WO2020003399A1 - 内視鏡システム - Google Patents

Abstract

内視鏡システム１は、光量制御可能な内視鏡用のレーザダイオード４１により照明光を出射する光源装置２３と、照明光の反射光を受光して得られた撮像信号を受信することによって画像を取得する画像取得装置２４と、レーザダイオード４１の照明光の一部を受光するフォトダイオード４３と、レーザダイオード４１の温度Ｔ１を検出するサーミスタ４４と、フォトダイオード４３の温度Ｔ２を検出するサーミスタ４５と、温度Ｔ２に基づいて、フォトダイオード４３の受光量を補正する検出光量温度補正回路５４と、検出光量温度補正回路５４より補正された補正後の受光量ＬＭと温度Ｔ１に基づいて、照明光の光量が設定値になるようにレーザダイオード４１の駆動を制御するレーザダイオード制御回路３２と、を有する。

Description

内視鏡システム

　本発明は、内視鏡システムに関する。

　内視鏡が、医療分野及び工業分野で広く用いられている。例えば、内視鏡は、細長の挿入部を有し、その挿入部の先端部の照明窓から照明光を照射し、被写体からの照明光の反射光が先端部の観察窓に入射する。内視鏡システムは、照明光を出射する光源を有しており、光源から出射する照明光の光量は、内視鏡画像が所望の明るさになるように制御される。

　一般に、光源の出射光の光量は、出射光の一部を受光する受光素子の出力に基づいて制御される。例えば、日本国特開２０１２－９４８９１号公報には、レーザ光が照射される位置に光センサを設けて、半導体レーザチップの光出力を制御する技術が開示されている。

　また、光源の温度が変化すると、光源からの出射光の光量と波長も変化するため、例えば、日本国特開２０１７－２０７４１２号公報には、光源が発する光の光量を検出する光センサと、光源の温度を検出する温度検出機構を有し、光源の温度が変化した場合であっても、光源の輝度及び色度を一定に維持する技術が開示されている。よって、これらの技術は、内視鏡システムに適用することも考えられる。

　しかし、光源の出射光の光量を光センサで検出したとしても、光センサ自体も温度特性を有するため、光源の出射光の光量は、適切に制御することはできない。光源の出射光の光量が適切に制御することはできなければ、表示装置に表示される内視鏡画像は、適切な明るさにならない。

　よって、本発明は、光源及び光センサの温度が変化した場合でも、光源の出射光の光量を適切に制御できる内視鏡システムを提供することを目的とする。

　本発明の一態様の内視鏡システムは、光量制御可能な内視鏡用の光源により照明光を出射する光源装置と、前記照明光の反射光を受光して得られた撮像信号を受信することによって画像を取得する画像取得装置と、前記光源の前記照明光の一部を受光する受光素子と、前記光源の第１の温度を検出する第１の温度センサと、前記受光素子の第２の温度を検出する第２の温度センサと、前記第２の温度に基づいて、前記受光素子の受光量を補正する受光量補正部と、前記受光量補正部より補正された補正後の受光量と前記第１の温度に基づいて、前記照明光の光量が設定値になるように前記光源の駆動を制御する駆動制御部と、を有する。

本発明の第１の実施の形態に係わる内視鏡システムの構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係わる、内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係わる、フォトダイオードの取り付け構造を示す部分断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係わる、先端ユニットの構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係わる、レーザダイオードの温度特性を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係わる、フォトダイオードの相対感度の温度特性を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係わる、レーザダイオードの駆動条件を定めたテーブルの例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係わる、フォトダイオードの感度係数を定めたテーブルの例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係わる、発光部の出射光量の温度補正と光源の駆動制御の処理の流れの例を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態も変形例に係わる、テーブルの例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態も変形例に係わる、発光部３３の出射光量の温度補正処理の流れの例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係わる、照明光のスペクトルの例を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係わる、温度に応じた、レーザダイオードのピーク波長を定めたテーブルの例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係わる、フォトダイオードの感度係数を定めたテーブルの例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態の変形例に係わる、光量の差分を補正するためのテーブルの例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態の変形例に係わる、照明光の波長の差分を補正するためのテーブルの例を示す図である。

　以下、本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
（構成）
　図１は、本発明の実施の形態に係わる内視鏡システムの構成図である。

　内視鏡システム１は、内視鏡２と、本体部３と、表示部４とを有して構成される。内視鏡２と本体部３は、二点鎖線で示すように、無線により互いに通信が可能となっている。本体部３と表示部４は、図示しない信号ケーブルにより接続されている。

　内視鏡２は、細長の挿入部１１と、操作部１２を有している。挿入部１１は、先端から、順に、先端部１３、湾曲部１４及び可撓管部１５を有している。可撓管部１５の基端は、操作部１２に接続されている。

　操作部１２は、湾曲操作レバー１６及び各種操作ボタン１７を有している。内視鏡２のユーザは、操作部１２を把持し、湾曲操作レバー１６を操作することにより、湾曲部１４を所望の方向に湾曲させることができる。

　また、ユーザは、各種操作ボタン１７を操作することにより、内視鏡画像をフリーズさせたり、フリーズした静止画を、本体部３の記憶装置に記録したりすることができる。

　先端部１３には、観察窓と照明窓が設けられており、照明窓から照明光ＩＬが被写体Ｓに出射され、被写体Ｓからの照明光ＩＬの反射光ＲＬが観察窓に入射する。反射光ＲＬは、撮像光学系を通り、先端部１３内の撮像素子４８（図２）の受光面に結像する。撮像素子４８からの撮像信号は、無線により、本体部３に送信される。内視鏡２からの撮像信号に基づいて生成された内視鏡画像は、表示部４に表示される。

　なお、ここでは、内視鏡２がバッテリ駆動され、内視鏡２と本体部３は、無線により互いに通信するように構成されているが、点線で示すように、内視鏡２と本体部３は、ケーブル５により接続されていてもよい。その場合、内視鏡２への電源の供給は、ケーブル５を介して行われ、内視鏡２と本体部３の通信もケーブル５内の信号線を介して行われる。

　図２は、内視鏡システム１の構成を示すブロック図である。　
　内視鏡２は、二次電池などのバッテリ２１と、電源回路２２を有している。電源回路２２は、バッテリ２１からの電力を受けて、内視鏡２内の各回路が必要とする各種電圧を発生し、各回路へ供給する。

　内視鏡２は、光源装置２３と、画像取得装置２４をさらに有している。　
　バッテリ２１、電源回路２２、光源装置２３及び画像取得装置２４は、内視鏡２の操作部１２内に設けられている。

　光源装置２３は、動作モード選択回路３１と、レーザダイオード制御回路（以下、ＬＤ制御回路という）３２と、発光部３３と、検出光量温度補正部３４とを含んでいる。発光部３３は、光量制御可能な光源を有する。すなわち、光源装置２３は、光量制御可能な内視鏡用の光源により照明光を出射する。

　動作モード選択回路３１は、ユーザの操作に応じた指示信号を、ＬＤ制御回路３２へ出力する。ユーザは、各種操作ボタン１７を操作することにより、各種コマンドを内視鏡２に与えることができる。動作モード選択回路３１は、そのコマンド信号に応じた指示信号を、レーザダイオード制御回路３２と、後述する制御部６１へ出力する回路である。例えば、動作モード選択回路３１から出力される指示信号には、白色光による通常観察モードの選択信号が含まれる。

　ＬＤ制御回路３２は、プロセッサを含み、プロセッサは、中央処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭを含む。ＬＤ制御回路３２は、照明光の光量を示す光量信号ＬＭを検出光量温度補正部３４から受信する。後述するように、ＬＤ制御回路３２は、レーザダイオード４１の温度Ｔ１と光量信号ＬＭに基づいて、照明光の光量が設定値になるように発光部３３の光源の駆動を制御する駆動信号ＤＤを出力する駆動制御部を構成する。すなわち、駆動信号ＤＤは、検出光量温度補正部３４からの光量信号ＬＭに基づいて決定される。
　後述するように、検出光量温度補正回路５４は、サーミスタ４５により検出されたフォトダイオード４３の温度に基づいて、フォトダイオード４３の受光量を補正した光量信号ＬＭを出力する受光量補正部を構成する。

　また、ＬＤ制御回路３２は、動作モード選択回路３１からの指示信号及び制御部６１からの制御信号に応じて動作する。例えば、動作モードが通常観察モードが選択されているとき、ＬＤ制御回路３２は、制御部６１からの調光レベルに応じた駆動信号ＤＤを生成する。

　発光部３３は、半導体発光素子であるレーザダイオード（ＬＤ）４１と、集光レンズ４２と、光センサとしてのフォトダイオード（ＰＤ）４３を内蔵する。フォトダイオード４３は、内視鏡２の操作部１２内、又は操作部１２の近傍部分内に設けられる。

　光源であるレーザダイオード４１には、サーミスタ４４が設けられている。サーミスタ４４は、光源であるレーザダイオード４１の温度を検出する温度センサであり、レーザダイオード４１が搭載された基板上において、レーザダイオード４１の近傍に設けられる。すなわち、サーミスタ４４は、レーザダイオード４１と熱的に接続されている。

　フォトダイオード４３には、サーミスタ４５が設けられている。サーミスタ４５は、発光部３３に設けられ、受光素子であるフォトダイオード４３の温度を検出する温度センサであり、フォトダイオード４３に密着してあるいは近傍に設けられる。すなわち、サーミスタ４５は、フォトダイオード４３と熱的に接続されている。サーミスタ４５の取り付け構造については、後述する。

　レーザダイオード４１は、レーザダイオード制御回路３２からの駆動電流である駆動信号ＤＤに応じて発光する。

　集光レンズ４２は、レーザダイオード４１からのレーザ光を集光して、発光部３３に接続された光ファイバ４６の基端部の端面に集光する。光ファイバ４６の基端部の端面に入射した光は、照明光として、光ファイバ４６内を通って、光ファイバ４６の先端部の端面から出射する。

　なお、一般に、先端部１３の２つの照明窓から照明光が出射するように、光ファイバ４６は、途中で２分岐しているが、ここでは、その分岐は、省略し図示していない。

　集光レンズ４２からの光は光ファイバ４６の基端部の端面に集光されるが、フォトダイオード４３は、その光ファイバ４６の基端部の端面において反射した光を受光できる位置に配設される。すなわち、フォトダイオード４３は、光源であるレーザダイオード４１の照明光の一部を受光するように、発光部３３に設けられた受光素子である。フォトダイオード４３が受光する光の光量は、レーザダイオード４１が出射するレーザ光の光量に比例する。
　以上のように、内視鏡２は、照明光を導光するための光ファイバ４６を有し、受光素子であるフォトダイオード４３は、光ファイバ４６の照明光の入射端の近傍に配置されている。

　発光部３３と光ファイバ４６とは、ピグテイル型構造を有し、発光部３３と光ファイバ４６は一体に形成されている。よって、光ファイバ４６は、発光部３３から延出している。

　図３は、フォトダイオード４３の取り付け構造を示す部分断面図である。
　発光部３３は、レーザダイオード４１やレンズ４２などを保持するためのハウジング３３ａを有している。開口部３３ｂが、発光部３３のハウジング３３ａに設けられている。フレキシブル基板３３ｃが、開口部３３ｂを覆うように接着剤３３ｄによりハウジング３３ａに固定されている。フォトダイオード４３とサーミスタ４５が、フレキシブル基板３３ｃを挟むように、それぞれフレキシブル基板３３ｃの裏面と表面上に搭載されている。

　フォトダイオード４３は、ハウジング３３ａ内に配置される。すなわち、サーミスタ４５がフレキシブル基板３３ｃを通してフォトダイオード４３の温度を正確に検出できるように、フォトダイオード４３とサーミスタ４５は、回路基板であるフレキシブル基板３３ｃを挟んでフレキシブル基板３３ｃ上に搭載されている。

　フォトダイオード４３の出力信号及びサーミスタ４５の出力信号は、フレキシブル基板３３ｃに接続された複数の信号線３３ｅを通して、それぞれ光量検出回路５３と温度検出回路５２に供給される。

　図２に戻り、光ファイバ４６は、挿入部１１内に挿通されている。上述したように、光ファイバ４６の基端部は、発光部３３に接続されるが、光ファイバ４６の先端部は、先端部１３内に設けられた先端ユニット４７に接続される。内視鏡２の先端ユニット４７は、蛍光体を有し、先端部１３の照明窓（図示せず）の後ろ側に配設される。

　図４は、先端ユニット４７の構成図である。　
　先端ユニット４７は、ホルダ４７ａと、透明部材４７ｂと、蛍光体４７ｃを有する。蛍光体４７ｃには、図示しないが拡散粒子が含まれている。

　ホルダ４７ａは、部分円錐形状あるいはテーパ形状の内周面４７ｄを有し、内周面上には、銀蒸着による反射膜が形成されている。　
　光ファイバ４６の先端部の端面からの光が透明部材４７ｂ内に照射されるように、光ファイバ４６の先端部がホルダ４７ａに接続されている。

　光ファイバ４６から透明部材４７ｂ内に入射した光は直進すると共に、拡散した光が内周面４７ｄで反射した後、蛍光体４７ｃに入射する。蛍光体４７ｃは、受けた光に応じて蛍光することにより、光の波長変換を行う。

　内周面４７ｄは、蛍光体４７ｃが発した光の一部を反射して、光ファイバ４６の先端面から出射した光と蛍光体４７ｃが発した光は混合して、先端ユニット４７の先端部から出射する。

　ここでは、通常観察のための白色光が、照明光として被写体に照射される。そのため、レーザダイオード４１は、青色のレーザ光を出射する。蛍光体４７ｃは、黄色の蛍光体であり、青色のレーザ光を受けて励起されて黄色の蛍光を発する。その結果、青色の拡散光と黄色の蛍光の混合光が、白色光となって　照明窓から出射する。
　すなわち、内視鏡２は、光源から出射された光の一部を波長変換する蛍光体４７ｃを有し、照明光は、光源から出射された光と、波長変換された光の混合光である。

　なお、図２において、点線で示すように、フォトダイオード４３とサーミスタ４５は、先端ユニット４７の近傍に配置してもよい。すなわち、光ファイバ４６の先端部の端面から出射した光の一部を受光するように、フォトダイオード４３を先端部１３に配設してもよい。

　図２に戻り、挿入部１１の先端部１３内には、撮像素子４８が配置されている。図示しない撮像光学系が、先端部１３の観察窓の後ろ側に配設され、撮像素子４８は、撮像光学系を通った光を受光する位置に配設される。撮像素子４８は、例えばＣＭＯＳイメージセンサである。

　検出光量温度補正部３４は、温度検出回路５１、５２と、光量検出回路５３と、検出光量温度補正回路５４と、内部メモリ５５と、を含む。　
　温度検出回路５１は、サーミスタ４４と接続されており、レーザダイオード４１の温度を検出し、検出した温度の信号を出力する。

　温度検出回路５２は、サーミスタ４５と接続されており、フォトダイオード４３の温度を検出し、検出した温度の信号を出力する。　
　光量検出回路５３は、フォトダイオード４３と接続されており、フォトダイオード４３が受ける光の光量を検出し、検出した光量の信号を出力する。

　検出光量温度補正回路５４は、プロセッサを含み、プロセッサは、中央処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭを含む。検出光量温度補正回路５４は、光量検出回路５３からの光量信号を、温度検出回路５２からの温度信号に基づいて、内部メモリ５５に格納されている各種テーブルデータを用いて、温度補正した光量信号ＬＭを出力する。

　検出光量温度補正回路５４における、光量信号ＬＭの生成処理については後述する。　
　内部メモリ５５は、後述する各種データを格納するテーブルが格納されている。

　画像取得装置２４は、撮像素子４８からの撮像信号を受信する制御部６１と、無線通信部６２を含む。画像取得装置２４は、照明光の反射光を受光して得られた撮像信号を受信することによって画像を取得する。　
　具体的には、制御部６１は、撮像素子４８からの撮像信号を受信して、撮像信号を圧縮する回路である。制御部６１は、圧縮した撮像信号を無線通信部６２へ出力する。

　また、制御部６１は、受信した撮像信号に基づく調光処理等も行う。　
　無線通信部６２は、所定の周波数帯域を利用した無線通信を行うための回路である。無線通信部６２は、圧縮された撮像信号を本体部３へ送信する。

　本体部３は、制御部７１と、無線通信部７２と、画像処理回路７３を有する。　
　制御部７１は、プロセッサを含み、プロセッサは、中央処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、ＲＡＭを含む。

　無線通信部７２は、内視鏡２の無線通信部６２と通信する回路である。無線通信部７２は、無線通信部６２からの撮像信号の無線信号を受信し、制御部７１へ出力する。受信した撮像信号は圧縮されているので、制御部７１は、受信した撮像信号を伸長して、画像処理回路７３へ出力する。

　画像処理回路７３は、ガンマ補正などの各種画像処理を施して、表示信号を生成する。表示信号は、表示部４へ出力される。　
　ユーザは、通常観察モードを選択すると、挿入部１１の先端部１３から白色の照明光ＩＬが被写体に照射され、被写体から反射光ＲＬによる被写体像が撮像素子４８の撮像面に結像する。撮像素子４８で得られた撮像信号は圧縮され、圧縮された撮像信号が無線により、内視鏡２から本体部３へ送信される。

　本体部３は、無線で受信した撮像信号を伸長し、伸長された撮像信号に対して画像処理を行い、画像処理された内視鏡画像の画像信号を表示部４に出力する。よって、ユーザは、表示部４に表示される内視鏡画像を見て、内視鏡検査などを行うことができる。

　ここで、レーザダイオード４１の温度特性を説明する。図５は、レーザダイオード４１の温度特性を示す図である。　
　図５に示すように、レーザダイオード４１の出射光量は、レーザダイオード４１の駆動電流に比例して増加する。実線は、レーザダイオード４１の温度がＴａのときの、駆動電流と出射光量の関係を示し、点線は、レーザダイオード４１の温度が、Ｔａよりも高いＴｂのときの、駆動電流と出射光量の関係を示している。ここでは、レーザダイオード４１の温度が高くなると、出射光量は低下することが示されている。よって、レーザダイオード４１の出射光量は、温度特性を有する。

　図６は、フォトダイオード４３の温度特性を説明する。図６は、フォトダイオード４３の相対感度の温度特性を示す図である。　
　図６に示すように、フォトダイオード４３の相対感度は、フォトダイオード４３の周囲温度に比例して増加する。すなわち、フォトダイオード４３の周囲温度の増加に比例して、フォトダイオード４３の相対感度が増加する。さらに、相対感度は、受光する光の波長によっても異なっている。図６の実線と点線は、波長が異なる光に対する、周囲温度の変化に対する、相対感度の変化を示している。よって、フォトダイオード４３の相対感度は、温度特性を有する。

　また、レーザダイオード４１とフォトダイオード４３が離間して配置されている場合、レーザダイオード４１の温度変化とフォトダイオード４３の温度変化は、一致しない。
（作用）
　内視鏡システム１では、照明光の光量が設定値になるように、光源の駆動が制御される。照明光の光量は、フォトダイオード４３により検出されるが、フォトダイオード４３の検出光量は、温度特性を有するため、照明光の検出光量の温度補正が行われる。

　フォトダイオード４３による照明光の検出光量の温度補正について説明する。　
　はじめに、その検出光量の温度補正に用いられるテーブルデータについて説明する。

　テーブルＴＢＬ１とＴＢＬ２は、内部メモリ５５に格納される。　
　図７は、レーザダイオード４１の駆動条件を定めたテーブルＴＢＬ１の例を示す図である。

　テーブルＴＢＬ１は、レーザダイオード４１の温度Ｔ１とレーザダイオード４１の駆動条件に応じたレーザダイオード４１の出力値（以下、ＬＤ出力値という）すなわち出射光量値を格納している。レーザダイオード４１の駆動条件は、例えば駆動電流値である。

　レーザダイオード４１の出射光の光量は、図５に示したように、レーザダイオード４１の温度Ｔ１に応じて出射光量が変化する、すなわち、温度特性を有する。

　図７に示すテーブルＴＢＬ１の各温度ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４は、レーザダイオード４１の温度Ｔ１の範囲を規定している。同様に、テーブルＴＢＬ１の各駆動条件としてのｉ１、ｉ２、ｉ３、ｉ４は、駆動条件の範囲、ここではレーザダイオード４１の駆動電流の範囲を規定している。

　例えば、図７において、ＬＤ出力値Ｏ２３は、レーザダイオード４１の温度Ｔ１が温度ｔ２の範囲にあり、かつ駆動条件がｉ３の範囲にあるときの出射光量である。言い換えれば、レーザダイオード４１の温度Ｔ１が温度ｔ２であるとき、出射光量をＯ２３にするためには、レーザダイオード４１に駆動電流ｉ３を供給する必要があることを、図７は示している。

　よって、テーブルＴＢＬ１は、レーザダイオード４１の温度Ｔ１と、レーザダイオード４１の駆動条件に応じたＬＤ出力値（すなわち出射光量値）が設定されたテーブルである。すなわち、テーブルＴＢＬ１は、所望の出射光量を得るための温度Ｔ１と駆動電流の関係を示している。

　図８は、フォトダイオード４３の感度係数を定めたテーブルＴＢＬ２の例を示す図である。　
　テーブルＴＢＬ２は、フォトダイオード４３の温度Ｔ２に応じた感度係数Ｋを格納している。図８に示すテーブルＴＢＬ２の各温度ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４は、図７と同様に、温度範囲を規定している。

　フォトダイオード４３は、フォトダイオード４３の温度Ｔ２に応じて感度係数Ｋが変化する。さらに、図６に示すように、フォトダイオード４３の感度係数Ｋは、受光した光の波長によっても、異なる。
　感度係数は、温度に応じた、フォトダイオード４３の感度の変化量あるいは変化率を示す感度データである。よって、テーブルＴＢＬ２は、フォトダイオード４３の温度Ｔ２に応じたフォトダイオード４３の感度データを格納する。

　よって、テーブルＴＢＬ２は、フォトダイオード４３の温度に応じた感度係数Ｋが設定されたテーブルである。　
　次に、レーザダイオード４１の駆動制御における、出射光量の温度補正について説明する。　
　図９は、発光部３３の出射光量の温度補正と光源の駆動制御の処理の流れの例を示すフローチャートである。

　図９の処理は、検出光量温度補正回路５４とＬＤ制御回路３２において実行される。ここでは、検出光量温度補正回路５４及びＬＤ制御回路３２のＣＰＵがＲＯＭのプログラムを読み出して実行することによって、図９の処理は実行される。

　ＬＤ制御回路３２は、レーザダイオード４１のＬＤ出力値（すなわち出射光量値）が、ＬＤ出力設定値ＳＳＯになるように、駆動条件（すなわち駆動電流値）を決定する（ステップ（以下、Ｓと略す）１）。ＬＤ制御回路３２は、テーブルＴＢＬ１を参照して、レーザダイオード４１の温度Ｔ１に基づいて、駆動電流値を決定する。

　例えば、レーザダイオード４１の温度Ｔ１が仮に温度ｔ１で、出射光量のＬＤ出力設定値ＳＳＯがＯ１２であるとき、レーザダイオード４１の駆動条件である駆動電流値は、ｉ２が選択される。　
　その結果、Ｓ１で決定した駆動条件によりレーザダイオード４１は駆動される。

　検出光量温度補正回路５４は、サーミスタ４４によるレーザダイオード４１の温度Ｔ１を検出する（Ｓ２）。　
　同時に、検出光量温度補正回路５４は、フォトダイオード４３によるレーザダイオード４１の出射光量を検出する（Ｓ３）。

　同時に、検出光量温度補正回路５４は、サーミスタ４５によるフォトダイオード４３の温度Ｔ２を検出する（Ｓ４）。　
　検出光量温度補正回路５４は、フォトダイオード４３の温度Ｔ２に基づいて、テーブルＴＢＬ２から感度係数Ｋを抽出する（Ｓ５）。例えば、フォトダイオード４３の温度Ｔ２が温度ｔ３であるとき、感度係数Ｋは、Ｋ３が抽出される。

　検出光量温度補正回路５４は、抽出した感度係数Ｋを用いて、フォトダイオード４３により検出された検出光量を温度補正する（Ｓ６）。すなわち、検出光量温度補正回路５４は、フォトダイオード４３の温度Ｔ２に応じたフォトダイオード４３の感度データを格納するテーブルＴＢＬ２を用いて、フォトダイオード４３の受光量を補正する。

　ＬＤ制御回路３２は、温度補正された補正後の検出光量ＬＭから、出射光量のＬＤ出力推定値ＥＳＯを算出し、算出されたＬＤ出力推定値ＥＳＯと、ＬＤ出力設定値ＳＳＯとの差分を算出する（Ｓ７）。　
　ＬＤ制御回路３２は、Ｓ７で算出された差分に基づいて、光量の駆動信号ＤＤを補正する（Ｓ８）。

　具体的には、ＬＤ制御回路３２は、テーブルＴＢＬ１を参照して、テーブルＴＢＬ１における駆動条件を、算出された差分と温度Ｔ１に応じて、差分が０になるように、駆動信号ＤＤを補正する。
　すなわち、ＬＤ制御回路３２は、補正後の受光量と設定値の差と、レーザダイオード４１の温度Ｔ１とに基づいて、算出された差分が小さくなるように、レーザダイオード４１を駆動する駆動信号ＤＤを補正する。

　その結果、ＬＤ制御回路３２は、補正された光量信号ＬＭに基づいて、駆動信号ＤＤを出力するので、レーザダイオード４１の温度特性及びフォトダイオード４３の温度特性に応じて、適切な照明光量の照明光が出射される。

　以上のようにして、上述した実施の形態によれば、光源及び光センサの温度が変化した場合でも、光源の出射光の光量を適切に制御できる内視鏡システムを提供することができる。

　次に、本実施の形態の変形例について説明する。　
　上述した実施の形態では、照明光の出射光量により、内視鏡画像の明るさを適切に制御しているが、レーザダイオード４１及びフォトダイオード４３の少なくとも一方の温度に基づいて、画像処理も利用して、内視鏡画像の明るさを適切に制御するようにしてもよい。

　図１０は、本変形例に係わる、テーブルＴＢＬ３の例を示す図である。テーブルＴＢＬ３も、ＴＢＬ１とＴＢＬ２と同様に、内部メモリ５５に格納される。

　図１０は、内視鏡画像の明るさ補正を、レーザダイオード４１の制御により行うか、画像処理により行うかの判定をするためのテーブルＴＢＬ３の例を示す図である。

　テーブルＴＢＬ３は、レーザダイオード４１の温度Ｔ１及びフォトダイオード４３の温度Ｔ２のうち、高い方の温度に応じて、レーザダイオード４１の制御（以下、ＬＤ制御ともいう）と、画像処理のいずれを用いて、内視鏡画像の明るさ補正を行うかを規定している。

　なお、ここでは、レーザダイオード４１の温度Ｔ１及びフォトダイオード４３の温度Ｔ２のうち高い方の温度が、基準として用いられているが、レーザダイオード４１の温度Ｔ１及びフォトダイオード４３の温度Ｔ２の平均値、あるいはレーザダイオード４１の温度Ｔ１及びフォトダイオード４３の温度Ｔ２の予め決められたいずれか一方の温度、を基準として用いてもよい。

　図１０に示すテーブルＴＢＬ３の各温度ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５は、図７と同様に、温度範囲を規定している。レーザダイオード４１の温度Ｔ１及びフォトダイオード４３の温度Ｔ２のうち高い方の温度がｔ１からｔ４の範囲内にあるとき、内視鏡画像の明るさ補正は、レーザダイオード４１の制御（ＬＤ制御）により行われ、温度がｔ５にあるとき、内視鏡画像の明るさ補正は、画像処理により行われることが、テーブルＴＢＬ３に設定されている。

　図１１は、本変形例に係わる、発光部３３の出射光量の温度補正処理の流れの例を示すフローチャートである。　
　なお、図９中の処理ステップと同じ処理については、同じステップ番号を付して説明は、省略し、異なる処理についてのみ説明する。

　Ｓ１からＳ８までの処理を実行後、検出光量温度補正回路５４は、テーブルＴＢＬ３に基づいて、内視鏡画像の明るさ補正は、ＬＤ制御により行うかを判定する（Ｓ１０）。具体的には、内視鏡画像の明るさ補正は、テーブルＴＢＬ３を参照して、レーザダイオード４１の温度Ｔ１及びフォトダイオード４３の温度Ｔ２のうち高い方の温度に基づいて、ＬＤ制御により行うかを判定する。

　もしも、レーザダイオード４１の温度Ｔ１及びフォトダイオード４３の温度Ｔ２のうち高い方の温度が、ｔ１からｔ４にあるときは、ＬＤ制御が選択され、ｔ５にあるときは、画像処理が選択される。

　ＬＤ制御により行うと判定されると（Ｓ９：ＹＥＳ）、検出光量温度補正回路５４は、Ｓ８の処理を実行する。

　画像処理により行うと判定されると（Ｓ９：ＮＯ）、検出光量温度補正回路５４は、Ｓ７において算出された差分データを、図２において点線で示すように、制御部６１へ出力し、無線通信部６２から本体部３へ送信する（Ｓ１１）。

　本体部３では、無線通信部７２は、制御部７１を介して差分データを画像処理回路７３へ伝達される。　
　画像処理回路７３は、受信した差分データに応じた、ゲインを決定し、内視鏡画像の各画素値にゲインを乗算することによって、内視鏡画像の明るさを補正する（Ｓ１０）。

　レーザダイオード４１などの熱源が操作部１２内に配置されると、ユーザが把持する操作部１２の温度が高くなる。そのため、操作部１２が所定の温度以上にならないように、レーザダイオード４１の温度Ｔ１及びフォトダイオード４３の温度Ｔ２のうち高い方の温度がｔ５以上になると、画像処理により画像の明るさを調整するので、ユーザが把持する操作部１２が熱くなるのを防止することができる。
　以上のように、ＬＤ制御回路３２は、温度Ｔ１又は温度Ｔ２の少なくともいずれか一方の温度が所定の温度ｔ５以上になると、そのいずれか一方の温度が所定の温度ｔ５を超えないように、光源の駆動を制御する。そして、画像処理回路７３が、温度Ｔ１又は温度Ｔ２の少なくともいずれか一方の温度が所定の温度ｔ５以上になると、画像の輝度を上げる。

　以上のように、画像処理も利用して、内視鏡画像の明るさを適切に制御するようにしてもよい。
（第２の実施の形態）
　第１の実施の形態は、照明光の光量を検出する光センサの温度特性を加味して、照明光の出射光量を調整することによって、内視鏡画像の明るさを補正しているが、第２の実施の形態では、照明光の波長の温度特性も加味して、照明光の出射光量を調整する。

　第２の実施の形態の内視鏡システムの構成は、図１から図４に示した第１の実施の形態の内視鏡システム１の構成と略同じであるので、同じ構成要素については同じ符号を用いて説明は省略し、異なる構成要素についてのみ説明する。

　図２に示すように、内視鏡システム１において、挿入部１１の先端部１３内には、先端ユニット４７が設けられている。先端ユニット４７内には、レーザ光を受けると蛍光する蛍光体４７ｃが配置されている。

　蛍光体４７ｃは、励起光であるレーザ光の波長帯域により蛍光強度が変化する特性を有している。　
　先端部１３の照明窓から出射する照明光は、青色のレーザ光と、黄色の蛍光の混合色であるため、レーザダイオード４１の温度Ｔ１が変化して、レーザ光の波長がシフトすると、蛍光の強度も変化して、照明光のスペクトル形状も変化してしまう。

　図１２は、照明光のスペクトルの例を示すグラフである。　
　照明光は、レーザダイオード４１の青色のレーザ光と、蛍光体４７ｃの黄色の蛍光を含むが、レーザダイオード４１のレーザ光のピーク波長は、点線のＬ１で示すように、温度により変動する。そのレーザ光の波長変動に応じて、点線のＬ２で示すように、照明光中の蛍光成分も変動してしまう。その結果、内視鏡画像の色合いも変化する。

　そこで、本実施の形態では、内部メモリ５５に、テーブルＴＢＬ１、ＴＢＬ４及びＴＢＬ５が格納される。テーブルＴＢＬ１は、図７に示したテーブルである。　
　図１３は、温度に応じた、レーザダイオード４１のピーク波長を定めたテーブルＴＢＬ４の例を示す図である。テーブルＴＢＬ４も、内部メモリ５５に格納される。

　テーブルＴＢＬ４は、温度Ｔ１に応じたレーザダイオード４１のピーク波長λを格納している。図１３に示すテーブルＴＢＬ４の各温度ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４は、図７と同様に、温度範囲を規定している。

　レーザダイオード４１は、レーザダイオード４１の温度Ｔ１に応じてピーク波長λが変化する。　
　よって、テーブルＴＢＬ４は、レーザダイオード４１の温度に応じたピーク波長λが設定されたテーブルである。

　図１４は、フォトダイオード４３の感度係数を定めたテーブルＴＢＬ５の例を示す図である。　
　テーブルＴＢＬ５は、フォトダイオード４３の温度Ｔ２とピーク波長λに応じたフォトダイオード４３の感度係数Ｋを格納している。フォトダイオード４３の感度係数Ｋは、フォトダイオード４３の温度Ｔ２に応じて異なると共に、ピーク波長によっても異なる。

　図１４に示すテーブルＴＢＬ５の各温度ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４は、フォトダイオード４３の温度Ｔ２の範囲を規定している。同様に、テーブルＴＢＬ５の各ピーク波長λ１、λ２、λ３、λ４は、照明光のピーク波長の範囲を規定している。例えば、図１４において、受光係数Ｋ２３は、フォトダイオード４３の温度Ｔ２が温度ｔ２の範囲にあり、かつピーク波長がλ３の範囲にあるときの受光係数である。

　よって、テーブルＴＢＬ５は、フォトダイオード４３の温度Ｔ２と、照明光のピーク波長λに応じた受光係数が設定されたテーブルである。　
　次に、レーザダイオード４１の駆動制御における出射光量の温度補正について説明する。本実施の形態における、発光部３３の出射光量の温度補正処理は、上述した図９の処理と同じ流れであるので、図９を用いて、検出光量温度補正回路５４の処理を説明する。

　第１の実施の形態と同じ処理については、説明は簡略に説明し、異なる処理の部分についてのみ説明する。　
　検出光量温度補正回路５４は、例えば、レーザダイオード４１の温度Ｔ１が仮に温度ｔ１で、出射光量のＬＤ出力設定値ＳＳＯがＯ１２であるとき、レーザダイオード４１の駆動条件である駆動電流値は、ｉ２が選択される（Ｓ１）。このとき、レーザダイオード４１の温度Ｔ１が温度ｔ１であるので、レーザ光のピーク波長は、λ１である。レーザダイオード４１が駆動電流ｉ２で駆動される。

　検出光量温度補正回路５４は、サーミスタ４４によるレーザダイオード４１の温度Ｔ１（Ｓ２）、フォトダイオード４３によるレーザダイオード４１の出射光量（Ｓ３）、及びサーミスタ４５によるフォトダイオード４３の温度Ｔ２を検出する（Ｓ４）。

　検出光量温度補正回路５４は、レーザダイオード４１の温度Ｔ１とフォトダイオード４３の温度Ｔ２とに基づいて、テーブルＴＢＬ４とＴＢＬ５から感度係数Ｋを抽出する（Ｓ１１）。例えば、レーザダイオード４１の温度Ｔ１がｔ２であれば、テーブルＴＢＬ４からピーク波長としてλ２が抽出される。フォトダイオード４３の温度Ｔ２が温度ｔ３であるとき、抽出されたλ２と温度ｔ３に基づいて、テーブルＴＢＬ５から感度係数Ｋ３２が抽出される。

　検出光量温度補正回路５４は、抽出した感度係数Ｋを用いて、フォトダイオード４３により検出された検出光量を温度補正する（Ｓ６）。
　すなわち、検出光量温度補正回路５４は、レーザダイオード４１の温度Ｔ１に応じた照明光の波長を加味して、フォトダイオード４３の受光量を補正する。具体的には、検出光量温度補正回路５４は、レーザダイオード４１の温度Ｔ１に応じた照明光のピーク波長データを格納するテーブルＴＢＬ４と、フォトダイオード４３の温度Ｔ２とピーク波長λに応じた感度データを格納するテーブルＴＢＬ５を用いて、フォトダイオード４３の受光量を補正する。

　ＬＤ制御回路３２は、温度補正された補正後の検出光量ＬＭから、出射光量のＬＤ出力推定値ＥＳＯを算出し、算出されたＬＤ出力推定値ＥＳＯと、ＬＤ出力設定値ＳＳＯとの差分を算出する（Ｓ７）。　
　ＬＤ制御回路３２は、Ｓ７で算出された差分によって、光量の駆動信号ＤＤを補正する（Ｓ８）。

　具体的には、ＬＤ制御回路３２は、テーブルＴＢＬ１を参照して、テーブルＴＢＬ１における駆動条件を、算出された差分と温度Ｔ１に応じて、差分が０になるように、駆動信号ＤＤを補正する。

　その結果、ＬＤ制御回路３２は、補正された光量信号ＬＭに基づいて、駆動信号ＤＤを出力するので、レーザダイオード４１の温度特性及びフォトダイオード４３の温度特性に応じて、適切な照明光量の照明光が出射される。

　さらに、レーザダイオード４１のレーザ光に温度による波長シフトがあっても、波長の温度特性も加味して、照明光の出射光量が調整される。

　以上のようにして、上述した実施の形態によれば、光源及び光センサの温度が変化した場合でも、光源の出射光の光量を適切に制御できる内視鏡システムを提供することができる。　
　さらに温度によるレーザダイオード４１の波長シフトも考慮した光源の光量が調整されるので、得られる内視鏡画像の明るさも適切な明るさになる。

　次に、本実施の形態の変形例について説明する。　
　上述した実施の形態では、照明光の出射光量により、内視鏡画像の明るさを適切に制御しているが、レーザダイオード４１及びフォトダイオード４３の少なくとも一方の温度に基づいて、画像処理も利用して、内視鏡画像の明るさ及び色を制御するようにしてもよい。

　本体部３の図示しないメモリには、テーブルＴＢＬ６とＴＢＬ７が格納されている。　
　図１５は、本第２の実施の形態の変形例に係わる、光量の差分を補正するためのテーブルＴＢＬ６の例を示す図である。

　テーブルＴＢＬ６は、照明光のピーク波長に応じたゲイン係数が設定されたテーブルである。　
　図１５に示すテーブルＴＢＬ６の各波長λ１、λ２、λ３、λ４は、ピーク波長の範囲を規定している。ここでは、４つの波長λ１、λ２、λ３、λ４に対応して、ゲイン係数Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４がテーブルＴＢＬ６に格納されている。

　図１６は、本第２の実施の形態の変形例に係わる、照明光の波長の差分を補正するためのテーブルＴＢＬ７の例を示す図である。　
　テーブルＴＢＬ７は、照明光のピーク波長に応じたホワイトバランス係数が設定されたテーブルである。

　図１６に示すテーブルＴＢＬ６の各波長λ１、λ２、λ３、λ４は、図１５と同様に、ピーク波長の範囲を規定している。ここでは、４つの波長λ１、λ２、λ３、λ４に対応して、Ｂ／Ｇ（青／緑）として、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４が、Ｒ／Ｇ（赤／緑）として、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４がテーブルＴＢＬ７に格納されている。

　本変形例における、発光部３３の出射光量の温度補正処理は、上述した図１１の処理と同じ流れであるので、図１１を用いて、検出光量温度補正回路５４の処理を説明する。　
　第１及び第２の実施の形態と同じ処理については、説明は簡略に説明し、異なる処理の部分についてのみ説明する。

　なお、図１１中の処理ステップと同じ処理については、同じステップ番号を付して説明は、省略し、異なる処理についてのみ説明する。　
　Ｓ１からＳ６までの処理を実行後、検出光量温度補正回路５４は、Ｓ６で算出されたＬＤ出力推定値ＥＳＯと、ＬＤ出力設定値ＳＳＯとの差分ｓ１を算出すると共に、ピーク波長の設定値と推定値との差分ｓ２も算出する（Ｓ７）。

　検出光量温度補正回路５４は、テーブルＴＢＬ３に基づいて、内視鏡画像の明るさ補正は、ＬＤ制御により行うかを判定する（Ｓ９）。　
　もしも、レーザダイオード４１の温度Ｔ１及びフォトダイオード４３の温度Ｔ２のうち高い方の温度が、ｔ１からｔ４にあるときは、ＬＤ制御が選択され、ｔ５にあるときは、画像処理が選択される。

　ＬＤ制御により行うと判定されると、検出光量温度補正回路５４は、Ｓ８の処理を実行する。　
　画像処理により行うと判定されると、検出光量温度補正回路５４は、算出された差分データｓ１，ｓ２を、図２において点線で示すように、制御部６１へ出力する。差分データｓ１，ｓ２は、画像取得装置２４から本体部３へ送信される（Ｓ１０）。

　差分データは、本体部３の無線通信部７２から制御部７１を介して画像処理回路７３へ伝達される。　
　画像処理回路７３は、図１５のテーブルＴＢＬ６中の波長間のゲイン係数の差分から、受信した差分ｓ１が０になるようなゲイン調整量を算出し、内視鏡画像の各画素値にゲイン調整量を加算することによって、内視鏡画像の明るさを補正する。

　画像処理回路７３は、さらに、図１６のテーブルＴＢＬ７中の波長間のホワイトバランス係数の差分から、受信した差分ｓ２が０になるようなホワイトバランス調整量を算出し、内視鏡画像の各画素値にホワイトバランス調整量を加算することによって、内視鏡画像の色を補正する。
　以上のように、ＬＤ制御回路３２は、温度Ｔ１又は温度Ｔ２の少なくともいずれか一方の温度が所定の温度ｔ５以上になると、そのいずれか一方の温度が所定の温度ｔ５を超えないように、光源の駆動を制御する。そして、画像処理回路７３が、温度Ｔ１又は温度Ｔ２の少なくともいずれか一方の温度が所定の温度ｔ５以上になると、画像の輝度を上げると共に、画像の色も調整する。

　以上のように、画像処理も利用して、内視鏡画像の明るさ及び色を適切に調整するようにしてもよい。

　以上のように、上述した各実施の形態及び各変形例によれば、光源及び光センサの温度が変化した場合でも、光源の出射光の光量を適切に制御できる内視鏡システムを提供することができる。

　本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

Claims (12)

1. 　光量制御可能な内視鏡用の光源により照明光を出射する光源装置と、
   　前記照明光の反射光を受光して得られた撮像信号を受信することによって画像を取得する画像取得装置と、
   　前記光源の前記照明光の一部を受光する受光素子と、
   　前記光源の第１の温度を検出する第１の温度センサと、
   　前記受光素子の第２の温度を検出する第２の温度センサと、
   　前記第２の温度に基づいて、前記受光素子の受光量を補正する受光量補正部と、
   　前記受光量補正部より補正された補正後の受光量と前記第１の温度に基づいて、前記照明光の光量が設定値になるように前記光源の駆動を制御する駆動制御部と、
   を有する、ことを特徴とする内視鏡システム。
2. 　前記駆動制御部は、前記補正後の受光量と前記設定値の差分と、前記第１の温度とに基づいて、前記差分が小さくなるように、前記光源を駆動する駆動信号を補正する、ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 　前記受光量補正部は、前記第２の温度に応じた前記受光素子の感度データを格納する第１のテーブルを用いて、前記受光素子の受光量を補正する、ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
4. 　前記受光量補正部は、前記第１の温度に応じた前記照明光の波長を加味して、前記受光素子の受光量を補正する、ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
5. 　前記受光量補正部は、前記第１の温度に応じた前記照明光のピーク波長データを格納する第２のテーブルと、前記第２の温度と前記ピーク波長に応じた感度データを格納する第３のテーブルを用いて、前記受光素子の受光量を補正する、ことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡システム。
6. 　前記内視鏡は、前記照明光を導光するための光ファイバを有し、
   　前記受光素子は、前記光ファイバの前記照明光の入射端の近傍に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
7. 　前記内視鏡は、前記照明光を導光するための光ファイバを有し、
   　前記受光素子は、前記光ファイバの前記照明光の出射端の近傍に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
8. 　前記受光素子と前記第２の温度センサは、回路基板を挟んで前記基板上に搭載されている、ことを特徴とする、請求項１に記載の内視鏡システム。
9. 　前記光源及び前記受光素子は、前記内視鏡の操作部内、又は前記操作部の近傍部分内に設けられており、
   　前記駆動制御部は、前記第１の温度又は前記第２の温度の少なくともいずれか一方の温度が所定の温度以上になると、前記いずれか一方の温度が前記所定の温度を超えないように、前記光源の駆動を制御する、ことを特徴とする、請求項１に記載の内視鏡システム。
10. 　前記第１の温度又は前記第２の温度の少なくともいずれか一方の温度が前記所定の温度以上になると、前記画像の輝度を上げる画像処理回路を有する、ことを特徴とする、請求項９に記載の内視鏡システム。
11. 　前記第１の温度に応じた前記照明光のピーク波長データを格納する第２のテーブルと、前記ピーク波長に応じた色係数データを格納する第４のテーブルを用いて、前記画像の色を調整する画像処理回路を有する、ことを特徴とする、請求項９に記載の内視鏡システム。
12. 　前記内視鏡は、前記光源から出射された光の一部を波長変換する蛍光体を有し、
    　前記照明光は、前記光源から出射された光と、波長変換された光の混合光である、ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。

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