内視鏡システム
【課題】光ファイバを用いて映像信号を伝送する内視鏡システムにおいて、光ファイバに不具合が生じた場合でも、突然に映像が遮断されるリスクを低減することができる内視鏡システムを提供する。
【解決手段】撮像部５３は、被検物を撮像して映像信号を生成する。光ファイバ１０，１１は、撮像部５３から出力された映像信号を伝送する。映像信号処理部３１は、光ファイバ１０，１１によって伝送された映像信号を処理し、処理後の映像信号をモニタ４に出力する。不具合検出部９９は、光ファイバ１０，１１の伝送状態の不具合を検出する。映像信号処理部３１は、不具合検出部９９が不具合を検出していない光ファイバによって伝送された映像信号のみをモニタ４に出力する。
【解決手段】撮像部５３は、被検物を撮像して映像信号を生成する。光ファイバ１０，１１は、撮像部５３から出力された映像信号を伝送する。映像信号処理部３１は、光ファイバ１０，１１によって伝送された映像信号を処理し、処理後の映像信号をモニタ４に出力する。不具合検出部９９は、光ファイバ１０，１１の伝送状態の不具合を検出する。映像信号処理部３１は、不具合検出部９９が不具合を検出していない光ファイバによって伝送された映像信号のみをモニタ４に出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検物内に挿入して使用される内視鏡システム、より詳しくは、光ファイバを介して映像信号を伝送する内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内視鏡システムとしては、被検物内に挿入される内視鏡スコープの先端部に設けられた撮像素子から出力される映像信号をアナログ信号のままビデオプロセッサに伝送する方式を利用したものが一般的である。一般的な内視鏡スコープの全長は数メートルに及ぶ為、アナログの映像信号が伝送中に外部ノイズの影響を受けることによりＳ／Ｎ比が悪くなり画質が劣化する傾向にある。特に、内視鏡システムを使用する医療現場等においては、電気メス等の装置が動作する為、通常の環境には存在しないレベルのノイズが飛び交う状況にあり、その影響は極めて大きい。
【０００３】
この問題を解決する為に、特許文献１では、内視鏡スコープの先端部で撮像素子の映像信号をＡ／Ｄ変換し、デジタル信号で内視鏡スコープ内を伝送する方式の内視鏡システムが提案されている。デジタル化した映像信号がノイズの影響を受けても、信号のＨｉｇｈレベル、Ｌｏｗレベルのみを認識できれば映像が乱れることは無い為、ノイズ耐性の向上を図ることができる。
【０００４】
近年、撮像素子の高精細化の流れから映像信号のデータ量が増大する傾向にある。それに伴い、伝送レートの高速化が求められ、デジタル化した映像信号の振幅を低く設定する必要が生じている。その結果、映像信号をデジタル化したとしても、従来のような効果を望み難くなってきている。そこで、特許文献２では、内視鏡スコープの先端部でＡ／Ｄ変換した映像信号を更に光信号に変換（Ｅ／Ｏ変換）し、光ファイバにより映像信号を伝送する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−１２１５９０号公報
【特許文献２】特開２００７−２６００６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
アナログ信号を伝送する従来の内視鏡スコープや、特許文献１に開示されたような、デジタル信号を伝送する内視鏡スコープに用いられる信号伝送用の電線は、一般的に複数の細線を撚って構成されている。老朽化等の影響で電線が切断される場合に、全ての細線が同時に切れるのではなく、徐々に細線が切れて時間をかけて全ての細線が切断される可能性が高い。この為、内視鏡の使用者は、完全に電線が切断される前に、その不具合を映像のちらつき等で知り、映像が全く出なくなる前にリペア等の対応を取り得る可能性が高い。
【０００７】
これに対し、特許文献２に開示されたような、光信号を伝送する内視鏡スコープに用いられる光ファイバは、一本線で構成されている。この為、老朽化等の影響で切断される場合には、電線のように時間をかけて切断されるのではなく、比較的短い伝送不安定状態から一気に伝送不通状態に移行する可能性が高い。内視鏡使用時にこの状態に移行すれば、突然映像が遮断されることになる。
【０００８】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、光ファイバを用いて映像信号を伝送する内視鏡システムにおいて、光ファイバに不具合が生じた場合でも、突然に映像が遮断されるリスクを低減することができる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】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、被検物を撮像して映像信号を生成する撮像部と、前記撮像部から出力された前記映像信号を伝送する複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバによって伝送された前記映像信号を処理し、処理後の前記映像信号を画像表示部に出力する映像信号処理部と、前記複数の光ファイバの伝送状態の不具合を検出する不具合検出部と、を有し、前記映像信号処理部は、前記不具合検出部が不具合を検出していない前記光ファイバによって伝送された前記映像信号のみを前記画像表示部に出力することを特徴とする内視鏡システムである。
【００１０】
また、本発明の内視鏡システムにおいて、前記複数の光ファイバは、それぞれ同一の映像信号を伝送することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の内視鏡システムにおいて、前記画像表示部に順に表示される動画を構成する複数のフレーム画像に関し、前記複数の光ファイバはそれぞれ、個々のフレーム画像を構成する前記映像信号を伝送し、前記複数のフレーム画像を構成する全ての前記映像信号はそれぞれ、前記複数の光ファイバのうちのいずれかによって伝送され、前記映像信号処理部は、前記不具合検出部がいずれかの前記光ファイバの伝送状態の不具合を検出した場合には、不具合を検出した前記光ファイバに係る前記映像信号の代わりに、不具合を検出していない前記光ファイバに係る前記映像信号を前記画像表示部に出力することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の内視鏡システムにおいて、前記画像表示部に順に表示される動画を構成する複数のフレーム画像に関し、各フレーム画像は複数の領域で構成され、前記複数の光ファイバはそれぞれ、個々の領域を構成する前記映像信号を伝送し、１つの前記フレーム画像内の前記複数の領域を構成する全ての前記映像信号はそれぞれ、前記複数の光ファイバのうちのいずれかによって伝送され、前記映像信号処理部は、前記不具合検出部がいずれかの前記光ファイバの伝送状態の不具合を検出した場合には、不具合を検出した前記光ファイバに係る前記映像信号の代わりに、不具合を検出していない前記光ファイバに係る前記映像信号を前記画像表示部に出力することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の内視鏡システムは、異なるレベルの複数のテスト信号を生成するテスト信号生成部をさらに有し、前記複数の光ファイバはそれぞれ前記複数のテスト信号を伝送し、前記不具合検出部は、不具合を検出する対象の前記光ファイバで伝送された前記複数のテスト信号のエラーレートを測定し、伝送状態をチェックすることによって、前記伝送状態の不具合を検出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の内視鏡システムは、一定レベルのテスト信号を生成するテスト信号生成部をさらに有し、前記複数の光ファイバはそれぞれ前記テスト信号を伝送し、前記不具合検出部は、不具合を検出する対象の前記光ファイバで伝送された前記テスト信号を異なる受信感度で複数回受信してエラーレートを測定し、伝送状態をチェックすることによって、前記伝送状態の不具合を検出することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の内視鏡システムにおいて、不具合を検出する対象の前記光ファイバが前記映像信号を伝送する周期に同期して前記レベルを変更することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の内視鏡システムにおいて、不具合を検出する対象の前記光ファイバが前記映像信号を伝送する周期に同期して前記受信感度を変更することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の内視鏡システムは、前記不具合検出部が前記複数の光ファイバのいずれかの伝送状態に不具合を検出した場合に、その旨をユーザに知らせる警報装置を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の内視鏡システムにおいて、前記複数の光ファイバがそれぞれ１ｍｍ以上離して配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、撮像部から出力された映像信号を複数の光ファイバで伝送し、不具合を検出していない光ファイバによって伝送された映像信号のみを画像表示部に出力することによって、光ファイバに不具合が生じた場合でも、突然に映像が遮断されるリスクを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る内視鏡システムの外観図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る内視鏡システムの機能構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるフレームデータの伝送の様子を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の一実施形態におけるフレームデータの伝送の様子を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の一実施形態における不具合検出に係る処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に係る内視鏡システムの先端部と挿入部の接続部の断面を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る内視鏡システムの構成を示している。図１に示すように、内視鏡システム１は、映像信号を取得する為の内視鏡スコープ２と、内視鏡スコープ２で取得された映像信号を処理するビデオプロセッサ３と、ビデオプロセッサ３で処理された映像信号を画像として表示するモニタ４とを備えている。また、内視鏡スコープ２は、被検物内に挿入される撮像部を備えた先端部５と、先端部５を被検物内に導くコードである挿入部６と、挿入部６を介して先端部５の動きを操作する為の操作部７と、操作部７とビデオプロセッサ３とを繋ぐケーブルであるユニバーサルコード８と、ユニバーサルコード８とビデオプロセッサ３とを繋ぐ脱着可能なコネクタであるコネクタ部９とで構成される。
【００２２】
図２は、図１に示した概略構成の内部機能を具体的に示している。
【００２３】
先端部５は、水晶発振器５１と、ＴＧ５２と、撮像部５３と、ＬＤドライバ５４，５５と、ＬＤ５６，５７と、制御部５８とを有する。水晶発振器５１は、撮像部５３の駆動に必要な駆動パルス（例えば、水平同期信号や垂直同期信号等）の源となる高精度なクロックを生成する。ＴＧ５２は、水晶発振器５１から出力されるクロックに基づき撮像部５３の駆動パルスを生成する。撮像部５３は、被検物を撮像して映像信号を生成し、その映像信号をチャネルＴｘ１とチャネルＴｘ２に分けて出力する。
【００２４】
ＬＤドライバ５４，５５は、レーザダイオード（ＬＤ）を駆動する信号を生成する。ＬＤ５６，５７は、ＬＤドライバ５４，５５からの駆動信号に基づいてチャネルＴｘ１，Ｔｘ２の映像信号を光信号に変換し、光ファイバ１０，１１に挿通させる。制御部５８は上記各部を制御する。尚、図２では制御部５８から各部に出力される制御信号の図示を省略している。
【００２５】
光ファイバ１０，１１は、先端部５で生成されたチャネルＴｘ１，Ｔｘ２の映像信号を光信号としてコネクタ部９に伝送する。
【００２６】
コネクタ部９は、ＰＤ９１，９２と、ＴＩＡ９３，９４と、リミットアンプ９５，９６と、ラインドライバ９７，９８と、不具合検出部９９と、警報装置１００とを有する。ＰＤ９１，９２は、光ファイバ１０，１１を介して伝送されたチャネルＴｘ１，Ｔｘ２の光信号を電流に変換する。ＴＩＡ９３，９４は、ＰＤ９１，９２からの電流を電圧に変換する。リミットアンプ９５，９６は、ＴＩＡ９３，９４からの微小な信号を増幅し、二値化処理する。
【００２７】
ラインドライバ９７，９８は、リミットアンプ９５，９６からの二値化信号を差動信号に変換し、ビデオプロセッサ３に差動伝送する。不具合検出部９９は、リミットアンプ９５，９６からの信号を受けて光ファイバ１０，１１の伝送状態の不具合を検出する。伝送状態の不具合の具体的な検出方法については後述する。警報装置１００は、不具合検出部９９から“不具合有り”の情報を受けた際、警報ブザーを発する。
【００２８】
ビデオプロセッサ３は、不具合検出部９９からの不具合検出信号に基づきラインドライバ９７，９８からの映像信号を処理してモニタ４に映像を出力する映像信号処理部３１を有する。詳細は後述するが、映像信号処理部３１は、不具合検出部９９が光ファイバ１０，１１のいずれかの伝送状態の不具合を検出した場合、不具合を検出していない光ファイバによって伝送された映像信号のみをモニタ４に出力する。
【００２９】
次に、図３，図４を用いて、内視鏡システム１の動作をより具体的に説明する。モニタ４が表示する映像は複数フレーム（１フレーム、２フレーム、３フレーム、・・・）のフレーム画像からなり、各フレーム画像を構成する映像信号（以下、フレームデータとする）は以下のように先端部５からコネクタ部９に伝送される。
【００３０】
図３は第１の伝送例を示している。内視鏡システム１は、図３（ａ）に示すように、チャネルＴｘ１，Ｔｘ２に係る伝送系のそれぞれにおいて、各フレームデータを伝送している。具体的には、チャネルＴｘ１に係る伝送系で順番が奇数のフレームのデータを伝送し、チャネルＴｘ２に係る伝送系で順番が偶数のフレームのデータを伝送している。このようにして、各フレーム画像を構成する各フレームデータはそれぞれ、チャネルＴｘ１，Ｔｘ２に係る伝送系のいずれかによって伝送される。
【００３１】
映像信号処理部３１は、不具合検出部９９から“不具合無し”の信号を受けている間、図３（ａ）に示すように、モニタ４に表示するモニタ表示画像として奇数フレームのデータと偶数フレームのデータを交互に表示させる。しかし、映像信号処理部３１は、不具合検出部９９から“不具合有り”の情報を受けると、図３（ｂ）に示すように、不具合の有る伝送系のデータに代えて、不具合の無い伝送系に係るデータをモニタ４に表示させる。
【００３２】
図３（ｂ）は、チャネルＴｘ２に係る伝送系に不具合が発生した場合の例である。映像信号処理部３１は、図３（ｂ）に示すように、偶数のフレームデータに代えて、奇数のフレームデータを連続でモニタ４に表示させている。具体的には、２フレーム目のデータに代えて、直前の１フレーム目のデータが表示され、４フレーム目のデータに代えて、直前の３フレーム目のデータが表示される。
【００３３】
図４は第２の伝送例を示している。この例では、各フレームデータは、奇数番目の走査線に対応した第１フィールドのデータと、偶数番目の走査線に対応した第２フィールドのデータとで構成される。内視鏡システム１は、図４（ａ）に示すように、チャネルＴｘ１，Ｔｘ２に係る伝送系のそれぞれにおいて、各フィールドのデータを伝送している。具体的には、チャネルＴｘ１に係る伝送系で第１フィールドのデータを伝送し、チャネルＴｘ２に係る伝送系で第２フィールドのデータを伝送している。このようにして、各フレームデータを構成する各フィールドのデータはそれぞれ、チャネルＴｘ１，Ｔｘ２に係る伝送系のいずれかによって伝送される。
【００３４】
映像信号処理部３１は、不具合検出部９９から“不具合無し”の信号を受けている間、図４（ａ）に示すように、第１フィールドのデータと第２フィールドのデータを交互に組み合わせてフレームのデータを構成し、モニタ４に表示させる。図４（ａ）において、“Ｆ１”は第１フィールドを示し、“Ｆ２”は第２フィールドを示す。また、（ ）内の数字は走査線の順番を示す。スイまた、”第１画像”の”第１”は、撮像部５３において撮影した画像の時間的な順番を示している。例えば、第１画像Ｆ１（１）は、撮像部５３の第１フィールドの１番目の走査線の位置で時間的に１番目に取得された画像データを意味している。
【００３５】
映像信号処理部３１は、表示の１フレーム目では、奇数の走査線が第１画像の第１フィールドのデータで構成され偶数の走査線が第１画像の第２フィールドのデータで構成されたフレームデータをモニタ４に表示させる。続いて、映像信号処理部３１は、表示の２フレーム目では、直前に表示した第１画像の第２フィールドのデータを第２画像の第２フィールドのデータで置き換えることによってフレームデータを生成し、そのフレームデータをモニタ４に表示させる。
【００３６】
続いて、映像信号処理部３１は、表示の３フレーム目では、直前に表示した第１画像の第１フィールドのデータを第２画像の第１フィールドのデータで置き換えることによってフレームデータを生成し、そのフレームデータをモニタ４に表示させる。続いて、映像信号処理部３１は、表示の４フレーム目では、直前に表示した第２画像の第２フィールドのデータを第３画像の第２フィールドのデータで置き換えることによってフレームデータを生成し、そのフレームデータをモニタ４に表示させる。これ以降、映像信号処理部３１は同様の動作を継続する。
【００３７】
映像信号処理部３１は、不具合検出部９９から“不具合有り”の情報を受けると、図４（ｂ）に示すように、不具合の有る伝送系のデータに代えて、不具合の無い伝送系に係るデータを表示させる。図４（ｂ）は、チャネルＴｘ２に係る伝送系に不具合が発生した場合の例である。映像信号処理部３１は、図４（ｂ）に示すように、第２フィールドのデータに代えて第１フィールドのデータを用い、第１フィールドのデータのみでフレームのデータを構成する。
【００３８】
映像信号処理部３１は、本来（不具合がなければ）第２フィールドのデータを表示させるタイミング（図４（（a）の１フレーム及び偶数フレーム）と同じタイミングにおいて、その第２フィールドのデータを表示させるラインに、１つ上のラインと同じ第１フィールドのデータを連続して表示させる（図４（ｂ）の１フレーム及び偶数フレーム）。
【００３９】
具体的に説明すると、映像信号処理部３１は、表示の１フレーム目、２フレーム目、及び、４フレーム目では、本来第２フィールドのデータを表示させるラインであった、上から数えて偶数番目のラインに、そのラインの１つ上の奇数番目のラインと同じ第１フィールドのデータを表示させる。これ以降、映像信号処理部３１は同様の動作を継続する。
【００４０】
このように、本実施形態に係る内視鏡システムによれば、画像をモニタ４に表示させながら光ファイバの伝送状態を確認し、不具合を検出した場合に、不具合の有る伝送に係るフレーム又はフィールドのデータの代わりに、不具合の無い伝送に係るフレーム又はフィールドのデータを用いて画像を表示させ続けることができる。この為、一部の光ファイバの伝送に不具合が生じても動画の表示が遮断されず、内視鏡使用時に伝送系の問題で突然映像が遮断されるリスクを低減することができる。また、複数の光ファイバが同じ映像データを重複して伝送することがないので、信号伝送に係る消費電力が過度に増加することがなく、発熱への影響も抑えられる。
【００４１】
尚、本実施形態においては、複数の光ファイバが異なる映像データを伝送し、データを重複して伝送しないが、本発明の他の形態においては、複数の光ファイバで同一の映像信号を重複して伝送してもよい。この場合、同じデータを重複して伝送することで伝送レートが増大し、信号伝送に係る消費電力が増加し、また、高速に信号伝送できる高価な部品を多く必要としてコストが上がってしまうが、一方で、一部の光ファイバの伝送に不具合が生じても、その前後の画像の表示に全く影響を及ぼさないという効果がある。
【００４２】
次に、図５のフローチャートを用いて本実施形態に係る不具合検出の流れを説明する。ここで、本実施形態に係る内視鏡システム１は、ＬＤ５６，５７の発光強度のレベルを１０段階（出力レベル１〜出力レベル１０）に設定して撮像部５３からテストデータを送信することが可能であり、不具合検出部９９において、このテストデータのビットエラーレートを測定できるものとする。また、不具合の判断基準として、出力レベルがレベル５以下でエラーフリー（エラー無し）であれば伝送状態が良好（不具合無し）であり、出力レベルがレベル５でエラー（エラー有り）であれば伝送状態が不良（不具合有り）であると判断できるものとする。
【００４３】
以下、図５のフローチャートの各ステップについて説明する。内視鏡システム１の電源がＯＮになると、まず、内視鏡システム１は電源投入直後の伝送状態を検出し、伝送状態が不良であれば警告ブザーを鳴らす（ステップＳ１〜Ｓ４)。以下、ステップＳ１〜Ｓ４の詳細を順に説明する。
【００４４】
まず、制御部５８はＬＤ５６，５７の発光強度のレベル（以下、出力レベル）を５に設定する（ステップＳ１）。続いて、撮像部５３がテストデータを生成し、そのテストデータがチャネルＴｘ１，Ｔｘ２でコネクタ部９に送信される（ステップＳ２）。不具合検出部９９は、受信したテストデータに基づいてビットエラーレートを算出し、エラーが発生したか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００４５】
エラーが発生していない（エラーフリー）場合、処理はステップＳ５へ進む。また、エラーが発生した場合には、不具合検出部９９は警報装置１００に“不具合有り”の情報を出力し、警告ブザーを鳴らす（ステップＳ４）。その後、処理はステップＳ５へ進む。
【００４６】
続いて、内視鏡システム１は、撮像部５３が生成した映像信号をビデオプロセッサ３に伝送してモニタ４に映像を表示する。本実施形態においては、内視鏡システム１は映像信号の１フレームのデータを送信する毎に出力レベルを変えて伝送状態検出用のテストデータを送信して映像を表示し（ステップＳ５〜Ｓ１１）、これと並行して伝送状態のチェックも行う。以下、この詳細を順に説明する。
【００４７】
まず、制御部５８は出力レベルをテストデータ送信用にレベル９に設定する（ステップＳ５)。続いて、撮像部５３がテストデータを生成し、そのテストデータがチャネルＴｘ１，Ｔｘ２でコネクタ部９に送信される（ステップＳ６)。続いて、制御部５８は出力レベルを映像信号伝送用にレベル１０に設定する（ステップＳ７）。続いて、撮像部５３が１フレーム分の映像信号を生成し、その映像信号がチャネルＴｘ１，Ｔｘ２でコネクタ部９に伝送される（ステップＳ８）。映像信号処理部３１は、前述した処理を行って映像信号をモニタ４に出力し、画像を表示させる（ステップＳ９）。
【００４８】
続いて、制御部５８は現在のテストデータ送信用の出力レベルを判定する（ステップＳ１０）。現在のテストデータ送信用の出力レベルが１である場合、処理はステップＳ５に戻る。また、現在のテストデータ送信用の出力レベルが１でない場合、制御部５８はテストデータ送信用の出力レベルを現在の出力レベルよりも１だけ低いレベルに設定する（ステップＳ１１）。続いて、処理はステップＳ６に戻る。ステップＳ５〜Ｓ１１の処理により、テストデータの出力レベルをレベル９からレベル１まで１レベルずつ下げ、テストデータの出力レベルが１まで下がれば再度出力レベルをレベル９に設定しながらテストデータが繰り返し送信され、その間に映像信号が出力レベル１０で１フレームずつ伝送される。
【００４９】
ステップＳ５〜Ｓ１１の処理と並行して、不具合検出部９９は以下の処理を行う。不具合検出部９９は、受信したテストデータに基づいてビットエラーレートを算出し、エラーが発生したか否かを判定する。テストデータの出力レベルはレベル９からレベル１まで１レベルずつ下がっていくので、エラーフリーがエラーに切り替わったときに不具合検出部９９はエラーの発生を検出する。そしてその切り替わりの出力レベルは、エラーとエラーフリーの境界レベルであると判断できる。本実施形態では、そのエラーフリーがエラーに切り替わった境界レベルを伝送レベルと定義する。伝送レベルの数値が小さいほど、伝送状態は良好である。モニタ４にはこの伝送レベルが表示される。
【００５０】
エラーが発生した場合、不具合検出部９９は、さらに、伝送レベルが５以上であるか否かを判定する。伝送レベルが５以上であった場合、不具合検出部９９は、伝送状態が不良であると判断して警報装置１００に“不具合有り”の情報を出力し、警告ブザーを鳴らす。これ以降、映像信号処理部３１は、不具合検出部９９からの不具合検出信号に基づいて、エラーが発生していないチャネルの伝送系で伝送された映像信号のみを用いてモニタ４に画像を表示させる。
【００５１】
尚、本実施形態においては、ＬＤ５６，５７の発光強度のレベルを変えることで伝送レベルを確認したが、これに代えて、ＰＤ９１，９２の受信感度のレベルを変えることでも、同様に伝送レベルを確認することができる。例えば、ＰＤ９１，９２の受信感度のレベルを１０段階（出力レベル１〜出力レベル１０）に設定可能とし、撮像部５３から一定の発光強度のテストデータを送信するものとすれば、図５のフローチャート（ステップＳ１，Ｓ５，Ｓ７，Ｓ１１の出力レベルを受信感度のレベルに置き換える）と同様の流れで伝送レベルを得ることができる。
【００５２】
このように、発光レベル、又は、受信感度レベルを変えてエラーレートを測定することで、不具合の有り、無しに加えて、具体的なレベルでも伝送状態を把握することができる。この為、ユーザは、より的確なタイミングで修理やメンテナンスの対応をとることができる。例えば、不具合というレベルではないが、伝送状態があまり良くない内視鏡システムを大切な手術の前にメンテナンスするような対応も可能となる。
【００５３】
また、本実施形態に係る不具合検出処理では、１フレーム間（フレーム伝送とフレーム伝送の間）に１つのレベルのテストデータの測定を行っているが、このように、映像信号を伝送する周期に同期し、異なったレベルのテストデータを測定するフローを採用することにより、時間を分散して複数のレベルのテストデータの測定を実施できる。この為、１フレーム間に費やすテストデータの測定時間を短く設定でき、フレームレートが高い撮影時にも伝送レベルを検出することができる。例えば、１フレーム間に全てのレベルのテストデータを測定し、伝送レベルをフレーム毎に得ようとした場合、１のレベルのテストデータの測定に1ms必要とし、伝送レベルの検出に９のテストデータの測定が必要であれば、伝送レベルの検出には9msの時間が必要になる。ここで、本実施形態にあるように、１フレーム間に１のレベルのテストデータを測定することとすれば、１０のフレームをまたいで９のレベルのテストデータを測定することで伝送レベルを検出することができ、その時に必要な１フレーム間のテストデータの測定時間は1msだけで済む。例えば、フレームレートが120fpsだとすると、１フレーム間は8.3msしかないので、伝送レベルの検出に連続で9msを費やす時間的余裕は無い。
【００５４】
また、本実施形態においては、伝送状態の不具合が検出されたときに伝送状態の不具合を警告ブザーによってユーザに知らせているが、この動作はリペア対応をユーザに促す効果がある。尚、本実施形態においては、ユーザに不具合を知らせる手段としてブザーを用いているが、ユーザへの警報手段（警報装置の警報手段）はこれに限定されず、モニタに警告が表示される等でもよい。
【００５５】
図６は、本実施形態に係る内視鏡システム１の、先端部５と挿入部６の接続部の断面を示している。図６に示すように、先端部５は、光ファイバ１０が挿入部６の外側に、光ファイバ１１が挿入部６の中心部に位置するように、両方の光ファイバを離してアセンブリしている。２本の光ファイバの間隔は1mm以上であることが望ましい。
【００５６】
これまで述べたように、光ファイバを複数本用いて映像信号を伝送することで、内視鏡使用時に伝送系の問題で突然映像が遮断されるリスクを低減することができるが、全ての光ファイバが同時に破断した場合にはその効果を得ることができない。図６に示すように、映像信号の伝送に用いる光ファイバを離して配置することにより、挿入部６が曲げられた場合に光ファイバにかかる力学的な負荷を光ファイバごとに異ならせることができる。この為、全ての光ファイバが同時に破断するリスクを低減することができ、内視鏡使用時に伝送系の問題で突然映像が遮断されるリスクを更に低減することができる。
【００５７】
尚、本実施形態においては、図３に示したように、奇数フレームと偶数フレームに分けて、２本の光ファイバで映像信号を伝送しているが、光ファイバの本数は２本に限定されるわけではなく、状況に応じてフレームを更に分割し、伝送する光ファイバの本数を増やしてもよい。また、図４に示したように、奇数の走査線に係るフィールドと偶数の走査線に係るフィールドとに分けて映像信号を伝送しているが、このようなフィールド毎に領域を分割することに限定されるわけではなく、例えば、縦方向のラインで領域を分割する等、他の方法で領域に分割することを妨げない。尚、撮像部をＣＭＯＳセンサーで構成した場合には、映像信号の読出し領域を比較的自由に決めることができるため、伝送時に複雑な領域分割を行う場合でも、映像信号の読出し領域をこれと一致させることができ、信号処理を簡素化することができる。
【００５８】
上述したように、本実施形態によれば、撮像部から出力された映像信号を複数の光ファイバで伝送し、不具合を検出していない光ファイバによって伝送された映像信号のみを表示に使用することによって、光ファイバに不具合が生じた場合でも、突然に映像が遮断されるリスクを低減することができる。
【００５９】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００６０】
１・・・内視鏡システム、２・・・内視鏡スコープ、３・・・ビデオプロセッサ、４・・・モニタ（画像表示部）、５先端部、６・・・挿入部、７・・・操作部、８・・・ユニバーサルコード、９・・・コネクタ部、１０，１１・・・光ファイバ、５１・・・水晶発振器、５２・・・ＴＧ、５３・・・撮像部（テスト信号生成部）、５４，５５・・・ＬＤドライバ、５６，５７・・・ＬＤ、５８・・・制御部、９１，９２・・・ＰＤ、９３，９４・・・ＴＩＡ、９５，９６・・・リミットアンプ、９７，９８・・・ラインドライバ、９９・・・不具合検出部、１００・・・警報装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検物内に挿入して使用される内視鏡システム、より詳しくは、光ファイバを介して映像信号を伝送する内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内視鏡システムとしては、被検物内に挿入される内視鏡スコープの先端部に設けられた撮像素子から出力される映像信号をアナログ信号のままビデオプロセッサに伝送する方式を利用したものが一般的である。一般的な内視鏡スコープの全長は数メートルに及ぶ為、アナログの映像信号が伝送中に外部ノイズの影響を受けることによりＳ／Ｎ比が悪くなり画質が劣化する傾向にある。特に、内視鏡システムを使用する医療現場等においては、電気メス等の装置が動作する為、通常の環境には存在しないレベルのノイズが飛び交う状況にあり、その影響は極めて大きい。
【０００３】
この問題を解決する為に、特許文献１では、内視鏡スコープの先端部で撮像素子の映像信号をＡ／Ｄ変換し、デジタル信号で内視鏡スコープ内を伝送する方式の内視鏡システムが提案されている。デジタル化した映像信号がノイズの影響を受けても、信号のＨｉｇｈレベル、Ｌｏｗレベルのみを認識できれば映像が乱れることは無い為、ノイズ耐性の向上を図ることができる。
【０００４】
近年、撮像素子の高精細化の流れから映像信号のデータ量が増大する傾向にある。それに伴い、伝送レートの高速化が求められ、デジタル化した映像信号の振幅を低く設定する必要が生じている。その結果、映像信号をデジタル化したとしても、従来のような効果を望み難くなってきている。そこで、特許文献２では、内視鏡スコープの先端部でＡ／Ｄ変換した映像信号を更に光信号に変換（Ｅ／Ｏ変換）し、光ファイバにより映像信号を伝送する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−１２１５９０号公報
【特許文献２】特開２００７−２６００６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
アナログ信号を伝送する従来の内視鏡スコープや、特許文献１に開示されたような、デジタル信号を伝送する内視鏡スコープに用いられる信号伝送用の電線は、一般的に複数の細線を撚って構成されている。老朽化等の影響で電線が切断される場合に、全ての細線が同時に切れるのではなく、徐々に細線が切れて時間をかけて全ての細線が切断される可能性が高い。この為、内視鏡の使用者は、完全に電線が切断される前に、その不具合を映像のちらつき等で知り、映像が全く出なくなる前にリペア等の対応を取り得る可能性が高い。
【０００７】
これに対し、特許文献２に開示されたような、光信号を伝送する内視鏡スコープに用いられる光ファイバは、一本線で構成されている。この為、老朽化等の影響で切断される場合には、電線のように時間をかけて切断されるのではなく、比較的短い伝送不安定状態から一気に伝送不通状態に移行する可能性が高い。内視鏡使用時にこの状態に移行すれば、突然映像が遮断されることになる。
【０００８】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、光ファイバを用いて映像信号を伝送する内視鏡システムにおいて、光ファイバに不具合が生じた場合でも、突然に映像が遮断されるリスクを低減することができる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】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、被検物を撮像して映像信号を生成する撮像部と、前記撮像部から出力された前記映像信号を伝送する複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバによって伝送された前記映像信号を処理し、処理後の前記映像信号を画像表示部に出力する映像信号処理部と、前記複数の光ファイバの伝送状態の不具合を検出する不具合検出部と、を有し、前記映像信号処理部は、前記不具合検出部が不具合を検出していない前記光ファイバによって伝送された前記映像信号のみを前記画像表示部に出力することを特徴とする内視鏡システムである。
【００１０】
また、本発明の内視鏡システムにおいて、前記複数の光ファイバは、それぞれ同一の映像信号を伝送することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の内視鏡システムにおいて、前記画像表示部に順に表示される動画を構成する複数のフレーム画像に関し、前記複数の光ファイバはそれぞれ、個々のフレーム画像を構成する前記映像信号を伝送し、前記複数のフレーム画像を構成する全ての前記映像信号はそれぞれ、前記複数の光ファイバのうちのいずれかによって伝送され、前記映像信号処理部は、前記不具合検出部がいずれかの前記光ファイバの伝送状態の不具合を検出した場合には、不具合を検出した前記光ファイバに係る前記映像信号の代わりに、不具合を検出していない前記光ファイバに係る前記映像信号を前記画像表示部に出力することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の内視鏡システムにおいて、前記画像表示部に順に表示される動画を構成する複数のフレーム画像に関し、各フレーム画像は複数の領域で構成され、前記複数の光ファイバはそれぞれ、個々の領域を構成する前記映像信号を伝送し、１つの前記フレーム画像内の前記複数の領域を構成する全ての前記映像信号はそれぞれ、前記複数の光ファイバのうちのいずれかによって伝送され、前記映像信号処理部は、前記不具合検出部がいずれかの前記光ファイバの伝送状態の不具合を検出した場合には、不具合を検出した前記光ファイバに係る前記映像信号の代わりに、不具合を検出していない前記光ファイバに係る前記映像信号を前記画像表示部に出力することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の内視鏡システムは、異なるレベルの複数のテスト信号を生成するテスト信号生成部をさらに有し、前記複数の光ファイバはそれぞれ前記複数のテスト信号を伝送し、前記不具合検出部は、不具合を検出する対象の前記光ファイバで伝送された前記複数のテスト信号のエラーレートを測定し、伝送状態をチェックすることによって、前記伝送状態の不具合を検出することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の内視鏡システムは、一定レベルのテスト信号を生成するテスト信号生成部をさらに有し、前記複数の光ファイバはそれぞれ前記テスト信号を伝送し、前記不具合検出部は、不具合を検出する対象の前記光ファイバで伝送された前記テスト信号を異なる受信感度で複数回受信してエラーレートを測定し、伝送状態をチェックすることによって、前記伝送状態の不具合を検出することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の内視鏡システムにおいて、不具合を検出する対象の前記光ファイバが前記映像信号を伝送する周期に同期して前記レベルを変更することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の内視鏡システムにおいて、不具合を検出する対象の前記光ファイバが前記映像信号を伝送する周期に同期して前記受信感度を変更することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の内視鏡システムは、前記不具合検出部が前記複数の光ファイバのいずれかの伝送状態に不具合を検出した場合に、その旨をユーザに知らせる警報装置を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の内視鏡システムにおいて、前記複数の光ファイバがそれぞれ１ｍｍ以上離して配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、撮像部から出力された映像信号を複数の光ファイバで伝送し、不具合を検出していない光ファイバによって伝送された映像信号のみを画像表示部に出力することによって、光ファイバに不具合が生じた場合でも、突然に映像が遮断されるリスクを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る内視鏡システムの外観図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る内視鏡システムの機能構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるフレームデータの伝送の様子を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の一実施形態におけるフレームデータの伝送の様子を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の一実施形態における不具合検出に係る処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に係る内視鏡システムの先端部と挿入部の接続部の断面を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る内視鏡システムの構成を示している。図１に示すように、内視鏡システム１は、映像信号を取得する為の内視鏡スコープ２と、内視鏡スコープ２で取得された映像信号を処理するビデオプロセッサ３と、ビデオプロセッサ３で処理された映像信号を画像として表示するモニタ４とを備えている。また、内視鏡スコープ２は、被検物内に挿入される撮像部を備えた先端部５と、先端部５を被検物内に導くコードである挿入部６と、挿入部６を介して先端部５の動きを操作する為の操作部７と、操作部７とビデオプロセッサ３とを繋ぐケーブルであるユニバーサルコード８と、ユニバーサルコード８とビデオプロセッサ３とを繋ぐ脱着可能なコネクタであるコネクタ部９とで構成される。
【００２２】
図２は、図１に示した概略構成の内部機能を具体的に示している。
【００２３】
先端部５は、水晶発振器５１と、ＴＧ５２と、撮像部５３と、ＬＤドライバ５４，５５と、ＬＤ５６，５７と、制御部５８とを有する。水晶発振器５１は、撮像部５３の駆動に必要な駆動パルス（例えば、水平同期信号や垂直同期信号等）の源となる高精度なクロックを生成する。ＴＧ５２は、水晶発振器５１から出力されるクロックに基づき撮像部５３の駆動パルスを生成する。撮像部５３は、被検物を撮像して映像信号を生成し、その映像信号をチャネルＴｘ１とチャネルＴｘ２に分けて出力する。
【００２４】
ＬＤドライバ５４，５５は、レーザダイオード（ＬＤ）を駆動する信号を生成する。ＬＤ５６，５７は、ＬＤドライバ５４，５５からの駆動信号に基づいてチャネルＴｘ１，Ｔｘ２の映像信号を光信号に変換し、光ファイバ１０，１１に挿通させる。制御部５８は上記各部を制御する。尚、図２では制御部５８から各部に出力される制御信号の図示を省略している。
【００２５】
光ファイバ１０，１１は、先端部５で生成されたチャネルＴｘ１，Ｔｘ２の映像信号を光信号としてコネクタ部９に伝送する。
【００２６】
コネクタ部９は、ＰＤ９１，９２と、ＴＩＡ９３，９４と、リミットアンプ９５，９６と、ラインドライバ９７，９８と、不具合検出部９９と、警報装置１００とを有する。ＰＤ９１，９２は、光ファイバ１０，１１を介して伝送されたチャネルＴｘ１，Ｔｘ２の光信号を電流に変換する。ＴＩＡ９３，９４は、ＰＤ９１，９２からの電流を電圧に変換する。リミットアンプ９５，９６は、ＴＩＡ９３，９４からの微小な信号を増幅し、二値化処理する。
【００２７】
ラインドライバ９７，９８は、リミットアンプ９５，９６からの二値化信号を差動信号に変換し、ビデオプロセッサ３に差動伝送する。不具合検出部９９は、リミットアンプ９５，９６からの信号を受けて光ファイバ１０，１１の伝送状態の不具合を検出する。伝送状態の不具合の具体的な検出方法については後述する。警報装置１００は、不具合検出部９９から“不具合有り”の情報を受けた際、警報ブザーを発する。
【００２８】
ビデオプロセッサ３は、不具合検出部９９からの不具合検出信号に基づきラインドライバ９７，９８からの映像信号を処理してモニタ４に映像を出力する映像信号処理部３１を有する。詳細は後述するが、映像信号処理部３１は、不具合検出部９９が光ファイバ１０，１１のいずれかの伝送状態の不具合を検出した場合、不具合を検出していない光ファイバによって伝送された映像信号のみをモニタ４に出力する。
【００２９】
次に、図３，図４を用いて、内視鏡システム１の動作をより具体的に説明する。モニタ４が表示する映像は複数フレーム（１フレーム、２フレーム、３フレーム、・・・）のフレーム画像からなり、各フレーム画像を構成する映像信号（以下、フレームデータとする）は以下のように先端部５からコネクタ部９に伝送される。
【００３０】
図３は第１の伝送例を示している。内視鏡システム１は、図３（ａ）に示すように、チャネルＴｘ１，Ｔｘ２に係る伝送系のそれぞれにおいて、各フレームデータを伝送している。具体的には、チャネルＴｘ１に係る伝送系で順番が奇数のフレームのデータを伝送し、チャネルＴｘ２に係る伝送系で順番が偶数のフレームのデータを伝送している。このようにして、各フレーム画像を構成する各フレームデータはそれぞれ、チャネルＴｘ１，Ｔｘ２に係る伝送系のいずれかによって伝送される。
【００３１】
映像信号処理部３１は、不具合検出部９９から“不具合無し”の信号を受けている間、図３（ａ）に示すように、モニタ４に表示するモニタ表示画像として奇数フレームのデータと偶数フレームのデータを交互に表示させる。しかし、映像信号処理部３１は、不具合検出部９９から“不具合有り”の情報を受けると、図３（ｂ）に示すように、不具合の有る伝送系のデータに代えて、不具合の無い伝送系に係るデータをモニタ４に表示させる。
【００３２】
図３（ｂ）は、チャネルＴｘ２に係る伝送系に不具合が発生した場合の例である。映像信号処理部３１は、図３（ｂ）に示すように、偶数のフレームデータに代えて、奇数のフレームデータを連続でモニタ４に表示させている。具体的には、２フレーム目のデータに代えて、直前の１フレーム目のデータが表示され、４フレーム目のデータに代えて、直前の３フレーム目のデータが表示される。
【００３３】
図４は第２の伝送例を示している。この例では、各フレームデータは、奇数番目の走査線に対応した第１フィールドのデータと、偶数番目の走査線に対応した第２フィールドのデータとで構成される。内視鏡システム１は、図４（ａ）に示すように、チャネルＴｘ１，Ｔｘ２に係る伝送系のそれぞれにおいて、各フィールドのデータを伝送している。具体的には、チャネルＴｘ１に係る伝送系で第１フィールドのデータを伝送し、チャネルＴｘ２に係る伝送系で第２フィールドのデータを伝送している。このようにして、各フレームデータを構成する各フィールドのデータはそれぞれ、チャネルＴｘ１，Ｔｘ２に係る伝送系のいずれかによって伝送される。
【００３４】
映像信号処理部３１は、不具合検出部９９から“不具合無し”の信号を受けている間、図４（ａ）に示すように、第１フィールドのデータと第２フィールドのデータを交互に組み合わせてフレームのデータを構成し、モニタ４に表示させる。図４（ａ）において、“Ｆ１”は第１フィールドを示し、“Ｆ２”は第２フィールドを示す。また、（ ）内の数字は走査線の順番を示す。スイまた、”第１画像”の”第１”は、撮像部５３において撮影した画像の時間的な順番を示している。例えば、第１画像Ｆ１（１）は、撮像部５３の第１フィールドの１番目の走査線の位置で時間的に１番目に取得された画像データを意味している。
【００３５】
映像信号処理部３１は、表示の１フレーム目では、奇数の走査線が第１画像の第１フィールドのデータで構成され偶数の走査線が第１画像の第２フィールドのデータで構成されたフレームデータをモニタ４に表示させる。続いて、映像信号処理部３１は、表示の２フレーム目では、直前に表示した第１画像の第２フィールドのデータを第２画像の第２フィールドのデータで置き換えることによってフレームデータを生成し、そのフレームデータをモニタ４に表示させる。
【００３６】
続いて、映像信号処理部３１は、表示の３フレーム目では、直前に表示した第１画像の第１フィールドのデータを第２画像の第１フィールドのデータで置き換えることによってフレームデータを生成し、そのフレームデータをモニタ４に表示させる。続いて、映像信号処理部３１は、表示の４フレーム目では、直前に表示した第２画像の第２フィールドのデータを第３画像の第２フィールドのデータで置き換えることによってフレームデータを生成し、そのフレームデータをモニタ４に表示させる。これ以降、映像信号処理部３１は同様の動作を継続する。
【００３７】
映像信号処理部３１は、不具合検出部９９から“不具合有り”の情報を受けると、図４（ｂ）に示すように、不具合の有る伝送系のデータに代えて、不具合の無い伝送系に係るデータを表示させる。図４（ｂ）は、チャネルＴｘ２に係る伝送系に不具合が発生した場合の例である。映像信号処理部３１は、図４（ｂ）に示すように、第２フィールドのデータに代えて第１フィールドのデータを用い、第１フィールドのデータのみでフレームのデータを構成する。
【００３８】
映像信号処理部３１は、本来（不具合がなければ）第２フィールドのデータを表示させるタイミング（図４（（a）の１フレーム及び偶数フレーム）と同じタイミングにおいて、その第２フィールドのデータを表示させるラインに、１つ上のラインと同じ第１フィールドのデータを連続して表示させる（図４（ｂ）の１フレーム及び偶数フレーム）。
【００３９】
具体的に説明すると、映像信号処理部３１は、表示の１フレーム目、２フレーム目、及び、４フレーム目では、本来第２フィールドのデータを表示させるラインであった、上から数えて偶数番目のラインに、そのラインの１つ上の奇数番目のラインと同じ第１フィールドのデータを表示させる。これ以降、映像信号処理部３１は同様の動作を継続する。
【００４０】
このように、本実施形態に係る内視鏡システムによれば、画像をモニタ４に表示させながら光ファイバの伝送状態を確認し、不具合を検出した場合に、不具合の有る伝送に係るフレーム又はフィールドのデータの代わりに、不具合の無い伝送に係るフレーム又はフィールドのデータを用いて画像を表示させ続けることができる。この為、一部の光ファイバの伝送に不具合が生じても動画の表示が遮断されず、内視鏡使用時に伝送系の問題で突然映像が遮断されるリスクを低減することができる。また、複数の光ファイバが同じ映像データを重複して伝送することがないので、信号伝送に係る消費電力が過度に増加することがなく、発熱への影響も抑えられる。
【００４１】
尚、本実施形態においては、複数の光ファイバが異なる映像データを伝送し、データを重複して伝送しないが、本発明の他の形態においては、複数の光ファイバで同一の映像信号を重複して伝送してもよい。この場合、同じデータを重複して伝送することで伝送レートが増大し、信号伝送に係る消費電力が増加し、また、高速に信号伝送できる高価な部品を多く必要としてコストが上がってしまうが、一方で、一部の光ファイバの伝送に不具合が生じても、その前後の画像の表示に全く影響を及ぼさないという効果がある。
【００４２】
次に、図５のフローチャートを用いて本実施形態に係る不具合検出の流れを説明する。ここで、本実施形態に係る内視鏡システム１は、ＬＤ５６，５７の発光強度のレベルを１０段階（出力レベル１〜出力レベル１０）に設定して撮像部５３からテストデータを送信することが可能であり、不具合検出部９９において、このテストデータのビットエラーレートを測定できるものとする。また、不具合の判断基準として、出力レベルがレベル５以下でエラーフリー（エラー無し）であれば伝送状態が良好（不具合無し）であり、出力レベルがレベル５でエラー（エラー有り）であれば伝送状態が不良（不具合有り）であると判断できるものとする。
【００４３】
以下、図５のフローチャートの各ステップについて説明する。内視鏡システム１の電源がＯＮになると、まず、内視鏡システム１は電源投入直後の伝送状態を検出し、伝送状態が不良であれば警告ブザーを鳴らす（ステップＳ１〜Ｓ４)。以下、ステップＳ１〜Ｓ４の詳細を順に説明する。
【００４４】
まず、制御部５８はＬＤ５６，５７の発光強度のレベル（以下、出力レベル）を５に設定する（ステップＳ１）。続いて、撮像部５３がテストデータを生成し、そのテストデータがチャネルＴｘ１，Ｔｘ２でコネクタ部９に送信される（ステップＳ２）。不具合検出部９９は、受信したテストデータに基づいてビットエラーレートを算出し、エラーが発生したか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００４５】
エラーが発生していない（エラーフリー）場合、処理はステップＳ５へ進む。また、エラーが発生した場合には、不具合検出部９９は警報装置１００に“不具合有り”の情報を出力し、警告ブザーを鳴らす（ステップＳ４）。その後、処理はステップＳ５へ進む。
【００４６】
続いて、内視鏡システム１は、撮像部５３が生成した映像信号をビデオプロセッサ３に伝送してモニタ４に映像を表示する。本実施形態においては、内視鏡システム１は映像信号の１フレームのデータを送信する毎に出力レベルを変えて伝送状態検出用のテストデータを送信して映像を表示し（ステップＳ５〜Ｓ１１）、これと並行して伝送状態のチェックも行う。以下、この詳細を順に説明する。
【００４７】
まず、制御部５８は出力レベルをテストデータ送信用にレベル９に設定する（ステップＳ５)。続いて、撮像部５３がテストデータを生成し、そのテストデータがチャネルＴｘ１，Ｔｘ２でコネクタ部９に送信される（ステップＳ６)。続いて、制御部５８は出力レベルを映像信号伝送用にレベル１０に設定する（ステップＳ７）。続いて、撮像部５３が１フレーム分の映像信号を生成し、その映像信号がチャネルＴｘ１，Ｔｘ２でコネクタ部９に伝送される（ステップＳ８）。映像信号処理部３１は、前述した処理を行って映像信号をモニタ４に出力し、画像を表示させる（ステップＳ９）。
【００４８】
続いて、制御部５８は現在のテストデータ送信用の出力レベルを判定する（ステップＳ１０）。現在のテストデータ送信用の出力レベルが１である場合、処理はステップＳ５に戻る。また、現在のテストデータ送信用の出力レベルが１でない場合、制御部５８はテストデータ送信用の出力レベルを現在の出力レベルよりも１だけ低いレベルに設定する（ステップＳ１１）。続いて、処理はステップＳ６に戻る。ステップＳ５〜Ｓ１１の処理により、テストデータの出力レベルをレベル９からレベル１まで１レベルずつ下げ、テストデータの出力レベルが１まで下がれば再度出力レベルをレベル９に設定しながらテストデータが繰り返し送信され、その間に映像信号が出力レベル１０で１フレームずつ伝送される。
【００４９】
ステップＳ５〜Ｓ１１の処理と並行して、不具合検出部９９は以下の処理を行う。不具合検出部９９は、受信したテストデータに基づいてビットエラーレートを算出し、エラーが発生したか否かを判定する。テストデータの出力レベルはレベル９からレベル１まで１レベルずつ下がっていくので、エラーフリーがエラーに切り替わったときに不具合検出部９９はエラーの発生を検出する。そしてその切り替わりの出力レベルは、エラーとエラーフリーの境界レベルであると判断できる。本実施形態では、そのエラーフリーがエラーに切り替わった境界レベルを伝送レベルと定義する。伝送レベルの数値が小さいほど、伝送状態は良好である。モニタ４にはこの伝送レベルが表示される。
【００５０】
エラーが発生した場合、不具合検出部９９は、さらに、伝送レベルが５以上であるか否かを判定する。伝送レベルが５以上であった場合、不具合検出部９９は、伝送状態が不良であると判断して警報装置１００に“不具合有り”の情報を出力し、警告ブザーを鳴らす。これ以降、映像信号処理部３１は、不具合検出部９９からの不具合検出信号に基づいて、エラーが発生していないチャネルの伝送系で伝送された映像信号のみを用いてモニタ４に画像を表示させる。
【００５１】
尚、本実施形態においては、ＬＤ５６，５７の発光強度のレベルを変えることで伝送レベルを確認したが、これに代えて、ＰＤ９１，９２の受信感度のレベルを変えることでも、同様に伝送レベルを確認することができる。例えば、ＰＤ９１，９２の受信感度のレベルを１０段階（出力レベル１〜出力レベル１０）に設定可能とし、撮像部５３から一定の発光強度のテストデータを送信するものとすれば、図５のフローチャート（ステップＳ１，Ｓ５，Ｓ７，Ｓ１１の出力レベルを受信感度のレベルに置き換える）と同様の流れで伝送レベルを得ることができる。
【００５２】
このように、発光レベル、又は、受信感度レベルを変えてエラーレートを測定することで、不具合の有り、無しに加えて、具体的なレベルでも伝送状態を把握することができる。この為、ユーザは、より的確なタイミングで修理やメンテナンスの対応をとることができる。例えば、不具合というレベルではないが、伝送状態があまり良くない内視鏡システムを大切な手術の前にメンテナンスするような対応も可能となる。
【００５３】
また、本実施形態に係る不具合検出処理では、１フレーム間（フレーム伝送とフレーム伝送の間）に１つのレベルのテストデータの測定を行っているが、このように、映像信号を伝送する周期に同期し、異なったレベルのテストデータを測定するフローを採用することにより、時間を分散して複数のレベルのテストデータの測定を実施できる。この為、１フレーム間に費やすテストデータの測定時間を短く設定でき、フレームレートが高い撮影時にも伝送レベルを検出することができる。例えば、１フレーム間に全てのレベルのテストデータを測定し、伝送レベルをフレーム毎に得ようとした場合、１のレベルのテストデータの測定に1ms必要とし、伝送レベルの検出に９のテストデータの測定が必要であれば、伝送レベルの検出には9msの時間が必要になる。ここで、本実施形態にあるように、１フレーム間に１のレベルのテストデータを測定することとすれば、１０のフレームをまたいで９のレベルのテストデータを測定することで伝送レベルを検出することができ、その時に必要な１フレーム間のテストデータの測定時間は1msだけで済む。例えば、フレームレートが120fpsだとすると、１フレーム間は8.3msしかないので、伝送レベルの検出に連続で9msを費やす時間的余裕は無い。
【００５４】
また、本実施形態においては、伝送状態の不具合が検出されたときに伝送状態の不具合を警告ブザーによってユーザに知らせているが、この動作はリペア対応をユーザに促す効果がある。尚、本実施形態においては、ユーザに不具合を知らせる手段としてブザーを用いているが、ユーザへの警報手段（警報装置の警報手段）はこれに限定されず、モニタに警告が表示される等でもよい。
【００５５】
図６は、本実施形態に係る内視鏡システム１の、先端部５と挿入部６の接続部の断面を示している。図６に示すように、先端部５は、光ファイバ１０が挿入部６の外側に、光ファイバ１１が挿入部６の中心部に位置するように、両方の光ファイバを離してアセンブリしている。２本の光ファイバの間隔は1mm以上であることが望ましい。
【００５６】
これまで述べたように、光ファイバを複数本用いて映像信号を伝送することで、内視鏡使用時に伝送系の問題で突然映像が遮断されるリスクを低減することができるが、全ての光ファイバが同時に破断した場合にはその効果を得ることができない。図６に示すように、映像信号の伝送に用いる光ファイバを離して配置することにより、挿入部６が曲げられた場合に光ファイバにかかる力学的な負荷を光ファイバごとに異ならせることができる。この為、全ての光ファイバが同時に破断するリスクを低減することができ、内視鏡使用時に伝送系の問題で突然映像が遮断されるリスクを更に低減することができる。
【００５７】
尚、本実施形態においては、図３に示したように、奇数フレームと偶数フレームに分けて、２本の光ファイバで映像信号を伝送しているが、光ファイバの本数は２本に限定されるわけではなく、状況に応じてフレームを更に分割し、伝送する光ファイバの本数を増やしてもよい。また、図４に示したように、奇数の走査線に係るフィールドと偶数の走査線に係るフィールドとに分けて映像信号を伝送しているが、このようなフィールド毎に領域を分割することに限定されるわけではなく、例えば、縦方向のラインで領域を分割する等、他の方法で領域に分割することを妨げない。尚、撮像部をＣＭＯＳセンサーで構成した場合には、映像信号の読出し領域を比較的自由に決めることができるため、伝送時に複雑な領域分割を行う場合でも、映像信号の読出し領域をこれと一致させることができ、信号処理を簡素化することができる。
【００５８】
上述したように、本実施形態によれば、撮像部から出力された映像信号を複数の光ファイバで伝送し、不具合を検出していない光ファイバによって伝送された映像信号のみを表示に使用することによって、光ファイバに不具合が生じた場合でも、突然に映像が遮断されるリスクを低減することができる。
【００５９】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００６０】
１・・・内視鏡システム、２・・・内視鏡スコープ、３・・・ビデオプロセッサ、４・・・モニタ（画像表示部）、５先端部、６・・・挿入部、７・・・操作部、８・・・ユニバーサルコード、９・・・コネクタ部、１０，１１・・・光ファイバ、５１・・・水晶発振器、５２・・・ＴＧ、５３・・・撮像部（テスト信号生成部）、５４，５５・・・ＬＤドライバ、５６，５７・・・ＬＤ、５８・・・制御部、９１，９２・・・ＰＤ、９３，９４・・・ＴＩＡ、９５，９６・・・リミットアンプ、９７，９８・・・ラインドライバ、９９・・・不具合検出部、１００・・・警報装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検物を撮像して映像信号を生成する撮像部と、前記撮像部から出力された前記映像信号を伝送する複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバによって伝送された前記映像信号を処理し、処理後の前記映像信号を画像表示部に出力する映像信号処理部と、前記複数の光ファイバの伝送状態の不具合を検出する不具合検出部と、を有し、
前記映像信号処理部は、前記不具合検出部が不具合を検出していない前記光ファイバによって伝送された前記映像信号のみを前記画像表示部に出力することを特徴とする内視鏡システム。
【請求項２】
前記複数の光ファイバは、それぞれ同一の映像信号を伝送することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記画像表示部に順に表示される動画を構成する複数のフレーム画像に関し、前記複数の光ファイバはそれぞれ、個々のフレーム画像を構成する前記映像信号を伝送し、前記複数のフレーム画像を構成する全ての前記映像信号はそれぞれ、前記複数の光ファイバのうちのいずれかによって伝送され、
前記映像信号処理部は、前記不具合検出部がいずれかの前記光ファイバの伝送状態の不具合を検出した場合には、不具合を検出した前記光ファイバに係る前記映像信号の代わりに、不具合を検出していない前記光ファイバに係る前記映像信号を前記画像表示部に出力することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記画像表示部に順に表示される動画を構成する複数のフレーム画像に関し、各フレーム画像は複数の領域で構成され、前記複数の光ファイバはそれぞれ、個々の領域を構成する前記映像信号を伝送し、１つの前記フレーム画像内の前記複数の領域を構成する全ての前記映像信号はそれぞれ、前記複数の光ファイバのうちのいずれかによって伝送され、
前記映像信号処理部は、前記不具合検出部がいずれかの前記光ファイバの伝送状態の不具合を検出した場合には、不具合を検出した前記光ファイバに係る前記映像信号の代わりに、不具合を検出していない前記光ファイバに係る前記映像信号を前記画像表示部に出力することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
異なるレベルの複数のテスト信号を生成するテスト信号生成部をさらに有し、
前記複数の光ファイバはそれぞれ前記複数のテスト信号を伝送し、
前記不具合検出部は、不具合を検出する対象の前記光ファイバで伝送された前記複数のテスト信号のエラーレートを測定し、伝送状態をチェックすることによって、前記伝送状態の不具合を検出することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
一定レベルのテスト信号を生成するテスト信号生成部をさらに有し、
前記複数の光ファイバはそれぞれ前記テスト信号を伝送し、
前記不具合検出部は、不具合を検出する対象の前記光ファイバで伝送された前記テスト信号を異なる受信感度で複数回受信してエラーレートを測定し、伝送状態をチェックすることによって、前記伝送状態の不具合を検出することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
不具合を検出する対象の前記光ファイバが前記映像信号を伝送する周期に同期して前記レベルを変更することを特徴とする請求項５に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
不具合を検出する対象の前記光ファイバが前記映像信号を伝送する周期に同期して前記受信感度を変更することを特徴とする請求項６に記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記不具合検出部が前記複数の光ファイバのいずれかの伝送状態に不具合を検出した場合に、その旨をユーザに知らせる警報装置を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
前記複数の光ファイバがそれぞれ１ｍｍ以上離して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項１】
被検物を撮像して映像信号を生成する撮像部と、前記撮像部から出力された前記映像信号を伝送する複数の光ファイバと、前記複数の光ファイバによって伝送された前記映像信号を処理し、処理後の前記映像信号を画像表示部に出力する映像信号処理部と、前記複数の光ファイバの伝送状態の不具合を検出する不具合検出部と、を有し、
前記映像信号処理部は、前記不具合検出部が不具合を検出していない前記光ファイバによって伝送された前記映像信号のみを前記画像表示部に出力することを特徴とする内視鏡システム。
【請求項２】
前記複数の光ファイバは、それぞれ同一の映像信号を伝送することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記画像表示部に順に表示される動画を構成する複数のフレーム画像に関し、前記複数の光ファイバはそれぞれ、個々のフレーム画像を構成する前記映像信号を伝送し、前記複数のフレーム画像を構成する全ての前記映像信号はそれぞれ、前記複数の光ファイバのうちのいずれかによって伝送され、
前記映像信号処理部は、前記不具合検出部がいずれかの前記光ファイバの伝送状態の不具合を検出した場合には、不具合を検出した前記光ファイバに係る前記映像信号の代わりに、不具合を検出していない前記光ファイバに係る前記映像信号を前記画像表示部に出力することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記画像表示部に順に表示される動画を構成する複数のフレーム画像に関し、各フレーム画像は複数の領域で構成され、前記複数の光ファイバはそれぞれ、個々の領域を構成する前記映像信号を伝送し、１つの前記フレーム画像内の前記複数の領域を構成する全ての前記映像信号はそれぞれ、前記複数の光ファイバのうちのいずれかによって伝送され、
前記映像信号処理部は、前記不具合検出部がいずれかの前記光ファイバの伝送状態の不具合を検出した場合には、不具合を検出した前記光ファイバに係る前記映像信号の代わりに、不具合を検出していない前記光ファイバに係る前記映像信号を前記画像表示部に出力することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
異なるレベルの複数のテスト信号を生成するテスト信号生成部をさらに有し、
前記複数の光ファイバはそれぞれ前記複数のテスト信号を伝送し、
前記不具合検出部は、不具合を検出する対象の前記光ファイバで伝送された前記複数のテスト信号のエラーレートを測定し、伝送状態をチェックすることによって、前記伝送状態の不具合を検出することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
一定レベルのテスト信号を生成するテスト信号生成部をさらに有し、
前記複数の光ファイバはそれぞれ前記テスト信号を伝送し、
前記不具合検出部は、不具合を検出する対象の前記光ファイバで伝送された前記テスト信号を異なる受信感度で複数回受信してエラーレートを測定し、伝送状態をチェックすることによって、前記伝送状態の不具合を検出することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
不具合を検出する対象の前記光ファイバが前記映像信号を伝送する周期に同期して前記レベルを変更することを特徴とする請求項５に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
不具合を検出する対象の前記光ファイバが前記映像信号を伝送する周期に同期して前記受信感度を変更することを特徴とする請求項６に記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記不具合検出部が前記複数の光ファイバのいずれかの伝送状態に不具合を検出した場合に、その旨をユーザに知らせる警報装置を有することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
前記複数の光ファイバがそれぞれ１ｍｍ以上離して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−７１０６７（Ｐ２０１２−７１０６７Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２０１５７（Ｐ２０１０−２２０１５７）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]