JP5869194B1

JP5869194B1 - 撮像装置、内視鏡システム、および、内視鏡装置

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Publication number: JP5869194B1
Application number: JP2015546757A
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Inventors: 英明木内
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Publication date: 2016-02-24
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Abstract

撮像部２４が生成した画像信号を光信号に変換する光送信部２５と、光送信部２５が変換した光信号を、所定の光量比で、第１の光信号と第２の光信号とに分割する分割部２８と、光ケーブル２７ｂ，３９ａおよび光接続部３０ａ，３１ａを介して光受信部３４が受信した第１の光信号の光量情報と、第２の光信号が変換された電気信号であって電気ケーブル２７ｃ，３９ｂが伝送した電気信号に含まれる第２の光信号の光量情報とに基づいて、光接続部３０ａ，３１ａに異常があるか否かを検出する異常検出部３５と、を備える。

Description

本発明は、撮像部が生成した画像信号を光信号に変換して伝送する撮像装置、内視鏡システム、および、内視鏡装置に関する。

従来、医療分野においては、患者等の被検体の臓器を観察する際に内視鏡システムが用いられている。内視鏡システムは、例えば先端に撮像素子が設けられ、可撓性を有する細長形状をなし、被検体の体腔内に挿入される挿入部を有する内視鏡と、ケーブルおよびコネクタを介して挿入部に接続して撮像素子が撮像した体内画像の画像処理を行い、体内画像を表示装置に表示させる処理装置と、を備える。

近年、より鮮明な画像観察を可能とする高画素数の撮像素子が開発されており、内視鏡への高画素数の撮像素子の使用が検討されている。また、被検体への導入のしやすさを考慮し、挿入部の細径化が求められている。さらに、挿入部の細径化を実現しながら、撮像素子と処理装置との間で大容量の信号を高速に伝送するために、レーザ光を用いて信号を伝送する光伝送システムの採用が内視鏡システムでも検討されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００８−３６３５６号公報

通常、処理装置と内視鏡とは、分離可能であって、それぞれの接続部（コネクタ）同士で接続される。このため、内視鏡システムでは、光信号に変換した画像信号を、挿入部先端から処理装置まで１本の光ケーブルで伝送することができず、複数の光ケーブルをそれぞれの接続部同士で接続させて伝送している。しかしながら、接続部に汚れや曇りがあると、光信号が影響を受け、光信号の伝送不良が生じるため、光伝送路における接続部の異常の有無を検出することが重要である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光伝送路における接続部の異常の有無を検出することができる撮像装置、内視鏡システム、および、内視鏡装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる撮像装置は、行列状に配置する複数の画素を有し、光が照射された被写体からの光を光電変換して画像信号を生成する撮像部と、前記画像信号を光信号に変換する光信号変換部と、前記光信号変換部において変換された光信号を、所定の光量比で、第１の光信号と第２の光信号とに分割する信号分割部と、前記信号分割部によって分割された光信号のうちの前記第１の光信号を伝送する第１の光信号伝送路と、前記第１の光信号伝送路が伝送した前記第１の光信号が入力され、該入力された前記第１の光信号を伝送する第２の光信号伝送路と、前記第１の光信号伝送路と前記第２の光信号伝送路とを接続し、前記第１の光信号伝送路が伝送した前記第１の光信号を前記第２の光信号伝送路に入力する接続部と、前記信号分割部によって分割された前記第２の光信号を、該第２の光信号における光量情報を含む電気信号に変換する電気信号変換部と、前記電気信号変換部によって変換された電気信号を伝送する電気信号伝送路と、前記第２の光信号伝送路によって伝送された前記第１の光信号の光量情報と、前記電気信号伝送路によって伝送された電気信号に含まれる前記第２の光信号の光量情報とに基づいて、前記接続部に異常があるか否かを検出する異常検出部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、前記異常検出部は、前記第２の光信号伝送路によって伝送された前記第１の光信号の光量情報と、前記電気信号伝送路によって伝送された電気信号に含まれる前記第２の光信号の光量情報とに基づいて、前記第２の光信号伝送路によって伝送された前記第１の光信号と前記第２の光信号との光量比を演算する演算部と、前記演算部によって演算された光量比と、前記信号分割部における前記所定の光量比との一致度をもとに、前記接続部に異常があるか否かを判断する判断部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、前記接続部は、前記第１の光信号伝送路の出力側端部に設けられ、外部部材と分離可能に接続する第１の光接続部と、前記第２の光信号伝送路の入力側端部に設けられ、外部部材に分離可能に接続する第２の光接続部と、を備え、前記信号分割部、前記第１の光信号伝送路および前記電気信号変換部は、前記第１の光接続部に設けられることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、前記光信号は、レーザ光であることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、前記第２の光信号伝送路によって伝送された前記第１の光信号を受信し、受信した前記第１の光信号を該受信した前記第１の光信号の光量情報を含む電気信号に変換して出力する光信号受信部をさらに備え、前記異常検出部は、前記光信号受信部によって出力された電気信号と、前記電気信号伝送路によって伝送された電気信号とに基づいて、前記接続部に異常があるか否かを検出することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像装置は、前記異常検出部が前記接続部の異常を検出した場合に、前記接続部に異常がある旨を示す異常情報を出力する出力部をさらに備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる内視鏡システムは、被検体内に挿入されて前記被検体内を撮像する内視鏡システムであって、前記被検体内を照射する光を発する光源部と、行列状に配置する複数の画素を有し、光が照射された前記被写体からの光を光電変換して画像信号を生成する撮像部と、前記画像信号を光信号に変換する光信号変換部と、前記光信号変換部において変換された光信号を、所定の光量比で、第１の光信号と第２の光信号とに分割する信号分割部と、前記信号分割部によって分割された光信号のうちの前記第１の光信号を伝送する第１の光信号伝送路と、前記第１の光信号伝送路が伝送した前記第１の光信号が入力され、該入力された前記第１の光信号を伝送する第２の光信号伝送路と、前記第１の光信号伝送路と前記第２の光信号伝送路とを接続し、前記第１の光信号伝送路が伝送した前記第１の光信号を前記第２の光信号伝送路に入力する接続部と、前記信号分割部によって分割された前記第２の光信号を、該第２の光信号における光量情報を含む電気信号に変換する電気信号変換部と、前記電気信号変換部によって変換された電気信号を伝送する電気信号伝送路と、前記第２の光信号伝送路によって伝送された前記第１の光信号の光量情報と、前記電気信号伝送路によって伝送された電気信号に含まれる前記第２の光信号の光量情報とに基づいて、前記接続部に異常があるか否かを検出する異常検出部と、前記第２の光信号伝送路によって伝送された前記第１の光信号をもとに、前記画像信号を処理する画像処理部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる内視鏡装置は、行列状に配置する複数の画素を有し、光が照射された被写体からの光を光電変換して画像信号を生成する撮像部と、前記画像信号を光信号に変換する光信号変換部と、前記光信号変換部において変換された光信号を、所定の光量比で、第１の光信号と第２の光信号とに分割する信号分割部と、前記信号分割部によって分割された光信号のうちの前記第１の光信号を伝送する第１の光信号伝送路と、前記第１の光信号伝送路と他の光信号伝送路とを接続し、前記第１の光信号伝送路が伝送した前記第１の光信号を前記他の光信号伝送路に入力する接続部と、前記信号分割部によって分割された前記第２の光信号を、該第２の光信号における光量情報を含む電気信号に変換する電気信号変換部と、前記電気信号変換部によって変換された電気信号を伝送する電気信号伝送路と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、光信号（画像信号）を、信号分割部で第１の光信号と第２の光信号とに分割し、第２の光信号を電気信号変換部で電気信号に変換し、変換した電気信号における第２の光信号の光量情報と、第１の光信号伝送路および接続部を介して伝送された第１の光信号の光量情報とに基づいて、接続部に異常があるか否かを検出することによって、光伝送路における接続部の異常の有無を検出することができる。

図１は、本発明の実施の形態にかかる内視鏡システムの概略構成を示す模式図である。図２は、図１に示す内視鏡システムの構成を模式的に示すブロック図である。図３は、図２に示す異常検出部による光接続部の異常判断処理の処理手順を示すフローチャートである。図４は、図２に示す分割部の一例を示す図である。図５は、図２に示す分割部の一例を示す図である。図６は、図２に示す分割部の一例を示す図である。図７は、実施の形態の変形例にかかる内視鏡システムの構成を模式的に示すブロック図である。図８は、実施の形態の変形例にかかる内視鏡システムの他の構成を模式的に示すブロック図である。

以下の説明では、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）として、内視鏡システムについて説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態にかかる内視鏡システムの概略構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態にかかる内視鏡システム１は、被検体内に導入され、被検体の体内を撮像して被検体内の画像信号を生成する内視鏡２（スコープ）と、内視鏡２が撮像した画像信号に所定の画像処理を施すとともに内視鏡システム１の各部を制御する処理装置３と、内視鏡２の照明光を生成する光源装置４と、処理装置３による画像処理後の画像信号を画像表示する表示装置５と、を備える。

内視鏡２は、被検体内に挿入される挿入部２１と、挿入部２１の基端部側であって術者が把持する操作部２２と、操作部２２より延伸する可撓性のユニバーサルコード２３と、を備える。

挿入部２１は、照明ファイバ（ライトガイドケーブル）、電気ケーブルおよび光ケーブル等を用いて実現される。挿入部２１は、被検体内を撮像する撮像素子を内蔵した撮像部を有する先端部２１ａと、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部２１ｂと、湾曲部２１ｂの基端部側に設けられた可撓性を有する可撓管部２１ｃと、を有する。先端部２１ａには、照明レンズを介して被検体内を照明する照明部、被検体内を撮像する観察部、処理具用チャンネルを連通する開口部２１ｄおよび送気・送水用ノズル（図示せず）が設けられている。

操作部２２は、湾曲部２１ｂを上下方向および左右方向に湾曲させる湾曲ノブ２２ａと、被検体の体腔内に生体鉗子、レーザメス等の処置具が挿入される処置具挿入部２２ｂと、処理装置３、光源装置４、送気装置、送水装置および送ガス装置等の周辺機器の操作を行う複数のスイッチ部２２ｃと、を有する。処置具挿入部２２ｂから挿入された処置具は、内部に設けられた処置具用チャンネルを経て挿入部２１先端の開口部２１ｄから表出する。

ユニバーサルコード２３は、照明ファイバ、電気ケーブルおよび光ケーブル等を用いて構成される。ユニバーサルコード２３は、基端で分岐しており、分岐した一方の端部がコネクタ２３ａであり、他方の基端がコネクタ２３ｂである。コネクタ２３ａは、処理装置３のコネクタ３１に対して着脱自在である。コネクタ２３ｂは、光源装置４に対して着脱自在である。ユニバーサルコード２３は、光源装置４から出射された照明光を、コネクタ２３ｂ、操作部２２および可撓管部２１ｃを介して先端部２１ａに伝播する。ユニバーサルコード２３は、先端部２１ａに備わる撮像部が撮像した画像信号を、処理装置３に伝送する。

処理装置３は、内視鏡２の先端部２１ａの撮像部が撮像した被検体内の画像信号に対して、所定の画像処理を施す。処理装置３は、ユニバーサルコード２３を介して内視鏡２の操作部２２におけるスイッチ部２２ｃから送信された各種の指示信号に基づいて、内視鏡システム１の各部を制御する。

光源装置４は、光を発する光源や、集光レンズ等を用いて構成される。光源装置４は、処理装置３の制御のもと、光源から光を発し、コネクタ２３ｂおよびユニバーサルコード２３の照明ファイバを介して接続された内視鏡２へ、被写体である被検体内に対する照明光として供給する。

表示装置５は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）を用いた表示ディスプレイ等を用いて構成される。表示装置５は、映像ケーブル５１を介して処理装置３によって所定の画像処理が施された画像を含む各種情報を表示する。これにより、術者は、表示装置５が表示する画像（体内画像）を見ながら内視鏡２を操作することにより、被検体内の所望の位置の観察および性状を判定することができる。

つぎに、図１で説明した内視鏡２、処理装置３および光源装置４の構成について説明する。図２は、内視鏡システム１の構成を模式的に示すブロック図である。

内視鏡２は、先端部２１ａに、撮像部２４、光送信部２５（光信号変換部）、および、制御部２６を有する。また、先端部２１ａには、光源装置４から、コネクタ２３ｂを経由して、延伸するライトガイドケーブル２３ｃの先端が位置する。ライトガイドケーブル２３ｃの先端には、照明レンズ２１ｅが設けられる。光源装置４から発せられた光は、ライトガイドケーブル２３ｃを介して、挿入部２１の先端部２１ａの照明窓２１ｆから被写体に照明される。

撮像部２４は、光学系２４ａと、受光部２４ｂと、読み出し部２４ｃと、アナログフロントエンド（ＡＦＥ）部２４ｄとを有する。撮像部２４は、たとえば、ＣＣＤ撮像素子あるいはＣＭＯＳ撮像素子を備える。

光学系２４ａは、一または複数のレンズを用いて構成され、画角を変化させる光学ズーム機能および焦点を変化させるフォーカス機能を有する。

受光部２４ｂは、受光面に、光が照射された被写体からの光を受光し、受光した光を光電変換して画像信号を生成する複数の画素が行列状に配置される。受光部２４ｂの受光面側には、光学系２４ａが配置される。

読み出し部２４ｃは、受光部２４ｂの複数の画素が生成した画像信号を読み出す。読み出し部２４ｃが読み出した画像信号は、電気信号（アナログ）である。

ＡＦＥ部２４ｄは、読み出し部２４ｃが読み出した画像信号の電気信号に対して、ノイズ除去や、Ａ／Ｄ変換などを行う。ＡＦＥ部２４ｄは、電気信号（アナログ）に含まれるノイズ成分の低減、出力レベルの維持のための電気信号の増幅率（ゲイン）の調整、および、アナログの電気信号のＡ／Ｄ変換を行う。撮像部２４が生成した画像信号は、光送信部２５、光ケーブル２７ａ、および、コネクタ２３ａを介して、処理装置３に出力される。

光送信部２５は、ＡＦＥ部２４ｄが出力した画像信号の電気信号（デジタル）を、光信号に変換して、該変換した光信号を光ケーブル２７ａに出力する。光送信部２５は、レーザダイオード（ＬＤ）２５ｂに電流を供給することによってＬＤ２５ｂの駆動を制御するＬＤドライバ２５ａと、ＡＦＥ部２４ｄが出力した画像信号の電気信号を光信号（レーザ光）に変換するＬＤ２５ｂと、を有する。

制御部２６は、処理装置３から受信した制御信号にしたがって、撮像部２４、光送信部２５、および、後述する電気信号変換部２９の動作を制御する。

光ケーブル２７ａは、ＬＤ２５ｂが変換した画像信号の光信号Ｌａを、後述するコネクタ２３ａにおける分割部２８に伝送する。

内視鏡２は、コネクタ２３ａに、分割部２８（信号分割部）、光ケーブル２７ｂ（第１の光信号伝送路）、光接続部３０ａ（第１の光接続部）、電気信号変換部２９、電気ケーブル２７ｃ（電気信号伝送路）、および、電気接続部３０ｃを有する。

分割部２８は、光送信部２５において変換された画像信号の光信号Ｌａを、所定の光量比で、光信号Ｌｂ（第１の光信号）と光信号Ｌｃ（第２の光信号）とに分割する。分割部２８が分割する光信号の光量の比率は、処理装置３における各画像処理の実行に影響のない範囲で設定される。たとえば、分割部２８は、９：１の光量比で光信号Ｌａを分割し、光信号Ｌａのうちの９０％の光量を有する光信号Ｌｂを光ケーブル２７ｂに出力し、光信号Ｌａのうちの１０％の光量を有する光信号Ｌｃを電気信号変換部２９に出力する。

光ケーブル２７ｂは、分割部２８によって分割された第１の光信号である光信号Ｌｂを伝送する。光ケーブル２７ｂによって伝送された光信号Ｌｂは、光接続部３０ａ、および該光接続部３０ａと接続した処理装置３側の光接続部３１ａを介して、後述する処理装置３側の光ケーブル３９ａ（第２の光信号伝送路）に出力される。光接続部３０ａは、光ケーブル２７ｂの出力側端部に設けられ、外部部材である後述する光接続部３１ａと分離可能に接続する。光接続部３０ａは、光ケーブル２７ｂの光ファイバ端面と接続するＧＲＩＮレンズと、このＧＲＩＮレンズ表面を覆うカバーガラスとを有する。

電気信号変換部２９は、分割部２８によって分割された第２の光信号である光信号Ｌｃを、該光信号Ｌｃにおける光量情報を含む電気信号Ｅｃに変換する。電気信号変換部２９は、分割部２８から出力された光信号Ｌｃを受信して該受信した光信号Ｌｃの光量に応じた強度の電気信号に変換するフォトダイオード（ＰＤ）２９ａ、ＰＤ２９ａが変換した電気信号を増幅する増幅器２９ｂ、および、電気信号ＥｃのＤＣ成分を除去するフィルタ２９ｃを有する。電気信号変換部２９は、アナログのまま電気信号を出力してもよく、アナログからデジタルに変換した電気信号を出力してもよい。また、電気信号変換部２９は、所定の単位時間ごとに強度を平均化した電気信号を出力してもよい。

電気ケーブル２７ｃは、電気信号変換部２９によって変換された電気信号Ｅｃを伝送する。電気ケーブル２７ｃによって伝送された電気信号Ｅｃは、電気接続部３０ｃ、および、該電気接続部３０ｃと接続する処理装置３側の電気接続部３１ｃを介して、後述する処理装置３側の電気ケーブル３９ｂに出力される。

次に、処理装置３について説明する。処理装置３は、コネクタ３１、入力部３２、制御部３３、光受信部３４（光信号受信部）、異常検出部３５、画像処理部３６、表示制御部３７、記憶部３８、光ケーブル２７ｂが伝送した第１の光信号が入力される光ケーブル３９ａ、および、電気ケーブル３９ｂ（電気信号伝送路）を有する。

コネクタ３１は、光接続部３１ａ（第２の光接続部）と、電気接続部３１ｃとを有する。光接続部３１ａは、光ケーブル３９ａの入力側端部に設けられ、外部部材である内視鏡２のコネクタ部２３ａにおける光接続部３０ａと分離可能に接続する。光接続部３１ａと内視鏡２側の光接続部３０ａとは、特許請求の範囲に記載の接続部として機能し、互いの接続面３０ｂ，３１ｂ同士が接触することによって、光ケーブル２７ｂと光ケーブル３９ａとを接続する。光接続部３１ａは、後述する光ケーブル３９ａの光ファイバ端面と接続するＧＲＩＮレンズと、このＧＲＩＮレンズ表面を覆うカバーガラスとを有する。光接続部３０ａ，３１ａは、光ケーブル２７ｂによって伝送された光信号Ｌｂを、光ケーブル３９ａに入力する。以下、光ケーブル２７ｂが伝送する第１の光信号と区別するため、光接続部３０ａ，３１ａを経由して光ケーブル３９ａに入力された第１の光信号を、光信号Ｌｄとして説明する。光ケーブル３９ａは、この光信号Ｌｄを、光受信部３４に伝送する。

電気接続部３１ｃは、内視鏡２側の電気接続部３０ｃと接続することによって、電気ケーブル２７ｃと電気ケーブル３９ｂとを接続する。電気ケーブル２７ｃが伝送した電気信号Ｅｃは、電気接続部３０ｃ、および該電気接続部３０ｃと接続した処理装置３側の電気接続部３１ｃを介して、電気ケーブル３９ｂに入力される。電気ケーブル３９ｂは、この電気信号Ｅｃを演算部３５ａに伝送する。電気信号は、接続部間の汚れや曇り等に影響されることがないため、電気接続部３０ｃ，３１ｃ間における電気信号Ｅｃの欠損や減衰は、ほとんど起こらないとみなせる。演算部３５ａに伝送された電気信号Ｅｃは、第２の光信号である光信号Ｌｃの光量情報を含む第２の電気信号である。

入力部３２は、マウス、キーボードおよびタッチパネル等の操作デバイスを用いて実現され、内視鏡システム１の各種指示情報の入力を受け付ける。具体的には、入力部３２は、被検体情報（たとえばＩＤ、生年月日、名前等）、内視鏡２の識別情報（たとえばＩＤや検査対応項目）および検査内容等の各種指示情報の入力を受け付ける。

制御部３３は、ＣＰＵ等を用いて実現される。制御部３３は、処理装置３の各部の処理動作を制御する。制御部３３は、処理装置３の各構成に対する指示情報やデータの転送等を行うことによって、処理装置３の動作を制御する。制御部３３は、各ケーブルを介して内視鏡２の制御部２６および光源装置４の各構成部位に接続されており、撮像部２４、光送信部２５、電気信号変換部２９および光源装置４の動作についても制御を行う。

光受信部３４は、光ケーブル３９ａによって伝送された光信号Ｌｄを受信し、該受信した光信号Ｌｄを、該光信号Ｌｄの光量情報を含む電気信号Ｅｄに変換して、画像処理部３６および異常検出部３５に出力する。電気信号Ｅｄは、光ケーブル３９ａによって伝送された光信号Ｌｄの光量情報を含む第１の電気信号である。

光受信部３４は、光信号Ｌｄを受信して該受信した光信号Ｌｄの光量に応じた強度の電気信号に変換するＰＤ３４ａと、ＰＤ３４ａが出力した電気信号を電流電圧変換するトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）３４ｂと、を備える。

異常検出部３５は、光ケーブル３９ａによって伝送された第１の光信号Ｌｄの光量情報と、電気ケーブル２７ｃ，３９ｂによって伝送された電気信号Ｅｃに含まれる第２の光信号Ｌｃの光量情報とに基づいて、光ケーブル２７ｂ，３９ａを接続する接続部である光接続部３０ａ，３１ａに異常があるか否かを検出する。異常検出部３５は、演算部３５ａおよび判断部３５ｂを有する。

演算部３５ａは、光ケーブル３９ａによって伝送された第１の光信号Ｌｄの光量情報と、電気ケーブル２７ｃ，３９ｂによって伝送された電気信号Ｅｃに含まれる第２の光信号Ｌｃの光量情報とに基づいて、光受信部３４が受信した光信号Ｌｄと第２の光信号Ｌｃとの光量比を算出する。演算部３５ａは、光受信部３４から出力された電気信号Ｅｄ（第１の電気信号）と、電気ケーブル３９ｂによって伝送された電気信号Ｅｃ（第２の電気信号）とを取得する。電気信号Ｅｄには、光信号Ｌｄの光量情報が含まれており、電気信号Ｅｃには、光信号Ｌｃの光量情報が含まれている。演算部３５ａは、取得した電気信号Ｅｄまたは電気信号Ｅｃの少なくとも一方に対して、光信号Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄおよび電気信号Ｅｃが伝送される経路中のデバイスの各パラメータを反映した演算式を用いて、電気信号Ｅｄ，Ｅｃから各デバイスの影響を取り除くパラメータ調整演算処理を行う。パラメータ調整演算処理後の電気信号Ｅｄ，Ｅｃの各強度は、光信号Ｌｃ，Ｌｄの各光量をそのまま反映したものとなるため、演算部３５ａは、光信号Ｌｃおよび光信号Ｌｄの光量比として、電気信号Ｅｄおよび電気信号Ｅｃの強度比を演算する。

なお、パラメータ調整演算処理における調整対象のパラメータは、分割部２８の分割効率、ＰＤ２９ａ，３４ａの光変換効率、増幅器２９ｂの増幅度、ＴＩＡ３４ｂの電流電圧変換効率、各光ケーブルの光信号の減衰率などがある。たとえば、記憶部３８に、パラメータ調整演算処理に使用される演算式や各デバイスのパラメータを有するパラメータテーブルが記憶されており、演算部３５ａは、記憶部３８に記憶された演算式やパラメータテーブルを用いることによって、パラメータ調整演算処理を実行する。電気信号Ｅｃが、平均化処理が行われたものである場合には、演算部３５ａは、電気信号Ｅｄについても、電気信号Ｅｃに対する平均化処理と同じ処理を行って、平均化を行った上で、電気信号Ｅｄ，Ｅｃの強度比を演算する。

判断部３５ｂは、演算部３５ａが演算した光信号Ｌｄ，Ｌｃの光量比と、分割部２８における所定の光量比との一致度をもとに、接続部である光接続部３０ａ，３１ａに異常があるか否かを判断する。

判断部３５ｂは、演算部３５ａが演算した光信号Ｌｄ，Ｌｃの光量比が、分割部２８が分割する光信号の光量の比率にほぼ一致する場合には、光接続部３０ａ，３１ａに異常がないと判断する。光接続部３０ａ，３１ａに異常がないと判断する場合の一致度は、光信号Ｌｂ，Ｌｃ，Ｌｄおよび電気信号Ｅｃが伝送される経路中のデバイスの各デバイスの処理ばらつきなどに応じて、所定の範囲幅を持たせて設定する。一方、判断部３５ｂは、演算部３５ａが演算した光信号Ｌｄ，Ｌｃの光量比が、分割部２８が分割する光信号の光量の比率と一致しない場合には、光接続部３０ａ，３１ａに異常があると判断する。表示装置５は、判断部３５ｂが接続部３０ａ，３１ａに異常があると判断した場合には、制御部３３の制御のもと、接続部３０ａ，３１ａに異常がある旨を示す異常情報を表示出力する。

画像処理部３６は、制御部３３の制御のもと、光受信部３４から出力された画像信号（電気信号）、すなわち、撮像部２４によって生成された画像信号に対し、所定の信号処理を行う。画像処理部３６は、この画像信号に対して、オプティカルブラック減算処理、ゲイン調整処理、画像信号の同時化処理、ガンマ補正処理、ホワイトバランス（ＷＢ）調整処理、カラーマトリクス演算処理、色再現処理およびエッジ強調処理等を含む各種画像処理を行う。

表示制御部３７は、画像処理部３６が処理した画像信号から、表示装置５に表示させるための表示用画像信号を生成する。表示制御部３７は、表示用画像信号を、デジタル信号からアナログ信号に変換し、変換したアナログ信号の画像信号をハイビジョン方式等のフォーマットに変更後、表示装置５へ出力する。

記憶部３８は、揮発性メモリや不揮発性メモリを用いて実現され、処理装置３および光源装置４を動作させるための各種プログラムを記憶する。記憶部３８は、処理装置３の処理中の情報を一時的に記録する。記憶部３８は、撮像部２４によって撮像された画像信号、および、画像処理部３６によって画像処理が行われた画像信号を記憶する。記憶部３８は、処理装置３の外部から装着されるメモリカード等を用いて構成されてもよい。

次に、光源装置４について説明する。光源装置４は、光源部４１と、光源制御部４２と、光源ドライバ４３とを備える。

光源部４１は、たとえば、白色光ＬＥＤ等で構成される白色光光源と、集光レンズなどの光学系とを用いて構成される。

光源制御部４２は、処理装置３の制御部３３による制御に基づき、光源ドライバ４３による電力供給を制御して光源部４１の発光動作を制御する。

光源ドライバ４３は、光源制御部４２の制御のもと、光源部４１に所定の電力を供給する。これにより、光源部４１から発せられた光は、コネクタ２３ｂおよびユニバーサルコード２３内のライトガイドケーブル２３ｃを介して挿入部２１の先端部２１ａの照明窓２１ｆから被写体に照明される。なお、照明窓２１ｆ近傍には、撮像部２４が配置される。

次に、異常検出部３５による光接続部３０ａ，３１ａの異常判断処理について説明する。図３は、異常検出部３５による光接続部３０ａ，３１ａの異常判断処理の処理手順を示すフローチャートである。

図３に示すように、異常検出部３５において、演算部３５ａは、光受信部３４から出力された第１の電気信号を取得する第１の電気信号取得処理を行う（ステップＳ１）。図２の例では、演算部３５ａは、第１の電気信号として電気信号Ｅｄを取得する。演算部３５ａは、電気信号伝送路によって伝送された第２の電気信号を取得する第２の電気信号取得処理を行う（ステップＳ２）。図２の例では、電気ケーブル３９ｂによって伝送された電気信号Ｅｃを第２の電気信号として取得する。ステップＳ１およびステップＳ２は、順不同であり、並列に処理を行うことも可能である。

演算部３５ａは、たとえば、記憶部３８に記憶された演算式やパラメータテーブルを用いることによって、電気信号Ｅｄ，Ｅｃから、伝送路中の各デバイスの影響を取り除くパラメータ調整演算処理を行う（ステップＳ３）。

演算部３５ａは、パラメータ調整演算処理後の電気信号Ｅｄ，Ｅｃに基づいて、光受信部３４が受信した第１の光信号と、第２の光信号との光量比を演算する光量比演算処理を行う（ステップＳ４）。パラメータ調整演算処理後の電気信号Ｅｄ，Ｅｃの各強度は、光受信部３４が受信した第１の光信号である光信号Ｌｄの光量と、第２の光信号である光信号Ｌｃの光量とをそのまま反映したものとなる。このため、演算部３５ａは、電気信号Ｅｄおよび電気信号Ｅｃの強度比を演算し、演算した強度比を、第１の光信号と第２の光信号との光量比として、判断部３５ｂに出力する。

判断部３５ｂは、演算部３５ａが演算した光量比と、分割部２８における所定の光量比とが、ほぼ一致するか否かを判断する（ステップＳ５）。

光信号は、光ケーブル同士を接続する光接続部の状態に影響を受けやすく、光接続部３０ａ，３１ａの接続面３０ｂ，３１ｂのいずれか一方にでも汚れや曇りがある場合、光接続部３０ａから光接続部３１ａに伝わる光信号が減衰してしまう。この結果、光ケーブル３９ａに出力される光信号Ｌｄは、分割部２８による分割直後の光信号Ｌｂよりも光量が低下し、光信号Ｌｄを光電変換した電気信号Ｅｄも、分割部２８による分割直後の光信号Ｌｂをそのまま光電変換した場合の電気信号よりも強度が低下する。これに対し、電気接続部３０ｃ，３１ｃを介して伝送される電気信号は、汚れや曇りの影響を受けず、電気信号の強度低下は起こらないため、電気信号Ｅｃは、分割部２８による分割直後の光信号Ｌｃの光量をそのまま反映させた強度を維持する。すなわち、比率の演算対象となる一方の電気信号Ｅｃは、電気接続部３０ｃ，３１ｃの経由があった場合であっても、強度の欠損が生じない信頼性の高いものである。

したがって、演算部３５ａが演算した電気信号の強度比、すなわち、光量比が、分割部２８における所定の光量比と一致していない場合は、光接続部３０ａ，３１ａを経由した際に、光接続部３０ａ，３１ａの汚れや曇りなどの異常によって、第１の光信号に減衰が生じたものと判断できる。

このため、判断部３５ｂが、演算部３５ａが演算した光量比と、分割部２８における所定の光量比とがほぼ一致すると判断した場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、異常検出部３５は、光接続部３０ａ，３１ａに異常はないと判断して、ステップＳ１に戻り、異常検出処理を継続する。判断部３５ｂは、パラメータ調整演算処理において調整される各パラメータのばらつきや演算条件などを考慮し、光量比の一致度に対しては、所定の範囲を設けて判断する。

一方、判断部３５ｂが、演算部３５ａが演算した光量比と、分割部２８における所定の光量比とが一致しないと判断した場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、異常検出部３５は、光接続部３０ａ，３１ａの異常を検出する（ステップＳ６）。

異常検出部３５は、光接続部３０ａ，３１ａに異常がある旨を示す異常情報を制御部３３に出力し（ステップＳ７）、制御部３３は、表示装置５に、光接続部３０ａ，３１ａに汚れや曇りなどの異常がある旨を示す異常メニュー等の表示を行わせる。内視鏡システム１の操作者は、表示装置５に表示された異常メニューを確認することによって、光接続部３０ａ，３１ａの異常を迅速に認識でき、接続面３０ｂ，３１ｂの清掃等を行うことによって、光信号の伝送不良を早期に解決できる。

このように、実施の形態では、光信号（画像信号）を、光接続部３０ａ，３１ａの前段の分割部２８で第１の光信号と第２の光信号とに分割し、第２の光信号を電気信号変換部２９で電気信号に変換し、変換した電気信号における第２の光信号の光量情報と、光ケーブル２７ｂ、光接続部３０ａ，３１ａおよび光ケーブル３９ａを介して伝送された第１の光信号の光量情報と、をもとに、光接続部３０ａ，３１ａに異常があるか否かを異常検出部３５で検出することによって、光接続部３０ａ，３１ａの異常を自動的に検出して、光信号の伝送不良の早期解決を実現することができる。本実施の形態では、光受信部３４が受信した光信号Ｌｄを直接検出し、電気信号Ｅｃと比較しているため、レーザ光の光量が非常に少ない場合や、光接続部３０ａ，３１ａでの光量劣化が微小であった場合であっても、光接続部３０ａ，３１ａの異常を的確に検出できる。

たとえば、内視鏡システム１では、使用前点検において、図３の各処理を実行して使用前に光接続部３０ａ，３１ａの異常の有無を確認することによって、光伝送の信頼性を確保した状態で内視鏡の使用を開始できる。もちろん、内視鏡システム１では、使用中においても、図３の各処理を随時実行することによって、光接続部３０ａ，３１ａの異常の有無を監視してもよい。また、内視鏡システム１の使用中において光信号の伝送不良が生じた場合に、図３の各処理を実行することによって、光信号の伝送不良が、光接続部３０ａ，３１ａの接続面の汚れ等に起因するものか、あるいは、それ以外の構成部位に起因するものであるかを判別することも可能である。

なお、分割部２８は、たとえば、２本の光ファイバ２８ａを、溶融延伸して接合した溶融延伸型スプリッタ２８−１（図４を参照）によって構成される。溶融延伸型スプリッタ２８−１に入力された光信号Ｙａは、所定の光量比で、接合部２８ｂにおいて分岐され、分岐後の光信号Ｙｂ，Ｙｃが各ポートより出力される。

また、分割部２８は、導波路型スプリッタ２８−２（図５を参照）であってもよい。導波路型スプリッタ２８−２は、Ｙ字型に枝分かれしていく光回路２８ｃが設けられた板状ガラスの導波路２８ｄを有し、導波路２８ｄに接続した光ファイバから入力された光信号Ｙｄが、光回路２８ｃの枝分かれ部分を通過することによって分岐され、分岐後の各光信号Ｙｅが各ポートより出力される。

また、分割部２８は、ビームスプリッタ型のスプリッタ２８−３（図６を参照）でもよい。スプリッタ２８−３は、入力された光信号を所定の光量比で分割するビームスプリッタ２８ｅを有し、入力された光信号Ｙｆが、ビームスプリッタ２８ｅによって、光信号Ｙｇ，Ｙｈに分割され、出力される。出力された光信号のうち、光信号Ｙｈは、シリンドリカルレンズ２８ｆによって集光され、ＰＤ２９ａに入力される。なお、光信号Ｙｇの出力側には、光ケーブル２７ｂの前段に、コリメータレンズ等の光学系（不図示）が配置される。

また、分割部２８は、光接続部３０ａ，３１ａの経由前に光信号を分割できれば、分割した一方の光信号をもとに処理装置３において光接続部３０ａ，３１ａの異常判断が可能であるため、判断対象の光接続部３０ａ，３１ａの前段であれば、いずれの箇所に設けてもよい。

また、本実施の形態では、光接続部３０ａ，３１ａに異常がある旨を示す異常情報を表示装置５に表示出力させる場合を例に説明したが、もちろん、これに限らない。たとえば、音声出力装置を処理装置３に設け、光接続部３０ａ，３１ａに異常がある旨を示す音声情報を音声出力装置から出力させてもよい。また、異常報知のためのＬＥＤランプを設け、光接続部３０ａ，３１ａに異常がある場合には、点灯、点滅させてもよい。

（実施の形態の変形例）
図７は、実施の形態の変形例にかかる内視鏡システムの構成を模式的に示すブロック図である。

図７に示すように、実施の形態の変形例にかかる内視鏡システム２０１は、内視鏡２０２の操作部２２２に、接続部である光接続部２２２ａ，２２２ｂ、分割部２８および電気信号変換部２９が設けられる構成を有する。

この場合、光接続部２２２ａ，２２２ｂの異常の有無を検出するために、分割部２８は、操作部２２２における光接続部２２２ａ，２２２ｂの前段に設けられる。分割部２８は、光送信部２５において変換された画像信号の光信号Ｌｅであって光ケーブル２７ａによって伝送された光信号Ｌｅを、所定の光量比で、光信号Ｌｆ（第１の光信号）と光信号Ｌｇ（第２の光信号）とに分割する。分割部２８は、光信号Ｌｆを光ケーブル２７ｆ（第１の光信号伝送路）に出力し、光信号Ｌｇを電気信号変換部２９に出力する。

光ケーブル２７ｆによって伝送された光信号Ｌｆは、光接続部２２２ａ，２２２ｂを介して、光ケーブル２７ｈ（第２の光信号伝送路）に出力され、光ケーブル２７ｈは、光接続部２２２ａ，２２２ｂ経由後の光信号Ｌｈを光受信部３４に伝送する。光受信部３４は、光ケーブル３９ａによって伝送された光信号Ｌｈを、該光信号Ｌｈの光量情報を含む電気信号Ｅｈ（第１の電気信号）に変換して、画像処理部３６および異常検出部３５に出力する。

電気信号変換部２９は、分割部２８によって分割された光信号Ｌｇを、該光信号Ｌｇにおける光量情報を含む電気信号Ｅｇ（第２の電気信号）に変換する。この電気信号Ｅｇは、電気ケーブル２７ｃ、電気接続部３０ｃおよび電気接続部３１ｃを介して、処理装置３側の電気ケーブル３９ｂに出力される。電気ケーブル３９ｂは、電気信号Ｅｇを演算部３５ａまで伝送する。なお、コネクタ２２３ａとコネクタ２３１とが接続することによって、内視鏡２０２と処理装置３とは接続される。

異常検出部３５は、電気信号Ｅｈ，Ｅｇをもとに、図３に示す処理と同様の処理を行うことによって、光ケーブル２７ｆ，２７ｈを接続する操作部２２２の光接続部２２２ａ，２２２ｂに異常があるか否かを判断する。

内視鏡システム２０１のように、操作部２２２内の光接続部２２２ａ，２２２ｂについても、この光接続部２２２ａ，２２２ｂの前段に分割部２８を設けることによって、分割した各光信号をもとに、異常検出部３５において、光接続部２２２ａ，２２２ｂの異常検出が可能である。

また、実施の形態の変形例にかかる内視鏡システムは、図８に示す内視鏡システム２０１Ａのように、光送信部２５および制御部２６を、内視鏡２０２Ａの操作部２２２Ａに設けて、先端部２１ａの撮像部２４から出力された画像信号を、電気ケーブル２７ｉを介して、光送信部２５に伝送する構成であってもよい。

また、本実施の形態にかかる異常検出部３５、並びに、処理装置３の他の構成部で実行される各処理に対する実行プログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよく、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。

１，２０１，２０１ａ内視鏡システム
２，２０２，２０２Ａ内視鏡
３処理装置
４光源装置
５表示装置
２１挿入部
２１ａ先端部
２１ｂ湾曲部
２１ｃ可撓管部
２１ｄ開口部
２１ｅ照明レンズ
２１ｆ照明窓
２２，２２２，２２２Ａ操作部
２２ａ湾曲ノブ
２２ｂ処置具挿入部
２２ｃスイッチ部
２３ユニバーサルコード
２３ａ，２３ｂ，３１，２２３ａ，２３１コネクタ
２３ｃライトガイドケーブル
２４撮像部
２４ａ光学系
２４ｂ受光部
２４ｃ読み出し部
２４ｄＡＦＥ部
２５光送信部
２５ａＬＤドライバ
２５ｂＬＤ
２６，３３制御部
２７ａ，２７ｂ，２７ｆ，２７ｈ，３９ａ光ケーブル
２７ｃ，３９ｂ電気ケーブル
２８分割部
２９電気信号変換部
２９ａＰＤ
２９ｂ増幅器
２９ｃフィルタ
３０ａ，３１ａ，２２２ａ，２２２ｂ光接続部
３０ｂ，３１ｂ接続面
３０ｃ，３１ｃ電気接続部
３２入力部
３４光受信部
３４ａＰＤ
３４ｂＴＩＡ
３５異常検出部
３５ａ演算部
３５ｂ判断部
３６画像処理部
３７表示制御部
３８記憶部
４１光源部
４２光源制御部
４３光源ドライバ
５１映像ケーブル

Claims

行列状に配置する複数の画素を有し、光が照射された被写体からの光を光電変換して画像信号を生成する撮像部と、
前記画像信号を光信号に変換する光信号変換部と、
前記光信号変換部において変換された光信号を、所定の光量比で、第１の光信号と第２の光信号とに分割する信号分割部と、
前記信号分割部によって分割された光信号のうちの前記第１の光信号を伝送する第１の光信号伝送路と、
前記第１の光信号伝送路が伝送した前記第１の光信号が入力され、該入力された前記第１の光信号を伝送する第２の光信号伝送路と、
前記第１の光信号伝送路と前記第２の光信号伝送路とを接続し、前記第１の光信号伝送路が伝送した前記第１の光信号を前記第２の光信号伝送路に入力する接続部と、
前記信号分割部によって分割された前記第２の光信号を、該第２の光信号における光量情報を含む電気信号に変換する電気信号変換部と、
前記電気信号変換部によって変換された電気信号を伝送する電気信号伝送路と、
前記第２の光信号伝送路によって伝送された前記第１の光信号の光量情報と、前記電気信号伝送路によって伝送された電気信号に含まれる前記第２の光信号の光量情報とに基づいて、前記接続部に異常があるか否かを検出する異常検出部と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
前記異常検出部は、
前記第２の光信号伝送路によって伝送された前記第１の光信号の光量情報と、前記電気信号伝送路によって伝送された電気信号に含まれる前記第２の光信号の光量情報とに基づいて、前記第２の光信号伝送路によって伝送された前記第１の光信号と前記第２の光信号との光量比を演算する演算部と、
前記演算部によって演算された光量比と、前記信号分割部における前記所定の光量比との一致度をもとに、前記接続部に異常があるか否かを判断する判断部と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記接続部は、
前記第１の光信号伝送路の出力側端部に設けられ、外部部材と分離可能に接続する第１の光接続部と、
前記第２の光信号伝送路の入力側端部に設けられ、外部部材に分離可能に接続する第２の光接続部と、
を備え、
前記信号分割部、前記第１の光信号伝送路および前記電気信号変換部は、前記第１の光接続部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記光信号は、レーザ光であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記第２の光信号伝送路によって伝送された前記第１の光信号を受信し、受信した前記第１の光信号を該受信した前記第１の光信号の光量情報を含む電気信号に変換して出力する光信号受信部をさらに備え、
前記異常検出部は、前記光信号受信部によって出力された電気信号と、前記電気信号伝送路によって伝送された電気信号とに基づいて、前記接続部に異常があるか否かを検出することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記異常検出部が前記接続部の異常を検出した場合に、前記接続部に異常がある旨を示す異常情報を出力する出力部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
被検体内に挿入されて前記被検体内を撮像する内視鏡システムであって、
前記被検体内を照射する光を発する光源部と、
行列状に配置する複数の画素を有し、光が照射された前記被写体からの光を光電変換して画像信号を生成する撮像部と、
前記画像信号を光信号に変換する光信号変換部と、
前記光信号変換部において変換された光信号を、所定の光量比で、第１の光信号と第２の光信号とに分割する信号分割部と、
前記信号分割部によって分割された光信号のうちの前記第１の光信号を伝送する第１の光信号伝送路と、
前記第１の光信号伝送路が伝送した前記第１の光信号が入力され、該入力された前記第１の光信号を伝送する第２の光信号伝送路と、
前記第１の光信号伝送路と前記第２の光信号伝送路とを接続し、前記第１の光信号伝送路が伝送した前記第１の光信号を前記第２の光信号伝送路に入力する接続部と、
前記信号分割部によって分割された前記第２の光信号を、該第２の光信号における光量情報を含む電気信号に変換する電気信号変換部と、
前記電気信号変換部によって変換された電気信号を伝送する電気信号伝送路と、
前記第２の光信号伝送路によって伝送された前記第１の光信号の光量情報と、前記電気信号伝送路によって伝送された電気信号に含まれる前記第２の光信号の光量情報とに基づいて、前記接続部に異常があるか否かを検出する異常検出部と、
前記第２の光信号伝送路によって伝送された前記第１の光信号をもとに、前記画像信号を処理する画像処理部と、
を備えたことを特徴とする内視鏡システム。
行列状に配置する複数の画素を有し、光が照射された被写体からの光を光電変換して画像信号を生成する撮像部と、
前記画像信号を光信号に変換する光信号変換部と、
前記光信号変換部において変換された光信号を、所定の光量比で、第１の光信号と第２の光信号とに分割する信号分割部と、
前記信号分割部によって分割された光信号のうちの前記第１の光信号を伝送する第１の光信号伝送路と、
前記第１の光信号伝送路と他の光信号伝送路とを接続し、前記第１の光信号伝送路が伝送した前記第１の光信号を前記他の光信号伝送路に入力する接続部と、
前記信号分割部によって分割された前記第２の光信号を、該第２の光信号における光量情報を含む電気信号に変換する電気信号変換部と、
前記電気信号変換部によって変換された電気信号を伝送する電気信号伝送路と、
を備えたことを特徴とする内視鏡装置。