JPH04122353A - 内視鏡スコープの接続機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、内視鏡本体とスコープとの接続機構に関する
。

（従来の技術） 一般に、電子内視鏡装置ではスコープを患者の体腔内に
挿入して診断を行なうため、診断する患者が変わるたび
にスコープを洗浄して消毒しなければならない。このた
め、スコープを装置本体から取外す必要があり、通常、
スコープ側と、装置本体側とに互いに嵌合する一対のコ
ネクタを付設し、該コネクタで両者か着脱し得るように
構成されている。

このとき、内視鏡スコープ内には、ＣＣＤ信号やタイミ
ング信号等を伝達するための信号線が挿通されているの
で、前記コネクタには信号を伝達する接続手段が必要と
なる。従来において、このような接続手段は、プラグ、
ソケット等の電気接点を主として使用していた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のコネクタでは電気接点
を使用しているため、金属部分が露出しており、洗浄時
における防水か困難となる。このため、接点が腐食して
しまい、接触不良や接触抵抗の上昇を招くという問題か
発生していた。

また、電気接点では接触を堅固にするため、スプリング
材等を使用するので、構成が複雑になり故障の原因とな
っていた。

更に、スコープ交換時等、コネクタを取外すときには必
ず装置本体の電源を遮断する必要かあり、操作が煩わし
いという欠点があった。

この発明はこのような従来の課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、耐水性に優れ、
かつ高い信頼性で信号の伝達が可能な内視鏡スコープの
接続機構を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するだめの手段） 上記目的達成するため、本発明は、内視鏡装置本体とス
コープとが、一対の着脱可能な１ネクタを介して接続さ
れる内視鏡スコープの接続機構において、前記各コネク
タは、自刃から他方へ伝達する電気信号を光信号に変換
して出力する手段と、他方から自刃へ伝達される光信号
を受光して電気信号に変換する手段と、を有することか
特徴である。

また、前記本体側のコネクタは照明手段を具備し、前記
スコープ側のコネクタは、前記照明手段による照明光を
受光して電力を発生ずる太陽電池を有することを特徴と
する。

（作用） 上述の如く構成すれば、スコープと装置本体との間を伝
送すべく信号が、送信側に設けられた発光ダイオードな
どの発光素子によって光信号に変換される。そして、こ
の光信号は受信側に設けられたフォトダイオード等の受
光素子で取込まれ、電気信号に変換される。従って、コ
ネクタ間は光信号のみの伝送であるので、電気接点が不
要となる。

また、スコープ側へ供給する電力は、装置本体側からラ
ンプによる照明光を照射し、これをスコブ側に設けられ
た太陽電池で電力に変換することで伝達される。従って
、電力伝達も光による伝達が可能となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第
１図は本発明の接続機構か適用された内視鏡装置の構成
を示すブロック図である。

図示のように、該内視鏡装置は、患者の体腔内に挿入し
て病変部等の被写体像を撮像するスコープ１側と、スコ
ープ１側からの撮像データを取込んで画像表示する装置
本体２側に大別されており両者は接続位置３において着
脱可能に構成されている。

スコープ１は、ＣＣＤ４と、クロックトライバ５と、ノ
イズ除去部６と、タイミングコントロラフと、レンジ圧
縮部８と、ローパスフィルタ９と、スコープコントロー
ラ１０．及び操作スイッチ２０を有しており、光コネク
タ１１．　ａ〜１］ｄ。

１２を介して装置本体２側と信号の伝達がされるように
なっている。また、スコープ１はＤＣ−ＤＣコンバータ
１５と太陽電池１６を具備しており、装置本体２側から
勾えられる照明光を取込んで電力を得る。

ＣＣＤ４は、スコープ線端部に取付けられ、被写体像の
イメージデータを蓄積するものであり、このイメージデ
ータはクロックトラ−（ｌ’：　５から！ｊえられるＣ
ＣＤ駆動クロックに同期して映像信号として読出される
。

ノイズ除去部６は、読出された映像信号からリセットノ
イズを除去する。

タイミングコントローラ７は、装置本体２側から与えら
れるタイミング信号に合わけて、ＣＣＤ４に蓄積された
イメージデータを読出すためのクロックタイミングをと
り、このクロックパルスをクロックトライバ５．及びノ
イズ除去部６に（ｉ（給する。

レンジ圧縮部８は、リセットノイズ除去後のＯ８信号の
ダイナミックレンジを小さくするものであり、一般的に
はＡＧＣ（オートゲインコントロール）によってＣＣＤ
４の受ける光が弱いときにはゲインが大きくなり、光か
強いときにはゲインが小さくなるように動作する。これ
は、例えば人出力特性が対数になっているログアンプを
使用し７ても良い。

ローパスフィルタ９は、必要のない高周波成分を除去す
ることによって、後工程の光回路が飽和したり、消費電
力か増加するのを防止するものである。

操作スイッチ２０は、例えば被写体像を写真撮影する際
に動作するものであり、シングルチップマイコン等で構
成されるスコープコントローラ］０によって制御される
。

スコープコントローラ］０は、操作スイッチ２０の情報
やスコープＩＤ等をコード化し、通信回線２１ａを介し
て装置本体２側に伝送するとともに、装置本体２から与
えられる情報を得る。そして、タイミングコントローラ
７を制御し、例えばＣＣＤ４のシャッタ動作を行なわせ
る。また、タイミングコンローラ７からの同期信号を取
込んでフィールドインデックス等の情報を得、これを装
置本体２側に送ることも可能である。

一方、装置本体２は、タイミングジェネレータ１３と、
色分離回路〕４と、ランプ］７と、インターフェース１
８．及びＣＰ　Ｕ　１．９を有している。

タイミング／エネレータ１３は、ＣＣＤ４の読出しタイ
ミンクを生成し、これを色分離回路１４゜及びスコープ
１側へ伝送している。

色分離回路１４は、スコープ］側から伝送された映像信
号を輝度Ｙと色信号（Ｒ−Ｙ）、（ＢＹ）とに分離し、
図示しないメモリ等に供給する。

ＣＰＵ１９は、装置本体２を統轄的に制御するものであ
り、例えばスコープコントローラ］Ｏからの信号を受け
て電磁弁（不図示）やカメラ（不図示）を制御する。

また、スコープ１と装置本体２はコネクタ１１ａ〜ｌ］
ｄ、１２によって光学的に接続される。

光コネクタ１１　ａ〜１１ｄは、デ、イジタル信号を光
電変換し、光信号として伝達するものであり、各光コネ
クタ１　］、　ａ〜１１−　ｄは同一構成であるので、
光コネクタｌｌａを例に示すと、該コネクタ１、１　ａ
の送信側（装置本体２側）には発光ダイオドＬＥＤ３．
及びＭＯＳ−ＦＥＴ　（ＱＢ）が設けられ、受信側（ス
コープ１側）にはフォトダイオ−＋：　Ｐ　ＨＤ　３　
、及びコンパレータＵ４が設けられている。そして、発
光ダイオードＬＥＤ３による照射光をフォトダイオード
ＰＨＤ３て受光することにより、デ、イシタル信号か伝
送されるようになっている。

光コネクタ１２は、アナログ信号を光信号に変換して伝
達するものであり、送信側（スコープ１側）に発光ダイ
オードＬＥＤＩと、フォトダイオードＰＨＤ２と、差動
アンプＵｌ、Ｕ３．及びＭＯＳ−ＦＥＴ　（Ｑｌ）が設
けられており、受信側（装置本体２側）に発光ダイオー
ドＬＥＤ２と、フォトダイオードＰＨＤＩと、差動アン
プＵ２及びＭＯＳ−ＦＥＴ　（Ｑ２）が設けられている
。

そして、スコープ１のローパスフィルタ９を通過した映
像信号（アナログ信号）を装置本体２の色分離回路１４
に伝達する。

次に、本実施例の作用について説明する。

いま、タイミングジェネレータ１３でＣＣＤ４を読出信
号（ディジタル）が生成されると、このタイミング信号
は光コネクタｌｌａ　　ｌｌｂに供給される。なお、光
コネクタ１．１ａ、ｌｌｂを用いた２系統の送信を実施
しているのは、伝送の信頼性を向上させるためてあり、
両系統は同一構成である。ここでは光コネクタ１１ａに
よる伝送についてのみ説明する。

光コネクタｌｌａに供給されたタイミング信号は、ＭＯ
Ｓ−ＦＥＴ　（ＱＢ）のケートに人力されるので、この
タイミング信号によってＦＥＴ（ＱＢ）がオン・オフ動
作する。これによって、発光ダイオードＬＥＤ３に印加
される電圧が切換わるので、オン時には点灯、オフ時に
は消灯する。

そして、光コネクタｌｌａのスコープ１側では、フォト
ダイオードＰＨＤ３によって、発光ダイオドＬＥＤ３か
ら照射された光が受光される。このとき、フォトダイオ
ードＰＨＤ３は、抵抗Ｒ１によって逆バイアスされてい
るので、受光した光量にほぼ比例した電圧信号が発生ず
る。そして、この電圧信号の高低をコンパレータＵ４て
検出することによって、デイ／タル信号か中成される。

なお、この例では、オン・オフ動作の応答速度を速くし
、かつ消費電力を小さくするためにはＭＯＳ−ＦＥＴ　
（ＱｌＢ）を用いているが、他のスイッチング素子を用
いても良い。また、発光ダイオードＬＥＤ３は、効率の
良い赤外線を放出するものを使用するのか一般的である
か、可視光のものでも良い。更に、レーザダイオードを
使用すれば応答速度が速くなる。また、電球や放電管等
の自発光を使用してもよい。また、自発光でなくても、
他の光源からの光をＬＣＤ等の光電効果を持つもので電
気的に変調し、光信号とすることも可能である。これと
同様に、他の光源からの光をミラーやスリット等で機械
的に変調して光信号を出射しても良い。

更に、この例では、受光素子としてフォ］・ダイオード
ＰＨＤ３を用いる構成としたが、フォトトランジスタや
ＣＤＳセル等を使用しても良い。また、ディジタル信号
は、「オン」　　「オフ」の２値信号として伝送したか
、Ａ　Ｍ変調やＦ　Ｍ変調のような変調を加えても良い
。また、この例では、フォトダイオードＰ　ＨＤ　３の
出力を電圧信号として検出しているか、電流信号を用い
た方か光電変換がリニアであるので、電流信号として検
出する構成としても良い。

こうして、タイミングジェネレータ１３から出力された
タイミング信号（ディジタル信号）が、−旦、光信号に
変換され、光コネクタｌｌａの接続位置３を伝送された
後、再びディジタル信号に変換されるのである。

その後、このタイミング信号によってＣＣＤ４が動作し
、アナログ信号である映像信号が得られると、この映像
信号はノイズ除去部６．レンジ圧縮部８．及びローパス
フィルタ９を経て、光コネクタ１２に供給される。

供給された映像信号は、光コネクタ１２のスコプ１側に
設けられた差動アンプＵ１のプラス端子に入力され、ド
ライバ用のＭＯＳ−ＦＥＴ　（Ｑｌ）を経て発光ダイオ
ードＬＥＤＩに導かれる。

そして、発光ダイオードＬＥＤＩから映像信号に対応し
た光が照射される。

その後、この照射光は装置本体２側のフォトダイオード
ＰＨＤＩで受光されて電流信号が得られ、この電流信号
は差動アンプＵ２で電圧信号に変換される。こうして得
られた電圧信号は、そのまま映像信号として色分離回路
］４に出力しても良いか、この例では、発光ダイオード
ＬＥＤ１とフォトダイオードＰＨＤＩ間における光のば
らつきや、光軸のずれによる送信誤差を低減させるため
に、差動アンプＵ２から出力された電圧信号をスコープ
１側にフィードバックさせている。

即ち、差動アンプＵ２の出力信号を、ドライバ用のＭＯ
Ｓ−ＦＥＴ　（Ｑ２）を介して発光ダイオードＬＥＤ２
に導き、該出力信号に対応する光信号を装置本体２側か
らスコープ１側に照射する。

すると、この照射光はフォトダイオードＰＨＤ２で受光
された後、差動アンプＵ３で電圧信号に変換され、差動
アンプＵ１のマイナス端子に供給される。差動アンプＵ
１は、プラス端子とマイナス端子の入力の差か零となる
ように電圧信号が出力されるから、フィードバックルー
プ上にある各素子のゲインを所定値に設定しておけば、
差動アンプＵ１の出力信号と、このアンプＵ１のマイナ
ス端子に供給される入力信号とが等しくなるように制御
される。これによって、光伝送の安定性か向上する。

なお、この例では、光コネクタ１２を１個用いる構成と
したが、これを複数個並設し、各コネクタで伝送された
信号を基に差動動作させれば、高い信頼性を得ることが
できる。

こうして、アナログ信号である映像信号が、旦光信号に
変換され、光コネクタ１２の接続位置３を伝送された後
、再び映像信号に変換されるのである。

また、スコープ１側に電力を供給するために、装置本体
２側のランプ１７から光が照射され、この照射光はスコ
ープ１側の太陽電池１６に受光される。これによって、
太陽電池１６は電力を発生し、Ｄ（、−ＤＣコンバータ
１５によって所定レベルの電圧に調節され、各需要端へ
と供給されるのである。

次に、スコープ１と装置本体２とを着脱するコネクタの
構造について説明する。第２図は、装置本体２側のコネ
クタを正面から見た図である。

図示のように、このコネクタは、ライトガイド接続部３
１と、送気・送水管接続部３２と、吸引管接続部３３と
、コネクタロック３４と、信号接続部３５と、電力接続
部３６を有している。

ライトガイド接続部３１は、被写体に照射する照明光を
伝達するライトガイドを接続するものであり、スコープ
１側と装置本体２側で光軸が合わないと、照明効率か低
下したり、配光特性が変動する等の不具合が生じるため
、当該コネクタは、このライトガイド接続部３１に芯を
合わせて設計される。

送気・送水管接続部３２は、ＣＯ２等の気体や水をスコ
ープ１に送るパイプを接続し、吸引管接続部３３は、体
液等を吸引するパイプを接続するものである。

信号接続部３５は、第１図で説明した光コネクタで構成
されており、この例では、６系統の信号か伝送可能とな
っている。

電力接続部３６は、スコープ１て消費する電力用の光を
伝達するものである。

第３図は、第２図に示すコネクタをｘ−ｘ’で切断した
ときの断面図である。図示のように、ライトガイド接続
部３１のスコープ側には、位置出し用のシャフト４１か
設けられており、これによってスコープ側と装置本体の
光軸がずれることなく嵌合するようになっている。

また、信号接続部３５のスコープ側にはフォトダイオー
ド３８が設けられ、装置本体側には発光ダイオード３９
が配設されている。そして、光による信号の伝達が可能
となっている。電力接続部３６は、装置本体側に、ラン
プ１７を有しておりこのランプ１７は保護ガラス４０に
よって密閉されている。また、スコープ側には、太陽電
池］６か配設されており、保護ガラス４３によって密閉
されている。なお、太陽電池は高温下で効率が低下する
ので、裏面には図示しないアルミニウムや銅などの放熱
か配設される。

第４図は信号接続部３５の断面図である。図示のように
、信号接続部３５は、スコープ側と装置本体側とて、発
光ダイオード３８とフォトダイオード３９とが対向配置
されており、一方から照射される光信号が他方で受光さ
れるようになっている。また、コネクタを嵌合させたと
きの位置すれを補償するために、拡散板４６を設けてい
る。更に、異なる信号伝達系からの光を誤まって受光し
ないように、コネクタ表面には凹凸形状をもつ光バリヤ
４４が形成されており、嵌合時の光もれを防止している
。なお、光バリヤ４４は汚れ等を洗浄しやすいように鋭
角をさけ、その表面は曲面状に形成されている。

また、この例では、保護ガラス４０や拡散板４６をコネ
クタ本体に取付ける構成となっているが、プラスチック
等で同時に成形しても良い。また、発光ダイオード３８
及びフォトダイオード３９をコネクタ表面部に配設した
が、これらの素子３８゜３つを装置本体内部、及びスコ
ープ内部に配設し、コネクタ表面まで光ファイバを用い
て光を導くようにしても良い。

こうして、金属部分を露出せずにコネクタを構成するこ
とができるのである。

このようにして、本実施例では、スコープ１と装置本体
２との間を伝達すべく信号（ディジタル及びアナログ）
を光信号に変換して伝送している。

従って、コネクタ部に複雑な構造を必要としないので、
故障が少なくなり高い信頼性で信号の伝達か可能となる
。

また、コネクタの表面に金属部分か露出しないので、ス
コープ１を装置本体２から取外して洗浄する際に、金属
部分に水分が付着することがなく耐水性が向上する。こ
れによって、金属が腐食する等の不具合は解消される。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明による内視鏡スコープの接
続機構では、タイミング信号や、映像信号等のスコープ
と装置本体との間を伝達する信号が光信号に変換されて
、コネクタ間を伝送される。

従って、従来のように電気接点を設ける必要はなく、コ
ネクタを簡易に構成することができるようになる。これ
によって、コネクタ部での信号伝達の信頼性が著しく向
上する。

また、コネクタ間は光によって信号が伝達されるので、
金属表面が露出することはなく、コネクタ表面を耐水性
に優れた防水構造とすることができるという効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の接続機構か適用された内視鏡装置の構
成を示すブロック図、第２図は装置本体側のコネクタを
正面から見た図、第３図はコネクタを側面から見た断面
図、第４図は信号伝達部の断面図である。 １・・・スコープ　２・・・装置本体 ３・・・接続装置 １、１　ａ〜１１ｄ・・・光コネクタ（ディジタル用）
１２・・・光コネクタ（アナログ用） ４０．４３・・・保護ガラス　４１・・・シャフト４４
・・光バリヤ　４６・・・拡散板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内視鏡装置本体とスコープとが、一対の着脱可能
   なコネクタを介して接続される内視鏡スコープの接続機
   構において、前記各コネクタは、自方から他方へ伝達す
   る電気信号を光信号に変換して出力する手段と、 他方から自方へ伝達される光信号を受光して電気信号に
   変換する手段と、 を有することを特徴とする内視鏡スコープの接続機構。
2. （２）前記本体側のコネクタは照明手段を具備し、前記
   スコープ側のコネクタは、前記照明手段による照明光を
   受光して電力を発生する太陽電池を有する請求項１記載
   の内視鏡スコープの接続機構。