WO2017122626A1 - 内視鏡装置 - Google Patents

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WO2017122626A1
WO2017122626A1 PCT/JP2017/000451 JP2017000451W WO2017122626A1 WO 2017122626 A1 WO2017122626 A1 WO 2017122626A1 JP 2017000451 W JP2017000451 W JP 2017000451W WO 2017122626 A1 WO2017122626 A1 WO 2017122626A1
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WO
WIPO (PCT)
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signal
endoscope apparatus
output level
output
optical
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/000451
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
光伸 大野
Original Assignee
オリンパス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by オリンパス株式会社 filed Critical オリンパス株式会社
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B23/00Telescopes, e.g. binoculars; Periscopes; Instruments for viewing the inside of hollow bodies; Viewfinders; Optical aiming or sighting devices
    • G02B23/24Instruments or systems for viewing the inside of hollow bodies, e.g. fibrescopes

Definitions

  • the present invention relates to an endoscope apparatus that is used by inserting an insertion portion into a test object.
  • an endoscope apparatus that inserts a long and thin insertion portion into a test object and images the test object with an imaging element provided in a distal end portion positioned at the distal end of the insertion section is practical. It has become.
  • a CCD (Charge Coupled Device) image sensor is mounted as an image sensor, and an image signal in a test object imaged by the CCD image sensor is provided in an insertion portion. It is transmitted to the main body by a signal cable.
  • the image signal output from the CCD image sensor is an analog image signal. For this reason, in the conventional endoscope apparatus, the analog image signal output from the CCD image sensor is transmitted to the main body as the analog signal.
  • the length of the electric signal cable provided in the insertion portion for transmitting the analog image signal is as follows. It will be very long. In a general endoscope apparatus, since the total length of the insertion portion reaches several meters, the length of the electric signal cable also reaches several meters. Various noises enter this long electric signal cable. For this reason, the analog image signal transmitted by the electric signal cable is affected by various noises that have entered the electric signal cable. That is, in the conventional endoscope apparatus, when the transmission distance of the analog image signal by the electric signal cable becomes long, the image deteriorates due to the influence of noise that has entered the electric signal cable.
  • CMOS Complementary Metal-Oxide Semiconductor
  • a signal of a captured image in a test object can be transmitted to the main body as a digital signal having high noise resistance.
  • a parallel digital image signal is often converted into a serial digital image signal and transmitted.
  • the ratio that the image signal in the object imaged by the CMOS image sensor cannot be accurately transmitted to the main body increases, and the image displayed on the endoscope apparatus deteriorates more.
  • the influence of various noises entering the electric signal cable is affected. I will receive it.
  • attenuation (deterioration) of the signal to be transmitted can also be suppressed.
  • the length is limited.
  • increasing the thickness of the electric signal cable in the endoscope apparatus also means increasing the diameter of the insertion portion, so it cannot be said that it is a practical method in view of the ease of handling the insertion portion. .
  • an electrical signal of an image in a test object imaged by a CMOS image sensor is converted into an optical signal and transmitted to the main body by an optical signal cable provided in the insertion portion.
  • Mirror device technology has been proposed.
  • the optical signal cable can perform transmission over a longer distance than the electric signal cable.
  • transmission of an optical signal through an optical signal cable can satisfy the requirements of, for example, EMC (Electro-Magnetic Compatibility), and can increase the transmission speed of an optical signal. It is also possible to make a high-resolution image of the subject in the object photographed by the apparatus.
  • a vertical cavity surface emitting laser which is a surface emitting semiconductor laser generally used in the transmission of optical signals, has a large variation due to the temperature of the emitted laser light.
  • VCSEL vertical cavity surface emitting laser
  • a test code is periodically transmitted as an optical signal, and the presence or absence of a transmission error is detected by comparing the transmitted test code with a reference code.
  • the drive current of the light emitting element of the vertical cavity surface emitting laser that converts an electrical signal of an image into an optical signal is changed (controlled). is doing.
  • a command for changing the driving current of the light emitting element is sent to the receiver provided at the tip portion via an I2C (Inter-Integrated Circuit) cable. It is transmitted as a serial signal.
  • I2C Inter-Integrated Circuit
  • transmission of signals by I2C is an effective transmission method for reducing the diameter of the insertion portion because various commands and control signals can be transmitted by two signal cables.
  • the drive current of the light emitting element is controlled based on the result of the detected transmission error.
  • the drive current of the light emitting element is feedback-controlled.
  • image deterioration such as image disturbance occurs as an influence due to the fact that the electrical signal of the image in the test object is not accurately transmitted.
  • the present invention has been made based on the above-described problem, and in an endoscope apparatus that is used by inserting an insertion portion into a test object, a light-emitting element that converts an electrical signal of a captured image into an optical signal.
  • An object of the present invention is to provide an endoscope apparatus that can easily control driving.
  • an endoscope apparatus converts a pixel signal, which is an electrical signal corresponding to an image of a subject photographed by an image sensor, into an optical signal, which is inserted into a test object, Regardless of whether the optical signal having a constant optical output is emitted, the optical signal transmission path for transmitting the optical signal, the flexible part for guiding the optical fiber into the test object, and the optical signal.
  • a main body having an image processing unit that receives the optical signal transmitted through the transmission path, converts the optical signal into the pixel signal that is an electrical signal, and performs image processing on the converted pixel signal.
  • the distal end emits the optical signal having an optical output corresponding to an output level of a drive signal to transmit the optical signal.
  • a light emitting element that emits light to the path, a driver circuit that outputs the drive signal that is an electrical signal representing the pixel signal, and an output level of the drive signal are determined based on temperature information that represents the temperature of the tip portion
  • An output level control circuit for controlling to an output level, wherein the optical signal transmitted by the optical signal transmission path is received by a light receiving element, and the pixel signal is an electrical signal corresponding to the received optical output May be converted to
  • the output level of the drive signal is represented by the temperature information so that the optical output of the optical signal is constant.
  • the temperature may be determined to be higher as the temperature of the tip increases from the reference temperature and lower as the temperature of the tip represented by the temperature information decreases from the reference temperature.
  • the output level of the drive signal includes the temperature of the tip portion represented by the temperature information, the output level of the drive signal, May be determined on the basis of table information associated with.
  • the output level of the drive signal is corrected based on information on individual differences of the light emitting elements.
  • the value may be determined.
  • the output level control circuit determines the output level of the drive signal.
  • the output level control circuit may control the output level of the drive signal to the determined output level.
  • the tip portion is the temperature information obtained by measuring the temperature of the tip portion.
  • the temperature information is output to the main body through a temperature sensor signal line provided in the flexible part, and the output level of the drive signal is determined by the image processing part, Information on the determined output level of the drive signal is transmitted to the output level control circuit by serial communication via a serial signal transmission path provided in the soft part, and the output level control circuit transmits the drive signal transmitted to the output level control circuit.
  • the output level of the drive signal may be controlled to the output level represented by the output level information.
  • the distal end emits the optical signal having an optical output corresponding to an output level of a drive signal to transmit the optical signal.
  • a light emitting element that emits light to the path
  • a driver circuit that outputs the drive signal, which is an electric signal representing the pixel signal
  • an output level control circuit that controls the output level of the drive signal to a determined output level.
  • the optical signal transmitted by the optical signal transmission path is received by a light receiving element, converted into the pixel signal that is an electrical signal corresponding to the received optical output, and in response to the optical output
  • the intensity of the electrical signal is represented
  • the output level of the drive signal is determined by the image processing unit, and the determined information on the output level of the drive signal is the serial signal included in the flexible unit. Transmitted to the output level control circuit by serial communication via a transmission line, and the output level control circuit controls the output level of the drive signal to the output level represented by the output level information of the transmitted drive signal. May be.
  • the output level of the drive signal is a current value of the drive signal. May be.
  • the imaging element may include the output level control circuit.
  • the imaging element may further include at least the driver circuit.
  • the flexible part and the main body part are connected, and the flexible part
  • the optical signal transmitted by the optical signal transmission path provided in the optical signal transmission path may be further provided with a connector section that causes the light receiving element to receive the optical signal.
  • the light receiving element may be disposed in the main body.
  • the light receiving element may be disposed in the connector portion.
  • an endoscope apparatus that uses an insertion portion inserted into a test object, it is possible to easily control driving of a light emitting element that converts an electrical signal of a captured image into an optical signal.
  • An endoscope apparatus can be provided.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscope apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the endoscope apparatus 1 includes an elongated insertion portion 2 and a main body portion 3.
  • the insertion portion 2 includes a distal end portion 4 provided with an image sensor and a flexible portion 5 that is a cord that guides the distal end portion 4 into a test object.
  • a pixel signal obtained by photographing with an imaging element provided in the distal end portion 4 is transmitted to the main body portion 3 through the flexible portion 5.
  • the movement and direction of the distal end portion 4 when it is guided by the flexible portion 5 and inserted into the test object, and further, the subject is photographed by the image sensor provided in the distal end portion 4.
  • the operation is operated from the main body part 3 through the flexible part 5.
  • an image (image) generated by processing the pixel signal transmitted from the distal end portion 4 in the main body portion 3 is displayed.
  • the video (image) generated by the main body unit 3 is recorded.
  • the insertion section 2 is wound around a drum section (not shown) attached to the main body section 3 and stored in the endoscope apparatus 1, for example.
  • the distal end portion 4 includes an image sensor 41 as an imaging element, a crystal oscillator 42, a VCSEL driver circuit 43, a VCSEL light emitting element 44, and a temperature sensor 45.
  • the flexible part 5 includes a power signal line 51, an I2C serial signal transmission line 52, an optical signal transmission line 53, and a temperature sensor signal line 54.
  • the main unit 3 includes a battery 31, a power output unit 32, a multimedia processor 33, a stack recovery circuit 34, a light receiving element 35, a transimpedance amplifier (TIA) circuit 36, and a limiting amplifier circuit 37.
  • the multimedia processor 33 may also be referred to as a System on Chip (SoC).
  • SoC System on Chip
  • each component provided in the endoscope apparatus 1 will be described in detail.
  • each component provided in the tip portion 4 will be described in detail.
  • the crystal oscillator 42 oscillates an operation clock signal having a predetermined frequency required when the image sensor 41 operates, and supplies the oscillated operation clock signal to the image sensor 41.
  • the crystal oscillator 42 does not need to oscillate an operation clock signal synchronized with the clock signal when the main body unit 3 operates and supply it to the image sensor 41. That is, in the endoscope apparatus 1, for example, it is not necessary for the crystal oscillator 42 to oscillate an operation clock signal synchronized with a synchronization signal output from the main body 3. For this reason, the endoscope apparatus 1 is configured such that a high-frequency operation clock signal is not transmitted from the main body portion 3 to the distal end portion 4. Therefore, in the endoscope apparatus 1, it is not necessary to provide the flexible part 5 with the waveform shaping circuit and the thick coaxial transmission line for preventing the waveform of the operation clock signal provided in the conventional endoscope apparatus from being deteriorated. Can be miniaturized.
  • the image sensor 41 is a CMOS image sensor that operates based on a clock signal oscillated by the crystal oscillator 42.
  • the image sensor 41 includes a pixel array unit (not shown) that outputs a pixel signal corresponding to the image of the subject in the captured object, a power input unit 411, a clock input unit 412, and an I2C (Inter-Integrated Circuit).
  • the power input unit 411 converts the power supplied from the main body unit 3 through the power signal line 51 provided in the flexible unit 5 into a voltage required by each component in the image sensor 41, and converts each of the converted power. Is supplied to each component.
  • the clock input unit 412 converts the operation clock signal input from the crystal oscillator 42 into a frequency required by each component in the image sensor 41, and supplies each converted clock signal to each component. .
  • the I2C communication unit 413 performs serial communication (hereinafter referred to as “I2C serial communication”) with the main body unit 3 via the I2C serial signal transmission path 52 provided in the flexible unit 5.
  • the I2C serial communication is performed by a transmission path (I2C serial signal transmission path 52) composed of two signal lines.
  • the IC2 communication unit 413 outputs the function activation and operation settings of the image sensor 41 input from the main body unit 3 by I2C serial communication to the corresponding components.
  • various settings related to shooting such as an electronic shutter, an exposure time, a shooting interval (so-called frame rate) when the pixel array unit (not shown) captures a subject from the main body unit 3 (
  • shooting mode setting is transmitted by I2C serial communication.
  • the IC2 communication unit 413 receives the shooting mode setting transmitted from the main body unit 3 via the I2C serial signal transmission path 52, the IC2 communication unit 413 outputs the received shooting mode setting information to a pixel array unit (not shown).
  • a pixel array unit (not shown) performs shooting according to the shooting mode setting information output from the I2C communication unit 413, and outputs each pixel signal obtained by shooting.
  • the I2C communication unit 413 receives, from the main body unit 3, each pixel signal obtained by photographing such as a command or setting when the VCSEL output level control circuit 416 controls the driving of the VCSEL driver circuit 43. 3, various control information (hereinafter referred to as “transmission control information”) is transmitted by I2C serial communication.
  • transmission control information various control information (hereinafter referred to as “transmission control information”) is transmitted by I2C serial communication.
  • transmission control information is transmitted by I2C serial communication.
  • the IC2 communication unit 413 When receiving the transmission control information transmitted from the main body unit 3 via the I2C serial signal transmission path 52, the IC2 communication unit 413 outputs the received transmission control information to the VCSEL output level control circuit 416. Accordingly, the VCSEL output level control circuit 416 outputs a level control signal corresponding to the transmission control information output from the I2C communication unit 413.
  • the communication method of the I2C serial communication in the I2C communication unit 413 is the same as the serial communication using the existing I2C bus, and thus detailed description is omitted.
  • the SLVS-EC output unit 414 performs serial communication using SLVS-EC (hereinafter, referred to as “SLVS-EC serial communication”) from a pixel signal (for example, a RAW signal) captured and output by a pixel array unit (not shown). Convert to a serial signal of the format.
  • the SLVS-EC output unit 414 outputs the converted serial signal to the VCSEL driver circuit 43.
  • the image sensor 41 is a CMOS image sensor that outputs a pixel signal corresponding to an image of a subject in the captured object by SLVS-EC serial communication.
  • SLVS-EC serial communication is also performed by two signal lines. In FIG. 1, two serial signals (hereinafter referred to as “SLVS-EC serial signal”) of SLVS-EC serial communication output from the image sensor 41 are respectively converted into SLVS-EC serial signal D + and SLVS-EC serial signal D. -Is shown.
  • the pixel signal that the SLVS-EC output unit 414 transmits (sends) to the main body unit 3 by SLVS-EC serial communication is a digital signal.
  • the pixel signal photographed and output by the pixel array unit (not shown) is converted into a parallel digital signal by an analog / digital conversion (A / D conversion) circuit (not shown) and then output to the SLVS-EC output unit 414.
  • a / D conversion analog / digital conversion
  • the SLVS-EC output unit 414 converts the input pixel signal, which is a parallel digital signal, into a serial digital signal in the SLVS-EC serial communication format, and outputs the serial digital signal to the VCSEL driver circuit 43.
  • the SLVS-EC output unit 414 uses the SLVS-EC serial communication format of the SLVS-EC serial communication for the pixel signal captured and output by the pixel array unit (not shown). The description will be made assuming that the signals (SLVS-EC serial signal D + and SLVS-EC serial signal D-) are converted and output to the VCSEL driver circuit 43.
  • the synchronization signal generation unit 415 is based on the clock signal supplied from the clock input unit 412, and represents a synchronization signal (a horizontal synchronization signal or a vertical synchronization signal) that represents a timing at which a pixel signal captured by a pixel array unit (not shown) is output. Signal).
  • the synchronization signal generator 415 outputs the generated synchronization signals to a pixel array unit (not shown). Thereby, a pixel array unit (not shown) outputs each pixel signal obtained by photographing to the SLVS-EC output unit 414 at a timing synchronized with each input synchronization signal.
  • each synchronization signal output from the synchronization signal generation unit 415 is superimposed on the SLVS-EC serial signal of the SLVS-EC serial communication and transmitted to the main body unit 3. Therefore, the synchronization signal generation unit 415 also outputs the generated synchronization signals to the SLVS-EC output unit 414.
  • the SLVS-EC output unit 414 is output from the synchronization signal generation unit 415 when converting the pixel signal output from the pixel array unit (not shown) into each of the SLVS-EC serial signals in the SLVS-EC serial communication format. The respective synchronization signals are superimposed.
  • the SLVS-EC output unit 414 converts each of the SLVS-EC serial signals embedded with the respective synchronization signals output from the synchronization signal generation unit 415 as a clock signal embedded in the SLVS-EC serial communication. Output to.
  • the configuration of the SLVS-EC serial signal output from the SLVS-EC output unit 414, that is, the communication method of the SLVS-EC serial communication is the same as that of the serial communication using the existing SLVS-EC. Is omitted.
  • the VCSEL output level control circuit 416 determines the output level of the drive signal (hereinafter referred to as “drive signal”) of the VCSEL light emitting element 44 output from the VCSEL driver circuit 43 based on the transmission control information output from the I2C communication unit 413. A level control signal for controlling is generated.
  • the VCSEL output level control circuit 416 outputs the generated level control signal to the VCSEL driver circuit 43. For example, when the VCSEL driver circuit 43 is configured to change the current value of the drive signal, the VCSEL output level control circuit 416 outputs a level control signal representing the current value of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 to the VCSEL driver circuit. Output to 43.
  • the VCSEL output level control circuit 416 outputs a level control signal representing the voltage value of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 to the VCSEL. Output to the driver circuit 43.
  • the VCSEL driver circuit 43 is configured to change the current value of the drive signal.
  • the external sync input unit 417 is an input unit to which an external sync signal (horizontal sync signal or vertical sync signal) is input.
  • an external sync signal horizontal sync signal or vertical sync signal
  • each synchronization signal is input to the external synchronization input unit 417 from the outside
  • each of the input external synchronization signals (hereinafter referred to as “external synchronization signal”) is output to a pixel array unit (not shown).
  • a pixel array unit (not shown) outputs each pixel signal obtained by photographing to the SLVS-EC output unit 414 at a timing synchronized with each input external synchronization signal.
  • the image sensor 41 is a CMOS image sensor that operates in synchronization with the input external synchronization signal.
  • the external synchronization signal is transmitted from the main body 3 via, for example, an external synchronization signal line (not shown) provided in the soft part 5.
  • the external synchronization input unit 417 outputs the input external synchronization signal to the SLVS-EC output unit 414 as well.
  • the SLVS-EC output unit 414 outputs the pixel signal output from the pixel array unit (not shown) from the external synchronization input unit 417 when converting the pixel signal into the SLVS-EC serial signal in the SLVS-EC serial communication format.
  • Each external synchronization signal thus made is superimposed.
  • the SLVS-EC output unit 414 outputs each of the SLVS-EC serial signals in which each external synchronization signal is embedded to the VCSEL driver circuit 43.
  • the configuration of the endoscope apparatus 1 shown in FIG. 1 shows a configuration in which the image sensor 41 is a CMOS image sensor that operates in synchronization with the synchronization signal generated by the synchronization signal generation unit 415. Therefore, the endoscope apparatus 1 has a configuration in which the main body unit 3 operates in synchronization with the synchronization signal generated by the synchronization signal generation unit 415.
  • the image sensor 41 can also operate in synchronization with the external synchronization signal.
  • the image sensor 41 has a configuration that operates in synchronization with the synchronization signal generated by the synchronization signal generation unit 415, as shown in FIG.
  • the synchronization signal generation unit together with the SLVS-EC serial signal output from the SLVS-EC output unit 414 provided in the image sensor 41, that is, the pixel signal output from the pixel array unit (not shown), the synchronization signal generation unit The synchronization signal generated by 415 is converted into an optical signal and transmitted (transmitted) to the main unit 3.
  • each of the synchronization signals generated by the synchronization signal generation unit 415 included in the image sensor 41 is separately transmitted to the main body unit 3, so that the flexible unit 5 corresponds to each synchronization signal. Even if the signal line is not provided, photographing in the image sensor 41 and processing in the main body 3 can operate in synchronization.
  • the VCSEL driver circuit 43 generates drive signals representing the SLVS-EC serial signals (SLVS-EC serial signal D + and SLVS-EC serial signal D-) output from the SLVS-EC output unit 414, and generates the generated drive The signal is output to the VCSEL light emitting element 44.
  • the VCSEL driver circuit 43 generates a drive signal having an output level (current value) corresponding to the level control signal output from the VCSEL output level control circuit 416 provided in the image sensor 41 and outputs the drive signal to the VCSEL light emitting element 44. To do.
  • the VCSEL light emitting element 44 is driven by a drive signal that is an electric signal output from the VCSEL driver circuit 43, and is an electro-optical conversion unit that converts the electric signal into an optical signal. More specifically, the VCSEL light emitting element 44 is a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) that emits laser light having an optical output corresponding to the output level (current value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43. It is a light emitting element. The VCSEL light emitting element 44 emits the emitted laser light to the optical signal transmission path 53.
  • VCSEL vertical cavity surface emitting laser
  • the configuration of the VCSEL driver circuit 43 and the VCSEL light emitting element 44 enables SLVS-EC serial communication in the form of SLVS-EC serial communication in which a synchronization signal (horizontal synchronization signal or vertical synchronization signal) is superimposed on a pixel signal.
  • a synchronization signal horizontal synchronization signal or vertical synchronization signal
  • Each of the signals is converted into an optical signal and transmitted (transmitted) to the main body 3.
  • the main body 3 synchronizes with each synchronization signal superimposed on the pixel signal, that is, at the timing of the horizontal synchronization signal or the vertical synchronization signal at which the image sensor 41 outputs the pixel signal. In synchronization, various processes are performed on each pixel signal.
  • the temperature sensor 45 is a sensor such as a thermistor element that measures the temperature of the tip portion 4.
  • the temperature sensor 45 measures the temperature of the VCSEL light emitting element 44.
  • the temperature sensor 45 outputs temperature information indicating the measured temperature of the distal end portion 4 to the main body portion 3 via the temperature sensor signal line 54.
  • the temperature sensor 45 outputs a voltage value signal (analog signal) corresponding to the measured temperature of the tip portion 4 to the main body portion 3 as temperature information.
  • the temperature sensor 45 has a characteristic that the optical output of the laser light emitted from the VCSEL light emitting element 44 varies with a change in temperature. Therefore, even when the temperature of the tip 4 changes, the VCSEL light emitting element 44 is constant. It is provided for the purpose of performing control in advance so as to emit a laser beam having a light output of. For example, even when a drive signal of the same output level (current value) is output from the VCSEL driver circuit 43 to the VCSEL light emitting element 44, the laser light emitted from the VCSEL light emitting element 44 as the tip 4 rises in temperature. The light output is reduced.
  • the transmission (transmission) of the optical signal to the main body 3 through the optical signal transmission path 53 is not normally performed. That is, there is a possibility that a bit error or a transmission error (hereinafter referred to as “transmission error” without being distinguished from a bit error and a transmission error) in transmission of an optical signal. Therefore, in the endoscope apparatus 1, a change in the temperature of the distal end portion 4, in particular, a temperature rise of the distal end portion 4 is monitored in real time by the temperature sensor 45, and transmitted to the main body portion 3 via the optical signal transmission path 53. The possibility that an optical signal transmission error will occur will be detected in advance.
  • the temperature sensor 45 always outputs temperature information indicating the measured temperature of the distal end portion 4 to the main body portion 3.
  • the temperature information output from the temperature sensor 45 indicates that the temperature of the distal end portion 4 is high, that is, the light output of the laser light emitted from the VCSEL light emitting element 44 is reduced and transmitted.
  • the laser that emits light from the VCSEL light emitting element 44 is controlled by increasing the output level (current value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43. Avoid reducing the light output of light.
  • the optical output of the laser beam which the VCSEL light emitting element 44 light-emits rises.
  • the temperature information output from the temperature sensor 45 indicates that the temperature of the distal end portion 4 is low, that is, the light output of the laser light emitted from the VCSEL light emitting element 44 is increased and transmitted.
  • the laser that emits light from the VCSEL light emitting element 44 by controlling the output level (current value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 to be low. Do not raise the light output of light more than necessary.
  • the battery 31 is a rechargeable battery such as a lithium ion secondary battery that supplies power for driving each component provided in the main body 3 and each component provided in the distal end portion 4. is there.
  • the power output unit 32 supplies the electric power output from the battery 31 to each component provided in the distal end part 4 via the power signal line 51 provided in the flexible part 5.
  • FIG. 1 shows a state in which the power output unit 32 supplies power via the power signal line 51 to the power input unit 411 provided in the image sensor 41 in the distal end portion 4.
  • the multimedia processor 33 is a control unit that performs overall control in the endoscope apparatus 1.
  • the multimedia processor 33 has a function of the image sensor 41 provided in the distal end portion 4 instructed by a user of the endoscope apparatus 1 operating a dedicated operation device such as an operation unit (not shown) or a remote control terminal.
  • Various settings relating to activation and photographing operations that is, photographing mode settings in the endoscope apparatus 1 are transmitted to the I2C communication unit 413 provided in the image sensor 41 in the distal end portion 4 by I2C serial communication, and the endoscope The imaging of the subject in the test object in the apparatus 1 is controlled.
  • each pixel transmitted to the main body 3 through the optical signal transmission path 53 is captured by a pixel array unit (not shown) provided in the image sensor 41 in the distal end 4. It is also an image processing unit that performs various predetermined image processing on a signal (for example, a RAW signal) and generates an image of a subject in the captured object.
  • the multimedia processor 33 performs recording image processing on each pixel signal transmitted (transmitted) from the image sensor 41 to generate a recording image (still image or moving image). A recording image is recorded in the recording unit 39.
  • the multimedia processor 33 performs display image processing on each pixel signal transmitted (transmitted) from the image sensor 41 to generate a display image (a still image or a moving image), The generated display image is output to the display unit 40 and displayed.
  • the multimedia processor 33 also performs image processing for reading a recording image (still image or moving image) recorded in the recording unit 39 and outputting the image to the display unit 40 for display.
  • the multimedia processor 33 detects the temperature at the tip 4 based on the temperature information of the tip 4 detected by the temperature sensor 45 provided at the tip 4 and output to the main body 3 via the temperature sensor signal line 54. It is also an output level control unit that controls the output level (current value) of the drive signal output by the VCSEL driver circuit 43 to the output level required for the VCSEL light emitting element 44 provided to emit an optical signal without transmission errors. As described above, the optical output of the laser light emitted from the VCSEL light emitting element 44 has a characteristic that varies with changes in temperature. In the endoscope apparatus 1 which is an industrial endoscope apparatus, the distal end portion 4 is used at an environmental temperature of about ⁇ 30 ° C. to + 100 ° C., for example.
  • the multimedia processor 33 can perform stable light transmission so that the VCSEL light-emitting element 44 emits laser light with a light output exceeding a certain level even when the temperature of the tip 4 changes.
  • the output level of the VCSEL driver circuit 43 is controlled.
  • the multimedia processor 33 controls the output level (current value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 to a high value so that the VCSEL light emitting element 44 emits laser light with a constant light output.
  • the multimedia processor 33 controls the output level (current value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 to a low value so that the VCSEL light emitting element 44 emits laser light with a constant light output.
  • the multimedia processor 33 uses, for example, normal temperature (25 ° C.) as a reference temperature, and the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 as described above in response to the rise or fall of the temperature of the tip 4 from the reference temperature. Control the output level.
  • the output level of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 in the multimedia processor 33 is controlled according to the temperature characteristics when the VCSEL light emitting element 44 emits laser light.
  • a lookup table in which the temperature and the output level (current value) of the drive signal are associated is used.
  • a method of determining the output level (current value) and controlling to the determined output level (current value) can be considered.
  • the temperature and the output level (current value) of the drive signal at predetermined intervals are prepared in advance according to the temperature characteristics of the VCSEL light emitting element 44.
  • the output level (current value) needs to be corrected because the temperature characteristics differ for each VCSEL light emitting element 44 due to individual differences of the VCSEL light emitting elements 44.
  • the multimedia processor 33 can determine the output level (current value) of the VCSEL driver circuit 43 appropriate for the VCSEL light emitting element 44 provided at the distal end portion 4.
  • the method of correcting the output level (current value) of the VCSEL driver circuit 43 in the multimedia processor 33 is not limited to the method of preparing a lookup table including a correction value as described above. Absent.
  • the multimedia processor 33 acquires information on individual differences associated with the VCSEL light emitting elements 44 provided in the tip portion 4 and is based on a lookup table in which basic output levels (current values) are associated. The calculation may be performed to correct the output level (current value) of the VCSEL driver circuit 43 determined in accordance with the acquired individual difference information.
  • the multimedia processor 33 transmits information on the output level (current value) of the drive signal output from the determined VCSEL driver circuit 43 to the I2C communication unit 413 by I2C serial communication via the I2C serial signal transmission path 52. More specifically, the multimedia processor 33 transmits transmission control information for causing the VCSEL driver circuit 43 to output a drive signal of the determined output level (current value) to the I2C communication unit 413. Accordingly, the I2C communication unit 413 outputs the transmission control information transmitted from the main body unit 3 via the I2C serial signal transmission path 52 to the VCSEL output level control circuit 416, and the VCSEL output level control circuit 416 includes the I2C communication unit.
  • a level control signal for outputting a drive signal having an output level (current value) corresponding to the transmission control information output from 413 is output to the VCSEL driver circuit 43.
  • the VCSEL driver circuit 43 outputs an output level corresponding to the level control signal output from the VCSEL output level control circuit 416, that is, a drive signal having an output level determined by the multimedia processor 33 to the VCSEL light emitting element 44.
  • the VCSEL light emitting element 44 can transmit (send) an optical signal free from a transmission error corresponding to the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 to the main body 3 via the optical signal transmission path 53. .
  • the recording unit 39 records the data of the subject image in the object imaged by the endoscope apparatus 1.
  • the recording unit 39 is shown as a component built in the main body unit 3, but the recording unit 39 is, for example, an SD memory card (SD Memory Card) or a compact flash (registered trademark) (CompactFlash ( (Registered trademark): CF) or the like may be a recording medium configured to be detachable from the main body 3.
  • SD Memory Card Secure Digital Memory Card
  • CompactFlash CompactFlash (Registered trademark): CF) or the like
  • the display unit 40 displays an image of the subject in the object imaged by the endoscope apparatus 1.
  • the display unit 40 is configured by a display device such as a liquid crystal display (LCD).
  • LCD liquid crystal display
  • FIG. 1 the display unit 40 is shown as a component mounted on the main body unit 3, but the display unit 40 is detachable from an external display device connected to the main body unit 3, that is, the main body unit 3.
  • a display device having a simple structure may be used.
  • the stack recovery circuit 34 is connected to an end of the I2C serial signal transmission path 52 on the main body 3 side, and I2C serial communication between the I2C communication unit 413 provided in the image sensor 41 in the front end 4 and the multimedia processor 33. Relay.
  • the stack recovery circuit 34 is a stack bus recovery (stack bus recovery) circuit for monitoring the state of the I2C serial communication so that the I2C serial communication is normally performed.
  • the stack recovery circuit 34 is often used in the I2C serial signal transmission path 52 provided in the flexible portion 5 of the elongated insertion portion 2 when the endoscope apparatus 1 is used in a poor environment such as a factory with a lot of electromagnetic noise.
  • the stack recovery circuit 34 determines whether or not the I2C serial communication is stopped by monitoring the state of the I2C serial communication. When the I2C serial communication is determined to be stopped, the stack recovery circuit 34 stops the I2C serial communication. Process to restore (restart).
  • the stack recovery circuit 34 determines that the I2C serial communication is stopped. If it is determined that the I2C serial communication is stopped, the stack recovery circuit 34 temporarily shuts off the I2C serial communication transmission path, that is, the I2C serial signal transmission path 52, and automatically generates a predetermined number of communications. By adding the clock signal to the I2C serial signal transmission path 52, the I2C serial communication between the I2C communication unit 413 and the multimedia processor 33 provided in the stopped image sensor 41 is restored (restarted).
  • the stack recovery circuit 34 operates a communication clock signal (a so-called clock signal SCL generally used as a reference in I2C serial communication) in a serial signal of the I2C serial communication format to restore (restart) the I2C serial communication. .
  • a communication clock signal a so-called clock signal SCL generally used as a reference in I2C serial communication
  • the diameter of the insertion portion 2 can be reduced because it is performed by two signal lines, but the noise resistance of the I2C serial communication having the characteristic of being weak against external noise can be reduced by stack recovery.
  • the diameter of the insertion part 2 can be improved.
  • each signal line of the transmission path of I2C serial communication is shielded double, or the signal line itself is thickened so that Since it was necessary to lower the impedance, it was not easy to reduce the diameter of the transmission path of the I2C serial communication.
  • the endoscope apparatus 1 by providing the stack recovery circuit 34, measures such as a double shield and a thick signal line that are necessary in the conventional endoscope apparatus are reduced, and I2C. Coexistence of reducing the diameter of the serial signal transmission line 52 and improving noise resistance of I2C serial communication was easily realized.
  • the stack recovery circuit 34 is a signal component of each serial signal (hereinafter referred to as “I2C serial signal”) of I2C serial communication that is attenuated in the I2C serial signal transmission path 52 such as an I2C driver circuit.
  • I2C serial signal a signal component of each serial signal (hereinafter referred to as “I2C serial signal”) of I2C serial communication that is attenuated in the I2C serial signal transmission path 52 such as an I2C driver circuit.
  • a function of an amplifier circuit for amplifying the signal is provided.
  • the configuration and functions of the stack recovery circuit 34 are the same as those of the existing stack bus recovery (stack bus recovery) circuit, and thus detailed description thereof is omitted.
  • the stack recovery circuit 34 is shown as a component that is mounted on the main body 3 and connected to the multimedia processor 33, but the stack recovery circuit 34 is a function mounted on the multimedia processor 33, That is, the component provided in the multimedia processor 33 may be sufficient. Further, the stack recovery circuit 34 may be configured to switch whether or not to enable the function of amplifying the signal component of the I2C serial signal according to the length of the I2C serial signal transmission path 52. That is, the stack recovery circuit 34 may be configured to enable the function of amplifying the signal component of each I2C serial signal only when the length of the I2C serial signal transmission path 52 is long.
  • the stack recovery circuit 34 does not have a function of amplifying the signal component of each I2C serial signal and the length of the I2C serial signal transmission path 52 is long, the stack recovery circuit 34 of this configuration It is good also as the endoscope apparatus 1 of the structure which equips the main-body part 3 with an I2C driver circuit.
  • the light receiving element 35 is disposed at the end of the optical signal transmission path 53 on the main body 3 side, and receives the optical signal transmitted from the VCSEL light emitting element 44 in the distal end portion 4 through the optical signal transmission path 53.
  • a photoelectric conversion unit such as a photodiode that outputs an electrical signal obtained by photoelectrically converting a received optical signal.
  • the light receiving element 35 outputs an electric signal having a current value corresponding to the received optical signal to the transimpedance amplifier circuit 36.
  • the transimpedance amplifier circuit 36 is a current-voltage conversion circuit that converts an electric signal having a current value output from the light receiving element 35 into an electric signal having a voltage value and outputs the electric signal.
  • the transimpedance amplifier circuit 36 outputs the converted electric signal of the voltage value to the limiting amplifier circuit 37. More specifically, the transimpedance amplifier circuit 36 represents the two serial signals in the SLVS-EC serial signal represented by the electrical signal of the current value output from the light receiving element 35, that is, the optical signal received by the light receiving element 35.
  • Each of the SLVS-EC serial signal D + and the SLVS-EC serial signal D ⁇ is output to the limiting amplifier circuit 37.
  • the electrical signal having a current value corresponding to the optical signal output from the light receiving element 35 has a low signal level (current value) as a whole. Therefore, in the endoscope apparatus 1, the light receiving element 35 and the transimpedance amplifier circuit are used. It is desirable that the length of the signal line of the electrical signal between the light receiving element 35 and the transimpedance amplifier circuit 36 be as short as possible.
  • the limiting amplifier circuit 37 is an amplifier circuit that amplifies each of the SLVS-EC serial signals (SLVS-EC serial signal D + and SLVS-EC serial signal D ⁇ ) output from the transimpedance amplifier circuit 36.
  • the limiting amplifier circuit 37 amplifies the signal level of the SLVS-EC serial signal output from the transimpedance amplifier circuit 36 to a level required when the multimedia processor 33 performs image processing. Then, the limiting amplifier circuit 37 outputs the SLVS-EC serial signal whose signal level is amplified to the multimedia processor 33.
  • the AD converter 38 outputs the temperature information of the tip portion 4 output from the temperature sensor 45 provided in the tip portion 4 via the temperature sensor signal line 54 (voltage corresponding to the current temperature of the tip portion 4 measured by the temperature sensor 45). It is an AD conversion circuit that performs analog / digital conversion (A / D conversion) on a value analog signal). The AD converter 38 outputs a digital signal representing the temperature information of the distal end portion 4 to the multimedia processor 33.
  • the multimedia processor 33 grasps the current temperature of the tip portion 4 based on the temperature information (digital signal) of the tip portion 4 input from the AD converter 38, and based on the grasped current temperature, the VCSEL driver
  • the output level (current value) of the drive signal output from the circuit 43 is controlled. That is, the multimedia processor 33 is necessary for emitting a laser beam having a light output that does not cause a transmission error to the VCSEL light emitting element 44 when transmitting (transmitting) each pixel signal obtained by photographing to the main body 3.
  • the output level (current value) of the VCSEL driver circuit 43 is determined.
  • the multimedia processor 33 uses the I2C serial communication via the I2C serial signal transmission path 52 to output information on the output level (current value) of the drive signal output from the determined VCSEL driver circuit 43. 4 to send.
  • the power signal line 51 is composed of a single wire (power cable). With this single-wire power cable configuration, the power signal line 51 supplies the power output from the power output unit 32 provided in the main body 3 to the power input unit 411 provided in the image sensor 41 in the distal end 4.
  • the I2C serial signal transmission path 52 is composed of a pair of twisted pair cables in which two single wires corresponding to each of the I2C serial signals are combined. With this single-wire twisted pair cable configuration, the I2C serial signal transmission path 52 is an I2C serial connection between the multimedia processor 33 provided in the main unit 3 and the I2C communication unit 413 provided in the image sensor 41 in the tip 4. Realize communication.
  • the I2C serial signal transmission path 52 is configured to connect each of the two single wires to a shielded wire (coaxial wire) in order to prevent the entry of external noise to the single wire corresponding to each I2C serial signal, that is, to improve noise resistance. ).
  • a single wire that can reduce the diameter of the I2C serial signal transmission path 52 is used.
  • And can be used as a signal line corresponding to each I2C serial signal.
  • the optical signal transmission path 53 is composed of an optical signal cable such as an optical fiber. With the configuration of this optical signal cable, the optical signal transmission path 53 realizes optical transmission of the laser light emitted from the VCSEL light emitting element 44 in the distal end portion 4 to the light receiving element 35 provided in the main body 3. That is, the optical signal transmission path 53 is output from the SLVS-EC output unit 414 provided in the image sensor 41 in the distal end portion 4, and is converted into an optical signal by the VCSEL driver circuit 43 and the VCSEL light emitting element 44. Transmission (transmission) of the signal to the main body 3 is realized.
  • the optical signal transmission path 53 is configured as an optical fiber because the SLVS-EC serial signal represents a pixel signal with a high bit rate of, for example, 1 to 2 gigabits / second (Gbps) or more. This is because the high-bit-rate pixel signal is transmitted (transmitted) over a long distance (for example, a distance exceeding 10 meters) in the apparatus 1.
  • Gbps gigabits / second
  • the temperature sensor signal line 54 is composed of a single wire (voltage cable). With this single-wire voltage cable configuration, the temperature sensor signal line 54 has a voltage value signal (temperature information) representing the temperature of the tip 4 measured by the temperature sensor 45 provided at the tip 4 in the main body 3. Output to the AD converter 38.
  • the number of signal cables provided in the flexible portion 5 constituting the insertion portion 2 can be reduced, and the diameter of the flexible portion 5 can be reduced.
  • a power signal line 51 configured by a single-wire power cable, an I2C serial signal transmission path 52 configured by a single-wire twisted pair cable Since the flexible part 5 has only five signal cables, that is, the optical signal transmission path 53 constituted by the optical signal cable and the temperature sensor signal line 54 constituted by the single-line voltage cable, the diameter of the flexible part 5 is reduced. can do. Thereby, the soft part 5 can improve the insertability of the front-end
  • a pixel signal that is an electrical signal corresponding to an image of a subject that is inserted into a test object and captured by an image sensor (image sensor 41) is converted into an optical signal (laser light), A tip portion (tip portion 4) that emits an optical signal having a constant light output regardless of the temperature and an optical signal transmission path (optical signal transmission path 53) that transmits the optical signal are provided.
  • Image processing that receives the optical signal transmitted by the soft part (soft part 5) guided inward and the optical signal transmission path 53, converts it into a pixel signal that is an electrical signal, and performs image processing on the converted pixel signal
  • an endoscope apparatus endoscope apparatus 1 including a main body section (main body section 3) including a section (multimedia processor 33).
  • the tip portion 4 emits an optical signal having an optical output corresponding to the output level (current value or voltage value) of the drive signal and emits the optical signal to the optical signal transmission path 53.
  • VCSEL light emitting element 44 a driver circuit (VCSEL driver circuit 43) that outputs a drive signal that is an electric signal representing a pixel signal, and an output level of the drive signal based on temperature information that represents the temperature of the tip portion 4.
  • An output level control circuit (VCSEL output level control circuit 416) for controlling to the determined output level, the optical signal transmitted by the optical signal transmission path 53 is received by the light receiving element (light receiving element 35),
  • the endoscope apparatus 1 is configured to be converted into a pixel signal that is an electrical signal corresponding to the received light output.
  • the output level of the drive signal is higher as the temperature of the tip portion 4 indicated by the temperature information rises from the reference temperature so that the optical output of the optical signal becomes constant. Is configured such that the temperature of the distal end portion 4 represented by is determined to be lower as the temperature drops from the reference temperature.
  • the output level of the drive signal is determined based on the table information (lookup table) in which the temperature of the tip portion 4 represented by the temperature information is associated with the output level of the drive signal.
  • An endoscope apparatus 1 is configured.
  • the endoscope apparatus 1 is configured in which the output level of the drive signal is determined to be a value corrected based on the information on the individual difference of the VCSEL light emitting element 44.
  • the tip portion 4 includes a temperature sensor (temperature sensor 45) that outputs temperature information obtained by measuring the temperature of the tip portion 4, and the temperature information is provided in the flexible portion 5.
  • the output level of the drive signal is determined by the multimedia processor 33 through the temperature sensor signal line (temperature sensor signal line 54), and information on the output level of the determined drive signal (determined output level).
  • transmission control information for causing the VCSEL driver circuit 43 to output a drive signal having a current value is serial communication (I2C) via a serial signal transmission path (I2C serial signal transmission path 52) provided in the soft part 5.
  • the endoscope apparatus 1 for controlling the output level of the drive signal is configured.
  • the endoscope apparatus 1 is configured in which the output level of the drive signal is the current value of the drive signal.
  • the image sensor 41 includes the endoscope device 1 including the VCSEL output level control circuit 416.
  • the light receiving element 35 is configured in the endoscope apparatus 1 disposed in the main body 3.
  • the endoscope apparatus 1 includes the crystal oscillator 42 at the distal end portion 4.
  • the flexible part 5 does not include a signal line for supplying the operation clock signal to the image sensor 41 provided in the distal end part 4 of the main body part 3.
  • the diameter of the soft part 5 can be reduced.
  • the endoscope apparatus 1 includes various settings (shooting mode settings) relating to activation of functions of the image sensor 41 provided in the distal end portion 4 and shooting operations (shooting mode settings) are provided in the image sensor 41. This is performed by I2C serial communication between the communication unit 413 and the multimedia processor 33 provided in the main body unit 3. Further, the endoscope apparatus 1 according to the first embodiment includes the stack recovery circuit 34 on the main body 3 side of the I2C serial signal transmission path 52 that is a transmission path in I2C serial communication. In the endoscope apparatus 1 according to the first embodiment, the stack recovery circuit 34 includes an I2C communication unit 413 provided in the image sensor 41 in the distal end portion 4 and a multimedia processor 33 provided in the main body unit 3.
  • the endoscope apparatus 1 is a transmission path in I2C serial communication in a state in which the noise recovery of the I2C serial communication is improved to a level that satisfies EMC requirements by the stack recovery circuit 34. Even when the length of the I2C serial signal transmission line 52 is, for example, more than 10 meters, the diameter of the insertion portion 2 can be reduced.
  • the image sensor 41 provided in the distal end portion 4 supplies each pixel signal obtained by performing shooting according to the shooting mode setting information to the image sensor 41.
  • the provided SLVS-EC output unit 414 converts the SLVS-EC serial communication format into an SLVS-EC serial signal, which is further converted into an optical signal by the VCSEL driver circuit 43 and the VCSEL light emitting element 44 and transmitted to the main unit 3.
  • the distal end portion 4 includes the temperature sensor 45, and the temperature information of the distal end portion 4 measured by the temperature sensor 45 is output to the main body portion 3.
  • tip part 4 is detected in advance, and VCSEL light emission is carried out.
  • the output level (current value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 is controlled in advance so that the element 44 emits laser light having a constant light output.
  • a transmission error does not occur by controlling the output level (current value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 as in the feedforward control. I have to.
  • the output level (current value) of the drive signal is feedforward controlled so that a transmission error in a short time does not occur as in the conventional endoscope apparatus. ing.
  • the optical transmission is performed.
  • the SLVS-EC serial signal transmitted (transmitted) by the image sensor that is, each pixel signal obtained by photographing by the image sensor 41 provided at the distal end portion 4 is accurately received, and various image processing is performed on each pixel signal. be able to.
  • the endoscope apparatus 1 according to the first embodiment has a simple configuration in which the distal end portion 4 includes the temperature sensor 45, the temperature of the distal end portion 4 is measured without increasing the size of the distal end portion 4. be able to.
  • the VCSEL driver is based on the current temperature of the distal end portion 4 obtained by the multimedia processor 33 based on the temperature information of the distal end portion 4 input from the AD converter 38.
  • the configuration for determining the output level (current value) of the drive signal output by the circuit 43 is shown.
  • the output level (current value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 can be determined using the look-up table as described above.
  • the image sensor provided in the distal end portion 4 may be configured to determine and control the output level (current value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of the endoscope apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the endoscope apparatus 10 includes an elongated insertion portion 2 and a main body portion 3.
  • the insertion portion 2 includes a distal end portion 4 provided with an image sensor and a flexible portion 5 that is a cord that guides the distal end portion 4 into a test object.
  • the endoscope apparatus 10 shown in FIG. 2 determines and controls the output level (current value) of the drive signal output by the VCSEL driver circuit 43 in the endoscope apparatus 1 of the first embodiment shown in FIG.
  • An endoscope apparatus configured to be performed by an image sensor.
  • the image sensor 41 provided in the distal end portion 4 of the endoscope apparatus 1 according to the first embodiment replaces the image sensor 141.
  • the AD converter 38 with which the main-body part 3 was equipped in the endoscope apparatus 1 of 1st Embodiment is provided in the front-end
  • FIG. for this reason, in the endoscope apparatus 10 according to the second embodiment, the temperature sensor signal line 54 provided in the flexible part 5 in the endoscope apparatus 1 according to the first embodiment is deleted.
  • the other component with which the endoscope apparatus 10 in 2nd Embodiment was equipped is the same component as the component with which the endoscope apparatus 1 of 1st Embodiment was equipped. Therefore, in the following description, in the constituent elements of the endoscope apparatus 10 according to the second embodiment, the same reference numerals are given to the same constituent elements as those of the endoscope apparatus 1 according to the first embodiment, A detailed description of each component will be omitted. In the following description, only components different from the endoscope apparatus 1 of the first embodiment will be described.
  • the pixel signal obtained by photographing with the image sensor 141 provided in the distal end portion 4 is transmitted to the main body portion 3 through the flexible portion 5, and the pixel signal transmitted from the distal end portion 4 is transmitted.
  • a video (image) generated by processing by the multimedia processor 33 provided in the main body 3 is displayed.
  • the endoscope apparatus 10 also records the video (image) generated by the multimedia processor 33 provided in the main body unit 3.
  • the front end portion 4 includes an image sensor 141 as an image sensor, a crystal oscillator 42, a VCSEL driver circuit 43, a VCSEL light emitting element 44, a temperature sensor 45, and an AD converter 38.
  • the image sensor 141 is a CMOS image sensor that operates based on a clock signal oscillated by a crystal oscillator 42, similarly to the image sensor 41 provided in the distal end portion 4 of the endoscope apparatus 1 of the first embodiment.
  • the image sensor 141 includes a pixel array unit (not shown) that outputs a pixel signal corresponding to a captured subject image in the test object, a power input unit 411, a clock input unit 412, an I2C communication unit 413, and an SLVS.
  • An EC output unit 414, a synchronization signal generation unit 415, a VCSEL output level control circuit 1416, and an external synchronization input unit 417 are provided.
  • the VCSEL output level control circuit 416 provided in the image sensor 41 in the distal end portion 4 of the endoscope apparatus 1 of the first embodiment is replaced with the VCSEL output level control circuit 1416.
  • the other components provided in the image sensor 141 are the same as the components provided in the image sensor 41 provided in the distal end portion 4 of the endoscope apparatus 1 of the first embodiment.
  • the VCSEL output level control circuit 1416 emits VCSEL light emitted from the VCSEL driver circuit 43.
  • a level control signal for controlling the output level (current value or voltage value) of the drive signal of the element 44 is generated and output to the VCSEL driver circuit 43.
  • the VCSEL output level control circuit 1416 determines the output level (current value or voltage value) of the drive signal based on the digital signal representing the temperature information of the tip 4 output from the AD converter 38.
  • the VCSEL light emitting element 44 provided in the distal end portion 4 causes a transmission error in place of the multimedia processor 33 provided in the main body portion 3 of the endoscope apparatus 1 of the first embodiment.
  • the output level (current value or voltage value) of the drive signal output by the VCSEL driver circuit 43 is determined to be an output level necessary for emitting a non-optical signal.
  • the VCSEL output level control circuit 1416 outputs a level control signal for controlling the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 to the determined output level (current value or voltage value) to the VCSEL driver circuit 43. Also in the following description, it is assumed that the VCSEL driver circuit 43 is configured to change the current value of the drive signal.
  • the VCSEL output level control circuit 1416 controls the output level (current value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 to a higher value as the temperature of the tip 4 increases.
  • the signal is output to the VCSEL driver circuit 43.
  • the VCSEL output level control circuit 1416 causes the light output of the laser light emitted from the VCSEL light emitting element 44, which decreases as the temperature of the tip portion 4 increases, to be a constant light output.
  • the VCSEL output level control circuit 1416 outputs a level control signal for controlling the output level (current value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 to a lower value as the temperature of the tip 4 decreases. Output to the driver circuit 43.
  • the VCSEL output level control circuit 1416 causes the light output of the laser light emitted from the VCSEL light emitting element 44, which increases as the temperature of the tip portion 4 decreases, to be a constant light output.
  • the output level of the VCSEL driver circuit 43 in the VCSEL output level control circuit 1416 is, for example, a temperature and a drive signal as in the multimedia processor 33 provided in the main body unit 3 of the endoscope apparatus 1 of the first embodiment. Can be determined by using a look-up table in which the output level (current value) is associated with each other. Accordingly, in the VCSEL output level control circuit 1416, as in the multimedia processor 33 provided in the main body 3 of the endoscope apparatus 1 of the first embodiment, for example, the output level corresponding to the individual difference of the VCSEL light emitting elements 44. (Current value) can be corrected.
  • the determination of the output level of the VCSEL driver circuit 43 and the calculation of the correction of the output level according to the individual difference of the VCSEL light emitting elements 44 are performed by an arithmetic processing unit (not shown) provided in the image sensor 141.
  • the structure performed by the process of may be sufficient.
  • the AD converter 38 has the temperature information of the distal end portion 4 output from the temperature sensor 45 (the distal end measured by the temperature sensor 45), similarly to the case where the main body portion 3 is provided in the endoscope apparatus 1 of the first embodiment. Analog / digital conversion (A / D conversion) of the analog signal having a voltage value corresponding to the current temperature of the unit 4 is performed. Then, the AD converter 38 outputs a digital signal representing the temperature information of the tip portion 4 subjected to A / D conversion to the VCSEL output level control circuit 1416. In other words, the AD converter 38 outputs a digital signal representing the current temperature of the distal end portion 4 to the VCSEL output level control circuit 1416.
  • the VCSEL output level control circuit 1416 controls the output level (current value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 based on the current temperature of the tip 4 input from the AD converter 38. Generate a level control signal.
  • the VCSEL output level control circuit 1416 outputs the generated level control signal to the VCSEL driver circuit 43 so that no transmission error occurs when each pixel signal obtained by photographing is transmitted (transmitted) to the main body unit 3.
  • the VCSEL driver circuit 43 is caused to output a drive signal having an output level (current value) necessary for emitting the optical output laser light to the VCSEL light emitting element 44.
  • the temperature sensor 45 provided in the distal end portion 4 controls the optical output of the laser light emitted from the VCSEL light emitting element 44 having characteristics that vary with changes in temperature. It is controlled by the configuration of the AD converter 38 and the VCSEL output level control circuit 1416 in the image sensor 141.
  • the number of signal cables provided in the flexible part 5 constituting the insertion part 2 can be further reduced as compared with the endoscope apparatus 1 of the first embodiment.
  • the diameter of 5 can be reduced. That is, in the endoscope apparatus 10, the temperature sensor signal line 54 provided in the flexible part 5 in the endoscope apparatus 1 of the first embodiment is not provided (deleted), so that The diameter can be further reduced.
  • the insertability of the distal end portion 4 into the test object is further improved as compared with the endoscope apparatus 1 of the first embodiment, and more test objects are inspected. It can be a target (widening the scope of inspection).
  • the output level of the drive signal is determined by the output level control circuit (VCSEL output level control circuit 1416), and the VCSEL output level control circuit 1416 determines the determined output level (current value or voltage value). ) Constitutes an endoscope apparatus (endoscope apparatus 10) for controlling the output level of the drive signal.
  • the noise resistance of the I2C serial communication is set to a level that satisfies the EMC requirement, similarly to the endoscope apparatus 1 of the first embodiment.
  • the diameter of the insertion portion 2 can be reduced in the improved state.
  • each pixel signal is converted into an optical signal and transmitted from the distal end portion 4 to the main body portion 3 as in the endoscope apparatus 1 of the first embodiment.
  • the VCSEL driver circuit 43 outputs so that the VCSEL light emitting element 44 emits a laser beam having a constant light output by detecting a change in the temperature of the tip 4 so that a transmission error does not occur during (transmission).
  • the output level (current value) of the signal is controlled in advance.
  • the length of the optical signal transmission path 53 exceeds, for example, 10 meters.
  • the SLVS-EC serial signals (SLVS-EC serial signal D + and SLVS-EC serial signal D-) transmitted (transmitted) by optical transmission, that is, the image sensor 141 provided at the distal end portion 4 captures an image. It is possible to accurately receive the respective pixel signals obtained by the above and perform various image processing on the respective pixel signals.
  • the light output of the laser light emitted from the VCSEL light emitting element 44 is controlled by the components provided in the distal end portion 4, and thus represents the temperature of the distal end portion 4. There is no need to transmit temperature information to the main body 3, and the diameter of the insertion portion 2 can be made thinner than that of the endoscope apparatus 1 of the first embodiment.
  • the image sensor 141 is a CMOS image sensor, it is easy to realize multi-functionality in which various functional circuits are incorporated in the image sensor 141, for example, SoC (System on Chip). Even when various functional circuits are incorporated in the image sensor 141, the change in the shape of the image sensor 141 is small. That is, even when various functional circuits are incorporated in the image sensor 141, the outer shape of the image sensor 141 does not increase significantly, and the distal end portion 4 constituting the endoscope apparatus 10 does not increase in size. Absent. For this reason, for example, the image sensor 141 may be configured to incorporate the VCSEL driver circuit 43, the AD converter 38, and the temperature sensor 45 provided in the distal end portion 4 in the endoscope apparatus 10.
  • SoC System on Chip
  • an endoscope apparatus 10 (hereinafter referred to as “endoscope apparatus 10a”) provided with a multifunctional image sensor 141 (hereinafter referred to as “image sensor 141a”) is a second embodiment of the present invention.
  • This will be described as an endoscope apparatus of a modified example.
  • the endoscope apparatus 10a according to the modification of the second embodiment is also an industrial endoscope apparatus will be described.
  • the constituent elements provided in the endoscope apparatus 10a include the same constituent elements as those provided in the endoscope apparatus 1 of the first embodiment and the endoscope apparatus 10 of the second embodiment. Contains.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of the distal end portion 4 constituting the endoscope apparatus 10a according to the modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a configuration in which attention is paid to the insertion portion 2 provided in the endoscope apparatus 10a, particularly the distal end portion 4.
  • the soft part 5 shown in FIG. 3 and the main body part 3 not shown in FIG. 3 are the same as the soft part 5 and the main body part 3 in the endoscope apparatus 10 of the second embodiment shown in FIG. It is.
  • the image sensor 141 provided in the distal end portion 4 of the endoscope apparatus 10 of the second embodiment shown in FIG. 2 is replaced with the image sensor 141a.
  • the pixel signal obtained by photographing by the image sensor 141 a provided in the distal end portion 4 is transmitted to the main body portion 3 through the flexible portion 5.
  • the multimedia processor 33 provided in the main body unit 3 displays and records a video (image) generated by processing the pixel signal transmitted from the distal end unit 4.
  • the distal end portion 4 includes an image sensor 141a as an image sensor, a crystal oscillator 42, and a VCSEL light emitting element 44.
  • the image sensor 141a includes a pixel array unit (not shown) that outputs a pixel signal corresponding to a captured subject image in the test object, a power input unit 411, a clock input unit 412, an I2C communication unit 413, and an SLVS.
  • CPU Central Processing Unit
  • the image sensor 141a is a CMOS image sensor having a configuration in which the VCSEL driver circuit 43, the AD converter 38, and the temperature sensor 45 are incorporated in the image sensor 141 provided in the distal end portion 4 of the endoscope apparatus 10 of the second embodiment. It is.
  • the VCSEL driver circuit 43, the AD converter 38, and the temperature sensor 45 provided in the image sensor 141a are the VCSEL driver circuit 43, the AD converter 38, and the temperature provided in the distal end portion 4 in the endoscope apparatus 10 according to the second embodiment. It is the same component as the sensor 45. Further, the other constituent elements provided in the image sensor 141a are the same constituent elements as the constituent elements in the image sensor 141 provided in the distal end portion 4 of the endoscope apparatus 10 of the second embodiment.
  • the CPU 1418 provided in the image sensor 141a is provided in the image sensor 41 provided in the distal end portion 4 of the endoscope apparatus 1 of the first embodiment and in the distal end portion 4 of the endoscope apparatus 10 of the second embodiment.
  • the image sensor 141 is also a constituent element, which is clearly shown in FIG.
  • the CPU 1418 is an arithmetic processing unit that performs simple arithmetic processing in the image sensor 141a and controls each component included in the image sensor 141a.
  • the CPU 1418 performs I2C serial communication with the main body unit 3 in the I2C communication unit 413, or SLVS-EC serial communication of pixel signals captured and output by a pixel array unit (not illustrated) in the SLVS-EC output unit 414.
  • the CPU 1418 determines the output level (current value or voltage value) of the drive signal of the VCSEL light emitting element 44 output from the VCSEL driver circuit 43 in the VCSEL output level control circuit 1416, and the VCSEL light emitting element 44 provided in the distal end portion 4.
  • the output level (current value or voltage value) is corrected according to the individual difference.
  • the control of the light output of the laser light emitted from the VCSEL light emitting element 44 having characteristics that vary with changes in temperature is provided in the image sensor 141a provided in the distal end portion 4.
  • the VCSEL output level control circuit 1416, the AD converter 38, and the temperature sensor 45 are controlled.
  • the VCSEL driver circuit 43 in the image sensor 141a provided in the distal end portion 4 causes the SLVS-EC serial signal (SLVS-EC serial signal D + and SLVS) output from the SLVS-EC output portion 414.
  • a drive signal representing each of the ⁇ EC serial signal D ⁇ ) is generated, and the generated drive signal is output to the VCSEL light emitting element 44 provided outside the image sensor 141a.
  • the number of components other than the image sensor 141a provided in the distal end portion 4 is set to the number of components other than the image sensor 141 provided in the distal end portion 4 of the endoscope apparatus 10 of the second embodiment.
  • the tip portion 4 can be reduced in size. That is, in the endoscope apparatus 10a, the VCSEL driver circuit 43, the AD converter 38, and the temperature sensor 45 provided in the distal end portion 4 in the endoscope apparatus 10 of the second embodiment are provided in the image sensor 141a.
  • the insertability of the distal end portion 4 into the test object is further improved as compared with the endoscope apparatus 10 of the second embodiment, and more test objects are inspected. It can be a target (widening the scope of inspection).
  • the imaging device constitutes an endoscope device (endoscope device 10a) further including at least a driver circuit (VCSEL driver circuit 43).
  • the diameter of the insertion portion 2 can be reduced in a state where the noise resistance of the I2C serial communication is improved to a level that satisfies the requirements of EMC.
  • the respective pixel signals are obtained as in the endoscope apparatus 1 of the first embodiment and the endoscope apparatus 10 of the second embodiment.
  • the optical signal transmission path is similar to the endoscope apparatus 1 of the first embodiment and the endoscope apparatus 10 of the second embodiment.
  • the SLVS-EC serial signal transmitted (transmitted) by optical transmission that is, the image sensor 141a provided at the distal end portion 4 performs photographing.
  • Each obtained pixel signal can be accurately received, and various image processing can be performed on each pixel signal.
  • the light output of the laser light emitted from the VCSEL light emitting element 44 is controlled by the components in the image sensor 141a provided in the distal end portion 4.
  • the diameter of the insertion portion 2 can be reduced, and the distal end portion 4 can be made smaller than the endoscope apparatus 10 of the second embodiment. .
  • the temperature sensor 45 provided in the image sensor 141a also measures the temperature of the tip portion 4, particularly the temperature of the VCSEL light emitting element 44. For this reason, it is desirable that the VCSEL light emitting element 44 be disposed in the vicinity of the region where the temperature sensor 45 is disposed in the image sensor 141 a in the distal end portion 4.
  • the configuration in which the VCSEL driver circuit 43, the AD converter 38, and the temperature sensor 45 are provided in the image sensor 141a has been described.
  • the components provided in the multifunctional image sensor 141 a are not limited to the VCSEL driver circuit 43, the AD converter 38, and the temperature sensor 45.
  • the image sensor 141a may be configured to include more components.
  • the image sensor 141a may be configured to include any one or more of the VCSEL driver circuit 43, the AD converter 38, and the temperature sensor 45.
  • the image sensor 141a may not include the VCSEL driver circuit 43, that is, the VCSEL driver circuit 43 may be provided outside the image sensor 141a.
  • the VCSEL driver circuit 43 is configured using a larger semiconductor circuit, a drive signal with a higher output level can be output to the VCSEL light emitting element 44, and thus a longer optical signal transmission path 53 is provided. This is effective when realizing an endoscope apparatus.
  • the insertion portion 2 is a main body. In the configuration in which the insertion portion 2 cannot be replaced and the distance to the subject in the object to be imaged is predetermined by the length of the flexible portion 5.
  • the configuration of the endoscope apparatus was shown. However, the endoscope apparatus may be configured such that the insertion unit 2 can be replaced.
  • FIG. 4 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscope apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • the endoscope apparatus 20 includes an elongated insertion portion 2 and a main body portion 3.
  • the insertion portion 2 includes a distal end portion 4 provided with an image sensor, a flexible portion 5 that is a cord for guiding the distal end portion 4 into the test object, and a connector portion 26 for connecting the insertion portion 2 to the main body portion 3. Consists of including.
  • the endoscope apparatus 20 shown in FIG. 4 is an endoscope apparatus configured so that the endoscope apparatus 1 of the first embodiment shown in FIG. Therefore, the constituent elements of the endoscope apparatus 20 in the third embodiment include the same constituent elements as those of the endoscope apparatus 1 of the first embodiment shown in FIG.
  • the same reference numerals are given to the same constituent elements as those of the endoscope apparatus 1 in the first embodiment. A detailed description of the components will be omitted. In the following description, only components different from the endoscope apparatus 1 of the first embodiment will be described.
  • the endoscope apparatus 10 of the second embodiment shown in FIG. 2 and the endoscope apparatus 10a of the modification of the second embodiment shown in FIG. 3 can replace the insertion portion 2.
  • An endoscope apparatus having a configuration can be considered similarly. Therefore, the detailed description about the endoscope apparatus which made the structure which can replace
  • the endoscope apparatus 20 includes a connector part 26 on the main body part 3 side of the insertion part 2, and the insertion part 2 is configured to be detachable from the main body part 3 by the connector part 26.
  • the pixel signal obtained by the image sensor 41 provided in the distal end portion 4 is transmitted to the main body portion 3 through the flexible portion 5 and the connector portion 26.
  • the connector section 26 includes an electrical contact connector 261, an electrical contact connector 262, an optical connection connector 263, and an electrical contact connector 264.
  • the main body 3 includes an electric contact connector 231, an electric contact connector 232, an optical connection connector 233, and an electric contact connector 234 on the main body 3 constituting the endoscope apparatus 1 of the first embodiment. It has been added.
  • the electrical contact connector 261 is a connector corresponding to the power signal line 51 provided in the flexible part 5 and connected to the electrical contact connector 231 provided in the main body part 3.
  • the electrical contact connector 231 is a connector in the main body 3 corresponding to the power signal line 51.
  • the electrical contact connector 262 corresponds to the I2C serial signal transmission path 52 provided in the flexible part 5 and is a connector connected to the electrical contact connector 232 provided in the main body part 3.
  • the electrical contact connector 232 is a connector in the main body 3 corresponding to the I2C serial signal transmission path 52.
  • the optical connection connector 263 corresponds to the optical signal transmission path 53 provided in the soft part 5 and is an optical connector connected to the optical connection connector 233 provided in the main body part 3.
  • the optical connector 233 is an optical connector in the main body 3 corresponding to the optical signal transmission path 53.
  • Transmission is performed via the optical signal transmission path 53, the optical connection connector 263, and the optical connection connector 233. That is, when the optical connection connector 263 and the optical connection connector 233 are connected, each pixel signal obtained by the image sensor 41 performing shooting according to the shooting mode setting information is converted into an SLVS-EC serial signal based on the optical signal. It is transmitted (transmitted) to the multimedia processor 33 by communication.
  • the electrical contact connector 264 is a connector corresponding to the temperature sensor signal line 54 provided in the flexible part 5 and connected to the electrical contact connector 234 provided in the main body part 3.
  • the electrical contact connector 234 is a connector in the main body 3 corresponding to the temperature sensor signal line 54.
  • the endoscope device 20 realizes a configuration in which the insertion portion 2 can be replaced.
  • the connector portion 26 can be reduced in size and the configuration for replacing the insertion portion 2 can be reduced. Can be realized at a cost.
  • the insertion portion 2 in which the length of the flexible portion 5 is short it is considered that the reflection of the signal and the distortion of the waveform of the signal generated when each electrical signal passes through the corresponding electrical contact connector is reduced.
  • the structure of each electrical contact connector provided in the connector portion 26 can be simplified, and the cost can be reduced.
  • the configuration for connecting the insertion portion 2 and the main body portion 3 is a simple configuration, for example, an extension cable that extends each signal cable provided in the flexible portion 5 is used. It can also be configured. More specifically, a connector portion including an electrical contact connector 231, an electrical contact connector 232, an optical connection connector 233, and an electrical contact connector 234 for connecting to the connector portion 26 is provided at one end of each signal cable. Constitute. And the connector part provided with the electrical contact connector 261 connected to the main-body part 3, the electrical contact connector 262, the optical connection connector 263, and the electrical contact connector 264 is comprised in the other end in each signal cable. With this configuration, an extension cable that is added between the connector portion 26 and the main body portion 3 and connects the connector portion 26 and the main body portion 3 can be realized.
  • the soft portion (soft portion 5) and the main body portion (main body portion 3) are connected and transmitted by the optical signal transmission path (optical signal transmission path 53) provided in the soft portion 5.
  • the endoscope apparatus (endoscope apparatus 20) is further provided with a connector part (connector part 26) that causes the light receiving element (light receiving element 35) to receive the optical signal.
  • the noise resistance of the I2C serial communication is set to a level that satisfies the EMC requirement, as in the endoscope apparatus 1 of the first embodiment.
  • the diameter of the insertion portion 2 can be reduced in the improved state.
  • each pixel signal is converted into an optical signal and transmitted from the distal end portion 4 to the main body portion 3 as in the endoscope apparatus 1 of the first embodiment.
  • a change in the temperature of the tip 4 during (transmission) is detected, and the output level (current value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 is controlled in advance so that a transmission error does not occur.
  • the element 44 emits laser light having a constant light output.
  • the length of the optical signal transmission path 53 exceeds 10 meters, for example like the endoscope apparatus 1 of 1st Embodiment.
  • the SLVS-EC serial signal transmitted (transmitted) by optical transmission that is, the respective pixel signals obtained by photographing by the image sensor 41 provided at the distal end portion 4 can be accurately transmitted (transmitted).
  • the insertion portion 2 can be exchanged.
  • the configuration in which the insertion portion 2 and the main body portion 3 are connected by the two types of connectors corresponding to the respective signal cables has been described.
  • the configuration for connecting the insertion portion 2 and the main body portion 3, that is, the connector provided in the connector portion 26 and the main body portion 3 is not limited to the configuration shown in the endoscope apparatus 20 of the third embodiment. Absent.
  • the insertion portion 2 and the main body portion 3 may be connected by one type of connector corresponding to each signal cable.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscope apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the endoscope apparatus 30 includes an elongated insertion portion 2 and a main body portion 3.
  • the insertion portion 2 includes a distal end portion 4 provided with an image sensor, a flexible portion 5 that is a cord for guiding the distal end portion 4 into the test object, and a connector portion 46 for connecting the insertion portion 2 to the main body portion 3. Consists of including.
  • the endoscope apparatus 30 shown in FIG. 5 has the configuration of the connector section 26 in the endoscope apparatus 20 of the third embodiment shown in FIG.
  • the endoscope apparatus is configured to connect the main body unit 3 and the main body unit 3. Therefore, the constituent elements of the endoscope apparatus 30 in the fourth embodiment include the same constituent elements as those of the endoscope apparatus 20 in the third embodiment shown in FIG.
  • the same reference numerals are given to the same constituent elements as those of the endoscope apparatus 20 in the third embodiment, and A detailed description of the components will be omitted. In the following description, only components different from the endoscope apparatus 20 of the third embodiment will be described.
  • the insertion device 2 can be replaced with the endoscope apparatus 10 of the second embodiment shown in FIG. 2 and the endoscope apparatus 10a of the modification of the second embodiment shown in FIG.
  • An endoscope apparatus configured to connect each signal cable by one type of connector can be similarly considered. Therefore, the endoscope apparatus 10 of the second embodiment and the endoscope apparatus 10a of the modified example of the second embodiment are configured to connect the insertion portion 2 and the main body portion 3 with one type of connector. A detailed description of the endoscope apparatus is omitted.
  • a connector portion 46 is provided on the main body 3 side of the insertion portion 2, and the insertion portion 2 is configured to be detachable from the main body portion 3 by the connector portion 46.
  • a pixel signal obtained by photographing with the image sensor 41 provided in the distal end portion 4 is transmitted to the main body portion 3 through the flexible portion 5 and the connector portion 46.
  • the connector unit 46 includes a light receiving element 35, a transimpedance amplifier circuit 36, an electrical contact connector 261, an electrical contact connector 262, an electrical contact connector 363, and an electrical contact connector 264. Further, the main body 3 includes an electrical contact connector 231, an electrical contact connector 232, an electrical contact connector 333, and an electrical contact connector 234.
  • the light receiving element 35 and the transimpedance amplifier circuit 36 are the endoscope device 1 of the first embodiment, the endoscope device 10 of the second embodiment (an endoscope device 10a of a modification of the second embodiment).
  • the light receiving element 35 and the transimpedance amplifier circuit 36 provided in the main body unit 3 are arranged (moved) in the connector unit 46. Accordingly, in the endoscope apparatus 30, the optical connection connector 263 provided in the connector unit 26 in the endoscope apparatus 20 of the third embodiment is changed to an electrical contact connector 363.
  • the optical connection connector 233 provided in the main body 3 in the endoscope apparatus 20 of the third embodiment is changed to an electrical contact connector 333.
  • the optical signal transmitted through the optical signal transmission path 53 provided in the flexible section 5 is received by the light receiving element 35 as in the endoscope apparatus 1 of the first embodiment.
  • the electrical signal having the current value output from the light receiving element 35 is converted into an electrical signal having the voltage value by the transimpedance amplifier circuit 36, and the SLVS-EC serial signal (SLVS-EC serial signal D + and SLVS is converted).
  • SLVS-EC serial signal D + and SLVS is converted.
  • Each of the ⁇ EC serial signal D ⁇ is connected to the electrical contact connector 363.
  • the electrical contact connector 363 is a connector corresponding to each of the SLVS-EC serial signals output from the transimpedance amplifier circuit 36 and connected to the electrical contact connector 333 provided in the main body 3.
  • the electrical contact connector 333 is a connector in the main body 3 corresponding to each SLVS-EC serial signal.
  • the SLVS-EC output unit 414 provided in the image sensor 41 in the distal end portion 4 outputs is converted into an optical signal, and is transmitted (transmitted) through the optical signal transmission path 53.
  • the conversion of the SLVS-EC serial signal into an electric signal is performed in the connector unit 46, via the electric contact connector 363 and the electric contact connector 333. Then, it is input to the limiting amplifier circuit 37 provided in the main body 3.
  • the endoscope device 30 also realizes a configuration in which the insertion unit 2 can be replaced in the same manner as the endoscope device 20 of the third embodiment.
  • only one type of connector that is, an electrical contact connector having a relatively low cost, is converted into an electrical signal of an optical signal transmitted in the connector unit 46 constituting the insertion unit 2.
  • the insertion portion 2 and the main body portion 3 are connected.
  • the structure which replaces the insertion part 2 is realizable at low cost.
  • the electrical contact connector has a higher upper limit of the number of insertions / removals than the optical connection connector, the endoscope apparatus 30 also has an effect that durability regarding replacement of the insertion portion 2 can be improved. .
  • the light receiving element constitutes an endoscope apparatus (endoscope apparatus 30) arranged in the connector part (connector part 46).
  • the I2C serial communication is performed.
  • the diameter of the insertion portion 2 can be reduced in a state where the noise resistance is improved to a level satisfying the requirements of EMC.
  • each pixel signal is converted into an optical signal as in the endoscope apparatus 1 of the first embodiment and the endoscope apparatus 20 of the third embodiment.
  • the output level of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 is detected so that a change in the temperature of the tip 4 when it is converted and transmitted (transmitted) from the tip 4 to the main body 3 is detected and no transmission error occurs.
  • the length of the optical signal transmission path 53 is the same as that of the endoscope apparatus 1 of the first embodiment and the endoscope apparatus 20 of the third embodiment.
  • the SLVS-EC serial signal transmitted (transmitted) by optical transmission that is, the image sensor 41 provided in the distal end portion 4 is obtained by photographing. Can be transmitted (transmitted) accurately.
  • the insertion part 2 can be replaced
  • the endoscope apparatus 30 of the fourth embodiment a configuration in which the light receiving element 35 and the transimpedance amplifier circuit 36 provided in the main body unit 3 are arranged (moved) in the connector unit 46 configuring the insertion unit 2.
  • the constituent elements provided in the main body part 3 arranged (moved) in the connector part 46 are not limited to the constituent elements shown in the endoscope apparatus 30 of the fourth embodiment.
  • the limiting amplifier circuit 37 provided in the main body unit 3 is also disposed (moved) in the connector unit 46, and the SLVS-EC serial signal whose signal level is amplified by the limiting amplifier circuit 37 is transferred to the electrical contact connector 363 and the electrical contact connector 363.
  • the multimedia processor 33 may be connected via the contact connector 333.
  • the temperature sensor 45 is used to measure (detect) the temperature of the distal end portion 4 and the temperature sensor 45.
  • the configuration for controlling the level has been described.
  • the diameter of the insertion portion becomes smaller, it may be physically difficult to mount a temperature sensor that requires a certain size on the distal end portion. Therefore, an embodiment in this case will be described next.
  • some transimpedance circuit elements have a function of outputting an RSSI (Received Signal Strength Indicator) signal representing the intensity of a received (input) electric signal.
  • This RSSI signal is a signal proportional to the optical output of the optical signal emitted from the VCSEL light emitting element 44. This is because the optical signal transmission line 53 has attenuation of the transmission line, but its attenuation characteristic is not affected by temperature change.
  • the VCSEL light emitting element 44 emits light without using the temperature sensor 45.
  • FIG. 6 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscope apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the endoscope apparatus 50 includes an elongated insertion portion 2 and a main body portion 3.
  • the insertion portion 2 includes a distal end portion 4 provided with an image sensor and a flexible portion 5 that is a cord that guides the distal end portion 4 into a test object.
  • the endoscope apparatus 50 shown in FIG. 6 is a VCSEL driver circuit 43 that has been determined and controlled based on the temperature information output from the temperature sensor 45 in the endoscope apparatus 1 of the first embodiment shown in FIG. Is an endoscope apparatus having a configuration in which the output level (current value or voltage value) of the drive signal output from the camera is performed without using the temperature sensor 45. More specifically, an endoscope apparatus configured to determine and control the output level (current value or voltage value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 based on the RSSI signal output from the transimpedance amplifier circuit. It is.
  • the transimpedance amplifier circuit 36 provided in the main body 3 of the endoscope apparatus 1 according to the first embodiment replaces the transimpedance amplifier circuit 136.
  • tip part 4 was equipped in the endoscope apparatus 1 of 1st Embodiment is deleted.
  • the other component with which the endoscope apparatus 50 in 5th Embodiment was equipped is the same component as the component with which the endoscope apparatus 1 of 1st Embodiment was equipped. Therefore, in the following description, in the constituent elements of the endoscope apparatus 50 in the fifth embodiment, the same reference numerals are given to the same constituent elements as those of the endoscope apparatus 1 in the first embodiment, A detailed description of each component will be omitted. In the following description, only components different from the endoscope apparatus 1 of the first embodiment will be described.
  • the pixel signal obtained by photographing by the image sensor 41 provided in the distal end portion 4 is transmitted to the main body portion 3 through the flexible portion 5, and the pixel signal transmitted from the distal end portion 4 is transmitted.
  • a video (image) generated by processing by the multimedia processor 33 provided in the main body 3 is displayed.
  • the endoscope apparatus 50 also records the video (image) generated by the multimedia processor 33 provided in the main body unit 3.
  • the transimpedance amplifier circuit 136 is a current-voltage conversion circuit configured by a transimpedance circuit element having a function of outputting an RSSI signal representing the intensity of the received (input) electric signal. Similar to the transimpedance amplifier circuit 36 in the main body 3 of the endoscope apparatus 1 of the first embodiment, the transimpedance amplifier circuit 136 converts the electric signal of the current value output from the light receiving element 35 into a voltage value. It is converted into an electric signal and output to the limiting amplifier circuit 37. That is, the transimpedance amplifier circuit 136 is similar to the transimpedance amplifier circuit 36 in the main body unit 3 of the endoscope apparatus 1 of the first embodiment, and the SLVS-EC serial signal (transmitted) is transmitted (transmitted) by optical transmission. Each of the SLVS-EC serial signal D + and the SLVS-EC serial signal D-) is output to the limiting amplifier circuit 37.
  • the transimpedance amplifier circuit 136 outputs an RSSI signal indicating the intensity of the electric signal having the current value output from the light receiving element 35 to the AD converter 38.
  • the RSSI signal is attenuated by the optical signal transmission path 53, but the attenuation characteristic is not affected by the temperature change, and is a signal proportional to the optical output of the optical signal emitted by the VCSEL light emitting element 44. It is. For this reason, the change in the magnitude of the RSSI signal is treated as a change in the temperature of the distal end portion 4 measured by the temperature sensor 45 in the endoscope apparatus 1 of the first embodiment, that is, temperature information output by the temperature sensor 45. Can be treated as equivalent to
  • the AD converter 38 outputs from the transimpedance amplifier circuit 136 instead of temperature information that is analog / digital converted (A / D converted) when the main body 3 is provided in the endoscope apparatus 1 of the first embodiment.
  • the converted RSSI signal (analog signal) is A / D converted.
  • the AD converter 38 outputs a digital signal having a digital value indicating the magnitude of the A / D converted RSSI signal to the multimedia processor 33.
  • the AD converter 38 is shown as a component that is mounted on the main body 3 and connected to the multimedia processor 33, but the AD converter 38 has a function that is mounted on the multimedia processor 33, that is, It may be a component provided in the multimedia processor 33.
  • the multimedia processor 33 performs overall control in the endoscope apparatus 50 and various predetermined image processing, similarly to the case where the main body unit 3 is provided in the endoscope apparatus 1 of the first embodiment. Do. Similarly to the case where the main body 3 is provided in the endoscope apparatus 1 of the first embodiment, the multimedia processor 33 causes the VCSEL light emitting element 44 provided at the distal end portion 4 to transmit an optical signal with no transmission error. The output level (current value or voltage value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 is controlled to the output level necessary for light emission.
  • the multimedia processor 33 determines the temperature of the distal end portion 4 based on the RSSI signal output from the AD converter 38, and uses the determined temperature of the distal end portion 4. Based on this, the output level (current value or voltage value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 is controlled.
  • the multimedia processor 33 determines a change in the temperature of the tip portion 4 by monitoring a change in the magnitude of the digital value of the RSSI signal output from the AD converter 38.
  • the multimedia processor 33 controls the output level (current value or voltage value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 so that the magnitude of the digital value of the RSSI signal being monitored is always constant. . That is, the multimedia processor 33 performs analog / digital conversion (A / D conversion) on the digital value of the RSSI signal output from the AD converter 38 by the AD converter 38 in the endoscope apparatus 1 of the first embodiment.
  • the output level (current value or voltage value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 is controlled by treating it as a digital signal representing the temperature information output from the temperature sensor 45.
  • the multimedia processor 33 determines the output level (current value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 to be a high value so that the optical output of the laser light emitted from the VCSEL light emitting element 44 is increased.
  • the multimedia processor 33 determines the output level (current value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 to a low value so that the optical output of the laser light emitted from the VCSEL light emitting element 44 is reduced. As described above, the multimedia processor 33 determines the output level (current value) of the drive signal output by the VCSEL driver circuit 43 such that the VCSEL light emitting element 44 emits laser light having a constant light output.
  • a method for determining the output level (current value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 in the multimedia processor 33 is the same as when the main body unit 3 is provided in the endoscope apparatus 1 of the first embodiment. The same can be considered.
  • the multimedia processor 33 uses a look-up table in which the magnitude of the digital value of the RSSI signal is associated with the output level (current value) of the drive signal, and the output level of the drive signal output by the VCSEL driver circuit 43. (Current value) can be determined.
  • the multimedia processor 33 is the same as when the main body unit 3 includes information on the output level (current value) of the drive signal output from the determined VCSEL driver circuit 43 in the endoscope apparatus 1 of the first embodiment. Then, the data is transmitted to the I2C communication unit 413 by I2C serial communication via the I2C serial signal transmission path 52. More specifically, the multimedia processor 33 transmits transmission control information for causing the VCSEL driver circuit 43 to output a drive signal of the determined output level (current value) to the I2C communication unit 413.
  • the I2C communication unit 413 outputs the transmission control information transmitted from the main body unit 3 via the I2C serial signal transmission path 52 to the VCSEL output level control circuit 416, and the VCSEL output level control circuit 416 includes the I2C communication unit.
  • a level control signal for outputting a drive signal having an output level (current value) corresponding to the transmission control information output from 413 is output to the VCSEL driver circuit 43.
  • the VCSEL driver circuit 43 outputs an output level corresponding to the level control signal output from the VCSEL output level control circuit 416, that is, a drive signal having an output level determined by the multimedia processor 33 to the VCSEL light emitting element 44.
  • the VCSEL light emitting element 44 can transmit (send) an optical signal free from a transmission error corresponding to the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 to the main body 3 via the optical signal transmission path 53. .
  • the endoscope apparatus 50 controls the output level (current value or voltage value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 based on the RSSI signal output from the transimpedance amplifier circuit 136. .
  • the endoscope apparatus 50 does not include the temperature sensor 45 in the distal end portion 4 and the temperature sensor signal line 54 in the flexible portion 5 provided in the endoscope apparatus 1 of the first embodiment ( In some cases (without providing the AD converter 38 in the main body 3), it is possible to control the light output of the laser light emitted by the VCSEL light emitting element 44 having characteristics that vary with changes in temperature.
  • the endoscope device 50 has a simpler (easier) configuration than the endoscope device 1 of the first embodiment, is low in cost, and has a characteristic that fluctuates with a change in temperature. Control of the light output of the laser light emitted by 44 can be realized.
  • the endoscope apparatus 50 since the endoscope apparatus 50 has a configuration in which the temperature sensor 45 is not provided in the distal end portion 4 and the temperature sensor signal line 54 is not provided in the flexible portion 5, the endoscope apparatus 1 of the first embodiment.
  • the tip portion 4 can be made smaller and the diameter of the flexible portion 5 can be made thinner.
  • the insertability of the distal end portion 4 into the test object is further improved as compared with the endoscope apparatus 1 of the first embodiment, and more test objects are inspected. It can be a target (widening the scope of inspection).
  • the RSSI signal output from the transimpedance amplifier circuit 136 in the endoscope apparatus 50 is a general-purpose electrical signal.
  • the transimpedance amplifier circuit 136 is configured so that the SLVS-EC serial signal is transmitted through the connector 3 via the connector, as in the endoscope apparatus 20 of the third embodiment and the endoscope apparatus 30 of the fourth embodiment. Even if it is the structure transmitted to, the RSSI signal similar to the endoscope apparatus 50 can be output. Therefore, the configuration and concept of controlling the output level (current value or voltage value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 without using the temperature sensor 45 in the endoscope apparatus 50 is the same as that in the third embodiment.
  • the present invention can also be easily applied to an endoscope apparatus having a configuration in which the insertion section 2 and the main body section 3 can be attached and detached, such as the endoscope apparatus 20 and the endoscope apparatus 30 of the fourth embodiment.
  • the tip portion emits an optical signal (laser light) with an optical output corresponding to the output level (current value or voltage value) of the drive signal to generate an optical signal transmission path.
  • a light emitting element (VCSEL light emitting element 44) that emits to (optical signal transmission path 53), a driver circuit (VCSEL driver circuit 43) that outputs a drive signal that is an electric signal representing a pixel signal, and an output level of the drive signal,
  • An output level control circuit (VCSEL output level control circuit 416) for controlling to the determined output level, the optical signal transmitted by the optical signal transmission path 53 is received by the light receiving element (light receiving element 35), It is converted into a pixel signal, which is an electrical signal corresponding to the received light output, and the intensity of the electrical signal (RSSI signal) corresponding to the light output is expressed to output the drive signal.
  • the level is determined by the image processing unit (multimedia processor 33), and information on the determined output level of the drive signal (the determined output level (for example, current value or voltage value)) is included in the soft part (soft part 5).
  • the VCSEL output level control circuit 416 outputs the output level of the transmitted drive signal.
  • An endoscope apparatus (endoscope apparatus 50) that controls the output level of the drive signal is configured to an output level (for example, a current value or a voltage value) represented by the above information.
  • the noise resistance of the I2C serial communication is set to a level satisfying the EMC requirement, similarly to the endoscope apparatus 1 according to the first embodiment.
  • the diameter of the insertion portion 2 can be reduced in the improved state.
  • the light receiving element 35 receives the optical signal that is converted (transmitted) from the distal end portion 4 to the main body portion 3 by converting each pixel signal, and the light receiving element.
  • Laser light emitted by the VCSEL light emitting element 44 based on an RSSI signal representing the intensity of the electric signal output when the transimpedance amplifier circuit 136 converts the electric signal having a current value output from the electric signal 35 into a voltage value electric signal.
  • Detect (determine) a change in light output a transmission error occurs in the optical signal transmitted (transmitted) from the distal end portion 4 to the main body portion 3 as in the endoscope apparatus 1 of the first embodiment.
  • the output level (current value or voltage value) of the drive signal output from the VCSEL driver circuit 43 is controlled in advance so that the VCSEL light emitting element 44 emits laser light with a constant light output.
  • the length of the optical signal transmission path 53 exceeds, for example, 10 meters, similarly to the endoscope apparatus 1 of the first embodiment.
  • the SLVS-EC serial signal transmitted (transmitted) by optical transmission that is, the respective pixel signals obtained by photographing by the image sensor 41 provided at the distal end portion 4 can be accurately transmitted (transmitted). Can do.
  • the control of the optical output of the laser light emitted from the VCSEL light emitting element 44 is obtained when the transmitted (transmitted) optical signal is converted into an electrical signal. Since it performs based on an RSSI signal, it is not necessary to provide the temperature sensor 45 and the temperature sensor signal line 54 unlike the endoscope apparatus 1 of the first embodiment.
  • the diameter of the insertion portion 2 is made thinner than that of the endoscope apparatus 1 of the first embodiment, and the laser light emitted by the VCSEL light emitting element 44 is emitted. Control of optical output can be realized with a simple (easy) configuration and at low cost.
  • the serial for performing various settings on the imaging device provided at the distal end of the insertion portion in the endoscope apparatus by serial communication.
  • Two types of signal transmission paths are provided.
  • a stack bus recovery circuit for performing the above-described processing. Accordingly, in each embodiment of the present invention, the serial provided in the flexible part in a state in which the resistance to the external noise entering the flexible part constituting the insertion part in the endoscope apparatus is improved to a level satisfying the requirements of EMC. The diameter of the signal transmission path can be reduced.
  • a component for measuring the temperature of the tip (a temperature sensor or an RSSI signal is output).
  • Transimpedance amplifier circuit Transimpedance amplifier circuit
  • each pixel signal can be accurately transmitted (transmitted) to the image processing portion. it can.
  • an endoscope apparatus having a long insertion portion that is in a state in which the diameter of the insertion portion is reduced and has noise resistance, that is, satisfies the requirements of EMC.
  • the temperature of the tip portion can be measured and monitored with a simple configuration such as a temperature sensor and a transimpedance amplifier circuit without increasing the size of the tip portion. Bit errors and transmission errors can be prevented by simple (easy) drive control that controls the output level of a drive signal converted into an optical signal.
  • the insertion portion in the endoscope apparatus can be replaced with a narrow diameter with improved noise resistance and pre-measures for error prevention. An endoscope apparatus having the configuration can be realized.
  • an endoscope apparatus configured to convert a pixel signal into an SLVS-EC serial signal in the SLVS-EC serial communication format and convert the SLVS-EC serial signal into an optical signal and transmit the optical signal is described.
  • the format of the pixel signal that is converted into an optical signal and transmitted by the endoscope apparatus is not limited to the SLVS-EC serial signal shown in each embodiment.
  • the endoscope apparatus may be configured to convert the pixel signal into a serial signal of another serial communication format, and further convert the pixel signal into an optical signal for transmission.
  • the endoscope apparatus may have a configuration in which the pixel signal is not converted into a serial signal, that is, the pixel signal output from a pixel array unit (not illustrated) is converted into an optical signal and transmitted.
  • each embodiment the case where the endoscope apparatus of the present invention is an industrial endoscope apparatus has been described.
  • the configuration and concept of each embodiment are not limited to application to an industrial endoscope apparatus, and may be similarly applied to, for example, a medical endoscope apparatus.
  • the same effect as the industrial endoscope apparatus described in each embodiment can be obtained.
  • an endoscope apparatus that uses an insertion portion inserted into a test object, it is possible to easily control driving of a light emitting element that converts an electrical signal of a captured image into an optical signal.
  • An endoscope apparatus that can be provided can be provided.

Abstract

被検物内に挿入され、撮像素子が撮影した被写体の画像に応じた電気信号である画素信号を光信号に変換し、温度に関わらず一定の光出力の光信号を出射する先端部と、光信号を伝送する光信号伝送路を具備し、先端部を被検物内に導く軟性部と、光信号伝送路によって伝送された光信号を受光して電気信号である画素信号に変換し、変換した画素信号に対して画像処理を施す画像処理部を具備した本体部と、を備える。

Description

内視鏡装置
 本発明は、被検物内に挿入部を挿入して使用する内視鏡装置に関する。
 本願は、2016年01月12日に、日本に出願された特願2016-003612号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 従来から、工業分野や医療分野において、細長い挿入部を被検物内に挿入し、挿入部の先端に位置する先端部内に備えた撮像素子によって被検物内を撮影する内視鏡装置が実用化されている。従来の内視鏡装置では、撮像素子として、CCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)イメージセンサを搭載し、CCDイメージセンサが撮像した被検物内の画像の信号を、挿入部内に備えた電気信号ケーブルによって本体部に伝送している。なお、CCDイメージセンサから出力される画像信号は、アナログの画像信号である。このため、従来の内視鏡装置では、CCDイメージセンサから出力されるアナログ画像信号を、アナログ信号のまま本体部に伝送している。
 ところで、内視鏡装置では、上述したように、先端部と本体部とが細長い挿入部によって接続されているため、アナログ画像信号を伝送するために挿入部内に備えた電気信号ケーブルの長さは非常に長いものとなる。一般的な内視鏡装置においては、挿入部の全長が数メートルに及ぶため、電気信号ケーブルの長さも数メートルに及んでしまう。この長い電気信号ケーブルには、様々なノイズが進入する。このため、電気信号ケーブルによって伝送しているアナログ画像信号は、電気信号ケーブルに進入した様々なノイズの影響を受けてしまう。つまり、従来の内視鏡装置では、電気信号ケーブルによるアナログ画像信号の伝送距離が長くなると、電気信号ケーブルに進入したノイズの影響によって画像が劣化してしまう。
 このため、近年では、CCDイメージセンサに代わって、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor:相補型金属酸化膜半導体)イメージセンサを利用した内視鏡装置も実用化されてきている。CMOSイメージセンサを搭載した内視鏡装置では、撮像した被検物内の画像の信号を、ノイズ耐性の高いデジタル信号で本体部に伝送することができる。また、CMOSイメージセンサを搭載した内視鏡装置では、信号線数を減らすためにパラレルのデジタル画像信号を、シリアルのデジタル画像信号に変換して伝送する場合が多い。
 しかしながら、内視鏡装置がシリアルのデジタル画像信号を伝送している場合でも、電気信号ケーブルによって信号が減衰(劣化)せずに伝送することができる長さには限りがある。このため、内視鏡装置では、挿入部の長さがさらに長くなると、CMOSイメージセンサが撮像した被検物内の画像の信号を本体部に正確に伝送することができなくなってしまう。例えば、挿入部の全長が数メートルに及ぶような内視鏡装置、より具体的には、工業分野において利用されるような、挿入部の長さが数十メートルにもなるような内視鏡装置では、CMOSイメージセンサが撮像した被検物内の画像の信号を本体部に正確に伝送することができない割合が多くなり、内視鏡装置において表示する画像の劣化が多くなる。また、挿入部の長さが数十メートルにもなるような工業分野の内視鏡装置では、シリアルのデジタル画像信号を伝送している場合でも、電気信号ケーブルに進入した様々なノイズの影響を受けてしまう。なお、内視鏡装置において、電気信号ケーブルの径を太くしてシールドを強化することによってノイズの影響を少なくすることも考えられるが、やはり、伝送する信号の減衰(劣化)を抑えることができる長さには限りがある。そして、内視鏡装置において電気信号ケーブルを太くするということは、挿入部の径が太くなることでもあるため、挿入部の取り回しの容易性を考えると、実用的な方法であるとはいえない。
 このため、例えば、特許文献1のように、CMOSイメージセンサが撮像した被検物内の画像の電気信号を光信号に変換し、挿入部内に備えた光信号ケーブルによって本体部に伝送する内視鏡装置の技術が提案されている。光信号ケーブルでは、電気信号ケーブルよりも長い距離の伝送を行うことができる。また、光信号ケーブルによる光信号の伝送は、例えば、EMC(Electro-Magnetic Compatibility:電磁環境両立性)の要求を満足した上で、光信号の伝送を高速化することができるため、内視鏡装置によって撮影する被検物内の被写体の画像を高解像度にすることもできる。
 しかしながら、光信号の伝送において一般的に使用される面発光型の半導体レーザーである垂直共振器面発光レーザー(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)は、発光するレーザー光の温度によるばらつきが大きいことが知られている。このため、特許文献1に開示された内視鏡装置では、テストコードを光信号として定期的に伝送し、伝送されたテストコードと基準コードと比較することによって伝送エラーの有無を検出している。そして、特許文献1に開示された内視鏡装置では、伝送エラーが発生した場合に、画像の電気信号を光信号に変換する垂直共振器面発光レーザーの発光素子の駆動電流を変更(制御)している。なお、特許文献1に開示された内視鏡装置では、先端部に備えたレシーバに、発光素子の駆動電流を変更するための命令を、I2C(Inter-Integrated Circuit)ケーブルを介して、デジタルのシリアル信号で伝送している。ここで、I2Cによる信号の伝送は、2本の信号ケーブルによって種々の命令や制御信号を伝送することができるため、挿入部の径を細くする上で有効な伝送方法である。
日本国特開2010-051503号公報
 しかしながら、特許文献1に開示された内視鏡装置の技術では、検出した伝送エラーの結果に基づいて発光素子の駆動電流を制御している。言い換えれば、特許文献1に開示された内視鏡装置の技術では、発光素子の駆動電流をフィードバック制御している。このため、特許文献1に開示された内視鏡装置の技術では、短い時間であると考えられるが、CMOSイメージセンサが撮像した被検物内の画像の電気信号が正確に伝送されないときが発生すると考えられる。そして、特許文献1に開示された内視鏡装置では、被検物内の画像の電気信号が正確に伝送されないことによる影響として、例えば、画像の乱れなど、画像の劣化が発生してしまう。
 本発明は、上記の課題に基づいてなされたものであり、被検物内に挿入部を挿入して使用する内視鏡装置において、撮像した画像の電気信号を光信号に変換する発光素子の駆動を容易に制御することができる内視鏡装置を提供することを目的としている。
 本発明の第1の態様によれば、内視鏡装置は、被検物内に挿入され、撮像素子が撮影した被写体の画像に応じた電気信号である画素信号を光信号に変換し、温度に関わらず一定の光出力の前記光信号を出射する先端部と、前記光信号を伝送する光信号伝送路を具備し、前記先端部を前記被検物内に導く軟性部と、前記光信号伝送路によって伝送された前記光信号を受光して電気信号である前記画素信号に変換し、変換した前記画素信号に対して画像処理を施す画像処理部を具備した本体部と、を備える。
 本発明の第2の態様によれば、上記第1の態様の内視鏡装置において、前記先端部は、ドライブ信号の出力レベルに応じた光出力の前記光信号を発光して前記光信号伝送路に出射する発光素子と、前記画素信号を表す電気信号である前記ドライブ信号を出力するドライバー回路と、前記ドライブ信号の出力レベルを、当該先端部の温度を表す温度情報に基づいて決定された出力レベルに制御する出力レベル制御回路と、をさらに備え、前記光信号伝送路によって伝送された前記光信号は、受光素子に受光され、受光した前記光出力に応じた電気信号である前記画素信号に変換されてもよい。
 本発明の第3の態様によれば、上記第2の態様の内視鏡装置において、前記ドライブ信号の出力レベルは、前記光信号の光出力が一定になるように、前記温度情報が表す前記先端部の温度が基準温度から上昇するほど高く、前記温度情報が表す前記先端部の温度が前記基準温度から下降するほど低い値に決定されてもよい。
 本発明の第4の態様によれば、上記第3の態様の内視鏡装置において、前記ドライブ信号の出力レベルは、前記温度情報が表す前記先端部の温度と、前記ドライブ信号の出力レベルとを対応付けたテーブル情報に基づいて決定されてもよい。
 本発明の第5の態様によれば、上記第3の態様または上記第4の態様の内視鏡装置において、前記ドライブ信号の出力レベルは、前記発光素子の個体差の情報に基づいて補正された値に決定されてもよい。
 本発明の第6の態様によれば、上記第3の態様から上記第5の態様のいずれか一態様の内視鏡装置において、前記ドライブ信号の出力レベルは、前記出力レベル制御回路が決定し、前記出力レベル制御回路は、決定した出力レベルに、前記ドライブ信号の出力レベルを制御してもよい。
 本発明の第7の態様によれば、上記第3の態様から上記第5の態様のいずれか一態様の内視鏡装置において、前記先端部は、当該先端部の温度を計測した前記温度情報を出力する温度センサー、を備え、前記温度情報は、前記軟性部に具備した温度センサー信号線を介して前記本体部に出力され、前記ドライブ信号の出力レベルは、前記画像処理部が決定し、決定した前記ドライブ信号の出力レベルの情報は、前記軟性部に具備したシリアル信号伝送路を介したシリアル通信によって前記出力レベル制御回路に送信され、前記出力レベル制御回路は、送信された前記ドライブ信号の出力レベルの情報が表す出力レベルに、前記ドライブ信号の出力レベルを制御してもよい。
 本発明の第8の態様によれば、上記第1の態様の内視鏡装置において、前記先端部は、ドライブ信号の出力レベルに応じた光出力の前記光信号を発光して前記光信号伝送路に出射する発光素子と、前記画素信号を表す電気信号である前記ドライブ信号を出力するドライバー回路と、前記ドライブ信号の出力レベルを、決定された出力レベルに制御する出力レベル制御回路と、をさらに備え、前記光信号伝送路によって伝送された前記光信号は、受光素子に受光され、受光した前記光出力に応じた電気信号である前記画素信号に変換されると共に、前記光出力に応じた電気信号の強度が表され、前記ドライブ信号の出力レベルは、前記画像処理部が決定し、決定した前記ドライブ信号の出力レベルの情報は、前記軟性部に具備したシリアル信号伝送路を介したシリアル通信によって前記出力レベル制御回路に送信され、前記出力レベル制御回路は、送信された前記ドライブ信号の出力レベルの情報が表す出力レベルに、前記ドライブ信号の出力レベルを制御してもよい。
 本発明の第9の態様によれば、上記第2の態様から上記第8の態様のいずれか一態様の内視鏡装置において、前記ドライブ信号の出力レベルは、前記ドライブ信号の電流値であってもよい。
 本発明の第10の態様によれば、上記第2の態様から上記第9の態様のいずれか一態様の内視鏡装置において、前記撮像素子は、前記出力レベル制御回路、を備えてもよい。
 本発明の第11の態様によれば、上記第10の態様の内視鏡装置において、前記撮像素子は、少なくとも前記ドライバー回路、をさらに備えてもよい。
 本発明の第12の態様によれば、上記第2の態様から上記第11の態様のいずれか一態様の内視鏡装置において、前記軟性部と前記本体部とを接続すると共に、前記軟性部に具備した前記光信号伝送路によって伝送された前記光信号を、前記受光素子に受光させるコネクタ部、をさらに備えてもよい。
 本発明の第13の態様によれば、上記第12の態様の内視鏡装置において、前記受光素子は、前記本体部に配置されていてもよい。
 本発明の第14の態様によれば、上記第12の態様の内視鏡装置において、前記受光素子は、前記コネクタ部に配置されていてもよい。
 上記各態様によれば、被検物内に挿入部を挿入して使用する内視鏡装置において、撮像した画像の電気信号を光信号に変換する発光素子の駆動を容易に制御することができる内視鏡装置を提供することができる。
本発明の第1の実施形態における内視鏡装置の概略構成の一例を示したブロック図である。 本発明の第2の実施形態における内視鏡装置の概略構成の一例を示したブロック図である。 本発明の第2の実施形態の変形例における内視鏡装置を構成する先端部の概略構成の一例を示したブロック図である。 本発明の第3の実施形態における内視鏡装置の概略構成の一例を示したブロック図である。 本発明の第4の実施形態における内視鏡装置の概略構成の一例を示したブロック図である。 本発明の第5の実施形態における内視鏡装置の概略構成の一例を示したブロック図である。
(第1の実施形態)
 以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明においては、本発明の内視鏡装置が、工業用の内視鏡装置である場合について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態における内視鏡装置の概略構成の一例を示したブロック図である。図1において、内視鏡装置1は、細長い挿入部2と、本体部3とを備えている。挿入部2は、撮像素子を備えた先端部4と、先端部4を被検物内に導くコードである軟性部5とを含んで構成される。
 内視鏡装置1では、先端部4内に備えた撮像素子が撮影して得た画素信号を、軟性部5を介して本体部3に伝送する。なお、内視鏡装置1では、軟性部5によって導かれて被検物内に挿入されるときの先端部4の動きや方向、さらには、先端部4内に備えた撮像素子による被写体の撮影動作が、軟性部5を介して本体部3から操作される。内視鏡装置1では、先端部4から伝送された画素信号を本体部3で処理して生成した映像(画像)を表示する。また、内視鏡装置1では、本体部3が生成した映像(画像)を記録する。なお、内視鏡装置1において被検物内の撮影を行わない場合、挿入部2は、例えば、本体部3に取り付けられた不図示のドラム部に巻かれて内視鏡装置1に収納される。
 先端部4は、撮像素子としてのイメージセンサ41と、水晶発振器42と、VCSELドライバー回路43と、VCSEL発光素子44と、温度センサー45とを備えている。軟性部5は、電源信号線51と、I2Cシリアル信号伝送路52と、光信号伝送路53と、温度センサー信号線54とを備えている。本体部3は、バッテリー31と、電源出力部32と、マルチメディアプロセッサー33と、スタックリカバリー回路34と、受光素子35と、トランスインピーダンスアンプ(Transimpedance Amplifier:TIA)回路36と、リミッティングアンプ回路37と、ADコンバータ38と、記録部39と、表示部40とを備えている。なお、マルチメディアプロセッサー33は、System on Chip(SoC)と呼ばれる場合もある。
 ここで、内視鏡装置1に備えたそれぞれの構成要素について詳細に説明する。まず、先端部4に備えたそれぞれの構成要素について詳細に説明する。
 水晶発振器42は、イメージセンサ41が動作する際に必要な予め定めた周波数の動作クロック信号を発振し、発振した動作クロック信号をイメージセンサ41に供給する。
 なお、水晶発振器42は、本体部3が動作する際のクロック信号と同期した動作クロック信号を発振してイメージセンサ41に供給する必要はない。つまり、内視鏡装置1では、例えば、本体部3から出力される同期信号などに同期した動作クロック信号を水晶発振器42が発振する必要はない。このため、内視鏡装置1では、高い周波数の動作クロック信号を本体部3から先端部4に伝送しない構成にしている。従って、内視鏡装置1では、従来の内視鏡装置において備えていた波形整形回路や動作クロック信号の波形を劣化させないための太い同軸伝送線を軟性部5に備える必要がなくなり、先端部4を小型化することができる。
 イメージセンサ41は、水晶発振器42が発振するクロック信号に基づいて動作するCMOSイメージセンサである。イメージセンサ41は、撮像した被検物内の被写体の画像に対応する画素信号を出力する不図示の画素アレイ部と、電源入力部411と、クロック入力部412と、I2C(Inter-Integrated Circuit)通信部413と、SLVS-EC(Scalable Low Voltage Signaling with Embedded Clock)出力部414と、同期信号発生部415と、VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)出力レベル制御回路416と、外部同期入力部417と、を備えている。
 電源入力部411は、軟性部5に備えた電源信号線51を介して本体部3から供給された電源を、イメージセンサ41内のそれぞれの構成要素が必要とする電圧に変換し、変換したそれぞれの電圧の電源をそれぞれの構成要素に供給する。
 クロック入力部412は、水晶発振器42から入力された動作クロック信号を、イメージセンサ41内のそれぞれの構成要素が必要とする周波数に変換し、変換したそれぞれのクロック信号をそれぞれの構成要素に供給する。
 I2C通信部413は、軟性部5に備えたI2Cシリアル信号伝送路52を介して、本体部3との間でI2Cバスによるシリアル通信(以下、「I2Cシリアル通信」という)を行う。I2Cシリアル通信は、2本の信号線から構成される伝送路(I2Cシリアル信号伝送路52)によって行われる。IC2通信部413は、I2Cシリアル通信によって本体部3から入力されたイメージセンサ41の機能の起動や動作の設定を、対応するそれぞれの構成要素に出力する。
 例えば、I2C通信部413には、本体部3から、不図示の画素アレイ部が被写体の撮影を行う際の電子シャッターや露光時間、撮影間隔(いわゆる、フレームレート)など、撮影に関する様々な設定(以下、「撮影モード設定」という)が、I2Cシリアル通信によって送信されてくる。IC2通信部413は、I2Cシリアル信号伝送路52を介して本体部3から送信された撮影モード設定を受信すると、受信した撮影モード設定の情報を、不図示の画素アレイ部に出力する。これにより、不図示の画素アレイ部は、I2C通信部413から出力された撮影モード設定の情報に応じた撮影を行い、撮影によって得たそれぞれの画素信号を出力する。
 また、例えば、I2C通信部413には、本体部3から、VCSEL出力レベル制御回路416がVCSELドライバー回路43の駆動を制御する際の命令や設定など、撮影によって得たそれぞれの画素信号を本体部3に伝送する際の様々な制御情報(以下、「伝送制御情報」という)が、I2Cシリアル通信によって送信されてくる。IC2通信部413は、I2Cシリアル信号伝送路52を介して本体部3から送信された伝送制御情報を受信すると、受信した伝送制御情報を、VCSEL出力レベル制御回路416に出力する。これにより、VCSEL出力レベル制御回路416は、I2C通信部413から出力された伝送制御情報に応じたレベル制御信号を出力する。
 なお、I2C通信部413におけるI2Cシリアル通信の通信方法は、既存のI2Cバスによるシリアル通信と同様であるため、詳細な説明は省略する。
 SLVS-EC出力部414は、不図示の画素アレイ部が撮影して出力した画素信号(例えば、RAW信号)を、SLVS-ECを使用したシリアル通信(以下、「SLVS-ECシリアル通信」という)の形式のシリアル信号に変換する。SLVS-EC出力部414は、変換したシリアル信号を、VCSELドライバー回路43に出力する。つまり、イメージセンサ41は、撮像した被検物内の被写体の画像に対応する画素信号を、SLVS-ECシリアル通信によって出力するCMOSイメージセンサである。SLVS-ECシリアル通信も、2本の信号線によって行われる。図1には、イメージセンサ41が出力するSLVS-ECシリアル通信の2つのシリアル信号(以下、「SLVS-ECシリアル信号」という)のそれぞれを、SLVS-ECシリアル信号D+およびSLVS-ECシリアル信号D-として示している。
 なお、SLVS-EC出力部414がSLVS-ECシリアル通信によって本体部3に伝送(送信)する画素信号は、デジタル信号である。このため、不図示の画素アレイ部が撮影して出力した画素信号は、不図示のアナログ/デジタル変換(A/D変換)回路によってパラレルのデジタル信号に変換されてからSLVS-EC出力部414に入力される。従って、SLVS-EC出力部414は、入力されたパラレルのデジタル信号である画素信号を、SLVS-ECシリアル通信の形式のシリアルのデジタル信号に変換して、VCSELドライバー回路43に出力する。しかし、以下の説明においては、説明を容易にするため、SLVS-EC出力部414は、不図示の画素アレイ部が撮影して出力した画素信号をSLVS-ECシリアル通信の形式のSLVS-ECシリアル信号(SLVS-ECシリアル信号D+およびSLVS-ECシリアル信号D-)に変換してVCSELドライバー回路43に出力するものとして説明する。
 同期信号発生部415は、クロック入力部412から供給されたクロック信号に基づいて、不図示の画素アレイ部が撮影して得た画素信号を出力するタイミングを表す同期信号(水平同期信号や垂直同期信号)を生成する。同期信号発生部415は、生成したそれぞれの同期信号を不図示の画素アレイ部に出力する。これにより、不図示の画素アレイ部は、入力されたそれぞれの同期信号に同期したタイミングで、撮影によって得たそれぞれの画素信号をSLVS-EC出力部414に出力する。
 内視鏡装置1では、SLVS-ECシリアル通信のSLVS-ECシリアル信号に、同期信号発生部415から出力されたそれぞれの同期信号を重畳して本体部3に送信する。このため、同期信号発生部415は、生成したそれぞれの同期信号を、SLVS-EC出力部414にも出力する。SLVS-EC出力部414は、不図示の画素アレイ部から出力された画素信号をSLVS-ECシリアル通信の形式のSLVS-ECシリアル信号のそれぞれに変換する際に、同期信号発生部415から出力されたそれぞれの同期信号を重畳する。つまり、SLVS-EC出力部414は、SLVS-ECシリアル通信において埋め込むクロック信号として、同期信号発生部415から出力されたそれぞれの同期信号を埋め込んだSLVS-ECシリアル信号のそれぞれを、VCSELドライバー回路43に出力する。
 なお、SLVS-EC出力部414が出力するSLVS-ECシリアル信号の構成、つまり、SLVS-ECシリアル通信の通信方法は、既存のSLVS-ECを使用したシリアル通信と同様であるため、詳細な説明は省略する。
 VCSEL出力レベル制御回路416は、I2C通信部413から出力された伝送制御情報に基づいて、VCSELドライバー回路43が出力するVCSEL発光素子44の駆動信号(以下、「ドライブ信号」という)の出力レベルを制御するためのレベル制御信号を生成する。VCSEL出力レベル制御回路416は、生成したレベル制御信号を、VCSELドライバー回路43に出力する。例えば、VCSELドライバー回路43がドライブ信号の電流値を変更する構成である場合、VCSEL出力レベル制御回路416は、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の電流値を表すレベル制御信号を、VCSELドライバー回路43に出力する。また、例えば、VCSELドライバー回路43がドライブ信号の電圧値を変更する構成である場合、VCSEL出力レベル制御回路416は、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の電圧値を表すレベル制御信号を、VCSELドライバー回路43に出力する。以下の説明においては、VCSELドライバー回路43が、ドライブ信号の電流値を変更する構成であるものとして説明する。
 外部同期入力部417は、外部からの同期信号(水平同期信号や垂直同期信号)が入力される入力部である。外部同期入力部417に、それぞれの同期信号が外部から入力された場合、入力された外部の同期信号(以下、「外部同期信号」という)のそれぞれを、不図示の画素アレイ部に出力する。これにより、不図示の画素アレイ部は、入力されたそれぞれの外部同期信号に同期したタイミングで、撮影によって得たそれぞれの画素信号をSLVS-EC出力部414に出力する。つまり、外部同期入力部417に外部同期信号が入力された場合、イメージセンサ41は、入力された外部同期信号に同期して動作するCMOSイメージセンサとなる。なお、外部同期信号は、例えば、軟性部5に備えた不図示の外部同期信号線を介して本体部3から伝送される。
 なお、イメージセンサ41が外部同期信号に同期して動作する場合でも、外部同期入力部417が、入力された外部同期信号をSLVS-EC出力部414にも出力する。これにより、SLVS-EC出力部414は、不図示の画素アレイ部から出力された画素信号をSLVS-ECシリアル通信の形式のSLVS-ECシリアル信号に変換する際に、外部同期入力部417から出力されたそれぞれの外部同期信号を重畳する。そして、SLVS-EC出力部414は、それぞれの外部同期信号を埋め込んだSLVS-ECシリアル信号のそれぞれを、VCSELドライバー回路43に出力する。
 図1に示した内視鏡装置1の構成では、イメージセンサ41が、同期信号発生部415が生成した同期信号に同期して動作するCMOSイメージセンサである構成を示している。従って、内視鏡装置1は、本体部3が、同期信号発生部415が生成した同期信号に同期して動作する構成である。しかし、上述したように、イメージセンサ41は、外部同期信号に同期して動作することもできる。ただし、この場合には、上述したように、外部同期信号をイメージセンサ41に別途伝送するための不図示の外部同期信号線を軟性部5に備えることが必要になる。このため、外部同期信号に同期して動作する構成の内視鏡装置1では、軟性部5に備える信号線の数が増加して、軟性部5の外形が太くなってしまうことが考えられる。従って、イメージセンサ41は、図1に示したように、同期信号発生部415が生成した同期信号に同期して動作する構成であることが望ましい。そして、内視鏡装置1では、イメージセンサ41に備えたSLVS-EC出力部414が出力したSLVS-ECシリアル信号、つまり、不図示の画素アレイ部から出力された画素信号と共に、同期信号発生部415が生成した同期信号を、光信号に変換して本体部3に伝送(送信)する。これにより、内視鏡装置1では、イメージセンサ41に備えた同期信号発生部415が生成したそれぞれの同期信号を本体部3に別途伝送するために、軟性部5にそれぞれの同期信号に対応した信号線を備えなくても、イメージセンサ41における撮影と本体部3における処理とが同期して動作することができる。
 VCSELドライバー回路43は、SLVS-EC出力部414から出力されたSLVS-ECシリアル信号(SLVS-ECシリアル信号D+およびSLVS-ECシリアル信号D-)のそれぞれを表すドライブ信号を生成し、生成したドライブ信号をVCSEL発光素子44に出力する。このとき、VCSELドライバー回路43は、イメージセンサ41に備えたVCSEL出力レベル制御回路416から出力されたレベル制御信号に応じた出力レベル(電流値)のドライブ信号を生成してVCSEL発光素子44に出力する。
 VCSEL発光素子44は、VCSELドライバー回路43から出力された電気信号であるドライブ信号によって駆動され、電気信号を光信号に変換する電気-光変換部である。より具体的には、VCSEL発光素子44は、VCSELドライバー回路43から出力されたドライブ信号の出力レベル(電流値)に応じた光出力のレーザー光を発光する垂直共振器面発光レーザー(VCSEL)の発光素子である。VCSEL発光素子44は、発光したレーザー光を光信号伝送路53に出射する。
 内視鏡装置1では、VCSELドライバー回路43およびVCSEL発光素子44の構成によって、画素信号に同期信号(水平同期信号や垂直同期信号)が重畳されたSLVS-ECシリアル通信の形式のSLVS-ECシリアル信号のそれぞれが光信号に変換されて、本体部3に伝送(送信)される。そして、内視鏡装置1では、本体部3が、画素信号に重畳されたそれぞれの同期信号に同期して、つまり、イメージセンサ41が画素信号を出力した水平同期信号や垂直同期信号のタイミングに同期して、それぞれの画素信号に対する種々の処理を行う。
 温度センサー45は、先端部4の温度を計測する、例えば、サーミスタ素子などのセンサーである。温度センサー45は、特に、VCSEL発光素子44の温度を計測する。温度センサー45は、計測した先端部4の温度を表す温度情報を、温度センサー信号線54を介して本体部3に出力する。例えば、温度センサー45は、計測した先端部4の温度に応じた電圧値の信号(アナログ信号)を、温度情報として本体部3に出力する。
 なお、温度センサー45は、VCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力が温度の変化に伴って変動する特性があるため、先端部4の温度が変化した場合でも、VCSEL発光素子44が一定の光出力のレーザー光を発光するように事前に制御を行うことを目的として備えられている。例えば、VCSELドライバー回路43から同じ出力レベル(電流値)のドライブ信号がVCSEL発光素子44に出力されていた場合でも、先端部4の温度上昇に伴って、VCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力が低下してしまう。すると、VCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力の低下に伴って、光信号伝送路53を介して行う光信号の本体部3への伝送(送信)が正常に行われなくなってしまう、つまり、光信号の伝送においてビットエラーや伝送エラー(以下の説明においては、ビットエラーと伝送エラーと区別せずに、「伝送エラー」という)が発生してしまう可能性がある。そこで、内視鏡装置1では、先端部4の温度の変化、特に、先端部4の温度上昇を温度センサー45によってリアルタイムに監視することによって、光信号伝送路53を介して本体部3に伝送(送信)する光信号の伝送エラーが発生する可能性を事前に検出する。このため、温度センサー45は、計測した先端部4の温度を表す温度情報を、常に本体部3に出力する。そして、内視鏡装置1では、温度センサー45から出力された温度情報が、先端部4の温度が高くなっている、つまり、VCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力が低下して伝送エラーが発生する可能性があることを表している場合には、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)を高くするように制御して、VCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力を低下させないようにする。
 なお、先端部4の温度が下降した場合、VCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力が上昇する。このとき、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)を高くするように制御していると、伝送エラーが発生しない状態であるにもかかわらず、不要な電力を消費していることになる。そこで、内視鏡装置1では、温度センサー45から出力された温度情報が、先端部4の温度が低くなっている、つまり、VCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力が上昇して伝送エラーが発生する可能性がないことを表している場合には、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)を低くするように制御して、VCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力を必要以上に上昇させないようにする。
 続いて、本体部3に備えたそれぞれの構成要素について詳細に説明する。
 バッテリー31は、本体部3に備えたそれぞれの構成要素や、先端部4に備えたそれぞれの構成要素を駆動するための電力を供給する、例えば、リチウムイオン二次電池などの充電式の電池である。
 電源出力部32は、バッテリー31が出力した電力を、軟性部5に備えた電源信号線51を介して先端部4に備えたそれぞれの構成要素に供給する。図1には、電源出力部32が、先端部4内のイメージセンサ41に備えた電源入力部411に、電源信号線51を介して電力を供給している状態を示している。
 マルチメディアプロセッサー33は、内視鏡装置1における全体の制御を行う制御部である。例えば、マルチメディアプロセッサー33は、内視鏡装置1の使用者が不図示の操作部やリモコン端末などの専用の操作装置を操作することによって指示した先端部4に備えたイメージセンサ41の機能の起動や撮影の動作に関する様々な設定、すなわち、内視鏡装置1における撮影モード設定を、I2Cシリアル通信によって先端部4内のイメージセンサ41に備えたI2C通信部413に送信して、内視鏡装置1における被検物内の被写体の撮影を制御する。
 また、マルチメディアプロセッサー33は、先端部4内のイメージセンサ41に備えた不図示の画素アレイ部が撮影し、光信号伝送路53を介して本体部3に伝送(送信)されたそれぞれの画素信号(例えば、RAW信号)に対して予め定められた種々の画像処理を施し、撮像した被検物内の被写体の画像を生成する画像処理部でもある。例えば、マルチメディアプロセッサー33は、イメージセンサ41から伝送(送信)されたそれぞれの画素信号に対して記録用の画像処理を施して記録用の画像(静止画像や動画像)を生成し、生成した記録用の画像を記録部39に記録させる。また、例えば、マルチメディアプロセッサー33は、イメージセンサ41から伝送(送信)されたそれぞれの画素信号に対して表示用の画像処理を施して表示用の画像(静止画像や動画像)を生成し、生成した表示用の画像を表示部40に出力して表示させる。なお、マルチメディアプロセッサー33は、記録部39に記録されている記録用の画像(静止画像や動画像)を読み出して表示部40に出力して表示させる画像処理も行う。
 また、マルチメディアプロセッサー33は、先端部4に備えた温度センサー45が検出し、温度センサー信号線54を介して本体部3に出力された先端部4の温度情報に基づいて、先端部4に備えたVCSEL発光素子44が伝送エラーのない光信号を発光するために必要な出力レベルに、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)を制御する出力レベル制御部でもある。上述したように、VCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力は、温度の変化に伴って変動する特性がある。工業用の内視鏡装置である内視鏡装置1は、先端部4が、例えば、-30℃~+100℃位の環境温度で使用されるため、起動後の経過時間や使用する環境温度によって、先端部4の温度が大きく変動し、VCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力も大きく変動してしまうため、光信号によるSLVS-ECシリアル信号の伝送(以下、「光伝送」という)を安定して行うことができないことも考えられる。そこで、マルチメディアプロセッサー33は、先端部4の温度が変化した場合でも、VCSEL発光素子44が一定以上の光出力のレーザー光を発光するように、つまり、安定した光伝送を行うことができるように、VCSELドライバー回路43の出力レベルを制御する。
 より具体的には、先端部4の温度が上昇するほど、VCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力が低下する。そこで、マルチメディアプロセッサー33は、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)を高い値に制御して、VCSEL発光素子44が一定の光出力のレーザー光を発光するようにする。一方、先端部4の温度が下降するほど、VCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力が増加する。そこで、マルチメディアプロセッサー33は、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)を低い値に制御して、VCSEL発光素子44が一定の光出力のレーザー光を発光するようにする。マルチメディアプロセッサー33は、例えば、常温(25℃)を基準の温度とし、この基準温度からの先端部4の温度の上昇または下降に応じて、上述したようなVCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベルの制御を行う。なお、マルチメディアプロセッサー33におけるVCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベルの制御は、VCSEL発光素子44がレーザー光を発光する際の温度特性に合わせて行う。
 マルチメディアプロセッサー33においてVCSELドライバー回路43の出力レベルを制御する方法としては、例えば、温度とドライブ信号の出力レベル(電流値)とを対応付けたルックアップテーブル(LUT)を利用してドライブ信号の出力レベル(電流値)を決定し、決定した出力レベル(電流値)に制御する方法などが考えられる。このルックアップテーブルは、予め定めた間隔ごとの温度とドライブ信号の出力レベル(電流値)とを、VCSEL発光素子44の温度特性に合わせて予め準備しておく。このルックアップテーブルを利用する方法であれば、例えば、VCSEL発光素子44の個体差によって温度特性がVCSEL発光素子44ごとに異なるため、出力レベル(電流値)の補正が必要な場合であっても、先端部4に備えたVCSEL発光素子44に紐付けられた個体差の情報に基づいて、補正値を反映させたルックアップテーブルを容易に準備することができる。これにより、マルチメディアプロセッサー33は、先端部4に備えたVCSEL発光素子44に適切なVCSELドライバー回路43の出力レベル(電流値)を決定することができる。
 なお、マルチメディアプロセッサー33においてVCSELドライバー回路43の出力レベル(電流値)を補正する方法は、上述したような、補正値を含めたルックアップテーブルを予め準備しておく方法に限定されるものではない。例えば、マルチメディアプロセッサー33が、先端部4に備えたVCSEL発光素子44に紐付けられた個体差の情報を取得し、基本的な出力レベル(電流値)が対応付けられたルックアップテーブルに基づいて決定したVCSELドライバー回路43の出力レベル(電流値)を、取得した個体差の情報に基づいて補正する演算を行う構成であってもよい。
 マルチメディアプロセッサー33は、決定したVCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)の情報を、I2Cシリアル信号伝送路52を介したI2Cシリアル通信によって、I2C通信部413に送信する。より具体的には、マルチメディアプロセッサー33は、決定した出力レベル(電流値)のドライブ信号をVCSELドライバー回路43に出力させるための伝送制御情報を、I2C通信部413に送信する。これにより、I2C通信部413は、I2Cシリアル信号伝送路52を介して本体部3から送信された伝送制御情報をVCSEL出力レベル制御回路416に出力し、VCSEL出力レベル制御回路416は、I2C通信部413から出力された伝送制御情報に応じた出力レベル(電流値)のドライブ信号を出力させるためのレベル制御信号をVCSELドライバー回路43に出力する。そして、VCSELドライバー回路43は、VCSEL出力レベル制御回路416から出力されたレベル制御信号に応じた出力レベル、つまり、マルチメディアプロセッサー33によって決定された出力レベルのドライブ信号をVCSEL発光素子44に出力する。これにより、VCSEL発光素子44は、VCSELドライバー回路43から出力されたドライブ信号に応じた伝送エラーのない光信号を、光信号伝送路53を介して本体部3に伝送(送信)することができる。
 記録部39は、内視鏡装置1によって撮像した被検物内の被写体の画像のデータを記録する。なお、図1において記録部39は、本体部3に内蔵される構成要素として示しているが、記録部39は、例えば、SDメモリカード(SD Memory Card)やコンパクトフラッシュ(登録商標)(CompactFlash(登録商標):CF)など、本体部3に着脱可能な構成の記録媒体であってもよい。
 表示部40は、内視鏡装置1によって撮像した被検物内の被写体の画像を表示する。表示部40は、例えば、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)などの表示装置で構成される。なお、図1において表示部40は、本体部3に搭載される構成要素として示しているが、表示部40は、本体部3に接続される外部の表示装置、つまり、本体部3に脱着可能な構成の表示装置であってもよい。
 スタックリカバリー回路34は、I2Cシリアル信号伝送路52の本体部3側の端に接続され、先端部4内のイメージセンサ41に備えたI2C通信部413とマルチメディアプロセッサー33との間のI2Cシリアル通信を中継する。また、スタックリカバリー回路34は、I2Cシリアル通信の状態を監視し、I2Cシリアル通信が正常に行われるようにするためのスタック・バス・リカバリー(スタックバス復旧)回路である。スタックリカバリー回路34は、内視鏡装置1が、例えば、電磁ノイズが多い工場などの劣悪な環境で使用される場合、細長い挿入部2の軟性部5に備えたI2Cシリアル信号伝送路52に多くの外来ノイズが進入してI2Cシリアル通信が停止(スタック)してしまうことが考えられるために設けられた構成要素である。スタックリカバリー回路34は、I2Cシリアル通信の状態を監視することによってI2Cシリアル通信が停止しているか否か判定し、I2Cシリアル通信が停止していると判定した場合に、停止しているI2Cシリアル通信を復旧(再開)させるための処理を行う。
 より具体的には、例えば、外来ノイズなどによってI2Cシリアル通信における通信クロック信号が停止している時間が予め定めた時間以上である場合を考える。この場合、スタックリカバリー回路34は、I2Cシリアル通信が停止していると判定する。I2Cシリアル通信が停止していると判定すると、スタックリカバリー回路34は、I2Cシリアル通信の伝送路、つまり、I2Cシリアル信号伝送路52を一時的に遮断し、自動で生成した予め定めた数の通信クロック信号をI2Cシリアル信号伝送路52に付加することによって、停止しているイメージセンサ41に備えたI2C通信部413とマルチメディアプロセッサー33との間のI2Cシリアル通信を復旧(再開)させる。すなわち、スタックリカバリー回路34は、I2Cシリアル通信の形式のシリアル信号における通信クロック信号(いわゆる、一般的にI2Cシリアル通信において基準とするクロック信号SCL)を動作させてI2Cシリアル通信を復旧(再開)させる。
 これにより、内視鏡装置1では、2本の信号線によって行われるため挿入部2の径を細くすることができるが、外来ノイズに弱いという特性があるI2Cシリアル通信のノイズ耐性を、スタックリカバリー回路34を備えることによって、挿入部2の径を細くした状態で向上させることができる。つまり、従来の内視鏡装置においてI2Cシリアル通信のノイズ耐性を向上させるためには、I2Cシリアル通信の伝送路のそれぞれの信号線を二重にシールドしたり、信号線そのものを太くして電線のインピーダンスを下げたりする必要があったため、I2Cシリアル通信の伝送路の径を細くするのは容易ではなかった。これに対して、内視鏡装置1では、スタックリカバリー回路34を備えることによって、従来の内視鏡装置において必要であった二重のシールドや信号線を太くするなどの対策を軽減し、I2Cシリアル信号伝送路52の径を細くすることと、I2Cシリアル通信のノイズ耐性を向上させることとの両立を、容易に実現した。
 また、スタックリカバリー回路34は、例えば、I2Cドライバー回路のような、I2Cシリアル信号伝送路52において減衰してしまう、I2Cシリアル通信のそれぞれのシリアル信号(以下、「I2Cシリアル信号」という)の信号成分を増幅させる増幅回路の機能を備えている。なお、スタックリカバリー回路34の構成や機能は、既存のスタック・バス・リカバリー(スタックバス復旧)回路と同様であるため、詳細な説明は省略する。
 なお、図1においてスタックリカバリー回路34は、本体部3に搭載されてマルチメディアプロセッサー33に接続される構成要素として示しているが、スタックリカバリー回路34は、マルチメディアプロセッサー33に搭載される機能、つまり、マルチメディアプロセッサー33に備えた構成要素であってもよい。また、スタックリカバリー回路34は、I2Cシリアル信号伝送路52の長さに応じて、I2Cシリアル信号の信号成分を増幅させる機能を有効にするか否かを切り替える構成であってもよい。つまり、スタックリカバリー回路34は、I2Cシリアル信号伝送路52の長さが長い場合にのみ、それぞれのI2Cシリアル信号の信号成分を増幅させる機能を有効にする構成であってもよい。言い換えれば、スタックリカバリー回路34を、それぞれのI2Cシリアル信号の信号成分を増幅させる機能を備えていない構成とし、I2Cシリアル信号伝送路52の長さが長い場合に、この構成のスタックリカバリー回路34とI2Cドライバー回路とを本体部3に備える構成の内視鏡装置1としてもよい。
 受光素子35は、光信号伝送路53の本体部3側の端に配置され、先端部4内のVCSEL発光素子44が発光して光信号伝送路53を介して伝送された光信号を受光し、受光した光信号を光電変換した電気信号を出力するフォトダイオードなどの光電変換部である。受光素子35は、受光した光信号に応じた電流値の電気信号を、トランスインピーダンスアンプ回路36に出力する。
 トランスインピーダンスアンプ回路36は、受光素子35から出力された電流値の電気信号を、電圧値の電気信号に変換して出力する電流-電圧変換回路である。トランスインピーダンスアンプ回路36は、変換した電圧値の電気信号を、リミッティングアンプ回路37に出力する。より具体的には、トランスインピーダンスアンプ回路36は、受光素子35から出力された電流値の電気信号が表す、つまり、受光素子35が受光した光信号が表すSLVS-ECシリアル信号における2つのシリアル信号であるSLVS-ECシリアル信号D+およびSLVS-ECシリアル信号D-のそれぞれを、リミッティングアンプ回路37に出力する。
 なお、受光素子35が出力する光信号に応じた電流値の電気信号は、全体的に低い信号レベル(電流値)であるため、内視鏡装置1においては、受光素子35とトランスインピーダンスアンプ回路36とは近接して配置される、つまり、受光素子35とトランスインピーダンスアンプ回路36との間の電気信号の信号線の長さをできる限り短くすることが望ましい。
 リミッティングアンプ回路37は、トランスインピーダンスアンプ回路36から出力されたSLVS-ECシリアル信号(SLVS-ECシリアル信号D+およびSLVS-ECシリアル信号D-)のそれぞれを増幅する増幅(アンプ)回路である。リミッティングアンプ回路37は、トランスインピーダンスアンプ回路36から出力されたSLVS-ECシリアル信号の信号レベルを、マルチメディアプロセッサー33が画像処理を行う際に必要なレベルまで増幅する。そして、リミッティングアンプ回路37は、信号レベルを増幅したSLVS-ECシリアル信号を、マルチメディアプロセッサー33に出力する。
 ADコンバータ38は、先端部4に備えた温度センサー45から温度センサー信号線54を介して出力された先端部4の温度情報(温度センサー45が計測した先端部4の現在の温度に応じた電圧値のアナログ信号)をアナログ/デジタル変換(A/D変換)するAD変換回路である。ADコンバータ38は、先端部4の温度情報を表すデジタル信号を、マルチメディアプロセッサー33に出力する。
 これにより、マルチメディアプロセッサー33は、ADコンバータ38から入力された先端部4の温度情報(デジタル信号)によって、先端部4の現在の温度を把握し、把握した現在の温度に基づいて、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)を制御する。つまり、マルチメディアプロセッサー33は、撮影によって得たそれぞれの画素信号を本体部3に伝送(送信)させる際に、伝送エラーが発生しない光出力のレーザー光をVCSEL発光素子44に発光するために必要なVCSELドライバー回路43の出力レベル(電流値)を決定する。そして、マルチメディアプロセッサー33は、上述したように、決定したVCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)の情報を、I2Cシリアル信号伝送路52を介したI2Cシリアル通信によって先端部4に送信する。
 続いて、軟性部5に備えた信号線および伝送路のそれぞれの構成要素について詳細に説明する。
 電源信号線51は、単線の電線(電源ケーブル)で構成する。この単線の電源ケーブルの構成で、電源信号線51は、本体部3に備えた電源出力部32が出力する電源を、先端部4内のイメージセンサ41に備えた電源入力部411に供給する。
 I2Cシリアル信号伝送路52は、I2Cシリアル信号のそれぞれに対応した2本の単線をより合わせた1組のツイストペアケーブルで構成する。この単線のツイストペアケーブルの構成で、I2Cシリアル信号伝送路52は、本体部3に備えたマルチメディアプロセッサー33と先端部4内のイメージセンサ41に備えたI2C通信部413との間でのI2Cシリアル通信を実現する。
 なお、I2Cシリアル信号伝送路52は、それぞれのI2Cシリアル信号に対応した単線への外来ノイズの進入を防ぐ、つまり、ノイズ耐性を向上させるために、2本の単線のそれぞれをシールド線(同軸線)にすることとも考えられる。しかし、内視鏡装置1では、本体部3に備えたスタックリカバリー回路34によって、I2Cシリアル通信のノイズ耐性を向上させているため、I2Cシリアル信号伝送路52の径を細くすることができる単線を、それぞれのI2Cシリアル信号に対応した信号線として用いることができる。
 光信号伝送路53は、光ファイバーなどの光信号ケーブルで構成する。この光信号ケーブルの構成で、光信号伝送路53は、先端部4内のVCSEL発光素子44が発光したレーザー光の本体部3に備えた受光素子35への光伝送を実現する。つまり、光信号伝送路53は、先端部4内のイメージセンサ41に備えたSLVS-EC出力部414から出力され、VCSELドライバー回路43およびVCSEL発光素子44によって光信号に変換されたSLVS-ECシリアル信号の本体部3への伝送(送信)を実現する。なお、光信号伝送路53を光ファイバーの構成とするのは、SLVS-ECシリアル信号は、例えば、1~2ギガビット/秒(Gbps)以上の高いビットレートの画素信号を表しており、内視鏡装置1では、この高いビットレートの画素信号を長い距離(例えば、十メートルを超えるような距離)伝送(送信)するためである。
 温度センサー信号線54は、単線の電線(電圧ケーブル)で構成する。この単線の電圧ケーブルの構成で、温度センサー信号線54は、先端部4に備えた温度センサー45が計測した先端部4の温度を表す電圧値の信号(温度情報)を、本体部3に備えたADコンバータ38に出力する。
 このような信号線および伝送路のそれぞれの構成によって、挿入部2を構成する軟性部5内に備える信号ケーブルの数を少なくすることができ、軟性部5の径を細くすることができる。より具体的には、本発明の第1の実施形態の内視鏡装置1では、単線の電源ケーブルで構成した電源信号線51と、単線のツイストペアケーブルで構成したI2Cシリアル信号伝送路52と、光信号ケーブルで構成した光信号伝送路53と、単線の電圧ケーブルで構成した温度センサー信号線54との5本の信号ケーブルを軟性部5に備えればよいため、軟性部5の径を細くすることができる。これにより、軟性部5は、被検物内への先端部4の挿入性を向上することができる。このことにより、内視鏡装置1は、より多くの被検物を検査対象とする、つまり、検査対象の幅を広げることができる。
 第1の実施形態によれば、被検物内に挿入され、撮像素子(イメージセンサ41)が撮影した被写体の画像に応じた電気信号である画素信号を光信号(レーザー光)に変換し、温度に関わらず一定の光出力の光信号を出射する先端部(先端部4)と、光信号を伝送する光信号伝送路(光信号伝送路53)を具備し、先端部4を被検物内に導く軟性部(軟性部5)と、光信号伝送路53によって伝送された光信号を受光して電気信号である画素信号に変換し、変換した画素信号に対して画像処理を施す画像処理部(マルチメディアプロセッサー33)を具備した本体部(本体部3)と、を備える内視鏡装置(内視鏡装置1)が構成される。
 また、第1の実施形態によれば、先端部4は、ドライブ信号の出力レベル(電流値または電圧値)に応じた光出力の光信号を発光して光信号伝送路53に出射する発光素子(VCSEL発光素子44)と、画素信号を表す電気信号であるドライブ信号を出力するドライバー回路(VCSELドライバー回路43)と、ドライブ信号の出力レベルを、先端部4の温度を表す温度情報に基づいて決定された出力レベルに制御する出力レベル制御回路(VCSEL出力レベル制御回路416)と、をさらに備え、光信号伝送路53によって伝送された光信号は、受光素子(受光素子35)に受光され、受光した光出力に応じた電気信号である画素信号に変換される内視鏡装置1が構成される。
 また、第1の実施形態によれば、ドライブ信号の出力レベルは、光信号の光出力が一定になるように、温度情報が表す先端部4の温度が基準温度から上昇するほど高く、温度情報が表す先端部4の温度が基準温度から下降するほど低い値に決定される内視鏡装置1が構成される。
 また、第1の実施形態によれば、ドライブ信号の出力レベルは、温度情報が表す先端部4の温度と、ドライブ信号の出力レベルとを対応付けたテーブル情報(ルックアップテーブル)に基づいて決定される内視鏡装置1が構成される。
 また、第1の実施形態によれば、ドライブ信号の出力レベルは、VCSEL発光素子44の個体差の情報に基づいて補正された値に決定される内視鏡装置1が構成される。
 また、第1の実施形態によれば、先端部4は、先端部4の温度を計測した温度情報を出力する温度センサー(温度センサー45)、を備え、温度情報は、軟性部5に具備した温度センサー信号線(温度センサー信号線54)を介して本体部3に出力され、ドライブ信号の出力レベルは、マルチメディアプロセッサー33が決定し、決定したドライブ信号の出力レベルの情報(決定した出力レベル(例えば、電流値)のドライブ信号をVCSELドライバー回路43に出力させるための伝送制御情報)は、軟性部5に具備したシリアル信号伝送路(I2Cシリアル信号伝送路52)を介したシリアル通信(I2Cシリアル通信)によってVCSEL出力レベル制御回路416に送信され、VCSEL出力レベル制御回路416は、送信されたドライブ信号の出力レベルの情報が表す出力レベル(例えば、電流値)に、ドライブ信号の出力レベルを制御する内視鏡装置1が構成される。
 また、第1の実施形態によれば、ドライブ信号の出力レベルは、ドライブ信号の電流値である内視鏡装置1が構成される。
 また、第1の実施形態によれば、イメージセンサ41は、VCSEL出力レベル制御回路416、を備える内視鏡装置1が構成される。
 また、第1の実施形態によれば、受光素子35は、本体部3に配置されている、内視鏡装置1が構成される。
 上記に述べたように、第1の実施形態の内視鏡装置1では、先端部4に水晶発振器42を備える。これにより、第1の実施形態の内視鏡装置1では、本体部3が先端部4に備えたイメージセンサ41に動作クロック信号を供給するための信号線を軟性部5に備えない構成にして、軟性部5の径を細くすることができる。
 また、第1の実施形態の内視鏡装置1では、先端部4に備えたイメージセンサ41の機能の起動や撮影の動作に関する様々な設定(撮影モード設定)を、イメージセンサ41に備えたI2C通信部413と、本体部3に備えたマルチメディアプロセッサー33との間のI2Cシリアル通信によって行う。また、第1の実施形態の内視鏡装置1では、I2Cシリアル通信における伝送路であるI2Cシリアル信号伝送路52の本体部3側に、スタックリカバリー回路34を備える。そして、第1の実施形態の内視鏡装置1では、スタックリカバリー回路34が、先端部4内のイメージセンサ41に備えたI2C通信部413と、本体部3に備えたマルチメディアプロセッサー33との間のI2Cシリアル通信の状態を監視し、I2Cシリアル通信が停止していると判定した場合に、停止しているI2Cシリアル通信を復旧(再開)させる。これにより、第1の実施形態の内視鏡装置1では、スタックリカバリー回路34によってI2Cシリアル通信のノイズ耐性をEMCの要求を満足するレベルに向上させた状態で、I2Cシリアル通信における伝送路であるI2Cシリアル信号伝送路52の長さが、例えば、十メートルを超えるような長さである場合でも、挿入部2の径を細くすることができる。
 また、第1の実施形態の内視鏡装置1では、先端部4に備えたイメージセンサ41が、撮影モード設定の情報に応じた撮影を行って得たそれぞれの画素信号を、イメージセンサ41に備えたSLVS-EC出力部414が、SLVS-ECシリアル通信の形式のSLVS-ECシリアル信号に変換し、さらに、VCSELドライバー回路43およびVCSEL発光素子44によって光信号に変換して本体部3に伝送(送信)する。また、第1の実施形態の内視鏡装置1では、先端部4に温度センサー45を備え、温度センサー45が計測した先端部4の温度情報を本体部3に出力する。そして、第1の実施形態の内視鏡装置1では、VCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力が先端部4の温度の変化に伴って変動する可能性を事前に検出し、VCSEL発光素子44が一定の光出力のレーザー光を発光するように、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)を事前に制御する。言い換えれば、第1の実施形態の内視鏡装置1では、フィードフォワード制御と同様にVCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)を制御することによって、伝送エラーが発生しないようにしている。すなわち、第1の実施形態の内視鏡装置1では、従来の内視鏡装置のように、短い時間の伝送エラーも発生しないように、ドライブ信号の出力レベル(電流値)をフィードフォワード制御している。これにより、第1の実施形態の内視鏡装置1では、光伝送の伝送路である光信号伝送路53の長さが、例えば、十メートルを超えるような長さである場合でも、光伝送によって伝送(送信)されたSLVS-ECシリアル信号、つまり、先端部4に備えたイメージセンサ41が撮影によって得たそれぞれの画素信号を正確に受信し、それぞれの画素信号に対する種々の画像処理を行うことができる。しかも、第1の実施形態の内視鏡装置1では、先端部4に温度センサー45を備えるという簡単な構成であるため、先端部4が大型化することなく、先端部4の温度を計測することができる。
 なお、第1の実施形態の内視鏡装置1では、マルチメディアプロセッサー33が、ADコンバータ38から入力された先端部4の温度情報によって把握した先端部4の現在の温度に基づいて、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)を決定する構成を示した。しかし、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)は、上述したように、ルックアップテーブルを利用して決定することができる。このため、先端部4に備えたイメージセンサが、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)を決定して制御する構成にしてもよい。
(第2の実施形態)
 次に、本発明の第2の実施形態の内視鏡装置について説明する。なお、第2の実施形態の内視鏡装置も、工業用の内視鏡装置である場合について説明する。図2は、本発明の第2の実施形態における内視鏡装置の概略構成の一例を示したブロック図である。図2において、内視鏡装置10は、細長い挿入部2と、本体部3とを備えている。挿入部2は、撮像素子を備えた先端部4と、先端部4を被検物内に導くコードである軟性部5とを含んで構成される。
 図2に示した内視鏡装置10は、図1に示した第1の実施形態の内視鏡装置1におけるVCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)の決定および制御を、イメージセンサが行う構成にした内視鏡装置である。このため、第2の実施形態における内視鏡装置10では、第1の実施形態の内視鏡装置1の先端部4に備えたイメージセンサ41が、イメージセンサ141に代わっている。そして、第2の実施形態における内視鏡装置10では、第1の実施形態の内視鏡装置1において本体部3に備えていたADコンバータ38を、先端部4に備えている。このため、第2の実施形態における内視鏡装置10では、第1の実施形態の内視鏡装置1において軟性部5に備えていた温度センサー信号線54が削除されている。
 なお、第2の実施形態における内視鏡装置10に備えたその他の構成要素は、第1の実施形態の内視鏡装置1に備えた構成要素と同じ構成要素である。従って、以下の説明においては、第2の実施形態における内視鏡装置10の構成要素において、第1の実施形態の内視鏡装置1と同様の構成要素には、同一の符号を付与し、それぞれの構成要素に関する詳細な説明は省略する。そして、以下の説明においては、第1の実施形態の内視鏡装置1と異なる構成要素についてのみを説明する。
 内視鏡装置10でも、先端部4内に備えたイメージセンサ141が撮影して得た画素信号を、軟性部5を介して本体部3に伝送し、先端部4から伝送された画素信号を本体部3に備えたマルチメディアプロセッサー33で処理して生成した映像(画像)を表示する。また、内視鏡装置10でも、本体部3に備えたマルチメディアプロセッサー33が生成した映像(画像)を記録する。
 先端部4は、撮像素子としてのイメージセンサ141と、水晶発振器42と、VCSELドライバー回路43と、VCSEL発光素子44と、温度センサー45と、ADコンバータ38とを備えている。
 イメージセンサ141は、第1の実施形態の内視鏡装置1の先端部4に備えたイメージセンサ41と同様に、水晶発振器42が発振するクロック信号に基づいて動作するCMOSイメージセンサである。イメージセンサ141は、撮像した被検物内の被写体の画像に対応する画素信号を出力する不図示の画素アレイ部と、電源入力部411と、クロック入力部412と、I2C通信部413と、SLVS-EC出力部414と、同期信号発生部415と、VCSEL出力レベル制御回路1416と、外部同期入力部417と、を備えている。イメージセンサ141では、第1の実施形態の内視鏡装置1の先端部4内のイメージセンサ41に備えたVCSEL出力レベル制御回路416が、VCSEL出力レベル制御回路1416に代わっている。なお、イメージセンサ141に備えたその他の構成要素は、第1の実施形態の内視鏡装置1の先端部4に備えたイメージセンサ41に備えた構成要素と同じ構成要素である。
 VCSEL出力レベル制御回路1416も、第1の実施形態の内視鏡装置1の先端部4内のイメージセンサ41に備えたVCSEL出力レベル制御回路416と同様に、VCSELドライバー回路43が出力するVCSEL発光素子44のドライブ信号の出力レベル(電流値または電圧値)を制御するためのレベル制御信号を生成して、VCSELドライバー回路43に出力する。このとき、VCSEL出力レベル制御回路1416では、ADコンバータ38が出力した先端部4の温度情報を表すデジタル信号に基づいてドライブ信号の出力レベル(電流値または電圧値)を決定する。つまり、VCSEL出力レベル制御回路1416は、第1の実施形態の内視鏡装置1の本体部3に備えたマルチメディアプロセッサー33に代わって、先端部4に備えたVCSEL発光素子44が伝送エラーのない光信号を発光するために必要な出力レベルに、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値または電圧値)を決定する。そして、VCSEL出力レベル制御回路1416は、決定した出力レベル(電流値または電圧値)にVCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号を制御するためのレベル制御信号をVCSELドライバー回路43に出力する。以下の説明においても、VCSELドライバー回路43が、ドライブ信号の電流値を変更する構成であるものとして説明する。
 より具体的には、VCSEL出力レベル制御回路1416は、先端部4の温度が上昇するほど、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)を高い値に制御するためのレベル制御信号を、VCSELドライバー回路43に出力する。これにより、VCSEL出力レベル制御回路1416は、先端部4の温度が上昇するほど低下してしまうVCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力を、一定の光出力にさせる。一方、VCSEL出力レベル制御回路1416は、先端部4の温度が下降するほど、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)を低い値に制御するためのレベル制御信号を、VCSELドライバー回路43に出力する。これにより、VCSEL出力レベル制御回路1416は、先端部4の温度が下降するほど増加してしまうVCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力を、一定の光出力にさせる。
 なお、VCSEL出力レベル制御回路1416におけるVCSELドライバー回路43の出力レベルも、第1の実施形態の内視鏡装置1の本体部3に備えたマルチメディアプロセッサー33と同様に、例えば、温度とドライブ信号の出力レベル(電流値)とを対応付けたルックアップテーブルを利用することによって決定することができる。従って、VCSEL出力レベル制御回路1416でも、第1の実施形態の内視鏡装置1の本体部3に備えたマルチメディアプロセッサー33と同様に、例えば、VCSEL発光素子44の個体差に応じた出力レベル(電流値)の補正を行うことができる。なお、VCSEL出力レベル制御回路1416におけるVCSELドライバー回路43の出力レベルの決定やVCSEL発光素子44の個体差に応じた出力レベルの補正の演算は、イメージセンサ141に備えた、不図示の演算処理部の処理によって行う構成であってもよい。
 ADコンバータ38は、第1の実施形態の内視鏡装置1において本体部3に備えていたときと同様に、温度センサー45から出力された先端部4の温度情報(温度センサー45が計測した先端部4の現在の温度に応じた電圧値のアナログ信号)をアナログ/デジタル変換(A/D変換)する。そして、ADコンバータ38は、A/D変換した先端部4の温度情報を表すデジタル信号を、VCSEL出力レベル制御回路1416に出力する。つまり、ADコンバータ38は、先端部4の現在の温度を表すデジタル信号をVCSEL出力レベル制御回路1416に出力する。
 これにより、VCSEL出力レベル制御回路1416は、ADコンバータ38から入力された先端部4の現在の温度に基づいて、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)を制御するためのレベル制御信号を生成する。そして、VCSEL出力レベル制御回路1416は、生成したレベル制御信号をVCSELドライバー回路43に出力して、撮影によって得たそれぞれの画素信号を本体部3に伝送(送信)させる際に伝送エラーが発生しない光出力のレーザー光をVCSEL発光素子44に発光するために必要な出力レベル(電流値)のドライブ信号を、VCSELドライバー回路43に出力させる。
 このような構成によって、内視鏡装置10では、温度の変化に伴って変動する特性があるVCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力の制御を、先端部4に備えた温度センサー45、ADコンバータ38、およびイメージセンサ141内のVCSEL出力レベル制御回路1416の構成によって制御する。これにより、内視鏡装置10では、挿入部2を構成する軟性部5内に備える信号ケーブルの数を、第1の実施形態の内視鏡装置1よりもさらに少なくすることができ、軟性部5の径を細くすることができる。つまり、内視鏡装置10では、第1の実施形態の内視鏡装置1において軟性部5に備えていた温度センサー信号線54を備えない(削除した)構成にすることによって、軟性部5の径をさらに細くすることができる。これにより、内視鏡装置10では、被検物内への先端部4の挿入性を、第1の実施形態の内視鏡装置1よりもさらに向上して、より多くの被検物を検査対象とする(検査対象の幅を広げる)ことができる。
 第2の実施形態によれば、ドライブ信号の出力レベルは、出力レベル制御回路(VCSEL出力レベル制御回路1416)が決定し、VCSEL出力レベル制御回路1416は、決定した出力レベル(電流値または電圧値)に、ドライブ信号の出力レベルを制御する内視鏡装置(内視鏡装置10)が構成される。
 上記に述べたように、第2の実施形態の内視鏡装置10でも、第1の実施形態の内視鏡装置1と同様に、I2Cシリアル通信のノイズ耐性をEMCの要求を満足するレベルに向上させた状態で挿入部2の径を細くすることができる。また、第2の実施形態の内視鏡装置10でも、第1の実施形態の内視鏡装置1と同様に、それぞれの画素信号を光信号に変換して先端部4から本体部3に伝送(送信)する際に伝送エラーが発生しないように先端部4の温度の変化を検出し、VCSEL発光素子44が一定の光出力のレーザー光を発光するように、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)を事前に制御する。これにより、第2の実施形態の内視鏡装置10でも、第1の実施形態の内視鏡装置1と同様に、光信号伝送路53の長さが、例えば、十メートルを超えるような長さである場合でも、光伝送によって伝送(送信)されたSLVS-ECシリアル信号(SLVS-ECシリアル信号D+およびSLVS-ECシリアル信号D-)、つまり、先端部4に備えたイメージセンサ141が撮影によって得たそれぞれの画素信号を正確に受信し、それぞれの画素信号に対する種々の画像処理を行うことができる。しかも、第2の実施形態の内視鏡装置10では、VCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力の制御を、先端部4に備えた構成要素によって行うため、先端部4の温度を表す温度情報を本体部3に伝送する必要がなく、挿入部2の径を、第1の実施形態の内視鏡装置1よりもさらに細くすることができる。
 なお、イメージセンサ141は、CMOSイメージセンサであるため、例えば、SoC(System on Chip)のように、イメージセンサ141内に種々の機能回路を組み込んだ多機能化を実現することが容易である。そして、イメージセンサ141内に種々の機能回路を組み込んだ場合でも、イメージセンサ141の形状の変化は少ない。つまり、イメージセンサ141は、内部に種々の機能回路を組み込んだ場合でも、イメージセンサ141の外形が著しく大きくなることはなく、内視鏡装置10を構成する先端部4が大型化してしまうことはない。このため、イメージセンサ141は、例えば、内視鏡装置10において先端部4に備えたVCSELドライバー回路43やADコンバータ38、さらには、温度センサー45を組み込んだ構成にしてもよい。
(第2の実施形態の変形例)
 ここで、多機能化したイメージセンサ141(以下、「イメージセンサ141a」という)を備えた内視鏡装置10(以下、「内視鏡装置10a」という)を、本発明の第2の実施形態の変形例の内視鏡装置として説明する。なお、第2の実施形態の変形例の内視鏡装置10aも、工業用の内視鏡装置である場合について説明する。なお、内視鏡装置10aに備えたその構成要素には、第1の実施形態の内視鏡装置1および第2の実施形態の内視鏡装置10に備えた構成要素と同様の構成要素を含んでいる。従って、以下の説明においては、内視鏡装置10aの構成要素において、第1の実施形態の内視鏡装置1および第2の実施形態の内視鏡装置10に備えた構成要素と同様の構成要素には、同一の符号を付与し、それぞれの構成要素に関する詳細な説明は省略する。そして、以下の説明においては、第2の実施形態の内視鏡装置10と異なる構成要素についてのみを説明する。
 図3は、本発明の第2の実施形態の変形例における内視鏡装置10aを構成する先端部4の概略構成の一例を示したブロック図である。図3には、内視鏡装置10aに備えた挿入部2、特に、先端部4に注目した構成を示している。なお、図3において示した軟性部5、および図3において図示していない本体部3は、図2に示した第2の実施形態の内視鏡装置10における軟性部5および本体部3と同様である。
 図3に示した内視鏡装置10aは、図2に示した第2の実施形態の内視鏡装置10の先端部4に備えたイメージセンサ141が、イメージセンサ141aに代わっている。内視鏡装置10aでも、先端部4内に備えたイメージセンサ141aが撮影して得た画素信号を、軟性部5を介して本体部3に伝送する。そして、内視鏡装置10aでも、本体部3に備えたマルチメディアプロセッサー33が、先端部4から伝送された画素信号を処理して生成した映像(画像)を表示や記録を行う。
 先端部4は、撮像素子としてのイメージセンサ141aと、水晶発振器42と、VCSEL発光素子44とを備えている。イメージセンサ141aは、撮像した被検物内の被写体の画像に対応する画素信号を出力する不図示の画素アレイ部と、電源入力部411と、クロック入力部412と、I2C通信部413と、SLVS-EC出力部414と、同期信号発生部415と、VCSEL出力レベル制御回路1416と、外部同期入力部417と、CPU(Central Processing Unit)1418と、VCSELドライバー回路43と、ADコンバータ38と、温度センサー45とを備えている。イメージセンサ141aは、第2の実施形態の内視鏡装置10の先端部4に備えたイメージセンサ141内に、VCSELドライバー回路43、ADコンバータ38、および温度センサー45を組み込んだ構成のCMOSイメージセンサである。
 イメージセンサ141aに備えたVCSELドライバー回路43、ADコンバータ38、および温度センサー45は、第2の実施形態の内視鏡装置10において先端部4に備えたVCSELドライバー回路43、ADコンバータ38、および温度センサー45と同様の構成要素である。また、イメージセンサ141aに備えたその他の構成要素も、第2の実施形態の内視鏡装置10の先端部4に備えたイメージセンサ141内の構成要素と同じ構成要素である。
 また、イメージセンサ141aに備えたCPU1418は、第1の実施形態の内視鏡装置1の先端部4に備えたイメージセンサ41および第2の実施形態の内視鏡装置10の先端部4に備えたイメージセンサ141においても備えられていた構成要素であり、図3において明示したものである。CPU1418は、イメージセンサ141aにおいて、簡単な演算処理や、イメージセンサ141aに備えたそれぞれの構成要素の制御を行う演算処理部である。CPU1418は、例えば、I2C通信部413における本体部3との間のI2Cシリアル通信や、SLVS-EC出力部414における不図示の画素アレイ部が撮影して出力した画素信号の、SLVS-ECシリアル通信の形式のシリアル信号への変換の制御などを行う。また、CPU1418は、VCSEL出力レベル制御回路1416におけるVCSELドライバー回路43が出力するVCSEL発光素子44のドライブ信号の出力レベル(電流値または電圧値)の決定や、先端部4に備えたVCSEL発光素子44の個体差に応じた出力レベル(電流値または電圧値)の補正の演算を行う。
 このような構成によって、内視鏡装置10aでは、温度の変化に伴って変動する特性があるVCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力の制御を、先端部4に備えたイメージセンサ141a内のVCSEL出力レベル制御回路1416、ADコンバータ38、および温度センサー45の構成によって制御する。また、内視鏡装置10aでは、先端部4に備えたイメージセンサ141a内のVCSELドライバー回路43が、SLVS-EC出力部414から出力されたSLVS-ECシリアル信号(SLVS-ECシリアル信号D+およびSLVS-ECシリアル信号D-)のそれぞれを表すドライブ信号を生成し、生成したドライブ信号を、イメージセンサ141aの外部に備えたVCSEL発光素子44に出力する。これにより、内視鏡装置10aでは、先端部4に備えるイメージセンサ141a以外の構成要素の数を、第2の実施形態の内視鏡装置10の先端部4に備えるイメージセンサ141以外の構成要素の数よりも少なくすることができ、先端部4を小型化することができる。つまり、内視鏡装置10aでは、第2の実施形態の内視鏡装置10において先端部4に備えていたVCSELドライバー回路43と、ADコンバータ38と、温度センサー45とをイメージセンサ141a内に備えることによって、イメージセンサ141aの外形の大型化を抑え、先端部4を小型化することができる。これにより、内視鏡装置10aでは、被検物内への先端部4の挿入性を、第2の実施形態の内視鏡装置10よりもさらに向上して、より多くの被検物を検査対象とする(検査対象の幅を広げる)ことができる。
 第2の実施形態の変形例によれば、撮像素子(イメージセンサ141a)は、少なくともドライバー回路(VCSELドライバー回路43)、をさらに備える内視鏡装置(内視鏡装置10a)が構成される。
 上記に述べたように、第2の実施形態の変形例の内視鏡装置10aでも、第1の実施形態の内視鏡装置1および第2の実施形態の内視鏡装置10と同様に、I2Cシリアル通信のノイズ耐性をEMCの要求を満足するレベルに向上させた状態で挿入部2の径を細くすることができる。また、第2の実施形態の変形例の内視鏡装置10aでも、第1の実施形態の内視鏡装置1および第2の実施形態の内視鏡装置10と同様に、それぞれの画素信号を光信号に変換して先端部4から本体部3に伝送(送信)する際に伝送エラーが発生しないように先端部4の温度の変化を検出し、VCSEL発光素子44が一定の光出力のレーザー光を発光するように、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベルを事前に制御する。これにより、第2の実施形態の変形例の内視鏡装置10aでも、第1の実施形態の内視鏡装置1および第2の実施形態の内視鏡装置10と同様に、光信号伝送路53の長さが、例えば、十メートルを超えるような長さである場合でも、光伝送によって伝送(送信)されたSLVS-ECシリアル信号、つまり、先端部4に備えたイメージセンサ141aが撮影によって得たそれぞれの画素信号を正確に受信し、それぞれの画素信号に対する種々の画像処理を行うことができる。しかも、第2の実施形態の変形例の内視鏡装置10aでは、VCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力の制御を、先端部4に備えたイメージセンサ141a内の構成要素によって行うため、第2の実施形態の内視鏡装置10と同様に挿入部2の径を細くし、さらに、先端部4を、第2の実施形態の内視鏡装置10よりも小型化することができる。
 なお、イメージセンサ141aに備えた温度センサー45も、先端部4の温度、特に、VCSEL発光素子44の温度を計測する。このため、VCSEL発光素子44は、先端部4内において、イメージセンサ141a内に温度センサー45が配置された領域の近隣に配置することが望ましい。
 なお、第2の実施形態の変形例の内視鏡装置10aでは、VCSELドライバー回路43と、ADコンバータ38と、温度センサー45とをイメージセンサ141a内に備える構成について説明した。しかし、多機能化したイメージセンサ141aに備える構成要素は、VCSELドライバー回路43と、ADコンバータ38と、温度センサー45との全てに限定されるものではない。例えば、イメージセンサ141aは、さらに多くの構成要素を備える構成であってもよい。逆に、例えば、イメージセンサ141aは、VCSELドライバー回路43、ADコンバータ38、および温度センサー45のいずれか1つまたは複数の構成要素を備える構成であってもよい。より具体的には、イメージセンサ141a内にVCSELドライバー回路43を備えない、つまり、VCSELドライバー回路43をイメージセンサ141aの外部に備える構成にしてもよい。この場合、より大型の半導体回路を用いてVCSELドライバー回路43を構成することによって、より出力レベルの高いドライブ信号をVCSEL発光素子44に出力することができるため、さらに長い光信号伝送路53を備えた内視鏡装置を実現する際には有効である。
 なお、第1の実施形態の内視鏡装置1および第2の実施形態の内視鏡装置10(第2の実施形態の変形例の内視鏡装置10aを含む)では、挿入部2が本体部3と一体になっている構成、つまり、挿入部2を交換することができず、撮像する被検物内の被写体までの距離が軟性部5の長さによって予め定められている構成の内視鏡装置の構成を示した。しかし、内視鏡装置を、挿入部2を交換することができる構成にしてもよい。
(第3の実施形態)
 次に、本発明の第3の実施形態の内視鏡装置について説明する。なお、第3の実施形態の内視鏡装置も、工業用の内視鏡装置である場合について説明する。図4は、本発明の第3の実施形態における内視鏡装置の概略構成の一例を示したブロック図である。図4において、内視鏡装置20は、細長い挿入部2と、本体部3とを備えている。挿入部2は、撮像素子を備えた先端部4と、先端部4を被検物内に導くコードである軟性部5と、本体部3に挿入部2を接続するためのコネクタ部26とを含んで構成される。
 図4に示した内視鏡装置20は、図1に示した第1の実施形態の内視鏡装置1が、挿入部2を交換することができる構成にした内視鏡装置である。従って、第3の実施形態における内視鏡装置20の構成要素には、図1に示した第1の実施形態の内視鏡装置1と同様の構成要素を含んでいる。以下の説明においては、第3の実施形態における内視鏡装置20の構成要素において、第1の実施形態の内視鏡装置1と同様の構成要素には、同一の符号を付与し、それぞれの構成要素に関する詳細な説明は省略する。そして、以下の説明においては、第1の実施形態の内視鏡装置1と異なる構成要素についてのみを説明する。
 なお、図2に示した第2の実施形態の内視鏡装置10、および図3に示した第2の実施形態の変形例の内視鏡装置10aが、挿入部2を交換することができる構成にした内視鏡装置も同様に考えることができる。従って、第2の実施形態の内視鏡装置10および第2の実施形態の変形例の内視鏡装置10aを、挿入部2を交換することができる構成にした内視鏡装置に関する詳細な説明は省略する。
 内視鏡装置20では、挿入部2の本体部3側にコネクタ部26を備え、挿入部2が、コネクタ部26によって本体部3を着脱可能な構成となっている。そして、内視鏡装置20では、先端部4内に備えたイメージセンサ41が撮影して得た画素信号を、軟性部5およびコネクタ部26を介して本体部3に伝送する。
 コネクタ部26は、電気接点コネクタ261と、電気接点コネクタ262と、光接続コネクタ263と、電気接点コネクタ264とを備えている。また、本体部3は、第1の実施形態の内視鏡装置1を構成する本体部3に、電気接点コネクタ231と、電気接点コネクタ232と、光接続コネクタ233と、電気接点コネクタ234とが追加された構成となっている。
 電気接点コネクタ261は、軟性部5に備えた電源信号線51に対応し、本体部3に備えた電気接点コネクタ231と接続されるコネクタである。また、電気接点コネクタ231は、電源信号線51に対応する本体部3内のコネクタである。電気接点コネクタ261と電気接点コネクタ231とが接続されることによって、電源信号線51が本体部3に備えた電源出力部32に電気的に接続される。これにより、内視鏡装置20において、電源出力部32が出力する電源が、電気接点コネクタ231、電気接点コネクタ261、および電源信号線51を介して、先端部4内のイメージセンサ41に備えた電源入力部411に供給される。
 電気接点コネクタ262は、軟性部5に備えたI2Cシリアル信号伝送路52に対応し、本体部3に備えた電気接点コネクタ232と接続されるコネクタである。また、電気接点コネクタ232は、I2Cシリアル信号伝送路52に対応する本体部3内のコネクタである。電気接点コネクタ262と電気接点コネクタ232とが接続されることによって、I2Cシリアル信号伝送路52が本体部3に備えたスタックリカバリー回路34に電気的に接続される。これにより、内視鏡装置20において、本体部3に備えたマルチメディアプロセッサー33と先端部4内のイメージセンサ41に備えたI2C通信部413との間でI2Cシリアル通信が、電気接点コネクタ232、電気接点コネクタ262、およびI2Cシリアル信号伝送路52を介して行われる。つまり、電気接点コネクタ262と電気接点コネクタ232とが接続されることによって、イメージセンサ41の機能の起動や撮影の動作に関する様々な設定(撮影モード設定)や、撮影によって得たそれぞれの画素信号を本体部3に伝送する際にVCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)の情報(伝送制御情報)などが、I2Cシリアル通信によってI2C通信部413に伝送(送信)される。
 光接続コネクタ263は、軟性部5に備えた光信号伝送路53に対応し、本体部3に備えた光接続コネクタ233と接続される光コネクタである。また、光接続コネクタ233は、光信号伝送路53に対応する本体部3内の光コネクタである。光接続コネクタ263と光接続コネクタ233とが接続されることによって、光信号伝送路53を介して伝送された光信号が、本体部3に備えた受光素子35に入射される。これにより、内視鏡装置20において、先端部4内のイメージセンサ41に備えたSLVS-EC出力部414から本体部3に備えたマルチメディアプロセッサー33への光信号によるSLVS-ECシリアル信号の光伝送が、光信号伝送路53、光接続コネクタ263、および光接続コネクタ233を介して行われる。つまり、光接続コネクタ263と光接続コネクタ233とが接続されることによって、イメージセンサ41が撮影モード設定の情報に応じた撮影を行って得たそれぞれの画素信号が、光信号によるSLVS-ECシリアル通信によってマルチメディアプロセッサー33に伝送(送信)される。
 電気接点コネクタ264は、軟性部5に備えた温度センサー信号線54に対応し、本体部3に備えた電気接点コネクタ234と接続されるコネクタである。また、電気接点コネクタ234は、温度センサー信号線54に対応する本体部3内のコネクタである。電気接点コネクタ264と電気接点コネクタ234とが接続されることによって、温度センサー信号線54が本体部3に備えたADコンバータ38に電気的に接続される。これにより、内視鏡装置20において、温度センサー45が出力する先端部4の温度情報(アナログ信号)が、温度センサー信号線54、電気接点コネクタ264、および電気接点コネクタ234を介して、本体部3に備えたADコンバータ38に伝送される。
 このような構成によって、内視鏡装置20では、挿入部2を交換することができる構成を実現する。しかも、内視鏡装置20では、それぞれの信号ケーブルに対応する電気接点コネクタや光接続コネクタを備えるのみであるため、コネクタ部26を小型化することができ、挿入部2を交換する構成を低コストで実現することができる。また、軟性部5の長さが短い挿入部2では、それぞれの電気信号が対応する電気接点コネクタを通過する際に発生する信号の反射や信号の波形の歪が小さくなると考えられるため、軟性部5の長さが短い挿入部2では、コネクタ部26に備えるそれぞれの電気接点コネクタの構造を簡略化し、コストを低減することができるという効果も得られる。
 なお、内視鏡装置20では、挿入部2と本体部3とを接続する構成が簡単な構成であるため、例えば、軟性部5に備えたそれぞれの信号ケーブルを延長する、いわゆる、延長ケーブルを構成することもできる。より具体的には、それぞれの信号ケーブルにおける一方の端に、コネクタ部26と接続するための電気接点コネクタ231、電気接点コネクタ232、光接続コネクタ233、および電気接点コネクタ234を備えたコネクタ部を構成する。そして、それぞれの信号ケーブルにおける他方の端に、本体部3と接続する電気接点コネクタ261、電気接点コネクタ262、光接続コネクタ263、および電気接点コネクタ264を備えたコネクタ部を構成する。この構成によって、コネクタ部26と本体部3との間に追加され、コネクタ部26と本体部3とを接続する延長ケーブルを実現することができる。
 第3の実施形態によれば、軟性部(軟性部5)と本体部(本体部3)とを接続すると共に、軟性部5に具備した光信号伝送路(光信号伝送路53)によって伝送された光信号を、受光素子(受光素子35)に受光させるコネクタ部(コネクタ部26)、をさらに備える、内視鏡装置(内視鏡装置20)が構成される。
 上記に述べたように、第3の実施形態の内視鏡装置20でも、第1の実施形態の内視鏡装置1と同様に、I2Cシリアル通信のノイズ耐性をEMCの要求を満足するレベルに向上させた状態で挿入部2の径を細くすることができる。また、第3の実施形態の内視鏡装置20でも、第1の実施形態の内視鏡装置1と同様に、それぞれの画素信号を光信号に変換して先端部4から本体部3に伝送(送信)する際の先端部4の温度の変化を検出し、伝送エラーが発生しないように、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)を事前に制御して、VCSEL発光素子44が一定の光出力のレーザー光を発光するようにする。これにより、第3の実施形態の内視鏡装置20でも、第1の実施形態の内視鏡装置1と同様に、光信号伝送路53の長さが、例えば、十メートルを超えるような長さである場合でも、光伝送によって伝送(送信)されたSLVS-ECシリアル信号、つまり、先端部4に備えたイメージセンサ41が撮影によって得たそれぞれの画素信号を正確に伝送(送信)することができる。しかも、第3の実施形態の内視鏡装置20では、挿入部2を交換することができる。
 なお、第3の実施形態の内視鏡装置20では、コネクタ部26および本体部3に備えるコネクタが、それぞれの信号ケーブルに対応する電気接点コネクタおよび光接続コネクタである場合について説明した。つまり、第3の実施形態の内視鏡装置20では、それぞれの信号ケーブルに対応する2種類のコネクタによって、挿入部2と本体部3とを接続する構成について説明した。しかし、挿入部2と本体部3とを接続する構成、つまり、コネクタ部26および本体部3に備えるコネクタは、第3の実施形態の内視鏡装置20に示した構成に限定されるものではない。例えば、それぞれの信号ケーブルに対応する1種類のコネクタによって、挿入部2と本体部3とを接続する構成にしてもよい。
(第4の実施形態)
 次に、本発明の第4の実施形態の内視鏡装置について説明する。なお、第4の実施形態の内視鏡装置も、工業用の内視鏡装置である場合について説明する。図5は、本発明の第4の実施形態における内視鏡装置の概略構成の一例を示したブロック図である。図5において、内視鏡装置30は、細長い挿入部2と、本体部3とを備えている。挿入部2は、撮像素子を備えた先端部4と、先端部4を被検物内に導くコードである軟性部5と、本体部3に挿入部2を接続するためのコネクタ部46とを含んで構成される。
 図5に示した内視鏡装置30は、図4に示した第3の実施形態の内視鏡装置20におけるコネクタ部26の構成を、それぞれの信号ケーブルを1種類のコネクタによって、挿入部2と本体部3とを接続する構成にした内視鏡装置である。従って、第4の実施形態における内視鏡装置30の構成要素には、図4に示した第3の実施形態の内視鏡装置20と同様の構成要素を含んでいる。以下の説明においては、第4の実施形態における内視鏡装置30の構成要素において、第3の実施形態の内視鏡装置20と同様の構成要素には、同一の符号を付与し、それぞれの構成要素に関する詳細な説明は省略する。そして、以下の説明においては、第3の実施形態の内視鏡装置20と異なる構成要素についてのみを説明する。
 なお、図2に示した第2の実施形態の内視鏡装置10、および図3に示した第2の実施形態の変形例の内視鏡装置10aを、挿入部2を交換することができ、それぞれの信号ケーブルを1種類のコネクタによって接続する構成にした内視鏡装置も同様に考えることができる。従って、第2の実施形態の内視鏡装置10および第2の実施形態の変形例の内視鏡装置10aを、1種類のコネクタによって挿入部2と本体部3とを接続する構成にした内視鏡装置に関する詳細な説明は省略する。
 内視鏡装置30では、挿入部2の本体部3側にコネクタ部46を備え、挿入部2が、コネクタ部46によって本体部3を着脱可能な構成となっている。そして、内視鏡装置30では、先端部4内に備えたイメージセンサ41が撮影して得た画素信号を、軟性部5およびコネクタ部46を介して本体部3に伝送する。
 コネクタ部46は、受光素子35と、トランスインピーダンスアンプ回路36と、電気接点コネクタ261と、電気接点コネクタ262と、電気接点コネクタ363と、電気接点コネクタ264とを備えている。また、本体部3は、電気接点コネクタ231と、電気接点コネクタ232と、電気接点コネクタ333と、電気接点コネクタ234とを備えている。
 受光素子35とトランスインピーダンスアンプ回路36とは、第1の実施形態の内視鏡装置1、第2の実施形態の内視鏡装置10(第2の実施形態の変形例の内視鏡装置10aを含む)、および第3の実施形態の内視鏡装置20において本体部3に備えた受光素子35とトランスインピーダンスアンプ回路36とを、コネクタ部46内に配置(移動)したものである。これに伴い、内視鏡装置30では、第3の実施形態の内視鏡装置20においてコネクタ部26に備えた光接続コネクタ263が、電気接点コネクタ363に変わった構成となっている。また、内視鏡装置30では、第3の実施形態の内視鏡装置20において本体部3に備えた光接続コネクタ233が、電気接点コネクタ333に変わった構成となっている。
 コネクタ部46では、軟性部5に備えた光信号伝送路53を介して伝送された光信号が、第1の実施形態の内視鏡装置1と同様に、受光素子35に受光される。そして、コネクタ部46では、受光素子35から出力された電流値の電気信号が、トランスインピーダンスアンプ回路36によって電圧値の電気信号に変換され、SLVS-ECシリアル信号(SLVS-ECシリアル信号D+およびSLVS-ECシリアル信号D-)のそれぞれが、電気接点コネクタ363に接続されている。
 電気接点コネクタ363は、トランスインピーダンスアンプ回路36から出力されたSLVS-ECシリアル信号のそれぞれに対応し、本体部3に備えた電気接点コネクタ333と接続されるコネクタである。また、電気接点コネクタ333は、SLVS-ECシリアル信号のそれぞれに対応する本体部3内のコネクタである。電気接点コネクタ363と電気接点コネクタ333とが接続されることによって、トランスインピーダンスアンプ回路36によって電圧値の電気信号に変換されたSLVS-ECシリアル信号のそれぞれが、本体部3に備えたリミッティングアンプ回路37に電気的に接続される。つまり、内視鏡装置30では、先端部4内のイメージセンサ41に備えたSLVS-EC出力部414が出力し、光信号に変換されて光信号伝送路53を介して伝送(送信)されたSLVS-ECシリアル信号の電気信号への変換(電流値の電気信号への変換および電圧値の電気信号への変換)がコネクタ部46内で行われ、電気接点コネクタ363および電気接点コネクタ333を介して、本体部3に備えたリミッティングアンプ回路37に入力される。言い換えれば、内視鏡装置30において、先端部4内のイメージセンサ41に備えたSLVS-EC出力部414から本体部3に備えたマルチメディアプロセッサー33へのSLVS-ECシリアル信号の伝送(送信)が、光信号伝送路53、電気接点コネクタ363、および電気接点コネクタ333を介して行われる。
 このような構成によって、内視鏡装置30でも、第3の実施形態の内視鏡装置20と同様に、挿入部2を交換することができる構成を実現する。しかも、内視鏡装置30では、挿入部2を構成するコネクタ部46内で伝送された光信号の電気信号への変換を行い、1種類のコネクタ、つまり、比較的コストが低い電気接点コネクタのみによって挿入部2と本体部3とを接続する。このため、第3の実施形態の内視鏡装置20では、挿入部2を交換する構成を低コストで実現することができる。また、一般的に、電気接点コネクタは、光接続コネクタよりも挿抜回数の上限が多いため、内視鏡装置30では、挿入部2の交換に関する耐久性も向上させることができるという効果も得られる。
 第4の実施形態によれば、受光素子(受光素子35)は、コネクタ部(コネクタ部46)に配置されている内視鏡装置(内視鏡装置30)が構成される。
 上記に述べたように、第4の実施形態の内視鏡装置30でも、第1の実施形態の内視鏡装置1や第3の実施形態の内視鏡装置20と同様に、I2Cシリアル通信のノイズ耐性をEMCの要求を満足するレベルに向上させた状態で挿入部2の径を細くすることができる。また、第3の実施形態の内視鏡装置20でも、第1の実施形態の内視鏡装置1や第3の実施形態の内視鏡装置20と同様に、それぞれの画素信号を光信号に変換して先端部4から本体部3に伝送(送信)する際の先端部4の温度の変化を検出し、伝送エラーが発生しないように、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)を事前に制御して、VCSEL発光素子44が一定の光出力のレーザー光を発光するようにする。これにより、第3の実施形態の内視鏡装置20でも、第1の実施形態の内視鏡装置1や第3の実施形態の内視鏡装置20と同様に、光信号伝送路53の長さが、例えば、十メートルを超えるような長さである場合でも、光伝送によって伝送(送信)されたSLVS-ECシリアル信号、つまり、先端部4に備えたイメージセンサ41が撮影によって得たそれぞれの画素信号を正確に伝送(送信)することができる。そして、第4の実施形態の内視鏡装置30でも、第3の実施形態の内視鏡装置20と同様に、挿入部2を交換することができる。
 なお、第4の実施形態の内視鏡装置30では、挿入部2を構成するコネクタ部46内に、本体部3に備えた受光素子35とトランスインピーダンスアンプ回路36とを配置(移動)した構成について説明した。しかし、コネクタ部46内に配置(移動)する本体部3に備えた構成要素は、第4の実施形態の内視鏡装置30に示した構成要素に限定されるものではない。例えば、本体部3に備えたリミッティングアンプ回路37も、コネクタ部46内に配置(移動)し、リミッティングアンプ回路37が信号レベルを増幅したSLVS-ECシリアル信号を、電気接点コネクタ363および電気接点コネクタ333を介してマルチメディアプロセッサー33に接続する構成にしてもよい。
 なお、第1~第4の実施形態(第2の実施形態の変形例を含む)の内視鏡装置では、温度センサー45を用いて先端部4の温度を計測(検出)し、温度センサー45から出力された温度情報に基づいて、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値または電圧値)を、VCSEL発光素子44が伝送エラーのない光信号を発光するために必要な出力レベルに制御する構成について説明した。しかし、内視鏡装置は、挿入部の径がより細くなると、一定のサイズが必要となる温度センサーを先端部に搭載することが、物理的に困難になる場合もある。そこで、この場合における実施形態について次に説明する。より具体的には、温度センサー45を使わずに、温度変化があってもVCSEL発光素子44が発光する光信号を一定にすることができる構成について説明する。例えば、トランスインピーダンス回路素子の中には、受信した(入力された)電気信号の強度を表すRSSI(Received Signal Strength Indicator:受信信号強度)信号を出力する機能を有するものもある。このRSSI信号は、VCSEL発光素子44が発光する光信号の光出力に比例した信号である。これは、光信号伝送路53は、伝送路の減衰はあるものの、その減衰特性は、温度変化の影響を受けないためである。このため、トランスインピーダンスアンプ回路が出力するRSSI信号の出力を監視して、RSSI信号の出力が一定になるように制御するようにすれば、温度センサー45を使わずにVCSEL発光素子44が発光する光信号を一定にする内視鏡装置を実現することができる。
(第5の実施形態)
 次に、本発明の第5の実施形態の内視鏡装置について説明する。なお、第5の実施形態の内視鏡装置も、工業用の内視鏡装置である場合について説明する。図6は、本発明の第5の実施形態における内視鏡装置の概略構成の一例を示したブロック図である。図6において、内視鏡装置50は、細長い挿入部2と、本体部3とを備えている。挿入部2は、撮像素子を備えた先端部4と、先端部4を被検物内に導くコードである軟性部5とを含んで構成される。
 図6に示した内視鏡装置50は、図1に示した第1の実施形態の内視鏡装置1において温度センサー45が出力した温度情報に基づいて決定および制御していたVCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値または電圧値)を、温度センサー45を使用せずに行う構成の内視鏡装置である。より具体的には、トランスインピーダンスアンプ回路が出力するRSSI信号に基づいて、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値または電圧値)の決定および制御する構成にした内視鏡装置である。このため、第5の実施形態における内視鏡装置50では、第1の実施形態の内視鏡装置1の本体部3に備えたトランスインピーダンスアンプ回路36が、トランスインピーダンスアンプ回路136に代わっている。そして、第5の実施形態における内視鏡装置50では、第1の実施形態の内視鏡装置1において先端部4に備えていた温度センサー45が削除されている。
 なお、第5の実施形態における内視鏡装置50に備えたその他の構成要素は、第1の実施形態の内視鏡装置1に備えた構成要素と同じ構成要素である。従って、以下の説明においては、第5の実施形態における内視鏡装置50の構成要素において、第1の実施形態の内視鏡装置1と同様の構成要素には、同一の符号を付与し、それぞれの構成要素に関する詳細な説明は省略する。そして、以下の説明においては、第1の実施形態の内視鏡装置1と異なる構成要素についてのみを説明する。
 内視鏡装置50でも、先端部4内に備えたイメージセンサ41が撮影して得た画素信号を、軟性部5を介して本体部3に伝送し、先端部4から伝送された画素信号を本体部3に備えたマルチメディアプロセッサー33で処理して生成した映像(画像)を表示する。また、内視鏡装置50でも、本体部3に備えたマルチメディアプロセッサー33が生成した映像(画像)を記録する。
 トランスインピーダンスアンプ回路136は、受信した(入力された)電気信号の強度を表すRSSI信号を出力する機能を有するトランスインピーダンス回路素子によって構成された電流-電圧変換回路である。トランスインピーダンスアンプ回路136は、第1の実施形態の内視鏡装置1の本体部3内のトランスインピーダンスアンプ回路36と同様に、受光素子35から出力された電流値の電気信号を、電圧値の電気信号に変換してリミッティングアンプ回路37に出力する。つまり、トランスインピーダンスアンプ回路136は、第1の実施形態の内視鏡装置1の本体部3内のトランスインピーダンスアンプ回路36と同様に、光伝送によって伝送(送信)されたSLVS-ECシリアル信号(SLVS-ECシリアル信号D+およびSLVS-ECシリアル信号D-)のそれぞれを、リミッティングアンプ回路37に出力する。
 また、トランスインピーダンスアンプ回路136は、受光素子35から出力された電流値の電気信号の強度を表すRSSI信号を、ADコンバータ38に出力する。なお、RSSI信号は、上述したように、光信号伝送路53による減衰はあるものの、減衰特性は温度変化の影響を受けていない、VCSEL発光素子44が発光した光信号の光出力に比例した信号である。このため、RSSI信号の大きさの変化は、第1の実施形態の内視鏡装置1において温度センサー45が計測した先端部4の温度の変化として扱う、つまり、温度センサー45が出力する温度情報に相当するものとして扱うことができる。
 ADコンバータ38は、第1の実施形態の内視鏡装置1において本体部3に備えていたときにアナログ/デジタル変換(A/D変換)する温度情報に代わって、トランスインピーダンスアンプ回路136から出力されたRSSI信号(アナログ信号)をA/D変換する。そして、ADコンバータ38は、A/D変換したRSSI信号の大きさを表すデジタル値のデジタル信号を、マルチメディアプロセッサー33に出力する。
 なお、図6においてADコンバータ38は、本体部3に搭載されてマルチメディアプロセッサー33に接続される構成要素として示しているが、ADコンバータ38は、マルチメディアプロセッサー33に搭載される機能、つまり、マルチメディアプロセッサー33に備えた構成要素であってもよい。
 マルチメディアプロセッサー33は、第1の実施形態の内視鏡装置1において本体部3に備えていたときと同様に、内視鏡装置50における全体の制御や、予め定められた種々の画像処理を行う。また、マルチメディアプロセッサー33は、第1の実施形態の内視鏡装置1において本体部3に備えていたときと同様に、先端部4に備えたVCSEL発光素子44が伝送エラーのない光信号を発光するために必要な出力レベルに、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値または電圧値)を制御する。ただし、第5の実施形態の内視鏡装置50では、マルチメディアプロセッサー33は、ADコンバータ38から出力されたRSSI信号に基づいて先端部4の温度を判定し、判定した先端部4の温度に基づいて、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値または電圧値)を制御する。
 より具体的には、マルチメディアプロセッサー33は、ADコンバータ38から出力されたRSSI信号のデジタル値の大きさの変化を監視することによって、先端部4の温度の変化を判定する。そして、マルチメディアプロセッサー33は、監視しているRSSI信号のデジタル値の大きさが常に一定になるように、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値または電圧値)を制御する。つまり、マルチメディアプロセッサー33は、ADコンバータ38から出力されたRSSI信号のデジタル値を、第1の実施形態の内視鏡装置1においてADコンバータ38がアナログ/デジタル変換(A/D変換)した、温度センサー45が出力した温度情報を表すデジタル信号として扱って、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値または電圧値)を制御する。
 例えば、先端部4の温度が上昇するほど、VCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力が低下するため、トランスインピーダンスアンプ回路136が出力するRSSI信号が表す電流値の電気信号の強度が低下し、ADコンバータ38から出力されるRSSI信号のデジタル値が小さくなる。そこで、マルチメディアプロセッサー33は、VCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力を上昇させるように、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)を高い値に決定する。一方、先端部4の温度が下降するほど、VCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力が増加するため、トランスインピーダンスアンプ回路136が出力するRSSI信号が表す電流値の電気信号の強度が上昇し、ADコンバータ38から出力されるRSSI信号のデジタル値が大きくなる。そこで、マルチメディアプロセッサー33は、VCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力を低下させるように、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)を低い値に決定する。このように、マルチメディアプロセッサー33は、VCSEL発光素子44が一定の光出力のレーザー光を発光するような、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)を決定する。
 なお、マルチメディアプロセッサー33においてVCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)を決定する方法は、第1の実施形態の内視鏡装置1において本体部3に備えていたときと同様に考えることができる。例えば、マルチメディアプロセッサー33は、RSSI信号のデジタル値の大きさとドライブ信号の出力レベル(電流値)とを対応付けたルックアップテーブルを利用して、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)を決定することができる。
 マルチメディアプロセッサー33は、決定したVCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値)の情報を、第1の実施形態の内視鏡装置1において本体部3に備えていたときと同様に、I2Cシリアル信号伝送路52を介したI2Cシリアル通信によって、I2C通信部413に送信する。より具体的には、マルチメディアプロセッサー33は、決定した出力レベル(電流値)のドライブ信号をVCSELドライバー回路43に出力させるための伝送制御情報を、I2C通信部413に送信する。これにより、I2C通信部413は、I2Cシリアル信号伝送路52を介して本体部3から送信された伝送制御情報をVCSEL出力レベル制御回路416に出力し、VCSEL出力レベル制御回路416は、I2C通信部413から出力された伝送制御情報に応じた出力レベル(電流値)のドライブ信号を出力させるためのレベル制御信号をVCSELドライバー回路43に出力する。そして、VCSELドライバー回路43は、VCSEL出力レベル制御回路416から出力されたレベル制御信号に応じた出力レベル、つまり、マルチメディアプロセッサー33によって決定された出力レベルのドライブ信号をVCSEL発光素子44に出力する。これにより、VCSEL発光素子44は、VCSELドライバー回路43から出力されたドライブ信号に応じた伝送エラーのない光信号を、光信号伝送路53を介して本体部3に伝送(送信)することができる。
 このような構成によって、内視鏡装置50では、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値または電圧値)の制御を、トランスインピーダンスアンプ回路136が出力するRSSI信号に基づいて行う。これにより、内視鏡装置50では、第1の実施形態の内視鏡装置1において備えていた先端部4内の温度センサー45、および軟性部5内の温度センサー信号線54を備えることなく(場合によっては本体部3内のADコンバータ38を備えることなく)、温度の変化に伴って変動する特性があるVCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力の制御を行うことができる。つまり、内視鏡装置50では、第1の実施形態の内視鏡装置1よりも簡単(容易)な構成で、かつ、低コストで、温度の変化に伴って変動する特性があるVCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力の制御を実現することができる。しかも、内視鏡装置50では、先端部4内に温度センサー45を備えず、軟性部5内に温度センサー信号線54を備えない構成であるため、第1の実施形態の内視鏡装置1よりも先端部4を小型化し、軟性部5の径を細くすることができる。これにより、内視鏡装置50では、被検物内への先端部4の挿入性を、第1の実施形態の内視鏡装置1よりもさらに向上して、より多くの被検物を検査対象とする(検査対象の幅を広げる)ことができる。
 なお、内視鏡装置50においてトランスインピーダンスアンプ回路136が出力するRSSI信号は、汎用的な電気信号である。このため、トランスインピーダンスアンプ回路136は、第3の実施形態の内視鏡装置20や第4の実施形態の内視鏡装置30のように、SLVS-ECシリアル信号がコネクタを介して本体部3に伝送される構成であっても、内視鏡装置50と同様のRSSI信号を出力することができる。従って、内視鏡装置50における温度センサー45を使用せずにVCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値または電圧値)を制御する構成や考え方は、第3の実施形態の内視鏡装置20や第4の実施形態の内視鏡装置30のように、挿入部2と本体部3とを着脱可能な構成の内視鏡装置においても、容易に適用することができる。
 第5の実施形態によれば、先端部(先端部4)は、ドライブ信号の出力レベル(電流値または電圧値)に応じた光出力の光信号(レーザー光)を発光して光信号伝送路(光信号伝送路53)に出射する発光素子(VCSEL発光素子44)と、画素信号を表す電気信号であるドライブ信号を出力するドライバー回路(VCSELドライバー回路43)と、ドライブ信号の出力レベルを、決定された出力レベルに制御する出力レベル制御回路(VCSEL出力レベル制御回路416)と、をさらに備え、光信号伝送路53によって伝送された光信号は、受光素子(受光素子35)に受光され、受光した光出力に応じた電気信号である画素信号に変換されると共に、光出力に応じた電気信号の強度(RSSI信号)が表され、ドライブ信号の出力レベルは、画像処理部(マルチメディアプロセッサー33)が決定し、決定したドライブ信号の出力レベルの情報(決定した出力レベル(例えば、電流値または電圧値)は、軟性部(軟性部5)に具備したシリアル信号伝送路(I2Cシリアル信号伝送路52)を介したシリアル通信(I2Cシリアル通信)によってVCSEL出力レベル制御回路416に送信され、VCSEL出力レベル制御回路416は、送信されたドライブ信号の出力レベルの情報が表す出力レベル(例えば、電流値または電圧値)に、ドライブ信号の出力レベルを制御する内視鏡装置(内視鏡装置50)が構成される。
 上記に述べたように、第5の実施形態の内視鏡装置50でも、第1の実施形態の内視鏡装置1と同様に、I2Cシリアル通信のノイズ耐性をEMCの要求を満足するレベルに向上させた状態で挿入部2の径を細くすることができる。また、第5の実施形態の内視鏡装置50では、それぞれの画素信号を変換して先端部4から本体部3に伝送(送信)されてきた光信号を受光素子35が受光し、受光素子35が出力する電流値の電気信号をトランスインピーダンスアンプ回路136が電圧値の電気信号に変換する際に出力する、電気信号の強度を表すRSSI信号に基づいて、VCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力の変化を検出(判定)する。そして、第5の実施形態の内視鏡装置50でも、第1の実施形態の内視鏡装置1と同様に、先端部4から本体部3に伝送(送信)する光信号に伝送エラーが発生しないように、VCSELドライバー回路43が出力するドライブ信号の出力レベル(電流値または電圧値)を事前に制御して、VCSEL発光素子44が一定の光出力のレーザー光を発光するようにする。これにより、第5の実施形態の内視鏡装置50でも、第1の実施形態の内視鏡装置1と同様に、光信号伝送路53の長さが、例えば、十メートルを超えるような長さである場合でも、光伝送によって伝送(送信)されたSLVS-ECシリアル信号、つまり、先端部4に備えたイメージセンサ41が撮影によって得たそれぞれの画素信号を正確に伝送(送信)することができる。しかも、第5の実施形態の内視鏡装置50では、VCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力の制御を、伝送(送信)されてきた光信号を電気信号に変換する際に得られるRSSI信号に基づいて行うため、第1の実施形態の内視鏡装置1のように、温度センサー45や温度センサー信号線54を備える必要がない。これにより、第5の実施形態の内視鏡装置50では、第1の実施形態の内視鏡装置1よりも挿入部2の径をさらに細くすると共に、VCSEL発光素子44が発光するレーザー光の光出力の制御を、簡単(容易)な構成、かつ、低コストで実現することができる。
 上記に述べたように、本発明の各実施形態によれば、内視鏡装置における挿入部の先端に位置する先端部に備えた撮像素子に対して様々な設定をシリアル通信で行うためのシリアル信号伝送路と、先端部に備えた撮像素子が撮影を行って得たそれぞれの画素信号を光伝送によって内視鏡装置における本体部に備えた画像処理部に伝送(送信)するための光信号伝送路との2種類の信号伝送路を備える。これにより、本発明の各実施形態では、内視鏡装置における挿入部を構成する軟性部内に備える信号ケーブルの数を少なくすることができる。そして、本発明の各実施形態では、撮像素子に対して設定を行うシリアル信号伝送路に、シリアル通信が停止(スタック)してしまった場合に、停止しているシリアル通信を復旧(再開)させるための処理を行うスタックバス復旧回路を備える。これにより、本発明の各実施形態では、内視鏡装置における挿入部を構成する軟性部に進入する外来ノイズに対する耐性をEMCの要求を満足するレベルに向上させた状態で、軟性部内に備えるシリアル信号伝送路の径を細くすることができる。
 また、本発明の各実施形態では、先端部の温度の変化、特に、先端部の温度上昇をリアルタイムに監視するため、先端部の温度を計測する構成要素(温度センサーや、RSSI信号を出力するトランスインピーダンスアンプ回路)を備える。そして、本発明の各実施形態では、先端部の温度を計測する構成によって計測した温度の情報に基づいて、それぞれの画素信号を光信号に変換する際に光出力が変動する可能性を事前に検出し、先端部に備えた電気-光変換部であるVCSEL発光素子が光信号に変換するドライブ信号の出力レベルを事前に制御(フィードフォワード制御)する。これにより、本発明の各実施形態では、先端部の温度が上昇した場合でも、光信号における光出力を低下させずに一定の光出力とし、光出力の低下によって発生してしまう可能性がある光伝送におけるビットエラーや伝送エラーを未然に防ぐことができる。このことにより、本発明の各実施形態では、内視鏡装置における挿入部を構成する軟性部の長さが長い場合でも、画像処理部にそれぞれの画素信号を正確に伝送(送信)することができる。
 このように、本発明の各実施形態では、挿入部の径を細くした状態で、かつノイズ耐性がある、つまり、EMCの要求を満足する、長さの長い挿入部を備えた内視鏡装置を実現することができる。そして、本発明の各実施形態では、温度センサーやトランスインピーダンスアンプ回路などの簡単な構成で、先端部を大型化させることなく、先端部の温度を計測して監視することができ、VCSEL発光素子が光信号に変換するドライブ信号の出力レベルを制御するという簡単(容易)な駆動制御で、ビットエラーや伝送エラーを防止することができる。しかも、本発明の各実施形態によれば、内視鏡装置における挿入部を、細い径でノイズ耐性を向上し、事前のエラー防止の対策を講じた状態で、挿入部を交換することができる構成の内視鏡装置を実現することができる。
 なお、各実施形態においては、画素信号をSLVS-ECシリアル通信の形式のSLVS-ECシリアル信号に変換し、SLVS-ECシリアル信号を光信号に変換して伝送する構成の内視鏡装置について説明した。しかし、内視鏡装置が光信号に変換して伝送する画素信号の形式は、各実施形態において示したSLVS-ECシリアル信号に限定されるものではない。例えば、内視鏡装置は、画素信号を他のシリアル通信の形式のシリアル信号に変換してから光信号にさらに変換して伝送する構成であってもよい。また、内視鏡装置は、画素信号をシリアル信号にせず、つまり、不図示の画素アレイ部が出力した画素信号のまま光信号に変換して伝送する構成であってもよい。
 なお、各実施形態においては、本発明の内視鏡装置が、工業用の内視鏡装置である場合について説明した。しかし、各実施形態の構成や考え方は、工業用の内視鏡装置への適用に限定されるものではなく、例えば、医療用の内視鏡装置にも同様に適用してもよい。これにより、医療用の内視鏡装置においても、各実施形態において説明した工業用の内視鏡装置と同様の効果を得ることができる。
 以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態およびその変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更をすることができる。
 また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
 上記各実施形態によれば、被検物内に挿入部を挿入して使用する内視鏡装置において、撮像した画像の電気信号を光信号に変換する発光素子の駆動を容易に制御することができる内視鏡装置を提供することができる。
 1,10,10a,20,30,50 内視鏡装置
 2 挿入部
 3 本体部
 31 バッテリー
 32 電源出力部
 33 マルチメディアプロセッサー(画像処理部)
 34 スタックリカバリー回路
 35 受光素子
 36,136 トランスインピーダンスアンプ回路
 37 リミッティングアンプ回路
 38 ADコンバータ
 39 記録部
 40 表示部
 4 先端部
 41 イメージセンサ(撮像素子)
 411 電源入力部
 412 クロック入力部
 413 I2C通信部(撮像素子)
 414 SLVS-EC出力部(撮像素子)
 415 同期信号発生部(撮像素子)
 416 VCSEL出力レベル制御回路(出力レベル制御回路,撮像素子)
 417 外部同期入力部
 42 水晶発振器
 43 VCSELドライバー回路(ドライバー回路,撮像素子)
 44 VCSEL発光素子(発光素子)
 45 温度センサー(温度センサー,撮像素子)
 5 軟性部
 51 電源信号線
 52 I2Cシリアル信号伝送路(シリアル信号伝送路)
 53 光信号伝送路
 54 温度センサー信号線
 141,141a イメージセンサ(撮像素子)
 1416 VCSEL出力レベル制御回路(出力レベル制御回路,撮像素子)
 1418 CPU(撮像素子,出力レベル制御回路)
 26 コネクタ部
 261 電気接点コネクタ(コネクタ部)
 262 電気接点コネクタ(コネクタ部)
 263 光接続コネクタ(コネクタ部)
 264 電気接点コネクタ(コネクタ部)
 231 電気接点コネクタ(コネクタ部)
 232 電気接点コネクタ(コネクタ部)
 233 光接続コネクタ(コネクタ部)
 234 電気接点コネクタ(コネクタ部)
 46 コネクタ部
 363 電気接点コネクタ(コネクタ部)
 333 電気接点コネクタ(コネクタ部)

Claims (14)

  1.  被検物内に挿入され、撮像素子が撮影した被写体の画像に応じた電気信号である画素信号を光信号に変換し、温度に関わらず一定の光出力の前記光信号を出射する先端部と、
     前記光信号を伝送する光信号伝送路を具備し、前記先端部を前記被検物内に導く軟性部と、
     前記光信号伝送路によって伝送された前記光信号を受光して電気信号である前記画素信号に変換し、変換した前記画素信号に対して画像処理を施す画像処理部を具備した本体部と、
     を備える、
     内視鏡装置。
  2.  前記先端部は、
     ドライブ信号の出力レベルに応じた光出力の前記光信号を発光して前記光信号伝送路に出射する発光素子と、
     前記画素信号を表す電気信号である前記ドライブ信号を出力するドライバー回路と、
     前記ドライブ信号の出力レベルを、当該先端部の温度を表す温度情報に基づいて決定された出力レベルに制御する出力レベル制御回路と、
     をさらに備え、
     前記光信号伝送路によって伝送された前記光信号は、
     受光素子に受光され、受光した前記光出力に応じた電気信号である前記画素信号に変換される、
     請求項1に記載の内視鏡装置。
  3.  前記ドライブ信号の出力レベルは、
     前記光信号の光出力が一定になるように、前記温度情報が表す前記先端部の温度が基準温度から上昇するほど高く、前記温度情報が表す前記先端部の温度が前記基準温度から下降するほど低い値に決定される、
     請求項2に記載の内視鏡装置。
  4.  前記ドライブ信号の出力レベルは、
     前記温度情報が表す前記先端部の温度と、前記ドライブ信号の出力レベルとを対応付けたテーブル情報に基づいて決定される、
     請求項3に記載の内視鏡装置。
  5.  前記ドライブ信号の出力レベルは、
     前記発光素子の個体差の情報に基づいて補正された値に決定される、
     請求項3または請求項4に記載の内視鏡装置。
  6.  前記ドライブ信号の出力レベルは、
     前記出力レベル制御回路が決定し、
     前記出力レベル制御回路は、
     決定した出力レベルに、前記ドライブ信号の出力レベルを制御する、
     請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の内視鏡装置。
  7.  前記先端部は、
     当該先端部の温度を計測した前記温度情報を出力する温度センサー、
     を備え、
     前記温度情報は、
     前記軟性部に具備した温度センサー信号線を介して前記本体部に出力され、
     前記ドライブ信号の出力レベルは、
     前記画像処理部が決定し、
     決定した前記ドライブ信号の出力レベルの情報は、
     前記軟性部に具備したシリアル信号伝送路を介したシリアル通信によって前記出力レベル制御回路に送信され、
     前記出力レベル制御回路は、
     送信された前記ドライブ信号の出力レベルの情報が表す出力レベルに、前記ドライブ信号の出力レベルを制御する、
     請求項3から請求項5のいずれか1項に記載の内視鏡装置。
  8.  前記先端部は、
     ドライブ信号の出力レベルに応じた光出力の前記光信号を発光して前記光信号伝送路に出射する発光素子と、
     前記画素信号を表す電気信号である前記ドライブ信号を出力するドライバー回路と、
     前記ドライブ信号の出力レベルを、決定された出力レベルに制御する出力レベル制御回路と、
     をさらに備え、
     前記光信号伝送路によって伝送された前記光信号は、
     受光素子に受光され、受光した前記光出力に応じた電気信号である前記画素信号に変換されると共に、前記光出力に応じた電気信号の強度が表され、
     前記ドライブ信号の出力レベルは、
     前記画像処理部が決定し、
     決定した前記ドライブ信号の出力レベルの情報は、
     前記軟性部に具備したシリアル信号伝送路を介したシリアル通信によって前記出力レベル制御回路に送信され、
     前記出力レベル制御回路は、
     送信された前記ドライブ信号の出力レベルの情報が表す出力レベルに、前記ドライブ信号の出力レベルを制御する、
     請求項1に記載の内視鏡装置。
  9.  前記ドライブ信号の出力レベルは、
     前記ドライブ信号の電流値である、
     請求項2から請求項8のいずれか1項に記載の内視鏡装置。
  10.  前記撮像素子は、
     前記出力レベル制御回路、
     を備える、
     請求項2から請求項9のいずれか1項に記載の内視鏡装置。
  11.  前記撮像素子は、
     少なくとも前記ドライバー回路、
     をさらに備える、
     請求項10に記載の内視鏡装置。
  12.  前記軟性部と前記本体部とを接続すると共に、前記軟性部に具備した前記光信号伝送路によって伝送された前記光信号を、前記受光素子に受光させるコネクタ部、
     をさらに備える、
     請求項2から請求項11のいずれか1項に記載の内視鏡装置。
  13.  前記受光素子は、
     前記本体部に配置されている、
     請求項12に記載の内視鏡装置。
  14.  前記受光素子は、
     前記コネクタ部に配置されている、
     請求項12に記載の内視鏡装置。
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