JP6816138B2 - 内視鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡システムに関する。

内視鏡システムは、レーザ光源などの光源が発する光により被写体を照明して、被写体の画像を得る。
例えば特許文献１は、ペルチェ素子などの温調素子を用いてレーザ光源の温度を調整することで、レーザ光源の温度ばらつきを少なくし、発光ばらつきを高精度に低減する技術を開示している。

特開２０１２−６６０１５号公報

特許文献１の技術によると、温調素子の駆動のために消費電力が増大する。
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、低消費電力でありながら、均一な明るさの画像を得ることができる内視鏡システムを提供することを目的とする。

本発明の内視鏡システムの一態様は、供給される駆動電流の大きさに応じた光量で発光する光源を備え、当該光源が発する光を、被写体を照明する照明光として出射する照明部と、前記被写体を撮像して画像を得る撮像部と、前記照明光の明るさを目標値に近付けるように、前記光源へと供給する駆動電流の大きさを、供給上限値を越えない範囲で調整することで前記照明部を制御する制御部と、前記光源の温度を検出する温度センサと、予め定められた基準温度のときの前記光源の駆動電流及び光出力の比例関係に基づき、前記光出力の上限値までの範囲内において、前記温度センサにより検出された前記光源の温度であるときの駆動電流と前記検出された温度に相当する前記基準温度であるときの駆動電流との差から求められる補正値を算出する補正部と、前記予め定められた基準温度時の前記光源の駆動電流の上限値と前記補正部が出力する補正値とに基づいて前記供給上限値を決定する決定部とを備え、前記光源の温度に応じて前記供給上限値を設定する設定部と、を備える。

本発明によれば、低消費電力でありながら、均一な明るさの画像を得ることができる内視鏡システムを提供できる。

図１は第１の実施形態に係る内視鏡システムの概略的な構成を示す斜視図である。 図２は図１に示す内視鏡システムの内部構成を示す図である。 図３は補正値の設定の様子の一例を示す図。 図４は第２の実施形態に係る内視鏡システムの内部構成を示すブロック図である。 図５は図４中の光源の駆動電流と駆動電圧との関係を示す図である。 図６は第３の実施形態に係る内視鏡システムの内部構成を示すブロック図である。 図７は駆動電流と効率との関係を示した図である。 図８は第４の実施形態に係る内視鏡システムの概略的な構成を示す斜視図である。 図９は図８に示す内視鏡システムの内部構成を示す図である。 図１０は第５の実施形態に係る内視鏡システムの内部構成を示すブロック図である。 図１１は駆動電流と光出力との関係を示す図である。

以下、図面を参照して本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態に係る内視鏡システム１００の概略的な構成を示す斜視図である。
内視鏡システム１００は、内視鏡装置１、本体２及びモニタ３を備える。

内視鏡装置１は、例えば患者等の管腔といった管路内を撮像する。内視鏡装置１は、典型的には、上部消化管内視鏡装置、大腸内視鏡装置、超音波内視鏡装置、膀胱鏡装置、腎盂鏡装置又は気管支鏡装置等の医療用内視鏡装置、あるいは工業用内視鏡装置である。しかしながら、撮像対象とする管路は任意であってよく、医療用あるいは工業用とは異なる用途で使用されるものであってもよい。また内視鏡装置１は、直視型及び側視型のいずれであってもよい。以下においては、内視鏡装置１は医療用であるとして説明する。

内視鏡装置１は、挿入モジュール１１、操作モジュール１２及びユニバーサルコード１３を含む。挿入モジュール１１の基端は、操作モジュール１２に接続されている。挿入モジュール１１の先端は、撮像時には体腔内へと挿入される。操作モジュール１２には、ユニバーサルコード１３の先端が接続されている。ユニバーサルコード１３は、基端に図示しないコネクタが配されて、本体２に着脱自在に接続され得る。

なお、挿入モジュール１１は、挿入モジュール１１の先端から基端に向かって、先端硬質部、湾曲部及び可撓管部に分けられる。先端硬質部は、容易には変形しない。湾曲部は、操作者による操作モジュール１２での操作に応じて、所望の方向に湾曲する。この湾曲部の湾曲により、先端硬質部の位置と向きが変えられる。可撓管部は、所望な可撓性を有しており、外力を受けることによって曲がる。

操作モジュール１２は、操作者により把持される。操作モジュール１２は、挿入モジュール１１における湾曲部の湾曲状態を変更するためのアングルノブ等を周知のように備える。

挿入モジュール１１及び操作モジュール１２には、操作モジュール１２から挿入モジュール１１の先端まで通じる通気・通水チャネル及び処置具チャネルが周知のように設けられる。通気・通水チャネルは、操作モジュール１２と挿入モジュール１１の先端との間で気体又は液体を送るために利用される。処置具チャネルは、操作モジュール１２及び挿入モジュールの先端においてそれぞれ外部に開放している。処置具チャネルは、操作モジュール１２側から挿入された処置具を、挿入モジュール１１の先端側へとガイドする。

ユニバーサルコード１３は、操作モジュール１２と本体２との間で後述する各種の信号を伝送する。

本体２は、内視鏡装置１により後述するように撮像される映像を処理する。
モニタ３は、本体２により処理された映像を表示する。

図２は内視鏡システム１００の内部構成を示す図である。
挿入モジュール１１は、光ファイバ１１ａ、光変換素子１１ｂ、撮像ユニット１１ｃ及び信号ケーブル１１ｄを内蔵する。操作モジュール１２は、光源１２ａ、光源制御部１２ｂ、温度センサ１２ｃ及び補正部１２ｄを内蔵する。ユニバーサルコード１３は、信号ケーブル１１ｄ及び信号ケーブル１３ａを内蔵する。本体２は、画像プロセッサ２ａ、調光部２ｂ及び入力部２ｃを内蔵する。

光ファイバ１１ａは、一端が光源１２ａに接続されている。光ファイバ１１ａの他端には、光変換素子１１ｂが取り付けられている。光源１２ａは、１次光を発する。光源１２ａとしては、典型的にはレーザダイオードが使用される。しかしながら光源１２ａは、後述する照明光として撮像に適した光が得られるような１次光を発するものであれば、どのようなものであってもよい。光源１２ａは、複数の発光デバイスを含んでいてもよい。光ファイバ１１ａは、光源１２ａで発せられた１次光を光変換素子１１ｂまで伝播する。光変換素子１１ｂは、光ファイバ１１ａによって伝播された１次光を被写体へと射出するための照明光に変換する。光変換素子１１ｂは、一例として、波長変換する機能を備える。照明光は、光ファイバ１１ａの先端から被写体へと向けて出射される。光変換素子１１ｂは、１次光を励起光として蛍光を発する蛍光体を含んでもよい。光変換素子１１ｂは、１次光がレーザ光であるとき、被検体に対する侵襲性の低い照明光を得るために、１次光の広がり角を広げる光拡散機能を有していてもよい。光変換素子１１ｂは、例えば１次光がレーザ光であるとき、スペックルの発生を防ぐために、位相変換して可干渉性を軽減する機能を有していてもよい。光変換素子１１ｂは、先端硬質部に配置される。かくして、光源１２ａ、光ファイバ１１ａ及び光変換素子１１ｂにより、被写体を照明する照明光を出射する照明部としての機能が実現される。

撮像ユニット１１ｃは、被写体からの反射光により形成される映像、すなわち被写体の映像を電気信号（映像信号）に変換する。撮像ユニット１１ｃは、映像信号を信号ケーブル１１ｄへと送出する。撮像ユニット１１ｃは、例えばＣＣＤ（charge-coupled device）イメージャ又はＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）イメージャである。信号ケーブル１１ｄは、挿入モジュール１１、操作モジュール１２及びユニバーサルコード１３を介して、本体２内の画像プロセッサ２ａまで通じる。かくして映像信号は、信号ケーブル１１ｄを介して画像プロセッサ２ａへと伝送される。撮像ユニット１１ｃは、被写体を撮像して画像を得る撮像部の一例である。

画像プロセッサ２ａは、信号ケーブル１１ｄを介して撮像ユニット１１ｃから送られた映像信号を処理し、モニタ３で表示するための画像を生成する。例えば、映像信号が単板カラー画像である場合、画像プロセッサ２ａは、デモザイキング（同時化）して、各画素についてＲＧＢ３色の色信号が揃った、いわゆる三板カラー画像を生成する。また画像プロセッサ２ａは、生成したカラー画像のカラーバランス調整、ガンマ変換及び色変換等の処理を行う。さらに画像プロセッサ２ａは、モニタ３に表示するための信号形式に変換してモニタ３へ出力する。モニタ３は、画像プロセッサ２ａで生成された画像を表示する。モニタ３としては、周知の種々の表示デバイスを適宜に利用可能であるが、一例としてはカラー液晶表示デバイスが利用される。ただし、画像プロセッサ２ａ及びモニタ３はそれぞれ、モノクロ画像を処理、表示するものであってもよい。

画像プロセッサ２ａで生成される画像は、調光部２ｂへも入力される。調光部２ｂは、カラー画像上での被写体の輝度を検出する。以下、調光部２ｂが検出する輝度を検出輝度と称する。一方、調光部２ｂには、入力部２ｃが接続されている。入力部２ｃは、カラー画像上での被写体の輝度の目標値に関する情報、すなわち目標輝度情報を、操作者による操作に応じて、あるいは図示しない他の機器から入力する。入力部２ｃは、目標輝度情報を入力すると、当該目標輝度情報を調光部２ｂに与える。調光部２ｂは、検出輝度を目標輝度情報に応じた輝度に近付けるための光量制御信号を生成する。調光部２ｂは、光量制御信号を信号ケーブル１３ａへと出力する。信号ケーブル１３ａは、ユニバーサルコード１３を介して、操作モジュール１２内の光源制御部１２ｂまで通じる。かくして光量制御信号は、信号ケーブル１３ａを介して光源制御部１２ｂへと伝送される。

光源制御部１２ｂは、光量制御信号に基づいて照明光の光量を調整するべく、光源１２ａを制御する。光源制御部１２ｂは、光源１２ａを制御するに当たり、補正部１２ｄが後述するように生成する補正値を考慮する。

温度センサ１２ｃは、光源１２ａの温度を検出する。温度センサ１２ｃとしては、温度の検出値に応じた電気信号を出力できるものであれば、サーミスタ、熱電対又は温度抵抗体(RTD)等、さまざまなデバイスを任意に適用できる。温度センサ１２ｃは、例えば熱伝導率が高い金属などを介して光源１２ａに近接して設けることにより、光源１２ａの温度を高精度に検出可能とすることが望ましい。温度センサ１２ｃによる検出温度は、補正部１２ｄへと与えられる。

補正部１２ｄは、光源１２ａに印加する電流と光源１２ａの光出力との関係が雰囲気温度に応じて変化することに対応するための補正値を生成する。補正部１２ｄは、生成した補正値を光源制御部１２ｂへと与える。

次に、以上のように構成された内視鏡システム１００の動作について説明する。なお以下においては、光源１２ａとしてレーザダイオードが用いられる場合の例である。

（基本動作）
光源１２ａは、駆動電流の印加により動作し、レーザ光を１次光として発する。この１次光は、光ファイバ１１ａにより光変換素子１１ｂへと伝播される。そして、１次光が光変換素子１１ｂにより変換して得られた照明光が、挿入モジュール１１の先端から出射される。ここで、図２に示すように、挿入モジュール１１の先端に被写体が対峙した状態にあるならば、照明光により被写体が照明される。

被写体での反射光によりなる被写体の映像は、撮像ユニット１１ｃにより撮られる。そして撮像ユニット１１ｃからは、被写体の映像を表した映像信号が信号ケーブル１１ｄへと出力される。この映像信号は、信号ケーブル１１ｄを介して画像プロセッサ２ａへと送られる。この映像信号に基づき、画像プロセッサ２ａでカラー画像が生成される。このカラー画像は、モニタ３により表示される。

（光源１２ａの駆動及び調光）
光源１２ａの光出力は、駆動電流がしきい値未満であるときにはほぼゼロである。光源１２ａの光出力は、駆動電流がしきい値以上である場合には、駆動電流の大きさにほぼ比例した大きさとなる。ただし、光源１２ａは、温度特性を有し、温度に応じて閾値が変化する。このため、ある大きさの駆動電流を印加した場合であっても、光源１２ａの温度に応じて光出力に差が生じる。

そこで調光部２ｂ及び光源制御部１２ｂは、画像プロセッサ２ａが生成したカラー画像における被写体の輝度として検出輝度を得て、この検出輝度を目標値に近付けるように光源１２ａを制御する。

具体的には、調光部２ｂは、目標値に対する検出輝度の差分値を表す信号として光量制御信号を生成する。すなわち調光部２ｂは例えば、検出輝度から目標値を減算して求まる値を表す信号として光量制御信号を生成する。ただし、光量制御信号は、光源１２ａの光出力をどれだけ変化させれば良いかを表すものであればよい。したがって調光部２ｂは、目標値に対する検出輝度の比を表す信号として光量制御信号を生成してもよい。このときには調光部２ｂは例えば、検出輝度を目標値で除算して求まる値を表す信号として光量制御信号を生成する。

光源制御部１２ｂは、パルス形状の駆動電流を光源１２ａに印加する。この駆動電流の印加のためには、周知の電流出力型の駆動回路を使用することができる。そして光源制御部１２ｂは、調光部２ｂから与えられる光量制御信号に従い、パルスのオン期間の時間幅を増減することで、光源１２ａの光出力を制御する。光源制御部１２ｂは、予め定められたオン期間下限値からオン期間上限値までの範囲内の値として上記の時間幅を決定する。なお、光源制御部１２ｂは、パルスをオンする周期は、光量制御信号とは無関係に一定とする。そして光源制御部１２ｂは、1周期内においてパルスをオンする期間を、0％から100％までの値として定める。ただし、オン期間下限値は0％には限られず、0％から100％の間の任意の値に、例えば内視鏡システム１００の設計者などにより予め定められる。またオン期間上限値は100％には限られず、0％から100％の間の下限値よりも大きな任意の値に、例えば内視鏡システム１００の設計者などにより予め定められる。

なお、撮像ユニット１１ｃとして、ローリングシャッタによる露光制御を行うデバイスを用いることが想定される。この場合に光源制御部１２ｂは、撮像ユニット１１ｃの読み出しラインの全てで読み出し動作を行っていない期間、すなわち全てのラインで露光を行っている期間に点灯する様にパルス駆動をするとよい。ちなみにローリングシャッタとは、撮像ユニット１１ｃの複数のラインに関する撮像素子の１フレーム期間あるいは１フィールド期間における露光を、ライン毎に順次開始させ、露光開始から所定の露光期間が経過したライン毎に順次読み出しを行う方式である。

光源制御部１２ｂは、光出力が予め定められた出力上限値Plim以下となる範囲でパルスの振幅を設定する。パルスの振幅は、パルスがオンであるときの駆動電流の電流値に相当する。出力上限値Plimは、例えば内視鏡システム１００の設計者などが設定者となって予め定められる。設定者は、例えば光変換素子１１ｂの耐久性などを踏まえて、その大きさの光出力でも光変換素子１１ｂの正常な動作を継続できる値として、出力上限値Plimを設定する。あるいは設定者は、光変換素子１１ｂから出射される照明光の射出特性を基に出力上限値Plimを設定する。すなわち設定者は、射出される照明光が、被写体への影響が少ない範囲となる様に設定する。例えば設定者は、照明光による被写体への影響が許容できる範囲に収まる照明光の最大光度を判定し、照明光の光度がその最大光度となる１次光の光量を出力上限値Plimとする。あるいは上記設定者は、挿入モジュール１１の先端の照明光射出口に付着した異物が固着しないような光量、又は付着した異物に照明光が吸収されたことによる温度上昇が問題無い範囲となるように出力上限値Plimを設定する。出力上限値Plimは、上記のような種々の条件に基づいて定まる極限値に定められる必要はなく、当該極限値に対してマージンを設けて低めに設定されてもよい。このような動作により光源制御部１２ｂは、照明部を制御する制御部として機能する。

このように、光源１２ａの光出力の大きさは、カラー画像における被写体の輝度が目標輝度に近づくようにフィードバック制御される。なお、カラー画像における被写体の輝度には、光源１２ａの温度特性による光出力の大きさの変動が表れている。従って、上記のフィードバック制御により、光源１２ａの光出力の調整に関しては、光源１２ａの温度特性の補償が行われている。

なお、光出力が出力上限値Plimとなるときのパルス振幅は、光源１２ａの温度に応じて変化する。このため、駆動電流の上限値（以下、電流上限値と称する）が固定であると、光出力が出力上限値Plimを越えてしまい、光変換素子を劣化させてしまう恐れがある。これを防ぐために、想定される温度範囲のどの温度においても光出力が出力上限値Plimを越えないように電流上限値を十分に小さく定めると、光出力が必要以上に低くされてしまい、被写体の輝度を目標値とすることができない恐れがある。

（電流上限値の設定）
そこで光源制御部１２ｂは、予め定められた基準上限値に補正値を加えて求まる値を電流上限値とし、パルス振幅をこの電流上限値以下に定める。光源制御部１２ｂは具体的には、電流上限値の所定の割合の値、たとえば80％の値をパルス振幅とする。光源制御部１２ｂはあるいは、電流上限値と同値をパルス振幅としても良い。かくして光源制御部１２ｂは、供給上限値としての電流上限値を決定する決定部として機能する。

補正部１２ｄは、温度センサ１２ｃでの検出温度に基づいて、補正値を次のようにして生成する。
補正部１２ｄは、メモリを備える。そして補正部１２ｄは、メモリにテーブルデータを記憶する。テーブルデータは、複数の温度に対応付けて補正値をそれぞれ記述したものである。補正値は、対応付けられた温度が光源１２ａの温度である状況において設定すべき電流上限値と予め定められた基準上限値との差として、例えば内視鏡システム１００の設計者などにより予め定められる。

図３は補正値の設定の様子の一例を示す図である。
図３において、一点鎖線は光源１２ａが予め定められた基準温度Trefであるときの駆動電流と光出力との関係を示す。この一点鎖線で示される特性に従い、基準温度Trefに対する電流上限値である基準上限値はILrefと定まる。一方、実線は光源１２ａの温度が温度T1であるときの駆動電流と光出力との関係を示す。この実線で示される特性に従い、温度T1に対する設定すべき電流上限値はIL1と定まる。そして温度T1に対応する補正値は、［IL1−ILref］により求まる値C1として設定される。
かくして、上述した決定部としての光源制御部１２ｂの機能と、光源１２ａの温度を判定する判定部としての温度センサ１２ｃと、補正部１２ｄとの協働によって、光源１２ａの温度に応じて電流上限値を設定する設定部としての機能が実現される。

なお、各温度における電流上限値は実測される。あるいは電流上限値は、シミュレーションにより得てもよいし、光源１２ａとして使用するデバイスのメーカが発表している仕様値に基づいて定めてもよい。

補正部１２ｄは、テーブルデータに記述された温度の中から、温度センサ１２ｃによる検出温度に最も近い温度を選択し、この選択した温度に対応付けられた補正値をテーブルデータから読み出す。そして補正部１２ｄは、当該読み出した補正値を光源制御部１２ｂへと出力する。

なお、光源制御部１２ｂは、パルス振幅を電流下限値以上に定めるようにしてもよい。この場合の電流下限値は、光源１２ａがレーザ発光を開始する駆動電流の最低値、すなわちしきい値電流値とするか、あるいはしきい値電流値にマージンを加えた電流値とすることが想定される。光源１２ａのしきい値電流値も温度により変動するので、電流下限値も光源１２ａの温度に応じて変更することが好ましい。例えば光源制御部１２ｂは、上記のように設定した電流上限値に基づいて電流下限値を設定する。この場合に光源制御部１２ｂは、一例として、電流上限値との差又は比が予め定められた値となるように電流下限値を設定することが考えられる。光源制御部１２ｂは、基準温度Trefにおける光源１２ａの光出力特性を考慮して先に述べるように求めた電流下限値の基準値に補正部１２ｄで生成された補正値を加えて電流下限値を設定してもよい。
（効果）
内視鏡システム１００によれば、カラー画像における被検体の輝度として検出輝度を得て、この検出輝度を目標値に近付けるように光源１２ａｂを制御する。このため、現在の温度での光出力がカラー画像における被検体の輝度を目標値とするための大きさに調整されることとなり、カラー画像における被検体の輝度を目標値としておくことができる。

そして内視鏡システム１００では、光源１２ａの温度に応じて電流上限値を補正していることにより、光出力を過剰に大きしてしまう不具合は生じない。このため内視鏡システム１００は、光源１２ａの温度を調整するためにペルチェ素子などの温調素子を備える必要が無く、温調素子による電力消費も生じない。

［第２の実施形態］
図４は第２の実施形態に係る内視鏡システム１００Ａの内部構成を示すブロック図である。なお、図４において図２と同一の要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
内視鏡システム１００Ａは、内視鏡装置１Ａ、本体２及びモニタ３を備える。すなわち内視鏡システム１００Ａは、内視鏡システム１００における内視鏡装置１に代えて内視鏡装置１Ａを備える。

内視鏡装置１Ａは、挿入モジュール１１、操作モジュール１２Ａ及びユニバーサルコード１３を含む。すなわち内視鏡装置１Ａは、内視鏡装置１における操作モジュール１２に代えて操作モジュール１２Ａを備える。

操作モジュール１２Ａは、光源１２ａ、光源制御部１２ｂＡ、補正部１２ｄＡ及び電圧検出部１２ｅを内蔵する。すなわち操作モジュール１２Ａは、操作モジュール１２における光源制御部１２ｂ及び補正部１２ｄに代えて光源制御部１２ｂＡ及び補正部１２ｄＡを備えるとともに、温度センサ１２ｃを備えず、電圧検出部１２ｅを追加して備える。

光源制御部１２ｂＡは、第１の実施形態における光源制御部１２ｂと同様な機能を備える。これに加えて光源制御部１２ｂＡは、光源１２ａへと印加している駆動電流の大きさを補正部１２ｄＡに通知する機能を備える。電圧検出部１２ｅは、光源制御部１２ｂから光源１２ａへの駆動電流の印加により生じる駆動電圧を検出する。補正部１２ｄＡは、光源制御部１２ｂＡから通知される駆動電流と電圧検出部１２ｅにより検出された駆動電圧とに基づいて光源１２ａの温度を判定する。そして補正部１２ｄＡは、この判定した温度に応じた補正値を出力する。

次に、以上のように構成された内視鏡システム１００Ａの動作について説明する。なお、内視鏡システム１００Ａの動作において、内視鏡システム１００の動作と異なるのは、補正値の決定に関わる動作である。そこでここでは、補正値の決定に関わる動作に絞って説明する。

（補正値の決定）
補正部１２ｄＡは、メモリを備える。そして補正部１２ｄＡは、メモリに第１及び第２のテーブルデータを記憶する。第１のテーブルデータは、複数の温度に対応付けて補正値をそれぞれ記述したものである。つまり第１のテーブルデータは、第１の実施形態における補正部１２ｄが記憶しているテーブルデータである。第２のテーブルデータは、複数の温度に対応付けて、駆動電流と駆動電圧との組み合わせを多数記述したものである。第２のテーブルデータは、例えば内視鏡システム１００Ａの設計者などにより予め定められる。

図５は光源１２ａの駆動電流と駆動電圧との関係を示す図である。
図５は、光源１２ａに印加する駆動電流を変化させた場合の駆動電圧の変化を示している。この図に示すように、光源１２ａとしてレーザダイオードを用いる場合は、光源１２ａに印加する駆動電流の増減に伴って駆動電圧も増減するが、その変化の度合いは光源１２ａの温度に応じて変化する。一例としては図５に示すように、光源１２ａの温度が低いほど、上記の度合いは大きくなる。なお図５においては、温度Ｔ１＜温度Ｔ２＜温度Ｔ３の関係にある。
設計者などは、このような光源１２ａの特性から判明する、温度と、駆動電流及び駆動電圧の組み合わせとの対応付けを第２のテーブルデータに記述しておく。

補正部１２ｄＡは、光源制御部１２ｂＡから通知される駆動電流と、電圧検出部１２ｅで検出された駆動電圧との組み合わせに最も近い組み合わせを第２のテーブルデータに記述された組み合わせの中から選択する。そして補正部１２ｄＡは、その選択した組み合わせが対応付けられた温度として光源１２ａの温度を判定する。そして補正部１２ｄＡは、このように判定した温度を、温度センサ１２ｃでの検出温度と同様に扱い、以降は第１の実施形態において補正部１２ｄが行っているのと同様な処理により、補正値を光源制御部１２ｂＡへと出力する。

（効果）
内視鏡システム１００Ａにおいても、第１の実施形態の内視鏡システム１００により達成される効果を同様に達成できる。さらに内視鏡システム１００Ａによれば、内視鏡システム１００が備えていた温度センサ１２ｃを備える必要がない。

［第３の実施形態］
図６は第３の実施形態に係る内視鏡システム１００Ｂの内部構成を示すブロック図である。なお、図６において図２と同一の要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
内視鏡システム１００Ｂは、内視鏡装置１Ｂ、本体２及びモニタ３を備える。すなわち内視鏡システム１００Ｂは、内視鏡システム１００における内視鏡装置１に代えて内視鏡装置１Ｂを備える。

内視鏡装置１Ｂは、挿入モジュール１１、操作モジュール１２Ｂ及びユニバーサルコード１３を含む。すなわち内視鏡装置１Ｂは、内視鏡装置１における操作モジュール１２に代えて操作モジュール１２Ｂを備える。

操作モジュール１２Ｂは、光源１２ａ、光源制御部１２ｂＢ、温度センサ１２ｃ及び補正部１２ｄを内蔵する。すなわち操作モジュール１２Ｂは、操作モジュール１２における光源制御部１２ｂに代えて光源制御部１２ｂＢを備える。

光源制御部１２ｂＢは、第１の実施形態における光源制御部１２ｂと同様な機能を備える。ただし光源制御部１２ｂＢは、電流上限値を、光源１２ａの効率をも考慮して設定する機能を備える。光源制御部１２ｂＢはメモリを備える。そして光源制御部１２ｂＢは、メモリに後述する第３のテーブルデータを記憶する。

次に、以上のように構成された内視鏡システム１００Ｂの動作について説明する。なお、内視鏡システム１００Ｂの動作において、内視鏡システム１００の動作と異なるのは、電流上限値の決定に関わる動作である。そこでここでは、電流上限値の決定に関わる動作に絞って説明する。

（電流上限値の決定）
図７は駆動電流と効率との関係を示した図である。
図７に示すように、光源１２ａとしてレーザダイオードを用いる場合、光源１２ａに対する電流印加により投入した電力に対してどれだけの光出力が得られるかを示す効率は、駆動電流の大きさ及び光源１２ａの温度に応じて変化する。

そこで光源制御部１２ｂＢは、第１の実施形態における光源制御部１２ｂと同様にして電流上限値を設定し、これを第１の候補値とする。これとは別に光源制御部１２ｂＢは、温度センサ１２ｃでの検出温度に対応付けて第３のテーブルデータに記述されている電流値を第２の候補値として選択する。

ここで第３のテーブルデータは、複数の温度に対応付けて、光源１２ａがその温度であるときに効率が最大となる駆動電流の電流値を記述したものである。第３のテーブルデータは、図７に示すような光源１２ａの特性を考慮して、例えば内視鏡システム１００Ｂの設計者などにより予め定められる。
そして光源制御部１２ｂＢは、第１の候補値と第２の候補値のうちで低い方の値を電流上限値として設定する。

（効果）
内視鏡システム１００Ｂにおいても、第１の実施形態の内視鏡システム１００により達成される効果を同様に達成できる。さらに内視鏡システム１００Ｂによれば、第１の実施形態により設定される電流上限値の駆動電流を印加するよりも、上記電流上限値より低い電流値の駆動電流を印加した方が高効率で光源１２ａが発光できる場合には、その電流値までに駆動電流が制限される。この結果、内視鏡システム１００Ｂは、駆動電流を増大させ過ぎることにより効率が低下することを防止できる。

（第４の実施形態）
図８は第４の実施形態に係る内視鏡システム１００Ｃの概略的な構成を示す斜視図である。図９は内視鏡システム１００Ｃの内部構成を示す図である。なお、図８及び図９において、図１及び図２と同一の要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
内視鏡システム１００Ｃは、内視鏡装置１Ｃ、本体２Ｃ及びモニタ３を備える。すなわち内視鏡システム１００Ｃは、内視鏡システム１００における内視鏡装置１及び本体２に代えて内視鏡装置１Ｃ及び本体２Ｃを備える。

内視鏡装置１Ｃは、挿入モジュール１１及び操作モジュール１２Ｃを含む。内視鏡装置１Ｃは、内視鏡装置１における操作モジュール１２に代えて操作モジュール１２Ｃを備え、内視鏡装置１におけるユニバーサルコード１３を備えない。

操作モジュール１２Ｃは、光源１２ａ、光源制御部１２ｂ、補正部１２ｄ、無線送信機１２ｆ、無線受信機１２ｇ及び電池１２ｈを内蔵する。すなわち操作モジュール１２Ｃは、操作モジュール１２における温度センサ１２ｃを備えず、無線送信機１２ｆ、無線受信機１２ｇ及び電池１２ｈを追加して備える。ただし電池１２ｈは、別の任意の種類の電源に置き換えることができる。

本体２Ｃは、画像プロセッサ２ａ、調光部２ｂ、入力部２ｃ、無線受信機２ｄ及び無線送信機２ｅを備える。すなわち本体２Ｃは、本体２に対し、無線受信機２ｄ及び無線送信機２ｅを追加して備える。ただし、無線受信機２ｄ及び無線送信機２ｅは、本体２Ｃに着脱自在に外付けされる形態であってもよい。

信号ケーブル１１ｄの撮像ユニット１１ｃが接続されているのと反対側の端部は、本体２Ｃまでは通じておらず、操作モジュール１２Ｃにて無線送信機１２ｆに接続されている。これにより無線送信機１２ｆには、撮像ユニット１１ｃが送出する映像信号が信号ケーブル１１ｄを介して入力される。無線送信機１２ｆは、映像信号を無線送信する。無線受信機２ｄは、無線送信機１２ｆから無線送信された映像信号を受信し、画像プロセッサ２ａへと与える。無線送信機２ｅは、調光部２ｂが出力する光量制御信号を無線送信する。無線受信機１２ｇは、無線送信機２ｅから無線送信された光量制御信号を受信し、光源制御部１２ｂへと与える。かくして、内視鏡システム１００Ｃは、内視鏡装置１Ｃと本体２Ｃとの間での各種信号の伝送は、ユニバーサルコード１３を用いず、無線通信により行うようにしている。つまり内視鏡システム１００Ｃは、内視鏡装置１と本体２との間をワイヤレスとした、いわゆるワイヤレス内視鏡となっている。なお、無線通信には、電波、赤外線又は光など様々な媒質を用いる種々の方式を適宜に利用できる。なお、無線送信機１２ｆ及び無線受信機１２ｇは、あるいは無線受信機２ｄ及び無線送信機２ｅは、アンテナ等の一部の要素を共用として一体化した送受信機に置き換えてもよい。

第１の実施形態のように内視鏡装置１と本体２とがユニバーサルコード１３を用いて接続される場合、典型的には、本体２からユニバーサルコード１３を介して内視鏡装置１へと給電される。しかしながら本実施形態のようなワイヤレスタイプの場合は、電池１２ｈから内視鏡装置１内の各電気要素に給電する。電池１２ｈとしては、例えばリチウムイオン電池等の２次電池が適用できる。特に本実施形態においては電池１２ｈとして、電池１２ｈ自体の温度管理のための温度センサ１２ｉを備えるものを用いる。そして温度センサ１２ｉでの検出温度を、補正部１２ｄに通知するように構成している。

次に、以上のように構成された内視鏡システム１００Ｃの動作について説明する。なお、内視鏡システム１００Ｃの動作において、内視鏡システム１００の動作と異なるのは、補正値の決定に関わる動作である。そこでここでは、補正値の決定に関わる動作に絞って説明する。

（補正値の決定）
補正部１２ｄは、温度センサ１２ｉでの検出温度を用いて、第１の実施形態と同様に電流上限値を設定する。
つまり、補正部１２ｄは、電池１２ｈの温度を光源１２ａの温度と見做して電流上限値の設定を行う。このため、光源１２ａの温度と電池１２ｈの温度との温度差は小さいほどよい。そこで、光源１２ａと電池１２ｈとを、可能な限り近接させた状態で配置することが好ましい。さらには、光源１２ａと電池１２ｈとを、熱伝導率が高い部材を介して熱的に接続することが望ましい。

光源１２ａと電池１２ｈとの間の熱的な影響の度合いを考慮し、温度センサ１２ｉでの検出温度を補正部１２ｄにおいて補正して光源１２ａの温度を得てもよい。具体的には、電池１２ｈでの発熱により検出温度が変動する事を考慮し、電池１２ｈによる発熱の影響を差し引く処理を行っても良い。つまり電池１２ｈより出力される電力又は電流の大きさに基づいて電池１２ｈ自身での発熱量を推測し、その値を用いて温度センサ１２ｉの検出温度を調整する。

（効果）
内視鏡システム１００Ｃにおいても、第１の実施形態の内視鏡システム１００により達成される効果を同様に達成できる。さらに内視鏡システム１００Ｃによれば、内視鏡システム１００が備えていた温度センサ１２ｃを備える必要がない。

［第５の実施形態］
図１０は第５の実施形態に係る内視鏡システム１００Ｄの内部構成を示すブロック図である。なお、図１０において図２と同一の要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
内視鏡システム１００Ｄは、内視鏡装置１Ｄ、本体２及びモニタ３を備える。すなわち内視鏡システム１００Ｄは、内視鏡システム１００における内視鏡装置１に代えて内視鏡装置１Ｄを備える。

内視鏡装置１Ｄは、挿入モジュール１１、操作モジュール１２Ｄ及びユニバーサルコード１３を含む。すなわち内視鏡装置１Ｄは、内視鏡装置１における操作モジュール１２に代えて操作モジュール１２Ｄを備える。

操作モジュール１２Ｄは、光源１２ａ、光源制御部１２ｂＤ、光分岐器１２ｊ及び光量モニタ１２ｋを内蔵する。すなわち操作モジュール１２Ｄは、操作モジュール１２における光源制御部１２ｂに代えて光源制御部１２ｂＤを備えるとともに、温度センサ１２ｃ及び補正部１２ｄを備えず、光分岐器１２ｊ及び光量モニタ１２ｋを追加して備える。

光分岐器１２ｊは、光源１２ａから発せられた１次光を２つに分岐し、一方を光ファイバ１１ａへと入射させ、他方を光量モニタ１２ｋに入射させる。光分岐器１２ｊとしては、光カプラ又はハーフミラー等を用いる事ができる。光量モニタ１２ｋは、入射した一次光の光量を検出する。光量モニタ１２ｋとしては、例えばフォトダイオードを用いることができる。光量モニタ１２ｋは、光源や回路等の熱源から熱的に分離して配置することが好ましい。さらには、光量モニタ１２ｋと熱源との間に断熱材を配置し、熱的に隔離することが望ましい。光源制御部１２ｂＤは、第１の実施形態における光源制御部１２ｂと同様な機能を備える。ただし光源制御部１２ｂＤは、光量モニタ１２ｋで検出された光量に基づいて電流上限値を設定する。

次に、以上のように構成された内視鏡システム１００Ｄの動作について説明する。なお、内視鏡システム１００Ｄの動作において、内視鏡システム１００の動作と異なるのは、電流上限値の設定に関わる動作である。そこでここでは、電流上限値の設定に関わる動作に絞って説明する。

（電流上限値の設定）
内視鏡装置１Ｄは、予め定められたタイミング毎に始まる予め定められた期間を設定期間とする。そしてこの設定期間において光源制御部１２ｂＤは、電流上限値を次のようにして設定する。なお、設定期間は、被写体の撮像を行っている期間を避けた期間とすることが好ましい。しかしながら、被写体の撮像を行っている最中に設定期間を定めてもよい。設定期間を開始するタイミングは、例えば内視鏡システム１００Ｄの設計者により任意に定められてよいが、光源１２ａの温度変化に追従して電流上限値が適正に設定されるような頻度であることが好ましい。

設定期間において光源制御部１２ｂＤは、光源１２ａに対し、予め定められた電流値Idrvの駆動電流を印加する。そして光源制御部１２ｂＤは、この状態で光量モニタ１２ｋでの検出値を光量検出値Pdetとし、次の式により電流上限値Ilimを設定する。
Ilim＝（Plim−Pdet）÷η＋Idrv
ここで、Plimは光出力の上限値であり、ηは光源１２ａの特性としての微分効率（単位電流当たりの光出力増加量）である。

図１１は駆動電流と光出力との関係を示す図である。
光量検出値Pdetは、図１１に示すように、温度T1のときにはPdet1となり、温度T2のときにはPdet2となる。そしてこのような光量検出値Pdetの変化に応じて、電流上限値は、温度T1のときにはIlim1に設定され、温度T2のときにはIlim2に設定される。
つまり、光源制御部１２ｂＤは、光源１２ａに供給される電流が予め定められた大きさであるときにおいて光源１２ａの温度に応じて光量モニタ１２ｋにより検出された出力光量に生じる変化に応じて電流上限値を設定する設定部として機能する。

（効果）
内視鏡システム１００Ｄにおいても、第１の実施形態の内視鏡システム１００により達成される効果を同様に達成できる。さらに内視鏡システム１００Ｄによれば、内視鏡システム１００が必要とするテーブルデータを必要としない。

本実施形態は、次のような変形実施が可能である。

(1) 前記各実施形態においては、次のような変形実施が可能である。
(1-1) 図１０に示すように光量モニタ１２ｋを設けるか、あるいは光量モニタ１２ｋを光変換素子１１ｂから出射する照明光の光量を検出するように設けることにより光出力の光量を検出可能とする。光源制御部１２ｂ，１２ｂＡ，１２ｂＢ，１２ｂＤは、光量モニタ１２ｋで検出された光量を目標値に近付けるように光源１２ａを制御する。
(1-2) モニタ３を備えず、画像プロセッサ２ａで生成された画像を記録する画像レコーダを備える。なお、モニタ３と画像レコーダとの双方を備えてもよい。
(1-3) 撮像ユニット１１ｃが出力する映像信号を信号ケーブル１１ｄにより伝送するのに代えて、無線伝送する。この場合、撮像ユニット１１ｃから本体２，２Ｃに直接的に無線伝送してもよいし、撮像ユニット１１ｃから操作モジュール１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄへと無線伝送し、さらに本体２，２Ｃへは信号ケーブルを用いて伝送してもよい。
(1-4) 光源制御部１２ｂ，１２ｂＡ，１２ｂＢ，１２ｂＤは、駆動電流の電流値を固定として、パルスをオンする期間を調整することで光出力を調整する。この場合は、光源制御部１２ｂ，１２ｂＡ，１２ｂＢは、オン期間の上限値の基準値を、補正部１２ｄ、１２ｄＡから与えられる補正値により補正してオン期間の上限値を設定する。
(1-5) いずれか１つの実施形態における手法と、その他の少なくとも１つの実施形態の手法とで、それぞれ設定される電流上限値を候補値とし、これら候補値の中で最小の値を電流上限値として設定する。

(2) 前記第１〜第４の実施形態においては、次のような変形実施が可能である。
(2-1) 光源１２ａが複数の発光デバイスを備える場合、光源制御部１２ｂは、これら複数の発光デバイスのそれぞれについて個別に電流上限値を設定する。この場合に補正部１２ｄ，１２ｄＡには、複数の発光デバイスのそれぞれに関するテーブルデータを容易しておく。あるいは、補正部１２ｄ，１２ｄＡには、標準的な補正値を記述した１つのテーブルデータと、複数の発光デバイスのそれぞれの個体差情報とを用意しておき、補正部１２ｄ，１２ｄＡはこれらに基づいて補正値を決定してもよい。
(2-2) 温度センサ１２ｃ，１２ｉを用いるのに代えて、光源１２ａに印加された駆動電流の履歴からの推測によって光源１２ａの温度を判定しても良い。具体的には、補正部１２ｄ，１２ｄＡ又は光源制御部１２ｂＢは、駆動電流の電流値を一定の時間間隔でメモリに蓄積することにより、履歴データを生成する。そして補正部１２ｄ，１２ｄＡ又は光源制御部１２ｂＢは、当該履歴データが示す駆動電流の履歴に基づいて発熱量の変化を求め、周辺への放熱量を踏まえて光源１２ａの温度を判定する。この際、光源１２ａの雰囲気温度を検出する温度センサを備え、補正部１２ｄ，１２ｄＡ又は光源制御部１２ｂＢが判定した温度、あるいは当該温度に基づいて補正された電流上限値を、上記温度センサが検出した雰囲気温度に応じて補正しても良い。また、駆動電流が変化した場合、それによる温度の変化の過渡応答を光源１２ａおよびその付近の部材の熱容量より求め、過渡応答特性からの推測により各時点の温度を判定してもよい。
(2-3) 電流上限値の設定を、光源制御部１２ｂ，１２ｂＡ，１２ｂＢで行うのに代えて、補正部１２ｄ，１２ｄＡで行う。この場合、予め定められた基準上限値に補正値を加えて電流上限値を求める処理を補正部１２ｄ，１２ｄＡでそのまま行う。あるいは、複数の温度に基準上限値をそれぞれ対応付けて記述したテーブルデータから検出温度に対応する電流上限値を選択する処理を補正部１２ｄ，１２ｄＡで行う。

(3) 前記第１、第２、第３又は第５の実施形態においては、次のような変形実施が可能である。
光源１２ａを本体２又は別途の光源装置に備える。この場合は、光ファイバ１１ａを信号ケーブル１１ｄと同様にユニバーサルコード１３を介して本体２又は別途の光源装置まで通す。

(4) 前記第４の実施形態においては、次のような変形実施が可能である。
出力上限値を、光源１２ａでの消費電力を基に設定しても良い。その際、それ以上は許容できない発熱量を元に、その発熱量が発生する消費電力となる状態での出力光量の値を出力上限値とするとよい。又は、電池１２ｈで供給可能な電力量を基に、その電力量を光源に供給したときに得られる出力光量を出力上限値として決定してもよい。

本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示される複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。

Claims (8)

1. 供給される駆動電流の大きさに応じた光量で発光する光源を備え、当該光源が発する光を、被写体を照明する照明光として出射する照明部と、
   前記被写体を撮像して画像を得る撮像部と、
   前記照明光の明るさを目標値に近付けるように、前記光源へと供給する駆動電流の大きさを、供給上限値を越えない範囲で調整することで前記照明部を制御する制御部と、
   前記光源の温度を検出する温度センサと、
   予め定められた基準温度のときの前記光源の駆動電流及び光出力の比例関係に基づき、前記光出力の上限値までの範囲内において、前記温度センサにより検出された前記光源の温度であるときの駆動電流と前記検出された温度に相当する前記基準温度であるときの駆動電流との差から求められる補正値を算出する補正部と、前記予め定められた基準温度時の前記光源の駆動電流の上限値と前記補正部が出力する補正値とに基づいて前記供給上限値を決定する決定部とを備え、前記光源の温度に応じて前記供給上限値を設定する設定部と、
   を具備した内視鏡システム。
2. 前記制御部は、
   前記駆動電流をパルス形状に間欠的に供給することで前記光源を駆動し、
   前記光源の光量の増減をパルス幅の増減により行い、
   前記供給上限値によりパルス振幅を制限する、
   請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記照明部は、前記光源が発する光を前記照明光に変換する光変換素子をさらに備え、
   前記設定部は、前記光源の温度に応答する補正値を出力し、前記補正値を用いて、前記光変換素子が正常に動作可能である上限値以下となるように前記供給上限値を設定する、
   請求項１又は請求項２に記載の内視鏡システム。
4. 前記設定部は、前記温度センサにより検出された検出温度を前記補正値で補正し、補正された前記光源の温度に基づき、前記光源の発熱量が予め定められた上限値以下となるように前記供給上限値を設定する、請求項１又は請求項２に記載の内視鏡システム。
5. 前記設定部は、前記光源の発熱量を発生させる前記光源の消費電力が、予め定められた上限値以下となるように前記供給上限値として設定する、請求項４に記載の内視鏡システム。
6. 前記制御部は、
   前記供給上限値に基づいて供給下限値を設定し
   前記光源を発光させるべきときには前記光源に供給される駆動電流を供給下限値以上とする、
   請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の内視鏡システム。
7. 前記光源はレーザダイオードであり、
   前記温度センサは、前記レーザダイオードに関する電気特性の温度変化に基づいて前記レーザダイオードの温度を検出する、
   請求項１に記載の内視鏡システム。
8. 前記光変換素子は、前記光源が発する光の波長を変換する機能を備える、
   請求項３に記載の内視鏡システム。

Images