JP6975004B2 - 医療用観察装置、および医療用観察システム - Google Patents

医療用観察装置、および医療用観察システム Download PDF

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Description

本開示は、医療用観察装置、および医療用観察システムに関する。
近年、医療現場においては、例えば、脳神経外科手術などの微細手術（マイクロサージャリ）をサポートするためや、内視鏡手術を行うために、患部などの観察対象を拡大観察することが可能な医療用観察装置が用いられる場合がある。医療用観察装置としては、例えば、光学式の顕微鏡を備える医療用観察装置と、電子撮像式の顕微鏡として機能する撮像デバイスを備える医療用観察装置とが挙げられる。以下では、上記光学式の顕微鏡を備える医療用観察装置を「光学式の医療用観察装置」と示す。また、以下では、上記撮像デバイスを備える医療用観察装置を、「電子撮像式の医療用観察装置」または単に「医療用観察装置」と示す場合がある。また、以下では、医療用観察装置が備える撮像デバイスにより観察対象が撮像された撮像画像を「医療用撮像画像」と示す。
電子撮像式の医療用観察装置は、撮像デバイスの高画質化や撮像された画像が表示される表示デバイスの高画質化などに伴い、光学式の医療用観察装置と同等以上の画質が得られるようになっている。また、電子撮像式の医療用観察装置を用いる利用者（例えば、術者や術者の助手などの医療従事者）は、光学式の医療用観察装置を用いる場合のように光学式の顕微鏡を構成する接眼レンズを覗き込む必要はないので、撮像デバイスの位置をより自由に移動させることが可能である。そのため、電子撮像式の医療用観察装置が用いられることによって微細手術などをより柔軟にサポートすることができるという利点があり、医療現場での電子撮像式の医療用観察装置の利用が進んでいる。
このような中、撮像により得られた画像信号を圧縮して無線で伝送する内視鏡を有する内視鏡システムに関する技術が開発されている。手技の判定結果に基づく圧縮率で内視鏡が圧縮処理を行う技術としては、例えば下記の特許文献１に記載の技術が挙げられる。
国際公開第２０１６／０５２１７５号
例えば、電子撮像式の医療用観察装置を用いる術者などは、医療用撮像画像が表示された表示画面を見ながら医療行為を行う。そのため、医療用撮像画像を示す画像信号を圧縮符号化し、圧縮符号化された画像信号を、有線通信または無線通信で伝送することを想定すると、圧縮符号化に起因するエラーの影響をより小さくすることが必要となると考えられる。
ここで、特許文献１に記載の技術が用いられる内視鏡は、手技の判定結果に基づく圧縮率で圧縮処理を行い、圧縮された画像信号を無線で伝送する。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、圧縮符号化に起因するエラーの影響をより小さくすることについて、考慮されていない。
本開示では、圧縮符号化に起因するエラーの影響をより小さくしつつ、圧縮符号化された医療用撮像画像を示す画像信号を伝送することが可能な、新規かつ改良された医療用観察装置、および医療用観察システムを提案する。
本開示によれば、撮像デバイスにより観察対象が撮像された医療用撮像画像を示す画像信号を、上記医療用撮像画像より小さな所定の単位ごとに圧縮符号化する符号化処理部と、上記所定の単位ごとに圧縮符号化された上記画像信号を送信する送信部と、を備える、医療用観察装置が、提供される。
また、本開示によれば、撮像デバイスにより観察対象が撮像された医療用撮像画像を示す画像信号を、上記医療用撮像画像より小さな所定の単位ごとに圧縮符号化する符号化処理部と、上記所定の単位ごとに圧縮符号化された上記画像信号を送信する送信部と、を備える、送信側医療用観察装置と、上記送信側医療用観察装置から送信された、圧縮符号化された上記画像信号を受信する受信部と、受信された圧縮符号化された画像信号を処理する信号処理部と、を備える、受信側医療用観察装置と、を有する、医療用観察システムが、提供される。
本開示によれば、圧縮符号化に起因するエラーの影響をより小さくしつつ、圧縮符号化された医療用撮像画像を示す画像信号を伝送することができる。
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握されうる他の効果が奏されてもよい。
本実施形態に係る医療用観察システムの構成の第１の例を示す説明図である。 本実施形態に係る医療用観察システムの構成の第２の例を示す説明図である。 図２に示す医療用観察装置が備える撮像デバイスの構成の一例を説明するための説明図である。 医療用撮像画像を示す画像信号が圧縮符号化されない場合における、画像信号の伝送の一例を示す説明図である。 医療用撮像画像を示す画像信号が圧縮符号化される場合における、画像信号の伝送の一例を示す説明図である。 圧縮符号化に起因するエラーの一例を説明するための説明図である。 本実施形態に係る圧縮符号化方法が適用される場合における、圧縮符号化に起因するエラーの一例を説明するための説明図である。 本実施形態に係る医療用観察システムが用いられることにより奏される効果の一例を説明するための説明図である。
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
また、以下では、下記に示す順序で説明を行う。
１．本実施形態に係る医療用観察システム、および本実施形態に係る圧縮符号化方法
２．本実施形態に係るプログラム
（本実施形態に係る医療用観察システム、および本実施形態に係る圧縮符号化方法）
以下では、本実施形態に係る医療用観察システムの一例を説明した後に、本実施形態に係る医療用観察システムに適用することが可能な、本実施形態に係る圧縮符号化方法について説明する。
［１］医療用観察システムの構成
［１−１］第１の例に係る医療用観察システム
図１は、本実施形態に係る医療用観察システム１０００の構成の第１の例を示す説明図であり、電子撮像式の医療用観察装置の一例である内視鏡装置として機能する医療用観察装置１００を有する医療用観察システムの一例を、示している。図１に示す医療用観察システム１０００は、例えば、医療用観察装置１００と、表示装置２００とを有する。
なお、第１の例に係る医療用観察システムは、図１に示す例に限られない。
例えば、第１の例に係る医療用観察システムは、医療用観察装置１００における各種動作を制御する制御装置（図示せず）を、さらに有していてもよい。図１に示す医療用観察システム１０００では、後述する制御ユニット１１４が制御装置（図示せず）の機能を有している例を示している。
制御装置（図示せず）としては、例えば、“メディカルコントローラ”や、“サーバなどのコンピュータ”など、本実施形態に係る圧縮符号化方法に係る処理を行うことが可能な任意の機器が、挙げられる。また、制御装置（図示せず）は、例えば、上記のような機器に組み込むことが可能な、ＩＣ（Integrated Circuit）であってもよい。
また、第１の例に係る医療用観察システムは、医療用観察装置１００と表示装置２００とを複数有する構成であってもよい。医療用観察装置１００を複数有する場合、医療用観察装置１００それぞれにおいて、後述する医療用観察装置１００における圧縮符号化方法に係る処理が、行われる。また、第１の例に係る医療用観察システムが医療用観察装置１００と表示装置２００とを複数有する構成である場合、医療用観察装置１００と表示装置２００とが一対一に対応付けられていてもよいし、複数の医療用観察装置１００が１つの表示装置２００に対応付けられていてもよい。複数の医療用観察装置１００が１つの表示装置２００に対応付けられている場合、表示装置２００では、例えば切り替え操作などが行われることによって、どの医療用観察装置１００において撮像された撮像画像を表示画面に表示させるのかが、切り替えられる。
［１−１−１］表示装置２００
表示装置２００は、医療用観察システム１０００における表示手段であり、医療用観察装置１００からみて外部の表示デバイスに該当する。表示装置２００は、例えば、医療用観察装置１００において撮像された医療用撮像画像（動画像、または、複数の静止画像。以下、同様とする。）や、ユーザインタフェースに係る画像などの、様々な画像を表示画面に表示する。また、表示装置２００は、３Ｄ表示が可能な構成であってもよい。表示装置２００における表示は、例えば、医療用観察装置１００、または、制御装置（図示せず）によって制御される。
医療用観察システム１０００において表示装置２００は、例えば、手術室の壁面や天井、床面などの、手術室内において術者などの手術に関わる者により視認されうる任意の場所に設置される。表示装置２００としては、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイなどが挙げられる。
なお、表示装置２００は、上記に示す例に限られない。
例えば、表示装置２００は、ヘッドマウントディスプレイやアイウェア型の装置などのような、術者などが身体に装着して用いる任意のウェアラブル装置であってもよい。
表示装置２００は、例えば、表示装置２００が備えているバッテリなどの内部電源から供給される電力、または、接続されている外部電源から供給される電力などによって、駆動する。
［１−１−２］医療用観察装置１００
第１の例に係る医療用観察システム１０００を構成する医療用観察装置１００は、内視鏡装置である。例えば図１に示す医療用観察装置１００が手術時に用いられる場合、術者（医療用観察装置１００のユーザの一例）は、医療用観察装置１００により撮像されて、表示装置２００の表示画面に表示された医療用撮像画像を参照しながら術部を観察し、当該術部に対して、術式に応じた手技などの各種処置を行う。
図１に示す医療用観察装置１００は、例えば、挿入部材１０２と、光源ユニット１０４と、ライトガイド１０６と、カメラヘッド１０８と、送信器１１０と、受信器１１２と、制御ユニット１１４とを備える。医療用観察装置１００は、例えば、医療用観察装置１００が備えているバッテリなどの内部電源から供給される電力、または、接続されている外部電源から供給される電力などによって、駆動する。
図１では、送信器１１０を「ＴＸ」と示し、受信器１１２を「ＲＸ」と示している。また、図１では、送信器１１０と受信器１１２との間の通信路を符号Ｔで表している。通信路Ｔとしては、有線通信による通信路、または、無線通信による通信路が挙げられる。
挿入部材１０２は、細長形状を有し、入射光を集光する光学系を内部に備える。挿入部材１０２の先端は、例えば、患者の体腔内に挿入される。挿入部材１０２の後端はカメラヘッド１０８の先端と着脱可能に接続される。また、挿入部材１０２は、ライトガイド１０６を介して光源ユニット１０４と接続され、光源ユニット１０４から光が供給される。
挿入部材１０２は、例えば、可撓性を有さない素材で形成されてもよいし、可撓性を有する素材で形成されてもよい。挿入部材１０２を形成する素材によって、医療用観察装置１００は、硬性鏡または軟性鏡と呼ばれうる。
光源ユニット１０４は、ライトガイド１０６を介して挿入部材１０２と接続される。光源ユニット１０４は、ライトガイド１０６を介して挿入部材１０２に光を供給する。また、光源ユニット１０４は、制御ユニット１１４と有線または無線で接続され、光源ユニット１０４における発光は、制御ユニット１１４により制御される。
挿入部材１０２に供給された光は、挿入部材１０２の先端から出射され、患者の体腔内組織などの観察対象に照射される。そして、観察対象からの反射光は、挿入部材１０２内の光学系によって集光される。
カメラヘッド１０８は、観察対象を撮像する機能を有する。カメラヘッド１０８は、送信器１１０と接続される。
カメラヘッド１０８は、イメージセンサを有し、挿入部材１０２によって集光された観察対象からの反射光を光電変換することにより観察対象を撮像し、撮像によって得られた画像信号（医療用撮像画像を示す信号）を送信器１１０へ伝達する。カメラヘッド１０８が有するイメージセンサとしては、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子を複数用いたイメージセンサが、挙げられる。
また、カメラヘッド１０８は、例えば信号処理回路を有し、当該信号処理回路は、本実施形態に係る圧縮符号化方法に係る処理を行うことにより、医療用撮像画像を示す画像信号を圧縮符号化する。つまり、上記信号処理回路は、医療用観察装置１００において、本実施形態に係る圧縮符号化方法に係る処理を行う符号化処理部として機能する。
なお、上記信号処理回路は、送信器１１０が有していてもよい。本実施形態に係る圧縮符号化方法に係る処理については、後述する。
内視鏡装置として機能する医療用観察装置１００では、例えば、挿入部材１０２、光源ユニット１０４、およびカメラヘッド１０８が、“患者の体内に挿入されて、体内を撮像する撮像デバイス”の役目を果たす。
送信器１１０と受信器１１２とは、例えば、光ファイバやＬＡＮ（Local Area Network）ケーブルなどの任意の信号線により有線で接続され、任意の通信方式の有線通信により医療用撮像画像を示す画像信号が送受信される。また、送信器１１０と受信器１１２とは、例えば、光通信などの任意の通信方式の無線通信により無線で接続され、無線通信により医療用撮像画像を示す画像信号が送受信される。
例えば、送信器１１０は、本実施形態に係る圧縮符号化方法に係る処理により圧縮符号化された画像信号を送信し、受信器１１２は、圧縮符号化された画像信号を受信する。なお、送信器１１０が圧縮符号化されていない画像信号を送信し、受信器１１２が圧縮符号化されていない画像信号を受信することが可能であることは、言うまでもない。
つまり、送信器１１０は、医療用観察装置１００において、“本実施形態に係る圧縮符号化方法に係る処理により圧縮符号化された画像信号を送信する送信部”として機能する。また、受信器１１２は、医療用観察装置１００において、“本実施形態に係る圧縮符号化方法に係る処理により圧縮符号化された画像信号を受信する受信部”として機能する。
送信器１１０と受信器１１２とは、対応する通信方式に対応するハードウェア構成を有する。また、上述したように、送信器１１０は、本実施形態に係る圧縮符号化方法に係る処理を行う役目を果たす信号処理回路をさらに有していてもよい。
制御ユニット１１４は、例えば光源ユニット１０４およびカメラヘッド１０８それぞれを制御する。
また、制御ユニット１１４は、受信器１１２により受信された画像信号を信号処理する。制御ユニット１１４における信号処理の一例を挙げると、制御ユニット１１４は、例えば、圧縮符号化された画像信号を復号する復号処理を行う。また、制御ユニット１１４は、例えば、ホワイトバランスの調整や、電子ズーム機能に係る画像の拡大または縮小、画素間補正などの、医療用撮像画像に対して行うことが可能な様々な処理を行ってもよい。
また、制御ユニット１１４は、通信デバイス（図示せず）を含み、受信器１１２により受信された画像信号を任意の無線通信または任意の有線通信で、表示装置２００へ送信する。制御ユニット１１４は、画像信号と表示制御信号とを表示装置２００へ送信してもよい。
制御ユニット１１４が含む通信デバイス（図示せず）としては、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．１ポートおよび送受信回路（無線通信）や、ＩＥＥＥ８０２．１１ポートおよび送受信回路（無線通信）、通信アンテナおよびＲＦ回路（無線通信）、光通信用デバイス（有線通信または無線通信）、あるいはＬＡＮ端子および送受信回路（有線通信）などが挙げられる。通信デバイス（図示せず）は、複数の通信方式によって、１または２以上の外部装置と通信を行うことが可能な構成であってもよい。
なお、制御ユニット１１４は、画像信号に基づく医療用撮像画像を記録媒体に記録してもよい。
制御ユニット１１４としては、例えばＣＣＵ（Camera Control Unit）が挙げられる。
内視鏡装置として機能する医療用観察装置１００は、例えば図１を参照して示したハードウェア構成を有する。内視鏡装置として機能する医療用観察装置１００では、例えば、挿入部材１０２、光源ユニット１０４、およびカメラヘッド１０８が、撮像デバイスの役目を果たし、制御ユニット１１４により撮像デバイスにおける撮像が制御される。
また、例えば図１に示す医療用観察装置１００では、送信器１１０と受信器１１２との間の通信により、本実施形態に係る圧縮符号化方法に係る処理により圧縮符号化された画像信号（または圧縮符号化されていない画像信号）が、送受信される。よって、図１に示す医療用観察装置１００は、例えば“撮像デバイスの役目を果たす部材および送信器１１０を有する送信側医療用観察装置と、受信器１１２および制御ユニット１１４とを有する受信側医療用観察装置とを有する医療用観察システム”の一例と、捉えることが可能である。
また、例えば図１に示すように、送信器１１０および受信器１１２それぞれが、カメラヘッド１０８や制御ユニット１１４などの他の構成要素とは別体に設けられることにより、送信器１１０および受信器１１２それぞれの交換（いわゆるリプレース）がより容易に可能となる。よって、送信器１１０および受信器１１２それぞれが他の構成要素とは別体に設けられることにより、医療用観察装置１００は、例えば、通信の信頼性や、通信距離、伝送容量（通信速度）、エラー訂正方法、通信方式などを、より柔軟に変更することができる。つまり、医療用観察装置１００が、送信器１１０および受信器１１２それぞれを交換することが可能な構成をとることによって、例えば通信に係るハードウェアのバージョンアップが容易となるので、医療用観察装置１００は、通信の進化に対してより柔軟に対応することができる。また、送信器１１０および受信器１１２それぞれの交換が可能な構成は、“通信の信頼性や通信距離、伝送容量などが実装上の課題として挙がる、無線通信による画像信号の伝送”に、特に有効である。なお、内視鏡装置として機能する医療用観察装置１００が、例えば“カメラヘッド１０８が送信器１１０を含み、制御ユニット１１４が受信器１１２を含む構成”をとることが可能であることは、言うまでもない。
なお、本実施形態に係る医療用観察システム１０００は、内視鏡装置として機能する医療用観察装置１００を有する構成に限られない。
［１−２］第２の例に係る医療用観察システム
図２は、本実施形態に係る医療用観察システム１０００の構成の第２の例を示す説明図であり、他の例に係る電子撮像式の医療用観察装置として機能する医療用観察装置１００を有する医療用観察システムの一例を示している。図２に示す医療用観察システム１０００は、例えば、医療用観察装置１００と、表示装置２００とを有する。
なお、第２の例に係る医療用観察システムは、図２に示す例に限られない。
例えば、第２の例に係る医療用観察システムは、第１の例に係る医療用観察システムと同様に、医療用観察装置１００における各種動作を制御する制御装置（図示せず）を、さらに有していてもよい。
また、第２の例に係る医療用観察システムは、第１の例に係る医療用観察システムと同様に、医療用観察装置１００と表示装置２００とを複数有する構成であってもよい。
［１−２−１］表示装置２００
第２の例に係る医療用観察システムを構成する表示装置２００は、第１の例に係る医療用観察システムを構成する表示装置２００と同様の機能、構成を有する。
［１−２−２］医療用観察装置１００
第２の例に係る医療用観察システム１０００を構成する医療用観察装置１００は、他の例に係る電子撮像式の医療用観察装置である。図２を参照して、電子撮像式の医療用観察装置として機能する医療用観察装置１００のハードウェア構成の一例について、説明する。
電子撮像式の医療用観察装置として機能する医療用観察装置１００は、例えば、ベース１２０と、アーム１２２と、撮像デバイス１２４とを備える。
また、図２では示していないが、医療用観察装置１００は、例えば、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）などの演算回路で構成される、１または２以上のプロセッサ（図示せず）と、ＲＯＭ（Read Only Memory。図示せず）と、ＲＡＭ（Random Access Memory。図示せず）と、記録媒体（図示せず）と、通信デバイス（図示せず）とを、備えていてもよい。医療用観察装置１００は、例えば、医療用観察装置１００が備えているバッテリなどの内部電源から供給される電力、または、接続されている外部電源から供給される電力などによって、駆動する。
プロセッサ（図示せず）は、医療用観察装置１００全体を制御する制御部（図示せず）として機能する。ＲＯＭ（図示せず）は、プロセッサ（図示せず）が使用するプログラムや演算パラメータなどの制御用データを記憶する。ＲＡＭ（図示せず）は、プロセッサ（図示せず）により実行されるプログラムなどを一時的に記憶する。
記録媒体（図示せず）は、記憶部として機能する。記録媒体（図示せず）には、例えば、閾値を示すデータや圧縮率を示すデータなどの本実施形態に係る圧縮符号化方法に係るデータや、各種アプリケーションなどの、様々なデータが記憶される。ここで、記録媒体（図示せず）としては、例えば、ハードディスクなどの磁気記録媒体や、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリなどが挙げられる。また、記録媒体（図示せず）は、医療用観察装置１００から着脱可能であってもよい。
通信デバイス（図示せず）は、医療用観察装置１００が備える通信手段であり、表示装置２００などの外部装置と、無線または有線で通信を行う役目を果たす。ここで、通信デバイス（図示せず）としては、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１５．１ポートおよび送受信回路や、ＩＥＥＥ８０２．１１ポートおよび送受信回路、通信アンテナおよびＲＦ回路、光通信用デバイス、あるいはＬＡＮ端子および送受信回路などが挙げられる。通信デバイス（図示せず）は、複数の通信方式によって、１または２以上の外部装置と通信を行うことが可能な構成であってもよい。
［１−２−２−１］ベース１２０
ベース１２０は、医療用観察装置１００の基台であり、アーム１２２の一端が接続されて、アーム１２２と撮像デバイス１２４とを支持する。
また、ベース１２０には例えばキャスタが設けられ、医療用観察装置１００は、キャスタを介して床面と接地する。キャスタが設けられることにより、医療用観察装置１００は、キャスタによって床面上を容易に移動することが可能である。
［１−２−２−２］アーム１２２
アーム１２２は、複数のリンクが関節部によって互いに連結されて構成される。
また、アーム１２２は、撮像デバイス１２４を支持する。アーム１２２により支持された撮像デバイス１２４は３次元的に移動可能であり、移動後の撮像デバイス１２４は、アーム１２２によって、位置および姿勢が保持される。
より具体的には、アーム１２２は、例えば、複数の関節部１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅ、１３０ｆと、関節部１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅ、１３０ｆによって互いに回動可能に連結される複数のリンク１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ、１３２ｅ、１３２ｆとから構成される。関節部１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅ、１３０ｆそれぞれの回転可能範囲は、アーム１２２の所望の動きが実現されるように、設計段階や製造段階などにおいて任意に設定される。
つまり、図２に示す医療用観察装置１００では、アーム１２２を構成する６つの関節部１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅ、１３０ｆに対応する６つの回転軸（第１軸Ｏ１、第２軸Ｏ２、第３軸Ｏ３、第４軸Ｏ４、第５軸Ｏ５、および第６軸Ｏ６）によって、撮像デバイス１２４の移動に関して６自由度が実現されている。より具体的には、図２に示す医療用観察装置１００では、並進３自由度、および回転３自由度の６自由度の動きが実現される。
関節部１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅ、１３０ｆそれぞれには、アクチュエータ（図示せず）が設けられ、関節部１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅ、１３０ｆそれぞれは、アクチュエータ（図示せず）の駆動によって、対応する回転軸で回転する。アクチュエータ（図示せず）の駆動は、例えば、制御部（図示せず）として機能するプロセッサ、または、外部の制御装置（図示せず）によって制御される。
関節部１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅ、１３０ｆそれぞれが、アクチュエータ（図示せず）の駆動により対応する回転軸で回転することによって、例えばアーム１２２を伸ばす、縮める（折り畳む）などの、様々なアーム１２２の動作が、実現される。
関節部１３０ａは、略円柱形状を有し、関節部１３０ａの先端部分（図２における下端部分）で、撮像デバイス１２４（図２における撮像デバイス１２４の上端部分）を、撮像デバイス１２４の中心軸と平行な回転軸（第１軸Ｏ１）まわりに回動可能なように支持する。ここで、医療用観察装置１００は、第１軸Ｏ１が撮像デバイス１２４における光軸と一致するように構成される。つまり、図２に示す第１軸Ｏ１まわりに撮像デバイス１２４を回動させることによって、撮像デバイス１２４により撮像された医療用撮像画像は、視野が回転するように変更される画像となる。
リンク１３２ａは、略棒状の部材であり、関節部１３０ａを固定的に支持する。リンク１３２ａは、例えば、第１軸Ｏ１と直交する方向に延伸され、関節部１３０ｂに接続される。
関節部１３０ｂは、略円柱形状を有し、リンク１３２ａを、第１軸Ｏ１と直交する回転軸（第２軸Ｏ２）まわりに回動可能なように支持する。また、関節部１３０ｂには、リンク１３２ｂが固定的に接続される。
リンク１３２ｂは、略棒状の部材であり、第２軸Ｏ２と直交する方向に延伸される。また、リンク１３２ｂには、関節部１３０ｂと関節部１３０ｃとがそれぞれ接続される。
関節部１３０ｃは、略円柱形状を有し、リンク１３２ｂを、第１軸Ｏ１および第２軸Ｏ２それぞれと互いに直交する回転軸（第３軸Ｏ３）まわりに回動可能なように支持する。また、関節部１３０ｃには、リンク１３２ｃの一端が固定的に接続される。
ここで、第２軸Ｏ２および第３軸Ｏ３まわりにアーム１２２の先端側（撮像デバイス１２４が設けられる側）が回動することによって、水平面内での撮像デバイス１２４の位置が変更されるように、撮像デバイス１２４を移動させることができる。つまり、医療用観察装置１００では、第２軸Ｏ２および第３軸Ｏ３まわりの回転が制御されることにより、医療用撮像画像の視野を平面内で移動させることが可能になる。
リンク１３２ｃは、一端が略円柱形状を有し、他端が略棒状を有する部材である。リンク１３２ｃの一端側には、関節部１３０ｃの中心軸と略円柱形状の中心軸とが同一となるように、固定的に接続される。また、リンク１３２ｃの他端側には、関節部１３０ｄが接続される。
関節部１３０ｄは、略円柱形状を有し、リンク１３２ｃを、第３軸Ｏ３と直交する回転軸（第４軸Ｏ４）まわりに回動可能なように支持する。関節部１３０ｄには、リンク１３２ｄが固定的に接続される。
リンク１３２ｄは、略棒状の部材であり、第４軸Ｏ４と直交するように延伸される。リンク１３２ｄの一端は、関節部１３０ｄの略円柱形状の側面に当接するように、関節部１３０ｄに固定的に接続される。また、リンク１３２ｄの他端（関節部１３０ｄが接続される側とは反対側の端）には、関節部１３０ｅが接続される。
関節部１３０ｅは、略円柱形状を有し、リンク１３２ｄの一端を、第４軸Ｏ４と平行な回転軸（第５軸Ｏ５）まわりに回動可能なように支持する。また、関節部１３０ｅには、リンク１３２ｅの一端が固定的に接続される。
ここで、第４軸Ｏ４および第５軸Ｏ５は、撮像デバイス１２４を垂直方向に移動させうる回転軸である。第４軸Ｏ４および第５軸Ｏ５まわりにアーム１２２の先端側（撮像デバイス１２４が設けられる側）が回動することによって、撮像デバイス１２４の垂直方向の位置が変わる。よって、第４軸Ｏ４および第５軸Ｏ５まわりにアーム１２２の先端側（撮像デバイス１２４が設けられる側）が回動することによって、撮像デバイス１２４と、患者の術部などの観察対象との距離を変えることが、可能となる。
リンク１３２ｅは、一辺が鉛直方向に延伸するとともに他辺が水平方向に延伸する略Ｌ字形状を有する第１の部材と、当該第１の部材の水平方向に延伸する部位から鉛直下向きに延伸する棒状の第２の部材とが、組み合わされて構成される部材である。リンク１３２ｅの第１の部材の鉛直方向に延伸する部位には、関節部１３０ｅが固定的に接続される。また、リンク１３２ｅの第２の部材には、関節部１３０ｆが接続される。
関節部１３０ｆは、略円柱形状を有し、リンク１３２ｅを、鉛直方向と平行な回転軸（第６軸Ｏ６）まわりに回動可能なように支持する。また、関節部１３０ｆには、リンク１３２ｆが固定的に接続される。
リンク１３２ｆは、略棒状の部材であり、鉛直方向に延伸される。リンク１３２ｆの一端は、関節部１３０ｆが接続される。また、リンク１３２ｆの他端（関節部１３０ｆが接続される側とは反対側の端）は、ベース１２０に固定的に接続される。
アーム１２２が上記に示す構成を有することによって、医療用観察装置１００では、撮像デバイス１２４の移動に関して６自由度が実現される。
なお、アーム１２２の構成は、上記に示す例に限られない。
例えば、アーム１２２の関節部１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅ、１３０ｆそれぞれには、関節部１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅ、１３０ｆそれぞれにおける回転を規制するブレーキが設けられていてもよい。本実施形態に係るブレーキとしては、例えば、機械的に駆動するブレーキや、電気的に駆動する電磁ブレーキなど、任意の方式のブレーキが挙げられる。
上記ブレーキの駆動は、例えば、制御部（図示せず）として機能するプロセッサ、または、外部の制御装置（図示せず）によって制御される。上記ブレーキの駆動が制御されることにより、医療用観察装置１００では、アーム１２２の動作モードが設定される。アーム１２２の動作モードとしては、例えば、固定モードとフリーモードとが挙げられる。
ここで、本実施形態に係る固定モードとは、例えば、アーム１２２に設けられる各回転軸における回転がブレーキにより規制されることにより、撮像デバイス１２４の位置および姿勢が固定される動作モードである。アーム１２２が固定モードとなることによって、医療用観察装置１００の動作状態は、撮像デバイス１２４の位置および姿勢が固定される固定状態となる。
また、本実施形態に係るフリーモードとは、上記ブレーキが解除されることにより、アーム１２２に設けられる各回転軸が自由に回転可能となる動作モードである。例えば、フリーモードでは、術者による直接的な操作によって撮像デバイス１２４の位置および姿勢を調整することが可能となる。ここで、本実施形態に係る直接的な操作とは、例えば、術者が手で撮像デバイス１２４を把持し、当該撮像デバイス１２４を直接移動させる操作のことを意味する。
［１−２−２−３］撮像デバイス１２４
撮像デバイス１２４は、アーム１２２により支持され、例えば患者の術部などの観察対象を撮像する。撮像デバイス１２４における撮像は、例えば、制御部（図示せず）として機能するプロセッサ、または、外部の制御装置（図示せず）によって制御される。
撮像デバイス１２４は、例えば電子撮像式の顕微鏡に対応する構成を有する。
図３は、図２に示す医療用観察装置１００が備える撮像デバイス１２４の構成の一例を説明するための説明図である。
撮像デバイス１２４は、例えば、撮像部材１３４と、略円筒形状を有する筒状部材１３６とを有し、撮像部材１３４は、筒状部材１３６内に設けられる。
筒状部材１３６の下端（図３における下側の端）の開口面には、例えば、撮像部材１３４を保護するためのカバーガラス（図示せず）が設けられる。
また、例えば筒状部材１３６の内部には光源（図示せず）が設けられ、撮像時には、当該光源からカバーガラス越しに被写体に対して照明光が照射される。照明光が照射された被写体からの反射光（観察光）が、カバーガラス（図示せず）を介して撮像部材１３４に入射することにより、撮像部材１３４によって被写体を示す画像信号（撮像画像を示す画像信号）が得られる。
撮像部材１３４としては、各種の公知の電子撮像式の顕微鏡部に用いられている構成を適用することが可能である。
一例を挙げると、撮像部材１３４は、例えば、光学系１３４ａと、光学系１３４ａを通過した光により観察対象の像を撮像する撮像素子を含むイメージセンサ１３４ｂとで構成される。光学系１３４ａは、例えば、対物レンズ、ズームレンズおよびフォーカスレンズなどの１または２以上のレンズとミラーなどの光学素子で構成される。イメージセンサ１３４ｂとしては、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）やＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子を複数用いたイメージセンサが、挙げられる。
撮像部材１３４は、１対の撮像素子を有する構成、すなわち、いわゆるステレオカメラとして機能する構成であってもよい。撮像部材１３４には、ズーム機能（光学ズーム機能と電子ズーム機能との一方または双方）や、ＡＦ（Auto Focus）などのフォーカス機能などの、一般的に電子撮像式の顕微鏡部に備えられる１または２以上の機能が搭載される。
また、撮像部材１３４は、例えば４Ｋ、８Ｋなどの、いわゆる高解像度での撮像が可能な構成であってもよい。撮像部材１３４が高解像度での撮像が可能に構成されることにより、所定の解像度（例えば、Ｆｕｌｌ ＨＤ画質など）を確保しつつ、例えば５０インチ以上などの大画面の表示画面を有する表示装置２００に画像を表示させることが可能となるので、当該表示画面を見る術者の視認性が向上する。また、撮像部材１３４が高解像度での撮像が可能に構成されることにより、撮像画像が電子ズーム機能によって拡大されて表示装置２００の表示画面に表示されたとしても、所定の解像度を確保することが可能となる。さらに、電子ズーム機能を用いて所定の解像度が確保される場合には、撮像デバイス１２４における光学ズーム機能の性能を抑えることが可能となるので、撮像デバイス１２４の光学系をより簡易にすることができ、撮像デバイス１２４をより小型に構成することができる。
撮像デバイス１２４には、例えば、撮像デバイス１２４の動作を制御するための各種の操作デバイスが設けられる。例えば図３では、ズームスイッチ１３８と、フォーカススイッチ１４０と、動作モード変更スイッチ１４２とが、撮像デバイス１２４に設けられている。なお、ズームスイッチ１３８、フォーカススイッチ１４０、および動作モード変更スイッチ１４２が設けられる位置と形状とが、図３に示す例に限られないことは、言うまでもない。
ズームスイッチ１３８とフォーカススイッチ１４０とは、撮像デバイス１２４における撮像条件を調整するための操作デバイスの一例である。
ズームスイッチ１３８は、例えば、ズーム倍率（拡大倍率）を大きくするズームインスイッチ１２４ａと、ズーム倍率を小さくするズームアウトスイッチ１２４ｂとで構成される。ズームスイッチ１３８に対する操作が行われることによりズーム倍率が調整されて、ズームが調整される。
フォーカススイッチ１４０は、例えば、観察対象（被写体）までの焦点距離を遠くする遠景フォーカススイッチ１４０ａと、観察対象までの焦点距離を近くする近景フォーカススイッチ１４０ｂとで構成される。フォーカススイッチ１４０に対する操作が行われることにより焦点距離が調整されて、フォーカスが調整される。観察対象までの焦点距離を遠くすることは「フォーカスアウト」と呼ばれ、観察対象までの焦点距離を近くすることは「フォーカスイン」と呼ばれる場合がある。
動作モード変更スイッチ１４２は、撮像デバイス１２４におけるアーム１２２の動作モードを変更するための操作デバイスの一例である。動作モード変更スイッチ１４２に対する操作が行われることにより、アーム１２２の動作モードが変更される。アーム１２２の動作モードとしては、例えば上述したように、固定モードとフリーモードとが挙げられる。
動作モード変更スイッチ１４２に対する操作の一例としては、動作モード変更スイッチ１４２を押下する操作が、挙げられる。例えば、術者が動作モード変更スイッチ１４２を押下している間、アーム１２２の動作モードがフリーモードとなり、術者が動作モード変更スイッチ１４２を押下していないときには、アーム１２２の動作モードが固定モードとなる。
また、撮像デバイス１２４には、各種操作デバイスに対する操作を行う操作者が操作を行う際の操作性や利便性などをより高めるために、例えば、滑り止め部材１４４と、突起部材１４６とが設けられる。
滑り止め部材１４４は、例えば操作者が筒状部材１３６を手などの操作体で操作を行う際に、操作体の滑りを防止するために設けられる部材である。滑り止め部材１４４は、例えば、摩擦係数が大きい材料で形成され、凹凸などのより滑りにくい構造を有する。
突起部材１４６は、操作者が筒状部材１３６を手などの操作体で操作を行う際に、当該操作体が光学系１３４ａの視野を遮ってしまうことや、当該操作体で操作を行う際に、カバーガラス（図示せず）に当該操作体が触れることにより当該カバーガラスが汚れることなどを、防止するために設けられる部材である。
なお、滑り止め部材１４４および突起部材１４６それぞれが設けられる位置と形状とが、図３に示す例に限られないことは、言うまでもない。また、撮像デバイス１２４には、滑り止め部材１４４と突起部材１４６との一方または双方が設けれられていなくてもよい。
撮像デバイス１２４における撮像により生成された画像信号（画像データ）は、例えば図１に示す送信器１１０および受信器１１２と同様の機能、構成を有する送信器（図示せず）および受信器（図示せず）により、有線通信または無線通信で送受信される。図２に示す医療用観察装置では、符号化処理部として機能する信号処理回路を、撮像デバイス１２４が有していてもよいし、上記送信器が有していてもよい。
そして、撮像デバイス１２４における撮像により生成された画像信号は、例えば、制御部（図示せず）として機能するプロセッサにおいて画像処理が行われる。本実施形態に係る画像処理としては、例えば、ガンマ補正、ホワイトバランスの調整、電子ズーム機能に係る画像の拡大または縮小、または、画素間補正などの各種処理のうちの、１または２以上の処理が、挙げられる。
上記のように、撮像デバイス１２４における撮像により生成された画像信号が制御部（図示せず）として機能するプロセッサにより処理される構成である場合、図２に示す医療用観察装置１００は、例えば“撮像デバイス１２４および送信器を有する送信側医療用観察装置と、受信器およびプロセッサとを有する受信側医療用観察装置とを有する医療用観察システム”の一例と、捉えることが可能である。
なお、第２の例に係る医療用観察システムが、医療用観察装置１００における各種動作を制御する制御装置（図示せず）を有する場合には、本実施形態に係る画像処理は、当該制御装置（図示せず）において行われてもよい。上記の場合、撮像デバイス１２４における撮像により生成された画像信号は、例えば、図１に示す送信器１１０と同様の機能、構成を有する送信器（図示せず）により、有線通信または無線通信で送信され、上記制御装置（図示せず）において画像処理が行われる。また、上記の場合、医療用観察装置１００は送信側医療用観察装置の役目を果たし、上記制御装置（図示せず）は受信側医療用観察装置の役目を果たす。
医療用観察装置１００は、例えば、表示制御信号と、上記のような画像処理が行われた画像信号とを、表示装置２００に送信する。
表示制御信号と画像信号とが表示装置２００に送信されることによって、表示装置２００の表示画面には、観察対象が撮像された医療用撮像画像（例えば、術部が撮像された撮像画像）が、光学ズーム機能と電子ズーム機能との一方または双方によって所望の倍率に拡大または縮小されて表示される。
他の例に係る電子撮像式の医療用観察装置として機能する医療用観察装置１００は、例えば図２、図３を参照して示したハードウェア構成を有する。
なお、他の例に係る電子撮像式の医療用観察装置として機能する医療用観察装置のハードウェア構成は、図２、図３を参照して示した構成に限られない。
例えば、本実施形態に係る医療用観察装置は、ベース１２０を備えず、手術室などの天井や壁面などにアーム１２２が直接取り付けられる構成であってもよい。例えば、天井にアーム１２２が取り付けられる場合には、本実施形態に係る医療用観察装置は、アーム１２２が天井から吊り下げられる構成となる。
また、図２では、アーム１２２が、撮像デバイス１２４の駆動に関して６自由度が実現されるように構成されている例を示しているが、アーム１２２の構成は、撮像デバイス１２４の駆動に関する自由度が６自由度となる構成に限られない。例えば、アーム１２２は、用途に応じて撮像デバイス１２４を適宜移動しうるように構成されればよく、関節部およびリンクの数や配置、関節部の駆動軸の方向などは、アーム１２２が所望の自由度を有するように適宜設定することが可能である。一例を挙げると、本実施形態に係る医療用観察装置は、眼科顕微鏡などのように、Ｘ軸Ｙ軸制御程度のより簡便な構成であってもよい。
また、図２、図３では、撮像デバイス１２４の動作を制御するための各種の操作デバイスが、撮像デバイス１２４に設けられる例を示しているが、図２、図３に示す操作デバイスのうちの一部または全部は、撮像デバイス１２４に設けられなくてもよい。一例を挙げると、撮像デバイス１２４の動作を制御するための各種の操作デバイスは、本実施形態に係る医療用観察装置を構成する撮像デバイス１２４以外の他の部位に設けられていてもよい。また、他の例を挙げると、撮像デバイス１２４の動作を制御するための各種の操作デバイスは、フットスイッチやリモートコントローラなどの、外部の操作デバイスであってもよい。
本実施形態に係る医療用観察システム１０００を構成する医療用観察装置１００としては、例えば、図１に示すような内視鏡装置として機能する医療用観察装置と、図２に示すような他の例に係る電子撮像式の医療用観察装置として機能する医療用観察装置とが、挙げられる。
［２］本実施形態に係る圧縮符号化方法
［２−１］本実施形態に係る圧縮符号化方法の概要
近年、電子撮像式の医療用観察装置では、例えば、撮像デバイスの高解像度化やフレームレートの高速化、ステレオ化、あるいは、撮像デバイスへの特殊な光を観察するための追加デバイスの搭載などに伴い、医療用撮像画像を示す画像信号の信号量が増大する傾向にある。以下では、医療用撮像画像を示す画像信号を、単に「画像信号」と示す場合がある。
上記のように画像信号の信号量が増大すると、医療用観察装置における消費電力が増大する。また、消費電力が増大することにより発熱量も増大することから、熱対策のために医療用観察装置を構成する部材のサイズ（例えば、内視鏡装置を構成するカメラヘッドのサイズ）を大きくしなければならない。そのため、画像信号の信号量が増大することは、医療用観察装置の小型化を図る上で不利である。
ここで、画像信号の信号量の低減を図る方法としては、画像信号を圧縮符号化することが考えられる。
図４は、医療用撮像画像を示す画像信号が圧縮符号化されない場合における、画像信号の伝送の一例を示す説明図である。また、図５は、医療用撮像画像を示す画像信号が圧縮符号化される場合における、画像信号の伝送の一例を示す説明図である。図４、図５では、撮像デバイスを構成するイメージセンサを「センサ」と示している。また、図４、図５では、送信器を「ＴＸ」と示し、受信器を「ＲＸ」と示している。また、図４、図５では、送信器を「ＴＸ」と示し、受信器を「ＲＸ」と示している。
医療用撮像画像を示す画像信号が圧縮符号化されない場合、例えば図４に示すように、送信器から受信器へと画像信号が４レーンの通信路Ｔで伝送される。
一方、医療用撮像画像を示す画像信号が圧縮符号化される場合、１／４の圧縮率で圧縮符号化されると、例えば図５に示すように、送信器から受信器へと圧縮符号化された画像信号が１レーンの通信路Ｔで伝送される。また、１／８の圧縮率で圧縮符号化される場合には、ステレオ画像として機能する医療用撮像画像を示す画像信号を、１レーンの通信路Ｔで伝送することが可能である。
例えば図５に示すように画像信号を圧縮符号化することにより、圧縮率に応じて画像信号の信号量を低減すると共に、復号後の医療用撮像画像の画質の劣化を抑えることが可能である。
しかしながら、上述したように、医療用撮像画像を示す画像信号を圧縮符号化し、圧縮符号化された画像信号を、有線通信または無線通信で伝送することを想定すると、圧縮符号化に起因するエラーの影響をより小さくすることが必要となると考えられる。
図６は、圧縮符号化に起因するエラーの一例を説明するための説明図である。図６は、あるフレームにおける４Ｋ解像度（４０９６×２１６０画素）の医療用撮像画像全体（フレーム画像全体の一例）を、圧縮符号化する場合に生じるエラーを概念的に示している。
例えば図６に示すように、医療用撮像画像全体を圧縮符号化する場合には、圧縮符号化の過程でエラーが発生すると、エラーが発生した画素からエラーの発生以後に処理されるフレームの最終画素まで、復号することができない。つまり、医療用撮像画像全体を圧縮符号化する場合には、圧縮符号化の過程で発生したエラーの影響が、エラーの発生以後に処理される全ての画素に伝搬してしまう。
そこで、医療用観察システム１０００では、医療用撮像画像を示す画像信号を、医療用撮像画像より小さな所定の単位ごとに圧縮符号化する。
本実施形態に係る所定の単位としては、例えば、１６ラインごとなどの、医療用撮像画像における複数ライン単位が挙げられる。ここで、所定の単位は、予め設定されている固定の単位であってもよいし、医療用観察システム１０００を利用する利用者の操作や所定の医療機器の動作状態などに基づいて変更される可変の単位であってもよい。
なお、本実施形態に係る所定の単位は、医療用撮像画像における複数ライン単位に限られない。例えば、本実施形態に係る所定の単位は、複数の画素を含み、かつ医療用撮像画像全体よりも小さい、ブロック単位であってもよい。以下では、本実施形態に係る所定の単位が、医療用撮像画像における複数ライン単位である場合を例に挙げる。また、以下では、医療用撮像画像における複数ライン単位である場合の所定の単位を「スライス単位」と示す場合がある。
図７は、本実施形態に係る圧縮符号化方法が適用される場合における、圧縮符号化に起因するエラーの一例を説明するための説明図である。図７は、図６と同様に、あるフレームにおける４Ｋ解像度の医療用撮像画像全体を、圧縮符号化する場合に生じるエラーを概念的に示している。
例えば図７に示すように、医療用撮像画像をスライス単位（所定の単位の一例）で圧縮符号化する場合には、圧縮符号化の過程でエラーが発生したとしても、エラーの伝搬はエラーが発生したスライス単位で止まり、以降に処理されるスライス単位には波及しない。
したがって、本実施形態に係る圧縮符号化方法が用いられることによって、圧縮符号化に起因するエラーの影響をより小さくしつつ、画像信号の信号量を低減することができる。
また、例えば図７に示すようなスライス単位のように、医療用撮像画像より小さな所定の単位で医療用撮像画像を圧縮符号化する場合、所定の単位ごとの圧縮符号化に要する時間は、図６に示すように医療用撮像画像全体を圧縮符号化する場合よりも短縮される。したがって、本実施形態に係る圧縮符号化方法が用いられる場合には、図６に示すように医療用撮像画像全体が圧縮符号化される場合よりも低遅延で、圧縮符号化された画像信号を伝送することができる。また、医療従事者が復号された医療用撮像画像をみて医療行為を行うことを想定すると、画像信号を低遅延で伝送することができることことは、有益である。
［２−２］本実施形態に係る圧縮符号化方法が適用される医療用観察装置１００における処理
次に、上述した本実施形態に係る圧縮符号化方法が適用される医療用観察装置１００における処理の一例を、機能ブロックごとに説明する。以下では、医療用観察装置１００が、図１に示す第１の例に係る医療用観察システム１０００を構成する医療用観察装置１００である場合を例に挙げて、医療用観察装置１００における処理の一例を説明する。
医療用観察装置１００は、例えば、符号化処理部と送信部とを有する。符号化処理部と送信部とを有する医療用観察装置１００は、送信側医療用観察装置として機能する。
符号化処理部としては、例えば医療用観察装置１００が備える信号処理回路が挙げられる。例えば上述したように、図１に示す医療用観察装置１００において信号処理回路は、カメラヘッド１０８または送信器１１０に設けられる。
送信部としては、送信器１１０が挙げられる。
また、医療用観察装置１００は、例えば、受信部と信号処理部とを、さらに有していてもよい。受信部と信号処理部とを有する医療用観察装置１００は、受信側医療用観察装置として機能する。
受信部としては、受信器１１２が挙げられる。
信号処理部としては、例えば制御ユニット１１４が挙げられる。
以下、符号化処理部、送信部、受信部、および信号処理部それぞれについて、説明する。
［２−２−１］符号化処理部
符号化処理部は、本実施形態に係る圧縮符号化方法に係る処理を行う役目を果たし、画像信号を所定の単位ごとに圧縮符号化する。
より具体的には、符号化処理部は、所定の単位ごとに、画像信号を周波数変換し、周波数変換された画像信号を量子化して符号を割り当てることにより、画像信号を所定の単位で圧縮符号化する。
ここで、符号化処理部は、例えば、ウェーブレット変換や離散コサイン変換など、原信号を周波数表現することが可能な任意の手法により、画像信号を周波数変換する。
また、符号化処理部は、例えば、低次の周波数成分に量子化ビットの配分を多くする。ここで、低次の周波数成分としては、例えば、設定されている閾値よりも低い周波数成分が挙げられる。符号化処理部は、例えば、記録媒体（図示せず）に記憶されている閾値を示すデータを読み出すことによって、設定されている閾値を特定する。
また、符号化処理部は、例えば、高次の周波数成分は目立たないように削減してもよい。符号化処理部は、例えば、ローパスフィルタなどのフィルタを用いるフィルタ処理を行うことにより、高次の周波数成分を削減する。
また、符号化処理部は、例えば、ハフマン符号、ランレングス符号、算術符号などの任意の符号を用いて、符号を割り当てる。
符号化処理部は、例えば、設定されている閾値よりも低い周波数成分に対して固定長の符号を割り当て、当該低い周波数成分以外の周波数成分に対して可変長の符号を割り当てる。
ここで、上記閾値よりも低い周波数成分は、医療用撮像画像の画質に影響を与える大切な周波数成分である。上記のように閾値よりも低い周波数成分に対して固定長の符号を割り当てることによって、仮に圧縮符号化処理においてエラーが発生しても固定長の中でしかエラーが伝搬せず、信号処理部におけるエラー画素の補間処理が容易となる。信号処理部におけるエラー画素の補間処理としては、例えば、エラー画素の周辺の画素の画素値を利用してエラー画素の画素値を補間する処理など、エラー画素の画素値を補間するすることが可能な任意の処理が、挙げられる。つまり、閾値よりも低い周波数成分に対して固定長の符号を割り当てることによって、たとえエラーにより欠落しても、周りの画素のデータから修復することが可能となる。したがって、閾値よりも低い周波数成分に対して固定長の符号を割り当てることによって、復号後の医療用撮像画像の画質の劣化を抑えることができる。
また、上記低い周波数成分以外の周波数成分に対して可変長の符号を割り当てることによって、画像信号の圧縮率をより高めることができる。
なお、符号化処理部が、全ての周波数成分に対して固定長の符号を割り当てること、または、全ての周波数成分に対して可変長の符号を割り当てることができることは、言うまでもない。
また、周波数成分に応じて処理を変える処理は、上記周波数成分に応じて符号の割り当て方を変える処理に限られない。
例えば、符号化処理部は、設定されている閾値よりも低い周波数成分に対して量子化を行わなくてもよい。上述したように、閾値よりも低い周波数成分は医療用撮像画像の画質に影響を与える大切な周波数成分であるので、閾値よりも低い周波数成分に対して量子化を行わないことにより、復号後の医療用撮像画像の画質の劣化を抑えることができる。
符号化処理部は、例えば上記のように、画像信号を所定の単位で圧縮符号化する。
ここで、符号化処理部は、設定されている圧縮率で、画像信号を圧縮符号化する。符号化処理部は、例えば、記録媒体（図示せず）に記憶されている圧縮率を示すデータを読み出すことによって、設定されている圧縮率を特定する。
設定されている圧縮率としては、予め設定されている固定の圧縮率が挙げられる。
また、設定されている圧縮率は、例えば手技が選択されることにより設定される、手技に対応する圧縮率であってもよい。医療用観察システム１０００では、例えば医療用観察システム１０００を利用する利用者の選択操作により手技が選択され、選択された手技に対応する圧縮率を示すデータが、記録媒体（図示せず）に記憶される。記録媒体（図示せず）への選択された手技に対応する圧縮率を示すデータの記録に係る処理は、医療用観察装置１００（例えば、制御ユニット１１４など）が行ってもよいし、制御装置（図示せず）などの外部装置が行ってもよい。
なお、符号化処理部における処理は、上記に示す処理に限られない。
例えば、符号化処理部は、所定の単位ごとにエラー訂正コード（Error Correcting Codes：ＥＣＣ）を付加してもよい。エラー訂正コードを付加して冗長度を増やすことにより、圧縮符号化に係るエラー耐性をより高めることができる。
エラー訂正コードを付加する場合には、圧縮効率を高める上では不利である。しかしながら、医療従事者が復号された医療用撮像画像をみて医療行為を行うことを想定すると、エラー耐性をより高めることは、有益である。
また、符号化処理部は、例えば、“色変換や雑音除去、帯域制限、画像解析などを画像信号に対して行う前処理”や、“動き補償などを利用して画像信号の冗長性を除去する処理”などを行った上で、画像信号を周波数変換してもよい。
また、符号化処理部は、例えば、所定の医療機器の動作状態に応じて圧縮符号化の仕方を変更してもよい。本実施形態に係る所定の医療機器としては、例えば、電気メスやバイポーラなどの処置装置が挙げられる。
所定の医療機器が動作する場合、所定の医療機器の動作状態によっては、発生する電界が送信器１１０と受信器１１２との通信に影響を及ぼす可能性が、ある。
そこで、符号化処理部は、例えば、所定の医療機器の動作状態を示すデータに基づいて、圧縮符号化の仕方を変更する。所定の医療機器の動作状態を示すデータは、当該所定の医療機器（または、当該所定の医療機器を制御している制御装置）との通信により、取得される。
符号化処理部における圧縮符号化の仕方の変更の例としては、例えば、下記に示す例が挙げられる。なお、符号化処理部における圧縮符号化の仕方の変更の例が、下記に示す例に限られないことは、言うまでもない。
・圧縮率を、所定の医療機器の動作状態に対応する圧縮率へ変更する
・所定の単位を、所定の医療機器の動作状態に対応する単位へ変更する
・所定の医療機器の動作状態に応じて、設定されている閾値よりも低い周波数成分に対する量子化を行うか否かを切り替える
・所定の医療機器の動作状態に応じて、エラー訂正コードを付加するか否かを切り替える
・上記のうちの２つ以上の組み合わせ
符号化処理部は、例えば、記録媒体（図示せず）に記憶されている“所定の医療機器の動作状態と、圧縮符号化の仕方を示すデータとが対応付けられているテーブル（または、データベース）”を参照することによって、所定の医療機器の動作状態に応じた圧縮符号化の仕方を特定する。また、符号化処理部は、例えば、所定の医療機器の動作状態に応じて圧縮符号化の仕方を決定することが可能な、任意のアルゴリズムの演算を行うことによって、所定の医療機器の動作状態に応じた圧縮符号化の仕方を特定してもよい。
そして、符号化処理部は、特定された所定の医療機器の動作状態に応じた圧縮符号化の仕方によって、画像信号を所定の単位ごとに圧縮符号化する。
例えば上記のように、所定の医療機器の動作状態に応じて圧縮符号化の仕方を変更することによって、伝送環境を考慮してよりエラー耐性の強い方式に切り替えることが、実現される。
なお、伝送環境を考慮してよりエラー耐性の強い方式に切り替えることを実現する方法は、上記に示す例に限られない。
使用される医療機器は行われる手技によって決まっていることが多いので、行われる手技の種類から使用される医療機器を特定すること（または推定すること）が可能である。よって、符号化処理部は、例えば、行われる手技の種類に応じて圧縮符号化の仕方を変更してもよい。
符号化処理部は、例えば、医療用観察システム１０００を利用する利用者の選択操作により手技が選択された場合に、選択された手技に対応する圧縮符号化の仕方を示すデータを、記録媒体（図示せず）から読み出す。また、符号化処理部は、例えば、手術などの医療行為の工程管理を行っている装置と連携して、行われる手技に対応する圧縮符号化の仕方を示すデータを、記録媒体（図示せず）から読み出してもよい。そして、符号化処理部は、圧縮符号化の仕方を示すデータが示す圧縮符号化の仕方によって、画像信号を所定の単位ごとに圧縮符号化する。
また、符号化処理部は、例えば、所定の医療機器の動作状態と、行われる手技の種類との双方に応じて圧縮符号化の仕方を変更することも可能である。例えば、符号化処理部は、行われる手技の種類に応じた圧縮符号化の仕方によって、画像信号を所定の単位ごとに圧縮符号化し、さらに、所定の医療機器の動作状態に応じて、圧縮符号化の仕方を変更する。
［２−２−２］送信部
送信部は、所定の単位ごとに圧縮符号化された画像信号を送信する。送信部は、圧縮符号化された画像信号を、有線通信または無線通信で送信する。なお、送信部は、圧縮符号化されていない画像信号を送信することも可能である。
［２−２−３］受信部
受信部は、送信部から送信された圧縮符号化された画像信号を、有線通信または無線通信で受信する。なお、受信部は、圧縮符号化されていない画像信号を受信することも可能である。
［２−２−４］信号処理部
信号処理部は、受信された圧縮符号化された画像信号を処理する。なお、信号処理部は、圧縮符号化されていない画像信号を処理することも可能である。
信号処理部における画像信号に対する処理としては、例えば、復号処理（画像信号が圧縮符号化されている場合）、ガンマ補正、ホワイトバランスの調整、電子ズーム機能に係る画像の拡大または縮小、または、画素間補正などの各種処理のうちの、１または２以上の処理が、挙げられる。
本実施形態に係る圧縮符号化方法が適用される医療用観察装置１００は、例えば、符号化処理部と、送信部と、受信部と、信号処理部とを有する。なお、医療用観察装置１００の構成は、上記に示す例に限られない。例えば、外部装置が受信側医療用観察装置として機能する場合、医療用観察装置１００は、受信部と信号処理部とを有していなくてもよい。
［３］本実施形態に係る医療用観察システムが用いられることにより奏される効果の一例
本実施形態に係る医療用観察システムが用いられることによって、上述した効果の他に例えば下記の（１）〜（５）に示す効果が奏される。なお、本実施形態に係る医療用観察システムが用いられることにより奏される効果が、下記に示す例に限られないことは、言うまでもない。
（１）第１の効果
本実施形態に係る圧縮符号化方法により画像信号が圧縮符号化されることにより、送信器と受信器との間の通信における伝送容量を削減することができる。
（２）第２の効果
伝送容量が削減されることによって、画像信号の伝送に係る電力の省電力化を図ることができる。また、画像信号の伝送に係る電力の省電力化が図られることによって、画像信号の伝送に係る発熱量も低減されるので、医療用観察装置１００のサイズ（例えば、図１に示すカメラヘッド１０８のサイズ）をより小さくすることが容易となる。
（３）第３の効果
伝送容量が削減されることによって、レーン数を削減することが可能となることから画像信号の伝送に係るコストの低減にも寄与する。一例を挙げると、画像信号の伝送に係る通信路Ｔが、光ファイバを利用した通信路である場合、レーン数が削減されることによって、光ファイバの数、および複数の光ファイバの光軸を調整する工数を削減することができる。
（４）第４の効果
伝送容量が削減されることによって、例えば、本実施形態に係る医療用観察装置により高解像度の撮像デバイスを設けること、本実施形態に係る医療用観察装置に複数の撮像デバイスを設けることとの一方または双方が可能となる。そして、その結果、より質の高い医療用撮像画像を、医療従事者に提供することができる。
（５）第５の効果
伝送容量が削減されることによって、画像信号の伝送を無線で行うことがより容易となる。また、画像信号の伝送が無線で行われることによって、例えば、内視鏡（本実施形態に係る医療用観察装置の一例）を構成するカメラヘッドの機能性の向上を図ることができる。
図８は、本実施形態に係る医療用観察システムが用いられることにより奏される効果の一例を説明するための説明図である。図８は、図１に示す医療用観察装置１００が備える送信器１１０と受信器１１２とが無線通信を行う場合における、医療用観察装置１００の構成の一部を示している。
例えば図８に示すように、医療用観察装置１００は、カメラヘッド１０８および送信器１１０（送信側医療用観察装置の構成の一例）を動作させるバッテリを、交換することが可能な構成であってもよい。
上述したように、医療用観察装置１００では、例えば行われる手技の種類に応じた圧縮符号化の仕方で、画像信号を圧縮符号化することができる。よって、図８に示すようにバッテリを交換することが可能な構成とすることにより、行われる手技の種類に応じたバッテリ（例えば、手技に応じた圧縮率における消費電力が考慮されたバッテリ）で、カメラヘッド１０８または送信器１１０を動作させることが可能となる。したがって、バッテリを交換することが可能な構成とすることにより、例えば、比較的短時間で終了する医療行為に用いられる医療用観察装置１００を構成するカメラヘッド１０８側の質量をより軽くすることが、実現される。また、カメラヘッド１０８側の質量がより軽くなることは、医療用観察装置１００を用いる医療従事者の負荷の低減につながる。
（本実施形態に係るプログラム）
コンピュータを、本実施形態に係る医療用観察装置として機能させるためのプログラム（例えば、符号化処理部として機能させるプログラム、換言すると、本実施形態に係る圧縮符号化方法に係る処理を実行することが可能なプログラム）が、コンピュータにおいてプロセッサなどにより実行されることによって、圧縮符号化に起因するエラーの影響をより小さくしつつ、医療用撮像画像を示す画像信号を圧縮符号化することができる。
また、コンピュータを、本実施形態に係る医療用観察装置として機能させるためのプログラムが、コンピュータにおいてプロセッサなどにより実行されることによって、上述した本実施形態に係る圧縮符号化方法に係る処理が行われることによって奏される効果を、奏することができる。
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記では、コンピュータを、本実施形態に係る医療用観察装置として機能させるためのプログラム（コンピュータプログラム）が提供されることを示したが、本実施形態は、さらに、上記プログラムを記憶させた記録媒体も、併せて提供することができる。
上述した構成は、本実施形態の一例を示すものであり、当然に、本開示の技術的範囲に属するものである。
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
撮像デバイスにより観察対象が撮像された医療用撮像画像を示す画像信号を、前記医療用撮像画像より小さな所定の単位ごとに圧縮符号化する符号化処理部と、
前記所定の単位ごとに圧縮符号化された前記画像信号を送信する送信部と、
を備える、医療用観察装置。
（２）
前記符号化処理部は、前記所定の単位ごとに、前記画像信号を周波数変換し、周波数変換された前記画像信号を量子化して符号を割り当てることにより、前記画像信号を前記所定の単位で圧縮符号化する、（１）に記載の医療用観察装置。
（３）
前記符号化処理部は、設定されている閾値よりも低い周波数成分に対して固定長の符号を割り当て、前記低い周波数成分以外の周波数成分に対して可変長の符号を割り当てる、（２）に記載の医療用観察装置。
（４）
前記符号化処理部は、設定されている閾値よりも低い周波数成分に対して量子化を行わない、（２）または（３）に記載の医療用観察装置。
（５）
前記符号化処理部は、前記所定の単位ごとにエラー訂正コードを付加する、（１）〜（４）のいずれか１つに記載の医療用観察装置。
（６）
前記符号化処理部は、設定されている圧縮率で、前記画像信号を圧縮符号化する、（１）〜（５）のいずれか１つに記載の医療用観察装置。
（７）
前記圧縮率は、手技が選択されることにより設定される、手技に対応する圧縮率である、（６）に記載の医療用観察装置。
（８）
前記圧縮率は、予め設定されている固定の圧縮率である、（６）に記載の医療用観察装置。
（９）
前記所定の単位は、前記医療用撮像画像における複数ライン単位である、（１）〜（８）のいずれか１つに記載の医療用観察装置。
（１０）
前記符号化処理部は、所定の医療機器の動作状態と、行われる手技の種類との一方または双方に応じて圧縮符号化の仕方を変更する、（１）〜（９）のいずれか１つに記載の医療用観察装置。
（１１）
前記送信部は、圧縮符号化された前記画像信号を有線通信で送信する、（１）〜（１０）のいずれか１つに記載の医療用観察装置。
（１２）
前記送信部は、圧縮符号化された前記画像信号を無線通信で送信する、（１）〜（１０）のいずれか１つに記載の医療用観察装置。
（１３）
患者の体内に挿入され、前記体内を撮像する前記撮像デバイスを備える、（１）〜（１２）のいずれか１つに記載の医療用観察装置。
（１４）
複数のリンクが関節部によって互いに連結されて構成されるアームと、
前記アームにより支持されている前記撮像デバイスと、
を備える、（１）〜（１２）のいずれか１つに記載の医療用観察装置。
（１５）
撮像デバイスにより観察対象が撮像された医療用撮像画像を示す画像信号を、前記医療用撮像画像より小さな所定の単位ごとに圧縮符号化する符号化処理部と、
前記所定の単位ごとに圧縮符号化された前記画像信号を送信する送信部と、
を備える、送信側医療用観察装置と、
前記送信側医療用観察装置から送信された、圧縮符号化された前記画像信号を受信する受信部と、
受信された圧縮符号化された画像信号を処理する信号処理部と、
を備える、受信側医療用観察装置と、
を有する、医療用観察システム。
１００ 医療用観察装置
１０２ 挿入部材
１０４ 光源ユニット
１０６ ライトガイド
１０８ カメラヘッド
１１０ 送信器
１１２ 受信器
１１４ 制御ユニット
１２０ ベース
１２２ アーム
１２４ 撮像デバイス
１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅ、１３０ｆ 関節部
１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、１３２ｄ、１３２ｅ、１３２ｆ リンク
１３４ 撮像部材
１３６ 筒状部材
１３８ ズームスイッチ
１４０ フォーカススイッチ
１４２ 動作モード変更スイッチ
２００ 表示装置
１０００ 医療用観察システム

Claims (11)

  1. 撮像デバイスにより観察対象が撮像された医療用撮像画像を示す画像信号を、前記医療用撮像画像より小さな所定の単位ごとに圧縮符号化する符号化処理部と、
    前記所定の単位ごとに圧縮符号化された前記画像信号を送信する送信部と、
    を備え、
    前記符号化処理部は、所定の医療機器の動作状態と、行われる手技の種類との一方または双方に応じて前記所定の単位を変更する、医療用観察装置。
  2. 前記符号化処理部は、前記所定の単位ごとに、前記画像信号を周波数変換し、周波数変換された前記画像信号を量子化して符号を割り当てることにより、前記画像信号を前記所定の単位で圧縮符号化する、請求項１に記載の医療用観察装置。
  3. 前記符号化処理部は、設定されている閾値よりも低い周波数成分に対して固定長の符号を割り当て、前記低い周波数成分以外の周波数成分に対して可変長の符号を割り当てる、請求項２に記載の医療用観察装置。
  4. 前記符号化処理部は、設定されている閾値よりも低い周波数成分に対して量子化を行わない、請求項２または３に記載の医療用観察装置。
  5. 前記符号化処理部は、前記所定の単位ごとにエラー訂正コードを付加する、請求項１〜４のいずれか１つに記載の医療用観察装置。
  6. 前記所定の単位は、前記医療用撮像画像における複数ライン単位である、請求項１〜５のいずれか１つに記載の医療用観察装置。
  7. 前記送信部は、圧縮符号化された前記画像信号を有線通信で送信する、請求項１〜６のいずれか１つに記載の医療用観察装置。
  8. 前記送信部は、圧縮符号化された前記画像信号を無線通信で送信する、請求項１〜６のいずれか１つに記載の医療用観察装置。
  9. 患者の体内に挿入され、前記体内を撮像する前記撮像デバイスを備える、請求項１〜８のいずれか１つに記載の医療用観察装置。
  10. 複数のリンクが関節部によって互いに連結されて構成されるアームと、
    前記アームにより支持されている前記撮像デバイスと、
    を備える、請求項１〜８のいずれか１つに記載の医療用観察装置。
  11. 撮像デバイスにより観察対象が撮像された医療用撮像画像を示す画像信号を、前記医療用撮像画像より小さな所定の単位ごとに圧縮符号化する符号化処理部と、
    前記所定の単位ごとに圧縮符号化された前記画像信号を送信する送信部と、
    を備える、送信側医療用観察装置と、
    前記送信側医療用観察装置から送信された、圧縮符号化された前記画像信号を受信する受信部と、
    受信された圧縮符号化された画像信号を処理する信号処理部と、
    を備える、受信側医療用観察装置と、
    を有し、
    前記符号化処理部は、所定の医療機器の動作状態と、行われる手技の種類との一方または双方に応じて前記所定の単位を変更する、医療用観察システム。
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