JP5535305B2 - 電子内視鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、体腔に挿入される内視鏡を有し、診察に用いられる電子内視鏡システムに関する。

従来から医療分野では、電子内視鏡を用いた内視鏡検査が数多く行われている。電子内視鏡は、体腔に挿入される細長の挿入部を備えている。挿入部の先端には、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像装置が内蔵されている。また、挿入部の先端には、体腔の観察部位に向けて光を出射する出射窓が設けられている。挿入部には、ライトガイド（光ファイバ）が配設されており、電子内視鏡に接続された光源装置からの光がライトガイドを通じて出射窓に導光される。撮像装置は、観察部位からの光を撮像し、撮像された画像は、プロセッサ装置で各種処理が施された後に、モニタに表示される。モニタに表示された画像が、医師によって観察される。

光源装置には、ハロゲンランプやキセノンランプが光源として設けられている。ライトガイドの基端と光源の間には、ライトガイドに入射する光量を調節する絞りが設けられている。出射窓から出射される光（以下、出射光と称する）の光量は、絞りによって調節される。絞りは、撮像装置によって得られる画像の明るさに基づいて、開口量が制御される。撮像装置に入射する入射光の光量が大きい場合は、開口量を小さくして出射光の光量を下げ、入射光の光量が小さい場合には、開口量を大きくして出射光の光量を上げる。こうした光量制御を行うことにより、画像の明るさが適正に維持される。

絞りの開口量が大きく、出射光の光量が多い状態が続くと、出射光による発熱により挿入部の先端の温度が上昇する。例えば、内視鏡検査の準備中には、光源装置の電源をオンにして光源を点灯させた状態で、内視鏡はカートのハンガー等に掛けた状態で待機させられる。内視鏡の挿入部が体腔に挿入されていない待機中は、内視鏡の挿入部を体腔に挿入された状態と比較すると、観察部位が挿入部の近傍に存在しないため入射光の光量が小さい。そのため、絞りの開口量が大きく、出射光の光量の過剰状態が続き、先端の温度が上昇する。

温度が上昇すると、撮像装置が故障したり、撮像装置からの信号にノイズがのったりする等、画質に影響を及ぼすので、挿入部の先端の温度上昇を抑制する対策が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特許文献１に記載の電子内視鏡は、挿入部の先端に設けた温度センサで温度を測定し、測定した温度が所定範囲の近傍に収まるように光量を制御する。これにより、挿入部の先端の温度が所定温度以上になることが抑制される。

特許文献２に記載の電子内視鏡は、出射光の光量が閾値を超えている状態が所定時間継続した時に、絞りによる光量制御の範囲の上限値を、起動時に設定される通常の上限値よりも小さいものに変更する。光量制御範囲の上限値が小さくなると、出射光の最大光量が小さくなるので、挿入部の先端の発熱量も減少し、温度上昇が抑制される。

特開２００７−１３５７５６号公報 特開２００２−２８２２０７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電子内視鏡は、挿入部の先端に温度センサを設けなければならず、挿入部の細径化を阻害するという問題がある。

特許文献２に記載の電子内視鏡は、挿入部の細径化を阻害することはないが、例えば、閾値を超えるところと閾値をわずかに下回るところで光量が変動する場合、閾値を超えた光量が所定時間継続したという条件を満たさず、光量制限モードに移行できないという問題がある。このような状態が継続した場合、挿入部の先端の温度上昇を確実に抑制することができない。

近年、撮像装置の高画素化や挿入部の細径化が進む傾向にあり、撮像装置の高画素化による発熱量の増加や、挿入部の細径化による放熱性の低下も、従来にも増して懸念されているため、温度上昇をより精度よく抑制したいという要請が強い。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、温度センサを備えずに挿入部の先端の温度上昇を高い精度で抑制できる電子内視鏡システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の電子内視鏡システムは、出射光を外部へ放つ出射部、外部からの光が入射する入射部、及び前記入射部に入射した入射光を撮像する撮像部が先端に設けられた挿入部を有する内視鏡と、入射光の光量を測定し、出射光の光量を予め設定された上限値以下の範囲内で制御する光量制御手段と、前記光量制御手段によって制御される前記出射光の光量変化の推移を表す光量制御履歴を用いて先端の現在の温度の 推定値を演算し、前記推定値が予め設定されている温度閾値を超えたか否かを判定する温度判定手段と、前記温度判定手段によって前記推定値が前記温度閾値を超えたと判定された場合に、前記光量制御手段が前記出射光の光量を制御する範囲の上限値を、起動時に設定されている第１上限値よりも下げた第２上限値に設定することにより前記推定値の温度上昇を抑制する温度抑制手段と、を備え、前記第２上限値は、前記推定値が収束する収束 値が正常に機能する限界値未満で、かつ前記温度閾値を超える範囲となるように設定され る、ことを特徴とする。

前記温度抑制手段は、前記推定値が前記温度閾値を超えたと判定された場合に、前記第 １上限値から前記第２上限値へ、連続的にあるいは段階的に徐々に減少させることが好ましい。

前記温度抑制手段は、前記第２上限値が設定されている場合、前記推定値が前記温度閾 値よりも所定の温度だけ低く設定されている温度以下に下がったことを前記温度判定手段 が判定した時に、前記第２上限値から前記第１上限値へ、連続的あるは段階的に徐々に増 大させることが好ましい。

前記推定値が前記温度閾値を超えたと前記温度判定手段が判定した場合に、前記第１上 限値の設定時と比べて撮像画面の明るさが同等になるように、前記撮像部から出力される 撮像信号を増幅させる増幅手段を備えることが好ましい。

前記光量制御手段は、撮像画面の明るさを一定に保つのに必要な必要光量を求めること で前記出射光の光量を制御するとともに、前記増幅手段は、前記必要光量に応じた増幅率 で前記撮像信号を増幅することが好ましい。例えば、（１）前記必要光量が前記第２上限 値未満の場合には前記増幅率を「１」に設定し、（２）前記必要光量が前記第２上限値以 上、かつ前記第１上限値未満の場合には前記増幅率を「前記必要光量／前記第２上限値」 に設定し、（３）前記必要光量が前記第１上限値と同じ場合には前記増幅率を「前記第１ 上限値／前記第２上限値」に設定することが好ましい。

本発明によれば、出射光の光量変化の推移を表す光量制御履歴を用いた演算を行って、挿入部の先端の温度が予め設定されている温度閾値を超えたか否かを判定し、先端の温度が温度閾値を超えたと判定された場合に、出射光の光量を制御する範囲の上限値を、通常の上限値よりも下げるから、温度センサを備えずに挿入部の先端の温度上昇を高い精度で抑制できる。

電子内視鏡システムの外観図である。 電子内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。 プロセッサ装置におけるＣＰＵ、光源装置における絞り調節機構の詳細を説明するブロック図である。 各モードにおけるＰＷＭ値の上限値Ｐｘ、絞り開口の開度、及び出射光の光量の上限値Ｌｘを示すテーブルである。 挿入部の先端における温度の推定値を求める演算を説明するブロック図である。 時刻歴を示すグラフであり、（Ａ）は、挿入部の先端における温度の推定値ΔＴに関し、（Ｂ）は、光量の上限値Ｌｘに関するものである。 挿入部の先端における温度制御を説明するフローチャートである。 第２実施形態における、挿入部の先端における温度の推定値ΔＴと光量を定めるＰＷＭ値の上限値Ｐｘとの関係を示すグラフである。 第２実施形態における、光量の上限値Ｌｘの時刻歴を示すグラフである。 第３実施形態の各モードにおけるＰＷＭ値の上限値Ｐｘ、絞り開口の開度、及び出射光の光量の上限値Ｌｘを示すテーブルである。 第３実施形態のプロセッサ装置におけるＣＰＵ、光源装置における絞り調節機構の詳細を説明するブロック図である。 第３実施形態の時刻歴を示すグラフであり、（Ａ）は、挿入部の先端における温度の推定値ΔＴに関し、（Ｂ）は、光量の上限値Ｌｘに関するものである。 第３実施形態の挿入部の先端における温度制御を説明するフローチャートである。 第４実施形態の光量Ｌ_Ｎに関する時刻歴を示すグラフである。 第４実施形態の挿入部の先端における温度制御を説明するフローチャートである。 第５実施形態の光量Ｌ_Ｎに関する時刻歴を示すグラフである。 第６実施形態の電子内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。

［第１実施形態］
図１に示す第１実施形態の電子内視鏡システム１１は、患者の診察に用いられる。電子内視鏡システム１１は、体腔の観察部位を撮像する電子内視鏡１２と、撮像により得られた信号に基づいて観察部位の画像を生成するプロセッサ装置１３と、観察部位を照らすための出射光を供給する光源装置１４と、観察部位の画像を表示するモニタ１５とを備えている。

電子内視鏡１２は、体腔に挿入される可撓性の挿入部１６と、この挿入部１６の基端部分に接続された操作部１７と、この操作部１７とプロセッサ装置１３及び光源装置１４との間を繋ぐユニバーサルコード１８と、ユニバーサルコード１８の基端部分に取り付けられたコネクタ１９とを備えている。

挿入部１６は、例えば、外径６ｍｍの細長形状を有し、可撓性チューブで覆われている。操作部１７は、静止画を記録するためのレリーズボタン２０や送気・送水ボタン（図示省略）等の操作部材を備えている。

コネクタ１９は、通信用コネクタと光源用コネクタとからなる複合タイプである。コネクタ１９は、電子内視鏡１２を、プロセッサ装置１３及び光源装置１４に着脱自在に接続させる。

挿入部１６の先端１６ａには、光源装置１４から供給された光を外部へ出射する出射窓２７（図２参照）と、外部の光を取り込むための入射窓２８（図２参照）と、入射窓２８に入射した外部光（以下、入射光と称する）を撮像するＣＣＤ３０（図２参照）とを備える。体腔に挿入された挿入部１６の先端１６ａを観察部位に向けることにより、光源装置１４から供給された光は観察部位によって反射する。観察部位によって反射した光は、入射窓２８へ入射する。そして、入射光の撮像により、観察部位の画像を得ることができる。

プロセッサ装置１３は、電子内視鏡１２、光源装置１４、及びモニタ１５と電気的に接続され、電子内視鏡システム１１全体の動作を統括的に制御する。プロセッサ装置１３は、その前面に、電子内視鏡システム１１の動作状態を表示するモニタランプ２１を備えている。

図２に示すように、電子内視鏡１２は、ライトガイド２６と、出射窓２７と、入射窓２８と、集光レンズ２９と、ＣＣＤ３０と、アナログフロントエンド（以下、ＡＦＥと略す。）３１と、ＣＣＤ駆動回路３２とを備えている。

ライトガイド２６は、光源装置１４から供給された光を挿入部１６の先端１６ａに導く。出射窓２７は、ライトガイド２６により導かれた光を外部へ出射する。入射窓２８は、入射光を集光レンズ２９に導く。集光レンズ２９は、入射光をＣＣＤ３０に集光する。ＣＣＤ３０は、ＣＣＤ駆動回路３２からの駆動パルスに応じて撮像動作を行い、集光レンズ２９からの光量に応じた撮像信号をＡＦＥ３１に入力する。なお、ＣＣＤの代わりにＣＭＯＳイメージセンサを用いてもよい。

ＡＦＥ３１は、相関二重サンプリング回路（以下、ＣＤＳと略す。）、自動ゲイン制御回路（以下、ＡＧＣと略す。）、及びアナログ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄと略す。）（いずれも図示省略）から構成されている。ＡＦＥ３１の各部は、ＣＣＤ駆動回路３２からの同期パルスに基づいて動作する。ＣＤＳは、ＣＣＤ３０から入力された撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＣＤ３０で生じたリセット雑音及びアンプ雑音の除去を行う。ＡＧＣは、ＣＤＳにより増幅された撮像信号を、所定のビット数のデジタルな撮像信号に変換してプロセッサ装置１３に入力する。プロセッサ装置１３では、撮像信号に基づいて画像が生成される。

ＣＣＤ駆動回路３２は、プロセッサ装置１３からの信号に基づいて、ＣＣＤ３０の駆動パルス（垂直／水平走査パルス、電子シャッタパルス、読出しパルス、リセットパルス等）と、ＡＦＥ３１用の同期パルスとを発生させる。

プロセッサ装置１３は、ＣＰＵ３６と、ＲＯＭ３７と、ＲＡＭ３８と、デジタル信号処理部（以下、ＤＳＰと略す。）３９と、デジタル画像処理回路（以下、ＤＩＰと略す。）４０と、表示制御回路４１とを備えている。

ＣＰＵ３６は、プロセッサ装置１３全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ３６は、データバス、アドレスバス及び制御線（いずれも図示省略）を介して各部と接続している。ＣＰＵ３６は、操作部４２からの操作信号に応じて、各部を動作させる。操作部４２は、プロセッサ装置１３の筐体に設けられた操作パネル、電子内視鏡１２の操作部１７（図１参照）にあるボタン、あるいは、マウスやキーボード等の周知の入力デバイスである。

ＲＯＭ３７は、プロセッサ装置１３の動作を制御する各種プログラム（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等）を記憶している。ＲＡＭ３８は、ＲＯＭ３７から必要なプログラムやデータが読み出される作業用メモリである。ＲＡＭ３８に読み出されたプログラムは、ＣＰＵ３６により逐次処理される。

ＤＳＰ３９は、フレームメモリ（図示省略）を備えている。そのフレームメモリは、ＡＦＥ３１からの撮像信号を一旦格納する。ＤＳＰ３９は、フレームメモリから撮像信号を読み出して、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、一フレーム分の画像を生成する。ＤＳＰ３９は、生成した画像をＤＩＰ４０に入力する。

ＤＩＰ４０は、フレームメモリ（図示省略）を備えている。そのフレームメモリは、ＤＳＰ３９からの画像を一旦格納する。ＤＩＰ４０は、フレームメモリから画像を読み出して、電子変倍、色強調、エッジ強調等の各種画像処理を施す。ＤＩＰ４０は、各種画像処理を施した画像を表示制御回路４１に入力する。

表示制御回路４１は、ＶＲＡＭ（図示省略）を備えている。そのＶＲＡＭは、ＤＩＰ４０からの画像を一旦格納する。表示制御回路４１は、ＲＯＭ３７のグラフィックデータを受け取る。グラフィックデータには、体内画像の無効画素領域を隠して有効画素領域のみを表示させる表示用マスク、検査日時、あるいは患者や術者の情報等の文字情報、グラフィカルユーザインターフェイス（ＧＵＩ；Graphical User Interface）等がある。

表示制御回路４１は、ＶＲＡＭから画像を読み出して、表示用マスク、文字情報、ＧＵＩの重畳処理、モニタ１５の表示画面への描画処理といった各種表示制御処理を施す。表示制御回路４１は、各種表示制御処理を施した画像を、モニタ１５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、モニタ１５に表示する。

プロセッサ装置１３は、上記の他に、画像に所定の形式（例えば、ＪＰＥＧ形式）で圧縮処理を施す圧縮処理回路や、レリーズボタン２０の操作に連動して、圧縮された画像をＣＦカード、光磁気ディスク（ＭＯ）、ＣＤ−Ｒ等の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（いずれも図示省略）等を備えている。これらは、データバス（図示省略）等を介してＣＰＵ３６と接続されている。

光源装置１４は、ＣＰＵ４６と、光源４７と、光源ドライバ４８と、絞り調節機構４９と、モータ５０と、モータを駆動するモータドライバ５１と、集光レンズ５２とを備えている。

ＣＰＵ４６は、プロセッサ装置１３のＣＰＵ３６と通信し、光源装置１４全体の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ４６は、データバス、アドレスバス及び制御線（いずれも図示省略）を介して各部と接続している。

光源４７は、白色光を発生するハロゲンランプやキセノンランプ等である。光源４７は、光源ドライバ４８によって駆動され、ほぼ一定の光量で点灯し、光源４７の光は集光レンズ５２に入射する。絞り調節機構４９は、光源４７の光路上に配置され、絞り開口５７（図３参照）の開口量を調節する。絞り開口５７の開口量に応じた光量の光が集光レンズ５２に入射する。モータ５０は、モータドライバ５１から入力される駆動パルスによって回転し、絞り調節機構４９を駆動する。集光レンズ５２は、絞り調節機構４９を通過した光を集光し、ライトガイド２６の入射端に導光する。

図３に示すように、プロセッサ装置１３のＣＰＵ３６は、光量制御部５３、温度判定部５５、及び温度抑制部５６として機能する。

光量制御部５３は、ＣＣＤ３０からの一フレーム分の撮像信号に基づいて有効画素領域内の全画素の平均輝度値（測光値）を算出することにより、入射光Ｌ_ｉｎの光量を測定する。光量制御部５３は、測光値Ｌ_Ｍが、画像の明るさを一定に保つ基準値Ｌ_Ｓとなるように、光源装置１４に対して必要な出射光Ｌ_ｏｕｔの光量を要求する光量制御信号を送り、光源装置１４を通じて出射光Ｌ_ｏｕｔの光量を制御する。具体的には、光量制御部５３は、測光値Ｌ_Ｍが基準値Ｌ_Ｓを下回っている場合、測光値Ｌ_Ｍが基準値Ｌ_Ｓとなるように、不足分の出射光Ｌ_ｏｕｔの光量、すなわち必要光量を要求する光量制御信号を送る。また、測光値Ｌ_Ｍが基準値Ｌ_Ｓから上回っている場合、測光値Ｌ_Ｍが基準値Ｌ_Ｓとなるように、出射光Ｌ_ｏｕｔの超過分の光量の減少を要求する光量制御信号を送る。

光源装置１４のＣＰＵ４６は、光量制御部５３から入力される光量制御信号に基づいて、絞り調節機構４９を制御する。ＣＰＵ４６は、光量制御信号に応じて、モータ５０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５１は、ＰＷＭ値に応じた駆動パルスを発生してモータ５０を駆動する。ＰＷＭ値は、モータ５０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５０のトルクを決定する。ＣＰＵ４６は、光量制御信号が出射光Ｌ_ｏｕｔの光量の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、光量制御信号が出射光Ｌ_ｏｕｔの光量の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。

絞り調節機構４９は、絞り開口５７を開閉する絞り羽根５８と、絞り開口５７を閉じる位置に絞り羽根５８を付勢するスプリング５９とを備えている。絞り羽根５８は、モータ５０から与えられるトルクによって、スプリング５９の付勢力に抗して絞り開口５７の開口量が大きくなる方向（例えば、時計方向）に回転し、トルクの大きさとスプリング５９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５９の付勢力に抗する力も大きくなるので、絞り開口５７の開口量も大きくなる。トルクが小さいとスプリング５９の付勢力に抗する力が小さくなるので絞り開口５７の開口量が小さくなる。モータ５０のトルクは、ＰＷＭ値の増加とともに大きくなり、ＰＷＭ値が下がると減少する。

こうした絞りによる光量制御は、測光値Ｌ_Ｍに応じて行われるが、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量が大きい状態が長時間継続すると挿入部１６の先端１６ａの温度上昇も大きくなる。この温度上昇を抑制するために、電子内視鏡システム１１は、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量制御範囲の上限値を制限することにより、挿入部１６の先端１６ａの温度上昇を抑制する制限モードＭ１を備えている。

図４に示すように、通常モードＭ０は、光源装置１４の起動時に設定されるモードで、絞り開口５７の開口量を割合で示した開度の上限値が例えば１００％、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量の上限値がＬ０［ｌｍ：ルーメン］に設定される。この上限値Ｌ０［ｌｍ］にするためのＰＷＭ値はＰ０である。出射光Ｌ_ｏｕｔの光量の上限値Ｌ０［ｌｍ］が通常モードＭ０における光量制御範囲の上限値となる。制限モードＭ１における光量制御範囲の上限値は、通常モードＭ０よりも低く、例えば、絞り開口５７の開度の上限値が７０％、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量の上限値がＬ１［ｌｍ］（＜Ｌ０［ｌｍ］）であり、上限値Ｌ１［ｌｍ］にするためのＰＷＭ値がＰ１である。

制限モードＭ１においては、上限値Ｌ１［ｌｍ］以下の範囲内で絞りによる光量制御が行われる。つまり、制限モードＭ１では、光量制御部５３が入射光Ｌ_ｉｎの光量不足を検知して、光源装置１４のＣＰＵ４６に対して出射光Ｌ_ｏｕｔの光量の増加を要求する光量制御信号を送信しても、ＣＰＵ４６は、すでに出射光Ｌ_ｏｕｔの光量が上限値Ｌ１［ｌｍ］に達している場合には、それ以上、ＰＷＭ値を増加させず出射光Ｌ_ｏｕｔの光量を上げない。このように、制限モードＭ１では、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量の上限値が、通常の上限値Ｌ０［ｌｍ］よりも低い上限値Ｌ１［ｌｍ］に制限されるので、挿入部１６の先端１６ａの温度上昇が抑制される。通常モードＭ０から制限モードＭ１への切替えは、先端１６ａの温度に基づいて行われる。

図３において、温度判定部５５は、光量制御の履歴情報に基づいて、挿入部１６の先端１６ａにおける温度上昇の推定値（以下、単に推定値と略す。）ΔＴ［℃］を求めるとともに、求めた推定値ΔＴ［℃］が、予め設定されている閾値Ｔ１［℃］を超えたか否かを判定する。

具体的に温度判定部５５は、光源装置１４から入力されたＰＷＭ値の履歴情報を用いた演算を行い、推定値ΔＴ［℃］を求める。推定値ΔＴ［℃］は、挿入部１６の先端１６ａに加えられた熱量をＱ［ｍＪ］とし、挿入部１６の先端１６ａにおける熱容量をＣ［ｍＪ／℃］とすると、ΔＴ＝Ｑ／Ｃ・・・（式１）と示される。熱容量Ｃ［ｍＪ／℃］は電子内視鏡１２固有の値であり、例えば８００ｍＪ／℃である。

現時点までの推定値ΔＴ_ｎ［℃］は、ｄｔ［ｓ］時間前までの推定値をΔＴ_ｎ−１［℃］とし、直前のｄｔ［ｓ］時間で挿入部１６の先端１６ａに加えられた熱量をｄＱ［ｍＪ］とすると、ΔＴ_ｎ＝ΔＴ_ｎ−１＋ｄＱ／Ｃ・・・（式２）と示される。時間ｄｔ［ｓ］は、例えば１．０ｓとする。推定値ΔＴ［℃］の初期値は、０．０℃である。

熱量ｄＱ［ｍＪ］は、光源装置１４から供給された光による単位時間当たりの発熱量をｑ［ｍＷ（＝ｍＪ／ｓ）］とし、ＣＣＤ３０からの単位時間当たりの発熱量をｓｑ［ｍＷ］とし、挿入部１６の先端１６ａにおける熱抵抗をＲ［℃／ｍＷ］とすると、ｄＱ＝（ｑ＋ｓｑ）×ｄｔ−ΔＴ_ｎ−１×ｄｔ／Ｒ・・・（式３）のように、発熱量と放熱量とで示される。

熱抵抗Ｒ［℃／ｍＷ］は電子内視鏡１２固有の値であり、例えば０．２℃／ｍＷである。発熱量ｑ［ｍＷ］は、（光量を定めるＰＷＭ値）×（比例定数ｋｑ）と表される。その比例定数ｋｑは、電子内視鏡１２及び光源装置１４固有の値である。ＰＷＭ値は、計算精度を高めるために、時間ｄｔ［ｓ］をｎ分割（例えば、１０分割）した各時刻における値の平均値を用いる。発熱量ｓｑ［ｍＷ］はＣＣＤ固有の値であり、例えば１００ｍＷである。

上記式３を上記式２に代入すると、現時点までの推定値ΔＴ_ｎ［℃］は、ΔＴ_ｎ＝ΔＴ_ｎ−１＋（ｑ＋ｓｑ）×ｄｔ／Ｃ−ΔＴ_ｎ−１×ｄｔ／（Ｃ×Ｒ）・・・（式４）と示される。温度判定部５５は、上記式４を用い、現時点までの推定値ΔＴ_ｎ［℃］を求める。すなわち、図５に示すように、温度判定部５５は、ｄｔ［ｓ］時間前までの推定値ΔＴ_ｎ−１［℃］に対し、ΔＴ_ｎ−１［℃］の関数で示される放熱温度を減ずるとともに、光源装置１４から供給された光による単位時間当たりの発熱量ｑ［ｍＷ］の関数で示される発熱温度を加えることで、現時点までの推定値ΔＴ_ｎ［℃］を求める。

なお、電子内視鏡１２の機種に依存する各パラメータＣ［ｍＪ／℃］、ｓｑ［ｍＷ］、Ｒ［℃／ｍＷ］、ｋｑは、工場出荷時に、電子内視鏡１２に内蔵の不揮発性メモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）に予め記憶されており、電子内視鏡システム１１の電源がオンにされた時に自動的に取得されて演算に用いられる。または、機種固有のＩＤに紐付けられて、プロセッサ装置１３に内蔵の不揮発性メモリに予め記憶されている。電子内視鏡１２に内蔵の不揮発性メモリには機種固有のＩＤが記憶されており、電子内視鏡１２の不揮発性メモリから読み出されたＩＤに対応する各パラメータが演算に用いられる。もしくは、機種固有のＩＤに紐付けられて、ネットワーク等で接続するサーバに予め記憶されている。この場合、電子内視鏡１２の不揮発性メモリから読み出されたＩＤに対応する各パラメータがサーバから取得されて演算に用いられる。

図３に戻って、温度判定部５５は、判定結果を温度抑制部５６に入力する。

温度抑制部５６は、推定値ΔＴ_ｎ［℃］が予め設定されている閾値Ｔ１［℃］を超えている時、通常モードＭ０から、制限モードＭ１へ切り替えるモード切替え信号を、光源装置１４のＣＰＵ４６に入力する。

光源装置１４のＣＰＵ４６は、プロセッサ装置１３からモード切替え信号が入力されると、通常モードＭ０から制限モードＭ１に切り替える。各モードは、モニタランプ２１の点灯又は点滅によって報知される。

図６のグラフを用いて、通常モードＭ０、制限モードＭ１の各モードが遷移したときの光量の上限値Ｌｘと推定値ΔＴの変化の例を説明する。図６（Ｂ）のモード遷移例は、次のようなシーケンスを想定したものである。まず、時刻ｔ０［ｓ］において、電子内視鏡１２が接続された光源装置１４の電源がオンにされる（Ｕ_ｏｎ）と、光源装置１４が通常モード（光量の上限値ＬｘはＬ０［ｌｍ］）で起動する。そして、時刻ｔ１［ｓ］において、推定値ΔＴ_ｎ［℃］が閾値Ｔ１［℃］を超えると、通常モードＭ０から制限モードＭ１（光量の上限値ＬｘはＬ１［ｌｍ］）に移行する。

図６（Ｂ）の各モードにおいて出射光Ｌ_ｏｕｔの光量がそれぞれ上限値Ｌ０［ｌｍ］、Ｌ１［ｌｍ］、すなわち、各モードの最大光量で照射され続けた場合には、推定値ΔＴ_ｎ［℃］は、図６（Ａ）に示すように推移する。すなわち、起動時は通常モードＭ０なので、光源４７が通常モードＭ０の最大光量（上限値Ｌ０［ｌｍ］）で照射し続けると、推定値ΔＴ_ｎ［℃］は単調増加する。そして、この状態が継続すると、二点鎖線Ｌｋのように、電子内視鏡システム１１が正常に機能する限界値Ｔ３を超えてしまう。そこで、推定値ΔＴ_ｎの増加を抑制する温度制御を行う。

時刻ｔ１［ｓ］において、推定値ΔＴ_ｎ［℃］が閾値Ｔ１［℃］を超えると、通常モードＭ０から制限モードＭ１に移行する。これにより、光量の上限値ＬｘがＬ０［ｌｍ］からＬ１［ｌｍ］に下がる。光量の上限値ＬｘがＬ１［ｌｍ］に下がると、その最大光量（上限値ｌ１［ｌｍ］）で照射し続けても、温度上昇の勾配が緩やかになり、推定値ΔＴ_ｎ［℃］は単調増加しつつＴ２［℃］に収束する。

制限モードＭ１における推定値ΔＴ_ｎ［℃］の収束値であるＴ２［℃］は、電子内視鏡システム１１が正常に機能する限界値Ｔ３［℃］以下である必要がある。収束値Ｔ２［℃］は制限モードＭ１の上限値Ｌ１［ｌｍ］によって決まるので、上限値Ｌ１［ｌｍ］は、収束値Ｔ２［℃］が限界値Ｔ３［℃］を超えないように設定される。演算の誤差があっても、推定値ΔＴ_ｎ［℃］が限界値Ｔ３［℃］を超えることがないように、Ｔ２［℃］がＴ３［℃］から所定の温度だけ離れるように、上限値Ｌ１［ｌｍ］を設定することが好ましい。

また、閾値Ｔ１［℃］は、Ｔ２［℃］から所定の温度だけ離す必要がある。このようにしないと、温度判定部５５が、推定値ΔＴ_ｎ［℃］が閾値Ｔ１［℃］を超えたと判定してから、光源装置１４が制限モードＭ１へ切り替わるまでの時間的な遅れによって、推定値ΔＴ_ｎ［℃］が一旦Ｔ２［℃］を超えてしまうおそれがあるからである。具体的な値としては、Ｔ３が２０℃の場合、Ｔ２は１５℃、Ｔ１は１３℃と設定される。

次に、上記構成の作用について図７のフローチャートを参照しながら説明する。電子内視鏡システム１１による内視鏡検査の準備として、電子内視鏡１２は、プロセッサ装置１３及び光源装置１４に接続され、電子内視鏡システム１１の電源がオンにされる（ステップ（以下、Ｓと略す。）１１）。光源装置１４は、通常モードＭ０（出射光量の上限値Ｌ０［ｌｍ］）で起動する。プロセッサ装置１３には、操作部４２から患者に関する情報（患者名、患者ＩＤなど）等が入力され、検査が開始される。

検査が開始されると、挿入部１６が体腔に挿入される。光源装置１４から供給される出射光Ｌ_ｏｕｔが観察部位に照射され、ＣＣＤ３０が撮像した観察部位の画像がモニタ１５に表示される。

温度判定部５５は、推定値ΔＴ_ｎ［℃］を逐次求める（Ｓ１２）。そして、推定値ΔＴ_ｎ［℃］が閾値Ｔ１［℃］を超えたと判定した時（Ｓ１３でＹＥＳ）に、光源装置１４のＣＰＵ４６にモード切替え信号が入力される。モード切替え信号が入力されたことを契機に、ＣＰＵ４６が、通常モードＭ０から制限モードＭ１に切り替え、光量の上限値ＬｘをＬ０［ｌｍ］からＬ１［ｌｍ］に下げる（Ｓ１４）。

以上説明したように、第１実施形態では、光量を定めるＰＷＭ値の履歴情報を用いた演算を行い、挿入部１６の先端１６ａにおける温度上昇の推定値ΔＴ［℃］を求めた。求めた推定値ΔＴ［℃］が、予め設定されている閾値Ｔ１［℃］を超えた時に、通常モードＭ０から制限モードＭ１に切り替え、光量の上限値ＬｘをＬ０［ｌｍ］からＬ１［ｌｍ］に下げた。これにより、温度センサを備えずに挿入部１６の先端１６ａの温度上昇を高い精度で抑制される。

［第２実施形態］
上記第１実施形態の電子内視鏡システム１１では、通常モードＭ０から制限モードＭ１に切り替わる際、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量の上限値ＬｘがＬ０［ｌｍ］からＬ１［ｌｍ］に一段階で下がる（図６（Ｂ）参照）。このため、通常モードＭ０において出射光Ｌ_ｏｕｔを最大光量で照射していた場合に制限モードＭ１に切り替わると、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量がＬ０［ｌｍ］からＬ１［ｌｍ］に突然下がる。出射光Ｌ_ｏｕｔの光量が突然下がると、モニタ１５に表示される画像は急に暗くなる。これにより、故障や不具合が発生したと誤認させるおそれがある。

そこで、次に説明する第２実施形態では、モニタ１５に表示される画像が急に暗くなることを防止している。なお、上記第１実施形態、及びこれ以降に示す各実施形態で採用した構成は、可能な範囲において相互で適用されるものとする。本第２実施形態において、上記第１実施形態と同様の構成、作用、及び効果についての説明は省略する。また、第３実施形態以降の各実施形態では、他の実施形態と異なる点だけを説明する。

第２実施形態において、温度判定部５５は、求めた推定値ΔＴ_ｎ［℃］が閾値Ｔ１［℃］を超えた時から、推定値ΔＴ_ｎ［℃］を光源装置１４のＣＰＵ４６に逐次入力する。

図８Ａ及び図８Ｂに示すように、ＣＰＵ４６は、推定値ΔＴ_ｎ［℃］が閾値Ｔ１［℃］を超え、プロセッサ装置１３からモード切替え信号が入力されたことを契機に、推定値ΔＴ_ｎ［℃］の増加とともにＰＷＭ値の上限値Ｐｘを最大値であるＰ０からＰ１に減少する際に、連続的にあるいは段階的に徐々に減少させる。なお、推定値ΔＴ_ｎ［℃］の増加に関わらず、ＣＰＵ４６は、第１モード切替え信号が入力されたことを契機に、ＰＷＭ値の上限値（Ｐｘ）を最大値であるＰ０からＰ１へ連続的あるいは段階的に徐々に減少させてもよい。出射光Ｌ_ｏｕｔの光量の上限値Ｌｘは、所定の時間Δｔ［ｓ］をかけてＬ０［ｌｍ］からＬ１［ｌｍ］に緩やかに下がる。モニタ１５に表示される画像は、所定の時間Δｔ［ｓ］をかけて徐々に暗くなる。

以上説明したように、第２実施形態では、光量の上限値をＬ０［ｌｍ］からＬ１［ｌｍ］に緩やかに下げるから、モニタ１５に表示される画像が急に暗くなることがなく、故障や不具合が発生したと誤認させることを防止できる。

［第３実施形態］
ところで、診察中は、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量が大きく下がると診察がしにくいから、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量の上限値Ｌｘを下げるにしても、通常の上限値にできる限り近付けたい。一方、電源がオンにされて出射光Ｌ_ｏｕｔが照射された状態でハンガー等に掛けられた待機中は、出射光Ｌ_ｏｕｔの照射を確認できる程度の光量で十分である。待機中の内視鏡から照射される出射光Ｌ_ｏｕｔによる無駄な発熱を抑えるため、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量の上限値Ｌｘを通常の上限値からできる限り小さくしたい。

しかし、１つの光量制限モードでは、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量の上限値Ｌｘを高めに設定すると、待機中における無駄な発熱を抑えることができず、挿入部の先端の温度上昇を十分に抑制できない。一方、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量の上限値Ｌｘを低めに設定すると、診察中に温度抑制が開始された場合、通常の場合と比べて画像が極端に暗くなってしまい、術者に不安感を与えるという問題がある。

そこで、次に説明する第３実施形態では、プロセッサ装置１３は、先端１６ａの温度上昇を抑制する２つの制限モード（第１制限モードＭ１及び第２制限モードＭ２）を備え、挿入部１６の挿入状況に応じてモードを使い分ける。

図９に示すように、第１制限モードＭ１における光量制御範囲の上限値は、通常モードＭ０よりも低く、絞り開口５７の開度の上限値が７０％、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量の上限値ＬｘがＬ１［ｌｍ］（＜Ｌ０［ｌｍ］）であり、上限値Ｌ１［ｌｍ］にするためのＰＷＭ値がＰ１である。第２制限モードＭ２における光量制御範囲の上限値は、第１制限モードＭ１よりもさらに低く、絞り開口５７の開度の上限値が２５％、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量の上限値ＬｘがＬ２［ｌｍ］（＜Ｌ１［ｌｍ］）であり、上限値Ｌ２［ｌｍ］にするためのＰＷＭ値がＰ２である。ここで、Ｌ２は、待機中において先端１６ａが点灯しているか否かを確認できる程度のものであれば良い。

第１制限モードＭ１及び第２制限モードＭ２においては、それぞれ上限値Ｌ１［ｌｍ］、Ｌ２［ｌｍ］以下の範囲内で絞りによる光量制御が行われる。つまり、第１実施形態における制限モードと同様、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量の上限値Ｌｘは、通常の上限値Ｌ０［ｌｍ］よりも低い上限値Ｌ１［ｌｍ］、Ｌ２［ｌｍ］に設定されるので、挿入部１６の先端１６ａの温度上昇が抑制される。通常モードＭ０から第１制限モードＭ１、及び通常モードＭ０から第２制限モードＭ２への切替えは、挿入部１６の挿入状態と、先端１６ａの温度とに基づいて行われる。

図１０に示すように、プロセッサ装置１３のＣＰＵ３６は、第１実施形態の各部の他に、挿入判定部５４として機能する。

挿入判定部５４は、通常モードＭ０において、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量が上限値Ｌ０［ｌｍ］で照射されている状態が、予め設定されている所定時間（例えば、３０ｓ）継続した時に、挿入部１６が体腔に挿入されていない待機状態Ｓ１と判定する。挿入部１６が体腔に挿入されていない待機状態Ｓ１においては、入射窓２８が設けられている挿入部１６の先端１６ａの近傍に観察部位が存在しないため、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量が上限値Ｌ０［ｌｍ］で照射されている場合でも、測光値Ｌ_Ｍは基準値Ｌ_Ｓに達しない。この状態では、光量制御部５３は、光源装置１４のＣＰＵ４６に対して出射光Ｌ_ｏｕｔの光量を増加する要求を続けるので、必要光量は次第に増大する。この結果、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量が上限値Ｌ０［ｌｍ］に到達する。

挿入判定部５４は、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量を表すＰＷＭ値をＣＰＵ４６から逐次取得し、ＰＷＭ値の上限値ＰｘがＰ０である状態が継続する時間をシステムタイマで計測する。ＰＷＭ値の上限値ＰｘがＰ０であるの状態が所定時間継続した場合には、挿入判定部５４は、挿入部１６が挿入されていない状態、すなわち、電子内視鏡１２が待機状態Ｓ１であると判定する。

また、挿入判定部５４は、第２制限モードＭ２において、光量制御部５３が測光値Ｌ_Ｍに基づいてＣＰＵ４６に対して要求する必要光量が上限値Ｌ０［ｌｍ］未満となった場合に、挿入部１６が体腔に挿入された状態Ｓ２であると判定する。挿入部１６が体腔に挿入された挿入状態Ｓ２では、入射窓２８が設けられている先端１６ａの近傍に観察部位（管道内壁）が存在するため、観察部位で反射した出射光Ｌ_ｏｕｔが入射光Ｌ_ｉｎとなってＣＣＤ３０に入射する。よって、上限値Ｌｘが一定である場合、挿入状態Ｓ２の測光値Ｌ_Ｍは、待機状態Ｓ１のものよりも大きく、光量閾値を超える。光量閾値は、例えば、光源装置１４の内蔵メモリに格納され、ＣＰＵ４６により読み込み可能となっている。この結果、挿入状態Ｓ２では光量制御部５３がＣＰＵ４６に対して要求する必要光量が通常モードＭ０における光量の上限値Ｌ０［ｌｍ］未満となる。挿入判定部５４は、こうして判定した判定結果（挿入部１６が待機状態Ｓ１であるか、又は挿入状態Ｓ２であるか）を温度抑制部５６に入力する。

温度抑制部５６は、挿入判定部５４からの判定結果と、温度判定部５５の判定結果に基づいて、通常モードＭ０から、第１制限モードＭ１及び第２制限モードＭ２へ移行するか否かを判定し、光源装置１４のＣＰＵ４６に対してモード切替え信号を送信する。

温度抑制部５６は、挿入部１６が体腔に挿入されていて、かつ、推定値ΔＴ_ｎ［℃］が予め設定されている閾値Ｔ１［℃］を超えている時、通常モードＭ０から第１制限モードＭ１へ切り替える第１モード切替え信号を、光源装置１４のＣＰＵ４６に入力する。

温度抑制部５６は、挿入部１６が体腔に挿入されていないと判定された時に、通常モードＭ０から第２制限モードＭ２へ切り替える第２モード切替え信号を、光源装置１４のＣＰＵ４６に入力する。

温度抑制部５６は、挿入部１６が体腔に挿入されていないと判定された後、すなわち第２制限モード中に、挿入部１６が挿入状態Ｓ２であると判定された時に、第２制限モードＭ２を解除して通常モードＭ０に復帰する解除信号を、光源装置１４のＣＰＵ４６に入力する。

光源装置１４のＣＰＵ４６は、プロセッサ装置１３から第１モード切替え信号が入力されると、通常モードＭ０から第１制限モードＭ１に切り替えて、第２モード切替え信号が入力されると、通常モードＭ０から第２制限モードＭ２に切り替える。また、第２制限モードＭ２において、プロセッサ装置１３から解除信号が入力されると、第２制限モードＭ２を解除して通常モードＭ０に戻る。一方、第１制限モードＭ１については、挿入部１６が挿入されている間は、手動操作によって解除できないようになっている。各モードＭ０〜Ｍ２は、モニタランプ２１の点灯又は点滅によって報知される。

図１１のグラフを用いて、通常モードＭ０、第１制限モードＭ１、第２制限モードＭ２の間で遷移したときの出射光Ｌ_ｏｕｔの光量の上限値Ｌｘと推定値ΔＴの変化の例を説明する。図１１（Ｂ）のモード遷移例は、次のようなシーケンスを想定したものである。まず、時刻ｔ０［ｓ］において、電子内視鏡１２が接続された光源装置１４の電源がオンにされる（Ｕ_ｏｎ）と、光源装置１４が通常モード（光量の上限値ＬｘはＬ０［ｌｍ］である。）で起動する。次に、電子内視鏡１２が待機中（Ｕ_ｏｕｔ）のまま所定時間（例えば３０ｓ）経過すると、挿入部１６が体腔に挿入されていない待機状態Ｓ１と判定されて、時刻ｔ１［ｓ］において第２制限モードＭ２（光量の上限値ＬｘはＬ２［ｌｍ］である。）に移行する。時刻ｔ２［ｓ］において内視鏡による診察が開始されて、挿入部１６が体腔に挿入された挿入状態Ｓ２と判定される（Ｕ_{ｉｎｓｅｒｔ}）と、第２制限モードＭ２から通常モードＭ０に復帰する。そして、時刻ｔ３［ｓ］において、推定値ΔＴ_ｎ［℃］が閾値Ｔ１［℃］を超えると、通常モードＭ０から第１制限モードＭ１（光量の上限値ＬｘはＬ１［ｌｍ］である。）に移行する。

図１１（Ｂ）に示すように、上述したシーケンスの各モードにおいて、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量がそれぞれ上限値Ｌ０［ｌｍ］、Ｌ１［ｌｍ］、Ｌ２［ｌｍ］、すなわち、各モードの最大光量で照射され続けた場合には、推定値ΔＴ_ｎ［℃］は、図１１（Ａ）に示すように推移する。すなわち、起動時は通常モードＭ０なので、光源４７が通常モードＭ０の最大光量（上限値Ｌ０［ｌｍ］）で照射し続けると、推定値ΔＴ_ｎ［℃］は単調増加する。そして、この状態が継続すると、推定値ΔＴ_ｎ［℃］は、二点鎖線Ｌｋ１のように電子内視鏡システム１１が正常に機能する限界値Ｔ３を超えてしまう。そこで、推定値ΔＴ_ｎの増加を抑制する温度制御を行う。

時刻ｔ１［ｓ］において、光源装置１４が第２制限モードＭ２に移行すると、ＰＷＭ値の上限値Ｐｘは、通常モードＭ０のＰ０から第２制限モードＭ２のＰ２に低下する。このため、光量の上限値ＬｘはＬ０［ｌｍ］からＬ２［ｌｍ］に低下する。第２制限モードＭ２においては、通常モードＭ０と比べて最大光量（上限値Ｌ２［ｌｍ］）が低いので、その最大光量（上限値Ｌ２［ｌｍ］）で照射し続けても、温度上昇の勾配が緩やかになり、推定値ΔＴ_ｎ［℃］はＴ５［℃］に収束する。

時刻ｔ２［ｓ］において、挿入部１６が体腔に挿入される（Ｕ_{ｉｎｓｅｒｔ}）と、入射窓２８が設けられている先端１６ａの近傍に観察部位が存在することとなる。このため、挿入部１６が光量の上限値ＬｘがＬ２のまま待機状態Ｓ１から挿入状態Ｓ２へ遷移すると、測光値Ｌ_Ｍは光量閾値を超える。ここで、光量閾値は、挿入部１６が待機状態Ｓ１であり、光量の上限値ＬｘがＬ２であるときの測光値Ｌ_Ｍである。この結果、必要光量は、通常モードＭ０の上限値Ｌｘ、すなわちＬ０未満となる。こうして、挿入判定部５４は、挿入部１６が体腔に挿入された挿入状態Ｓ２であると判定し、光源装置１４に解除信号を入力する。ＣＰＵ４６は、第２制限モードＭ２を解除して通常モードＭ０に戻す。通常モードＭ０に戻ると、光量の上限値ＬｘがＬ２［ｌｍ］からＬ０［ｌｍ］に上がる。通常モードＭ０において最大光量（上限値Ｌ０［ｌｍ］）で照射し続けた場合、第２制限モードＭ２における収束値であるＴ５［℃］を超えて、推定値ΔＴ_ｎ［℃］は単調増加する。そして、この状態が継続すると、二点鎖線Ｌｋ２のように、限界値Ｔ３を超えてしまう。そこで、時刻ｔ３［ｓ］において、推定値ΔＴ_ｎ［℃］が閾値Ｔ１［℃］を超えると、通常モードＭ０から第１制限モードＭ１に移行する。これにより、光量の上限値ＬｘがＬ０［ｌｍ］からＬ１［ｌｍ］に下がる。光量の上限値ＬｘがＬ１［ｌｍ］に下がると、その最大光量（上限値Ｌ１［ｌｍ］）で照射し続けても、温度上昇の勾配が緩やかになり、推定値ΔＴ_ｎ［℃］はＴ２［℃］に収束する。

次に、上記構成の作用について図１２のフローチャートを参照しながら説明する。図１２に示すように、Ｓ３１はＳ１１と同様である。準備作業の間、電子内視鏡１２は、プロセッサ装置１３や光源装置１４が収容されるカートのハンガーに掛けられて待機させられている。光源装置１４の電源がオンにされて光源４７が点灯しているので、待機中においても、電子内視鏡１２は先端１６ａから出射光Ｌ_ｏｕｔが出射されている。また、電源がオンにされると、挿入判定部５４が判定処理を開始する（Ｓ３２）。

待機中では、先端１６ａの近傍に観察部位が存在しない。このため、待機中における入射光Ｌ_ｉｎのほとんどは、先端１６ａから遠く離れた物体（床など）からの反射光であるため、測光値Ｌ_Ｍは基準値Ｌ_Ｓよりも小さい。光量制御部５３は、光源装置１４に対して出射光Ｌ_ｏｕｔの光量の増加を要求する光量制御信号を送る。ＣＰＵ４６は、光量制御信号に応じたＰＷＭ値を算出し、モータドライバ５１を通じて絞り調節機構４９を制御して、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量を上げる。しかしながら、待機中では、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量が上限値Ｌ０［ｌｍ］でもＣＣＤ３０に入射する入射光Ｌ_ｉｎの光量、すなわち測光値Ｌ_Ｍが基準値Ｌ_Ｓに達しない。そのため、光量制御部５３は、ＣＰＵ４６に対して光量の増加を要求し続けて、ＣＰＵ４６は、ＰＷＭ値の上限値Ｐ０の出力を継続する。このＰＷＭ値は挿入判定部５４に入力される。挿入判定部５４は、ＰＷＭ値を監視し、ＰＷＭ値の上限値ＰｘがＰ０である状態が所定時間（例えば３０ｓ）継続すると、挿入部１６が挿入されていない待機状態Ｓ１であると判定する（Ｓ３２でＮＯ）。

挿入判定部５４により待機状態Ｓ１であると判定されると、温度抑制部５６は、通常モードＭ０から第２制限モードＭ２へ切り替える第２モード切替え信号をＣＰＵ４６に送信する。ＣＰＵ４６は、第２モード切替え信号を受信すると、ＰＷＭ値の上限値ＰｘをＰ２に変更して、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量の上限値をＬ２［ｌｍ］に下げる（Ｓ３３）。このため、図１１（Ａ）に示すように、推定値ΔＴ_ｎ［℃］は、Ｔ５［℃］で収束し、温度上昇が抑制される。また、無駄な発熱も抑えられる。

検査が開始されると、電子内視鏡１２がハンガーから取り外されて、挿入部１６が体腔に挿入される。挿入開始時において、推定値ΔＴ_ｎ［℃］はＴ５［℃］に抑えられているので、被検者に与える負担も少ない。光源装置１４から供給される出射光Ｌ_ｏｕｔが体腔に照射され、ＣＣＤ３０による画像がモニタ１５に表示される。

挿入部１６が被検体内に挿入されると、先端１６ａの近傍に観察部位（管道内壁など）が存在するため、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量が一定でも、ＣＣＤ３０に入射する入射光Ｌ_ｉｎの光量が増大する。これにより、光量制御部５３がＣＰＵ４６に対して要求する必要光量が、通常モードＭ０の上限値Ｌ０［ｌｍ］未満となる。挿入判定部５４は、光量制御部５３がＣＰＵ４６に対して要求する必要光量を監視して（Ｓ３４）、必要光量が上限値Ｌ０［ｌｍ］未満となった場合に、挿入部１６が挿入されたと判定する（Ｓ３４でＹＥＳ）。

挿入部１６が体腔に挿入された挿入状態Ｓ２であると判定されると、温度抑制部５６は、光源装置１４のＣＰＵ４６に解除信号を入力する。解除信号が入力されたことを契機に、ＣＰＵ４６が、第２制限モードＭ２を解除して通常モードＭ０に戻し、光量の上限値ＬｘをＬ２［ｌｍ］からＬ０［ｌｍ］に上げる（Ｓ３５）。

挿入部１６が挿入状態Ｓ２であると判定（Ｓ３２でＹＥＳ、Ｓ３４でＹＥＳ）した後、Ｓ１２及びＳ１３と同様、Ｓ３６及びＳ３７に進み、推定値ΔＴ_ｎ［℃］が閾値Ｔ１［℃］を超えたか否かを判定する。推定値ΔＴ_ｎ［℃］が閾値Ｔ１［℃］を超えたと判定した時（Ｓ３７でＹＥＳ）に、光源装置１４のＣＰＵ４６に第１モード切替え信号が入力される。第１モード切替え信号が入力されたことを契機に、ＣＰＵ４６が、通常モードＭ０から第１制限モードＭ１に切り替え、光量の上限値ＬｘをＬ０［ｌｍ］からＬ１［ｌｍ］に下げる（Ｓ３８）。

以上説明したように、第３実施形態では、光量の上限値ＬｘがＬ０［ｌｍ］の通常モードＭ０で光量を調節し、挿入部１６が体腔に挿入されていない場合に、通常モードＭ０から、光量の上限値ＬｘがＬ０及びＬ１よりも小さいＬ２［ｌｍ］の第２制限モードＭ２へ遷移するから、挿入部１６を体腔に挿入する準備を行っている間、挿入部１６の先端１６ａにおける温度上昇を抑制することができる。

また、第２制限モードＭ２で光量を調節している場合において、挿入部１６が体腔に挿入されたと判定した時に、自動的に第２制限モードＭ２を解除して通常モードＭ０へ遷移することにより光量を調節するから、第２制限モードＭ２を手動で解除する必要がなく、簡便である。また、自動解除機能を持たない場合、術者が解除し忘れてモニタ１５に表示される画像が暗いままとなり、故障や不具合が発生したと誤認させるおそれがあるが、自動解除機能を備えたことで、こうした不都合はない。

なお、第３実施形態では、挿入判定部５４は、光量の上限値Ｌｘが通常モードＭ０における最大値Ｌ０［ｌｍ］である状態が、予め設定されている所定時間継続した時に、挿入部１６が体腔に挿入されていない待機状態Ｓ１であると判定し、第２制限モードＭ２において光量制御部５３が要求する必要光量が上限値Ｌ０［ｌｍ］未満となった場合に、挿入部１６が体腔に挿入されていると判定したが、判定方法はこれに限定されない。例えば、体腔の外部（被検体外）から体腔内部へ移動したときの先端の推定値ΔＴの変化によって判定してもよいし、画像解析によって判定してもよい。画像解析による方法は、撮像装置が撮像する画像を解析して、それが体腔の画像か体腔の外部の画像かを判定する方法である。あるいは、検査時に使用されるマウスピースの検出によって判定してもよい。この場合、例えば、マウスピースにＲＦＩＤタグを埋め込んで、かつ、挿入部１６の先端１６ａにＲＦＩＤリーダを設けておき、ＲＦＩＤタグからの電波の受信の有無で判定する。

また、第３実施形態では、挿入部１６が体腔に挿入されたと判定したことを契機として、自動的に第２制限モードＭ２を解除したが、電子内視鏡１２の操作部１７に解除ボタンを設ける等して、手動操作によって解除できるようにしてもよい。

［第４実施形態］
第４実施形態は、通常モードＭ０から制限モードＭ１へ切り替える契機が、第１実施形態と異なる。第４実施形態では、推定値ΔＴ［℃］が閾値Ｔ１［℃］を超えたことに代えて、所定時間ｔｓ［ｓ］における光量Ｌ［ｌｍ］の積算値［ｌｍ・ｓ］が、予め設定されている閾値を超えたことが契機となっている。

第４実施形態において、温度判定部５５は、光源装置１４から入力されたＰＷＭ値の履歴情報を用いた演算を行い、所定時間ｔｓ［ｓ］（例えば、３０ｓ）における光源装置１４からの光量Ｌ_Ｎ［ｌｍ］の積算値［ｌｍ・ｓ］を求める。光量Ｌ_Ｎは、（ＰＷＭ値）×ｋｌと表される。比例定数ｋｌは、電子内視鏡１２及び光源装置１４固有の値である。温度判定部５５は、ＰＷＭ値に比例定数ｋｌを乗じた値を積算することで、現時点までの光量Ｌ_Ｎ［ｌｍ］の積算値［ｌｍ・ｓ］を求める。温度判定部５５は、求めた積算値［ｌｍ・ｓ］が、予め設定されている閾値［ｌｍ・ｓ］を超えたか否かを判定する。

温度抑制部５６は、温度判定部５５で、光量Ｌ_Ｎ［ｌｍ］の積算値［ｌｍ・ｓ］が閾値を超えたと判定された時に、通常モードＭ０から制限モードＭ１へ切り替えるモード切替え信号を、光源装置１４に入力する。

図１３に示すように、所定時間ｔｓ［ｓ］における光量Ｌ_Ｎ［ｌｍ］の積算値［ｌｍ・ｓ］（斜線で示す箇所の面積で示される値）が閾値を超えた時に、プロセッサ装置１３から光源装置１４にモード切替え信号が入力される。

次に、上記構成の作用について説明する。図１４に示すように、Ｓ４１は、Ｓ１１と同様である。温度判定部５５が、所定時間ｔｓ［ｓ］における光源装置１４からの光量Ｌ_Ｎ［ｌｍ］の積算値［ｌｍ・ｓ］を逐次求める（Ｓ４２）。そして、光量Ｌ_Ｎ［ｌｍ］の積算値［ｌｍ・ｓ］が閾値を超えたか否かを判定する（Ｓ４３）。光量Ｌ_Ｎ［ｌｍ］の積算値［ｌｍ・ｓ］が閾値を超えたと判定された時（Ｓ４３でＹＥＳ）に、温度抑制部５６から光源装置１４のＣＰＵ４６にモード切替え信号が入力される。Ｓ４４は、Ｓ１４と同様である。

［第５実施形態］
ところで、光量の履歴情報は、古いものほど、挿入部１６の先端１６ａにおける温度への影響力が小さい。そこで、次に説明する第５実施形態では、古い履歴情報ほど重みを小さくする重み付き演算で、所定時間ｔｓ［ｓ］における光量Ｌ_Ｎ［ｌｍ］の積算値［ｌｍ・ｓ］を求めている点で、第４実施形態と異なる。

第５実施形態において、温度判定部５５は、ＰＷＭ値に比例定数ｋｌを乗じた値を、古い履歴情報ほど小さな重みを付けて積算することで、現時点までの光量Ｌ_Ｎ［ｌｍ］の積算値［ｌｍ・ｓ］を求める。例えば、所定時間ｔｓ［ｓ］を３分割して重み付けを行う場合、新しい履歴情報から順に、重みとして１．０、０．９、０．８を乗じる。

図１５に示すように、所定時間ｔｓ［ｓ］における重み付きの積算値［ｌｍ・ｓ］（斜線で示す各箇所の面積に、各重みを乗じた値）が閾値を超えたと判定された時に、光源装置１４にモード切替え信号が入力される。

以上説明したように、第５実施形態では、温度への影響力が小さい、古い履歴情報ほど重みを小さくして、光量Ｌ_Ｎ［ｌｍ］の積算値［ｌｍ・ｓ］を求めているから、挿入部１６の先端１６ａが限界値Ｔ３［℃］を超えることをより正確に防止できる。

［第６実施形態］
上記各実施形態では、ほぼ一定光量で点灯する光源４７を備え、絞り調節機構４９が、光源４７からの光の光路上に配置された絞り開口５７の開口量を調節することにより、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量を調節したが、これに代えて、発光量を制御可能な光源を備えてもよい。

第６実施形態では、図１６に示すように、電子内視鏡１２の挿入部１６の先端１６ａには、出射光Ｌ_ｏｕｔを出射するＬＥＤ６１が内蔵されている。ＣＰＵ４６は、光源ドライバ４８を通じてＬＥＤ６１の発光量［ｌｍ］を制御する。ＣＰＵ４６は、温度抑制部５６からのモード切替え信号に基づいて、光量制御部５３による光量制御範囲の上限値を変更する。また、図１６においては、挿入部１６の先端１６ａにＬＥＤ６１を配置しているが、光源装置１４にＬＥＤ６１を配置して、先端１６ａまで光ファイバで導光してもよい。さらに、光源としては、励起光を蛍光体に入射して蛍光体を励起させることにより白色光を発光する光源などでもよい。

なお、上記各実施形態では、制限モードＭ１（第１、２、４〜６実施形態）あるいは第１制限モードＭ１（第３実施形態）が不用意に解除されないよう、解除機能を設けていないが、推定値ΔＴ［℃］がＴ２［℃］を超えないことを条件に、すなわち、推定値ΔＴ［℃］がＴ１［℃］以下に下がったことを条件に、解除できるようにしてもよい。

但し、推定値ΔＴ［℃］がＴ１［℃］以下に下がった瞬間に制限モードＭ１あるいは第１制限モードＭ１を解除した場合、その後すぐに推定値ΔＴ［℃］がＴ１［℃］を超え、直ちに制限モードＭ１あるいは第１制限モードＭ１に戻ってしまうおそれがある。そのため、推定値ΔＴ［℃］が、Ｔ１［℃］から所定の温度だけ低く設定されている温度［℃］以下に下がったことを解除条件に、制限モードＭ１あるいは第１制限モードＭ１を解除できるようにしておくことが好ましい。なお、解除条件を満たした時に自動的に制限モードＭ１あるいは第１制限モードＭ１を解除するようにしてもよいし、除条件に加え適宜設定された付加条件を満たした時に制限モードＭ１あるいは第１制限モードＭ１を解除できるようにしてもよい。例えば、付加条件を「電子内視鏡１２の操作部１７に設けられた解除ボタンが押圧されたとき」とすることにより、制限モードＭ１あるいは第１制限モードＭ１を手動で解除することができる。

また、上記各実施形態において、制限モードＭ１あるいは第１制限モードＭ１を解除する構成にした場合、図８（Ａ）に示した推定値ΔＴ_ｎ［℃］と光量を定めるＰＷＭ値の上限値Ｐｘとの関係を用い、推定値ΔＴ_ｎ［℃］の減少とともにＰＷＭ値をＰ１から最大値であるＰ０に、連続的あるいは段階的に徐々に増加させてもよい。このような構成によれば、第１制限モードＭ１の解除による光量の上限値Ｌｘの増大を緩やかにすることが可能となるため、モニタ１５に表示される画像が急に明るくなることはない。

なお、上記各実施形態において、電子内視鏡システム１１を構成する電子内視鏡１２、プロセッサ装置１３、及び光源装置１４の種類や、各構成１２、１３、１４の組合せによっては、制限モードＭ１又は第１制限モードＭ１若しくは第２制限モードＭ２の機能を停止してもよい。

また、上記各実施形態において、制限モードＭ１あるいは第１制限モードＭ１に切り替わった場合、通常モードＭ０時に比べて光量の上限値Ｌｘが下がることで、モニタ１５に表示される画像が暗くなり、術者が違和感を覚えるおそれがある。これを是正するため、制限モードＭ１あるいは第１制限モードＭ１に切り替わった場合に撮像信号を増幅する機能を搭載してもよい。

すなわち、制限モードＭ１あるいは第１制限モードＭ１に切り替わり、光量の上限値ＬｘがＬ０［ｌｍ］からＬ１［ｌｍ］に制限された場合、光量制御部５３が要求する必要光量Ｌ［ｌｍ］に応じた増幅率ＡをＤＳＰ３９に設定し、ＤＳＰ３９で撮像信号を増幅する。この場合、必要光量Ｌ［ｌｍ］がＬ１［ｌｍ］未満の場合はＡ＝１、必要光量Ｌ［ｌｍ］がＬ１［ｌｍ］以上Ｌ０［ｌｍ］未満の場合はＡ＝Ｌ／Ｌ１、必要光量Ｌ［ｌｍ］がＬ０［ｌｍ］の場合はＡ＝Ｌ０／Ｌ１と増幅率を設定することで、通常モードＭ０でも、制限モードＭ１あるいは第１制限モードＭ１でも、モニタ１５に表示される画像の明るさが同等となり、術者にとって違和感の少ない画像が得られる。なお、デジタルの撮像信号を増幅する場合を例に挙げたが、アナログの撮像信号を増幅する構成にしてもよい。

また、上記各実施形態において、静止画を記録する際に出射光Ｌ_ｏｕｔの光量の上限値制限を一時的に（例えば、フレームレートの１／６０ｓだけ）解除する機能を設けることで、制限モードＭ１あるいは第１制限モードＭ１の下でも十分な出射光Ｌ_ｏｕｔの光量を確保して、高画質の静止画を得る構成にしてもよい。この場合、静止画の記録を術者が指示した際、出射光Ｌ_ｏｕｔの光量の上限値制限を一時的に解除した時の推定値ΔＴを予め演算して、演算結果が限界値Ｔ３［℃］を超えない場合は上限値制限を一時的に解除し、演算結果が限界値Ｔ３［℃］を超える場合は上限値制限を解除しない、すなわち上限地形制限を継続する制御を行う構成にしてもよい。

１１ 電子内視鏡システム
１４ 光源装置
１６ 挿入部
１６ａ 先端
３６ ＣＰＵ
４９ 絞り調節機構
５３ 光量制御部
５５ 温度判定部
５６ 温度抑制部
６１ ＬＥＤ

Claims (6)

1. 出射光を外部へ放つ出射部、外部からの光が入射する入射部、及び前記入射部に入射した入射光を撮像する撮像部が先端に設けられた挿入部を有する内視鏡と、
   入射光の光量を測定し、出射光の光量を予め設定された上限値以下の範囲内で制御する光量制御手段と、
   前記光量制御手段によって制御される前記出射光の光量変化の推移を表す光量制御履歴を用いて先端の現在の温度の推定値を演算し、前記推定値が予め設定されている温度閾値を超えたか否かを判定する温度判定手段と、
   前記温度判定手段によって前記推定値が前記温度閾値を超えたと判定された場合に、前記光量制御手段が前記出射光の光量を制御する範囲の上限値を、起動時に設定されている 第１上限値よりも下げた第２上限値に設定することにより前記推定値の温度上昇を抑制する温度抑制手段と、を備え、
   前記第２上限値は、前記推定値が収束する収束値が正常に機能する限界値未満で、かつ 前記温度閾値を超える範囲となるように設定される、ことを特徴とする電子内視鏡システム。
2. 前記温度抑制手段は、前記推定値が前記温度閾値を超えたと判定された場合に、前記第 １上限値から前記第２上限値へ、連続的にあるいは段階的に徐々に減少させる、ことを特 徴とする請求項１記載の電子内視鏡システム。
3. 前記温度抑制手段は、前記第２上限値が設定されている場合、前記推定値が前記温度閾 値よりも所定の温度だけ低く設定されている温度以下に下がったことを前記温度判定手段 が判定した時に、前記第２上限値から前記第１上限値へ、連続的あるは段階的に徐々に増 大させる、ことを特徴とする請求項１又は２記載の電子内視鏡システム。
4. 前記推定値が前記温度閾値を超えたと前記温度判定手段が判定した場合に、前記第１上 限値の設定時と比べて撮像画面の明るさが同等になるように、前記撮像部から出力される 撮像信号を増幅させる増幅手段を備えた、ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか１ 項に記載の電子内視鏡システム。
5. 前記光量制御手段は、撮像画面の明るさを一定に保つのに必要な必要光量を求めること で前記出射光の光量を制御するとともに、
   前記増幅手段は、前記必要光量に応じた増幅率で前記撮像信号を増幅する、ことを特徴 とする請求項４記載の電子内視鏡システム。
6. （１）前記必要光量が前記第２上限値未満の場合には前記増幅率を「１」に設定し、
   （２）前記必要光量が前記第２上限値以上、かつ前記第１上限値未満の場合には前記増幅 率を「前記必要光量／前記第２上限値」に設定し、
   （３）前記必要光量が前記第１上限値と同じ場合には前記増幅率を「前記第１上限値／前 記第２上限値」に設定する、ことを特徴とする請求項５記載の電子内視鏡システム。

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