電子内視鏡および電子内視鏡システム
【課題】 電子内視鏡の先端部にセンサ等の検出手段を備えた場合でも、該電子内視鏡の細径化およびノイズの低減を実現可能な電子内視鏡および電子内視鏡システムを提供することを目的とする。
【解決手段】 患者の体内に挿入される挿入部と、プロセッサに接続される接続部とを有する電子内視鏡であって、挿入部の先端に、患者の体内を撮影して画像信号を生成する撮影手段と、挿入部の先端の状態を検出し、検出結果に対応する出力信号を生成する検出手段と、画像信号および出力信号をＡ/Ｄ変換し、画像信号に対応するビット列および出力信号に対応するビット列からなるデジタル信号を出力するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ/Ｄ変換手段から出力されるデジタル信号をシリアル信号へ変換し、接続部へ出力するシリアライザと、を備える構成とした。
【解決手段】 患者の体内に挿入される挿入部と、プロセッサに接続される接続部とを有する電子内視鏡であって、挿入部の先端に、患者の体内を撮影して画像信号を生成する撮影手段と、挿入部の先端の状態を検出し、検出結果に対応する出力信号を生成する検出手段と、画像信号および出力信号をＡ/Ｄ変換し、画像信号に対応するビット列および出力信号に対応するビット列からなるデジタル信号を出力するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ/Ｄ変換手段から出力されるデジタル信号をシリアル信号へ変換し、接続部へ出力するシリアライザと、を備える構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子内視鏡および該電子内視鏡を用いた電子内視鏡システムに関し、特に先端部にセンサなどの検出手段を備える電子内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、先端部に備えられたＣＣＤなどの撮像素子によって観察対象の撮影を行う電子内視鏡と、観察対象を照明するための光を電子内視鏡に供給するとともに、電子内視鏡により撮影された画像を処理してモニタに出力するプロセッサとからなる電子内視鏡システムが知られている。このような電子内視鏡システムは、体腔内の観察や治療処置を行うための医療分野、または工業部品の観察または検査を行うための工業分野において広く実用に供されている。
【０００３】
これらの電子内視鏡システムでは、観察を行う箇所が高温である場合や、ＣＣＤの駆動状況によって、先端部におけるＣＣＤの温度が上昇してしまうことがある。そして、このようにＣＣＤの温度が上昇することにより、暗電流の増加に伴うノイズが発生し、観察画像の劣化やブラックアウトが生じてしまうという問題があった。さらに、高温になった電子内視鏡の先端部が、観察対象である患者の体腔壁などに接触してしまうなど、安全性の面においても問題となる場合があった。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１において、電子内視鏡の挿入部の先端に温度センサを配置し、当該温度センサにて検出した温度が所定の温度以上である場合には、自動的に露光時間の調整を行う内視鏡システムが提案されている。このような内視鏡システムによれば、ＣＣＤが高温となった場合でも、露光時間の調整によりノイズを低減させ、観察性の良い画像を提供することができる。また、特許文献２にも、特許文献１と同様に、電子内視鏡の挿入部の先端に温度センサを配置した内視鏡システムが開示されている。特許文献２の内視鏡システムでは、温度センサにて検出した温度が所定の温度以上である場合には、警告音と警告表示を発生させることによって、術者に観察の中止を促すことが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３２３８８４号公報
【特許文献２】特開２００７−１５１５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特に医療分野にて患者の体内に挿入される電子内視鏡においては、観察中における患者の苦痛を少しでも和らげる観点から、電子内視鏡の挿入部をできるだけ細径とすることが望ましい。しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載される電子内視鏡では、温度センサからの出力信号を伝送するための信号線が、挿入部先端からプロセッサまで延在する構成となっており、その分、電子内視鏡の挿入部の径を太くせざるを得なかった。また、温度センサからの出力信号を伝送する信号線と、ＣＣＤからの画像信号を伝送する信号線との干渉によりノイズが発生し、画像劣化が生じてしまうという問題もあった。
【０００７】
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電子内視鏡の先端部にセンサ等の検出手段を備えた場合でも、該電子内視鏡の細径化およびノイズの低減を実現可能な電子内視鏡および電子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】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明により、患者の体内に挿入される挿入部と、プロセッサに接続される接続部とを有する電子内視鏡であって、挿入部の先端に、患者の体内を撮影して画像信号を生成する撮影手段と、挿入部の先端の状態を検出し、検出結果に対応する出力信号を生成する検出手段と、画像信号および出力信号をＡ/Ｄ変換し、画像信号に対応するビット列および出力信号に対応するビット列からなるデジタル信号を出力するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ/Ｄ変換手段から出力されるデジタル信号をシリアル信号へ変換し、接続部へ出力するシリアライザと、を備えることを特徴とする電子内視鏡が提供される。
【０００９】
このように構成することにより、電子内視鏡の挿入部先端にて画像信号および出力信号をデジタル信号へと変換した上で接続部へ伝送することができ、直接アナログ信号を伝送させる場合に比べ、伝送による画像信号の劣化を低減することが可能となる。また、画像信号と出力信号とのビット列を含むよう変換されたデジタル信号を、さらにシリアル信号に変換してから、接続部へと出力する構成とすることで、挿入部の可撓管を通る信号線の数を減らすことができ、細径化を実現することが可能となる。さらに、複数の信号線間のノイズ干渉を防ぐことができ、ノイズの少ない観察画像を提供することができる。
【００１０】
また、上記Ａ/Ｄ変換手段から出力されるデジタル信号の上位ビットが画像信号に対応し、下位ビットが出力信号に対応する、または、下位ビットが画像信号に対応し、上位ビットが出力信号に対応するものであっても良い。このように構成することにより、後段の処理において、容易に各信号を分離することが可能となる。
【００１１】
また、上記電子内視鏡は、挿入部の先端に、画像信号および出力信号に対して、画像信号および出力信号がそれぞれ異なる範囲の出力値をとるようにバイアスをかけるためのバイアス回路と、バイアスがかけられた画像信号および出力信号を加算する加算回路と、を更に備える構成としても良い。そして、この場合、上記デジタル信号は、Ａ/Ｄ変換手段によって加算回路にて加算された信号がＡ/Ｄ変換されることによって得られるものであっても良い。このように構成することにより、挿入部の先端にて取得された各アナログ信号を、画像信号に対応するビット列および出力信号に対応するビット列からなるデジタル信号へと変換することが可能となる。
【００１２】
また、上記Ａ/Ｄ変換手段は、画像信号をＡ/Ｄ変換するための第１のＡ/Ｄ変換部、および出力信号をＡ/Ｄ変換するための第２のＡ/Ｄ変換部からなる構成としても良い。そして、この場合、上記デジタル信号は、第１のＡ/Ｄ変換部によってＡ/Ｄ変換された信号、および第２の変換部によってＡ/Ｄ変換された信号とからなるものであっても良い。このように構成することにより、挿入部の先端にて取得された各アナログ信号を、画像信号に対応するビット列および出力信号に対応するビット列からなるデジタル信号へと変換することが可能となる。
【００１３】
また、上記接続部は、シリアル信号をデシリアライズして、画像信号および出力信号に分離するデシリアライザと、画像信号に所定の画像処理を施して映像信号を生成する画像信号処理手段とを備える構成としても良い。このように構成することにより、接続部にてシリアル信号から画像信号および出力信号を分離することが可能となる。
【００１４】
また、上記接続部は、出力信号に基づいて、プロセッサに通知信号を送信する通知信号送信手段を更に備える構成としても良い。このように構成することにより、検出手段による検出結果に基づく種々の情報をプロセッサ２０に通知することが可能となる。これにより、観察部位周辺の様々な状況に対応して、より詳細な診断および処理を行うことが可能となる。
【００１５】
また、上記検出手段は、挿入部の先端の温度を検出するための温度センサであり、通知信号送信手段は、出力信号に基づいて、挿入部先端の温度が所定の温度以上である場合に、プロセッサにその旨を通知する通知信号を送信する構成としても良い。このように構成することにより、挿入部先端の温度が所定の温度以上となった場合は、プロセッサにて術者に注意を喚起するためのメッセージをモニタに表示させたり、自動的に先端を冷却するためのさまざまな処理を行うことが可能となる。
【００１６】
また、本発明により、上記いずれかに記載の電子内視鏡と、電子内視鏡に照明光を供給するための光源と、映像信号に所定の処理を施してモニタ表示可能なビデオ信号に変換する映像信号処理手段と、ビデオ信号に対応する画像を表示するモニタと、通知信号を受信した場合に、通知信号に対応したメッセージをモニタに表示させる表示制御手段と、を備えることを特徴とする電子内視鏡システムが提供される。
【発明の効果】
【００１７】
したがって、本発明によれば、電子内視鏡の先端にセンサ等の検出手段を備えた場合でも、該電子内視鏡の細径化およびノイズの低減を実現可能な電子内視鏡および電子内視鏡システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態における電子内視鏡システムの概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるシリアライザの入力について説明するための図である。
【図３】本発明の第２の実施形態における電子内視鏡システムの概略構成図である。
【図４】本発明の第２の実施形態におけるシリアライザの入力について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施形態における電子内視鏡システム１の概略構成を示す図である。本実施形態の電子内視鏡システム１は、電子内視鏡１０、プロセッサ２０およびモニタ３０から構成される。本実施形態の電子内視鏡システム１は、患者の体内における観察および処置を行うための医療用の電子内視鏡システムである。
【００２１】
電子内視鏡１０は、患者の体内に挿入される挿入部１００およびプロセッサ２０に電気的および光学的に接続される接続部１３０からなる。また、挿入部１００は、長尺の可撓管１２０および可撓管１２０の先端に設けられた先端部１１０からなる。電子内視鏡１０の接続部１３０から先端部１１０まで、プロセッサ２０から供給される光を伝搬するためのライトガイド１１１が延在している。また、先端部１１０には、ライトガイド１１１にて伝搬された光を観察部位に射出するための配光レンズ１１２、観察部位で反射された光を撮像素子の受光面に結像させるための対物レンズ１１４、受光面に結像された被写体像に基づいてアナログ画像信号を生成する固体撮像素子であるＣＣＤ１１３が配置される。
【００２２】
また、本実施形態の電子内視鏡１０は、ＣＣＤ１１３の近傍に先端部１１０の温度を検出するための温度センサ１１５を備えている。さらに、電子内視鏡１０の先端部１１０には、ＣＣＤ１１３にて生成されるアナログ画像信号および温度センサ１１５から出力されるアナログ出力信号に対してそれぞれバイアスをかけるためのバイアス回路１１６ａおよび１１６ｂ、バイアス回路１１６ａおよび１１６ｂから出力される各アナログ信号を加算して、Ａ/Ｄ変換部１１８へ出力する加算回路１１７、加算されたアナログ信号をデジタル信号へと変換するＡ/Ｄ変換部１１８、ならびにＡ/Ｄ変換部１１８にて変換されたデジタル信号をシリアル信号へと変換するシリアライザ１１９が備えられている。
【００２３】
また、電子内視鏡１０の接続部１３０には、シリアライザ１１９から可撓管１２０を通って伝送されるシリアル信号を、元の信号（パラレルのデジタル信号）へと変換するためのデシリアライザ１３１、デシリアライザ１３１にて変換されたデジタル画像信号に所定の画像処理を施して映像信号を生成する前段処理部１３２、前段処理部１３２にて生成された映像信号をアナログ信号へ変換してプロセッサ２０の後段処理部２０４へと出力するＤ/Ａ変換部１３３、デシリアライザ１３１にて変換されたデジタル出力信号に基づいて、プロセッサ２０のシステムコントローラ２０１と通信を行うＣＰＵ１３４、電子内視鏡１０の機種情報等を記憶するＥＥＰＲＯＭ１３５、および先端部１１０におけるＡ/Ｄ変換部１１８に所定のパルス信号を供給するタイミングジェネレータ１３６が備えられている。
【００２４】
プロセッサ２０は、プロセッサ２０全体を統括制御するシステムコントローラ２０１、電子内視鏡１０に供給する観察光を発生する光源２０２、光源２０２から照射された光を収束して電子内視鏡１０のライトガイド１１１に結合させる集光レンズ２０３、および電子内視鏡１０から受信した映像信号に対して所定の処理を施してビデオ信号を生成し、モニタ３０へ出力する後段処理部２０４を備えている。また、モニタ３０は、後段処理部２０４によって生成されたビデオ信号に対応する被写体像を表示する表示装置である。
【００２５】
次に、電子内視鏡システム１における体内観察の流れとともに、電子内視鏡システム１の各部の動作について説明する。まず、術者によってプロセッサ２０の電源が投入され、システムコントローラ２０１の制御の下、光源２０２が点灯されると、電子内視鏡１０の挿入部１００が患者の体内に導入される。光源２０２は、キセノンランプやハロゲンランプなどの高輝度ランプで構成される。そして、光源２０２から照射された光は、集光レンズ２０３を介して電子内視鏡１０に設けられたライトガイド１１１の入射端に入射する。ライトガイド１１１の入射端に入射した光は、接続部１３０および可撓管１２０を通って先端部１１０に配置される配光レンズ１１２から、体内の観察部位に射出される。そして、射出された光が観察部位によって反射され、対物レンズ１１４を介してＣＣＤ１１３の受光面に結像される。
【００２６】
本実施形態では、カラー撮像方式として単板同時式が適用されており、ＣＣＤ１１３の受光面上にはイエロー（Ｙｅ）、シアン（Ｃｙ）、マゼンタ（Ｍｇ）、グリーン（Ｇ）の各色要素が市松模様状に並べられた補色カラーフィルタ（図示せず）が受光面の各画素に対応して配置されている。そして、ＣＣＤ１１３では、補色カラーフィルタを透過した光の強度に応じた画像信号が光電変換により発生し、所定時間間隔ごとに１フレーム分の画像信号が、色差線順次方式によって順次読み出される。本実施形態では、インターライン・トランスファ方式のＣＣＤが使用されており、ＮＴＳＣ方式の垂直同期周波数に対応して、例えば１／３０秒間隔ごとに１フレーム分のアナログ画像信号が順次読み出され、バイアス回路１１６ａへと出力される。
【００２７】
また、ＣＣＤ１１３によるアナログ画像信号の生成と並行して、温度センサ１１５では、先端部１１０の温度が検出される。温度センサ１１５は、ＩＣタイプの温度センサであり、検出された温度に対応した電圧値をアナログ出力信号として、バイアス回路１１６ｂに出力する。
【００２８】
バイアス回路１１６ａおよびバイアス回路１１６ｂでは、入力されるアナログ信号が所定の出力範囲になるように、バイアスがかけられる。ここでは、後述するシリアライザ１１９への入力に備え、ＣＣＤ１１３から出力されるアナログ画像信号と、温度センサ１１５から出力されるアナログ出力信号とが、それぞれ異なる出力範囲の値をとるように、各バイアス回路１１６ａおよび１１６ｂにて所定のバイアスがかけられる。
【００２９】
バイアス回路１１６ａおよび１１６ｂでの処理について、具体的な例を挙げて説明する。例えばＡ/Ｄ変換部１１８の入力レンジが０Ｖ〜＋１０Ｖの場合、バイアス回路１１６ａでは、ＣＣＤ１１３によって生成されたアナログ画像信号に対して、出力値が０Ｖ〜＋３Ｖの範囲の値をとるように、所定のバイアス電圧が加えられる。この場合のバイアス電圧は、ＣＣＤ１１３の定格出力電圧によって適宜設定される。また、バイアス回路１１６ｂでは、温度センサ１１５から出力されるアナログ出力信号に対して、出力値が+３Ｖ〜＋７ｖの範囲の値をとるように、所定のバイアス電圧が加えられる。この場合のバイアス電圧も、温度センサ１１５の定格出力電圧によって適宜設定される。このように、Ａ/Ｄ変換部１１８の入力レンジや、ＣＣＤ１１３および温度センサ１１５の定格に基づいて、各パラメータが任意に設定される。
【００３０】
そして、バイアス回路１１６ａおよび１１６ｂによってバイアスがかけられた各アナログ信号は、加算回路１１７にて加算され、Ａ/Ｄ変換部１１８に出力される。Ａ/Ｄ変換部１１８では、入力されるアナログ信号に対してＡ/Ｄ変換を行い、デジタル信号へと変換する。詳しくは、Ａ／Ｄ変換部１１８は、タイミングジェネレータ１３６から供給されるクロックパルスに応じた所定のサンプリング周波数および所定のビット数（例えば１２ビット）でアナログ信号のサンプリングおよび量子化を行う。そして、Ａ/Ｄ変換部１１８にて変換された１２ビットのデジタル信号は、シリアライザ１１９へ出力される。
【００３１】
図２は、シリアライザ１１９に入力されるデジタル信号について説明するための図である。上述のように、Ａ/Ｄ変換部１１８には、アナログ画像信号およびアナログ出力信号が加算された信号が入力される。そして、アナログ画像信号およびアナログ出力信号は、それぞれが異なる所定の範囲の電圧値をとるようにバイアスがかけられている。そのため、Ａ/Ｄ変換部１１８から出力される１２ビットのデジタル信号において、下位５ビット（すなわち０Ｖ〜＋３Ｖに対応するビット）はＣＣＤ１１３によって生成された画像信号を示し、上位７ビット（＋３Ｖ〜＋７Ｖに対応するビット）は温度センサ１１５からの出力信号を示す。これにより、図２に示されるように、Ａ/Ｄ変換部１１８の出力ピン０〜４からはアナログ画像信号に対応するデジタルビットデータが出力され、出力ピン５〜１１からは、アナログ出力信号に対応するデジタルビットデータが出力され、シリアライザ１１９の入力ピン０〜１１にそれぞれ入力される。尚、バイアス回路等におけるパラメータを変更することで、シリアライザ１１９に入力される１２ビットのデジタル信号において、上位５ビットをＣＣＤ１１３によって生成された画像信号とし、下位７ビットを温度センサ１１５からの出力信号とするなど、任意にビット列の配分を変更することが可能である。
【００３２】
そして、シリアライザ１１９では、入力される１２ビットのデジタル信号が時間的に連続する１ビットのシリアル信号に変換される。そして、変換されたシリアル信号は、可撓管１２０を通る信号線内を伝送され、接続部１３０のデシリアライザ１３１に入力される。
【００３３】
シリアル信号が入力されるデシリアライザ１３１では、シリアライザ１１９における処理とは逆の処理が施される。すなわち、時間的に連続する１ビットのシリアル信号がそれぞれ１２ビットで構成されるデジタル信号へと変換される。また、この１２ビットのデジタル信号において、下位５ビットはＣＣＤ１１３によって生成された画像信号に対応し、上位７ビットは温度センサ１１５から出力された出力信号に対応する。そのため、デシリアライザ１３１では、さらに、１２ビットのデジタル信号を、５ビットの画像信号と７ビットの出力信号とに分離する処理が行われる。具体的には、デシリアライザ１３１によってデシリアライズされた１２ビットのパラレルのデジタル信号の内、下位５ビットが０〜３１の値をとる画像信号として前段処理部１３２へ出力され、上位７ビットが０〜１２７の値をとる７ビットの出力信号としてＣＰＵ１３４へ出力される。
【００３４】
続いて、前段処理部１３２では、入力される画像信号に対して所定の処理を施して色差信号および輝度信号を含む映像信号が生成される。所定の処理には、例えば、マトリックス処理、色毎のゲイン調整や解像度調整、ホワイトバランスやブラックバランスの調整、ガンマ補正、エンハンス処理等がある。前段処理部１３２にて生成された映像信号は、Ｄ/Ａ変換部１３３に出力される。Ｄ/Ａ変換部１３３では、入力される映像信号がアナログ信号へと変換され、プロセッサ２０の後段処理部２０４へ出力される。
【００３５】
プロセッサ２０の後段処理部２０４では、受信した映像信号における輝度信号成分に、ノイズリダクション処理等が施され、ノイズが低減された輝度信号、色差信号および復号同期信号を多重したＮＴＳＣ方式のコンポジットビデオ信号などのビデオ信号が生成される。そして、当該ビデオ信号は、プロセッサ２０からモニタ３０へ出力され、モニタ３０にて、ビデオ信号に対応する被写体像が表示される。これにより術者や診断者は、モニタ３０に映し出される被写体像から、患者の体腔内の状態を観察したり、被写体像を参照しながら処置を行ったりすることができる。
【００３６】
一方、ＣＰＵ１３４では、得られた温度センサ１１５の出力信号に基づいて、先端部１１０の温度を算出する。そして、ＣＰＵ１３４は、算出した温度が、所定の温度以上であるか否かの判定を行う。判定に用いられる所定の温度は、ＣＣＤ１１３の温度特性や、安全性の面を考慮して適宜設定され（例えば６０度）、予めＥＥＰＲＯＭ１３５に記憶されている。そして、先端部１１０の温度が所定の温度以上である場合は、ＣＰＵ１３４は、プロセッサ２０のシステムコントローラ２０１に対して、先端部１１０の温度が所定温度以上であることを通知するための通知信号を送信する。
【００３７】
そして、システムコントローラ２０１では、ＣＰＵ１３４から当該通知信号を受信すると、モニタ３０に、術者に電子内視鏡１０の先端部１１０が高温であることを通知するためのメッセージを表示させる。これにより、先端部１１０の温度が所定の温度以上となった場合は、術者に注意を喚起し、観察の中止等を促すことが可能となる。また、その他にも、先端部１１０の温度が所定の温度以上である場合には、例えば、電子内視鏡１０が備えるウォータージェット（不図示）を動作させて、先端部１１０から水を排出することで先端部１１０の温度を下げる構成としても良い。さらに、ＣＣＤ１１３の駆動周波数を下げる、または光源２０２から照射される観察光の光量を下げる、などの処理を行うことも可能である。これにより、先端部１１０の温度が高くなった場合には、自動的に先端部１１０の温度を下げることができる。
【００３８】
上述のように、本実施形態においては、ＣＣＤ１１３によって生成された画像信号および温度センサ１１５からの出力信号を、先端部１１０にてデジタル信号へと変換した上で接続部１３０へ伝送する構成となっている。このように、デジタル信号を可撓管１２０内に伝送させることにより、直接アナログ信号を伝送させる場合に比べ、伝送による画像信号の劣化を低減することが可能となる。
【００３９】
また、本実施形態では、デジタル信号への変換前に、アナログ出力信号およびアナログ画像信号に対して、それぞれが異なる出力範囲の電圧値となるようにバイアスをかけて、加算する構成となっている。そして、この加算信号をデジタル変換することにより、アナログ出力信号およびアナログ画像信号にそれぞれ対応するビット列を含むデジタル信号を得ることが可能となる。さらに、このように変換されたデジタル信号をシリアル信号に変換してから、可撓管１２０内を伝送させる構成とすることで、可撓管１２０を通る信号線の数を減らすことができ、細径化を実現することが可能となる。また、複数の信号線間のノイズ干渉を防ぐことができ、ノイズの少ない観察画像を提供することも可能となる。
【００４０】
続いて、本発明の第２の実施形態における電子内視鏡システム１ａについて説明する。図３は、本実施形態の電子内視鏡システム１ａの概略構成を示す図である。本実施形態の電子内視鏡システム１ａは、電子内視鏡１０の先端部１１０ａに、第１の実施形態におけるバイアス回路１１６ａおよび１１６ｂ、ならびに加算回路１１７に換えて、２つのＡ/Ｄ変換部１１８ａおよび１１８ｂを備えている。尚、Ａ/Ｄ変換部１１８ａおよび１１８ｂ以外の構成については、第１の実施形態における電子内視鏡システム１と同じであるため、電子内視鏡システム１と同じ構成要素については、図１と同様の参照番号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４１】
本実施形態における体内観察は、第１の実施形態と略同様の流れで行なわれる。ただし、本実施形態においては、ＣＣＤ１１３によって生成されたアナログ画像信号は、Ａ/Ｄ変換部１１８ａに出力される。そして、Ａ/Ｄ変換部１１８ａにて、タイミングジェネレータ１３６から供給されるクロックパルスに応じた所定のサンプリング周波数および所定のビット数（例えば８ビット）でアナログ信号のサンプリングおよび量子化が行なわれ、８ビットのデジタル信号が出力される。
【００４２】
また、アナログ画像信号の生成と並行して、温度センサ１１５から先端部１１０ａの温度に対応するアナログ出力信号が生成され、Ａ/Ｄ変換部１１８ｂに出力される。そして、Ａ/Ｄ変換部１１８ｂにて、タイミングジェネレータ１３６から供給されるクロックパルスに応じた所定のサンプリング周波数および所定のビット数（例えば８ビット）でアナログ信号のサンプリングおよび量子化が行なわれ、８ビットのデジタル信号が出力される。Ａ/Ｄ変換部１１８ａおよび１１８ｂにて変換された各デジタル信号は、シリアライザ１１９へ出力される。
【００４３】
図４は、シリアライザ１１９に入力されるデジタル信号について説明するための図である。本実施形態では、Ａ/Ｄ変換部１１８ａにて変換されたデジタル信号およびＡ/Ｄ変換部１１８ｂにて変換されたデジタル信号の両方が、シリアライザ１１９の１つの入力ポートを分割して入力される。詳しくは、図４に示されるように、シリアライザ１１９の入力ピン０〜７に、Ａ/Ｄ変換部１１８ａから出力される８ビットのデジタル信号が入力され、シリアライザ１１９の入力ピン８〜１５に、Ａ/Ｄ変換部１１８ｂから出力される８ビットのデジタル信号が入力される。これにより、ＣＣＤ１１３によって生成された画像信号、および温度センサ１１５から出力される出力信号に対応するデジタル信号が、１６ビットで表わされる１つのデジタル信号としてシリアライザ１１９に入力される。尚、上記例においては、シリアライザ１１９に入力される１６ビットのデジタル信号において、下位８ビットをＣＣＤ１１３によって生成された画像信号とし、上位８ビットを温度センサ１１５からの出力信号としたが、シリアライザ１１９への入力を入れ替えることにより、上位８ビットをＣＣＤ１１３によって生成された画像信号とし、下位８ビットを温度センサ１１５からの出力信号とすることもできる。
【００４４】
続いて、シリアライザ１１９では、１６ビットのデジタル信号が時間的に連続する１ビットのシリアル信号に変換される。そして、変換されたシリアル信号は、可撓管１２０を通る信号線内を伝送され、接続部１３０のデシリアライザ１３１に入力される。その後、デシリアライザ１３１にて、時間的に連続する１ビットのシリアル信号がそれぞれ１６ビットで構成されるデジタル信号へと変換される。また、この１６ビットのデジタル信号において、下位８ビットはＣＣＤ１１３によって生成された画像信号であり、上位８ビットは温度センサ１１５からの出力信号である。そのため、デシリアライザ１３１では、さらに、１６ビットのデジタル信号を画像信号と出力信号とに分離する処理が行われる。
【００４５】
そして、デシリアライザ１３１にて分離された画像信号は、前段処理部１３２へ出力され、映像信号へと変換されて、Ｄ/Ａ変換部１３３を介してプロセッサ２０へ出力される。一方、デシリアライザ１３１にて分離された温度センサ１１５からの出力信号は、ＣＰＵ１３４へ出力され、ＣＰＵ１３４にて算出された温度に基づいて、第１の実施形態と同様の通知処理等が行なわれる。
【００４６】
このように、本実施形態においても、ＣＣＤ１１３によって生成された画像信号および温度センサ１１５からの出力信号を、先端部１１０ａにてデジタル信号へと変換した上で接続部１３０へ伝送することにより、直接アナログ信号を伝送させる場合に比べ、伝送による画像信号の劣化を低減することが可能となる。また、本実施形態では、出力信号および画像信号をＡ/Ｄ変換部１１８ａおよび１１８ｂにて別々にＡ/Ｄ変換し、各デジタル信号をシリアライザ１１９の入力ポートを分割して１つのデジタル信号として入力させる構成となっている。これにより、アナログ出力信号およびアナログ画像信号にそれぞれ対応するビット列を含むデジタル信号をシリアル信号に変換することができ、可撓管１２０を通る信号線の数を減らすことができる。また、本実施形態においては、出力信号および画像信号にそれぞれバイアスや加算等の処理を行なう必要がないため、信号の劣化をさらに防ぐことができる。
【００４７】
以上が本発明の実施形態であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態においては、
電子内視鏡１０の先端部１１０に温度センサ１１５を備えて先端部１１０の温度を検出する構成としたが、そのほかにもＰＨセンサ、圧力センサ、加速度センサなど、種々のセンサを備えることも可能である。この場合、ＣＰＵ１３４は、これらのセンサの出力信号を受信し、出力信号に対応した測定値やメッセージをモニタ３０に表示させるように、システムコントローラ２０１へ通知信号を送信することができる。このように種々のセンサを観察部位に接近した先端部１１０に備えることにより、観察部位周辺の様々な状況を検出することができ、より詳細な診断を行うことが可能となる。
【００４８】
さらに、電子内視鏡１０の先端部１１０にこれらのセンサを複数備えることも可能である。このように複数のセンサを備えた場合は、Ａ/Ｄ変換部１１８における出力ポートを更に分割する、または複数のＡ/Ｄ変換部を備えるような構成とすれば良い。このように構成することで、画像信号に影響を与えることなく、センサの出力信号を送信することが可能となるだけでなく、可撓管１２０を通る信号線を増やす必要もなく、細径化を維持したままで、複数のセンサからの出力信号を送信することが可能となる。
【００４９】
また、上記実施形態では、電子内視鏡１０の接続部１３０にデシリアライザ１３１やタイミングジェネレータ１３６などの各処理部を備える構成としたが、これらの処理部をプロセッサ２０に備える構成としても良い。この場合、シリアライザ１１９から出力されるシリアル信号をそのままプロセッサ２０へと伝送することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１ 電子内視鏡システム
１０ 電子内視鏡
１００ 挿入部
１１０ 先端部
１１５ 温度センサ
１１６ａ、１１６ｂ バイアス回路
１１７ 加算回路
１１８ Ａ/Ｄ変換部
１１９ シリアライザ
１２０ 可撓管
１３０ 接続部
１３１ デシリアライザ
１３２ 前段処理部
１３４ ＣＰＵ
１３６ タイミングジェネレータ
２０ プロセッサ
２０１ システムコントローラ
２０２ 光源
２０４ 後段処理部
３０ モニタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子内視鏡および該電子内視鏡を用いた電子内視鏡システムに関し、特に先端部にセンサなどの検出手段を備える電子内視鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、先端部に備えられたＣＣＤなどの撮像素子によって観察対象の撮影を行う電子内視鏡と、観察対象を照明するための光を電子内視鏡に供給するとともに、電子内視鏡により撮影された画像を処理してモニタに出力するプロセッサとからなる電子内視鏡システムが知られている。このような電子内視鏡システムは、体腔内の観察や治療処置を行うための医療分野、または工業部品の観察または検査を行うための工業分野において広く実用に供されている。
【０００３】
これらの電子内視鏡システムでは、観察を行う箇所が高温である場合や、ＣＣＤの駆動状況によって、先端部におけるＣＣＤの温度が上昇してしまうことがある。そして、このようにＣＣＤの温度が上昇することにより、暗電流の増加に伴うノイズが発生し、観察画像の劣化やブラックアウトが生じてしまうという問題があった。さらに、高温になった電子内視鏡の先端部が、観察対象である患者の体腔壁などに接触してしまうなど、安全性の面においても問題となる場合があった。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１において、電子内視鏡の挿入部の先端に温度センサを配置し、当該温度センサにて検出した温度が所定の温度以上である場合には、自動的に露光時間の調整を行う内視鏡システムが提案されている。このような内視鏡システムによれば、ＣＣＤが高温となった場合でも、露光時間の調整によりノイズを低減させ、観察性の良い画像を提供することができる。また、特許文献２にも、特許文献１と同様に、電子内視鏡の挿入部の先端に温度センサを配置した内視鏡システムが開示されている。特許文献２の内視鏡システムでは、温度センサにて検出した温度が所定の温度以上である場合には、警告音と警告表示を発生させることによって、術者に観察の中止を促すことが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３２３８８４号公報
【特許文献２】特開２００７−１５１５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特に医療分野にて患者の体内に挿入される電子内視鏡においては、観察中における患者の苦痛を少しでも和らげる観点から、電子内視鏡の挿入部をできるだけ細径とすることが望ましい。しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載される電子内視鏡では、温度センサからの出力信号を伝送するための信号線が、挿入部先端からプロセッサまで延在する構成となっており、その分、電子内視鏡の挿入部の径を太くせざるを得なかった。また、温度センサからの出力信号を伝送する信号線と、ＣＣＤからの画像信号を伝送する信号線との干渉によりノイズが発生し、画像劣化が生じてしまうという問題もあった。
【０００７】
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電子内視鏡の先端部にセンサ等の検出手段を備えた場合でも、該電子内視鏡の細径化およびノイズの低減を実現可能な電子内視鏡および電子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】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明により、患者の体内に挿入される挿入部と、プロセッサに接続される接続部とを有する電子内視鏡であって、挿入部の先端に、患者の体内を撮影して画像信号を生成する撮影手段と、挿入部の先端の状態を検出し、検出結果に対応する出力信号を生成する検出手段と、画像信号および出力信号をＡ/Ｄ変換し、画像信号に対応するビット列および出力信号に対応するビット列からなるデジタル信号を出力するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ/Ｄ変換手段から出力されるデジタル信号をシリアル信号へ変換し、接続部へ出力するシリアライザと、を備えることを特徴とする電子内視鏡が提供される。
【０００９】
このように構成することにより、電子内視鏡の挿入部先端にて画像信号および出力信号をデジタル信号へと変換した上で接続部へ伝送することができ、直接アナログ信号を伝送させる場合に比べ、伝送による画像信号の劣化を低減することが可能となる。また、画像信号と出力信号とのビット列を含むよう変換されたデジタル信号を、さらにシリアル信号に変換してから、接続部へと出力する構成とすることで、挿入部の可撓管を通る信号線の数を減らすことができ、細径化を実現することが可能となる。さらに、複数の信号線間のノイズ干渉を防ぐことができ、ノイズの少ない観察画像を提供することができる。
【００１０】
また、上記Ａ/Ｄ変換手段から出力されるデジタル信号の上位ビットが画像信号に対応し、下位ビットが出力信号に対応する、または、下位ビットが画像信号に対応し、上位ビットが出力信号に対応するものであっても良い。このように構成することにより、後段の処理において、容易に各信号を分離することが可能となる。
【００１１】
また、上記電子内視鏡は、挿入部の先端に、画像信号および出力信号に対して、画像信号および出力信号がそれぞれ異なる範囲の出力値をとるようにバイアスをかけるためのバイアス回路と、バイアスがかけられた画像信号および出力信号を加算する加算回路と、を更に備える構成としても良い。そして、この場合、上記デジタル信号は、Ａ/Ｄ変換手段によって加算回路にて加算された信号がＡ/Ｄ変換されることによって得られるものであっても良い。このように構成することにより、挿入部の先端にて取得された各アナログ信号を、画像信号に対応するビット列および出力信号に対応するビット列からなるデジタル信号へと変換することが可能となる。
【００１２】
また、上記Ａ/Ｄ変換手段は、画像信号をＡ/Ｄ変換するための第１のＡ/Ｄ変換部、および出力信号をＡ/Ｄ変換するための第２のＡ/Ｄ変換部からなる構成としても良い。そして、この場合、上記デジタル信号は、第１のＡ/Ｄ変換部によってＡ/Ｄ変換された信号、および第２の変換部によってＡ/Ｄ変換された信号とからなるものであっても良い。このように構成することにより、挿入部の先端にて取得された各アナログ信号を、画像信号に対応するビット列および出力信号に対応するビット列からなるデジタル信号へと変換することが可能となる。
【００１３】
また、上記接続部は、シリアル信号をデシリアライズして、画像信号および出力信号に分離するデシリアライザと、画像信号に所定の画像処理を施して映像信号を生成する画像信号処理手段とを備える構成としても良い。このように構成することにより、接続部にてシリアル信号から画像信号および出力信号を分離することが可能となる。
【００１４】
また、上記接続部は、出力信号に基づいて、プロセッサに通知信号を送信する通知信号送信手段を更に備える構成としても良い。このように構成することにより、検出手段による検出結果に基づく種々の情報をプロセッサ２０に通知することが可能となる。これにより、観察部位周辺の様々な状況に対応して、より詳細な診断および処理を行うことが可能となる。
【００１５】
また、上記検出手段は、挿入部の先端の温度を検出するための温度センサであり、通知信号送信手段は、出力信号に基づいて、挿入部先端の温度が所定の温度以上である場合に、プロセッサにその旨を通知する通知信号を送信する構成としても良い。このように構成することにより、挿入部先端の温度が所定の温度以上となった場合は、プロセッサにて術者に注意を喚起するためのメッセージをモニタに表示させたり、自動的に先端を冷却するためのさまざまな処理を行うことが可能となる。
【００１６】
また、本発明により、上記いずれかに記載の電子内視鏡と、電子内視鏡に照明光を供給するための光源と、映像信号に所定の処理を施してモニタ表示可能なビデオ信号に変換する映像信号処理手段と、ビデオ信号に対応する画像を表示するモニタと、通知信号を受信した場合に、通知信号に対応したメッセージをモニタに表示させる表示制御手段と、を備えることを特徴とする電子内視鏡システムが提供される。
【発明の効果】
【００１７】
したがって、本発明によれば、電子内視鏡の先端にセンサ等の検出手段を備えた場合でも、該電子内視鏡の細径化およびノイズの低減を実現可能な電子内視鏡および電子内視鏡システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態における電子内視鏡システムの概略構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるシリアライザの入力について説明するための図である。
【図３】本発明の第２の実施形態における電子内視鏡システムの概略構成図である。
【図４】本発明の第２の実施形態におけるシリアライザの入力について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施形態における電子内視鏡システム１の概略構成を示す図である。本実施形態の電子内視鏡システム１は、電子内視鏡１０、プロセッサ２０およびモニタ３０から構成される。本実施形態の電子内視鏡システム１は、患者の体内における観察および処置を行うための医療用の電子内視鏡システムである。
【００２１】
電子内視鏡１０は、患者の体内に挿入される挿入部１００およびプロセッサ２０に電気的および光学的に接続される接続部１３０からなる。また、挿入部１００は、長尺の可撓管１２０および可撓管１２０の先端に設けられた先端部１１０からなる。電子内視鏡１０の接続部１３０から先端部１１０まで、プロセッサ２０から供給される光を伝搬するためのライトガイド１１１が延在している。また、先端部１１０には、ライトガイド１１１にて伝搬された光を観察部位に射出するための配光レンズ１１２、観察部位で反射された光を撮像素子の受光面に結像させるための対物レンズ１１４、受光面に結像された被写体像に基づいてアナログ画像信号を生成する固体撮像素子であるＣＣＤ１１３が配置される。
【００２２】
また、本実施形態の電子内視鏡１０は、ＣＣＤ１１３の近傍に先端部１１０の温度を検出するための温度センサ１１５を備えている。さらに、電子内視鏡１０の先端部１１０には、ＣＣＤ１１３にて生成されるアナログ画像信号および温度センサ１１５から出力されるアナログ出力信号に対してそれぞれバイアスをかけるためのバイアス回路１１６ａおよび１１６ｂ、バイアス回路１１６ａおよび１１６ｂから出力される各アナログ信号を加算して、Ａ/Ｄ変換部１１８へ出力する加算回路１１７、加算されたアナログ信号をデジタル信号へと変換するＡ/Ｄ変換部１１８、ならびにＡ/Ｄ変換部１１８にて変換されたデジタル信号をシリアル信号へと変換するシリアライザ１１９が備えられている。
【００２３】
また、電子内視鏡１０の接続部１３０には、シリアライザ１１９から可撓管１２０を通って伝送されるシリアル信号を、元の信号（パラレルのデジタル信号）へと変換するためのデシリアライザ１３１、デシリアライザ１３１にて変換されたデジタル画像信号に所定の画像処理を施して映像信号を生成する前段処理部１３２、前段処理部１３２にて生成された映像信号をアナログ信号へ変換してプロセッサ２０の後段処理部２０４へと出力するＤ/Ａ変換部１３３、デシリアライザ１３１にて変換されたデジタル出力信号に基づいて、プロセッサ２０のシステムコントローラ２０１と通信を行うＣＰＵ１３４、電子内視鏡１０の機種情報等を記憶するＥＥＰＲＯＭ１３５、および先端部１１０におけるＡ/Ｄ変換部１１８に所定のパルス信号を供給するタイミングジェネレータ１３６が備えられている。
【００２４】
プロセッサ２０は、プロセッサ２０全体を統括制御するシステムコントローラ２０１、電子内視鏡１０に供給する観察光を発生する光源２０２、光源２０２から照射された光を収束して電子内視鏡１０のライトガイド１１１に結合させる集光レンズ２０３、および電子内視鏡１０から受信した映像信号に対して所定の処理を施してビデオ信号を生成し、モニタ３０へ出力する後段処理部２０４を備えている。また、モニタ３０は、後段処理部２０４によって生成されたビデオ信号に対応する被写体像を表示する表示装置である。
【００２５】
次に、電子内視鏡システム１における体内観察の流れとともに、電子内視鏡システム１の各部の動作について説明する。まず、術者によってプロセッサ２０の電源が投入され、システムコントローラ２０１の制御の下、光源２０２が点灯されると、電子内視鏡１０の挿入部１００が患者の体内に導入される。光源２０２は、キセノンランプやハロゲンランプなどの高輝度ランプで構成される。そして、光源２０２から照射された光は、集光レンズ２０３を介して電子内視鏡１０に設けられたライトガイド１１１の入射端に入射する。ライトガイド１１１の入射端に入射した光は、接続部１３０および可撓管１２０を通って先端部１１０に配置される配光レンズ１１２から、体内の観察部位に射出される。そして、射出された光が観察部位によって反射され、対物レンズ１１４を介してＣＣＤ１１３の受光面に結像される。
【００２６】
本実施形態では、カラー撮像方式として単板同時式が適用されており、ＣＣＤ１１３の受光面上にはイエロー（Ｙｅ）、シアン（Ｃｙ）、マゼンタ（Ｍｇ）、グリーン（Ｇ）の各色要素が市松模様状に並べられた補色カラーフィルタ（図示せず）が受光面の各画素に対応して配置されている。そして、ＣＣＤ１１３では、補色カラーフィルタを透過した光の強度に応じた画像信号が光電変換により発生し、所定時間間隔ごとに１フレーム分の画像信号が、色差線順次方式によって順次読み出される。本実施形態では、インターライン・トランスファ方式のＣＣＤが使用されており、ＮＴＳＣ方式の垂直同期周波数に対応して、例えば１／３０秒間隔ごとに１フレーム分のアナログ画像信号が順次読み出され、バイアス回路１１６ａへと出力される。
【００２７】
また、ＣＣＤ１１３によるアナログ画像信号の生成と並行して、温度センサ１１５では、先端部１１０の温度が検出される。温度センサ１１５は、ＩＣタイプの温度センサであり、検出された温度に対応した電圧値をアナログ出力信号として、バイアス回路１１６ｂに出力する。
【００２８】
バイアス回路１１６ａおよびバイアス回路１１６ｂでは、入力されるアナログ信号が所定の出力範囲になるように、バイアスがかけられる。ここでは、後述するシリアライザ１１９への入力に備え、ＣＣＤ１１３から出力されるアナログ画像信号と、温度センサ１１５から出力されるアナログ出力信号とが、それぞれ異なる出力範囲の値をとるように、各バイアス回路１１６ａおよび１１６ｂにて所定のバイアスがかけられる。
【００２９】
バイアス回路１１６ａおよび１１６ｂでの処理について、具体的な例を挙げて説明する。例えばＡ/Ｄ変換部１１８の入力レンジが０Ｖ〜＋１０Ｖの場合、バイアス回路１１６ａでは、ＣＣＤ１１３によって生成されたアナログ画像信号に対して、出力値が０Ｖ〜＋３Ｖの範囲の値をとるように、所定のバイアス電圧が加えられる。この場合のバイアス電圧は、ＣＣＤ１１３の定格出力電圧によって適宜設定される。また、バイアス回路１１６ｂでは、温度センサ１１５から出力されるアナログ出力信号に対して、出力値が+３Ｖ〜＋７ｖの範囲の値をとるように、所定のバイアス電圧が加えられる。この場合のバイアス電圧も、温度センサ１１５の定格出力電圧によって適宜設定される。このように、Ａ/Ｄ変換部１１８の入力レンジや、ＣＣＤ１１３および温度センサ１１５の定格に基づいて、各パラメータが任意に設定される。
【００３０】
そして、バイアス回路１１６ａおよび１１６ｂによってバイアスがかけられた各アナログ信号は、加算回路１１７にて加算され、Ａ/Ｄ変換部１１８に出力される。Ａ/Ｄ変換部１１８では、入力されるアナログ信号に対してＡ/Ｄ変換を行い、デジタル信号へと変換する。詳しくは、Ａ／Ｄ変換部１１８は、タイミングジェネレータ１３６から供給されるクロックパルスに応じた所定のサンプリング周波数および所定のビット数（例えば１２ビット）でアナログ信号のサンプリングおよび量子化を行う。そして、Ａ/Ｄ変換部１１８にて変換された１２ビットのデジタル信号は、シリアライザ１１９へ出力される。
【００３１】
図２は、シリアライザ１１９に入力されるデジタル信号について説明するための図である。上述のように、Ａ/Ｄ変換部１１８には、アナログ画像信号およびアナログ出力信号が加算された信号が入力される。そして、アナログ画像信号およびアナログ出力信号は、それぞれが異なる所定の範囲の電圧値をとるようにバイアスがかけられている。そのため、Ａ/Ｄ変換部１１８から出力される１２ビットのデジタル信号において、下位５ビット（すなわち０Ｖ〜＋３Ｖに対応するビット）はＣＣＤ１１３によって生成された画像信号を示し、上位７ビット（＋３Ｖ〜＋７Ｖに対応するビット）は温度センサ１１５からの出力信号を示す。これにより、図２に示されるように、Ａ/Ｄ変換部１１８の出力ピン０〜４からはアナログ画像信号に対応するデジタルビットデータが出力され、出力ピン５〜１１からは、アナログ出力信号に対応するデジタルビットデータが出力され、シリアライザ１１９の入力ピン０〜１１にそれぞれ入力される。尚、バイアス回路等におけるパラメータを変更することで、シリアライザ１１９に入力される１２ビットのデジタル信号において、上位５ビットをＣＣＤ１１３によって生成された画像信号とし、下位７ビットを温度センサ１１５からの出力信号とするなど、任意にビット列の配分を変更することが可能である。
【００３２】
そして、シリアライザ１１９では、入力される１２ビットのデジタル信号が時間的に連続する１ビットのシリアル信号に変換される。そして、変換されたシリアル信号は、可撓管１２０を通る信号線内を伝送され、接続部１３０のデシリアライザ１３１に入力される。
【００３３】
シリアル信号が入力されるデシリアライザ１３１では、シリアライザ１１９における処理とは逆の処理が施される。すなわち、時間的に連続する１ビットのシリアル信号がそれぞれ１２ビットで構成されるデジタル信号へと変換される。また、この１２ビットのデジタル信号において、下位５ビットはＣＣＤ１１３によって生成された画像信号に対応し、上位７ビットは温度センサ１１５から出力された出力信号に対応する。そのため、デシリアライザ１３１では、さらに、１２ビットのデジタル信号を、５ビットの画像信号と７ビットの出力信号とに分離する処理が行われる。具体的には、デシリアライザ１３１によってデシリアライズされた１２ビットのパラレルのデジタル信号の内、下位５ビットが０〜３１の値をとる画像信号として前段処理部１３２へ出力され、上位７ビットが０〜１２７の値をとる７ビットの出力信号としてＣＰＵ１３４へ出力される。
【００３４】
続いて、前段処理部１３２では、入力される画像信号に対して所定の処理を施して色差信号および輝度信号を含む映像信号が生成される。所定の処理には、例えば、マトリックス処理、色毎のゲイン調整や解像度調整、ホワイトバランスやブラックバランスの調整、ガンマ補正、エンハンス処理等がある。前段処理部１３２にて生成された映像信号は、Ｄ/Ａ変換部１３３に出力される。Ｄ/Ａ変換部１３３では、入力される映像信号がアナログ信号へと変換され、プロセッサ２０の後段処理部２０４へ出力される。
【００３５】
プロセッサ２０の後段処理部２０４では、受信した映像信号における輝度信号成分に、ノイズリダクション処理等が施され、ノイズが低減された輝度信号、色差信号および復号同期信号を多重したＮＴＳＣ方式のコンポジットビデオ信号などのビデオ信号が生成される。そして、当該ビデオ信号は、プロセッサ２０からモニタ３０へ出力され、モニタ３０にて、ビデオ信号に対応する被写体像が表示される。これにより術者や診断者は、モニタ３０に映し出される被写体像から、患者の体腔内の状態を観察したり、被写体像を参照しながら処置を行ったりすることができる。
【００３６】
一方、ＣＰＵ１３４では、得られた温度センサ１１５の出力信号に基づいて、先端部１１０の温度を算出する。そして、ＣＰＵ１３４は、算出した温度が、所定の温度以上であるか否かの判定を行う。判定に用いられる所定の温度は、ＣＣＤ１１３の温度特性や、安全性の面を考慮して適宜設定され（例えば６０度）、予めＥＥＰＲＯＭ１３５に記憶されている。そして、先端部１１０の温度が所定の温度以上である場合は、ＣＰＵ１３４は、プロセッサ２０のシステムコントローラ２０１に対して、先端部１１０の温度が所定温度以上であることを通知するための通知信号を送信する。
【００３７】
そして、システムコントローラ２０１では、ＣＰＵ１３４から当該通知信号を受信すると、モニタ３０に、術者に電子内視鏡１０の先端部１１０が高温であることを通知するためのメッセージを表示させる。これにより、先端部１１０の温度が所定の温度以上となった場合は、術者に注意を喚起し、観察の中止等を促すことが可能となる。また、その他にも、先端部１１０の温度が所定の温度以上である場合には、例えば、電子内視鏡１０が備えるウォータージェット（不図示）を動作させて、先端部１１０から水を排出することで先端部１１０の温度を下げる構成としても良い。さらに、ＣＣＤ１１３の駆動周波数を下げる、または光源２０２から照射される観察光の光量を下げる、などの処理を行うことも可能である。これにより、先端部１１０の温度が高くなった場合には、自動的に先端部１１０の温度を下げることができる。
【００３８】
上述のように、本実施形態においては、ＣＣＤ１１３によって生成された画像信号および温度センサ１１５からの出力信号を、先端部１１０にてデジタル信号へと変換した上で接続部１３０へ伝送する構成となっている。このように、デジタル信号を可撓管１２０内に伝送させることにより、直接アナログ信号を伝送させる場合に比べ、伝送による画像信号の劣化を低減することが可能となる。
【００３９】
また、本実施形態では、デジタル信号への変換前に、アナログ出力信号およびアナログ画像信号に対して、それぞれが異なる出力範囲の電圧値となるようにバイアスをかけて、加算する構成となっている。そして、この加算信号をデジタル変換することにより、アナログ出力信号およびアナログ画像信号にそれぞれ対応するビット列を含むデジタル信号を得ることが可能となる。さらに、このように変換されたデジタル信号をシリアル信号に変換してから、可撓管１２０内を伝送させる構成とすることで、可撓管１２０を通る信号線の数を減らすことができ、細径化を実現することが可能となる。また、複数の信号線間のノイズ干渉を防ぐことができ、ノイズの少ない観察画像を提供することも可能となる。
【００４０】
続いて、本発明の第２の実施形態における電子内視鏡システム１ａについて説明する。図３は、本実施形態の電子内視鏡システム１ａの概略構成を示す図である。本実施形態の電子内視鏡システム１ａは、電子内視鏡１０の先端部１１０ａに、第１の実施形態におけるバイアス回路１１６ａおよび１１６ｂ、ならびに加算回路１１７に換えて、２つのＡ/Ｄ変換部１１８ａおよび１１８ｂを備えている。尚、Ａ/Ｄ変換部１１８ａおよび１１８ｂ以外の構成については、第１の実施形態における電子内視鏡システム１と同じであるため、電子内視鏡システム１と同じ構成要素については、図１と同様の参照番号を付し、詳細な説明を省略する。
【００４１】
本実施形態における体内観察は、第１の実施形態と略同様の流れで行なわれる。ただし、本実施形態においては、ＣＣＤ１１３によって生成されたアナログ画像信号は、Ａ/Ｄ変換部１１８ａに出力される。そして、Ａ/Ｄ変換部１１８ａにて、タイミングジェネレータ１３６から供給されるクロックパルスに応じた所定のサンプリング周波数および所定のビット数（例えば８ビット）でアナログ信号のサンプリングおよび量子化が行なわれ、８ビットのデジタル信号が出力される。
【００４２】
また、アナログ画像信号の生成と並行して、温度センサ１１５から先端部１１０ａの温度に対応するアナログ出力信号が生成され、Ａ/Ｄ変換部１１８ｂに出力される。そして、Ａ/Ｄ変換部１１８ｂにて、タイミングジェネレータ１３６から供給されるクロックパルスに応じた所定のサンプリング周波数および所定のビット数（例えば８ビット）でアナログ信号のサンプリングおよび量子化が行なわれ、８ビットのデジタル信号が出力される。Ａ/Ｄ変換部１１８ａおよび１１８ｂにて変換された各デジタル信号は、シリアライザ１１９へ出力される。
【００４３】
図４は、シリアライザ１１９に入力されるデジタル信号について説明するための図である。本実施形態では、Ａ/Ｄ変換部１１８ａにて変換されたデジタル信号およびＡ/Ｄ変換部１１８ｂにて変換されたデジタル信号の両方が、シリアライザ１１９の１つの入力ポートを分割して入力される。詳しくは、図４に示されるように、シリアライザ１１９の入力ピン０〜７に、Ａ/Ｄ変換部１１８ａから出力される８ビットのデジタル信号が入力され、シリアライザ１１９の入力ピン８〜１５に、Ａ/Ｄ変換部１１８ｂから出力される８ビットのデジタル信号が入力される。これにより、ＣＣＤ１１３によって生成された画像信号、および温度センサ１１５から出力される出力信号に対応するデジタル信号が、１６ビットで表わされる１つのデジタル信号としてシリアライザ１１９に入力される。尚、上記例においては、シリアライザ１１９に入力される１６ビットのデジタル信号において、下位８ビットをＣＣＤ１１３によって生成された画像信号とし、上位８ビットを温度センサ１１５からの出力信号としたが、シリアライザ１１９への入力を入れ替えることにより、上位８ビットをＣＣＤ１１３によって生成された画像信号とし、下位８ビットを温度センサ１１５からの出力信号とすることもできる。
【００４４】
続いて、シリアライザ１１９では、１６ビットのデジタル信号が時間的に連続する１ビットのシリアル信号に変換される。そして、変換されたシリアル信号は、可撓管１２０を通る信号線内を伝送され、接続部１３０のデシリアライザ１３１に入力される。その後、デシリアライザ１３１にて、時間的に連続する１ビットのシリアル信号がそれぞれ１６ビットで構成されるデジタル信号へと変換される。また、この１６ビットのデジタル信号において、下位８ビットはＣＣＤ１１３によって生成された画像信号であり、上位８ビットは温度センサ１１５からの出力信号である。そのため、デシリアライザ１３１では、さらに、１６ビットのデジタル信号を画像信号と出力信号とに分離する処理が行われる。
【００４５】
そして、デシリアライザ１３１にて分離された画像信号は、前段処理部１３２へ出力され、映像信号へと変換されて、Ｄ/Ａ変換部１３３を介してプロセッサ２０へ出力される。一方、デシリアライザ１３１にて分離された温度センサ１１５からの出力信号は、ＣＰＵ１３４へ出力され、ＣＰＵ１３４にて算出された温度に基づいて、第１の実施形態と同様の通知処理等が行なわれる。
【００４６】
このように、本実施形態においても、ＣＣＤ１１３によって生成された画像信号および温度センサ１１５からの出力信号を、先端部１１０ａにてデジタル信号へと変換した上で接続部１３０へ伝送することにより、直接アナログ信号を伝送させる場合に比べ、伝送による画像信号の劣化を低減することが可能となる。また、本実施形態では、出力信号および画像信号をＡ/Ｄ変換部１１８ａおよび１１８ｂにて別々にＡ/Ｄ変換し、各デジタル信号をシリアライザ１１９の入力ポートを分割して１つのデジタル信号として入力させる構成となっている。これにより、アナログ出力信号およびアナログ画像信号にそれぞれ対応するビット列を含むデジタル信号をシリアル信号に変換することができ、可撓管１２０を通る信号線の数を減らすことができる。また、本実施形態においては、出力信号および画像信号にそれぞれバイアスや加算等の処理を行なう必要がないため、信号の劣化をさらに防ぐことができる。
【００４７】
以上が本発明の実施形態であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態においては、
電子内視鏡１０の先端部１１０に温度センサ１１５を備えて先端部１１０の温度を検出する構成としたが、そのほかにもＰＨセンサ、圧力センサ、加速度センサなど、種々のセンサを備えることも可能である。この場合、ＣＰＵ１３４は、これらのセンサの出力信号を受信し、出力信号に対応した測定値やメッセージをモニタ３０に表示させるように、システムコントローラ２０１へ通知信号を送信することができる。このように種々のセンサを観察部位に接近した先端部１１０に備えることにより、観察部位周辺の様々な状況を検出することができ、より詳細な診断を行うことが可能となる。
【００４８】
さらに、電子内視鏡１０の先端部１１０にこれらのセンサを複数備えることも可能である。このように複数のセンサを備えた場合は、Ａ/Ｄ変換部１１８における出力ポートを更に分割する、または複数のＡ/Ｄ変換部を備えるような構成とすれば良い。このように構成することで、画像信号に影響を与えることなく、センサの出力信号を送信することが可能となるだけでなく、可撓管１２０を通る信号線を増やす必要もなく、細径化を維持したままで、複数のセンサからの出力信号を送信することが可能となる。
【００４９】
また、上記実施形態では、電子内視鏡１０の接続部１３０にデシリアライザ１３１やタイミングジェネレータ１３６などの各処理部を備える構成としたが、これらの処理部をプロセッサ２０に備える構成としても良い。この場合、シリアライザ１１９から出力されるシリアル信号をそのままプロセッサ２０へと伝送することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１ 電子内視鏡システム
１０ 電子内視鏡
１００ 挿入部
１１０ 先端部
１１５ 温度センサ
１１６ａ、１１６ｂ バイアス回路
１１７ 加算回路
１１８ Ａ/Ｄ変換部
１１９ シリアライザ
１２０ 可撓管
１３０ 接続部
１３１ デシリアライザ
１３２ 前段処理部
１３４ ＣＰＵ
１３６ タイミングジェネレータ
２０ プロセッサ
２０１ システムコントローラ
２０２ 光源
２０４ 後段処理部
３０ モニタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の体内に挿入される挿入部と、プロセッサに接続される接続部とを有する電子内視鏡であって、
前記挿入部の先端に、
前記患者の体内を撮影して画像信号を生成する撮影手段と、
前記挿入部の先端の状態を検出し、検出結果に対応する出力信号を生成する検出手段と、
前記画像信号および前記出力信号をＡ/Ｄ変換し、前記画像信号に対応するビット列および前記出力信号に対応するビット列からなるデジタル信号を出力するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ/Ｄ変換手段から出力される前記デジタル信号をシリアル信号へ変換し、前記接続部へ出力するシリアライザと、を備えることを特徴とする電子内視鏡。
【請求項２】
前記Ａ/Ｄ変換手段から出力されるデジタル信号の上位ビットが前記画像信号に対応し、下位ビットが前記出力信号に対応す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Ａ/Ｄ変換手段から出力されるデジタル信号の下位ビットが前記画像信号に対応し、上位ビットが前記出力信号に対応す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４】
前記電子内視鏡は、前記挿入部の先端に、
前記画像信号および前記出力信号に対して、前記画像信号および前記出力信号がそれぞれ異なる範囲の出力値をとるようにバイアスをかけるためのバイアス回路と、
前記バイアスがかけられた画像信号および出力信号を加算する加算回路と、を更に備え、
前記デジタル信号は、Ａ/Ｄ変換手段によって前記加算回路にて加算された信号がＡ/Ｄ変換されることによって得られることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子内視鏡。
【請求項５】
前記Ａ/Ｄ変換手段は、前記画像信号をＡ/Ｄ変換するための第１のＡ/Ｄ変換部、および前記出力信号をＡ/Ｄ変換するための第２のＡ/Ｄ変換部からなり、
前記デジタル信号は、前記第１のＡ/Ｄ変換部によってＡ/Ｄ変換された信号、および前記第２の変換部によってＡ/Ｄ変換された信号とからなることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子内視鏡。
【請求項６】
前記接続部は、
前記シリアル信号をデシリアライズして、前記画像信号および前記出力信号に分離するデシリアライザと、
前記画像信号に所定の画像処理を施して映像信号を生成する画像信号処理手段と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電子内視鏡。
【請求項７】
前記接続部は、前記出力信号に基づいて、前記プロセッサに通知信号を送信する通知信号送信手段を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の電子内視鏡。
【請求項８】
前記検出手段は、前記挿入部の先端の温度を検出するための温度センサであり、
前記通知信号送信手段は、前記出力信号に基づいて、前記挿入部先端の温度が所定の温度以上である場合に、前記プロセッサにその旨を通知する通知信号を送信することを特徴とする請求項７に記載の電子内視鏡。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の電子内視鏡と、
前記電子内視鏡に照明光を供給するための光源と、
前記映像信号に所定の処理を施してモニタ表示可能なビデオ信号に変換する映像信号処理手段と、
前記ビデオ信号に対応する画像を表示するモニタと、
前記通知信号を受信した場合に、前記通知信号に対応したメッセージを前記モニタに表示させる表示制御手段と、を備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
【請求項１】
患者の体内に挿入される挿入部と、プロセッサに接続される接続部とを有する電子内視鏡であって、
前記挿入部の先端に、
前記患者の体内を撮影して画像信号を生成する撮影手段と、
前記挿入部の先端の状態を検出し、検出結果に対応する出力信号を生成する検出手段と、
前記画像信号および前記出力信号をＡ/Ｄ変換し、前記画像信号に対応するビット列および前記出力信号に対応するビット列からなるデジタル信号を出力するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ/Ｄ変換手段から出力される前記デジタル信号をシリアル信号へ変換し、前記接続部へ出力するシリアライザと、を備えることを特徴とする電子内視鏡。
【請求項２】
前記Ａ/Ｄ変換手段から出力されるデジタル信号の上位ビットが前記画像信号に対応し、下位ビットが前記出力信号に対応す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Ａ/Ｄ変換手段から出力されるデジタル信号の下位ビットが前記画像信号に対応し、上位ビットが前記出力信号に対応す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４】
前記電子内視鏡は、前記挿入部の先端に、
前記画像信号および前記出力信号に対して、前記画像信号および前記出力信号がそれぞれ異なる範囲の出力値をとるようにバイアスをかけるためのバイアス回路と、
前記バイアスがかけられた画像信号および出力信号を加算する加算回路と、を更に備え、
前記デジタル信号は、Ａ/Ｄ変換手段によって前記加算回路にて加算された信号がＡ/Ｄ変換されることによって得られることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子内視鏡。
【請求項５】
前記Ａ/Ｄ変換手段は、前記画像信号をＡ/Ｄ変換するための第１のＡ/Ｄ変換部、および前記出力信号をＡ/Ｄ変換するための第２のＡ/Ｄ変換部からなり、
前記デジタル信号は、前記第１のＡ/Ｄ変換部によってＡ/Ｄ変換された信号、および前記第２の変換部によってＡ/Ｄ変換された信号とからなることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子内視鏡。
【請求項６】
前記接続部は、
前記シリアル信号をデシリアライズして、前記画像信号および前記出力信号に分離するデシリアライザと、
前記画像信号に所定の画像処理を施して映像信号を生成する画像信号処理手段と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電子内視鏡。
【請求項７】
前記接続部は、前記出力信号に基づいて、前記プロセッサに通知信号を送信する通知信号送信手段を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の電子内視鏡。
【請求項８】
前記検出手段は、前記挿入部の先端の温度を検出するための温度センサであり、
前記通知信号送信手段は、前記出力信号に基づいて、前記挿入部先端の温度が所定の温度以上である場合に、前記プロセッサにその旨を通知する通知信号を送信することを特徴とする請求項７に記載の電子内視鏡。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の電子内視鏡と、
前記電子内視鏡に照明光を供給するための光源と、
前記映像信号に所定の処理を施してモニタ表示可能なビデオ信号に変換する映像信号処理手段と、
前記ビデオ信号に対応する画像を表示するモニタと、
前記通知信号を受信した場合に、前記通知信号に対応したメッセージを前記モニタに表示させる表示制御手段と、を備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−３６５８５（Ｐ２０１１−３６５８５Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８９００７（Ｐ２００９−１８９００７）
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１８日（２００９．８．１８）
【出願人】（０００１１３２６３）ＨＯＹＡ株式会社 (3,820)
【Ｆターム（参考）】
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