JP5272053B2 - 電子内視鏡装置及び電子内視鏡システム - Google Patents

Description

本発明は電子内視鏡装置及び電子内視鏡システムに係り、特に、固体撮像素子を有する撮像装置が内蔵された電子内視鏡の先端部に異常が発生した場合の対処技術に関する。

医療分野などで利用される電子内視鏡システムは、被検体内に挿入される挿入部の先端部に、固体撮像素子を含む撮像装置を備えた電子内視鏡（スコープ）と、撮像装置の動作を制御するとともに、撮像装置から出力される撮像信号に各種信号処理を施してモニタ（表示装置）に内視鏡画像を表示させるプロセッサ装置とから構成される。

内視鏡挿入部の先端内部は、固体撮像素子の発熱、ライトガイドの光量ロスによる発熱などが原因で温度が上昇しやすい。内視鏡挿入部分の内部温度が上昇すると、画像信号のノイズが増加し、画質が低下する。また、先端部における回路の故障等により、過電流が流れ、発熱する場合もある。さらに、先端部からの画像信号がプロセッサ装置に正常に送られなくなると、暗い画像であると判断され、自動的に必要な露光量を得ようとして光源装置のアイリス（絞り機構）が開く方向に制御される。アイリスが開いたまま、最大光量が出射され続けると、先端部がより一層発熱する。

内視鏡先端部の温度が高温になると、人体組織に熱損傷を引き起こす可能性もあるため、先端部の温度をある一定の温度以下に維持することが望まれる。

特許文献１では、スコープ先端に設けられた固体撮像素子の近傍に温度検出手段を配置し、過電流の発生により固体撮像素子近傍の温度上昇が検知された時に、固体撮像素子や波形整形手段への駆動信号の供給を減衰若しくは遮断する制御を行う電子内視鏡装置が提案されている。

また、特許文献２に開示されたカプセル内視鏡は、内部温度を検出する温度検出手段を備え、内部温度が所定値を超えた場合に内部電気回路への電力供給を停止させる制御を行う電源制御手段を備えている。

特開平７−１９４５３１号公報 特開２００４−２９８２４１号公報

電子内視鏡には、胃部観察用のスコープ、小腸観察用のスコープなど、用途や観察目的に対応して複数種類のスコープが存在する。これら各種のスコープに対して、同じプロセッサ装置及び光源装置を共通に用いることができるシステムの構築が望まれる。電子内視鏡とプロセッサ装置との接続に用いられる配線は非常に細く（例えば、AWG44など）、その配線長（ケーブルの長さ）は機種によって様々である。内視鏡先端部とプロセッサ装置とをつなぐ配線部による電圧降下の影響は無視できず、スコープの種類が変更された場合に、スコープ先端部に所要電圧の電力を供給するための手段（仕組み）が必要である。

さらに、既述のように、内視鏡先端部の温度をある一定の温度以下に維持することも必要とされる。配線部による電圧降下を見込んで内視鏡先端部に対して必要以上に高い電圧の電力を供給すると、その過剰分は所定電圧への変換の際に発熱となる。したがって、このような余分な発熱を抑制することが望ましい。

これらの課題に関して、特許文献１、２は具体的な手段を提示していない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、内視鏡先端部に所要電圧の電力を供給することができるとともに、先端部の発熱を抑制し、先端温度が許容温度を超えて高温になることを防止することができる電子内視鏡装置及び電子内視鏡システムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明に係る電子内視鏡装置は、内視鏡挿入部の先端部に内蔵され、被観察部位を撮像する固体撮像素子を有する撮像装置と、前記撮像装置とともに前記先端部内に配置され、前記撮像装置に対して所要電圧の電力を供給する第１レギュレータと、前記撮像装置から得られる信号を伝送する信号線と前記第１レギュレータに電力を供給する電源供給線とを含んだケーブルと、前記先端部内の前記撮像装置及び前記第１レギュレータを含む第１回路部と前記ケーブルを介して電気的に接続される第２回路部と、前記第２回路部に搭載され、前記電源供給線を介して前記第１レギュレータに接続される第２レギュレータと、前記先端部における温度異常及び過電流のうち少なくとも一方の異常を検知する異常検知手段と、前記異常検知手段により異常を検知した場合に前記第１レギュレータ及び前記第２レギュレータのうち少なくとも一方のレギュレータからの出力を停止させる電力供給停止手段と、を備える。

本発明によれば、内視鏡先端部に内蔵する第１回路部と、当該第１回路部にケーブルを介して接続される第２回路部とのそれぞれにレギュレータを配置し、先端部の異常が検知された場合に、第１レギュレータ又は第２レギュレータ、若しくはその両方の出力動作を停止させ、先端部の撮像装置に対する電力供給を停止する。これにより、先端部の発熱を抑制することができる。異常検知によって先端部への電力供給を停止することで異常状態が長時間続かないようになり、電子回路の故障を防ぐことができる。

また、本発明では、第１回路部と第２回路部の両方にレギュレータを配置し、第２回路部のレギュレータ（第２レギュレータ）から第１回路部のレギュレータ（第１レギュレータ）に電力を供給し、第１レギュレータにて必要な電圧に変換して撮像装置の電源として用いる。このような電源供給系を採用することにより、第１レギュレータに対して所定電圧の電源を安定的に供給できる。なお、第１レギュレータは、１種類又は複数種類（２種類以上）の所定電圧を出力することができる。

本発明の電子内視鏡装置における前記異常検知手段として、前記先端部内に温度検出手段を備える構成が可能である。温度検出手段は、撮像素子と同じ半導体パッケージに集積することも可能であるし、別パッケージで構成することも可能である。

本発明の一態様として、前記第２回路部は、前記第２レギュレータの動作を制御する制御回路を備え、前記制御回路は、前記異常検知手段から得られる信号に基づいて前記第２レギュレータの出力を停止させる制御信号を前記第２レギュレータに与えて、前記第２レギュレータからの電力供給を遮断する構成とすることができる。

例えば、第２回路部に中央演算処理装置（ＣＰＵ；Central Processing Unit）を搭載し、ＣＰＵから第２レギュレータの動作／非動作を切り換えるイネーブル信号を第２レギュレータに与える構成を採用することができる。

本発明の他の態様として、前記第１レギュレータ及び前記第２レギュレータのうち少なくとも１つに過電流検出回路が設けられており、当該過電流検出回路が前記異常検知手段として用いられる構成とすることができる。

過電流保護機能を有するレギュレータの過電流検出回路を異常検出手段に利用することができる。

本発明の他の態様として、前記第１レギュレータは、前記過電流検出回路を備えるとともに、過電流が検出された場合に自動的に出力を停止する自己シャットダウン回路を備え、当該第１レギュレータに内蔵された自己シャットダウン回路が前記電力供給停止手段として用いられる構成とすることができる。

過電流に対する自己シャットダウン機能を有するレギュレータは、異常検出手段及び電力供給停止手段としても機能する。

本発明の他の態様として、前記第２レギュレータは、前記過電流検出回路を備えるとともに、過電流が検出された場合に自動的に出力を停止する自己シャットダウン回路を備え、当該第２レギュレータに内蔵された自己シャットダウン回路が前記電力供給停止手段として用いられる構成とすることができる。

先端部に搭載された回路に異常が発生して過電流が流れると、第２レギュレータから供給する電流も増加する。したがって、第２レギュレータに過電流保護機能付きのレギュレータを採用することで、間接的に先端部の異常（過電流）を検知することができる。また、第２レギュレータの出力を停止することにより、第１レギュレータの出力も停止される。

本発明の他の態様として、前記第２回路部は、前記第２レギュレータの動作を制御する制御回路を備える一方、前記第２レギュレータは、前記過電流検出回路を備え、前記過電流検出回路により過電流が検出されると前記制御回路に信号が送られ、当該信号に基づいて前記制御回路は前記第２レギュレータの出力を停止させる制御信号を前記第２レギュレータに与えて、前記第２レギュレータからの電力供給を遮断する構成とすることができる。

第２レギュレータに自己シャットダウン回路が設けられていない場合であっても、過電流検出回路の検出情報を第２回路部内の制御回路に通知し、制御回路経由で第２レギュレータの動作を停止させることができる。

本発明の他の態様として、前記第２回路部は、前記ケーブルの前記第１回路部とは反対側の端部に形成されたコネクタ部分に配置されている構成とすることができる。

第２回路部は、ケーブルを通じて第１回路部と電気的に接続されるものであり、内視鏡先端部から離れた場所に配置することができる。第２回路部の配置場所については、任意性があるが、例えば、電子内視鏡装置と光源装置とを連結するコネクタ部、電子内視鏡装置とプロセッサ装置とを連結するコネクタ部、電子内視鏡の操作部などに、第２回路部を配置する態様が可能である。

本発明の他の態様として、前記第２レギュレータから前記電源供給線を介して前記第１レギュレータに供給される入力電圧を前記第２レギュレータに戻すフィードバック回路を備える態様が好ましい。

かかる態様によれば、ケーブルによる電圧降下の影響を補って、第１レギュレータへの入力電圧を所望の値に保つことができる。これにより、第１レギュレータによる電圧変換の際の無駄な発熱を抑制することができる。

本発明において、前記固体撮像素子は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal OxideSemiconductor）型固体撮像素子を用いることができる。

ＣＭＯＳ型固体撮像素子は、ＣＣＤ（charge coupled device）センサと比較して、駆動回路その他の周辺回路との集積化が可能であり、先端部に収容する小型のセンサモジュールの製造が可能である。

例えば、前記撮像装置は、前記固体撮像素子から読み出された電圧信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、前記Ａ／Ｄ変換器によりデジタル化された撮像信号をパラレル信号からシリアル信号に変換するパラレル／シリアル変換部と、を備える構成とすることができる。

なお、シリアル信号に変換された撮像信号の信号伝送系には、外乱ノイズの影響を受けにくいＬＶＤＳ（Low voltage differential signaling）伝送方式を採用する態様が好ましい。

また、本発明は前記目的を達成するために、内視鏡挿入部の先端部に、被観察部位を撮像する固体撮像素子を有する撮像装置が内蔵された電子内視鏡と、前記電子内視鏡の前記撮像装置から出力される撮像信号に信号処理を施すプロセッサ装置と、前記内視鏡挿入部の先端面に設けられた照明窓から被観察部位に照射する照明光を発生させる照明用光源と、を備えた電子内視鏡システムにおいて、前記電子内視鏡は、前記撮像装置とともに前記先端部内に配置され、前記撮像装置に対して所要電圧の電力を供給する第１レギュレータと、前記撮像装置から得られる信号を伝送する信号線と前記第１レギュレータに電力を供給する電源供給線とを含んだケーブルと、前記先端部内の前記撮像装置及び前記第１レギュレータを含む第１回路部と前記ケーブルを介して電気的に接続される第２回路部と、前記第２回路部に搭載され、前記電源供給線を介して前記第１レギュレータに接続される第２レギュレータと、前記先端部における温度異常及び過電流のうち少なくとも一方の異常を検知する異常検知手段と、前記異常検知手段により異常を検知した場合に前記第１レギュレータ及び前記第２レギュレータのうち少なくとも一方のレギュレータからの出力を停止させる電力供給停止手段と、を備える電子内視鏡システムを提供する。

照明用光源は、内視鏡挿入部の先端部に配置する構成も可能であるが、光源を外部に設置する場合には、光ファイバその他のライトガイドを使用して内視鏡挿入部先端に照明光を導く構成が採用される。

本発明の電子内視鏡システムの一態様として、前記第２回路部は、前記電子内視鏡を光源装置に着脱自在に連結するコネクタ部分に配置されている構成とすることができる。

本発明によれば、内視鏡挿入部の先端部に適正な電圧の電力を供給することができるとともに、先端部の発熱を抑制し、先端温度が許容温度を超えて高温になることを防止することができる。

本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムの概略構成を示した全体構成図 電子内視鏡における挿入部の先端部を示した正面図 電子内視鏡における挿入部の先端部を示した側面断面図 本例の内視鏡システムにおける電子内視鏡及びプロセッサ装置の構成を示したブロック図 第１実施形態における内視鏡先端部の内部構成とスコープ基板の構成を示した要部ブロック図 第２実施形態の要部ブロック図 第３実施形態の要部ブロック図 第４実施形態の要部ブロック図 第５実施形態の要部ブロック図

以下、添付図面に従って本発明の実施形態について詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムの概略構成を示した全体構成図である。図１に示すように、本実施形態の内視鏡システム１０は、電子内視鏡１２、プロセッサ装置１４、光源装置１６などから構成される。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に接続される軟性部２４とを備えている。

挿入部２０の先端には、体腔内撮影用のＣＭＯＳ撮像装置（撮像チップ）５４（図３参照）などが内蔵された先端部２６が連設されている。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が操作されて、挿入部２０内に挿設されたワイヤが押し引きされることにより、上下左右方向に湾曲動作する。これにより、先端部２６が体腔内の所望の方向に向けられる。

軟性部２４の基端は、コネクタ３６に連結されている。コネクタ３６は、複合タイプのものであり、コネクタ３６にはプロセッサ装置１４が接続される他、光源装置１６が接続される。図１には示されていないが、このコネクタ３６の内部にスコープ基板と呼ばれる電子回路基板（図５において符号１３０として記載）が配置されている。スコープ基板の構成については後述する。

プロセッサ装置１４は、軟性部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、ＣＭＯＳ撮像装置５４の駆動を制御するとともに、ＣＭＯＳ撮像装置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。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（「表示装置」に相当）に内視鏡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と電気的に接続され、内視鏡システム１０の動作を統括的に制御する。

図２は電子内視鏡１２の先端部２６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、照明窓４２、鉗子出口４４、及び送気・送水用ノズル４６が設けられている。観察窓４０は、先端部２６の片側中央に配置されている。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。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から露呈される。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。

図３は電子内視鏡１２の先端部２６を示した側面断面図である。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ＣＭＯＳ撮像装置５４に向けて導光するプリズム５６が接続されている。

ＣＭＯＳ撮像装置５４は、ＣＭＯＳ型の固体撮像素子（以下、「ＣＭＯＳセンサ」という。）５８と、ＣＭＯＳセンサ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。ＣＭＯＳセンサ５８の撮像面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。ＣＭＯＳ撮像装置５４、スペーサ６３、及びカバーガラス６４は、接着剤を介して組み付けられている。これにより、塵埃などの侵入から撮像面５８ａが保護されている。

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、軟性部２４を介してプロセッサ装置１４との各種信号の遣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ＣＭＯＳ撮像装置５４内の周辺回路６０と電気的に接続されている。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、及び軟性部２４の各内部を挿通し、コネクタ３６に接続されている。

また、図２において図示は省略したが、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（図４中の符号１０６）の出射端（図４中の符号１０６ａ）が配されている。ライトガイド１０６は、ケーブル６８と同様に、挿入部２０、操作部２２、及び軟性部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。

図４は内視鏡システム１０における電子内視鏡１２及びプロセッサ装置１４の構成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（挿入部２０）の先端部２６には、ＣＭＯＳセンサ５８と周辺回路６０（図３参照）とが同一チップに形成されたＣＭＯＳ撮像装置（撮像チップ）５４が内蔵されており、周辺回路６０として、アナログ信号処理回路（ＡＦＥ；アナログフロントエンド）７２、パラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部７６、ＬＶＤＳ送信部７８、レジスタ８０、タイミングジェネレータ（ＴＧ）８１等を備えている。また、ＣＭＯＳ撮像装置５４は、ＣＭＯＳセンサ５８の駆動に必要なクロック信号生成用の水晶振動子８２を備えている。

ＣＭＯＳセンサ５８には、マトリクス状に配置される各画素毎に形成されるフォトダイオードとフォトダイオードにより蓄積された信号電荷を電圧信号に変換する電圧変換回路と、電圧変換回路から電圧信号を読み出す画素のアドレス（位置）を指定する走査回路（垂直走査回路及び水平走査回路）と、走査回路によって読み出された画素の電圧信号を順に出力する出力回路とを備えている。

ＡＦＥ７２は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ；Correlated double sampling）回路、ゲイン設定回路（ＰＧＡ；Programmable Gain Amplifier）、及びアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器により構成されている。ＣＤＳ回路は、ＣＭＯＳセンサ５８の各画素から順次読み出された画素信号からなる撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、ＣＭＯＳセンサ５８で生じるリセット雑音及びアンプ雑音の除去を行う。ＰＧＡは、ＣＤＳ回路によりノイズ除去が行われた撮像信号を、プロセッサ装置１４から指定されたゲイン（増幅率）で増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、ＰＧＡにより増幅された撮像信号（アナログ撮像信号）を、所定のビット数のデジタル信号に変換して出力する。Ａ／Ｄ変換器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）はＰ／Ｓ変換部７６に入力される。

Ｐ／Ｓ変換部７６は、ＡＦＥ７２のＡ／Ｄ変換器から入力される撮像信号をパラレル信号からシリアル信号に変換する。Ｐ／Ｓ変換部７６により生成されたシリアル信号はＬＶＤＳ送信部７８に入力される。

ＬＶＤＳ送信部７８は、高速伝送が可能なＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signal）伝送方式によりＰ／Ｓ変換部７６から入力されるシリアル信号を差動信号として出力する。ＬＶＤＳ送信部７８から出力された差動信号は２本の信号線からなるＬＶＤＳ線９６を通じてプロセッサ装置１４のＬＶＤＳ受信部８４に入力される。

レジスタ８０は、ＣＭＯＳ撮像装置５４における各部の処理内容を決定する各種制御データを記憶するメモリである。レジスタ８０に記憶（格納）される制御データとしては、画素の走査方式（全画素走査／インターレース走査）、走査する画素領域（走査開始・終了する画素の位置）、シャッター速度（露光時間）等のＣＭＯＳ撮像装置５４の各種動作モード（静止画優先モード、動画優先モード、フレームレート等）を決定するための各種制御情報が含まれる。これらの制御データは、プロセッサ装置１４からシリアル線９８を通じてレジスタ８０に入力されるようになっている。レジスタ８０にはプロセッサ装置１４から入力される制御データが記憶され、ＣＭＯＳ撮像装置５４の各部はレジスタ８０に記憶されているレジスタ値（つまり、プロセッサ装置１４から入力された制御データ）に従って各種処理を実行する。

ＴＧ８１は、水晶振動子８２から得られるクロックに基づき、ＣＭＯＳセンサ５８から画素信号を読み出すための駆動パルスやＡＦＥ７２等の各部の同期パルスを生成し、ＣＭＯＳ撮像装置５４の各部に供給する。そして、ＣＭＯＳ撮像装置５４の各部は、ＴＧ８１から供給されるパルスに従って各種処理を実行する。ＣＭＯＳセンサ５８は、ＡＦＥ７２などを集約して同一パッケージに集約して構成することができる。また、ＣＭＯＳセンサ５８と水晶振動子８２は同一の半導体パッケージに収めることができる。本例ではＣＭＯＳセンサ５８とＡＦＥ７２が同一の半導体パッケージに収められているセンサモジュールとなっている。また、水晶振動子８２は、ＣＭＯＳセンサ５８のパッケージとは別のパッケージとして構成され、水晶振動子８２はＣＭＯＳセンサ５８の近くに配置される。

また、本例の内視鏡システム１０では、挿入部２０の先端部２６（図１参照）の温度を検出する手段として、先端部２６の内部に温度センサ１００が配置されている（図４参照）。温度センサ１００には、例えば、サーミスタやサーマル・ダイオードなどを用いることができる。サーミスタは、温度の違いによって電気抵抗が大きく変化する半導体素子（抵抗回路素子）である。サーマル・ダイオードは、ｐｎ接合部の電圧降下の温度依存性を利用して温度を測定する素子である。この素子に一定の電流を流して、順方向の電圧と電流の関係から温度を求める。このような温度センサ素子は、ＡＦＥ７２等の回路とともに、ＣＭＯＳセンサ５８と同一の半導体パッケージに収めることができる。

或いはまた、温度センサ１００として、ＣＭＯＳセンサ５８とは別パッケージの温度センサＩＣ（例えば、ＣＭＯＳ温度センサＩＣ）を採用することができる。温度センサＩＣは、チップ内に温度センサ、定電流回路、オペアンプが集積されている。

温度センサ１００から得られる信号は、スコープ基板（図４中図示せず、図５の符号１３０）を経由してプロセッサ装置１４のＣＰＵ８３に伝送される。ただし、温度センサ１００からの信号（検出信号）をＣＰＵ８３に伝送するための信号伝達手段は特に限定されない。例えば、温度センサ１００の検出信号をＡＦＥ７２に送り、画像信号とともに温度センサ１００の信号もＡＦＥ７２にてＡ／Ｄ変換し、画像信号と温度センサ信号を組み合わせてＬＶＤＳ線９６を介してプロセッサ装置１４に供給する態様も可能である。

プロセッサ装置１４は、ＣＰＵ８３、ＬＶＤＳ受信部８４、クロックデータリカバリ（ＣＤＲ）回路８６、シリアル／パラレル（Ｓ／Ｐ）変換部８８、画像処理回路（ＤＳＰ）９０、表示制御回路９２等を備えている。

ＣＰＵ８３は、プロセッサ装置１４内の各部を制御する制御装置として機能するとともに、光源装置１６の発光及び絞り（アイリス）を制御する手段として機能する。

ＬＶＤＳ受信部８４は、ＬＶＤＳ伝送方式に基づく通信を行うものであり、ＬＶＤＳ送信部７８から差動信号として伝送された撮像信号（シリアル信号）を受信する。ＬＶＤＳ線９６を通じて伝送される撮像信号は、クロック信号と画像データが混在したシリアル信号になっている。ＬＶＤＳ受信部８４で受信した撮像信号はＣＤＲ回路８６を介してＳ／Ｐ変換部８８に入力される。

ＣＤＲ回路８６は、ＣＭＯＳ撮像装置５４からシリアル伝送される撮像信号の位相を検出して、この撮像信号の周波数に同期した抽出クロック信号を発生する。この抽出クロック信号により撮像信号をサンプリングすることで、撮像信号を抽出クロック信号によりリタイミングしたデータ（リタイミングデータ）を生成する。

データ格納部９４には、ＣＰＵ８３による各種制御に必要なデータが格納されている。ＣＰＵ８３は必要に応じてデータ格納部９４からデータを読み出して処理に利用する。

Ｓ／Ｐ変換部８８は、ＬＶＤＳ受信部８４からＣＤＲ回路８６を介して入力される撮像信号（リタイミングデータ）をシリアル信号からパラレル信号に変換して、ＣＭＯＳ撮像装置５４のＰ／Ｓ変換部７６における変換前の元の撮像信号に復元する。Ｓ／Ｐ変換部８８でパラレル信号に変換された撮像信号はＤＳＰ９０に入力される。

ＤＳＰ９０は、Ｓ／Ｐ変換部８８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。ＤＳＰ９０で各種画像処理が施されて生成された画像データは表示制御回路９２に入力される。

表示制御回路９２は、ＤＳＰ９０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応じた映像信号に変換してモニタ３８に出力する。

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、プロセッサ装置１４、光源装置１６、及びモニタ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、ＣＭＯＳ撮像装置５４により撮像される体腔内の画像をモニタ３８で観察する。

その際、プロセッサ装置１４のＣＰＵ８３では、ＣＭＯＳ撮像装置５４の各部を制御するための制御データが生成される。当該生成された制御データはシリアル線９８を通じて電子内視鏡１２に送信され、ＣＭＯＳ撮像装置５４のレジスタ８０に格納される。ＣＭＯＳ撮像装置５４の各部は、レジスタ８０に格納されたレジスト値（制御データ）に従って各種処理を行う。

ＣＭＯＳセンサ５８で生成された撮像信号は、ＡＦＥ７２で各種処理が施された後、Ｐ／Ｓ変換部７６でパラレル信号からシリアル信号に変換され、ＬＶＤＳ送信部７８からＬＶＤＳ伝送方式により差動信号としてプロセッサ装置１４に送信される。

プロセッサ装置１４では、ＬＶＤＳ受信部８４で受信した撮像信号がＳ／Ｐ変換部８８で元のパラレル信号に変換される。ＤＳＰ９０では、入力された撮像信号に対して各種信号処理が施され、画像データが生成される。ＤＳＰ９０で生成された画像データは、表示制御回路９２に入力される。表示制御回路９２では、入力された画像データをモニタ３８の表示形式に対応した変換処理が施され、映像信号が生成される。表示制御回路９２で生成された映像信号はモニタ３８へ出力される。これにより、画像データがモニタ３８に内視鏡画像として表示される。

〔スコープ基板の構成について〕
図５は、第１実施形態における内視鏡先端部の内部構成とスコープ基板の構成を示した要部ブロック図である。

図５中、図４で説明した構成と同一又は類似する要素には同一の符号を付した。スコープ基板１３０は、図１の符号３６で説明したコネクタの内部に配置される。スコープ基板１３０は、電子内視鏡１２とプロセッサ装置１４との間の信号の受け渡しを中継する回路群が搭載されており、中継基板として機能する。スコープ基板１３０は「第２回路部」に相当する。

内視鏡先端部に配置される先端回路部１１０（「第１回路部」に相当）は、ＣＭＯＳセンサ５８とその周辺回路を含むＣＭＯＳ撮像装置５４と、温度センサ１００と、電源回路としての第１レギュレータ１１４と、クロック信号を発生させる発振器１１６とを備える。第１レギュレータ１１４は、ＣＭＯＳ撮像装置５４の各回路部に供給する複数種類の所定電圧（例えば、電圧値の異なる３種類の直流電圧）を発生させる電圧変換デバイスであり、内視鏡先端部１２６内の各回路部への電力供給源として機能する。

発振器１１６は、図４で説明した水晶振動子８２に相当しており、ＣＭＯＳセンサ５８の駆動に必要なクロック信号を発生させる。

スコープ基板１３０には、ＣＰＵ１３２、ＬＶＤＳバッファ１３４、第２レギュレータ１３６、Ａ／Ｄ変換器１３８、及びメモリ１４０が搭載されている。ＣＰＵ１３２は、シリアル線９８を介して先端部２６のＣＭＯＳ撮像装置５４と通信する。また、ＣＰＵ１３２はプロセッサ装置１４のＣＰＵ８３（図１参照）と通信し、ＣＰＵ８３と連携して内視鏡システム１０を制御する。

ＣＭＯＳ撮像装置５４から出力される画像データは、ＬＶＤＳ線９６を介してＬＶＤＳバッファ１３４に送られる。ＣＭＯＳ撮像装置５４から送り出されたシリアルデータは、ＬＶＤＳバッファ１３４で一旦バッファしてからプロセッサ装置１４に受け渡される。また、図示されていないが、このスコープ基板１３０は、図１で説明した操作部２２の各種スイッチを検知して、そのスイッチ信号（操作信号）をプロセッサ装置１４に通信する回路を備える。

メモリ１４０には当該スコープの固有情報が格納されている。電子内視鏡（スコープ）は機種毎に個別のデータをメモリ１４０に保有しており、これらの情報に基づいて機器に最適な制御が行われる。このような構成を採用することにより、スコープの各種バリエーションに対して、プロセッサ装置１４及び光源装置１６を共通に使用することが可能になる。

スコープ基板１３０内には、内視鏡先端部の第１レギュレータ１１４に電力を供給するための電源回路としての第２レギュレータ１３６が設けられている。第２レギュレータ１３６から電力供給線１４６を介して内視鏡先端部の第１レギュレータ１１４に所定電圧の電源が供給される。第１レギュレータ１１４の電源入力端子の電圧は、フィードバック回路（帰還線）１４８を介して第２レギュレータ１３６にフィードバックされ、第２レギュレータ１３６の出力が自動的に制御される。このようなフィードバック制御により、内視鏡先端部の第１レギュレータ１１４に対して所定電圧（例えば、３Ｖ）が供給されるようになっている。

スコープ（電子内視鏡１２）の機種が変更された場合でも、各機種の電子内視鏡における第１レギュレータ１１４及び第２レギュレータ１３６の間の電圧フィードバック制御機能によって、先端部の第１レギュレータ１１４には適正な電圧値の電源が供給される。

温度センサ１００から得られた信号は、Ａ／Ｄ変換器１３８によってアナログ信号からデジタル信号に変換された後、スコープ基板１３０のＣＰＵ１３２に入力される。

温度センサ１００によって内視鏡先端部２６の温度異常が検知されると、ＣＰＵ１３２が第２レギュレータ１３６を制御して、第２レギュレータ１３６からの電源供給を停止させる。具体的には、ＣＰＵ１３２が第２レギュレータ１３６のイネーブル信号を「OFF」にして、第２レギュレータ１３６を非動作（出力をＯＦＦ）とし、内視鏡先端部の第１レギュレータ１１４に対する電源電圧の供給を止める。その結果、第１レギュレータ１１４の出力も停止し、ＣＭＯＳ撮像装置５４への電力供給が遮断される。

かかる構成によれば、先端部の温度異常が検知されると、先端部への電源供給が停止され、温度上昇が抑制される。また、この異常検知に伴い、スコープ基板１３０のＣＰＵ１３２が第２レギュレータ１３６の出力を停止させる制御を行った際には、さらに、ＣＰＵ１３２からプロセッサ装置１４側に通信して、光源装置１６の発光を停止、又は発光量を低減させる制御を行う態様が好ましい。

＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態の要部ブロック図である。図６中、図５で説明した例と同一又は類似する要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。なお、図６では図示を簡略化するために、図５で説明した発振器１１６、ＬＶＤＳバッファ１３４、Ａ／Ｄ変換器１３８、メモリ１４０、フィードバック回路１４８の記載を省略した。図７〜図９についても同様である。

図６の第２実施形態は、図５の温度センサ１００（サーミスタ）に代えて、ＣＭＯＳ撮像装置５４内にサーマル・ダイオード（不図示）を組み込んだものとなっている。温度検出素子が組み込まれた撮像素子モジュール（ＣＭＯＳ撮像装置５４）内で異常発熱が検知されると、その検出情報はスコープ基板１３０内のＣＰＵ１３２に通知される。ＣＰＵ１３２は、先端回路部１１０から得られる温度異常検出信号を基に、第２レギュレータ１３６を制御して、第２レギュレータ１３６の出力を停止させる。具体的には、ＣＰＵ１３２が第２レギュレータ１３６のイネーブル信号を「OFF」にして、第２レギュレータ１３６を非動作（出力をＯＦＦ）とし、内視鏡先端部の第１レギュレータ１１４に対する電源電圧の供給を止める。その結果、第１レギュレータ１１４の出力も停止し、ＣＭＯＳ撮像装置５４への電力供給が遮断される。さらに、ＣＰＵ１３２は、プロセッサ装置１４のＣＰＵ８３に通知を行い、光源装置１６の発光を停止又は、発光量を低減させる制御を行うことが好ましい。

＜第３実施形態＞
図７は、第３実施形態の要部ブロック図である。図７中、図５、図６で説明した例と同一又は類似する要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

図７に示す第３実施形態は、図５で説明した温度センサ１００や、図６で説明したサーマル・ダイオードなど、温度を検出するための素子を具備しない構成となっている。温度検出素子を省略した構成を採用する一方で、内視鏡先端部に搭載する第１レギュレータ１５０は、過電流検出回路１５２と、過電流を検出した時に自己シャットダウンするシャットダウン回路１５４とを具備している。過電流検出回路１５２とシャットダウン回路１５４との組み合わせによって過電流保護回路が構成されている。すなわち、第１レギュレータ１５０は、自己が出力する電流量を監視し、許容電流量を超える出力が検知された際に、自己の出力を自動的に停止する過電流保護回路が組み込まれている。

このような構成によれば、内視鏡先端部において、回路故障など何らかの原因で過電流が発生したような場合には、第１レギュレータ１５０の自己シャットダウン機能によって、電源供給が遮断される。これにより、先端部の温度上昇が抑制される。また、過電流検出後、迅速に電源供給が停止されるため、異常状態が長時間放置されることがなく、電子回路の故障被害の拡大を防止することができる。

＜第４実施形態＞
図８は、第４実施形態の要部ブロック図である。図８中、図５、図６で説明した例と同一又は類似する要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

図８に示す第４実施形態は、図５で説明した温度センサ１００や、図６で説明したサーマル・ダイオードなど、温度を検出するための素子を具備しない構成となっている。温度検出素子を省略した構成を採用する一方で、スコープ基板１３０に搭載する第２レギュレータ１６０は、過電流検出回路１６２と、過電流を検出した時に自己シャットダウンするシャットダウン回路１６４とを具備している。過電流検出回路１６２とシャットダウン回路１６４との組み合わせによって過電流保護回路が構成されている。すなわち、第２レギュレータ１６０は、自己が出力する電流量を監視し、許容電流量を超える出力が検知された際に、自己の出力を自動的に停止する過電流保護回路が組み込まれている。

このような構成によれば、内視鏡先端部において、回路故障など何らかの原因で過電流が発生したような場合には、スコープ基板１３０の第２レギュレータ１６０が出力する電流量も増大するため、この第２レギュレータ１６０の過電流保護が働き、自己シャットダウン機能によって、内視鏡先端部への電源供給が遮断される。その結果、第１レギュレータ１１４の出力も停止する。これにより、先端部の温度上昇が抑制される。また、過電流検出後、迅速に電源供給が停止されるため、異常状態が長時間放置されることがなく、電子回路の故障被害の拡大を防止することができる。

＜第５実施形態＞
図９は、第５実施形態の要部ブロック図である。図９中、図５、図６で説明した例と同一又は類似する要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

図９に示す第５実施形態は、図５で説明した温度センサ１００や、図６で説明したサーマル・ダイオードなど、温度を検出するための素子を具備しない構成となっている。温度検出素子を省略した構成を採用する一方で、スコープ基板１３０に搭載する第２レギュレータ１７０は、過電流検出回路１７２と、過電流検出時にその情報をＣＰＵ１３２に通知する回路とを具備している。すなわち、第２レギュレータ１７０は、自己が出力する電流量を監視し、許容電流量を超える出力が検知された際に、その情報をＣＰＵ１３２に通知する機能を有している。

このような構成によれば、内視鏡先端部において、回路故障など何らかの原因で過電流が発生したような場合には、スコープ基板１３０の第２レギュレータ１７０が出力する電流量も増大するため、この第２レギュレータ１６８の過電流検出機能によって、過電流が検出され、その旨がＣＰＵ１３２に通知される。ＣＰＵ１３２はこの信号を受けて、第２レギュレータ１７０を制御して、第２レギュレータ１７０の出力を停止させる。具体的には、ＣＰＵ１３２が第２レギュレータ１７０のイネーブル信号を「OFF」にして、第２レギュレータ１７０を非動作（出力をＯＦＦ）とし、内視鏡先端部の第１レギュレータ１１４に対する電源電圧の供給を止める。その結果、第１レギュレータ１１４の出力も停止し、ＣＭＯＳ撮像装置５４への電力供給が遮断される。これにより、先端部の温度上昇が抑制される。また、過電流検出後、迅速に電源供給が停止されるため、異常状態が長時間放置されることがなく、電子回路の故障被害の拡大を防止することができる。

＜第１実施形態から第５実施形態の各実施形態の適宜の組み合わせについて＞
第１実施形態から第５実施形態で説明した各実施形態の構成は、適宜組み合わせることができる。例えば、図５、図６の第１レギュレータ１１４として、過電流保護機能付きのレギュレータ（符号１５０）を用いることが可能である。また、図７〜８で説明した実施形態においても、過電流検出時の電源遮断の際にＣＰＵ１３２からプロセッサ装置１４に通信して光源装置１６の発光を停止又は、発光量を低減させる制御を行うことが可能である。

＜光源装置１６の発光源について＞
光源装置１６の発光源は、レーザー光源を採用してもよいし、キセノン管などのランプ光源を採用してもよく、発光ダイオート（ＬＥＤ）を採用してもよい。レーザー光源やＬＥＤ光源は、発光量の調整やパルス発光の制御が比較的容易である。一方、キセノン光源などは、光源自体の発光量の調整は難しいため、絞り機構などを利用して照射光量の調整を行う。

＜変形例１＞
上述の実施形態では、光源装置１６からライトガイド（光ファイバーなど）を介して内視鏡先端部に照明光を導く構成を例示したが、かかる態様に代えて、又は、これと組み合わせて、内視鏡先端部に発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光源を配置する構成も可能である。この場合、内視鏡先端部に内蔵されるＬＥＤの電源は、第１レギュレータ１１４（又は１５０）から供給される構成とされ、第１レギュレータ１１４（又は１５０）の出力停止によって照明光も消灯（オフ）することができる。

＜変形例２＞
上記第１実施形態で説明した温度センサ１００や第２実施形態で説明したサーマル・ダイオードなどの温度検出素子を用いる態様に代えて、先端部２６に配置された水晶振動子８２の周波数温度特性を利用して、先端部２６の温度を検出することも可能である。この場合、温度センサ１００を省略することができる。

水晶振動子８２は、温度によって発振周波数が変動する性質があるため、周波数から温度を推定することが可能である。具体的には、例えば、プロセッサ装置１４において、ＣＤＲ回路８６で抽出したクロック信号を基に、画像信号のピクセルクロック（画素単位のクロック）をカウントする、或いは、画像信号からフレーム期間を計測する等により、内視鏡挿入部の水晶振動子８２の発振周波数を把握する。そして、予めデータ格納部９４に保存しておいた温度と発振周波数の関係を規定する相関データ（ルックアップテーブルなど）から、先端部２６の温度を推定することができる。

＜変形例３＞
上述の実施形態では、固体撮像素子としてＣＭＯＳセンサ５８を用いたが、本発明の適用範囲はこれに限定されない。ＣＭＯＳセンサは、ＣＣＤセンサと比較して、低電圧駆動が可能であり、多画素化と高速読出し化の要求に対応することが容易である。また、センサモジュールの製造が容易である。ただし、本発明の実施に際しては、ＣＭＯＳセンサに限らず、ＣＣＤ型固体撮像素子（ＣＣＤセンサ）など他の形式の撮像素子を採用する構成も可能である。

＜変形例４＞
上述の実施形態では、軟性部２４のコネクタ３６（図１参照）内にスコープ基板１３０を配置した例を説明したが、スコープ基板１３０の配置場所については、この例に限定されない。例えば、コネクタ３６に繋がる別のコネクタ部（プロセッサ装置１４との連結部分のコネクタ）にスコープ基板を配置する構成も可能である。或いはまた、電子内視鏡１２の操作部２２（図１参照）にスコープ基板を配置する形態も考えられる。

以上、本発明の内視鏡システム及びその制御方法について詳細に説明したが、本発明は、上記説明した実施形態には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。本発明の技術的思想内で当該分野の通常の知識を有するものにより、多くの変形が可能である。

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、２０…挿入部、２２…操作部、２６…先端部、３８…モニタ、５４…ＣＭＯＳ撮像装置（撮像チップ）、５８…ＣＭＯＳセンサ、７６…ＬＶＤＳ送信部、８３…ＣＰＵ、８４…ＬＶＤＳ受信部、８６…ＣＤＲ回路、８８…Ｓ／Ｐ変換部、９０…操作部、９４…データ格納部、９６…ＬＶＤＳ線、９８…シリアル線、１００…温度センサ（「異常検知手段」に相当）、１０６…ライトガイド、１１０…先端回路部（「第１回路部」に相当）、１１４…第１レギュレータ、１３０…スコープ基板（「第２回路部」に相当）、１３２…ＣＰＵ（「制御回路」、「電力供給停止手段」に相当）、１３６…第２レギュレータ、１５０…第１レギュレータ、１５２…過電流検出回路（「異常検出手段」に相当）、１５４…シャットダウン回路（「自己シャットダウン回路」、「電力供給停止手段」に相当）、１６０…第２レギュレータ、１６２…過電流検出回路（「異常検出手段」に相当）、１６４…シャットダウン回路（「自己シャットダウン回路」、「電力供給停止手段」に相当）、１７０…第２レギュレータ、１７２…過電流検出回路

Claims (12)

1. 内視鏡挿入部の先端部に内蔵され、被観察部位を撮像する固体撮像素子を有する撮像装置と、
   前記撮像装置とともに前記先端部内に配置され、前記撮像装置に対して所要電圧の電力を供給する第１レギュレータと、
   前記撮像装置から得られる信号を伝送する信号線と前記第１レギュレータに電力を供給する電源供給線とを含んだケーブルと、
   前記先端部内の前記撮像装置及び前記第１レギュレータを含む第１回路部と前記ケーブルを介して電気的に接続される第２回路部と、
   前記第２回路部に搭載され、前記電源供給線を介して前記第１レギュレータに接続される第２レギュレータと、
   前記先端部における温度異常及び過電流のうち少なくとも一方の異常を検知する異常検知手段と、
   前記異常検知手段により異常を検知した場合に前記第１レギュレータ及び前記第２レギュレータのうち少なくとも一方のレギュレータからの出力を停止させる電力供給停止手段と、
   を備えることを特徴とする電子内視鏡装置。
2. 前記異常検知手段として、前記先端部内に温度検出手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡装置。
3. 前記第２回路部は、前記第２レギュレータの動作を制御する制御回路を備え、
   前記制御回路は、前記異常検知手段から得られる信号に基づいて前記第２レギュレータの出力を停止させる制御信号を前記第２レギュレータに与えて、前記第２レギュレータからの電力供給を遮断することを特徴とする請求項２に記載の電子内視鏡装置。
4. 前記第１レギュレータ及び前記第２レギュレータのうち少なくとも１つに過電流検出回路が設けられており、当該過電流検出回路が前記異常検知手段として用いられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電子内視鏡装置。
5. 前記第１レギュレータは、前記過電流検出回路を備えるとともに、過電流が検出された場合に自動的に出力を停止する自己シャットダウン回路を備え、
   当該第１レギュレータに内蔵された自己シャットダウン回路が前記電力供給停止手段として用いられることを特徴とする請求項４に記載の電子内視鏡装置。
6. 前記第２レギュレータは、前記過電流検出回路を備えるとともに、過電流が検出された場合に自動的に出力を停止する自己シャットダウン回路を備え、
   当該第２レギュレータに内蔵された自己シャットダウン回路が前記電力供給停止手段として用いられることを特徴とする請求項４に記載の電子内視鏡装置。
7. 前記第２回路部は、前記第２レギュレータの動作を制御する制御回路を備える一方、
   前記第２レギュレータは、前記過電流検出回路を備え、
   前記過電流検出回路により過電流が検出されると前記制御回路に信号が送られ、
   当該信号に基づいて前記制御回路は前記第２レギュレータの出力を停止させる制御信号を前記第２レギュレータに与えて、前記第２レギュレータからの電力供給を遮断することを特徴とする請求項４に記載の電子内視鏡装置。
8. 前記第２回路部は、前記ケーブルの前記第１回路部とは反対側の端部に形成されたコネクタ部分に配置されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の電子内視鏡装置。
9. 前記第２レギュレータから前記電源供給線を介して前記第１レギュレータに供給される入力電圧を前記第２レギュレータに戻すフィードバック回路を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の電子内視鏡装置。
10. 前記固体撮像素子は、ＣＭＯＳ型固体撮像素子であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の電子内視鏡装置。
11. 内視鏡挿入部の先端部に、被観察部位を撮像する固体撮像素子を有する撮像装置が内蔵された電子内視鏡と、
    前記電子内視鏡の前記撮像装置から出力される撮像信号に信号処理を施すプロセッサ装置と、
    前記内視鏡挿入部の先端面に設けられた照明窓から被観察部位に照射する照明光を発生させる照明用光源と、を備えた電子内視鏡システムにおいて、
    前記電子内視鏡は、前記撮像装置とともに前記先端部内に配置され、前記撮像装置に対して所要電圧の電力を供給する第１レギュレータと、
    前記撮像装置から得られる信号を伝送する信号線と前記第１レギュレータに電力を供給する電源供給線とを含んだケーブルと、
    前記先端部内の前記撮像装置及び前記第１レギュレータを含む第１回路部と前記ケーブルを介して電気的に接続される第２回路部と、
    前記第２回路部に搭載され、前記電源供給線を介して前記第１レギュレータに接続される第２レギュレータと、
    前記先端部における温度異常及び過電流のうち少なくとも一方の異常を検知する異常検知手段と、
    前記異常検知手段により異常を検知した場合に前記第１レギュレータ及び前記第２レギュレータのうち少なくとも一方のレギュレータからの出力を停止させる電力供給停止手段と、
    を備えることを特徴とする電子内視鏡システム。
12. 前記第２回路部は、前記電子内視鏡を光源装置に着脱自在に連結するコネクタ部分に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の電子内視鏡システム。

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