(57)【要約】  被検体内の画像を取得する内視鏡と、取得された画像に画像処理を行う処理装置を備える内視鏡システムであって、内視鏡は、被検体内の画像を電気信号として出力する撮像素子と、電気信号を光信号に変換し、光信号を、光ファイバを介して処理装置に送信する光送信部を備え、処理装置は、光送信部から送信された光信号を受信し、受信した光信号を電気信号に変換する光受信部と、光ファイバの湾曲を検出する湾曲検出部と、湾曲検出部の検出結果に基づき、撮像素子が出力する電気信号の特性と光送信部が出力する電気信号の特性の少なくとも一方を制御する制御部を備える。
2016080527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内の画像を取得する内視鏡と、前記取得された画像に画像処理を行う処理装置と、を備える内視鏡システムであって、
前記内視鏡は、
前記被検体内の画像を電気信号として出力する撮像素子と、
前記電気信号を光信号に変換し、前記光信号を、光ファイバを介して前記処理装置に送信する光送信部と、
を備え、
前記処理装置は、
前記光送信部から送信された光信号を受信し、前記受信した光信号を電気信号に変換する光受信部と、
前記光ファイバの湾曲を検出する湾曲検出部と、
前記湾曲検出部の検出結果に基づき、前記撮像素子が出力する電気信号の特性と前記光送信部が出力する光信号の特性の少なくとも一方を制御する制御部と、
を備える内視鏡システム。
【請求項２】
前記湾曲検出部は、前記光受信部が受信した光信号に基づき、前記光ファイバの湾曲を検出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。
【請求項３】
前記湾曲検出部は、前記光受信部が受信した光信号の振幅に基づき、前記光ファイバの湾曲を検出することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記湾曲検出部は、前記光受信部が受信した光信号を電気信号に変換し、変換された電気信号に基づき、前記光ファイバの湾曲を検出することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記撮像素子の撮影フレームレートを検出し、
前記撮像フレームレートに基づき、前記撮像素子が出力する電気信号の特性と、前記光送信部が出力する光信号の特性との調整割合を変化させる
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記撮影フレームレートが所定値以上の場合には、前記撮像素子が出力する電気信号の特性の制御を停止し、前記光送信部が出力する光信号の特性を制御する
ことを特徴とする請求項５に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記撮像素子は、水平ブランキング期間または垂直ブランキング期間において、前記被検体内の画像の電気信号以外の所定の電気信号を出力し、
前記湾曲検出部は、前記所定の電気信号の振幅に基づき、前記光ファイバの湾曲を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
被検体内の画像を取得する内視鏡と、前記取得された画像に画像処理を行う処理装置と、を備える内視鏡システムであって、
前記内視鏡は、
前記被検体内の画像を電気信号として出力する撮像素子と、
前記電気信号を光信号に変換し、前記光信号を、光ファイバを介して前記処理装置に送信する光送信部と、
前記光ファイバの湾曲を検出する湾曲検出部と、
を備え、
前記処理装置は、
前記光送信部から送信された光信号を受信し、前記受信した光信号を電気信号に変換する光受信部と、
前記湾曲検出部の検出結果に基づき、前記撮像素子が出力する電気信号の特性と前記光送信部が出力する光信号の特性の少なくとも一方を制御する制御部と、
を備える内視鏡システム。
【請求項９】
被検体内の画像を電気信号として出力する撮像素子と、
前記電気信号を光信号に変換し、前記光信号を、光ファイバを介して外部に送信する光送信部と、
前記光ファイバの湾曲に基づき、前記撮像素子が出力する電気信号の特性に関する制御信号を受信する信号受信部と、を備え、
前記撮像素子および前記光送信部の少なくとも一方は、前記制御信号に基づき、出力する電気信号の特性を調整する
ことを特徴とする内視鏡。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡システムおよび内視鏡に関する。
本願は、２０１４年１１月２０日に出願されたＰＣＴ出願  ＰＣＴ／ＪＰ２０１４／０８０７７８に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医療分野において、患者等の被検体の臓器を観察する際に内視鏡システムが用いられている。内視鏡システムは、例えば可撓性を有する細長形状で、被検体の体腔内に挿入される撮像装置（電子スコープ）と、撮像装置の先端に設けられて体内画像を撮像する撮像素子と、撮像素子が撮像した体内画像に所定の画像処理を行う処理装置（外部プロセッサ）と、処理装置が画像処理を行った体内画像を表示可能な表示装置とを有する。内視鏡システムを用いて体内画像を取得する際には、被検体の体腔内に挿入部を挿入した後、この挿入部の先端から体腔内の生体組織に照明光を照射し、撮像素子が体内画像を撮像する。医師等の術者は、表示装置が表示する体内画像に基づいて被検体の臓器の観察を行う。【０００３】
このような内視鏡システムとして、例えば、特許文献１では撮像装置に設けられた発光素子を用いることにより、光ファイバを介して、撮像素子が撮像した体内画像情報を光信号で処理装置に出力する技術が開示されている。この技術では、撮像装置の周囲の温度によって、発光素子の出力が低下しても体内画像情報を適正に送信するために、発光素子の送信出力特性を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１９２７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１では、光ファイバが湾曲すると、光ファイバにおける光漏れが多くなり、光ファイバ内を伝送する光信号が減衰してしまう。そのため、体内画像情報などの撮像素子が撮像した画像を光信号で処理装置に適正に送信できないおそれがある。【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、光ファイバが湾曲し、光ファイバ内を伝送する光信号が減衰した場合でも、撮像素子が撮像した画像を適正に送信できる内視鏡システムおよび内視鏡を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために、本発明の一態様は、被検体内の画像を取得する内視鏡と、前記取得された画像に画像処理を行う処理装置と、を備える内視鏡システムであって、前記内視鏡は、前記被検体内の画像を電気信号として出力する撮像素子と、前記電気信号を光信号に変換し、前記光信号を、光ファイバを介して前記処理装置に送信する光送信部と、を備え、前記処理装置は、前記光送信部から送信された光信号を受信し、前記受信した光信号を電気信号に変換する光受信部と、前記光ファイバの湾曲を検出する湾曲検出部と、前記湾曲検出部の検出結果に基づき、前記撮像素子が出力する電気信号の特性と前記光送信部が出力する光信号の特性の少なくとも一方を制御する制御部と、を備える内視鏡システムである。【０００８】
また本発明の他の態様は、被検体内の画像を取得する内視鏡と、前記取得された画像に画像処理を行う処理装置と、を備える内視鏡システムであって、前記内視鏡は、前記被検体内の画像を電気信号として出力する撮像素子と、前記電気信号を光信号に変換し、前記光信号を、光ファイバを介して前記処理装置に送信する光送信部と、前記光ファイバの湾曲を検出する湾曲検出部と、を備え、前記処理装置は、前記光送信部から送信された光信号を受信し、前記受信した光信号を電気信号に変換する光受信部と、前記湾曲検出部の検出結果に基づき、前記撮像素子が出力する電気信号の特性と前記光送信部が出力する光信号の特性の少なくとも一方を制御する制御部と、を備える内視鏡システムである。【０００９】
また本発明の他の態様は、被検体内の画像を電気信号として出力する撮像素子と、前記電気信号を光信号に変換し、前記光信号を、光ファイバを介して外部に送信する光送信部と、前記光ファイバの湾曲に基づき、前記撮像素子が出力する電気信号の特性に関する制御信号を受信する信号受信部と、を備え、前記撮像素子および前記光送信部の少なくとも一方は、前記制御信号に基づき、出力する電気信号の特性を調整することを特徴とする内視鏡である。
【発明の効果】
【００１０】
上記の態様によれば、光ファイバが湾曲した場合でも、撮像素子が撮像した画像を光信号で処理装置に適正に送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる内視鏡システムの概略構成図
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図
【図３】本発明の第１の実施の形態にかかる内視鏡システムの動作に関するタイミングチャート
【図４】本発明の第１の実施形態の変形例にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図
【図５】本発明の第１の実施形態の変形例にかかる内視鏡システムの動作に関するタイミングチャート
【図６】本発明の第２の実施形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図
【図７】本発明の第２の実施形態にかかる内視鏡システムの動作に関するタイミングチャート
【図８】本発明の第３の実施形態にかかる内視鏡システムの動作に関するタイミングチャート
【図９】本発明の第４の実施形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図
【図１０】本発明の第４の実施形態にかかる内視鏡システムの動作に関するタイミングチャート
【図１１】本発明の第５の実施形態にかかる内視鏡システムの動作に関するフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）として、患者等の体腔内の画像を撮像して表示する医療用の内視鏡システムについて説明する。また、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。また、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる内視鏡システムの概略構成図である。
【００１４】
図１に示すように、内視鏡システム１は、被検体の体腔内に先端部を挿入することによって被検体の体内画像を撮像する撮像装置としての内視鏡２（電子スコープ）と、撮像された体内画像に所定の画像処理を行う処理装置３（外部プロセッサ）と、内視鏡２の先端から出射する照明光を発生する光源装置４と、処理装置３が画像処理を行った体内画像を表示する表示装置５と、を備える。
【００１５】
内視鏡２は、可撓性を有する細長形状をなす挿入部２１と、挿入部２１の基端側に接続され、各種の操作信号の入力を受け付ける操作部２２と、操作部２２から挿入部２１が延びる方向と異なる方向に延び、処理装置３を接続する各種ケーブルを内蔵するユニバーサルコード２３と、を備える。
【００１６】
挿入部２１は、後述する撮像素子を内蔵した先端部２４と、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部２５と、湾曲部２５の基端側に接続され、可撓性を有する長尺状の可撓管部２６と、を有する。
【００１７】
操作部２２は、術者によって操作されることにより湾曲部２５を上下方向および左右方向に湾曲させる。
【００１８】
ユニバーサルコード２３は、ケーブルを内蔵しており、光源装置４に着脱自在なコネクタ部２７を有する。コネクタ部２７は、コイル状のコイルケーブル２７ａを有し、コイルケーブル２７ａの延出部に処理装置３と着脱自在なコネクタ部２８を有する。
【００１９】
処理装置３は、内視鏡２が撮像した体内画像に所定の画像処理を行うとともに、内視鏡システム１全体の動作を統括的に制御する。
【００２０】
光源装置４は、キセノンランプや白色ＬＥＤ等の光源から発生した光を先端部２４の先端から照射させる。
【００２１】
表示装置５は、映像ケーブルを介して処理装置３が生成した体内画像を表示する機能を有する。表示装置５は、例えば液晶または有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等を用いて構成される。
【００２２】
図２は、本発明の第１の実施形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。
【００２３】
内視鏡２は、照明部１１と、対物光学系１３と、撮像素子１５と、光送信部１６と、信号受信部１８と、を備える。処理装置３は、光源３１と、光受信部３２と、画像処理部３３と、画像出力部３４と、制御部３５と、湾曲検出部３６を備える。
【００２４】
光源３１は、被写体に照射する照明光を発生させる。光源３１としては、例えば、キセノンランプや白色ＬＥＤ等を用いる。
【００２５】
照明部１１は、ライトガイド１１ａと、照明レンズ１１ｂを備える。光源３１から発生した照明光は、ライトガイド１１ａと照明レンズ１１ｂを介して、被写体に照射される。
【００２６】
対物光学系１３は、照明部１１によって照射された被写体の反射光を撮像素子１５に入射させる。
【００２７】
撮像素子１５は、対物光学系１３を介して入射した光を電気信号に変換する。撮像素子１５としては、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等があげられる。
【００２８】
光送信部１６は、発光部１６ａと、発光部１６ａを駆動する駆動部１６ｂを備え、処理装置３に光信号を出力する。発光部１６ａは、駆動部１６ｂにより駆動され、光を発光することで、処理装置３に光信号を出力する。駆動部１６ｂは、撮像素子１５の出力信号に基づき、発光部１６ａを駆動する。
【００２９】
光受信部３２は、受光部３２ａと、Ｏ／Ｅ変換部（Ｏｐｔｉｃ／Ｅｌｅｃｔｒｉｃ変換部）３２ｂを備える。受光部３２ａは、光送信部１６により送信された光信号を受信する。Ｏ／Ｅ変換部３２ｂは、受光部３２ａにより受信した光信号を電気信号に変換し、画像処理部３３に送信する。
【００３０】
画像処理部３３は、Ｏ／Ｅ変換部３２ｂにより変換された電気信号に対して、階調補正、ホワイトバランス調整等の所定の画像処理を行い、画像出力部３４に出力する。
【００３１】
画像出力部３４は、画像処理部３３により画像処理された画像を表示装置５に出力する。
【００３２】
湾曲検出部３６は、光ファイバ４１の湾曲を検出する。具体的には、光ファイバ４１の形状を検出する公知の圧力センサ等（図示せず）により光ファイバ４１の形状を検出し、検出した形状に基づき、光ファイバ４１の湾曲を検出する。光ファイバ４１の湾曲の検出結果については、制御部３５に出力する。
【００３３】
制御部３５は、湾曲検出部３６の検出結果に基づき、信号受信部１８に制御信号を送信する。具体的には、光ファイバ４１がどの程度湾曲しているかの検出結果を湾曲検出部３６より受信し、撮像素子１５の出力信号の特性に関する制御信号を、信号線４２を介して信号受信部１８に送信する。
【００３４】
信号受信部１８は、制御部３５によって送信された制御信号を撮像素子１５に送信する。撮像素子１５は、制御信号に基づき撮像素子１５の出力信号の特性を調整する。すなわち、撮像素子１５は、制御信号に基づき撮像素子１５の出力信号の振幅レベルを調整する。撮像素子１５の出力信号の振幅レベルを調整する方法としては、例えば、撮像素子１５内の増幅素子の増幅率を変化させることがあげられる。
【００３５】
図３は、本発明の第１の実施の形態にかかる内視鏡システムの動作に関するタイミングチャートである。
【００３６】
タイミングＴ１において、撮像素子１５は、第１のフレームにおける画像信号の出力を開始する。光送信部１６は、画像信号に基づき光信号に変換した信号を出力する。光受信部３２は、光送信部１６から出力された光信号を受信する。このとき、湾曲部２５等は湾曲していないため、光ファイバ４１も湾曲していない。そのため、光送信部１６から出力された光信号は、減衰せずに光ファイバ４１を介して光受信部３２に伝送される。
【００３７】
タイミングＴ２において、撮像素子１５は、画像信号の送信を終了する。このとき、光送信部１６が出力する光信号と光受信部３２が受信する光信号は、０となる。
【００３８】
タイミングＴ３において、湾曲検出部３６は、光ファイバ４１の湾曲を検出し、検出結果を制御部３５に出力する。ここで、湾曲検出部３６は、光ファイバ４１の湾曲が検出された場合には、ハイレベル（Ｈｉｇｈ Ｌｅｖｅｌ）の信号を制御部３５に出力し、光ファイバ４１の湾曲が検出されなかった場合には、ローレベル（Ｌｏｗ  Ｌｅｖｅｌ）の信号を制御部３５に出力する。タイミングＴ３においては、光ファイバ４１は湾曲していないので、湾曲検出部３６は、ローレベル（Ｌｏｗ Ｌｅｖｅｌ）の信号を制御部３５に出力する。なお、湾曲検出部３６は、ローレベル（Ｌｏｗ Ｌｅｖｅｌ）の信号を制御部３５に出力するとしたが、これに限らず、所定のパターン信号を送信してもよいし、所定の振幅の信号を送信してもよい。
【００３９】
タイミングＴ４において、撮像素子１５は、第２のフレームにおける画像信号の出力を開始し、タイミングＴ５に画像信号の出力を終了する。
【００４０】
タイミングＴ６において、湾曲部２５等に湾曲が発生し、光ファイバ４１も湾曲が発生する。光ファイバ４１に湾曲が発生すると、光送信部１６から出力された光信号は、光ファイバ４１の湾曲に応じて減衰する。そのため、光送信部１６から出力された光信号は、減衰して光受信部３２に伝送される。
【００４１】
タイミングＴ７において、湾曲検出部３６は、光ファイバ４１の湾曲を検出する。このとき、タイミングＴ６で光ファイバ４１は湾曲が発生しているので、湾曲検出部３６は、ハイレベル（Ｈｉｇｈ  Ｌｅｖｅｌ）の信号を制御部３５に出力する。
【００４２】
制御部３５は、湾曲検出部３６から出力された信号に基づき、撮像素子１５の出力信号を増大させるように制御信号を信号受信部１８に出力する。制御信号に基づき、撮像素子１５は、出力信号を増大させる。
【００４３】
タイミングＴ８において、撮像素子１５は、第３のフレームにおける画像信号の出力を開始する。このとき、撮像素子１５は、出力信号を増大させているので、光ファイバ４１が湾曲していないときと比較して、出力信号の振幅レベルは大きくなる。また、光送信部１６は、画像信号に基づき変換された光信号を出力するので、光ファイバ４１が湾曲していないときと比較して、光信号の振幅レベルは大きくなる。
【００４４】
第１の実施形態によれば、光送信部１６から出力された光信号は、光ファイバ４１が湾曲しているので、減衰する。しかし、湾曲検出部３６の検出結果に基づき、光信号の振幅レベルを増大させているので、光受信部３２に正常な振幅レベルの光信号として伝送することができる。すなわち、光ファイバ４１に湾曲が発生し、光信号が減衰する場合でも適正な光伝送をすることができる。
【００４５】
なお、制御部３５から出力される制御信号は、光信号として伝送してもよいし、電気信号として伝送してもよい。また、無線通信を用いて、無線信号として伝送してもよい。また、制御信号を光信号として伝送する場合には、光ファイバの湾曲を考慮して、光信号の振幅レベルを増大させて伝送させる。
【００４６】
また、湾曲検出部３６から出力される信号は、ハイレベルとローレベルの２値化信号を例に説明したが、これに限らず、例えば、光ファイバ４１の湾曲に基づいて、信号レベルを調整して出力してもよい。
【００４７】
また、湾曲検出部３６は、処理装置３に配置されている例で説明したが、これに限らず、内視鏡２に配置されてもよい。この場合、湾曲検出部３６の検出結果は、内視鏡２から処理装置３に送信される。制御部３５は、送信された検出結果に基づき、信号受信部１８に制御信号を送信する。
【００４８】
次に、第１の実施形態の変形例について、図４および図５に基づき説明する。
【００４９】
図４は、第１の実施形態の変形例における内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。第１の実施形態の変形例は、図２と比較して、信号受信部１８の出力が駆動部１６ｂに送信されている点が異なる。
【００５０】
第１の実施形態の変形例において、制御部３５は、発光部１６ａの出力信号を増大させるように制御信号を信号受信部１８に出力する。信号受信部１８は、制御信号を駆動部１６ｂに送信する。駆動部１６ｂは、制御信号に基づき、発光部１６ａの出力信号を増大させるようにする。
【００５１】
図５は、第１の実施形態の変形例における内視鏡システムの動作に関するタイミングチャートである。図３と比較してタイミングＴ８のみ異なる。よって、タイミングＴ８のみ説明する。
【００５２】
タイミングＴ８において、撮像素子１５は、第３のフレームにおける画像信号を出力する。光送信部１６は、信号受信部１８から送信された制御信号により、画像信号に基づき変換された光信号を増幅するように出力する。これにより、光ファイバ４１が湾曲していないときと比較して、光信号の振幅レベルは大きくなる。
【００５３】
第１の実施形態の変形例によれば、光ファイバ４１に湾曲が発生し、光信号が減衰する場合でも、湾曲検出部３６の検出結果に基づき、光信号の振幅レベルを増大させているので、光受信部３２に正常な振幅レベルの光信号として伝送することができる。すなわち、光ファイバ４１に湾曲が発生し、光信号が減衰する場合でも適正な光伝送をすることができる。
【００５４】
（第２の実施形態）
次に図６と図７に基づいて第２の実施形態について説明する。
【００５５】
第１の実施形態では、湾曲検出部３６は光ファイバ４１の形状を検出するセンサにより光ファイバ４１の湾曲を検出していたが、第２の実施形態では、光受信部３２が受信した光信号に基づき、光ファイバ４１の湾曲を検出する点が異なる。すなわち、光受信部３２が湾曲検出部３６としても機能する点が異なる。
【００５６】
図６は、第２の実施形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。
【００５７】
受光部３２ａは、発光部１６ａから出力された光信号を受信し、Ｏ／Ｅ変換部３２ｂに出力する。Ｏ／Ｅ変換部３２ｂは、受光部３２ｂから出力された光信号を電気信号に変換し、画像処理部３３と制御部３５に出力する。
【００５８】
制御部３５は、Ｏ／Ｅ変換部３２ｂにより変換された電気信号に基づき、信号受信部１８に制御信号を送信する。具体的には、Ｏ／Ｅ変換部３２ｂにより変換された電気信号により、撮像素子１５の出力信号の特性に関する制御信号を、信号線４２を介して信号受信部１８に送信する。
【００５９】
信号受信部１８は、制御信号を撮像素子１５に出力し、撮像素子１５は、制御信号に基づき、出力信号を増大させる。
【００６０】
図７は、第２の実施形態にかかる内視鏡システムの動作に関するタイミングチャートである。
【００６１】
タイミングＴ１において、撮像素子１５は、第１のフレームにおける画像信号の出力を開始する。タイミングＴ２において、撮像素子１５は、第１のフレームにおける画像信号の出力を停止する。
【００６２】
タイミングＴ３において、光ファイバ４１の湾曲が発生する。
【００６３】
タイミングＴ４において、撮像素子１５は、第２のフレームにおける画像信号の出力を開始し、タイミングＴ５で第２のフレームにおける画像信号の出力を停止する。このとき、タイミングＴ３で光ファイバ４１の湾曲が発生しているので、光送信部１５からの送信信号は、光漏れにより減衰する。そのため、光受信部３２（湾曲検出部３６）の受信信号は、光ファイバ４１の湾曲が発生していないときよりも小さくなる。
【００６４】
タイミングＴ６において、制御部３５は、光受信部３２（湾曲検出部３６）より送信された信号の振幅レベルに基づき、撮像素子１５の出力信号を増大させるように制御信号を信号受信部１８に出力する。制御信号に基づき、撮像素子１５は、出力信号を増大させる。
【００６５】
タイミングＴ７において、撮像素子１５は、第３のフレームにおける画像信号の出力を開始し、タイミングＴ８で第３のフレームにおける画像信号の出力を停止する。このとき、撮像素子１５は、出力信号を増大させているので、光ファイバ４１が湾曲していないときと比較して、出力信号の振幅レベルは大きくなる。また、光送信部１６は、画像信号に基づき変換された光信号を出力するので、光ファイバ４１が湾曲していないときと比較して、光信号の振幅レベルは大きくなる。
【００６６】
タイミングＴ９において、光ファイバ４１の湾曲がなくなる。
【００６７】
タイミングＴ１０において、撮像素子１５は、第４のフレームにおける画像信号の出力を開始し、タイミングＴ１１で第４のフレームにおける画像信号の出力を停止する。このとき、撮像素子１５は、出力信号を増大させている。そのため、光受信部３２が受信する光信号の振幅レベルは非常に大きくなる。このとき、制御部３５は、光ファイバ４１の湾曲がなくなったと判断し、撮像素子１５の出力信号の増幅処理を解除するように制御信号を信号受信部１８に出力する。
【００６８】
撮像素子１５による第４のフレームの出力停止後（タイミングＴ１１後）に、光ファイバ４１の湾曲が発生した場合には、タイミングＴ４からタイミングＴ８と同様の処理をする。
【００６９】
なお、第１の実施形態における変形例のように、撮像素子１５の出力信号を増大させるのではなく、発光部１６ａの出力信号を増大させてもよい。また、制御部３５は、受光部３２ａの光強度を検出して撮像素子１５や発光部１６ａの出力信号を増大させてもよい。
【００７０】
第２の実施形態によれば、光送信部１６から出力された光信号は、光ファイバ４１が湾曲しているので、減衰する。しかし、光受信部３２の出力信号に基づき、光信号の振幅レベルを増大させているので、光受信部３２に正常な振幅レベルの光信号として伝送することができる。すなわち、光ファイバ４１に湾曲が発生し、光信号が減衰する場合でも適正な光伝送をすることができる。また、光受信部３２が湾曲検出部３６としても機能するので、コスト低減を図るとともに、内視鏡システムの小型化をすることができる。
【００７１】
（第３の実施形態）
次に図８に基づいて第３の実施形態について説明する。なお、第３の実施形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図は、図６に示す第２の実施形態と同じため、省略する。
【００７２】
第３の実施形態にかかる撮像素子１５は撮像した画像信号を出力する他に、所定の電気信号を出力する。所定の電気信号としては、Ｂ／Ｗ信号（Ｂｌａｃｋ／Ｗｈｉｔｅ信号）があげられる。Ｂ／Ｗ信号とは、黒画像を撮像したときの電気信号と白画像を撮像したときの電気信号を交互に出力したものである。なお、所定の電気信号としては、オプティカルブラック画素の信号を用いてもよい。
【００７３】
図８は、第３の実施形態にかかる内視鏡システムの動作に関するタイミングチャートである。
【００７４】
撮像素子１５は、撮像した画像信号と所定の電気信号を交互に出力する。具体的には、タイミングＴ１において、撮像素子１５は、第１のフレームにおける画像信号の出力を開始する。光送信部１６は、第１のフレームにおける画像信号に基づき光信号に変換した信号を出力する。光受信部３２は、光送信部１６から出力された光信号を受信する。このとき、湾曲部２５等は湾曲していないため、光ファイバ４１も湾曲していない。そのため、光送信部１６から出力された光信号は、減衰せずに光ファイバ４１を介して光受信部３２に伝送される。
【００７５】
タイミングＴ２において、撮像素子１５は、画像信号の送信を終了する。このとき、光送信部１６が出力する光信号と光受信部３２が受信する光信号は、０となる。
【００７６】
タイミングＴ３において、撮像素子１５は、所定の電気信号を出力する。所定の電気信号は、光送信部１６と光受信部３２の光信号の伝送が正常に行われたかを検出するために使用される。所定の電気信号は、例えば、水平ブランキング期間や垂直ブランキング期間に出力する。
【００７７】
撮像素子１５から出力された所定の電気信号に基づいて光送信部１６から出力された光信号は、光ファイバ４１が湾曲していないため、減衰せずに光受信部３２に伝送される。
【００７８】
タイミングＴ４において、撮像素子１５は、第２のフレームにおける画像信号の出力を開始し、タイミングＴ５に画像信号の出力を終了する。
【００７９】
タイミングＴ６において、湾曲部２５等に湾曲が発生し、光ファイバ４１も湾曲が発生する。光ファイバ４１に湾曲が発生すると、光送信部１６から出力された光信号は、光ファイバ４１の湾曲に応じて減衰する。そのため、光送信部１６から出力された光信号は、減衰して光受信部３２に伝送される。
【００８０】
タイミングＴ７において、撮像素子１５は、再度、所定の電気信号を出力する。光送信部１６は、所定の電気信号に基づき変換された光信号を出力する。このとき、光ファイバ４１の湾曲により、所定の電気信号に対応する光信号は減衰して光受信部３２に伝送される。
【００８１】
減衰して伝送された光信号は、Ｏ／Ｅ変換部３２ｂにより電気信号に変換される。制御部３５は、Ｏ／Ｅ変換部３２ｂで変換された電気信号の振幅レベルを検知する。このとき、Ｏ／Ｅ変換部３２ｂで変換された電気信号の振幅レベルは、非常に小さいため、制御部３５は、撮像素子１５の出力信号を増大させるように制御信号を信号受信部１８に出力する。制御信号に基づき、撮像素子１５は、出力信号を増大させる。
【００８２】
例えば、Ｏ／Ｅ変換部３２ｂで変換された電気信号の振幅レベルが、光ファイバ４１が湾曲していない状態と比較して、１／γ（γ＞１）倍となっている場合には、制御部３５は、撮像素子１５の出力信号の振幅レベルをγ倍にするように制御する。
【００８３】
タイミングＴ８において、撮像素子１５は、第３のフレームにおける画像信号の出力を開始する。このとき、撮像素子１５は、出力信号を増大させているので、光ファイバ４１が湾曲していないときと比較して、出力信号の振幅レベルは大きくなる。また、光送信部１６は、画像信号に基づき変換された光信号を出力するので、光ファイバ４１が湾曲していないときと比較して、光信号の振幅レベルは大きくなる。
【００８４】
第３の実施形態によれば、光送信部１６から出力された光信号は、光ファイバ４１が湾曲しているので、減衰する。しかし、撮像素子１５が出力する所定の電気信号に基づき、光信号の振幅レベルを増大させているので、光受信部３２に正常な振幅レベルの光信号として伝送することができる。すなわち、光ファイバ４１に湾曲が発生し、光信号が減衰する場合でも正常な光伝送をすることができる。また、撮像フレーム間で光ファイバ４１の湾曲が発生した場合でも、次のフレームから適正な光伝送をすることができる。
（第４の実施形態）
【００８５】
次に図９と図１０に基づいて第４の実施形態について説明する。
【００８６】
第３の実施形態では、制御部３５から出力された制御信号に基づき撮像素子１５の出力信号における振幅レベルを制御していたが、第４の実施形態では、制御部３５から出力された制御信号に基づき撮像素子１５および光送信部１６の出力特性を制御する。すなわち、制御部３５から出力された制御信号に基づき撮像素子１５と光送信部１６の双方の出力信号における振幅レベルを制御する。
【００８７】
図９は、本発明の第４の実施形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。
【００８８】
制御部３５は、Ｏ／Ｅ変換部３２ｂで変換された電気信号の振幅レベルに基づき、信号受信部１８に対して制御信号を出力する。
【００８９】
信号受信部１８は、制御信号を撮像素子１５および光送信部１６に送信する。
【００９０】
撮像素子１５は、信号受信部１８から送信された制御信号に基づき、出力信号の振幅レベルを調整する。また、光送信部１６は、信号受信部１８から送信された制御信号に基づき、光送信部１６の出力信号における振幅レベルを調整する。
【００９１】
図１０は、本発明の第４の実施形態にかかる内視鏡システムの動作に関するタイミングチャートである。なお、タイミングＴ７までは、図８と同じため説明を省略する。
【００９２】
タイミングＴ７において、撮像素子１５は、所定の電気信号を出力する。光送信部１６は、所定の電気信号に基づき変換された光信号を出力する。このとき、光ファイバ４１の湾曲により、光信号は減衰して光受信部３２に伝送される。
【００９３】
減衰して伝送された光信号は、Ｏ／Ｅ変換部３２ｂにより電気信号に変換される。制御部３５は、Ｏ／Ｅ変換部３２ｂで変換された電気信号の振幅レベルを検知する。このとき、Ｏ／Ｅ変換部３２ｂで変換された電気信号の振幅レベルは、非常に小さいため、制御部３５は、撮像素子１５の出力信号を増大させるように制御信号を信号受信部１８に出力する。
【００９４】
例えば、Ｏ／Ｅ変換部３２ｂで変換された電気信号の振幅レベルが、光ファイバ４１が湾曲していない状態と比較して、１／γ倍となっている場合には、制御部３５は、撮像素子１５の出力信号の振幅レベルをα１倍にするように制御し、光送信部１６の出力信号の振幅レベルをβ１倍にするように制御する。ここで、α１とβ１との関係は、γ＝α１×β１（α１＞１、β１＞１）が成り立つように設定する。
【００９５】
撮像素子１５および光送信部１６は、制御信号に基づき出力信号を増大させるように設定される。
【００９６】
タイミングＴ８において、撮像素子１５は、制御信号に基づき出力信号における振幅レベルを増大させて信号を出力する。
【００９７】
光送信部１６は、撮像素子１５で増大された信号を更に増大させた光信号を光受信部３２に光信号を出力する。
【００９８】
第４の実施形態では、光送信部１６は、撮像素子１５で増大された信号を更に増大させて出力する。これにより、光ファイバ４１の湾曲が非常に大きな場合でも正常に信号を伝送させることができる。また、撮像素子１５と光送信部１６の両方で振幅レベルを調整するので、伝送する信号の振幅レベルを細かく設定することができる。
【００９９】
（第５の実施形態）
次に、図１１に基づいて、第５の実施形態について説明する。
【０１００】
第５の実施形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成は、撮像素子１５の撮影フレームレート（単にフレームレートとも言う）を複数備える点のみ異なり、その他は第４の実施形態と略同一である。よって、第５の実施形態にかかる内視鏡システムの要部の機能構成の説明は省略する。
【０１０１】
撮像素子１５は、第１のフレームレートと、第１のフレームレートよりも高い第２のフレームレートと、第２のフレームレートよりも高い第３のフレームレートで撮影するモードを備える。
【０１０２】
例えば、第１のフレームレートとしては、３０ｆｐｓにすることが考えられ、第２のフレームレートとしては、６０ｆｐｓにすることが考えられ、第３のフレームレートとしては、１２０ｆｐｓもしくは２４０ｆｐｓにすることが考えられる。ただし、これらのフレームレートには限定せず、第２のフレームレートが第１のフレームレートよりも高く、第３のフレームレートが第２のフレームレートよりも高ければよい。なお、内視鏡の動きが早い場合には、フレームレートを高くし、内視鏡の動きが遅い場合には、フレームレートを低くしてモードを切り替えることができる。
【０１０３】
図１１は、本発明の第５の実施形態にかかる内視鏡システムの動作に関するフローチャートである。
【０１０４】
ステップＳ１において、内視鏡システム１による撮影を開始する。なお、説明を簡単にするために、この時点で光ファイバ４１に非常に大きな湾曲が発生しているとする。
【０１０５】
ステップＳ２において、制御部３５は、撮像素子１５のフレームレートが第１のフレームレートか否かを判断する。制御部３５が、撮像素子１５のフレームレートが第１のフレームレートであると判断した場合には、ステップＳ３に進み、撮像素子１５のフレームレートが第１のフレームレートでないと判断した場合には、ステップＳ４に進む。
【０１０６】
ステップＳ３において、制御部３５は、撮像素子１５の出力信号の振幅レベルと、光送信部１６の出力信号の振幅レベルの調整をする。すなわち、制御部３５は、撮像素子１５の出力信号と、光送信部１６の出力信号を増大させるように制御信号を信号受信部１８に出力する。
【０１０７】
具体的には、撮像素子１５の出力信号における振幅レベルをα１倍とし、光送信部１６の出力信号における振幅レベルをβ１倍とする。ここで、第１の実施形態と同様に、光受信部３２が受信する光信号の振幅レベルが、光ファイバ４１が湾曲していない状態と比較して、１／γ倍であった場合には、γ＝α１×β１（α１＞１，β１＞１）が成り立つようにする。
【０１０８】
ステップＳ４において、制御部３５は、撮像素子１５のフレームレートが第２のフレームレートか否かを判断する。制御部３５が、撮像素子１５のフレームレートが第２のフレームレートであると判断した場合には、ステップＳ５に進み、撮像素子１５のフレームレートが第２のフレームレートでないと判断した場合には、ステップＳ６に進む。
【０１０９】
ステップＳ５において、制御部３５は、撮像素子１５の出力信号の振幅レベルと、光送信部１６の出力信号の振幅レベルの調整をする。すなわち、制御部３５は、撮像素子１５の出力信号と、光送信部１６の出力信号を増大させるように制御信号を信号受信部１８に出力する。
【０１１０】
具体的には、撮像素子１５の出力信号における振幅レベルをα２倍とし、光送信部１６の出力信号における振幅レベルをβ２倍とする。ここで、第１の実施形態と同様に、光受信部３２が受信する光信号の振幅レベルが、光ファイバ４１が湾曲していない状態と比較して、１／γ倍であった場合には、γ＝α２×β２（α２＞１、β２＞１）およびα１＞α２、β１＜β２が成り立つようにする。
【０１１１】
すなわち、第１のフレームレート時よりも、撮像素子１５の出力信号における振幅レベルの調整をする割合を小さくし、光送信部１６の出力信号における振幅レベルの調整をする割合を大きくする。
【０１１２】
ステップＳ６において、制御部３５は、撮像素子１５のフレームレートが第１のフレームレートでもなく、第２のフレームレートでもないので、第３のフレームレートだと判断する。
【０１１３】
このとき、制御部３５は、撮像素子１５の出力信号における振幅レベルを１倍とする。すなわち、制御部３５は、撮像素子１５の出力信号における振幅レベルを、光ファイバ４１が湾曲していないときと同じ振幅レベルにする。言い換えると、制御部３５は、撮像素子１５の出力信号における振幅レベルの調整を停止する。
【０１１４】
その一方で、制御部３５は、光送信部１６の出力をβ３倍（β３＞１）とする。なお、ここで、第１の実施形態と同様に、光受信部３２が受信する光信号の振幅レベルが、光ファイバ４１が湾曲していない状態と比較して、１／γ倍であった場合には、γ＝β３およびβ２＜β３が成り立つようにする。
【０１１５】
ステップＳ７では、内視鏡システム１による撮影が終了したかを判断する。撮影が終了していない場合には、ステップＳ２に戻る。撮影が終了した場合には、ステップＳ８に進む。
【０１１６】
第５の実施形態では、制御部３５は、撮像素子１５のフレームレートを判断し、撮像素子１５の出力信号における振幅レベルと、光送信部１６の出力信号の振幅レベルとの調整割合を変化させる。撮像素子１５のフレームレートが高い場合には、撮像素子１５の出力信号における振幅レベルの調整割合が大きいと、撮像素子１５の消費電力が増加し、発熱が大きくなる。しかし、本実施形態では、撮像素子１５のフレームレートが高くなった場合には、光送信部１６の出力信号の振幅レベルの調整割合を大きくするので、撮像素子１５の消費電力の増加を抑制し、発熱を抑制することができる。
【０１１７】
また、撮像素子１５のフレームレートが非常に高くなった場合には、撮像素子１５の出力信号における振幅レベルの調整を停止し、光送信部１６の出力信号の振幅レベルのみを調整する。このようにすることで、撮像素子１５のフレームレートが非常に高くなった場合でも、撮像素子１５の発熱を抑制することができる。
【０１１８】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、本発明の実施形態では医療用の内視鏡システムを例に説明したが、これに限らず、本発明は、工業用の内視鏡システムにも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、内視鏡システムおよび内視鏡に適用することができる。
【符号の説明】
【０１２０】
１  内視鏡システム
２  内視鏡
３  処理装置（外部プロセッサ）
４  光源装置
５  表示装置
１１  照明部
１１ａ  ライトガイド
１１ｂ  照明レンズ
１３  対物光学系
１５  撮像素子
１６  光送信部
１６ａ  発光部
１６ｂ  駆動部
１８  信号受信部
２１  挿入部
２２  操作部
２３  ユニバーサルコード
２４  先端部
２５  湾曲部
２６  可撓管部
２７  コネクタ部
２７ａ  コイルケーブル
２８  コネクタ部
３１  光源
３２  光受信部
３２ａ  受光部
３２ｂ  Ｏ／Ｅ変換部（Ｏｐｔｉｃ／Ｅｌｅｃｔｒｉｃ変換部）
３３  画像処理部
３４  画像出力部
３５  制御部
４１  光ファイバ
４２  信号線
【図１】
2016080527.tif 000003
【図２】
2016080527.tif 000004
【図３】
2016080527.tif 000005
【図４】
2016080527.tif 000006
【図５】
2016080527.tif 000007
【図６】
2016080527.tif 000008
【図７】
2016080527.tif 000009
【図８】
2016080527.tif 000010
【図９】
2016080527.tif 000011
【図１０】
2016080527.tif 000012
【図１１】
2016080527.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成28年4月15日(2016.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内の画像を取得する内視鏡と、前記取得された画像に画像処理を行う処理装置と、を備える内視鏡システムであって、
前記内視鏡は、
前記被検体内の画像を電気信号として出力する撮像部と、
前記電気信号を光信号に変換し、前記光信号を、光ファイバを介して前記処理装置に送信する光送信部と、
を備え、
前記処理装置は、
前記光送信部から送信された光信号を受信し、前記受信した光信号を電気信号に変換する光受信部と、
前記光ファイバの湾曲を検出する湾曲検出部と、
前記湾曲検出部の検出結果に基づき、前記撮像部が出力する電気信号の特性を制御する制御部と、
を備え、
前記撮像部は、前記電気信号を増幅する増幅素子を有し、
前記制御部は、前記増幅素子の増幅率を変化させることで、前記撮像部が出力する電気信号の特性を制御する
内視鏡システム。
【請求項２】
前記湾曲検出部は、前記光受信部が受信した光信号に基づき、前記光ファイバの湾曲を検出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。
【請求項３】
前記湾曲検出部は、前記光受信部が受信した光信号の振幅に基づき、前記光ファイバの湾曲を検出することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記湾曲検出部は、前記光受信部が受信した光信号を電気信号に変換し、変換された電気信号に基づき、前記光ファイバの湾曲を検出することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記撮像部の撮影フレームレートを検出し、
前記撮像フレームレートに基づき、前記撮像部が出力する電気信号の特性と、前記光送信部が出力する光信号の特性との調整割合を変化させる
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記撮影フレームレートが所定値以上の場合には、前記撮像部が出力する電気信号の特性の制御を停止し、前記光送信部が出力する光信号の特性を制御する
ことを特徴とする請求項５に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記撮像部は、水平ブランキング期間または垂直ブランキング期間において、前記被検体内の画像の電気信号以外の所定の電気信号を出力し、
前記湾曲検出部は、前記所定の電気信号の振幅に基づき、前記光ファイバの湾曲を検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
被検体内の画像を取得する内視鏡と、前記取得された画像に画像処理を行う処理装置と、を備える内視鏡システムであって、
前記内視鏡は、
前記被検体内の画像を電気信号として出力する撮像部と、
前記電気信号を光信号に変換し、前記光信号を、光ファイバを介して前記処理装置に送信する光送信部と、
前記光ファイバの湾曲を検出する湾曲検出部と、
を備え、
前記処理装置は、
前記光送信部から送信された光信号を受信し、前記受信した光信号を電気信号に変換する光受信部と、
前記湾曲検出部の検出結果に基づき、前記撮像部が出力する電気信号の特性と前記光送信部が出力する光信号の特性の少なくとも一方を制御する制御部と、
を備え、
前記撮像部は、前記電気信号を増幅する増幅素子を有し、
前記制御部は、前記増幅素子の増幅率を変化させることで、前記撮像部が出力する電気信号の特性を制御する
内視鏡システム。
【請求項９】
被検体内の画像を電気信号として出力する撮像部と、
前記電気信号を光信号に変換し、前記光信号を、光ファイバを介して外部に送信する光送信部と、
前記光ファイバの湾曲に基づき、前記撮像部が出力する電気信号の特性に関する制御信号を受信する信号受信部と、を備え、
前記撮像部は、前記電気信号を増幅する増幅素子を有し、
前記増幅素子は、前記制御信号に基づき、増幅率を変化させることで、前記撮像部が出力する電気信号の特性を調整する
ことを特徴とする内視鏡。
【国際調査報告】
2016080527.tif 000014
2016080527.tif 000015