JP2006015131A - Electronic endoscope system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モニタ電子内視鏡と、電子内視鏡から出力される画像信号を処理する内視鏡用プロセッサと、内視鏡用プロセッサによって処理された画像を表示するモニタとを備えた電子内視鏡システムに関する。 The present invention provides a monitor electronic endoscope, an endoscope processor that processes an image signal output from the electronic endoscope, and a monitor that displays an image processed by the endoscope processor. The present invention relates to an endoscope system.
従来より、例えば特許文献1に記載のもののような、内視鏡のスコープ先端に設けられた撮像装置により患部を撮像し、撮像装置から出力される画像信号を画像処理回路により処理して、モニタに表示する電子内視鏡システムが知られている。
図1は、従来から使用されている電子内視鏡システムの一例の概略図である。電子内視鏡システム100は、内視鏡101、プロセッサ102、液晶のモニタ103を備える。内視鏡101は、その先端部にCCD等の撮像素子107を備えている。プロセッサ102は内視鏡101と接続されており、撮像素子107から出力される画像信号を処理して所定の形式のアナログビデオ信号を生成する。プロセッサ102は、アナログ/デジタル(以下A/Dとする)変換器109、メモリ111、画像処理回路113、デジタル/アナログ(以下D/Aとする)変換器115、およびアナログ信号出力部117を有し、これらによって画像信号は処理されてアナログビデオ信号が生成される。プロセッサ102によって生成されたビデオ信号は、アナログ信号用ケーブル125を介してモニタ103に送られ、モニタ103に画像が表示される。ここで、プロセッサは表示装置用コントローラ123を有し、これによってモニタ103で表示をするために必要な処理が行われる。また、プロセッサ102には光源105が内蔵されており、この光源105によって生成された照明光は内視鏡101に内蔵されているライトガイドを介して内視鏡101の先端部に送られ、内視鏡先端部の周囲がこの照明光によって照射されるようになっている。
FIG. 1 is a schematic diagram of an example of a conventional electronic endoscope system. The electronic endoscope system 100 includes an
上記説明した従来の電子内視鏡システムによる画像処理動作につき、以下説明する。観察対象物の画像は、撮像素子107で撮像され、撮像素子107は撮像した画像に対応するアナログの画像信号を出力する。この画像信号はプロセッサ102のA/D変換器109に送信される。アナログ信号である画像信号は、A/D変換器109によってデジタル画像データに変換され、メモリ111に保存される。メモリ111に保存されたデジタル画像データは画像処理回路113に読み出される。画像処理回路113は読み出したデジタルデータに各種画像処理を施し、さらにこれをデジタル映像信号に変換する。そしてその映像信号は、D/A変換器115で再びアナログの映像信号に変換され、アナログ信号出力部117からアナログ信号用ケーブル125を経由して、モニタ103のアナログ信号入力部119に入力される。アナログ信号に変換された映像信号は、A/D変換器121で再びデジタル信号に変換され表示装置用コントローラ123に入力される。表示装置用コントローラ123は、このデジタル信号に基づいて、モニタ103の液晶画面の各ピクセルを制御し、この結果、撮像素子107によって撮像された画像がモニタ103の液晶画面上に表示される。
The image processing operation by the above-described conventional electronic endoscope system will be described below. The image of the observation object is picked up by the
しかしながら、従来の内視鏡システムは、RGB以上説明した従来の内視鏡システムにおいては、PCモニタ用アナログRGBケーブル等のアナログ信号用ケーブル125を用いて映像信号を送信するようになっている。このケーブル125は、一般にRGB各色および同期信号についてそれぞれ1本の信号ケーブルを割り当てている。
However, the conventional endoscope system transmits the video signal using the
映像の高画質化の要求もあって、高画質(高画素)CCDの解像度は数百万画素まで向上している。その結果、近年の内視鏡システムにおいては、モニタに表示される画像の解像度も増大傾向にある。また、画面のチラツキを抑えるため、フレーム表示速度は60フレーム/秒以上とすることが好ましい。このため、モニタ上での表示解像度の増大に伴って、アナログ信号用ケーブル125が伝送すべきデータ量は増加することとなる。例えば、1フレーム当たり数百万画素程度の画像を60フレーム/秒で表示させる場合、一秒間に送信しなければならない画素数(ドットクロック)は数100メガヘルツとなる。このように、ケーブルが伝送しなければならないデータ量が増大すると、ケーブルに外部からノイズが加えられた場合、そのノイズが加わった画素の輝度値の変化量はデータ量が少ない(すなわち解像度が低い)場合と比べて大きくなる。従って、画素数の大きい撮像素子を使用する内視鏡のシステムは、ノイズによる画像の劣化の程度が大きくなる傾向にある。特に、内視鏡システムにおいては光源がノイズ発生源となりやすいため、モニタ103とプロセッサ102の配置位置によっては、多くのノイズが混入し、モニタ103に表示される画像の画質が大きく劣化する可能性がある。
Due to the demand for higher image quality, the resolution of high-quality (high pixel) CCDs has improved to several million pixels. As a result, in recent endoscope systems, the resolution of images displayed on a monitor is also increasing. In order to suppress flickering of the screen, the frame display speed is preferably 60 frames / second or more. For this reason, as the display resolution on the monitor increases, the amount of data to be transmitted by the
また図1に示した内視鏡システムにおいて、信号のアナログ/デジタルの変換に注目すると、内視鏡101からプロセッサ102に送信される信号はアナログ信号であり、A/D変換器109でアナログ信号からデジタル信号に変換され、さらにD/A変換器115でデジタル信号からアナログ信号に変換され、さらにA/D変換器121でアナログ信号からデジタル信号に変換されている。一般的にA/D変換及びD/A変換は、信号データの損失と表示させる画質の低下をもたらす。従って、モニタ103に表示される映像の高画質化をするために、A/D変換及びD/A変換の回数をできる限り減らすことが望まれている。
In the endoscope system shown in FIG. 1, when attention is paid to analog / digital conversion of signals, the signal transmitted from the
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものである。その目的は、高解像度の画像を扱う場合であってもノイズによる画質の劣化が防止され、また、A/D変換やD/A変換によって発生しうる表示画面の劣化を防止可能とする、内視鏡システムを提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances. Its purpose is to prevent image quality deterioration due to noise even when handling high-resolution images, and to prevent display screen deterioration that may occur due to A / D conversion or D / A conversion. An endoscope system is provided.
上記課題を解決するため、本発明の電子内視鏡システムにおいては、プロセッサによって生成された映像信号は、プロセッサからモニタまで差動伝送によって伝送される。 In order to solve the above problems, in the electronic endoscope system of the present invention, the video signal generated by the processor is transmitted by differential transmission from the processor to the monitor.
差動伝送とは、1つの信号を互いに逆位相の2本のケーブルで伝送するものである。信号の受信側(すなわちモニタ側)では、この2本の受信信号の差分をとって信号に含まれる情報を得る。これらの2本のケーブルは、互いに近接しており、外部からノイズが加わる場合は、同程度のノイズが2本のケーブルに同時に入力されるようになっている。前述のように差分伝送においては、伝送される情報が2本のケーブルにて送られる信号の差分であるため、2本のケーブルの双方に同程度のノイズが加わっても、両ケーブルの信号レベルの差分をとることによってノイズがキャンセルされる。本発明においては、差動伝送によって映像信号がモニタに送られるようになっているため、ノイズがケーブルに印加されたとしても、画像情報の損失はほとんど無く、結果としてモニタに表示される画像の劣化が防止される。 In the differential transmission, one signal is transmitted with two cables having opposite phases to each other. On the signal receiving side (that is, the monitor side), the difference between the two received signals is taken to obtain information contained in the signal. These two cables are close to each other, and when noise is applied from the outside, the same level of noise is simultaneously input to the two cables. As described above, in the differential transmission, since the information to be transmitted is the difference between the signals sent by the two cables, the signal level of both cables is the same even if the same level of noise is added to both of the two cables. The noise is canceled by taking the difference. In the present invention, since the video signal is sent to the monitor by differential transmission, even if noise is applied to the cable, there is almost no loss of image information, and as a result, the image displayed on the monitor Deterioration is prevented.
上記の差動信号による伝送は、映像信号がデジタル信号である場合に特に有効である。デジタル信号の伝送においては、データの伝送速度が上がるほど信号レベルを低下させる必要があるため、アナログ信号と比べてノイズの影響を受けやすい。従って、プロセッサとモニタとのデータ通信がデジタル信号で行われるような場合は、差動伝送を用いることによって、モニタに表示させる画像の画質の劣化をより効果的に防止することができる。また、プロセッサとモニタとの間で伝送される信号をデジタル信号とすることによって、プロセッサ内でデジタル画像データとして処理されている画像を、情報の損失を起こさずにデジタル映像信号に変換することになる。従って、従来の構成において必要とされたD/A変換器が不要となり、このD/A変換器の動作に起因する情報の損失を防止でき、結果としてモニタに表示される画像の画質が向上する。さらに、モニタが液晶モニタのような、デジタル映像信号から直接スクリーンの制御信号を生成可能なものであれば、従来の構成で液晶モニタに必要とされていたA/D変換器が不要となり、このA/D変換器の動作に起因する情報の損失を防止でき、結果としてモニタに表示される画像の画質が向上する。加えて、プロセッサやモニタを構成する部品点数が削減されるので、コストメリットもある。 The transmission using the differential signal is particularly effective when the video signal is a digital signal. In digital signal transmission, it is necessary to lower the signal level as the data transmission speed increases, so that it is more susceptible to noise than analog signals. Therefore, when the data communication between the processor and the monitor is performed with a digital signal, it is possible to more effectively prevent the deterioration of the image quality of the image displayed on the monitor by using the differential transmission. Further, by converting a signal transmitted between the processor and the monitor into a digital signal, an image processed as digital image data in the processor is converted into a digital video signal without causing loss of information. Become. Therefore, the D / A converter required in the conventional configuration is not required, information loss due to the operation of the D / A converter can be prevented, and as a result, the image quality of the image displayed on the monitor is improved. . Furthermore, if the monitor can generate a screen control signal directly from a digital video signal, such as a liquid crystal monitor, the A / D converter required for the liquid crystal monitor in the conventional configuration becomes unnecessary. Information loss due to the operation of the A / D converter can be prevented, and as a result, the image quality displayed on the monitor is improved. In addition, since the number of parts constituting the processor and the monitor is reduced, there is a cost merit.
なお、差動伝送を用いた映像信号の伝送方法としては、例えば、DVI規格に基づく伝送が考えられる。 As a video signal transmission method using differential transmission, for example, transmission based on the DVI standard is conceivable.
以上のように、本発明によれば、高解像度の撮像素子から出力される高解像度の画像をモニタに表示させるような内視鏡システムにおいて、モニタに表示される画像の劣化を防止可能な、内視鏡システムが実現される。また、ノイズによる画質の劣化が防止されるため、プロセッサに対するモニタの相対位置を比較的自由なものとすることができ、術者が見易い位置にモニタを設置可能となる。 As described above, according to the present invention, in an endoscope system that displays a high-resolution image output from a high-resolution image sensor on a monitor, deterioration of the image displayed on the monitor can be prevented. An endoscope system is realized. Further, since deterioration of image quality due to noise is prevented, the relative position of the monitor with respect to the processor can be made relatively free, and the monitor can be installed at a position easy for the operator to see.
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図2は、本発明による内視鏡システムを示す概略図である。電子内視鏡システム200は、内視鏡201、プロセッサ202、モニタ203、及びプロセッサ202とモニタ203との間でデジタル信号を伝達する信号ケーブル225を備える。信号ケーブル225は、信号ケーブル225A及び225Bを備える。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic view showing an endoscope system according to the present invention. The
内視鏡201は、観察対象物を撮像し、撮像の結果として得られた画像を画像信号として出力する撮像素子207を備える。プロセッサ202は、内視鏡201の撮像素子207からの画像信号をA/D変換してデジタル画像データを生成するA/D変換器209、A/D変換の結果得られた画像データを一時的に保存するメモリ211、画像データをモニタ203で表示させるための映像信号227に変換処理する画像処理回路213、映像信号227を差動信号としてプロセッサ202の外部に出力する差動ドライバ217R、217G、217Bを備えた信号出力部217、及び内視鏡201を介して観察対象物を照射するための照射光を発光する光源205を備える。
The
信号出力部217によって処理される映像信号227は、プロセッサ202の外殻に設けられた映像信号出力端子229に出力される。出力された映像信号227は、ケーブル225を介して液晶モニタ203に出力される。
The
モニタ203は、プロセッサ202から出力された映像信号227が入力される映像信号入力端子228、映像信号入力端子228を介して得られる差動信号としての映像信号227を処理する差動レシーバ219R、219G、219Bを備えた信号入力部219、信号入力部219によって処理された映像信号を図示されていないモニタ画面に画像として表示するためのデータ処理をする表示装置用コントローラ223と、を備える。以上の機構によって、内視鏡201の撮像素子207によって撮像された画像は、モニタ203の液晶画面上に表示される。
The
本実施形態においては、プロセッサ202から出力される映像信号227は、DVI規格(Revision 1.0)に基づく差動信号である。従って、映像信号出力端子229はDVI信号出力端子であり、映像信号入力端子228はDVI信号入力端子である。なお図中、太線で書かれた信号は、デジタル信号を示すものである。以下、映像信号227の特徴およびその処理手順につき概説する。
In the present embodiment, the
撮像素子207からは、所定のタイミングで撮像素子207上の各画素セルに対応する輝度情報が出力されている。撮像素子207の各画素セルには、特定の色のカラーフィルタが設けられており、A/D変換器209は撮像素子207の互いに隣接し、設けられたカラーフィルタの異なる複数の画素セルを一つの画素として処理し、これら複数の画素セル各々の輝度情報から、RGB値としての色情報を生成する。A/D変換器209は全ての撮像素子207を構成する全ての画素セルに対して同様の処理を行い、得られた色情報から撮像素子207の撮像した画像に対応するデジタル画像データを生成し、これをメモリ211に保存する。なお、デジタル画像データにおける各画素の輝度はRGBそれぞれ8bit(計24ビット)である。
From the
画像処理回路は、メモリ211に保存されたデジタル画像データを1/60秒毎のタイミングで読み出し、この画像データからデジタル映像信号を生成する。具体的には、格画素、RGB各色の輝度情報(8bit)を読み出し、これに制御用の情報を付加し、RGB各10bit/画素の信号を生成する。これらの信号227R、227G、227Bは、それぞれ差動ドライバ217R、217G、217Bに送られる。なお、同期信号はRの信号227Rの制御信号用のエリアに記録されている。
The image processing circuit reads the digital image data stored in the
これらの信号227R、227G、227Bは、それぞれ差動ドライバ217R、217G、217Bによって、差動信号に変換される。
These
信号出力部217から信号入力部219までは、映像信号227は、差動伝送によりデジタル信号のまま送信される。一つの種類の映像信号には、それぞれ信号ケーブル225A及び225Bが配され、225Aによって伝送される信号の値と225Bによって伝送される信号の値の差が、伝送されるべき映像信号の値となる。そして、映像信号227R、227G、227Bは、それぞれ信号入力部219を構成する差動レシーバ219R、219G、219Bによって、信号出力部217によって処理される前の(すなわち、差動信号化されていない)信号に再変換される。再変換された映像信号227は、表示装置用コントローラ223に送信される。このように、プロセッサ202とモニタ203との間の映像信号の伝送に差動伝送を使用することにより、ノイズがケーブルに印加されたとしても、画像情報の損失はほとんど無く、結果としてモニタに表示される画像の劣化が防止される。
From the
以上説明した実施形態においては、プロセッサとモニタとの間で伝送される映像信号としてデジタル信号を用いている。しかしながら、アナログ映像信号を差動信号として伝送する構成としてもよい。この構成においても、映像信号に加わるノイズに起因する画質の劣化を防止可能となる。しかしながら、A/D変換やD/A変換を省略可能であるという点において、本実施形態の構成はより好適であるといえる。 In the embodiment described above, a digital signal is used as a video signal transmitted between the processor and the monitor. However, an analog video signal may be transmitted as a differential signal. Even in this configuration, it is possible to prevent deterioration of image quality due to noise added to the video signal. However, it can be said that the configuration of the present embodiment is more suitable in that A / D conversion and D / A conversion can be omitted.
200 電子内視鏡システム
201 内視鏡
202 プロセッサ
203 モニタ
205 光源
207 撮像素子
209 A/D変換器
211 メモリ
213 画像処理回路
217 信号出力部
219 信号入力部
223 表示装置用コントローラ
225 信号ケーブル
227 映像信号
228 映像信号入力端子
229 映像信号出力端子
DESCRIPTION OF
Claims (4)
アナログ信号である前記画像信号を所定の形式の映像信号に変換するプロセッサと、
前記映像信号に基づいた前記内視鏡画像を表示するモニタとを有し、
前記映像信号は、前記プロセッサから前記モニタまで差動伝送によって伝送される、
ことを特徴とする電子内視鏡システム。 An endoscope that captures an endoscopic image, which is an optical image of an observation object, with an imaging unit, and generates an image signal of the endoscopic image as an analog signal;
A processor that converts the image signal, which is an analog signal, into a video signal of a predetermined format;
A monitor that displays the endoscopic image based on the video signal;
The video signal is transmitted by differential transmission from the processor to the monitor.
An electronic endoscope system characterized by that.
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