JP6209366B2 - Endoscope system - Google Patents
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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。 The present invention relates to an endoscope system that performs impedance matching with an endoscope.
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)。 There is known an endoscope system including an endoscope that is inserted into a body of a subject and outputs an image signal of an observation object, and a processor that receives and displays the image signal from the endoscope. The endoscope is connected to the processor by a cable. The cable impedance varies due to manufacturing errors. In order to prevent this variation from damaging the waveform quality of the image signal, the rectangular wave of the image signal is scanned and correlated double sampling is performed, and the resistance value of the termination resistance provided in the processor is changed according to the result of correlated double sampling. An endoscope for impedance matching is known (Patent Document 1).
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。
However, in order to perform correlated double sampling, a complicated and high-performance arithmetic unit is required. On the other hand, since the processor is used for human body inspection, high reliability is required. When a complicated and high-performance arithmetic device is provided in a processor, not only the cost of the processor increases, but also the reliability may decrease. On the other hand, a termination device using a capacitor in addition to a resistor for impedance matching is known. However,
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。 The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to obtain an endoscope system capable of connecting a plurality of types of endoscopes and a processor with a simple configuration.
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。 An endoscope system according to the present invention has a detection unit that detects a DC voltage value of a video signal received from an endoscope, a changeable input impedance value, and changes the input impedance value according to the DC voltage value. And a terminal portion.
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。 The termination unit includes a resistor, a capacitor, and a switch that are provided in series between a signal line that transmits a video signal and a ground unit, and opens and closes the switch according to a DC voltage value. It is preferable to select a resistor and a capacitor that are electrically connected to each other.
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。 One end of the resistor is connected to the ground part, the other end of the resistor is connected to the capacitor, and the switch is connected to a first terminal connected to a signal line for transmitting a video signal and one end of the capacitor. A second terminal and a third terminal connected to the other end of the capacitor and one end of the resistor, and electrically connecting the first terminal and the second terminal according to a DC voltage value; Alternatively, it is preferable to electrically connect the first terminal and the third terminal.
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。 The detection unit includes a plurality of voltage dividing resistors and a comparator. The voltage dividing resistor is provided between a signal line for transmitting a video signal and a grounding unit, and the comparator includes voltage dividing resistors. It is preferable that the instruction signal is output to the termination unit depending on whether or not the DC voltage value detected in the connection line to be electrically connected is higher than the reference voltage, and the switch is opened and closed according to the instruction signal. .
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。 The comparator outputs a first instruction signal to the terminal when the DC voltage value detected in the connection line electrically connecting the voltage dividing resistors is higher than the reference voltage, and the voltage dividing resistors are connected to each other. When the DC voltage value detected in the connection line that electrically connects is not higher than the reference voltage, the second instruction signal is output to the termination unit, and the switch outputs the first instruction signal and the second instruction signal. It is preferable to open and close according to the instruction signal.
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。 The switch electrically connects the first terminal and the second terminal when receiving the first instruction signal, and the first terminal and the third terminal when receiving the second instruction signal. Are preferably electrically connected.
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。 It is preferable to further include an amplification unit that amplifies the video signal and outputs the amplified signal, and the detection unit detects a DC voltage value of the amplified signal.
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。 According to the present invention, an endoscope system capable of connecting a plurality of types of endoscopes and a processor with a simple configuration is obtained.
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。
Hereinafter, an
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。
First, an outline of the
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。
The
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。
The
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。
Next, the
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。
The
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。
The
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。
The first to fourth
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。
The
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。
The
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。
The
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。
Operations of the
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。
In a state where the
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。
Next, the
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。
The
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。
Operations of the
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。
In a state where the
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。
According to the present embodiment, the configuration of the termination device of the
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。
Note that the
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。
The
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
DESCRIPTION OF
260
302
Claims (7)
映像信号線を通して前記映像信号が伝達されるプロセッサとを備え、
前記プロセッサは検出部と終端部とを有し、
前記検出部は、前記映像信号の直流電圧に基づく指示信号を出力し、
前記終端部は、前記指示信号に応じて、異なる容量を有する複数の配線のうちのひとつと前記映像信号線とを選択的に接続することで、プロセッサの入力インピーダンスの値を前記内視鏡のインピーダンスの値と一致させることを特徴とする内視鏡システム。 An endoscope for generating a video signal;
A processor through which the video signal is transmitted through a video signal line,
The processor has a detection unit and a termination unit,
The detection unit outputs an instruction signal based on a DC voltage of the video signal ,
Said terminal unit in response to the instruction signal, different volumes to selectively connect the one and the video signal lines of a plurality of wires having the value of the input impedance of the processor of the endoscope endoscope system that is characterized in that to match the value of the impedance.
前記抵抗器と前記蓄電器とは直列に接続され、
前記開閉器の一方の端子は前記映像信号線に接続され、
前記開閉器の他方の端子は、前記蓄電器の一方の端子に、または、前記蓄電器の他方の端子と前記抵抗器の一方の端子とを接続する配線上の接続端子に、選択的に接続されることを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 It said terminal portion is provided with a resistor, a capacitor, a switch,
The resistor and the capacitor are connected in series,
One terminal of the switch is connected to the video signal line,
The other terminal of the switch is selectively connected to one terminal of the capacitor, or to a connection terminal on a wiring connecting the other terminal of the capacitor and one terminal of the resistor. The endoscope system according to claim 1.
前記開閉器の他方の端子は、前記指示信号に応じて選択的に接続されることを特徴とする請求項2に記載の内視鏡システム。 The other terminal of the resistor is grounded, one terminal of the resistor is connected to the other terminal of said capacitor,
The endoscope system according to claim 2 the other terminal of the switch is characterized in that that will be selectively connected in accordance with the prior SL instruction signal.
前記複数の分圧抵抗器は、前記映像信号線と接地部との間に設けられ、
前記比較器は、前記複数の分圧抵抗器を直列に接続する配線上の所定の端子の電圧値が、前記比較器の基準電圧値よりも高いか否かに応じた前記指示信号を前記終端部に出力し、
前記開閉器の他方の端子は、前記指示信号に応じて選択的に接続されることを特徴とする請求項2または3に記載の内視鏡システム。 The detection unit includes a plurality of voltage dividing resistors and a comparator,
The plurality of voltage dividing resistors are provided between the video signal line and a ground portion,
The comparator terminates the instruction signal according to whether or not a voltage value of a predetermined terminal on a wiring connecting the plurality of voltage dividing resistors in series is higher than a reference voltage value of the comparator. Output to
The endoscope system according to claim 2 or 3, wherein the other terminal of the switch is selectively connected according to the instruction signal.
前記所定の端子の電圧値が、前記比較器の基準電圧値よりも高くないとき、第2の指示信号を前記終端部に出力し、
前記開閉器の他方の端子は、前記第1の指示信号及び前記第2の指示信号に応じて、選択的に接続されることを特徴とする請求項4に記載の内視鏡システム。 The comparator the voltage value of the predetermined terminal, is higher than the reference voltage value of the comparator, and outputs the first instruction signal to the terminal portion,
The voltage value of a predetermined terminal, when not higher than the reference voltage value of the comparator, and outputs the second instruction signal to the terminal portion,
The endoscope system according to claim 4, wherein the other terminal of the switch is selectively connected in accordance with the first instruction signal and the second instruction signal.
前記第2の指示信号を受信したとき、前記開閉器の一方の端子と前記蓄電器の一方の端子とを接続することを特徴とする請求項5に記載の内視鏡システム。 The switch, when receiving the first instruction signal, the one terminal of the resistor and one terminal of the switch to connect,
Wherein when receiving the second instruction signal, the endoscope system according to claim 5, characterized in that to connect the one terminal of the capacitor and one terminal of the switch.
The endoscope system according to claim 1, further comprising an amplifying unit that amplifies the video signal and outputs an amplified signal, and the detection unit receives the amplified signal.
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