WO2011049163A1

WO2011049163A1 - 画像送信装置および画像通信システム

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Publication number: WO2011049163A1
Application number: PCT/JP2010/068577
Authority: WO
Inventors: 隆久遠藤; 学石関
Original assignee: オリンパス株式会社; オリンパスメディカルシステムズ株式会社
Priority date: 2009-10-22
Filing date: 2010-10-21
Publication date: 2011-04-28
Also published as: EP2493193A1; JP5635252B2; CN102577373B; US9119527B2; US20120200688A1; JP2011091608A; CN102577373A; EP2493193A4; EP2493193B1

Abstract

　画像送信装置は、画像データを無線通信により送信する送信部と、前記無線通信に使用している通信チャネルのビジー状態に関する情報を計測する計測部と、前記計測部による計測の結果に基づき通信チャネルの状態を判定する判定部とを備える。

Description

画像送信装置および画像通信システム

　本発明は、無線ＬＡＮ等の無線通信方式を利用した無線通信により画像データを送信する画像送信装置と、無線通信により画像データを受信する画像受信装置とを有する画像通信システムに関する。
　本願は、２００９年１０月２２日に、日本に出願された特願２００９－２４３２９１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　近年、細長の挿入部を体腔内や管路内に挿入して、体腔内や管路内の被写体像をモニタで観察できる内視鏡装置が広く利用されている。このような内視鏡装置は、一般に、体腔内や管路内に挿入される挿入部を有する内視鏡と、光源装置やビデオプロセッサを有する本体装置とを有する。これらの内視鏡と本体装置は、光源装置から内視鏡へ照明光を導くライトガイドケーブルと、内視鏡で得られる撮像信号をビデオプロセッサへ伝送する信号ケーブルとで接続されている。これにより、内視鏡の移動範囲が制限され、また、内視鏡の操作性が妨げられていた。

　そこで、例えば、特許文献１では、ＬＥＤ（発光ダイオード）等で構成された照明装置が内視鏡に内蔵されている。この構成により、内視鏡から延出するライトガイドケーブルが取り除かれている。また、内視鏡には、撮像信号に映像信号処理を施してモニタ表示可能な映像信号を得る映像信号処理回路と、この映像信号を電波で送信する送信回路とが設けられている。内視鏡と別体に、この電波を受信して映像信号を復調する受信装置が設けられている。この構成により、内視鏡から延出する信号ケーブルが取り除かれている。このような内視鏡装置は、一般に、ワイヤレス内視鏡装置とも呼ばれ、内視鏡の移動範囲の制限が緩和され、操作性が向上するという長所を有する。

　従来のワイヤレス内視鏡装置では、受信装置が内視鏡と別体に設けられている。このような構成であるため、受信装置に設定されている通信チャネルに合わせて、送信側の内視鏡の通信チャネルの設定を行い、無線通信での接続を行う必要がある。受信装置と内視鏡の組み合わせを一意に決定し、通信チャネルを予め任意のチャネルに固定的に設定する方法も考えられる。しかしながら、病院においては、複数の受信装置および複数の内視鏡を使用しており、また、内視鏡の消毒滅菌処理と検査が同時に進行される。このため、受信装置と内視鏡の組み合わせが一意に決定されない。また、電波の干渉を防ぐために、受信装置の通信チャネルは各々異なる設定が必要となる。

　無線通信に使用される通信方式として、高速なデータ通信が可能な無線ＬＡＮで使用されているＩＥＥＥ８０２．１１のような無線通信方式を使用することが有効である。この無線通信方式では、周波数帯域を有効に使用するために複数の通信チャネルから任意の通信チャネルを選択して無線通信を行えるようになっている。各々の通信チャネルは、使用可能な周波数帯域の制限により、図１３に示されるように、使用する周波数帯域の一部が他の通信チャネルと重なりあうように配置されている。このため、内視鏡装置は、動作開始時に、使用可能な通信チャネルの使用状況を調査して、最適な通信チャネルを決定し、受信装置と内視鏡の無線通信を開始する。

　一般に、無線端末に設定された通信チャネルのデータ通信では、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access with Co11ision Avoidance）方式によりデータの送信制御が行われている。図１４は、本方式の通信シーケンスを示している。送信フレームを送信する際、無線端末Ａは通信チャネルＣＨａの使用状況を確認する。この結果、通信チャネルＣＨａが使用中(ビジー状態)であると判断された場合は、現在フレーム転送を行っている無線端末Ｂが送信を完了するまで送信フレームの送信を停止することにより、送信フレーム同士が衝突を回避する処理が行われている。

　このため、例えばＰＣ等でのファイル転送の開始により、他の無線端末の通信データ量が急に増加するなど、通信開始時に決定された通信チャネルの使用状況がデータ通信中に変化した場合、通信チャネルのビジー状態が発生する確率が増加し、送信レートが低下するなど、送信に影響を与えることがあった。これに対して、特許文献２では、受信されたフレーム全体の中で対応するＢＳＳＩＤとは異なる他のＢＳＳＩＤを含むフレームの受信率を算出し、この受信率に基づいて、ＢＳＳの間で干渉が発生したか否かを検出し、通信チャネルを変更する無線ＬＡＮシステムが提案されている。

日本国特開昭６０－４８０１１号公報日本国特開２００６－１０９４４８号公報

　しかしながら、図１５に示されるように、通信開始時に決定した通信チャネルＣＨａに対して使用周波数の一部が重複する隣接した通信チャネルＣＨｂで他の無線端末Ｃがデータ送信を行った場合、送信信号の電波強度によっては、隣接した通信チャネルＣＨｂのデータ信号の干渉が発生して通信中の通信チャネルＣＨａがビジーであると誤検出され、ビジー状態の発生確率が増加する。この場合、隣接した通信チャネルＣＨｂのデータ信号は、使用中の通信チャネルＣＨａからは、データ信号と認識されないため、ＢＳＳＩＤの識別が不可能である。したがって、特許文献２の無線ＬＡＮシステムでは、隣接した通信チャネルのデータ信号の干渉が発生している場合、通信状態を示すフレームの受信率を正確に算出できず、通信チャネルの状態を正確に把握することができない。

　本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであって、隣接した通信チャネルのデータ信号の干渉があった場合でも、通信チャネルの状態をより正確に検出することができる画像送信装置および画像通信システムを提供することを目的とする。

　本発明による画像送信装置は、画像データを無線通信により送信する送信部と、前記無線通信に使用している通信チャネルのビジー状態に関する情報を計測する計測部と、前記計測部による計測の結果に基づき通信チャネルの状態を判定する判定部と、を備える。

　また、本発明の画像送信装置において、前記計測部は、通信チャネルの所定時間当たりのビジー時間と、所定時間当たりのデータ再送率とを計測してもよい。

　また、本発明の画像送信装置において、前記所定時間当たりのデータ再送率をＥｒと表記し、前記判定部は、前記通信チャネルの所定時間当たりのビジー時間と、所定時間－｛所定時間当たりのデータ量／送信レート×（１＋Ｅｒ）｝とを比較することにより、通信チャネルの状態を判定してもよい。

　本発明による画像通信システムは、画像送信装置と画像受信装置とを有する。前記画像送信装置は、画像データを無線通信により送信する第１の送信部と、前記無線通信に使用している通信チャネルのビジー状態に関する情報を計測する計測部と、前記計測部による計測の結果に基づき、通信チャネルの状態を判定する判定部と、前記判定部による判定の結果に応じて、通信チャネルの変更を通知する通知情報を無線通信により送信する第２の送信部と、を備える。前記画像受信装置は、前記画像データを無線通信により受信する第１の受信部と、前記通知情報を無線通信により受信する第２の受信部と、前記通知情報が受信された場合に、前記無線通信に使用する通信チャネルを変更する変更部と、を備える。

　本発明によれば、無線通信に使用している通信チャネルのビジー状態に関する情報を計測し、計測の結果に基づき通信チャネルの状態を判定する。これにより、隣接した通信チャネルのデータ信号の干渉があった場合でも、通信チャネルの状態をより正確に検出することができる。

本発明の一実施形態による内視鏡装置の構成を示す構成図である。本発明の一実施形態による内視鏡の外観図である。本発明の一実施形態による内視鏡の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態による受信装置の構成を示すブロック図である。本発明の一実施形態による内視鏡の動作を示すフローチャートである。本発明の一実施形態による内視鏡の動作を示すフローチャートである。本発明の一実施形態による受信装置の動作を示すフローチャートである。本発明の一実施形態による受信装置の動作を示すフローチャートである。本発明の一実施形態による受信装置の動作を示すフローチャートである。本発明の一実施形態における通信チャネル設定テーブルの内容を示す参考図である。本発明の一実施形態における探索テーブルの内容を示す参考図である。通信チャネルが使用する周波数帯域を示す参考図である。通信チャネルが使用する周波数帯域を示す参考図である。ＣＳＭＡ／ＣＡ方式の通信シーケンスを示すシーケンス図である。隣接した通信チャネルの信号を誤検出する例を示すシーケンス図である。

　以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態による内視鏡装置（画像通信システム）の構成を示している。本内視鏡装置は、内視鏡１００（送信機：画像送信装置）と、受信装置２００（受信機：画像受信装置）とから構成されている。内視鏡１００は、撮影した画像データを無線通信（電波Ｒ）により送信する。受信装置２００は、内視鏡１００から送信された画像データを受信し、画像をモニタに表示する。内視鏡１００は、操作者が操作指示を入力するための複数のスイッチからなる操作部１００ａを備えている。受信装置２００は、ＩＤの設定状態を示す複数のＬＥＤからなるＩＤ表示部２０１を備えている。

　図２は、内視鏡１００を操作スイッチの配置面から見た状態を示している。内視鏡１００の操作部１００ａは、電源スイッチ１０１、複数の操作スイッチ１０２、ＩＤ設定スイッチ１０３、および状態表示ＬＥＤ１０４を備えている。ＩＤ設定スイッチ１０３は、内視鏡１００と通信を行う予定の受信装置２００とのペアリングのためのＩＤを設定するスイッチである。複数のＩＤが用意されており、任意のＩＤを設定できる。図１には示されていないが、受信装置２００にもＩＤを設定するスイッチが設けられている。内視鏡１００に設定されたＩＤと同一のＩＤが設定されている受信装置２００との間で接続が可能となる。

　図３は内視鏡１００の電気的構成を示している。内視鏡１００は、制御部３０１（計測部、判定部）、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、撮像部３０４、照明部３０５、無線通信回路部３０６（送信部）、アンテナ３０７、操作部３０８、および電源回路部３０９から構成されている。

　制御部３０１は、ＲＯＭ３０２に格納されているプログラムに従って動作し、内視鏡１００の動作シーケンスを制御する。ＲＯＭ３０２は、ＦｌａｓｈＲＯＭ等の不揮発メモリである。ＲＯＭ３０２には、内視鏡１００の制御のためのプログラムデータ、通信設定パラメータ、および通信チャネル設定テーブルを含む各種設定情報が格納される。通信設定パラメータは、通信チャネル（周波数）、ＳＳＩＤ（Service Set Identifier）、ＷＥＰ（Wired Equivalent Privacy）等を含む。通信チャネル設定テーブルの内容については、後述する。

　ＲＡＭ３０３は、撮像部３０４から出力される画像データを一時的にバッファリングするバッファ、制御部３０１の演算等に使用するワークエリア、各種設定等を一時的に格納するエリアとして使用される。

　撮像部３０４は、入射する光を結像するレンズ、結像した光を電気信号へ変換する光電変換器（ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等）、および光電変換器から出力されるアナログ電気信号をデジタル電気信号へ変換するＡＤコンバータ（アナログ－デジタル変換器）等から構成される。

　照明部３０５は、照射レンズ、ＬＥＤ、ＬＥＤ駆動回路等から構成され、内視鏡１００の先端部１００ｂ（図１参照）に配置されている。ＬＥＤから発せられた光は、照射レンズを介して体腔内の被観察体に照射される。ＬＥＤの配置は、先端部１００ｂに限られない。操作部１００ａの内部にＬＥＤを配置し、ライトガイドで先端部１００ｂに導光する構成としてもよい。

　無線通信回路部３０６は、無線通信に必要な高周波回路部、符号化・復号化回路部、およびバッファメモリ等から構成される。無線通信回路部３０６には、アンテナ３０７が接続されている。本実施形態では、無線通信方式の一例として、ＩＥＥＥ８０２．１１を使用する。受信装置２００との無線通信を実施するためには、受信装置２００に設定されている通信チャネル、ＳＳＩＤ等と同一の通信チャネル、ＳＳＩＤ等の設定を行うことが必要である。

　操作部３０８（図１の操作部１００ａに相当）は、図２に示した電源スイッチ１０１、操作スイッチ１０２、およびＩＤ設定スイッチ１０３を有し、これらボタン、スイッチの状態および状態変化を電気信号として出力する。また、操作部３０８には、受信装置２００との接続状態を報知する状態表示ＬＥＤ１０４が配置されている。

　電源回路部３０９は、バッテリー、ＤＣ／ＤＣコンバータ等で構成される。電源回路部３０９は、電源スイッチ１０１がオンされたことを検知して、前述した各ブロックへ電源を供給する。

　図４は受信装置２００の電気的構成を示している。受信装置２００は、制御部４０１（変更部）、ＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３、無線通信回路部４０４（受信部）、アンテナ４０５、画像信号処理部４０６、モニタ４０７、および操作部４０８から構成されている。

　制御部４０１は、ＲＯＭ４０２に格納されているプログラムに従って動作し、受信装置２００の動作シーケンスを制御する。ＲＯＭ４０２は、ＦｌａｓｈＲＯＭ等の不揮発メモリである。ＲＯＭ４０２には、受信装置２００の制御のためのプログラムデータ、通信設定パラメータを含む各種設定情報、通信チャネル設定テーブル、および探索テーブルが格納される。通信チャネル設定テーブルおよび探索テーブルの詳細については、後述する。

　ＲＡＭ４０３は、無線通信回路部４０４で受信された画像データを一時的にバッファリングするバッファ、制御部４０１の演算等に使用するワークエリア、各種設定等を一時的に格納するエリアとして使用される。

　無線通信回路部４０４は、無線通信に必要な高周波回路部、符号化・復号化回路部、バッファメモリ等から構成される。無線通信回路部４０４には、アンテナ４０５が接続されている。無線通信回路部４０４は、内視鏡１００の無線通信回路部３０６と同様に無線ＬＡＮのプロトコルに従って無線通信を行う。

　画像信号処理部４０６は、無線通信回路部４０４で受信された画像データをＮＴＳＣ信号またはＰＡＬ信号に変換し、モニタ４０７に出力する。モニタ４０７は、液晶表示装置およびその制御回路から構成される。モニタ４０７は、画像の表示を行うと共に、無線接続の状態を報知する報知部として動作する。

　操作部４０８は、図１には示されていないが受信装置２００の背面に搭載されたＩＤ設定スイッチを有する。操作部４０８は、ＩＤ設定スイッチの設定状態に応じたＩＤを示す信号を電気信号として出力する。また、操作部４０８には、ＩＤ設定スイッチで選択されたＩＤをＬＥＤで表示するＩＤ表示部２０１（図１参照）が配置されている。

　図１０は通信チャネル設定テーブルの内容を示している。通信チャネル設定テーブルでは、通信チャネル群を識別するＣＨ番号（CH_NO）に対して通信チャネルの番号が関連付けられている。ＩＥＥＥ８０２．１１では、複数の通信チャネルから任意の通信チャネルを選択して無線通信を行うことができる。各通信チャネルの中心周波数は５ＭＨｚ離れている。しかしながら、各通信チャネルが約２０ＭＨｚの周波数帯域を使用するため、図１３に示されるように、隣接する通信チャネル間で、使用する周波数帯域の重なりが発生する。

　本実施形態では、１３個の通信チャネルが用意されている。それら１３個の通信チャネルは、各ＣＨ番号に対応する３個の通信チャネル群の少なくともいずれかに属している。例えば、ＣＨ番号１には、通信チャネル１，２，３，および４からなる通信チャネル群が対応している。ＣＨ番号２には、通信チャネル３，４，５，６，７，８，および９からなる通信チャネル群が対応している。ＣＨ番号３には、通信チャネル８，９，１０，１１，１２，および１３からなる通信チャネル群が対応している。

　各通信チャネル群に属する通信チャネルのうち１つの通信チャネルが、後述する論理接続に使用される。例えば、ＣＨ番号１に対応する通信チャネル群では通信チャネル１が論理接続に使用される。ＣＨ番号２に対応する通信チャネル群では通信チャネル６が論理接続に使用される。ＣＨ番号３に対応する通信チャネル群では通信チャネル１１が論理接続に使用される。図１２に示されるように、通信チャネル１，６，および１１の周波数帯域は互いに重ならない。１つの通信チャネル群は、論理接続に使用される１つの通信チャネル（図１０において通信チャネルと記載）と、この通信チャネルと使用周波数帯域が一部重複する通信チャネル（図１０において隣接チャネルと記載）とからなる。

　上記をより一般化すると、少なくとも他の１つの通信チャネルと使用周波数帯域が部分的に重なるｎ（ｎ＞１）個の通信チャネルが用意され、Ｌ（１≦Ｌ＜ｎ）個の通信チャネルが属するｘ（１＜ｘ≦ｎ）個の通信チャネル群が用意されている。本実施形態に示す例では、ｎ＝１３、Ｌ＝４（ＣＨ番号１），７（ＣＨ番号２），６（ＣＨ番号３）、ｘ＝３である。

　図１１は探索テーブルの内容を示している。探索テーブルでは、各ＣＨ番号に対して、探索順と共に、各通信チャネル群に属する通信チャネルの番号が関連付けられている。通信チャネルの番号として“０”が格納されている探索順がある。この“０”は、後述する探索フェーズの終了を判定するのに利用する値である。探索フェーズでは、探索順に従った順番で通信チャネルの使用状況が検出される。

　次に、本実施形態による内視鏡装置の動作を説明する。本実施形態では、操作者が、使用する受信装置２００の電源を投入した後、使用する内視鏡１００の電源を投入することを想定している。以下、図５および図６に従って、内視鏡１００の動作を説明する。操作者は、受信装置２００のＩＤ表示部２０１が表示するＩＤに合わせて内視鏡１００のＩＤ設定スイッチ１０３によりＩＤの設定を行った後、内視鏡１００の電源を投入する。内視鏡１００の電源が投入されると、制御部３０１は内視鏡１００の各機能ブロックを初期化する（ステップＳ５０１）。続いて、制御部３０１は、ＣＨ番号を示すパラメータCH_NOを１に初期化する（ステップＳ５０２）。

　続いて、内視鏡１００は、以下のようにして無線通信の物理接続を行う。物理接続では、物理層での接続で使用する無線周波数とＳＳＩＤが決定され、通信相手と送受信されるパケットをハードウェア上に取り込める状態となる。具体的には、内視鏡１００は、無線通信端末の探索フェーズに移行する。探索フェーズに移行すると、制御部３０１は、通信チャネル設定テーブルにおいて、パラメータCH_NOによって指定される通信チャネル（通信チャネル１，６，１１のいずれか）の番号を通信チャネル設定テーブルから読み出し、その番号の通信チャネルに対応した通信設定パラメータをＲＯＭ３０２から読み出して無線通信回路部３０６に設定する（ステップＳ５０３）。電源投入後の初回動作時には、通信チャネル１に対応した通信設定パラメータが設定される。

　無線通信端末の探索では、探索要求パケットが送信され、探索要求パケットに対する探索要求応答パケットの受信が所定期間行われる。このために制御部３０１は無線通信回路部３０６に探索要求パケットをブロードキャストで送信させる（ステップＳ５０４）。

　制御部３０１は、探索要求パケットの送信後、他の無線通信端末からの探索要求パケットを受信したか否かを判定する（ステップＳ５０５）。無線通信回路部３０６が探索要求パケットを受信した場合、制御部３０１は無線通信回路部３０６に探索要求パケットの送信元への探索要求応答パケットを送信させる（ステップＳ５０６）。本実施形態の探索要求応答パケットには、ＩＤ設定スイッチで設定されたＩＤが含まれている。無線通信回路部３０６が探索要求パケットを受信していない場合、制御部３０１は、探索要求応答パケットを受信したか否かを判定する（ステップＳ５０７）。

　無線通信回路部３０６が探索要求応答パケットを受信した場合、制御部３０１は、ＩＤ設定スイッチ１０３により設定されたＩＤと探索要求応答パケットに含まれるＩＤとを比較し、両者が一致するか否かを判定する（ステップＳ５０８）。後述するように、受信装置２００は探索フェーズにおいて通信チャネルを順番に変更しながら各通信チャネルの使用状況を検出している。接続予定の受信装置２００が、内視鏡１００に設定されている通信チャネルと同一の通信チャネルを使用している場合、ＩＤ設定スイッチ１０３により設定されたＩＤと同一のＩＤを含む探索要求応答パケットが受信される。したがって、ＩＤに基づく判定を行うことにより、接続予定の受信装置２００が存在していることを確認することができる。ＩＤ設定スイッチ１０３により設定されたＩＤと探索要求応答パケットに含まれるＩＤとが一致している場合、処理はステップＳ５１２に進む。

　ステップＳ５０６で探索要求応答パケットを送信した場合、ステップＳ５０７で探索要求応答パケットを受信していない場合、およびステップＳ５０８でＩＤ設定スイッチ１０３により設定されたＩＤと探索要求応答パケットに含まれるＩＤとが一致していない場合について説明する。これらの場合においては、制御部３０１は、ステップＳ５０４で探索要求パケットを送信してから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ５０９）。所定時間が経過していない場合、処理はステップＳ５０５に戻る。所定時間が経過した場合、制御部３０１は、パラメータCH_NOの値に“１”を加算することにより、CH_NOの値を更新する（ステップＳ５１０）。

　続いて、制御部３０１は、パラメータCH_NOの値が“３”を超えているか否かを判定する（ステップＳ５１１）。パラメータCH_NOの値が“３”を超えている場合、処理はステップＳ５０２に戻る。パラメータCH_NOの値が“３”を超えていない場合、処理はステップＳ５０３に戻る。

　一方、ステップＳ５０８でＩＤ設定スイッチ１０３により設定されたＩＤと探索要求応答パケットに含まれるＩＤとが一致している場合、内視鏡１００は論理接続フェーズへ移行する。論理接続を確立するため、制御部３０１は無線通信回路部３０６に受信装置２００へのＭＡＣアドレス要求パケットを送信させる（ステップＳ５１２）。ＭＡＣアドレス要求パケットの送信後、制御部３０１は、受信装置２００からのＭＡＣアドレス要求応答パケットを受信したか否かを判定する（ステップＳ５１３）。

　後述するように、受信装置２００では、内視鏡１００との画像データの通信に使用する通信チャネルとして、周囲の無線通信端末が使用している通信チャネルとは電波干渉が発生しにくい通信チャネルが選択される。この通信チャネルが選択された後、ＭＡＣアドレス要求パケットが受信された場合、受信装置２００はＭＡＣアドレス要求応答パケットを返す。内視鏡１００と受信装置２００に同一の通信チャネルが設定されている場合、受信装置２００からのＭＡＣアドレス要求応答パケットが内視鏡１００で受信される。

　ＭＡＣアドレス要求応答パケットを受信した場合、論理接続が完了する。ＭＡＣアドレス要求パケットおよびＭＡＣアドレス要求応答パケットの送受信により、内視鏡１００と受信装置２００の間でＭＡＣアドレスが交換される。論理接続が完了すると、物理接続された複数の通信端末の中で、特定の２つの無線通信端末、すなわち内視鏡１００と受信装置２００の組合せが確定した状態となり、内視鏡１００が画像データを送信する宛先（ＭＡＣアドレス）が確定する。

　続いて、無線通信回路部３０６は、受信装置２００に対して画像データの送信を開始する（ステップＳ５１５）。ステップＳ５１５における処理の詳細については、後述する。ステップＳ５１５では、画像データの送信に使用している通信チャネルの状態が検出され、その状態に基づいて通信チャネルを変更するか否かが判定される。通信チャネルを変更すると判定された場合、制御部３０１は、受信装置２００に通信チャネルの変更を通知するＣＨ変更要求を無線通信回路部３０６に送信させる（ステップＳ５１６）。ＣＨ変更要求の送信後、処理はステップＳ５０２に戻る。

　一方、ステップＳ５１３でＭＡＣアドレス要求応答パケットを受信していない場合、制御部３０１は、ステップＳ５１２でＭＡＣアドレス要求パケットを送信してから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ５１４）。所定時間が経過した場合、処理はステップＳ５０２に戻る。また、所定時間が経過していない場合、処理はステップＳ５１３に戻る。

　図６は、ステップＳ５１５における処理の詳細を示している。撮像部３０４で生成された画像データは、フィールド番号とフィールド内位置を示す番号（１からＮ）とが付加された固定長の送信データの形式で、ＲＡＭ３０３上にあるバッファメモリに順次蓄積される。制御部３０１は、バッファメモリ上に送信すべき画像データがあるか否かを判定する（ステップＳ５１５－１）。送信すべき画像データがない場合、制御部３０１は再度ステップＳ５１５－１の判定を行う。また、送信すべき画像データがある場合、制御部３０１は、その画像データがフィールドの最初の画像データであるか否かを判定する（ステップＳ５１５－２）。

　画像データがフィールドの最初の画像データである場合、制御部３０１は、以降の制御に使用するパラメータ（RETRY_COUNT、BUSY_TOTAL）を初期化する（ステップＳ５１５－３）。RETRY_COUNTは、データの再送回数を示すパラメータであり、データ再送率の算出に使用される。RETRY_COUNTの値は初期化時には“０”に設定される。BUSY_TOTALは、通信チャネルがビジーとなっている時間（ビジー時間）の合計を示すパラメータであり、通信状態の判定に使用される。BUSY_TOTALの値は初期化時には“０”に設定される。

　画像データがフィールドの最初の画像データでない場合、ステップＳ５１５－３の処理はスキップされる。続いて、制御部３０１は、自身が備えるビジータイマーをクリアする（ステップＳ５１５－４）。ビジータイマーは、クリアされた直後に起動され、ビジー時間の計測を開始する。制御部３０１は、このビジータイマーによって、ビジー時間を計測する。

　続いて、制御部３０１は、通信チャネルの状態を確認し、通信チャネルがビジー状態であるか否かを判定する（ステップＳ５１５－５）。通信チャネルがビジー状態である場合、制御部３０１は再度ステップＳ５１５－５の判定を行う。通信チャネルがビジー状態でない場合、制御部３０１は、現時点のBUSY_TOTALの値に対して、ビジータイマーが計測した時間を加算することによりBUSY_TOTALの値を更新する（ステップＳ５１５－６）。

　続いて、制御部３０１は、バッファメモリから画像データを読み出し、無線通信回路部３０６へ出力する。無線通信回路部３０６は、受信装置２００へ画像データを送信する（ステップＳ５１５－７）。受信装置２００は、画像データを受信した場合、ＡＣＫを内視鏡１００に返す。無線通信回路部３０６は、ＡＣＫを受信した場合、制御部３０１にＡＣＫの受信を通知する。画像データの送信後、制御部３０１は、内視鏡１００でＡＣＫが受信されたか否かを確認することにより、画像データが受信装置２００で受信されたか否かを判定する（ステップＳ５１５－８）。

　内視鏡１００でＡＣＫが受信されていないことにより、画像データが受信装置２００で受信されていないことが確認された場合、制御部３０１は、RETRY_COUNTの値に“１”を加算することにより、RETRY_COUNTの値を更新する（ステップＳ５１５－９）。続いて、処理はステップＳ５１５－１に戻る。この後、ステップＳ５１５－７で画像データが再送される。内視鏡１００でＡＣＫが受信されたことにより、画像データが受信装置２００で受信されていることが確認された場合、制御部３０１は、１フィールド分の画像データの送信が完了したか否かを判定する（ステップＳ５１５－１０）。

　１フィールド分の画像データの送信が完了していない場合、処理はステップＳ５１５－１に戻る。１フィールド分の画像データの送信が完了した場合、制御部３０１は、現時点で設定されている通信チャネルの状態を検出する（ステップＳ５１５－１１）。具体的には、以下のようにして通信チャネルの状態が検出される。まず、制御部３０１は、RETRY_COUNTの値を１フィールド当たりの送信データ数で割った１フィールド当たりのデータ再送率Ｅｒを算出する（（１）式）。
　Ｅｒ　＝　RETRY_COUNT／１フィールド当たりの送信データ数　・・・（１）

　続いて、制御部３０１は、１フィールド分の画像データの送信に要する時間（１フィールド当たりの送信時間）を算出する（（２）式）。
　１フィールド当たりの送信時間　＝　１フィールド当たりのデータ量／送信レート×（１＋Ｅｒ）　・・・（２）

　さらに、制御部３０１は、１フィールドにおける余裕時間を算出する（（３）式）。
　１フィールドにおける余裕時間　＝　１フィールド時間　－　１フィールド当たりの送信時間　・・・（３）

　ステップＳ５１５－１１に続いて、制御部３０１は、１フィールド当たりのビジー時間を示すBUSY_TOTALの値と、１フィールドにおける余裕時間とを比較することにより、通信チャネルの状態を判定し、通信チャネルの変更が必要であるか否かを判断する（ステップＳ５１５－１２）。BUSY_TOTALの値が１フィールドにおける余裕時間を超える場合、１フィールド分のデータ送信が１フィールド内で完了しないことになるため、通信チャネルを変更する必要がある。BUSY_TOTALの値が１フィールドにおける余裕時間以下となる場合、通信チャネルを変更する必要はない。上記の（１）～（３）式をまとめると、以下の（４）式が満たされる場合に、通信チャネルの変更が必要となる。
　BUSY_TOTAL　＞　１フィールド時間　－　｛１フィールド当たりのデータ量／送信レート×（１＋Ｅｒ）｝　・・・（４）

　上記のように、ビジー時間を検出することによって、使用中の通信チャネルに隣接する通信チャネルのデータ信号の干渉による影響を含む通信チャネルの状態を検出することができる。

　通信チャネルの変更が必要な場合、処理はステップＳ５１６に進む。前述したように、ステップＳ５１６では受信装置２００に通信チャネルの変更を通知するＣＨ変更要求が送信される。通信チャネルの変更が必要ない場合、処理はステップＳ５１５－１に戻る。

　上記では、撮像部３０４による撮像がフィールド単位で行われる場合について説明したが、これに限られない。撮像部３０４による撮像はフレーム単位で行ってもよい。

　次に、図７～図９に従って、受信装置２００の動作を説明する。操作者は、受信装置２００のＩＤ設定スイッチによりＩＤの設定を行った後、受信装置２００の電源を投入する。受信装置２００の電源が投入されると、制御部４０１は受信装置２００の各機能ブロックを初期化する（ステップＳ７０１）。

　続いて、制御部４０１は、以降の制御に使用するパラメータ（CH_NO、SCAN_NO、TERM_NUM[]）を初期化する（ステップＳ７０２およびステップＳ７０３）。具体的には、ステップＳ７０２では、CH_NOを初期化する。ステップＳ７０３では、SCAN_NO、TERM_NUM[]を初期化する。CH_NOは、前述したようにＣＨ番号を示すパラメータである。初期化時にはCH_NOの値は“１”に設定される。SCAN_NOは、探索テーブルにおける探索順を格納するパラメータである。初期化時にはSCAN_NOの値は“１”に設定される。TERM_NUM[]は、所定の条件を満たす通信チャネルを使用する周囲の無線通信端末の数を格納するパラメータである。初期化時にはTERM_NUM[]の各パラメータの値は“０”に設定される。TERM_NUM[]は、TERM_NUM[1]、TERM_NUM[2]、TERM_NUM[3]の３つのパラメータを有する。

　続いて、受信装置２００は、無線通信の物理接続を行う。具体的には、受信装置２００は、通信チャネルの探索フェーズに移行する。探索フェーズに移行すると、制御部４０１は、CH_NOとSCAN_NOで指定される通信チャネル（ＣＨ番号がCH_NO、探索順がSCAN_NOの通信チャネル）の番号を探索テーブルから読み出し、その通信チャネルに対応した通信設定パラメータをＲＯＭ４０２から読み出して無線通信回路部４０４に設定する（ステップＳ７０４）。通信チャネルの探索では、探索要求パケットが送信され、探索要求パケットに対する探索要求応答パケットの受信が所定期間行われる。このために制御部４０１は無線通信回路部４０４に探索要求パケットをブロードキャストで送信させる（ステップＳ７０５）。受信装置２００と同一の通信チャネルが設定されている無線通信端末は、受信装置２００から送信された探索要求パケットを受信し、探索要求応答パケットを送信する。

　制御部４０１は、探索要求パケットの送信後、他の無線通信端末からの探索要求パケットを受信したか否かを判定する（ステップＳ７０６）。無線通信回路部４０４が探索要求パケットを受信した場合、制御部４０１は無線通信回路部４０４に探索要求パケットの送信元への探索要求応答パケットをユニキャストで送信させる（ステップＳ７０７）。前述したように、探索要求応答パケットには、ＩＤ設定スイッチで指定されるＩＤが含まれる。この後、処理はステップＳ７１０に進む。無線通信回路部４０４が探索要求パケットを受信していない場合、制御部４０１は、他の無線通信端末からの探索要求応答パケットを受信したか否かを判定する（ステップＳ７０８）。探索要求応答パケットを受信した場合、制御部４０１は、TERM_NUM[CH_NO]の値（チャネル探索情報）を更新する処理を実行する（ステップＳ７０９）。この後、処理はステップＳ７１０に進む。無線通信回路部４０４が探索要求応答パケットを受信していない場合、処理はステップＳ７１０に進む。

　図９は、ステップＳ７０９の詳細を示している。制御部４０１は、CH_NOの値が“１”であるか否かを判定する（ステップＳ７０９－１）。CH_NOの値が“１”であった場合、処理はステップＳ７０９－３に進む。また、CH_NOの値が“１”でなかった場合、制御部４０１は、探索要求応答パケットのフレームの受信レベル（受信信号強度）が所定レベル以上であるか否かを判定する（ステップＳ７０９－２）。フレームの受信レベルが所定レベル以上であった場合、処理はステップＳ７０９－３に進む。フレームの受信レベルが所定レベル未満であった場合、処理はステップＳ７１０に進む。処理がステップＳ７０９－３に進んだ場合、制御部４０１は、TERM_NUM[CH_NO]の値に“１”を加算しすることにより、TERM_NUM[CH_NO]の値を更新する（ステップＳ７０９－３）。ステップＳ７０９－３の処理の後、処理はステップＳ７１０に進む。

　TERM_NUM[CH_NO]の値は、通信チャネル１，６，１１のいずれかと同一の通信チャネルを使用している、または通信チャネル１，６，１１のいずれかと使用周波数帯域が重複する通信チャネルを使用している周囲の無線通信端末の数を示している。ステップＳ７０９－１において、SCAN_NOの値が“１”であった場合、通信チャネル１，６，１１のいずれかと同一の通信チャネルを他の無線通信端末が使用している。ステップＳ７０９－２において、フレームの受信レベルが所定レベル以上であった場合、通信チャネル１，６，１１のいずれかと使用周波数帯域が重複する通信チャネルを他の無線通信端末が使用している。本実施形態では、各々の隣接チャネルにおいてフレームの受信レベルの閾値として共通の閾値を設定しているが、これに限られない。隣接チャネル毎に所定の受信レベルの閾値を設定してもよい。

　処理がステップＳ７１０に進んだ場合、制御部４０１は、ステップＳ７０５で探索要求パケットを送信してから所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ７１０）。所定時間が経過していない場合、処理はステップＳ７０６に戻る。また、所定時間が経過した場合、制御部４０１は、SCAN_NOの値に１を加算し、値を更新する（ステップＳ７１１）。

　続いて、制御部４０１は、CH_NOと更新後のSCAN_NOで指定される通信チャネル（ＣＨ番号がCH_NO、探索順がSCAN_NOの通信チャネル）の番号を探索テーブルから読み出し、その番号が“０”であるか否かを判定する（ステップＳ７１２）。CH_NOと更新後のSCAN_NOで指定される通信チャネルの番号が“０”でなかった場合、処理はステップＳ７０４に戻る。CH_NOと更新後のSCAN_NOで指定される通信チャネルの番号が“０”であった場合、制御部４０１は、CH_NOの値に“１”を加算することにより、CH_NOの値を更新する（ステップＳ７１３）。

　続いて、制御部４０１は、CH_NOの値が“３”を超えているか否かを判定する（ステップＳ７１４）。CH_NOの値が“３”を超えていない場合、処理はステップＳ７０３に戻る。CH_NOの値が“３”を超えている場合、制御部４０１は、TERM_NUM[CH_NO]の値に基づいて、使用する通信チャネルを決定する。具体的には、制御部４０１は、ステップＳ７０９で集計された無線通信端末数（TERM_NUM[1]、TERM_NUM[2]、TERM_NUM[3]）を比較し、最も小さい無線通信端末数に対応した通信チャネルを、論理接続で使用する通信チャネルとして決定する（ステップＳ７１５）。

　具体的には、TERM_NUM[1]が最も小さい場合、ＣＨ番号１に対応した通信チャネル１が選択される。TERM_NUM[2]が最も小さい場合、ＣＨ番号２に対応した通信チャネル６が選択される。TERM_NUM[3]が最も小さい場合、ＣＨ番号３に対応した通信チャネル１１が選択される。このように、TERM_NUM[CH_NO]（CH_NO＝１，２，３）の最小値に対応する通信チャネルを使用することによって、通信状態の最も良好な通信チャネルを選択することができる。通信チャネルの決定後、制御部４０１は、決定した通信チャネルに対応した通信設定パラメータをＲＯＭ４０２から読み出して無線通信回路部４０４に設定する（ステップＳ７１６）。

　続いて、受信装置２００は論理接続フェーズへ移行する。制御部４０１は、他の無線通信端末からの探索要求パケットを受信したか否かを判定する（ステップＳ７１７）。無線通信回路部４０４が探索要求パケットを受信した場合、制御部４０１は無線通信回路部４０４に探索要求パケットの送信元への探索要求応答パケットをユニキャストで送信させる（ステップＳ７１８）。この後、処理はステップＳ７１７に戻る。無線通信回路部４０４が探索要求パケットを受信していない場合、制御部４０１は、内視鏡１００からのＭＡＣアドレス要求パケットを受信したか否かを判定する（ステップＳ７１９）。

　無線通信回路部４０４がＭＡＣアドレス要求パケットを受信していない場合、処理はステップＳ７１７に戻る。無線通信回路部４０４がＭＡＣアドレス要求パケットを受信した場合、制御部４０１は無線通信回路部４０４に内視鏡１００へのＭＡＣアドレス要求応答パケットを送信させる（ステップＳ７２０）。続いて、制御部４０１は、画像データを受信したか否かを判定する（ステップＳ７２１）。無線通信回路部４０４は、画像データを受信した場合、制御部４０１に画像データの受信を通知する。

　無線通信回路部４０４が画像データを受信した場合、制御部４０１は無線通信回路部４０４に内視鏡１００へのＡＣＫを送信させる（ステップＳ７２２）。ＡＣＫの送信後、画像信号処理部４０６は、受信された画像データを処理し、モニタ４０７へ出力する。モニタ４０７は、画像データに基づく画像を表示する（ステップＳ７２３）。続いて、処理はステップＳ７２１に戻る。

　無線通信回路部４０４が画像データを受信していない場合、制御部４０１は、内視鏡１００からのＣＨ変更要求を受信したか否かを判定する（ステップＳ７２４）。無線通信回路部４０４は、ＣＨ変更要求を受信した場合、制御部４０１にＣＨ変更要求の受信を通知する。ＣＨ変更要求を受信した場合、処理はステップＳ７０２に戻る。制御部４０１は、ステップＳ７０２からの処理を再度実行することにより、通信チャネルの変更を行う。無線通信回路部４０４がＣＨ変更要求を受信していない場合、処理はステップＳ７２１に戻る。

　上記の動作では、初回動作時に制御部４０１は、CH番号（CH_NO）で指定される通信チャネル群を選択している（ステップＳ７０４）。また、制御部４０１は、その通信チャネル群に属する通信チャネル１，６，１１のいずれかと同一の通信チャネルを使用している、または通信チャネル１，６，１１のいずれかと使用周波数帯域が重複する通信チャネルを使用している周囲の無線通信端末の数を通信チャネルの使用状況として検出している（ステップＳ７０５～Ｓ７１４）。さらに、制御部４０１は、通信チャネルの使用状況の検出結果に基づいて、論理接続で使用する通信チャネルを決定している（ステップＳ７１５）。

　このように、通信チャネル群に属する通信チャネルのみの使用状況を検出することによって、通信状態の良好な通信チャネルを効率良く選択することができる。また、ステップＳ７１５では、周囲の無線通信端末が使用している通信チャネルとは電波干渉が発生しにくい通信チャネルが選択されるので、通信エラーの発生を低減することができる。また、通信チャネルを変更しながら各通信チャネルの使用状況を検出する処理を受信装置２００で行うことによって、バッテリーで駆動されている内視鏡１００の省電化を図ることができる。

　上述したように、本実施形態によれば、無線通信に使用している通信チャネルのビジー状態に関する情報を計測することによって、隣接した通信チャネルのデータ信号の干渉による影響を検出することが可能となる。そして、計測の結果に基づき通信チャネルの状態を判定することによって、隣接した通信チャネルのデータ信号の干渉があった場合でも、通信チャネルの状態をより正確に検出することができる。したがって、例えば隣接した通信チャネルのデータ信号の干渉による通信レートの低下を検出することができる。

　また、所定時間当たりのデータ再送率に基づく１フィールドにおける余裕時間（（３）式）を算出し、この余裕時間と通信チャネルの所定時間当たりのビジー時間とを比較して通信状態を判定することによって、簡易な演算で通信状態を判定することができる。

　また、内視鏡１００が通信チャネルを変更すべきであると判断した場合に受信装置２００へＣＨ変更要求を送信し、ＣＨ変更要求を受信した受信装置２００が通信チャネルを変更することによって、操作者が通信チャネルを変更する操作を行うことなく、良好な通信チャネルを使用した無線通信を行うことができる。

　以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

　本発明は、画像送信装置および画像通信システムに適用することができる。本発明による画像送信装置および画像通信システムによれば、隣接した通信チャネルのデータ信号の干渉があった場合でも、通信チャネルの状態をより正確に検出することができる。

１００    内視鏡
１０１電源スイッチ
１０２操作スイッチ
１０３ＩＤ設定スイッチ
１０４状態表示ＬＥＤ
２００受信装置
２０１ＩＤ表示部
３０１，４０１       制御部
３０２，４０２       ＲＯＭ
３０３，４０３       ＲＡＭ
３０４撮像部
３０５照明部
３０６，４０４       無線通信回路部
３０７，４０５       アンテナ
３０８，４０８       操作部
４０６画像信号処理部
４０７モニタ

Claims

　画像データを無線通信により送信する送信部と、
　前記無線通信に使用している通信チャネルのビジー状態に関する情報を計測する計測部と、
　前記計測部による計測の結果に基づき通信チャネルの状態を判定する判定部と、
　を備える画像送信装置。
　前記計測部は、通信チャネルの所定時間当たりのビジー時間と、所定時間当たりのデータ再送率とを計測する請求項１に記載の画像送信装置。
　前記所定時間当たりのデータ再送率をＥｒと表記し、
　前記判定部は、前記通信チャネルの所定時間当たりのビジー時間と、所定時間－｛所定時間当たりのデータ量／送信レート×（１＋Ｅｒ）｝とを比較することにより、通信チャネルの状態を判定する請求項２に記載の画像送信装置。
　画像送信装置と画像受信装置とを有する画像通信システムであって、
　前記画像送信装置は、
　画像データを無線通信により送信する第１の送信部と、
　前記無線通信に使用している通信チャネルのビジー状態に関する情報を計測する計測部と、
　前記計測部による計測の結果に基づき、通信チャネルの状態を判定する判定部と、
　前記判定部による判定の結果に応じて、通信チャネルの変更を通知する通知情報を無線通信により送信する第２の送信部と、
　を備え、
　前記画像受信装置は、
　前記画像データを無線通信により受信する第１の受信部と、
　前記通知情報を無線通信により受信する第２の受信部と、
　前記通知情報が受信された場合に、前記無線通信に使用する通信チャネルを変更する変更部と、
　を備える画像通信システム。