WO2016151893A1

WO2016151893A1 - 内視鏡システム

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Publication number: WO2016151893A1
Application number: PCT/JP2015/076516
Authority: WO
Inventors: 啓介筒井; 文行大河; 博之宇佐美
Original assignee: オリンパス株式会社
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2016-09-29
Also published as: EP3138469A1; US9775498B2; EP3138469A4; CN106455953B; JP6013650B1; JPWO2016151893A1; US20170095141A1; CN106455953A

Abstract

　内視鏡システム１は、ヘッド部４ａと、コネクタ部４ｃと、ＣＣＵ５と有する。ヘッド部４ａは、第１のテストパターン信号を生成するテスト信号生成部１２を有する。コネクタ部４ｃは、第１のテストパターンと同じパターン信号である第２のテストパターン信号を生成するテスト信号生成部２２と、第１のテストパターン信号と第２のテストパターン信号とを比較した比較結果を出力する第１の比較回路と、第３のテストパターン信号を生成するテスト信号生成部２４とを有する。ＣＣＵ５は、第３のテストパターンと同じパターン信号である第４のテストパターン信号を生成する津と信号生成部３２と、第３のテストパターン信号と第４のテストパターン信号とを比較した比較結果を出力する第２の比較回路とを有する。

Description

内視鏡システム

　本発明は、内視鏡システムに関し、特に、ビットエラーレート試験を行うことが可能な内視鏡システムに関するものである。

　従来、体腔内等へ細長の内視鏡を挿入して被検部位の観察や各種処置を行う内視鏡を備えた内視鏡システムが広く用いられている。このような内視鏡システムとして、例えば、特開２００２－１９９２９１号公報には、内視鏡の接眼部に固体撮像素子を有するヘッド分離型カメラ装置（カメラヘッド）が装着された内視鏡システムが開示されている。

　このカメラヘッドは、固体撮像素子が内蔵され、内視鏡の接眼部に接続されるヘッド部と、ヘッド部から延出する電気ケーブルと、電気ケーブルの基端部に設けられたコネクタ部とにより構成され、このコネクタ部を介してカメラコントロールユニットあるいはビデオプロセッサに着脱自在で接続される。カメラコントロールユニットには、カメラヘッドに内蔵された固体撮像素子からの撮像信号が入力される。そして、カメラコントロールユニットは、入力された撮像信号に所定の画像処理を施し、接続されているモニタに出力することで、内視鏡画像をモニタに表示する。

　近年、医療用のカメラヘッドでは、固体撮像素子の高画素化とともに駆動周波数が高速化し、出力する映像データ量が増え、カメラコントロールユニットへ映像を伝送する速度レートも高まる方向へと進化している。一方、カメラコントロールユニットは、カメラヘッドからの撮像信号を接続されているモニタの性能に合わせるように、映像信号の拡大／縮小処理、エリアを切り出す等の画像処理を施し、モニタに出力する。

　しかしながら、従来のカメラヘッドでは、ヘッド部の撮像素子で撮像された撮像信号をカメラコントロールユニットに送信する際に、撮像信号に外乱ノイズ等が混入することで、伝送エラーが発生する虞があった。このような伝送エラーが発生した場合、ヘッド部からコネクタ部への伝送時にエラーがあるのか、コネクタ部からカメラコントロールユニットへの伝送時にエラーがあるのか判定することができなかった。また、ケーブルの特性劣化（極端な場合は断線や短絡）による伝送エラーが発生する虞も想定される。このような伝送エラーが発生した場合、どの箇所で発生しているかを切り分ける適切な手段が従来のカメラヘッドでは実現できていなかった。

　そこで、本発明は、伝送エラーが発生した場合、エラーが発生している個所を確実に判別することができる内視鏡システムを提供することを目的とする。

　本発明の一態様の内視鏡システムは、撮像素子を有するヘッド部と、前記ヘッド部とケーブルを介して一体的に接続されたコネクタ部とを有するヘッド分離型カメラ装置と、前記コネクタ部を介して前記ヘッド分離型カメラ装置と着脱自在な信号処理装置とを有する内視鏡システムであって、前記ヘッド部は、第１のテストパターン信号を生成する第１のテストパターン生成部と、前記第１のテストパターン生成部で生成された前記第１のテストパターン信号を前記ケーブルを介して送信する第１の送信部と、を有し、前記コネクタ部は、前記第１の送信部から送信された前記第１のテストパターン信号を受信する第１の受信部と、前記第１の受信部で受信された前記第１のテストパターン信号から所定のデータパターンを検出し、第１の生成開始信号を出力する第１の検出回路と、前記第１の生成開始信号に基づいて前記第１のテストパターンと同じパターン信号である第２のテストパターン信号を生成する第２のテストパターン生成部と、前記第１のテストパターン信号と前記第２のテストパターン信号とを比較した比較結果を出力する第１の比較回路と、第３のテストパターン信号を生成する第３のテストパターン生成部と、前記第３のテストパターン生成部で生成された前記第３のテストパターン信号を送信する第２の送信部と、を有し、前記信号処理装置は、前記第２の送信部から送信された前記第３のテストパターン信号を受信する第２の受信部と、前記第２の受信部で受信された前記第３のテストパターン信号から所定のデータパターンを検出し、第２の生成開始信号を出力する第２の検出回路と、前記第２の生成開始信号に基づいて前記第３のテストパターンと同じパターン信号である第４のテストパターン信号を生成する第４のテストパターン生成部と、前記第３のテストパターン信号と前記第４のテストパターン信号とを比較した比較結果を出力する第２の比較回路と、を有する。コネクタ部はヘッド部へテストパターン信号を送信するように指示する制御信号の生成回路を有する。ヘッド部は前記制御信号に基づき、送信信号を映像信号とテストパターン信号とで切り替える選択回路を有する。

第１の実施形態に係る内視鏡システムの構成を示す図である。第１の実施形態に係る内視鏡システムのカメラヘッド及びカメラコントロールユニットの詳細な回路構成を示す図である。コンペア部２１の詳細な回路構成を説明するための図である。比較回路におけるコンペア試験の開始動作の例を説明するための図である。比較回路におけるコンペア試験のテスト合格（Pass）時における終了動作の例を説明するための図である。比較回路におけるコンペア試験のテスト不合格（Fail）時における終了動作の例を説明するための図である。第２の実施形態に係る内視鏡システムのカメラヘッド及びカメラコントロールユニットの詳細な回路構成を示す図である。コネクタ部４ｄの構成を説明するための図である。ツイストペアケーブルの構成について説明するための図である。同軸ケーブルの構成について説明するための図である。

　以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態に係る内視鏡システムの構成を示す図であり、図２は、第１の実施形態に係る内視鏡システムのカメラヘッド及びカメラコントロールユニットの詳細な回路構成を示す図である。

　図１に示すように、内視鏡システム１は、例えば光学式の内視鏡２と、この内視鏡２の接眼部３に着脱自在に接続されるカメラヘッド４と、カメラヘッド４が着脱自在に接続されるカメラコントロールユニット（以下、ＣＣＵという）５と、内視鏡２に照明光を供給する光源装置６と、ＣＣＵ５の後述する画像処理部で生成された映像信号が入力されて観察画像を表示するモニタ７と、後述するコンペア試験の開始の指示、コンペア試験の結果の表示、及び、コンペア試験の結果の記録等を行うパーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）８とを有して構成されている。

　パソコン８は、コンペア試験の結果等を表示する表示部８ａと、コンペア試験の開始の指示等を行うためのキーボード８ｂ及びマウス８ｃとを有する。また、パソコン８は、コンペア試験の結果を記録する図示しない記録部を有する。

　ヘッド分離型カメラ装置としてのカメラヘッド４は、接眼部３に接続されるヘッド部４ａと、ヘッド部４ａから延出するケーブル４ｂと、ケーブル４ｂの基端部に設けられたコネクタ部４ｃとを有する。カメラヘッド４は、このコネクタ部４ｃを介してＣＣＵ５に接続される。

　なお、内視鏡２には、カメラヘッド４が接続されるものとして説明するが、例えば、拡大率等の仕様が異なる他のカメラヘッドも接続することができる。また、ＣＣＵ５には、医療機器である手術具等も接続することができる。

　図２に示すように、ヘッド部４ａは、ＣＭＯＳセンサにより構成される撮像素子１０と、制御信号受信部１１と、テスト信号生成部１２と、切替部１３と、パラシリ／ＬＶＤＳ送信部１４とを有して構成されている。なお、撮像素子１０は、ＣＭＯＳセンサに限定されることなく、ＣＣＤセンサ等であってもよい。

　また、コネクタ部４ｃは、シリパラ／ＬＶＤＳ受信部２０と、コンペア部２１と、テスト信号生成部２２と、制御信号送受信部２３と、テスト信号生成部２４と、切替部２５と、パラシリ／ＬＶＤＳ送信部２６とを有して構成されている。

　また、ＣＣＵ５は、シリパラ／ＬＶＤＳ受信部３０と、コンペア部３１と、テスト信号生成部３２と、制御信号送受信部３３と、画像処理部３４と、ＣＣＵ制御部３５とを有して構成されている。

　光源装置６からの照明光は、図示しないライトガイドを介して内視鏡２に伝送され、挿入部内の図示しないライトガイドを介して、挿入部の先端面から被写体に照射される。被写体からの戻り光は、ヘッド部４ａの撮像素子１０により撮像される。撮像素子１０により撮像された撮像信号は、切替部１３に出力される。

　切替部１３は、通常の内視鏡観察時には、撮像素子１０からの撮像信号を、コネクタ部４ｃのパラシリ／ＬＶＤＳ送信部１４に出力する。なお、切替部１３は、後述するコンペア試験を実施する場合、制御信号受信部１１からの切替信号に基づいて、テスト信号生成部１２により生成されたテスト信号をパラシリ／ＬＶＤＳ送信部１４に出力する。

　パラシリ／ＬＶＤＳ送信部１４は、入力された撮像信号をパラレルからシリアルに変換し、ＬＶＤＳ（低電圧差動信号）としてシリパラ／ＬＶＤＳ受信部２０に送信する。シリパラ／ＬＶＤＳ受信部２０は、受信した撮像信号をシリアルからパラレルに変換し、切替部２５に出力する。

　切替部２５は、通常の内視鏡観察時には、シリパラ／ＬＶＤＳ受信部２０からの撮像信号をパラシリ／ＬＶＤＳ送信部２６に出力する。なお、切替部２５は、後述するコンペア試験を実施する場合、制御信号送受信部２３からの切替信号に基づいて、テスト信号生成部２４により生成されたテスト信号をパラシリ／ＬＶＤＳ送信部２６に出力する。

　パラシリ／ＬＶＤＳ送信部２６は、入力された撮像信号をパラレルからシリアルに変換し、ＬＶＤＳとしてシリパラ／ＬＶＤＳ受信部３０に送信する。シリパラ／ＬＶＤＳ受信部３０は、受信した撮像信号をシリアルからパラレルに変換し、画像処理部３４に出力する。

　画像処理部３４は、入力された撮像信号に所定の画像処理を施して映像信号を生成し、生成した映像信号をモニタ７に出力することで、モニタ７に観察画像を表示する。

　ここで、ヘッド部４ａとコネクタ部４ｃとの間のデータ伝送のコンペア試験の手順の一例について説明する。

　まず、ユーザがパソコン８のキーボード８ｂまたはマウス８ｃを操作し、パソコン８からＣＣＵ制御部３５にコンペア試験開始を指示するコマンドを送信する。ＣＣＵ制御部３５は、パソコン８から送信されたコマンドを制御信号送受信部３３に送信する。制御信号送受信部３３は、ＣＣＵ制御部３５から送信されたコマンドをコネクタ部４ｃの制御信号送受信部２３に送信し、制御信号送受信部２３は、制御信号送受信部３３から送信されたコマンドをヘッド部４ａの制御信号受信部１１に送信する。

　ヘッド部４ａの制御信号受信部１１は、コンペア試験開始を指示するコマンドを受信すると、テスト信号生成部１２にテスト信号発生開始信号を送信するとともに、切替部１３にテスト信号送信モードに切り替えるための切替信号を送信する。第１のテストパターン生成部としてのテスト信号生成部１２は、テスト信号発生開始信号が入力されると、ビットエラーレート試験を行うためのテスト信号を生成し、切替部１３に出力する。

　切替部１３は、制御信号受信部１１から切替信号が入力されると、テスト信号生成部１２により生成されたテスト信号をパラシリ／ＬＶＤＳ送信部１４に出力する。第１の送信部としてのパラシリ／ＬＶＤＳ送信部１４は、切替部１３から入力されたテスト信号をパラレルからシリアルに変換し、ＬＶＤＳとしてコネクタ部４ｃのシリパラ／ＬＶＤＳ受信部２０に送信する。

　第１の受信部としてのシリパラ／ＬＶＤＳ受信部２０は、パラシリ／ＬＶＤＳ送信部１４からのテスト信号を受信し、シリアルからパラレルに変換し、コンペア部２１に出力する。コンペア部２１は、入力されたテスト信号から所定のデータパターンを検出すると、テスト信号生成部２２にテスト信号の生成を開始する生成開始信号を出力する。第２のテストパターン生成部としてのテスト信号生成部２２は、生成開始信号が入力されると、テスト信号生成部１２で生成されたテスト信号と同じパターン信号であるテスト信号を生成し、生成したテスト信号をコンペア部２１に出力する。

　コンペア部２１は、シリパラ／ＬＶＤＳ受信部２０からのテスト信号と、テスト信号生成部２２からのテスト信号とを比較し、比較結果を制御信号送受信部２３に出力する。比較結果が一致している場合、すなわち、シリパラ／ＬＶＤＳ受信部２０からのテスト信号と、テスト信号生成部２２からのテスト信号とが一致している場合、ヘッド部４ａとコネクタ部４ｃとの間のデータ伝送にエラーがないと判定される。一方、比較結果が一致していない場合、すなわち、シリパラ／ＬＶＤＳ受信部２０からのテスト信号と、テスト信号生成部２２からのテスト信号とが一致していない場合、ヘッド部４ａとコネクタ部４ｃとの間のデータ伝送にエラーがあると判定される。

　制御信号送受信部２３は、コンペア部２１からの比較結果をＣＣＵ５の制御信号送受信部３３を送信する。制御信号送受信部３３は、受信した比較結果をＣＣＵ制御部３５に送信する。パソコン８は、ＣＣＵ制御部３５にアクセスすることで比較結果を取得し、取得した比較結果を表示部８ａに表示したり、メモリ等の記録部に記録する。

　次に、コネクタ部４ｃとＣＣＵ５との間のデータ伝送のコンペア試験の手順の一例について説明する。

　まず、ユーザがパソコン８のキーボード８ｂまたはマウス８ｃを操作し、パソコン８からＣＣＵ制御部３５にコンペア試験開始を指示するコマンドを送信する。ＣＣＵ制御部３５は、パソコン８から送信されたコマンドを制御信号送受信部３３に送信し、制御信号送受信部３３は、ＣＣＵ制御部３５から送信されたコマンドをコネクタ部４ｃの制御信号送受信部２３に送信する。

　コネクタ部４ｃの制御信号送受信部２３は、コンペア試験開始を指示するコマンドを受信すると、テスト信号生成部２４にテスト信号発生開始信号を送信するとともに、切替部２５にテスト信号送信モードに切り替えるための切替信号を送信する。第３のテストパターン生成部としてのテスト信号生成部２４は、テスト信号発生開始信号が入力されると、ビットエラーレート試験を行うためのテスト信号を生成し、切替部２５に出力する。

　切替部２５は、制御信号送受信部２３から切替信号が入力されると、テスト信号生成部２４により生成されたテスト信号をパラシリ／ＬＶＤＳ送信部２６に出力する。第２の送信部としてのパラシリ／ＬＶＤＳ送信部２６は、切替部２５から入力されたテスト信号をパラレスからシリアルに変換し、ＬＶＤＳとしてＣＣＵ５のシリパラ／ＬＶＤＳ受信部３０に送信する。

　第２の受信部としてのシリパラ／ＬＶＤＳ受信部３０は、パラシリ／ＬＶＤＳ送信部２６からのテスト信号を受信し、シリアルからパラレルに変換し、コンペア部３１に出力する。コンペア部３１は、入力されたテスト信号から所定のデータパターンを検出すると、テスト信号生成部３２にテスト信号の生成を開始する生成開始信号を出力する。第４のテストパターン生成部としてのテスト信号生成部３２は、生成開始信号が入力されると、テスト信号生成部２４で生成されたテスト信号と同じパターン信号であるテスト信号を生成し、生成したテスト信号をコンペア部３１に出力する。

　コンペア部３１は、シリパラ／ＬＶＤＳ受信部３０からのテスト信号と、テスト信号生成部３２からのテスト信号とを比較し、比較結果をＣＣＵ制御部３５に出力する。判定方法は、上述したヘッド部４ａとコネクタ部４ｃとの間のデータ伝送時と同様であり、比較結果が一致している場合、コネクタ部４ｃとＣＣＵ５との間のデータ伝送にエラーがないと判定され、比較結果が一致していない場合、コネクタ部４ｃとＣＣＵ５との間のデータ伝送にエラーがあると判定される。

　パソコン８は、ＣＣＵ制御部３５にアクセスすることで比較結果を取得し、取得した比較結果を表示部８ａに表示したり、メモリ等の記憶部に記憶部する。

　なお、ヘッド部４ａとコネクタ部４ｃとの間のデータ伝送のコンペア試験を指示するコマンドと、コネクタ部４ｃとＣＣＵ５との間のデータ伝送のコンペア試験を指示する個マントとは、同一のコマンドであってもよいし、それぞれ異なるコマンドであってもよい。すなわち、１つのコマンドにより２つのコンペア試験を行ってもよいし、第１のコマンドによりヘッド部４ａとコネクタ部４ｃとの間のデータ伝送のコンペア試験を行い、第２のコマンドによりコネクタ部４ｃとＣＣＵ５との間のデータ伝送のコンペア試験を行ってもよい。

　ここで、図３から図６を用いて、コンペア試験の動作について説明する。

　図３は、コンペア部２１の詳細な回路構成を説明するための図であり、図４は、比較回路におけるコンペア試験の開始動作の例を説明するための図であり、図５は、比較回路におけるコンペア試験のテスト合格（Pass）時における終了動作の例を説明するための図であり、図６は、比較回路におけるコンペア試験のテスト不合格（Fail）時における終了動作の例を説明するための図である。なお、コンペア部２１とコンペア部３１は、同一の構成及び同一のコンペア試験の動作を行うため、以下では代表してコンペア部２１について説明する。

　図３に示すように、コンペア部２１は、検出回路４０と、遅延回路４１と、比較回路４２とを有して構成されている。ヘッド部４ａのテスト信号生成部１２では、テスト信号として、高速なデジタル信号の伝送品質を評価するために用いられるＰＲＢＳ(Pseudo Random Bit Sequence)２３信号が生成され、生成されたＰＲＢＳ２３信号が切替部１３、パラシリ／ＬＶＤＳ送信部１４、及び、シリパラ／ＬＶＤＳ受信部２０を介してコンペア部２１の検出回路４０及び遅延回路４１に入力される。

　検出回路４０は、入力されたＰＲＢＳ２３信号から所定のデータパターンを検出すると、テスト信号の生成を開始するための生成開始信号（トリガ信号）をテスト信号生成部２２に送信する。図４の例では、検出回路４０は、入力されたＰＲＢＳ２３信号から“FFF”“7FF”の連続したデータパターンを検出し、生成開始信号を生成している。

　テスト信号生成部２２は、コンペア部２１の検出回路４０から生成開始信号が入力されると、コンペア部２１に入力されるＰＲＢＳ２３信号と同一の順序でデータパターン（ＰＲＢＳ２３信号）を生成し、生成したＰＲＢＳ２３信号を比較回路４２に出力する。

　また、遅延回路４１は、入力されたＰＲＢＳ２３信号を所定の期間、例えば、２クロック遅延させて、２クロック遅延させたＰＲＢＳ２３信号を比較回路４２に出力する。

　比較回路４２は、図４に示すように、検出回路４０において生成開始信号が生成された後、テスト信号生成部２２により生成されたＰＲＢＳ２３信号と、遅延回路４１から入力されたＰＲＢＳ２３信号とを比較し、所定のデータ量で一致するか否かを確認する。

　比較回路４２は、比較したデータ数をカウントするカウンタ、比較したデータの一致数をカウントするカウンタ、及び、比較したデータ数から一致数を減算することで、エラー数をカウントするエラーカウンタを備える。

　比較回路４２は、エラーカウンタのエラー数が０か否かを検出し、検出結果を０（Low）または１（High）で示した判定信号（比較結果）として出力する。比較回路４２は、例えば、エラー数が０の場合、テストが合格（Pass）したことを示す１（High）の判定信号を出力し、エラー数が１以上の場合、テストが不合格（Fail）したことを示す０（Low）の判定信号を出力する。

　なお、比較回路４２は、エラー数が０か否かでテストの合格（Pass）または不合格（Fail）を判定しているが、これに限定されることなく、所定の閾値を用いて判定するようにしてもよい。具体的には、比較回路４２は、例えば、エラーカウンタのエラー数が所定のエラー数（所定の閾値）未満の場合、テストが合格（Pass）したと判定し、エラー数が所定のエラー数（所定の閾値）以上の場合、テストが不合格（Fail）したと判定する。

　図５に示すように、ｎ個のデータ比較を行う場合、ｎ個のデータ比較を実行した後に、比較動作完了信号が比較回路４２に入力される。なお、この比較動作完了信号は、データ数をカントするカウンタがｎとなった際に、このカウンタから出力される。比較回路４２は、比較動作完了信号が入力されると、エラーカウンタのエラー数を確認する。図５に示す例の場合、比較回路４２は、エラーカウンタのエラー数が０のため、テストが合格（Pass）したことを示す１（High）の判定信号を出力する。一方、図６に示す例の場合、比較回路４２は、エラーカウンタのエラー数が１のため、テストが不合格（Fail）したことを示す０（Low）の判定信号を出力する。

　以上のように、内視鏡システム１は、コンペア部２１においてカメラヘッド４のヘッド部４ａとコネクタ部４ｃとの間のビットエラーレート試験を実施し、コンペア部３１においてコネクタ部４ｃとＣＣＵ５との間のビットエラーレート試験を実施するようにしている。これにより、内視鏡システム１は、ヘッド部４ａとコネクタ部４ｃとの間に伝送エラーがあるか否か、及び、コネクタ部４ｃとＣＣＵ５との間に伝送エラーがあるか否かを判定する。

　よって、本実施形態の内視鏡システムによれば、伝送エラーが発生した場合、エラーが発生している個所を確実に判別することができる。

　また、内視鏡システム１は、ヘッド部４ａとコネクタ部４ｃとの間、及び、コネクタ部４ｃとＣＣＵ５との間でビットエラーレート試験を行うことができるため、撮像信号の送信時にエラーがあった場合に、エラーが発生している個所を確実に判別することができる。

　なお、実施形態はパソコン８からビットエラーレート試験を実行する例で記載したが、ＣＣＵ５にビットエラーレート試験の仕様を仕込み、ＣＣＵ５のメニューからビットエラーレート試験を選択し、テスト実行、結果表示、記録できるような構成としても良い。

（第２の実施形態）
　次に、第２の実施形態について説明する。

　図７は、第２の実施形態に係る内視鏡システムのカメラヘッド及びカメラコントロールユニットの詳細な回路構成を示す図である。なお、図７において、図２と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。

　図７に示すように、本実施形態に内視鏡システム１ａは、図２のコネクタ部４ｃに代わり、コネクタ部４ｄを用いて構成されている。コネクタ部４ｄは、シリパラ／ＬＶＤＳ受信部２０の前段にアンプ２７を有して構成されている。

　通常、ケーブル４ｂは、数メートルの長さを有しているため、パラシリ／ＬＶＤＳ送信部１４から送信された信号がケーブル４ｂを伝送している間に劣化する。アンプ２７は、ケーブル４ｂを伝送している間に劣化した信号を増幅してシリパラ／ＬＶＤＳ受信部２０に出力する。

　なお、コネクタ部４ｄがアンプ２７を有する構成であるが、これに限定されることなく、例えば、ヘッド部４ａがアンプ２７を有する構成であってもよい。より具体的には、パラシリ／ＬＶＤＳ送信部１４の後段にアンプ２７を設け、パラシリ／ＬＶＤＳ送信部１４から送信された信号を増幅してからケーブル４ｂによる伝送を行うようにする。その他の構成及び動作は、第１の実施形態と同様である。

　ここで、コネクタ部４ｄの構成について説明する。図８は、コネクタ部４ｄの構成を説明するための図である。

　図８に示すように、コネクタ部４ｄには、ＣＣＵ５と電気的に接続するための複数の接続ピン５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、・・・、を有している。複数の接続ピン５０ａ、５０ｂ、５０ｃには、ＥＳＤ（静電気放電）が印加されることがあり、このＥＳＤから内部の回路やＩＣ等を保護するためのＥＳＤ保護部材が設けられる。

　図８に示すように、接続ピン５０ｂは、回路部５１に接続されているため、ＥＳＤから回路部５１を保護するために、接続ピン５０ｂの直近に、ＥＳＤ保護用ダイオードまたはバリスタ等により構成されるＥＳＤ保護部材５２が設けられている。

　近年、デジタル伝送の高速化に伴い、ＥＳＤ保護部材５２の容量が小さくなっているため、大きなＥＳＤが接続ピン５０ｂに印加されると、回路部５１を保護できない虞がある。また、未使用の接続ピン５０ａに印加されたＥＳＤが接続ピン５０ｂと回路部５１とを接続する接続ラインに回り込むことがある。

　そのため、本実施形態では、大きさＥＳＤが接続ピン５０ｂに印加された場合、あるいは、未使用の接続ピン５０ａに印加されたＥＳＤが接続ラインに回り込んだ場合にも、回路部５１を保護できるように、回路部５１に直近にもＥＳＤ保護部材５３を設けている。また、未使用の接続ピン５０ａに印加されたＥＳＤが接続ラインに回り込むことを防ぐために、例えば、未使用の接続ピン５０ｃにもＥＳＤ保護部材５４を設けるようにしている。なお、図示は省略しているが、未使用の接続ピン５０ａにも、接続ピン５０ｃと同様にＥＳＤ保護部材を設けるようにしてもよい。

　次に、本実施形態のカメラヘッド４のケーブル４ｂの構成について説明する。図９Ａは、ツイストペアケーブルの構成について説明するための図であり、図９Ｂは、同軸ケーブルの構成について説明するための図である。

　一般的に、ＬＶＤＳ等のデジタル差動信号をケーブル４ｂにより伝送する場合、図９Ａに示すように、２本の単線を撚ってペアにしたツイストペアケーブル４ｂ１を使用している。このツイストペアケーブル４ｂ１は、ペアの一方にＰｃｈ、他方にＮｃｈを接続し、ペア間の差動インピーダンスを１００Ωに設計している。また、ツイストペアケーブル４ｂ１は、Ｐｃｈ及びＮｃｈの２本の線に加え、単線のＧＮＤ線が必要となる。

　ヘッド部４ａからの撮像信号は、デジタル差動信号によりコネクタ部４ｄ及びＣＣＵ５に伝送されるが、近年、撮像素子１０の高画素化や多板化によって伝送レートの高速化が顕著となっており、伝送の技術的ハードルが高くなっている。高速伝送に対応するためには、ケーブル自体を太くするか、伝送するデータを分割し、レーン数を増やし、１本当たりの伝送レートを落とすことが慣例技術となっている。

　しかしながら、ツイストペアケーブル４ｂ１は撚ってあるため、撚りピッチが緩いと、ツイストペアケーブル４ｂ１が曲がった際にペア間の距離に変化が生じて、差動インピーダンスを保てなくなってしまう。一方、ツイストペアケーブル４ｂ１の撚りピッチが細かいと、ペア間の距離に変化が生じないが、ツイストペアケーブル４ｂ１自体が固くなり、取り回しが悪くなってしまう。

　また、多レーン化してペア数を増やすと、その分、ツイストペアケーブル４ｂ１の本数が増えるため、総合ケーブル径が太くなってしまう。総合ケーブル径が太くなると、総合ケーブルが固くなり、取り回しが悪くなる。医療現場では、ケーブル４ｂの取り回しの良さも重要視されるため、取り回しが悪くなることはユーザーデメリットに繋がってしまう。そのため、ケーブル４ｂを固定せずに、曲げたり動かしたりするカメラヘッド４では、ツイストペアケーブル４ｂ１では、十分な性能を発揮できない虞がある。

　そこで、本実施形態では、ケーブル４ｂに図９Ａのツイストペアケーブル４ｂ１にかわり、図９Ｂに示す同軸ケーブル４ｂ２を用いて差動伝送を行う。すなわち、カメラヘッド４のデジタル差動伝送をツイストペアケーブル４ｂ１に代わり、２本の同軸ケーブル４ｂ２により行うようにしている。同軸ケーブル４ｂ２は、曲げても単独の特性インピーダンスが乱れることはない。また、同軸ケーブル４ｂ２は、１本毎にシールドされているため、ツイストペアケーブル４ｂ１よりも外乱耐性が高い。

　また、高速伝送が必要になり多レーン化する場合は、同軸ケーブル４ｂ２を用いることで同軸ケーブル４ｂ２が有するシールドによりＧＮＤを確保できるため、ツイストペアケーブル４ｂ１の単線のＧＮＤ線を削除することができる。この結果、多レーン化してもケーブル４ｂの総合径への影響も少なく、取り回し性を確保することができる。

　このように、差動デジタル信号を多レーンの分割差動信号により伝送る際に、同軸ケーブル４ｂ２を用いることで、ツイストペアケーブル４ｂ１の単線のＧＮＤ線を削除することができ、高速伝送とケーブル４ｂの細径化を同時に実現することができる。

　多レーン伝送のような構成において、各伝送レーンごとにビットエラーレート試験を実行することで、各伝送レーン個々のエラー特定が可能となる。

　本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

　本出願は、２０１５年３月２６日に日本国に出願された特願２０１５－６４５４０号公報を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims

　撮像素子を有するヘッド部と、前記ヘッド部とケーブルを介して一体的に接続されたコネクタ部とを有するヘッド分離型カメラ装置と、前記コネクタ部を介して前記ヘッド分離型カメラ装置と着脱自在な信号処理装置とを有する内視鏡システムであって、
　前記ヘッド部は、
　第１のテストパターン信号を生成する第１のテストパターン生成部と、
　前記第１のテストパターン生成部で生成された前記第１のテストパターン信号を前記ケーブルを介して送信する第１の送信部と、を有し、
　前記コネクタ部は、
　前記第１の送信部から送信された前記第１のテストパターン信号を受信する第１の受信部と、
　前記第１の受信部で受信された前記第１のテストパターン信号から所定のデータパターンを検出し、第１の生成開始信号を出力する第１の検出回路と、
　前記第１の生成開始信号に基づいて前記第１のテストパターンと同じパターン信号である第２のテストパターン信号を生成する第２のテストパターン生成部と、
　前記第１のテストパターン信号と前記第２のテストパターン信号とを比較した比較結果を出力する第１の比較回路と、
　第３のテストパターン信号を生成する第３のテストパターン生成部と、
　前記第３のテストパターン生成部で生成された前記第３のテストパターン信号を送信する第２の送信部と、を有し、
　前記信号処理装置は、
　前記第２の送信部から送信された前記第３のテストパターン信号を受信する第２の受信部と、
　前記第２の受信部で受信された前記第３のテストパターン信号から所定のデータパターンを検出し、第２の生成開始信号を出力する第２の検出回路と、
　前記第２の生成開始信号に基づいて前記第３のテストパターンと同じパターン信号である第４のテストパターン信号を生成する第４のテストパターン生成部と、
　前記第３のテストパターン信号と前記第４のテストパターン信号とを比較した比較結果を出力する第２の比較回路と、
を有することを特徴とする内視鏡システム。
　前記ヘッド部は、前記撮像信号と前記第１のテストパターン信号とを切り替えて前記第１の送信部に出力する第１の切替部を有し、
　前記コネクタ部は、前記撮像信号と前記第３のテストパターン信号とを切り替えて前記第２の送信部に出力する第２の切替部を有し、
　前記第１の送信部は、前記撮像信号または前記第１のテストパターン信号を前記ケーブル介して前記第１の受信部に送信し、
　前記第２の送信部は、前記撮像信号または前記第３のテストパターン信号を前記第２の受信部に送信することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
　前記第１の送信部は、前記撮像信号または前記第１のテストパターン信号を差動シリアルデータに変換し、前記ケーブルを介して出力し、
　前記ケーブルは、前記差動シリアルデータを伝送するための２本一対の同軸ケーブルであることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
　前記第１のテストパターン信号は、ビットエラーレート試験用の試験信号であることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。