JP2002238846A

JP2002238846A - 内視鏡用光源装置

Info

Publication number: JP2002238846A
Application number: JP2001045136A
Authority: JP
Inventors: Junji Usami; 準二宇佐美; Kazushige Tanaka; 千成田中; Masafumi Shimada; 雅史島田; Kohei Iketani; 浩平池谷
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2001-02-21
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2002-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】被写体像の色を自由に調整する。【解決手段】光源装置内に、複数の赤色発光ダイオー
ド２１Ａ、緑色発光ダイオード２１Ｂ、青色発光ダイオ
ード２１Ｃから構成されるＬＥＤランプ２１を設け、Ｌ
ＥＤドライバ２２によってＬＥＤランプ２１を駆動す
る。ＬＥＤ制御回路２３は、オペレータによる色調整ス
イッチ２５の操作に応じて、各発光ダイオードの発光強
度が変わるようにＬＥＤドライバ２２を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スコープを体内へ
挿入し、観察部位に光を照射することによって観察画像
を得る内視鏡装置に関し、特に、スコープ内のライトガ
イド（光ファイバー束）を介して観察部位を照射する照
明光を放射する光源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内視鏡装置においては、スコープ
内には光をスコープ先端まで光を伝達するライトガイド
（光ファイバー束）が設けられており、光源から放射さ
れた光は、ライトガイドを通ってスコープ先端部から出
射し、観察部位に照射する。電子内視鏡装置の場合、ス
コープ先端部に撮像素子であるＣＣＤが設けられてお
り、観察部位で反射した光がＣＣＤに到達することで被
写体像がＣＣＤの受光面に形成され、光電変換により生
成される画像信号に基いて被写体像がモニタに映し出さ
れる。また、ファイバスコープの場合、イメージガイド
（光ファイバー束）によって被写体像が光学的に接眼部
側へ伝達され、オペレータの目で患部が直接観察され
る。

【０００３】電子内視鏡装置では、観察者が知覚する被
写体の色を被写体像において正確に再現するため、白色
である基準被写体で撮影したときのＲ（赤色）、Ｇ（緑
色）、Ｂ（青色）の信号レベルを画像信号処理において
調整するホワイトバランス調整機能が備えられており、
また、観察される被写体象の色が医師の好みの色となる
ように、ＣＣＤから得られるＲ、Ｇ，Ｂ画像信号のバラ
ンスを変えることが可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ファイ
バスコープの場合には光学像を直接観察するため、この
ような被写体像の画像信号を処理する方法による色調整
をすることができない。また、電子内視鏡装置における
自動ホワイトバランス調整に関しても、補正されるＲ、
Ｂ信号のゲインをあらかじめ設定しなければならず、検
査などの途中で被写体像の色を再調整することが難し
い。

【０００５】一方、光源から発光する光の色を変化させ
て照明光そのものの色調整を行う方法として、光源とラ
イトガイドとの間にフィルタを設けて被写体像の色を変
化させる方法がある。しかしながら、このようなフィル
タによる色調整は、画像信号処理による色調整に比べ、
色調整のための作業が煩雑であり、また、フィルタを装
備するため光源装置の構成が複雑でコストが増加する。
さらに、フィルタを用いた色調整の場合、被写体像の色
を微調整することが難しい。

【０００６】そこで本発明では、必要に応じて被写体像
の色を自由に調整することができる内視鏡用光源装置を
得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の内視鏡用光源装
置は、被写体の光学像を先端側から接眼部側まで伝達す
るイメージガイド用光ファイバー束と、被写体を照明す
るための照明光を接眼部側から先端側まで伝達するライ
トガイド用光ファイバー束とを有するファイバスコープ
が着脱自在に接続される光源装置である。光源装置は、
照明光を先端側へ送るための１つの光源体であるＬＥＤ
ランプと、色調整操作手段と、発光制御手段とを備えて
いることを特徴とする。ＬＥＤランプは、可視光領域の
中で赤色成分の波長領域の光を発光する複数の第１発光
ダイオードと、青色成分の波長領域の光を発光する複数
の第２発光ダイオードと、緑色成分の波長領域の光を発
光する複数の第３発光ダイオードとによって構成され、
ライトガイド用光ファイバー束の入射端へ光を放射す
る。色調整操作手段は、ＬＥＤランプからの照明光の色
を調整するための操作手段である。ただし、“照明光の
色”とは、その光の分光分布（スペクトル分布）特性に
従って定められる色を示す。オペレータは、ファイバス
コープの接眼部で観察される被写体像の色が所望する色
となるように、色調整操作手段を操作する。そして、発
光制御手段は、その色調整操作手段に対する操作に従っ
て、複数の第１発光ダイオード、複数の第２発光ダイオ
ード、複数の第３発光ダイオードの発光をそれぞれ制御
して照明光の色を調整する。ただし、“被写体像の色”
の要素には、少なくとも色相が含まれ、また、色相とと
もに彩度が含まれてもよく、さらには明度、彩度ととも
に明度も含まれてもよい。

【０００８】このように、オペレータが色調整操作手段
を操作することにより、発光制御手段は、ＬＥＤランプ
から放射される照明光の色を変化させ、その結果観察さ
れる被写体象の色がオペレータの所望する色に変えるこ
とができる。

【０００９】ＬＥＤランプによる照明光の色は、赤色、
青色、緑色の光の混色によって定められ、赤色発光ダイ
オード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードの発
光強度の変化によって光の色が変化する。そのため、発
光制御手段は、複数の第１発光ダイオード、複数の第２
発光ダイオード、複数の第３発光ダイオードの発光強度
をそれぞれ変化させることが望ましい。この場合、好ま
しくは、色調整操作手段は、複数の第１発光ダイオー
ド、複数の第２発光ダイオード、複数の第３発光ダイオ
ードの発光強度をそれぞれ変化させるための部材であ
る。そして、発光制御手段は、色調整操作手段に対する
操作に従って、複数の第１発光ダイオード、複数の第２
発光ダイオード、複数の第３発光ダイオードの発光強度
をそれぞれ変化させることが望ましい。

【００１０】内視鏡検査においては、血管部分を詳細に
観察するため、青色光や赤色光を患部に照射することが
必要な場合がある。オペレータが必要に応じて特定の色
の光を発光できるようにするため、発光制御手段は、複
数の第１発光ダイオード、複数の第２発光ダイオード、
複数の第３発光ダイオードそれぞれの発光および消灯を
制御することが望ましい。この場合、好ましくは、色調
整操作手段は、複数の第１発光ダイオード、複数の第２
発光ダイオード、複数の第３発光ダイオードの発光およ
び消灯させるための部材である。そして、発光制御手段
は、色調操作手段に対する操作に従って、複数の第１発
光ダイオード、複数の第２発光ダイオード、複数の第３
発光ダイオードの発光および消灯をそれぞれ制御するこ
とが望ましい。

【００１１】本発明の内視鏡用光源装置は、被写体を照
明するための照明光を先端側まで伝達するライトガイド
用光ファイバー束を有するスコープが着脱自在に接続さ
れる光源装置である。光源装置は、１つの光源体である
ＬＥＤランプと、色調整操作手段と、発光制御手段とを
備えることを特徴とする。ＬＥＤランプは、可視光領域
の中で赤色成分の波長領域の光を発光する複数の第１発
光ダイオードと、青色成分の波長領域の光を発光する複
数の第２発光ダイオードと、緑色成分の波長領域の光を
発光する複数の第３発光ダイオードとによって構成さ
れ、ライトガイド用光ファイバー束の入射端へ光を放射
する。色調整操作手段は、ＬＥＤランプによる照明光の
色を調整するための操作手段である。そして、発光制御
手段は、色調整操作手段に対する操作に従って、複数の
第１発光ダイオード、複数の第２発光ダイオード、複数
の第３発光ダイオードの発光をそれぞれ制御して照明光
の色を調整することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下では、図面を参照して、本発
明の実施形態である内視鏡装置について説明する。

【００１３】図１は、第１の実施形態である内視鏡用光
源装置のブロック図である。この内視鏡用光源装置は、
ファイバスコープ使用時に適用される。

【００１４】光源装置２０には、ファイバスコープ１０
が着脱自在に取り付けられ、手術、検査等が開始される
と、ファイバスコープ１０の先端側が患者の体内へ挿入
される。光源装置２０はＬＥＤランプ２１を有し、ＬＥ
Ｄランプ２１から放射された光は、ファイバスコープ１
０内に設けられた光源用光ファイバー束１３の入射端１
３Ａに入射する。光源用光ファイバー束１３は、ＬＥＤ
ランプ２１からの光をファイバスコープ１０の先端側へ
導くための光ファイバー束であり、光源用光ファイバー
束１３を通過した光は射出端１３Ｂから射出し、拡散レ
ンズである配光レンズ１４を介してファイバスコープ１
０の先端部から出射する。これにより、被写体ＳＡに光
が照射する。

【００１５】被写体ＳＡにおいて反射した光は、対物レ
ンズ１１を介してイメージガイド用光ファイバー束１２
の入射端１２Ｂに導かれ、これにより、被写体像が入射
端１２Ａに形成される。イメージガイド用光ファイバー
束１２は、被写体像を先端部側とは反対の接眼部側へ光
学的に伝達し、イメージガイド用光ファイバー束１２の
出射端１２Ｂでは、入射端１２Ａにおける被写体像が形
成される。この被写体像は、接眼レンズ１５を介してオ
ペレータによって観察される。

【００１６】光源装置２０内のＬＥＤランプ２１は、赤
色、緑色、青色をそれぞれ発光する複数の赤色発光ダイ
オード２１Ａ、複数の緑色発光ダイオード２１Ｂ、複数
の青色発光ダイオード２１Ｂによって構成されたＬＥＤ
（Luminance Emit Diode）ランプであり、各色発光ダイ
オードはそれぞれおよそ５０個から構成される。複数の
赤色発光ダイオード２１Ａ、緑色発光ダイオード２１
Ｂ、複青色発光ダイオード２１Ｂは、凹型の配置板２１
Ｄに配設されており、各発光ダイオードが放射する光
は、光源用光ファイバー束１３の入射端１３Ａへ向かっ
て進む。本実施形態では、複数の赤色発光ダイオード２
１Ａ、緑色発光ダイオード２１Ｂ、青色発光ダイオード
２１Ｃは、市松状に、すなわち均等に分散された状態で
配置板２１Ｄに配置されている。ＬＥＤランプ２１は、
光源用電源部を含むＬＥＤドライバ２２によって駆動さ
れており、複数の赤色発光ダイオード２１Ａ、緑色発光
ダイオード２１Ｂ、青色発光ダイオード２１Ｃは、それ
ぞれ別々に駆動される。

【００１７】光源装置２０内のシステムコントロール回
路２４は、光源装置全体を制御する制御回路である。シ
ステムコントロール回路２４に接続されたＬＥＤ制御回
路２３では、複数の赤色発光ダイオード２１Ａ、緑色発
光ダイオード２１Ｂ、青色発光ダイオード２１Ｃの発光
を各色発光ダイオード毎に制御するため、制御信号がＬ
ＥＤドライバ２２へ出力される。

【００１８】モード切替スイッチ２６は、通常観察モー
ドと手動調整モードのどちらか一方に切り替えるための
スイッチである。通常観察モードでは、赤色発光ダイオ
ード２１Ａ、緑色発光ダイオード２１Ｂ、青色発光ダイ
オード２１Ｃがあらかじめ設定された発光強度で光を放
射する。本実施形態においては、各色発光ダイオードの
発光強度が等しくなるように設定されている。通所観察
モードがオペレータによって選択されると、赤色発光ダ
イオード２１Ａ、緑色発光ダイオード２１Ｂ、青色発光
ダイオード２１Ｃの明るさが等しくなるように、ＬＥＤ
制御回路２３はＬＥＤドライバ２２を制御する。

【００１９】一方、手動調整モードが選択された場合、
被写体像はオペレータの好みの色に変更可能となる。色
調整スイッチ２５は、接眼レンズ１５を通して観察され
る被写体像の色を調整するためのプッシュスイッチであ
り、赤色発光ダイオード２１Ａからの光の色を調整する
赤色２５Ａ、緑色発光ダイオード２１Ｂからの光の色を
調整するための緑色スイッチ２５Ｂ、青色発光ダイオー
ド２１Ｃからの光の色を調整するための青色スイッチ２
５Ｃによって構成される。ただし、ここで言う“被写体
像の色”の要素には、色相、彩度、明度が含まれる。一
連の色調整スイッチ２５の中で少なくとも１つのスイッ
チが操作（押下）されると、操作により生じた信号がシ
ステムコントロール回路２４へ送られる。システムコン
トロール回路２４では、操作されたスイッチに応じて被
写体像の色が変化するように、ＬＥＤ制御回路２３に制
御信号が出力され、ＬＥＤ制御回路２３は、ＬＥＤドラ
イバ２２に対して制御信号を送る。この制御信号に基
き、赤色発光ダイオード２１Ａ、緑色発光ダイオード２
１Ｂ、青色発光ダイオード２１Ｂの発光強度が調整され
る。

【００２０】図２は、赤色発光ダイオード、緑色発光ダ
イオード、青色発光ダイオードへ流れる電流の大きさを
示した図である。

【００２１】図２に示すように、通常観察モード状態で
は、ＬＥＤランプ２１の赤色発光ダイオード２１Ａ、緑
色発光ダイオード２１Ｂ、青色発光ダイオード２１Ｃが
それぞれ同じ発光強度となるように、同一量の電流が送
られる。光の放射される色は、その光の分光分布（スペ
クトル分布）特性によって定まる。通所観察モードの場
合、赤色発光ダイオード２１Ａ、緑色発光ダイオード２
１Ｂ、青色発光ダイオード２１Ｃから発光される赤、
緑、青色が混色され、ＬＥＤランプ２１からは白色光が
放射される。

【００２２】一方、手動調整モードが選択された状態で
色調スイッチ２５の中の赤色スイッチ２５Ａが押下され
ると、赤色発光ダイオード２１Ａへ送られる電流量だけ
が、他の発光ダイオードへ送られる電流量に比べてΔＩ
だけ増加される。これにより、赤色発光ダイオード２１
Ａの発光強度が他の発光ダイオードに比べて大きくな
り、ＬＥＤランプ２１から放射される光の中で赤色波長
領域の光の成分が多くなる。通常観察モードでの白色光
よりも赤味がかった色の光が被写体に照射することによ
り、観察される被写体象の色も赤味を帯びたものにな
る。もう一度赤色スイッチ２５Ａが押下されると、電流
の大きさは元の状態に戻り、再び白色光がＬＥＤランプ
２１から放射される。

【００２３】他の緑色スイッチ２５Ｂ、青色スイッチ２
５Ｃに関しても、赤色スイッチ２５Ａと同じように、緑
色発光ダイオード２１Ｂ、あるいは青色発光ダイオード
２１Ｃだけ発光強度が大きくなり、黄色味あるいは青味
を帯びた色で被写体像が観察される。

【００２４】このように第１の実施形態によれば、色調
整スイッチ２５に対する操作に応じて、赤色発光ダイオ
ード２１Ａ、緑色発光ダイオード２１Ｂ、青色発光ダイ
オード２１Ｃの発光強度の強弱が変化し、ＬＥＤランプ
２１から放射される光の色（演色性）が変化する。これ
により、観察される被写体象の色をオペレータの好みの
色に設定することができ、ファイバスコープを使用して
も色調整を行うことができる。

【００２５】なお、本実施形態では、色調整スイッチ２
５は発光強度を大きくするために操作されているが、電
流値を小さくして発光強度を抑えるようにしてもよい。
また、微細な色調整を行えるようにするため、電流値の
増加分（減少分）を数段階に区分し、スイッチを押下す
るごとに発光強度が段階的に増加（減少）するようにし
てもよい。さらに、電流値の増加（減少）を連続的に行
うため、プッシュスイッチの代わりにダイヤルなどの操
作部材を設けてもよい。この場合、ダイヤル操作に応じ
て、可変抵抗器の抵抗値がリニアに変化する等により、
発光ダイオードの発光強度が連続的に変化する。

【００２６】また、それぞれ複数個の赤色発光ダイオー
ド２１Ａ、緑色発光ダイオード２１Ｂ、青色発光ダイオ
ード２１Ｃの発光強度を同じように調整する変わりに、
一部のみを発行させることで青色の発光強度を全体的に
変化させる構成にしてもよい。

【００２７】一般に、ファイバスコープを長い間使用し
ていると、ファイバーの特性により、観察される被写体
象の色が黄色っぽくなる。上記のように各発光ダイオー
ドの発光強度を細かく調整することにより、観察される
被写体像の色を補正することができる。

【００２８】また、内視鏡観察においては、内視鏡（ス
コープ）先端の位置確認のため、エックス線撮影装置を
併用する場合がある。内視鏡とエックス線撮影装置の併
用が断続的に行われていると、エックス線撮影時には、
エックス線の影響による各ファイバー束の変質のため、
被写体像の色は黄色味を帯びてくる。このような場合に
おいても、各発光ダイオードの発光強度を調整すること
により（青色成分の光を多くする）、内視鏡操作をしな
がら適切な色で被写体像を観察することができる。

【００２９】次に、図３、４を用いて、第２の実施形態
について説明する。第２の実施形態では、第１の実施形
態と異なり、赤色、緑色、青色発光ダイオードの発光自
体が制御される。その他の構成は、第１の実施形態と同
じである。

【００３０】図３は、第２の実施形態である光源装置の
ブロック図である。

【００３１】光源装置２０Ａは、色調整スイッチ３５を
有しており、色調整スイッチ３５は、赤色スイッチ３５
Ａ、緑色スイッチ３５Ｂ、青色スイッチ３５Ｃによって
構成されている。赤色スイッチ３５Ａ、緑色スイッチ３
５Ｂ、青色スイッチ３５Ｃは、それぞれ対応する色を発
光させるために操作されるスイッチであり、例えば、赤
色スイッチ３５Ａを押下すると、赤色発光ダイオードに
のみ電流がながれるようにＬＥＤ制御回路２３がＬＥＤ
ドライバ２２へ制御信号を送る。これにより、赤色の光
のみがＬＥＤランプ２１から放射される。緑色、青色ス
イッチ３５Ｂ、３５Ｃについても同様に、緑色発光ダイ
オード、青色発光ダイオードの発光が制御される。

【００３２】図４は、赤色、青色、緑色発光ダイオード
２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃに流れる電流値を示した図であ
る。

【００３３】図４に示すように、モード切替スイッチ２
６により通常観察モードが選択されている場合、赤色、
緑色、青色発光ダイオードの発光強度が等しくなるよう
に電流が流れる。一方、手動調整モードに切り替えら
れ、赤色スイッチ３５Ａが押下されると、赤色発光ダイ
オード２１Ａのみ電流が流れて発光する。もう一度赤色
スイッチ３５Ａが押下されると、赤色発光ダイオード２
１Ａは消灯する。他の緑色、青色スイッチ３５Ｂ、３５
Ｃについても同様に、緑色発光ダイオード２１Ｂ、ある
いは青色発光ダイオード２１Ｃのみが発光される。ま
た、赤色スイッチ３５Ａ、緑色スイッチ３５Ｂ、青色ス
イッチ３５Ｃの中から２つのスイッチが押下された場
合、その押下されたスイッチに対応する発光ダイオード
がそれぞれ発光される。

【００３４】このように第２の実施形態によれば、赤色
スイッチ３５Ａ、緑色スイッチ３５Ｂ、青色スイッチ３
５Ｃに対する操作に応じて、赤色発光ダイオード２１
Ａ、緑色発光ダイオード２１Ｂ、青色発光ダイオード２
１Ｃの発光および消灯される。

【００３５】内視鏡を用いて患部を観察する場合、毛細
血管などの血管像が鮮明に映し出されるように、青色光
（概して色温度の高い光）や赤色光（概して色温度の低
い光）を患部に照射される場合がある。本実施形態の光
源装置によれば、内視鏡操作を中断することなくそのよ
うな特殊な観察を一時的に行うことができる。

【００３６】次に、図５を用いて、第３の実施形態につ
いて説明する。第３の実施形態では、第１の実施形態と
異なり、発光強度を調整するためのスイッチがスコープ
側に設けられている。その他の構成に関しては、第１の
実施形態と同じである。

【００３７】図５は、光源装置とファイバスコープを示
す概略的平面図である。

【００３８】光源装置２０Ｂに接続されたファイバスコ
ープ１０Ａには、色調整部４４がスコープ先端を操作す
る操作部１０Ｂの下に取り付けられており、色調整部４
４には、赤色スイッチ４５Ａ、緑色スイッチ４５Ｂ、青
色スイッチ４５Ｃから構成される色調整スイッチ４５が
設けられている。色調整部４４は、リード線４７を介し
て光源装置２０Ｂと電気的に接続されており、色調整ス
イッチ４５の中のスイッチが押下されると、光源装置２
０Ｂ内のシステムコントロール回路へ信号が送られる。

【００３９】このように第３の実施形態によれば、色調
整をするためのスイッチ４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃがファ
イバスコープ１０Ａに設けられているため、オペレータ
は迅速に色調整を行うことができる。なお、リード線４
７を光源用ライトガイドが通る連結管１６内に通し、色
調整スイッチ４５を操作部１０Ｂに設けたファイバスコ
ープ１０Ａを構成してもよい。

【００４０】第１〜第３の実施形態で示した光源装置
は、ファイバスコープ使用時の光源装置として適用され
ているが、ＣＣＤなどの撮像素子を有するビデオスコー
プとビデオスコープから送られてくる画像信号を画像素
処理する電子内視鏡装置に光源部として適用してもよ
い。この場合、色調整スイッチがプロセッサ（あるいは
ビデオスコープ）に設けられ、色調整スイッチが操作さ
れると、プロセッサ内のシステムコントロール回路が、
色調整スイッチ操作に応じてＬＥＤランプを制御する。
特に、光源装置と画像処理装置が別々に構成されるタイ
プの電子内視鏡装置の場合、画像処理装置の構成を変え
る必要がなく、従来の光源装置を第１〜第３実施形態で
示した光源装置に交換するだけでよい。

【００４１】次に、図６〜図１１を用いて、第４の実施
形態について説明する。図６は、第４の実施形態である
電子内視鏡装置のブロック図である。

【００４２】電子内視鏡装置は、ビデオスコープ１４０
とプロセッサ１１０とを備えており、ビデオスコープ１
４０は着脱自在にプロセッサ１１０に接続可能である。
また、プロセッサ１１０にはモニタ１２１、キーボード
１２０が接続される。処置や手術などを行う間、ビデオ
スコープ１４０は体内へ挿入される。

【００４３】プロセッサ１１０内には、赤、青、緑色の
色を発光する発光ダイオード（ここでは図示せず）で構
成されたランプ１１６と、ランプ１１６から放射した光
を集光させてライトガイド１４４の入射端１４４Ａに入
射させる集光レンズ１１７とからなる光源ユニット１１
８が設けられている。ビデオスコープ４０内に設けられ
たライトガイド１４４は光ファイバー束であり、ランプ
１１６から放射され、入射端１４４Ａに入射した光をビ
デオスコープ１４０の先端側へ伝達する。ライトガイド
１４４を通ってライトガイド１４４の射出端１４４Ｂか
ら光が出射することにより、観察部位ＳＡが照射され
る。

【００４４】観察部位ＳＡで反射した光は、対物レンズ
（図示せず）を介して撮像素子の１つであるＣＣＤ１４
１に到達する。これにより、観察部位Ｓの被写体像がＣ
ＣＤ１４１の受光面に形成される。本実施形態では、カ
ラー撮像方式として同時単板方式が適用されており、Ｃ
ＣＤ１４１の受光面上にはイエロー（Ｙｅ）、マゼンタ
（Ｍｇ）シアン（Ｃｙ）グリーン（Ｇ）の色要素からな
る補色フィルタが配設される。被写体像がＣＣＤ１４１
の受光面に形成されると、被写体像に応じた画像信号が
光電変換により発生する。ＣＣＤ１４１はＣＣＤドライ
バ１４２によって駆動されており、発生した画像信号は
所定の時間間隔ごとに順次ＣＣＤ１４１から読み出さ
れ、プロセッサ１１０へ送られる。

【００４５】プロセッサ１１０内のプロセス回路１１１
では、送られてきた信号に対して様々な処理（Ｙ／Ｃ分
離、ガンマ補正、ホワイトバランス調整、Ａ／Ｄ変換な
ど）が施される。デジタル化された画像信号はビデオプ
ロセス回路１１３へ送られる。ビデオプロセス回路１１
３では、デジタル化された画像信号がアナログ化される
とともに、ＮＴＳＣ信号などの映像信号に変換される。
映像信号はテレビモニタ１２１へ送られ、これにより観
察部位Ｓの画像がテレビモニタ１２１に映し出される。

【００４６】システムコントロール回路１１４は、ビデ
オスコープ１４０、プロセッサ１１０全体を制御してお
り、各回路に制御信号を送る。ビデオスコープ１４０内
のＥＥＰＲＯＭ１４３には、スコープの特性（ＣＣＤ４
１の画素数など）がデータとしてあらかじめ記憶されて
おり、ビデオスコープ１４０がプロセッサ１１０に接続
されると、システムコントロール回路１１４によってデ
ータが読み出される。読み出されたデータは、ペリフェ
ラレルドライバ１１５を介してシステムコントロール回
路１１４へ送られる。タイミングジェネレータ（図示せ
ず）では、ＣＣＤドライバ１４２、プロセス回路１１
１、ビデオプロセス回路１１３などの回路へクロックパ
ルスが出力され、画像信号の処理タイミングが調整され
る。

【００４７】システムコントロール回路１１４によって
制御されるランプ制御回路１１２は、ランプ１１６を制
御する回路であり、発光する光の強度、色などが調整さ
れる。画像輪郭の強調や自動調光の設定時においてパネ
ルスイッチ１１９やキーボード１２０が操作され、操作
に応じた信号がペリフェラレルドライバ１１５を介して
システムコントロール回路１１４へ送られる。

【００４８】図７は、ランプ１１６から集光レンズ１１
７、ライトガイド１４４の入射端１４４Ａまでの光の経
路を示した図であり、図８は、ランプ１１６の正面図で
ある。なお、発光ダイオードの配置に関しては後述する
ため、ここでは配置について図に示していない。

【００４９】ランプ１１６は、赤色、緑色、青色の光を
それぞれ発光する複数の赤色、緑色、青色発光ダイオー
ド１１６Ｒ、１１６Ｇ、１１６Ｂからなる発光ダイオー
ド１１６Ｌによって構成され、平行板である配置板１１
６Ａ上に配置されている。配置板１１６Ａの平面１１６
Ｓには、各発光ダイオード１１６Ｒ、１１６Ｇ、１１６
Ｂに電流を送るための回路（図示せず）が配設されてい
る。図８に示すように、赤色、青色、緑色発光ダイオー
ド１１６Ｒ、１１６Ｂ、１１６Ｇは、円状に形成された
配置板１１６Ａにおいて分散するような状態で配置板１
１６Ａの配置面１１６Ｓ上に配置され、各発光ダイオー
ド１１６Ｒ、１１６Ｂ、１１６Ｇ間の距離間隔は、ほぼ
均一である。

【００５０】各発光ダイオード１１６Ｒ、１１６Ｂ、１
１６Ｇは、光の進行方向に関する指向特性（光の広がり
を示す特性）が狭い。すなわち、各発光ダイオード１１
６Ｒ、１１６Ｂ、１１６Ｇから放射される光は、実質的
に平行に進む。また、配置板１１６の配置面Ｓはライト
ガイド１４４における入射端１４４Ａの光軸Ｌ（図７参
照）に垂直であるとともに、配置板１１６Ａの中心
（Ｕ）および集光レンズ１１７の中心を光軸Ｌが通る。
したがって、発光ダイオード１１６Ｌから放射する光
は、光軸Ｌに沿って集光レンズ１１７の方向へ進む。

【００５１】ランプ１１６から放射された光が凸レンズ
である集光レンズ１１７を通過するとき、光軸Ｌ以外を
通過する光は屈折し、ライトガイド１４４の入射端４４
Ａに入射するように進路を変える。集光レンズ１１７の
径の大きさは、配置板１１６Ａの径の大きさをカバーで
きるほどの大きさであり、ランプ１１６から放射された
光はほぼすべて集光レンズ１１７に入射し、屈折によっ
てライトガイド１４４の入射端１４４Ａに向かって進
む。なお、集光レンズ１１７は、屈折率が均一であり、
集光レンズ１１７に入射した光が実質的にすべてライト
ガイド１４４の入射端１４４Ａに入射するように、光軸
Ｌに沿った配置位置および屈折率が定められている。

【００５２】図９は、ライトガイド４４の入射端１４４
Ａへ入射する光の波長領域の違いによる光の進行を示し
た図である。図９を用いて、色収差について説明する。
なお、図９におけるランプ１１６’では、赤色、青色、
緑色発光ダイオードは、特定の色の発光ダイオードが特
定の場所に偏ることなく、全体に渡って均一に配置され
ている。

【００５３】ランプ１１６’から放射される光が平行光
束として集光レンズ１１７に入射すると、集光レンズ１
１７の屈折率に従って屈折する。集光レンズ１１７の形
状の特性により、光軸Ｌからより離れた部分を通過する
光は、入射端１４４Ａに対する入射角がより大きくな
る。ただし、入射角は、入射端１４４Ａの光軸Ｌに対す
る光の入射角度を示す。

【００５４】ところで、屈折率は波長によって異なり、
波長が大きいほど屈折率が大きい。すなわち、赤成分の
波長の光に比べ、青成分の波長の光は屈折率が大きい。
集光レンズ１１７の光軸Ｌから離れた所を青色の光が通
過した場合、赤色の光が通過する場合に比べて、より入
射角の大きい光が入射端１４４Ａに入射する。ここで
は、青色の光の入射角度をθ_B、赤色の光の入射角θ_Rと
表す。ただし、赤色、青色ともランプ１１６’のほぼ同
じ位置から放射されているものとする。

【００５５】ライトガイド１４４の特性により、ライト
ガイド４４の射出端１４４Ｂにおける光の出射角は入射
端１４４Ａにおける入射角に対応し、入射角度の大きい
光ほど出射角も大きい。集光レンズ１１７において光軸
Ｌからもっとも離れた部分を通る光は、入射端１４４Ａ
の最大入射角度（言い換えれば、入射端１４４Ａの開口
数）に近い入射角で入射端１４４Ａに入射する。したが
って、集光レンズ１１７の光軸Ｌからもっとも離れた部
分を通る光は、観察部位Ｓの照射領域の中で周辺部を照
射する光となる。

【００５６】集光レンズ１１７において光軸Ｌから一番
離れた所を赤色、青色、緑色の光が通過した場合、屈折
率の違いにより青色の光の入射角が一番大きくなる。こ
の場合、ライトガイド１４４の射出端１４４Ｂから出射
する光によって照明される観察部位Ｓの周辺部は青成分
の波長の光が多くなり、テレビモニタ１２１に映し出さ
れる観察画像の周辺部は青味の帯びた色再現性の悪い画
像となる。

【００５７】そこで、本実施形態におけるランプ１１６
では、周辺部が青味の帯びている画像を再現しないよう
に発光ダイオード１１６Ｌが配置板１６Ａに配列されて
いる。

【００５８】図１０は、発光ダイオード１１６Ｌの配置
をより詳細に示したランプ１１６の正面図であり、図１
１は、ランプ１１６から放射される光を図７よりさらに
詳細に示した図である。

【００５９】ランプ１１６の配置板１１６Ａにおいて、
六角形で表される境界線ＡＲ内の第２領域ＦＡ（第２配
置領域）には、赤色、青色、緑色の発光ダイオード１１
６Ｒ、１１６Ｂ、１１６Ｇが配置されている。一方、斜
線で示す境界線ＡＲ外の第１領域ＦＢ（第１配置領域）
には、赤色の発光ダイオード１１６Ｒのみ配置される。
第１領域ＦＡ内では、色ムラが生じないように、赤色、
青色、緑色の発光ダイオード１１６Ｒ、１１６Ｂ、１１
６Ｇが市松状に配置される。すなわち、赤色、青色、緑
色の発光ダイオード１１６Ｒ、１１６Ｂ、１１６Ｇの数
がほぼ３等分されており、各発光ダイオード１１６Ｒ、
１１６Ｂ、１１６Ｇは同じ色同士偏って配置されていな
い。

【００６０】第１領域ＦＢに配置される赤色発光ダイオ
ード１６Ｒから放射される光は、図１１に示すように、
ランプ１１６から放射される光の光束断面ＬＬにおいて
周辺領域ＬＢを通る光である。周辺領域ＬＢの光は、集
光レンズ１１７の光軸Ｌから離れた所に入射し、入射端
１４４Ａの最大入射角度に近い入射角度で入射端１４４
Ａに入射する。一方、第２領域ＦＡから放射する光は、
光束ＬＬにおいて中心部領域ＬＡを通過する光である。

【００６１】第２領域ＦＡ内にあって境界線ＡＲに近い
位置に配置されている青色発光ダイオード１１６Ｂから
放射した光の入射端１４４Ａへの入射角は、第１領域Ｆ
Ｂ内の赤色発光ダイオード１１６Ｒから放射する光の入
射角に近い。したがって、最大入射角度に近い入射角度
で入射端１４４Ａに入射する光は、赤色、緑色、青色が
混色された光となり、観察部位Ｓには全体的に白色光が
照射する。

【００６２】このように本実施形態によれば、赤色、青
色、緑色発光ダイオード１１６Ｒ、１１６Ｂ、１１６Ｇ
によってランプ１１６が構成される。そして、色再現性
を考慮して、ランプ１１６の配置面１１６Ｓの第１領域
ＦＢには赤色発光ダイオード１１６Ｒのみが配置され、
第２領域ＦＡには赤色、青色、緑色発光ダイオード１１
６Ｒ、１１６Ｂ、１１６Ｇが配置される。なお、第１領
域ＦＢには緑色の発光ダイオード１１６Ｇを加えて配置
してもよい。

【００６３】赤色、青色、緑色以外の色を発光する発光
ダイオードを用いてランプを構成してもよい。この場
合、第１領域ＦＢには、可視光領域の中で屈折率の大き
い青色成分以下の波長領域の中の光を発光する発光ダイ
オードは配置せず、青色よりも波長の大きい波長領域
（緑色の波長以上）の中にある波長の光を発光する発光
ダイオードが配置される。第２領域ＦＡでは、すべての
発光ダイオードを市松状に配置する。

【００６４】本実施形態では、プロセッサ１０内に画像
処理用の回路と光源ユニット１１８が共有化されている
が、光源装置と画像処理装置を別々の装置として分離す
る構成にしてもよい。また、ファイバスコープに使用さ
れる内視鏡用光源装置においても、本実施形態の光源ユ
ニット１１８を適用してもよい。

【００６５】第４の実施形態において具現化された発明
は、スコープを体内へ挿入し、観察部位に光を照射する
ことによって観察画像を得る内視鏡装置に関し、特に、
スコープ内のライトガイド（光ファイバー束）を介して
観察部位を照射する照明光を放射する光源ユニットに関
する。

【００６６】従来の内視鏡装置において、スコープ内に
は光をスコープ先端側まで伝達するライトガイド（光フ
ァイバー束）が設けられており、光源から放射された皮
下Ｒは、集光レンズ、ライトガイドを通ってスコープ先
端部から射出し、観察部位に照射する。例えば、電子内
視鏡装置の場合、スコープ先端部にＣＣＤなどの撮像素
子が設けられており、観察部位において反射した光が撮
像素子に到達することにより、被写体像が受光面に形成
される。また、ファイバスコープの場合、画像用光ファ
イバー束によって被写体像が光学的に接眼部側へ伝達さ
れ、患部の様子が接眼部を通して観察される。

【００６７】近年では、ライトガイドへ光を放射するラ
ンプとして発光ダイオードを使用する内視鏡装置が知ら
れており、通常、赤色、青色、緑色の光を発光する発光
ダイオードを複数配置することによってランプを構成す
る。指向特性が狭く、実質的平行光を放射可能な発光ダ
イオードを光源に使用することで、放射される光を効率
よくスコープ先端側へ送ることができる。また、各色の
発光ダイオードの光量を変化させることで、所望する色
の光をスコープ先端部から射出させることも可能であ
る。

【００６８】しかしながら、複数の発光ダイオードによ
ってランプを構成する場合、集光レンズ、ライトガイド
の特性により、光が照射される観察部位の周辺部には赤
色成分の光があまり照射されず、青色成分の光が多く照
射する。そのため、得られる観察画像の周辺部の色は青
味を帯びたものとなり、観察画像の色が正確に再現され
ない。

【００６９】そこで、第４の実施形態で具現化された発
明は、発光ダイオードを光源に使用しても、色ムラが生
じず、色再現性のよい画像を得ることができる光源ユニ
ットおよびそれを備えた電子内視鏡装置のプロセッサを
得ることを目的とする。

【００７０】その発明における電子内視鏡装置のプロセ
ッサは、被写体像が形成される撮像素子と光を伝達する
光ファイバー束とを有するスコープが着脱自在に接続さ
れるとともに、被写体像を表示する表示装置が接続され
るプロセッサであって、ランプと集光レンズを備える。
ランプは、可視光領域の中で青色成分以下の波長領域の
中にある光を発光する複数の第１発光ダイオードと青色
成分以下の波長を除く可視光領域の中にある波長の光を
発光する複数の第２発光ダイオードとによって少なくと
も構成され、光ファイバー束の入射端の光軸に沿って実
質的に平行光を放射する。集光レンズは、ランプと光フ
ァイバー束の入射端との間に介在し、ランプから放射さ
れる平行光を集光させ、光ファイバー束の入射端に入射
させる。

【００７１】複数の第１および第２発光ダイオードが配
置されるランプの配置板は、集光レンズに入射する光の
光束断面において周辺領域を通る光が放射される第１配
置領域と、光束断面において周辺領域以外の中心部領域
を通る光が放射される第２配置領域とに分かれている。
第２配置領域から放射されて集光レンズの中心部領域を
通過する光に関しては、入射端に入射するときの光軸に
対する入射角は小さい。一方、第１配置領域から放射さ
れ、周辺領域を通過する光の入射角は、第２配置領域か
ら放射される光の入射角に比べて大きく、最大入射角に
近い。これは、集光レンズの特性による。ただし、最大
入射角は、ライトガイドが伝播できる光の限度入射角度
を示す。ライトガイドの出射端から出射する光の出射角
は入射端に入射する光の入射角に従っており、入射端へ
の入射角が大きい光は照射される観察部位の周辺部分を
照らし、入射端への入射角が大きい光はそれ以外の観察
部位の中心部分を照らす。本発明のランプの配置板にお
いては、複数の第１および第２発光ダイオードが第２配
置領域に配置され、複数の第２発光ダイオードが第１配
置領域に配置されることを特徴とする。可視光領域の波
長の中では、青色成分以下の波長の光は屈折率が高い
が、この波長領域の光を放射する第１発光ダイオードは
入射角が最大入射角度に近くなる第１配置領域に配置さ
れない。そのため、屈折率の波長分散によって、最大入
射角度付近の入射角度で入射する光の波長成分に青色成
分以下のものが偏って多くなり、観察部位の周辺部が青
味を帯びてしまうことがなく、観察部位Ｓには同じ色の
光が全体的に照射される。したがって、色ムラが生ずる
ことなく、映し出される映像の色再現性が低下しない。
集光レンズは、例えば、１枚の凸レンズである。

【００７２】例えば、複数の第１発光ダイオードが青色
の光を発光する複数の青色発光ダイオードであり、複数
の第２発光ダイオードが赤色、緑色の光をそれぞれ発光
する複数の赤色発光ダイオードと複数の緑色発光ダイオ
ードからなる。第１発光領域から放射される赤、青、緑
色の光は混色により白色光となり、白色光がランプから
放射される。この場合、第１配置領域には、青、緑色に
比べ、屈折率小さく波長が大きい赤色の光を発光する複
数の赤色発光ダイオードが配置されることが望ましい。

【００７３】色ムラをできるだけ生じさせないようにす
るため、第２配置領域において、複数の赤色、緑色、青
色発光ダイオードが市松状に配置されていることが望ま
しい。

【００７４】この発明における内視鏡用光源ユニット
は、体内へ挿入される可撓性のあるスコープに設けられ
た光を伝達するためのライトガイドの入射端へ光を送る
光源ユニットであり、可視光領域の中で青色成分以下の
波長領域の中にある光を発光する複数の第１発光ダイオ
ードと青色成分以下の波長を除く可視光領域の中にある
波長の光を発光する複数の第２発光ダイオードとによっ
て少なくとも構成され、光ファイバー束の入射端の光軸
に沿って実質的に平行光を放射するランプと、ランプと
光ファイバー束の入射端との間に介在し、ランプから放
射される平行光を集光させ、光ファイバー束の入射端に
入射させる集光レンズとを備える。そして、複数の第１
および第２発光ダイオードが配置されるランプの配置板
が、集光レンズに入射する光の光束断面において周辺領
域を通る光が放射される第１配置領域と、光束断面にお
いて周辺領域以外の中心部領域を通る光が放射される第
２配置領域とに分かれ、複数の第１および第２発光ダイ
オードが第２配置領域に配置され、複数の第２発光ダイ
オードが第１配置領域に配置されることを特徴とする。

【００７５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、被写体像
の色を自由に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態における光源装置のブロック図
である。

【図２】第１の実施形態における各発光ダイオードの電
流の大きさを示した図である。

【図３】第２の実施形態における光源装置のブロック図
である。

【図４】第２の実施形態における各発光ダイオードの電
流の大きさを示した図である。

【図５】第３の実施形態における光源装置およびスコー
プの概略的平面図である。

【図６】第４の実施形態である電子内視鏡装置のブロッ
ク図である。

【図７】第４の実施形態におけるランプから集光レンズ
を介してライトガイドの入射端へ進む光の経路を示した
図である。

【図８】第４の実施形態におけるランプにおける発光ダ
イオードの配置を示した正面図である。

【図９】色の違いによる光の経路を示した図である。

【図１０】第４の実施形態における発光ダイオードの配
置をより詳しく示した正面図である。

【図１１】第４の実施形態におけるランプから放射され
た光の経路をより詳しく示した図である。

【符号の説明】

１０、１０Ａファイバスコープ１２イメージガイド用光ファイバー束１３光源用光ファイバー束（ライトガイド用光ファ
イバー束）２０、２０Ａ、２０Ｂ光源装置２１ＬＥＤランプ２１Ａ複数の赤色発光ダイオード２１Ｂ複数の緑色発光ダイオード２１Ｃ複数の青色発光ダイオード２２ＬＥＤドライバ２３ＬＥＤ制御回路２４システムコントロール回路２５、３５、４５色調整スイッチ（色調整操作手
段）１１０プロセッサ１１６ランプ１１６Ａ配置板１１６Ｒ赤色発光ダイオード１１６Ｂ青色発光ダイオード１１６Ｇ緑色発光ダイオード１１７集光レンズ１１８光源ユニット１２１テレビモニタ（表示装置）１４０ビデオスコープ（スコープ）１４１ＣＣＤ（撮像素子）１４４ライトガイド（光ファイバー束）１４４Ａ入射端ＦＡ第２領域（第２配置領域）ＦＢ第１領域（第１配置領域）ＬＡ周辺領域ＬＢ中心部領域ＬＬ光束断面

フロントページの続き (72)発明者島田雅史東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内 (72)発明者池谷浩平東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内Ｆターム(参考） 2H040 BA09 CA03 CA06 CA10 CA11 CA12 CA23 CA27 CA30 DA21 GA01 GA02 GA05 GA11 4C061 BB01 CC04 GG01 QQ07 RR02 RR05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体の光学像を先端側から接眼部側ま
で伝達するイメージガイド用光ファイバー束と、前記被
写体を照明するための照明光を前記接眼部側から前記先
端側まで伝達するライトガイド用光ファイバー束とを有
するファイバスコープが着脱自在に接続される光源装置
であって、可視光領域の中で赤色成分の波長領域の光を発光する複
数の第１発光ダイオードと、青色成分の波長領域の光を
発光する複数の第２発光ダイオードと、緑色成分の波長
領域の光を発光する複数の第３発光ダイオードとによっ
て構成され、前記ライトガイド用光ファイバー束の入射
端へ光を放射するＬＥＤランプと、前記ＬＥＤランプからの照明光の色を調整するための色
調整操作手段と、前記色調整操作手段に対する操作に従って、前記複数の
第１発光ダイオード、複数の第２発光ダイオード、複数
の第３発光ダイオードの発光をそれぞれ制御して前記照
明光の色を調整する発光制御手段とを備えたことを特徴
とする内視鏡用光源装置。
【請求項２】前記発光制御手段が、前記複数の第１発
光ダイオード、複数の第２発光ダイオード、複数の第３
発光ダイオードの発光強度をそれぞれ変化させることを
特徴とする請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
【請求項３】前記色調整操作手段が、前記複数の第１
発光ダイオード、複数の第２発光ダイオード、複数の第
３発光ダイオードの発光強度をそれぞれ変化させるため
の操作部材であって、前記発光制御手段が、前記色調整操作手段に対する操作
に従って、前記複数の第１発光ダイオード、複数の第２
発光ダイオード、複数の第３発光ダイオードの発光強度
をそれぞれ変化させることを特徴とする請求項２に記載
の内視鏡用光源装置。
【請求項４】前記発光制御手段が、前記複数の第１発
光ダイオード、複数の第２発光ダイオード、複数の第３
発光ダイオードそれぞれの発光および消灯を制御するこ
とを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
【請求項５】前記色調整操作手段が、前記複数の第１
発光ダイオード、複数の第２発光ダイオード、複数の第
３発光ダイオードの発光および消灯させるための操作部
材であって、前記発光制御手段が、前記色調操作手段に
対する操作に従って、前記複数の第１発光ダイオード、
複数の第２発光ダイオード、複数の第３発光ダイオード
の発光および消灯をそれぞれ制御することを特徴とする
請求項４に記載の内視鏡用光源装置。
【請求項６】被写体を照明するための照明光を先端側
まで伝達するライトガイド用光ファイバー束を有するス
コープが着脱自在に接続される光源装置であって、可視光領域の中で赤色成分の波長領域の光を発光する複
数の第１発光ダイオードと、青色成分の波長領域の光を
発光する複数の第２発光ダイオードと、緑色成分の波長
領域の光を発光する複数の第３発光ダイオードとによっ
て構成され、前記ライトガイド用光ファイバー束の入射
端へ光を放射するＬＥＤランプと、前記ＬＥＤランプからの照明光の色を調整するための色
調整操作手段と、前記色調整操作手段に対する操作に従って、前記複数の
第１発光ダイオード、複数の第２発光ダイオード、複数
の第３発光ダイオードの発光をそれぞれ制御して前記照
明光の色を調整する発光制御手段とを備えたことを特徴
とする内視鏡用光源装置。