JPWO2013128764A1 - 医療システム - Google Patents

Abstract

画像信号の補正を精度良く行うことができる医療システムを提供する。複数の画素から光電変換後の電気信号を画像情報として出力する撮像素子２４４と、撮像素子２４４と双方向に通信可能に接続された処理装置３と、を備えた内視鏡システム１であって、撮像素子２４４は、撮像素子２４４の温度を検出する温度検出部２４４ｄと、温度検出部２４４ｄが検出した温度に関する温度情報を画像情報とともに外部へ出力する重畳部２４４ｅと、を備え、処理装置３は、重畳部２４４ｅから入力された温度情報に基づいて、撮像素子２４４を制御する処理制御部３０９と、を備える。

Description

本発明は、撮像用の複数の画素のうち読み出し対象として任意に指定された画素から光電変換後の電気信号を画像情報として出力可能である医療システムに関する。

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、たとえば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撮像装置（電子スコープ）と、撮像装置の先端に設けられて体内画像を撮像する撮像素子と、撮像素子が撮像した体内画像に所定の画像処理を行う処理装置（外部プロセッサ）と、処理装置が画像処理を行った体内画像を表示可能な表示装置とを有する。内視鏡システムを用いて体内画像を取得する際には、被検体の体腔内に挿入部を挿入した後、この挿入部の先端から体腔内の生体組織に照明光を照射し、撮像素子が体内画像を撮像する。医師等のユーザは、表示装置が表示する体内画像に基づいて被検体の臓器の観察を行う。

このような内視鏡システムとして、撮像素子の温度を検出することにより、撮像素子の温度上昇に伴う画質の劣化を防止する技術が知られている（特許文献１参照）。この技術では、撮像素子の周辺に温度センサを設け、この温度センサが検出した温度に基づいて、撮像素子が出力する画像信号を補正することによって画質の劣化を防止している。

特開２００３−０７９５６９号公報

しかしながら、上述した特許文献１では、撮像素子の周辺の温度を検出しているため、画質の劣化に直結する撮像素子自身の温度を検出することができず、画像信号の補正を精度良く行うことができなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、画像信号の補正を精度良く行うことができる医療システム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、本発明にかかる医療システムは、複数の画素から光電変換後の電気信号を画像情報として出力する撮像素子と、前記撮像素子と双方向に通信可能に接続された処理装置と、を備えた医療システムであって、前記撮像素子は、当該撮像素子の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部が検出した温度に関する温度情報を前記画像情報とともに外部へ出力する出力部と、を備え、前記処理装置は、前記出力部から入力された前記温度情報に基づいて、前記撮像素子を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる医療システムは、上記発明において、前記撮像素子は、前記電気信号に対して所定の信号処理を行う信号処理部をさらに備え、前記温度検出部は、前記信号処理部の近傍の温度を検出することを特徴とする。

また、本発明にかかる医療システムは、上記発明において、前記温度検出部は、前記複数の画素のうち遮光されている画素の出力に基づいて、当該撮像素子の温度を検出することを特徴とする。

また、本発明にかかる医療システムは、上記発明において、前記制御部は、前記温度情報に基づいて、前記撮像素子における読み出し対象の画素数を変更することを特徴とする。

また、本発明にかかる医療システムは、上記発明において、光を照射する照明部と、前記温度検出部が検出した前記温度情報に基づいて、前記照明部の駆動を制御する照明制御部と、をさらに備えたことを特徴とする。

本発明によれば、制御部が温度検出部によって検出された撮像素子の温度情報に基づいて、撮像素子を制御する。この結果、撮像素子が出力する画像信号の補正を精度良く行うことができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの概略構成を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムにおける内視鏡の撮像素子の構成を示す模式図である。 図４は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムが実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図５は、本発明の実施の形態２にかかる内視鏡システムにおける内視鏡の撮像素子の構成を示す模式図である。 図６は、本発明の実施の形態２にかかる温度検出画素を含む通常画素の一部の要部を模式的に拡大した拡大図である。

以下、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、患者等の被検体の体腔内の画像を撮像して表示する医療用の内視鏡システムを医療システムとして説明する。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。さらにまた、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの概略構成を示す図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。

図１および図２に示すように、内視鏡システム１は、被検体の体腔内に先端部を挿入することによって被検体の体内画像を撮像する撮像装置としての内視鏡２（電子スコープ）と、内視鏡２が撮像した体内画像に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡システム１全体の動作を統括的に制御する処理装置３（外部プロセッサ）と、内視鏡２の先端から出射する照明光を発生する光源装置４と、処理装置３が画像処理を施した体内画像を表示する表示装置５と、を備える。

内視鏡２は、可撓性を有する細長形状をなす挿入部２１と、挿入部２１の基端側に接続され、各種の操作信号の入力を受け付ける操作部２２と、操作部２２から挿入部２１が延びる方向と異なる方向に延び、処理装置３および光源装置４とを接続する各種ケーブルを内蔵するユニバーサルコード２３と、を備える。

挿入部２１は、後述する撮像素子を内蔵した先端部２４と、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部２５と、湾曲部２５の基端側に接続され、可撓性を有する長尺状の可撓管部２６と、を有する。

先端部２４は、グラスファイバ等を用いて構成されて光源装置４が発光した光の導光路をなすライトガイド２４１と、ライトガイド２４１の先端に設けられた照明レンズ２４２と、集光用の光学系２４３と、光学系２４３の結像位置に設けられ、光学系２４３が集光した光を受光して電気信号に光電変換して所定の信号処理を施す撮像素子２４４と、を有する。

光学系２４３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。

撮像素子２４４は、光学系２４３からの光を光電変換して電気信号を出力するセンサ部２４４ａと、センサ部２４４ａが出力した電気信号に対してノイズ除去やＡ／Ｄ変換を行うアナログフロントエンド２４４ｂ（以下、「ＡＦＥ部２４４ｂ」という）と、センサ部２４４ａの駆動タイミングおよびＡＦＥ部２４４ｂにおける各種信号処理のパルスを発生するタイミングジェネレータ２４４ｃと、撮像素子２４４内の温度を検出する温度検出部２４４ｄと、ＡＦＥ部２４４ｂが出力したデジタル信号（画像信号）と温度検出部２４４ｄから入力された温度情報を重畳してＰ／Ｓ変換部２４４ｆへ送信する重畳部２４４ｅと、重畳部２４４ｅが出力した画像信号をパラレル／シリアル変換して外部に送信するＰ／Ｓ変換部２４４ｆと、撮像素子２４４の各種の情報を記録する記録部２４４ｈと、撮像素子２４４の動作を制御する撮像制御部２４４ｉと、を有する。撮像素子２４４は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサである。

センサ部２４４ａは、光量に応じた電荷を蓄積するフォトダイオードおよびフォトダイオードが蓄積した電荷を増幅する増幅器をそれぞれ有する複数の画素が２次元マトリックス状に配設された受光部２４４ｊと、受光部２４４ｊの複数の画素のうち読み出し対象として任意に設定された画素が生成した電気信号を画像情報として読み出す読み出し部２４４ｋと、を有する。

ＡＦＥ部２４４ｂは、電気信号（アナログ）に含まれるノイズ成分を低減するノイズ低減部２４４ｌと、電気信号の増幅率（ゲイン）を調整して一定の出力レベルを維持するＡＧＣ（Auto Gain Control）部２４４ｍと、ＡＧＣ部２４４ｍを介して出力された画像情報（画像信号）としての電気信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部２４４ｎと、を有する。ノイズ低減部２４４ｌは、たとえば相関二重サンプリング（Correlated Double Sampling）法を用いてノイズの低減を行う。

ここで、撮像素子２４４の詳細な構成について説明する。図３は、撮像素子２４４の構成を示す模式図である。

図３に示す撮像素子２４４のセンサ部２４４ａは、上述したように、光学系２４３からの光を光電変換して電気信号を画像情報として出力し、光量に応じた電荷を蓄積するフォトダイオードおよびフォトダイオードが蓄積した電荷を増幅する増幅器をそれぞれ有する複数の画素Ｐが２次元マトリックス状に配設された受光部２４４ｊと、受光部２４４ｊの複数の画素Ｐのうち読み出し対象として任意に設定された画素Ｐが生成した電気信号を画像情報として読み出す読み出し部２４４ｋとしての垂直走査回路ＶＣ（行選択回路）および水平走査回路ＨＣ（列選択回路）と、を有する。垂直走査回路ＶＣおよび水平走査回路ＨＣは、各画素Ｐとそれぞれ接続され、画素を選択するための回路である。また、水平走査回路ＨＣは、各画素Ｐからの電気信号を外部に出力する。また、受光部２４４ｊは、画素情報として出力する有効画素領域Ｒ１と、膜等によって常時遮光され、暗時の出力を検出するためのオプティカルブラック領域Ｒ２（以下、「ＯＢ領域Ｒ２」という）と、を有する。ＯＢ領域Ｒ２は、撮像制御部２４４ｉがＯＢ領域Ｒ２から出力される画素Ｐ_Bの出力レベルを監視することで、ノイズレベルが所定値を超えたか否かを検出するために用いられる。

タイミングジェネレータ２４４ｃは、入力端子Ｔ１から入力される基準クロックに基づいて、撮像素子２４４の駆動タイミングを発生する。

温度検出部２４４ｄは、発熱の比較的に大きいＡＦＥ部２４４ｂの近傍に配置される。具体的には、温度検出部２４４ｄは、ＡＦＥ部２４４ｂのＡ／Ｄ変換部２４４ｎの近傍に配置される。温度検出部２４４ｄは、ＰＮジャンクションの順方向電圧を監視し、これを量子化することによって撮像素子２４４の温度を検出する。温度検出部２４４ｄは、検出した温度に関する温度情報をＡ／Ｄ変換を行って重畳部２４４ｅに出力する。

重畳部２４４ｅは、ＡＦＥ部２４４ｂが出力したデジタル信号（画像信号）に温度検出部２４４ｄから入力されたデジタルの温度情報（電気信号）を重畳した重畳信号をＰ／Ｓ変換部２４４ｆに出力する。なお、本実施の形態１では、重畳部２４４ｅが出力部として機能する。

Ｐ／Ｓ変換部２４４ｆは、重畳部２４４ｅが出力した画像信号をパラレル／シリアル変換し、出力端子Ｔ３を介して外部に送信する。

撮像制御部２４４ｉは、入力端子Ｔ２から入力される設定データ（制御信号）に基づいて、撮像素子２４４の各種動作を制御する。

図１および図２に戻り、内視鏡２の構成の説明を続ける。
操作部２２は、湾曲部２５を上下方向および左右方向に湾曲させる湾曲ノブ２２１と、体腔内に生体鉗子、レーザメスおよび検査プローブ等の処置具を挿入する処置具挿入部２２２と、処理装置３、光源装置４に加えて、送気手段、送水手段、送ガス手段等の周辺機器の操作指示信号を入力する操作入力部である複数のスイッチ２２３と、を有する。処置具挿入部２２２から挿入される処置具は、先端部２４の処置具チャンネル（図示せず）を経由して開口部（図示せず）から表出する。

ユニバーサルコード２３は、ライトガイド２４１と、１または複数のケーブルをまとめた集合ケーブル２４８と、を少なくとも内蔵している。ユニバーサルコード２３は、光源装置４に着脱自在なコネタク部２７を有する。コネタク部２７は、コイル状のコイルケーブル２７ａが延設し、コイルケーブル２７ａの延出端に処理装置３と着脱自在なコネタク部２８を有する。

つぎに、処理装置３の構成について説明する。処理装置３は、分離部３００と、Ｓ／Ｐ変換部３０１と、画像処理部３０２と、明るさ検出部３０３と、調光部３０４と、読出アドレス設定部３０５と、駆動信号生成部３０６と、入力部３０７と、記録部３０８と、処理制御部３０９と、基準クロック生成部３１０と、を備える。

分離部３００は、撮像素子２４４から入力された画像信号に温度情報が重畳された重畳信号を、画像信号と温度情報とに分離し、画像信号をＳ／Ｐ変換部３０１に出力する一方、温度情報を処理制御部３０９に出力する。

Ｓ／Ｐ変換部３０１は、分離部３００から入力された画像信号（電気信号）をシリアル／パラレル変換して画像処理部３０２に出力する。

画像処理部３０２は、Ｓ／Ｐ変換部３０１から入力された画像信号をもとに、表示装置５が表示する体内画像を生成する。画像処理部３０２は、同時化部３０２ａと、ホワイトバランス（ＷＢ）調整部３０２ｂと、ゲイン調整部３０２ｃと、γ補正部３０２ｄと、Ｄ／Ａ変換部３０２ｅと、フォーマット変更部３０２ｆと、サンプル用メモリ３０２ｇと、静止画像用メモリ３０２ｈと、を有する。

同時化部３０２ａは、画素情報として入力された画像情報を、画素ごとに設けられた３つのメモリ（図示せず）に入力し、読み出し部２４４ｋが読み出した受光部２４４ｊの画素のアドレスに対応させて、各メモリの値を順次更新しながら保持するとともに、これら３つのメモリの画像情報をＲＧＢ画像情報として同時化する。同時化部３０２ａは、同時化したＲＧＢ画像情報をホワイトバランス調整部３０２ｂへ順次出力するとともに、一部のＲＧＢ画像情報を、明るさ検出などの画像解析用としてサンプル用メモリ３０２ｇへ出力する。

ホワイトバランス調整部３０２ｂは、ＲＧＢ画像情報のホワイトバランスを自動的に調整する。具体的には、ホワイトバランス調整部３０２ｂは、ＲＧＢ画像情報に含まれる色温度に基づいて、ＲＧＢ画像情報のホワイトバランスを自動的に調整する。

ゲイン調整部３０２ｃは、ＲＧＢ画像情報のゲイン調整を行う。ゲイン調整部３０２ｃは、ゲイン調整を行ったＲＧＢ信号をγ補正部３０２ｄへ出力するとともに、一部のＲＧＢ信号を、静止画像表示用、拡大画像表示用または強調画像表示用として静止画像用メモリ３０２ｈへ出力する。

γ補正部３０２ｄは、表示装置５に対応させてＲＧＢ画像情報の階調補正（γ補正）を行う。

Ｄ／Ａ変換部３０２ｅは、γ補正部３０２ｄが出力した階調補正後のＲＧＢ画像情報をアナログ信号に変換する。

フォーマット変更部３０２ｆは、アナログ信号に変換された画像情報をハイビジョン方式等の動画用のファイルフォーマットに変更して表示装置５に出力する。

明るさ検出部３０３は、サンプル用メモリ３０２ｇが保持するＲＧＢ画像情報から、各画素に対応する明るさレベルを検出し、検出した明るさレベルを内部に設けられたメモリに記録するとともに処理制御部３０９へ出力する。また、明るさ検出部３０３は、検出した明るさレベルをもとにゲイン調整値および光照射量を算出し、ゲイン調整値をゲイン調整部３０２ｃへ出力する一方、光照射量を調光部３０４へ出力する。

調光部３０４は、処理制御部３０９の制御のもと、明るさ検出部３０３が算出した光照射量をもとに光源装置４が発生する光の種別、光量、発光タイミング等を設定し、この設定した条件を含む光源同期信号を光源装置４へ送信する。

読出アドレス設定部３０５は、センサ部２４４ａの受光面における読み出し対象の画素および読み出し順序を設定する機能を有する。すなわち、読出アドレス設定部３０５は、ＡＦＥ部２４４ｂが読出すセンサ部２４４ａの画素のアドレスを設定する機能を有する。また、読出アドレス設定部３０５は、設定した読み出し対象の画素のアドレス情報を同時化部３０２ａへ出力する。

駆動信号生成部３０６は、撮像素子２４４を駆動するための駆動用のタイミング信号を生成し、集合ケーブル２４８に含まれる所定の信号線を介してタイミングジェネレータ２４４ｃへ送信する。このタイミング信号は、読み出し対象の画素のアドレス情報を含む。

入力部３０７は、内視鏡システム１の動作を指示する動作指示信号等の各種信号の入力を受け付ける。

記録部３０８は、フラッシュメモリやＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の半導体メモリを用いて実現される。記録部３０８は、内視鏡システム１を動作させるための各種プログラム、および内視鏡システム１の動作に必要な各種パラメータ等を含むデータを記録する。また、記録部３０８は、処理装置３の識別情報を記録する識別情報記録部３０８ａを有する。ここで、識別情報には、処理装置３の固有情報（ＩＤ）、年式、処理制御部３０９のスペック情報、伝送方式および伝送レート等が含まれる。

処理制御部３０９は、ＣＰＵ等を用いて構成され、撮像素子２４４および光源装置４を含む各構成部の駆動制御、および各構成部に対する情報の入出力制御などを行う。処理制御部３０９は、撮像制御のための設定データを、集合ケーブル２４８に含まれる所定の信号線を介して撮像制御部２４４ｉへ送信する。処理制御部３０９は、内視鏡２から入力された温度検出部２４４ｄが検出した撮像素子２４４の温度情報に基づいて、撮像素子２４４を制御する。

基準クロック生成部３１０は、内視鏡システム１の各構成部の動作の基準となる基準クロック信号を生成し、内視鏡システム１の各構成部に対して生成した基準クロック信号を供給する。

つぎに、光源装置４の構成について説明する。光源装置４は、光源４１と、光源ドライバ４２と、回転フィルタ４３と、駆動部４４と、駆動ドライバ４５と、光源制御部４６と、を備える。

光源４１は、白色ＬＥＤを用いて構成され、光源制御部４６の制御のもと、白色光を発生する。光源ドライバ４２は、光源４１に対して光源制御部４６の制御のもとで電流を供給することにより、光源４１に白色光を発生させる。光源４１が発生した光は、回転フィルタ４３および集光レンズ（図示せず）およびライトガイド２４１を経由して先端部２４の先端から照射される。なお、光源４１は、キセノンランプ等を用いて構成してもよい。

回転フィルタ４３は、光源４１が発した白色光の光路上に配置され、回転することにより、光源４１が発する白色光を所定の波長帯域を有する光のみを透過させる。具体的には、回転フィルタ４３は、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）それぞれの波長帯域を有する光を透過させる赤色フィルタ４３１、緑色フィルタ４３２および青色フィルタ４３３を有する。回転フィルタ４３は、回転することにより、赤、緑および青の波長帯域（例えば、赤：６００ｎｍ〜７００ｎｍ、緑：５００ｎｍ〜６００ｎｍ、青：４００ｎｍ〜５００ｎｍ）を有する光を順次透過させる。これにより、光源４１が発する白色光は、狭帯域化した赤色光、緑色光および青色光いずれかの光を内視鏡２に順次出射することができる。

駆動部４４は、ステッピングモータやＤＣモータ等を用いて構成され、回転フィルタ４３を回転動作させる。駆動ドライバ４５は、光源制御部４６の制御のもと、駆動部４４に所定の電流を供給する。

光源制御部４６は、調光部３０４から送信された光源同期信号にしたがって光源４１に供給する電流量を制御する。また、光源制御部４６は、処理制御部３０９の制御のもと、駆動ドライバ４５を介して駆動部４４を駆動することにより、回転フィルタ４３を回転させる。

表示装置５は、映像ケーブルを介して処理装置３が生成した体内画像を処理装置３から受信して表示する機能を有する。表示装置５は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）を用いて構成される。

以上の構成を有する内視鏡システム１が実行する処理について説明する。図４は、内視鏡システム１が実行する処理の概要を示すフローチャートである。

図４に示すように、まず、処理制御部３０９は、撮像素子２４４から温度情報を取得する（ステップＳ１０１）。具体的には、処理制御部３０９は、撮像制御部２４４ｉを介して温度検出部２４４ｄに撮像素子２４４内の温度情報を出力させる。

続いて、処理制御部３０９は、取得した撮像素子２４４の温度と撮像素子２４４が駆動可能な温度上限とを比較し（ステップＳ１０２）、撮像素子２４４の温度が上限温度未満でない場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、光源装置４が出射する出射光量を下げる制御を行う（ステップＳ１０４）。具体的には、処理制御部３０９は、光源制御部４６を介して光源ドライバ４２が光源４１に供給する電流を下げることによって、光源装置４が出射する出射光量を下げる制御を行う。

続いて、処理制御部３０９は、ゲイン調整部３０２ｃを介して撮像素子２４４から入力された画像信号のゲインを上げる制御を行う（ステップＳ１０５）。これにより、光源装置４が出射する出射光量が下がっても、撮像素子２４４が生成した画像信号のゲインを上げることにより、体内画像が暗くなることを防止することができる。この際、処理制御部３０９は、画像信号に対してノイズリダクション処理を画像処理部３０２に実行させることにより、体内画像の画質の劣化を軽減させてもよい。

その後、処理制御部３０９は、内視鏡２による被検体の検査が終了したか否かを判断する（ステップＳ１０６）。内視鏡２による被検体の検査が終了したと処理制御部３０９が判断した場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、内視鏡システム１は、本処理を終了する。これに対して、内視鏡２による被検体の検査が終了していないと処理制御部３０９が判断した場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、内視鏡システム１は、ステップＳ１０１へ戻る。

ステップＳ１０３において、撮像素子２４４の温度が上限温度未満である場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）について説明する。この場合、処理制御部３０９は、内視鏡システム１が低温モードに設定されているか否かを判断する（ステップＳ１０７）。ここで、低温モードとは、先端部２４の温度が所定の温度を超えないように光源装置４が出射する出射光量を制限する検査モードである。内視鏡システム１が低温モードに設定されていると処理制御部３０９が判断した場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、内視鏡システム１は、ステップＳ１０８へ移行する。これに対して、内視鏡システム１が低温モードに設定されていないと処理制御部３０９が判断した場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、内視鏡システム１は、ステップＳ１０６へ移行する。

ステップＳ１０８において、処理制御部３０９は、光源装置４が出射する出射光量を上げる制御を行う。具体的には、処理制御部３０９は、光源制御部４６を介して光源ドライバ４２が光源４１に供給する電流を上げることによって、光源装置４が出射する出射光量を上げる制御を行う。

続いて、処理制御部３０９は、ゲイン調整部３０２ｃを介して撮像素子２４４から入力された画像信号のゲインを下げる制御を行う（ステップＳ１０９）。これにより、撮像素子２４４が生成した画像信号のゲインを上げても、光源装置４が出射する出射光量が上がっているため、体内画像の明るさを維持したまま、画質（Ｓ／Ｎ）が低下することを防止することができる。その後、内視鏡システム１は、ステップＳ１０６へ移行する。

以上説明した本発明の実施の形態１によれば、処理制御部３０９が温度検出部２４４ｄによって検出された撮像素子２４４の温度情報に基づいて、撮像素子２４４を制御する。この結果、撮像素子２４４が出力する画像信号の補正を精度良く行うことができる。

さらに、本発明の実施の形態１によれば、撮像素子２４４に温度検出部２４４ｄを設けているので、撮像素子２４４自身をより小型化にすることができる。この結果、内視鏡２の先端部２４の細径化を行うことができる。

さらにまた、本発明の実施の形態１によれば、撮像素子２４４内に温度検出部２４４ｄを設け、温度上昇が画質劣化に直結する撮像素子２４４自身の温度を直接的に検出することができるので、精度良く温度制御を行うことができる。

また、本実施の形態１では、処理制御部３０９が温度検出部２４４ｄによって検出された撮像素子２４４の温度情報に基づいて、光源装置４が出射する出射光量を調整していたが、たとえば読み出し部２４４ｋが受光部２４４ｊから読み出す画素Ｐの画素数を変更することによって、撮像素子２４４の温度上昇を防止してもよい。

また、本実施の形態１では、処理制御部３０９が温度検出部２４４ｄによって検出された撮像素子２４４の温度情報に基づいて、撮像素子２４４のフレームレートを変更することによって、撮像素子２４４の温度上昇を防止してもよい。

また、本実施の形態１では、処理制御部３０９が温度検出部２４４ｄによって検出された撮像素子２４４の温度情報に基づいて、撮像素子２４４が出力する画像信号のデータ量を削減していたが、撮像制御部２４４ｉが画像信号のデータ量を削減してもよい。この場合、撮像制御部２４４ｉは、１データ（１フレーム）のビット数の削減またはデータの読み出しの低速化を行う。１データのビット数の削減を行う場合（ビットレートを落とす場合）、撮像制御部２４４ｉは、センサ部２４４ａ、ノイズ低減部２４４ｌ、ＡＧＣ部２４４ｍ、Ａ／Ｄ変換部２４４ｎ、重畳部２４４ｅおよびＰ／Ｓ変換部２４４ｆのいずれかが出力する１データのビット数を削減させる。また、データの読み出しの低速化を行う場合（フレームレートを落とす場合）、撮像制御部２４４ｉは、タイミングジェネレータ２４４ｃのタイミングを遅くする制御を行うことにより、センサ部２４４ａ、ノイズ低減部２４４ｌ、ＡＧＣ部２４４ｍ、Ａ／Ｄ変換部２４４ｎ、重畳部２４４ｅおよびＰ／Ｓ変換部２４４ｆのいずれかが出力するデータのフレームレートを落とすことで、データの読み出しの低速化を行う。

また、本実施の形態１では、処理制御部３０９が温度検出部２４４ｄによって検出された撮像素子２４４の温度情報に基づいて、撮像素子２４４を制御していたが、たとえば内視鏡２のコネタク部２７内に配置されたＦＰＧＡ（図示せず）が温度検出部２４４ｄによって検出された撮像素子２４４の温度情報に基づいて、撮像素子２４４を制御してもよい。もちろん、操作部２２内に設けられたＦＰＧＡ（図示せず）によって撮像素子２４４を制御してもよい。

また、本実施の形態１では、先端部２４にヒータを設け、処理制御部３０９が温度検出部２４４ｄによって検出された撮像素子２４４の温度情報に基づいて、ヒータの駆動を制御してもよい。

また、本実施の形態１では、撮像制御部２４４ｉが温度検出部２４４ｄによって検出された撮像素子２４４の温度情報に基づいて、ＡＧＣ部２４４ｍのゲインを調整してもよい。

また、本実施の形態１では、先端部２４にＬＥＤ等の発光部を設け、撮像制御部２４４ｉが温度検出部２４４ｄによって検出された撮像素子２４４の温度情報に基づいて、発光部の駆動を制御してもよい。

また、本実施の形態１では、画像信号に温度情報を重畳していたが、たとえば設定データ（制御信号）に温度情報を重畳して処理装置３に出力してもよい。

また、本実施の形態１では、処理制御部３０９が温度検出部２４４ｄから取得した温度情報に基づいて、光源装置４が出射する出射光量を制御していたが、たとえば温度検出部２４４ｄから取得した温度が閾値を超えている場合、表示装置５に警告を表示させてもよい。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２にかかる内視鏡システムは、上述した実施の形態にかかる内視鏡システムにおける内視鏡の撮像素子の構成のみ異なる。このため、以下においては、本実施の形態２にかかる内視鏡システムにおける内視鏡の撮像素子の構成について説明する。なお、上述した実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付して説明する。

図５は、本実施の形態２にかかる内視鏡システムにおける内視鏡の撮像素子の構成を示す模式図である。図５に示す撮像素子１００は、センサ部１０１と、ＡＦＥ部２４４ｂと、タイミングジェネレータ２４４ｃと、Ｐ／Ｓ変換部２４４ｆと、撮像制御部２４４ｉと、を備える。

センサ部１０１は、光学系２４３からの光を光電変換して電気信号を画像情報として出力し、光量に応じた電荷を蓄積するフォトダイオードおよびフォトダイオードが蓄積した電荷を増幅する増幅器をそれぞれ有する複数の画素Ｐが２次元マトリックス状に配設された受光部１０１ａと、受光部１０１ａの複数の画素Ｐのうち読み出し対象として任意に設定された画素Ｐが生成した電気信号を画像情報として読み出す読み出し部２４４ｋとしての垂直走査回路ＶＣ（行選択回路）および水平走査回路ＨＣ（列選択回路）と、を有する。また、受光部１０１ａは、画素情報として出力する有効画素領域Ｒ１と、膜等によって常時遮光され、暗時の出力を検出するためのＯＢ領域Ｒ２と、を有する。さらに、センサ部１０１は、撮像素子１００内の温度を検出する温度検出部としての温度検出回路１０２を有する。

温度検出回路１０２は、発熱の比較的に大きいＡＦＥ部２４４ｂの近傍の受光部１０１ａ内に設けられる。温度検出回路１０２は、ＯＢ領域Ｒ２内の遮光されている画素Ｐ_Bによって実現される。たとえば、温度検出回路１０２は、画素Ｐ_Bの順方向電圧を監視し、これを量子化することにより、撮像素子１００の温度を検出する。

ここで、温度検出回路１０２について説明する。図６は、温度検出回路１０２を含む通常画素Ｐの一部の要部を模式的に拡大した拡大図である。

図６に示す通常画素Ｐは、画素内回路ＰＡとこの単位画素が含まれる水平ラインが読み出し対象のライン（行）として選択される場合に、オン制御される行選択Ｔｒを含む。画素内回路ＰＡは、フォトダイオード（ＰＤ）の他、フォトダイオードから転送される信号電荷を電圧レベルに変換するコンデンサ（ＦＤ）と、オン期間においてフォトダイオードに対し、蓄電されている信号電荷をコンデンサに転送する転送トランジスタ（Ｔ−ＴＲ）と、コンデンサに蓄積された信号電荷を放出してリセットするリセットトランジスタ（ＲＳ−ＴＲ）と、行選択Ｔｒがオン状態のときにコンデンサに転送された信号電荷を電圧レベルの変化として増幅して所定の信号線に出力する出力トランジスタ（ＳＦ−ＴＲ）と、を備える。通常画素Ｐは、リセットパルスφＲＳＰがハイレベルになる（立ち上がる）と、リセットトランジスタがオン制御され、コンデンサがリセットされる。その後、通常画素Ｐは、フォトダイオードに対して入射光量に応じた信号電荷が順次蓄電される。続いて、通常画素Ｐは、転送トランジスタがオン制御されると（電荷転送パルスφＴＲが立ち上がると）、フォトダイオードからコンデンサへの信号電荷の転送が開始される。これにより、通常の画素Ｐの信号電荷は、電圧としてＡＦＥ部２４４ｂに伝わる。

温度検出画素ＰＣ内に構成される温度検出回路１０２は、温度で変化するＰＮジャンクションの順方向電圧を監視し測定することで、撮像素子１００内の温度を検出する。ＰＮ接合部は、画素内のフォトダイオード構造を修正して構成しても良いし、フォトダイオード以外の拡散層を修正して構成してもよい。温度検出画素ＰＣにおいて温度検出回路１０２からの温度情報信号は、行選択線に接続された行選択Ｔｒをオン制御することで、他の通常画素Ｐにおける画素内回路ＰＡからの画像信号と同時に垂直信号線に読み出され、ＡＦＥ部２４４ｂに出力される。

以上説明した本発明の実施の形態２によれば、温度検出画素ＰＣ内の温度検出回路１０２が撮像素子１００におけるセンサ部１０１の受光部１０１ａのＯＢ領域Ｒ２の画素Ｐ_Bによって構成されるので、上述した温度検出部および温度検出部が検出した温度情報を重畳する重畳部（重畳回路）を別途設けなくても、撮像素子１００の温度を処理装置３に出力することができる。これにより、撮像素子１００のチップ面積をより小さくすることができる。

また、本実施の形態２によれば、画像信号（映像信号）と同じＡＤＣを使用し、量子化を行うため、より精度のよい温度情報を得ることが可能となる。

なお、本実施の形態２では、温度検出回路１０２がＯＢ領域Ｒ２の一箇所に設けられていたが、複数設けてもよい。この場合、温度検出回路１０２は、ＯＢ領域Ｒ２の領域であって、ＡＦＥ部２４４ｂの近傍に複数設けてもよい。さらに、ＯＢ領域Ｒ２の四隅にそれぞれ温度検出回路１０２を設けてもよい。

１ 内視鏡システム
２ 内視鏡
３ 処理装置
４ 光源装置
５ 表示装置
１００，２４４ 撮像素子
１０１，２４４ａ センサ部
１０１ａ，２４４ｊ 受光部
１０２ 温度検出回路
２４４ｂ ＡＦＥ部
２４４ｃ タイミングジェネレータ
２４４ｄ 温度検出部
２４４ｅ 重畳部
２４４ｆ Ｐ／Ｓ変換部
２４４ｈ 記録部
２４４ｉ 撮像制御部
２４４ｋ 読み出し部
３０９ 処理制御部
Ｐ 通常画素
ＰＡ 画素内回路
ＰＣ 温度検出画素

Claims (5)

1. 複数の画素から光電変換後の電気信号を画像情報として出力する撮像素子と、前記撮像素子と双方向に通信可能に接続された処理装置と、を備えた医療システムであって、
   前記撮像素子は、
   当該撮像素子の温度を検出する温度検出部と、
   前記温度検出部が検出した温度に関する温度情報を前記画像情報とともに外部へ出力する出力部と、
   を備え、
   前記処理装置は、
   前記出力部から入力された前記温度情報に基づいて、前記撮像素子を制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする医療システム。
2. 前記撮像素子は、前記電気信号に対して所定の信号処理を行う信号処理部をさらに備え、
   前記温度検出部は、前記信号処理部の近傍の温度を検出することを特徴とする請求項１に記載の医療システム。
3. 前記温度検出部は、前記複数の画素のうち遮光されている画素の出力に基づいて、当該撮像素子の温度を検出することを特徴とする請求項１に記載の医療システム。
4. 前記制御部は、前記温度情報に基づいて、前記撮像素子における読み出し対象の画素数を変更することを特徴とする請求項１に記載の医療システム。
5. 光を照射する照明部と、
   前記温度検出部が検出した前記温度情報に基づいて、前記照明部の駆動を制御する照明制御部と、
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の医療システム。

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