(57)【要約】【課題】プロセッサ内の回路基板のパターンの引き廻しが簡略化できるため、回路の規模が縮小でき、その縮小に伴い、コストダウンが可能となり、さらに信号同士の干渉、ノイズの放出などが抑えられる。【解決手段】電子スコープと、プロセッサとを備えた電子内視鏡装置において、プロセッサは、多重化手段と、デジタルビデオ信号出力手段と、アナログビデオ信号出力手段とを有し、電子スコープから入力される画像信号を、多重化手段によって、一系統に多重化し、多重化された画像信号は、一方は、デジタルビデオ信号としてデジタルビデオ信号出力手段から出力され、他方は、アナログビデオ信号出力手段にて所定の処理を施されて複数のアナログビデオ信号として出力される。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子を搭載した電子スコープと、
前記電子スコープから入力される画像信号を処理するプロセッサと、を備えた電子内視鏡装置において、
前記プロセッサは、多重化手段と、
デジタルビデオ信号出力手段と、
アナログビデオ信号出力手段と、を有し、
前記電子スコープから入力される画像信号を、前記多重化手段によって、一系統に多重化し、
前記多重化された画像信号は、一方は、デジタルビデオ信号として前記デジタルビデオ信号出力手段から出力され、
他方は、前記アナログビデオ信号出力手段にて所定の処理を施されて複数のアナログビデオ信号として出力されること、を特徴とする電子内視鏡装置。
【請求項２】
前記プロセッサは、キャラクタ情報付加手段を有し、
前記キャラクタ情報付加手段は、前記電子スコープから入力される画像信号が、前記多重化手段によって多重化される前に、前記電子スコープから入力される画像信号にキャラクタ情報を付加すること、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】
前記プロセッサは、マトリックス回路を有し、前記電子スコープから入力されるＲＧＢの画像信号が、前記マトリックス回路によって１つの輝度信号及び２つの色差信号に変換された後、前記多重化手段によって一系統に多重化されること、を特徴とする電子内視鏡装置。
【請求項４】
前記アナログビデオ信号出力手段は、デジタルエンコーダを有し、
前記多重化された画像信号は、前記デジタルエンコーダによって、前記複数のアナログビデオ信号に変換されること、を特徴とする請求項１または請求項３のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
【請求項５】
前記複数のアナログビデオ信号は、アナログＲＧＢ信号と、コンポジットビデオ信号と、Ｓビデオ信号であること、を特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
【請求項６】
前記デジタルビデオ信号出力手段は、パラレル／シリアル変換手段を有し、
前記デジタルビデオ信号は、前記パラレル／シリアル変換手段によって、シリアルに変換されて、前記デジタルビデオ信号出力手段から出力されること、を特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
【請求項７】
前記プロセッサは、拡張出力コネクタを有し、
前記多重化された画像信号は、前記拡張出力コネクタから出力されること、を特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の電子内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、固体撮像素子と、固体撮像素子を搭載した電子スコープから入力される画像信号を処理するプロセッサ、特にデジタル信号出力手段を有するプロセッサを備えた電子内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、体腔内を観察するための医療用電子内視鏡装置は、光源部や画像処理部等を備えるプロセッサと、体腔内を照明することにより撮像を行う固体撮像素子を可撓性管の先端に有する電子スコープとから構成される。電子内視鏡装置のプロセッサには、ＲＧＢのアナログ画像信号を出力するアナログＲＧＢ信号出力端子や、コンポジットビデオ信号、Ｓビデオ信号などを出力するビデオ信号出力端子が備えられている。各信号出力端子から出力される画像信号により、テレビモニタなどに内視鏡画像や、更に患者名などの様々なキャラクタ情報が表示可能である。
【０００３】
また近年、光ファイバなどの通信手段の発達により、動画の内視鏡画像を遠隔地に送信することが可能となってきた。内視鏡画像を遠隔地に送信できると、医学研究や医学教育などが、遠隔地からでもリアルタイムに行うことができる。また、医師が遠隔地にいる場合においても、内視鏡画像を送信することによりリアルタイムに患者に対する高度な診断が行えるようになる。この時プロセッサから出力され、送信される信号は、伝送距離が長い場合においても、画質の劣化が少ないデジタル信号が用いられる。そのため、近年の電子内視鏡装置のプロセッサには、デジタル映像信号出力端子が設けられている。
【０００４】
従来、このような出力形態を備えた電子内視鏡装置は、以下のようにして画像信号の出力処理を行っている。ＣＣＤから送信される画像信号がデジタル変換されたＲ、Ｇ、Ｂ信号は、一方では、キャラクタ処理回路などにより、各信号にキャラクタ情報が付加された後に、それぞれＤ／Ａ変換器によりアナログ信号に変換され、パラレルのアナログＲＧＢ信号として外部に出力される。また、Ｄ／Ａ変換器による変換後のパラレルのアナログＲＧＢ信号が、さらにＲＧＢエンコーダにより変換され、コンポジットビデオ信号、Ｓビデオ信号として外部に出力される。また、ＣＣＤから送信される画像信号がデジタル変換されたＲ、Ｇ、Ｂ信号は、もう一方では、デジタル映像信号として外部に出力されるため、輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｒ（Ｒ−Ｙ）およびＣｂ（Ｂ−Ｙ）に変換される。そして、上記とは別のキャラクタ処理回路などにより、各デジタル映像信号にキャラクタ情報が付加された後に、それらの信号は、パラレルまたはマルチプレクサにより一系統に多重化されたシリアルのデジタル信号として外部に出力される。なお、Ｒは赤成分の映像信号、Ｂは青成分の映像信号である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した構成の場合、ＲＧＢのデジタル信号のパターンを回路基板上で引き廻すとともに、さらにＤ／Ａ変換器の高速クロック信号のパターンなども引き廻さなければならない。その上、アナログビデオ信号出力用とデジタルビデオ信号出力用として、それぞれにキャラクタ情報を付加するためのキャラクタ処理回路を設けなければならないため、パターンの引き廻しが多くなり、回路の規模が増大してしまう。また、その増大により、コストアップを招き、さらに信号同士の干渉、ノイズの放出など画質への影響も懸念される。
【０００６】
そこで、本発明は上記の事情に鑑み、デジタル信号出力手段を有するプロセッサを備えた電子内視鏡装置において、プロセッサ内の回路基板のパターンの引き廻しが簡略化できるため、回路の規模が縮小でき、その縮小に伴い、コストダウンが可能となり、さらに信号同士の干渉、ノイズの放出などが抑えられるため、高品質の画像が供給できる電子内視鏡装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を達成するため、請求項１に記載の電子内視鏡装置は、固体撮像素子を搭載した電子スコープと、電子スコープから入力される画像信号を処理するプロセッサとを備えた電子内視鏡装置において、プロセッサは、多重化手段と、デジタルビデオ信号出力手段と、アナログビデオ信号出力手段とを有し、電子スコープから入力される画像信号を、多重化手段によって、一系統に多重化し、多重化された画像信号は、一方は、デジタルビデオ信号としてデジタルビデオ信号出力手段から出力され、他方は、アナログビデオ信号出力手段にて所定の処理を施されて複数のアナログビデオ信号として出力されることを特徴とする。このように電子内視鏡装置を構成することにより、各画像信号は、一度全て多重化手段によって、一系統に多重化され、デジタルビデオ信号としてデジタルビデオ信号出力手段から出力されたり、複数のアナログビデオ信号としてアナログビデオ信号出力手段から出力されたりするため、回路の規模が縮小でき、その縮小に伴い、コストダウンができ、さらに信号同士の干渉、ノイズの放出などが抑えられて、高品質の画像が供給できるようになる。
【０００８】
また、請求項２に記載の電子内視鏡装置は、プロセッサは、キャラクタ情報付加手段を有し、キャラクタ情報付加手段は、固体撮像素子から入力される画像信号が、多重化手段によって多重化される前に、電子スコープから入力される画像信号にキャラクタ情報を付加することを特徴とする。このように電子内視鏡装置を構成することにより、アナログビデオ信号とデジタルビデオ信号とで、キャラクタ情報を付加するためのキャラクタ処理回路が共用できるため、回路の規模が縮小でき、その縮小に伴い、コストダウンができ、さらに信号同士の干渉、ノイズの放出などが抑えられて、高品質の画像が供給できるようになる。
【０００９】
また、請求項３に記載の電子内視鏡装置は、プロセッサは、マトリックス回路を有し、電子スコープから入力されるＲＧＢの画像信号が、マトリックス回路によって１つの輝度信号及び２つの色差信号に変換された後、多重化手段によって一系統に多重化されること、を特徴とする。このように電子内視鏡装置を構成することにより、デジタルビデオ信号に対応した多重化を行うことができる。
【００１０】
また、請求項４に記載の電子内視鏡装置は、アナログビデオ信号出力手段が、デジタルエンコーダを有し、多重化された画像信号は、デジタルエンコーダによって、複数のアナログビデオ信号に変換されることを特徴とする。このように電子内視鏡装置を構成することにより、Ｄ／Ａ変換器の高速クロック信号のパターンなどを引き廻す必要がなくなるため、回路の規模が縮小でき、その縮小に伴い、コストダウンができ、さらに信号同士の干渉、ノイズの放出などが抑えられて、高品質の画像が供給できるようになる。
【００１１】
また、請求項５に記載の電子内視鏡装置は、複数のアナログビデオ信号は、アナログＲＧＢ信号と、コンポジットビデオ信号と、Ｓビデオ信号であることを特徴とする。このように電子内視鏡装置を構成することにより、様々な出力形式のアナログビデオ信号に対応することができる。
【００１２】
また、請求項６に記載の電子内視鏡装置は、デジタルビデオ信号出力手段が、パラレル／シリアル変換手段を有し、デジタルビデオ信号は、パラレル／シリアル変換手段によって、シリアルに変換されて、デジタルビデオ信号出力手段から出力されることを特徴とする。このように電子内視鏡装置を構成することにより、デジタルビデオ信号をシリアルデータとして出力することができるため、信号の伝送に用いるケーブルが１本となり、光ファイバなどの通信手段を用いて遠隔地に内視鏡画像を送信することができる。
【００１３】
また、請求項７に記載の電子内視鏡装置は、プロセッサは、拡張出力コネクタを有し、多重化された画像信号は、拡張出力コネクタから出力されることを特徴とする。このように電子内視鏡装置を構成することにより、拡張性が豊富となり、より多くの外部機器との接続が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態の電子内視鏡装置１０の構成を示すブロック図である。電子内視鏡装置１０は、プロセッサ１００と、電子スコープ２００と、内視鏡室側テレビモニタ３００と、遠隔地側テレビモニタ４００と、キーボード５００から構成される。
【００１５】
図１に示すようにプロセッサ１００は、ＣＣＤプロセス１１０と、タイミング回路１２０と、ペリフェラルドライブ１３０と、システムコントロール１４０と、ＲＧＢ回転フィルタ１５０と、ＬＡＭＰ（照明光源用ランプ）１６０と、パネルスイッチ１７０と、ビデオプロセス１８０から構成される。また、電子スコープ２００は、ＣＣＤ２１０と、ＣＣＤドライブ２２０と、ＥＥＰＲＯＭ２３０と、ライトガイドファイババンドル２４０から構成される。
【００１６】
電子スコープ２００は、挿入部先端にＣＣＤ２１０を備え、プロセッサ１００との接続部近傍に、ＣＣＤ２１０からの出力信号の増幅などを行うＣＣＤドライブ２２０と、電子スコープ２００の固有のデータなどを格納する書き換え可能な不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ２３０を備える。
【００１７】
ＣＣＤ２１０は、ＣＣＤドライブ２２０によって電荷の蓄積、転送といった撮像動作を繰り返し、逐次蓄積した電荷をプロセッサ１００に出力する。ＣＣＤ２１０から出力される出力信号は、ＣＣＤドライブ２２０を介してプロセッサ１００が備えるＣＣＤプロセス１１０に入力される。
【００１８】
ＥＥＰＲＯＭ２３０は、プロセッサ１００と電子スコープ２００との間の信号の整合性をとるために設けられている。ＥＥＰＲＯＭ２３０は、プロセッサ１００が備えるペリフェラルドライブ１３０と接続されている。ペリフェラルドライブ１３０は、ＥＥＰＲＯＭ２３０からデータを読み込み、システムコントロール１４０にデータを送信する。システムコントロール１４０は、ＣＰＵ１４０ａ（不図示）を有し、そのデータに基づき、制御を行う。
【００１９】
また、ライトガイドファイババンドル２４０は、プロセッサ１００のＬＡＭＰ１６０から照射された照明光を電子スコープ２００の先端に導く。電子内視鏡装置１０は、面順次方式電子内視鏡であるため、ＬＡＭＰ１６０の照射光路中にＲＧＢ回転フィルタ１５０を備える。ＲＧＢ回転フィルタ１５０は、Ｒ、Ｇ、Ｂの三色のフィルタを備える。ＲＧＢ回転フィルタ１５０が回転することで、ＬＡＭＰ１６０の照射光は、各色のフィルタを透過し、ライトガイドファイババンドル２４０により被写体に導かれ、被写体を各色の照射光で照射させる。各色の照射光で照射された被写体をＣＣＤ２１０により順次受光して、各色の画像信号をプロセッサ１００で処理し、１つの画像にすることで、カラー画像を得ることができる。
【００２０】
電子スコープ２００から送信される被写体の画像信号は、プロセッサ１００が有するＣＣＤプロセス１１０に入力され、タイミング回路１２０を介してビデオプロセス１８０に入力される。そして、この信号はビデオプロセス１８０の処理により、内視鏡室側テレビモニタ３００に対してアナログビデオ信号として出力され、遠隔地側テレビモニタ４００に対してデジタルビデオ信号として出力される。なお、ＣＣＤプロセス１１０、タイミング回路１２０、ビデオプロセス１８０は、システムコントロール１４０が有するＣＰＵ１４０ａにより制御されている。
【００２１】
内視鏡室側テレビモニタ３００は、治療室などに配置されるテレビモニタである。このテレビモニタに映し出される内視鏡画像は、主に術者（内視鏡操作者）が観察するためのものである。術者は、このテレビモニタに映し出される内視鏡画像を観察しながら、被検者の検査等を行う。内視鏡室側テレビモニタ３００には内視鏡画像の他に、患者名などの様々なキャラクタ情報が、キーボード５００の入力などに応じて表示される。また、キャラクタ情報は、パネルスイッチ１７０に設定される条件に基づいて、プロセッサ１００の操作パネル１９０（不図示）にも表示される。
【００２２】
遠隔地側テレビモニタ４００は、電子内視鏡装置１０から遠く離れた遠隔地に配置されたテレビモニタである。このテレビモニタに映し出される内視鏡画像は、主に遠隔地にいる観察者が観察するためのものである。観察者は、この内視鏡画像を遠隔地からリアルタイムに観察することで、医学研究や医学教育などを行ったり、患者に対する高度な診断を行ったりすることができる。
【００２３】
図２は、本発明の実施形態のＣＣＤプロセス１１０とビデオプロセス１８０の構成を示すブロック図である。ＣＣＤプロセス１１０は、電子スコープ２００と接続され、増幅器１１１と、Ｓ／Ｈ回路１１２と、Ａ／Ｄ変換器１１３から構成される。
【００２４】
上述したようにＣＣＤプロセス１１０には、ＣＣＤ２１０から出力される画像信号が、ＣＣＤドライブ２２０を介して入力される。入力された信号は、アナログ信号であり、増幅器１１１により増幅される。増幅された信号は、Ｓ／Ｈ回路１１２によりサンプリング、ホールドされ、Ａ／Ｄ変換器１１３によりアナログ信号からデジタル信号に変換される。
【００２５】
ＣＣＤプロセス１１０によりデジタル変換された信号は、タイミング回路１２０に入力される。タイミング回路１２０は、この信号をＣＣＤ２１０の駆動と同期させて、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の画像信号に分けて、ビデオプロセス１８０に出力する。
【００２６】
図２に示すようにビデオプロセス１８０は、フレームメモリ１８１Ｒ、１８１Ｇ、１８１Ｂと、マトリクス回路１８２と、マルチプレクサ１８３と、同期ワード発生回路１８４と、デジタルエンコーダ１８５と、パラレル／シリアル変換器１８６と、キャラクタ処理回路１８７から構成される。
【００２７】
タイミング回路１２０からビデオプロセス１８０に入力されたＲ、Ｇ、Ｂの各色の画像信号は、ビデオプロセス１８０が備える各色の画像信号に対応したフレームメモリ１８１Ｒ、１８１Ｇ、１８１Ｂに順次メモリされる。そして各色の画像信号は、フレームメモリ１８１Ｒ、１８１Ｇ、１８１Ｂから同時に読み出しされて、マトリクス回路１８２に入力される。
【００２８】
マトリクス回路１８２は、フレームメモリ１８１Ｒ、１８１Ｇ、１８１Ｂから入力されたＲ、Ｇ、Ｂの各色の画像信号を、サンプリング周波数の比率が４：２：２となるように、輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｒ（Ｒ−Ｙ）およびＣｂ（Ｂ−Ｙ）に変換し、各信号をマルチプレクサ１８３に出力する。なお、サンプリング周波数は、輝度信号Ｙが１３．５ＭＨｚ、色差信号Ｃｒ、Ｃｂが６．７５ＭＨｚとする。また、各信号の１ラインの有効映像期間のサンプル数は、輝度信号Ｙが７２０サンプルで、色差信号Ｃｒ、Ｃｂがそれぞれ３６０サンプルで、合計１４４０サンプルとする。
【００２９】
キャラクタ処理回路１８７は、テレビモニタに表示されるキャラクタ情報の処理を行う回路である。キャラクタ処理回路１８７に処理されたキャラクタ情報の信号であるキャラクタ信号は、マトリクス回路１８２から出力された輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｒ、Ｃｂのそれぞれの信号に加算される。キャラクタ信号が加算された各信号は、マルチプレクサ１８３に入力される。
【００３０】
マルチプレクサ１８３は、マトリクス回路１８２から出力され、キャラクタ信号が加算された輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｒ、Ｃｂを、図３に示すようにＣｂ、Ｙ、Ｃｒ、Ｙ、Ｃｂ、Ｙ…の順に多重化させる。さらに、多重化された信号には、同期ワード発生回路１８４から出力される同期ワードが付加され、一系統のパラレルデジタルビデオ信号として、マルチプレクサ１８３から出力される。なお、この時のクロック周波数は、輝度信号Ｙのサンプリング周波数の２倍にあたる２７ＭＨｚとする。
【００３１】
上述した信号処理を行うことにより、アナログの映像信号ラインにおいて、図４（ａ）に示すようなアナログの映像信号が、図４（ｂ）に示すように一系統のパラレルデジタルビデオ信号として、マルチプレクサ１８３から出力される。
【００３２】
マルチプレクサ１８３から出力されたパラレルデジタルビデオ信号は、そのままデジタルビデオ信号対応のテレビモニタなどの外部機器に送信可能であるが、データがパラレルであるため、ビット数にクロック信号用のラインを加えた信号線が必要となってしまい、伝送用のケーブルが太くなってしまう。例えばビット数が１０の場合、信号線は１１本必要となる。
【００３３】
本発明の実施形態においては、デジタルビデオ信号の出力をシリアルでも出力可能とするために、ビデオプロセス１８０にパラレル／シリアル変換器１８６が備えられている。上記のパラレルデジタルビデオ信号は、図５に示すようにパラレル／シリアル変換器１８６によって、シリアルデジタルビデオ信号に変換される。この信号は、伝送レートを例えばクロック周波数の１０倍の２７０ＭＨｚにして、ＬＳＢから順に１本の伝送用のケーブルでシリアルデジタルビデオ信号として、遠隔地側テレビモニタ４００などの外部機器に出力される。
【００３４】
上述した信号はシリアルデジタルビデオ信号であるため、光ファイバなどの通信手段を用いて、大容量の映像信号を遠隔地に低損失で送ることができる。そのため、遠隔地においても良好な内視鏡画像をリアルタイムで観察することが可能となる。
【００３５】
また、マルチプレクサ１８３から出力されたパラレルデジタルビデオ信号は、もう一方で、デジタルエンコーダ１８５に入力される。この信号は、デジタルエンコーダ１８５によってデジタル変調され、Ｄ／Ａ変換後、モニタ表示可能なアナログビデオ信号に変換されて、内視鏡室側テレビモニタ３００などの外部機器に出力される。ここでいうアナログビデオ信号とは、アナログＲＧＢ信号、コンポジットビデオ信号、Ｓビデオ信号である。
【００３６】
また、本発明の実施形態の電子内視鏡装置１０には、プロセッサ１００の基板上に拡張出力コネクタ１８７が設けられている。拡張出力コネクタ１８８は、拡張ボードが搭載できるように構成されており、同期ワードが付加されたパラレルデジタルビデオ信号を供給することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明の電子内視鏡装置は、アナログビデオ信号とデジタルビデオ信号の信号処理の経路の共用化を図ることができ、プロセッサ内の信号処理回路全体のパターンの引き廻しを簡略化することができる構成となっている。詳しくは、アナログビデオ信号とデジタルビデオ信号とで、キャラクタ情報を付加するためのキャラクタ処理回路の共用化が可能となり、さらに、Ｄ／Ａ変換器の高速クロック信号のパターンなどを引き廻す必要がなくなるため、回路の規模が縮小でき、その縮小に伴い、コストダウンができ、さらに信号同士の干渉、ノイズの放出などが抑えられて、高品質の画像が供給できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の電子内視鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態のＣＣＤプロセスとビデオプロセスの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態において各画像信号がマルチプレクサにより多重化されたことを示す図である。
【図４】本発明の実施形態のアナログ信号と一系統のパラレルデジタル信号を示す図である。
【図５】本発明の実施形態のパラレル／シリアル変換器の入出力状態を示す図である。
【符号の説明】
１０　電子内視鏡装置
１００　プロセッサ
１１０　ＣＣＤプロセス
１８０　ビデオプロセス
２００　電子スコープ
２１０　ＣＣＤ
３００　内視鏡室側テレビモニタ
４００　遠隔地側テレビモニタ
５００　キーボード
【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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