JP2008104535A - 電子内視鏡装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】常時正常なプログラムデータによって信号処理回路を構築する。
【解決手段】ビデオスコープがプロセッサに接続されると、メインコンフィグレーションデータをメモリから読み出し、データが正常であるか否かを判断する（Ｓ１０３）。正常である場合、メインコンフィグレーションデータをそのままＦＰＧＡに書き込む（Ｓ１０４）。一方、正常ではない場合、サブコンフィグレーションデータをメモリから読み出し、データが正常であるか否かを判断する（Ｓ１０９〜Ｓ１１１）。そして、正常である場合、サブコンフィグレーションデータをＦＰＧＡに書き込む（Ｓ１１３）。
【選択図】図２

Description

本発明は、ビデオスコープを備えた電子内視鏡装置に関する。特に、プログラミング可能な論理素子によって信号処理回路を構築する電子内視鏡装置に関する。
電子内視鏡装置のビデオスコープには、スコープ先端部の撮像素子から読み出される画像信号を処理するための信号処理回路が設けられている。ビデオスコープの特性、撮像素子の特性に合った信号処理回路を構築する、あるいは信号処理機能を修正、バージョンアップするため、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのＰＬＤ（Programmable Logic Device）が基板に組み込まれており、プログラムデータに基づいた信号処理動作を実行する。すなわち、信号処理回路の設計図となるコンフィグレーションデータ等のプログラムデータを書き込むことによって、信号処理回路を構築する（特許文献１、特許文献２参照）。
特開２００５−６５８７１号公報 特許第３３８２９７３号公報
ビデオスコープのプロセッサ接続時における過電流等に起因して、コンフィグレーションデータが消去され、あるいはデータの一部が欠損する恐れがある。そのため、使用状況に関係なく安定したプログラムデータの書き込み処理が要求される。
本発明の電子内視鏡装置は、プログラミングデータによって所定の信号処理機能を設定可能な電子内視鏡装置であり、信号処理に関するプログラムデータによって信号処理回路を構築するプログラミング可能な論理素子を備える。ＰＬＤ（Programmable Logic Device）といったプログラミング可能な論理素子としては、ＦＰＧＡ、ＣＰＬＤ、ＰＬＡなど任意の論理素子が適用可能である。電子内視鏡装置は、コンフィグレーションデータなどのプログラムデータを格納可能なプログラムデータ用メモリと、論理素子へプログラムデータを選択的に書き込み可能なプログラム制御手段とを備える。プログラムデータ用メモリは、例えば、ビデオスコープ内部に設けられ、また、論理素子は、例えばビデオスコープ内部に設けられる。
本発明では、同じデータ内容をもつ少なくとも２つのプログラムデータがプログラムデータ用メモリに格納されている。そして、プログラム制御手段が、プログラムデータ用メモリから読み出されたプログラムデータが正常であるか否かを判断する判別手段と、読み出されたプログラムデータが正常である場合、そのまま論理素子へ書き込む一方、正常ではない場合、他のプログラムデータをプログラムデータ用メモリから読み出して論理素子へ書き込むことを特徴とする。
例えば、プログラムデータメモリから読み出して専用回路に書き込み、データ正常判断処理を行えばよい。データ正常判断に関しては、例えばデータ総和値が正常な場合の総和値と一致するか否か判断するなど、任意のデータチェック処理が実行可能である。プログラムデータの数としては、例えば２つのデータ、メインコンフィグレーションデータと予備用のサブコンフィグレーションデータとを用意し、最初にメインコンフィグレーションデータを読み出し、正常でない場合にサブコンフィグレーションデータを書き込むようにする。
読み出すべき他のプログラムデータが正常でない恐れもあるため、判別手段は、読み出された他のプログラムデータが正常であるか否かを判断するのが望ましい。この場合、書き込み手段は、他のプログラムデータが正常であると判断された場合にのみ論理素子へ書き込む。他のプログラムデータも正常でないと判断された場合、さらに別のプログラムデータを書き込むようにすればよい。
次回の使用時において、正常でないと判断されたプログラムデータを利用可能にするため、プログラム制御手段は、正常な他のプログラムデータに基づいて、正常でないと判断されたプログラムデータを上書きなどによって修正するのが望ましい。
また、使用されていない他のプログラムデータをチェックし、常時正常なプログラムデータをバックアップとして格納するため、読み出されていなかった他のプログラムデータを読み出して正常であるか否かを判断する予備判断手段を設けるのがよい。プログラム制御手段は、読み出された他のプログラムデータが正常でない場合、論理素子へ書き込まれた正常なプログラムデータに基づいて、正常でないプログラムデータを修正するのが望ましい。
本発明の電子内視鏡装置のビデオスコープは、信号処理に関するプログラムデータによって信号処理回路を構築するプログラミング可能な論理素子と、同じデータ内容をもつ少なくとも２つのプログラムデータを格納可能なプログラムデータ用メモリと、プログラムデータをプログラムデータから読み出し、論理素子へ選択的に書き込むプログラム制御手段とを備え、プログラム制御手段が、プログラムデータ用メモリに格納するため読み出されたプログラムデータが正常であるか否かを判断する判別手段と、読み出されたプログラムデータが正常である場合、そのまま論理素子へ書き込む一方、正常ではない場合、他のプログラムデータを読み出して論理素子へ書き込む書き込み手段とを有することを特徴とする。
本発明の内視鏡用信号処理装置は、内視鏡の信号処理に関するプログラムデータであって、同じデータ内容をもつ少なくとも２つのプログラムデータを格納可能なプログラムデータ用メモリから所定のプログラムデータを読み出し、読み出されたプログラムデータが正常であるか否かを判断する判別手段と、読み出されたプログラムデータが正常である場合、信号処理に関するプログラムデータによって信号処理回路を構築するプログラミング可能な論理素子へ正常であると判断されたプログラムデータをそのまま書き込む一方、正常ではない場合、他のプログラムデータをプログラムデータ用メモリから読み出して論理素子へ書き込むプログラム制御手段とを備えることを特徴とする。
本発明のプログラムは、内視鏡の信号処理に関するプログラムデータであって、同じデータ内容をもつ少なくとも２つのプログラムデータを格納可能なプログラムデータ用メモリから所定のプログラムデータを読み出し、読み出されたプログラムデータが正常であるか否かを判断する判別手段と、読み出されたプログラムデータが正常である場合、信号処理に関するプログラムデータによって信号処理回路を構築するプログラミング可能な論理素子へ正常であると判断されたプログラムデータをそのまま書き込む一方、正常ではない場合、他のプログラムデータをプログラムデータ用メモリから読み出して論理素子へ書き込むプログラム制御手段とを機能させることを特徴とする。
本発明の内視鏡用信号処理方法は、内視鏡の信号処理に関するプログラムデータであって、同じデータ内容をもつ少なくとも２つのプログラムデータを格納可能なプログラムデータ用メモリから所定のプログラムデータを読み出し、読み出されたプログラムデータが正常であるか否かを判断し、読み出されたプログラムデータが正常である場合、信号処理に関するプログラムデータによって信号処理回路を構築するプログラミング可能な論理素子へ正常であると判断されたプログラムデータをそのまま書き込む一方、正常ではない場合、他のプログラムデータをプログラムデータ用メモリから読み出して論理素子へ書き込むことを特徴とする。
本発明によれば、常時正常なプログラムデータによって信号処理回路を構築することができる。
以下では、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
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。
電子内視鏡装置は、ビデオスコープ１０とプロセッサ３０とを備え、プロセッサ３０には、モニタ４０が接続される。ビデオスコープ１０は、プロセッサ３０に着脱自在に接続され、ビデオスコープ１０がプロセッサ３０に接続されると、電源がプロセッサ３０からビデオスコープ１０へ供給される。これにより、ビデオスコープ１０が電源ＯＮ状態になる。
プロセッサ３０内のランプ３４が点灯すると、ランプ３４から放射された光は、絞り３６、集光レンズ（図示せず）を介してライトガイド１２の入射端１２Ａに入射する。ライトガイド１２はランプ３４の光をスコープ先端部へ伝達し、ライトガイド１２を通った光は、配光レンズ（図示せず）を介してスコープ先端部から射出する。これにより、観察部位が照明される。
観察部位において反射した光は、対物レンズ（図示せず）を通り、ＣＣＤ１４の受光面に到達する。これにより、被写体像がＣＣＤ１４に形成され、被写体像に応じた画像信号が生成される。画像信号はＣＣＤ１４から一定の時間間隔で読み出され、初期回路１６へ送られる。初期回路１６では、増幅処理、Ａ／Ｄ変換などの信号処理が施され、処理された画像信号は、プロセッサ３０の信号処理回路３２へ送られる。ＣＣＤ１４からの画像信号読み出しは、ＣＣＤドライバ１８によって制御され、ここでは、ビデオ規格としてＮＴＳＣ方式に従い、１フィールド分の画像信号が１／６０秒間隔で読み出される。
画像信号処理回路３２では、ホワイトバランス調整、ガンマ補正など画像信号に対して様々な処理が施され、所定のビデオ規格に従った映像信号が生成される。生成された映像信号はモニタ４０へ出力され、これにより、観察画像がモニタ７０に表示される。また、画像信号処理回路３２では、画像信号に基づいて輝度信号が生成される。ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むシステムコントロール回路３１は、プロセッサ３０の動作を制御し、画像信号処理回路３２など各回路へ制御信号を出力する。
絞り３６は、ランプ３４からの照明光の光量を調整するため開閉し、モータなどの駆動部（図示せず）によって駆動される。調光回路３３は、画像信号処理回路３２から送られてくる輝度データに基づき、モニタ４０に表示される被写体像が適正な明るさで維持されるように、絞り２６の開閉動作を制御する。
ビデオスコープ１０には、スコープＣＰＵ１１が設けられており、スコープＣＰＵ１１はビデオスコープ１０の動作を制御する。図示しないビデオスコープ１０内のＲＯＭには、動作制御プログラムが書き込まれている。ビデオスコープ１０がプロセッサ３０に接続されると、通信ピン２３を介してスコープ接続が検出され、システムコントロール回路３１とスコープＣＰＵ１１との間でデータ通信が相互に行われる。
プログラマブルな集積回路であるＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）１３は、コンフィグレーションデータに基づいて信号処理回路を構築する。コンフィグレーションデータは、ビデオスコープ１０内の基板に組み込まれる信号処理回路の機能を設定可能なプログラムデータであり、ＦＰＧＡ１３は、コンフィグレーションデータに合わせ処理、演算を実行する。ビデオスコープ１０の信号処理回路１９を構成するＣＣＤドライバ１８、初期回路２３は、ＦＰＧＡ１３に設定された演算処理動作に基づいて駆動、信号処理回路等が制御される。
ＬＳＩ２１に搭載されたＲＯＭなどのメモリ１７には、コンフィグレーションデータがあらかじめ格納されており、ここでは、同一データ内容であるメインコンフィグレーションデータとサブコンフィグレーションデータとが格納されている。コンフィグデータ回路１５には、メモリ１７から読み出されたメイン（もしくはサブ）コンフィグレーションデータが書き込まれ、後述するようにスコープＣＰＵ１１によってコンフィグレーションデータがチェックされる。そして、ＦＰＧＡ１３に対してメイン（もしくはサブ）コンフィグレーションデータが書き込まれる。
図２は、スコープＣＰＵ１１によって実行されるコンフィグレーションデータの書き込み処理を示したフローチャートである。ビデオスコープ１０がプロセッサ３０に接続されてビデオスコープ１０へ電源が供給されると、処理が開始される。
ステップＳ１０１では、スコープＣＰＵ１１によってメインコンフィグレーションデータがメモリ１７から読み出され、コンフィグデータ回路１５へ送られる。そして、ステップＳ１０２では、メインコンフィグレーションデータが正常であるか否かを判断するためデータの総和が計算される。
ステップＳ１０３では、データの総和値がデータ正常時に算出される目標値と一致しているか否か、すなわちメインコンフィグレーションデータにバグ、欠損など異常がなく、正常であるか否かが判断される。目標値は、あらかじめ図示しないＲＯＭに格納されており、スコープＣＰＵ１１は、記憶された目標値に基づいてデータ異常を検出する。
ステップＳ１０３において、メインコンフィグレーションデータが正常ではないと判断された場合、ステップＳ１０９へ進み、サブコンフィグレーションデータがメモリ１７から読み出される。そして、ステップＳ１１０では、サブコンフィグレーションデータの総和が演算される。ステップＳ１１１では、サブコンフィグレーションデータの総和が目標値と一致するか、すなわちサブコンフィグレーションデータが正常であるか否かが判断される。
ステップＳ１１１において、サブコンフィグレーションデータが正常ではないと判断された場合、ステップ１１２へ進み、モニタ４０に警告表示するため、スコープＣＰＵ１１からシステムコントロール回路３２へ制御信号が出力される。システムコントロール回路３１は、警告に関する文字情報を表示するように、画像信号処理回路３２を制御する。
一方、ステップＳ１１１において、サブコンフィグレーションデータが正常であると判断された場合、ステップＳ１１３へ進み、サブコンフィグレーションデータがＦＰＧＡ１３へ書き込まれる。これにより、サブコンフィグレーションデータに基づいて信号処理回路１９の諸機能が設定される。そしてステップＳ１１４では、正常であるサブコンフィグレーションデータがメモリ１７の欠陥のあるメインコンフィグレーションデータに上書きされ、メインコンフィグレーションデータが修正される。
一方、ステップＳ１０３において、メインコンフィグレーションデータが正常であると判断された場合、ステップＳ１０４へ進み、メインコンフィグレーションデータがＦＰＧＡ１３に書き込まれる。これにより、メインコンフィグレーションデータに基づいて信号処理回路１９の諸機能が設定される。
ステップＳ１０５では、サブコンフィグレーションデータがメモリ１７から読み出されてコンフィグデータ回路１５へ送信され、ステップＳ１０６では、サブコンフィグレーションデータの総和が演算される。そしてステップＳ１０７では、サブコンフィグレーションデータが正常であるか否かが判断される。
ステップＳ１０７においてサブコンフィグレーションデータが正常ではないと判断された場合、ステップＳ１０８へ進み、正常であるメインコンフィグレーションデータが欠陥のあるサブコンフィグレーションデータに上書きされる。これにより、サブコンフィグレーションデータが修正される。
以上のように本実施形態によれば、ビデオスコープ１０がプロセッサ３０に接続されると、メインコンフィグレーションデータがメモリ１７から読み出され、データが正常であるか否かが判断される（Ｓ１０３）。正常である場合、メインコンフィグレーションデータがそのままＦＰＧＡ１３に書き込まれる（Ｓ１０４）。一方、正常ではない場合、サブコンフィグレーションデータがメモリ１７から読み出され、データが正常であるか否かが判断される（Ｓ１０９〜Ｓ１１１）。そして、正常である場合、サブコンフィグレーションデータがＦＰＧＡ１３に書き込まれる（Ｓ１１３）。
このような処理により、コンフィグレーションデータに欠陥があった場合にも、バックアップ用のコンフィグレーションデータによって正常に信号処理回路が構築され、色再現なども常時統一される。
また、メインコンフィグレーションデータが正常でない場合、正常なサブコンフィグレーションデータによって修正されるため、次回使用時においても利用可能となる。また、使用されてないサブコンフィグレーションデータについてもデータチェックするため、常にバックアップ用のコンフィグレーションデータが正常な状態で維持される。
プログラミング可能な論理素子としては、ＰＬＡ、ＧＡＬなど他の論理素子（ＰＬＤ）を適用してもよい。ビデオスコープ内の信号処理回路の構成は任意であり、ホワイトバランス等の画像信号処理を実行してもよい。同一内容のコンフィグレーションデータを３つ以上用意してもよく、データ内容の異なるコンフィグレーションデータそれぞれに２つ以上のデータを用意してもよい。
データのチェック処理としては、総和値の比較、判断以外の処理で実行してもよい。また、スコープ接続時以外においてチェック処理を行ってもよい。また、サブコンフィグレーションデータについて正常である可能性が高いことを考慮すれば、データの正常判断を行わず、そのままサブコンフィグレーションデータを書き込むように構成してもよい。ＦＧＰＡ、コンフィグレーションデータ用メモリなどは、プロセッサ側に組み込むように構成してもよい。コンフィグレーションの修正は、スコープ接続時だけでなく、内視鏡動作中において行ってもよい。
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。 スコープＣＰＵによって実行されるコンフィグレーションデータの書き込み処理を示したフローチャートである。
符号の説明
１０ ビデオスコープ
１１ スコープＣＰＵ
１３ ＦＰＧＡ
１５ コンフィグデータ回路
１７ メモリ
３０ プロセッサ

Claims (11)

  1. 信号処理に関するプログラムデータによって信号処理回路を構築するプログラミング可能な論理素子と、
    同じデータ内容をもつ少なくとも２つのプログラムデータを格納可能なプログラムデータ用メモリと、
    プログラムデータを前記プログラムデータから読み出し、前記論理素子へ選択的に書き込むプログラム制御手段とを備え、
    前記プログラム制御手段が、
    前記プログラムデータ用メモリに格納するため読み出されたプログラムデータが正常であるか否かを判断する判別手段と、
    読み出されたプログラムデータが正常である場合、そのまま前記論理素子へ書き込む一方、正常ではない場合、他のプログラムデータを前記プログラムデータ用メモリから読み出して前記論理素子へ書き込む書き込み手段とを有することを特徴とする電子内視鏡装置。
  2. 前記判別手段が、読み出された他のプログラムデータが正常であるか否かを判断し、
    前記書き込み手段が、他のプログラムデータが正常であると判断された場合に前記論理素子へ書き込むことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
  3. 前記プログラム制御手段が、正常な他のプログラムデータに基づいて、正常でないと判断されたプログラムデータを修正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。
  4. 前記プログラム制御手段が、読み出されなかった他のプログラムデータを読み出して正常であるか否かを判断する予備判断手段を有し、
    他のプログラムデータが正常でないと判断された場合、前記論理素子へ書き込まれた正常なプログラムデータに基づいて、正常でないと判断されたプログラムデータを修正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. 前記プログラムデータ用メモリが、ビデオスコープ内部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
  6. 前記論理素子が、ビデオスコープ内部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
  7. 前記プログラム制御手段が、ビデオスコープがプロセッサに接続された時プログラムデータを書き込むことを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
  8. 信号処理に関するプログラムデータによって信号処理回路を構築するプログラミング可能な論理素子と、
    同じデータ内容をもつ少なくとも２つのプログラムデータを格納可能なプログラムデータ用メモリと、
    プログラムデータを前記プログラムデータから読み出し、前記論理素子へ選択的に書き込むプログラム制御手段とを備え、
    前記プログラム制御手段が、
    前記プログラムデータ用メモリに格納するため読み出されたプログラムデータが正常であるか否かを判断する判別手段と、
    読み出されたプログラムデータが正常である場合、そのまま前記論理素子へ書き込む一方、正常ではない場合、他のプログラムデータを読み出して前記論理素子へ書き込む書き込み手段とを有することを特徴とする電子内視鏡装置のビデオスコープ。
  9. 内視鏡の信号処理に関するプログラムデータであって、同じデータ内容をもつ少なくとも２つのプログラムデータを格納可能なプログラムデータ用メモリから所定のプログラムデータを読み出し、読み出されたプログラムデータが正常であるか否かを判断する判別手段と、
    読み出されたプログラムデータが正常である場合、信号処理に関するプログラムデータによって信号処理回路を構築するプログラミング可能な論理素子へ正常であると判断されたプログラムデータをそのまま書き込む一方、正常ではない場合、他のプログラムデータを前記プログラムデータ用メモリから読み出して前記論理素子へ書き込むプログラム制御手段と
    を備えることを特徴とする内視鏡用信号処理装置。
  10. 内視鏡の信号処理に関するプログラムデータであって、同じデータ内容をもつ少なくとも２つのプログラムデータを格納可能なプログラムデータ用メモリから所定のプログラムデータを読み出し、読み出されたプログラムデータが正常であるか否かを判断する判別手段と、
    読み出されたプログラムデータが正常である場合、信号処理に関するプログラムデータによって信号処理回路を構築するプログラミング可能な論理素子へ正常であると判断されたプログラムデータをそのまま書き込む一方、正常ではない場合、他のプログラムデータを前記プログラムデータ用メモリから読み出して前記論理素子へ書き込むプログラム制御手段と
    を機能させることを特徴とするプログラム。
  11. 内視鏡の信号処理に関するプログラムデータであって、同じデータ内容をもつ少なくとも２つのプログラムデータを格納可能なプログラムデータ用メモリから所定のプログラムデータを読み出し、読み出されたプログラムデータが正常であるか否かを判断し、
    読み出されたプログラムデータが正常である場合、信号処理に関するプログラムデータによって信号処理回路を構築するプログラミング可能な論理素子へ正常であると判断されたプログラムデータをそのまま書き込む一方、正常ではない場合、他のプログラムデータを前記プログラムデータ用メモリから読み出して前記論理素子へ書き込むことを特徴とする内視鏡用信号処理方法。
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