(57)【要約】【課題】ＭＯＳ型固体撮像素子を先端部に搭載した内視鏡システムにおいて、固体撮像素子の温度上昇を抑制し、低ノイズの観察画像を得る。【解決手段】先端部にＭＯＳ型固体撮像素子が搭載されると共に該ＭＯＳ固体撮像素子に隣接して照明部が設けられ、被検体の体腔内に前記先端部が挿入されたとき該体腔内の被写体を前記照明部で照明し前記ＭＯＳ型固体撮像素子で該被写体の画像を撮影する電子内視鏡と、前記ＭＯＳ型固体撮像素子の温度を検出する温度検出手段と、第１のフレームレート(図5(a))で前記被写体の画像を前記ＭＯＳ型固体撮像素子から出力させる駆動モードで該ＭＯＳ型固体撮像素子を駆動している最中に前記温度検出手段による検出温度が上昇して閾値に達したとき前記フレームレートを前記第１より低い第２のフレームレート(図5(b))にする駆動モードで前記ＭＯＳ型固体撮像素子を駆動させるプロセッサ装置とを備える。【選択図】図５
2012143319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部にＭＯＳ型固体撮像素子が搭載されると共に該ＭＯＳ固体撮像素子に隣接して照明部が設けられ、被検体の体腔内に前記先端部が挿入されたとき該体腔内の被写体を前記照明部で照明し前記ＭＯＳ型固体撮像素子で該被写体の画像を撮影する電子内視鏡と、
前記ＭＯＳ型固体撮像素子の温度を検出する温度検出手段と、
第１のフレームレートで前記被写体の画像を前記ＭＯＳ型固体撮像素子から出力させる駆動モードで該ＭＯＳ型固体撮像素子を駆動している最中に前記温度検出手段による検出温度が上昇して閾値に達したとき前記フレームレートを前記第１より低い第２のフレームレートにする駆動モードで前記ＭＯＳ型固体撮像素子を駆動させるプロセッサ装置と
を備える内視鏡システム。
【請求項２】
請求項１に記載の内視鏡システムであって、前記ＭＯＳ型固体撮像素子はローリングシャッタ駆動でフレーム毎の前記被写体の連続する画像を撮影する内視鏡システム。
【請求項３】
請求項２に記載の内視鏡システムであって、前記照明部は、前記電子内視鏡の外部に設けられた光源装置内の光源からの発光光を該電子内視鏡内を挿通するライトガイドを通して前記照明部まで導かれて構成される内視鏡システム。
【請求項４】
請求項３に記載の内視鏡システムであって、前記照明部には前記光源からの発光光を受けて励起される蛍光体を備える内視鏡システム。
【請求項５】
請求項４に記載の内視鏡システムであって、前記光源は前記プロセッサ装置からの指示によってオンオフ制御され、前記ローリングシャッタ駆動される前記ＭＯＳ型固体撮像素子の全画素行が受光可能状態となっている期間のうちの所定期間だけ前記光源がオン状態にされる内視鏡システム。
【請求項６】
請求項５に記載の内視鏡システムであって、前記所定期間だけ前記光源をオン状態にして前記ＭＯＳ型固体撮像素子から撮像画像を取得するときは、該撮像画像信号に対して行う増幅処理を、前記光源を常時オン状態にして前記ＭＯＳ型固体撮像素子から撮像画像を取得する場合に比較して高くする内視鏡システム。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の内視鏡システムであって、前記所定期間だけ前記光源をオン状態にして前記ＭＯＳ型固体撮像素子から撮像画像を取得するときは、該撮像画像に対して行うノイズ除去処理を、前記光源を常時オン状態にして前記ＭＯＳ型固体撮像素子から撮像画像を取得する場合に比較して強くする内視鏡システム。
【請求項８】
請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の内視鏡システムであって、前記光源は青色光を発光するレーザ光源又はＬＥＤ光源であり、前記蛍光体は前記青色光を受光したとき緑色及び赤色を含む黄色光を発光する蛍光体である内視鏡システム。
【請求項９】
先端部にＭＯＳ型固体撮像素子が搭載されると共に該ＭＯＳ固体撮像素子に隣接して照明部が設けられ、被検体の体腔内に前記先端部が挿入されたとき該体腔内の被写体を前記照明部で照明し前記ＭＯＳ型固体撮像素子で該被写体の画像を撮影する電子内視鏡と、
前記ＭＯＳ型固体撮像素子の温度を検出する温度検出手段と
を備える内視鏡システムの駆動方法であって、
第１のフレームレートで前記被写体の画像を前記ＭＯＳ型固体撮像素子から出力させる駆動モードで該ＭＯＳ型固体撮像素子を駆動している最中に前記温度検出手段による検出温度が上昇して閾値に達したとき前記フレームレートを前記第１より低い第２のフレームレートにする駆動モードで前記ＭＯＳ型固体撮像素子を駆動させる内視鏡システムの駆動方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の内視鏡システムの駆動方法であって、前記ＭＯＳ型固体撮像素子はローリングシャッタ駆動でフレーム毎の前記被写体の連続する画像を撮影する内視鏡システムの駆動方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の内視鏡システムの駆動方法であって、前記照明部は、前記電子内視鏡の外部に設けられた光源装置内の光源からの発光光を該電子内視鏡内を挿通するライトガイドを通して前記照明部まで導かれて構成される内視鏡システムの駆動方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の内視鏡システムの駆動方法であって、前記照明部には前記光源からの発光光を受けて励起される蛍光体を備える内視鏡システムの駆動方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の内視鏡システムの駆動方法であって、前記光源は前記プロセッサ装置からの指示によってオンオフ制御され、前記ローリングシャッタ駆動される前記ＭＯＳ型固体撮像素子の全画素行が受光可能状態となっている期間のうちの所定期間だけ前記光源がオン状態にされる内視鏡システムの駆動方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の内視鏡システムの駆動方法であって、前記所定期間だけ前記光源をオン状態にして前記ＭＯＳ型固体撮像素子から撮像画像を取得するときは、該撮像画像信号に対して行う増幅処理を、前記光源を常時オン状態にして前記ＭＯＳ型固体撮像素子から撮像画像を取得する場合に比較して高くする内視鏡システムの駆動方法。
【請求項１５】
請求項１３又は請求項１４に記載の内視鏡システムの駆動方法であって、前記所定期間だけ前記光源をオン状態にして前記ＭＯＳ型固体撮像素子から撮像画像を取得するときは、該撮像画像に対して行うノイズ除去処理を、前記光源を常時オン状態にして前記ＭＯＳ型固体撮像素子から撮像画像を取得する場合に比較して強くする内視鏡システムの駆動方法。
【請求項１６】
請求項１３乃至請求項１５のいずれか１項に記載の内視鏡システムの駆動方法であって、前記光源は青色光を発光するレーザ光源又はＬＥＤ光源であり、前記蛍光体は前記青色光を受光したとき緑色及び赤色を含む黄色光を発光する蛍光体である内視鏡システムの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡先端部にＭＯＳ型固体撮像素子を搭載した電子内視鏡を備える内視鏡システム及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野において、内視鏡システムを利用した医療診断が盛んに行われている。内視鏡システムは、体腔内に挿入される挿入部を備えた電子内視鏡（スコープ）と、この電子内視鏡が着脱自在に接続される本体装置とで構成される。
【０００３】
本体装置は、電子内視鏡に内蔵された固体撮像素子から出力された撮像信号を受信して画像処理を行い、観察画像をモニタに出力するプロセッサ装置と、電子内視鏡内に挿通されたライトガイドを通して体腔内を照明する光を発生する光源装置とを備える。
【０００４】
電子内視鏡の挿入部先端に搭載される固体撮像素子としては、近年では、特許文献１に記載されている様に、低電圧駆動が可能で多画素化と高速読出化が容易なＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型が多くなっている。
【０００５】
一般に、ＣＭＯＳ型固体撮像素子の多くは、受光面（撮像面）に複数の画素がマトリクス状に配置されており、電子シャッタの一種であるローリングシャッタにより露光制御が行われる。
【０００６】
即ち、図８に示すように、画素行毎に時間軸方向に順次ずれたタイミングで、受光面に入射した光を電荷として各画素のフォトセンサに蓄積させる。このような順次露光制御により各画素のフォトセンサに蓄積された電荷は、画素行毎に時間軸方向に順次ずれたタイミングで画素信号として読み出される。
【０００７】
なお、図８に示した例では、フィールド周期（１垂直同期期間）は１／６０秒であり、フィールド周期毎にプログレッシブ走査方式で全画素行の電荷信号が逐次読み出される。つまり、固体撮像素子からは１／６０秒毎に１フレーム分の画像信号（撮像信号）が出力される。
【０００８】
しかしながら、ローリングシャッタによる露光制御が行われるＣＭＯＳ型固体撮像素子では、図８に示したように露光期間が画素行毎にずれるため、撮影対象が固体撮像素子に対して相対的に速く動いた時、撮影画像が歪んでしまうという課題がある。
【０００９】
また、電子内視鏡の挿入部先端面には、固体撮像素子受光面に開口する観察窓に近接して、被写体照明光を照射する照明窓が設けられている。照明窓には、光源装置側から照射されライトガイドを通して入射する照明光を拡散する凹レンズや蛍光体等が設けられる。照明時間が長くなると、これらが発熱し固体撮像素子の温度を上昇させてしまう。
【００１０】
ＣＣＤ型の固体撮像素子に比べてＣＭＯＳ型の固体撮像素子は、駆動電圧が低いため発熱しずらいが、近くに発熱体が存在すると温度が上昇し、撮像画像中のノイズが増加してしまうという問題が生じる。
【００１１】
そこで、ＣＣＤ型固体撮像素子の例であるが、固体撮像素子の温度を検出し、検出温度に基づいて最大露光時間を変化させたり、複数設けた長時間露光モードのうち検出温度に応じたモードを選択する技術が、特許文献２に記載されている。
【００１２】
しかしながら、被写体の観察途中で固体撮像素子の温度が上昇し、最大露光時間等が変わってしまうと、観察中の被写体画像の画質が急変してしまうという問題が生じる。また、この問題が、上記の撮影画像の歪みと同時に起きると、電子内視鏡の操作者（観察者：医者）に違和感を感じさせてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００９−２０１５４０号公報
【特許文献２】特開２００５―３２３８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、固体撮像素子の温度が上昇しても温度上昇を抑制することを可能とし、また、被写体が固体撮像素子に対して相対的に速く動いた場合でも撮影画像が歪むことがない内視鏡システム及びその駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の内視鏡システム及びその駆動方法は、先端部にＭＯＳ型固体撮像素子が搭載されると共に該ＭＯＳ固体撮像素子に隣接して照明部が設けられ、被検体の体腔内に前記先端部が挿入されたとき該体腔内の被写体を前記照明部で照明し前記ＭＯＳ型固体撮像素子で該被写体の画像を撮影する電子内視鏡と、前記ＭＯＳ型固体撮像素子の温度を検出する温度検出手段とを備える内視鏡システムにおいて、第１のフレームレートで前記被写体の画像を前記ＭＯＳ型固体撮像素子から出力させる駆動モードで該ＭＯＳ型固体撮像素子を駆動している最中に前記温度検出手段による検出温度が上昇して閾値に達したとき前記フレームレートを前記第１より低い第２のフレームレートにする駆動モードで前記ＭＯＳ型固体撮像素子を駆動させることを特徴とする。
【００１６】
好適には、光源はオンオフ制御され、ローリングシャッタ駆動されるＭＯＳ型固体撮像素子の全画素行が受光可能状態となっている期間のうちの所定期間だけ前記光源がオン状態にされることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高フレームレート（第１のフレームレート）で被写体画像を撮像するため画像歪みは少なく、温度が上昇したとき低フレームレート（第２のフレームレート）にするため温度も低下し、低ノイズの被写体画像を得ることができる。
【００１８】
更に、ローリングシャッタ駆動されるＭＯＳ型固体撮像素子の全画素行が受光可能状態となっている期間のうち所定期間だけ光源をオンするため、画素行間での時間ズレもなく、画像歪みも回避される。このときの照明部には間欠的に光源からの光が照射されるため、光源オフの期間は照明部の冷却期間となり、温度上昇が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る内視鏡システムの全体構成図である。
【図２】図１に示す電子内視鏡の先端部の先端面正面図である。
【図３】図１に示す電子内視鏡の先端部の横断面図である。
【図４】図１に示す内視鏡システムの制御系のブロック構成図である。
【図５】本発明の実施形態に係る内視鏡システムの第１の駆動モード説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係る内視鏡システムの第２の駆動モード説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係る内視鏡システムの第３の駆動モード説明図である。
【図８】ＣＭＯＳ型固体撮像素子で使用されるローリングシャッタの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明の一実施形態に係る内視鏡システムの概略構成を示した全体構成図である。本実施形態の内視鏡システム１０は、電子内視鏡１２と、本体装置を構成するプロセッサ装置１４及び光源装置１６とから構成される。電子内視鏡１２は、患者（被検体）の体腔内に挿入される可撓性の挿入部２０と、挿入部２０の基端部分に連設された操作部２２と、プロセッサ装置１４及び光源装置１６に接続されるユニバーサルコード２４とを備えている。
【００２２】
挿入部２０の先端には先端部２６が連設され、先端部２６内に、体腔内撮影用の撮像チップ（撮像装置）５４（図３参照）が内蔵される。先端部２６の後方には、複数の湾曲駒を連結した湾曲部２８が設けられている。湾曲部２８は、操作部２２に設けられたアングルノブ３０が操作されたとき、挿入部２０内に挿設されたワイヤが押し／引きされ、上下左右方向に湾曲動作する。これにより、先端部２６が体腔内で所望の方向に向けられる。
【００２３】
ユニバーサルコード２４の基端にはコネクタ３６が設けられている。コネクタ３６は、複合タイプのものであり、プロセッサ装置１４に接続される他、光源装置１６にも接続される。
【００２４】
プロセッサ装置１４は、ユニバーサルコード２４内に挿通されたケーブル６８（図３参照）を介して電子内視鏡１２に給電を行い、撮像チップ５４の駆動を制御するとともに、撮像チップ５４からケーブル６８を介して伝送された撮像信号を受信し、受信した撮像信号に各種信号処理を施して画像データに変換する。
【００２５】
プロセッサ装置１４で変換された画像データは、プロセッサ装置１４にケーブル接続されたモニタ３８に内視鏡撮影画像として表示される。また、プロセッサ装置１４は、コネクタ３６を介して光源装置１６とも電気的に接続され、光源装置１６を含め内視鏡システム１０の動作を統括的に制御する。
【００２６】
図２は、電子内視鏡１２の先端部２６の先端面２６ａを示した正面図である。図２に示すように、先端部２６の先端面２６ａには、観察窓４０と、照明窓４２と、鉗子出口４４と、送気・送水用ノズル４６が設けられている。
【００２７】
観察窓４０は、先端面２６ａの中央かつ片側に偏心して配置されている。照明窓４２は、観察窓４０に関して対称な位置に２個配され、体腔内の被観察部位に光源装置１６からの照明光を照射する。照明窓４２として凹レンズを用い、照明光を広範囲に広げるのが良い。
【００２８】
鉗子出口４４は、挿入部２０内に配設された鉗子チャンネル７０（図３参照）に接続され、操作部２２に設けられた鉗子口３４（図１参照）に連通している。鉗子口３４には、注射針や高周波メスなどが先端に配された各種処置具が挿通され、各種処置具の先端が鉗子出口４４から体腔内に出される。
【００２９】
送気・送水用ノズル４６は、操作部２２に設けられた送気・送水ボタン３２（図１参照）の操作に応じて、光源装置１６に内蔵された送気・送水装置から供給される洗浄水や空気を、観察窓４０や体腔内に向けて噴射する。
【００３０】
図３は電子内視鏡１２の先端部２６の縦断面図である。図３に示すように、観察窓４０の奥には、体腔内の被観察部位の像光を取り込むための対物光学系５０を保持する鏡筒５２が配設されている。鏡筒５２は、挿入部２０の中心軸に対物光学系５０の光軸が平行となるように取り付けられている。鏡筒５２の後端には、対物光学系５０を経由した被観察部位の像光を、略直角に曲げて撮像チップ５４に向けて導光するプリズム５６が接続されている。
【００３１】
撮像チップ５４は、ＣＭＯＳ型の固体撮像素子５８と、固体撮像素子５８の駆動及び信号の入出力を行う周辺回路６０とが一体形成されたモノリシック半導体（いわゆるＣＭＯＳセンサチップ）であり、支持基板６２上に実装されている。
【００３２】
固体撮像素子５８の撮像面（受光面）５８ａは、プリズム５６の出射面と対向するように配置されている。撮像面５８ａ上には、矩形枠状のスペーサ６３を介して矩形板状のカバーガラス６４が取り付けられている。撮像チップ５４とスペーサ６３とカバーガラス６４とは、接着剤を介して組み付けられており、これにより、塵埃などの侵入から撮像面５８ａが保護される。
【００３３】
挿入部２０の後端に向けて延設された支持基板６２の後端部には、複数の入出力端子６２ａが支持基板６２の幅方向に並べて設けられている。入出力端子６２ａには、ユニバーサルコード２４を介してプロセッサ装置１４との各種信号のやり取りを媒介するための信号線６６が接合されており、入出力端子６２ａは、支持基板６２に形成された配線やボンディングパッド等（図示せず）を介して撮像チップ５４内の周辺回路６０と電気的に接続されている。
【００３４】
信号線６６は、可撓性の管状のケーブル６８内にまとめて挿通されている。ケーブル６８は、挿入部２０、操作部２２、及びユニバーサルコード２４の各内部を挿通し、コネクタ３６に接続されている。
【００３５】
また、図２，図３では図示を省略しているが、照明窓４２の奥には、照明部が設けられている。照明部には、光源装置１６からの照明光を導くライトガイド１２０（図４参照）の出射端１２０ａが配されており、本実施形態では、この出射端と照明窓４２との間に蛍光体５３を設けている。ライトガイド１２０は、ケーブル６８と同様に、挿入部２０、操作部２２、及びユニバーサルコード２４の各内部を挿通し、コネクタ３６に入射端が接続されている。
【００３６】
本実施形態では、撮像素子チップ５４の温度を検出する温度センサ５５がチップ５４内又は支持基板６２に埋め込まれており、その検出信号が信号線６６を通してプロセッサ装置１４に伝達される。
【００３７】
図４は、内視鏡システム１０の制御系を示したブロック図である。図４に示すように、電子内視鏡１２の先端部２６には、固体撮像素子５８と、アナログ信号処理回路（ＡＦＥ：アナログフロントエンド）７２と、ＴＧ（タイミングジェネレータ）７８と、ＣＰＵ８０とが設けられている。
【００３８】
ＴＧ７８は、ＣＰＵ８０の制御に基づき、固体撮像素子５８の駆動パルス（垂直／水平走査パルス、リセットパルス等）とＡＦＥ７２用の同期パルスとを発生する。固体撮像素子５８は、ＴＧ７８から入力される駆動パルスにより駆動され、対物光学系５０を介して撮像面５８ａに結像された光学像を光電変換して撮像信号として出力する。
【００３９】
固体撮像素子５８の撮像面５８ａには、多数の画素がマトリクス状に配置されており、各画素にはそれぞれフォトセンサ（光電変換素子）が設けられている。固体撮像素子５８の撮像面５８ａに入射した光は各画素のフォトセンサに電荷として蓄積される。そして、垂直走査回路及び水平走査回路（いずれも不図示）による垂直方向と水平方向の走査によって、各画素のフォトセンサに蓄積された信号電荷量は画素信号として順次読み出され、所定のフレームレートで出力される。
【００４０】
なお、図示は省略するが、固体撮像素子５８は、複数の色セグメントからなるカラーフィルタ（例えば、ベイヤ配列の原色カラーフィルタ）を備えた単板カラー撮像方式の固体撮像素子である。
【００４１】
また、固体撮像素子５８の各フォトセンサの蓄積電荷を撮像信号として読み出す信号読出回路の構成は従来周知であり、例えば３トランジスタ構成や４トランジスタ構成などの一般的な構成を適用することが可能であり、ここでは説明を省略する。
【００４２】
ＡＦＥ７２は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路と、自動ゲイン回路（ＡＧＣ）と、Ａ／Ｄ変換器とにより構成されている。ＣＤＳ回路は、固体撮像素子５８から出力される撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、固体撮像素子５８で生じるリセット雑音及びアンプ雑音の除去を行う。
【００４３】
ＡＧＣは、ＣＤＳ回路によりノイズ除去が行われた撮像信号を、ＣＰＵ８０から指定されたゲイン（増幅率）で増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、ＡＧＣにより増幅された撮像信号を、所定のビット数のデジタル信号に変換して出力する。
【００４４】
ＡＦＥ７２でデジタル化されて出力された撮像信号（デジタル撮像信号）や、固体撮像素子５８の温度検出信号は、信号線６６を通してプロセッサ装置１４に入力される。
【００４５】
プロセッサ装置１４は、ＣＰＵ８２と、ＲＯＭ８４と、ＲＡＭ８５と、画像処理回路（ＤＳＰ）８６と、表示制御回路８８とを備えて構成される。
【００４６】
ＣＰＵ８２は、プロセッサ装置１４内の各部を制御するとともに、内視鏡システム１０の全体を統括的に制御する。ＲＯＭ８４には、プロセッサ装置１４の動作を制御するための各種プログラムや制御用データが記憶される。また、ＲＡＭ８５には、ＣＰＵ８２により実行されるプログラムやデータなどが一時記憶される。
【００４７】
ＤＳＰ８６は、ＣＰＵ８２の制御に基づき、ＡＦＥ７２から入力された撮像信号に対し、色補間，色分離，色バランス調整，ガンマ補正，画像強調処理等を施し、画像データを生成する。
【００４８】
ＤＳＰ８６から出力された画像データは表示制御回路８８に入力され、表示制御回路８８は、ＤＳＰ８６から入力された画像データを、モニタ３８に対応した信号形式に変換しモニタ３８の画面に表示させる。
【００４９】
プロセッサ装置１４の操作部９０は、固体撮像素子５８の動作モードを選択し又は切り替えるためのモード切替ボタンや、その他ユーザの指示入力を受け付ける各種ボタンが設けられている。
【００５０】
光源装置１６は、光源１００と、光源駆動回路１１２と、ＣＰＵ１１４とを備えて構成される。ＣＰＵ１１４は、プロセッサ装置１４のＣＰＵ８２と通信を行い、光源駆動回路１１２の制御を行う。
【００５１】
光源１００は、本実施形態では青色レーザダイオードでなり、光源駆動回路１１２によりＯＮ／ＯＦＦ制御される。青色レーザダイオードで発光された青色レーザ光は、多数本の光ファイバを束ねて構成されるライトガイド１２０の入射端に導入される。
【００５２】
ライトガイド１２０の出射端１２０ａと電子内視鏡１２の先端観察窓４０との間には、上述した様に蛍光体５３が設けられている。ライトガイド１２０を通った青色レーザ光は蛍光体５３に照射され、蛍光体５３を励起状態にすると共に、その一部は蛍光体５３を透過して青色光として照明窓４２から出射される。
【００５３】
蛍光体５３は、青色レーザ光で励起され、光の波長帯域でいうと、青色と緑色の境界当たりの波長域から赤色の波長域までの広範囲の光（色としては黄色）を発光する。この黄色の光と青色光とが混合されて白色光となり、照明窓４２を通して被写体を照明することになる。
【００５４】
赤色（Ｒ）光と青色（Ｂ）光と緑色（Ｇ）光を含む白色光で照明された被写体（患部）からの反射光を、ＲＧＢの３原色のカラーフィルタを搭載した固体撮像素子５８で受光することで、被写体のカラー画像が再現される。
【００５５】
上記のように構成された内視鏡システム１０で体腔内を観察する際には、電子内視鏡１２と、プロセッサ装置１４と、光源装置１６と、モニタ３８の電源をオンにして、電子内視鏡１２の挿入部２０を体腔内に挿入し、光源装置１６からの照明光で体腔内を照明しながら、固体撮像素子５８により撮像される体腔内の画像をモニタ３８で観察することになる。
【００５６】
図５（ａ）（ｂ）は、本実施形態におけるＣＭＯＳ型固体撮像素子５８の駆動方法の基本原理を説明する図であり、撮像素子５８の温度が上昇したとき、それ以上の温度上昇を抑制する動作方法を説明する図である。
【００５７】
ＣＭＯＳ型固体撮像素子５８は、基本的にローリングシャッタ駆動で被写体を動画像として撮像しており、各画素行毎に、少しずつ露光期間（ある画素行にリセット信号１０１を印加するタイミングから、この画素行の画素信号を読み出す読出信号１０２を印加するタイミングまで）に時間ずれが生じている。
【００５８】
本実施形態では、図５（ａ）に示す様に、１フレームの被写体画像を１／６０秒で撮影することを基本としており、１秒間に６０フレームの被写体画像を撮影している。１秒間に６０フレームという高フレームレートで撮影を行っているため、被写体に対して内視鏡先端部２６を動かしても、画像が大きく歪むことはない。このとき、青色レーザダイオード（光源）１００は、発光し続ける状態で、撮影が行われる。
【００５９】
光源１００が発光し続け、蛍光体５３が青色レーザ光の照射を受け続けると、蛍光体５３の温度は上昇する。観察が連続して長時間に及ぶと、蛍光体５３の温度が高くなり、２つの照明窓４２に挟まれた位置に設けられる固体撮像素子５８に熱が伝導し、固体撮像素子５８の温度を上昇させることになる。
【００６０】
固体撮像素子５８もそれ自身が発熱素子であるため、観察が長時間に及ぶと温度が上昇し、これに近接配置された蛍光体５３の熱が伝播すると固体撮像素子５８の温度は更に上昇し、観察画像に含まれるノイズが無視できない状態になる虞がある。
【００６１】
そこで、本実施形態では、固体撮像素子５８の検出温度がある閾値温度を超えたとき、図５（ｂ）に示す様に、フレームレートを半分に落とし、１秒間に３０フレームの被写体画像を撮像する駆動モードに変更する。フレームレートが半分になるため、固体撮像素子５８の発熱量が減り、固体撮像素子５８の温度は低下する。
【００６２】
固体撮像素子５８の温度が低下し、更に、１フレーム毎の露光期間が倍に増えるため、１フレームの画像の信号量が増え、画質は１／６０秒のときに比較して向上することになる。フレームレートの切替時における画像の明るさ変化を抑制するために、ＡＦＥ７２におけるＡＧＣの増幅率を切替時だけ半分に制御しても良い。
【００６３】
この様に、本実施形態では、固体撮像素子５８の温度が高くなったとき、フレームレートを１秒間６０フレームから１秒間３０フレームに落とすため、フレームレートが落ちた分だけ、被写体に対して内視鏡先端部２６を動かしたとき、画像が歪む虞が高くなる。
【００６４】
１／３０秒で１フレーム画像を撮影する場合、内視鏡先端部２６をあまり動かさないで観察する場合には画像の歪みは発生せず、固体撮像素子５８の各画素行における撮影の同時性はあまり問題とならない。
【００６５】
しかし、観察状態によっては内視鏡先端部２６を速く動かす場合も生じる。この場合、各画素行毎の撮影の同時性がないことによる画像の歪みが問題となる。そこで、本実施形態では、図６（ｂ）に示す様に（図６（ａ）は図５（ｂ）と同じである。）、光源１００のオンオフ制御を実行する。
【００６６】
即ち、全画素行のリセット信号印加タイミングのうち最後尾のタイミングから全画素行の最初の読出信号印加タイミングまでの期間のうち任意の所定期間についてのみ光源１００を点灯し、それ以外では光源１００を消灯する。
【００６７】
各画素行では、リセット信号印加タイミングから読出信号印加タイミングまでの期間は、受光可能状態になっている。しかし、体腔内は暗所であるため、単に受光可能状態であっても各画素は信号電荷の蓄積は行われない。つまり、光源１００が点灯した期間だけが実際の「露光期間」となる。
【００６８】
これにより、固体撮像素子５８の全画素行の露光期間が同一タイミングとなり、全画素行の撮影の同時性が保証され、画像の歪みはなくなる。図６（ａ）の露光期間に比較して露光期間は短くなり信号量は減るが、その分、ＡＦＥ７２でのＡＧＣの増幅率を上げれば良い。
【００６９】
また、画像処理を行うときノイズ除去処理を強め（光源１００を常時点灯して得られた撮像画像に対して、例えば１回のノイズ除去処理を行っていた場合、このノイズ除去処理を２回，３回と繰り返し行うことで強めることができる。）たり、輪郭線等を強調する処理を弱めてノイズ成分の強調を抑制できる。
【００７０】
この図６（ｂ）の露光期間を、例えば図５（ａ）の露光期間（１／６０秒）と同じにして、図５（ａ）の画質と同等の画質を実現する様にしても良い。
【００７１】
図６（ｂ）の露光期間は、図６（ａ）の露光期間より短くなるため、また、蛍光体５３にレーザ光が照射されない消灯期間が設けられるため、蛍光体５３の温度は低下し、固体撮像素子５８に伝播する熱量も低下する。この結果、固体撮像素子５８の温度は低くなる。
【００７２】
図５（ａ）と図５（ｂ）の駆動モードの切り替えは固体撮像素子５８の検出温度によって行ったが、図６（ａ）と図６（ｂ）の駆動モードの切り替えは、内視鏡操作者の切り替え指示で行ってもよく、また、ＣＰＵ８２が観察画像を解析して画像の動きが所定閾値以上となったとき図６（ｂ）の駆動モードに自動的に切り替えるようにしても良い。
【００７３】
例えば、図６（ｂ）の駆動モードで内視鏡システム１０を駆動させているとき、光源１００の出力を高出力にして高輝度画像を撮影する場合もある。この様な場合、観察が長時間に及び、蛍光体５３の温度が上昇して固体撮像素子５８の温度を上昇させてしまうことになる。
【００７４】
そこで、この様な場合、本実施形態では、図７（ｂ）に示す（図７（ａ）は図６（ｂ）と同じ）様な駆動モードで内視鏡システムをせ駆動し、上述した各画素行の撮影の同時性を確保すると共に蛍光体５３の温度上昇を抑制する。
【００７５】
図７（ｂ）では、各フレームの画像を撮像する露光期間を、複数の露光期間１０３，１０４（この例では２つ）に分け、露光期間（レーザ光源のオン期間）の間に消灯期間１０５を設け、蛍光体５３をこの消灯期間１０５で冷却することとしている。これにより、同時性を保証して高輝度画像の撮影が可能になると共に固体撮像素子の温度上昇を抑制し、低ノイズの画像を撮像することが可能となる。
【００７６】
なお、上述した実施形態では信号読出回路としてＣＭＯＳ型トランジスタを用いた固体撮像素子を例に説明したが、信号読出回路はＣＭＯＳ型トランジスタに限らずＮＭＯＳ型トランジスタ等の他のＭＯＳ型トランジスタでも良く、固体撮像素子としてはＭＯＳ型固体撮像素子でも良いことはいうまでもない。また、光源１００は、レーザ光源に限らず、ＬＥＤ光源でも良い。
【００７７】
更に、上述した実施形態では、フレームレートを低フレームレート（実施形態では１／３０秒）に落とした後に、図６（ｂ）に示す様に、全画素行の露光期間の同時性を図ったが、図５（ａ）に示す様に、高フレームレート（実施形態では１／６０秒）のときに図６（ｂ）と同様に全画素行の露光期間の同時性を図っても良い。
【００７８】
以上述べた様に、本実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法は、先端部にＭＯＳ型固体撮像素子が搭載されると共に該ＭＯＳ固体撮像素子に隣接して照明部が設けられ、被検体の体腔内に前記先端部が挿入されたとき該体腔内の被写体を前記照明部で照明し前記ＭＯＳ型固体撮像素子で該被写体の画像を撮影する電子内視鏡と、前記ＭＯＳ型固体撮像素子の温度を検出する温度検出手段とを備える内視鏡システムにおいて、第１のフレームレートで前記被写体の画像を前記ＭＯＳ型固体撮像素子から出力させる駆動モードで該ＭＯＳ型固体撮像素子を駆動している最中に前記温度検出手段による検出温度が上昇して閾値に達したとき前記フレームレートを前記第１より低い第２のフレームレートにする駆動モードで前記ＭＯＳ型固体撮像素子を駆動させることを特徴とする。
【００７９】
また、実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法は、前記ＭＯＳ型固体撮像素子がローリングシャッタ駆動でフレーム毎の前記被写体の連続する画像を撮影することを特徴とする。
【００８０】
また、実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法の前記照明部は、前記電子内視鏡の外部に設けられた光源装置内の光源からの発光光を該電子内視鏡内を挿通するライトガイドを通して前記照明部まで導かれて構成されることを特徴とする。
【００８１】
また、実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法は、前記照明部には前記光源からの発光光を受けて励起される蛍光体を備えることを特徴とする。
【００８２】
また、実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法は、前記光源は前記プロセッサ装置からの指示によってオンオフ制御され、前記ローリングシャッタ駆動される前記ＭＯＳ型固体撮像素子の全画素行が受光可能状態となっている期間のうちの所定期間だけ前記光源がオン状態にされることを特徴とする。
【００８３】
また、実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法は、前記所定期間だけ前記光源をオン状態にして前記ＭＯＳ型固体撮像素子から撮像画像を取得するときは、該撮像画像信号に対して行う増幅処理を、前記光源を常時オン状態にして前記ＭＯＳ型固体撮像素子から撮像画像を取得する場合に比較して高くすることを特徴とする。
【００８４】
また、実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法は、前記所定期間だけ前記光源をオン状態にして前記ＭＯＳ型固体撮像素子から撮像画像を取得するときは、該撮像画像に対して行うノイズ除去処理を、前記光源を常時オン状態にして前記ＭＯＳ型固体撮像素子から撮像画像を取得する場合に比較して強くすることを特徴とする。
【００８５】
また、実施形態の内視鏡システム及びその駆動方法は、前記光源は青色光を発光するレーザ光源又はＬＥＤ光源であり、前記蛍光体は前記青色光を受光したとき緑色及び赤色を含む黄色光を発光する蛍光体であることを特徴とする。
【００８６】
以上述べた本発明の実施形態によれば、内視鏡先端部に搭載したＭＯＳ型固体撮像素子の温度が上昇したとき、固体撮像素子から読み出す画像のフレームレートを落とし、更に照明モードを変化させることで撮影の同時性保証による画像歪みを回避しかつ温度低下を図るため、低ノイズの被写体画像を得ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明に係る内視鏡システムは、ＭＯＳ型固体撮像素子の温度上昇を抑制して低ノイズな撮像画像を取得することができるため、高品質画像を撮像可能な内視鏡システムとして有用である。
【符号の説明】
【００８８】
１０  内視鏡システム
１２  電子内視鏡
１４  プロセッサ装置
１６  光源装置
２６  先端部
２６ａ  先端部先端面
４０  観察窓
４２  照明窓
５３  蛍光体
５４  撮像素子チップ
５５  温度センサ
５８  固体撮像素子
１００  光源
１２０  ライトガイド
１２０ａ  ライトガイド出射端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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