WO2016035363A1 - 光通信システム、および、内視鏡システム - Google Patents

光通信システム、および、内視鏡システム Download PDF

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英明 木内
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Definitions

  • the present invention relates to an optical communication system and an endoscope system that perform optical signal communication.
  • an endoscope system is used to observe an organ of a subject such as a patient.
  • An endoscope system includes, for example, an endoscope provided with an imaging element at the tip, has an elongated shape having flexibility, and has an insertion portion that is inserted into a body cavity of a subject, a cable, and a connector (connection portion) And a processing device that performs image processing of the in-vivo image captured by the image sensor and displays the in-vivo image on the display device.
  • the processing device and the endoscope are separable, and are connected to each other through the connecting portions. For this reason, in an endoscope system, an image signal converted into an optical signal cannot be transmitted from the distal end of the insertion unit to the processing device with a single optical cable, and a plurality of optical cables are connected to each other at the connection surfaces of the connection units. Connect and transmit by touching. In this case, if the connection surface of the connection part through which light passes is dirty or cloudy, or if there is an angle shift with respect to the light path of the connection part, the optical signal is attenuated, resulting in an optical signal transmission failure. Therefore, it has been demanded to detect the presence or absence of an abnormality in the connection portion in the optical transmission line.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an optical communication system and an endoscope system that can detect the presence or absence of an abnormality in a connection portion in an optical transmission line.
  • an optical communication system includes a transmission device that transmits an optical signal, and is detachable from the transmission device and transmitted by the transmission device.
  • An optical communication system comprising: a receiving device that receives an optical signal, wherein the transmitting device includes a first optical transmission unit that includes one optical transmission line and receives an optical signal; A second optical transmission unit configured by a plurality of optical transmission paths each having a transmission-side optical connection unit and an optical signal transmitted by the first optical transmission unit can be divided, and the divided optical signal And a splitting unit that inputs at least one optical transmission path of the second optical transmission unit, and the reception device is optically connectable to the transmission side optical connection unit.
  • the portion is composed of a plurality of optical transmission lines provided at each tip, A third optical transmission unit that transmits the optical signal input from the transmission side optical connection unit, a coupling unit that can couple the optical signal transmitted by the third optical transmission unit, and one optical transmission line. , A fourth optical transmission unit for transmitting the optical signal input from the coupling unit, and the transmission-side optical connection unit and the reception based on light quantity information of the optical signal transmitted by the fourth optical transmission unit And an abnormality detection unit that detects whether there is an abnormality in the connection state with the side light connection unit.
  • the dividing unit divides the first optical signal transmitted by the first optical transmission unit and supplies the first optical signal to each optical transmission line of the second optical transmission unit.
  • a split optical signal is input, and each optical transmission path of the third optical transmission unit transmits each split optical signal input via the corresponding transmission-side optical connection unit and reception-side optical connection unit, respectively.
  • the combining unit combines the divided optical signals transmitted by the optical transmission lines of the third optical transmission unit into one, and inputs the combined second optical signal to the fourth optical transmission unit.
  • the anomaly detection unit is configured to transmit the second optical signal transmitted by the fourth optical transmission unit below the first light amount that can maintain a constant transmission quality of the optical signal. It is detected that the connection state between the optical connection unit and the reception side optical connection unit is abnormal.
  • the abnormality detection unit is configured to transmit the second optical signal when the light amount of the second optical signal is lower than a second light amount higher than the first light amount. It is detected that there is a possibility that the connection state between the receiver and the optical connector on the receiving side becomes abnormal.
  • the dividing unit selects at least one optical transmission path of the second optical transmission units, and the selected optical transmission path is used as the first optical transmission unit.
  • the coupling unit is configured to transmit the optical transmission path selected by the first optical switch in the second optical transmission unit among the third optical transmission units.
  • a second optical switch that selects an optical transmission path provided with the receiving-side optical connection section to be connected to the optical connection section, and connects the selected optical transmission path to the fourth optical transmission section;
  • the detection unit The transmission-side optical connection part of the optical transmission line selected by the first optical switch; And detecting the said receiver-side optical connection portion of the optical transmission path, wherein the optical transmission unit second optical switch selects the, the connection state is abnormal.
  • the optical communication system controls the first optical switch and the second optical switch so that the first optical switch and the second optical switch are connected to each other.
  • a switch control unit that controls switching, and the abnormality detection unit is configured to control the first optical switch and the second optical switch according to switching control of the first optical switch and the second optical switch by the switch control unit.
  • the switch control unit detects the abnormality The first optical switch and the optical switch so as to select an optical transmission line corresponding to the transmission-side optical connection unit and the reception-side optical connection unit in which an abnormality in the connection state is not detected by the detection unit And controlling the second optical switch.
  • the receiver further includes an electrical signal conversion unit that converts the optical signal transmitted by the fourth optical transmission unit into an electrical signal including light amount information in the optical signal.
  • the abnormality detection unit includes the transmission-side optical connection unit based on light amount information of the optical signal transmitted by the fourth optical transmission unit included in the electrical signal converted by the electrical signal conversion unit. It is characterized by detecting the presence or absence of an abnormality in the connection state with the receiving side optical connection unit.
  • the optical communication system further includes an output unit that outputs a detection result by the abnormality detection unit.
  • An endoscope system includes an endoscope device that is inserted into a subject and images the inside of the subject, and a processing device on which the endoscope device is detachably mounted.
  • An endoscope system wherein the endoscope apparatus includes a plurality of pixels arranged in a matrix, and an imaging unit that photoelectrically converts light from a subject irradiated with light to generate an image signal;
  • An optical signal conversion unit that converts the image signal into an optical signal, a first optical transmission unit that includes one optical transmission path, and a transmission-side optical connection unit is provided at each base end.
  • the second optical transmission unit configured by a plurality of optical transmission paths and the optical signal transmitted by the first optical transmission unit can be divided, and the divided optical signal can be divided by the second optical transmission unit.
  • a dividing unit that inputs to at least one of the optical transmission lines, and the processing device includes the transmitting side light.
  • a receiving side optical connecting part optically connectable to the connecting part is composed of a plurality of optical transmission paths provided at the respective ends, and a third light for transmitting an optical signal inputted from the receiving side optical connecting part
  • a fourth optical transmission comprising a transmission unit, a coupling unit capable of coupling the optical signal transmitted by the third optical transmission unit, and one optical transmission line, and transmitting the optical signal input from the coupling unit; And an abnormality detection unit that detects whether there is an abnormality in the connection state between the transmission-side optical connection unit and the reception-side optical connection unit based on light amount information of the optical signal transmitted by the fourth optical transmission unit And an image processing unit that processes the image signal based on the optical signal transmitted by the fourth optical transmission unit.
  • a single first optical transmission unit on the transmission side and a second optical transmission unit configured with a plurality of optical transmission paths each provided with a transmission-side optical connection unit at each base end
  • a splitting unit capable of splitting the optical signal transmitted by the first optical transmission unit, and inputting the split optical signal to at least one optical transmission path of the second optical transmission unit
  • a third optical transmission unit configured to transmit a light signal input from the reception-side optical connection unit
  • a coupling unit capable of coupling the optical signals transmitted by the transmission unit; a single fourth optical transmission unit that transmits the optical signal input from the coupling unit; and an optical signal transmitted by the fourth optical transmission unit.
  • An abnormality detection unit that detects whether there is an abnormality in the connection state between the transmission side optical connection unit and the reception side optical connection unit based on the light amount information; By Rukoto, it is possible to detect the presence or absence of abnormality of the connection portion in the optical transmission path.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the endoscope system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of the endoscope system shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the intensity of the electrical signal output from the filter of FIG. 2 and the light amount of the optical signal output from the coupling unit.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the intensity of the electrical signal output from the filter of FIG. 2 and the light amount of the optical signal output from the coupling unit.
  • FIG. 5 is a block diagram schematically illustrating the configuration of the endoscope system according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a table indicating the transmission rate of each route obtained by the determination unit illustrated in FIG.
  • FIG. 7 is a block diagram schematically illustrating a configuration of the optical communication system according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a block diagram schematically illustrating another configuration of the optical communication system according to the third embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating another example of the optical connection unit on the transmission side and the optical connection unit on the reception side according to another embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating another example of a transmission-side optical connection unit and a reception-side optical connection unit according to another embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating another example of the optical connection unit on the transmission side and the optical connection unit on the reception side according to another embodiment.
  • an endoscope system will be described as a mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiment”). Moreover, this invention is not limited by this embodiment. Furthermore, the same code
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the endoscope system according to the first embodiment of the present invention.
  • an endoscope system 1 according to this embodiment is introduced into a subject, and an endoscope 2 (scope) that captures an image of the inside of the subject and generates an image signal in the subject.
  • a processing device 3 that performs predetermined image processing on the image signal captured by the endoscope 2 and controls each part of the endoscope system 1
  • a light source device 4 that generates illumination light of the endoscope 2
  • a display device 5 for displaying an image signal after image processing by the processing device 3.
  • the endoscope 2 includes an insertion part 21 to be inserted into a subject, an operation part 22 on the proximal end side of the insertion part 21 and held by an operator, and a flexible universal extending from the operation part 22.
  • a code 23 is
  • the insertion unit 21 is realized using an illumination fiber (light guide cable), an electric cable, an optical cable (optical transmission line), and the like.
  • the insertion portion 21 includes a distal end portion 21a having an imaging portion incorporating an imaging element for imaging the inside of the subject, a bendable bending portion 21b constituted by a plurality of bending pieces, and a proximal end portion side of the bending portion 21b. And a flexible tube portion 21c having flexibility.
  • the distal end portion 21a is provided with an illumination window through which illumination light for illuminating the inside of the subject is emitted via an illumination lens, an observation window for imaging the inside of the subject, an opening portion 21d communicating with the processing tool channel, and air / water feeding A nozzle (not shown) is provided.
  • the operation unit 22 includes a bending knob 22a that bends the bending portion 21b in the vertical direction and the left-right direction, a treatment tool insertion portion 22b in which a treatment tool such as a biological forceps and a laser knife is inserted into the body cavity of the subject, and the processing device 3. And a plurality of switch portions 22c for operating peripheral devices such as the light source device 4, the air supply device, the water supply device, and the gas supply device.
  • the treatment instrument inserted from the treatment instrument insertion portion 22b is exposed from the opening 21d at the distal end of the insertion portion 21 via a treatment instrument channel provided inside.
  • the universal cord 23 is configured using an illumination fiber, an electric cable, an optical cable, and the like.
  • the universal cord 23 branches at the base end, and one end of the branch is a connector 23a, and the other end is a connector 23b.
  • the connector 23 a is detachable from the connector 30 of the processing apparatus 3.
  • the connector 23b is detachable from the light source device 4.
  • the universal cord 23 propagates the illumination light emitted from the light source device 4 to the distal end portion 21a via the connector 23b, the operation unit 22, and the flexible tube portion 21c.
  • the universal code 23 transmits an image signal captured by the imaging unit provided in the distal end portion 21 a to the processing device 3.
  • the processing device 3 performs predetermined image processing on the image signal in the subject imaged by the imaging unit of the distal end portion 21a of the endoscope 2.
  • the processing device 3 controls each unit of the endoscope system 1 based on various instruction signals transmitted from the switch unit 22 c in the operation unit 22 of the endoscope 2 via the universal cord 23.
  • the light source device 4 includes a light source that emits light, a condensing lens, and the like.
  • the light source device 4 emits light from the light source under the control of the processing device 3, and illuminates light to the inside of the subject as a subject to the endoscope 2 connected via the connector 23 b and the illumination fiber of the universal cord 23. Supply as.
  • the display device 5 is configured by using a display using liquid crystal or organic EL (Electro Luminescence).
  • the display device 5 displays various types of information including an image that has been subjected to predetermined image processing by the processing device 3 via the video cable 51. Thereby, the surgeon can observe and characterize a desired position in the subject by operating the endoscope 2 while viewing the image (in-vivo image) displayed on the display device 5.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically showing the configuration of the endoscope system 1.
  • the endoscope 2 includes an imaging unit 24, an optical transmission unit 25 (optical signal conversion unit), and a control unit 26 at the distal end portion 21a. Moreover, the front-end
  • the imaging unit 24 includes an optical system 24a, a light receiving unit 24b, a reading unit 24c, and an analog front end (AFE) unit 24d.
  • the imaging unit 24 includes, for example, a CCD image sensor or a CMOS image sensor.
  • the optical system 24a is configured using one or a plurality of lenses, and has an optical zoom function for changing the angle of view and a focus function for changing the focus.
  • a plurality of pixels that receive light from a subject irradiated with light and generate an image signal by photoelectrically converting the received light are arranged in a matrix on the light receiving surface.
  • An optical system 24a is disposed on the light receiving surface side of the light receiving unit 24b.
  • the reading unit 24c reads the image signal generated by the plurality of pixels of the light receiving unit 24b.
  • the image signal read by the reading unit 24c is an electrical signal (analog).
  • the AFE unit 24d performs noise removal, A / D conversion, and the like on the electrical signal of the image signal read by the reading unit 24c.
  • the AFE unit 24d performs reduction of noise components included in the electrical signal (analog), adjustment of the amplification factor (gain) of the electrical signal for maintaining the output level, and A / D conversion of the analog electrical signal.
  • the image signal generated by the imaging unit 24 is output to the processing device 3 via the optical transmission unit 25, the optical cable 27 (first optical transmission unit), and the connector 23a.
  • the optical transmission unit 25 converts the electrical signal (digital) of the image signal output from the AFE unit 24 d into an optical signal, and outputs the converted optical signal to the optical cable 27.
  • the optical transmission unit 25 converts the electric signal of the image signal output from the LD driver 25a that controls the driving of the LD 25b by supplying current to the laser diode (LD) 25b and the AFE unit 24d into an optical signal (laser light). LD 25b.
  • the control unit 26 controls the operations of the imaging unit 24 and the optical transmission unit 25 in accordance with the control signal received from the processing device 3.
  • the optical cable 27 is composed of one optical transmission line, and transmits the optical signal La of the image signal converted by the LD 25b to the dividing unit 28 in the connector unit 23a described later.
  • the endoscope 2 includes a splitting unit 28, optical cables 27a to 27c (second optical transmission units) configured by a plurality of optical cables, and optical connection units 29a to 29c (transmission side optical connection units) on the connector 23a. Have.
  • the dividing unit 28 divides the optical signal La (first optical signal) of the image signal transmitted by the optical cable 27 into three parts, and inputs the divided optical signals to the optical cables 27a to 27c, respectively.
  • the optical cables 27a to 27c transmit the divided optical signals respectively divided by the dividing unit 28.
  • the optical connection portions 29a to 29c are provided at the base end that is the output side end portion of each of the optical cables 27a to 27c, and can be separated from the corresponding optical connection portions 31a to 31c on the processing apparatus 3 side that is an external member. Connecting.
  • Each of the optical connection portions 29a to 29c has a GRIN lens connected to the optical fiber end face of each of the corresponding optical cables 27a to 27c, and a cover glass that covers the surface of the GRIN lens.
  • the processing device 3 includes a connector 30, an optical cable 32, an optical reception unit 34, an abnormality detection unit 35, a control unit 36, an image processing unit 37 a, a display control unit 37 b, an input unit 38, and a storage unit 39.
  • the connector 30 includes optical connection portions 31a to 31c (reception side optical connection portions), optical cables 32a to 32c (third optical transmission portions) configured by a plurality of optical cables, and a coupling portion 33.
  • the optical connection portions 31a to 31c are provided at the distal ends that are the input side end portions of the corresponding optical cables 32a to 32c, respectively, and are separable from the optical connection portions 29a to 29c in the connector portion 23a of the endoscope 2 that is an external member. Connecting.
  • Each of the optical connecting portions 31a to 31c has a GRIN lens connected to the optical fiber end faces of optical cables 32a to 32c, which will be described later, and a cover glass that covers the surface of the GRIN lens.
  • the optical connection portion 31a and the optical connection portion 29a on the endoscope 2 side connect the optical cable 27a and the optical cable 32a when their connection surfaces come into contact with each other.
  • the optical connection part 31b and the optical connection part 29b connect the optical cable 27b and the optical cable 32b when their connection surfaces come into contact with each other.
  • the optical connection part 31c and the optical connection part 29c connect the optical cable 27c and the optical cable 32c when the connection surfaces contact each other.
  • the optical cables 32a to 32c transmit optical signals input to the corresponding optical connection portions 31a to 31c, respectively.
  • One of the divided optical signals divided by the dividing unit 28 passes through the optical cable 27a of the endoscope 2, the optical connecting unit 29a, the optical connecting unit 31a connected to the optical connecting unit 29a, and the optical cable 32a.
  • the route R1 is input to the coupling unit 33 described later.
  • the other one of the divided optical signals divided by the dividing unit 28 is input to the coupling unit 33 through a route R2 that passes through the optical cable 27b, the optical connection unit 29b, the optical connection unit 31b, and the optical cable 32b.
  • the remaining one of the divided optical signals divided by the dividing unit 28 is input to the coupling unit 33 through the optical cable 27c, the optical connection unit 29c, the optical connection unit 31c, and the route R3 that passes through the optical cable 32c.
  • the combining unit 33 combines the three divided optical signals transmitted by the optical cables 32a to 32c into one optical signal, and combines the combined optical signal Lb (second optical signal) with the optical cable 32 (fourth optical transmission unit). ).
  • the optical cable 32 is composed of one optical cable, transmits the optical signal Lb input from the coupling unit 33, and inputs the optical signal Lb to the optical receiving unit 34.
  • the optical receiver 34 receives the optical signal Lb transmitted by the optical cable 32, converts the received optical signal Lb into an electrical signal including light quantity information of the optical signal Lb, and detects the image processor 37a and the abnormality detection To the unit 35.
  • the converted electric signal is an electric signal including light quantity information of the optical signal Lb transmitted by the optical cable 32.
  • the optical receiver 34 receives the optical signal Lb and converts it into an electrical signal having an intensity corresponding to the amount of light of the received optical signal Lb, and a transimpedance amplifier (TIA) that converts the electrical signal output from the PD 34a into a current voltage. 34b.
  • TIA transimpedance amplifier
  • the abnormality detection unit 35 detects the presence / absence of abnormality in the connection state between the optical connection units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c based on the light amount information of the optical signal Lb transmitted by the optical cable 32.
  • the anomaly detection unit 35 includes an amplifier 35a that amplifies the electrical signal output from the TIA 34b, a filter 35b that removes a DC component, and the optical connection units 29a to 29c and the light based on the electrical signal Eb output from the filter 35b.
  • a determination unit 35c for determining whether there is an abnormality in the connection state with the connection units 31a to 31c.
  • the electric signal Eb is an electric signal including light quantity information in the optical signal Lb.
  • the determination unit 35c can acquire, on the processing device 3 side, an image in which the light amount of the optical signal Lb transmitted by the optical cable 32 is constant transmission quality of the optical signal (observable, diagnosing, and manipulating techniques in the endoscope system). If the amount of light (first amount of light) that can maintain a certain quality) is lower, it is determined that the connection state between the optical connection units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c is abnormal.
  • the determination unit 35c is connected to the optical connection units 29a to 29c and the optical connection unit based on the light amount information of the optical signal Lb included in the electrical signal Eb output from the amplifier 35a and the filter 35b after being converted by the optical reception unit 34. It is determined whether there is an abnormality in the connection state with 31a to 31c.
  • the abnormality detection unit 35 outputs the detection result to the control unit 36.
  • the control unit 36 is realized using a CPU or the like.
  • the control unit 36 controls the processing operation of each unit of the processing device 3.
  • the control unit 36 controls the operation of the processing device 3 by transferring instruction information and data to each component of the processing device 3.
  • the control unit 36 is connected to each component of the control unit 26 and the light source device 4 of the endoscope 2 via each cable, and the operations of the imaging unit 24, the light transmission unit 25, the control unit 26, and the light source device 4. Control is also performed.
  • the image processing unit 37 a performs predetermined signal processing on the image signal (electric signal) output from the light receiving unit 34, that is, the image signal generated by the imaging unit 24 under the control of the control unit 36. .
  • the image processing unit 37a performs optical black subtraction processing, gain adjustment processing, image signal synchronization processing, gamma correction processing, white balance (WB) adjustment processing, color matrix calculation processing, color reproduction processing, Various image processing including edge enhancement processing is performed.
  • the display control unit 37b generates a display image signal to be displayed on the display device 5 from the image signal processed by the image processing unit 37a.
  • the display image signal output to the display device 5 is, for example, a digital signal of SDI, DVI, HDMI (registered trademark) format or the like.
  • the display control unit 37b controls the optical connection under the control of the control unit 36.
  • the display device 5 is caused to display and output abnormality information indicating that the connection state between the units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c is abnormal.
  • the input unit 38 is realized by using an operation device such as a mouse, a keyboard, and a touch panel, and receives input of various instruction information of the endoscope system 1. Specifically, the input unit 38 inputs subject information (for example, ID, date of birth, name, etc.), identification information (for example, ID or examination corresponding item) of the endoscope 2, and various instruction information such as examination contents. Accept.
  • subject information for example, ID, date of birth, name, etc.
  • identification information for example, ID or examination corresponding item
  • various instruction information such as examination contents. Accept.
  • the storage unit 39 is realized by using a volatile memory or a nonvolatile memory, and stores various programs for operating the processing device 3 and the light source device 4.
  • the storage unit 39 temporarily records information being processed by the processing device 3.
  • the storage unit 39 stores the image signal captured by the imaging unit 24 and the image signal that has been subjected to image processing by the image processing unit 37a.
  • the storage unit 39 may be configured using a memory card or the like attached from the outside of the processing device 3.
  • the light source device 4 includes a light source unit 41, a light source control unit 42, and a light source driver 43.
  • the light source unit 41 is configured using, for example, a white light source composed of a white light LED or the like and an optical system such as a condenser lens.
  • the light source control unit 42 controls the light emission operation of the light source unit 41 by controlling the power supply by the light source driver 43 based on the control by the control unit 36 of the processing device 3.
  • the light source driver 43 supplies predetermined power to the light source unit 41 under the control of the light source control unit 42. Thereby, the light emitted from the light source unit 41 is illuminated onto the subject from the illumination window 21f of the distal end portion 21a of the insertion unit 21 via the connector 23b and the light guide cable 23c in the universal cord 23.
  • An imaging unit 24 is disposed in the vicinity of the illumination window 21f.
  • the optical signal Lb which is the basis of the determination in the determination unit 35c, is divided into three optical signals divided by the dividing unit 28 on the endoscope 2 side and transmitted through three routes R1 to R3, respectively.
  • the divided optical signals are optical signals that are combined into one by the combining unit 33 on the processing device 3 side.
  • the three routes R1 to R3 are configured by optical cables 27a to 27c, optical connection portions 29a to 29c, optical connection portions 31a to 31c, and optical cables 32a to 32c.
  • the electric signal Eb is a signal obtained by photoelectrically converting the optical signal Lb.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the intensity S of the electrical signal Eb and the light quantity Q of the optical signal Lb.
  • the intensity S of the electrical signal Eb and the light quantity Q of the optical signal Lb have a proportional relationship indicated by a straight line C, for example.
  • the straight line C reflects various coefficients in the PD 34a, TIA 34b, amplifier 35a, and filter 35b. Therefore, when the light quantity Q of the optical signal Lb decreases, the intensity S of the electrical signal Eb output from the filter 35b decreases accordingly.
  • connection states of the optical connection units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c is abnormal due to dirt, fogging, angular deviation, or the like on the connection surfaces of the optical connection units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c.
  • the light amount of the transmitted optical signal is attenuated and a transmission failure occurs.
  • the number of abnormal routes increases, the light quantity Q of the optical signal Lb combined with the optical signals transmitted along the entire routes R1 to R3 also attenuates, and the light quantity Q of the optical signal Lb falls below the predetermined light quantity Qt. As a result, the transmission quality of the optical signal cannot be kept constant.
  • the connection state is abnormal in any one of the optical connection units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c due to an angle deviation with respect to the optical path, and a constant transmission quality of the optical signal cannot be maintained.
  • the determination unit 35c and the optical connection units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c It is determined that the connection state with 31c is abnormal.
  • the strength St to be determined is stored in advance in the storage unit 39 or the like, and the determination unit 35c refers to the strength St stored in the storage unit 39 or the like and inputs the reference strength St and the filter 35b.
  • the intensity S of the electric signal Eb is compared to determine whether there is an abnormality in the connection state between the optical connection units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c.
  • the determination unit 35c has an abnormal connection state between the optical connection units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c.
  • the display control unit 37b indicates that the connection state between the optical connection units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c is abnormal under the control of the control unit 36.
  • the warning menu shown is displayed on the display device 5 (see arrow Yc in FIG. 3).
  • the warning menu displays not only that the connection state of the optical connection unit is abnormal but also that cleaning for removing dirt on the connection surfaces of the connectors 23a and 30 is necessary, thereby displaying the user. Prompt the connection surface to be cleaned.
  • the user of the endoscope system 1 can quickly recognize the connection abnormality between the optical connection units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c by checking the warning menu displayed on the display device 5, and the optical connection unit By performing cleaning or the like on the connection surfaces 29a to 29c and the optical connection portions 31a to 31c, the optical signal transmission failure can be solved at an early stage.
  • the determination unit 35c and the optical connection units 29a to 29c and the optical connection unit It is determined that the connection state with 31a to 31c is normal.
  • the control unit 36 can maintain the transmission state of the optical connection units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c in the display device 5 in a normal state and can maintain a constant transmission quality of the optical signal.
  • a normal menu or the like indicating that it can be started and continued is displayed.
  • the divided optical signals obtained by dividing the optical signal into three by the dividing unit 28 on the endoscope 2 side are transmitted through the three routes R1 to R3, respectively, and the transmitted three signals are transmitted.
  • the connection state between the optical connection units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c constituting the routes R1 to R3 By detecting the presence / absence of an abnormality, the presence / absence of an abnormality in the connection state between the optical connection units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c is automatically detected to realize an early solution of an optical signal transmission failure. Can do.
  • the abnormality detection unit 35 performs an abnormality detection process to confirm whether there is an abnormality in the connection state between the optical connection units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c.
  • the use of the endoscope 2 can be started in a state where the reliability of light transmission is ensured.
  • the abnormality detection unit 35 executes the abnormality detection process as needed to monitor the connection state between the optical connection units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c. Also good.
  • the abnormality detection unit 35 executes the abnormality detection process, thereby causing the optical signal transmission failure to occur with the optical connection units 29a to 29c. It is also possible to determine whether it is caused by the contamination of the connection surface with the optical connecting portions 31a to 31c or other components.
  • the optical signal is transmitted by being divided into a plurality of routes R1 to R3, there is a connection abnormality in a part of the optical connection units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c. Even in this case, it is possible to transmit an optical signal through another route.
  • the optical signal is transmitted by being distributed over three routes.
  • the light amount of the optical signal transmitted to the processing device 3 on the receiving side is only two thirds. Since a significant loss of the light amount of the optical signal can be suppressed, it is possible to transmit the optical signal without cleaning the optical contact portion, and the risk can be dispersed.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the abnormality determination process in the determination unit 35c, and is a diagram illustrating the relationship between the intensity S of the electrical signal Eb and the light amount Q of the optical signal Lb. As shown in FIG.
  • the determination unit 35c has a light amount higher than the light amount Qt and requires attention to a decrease in transmission quality of the optical signal (second light amount: in the endoscope system 1, Observation, diagnosis, and procedure are possible, but the light quantity Q of the optical signal Lb transmitted by the optical cable 32 is less than the light quantity Qc. In this case, it is determined that the connection state between the optical connection units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c may become abnormal.
  • the determination unit 35c connects the optical connection units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c when the intensity S of the electric signal Eb is lower than the intensity Sc corresponding to the light amount Qc of the optical signal Lb.
  • the display control unit 37b indicates that the connection state between the optical connection units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c may become abnormal under the control of the control unit 36.
  • the caution menu shown is displayed on the display device 5 (see arrow Yd in FIG. 4). As a result, the operator recognizes the possibility that the connection state will be abnormal, and can quickly respond to any abnormalities in the connection state by performing inspections etc. while paying attention to the connection state of the optical connection part. Can do.
  • the warning menu and the caution menu may display the actual attenuation rate together with the warning and caution.
  • FIG. 5 is a block diagram schematically illustrating the configuration of the endoscope system according to the second embodiment.
  • the endoscope system 201 has an endoscope 202 instead of the endoscope 2 of FIG. 2, and has a processing device 203 instead of the processing device 3.
  • the endoscope 202 includes a connector 223 a having an optical switch 228 instead of the dividing unit 28.
  • the optical switch 228 selects at least one of the three optical cables 27 a to 27 c under the control of the control unit 236 of the processing apparatus 203 described later, and connects the selected optical cable to the optical cable 27.
  • the processing apparatus 203 includes a connector 230 having an optical switch 233 instead of the coupling unit 33, an abnormality detection unit 235, and a control unit 236 (switch control unit).
  • the optical switch 233 is connected to the optical connection units 29a to 29c of the optical cable selected by the optical switch 228 in the optical cables 27a to 27c in the endoscope 202 among the three optical cables 32a to 32c under the control of the control unit 236 described later.
  • the optical cable provided with the optical connecting portions 31 a to 31 c is selected, and the selected optical cable is connected to the optical cable 32.
  • the anomaly detection unit 235 can acquire the light amount of the optical signal transmitted by the optical cable 32 on the processing device 203 side where the transmission quality of the optical signal is constant (observation, diagnosis, and procedure can be performed in the endoscope system 201). Quality) is below a predetermined threshold (first light quantity) that can be maintained, the optical connection portions 29a-29c at the optical cable base end selected by the optical switch 228 of the optical cables 27a-27c and the optical cables 32a-32c
  • the optical switch 233 detects that the connection state of the optical connection portions 31a to 31c at the tip of the optical cable selected is abnormal.
  • the abnormality detection unit 235 includes a determination unit 235c instead of the determination unit 35c in FIG.
  • the electrical signal output from the filter 35b is an electrical signal including light amount information in the optical signal transmitted by the optical cable 32. Therefore, when the intensity of the electrical signal output from the filter 35b is lower than the intensity corresponding to the above-described light amount threshold, the determination unit 235c selects the optical cable base selected by the optical switch 228 among the optical cables 27a to 27c. It is determined that the connection state between the optical connection units 29a to 29c at the end and the optical connection units 31a to 31c at the distal end of the optical cable selected by the optical switch 233 among the optical cables 32a to 32c is abnormal.
  • the control unit 236 has the same function as the control unit 36, and controls the optical switch 228 and the optical switch 233 to control switching of the optical cables to which the optical switch 228 and the optical switch 233 are connected, respectively.
  • the anomaly detection unit 235 controls the optical connection units 29a to 29c corresponding to the routes R1 to R3 selected by the optical switch 228 and the optical switch 233 according to the switching control of the optical switch 228 and the optical switch 233 by the control unit 236. And the presence or absence of an abnormality in the connection state between the optical connection units 31a to 31c.
  • the control unit 236 selects an optical switch 228 so as to select a route corresponding to the optical connection units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c in which the abnormality of the connection state is not detected by the abnormality detection unit 235 among the routes R1 to R3. And the optical switch 233 is controlled.
  • the determination unit 235c For each route R1 to R3, the determination unit 235c sequentially acquires the light amount of the optical signal transmitted through each route R1 to R3 and compares it with the light amount of the optical signal output from the light transmission unit 25 of the endoscope 202. Thus, the transmission rate of the optical signal is obtained. Then, the determination unit 235c obtains the threshold value of the transmission rate based on the light amount of the optical signal output from the light transmission unit 25 of the endoscope 202 and the above-described threshold value of the light amount of the optical signal.
  • the determination unit 235c actually determines the transmission rate of the optical signal based on the intensity of the electrical signal output from the filter 35b.
  • the control unit 236 causes the optical switch 228 to select the optical cable 27 a and connect it to the optical cable 27. Then, the control unit 236 causes the optical switch 233 to select the optical cable 32 a and connect it to the optical cable 32. Based on the intensity of the electrical signal output from the filter 35b and the intensity of the electrical signal corresponding to the light amount of the optical signal output from the optical transmission unit 25 of the endoscope 202, the determination unit 235c Obtain the signal transmission rate.
  • the control unit 236 connects the optical cable 27b to the optical cable 27 to the optical switch 228, connects the optical cable 32b to the optical cable 32 to the optical switch 233, and determines the determination unit.
  • 235c obtains the transmission rate of the optical signal in the route R2 based on the intensity of the electrical signal output from the filter 35b.
  • the control unit 236 connects the optical cable 27c to the optical cable 27 to the optical switch 228, connects the optical cable 32c to the optical cable 32 to the optical switch 233, and determines the determination unit 235c. Obtains the transmission rate of the optical signal in the route R3 based on the intensity of the electrical signal output from the filter 35b.
  • the transmission rate of the optical signal in each of the routes R1 to R3 is obtained as shown in the table T in FIG.
  • the transmission route selection control by the control unit 236 in this case will be described.
  • the determination unit 235c has a transmission rate of 100% in the route R1 among the routes R1 to R3, a transmission rate of 98% in the route R2, and a predetermined transmission rate threshold (for example, 50). %), It is determined that there is no abnormality in the optical connection.
  • the determination unit 235c determines that there is a connection abnormality in the optical connection unit and the like because the transmission rate is as low as 30% in the route R3 and is significantly below the predetermined transmission rate threshold.
  • the control unit 236 selects routes R1 and R2 having a high transmission rate in order to reliably maintain the transmission quality of the optical signal. Therefore, the control unit 236 causes the optical switch 228 to connect both the optical cables 27a and 27b to the optical cable 27, causes the optical switch 233 to connect both the optical cables 32a and 32b to the optical cable 32, and uses the routes R1 and R2 to Perform endoscopy.
  • the control unit 236 may select a single route, and in the example of FIG. 6, the route R1 with the highest transmission rate may be selected to perform endoscopy.
  • the second embodiment by providing a plurality of routes and controlling the optical switch, the amount of light of the optical signal transmitted through each route is acquired, and the amount of light is compared with a predetermined threshold value.
  • the optical signal is transmitted by selecting a route with a small amount of light loss based on the determination result of the determination unit 235c, the light with the optical signal loss suppressed to a minimum is selected. Signal transmission is possible.
  • the user can clean the optical connection surface by selecting a normal route that does not have a connection abnormality. Since the transmission process of the optical signal can be continued without performing it, the burden of cleaning by the user can be reduced.
  • the abnormality detection unit 235 performs an abnormality detection process for each of the routes R1 to R3, and an abnormality is recognized.
  • the use of the endoscope 202 can be started in a state where reliability of light transmission is ensured.
  • the abnormality detection process by the abnormality detection unit 235 can be performed during the still image generation process by pressing the release button even during the endoscopic examination.
  • the optical connection portion may be misaligned after the pre-use inspection.
  • control unit 236 uses the optical switch based on the abnormality detection results for the routes R1 to R3 by the abnormality detection unit 235 during the inspection. By controlling 228 and 233 to change to a route with the highest transmission rate, normal transmission processing of optical signals can be continued.
  • the dividing unit 28 and the optical switch 228 need only be capable of dividing an optical signal or selecting an optical cable. Therefore, the dividing unit 28 and the optical switch 228 do not necessarily have to be provided in the connectors 23a and 223a as shown in FIGS. The first stage is sufficient. Further, the coupling unit 33 and the optical switch 233 need only be capable of coupling optical signals or selecting an optical cable. Therefore, the coupling unit 33 and the optical switch 233 are not necessarily provided in the connectors 30 and 230 as shown in FIGS. The latter part is sufficient.
  • the medical endoscope systems 1 and 201 have been described as an example, but of course, the present invention can be applied not only to medical use but also to industrial endoscope systems. Further, the present invention is not limited to an endoscope system, and can be applied to a removable medical device.
  • FIG. 7 is a block diagram schematically illustrating a configuration of the optical communication system according to the third embodiment.
  • the optical communication system 301 includes a transmission device 302 that transmits an optical signal, and a reception device 303 that receives the optical signal transmitted by the transmission device 302.
  • the transmission device 302 and the reception device 303 are detachable.
  • the transmission device 302 includes a data storage unit 324 that stores information to be transmitted, an optical transmission unit 25, an optical cable 27, a connector 23a, an output unit 325 that outputs various types of information related to transmission processing of the transmission device 302, and the like.
  • a control unit 326 that controls the processing operation of each unit of the transmission apparatus 302, an input unit 328 that receives input of various instruction information of the transmission apparatus 302, and a memory 329 that stores various programs for operating the transmission apparatus 302. Prepare.
  • the reception device 303 includes a connector 30, an optical reception unit 34, an abnormality detection unit 35, an output unit 335 that outputs various information such as data received by the reception device 303 and detection results by the abnormality detection unit 35, and a reception device. 303, a control unit 336 that controls processing operations of each unit, a data processing unit 337 that processes received data, an input unit 338 that receives input of various instruction information of the receiving device 303, and a device for operating the receiving device 303 A storage unit 339 that stores various data such as various programs and received data.
  • the abnormality detection unit 35 detects the presence or absence of an abnormality in the connection state between the optical connection units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c, and therefore the optical communication system 301 of the third embodiment.
  • the optical connection units 29a to 29c and the optical connection units 31a to 31c are automatically detected for the presence or absence of an abnormal connection state, thereby realizing an early solution of optical signal transmission failure. can do.
  • FIG. 8 is a block diagram schematically illustrating another configuration of the optical communication system according to the third embodiment.
  • the transmission device 302A includes a connector 223a instead of the connector 23a.
  • the optical switch 228 of the connector 223a is controlled by the control unit 326A.
  • the receiving device 303 ⁇ / b> A includes a connector 230 and an abnormality detection unit 235 instead of the connector 30 and the abnormality detection unit 35.
  • the optical switch 233 of the connector 230 is controlled by the control unit 336A.
  • this optical communication system 301A by controlling the optical switches 228 and 233, the transmission rate of the optical signal transmitted through each of the routes R1 to R3 is obtained, and the loss of light amount is reduced. By selecting a small number of routes and transmitting an optical signal, it is possible to achieve the same effect as in the second embodiment.
  • an optical signal can be transmitted to four routes R1 to R4 by a split system.
  • an optical cable (not shown) extending from the dividing portion 28 and an optical connection portion 29d at the base end of the optical cable are added to the connector 23a, and an optical connection portion 31d is connected to the connector 30.
  • an optical cable (not shown) in which the optical connecting portion 31d is provided at the distal end and the proximal end is connected to the coupling portion 33 may be added.
  • the optical connection portions 29a to 29d of the optical signal transmission side connector 23a and the optical connection portions 31a to 31c of the optical signal reception side connector 30 are connected to the routes R1 to R3. Accordingly, the case of corresponding to 1: 1 has been described as an example, but the present invention is not limited to this.
  • each of the transmitting connector 23a and the receiving connector 30 is provided with optical connection sections 29 and 31 each composed of a plurality of optical connecting sections, so that one transmission-side light is provided. It is also possible to adopt a configuration in which an optical signal is input from the connection unit 29a to the plurality of optical connection units 31a and 31b on the reception side. Also, as shown in FIG.
  • the enlarged light Lh is output from one optical connection unit 29a on the transmission side, and optical signals are input to the four optical connection units 31a to 31d on the reception side. You can also. Of the four optical connection portions 29a to 29d of the transmission-side connector 23a, only the optical connection portion 29a is normal, and among the four optical connection portions 31a to 31d on the reception side, three of the optical connection portions 31b to 31d. If one of them is normal, an optical signal may be input from the optical connection unit 29a to the three optical connection units 31b to 31d to compensate for the transmission of the optical signal.
  • the case where the warning menu and the caution menu are displayed on the display device 5 to notify the operator of the abnormality in the connection state of the optical connection unit has been described as an example.
  • an audio output device may be provided in each of the processing devices 3, 203, 303, and 303A, and audio information indicating that the optical connection unit is abnormal or that an abnormality may occur may be output from the audio output device.
  • an LED lamp for anomaly notification or caution notification may be provided, and when there is an abnormality in the optical connection portion, it may be lit or blinked.
  • the execution program for each process executed by the abnormality detection units 35, 235 and other components is a file in an installable format or an executable format, and is a CD-ROM, flexible disk. It may be configured to be recorded on a computer-readable recording medium such as a CD-R or DVD, stored on a computer connected to a network such as the Internet, and downloaded via the network. It may be configured to provide. Further, it may be configured to be provided or distributed via a network such as the Internet.

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Abstract

 内視鏡システム1において、内視鏡2は、光ケーブル27、光接続部29a~29cを有する光ケーブル27a~27c、および、光ケーブル27で伝送された光信号を分割して光ケーブル27a~27cの少なくとも一つに入力する分割部28を備え、処理装置3は、光接続部31a~31cを有する光ケーブル32a~32c、光ケーブル32a~32cが伝送した光信号を結合可能である結合部33、結合部33が入力した光信号を伝送する光ケーブル32、および、光ケーブル32によって伝送された光信号の光量情報をもとに光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態の異常の有無を検出する異常検出部35を備える。

Description

光通信システム、および、内視鏡システム
 本発明は、光信号の通信を行う光通信システムおよび内視鏡システムに関する。
 従来、医療分野においては、患者等の被検体の臓器を観察する際に内視鏡システムが用いられている。内視鏡システムは、例えば先端に撮像素子が設けられ、可撓性を有する細長形状をなし、被検体の体腔内に挿入される挿入部を有する内視鏡と、ケーブルおよびコネクタ(接続部)を介して挿入部に接続して撮像素子が撮像した体内画像の画像処理を行い、体内画像を表示装置に表示させる処理装置と、を備える。
 近年、より鮮明な画像観察を可能とする高画素数の撮像素子が開発されており、内視鏡への高画素数の撮像素子の使用が検討されている。また、内視鏡の被検体への導入のしやすさを考慮し、挿入部の細径化が求められている。さらに、挿入部の細径化を実現しながら、撮像素子と処理装置との間で大容量の信号を高速に伝送するために、レーザ光を用いて信号を伝送する光伝送システムの採用が内視鏡システムでも検討されている(例えば、特許文献1を参照)。
特開2008-36356号公報
 通常、処理装置と内視鏡とは、分離可能であって、それぞれの接続部同士で接続される。このため、内視鏡システムでは、光信号に変換した画像信号を、挿入部先端から処理装置まで1本の光ケーブルで伝送することができず、複数の光ケーブルをそれぞれの接続部の接続面同士を接触させることで接続して伝送している。この場合、光が通る接続部の接続面に汚れや曇りがある場合や、接続部の光の進路に対する角度ずれがあった場合には、光信号が減衰して光信号の伝送不良が生じるため、光伝送路における接続部の異常の有無を検出することが求められていた。
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光伝送路における接続部の異常の有無を検出することができる光通信システムおよび内視鏡システムを提供することを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる光通信システムは、光信号を送信する送信装置と、前記送信装置に対して脱着可能であって前記送信装置によって送信された光信号を受信する受信装置と、を備えた光通信システムであって、前記送信装置は、一つの光伝送路から成り、光信号が入力される第1の光伝送部と、各基端にそれぞれ送信側光接続部が設けられた複数の光伝送路で構成される第2の光伝送部と、前記第1の光伝送部で伝送された光信号を分割可能であり、分割した光信号を前記第2の光伝送部の少なくともいずれか一つの光伝送路に入力する分割部と、を備え、前記受信装置は、前記送信側光接続部に光学的に接続可能である受信側光接続部が各先端に設けられた複数の光伝送路で構成され、前記受信側光接続部から入力された光信号を伝送する第3の光伝送部と、前記第3の光伝送部が伝送した光信号を結合可能である結合部と、一つの光伝送路から成り、前記結合部から入力された光信号を伝送する第4の光伝送部と、前記第4の光伝送部によって伝送された光信号の光量情報をもとに前記送信側光接続部と前記受信側光接続部との接続状態の異常の有無を検出する異常検出部と、を備えることを特徴とする。
 また、本発明にかかる光通信システムは、前記分割部は、前記第1の光伝送部で伝送された第1の光信号を分割して、前記第2の光伝送部の各光伝送路に分割光信号を入力し、前記第3の光伝送部の各光伝送路は、それぞれ対応する前記送信側光接続部および前記受信側光接続部を介して入力された各分割光信号を伝送し、前記結合部は、前記第3の光伝送部の各光伝送路が伝送した各分割光信号を一つに結合して、結合した第2の光信号を前記第4の光伝送部に入力し、前記異常検出部は、前記第4の光伝送部によって伝送された第2の光信号の光量が、光信号の一定の伝送品質を保持できる第1の光量を下回る場合に、前記送信側光接続部と前記受信側光接続部との接続状態が異常であることを検出することを特徴とする。
 また、本発明にかかる光通信システムは、前記異常検出部は、前記第2の光信号の光量が、前記第1の光量よりも高い第2の光量を下回る場合に、前記送信側光接続部と前記受信側光接続部との接続状態が異常となるおそれがあることを検出することを特徴とする。
 また、本発明にかかる光通信システムは、前記分割部は、前記第2の光伝送部のうちの少なくとも一つの光伝送路を選択し、該選択した光伝送路を前記第1の光伝送部に接続する第1の光スイッチであり、前記結合部は、前記第3の光伝送部のうち、前記第2の光伝送部において前記第1の光スイッチが選択した光伝送路の前記送信側光接続部と接続する前記受信側光接続部が設けられた光伝送路を選択し、該選択した光伝送路を前記第4の光伝送部に接続する第2の光スイッチであり、前記異常検出部は、前記第4の光伝送部によって伝送された光信号の光量が、光信号の一定の伝送品質を保持できる第1の光量を下回る場合には、前記第2の光伝送部における前記第1の光スイッチが選択した光伝送路の前記送信側光接続部と、前記第3の光伝送部における前記第2の光スイッチが選択した光伝送路の前記受信側光接続部と、の接続状態が異常であることを検出することを特徴とする。
 また、本発明にかかる光通信システムは、前記第1の光スイッチおよび前記第2の光スイッチを制御して、前記第1の光スイッチおよび前記第2の光スイッチがそれぞれ接続する光伝送路の切り替えを制御するスイッチ制御部をさらに備え、前記異常検出部は、前記スイッチ制御部による、前記第1の光スイッチおよび前記第2の光スイッチの切り替え制御に応じて、前記第1の光スイッチおよび前記第2の光スイッチによって選択されている光伝送路に対応した前記送信側光接続部と前記受信側光接続部との接続状態の異常の有無を検出し、前記スイッチ制御部は、前記異常検出部によって接続状態の異常が検出されない前記送信側光接続部と前記受信側光接続部とに対応する光伝送路を選択するように前記第1の光スイッチおよび前記第2の光スイッチを制御することを特徴とする。
 また、本発明にかかる光通信システムは、前記受信装置は、前記第4の光伝送部によって伝送された光信号を、該光信号における光量情報を含む電気信号に変換する電気信号変換部をさらに備え、前記異常検出部は、前記電気信号変換部によって変換された電気信号に含まれる前記第4の光伝送部によって伝送された光信号の光量情報をもとに、前記送信側光接続部と前記受信側光接続部との接続状態の異常の有無を検出することを特徴とする。
 また、本発明にかかる光通信システムは、前記異常検出部による検出結果を出力する出力部をさらに備えたことを特徴とする。
 また、本発明にかかる内視鏡システムは、被検体内に挿入されて前記被検体内を撮像する内視鏡装置と、前記内視鏡装置が脱着可能に装着される処理装置とを備えた内視鏡システムであって、前記内視鏡装置は、行列状に配置する複数の画素を有し、光が照射された被写体からの光を光電変換して画像信号を生成する撮像部と、前記画像信号を光信号に変換する光信号変換部と、一つの光伝送路から成り、光信号が入力される第1の光伝送部と、各基端にそれぞれ送信側光接続部が設けられた複数の光伝送路で構成される第2の光伝送部と、前記第1の光伝送部で伝送された光信号を分割可能であり、分割した光信号を前記第2の光伝送部の少なくともいずれか一つの光伝送路に入力する分割部と、を備え、前記処理装置は、前記送信側光接続部に光学的に接続可能である受信側光接続部が各先端に設けられた複数の光伝送路で構成され、前記受信側光接続部から入力された光信号を伝送する第3の光伝送部と、前記第3の光伝送部が伝送した光信号を結合可能である結合部と、一つの光伝送路から成り、前記結合部から入力された光信号を伝送する第4の光伝送部と、前記第4の光伝送部によって伝送された光信号の光量情報をもとに前記送信側光接続部と前記受信側光接続部との接続状態の異常の有無を検出する異常検出部と、前記第4の光伝送部によって伝送された前記光信号をもとに前記画像信号を処理する画像処理部と、を備えたことを特徴とする。
 本発明によれば、送信側に、単数の第1の光伝送部と、各基端にそれぞれ送信側光接続部が設けられた複数の光伝送路で構成される第2の光伝送部と、第1の光伝送部で伝送された光信号を分割可能であり、分割した光信号を第2の光伝送部の少なくともいずれか一つの光伝送路に入力する分割部と、を備え、受信側に、受信側光接続部が各先端に設けられた複数の光伝送路で構成され、受信側光接続部から入力された光信号を伝送する第3の光伝送部と、第3の光伝送部が伝送した光信号を結合可能である結合部と、結合部から入力された光信号を伝送する単数の第4の光伝送部と、第4の光伝送部によって伝送された光信号の光量情報をもとに送信側光接続部と受信側光接続部との接続状態の異常の有無を検出する異常検出部と、を備えることによって、光伝送路における接続部の異常の有無を検出することができる。
図1は、本発明の実施の形態1にかかる内視鏡システムの概略構成を示す模式図である。 図2は、図1に示す内視鏡システムの構成を模式的に示すブロック図である。 図3は、図2のフィルタから出力される電気信号の強度と結合部から出力された光信号の光量との関係を示す図である。 図4は、図2のフィルタから出力される電気信号の強度と結合部から出力された光信号の光量との関係を示す図である。 図5は、実施の形態2にかかる内視鏡システムの構成を模式的に示すブロック図である。 図6は、図5に示す判断部が求めた各ルートの伝送率を示すテーブルの一例を示す図である。 図7は、実施の形態3にかかる光通信システムの構成を模式的に示すブロック図である。 図8は、実施の形態3にかかる光通信システムの他の構成を模式的に示すブロック図である。 図9は、他の実施の形態における送信側の光接続部と受信側の光接続部との他の例を示す図である。 図10は、他の実施の形態における送信側の光接続部と受信側の光接続部との他の例を示す図である。 図11は、他の実施の形態における送信側の光接続部と受信側の光接続部との他の例を示す図である。
 以下の説明では、本発明を実施するための形態(以下、「実施の形態」という)として、内視鏡システムについて説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。
(実施の形態1)
 図1は、本発明の実施の形態1にかかる内視鏡システムの概略構成を示す模式図である。図1に示すように、本実施の形態にかかる内視鏡システム1は、被検体内に導入され、被検体の体内を撮像して被検体内の画像信号を生成する内視鏡2(スコープ)と、内視鏡2が撮像した画像信号に所定の画像処理を施すとともに内視鏡システム1の各部を制御する処理装置3と、内視鏡2の照明光を生成する光源装置4と、処理装置3による画像処理後の画像信号を画像表示する表示装置5と、を備える。
 内視鏡2は、被検体内に挿入される挿入部21と、挿入部21の基端部側であって術者が把持する操作部22と、操作部22より延伸する可撓性のユニバーサルコード23と、を備える。
 挿入部21は、照明ファイバ(ライトガイドケーブル)、電気ケーブルおよび光ケーブル(光伝送路)等を用いて実現される。挿入部21は、被検体内を撮像する撮像素子を内蔵した撮像部を有する先端部21aと、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部21bと、湾曲部21bの基端部側に設けられた可撓性を有する可撓管部21cと、を有する。先端部21aには、照明レンズを介して被検体内を照明する照明光が出射する照明窓、被検体内を撮像する観察窓、処理具用チャンネルを連通する開口部21dおよび送気・送水用ノズル(図示せず)が設けられている。
 操作部22は、湾曲部21bを上下方向および左右方向に湾曲させる湾曲ノブ22aと、被検体の体腔内に生体鉗子、レーザメス等の処置具が挿入される処置具挿入部22bと、処理装置3、光源装置4、送気装置、送水装置および送ガス装置等の周辺機器の操作を行う複数のスイッチ部22cと、を有する。処置具挿入部22bから挿入された処置具は、内部に設けられた処置具用チャンネルを経て挿入部21先端の開口部21dから表出する。
 ユニバーサルコード23は、照明ファイバ、電気ケーブルおよび光ケーブル等を用いて構成される。ユニバーサルコード23は、基端で分岐しており、分岐した一方の端部がコネクタ23aであり、他方の端部がコネクタ23bである。コネクタ23aは、処理装置3のコネクタ30に対して着脱自在である。コネクタ23bは、光源装置4に対して着脱自在である。ユニバーサルコード23は、光源装置4から出射された照明光を、コネクタ23b、操作部22および可撓管部21cを介して先端部21aに伝播する。ユニバーサルコード23は、先端部21aに備わる撮像部が撮像した画像信号を、処理装置3に伝送する。
 処理装置3は、内視鏡2の先端部21aの撮像部が撮像した被検体内の画像信号に対して、所定の画像処理を施す。処理装置3は、ユニバーサルコード23を介して内視鏡2の操作部22におけるスイッチ部22cから送信された各種の指示信号に基づいて、内視鏡システム1の各部を制御する。
 光源装置4は、光を発する光源や、集光レンズ等を用いて構成される。光源装置4は、処理装置3の制御のもと、光源から光を発し、コネクタ23bおよびユニバーサルコード23の照明ファイバを介して接続された内視鏡2へ、被写体である被検体内に対する照明光として供給する。
 表示装置5は、液晶または有機EL(Electro Luminescence)を用いた表示ディスプレイ等を用いて構成される。表示装置5は、映像ケーブル51を介して処理装置3によって所定の画像処理が施された画像を含む各種情報を表示する。これにより、術者は、表示装置5が表示する画像(体内画像)を見ながら内視鏡2を操作することにより、被検体内の所望の位置の観察および性状を判定することができる。
 つぎに、図1で説明した内視鏡2、処理装置3および光源装置4の構成について説明する。図2は、内視鏡システム1の構成を模式的に示すブロック図である。
 内視鏡2は、先端部21aに、撮像部24、光送信部25(光信号変換部)、および、制御部26を有する。また、先端部21aには、光源装置4から、コネクタ23bを経由して、延伸するライトガイドケーブル23cの先端が位置する。ライトガイドケーブル23cの先端には、照明レンズ21eが設けられる。光源装置4から発せられた光は、ライトガイドケーブル23cを介して、挿入部21の先端部21aの照明窓21fから被写体に照明される。
 撮像部24は、光学系24aと、受光部24bと、読み出し部24cと、アナログフロントエンド(AFE)部24dとを有する。撮像部24は、例えば、CCD撮像素子あるいはCMOS撮像素子を備える。
 光学系24aは、一または複数のレンズを用いて構成され、画角を変化させる光学ズーム機能および焦点を変化させるフォーカス機能を有する。
 受光部24bは、受光面に、光が照射された被写体からの光を受光し、受光した光を光電変換して画像信号を生成する複数の画素が行列状に配置される。受光部24bの受光面側には、光学系24aが配置される。
 読み出し部24cは、受光部24bの複数の画素が生成した画像信号を読み出す。読み出し部24cが読み出した画像信号は、電気信号(アナログ)である。
 AFE部24dは、読み出し部24cが読み出した画像信号の電気信号に対して、ノイズ除去や、A/D変換などを行う。AFE部24dは、電気信号(アナログ)に含まれるノイズ成分の低減、出力レベルの維持のための電気信号の増幅率(ゲイン)の調整、および、アナログの電気信号のA/D変換を行う。撮像部24が生成した画像信号は、光送信部25、光ケーブル27(第1の光伝送部)、および、コネクタ23aを介して、処理装置3に出力される。
 光送信部25は、AFE部24dが出力した画像信号の電気信号(デジタル)を、光信号に変換して、該変換した光信号を光ケーブル27に出力する。光送信部25は、レーザダイオード(LD)25bに電流を供給することによってLD25bの駆動を制御するLDドライバ25aと、AFE部24dが出力した画像信号の電気信号を光信号(レーザ光)に変換するLD25bと、を有する。
 制御部26は、処理装置3から受信した制御信号にしたがって、撮像部24、および、光送信部25の動作を制御する。
 光ケーブル27は、一つの光伝送路から成り、LD25bが変換した画像信号の光信号Laを、後述するコネクタ部23aにおける分割部28に伝送する。
 内視鏡2は、コネクタ23aに、分割部28、複数の光ケーブルで構成される光ケーブル27a~27c(第2の光伝送部)、および、光接続部29a~29c(送信側光接続部)を有する。
 分割部28は、光ケーブル27によって伝送された画像信号の光信号La(第1の光信号)を、三分割し、分割した各分割光信号を、光ケーブル27a~27cにそれぞれ入力する。光ケーブル27a~27cは、分割部28によってそれぞれ分割された分割光信号を、伝送する。光接続部29a~29cは、各光ケーブル27a~27cの出力側端部である基端に設けられており、外部部材である処理装置3側のそれぞれ対応する光接続部31a~31cと分離可能に接続する。各光接続部29a~29cは、それぞれ対応する各光ケーブル27a~27cの光ファイバ端面と接続するGRINレンズと、このGRINレンズ表面を覆うカバーガラスとを有する。
 次に、処理装置3について説明する。処理装置3は、コネクタ30、光ケーブル32、光受信部34、異常検出部35、制御部36、画像処理部37a、表示制御部37b、入力部38、および、記憶部39を有する。
 コネクタ30は、光接続部31a~31c(受信側光接続部)と、複数の光ケーブルで構成された光ケーブル32a~32c(第3の光伝送部)と、結合部33とを有する。
 光接続部31a~31cは、それぞれ対応する光ケーブル32a~32cの入力側端部である先端に設けられ、外部部材である内視鏡2のコネクタ部23aにおける光接続部29a~29cと分離可能に接続する。各光接続部31a~31cは、後述する光ケーブル32a~32cの光ファイバ端面と接続するGRINレンズと、このGRINレンズ表面を覆うカバーガラスとを有する。光接続部31aと内視鏡2側の光接続部29aとは、互いの接続面同士が接触することによって、光ケーブル27aと光ケーブル32aとを接続する。光接続部31bと光接続部29bとは、互いの接続面同士が接触することによって、光ケーブル27bと光ケーブル32bとを接続する。光接続部31cと光接続部29cとは、互いの接続面同士が接触することによって、光ケーブル27cと光ケーブル32cとを接続する。
 光ケーブル32a~32cは、それぞれ対応する光接続部31a~31cに入力された光信号を伝送する。分割部28において分割された分割光信号のうちの一つは、内視鏡2の光ケーブル27a、光接続部29a、該光接続部29aと接続した光接続部31a、および、光ケーブル32aを経由するルートR1で、後述する結合部33に入力される。分割部28において分割された分割光信号のうちの他の一つは、光ケーブル27b、光接続部29b、光接続部31b、および、光ケーブル32bを経由するルートR2で、結合部33に入力される。分割部28において分割された分割光信号の残りの一つは、光ケーブル27c、光接続部29c、光接続部31c、および、光ケーブル32cを経由するルートR3で、結合部33に入力される。
 結合部33は、光ケーブル32a~32cが伝送した三つの分割光信号を一つの光信号に結合して、結合した光信号Lb(第2の光信号)を、光ケーブル32(第4の光伝送部)に入力する。光ケーブル32は、一つの光ケーブルから成り、結合部33から入力された光信号Lbを伝送し、光受信部34に入力する。
 光受信部34は、光ケーブル32によって伝送された光信号Lbを受信し、該受信した光信号Lbを、該光信号Lbの光量情報を含む電気信号に変換して、画像処理部37aおよび異常検出部35に出力する。この変換後の電気信号は、光ケーブル32によって伝送された光信号Lbの光量情報を含む電気信号である。
 光受信部34は、光信号Lbを受信して該受信した光信号Lbの光量に応じた強度の電気信号に変換するPD34aと、PD34aが出力した電気信号を電流電圧変換するトランスインピーダンスアンプ(TIA)34bと、を備える。
 異常検出部35は、光ケーブル32によって伝送された光信号Lbの光量情報をもとに、光接続部29a~29cと、光接続部31a~31cとの接続状態の異常の有無を検出する。異常検出部35は、TIA34bから出力された電気信号を増幅する増幅器35aと、DC成分を除去するフィルタ35bと、フィルタ35bから出力された電気信号Ebをもとに光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態の異常の有無を判断する判断部35cとを備える。電気信号Ebは、光信号Lbにおける光量情報を含む電気信号である。
 判断部35cは、光ケーブル32によって伝送された光信号Lbの光量が、光信号の一定の伝送品質(内視鏡システムにおいて、観察、診断、手技が可能な画像を処理装置3側で取得可能である品質)を保持できる光量(第1の光量)を下回る場合に、光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態が異常であると判断する。判断部35cは、光受信部34によって変換された後に増幅器35aおよびフィルタ35bから出力された電気信号Ebに含まれる光信号Lbの光量情報をもとに、光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態の異常の有無を判断する。異常検出部35は、検出結果を制御部36に出力する。
 制御部36は、CPU等を用いて実現される。制御部36は、処理装置3の各部の処理動作を制御する。制御部36は、処理装置3の各構成に対する指示情報やデータの転送等を行うことによって、処理装置3の動作を制御する。制御部36は、各ケーブルを介して内視鏡2の制御部26および光源装置4の各構成部位に接続されており、撮像部24、光送信部25、制御部26および光源装置4の動作についても制御を行う。
 画像処理部37aは、制御部36の制御のもと、光受信部34から出力された画像信号(電気信号)、すなわち、撮像部24によって生成された画像信号に対し、所定の信号処理を行う。画像処理部37aは、この画像信号に対して、オプティカルブラック減算処理、ゲイン調整処理、画像信号の同時化処理、ガンマ補正処理、ホワイトバランス(WB)調整処理、カラーマトリクス演算処理、色再現処理およびエッジ強調処理等を含む各種画像処理を行う。
 表示制御部37bは、画像処理部37aが処理した画像信号から、表示装置5に表示させるための表示用画像信号を生成する。表示装置5に出力される表示用画像信号は、例えば、SDI,DVI,HDMI(登録商標)形式等のデジタル信号である。また、異常検出部35が光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態の異常を検出した場合には、表示制御部37bは、制御部36の制御のもと、光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態が異常である旨を示す異常情報を、表示装置5に表示出力させる。
 入力部38は、マウス、キーボードおよびタッチパネル等の操作デバイスを用いて実現され、内視鏡システム1の各種指示情報の入力を受け付ける。具体的には、入力部38は、被検体情報(例えばID、生年月日、名前等)、内視鏡2の識別情報(例えばIDや検査対応項目)および検査内容等の各種指示情報の入力を受け付ける。
 記憶部39は、揮発性メモリや不揮発性メモリを用いて実現され、処理装置3および光源装置4を動作させるための各種プログラムを記憶する。記憶部39は、処理装置3の処理中の情報を一時的に記録する。記憶部39は、撮像部24によって撮像された画像信号、および、画像処理部37aによって画像処理が行われた画像信号を記憶する。記憶部39は、処理装置3の外部から装着されるメモリカード等を用いて構成されてもよい。
 次に、光源装置4について説明する。光源装置4は、光源部41と、光源制御部42と、光源ドライバ43とを備える。
 光源部41は、例えば、白色光LED等で構成される白色光光源と、集光レンズなどの光学系とを用いて構成される。
 光源制御部42は、処理装置3の制御部36による制御に基づき、光源ドライバ43による電力供給を制御して光源部41の発光動作を制御する。
 光源ドライバ43は、光源制御部42の制御のもと、光源部41に所定の電力を供給する。これにより、光源部41から発せられた光は、コネクタ23bおよびユニバーサルコード23内のライトガイドケーブル23cを介して挿入部21の先端部21aの照明窓21fから被写体に照明される。なお、照明窓21f近傍には、撮像部24が配置される。
 次に、判断部35cによる光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態に対する判断処理について説明する。判断部35cにおける判断の基となる光信号Lbは、内視鏡2側の分割部28で三つに分割された光信号が、それぞれ三つのルートR1~R3で伝送され、伝送された三つの分割光信号が、処理装置3側の結合部33で一つに結合された光信号である。この三つのルートR1~R3は、光ケーブル27a~27c、光接続部29a~29c、光接続部31a~31cおよび光ケーブル32a~32cによって構成される。また、電気信号Ebは、この光信号Lbを光電変換した信号である。
 図3は、電気信号Ebの強度Sと光信号Lbの光量Qとの関係を示す図である。図3に示すように、電気信号Ebの強度Sと光信号Lbの光量Qとは、例えば、直線Cで示される比例関係を有する。この直線Cは、PD34a、TIA34b、増幅器35aおよびフィルタ35bにおける各種係数を反映させたものである。したがって、光信号Lbの光量Qが低下すると、これにともない、フィルタ35bから出力された電気信号Ebの強度Sも低下するという関係を有する。
 光接続部29a~29cおよび光接続部31a~31cの接続面における汚れや曇り、角度ずれなどによって、光接続部29a~29cおよび光接続部31a~31cのいずれかにおいて接続状態に異常が起こると、接続状態に異常が起こった光接続部を経由するルートでは、伝送される光信号の光量が減衰して伝送不良が発生する。そして、異常が発生したルートが増えると、ルートR1~R3全体で伝送される光信号を結合した光信号Lbの光量Qも減衰していき、光信号Lbの光量Qが所定の光量Qtを下回ると、光信号の伝送品質を一定に保持ができない状態になってしまう。このため、フィルタ35bから出力された電気信号Ebの強度Sが、光量Qtに対応する強度Stを下回る場合は、光接続部の接続面の光が通る部分の汚れや曇り、光接続部での光の進路に対する角度ずれなどによって、光接続部29a~29cおよび光接続部31a~31cのいずれかにおいて、接続状態に異常が起こり、光信号の一定の伝送品質の保持ができない状態であるといえる。
 したがって、判断部35cは、フィルタ35bから出力された電気信号Ebの強度Sが、光信号の一定の伝送品質を保持できる強度Stを下回る場合に、光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態が異常であると判断する。この判断対象となる強度Stは、予め記憶部39等に保持されており、判断部35cは、記憶部39等に保持された強度Stを参照して、参照した強度Stと、フィルタ35bから入力された電気信号Ebの強度Sとを比較し、光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態の異常の有無を判断する。判断部35cは、フィルタ35bから入力された電気信号Ebの強度Sが強度Stを下回る場合には、光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態のいずれかが異常であると判断する。
 この異常検出部35における判断結果を受けて、表示制御部37bは、制御部36の制御のもと、光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態が異常である旨を示す警告メニューを、表示装置5に表示出力させる(図3の矢印Yc参照)。例えば、警告メニューには、光接続部の接続状態が異常である旨以外にも、コネクタ23a,30の接続面の汚れ等を除去するためのクリーニングが必要である旨も表示することによって、ユーザに接続面のクリーニングを促す。内視鏡システム1のユーザは、表示装置5に表示された警告メニューを確認することによって、光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続異常を迅速に認識でき、光接続部29a~29c、光接続部31a~31cの各接続面のクリーニング等を行うことによって、光信号の伝送不良を早期に解決できる。
 また、判断部35cは、フィルタ35bから出力された電気信号Ebの強度Sが、光信号の一定の伝送品質を保持できる強度St以上である場合には、光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態は正常であると判断する。この場合には、制御部36は、表示装置5に、光接続部29a~29cおよび光接続部31a~31cの接続状態は、正常で光信号の一定の伝送品質を保持でき、内視鏡検査の開始および継続が可能であることを示す正常メニュー等の表示を行わせる。
 このように、実施の形態1においては、内視鏡2側の分割部28で光信号を三つに分割した分割光信号を、それぞれ三つのルートR1~R3で伝送し、伝送された三つの分割光信号を処理装置3側の結合部33で一つに結合した光信号Lbを基に、ルートR1~R3を構成する光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態の異常の有無を検出することによって、光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態の異常の有無を自動的に検出して、光信号の伝送不良の早期解決を実現することができる。
 例えば、内視鏡システム1では、使用前点検において、異常検出部35が異常検出処理を行い光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態の異常の有無を確認することによって、光伝送の信頼性を確保した状態で内視鏡2の使用を開始できる。もちろん、内視鏡システム1では、使用中においても、異常検出部35が異常検出処理を随時実行することによって、光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態を監視してもよい。また、内視鏡システム1の使用中において光信号の伝送不良が生じた場合に、異常検出部35が異常検出処理を実行することによって、光信号の伝送不良が、光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとにおける接続面の汚れ等に起因するものか、あるいは、それ以外の構成部位に起因するものであるかを判別することも可能である。
 また、実施の形態1においては、複数のルートR1~R3に分割して光信号を伝送しているため、光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの一部に接続異常があった場合でも、他のルートでの光信号の伝送が可能である。例えば、図2の例では、光信号を三つのルートに分散させて伝送している。図2の例において、ルートR1~R3のいずれか一つに異常があった場合であっても、受信側である処理装置3に伝送される光信号の光量は3分の2となるのみで光信号の光量の大幅な損失は抑制できるため、光接点部のクリーニングをしなくても光信号の伝送が可能となり、リスク分散を図ることができる。
 なお、判断部35cは、電気信号Ebの強度Sを、光信号の一定の伝送品質の保持が可能である光信号の光量Qtに対応する電気信号の強度Stと比較した場合について説明したが、もちろんこれに限らない。図4は、判断部35cにおける異常判断処理を説明するための図であり、電気信号Ebの強度Sと光信号Lbの光量Qとの関係を示す図である。図4に示すように、判断部35cは、光量Qtよりも高い光量であって、光信号の伝送品質の低下に対して注意を要する光量Qc(第2の光量:内視鏡システム1において、観察、診断、手技が可能であるが、ノイズが発生している画像の光量に対応する)に対しても判断を行い、光ケーブル32が伝送した光信号Lbの光量Qが、この光量Qcを下回る場合に、光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態が異常となるおそれがあると判断する。
 具体的には、判断部35cは、電気信号Ebの強度Sが、光信号Lbの光量Qcに対応する強度Scを下回る場合に、光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態が異常となるおそれがあると判断する。そして、この判断結果を受けて、表示制御部37bは、制御部36の制御のもと、光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態が異常となるおそれがある旨を示す注意メニューを表示装置5に表示出力させる(図4の矢印Yd参照)。これによって、操作者は、接続状態が異常となるおそれを認識し、光接続部の接続状態に留意しながら検査等を行うことによって、接続状態に異常が発生した場合にも迅速に対応することができる。また、警告メニューや注意メニューには、警告や注意とともに、実際の減衰率も併せて表示してもよい。
(実施の形態2)
 次に、実施の形態2について説明する。図5は、実施の形態2にかかる内視鏡システムの構成を模式的に示すブロック図である。
 図5に示すように、実施の形態2にかかる内視鏡システム201は、図2の内視鏡2に代えて内視鏡202を有し、処理装置3に代えて処理装置203を有する。
 内視鏡202は、分割部28に代えて光スイッチ228を有するコネクタ223aを備える。光スイッチ228は、後述する処理装置203の制御部236の制御によって、三つの光ケーブル27a~27cのうちの少なくとも一つの光ケーブルを選択し、該選択した光ケーブルを光ケーブル27に接続する。
 処理装置203は、結合部33に代えて光スイッチ233を有するコネクタ230と、異常検出部235と、制御部236(スイッチ制御部)とを有する。
 光スイッチ233は、後述する制御部236の制御によって、三つの光ケーブル32a~32cのうち、内視鏡202における光ケーブル27a~27cにおいて光スイッチ228が選択した光ケーブルの光接続部29a~29cと接続する光接続部31a~31cが設けられた光ケーブルを選択し、該選択した光ケーブルを光ケーブル32に接続する。
 異常検出部235は、光ケーブル32によって伝送された光信号の光量が、光信号の一定の伝送品質(内視鏡システム201において、観察、診断、手技が可能な処理装置203側で取得可能である品質)を保持できる所定の閾値(第1の光量)を下回る場合には、光ケーブル27a~27cのうち光スイッチ228が選択した光ケーブル基端の光接続部29a~29cと、光ケーブル32a~32cのうちの光スイッチ233が選択した光ケーブル先端の光接続部31a~31cと、の接続状態が異常であることを検出する。異常検出部235は、図2の判断部35cに代えて、判断部235cを有する。フィルタ35bから出力された電気信号は、光ケーブル32によって伝送された光信号における光量情報を含む電気信号である。このため、判断部235cは、フィルタ35bから出力された電気信号の強度が、前述した光量の閾値に対応する強度を下回る場合には、光ケーブル27a~27cのうちの光スイッチ228が選択した光ケーブル基端の光接続部29a~29cと、光ケーブル32a~32cのうちの光スイッチ233が選択した光ケーブル先端の光接続部31a~31cと、の接続状態が異常であると判断する。
 制御部236は、制御部36と同様の機能を有するとともに、光スイッチ228および光スイッチ233を制御して、光スイッチ228および光スイッチ233がそれぞれ接続する光ケーブルの切り替えを制御する。異常検出部235は、制御部236による、光スイッチ228および光スイッチ233の切り替え制御に応じて、光スイッチ228および光スイッチ233によって選択されているルートR1~R3に対応した光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態の異常の有無を検出する。制御部236は、ルートR1~R3のうち、異常検出部235によって接続状態の異常が検出されない光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとに対応するルートを選択するように光スイッチ228および光スイッチ233を制御する。
 次に、判断部235cにおける光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態に対する判断処理の一例について説明する。判断部235cは、ルートR1~R3ごとに、各ルートR1~R3で伝送される光信号の光量を順次取得し、内視鏡202の光送信部25から出力された光信号の光量と比較することによって、光信号の伝送率を取得する。そして、判断部235cは、内視鏡202の光送信部25から出力された光信号の光量と、前述した光信号の光量の閾値とをもとに、伝送率の閾値を求め、取得した各伝送率が、一定の伝送品質を保持できる伝送率の閾値を下回る場合には、光接続部の接続異常等によって光信号の光量が減衰しており、伝送品質の保持が難しいものと判断する。判断部235cは、実際には、フィルタ35bから出力された電気信号の強度をもとに光信号の伝送率を求める。
 まず、ルートR1の光信号の伝送率を求める場合について説明する。この場合、制御部236は、光スイッチ228に対して、光ケーブル27aを選択させて、光ケーブル27と接続させる。そして、制御部236は、光スイッチ233に対して、光ケーブル32aを選択させて、光ケーブル32と接続させる。判断部235cは、フィルタ35bから出力された電気信号の強度と、内視鏡202の光送信部25から出力された光信号の光量に対応する電気信号の強度とを基に、ルートR1における光信号の伝送率を求める。続いて、ルートR2の光信号の伝送率を求める場合には、制御部236は、光スイッチ228に光ケーブル27bを光ケーブル27に接続させ、光スイッチ233に光ケーブル32bを光ケーブル32に接続させ、判断部235cは、フィルタ35bから出力された電気信号の強度を基に、ルートR2における光信号の伝送率を求める。さらに、ルートR3の光信号の伝送率を求める場合には、制御部236は、光スイッチ228に光ケーブル27cを光ケーブル27に接続させ、光スイッチ233に光ケーブル32cを光ケーブル32に接続させ、判断部235cは、フィルタ35bから出力された電気信号の強度を基にルートR3における光信号の伝送率を求める。
 この結果、各ルートR1~R3における光信号の伝送率が、例えば、図6のテーブルTのように求められる。この場合における、制御部236による伝送ルート選択制御について説明する。図6に示すように、判断部235cは、ルートR1~R3のうちのルートR1では伝送率が100%であり、ルートR2では伝送率が98%であり、所定の伝送率の閾値(例えば50%)を超えているため、光接続部に異常はないと判断する。これに対し、判断部235cは、ルートR3では、伝送率が30%と低く、所定の伝送率の閾値を大きく下回っているため、光接続部の接続異常等があるものと判断する。この判断部235cによる判断結果をもとに、制御部236は、光信号の伝送品質を確実に保持するために、伝送率が高いルートR1,R2を選択する。したがって、制御部236は、光スイッチ228に光ケーブル27a,27bの双方を光ケーブル27に接続させ、光スイッチ233に光ケーブル32a,32bの双方を光ケーブル32に接続させ、ルートR1,R2を用いて、内視鏡検査を行う。制御部236は、もちろん単数のルートを選択してもよく、図6の例では、最も伝送率が高いルートR1を選択して、内視鏡検査を行ってもよい。
 このように、実施の形態2では、複数のルートを設け、光スイッチを制御することによって、各ルートで伝送される光信号の光量をそれぞれ取得し、該光量と所定の閾値とを比較することによって、光伝送路における光接続部の異常の有無を検出することができる。さらに、実施の形態2によれば、判断部235cの判断結果をもとに、光量の損失が少ないルートを選択して光信号の伝送を行うため、光信号の損失を最小限に抑制した光信号の伝送が可能となる。そして、実施の形態2によれば、一部の光接続部に汚れ等による接続異常があった場合でも、接続異常がない正常なルートを選択することによって、ユーザが光接続面のクリーニング等を行わずとも光信号の伝送処理を継続できるため、ユーザによるクリーニングの負担を軽減することができる。
 実施の形態2では、実施の形態1と同様に、使用前点検において、制御部236の制御のもと、異常検出部235が各ルートR1~R3のそれぞれに対する異常検出処理を行い、異常が認められないルートを選択することによって、光伝送の信頼性を確保した状態で内視鏡202の使用を開始できる。もちろん、内視鏡システム201では、内視鏡検査中においても、レリーズボタン押圧による静止画像生成処理の間に、異常検出部235による異常検出処理の実行も可能である。使用前点検後に光接続部の角度ずれなどが起こる場合があるが、この場合も、検査中における異常検出部235による各ルートR1~R3に対する異常検出結果をもとに、制御部236が光スイッチ228,233を制御して伝送率が最も高いルートに変更することで、光信号の正常な伝送処理を継続できる。
 なお、分割部28および光スイッチ228は、光信号の分割あるいは光ケーブルの選択ができればよいため、図2および図5のように必ずしもコネクタ23a,223aに設けずともよく、光接続部29a~29cの前段であれば足りる。また、結合部33および光スイッチ233は、光信号の結合あるいは光ケーブルの選択ができればよいため、図2および図5のように必ずしもコネクタ30,230に設けずともよく、光接続部31a~31cの後段であれば足りる。
 また、本実施の形態1,2では、医療用の内視鏡システム1,201を例に説明したが、もちろん、医療用に限らず、工業用の内視鏡システムにも適用可能であり、また、内視鏡システムに限らず、脱着式の医療機器にも適用可能である。
(実施の形態3)
 次に、実施の形態3について説明する。実施の形態3では、実施の形態1を光通信システムに適用した例について説明する。図7は、実施の形態3にかかる光通信システムの構成を模式的に示すブロック図である。
 図7に示すように、実施の形態3にかかる光通信システム301は、光信号を送信する送信装置302と、送信装置302によって送信された光信号を受信する受信装置303と、を備える。送信装置302のコネクタ23aが、送信装置302のコネクタ30と脱着可能に接続することによって、送信装置302と受信装置303とは脱着可能である。
 送信装置302は、送信対象の情報を記憶するデータ記憶部324と、光送信部25と、光ケーブル27と、コネクタ23aと、送信装置302の送信処理等に関する各種情報を出力する出力部325と、送信装置302の各部の処理動作を制御する制御部326と、送信装置302の各種指示情報の入力を受け付ける入力部328と、送信装置302を動作させるための各種プログラムを記憶するメモリ329と、を備える。
 受信装置303は、コネクタ30と、光受信部34と、異常検出部35と、受信装置303が受信したデータや異常検出部35による検出結果等の各種情報を出力する出力部335と、受信装置303の各部の処理動作を制御する制御部336と、受信したデータを処理するデータ処理部337と、受信装置303の各種指示情報の入力を受け付ける入力部338と、受信装置303を動作させるための各種プログラムや受信したデータ等の各種データを記憶する記憶部339と、を備える。
 異常検出部35は、実施の形態1と同様に、光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態の異常の有無を検出するため、本実施の形態3の光通信システム301においても、実施の形態1と同様に、光接続部29a~29cと光接続部31a~31cとの接続状態の異常の有無を自動的に検出して、光信号の伝送不良の早期解決を実現することができる。
 もちろん、実施の形態2を光通信システムに適用することも可能である。図8は、実施の形態3にかかる光通信システムの他の構成を模式的に示すブロック図である。図8に示す光通信システム301Aでは、送信装置302Aは、コネクタ23aに代えて、コネクタ223aを有する。コネクタ223aの光スイッチ228は、制御部326Aによって制御される。また、受信装置303Aは、コネクタ30および異常検出部35に代えて、コネクタ230および異常検出部235を有する。コネクタ230の光スイッチ233は、制御部336Aによって制御される。この光通信システム301Aにおいても、実施の形態2と同様に、光スイッチ228,233を制御することによって、各ルートR1~R3で伝送される光信号の伝送率をそれぞれ取得し、光量の損失が少ないルートを選択して、光信号の伝送を行うことによって、実施の形態2と同様の効果を奏することが可能になる。
(その他の実施の形態)
 実施の形態1~3においては、三つのルートR1~R3に分割して光信号を伝送した例について説明したが、分割数は三つに限らず、複数であればよく、分割数に応じて、光ケーブルおよび光接続部を設ければ足りる。図9に示すように、例えば、光信号を4本のルートR1~R4に分割システムで伝送することもできる。この場合には、ルートR4に対応させて、コネクタ23aに、分割部28から延伸する光ケーブル(不図示)と、光ケーブル基端に光接続部29dとを追加し、コネクタ30に、光接続部31dと、光接続部31dが先端に設けられ基端が結合部33に接続する光ケーブル(不図示)とを追加すればよい。
 また、実施の形態1~3では、光信号の送信側のコネクタ23aの光接続部29a~29dと、光信号の受信側のコネクタ30の光接続部31a~31cが、各ルートR1~R3に応じて、それぞれ1:1に対応している場合を例に説明したが、もちろん、これに限らない。例えば、図10に示すように、送信側のコネクタ23aと受信側のコネクタ30とのそれぞれに、複数の光接続部で構成される光接続部群29,31を設け、送信側の一つの光接続部29aから、受信側の複数の光接続部31a,31bに光信号が入力される構成を取ることも可能である。また、図11に示すように、送信側の一つの光接続部29aから、拡大光Lhを出力させて、受信側の四つの光接続部31a~31dに光信号が入力されるようにすることもできる。また、送信側のコネクタ23aの四つの光接続部29a~29dのうち、光接続部29aのみが正常であり、受信側の四つの光接続部31a~31dのうち光接続部31b~31dの三つが正常である場合には、光接続部29aから、三つの光接続部31b~31dに光信号を入力させて、光信号の伝送を補償してもよい。
 また、本実施の形態1~3では、警告メニューや注意メニューを表示装置5に表示出力させて操作者に光接続部の接続状態の異常を報知する場合を例に説明したが、もちろん、これに限らない。例えば、音声出力装置を処理装置3,203,303,303Aに設け、光接続部が異常である旨や異常が起こるおそれがある旨を示す音声情報を音声出力装置から出力させてもよい。また、異常報知あるいは注意報知のためのLEDランプを設け、光接続部に異常等がある場合には、点灯、点滅させてもよい。
 また、本実施の形態にかかる異常検出部35,235、並びに、他の構成部で実行される各処理に対する実行プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD-ROM、フレキシブルディスク、CD-R、DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよく、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。
 1,201 内視鏡システム
 2,202 内視鏡
 3,203 処理装置
 4 光源装置
 5 表示装置
 21 挿入部
 21a 先端部
 21b 湾曲部
 21c 可撓管部
 21d 開口部
 21e 照明レンズ
 21f 照明窓
 22 操作部
 22a 湾曲ノブ
 22b 処置具挿入部
 22c スイッチ部
 23 ユニバーサルコード
 23a,23b,30,223a,230 コネクタ
 23c ライトガイドケーブル
 24 撮像部
 24a 光学系
 24b 受光部
 24c 読み出し部
 24d AFE部
 25 光送信部
 25a LDドライバ
 25b LD
 26,36,236,326,336,336A 制御部
 27,27a~27c,32,32a~32c 光ケーブル
 28 分割部
 29a~29c,31a~31c 光接続部
 33 結合部
 34 光受信部
 34a PD
 34b TIA
 35 異常検出部
 35a 増幅器
 35b フィルタ
 35c 判断部
 37a 画像処理部
 37b 表示制御部
 38,338 入力部
 39,339 記憶部
 41 光源部
 42 光源制御部
 43 光源ドライバ
 51 映像ケーブル
 228,233 光スイッチ
 301,301A 光通信システム
 302,302A 送信装置
 303,303A 受信装置
 324 データ記憶部
 325,335 出力部
 337 データ処理部

Claims (8)

  1.  光信号を送信する送信装置と、前記送信装置に対して脱着可能であって前記送信装置によって送信された光信号を受信する受信装置と、を備えた光通信システムであって、
     前記送信装置は、
     一つの光伝送路から成り、光信号が入力される第1の光伝送部と、
     各基端にそれぞれ送信側光接続部が設けられた複数の光伝送路で構成される第2の光伝送部と、
     前記第1の光伝送部で伝送された光信号を分割可能であり、分割した光信号を前記第2の光伝送部の少なくともいずれか一つの光伝送路に入力する分割部と、
     を備え、
     前記受信装置は、
     前記送信側光接続部に光学的に接続可能である受信側光接続部が各先端に設けられた複数の光伝送路で構成され、前記受信側光接続部から入力された光信号を伝送する第3の光伝送部と、
     前記第3の光伝送部が伝送した光信号を結合可能である結合部と、
     一つの光伝送路から成り、前記結合部から入力された光信号を伝送する第4の光伝送部と、
     前記第4の光伝送部によって伝送された光信号の光量情報をもとに前記送信側光接続部と前記受信側光接続部との接続状態の異常の有無を検出する異常検出部と、
     を備えることを特徴とする光通信システム。
  2.  前記分割部は、前記第1の光伝送部で伝送された第1の光信号を分割して、前記第2の光伝送部の各光伝送路に分割光信号を入力し、
     前記第3の光伝送部の各光伝送路は、それぞれ対応する前記送信側光接続部および前記受信側光接続部を介して入力された各分割光信号を伝送し、
     前記結合部は、前記第3の光伝送部の各光伝送路が伝送した各分割光信号を一つに結合して、結合した第2の光信号を前記第4の光伝送部に入力し、
     前記異常検出部は、前記第4の光伝送部によって伝送された第2の光信号の光量が、光信号の一定の伝送品質を保持できる第1の光量を下回る場合に、前記送信側光接続部と前記受信側光接続部との接続状態が異常であることを検出することを特徴とする請求項1に記載の光通信システム。
  3.  前記異常検出部は、前記第2の光信号の光量が、前記第1の光量よりも高い第2の光量を下回る場合に、前記送信側光接続部と前記受信側光接続部との接続状態が異常となるおそれがあることを検出することを特徴とする請求項2に記載の光通信システム。
  4.  前記分割部は、前記第2の光伝送部のうちの少なくとも一つの光伝送路を選択し、該選択した光伝送路を前記第1の光伝送部に接続する第1の光スイッチであり、
     前記結合部は、前記第3の光伝送部のうち、前記第2の光伝送部において前記第1の光スイッチが選択した光伝送路の前記送信側光接続部と接続する前記受信側光接続部が設けられた光伝送路を選択し、該選択した光伝送路を前記第4の光伝送部に接続する第2の光スイッチであり、
     前記異常検出部は、前記第4の光伝送部によって伝送された光信号の光量が、光信号の一定の伝送品質を保持できる第1の光量を下回る場合には、前記第2の光伝送部における前記第1の光スイッチが選択した光伝送路の前記送信側光接続部と、前記第3の光伝送部における前記第2の光スイッチが選択した光伝送路の前記受信側光接続部と、の接続状態が異常であることを検出することを特徴とする請求項1に記載の光通信システム。
  5.  前記第1の光スイッチおよび前記第2の光スイッチを制御して、前記第1の光スイッチおよび前記第2の光スイッチがそれぞれ接続する光伝送路の切り替えを制御するスイッチ制御部をさらに備え、
     前記異常検出部は、前記スイッチ制御部による、前記第1の光スイッチおよび前記第2の光スイッチの切り替え制御に応じて、前記第1の光スイッチおよび前記第2の光スイッチによって選択されている光伝送路に対応した前記送信側光接続部と前記受信側光接続部との接続状態の異常の有無を検出し、
     前記スイッチ制御部は、前記異常検出部によって接続状態の異常が検出されない前記送信側光接続部と前記受信側光接続部とに対応する光伝送路を選択するように前記第1の光スイッチおよび前記第2の光スイッチを制御することを特徴とする請求項4に記載の光通信システム。
  6.  前記受信装置は、
     前記第4の光伝送部によって伝送された光信号を、該光信号における光量情報を含む電気信号に変換する電気信号変換部をさらに備え、
     前記異常検出部は、前記電気信号変換部によって変換された電気信号に含まれる前記第4の光伝送部によって伝送された光信号の光量情報をもとに、前記送信側光接続部と前記受信側光接続部との接続状態の異常の有無を検出することを特徴とする請求項1に記載の光通信システム。
  7.  前記異常検出部による検出結果を出力する出力部をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の光通信システム。
  8.  被検体内に挿入されて前記被検体内を撮像する内視鏡装置と、前記内視鏡装置が脱着可能に装着される処理装置とを備えた内視鏡システムであって、
     前記内視鏡装置は、
     行列状に配置する複数の画素を有し、光が照射された被写体からの光を光電変換して画像信号を生成する撮像部と、
     前記画像信号を光信号に変換する光信号変換部と、
     一つの光伝送路から成り、光信号が入力される第1の光伝送部と、
     各基端にそれぞれ送信側光接続部が設けられた複数の光伝送路で構成される第2の光伝送部と、
     前記第1の光伝送部で伝送された光信号を分割可能であり、分割した光信号を前記第2の光伝送部の少なくともいずれか一つの光伝送路に入力する分割部と、
     を備え、
     前記処理装置は、
     前記送信側光接続部に光学的に接続可能である受信側光接続部が各先端に設けられた複数の光伝送路で構成され、前記受信側光接続部から入力された光信号を伝送する第3の光伝送部と、
     前記第3の光伝送部が伝送した光信号を結合可能である結合部と、
     一つの光伝送路から成り、前記結合部から入力された光信号を伝送する第4の光伝送部と、
     前記第4の光伝送部によって伝送された光信号の光量情報をもとに前記送信側光接続部と前記受信側光接続部との接続状態の異常の有無を検出する異常検出部と、
     前記第4の光伝送部によって伝送された前記光信号をもとに前記画像信号を処理する画像処理部と、
     を備えたことを特徴とする内視鏡システム。
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