JP5063872B2

JP5063872B2 - 電子内視鏡装置

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Publication number: JP5063872B2
Application number: JP2005195407A
Authority: JP
Inventors: 篤島田; 進橋本; 智也高橋; 雄亮矢部
Original assignee: Olympus Medical Systems Corp
Current assignee: Olympus Medical Systems Corp
Priority date: 2005-07-04
Filing date: 2005-07-04
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2025-07-04
Also published as: JP2007007337A

Description

本発明は、動作モードに応じて内部の回路構成を変更することができる電子内視鏡装置に関する。

近年、体腔内臓器等を観察したり、必要に応じて処置具チャンネル内に挿通した処置具を用いたりして各種治療処置のできる内視鏡装置が、医療機器として広く利用されている。内視鏡装置は、照明光を照射する光源装置と、体腔内や細径管内に挿入する挿入部と、挿入部を湾曲操作する操作部とから主に構成されている。操作部から挿入部にかけては、挿入部先端に照明光を伝達するライトガイドファイバ束などの照明光伝送手段や、照明光が照射されることで得られる被写体からの光を伝達するイメージガイドなどの観察光伝達手段が敷設されている。また、操作部には、イメージガイドなどを介して伝達された被写体からの光を肉眼で観察するための接眼部と、ライトガイドなどに所定の照明光を入射させるための光源装置との接続部などが設けられている。

また、挿入部の先端や操作部のイメージガイド端に固体撮像素子、例えばＣＣＤを配設し、ライトガイドから出射された照明光による観察部位からの光を、対物光学系で撮像面に結像させて電気信号に変換し、この電気信号を信号処理することで、モニタ等に観察部位の電子画像を表示させることのできる電子内視鏡装置も開発され、実用化されている。

医療機器として使用される電子内視鏡装置においては、医療処置中に装置が故障したり異常が発生したりする場合においても、医療処置を行う上で最低限必要な機能を確保して動作させることが要求される。このため、電子内視鏡装置では、通常の医療処置を行うための動作や、装置内部で故障が発生した場合の動作など、処理内容が異なる動作ごとに動作モードが設けられており、外部からのモード指示や装置の状況などに応じて動作モードが切り替えられる。なお、複数の動作モードを設けることで、各動作モードが他の動作モードの動作をチェックすることができ、切り替えようとする動作モードが正常に動作するか否かを、動作モードが切り替えられる前に確認することができるため、安全性が向上するという利点もある。

電子内視鏡装置の制御部には、予め入力された各種設定値、あるいは外部からの操作指示に応じて装置の各部位を制御するための各種回路が設けられているが、動作モードに応じて使用する回路が異なっているため、動作モードが切り替えられると使用する回路も切り替えられる。従来の電子内視鏡装置では、図６に示すように、動作モードごとにＣＰＵや動作に必要となる周辺回路を用意し、実装している。図６は、従来の電子内視鏡装置の制御部の構成を説明するブロック図である。例えば、通常の医療処置を行うための動作モードである通常使用モードと、装置内部で故障が発生した場合の動作モードである安全確保モードとの二つの動作モードが設定されている場合、図６に示すように、制御部には、通常モードで使用されるＣＰＵ１００及び周辺回路１０１と、安全確保モードで使用されるＣＰＵ１０２及び周辺回路１０３とが設けられている。

上述した電子内視鏡装置では、これらの動作モードを１つの基板上で実現する場合、基板上に複数のＣＰＵ１００，１０２や周辺回路１０１，１０３を実装しなければならず、基板面積が大きくなってしまうという問題があった。また、複数の動作モードが同時に実行されることはないため、通常使用モードが実行されている間はＣＰＵ１０２と周辺回路１０３とは使用されず、安全確保モードが実行されている間はＣＰＵ１００と周辺回路１０１とは使用されない。このため、回路の使用効率が悪くなってしまうという問題もあった。

この問題を解決するものとして、共通化できる回路を括り出し、共通回路として各動作モードで共通使用したり、回路の実装密度を高密度化したりすることで、回路規模を縮小させ、回路の使用効率を向上させる方法が考えられる。しかしながら、個々の動作モードで使用する回路と共通回路とが基板上で離れた位置に配置されていたり、他の動作モードで使用する回路を切り離す必要があったりする場合、信号経路が複雑になってしまい、理論的には共通回路を括り出すことが可能であっても、物理的には実装が困難であるという問題があった。また、回路の実装密度を高くすると、信号線間または回路間のクリアランスが十分とれなくなってしまうために、信号線同士または部品同士の接触によるショートや誤動作が生じる可能性が高くなり、信頼性の低下を招いてしまうという問題があった。

そこで、本発明においては、制御部の回路の使用効率を向上させ、かつ、回路の動作の信頼性を向上させることができ、かつ機器の内部異常が検知された場合には安全確保モードへの動作モードの切り替えができる電子内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明の電子内視鏡装置は、排他的に実行される、安全確保モードを含む複数の動作モードを有する電子内視鏡装置において、前記複数の動作モードの実行を制御する制御部と、前記複数の動作モードのためのコンフィグレーションデータを格納するメモリから、実行する動作モードのコンフィグレーションデータを読み出してダウンロードするダウンロード部と、前記電子内視鏡装置の内部異常を検知する機器内部異常検知部と、実行される前記動作モードの切り替え要求を検出する切替要求検出部とを具備し、前記制御部により前記安全確保モード以外の動作モードが実行されている場合に前記機器内部異常検知部が前記内部異常を検知したときに、前記制御部が、前記ダウンロード部に、前記メモリから前記安全確保モードのコンフィグレーションデータを読み出させて、前記制御部にダウンロードさせることによって、前記制御部の内部構成を、実行されている前記安全確保モード以外の動作モードから前記電子内視鏡が故障した場合の動作モードである前記安全確保モードに変更する。

制御部の回路の使用効率を向上させ、かつ、回路の動作の信頼性を向上させることができ、かつ機器の内部異常が検知された場合には安全確保モードへの動作モードの切り替えができる電子内視鏡装置を実現することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

本実施の形態においては、電子内視鏡装置に以下の４つの動作モードが設定されている場合について説明する。

１つ目は、電子内視鏡装置を通常使用する場合の動作モードである通常使用モードである。通常使用モードでは、ユーザが操作指示を入力するために電子内視鏡装置に設けられた図示しないフロントパネルの制御、電子内視鏡装置と周辺機器との通信、電子内視鏡装置に設けられた図示しないランプの点灯・消灯、及び調光、電子内視鏡装置の各部位を動作させるために筐体内部に設けられた各種駆動手段の制御、送気ポンプの制御、筐体内部の温度の異常上昇による温度エラーや各種駆動手段の異常を内部エラー検知部にて検出した際のアラームの出力制御（ブザー音の出力及びフロントパネルでの文字表示）、などの機能が実行される。

２つ目は、後述する不揮発性メモリ２にデータを書き込む場合の動作モードである書込みモードである。書込みモードでは、コンフィグレーションデータ（ＦＰＧＡ内部の回路構成データ）や、ＦＰＧＡ１内部に搭載されたＣＰＵ１０で実行されるソフトウェアを、外部の書込み機器から不揮発性メモリ２に書き込む動作が実行される。３つ目は、工場から電子内視鏡装置が出荷される際に、内部設定や動作確認を行う場合の動作モードである工場出荷モードである。

４つ目は、電子内視鏡装置が故障した場合の動作モードである安全確保モードである。安全確保モードでは、電子内視鏡装置の内部の故障が検知された場合に、図示しない光源装置から照射される照明光の光軸上のランプ点灯の確保、送気ポンプの動作確保、フロントパネルへのエラー表示、などの機能が実行される。

まず、図１に基づき、本発明の実施の形態に係わる電子内視鏡装置の制御部の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係わる電子内視鏡装置の制御部の構成を説明するブロック図である。ここでは、制御部のうち、動作モード切替に関する部分についてのみ説明する。

図１に示すように、本発明の実施の形態における電子内視鏡装置の制御部は、内部にＣＰＵ（中央処理装置）１０を有するＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍａｍｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）１と、ＦＰＧＡ１に搭載されたＣＰＵ１０で実行されるソフトウェア及び動作モードに応じたコンフィグレーションデータとが格納されている不揮発性メモリ２と、不揮発性メモリ２からデータを読み出してＦＰＧＡ１にダウンロードするための図示しない回路が組み込まれているＣＰＬＤ（ＣｏｍｐｌｅｘＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＤｅｖｉｃｅ：複合型ＰＬＤ）３と、クロック信号ＣＬＫを生成してＦＰＧＡ１とＣＰＬＤ３とに出力するクロック発生器４と、電子内視鏡装置の内部異常を検知する機器内部異常検知回路５と、外部機器と通信するための通信Ｉ／Ｆデバイス６と、ＳＲＡＭ７とから構成されている。

ＦＰＧＡ１と不揮発性メモリ２とＣＰＬＤ３とは、アドレスバス８及びデータバス９によって互いに電気的に接続されている。不揮発性メモリ２には、図２に示すように、各動作モードで使用される、ＦＰＧＡ１のコンフィグレーションデータと、ＣＰＵ１０で実行されるソフトウェアとが格納されている。

図２は、不揮発性メモリ２の内部構成を説明する図である。例えば、図２に示すように、不揮発性メモリ２の内部はブロック化されており、アドレスが０ｘ００００００〜０ｘ１ＦＦＦＦＦのブロックには、通常使用モードにおいてＣＰＵ１０で実行されるソフトウェアが、アドレスが０ｘ２０００００〜０ｘ２ＦＦＦＦＦのブロックには、通常使用モードにおけるコンフィグレーションデータがそれぞれ格納されている。また、アドレスが０ｘ３０００００〜０ｘ３ＦＦＦＦＦのブロックには、書込みモードにおいてＣＰＵで実行されるソフトウェアが、アドレスが０ｘ４０００００〜０ｘ４ＦＦＦＦＦのブロックには、書込みモードにおけるコンフィグレーションデータがそれぞれ格納されている。更に、アドレスが０ｘ５０００００〜０ｘ５ＦＦＦＦＦのブロックには、工場出荷モードにおいてＣＰＵ１０で実行されるソフトウェアが、アドレスが０ｘ６０００００〜０ｘ６ＦＦＦＦＦのブロックには、安全確保モードにおけるコンフィグレーションデータが、アドレスが０ｘ７０００００〜０ｘ７ＦＦＦＦＦのブロックには、安全確保モードにおいてＣＰＵ１０で実行されるソフトウェアが、アドレスが０ｘ８０００００〜０ｘ８ＦＦＦＦＦのブロックには、安全確保モードにおけるコンフィグレーションデータがそれぞれ格納されている。

このように、１つの不揮発性メモリ２に全ての動作モードにおけるソフトウェア及びコンフィグレーションデータが格納されており、実行される動作モードに応じたコンフィグレーションデータやソフトウェアが不揮発性メモリ２からＦＰＧＡ１へダウンロードされ、展開される。具体的には、ＦＰＧＡ１やＣＰＬＤ３などのＣＰＵ１０の周辺回路にてアドレスデコードを行い、アドレスバス８を介して不揮発性メモリ２に対して実行する動作モードに対応した読み込み開始アドレスを出力する。不揮発性メモリ２では、入力された読み込み開始アドレスに基づきコンフィグレーションデータやソフトウェアを抽出し、データバス９を介してＦＰＧＡ１やＣＰＬＤ３へダウンロードする。

読み込み開始アドレスをソフトウェア設計時に指定することもできるが、上述のように、ＦＰＧＡ１やＣＰＬＤ３などのＣＰＵ周辺回路にてアドレスデコードを行い、各動作モードに対応した読み込み開始アドレスをハードウェアが制御することで、ソフトウェアによるメモリ管理を低減させることができる。なお、アドレスデコーダは一般的にＣＰＵ１０の周辺に構成するが、本実施の形態のようにＦＰＧＡ１の内部にＣＰＵ１０が構成されている場合はＦＰＧＡ１内部に構成してもよい。

読み込み開始アドレスの他に、ＦＰＧＡ１及びＣＰＬＤ３から不揮発性メモリ２に対して、各種制御信号も出力されている。また、ＦＰＧＡ１とＣＰＬＤ３との間では、ステータス信号が相互に通信されている。更に、ＣＰＬＤ３からＦＰＧＡ１に対し、データやデータ転送用クロック信号が出力されている。また、ＦＰＧＡ１及び機器内部異常検出回路５からＣＰＬＤ３に対し、動作モード切替信号が出力されている。

本構成では、ＦＰＧＡ１のコンフィグレーションデータ及びＣＰＵ１０のソフトウェアを、ＣＰＬＤ３及び不揮発性メモリ２によってダウンロードするが、ＣＰＬＤ３及び不揮発性メモリ２は、これらの機能を満たす１つのデバイス（ＣＰＵ又はコンフィグレーションデバイス）によって実現しても良い。

次に、ＦＰＧＡ１内部の回路構成について説明する。ＦＰＧＡ１内部の回路構成は、不揮発性メモリ２からダウンロードされて内部展開されるコンフィグレーションデータによって動的に変更され、動作モードによって異なる回路構成が組み込まれる。ただし、いずれの動作モードにおいてもＣＰＵ１０は必要となるため、ＣＰＵ１０の周辺回路が動作モードによって異なった回路構成をとる。

なお、ＣＰＵ１０では、不揮発性メモリ２からダウンロードされるソフトウェアが実行されるため、ＣＰＵ１０の機能は動作モードによって異なる。すなわち、通常使用モードでは、ＣＰＵ１０によって図示しないフロントパネルの操作の制御や、周辺機器との通信による様々な動作の制御が行われ、書込みモードでは、ＣＰＵ１０によって不揮発性メモリ２と外部機器との間のインタフェースがとられる。また、工場出荷モードでは、ＣＰＵ１０によって、電子内視鏡装置に各種の内部設定を書き込んだり動作確認を行ったりするために、外部機器との間のインタフェースがとられ、安全確保モードでは、ＣＰＵ１０によって、ランプの点灯や図示しない送気ポンプやフロントパネルの制御が行われる。

ここでは、通常使用モードにおけるＦＰＧＡ１内部の回路構成について、図３を用いて説明する。図３は、通常使用モードにおけるＦＰＧＡ１内部の回路構成を説明するブロック図である。通常使用モードにおいて、ＦＰＧＡ１内部には、ＣＰＵ１０が設けられており、ＣＰＵ１０の周辺には、外部機器から送られたシリアルデータをパラレル化するためのシリアル／パラレル変換回路１１と、キーデコーダ１２と、電子内視鏡装置に設けられたランプの状態を検知するためのランプ状態検知回路１３と、分周器１４と、ＣＰＵ１０で処理されたパラレルデータをシリアル化して出力するためのパラレル／シリアル変換回路１５と、送気ポンプを制御するためのポンプ制御回路１６と、筐体内部の温度の異常上昇による温度エラーや各種駆動手段の異常を内部エラー検知部にて検出した際のブザー音の出力を制御するブザー制御回路１７とからなる周辺回路が設けられている。

このように、ＣＰＵ１０と周辺回路とをＦＰＧＡ１の内部に構成することで、動作モードの変更に伴いＦＰＧＡ１の内部の回路変更を動的に行って、必要な回路のみを構築することができるため、回路の使用効率が向上する。また、全ての動作モードに必要なＣＰＵや周辺回路を基板上に実装する必要がなくなるため、回路規模や基板面積を縮小することができ、低コスト化を図ることもでき、さらに、装置の小型化にも繋がる。

次に、動作モードの切り替えによるＦＰＧＡ１内部の回路変更について説明する。ここでは、外部機器との通信に関する回路に着目し、工場出荷モードから書込みモードへの回路変更について、図４を用いて説明する。図４は、外部機器との通信に関するＦＰＧＡ１の内部構成を説明するブロック図であり、図４（ａ）は工場出荷モードにおけるＦＰＧＡ１の内部構成、図４（ｂ）は書込みモードにおけるＦＰＧＡ１の内部構成を示している。

図４（ａ）に示すように、工場出荷モードにおいては、電子内視鏡装置の動作確認やシリアルナンバーなどの内部設定を、外部機器である出荷用検査機器２１と電子内視鏡装置との間で通信できるように、通信Ｉ／Ｆデバイス６を介してＣＰＵ１０と出荷用検査機器２１との通信を可能とする出荷検査用通信ラインを設ける必要がある。また、図４（ｂ）に示すように、書込みモードにおいては、ＦＰＧＡ１のコンフィグレーションデータやＦＰＧＡ１内部に配置されたＣＰＵ１０で実行するソフトウェアを、外部機器である書込み用機器２２から取得し、不揮発性メモリ２にアップデートするために、通信Ｉ／Ｆデバイス６を介してＣＰＵ１０と書込み用機器２２との通信を可能とする書込み用通信ラインを設ける必要がある。

工場出荷モードにおいては書込み用通信ラインは不要であり、書込みモードにおいては出荷検査用通信ラインは不要である。すなわち、どちらの動作モードにおいても使用される通信ラインは１本だけであり、出荷検査用通信ラインと書込み用通信ラインとは同時に使用されることがないため、両通信ラインを一本化し、動作モードに応じて通信Ｉ／Ｆデバイス６の接続先であるＣＰＵ１０の通信用ポートを切り替えることで、両動作モードに必要な通信ラインを確保する。なお、通信Ｉ／Ｆデバイス６とＦＰＧＡ１の端子との接続は、基板配線にて固定されているため、ＦＰＧＡ１の端子とＣＰＵ１０の接続ポートとの接続を切り替えることで、動作モードの変更に伴う通信ラインの変更を行う。

すなわち、工場出荷モードにおいては、出荷用検査機器２１と通信Ｉ／Ｆデバイス６とを接続し、通信Ｉ／Ｆデバイス６と接続されたＦＰＧＡ１の端子と、ＣＰＵ１０の第１通信ポート２３とを接続するようにＦＰＧＡ１の内部回路を構成することで、出荷検査用通信ラインを確保する。工場出荷モードから書込みモードへ動作モードが切り替えられた場合、書込み用機器２２と通信Ｉ／Ｆデバイス６とを接続し、通信Ｉ／Ｆデバイス６と接続されたＦＰＧＡ１の端子と、ＣＰＵ１０の第２通信ポート２４とを接続するようにＦＰＧＡ１の内部回路を変更することで、書込み用通信ラインを確保する。

このように、動作モードに応じてＦＰＧＡ１の内部回路を変更することで、ＣＰＵ１０の第１通信ポート２３及び第２通信ポート２４が、同じ通信Ｉ／Ｆデバイス６を介し、動作モードに応じてＩ／Ｆデバイス６に接続された外部機器と通信を行うことができる。従って、それぞれの動作モードに必要な通信ラインを予め個別に確保しておく必要がなく、ＦＰＧＡ１の内部回路を変更することで、動作モードに応じた通信ラインをその場で構成することができる。

なお、工場出荷モードにおいては、外部機器との通信に関する回路以外に、動作確認を行うための回路である、メカニック駆動制御回路２８，フロントパネル制御回路２９，及びランプ制御回路３０の各回路が、ＣＰＵ１０の周辺回路としてＦＰＧＡ１内部に設けられる。これらの周辺回路とＣＰＵ１０とを接続するために、ＣＰＵ１０には第１〜第３Ｉ／Ｏポート２５〜２７が設けられ、夫々、対応する周辺回路と接続される。書込みモードにおいては、外部機器との通信に関する回路以外に、フロントパネル制御回路２９がＣＰＵ１０の周辺回路としてＦＰＧＡ１内部に設けられる。フロントパネル制御回路２９は、第１のＩ／Ｏポート２５と接続され、ＣＰＵ１０の残りの第２，第３のＩ／Ｏポート２５，２７は使用されない。また、書込みモードにおいては、不揮発性メモリ２に対し、読み込み開始アドレスを出力したり、データを送受信したりする必要があるため、ＣＰＵ１０と不揮発性メモリ２とがアドレスバス８とデータバス９とで接続されている。

次に、上述のように構成された電子内視鏡装置における、装置の起動に関する作用について、図５のフローチャートを用いて説明する。図５は、電子内視鏡装置の起動の手順を説明するフローチャートである。被検体の観察や処置のために電子内視鏡装置を用いる場合、通常使用モードのみが選択される。また、被検体の観察や処置中に、出荷検査やメンテナンスに使用される工場出荷モードや書込みモードに動作モードが容易に切り替わると、不都合が生じる可能性が高い。従って、本実施の形態においては、デフォルトでは通常使用モードが選択され、動作モードを意図的に指定した場合のみ当該動作モードに切り替わるものとして、装置の起動手順を説明する。

図５に示すように、まず、ステップＳ１において、電子内視鏡装置の電源が投入されると、続くステップＳ２において、不揮発性メモリ２からＦＰＧＡ１へ、通常使用モードのコンフィグレーションデータがデータバス９を介してダウンロードされる。次に、ステップＳ３において、ダウンロードされたコンフィグレーションデータに基づき、ＦＰＧＡ１の内部に通常使用モードの回路が展開される。なお、図示しないフロントパネルには、動作モードの切り替えをユーザが指示するためのボタン１，２が設けられており、展開された回路には、これらのボタン操作を検知するモジュールが組み込まれている。

続いて、ステップＳ４において、ＣＰＵ１０のイニシャライズが開始される。ＣＰＵ１０のイニシャライズが行われている最中、ＣＰＵ１０の周辺回路に含まれている、切替要求検出部としての検出回路によって、フロントパネルのボタン１またはボタン２が押下されたか否かが常に監視されている（ステップＳ５）。ステップＳ５において、ＣＰＵ１０のイニシャライズ中に、フロントパネルのボタン１またはボタン２が押下されていないと判定された場合、ステップＳ１５に進んでＣＰＵ１０のイニシャライズを完了する。なお、ボタン１，２は、ＣＰＵ１０がイニシャライズ実行中に押下された場合のみ有効であるが、ステップＳ１５においてイニシャライズが完了した後に押下された場合には無効となるように設定されており、一旦通常使用モードとして装置の起動が完了すると、書込みモードや工場出荷モードへ切り替えることができないようになされている。

ステップＳ５において、ＣＰＵ１０のイニシャライズ中に、フロントパネルのボタン１またはボタン２が押下されたと判定された場合、ステップＳ６へ進み、押下されたボタンがボタン１であるかボタン２であるかを判定する。

ステップＳ６において、押下されたボタンがボタン１であると判定された場合、ステップＳ７へ進み、ＦＰＧＡ１からＣＰＬＤ３に対し、書込みモードに動作モードを変更する旨の動作モード切替信号が出力される。ＣＰＬＤ３は、続くステップＳ８において、ＦＰＧＡ１内部の回路を消去し、アドレスバス８を介して不揮発性メモリ２に対して書込みモードに対応した読み込み開始アドレスを出力する。続いて、ステップＳ９において、不揮発性メモリ２は、受信した読み込み開始アドレスに従い、ＦＰＧＡ１へ書込みモードのコンフィグレーションデータをデータバス９を介してダウンロードし、ステップＳ１３へ進む。

一方、ステップＳ６において、押下されたボタンがボタン２であると判定された場合、ステップＳ１０へ進み、ＦＰＧＡ１からＣＰＬＤ３に対し、工場出荷モードに動作モードを変更する旨の動作モード切替信号が出力される。ＣＰＬＤ３は、続くステップＳ１１において、ＦＰＧＡ１内部の回路を消去し、アドレスバス８を介して不揮発性メモリ２に対して工場出荷モードに対応した読み込み開始アドレスを出力する。続いて、ステップＳ１２において、不揮発性メモリ２は、受信した読み込み開始アドレスに従い、ＦＰＧＡ１へ工場出荷モードのコンフィグレーションデータをデータバス９を介してダウンロードし、ステップＳ１３へ進む。

ステップＳ１３においては、ダウンロードされたコンフィグレーションデータに基づき、ＦＰＧＡ１の内部に書込みモード、もしくは工場出荷モードの回路が展開される。続いて、ステップＳ１４において、ＣＰＵ１０のイニシャライズが開始され、ステップＳ１５において、ＣＰＵ１０のイニシャライズを完了する。最後に、ステップＳ１６において、指定された動作モードの起動が完了する。

上述のように、電源投入後、ＣＰＵ１０のイニシャライズが完了するまでの間に、ボタン１，２が押下されない場合は通常使用モードで装置が起動され、ボタン１が押下された場合は書込みモードで装置が起動され、ボタン２が押下された場合は工場出荷モードで装置が起動される。なお、上述の例では、フロントパネルのボタンの押下によって動作モードの切り替えを行ったが、使用用途などによっては、例えば、外部機器からコマンドを送信するなどの別の方法で動作モード切替指示を入力してもよい。また、動作モード切替指示を受信したら、ＦＰＧＡ１内部または外部からＣＰＬＤ３へ、指定された動作モードへの動作モード切替信号を出力し、当該動作モードのコンフィグレーションデータを不揮発性メモリ２からＦＰＧＡ１へダウンロードして展開することで、動作モードの切替を行ってもよい。さらに、動作モードの変更は、起動完了後も含めて任意に行えるようにしても良い。

なお、通常使用モードで装置が動作中に、ＦＰＧＡ１内部のＣＰＵ１０または周辺回路が、内部温度や各種駆動部の異常などの装置内部異常を検知した場合、ＦＰＧＡ１内部のＣＰＵ１０または周辺回路からＣＰＬＤ３へ安全確保モードへ動作モードを切り替える旨の動作モード切替信号が出力される。ＣＰＬＤ３は、ＦＰＧＡ１内部の回路を消去し、アドレスバス８を介して不揮発性メモリ２に対して安全確保モードに対応した読み込み開始アドレスを出力する。不揮発性メモリ２は、受信した読み込み開始アドレスに従い、ＦＰＧＡ１へ安全確保モードのコンフィグレーションデータをデータバス９を介してダウンロードする。ＦＰＧＡ１では、ダウンロードされたコンフィグレーションデータが展開され、通常使用モードから安全確保モードへの動作モードの切り替えが完了する。

このように、本実施の形態の電子内視鏡装置では、各動作モードにおいて必要な機能であるＣＰＵ１０と周辺回路とをＦＰＧＡ１の内部に構成し、動作モードの変更に伴いＦＰＧＡ１の内部の回路変更を動的に行うことで、全ての動作モードに必要なＣＰＵや周辺回路を基板上に実装する必要がなくなるため、基板上に実装する回路規模や基板面積を縮小することができ、回路の使用効率を向上させて低コスト化を図ることができる。

また、ＣＰＵ１０や周辺回路を基板上に直接実装せずに、動作モードが起動される都度、不揮発性メモリ２からコンフィグレーションデータをダウンロードしてＦＰＧＡ１内部に回路展開することで、実装不良を起こしたり、回路からの発熱，静電気，及び経時劣化による回路不良を起こしたりする確率を低減することができ、回路動作の品質、特に信頼性を向上させることができる。

更に、基板の経時劣化に伴い保守が必要となった場合に、ＦＰＧＡ１やＣＰＬＤ３の内部で使用している回路構成は、不揮発性メモリ２に格納されているコンフィグレーションデータに保存されているため、他のＦＰＧＡ１やＣＰＬＤ３でも転用することが可能であり、ＣＰＵ１０や周辺回路などの個々の部品ごとに代替検討を行う必要がなく、代替検討に費やす時間やコストを削減することができる。

以上の実施の形態から、次の付記項に記載の点に特徴がある。

（付記項１）複数の動作モードをそれぞれ独立した動作モードとして動作させることができる電子内視鏡装置において、それぞれの前記動作モードを構成する動作モード構成手段と、前記各動作モードから他の前記動作モードへの切替要求を検知する切替要求検知手段と、前記切替検知手段により前記動作モードを切り替える切替手段とを具備したことを特徴とする、電子内視鏡装置。

（付記項２）前記切替要求検知手段が、機器の操作部または基板上のスイッチによる切替操作と、機器の内部エラー検知部からの切替と、外部機器との通信による遠隔操作による切替要求とを検知することを特徴とする、付記項１に記載の電子内視鏡装置。

（付記項３）前記動作モード構成手段が、ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤ内部に前記動作モードで使用するＣＰＵや周辺回路を構成し、それぞれの前記動作モードで使用する、前記ＦＰＧＡ内部の回路構成データであるコンフィグレーションデータと前記ＣＰＵ用のソフトウェアとを、独立したデータとして１つまたは複数の不揮発性メモリに格納することを特徴とする、付記項１または付記項２に記載の電子内視鏡装置。

（付記項４）前記切替手段が、前記切替要求検知手段による検知結果に応じた前記動作モードのコンフィグレーションデータを前記不揮発性メモリから読み込み、前記ＦＰＧＡまたは前記ＣＰＬＤにダウンロードすることを特徴とする、付記項３に記載の電子内視鏡装置。

（付記項５）前記各動作モードで専用の前記ＣＰＵを前記ＦＰＧＡ内部に構成したことを特徴とする、付記項３または付記項４に記載の電子内視鏡装置。

（付記項６）前記切替要求手段と前記切替手段とが、前記ＦＰＧＡまたは前記ＣＰＬＤ内部に構成した前記ＣＰＵまたは前記ＣＰＵ周辺回路にて実行されることを特徴とする、付記項３から付記項５のいずれか一項に記載の電子内視鏡装置。

本発明の実施の形態に係わる電子内視鏡装置の制御部の構成を説明するブロック図である。不揮発性メモリの内部構成を説明する図である。通常使用モードにおけるＦＰＧＡ内部の回路構成を説明するブロック図である。外部機器との通信に関するＦＰＧＡの内部構成を説明するブロック図であり、図４（ａ）は工場出荷モードにおけるＦＰＧＡの内部構成、図４（ｂ）は書込みモードにおけるＦＰＧＡ１の内部構成を示している。電子内視鏡装置の起動の手順を説明するフローチャートである。従来の電子内視鏡装置の制御部の構成を説明するブロック図である。

符号の説明

１…ＦＰＧＡ、２…不揮発性メモリＩＣ、３…ＣＰＬＤ、４…クロック発生器、５…機器内部異常検知回路、６…通信Ｉ／Ｆデバイス、７…ＳＲＡＭ、８…アドレスバス、９…データバス、

Claims

排他的に実行される、安全確保モードを含む複数の動作モードを有する電子内視鏡装置において、
前記複数の動作モードの実行を制御する制御部と、
前記複数の動作モードのためのコンフィグレーションデータを格納するメモリから、実行する動作モードのコンフィグレーションデータを読み出してダウンロードするダウンロード部と、
前記電子内視鏡装置の内部異常を検知する機器内部異常検知部と、
実行される前記動作モードの切り替え要求を検出する切替要求検出部とを具備し、
前記制御部により前記安全確保モード以外の動作モードが実行されている場合に前記機器内部異常検知部が前記内部異常を検知したときに、前記制御部が、前記ダウンロード部に、前記メモリから前記安全確保モードのコンフィグレーションデータを読み出させて、前記制御部にダウンロードさせることによって、前記制御部の内部構成を、実行されている前記安全確保モード以外の動作モードから前記電子内視鏡が故障した場合の動作モードである前記安全確保モードに変更することを特徴とする電子内視鏡装置。
前記制御部が、ＣＰＵと周辺回路とを内部に配置したＦＰＧＡ及び／又はＣＰＬＤを具備し、前記ＦＰＧＡ及び／又は前記ＣＰＬＤの内部構成を、前記切替要求検出部の検出結果に基づき変更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。
前記メモリは、前記複数の動作モードのための前記コンフィグレーションデータと前記ＣＰＵで実行するソフトウェアとを格納した不揮発性メモリであることを特徴とする、請求項２に記載の電子内視鏡装置。
排他的に実行される、安全確保モードを含む複数の動作モードを有する電子内視鏡装置において、
ＣＰＵと周辺回路とを内部に配置したＦＰＧＡ及び／又はＣＰＬＤを有し前記複数の動作モードの実行を制御する制御部と、
前記複数の動作モードのためのコンフィグレーションデータを格納するメモリから、実行する動作モードのコンフィグレーションデータを読み出してダウンロードするダウンロード部と、
前記電子内視鏡装置の内部異常を検知する機器内部異常検知部と、
を具備し、
実行される前記動作モードに応じて前記ＦＰＧＡ及び／又は前記ＣＰＬＤの内部構成が異なり、
前記制御部により前記安全確保モード以外の動作モードが実行されている場合に前記機器内部異常検知部が前記内部異常を検知したときに、前記制御部が、前記ダウンロード部に、前記メモリから前記安全確保モードのコンフィグレーションデータを読み出させて、前記制御部にダウンロードさせることによって、前記制御部の内部構成を、実行されている前記安全確保モード以外の動作モードから前記電子内視鏡が故障した場合の動作モードである前記安全確保モードに変更することを特徴とする電子内視鏡装置。