(57)【要約】【課題】伝送路が損傷した場合の画像品質の低下を抑制する。【解決手段】内視鏡システムは、間隔をあけて繰り返し被写体を撮像する撮像素子と、前記撮像素子から出力される画像信号を伝送する伝送路と、を有する内視鏡と、撮像素子から伝送された画像信号を処理するプロセッサと、を備える。内視鏡またはプロセッサは、撮像素子から伝送された画像信号の劣化の程度に基づいて、前記撮像素子のフレームレートを調節するプロセッサと、を備える。【選択図】図４
2018023612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔をあけて繰り返し被写体を撮像する撮像素子と、前記撮像素子から出力される画像信号を伝送する伝送路と、を有する内視鏡と、
前記撮像素子から伝送された画像信号を処理するプロセッサと、を備え、
前記内視鏡または前記プロセッサは、前記撮像素子から伝送された画像信号の劣化の程度に基づいて、前記撮像素子のフレームレートを調節することを特徴とする内視鏡システム。
【請求項２】
前記内視鏡または前記プロセッサは、前記画像信号の劣化の程度を表すアイパターンのアイ開口率に基づいて、前記フレームレートの調節を行う、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記内視鏡または前記プロセッサは、前記画像信号の劣化の程度に基づいて、前記伝送路が損傷したか否かを判定する判定部を有し、
前記内視鏡システムは、さらに、前記判定部によって前記伝送路が損傷したと判定された場合に、前記伝送路が損傷したことを表示するディスプレイを備える、請求項１又は２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記内視鏡または前記プロセッサは、前記伝送路が損傷したか否かを判定する判定部を有し、
前記判定部は、前記画像信号を用いてクロック信号を生成する機能を有し、前記画像信号の劣化の程度が許容範囲外であることでクロック信号を生成できなかった場合に、前記伝送路が損傷したと判定し、
前記内視鏡システムは、さらに、前記判定部によって前記伝送路が損傷したと判定された場合に、前記伝送路が損傷したことを表示するディスプレイを備える、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記伝送路は複数の線路を有し、前記撮像素子から出力された画像信号は、前記複数の線路を用いて伝送され、
前記プロセッサは、前記フレームレートを調節しても前記画像信号の劣化の程度が許容範囲外である場合に、当該画像信号が伝送された線路を除く他の線路を用いて前記画像が伝送されるよう伝送経路を切り替える、請求項１から４のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記画像信号は差動伝送される、請求項１から５のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡システムは、一般に、撮像素子を有する内視鏡と、撮像素子から出力された画像信号を処理するプロセッサと、を備えている。プロセッサは内視鏡と接続され、内視鏡内には、撮像素子とプロセッサの間を延びるように、画像信号の伝送路が配されている。撮像素子は、間隔をあけて繰り返し被写体を撮像し、撮像素子から出力された各画像信号は順次、伝送路を通ってプロセッサに伝送され、プロセッサにより処理された後、処理によって生成した画像が、例えばディスプレイに出力される。
【０００３】
内視鏡は、体腔に挿入されたときの被験者の負担を軽減するため、外径寸法に関して厳しい制約が課せられている。このため、伝送路として、線径の細いケーブルを用いることが求められている。一方で、伝送路に用いられるケーブルは、手技が行われる間繰り返し屈曲させられ、ストレスを受けやすい。このため、内視鏡内のケーブルは、劣化しやすく、また、劣化の程度が進むことで断線する場合がある。
従来の内視鏡システムにおいて、複数の線路とともに内視鏡内に配されたグランド線の断線を検知する技術が知られている（特許文献１）。この技術では、特定の計測手段を用いてグランド線の合成抵抗値を計測し、計測結果に基づいてグランド線の断線の検知が行われる。計測手段には、具体的に、グランド線とグランドとの間に挿入されたスイッチ等が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２９７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の技術は、伝送路として同軸ケーブルを用いるものであるため、内視鏡の外径を細くすることが困難である。また、断線を検知するためのスイッチ等の専用の部品を別途設ける必要があり、コストアップや、プロセッサ内の基板面積の増加を招く。また、断線するまでにグランド線が劣化した場合にも画像の生成に障害が発生する可能性があり、その場合に対処することができない。
また、内視鏡内のケーブルが劣化または断線（以降、まとめて損傷ともいう）すると、画像信号が劣化し、プロセッサによって処理されて生成した画像の品質が低下する場合がある。
【０００６】
本発明は、伝送路が損傷した場合の画像品質の低下を抑制することのできる内視鏡システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、下記（１）〜（７）の内視鏡システムを提供する。
（１）間隔をあけて繰り返し被写体を撮像する撮像素子と、前記撮像素子から出力される画像信号を伝送する伝送路と、を有する内視鏡と、
前記撮像素子から伝送された画像信号を処理するプロセッサと、を備え、
前記内視鏡または前記プロセッサは、前記撮像素子から伝送された画像信号の劣化の程度に基づいて、前記撮像素子のフレームレートを調節することを特徴とする内視鏡システム。
【０００８】
（２）前記内視鏡または前記プロセッサは、前記画像信号の劣化の程度を表すアイパターンのアイ開口率に基づいて、前記フレームレートの調節を行う、前記（１）に記載の内視鏡システム。
【０００９】
（３）前記内視鏡または前記プロセッサは、前記画像信号の劣化の程度に基づいて、前記伝送路が損傷したか否かを判定する判定部を有し、
前記内視鏡システムは、さらに、前記判定部によって前記伝送路が損傷したと判定された場合に、前記伝送路が損傷したことを表示するディスプレイを備える、前記（１）又は前記（２）に記載の内視鏡システム。
【００１０】
（４）前記内視鏡または前記プロセッサは、前記伝送路が損傷したか否かを判定する判定部を有し、
前記判定部は、前記画像信号を用いてクロック信号を生成する機能を有し、前記画像信号の劣化の程度が許容範囲外であることでクロック信号を生成できなかった場合に、前記伝送路が損傷したと判定し、
前記内視鏡システムは、さらに、前記判定部によって前記伝送路が損傷したと判定された場合に、前記伝送路が損傷したことを表示するディスプレイを備える、前記（１）に記載の内視鏡システム。
【００１１】
（５）前記伝送路は複数の線路を有し、前記撮像素子から出力された画像信号は、前記複数の線路を用いて伝送され、
前記線路を伝送される画像信号は、同じフレームレートで前記撮像素子によって撮像されたものであり、
前記内視鏡または前記プロセッサは、前記線路のうち少なくとも１つの線路を伝送した画像信号の劣化の程度に基づいて、前記フレームレートの調節を行う、前記（１）から前記（４）のいずれか１つに記載の内視鏡システム。
【００１２】
（６）前記プロセッサは、前記フレームレートを調節しても前記画像信号の劣化の程度が許容範囲外である場合に、当該画像信号が伝送された線路を除く他の線路を用いて前記画像が伝送されるよう伝送経路を切り替える、前記（５）に記載の内視鏡システム。
【００１３】
（７）前記画像信号は差動伝送される、前記（１）から前記（６）のいずれか１つに記載の内視鏡システム。
【発明の効果】
【００１４】
上述の内視鏡システムによれば、伝送路が損傷した場合の画像品質の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態の内視鏡システムの外観斜視図である。
【図２】本実施形態の内視鏡システムの主な構成を示すブロック構成図である。
【図３】（ａ）は、劣化の程度が許容範囲内にある画像信号のアイパターンの例を表す図であり、（ｂ）は、劣化の程度が許容範囲外である画像信号のアイパターンの例を表す図である。
【図４】本実施形態の内視鏡システムによるフレームレートの調節のフローの例を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態の内視鏡システムの変形例の主な構成を示すブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（内視鏡システムの構成）
以下、本発明の内視鏡システムについて詳細に説明する。図１は、本実施形態の内視鏡システム１の外観斜視図であり、図２は、内視鏡システム１の主な構成を示すブロック構成図である。内視鏡システム１は、プロセッサ２、光源装置３、内視鏡４、ディスプレイ５、を主に備える。光源装置３、内視鏡４、及びディスプレイ５は、それぞれプロセッサ２に接続される。なお、光源装置３とプロセッサ２とは別体で構成されているが、光源装置３がプロセッサ２に設けられて構成されてもよい。
【００１７】
光源装置３は、光源からの出射光を被写体の照射光として出力する装置である。光源装置３は、ランプ電源ドライバ３０６、光源であるランプ３０８、集光レンズ３１０、絞り３１２、モータ３１４、及びモータドライバ３１６、を主に備える。
【００１８】
ランプ３０８は、ランプ電源ドライバ３０６から供給される電力によって点灯し、光を放射する。ランプ３０８には、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等の高輝度ランプが適している。また、ランプ３０８として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプを使用することもできる。ランプ３０８から放射された出射光は、集光レンズ３１０によって集光され、絞り３１２で光量調整された後、ライトガイド４０４（図２参照）の入射端に被写体の照射光として入射する。絞り３１２は、モータドライバ３１６の制御信号によってモータ３１４の動作が制御されることにより開度が調節され、ディスプレイ５に表示される映像を適正な明るさにすることができる。
【００１９】
内視鏡４の先端には、図１に示すように、可撓性を有し、人体内部に挿入するための挿入部４２０が設けられている。挿入部４２０の先端近傍には、挿入部４２０の基端に連結された手元操作部４２２からの遠隔操作に応じて屈曲する屈曲部４２４が設けられている。屈曲部４２４の屈曲機構は、一般的な内視鏡に組み込まれている周知の機構である。屈曲機構は、手元操作部４２２に設けられた湾曲操作ノブの回転操作に連動した操作ワイヤの牽引によって屈曲部４２４を屈曲させるものである。屈曲部４２４の先端には、固体撮像素子（以降、撮像素子という）４１０を備えた先端部４０２が連結されている。湾曲操作ノブの回転操作による屈曲部４２４の屈曲動作に応じて先端部４０２の向きが変わることにより、内視鏡４による撮影領域が移動する。
【００２０】
内視鏡４は、後述するコネクタ部４１４から先端部４０２にかけての略全長に渡って配置された伝送路４３０及びライトガイド４０４を備えている。伝送路４３０は、撮像素子４１０から出力された画像信号を、コネクタ部４１４を経由してプロセッサ２に向けて伝送する。また、伝送路４３０は、後述する撮像素子ドライバ４１６から撮像素子４１０に供給される駆動信号を伝送する。伝送路４３０は、図示されない複数のケーブル（線路）を有していることが好ましい。この場合、画像信号は、全てのケーブルを用いて、あるいは、一部のケーブルを用いてプロセッサ２に伝送される。以降の説明では、ケーブルの本数が２本である場合を例に説明するが、ケーブルの本数は１本でもよく、３本以上であってもよい。各ケーブルは、画像信号を差動伝送するために、１対の信号線で構成されていることが好ましい。ライトガイド４０４は、光ファイバ束であり、光源装置３から供給された照射光を内視鏡４の先端部４０２まで導光する。
【００２１】
内視鏡４の先端部４０２は、図２に示すように、配光レンズ４０６、対物レンズ４０８、撮像素子４１０及び処理部４１２を備える。配光レンズ４０６は、ライトガイド４０４の先端面と対向して配置され、ライトガイド４０４の先端面から射出される照射光を発散させて、被写体を照明する。対物レンズ４０８は、被写体からの散乱光あるいは反射光を集光して、撮像素子４１０の受光面上で被写体の像を結像させる。
【００２２】
撮像素子４１０は、例えばＣＭＯＳ(Complimentary Metal Oxide Semiconductor)撮像素子が好適に用いられる。ＣＭＯＳ撮像素子が用いられる場合、撮像素子４１０は、例えば、ローリングシャッタによって被写体の像が撮像素子４１０の受光面に露光されることにより被写体を撮像する。ローリングシャッタは、１画素行〜数画素行を１つのブロックにして、このブロックごとに像を取得し、これを組み合わせて１つの画像にする。ブロック内は同時に露光して画像を取得するが、ブロック間では若干の時間差で露光が行われる。撮像素子４１０は、予め定められたまたは調節されたフレームレートに従って、間隔をあけて繰り返し被写体を撮像し、順次、撮像画像を出力する。撮像素子４１０の各受光位置で得られた撮像信号は、撮像素子４１０上の画素行によって２つの信号に分けられ、２本のケーブルのそれぞれに出力される。２本のケーブルのいずれにも同じフレームレートで撮像された画像信号が伝送され、ケーブル間で画像信号の伝送レートは等しい。
処理部４１２は、撮像素子４１０から出力される２つの信号のそれぞれを処理するよう２つ設けられている。図２では、処理部４１２を伝送路４３０上に１つ示す。処理部４１２は、図示されないアンプおよび信号変換部を有している。撮像素子４１０から出力された２つの信号は、それぞれ、アンプによって増幅された後、信号変換部によって、アナログ信号から、パラレル信号であるデジタル信号に変換され、さらに、デジタル信号からシリアル信号に変換され、映像信号として伝送路４３０を伝送される。処理部４１２は、撮像素子４１０と別体で構成されているが、処理部４１２が撮像素子４１０に設けられて構成されてもよい。
【００２３】
コネクタ部４１４は、撮像素子ドライバ４１６、メモリ４１８、映像信号処理部４２６、システムコントローラ４３６、及びタイミングコントローラ４３８を備える。
撮像素子ドライバ４１６は、撮像素子４１０に駆動信号を供給して撮像素子４１０を駆動させる。撮像素子ドライバ４１６は、後述するシステムコントローラ２０２に制御されたシステムコントローラ４３６に制御されて、フレームレートに同期したタイミングで駆動信号の供給を行う。また、撮像素子ドライバ４１６は、伝送路４３０を伝送された画像信号を、撮像画像の映像信号として映像信号処理部４２６に出力する。また、撮像素子ドライバ４１６は、メモリ４１８にアクセスして内視鏡４の固有情報を読み出し、映像信号処理部４２６及びプロセッサ２に出力する。メモリ４１８に記録される内視鏡４の固有情報には、例えば、撮像素子４１０の画素数や感度、動作可能なフレームレート、型番等が含まれる。
【００２４】
映像信号処理部４２６は、撮像素子４１０から出力された映像信号を処理する。映像信号処理部４２６は、イコライザ４３１ａ，４３１ｂ、信号変換部４３２ａ，４３２ｂ、及び第１プレ映像信号処理部４３４を主に備える。
イコライザ４３１ａ，４３１ｂは、撮像素子４１０から出力された２つの映像信号のそれぞれを受信する。より具体的に、２つの映像信号のうち一方の信号は、イコライザ４３１ａ（後述）に入力され、他方の信号は、イコライザ４３１ｂ（後述）に入力される。イコライザ４３１ａ，４３１ｂは、受信した映像信号に対し、増幅、波形の補正等の信号処理を行う。また、イコライザ４３１ａ，４３１ｂは、アイパターンのアイ開口率の大きさに基づいて、処理対象の映像信号が伝送されたケーブルが損傷したか否かを判定する。すなわち、イコライザ４３１ａ，４３１ｂは、本実施形態の判定部として機能する。アイパターンは、クロック信号をトリガとして映像信号の波形を重ね合わせることで作成される。アイパターンを用いた判定の処理に関しては、後でより詳細に説明する。なお、ケーブルが損傷したか否かの判定は、アイパターンを用いずに行ってもよい。
イコライザ４３１ａ、４３１ｂは、ケーブルが損傷したと判定した場合は、ケーブルが損傷したことの通知をシステムコントローラ４３６に出力するとともに、映像信号を信号変換部４３２ａ、４３２ｂに出力する。本実施形態の内視鏡システム１は、ケーブルが損傷したと判定された場合に、後述するフレームレートの調節を行う。フレームレートの調節は、内視鏡４およびプロセッサ２のいずれか一方が行うことができる。以降の説明では、代表して内視鏡４がフレームレートの調節を行う場合を例に説明するが、プロセッサ２がフレームレートの調節を行ってもよい。なお、イコライザ４３１ａ、４３１ｂは、ケーブルが損傷していないと判定した場合は、ケーブルが損傷したことの通知を出力することなく、映像信号を信号変換部４３２ａ、４３２ｂに出力する。
【００２５】
信号変換部４３２ａ、４３２ｂは、イコライザ４３１ａ，４３１ｂから出力された、シリアル信号である映像信号をパラレル信号に変換し、第１プレ映像信号処理部４３４に出力する。信号変換部４３２ａ、４３２ｂは、イコライザ４３１ａ，４３１ｂから入力される映像信号を用いてクロック信号を再生する機能を有していてもよい。
第１プレ映像信号処理部４３４は、信号変換部４３２ａ、４３２ｂのそれぞれから入力された２つの映像信号を１つの映像信号にまとめて、補正、マトリックス演算、Ｙ／Ｃ分離等の所定の信号処理を施す。信号処理を施した後、第１プレ映像信号処理部４３４は、映像信号をプロセッサ２に出力する。
【００２６】
システムコントローラ４３６は、システムコントローラ２０２に制御されて、内視鏡４の動作を制御する。タイミングコントローラ４３８は、システムコントローラ４３６によるタイミング制御に従って、後述するタイミングコントローラ２０４がクロック信号を供給するタイミングと同期して、撮像素子ドライバ４１６及び映像信号処理部４２６にクロック信号を供給する。クロック信号は、タイミングコントローラ４３８から供給されるものに代えて、例えば、信号変換部４３２ａ、４３２ｂが、伝送された映像信号を用いて生成したクロック信号であってもよい。
【００２７】
プロセッサ２は、内視鏡４から出力された映像信号をさらに信号処理してディスプレイ５に供給する装置である。
プロセッサ２には、内視鏡４と接続するためのコネクタ部２００（図１参照）が設けられている。また、内視鏡４の基端にはプロセッサ２のコネクタ部２００と接続するためのコネクタ部４１４が設けられている。コネクタ部４１４とコネクタ部２００が機械的に接続されることにより、内視鏡４とプロセッサ２とが電気的に接続され、光源装置３と内視鏡４が光学的に接続される。
【００２８】
プロセッサ２は、メモリ２０１、システムコントローラ２０２、タイミングコントローラ２０４、操作パネル２１８、及び映像信号処理部２２０を主に備える。システムコントローラ２０２は、メモリ２０１に記憶された各種プログラムを読み出して実行することにより、内視鏡システム１全体の動作を制御する。また、システムコントローラ２０２は、操作パネル２１８に入力され操作者（観察者）による指示に応じて電子内視鏡システム１の各種設定を変更する。タイミングコントローラ２０４は、システムコントローラ２０２によるタイミング制御に従って、映像信号処理部２２０にクロック信号を供給する。クロック信号は、タイミングコントローラ２０４から供給されるものに代えて、例えば、信号変換部４３２ａ、４３２ｂが、伝送された映像信号を用いて生成したクロック信号であってもよい。映像信号処理部２２０は、内視鏡４から供給される撮像画像の映像信号を処理して、ディスプレイ５に供給されるビデオフォーマット信号を生成する。
【００２９】
映像信号処理部２２０は、第２プレ映像信号処理部２２４、ポスト映像信号処理部２２６、及びフレームメモリ部２２８、を主に備える。
【００３０】
第２プレ映像信号処理部２２４は、内視鏡４の映像信号処理部４２６から入力された映像信号に対して、例えばＲＧＢの色ごとに色分離を行う。映像信号は、分離された色ごとに、撮像画像としてフレームメモリ部２２８に送られ記憶される。この場合、フレームメモリ部２２８は、分離された色の数に応じた数のフレームメモリを備える。撮像画像としてフレームメモリ部２２８に記憶される各色の撮像画像は、例えばタイミングコントローラ２０４によって制御されたタイミングで、フレームメモリ部２２８から各撮像画像が同時に読み出され、ポスト映像信号処理部２２６に出力される。
ポスト映像信号処理部２２６は、ディスプレイ表示用の画面データを生成し、生成されたディスプレイ表示用の画面データを所定のビデオフォーマット信号に変換する。変換されたビデオフォーマット信号は、ディスプレイ５に出力される。これにより、被写体の映像画像がディスプレイ５の表示画面に表示される。
【００３１】
なお、本実施形態の内視鏡システム１は、撮像素子４１０から出力される画像信号をシリアル信号に変換してプロセッサ２に伝送するものであるが、パラレル信号の画像信号をプロセッサ２に伝送するものであってもよい。
また、本実施形態の内視鏡システム１の各部の配置態様は、上記説明した態様に制限されず、内視鏡４が備える各部のうち一部がプロセッサ２に備えられていてもよく、逆に、プロセッサ２が備える各部のうち一部が内視鏡４に備えられていてもよい。例えば、内視鏡４が備える映像信号処理部４２６は、プロセッサ２の映像信号処理部２２０に含まれる部分として構成されてもよい。この場合、第１プレ映像信号処理部４３４の機能を、第２プレ映像信号処理部２２４の機能と統合することで、第１プレ映像信号処理部４３４を省略することができる。また、システムコントローラ４３６の機能をシステムコントローラ２０２の機能と統合することで、システムコントローラ４３６を省略することができる。また、タイミングコントローラ４３８の機能をタイミングコントローラ２０４の機能と統合することで、タイミングコントローラ４３８を省略することができる。
内視鏡システム１は以上のように構成される。
【００３２】
（フレームレートの調節）
本実施形態の内視鏡システム１では、内視鏡４において過度に屈曲動作が行われることで、ケーブルの表面が削れる等してケーブルが損傷する場合がある。ケーブルの損傷の態様には、劣化および断線が含まれる。劣化は、断線にいたっていないケーブルの損傷をいい、例えばケーブルの劣化が進行することで断線にいたる。ケーブルが損傷すると、ケーブルの伝送効率や特性インピーダンスが変化する結果、プロセッサ２が受信する映像信号が劣化する。このため、映像信号処理部４２６，２２０によって映像信号の処理が行われても、映像信号が途切れる等し、ケーブルが損傷していない場合と比べて画像品質が低下する場合がある。
【００３３】
信号が劣化していると、その信号のアイパターンのアイ開口率は低下する。図３（ａ）は、劣化の程度が許容範囲内にある画像信号のアイパターンの例を表す図であり、図３（ｂ）は、劣化の程度が許容範囲外である画像信号のアイパターンの例を表す図である。図３（ａ）および図３（ｂ）において、縦軸は画像信号の振幅を示し、横軸は時間を示す。アイ開口率は、種々の方法で計算または測定することができるが、例えば、時間軸方向の開口率、または、振幅軸方向の開口率を用いることができる。時間軸方向の開口率は、図３（ａ）に示すように、隣り合う２つの、平均振幅を示す時間軸上の位置の距離（時間幅）のうち、最大幅をＡ、最小幅をＢとしたとき下記式（１）で表される。
時間軸方向の開口率＝２Ｂ／（Ａ＋Ｂ）・・・（１）
振幅方向の開口率は、図３（ａ）に示すように、同じ時間軸上の位置における最大振幅をＣ、最小振幅をＤとしたとき、下記式（２）で表される。
振幅軸方向の開口率＝２Ｄ／（Ｃ＋Ｄ）・・・（２）
また、画像信号の劣化の程度の許容範囲は、例えば、時間軸方向の開口率、または、振幅軸方向の開口率が所定値以下である範囲である。開口率の所定値は、後述するフレームレートの調節を行うべきタイミングを考慮して設定される。なお、画像信号の劣化の程度の許容範囲は、アイ開口率に基づいた範囲でなくてもよい。
【００３４】
図４は、本実施形態の内視鏡システム１によるフレームレートの調節のフローの例を示すフローチャートである。
内視鏡４を用いて被写体の撮像を行うと、撮像素子４１０から出力された画像信号は、処理部４１２において増幅、信号変換された後、２本のケーブルを用いてコネクタ部４１４に伝送される。伝送された映像信号は、映像信号処理部４２６によって、信号処理される。イコライザ４３１ａ，４３１ｂは、撮像素子４１０から出力された映像信号を受信すると、受信した映像信号に対し信号処理を行う。イコライザ４３１ａ，４３１ｂは、例えばシステムコントローラ４３６によって作成されたアイパターンの開口率が所定値以下であるか否かを判断することによって、ケーブルが損傷したか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００３５】
図３（ａ）に示す例のように、画像信号の劣化の程度が許容範囲内である場合、イコライザ４３１ａ，４３１ｂは、ケーブルが損傷していないと判定し、ケーブルが損傷したことの通知を出力することなく、信号処理した映像信号を信号変換部４３２ａ、４３２ｂに出力する。劣化の程度が許容範囲内にある場合、映像信号処理部２２０において、品質の確保された映像の生成が可能である。
【００３６】
一方、図３（ｂ）に示す例のように、映像信号の劣化の程度が許容範囲外である場合、イコライザ４３１ａ，４３１ｂは、ケーブルが損傷したと判定し、ケーブルが損傷したことの通知をシステムコントローラ４３６に出力するとともに（ステップＳ１２）、信号処理した映像信号を信号変換部４３２ａ、４３２ｂに出力する。なお、劣化の程度が許容範囲外にある場合、映像信号処理部２２０において、品質が確保された映像を生成することができない。
【００３７】
システムコントローラ４３６は、ケーブルが損傷したことの通知を受けると、撮像素子４１０のフレームレートを変更する（ステップＳ１３）。具体的に、システムコントローラ４３６は、撮像素子ドライバ４１６を制御して、変更後のフレームレートに同期したタイミングで駆動信号の供給を行わせる。変更後のフレームレートは、変更前のフレームレートより小さい値であり、例えば、変更前の３０フレーム／秒に対して１５フレーム／秒である。この結果、撮像素子４１０によって撮像が繰り返される間隔は長くなる。なお、フレームレートの変更は、撮像素子４１０の全ての画素行に適用され、２本のケーブルの伝送レートは同様に遅くなる。なお、システムコントローラ４３６は、フレームレートの変更を行ったことの通知を、システムコントローラ２０２に出力する。また、ローリングシャッタの露光時間が、必要に応じて、変更されたフレームレートに応じた長さになるよう変更される（ステップＳ１４）。例えば、１／３０秒から１／１５秒に変更される。ステップＳ１４は、必要に応じて行われればよく、行われなくてもよい。
【００３８】
撮像素子４１０は、変更後のフレームレートに従って被写体の撮像を行い、映像信号を出力する。フレームレートの変更後に撮像され、伝送された映像信号は、イコライザ４３１ａ、４３１ｂに受信された後、再度、システムコントローラ４３６によってアイパターンが作成され、イコライザ４３１ａ，４３１ｂは、アイパターンの開口率が所定値以下であるか否かを判断することで、ケーブルが損傷したか否かを判定する（ステップＳ１５）。このとき、フレームレートが小さく変更されたことでアイパターンの開口が時間軸方向に拡大しているため、アイ開口率は、フレームレートの変更前と比べ大きくなっている。ステップＳ１５の判定の結果、アイパターンの開口率が所定値以下であると判断され、画像信号の劣化の程度が許容範囲外であった場合は、イコライザ４３１ａ，４３１ｂは、ケーブルが損傷したと判定し、ケーブルが損傷したことの通知を、システムコントローラ４３６を介してシステムコントローラ２０２に出力する。システムコントローラ２０２は、伝送経路の切り替えを行う（ステップＳ１６）。
【００３９】
ステップＳ１６では、具体的には、ケーブルが損傷したことの通知を受け取ったシステムコントローラ２０２は、損傷したと判定されたケーブルを除いた残る１本のケーブルのみで撮像素子４１０の全画素行の撮像信号が伝送されるよう、撮像素子ドライバ４１６を制御して撮像素子４１０の動作を制御する。フレームレートを変更しても、アイパターンの開口率が所定値を超えず、画像信号の劣化の程度が許容範囲内にならなかった場合は、このように伝送経路が切り替えられることで、撮像素子４１０から出力される画像信号を用いて、引き続き、映像信号処理部４２６、２２０において映像が生成される。
【００４０】
ステップＳ１１〜Ｓ１６のフローは、観察終了の指示があるまで繰り返される（ステップＳ１７）。ステップＳ１１〜Ｓ１７のフローは、映像画像を受信する間、所定時間が経過するごとに継続して行われることが好ましいが、所定のタイミングで断続的に行われてもよい。
【００４１】
（変形例）
次に、本実施形態の内視鏡システム１の変形例を説明する。
図５に、本実施形態の内視鏡システム１の変形例の主な構成を示すブロック構成図を示す。
変形例では、ケーブルが損傷したか否かの判定を、イコライザ４３１ａ，４３１ｂの代わりに、信号変換部４３２ａ、４３２ｂが行う。すなわち、信号変換部４３２ａ、４３２ｂが、本実施形態の判定部として機能する。
【００４２】
変形例において、信号変換部４３２ａ、４３２ｂは、イコライザ４３１ａ，４３１ｂから入力された、シリアル信号である映像信号を用いてクロック信号を再生する機能を有している。変形例では、タイミングコントローラ４３８から供給されるクロック信号の代わりに、信号変換部４３２ａ、４３２ｂによって再生されたクロック信号が、映像信号処理部２２０に供給される。このため、変形例において、タイミングコントローラ２０４、４３８は設けられていない。変形例において、クロック信号は、伝送路４３０を伝送された映像信号を用いて再生されるため、画像信号の劣化の程度が大きいと、クロック信号を再生させることができない。このことを用いて、変形例では、画像信号の劣化の程度が許容範囲外であることでクロック信号を生成できなかった場合に、信号変換部４３２ａ、４３２ｂは、ケーブルが損傷したと判定する。画像信号の劣化の程度が許容範囲外である場合として、例えば、上述したアイパターンの開口率が所定値以下である場合が挙げられる。判定の結果、ケーブルが損傷したと判定された場合は、信号変換部４３２ａ、４３２ｂは、ケーブルが損傷したことの通知を、システムコントローラ４３６に出力する。これにより、フレームレートの調節が行われる。フレームレートの調節は、イコライザ４３１ａ，４３１ｂの代わりに信号変換部４３２ａ、４３２ｂが判定を行うことを除いて、上記したステップＳ１１〜Ｓ１７のフローと同様に行われる。
【００４３】
上記したように、本実施形態の内視鏡システム１は、撮像素子４１０から伝送された画像信号の劣化の程度に基づいて、撮像素子４１０のフレームレートの調節を行う。撮像素子４１０から伝送される映像信号が劣化していると、映像信号処理部４２６、２２０による処理を行っても、画像品質が低下している場合がある。本実施形態では、画像信号の劣化の程度に基づいてフレームレートが調節されることで、処理された映像信号の画像品質が確保されうる。
【００４４】
フレームレートの調節は、アイパターンのアイ開口率に基づいて行うことが好ましい。アイパターンの開口率には、画像信号の劣化の程度が反映されているため、アイパターンを用いることで、フレームレートの調節を適時に行うことができる。
【００４５】
内視鏡４またはプロセッサ２は、画像信号の劣化の程度に基づいて、伝送路４３０が損傷したか否かを判定する判定部を有し、内視鏡システム１は、さらに、判定部によって伝送路４３０が損傷したと判定された場合に、伝送路４３０が損傷したことを表示するディスプレイ５を備えることが好ましい。これにより、伝送路４３０が損傷したことを断線する前に観察者に知らせることができる。伝送路４３０が断線すると、映像信号処理部４２６、２２０によって処理を行っても、映像信号は復調され難く、映像が途切れる場合があるが、断線前に伝送路４３０が損傷したことを知ることで、より早い時点で対処することができる。また、イコライザ４３１ａ，４３１ｂ、および信号変換部４３２ａ、４３２ｂは、撮像素子４１０から出力される映像信号をシリアル信号でプロセッサ２に伝送する場合に一般的に用いられる部品であるため、判定を行うための専用の部品を別途用いる必要がない。このため、コストアップや、内視鏡４またはプロセッサ２内の基板面積の増加を抑えることができる。
【００４６】
伝送路４３０が複数のケーブルを有し、撮像素子４１０から出力された画像信号は、複数のケーブルを用いてプロセッサ２に伝送され、ケーブルを伝送される画像信号が、同じフレームレートで撮像素子４１０によって撮像されたものである場合、内視鏡システム１は、複数のケーブルのうち少なくとも１本のケーブルを伝送された画像信号の劣化の程度に基づいて、フレームレートの調節を行うことが好ましい。撮像素子４１０から出力された画像信号が、撮像素子４１０の画素行によって異なるケーブルで伝送される場合、１本でもケーブルが損傷していると、映像信号処理部４２６、２２０によって信号処理が行われても、画像品質が確保されないおそれがある。この形態では画像信号が劣化しているケーブルが１本でもあれば、その劣化の程度に基づいてフレームレートの調節が行われ、画像品質を確保することができる。
また、フレームレートを調節しても画像信号の劣化の程度が許容範囲内とならない場合に、プロセッサ２は、当該画像信号が伝送されたケーブルを除く他のケーブルを用いて画像が伝送されるよう伝送経路を切り替えることが好ましい。このように伝送経路が切り替えられることで、ケーブルが損傷していないケーブルだけを用いて映像信号を伝送して、映像信号処理部４２６、２２０によって引き続き信号処理を行うことができる。
【００４７】
画像信号はプロセッサ２に差動伝送される場合に好適である。近年の内視鏡システムでは、高解像度の画像をリアルタイムでディスプレイに映し出すために、高データ量の画像信号を高速でプロセッサに伝送することが求められている。このため、画像の伝送には高周波信号が用いられる傾向にある。一方で、ケーブルは、数メートル程度の長さにわたって内視鏡内に配されている。このため、画像信号に外部からノイズが付加されやすく、伝送された画像信号を復元できない場合がある。このようなノイズを除去するために、一般の電子機器では、一対の信号線で構成されたケーブルを用いて画像信号を差動伝送することが行われる場合がある。この伝送方式では、一対の信号線のうちの１本でも損傷すると、伝送される信号の品質が低下してしまう。差動伝送方式を内視鏡システムに採用した場合には、伝送される画像の品質が低下し、ひいては画像が途切れてしまう場合がある。また、差動伝送を行うケーブルは、同軸ケーブルよりも線径が細いため、内視鏡の外径寸法を小さくすることに資する反面、屈曲動作等によって損傷しやすい。このため、いずれのケーブルにも損傷が生じないよう注意深く監視する必要がある。そして、いずれかのケーブルが損傷した場合であっても、観察中に映像が途切れることがないよう、映像信号を生成することが求められる。本実施形態では、画像信号の劣化の程度に基づいてフレームレートの調節が行われるため、画像信号が差動伝送される場合であっても、画像品質の低下が抑制される。
【００４８】
以上、本発明の内視鏡システムについて詳細に説明したが、本発明の内視鏡システムは上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００４９】
１  内視鏡システム
２  プロセッサ
３  光源装置
４  内視鏡
５  ディスプレイ
４３１ａ，４３１ｂ  イコライザ
４３２ａ、４３２ｂ  信号変換部
４３０  伝送路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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