JP2014236806A - 内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数種の内視鏡とプロセッサとを簡易な構成で接続可能にする内視鏡システムを得る。【解決手段】内視鏡２０がプロセッサ３００と接続されていない状態において、映像信号線３０４と接地部３２５との間に蓄電器３２２と抵抗器３２１とが直列に設けられる。この状態において内視鏡２０がプロセッサ３００と接続されると、第１の出力部２６０ａが１０Ｖの直流電圧Ｖｓを入力アンプ３０３に出力する。入力アンプ３０３は１０Ｖの直流電圧Ｖｏを出力する。直流電圧Ｖｏは、全て同じ抵抗値を有する第１−４の分圧抵抗に印加される。信号入力端子３１６ａを介して入力された電圧５Ｖは、基準電圧端子３１６ｂに入力された電圧４Ｖよりも高いため、比較器３１６は０を出力する。この０を受信した開閉器３２３は、共通端子３２３ａを第２の出力端子３２３ｃと接続する。これにより、内視鏡２０のインピーダンスとプロセッサ３００のインピーダンスとが一致する。【選択図】図１

Description

本発明は、内視鏡とのインピーダンス整合を取る内視鏡システムに関する。

被験者の体内に挿入されて観察対象物の画像信号を出力する内視鏡と、内視鏡から画像信号を受信して表示するプロセッサとを備える内視鏡システムが知られている。内視鏡はケーブルによりプロセッサと接続される。ケーブルのインピーダンスは製造誤差によるバラツキを有する。このバラツキが画像信号の波形品位を損なうことを防ぐため、画像信号の矩形波を走査して相関二重サンプリングし、プロセッサが備える終端抵抗の抵抗値を相関二重サンプリングの結果に応じて変更しインピーダンス整合を取る内視鏡が知られている（特許文献１）。

特許第５０９７３０８号公報

しかし、相関二重サンプリングを行うには、複雑かつ高性能な演算装置を必要とする。一方、プロセッサは人体の検査に使用されるため、高度な信頼性が要求される。複雑かつ高性能な演算装置をプロセッサに設けると、プロセッサのコストが上がるばかりでなく、信頼性が低下するおそれがある。他方、インピーダンス整合を取るため抵抗器に加えて蓄電器を用いる終端装置が知られている。しかしながら特許文献１は、蓄電器を備える終端装置、及びそのような蓄電器の容量をどのように決定するかについては開示しない。つまり、蓄電器を用いる終端装置を用いてインピーダンス整合を取るプロセッサを開示しない。この事実は、抵抗器と蓄電器とにより構成される終端装置を有する内視鏡と、抵抗器のみにより構成される終端装置を有する内視鏡とを接続可能なプロセッサを得ようとするとき、特に問題となる。蓄電器を用いる終端装置を用いてインピーダンス整合を取ることができなければ、抵抗器のみにより構成される終端装置を有する内視鏡をプロセッサに接続することはできないからである。

本発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、複数種の内視鏡とプロセッサとを簡易な構成で接続可能にする内視鏡システムを得ることを目的とする。

本願発明による内視鏡システムは、内視鏡から受信した映像信号の直流電圧値を検出する検出部と、変更可能な入力インピーダンス値を有し、直流電圧値に応じて入力インピーダンス値を変更する終端部とを備えることを特徴とする。

終端部は、映像信号を伝達する信号線と接地部との間に直列に設けられる抵抗器、蓄電器、及び開閉器を備え、直流電圧値に応じて開閉器を開閉し、信号線と接地部とを電気的に接続する抵抗器と蓄電器を選択することが好ましい。

抵抗器の一端は接地部に接続され、抵抗器の他端は蓄電器に接続され、開閉器は、映像信号を伝達する信号線に接続される第１の端子と、蓄電器の一端に接続される第２の端子と、蓄電器の他端及び抵抗器の一端に接続される第３の端子とを備え、直流電圧値に応じて、第１の端子と第２の端子とを電気的に接続、又は第１の端子と第３の端子とを電気的に接続することが好ましい。

検出部は、複数の分圧抵抗器と比較器とを備え、分圧抵抗器は、映像信号を伝達する信号線と接地部との間に設けられ、比較器は、分圧抵抗器どうしを電気的に接続する接続線において検出される直流電圧値が基準電圧よりも高いか否かに応じて、指示信号を終端部に出力し、開閉器は、指示信号に応じて開閉することが好ましい。

比較器は、分圧抵抗器どうしを電気的に接続する接続線において検出される直流電圧値が基準電圧よりも高い場合に、第１の指示信号を終端部に出力し、分圧抵抗器どうしを電気的に接続する接続線において検出される直流電圧値が基準電圧よりも高くない場合に、第２の指示信号を終端部に出力し、開閉器は、第１の指示信号及び第２の指示信号に応じて開閉することが好ましい。

開閉器は、第１の指示信号を受信したとき、第１の端子と第２の端子とを電気的に接続し、第２の指示信号を受信したとき、第１の端子と第３の端子とを電気的に接続することが好ましい。

映像信号を増幅して増幅信号を出力する増幅部をさらに備え、検出部は、増幅信号の直流電圧値を検出することが好ましい。

本発明によれば、複数種の内視鏡とプロセッサとを簡易な構成で接続可能にする内視鏡システムを得る。

内視鏡システムを示す図である。 内視鏡システムが備える回路の一部を概略的に示した回路図である。 内視鏡システムが備える回路の一部を概略的に示した回路図である。

以下、本発明の第１の実施形態による内視鏡システム１０について添付図面を参照して説明する。

まず、図１を用いて内視鏡システム１０の概略について説明する。内視鏡システム１０は、内視鏡２０とプロセッサ３００とを備える。

内視鏡２０は、被験者の体内に挿入される挿入部２１と、使用者が把持する把持部２２と、そして接続管２３を介して把持部２２と内視鏡プロセッサとを接続するコネクタ２４とから主に構成される。挿入部２１の先端には撮像素子２５及び出力部２６０が格納され、観察対象を撮像して画像信号を内視鏡プロセッサに送信する。コネクタ２４の内部には、内視鏡ＣＰＵ２７が格納される。内視鏡ＣＰＵ２７は、プロセッサ３００と通信を行いながら、内視鏡２０の動作を制御する。

プロセッサ３００は、プロセッサ３００の動作を制御するプロセッサＣＰＵ３０１、画像信号を処理する画像処理部３０２、入力アンプ３０３、検出部３１０、及び終端部３２０を主に備える。内視鏡２０から画像信号を受信すると、入力アンプ３０３が画像信号を所定の倍率で増幅し、得られた増幅信号を画像処理部３０２に送信する。画像処理部３０２は、増幅信号に所定の処理を行って、得られた信号をモニタに出力する。モニタは、受信した信号を表示する。これにより、ユーザは被験者の体内を観察できる。入力アンプ３０３に入力される電圧をＶｉ、入力アンプ３０３が出力する電圧をＶｏとする。

次に図２及び３を用いて、出力部２６０、検出部３１０、及び終端部３２０について説明する。本実施形態では、２種類の内視鏡２０を１つのプロセッサ３００に排他的に接続可能である。２種類の内視鏡２０は、出力部２６０の構成が互いに異なる。図２は、２種類の内視鏡２０のうちの一方が有する第１の出力部２６０ａ、検出部３１０、及び終端部３２０を示す。

第１の出力部２６０ａは、出力アンプ（増幅部）２６１ａと、出力アンプと直列に設けられる出力抵抗器２６２ａとを有する。出力アンプ２６１ａは、撮像素子２５が出力した画像信号を所定の倍率で増幅する。出力アンプ２６１ａが出力する直流電圧値をＶｓとする。出力抵抗器２６２ａは、終端抵抗であって終端装置を構成し、撮像素子２５が増幅した画像信号をプロセッサ３００に対して出力する。

検出部３１０は、直列に接続された第１−４の分圧抵抗器３１１−３１４と、比較器（コンパレータ）３１６と、基準電源３１７とを主に備える。

第１−４の分圧抵抗器３１１−３１４は、全て同じ抵抗値を有し、入力アンプ３０３の出力信号を伝達する入力信号線３０５と接地部３２５との間に直列に設けられる。

比較器３１６は、信号入力端子３１６ａと、基準電圧端子３１６ｂと、結果出力端子３１６ｃとを備える。信号入力端子３１６ａは、第２の分圧抵抗と第３の分圧抵抗との接続点３１５に接続される。基準電圧端子３１６ｂは、基準電源３１７の正極３１７ａに接続される。結果出力端子３１６ｃは、終端部３２０が備える開閉器３２３に接続される。基準電源３１７は４Ｖの直流電圧を生成する電源であって、その負極３１７ｂは、接地部３２５に接続されてアースされる。比較器３１６は、信号入力端子３１６ａに入力された直流電圧が基準電圧端子３１６ｂに入力された直流電圧よりも高い場合に０を示す指示信号を出力し、信号入力端子３１６ａに入力された直流電圧が基準電圧端子３１６ｂに入力された直流電圧以下である場合に１を示す指示信号を出力する。すなわち、信号入力端子３１６ａに入力された直流電圧が４Ｖよりも高い場合に０を出力し、４Ｖ以下である場合に１を出力する。なお、０を示す指示信号を出力するとは、０Ｖを出力することを意味し、１を示す指示信号を出力するとは、０Ｖよりも大きい一定の電圧を出力することを意味する。

終端部３２０は、映像信号を伝達する映像信号線３０４と接地部３２５との間に直列に設けられる抵抗器（レジスタ）３２１、蓄電器（キャパシタ）３２２、及び開閉器（スイッチ）３２３を備える。

開閉器３２３は、例えばトランジスタやリレーから成るスイッチング回路であって、共通端子（第１の端子）３２３ａと、第１の出力端子（第２の端子）３２３ｂと、第２の出力端子（第３の端子）３２３ｃとを備える。共通端子３２３ａは、映像信号を伝達する映像信号線３０４と電気的に接続される。蓄電器３２２の一端は、第１の出力端子３２３ｂと電気的に接続され、他端は第２の出力端子３２３ｃと抵抗器３２１の一端と電気的に接続される。抵抗器３２１は、出力抵抗器２６２ａと同じ抵抗値を有し、その一端は蓄電器３２２の一端と電気的に接続され、他端は接地部３２５と電気的に接続されてアースされる。内視鏡２０とプロセッサ３００とが接続されていないときに開閉器３２３は共通端子３２３ａを第１の出力端子３２３ｂと接続し、比較器３１６から１を受信したときに共通端子３２３ａを第１の出力端子３２３ｂと接続し、比較器３１６から０を受信したときに共通端子３２３ａを第２の出力端子３２３ｃと接続する。そして、内視鏡２０がプロセッサ３００と接続されていない状態において、共通端子３２３ａは第１の出力端子３２３ｂと接続している。ここで、蓄電器３２２は直流電圧を通さないため、入力アンプ３０３に入力される直流電圧Ｖｉは、出力アンプ２６１ａが出力する直流電圧Ｖｓと等しくなる。

内視鏡２０がプロセッサ３００と接続されていない状態から接続された状態に移行する期間における第１の出力部２６０ａ、検出部３１０、及び終端部３２０の動作について説明する。

内視鏡２０がプロセッサ３００と接続されていない状態において、共通端子３２３ａは第１の出力端子３２３ｂと接続している。そのため、映像信号線３０４と接地部３２５との間に蓄電器３２２と抵抗器３２１とが直列に設けられていることになる。この状態において内視鏡２０がプロセッサ３００と接続されると、第１の出力部２６０ａが直流電圧Ｖｓを出力する。ここで、直流電圧Ｖｓは１０Ｖである。直流電圧Ｖｓは入力アンプ３０３に直流電圧Ｖｉとして入力され、入力アンプ３０３は直流電圧Ｖｉを等倍で増幅し、１０Ｖの直流電圧Ｖｏを出力する。直流電圧Ｖｏは、第１−４の分圧抵抗３１１〜３１４に印加される。既述の通り、第１−４の分圧抵抗３１１〜３１４は全て同じ抵抗値を有する。そのため、接続点３１５における電圧は５Ｖとなる。電圧５Ｖが信号入力端子３１６ａを介して比較器３１６に入力されると、比較器３１６は、基準電圧端子３１６ｂに入力された電圧４Ｖと、信号入力端子３１６ａを介して入力された電圧５Ｖとを比較する。そして、信号入力端子３１６ａを介して入力された電圧５Ｖの方が基準電圧端子３１６ｂに入力された電圧４Ｖよりも高いため、０を出力する。つまり検出部３１０は、入力アンプ３０３に入力された直流電圧Ｖｉに基づいて、言い換えると直流電圧Ｖｏに基づいて、指示信号を出力する。この０を受信した開閉器３２３は、共通端子３２３ａを第２の出力端子３２３ｃと接続する。これにより、映像信号線３０４と接地部３２５との間には抵抗器３２１のみが設けられ、抵抗器３２１のみがプロセッサ３００の終端装置を成す。ここで、抵抗器３２１の抵抗値は出力抵抗器２６２ａの抵抗値と等しい。そのため、内視鏡２０のインピーダンスと、プロセッサ３００のインピーダンスとが一致する。

次に図３を用いて、２種類の内視鏡２０のうちの他方が有する第２の出力部２６０ｂ、検出部３１０、及び終端部３２０を示す。

第２の出力部２６０ｂは、出力アンプ（増幅部）２６１ｂと、出力アンプ２６１ｂと直列に設けられる出力抵抗器２６２ｂ及び出力蓄電器２６３ｂとを有する。出力アンプ２６１ｂは、撮像素子２５が出力した画像信号を所定の倍率で増幅する。出力アンプ２６１ｂが出力する直流電圧値をＶｓとする。出力抵抗器２６２ｂ及び出力蓄電器２６３ｂは終端装置を構成し、撮像素子２５が増幅した画像信号をプロセッサ３００に対して出力する。蓄電器３２２は、出力蓄電器２６３ｂと同じ容量を有し、抵抗器３２１は、出力抵抗器２６２ｂと同じ抵抗値を有する。検出部３１０及び終端部３２０の構成は、図２に示したものと同様であるため、説明を省略する。

内視鏡２０がプロセッサ３００と接続されていない状態から接続された状態に移行する期間における第２の出力部２６０ｂ、検出部３１０、及び終端部３２０の動作について説明する。

内視鏡２０がプロセッサ３００と接続されていない状態において、共通端子３２３ａは第１の出力端子３２３ｂと接続している。そのため、映像信号線３０４と接地部３２５との間に蓄電器３２２と抵抗器３２１とが直列に設けられていることになる。この状態において内視鏡２０がプロセッサ３００と接続されると、第２の出力部２６０ｂが直流電圧Ｖｓを出力する。ここで、出力アンプ２６１ｂと映像信号線３０４との間には出力蓄電器２６３ｂが設けられている。出力蓄電器２６３ｂは直流電圧を通さないため、映像信号線３０４に印加される直流電圧は０Ｖである。０Ｖの直流電圧は入力アンプ３０３に直流電圧Ｖｉとして入力される。入力アンプ３０３は、直流電圧Ｖｉを増幅するが、直流電圧Ｖｉは０Ｖであるため、入力アンプ３０３のバイアス電圧である２．５Ｖを直流電圧Ｖｏとして出力する。直流電圧Ｖｏは、第１−４の分圧抵抗３１１〜３１４に印加される。第１−４の分圧抵抗は全て同じ抵抗値を有する。そのため、接続点３１５における直流電圧は１．２５Ｖとなる。直流電圧１．２５Ｖが信号入力端子３１６ａを介して比較器３１６に入力されると、比較器３１６は、基準電圧端子３１６ｂに入力された直流電圧４Ｖと、信号入力端子３１６ａを介して入力された直流電圧１．２５Ｖとを比較する。そして、信号入力端子３１６ａを介して入力された直流電圧１．２５Ｖの方が基準電圧端子３１６ｂに入力された直流電圧４Ｖよりも低いため、１を出力する。つまり検出部３１０は、入力アンプ３０３に入力された直流電圧Ｖｉに基づいて、言い換えると直流電圧Ｖｏに基づいて、指示信号を出力する。この１を受信した開閉器３２３は、共通端子３２３ａを第１の出力端子３２３ｂと接続する。これにより、映像信号線３０４と接地部３２５との間には蓄電器３２２と抵抗器３２１が設けられ、蓄電器３２２と抵抗器３２１がプロセッサ３００の終端装置を成す。ここで、蓄電器３２２の容量は出力蓄電器２６３ｂの容量と等しく、抵抗器３２１の抵抗値は出力抵抗器２６２ｂの抵抗値と等しい。そのため、内視鏡２０のインピーダンスと、プロセッサ３００のインピーダンスとが一致する。

本実施形態によれば、内視鏡２０の終端装置の構成に応じて、プロセッサ３００の終端装置の構成を変更し、これにより、内視鏡２０とプロセッサ３００とのインピーダンスを整合することができる。そのため、複数種類の内視鏡２０をプロセッサ３００に接続して使用することが可能になる。

なお、終端部３２０は開閉器３２３並びに値が異なる蓄電器３２２及び抵抗器３２１を複数備えても良い。また、分圧抵抗の数は４つに限定されず、比較器３１６の数は１つに限定されない。これらの数を変更することにより、単一のプロセッサであっても様々な内視鏡２０の終端装置に対応させることができる。

なお、検出部３１０でなく、プロセッサＣＰＵ３０１が内視鏡２０の種類を内視鏡ＣＰＵ２７から取得し、内視鏡ＣＰＵ２７の種類に基づいて、内視鏡２０の終端装置の構成を把握し、これに応じて開閉器３２３を操作してプロセッサ３００の終端装置の構成を変更してもよい。

１０ 内視鏡システム
２０ 内視鏡
２１ 挿入部
２２ 把持部
２３ 接続管
２４ コネクタ
２５ 撮像素子
２７ 内視鏡ＣＰＵ
２６０ 出力部
２６０ａ 第１の出力部
２６０ｂ 第２の出力部
２６１ａ 出力アンプ
２６２ａ 出力抵抗器
２６３ｂ 出力蓄電器
３００ プロセッサ
３０１ プロセッサＣＰＵ
３０２ 画像処理部
３０３ 入力アンプ
３０４ 映像信号線
３０５ 入力信号線
３１０ 検出部
３１５ 接続点
３１６ 比較器
３１６ａ 信号入力端子
３１６ｂ 基準電圧端子
３１６ｃ 結果出力端子
３１７ 基準電源
３１７ａ 正極
３１７ｂ 負極
３２０ 終端部
３２１ 抵抗器
３２２ 蓄電器
３２３ 開閉器
３２３ａ 共通端子
３２３ｂ 第１の出力端子
３２３ｃ 第２の出力端子
３２５ 接地部

Claims (7)

1. 内視鏡から受信した映像信号の直流電圧値を検出する検出部と、
   変更可能な入力インピーダンス値を有し、前記直流電圧値に応じて前記入力インピーダンス値を変更する終端部とを備える内視鏡システム。
2. 前記終端部は、前記映像信号を伝達する信号線と接地部との間に直列に設けられる抵抗器、蓄電器、及び開閉器を備え、前記直流電圧値に応じて前記開閉器を開閉し、前記信号線と前記接地部とを電気的に接続する前記抵抗器と前記蓄電器を選択する請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記抵抗器の一端は接地部に接続され、前記抵抗器の他端は前記蓄電器に接続され、
   前記開閉器は、前記映像信号を伝達する信号線に接続される第１の端子と、前記蓄電器の一端に接続される第２の端子と、前記蓄電器の他端及び前記抵抗器の一端に接続される第３の端子とを備え、前記直流電圧値に応じて、前記第１の端子と前記第２の端子とを電気的に接続、又は前記第１の端子と前記第３の端子とを電気的に接続する請求項２に記載の内視鏡システム。
4. 前記検出部は、複数の分圧抵抗器と比較器とを備え、
   前記分圧抵抗器は、前記映像信号を伝達する信号線と接地部との間に設けられ、
   前記比較器は、前記分圧抵抗器どうしを電気的に接続する接続線において検出される直流電圧値が基準電圧よりも高いか否かに応じて、指示信号を前記終端部に出力し、
   前記開閉器は、前記指示信号に応じて開閉する請求項１から３のいずれかに記載の内視鏡システム。
5. 前記比較器は、前記分圧抵抗器どうしを電気的に接続する接続線において検出される直流電圧値が基準電圧よりも高い場合に、第１の指示信号を前記終端部に出力し、前記分圧抵抗器どうしを電気的に接続する接続線において検出される直流電圧値が前記基準電圧よりも高くない場合に、第２の指示信号を前記終端部に出力し、
   前記開閉器は、前記第１の指示信号及び前記第２の指示信号に応じて開閉する請求項４に記載の内視鏡システム。
6. 前記開閉器は、前記第１の指示信号を受信したとき、前記第１の端子と前記第２の端子とを電気的に接続し、前記第２の指示信号を受信したとき、前記第１の端子と前記第３の端子とを電気的に接続する請求項５に記載の内視鏡システム。
7. 前記映像信号を増幅して増幅信号を出力する増幅部をさらに備え、前記検出部は、前記増幅信号の直流電圧値を検出する請求項１から６のいずれかに記載の内視鏡システム。

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