JP2006346357A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】システムに異常が生じても必要最低限の画像を出力する。
【解決手段】ＣＣＤ電源回路１２の駆動電流は、Ｉ／Ｖ変換＆ゲイン調整回路２３によりゲイン調節された電圧信号に変換され、ＩＳＯ２４を介してＣＣＤモニタ電圧信号Ｖrefとして２次側回路基板に出力される。ＣＣＤモニタ電圧信号Ｖrefは、異常動作判別回路２５及び同期信号加算回路２６に入力される。異常動作判別回路２５では、ＣＣＤ３からＤ／Ａ変換器２１に至るまでの間でＣＣＤ出力（ＣＣＤout）に異常が発生したかどうかを判断する。セレクタ２２では、異常動作判別回路２５の判断結果に基づき、Ｄ／Ａ変換器２１からのアナログ映像信号Ｖiと疑似映像信号とを切り換えてモニタ７に出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子内視鏡により撮像された被検体の映像信号を信号処理する内視鏡装置に関する。

近年、挿入部先端部に撮像手段として、例えば特開昭６４−７２７２４号公報に示されるように、電荷結合素子（ＣＣＤ）等の固体撮像素子を備えた電子内視鏡や、ファイバスコープ等の接眼部に固体撮像素子を有するＴＶカメラを取り付け内視鏡像を撮像する内視鏡装置が種々提案されている。

これら内視鏡像をＣＣＤで撮像する場合、例えば電子内視鏡をカメラコントロールユニットに接続し、ＣＣＤを駆動すると共に、ＣＣＤからの撮像信号を信号処理することで、所望の信号処理を施した観察に最適な画像をデジタル処理により容易に得ることができると共に、得られた画像を画像データとして記録することが可能となるため、データの管理及び検索等が容易になり、診断等を飛躍的に向上させることができる。

この種の内視鏡装置の映像信号の流れを図１７を用いて説明する。図１７に示すように、まず、患者の体腔内に挿入される電子内視鏡１００の挿入部先端に配置されたＣＣＤ１０１にて被写体を撮像する。このとき電子内視鏡１００の挿入部内を挿通するライトガイド１０２により光源装置１０３から供給される照明光が被写体を照射している。

ＣＣＤ１０１からのＣＣＤ出力は、カメラコントロールユニット１０４の患者側回路基板のＦＥＡ（フロントエンドアンプ）２０１に出力される。カメラコントロールユニット１０４の患者側回路基板には、ＣＣＤ電源回路２０２及びドライバ回路２０３が設けられており、ＣＣＤ電源回路２０２からＣＣＤ１０１に電力が供給されると共に、ドライバ回路２０３より駆動パルスがＣＣＤ１０１に出力されてＣＣＤ１０１が撮像駆動される。

ＦＥＡ２０１によりＣＣＤ出力を増幅した後、アナログ処理回路２０４にてＣＣＤ出力を相関２重サンプリング等のアナログ処理を行い、Ａ／Ｄ変換器２０５にてＡ／Ｄ変換後に、アイソレーション回路（ＩＳＯ）２０６を介して、患者側回路基板と絶縁された２次側回路基板に映像信号として伝送される。

２次側回路基板では、前デジタル処理回路２０７にて伝送された映像信号に対してＹ／Ｃ分離処理やホワイトバランス処理等の前段処理を行い、後デジタル処理回路２０８にて強調、拡大等の後段処理を行う。これらの処理は、ＳＳＧ２０９からのタイミング信号及びＣＰＵ２１０からの制御信号に基づいて行われる。

前段処理及び後段処理が行われた映像信号は、Ｄ／Ａ変換器２１１にてアナログ信号に変換されてモニタ２１２に出力される。なお、Ｄ／Ａ変換器２１１を介することなくデジタルの映像信号として出力するようにしてもよい。

このように内視鏡装置ではアナログ処理やデジタル処理が行われているため、例えば特開２００４−２６１６１２号公報等では、システムに故障を検知及び告知することのできる装置が提案されている。
特開２００４−２６１６１２号公報

しかしながら、従来の内視鏡装置における一連の処理中に異常が発生すると、異常発生は検知可能であるが、システムが正常な動作を行えないために、モニタに表示されている画像が消えるといった問題が生じる虞れがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、システムに異常が生じても必要最低限の画像を出力することのできる内視鏡装置を提供することを目的としている。

本発明の内視鏡装置は、
撮像手段を有する内視鏡と、
前記撮像手段を駆動する撮像駆動手段と、
前記撮像手段からの撮像信号を信号処理して画像信号を生成する信号処理手段と、
前記撮像信号に基づく疑似画像信号を生成する疑似画像信号生成手段と、
前記信号処理手段の処理状態を監視する処理監視手段と、
前記処理監視手段の監視結果にに基づき、前記画像信号あるいは前記疑似画像信号を選択する信号選択手段と
を備えて構成される。

本発明によれば、システムに異常が生じても必要最低限の画像を出力することができるという効果がある。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について述べる。

図１ないし図８は本発明の実施例１に係わり、図１は内視鏡装置の構成を示すブロック図、図２は図１のＩ／Ｖ変換＆ゲイン調整回路の構成を示す図、図３は図２のＩ／Ｖ変換＆ゲイン調整回路の作用を説明する第１の図、図４は図２のＩ／Ｖ変換＆ゲイン調整回路の作用を説明する第２の図、図５は図１の異常動作判別回路の構成を示す図、図６は図５の異常動作判別回路の作用を説明する第１の図、図７は図５の異常動作判別回路の作用を説明する第２の図、図８は図５の異常動作判別回路の作用を説明する第３の図である。

図１に示すように、本実施例の内視鏡装置１は、挿入部２の先端内部にＣＣＤ３を有する電子内視鏡４と、ライトガイド５を介して電子内視鏡４に照明光を供給する光源装置６と、ＣＣＤ３を駆動すると共にＣＣＤ３からの撮像信号を信号処理しモニタ７に内視鏡画像を表示させるカメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵと記す）８とから構成される。

ＣＣＤ３からのＣＣＤ出力（ＣＣＤout）は、ＣＣＵ８の患者側回路基板のＦＥＡ（フロントエンドアンプ）１１に出力される。ＣＣＵ８の患者側回路基板には、ＣＣＤ電源回路１２及びドライバ回路１３が設けられており、ＣＣＤ電源回路１２からＣＣＤ３に電力が供給されると共に、ドライバ回路１３より駆動パルスがＣＣＤ３に出力されてＣＣＤ３が撮像駆動される。

ＦＥＡ１１によりＣＣＤ出力（ＣＣＤout）を増幅した後、アナログ処理回路１４にてＣＣＤ出力（ＣＣＤout）を相関２重サンプリング等のアナログ処理を行い、Ａ／Ｄ変換器１５にてＡ／Ｄ変換後に、アイソレーション回路（以下、ＩＳＯと記す）１６を介して、患者側回路基板と絶縁された２次側回路基板に映像信号として伝送される。なお、ＦＥＡ１１の出力は、光源装置６におけるアナログ調光信号として用いられる。

２次側回路基板では、前デジタル処理回路１７にて伝送された映像信号に対してＹ／Ｃ分離処理やホワイトバランス処理等の前段処理を行い、後デジタル処理回路１８にて強調、拡大等の後段処理を行う。これらの処理は、ＳＳＧ１９からのタイミング信号及びＣＰＵ２０からの制御信号に基づいて行われる。

前段処理及び後段処理が行われた映像信号は、Ｄ／Ａ変換器２１にてアナログ信号に変換されて、セレクタ２２を介してモニタ７に出力される。

ＣＣＤ電源回路１２の駆動電流は、Ｉ／Ｖ変換＆ゲイン調整回路２３によりゲイン調節された電圧信号に変換され、ＩＳＯ２４を介してＣＣＤモニタ電圧信号Ｖrefとして２次側回路基板に出力される。Ｉ／Ｖ変換＆ゲイン調整回路２３の詳細は後述する。

２次側回路基板に出力されたＣＣＤモニタ電圧信号Ｖrefは、異常動作判別回路２５及び同期信号加算回路２６に入力される。

異常動作判別回路２５では、ＣＣＤモニタ電圧信号ＶrefがＤ／Ａ変換器２１が出力するアナログ映像信号Ｖiと比較することで、ＣＣＤ３からＤ／Ａ変換器２１に至るまでの間でＣＣＤ出力（ＣＣＤout）に異常が発生したかどうかを判断する。詳細は後述する。

一方、同期信号加算回路２６では、ＣＣＤモニタ電圧信号Ｖrefに同期信号を加算することで疑似映像信号を生成し、セレクタ２２に出力する。

セレクタ２２では、異常動作判別回路２５の判断結果に基づき、Ｄ／Ａ変換器２１からのアナログ映像信号Ｖiと疑似映像信号とを切り換えてモニタ７に出力する。

図２に示すように、ＣＣＤ電源回路１２には過電流保護回路３１が設けられており、Ｉ／Ｖ変換＆ゲイン調整回路２３は、この過電流保護回路３１の保護抵抗に流れる電流を電圧信号に変換しゲインを調節後、反転して出力するようになっている。

例えばＣＣＤ３が正常に駆動され、図３に示すようなＣＣＤ出力（ＣＣＤout）を行っているとすると、ＣＣＤ電源回路１２の駆動電流もＣＣＤ出力（ＣＣＤout）に同調して変動する。この結果、Ｉ／Ｖ変換＆ゲイン調整回路２３から出力されるＣＣＤモニタ電圧信号Ｖrefは、図４に示すようなＣＣＤ出力（ＣＣＤout）に同調した信号となる。

一方、図５に示すように、異常動作判別回路２５は、１フィールド期間のアナログ映像信号Ｖiを積分するフィールド積分回路４１と、フィールド積分回路４１の出力をサンプルホールドするＳ／Ｈ回路４２と、１フィールド期間のＣＣＤモニタ電圧信号Ｖrefを積分するフィールド積分回路４３と、フィールド積分回路４３の出力をサンプルホールドするＳ／Ｈ回路４４と、Ｓ／Ｈ回路４２の出力とＳ／Ｈ回路４４の出力の差分Ｖcを算出する差分演算回路４５と、差分ＶcがレベルＶLとレベルＶHで規定されるウインドウ内の信号かどうかを判定し、判断結果としてセレクタ２２に出力するウインドウコンパレータ４６とを備えて構成される。

例えば、異常動作判別回路２５では、図６に示すように、アナログ映像信号ＶiがＣＣＤモニタ電圧信号Ｖrefと略同一のレベルの信号の場合、レベルＶL＜差分Ｖc＜レベルＶHとなり判断結果を正常としてセレクタ２２に出力する。

また、図７に示すように、例えばアナログ映像信号ＶiがＣＣＤモニタ電圧信号Ｖrefと比べ低いレベルの信号で、レベルＶL＞差分Ｖcとなると、判断結果を異常としてセレクタ２２に出力する。

すなわち、異常動作判別回路２５のウインドウコンパレータ４６は、図８に示すように、差分Ｖcに応じて、
（１）レベルＶL＜差分Ｖc＜レベルＶHならば、判断結果を正常としてＨｉｇｈ信号をセレクタ２２に出力
（２）レベルＶL＞差分Ｖcならば、判断結果を異常としてＬｏｗ信号をセレクタ２２に出力
（３）差分Ｖc＞レベルＶHならば、判断結果を異常としてＬｏｗ信号をセレクタ２２に出力
という処理を行う。

この判断結果に基づいて、セレクタ２２は、Ｈｉｇｈ信号のときはアナログ映像信号Ｖiをモニタ７に出力し、Ｌｏｗ信号のときは同期信号加算回路２６からの疑似映像信号をモニタ７に出力する。

このように本実施例では、ＣＣＤ３が正常に駆動しているにも係らず、ＣＣＵ８のＣＣＤ３からＤ／Ａ変換器２１に至る信号処理系に異常が発生したとしても、ＣＣＤ出力（ＣＣＤout）に同調している疑似映像信号による画像をモニタ７に表示することができるので、モニタ７の画像が突然消えるといった問題が解消でき、かつ疑似映像信号による内視鏡画像に類似した画像を表示することができる。

図９ないし図１１は本発明の実施例２に係わり、図９は内視鏡装置の構成を示すブロック図、図１０は図９のエンベロープ検知回路の構成を示す図、図１１は図１０のエンベロープ検知回路の作用を説明する図である。

実施例２は、実施例１とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

実施例１では、ＣＣＤ３からＤ／Ａ変換器２１に至る信号処理系の異常を想定していたが、本実施例では、ＦＥＡ１１以降、すなわちアナログ処理回路１４からＤ／Ａ変換器２１に至る信号処理系の異常を想定した実施例である。

本実施例では、図９に示すように、ＦＥＡ１１の出力信号のエンベロープを検知するエンベロープ検知回路５１をＩ／Ｖ変換＆ゲイン調整回路２３の代りに備え、このエンベロープ検知回路５１の出力をＣＣＤモニタ電圧信号Ｖrefとしている。エンベロープ検知回路５１の回路構成の一例を図１０に示す。その他の構成は実施例１と同じである。

図１１に示すように、エンベロープ検知回路５１の出力であるＣＣＤモニタ電圧信号ＶrefもＣＣＤ出力（ＣＣＤout）（図３参照）に同調した信号となる。

従って、本実施例においても、ＣＣＤ３が正常に駆動しているにも係らず、ＣＣＵ８のアナログ処理回路１４からＤ／Ａ変換器２１に至る信号処理系に異常が発生したとしても、ＣＣＤ出力（ＣＣＤout）に同調している疑似映像信号による画像をモニタ７に表示することができるので、モニタ７の画像が突然消えるといった問題が解消でき、かつ疑似映像信号による内視鏡画像に類似した画像を表示することができる。

図１２及び図１３は本発明の実施例３に係わり、図１２は内視鏡装置の構成を示すブロック図、図１３は図１２のＣＰＵ監視回路の作用を説明するフローチャートである。

実施例３は、実施例１とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

本実施例は前デジタル処理回路１７及び後デジタル処理回路１８を制御するＣＰＵ２０の異常を想定した実施例である。

図１２に示すように、前デジタル処理回路１７及び後デジタル処理回路１８へのＣＰＵ２０の制御信号は、セレクタ６１、６２を介して出力される。また、ＣＰＵ監視回路６３がＣＰＵ２０からのウォッチドッグ信号をモニタすることで、ＣＰＵ２０を監視している。

また、セレクタ６１、６２にはＲＯＭ６４が接続されており、このＲＯＭ６４にはＣＰＵ２０の制御信号に代わる固定データが予め格納されている。ＣＰＵ監視回路６３は、ＣＰＵ２０の異常を検出すると、セレクタ６１、６２をＲＯＭ６４に切り替えると共に、ＲＯＭ６４に格納されている固定データを前デジタル処理回路１７及び後デジタル処理回路１８に出力させる。

具体的には、ＣＰＵ監視回路６３は、図１３に示すように、ステップＳ１にてウォッチドッグ信号によりＣＰＵ２０の動作が正常かどうか判断する。ＣＰＵ２０の動作が正常と判断すると、ステップＳ２にてセレクタ６１、６２をＣＰＵ２０側にセットしＣＰＵ２０の制御による前デジタル処理回路１７及び後デジタル処理回路１８での映像処理を実行させて、ステップＳ３にてＣＰＵ２０の制御により処理された映像をモニタ７に出力する。

一方、ＣＰＵ２０の動作が正常でないと判断すると、ステップＳ４にてＣＰＵ２０の制御を停止させ、ステップＳ５にてセレクタ６１、６２をＲＯＭ６４側にセットし固定データを前デジタル処理回路１７及び後デジタル処理回路１８に書き込み、ステップＳ６にて固定データによる前デジタル処理回路１７及び後デジタル処理回路１８での映像処理を実行させて、ステップＳ３にて固定データにより処理された映像をモニタ７に出力する。

このように本実施例では、前デジタル処理回路１７及び後デジタル処理回路１８を制御するＣＰＵ２０に異常が発生しても、ＲＯＭ６４の固定データに基づき前デジタル処理回路１７及び後デジタル処理回路１８での処理を実行することで、固定データによる擬似的な画像をモニタ７に表示することができるので、モニタ７の画像が突然消えるといった問題が解消できる。

図１４ないし図１６は本発明の実施例４に係わり、図１４は内視鏡装置の構成を示すブロック図、図１５は図１４の前デジタル処理回路あるいは後デジタル処理回路に設けられた故障検知／回避回路の構成を示す図、図１６は図１５の故障検知／回避回路の作用を説明する図である。

実施例４は、実施例３とほとんど同じであるので、異なる点のみ説明し、同一の構成には同じ符号をつけ説明は省略する。

実施例３ではＣＰＵ２０の異常を想定していたが、本実施例では前デジタル処理回路１７及び後デジタル処理回路１８の内部の各処理ブロックの異常を想定した実施例である。

すなわち、図１４に示すように、本実施例の前デジタル処理回路１７及び後デジタル処理回路１８は、故障検知／回避回路を内部の各処理ブロック毎に設けている。

例えば図１５に示すように、前デジタル処理回路１７（あるいは後デジタル処理回路１８）がｎ個の映像処理ブロック８０（ｎ）から構成されている場合、各映像処理ブロック８０（ｉ：ｉ＝１〜ｎ）毎の前後に設けられる第ｉコード加算回路８１（ｉ）、第ｉコード識別回路８２（ｉ）及びセレクタ８３（ｉ）とから各故障検知／回避回路が構成される。

第ｉコード加算回路８１（ｉ）では、図１６に示すように、映像信号のブランキング期間に検知コードを加算して第ｉ映像処理ブロック８０（ｉ）に出力する。そして、第ｉ映像処理ブロック８０（ｉ）での映像処理後に第ｉコード識別回路８２（ｉ）にて加算されている検知コードを識別し、識別結果によりセレクタ８３（ｉ）を制御する。

詳細には、セレクタ８３（ｉ）は、第ｉ映像処理ブロック８０（ｉ）の処理前の映像信号と第ｉ映像処理ブロック８０（ｉ）の処理後の映像信号を選択的に後段の映像処理ブロックに出力する。第ｉコード識別回路８２（ｉ）にて検知コードが識別できない場合には、セレクタ８３（ｉ）は第ｉ映像処理ブロック８０（ｉ）の処理前の映像信号を出力し、第ｉコード識別回路８２（ｉ）にて検知コードが識別できた場合には、セレクタ８３（ｉ）は第ｉ映像処理ブロック８０（ｉ）の処理後の映像信号を出力する。

また、各第ｉコード識別回路８２（ｉ）は識別結果をフラグｉとして出力することが可能となっており、このフラグｉをＣＰＵ２０に出力することで、どの映像処理ブロックで検知コードが識別できなかったかをＣＰＵ２０にて管理することができるようになっている。

識別コードは、映像処理ブロックが正常に処理した際には検知可能であるが、映像処理ブロックに異常があると検知できない。

そこで、本実施例では、識別コードの検知により異常の有無を判別し、異常発生ありを判別した場合、異常が生じた映像処理ブロックでの処理を省いた映像信号を前デジタル処理回路１７（あるいは後デジタル処理回路１８）より出力できるので、モニタ７の画像が消える等の不具合を回避できると共に、フラグｉに基づいてＣＰＵ２０により不具合箇所（異常を起こした映像処理ブロック）を特定することが可能となる。

本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

本発明の実施例１に係る内視鏡装置の構成を示すブロック図 図１のＩ／Ｖ変換＆ゲイン調整回路の構成を示す図 図２のＩ／Ｖ変換＆ゲイン調整回路の作用を説明する第１の図 図２のＩ／Ｖ変換＆ゲイン調整回路の作用を説明する第２の図 図１の異常動作判別回路の構成を示す図 図５の異常動作判別回路の作用を説明する第１の図 図５の異常動作判別回路の作用を説明する第２の図 図５の異常動作判別回路の作用を説明する第３の図 本発明の実施例２に係る内視鏡装置の構成を示すブロック図 図９のエンベロープ検知回路の構成を示す図 図１０のエンベロープ検知回路の作用を説明する図 本発明の実施例３に係る内視鏡装置の構成を示すブロック図 図１２のＣＰＵ監視回路の作用を説明するフローチャート 本発明の実施例４に係る内視鏡装置の構成を示すブロック図 図１４の前デジタル処理回路あるいは後デジタル処理回路に設けられた故障検知／回避回路の構成を示す図 図１５の故障検知／回避回路の作用を説明する図 従来の内視鏡装置の構成を示すブロック図

符号の説明

１…内視鏡装置
３…ＣＣＤ
４…電子内視鏡
６…光源装置
７…モニタ
８…ＣＣＵ
１１…ＦＥＡ
１２…ＣＣＤ電源回路
１３…ドライバ回路
１４…アナログ処理回路
１５…Ａ／Ｄ変換器
１６、２４…ＩＳＯ
１７…前デジタル処理回路
１８…後デジタル処理回路
１９…ＳＳＧ
２０…ＣＰＵ
２１…Ｄ／Ａ変換器
２２…セレクタ
２３…Ｉ／Ｖ変換＆ゲイン調整回路
２５…異常動作判別回路
２６…同期信号加算回路

Claims (5)

1. 撮像手段を有する内視鏡と、
   前記撮像手段を駆動する撮像駆動手段と、
   前記撮像手段からの撮像信号を信号処理して画像信号を生成する信号処理手段と、
   前記撮像信号に基づく疑似画像信号を生成する疑似画像信号生成手段と、
   前記信号処理手段の処理状態を監視する処理監視手段と、
   前記処理監視手段の監視結果に基づき、前記画像信号あるいは前記疑似画像信号を選択する信号選択手段と
   を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
2. 前記処理監視手段は、
   前記撮像駆動手段の駆動電流信号と前記画像信号とを比較して、前記信号処理手段の処理状態を監視する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
3. 前記処理監視手段は、
   前記撮像手段からの前記撮像信号と前記画像信号とを比較して、前記信号処理手段の処理状態を監視する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
4. 前記信号処理手段は、
   前記撮像信号をアナログ処理するアナログ処理手段と、
   前記アナログ処理手段でアナログ処理された映像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
   デジタル信号に変換された前記映像信号をデジタル処理するデジタル処理手段と、
   前記デジタル処理手段における前記デジタル処理を制御する制御手段と
   を備え、
   前記処理監視手段は、
   前記制御手段の制御状態を監視する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
5. 前記信号処理手段は、
   前記撮像信号を複数の処理ブロックでアナログ処理するアナログ処理手段と、
   前記アナログ処理手段でアナログ処理された映像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
   デジタル信号に変換された前記映像信号を複数の処理ブロックデジタル処理するデジタル処理手段と
   を備え、
   前記処理監視手段は、
   前記アナログ処理手段あるいは前記デジタル処理手段の前記複数の処理ブロックにおける処理状態を監視する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。

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