 37d is reflected on a surface that intersects the optical axis of the objective optical system 13 at 45 degrees. The thickness of the first prism 15i1 and the second prism 15i2 in the direction parallel to the optical axis of the objective optical system 13 is about 500 μm.

その他の構成は、第１実施形態と同様である。第２実施形態では、映像信号発光部１５ｅの出射光量レベルが、第２映像信号受光部１５ｋを介してフィードバックされて調整されるため、映像信号発光部１５ｅの経年変化や温度変化などによる出射光量の劣化に対応して出射光量が一定に維持されるメリットを有する。   Other configurations are the same as those of the first embodiment. In the second embodiment, since the emitted light amount level of the video signal light emitting unit 15e is fed back and adjusted via the second video signal light receiving unit 15k, the emitted light amount due to aging or temperature change of the video signal light emitting unit 15e. This has the merit that the amount of emitted light can be kept constant in response to the deterioration.

第２実施形態では、第１実施形態に比べて、第２映像信号受光部１５ｋが追加されるが、第１プリズム１５ｉ１の形状及びコーティングを第１実施形態と変えることにより、１つの平面で構成される基板（第１〜第３基板１４ａ１〜１４ａ３）上に、映像信号発光部１５ｅ、第２映像信号受光部１５ｋ、及び制御信号受光部１７ｂを構成することが可能になり（映像信号発光部１５ｅの発光面と、制御信号受光部１７ｂの受光面、及び第２映像信号受光部１５ｋの受光面が平行な位置関係になり）、プリズムと集光レンズを使って直交する２平面上に発光部と受光部を配置するプロセッサ３０側に比べて光伝送の送受信装置の小型化が可能になる。特に奥行き方向（対物光学系１３の光軸方向）の寸法の小型化が可能になる。   In the second embodiment, a second video signal light receiving unit 15k is added as compared with the first embodiment, but the configuration and coating of the first prism 15i1 are changed to those of the first embodiment to form a single plane. The video signal light-emitting unit 15e, the second video signal light-receiving unit 15k, and the control signal light-receiving unit 17b can be configured on the substrates to be processed (first to third substrates 14a1 to 14a3) (video signal light-emitting unit). The light emitting surface of 15e, the light receiving surface of the control signal light receiving unit 17b, and the light receiving surface of the second video signal light receiving unit 15k are parallel to each other), and light is emitted on two orthogonal planes using a prism and a condenser lens. As compared with the processor 30 side in which the light receiving unit and the light receiving unit are arranged, the transmission / reception device for optical transmission can be downsized. In particular, the size in the depth direction (the optical axis direction of the objective optical system 13) can be reduced.

電子内視鏡１０の先端部は、約１０ｍｍの直径を有し、その中でＣＭＯＳセンサ１５ａなどが実装される撮像部１５がある部分の形状が、ノズル、ライトガイド１１ａ、及び鉗子口との関係から、約４ｍｍの対物光学系１３のレンズ径をはみ出ないのが望ましい。撮像素子として、ＣＭＯＳセンサを使用する場合には、相関二重サンプリング回路１５ｂなどの周辺回路をＣＭＯＳセンサ近くに実装する必要があるが、第２実施形態では、これらを取り付ける基板を、対物光学系１３の光軸に垂直な位置関係に積層することにより、第２映像信号受光部１５ｋを加えたとしても、撮像部１５が対物光学系１３のレンズ径よりも大きくはみ出た形状にはならない（基板保持部５９の径が約３．８ｍｍ）。   The distal end portion of the electronic endoscope 10 has a diameter of about 10 mm, and the shape of the portion where the imaging unit 15 in which the CMOS sensor 15a and the like are mounted is formed with the nozzle, the light guide 11a, and the forceps opening. From the relation, it is desirable that the lens diameter of the objective optical system 13 of about 4 mm does not protrude. When a CMOS sensor is used as the image sensor, peripheral circuits such as a correlated double sampling circuit 15b must be mounted near the CMOS sensor. In the second embodiment, a substrate to which these are attached is an objective optical system. By stacking in a positional relationship perpendicular to the optical axis 13, the imaging unit 15 does not protrude beyond the lens diameter of the objective optical system 13 even when the second video signal light receiving unit 15 k is added (substrate) The diameter of the holding part 59 is about 3.8 mm).

次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、プリズムに変えて回折素子を使って光を分離する点で、第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。   Next, a third embodiment will be described. The third embodiment is different from the first embodiment in that light is separated using a diffractive element instead of a prism. Hereinafter, a description will be given centering on differences from the first embodiment.

照明部１１は、ライトガイド１１ａ、照明レンズ１１ｂを有する。撮像部１５は、ＣＭＯＳセンサ１５ａ、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ：Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ）１５ｂ、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇｕｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１５ｃ、映像信号用ＬＤドライバ１５ｄ、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）などの映像信号発光部１５ｅ、ガラス板１５ｆ、レンズ１５ｈ、光伝送ケーブル１５ｊ、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）などの第１、第２制御信号受光部１７ｂ１、１７ｂ２、第１、第２制御信号用アンプ１７ｃ１、１７ｃ２、制御信号用ＰＬＬ復調部１７ｄ、タイミングジェネレータ（ＴＧ：Ｔｉｍｉｎｇ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１７ｅ、ロジックＩＣ１７ｚ、電源ケーブル１９ａ、及び電源部１９ｂを有する。タイミングジェネレータ１７ｅは、サブＴＧ１７ｄ１、及びメインＴＧ１７ｄ２を有する（図５参照）。   The illumination unit 11 includes a light guide 11a and an illumination lens 11b. The imaging unit 15 includes a CMOS sensor 15a, a correlated double sampling circuit (CDS) 15b, an ADC (Analog Digital Converter) 15c, a video signal LD driver 15d, a VCSEL (Vertical Cavity Surface E signal, etc.). Light emitting unit 15e, glass plate 15f, lens 15h, optical transmission cable 15j, first and second control signal light receiving units 17b1, 17b2, such as PD (Photo Diode), first and second control signal amplifiers 17c1, 17c2, control A signal PLL demodulator 17d, a timing generator (TG) 17e, a logic IC 17z, a power cable 19a, and Having a power supply unit 19b. The timing generator 17e includes a sub TG 17d1 and a main TG 17d2 (see FIG. 5).

電子内視鏡１０のＡＤＣ１５ｃから、プロセッサ３０のＤＳＰ回路３５ｃへの画像信号伝送は、光を用いて行われる。すなわち、ＡＤＣ１５ｃでデジタル変換された画像信号は、ロジックＩＣ１７ｚでパラレル信号からシリアル信号に変換され、映像信号用ＬＤドライバ１５ｄによって光の点滅による信号（光の信号）に変換され、パルス駆動された映像信号発光部１５ｅで点滅される。点滅による信号は、ガラス板１５ｆ、レンズ１５ｈ、回折素子板５１ｃ、光伝送ケーブル１５ｊ、プロセッサ側集光レンズ３７ｆ、及び波長分離プリズム３７ｅを介して、フォトダイオードが形成された第１映像信号受光部３５ａで受光及び増幅され、映像信号用ＰＬＬ復調部３５ｂでＤＳＰ回路３５ｃにおいて画像処理が可能な状態に復調される。   Image signal transmission from the ADC 15 c of the electronic endoscope 10 to the DSP circuit 35 c of the processor 30 is performed using light. That is, the image signal digitally converted by the ADC 15c is converted from a parallel signal to a serial signal by the logic IC 17z, converted to a signal (light signal) by blinking light by the video signal LD driver 15d, and pulse-driven video. Flashes at the signal light emitting unit 15e. The blinking signal is a first video signal light receiving unit in which a photodiode is formed via a glass plate 15f, a lens 15h, a diffraction element plate 51c, an optical transmission cable 15j, a processor side condensing lens 37f, and a wavelength separation prism 37e. Light is received and amplified by 35a, and demodulated to a state where image processing is possible in the DSP circuit 35c by the PLL demodulator 35b for video signals.

ＣＰＵ３７ａは、ＳＳＧ３７ｂにおいてパルス（同期信号）を発生させる。同期信号は、制御信号用ＬＤドライバ３７ｃによってパルスに基づく光の点滅による信号に変換され、パルス駆動された制御信号発光部３７ｄで点滅される。点滅による信号（光の信号）は、波長分離プリズム３７ｅ、プロセッサ側集光レンズ３７ｆ、光伝送ケーブル１７ｊ、回折素子板５１ｃ、レンズ１５ｈ、及びガラス板１５ｆを介して、フォトダイオードが形成された第１、第２制御信号受光部１７ｂ１、１７ｂ２で受光され、第１、第２制御信号用アンプ１７ｃ１、１７ｃ２で増幅且つ足し合わされ、制御信号用ＰＬＬ復調部１７ｄで復調される。   The CPU 37a generates a pulse (synchronization signal) in the SSG 37b. The synchronization signal is converted into a signal by blinking light based on the pulse by the control signal LD driver 37c, and blinked by the pulse-driven control signal light emitting unit 37d. The flashing signal (light signal) is obtained by forming a photodiode through a wavelength separation prism 37e, a processor side condensing lens 37f, an optical transmission cable 17j, a diffraction element plate 51c, a lens 15h, and a glass plate 15f. The light is received by the first and second control signal light receiving units 17b1 and 17b2, amplified and added by the first and second control signal amplifiers 17c1 and 17c2, and demodulated by the control signal PLL demodulating unit 17d.

光伝送ケーブル１５ｊは、コア径が約２００μｍの光ファイバ芯線１５ｊ１、と光ファイバ芯線１５ｊ１の周りを覆う径が約１．２５ｍｍの光ファイバ保護用フェルール１５ｊ２とを有する。光ファイバ芯線１５ｊ１の端部の一方は、回折素子板５１ｃ、レンズ１５ｈ、及びガラス板１５ｆを介して、映像信号発光部１５ｅと対向する位置関係にあり、第１制御信号受光部１７ｂ１とは側面から見て回折素子板５１ｃの１次回折角度θだけ斜め上方向の位置関係にあり、第２制御信号受光部１７ｂ２とは側面から見て回折素子板５１ｃの一次回折角度θだけ斜め下方向の位置関係にある（図６参照）。光ファイバ芯線１５ｊ１の端部の他方は、プロセッサ側集光レンズ３７ｆ、及び波長分離プリズム３７ｅを介して、制御信号発光部３７ｄと対向する位置関係にある。光ファイバ芯線１５ｊ１を介して、制御信号がプロセッサ３０から電子内視鏡１０へ、映像信号が電子内視鏡１０からプロセッサ３０へ伝送される。   The optical transmission cable 15j includes an optical fiber core wire 15j1 having a core diameter of about 200 μm, and an optical fiber protection ferrule 15j2 having a diameter covering the periphery of the optical fiber core wire 15j1. One end of the optical fiber core wire 15j1 is in a positional relationship facing the video signal light emitting unit 15e through the diffraction element plate 51c, the lens 15h, and the glass plate 15f, and is side with the first control signal light receiving unit 17b1. When viewed from the side, the first diffraction angle θ of the diffraction element plate 51c is in a diagonally upward positional relationship, and the second control signal light receiving portion 17b2 is obliquely downward by the first diffraction angle θ of the diffraction element plate 51c when viewed from the side. They are in a positional relationship (see FIG. 6). The other end of the optical fiber core line 15j1 is in a positional relationship facing the control signal light emitting unit 37d via the processor side condensing lens 37f and the wavelength separation prism 37e. Control signals are transmitted from the processor 30 to the electronic endoscope 10 and video signals are transmitted from the electronic endoscope 10 to the processor 30 via the optical fiber core line 15j1.

次に、第３実施形態におけるＣＭＯＳセンサ１５ａなどの実装について説明する（図５参照）。図５は、電力供給に関する部位は省略している。   Next, mounting of the CMOS sensor 15a and the like in the third embodiment will be described (see FIG. 5). In FIG. 5, parts related to power supply are omitted.

撮像部１５は、実装に関する部分として、第１〜第６基板１４ａ１〜１４ａ６、封止パッケージ５１、位置決め部５３、放熱板５７、基板保持部５９を有する。   The imaging unit 15 includes first to sixth substrates 14a1 to 14a6, a sealing package 51, a positioning unit 53, a heat dissipation plate 57, and a substrate holding unit 59 as parts related to mounting.

第１〜第６基板１４ａ１〜１４ａ６は、対物光学系１３のレンズ面に平行に配置される。第１〜第３基板１４ａ１〜１４ａ３は同じ平面上に配置される。第１基板１４ａ１、及び第４〜第６基板１４ａ４〜１４ａ６は、対物光学系１３と反対側から順に配置される。第５基板１４ａ５と第６基板１４ａ６は、径が約３．８ｍｍの基板保持部５９に取り付けられる。第１〜第４基板１４ａ１〜１４ａ４は、封止パッケージ５１に取り付けられる。   The first to sixth substrates 14a1 to 14a6 are arranged in parallel to the lens surface of the objective optical system 13. The first to third substrates 14a1 to 14a3 are arranged on the same plane. The first substrate 14a1 and the fourth to sixth substrates 14a4 to 14a6 are sequentially arranged from the side opposite to the objective optical system 13. The fifth substrate 14a5 and the sixth substrate 14a6 are attached to a substrate holding part 59 having a diameter of about 3.8 mm. The first to fourth substrates 14a1 to 14a4 are attached to the sealed package 51.

第３実施形態では、第１〜第３基板１４ａ１〜１４ａ３は、別の基板である形態を説明するが、１つの基板で構成されてもよい。   In 3rd Embodiment, although the 1st-3rd board | substrates 14a1-14a3 demonstrate the form which is another board | substrate, you may be comprised with one board | substrate.

封止パッケージ５１は、ＣＭＯＳセンサ１５ａで得られた映像信号の送信やプロセッサ３０からの制御信号の受信に関する部材（ガラス板１５ｆなど）を、外気と遮断するために樹脂などで封止する容器（ケース）であり、本体５１ａと回折素子板５１ｃを有する。回折素子板５１ｃは、封止を兼ねる窓の役目も持ち、格子面が汚れや破損から守られる。回折素子板５１ｃは、映像信号発光部１５ｅから出射された光を０次回折光として、光ファイバ芯線１５ｊ１に向けて透過し、制御信号発光部３７ｄから出射された光を一次回折光として、１次回折角θだけ屈折させた状態で、第１、第２制御信号受光部１７ｂ１、１７ｂ２に向けて透過する。   The sealed package 51 is a container (such as a glass plate 15f) for transmitting a video signal obtained by the CMOS sensor 15a and receiving a control signal from the processor 30 with a resin or the like for blocking it from the outside air ( Case) and has a main body 51a and a diffraction element plate 51c. The diffraction element plate 51c also serves as a window that also serves as a seal, and protects the grating surface from dirt and damage. The diffractive element plate 51c transmits the light emitted from the video signal light emitting unit 15e as 0th order diffracted light toward the optical fiber core line 15j1, and uses the light emitted from the control signal light emitting unit 37d as the first order diffracted light. The light is transmitted toward the first and second control signal light receiving portions 17b1 and 17b2 while being refracted by the folding angle θ.

１次回折角θは、回折素子板５１ｃの回折格子ピッチｐ、回折深さｄ、入射光である制御信号の波長λ（＝６５０ｎｍ）に基づいて求められる（θ＝Ｓｉｎ−１（ｍ×λ÷ｐ）、ｍは回折次数でこの場合は１）。そのため、１次回折角θに関係する変数（ｐなど）を調整することにより、映像信号発光部１５ｅと、第１、第２制御信号受光部１７ｂ１、１７ｂ２との位置関係（距離）を調整することができ、第１実施形態に比べて、第１基板１４ａ１の中心と第２基板１４ａ２の中心との距離を短く、すなわち封止パッケージ５１の径を小さくすることが可能になる。例えば、回折格子ピッチｐが２．６μｍの場合、一次回折角θは、１４．５度程度になり、第１基板１４ａ１の中心と第２基板１４ａ２の中心との距離は約１３０μｍとなる。 The first-order diffraction angle θ is obtained based on the diffraction grating pitch p, the diffraction depth d of the diffraction element plate 51c, and the wavelength λ (= 650 nm) of the control signal that is incident light (θ = Sin −1 (m × λ ÷). p) and m are diffraction orders, in this case 1). Therefore, the positional relationship (distance) between the video signal light emitting unit 15e and the first and second control signal light receiving units 17b1 and 17b2 is adjusted by adjusting a variable (such as p) related to the first-order diffraction angle θ. Compared to the first embodiment, the distance between the center of the first substrate 14a1 and the center of the second substrate 14a2 can be shortened, that is, the diameter of the sealed package 51 can be reduced. For example, when the diffraction grating pitch p is 2.6 μm, the primary diffraction angle θ is about 14.5 degrees, and the distance between the center of the first substrate 14a1 and the center of the second substrate 14a2 is about 130 μm.

封止パッケージ５１の径を小さくすることにより、第３実施形態では、封止パッケージ５１の径と、光電送ケーブル１５ｊの径（１．２５ｍｍ）とを一致させることが可能になる。   By reducing the diameter of the sealed package 51, in the third embodiment, the diameter of the sealed package 51 and the diameter (1.25 mm) of the photoelectric transmission cable 15j can be matched.

矩形格子形状の場合、±１次回折光は、０次回折光に比べて最大回折効率が低下するため（最大４０％程度）、第３実施形態では、制御信号を受光する制御信号受光部を２つ設けてこれらを足し合わせて制御信号の受光感度を高める。但し、制御信号受光部を１つとしてもよい。   In the case of a rectangular lattice shape, the maximum diffraction efficiency of ± 1st order diffracted light is lower than that of 0th order diffracted light (up to about 40%). Therefore, in the third embodiment, two control signal light receiving units that receive control signals are provided. These are added together to increase the light receiving sensitivity of the control signal. However, one control signal light receiving unit may be provided.

回折素子板５１ｃは、０次回折光として透過させる映像信号の波長（８５０ｎｍ）の０次の回折効率が最も高く、１次回折光として透過させる制御信号の波長（６５０ｎｍ）の±１次の回折効率が出来るだけ高くなるように溝の形状、段差、基板材料の屈折率を調整した光学素子（回折格子）を使用するのが望ましい。第３実施形態の場合、回折素子板５１ｃは、矩形の断面溝形状を有するが、ブレーズ型や正弦波形状であってもよい。   The diffraction element plate 51c has the highest zero-order diffraction efficiency of the wavelength (850 nm) of the video signal transmitted as the zero-order diffracted light, and ± 1st-order diffraction efficiency of the wavelength (650 nm) of the control signal transmitted as the first-order diffracted light. It is desirable to use an optical element (diffraction grating) in which the groove shape, level difference, and refractive index of the substrate material are adjusted so as to be as high as possible. In the case of the third embodiment, the diffractive element plate 51c has a rectangular cross-sectional groove shape, but may have a blazed shape or a sine wave shape.

封止パッケージ５１の内部には、第１〜第４基板１４ａ１〜１４ａ４、映像信号用ＬＤドライバ１５ｄ、映像信号発光部１５ｅ、ガラス板１５ｆ、レンズ１５ｈ、第１、第２制御信号受光部１７ｂ１、１７ｂ２、第１、第２制御信号用アンプ１７ｃ１、１７ｃ２が取り付けられる。   Inside the sealed package 51, the first to fourth substrates 14a1 to 14a4, the video signal LD driver 15d, the video signal light emitting unit 15e, the glass plate 15f, the lens 15h, the first and second control signal light receiving units 17b1, 17b2, first and second control signal amplifiers 17c1 and 17c2 are attached.

第１基板１４ａ１と第４基板１４ａ４との間は、バンプボール（不図示）で導通される。第２基板１４ａ２と第４基板１４ａ４との間は、バンプボール（不図示）で導通される。第３基板１４ａ３と第４基板１４ａ４との間は、バンプボール（不図示）で導通される。第４基板１４ａ４と第５基板１４ａ５との間は、フレキシブル基板７６、及び放熱板５７と封止パッケージ５１とを貫通するリード７４を介して、導通される。   The first substrate 14a1 and the fourth substrate 14a4 are electrically connected by a bump ball (not shown). The second substrate 14a2 and the fourth substrate 14a4 are electrically connected by a bump ball (not shown). The third substrate 14a3 and the fourth substrate 14a4 are electrically connected by a bump ball (not shown). The fourth substrate 14a4 and the fifth substrate 14a5 are electrically connected via the flexible substrate 76 and the leads 74 that penetrate the heat sink 57 and the sealing package 51.

放熱板５７は、封止パッケージ５１の本体５１ａと接着され、対物光学系１３の光軸と垂直な面から光軸方向で且つ対物光学系１３側に突出した放熱フィンを有し、封止パッケージ５１の熱を放熱する役割を果たす。   The heat radiating plate 57 is bonded to the main body 51a of the sealed package 51, and has heat radiating fins protruding from the surface perpendicular to the optical axis of the objective optical system 13 in the optical axis direction and toward the objective optical system 13 side. It plays the role of radiating 51 heat.

第５基板１４ａ５と第６基板１４ａ６とはバンプボール７９で導通される。   The fifth substrate 14a5 and the sixth substrate 14a6 are electrically connected by the bump ball 79.

封止パッケージ５１、第５基板１４ａ５、及び第６基板１４ａ６は、基板保持部５９に取り付けられる。   The sealed package 51, the fifth substrate 14a5, and the sixth substrate 14a6 are attached to the substrate holding portion 59.

封止パッケージ５１の側面には、対物光学系１３の光軸方向で且つ光伝送ケーブル１５ｊ側に向けて突出した位置決め部材５３が取り付けられる。位置決め部材５３は、封止パッケージ５１、及び光伝送ケーブル１５ｊを挟んで且つ係合する形状を有する。封止パッケージ５１に位置決め部材５３が取り付けられた状態で、光伝送ケーブル１５ｊが基板保持部５９に挿入され、位置決め部材５３と係合することにより、光伝送ケーブル１５ｊの封止パッケージ５１との接続、及び光経路の位置合わせが容易に行えるメリットを有する。   A positioning member 53 protruding in the optical axis direction of the objective optical system 13 and toward the optical transmission cable 15j is attached to the side surface of the sealed package 51. The positioning member 53 has a shape that sandwiches and engages the sealed package 51 and the optical transmission cable 15j. With the positioning member 53 attached to the sealed package 51, the optical transmission cable 15j is inserted into the substrate holding portion 59 and engaged with the positioning member 53, whereby the optical transmission cable 15j is connected to the sealed package 51. , And the optical path can be easily aligned.

映像信号発光部１５ｅ、及びガラス板１５ｆは、第１基板１４ａ１上で且つ対物光学系１３と反対側に構成される。ガラス板１５ｆ、及び第１制御信号受光部１７ｂ１は、第２基板１４ａ２上で且つ対物光学系１３と反対側に構成される。ガラス板１５ｆ、及び第２制御信号受光部１７ｂ２は、第３基板１４ａ３上で且つ対物光学系１３と反対側に構成される。   The video signal light emitting unit 15e and the glass plate 15f are configured on the first substrate 14a1 and on the side opposite to the objective optical system 13. The glass plate 15f and the first control signal light receiving unit 17b1 are configured on the second substrate 14a2 and on the side opposite to the objective optical system 13. The glass plate 15f and the second control signal light receiving unit 17b2 are configured on the third substrate 14a3 and on the side opposite to the objective optical system 13.

次に、第３実施形態における光信号の送受信に関する部分について説明する。   Next, parts related to transmission / reception of optical signals in the third embodiment will be described.

ガラス板１５ｆは、映像信号発光部１５ｅを覆う位置関係で第１基板１４ａ１上に、第１制御信号受光部１７ｂ１を覆う位置関係で第２基板１４ａ２上に、第２制御信号受光部１７ｂ２を覆う位置関係で第３基板１４ａ３上に配置され、ガラス板１５ｆの対物光学系１３と反対側にレンズ１５ｈが取り付けられる。   The glass plate 15f covers the second control signal light receiving unit 17b2 on the first substrate 14a1 in a positional relationship covering the video signal light emitting unit 15e and on the second substrate 14a2 in a positional relationship covering the first control signal light receiving unit 17b1. A lens 15h is attached to the glass substrate 15f on the side opposite to the objective optical system 13 in a positional relationship on the third substrate 14a3.

レンズ１５ｈは、映像信号発光部１５ｅから出射された映像信号に関する光を集光して、平行光にして回折素子板５１ｃに出射し、制御信号発光部３７ｄから出射された制御信号に関する光で２方向に分光された光をそれぞれ集光して、一方は第１制御信号受光部１７ｂ１に、他方は第２制御信号受光部１７ｂ２に出射する。ガラス板１５ｆは、対物光学系１３の光軸と平行な方向の厚さが約５００μｍで、対物光学系１３の光軸と直交する平面方向の厚さが約１０００μｍである。ガラス板１５ｆは、レンズ１５ｈの位置決め部材及び焦点位置調整部材として使用される。   The lens 15h collects the light related to the video signal emitted from the video signal light emitting unit 15e, converts it into parallel light, emits it to the diffraction element plate 51c, and 2 for the light related to the control signal emitted from the control signal light emitting unit 37d. The light dispersed in the direction is condensed, and one is emitted to the first control signal light receiving unit 17b1 and the other is emitted to the second control signal light receiving unit 17b2. The glass plate 15 f has a thickness in the direction parallel to the optical axis of the objective optical system 13 of about 500 μm, and a thickness in the plane direction orthogonal to the optical axis of the objective optical system 13 is about 1000 μm. The glass plate 15f is used as a positioning member and a focal position adjusting member for the lens 15h.

その他の構成は、第１実施形態と同様である。第３実施形態では、回折素子板５１ｃを使って、光の伝送される方向を分離することにより、映像信号発光部１５ｅの発光面と、第１、第２制御信号受光部１７ｂ１、１７ｂ２の受光面とが平行な位置関係に配置される。そのため、１つの平面で構成される基板（第１〜第３基板１４ａ１〜１４ａ３）上で且つ狭い領域に、映像信号発光部１５ｅ、及び第１、第２制御信号受光部１７ｂ１、１７ｂ２を構成することが可能になり（映像信号発光部１５ｅの発光面と、第１、第２制御信号受光部１７ｂ１、１７ｂ２の受光面が平行な位置関係になり）、プリズムと集光レンズを使って直交する２平面上に発光部と受光部を配置するプロセッサ３０側に比べて光伝送の送受信装置の小型化が可能になる。特に奥行き方向（対物光学系１３の光軸方向）の寸法の小型化が可能になる。   Other configurations are the same as those of the first embodiment. In the third embodiment, the light transmitting surface of the video signal light emitting unit 15e and the light reception of the first and second control signal light receiving units 17b1 and 17b2 are separated by using the diffraction element plate 51c to separate the light transmission direction. The surfaces are arranged in parallel with each other. Therefore, the video signal light emitting unit 15e and the first and second control signal light receiving units 17b1 and 17b2 are configured in a narrow area on the substrate (first to third substrates 14a1 to 14a3) configured by one plane. (The light emitting surface of the video signal light emitting unit 15e and the light receiving surfaces of the first and second control signal light receiving units 17b1 and 17b2 are parallel to each other), and are orthogonal using a prism and a condenser lens. As compared with the processor 30 side in which the light emitting unit and the light receiving unit are arranged on two planes, the optical transmission / reception apparatus can be downsized. In particular, the size in the depth direction (the optical axis direction of the objective optical system 13) can be reduced.

１つのケーブルを共用して、両方向から光信号を伝送する形態では、送信と受信で光信号を分離する装置が必要となる。第３実施形態では、比較的スペースに余裕のない電子内視鏡１０側は、回折素子を使って光信号の分離を行い１平面上に発光部と受光部を配置し、比較的スペースに余裕があるプロセッサ３０側は、プリズムを使って直交する２平面上に発光部と受光部を配置する。これにより、配置スペースの大きさに応じて、適切な光信号の送受信装置を配置することが可能になる。   In a form in which one cable is shared and an optical signal is transmitted from both directions, an apparatus for separating the optical signal by transmission and reception is required. In the third embodiment, on the side of the electronic endoscope 10 having relatively little space, the light signal is separated using a diffraction element, and the light emitting part and the light receiving part are arranged on one plane, so that there is relatively little room. On the processor 30 side, a light emitting unit and a light receiving unit are arranged on two orthogonal planes using a prism. This makes it possible to arrange an appropriate optical signal transmission / reception device according to the size of the arrangement space.

電子内視鏡１０の先端部は、約１０ｍｍの直径を有し、その中でＣＭＯＳセンサ１５ａなどが実装される撮像部１５がある部分の形状が、ノズル、ライトガイド１１ａ、及び鉗子口との関係から、約４ｍｍの対物光学系１３のレンズ径をはみ出ないのが望ましい。撮像素子として、ＣＭＯＳセンサを使用する場合には、相関二重サンプリング回路１５ｂなどの周辺回路をＣＭＯＳセンサ近くに実装する必要があるが、第３実施形態では、これらを取り付ける基板を、対物光学系１３の光軸に垂直な位置関係に積層することにより、撮像部１５が対物光学系１３のレンズ径よりも大きくはみ出た形状にはならない（基板保持部５９の径が約３．８ｍｍ）。   The distal end portion of the electronic endoscope 10 has a diameter of about 10 mm, and the shape of the portion where the imaging unit 15 in which the CMOS sensor 15a and the like are mounted is formed with the nozzle, the light guide 11a, and the forceps opening. From the relation, it is desirable that the lens diameter of the objective optical system 13 of about 4 mm does not protrude. When a CMOS sensor is used as the image sensor, peripheral circuits such as a correlated double sampling circuit 15b must be mounted near the CMOS sensor. In the third embodiment, a substrate to which these are attached is an objective optical system. By stacking in a positional relationship perpendicular to the optical axis 13, the imaging unit 15 does not protrude beyond the lens diameter of the objective optical system 13 (the diameter of the substrate holding unit 59 is about 3.8 mm).

第１〜第３実施形態では、電子内視鏡１０から映像信号を伝送するための光伝送ケーブルと、プロセッサ３０から映像信号を伝送するための光伝送ケーブルを共用することにより、電子内視鏡１０のケーブル部分の直径を小さくすることが可能となるため可撓性（曲がりやすさ）が良好となるともに患者への負担を軽減することができる。   In the first to third embodiments, by sharing an optical transmission cable for transmitting a video signal from the electronic endoscope 10 and an optical transmission cable for transmitting a video signal from the processor 30, the electronic endoscope Since the diameter of the 10 cable portions can be reduced, the flexibility (ease of bending) is improved and the burden on the patient can be reduced.

第１〜第３実施形態では、光信号送受信装置として、映像信号の送り側（第１送受信装置）として電子内視鏡１０を、制御信号の送り側（第２送受信装置）としてプロセッサ３０を備える内視鏡装置１の形態を説明したが、他の形態であってもよい。例えば、映像信号の送り側としてパソコンを、制御信号（リモコン信号）の送り側としてプロジェクタを備えるプロジェクタ表示システムの形態であってもよい。   In the first to third embodiments, as an optical signal transmission / reception device, the electronic endoscope 10 is provided as a video signal sending side (first transmission / reception device), and a processor 30 is provided as a control signal sending side (second transmission / reception device). Although the form of the endoscope apparatus 1 has been described, other forms may be used. For example, the projector display system may include a personal computer as a video signal sending side and a projector as a control signal (remote control signal) sending side.

また、電子内視鏡１０からの送信する信号を映像信号であるとして説明したが、音声信号など他のデジタル信号であってもよい。   Moreover, although the signal transmitted from the electronic endoscope 10 has been described as a video signal, it may be another digital signal such as an audio signal.

第１〜第３実施形態における内視鏡装置の構成図である。It is a block diagram of the endoscope apparatus in 1st-3rd embodiment. 第１実施形態における撮像部の側面から見た構成図である。It is the block diagram seen from the side of the image pick-up part in a 1st embodiment. 第１実施形態における封止パッケージと、光伝送ケーブルとが離れた状態の側面から見た構成図である。It is the block diagram seen from the side surface of the state which the sealing package in 1st Embodiment and the optical transmission cable left | separated. 第２実施形態における撮像部の側面から見た構成図である。It is the block diagram seen from the side of the imaging part in 2nd Embodiment. 第３実施形態における撮像部の側面から見た構成図である。It is the block diagram seen from the side of the imaging part in 3rd Embodiment. 第３実施形態における回折素子の構成である。It is a structure of the diffraction element in 3rd Embodiment. 第１実施形態におけるスコープ側集光レンズの別の形態を示す、封止パッケージと、光伝送ケーブルとが離れた状態の側面から見た構成図である。It is the block diagram seen from the side surface in the state where the sealing package and the optical transmission cable which showed another form of the scope side condensing lens in 1st Embodiment were separated.

符号の説明Explanation of symbols

１ 内視鏡装置
１０ 電子内視鏡
１１ 照明部
１１ａ ライトガイド
１１ｂ 照明レンズ
１３ 対物光学系
１４ａ１〜１４ａ６ 第１〜第６基板
１５ 撮像部
１５ａ ＣＭＯＳセンサ
１５ｂ 相関二重サンプリング回路
１５ｃ ＡＤＣ
１５ｄ 映像信号用ＬＤドライバ
１５ｅ 映像信号発光部
１５ｆ ガラス板
１５ｆ１〜１５ｆ３ 第１〜第３ガラス板
１５ｈ レンズ
１５ｈ１〜１５ｈ３ 第１〜第３レンズ
１５ｉ１、１５ｉ２ 第１、第２プリズム
１５ｉ３ スコープ側集光レンズ
１５ｊ 光伝送ケーブル
１５ｊ１ 光ファイバ芯線
１５ｊ２ 光ファイバ保護用フェルール
１５ｋ 第２制御信号受光部
１５ｍ 映像信号用アンプ
１７ｂ 制御信号受光部
１７ｂ１、１７ｂ２ 第１、第２制御信号受光部
１７ｃ 制御信号用アンプ
１７ｃ１ 第１、第２制御信号用アンプ
１７ｄ 制御信号用ＰＬＬ復調部
１７ｅ タイミングジェネレータ
１７ｅ１ サブＴＧ
１７ｅ２ メインＴＧ
１７ｚ ロジックＩＣ
１９ａ 電源ケーブル
１９ｂ 電源部
３０ プロセッサ
３１ 光源部
３５ａ 第１映像信号受光部
３５ｂ 映像信号用ＰＬＬ復調部
３５ｃ ＤＳＰ回路
３５ｄ ＤＡＣ
３５ｅ エンコーダ
３７ａ ＣＰＵ
３７ｂ 同期信号発生器
３７ｃ 制御信号用ＬＤドライバ
３７ｄ 制御信号発光部
３７ｅ 波長分離プリズム
３７ｆ プロセッサ側集光レンズ
３９ ＣＭＯＳ電源部
５１ 封止パッケージ
５１ａ 本体
５１ｂ カバーガラス窓
５１ｃ 回折素子板
５３ 位置決め部材
５９ 基板保持部
７５、７８、７９ バンプボール
７６、７７ フレキシブル基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Endoscope apparatus 10 Electronic endoscope 11 Illumination part 11a Light guide 11b Illumination lens 13 Objective optical system 14a1-14a6 1st-6th board | substrate 15 Imaging part 15a CMOS sensor 15b Correlated double sampling circuit 15c ADC
15d Video signal LD driver 15e Video signal light emitting unit 15f Glass plate 15f1 to 15f3 First to third glass plate 15h Lens 15h1 to 15h3 First to third lens 15i1, 15i2 First and second prisms 15i3 Scope side condenser lens 15j Optical transmission cable 15j1 Optical fiber core wire 15j2 Optical fiber protection ferrule 15k Second control signal light receiving unit 15m Video signal amplifier 17b Control signal light receiving unit 17b1, 17b2 First and second control signal light receiving unit 17c Control signal amplifier 17c1 First 1, second control signal amplifier 17d control signal PLL demodulator 17e timing generator 17e1 sub TG
17e2 main TG
17z logic IC
19a Power cable 19b Power supply unit 30 Processor 31 Light source unit 35a First video signal light receiving unit 35b Video signal PLL demodulating unit 35c DSP circuit 35d DAC
35e encoder 37a CPU
37b Sync signal generator 37c LD driver for control signal 37d Control signal light emitting part 37e Wavelength separation prism 37f Processor side condenser lens 39 CMOS power supply part 51 Sealing package 51a Main body 51b Cover glass window 51c Diffraction element plate 53 Positioning member 59 Substrate holding 75, 78, 79 Bump ball 76, 77 Flexible substrate

Claims (16)

デジタル化された光信号を出射する信号発光部と、前記信号発光部からの出射光を伝送する光伝送ケーブルとを有する第１送受信部と、
前記信号発光部からの出射光を、前記光伝送ケーブルを介して受光する第１信号受光部と、制御信号を光の信号に変換された状態で出射する制御信号発光部を有する第２送受信部とを備え、
前記第１送受信部は、前記第２送受信部から出射された前記制御信号に関する光を、前記光伝送ケーブルを介して受光する制御信号受光部を有し、
前記信号発光部の発光面と、前記制御信号受光部の受光面とは、平行な位置関係に配置されることを特徴とする光信号送受信装置。 A first transmission / reception unit including a signal light emitting unit that emits a digitized optical signal, and an optical transmission cable that transmits light emitted from the signal light emitting unit;
A second transmission / reception unit having a first signal light-receiving unit that receives light emitted from the signal light-emitting unit via the optical transmission cable, and a control signal light-emitting unit that emits the control signal in a state converted into an optical signal And
The first transmission / reception unit includes a control signal light reception unit that receives light related to the control signal emitted from the second transmission / reception unit via the optical transmission cable;
An optical signal transmitting / receiving apparatus, wherein a light emitting surface of the signal light emitting unit and a light receiving surface of the control signal light receiving unit are arranged in a parallel positional relationship. 前記第１送受信部は、前記信号発光部及び前記制御信号受光部と、前記光伝送ケーブルとの間に、前記信号発光部からの出射光を前記光伝送ケーブルに向けて出射し、前記制御信号発光部からの出射光を前記光伝送ケーブルから前記制御信号受光部に向けて出射する光学部材を有することを特徴とする請求項１に記載の光信号送受信装置。   The first transmission / reception unit emits light emitted from the signal light emitting unit toward the optical transmission cable between the signal light emitting unit, the control signal light receiving unit, and the optical transmission cable, and the control signal The optical signal transmitting / receiving apparatus according to claim 1, further comprising an optical member that emits light emitted from the light emitting unit toward the control signal light receiving unit from the optical transmission cable. 前記光学部材は、前記信号発光部からの出射光と、前記制御信号発光部からの出射光の少なくとも一方を曲げて出射する波長分離コーティングが施されたプリズムであることを特徴とする請求項２に記載の光信号送受信装置。   The optical member is a prism provided with a wavelength separation coating that bends and emits at least one of light emitted from the signal light emitting unit and light emitted from the control signal light emitting unit. 2. An optical signal transmitting / receiving apparatus according to 1. 前記プリズムは、ハーフミラーコーティングが施され、
前記第１送受信部は、前記ハーフミラーコーティングが施された前記プリズムの反射面を介して前記信号発光部からの出射光の一部を受光する第２信号受光部を有し、
前記第２信号受光部での受光光量に基づいて、前記信号発光部からの出射光量が調整されることを特徴とする請求項３に記載の光信号送受信装置。 The prism is subjected to a half mirror coating,
The first transmission / reception unit includes a second signal light receiving unit that receives a part of light emitted from the signal light emitting unit through a reflecting surface of the prism on which the half mirror coating is applied,
The optical signal transmitting / receiving apparatus according to claim 3, wherein the amount of light emitted from the signal light emitting unit is adjusted based on the amount of light received by the second signal light receiving unit. 前記光学部材は、前記信号発光部から出射された光、及び前記制御信号発光部から出射された光の少なくとも一方を回折する回折素子であることを特徴とする請求項２に記載の光信号送受信装置。   3. The optical signal transmission / reception according to claim 2, wherein the optical member is a diffraction element that diffracts at least one of light emitted from the signal light emitting unit and light emitted from the control signal light emitting unit. apparatus. 前記信号発光部から出射された光は、前記光学部材を直進し、前記制御信号発光部から出射された光は、前記光学部材で一次回折されることを特徴とする請求項５に記載の光信号送受信装置。   The light according to claim 5, wherein the light emitted from the signal light emitting unit travels straight through the optical member, and the light emitted from the control signal light emitting unit is first-order diffracted by the optical member. Signal transmitter / receiver. 前記制御信号受光部は、前記光学部材で一次回折され２方向に分かれた光の一方を受光する第１制御信号受光部と、他方を受光する第２制御信号受光部とを有し、
前記第１、第２制御信号受光部で受光された制御信号に関する情報は足し合わされることを特徴とする請求項６に記載の光信号送受信装置。 The control signal light receiving unit includes a first control signal light receiving unit that receives one of the first-order diffracted light divided into two directions by the optical member, and a second control signal light receiving unit that receives the other.
The optical signal transmitting / receiving apparatus according to claim 6, wherein information on the control signals received by the first and second control signal light receiving units is added. 前記第１送受信部は、前記信号発光部、前記制御信号受光部、及び前記光学部材を内部に有する封止パッケージを有することを特徴とする請求項２に記載の光信号送受信装置。   The optical signal transmitting / receiving apparatus according to claim 2, wherein the first transmitting / receiving unit includes a sealed package having the signal light emitting unit, the control signal light receiving unit, and the optical member therein. 前記第１送受信部は、前記封止パッケージに取り付けられ、前記光伝送ケーブルと係合する位置決め部材を有することを特徴とする請求項８に記載の光信号送受信装置。   The optical signal transmitting / receiving apparatus according to claim 8, wherein the first transmitting / receiving unit includes a positioning member attached to the sealed package and engaged with the optical transmission cable. 前記封止パッケージの径は、前記光伝送ケーブルの径よりも大きく、
前記位置決め部材は、前記封止パッケージの、前記光伝送ケーブルと接する側に取り付けられることを特徴とする請求項９に記載の光信号送受信装置。 The diameter of the sealed package is larger than the diameter of the optical transmission cable,
The optical signal transmitting / receiving apparatus according to claim 9, wherein the positioning member is attached to a side of the sealed package that contacts the optical transmission cable. 前記封止パッケージの径は、前記光伝送ケーブルの径と略同一であり、
前記位置決め部材は、前記封止パッケージの側面に取り付けられることを特徴とする請求項９に記載の光信号送受信装置。 The diameter of the sealed package is substantially the same as the diameter of the optical transmission cable,
The optical signal transmitting / receiving apparatus according to claim 9, wherein the positioning member is attached to a side surface of the sealed package. 前記信号発光部と、前記制御信号受光部とは、同じ平面上の基板に構成されることを特徴とする請求項１に記載の光信号送受信装置。   The optical signal transmitting / receiving apparatus according to claim 1, wherein the signal light emitting unit and the control signal light receiving unit are configured on a substrate on the same plane. 前記信号発光部と、前記制御信号受光部を、前記光伝送ケーブル側で覆うカバー部材をさらに備え、前記カバー部材は、ガラスで構成されることを特徴とする請求項１２に記載の光信号送受信装置。   The optical signal transmission / reception according to claim 12, further comprising a cover member that covers the signal light emitting unit and the control signal light receiving unit on the optical transmission cable side, and the cover member is made of glass. apparatus. 前記信号発光部が構成される基板はＧａＡｓ基板であり、
前記信号発光部の発光面は、前記ＧａＡｓ基板に覆われ、
前記信号発光部から出射される光は、前記ＧａＡｓ基板を透過する波長に設定されることを特徴とする請求項１２に記載の光信号送受信装置。 The substrate on which the signal light emitting unit is configured is a GaAs substrate,
The light emitting surface of the signal light emitting unit is covered with the GaAs substrate,
The optical signal transmitting / receiving apparatus according to claim 12, wherein the light emitted from the signal light emitting unit is set to a wavelength that transmits the GaAs substrate. 前記第１送受信装置は、電子内視鏡であり、
前記第２送受信装置は、前記電子内視鏡からの画像信号に関する画像処理を行うプロセッサであることを特徴とする請求項１に記載の光信号送受信装置。 The first transmission / reception device is an electronic endoscope,
The optical signal transmission / reception apparatus according to claim 1, wherein the second transmission / reception apparatus is a processor that performs image processing on an image signal from the electronic endoscope. 前記信号発光部は、前記出射光として、画像信号が光の信号に変換されたデジタル信号を出射することを特徴とする請求項１に記載の光信号送受信装置。   The optical signal transmitting / receiving apparatus according to claim 1, wherein the signal light emitting unit emits a digital signal obtained by converting an image signal into a light signal as the emitted light.
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