(57)【要約】      （修正有）【課題】内視鏡部の先端部に対物光学系のズーム機構、フォーカス機構、可変絞り機構等を搭載した場合であっても、内視鏡部内の信号線数を増加させず、挿入部の細経化を図ることができる電子内視鏡装置を提供すること。【解決手段】ＣＣＤ１６を介してＣＣＤ画像信号処理回路１８において得られる画像信号を、信号線２４を介して内視鏡部からプロセッサ部２に送信する間の垂直ブランキング期間においてプロセッサ部２から内視鏡部１に制御信号を送信する。これにより、内視鏡部１とプロセッサ部２との間で時分割的な双方向通信が可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の体腔内に挿入され、該体腔内を撮影して画像信号を生成する内視鏡部と、前記内視鏡部により生成された画像信号の処理を行う画像処理部と、前記内視鏡部と前記画像処理部とを接続する信号線とを備えた電子内視鏡装置であって、
前記内視鏡部は、前記信号線を介して前記画像処理部と時分割的に双方向通信を行うための第１の通信制御手段を有し、
前記画像処理部は、前記信号線を介して前記内視鏡部と時分割的に双方向通信を行うための第２の通信制御手段を有し、
前記第２の通信制御手段は、前記第１の通信制御手段により前記内視鏡部から前記画像処理部に信号が送信されない期間に前記画像処理部から前記内視鏡部に信号を送信することを特徴とする電子内視鏡装置。
【請求項２】
前記内視鏡部から前記画像処理部に送信される信号は前記画像信号を含み、
前記内視鏡部から前記画像処理部に信号が送信されない期間は前記画像信号のブランキング期間であることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
【請求項３】
前記第１の通信制御手段は、前記画像信号に含まれる垂直同期信号に基づいて前記双方向通信を制御し、前記第２の通信制御手段は前記画像信号から再生される前記垂直同期信号に基づいて前記双方向通信を制御することを特徴とする請求項２に記載の電子内視鏡装置。
【請求項４】
前記内視鏡部は、
前記被検体の体腔内を撮影して画像信号を生成する撮像手段と、
前記撮像素子に前記体腔内の光学像を形成するための少なくとも１つの光学的制御手段と、
前記光学的制御手段を制御する制御手段と、
を含み、
前記第２の通信制御手段により前記画像処理部から前記内視鏡部に送信される信号は、前記制御手段に入力される前記光学的制御手段を制御するための制御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装置。
【請求項５】
前記制御信号は、前記制御手段による制御対象となる光学的制御手段を識別するための識別情報を含み、
前記制御手段は、前記入力された制御信号の識別情報に対応した制御対象に対する制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の電子内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先端部に撮像素子と該撮像素子に光学像を結像させるための光学的制御手段とを備えた電子内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、体腔内に細長の挿入部を挿入することにより、体腔内蔵器等を観察する内視鏡装置が広く用いられている。このような内視鏡装置においては、挿入性の向上や患者への負担軽減のために挿入部を細径化することが求められている。
【０００３】
また、近年では、内視鏡部の先端部に光学像を画像信号に光電変換するＣＣＤなどの撮像素子を設け、撮像素子に結像した観察像の画像信号を外部装置であるプロセッサ部に伝達して映像信号を生成し、プロセッサ部に接続されたモニタ画面上に内視鏡画像を表示させて観察を行う電子内視鏡装置も用いられている。
【０００４】
ここで、プロセッサ部は、撮像素子からの画像信号を受け取るとともに、撮像素子に対して撮像素子を駆動するための複数の駆動信号を出力している。このため、電子内視鏡装置の内視鏡部の挿入部には、画像信号の読み出し線や、撮像素子の駆動信号線など複数の信号線が挿通されることになり、挿入部の細経化を妨げる一因となっている。
【０００５】
これに対しては、例えば特許文献１においては、内視鏡部の先端部に、撮像素子と、従来はプロセッサ部に内蔵されていた撮像素子を駆動するための駆動信号発生部及び撮像信号を処理する信号処理部等を１チップに集積して搭載することで、内視鏡部とプロセッサ部との間の信号線数を低減して、挿入部を細経化することが提案されている。
【特許文献１】特開平１１−３２９８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年、電子内視鏡装置の高画質化及び多機能化を目的として、内視鏡部の先端部に設けられた対物光学系にズーム機構やフォーカス機構、可変絞り機構等の光学的制御手段を搭載したものが増えてきている。これらのような機構を内視鏡部の先端部に搭載した場合、これらの機構を制御するための信号線を挿入部とプロセッサ部との間に新たに配設する必要が生じ、これによって挿入部内の配線数が増加してしまうことになる。即ち、特許文献１のように撮像素子の駆動に係わる信号線数を低減しただけでは挿入部を細径化するのに必ずしも十分とはいえない場合がある。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的は、内視鏡部の先端部に対物光学系のズーム機構、フォーカス機構、可変絞り機構等を搭載した場合であっても、内視鏡部内の信号線数を増加させず、挿入部の細経化を図ることができる電子内視鏡装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様の電子内視鏡装置は、被検体の体腔内に挿入され、該体腔内を撮影して画像信号を生成する内視鏡部と、前記内視鏡部により生成された画像信号の処理を行う画像処理部と、前記内視鏡部と前記画像処理部とを接続する信号線とを備えた電子内視鏡装置であって、前記内視鏡部は、前記信号線を介して前記画像処理部と時分割的に双方向通信を行うための第１の通信制御手段を有し、前記画像処理部は、前記信号線を介して前記内視鏡部と時分割的に双方向通信を行うための第２の通信制御手段を有し、前記第２の通信制御手段は、前記第１の通信制御手段により前記内視鏡部から前記画像処理部に信号が送信されない期間に前記画像処理部から前記内視鏡部に信号を送信することを特徴とする。
【０００９】
この第１の態様によれば、第１の通信制御手段により内視鏡部から画像処理部に信号が送信されない期間に画像処理部から内視鏡部への信号の送信を行うことにより、内視鏡部と画像処理部との間で時分割的に双方向通信を行うことが可能となる。これにより、信号線数を増加させず、挿入部の細経化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、内視鏡部の先端部に対物光学系のズーム機構、フォーカス機構、可変絞り機構等を搭載した場合であっても、内視鏡部内の信号線数を増加させず、挿入部の細経化を図ることができる電子内視鏡装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る電子内視鏡装置を有する電子内視鏡システムの全体構成を示す模式図である。
【００１２】
図１に示すように、本電子内視鏡システムは、内視鏡部１とプロセッサ部２とから構成される電子内視鏡装置に、モニタ部３が接続されて構成されている。内視鏡部１は、ＣＣＤ方式等の撮像素子を内蔵し、被検体内を撮像して画像信号を得る。プロセッサ部２は、内視鏡部１において得られた画像信号に対する信号処理を行って映像信号を生成する。モニタ部３は、プロセッサ部２から出力される映像信号に基づいて被検体内の映像を表示する。
【００１３】
以下、図１の電子内視鏡システムについて更に説明する。  
図１に示すように、内視鏡部１は、観察対象物に挿入される細長の挿入部５と、この挿入部５の基端側に接続された操作部４とからなる。さらに、挿入部５は、撮像素子が内蔵される硬性の先端部８と、この先端部８の後端に設けられ湾曲が可能な湾曲部７と、この湾曲部７に接続された屈曲自在の軟性部６とから構成されている。そして、操作部４に設けられた操作ノブ（不図示）を操作することにより湾曲部７を湾曲させることができるようになっている。
【００１４】
また、内視鏡部１の操作部４には、プロセッサ部２を遠隔操作するためのスイッチ９が設けられている。そして、このスイッチ９によってプロセッサ部２を操作することにより、プロセッサ部２から、先端部８に内蔵されたＬＥＤの照明光量やズーム機構の倍率を制御できるようになっている。
【００１５】
図２は、電子内視鏡システムの内視鏡部１とプロセッサ部２の主な構成を示すブロック図である。内視鏡部１の先端部８は、ＬＥＤ１０と、ＬＥＤ駆動回路１１と、対物光学系１２と、アクチュエータ１４と、アクチュエータ駆動回路１５と、ＣＣＤ１６と、ＣＣＤ駆動回路１７と、ＣＣＤ画像信号処理回路１８と、送受信回路１９と、システム制御回路２０とから構成されている。
【００１６】
ＬＥＤ１０は、体腔内で観察対象物を撮影する際に撮影領域を照明するための光源である。ＬＥＤ駆動回路１１は、ＬＥＤ１０の発光のオンオフや発光光量等の駆動状態を制御する。対物光学系１２は、ＬＥＤ１０によって照明された撮影領域からの反射光像をＣＣＤ１６に結像させるための光学系である。ここで、対物光学系１２はズームレンズ１３を有している。光学的制御手段としてのズームレンズ１３は、アクチュエータ１４によりその光軸の前後方向に移動可能になされ、このズームレンズ１３が移動することにより、観察画像の倍率を変化させることができる。アクチュエータ１４はアクチュエータ駆動回路１５からの駆動信号が印加されることにより駆動される。なお、アクチュエータ１４としては、例えば圧電アクチュエータ、超音波アクチュエータ、モータ等を利用することができる。
【００１７】
撮像手段としてのＣＣＤ１６は、撮影領域からの反射光像を光電変換するＣＣＤ方式の撮像素子である。ＣＣＤ駆動回路１７は、ＣＣＤ１６の駆動状態を制御する。ＣＣＤ画像信号処理回路１８は、ＣＣＤ１６より出力されたアナログ信号の信号処理を行って画像信号を生成する。
【００１８】
第１の通信制御手段としての送受信回路１９は、ＣＣＤ画像信号処理回路１８から出力される画像信号をプロセッサ部２に送信すると共に、プロセッサ部２より出力される制御信号を受信する。
【００１９】
制御手段としてのシステム制御回路２０は、プロセッサ部２から送受信回路１９を介して入力される制御信号に従って、ＬＥＤ駆動回路１１、アクチュエータ駆動回路１５、及びＣＣＤ駆動回路１７を制御する。
【００２０】
プロセッサ部２は、送受信回路２１と、画像処理回路２２と、制御回路２３とから構成されている。第２の通信制御手段としての送受信回路２１は、内視鏡部１の挿入部５内を挿通する信号線２４を介して先端部８から送信される画像信号を受信すると共に、制御回路２３から出力され先端部８のＬＥＤ駆動回路１１、アクチュエータ駆動回路１５、ＣＣＤ駆動回路１７をそれぞれ制御するための制御信号を、信号線２４を介して内視鏡部１の先端部８に送信する。画像処理回路２２は、送受信回路２１を介して受信した画像信号に必要な画像処理を行ってモニタ部３に観察画像を表示させるための映像信号を生成する。制御回路２３は、プロセッサ部２に接続された内視鏡部１の操作部４に設けられたスイッチ９の状態を検出して、先端部８のＬＥＤ１０やアクチュエータ１４を制御するための制御信号を生成する。例えば、スイッチ９を介してＬＥＤ１０の発光量の変更がなされた場合に、制御回路２３は、その変更に応じた制御信号を生成してシステム制御回路２０に出力する。また、スイッチ９を介してズーム倍率の変更操作がなされた場合や対物光学系１２のフォーカス調整を行う場合に、制御回路２３は、それぞれに応じた制御信号を生成してシステム制御回路２０に出力する。
【００２１】
次に、内視鏡部１とプロセッサ部２との間での信号の送受信動作について説明する。具体的には、内視鏡部１からプロセッサ部２へはＣＣＤ１６を介して取得された画像信号が送信され、プロセッサ部２から内視鏡部１へは内視鏡部１の先端部８のＬＥＤ駆動回路１１、アクチュエータ駆動回路１５、ＣＣＤ駆動回路１７の動作を制御するための制御信号が送信される。
【００２２】
まず、ＣＣＤ画像信号処理回路１８において、ＣＣＤ１６から出力される画素の輝度値に応じたアナログ信号が、画素毎にサンプリングされてＡＤ変換が行われ、例えば８ビット階調のデジタルデータに変換される。デジタル変換されて得られた画像データには、８Ｂ１０Ｂ等の変調処理が行われた後、画像信号を受信するプロセッサ部２でのデータの同期を取るために必要となる同期信号が挿入される。具体的には、１フレームを構成する各ラインの先頭部分に、各ラインの先頭を示す水平同期信号が挿入され、所定ライン数のデータにより形成される１フレームのデータの先頭にはフレームの先頭を示すための垂直同期信号が挿入される。これらの同期信号は、各画素のデータとして出現することのないビットパターンが選択される。このため、これらの画像データ及び同期信号を受信するプロセッサ部２において画像データと同期信号とを識別することが可能となる。
【００２３】
水平及び垂直同期信号が挿入された画像データはパラレルデータとして送受信回路１９に出力される。このとき、ＣＣＤ画像信号処理回路１８は、１フレームの画像信号に同期して、画像信号を転送する画像信号期間はＨ、それ以外の期間（ブランキング期間）はＬとなるような、出力イネーブル信号Ａを生成して画像信号と共に送受信回路１９に出力する。
【００２４】
図３は、送受信回路１９及び送受信回路２１の内部のブロック図である。送受信回路１９に入力されたデータはパラレルシリアル変換回路２５によりシリアルデータに変換され送信バッファ２７を介して信号線２４に出力される。これ以後、出力イネーブル信号Ａは図４に示すように１フレームの画像信号期間の間Ｈとなるように制御される。このとき、送信バッファ２７の出力が有効となり、画像信号のシリアルデータが信号線２４に出力される。一方、受信バッファ２８は無効となり、シリアルパラレル変換回路２６にはデータが出力されない。
【００２５】
また、画像信号期間において、プロセッサ部２の送受信回路２１の出力イネーブル信号ＢはＬとなるように制御される。このとき、送信バッファ３０からは信号線２４に出力が行われず、送信バッファ２７から出力された画像信号が送受信回路２１の受信バッファ２９を介して受信される。そして、受信バッファ２９から出力された画像信号は、シリアルパラレル変換回路３１にてパラレルデータに変換された後、画像処理回路２２に出力され、画像処理回路２２にてモニタ表示用の映像信号が生成される。これにより、モニタ部３において内視鏡部１により撮像された観察画像が表示される。
【００２６】
次に、プロセッサ部２から内視鏡部１へ制御信号を送信する場合の動作について説明する。ここでは、スイッチ９によりズーム操作が行われた場合を例にとって説明する。スイッチ９によりズーム操作が行われ、例えば３倍ズームが指示されたとする。スイッチ９の信号は操作部４内を経由してプロセッサ部２の制御回路２３に伝達され、制御回路２３は伝達されたスイッチ入力の種類に応じた制御信号を生成して送受信回路２１に出力する。例の場合であれば、制御回路２３は、アクチュエータ１４を駆動してズームレンズ１３を３倍ズームの位置に移動させるための制御信号を生成して出力する。
【００２７】
制御回路２３からの制御信号は、送受信回路２１から送受信回路１９へと、上述した画像信号を伝送した信号線２４と同じ信号線を用いて伝送される。具体的には、画像信号の垂直ブランキング期間を利用して、制御信号を送受信回路２１から送受信回路１９へと伝送する。上述したように送受信回路１９の送信バッファ２７は送信する画像信号の画像信号期間のみ出力が有効となるように制御されているため、画像信号の垂直ブランキング期間中は送信バッファ２７の出力は無効となる。
【００２８】
一方、プロセッサ部２の画像処理回路２２は送受信回路２１を介して受信した画像信号から垂直同期信号、水平同期信号を検出して画像データと同期を取りフレームデータを再生する。また、制御回路２３は、画像信号の受信に同期して、図４に示すような垂直ブランキング期間にＨとなり、それ以外の期間はＬとなる出力イネーブル信号Ｂを生成して送受信回路２１に供給する。出力イネーブル信号ＢがＨのとき、送受信回路２１の送信バッファ３０の出力が有効となり、送信バッファ２７から信号線２４を介して受信バッファ２８へ制御信号を伝送することができる。
【００２９】
結果として、図５に示すようなタイミングで内視鏡部１とプロセッサ部２との間で時分割的に信号線２４を共用して信号の送受信を行うことになる。
【００３０】
ここでプロセッサ部２から内視鏡部１へ送信される制御信号について説明する。制御信号は図６に示すようなデータ構成となっている。図６に示すように、制御信号は、同期信号パターンと、制御対象ＩＤと、制御データとから構成されている。同期信号パターンは、本制御信号を受信する内視鏡部１における各種制御動作において同期を取るための同期信号パターンである。制御対象ＩＤは、システム制御回路２０が制御対象とするデバイスのＩＤ情報（上述したズーム駆動の例であれば制御対象ＩＤはアクチュエータ駆動回路１５を示すものとなる）である。制御データは、システム制御回路２０が制御対象とするデバイスを制御する際の制御データ（上述した例では３倍ズーム駆動を行わせるための制御データ）である。
【００３１】
このような制御信号が送受信回路２１から送受信回路１９へと送信され、シリアルパラレル変換回路２６によりパラレルデータに変換された後、システム制御回路２０に伝送される。システム制御回路２０は、受け取った制御信号に格納された制御対象ＩＤに対応した制御対象デバイスを制御データに基づいて動作するように動作制御を行う。例の場合であればアクチュエータ１４を動作させてズームレンズ１３を倍率３倍のズーム位置に移動させるようにアクチュエータ駆動回路１５の動作を制御する。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態では内視鏡部１の先端部８に設けられた送受信回路１９とプロセッサ部２に設けられた送受信回路２１との間を１本の信号線２４で接続して、画像信号の垂直ブランキング期間にプロセッサ部２から内視鏡部１へアクチュエータ等を制御するための制御信号を送信する。即ち、時分割的に内視鏡部１とプロセッサ部２との双方向通信を行うことで、内視鏡部１の先端部８とプロセッサ部２とを接続する信号線２４を、画像信号の伝送と制御信号の伝送とに共用することができる。その結果、内視鏡部１の先端部８にズーム機構やフォーカス、可変絞り等の機構を追加した場合であっても、これらを制御するための制御信号を伝送するための信号線を新たに増やす必要が無い。したがって、内視鏡部１の挿入部５内を通る信号線を増やす必要がなく、内視鏡部１の挿入部５の細経化を図ることができる。
【００３３】
また、プロセッサ部２から内視鏡部１に送信する制御信号には内視鏡部１の先端部８に含まれる制御対象を識別するための制御対象ＩＤが含まれており、システム制御回路２０はこの制御対象ＩＤと対応した制御対象デバイスの動作制御を行うので、内視鏡部１の先端部８に複数の制御対象デバイスが搭載された場合であっても、内視鏡部１の挿入部５を通る信号線を増やす必要が無く、内視鏡部１の挿入部５の細経化を図ることができる。
【００３４】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００３５】
例えば、上述した実施形態では、内視鏡部１の先端部８に搭載される制御対象が対物光学系のズーム機構である場合について説明したが、内視鏡部１の先端部８に搭載される制御対象の機構はこれに限ったものではなく、フォーカス機構や可変絞り機構等の他の光学的制御手段であっても良い。
【００３６】
また、上述した実施形態では、画像信号の垂直ブランキング期間にプロセッサ部２と内視鏡部１との間で制御信号を送受信する場合について説明したが、画像信号の水平ブランキング期間（図４に示すライン毎の切れ目の期間）に制御信号を送受信するようにしても良い。さらには、垂直ブランキング期間に制御信号以外の信号を送受信できるようにしても良い。例えば、内視鏡部１の先端部８にズームレンズ１３の位置を検出するエンコーダを搭載した場合には、垂直ブランキング期間中にこのエンコーダからの位置検出信号を内視鏡部１とプロセッサ部２との間で送受信することで、位置検出信号を利用したフィードバック制御を行うことが可能である。このような場合、プロセッサ部２からの制御信号は、画像信号の送受信も位置検出信号の送受信も行われない垂直ブランキング期間の一部の期間で送受信することになる。
【００３７】
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る電子内視鏡装置を有する電子内視鏡システムの全体構成を示す模式図である。
【図２】電子内視鏡システムの内視鏡部１とプロセッサ部２の主な構成を示すブロック図である。
【図３】送受信回路１９及び送受信回路２１の内部のブロック図である。
【図４】出力イネーブル信号Ａ、出力イネーブル信号Ｂ、及び画像信号の関係について示す図である。
【図５】画像信号と制御信号の時分割的な双方向通信について示す図である。
【図６】制御信号の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…内視鏡部、２…プロセッサ部、３…モニタ部、４…操作部、５…挿入部、８…先端部、９…スイッチ、１０…ＬＥＤ、１１…ＬＥＤ駆動回路、１２…対物光学系、１３…ズームレンズ、１４…アクチュエータ、１５…アクチュエータ駆動回路、１６…ＣＣＤ、１７…ＣＣＤ駆動回路、１８…ＣＣＤ画像信号処理回路、１９，２１…送受信回路、２０…システム制御回路、２２…画像処理回路、２３…制御回路、２４…信号線、２５…パラレルシリアル変換回路、２６…シリアルパラレル変換回路
【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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【図６】
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