JP5362143B1 - 内視鏡用映像信号処理装置 - Google Patents

Abstract

プロセッサ３は、スコープ２に設けられたＲＯＭ１２から当該スコープ２の固有のパラメータデータを読み出すデータ送受信部２６と、データ送受信部２６により読み出されたパラメータデータのエラーの有無を判別するレジスタ通信状態判別部２４と、レジスタ通信状態判別部２４の判別結果によりパラメータデータにエラーがある場合に、該エラーが発生しているパラメータデータの種類に応じて画像処理部２１を制御するミュート制御／カラーバー制御部２５とを有する。

Description

本発明は、内視鏡用映像信号処理装置に関し、特に、エラーが発生しているパラメータデータの種類に応じて出画を制御する内視鏡用映像信号処理装置に関する。

従来、内視鏡装置は、先端部にＣＣＤ等の撮像素子を備えたスコープ（内視鏡）と、スコープに設けられた撮像素子で撮像された内視鏡画像に所定の画像処理を施し、モニタに表示するプロセッサとにより構成されている。スコープとプロセッサとは、コネクタ等を介して着脱自在に構成されており、種類の異なるスコープをプロセッサに接続することができる。

スコープは、スコープ毎に固有のパラメータが格納されたＲＯＭ等を内蔵しており、スコープがプロセッサに接続されると、プロセッサとスコープ間の通信により、プロセッサは接続されたスコープの固有のパラメータを取得する。

例えば、特開平１１−１６９３３８号公報には、スコープとプロセッサとの通信により、スコープとプロセッサとの接続が正常か否かを検知する内視鏡装置が開示されている。この内視鏡装置は、スコープから送信された送信データがプロセッサに記憶されている固定値データと一致するか否かの比較を行い、一致するときは正常と判定し、一致しないときは接続エラーであると判定する。そして、プロセッサは、スコープが接続エラーの状態である場合、スコープ非接続を示す画像をモニタに表示する。

ところで、スコープとプロセッサとが正常に接続され、通信により固有のパラメータがスコープから読み出されプロセッサに送信された場合でも、外乱等のノイズにより読み出された固有のパラメータが破損することがある。固有のパラメータには、内視鏡画像の出画に関連するパラメータと、内視鏡画像の出画に関連しないパラメータとが存在する。

しかしながら、従来では、固有のパラメータのデータ破損時に、通信エラーとして内視鏡画像の出画を止めていた。そのため、出画に関連するパラメータが正常な状態でも内視鏡画像の出画を止めてしまっていた。

本発明は、破損したパラメータの種別に応じて最適な画像を出画することができる内視鏡用映像信号処理装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の内視鏡用映像信号処理装置は、被検体を撮像するための撮像部が設けられた内視鏡が着脱自在に設けられ、映像信号を生成可能な信号処理回路が設けられた内視鏡用映像信号処理装置であって、前記内視鏡に設けられたメモリから当該内視鏡の固有のパラメータデータを読み出すデータ読み出し部と、前記データ読み出し部により読み出された前記パラメータデータのエラーの有無を判別するエラー判別部と、前記エラー判別部の判別結果により前記パラメータデータにエラーがある場合に、該エラーが発生しているパラメータデータの種類に応じて前記信号処理回路を制御する制御部と、を備える。

一実施の形態に係る内視鏡用映像信号処理装置を有する内視鏡システムの構成を示す図である。 ＲＯＭに記憶されている固有のパラメータデータの種類を説明するための図である。 プロセッサ３での出画処理の流れの例を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

まず、図１及び図２を用いて、本発明の一実施の形態の内視鏡用映像信号処理装置を有する内視鏡システムの構成について説明する。

図１は、一実施の形態に係る内視鏡用映像信号処理装置を有する内視鏡システムの構成を示す図であり、図２は、ＲＯＭに記憶されている固有のパラメータデータの種類を説明するための図である。

図１に示すように、内視鏡システム１は、被検体の画像を撮像するスコープ（内視鏡）２と、スコープ２が着脱自在に接続され、スコープ２からの撮像信号に所定の信号処理を行う内視鏡用映像信号処理装置としてのプロセッサ３と、プロセッサ３で信号処理されることにより得られた内視鏡画像を表示するモニタ４とを備えて構成される。

スコープ２は、ＣＣＤ１０と、ＦＰＧＡ１１と、ＲＯＭ１２とを有して構成される。ＦＰＧＡ１１は、画像処理部１３と、ＲＯＭ制御部１４と、レジスタ１５と、レジスタ通信部１６とを備える。また、レジスタ通信部１６は、データ送受信部１７と、通信初期化完了フラグ生成部１８とを備える。

プロセッサ３は、ＦＰＧＡ２０を有し、ＦＰＧＡ２０は、画像処理部２１と、レジスタ通信部２２と、レジスタ２３と、レジスタ通信状態判別部２４と、ミュート制御／カラーバー制御部２５とを備える。レジスタ通信部２２は、データ送受信部２６と、通信初期化完了フラグ格納部２７と、パラメータ取得完了フラグ格納部２８とを備える。

ＣＣＤ１０は、被検体に挿入される図示しない挿入部の先端に設けられており、被写体像を撮像する。撮像した撮像信号は、ＦＰＧＡ１１の画像処理部１３に出力される。

画像処理部１３は、ＣＣＤ１０からの撮像信号をプロセッサ３に適切に送信するための画像処理を施し、プロセッサ３の画像処理部２１に送信する。

ＲＯＭ１２には、スコープ２の固有のパラメータデータが記憶されている。この固有のパラメータデータは、詳細は後述する図２を用いて説明するが、映像初期化パラメータＡ、Ｂ及びＣにより構成されている。ＲＯＭ制御部１４は、スコープ２がプロセッサ３に接続されて起動されると、ＲＯＭ１２に記憶されているスコープ２の映像初期化パラメータＡ〜Ｃを読み出し、レジスタ１５に出力する。レジスタ１５は、ＲＯＭ制御部１４からの映像初期化パラメータＡ〜Ｃを保持した後、データ送受信部１７に出力する。

通信初期化完了フラグ生成部１８は、スコープ２がプロセッサ３に接続されＣＣＤ１０からの撮像信号が出力可能となると、通信初期化完了フラグを生成し、データ送受信部１７に出力する。

データ送受信部１７は、通信初期化完了フラグ生成部１８で生成された通信初期化完了フラグと、ＲＯＭ制御部１４でＲＯＭ１２から読み出された映像初期化パラメータＡ〜Ｃとをプロセッサ３のレジスタ通信部２２のデータ送受信部２６に送信する。

データ送受信部２６は、受信した通信初期化完了フラグを通信初期化完了フラグ格納部２７に格納する。また、データ送受信部２６は、受信した映像初期化パラメータＡ〜Ｃが破損しているか否かを判定し、映像初期化パラメータＡ〜Ｃのそれぞれについて、破損があるか否かを示す映像初期化パラメータ取得完了フラグをパラメータ取得完了フラグ格納部２８に格納する。このデータ送受信部２６は、スコープ２のＲＯＭ１２に記憶された映像初期化パラメータＡ〜Ｃをスコープ２との通信により読み出すデータ読み出し部を構成する。

スコープ２のデータ送受信部１７は、映像初期化パラメータＡ〜Ｃをプロセッサ３のデータ送受信部２６に送信する際、映像初期化パラメータＡ〜Ｃからそれぞれテスト用データを生成して送信する。データ送受信部２６は、受信した映像初期化パラメータＡ〜Ｃからそれぞれテスト用データを生成し、データ送受信部１７から送信されたテスト用データと比較する。データ送受信部２６は、その比較結果に基づき、映像初期化パラメータＡ〜Ｃのそれぞれが破損している否かを判定している。

データ送受信部２６は、映像初期化パラメータＡ〜Ｃが正常と判定すると、映像初期化パラメータＡ〜Ｃをレジスタ２３に出力する。

レジスタ２３は、データ送受信部２６から出力された映像初期化パラメータＡ〜Ｃを保持するとともに、画像処理部２１に映像初期化パラメータＡ〜Ｃを出力する。

画像処理部２１は、レジスタ２３からの映像初期化パラメータＡ〜Ｃに応じて、スコープ２からの撮像信号に所定の画像を施し、モニタ４に出力する。

レジスタ通信状態判別部２４には、通信初期化完了フラグ格納部２７に格納された通信初期化完了フラグと、パラメータ取得完了フラグ格納部２８に格納された映像初期化パラメータ取得完了フラグとが入力される。

レジスタ通信状態判別部２４は、通信初期化完了フラグを受信すると、画像出力を行ってよい状態と判定し、モニタ４に出力される画像信号のミュート解除を行うための制御信号をミュート制御／カラーバー制御部２５に出力する。

ミュート制御／カラーバー制御部２５は、この制御信号に基づいて、モニタ４に出力される画像信号のミュート解除を行う。

従来、スコープ２の出画までの映像ノイズがモニタ４に表示されないように、プロセッサ３の最終段、例えば画像処理部２１で映像信号のミュートを行っていた。しかしながら、プロセッサ３に接続されるスコープの種別によって起動時間が異なるため、それぞれのスコープを最短時間で出画させるために、ミュート時間をスコープ毎に設定しなければならなかった。

そこで、本実施の形態では、電源が投入されると、スコープ２の通信初期化完了フラグ生成部１８で通信初期化完了フラグを生成してプロセッサ３に送信する。プロセッサ３は、スコープ２からの通信初期化完了フラグを受信すると、モニタ４に映像を出力してよい状態と判定し、画像処理部２１での映像信号のミュート解除を行うようにしている。なお、本実施の形態では、プロセッサ３の最終段の画像処理部２１でミュートを行っているが、スコープ２の最終段、例えば画像処理部１３でミュートを行うようにしてもよい。

このような構成により、プロセッサ３は、スコープ２の種別毎に個別のミュート時間を設定して切り替えることなく、また構成上やむを得ず機差による起動時間にばらつきが生じてしまうスコープに対しても、最短の時間でミュート解除を行い、映像ノイズのない状態でモニタ４に内視鏡画像を出力することが可能となる。

また、エラー判別部としてのレジスタ通信状態判別部２４は、映像初期化パラメータ取得完了フラグに基づき、映像初期化パラメータＡ〜Ｃのエラーの有無を判別し、出画画像を選択するための判別結果をミュート制御／カラーバー制御部２５に出力する。

制御部としてのミュート制御／カラーバー制御部２５は、レジスタ通信状態判別部２４からの判別結果に基づいて、モニタ４に出力される出画画像を制御するための制御信号を生成し、画像処理部２１に出力する。より具体的には、ミュート制御／カラーバー制御部２５は、レジスタ通信状態判別部２４の判定結果から映像初期化パラメータＡ〜Ｃのいずれかにエラーが発生した場合、エラーが発生している映像初期化パラメータＡ〜Ｃの種類に応じて画像処理部２１を制御する。

画像処理部２１は、ミュート制御／カラーバー制御部２５からの制御信号に応じて、出画画像を選択してモニタ４に出力する。

なお、プロセッサ３にスコープ２が接続されると、ＲＯＭ１２に記憶されているスコープＩＤを読み出され、プロセッサ３に送信される。プロセッサ３において、このスコープＩＤを常時監視していると、静電気等の外乱によりスコープＩＤを誤検知することがあり、内視鏡画像が乱れることがある。

そこで、本実施の形態では、プロセッサ３は、電源投入後及びスコープ２がプロセッサ３に接続された後、スコープＩＤが一度確定されると、スコープ２が挿抜されるなどによりスコープＩＤが切り替わらない限り、確定したスコープＩＤを保持するようにする。このようにプロセッサ３でスコープＩＤを保持することによって、スコープＩＤが確定後に外乱を受けても、スコープＩＤを誤検知することがないようにする。

このような構成により、プロセッサ３は、スコープＩＤが確定後に外乱を受けても、スコープＩＤを誤検知することがなくなり、モニタ４に表示される内視鏡画像の乱れをなくすことができる。

ここで、スコープ２のＲＯＭ１２に記憶されている固有のパラメータデータについて説明する。

図２に示すように、固有のパラメータデータは、映像初期化パラメータＡ、Ｂ及びＣから構成される。映像初期化パラメータＡは、出画制限情報及びミラー反転情報等の情報を含む。また、映像初期化パラメータＢは、ＣＣＤ切り出し位置情報およびＣＣＤ画素ズレ補正情報等の情報を含み、映像初期化パラメータＣは、スコープ種別情報およびヒーター情報等の情報を含む。

出画制限情報は、スコープ２の仕向地情報である。プロセッサ３は、スコープ２からの出画制限情報に基づき、スコープ２とプロセッサ３の組み合わせで仕向地が非対応と判定した場合、内視鏡画像を出画せずに、カラーバーをモニタ４に出力する。

ミラー反転情報は、スコープ２から送信される画像の反転処理に用いる情報である。スコープ２によってはＣＣＤ１０の実装位置の関係から、左右反転した内視鏡画像がプロセッサ３に送信される。そのため、プロセッサ３は、スコープ２からのミラー反転情報に基づき、スコープ２が反転スコープと判定した場合、プロセッサ３側で内視鏡画像を左右反転あるいは上下反転等を行う反転処理を実行する。

映像初期化パラメータＡの出画制限情報及びミラー反転情報等は、システムとして適切にパラメータ情報を取得できていないと内視鏡画像を適切に出画できないため、内視鏡画像を出画しないようにする。特に、本実施の形態では、出画制限情報にエラーがあった場合、より具体的には、スコープ２の仕向地情報がプロセッサ３の仕向地情報と一致していない場合、カラーバーを出画し、プロセッサ３に未対応のスコープ２が接続させたことを示すメッセージを表示する。また、ミラー反転情報にエラーがあった場合は、ミュート機能をＯＮして黒画面をモニタ４に出画し、エラーメッセージを表示する。

ＣＣＤ切り出し位置情報は、ＣＣＤ１０の有効画素のどの部分を切り出すかを示す情報である。同一のＣＣＤ１０でもスコープ２の種別（外科手術用、耳鼻科用、泌尿器用等）によって、ＣＣＤ１０の有効画素のどの部分を切り出すかが異なる。そのため、プロセッサ３は、スコープ２からのＣＣＤ切り出し位置情報に基づき、切り出し情報を取得し、切り出し情報に応じて内視鏡画像をモニタ４に出力する。

ＣＣＤ画素ズレ補正情報は、２つのＣＣＤで画素ズレが生じる場合のズレ量を示す情報である。スコープ２が複数、例えば、２つのＣＣＤ１０を搭載するタイプのスコープの場合、ＣＣＤの実装上、２つのＣＣＤ１０で画素ズレが生じる。そのため、プロセッサ３は、スコープ２からのＣＣＤ画素ズレ補正情報に応じて、２つのＣＣＤからの内視鏡画像を補正してモニタ４に出力する。

映像初期化パラメータＢのＣＣＤ切り出し位置情報及びＣＣＤ画素ズレ補正情報等は、プロセッサ３でパラメータ取得できずに初期値で動作した場合でも内視鏡画像に重大な欠陥が生じるわけではないので、内視鏡画像をモニタ４に出画し、エラーメッセージを表示する。

スコープ種別情報は、ＬＴＡ対応（フォーカス調整機能）等の機能を持つスコープかの判別に用いるための情報である。また、ヒーター情報は、曇り防止用のヒーターのパラメータ情報である。

映像初期化パラメータＣのスコープ種別情報及びヒーター情報等は、映像初期化パラメータＢと同様に、プロセッサ３でパラメータ取得ができずに初期値で動作した場合でも内視鏡画像に重大な欠陥が生じるわけではないので、内視鏡画像をモニタ４に出画し、エラーメッセージを表示する。

このように、本実施の形態のプロセッサ３は、上述した映像初期化パラメータＡ〜Ｃの破損の状態をレジスタ通信状態判別部２４で判別し、この判別結果に基づきミュート制御／カラーバー制御部２５が画像処理部２１から出画される画像の制御を行うようにしている。

次に、このように構成されたプロセッサ３の動作について説明する。

図３は、プロセッサ３での出画処理の流れの例を説明するためのフローチャートである。

まず、スコープ２がプロセッサ３に接続されると、レジスタ通信が開始され（ステップＳ１）、レジスタ通信初期化が完了したか否かが判定される（ステップＳ２）。レジスタ通信初期化が完了していないと判定された場合、ＮＯとなり、ミュートＯＮが実行され、黒画面が出力される（ステップＳ３）。ステップＳ３の処理が実行されると、ステップＳ１に戻り、同様の処理を繰り返す。一方、レジスタ通信初期化が完了したと判定された場合、ＹＥＳとなり、ステップＳ４に進む。

次に、映像初期化パラメータＡを受信し（ステップＳ４）、映像初期化パラメータＡが正常か否かが判定される（ステップＳ５）。映像初期化パラメータＡが正常でないと判定された場合、ＮＯとなり、ミュートＯＮが実行され、黒画面が出力され（ステップＳ６）、処理を終了する。一方、映像初期化パラメータＡが正常と判定された場合、ＹＥＳとなり、映像初期化パラメータＢを受信し（ステップＳ７）、映像初期化パラメータＢが正常か否かが判定される（ステップＳ８）。映像初期化パラメータＢが正常でないと判定された場合、ＮＯとなり、ミュートＯＦＦが実行され、内視鏡画像が出力され（ステップＳ９）、処理を終了する。一方、映像初期化パラメータＢが正常と判定された場合、ＹＥＳとなり、映像初期化パラメータＣを受信し（ステップＳ１０）、映像初期化パラメータＣが正常か否かが判定される（ステップＳ１１）。映像初期化パラメータＣが正常でないと判定された場合、ＮＯとなり、ミュートＯＦＦが実行され、内視鏡画像が出力され（ステップＳ１２）、処理を終了する。一方、映像初期化パラメータＣが正常と判定された場合、ＹＥＳとなり、映像初期化パラメータの正常受信が完了する（ステップＳ１３）。

次に、出画制限判定が行われ、出画可能なスコープ２がプロセッサ３に接続されたか否かが判定される（ステップＳ１４）。なお、この出画制限判定は、上述したように、映像初期化パラメータＡに含まれる出画制限情報を用いて行われる。ステップＳ１４において、出画可能なスコープ２がプロセッサ３に接続されていないと判定された場合、ＮＯとなり、画像処理部２１からカラーバーがモニタ４に出力され（ステップＳ１５）、処理を終了する。一方、出画可能なスコープ２がプロセッサ３に接続されていると判定された場合、ＹＥＳとなり、通常動作、ここでは、ミュートＯＦＦが実行され、内視鏡画像が出力され（ステップＳ１６）、処理を終了する。

以上のように、内視鏡用映像信号処理装置としてのプロセッサ３は、スコープ２とプロセッサ３間の通信により、プロセッサ３でスコープ２の固有のパラメータデータ（映像初期化パラメータＡ〜Ｃ）のうち、どのような種類のパラメータに破損があるかを判定し、その判別結果に応じて、黒画像、内視鏡画像あるいはカラーバーを出力するようにしている。

具体的には、出画に関連する映像初期化パラメータＡが破損している場合、黒画像がモニタ４に出力され、出画に関連しない映像初期化パラメータＢ、Ｃが破損している場合、内視鏡画像がモニタ４に出力され、出画可能なスコープ２がプロセッサ３に接続されていない場合（映像初期化パラメータＡの出画制限情報を判定に用いる）、カラーバーがモニタ４に出力される。

この結果、プロセッサ３は、例えば、出画に関連しない映像初期化パラメータＢまたはＣのみが破損しているときに、内視鏡画像の出画を止めてしまうことを防ぐことができる。

よって、本実施の形態の内視鏡用映像信号処理装置によれば、破損したパラメータの種別に応じて最適な画像を出画することができる。

なお、本明細書におけるフローチャート中の各ステップは、その性質に反しない限り、実行順序を変更し、複数同時に実行し、あるいは実行毎に異なった順序で実行してもよい。

本発明は、上述した実施の形態及び変形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。

本出願は、２０１１年１１月１６日に日本国に出願された特願２０１１−２５０８５９号公報を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims (7)

1. 被検体を撮像するための撮像部が設けられた内視鏡が着脱自在に設けられ、映像信号を生成可能な信号処理回路が設けられた内視鏡用映像信号処理装置であって、
   前記内視鏡に設けられたメモリから当該内視鏡の固有のパラメータデータを読み出すデータ読み出し部と、
   前記データ読み出し部により読み出された前記パラメータデータのエラーの有無を判別するエラー判別部と、
   前記エラー判別部の判別結果により前記パラメータデータにエラーがある場合に、該エラーが発生しているパラメータデータの種類に応じて前記信号処理回路を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする内視鏡用映像信号処理装置。
2. 前記制御部は、前記エラー判別部が前記パラメータデータの種類のうちエラーがあった際に内視鏡画像を適切に出画できないパラメータデータにエラーがあった場合、前記信号処理回路に黒画像を出力させるように制御することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用映像信号処理装置。
3. 前記制御部は、前記エラー判別部が前記パラメータデータの種類のうちエラーがあった際に内視鏡画像を適切に出画できるパラメータデータにエラーがあった場合、前記信号処理回路に前記内視鏡画像を出力させるように制御することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用映像信号処理装置。
4. 前記制御部は、前記エラー判別部が前記パラメータデータの種類のうち前記内視鏡の仕向地情報を示すパラメータデータが前記内視鏡用映像信号処理装置の仕向地情報を示すパラメータデータと一致していないと判別した場合、前記信号処理回路にカラーバーを出力させるように制御することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用映像信号処理装置。
5. 前記制御部は、前記エラー判別部が前記パラメータデータの種類のうちエラーがあった際に内視鏡画像を適切に出画できるパラメータデータにエラーがあったことを判別した場合、前記信号処理回路により出力される前記内視鏡画像とともに、前記パラメータデータにエラーがあったことを示すエラーメッセージを表示させるように制御することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡用映像信号処理装置。
6. 前記内視鏡画像を適切に出画できるパラメータは、前記撮像部の有効画素のうち、前記内視鏡画像として表示させる位置を示す情報、または、前記撮像部が２つである場合の、前記撮像部の間に生じる画素ズレ量を示す情報の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項３に記載の内視鏡用映像信号処理装置。
7. 前記内視鏡画像を適切に出画できないパラメータは、前記内視鏡画像を現す画像データに対して、画像の上下または左右を反転させる反転処理を実行するか否かを表すパラメータであることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡用映像信号処理装置。

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