WO2011049163A1 - 画像送信装置および画像通信システム - Google Patents
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- WO2011049163A1 WO2011049163A1 PCT/JP2010/068577 JP2010068577W WO2011049163A1 WO 2011049163 A1 WO2011049163 A1 WO 2011049163A1 JP 2010068577 W JP2010068577 W JP 2010068577W WO 2011049163 A1 WO2011049163 A1 WO 2011049163A1
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- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
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Definitions
- the present invention relates to an image communication system including an image transmission apparatus that transmits image data by wireless communication using a wireless communication method such as a wireless LAN, and an image reception apparatus that receives image data by wireless communication.
- a wireless communication method such as a wireless LAN
- an image reception apparatus that receives image data by wireless communication.
- an endoscope apparatus capable of observing a subject image in a body cavity or duct by a monitor by inserting an elongated insertion portion into the body cavity or duct.
- Such an endoscope apparatus generally includes an endoscope having an insertion portion to be inserted into a body cavity or a duct, and a main apparatus having a light source device and a video processor.
- the endoscope and the main body device are connected by a light guide cable for guiding illumination light from the light source device to the endoscope, and a signal cable for transmitting an imaging signal obtained by the endoscope to the video processor.
- the illuminating device comprised with LED (light emitting diode) etc. is incorporated in the endoscope.
- the endoscope is provided with a video signal processing circuit for obtaining a video signal which can be displayed on a monitor by performing video signal processing on an imaging signal, and a transmission circuit for transmitting the video signal by radio waves.
- a receiver separate from the endoscope and receiving the radio wave and demodulating the video signal is provided.
- This configuration removes the signal cable extending from the endoscope.
- such an endoscope apparatus is also referred to as a wireless endoscope apparatus, and has the advantage that the restriction on the movement range of the endoscope is alleviated and the operability is improved.
- a receiver is provided separately from the endoscope. With such a configuration, it is necessary to set the communication channel of the transmission-side endoscope and to connect by wireless communication in accordance with the communication channel set in the receiving apparatus. There is also conceivable a method of uniquely determining the combination of the receiving apparatus and the endoscope and setting the communication channel in advance to an arbitrary channel in a fixed manner.
- a method of uniquely determining the combination of the receiving apparatus and the endoscope and setting the communication channel in advance to an arbitrary channel in a fixed manner.
- the combination of a receiver and an endoscope is not determined uniquely.
- the communication channels of the receiving apparatus need to be set differently.
- wireless communication As a communication method used for wireless communication, it is effective to use a wireless communication method such as IEEE 802.11 used in a wireless LAN capable of high-speed data communication.
- wireless communication can be performed by selecting an arbitrary communication channel from a plurality of communication channels in order to use the frequency band effectively.
- Each communication channel is arranged so that a part of the frequency band to be used overlaps with another communication channel as shown in FIG. 13 due to the limitation of the available frequency band. Therefore, at the start of operation, the endoscope apparatus investigates the use status of the available communication channel, determines the optimum communication channel, and starts wireless communication between the receiving apparatus and the endoscope.
- FIG. 14 shows a communication sequence of this method.
- the wireless terminal A confirms the use status of the communication channel CHa.
- the transmission frame is stopped by stopping transmission frame transmission until the wireless terminal B currently performing frame transfer completes transmission. Processing for avoiding collisions is being performed.
- the present invention has been made in view of the above problems, and an image transmitting apparatus and an image capable of more accurately detecting the state of a communication channel even when there is interference between data signals of adjacent communication channels. It aims at providing a communication system.
- the image transmitting apparatus comprises a transmitting unit for transmitting image data by wireless communication, a measuring unit for measuring information on a busy state of a communication channel used for the wireless communication, and a measurement result by the measuring unit. And a determination unit that determines the state of the communication channel based on the above.
- the measuring unit may measure a busy time per predetermined time of the communication channel and a data retransmission rate per predetermined time.
- the data retransmission rate per predetermined time is represented as Er
- the determination unit determines a busy time per predetermined time of the communication channel and a predetermined time-data per predetermined time.
- the state of the communication channel may be determined by comparing: amount / transmission rate ⁇ (1 + Er) ⁇ .
- An image communication system includes an image transmission device and an image reception device.
- the image transmission apparatus includes: a first transmission unit that transmits image data by wireless communication; a measurement unit that measures information on a busy state of a communication channel used for the wireless communication; and a result of measurement by the measurement unit A determination unit that determines the state of the communication channel, and a second transmission unit that transmits notification information for notifying a change of the communication channel by wireless communication according to the determination result of the determination unit.
- the image receiving apparatus includes a first receiving unit that receives the image data by wireless communication, a second receiving unit that receives the notification information by wireless communication, and the wireless communication when the notification information is received. And a change unit that changes a communication channel used for communication.
- the state of the communication channel is determined based on the measurement result.
- the state of the communication channel can be detected more accurately.
- FIG. 1 is an external view of an endoscope according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram showing composition of an endoscope by one embodiment of the present invention. It is a block diagram showing composition of a receiver by one embodiment of the present invention.
- 5 is a flow chart showing the operation of the endoscope according to an embodiment of the present invention. 5 is a flow chart showing the operation of the endoscope according to an embodiment of the present invention. 5 is a flowchart illustrating the operation of a receiving device according to an embodiment of the present invention. 5 is a flowchart illustrating the operation of a receiving device according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 5 is a flowchart illustrating the operation of a receiving device according to an embodiment of the present invention. It is a reference drawing showing the contents of the communication channel setting table in one embodiment of the present invention. It is a reference drawing showing the contents of the search table in one embodiment of the present invention. It is a reference drawing showing the frequency band which a communication channel uses. It is a reference drawing showing the frequency band which a communication channel uses. It is a sequence diagram which shows the communication sequence of a CSMA / CA system. It is a sequence diagram which shows the example which misdetects the signal of an adjacent communication channel.
- FIG. 1 shows the configuration of the endoscope apparatus (image communication system) according to the present embodiment.
- the endoscope apparatus is composed of an endoscope 100 (transmitter: image transmitting apparatus) and a receiving apparatus 200 (receiver: image receiving apparatus).
- the endoscope 100 transmits the photographed image data by wireless communication (radio wave R).
- the receiving device 200 receives the image data transmitted from the endoscope 100 and displays the image on the monitor.
- the endoscope 100 includes an operation unit 100a including a plurality of switches for the operator to input an operation instruction.
- the receiving device 200 is provided with an ID display unit 201 composed of a plurality of LEDs indicating a setting state of the ID.
- FIG. 2 shows the endoscope 100 as viewed from the arrangement surface of the operation switch.
- the operation unit 100 a of the endoscope 100 includes a power switch 101, a plurality of operation switches 102, an ID setting switch 103, and a status display LED 104.
- the ID setting switch 103 is a switch for setting an ID for pairing with the receiving device 200 scheduled to communicate with the endoscope 100. Multiple IDs are prepared, and any ID can be set.
- the receiver 200 is also provided with a switch for setting an ID. The connection can be made with the receiving device 200 in which the same ID as the ID set in the endoscope 100 is set.
- FIG. 3 shows the electrical configuration of the endoscope 100.
- the endoscope 100 includes a control unit 301 (measurement unit, determination unit), ROM 302, RAM 303, imaging unit 304, illumination unit 305, wireless communication circuit unit 306 (transmission unit), antenna 307, operation unit 308, and power supply circuit unit. It consists of 309.
- the control unit 301 operates in accordance with a program stored in the ROM 302 and controls the operation sequence of the endoscope 100.
- the ROM 302 is a non-volatile memory such as a Flash ROM.
- the ROM 302 stores various setting information including program data for controlling the endoscope 100, communication setting parameters, and a communication channel setting table.
- the communication setting parameters include a communication channel (frequency), an SSID (Service Set Identifier), a Wired Equivalent Privacy (WEP), and the like. The contents of the communication channel setting table will be described later.
- a RAM 303 is used as a buffer for temporarily buffering image data output from the imaging unit 304, a work area used for operations of the control unit 301, and an area for temporarily storing various settings.
- the imaging unit 304 includes a lens that forms incident light, a photoelectric converter (such as a CCD or CMOS sensor) that converts the formed light into an electric signal, and a digital electric signal that is an analog electric signal output from the photoelectric converter. It consists of an AD converter (analog-digital converter) etc.
- the illumination unit 305 includes an illumination lens, an LED, an LED drive circuit, and the like, and is disposed at the distal end 100 b (see FIG. 1) of the endoscope 100.
- the light emitted from the LED is irradiated to the object in the body cavity through the irradiation lens.
- the arrangement of the LEDs is not limited to the tip 100 b. It is good also as composition which arranges LED inside the operation part 100a, and carries out light guide to tip part 100b with a light guide.
- the wireless communication circuit unit 306 includes a high frequency circuit unit necessary for wireless communication, an encoding / decoding circuit unit, a buffer memory, and the like.
- An antenna 307 is connected to the wireless communication circuit unit 306.
- IEEE 802.11 is used as an example of the wireless communication method.
- the operation unit 308 (corresponding to the operation unit 100a in FIG. 1) has the power switch 101, the operation switch 102, and the ID setting switch 103 shown in FIG. Output. Further, in the operation unit 308, a state display LED 104 for notifying of a connection state with the receiving device 200 is disposed.
- the power supply circuit unit 309 includes a battery, a DC / DC converter, and the like.
- the power supply circuit unit 309 detects that the power supply switch 101 is turned on, and supplies power to each of the blocks described above.
- FIG. 4 shows the electrical configuration of the receiving device 200.
- the receiving apparatus 200 includes a control unit 401 (modification unit), a ROM 402, a RAM 403, a wireless communication circuit unit 404 (reception unit), an antenna 405, an image signal processing unit 406, a monitor 407, and an operation unit 408.
- the control unit 401 operates in accordance with a program stored in the ROM 402 and controls the operation sequence of the receiving device 200.
- the ROM 402 is a non-volatile memory such as a Flash ROM.
- the ROM 402 stores program data for controlling the reception apparatus 200, various setting information including communication setting parameters, a communication channel setting table, and a search table. Details of the communication channel setting table and the search table will be described later.
- a RAM 403 is used as a buffer for temporarily buffering image data received by the wireless communication circuit unit 404, a work area used for operations of the control unit 401, and an area for temporarily storing various settings.
- the wireless communication circuit unit 404 includes a high frequency circuit unit necessary for wireless communication, an encoding / decoding circuit unit, a buffer memory and the like.
- An antenna 405 is connected to the wireless communication circuit unit 404.
- the wireless communication circuit unit 404 performs wireless communication in accordance with a wireless LAN protocol.
- the image signal processing unit 406 converts the image data received by the wireless communication circuit unit 404 into an NTSC signal or a PAL signal, and outputs the signal to the monitor 407.
- the monitor 407 is composed of a liquid crystal display device and its control circuit. The monitor 407 displays an image and operates as a notification unit that reports the state of wireless connection.
- the operation unit 408 has an ID setting switch not shown in FIG. 1 but mounted on the back of the receiving device 200.
- the operation unit 408 outputs a signal indicating an ID corresponding to the setting state of the ID setting switch as an electric signal.
- an ID display unit 201 (see FIG. 1) that displays the ID selected by the ID setting switch using an LED is disposed.
- FIG. 10 shows the contents of the communication channel setting table.
- communication channel numbers are associated with CH numbers (CH_NO) identifying communication channel groups.
- CH_NO CH numbers
- IEEE 802.11 wireless communication can be performed by selecting an arbitrary communication channel from a plurality of communication channels.
- the center frequency of each communication channel is 5 MHz apart. However, since each communication channel uses a frequency band of about 20 MHz, overlapping of frequency bands to be used occurs between adjacent communication channels, as shown in FIG.
- 13 communication channels are prepared.
- the thirteen communication channels belong to at least one of the three communication channel groups corresponding to each CH number.
- a communication channel group consisting of communication channels 1, 2, 3, and 4 corresponds to CH number 1.
- a communication channel group consisting of communication channels 3, 4, 5, 6, 7, 8, and 9 corresponds to CH number 2.
- a communication channel group consisting of communication channels 8, 9, 10, 11, 12, and 13 corresponds to CH number 3.
- One communication channel among the communication channels belonging to each communication channel group is used for the logical connection described later.
- communication channel 1 is used for logical connection.
- communication channel 6 is used for logical connection.
- communication channel 11 is used for logical connection.
- the frequency bands of communication channels 1, 6, and 11 do not overlap each other.
- One communication channel group includes one communication channel (denoted as communication channel in FIG. 10) used for logical connection and a communication channel in which this communication channel and the used frequency band partially overlap (described as adjacent channel in FIG. 10). And).
- n (n> 1) communication channels in which the use frequency band partially overlaps with at least one other communication channel are prepared, and L (1 ⁇ L ⁇ n) communication channels are provided.
- FIG. 11 shows the contents of the search table.
- the search table the number of communication channels belonging to each communication channel group is associated with each CH number along with the search order.
- the search phase the use status of the communication channel is detected in the order according to the search order.
- the operation of the endoscope apparatus will be described.
- the operator turns on the power of the endoscope 100 to be used after the power of the receiving device 200 to be used is turned on.
- the operation of the endoscope 100 will be described below with reference to FIGS. 5 and 6.
- the operator sets the ID by the ID setting switch 103 of the endoscope 100 according to the ID displayed by the ID display unit 201 of the receiving device 200, and then turns on the power of the endoscope 100.
- the control unit 301 initializes each functional block of the endoscope 100 (step S501). Subsequently, the control unit 301 initializes a parameter CH_NO indicating a CH number to 1 (step S502).
- the endoscope 100 performs physical connection of wireless communication as follows.
- physical connection a radio frequency and an SSID to be used in connection in the physical layer are determined, and a packet to be transmitted to or received from a communication partner can be captured on hardware.
- the endoscope 100 shifts to a search phase of the wireless communication terminal.
- the control unit 301 reads out the number of the communication channel (one of communication channels 1, 6, and 11) specified by the parameter CH_NO from the communication channel setting table, Communication setting parameters corresponding to the communication channel are read out from the ROM 302 and set in the wireless communication circuit unit 306 (step S503).
- communication setting parameters corresponding to communication channel 1 are set.
- a search request packet is transmitted, and reception of a search request response packet for the search request packet is performed for a predetermined period.
- the control unit 301 causes the wireless communication circuit unit 306 to transmit a search request packet by broadcast (step S504).
- the control unit 301 determines whether a search request packet from another wireless communication terminal has been received (step S505).
- the control unit 301 causes the wireless communication circuit unit 306 to transmit a search request response packet to the transmission source of the search request packet (step S506).
- the search request response packet of this embodiment includes the ID set by the ID setting switch. If the wireless communication circuit unit 306 has not received the search request packet, the control unit 301 determines whether the search request response packet has been received (step S507).
- the control unit 301 compares the ID set by the ID setting switch 103 with the ID included in the search request response packet, and determines whether or not both match. Is determined (step S508). As described later, the receiving device 200 detects the use status of each communication channel while sequentially changing the communication channel in the search phase. When the receiving device 200 scheduled to be connected uses the same communication channel as the communication channel set in the endoscope 100, a search request response packet including the same ID as the ID set by the ID setting switch 103 Is received. Therefore, by performing the determination based on the ID, it can be confirmed that the receiving apparatus 200 scheduled to be connected exists. If the ID set by the ID setting switch 103 matches the ID included in the search request response packet, the process proceeds to step S512.
- the control unit 301 determines whether or not a predetermined time has elapsed since the transmission of the search request packet in step S504 (step S509). If the predetermined time has not elapsed, the process returns to step S505. When the predetermined time has elapsed, the control unit 301 updates the value of CH_NO by adding “1” to the value of the parameter CH_NO (step S510).
- control unit 301 determines whether the value of the parameter CH_NO exceeds "3" (step S511). If the value of the parameter CH_NO exceeds “3”, the process returns to step S502. If the value of the parameter CH_NO does not exceed "3", the process returns to step S503.
- the control unit 301 causes the wireless communication circuit unit 306 to transmit a MAC address request packet to the receiving device 200 (step S512). After transmitting the MAC address request packet, the control unit 301 determines whether the MAC address request response packet from the receiving device 200 has been received (step S513).
- the receiving apparatus 200 As described later, in the receiving apparatus 200, as a communication channel used for communication of image data with the endoscope 100, a communication channel in which radio wave interference is less likely to occur with a communication channel used by a surrounding wireless communication terminal It is selected. After this communication channel is selected, if a MAC address request packet is received, the receiving device 200 returns a MAC address request response packet. When the same communication channel is set in the endoscope 100 and the receiving device 200, the MAC address request response packet from the receiving device 200 is received by the endoscope 100.
- the logical connection is completed.
- the MAC address is exchanged between the endoscope 100 and the receiving device 200 by transmitting and receiving the MAC address request packet and the MAC address request response packet.
- the combination of two specific wireless communication terminals that is, the endoscope 100 and the receiving device 200 is determined among the physically connected communication terminals, and the endoscope 100 receives image data.
- the destination (MAC address) to send is determined.
- step S515 the state of the communication channel used for transmission of image data is detected, and it is determined whether to change the communication channel based on the state. If it is determined that the communication channel is to be changed, the control unit 301 causes the wireless communication circuit unit 306 to transmit a CH change request for notifying the change of the communication channel to the receiving device 200 (step S516). After transmitting the CH change request, the process returns to step S502.
- step S513 determines whether a predetermined time has elapsed since the MAC address request packet was transmitted in step S512 (step S514). If the predetermined time has elapsed, the process returns to step S502. If the predetermined time has not elapsed, the process returns to step S513.
- FIG. 6 shows details of the process in step S515.
- the image data generated by the imaging unit 304 is sequentially stored in a buffer memory on the RAM 303 in the form of fixed-length transmission data to which a field number and a number (1 to N) indicating a position in the field are added. .
- the control unit 301 determines whether there is image data to be transmitted on the buffer memory (step S515-1). If there is no image data to be transmitted, the control unit 301 again performs the determination of step S515-1. If there is image data to be transmitted, the control unit 301 determines whether the image data is the first image data of the field (step S515-2).
- the control unit 301 initializes parameters (RETRY_COUNT, BUSY_TOTAL) used for the subsequent control (step S515-3).
- RETRY_COUNT is a parameter indicating the number of times of data retransmission, and is used to calculate the data retransmission rate. The value of RETRY_COUNT is set to "0" at initialization.
- BUSY_TOTAL is a parameter indicating the total time during which the communication channel is busy (busy time), and is used to determine the communication state. The value of BUSY_TOTAL is set to "0" at the time of initialization.
- step S515-3 If the image data is not the first image data of the field, the process of step S515-3 is skipped. Subsequently, the control unit 301 clears the busy timer provided in itself (step S 515-4). The busy timer is started immediately after being cleared and starts measuring the busy time. The control unit 301 measures the busy time by this busy timer.
- control unit 301 confirms the state of the communication channel, and determines whether the communication channel is in the busy state (step S515-5). If the communication channel is in the busy state, the control unit 301 again performs the determination of step S515-5. When the communication channel is not in the busy state, the control unit 301 updates the value of BUSY_TOTAL by adding the time measured by the busy timer to the value of BUSY_TOTAL at the present time (step S515-6).
- the control unit 301 reads the image data from the buffer memory and outputs the image data to the wireless communication circuit unit 306.
- the wireless communication circuit unit 306 transmits the image data to the receiving device 200 (step S515-7). Receiving the image data, the receiving device 200 returns an ACK to the endoscope 100.
- the wireless communication circuit unit 306 receives an ACK, the wireless communication circuit unit 306 notifies the control unit 301 of the reception of the ACK.
- the control unit 301 determines whether the image data has been received by the receiving apparatus 200 by confirming whether an ACK has been received by the endoscope 100 (step S515-8). .
- step S515-9 the control unit 301 adds “1” to the value of RETRY_COUNT, The value of RETRY_COUNT is updated (step S515-9). Subsequently, the process returns to step S515-1. Thereafter, the image data is resent in step S515-7.
- the control unit 301 determines whether the transmission of the image data for one field is completed. Is determined (step S515-10).
- the control unit 301 calculates the time required for transmission of image data for one field (transmission time per field) (Equation (2)).
- Transmission time per field 1 amount of data per field / transmission rate ⁇ (1 + Er) (2)
- control unit 301 calculates a margin time in one field (Equation (3)).
- Margin time in 1 field 1 field time-Transmission time per 1 field (3)
- step S515-11 the control unit 301 determines the state of the communication channel by comparing the value of BUSY_TOTAL indicating the busy time per field with the allowance time in one field, and changes the communication channel. Is determined (step S515-12). If the value of BUSY_TOTAL exceeds the allowance time in one field, it is necessary to change the communication channel because data transmission for one field is not completed within one field. If the value of BUSY_TOTAL is equal to or less than the allowance time in one field, there is no need to change the communication channel. To summarize the above equations (1) to (3), it is necessary to change the communication channel if the following equation (4) is satisfied. BUSY_TOTAL> 1 field time- ⁇ data amount per field / transmission rate ⁇ (1 + Er) ⁇ (4)
- step S516 As described above, in step S516, a CH change request for notifying the change of the communication channel to the receiving device 200 is transmitted. If it is not necessary to change the communication channel, the process returns to step S515-1.
- Imaging by the imaging unit 304 may be performed in frame units.
- the operator sets the ID using the ID setting switch of the receiving device 200, and then turns on the power of the receiving device 200.
- the control unit 401 initializes each functional block of the receiving apparatus 200 (step S701).
- control unit 401 initializes parameters (CH_NO, SCAN_NO, TERM_NUM []) used for the subsequent control (steps S702 and S703). Specifically, in step S702, CH_NO is initialized. In step S703, SCAN_NO and TERM_NUM [] are initialized. CH_NO is a parameter indicating a CH number as described above. At the time of initialization, the value of CH_NO is set to "1". SCAN_NO is a parameter that stores the search order in the search table. At the time of initialization, the value of SCAN_NO is set to "1".
- TERM_NUM [] is a parameter that stores the number of surrounding wireless communication terminals that use a communication channel that satisfies a predetermined condition. At initialization time, the value of each parameter of TERM_NUM [] is set to "0". TERM_NUM [] has three parameters: TERM_NUM [1], TERM_NUM [2], and TERM_NUM [3].
- the receiving device 200 performs physical connection of wireless communication. Specifically, the receiving device 200 shifts to a communication channel search phase.
- the control unit 401 reads out from the search table the number of the communication channel (the communication channel with the CH number CH_NO and the search order SCAN_NO) specified by CH_NO and SCAN_NO, and sets the communication corresponding to the communication channel
- the parameters are read from the ROM 402 and set in the wireless communication circuit unit 404 (step S704).
- searching for a communication channel a search request packet is transmitted, and reception of a search request response packet for the search request packet is performed for a predetermined period.
- control unit 401 causes the wireless communication circuit unit 404 to transmit a search request packet by broadcast (step S705).
- the wireless communication terminal in which the same communication channel as the receiving device 200 is set receives the search request packet transmitted from the receiving device 200, and transmits the search request response packet.
- the control unit 401 determines whether a search request packet from another wireless communication terminal has been received (step S706).
- the control unit 401 causes the wireless communication circuit unit 404 to unicast and transmit a search request response packet to the transmission source of the search request packet (step S 707).
- the search request response packet includes the ID designated by the ID setting switch. Thereafter, the process proceeds to step S710. If the wireless communication circuit unit 404 has not received the search request packet, the control unit 401 determines whether a search request response packet from another wireless communication terminal has been received (step S 708).
- step S709 the control unit 401 executes a process of updating the value of TERM_NUM [CH_NO] (channel search information) (step S709). Thereafter, the process proceeds to step S710. If the wireless communication circuit unit 404 has not received the search request response packet, the process proceeds to step S710.
- FIG. 9 shows the details of step S709.
- the control unit 401 determines whether the value of CH_NO is “1” (step S709-1). If the value of CH_NO is "1”, the process proceeds to step S709-3. If the value of CH_NO is not "1", the control unit 401 determines whether the reception level (received signal strength) of the frame of the search request response packet is equal to or higher than a predetermined level (step S709-2). ). If the frame reception level is equal to or higher than the predetermined level, the process proceeds to step S709-3. If the frame reception level is less than the predetermined level, the process proceeds to step S710.
- step S709-3 the control unit 401 updates the value of TERM_NUM [CH_NO] by adding “1” to the value of TERM_NUM [CH_NO] (step S709-3). After the process of step S709-3, the process proceeds to step S710.
- the value of TERM_NUM [CH_NO] uses the same communication channel as any of communication channels 1, 6, 11 or uses a communication channel in which the use frequency band overlaps with any of communication channels 1, 6, 11 Indicates the number of wireless communication terminals in the vicinity.
- step S709-1 when the value of SCAN_NO is “1”, another wireless communication terminal uses the same communication channel as any of the communication channels 1, 6, 11.
- step S709-2 when the reception level of the frame is equal to or higher than the predetermined level, another wireless communication terminal uses a communication channel in which the use frequency band overlaps with any of the communication channels 1, 6, 11.
- a common threshold is set as the threshold of the reception level of the frame in each adjacent channel, the present invention is not limited to this.
- a predetermined reception level threshold may be set for each adjacent channel.
- step S710 the control unit 401 determines whether a predetermined time has elapsed since the search request packet was transmitted in step S705 (step S710). If the predetermined time has not elapsed, the process returns to step S706. Also, when the predetermined time has elapsed, the control unit 401 adds 1 to the value of SCAN_NO, and updates the value (step S711).
- the control unit 401 reads out the number of the communication channel (the communication channel whose CH number is CH_NO and the search order is SCAN_NO) specified by CH_NO and SCAN_NO after update from the search table, and the number is “0”. It is determined whether or not (step S712). If the communication channel number specified by CH_NO and the updated SCAN_NO is not “0”, the process returns to step S704. When the communication channel number designated by CH_NO and SCAN_NO after update is “0”, the control unit 401 updates the value of CH_NO by adding “1” to the value of CH_NO (step S713). ).
- control unit 401 determines whether the value of CH_NO exceeds “3” (step S714). If the value of CH_NO does not exceed “3,” the process returns to step S703. If the value of CH_NO exceeds “3”, the control unit 401 determines the communication channel to be used based on the value of TERM_NUM [CH_NO]. Specifically, the control unit 401 compares the number of wireless communication terminals (TERM_NUM [1], TERM_NUM [2], and TERM_NUM [3]) counted in step S709, and performs communication corresponding to the smallest number of wireless communication terminals. The channel is determined as the communication channel to be used in the logical connection (step S 715).
- the control unit 401 reads out the communication setting parameter corresponding to the determined communication channel from the ROM 402 and sets it in the wireless communication circuit unit 404 (step S716).
- the control unit 401 determines whether a search request packet from another wireless communication terminal has been received (step S717).
- the control unit 401 causes the wireless communication circuit unit 404 to unicast and transmit a search request response packet to the transmission source of the search request packet (step S718). Thereafter, the process returns to step S717. If the wireless communication circuit unit 404 has not received the search request packet, the control unit 401 determines whether the MAC address request packet from the endoscope 100 has been received (step S719).
- step S720 the control unit 401 determines whether image data has been received.
- step S721 the wireless communication circuit unit 404 notifies the control unit 401 of the reception of the image data.
- the control unit 401 causes the wireless communication circuit unit 404 to transmit an ACK to the endoscope 100 (step S722).
- the image signal processing unit 406 processes the received image data and outputs the processed image data to the monitor 407.
- the monitor 407 displays an image based on the image data (step S723). Subsequently, the process returns to step S721.
- the control unit 401 determines whether a CH change request from the endoscope 100 has been received (step S 724). When the wireless communication circuit unit 404 receives the CH change request, the wireless communication circuit unit 404 notifies the control unit 401 of the reception of the CH change request. If a CH change request has been received, the process returns to step S702. The control unit 401 changes the communication channel by executing the process from step S702 again. If the wireless communication circuit unit 404 has not received a CH change request, the process returns to step S721.
- the control unit 401 selects the communication channel group designated by the CH number (CH_NO) (step S704).
- the control unit 401 uses the same communication channel as any of the communication channels 1, 6, 11 belonging to the communication channel group, or the use frequency band overlaps with any of the communication channels 1, 6, 11,
- the number of surrounding wireless communication terminals using the communication channel is detected as the use status of the communication channel (steps S705 to S714).
- the control unit 401 determines the communication channel to be used in the logical connection based on the detection result of the use state of the communication channel (step S 715).
- step S715 since a communication channel in which radio wave interference is less likely to occur is selected from communication channels used by surrounding wireless communication terminals, the occurrence of communication errors can be reduced. Further, by performing the processing of detecting the use status of each communication channel while changing the communication channel by the receiving device 200, it is possible to achieve power saving of the battery-powered endoscope 100.
- the present embodiment it is possible to detect the influence of interference of data signals of adjacent communication channels by measuring information related to the busy state of the communication channel used for wireless communication. Become. Then, by determining the state of the communication channel based on the measurement result, the state of the communication channel can be detected more accurately even if there is interference between data signals of adjacent communication channels. Therefore, it is possible to detect, for example, a decrease in communication rate due to interference of data signals of adjacent communication channels.
- the communication state can be determined by a simple calculation.
- a CH change request is transmitted to the receiving device 200, and the receiving device 200 that has received the CH change request changes the communication channel. It is possible to perform wireless communication using a good communication channel without the user performing an operation to change the communication channel.
- the present invention can be applied to an image transmission apparatus and an image communication system. According to the image transmitting apparatus and the image communication system according to the present invention, even when there is interference of data signals of adjacent communication channels, the state of the communication channel can be detected more accurately.
- endoscope 101 power switch 102 operation switch 103 ID setting switch 104 status display LED 200 receiver 201 ID display unit 301, 401 control unit 302, 402 ROM 303, 403 RAM 304 imaging unit 305 illumination unit 306, 404 wireless communication circuit unit 307, 405 antenna 308, 408 operation unit 406 image signal processing unit 407 monitor
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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
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。
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。
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。
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)
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)
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)
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)
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
103 ID設定スイッチ
104 状態表示LED
200 受信装置
201 ID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
101 電源スイッチ
102 操作スイッチ
103 ID設定スイッチ
104 状態表示LED
200 受信装置
201 ID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 (4)
- 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。
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