(57)【要約】【課題】  モニタ電子内視鏡と、電子内視鏡から出力される画像信号を処理する内視鏡用プロセッサと、内視鏡用プロセッサによって処理された画像を表示するモニタとを備えた電子内視鏡システムにおいて、高解像度の画像を扱う場合であってもノイズによる画質の劣化が防止され、また、Ａ／Ｄ変換やＤ／Ａ変換によって発生しうる表示画面の劣化を防止可能とする、内視鏡システムを提供することである。【解決手段】  内視鏡用プロセッサから出力される画像の映像信号が、プロセッサから前記モニタまで差動伝送によって伝送される構成として、上記課題を解決した。この差動伝送はデジタル信号を伝送するものであってもよく、例えばＤＶＩ規格に基づく伝送である。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察対象物の光学像である内視鏡画像を撮像手段で撮像し、前記内視鏡画像の画像信号をアナログ信号として生成する内視鏡と、
アナログ信号である前記画像信号を所定の形式の映像信号に変換するプロセッサと、
前記映像信号に基づいた前記内視鏡画像を表示するモニタとを有し、
前記映像信号は、前記プロセッサから前記モニタまで差動伝送によって伝送される、
ことを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記差動伝送によって伝送される映像信号はデジタル信号である、ことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記差動伝送は、ＤＶＩ規格に基づくものである、ことを特徴とする請求項２に記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記プロセッサは、ＤＶＩ出力端子を備える、ことを特徴とする請求項３に記載の電子内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モニタ電子内視鏡と、電子内視鏡から出力される画像信号を処理する内視鏡用プロセッサと、内視鏡用プロセッサによって処理された画像を表示するモニタとを備えた電子内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば特許文献１に記載のもののような、内視鏡のスコープ先端に設けられた撮像装置により患部を撮像し、撮像装置から出力される画像信号を画像処理回路により処理して、モニタに表示する電子内視鏡システムが知られている。
【特許文献１】特開平１１−２６７０９６号公報
【０００３】
図１は、従来から使用されている電子内視鏡システムの一例の概略図である。電子内視鏡システム１００は、内視鏡１０１、プロセッサ１０２、液晶のモニタ１０３を備える。内視鏡１０１は、その先端部にＣＣＤ等の撮像素子１０７を備えている。プロセッサ１０２は内視鏡１０１と接続されており、撮像素子１０７から出力される画像信号を処理して所定の形式のアナログビデオ信号を生成する。プロセッサ１０２は、アナログ／デジタル（以下Ａ／Ｄとする）変換器１０９、メモリ１１１、画像処理回路１１３、デジタル／アナログ（以下Ｄ／Ａとする）変換器１１５、およびアナログ信号出力部１１７を有し、これらによって画像信号は処理されてアナログビデオ信号が生成される。プロセッサ１０２によって生成されたビデオ信号は、アナログ信号用ケーブル１２５を介してモニタ１０３に送られ、モニタ１０３に画像が表示される。ここで、プロセッサは表示装置用コントローラ１２３を有し、これによってモニタ１０３で表示をするために必要な処理が行われる。また、プロセッサ１０２には光源１０５が内蔵されており、この光源１０５によって生成された照明光は内視鏡１０１に内蔵されているライトガイドを介して内視鏡１０１の先端部に送られ、内視鏡先端部の周囲がこの照明光によって照射されるようになっている。
【０００４】
上記説明した従来の電子内視鏡システムによる画像処理動作につき、以下説明する。観察対象物の画像は、撮像素子１０７で撮像され、撮像素子１０７は撮像した画像に対応するアナログの画像信号を出力する。この画像信号はプロセッサ１０２のＡ／Ｄ変換器１０９に送信される。アナログ信号である画像信号は、Ａ／Ｄ変換器１０９によってデジタル画像データに変換され、メモリ１１１に保存される。メモリ１１１に保存されたデジタル画像データは画像処理回路１１３に読み出される。画像処理回路１１３は読み出したデジタルデータに各種画像処理を施し、さらにこれをデジタル映像信号に変換する。そしてその映像信号は、Ｄ／Ａ変換器１１５で再びアナログの映像信号に変換され、アナログ信号出力部１１７からアナログ信号用ケーブル１２５を経由して、モニタ１０３のアナログ信号入力部１１９に入力される。アナログ信号に変換された映像信号は、Ａ／Ｄ変換器１２１で再びデジタル信号に変換され表示装置用コントローラ１２３に入力される。表示装置用コントローラ１２３は、このデジタル信号に基づいて、モニタ１０３の液晶画面の各ピクセルを制御し、この結果、撮像素子１０７によって撮像された画像がモニタ１０３の液晶画面上に表示される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の内視鏡システムは、ＲＧＢ以上説明した従来の内視鏡システムにおいては、ＰＣモニタ用アナログＲＧＢケーブル等のアナログ信号用ケーブル１２５を用いて映像信号を送信するようになっている。このケーブル１２５は、一般にＲＧＢ各色および同期信号についてそれぞれ１本の信号ケーブルを割り当てている。
【０００６】
映像の高画質化の要求もあって、高画質（高画素）ＣＣＤの解像度は数百万画素まで向上している。その結果、近年の内視鏡システムにおいては、モニタに表示される画像の解像度も増大傾向にある。また、画面のチラツキを抑えるため、フレーム表示速度は６０フレーム／秒以上とすることが好ましい。このため、モニタ上での表示解像度の増大に伴って、アナログ信号用ケーブル１２５が伝送すべきデータ量は増加することとなる。例えば、１フレーム当たり数百万画素程度の画像を６０フレーム／秒で表示させる場合、一秒間に送信しなければならない画素数（ドットクロック）は数１００メガヘルツとなる。このように、ケーブルが伝送しなければならないデータ量が増大すると、ケーブルに外部からノイズが加えられた場合、そのノイズが加わった画素の輝度値の変化量はデータ量が少ない（すなわち解像度が低い）場合と比べて大きくなる。従って、画素数の大きい撮像素子を使用する内視鏡のシステムは、ノイズによる画像の劣化の程度が大きくなる傾向にある。特に、内視鏡システムにおいては光源がノイズ発生源となりやすいため、モニタ１０３とプロセッサ１０２の配置位置によっては、多くのノイズが混入し、モニタ１０３に表示される画像の画質が大きく劣化する可能性がある。
【０００７】
また図１に示した内視鏡システムにおいて、信号のアナログ／デジタルの変換に注目すると、内視鏡１０１からプロセッサ１０２に送信される信号はアナログ信号であり、Ａ／Ｄ変換器１０９でアナログ信号からデジタル信号に変換され、さらにＤ／Ａ変換器１１５でデジタル信号からアナログ信号に変換され、さらにＡ／Ｄ変換器１２１でアナログ信号からデジタル信号に変換されている。一般的にＡ／Ｄ変換及びＤ／Ａ変換は、信号データの損失と表示させる画質の低下をもたらす。従って、モニタ１０３に表示される映像の高画質化をするために、Ａ／Ｄ変換及びＤ／Ａ変換の回数をできる限り減らすことが望まれている。
【０００８】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものである。その目的は、高解像度の画像を扱う場合であってもノイズによる画質の劣化が防止され、また、Ａ／Ｄ変換やＤ／Ａ変換によって発生しうる表示画面の劣化を防止可能とする、内視鏡システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の電子内視鏡システムにおいては、プロセッサによって生成された映像信号は、プロセッサからモニタまで差動伝送によって伝送される。
【００１０】
差動伝送とは、１つの信号を互いに逆位相の２本のケーブルで伝送するものである。信号の受信側（すなわちモニタ側）では、この２本の受信信号の差分をとって信号に含まれる情報を得る。これらの２本のケーブルは、互いに近接しており、外部からノイズが加わる場合は、同程度のノイズが２本のケーブルに同時に入力されるようになっている。前述のように差分伝送においては、伝送される情報が２本のケーブルにて送られる信号の差分であるため、２本のケーブルの双方に同程度のノイズが加わっても、両ケーブルの信号レベルの差分をとることによってノイズがキャンセルされる。本発明においては、差動伝送によって映像信号がモニタに送られるようになっているため、ノイズがケーブルに印加されたとしても、画像情報の損失はほとんど無く、結果としてモニタに表示される画像の劣化が防止される。
【００１１】
上記の差動信号による伝送は、映像信号がデジタル信号である場合に特に有効である。デジタル信号の伝送においては、データの伝送速度が上がるほど信号レベルを低下させる必要があるため、アナログ信号と比べてノイズの影響を受けやすい。従って、プロセッサとモニタとのデータ通信がデジタル信号で行われるような場合は、差動伝送を用いることによって、モニタに表示させる画像の画質の劣化をより効果的に防止することができる。また、プロセッサとモニタとの間で伝送される信号をデジタル信号とすることによって、プロセッサ内でデジタル画像データとして処理されている画像を、情報の損失を起こさずにデジタル映像信号に変換することになる。従って、従来の構成において必要とされたＤ／Ａ変換器が不要となり、このＤ／Ａ変換器の動作に起因する情報の損失を防止でき、結果としてモニタに表示される画像の画質が向上する。さらに、モニタが液晶モニタのような、デジタル映像信号から直接スクリーンの制御信号を生成可能なものであれば、従来の構成で液晶モニタに必要とされていたＡ／Ｄ変換器が不要となり、このＡ／Ｄ変換器の動作に起因する情報の損失を防止でき、結果としてモニタに表示される画像の画質が向上する。加えて、プロセッサやモニタを構成する部品点数が削減されるので、コストメリットもある。
【００１２】
なお、差動伝送を用いた映像信号の伝送方法としては、例えば、ＤＶＩ規格に基づく伝送が考えられる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明によれば、高解像度の撮像素子から出力される高解像度の画像をモニタに表示させるような内視鏡システムにおいて、モニタに表示される画像の劣化を防止可能な、内視鏡システムが実現される。また、ノイズによる画質の劣化が防止されるため、プロセッサに対するモニタの相対位置を比較的自由なものとすることができ、術者が見易い位置にモニタを設置可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図２は、本発明による内視鏡システムを示す概略図である。電子内視鏡システム２００は、内視鏡２０１、プロセッサ２０２、モニタ２０３、及びプロセッサ２０２とモニタ２０３との間でデジタル信号を伝達する信号ケーブル２２５を備える。信号ケーブル２２５は、信号ケーブル２２５Ａ及び２２５Ｂを備える。
【００１５】
内視鏡２０１は、観察対象物を撮像し、撮像の結果として得られた画像を画像信号として出力する撮像素子２０７を備える。プロセッサ２０２は、内視鏡２０１の撮像素子２０７からの画像信号をＡ／Ｄ変換してデジタル画像データを生成するＡ／Ｄ変換器２０９、Ａ／Ｄ変換の結果得られた画像データを一時的に保存するメモリ２１１、画像データをモニタ２０３で表示させるための映像信号２２７に変換処理する画像処理回路２１３、映像信号２２７を差動信号としてプロセッサ２０２の外部に出力する差動ドライバ２１７Ｒ、２１７Ｇ、２１７Ｂを備えた信号出力部２１７、及び内視鏡２０１を介して観察対象物を照射するための照射光を発光する光源２０５を備える。
【００１６】
信号出力部２１７によって処理される映像信号２２７は、プロセッサ２０２の外殻に設けられた映像信号出力端子２２９に出力される。出力された映像信号２２７は、ケーブル２２５を介して液晶モニタ２０３に出力される。
【００１７】
モニタ２０３は、プロセッサ２０２から出力された映像信号２２７が入力される映像信号入力端子２２８、映像信号入力端子２２８を介して得られる差動信号としての映像信号２２７を処理する差動レシーバ２１９Ｒ、２１９Ｇ、２１９Ｂを備えた信号入力部２１９、信号入力部２１９によって処理された映像信号を図示されていないモニタ画面に画像として表示するためのデータ処理をする表示装置用コントローラ２２３と、を備える。以上の機構によって、内視鏡２０１の撮像素子２０７によって撮像された画像は、モニタ２０３の液晶画面上に表示される。
【００１８】
本実施形態においては、プロセッサ２０２から出力される映像信号２２７は、ＤＶＩ規格（Ｒｅｖｉｓｉｏｎ  １．０）に基づく差動信号である。従って、映像信号出力端子２２９はＤＶＩ信号出力端子であり、映像信号入力端子２２８はＤＶＩ信号入力端子である。なお図中、太線で書かれた信号は、デジタル信号を示すものである。以下、映像信号２２７の特徴およびその処理手順につき概説する。
【００１９】
撮像素子２０７からは、所定のタイミングで撮像素子２０７上の各画素セルに対応する輝度情報が出力されている。撮像素子２０７の各画素セルには、特定の色のカラーフィルタが設けられており、Ａ／Ｄ変換器２０９は撮像素子２０７の互いに隣接し、設けられたカラーフィルタの異なる複数の画素セルを一つの画素として処理し、これら複数の画素セル各々の輝度情報から、ＲＧＢ値としての色情報を生成する。Ａ／Ｄ変換器２０９は全ての撮像素子２０７を構成する全ての画素セルに対して同様の処理を行い、得られた色情報から撮像素子２０７の撮像した画像に対応するデジタル画像データを生成し、これをメモリ２１１に保存する。なお、デジタル画像データにおける各画素の輝度はＲＧＢそれぞれ８ｂｉｔ（計２４ビット）である。
【００２０】
画像処理回路は、メモリ２１１に保存されたデジタル画像データを１／６０秒毎のタイミングで読み出し、この画像データからデジタル映像信号を生成する。具体的には、格画素、ＲＧＢ各色の輝度情報（８ｂｉｔ）を読み出し、これに制御用の情報を付加し、ＲＧＢ各１０ｂｉｔ／画素の信号を生成する。これらの信号２２７Ｒ、２２７Ｇ、２２７Ｂは、それぞれ差動ドライバ２１７Ｒ、２１７Ｇ、２１７Ｂに送られる。なお、同期信号はＲの信号２２７Ｒの制御信号用のエリアに記録されている。
【００２１】
これらの信号２２７Ｒ、２２７Ｇ、２２７Ｂは、それぞれ差動ドライバ２１７Ｒ、２１７Ｇ、２１７Ｂによって、差動信号に変換される。
【００２２】
信号出力部２１７から信号入力部２１９までは、映像信号２２７は、差動伝送によりデジタル信号のまま送信される。一つの種類の映像信号には、それぞれ信号ケーブル２２５Ａ及び２２５Ｂが配され、２２５Ａによって伝送される信号の値と２２５Ｂによって伝送される信号の値の差が、伝送されるべき映像信号の値となる。そして、映像信号２２７Ｒ、２２７Ｇ、２２７Ｂは、それぞれ信号入力部２１９を構成する差動レシーバ２１９Ｒ、２１９Ｇ、２１９Ｂによって、信号出力部２１７によって処理される前の（すなわち、差動信号化されていない）信号に再変換される。再変換された映像信号２２７は、表示装置用コントローラ２２３に送信される。このように、プロセッサ２０２とモニタ２０３との間の映像信号の伝送に差動伝送を使用することにより、ノイズがケーブルに印加されたとしても、画像情報の損失はほとんど無く、結果としてモニタに表示される画像の劣化が防止される。
【００２３】
以上説明した実施形態においては、プロセッサとモニタとの間で伝送される映像信号としてデジタル信号を用いている。しかしながら、アナログ映像信号を差動信号として伝送する構成としてもよい。この構成においても、映像信号に加わるノイズに起因する画質の劣化を防止可能となる。しかしながら、Ａ／Ｄ変換やＤ／Ａ変換を省略可能であるという点において、本実施形態の構成はより好適であるといえる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、従来から使用されている電子内視鏡システムの概略図である。
【図２】図２は、本発明による内視鏡システムを示す概略図である。
【符号の説明】
【００２５】
２００  電子内視鏡システム
２０１  内視鏡
２０２  プロセッサ
２０３  モニタ
２０５  光源
２０７  撮像素子
２０９  Ａ／Ｄ変換器
２１１  メモリ
２１３  画像処理回路
２１７  信号出力部
２１９  信号入力部
２２３  表示装置用コントローラ
２２５  信号ケーブル
２２７  映像信号
２２８  映像信号入力端子
２２９  映像信号出力端子
【図１】
2006015131.tif 000003
【図２】
2006015131.tif 000004