WO2021095107A1 - 内視鏡システム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、処理装置、及び内視鏡 - Google Patents

内視鏡システム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、処理装置、及び内視鏡 Download PDF

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endoscope
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communication
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智仁 山田
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オリンパス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an endoscope system, a computer-readable recording medium, a processing device, and an endoscope.
  • an endoscopic system has been used for observing the inside of a subject (see, for example, Patent Document 1).
  • an endoscope a flexible insertion portion having an elongated shape is generally inserted into a subject such as a patient, and the inside of the subject is illuminated with illumination light from the tip of the insertion portion.
  • the illumination light is supplied to the insertion portion by the light source device.
  • an imaging unit at the tip of the insertion unit receives the reflected light of the illumination light to capture an internal image.
  • the internal image captured by the imaging unit of the endoscope is displayed on the display of the endoscope system after being subjected to predetermined image processing in the processing device of the endoscope system.
  • a user such as a doctor observes the organ of the subject based on the internal image displayed on the display.
  • endoscopes are repeatedly used after being washed and sterilized. Due to repeated use, cleaning, and sterilization, some abnormality may occur in the electrical contacts that electrically connect the endoscope and the processing device. Due to this abnormality, the signal waveform during communication between the endoscope and the processing device may change, causing a problem that the image captured on the display cannot be displayed. On the other hand, there is a desire to continue observing the image captured by the endoscope even if an abnormality occurs in communication while using the endoscope. In response to this request, the display device needs to continue to output images even if an abnormality occurs in communication. However, it is not desirable to provide a spare cable in advance because it is necessary to reduce the number of cables connecting the endoscope and the processing device in order to reduce the diameter of the endoscope.
  • the present invention has been made in view of the above, and is an endoscopic system capable of maintaining communication for image output even if an abnormality occurs in communication between devices, a computer-readable recording medium, and the like. It is an object of the present invention to provide a processing device and an endoscope.
  • the endoscope system includes an endoscope that captures an image in a subject and a processing device that processes the image captured by the endoscope.
  • an endoscope system including a plurality of signal lines for transmitting signals between the endoscope and the processing device, a detection unit for detecting a communication error of the plurality of signal lines, and the communication error. It is characterized by having a changing unit for changing a communication protocol to which a signal transmitted by each signal line is assigned according to the detection result of the above.
  • the change unit assigns the type of the signal to be transmitted to the signal line in which the communication error is not detected based on the detection result of the communication error. It is characterized by that.
  • each signal line transmits a signal in both directions.
  • the number of signal lines in which the communication error is not detected is equal to or less than the number of signal types in which transmission is indispensable. It is characterized in that a signal is transmitted in both directions to one signal line.
  • the change unit preferentially communicates the synchronization signal generated by the processing device with respect to the synchronization signal generated by the endoscope. It is characterized by changing to a communication protocol.
  • the detection unit detects a communication error of the signal line based on the signal reception state in the processing device, and the change unit detects the processing.
  • the communication protocol is changed according to the detection result of the signal line of the signal reception target in the device, and the detection unit detects the communication error in the signal line in which the communication error is not detected after the communication protocol is changed by the change unit. It is characterized by doing.
  • the computer-readable recording medium is a non-temporary computer-readable recording medium on which an executable program is recorded, and the program instructs the processor to execute the following.
  • the detection unit detects a communication error of the plurality of signal lines, and the change unit changes the communication protocol to which the signal transmitted by each signal line is assigned according to the detection result of the detection unit.
  • the processing apparatus has a detection unit that detects a communication error of a plurality of signal lines that transmit signals in both directions with the endoscope, and each signal according to the detection result of the detection unit. It is characterized by including a changing unit for changing a communication protocol to which a signal transmitted by a line is assigned.
  • the endoscope according to the present invention has a detection unit that detects a communication error of a plurality of signal lines that transmit signals in both directions to and from a processing device, and each signal according to the detection result of the detection unit. It is characterized by including a changing unit for changing a communication protocol to which a signal transmitted by a line is assigned.
  • the communication for image output can be maintained even if an abnormality occurs in the communication between the devices.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an endoscope system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of an endoscope system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating communication between an endoscope and a processing device in the endoscope system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a communication control process performed by the endoscope system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of changing the communication protocol (No. 1).
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of changing the communication protocol (No. 2).
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a priority mode selection screen in data transmission.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an endoscope system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of an endoscope system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of changing the communication protocol (No. 3).
  • FIG. 9A is a diagram illustrating an example of detecting a communication error between the endoscope and the processing device in the endoscope system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 9B is a diagram illustrating an example of detecting a communication error between the endoscope and the processing device in the endoscope system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of output of communication protocol change information.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of the structure of data including metadata.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an endoscope system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of an endoscope system according to the present embodiment.
  • the endoscope system 1 shown in FIGS. 1 and 2 includes an endoscope 2 that captures an internal image of a subject by inserting a tip into the subject, and illumination light emitted from the tip of the endoscope 2.
  • the light source device 3 that generates the light source device 3 and the processing device 4 that performs predetermined signal processing on the image pickup signal captured by the endoscope 2 and controls the operation of the entire endoscope system 1 in an integrated manner, and the signals of the processing device 4.
  • a display device 5 for displaying an in-vivo image generated by the process is provided.
  • the transmission of signals related to image data is indicated by solid arrows
  • the transmission of signals related to control is indicated by dashed arrows.
  • the endoscope 2 has a flexible and elongated insertion portion 21, an operation portion 22 connected to the base end side of the insertion portion 21 and receiving input of various operation signals, and an insertion portion from the operation unit 22.
  • a universal cord 23 that extends in a direction different from the extending direction of 21 and incorporates various cables connected to the light source device 3 and the processing device 4 is provided.
  • the insertion portion 21 is a bendable portion composed of a tip portion 24 having a built-in image pickup element 244 in which pixels that generate a signal by receiving light and performing photoelectric conversion are arranged in a two-dimensional manner, and a plurality of bending pieces. It has a curved portion 25 and a long flexible tube portion 26 connected to the proximal end side of the curved portion 25 and having flexibility.
  • the insertion unit 21 is inserted into the body cavity of the subject and images a subject such as a living tissue at a position where outside light does not reach by the image sensor 244.
  • the tip portion 24 includes a light guide 241 configured by using a plurality of glass fibers and the like and forming a light guide path for light emitted by the light source device 3, an illumination lens 242 provided at the tip of the light guide 241, and for condensing light. 243, an image pickup element 244 provided at an imaging position of the optical system 243, receiving light collected by the optical system 243, and photoelectrically converting it into an electric signal to perform predetermined signal processing, and a processing device 4.
  • a transmission / reception unit 245 that transmits / receives a signal to / from It has a control unit 247.
  • the optical system 243 is configured by using one or more lenses, and has an optical zoom function for changing the angle of view and a focus function for changing the focus.
  • the image sensor 244 photoelectrically converts the light from the optical system 243 to generate an electric signal (image signal). Specifically, in the image sensor 244, a plurality of pixels each having a photodiode that stores an electric charge according to the amount of light, a capacitor that converts the electric charge transferred from the photodiode into a voltage level, and the like are arranged in a matrix.
  • the light receiving unit 244a in which each pixel photoelectrically converts the light from the optical system 243 to generate an electric signal, and the electric signal generated by the pixel arbitrarily set as the reading target among the plurality of pixels of the light receiving unit 244a are sequentially read out. It also has a readout unit 244b that outputs as an image signal.
  • the image sensor 244 is realized by using, for example, a CCD (Charge Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor.
  • the transmitter / receiver (transmitter / receiver) 245 transmits the image signal output by the image sensor 244 to the processing device 4, receives the control signal transmitted from the processing device 4, and transmits the control signal to the image sensor 247.
  • the synchronization signal generation unit 246 generates a clock signal (synchronization signal) that serves as a reference for the operation of the endoscope 2 (tip portion 24), and outputs the generated synchronization signal to the processing device 4.
  • the synchronization signal is transmitted to the processing device 4 via the image pickup control unit 247 and the transmission / reception unit 245.
  • the synchronization signal generated by the synchronization signal generation unit 246 includes a horizontal synchronization signal and a vertical synchronization signal.
  • the image pickup control unit 247 performs drive control of each component including the image sensor 244 and input / output control of information to each component.
  • the image pickup control unit 247 controls each part of the tip portion 24 based on the control signal transmitted from the processing device 4.
  • the image pickup control unit 247 is configured by using a general-purpose processor such as a CPU (Central Processing Unit) and a dedicated processor such as various arithmetic circuits that execute a specific function such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • the endoscope 2 has an execution program and a control program for the image sensor 244 to execute various operations, and a memory for storing data including identification information of the endoscope 2 (not shown).
  • the identification information includes the unique information (ID) of the endoscope 2, the model year, the spec information, the transmission method, and the like.
  • the memory may temporarily store the image data or the like generated by the image pickup device 244.
  • the operation unit 22 includes a bending knob 221 that bends the curved part 25 in the vertical and horizontal directions, and a treatment tool insertion part 222 that inserts a treatment tool such as a biopsy forceps, an electric knife, and an inspection probe into the body cavity of the subject.
  • a treatment tool such as a biopsy forceps, an electric knife, and an inspection probe into the body cavity of the subject.
  • the treatment tool inserted from the treatment tool insertion portion 222 is exposed from the opening (not shown) via the treatment tool channel (not shown) of the tip portion 24.
  • the universal cord 23 has at least a built-in light guide 241 and a collective cable 248 that bundles a plurality of signal lines.
  • the collective cable 248 includes four signal lines (first signal line 248a, second signal line 248b, third signal line 248c and fourth signal line 248d), and the endoscope 2 from the processing device 4. It has a power cable 248e for supplying power to the endoscope 2 and a ground cable 248f for stabilizing the ground potential of the endoscope 2.
  • These four signal lines are an image signal generated by the image pickup device 244, a drive signal (control signal) for driving the image pickup device 244, a synchronization signal generated by the processing device 4, and a tip portion 24 (endoscope).
  • the electric signal is transmitted using the signal line, but the optical signal may be transmitted.
  • the light source device 3 includes a light source unit 31, a lighting control unit 32, and a light source driver 33.
  • the light source unit 31 is configured by using a light source that emits illumination light, a plurality of lenses, and the like, and emits illumination light including light in a predetermined wavelength band by driving each light source.
  • the configuration of the light source unit 31 will be described later.
  • the light source unit 31 may be configured to include one light source that emits illumination light, or may be configured to include a plurality of light sources that generate illumination light by light of different wavelength bands.
  • the lighting control unit 32 controls the amount of power supplied to each light source based on the control signal (dimming signal) from the control unit 46, and also controls the drive timing of each light source included in the light source unit 31.
  • the dimming signal is, for example, a pulse signal having a predetermined waveform.
  • the light source driver 33 emits light to each light source by supplying a current to the light source unit 31 under the control of the illumination control unit 32.
  • the processing device 4 includes a transmission / reception unit 41, an image processing unit 42, a communication protocol setting unit 43, a synchronization signal generation unit 44, an input unit 45, a control unit 46, and a storage unit 47.
  • the transmitter / receiver (transmitter / receiver) 41 transmits the control signal and synchronization signal output by the control unit 46 to the endoscope 2 (tip 24), and also receives the image signal transmitted from the endoscope 2. It is transmitted to the image processing unit 42, and the synchronization signal received from the endoscope 2 is transmitted to the control unit 46.
  • the image processing unit 42 receives image data of illumination light of each color captured by the image sensor 244 from the endoscope 2. When the image processing unit 42 receives an analog image signal from the endoscope 2, it performs A / D conversion to generate a digital image signal. Further, when the image processing unit 42 receives an image signal as an optical signal from the endoscope 2, it performs photoelectric conversion to generate a digital image signal.
  • the image processing unit 42 is configured by using a general-purpose processor such as a CPU or a dedicated processor such as various arithmetic circuits that execute a specific function such as an ASIC.
  • the image processing unit 42 performs predetermined image processing on the image signal received from the endoscope 2 to generate an image signal for display.
  • the image processing unit 42 outputs the generated image signal for display to the display device 5.
  • the predetermined image processing includes simultaneous processing, gradation correction processing, color correction processing, and the like.
  • the image processing unit 42 may be configured to have a frame memory for holding the generated image signal for display.
  • the communication protocol setting unit 43 changes the communication allocation of the signal lines by changing the communication protocol according to the communication availability of each signal line of the collective cable 248.
  • the communication protocol setting unit 43 is configured by using a general-purpose processor such as a CPU or a dedicated processor such as various arithmetic circuits that execute a specific function such as an ASIC.
  • the communication control system is configured by at least a plurality of signal lines (first signal line 248a to fourth signal line 248d) and the communication protocol setting unit 43.
  • the communication protocol setting unit 43 has a detection unit 431 that detects a communication error of a signal line, and a change unit 432 that changes the communication protocol based on the detection result of the detection unit 431. Details of the processing of the detection unit 431 and the change unit 432 will be described later.
  • the synchronization signal generation unit 44 generates a clock signal (synchronization signal) that serves as a reference for the operation of the processing device 4, and outputs the generated synchronization signal to the light source device 3, each unit of the processing device 4, and the endoscope 2. .
  • the synchronization signal generated by the synchronization signal generation unit 44 includes a horizontal synchronization signal and a vertical synchronization signal, similarly to the synchronization signal generation unit 246. Therefore, the light source device 3, the image processing unit 42, the control unit 46, and the endoscope 2 operate in synchronization with each other by the generated synchronization signal.
  • the input unit 45 is realized by using a keyboard, a mouse, a switch, and a touch panel, and receives inputs of various signals such as an operation instruction signal for instructing the operation of the endoscope system 1.
  • the input unit 45 may include a switch provided in the operation unit 22 or a portable terminal such as an external tablet computer.
  • the control unit 46 performs drive control of each component including the endoscope 2 and the light source device 3, input / output control of information to each component, and the like.
  • the control unit 46 refers to control information data for imaging control (for example, read timing) stored in the storage unit 47, and is a tip as a control signal via a predetermined signal line included in the collective cable 248. It is transmitted to the unit 24. Further, the control unit 46 causes the lighting control unit 32 to control the light source unit by referring to the control information data for the light source control stored in the storage unit 47.
  • the control unit 46 is configured by using a general-purpose processor such as a CPU or a dedicated processor such as various arithmetic circuits that execute a specific function such as an ASIC.
  • the storage unit 47 stores data including various programs for operating the endoscope system 1 and various parameters necessary for the operation of the endoscope system 1. Further, the storage unit 47 stores the identification information of the processing device 4. Here, the identification information includes the unique information (ID) of the processing device 4, the model year, the spec information, and the like. Further, the storage unit 47 has a protocol change information storage unit 471 that stores a communication protocol according to the communication availability of each signal line. The protocol change information storage unit 471 stores, for example, information on a communication protocol to which a signal type to be communicated is assigned according to whether or not communication of a signal line is possible.
  • the storage unit 47 stores various programs including a program for executing the communication control method of the processing device 4.
  • Various programs can be recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, flash memory, CD-ROM, DVD-ROM, or flexible disk and widely distributed.
  • the various programs described above can also be acquired by downloading them via a communication network.
  • the communication network referred to here is realized by, for example, an existing public line network, LAN (Local Area Network), WAN (Wide Area Network), etc., and may be wired or wireless.
  • the storage unit 47 having the above configuration is realized by using a ROM (Read Only Memory) in which various programs and the like are pre-installed, and a RAM, a hard disk, and the like that store calculation parameters and data of each process.
  • ROM Read Only Memory
  • the endoscope 2 operates by a control signal from the processing device 4
  • the processing device 4 as the master (main device)
  • the endoscope 2 as the slave (slave device).
  • the display device 5 displays an image corresponding to the image signal received from the processing device 4 (image processing unit 42) via the video cable.
  • the display device 5 is configured by using a monitor such as a liquid crystal or an organic EL (Electro Luminescence).
  • FIG. 3 is a diagram illustrating communication between an endoscope and a processing device in the endoscope system according to the embodiment of the present invention.
  • the endoscope 2 and the processing device 4 transmit and receive signals between the devices by the first signal line 248a, the second signal line 248b, the third signal line 248c, and the fourth signal line 248d described above.
  • the endoscope 2 and the processing device 4 communicate signals in both directions by these signal lines.
  • Each signal line transmits a signal of the communication type assigned to each signal line.
  • “DATA” shown in FIG. 3 indicates an image signal or a control signal
  • “Clock” indicates a synchronization signal.
  • signals are transmitted and received by assigning the type of signal to be transmitted (DATA or Clock) to each signal line.
  • a function is assigned to the first signal line 248a and the second signal line 248b to transmit signals (control signal and synchronization signal) from the processing device 4 to the endoscope 2, and the third signal line 248c and the fourth signal are assigned.
  • line 248d is assigned a function of transmitting signals (image signal and synchronization signal) from the endoscope 2 to the processing device 4.
  • a signal line capable of bidirectional communication is used as each signal line.
  • Communication realized by these signal lines includes clock synchronization methods such as SPI (Serial Peripheral Interface) communication that communicates in one direction, I2C (Inter-Integrated Circuit) communication that communicates in both directions, or UART (Universal Asynchronous).
  • a pace synchronization method such as Receiver / Transmitter) communication can be adopted, but the method is not limited thereto.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a communication control process performed by the endoscope system according to the embodiment of the present invention.
  • the communication protocol setting unit 43 sets the communication protocol to the first communication protocol after the device is started (step S101).
  • the first communication protocol is a state in which all four signal lines can communicate, and transmission of an image signal, transmission of a control signal, and transmission of a synchronization signal generated by the synchronization signal generation unit 44 to all the signal lines.
  • the processing device 4 transmits a control signal including control information such as communication protocol setting information and information related to imaging to the endoscope 2 (step S102).
  • the endoscope 2 receives a control signal from the processing layer t4 (step S103).
  • the endoscope 2 executes an imaging process based on the received control information (step S104).
  • the endoscope 2 transmits data to the processing device 4 according to the communication protocol based on the control information (step S105).
  • the endoscope 2 transmits predetermined data (ACK data and image data described later) using a signal line corresponding to the set communication protocol.
  • the endoscope 2 determines whether or not to continue the observation of the endoscope 2.
  • the endoscope 2 confirms, for example, its own power-on state and the observation end instruction from the processing device 4, and determines whether or not the observation is continued.
  • the endoscope 2 determines, for example, that the power is on (step S106: Yes)
  • the endoscope 2 proceeds to step S103.
  • step S106: No this communication control process ends.
  • the communication protocol setting unit 43 determines whether or not the signal has been normally received via the signal line to be received in the communication of each signal line (step S107).
  • the detection unit 431 determines whether or not the signal to be received (here, the image signal and the synchronization signal generated by the synchronization signal generation unit 246) can be received.
  • the imaging control unit 247 determines whether or not the signal to be received (here, the control signal and the synchronization signal generated by the synchronization signal generation unit 44) can be received.
  • the communication confirmation of the signal in the endoscope 2 is confirmed by receiving predetermined data (ACK data) from the receiving side device.
  • the image pickup control unit 247 transmits a signal indicating that the signal has not been received. At this time, the image pickup control unit 247 transmits, for example, a command for changing the communication protocol.
  • a known error detection method can be applied to the communication confirmation.
  • the detection unit 431 detects whether or not the signal can be received by the endoscope 2 depending on the presence or absence of a change command from the endoscope 2.
  • step S107 when the communication protocol setting unit 43 determines that all signals are normally received based on the detection result of the detection unit 431 (step S107: Yes), the process proceeds to step S112. On the other hand, when the communication protocol setting unit 43 determines that at least one signal has not been normally received (step S107: No), the process proceeds to step S108.
  • step S108 the change unit 432 refers to the protocol change information storage unit 471 and changes the setting to a temporary communication protocol using a normal signal line. At this time, if the available signal line is zero, the process ends.
  • step S109 the detection unit 431 determines whether or not the signal has been normally received via the signal line to be received in the provisional communication protocol.
  • step S105 when the communication protocol setting unit 43 determines that all signals are normally received based on the detection result of the detection unit 431 in the same manner as in step S107 (step S109: Yes), step S110. Move to.
  • step S109: No when the communication protocol setting unit 43 determines that at least one signal has not been normally received (step S109: No), the communication protocol setting unit 43 returns to step S108 and resets the temporary communication protocol.
  • FIGS. 5 to 8 the communication is viewed from the processing device 4 side, the transmission of the image signal is D / i (input of the image signal), the transmission of the control signal is D / o (output of the control signal), and synchronization.
  • the transmission of the synchronization signal generated by the signal generation unit 44 is shown as C / i (input of the synchronization signal), and the transmission of the synchronization signal generated by the synchronization signal generation unit 246 is shown as C / o (output of the synchronization signal).
  • the first signal line 248a (# 1) is C / o
  • the second signal line 248b (# 2) is D / o
  • the third signal line 248c ( An example is shown in which C / i is assigned to # 3) and D / i is assigned to the fourth signal line 248d (# 4).
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of changing the communication protocol (No. 1).
  • the modification shown in FIG. 5 is an example of a communication protocol when any one of the signal lines cannot communicate.
  • the provisional communication protocol is D / i, D / o, C /. Allocate three of o to three signal lines.
  • error 1-1 is a state in which the first signal line 248a cannot communicate, and as a provisional communication protocol, C / o on the second signal line 248b, D / o on the third signal line 248c, and the fourth signal line.
  • D / i is assigned to 248d.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of changing the communication protocol (No. 2).
  • the modification shown in FIG. 6 is an example of a communication protocol when two signal lines cannot communicate with each other.
  • the second communication protocol is D / i and D / o, or Two of C / o and D / io are assigned to the two signal lines.
  • the D / io is assigned a role of performing the transmission of the image signal and the transmission of the control signal in one signal line.
  • error 2-1 is a state in which the first signal line 248a and the second signal line 248b cannot communicate, and as a provisional communication protocol, D / o on the third signal line 248c and D / o on the fourth signal line 248d. i is assigned.
  • Error 2-2 is a state in which the first signal line 248a and the third signal line 248c cannot communicate, and as a provisional communication protocol, C / o is used for the second signal line 248b and D / is used for the fourth signal line 248d. io is assigned.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a priority mode selection screen in data transmission.
  • the user for example, is displayed on the display device 5, a button selection screen W 1 (see FIG. 7), button priority mode image quality (image quality priority mode selection button W 11), or prioritizes frame rate mode Select and input one of (frame rate priority mode selection button W 12).
  • the communication protocol setting unit 43 selects a mode in response to an input from the user.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of changing the communication protocol (No. 3).
  • the modification shown in FIG. 8 is an example of a communication protocol when the three signal lines cannot communicate.
  • the provisional communication protocol changes D / io to a communicable signal line. assign.
  • error 3-1 is a state in which the first signal line 248a, the second signal line 248b, and the third signal line 248c cannot communicate, and D / io is assigned to the fourth signal line 248d as a provisional communication protocol. ..
  • the communication protocol setting unit 43 first determines whether or not communication is possible with respect to the signal line assigned as the signal line to which the processing device 4 receives the signal, sets a temporary communication protocol, and then sets the processing device. 4 determines whether or not communication is possible with respect to the signal line reassigned as the signal line for receiving the signal (corresponding to step S109).
  • 9A and 9B are diagrams illustrating an example of detecting a communication error between the endoscope and the processing device in the endoscope system according to the embodiment of the present invention.
  • 9A and 9B show an example in which the second signal line 248b to the fourth signal line 248d cannot communicate with each other.
  • the first signal line 248a and the second signal line 248b are assigned as the signal lines for the processing device 4 to transmit the control signal and the synchronization signal to the endoscope 2, and the third signal line is assigned.
  • the 248c and the fourth signal line 248d are assigned as signal lines for the endoscope 2 to transmit an image signal and a synchronization signal to the processing device 4 (see FIG. 9A).
  • control unit 46 transmits a control signal and a synchronization signal to the endoscope 2 via the first signal line 248a and the second signal line 248b, and at the same time, the receiving side signal line (here, the third signal line 248c and the third signal line 248c and the third signal line 4 The signal is received by the signal line 248d).
  • the communication protocol setting unit 43 determines that the third signal line 248c and the fourth signal line 248d cannot communicate with each other. At this time, the change command from the endoscope 2 cannot be received either.
  • the changing unit 432 assigns the types of signals to be transmitted and received to the first signal line 248a and the second signal line 248b as the second communication protocol. ..
  • the changing unit 432 sets a temporary communication protocol in which the first signal line 248a transmits a control signal to the endoscope 2 and the second signal line 248b receives an image signal from the endoscope 2.
  • the third signal line 248c and the fourth signal line 248d are not used for communication.
  • the control unit 46 causes the endoscope 2 to transmit a control signal via the first signal line 248a and receives an image signal from the endoscope 2 via the second signal line 248b according to the setting of the communication protocol setting unit 43. ..
  • the communication protocol setting unit 43 determines that the second signal line 248b cannot communicate based on the reception state from the second signal line 248b (for example, step S105: No)
  • the temporary communication protocol is re-established. Set (see FIG. 9B).
  • the communication protocol setting unit 43 transmits a control signal to the endoscope 2 on the first signal line 248a, and resets the communication protocol to a temporary communication protocol for receiving an image signal from the endoscope 2.
  • step S110 the changing unit 432 sets the set temporary communication protocol as the second communication protocol.
  • the determination of communication availability is repeated step by step (steps S108 and S109), and appropriate communication is performed. Assignments may be made.
  • step S111 the communication protocol setting unit 43 outputs information (change information) related to the changed communication protocol.
  • the change information is output to the display device 5 via the image processing unit 42.
  • the display device 5 displays information related to change information, for example, character information, or outputs information (sound or light) indicating the change.
  • the communication protocol setting unit 43 proceeds to step S112.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of output of communication protocol change information.
  • the communication protocol changing unit 43 displays, for example, the change information W 2 shown in FIG. 10 on the display device 5.
  • the change information W 2 shown in FIG. 10 character information indicating that the communication protocol has been changed to the second communication protocol is displayed.
  • the control unit 46 controls communication according to the set communication protocol.
  • step S112 the control unit 46 determines whether or not the observation of the endoscope 2 is continued.
  • the control unit 46 confirms, for example, whether the power of the endoscope is turned on or off, and determines whether or not the observation is continued.
  • step S112: Yes the control unit 46 proceeds to step S102.
  • the first communication protocol is replaced with the communication protocol set in step S104 or S105, and the process is continued.
  • step S112: No the process ends.
  • the communication control process described above is executed while the endoscope 2 and the processing device 4 are driven after the endoscope 2 and the processing device 4 are driven.
  • the signal line When an abnormality occurs in communication, the type of signal to be communicated is assigned to the normal signal line, and at least the communication of the control signal and the image signal is maintained. According to the present embodiment, even if an abnormality occurs in the communication between the devices, the communication of the control signal and the image signal is maintained by changing the communication protocol, so that the communication for image output can be maintained. ..
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of the structure of data including metadata.
  • the image signal D 1 shown in FIG. 11 is composed of image data D 11 for forming an image and metadata D 12 including information indicating that the image was taken by the communication protocol described above.
  • the processing device 4 is used as a master (main device) and the endoscope 2 is used as a slave (slave device), and an example in which the endoscope 2 operates by a control signal from the processing device 4 has been described.
  • the relationship between the main device and the slave device may be reversed.
  • the endoscope 2 is the main device, the communication protocols shown in FIGS. 5 to 7 are processes viewed from the endoscope 2 side.
  • a device that has received a change command may be a master to change the communication protocol.
  • each signal line is a signal line capable of bidirectional communication
  • at least a part of the signal lines will be simplex. It may be a signal line for directional communication.
  • the light source device 3 has been described as being configured separately from the endoscope 2.
  • a light source device is provided such that a semiconductor laser is provided at the tip of the endoscope 2.
  • the configuration may be provided on the endoscope 2.
  • the endoscope 2 may be provided with the function of the processing device 4.
  • the light source device 3 has been described as being separate from the processing device 4, but the light source device 3 and the processing device 4 are integrated, for example, a light source inside the processing device 4.
  • a unit 31, a lighting control unit 32, and a light source driver 33 may be provided.
  • the endoscope system according to the present invention is described as being an endoscope system 1 using a flexible endoscope 2 in which the observation target is a living tissue in a subject or the like.
  • the camera head is attached to the eyepiece of rigid endoscopes, industrial endoscopes for observing the characteristics of materials, capsule-type endoscopes, fiberscopes, optical endoscopes, and other optical endoscopes. It can be applied even to an endoscope system using a connected one.
  • the endoscope system, the computer-readable recording medium, the processing device, and the endoscope according to the present invention are useful for maintaining the communication for image output even if an abnormality occurs in the communication between the devices. Is.

Abstract

本発明に係る内視鏡システムは、被検体内の画像を撮像する内視鏡と、内視鏡が撮像した画像を処理する処理装置と、内視鏡と処理装置との間において信号を伝送する複数の信号線とを備える内視鏡システムにおいて、複数の信号線の通信エラーを検出する検出部と、通信エラーの検出結果に応じて、各信号線が伝送する信号を割り当てる通信プロトコルを変更する変更部と、を有する。

Description

内視鏡システム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、処理装置、及び内視鏡
　本発明は、内視鏡システム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、処理装置、及び内視鏡に関する。
　従来、医療分野においては、被検体内部の観察のために内視鏡システムが用いられている（例えば、特許文献１を参照）。内視鏡は、一般に、患者等の被検体内に細長形状をなす可撓性の挿入部を挿入し、この挿入部先端から照明光によって被検体内部を照明する。照明光は、光源装置によって挿入部に供給される。内視鏡では、照明光の反射光を挿入部先端の撮像部が受光することによって体内画像を撮像する。内視鏡の撮像部によって撮像された体内画像は、内視鏡システムの処理装置において所定の画像処理を施された後に、内視鏡システムのディスプレイに表示される。医師等のユーザは、ディスプレイに表示される体内画像に基づいて、被検体の臓器を観察する。
特開２０１７－１５３７６９号公報
　ところで、内視鏡は、洗浄や滅菌処理をして繰り返し使用される。繰り返しの使用や洗浄および滅菌処理によって、内視鏡と処理装置とを電気的に接続する電気接点等に何らかの異常が生じる場合があった。この異常によって内視鏡と処理装置との間の通信時の信号波形が変化して、ディスプレイに撮像した画像が表示できないなどの問題が生じるおそれがあった。
　一方、内視鏡を使用している最中において通信に異常が生じても、内視鏡が撮像した画像の観察を継続したいという要望がある。この要望に対しては、通信に異常が生じても、表示装置が出画を継続する必要がある。しかし、内視鏡は、細径化のために内視鏡と処理装置をつなぐケーブルの本数を少なくする必要があるため、予備のケーブルを予め設けることは、望ましくない。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、装置間の通信に異常が生じても、出画のための通信を維持することができる内視鏡システム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、処理装置、及び内視鏡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、本発明に係る内視鏡システムは、被検体内の画像を撮像する内視鏡と、前記内視鏡が撮像した画像を処理する処理装置と、前記内視鏡と前記処理装置との間において信号を伝送する複数の信号線と、を備える内視鏡システムにおいて、前記複数の信号線の通信エラーを検出する検出部と、前記通信エラーの検出結果に応じて、各信号線が伝送する信号を割り当てる通信プロトコルを変更する変更部と、を有することを特徴とする。
　また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、前記変更部は、前記通信エラーの検出結果に基づいて、前記通信エラーが検出されなかった信号線に、伝送する信号の種別を割り当てることを特徴とする。
　また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、各信号線は、双方向に信号を伝送することを特徴とする。
　また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、前記変更部は、前記通信エラーが検出されていない信号線の数が、伝送が必須の信号種別の数以下となった場合に、一つの信号線に対し、双方向に信号を伝送させることを特徴とする。
　また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、前記変更部は、前記処理装置において生成された同期信号を、前記内視鏡において生成された同期信号に対して優先的に通信させる通信プロトコルに変更することを特徴とする。
　また、本発明に係る内視鏡システムは、上記発明において、前記検出部は、前記処理装置における信号の受信状態に基づいて、前記信号線の通信エラーを検出し、前記変更部は、前記処理装置における信号受信対象の信号線の検出結果に応じて通信プロトコルを変更し、前記検出部は、前記変更部による通信プロトコルの変更後、前記通信エラーが検出されていない信号線における通信エラーを検出することを特徴とする。
　また、本発明に係るコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、実行可能なプログラムが記録された非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記プログラムは、プロセッサに以下を実行するよう指示することを特徴とする：
　検出部が、前記複数の信号線の通信エラーを検出し、変更部が、前記検出部の検出結果に応じて、各信号線が伝送する信号を割り当てる通信プロトコルを変更する。
　また、本発明に係る処理装置は、内視鏡との間において双方向に信号を伝送する複数の信号線の通信エラーを検出する検出部と、前記検出部の検出結果に応じて、各信号線が伝送する信号を割り当てる通信プロトコルを変更する変更部と、を備えることを特徴とする。
　また、本発明に係る内視鏡は、処理装置との間において双方向に信号を伝送する複数の信号線の通信エラーを検出する検出部と、前記検出部の検出結果に応じて、各信号線が伝送する信号を割り当てる通信プロトコルを変更する変更部と、を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、装置間の通信に異常が生じても、出画のための通信を維持することができるという効果を奏する。
図１は、本発明の一実施の形態に係る内視鏡システムの概略構成を示す図である。 図２は、本発明の一実施の形態に係る内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の一実施の形態に係る内視鏡システムにおける内視鏡と処理装置との間の通信について説明する図である。 図４は、本発明の一実施の形態に係る内視鏡システムが行う通信制御処理を説明するフローチャートである。 図５は、通信プロトコルの変更例（その１）を示す図である。 図６は、通信プロトコルの変更例（その２）を示す図である。 図７は、データ伝送における優先モードの選択画面の一例を示す図である。 図８は、通信プロトコルの変更例（その３）を示す図である。 図９Ａは、本発明の一実施の形態に係る内視鏡システムにおける内視鏡と処理装置との間の通信エラーの検出例について説明する図である。 図９Ｂは、本発明の一実施の形態に係る内視鏡システムにおける内視鏡と処理装置との間の通信エラーの検出例について説明する図である。 図１０は、通信プロトコルの変更情報の出力の一例を示す図である。 図１１は、メタデータを含むデータの構成の一例を示す図である。
　以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。実施の形態では、本発明に係る通信制御方法を実施するシステムの一例として、患者等の被検体内の画像を撮像して表示する医療用の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って、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説明する。
（実施の形態）
　図１は、本発明の一実施の形態に係る内視鏡システムの概略構成を示す図である。図２は、本実施の形態に係る内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。
　図１及び図２に示す内視鏡システム１は、被検体内に先端部を挿入することによって被検体の体内画像を撮像する内視鏡２と、内視鏡２の先端から出射する照明光を発生する光源装置３と、内視鏡２が撮像した撮像信号に所定の信号処理を施すとともに、内視鏡システム１全体の動作を統括的に制御する処理装置４と、処理装置４の信号処理によって生成された体内画像を表示する表示装置５と、を備える。なお、図２では、画像データに関する信号の伝送を実線の矢印で示し、制御に関する信号の伝送を破線の矢印で示している。
　内視鏡２は、可撓性を有する細長形状をなす挿入部２１と、挿入部２１の基端側に接続され、各種の操作信号の入力を受け付ける操作部２２と、操作部２２から挿入部２１が延びる方向と異なる方向に延び、光源装置３及び処理装置４に接続する各種ケーブルを内蔵するユニバーサルコード２３と、を備える。
　挿入部２１は、光を受光して光電変換することによって信号を生成する画素が２次元状に配列された撮像素子２４４を内蔵した先端部２４と、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部２５と、湾曲部２５の基端側に接続され、可撓性を有する長尺状の可撓管部２６と、を有する。挿入部２１は、被検体の体腔内に挿入され、外光の届かない位置にある生体組織などの被写体を撮像素子２４４によって撮像する。
　先端部２４は、複数のグラスファイバ等を用いて構成されて光源装置３が発光した光の導光路をなすライトガイド２４１と、ライトガイド２４１の先端に設けられた照明レンズ２４２と、集光用の光学系２４３と、光学系２４３の結像位置に設けられ、光学系２４３が集光した光を受光して電気信号に光電変換して所定の信号処理を施す撮像素子２４４と、処理装置４との間で信号を送受信する送受信部２４５と、内視鏡２の動作の基準となるクロック信号（同期信号）を生成する同期信号生成部２４６と、撮像素子２４４や送受信部２４５を制御する撮像制御部２４７とを有する。
　光学系２４３は、一又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及び焦点を変化させるフォーカス機能を有する。
　撮像素子２４４は、光学系２４３からの光を光電変換して電気信号（画像信号）を生成する。具体的には、撮像素子２４４は、光量に応じた電荷を蓄積するフォトダイオードや、フォトダイオードから転送される電荷を電圧レベルに変換するコンデンサなどをそれぞれ有する複数の画素がマトリックス状に配列され、各画素が光学系２４３からの光を光電変換して電気信号を生成する受光部２４４ａと、受光部２４４ａの複数の画素のうち読み出し対象として任意に設定された画素が生成した電気信号を順次読み出して、画像信号として出力する読み出し部２４４ｂとを有する。撮像素子２４４は、例えばＣＣＤ（Charge　Coupled　Device）イメージセンサや、ＣＭＯＳ（Complementary　Metal　Oxide　Semiconductor）イメージセンサを用いて実現される。
　送受信部（トランスミッター／レシーバ）２４５は、撮像素子２４４が出力する画像信号を処理装置４へ送信するとともに、処理装置４から送信される制御信号を受信して撮像制御部２４７へ送信する。
　同期信号生成部２４６は、内視鏡２（先端部２４）の動作の基準となるクロック信号（同期信号）を生成するとともに、生成した同期信号を処理装置４へ出力する。同期信号は、撮像制御部２４７及び送受信部２４５を経て処理装置４に送信される。ここで、同期信号生成部２４６が生成する同期信号は、水平同期信号と垂直同期信号とを含む。
　撮像制御部２４７は、撮像素子２４４を含む各構成部の駆動制御、及び各構成部に対する情報の入出力制御などを行う。撮像制御部２４７は、処理装置４から送信される制御信号に基づいて、先端部２４の各部を制御する。撮像制御部２４７は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）等の汎用プロセッサやＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）等の特定の機能を実行する各種演算回路等の専用プロセッサを用いて構成される。
　なお、内視鏡２は、撮像素子２４４が各種動作を実行するための実行プログラム及び制御プログラムや、内視鏡２の識別情報を含むデータを記憶するメモリを有する（図示せず）。識別情報には、内視鏡２の固有情報（ＩＤ）、年式、スペック情報、及び伝送方式等が含まれる。また、メモリは、撮像素子２４４が生成した画像データ等を一時的に記憶してもよい。
　操作部２２は、湾曲部２５を上下方向及び左右方向に湾曲させる湾曲ノブ２２１と、被検体の体腔内に生検鉗子、電気メス及び検査プローブ等の処置具を挿入する処置具挿入部２２２と、処理装置４に加えて、送気手段、送水手段、画面表示制御等の周辺機器の操作指示信号を入力する操作入力部である複数のスイッチ２２３と、を有する。処置具挿入部２２２から挿入される処置具は、先端部２４の処置具チャンネル（図示せず）を経由して開口部（図示せず）から表出する。
　ユニバーサルコード２３は、ライトガイド２４１と、複数の信号線をまとめた集合ケーブル２４８と、を少なくとも内蔵している。本実施の形態において、集合ケーブル２４８は、四つの信号線（第１信号線２４８ａ、第２信号線２４８ｂ、第３信号線２４８ｃ及び第４信号線２４８ｄ）と、処理装置４から内視鏡２に電源を供給する電源ケーブル２４８ｅと、内視鏡２のグラウンド電位を安定させるためのグラウンドケーブル２４８ｆとを有する。これら四つの信号線は、撮像素子２４４が生成した画像信号、撮像素子２４４を駆動するための駆動信号（制御信号）、処理装置４において生成された同期信号、及び、先端部２４（内視鏡２）において生成された同期信号を送信又は受信する信号線として割り当てられる。本実施の形態では、これら四つの信号線の伝送容量が同じである例を説明するが、各信号線の伝送容量が、一部、又は互いに異なるものであってもよい。なお、本実施の形態では、信号線を用いて電気信号を伝送するものとして説明するが、光信号を伝送するものであってもよい。
　続いて、光源装置３の構成について説明する。光源装置３は、光源部３１と、照明制御部３２と、光源ドライバ３３とを備える。
　光源部３１は、照明光を出射する光源や、複数のレンズ等を用いて構成され、各光源の駆動によって所定の波長帯域の光を含む照明光を出射する。光源部３１の構成については後述する。光源部３１は、照明光を出射する一つの光源を備える構成としてもよいし、互いに異なる波長帯域の光によって照明光を生成する複数の光源を備える構成としてもよい。
　照明制御部３２は、制御部４６からの制御信号（調光信号）に基づいて、各光源に供給する電力量を制御するとともに、光源部３１が備える各光源の駆動タイミングを制御する。調光信号は、例えば所定の波形をなすパルス信号である。
　光源ドライバ３３は、照明制御部３２の制御のもと、光源部３１に対して電流を供給することによって、各光源に光を出射させる。
　次に、処理装置４の構成について説明する。処理装置４は、送受信部４１と、画像処理部４２と、通信プロトコル設定部４３と、同期信号生成部４４と、入力部４５と、制御部４６と、記憶部４７と、を備える。
　送受信部（トランスミッター／レシーバ）４１は、制御部４６が出力する制御信号や同期信号を内視鏡２（先端部２４）へ送信するとともに、内視鏡２から送信される画像信号を受信して画像処理部４２へ送信したり、内視鏡２から受信した同期信号を制御部４６に送信したりする。
　画像処理部４２は、内視鏡２から、撮像素子２４４が撮像した各色の照明光の画像データを受信する。画像処理部４２は、内視鏡２からアナログの画像信号を受信した場合はＡ／Ｄ変換を行ってデジタルの画像信号を生成する。また、画像処理部４２は、内視鏡２から光信号として画像信号を受信した場合は光電変換を行ってデジタルの画像信号を生成する。画像処理部４２は、ＣＰＵ等の汎用プロセッサやＡＳＩＣ等の特定の機能を実行する各種演算回路等の専用プロセッサを用いて構成される。
　画像処理部４２は、内視鏡２から受信した画像信号に対して所定の画像処理を施して表示用の画像信号を生成する。画像処理部４２は、生成した表示用の画像信号を表示装置５へ出力する。ここで、所定の画像処理とは、同時化処理、階調補正処理及び色補正処理等である。また、画像処理部４２は、生成した表示用の画像信号を保持するフレームメモリを有する構成としてもよい。
　通信プロトコル設定部４３は、集合ケーブル２４８の各信号線の通信可否に応じて、通信プロトコルを変更することによって、信号線の通信割り当てを変更する。通信プロトコル設定部４３は、ＣＰＵ等の汎用プロセッサやＡＳＩＣ等の特定の機能を実行する各種演算回路等の専用プロセッサを用いて構成される。本実施の形態では、少なくとも複数の信号線（第１信号線２４８ａ～第４信号線２４８ｄ）と、通信プロトコル設定部４３とによって通信制御システムが構成される。
　通信プロトコル設定部４３は、信号線の通信エラーを検出する検出部４３１と、検出部４３１の検出結果に基づいて通信プロトコルを変更する変更部４３２とを有する。検出部４３１及び変更部４３２の処理の詳細については後述する。
　同期信号生成部４４は、処理装置４の動作の基準となるクロック信号（同期信号）を生成するとともに、生成した同期信号を光源装置３や、処理装置４の各部、内視鏡２へ出力する。ここで、同期信号生成部４４が生成する同期信号は、同期信号生成部２４６と同様、水平同期信号と垂直同期信号とを含む。
　このため、光源装置３、画像処理部４２、制御部４６、内視鏡２は、生成された同期信号によって、互いに同期をとって動作する。
　入力部４５は、キーボード、マウス、スイッチ、タッチパネルを用いて実現され、内視鏡システム１の動作を指示する動作指示信号等の各種信号の入力を受け付ける。なお、入力部４５は、操作部２２に設けられたスイッチや、外部のタブレット型のコンピュータなどの可搬型端末を含んでもよい。
　制御部４６は、内視鏡２及び光源装置３を含む各構成部の駆動制御、及び各構成部に対する情報の入出力制御などを行う。制御部４６は、記憶部４７に記憶されている撮像制御のための制御情報データ（例えば、読み出しタイミングなど）を参照し、集合ケーブル２４８に含まれる所定の信号線を経由して制御信号として先端部２４へ送信する。また、制御部４６は、記憶部４７に記憶されている光源制御のための制御情報データを参照して、照明制御部３２に、光源部を制御させる。制御部４６は、ＣＰＵ等の汎用プロセッサやＡＳＩＣ等の特定の機能を実行する各種演算回路等の専用プロセッサを用いて構成される。
　記憶部４７は、内視鏡システム１を動作させるための各種プログラム、及び内視鏡システム１の動作に必要な各種パラメータ等を含むデータを記憶する。また、記憶部４７は、処理装置４の識別情報を記憶する。ここで、識別情報には、処理装置４の固有情報（ＩＤ）、年式及びスペック情報等が含まれる。また、記憶部４７は、各信号線の通信可否に応じた通信プロトコルを記憶するプロトコル変更情報記憶部４７１を有する。プロトコル変更情報記憶部４７１には、例えば、信号線の通信可否に応じて通信する信号種別を割り当てた通信プロトコルに関する情報が記憶される。
　また、記憶部４７は、処理装置４の通信制御方法を実行するためのプログラムを含む各種プログラムを記憶する。各種プログラムは、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して広く流通させることも可能である。なお、上述した各種プログラムは、通信ネットワークを経由してダウンロードすることによって取得することも可能である。ここでいう通信ネットワークは、例えば既存の公衆回線網、ＬＡＮ（Local　Area　Network）、ＷＡＮ（Wide　Area　Network）などによって実現されるものであり、有線、無線を問わない。
　以上の構成を有する記憶部４７は、各種プログラム等が予めインストールされたＲＯＭ（Read　Only　Memory）、及び各処理の演算パラメータやデータ等を記憶するＲＡＭやハードディスク等を用いて実現される。
　本実施の形態では、処理装置４をマスター（主装置）、内視鏡２をスレーブ（従装置）として、処理装置４からの制御信号によって内視鏡２が動作する例を説明する。
　表示装置５は、映像ケーブルを経由して処理装置４（画像処理部４２）から受信した画像信号に対応する画像を表示する。表示装置５は、液晶又は有機ＥＬ（Electro　Luminescence）等のモニタを用いて構成される。
　次に、内視鏡２と処理装置４との間の通信について、図３を参照して説明する。図３は、本発明の一実施の形態に係る内視鏡システムにおける内視鏡と処理装置との間の通信について説明する図である。内視鏡２と処理装置４とは、上述した第１信号線２４８ａ、第２信号線２４８ｂ、第３信号線２４８ｃ及び第４信号線２４８ｄによって、装置間において信号を送受信する。内視鏡２と処理装置４とは、これらの信号線によって、双方向に信号の通信が行われる。各信号線は、それぞれに割り当てられた通信種別の信号を伝送する。図３に示す「DATA」は画像信号又は制御信号を示し、「Clock」は同期信号を示す。具体的には、各信号線に、それぞれ伝送する信号の種別（DATA又はClock）を割り当てることによって、信号を送受信する。図３は、第１信号線２４８ａ及び第２信号線２４８ｂが処理装置４から内視鏡２へ信号（制御信号及び同期信号）を送信する機能が割り当てられ、第３信号線２４８ｃ及び第４信号線２４８ｄが内視鏡２から処理装置４へ信号（画像信号及び同期信号）を送信する機能が割り当てられた例を示している。
　各信号線は、それぞれ双方向通信することができる信号線が用いられる。これらの信号線によって実現される通信として、単方向に通信するＳＰＩ（Serial　Peripheral　Interface）通信や、双方向に通信するＩ２Ｃ（Inter-Integrated　Circuit）通信などのクロック同期方式、又は、ＵＡＲＴ（Universal　Asynchronous　Receiver/Transmitter）通信などの調歩同期方式が採用され得るが、これらには限定されない。
　続いて、内視鏡２と処理装置４との間の通信制御について、図４～図９Ｂを参照して説明する。図４は、本発明の一実施の形態に係る内視鏡システムが行う通信制御処理を説明するフローチャートである。
　処理装置４において、通信プロトコル設定部４３は、装置起動後、通信プロトコルを、第１の通信プロトコルに設定する（ステップＳ１０１）。第１の通信プロトコルは、四つすべての信号線が通信できる状態にあって、そのすべての信号線に、画像信号の伝送、制御信号の伝送、同期信号生成部４４が生成した同期信号の伝送、同期信号生成部２４６が生成した同期信号の伝送のいずれかを割り当てたプロトコルである。
　処理装置４は、通信プロトコルの設定情報や、撮像に関する情報等の制御情報を含む制御信号を内視鏡２に送信する（ステップＳ１０２）。
　内視鏡２は、処理層t４から制御信号を受信する（ステップＳ１０３）。内視鏡２は、受信した制御情報に基づいて撮像処理を実行する（ステップＳ１０４）。
　その後、内視鏡２は、制御情報に基づいた通信プロトコルにしたがってデータを処理装置４に送信する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５において内視鏡２は、設定される通信プロトコルに対応する信号線を用いて所定のデータ（後述するＡＣＫデータや、画像データ）を送信する。
　データ送信後、内視鏡２は、内視鏡２の観察を継続するか否かを判断する。内視鏡２は、例えば、自身の電源のオン状態や、処理装置４からの観察終了指示を確認して、観察の継続の有無を判断する。内視鏡２は、例えば電源がオン状態であると判断した場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０３に移行する。これに対し、例えば内視鏡２の電源がオフになれば（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、この通信制御処理は終了する。
　一方、通信プロトコル設定部４３は、各信号線の通信において、受信対象の信号線を経て、正常に信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ１０７）。処理装置４では、検出部４３１が、受信すべき信号（ここでは、画像信号、及び、同期信号生成部２４６が生成した同期信号）が受信できているか否かを判断する。一方、内視鏡２では、撮像制御部２４７が、受信すべき信号（ここでは、制御信号、及び、同期信号生成部４４が生成した同期信号）が受信できているか否かを判断する。内視鏡２における信号の通信確認は、受信側装置からの所定データ（ＡＣＫデータ）の受信によって確認する。処理装置４から所定データ（ＡＣＫデータ）の受信がない場合、撮像制御部２４７は、信号が受信できていない旨の信号を送信する。この際、撮像制御部２４７は、例えば、通信プロトコルの変更コマンドを送信する。なお、通信確認は、公知のエラー検出方法を適用できる。検出部４３１は、内視鏡２からの変更コマンドの有無によって、内視鏡２における信号の受信可否を検出する。
　ステップＳ１０７において、通信プロトコル設定部４３は、検出部４３１の検出結果に基づいて、すべての信号が正常に受信されていると判断した場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１２に移行する。一方、通信プロトコル設定部４３は、少なくとも一つの信号が正常に受信されていないと判断した場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、ステップＳ１０８に移行する。
　ステップＳ１０８において、変更部４３２は、プロトコル変更情報記憶部４７１を参照して、正常な信号線を用いた仮の通信プロトコルに設定を変更する。この際、使用可能な信号線がゼロである場合には、処理を終了する。
　ステップＳ１０８に続くステップＳ１０９において、検出部４３１は、仮の通信プロトコルにおける受信対象の信号線を経て、信号が正常に受信されたか否かを判断する。ステップＳ１０５において、通信プロトコル設定部４３は、ステップＳ１０７と同様にして、検出部４３１の検出結果に基づき、すべての信号が正常に受信されていると判断した場合（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０に移行する。一方、通信プロトコル設定部４３は、少なくとも一つの信号が正常に受信されていないと判断した場合（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、ステップＳ１０８に戻り、仮の通信プロトコルを再設定する。
　ここで、通信プロトコルの変更例について説明する。以下に示す図５～図８では、処理装置４側からみた通信とし、画像信号の伝送をＤ／ｉ（画像信号の入力）、制御信号の伝送をＤ／ｏ（制御信号の出力）、同期信号生成部４４が生成した同期信号の伝送をＣ／ｉ（同期信号の入力）、同期信号生成部２４６が生成した同期信号の伝送をＣ／ｏ（同期信号の出力）として示している。なお、図５～図８では、第１の通信プロトコルとして、第１信号線２４８ａ（＃１）にＣ／ｏ、第２信号線２４８ｂ（＃２）にＤ／ｏ、第３信号線２４８ｃ（＃３）にＣ／ｉ、第４信号線２４８ｄ（＃４）にＤ／ｉが割り当てられている例を示す。また、本実施の形態において、通信を必須とする信号は制御信号及び画像信号の二つである。
　図５は、通信プロトコルの変更例（その１）を示す図である。図５に示す変更例は、いずれか一つの信号線が通信できない状態となっている場合の通信プロトコルの一例である。一つの信号線が通信できない状態（エラー１－１～１－４）、すなわち、三つの信号線を用いて通信を実施する場合、仮の通信プロトコルでは、Ｄ／ｉ、Ｄ／ｏ、Ｃ／ｏの三つを、三つの信号線に割り当てる。例えば、エラー１－１は、第１信号線２４８ａが通信できない状態であり、仮の通信プロトコルとして、第２信号線２４８ｂにＣ／ｏ、第３信号線２４８ｃにＤ／ｏ、第４信号線２４８ｄにＤ／ｉが割り当てられる。
　図６は、通信プロトコルの変更例（その２）を示す図である。図６に示す変更例は、二つの信号線が通信できない状態となっている場合の通信プロトコルの一例である。二つの信号線が通信できない状態（エラー２－１～２－６）、すなわち、二つの信号線を用いて通信を実施する場合、第２の通信プロトコルでは、Ｄ／ｉ及びＤ／ｏ、又はＣ／ｏ及びＤ／ｉｏの二つを、二つの信号線に割り当てる。ここで、Ｄ／ｉｏは、一つの信号線において、画像信号の伝送と、制御信号の伝送とを実施する役割が割り当てられる。例えば、エラー２－１は、第１信号線２４８ａ及び第２信号線２４８ｂが通信できない状態であり、仮の通信プロトコルとして、第３信号線２４８ｃにＤ／ｏ、第４信号線２４８ｄにＤ／ｉが割り当てられる。また、エラー２－２は、第１信号線２４８ａ及び第３信号線２４８ｃが通信できない状態であり、仮の通信プロトコルとして、第２信号線２４８ｂにＣ／ｏ、第４信号線２４８ｄにＤ／ｉｏが割り当てられる。
　なお、二つの信号線が通信できない状態では、Ｃ／ｏ及びＤ／ｉｏの二つを、二つの信号線に割り当てること（エラー２－２～２－６）を優先にしてもよい。この場合には、Ｄ／ｉｏは、一つの信号線において、画像信号の伝送と、制御信号の伝送とを実施する役割が割り当てられるので、データ伝送の速度は若干低下するが、クロック同期方式でデータ通信できるので、高精細な画像伝送ができる。
　また、二つの信号線が通信できない状態では、Ｄ／ｉ及びＤ／ｏの二つを、二つの信号線に割り当てること（エラー２－１）を優先にしてもよい。この場合には、Ｄ／ｉ及びＤ／ｏを、それぞれの通信線で伝送できるので、画質は若干低下するが、フレームレートを維持したままデータ伝送をすることができる。
　また、ユーザは、画質を優先するモード（エラー２－２～２－６）にするか、フレームレートを優先するモード（エラー２－１）にするかを選択できるようにしても良い。これにより、ユーザのニーズに合った信号の割り当てをすることができる。図７は、データ伝送における優先モードの選択画面の一例を示す図である。ユーザは、例えば表示装置５に表示される、選択画面Ｗ1（図７参照）において、画質を優先するモードのボタン（画質優先モード選択ボタンＷ11）、または、フレームレートを優先するモードのボタン（フレームレート優先モード選択ボタンＷ12）のいずれかを選択して入力する。通信プロトコル設定部４３は、ユーザからの入力に応じて、モードを選択する。
　図８は、通信プロトコルの変更例（その３）を示す図である。図８示す変更例は、三つの信号線が通信できない状態となっている場合の通信プロトコルの一例である。一つの信号線が通信できない状態（エラー３－１～３－４）、すなわち、一つの信号線を用いて通信を実施する場合、仮の通信プロトコルでは、Ｄ／ｉｏを、通信できる信号線に割り当てる。例えば、エラー３－１は、第１信号線２４８ａ、第２信号線２４８ｂ及び第３信号線２４８ｃが通信できない状態であり、仮の通信プロトコルとして、第４信号線２４８ｄにＤ／ｉｏが割り当てられる。
　図６、図８に示す通り、通信できる信号線の数が、通信が必須の信号の数（ここでは制御信号及び画像信号の二つ）以下となる場合には、通信プロトコルにおいて、一つの信号線に、双方向に通信する機能が割り当てられるパターンが発生する。
　図５、図６、図８に示す割り当てパターンは、プロトコル変更情報記憶部４７１に記憶される。
　また、三つの信号線が通信できない状態では、段階的に（例えば一つずつ）信号線が通信できなくなれば、第２の通信プロトコルを段階的に変更していくことで対応できる。しかしながら、同時に三つの信号線が通信できない状態となった場合、一方の装置（ここでは処理装置４）側では、一度に三つの信号線が通信できないと判断することができない。この場合、通信プロトコル設定部４３は、まず、処理装置４が信号を受信する信号線として割り当てられている信号線について通信の可否を判断して、仮の通信プロトコルを設定し、その後、処理装置４が信号を受信する信号線として再度割り当てられている信号線について通信の可否を判断する（ステップＳ１０９に相当）。
　図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の一実施の形態に係る内視鏡システムにおける内視鏡と処理装置との間の通信エラーの検出例について説明する図である。図９Ａ及び図９Ｂでは、第２信号線２４８ｂ～第４信号線２４８ｄが通信できない状態にある例を示している。また、第１の通信プロトコルとして、第１信号線２４８ａ及び第２信号線２４８ｂが、処理装置４が、制御信号及び同期信号を内視鏡２に送信する信号線として割り当てられ、第３信号線２４８ｃ及び第４信号線２４８ｄが、内視鏡２が、画像信号及び同期信号を処理装置４に送信する信号線として割り当てられている（図９Ａ参照）。
　制御部４６は、まず、第１信号線２４８ａ及び第２信号線２４８ｂを経て内視鏡２に制御信号及び同期信号を送信するとともに、受信側の信号線（ここでは第３信号線２４８ｃ及び第４信号線２４８ｄ）によって信号を受信する。通信プロトコル設定部４３では、検出部４３１の検出結果に基づいて、第３信号線２４８ｃ及び第４信号線２４８ｄが通信できない状態にあると判断する。この際、内視鏡２からの変更コマンドも受信できない。変更部４３２は、第３信号線２４８ｃ及び第４信号線２４８ｄが通信できない状態にある場合、第２の通信プロトコルとして、第１信号線２４８ａ及び第２信号線２４８ｂに送受信する信号の種別を割り当てる。変更部４３２は、例えば、第１信号線２４８ａに、制御信号を内視鏡２に送信させ、第２信号線２４８ｂに、内視鏡２から画像信号を受信する仮の通信プロトコルを設定する。この際、第３信号線２４８ｃ及び第４信号線２４８ｄは通信には使用されない。
　制御部４６は、通信プロトコル設定部４３の設定に従い、第１信号線２４８ａを経て制御信号を内視鏡２に送信させるとともに、第２信号線２４８ｂを経て内視鏡２から画像信号を受信する。この際、通信プロトコル設定部４３は、第２信号線２４８ｂからの受信状態に基づいて第２信号線２４８ｂが通信できない状態にある（例えばステップＳ１０５：Ｎｏ）と判断すると、仮の通信プロトコルを再設定する（図９Ｂ参照）。通信プロトコル設定部４３は、仮の通信プロトコルとして、第１信号線２４８ａに、制御信号を内視鏡２に送信し、内視鏡２から画像信号を受信する仮の通信プロトコルに再設定する。
　四つの信号線のうち一つでも通信エラーが生じると、内視鏡２と処理装置４との間で送受信される同期信号のうち、内視鏡２から処理装置４に送信される同期信号（同期信号生成部２４６が生成した同期信号）の伝送が停止する。この場合、処理装置４側で生成された同期信号（同期信号生成部４４が生成した同期信号）が通信によって内視鏡２に伝送される場合は、この同期信号に基づいて、内視鏡２側での処理が実行される。一方、例えば、エラー３－１～３－４では同期信号の送受信自体が停止するが、この場合は、調歩同期等によって装置間の同期をとる。
　図４に戻り、ステップＳ１１０において、変更部４３２は、設定された仮の通信プロトコルを、第２の通信プロトコルに設定する。この際、上述した通り、同時に複数の信号線、特に、マスター側から信号を送信する信号線の通信異常については、段階的に通信可否の判断を繰り返して（ステップＳ１０８、Ｓ１０９）、適切な通信割り当てが実施される場合がある。
　ステップＳ１１１において、通信プロトコル設定部４３は、変更した通信プロトコルに関する情報（変更情報）を出力する。この際、変更情報は、画像処理部４２を経て表示装置５に出力される。表示装置５では、変更情報に関する情報、例えば、文字情報が表示されたり、変更を示す情報（音や光）が出力されたりする。その後、通信プロトコル設定部４３は、ステップＳ１１２に移行する。
　図１０は、通信プロトコルの変更情報の出力の一例を示す図である。通信プロトコル変更部４３は、通信プロトコルを変更した場合に、例えば、図１０に示す変更情報Ｗ2を表示装置５に表示させる。図１０に示す変更情報Ｗ2の表示よって、通信プロトコルが第２の通信プロトコルに変更された旨の文字情報が表示される。
　制御部４６は、設定された通信プロトコルにしたがって通信を制御する。
　ステップＳ１１２において、制御部４６は、内視鏡２の観察が継続されているか否かを判断する。制御部４６は、例えば、内視鏡の電源のオンオフを確認して、観察の継続の有無を判断する。制御部４６は、例えば内視鏡２の電源がオン状態であり、内視鏡２の観察が継続されていると判断した場合（ステップＳ１１２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２に移行する。この際、第１の通信プロトコルをステップＳ１０４又はＳ１０５において設定された通信プロトコルに読み替えて処理を継続する。これに対し、制御部４６は、例えば内視鏡２の電源がオフ状態であり、内視鏡２の観察が継続されていないと判断した場合（ステップＳ１１２：Ｎｏ）、処理を終了する。以上説明した通信制御処理は、内視鏡２及び処理装置４が駆動を開始してから内視鏡２が駆動している間、処理が実行される。
　以上説明した実施の形態では、内視鏡２と処理装置４との間において双方向通信する複数の信号線を用いて、制御信号や、画像信号、同期信号を送受信するシステムにおいて、信号線の通信に異常が生じた場合に、正常な信号線に通信する信号の種別を割り当てて、少なくとも制御信号及び画像信号の通信を維持する。本実施の形態によれば、装置間の通信に異常が生じても、通信プロトコルを変更することによって制御信号及び画像信号の通信を維持するため、出画のための通信を維持することができる。
　なお、上述した実施の形態において、メタデータとして、ステップＳ１０８において設定された通信プロトコルによって撮影された旨の情報を生成し、記憶部４７に記憶してもよい。図１１は、メタデータを含むデータの構成の一例を示す図である。図１１に示す画像信号Ｄ1は、画像を構成するための画像データＤ11と、上述した、通信プロトコルによって撮影された旨の情報を含むメタデータＤ12とによって構成される。
　ここまで、本発明を実施するための形態を説明してきたが、本発明は上述した実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含み得るものである。
　なお、上述した実施の形態では、処理装置４をマスター（主装置）、内視鏡２をスレーブ（従装置）として、処理装置４からの制御信号によって内視鏡２が動作する例を説明したが、主装置と従装置との関係は逆であってもよい。内視鏡２が主装置である場合、図５～７に示す通信プロトコルは、内視鏡２側からみた処理となる。
　また、いずれもマスターになり得る設定として、変更コマンドを受け取った装置がマスターとなって通信プロトコルを変更する構成としてもよい。
　また、上述した実施の形態では、内視鏡２と処理装置４との間の通信を、四つの信号線によって実現する例を説明したが、四つに限らず、例えば１０本以上の信号線を用いてもよい。
　また、上述した実施の形態では、各信号線が、それぞれ双方向通信することができる信号線である例を説明したが、通信が必須の信号を送受信できれば、少なくとも一部の信号線が、単方向通信する信号線であってもよい。
　また、上述した実施の形態では、光源装置３が内視鏡２とは別体で構成されているものとして説明したが、例えば、内視鏡２の先端に半導体レーザーを設けるなど、光源装置を内視鏡２に設けた構成であってもよい。さらに、内視鏡２に処理装置４の機能を付与してもよい。
　また、上述した実施の形態では、光源装置３が、処理装置４とは別体であるものとして説明したが、光源装置３及び処理装置４が一体であって、例えば処理装置４の内部に光源部３１、照明制御部３２及び光源ドライバ３３が設けられているものであってもよい。
　また、上述した実施の形態では、本発明に係る内視鏡システムが、観察対象が被検体内の生体組織などである軟性の内視鏡２を用いた内視鏡システム１であるものとして説明したが、硬性の内視鏡や、材料の特性を観測する工業用の内視鏡、カプセル型の内視鏡、ファイバースコープ、光学視管などの光学内視鏡の接眼部にカメラヘッドを接続したものを用いた内視鏡システムであっても適用できる。
　以上、本発明に係る内視鏡システム、コンピュータ読み取り可能な記録媒体、処理装置、及び内視鏡は、装置間の通信に異常が生じても、出画のための通信を維持するのに有用である。
　１　内視鏡システム
　２　内視鏡
　３　光源装置
　４　処理装置
　５　表示装置
　２１　挿入部
　２２　操作部
　２３　ユニバーサルコード
　２４　先端部
　２５　湾曲部
　２６　可撓管部
　３１　光源部
　３２　照明制御部
　３３　光源ドライバ
　４１、２４５　送受信部
　４２　画像処理部
　４３　通信プロトコル設定部
　４４、２４６　同期信号生成部
　４５　入力部
　４６　制御部
　４７　記憶部
　２４４　撮像素子
　２４７　撮像制御部
　２４８　集合ケーブル
　２４８ａ　第１信号線
　２４８ｂ　第２信号線
　２４８ｃ　第３信号線
　２４８ｄ　第４信号線
　２４８ｅ　電源ケーブル
　２４８ｆ　グラウンドケーブル
　４３１　検出部
　４３２　変更部
　４７１　プロトコル変更情報記憶部

Claims (9)

  1. 　被検体内の画像を撮像する内視鏡と、
    　前記内視鏡が撮像した画像を処理する処理装置と、
    　前記内視鏡と前記処理装置との間において信号を伝送する複数の信号線と、
    　を備える内視鏡システムにおいて、
    　前記複数の信号線の通信エラーを検出する検出部と、
    　前記通信エラーの検出結果に応じて、各信号線が伝送する信号を割り当てる通信プロトコルを変更する変更部と、
    　を有する内視鏡システム。
  2. 　前記変更部は、前記通信エラーの検出結果に基づいて、前記通信エラーが検出されなかった信号線に、伝送する信号の種別を割り当てる、
    　請求項１に記載の内視鏡システム。
  3. 　各信号線は、双方向に信号を伝送する、
    　請求項２に記載の内視鏡システム。
  4. 　前記変更部は、前記通信エラーが検出されていない信号線の数が、伝送が必須の信号種別の数以下となった場合に、一つの信号線に対し、双方向に信号を伝送させる、
    　請求項３に記載の内視鏡システム。
  5. 　前記変更部は、前記処理装置において生成された同期信号を、前記内視鏡において生成された同期信号に対して優先的に通信させる通信プロトコルに変更する、
    　請求項１に記載の内視鏡システム。
  6. 　前記検出部は、前記処理装置における信号の受信状態に基づいて、前記信号線の通信エラーを検出し、
    　前記変更部は、前記処理装置における信号受信対象の信号線の検出結果に応じて通信プロトコルを変更し、
    　前記検出部は、前記変更部による通信プロトコルの変更後、前記通信エラーが検出されていない信号線における通信エラーを検出する、
    　請求項５に記載の内視鏡システム。
  7. 　実行可能なプログラムが記録された非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、前記プログラムは、プロセッサに以下を実行するよう指示する：
    　検出部が、前記複数の信号線の通信エラーを検出し、
    　変更部が、前記検出部の検出結果に応じて、各信号線が伝送する信号を割り当てる通信プロトコルを変更する。
  8. 　内視鏡との間において双方向に信号を伝送する複数の信号線の通信エラーを検出する検出部と、
    　前記検出部の検出結果に応じて、各信号線が伝送する信号を割り当てる通信プロトコルを変更する変更部と、
    　を備える処理装置。
  9. 　処理装置との間において双方向に信号を伝送する複数の信号線の通信エラーを検出する検出部と、
    　前記検出部の検出結果に応じて、各信号線が伝送する信号を割り当てる通信プロトコルを変更する変更部と、
    　を備える内視鏡。
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