JP5411086B2 - Electronic endoscope system - Google Patents

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本発明は、被検体に挿入される挿入部の先端に撮像素子を有する電子内視鏡によって被検体内を撮影する電子内視鏡システムに関する。   The present invention relates to an electronic endoscope system that captures an image of a subject with an electronic endoscope having an image sensor at the tip of an insertion portion to be inserted into the subject.

従来、医療分野において、電子内視鏡システムを利用した検査が広く普及している。電子内視鏡システムは、被検体(患者)の体内に挿入される挿入部を有する電子内視鏡と、電子内視鏡に接続されるプロセッサ装置及び光源装置等から構成される。   Conventionally, examinations using an electronic endoscope system have been widely used in the medical field. The electronic endoscope system includes an electronic endoscope having an insertion portion that is inserted into the body of a subject (patient), a processor device connected to the electronic endoscope, a light source device, and the like.

電子内視鏡は、被検体内に照明光を照射する照明窓や、被検体内を撮像する撮像素子を挿入部の先端(以下、先端部という)に有する。プロセッサ装置は、撮像素子から出力される撮像信号に対して各種処理を施し、診断に供する観察画像を生成する。観察画像は、プロセッサ装置に接続されたモニタに表示される。光源装置は、光量を調節可能な白色光源を有し、電子内視鏡に照明光を供給する。照明光は、電子内視鏡内に挿通されたライトガイドを通じて先端部に導光され、レンズ等からなる照明光学系を介して照明窓から被検体内に照射される。   The electronic endoscope has an illumination window that irradiates illumination light into the subject and an image sensor that images the inside of the subject at the distal end of the insertion portion (hereinafter referred to as the distal end portion). The processor device performs various processes on the imaging signal output from the imaging device, and generates an observation image for diagnosis. The observation image is displayed on a monitor connected to the processor device. The light source device has a white light source capable of adjusting the amount of light, and supplies illumination light to the electronic endoscope. Illumination light is guided to the tip through a light guide inserted into the electronic endoscope, and is irradiated from the illumination window into the subject through an illumination optical system including a lens and the like.

先端部は、電子内視鏡を使用すると、ライトガイドの伝達損失による発熱や、撮像素子の発熱等によって温度が上昇する。先端部の温度が上昇すると、撮像素子の暗電流ノイズが増加し、白く目立つ画素(いわゆる白傷)が目立つようになり、観察画像が劣化する。また、高温状態にさらされ続けると、撮像素子の寿命が縮まるという問題もある。さらに、先端部の温度が上昇すると、被検体内に火傷を負わせてしまう危険性もある。   When an electronic endoscope is used, the tip portion rises in temperature due to heat generation due to transmission loss of the light guide, heat generation of the image sensor, or the like. When the temperature of the tip increases, dark current noise of the image sensor increases, and white conspicuous pixels (so-called white scratches) become conspicuous, and the observed image deteriorates. Further, there is a problem that the lifetime of the image sensor is shortened when exposed to a high temperature state. Furthermore, when the temperature of the tip portion rises, there is a risk of causing burns in the subject.

こうした先端部の温度上昇の問題を解決するために、近年では、先端部の温度を監視する温度センサを設け、先端部の温度が所定温度以上に上昇しないように照明光の光量を制御する電子内視鏡システムが知られている(特許文献1,2)。   In order to solve the problem of the temperature rise of the tip part, in recent years, a temperature sensor that monitors the temperature of the tip part is provided, and an electronic device that controls the amount of illumination light so that the temperature of the tip part does not rise above a predetermined temperature. Endoscope systems are known (Patent Documents 1 and 2).

また、先端部に照明光を発するLEDを設けた電子内視鏡も知られているが、照明光を発光するときにLEDが発熱するので、先端部の発熱の問題は上述と同様であり、温度センサによって測定した先端部の温度に応じて照明光量の上限を制限する電子内視鏡が知られている(特許文献3,4)。   Moreover, although an electronic endoscope provided with an LED that emits illumination light at the tip is also known, since the LED generates heat when emitting illumination light, the problem of heat generation at the tip is the same as described above. An electronic endoscope that limits the upper limit of the amount of illumination light according to the temperature of the tip measured by a temperature sensor is known (Patent Documents 3 and 4).

特開昭63−071233号公報JP 63-071233 A 特開2007−117538号公報JP 2007-117538 A 特開2007−252516号公報JP 2007-252516 A 特開2008−035883号公報JP 2008-035883 A

上述のように、電子内視鏡システムにおいては、先端部の温度の温度に応じて照明光の光量を調節することによって先端部の温度上昇を抑えることが好ましい。しかし、特許文献1−4では、先端部の最先端の表面(以下、先端面という)や照明光を発光するLED、撮像素子に設けた1つの温度センサによって測定した温度を先端部の温度としているが、実際の先端部内には、ライトガイド(や照明光用LED)と撮像素子の発熱要因の配置及び各々の発熱量に応じた温度分布が生じるので、例えば、先端面と撮像素子の温度を各々同時に正確に測定することはできないという問題がある。   As described above, in the electronic endoscope system, it is preferable to suppress an increase in the temperature of the tip by adjusting the amount of illumination light according to the temperature of the temperature of the tip. However, in Patent Documents 1-4, the most advanced surface of the tip (hereinafter referred to as the tip surface), the LED that emits illumination light, and the temperature measured by one temperature sensor provided in the image sensor are used as the temperature of the tip. However, since the temperature distribution corresponding to the arrangement of the heat factors of the light guide (or LED for illumination light) and the image sensor and the amount of generated heat is generated in the actual tip, for example, the temperature of the tip surface and the image sensor There is a problem that it is impossible to accurately measure each of them simultaneously.

例えば、先端面の温度は、被検体内に接触したり、送水口から水を吹きかけて撮影用の観察窓を洗浄したりしたときに急激に変化することがある。このため、先端面に温度センサを配置して先端面の温度を先端部の温度として測定すると、撮像素子が高温状態であっても、先端面の温度が急激に低下したことを反映して照明光量が増大され、観察画像が劣化する。 For example, the temperature of the distal end surface may change abruptly when it comes into contact with the subject or when the imaging observation window is washed by spraying water from the water supply port. For this reason, when a temperature sensor is arranged on the front end surface and the temperature of the front end surface is measured as the temperature of the front end portion, even if the image pickup device is in a high temperature state, it reflects that the temperature of the front end surface has dropped rapidly. The amount of light is increased and the observed image is deteriorated.

一方、撮像素子に温度センサを配置して撮像素子の温度を先端部の温度として測定すると、先端面の温度が下がってもこれを反映できずに撮像素子の温度が十分に冷却されるまで照明光量が過剰に低減された状態が続き、暗い観察画像を撮影し続ける期間が無用に長くなることがある。   On the other hand, if a temperature sensor is placed on the image sensor and the temperature of the image sensor is measured as the temperature of the tip, illumination will continue until the temperature of the image sensor is sufficiently cooled without reflecting this even if the temperature of the tip surface decreases. The state in which the amount of light is excessively reduced continues, and the period during which a dark observation image is continuously captured may become unnecessarily long.

こうしたことから、単純に先端部の温度を測定し、先端部の温度に応じて照明光量を調節するだけでなく、先端面や撮像素子といった複数箇所について温度を測定し、これらの各箇所の温度に応じて、より細かく適切に照明光の光量を調節することが望まれる。   Therefore, not only simply measure the temperature of the tip and adjust the amount of illumination light according to the temperature of the tip, but also measure the temperature at multiple locations such as the tip surface and image sensor, and the temperature at each of these locations. Accordingly, it is desired to adjust the amount of illumination light more finely and appropriately.

しかしながら、先端部の複数箇所について温度を測定するために、複数箇所に温度センサを設けると、各温度センサの設置スペースや各温度センサから信号を読み出すための配線等によって挿入部(及び先端部)が太径化し、被検者への負荷が増大するという問題がある。   However, if temperature sensors are provided at a plurality of locations in order to measure the temperature at a plurality of locations at the tip, the insertion portion (and the tip) may be installed depending on the installation space of each temperature sensor, wiring for reading signals from each temperature sensor, etc. However, there is a problem that the diameter of the tube increases and the load on the subject increases.

本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、1つの温度センサによって撮像素子と先端面の温度を各々正確に測定することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to accurately measure the temperatures of the imaging element and the front end surface with one temperature sensor.

本発明の電子内視鏡システムは、被検体内に挿入する挿入部の先端に前記被検体内を撮像する撮像素子を有する電子内視鏡と、前記挿入部の先端から前記被検体内に照明光を照射する照明手段と、前記撮像素子の温度に応じた信号を出力する温度センサと、前記温度センサから出力される信号に基づいて前記撮像素子の温度を測定する測定手段と、予め測定された前記撮像素子の発熱量と、前記撮像素子周辺の熱特性データを記憶する記憶手段と、前記挿入部の先端における熱回路網モデルに基づいて、測定した前記撮像素子の温度と既知の前記熱特性データとから前記挿入部の先端面の温度を推定する先端面温度推定手段と、少なくとも前記先端面の温度に基づいて、前記照明光の光量の上限値を設定し、前記撮像素子の温度に基づいて設定された前記照明光の光量の上限値と、前記先端面の温度に基づいて設定された前記照明光の光量の上限値との、いずれか低い方の上限値以下の範囲内において、前記照明光の光量を調節する光量調節手段と、を備えることを特徴とする。 An electronic endoscope system according to the present invention includes an electronic endoscope having an imaging element that images the inside of the subject at the distal end of an insertion portion that is inserted into the subject, and illumination from the distal end of the insertion portion into the subject. Illuminating means for irradiating light; a temperature sensor for outputting a signal corresponding to the temperature of the image sensor; a measuring means for measuring the temperature of the image sensor based on a signal output from the temperature sensor; Based on the thermal circuit model at the tip of the insertion section, the measured temperature of the imaging device and the known heat, the storage means for storing the heat generation amount of the imaging device, the thermal characteristic data around the imaging device, Based on the characteristic data, the tip surface temperature estimating means for estimating the temperature of the tip surface of the insertion portion, and based on at least the temperature of the tip surface, an upper limit value of the amount of illumination light is set, and the temperature of the image sensor Based on The illumination light is within a range that is lower than the lower upper limit of the upper limit value of the light amount of the illumination light and the upper limit value of the light amount of the illumination light set based on the temperature of the tip surface. And a light amount adjusting means for adjusting the amount of light .

前記熱特性データが、前記挿入部の先端における熱抵抗及び熱容量を含むことが好ましい。また、前記温度センサは、例えば前記撮像素子自身であり、前記測定手段は、前記撮像素子における光を受光しない画素から出力される暗時出力値に基づいて前記撮像素子の温度を測定してもよい。前記照明手段は、前記照明光を発生する光源と、前記照明光の光量を調節する絞り手段とを有する場合、前記光量調節手段は、前記絞り手段を制御して前記照明光の光量を調節する。前記絞り手段が、所定サイズの絞り開口と、前記絞り開口の開口量を調節する絞り羽根とからなる場合、前記光量調節手段は、前記絞り羽根を制御して前記照明光の光量を調節する。 It is preferable that the thermal characteristic data includes a thermal resistance and a thermal capacity at the distal end of the insertion portion. Further, the temperature sensor is, for example, the image sensor itself, and the measurement unit may measure the temperature of the image sensor based on a dark output value output from a pixel that does not receive light in the image sensor. Good. When the illumination unit includes a light source that generates the illumination light and a diaphragm unit that adjusts the light amount of the illumination light, the light amount adjustment unit controls the diaphragm unit to adjust the light amount of the illumination light. . When the diaphragm means includes a diaphragm opening of a predetermined size and a diaphragm blade that adjusts the opening amount of the diaphragm opening, the light amount adjusting means controls the diaphragm blade to adjust the light amount of the illumination light.

本発明の別の電子内視鏡システムは、被検体内に挿入する挿入部の先端に前記被検体内を撮像する撮像素子を有する電子内視鏡と、前記挿入部の先端から前記被検体内に照明光を照射する照明手段と、前記撮像素子の温度に応じた信号を出力する温度センサと、前記温度センサから出力される信号に基づいて、時間間隔Δt毎に前記撮像素子の温度T1を測定し、前記時間間隔Δt間の前記撮像素子の温度T1の変化量ΔT1を測定する測定手段と、前記被検体内の温度Ta、前記撮像素子の発熱量Q、前記撮像素子と前記被検体との間の熱抵抗R1、前記撮像素子と前記挿入部の先端面との間の熱抵抗R2、前記撮像素子近傍の熱容量Cを含む熱特性データを記憶する記憶手段と、前記挿入部の先端における熱回路網モデルを表す下記式に基づいて、測定した前記撮像素子の温度と既知の前記熱特性データとから前記先端面の温度T2の推定値を算出する先端面温度推定手段と、を備える。
式: (T1−Ta)/R1+(T1−T2)/R2+CΔT1/Δt=Q
Another electronic endoscope system according to the present invention includes an electronic endoscope having an imaging element that images the inside of the subject at the tip of an insertion portion to be inserted into the subject, and the inside of the subject from the tip of the insertion portion. Illuminating means for irradiating illumination light, a temperature sensor for outputting a signal corresponding to the temperature of the image sensor, and a temperature T1 of the image sensor for each time interval Δt based on a signal output from the temperature sensor. Measuring means for measuring and measuring a change amount ΔT1 of the temperature T1 of the imaging device during the time interval Δt, a temperature Ta in the subject, a calorific value Q of the imaging device, the imaging device and the subject, Storage means for storing thermal characteristic data including a thermal resistance R1, a thermal resistance R2 between the imaging element and the distal end surface of the insertion part, and a thermal capacity C in the vicinity of the imaging element; Based on the following equation representing the thermal network model There are, and a tip surface temperature estimating means for calculating an estimated value of the temperature T2 of the front end surface and a temperature and known the thermal property data of the measured image pickup device.
Formula: (T1-Ta) / R1 + (T1-T2) / R2 + CΔT1 / Δt = Q

前記温度センサは、前記撮像素子自身であり、前記測定手段は、前記撮像素子における光を受光しない画素から出力される暗時出力値に基づいて前記撮像素子の温度を測定することが好ましい。   It is preferable that the temperature sensor is the image pickup device itself, and the measurement unit measures the temperature of the image pickup device based on a dark output value output from a pixel that does not receive light in the image pickup device.

また、少なくとも前記先端面の温度に基づいて、前記照明光の光量を調節する光量調節手段を備えることが好ましい。前記照明手段は、前記照明光を発生する光源と、前記照明光の光量を調節する絞り手段とを有し、前記光量調節手段は、前記絞り手段を制御して前記照明光の光量を調節することが好ましい。 Moreover, it is preferable to provide a light amount adjusting means for adjusting the light amount of the illumination light based on at least the temperature of the tip surface. The illumination unit includes a light source that generates the illumination light and a diaphragm unit that adjusts a light amount of the illumination light, and the light amount adjustment unit controls the diaphragm unit to adjust the light amount of the illumination light. It is preferable.

前記絞り手段は、所定サイズの絞り開口と、前記絞り開口の開口量を調節する絞り羽根とからなり、前記光量調節手段は、前記絞り羽根を制御して前記照明光の光量を調節することが好ましい。   The diaphragm means includes a diaphragm opening of a predetermined size and a diaphragm blade that adjusts the aperture amount of the diaphragm opening, and the light amount adjusting means controls the diaphragm blade to adjust the light amount of the illumination light. preferable.

本発明によれば、1つの温度センサによって撮像素子と先端面の温度を各々正確に測定することができる。   According to the present invention, it is possible to accurately measure the temperatures of the imaging device and the tip surface with one temperature sensor.

電子内視鏡システムの構成を示す外観図である。It is an external view which shows the structure of an electronic endoscope system. 電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an electronic endoscope system. CMOSセンサの電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electrical constitution of a CMOS sensor. 絞り機構の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of an aperture mechanism. 先端部の熱回路網モデルを示す図である。It is a figure which shows the thermal network model of a front-end | tip part. 熱抵抗R1,R2を同定する様態を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the aspect which identifies thermal resistance R1, R2. 熱容量Cを同定する様態を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the aspect which identifies the heat capacity C. 電子内視鏡システムの動作様態を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement aspect of an electronic endoscope system. CMOS温度T1及び先端面温度T2に応じて光量上限を切り替える様態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the aspect which switches a light quantity upper limit according to CMOS temperature T1 and front end surface temperature T2. CMOS温度T1及び先端面温度T2に応じて光量上限を切り替える様態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the aspect which switches a light quantity upper limit according to CMOS temperature T1 and front end surface temperature T2. 先端面に温度センサを設ける構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure which provides a temperature sensor in a front end surface. 先端面に温度センサを設ける場合の熱回路網モデルを示す図である。It is a figure which shows the thermal network model in the case of providing a temperature sensor in a front end surface. 熱回路網モデルの他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of a thermal network model.

図1に示すように、電子内視鏡システム11は、電子内視鏡12、プロセサ装置13、及び光源装置14からなる。電子内視鏡12は、被検者の体内に挿入される可撓性の挿入部16と、挿入部16の基端部分に連設された操作部17と、プロセッサ装置13及び光源装置14に接続されるコネクタ18と、操作部17‐コネクタ18間を繋ぐユニバーサルコード19とを有する。挿入部16の先端(以下、先端部という)20には、被検体内撮影用のCMOS型イメージセンサ(図2参照。以下、CMOSセンサという)21が設けられている。   As shown in FIG. 1, the electronic endoscope system 11 includes an electronic endoscope 12, a processor device 13, and a light source device 14. The electronic endoscope 12 includes a flexible insertion portion 16 that is inserted into the body of the subject, an operation portion 17 that is connected to a proximal end portion of the insertion portion 16, a processor device 13, and a light source device 14. A connector 18 to be connected and a universal cord 19 connecting the operation unit 17 and the connector 18 are provided. A CMOS image sensor (refer to FIG. 2; hereinafter referred to as a CMOS sensor) 21 for in-subject imaging is provided at the distal end (hereinafter referred to as a distal end portion) 20 of the insertion portion 16.

操作部17には、先端部20を上下左右方向に湾曲させるためのアングルノブや、挿入部16の先端からエアーや水を噴出させるための送気/送水ボタン、観察画像を静止画記録するためのレリーズボタン、モニタ22に表示された観察画像を拡大/縮小を指示するズームボタンといった操作部材が設けられている。また、操作部17の先端側には、電気メス等の処置具が挿通される鉗子口が設けられている。鉗子口は、挿入部16内の鉗子チャネルを通して、先端部20に設けられた鉗子出口に連通している。   The operation unit 17 has an angle knob for bending the distal end 20 in the vertical and horizontal directions, an air / water feed button for ejecting air and water from the distal end of the insertion unit 16, and a still image recording image. Operation members such as a release button and a zoom button for instructing enlargement / reduction of the observation image displayed on the monitor 22 are provided. A forceps port through which a treatment tool such as an electric knife is inserted is provided on the distal end side of the operation unit 17. The forceps port communicates with a forceps outlet provided at the distal end portion 20 through a forceps channel in the insertion portion 16.

プロセッサ装置13は、光源装置14と電気的に接続され、電子内視鏡システム11の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置13は、ユニバーサルコード19や挿入部16内に挿通された伝送ケーブルを介して電子内視鏡12に給電を行い、CMOSセンサ21の駆動を制御する。また、プロセッサ装置13は、伝送ケーブルを介して、CMOSセンサ21から出力された撮像信号を取得し、各種画像処理を施して画像データを生成する。プロセッサ装置13で生成された画像データは、プロセッサ装置13にケーブル接続されたモニタ22に観察画像として表示される。   The processor device 13 is electrically connected to the light source device 14 and comprehensively controls the operation of the electronic endoscope system 11. The processor device 13 supplies power to the electronic endoscope 12 via the universal cord 19 and a transmission cable inserted into the insertion portion 16 and controls the driving of the CMOS sensor 21. Further, the processor device 13 acquires an imaging signal output from the CMOS sensor 21 via a transmission cable, and performs various image processing to generate image data. The image data generated by the processor device 13 is displayed as an observation image on a monitor 22 connected to the processor device 13 by a cable.

図2に示すように、先端部20には、観察窓23、照明窓24、タイミングジェネレータ(以下、TGという)26、CPU27、温度センサ30等が設けられている。観察窓23の奥にはレンズ群及びプリズムからなる対物光学系25によって被検体内の像が撮像領域51(図3参照)に結像されるようにCMOSセンサ21が配置されている。照明窓24からは照明光が被検体内に照射される。照明光は、光源装置14から電子内視鏡12に供給され、ユニバーサルコード19及び挿入部16に挿通されたライトガイド28によって導光されて、出射端に配置された照明レンズ29によって照明窓24を介して被検体内に照射される。   As shown in FIG. 2, the distal end portion 20 is provided with an observation window 23, an illumination window 24, a timing generator (hereinafter referred to as TG) 26, a CPU 27, a temperature sensor 30, and the like. A CMOS sensor 21 is arranged behind the observation window 23 so that an image in the subject is formed in the imaging region 51 (see FIG. 3) by an objective optical system 25 including a lens group and a prism. Illumination light is emitted from the illumination window 24 into the subject. Illumination light is supplied from the light source device 14 to the electronic endoscope 12, guided by the light guide 28 inserted through the universal cord 19 and the insertion portion 16, and illuminated by the illumination lens 29 disposed at the exit end. It is irradiated into the subject through

CMOSセンサ21は、対物光学系25によって撮像領域51に結像される被検体内の像を光電変換し、撮像信号として出力する。CMOSセンサ21は、対物光学系25によって被検体の像が結像される前面(撮像面)に、所定配列の複数の画素からなる撮像領域51を有する。撮像領域51は、中央の受光部と、受光部を囲むように設けられたオプティカルブラック(OB)部とからなる。受光部は、被検体内の撮像に用いられる開口された画素が配列された領域であり、各画素に複数の色セグメントからなるカラーフィルタ、例えばベイヤー配列の原色(RGB)あるいは補色(CMYまたはCMYG)カラーフィルタが形成されている。OB部は、遮光された画素からなる領域であり、暗電流ノイズに応じたデータ(画素値)を出力する。CMOSセンサ21が出力する撮像信号には、受光部から出力されるデータとともにOB部から出力されたデータが含まれる。CMOSセンサ21が出力する撮像信号は、ユニバーサルコード19及びコネクタ18を介してプロセッサ装置13に入力され、DSP32(後述)の作業メモリに一旦格納される。その後、撮像信号に対して各種信号処理を施され、観察画像が生成される。   The CMOS sensor 21 photoelectrically converts an image in the subject formed in the imaging region 51 by the objective optical system 25 and outputs it as an imaging signal. The CMOS sensor 21 has an imaging region 51 made up of a plurality of pixels in a predetermined arrangement on the front surface (imaging surface) on which an object image is formed by the objective optical system 25. The imaging region 51 is composed of a central light receiving portion and an optical black (OB) portion provided so as to surround the light receiving portion. The light receiving unit is an area in which apertured pixels used for imaging in a subject are arranged, and each pixel has a color filter composed of a plurality of color segments, for example, a primary color (RGB) or a complementary color (CMY or CMYG) in a Bayer array. ) A color filter is formed. The OB portion is a region composed of light-shielded pixels, and outputs data (pixel values) corresponding to dark current noise. The imaging signal output from the CMOS sensor 21 includes data output from the OB unit together with data output from the light receiving unit. An imaging signal output from the CMOS sensor 21 is input to the processor device 13 via the universal code 19 and the connector 18 and temporarily stored in a working memory of a DSP 32 (described later). Thereafter, various types of signal processing are performed on the imaging signal, and an observation image is generated.

温度センサ30は、例えばサーミスタからなり、CMOSセンサ21に取り付けられる。温度センサ30は、CMOSセンサ21の温度が上昇すると、これに応じて抵抗値が増大し、CMOSセンサ21の温度が下降すると、これに応じて温度センサの抵抗値が減少する。温度センサ30の抵抗値を示す信号は、温度信号としてDSP32に入力され、CMOSセンサ21の温度に換算される。なお、ここでは温度センサ30としてサーミスタを用いる例を説明するが、熱電対等、他の温度センサを用いても良い。   The temperature sensor 30 is a thermistor, for example, and is attached to the CMOS sensor 21. When the temperature of the CMOS sensor 21 increases, the resistance value of the temperature sensor 30 increases accordingly. When the temperature of the CMOS sensor 21 decreases, the resistance value of the temperature sensor decreases accordingly. A signal indicating the resistance value of the temperature sensor 30 is input to the DSP 32 as a temperature signal and converted into the temperature of the CMOS sensor 21. Although an example in which a thermistor is used as the temperature sensor 30 will be described here, another temperature sensor such as a thermocouple may be used.

TG26には、CMOSセンサ21にクロック信号を与える。CMOSセンサ21は、TG26から入力されるクロック信号に応じて撮像動作を行ない、撮像信号を出力する。なお、TG26は、CMOSセンサ21内に設けられていても良い。CPU27は、電子内視鏡12とプロセッサ装置13とが接続された後、プロセッサ装置13のCPU31からの動作開始信号に基づいてTG26を駆動させる。   A clock signal is given to the CMOS sensor 21 to the TG 26. The CMOS sensor 21 performs an imaging operation according to the clock signal input from the TG 26 and outputs an imaging signal. The TG 26 may be provided in the CMOS sensor 21. After the electronic endoscope 12 and the processor device 13 are connected, the CPU 27 drives the TG 26 based on an operation start signal from the CPU 31 of the processor device 13.

プロセッサ装置13は、CPU31、デジタル信号処理回路(以下、DSPという)32、デジタル画像処理回路(以下、DIPという)33、表示制御回路34、操作部35等を有する。   The processor device 13 includes a CPU 31, a digital signal processing circuit (hereinafter referred to as DSP) 32, a digital image processing circuit (hereinafter referred to as DIP) 33, a display control circuit 34, an operation unit 35, and the like.

CPU31は、図示しないデータバスやアドレスバス、制御線を介して各部と接続されており、プロセッサ装置13全体の動作を統括的に制御する。ROM36には、プロセッサ装置13の動作を制御するための各種プログラム(OS,アプリケーションプログラム等)やデータ(グラフィックデータ、温度センサ30の特性データ、先端部20の熱特性データ(後述)等)が記憶される。CPU31は、ROM36から必要なプログラムやデータを読み出して、作業メモリであるRAM37に展開し、読み出したプログラムを逐次処理する。また、CPU31は、検査日時、被検体や術者の情報等の文字情報といった検査毎に変わる情報を、後述する操作部35やLAN等のネットワークより取得し、RAM37に記憶する。   The CPU 31 is connected to each unit via a data bus, an address bus, and a control line (not shown), and comprehensively controls the operation of the entire processor device 13. The ROM 36 stores various programs (OS, application programs, etc.) and data (graphic data, characteristic data of the temperature sensor 30, thermal characteristic data (described later) of the tip 20 and the like) for controlling the operation of the processor device 13. Is done. The CPU 31 reads out necessary programs and data from the ROM 36, develops them in the RAM 37, which is a working memory, and sequentially processes the read programs. Further, the CPU 31 obtains information that changes for each examination such as examination date and time, character information such as information on the subject and the operator from a network such as an operation unit 35 or a LAN described later, and stores the information in the RAM 37.

DSP32は、CMOSセンサ21から入力される撮像信号に対して,色分離、色補間、ゲイン補正、ホワイトバランス調整、ガンマ補正等の各種信号処理を施し、画像データを生成する。DSP32で生成された画像データは、DIP33の作業メモリに入力される。また、DSP32は、例えば生成した画像データの各画素の輝度を平均した平均輝度値等、ALC制御(後述)に必要なALC制御用データを生成し、CPU31に入力する。   The DSP 32 performs various signal processing such as color separation, color interpolation, gain correction, white balance adjustment, and gamma correction on the image pickup signal input from the CMOS sensor 21 to generate image data. The image data generated by the DSP 32 is input to the working memory of the DIP 33. Further, the DSP 32 generates ALC control data necessary for ALC control (described later) such as an average luminance value obtained by averaging the luminance of each pixel of the generated image data, and inputs the generated data to the CPU 31.

さらに、DSP32は、CMOSセンサ21の温度を測定する測定部41、CMOSセンサ21の温度に基づいて先端部20の先端の面(以下、先端面という)42の温度を推定する先端面温度推定部43を備える。   Furthermore, the DSP 32 measures the temperature of the CMOS sensor 21, and the tip surface temperature estimation unit estimates the temperature of the tip surface 42 (hereinafter referred to as the tip surface) 42 of the tip part 20 based on the temperature of the CMOS sensor 21. 43.

測定部41は、温度センサ30から入力される温度信号(サーミスタの抵抗値)が入力される。測定部41は、既知の温度センサ30の特性データに基づいて温度信号を温度に換算することにより、CMOSセンサ21の温度T1(以下、CMOS温度という)を測定する。測定部41によるCMOS温度T1の測定は所定時間間隔Δt毎に行われ、測定部41は測定したCMOS温度T1から前回測定したCMOS温度T1を減算することにより、時間間隔Δt間におけるCMOS温度T1の変化量ΔT1を算出する。測定部41によって測定されたCMOS温度T1は、先端面温度推定部43における先端面温度の推定値の算出や、ALC制御に用いられる。また、CMOS温度T1と、その変化量ΔT1は、先端面温度の推定値の算出に用いられる。   The measurement unit 41 receives a temperature signal (thermistor resistance value) input from the temperature sensor 30. The measurement unit 41 measures the temperature T1 of the CMOS sensor 21 (hereinafter referred to as the CMOS temperature) by converting the temperature signal into a temperature based on the known characteristic data of the temperature sensor 30. The measurement of the CMOS temperature T1 by the measurement unit 41 is performed every predetermined time interval Δt, and the measurement unit 41 subtracts the previously measured CMOS temperature T1 from the measured CMOS temperature T1 to thereby determine the CMOS temperature T1 during the time interval Δt. A change amount ΔT1 is calculated. The CMOS temperature T1 measured by the measurement unit 41 is used for calculation of an estimated value of the tip surface temperature in the tip surface temperature estimation unit 43 and ALC control. Further, the CMOS temperature T1 and the change amount ΔT1 are used for calculating the estimated value of the tip surface temperature.

先端面温度推定部43は、測定部41から入力されるCMOSセンサ21の温度と熱特性データ44に基づいて、先端面42の温度(以下、先端面温度という)T2を算出(推定)する。熱特性データ44には、CMOSセンサ21近傍の熱容量C、CMOSセンサ21から内視鏡雰囲気A(例えば温度Ta=37℃雰囲気に設定される。図5参照。)への熱抵抗R1、CMOSセンサ21から先端面42までの熱抵抗R1、駆動状態に応じたCMOSセンサ21の発熱量Q等が含まれ、各々の値が予め測定され、ROM36に記憶されている。先端面温度推定部43によって推定された先端面温度T2は、ALC制御に用いられる。   The tip surface temperature estimation unit 43 calculates (estimates) the temperature T2 of the tip surface 42 (hereinafter referred to as tip surface temperature) T2 based on the temperature of the CMOS sensor 21 and the thermal characteristic data 44 input from the measurement unit 41. In the thermal characteristic data 44, the thermal capacity C in the vicinity of the CMOS sensor 21, the thermal resistance R1 from the CMOS sensor 21 to the endoscope atmosphere A (for example, the temperature Ta = 37 ° C. atmosphere, see FIG. 5), the CMOS sensor The thermal resistance R1 from 21 to the tip surface 42, the calorific value Q of the CMOS sensor 21 according to the driving state, and the like are included, and each value is measured in advance and stored in the ROM 36. The tip surface temperature T2 estimated by the tip surface temperature estimation unit 43 is used for ALC control.

DIP33は、DSP32で生成された画像データに対して、電子変倍、色強調処理、エッジ強調処理等の各種画像処理を施す。DIP33で各種画像処理を施された画像データは、観察画像として表示制御回路34に入力される。   The DIP 33 performs various types of image processing such as electronic scaling, color enhancement processing, and edge enhancement processing on the image data generated by the DSP 32. Image data that has been subjected to various types of image processing by the DIP 33 is input to the display control circuit 34 as an observation image.

表示制御回路34は、DIP33から入力される観察画像を格納するVRAMを有する。また、表示制御回路34は、CPU31からROM36及びRAM37のグラフィックデータ等を受け取る。グラフィックデータ等には、観察画像のうち被写体が写された有効画素領域のみを表示させる表示マスク、検査日時、被検体や術者の情報等の文字情報、GUIといったものがある。表示制御回路34は、VRAMに格納した観察画像に対して、グラフィックデータ等の重畳処理を行うとともに、モニタ22の表示形式に応じたビデオ信号(コンポーネント信号、コンポジット信号等)に変換してモニタ22に出力する。これにより、モニタ22に観察画像が表示される。   The display control circuit 34 has a VRAM that stores an observation image input from the DIP 33. Further, the display control circuit 34 receives graphic data of the ROM 36 and the RAM 37 from the CPU 31. Examples of the graphic data include a display mask for displaying only an effective pixel region in which an object is photographed in an observation image, character information such as examination date and time, information on a subject and an operator, and GUI. The display control circuit 34 superimposes graphic data or the like on the observation image stored in the VRAM and converts the observation image into a video signal (component signal, composite signal, etc.) according to the display format of the monitor 22. Output to. Thereby, an observation image is displayed on the monitor 22.

操作部35は、プロセッサ装置13の筐体に設けられる操作パネル、マウスやキーボード等の周知の入力デバイスであり、電子内視鏡12の操作部17にあるボタン等も含む。CPU31は、操作部35からの操作信号に応じて、電子内視鏡システム11の各部を動作させる。   The operation unit 35 is a well-known input device such as an operation panel, a mouse, or a keyboard provided in the casing of the processor device 13, and includes a button and the like on the operation unit 17 of the electronic endoscope 12. The CPU 31 operates each unit of the electronic endoscope system 11 in accordance with an operation signal from the operation unit 35.

プロセッサ装置13には、上記の他にも、画像データに所定の圧縮形式(例えばJPEG形式)で画像圧縮を施す圧縮処理回路や、レリーズボタンの操作に連動して、圧縮された画像をリムーバブルメディアに記録するメディアI/F、LAN等のネットワークとの間で各種データの伝送制御を行うネットワークI/F当が設けられている。これらは、データバス等を介してCPU31と接続されている。   In addition to the above, the processor device 13 includes a compression processing circuit that compresses the image data in a predetermined compression format (for example, JPEG format), and the compressed image as a removable medium in conjunction with the operation of the release button. A network I / F for controlling transmission of various data to and from a network such as a media I / F and a LAN to be recorded is provided. These are connected to the CPU 31 via a data bus or the like.

光源装置14は、光源45、絞り機構46、波長選択フィルタ47、CPU48を有する。   The light source device 14 includes a light source 45, a diaphragm mechanism 46, a wavelength selection filter 47, and a CPU 48.

光源45は、赤色から青色までのブロードな波長の光(例えば、主に400nm以上800nm以下の波長帯の光、以下、通常光という)を発生する。光源45は例えばキセノンランプからなり、一定の光量の通常光を発光する。光源45で発生した通常光の光量は、絞り機構46によって調節される。また、光源45で発生した通常光は、波長選択フィルタ47によって特定の狭い波長帯の光(以下、特殊光という)に制限されて被検体内に照射される場合がある。こうして光源45から発せられた照明光(通常光または特殊光)は、集光レンズ49で集光されてライトガイド28の入射端に導光される。   The light source 45 generates light having a broad wavelength from red to blue (for example, light mainly in a wavelength band of 400 nm to 800 nm, hereinafter referred to as normal light). The light source 45 is composed of, for example, a xenon lamp, and emits normal light having a constant light amount. The amount of normal light generated by the light source 45 is adjusted by the diaphragm mechanism 46. Further, the normal light generated by the light source 45 may be irradiated into the subject by being limited to light having a specific narrow wavelength band (hereinafter referred to as special light) by the wavelength selection filter 47. Thus, the illumination light (normal light or special light) emitted from the light source 45 is condensed by the condenser lens 49 and guided to the incident end of the light guide 28.

絞り機構46は、後述するように絞り開口64(図4参照)や絞り開口64を開閉する絞り羽根65(図4参照)等からなり、照明光の光量を調節する。絞り機構46は、撮影の様態やCMOS温度T1、先端面温度T2等に応じて、CPU48によって自動的に制御される。   As will be described later, the diaphragm mechanism 46 includes a diaphragm opening 64 (see FIG. 4), a diaphragm blade 65 (see FIG. 4) that opens and closes the diaphragm opening 64, and adjusts the amount of illumination light. The diaphragm mechanism 46 is automatically controlled by the CPU 48 in accordance with the shooting mode, the CMOS temperature T1, the tip surface temperature T2, and the like.

波長選択フィルタ47は、光源45から発せられた通常光を特殊光に制限するフィルタである。波長選択フィルタ47は、例えば円盤の半分が切り欠かれた半円状の形状を有し、光源45と集光レンズ49の間を横切るようにモータ回転される。また、波長選択フィルタ47には、その回転位置を検出するセンサが設けられている。波長選択フィルタ47が光源45と集光レンズ49の間を横切っている間は特殊光が照射され、波長選択フィルタ47の切り欠き部分が光源45と集光レンズ49の間を横切っている間は通常光が照明光として被検体内に照射される。特殊光としては、例えば、450nm、500nm、550nm、600nm、780nm近傍の波長の光が上げられる。   The wavelength selection filter 47 is a filter that limits normal light emitted from the light source 45 to special light. The wavelength selection filter 47 has, for example, a semicircular shape in which half of a disk is cut out, and is rotated by a motor so as to cross between the light source 45 and the condenser lens 49. Further, the wavelength selection filter 47 is provided with a sensor for detecting the rotational position. While the wavelength selection filter 47 crosses between the light source 45 and the condenser lens 49, special light is irradiated, and while the notch portion of the wavelength selection filter 47 crosses between the light source 45 and the condenser lens 49. Normal light is irradiated into the subject as illumination light. As the special light, for example, light having a wavelength in the vicinity of 450 nm, 500 nm, 550 nm, 600 nm, and 780 nm is raised.

450nm近傍の特殊光による撮影は、表層の血管やピットパターン等の被観察部位表面の微細構造の観察に適している。500nm近傍の照明光では、被観察部位の陥凹や隆起等のマクロな凹凸構造を観察することができる。550nm近傍の照明光は、ヘモグロビンによる吸収率が高く、微細血管や発赤の観察に適し、600nm近傍の照明光は、肥厚の観察に適している。深層血管の観察には、インドシアニングリーン(ICG)等の蛍光物質を静脈注射し、780nm近傍の照明光を用いることで明瞭に観察することができる。   Imaging with special light in the vicinity of 450 nm is suitable for observing the fine structure of the surface to be observed, such as blood vessels and pit patterns on the surface layer. With illumination light in the vicinity of 500 nm, it is possible to observe a macro uneven structure such as a depression or a bulge in the observation site. Illumination light in the vicinity of 550 nm has a high absorption rate by hemoglobin, and is suitable for observation of fine blood vessels and redness, and illumination light in the vicinity of 600 nm is suitable for observation of thickening. For observation of deep blood vessels, a fluorescent substance such as indocyanine green (ICG) is injected intravenously and can be clearly observed by using illumination light in the vicinity of 780 nm.

なお、ここでは波長選択フィルタ47を用いるが、波長選択フィルタ47に代えて、あるいは波長選択フィルタ47に加えて、41として波長帯が異なる光を発するLEDやLD等を複数備えておき、これらの点灯と消灯を制御することにより通常光と特殊光を切り替えても良い。また、青色レーザー光源、及び青色レーザー光の照射により緑色〜赤色の励起光を発する蛍光体を用いて通常光を発生させ、さらに波長選択フィルタで特殊光を発生させても良い。   Here, the wavelength selection filter 47 is used. However, instead of the wavelength selection filter 47 or in addition to the wavelength selection filter 47, a plurality of LEDs, LDs, and the like that emit light having different wavelength bands are provided as 41. Normal light and special light may be switched by controlling lighting and extinguishing. Alternatively, normal light may be generated using a blue laser light source and a phosphor that emits green to red excitation light when irradiated with blue laser light, and special light may be generated using a wavelength selection filter.

CPU48は、プロセッサ装置13のCPU31と通信し、絞り機構46及び波長選択フィルタ47の動作制御を行う。CPU48による絞り機構46の制御は、撮影の様態等に応じて自動的に照明光の光量を調節するALC(Auto Light Control)制御である。CPU48の行うALC制御は、DSP32で生成されたALC制御用データに基づいて行われる。また、CPU48は、ALC制御を行う際に、プロセッサ装置13のCPU31を介して、CMOS温度T1と先端面温度T2を所定のタイミングで取得する。そして、CMOS温度T1及び先端面温度T2に応じて照明光量の上限を所定値に制限し、この上限以下の光量となる範囲内でALC制御を行う。   The CPU 48 communicates with the CPU 31 of the processor device 13 and controls the operation of the diaphragm mechanism 46 and the wavelength selection filter 47. The control of the diaphragm mechanism 46 by the CPU 48 is ALC (Auto Light Control) control that automatically adjusts the amount of illumination light in accordance with the shooting mode and the like. The ALC control performed by the CPU 48 is performed based on the ALC control data generated by the DSP 32. Further, when performing ALC control, the CPU 48 acquires the CMOS temperature T1 and the tip surface temperature T2 at a predetermined timing via the CPU 31 of the processor device 13. Then, the upper limit of the illumination light quantity is limited to a predetermined value in accordance with the CMOS temperature T1 and the tip surface temperature T2, and ALC control is performed within a range where the light quantity is less than or equal to this upper limit.

電子内視鏡システム11では、CMOS温度T1に対して閾値TA1,TA2(TA1>TA2)が予め設定され、先端面温度T2に対して閾値TB1,TB2(TB1>TB2)が予め設定される。また、CMOS温度T1に対して照明光量の上限値(以下、光量上限という)Lmin1が予め定められており、CMOS温度T1と閾値TA1,TA2の大小関係によって光量上限がLmin1に制限されることがある。同様に、先端面温度T2に対して光量上限Lmin2が予め定められており、先端面温度T2と閾値TB1,TB2の大小関係によって光量上限がLmin2に制限されることがある。なお、光量上限Lmin1,Lmin2は任意に設定できるが、ここでは光量上限Lmin1よりも光量上限Lmin2の方が小さいとする(Lmin1>Lmin2)。そして、CMOS温度T1と閾値TA1,TA2の大小関係に基づいて光量上限をLmin1に制限する必要があり、これと同時に、先端面温度T2と閾値TB1,TB2の大小関係に基づいて光量上限をLmin2に制限する必要が生じた場合、電子内視鏡システム11はより小さい光量上限Lmin2を採用する。 In the electronic endoscope system 11, threshold values T A1 and T A2 (T A1 > T A2 ) are preset for the CMOS temperature T1, and threshold values T B1 and T B2 (T B1 > T are set for the tip surface temperature T2. B2 ) is preset. Further, an upper limit value of illumination light quantity (hereinafter referred to as upper limit of light quantity) Lmin1 is predetermined with respect to the CMOS temperature T1, and the upper limit of light quantity is limited to Lmin1 depending on the magnitude relationship between the CMOS temperature T1 and the thresholds T A1 and T A2. Sometimes. Similarly, a light amount upper limit Lmin2 is predetermined with respect to the tip surface temperature T2, and the light amount upper limit may be limited to Lmin2 depending on the magnitude relationship between the tip surface temperature T2 and the thresholds T B1 and T B2 . The light quantity upper limits Lmin1 and Lmin2 can be set arbitrarily, but here the light quantity upper limit Lmin2 is smaller than the light quantity upper limit Lmin1 (Lmin1> Lmin2). Then, it is necessary to limit the upper limit of the light amount to Lmin1 based on the magnitude relationship between the CMOS temperature T1 and the threshold values T A1 and T A2 , and at the same time, based on the magnitude relationship between the tip surface temperature T2 and the threshold values T B1 and T B2. When it becomes necessary to limit the light amount upper limit to Lmin2, the electronic endoscope system 11 employs a smaller light amount upper limit Lmin2.

CMOS温度T1に対する高温の閾値TA1は例えば60℃であり、CMOS温度T1がこれを超えると、観察画像に白傷が目立つようになり、診察に支障をきたしやすくなる。また、CMOS温度T1に対する低温の閾値TA2は例えば50℃であり、CMOSセンサ21の温度が十分に下がったことを判断する基準として用いられる。 The high temperature threshold T A1 with respect to the CMOS temperature T1 is 60 ° C., for example, and if the CMOS temperature T1 exceeds this, white scratches become conspicuous in the observed image, and the diagnosis is likely to be hindered. Further, the low temperature threshold T A2 with respect to the CMOS temperature T1 is 50 ° C., for example, and is used as a reference for determining that the temperature of the CMOS sensor 21 has sufficiently decreased.

先端面温度T2に対する高温の閾値TB1は例えば60℃であり、先端面温度T2がこれを超えて上昇すると、被検体に違和感を覚えさせてしまったり、被検体内に火傷を負わせる危険が増す。先端面温度T2に対する低温の閾値TB2は例えば37℃であり、先端面温度T2が十分に下がったことを判断する基準として用いられる。 The high temperature threshold T B1 with respect to the tip surface temperature T2 is 60 ° C., for example, and if the tip surface temperature T2 rises beyond this, there is a risk of causing the subject to feel uncomfortable or causing burns in the subject. Increase. Cold threshold T B2 against the distal end surface temperature T2 is, for example, 37 ° C., is used as a reference for determining that the tip surface temperature T2 has fallen sufficiently.

照明光の光量上限は、後述するように、CMOS温度T1と閾値TA1,TA2の大小関係、及び先端面温度T2と閾値TB1,TB2の大小関係に応じて、ALC制御される照明光量の上限値を定めるものである。ALC制御において照明光の光量に上限が設定されない場合には、絞り開口64の大きさが照明光の最大光量Lmaxである。 As will be described later, the upper limit of the amount of illumination light is illumination that is ALC-controlled according to the magnitude relationship between the CMOS temperature T1 and the threshold values T A1 and T A2 and the magnitude relationship between the tip surface temperature T2 and the threshold values T B1 and T B2. It defines the upper limit of the amount of light. When no upper limit is set for the amount of illumination light in ALC control, the size of the aperture 64 is the maximum amount of illumination light Lmax.

CPU48は、例えばCMOS温度T1が閾値TA1より小さく、かつ、先端面温度T2が閾値TB1よりも小さい場合に、照明光の光量上限を開放し、最大光量Lmax以下の範囲内でALC制御を行う。また,例えば、CMOS温度T1が閾値TA1を超えた場合、または先端面温度T2が閾値TB1を超えた場合に、CPU48は照明光量の上限を光量上限Lmin1またはLmin2に制限し、これ以下の範囲内でALC制御を行い、先端部20の発熱を抑える。また、CPU48は、照明光量の上限を光量上限Lmin1またはLmin2に制限した場合、CMOS温度T1が閾値TA2を下回り、かつ、先端面温度T2が閾値TB2を下回ったときに、照明光量の上限を最大光量Lmaxに開放する。 For example, when the CMOS temperature T1 is lower than the threshold T A1 and the tip surface temperature T2 is lower than the threshold T B1 , the CPU 48 opens the upper limit of the amount of illumination light and performs ALC control within the range of the maximum light amount Lmax or less. Do. For example, when the CMOS temperature T1 exceeds a threshold value T A1, or when the distal end surface temperature T2 exceeds the threshold value T B1, CPU 48 limits the upper limit of the amount of illumination light to the light quantity upper limit Lmin1 or Lmin2, which following ALC control is performed within the range to suppress the heat generation at the tip 20. Further, CPU 48 is, when the upper limit of the amount of illumination light to the light quantity upper limit Lmin1 or Lmin2, CMOS temperature T1 is below the threshold value T A2, and, when the tip surface temperature T2 is below the threshold value T B2, the upper limit of the amount of illumination light To the maximum light quantity Lmax.

ライトガイド28は、例えば、複数の石英製光ファイバーを巻回テープ等で集束してバンドル化したものである。ライトガイド28の出射端に導かれた照明光は、照明レンズ29によって拡散された被検体内に照射される。   For example, the light guide 28 is formed by bundling a plurality of quartz optical fibers with a wound tape or the like. The illumination light guided to the exit end of the light guide 28 is irradiated into the subject diffused by the illumination lens 29.

図3に示すように、CMOSセンサ21は、垂直走査回路56、相関二重サンプリング(CDS)回路57、列選択トランジスタ58、水平走査回路59、及び出力回路61から構成される。   As shown in FIG. 3, the CMOS sensor 21 includes a vertical scanning circuit 56, a correlated double sampling (CDS) circuit 57, a column selection transistor 58, a horizontal scanning circuit 59, and an output circuit 61.

撮像領域51には、画素62がマトリクス状に配列されている。画素62は、フォトダイオードD1、増幅用トランジスタM1、画素選択用トランジスタM2、およびリセット用トランジスタM3を有する。フォトダイオードD1は、光電変換によって、入射光量に応じた信号電荷を生成するとともに、これを蓄積する。フォトダイオードD1に蓄積された信号電荷は、増幅用トランジスタM1によって撮像信号として増幅され、画素選択用トランジスタM2によって、所定のタイミングで画素62外に出力される。また、フォトダイオードD1に蓄積された信号電荷は、所定のタイミングでリセット用トランジスタM3を介してドレインに排出される。画素選択用トランジスタM2、およびリセット用トランジスタM3はNチャンネルトランジスタであり、ゲートにHighレベル“1”が印加されるとオン、Lowレベル“0”が印加されるとオフとなる。   In the imaging region 51, the pixels 62 are arranged in a matrix. The pixel 62 includes a photodiode D1, an amplification transistor M1, a pixel selection transistor M2, and a reset transistor M3. The photodiode D1 generates and accumulates signal charges corresponding to the amount of incident light through photoelectric conversion. The signal charge accumulated in the photodiode D1 is amplified as an imaging signal by the amplifying transistor M1, and is output to the outside of the pixel 62 at a predetermined timing by the pixel selecting transistor M2. The signal charge accumulated in the photodiode D1 is discharged to the drain through the reset transistor M3 at a predetermined timing. The pixel selecting transistor M2 and the resetting transistor M3 are N-channel transistors, which are turned on when a high level “1” is applied to the gate and turned off when a low level “0” is applied.

撮像領域51には、垂直走査回路56からから水平方向(X方向)に行選択線L1および行リセット線L2が配線されているとともに、CDS回路57から垂直方向(Y方向)に列信号線L3が配線されている。行選択線L1は、画素選択用トランジスタM2のゲートに接続されており、行リセット線L2は、リセット用トランジスタM3のゲートに接続されている。また、列信号線L3は、画素選択用トランジスタM2のソースに接続され、CDS回路57を介して、対応する列の列選択トランジスタ58に接続されている。   In the imaging region 51, a row selection line L1 and a row reset line L2 are wired from the vertical scanning circuit 56 in the horizontal direction (X direction), and the column signal line L3 from the CDS circuit 57 in the vertical direction (Y direction). Is wired. The row selection line L1 is connected to the gate of the pixel selection transistor M2, and the row reset line L2 is connected to the gate of the reset transistor M3. The column signal line L3 is connected to the source of the pixel selection transistor M2, and is connected to the column selection transistor 58 of the corresponding column via the CDS circuit 57.

CDS回路57は、垂直走査回路56によって選択された行選択線L1に接続された画素62の撮像信号を、TG26から入力されるクロック信号に基づいて保持し、ノイズ除去を行う。水平走査回路59は、TG26から入力されるクロック信号に基づいて水平走査信号を発生し、列選択トランジスタ58のオン、オフ制御を行う。   The CDS circuit 57 holds the imaging signal of the pixel 62 connected to the row selection line L1 selected by the vertical scanning circuit 56 based on the clock signal input from the TG 26, and performs noise removal. The horizontal scanning circuit 59 generates a horizontal scanning signal based on the clock signal input from the TG 26, and performs on / off control of the column selection transistor 58.

列選択トランジスタ58は、出力回路61に接続された出力バスライン63とCDS回路57との間に設けられており、水平走査信号に応じて、出力バスライン63に撮像信号を転送させる画素を選択する。   The column selection transistor 58 is provided between the output bus line 63 connected to the output circuit 61 and the CDS circuit 57, and selects a pixel for transferring an imaging signal to the output bus line 63 according to a horizontal scanning signal. To do.

出力回路61は、CDS回路57から出力バスライン63に順に転送される撮像信号を増幅し、A/D変換して出力する。出力回路61による撮像信号の増幅率は、CPU27から出力回路61にゲイン調節信号を入力することにより調節される。その後、出力回路61は、撮像信号をA/D変換してDSP32に出力する。   The output circuit 61 amplifies the imaging signal sequentially transferred from the CDS circuit 57 to the output bus line 63, performs A / D conversion, and outputs the amplified signal. The gain of the image pickup signal by the output circuit 61 is adjusted by inputting a gain adjustment signal from the CPU 27 to the output circuit 61. Thereafter, the output circuit 61 performs A / D conversion on the imaging signal and outputs the converted signal to the DSP 32.

図4に示すように、絞り機構46は、絞り開口64を開閉する絞り羽根65と絞り開口87を閉じる位置に絞り羽根65を付勢するスプリング66とを備えている。絞り羽根65は、モータ67から与えられるトルクによってスプリング66の付勢力に抗して絞り開口64の開口量が大きくなる方向(時計方向)に回転し、トルクの大きさとスプリング66の付勢力が釣り合う位置で停止する。トルクが大きいとスプリング66の付勢力に抗する力も大きくなるので、絞り開口64の開口量も大きくなる。トルクが小さいとスプリング66の付勢力に抗する力が小さくなるので絞り開口64の開口量が小さくなる。モータ67のトルクは、PWM値(後述)の増加と共に大きくなり、PWM値が下がると減少する。   As shown in FIG. 4, the aperture mechanism 46 includes an aperture blade 65 that opens and closes the aperture opening 64 and a spring 66 that biases the aperture blade 65 to a position where the aperture opening 87 is closed. The diaphragm blade 65 rotates in a direction (clockwise) in which the opening amount of the diaphragm opening 64 increases against the urging force of the spring 66 by the torque applied from the motor 67, and the magnitude of the torque and the urging force of the spring 66 are balanced. Stop at position. When the torque is large, the force against the urging force of the spring 66 is also large, so that the opening amount of the aperture opening 64 is also large. If the torque is small, the force against the urging force of the spring 66 is small, so the opening amount of the aperture opening 64 is small. The torque of the motor 67 increases as the PWM value (described later) increases, and decreases as the PWM value decreases.

光源装置14のCPU48は、DSP32によって算出されたALC制御用データに基づいて、絞り羽根65とスプリング66からなる絞り調節機構68を制御する。CPU48は、ALC制御用データに応じて、モータ67のトルクを決定するPWM(パルス幅変調)値を算出し、モータドライバ(図示しない)によってPWM値に応じた駆動パルスを発生させてモータ67を駆動する。PWM値は、モータ67の駆動パルスのデューティ比(パルス幅をパルス周期で割った値)を決定するもので、モータ67のトルクを決定する。CPU48は、ALC制御用データが増加を要求する信号である場合には、増加分に応じてPWM値を上げ、減少を要求する信号である場合には、減少分に応じてPWM値を下げることにより、CPU48はALC制御を行う。   The CPU 48 of the light source device 14 controls the aperture adjustment mechanism 68 including the aperture blade 65 and the spring 66 based on the ALC control data calculated by the DSP 32. The CPU 48 calculates a PWM (pulse width modulation) value that determines the torque of the motor 67 in accordance with the ALC control data, and generates a drive pulse corresponding to the PWM value by a motor driver (not shown). To drive. The PWM value determines the duty ratio of the drive pulse of the motor 67 (a value obtained by dividing the pulse width by the pulse period), and determines the torque of the motor 67. When the ALC control data is a signal requesting an increase, the CPU 48 increases the PWM value according to the increase, and when the ALC control data is a signal requesting a decrease, the CPU 48 decreases the PWM value according to the decrease. Thus, the CPU 48 performs ALC control.

図5に示すように、先端部20内において熱が伝達する様態は、CMOSセンサ21が熱抵抗R1と熱容量Cを並列に介して内視鏡雰囲気A(被検体内。以下、温度Taの恒温状態にあるものとする)に熱接続され、先端面42に熱抵抗R2を介して先端面42に熱接続されるものとしてモデル化することができる。先端面温度推定部43は、この熱回路網モデル71にしたがってCMOS温度T1と熱特性データ44から先端面温度T2の推定値を算出する。   As shown in FIG. 5, the state in which heat is transferred in the distal end portion 20 is that the CMOS sensor 21 is connected to the endoscope atmosphere A (inside the subject; hereinafter, the temperature Ta is constant) through the thermal resistance R1 and the heat capacity C in parallel. It can be modeled as being thermally connected to the distal end surface 42 via the thermal resistance R 2. The tip surface temperature estimation unit 43 calculates an estimated value of the tip surface temperature T2 from the CMOS temperature T1 and the thermal characteristic data 44 according to the thermal circuit network model 71.

熱回路網モデル71は、下記数1の式で表される。数1の式において、CMOS温度T1は先端面温度T2の推定時に先端面温度推定部43に入力される変数であり、熱抵抗R1及びR2,熱容量C,CMOSセンサ21の発熱量Qは既知量として熱特性データ44から取得される。熱抵抗R1及びR2,熱容量Cは、先端部20内の物(CMOSセンサ21やライトガイド29)の配置や素材等によって定まるので、電子内視鏡システム11の使用前に予め測定(あるいは算出)される。CMOSセンサ21の発熱量Qは、CMOSセンサ21を駆動することによってCMOSセンサ21自身から生じる熱量であり、駆動電圧やフレームレート等の具体的な駆動状態毎に予め測定される。なお、熱回路網モデル71では、ライトガイド28や照明レンズ29等の照明系からの発熱量Q’は、推定する先端面温度T2に直接反映される。   The thermal network model 71 is expressed by the following equation (1). In Equation 1, the CMOS temperature T1 is a variable input to the tip surface temperature estimation unit 43 when the tip surface temperature T2 is estimated, and the heat resistance R1 and R2, the heat capacity C, and the heat generation amount Q of the CMOS sensor 21 are known amounts. As obtained from the thermal characteristic data 44. Since the thermal resistances R1 and R2 and the heat capacity C are determined by the arrangement and materials of the objects (the CMOS sensor 21 and the light guide 29) in the distal end portion 20, they are measured (or calculated) before using the electronic endoscope system 11. Is done. The calorific value Q of the CMOS sensor 21 is an amount of heat generated from the CMOS sensor 21 itself by driving the CMOS sensor 21, and is measured in advance for each specific driving state such as a driving voltage and a frame rate. In the thermal circuit network model 71, the heat generation amount Q 'from the illumination system such as the light guide 28 and the illumination lens 29 is directly reflected in the estimated tip surface temperature T2.

数1:
(T1−Ta)/R1+(T1−T2)/R2+CdT1/dt=Q
Number 1:
(T1-Ta) / R1 + (T1-T2) / R2 + CdT1 / dt = Q

数1は、キルヒホッフの法則により、直接的に温度を測定可能なCMOSセンサ21からの流出熱量(左辺)が発熱量Qに等しいことに基づいて、熱回路網モデル71を定式化したものである。CMOSセンサ21からの熱流出は、温度を推定する先端面42を介した経路と、先端面42を介さない経路(先端部20の側面等からの熱流出)、CMOSセンサ21の周囲に蓄熱される経路がある。第1項は、CMOSセンサ21から先端面42を介さずに内視鏡雰囲気Aに流出する熱量q1を表す項であり、CMOS温度T1と内視鏡雰囲気温度Taの差に比例し、CMOSセンサ21‐内視鏡雰囲気A間の熱抵抗R1に反比例する。第2項は、CMOSセンサ21から先端面42に流出する熱量q2を表す項であり、CMOS温度T1と先端面温度T2の差に比例し、CMOSセンサ21‐先端面42間の熱抵抗R2に反比例する。第3項は、過渡的にCMOSセンサ21の周囲に蓄熱される熱量q3を表す項であり、内視鏡雰囲気温度Taが時間変化しないものとして、CMOS温度T1の時間微分と熱容量Cの積で表される。   Equation 1 formulates the thermal circuit network model 71 based on Kirchhoff's law, based on the fact that the amount of heat released from the CMOS sensor 21 that can directly measure the temperature (left side) is equal to the calorific value Q. . The heat outflow from the CMOS sensor 21 is stored in the path around the CMOS sensor 21 through the path through the front end face 42 for estimating the temperature and the path not passing through the front end face 42 (heat outflow from the side surface of the front end portion 20). There is a route. The first term is a term representing the amount of heat q1 flowing out from the CMOS sensor 21 to the endoscope atmosphere A without passing through the tip surface 42, and is proportional to the difference between the CMOS temperature T1 and the endoscope atmosphere temperature Ta. 21 is inversely proportional to the thermal resistance R1 between the endoscope atmosphere A. The second term is a term representing the amount of heat q2 flowing out from the CMOS sensor 21 to the front end surface 42, which is proportional to the difference between the CMOS temperature T1 and the front end surface temperature T2, and to the thermal resistance R2 between the CMOS sensor 21 and the front end surface 42. Inversely proportional. The third term is a term representing the amount of heat q3 stored transiently around the CMOS sensor 21 and is the product of the time derivative of the CMOS temperature T1 and the heat capacity C, assuming that the endoscope ambient temperature Ta does not change with time. expressed.

数1の式を、所定時間間隔Δt、Δt間のCMOS温度T1の変化量ΔT1として、微分項(dT1/dt)を差分近似し、推定する先端面温度T2を、入力されるCMOS温度T1及び既知量R1,R2,C,Qで表すように整理すると、T2=T1+R2・(T1−Ta)/R1+C・R2・ΔT1/Δt−R2・Qと書ける。したがって、CMOS温度T1を所定時間間隔Δt毎に測定することによって、CMOS温度T1と時間間隔Δt間のCMOS温度の変化量ΔT1から、先端面温度T2の推定値が算出される。   Equation 1 is used as a change amount ΔT1 of the CMOS temperature T1 between the predetermined time intervals Δt and Δt, the differential term (dT1 / dt) is approximated by a difference, and the estimated tip surface temperature T2 is set as the input CMOS temperature T1 and If it arranges so that it may represent with known quantity R1, R2, C, Q, it can write as T2 = T1 + R2 * (T1-Ta) / R1 + C * R2 * (DELTA) T1 / (DELTA) t-R2 * Q. Therefore, by measuring the CMOS temperature T1 every predetermined time interval Δt, an estimated value of the tip surface temperature T2 is calculated from the change amount ΔT1 of the CMOS temperature between the CMOS temperature T1 and the time interval Δt.

熱抵抗R1及びR2は、図6に示すように予め同定される。まず、電子内視鏡12を恒温槽等の第1所定温ta(例えば、被検体内を想定した37℃)雰囲気内に配置して、少なくとも先端部20の全体が熱平衡状態になるのを待つ(ステップS11)。このとき、CMOSセンサ21や光源45はオフにしておく。   The thermal resistances R1 and R2 are identified in advance as shown in FIG. First, the electronic endoscope 12 is placed in a first predetermined temperature ta (for example, 37 ° C. assuming the inside of the subject) such as a thermostatic bath, and waits for at least the entire distal end portion 20 to be in a thermal equilibrium state. (Step S11). At this time, the CMOS sensor 21 and the light source 45 are turned off.

先端部20が第1所定温度taで熱平衡状態になったら、先端面42に第2所定温度t2の熱源を接触させる(ステップS12)。熱源は、例えば、アルミニウム等からなるブロック状の高熱伝導部材であり、先端部20よりも熱容量が十分に大きくなる体積を有し、先端面42に接触したことによる熱源自身の温度変化をほぼ無視できるものを用いる。また、熱源の温度t2は、先に先端部20を熱平衡状態にした第1所定温度ta(37℃)に対して適度に差がある温度(例えば+5〜10℃程度)に設定することが好ましい。熱源は、温度t2を自在に調節できるものであることが好ましい。   When the tip 20 is in a thermal equilibrium state at the first predetermined temperature ta, a heat source at the second predetermined temperature t2 is brought into contact with the tip surface 42 (step S12). The heat source is, for example, a block-like high heat conduction member made of aluminum or the like, and has a volume with a heat capacity sufficiently larger than that of the tip portion 20, and substantially ignores the temperature change of the heat source itself due to contact with the tip surface 42. Use what you can. Further, the temperature t2 of the heat source is preferably set to a temperature (for example, about +5 to 10 ° C.) that has an appropriate difference with respect to the first predetermined temperature ta (37 ° C.) in which the tip portion 20 is first brought into a thermal equilibrium state. . The heat source is preferably one that can freely adjust the temperature t2.

その後、第1所定温度ta雰囲気中で、先端面42に第2所定温度の熱源を接触させた状態で、先端部20が熱平衡状態になったら、CMOS温度T1を測定する(ステップS13)。このとき、測定されるCMOS温度T1をt1とする。また、CMOSセンサ21は給電されておらず、発熱量Q=0であり、熱平衡状態なのでdT1/dt(≒ΔT1/Δt)=0である。さらに、第1所定温度Taが第1所定温度taに等しく、先端面温度T2は第2所定温度t2であって既知である。これらのことから、数1の式より、熱抵抗比R2/R1=(t2−t1)/(t1−ta)によって算出する(ステップS14)。   Thereafter, when the tip 20 is in a thermal equilibrium state with the heat source having the second predetermined temperature in contact with the tip surface 42 in the first predetermined temperature ta atmosphere, the CMOS temperature T1 is measured (step S13). At this time, the measured CMOS temperature T1 is set to t1. Further, since the CMOS sensor 21 is not supplied with power, the calorific value Q = 0, and is in thermal equilibrium, dT1 / dt (≈ΔT1 / Δt) = 0. Further, the first predetermined temperature Ta is equal to the first predetermined temperature ta, and the tip surface temperature T2 is the second predetermined temperature t2 and is known. From these, the thermal resistance ratio R2 / R1 = (t2−t1) / (t1−ta) is calculated from the equation (1) (step S14).

次に、CMOSセンサ21を所定条件で駆動して(ステップS21)、再び熱平衡状態になるのを待ち、CMOS温度T1を測定する(ステップS22)。このとき測定されるCMOS温度T1をt1’とする。また、熱平衡状態なので微分項は0であり、先端部温度T2=t2であるが、CMOSセンサ21は所定条件で駆動されているので、CMOSセンサ21は発熱量Q≠0で発熱している。したがって、R1,R2,t1’,t2,ta,Qは、数1の式より、(t1’−t2)/R2+(t1’−ta)/R1)=Qの関係を満たす。この式と、ステップS14で算出した熱抵抗比R2/R1の値から、熱抵抗R1及びR2が各々算出される(ステップS23)。   Next, the CMOS sensor 21 is driven under a predetermined condition (step S21), waits for a thermal equilibrium state again, and the CMOS temperature T1 is measured (step S22). The measured CMOS temperature T1 is assumed to be t1 '. In addition, since the differential term is 0 and the tip temperature T2 = t2 because it is in a thermal equilibrium state, the CMOS sensor 21 is driven under a predetermined condition, so that the CMOS sensor 21 generates heat with a heat generation amount Q ≠ 0. Therefore, R1, R2, t1 ', t2, ta, and Q satisfy the relationship of (t1'-t2) / R2 + (t1'-ta) / R1) = Q according to the equation (1). Thermal resistances R1 and R2 are calculated from this equation and the value of the thermal resistance ratio R2 / R1 calculated in step S14 (step S23).

熱容量Cは、熱抵抗R1,R2が上述のようにして算出され、既知量であることを前提として、図7に示すようにして同定される。まず、電子内視鏡12を恒温槽等の第1所定温度ta雰囲気内に配置して、少なくとも先端部20の全体が熱平衡状態になるのを待つ(ステップS31)。このとき、CMOSセンサ21や光源45はオフにしておく。そして、先端部20が第1所定温度taで熱平衡状態になったら、先端面42に第2所定温度t2の熱源を接触させる(ステップS32)。その後、熱源の温度t2を段階的に変化させながら(あるいは熱源を段階的に交換しながら)、CMOS温度T1を測定する(ステップS33)。   The heat capacity C is identified as shown in FIG. 7 on the assumption that the thermal resistances R1 and R2 are calculated as described above and are known amounts. First, the electronic endoscope 12 is arranged in a first predetermined temperature ta atmosphere such as a thermostatic bath, and waits for at least the entire tip portion 20 to be in a thermal equilibrium state (step S31). At this time, the CMOS sensor 21 and the light source 45 are turned off. And if the front-end | tip part 20 will be in a thermal equilibrium state with 1st predetermined temperature ta, the heat source of 2nd predetermined temperature t2 will be made to contact the front end surface 42 (step S32). Thereafter, the CMOS temperature T1 is measured while changing the temperature t2 of the heat source stepwise (or changing the heat source stepwise) (step S33).

数1の式から、CMOS温度T1の温度変化(T1−Taの温度変化)は1次遅れ応答を示し、時定数τはτ=C・R1・R2/(R1+R2)である。したがって、時定数τは、ステップS33で熱源の温度t2(=先端面温度T2)を段階的に変化ささせながら測定したCMOS温度T1の変化様態から算出する(ステップS34)。そして、算出した一次遅れ応答の時定数τを用いて、熱容量C=τ・(1/R1+1/R2)を算出する(ステップS35)。   From the equation (1), the temperature change of the CMOS temperature T1 (T1-Ta temperature change) indicates a first-order lag response, and the time constant τ is τ = C · R1 · R2 / (R1 + R2). Therefore, the time constant τ is calculated from the change state of the CMOS temperature T1 measured while changing the temperature t2 (= tip surface temperature T2) of the heat source stepwise in step S33 (step S34). Then, the heat capacity C = τ · (1 / R1 + 1 / R2) is calculated using the calculated time constant τ of the first-order lag response (step S35).

上述のように構成される電子内視鏡システム11の作用について説明する。電子内視鏡12で被検体内を観察する際、術者は、電子内視鏡12とプロセッサ装置13及び光源装置14を接続し、プロセッサ装置13及び光源装置14の電源をオンにする。そして、操作部35を操作して、被検体に関する情報等を入力するとともに、挿入部16を被検体内に挿入して、検査を開始する。検査が開始されると、電子内視鏡システム11は、先端部20の照明窓24から照明光(例えば通常光)を照射しながら、CMOSセンサ21によって被検体内を撮像し、CMOSセンサ21から出力される撮像信号に基づいて生成される観察画像をモニタ22に表示する。   The operation of the electronic endoscope system 11 configured as described above will be described. When observing the inside of the subject with the electronic endoscope 12, the operator connects the electronic endoscope 12, the processor device 13, and the light source device 14, and turns on the power of the processor device 13 and the light source device 14. Then, the operation unit 35 is operated to input information about the subject, and the insertion unit 16 is inserted into the subject to start the examination. When the examination is started, the electronic endoscope system 11 images the inside of the subject with the CMOS sensor 21 while irradiating illumination light (for example, normal light) from the illumination window 24 of the distal end portion 20. An observation image generated based on the output imaging signal is displayed on the monitor 22.

図8に示すように、電子内視鏡12によって被検体内を所定光量の照明光で照明しながら撮影すると(ステップS51)、所定時間間隔Δt毎に、温度センサ30はCMOSセンサ21の温度に応じて温度信号を出力し、測定部41は、温度センサ30の特性データに基づいて温度信号を温度に換算することによりCMOS温度T1、及び所定時間間隔Δt間におけるCMOS温度T1の変化量ΔT1を測定する(ステップS52)。   As shown in FIG. 8, when the electronic endoscope 12 is used to illuminate the subject with a predetermined amount of illumination light (step S51), the temperature sensor 30 changes the temperature of the CMOS sensor 21 at every predetermined time interval Δt. In response, the temperature signal is output, and the measurement unit 41 converts the temperature signal into a temperature based on the characteristic data of the temperature sensor 30 to obtain the CMOS temperature T1 and the change amount ΔT1 of the CMOS temperature T1 during the predetermined time interval Δt. Measurement is performed (step S52).

先端面温度推定部43は、測定されたCMOS温度T1,CMOS温度T1の変化量ΔT1,熱特性データ44を取得し、前述の数1の式に基づいて先端面温度T2の推定値を算出する(ステップS53)。   The tip surface temperature estimation unit 43 acquires the measured variation ΔT1 of the CMOS temperature T1, CMOS temperature T1, and thermal characteristic data 44, and calculates the estimated value of the tip surface temperature T2 based on the above-described equation (1). (Step S53).

その後、光源装置14のCPU48は、プロセッサ装置13のCPU31を介してCMOS温度T1及び先端面温度T2を取得し、これらの値と、閾値TA1,TA2,TB1,TB2の大小関係に基づいて、ALC制御における照明光量の上限を定める(ステップS54)。ALC制御における照明光量の上限は、絞り開口64の開口の大きさによって定まる最大光量Lmax、または、予め定められた光量上限Lmin1,Lmin2のいずれかに設定される。 Thereafter, the CPU 48 of the light source device 14 acquires the CMOS temperature T1 and the tip surface temperature T2 via the CPU 31 of the processor device 13, and the magnitude relationship between these values and the threshold values T A1 , T A2 , T B1 , T B2. Based on this, an upper limit of the amount of illumination light in ALC control is determined (step S54). The upper limit of the illumination light amount in the ALC control is set to either the maximum light amount Lmax determined by the size of the aperture of the diaphragm opening 64 or the predetermined light amount upper limits Lmin1 and Lmin2.

そして、CPU48は、撮影時にDSP32で算出されるALC制御用データを取得して、設定した光量上限の範囲内に照明光の光量が収まるように、ALC制御用データに基づいて絞り機構46を制御することにより、ALC制御を行う(ステップS55)。上述の動作は、検査(観察)が終了するまで繰り返し行われる(ステップS56)。   Then, the CPU 48 acquires ALC control data calculated by the DSP 32 at the time of shooting, and controls the aperture mechanism 46 based on the ALC control data so that the amount of illumination light falls within the set upper limit of the light amount. Thus, ALC control is performed (step S55). The above-described operation is repeated until the inspection (observation) is completed (step S56).

図9に示すように、CMOS温度T1により定める照明光の光量上限の関係は、CMOS温度T1が上昇する場合と、下降する場合とで異なる。検査開始直後等でCMOS温度T1が上昇する場合、CPU48は、光量上限を最大光量Lmaxに設定し、CMOS温度T1がTA1(高温閾値)までこの光量上限を維持する。そして、CMOS温度T1がTA1を超えると、光量上限を光量上限Lmin1に制限する。一方、光量上限L1が一旦光量上限Lmin1に制限された後、CMOS温度T1が下降する場合、CMOS温度T1が十分に下がってTA2(低温閾値)になるまで、光量上限L1は光量上限Lmin1に制限される。そして、CMOS温度T1がTA2を下回ったときに、光量上限が最大光量Lmaxに開放される。 As shown in FIG. 9, the relationship of the upper limit of the amount of illumination light determined by the CMOS temperature T1 differs between when the CMOS temperature T1 rises and when it falls. When the CMOS temperature T1 rises immediately after the start of the inspection or the like, the CPU 48 sets the upper limit of the light amount to the maximum light amount Lmax, and maintains this upper limit of the light amount until the CMOS temperature T1 reaches T A1 (high temperature threshold). When the CMOS temperature T1 exceeds T A1, to limit the amount upper limit to the quantity limit Lmin1. On the other hand, when the CMOS temperature T1 decreases after the light intensity upper limit L1 is once limited to the light intensity upper limit Lmin1, the light intensity upper limit L1 becomes the light intensity upper limit Lmin1 until the CMOS temperature T1 sufficiently decreases to T A2 (low temperature threshold). Limited. When the CMOS temperature T1 is below the T A2, the light quantity upper limit is opened to the maximum amount Lmax.

図10に示すように、先端面温度T2により定める照明光の光量上限の関係は、先端面温度T2が上昇する場合と、下降する場合とで異なる。検査開始直後等で先端面温度T2が上昇する場合、CPU48は、光量上限L2を最大光量Lmaxに設定し、先端面温度T2がTB1(高温閾値)までこの光量上限を維持する。そして、先端面温度T2がTB1を超えると、光量上限を光量上限Lmin2に制限する。一方、光量上限L2が一旦光量上限Lmin2に制限された後、先端面温度T2が下降する場合、先端面温度T2が十分に下がってTB2(低温閾値)になるまで、光量上限L2は光量上限Lmin2に制限される。そして、先端面温度T2がTB2を下回ったときに、光量上限が最大光量Lmaxに開放される。 As shown in FIG. 10, the relationship of the upper limit of the amount of illumination light determined by the tip surface temperature T2 differs between when the tip surface temperature T2 rises and when it falls. When the tip surface temperature T2 rises immediately after the start of the inspection or the like, the CPU 48 sets the light amount upper limit L2 to the maximum light amount Lmax, and maintains this light amount upper limit until the tip surface temperature T2 reaches T B1 (high temperature threshold). The tip surface temperature T2 is more than T B1, to limit the amount upper limit to the quantity limit Lmin2. On the other hand, when the tip surface temperature T2 decreases after the light amount upper limit L2 is once limited to the light amount upper limit Lmin2, the light amount upper limit L2 is the light amount upper limit until the tip surface temperature T2 is sufficiently lowered to T B2 (low temperature threshold). Limited to Lmin2. When the distal end surface temperature T2 is below the T B2, the light quantity upper limit is opened to the maximum amount Lmax.

ALC制御における照明光量の上限は、前記のCMOS温度T1により定まる光量上限と、前記の先端面温度T2により定まる光量上限の、いずれか低い方を採用する。   As the upper limit of the amount of illumination light in ALC control, the lower one of the upper limit of the amount of light determined by the CMOS temperature T1 and the upper limit of the amount of light determined by the tip surface temperature T2 is adopted.

さらに、電子内視鏡システム11は、CMOS温度T1と先端面温度T2の双方に基づいたALC制御により照明光量を調節するので、先端部20の温度としてCMOS温度T1または先端面温度T2を代表して用いる場合と比較して、より好適に照明光量を調節することができる。   Furthermore, since the electronic endoscope system 11 adjusts the amount of illumination light by ALC control based on both the CMOS temperature T1 and the tip surface temperature T2, the temperature of the tip portion 20 represents the CMOS temperature T1 or the tip surface temperature T2. The amount of illumination light can be adjusted more favorably compared to the case where it is used.

例えば、先端面42から水を噴出して観察窓23や照明窓24を洗浄すると、先端面温度T2は即座に低下するが、水の噴出量によってはCMOS温度T1は低下しなかったり、CMOS温度T1が低下するにしても先端面温度T2の低下タイミングからタイムラグが生じたりする。この場合に、先端部20の温度として先端面温度T2を代表して用いたALC制御を行うと、先端面温度T2の低下に連動して照明光量が増大されることになるので、CMOS温度T1が白傷が目立つ温度(閾値TA1)を超えてしまいやすい。しかし、電子内視鏡システム11は、CMOS温度T1及び先端面温度T2を同時に正確に取得し、これらの双方を参照して照明光量の上限を設定するので、上述のように先端面温度T2だけが低下した場合であっても、CMOS温度T1が上昇しすぎないように適切なALC制御を行うことができる。 For example, when water is ejected from the front end surface 42 to clean the observation window 23 and the illumination window 24, the front end surface temperature T2 immediately decreases, but depending on the amount of water ejected, the CMOS temperature T1 does not decrease or the CMOS temperature Even if T1 decreases, a time lag may occur from the decrease timing of the tip surface temperature T2. In this case, if the ALC control using the tip surface temperature T2 as a representative temperature of the tip portion 20 is performed, the amount of illumination light is increased in conjunction with a decrease in the tip surface temperature T2, so the CMOS temperature T1. However, it tends to exceed the temperature (threshold value T A1 ) at which white scratches are noticeable. However, the electronic endoscope system 11 accurately obtains the CMOS temperature T1 and the tip surface temperature T2 at the same time and sets the upper limit of the amount of illumination light with reference to both of them, so that only the tip surface temperature T2 is set as described above. Even when the temperature drops, appropriate ALC control can be performed so that the CMOS temperature T1 does not rise too much.

また、先端部20の温度としてCMOS温度T1を用いてALC制御を行うと、CMOS温度T1が白傷が目立たない程度に低温(例えば閾値TA1以下の温度)であれば、使用状態等によっては先端面温度T2が被検体内に火傷等を負わせる高温にまで温度上昇してしまう危険性がある。しかし、電子内視鏡システム11は、CMOS温度T1及び先端面温度T2を同時に正確に取得し、これらの双方を参照して照明光量の上限を設定するので、CMOS温度T1が観察画像の取得に適切な範囲内に収まり、かつ、先端面温度T2が被検体内に火傷等を負わせない範囲内に収まるように、照明光量を自動調節することができる。 Further, when the ALC control is performed using the CMOS temperature T1 as the temperature of the tip portion 20, if the CMOS temperature T1 is low enough to make white scratches inconspicuous (for example, a temperature equal to or lower than the threshold T A1 ), There is a risk that the tip surface temperature T2 rises to a high temperature causing burns or the like in the subject. However, the electronic endoscope system 11 accurately acquires the CMOS temperature T1 and the tip surface temperature T2 at the same time and sets the upper limit of the amount of illumination light with reference to both of them, so that the CMOS temperature T1 is used to acquire the observation image. The amount of illumination light can be automatically adjusted so that it is within an appropriate range and the tip surface temperature T2 is within a range that does not cause burns or the like in the subject.

なお、上述の実施形態では、温度センサ30をCMOSセンサ21に設ける例を説明したが、図11に示すように電子内視鏡システム72先端面42に設けても良い。こうして先端面42に温度センサ30を設ける場合の熱回路網モデル73は、先端面42‐内視鏡雰囲気A間の熱抵抗R3、先端面42近傍の熱容量C’、先端面42における発熱量Q’を用いて、図12に示すように表せる。したがって、先端面42における発熱量Q’と、先端面42からCMOSセンサ21へ熱抵抗R2を介して流出する熱量q2,先端面42から内視鏡雰囲気Aへ熱抵抗R3を介して流出する熱量q4,熱容量C’を介して内視鏡雰囲気Aへ流出する熱量q5の和が均衡すること定式化すれば、熱回路網モデル73は数1の式とほぼ同様に表すことができる。このため、熱抵抗R2,R3、熱容量C’、照明光量に応じた先端面42における発熱量Q’を熱特性データ44として予め求めておくことにより、先端面温度T2及び先端面温度T2の時間変化ΔT2に基づいて、CMOS温度T1の推定値を算出することができる。但し、先端面42は、電子内視鏡12の使用中にも観察窓23や照明窓24の洗浄のために水が吹きかけられることにより冷却されることがあり、洗浄用水の噴出量等によって先端面42から奪われる熱量は異なる。このため、先端面42に温度センサ30を設けても、CMOS温度T1に直接影響する先端面42での発熱量Q’だけを反映した先端面温度T2を常に正確に測定することは難しい。したがって、上述の実施形態のように、CMOSセンサ21に温度センサ30を設け、CMOS温度T1及び時間変化ΔT1を測定し、これらに基づいて先端面温度T2の推定値を算出することが好ましい。   In the above-described embodiment, the example in which the temperature sensor 30 is provided in the CMOS sensor 21 has been described. However, the temperature sensor 30 may be provided on the distal end surface 42 of the electronic endoscope system 72 as illustrated in FIG. The thermal network model 73 in the case where the temperature sensor 30 is provided on the distal end surface 42 in this way includes a thermal resistance R3 between the distal end surface 42 and the endoscope atmosphere A, a heat capacity C ′ near the distal end surface 42, and a heat generation amount Q on the distal end surface 42 It can be expressed as shown in FIG. Therefore, the amount of heat generated Q ′ at the distal end surface 42, the amount of heat q2 flowing out from the distal end surface 42 to the CMOS sensor 21 via the thermal resistance R2, and the amount of heat flowing out from the distal end surface 42 into the endoscope atmosphere A via the thermal resistance R3. If it is formulated that the sum of the amount of heat q5 flowing out to the endoscope atmosphere A via q4 and the heat capacity C ′ is balanced, the thermal circuit network model 73 can be expressed almost the same as the equation (1). Therefore, the heat resistance R2 and R3, the heat capacity C ′, and the heat generation amount Q ′ on the tip surface 42 corresponding to the amount of illumination light are obtained in advance as the thermal characteristic data 44, so that the time of the tip surface temperature T2 and the tip surface temperature T2 is obtained. An estimated value of the CMOS temperature T1 can be calculated based on the change ΔT2. However, the distal end surface 42 may be cooled by spraying water for cleaning the observation window 23 and the illumination window 24 even during use of the electronic endoscope 12. The amount of heat taken away from the surface 42 is different. For this reason, even if the temperature sensor 30 is provided on the tip surface 42, it is difficult to always accurately measure the tip surface temperature T2 that reflects only the amount of heat generation Q ′ at the tip surface 42 that directly affects the CMOS temperature T1. Therefore, as in the above-described embodiment, it is preferable to provide the temperature sensor 30 in the CMOS sensor 21, measure the CMOS temperature T1 and the time change ΔT1, and calculate the estimated value of the tip surface temperature T2 based on these.

なお、上述の実施形態では、CMOS温度T1と先端面温度T2を測定(算出)する例を説明したが、これに限らない。例えば、CMOS温度T1を測定し、ライトガイド28の出射端温度の推定値を算出しても良い。また、CMOS温度T1を測定し、先端部20側面の温度の推定値を算出しても良い。こうした場合にも、上述の実施形態の熱回路網モデル71とほぼ同様に各々の場合の熱回路網をモデル化し、定式化することができる。   In the above-described embodiment, the example in which the CMOS temperature T1 and the tip surface temperature T2 are measured (calculated) has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, an estimated value of the emission end temperature of the light guide 28 may be calculated by measuring the CMOS temperature T1. Alternatively, the CMOS temperature T1 may be measured to calculate an estimated value of the temperature on the side surface of the tip portion 20. Even in such a case, the thermal circuit network in each case can be modeled and formulated almost in the same manner as the thermal network model 71 of the above-described embodiment.

なお、上述の実施形態では、CMOS温度T1と先端面温度T2の2箇所の温度を測定(算出)する例を説明したが、先端部20の3箇所以上の温度を測定(算出)しても良い。こうした場合には、上述の実施形態よりもより複雑な熱回路網モデルが必要となるが、上述の実施形態で説明した熱回路網モデル71とほぼ同様にしてモデル化し、定式化することができる。   In the above-described embodiment, the example of measuring (calculating) two temperatures of the CMOS temperature T1 and the tip surface temperature T2 has been described. However, even if three or more temperatures of the tip 20 are measured (calculated). good. In such a case, a more complicated thermal network model than that in the above-described embodiment is required, but it can be modeled and formulated in substantially the same manner as the thermal network model 71 described in the above-described embodiment. .

なお、上述の実施形態では、先端部20の構成を熱回路網モデル71(図5参照)によってモデル化する例を説明したが、熱回路網モデルはこの例に限らない。例えば、図13に示すように、CMOSセンサ21‐内視鏡雰囲気A間の熱抵抗R1、CMOSセンサ21近傍の熱容量C、CMOSセンサ21‐先端面42間の熱抵抗R2、先端面42‐内視鏡雰囲気A間の熱抵抗R3、先端面42近傍の熱容量C’、CMOSセンサ21の発熱量Q、先端面42における発熱量Q’を用いた熱回路網モデル74を用いても良い。この熱回路網モデル74を用いる場合にも、数1式と同様にして、発熱量QとCMOSセンサ21から流出する熱量q1,q2,q3が均衡するように、かつ、発熱量Q’と先端面42から流出する熱量q2,q4,q5が均衡するように定式化し、CMOS温度T1及び時間変化量ΔT1から先端面温度T2の推定値を算出することができる。但し、上述の実施形態で説明した熱回路網モデル71の方が、必要な熱特性データ44の少なく、推定する先端面温度T2の精度も良い。   In the above-described embodiment, the example in which the configuration of the distal end portion 20 is modeled by the thermal network model 71 (see FIG. 5) has been described. However, the thermal network model is not limited to this example. For example, as shown in FIG. 13, the thermal resistance R1 between the CMOS sensor 21 and the endoscope atmosphere A, the thermal capacity C in the vicinity of the CMOS sensor 21, the thermal resistance R2 between the CMOS sensor 21 and the tip surface 42, and the inside of the tip surface 42- A thermal circuit network model 74 using the thermal resistance R3 between the endoscope atmosphere A, the heat capacity C ′ near the tip surface 42, the heat generation amount Q of the CMOS sensor 21, and the heat generation amount Q ′ at the tip surface 42 may be used. Even when this thermal circuit network model 74 is used, the calorific value Q and the calorific values q1, q2, and q3 flowing out from the CMOS sensor 21 are balanced, and the calorific value Q ′ and the tip are the same as in equation (1). Formulation is made so that the amounts of heat q2, q4, and q5 flowing out from the surface 42 are balanced, and an estimated value of the tip surface temperature T2 can be calculated from the CMOS temperature T1 and the time variation ΔT1. However, the thermal circuit network model 71 described in the above-described embodiment requires less thermal characteristic data 44 and has a higher accuracy of the estimated tip surface temperature T2.

なお、上述の実施形態では、先端部20の構成を熱回路網モデル71(図5参照)によってモデル化し、内視鏡挿入部の先端における熱抵抗及び熱容量を熱特性データとして用いる例を説明したが、より簡便な熱回路網モデル用いても構わない。例えば、図5における熱容量を無視した熱回路網モデルを用いても良い。この場合、熱特性データとしてR1とR2をあらかじめ同定した値を用い、Cはゼロを用いて数1式に基き先端面温度を推定演算すればよい。この場合、より簡便かつ高速な演算にて先端面温度T2を推定することができる。   In the above-described embodiment, the configuration of the distal end portion 20 is modeled by the thermal network model 71 (see FIG. 5), and the example in which the thermal resistance and the heat capacity at the distal end of the endoscope insertion portion are used as thermal characteristic data has been described. However, a simpler thermal network model may be used. For example, a thermal network model that ignores the heat capacity in FIG. 5 may be used. In this case, R1 and R2 are identified in advance as the thermal characteristic data, and C may be calculated by estimating the tip end surface temperature based on Equation 1 using zero. In this case, the tip surface temperature T2 can be estimated by simpler and faster calculation.

なお、上述の実施形態では、CMOS温度T1及び先端面温度T2に対して各々2つの閾値を設けてALC制御を行うとともに、照明光量を開放(最大光量Lmax)と光量上限Lのいずれかに制限する例を説明したがこれに限らない。例えば、CMOS温度T1や先端面温度T2に対して3以上の閾値を設けたALC制御を行うようにしても良い。また、光量上限も開放と光量上限の2段階の制限ではなく、2以上の光量上限を設定し、開放を含めた3以上の光量上限を用いて、CMOS温度T1及び先端面温度T2に応じて照明光量の上限を順に切り替えるようにしても良い。こうして複数の光量上限を設定することにより、より滑らかに照明光量を調節することができるようになり、ハンチングを防止し、観察画像の視認性を向上させることができる。   In the above-described embodiment, ALC control is performed by providing two threshold values for the CMOS temperature T1 and the tip surface temperature T2, respectively, and the illumination light amount is limited to either the open (maximum light amount Lmax) or the light amount upper limit L. However, the present invention is not limited to this. For example, you may make it perform ALC control which provided the threshold value 3 or more with respect to CMOS temperature T1 and front end surface temperature T2. In addition, the upper limit of the light amount is not a two-stage limit of the opening and the upper limit of the light amount, but an upper limit of two or more light amounts is set, and the upper limit of three or more light amounts including the opening is used. You may make it switch the upper limit of the illumination light quantity in order. By setting a plurality of light amount upper limits in this way, the illumination light amount can be adjusted more smoothly, hunting can be prevented, and the visibility of the observation image can be improved.

なお、上述の実施形態では、熱特性データ44(熱回路網モデル71における熱抵抗R1,R2、熱容量C)を同定する方法の一例を説明したが、数1の式にしたがって任意の方法で熱特性データ44を同定することができる。例えば、上述の実施形態では、必要に応じて熱源を先端面42に接触させるが、熱特性データ44の同定時にだけ外部から先端面42に温度センサを設置し、これによって先端面温度T2を直接測定できるようにしても良い。また、上述の実施形態では、熱抵抗R1,R2の同定時に、CMOSセンサ21をオフにするが、CMOSセンサ21を駆動させたままでも、異なる駆動条件下で測定を繰り返す等により熱抵抗R1,R2を同定することができる。照明光についても同様である。   In the above-described embodiment, an example of a method for identifying the thermal characteristic data 44 (thermal resistance R1, R2, thermal capacity C in the thermal network model 71) has been described. Characteristic data 44 can be identified. For example, in the above-described embodiment, a heat source is brought into contact with the tip surface 42 as necessary. However, a temperature sensor is installed on the tip surface 42 from the outside only when the thermal characteristic data 44 is identified, and thereby the tip surface temperature T2 is directly measured. It may be possible to measure. In the above-described embodiment, the CMOS sensor 21 is turned off when the thermal resistances R1 and R2 are identified. Even if the CMOS sensor 21 is driven, the thermal resistances R1 and R2 are repeatedly measured under different driving conditions. R2 can be identified. The same applies to the illumination light.

なお、上述の実施形態では、電子内視鏡12について熱特性データ44を予め同定しておく例を説明したが、部品や素材等が等しい同機種の電子内視鏡12については熱特性データ44も等しくなるので、必ずしも個々の電子内視鏡12について熱特性データ44を個別に同定しておく必要はなく、熱特性データ44は機種毎に同定すれば良い。   In the above-described embodiment, the example in which the thermal characteristic data 44 is identified in advance for the electronic endoscope 12 has been described. However, the thermal characteristic data 44 is used for the same type of electronic endoscope 12 having the same parts and materials. Therefore, it is not always necessary to individually identify the thermal characteristic data 44 for each electronic endoscope 12, and the thermal characteristic data 44 may be identified for each model.

なお、上述の実施形態では、予め熱特性データ44を記憶しておき、これに基づいて先端面温度T2の推定値を算出する例を説明したが、これに限らない。例えば、熱特性データ44のかわりに、CMOS温度T1に対応する先端面温度T2のデータをテーブル形式等で予め保持しておき、測定したCMOS温度T1を先端面温度T2に直接換算しても良い。また、こうしてCMOS温度T1に対応する先端面温度T2のデータを予め保持しておくと、予め保持したデータの中に実測したCMOS温度T1に対応した先端面温度T2がないこともあり得るが、こうした場合にはテーブル内のデータを保管して実測したCMOS温度T1に対応した先端面温度T2を算出することが好ましい。   In the above-described embodiment, the example in which the thermal characteristic data 44 is stored in advance and the estimated value of the tip surface temperature T2 is calculated based on the thermal characteristic data 44 has been described. However, the present invention is not limited thereto. For example, instead of the thermal characteristic data 44, data of the tip surface temperature T2 corresponding to the CMOS temperature T1 may be stored in advance in a table format or the like, and the measured CMOS temperature T1 may be directly converted into the tip surface temperature T2. . Further, if the data of the tip surface temperature T2 corresponding to the CMOS temperature T1 is held in advance in this way, the tip surface temperature T2 corresponding to the measured CMOS temperature T1 may not be included in the data held in advance. In such a case, it is preferable to calculate the tip surface temperature T2 corresponding to the measured CMOS temperature T1 by storing the data in the table.

なお、上述の実施形態では、撮像素子(イメージセンサ)としてCMOSイメージセンサ21を用いる例を説明したが、CCD型のイメージセンサ等、他の周知のイメージセンサを用いることができる。   In the above-described embodiment, an example in which the CMOS image sensor 21 is used as the image sensor (image sensor) has been described. However, other well-known image sensors such as a CCD image sensor can be used.

なお、上述の実施形態では、CMOSセンサ21に温度センサ30を設置する例を説明したが、これに限らない。CMOSセンサ21は、暗電流補正を行うために遮光された画素群(いわゆるオプティカルブラック)を有している。オプティカルブラックが出力するデータは暗電流を反映したものであり、暗電流はCMOSセンサ21の温度が高いほど顕著になる。したがって、CMOSセンサ21からオプティカルブラックが出力するデータを取得し、これをCMOSセンサ21の温度に換算するようにすれば、CMOSセンサ21自身を温度センサとして用いることができる。こうしてCMOSセンサ21を温度センサとして用いる場合、CMOSセンサ21の温度を測定するために温度センサ30を設ける必要もなくなるので、挿入部16(先端部20)をより細径化しながらも、CMOS温度T1と先端面温度T2を同時に正確に測定することができるようになる。CMOSセンサ21のかわりに、CCD型のイメージセンサ等、他のイメージセンサを用いる場合も同様である。   In the above-described embodiment, the example in which the temperature sensor 30 is installed in the CMOS sensor 21 has been described. However, the present invention is not limited to this. The CMOS sensor 21 has a pixel group (so-called optical black) that is shielded from light in order to perform dark current correction. The data output from the optical black reflects the dark current, and the dark current becomes more prominent as the temperature of the CMOS sensor 21 increases. Therefore, if the data output from the optical black from the CMOS sensor 21 is acquired and converted into the temperature of the CMOS sensor 21, the CMOS sensor 21 itself can be used as a temperature sensor. When the CMOS sensor 21 is used as a temperature sensor in this way, it is not necessary to provide the temperature sensor 30 for measuring the temperature of the CMOS sensor 21, so that the CMOS temperature T1 is reduced while the insertion portion 16 (tip portion 20) is further reduced in diameter. And the tip surface temperature T2 can be accurately measured simultaneously. The same applies when another image sensor such as a CCD type image sensor is used instead of the CMOS sensor 21.

なお、上述の実施形態では、各画素62にRGBのカラーフィルタが設けられ、カラーの撮像信号を得る方式(いわゆる同時式)を用いる例を説明したが、画素62にカラーフィルタを設けず、照明光の色をRGBに順に切り替えてフレーム毎に各色の撮像信号を得る方式(いわゆる面順次式)を採用しても良い。   In the above-described embodiment, an example in which an RGB color filter is provided in each pixel 62 and a method of obtaining a color imaging signal (a so-called simultaneous method) is used has been described. It is also possible to employ a method (so-called frame sequential method) in which the color of light is switched in order to RGB to obtain an image signal of each color for each frame.

なお、上述の実施形態では、光源45としてキセノンランプを用いる例を説明したが、光源45はLDやLED等他の周知の光源を好適に用いることができる。上述の実施形態では、絞り機構46によって照明光量を調節する例を説明したが、LDやLED等の光量調節の容易な光源を用いる場合には、LDやLEDの出力を調節することによって照明光量を調節するようにしても良い。また、LDやLEDを照明光の光源として用いる場合には、これを先端部20に設けても良い。   In the above-described embodiment, an example in which a xenon lamp is used as the light source 45 has been described. However, as the light source 45, another known light source such as an LD or an LED can be suitably used. In the above-described embodiment, the example in which the illumination light amount is adjusted by the diaphragm mechanism 46 has been described. However, when a light source that can easily adjust the light amount, such as an LD or LED, is used, the illumination light amount is adjusted by adjusting the output of the LD or LED. You may make it adjust. Moreover, when using LD and LED as a light source of illumination light, you may provide this in the front-end | tip part 20. FIG.

なお、上述の実施形態では、照明光量を調節して先端部20の発熱を低減させる例を説明したが、これに限らない。例えば、CMOS温度T1及び先端部温度T2に応じて撮像信号の増幅率を変動させ、ALC制御用データの内容を調節することによって間接的にALC制御による照明光の光量を調節しても良い。   In the above-described embodiment, the example in which the amount of illumination light is adjusted to reduce the heat generation at the distal end portion 20 is described, but the present invention is not limited to this. For example, the amount of illumination light by ALC control may be indirectly adjusted by changing the amplification factor of the imaging signal in accordance with the CMOS temperature T1 and the tip temperature T2 and adjusting the content of the ALC control data.

なお、上述の実施形態では、CMOS温度T1と先端部温度T2に応じて照明光量の上限を設定する例を説明したが、CMOS温度T1が閾値TA1(あるいは別途定めた所定閾値)を超えた場合に、撮像信号に暗電流補正を施すようにし、白傷の発生を抑止することが好ましい。また、CMOS温度T1は、専ら暗電流補正のオンオフの切り替えに用いるようにしても良い。 In the above-described embodiment, the example in which the upper limit of the amount of illumination light is set according to the CMOS temperature T1 and the tip temperature T2 has been described. However, the CMOS temperature T1 exceeded the threshold T A1 (or a predetermined threshold set separately). In such a case, it is preferable to perform dark current correction on the imaging signal to suppress the occurrence of white scratches. Further, the CMOS temperature T1 may be used exclusively for on / off switching of dark current correction.

なお、上述の実施形態では、所定時間間隔Δt毎にCMOS温度T1を測定する例を説明したが、CMOS温度T1を測定する時間間隔Δtは、CMOSセンサ21のフレーム(例えば30fpsや60fps)毎でも良く、また、数フレーム毎でも良い。   In the above-described embodiment, the example in which the CMOS temperature T1 is measured at every predetermined time interval Δt has been described. However, the time interval Δt at which the CMOS temperature T1 is measured is also every frame (for example, 30 fps or 60 fps) of the CMOS sensor 21. Good, or every few frames.

11,72 電子内視鏡システム
12 電子内視鏡
13 プロセッサ装置
14 光源装置
16 挿入部
17 操作部
18 コネクタ
19 ユニバーサルコード
20 先端部
21 CMOSセンサ
22 モニタ
23 観察窓
24 照明窓
25 対物光学系
26 TG
27 CPU
28 ライトガイド
29 照明レンズ
30 温度センサ
31 CPU
32 DSP
33 DIP
34 表示制御回路
35 操作部
36 ROM
37 RAM
41 測定部
42 先端面
43 先端面温度推定部
44 熱特性データ
45 光源
46 絞り機構
47 波長選択フィルタ
48 CPU
49 集光レンズ
51 撮像領域
56 垂直走査回路
57 CDS回路
58 列選択トランジスタ
59 水平走査回路
61 出力回路
62 画素
63 出力バスライン
64 絞り開口
65 絞り羽根
66 スプリング
67 モータ
68 絞り調節機構
71,73,74 熱回路網モデル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11,72 Electronic endoscope system 12 Electronic endoscope 13 Processor apparatus 14 Light source device 16 Insertion part 17 Operation part 18 Connector 19 Universal code 20 Tip part 21 CMOS sensor 22 Monitor 23 Observation window 24 Illumination window 25 Objective optical system 26 TG
27 CPU
28 Light Guide 29 Illumination Lens 30 Temperature Sensor 31 CPU
32 DSP
33 DIP
34 Display Control Circuit 35 Operation Unit 36 ROM
37 RAM
41 Measurement Unit 42 Tip Surface 43 Tip Surface Temperature Estimator 44 Thermal Characteristic Data 45 Light Source 46 Aperture Mechanism 47 Wavelength Selection Filter 48 CPU
49 Condensing Lens 51 Imaging Area 56 Vertical Scan Circuit 57 CDS Circuit 58 Column Selection Transistor 59 Horizontal Scan Circuit 61 Output Circuit 62 Pixel 63 Output Bus Line 64 Aperture Opening 65 Diaphragm Blade 66 Spring 67 Motor 68 Aperture Adjustment Mechanism 71, 73, 74 Thermal network model

Claims (12)

被検体内に挿入する挿入部の先端に前記被検体内を撮像する撮像素子を有する電子内視鏡と、
前記挿入部の先端から前記被検体内に照明光を照射する照明手段と、
前記撮像素子の温度に応じた信号を出力する温度センサと、
前記温度センサから出力される信号に基づいて前記撮像素子の温度を測定する測定手段と、
予め測定された前記撮像素子の発熱量と、前記撮像素子周辺の熱特性データを記憶する記憶手段と、
前記挿入部の先端における熱回路網モデルに基づいて、測定した前記撮像素子の温度と既知の前記熱特性データとから前記挿入部の先端面の温度を推定する先端面温度推定手段と、
少なくとも前記先端面の温度に基づいて、前記照明光の光量の上限値を設定し、前記撮像素子の温度に基づいて設定された前記照明光の光量の上限値と、前記先端面の温度に基づいて設定された前記照明光の光量の上限値との、いずれか低い方の上限値以下の範囲内において、前記照明光の光量を調節する光量調節手段と、
を備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
An electronic endoscope having an imaging element for imaging the inside of the subject at the tip of an insertion portion to be inserted into the subject;
Illuminating means for irradiating illumination light into the subject from the distal end of the insertion portion;
A temperature sensor that outputs a signal corresponding to the temperature of the image sensor;
Measuring means for measuring the temperature of the image sensor based on a signal output from the temperature sensor;
Storage means for storing the calorific value of the image sensor measured in advance and thermal characteristic data around the image sensor;
Based on a thermal network model at the tip of the insertion portion, tip surface temperature estimating means for estimating the temperature of the tip surface of the insertion portion from the measured temperature of the imaging device and the known thermal characteristic data;
An upper limit value of the amount of illumination light is set based on at least the temperature of the tip surface, and an upper limit value of the amount of illumination light set based on the temperature of the imaging element and the temperature of the tip surface A light amount adjusting means for adjusting the light amount of the illumination light within a range that is lower than the lower upper limit value of the upper limit value of the light amount of the illumination light set by
An electronic endoscope system comprising:
前記熱特性データが、前記挿入部の先端における熱抵抗及び熱容量を含むことを特徴とする請求項1に記載の電子内視鏡システム。   The electronic endoscope system according to claim 1, wherein the thermal characteristic data includes a thermal resistance and a thermal capacity at a distal end of the insertion portion. 前記温度センサは、前記撮像素子自身であり、
前記測定手段は、前記撮像素子における光を受光しない画素から出力される暗時出力値に基づいて前記撮像素子の温度を測定することを特徴とする請求項1または2に記載の電子内視鏡システム。
The temperature sensor is the image sensor itself,
3. The electronic endoscope according to claim 1 , wherein the measurement unit measures the temperature of the imaging device based on a dark output value output from a pixel that does not receive light in the imaging device. 4. system.
前記照明手段は、前記照明光を発生する光源と、前記照明光の光量を調節する絞り手段とを有し、
前記光量調節手段は、前記絞り手段を制御して前記照明光の光量を調節することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子内視鏡システム。
The illumination unit includes a light source that generates the illumination light, and a diaphragm unit that adjusts the amount of the illumination light.
The electronic endoscope system according to any one of claims 1 to 3 , wherein the light amount adjusting unit controls the diaphragm unit to adjust the light amount of the illumination light.
前記絞り手段は、所定サイズの絞り開口と、前記絞り開口の開口量を調節する絞り羽根とからなり、
前記光量調節手段は、前記絞り羽根を制御して前記照明光の光量を調節することを特徴とする請求項に記載の電子内視鏡システム。
The diaphragm means comprises a diaphragm opening of a predetermined size, and diaphragm blades for adjusting the aperture amount of the diaphragm opening,
The electronic endoscope system according to claim 4 , wherein the light amount adjusting unit adjusts the light amount of the illumination light by controlling the diaphragm blades.
被検体内に挿入する挿入部の先端に前記被検体内を撮像する撮像素子を有する電子内視鏡と、
前記挿入部の先端から前記被検体内に照明光を照射する照明手段と、
前記撮像素子の温度に応じた信号を出力する温度センサと、
前記温度センサから出力される信号に基づいて、時間間隔Δt毎に前記撮像素子の温度T1を測定し、前記時間間隔Δt間の前記撮像素子の温度T1の変化量ΔT1を測定する測定手段と、
前記被検体内の温度Ta、前記撮像素子の発熱量Q、前記撮像素子と前記被検体との間の熱抵抗R1、前記撮像素子と前記挿入部の先端面との間の熱抵抗R2、前記撮像素子近傍の熱容量Cを含む熱特性データを記憶する記憶手段と、
前記挿入部の先端における熱回路網モデルを表す下記式に基づいて、測定した前記撮像素子の温度と既知の前記熱特性データとから前記先端面の温度T2の推定値を算出する先端面温度推定手段と、
を備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
式: (T1−Ta)/R1+(T1−T2)/R2+CΔT1/Δt=Q
An electronic endoscope having an imaging element for imaging the inside of the subject at the tip of an insertion portion to be inserted into the subject;
Illuminating means for irradiating illumination light into the subject from the distal end of the insertion portion;
A temperature sensor that outputs a signal corresponding to the temperature of the image sensor;
Measuring means for measuring the temperature T1 of the image sensor at each time interval Δt based on a signal output from the temperature sensor, and measuring a change amount ΔT1 of the temperature T1 of the image sensor during the time interval Δt ;
Temperature Ta in the subject, calorific value Q of the imaging device, thermal resistance R1 between the imaging device and the subject, thermal resistance R2 between the imaging device and the distal end surface of the insertion portion, Storage means for storing thermal characteristic data including the heat capacity C in the vicinity of the image sensor ;
Tip surface temperature estimation for calculating an estimated value of the tip surface temperature T2 from the measured temperature of the imaging device and the known thermal characteristic data based on the following equation representing a thermal network model at the tip of the insertion portion Means,
An electronic endoscope system comprising:
Formula: (T1-Ta) / R1 + (T1-T2) / R2 + CΔT1 / Δt = Q
前記温度センサは、前記撮像素子自身であり、
前記測定手段は、前記撮像素子における光を受光しない画素から出力される暗時出力値に基づいて前記撮像素子の温度を測定することを特徴とする請求項6に記載の電子内視鏡システム。
The temperature sensor is the image sensor itself,
The electronic endoscope system according to claim 6 , wherein the measuring unit measures the temperature of the imaging device based on a dark output value output from a pixel that does not receive light in the imaging device.
少なくとも前記先端面の温度に基づいて、前記照明光の光量を調節する光量調節手段を備えることを特徴とする請求項6または7に記載の電子内視鏡システム。 The electronic endoscope system according to claim 6 or 7 , further comprising a light amount adjusting unit that adjusts a light amount of the illumination light based on at least a temperature of the distal end surface. 前記光量調節手段は、少なくとも前記先端面の温度に基づいて、前記照明光の光量の上限値を設定し、前記上限値以下の範囲内において前記照明光の光量を調節することを特徴とする請求項に記載の電子内視鏡システム。 The light amount adjusting means sets an upper limit value of the light amount of the illumination light based on at least a temperature of the tip surface, and adjusts the light amount of the illumination light within a range equal to or less than the upper limit value. Item 9. The electronic endoscope system according to Item 8 . 前記光量調節手段は、前記撮像素子の温度に基づいて設定された前記照明光の光量の上限値と、前記先端面の温度に基づいて設定された前記照明光の光量の上限値との、いずれか低い方の上限値以下の範囲内において、前記照明光の光量を調節することを特徴とする請求項に記載の電子内視鏡システム。 The light amount adjusting means is either an upper limit value of the light amount of the illumination light set based on the temperature of the imaging element or an upper limit value of the light amount of the illumination light set based on the temperature of the tip surface. The electronic endoscope system according to claim 9 , wherein the light amount of the illumination light is adjusted within a range equal to or lower than the lower upper limit value. 前記照明手段は、前記照明光を発生する光源と、前記照明光の光量を調節する絞り手段とを有し、
前記光量調節手段は、前記絞り手段を制御して前記照明光の光量を調節することを特徴とする請求項8〜10のいずれか1項に記載の電子内視鏡システム。
The illumination unit includes a light source that generates the illumination light, and a diaphragm unit that adjusts the amount of the illumination light.
The electronic endoscope system according to any one of claims 8 to 10 , wherein the light amount adjusting unit controls the diaphragm unit to adjust the light amount of the illumination light.
前記絞り手段は、所定サイズの絞り開口と、前記絞り開口の開口量を調節する絞り羽根とからなり、
前記光量調節手段は、前記絞り羽根を制御して前記照明光の光量を調節することを特徴とする請求項11に記載の電子内視鏡システム。
The diaphragm means comprises a diaphragm opening of a predetermined size, and diaphragm blades for adjusting the aperture amount of the diaphragm opening,
The electronic endoscope system according to claim 11 , wherein the light amount adjusting unit adjusts the light amount of the illumination light by controlling the diaphragm blades.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5946879B2 (en) * 2014-09-19 2016-07-06 日本特殊陶業株式会社 Gas sensor temperature estimation system and gas sensor temperature control system
CN112203574A (en) * 2018-06-27 2021-01-08 奥林巴斯株式会社 Endoscope system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02275405A (en) * 1989-04-17 1990-11-09 Olympus Optical Co Ltd Electron endoscope
JPH06300976A (en) * 1993-04-12 1994-10-28 Fuji Photo Optical Co Ltd Electronic endoscope device performing light quantity stop control
JP3001033B2 (en) * 1994-07-04 2000-01-17 オリンパス光学工業株式会社 Endoscope device
JPH10286234A (en) * 1997-04-17 1998-10-27 Olympus Optical Co Ltd Endoscope device
US7140766B2 (en) * 1999-08-04 2006-11-28 Given Imaging Ltd. Device, system and method for temperature sensing in an in-vivo device
JP2001238137A (en) * 2000-02-21 2001-08-31 Fuji Photo Film Co Ltd Imaging apparatus
JP4767448B2 (en) * 2001-07-23 2011-09-07 オリンパス株式会社 Medical equipment
JP4860844B2 (en) * 2001-08-10 2012-01-25 日立アロカメディカル株式会社 Ultrasonic diagnostic equipment
JP2004275545A (en) * 2003-03-17 2004-10-07 Shimadzu Corp Ultrasonic diagnostic equipment
JP2007229262A (en) * 2006-03-01 2007-09-13 Fujinon Corp Endoscopic apparatus
JP5010868B2 (en) * 2006-08-01 2012-08-29 オリンパス株式会社 Endoscope device
JP2008132321A (en) * 2006-10-26 2008-06-12 Olympus Corp Endoscope unit
JP5099681B2 (en) * 2007-06-29 2012-12-19 ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー Ultrasonic probe, ultrasonic diagnostic apparatus, and method for estimating surface temperature of ultrasonic probe
JP2010142288A (en) * 2008-12-16 2010-07-01 Olympus Corp Endoscope and control method for the same

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