JP2004080565A - デジタル映像信号出力可能な電子内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】専用機器を設置することなく遠距離の周辺機器へ高画質のデジタル映像信号を送信する。
【解決手段】プロセッサ１０に、プロセッサ１０から分離可能な分離出力部２５を設ける。ビデオスコープ４０内のＣＣＤ４１から読み出される画像信号に基づいて、デジタルシリアル映像信号を生成し、分離出力部２５へ送る。そして、分離出力部２５において、送られてきたデジタルシリアル映像信号に基づき、デジタルシリアル映像信号を含むデジタル映像信号、およびアナログ映像信号を出力する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子を有するビデオスコープ（電子内視鏡）によって胃などの器官を撮影し、モニタへ動画像を表示する電子内視鏡装置に関し、特に、デジタル映像信号を出力可能な電子内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子内視鏡装置においては、撮像素子から読み出される画像信号に基づいてデジタル映像信号を生成し、外部の周辺機器へデジタル映像信号をプロセッサから出力することが可能である（例えば、特許文献１参照）。デジタル映像信号を伝送することにより、信号劣化が伝送中に生じず、遠距離に設置したモニタに対しても、高画質の画像を表示することができる。周辺機器の側には、コンバータなどが設置され、伝送されたデジタル映像信号が周辺機器に対応する映像信号に変換される。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１５７６６５号公報（第１図、第２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
周辺機器に対して必ずコンバータを設置しなければならず、映像関連機器の構成が複雑になる。また、それぞれ長い距離間隔で複数の周辺機器が遠距離に設置された場合、各周辺機器に高画質のデジタル映像信号を送ることができない。
【０００５】
そこで本発明では、専用機器を設けることなく遠距離に設置された周辺機器へ高画質のデジタル映像信号を送信できる電子内視鏡装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子内視鏡装置は、撮像素子を有するビデオスコープと、ビデオスコープが接続されるプロセッサとを備えた電子内視鏡装置であって、撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、輝度信号および色差信号を含むデジタルコンポーネント信号を生成する信号処理手段と、デジタルコンポーネント信号をデジタルシリアル映像信号に変換して出力する第１の出力手段と、デジタルシリアル映像信号を受信し、デジタルシリアル映像信号を出力するともに、アナログ映像信号およびデジタルシリアル映像信号以外のデジタル映像信号に変換して出力可能な第２の出力手段とを備える。ただし、デジタルコンポーネント信号は、多重化されておらず、各色成分毎に独立した画像信号を示す。また、デジタルシリアル映像信号は、圧縮処理されていないシリアル信号であって、信号劣化のない高画質の映像を提供することが可能である。したがって、第１の出力手段と第２の出力手段との間は、信号劣化の少ない映像信号で信号伝送が行われる。本発明では、第１の出力手段がプロセッサ内に一体となって設けられ、第２の出力手段がプロセッサから分離可能であることを特徴とする。第２の出力手段は、ケーブル長さがプロセッサから遠く離れた場所（５ｍ以上離れた場所）に設置される周辺機器にも対応可能であり、周辺機器の傍に必要に応じて設置される。
【０００７】
プロセッサの出力部がプロセッサ本体から分離可能であるため、遠隔地に設置された周辺機器に対し、コンバータを設けることなく高画質の映像信号を送信することが可能となる。そして、第２の出力手段からＮＴＳＣ信号などのアナログ映像信号、デジタル規格に応じたデジタル映像信号が出力可能であるため、周辺機器に適した映像信号を選択して送信することが可能である。また、第２の出力手段からデジタルシリアル映像信号が出力されるため、他の遠距離にある周辺機器にも高画質の映像信号を送ることができる。さらに、プロセッサの傍に設置することもできるため、プロセッサのフロント側に出力端子を向けるように第２の出力手段を設置することによって、ケーブル接続が容易になる。
【０００８】
ＩＥＥＥ１３９４規格に応じたデジタル映像信号を出力するため、第２の出力手段は、受信したデジタルシリアル映像信号に基づいて、圧縮処理されたデジタル映像信号を出力可能であることが好ましい。また、ＩＥＥＥ１３９４以外の規格に従ったデジタル映像信号を出力してもよい。
【０００９】
プロセッサの側に配置する周辺機器にも映像信号を送るため、第１の出力手段は、アナログ映像信号およびデジタルシリアル映像信号以外のデジタル映像信号を出力可能であることが望ましい。
【００１０】
遠隔地に設置された複数の周辺機器に対してそれぞれ高画質のデジタル映像信号を出力するため、プロセッサは、複数の分離可能な出力部を備えるのがよい。そのため、プロセッサは、デジタルシリアル映像信号を受信し、デジタルシリアル映像信号を出力するとともにアナログ映像信号、デジタル映像信号に変換し出力可能であって、プロセッサに対して分離可能であって第２の出力手段に対し直列的に接続される少なくとも１つの出力手段をさらに有することが好ましい。複数の出力部を直列的に接続することにより、デジタルシリアル映像信号を各周辺機器に送ることができる。
【００１１】
本発明の電子内視鏡装置のプロセッサは、撮像素子を有するビデオスコープが接続される電子内視鏡装置のプロセッサであって、撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、輝度信号および色差信号を含むデジタルコンポーネント信号を生成する信号処理手段と、デジタルコンポーネント信号をデジタルシリアル映像信号に変換して出力する第１の出力手段と、デジタルシリアル映像信号を受信し、デジタルシリアル映像信号を出力するとともにアナログ映像信号、デジタルシリアル映像信号以外のデジタル映像信号に変換して出力可能な第２の出力手段とを備え、第１の出力手段がプロセッサ内に一体となって設けられ、第２の出力手段がプロセッサから分離可能であることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下では、図面を参照して実施形態である電子内視鏡装置について説明する。
【００１３】
図１は、第１の実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。
【００１４】
電子内視鏡装置では、ビデオスコープ４０、プロセッサ１０が備えられており、プロセッサ１０に対し、ビデオスコープ４０とともにプロセッサ１０の傍にあるテレビモニタ２１が接続されている。さらに、プロセッサ１０から遠距離（５ｍ以上）に設置されたモニタ５０がプロセッサ１０の分離出力部２５を介して接続されている。分離出力部２５はプロセッサ１０の一部であり、プロセッサ１０と一体となって使用可能であるが、遠距離に設置される周辺機器を使用する場合、プロセッサ１０から分離されて使用される。なお、分離出力部２５に対しては、プロセッサ１０から電源供給してもよく、あるいは独自に電源供給してもよい。
【００１５】
本実施形態では、カラーテレビジョン方式としてＮＴＳＣ方式が適用されており、カラー撮像方式として面順次方式が適用されている。面順次方式に従ってプロセッサ１０内に設けられた回転カラーフィルタ１７は円盤状に形成されており、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各波長の波長の光をそれぞれ透過する、赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタ（図示せず）が、それぞれ扇状になって等間隔で配置されている。ただし、各色のフィルタ間には、遮光領域が設けられている。回転フィルタ１７は、駆動モータ１７Ａにより駆動され、１フレームの操作時間に対応するように所定の回転数で回転する。
【００１６】
光源ランプ１６から放射された光は、回転フィルタ１７および集光レンズ（図示せず）を介してＬＣＢ（ライトガイドファイババンドル）１８の入射面１８Ａに入射し、出射面１８Ｂから射出する。このとき、回転フィルタ１７が回転することにより、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の光が順次被写体Ｓに照射する。被写体Ｓに照射した光が反射するとことにより、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色に応じた被写体像が対物レンズ（図示せず）を介して撮像素子であるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）４１に結像される。ＣＣＤ４１では、光電変換により、各色に応じた被写体像の画像信号が発生する。
【００１７】
各色に応じた１フレーム分の画像信号は、ＣＣＤドライバ４２によって順次読み出される。ＣＣＤドライバ４２では、読み出された画像信号が増幅され、増幅された画像信号がプロセッサ１０へ送られる。
【００１８】
プロセッサ１０内のＣＣＤプロセス回路１１では、Ｒ，Ｇ，Ｂに応じた画像信号に対し、Ａ／Ｄ変換、ノイズ除去などの信号処理が施される。信号処理が施されたデジタル画像信号は、タイミング回路１２へ出力される。
【００１９】
タイミング回路１２では、順次送られてくるＲ，Ｇ，Ｂそれぞれ１フレーム分の画像信号が、１画面として再現するため同期化される。回転フィルタ１７の回転、ＣＣＤドライバ４２における画像信号の読出し、プロセス回路１１におけるＡ／Ｄ変換およびタイミング回路１２における同期化は、タイミング回路１２内にもうけられたタイミングジェネレータ（図示せず）から出力されるクロック信号に従って実行される。
【００２０】
ビデオプロセス回路１３では、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色に応じたデジタル画像信号が、デジタルの輝度信号、色差信号に変換される。後述するように、デジタルの輝度信号、色差信号（デジタルコンポーネント信号）は、デジタル伝送するため様々なフォーマット形式のデジタル映像信号に変換され、外部へ出力される。また、ビデオプロセス回路１３では、Ｒ，Ｇ，Ｂに応じたデジタル画像信号が、ＮＴＳＣ信号などのビデオ信号に変換される。ビデオ信号がテレビモニタ２１へ出力されると、被写体Ｓの映像がテレビモニタ２１に表示される。
【００２１】
システムコントロール回路１４は、プロセッサ１０全体の動作を制御しており、回転フィルタ１７を回転させるモータ１７Ａなど各回路へ制御信号を出力する。ペリフェラルドライバ１５には、キーボード２０、フロントパネルに設けられたフロントパネルスイッチボタン１９の操作によって発生する操作信号が入力される。これらの操作信号はシステムコントロール回路１４へ送られ、操作信号に基づいてシステムコントロール回路１４から制御信号が出力される。
【００２２】
ビデオスコープ４０内のＥＥＰＲＯＭ４３には、ＣＣＤ４１の特性などのデータが記憶されており、ビデオスコープ４０がプロセッサ１０に接続されると、スコープ特性データがシステムコントロール回路１４によって読み出される。
【００２３】
図２を用いて、ビデオプロセス回路１３、および分離出力部２５における信号処理について説明する。図２は、ビデオプロセス回路１３、分離出力部２５の詳細なブロック図である。
【００２４】
ビデオプロセス回路１３には、同期化されたＲ，Ｇ，Ｂ各色のデジタル画像信号が、それぞれデジタルフレームメモリ３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂに格納され、所定のタイミングで同期して読み出される。読み出されたＲ，Ｇ，Ｂの画像信号は、マトリクス（演算）回路３５へ出力されるとともに、Ｄ／Ａ変換器３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂに対しても出力される。
【００２５】
Ｄ／Ａ変換器３２Ｒ、３２Ｇ、３２Ｂでは、Ｒ，Ｇ，Ｂのデジタル画像信号がアナログ変換され、これによりＲ，Ｇ，Ｂに応じたアナログ映像信号が生成される。アナログのＲ，Ｇ，Ｂのアナログ映像信号は、そのまま外部へ出力されるとともに、Ｒ，Ｇ，Ｂカラーエンコーダ３３へ送られる。Ｒ，Ｇ，Ｂカラーエンコーダ３３では、アナログのＲ，Ｇ，Ｂ映像信号が、輝度信号および色差信号を多重化したコンポジット信号に変換され、映像信号として外部に出力される。また、Ｒ，Ｇ，Ｂカラーエンコーダ３３では、アナログのＲ，Ｇ，Ｂ画像信号がＳビデオ信号に変換され、映像信号として外部に出力される。
【００２６】
マトリクス回路３５では、Ｒ，Ｇ，Ｂのデジタル画像信号が、デジタルの輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｂ（＝Ｂ−Ｙ）、Ｃｒ（＝Ｒ−Ｙ）に変換される。輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｂ、Ｃｒの標本化周波数の比は、それぞれ４対２対２となる。具体的には、輝度信号Ｙの標本化周波数ｆｙは１３．５ＭＨｚであり、色差信号Ｃｂ、Ｃｒの標本化周波数ｆｃは、周波数ｆの半分の６．７５ＭＨｚである。このとき、デジタルの輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｂ，Ｃｒの１ライン分の有効サンプル数（画像を構成する画素の数）は、それぞれ７２０、３６０、３６０個であり、合計１４４０個となる。デジタルの輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｂ、Ｃｒは、マルチプレクサ３６およびデジタル出力回路３７へ送られる。なお、標本化周波数の比「４：２：２」は、デジタルＴＶ規格に従って定められている。
【００２７】
マルチプレクサ３６では、デジタルの輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｂ、Ｃｒが、「Ｙ１、Ｃｂ１、Ｙ２、Ｃｒ１、Ｙ３、Ｃｂ２、Ｙ４、Ｃｂｒ２・・・」という順に並べられ、１系統に多重化される。このとき、１３．５×２＝２７ＭＨｚの周波数に従って多重化処理が実行される。そして、多重化された輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｂ、Ｃｒに対し、同期ワード発生回路３８から出力される同期ワードが付加される。すなわち、１ライン分の輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｂ、Ｃｒのデータ列の前後に、同期ワードが付加される。多重化された輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｂ、Ｃｒは、パラレル／シリアル変換器３９へ送られる。
【００２８】
多重化されたデジタルの輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｂ、Ｃｒは、それぞれ１０ビットのビット列からなり、ビデオプロセス回路１３内において１０本の信号線（バス）で伝送されている。パラレル／シリアル変換器３９では、１ビットずつデジタル映像信号を外部へ出力するため、ビット列の最下位ビット（ＬＳＢ）からのビットデータ読出しと最上位ビット（ＭＳＢ）へ向けての右シフト演算とが交互に実行される。これにより、デジタル映像信号が、デジタルシリアル映像信号として分離出力部２５へ送信される。
【００２９】
一方、デジタル出力回路３７では、デジタルの輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｂ、Ｃｒに基づいて、ＩＥＥＥ１３９４規格に応じた圧縮デジタル映像信号およびデジタルコンポジット映像信号が生成され、外部へ出力される。
【００３０】
分離出力部２５に入力されたデジタルシリアル映像信号は、そのまま外部へ出力されるとともに、シリアル／パラレル変換器２６においてデジタルパラレル映像信号に変換される。そして、デジタルパラレル映像信号は、デジタルエンコーダ２８およびデジタル出力回路２７へ送られる。デジタルエンコーダ２８では、デジタルパラレル映像信号がＲ，Ｇ，Ｂ信号、ＮＴＳＣのコンポジット信号さらにはＳビデオ信号といったアナログ映像信号に変換される。アナログ映像信号は、分離出力部２５から外部へ出力される。一方、デジタル出力回路２７では、デジタル出力回路３７と同様に、様々なフォーマットのデジタル映像信号が生成され、外部へ出力される。
【００３１】
このように本実施形態によれば、プロセッサ１０から分離可能な分離出力部２５が設けられており、パラレル／シリアル変換器３９から出力されたデジタルシリアル映像信号が分離出力部２５へ送信される。分離出力部２５では、送られてきたデジタルシリアル映像信号に基づいて、様々なアナログ、デジタル映像信号が出力される。
【００３２】
カラー撮像方式としては、面順次方式の代わりに単板同時式を適用してもよく、カラーテレビジョン方式としては、ＮＴＳＣ方式の代わりにＰＡＬ方式を適用してもよい。また、デジタル映像信号生成、出力過程における周波数は、上述した値に限定されない。
【００３３】
次に、図３を用いて、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、２つの分離出力部がプロセッサに設けられている。
【００３４】
図３は、第２の実施形態におけるプロセッサのビデオプロセス回路および分離出力部のブロック図である。複数の周辺機器にデジタルシリアル映像信号を送るため、プロセッサ１０には内部構造が同一である２つの分離出力部２５Ａ、２５Ｂが設けられており、分離出力部２５Ａ、２５Ｂは、順に直列的に接続されている。分離出力部２５Ａ、２５Ｂには、それぞれモニタ５０Ａ、５０Ｂが接続される。なお、２つの分離出力部に限定せず、３つ以上の分離出力部を直列的に接続する構成にしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、専用機器を設置することなく遠距離の周辺機器へ高画質のデジタル映像信号を送信できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。
【図２】ビデオプロセス回路、分離出力部の詳細なブロック図である。
【図３】第２の実施形態におけるビデオプロセス回路、分離出力部の詳細なブロック図である。
【符号の説明】
１０　プロセッサ
１３　ビデオプロセス回路
２５　分離出力部（第２の出力手段）
２７　デジタル出力回路
３５　マトリクス回路
３６　マルチプレクサ
３７　デジタル出力回路
３９　パラレル／シリアル変換器
４０　ビデオスコープ

Claims (5)

1. 撮像素子を有するビデオスコープと、前記ビデオスコープが接続されるプロセッサとを備えた電子内視鏡装置であって、
   前記撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、輝度信号および色差信号を含むデジタルコンポーネント信号を生成する信号処理手段と、
   前記デジタルコンポーネント信号をデジタルシリアル映像信号に変換して出力する第１の出力手段と、
   前記デジタルシリアル映像信号を受信し、前記デジタルシリアル映像信号を出力するとともにアナログ映像信号、デジタルシリアル映像信号以外のデジタル映像信号に変換して出力可能な第２の出力手段とを備え、
   前記第１の出力手段が前記プロセッサ内に一体となって設けられ、前記第２の出力手段が前記プロセッサから分離可能であることを特徴とする電子内視鏡装置。
2. 前記第２の出力手段が、受信した前記デジタルシリアル映像信号に基づいて、圧縮処理されたデジタル映像信号を出力可能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。
3. 前記第１の出力手段が、アナログ映像信号および前記デジタルシリアル映像信号以外のデジタル映像信号を出力可能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。
4. 前記プロセッサが、前記デジタルシリアル映像信号を受信し、前記デジタルシリアル映像信号を出力するとともにアナログ映像信号、デジタルシリアル映像信号以外のデジタル映像信号に変換し出力可能であって、前記プロセッサに対して分離可能であって前記第２の出力手段に対し直列的に接続される少なくとも１つの出力手段をさらに有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。
5. 撮像素子を有するビデオスコープが接続される電子内視鏡装置のプロセッサであって、
   前記撮像素子から読み出される画像信号に基づいて、輝度信号および色差信号を含むデジタルコンポーネント信号を生成する信号処理手段と、
   前記デジタルコンポーネント信号をデジタルシリアル映像信号に変換して出力する第１の出力手段と、
   前記デジタルシリアル映像信号を受信し、前記デジタルシリアル映像信号を出力するとともにアナログ映像信号、デジタルシリアル映像信号以外のデジタル映像信号に変換して出力可能な第２の出力手段とを備え、
   前記第１の出力手段が前記プロセッサ内に一体となって設けられ、前記第２の出力手段が前記プロセッサから分離可能であることを特徴とする電子内視鏡装置のプロセッサ。

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