JP2011010879A - Electronic endoscope system - Google Patents

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Akihiro Takahashi
昭博 高橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic endoscope system capable of transmitting the large capacity of sound signals and character signals without changing a transmission route.SOLUTION: In the electronic endoscope system including an image signal processor for outputting the image signals of observation images imaged by an imaging element as digital video signals according to a prescribed format, a transmission system for transmitting the digital video signals according to the prescribed format, and a receiver for demodulating the observation images received through the transmission system and outputting them to a monitor, the image signal processor includes a means for determining that the observation images are to be sent and displayed frame by frame, a means for writing image signals to the leading frame of the digital video signal and writing prescribed signals in a post-stage frame, a means for generating identification signals indicating the kinds of the signals written to the respective frames, and a means for allocating the image signals, the prescribed signals and the identification signals to the digital video signals, and the receiver demodulates the signals on the basis of the identification signals.

Description

本発明は、内視鏡観察画像、音声および文字情報を出力してモニタに表示させる電子内視鏡システムに関する。   The present invention relates to an electronic endoscope system that outputs an endoscope observation image, sound, and text information and displays them on a monitor.

従来の電子内視鏡システムにおいては、特許文献1に示すように、出力信号の形式としてアナログRGB、複合同期信号、コンポジットビデオ信号、Sビデオ信号、およびデジタルビデオ信号が採用されている。また、内視鏡観察画像に、施術者の所見等の音声や患者等に関する文字情報を付加して出力する構成も提案されており、例えば特許文献2に示すように、デジタルビデオ信号出力のブランキング期間に音声信号等を割り当てる構成もある。これらの電子内視鏡システムでは、画像処理のフレームレートが所定の値よりも小さい電子内視鏡を使用して遠隔地にあるモニタにコマ送り画像のデジタルビデオ信号を伝送する場合もある。   In the conventional electronic endoscope system, as shown in Patent Document 1, analog RGB, composite sync signal, composite video signal, S video signal, and digital video signal are employed as output signal formats. In addition, a configuration has been proposed in which voice information such as a practitioner's findings and character information about a patient are added to an endoscopic observation image and output. For example, as shown in Patent Document 2, a digital video signal output block is proposed. There is also a configuration in which an audio signal or the like is assigned during the ranking period. In these electronic endoscope systems, there are cases where a digital video signal of a frame-by-frame image is transmitted to a remote monitor using an electronic endoscope whose image processing frame rate is smaller than a predetermined value.

特開平8−214290号公報JP-A-8-214290 特開平9−9109号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-9109

近年では、施術時に電子内視鏡で撮像した観察画像をリアルタイムで別の部屋や病院、研究室等に送信し、遠隔地にいる医師が観察画像を確認しながら施術者に遠隔指導や遠隔支援を行うなど、遠隔医療においても電子内視鏡を利用できることが望まれている。   In recent years, observation images taken with an electronic endoscope at the time of surgery are transmitted in real time to another room, hospital, laboratory, etc., and a remote doctor provides remote guidance and remote support to the practitioner while checking the observation images It is desired that an electronic endoscope can be used also in telemedicine.

しかし、上記のような従来の構成では、画像信号以外の音声信号や文字信号、遠隔地にある周辺機器の動作を制御するための制御信号等、遠隔地に伝送すべき情報量が増えた場合、伝送するデジタルビデオ信号のブランキング期間にこれらの情報の信号が入りきらなくなるケースが考えられる。このようなケースが生じると、遠隔地に必要な情報を伝送することができなくなるおそれがある。そのため、当該遠隔地にいる医師が、モニタに表示される画像をどのような観点で確認、判断すればよいかがわかりにくくなる等、遠隔医療に不都合をもたらす可能性がある。   However, in the conventional configuration as described above, when the amount of information to be transmitted to a remote location such as a voice signal other than an image signal, a character signal, or a control signal for controlling the operation of a peripheral device at a remote location increases There may be a case where these information signals cannot be received during the blanking period of the digital video signal to be transmitted. When such a case occurs, there is a possibility that necessary information cannot be transmitted to a remote place. For this reason, there is a possibility that it may be inconvenient for telemedicine, for example, it becomes difficult for the doctor in the remote place to confirm and judge from what viewpoint the image displayed on the monitor should be confirmed.

また、情報の伝送量を増やすために伝送ケーブルの信号線を増設したり、より大容量の転送が可能な伝送ケーブルを導入したりすると、伝送ケーブルの敷設や新しい伝送ケーブルに対応する電子内視鏡システムの構築等にかかるコストが発生してしまう。   In addition, if a transmission cable signal line is added to increase the amount of information transmitted, or if a transmission cable capable of transferring a larger capacity is introduced, the transmission of the transmission cable or the electronic endoscope corresponding to the new transmission cable will be performed. Costs such as construction of a mirror system are generated.

本発明は、上記に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、伝送ケーブルの信号線を増設する等のコストを発生させることなく、内視鏡観察画像の情報量を減少させずに、より大容量の音声信号や文字信号、制御信号等の補助データを遠隔地にある受信装置に供給することができる電子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. The object of the present invention is to increase the capacity of audio signals, character signals, control signals, etc. without reducing the amount of information of the endoscopic observation image without incurring the cost of adding a signal line of the transmission cable. It is another object of the present invention to provide an electronic endoscope system that can supply the auxiliary data of a remote controller to a remote receiving device.

本発明に係る電子内視鏡システムは、撮像素子によって撮像された観察画像の画像信号を、所定のフォーマットに合わせて処理して、デジタルビデオ信号として出力する画像信号処理装置と、該デジタルビデオ信号を該所定のフォーマットに対応して伝送する伝送系と、該デジタルビデオ信号を伝送系を介して受信した観察画像を復調してモニタに出力する受信装置とを備え、画像信号処理装置は、撮像素子のフレームレートが所定の値より小さく観察画像がコマ送り表示されるかどうかを判定する判定手段と、判定手段により観察画像がコマ送り表示されると判定された場合に、デジタルビデオ信号の連続する複数のフレームにおいて、先頭フレームに画像信号を書き込み、該先頭フレームに続く後段フレームに該画像信号以外の所定の信号を書き込む信号書き込み手段と、各フレームに書き込まれた信号の種類を示す識別信号を生成する識別信号生成手段と、画像信号と所定の信号と識別信号をデジタルビデオ信号に割り当てる信号割り当て手段とを備え、受信装置は、識別信号に基づいて画像信号および所定の信号を復調する。   An electronic endoscope system according to the present invention includes an image signal processing device that processes an image signal of an observation image captured by an image sensor in accordance with a predetermined format and outputs the processed image signal as a digital video signal, and the digital video signal A transmission system for transmitting the digital video signal corresponding to the predetermined format, and a receiving device for demodulating the observation image received through the transmission system and outputting the demodulated image to a monitor. A determination unit that determines whether or not an observation image is displayed frame by frame when the frame rate of the element is smaller than a predetermined value, and a continuous digital video signal when the determination unit determines that the observation image is frame-by-frame display. In a plurality of frames, an image signal is written in the first frame, and a predetermined signal other than the image signal is written in a subsequent frame following the first frame. A signal writing means for writing, an identification signal generating means for generating an identification signal indicating the type of signal written in each frame, and a signal allocation means for assigning an image signal, a predetermined signal and the identification signal to the digital video signal. The receiving device demodulates the image signal and the predetermined signal based on the identification signal.

好ましくは、画像信号処理装置が、所定の信号として音声信号を生成する音声信号生成手段をさらに備える。また、画像信号処理装置が所定の信号として文字信号を生成する文字信号生成手段をさらに備える。さらに、識別信号は、デジタルビデオ信号のブランキング期間に割り当てられる。このため、画像表示がコマ送りになる場合に、画像データが重複するフレームに種々のデータを割り当てることができるため、内視鏡観察を行うために不可欠な情報だけでなくより効率的な観察を実現するための情報も遠隔地に送ることができる。   Preferably, the image signal processing apparatus further includes an audio signal generation unit that generates an audio signal as a predetermined signal. The image signal processing apparatus further includes character signal generation means for generating a character signal as a predetermined signal. Furthermore, the identification signal is assigned to the blanking period of the digital video signal. For this reason, when image display is frame-by-frame, various data can be assigned to frames where image data overlaps, so that not only information essential for endoscopic observation but also more efficient observation can be performed. Information for realization can also be sent to remote locations.

さらに好ましくは、画像信号処理装置は、複数種類の電子内視鏡を接続することができるように構成される。したがって、画像表示がコマ送りしかできない電子内視鏡を使用する場合や画像表示をコマ送りに切り替えることができる電子内視鏡を使用する場合でも同一の装置において上記の処理を行うことができる。   More preferably, the image signal processing device is configured so that a plurality of types of electronic endoscopes can be connected. Therefore, even when using an electronic endoscope that can only perform frame advance for image display or when using an electronic endoscope that can switch image display to frame advance, the above-described processing can be performed in the same apparatus.

本発明によれば、画像処理のフレームレートが所定の値より小さい電子内視鏡を使用して遠隔地にあるモニタに観察画像のみならず音声、文字情報等の補助データを伝送する際に、伝送ケーブルの信号線を増やすことなく、また信号を削減することなくデータを伝送することができる。したがって、遠隔地においても施術室のモニタと同等の高画質の内視鏡観察画像を表示しながら、より大容量の補助データを受信することができ、経済性の高い電子内視鏡システムを実現することができる。さらに、同じ画像を複数フレームにわたって伝送する必要がなくなるため、伝送効率を上げることができる。   According to the present invention, when transmitting auxiliary data such as voice, character information, etc. as well as an observation image to a remote monitor using an electronic endoscope whose image processing frame rate is smaller than a predetermined value, Data can be transmitted without increasing the number of signal lines of the transmission cable and without reducing signals. Therefore, it is possible to receive a large volume of auxiliary data while displaying a high-quality endoscopic observation image equivalent to a monitor in the operation room even in a remote place, and realize a highly economical electronic endoscope system. can do. Furthermore, since it is not necessary to transmit the same image over a plurality of frames, transmission efficiency can be improved.

本発明の一実施形態である電子内視鏡システム全体の概略を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an outline of an entire electronic endoscope system according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態である電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electronic endoscope system which is one Embodiment of this invention. (a)および(b)は、本発明の一実施形態である電子内視鏡システムにおいて伝送されるデジタルビデオ信号のフレームを示す図である。(A) And (b) is a figure which shows the flame | frame of the digital video signal transmitted in the electronic endoscope system which is one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態である電子内視鏡システムにおける信号処理の概略を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline of the signal processing in the electronic endoscope system which is one Embodiment of this invention. (a)および(b)は、アナログビデオ信号とデジタルビデオ信号を示す模式図である。(A) And (b) is a schematic diagram which shows an analog video signal and a digital video signal. デジタルビデオ信号における画像信号の多重化を示す図である。It is a figure which shows the multiplexing of the image signal in a digital video signal.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態における電子内視鏡システムについて説明する。なお、複数の図にまたがって同じ部材を示す場合は同じ番号を付すこととする。   Hereinafter, an electronic endoscope system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same number is attached | subjected, when showing the same member over several figures.

図1は、本発明の一実施形態における電子内視鏡システム全体の概略を示すブロック図である。なお、本実施形態では、撮像素子の性能上、画像処理のフレームレートが5fps(frames per second)であり画像表示がコマ送りとなる電子内視鏡1(例えば、共焦点内視鏡や拡大内視鏡等)がビデオプロセッサ2に接続されている。ビデオプロセッサ2から出力されるデジタルビデオ信号は、NTSC(National Television System Committee)方式で遠隔地の受信装置3に転送される。NTSCレートの場合、1秒間に30枚の画像が転送される。ところが、本実施形態におけるコマ送り表示の場合、1秒間に5コマの画像しか転送できず、1コマあたり6枚の同じ画像が転送される。電子内視鏡1の電気的消去可能読み取り専用メモリ(EEPROM)10には、画素数やフレームレート等、撮像素子6固有のプロパティ情報があらかじめ格納されている。電子内視鏡1がビデオプロセッサ2に接続されると、EEPROM10に格納されているプロパティ情報がペリフェラルドライブ14に読み込まれた後にシステムコントロール部15に送られる。EEPROM10内のプロパティ情報のうち、ビデオプロセッサ2から送信されるデジタルビデオ信号の復調や出力を行うために必要な画素数やフレームレート等の情報は受信装置3に送られる。   FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the entire electronic endoscope system according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, due to the performance of the image sensor, the electronic endoscope 1 (for example, a confocal endoscope or an enlarged endoscope) in which the frame rate of image processing is 5 fps (frames per second) and the image display is frame advance. A endoscope or the like) is connected to the video processor 2. The digital video signal output from the video processor 2 is transferred to the remote receiving device 3 by the NTSC (National Television System Committee) method. In the case of the NTSC rate, 30 images are transferred per second. However, in the case of frame advance display in this embodiment, only 5 frames can be transferred per second, and 6 identical images are transferred per frame. The electrically erasable read-only memory (EEPROM) 10 of the electronic endoscope 1 stores property information unique to the image sensor 6 such as the number of pixels and the frame rate. When the electronic endoscope 1 is connected to the video processor 2, property information stored in the EEPROM 10 is read into the peripheral drive 14 and then sent to the system control unit 15. Of the property information in the EEPROM 10, information such as the number of pixels and the frame rate necessary for demodulating and outputting the digital video signal transmitted from the video processor 2 is sent to the receiving device 3.

ビデオプロセッサ2の光源部17で発生した光は、ライトガイド7によって電子内視鏡1の挿入部の先端に伝搬され、照明光として患者の体腔内の観察対象物に照射される。なお、光源部17は、いずれも図示しないものの、ハロゲンランプやキセノンランプ、白色LED等種々の光源、光源の光を集光する集光レンズ、光源からの白色光を赤(R)、緑(G)、青(B)の光に順次色分解するためのカラーフィルタ、画像信号をフレームメモリに書き込む際のタイミングパルスや垂直同期信号に同期してカラーフィルタが回転するようにカラーフィルタの速度と位相を制御するためのカラーフィルタ回転制御回路、照明光の光量を調整するための光量絞り、光量絞りを制御する回路等を有し、面順次方式にて照明光を生成する。撮像素子6の撮像面は、電子内視鏡1の挿入部において、挿入部の先端に設けられた対物光学系(図示せず)によって観察対象物の像が結ばれる位置に配置されている。また、内視鏡の操作部に設けられた各種操作用のボタン8を操作することにより、操作信号がビデオプロセッサ2内のシステムコントロール部15に送られ、静止画像や動画の記録、送気、送水等の種々の処理が行なわれる。   The light generated by the light source unit 17 of the video processor 2 is propagated to the distal end of the insertion unit of the electronic endoscope 1 by the light guide 7 and irradiated as an illumination light onto the observation target in the patient's body cavity. Although not shown, the light source unit 17 includes various light sources such as a halogen lamp, a xenon lamp, and a white LED, a condensing lens that collects light from the light source, and white light from the light source as red (R) and green ( G), a color filter for sequentially separating the light into blue (B) light, and the speed of the color filter so that the color filter rotates in synchronization with a timing pulse or a vertical synchronization signal when the image signal is written in the frame memory. It has a color filter rotation control circuit for controlling the phase, a light amount diaphragm for adjusting the amount of illumination light, a circuit for controlling the light amount diaphragm, and the like, and generates illumination light by a frame sequential method. The imaging surface of the imaging device 6 is disposed at a position where an image of the observation object is formed by an objective optical system (not shown) provided at the distal end of the insertion portion in the insertion portion of the electronic endoscope 1. Further, by operating various operation buttons 8 provided in the operation unit of the endoscope, an operation signal is sent to the system control unit 15 in the video processor 2 to record a still image or a moving image, supply air, Various treatments such as water supply are performed.

撮像素子6によって光電変換された撮像信号はドライブ回路9によってプリプロセス部11に送られる。プリプロセス部11は、撮像信号に増幅、サンプルホールド処理、A/D変換、ノイズ除去等の前処理を施すことにより、画像信号を抽出する。抽出された画像信号はタイミング回路12を介してホストプロセス部13に送られる。ホストプロセス部13は、画像信号に文字情報や音声情報を割り当てる等の処理を施して、例えば施術室内に設置されているテレビモニタ(図示せず)等で画像を表示するためにアナログ形式のビデオ信号を出力するだけでなく、遠隔地のテレビモニタ4で画像を表示するためにデジタル形式のビデオ信号を出力する。なお、遠隔地で画像を表示する場合は、出力されたデジタルビデオ信号を受信装置3にて受信する。受信装置3は、デジタルビデオ信号から画像信号や文字信号、音声信号を抽出する。また、受信装置3は、画像信号をデジタルビデオ信号やRGBビデオ信号、コンポジットビデオ信号、Sビデオ信号等に変換して各種モニタにて画像の表示を行ったり、文字情報の表示や音声の再生を行ったりする。また、受信装置3にVTR5を接続して、画像、文字情報、音声等を記録することもできる。   The imaging signal photoelectrically converted by the imaging element 6 is sent to the preprocessing unit 11 by the drive circuit 9. The preprocessing unit 11 extracts an image signal by performing preprocessing such as amplification, sample hold processing, A / D conversion, and noise removal on the imaging signal. The extracted image signal is sent to the host process unit 13 via the timing circuit 12. The host process unit 13 performs processing such as assigning character information and audio information to the image signal, and displays an analog video to display an image on a television monitor (not shown) or the like installed in the treatment room, for example. In addition to outputting a signal, a digital video signal is output to display an image on a remote television monitor 4. In addition, when displaying an image in a remote place, the output digital video signal is received by the receiving device 3. The receiving device 3 extracts an image signal, a character signal, and an audio signal from the digital video signal. The receiving device 3 converts the image signal into a digital video signal, an RGB video signal, a composite video signal, an S video signal, etc., displays an image on various monitors, displays character information, and reproduces sound. To go. In addition, the VTR 5 can be connected to the receiving device 3 to record images, text information, voice, and the like.

システムコントロール部15は、電子内視鏡1のEEPROM10から得られる撮像素子6のフレームレートに関する情報に基づいて画像表示がコマ送りになるかどうかを判定し、撮像素子6やビデオプロセッサ2等の制御を切り替える。また、システムコントロール部15は、電子内視鏡1内のEEPROM10に格納されている情報、ボタン8やパネルスイッチ18の操作、およびキーボード19からの入力に基づいてプリプロセス部11、タイミング回路12、ホストプロセス部13、音声信号処理回路16の動作を制御する。例えば、システムコントロール部15はフレームレートの情報に基づいてタイミング回路12の動作を制御する。なお、画像表示がコマ送りにならないと判定された場合は、システムコントロール部15は従来の画像処理に従って信号を出力するように画像処理装置内の各部の動作を制御する。   The system control unit 15 determines whether or not image display is frame-by-frame based on information about the frame rate of the image sensor 6 obtained from the EEPROM 10 of the electronic endoscope 1 and controls the image sensor 6 and the video processor 2. Switch. In addition, the system control unit 15 is based on information stored in the EEPROM 10 in the electronic endoscope 1, operation of the buttons 8 and the panel switch 18, and input from the keyboard 19, the preprocessing unit 11, the timing circuit 12, The operation of the host process unit 13 and the audio signal processing circuit 16 is controlled. For example, the system control unit 15 controls the operation of the timing circuit 12 based on the frame rate information. When it is determined that the image display is not frame advance, the system control unit 15 controls the operation of each unit in the image processing apparatus so as to output a signal according to conventional image processing.

ビデオプロセッサ2の表示部(図示せず)には、パネルスイッチ18における設定に従って、現在の電子内視鏡の操作状況や観察画像の処理状況を示す文字情報が表示される。また、施術室内に設置されているテレビモニタや遠隔地のテレビモニタ4には、内視鏡観察画像の他に、現在時刻や患者名、施術者の所見やコメント等、種々の文字情報が、自動的またはキーボード19からの入力に従って表示される。さらに、マイクロホン等を介して、施術者の施術に関する情報等が音声信号処理回路16に音声入力される。   On the display unit (not shown) of the video processor 2, character information indicating the current operation status of the electronic endoscope and the processing status of the observation image is displayed according to the setting in the panel switch 18. In addition to the endoscope observation image, various character information such as the current time, patient name, practitioner's findings and comments are displayed on the TV monitor 4 and the remote TV monitor 4 installed in the operation room. It is displayed automatically or in accordance with an input from the keyboard 19. Further, information related to the treatment of the practitioner is input to the audio signal processing circuit 16 via a microphone or the like.

図2は、本発明の一実施形態における上記の構成を具体的に示すブロック図である。撮像素子6から出力される撮像信号は、プリプロセス部11の増幅器(AMP)20において増幅された後、サンプルホールド回路21により画像信号が抽出され、アナログデジタル変換回路22にてデジタル信号化されてタイミング回路12に送られる。タイミング回路12は、システムコントロール部15の制御により、撮像素子6から蓄積電荷が送出されるタイミングと同期して、順次、赤(R)、緑(G)、青(B)の各色の画像信号を各々対応するフレームメモリR23a、フレームメモリG23b、フレームメモリB23cに記憶させる。三色の画像信号は、各フレームメモリ23a,23b,23cから同時に読み出され、文字信号処理回路25から出力される文字信号が重畳されつつ、各デジタルアナログ変換回路24a,24b,24cおよびマトリクス回路27に送られる。R,G,Bの各フレームメモリ用のデジタルアナログ変換回路24a,24b,24cに送られた画像信号は、アナログ信号に変換された後、そのままRGBのビデオ信号として出力されたり、RGBエンコーダ25を介してコンポジットビデオ信号やSビデオ信号として出力されたりして、施術室内のモニタに表示される。   FIG. 2 is a block diagram specifically showing the above-described configuration in one embodiment of the present invention. An imaging signal output from the imaging device 6 is amplified by an amplifier (AMP) 20 of the preprocessing unit 11, and then an image signal is extracted by a sample hold circuit 21 and converted into a digital signal by an analog / digital conversion circuit 22. It is sent to the timing circuit 12. The timing circuit 12 is sequentially controlled by the system control unit 15 in synchronization with the timing at which the accumulated charge is sent from the image sensor 6, and sequentially outputs image signals of red (R), green (G), and blue (B). Are stored in the corresponding frame memory R23a, frame memory G23b, and frame memory B23c, respectively. The three-color image signals are simultaneously read from the frame memories 23a, 23b, and 23c, and the character signals output from the character signal processing circuit 25 are superimposed, while the digital / analog conversion circuits 24a, 24b, and 24c and the matrix circuit are superimposed. 27. The image signals sent to the digital / analog conversion circuits 24a, 24b, and 24c for the R, G, and B frame memories are converted into analog signals and then output as RGB video signals as they are, or the RGB encoder 25 is used. Or output as a composite video signal or an S video signal, and displayed on a monitor in the treatment room.

マトリクス回路27では、R,G,Bの各デジタル信号は、例えば輝度信号Y、色差信号Cr,Cbのサンプリング周波数の比率が4:2:2となるように、輝度信号Y、色差信号Cr(=R−Y)およびCb(=B−Y)に変換される。サンプリング周波数は、ここではYについては13.5MHz、Cr,Cbについてはそれぞれ6.75MHzとし、クロック周波数はYのサンプリング周波数の2倍の27MHzとする。サンプリングは、Cb,Y,Crの順に行われる。また、各信号の走査線1ラインの有効画像期間のサンプル数は、Yが720サンプル、Cr,Cbがそれぞれ360サンプルで、合計1440サンプルとする。   In the matrix circuit 27, each of the R, G, and B digital signals has a luminance signal Y and a color difference signal Cr ((r) such that the ratio of the sampling frequency of the luminance signal Y and the color difference signals Cr and Cb is 4: 2: 2, for example. = R−Y) and Cb (= B−Y). Here, the sampling frequency is 13.5 MHz for Y, 6.75 MHz for Cr and Cb, and the clock frequency is 27 MHz, which is twice the sampling frequency of Y. Sampling is performed in the order of Cb, Y, Cr. In addition, the number of samples in the effective image period of each scanning line of each signal is 720 samples for Y, 360 samples for Cr and Cb, and 1440 samples in total.

マトリクス回路27から出力された輝度信号Y、色差信号Cr,Cbおよび文字信号は、デジタル信号処理回路28に送られる。また、音声信号処理回路16から出力される音声信号も、デジタル信号処理回路28に送られる。デジタル信号処理回路28は、フレームレート等の情報に基づいてデジタルビデオ信号の有効画像期間に割り当てられる信号の種類を判定する。   The luminance signal Y, the color difference signals Cr and Cb, and the character signal output from the matrix circuit 27 are sent to the digital signal processing circuit 28. The audio signal output from the audio signal processing circuit 16 is also sent to the digital signal processing circuit 28. The digital signal processing circuit 28 determines the type of signal assigned to the effective image period of the digital video signal based on information such as the frame rate.

図3(a)および(b)は、画像表示がコマ送りである場合に、ビデオプロセッサから出力されるデジタルビデオ信号の伝送状態を示す模式図である。なお、便宜上、フレーム103と106の間の2フレームとフレーム203と206の間の2フレームは省略している。図3(a)に示すように、従来、撮像素子のフレームレートが5fpsであってコマ送りのデジタルビデオ信号を伝送する場合は、同じ画像を所定のフレーム数だけ連続して伝送する。したがって、例えばフレーム101〜206のフレームについて考えると、フレーム101〜106およびフレーム201〜206のそれぞれ6つのフレームには同じ画像データが書き込まれる。このため、信号の伝送効率が低い。そこで、図3(b)に示すように、本実施形態においては、表示される画像は先頭のフレーム101,201のみに割り当てられ、次に表示される画像を割り当てるまでに伝送される後段のフレーム102〜106,202〜206においては、音声信号や文字信号、制御信号等の補助データを有効画像期間に割り当てる。なお、これらの処理は、フレーム301以降のフレームについても同様に行う。これにより、補助データの情報量がブランキング期間に入りきらない場合でも、伝送経路やビデオプロセッサの構成を変えることなく、補助データを漏れなく伝送することができる。なお、有効画像期間に補助データを割り当てる処理が行われていないときは、有効画像期間は空の領域としてその期間の前後に同期ワードが付加されて伝送される。また、次に表示される画像をフレームに割り当てるタイミングは、システムコントロール部15において撮像素子6のフレームレートに基づいて決定される。   FIGS. 3A and 3B are schematic diagrams showing a transmission state of a digital video signal output from the video processor when the image display is frame advance. For convenience, the two frames between the frames 103 and 106 and the two frames between the frames 203 and 206 are omitted. As shown in FIG. 3A, conventionally, when a frame rate of an imaging device is 5 fps and a frame-advanced digital video signal is transmitted, the same image is continuously transmitted by a predetermined number of frames. Therefore, for example, when considering the frames 101 to 206, the same image data is written in the six frames 101 to 106 and the frames 201 to 206, respectively. For this reason, the signal transmission efficiency is low. Therefore, as shown in FIG. 3B, in the present embodiment, the displayed image is assigned only to the first frames 101 and 201, and the subsequent frame transmitted until the next displayed image is assigned. In 102 to 106 and 202 to 206, auxiliary data such as a voice signal, a character signal, and a control signal is assigned to an effective image period. Note that these processes are performed in the same manner for frames after the frame 301. Thereby, even when the information amount of auxiliary data does not completely enter the blanking period, the auxiliary data can be transmitted without omission without changing the transmission path and the configuration of the video processor. When the process of assigning auxiliary data to the effective image period is not performed, the effective image period is transmitted as an empty area with a synchronization word added before and after that period. The timing for assigning the next image to be displayed to the frame is determined by the system control unit 15 based on the frame rate of the image sensor 6.

また、図4に、デジタル信号処理回路28における画像信号と補助データの処理の概略を示すフローチャートを示す。システムコントロール部15は、EEPROM10に格納されている情報を取得しているため、1コマに含まれるフレーム数が6であることや、後段のフレームに書き込むことができるデータサイズが5フレーム分であることを把握している。ステップS101において、デジタル信号処理回路28はマトリクス回路27から画像信号を受信したかどうかを判断する。画像信号を受信するまでS101を繰り返す。画像信号を受信すると、ステップS102において、受信した画像信号を先頭のフレームに書き込む。次にステップS103に進み、文字信号処理回路25により重畳された文字情報や音声信号処理回路16から入力された音声情報を補助データとして、これらの補助データが存在するかどうかを判定する。補助データが存在する場合はステップS104に進み後段フレームに文字情報または音声情報いずれかの補助データが書き込まれる。補助データが存在しない場合はこのフローチャートにおけるループ処理を終了する。ステップS104で後段フレームに補助データを書き込んだら、ステップS105に進み、後段フレームの有効画像期間内に空き領域が存在するかどうかを判定する。まだ空き領域が存在する場合はステップS103に進み、再度、ステップS103からステップS105を繰り返し、空き領域が存在しない場合は処理を終了する。各コマに対して上記処理を実行することにより、デジタル信号処理回路28は、受信した画像信号と補助データの信号を1コマ内の各フレームに書き込む。なお、補助データは、デジタル信号処理回路28によって適当なサイズに任意に分割されて後段フレームに書き込まれる。したがって、音声情報または文字情報が1コマ内の複数のフレームにまたがって書き込まれても、複数のコマにまたがって書き込まれてもよい。   FIG. 4 is a flowchart showing an outline of processing of an image signal and auxiliary data in the digital signal processing circuit 28. Since the system control unit 15 acquires the information stored in the EEPROM 10, the number of frames included in one frame is 6, and the data size that can be written in the subsequent frame is 5 frames. I know that. In step S <b> 101, the digital signal processing circuit 28 determines whether an image signal is received from the matrix circuit 27. S101 is repeated until an image signal is received. When the image signal is received, in step S102, the received image signal is written in the first frame. Next, the process proceeds to step S103, and character information superimposed by the character signal processing circuit 25 and voice information input from the voice signal processing circuit 16 are used as auxiliary data to determine whether or not such auxiliary data exists. If auxiliary data exists, the process proceeds to step S104, and auxiliary data of either character information or voice information is written in the subsequent frame. If there is no auxiliary data, the loop process in this flowchart is terminated. After the auxiliary data is written in the subsequent frame in step S104, the process proceeds to step S105, and it is determined whether or not there is an empty area in the effective image period of the subsequent frame. If there is still a free area, the process proceeds to step S103, and steps S103 to S105 are repeated again. If there is no free area, the process ends. By executing the above processing for each frame, the digital signal processing circuit 28 writes the received image signal and auxiliary data signal to each frame in one frame. The auxiliary data is arbitrarily divided into an appropriate size by the digital signal processing circuit 28 and written in the subsequent frame. Therefore, voice information or character information may be written across a plurality of frames in one frame or may be written across a plurality of frames.

デジタル信号処理回路28は、上記のように信号をフレームに書き込むとともに、書き込んだ信号の種類等を示す識別信号を生成して画像信号、文字信号、および音声信号とともにマルチプレクサ29に送る。マルチプレクサ29において、同期ワード発生回路31から出力される同期ワードが有効画像期間の前後に付加される。なお、識別信号は、デジタルビデオ信号のブランキング期間に割り当てられる。そして、画像信号、文字信号、音声信号、および識別信号が多重化される。ここで、ブランキング期間とは、画像の1ライン分に相当する有効画像期間を特定する同期ワードの間、すなわち、デジタルビデオ信号において、ある有効画像期間の終了を示す同期ワードと次の有効画像期間の開始を示す同期ワードとの間に介在し、本来は何らの情報も有しない期間を意味する。したがって、デジタルビデオ信号のブランキング期間に上記のような信号を割り当てても、有効画像期間に割り当てられている信号自体には何ら影響を及ぼさない。   The digital signal processing circuit 28 writes the signal in the frame as described above, generates an identification signal indicating the type of the written signal, and sends it to the multiplexer 29 together with the image signal, the character signal, and the audio signal. In the multiplexer 29, the synchronization word output from the synchronization word generation circuit 31 is added before and after the effective image period. The identification signal is assigned to the blanking period of the digital video signal. Then, the image signal, the character signal, the sound signal, and the identification signal are multiplexed. Here, the blanking period is a synchronization word that specifies an effective image period corresponding to one line of an image, that is, a synchronization word indicating the end of a certain effective image period and the next effective image in the digital video signal. It means a period that is interposed between the synchronization word indicating the start of the period and originally has no information. Therefore, even if a signal as described above is assigned to the blanking period of the digital video signal, the signal assigned to the effective image period has no effect.

図5(a)および(b)は、アナログビデオ信号とデジタルビデオ信号における、有効画像期間とブランキング期間と同期ワードの関係を示す図である。図5(a)がアナログビデオ信号を示し、図5(b)がそのアナログビデオ信号に対応するデジタルビデオ信号を示す。上記の処理により、図5(a)に示すようなアナログ形式の画像信号は、図5(b)に示すようなデジタル形式の画像信号に変換されて、マルチプレクサ29から出力される。デジタル形式の画像信号では、走査線1ライン分の有効画像期間の前後に、同期ワード発生回路31から出力される同期ワードが記録されている。受信装置3は、この同期ワードを検出し、同期ワードで挟まれている信号を画像データとして抽出する。   FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating the relationship between the effective image period, the blanking period, and the synchronization word in the analog video signal and the digital video signal. FIG. 5A shows an analog video signal, and FIG. 5B shows a digital video signal corresponding to the analog video signal. By the above processing, an analog image signal as shown in FIG. 5A is converted into a digital image signal as shown in FIG. In the digital image signal, the synchronization word output from the synchronization word generation circuit 31 is recorded before and after the effective image period for one scanning line. The receiving device 3 detects this synchronization word and extracts a signal sandwiched between the synchronization words as image data.

図6は、有効画像期間における信号の多重化を示す図である。マトリクス回路27からデジタル信号処理回路28を介して出力された輝度信号Y1,Y2,Y3,Y4・・・と色差信号Cr1,Cr2,Cr3・・・およびCb1,Cb2,Cb3・・・は、マルチプレクサ29において、Cb1,Y1,Cr1,Y2,Cb2,Y3,Cr2,Y4,Cb3・・・の順に多重化される。この多重化処理により、1系統のパラレルデジタル信号が生成される。   FIG. 6 is a diagram illustrating signal multiplexing in the effective image period. The luminance signals Y1, Y2, Y3, Y4... And the color difference signals Cr1, Cr2, Cr3... And Cb1, Cb2, Cb3... Output from the matrix circuit 27 via the digital signal processing circuit 28 are multiplexers. 29, multiplexing is performed in the order of Cb1, Y1, Cr1, Y2, Cb2, Y3, Cr2, Y4, Cb3. By this multiplexing processing, one parallel digital signal is generated.

このように多重化された信号はパラレルデジタルビデオ信号としてデジタル出力回路30に送られ、デジタル出力回路30によってシリアルデジタルビデオ信号に変換された後、最下位ビット(LSB)から遠隔地に向けてSDフォーマット対応の伝送系にて伝送される。なお、文字信号や音声信号等を付加するかどうかの操作は、電子内視鏡1に設けられているボタン、ビデオプロセッサ2側のパネルスイッチ18やキーボード19等から行うことができる。   The multiplexed signal is sent to the digital output circuit 30 as a parallel digital video signal, converted into a serial digital video signal by the digital output circuit 30, and then SD from the least significant bit (LSB) toward the remote location. It is transmitted in a format compatible transmission system. Note that whether or not to add a character signal, a voice signal, or the like can be performed from a button provided on the electronic endoscope 1, a panel switch 18 on the video processor 2 side, a keyboard 19, or the like.

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、ホストプロセス部13内において10本の信号線(バス)で伝送されている。デジタル出力回路30では、1ビットずつデジタルビデオ信号を外部へ出力するため、ビット列の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、デジタルビデオ信号が、受信装置3へシリアル伝送される。なお、デジタルビデオ信号に圧縮処理を施してIEEE1394規格に沿って出力してもよい。   Each of the digital luminance signal Y and the color difference signals Cb and Cr is composed of a 10-bit bit string, and is transmitted through the 10 signal lines (buses) in the host process unit 13. Since the digital output circuit 30 outputs the digital video signal to the outside bit by bit, the bit data reading from the LSB of the bit string and the right shift operation toward the most significant bit (MSB) are alternately executed. As a result, the digital video signal is serially transmitted to the receiving device 3. Note that the digital video signal may be compressed and output in accordance with the IEEE 1394 standard.

次に遠隔地側にある受信装置3における処理について、再び図2を参照しながら説明する。受信装置3のビデオデコーダ回路32およびタイミング回路34は、ビデオプロセッサ2から送られてきた撮像素子6に関するプロパティ情報に基づいて信号処理を行う。受信したシリアルデジタルビデオ信号は、ビデオデコーダ回路32においてパラレルデジタルビデオ信号に再変換される。そして、ビデオデコーダ回路32は、タイミング回路34が出力する同期信号に基づいてビデオ信号内のブランキング期間や同期ワードを検出し、画像信号や識別信号等をビデオ信号から分離する。分離された画像信号は復調されてビデオデコーダ回路32内の画像メモリ(図示せず)に格納された後、デジタルエンコーダ33に送られてRGBのビデオ信号やコンポジットビデオ信号、Sビデオ信号等のアナログコンポーネント信号に変換されて出力される。分離された音声信号や文字信号は復調された後、それぞれ音声信号出力回路35および文字信号処理回路36を介して出力される。また、分離された制御情報は目的の周辺機器に送られる。なお、ビデオデコーダ回路32は、パラレルデジタルビデオ信号をそのままデジタルビデオ信号対応のモニタに出力することもできる。   Next, processing in the receiving device 3 at the remote site will be described with reference to FIG. 2 again. The video decoder circuit 32 and the timing circuit 34 of the receiving device 3 perform signal processing based on property information regarding the image sensor 6 sent from the video processor 2. The received serial digital video signal is reconverted into a parallel digital video signal in the video decoder circuit 32. The video decoder circuit 32 detects a blanking period and a synchronization word in the video signal based on the synchronization signal output from the timing circuit 34, and separates an image signal, an identification signal, and the like from the video signal. The separated image signal is demodulated and stored in an image memory (not shown) in the video decoder circuit 32, and then sent to the digital encoder 33 to receive analog signals such as RGB video signal, composite video signal, and S video signal. It is converted into a component signal and output. The separated voice signal and character signal are demodulated and then output through the voice signal output circuit 35 and the character signal processing circuit 36, respectively. The separated control information is sent to the target peripheral device. The video decoder circuit 32 can also output the parallel digital video signal as it is to a monitor compatible with the digital video signal.

以上が、本発明の電子内視鏡システムに関する説明である。上記の説明では、画像表示がコマ送りになる電子内視鏡を使用した場合についてのみ記載しているが、撮像素子のフレームレートが異なる複数種類の電子内視鏡をビデオプロセッサに接続することができる構成を用いてもよい。また、コマ送り表示になるかどうかの判定は、撮像素子のフレームレートの他、モニタ等の映像機器のフレームレートを考慮して行うことも可能である。なお、本発明を実施する上で、デジタルビデオ信号のサンプル数および周波数や、撮像素子のフレームレートは上述した値に限られず、本発明を適用するシステムの態様に合わせて適宜変更することができる。また、上記の説明では面順次方式で撮像した場合を想定しているが、同時方式の撮像方式を採用してもよい。すなわち、光源の白色光をそのままライトガイドに集光して伝送させて観察対象物に照射し、撮像素子上にオンチップ化された補色フィルタによって補色信号を分離し、この補色信号をRGBの原色信号に変換して、この原色信号を色差マトリクスによって色差信号R−Y,B−Yを得ることができる。   The above is the description regarding the electronic endoscope system of the present invention. In the above description, only the case of using an electronic endoscope in which image display is frame-by-frame is described, but it is possible to connect a plurality of types of electronic endoscopes having different image sensor frame rates to a video processor. A possible configuration may be used. Further, it is possible to determine whether or not to perform frame advance display in consideration of the frame rate of a video device such as a monitor in addition to the frame rate of the image sensor. In implementing the present invention, the number and frequency of the digital video signal and the frame rate of the image sensor are not limited to the above-described values, and can be changed as appropriate according to the mode of the system to which the present invention is applied. . In the above description, it is assumed that an image is captured by the frame sequential method, but a simultaneous imaging method may be adopted. In other words, the white light of the light source is collected as it is on the light guide and transmitted to irradiate the object to be observed, and the complementary color signal is separated by an on-chip complementary color filter on the image sensor, and this complementary color signal is converted into the RGB primary color. It is possible to obtain color difference signals RY and BY by converting the primary color signal into a signal and using a color difference matrix.

1 電子内視鏡
6 撮像素子
12 タイミング回路
15 システムコントロール部
16 音声信号処理回路
28 デジタル信号処理回路
29 マルチプレクサ
30 デジタル出力回路
31 同期ワード発生回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electronic endoscope 6 Image pick-up element 12 Timing circuit 15 System control part 16 Audio | voice signal processing circuit 28 Digital signal processing circuit 29 Multiplexer 30 Digital output circuit 31 Synchronous word generation circuit

Claims (5)

撮像素子によって撮像された観察画像の画像信号を、所定のフォーマットに合わせて処理して、デジタルビデオ信号として出力する画像信号処理装置と、該デジタルビデオ信号を該所定のフォーマットに対応して伝送する伝送系と、該デジタルビデオ信号を該伝送系を介して受信した観察画像を復調してモニタに出力する受信装置と、を備える電子内視鏡システムにおいて、
前記画像信号処理装置は、
前記撮像素子のフレームレートが所定の値より小さく前記観察画像がコマ送り表示されるかどうかを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記観察画像がコマ送り表示されると判定された場合に、前記デジタルビデオ信号の連続する複数のフレームにおいて、先頭フレームに前記画像信号を書き込み、該先頭フレームに続く後段フレームに該画像信号以外の所定の信号を書き込む信号書き込み手段と、
各フレームに書き込まれた信号の種類を示す識別信号を生成する識別信号生成手段と、
前記画像信号と前記所定の信号と前記識別信号を前記デジタルビデオ信号に割り当てる信号割り当て手段と、
を備え、
前記受信装置は、前記識別信号に基づいて前記画像信号および前記所定の信号を復調する、
ことを特徴とする電子内視鏡システム。
An image signal processing apparatus that processes an image signal of an observation image picked up by the image pickup device according to a predetermined format and outputs the processed signal as a digital video signal, and transmits the digital video signal corresponding to the predetermined format In an electronic endoscope system comprising: a transmission system; and a reception device that demodulates an observation image received through the transmission system and outputs the image to a monitor.
The image signal processing apparatus includes:
A determination unit that determines whether or not the observation image is frame-by-frame displayed with a frame rate of the image sensor smaller than a predetermined value;
When the determination means determines that the observation image is displayed frame by frame, the image signal is written in a leading frame in a plurality of consecutive frames of the digital video signal, and the subsequent frame following the leading frame Signal writing means for writing a predetermined signal other than the image signal;
Identification signal generating means for generating an identification signal indicating the type of signal written in each frame;
Signal allocating means for allocating the image signal, the predetermined signal, and the identification signal to the digital video signal;
With
The receiver demodulates the image signal and the predetermined signal based on the identification signal;
An electronic endoscope system characterized by that.
前記画像信号処理装置が前記所定の信号として音声信号を生成する音声信号生成手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の電子内視鏡システム。
The image signal processing apparatus further includes an audio signal generating means for generating an audio signal as the predetermined signal;
The electronic endoscope system according to claim 1.
前記画像信号処理装置が前記所定の信号として文字信号を生成する文字信号生成手段をさらに備える、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電子内視鏡システム。
The image signal processing device further includes a character signal generating means for generating a character signal as the predetermined signal;
The electronic endoscope system according to claim 1 or 2, characterized by the above.
前記識別信号は、前記デジタルビデオ信号のブランキング期間に割り当てられることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電子内視鏡システム。   The electronic endoscope system according to any one of claims 1 to 3, wherein the identification signal is assigned to a blanking period of the digital video signal. 前記画像信号処理装置は、複数種類の電子内視鏡を接続することができるように構成される、
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電子内視鏡システム。
The image signal processing device is configured to connect a plurality of types of electronic endoscopes.
The electronic endoscope system according to any one of claims 1 to 4, wherein the electronic endoscope system is characterized in that:
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