(57)【要約】【課題】固体撮像素子によって撮像された映像をデジタルビデオ信号として出力する電子内視鏡と、デジタルビデオ信号を処理してビデオ信号を出力する電子内視鏡用プロセッサと、を有する電子内視鏡システムであって、電子内視鏡と内視鏡装置との間の信号線の本数を減らすことが可能な電子内視鏡システムを提供することである。【解決手段】電子内視鏡が、デジタルビデオ信号のブランキング期間に、前記電子内視鏡の内視鏡情報を書き込む構成として、上記問題を解決した。また、デジタルビデオ信号の輝度信号と色差信号とが多重化されている構成とする構成として、上記問題を解決した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子によって撮像された映像をデジタルビデオ信号として出力する電子内視鏡と、前記デジタルビデオ信号を処理してビデオ信号を出力する電子内視鏡用プロセッサと、を有する電子内視鏡システムであって、
前記電子内視鏡は、前記デジタルビデオ信号のブランキング期間に、前記電子内視鏡の内視鏡情報を重畳することを特徴とする、電子内視鏡システム。
【請求項２】
前記内視鏡情報は、前記電子内視鏡に内蔵されたメモリに記憶された電子内視鏡の機種情報を含む、請求項１に記載の電子内視鏡システム。
【請求項３】
前記内視鏡情報は、前記電子内視鏡の操作ボタンの操作結果情報を含む、請求項１または２に記載の電子内視鏡システム。
【請求項４】
前記内視鏡情報は、水平ブランキング期間に重畳されることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項５】
前記内視鏡情報は、垂直ブランキング期間に重畳されることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項６】
前記デジタルビデオ信号は、輝度信号と色差信号とが多重化されていることを特徴とする、請求項５に記載の電子内視鏡システム。
【請求項７】
前記デジタルビデオ信号がシリアルデジタルビデオ信号であることを特徴とする、請求項６に記載の電子内視鏡システム。
【請求項８】
前記電子内視鏡は、前記デジタルビデオ信号を無線データ転送方式で前記電子内視鏡用プロセッサに送信することを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【請求項９】
前記電子内視鏡は、前記デジタルビデオ信号を赤外線データ転送方式で前記電子内視鏡用プロセッサに送信することを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれかに記載の電子内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像素子によって撮像された映像をデジタルビデオ信号として出力する電子内視鏡と、前記デジタルビデオ信号を処理してビデオ信号を出力する電子内視鏡用プロセッサと、を有する電子内視鏡システムに関する。
【０００２】
【特許文献１】特開平５−３１６５１３号
【従来の技術】
近年、例えば特許文献１に記載されているような、電子内視鏡（ビデオスコープ）がデジタルビデオ信号を出力する電子内視鏡システムが提案されている。特許文献１に記載の電子内視鏡システムにおいては、電子内視鏡は、輝度信号Ｙと時分割多重化された色差信号（Ｒ−ＹとＢ−Ｙ）とからなるデジタルビデオ信号を出力する。このような構成とすることにより、電子内視鏡と内視鏡用プロセッサ（内視鏡装置）との間の信号線の本数を減らすことが可能となる。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載されている構成は、色差信号Ｒ−ＹとＢ−Ｙとを多重化したのみである。従って、電子内視鏡の操作ボタンを操作することによって発信される制御信号や、デジタルビデオ信号の明度信号Ｙなどを内視鏡用プロセッサに送信するための信号線を別箇に用意する必要がある。また、高速信号を扱うデジタルビデオ信号用のケーブルを、低速信号を扱う制御信号用のケーブルに近接すると、デジタルビデオ信号用のケーブルにノイズが加算されやすくなるため、デジタルビデオ信号用のケーブルには充分なシールドを施す必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の問題を解決するため、本発明は、電子内視鏡と電子内視鏡用プロセッサとの間の信号線の本数を減らすことが可能な電子内視鏡システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の電子内視鏡システムは、電子内視鏡が、出力するデジタルビデオ信号のブランキング期間に、前記電子内視鏡の内視鏡情報を重畳する。
【０００６】
従って、本発明によれば、電子内視鏡の機種情報や操作ボタンを操作することによって発信される制御信号をデジタルビデオ信号に重畳させることが可能であるため、機種情報伝送用や制御信号専用のケーブルを用意する必要がない。さらに、本発明によれば、高速信号を扱うデジタルビデオ信号用のケーブルが、低速信号を扱う制御信号用のケーブルに近接する事がないため、デジタルビデオ信号用のケーブルへのノイズの混入を防止することができる。
【０００７】
また、輝度信号と色差信号とが多重化されている構成とすることにより、電子内視鏡と内視鏡用プロセッサとの間の信号線の本数をさらに減らすことが可能となる。さらに、デジタルビデオ信号がシリアルデジタルビデオ信号である構成とすることにより、電子内視鏡と内視鏡用プロセッサとの間の信号線の本数をさらに減らすことが可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。図１に模式的に示したように、本実施形態の電子内視鏡システム１は、電子内視鏡１００と、電子内視鏡用プロセッサ２００と、を有する。電子内視鏡１００は、対物光学系１０１と、ライトガイド１０２と、ＣＣＤユニット１１０と、Ａ／Ｄコンバータ１０３と、デジタル信号処理回路１０４と、同期ワード発生回路１０５と、ＥＥＰＲＯＭ１０６と、エンコーダ１０７と、マルチプレクサ１０８と、パラレル／シリアル変換器１０９と、フリーズボタン１４１と、コピーボタン１４２とを有する。電子内視鏡用プロセッサ２００は、システムコントロール２０１と、光源ユニット２３０と、シリアル／パラレル変換器２０３と、タイミング回路２０４と、ビデオデコーダ回路２０５と、信号処理回路２０６と、コネクタ部２０７とを有する。
【０００９】
電子内視鏡用プロセッサ２００のコネクタ部２０７には、映像出力端子２０７ａおよびプリンタ制御信号出力端子２０７ｂが配置されている。モニタ４０１は映像出力端子２０７ａと接続されており、内視鏡観察画像はモニタ４０１に表示される。また、ビデオプリンタ４０２は映像出力端子２０７ａおよびプリンタ制御信号出力端子２０７ｂと接続されており、内視鏡観察画像を印刷することが可能である。
【００１０】
光源ユニット２３０は、電子内視鏡１００の観察対象である生体を照射する為の照明光を生成する。光源ユニット２３０は、ランプ２３１と、集光レンズ２３２と、を有する。ランプ２３１は、キセノンランプ等の白色光源である。集光レンズ２３２は、ライトガイド１０２の入射端１０２ａにランプ２３１からの光を集光する。
【００１１】
ライトガイド基端１０２ａに入射した光は、ライトガイド１０２を通って、ライトガイド１０２のライトガイド遠位端１０２ｂから照明光として放射される。ライトガイド遠位端１０２ｂは、電子内視鏡１００の挿入管１２０の挿入管先端１２１に配置されている。従って、挿入管先端１２１近傍の生体ＢＤには照明光が照射される。
【００１２】
照明光が照射された生体ＢＤの映像は、対物光学系１０１、ＣＣＤユニット１１０によって撮像される。ＣＣＤユニットはカラーＣＣＤを内蔵しており、ＹＣｒＣｂ形式のアナログ映像信号を出力する。ＣＣＤユニット１１０から出力されたＹＣｒＣｂ形式のアナログ映像信号は、Ａ／Ｄコンバータ１０３に送られる。Ａ／Ｄコンバータ１０３は、ＣＣＤユニット１１０からの映像信号をデジタル処理して量子化する。量子化された映像信号は４：２：２の比率でサンプリングされたものである。すなわち、本実施形態においては、水平方向に隣接する２画素で色情報であるＣｒ、Ｃｂを共有する。一方、輝度情報であるＹは１画素ごとに割り当てられる。Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂのそれぞれは、１０ビット（１０進数表記で０〜１０２３までの範囲）で量子化されている。言い換えると、デジタル映像信号の量子化レベルは、明度Ｙ、赤色色差Ｃｒ、青色色差Ｃｂそれぞれ１０ビット（１０進数表記で０〜１０２３までの範囲）である。ＹＣｒＣｂ形式のデジタル映像信号は、３０ビットのバスパターン配線１３１を介してデジタル信号処理回路１０４に送られる。
【００１３】
デジタル信号処理回路１０４は、ＹＣｒＣｂ形式のデジタル映像信号に対してガンマ補正等の画像処理を行なう。画像処理済みのデジタル映像信号は、３０ビットのバスパターン配線１３２を介してマルチプレクサ１０８に送られる。
【００１４】
マルチプレクサ１０８は、デジタル映像信号の輝度Ｙと、赤色色差Ｃｒと、青色色差Ｃｂとを時分割多重化し、さらにこれに同期ワードとブランキング期間を追加して１０ビットの多重化デジタル映像信号を生成する。このための同期ワードは同期ワード発生回路１０５によって生成される。
【００１５】
ＥＥＰＲＯＭ１０６には、電子内視鏡１００の機種情報が記憶されている。電子内視鏡用プロセッサ２００は、この機種情報を用いて各種処理を行なう。例えば、機種情報からＣＣＤユニット１１０の感光特性を判断し、電子内視鏡用プロセッサ２００はこの感光特性に応じて内視鏡観察画像が適切な色合いで表示されるように内視鏡観察画像を処理する。或いは、機種情報から電子内視鏡の型番を判別し、この型番をキャラクタ情報としてモニタ４０１に表示される内視鏡観察画像を含む映像信号に重畳する。ＥＥＰＲＯＭ１０６の内容はエンコーダ１０７によって読み出される。
【００１６】
フリーズボタン１４１およびコピーボタン１４２は、フリーズ処理及びコピー処理を電子内視鏡用プロセッサ２００に指示するためのボタンである。すなわち、フリーズボタン１４１が押下されると、モニタ４０１には内視鏡観察画像が静止画として表示される。また、コピーボタンが押下されると、ビデオプリンタ４０２はこの静止画を印刷する。フリーズボタン１４１およびコピーボタン１４２のそれぞれが押下されると、フリーズ制御信号及びコピー制御信号が生成される。生成されたフリーズ制御信号及びコピー制御信号は、エンコーダ１０７に送られる。エンコーダ１０７は、読み出されたＥＥＰＲＯＭ１０６の内容、受信したフリーズ制御信号及びコピー制御信号をそれぞれデジタルデータに変換してマルチプレクサ１０８に送る。
【００１７】
マルチプレクサ１０８は、同期ワード発生回路１０５の情報を用いて、多重化デジタル映像信号のブランキング期間の位置を検出する。次いで、検出されたブランキング期間にＥＥＰＲＯＭ１０６の内容のデータを重畳する。さらに、フリーズ制御信号が生成されていればフリーズ制御信号のデータを、またコピー制御信号が生成されていればコピー制御信号のデータを、それぞれブランキング期間に重畳する。なお、これら内視鏡情報が重畳された多重化デジタル映像信号のフォーマットについては、後で詳述する。
【００１８】
以上のように、ＥＥＰＲＯＭ１０６の内容、フリーズ制御信号およびコピー制御信号等の内視鏡情報が書き込まれた多重化デジタル映像信号は、パラレル／シリアル変換回路１０９に送られる。パラレル／シリアル変換回路１０９は、マルチプレクサ１０８から送られたパラレルの多重化デジタル映像信号をさらに多重化してシリアルデジタル映像信号を生成する。シリアルデジタル映像信号は、シリアルケーブル３００を介して電子内視鏡用プロセッサ２００のシリアル／パラレル変換器２０３に送られる。シリアル／パラレル変換器２０３は、シリアルデジタル映像信号を１０ビットのパラレルの多重化デジタル映像信号に復号し、ビデオデコーダ回路２０５に送る。
【００１９】
なお、本実施形態においては、パラレル／シリアル変換回路１０９によってシリアルデジタル映像信号を生成し、電子内視鏡１００と電子内視鏡用プロセッサ２００間のデータ送信をシリアルケーブル３００を介して行う構成としているが、多重化デジタル映像信号を直接ビデオデコーダ回路２０５に送る構成としても良い。また、シリアルデジタル映像信号をＩＥＥＥ８０２．１１規格等の無線データ転送方式を用いて電子内視鏡用プロセッサ２００に送る構成としても良い。或いは、シリアルデジタル映像信号をＩｒＤＡ規格等の赤外線データ転送方式を用いて電子内視鏡用プロセッサ２００に送る構成としても良い。また、シリアルデジタル映像信号を画像圧縮処理して、ＩＥＥＥ１３９４規格のデータ転送方式を用いて電子内視鏡用プロセッサ２００に送る構成としても良い。
【００２０】
図２は、本実施形態の内視鏡情報が重畳されたデジタルビデオ信号のフォーマットを示したものである。図２に示されるように、デジタルビデオ信号の１画面期間は、前段垂直ブランキング期間、有効ライン１、有効ライン２、．．．、有効ラインｎ、後段垂直ブランキング期間から成る。前段垂直ブランキング期間は、前段ブランキングライン１、前段ブランキングライン２、．．．、前段ブランキングラインｎ’から成る。後段垂直ブランキング期間は、後段ブランキングライン１、後段ブランキングライン２、．．．、後段ブランキングラインｎ’’から成る。デジタルビデオ信号を表示可能なモニタは、前段ブランキングライン１を検知すると、前段ブランキングライン１からｎ’ワード先のワードが有効ライン１であると判断する。次いで、モニタは画面上端から有効ライン１〜ｎの内容を１行ずつ表示する。後段ブランキングライン１〜ｎ’’は、１画面の終了を報知するものである。
【００２１】
また、有効ライン１〜ｎのそれぞれは、前段水平ブランキング期間、有効画像データ、後段水平ブランキング期間から成る。前段水平ブランキング期間の、有効画像データの直前に位置する部分には、前段水平同期ワードが設けられている。同様に、後段水平ブランキング期間の、有効画像データの直後に位置する部分には、後段水平同期ワードが設けられている。前段水平同期ワードと後段水平同期ワードは、各ラインの有効画像データの先頭と末端を報知するものである。有効画像データには、量子化されたデジタル映像信号が、Ｃｂ、Ｙ、Ｃｒ、Ｙ、Ｃｂ、Ｙ…の順に１ワードずつ格納されている。
【００２２】
本実施形態においては、ＥＥＰＲＯＭ１０６の内容、フリーズ制御信号、およびコピー制御信号は、前段垂直ブランキング期間に重畳される。なお、本発明は上記構成に限定されるものではなく、ＥＥＰＲＯＭ１０６の内容、フリーズ制御信号、およびコピー制御信号が、後段垂直ブランキング期間、前段水平ブランキング期間、後段水平ブランキング期間のいずれかに重畳される構成としてもよい。
【００２３】
電子内視鏡用プロセッサ２００による、多重化デジタル映像信号の処理手順につき、以下説明する。タイミング回路２０４（図１）は、ビデオデコーダ回路２０５に送られた多重化デジタル映像信号から同期ワードを抽出する。抽出された同期ワードはビデオデコーダ回路２０５に送られる。
【００２４】
ビデオデコーダ回路２０５は、タイミング回路２０４によって抽出された同期ワードを用いて、多重化デジタル映像信号から有効ライン１〜ｎを抽出する。ビデオデコーダ回路２０５は、抽出された有効ライン１〜ｎを信号処理回路２０６に送る。さらに、ビデオデコーダ回路３０１は、タイミング回路２０４によって抽出された同期ワードを用いて、多重化デジタル映像信号の前段垂直ブランキング期間からＥＥＰＲＯＭ１０６の内容、フリーズ制御信号、およびコピー制御信号の各データを抽出し、システムコントロール２０１に送る。
【００２５】
信号処理回路２０６は、ビデオデコーダ回路２０５によって抽出された有効ライン１〜ｎをアナログビデオ信号に変換する。システムコントロール２０１は信号処理回路２０６を制御し、ＥＥＰＲＯＭ１０６の内容に含まれる機種情報を用いて各種処理が行なわれるようにする。アナログビデオ信号は映像出力端子２０７ａに送られる。従って、内視鏡観察画像はモニタ４０１に表示される。
【００２６】
また、フリーズ制御信号のデータがシステムコントロール２０１に送られた時は、システムコントロール２０１は信号処理回路２０６を制御し、信号処理回路２０６からフリーズ制御信号を含むフレームのアナログビデオ信号が繰り返し映像出力端子２０７ａから出力されるようにする。この結果、内視鏡観察画像は静止画像としてモニタ４０１に表示される。
【００２７】
また、コピー制御信号のデータがシステムコントロール２０１に送られた時は、システムコントロール２０１は、印刷を指示するプリンタ制御信号をプリンタ制御信号出力端子２０７ｂに送る。ビデオプリンタ４０２は、この制御信号がプリンタ制御信号出力端子２０７ｂから出力されると、１フレーム分の内視鏡観察画像を印刷する。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、電子内視鏡の機種情報や操作ボタンを操作することによって発信される制御信号をデジタルビデオ信号に重畳させることが可能であるため、機種情報伝送用や制御信号専用のケーブルを用意する必要がない。さらに、本発明によれば、高速信号を扱うデジタルビデオ信号用のケーブルが、低速信号を扱う制御信号用のケーブルに近接する事がないため、デジタルビデオ信号用のケーブルへのノイズの混入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の電子内視鏡システムを模式的に示したものである。
【図２】本発明の実施の形態の内視鏡情報が重畳されたデジタルビデオ信号のフォーマットを示したものである。
【符号の説明】
１        内視鏡システム
１００      電子内視鏡
１０１      対物光学系
１０２      ライトガイド
１０３      Ａ／Ｄコンバータ
１０４      デジタル信号処理回路
１０５      同期ワード発生回路
１０６      ＥＥＰＲＯＭ
１０７      エンコーダ
１０８      マルチプレクサ
１０９      パラレル／シリアル変換器
１１０      ＣＣＤユニット
１２０      ＣＣＤドライブ回路
１４１      フリーズボタン
１４２      コピーボタン
２００      電子内視鏡用プロセッサ
２０１      システムコントロール
２０３      シリアル／パラレル変換器
２０４      タイミング回路
２０５      ビデオデコーダ回路
２０６      信号処理回路
２０７      コネクタ部
３００      デジタルビデオケーブル
４０１      モニタ
４０２      ビデオプリンタ
【図１】
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【図２】
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