JP4531478B2 - 電子内視鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子を有するビデオスコープと、ビデオスコープから送られてくる画像信号を処理するプロセッサとを備えた電子内視鏡装置に関する。特に、電子内視鏡装置のプロセッサ動作を実行させるプログラムに関する。

電子内視鏡装置において、ビデオスコープの撮像素子から読み出される画像信号の信号処理、あるいはプリンタ、レコーダなど外部周辺機器の電子内視鏡装置による制御は、例えば、あらかじめ不揮発性メモリであるＲＯＭに格納されたファームウェアのプログラムに従って実行される。ビデオスコープの性能向上や新しい機能を追加するためプログラムのバージョンアップが必要な場合、既設のＲＯＭをバージョンアップされたプログラムを格納したＲＯＭと交換したり、パソコンなどコンピュータからプログラムデータを転送することにより、プログラムが書き換えられる（特許文献１参照）。
特開２０００−２４５６８２号公報

ＲＯＭを交換する場合、新しいＲＯＭの製造作業や取り替え作業が伴い、作業の煩雑化、コスト増加を招く。また、コンピュータを介してプログラムデータを書き換える場合、コンピュータにプログラムを格納し、コンピュータをプロセッサに接続させ、さらにプログラムを転送する作業を伴うため、効率よくプログラムを書き換えることができない。

本発明の電子内視鏡装置は、プロセッサ自身の制御動作、ビデオスコープに対する制御動作を実行、機能させるプログラムをビデオスコープから受信し、そのプログラムに基づいて動作することが可能な電子内視鏡装置である。撮像素子を有するビデオスコープとビデオスコープが接続されるプロセッサとを備えた電子内視鏡装置は、ビデオスコープ内に設けられ、プロセッサの制御動作に関連したプログラムデータを格納する第１メモリと、プロセッサ内に設けられ、プログラムデータを格納可能な第２メモリとを備える。ここで、プロセッサの制御動作に関連したプログラムは、内視鏡作業に伴いプロセッサの動作を実行させるプログラムであり、通常観察においてプロセッサの自動調光、信号処理などの動作を制御するプログラム、あるいは、自家蛍光観察、超音波内視鏡など特殊観察に利用されるビデオスコープを接続した時の光源駆動、信号処理を制御するアプリケーションプログラムなどがある。例えば、プログラムデータは、通常観察用の制御動作、自家蛍光観察用の制御動作、超音波内視鏡用の制御動作、共焦点内視鏡用の制御動作を実行させるプログラムデータである。

電子内視鏡装置には、ビデオスコープがプロセッサに接続されると、第１メモリから第２メモリへプログラムデータを転送するデータ転送手段が設けられている。そして、プロセッサは、転送されてきたプログラムデータを起動することによって動作する。

あらたに追加されるプロセッサの動作が特殊なもので頻繁に使用しない場合、電子内視鏡装置の電源がＯＮ状態において動作可能であればよい。この場合、第２メモリは揮発性メモリでよい。一方、何度も転送される、すなわち使用されるプログラムデータによる動作は、プロセッサの電源ＯＮ状態でなく、いつでも可能状態に設定するのがよい。この場合、プロセッサに不揮発性の第３メモリが設けられ、プログラムデータの転送回数を検出する転送回数検出手段を備える。そして、データ転送手段は、プログラムデータが所定回数以上転送されている場合、第３メモリにプログラムデータを格納する。

複数のプログラムデータが用意される場合、オペレータが選択して必要なプログラムデータを転送させるのがよい。この場合、データ内容の異なる複数のプログラムデータが第１メモリに格納され、複数のプログラムデータを選択させる選択画面を表示するように信号処理する選択画面表示手段と、オペレータの操作に従い、複数のプログラムデータから１つのプログラムデータを選択、設定する選択設定手段とを有する。データ転送手段は、選択されたプログラムデータを転送する。

本発明の電子内視鏡装置のプロセッサは、撮像素子と、プロセッサの制御動作に関連したプログラムデータを格納する第１メモリとを有するビデオスコープが接続される電子内視鏡装置のプロセッサであって、プログラムデータを格納可能な第２メモリと、ビデオスコープがプロセッサに接続されると、第１メモリから第２メモリへプログラムデータを転送するデータ転送手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の内視鏡用プログラムデータ転送装置は、ビデオスコープ内に設けられた第１メモリに格納される、プロセッサの制御動作に関連したプログラムデータを、ビデオスコープがプロセッサに接続された場合、第１メモリからプログラムデータを格納可能であってプロセッサに設けられた第２メモリへプログラムデータを転送するデータ転送手段を備えたことを特徴とする。

本発明のプログラムは、撮像素子を有するビデオスコープとビデオスコープが接続されるプロセッサとを備えた電子内視鏡装置のプログラムであって、ビデオスコープがプロセッサに接続されているか否かを検出する接続検出手段と、ビデオスコープがプロセッサに接続された場合、ビデオスコープ内に設けられた第１メモリに格納される、プロセッサの制御動作に関連したプログラムデータを、第１メモリからプログラムデータを格納可能であってプロセッサに設けられた第２メモリへプログラムデータを転送するデータ転送手段とを機能させることを特徴とする。

本発明によれば、ビデオスコープをプロセッサに接続するだけで、プログラムの更新、追加、変更、修正が可能になる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。

電子内視鏡装置は、光源ユニット１０と、ビデオスコープ２０と、プロセッサ（画像処理ユニット）３０とを備える。ビデオスコープ２０はプロセッサ３０および光源ユニット１０に対し接続されている。プロセッサ３０には、光源ユニット１０とともに、モニタ６０およびキーボード９０が接続される。

光源ユニット１０には、キセノンランプ３２とレーザ光源３４とが設けられており、キセノンランプ３２を使用してカラー画像を表示する通常観察モードと、レーザ光源３４を利用して自家蛍光観察画像を表示する自家蛍光観察モードによる観察が可能である。一方、プロセッサ３０は、通常観察用のプロセッサとして製造されており、自家蛍光観察用の制御動作を実行するプログラムは出荷時において格納されていない。

ビデオスコープ２０には、電子内視鏡装置のプロセッサ３０によって自家蛍光観察を実行可能にさせるプログラムが用意されており、後述するように、ビデオスコープ２０が光源ユニット１０およびプロセッサ３０に接続されると、そのプログラムがプロセッサ３０に転送され、通常観察および自家蛍光観察が可能となる。

通常観察モードの場合、キセノンランプ３２から放射された光（照明光）は、絞り４７、ダイクロイックミラー３３、集光レンズ３５を通ってライトガイド２２の入射端２２Ａに入射する。ビデオスコープ２０内に設けられたライトガイド２２は光をスコープ先端側へ導く光ファイバ束であり、ライトガイド２２を通過した光は射出端２２Ｂから射出し、拡散レンズである配光レンズ２３を介して被写体である観察部位を照射する。

照明光が観察部位において反射すると、反射光は対物レンズ２４、励起光フィルタ２５を介してＣＣＤ２６に到達し、被写体光学像がＣＣＤ２６の受光面に形成される。ＣＣＤ２６の受光面には補色モザイクフィルタ（図示せず）が各画素に対応しながら配置されており、各色要素フィルタを通過した光に基づいて、被写体光学像に応じたアナログ画像信号が光電変換によって発生する。アナログ画像信号は、プロセッサ３０内のＣＣＤ駆動回路３６から送られてくる駆動信号に基づいて読み出される。ここでは、テレビジョン規格としてＮＴＳＣ方式が適用され、１フィールド分の画像信号が１／６０秒間隔で順次読み出され、プロセッサ３０の前段信号処理回路３７へ送られる。また、カラー撮像処理方式として色差線順次方式が適用されている。

前段信号処理回路３７では、アナログ画像信号に対し、増幅処理、ホワイトバランス調整処理、ガンマ補正処理、Ａ／Ｄ変換処理など様々な処理が施される。その結果、デジタル画像信号が生成され、フィールドメモリ３８へ送られる。一時的にフィールドメモリ３８に格納されたデジタル画像信号は所定のタイミングで読み出され、後段処理回路３９を介してビデオ信号とされてモニタ６０へ出力される。これにより、観察画像がモニタ６０に表示される。

一方、キーボード９０に対する所定の操作によって自家蛍光観察モードが設定された場合、レーザ光源３４から放射される励起光とキセノンランプ３２から放射される照明光とを交互に被写体へ照射させ、通常カラー観察画像と自家蛍光観察画像とを別々に形成する。自家蛍光観察モードが設定されると、キセノンランプ３２が点灯する一方、レーザ光源３４が所定の時間間隔（１／６０秒間隔）で間欠的に点灯し、紫外線波長領域付近の波長帯域から成る励起光がレーザ光源３４から放出される。励起光はダイクロイックミラー３３において反射し、集光レンズ３５を介してライトガイド２２の入射端２２Ａに入射する。

回転板３１は、キセノンランプ３２から放出される光を周期的に遮光するチョッパであり、回転板３１の半分は、周上に沿って開口したＵ字型の光透過部によって構成されている。回転板３１は、画像信号の読出し時間間隔（１／６０秒間隔）に従い、交互に照明光を透過、遮断するように一定速度でモータ４１の駆動により回転する。回転板３１の回転とレーザ光源３４の発光タイミングを調整することにより、励起光と照明光とが交互に被写体へ照射する。

励起光が被写体に照射すると、励起光に起因して生体組織から生じる自家蛍光がＣＣＤ２６に到達する一方、励起光の反射光は励起光フィルタ２５により遮断される。その結果、自家蛍光にのみ応じた被写体像がＣＣＤ２６に形成される。ＣＣＤ２６は、光強度の弱い自家蛍光に対応した高感度撮像素子であり、自家蛍光による画像信号が増幅されて読み出される。

１フィールドごとに励起光と照明光とが交互に被写体へ照射することにより、通常観察用の画像信号（通常観察画像信号）と自家蛍光による画像信号（自家蛍光観察画像信号）が、交互に読み出される。通常観察画像信号および蛍光観察画像信号は前段信号処理回路３７において交互に処理され、フィールドメモリ３８、後段信号処理回路３９へ送られる。後段信号処理回路３９では、自家蛍光観察画像と通常観察画像が一画面に同時に表示されるように信号処理が施される。

内蔵メモリ５３を含むシステムコントローラ４２は、プロセッサ３０内の各回路、光源ユニット１０の動作を制御し、レーザ光源３４を駆動するレーザ駆動回路４４、キセノンランプ３２を発光させるランプ用電源回路４５、モータ４１を駆動するモータ駆動回路４６、さらに、各回路の信号処理タイミングを制御するタイミングコントローラ４３などへ制御信号を出力する。書き込み可能な不揮発性メモリであるＲＯＭ５２には、プロセッサ３０の制御動作に関するプログラムが格納され、また、プログラムデータ転送を実行させるデータ転送プログラムが格納されている。

ビデオスコープ２０内には、ビデオスコープ２０の動作を制御するスコープコントローラ２８と、データ書き換え可能なＥＥＰＲＯＭ２７が設けられており、スコープコントローラ２８によってＥＥＰＲＯＭ２７へのデータの読出し、書き込みが制御される。ＥＰＲＯＭ２７には、ビデオスコープ２０の性能に合わせて新たにプロセッサ３０へ機能を追加するアプリケーションプログラムが格納されており、ここでは自家蛍光観察用プログラム、超音波内視鏡用プログラム、共焦点内視鏡用プログラムが格納されている。プロセッサ３０内の揮発性メモリであるＲＡＭ５１は、これらプログラムを格納するために設けられている。

後述するように、プロセッサ３０において新たな機能を追加させる場合、キーボード９０に対して所定の操作が行われる。リスト表示画面のデータがあらかじめＥＥＰＲＯＭ２７に格納されており、データ転送によってモニタ６０に選択リストが表示されると、オペレータは選択表示画面を見ながらキーボード９０を操作する。そして、操作に応じてビデオスコープ２０からプロセッサ３０へ選択されたプログラムがデータとして転送される。

絞り４７は、観察画像の明るさを適正な明るさで維持するように開閉する。輝度信号生成回路５４では、順次読み出される１フィールド分の画像信号に基づいて輝度信号が生成され、システムコントローラ４２へ送られる。システムコントローラ４２は、輝度信号に基づいてモータ駆動回路４９へ制御信号を出力し、モータ４８が駆動することによって絞り４７が所定量だけ開閉する。

図２は、システムコントローラ４２において実行されるプログラムデータ転送処理を示したフローチャートである。図３は、プログラムのリスト表示のトップメニュー画面を示した図である。図４は、プログラムのリスト表示のサブメニュー画面を示した図である。

ステップＳ１０１では、ビデオスコープ２０がプロセッサ３０に接続されているか否かが判断される。ビデオスコープ２０が接続されていないと判断されるとステップＳ１０３へ進み、自己診断処理が施される。一方、ビデオスコープ２０が接続されていると判断されると、ステップＳ１０２へ進む。ステップＳ１０２では、アプリケーションプログラムのリストを表示するため、リストデータをＥＥＰＲＯＭ２７から読み出すためのコマンドデータが送信される。ステップＳ１０２が実行されると、ステップＳ１０４へ進む。

ステップＳ１０４では、リストデータが存在するか否かが判断される。リストデータが存在しないと判断されると、ステップＳ１０５へ進み、スコープ再挿入を促す警告画面がモニタ６０に表示される。一方、リストデータが存在する場合、ステップＳ１０６へ進み、リスト表示処理が実行される。すなわち、後段信号処理回路３９から、リスト表示画面に応じた映像信号がモニタ６０へ出力される。この結果、図３に示すように転送可能なアプリケーションプログラムのリストがトップメニュー画面として表示される。

自家蛍光観察用プログラムは、自家蛍光観察におけるレーザ光源３４の点灯および駆動制御、回転板３１の駆動制御を実行するプログラムである。超音波内視鏡用プログラムは、超音波内視鏡の新しいスキャン方式を実行させるプログラムである。共焦点内視鏡用プログラムは、光学ズーム機能付きビデオスコープ内の光学系の制御を実行させるプログラムである。オペレータがキーボード９０を操作しない場合、一番上位にあるプログラムがデフォルト選択されている。キーボード９０に対する操作によっていずれか１つが選択されると、図４に示すようにサブメニュー画面が表示される。ここでは、接続されるビデオスコープ２０の機種を選択する画面が表示される。ステップＳ１０６が実行されると、ステップＳ１０７へ進む。

ステップＳ１０７では、オペレータによってプログラムが選択された、あるいはデフォルト選択、決定された状態で所定時間が経過したか否かが判断される。オペレータによってプログラムが選択、決定されていない、あるいはデフォルト選択された状態で所定時間が経過していないと判断された場合、ステップＳ１０６へ戻る。

一方、ステップＳ１０７において、オペレータによってプログラムが選択、決定された、あるいはデフォルト選択された状態で所定時間が経過したと判断された場合、ステップＳ１０８へ進み、選択されたプログラムデータをＥＥＰＲＯＭ２７から転送させるコマンドデータが、スコープコントローラ２８へ送信される。ここでは、自家蛍光観察用プログラムデータが選択されている。コマンドデータが転送されると、選択されたプログラムデータがＲＡＭ５１へ格納され、展開される。ステップＳ１０８が実行されると、ステップＳ１０９へ進む。

ステップＳ１０９では、今回転送されてくるプログラムデータの他のビデオスコープ接続を含めた転送回数が記録される。そしてステップＳ１１０では、転送されてくるプログラムデータの転送回数が所定回数Ｎを超えているか否かが判断される。すなわち、様々なビデオスコープがプロセッサ３０に接続されていく過程において、同じアプリケーションプログラムの使用頻度が高いか否かが判断される。プログラムデータの転送回数が所定回数Ｎ（例えば、４）を超えていると判断されると、ステップＳ１１１へ進み、転送されてきたプログラムデータがＲＯＭ５２へ書き込まれる。ステップＳ１１１が実行されると、ステップＳ１１２へ進む。一方、プログラムデータの転送回数が所定回数Ｎを超えていないと判断されると、そのままステップＳ１１２へ進む。

ステップＳ１１２では、ＲＡＭ５１に格納、展開されたプログラムデータを起動させてプロセッサ３０を動作させる。すなわち、自家蛍光観察モード状態に設定されると、レーザ光源３４の点灯、駆動、回転板３１の駆動が制御されるとともに、通常観察画像信号、自家蛍光観察信号を生成する信号処理が制御される。

このように本実施形態によれば、ビデオスコープ２０内に、プロセッサ３０の制御動作に関連するプログラムであって自家蛍光観察用のプログラムがデータとしてＥＥＰＲＯＭ２７に格納されている。そして、ビデオスコープ２０がプロセッサ３０に接続され、オペレータによって選択されると、プログラムデータがＥＥＰＲＯＭ２７からＲＡＭ５１へ転送される。

自家蛍光観察、超音波内視鏡などいままでにないビデオスコープを使用した内視鏡作業をする場合、そのビデオスコープを接続するだけでプロセッサ３０がそのビデオスコープ２０の性能に対応した制御動作を実行することができるため、製造時期が古く、新しい機能を備えていないプロセッサ３０によっても、自家蛍光観察、超音波観察などが可能になる。

使用頻度の高いアプリケーションプログラムはＲＯＭ５２に格納されるため、プロセッサ３０自身がビデオスコープの接続によらずその機能を備えることができ、使用頻度の少ないものはＲＡＭ５１にしか展開されないため、必要のないプログラムがプロセッサ３０に蓄積されない。

本実施形態では、新たな機能を追加するアプリケーションプログラムデータが転送されるが、通常観察用の基本的処理プログラムをバージョンアップしたプログラムデータを転送してもよい。また、外部周辺機器をコントロールするプログラムデータを転送してもよい。なお、プログラムは、ファームウェアであるプログラムに限定されない。

また、図３のトップメニュー表示画面で示した内視鏡のプログラムに限らず、ハイブリッド内視鏡のプログラムについても適用可能である。

本実施形態である電子内視鏡装置のブロック図である。 システムコントローラにおいて実行されるプログラムデータ転送処理を示したフローチャートである。 プログラムのリストのトップメニュー表示画面を示した図である。 プログラムのリストのサブメニュー表示画面を示した図である。

符号の説明

１０ 光源ユニット
２０ ビデオスコープ
２７ ＥＥＰＲＯＭ（第１メモリ）
３０ プロセッサ
４２ システムコントローラ
５１ ＲＡＭ（第２メモリ）
５２ ＲＯＭ（第３メモリ）

Claims (8)

1. 撮像素子を有するビデオスコープとビデオスコープが接続されるプロセッサとを備えた電子内視鏡装置であって、
   前記ビデオスコープ内に設けられ、前記プロセッサの制御動作に関連したプログラムデータを格納する第１メモリと、
   前記プロセッサ内に設けられ、前記プログラムデータを格納可能な第２メモリと、
   前記ビデオスコープが前記プロセッサに接続されると、前記第１メモリから前記第２メモリへ前記プログラムデータを転送するデータ転送手段と、
   前記プロセッサに設けられた、前記第２メモリとは異なる不揮発性の第３メモリと、
   前記第２メモリへ転送されるプログラムデータの、他のビデオスコープ接続時を含めた転送回数を検出する転送回数検出手段とを備え、
   前記データ転送手段が、前記プログラムデータが所定回数以上転送されている場合、前記第３メモリに前記プログラムデータを格納することを特徴とする電子内視鏡装置。
2. プログラムデータが、通常観察用の制御動作、自家蛍光観察用の制御動作、超音波内視鏡用の制御動作、共焦点内視鏡用の制御動作の少なくともいずれか１つを実行させるプログラムデータであることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
3. 前記第２メモリが揮発性メモリであることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
4. 前記データ転送手段が、転送されてきたプログラムデータを起動する前に、該プログラムデータを前記第３メモリへ格納することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
5. データ内容の異なる複数のプログラムデータが前記第１メモリに格納され、
   前記複数のプログラムデータを選択させる選択画面を表示するように信号処理する選択画面表示手段と、
   オペレータの操作に従い、前記複数のプログラムデータから１つのプログラムデータを選択、設定する選択設定手段とを有し、
   前記データ転送手段が、選択設定手段で選択されたプログラムデータを転送することを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
6. 撮像素子と、前記プロセッサの制御動作に関連したプログラムデータを格納する第１メモリとを有するビデオスコープが接続される電子内視鏡装置のプロセッサであって、
   前記プログラムデータを格納可能な第２メモリと、
   前記ビデオスコープが前記プロセッサに接続されると、前記第１メモリから前記第２メモリへ前記プログラムデータを転送するデータ転送手段と、
   前記第２メモリとは異なる不揮発性の第３メモリと、
   前記第２メモリへ転送されるプログラムデータの、他のビデオスコープ接続を含めた転送回数を検出する転送回数検出手段とを備え、
   前記データ転送手段が、前記プログラムデータが所定回数以上転送されている場合、前記第３メモリに前記プログラムデータを格納することを特徴とする電子内視鏡装置のプロセッサ。
7. ビデオスコープ内に設けられた第１メモリに格納される、プロセッサの制御動作に関連したプログラムデータを、前記ビデオスコープが前記プロセッサに接続された場合、前記第１メモリから前記プログラムデータを格納可能であって前記プロセッサに設けられた第２メモリへ前記プログラムデータを転送するデータ転送手段を備え、
   前記第２メモリへ転送されるプログラムデータの、他のビデオスコープ接続時を含めた転送回数が所定回数以上転送されている場合、前記プロセッサに設けられた、前記第２メモリとは異なる不揮発性の第３メモリに前記プログラムデータを格納することを特徴とする内視鏡用プログラムデータ転送装置。
8. 撮像素子を有するビデオスコープとビデオスコープが接続されるプロセッサとを備えた電子内視鏡装置のプログラムであって、
   前記ビデオスコープが前記プロセッサに接続されているか否かを検出する接続検出手段と、
   前記ビデオスコープが前記プロセッサに接続された場合、前記ビデオスコープ内に設けられた第１メモリに格納される、前記プロセッサの制御動作に関連したプログラムデータを、前記第１メモリから前記プログラムデータを格納可能であって前記プロセッサに設けられた第２メモリへ前記プログラムデータを転送するデータ転送手段と、
   前記第２メモリへ転送されるプログラムデータの、他のビデオスコープ接続時を含めた転送回数を検出する転送回数検出手段とを機能させ、
   前記プログラムデータが所定回数以上転送されている場合、前記プロセッサに設けられた、前記第２メモリとは異なる不揮発性の第３メモリに前記プログラムデータを格納するように、前記データ転送手段を機能させることを特徴とするプログラム。

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