JP2005000454A - 画像処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な構成で、操作性に優れた周辺機器制御を実現することのできる画像処理装置を提供する。
【解決手段】メイン基板7と、このメイン基板7に着脱自在に接続する周辺機器拡張制御基板511とを有して画像処理装置4を構成する。周辺機器拡張制御基板511に周辺機器との通信を行う通信インターフェース82を設ける。周辺機器拡張制御基板511は、通信インターフェース82を介して受信した周辺機器の制御情報に基づいてグラフィックを生成し、メイン基板7で生成した映像信号に重畳するとともに、グラフィックの表示形態をスイッチ52a,52b等の操作に応じて遷移させ制御情報中の所定の項目の設定を変更する。
【選択図】 図3
【解決手段】メイン基板7と、このメイン基板7に着脱自在に接続する周辺機器拡張制御基板511とを有して画像処理装置4を構成する。周辺機器拡張制御基板511に周辺機器との通信を行う通信インターフェース82を設ける。周辺機器拡張制御基板511は、通信インターフェース82を介して受信した周辺機器の制御情報に基づいてグラフィックを生成し、メイン基板7で生成した映像信号に重畳するとともに、グラフィックの表示形態をスイッチ52a,52b等の操作に応じて遷移させ制御情報中の所定の項目の設定を変更する。
【選択図】 図3
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気腹器や電気メス装置等の各種周辺機器を併用可能な内視鏡システムの画像処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、内視鏡下の手術では、電気メス装置や気腹器等の各種周辺機器が用いられる。このため、これらの周辺機器のシステム化を容易にし、操作性を向上するため、例えば、特許文献1には、内視鏡手術等で用いられる手術用機器(周辺機器)を集中コントローラで集中制御する技術が開示されている。このような技術によれば、集中コントローラと手術機器との間でデータを送受信することにより、手術機器の状態をTVモニタに表示したり、集中コントローラから機器の設定変更を行うことが可能となる。
【0003】
また、例えば、特許文献2には、CCDで撮像した撮像信号に基本処理を施して映像信号を生成するメイン基板と、このメイン基板に着脱自在に接続される拡張基板とを有して画像処理装置を構成し、拡張基板で、電気メス装置や気腹器等の周辺機器からの設定情報を受信し、受信した設定情報に基づくキャラクタを映像信号に重畳する技術が開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−114065号公報
【0005】
【特許文献2】
特開2001−70241号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許文献1に開示された手術機器制御システムでは、周辺機器の状態表示や設定変更に専用の集中コントローラが必要であり、構成が複雑で大型化する欠点があった。
【0007】
また、上述の特許文献2に開示された画像処理装置では、簡単な構成で周辺機器の状態を表示できるものの、周辺機器の設定変更を行うには、やはり所定のコントローラ等を別途必要とする。
【0008】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、操作性に優れた周辺機器制御を実現することのできる画像処理装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、撮像信号に対して所定の基本処理を行って映像信号を生成する基本映像処理基板と、前記基本映像処理基板に着脱自在に接続し、所定の拡張機能を有する拡張処理基板とを備えた画像処理装置において、前記拡張処理基板は、周辺機器との通信を行う通信インターフェース手段と、前記通信インターフェース手段を介して前記周辺機器から送信される制御情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された制御情報に基づいて生成したグラフィックを前記映像信号に重畳するグラフィック重畳手段と、前記映像信号に重畳されたグラフィックに従って前記制御情報を更新し前記周辺機器を制御する周辺機器制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1乃至図5は本発明の第1の実施の形態に係わり、図1は内視鏡手術システムの概略構成図、図2はカメラコントロールユニットの主として映像処理系を示す機能ブロック図、図3はカメラコントロールユニットの主として周辺機器拡張制御系を示す機能ブロック図、図4,5は内視鏡画像上に重畳表示される周辺機器情報を示す説明図である。
【0011】
図1において、符号1は内視鏡装置を示し、この内視鏡装置1は、例えば、体腔内の被写体502を観察可能な硬性内視鏡503と、硬性内視鏡503の接眼部に着脱自在に装着されたカメラヘッド505と、カメラヘッド505内の撮像面で結像する被写体502の像を撮像するCCD(固体撮像素子)504と、硬性内視鏡503に接続するライトガイド506に照明光を供給して被写体502を照明する光源装置507と、カメラヘッド505が接続されCCD504からの映像信号を信号処理してモニタ508に内視鏡画像を表示させる画像処理装置としてのCCU(カメラコントロールユニット)4とを有して構成されている。さらに、本実施の形態において、内視鏡装置1のCCU4には、周辺機器として、例えば、体腔内において被写体502の周辺を送気により拡張する気腹器509と、気腹器509により拡張された体腔内において被写体502を処置する電気メス装置510とが接続されており、これらにより、内視鏡手術システム501が構成されている。ここで、CCU4には、後述する拡張処理基板としての周辺機器制御拡張処理基板511(図2,3参照)が設けられており、気腹器509や電気メス装置510等の周辺機器は、周辺機器制御拡張処理基板511にUSBケーブル等の通信手段515を介して着脱自在に接続される。
【0012】
先ず、図2を参照して、CCU4の内視鏡映像処理系について説明する。図2に示すように、CCU4は、患者回路5と、この患者回路5と電気的に絶縁された2次回路6とを基本映像処理基板としてのメイン基板7上に有して構成されている。
【0013】
CCU4の2次回路6側には、CXO12からの基準クロックを受けて各種タイミング信号を生成する同期信号発生回路(以下、SSGと記す)13が設けられている。一方、患者回路5側にはCCD駆動回路14が設けられており、CCD駆動回路14は、フォトカプラ(以下、PCと記す)15a,15b,15cを介してラッチ回路17によりラッチされたSSG13の出力(HD:水平同期信号、VD:垂直同期信号、ID:ライン判別信号)を基に、CCD駆動信号を生成するようになっている。そして、このCCD駆動信号によりCCD504は駆動され、CCD504からの撮像信号が患者回路5のプリアンプ18に出力され増幅される。
【0014】
また、患者回路5側には、可変水晶発振器(以下、VCXOと記す)19、位相同期回路(以下、PLLと記す)20が設けられ、PLL20にはタイミングジェネレータ(以下、TGと記す)21からのタイミング信号が入力される。このタイミング信号はSSG13からPC15dを介して入力される基準クロック(CK)に基づいてTG21で生成されるもので、このタイミング信号によって、PLL20でCCD3への信号伝送時の位相補償が図られると共に、PLL20及びVCXO19でCCD駆動回路14のCCD駆動信号とプリアンプ18の出力との位相同期がとられる。
【0015】
さらに、プリアンプ18の出力は、CDS回路22で相関2重サンプリングされた後、オートゲインコントローラ(以下、AGCと記す)23でゲイン調整がなされた後、TG21からのタイミング信号によりA/D変換器24でA/D変換される。
【0016】
そして、A/D変換された映像信号は、PC15eを介して2次回路側のOBクランプ25に出力され、OBクランプ25にて黒レベルが調整されて、色分離回路26に出力され、色分離回路26で輝度信号Y及びクロマ信号Cに分離される。
【0017】
分離されたクロマ信号Cは、FIRフィルタ27により擬色等が除去され、2つの1Hディレイ回路(以下、1HDLと記す)28a、28b及び色信号同時化回路29により、線順次の色信号が同時化された色差信号として次段のRGBマトリックス回路30に出力される。
【0018】
一方、分離された輝度信号Yは、位相補償回路31でFIRフィルタ27でのクロマ信号Cとの位相調整が行われ、水平方向の輪郭強調を行うため2つの1HDL28c、28dを介して0H,1H,2H遅れの輝度信号がエンハンス回路32に出力されて、このエンハンス回路32で輪郭強調処理がなされた後、RGBマトリックス回路30に出力される。
【0019】
RGBマトリックス回路30では、入力された輝度信号及び色差信号に対して所定のマトリックス演算を施すことにより、各8ビットのRGB信号を生成する。RGBマトリックス回路30により生成されたRGB信号は、ペイント・W/B回路33に出力され、ペイント・W/B回路33においてペイント処理(色調補正)及びホワイトバランスが取られ、3つのγ補正回路34a、34b、34cによりRGB信号に対するγ補正が行われた後、拡張コネクタ35を介してD/A変換器36に入力され、D/A変換器36でD/A変換される。さらに、D/A変換されたRGB信号はエンコーダ37に入力され、このRGB信号に基づいてエンコーダ37生成されたコンポジット信号VBS及びY/C分離信号がモニタ508(図1参照)に出力される。
【0020】
また、RGBマトリックス回路30からのRGB信号は検波回路38にも出力されており、検波回路38で検波した検波信号(明るさ信号)に基づく調光制御が光源装置507(図1参照)でなされる。また、検波回路38からの検波信号(明るさ信号)は、PC15fを介してCCD駆動回路14に伝送され、この検波信号(明るさ信号)によりCCD504の電子シャッタ機能が制御される。さらに、検波回路38からの検波信号(明るさ信号)は、PC15fを介して電子ボリューム(以下、EVRと記す)39に伝送され、この検波信号(明るさ信号)によりAGC23のゲイン制御が行われる。
【0021】
次に、図3を参照して、CCU4の周辺機器制御拡張基板511について説明する。
なお、図3中において、メイン基板7上に示す映像信号処理回路50は、図2のプリアンプ18からRGBマトリクス回路30までの機能ブロックをまとめて表示したものである。
【0022】
ここで、周辺機器制御拡張基板511は、拡張コネクタ35を介してメイン基板7に着脱自在に接続されるものである。この周辺機器制御拡張基板511は、周辺機器である気腹器509及び電気メス装置510と双方向の通信を行う通信インターフェース82と、グラフィックデータを格納するVRAM79と、VRAM79に格納されたグラフィックを映像信号に重畳するグラフィック重畳回路80と、メイン基板7のCPU44とデータの送受信を行うためのデータレジスタ73と、これらを制御するCPU76と、CPU76の動作プログラムが記憶されたROM78と、プログラム実行のためのワーク用RAM77とを有して構成され、これらが制御バス83を介して互いに接続されている。また、周辺機器制御拡張基板511のデータレジスタ73は、メイン基板7のCPU44と制御バス68を介して接続されている。
【0023】
また、CPU76、VRAM79、及びグラフィック重畳回路80には、信号線69を介してメイン基板7の同期信号発生器13及び映像信号処理回路50が接続されており、同期信号発生器13から出力されるクロック(CLK)、水平同期信号(HD)、垂直同期信号(VD)、フィールド判別信号(FLD)、複合同期信号(CSYNC)等の各種同期信号が入力される。さらに、グラフィック重畳回路80には、信号線70を介して映像信号処理回路50(具体的には、RGBマトリックス回路30)が接続されており、8ビットのRGB信号が入力される。
【0024】
また、グラフィック重畳回路80には3ステートバッファ81が接続されており、グラフィック重畳回路80からの出力信号は、3ステートバッファ81を介して、メイン基板7のD/Aコンバータ36に出力可能となっている。
【0025】
ここで、図示のように、3ステートバッファ81の出力端子は信号線72を介してD/Aコンバータ36に接続されており、この信号線72には、映像信号処理回路50に接続する3ステートバッファ54の出力端子が接続されている。また、3ステートバッファ54の制御端子は、拡張コネクタ35に周辺機器制御拡張基板511が接続された際に、接続検知信号線71を介して周辺機器制御拡張基板511側のGNDと導電接続されるようになっている。すなわち、拡張コネクタ35に周辺機器制御拡張基板511が接続された場合、3ステートバッファ54の制御端子はLレベルとなり、逆に、周辺機器制御拡張基板511が接続されない場合、3ステートバッファ54の制御端子はHレベルとなる。そして、この構成により、映像信号処理回路50からのRGB信号(映像信号)とグラフィック重畳回路80からのRGB信号(グラフィックが重畳された映像信号)とがD/A変換器36に選択的に出力される。すなわち、拡張コネクタ35に周辺機器制御拡張基板511が接続された場合、D/A変換器36には3ステートバッファ81を介してグラフィック重畳回路80からの信号が入力され、拡張コネクタ35に周辺機器制御拡張基板511が接続されない場合、D/A変換器36には3ステートバッファ81を介して映像信号処理回路50からの信号が入力される。
【0026】
また、図3に示すように、メイン基板7にはCPU44に接続するポート51が設けられており、このポート51を介して、メイン基板7には、図示しないキーボードやカメラヘッド505に設けられたスイッチ52a,52b等の操作手段からの操作信号が入力される。
【0027】
次に、メイン基板7に周辺機器制御拡張基板511が接続された際のCCU4の作用について説明する。
周辺機器制御拡張基板511には気腹器509及び電気メス装置510等の各種周辺機器が接続されている。そして、周辺機器制御拡張基板511は、各種周辺機器で設定された設定情報等を通信インターフェース82を介して受信する。
具体的には、周辺機器制御拡張基板511は通信インターフェース82を通じて設定情報等を受信するもので、通信インターフェース82では、例えば、気腹器509の気腹圧やガス流量等の設定情報や、電気メス装置510の出力設定の情報、これらの表示方法(表示位置、表示色、文字サイズ、表示方法)等に関するバイナリデータを受信する。なお、通信インターフェース82で受信するデータは、例えば、図5(b)に示すような16×16ドットのグラフィックデータ等であってもよい。
【0028】
設定情報等のデータを受信すると、通信インターフェース82は、CPU76に対して割り込み信号を発生し、これにより、各種周辺機器の設定情報等がCPU76に読み込まれる。設定情報等が読み込まれると、CPU76は、ROM78内に格納されたフォントデータを読み出し、表示位置、表示色、文字サイズ等の情報を用いて表示画面上のビットマップデータに展開してVRAM79にセットする。
【0029】
そして、グラフィック重畳回路80では、映像信号処理回路50から入力される8ビットのRGB信号(映像信号)にVRAM79から入力されるビットマップデータ(グラフィック)を重畳する。その際、VRAM79にセットされるビットマップデータはCPU76からの指示に基づいてマルチプレクサによって切り換えられ、これにより、例えば図4或いは図5(a)に示すように、気腹器509及び電気メス装置510等の各種周辺機器の設定情報が、所定の形態でモニタ508上に表示される。
【0030】
また、術者は、例えば、カメラヘッド505に設けられたスイッチ52aを操作することによってキャラクタの表示のオン・オフを切り換えたり、スイッチ52bを操作することによりキャラクタの表示位置を変更することができる。すなわち、例えば、術者が、スイッチ52aの押下操作を行うと、この押下情報がポート51、CPU44を介してデータレジスタ73に設定される。データレジスタ73はCPU76によって定期的に監視されており、CPU76は、データレジスタ73の監視結果に基づいて、グラフィック重畳回路80で行われるビットマップデータ重畳のオン・オフが切り換えられる。同様に、術者によるスイッチ52bの押下情報に基づいて、CPU76は、VRAM79にセットするビットマップデータを変更し、グラフィックの表示位置を変更する。
【0031】
このような実施の形態によれば、メイン基板7の拡張コネクタ35に周辺機器制御拡張基板511を接続することで、各種周辺機器を集中制御するための特別な装置を用意することなく、内視鏡手術等で必要な各種周辺機器の設定情報をモニタ508上で確認することができる。
【0032】
この場合、CCU4は周辺機器制御拡張基板511をメイン基板7の拡張コネクタ35に着脱自在に接続できる構成であり、実施される内視鏡手術に応じて(すなわち、使用する周辺機器に応じて)周辺機器制御拡張基板511を複数種類設定することにより、必要な機能を具備した内視鏡手術システムを安価且つ豊富なバリエーションで提供することができる。
【0033】
次に、図6乃至図8は本発明の第2の実施の形態に係わり、図6は周辺機器からの入力情報を表す図表、図7は内視鏡画像上に重畳表示される周辺機器情報を示す説明図、図8は周辺機器制御用画面を示す説明図である。ここで、本実施の形態は、キーボードやカメラヘッド505のスイッチ52a,52b等による操作情報を周辺機器制御拡張基板511の通信機能を用いて各種周辺機器に出力することで、モニタ画面上で内視鏡画像に重畳されたグラフィックデータに基づき、術者による周辺機器の機能設定を変更を実現するものである。なお、本実施の形態は、上述の第1の実施の形態で説明したCCU4と同様の構成により実現されるものであるため、その構成については説明を省略する。
【0034】
CCU4(周辺機器制御拡張基板511)は、気腹器509や電気メス装置510等の周辺機器から、例えば図6に示すような各種情報を受信する。すなわち、各種周辺機器は、当該周辺機器の機器名称、機能名称、設定値、単位等の表示情報と、周辺機器の各設定項目を制御するための通信アドレス、データ長、範囲等の制御用情報とを出力し、周辺機器制御拡張基板511は通信インターフェース82を通じてこれらの情報を受信する。
【0035】
そして、これらの受信情報はRAM77に記憶される。すなわちRAM77は記憶手段としての機能を有する。
【0036】
また、CPU76は、RAM77内に記憶された情報に基づき、例えば図7に示す周辺機器制御用画面100をモニタ508に表示するためのビットマップデータを作成し、VRAM79にセットする。
【0037】
ここで、CPU76は、術者による外部キーボードやカメラヘッド505のスイッチ52a,52bの操作に応じて、例えば、図8(a)〜図8(d)に示すように、周辺機器制御用画面100を種々の表示形態に遷移させる。これにより、術者は、スイッチ52a,52b等の操作によって周辺機器制御用画面100の表示形態を遷移させ、各種周辺機器の機能や設定値等の制御情報を選択/決定することが可能となる。
【0038】
すなわち、CPU76は、初期状態においては、周辺機器制御用画面100を例えば図8(a)に示す表示形態で表示させ、カーソル105によって制御対象となる機器として電気メス(電気メス装置510)を指定する。この状態で、例えば、術者がカメラヘッド505のスイッチ52a若しくはキーボードの下矢印キーを操作すると、CPU76は、周辺機器制御用画面100を図8(b)に示すように表示形態に遷移し、カーソル105により気腹器(気腹器509)が制御対象として指定する。
【0039】
また、周辺機器制御用画面100が図8(a)の表示形態にあるとき、例えば、術者がカメラヘッド505のスイッチ52b若しくはキーボードのリターンキーを操作すると、CPU76は、周辺機器制御用画面100を図8(c)に示す表示形態に遷移させ、電気メス装置510の機種名を表示するとともに、その機能名称であるモード(設定値は切開/凝固)や、出力設定値である出力(設定値は0〜300W)を表示する。これにより、術者が電気メス装置510のモードや出力を設定項目としてカーソル105で指定することが可能となり、指定された項目の設定変更が可能となる。すなわち、術者は、例えば、カメラヘッド505のスイッチ52aやキーボードの上下矢印キーを用いたカーソル105の移動によって電気メス装置510のモードや出力の項目を指定し、指定した項目の設定を、カメラヘッド505のスイッチ52bやキーボードのリターンキーの操作によって変更する。
【0040】
同様に、周辺機器制御用画面100が図8(b)の表示形態にあるとき、例えば、術者がカメラヘッド505のスイッチ52b若しくはキーボードのリターンキーを操作すると、CPU76は、周辺機器制御用画面100を図8(d)に示す表示形態に遷移させ、気腹器509の機種名を表示するとともに、その機能名称である送気(設定値はON/OFF)や、気腹圧(設定値は3〜25mmHg)や、気腹流量である流量モード(設定値はLOW/MID/HIGH)を表示させる。これにより、術者が気腹器509の送気や気腹圧や流量モードを設定項目としてカーソル105で指定することが可能となり、指定された項目の設定変更が可能となる。すなわち、術者は、例えば、カメラヘッド505のスイッチ52aやキーボードの上下矢印キーを用いたカーソル105の移動によって気腹器509の送気や気腹圧や流量モードの項目を指定し、指定した項目の設定を、カメラヘッド505のスイッチ52bやキーボードのリターンキーの操作によって変更する。
【0041】
このようにして周辺機器制御用画面100を基にカメラヘッド505のスイッチ52a,52bやキーボードを操作して最終的に決定された設定値に基づいて、CPU76は、RAM77内の制御情報を更新し、更新された制御情報を、所定のアドレス、データ長に基づき、通信インターフェース82を介して気腹器509や電気メス装置510に伝送する。すなわち、CPU76は、周辺機器制御手段としての機能を実現する。
【0042】
このような実施の形態によれば、上述の実施の形態で得られる効果に加え、メイン基板7の拡張コネクタ35に周辺機器制御拡張基板511を接続することで、各種周辺機器を集中制御するための特別な装置を用意することなく、内視鏡手術等で必要な各種周辺機器の設定をモニタ508を見ながら変更することができる。
【0043】
なお、上述の各実施の形態においては、周辺機器拡張制御基板511にグラフィック重畳回路80を設け、このグラフィック重畳回路80によって、周辺機器拡張制御基板511側で映像信号にグラフィックを重畳する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、同様のグラフィック重畳回路をメイン基板7に設け、周辺機器拡張制御基板511側で生成したグラフィックをメイン基板7側で映像信号に重畳してもよい。この場合において、画像処理装置は、周辺機器拡張制御基板511側で周辺機器制御用の映像信号を生成し、この映像信号をPinP(ピクチャーインピクチャー)等を介してメイン基板7側に出力する構成であってもよい。
【0044】
また、周辺機器拡張制御基板511を介して画像処理装置7に接続される周辺機器は、上述のものに限定されるものではないことは勿論である。
【0045】
(付記)
(付記項1)
撮像信号に対して所定の基本処理を行って映像信号を生成する基本映像処理基板と、前記基本映像処理基板に着脱自在に接続し、所定の拡張機能を有する拡張処理基板とを備えた画像処理装置において、
前記拡張処理基板は、周辺機器との通信を行う通信インターフェース手段と、前記通信インターフェース手段を介して前記周辺機器から送信される制御情報に基づいてグラフィックを生成するグラフィック生成手段と、
前記グラフィック生成手段で生成したグラフィックを前記映像信号に重畳するグラフィック重畳手段と、
操作手段からの信号に応じて前記グラフィックの表示形態を遷移させて前記周辺機器の制御情報を変更する周辺機器制御手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
【0046】
(付記項2)
前記操作手段は内視鏡に装着するカメラヘッドに配設されていることを特徴とする付記項1記載の画像処理装置。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、周辺機器の集中制御を行うための特別の装置を用いることなく周辺機器の動作状態を表示したり、機器の状態を制御することが可能となるため、術者を煩わすことなく手術操作を実施することができる。
【0048】
また、拡張処理基板を基本映像処理基板に着脱可能に接続する構成としたので、周辺機器の制御等を画像処理装置の付加機能として必要とするユーザにのみ選択的に供給することができ、種々のバリエーションを容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係わり、内視鏡手術システムの概略構成図
【図2】同上、カメラコントロールユニットの主として映像処理系を示す機能ブロック図
【図3】同上、カメラコントロールユニットの主として周辺機器拡張制御系を示す機能ブロック図
【図4】同上、内視鏡画像上に重畳表示される周辺機器情報を示す説明図
【図5】同上、内視鏡画像上に重畳表示される周辺機器情報を示す説明図
【図6】本発明の第2の実施の形態に係わり、周辺機器からの入力情報を表す図表
【図7】同上、内視鏡画像上に重畳表示される周辺機器情報を示す説明図
【図8】同上、周辺機器制御用画面を示す説明図
【符号の説明】
4 … 画像処理装置
7 … メイン基板(基本映像処理基板)
76 … CPU(周辺機器制御手段)
77 … RAM(記憶手段)
82 … 通信インターフェース(通信インターフェース手段)
509 … 気腹器(周辺機器)
510 … 電気飯装置(周辺機器)
511 … 周辺機器拡張制御基板(拡張処理基板)
【発明の属する技術分野】
本発明は、気腹器や電気メス装置等の各種周辺機器を併用可能な内視鏡システムの画像処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、内視鏡下の手術では、電気メス装置や気腹器等の各種周辺機器が用いられる。このため、これらの周辺機器のシステム化を容易にし、操作性を向上するため、例えば、特許文献1には、内視鏡手術等で用いられる手術用機器(周辺機器)を集中コントローラで集中制御する技術が開示されている。このような技術によれば、集中コントローラと手術機器との間でデータを送受信することにより、手術機器の状態をTVモニタに表示したり、集中コントローラから機器の設定変更を行うことが可能となる。
【0003】
また、例えば、特許文献2には、CCDで撮像した撮像信号に基本処理を施して映像信号を生成するメイン基板と、このメイン基板に着脱自在に接続される拡張基板とを有して画像処理装置を構成し、拡張基板で、電気メス装置や気腹器等の周辺機器からの設定情報を受信し、受信した設定情報に基づくキャラクタを映像信号に重畳する技術が開示されている。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−114065号公報
【0005】
【特許文献2】
特開2001−70241号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の特許文献1に開示された手術機器制御システムでは、周辺機器の状態表示や設定変更に専用の集中コントローラが必要であり、構成が複雑で大型化する欠点があった。
【0007】
また、上述の特許文献2に開示された画像処理装置では、簡単な構成で周辺機器の状態を表示できるものの、周辺機器の設定変更を行うには、やはり所定のコントローラ等を別途必要とする。
【0008】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、操作性に優れた周辺機器制御を実現することのできる画像処理装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項1記載の発明は、撮像信号に対して所定の基本処理を行って映像信号を生成する基本映像処理基板と、前記基本映像処理基板に着脱自在に接続し、所定の拡張機能を有する拡張処理基板とを備えた画像処理装置において、前記拡張処理基板は、周辺機器との通信を行う通信インターフェース手段と、前記通信インターフェース手段を介して前記周辺機器から送信される制御情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された制御情報に基づいて生成したグラフィックを前記映像信号に重畳するグラフィック重畳手段と、前記映像信号に重畳されたグラフィックに従って前記制御情報を更新し前記周辺機器を制御する周辺機器制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1乃至図5は本発明の第1の実施の形態に係わり、図1は内視鏡手術システムの概略構成図、図2はカメラコントロールユニットの主として映像処理系を示す機能ブロック図、図3はカメラコントロールユニットの主として周辺機器拡張制御系を示す機能ブロック図、図4,5は内視鏡画像上に重畳表示される周辺機器情報を示す説明図である。
【0011】
図1において、符号1は内視鏡装置を示し、この内視鏡装置1は、例えば、体腔内の被写体502を観察可能な硬性内視鏡503と、硬性内視鏡503の接眼部に着脱自在に装着されたカメラヘッド505と、カメラヘッド505内の撮像面で結像する被写体502の像を撮像するCCD(固体撮像素子)504と、硬性内視鏡503に接続するライトガイド506に照明光を供給して被写体502を照明する光源装置507と、カメラヘッド505が接続されCCD504からの映像信号を信号処理してモニタ508に内視鏡画像を表示させる画像処理装置としてのCCU(カメラコントロールユニット)4とを有して構成されている。さらに、本実施の形態において、内視鏡装置1のCCU4には、周辺機器として、例えば、体腔内において被写体502の周辺を送気により拡張する気腹器509と、気腹器509により拡張された体腔内において被写体502を処置する電気メス装置510とが接続されており、これらにより、内視鏡手術システム501が構成されている。ここで、CCU4には、後述する拡張処理基板としての周辺機器制御拡張処理基板511(図2,3参照)が設けられており、気腹器509や電気メス装置510等の周辺機器は、周辺機器制御拡張処理基板511にUSBケーブル等の通信手段515を介して着脱自在に接続される。
【0012】
先ず、図2を参照して、CCU4の内視鏡映像処理系について説明する。図2に示すように、CCU4は、患者回路5と、この患者回路5と電気的に絶縁された2次回路6とを基本映像処理基板としてのメイン基板7上に有して構成されている。
【0013】
CCU4の2次回路6側には、CXO12からの基準クロックを受けて各種タイミング信号を生成する同期信号発生回路(以下、SSGと記す)13が設けられている。一方、患者回路5側にはCCD駆動回路14が設けられており、CCD駆動回路14は、フォトカプラ(以下、PCと記す)15a,15b,15cを介してラッチ回路17によりラッチされたSSG13の出力(HD:水平同期信号、VD:垂直同期信号、ID:ライン判別信号)を基に、CCD駆動信号を生成するようになっている。そして、このCCD駆動信号によりCCD504は駆動され、CCD504からの撮像信号が患者回路5のプリアンプ18に出力され増幅される。
【0014】
また、患者回路5側には、可変水晶発振器(以下、VCXOと記す)19、位相同期回路(以下、PLLと記す)20が設けられ、PLL20にはタイミングジェネレータ(以下、TGと記す)21からのタイミング信号が入力される。このタイミング信号はSSG13からPC15dを介して入力される基準クロック(CK)に基づいてTG21で生成されるもので、このタイミング信号によって、PLL20でCCD3への信号伝送時の位相補償が図られると共に、PLL20及びVCXO19でCCD駆動回路14のCCD駆動信号とプリアンプ18の出力との位相同期がとられる。
【0015】
さらに、プリアンプ18の出力は、CDS回路22で相関2重サンプリングされた後、オートゲインコントローラ(以下、AGCと記す)23でゲイン調整がなされた後、TG21からのタイミング信号によりA/D変換器24でA/D変換される。
【0016】
そして、A/D変換された映像信号は、PC15eを介して2次回路側のOBクランプ25に出力され、OBクランプ25にて黒レベルが調整されて、色分離回路26に出力され、色分離回路26で輝度信号Y及びクロマ信号Cに分離される。
【0017】
分離されたクロマ信号Cは、FIRフィルタ27により擬色等が除去され、2つの1Hディレイ回路(以下、1HDLと記す)28a、28b及び色信号同時化回路29により、線順次の色信号が同時化された色差信号として次段のRGBマトリックス回路30に出力される。
【0018】
一方、分離された輝度信号Yは、位相補償回路31でFIRフィルタ27でのクロマ信号Cとの位相調整が行われ、水平方向の輪郭強調を行うため2つの1HDL28c、28dを介して0H,1H,2H遅れの輝度信号がエンハンス回路32に出力されて、このエンハンス回路32で輪郭強調処理がなされた後、RGBマトリックス回路30に出力される。
【0019】
RGBマトリックス回路30では、入力された輝度信号及び色差信号に対して所定のマトリックス演算を施すことにより、各8ビットのRGB信号を生成する。RGBマトリックス回路30により生成されたRGB信号は、ペイント・W/B回路33に出力され、ペイント・W/B回路33においてペイント処理(色調補正)及びホワイトバランスが取られ、3つのγ補正回路34a、34b、34cによりRGB信号に対するγ補正が行われた後、拡張コネクタ35を介してD/A変換器36に入力され、D/A変換器36でD/A変換される。さらに、D/A変換されたRGB信号はエンコーダ37に入力され、このRGB信号に基づいてエンコーダ37生成されたコンポジット信号VBS及びY/C分離信号がモニタ508(図1参照)に出力される。
【0020】
また、RGBマトリックス回路30からのRGB信号は検波回路38にも出力されており、検波回路38で検波した検波信号(明るさ信号)に基づく調光制御が光源装置507(図1参照)でなされる。また、検波回路38からの検波信号(明るさ信号)は、PC15fを介してCCD駆動回路14に伝送され、この検波信号(明るさ信号)によりCCD504の電子シャッタ機能が制御される。さらに、検波回路38からの検波信号(明るさ信号)は、PC15fを介して電子ボリューム(以下、EVRと記す)39に伝送され、この検波信号(明るさ信号)によりAGC23のゲイン制御が行われる。
【0021】
次に、図3を参照して、CCU4の周辺機器制御拡張基板511について説明する。
なお、図3中において、メイン基板7上に示す映像信号処理回路50は、図2のプリアンプ18からRGBマトリクス回路30までの機能ブロックをまとめて表示したものである。
【0022】
ここで、周辺機器制御拡張基板511は、拡張コネクタ35を介してメイン基板7に着脱自在に接続されるものである。この周辺機器制御拡張基板511は、周辺機器である気腹器509及び電気メス装置510と双方向の通信を行う通信インターフェース82と、グラフィックデータを格納するVRAM79と、VRAM79に格納されたグラフィックを映像信号に重畳するグラフィック重畳回路80と、メイン基板7のCPU44とデータの送受信を行うためのデータレジスタ73と、これらを制御するCPU76と、CPU76の動作プログラムが記憶されたROM78と、プログラム実行のためのワーク用RAM77とを有して構成され、これらが制御バス83を介して互いに接続されている。また、周辺機器制御拡張基板511のデータレジスタ73は、メイン基板7のCPU44と制御バス68を介して接続されている。
【0023】
また、CPU76、VRAM79、及びグラフィック重畳回路80には、信号線69を介してメイン基板7の同期信号発生器13及び映像信号処理回路50が接続されており、同期信号発生器13から出力されるクロック(CLK)、水平同期信号(HD)、垂直同期信号(VD)、フィールド判別信号(FLD)、複合同期信号(CSYNC)等の各種同期信号が入力される。さらに、グラフィック重畳回路80には、信号線70を介して映像信号処理回路50(具体的には、RGBマトリックス回路30)が接続されており、8ビットのRGB信号が入力される。
【0024】
また、グラフィック重畳回路80には3ステートバッファ81が接続されており、グラフィック重畳回路80からの出力信号は、3ステートバッファ81を介して、メイン基板7のD/Aコンバータ36に出力可能となっている。
【0025】
ここで、図示のように、3ステートバッファ81の出力端子は信号線72を介してD/Aコンバータ36に接続されており、この信号線72には、映像信号処理回路50に接続する3ステートバッファ54の出力端子が接続されている。また、3ステートバッファ54の制御端子は、拡張コネクタ35に周辺機器制御拡張基板511が接続された際に、接続検知信号線71を介して周辺機器制御拡張基板511側のGNDと導電接続されるようになっている。すなわち、拡張コネクタ35に周辺機器制御拡張基板511が接続された場合、3ステートバッファ54の制御端子はLレベルとなり、逆に、周辺機器制御拡張基板511が接続されない場合、3ステートバッファ54の制御端子はHレベルとなる。そして、この構成により、映像信号処理回路50からのRGB信号(映像信号)とグラフィック重畳回路80からのRGB信号(グラフィックが重畳された映像信号)とがD/A変換器36に選択的に出力される。すなわち、拡張コネクタ35に周辺機器制御拡張基板511が接続された場合、D/A変換器36には3ステートバッファ81を介してグラフィック重畳回路80からの信号が入力され、拡張コネクタ35に周辺機器制御拡張基板511が接続されない場合、D/A変換器36には3ステートバッファ81を介して映像信号処理回路50からの信号が入力される。
【0026】
また、図3に示すように、メイン基板7にはCPU44に接続するポート51が設けられており、このポート51を介して、メイン基板7には、図示しないキーボードやカメラヘッド505に設けられたスイッチ52a,52b等の操作手段からの操作信号が入力される。
【0027】
次に、メイン基板7に周辺機器制御拡張基板511が接続された際のCCU4の作用について説明する。
周辺機器制御拡張基板511には気腹器509及び電気メス装置510等の各種周辺機器が接続されている。そして、周辺機器制御拡張基板511は、各種周辺機器で設定された設定情報等を通信インターフェース82を介して受信する。
具体的には、周辺機器制御拡張基板511は通信インターフェース82を通じて設定情報等を受信するもので、通信インターフェース82では、例えば、気腹器509の気腹圧やガス流量等の設定情報や、電気メス装置510の出力設定の情報、これらの表示方法(表示位置、表示色、文字サイズ、表示方法)等に関するバイナリデータを受信する。なお、通信インターフェース82で受信するデータは、例えば、図5(b)に示すような16×16ドットのグラフィックデータ等であってもよい。
【0028】
設定情報等のデータを受信すると、通信インターフェース82は、CPU76に対して割り込み信号を発生し、これにより、各種周辺機器の設定情報等がCPU76に読み込まれる。設定情報等が読み込まれると、CPU76は、ROM78内に格納されたフォントデータを読み出し、表示位置、表示色、文字サイズ等の情報を用いて表示画面上のビットマップデータに展開してVRAM79にセットする。
【0029】
そして、グラフィック重畳回路80では、映像信号処理回路50から入力される8ビットのRGB信号(映像信号)にVRAM79から入力されるビットマップデータ(グラフィック)を重畳する。その際、VRAM79にセットされるビットマップデータはCPU76からの指示に基づいてマルチプレクサによって切り換えられ、これにより、例えば図4或いは図5(a)に示すように、気腹器509及び電気メス装置510等の各種周辺機器の設定情報が、所定の形態でモニタ508上に表示される。
【0030】
また、術者は、例えば、カメラヘッド505に設けられたスイッチ52aを操作することによってキャラクタの表示のオン・オフを切り換えたり、スイッチ52bを操作することによりキャラクタの表示位置を変更することができる。すなわち、例えば、術者が、スイッチ52aの押下操作を行うと、この押下情報がポート51、CPU44を介してデータレジスタ73に設定される。データレジスタ73はCPU76によって定期的に監視されており、CPU76は、データレジスタ73の監視結果に基づいて、グラフィック重畳回路80で行われるビットマップデータ重畳のオン・オフが切り換えられる。同様に、術者によるスイッチ52bの押下情報に基づいて、CPU76は、VRAM79にセットするビットマップデータを変更し、グラフィックの表示位置を変更する。
【0031】
このような実施の形態によれば、メイン基板7の拡張コネクタ35に周辺機器制御拡張基板511を接続することで、各種周辺機器を集中制御するための特別な装置を用意することなく、内視鏡手術等で必要な各種周辺機器の設定情報をモニタ508上で確認することができる。
【0032】
この場合、CCU4は周辺機器制御拡張基板511をメイン基板7の拡張コネクタ35に着脱自在に接続できる構成であり、実施される内視鏡手術に応じて(すなわち、使用する周辺機器に応じて)周辺機器制御拡張基板511を複数種類設定することにより、必要な機能を具備した内視鏡手術システムを安価且つ豊富なバリエーションで提供することができる。
【0033】
次に、図6乃至図8は本発明の第2の実施の形態に係わり、図6は周辺機器からの入力情報を表す図表、図7は内視鏡画像上に重畳表示される周辺機器情報を示す説明図、図8は周辺機器制御用画面を示す説明図である。ここで、本実施の形態は、キーボードやカメラヘッド505のスイッチ52a,52b等による操作情報を周辺機器制御拡張基板511の通信機能を用いて各種周辺機器に出力することで、モニタ画面上で内視鏡画像に重畳されたグラフィックデータに基づき、術者による周辺機器の機能設定を変更を実現するものである。なお、本実施の形態は、上述の第1の実施の形態で説明したCCU4と同様の構成により実現されるものであるため、その構成については説明を省略する。
【0034】
CCU4(周辺機器制御拡張基板511)は、気腹器509や電気メス装置510等の周辺機器から、例えば図6に示すような各種情報を受信する。すなわち、各種周辺機器は、当該周辺機器の機器名称、機能名称、設定値、単位等の表示情報と、周辺機器の各設定項目を制御するための通信アドレス、データ長、範囲等の制御用情報とを出力し、周辺機器制御拡張基板511は通信インターフェース82を通じてこれらの情報を受信する。
【0035】
そして、これらの受信情報はRAM77に記憶される。すなわちRAM77は記憶手段としての機能を有する。
【0036】
また、CPU76は、RAM77内に記憶された情報に基づき、例えば図7に示す周辺機器制御用画面100をモニタ508に表示するためのビットマップデータを作成し、VRAM79にセットする。
【0037】
ここで、CPU76は、術者による外部キーボードやカメラヘッド505のスイッチ52a,52bの操作に応じて、例えば、図8(a)〜図8(d)に示すように、周辺機器制御用画面100を種々の表示形態に遷移させる。これにより、術者は、スイッチ52a,52b等の操作によって周辺機器制御用画面100の表示形態を遷移させ、各種周辺機器の機能や設定値等の制御情報を選択/決定することが可能となる。
【0038】
すなわち、CPU76は、初期状態においては、周辺機器制御用画面100を例えば図8(a)に示す表示形態で表示させ、カーソル105によって制御対象となる機器として電気メス(電気メス装置510)を指定する。この状態で、例えば、術者がカメラヘッド505のスイッチ52a若しくはキーボードの下矢印キーを操作すると、CPU76は、周辺機器制御用画面100を図8(b)に示すように表示形態に遷移し、カーソル105により気腹器(気腹器509)が制御対象として指定する。
【0039】
また、周辺機器制御用画面100が図8(a)の表示形態にあるとき、例えば、術者がカメラヘッド505のスイッチ52b若しくはキーボードのリターンキーを操作すると、CPU76は、周辺機器制御用画面100を図8(c)に示す表示形態に遷移させ、電気メス装置510の機種名を表示するとともに、その機能名称であるモード(設定値は切開/凝固)や、出力設定値である出力(設定値は0〜300W)を表示する。これにより、術者が電気メス装置510のモードや出力を設定項目としてカーソル105で指定することが可能となり、指定された項目の設定変更が可能となる。すなわち、術者は、例えば、カメラヘッド505のスイッチ52aやキーボードの上下矢印キーを用いたカーソル105の移動によって電気メス装置510のモードや出力の項目を指定し、指定した項目の設定を、カメラヘッド505のスイッチ52bやキーボードのリターンキーの操作によって変更する。
【0040】
同様に、周辺機器制御用画面100が図8(b)の表示形態にあるとき、例えば、術者がカメラヘッド505のスイッチ52b若しくはキーボードのリターンキーを操作すると、CPU76は、周辺機器制御用画面100を図8(d)に示す表示形態に遷移させ、気腹器509の機種名を表示するとともに、その機能名称である送気(設定値はON/OFF)や、気腹圧(設定値は3〜25mmHg)や、気腹流量である流量モード(設定値はLOW/MID/HIGH)を表示させる。これにより、術者が気腹器509の送気や気腹圧や流量モードを設定項目としてカーソル105で指定することが可能となり、指定された項目の設定変更が可能となる。すなわち、術者は、例えば、カメラヘッド505のスイッチ52aやキーボードの上下矢印キーを用いたカーソル105の移動によって気腹器509の送気や気腹圧や流量モードの項目を指定し、指定した項目の設定を、カメラヘッド505のスイッチ52bやキーボードのリターンキーの操作によって変更する。
【0041】
このようにして周辺機器制御用画面100を基にカメラヘッド505のスイッチ52a,52bやキーボードを操作して最終的に決定された設定値に基づいて、CPU76は、RAM77内の制御情報を更新し、更新された制御情報を、所定のアドレス、データ長に基づき、通信インターフェース82を介して気腹器509や電気メス装置510に伝送する。すなわち、CPU76は、周辺機器制御手段としての機能を実現する。
【0042】
このような実施の形態によれば、上述の実施の形態で得られる効果に加え、メイン基板7の拡張コネクタ35に周辺機器制御拡張基板511を接続することで、各種周辺機器を集中制御するための特別な装置を用意することなく、内視鏡手術等で必要な各種周辺機器の設定をモニタ508を見ながら変更することができる。
【0043】
なお、上述の各実施の形態においては、周辺機器拡張制御基板511にグラフィック重畳回路80を設け、このグラフィック重畳回路80によって、周辺機器拡張制御基板511側で映像信号にグラフィックを重畳する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、同様のグラフィック重畳回路をメイン基板7に設け、周辺機器拡張制御基板511側で生成したグラフィックをメイン基板7側で映像信号に重畳してもよい。この場合において、画像処理装置は、周辺機器拡張制御基板511側で周辺機器制御用の映像信号を生成し、この映像信号をPinP(ピクチャーインピクチャー)等を介してメイン基板7側に出力する構成であってもよい。
【0044】
また、周辺機器拡張制御基板511を介して画像処理装置7に接続される周辺機器は、上述のものに限定されるものではないことは勿論である。
【0045】
(付記)
(付記項1)
撮像信号に対して所定の基本処理を行って映像信号を生成する基本映像処理基板と、前記基本映像処理基板に着脱自在に接続し、所定の拡張機能を有する拡張処理基板とを備えた画像処理装置において、
前記拡張処理基板は、周辺機器との通信を行う通信インターフェース手段と、前記通信インターフェース手段を介して前記周辺機器から送信される制御情報に基づいてグラフィックを生成するグラフィック生成手段と、
前記グラフィック生成手段で生成したグラフィックを前記映像信号に重畳するグラフィック重畳手段と、
操作手段からの信号に応じて前記グラフィックの表示形態を遷移させて前記周辺機器の制御情報を変更する周辺機器制御手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
【0046】
(付記項2)
前記操作手段は内視鏡に装着するカメラヘッドに配設されていることを特徴とする付記項1記載の画像処理装置。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、周辺機器の集中制御を行うための特別の装置を用いることなく周辺機器の動作状態を表示したり、機器の状態を制御することが可能となるため、術者を煩わすことなく手術操作を実施することができる。
【0048】
また、拡張処理基板を基本映像処理基板に着脱可能に接続する構成としたので、周辺機器の制御等を画像処理装置の付加機能として必要とするユーザにのみ選択的に供給することができ、種々のバリエーションを容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係わり、内視鏡手術システムの概略構成図
【図2】同上、カメラコントロールユニットの主として映像処理系を示す機能ブロック図
【図3】同上、カメラコントロールユニットの主として周辺機器拡張制御系を示す機能ブロック図
【図4】同上、内視鏡画像上に重畳表示される周辺機器情報を示す説明図
【図5】同上、内視鏡画像上に重畳表示される周辺機器情報を示す説明図
【図6】本発明の第2の実施の形態に係わり、周辺機器からの入力情報を表す図表
【図7】同上、内視鏡画像上に重畳表示される周辺機器情報を示す説明図
【図8】同上、周辺機器制御用画面を示す説明図
【符号の説明】
4 … 画像処理装置
7 … メイン基板(基本映像処理基板)
76 … CPU(周辺機器制御手段)
77 … RAM(記憶手段)
82 … 通信インターフェース(通信インターフェース手段)
509 … 気腹器(周辺機器)
510 … 電気飯装置(周辺機器)
511 … 周辺機器拡張制御基板(拡張処理基板)
Claims (1)
- 撮像信号に対して所定の基本処理を行って映像信号を生成する基本映像処理基板と、前記基本映像処理基板に着脱自在に接続し、所定の拡張機能を有する拡張処理基板とを備えた画像処理装置において、
前記拡張処理基板は、周辺機器との通信を行う通信インターフェース手段と、前記通信インターフェース手段を介して前記周辺機器から送信される制御情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された制御情報に基づいて生成したグラフィックを前記映像信号に重畳するグラフィック重畳手段と、
前記映像信号に重畳されたグラフィックに従って前記制御情報を更新し前記周辺機器を制御する周辺機器制御手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
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