(57)【要約】【課題】デジタルデータに変換した電子内視鏡の画像信号を送るための信号線の数を減らす。【解決手段】電子内視鏡は挿入管の先端に撮像ユニット３０を有する。撮像ユニット３０はＣＭＯＳ撮像素子３１、Ａ／Ｄコンバータ３３、誤り訂正変調部３５、およびＱＰＳＫ変調部３６を有する。ＣＭＯＳ撮像素子３１は画像信号を生成する。Ａ／Ｄコンバータ３３は画像信号を画像データに変換する。誤り訂正変調部３５は画像データに応じた誤り訂正符号を画像データに付加する。ＱＰＳＫ変調部３６は誤り訂正符号の付加された画像データを４相位相遷移変調する。【選択図】図２
2008200344.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
挿入管が本体に接続された電子内視鏡であって、
前記挿入管の先端部に設けられ、被写体の光学像を受光して前記光学像に対応する画像信号をアナログ信号として生成する撮像素子と、
前記挿入管の先端部に設けられ、前記画像信号をデジタルデータである画像データに変換するＡ／Ｄコンバータと、
前記挿入管の先端部に設けられ、前記画像データに対して２＾ｎ相（ｎは２以上の整数）の位相遷移変調を行なうＰＳＫ変調部とを備える
ことを特徴とする電子内視鏡。
【請求項２】
前記本体に設けられ、前記ＰＳＫ変調部により位相変位変調された前記画像データを復調するＰＳＫ復調部を備えることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡。
【請求項３】
前記挿入管の先端部に設けられ、前記画像データに誤り訂正符号を付加する誤り訂正変調部を備え、
前記ＰＳＫ変調部は、前記訂正符号の付加された前記画像データに対して位相遷移変調を行なう
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電子内視鏡。
【請求項４】
前記訂正変調部は、ブロック符号方式にしたがって前記画像データに誤り訂正符号を付加することを特徴とする請求項３に記載の電子内視鏡。
【請求項５】
前記本体に設けられ、前記訂正符号の付加された前記画像データの誤りを前記訂正符号に基づいて訂正する誤り訂正復調部を備えることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の電子内視鏡。
【請求項６】
請求項１に記載の電子内視鏡から前記画像データを受信する内視鏡プロセッサであって、前記ＰＳＫ変調部により位相遷移変調された前記画像データを復調するＰＳＫ復調部を備えることを特徴とする内視鏡プロセッサ。
【請求項７】
請求項３または請求項４に記載の電子内視鏡から前記画像データを受信する内視鏡プロセッサであって、前記訂正符号の付加された前記画像得データの誤りを前記訂正符号に基づいて訂正する誤り訂正復調部を備えることを特徴とする内視鏡プロセッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体像の撮影により生成した画像信号をデジタルデータとして挿入管先端から送信する電子内視鏡、および電子内視鏡に接続される内視鏡プロセッサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子内視鏡にＣＭＯＳ撮像素子を用いることが提案されている。ＣＭＯＳ撮像素子はＣＭＯＳ  ＬＳＩ製造プロセスを用いて製造されるので、撮像素子とともにタイミングジェネレータ（ＴＧ）やＡ／Ｄコンバータを同一基板に搭載して撮像ユニットを形成することが容易となる。
【０００３】
この撮像ユニットを電子内視鏡の挿入管の先端部に設けられる。撮像素子の生成した画像信号は撮像ユニットにおいてデジタルデータに変換される。デジタルデータを挿入管の先端部から内視鏡本体を介して、内視鏡プロセッサまで伝送される。このように挿入管先端部でデジタルデータに変換することにより、ノイズによる画質の劣化を低減化することが可能になる。
【０００４】
しかし、デジタルデータを伝送するためには、アナログ信号の伝送に比べて信号線を増やす必要があることが問題であった。例えば、電子内視鏡の挿入管は細径化が求められているが、信号線の増加により細径化はますます困難となった。また、信号線の増加により製造工程が複雑化していた。
【０００５】
そこで、撮像ユニットで生成されるＲＡＷ  ＤＡＴＡ、すなわちＲＧＢ信号をＹＣｒＣｂ信号に変換し、色差信号ＣｒＣｂを時分割して送信することにより信号線を減らすことが提案されている。
【０００６】
しかし、特許文献１の方法では、色差信号の情報量が減少しているので、ＲＧＢ信号に復調するときに画質が低下することが問題であった。また、更なる信号線の減少が求められていた。
【特許文献１】特開平５−３１６５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明では挿入管の先端部においてデジタルデータに変換した画像信号を伝送する電子内視鏡の信号線の数を減少させながら、画質の低下を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電子内視鏡は、挿入管が本体に接続された電子内視鏡であって、挿入管の先端部に設けられ被写体の光学像を受光して光学像に対応する画像信号をアナログ信号として生成する撮像素子と、挿入管の先端部に設けられ画像信号をデジタルデータである画像データに変換するＡ／Ｄコンバータと、挿入管の先端部に設けられ画像データに対して２＾ｎ相（ｎは２以上の整数）の位相遷移変調を行なうＰＳＫ変調部とを備えることを特徴としている。
【０００９】
なお、本体に設けられＰＳＫ変調部により位相変位変調された画像データを復調するＰＳＫ復調部を備えることが好ましい。
【００１０】
また、挿入管の先端部に設けられ画像データに誤り訂正符号を付加する誤り訂正変調部を備え、ＰＳＫ変調部は訂正符号の付加された画像データに対して位相遷移変調を行なうことが好ましい。
【００１１】
また、訂正変調部はブロック符号方式にしたがって画像データに誤り訂正符号を付加することが好ましい。
【００１２】
また、本体に設けられ訂正符号の付加された画像データの誤りを訂正符号に基づいて訂正する誤り訂正復調部を備えることが好ましい。
【００１３】
本発明の第１の内視鏡プロセッサは、挿入管が本体に接続された電子内視鏡であって、挿入管の先端部に設けられ被写体の光学像を受光して光学像に対応する画像信号をアナログ信号として生成する撮像素子と、挿入管の先端部に設けられ画像信号をデジタルデータである画像データに変換するＡ／Ｄコンバータと、挿入管の先端部に設けられ画像データに対して２＾ｎ相（ｎは２以上の整数）の位相遷移変調を行なうＰＳＫ変調部とを備える電子内視鏡から画像データを受信する内視鏡プロセッサであって、ＰＳＫ変調部により位相遷移変調された画像データを復調するＰＳＫ復調部を備えることを特徴としている。
【００１４】
本発明の第２の内視鏡プロセッサは、挿入管が本体に接続された電子内視鏡であって、挿入管の先端部に設けられ被写体の光学像を受光して光学像に対応する画像信号をアナログ信号として生成する撮像素子と、挿入管の先端部に設けられ画像信号をデジタルデータである画像データに変換するＡ／Ｄコンバータと、挿入管の先端部に設けられ画像データに対して２＾ｎ相（ｎは２以上の整数）の位相遷移変調を行なうＰＳＫ変調部と、挿入管の先端部に設けられ画像データに誤り訂正符号を付加する誤り訂正変調部を備えＰＳＫ変調部は訂正符号の付加された画像データに対して位相遷移変調を行なう電子内視鏡から画像データを受信する内視鏡プロセッサであって、訂正符号の付加された画像得データの誤りを訂正符号に基づいて訂正する誤り訂正復調部を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電子内視鏡において、画質の低下を防止しながら生成した画像信号をデジタルデータに変換させるときに信号線が増加することを防ぐことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態を適用した電子内視鏡および内視鏡プロセッサを有する内視鏡システムの内部構成を概略的に示すブロック図である。
【００１７】
内視鏡システム１０は、電子内視鏡２０、内視鏡プロセッサ４０、およびモニタ１１によって構成される。電子内視鏡２０は、コネクタ２１を介して内視鏡プロセッサ４０に接続される。モニタ１１もコネクタ（図示せず）を介して内視鏡プロセッサ４０に接続される。
【００１８】
電子内視鏡２０の内部には、ライトガイド２４がコネクタ２１から本体２３を通して挿入管２２の先端まで延びるように設けられる。内視鏡プロセッサ４０内部に設けられる光源ユニット４１から供給される光がライトガイド２４により挿入管２２の先端まで伝達される。
【００１９】
ライトガイド２４の出射端から出射する光が、配光レンズ２５を介して挿入管２２先端付近に照射される。照明光が照射された被写体が、挿入管２２の先端に設けられる撮像ユニット３０により撮像される。
【００２０】
撮像された画像は画像信号として内視鏡プロセッサ４０に送信される。内視鏡プロセッサ４０に送信された画像信号は所定の処理が行われた後、モニタ１１に出力され、そこで被写体像が表示される。
【００２１】
次に、撮像ユニット３０の構成について図２を用いて説明する。図２は、撮像ユニット３０の回路構成を概略的に示すブロック図である。撮像ユニット３０は、同一の基板上にＣＭＯＳ撮像素子３１、タイミングジェネレータ（ＴＧ）３２、Ａ／Ｄコンバータ３３、ＲＧＢ変換部３４、誤り訂正変調部３５、およびＱＰＳＫ変調部３６により、形成される。なお、撮像ユニット３０は、ＣＭＯＳ  ＬＳＩ製造プロセスを用いて製造される。
【００２２】
ＣＭＯＳ撮像素子３１と対物レンズ２６（図１参照）とが光学的に接続される。照明光が照射された被写体の反射光が、対物レンズ２６を介してＣＭＯＳ撮像素子３１の受光面に結像する。ＣＭＯＳ撮像素子３１は、受光する被写体の光学像に応じた画像信号を生成する。
【００２３】
なお、ＴＧ３２がＣＭＯＳ撮像素子３１の各部位に所定のタイミングで所定の動作を実行させることにより、画像信号が生成される。ＴＧ３２によるＣＭＯＳ撮像素子３１の駆動は、内視鏡プロセッサ４０に設けられる撮像素子ドライバ４２によって制御される。
【００２４】
ＣＭＯＳ撮像素子３１の受光面には有効画素領域ＡＡとブランキング画素領域ＢＡとが設けられる。有効画素領域ＡＡおよびブランキング画素領域ＢＡには、マトリックス状に複数の画素（図示せず）が配列される。
【００２５】
有効画素領域ＡＡに配置された各画素は、ベイヤー方式に応じて配置されたＲＧＢカラーフィルタ（図示せず）によって覆われる。また、ブランキング画素領域ＢＡに配置された各画素の受光面は遮光される。
【００２６】
各画素では、カラーフィルタを透過する光成分の受光量に応じた画素信号が生成される。すなわち、Ｒカラーフィルタに覆われた画素からはＲ画素信号が、Ｇカラーフィルタに覆われた画素からはＧ画素信号が、Ｂカラーフィルタに覆われた画素からはＢ画素信号が生成される。また、遮光された画素からはブランキング画素信号が生成される。１フレームの画像信号は、複数の画素信号により構成される。画素信号は順番にＣＭＯＳ撮像素子３１から出力される。
【００２７】
画素信号の生成および出力は行毎に行なわれる。図３に示すように、水平同期信号がＨＩＧＨである期間に、１行目の有効画素領域ＡＡにおける１列目の画素から最終列（α列）の画素までの画素信号が順番に生成され、出力される。水平同期信号がＬＯＷである期間に、同じ１行目のブランキング領域ＢＡの画素からブランキング画素信号が生成され、出力される。
【００２８】
１行目の有効画素領域ＡＡおよびブランキング画素領域ＢＡの画素から画素信号が出力された後の所定の期間経過後に、次の２行目に並ぶ画素からの画素信号が出力される。以後、３、・・・、最終行の画素からの画素信号が出力される。このようにして出力される有効画素領域ＡＡおよびブランキング画素領域ＢＡに配列された画素の生成する画素信号により画像信号は形成される。
【００２９】
ＣＭＯＳ撮像素子３１が生成した画像信号は、Ａ／Ｄコンバータ３３に送られる。アナログ信号である画像信号は、Ａ／Ｄコンバータ３３により８ｂｉｔのデジタルデータである画像データに変換される。なお、前述のように画像信号は複数の画素信号により形成されており、個々の画素信号が、Ａ／Ｄコンバータ３３により８ｂｉｔのデジタルデータである画素データに変換される（図３画素データ（Ａ／Ｄコンバータ出力）参照）。
【００３０】
画素データは、ＲＧＢ変換部３４に送られる。ＲＧＢ変換部３４では、画像データがＲＧＢ画素データに分離される。なお、Ｒ画素データ、Ｇ画素データ、およびＢ画素データは、それぞれＲ画素信号、Ｇ画素信号、およびＢ画素信号に相当する。
【００３１】
さらに、ＲＧＢ変換部３４では色補間処理が行われ、各画素に対応するＲ画素データ、Ｇ画素データ、およびＢ画素データが補間される。
【００３２】
それぞれの画素データは、誤り訂正変調部３５に送られる。誤り訂正変調部３５において、第１〜第８の情報ブロックが形成される。なお、前述のように各画素に対応するＲ画素データ、Ｇ画素データ、およびＢ画素データがあり、ＲＧＢ別々に第１〜第８の情報ブロックが形成される。以後の説明においてＲＧＢの区別を記さないが、画像処理部４６（図１参照）におけるデータ処理までは、それぞれの色に対応するデータ処理が行われる。
【００３３】
第１の情報ブロックは、同じ行に並ぶ画素データの１ｂｉｔ目の符号を並べることにより形成される（図３誤り訂正画素データ参照）。なお、符号の並ぶ順番は、有効画素領域ＡＡの１列目の画素からブランキング画素領域ＢＡの最終列の画素までの並ぶ順番と同じである。同様に、第２〜第８の情報ブロックは、同じ行に並ぶ画素データのそれぞれ２〜８ｂｉｔ目の符号を並べることにより形成される。
【００３４】
さらに、誤り訂正変調部３５では、第１〜第８の情報ブロックに応じた誤り訂正符号が作成される。作成された誤り訂正符号がそれぞれの情報ブロックに付加されることにより誤り訂正画素データが生成される。なお、誤り訂正符号は、ＢＣＨ符号やリードソロモン符号などのブロック符号である。
【００３５】
生成された誤り訂正画素データがＱＰＳＫ変調部３６に送られる。ＱＰＳＫ変調部３６において、誤り訂正画素データが４相位相遷移変調（ＱＰＳＫ）され、４ビットの画素データである位相変調画素データに変調される。
【００３６】
例えば、１、２ｂｉｔ目の誤り訂正画素データ、３、４ｂｉｔ目の誤り訂正画素データ、５、６ｂｉｔ目の誤り訂正画素データ、７、８ｂｉｔ目の誤り訂正画素データの組合せでＱＰＳＫが行なわれる（図３位相変調画素データ参照）。１フレームの画像データに相当する位相変調画素データが、前述の画像信号として内視鏡プロセッサ４０に送られる。
【００３７】
次に、内視鏡プロセッサ４０の内部構成について説明する。前述のように、内視鏡プロセッサ４０には光源ユニット４１および撮像素子ドライバ４２が設けられる（図１参照）。また、内視鏡プロセッサ４０には、システムコントローラ４３、ＱＰＳＫ復調部４４、誤り訂正復調部４５、画像処理部４６が設けられる。
【００３８】
システムコントローラ４３により、内視鏡プロセッサ４０全体の動作が制御される。例えば、撮像素子ドライバ４２がシステムコントローラ４３に制御されることにより、撮像ユニット３０の駆動が行なわれる。
【００３９】
また、後述するＱＰＳＫ復調部４４、誤り訂正復調部４５、および画像処理部４６によって実行される復調処理、および信号処理もシステムコントローラ４３により制御される。
【００４０】
撮像ユニット３０から出力された位相変調画素データが、ＱＰＳＫ復調部４４に送られる。ＱＰＳＫ復調部４４において位相変調画素データが、８ビットの誤り訂正画素データに復調される（図４誤り訂正画素データ参照）。
【００４１】
誤り訂正画素データは、誤り訂正復調部４５に送られる。誤り訂正復調部４５では、誤り訂正画素データから誤り訂正符号に基づいて情報ブロックの訂正が行なわれる。したがって、画素データの訂正はｂｉｔ列毎に行なわれる。訂正により訂正済画素データが生成される。
【００４２】
訂正済画素データの情報ブロック成分が、画像処理部４６に送られる。画像処理部４６において、画素データに対して所定のデータ処理が施される。さらに、所定のデータ処理の施された画素データがアナログ信号である画素信号に変換されてから、１フレームの画像信号として、モニタ１１に送られる。
【００４３】
以上のように、本実施形態の電子内視鏡２０および内視鏡プロセッサ４０によれば、挿入管２２の先端部においてデジタルデータを生成する電子内視鏡において、デジタルデータを送るための信号線を減らすことが可能である。
【００４４】
例えば、前述のようにＹＣｒＣｂ信号に変換して時分割して信号を送る場合であって８ｂｉｔのデジタルデータを送る場合には、１６ｂｉｔの信号線が必要となる。一方、本実施形態の電子内視鏡２０の場合には、ＰＳＫにより送信のためのｂｉｔ数を半減できる。そのため、ＲＧＢ画素データをそれぞれ８ｂｉｔとし、合計２４ｂｉｔの画素データを取り扱いながら、信号数を半減化して１２ｂｉｔの信号線にすることが可能である。
【００４５】
また、ＲＧＢ画素データのまま送信するので、ＹＣｒＣｂ信号に変換して送る場合に比べて、画質の劣化を防ぐことが可能である。
【００４６】
なお、本実施形態において、４相位相遷移変調により送信する画素データのｂｉｔ数を減らしているが、８相位相遷移変調、１６相位相遷移変調などのように２＾ｎ相（ｎは２以上の整数）の位相遷移変調を行なってもよい。
【００４７】
また、本実施形態において、撮像ユニット３０のＲＧＢ変換部３４により色補間を行なった後で、ＱＰＳＫ変調を行なう構成であるが、ＲＧＢ分離を行なうこと無く誤り訂正変調およびＱＰＳＫを行い、内視鏡プロセッサ４０において色補間処理を行う構成であってもよい。
【００４８】
また、本実施形態では誤り訂正を行なう構成であるが、誤り訂正変調を行なわなくてもよい。ただし、電子内視鏡の動画像データを送信する本実施形態では、データの高速通信が行なわれるので、データの遅延による誤りの発生の可能性があるため、誤り訂正機能があることが好ましい。
【００４９】
また、本実施形態において、ＱＰＳＫ復調部４４および誤り訂正復調部４５は、内視鏡プロセッサ４０内に設けられる構成であるが、電子内視鏡２０の本体２３に設けられてもよい。本体２３に設ける構成であっても、細径化が強く求められる挿入管２２に設ける信号線の本数を削減可能である。
【００５０】
また、本実施形態において、誤り訂正符号は、ＢＣＨ符号やリードソロモン符号であるが、他のいかなる誤り訂正符号であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態を適用した電子内視鏡および内視鏡プロセッサを有する内視鏡システムの内部構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】撮像ユニットの回路構成を示すブロック図である。
【図３】画素信号に対応する画素データのデータ構造を説明する第１の図である。
【図４】画素信号に対応する画素データのデータ構造を説明する第２の図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  内視鏡システム
２０  電子内視鏡
２２  挿入管
２３  本体
３０  撮像ユニット
３１  ＣＭＯＳ撮像素子
３３  Ａ／Ｄコンバータ
３４  ＲＧＢ変換部
３５  誤り訂正変調部
３６  ＱＰＳＫ変調部
４０  内視鏡プロセッサ
４４  ＱＰＳＫ復調部
４５  誤り訂正復調部
【図１】
2008200344.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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