JP2024031138A - 電子内視鏡用プロセッサ、電子内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子を有する光源を備えた電子内視鏡用プロセッサにおいて、発光素子に対してパルス幅変調による調光を行う場合にＬＥＤを保護する。【解決手段】本発明の一態様は、生体組織の撮像を行うように構成された撮像素子を備える電子内視鏡に用いられる電子内視鏡用プロセッサであって、複数の発光素子から出射する光を合成して生体組織に対する照明光を生成する光源部と、光源部の各発光素子に流す電流を制御する電流制御部と、を備える。電流制御部は、各発光素子に流す電流として、パルス幅変調の制御信号（ＰＷＭ制御信号）に応じたデューティ比であって、第１制御信号、及び、ＰＷＭ制御信号に対してフィルタ処理を施した第２制御信号のうち低い電圧の信号に応じた振幅の出力電流を生成する電流生成部と、各発光素子に流れる電流をフィードバックして電流生成部によって生成される出力電流を安定化させるフィードバック回路部と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、生体組織の撮像を行うように構成された撮像素子を備える電子内視鏡に用いられる電子内視鏡用プロセッサ、及び、電子内視鏡システムに関する。

医療機器分野においては、体腔内の生体組織を照明し、照明された体腔内の生体組織を被写体として撮像することにより、体腔内に潜む病変部の診断を行うのに好適な画像を生成することが可能な内視鏡システムが知られている。従来、照明光として白色光を発するキセノンランプやハロゲンランプ等のランプ光源が使用されていたが、最近では、ランプ光源に代えて、特定の波長帯域の光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ：Light emitting diode）やレーザダイオード（ＬＤ：Laser diode）等の発光素子を有する半導体光源が用いられている。

例えば特許文献１には、光源からの光を被検体に照射する照明光学系、及び被検体を撮像する撮像素子を含む撮像光学系を有する内視鏡と、内視鏡が着脱自在に接続される制御装置とを備える内視鏡システムが記載されている。このシステムでは、光量指示値と光源への制御出力値との関係を表す制御パターンを複数種備え、光源制御部が撮像素子の種別の識別結果に基づいていずれかの制御パターンに切り替え、切り替えた制御パターンに基づいて光源の出射光強度を制御するように構成される。

特開２０１７－６０８６０号公報

ところで、ＬＥＤを駆動するドライバＩＣ（Integrated Circuit）には、パルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）調光回路とアナログ調光回路の両方を搭載し、さらにＬＥＤに流す出力電流を安定化させるためにフィードバック回路を含む場合がある。このようなドライバＩＣは、ＰＷＭ調光方式又はアナログ調光方式のいずれかの制御を選択的に実行するのではなく、両方式の制御が同時に働くように構成される。

このようなＬＥＤ用のドライバＩＣを電子内視鏡システムに使用した場合、電子内視鏡システムで扱うＰＷＭ信号の周波数の高さに起因してＬＥＤが破壊されることがある。例えば、ＰＷＭ調光による照射光の下で、被写体の静止画のぶれが生じないような高いシャッタ速度（例えば１０００分の１秒）で撮像するためには、その高いシャッタ速度の１０～１００倍でＬＥＤをＰＷＭ駆動する（例えば、１０～１００ｋＨｚのＰＷＭ電流をＬＥＤに流す）ことが要求される。しかし、そのような高い周波数のＰＷＭ電流は、フィードバック系の応答遅れによって安定的に制御することができず、出力電流のピークがＬＥＤの定格値を超えてＬＥＤが破壊されることがある。

そこで、本発明は、発光素子を有する光源を備えた電子内視鏡用プロセッサにおいて、発光素子に対してパルス幅変調による調光を行う場合にＬＥＤを保護することを目的とする。

本開示の一態様は、生体組織の撮像を行うように構成された撮像素子を備える電子内視鏡に用いられる電子内視鏡用プロセッサであって、
複数の発光素子から出射する光を合成して前記生体組織に対する照明光を生成する光源部と、
前記光源部の各発光素子に流す電流を制御する電流制御部と、を備える。
前記電流制御部は、
各発光素子に流す電流として、パルス幅変調の制御信号（ＰＷＭ制御信号）に応じたデューティ比であって、第１制御信号、及び、前記ＰＷＭ制御信号に対してフィルタ処理を施した第２制御信号のうち低い電圧の信号に応じた振幅の出力電流を生成する電流生成部と、
各発光素子に流れる電流をフィードバックして前記電流生成部によって生成される出力電流を安定化させるフィードバック回路部と、を備える。

前記第１制御信号の信号レベルの最大値よりも、前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比１００％のときの前記第２制御信号の信号レベルが高くなるように、前記第２制御信号の信号レベルが調整されてもよい。

前記第１制御信号の信号レベルが前記第２制御信号の信号レベルよりも低くなるように、前記第１制御信号の信号レベルに応じて前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比の使用範囲を制限してもよい。

前記電流制御部は、前記フィルタ処理を行う回路として、前記ＰＷＭ制御信号の周波数に応じたカットオフ周波数のローパスフィルタ回路を有してもよい。

本開示の別の態様は、前記電子内視鏡用プロセッサと、
前記電子内視鏡用プロセッサに接続され、前記生体組織の撮像画像を取得する撮像素子を備えた電子内視鏡と、を備える電子内視鏡システムである。

上述の電子内視鏡用プロセッサ及び電子内視鏡システムによれば、発光素子を有する光源を備えた電子内視鏡用プロセッサにおいて、発光素子に対してパルス幅変調による調光を行う場合にＬＥＤを保護することができる。

一実施形態の電子内視鏡システムの構成の一例を示すブロック図である。 光源装置の参照例の構成を示すブロック図である。 図２に示す光源装置の動作を示すタイミングチャートである。 一実施形態の光源装置の構成を示すブロック図である。 図４の光源装置に含まれるフィルタ回路の構成例を示す図である。 図４に示す光源装置の動作を示すタイミングチャートである。 図４に示す光源装置の実際の波形を示すタイミングチャートである。 アナログ調光における制御信号の電圧レベルと、設定可能なＰＷＭ信号のデューティ比との関係の一例を示す図である。

以下、本実施形態の電子内視鏡システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の電子内視鏡システム１の構成の一例を示すブロック図である。図１に示されるように、電子内視鏡システム１は、医療用に特化されたシステムであり、電子スコープ（内視鏡）１００、プロセッサ２００及びモニタ３００を備えている。

プロセッサ２００は、システムコントローラ２１を備えている。システムコントローラ２１は、メモリ２３に記憶された各種プログラムを実行し、電子内視鏡システム１全体を統合的に制御する。また、システムコントローラ２１は、操作パネル２４に接続されている。システムコントローラ２１は、操作パネル２４に入力される術者からの指示に応じて、電子内視鏡システム１の各動作及び各動作のためのパラメータを変更する。システムコントローラ２１は、各部の動作のタイミングを調整するクロックパルスを電子内視鏡システム１内の各回路に出力する。

プロセッサ２００は、光源装置３０を備えている。光源装置３０は、体腔内の生体組織等の被写体を照明するための照明光Ｌを出射する。照明光Ｌは、白色光、擬似白色光、あるいは特殊光を含む。一実施形態によれば、光源装置３０は、白色光あるいは擬似白色光を照明光Ｌとして常時射出するモードと、白色光あるいは擬似白色光と、特殊光が交互に照明光Ｌとして射出するモードの一方を選択し、選択したモードに基づいて、白色光、擬似白色光、あるいは特殊光を射出することが好ましい。白色光は、可視光帯域においてフラットな分光強度分布を有する光であり、擬似白色光は、分光強度分布はフラットではなく、複数の波長帯域の光が混色された光である。特殊光は、可視光帯域の中の青色あるいは緑色等の狭い波長帯域の光である。青色あるいは緑色の波長帯域の光は、生体組織中の特定の部分を強調して観察する時に用いられる。光源装置３０から出射した照明光Ｌは、集光レンズ２５によりＬＣＢ（Light Carrying Bundle）１１の入射端面に集光されてＬＣＢ１１内に入射される。

ＬＣＢ１１内に入射された照明光Ｌは、ＬＣＢ１１内を伝播する。ＬＣＢ１１内を伝播した照明光Ｌは、電子スコープ１００の先端に配置されたＬＣＢ１１の射出端面から射出され、配光レンズ１２を介して被写体に照射される。配光レンズ１２からの照明光Ｌによって照明された被写体からの戻り光は、対物レンズ１３を介して固体撮像素子１４の受光面上で光学像を結ぶ。

固体撮像素子１４は、ベイヤ型画素配置を有する単板式カラーＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサである。固体撮像素子１４は、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）の画像信号を生成して出力する。なお、固体撮像素子１４は、ＣＣＤイメージセンサに限らず、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサやその他の種類の撮像装置に置き換えられてもよい。固体撮像素子１４はまた、補色系フィルタを搭載したものであってもよい。

電子スコープ１００の接続部内には、ドライバ信号処理回路１５が備えられている。ドライバ信号処理回路１５には、固体撮像素子１４から被写体の画像信号が所定のフレーム周期で入力される。フレーム周期は、例えば、１／３０秒である。ドライバ信号処理回路１５は、固体撮像素子１４から入力される画像信号に対してＡ／Ｄ変換を含む所定の処理を施してプロセッサ２００の画像処理部２２に出力する。
画像処理部２２は、後述する所定の画像処理を行ってビデオフォーマット信号を生成し、モニタ３００に出力する。

ドライバ信号処理回路１５は、また、メモリ１６にアクセスして電子スコープ１００の固有情報を読み出す。メモリ１６に記録される電子スコープ１００の固有情報には、例えば、固体撮像素子１４の画素数や感度、動作可能なフレームレート、型番等が含まれる。ドライバ信号処理回路１５は、メモリ１６から読み出された固有情報をシステムコントローラ２１に出力する。この固有情報には、例えば、固体撮像素子１４の画素数や解像度等の素子特有の情報、さらには、光学系に関する画角、焦点距離、被写界深度等の情報も含まれてもよい。

システムコントローラ２１は、電子スコープ１００の固有情報に基づいて各種演算を行い、制御信号を生成する。システムコントローラ２１は、生成された制御信号を用いて、プロセッサ２００に接続されている電子スコープ１００に適した処理がなされるようにプロセッサ２００内の各種回路の動作やタイミングを制御する。

システムコントローラ２１は、ドライバ信号処理回路１５にクロックパルスを供給する。ドライバ信号処理回路１５は、システムコントローラ２１から供給されるクロックパルスに従って、固体撮像素子１４をプロセッサ２００側で処理される映像のフレームレートに同期したタイミングで駆動制御する。

次に、プロセッサ２００に内蔵される光源装置３０について説明する。
一般に光源装置では、白色の照明光を得るために光源として複数のＬＥＤを使用し、その複数のＬＥＤの出射光を合成することが行われている。例えば、光源として青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、及び、赤色ＬＥＤの３個のＬＥＤを使用する場合があり、ＵＶ（Ultra Violet）ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、アンバーＬＥＤ、及び、赤色ＬＥＤの５個のＬＥＤを使用する場合もある。
各ＬＥＤは、アナログ調光とＰＷＭ調光が可能である。アナログ調光とは、ＬＥＤに流す電流の大きさによってＬＥＤの出射光の光強度を制御することである。他方、ＰＷＭ調光とは、ＬＥＤに流す電流をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）波形の電流とし、ＰＷＭのデューティ比によってＬＥＤの出射光の光強度を制御することである。
光源装置３０では、アナログ調光とＰＷＭ調光をそれぞれ独立して実行可能な構成となっている。

以下、本実施形態の光源装置３０の構成について説明する前に、本実施形態の光源装置３０についての理解が容易となるように光源装置の参照例について、図２及び図３を参照して説明する。
図２は、光源装置の参照例を示すブロック図である。図３は、光源装置の参照例の動作を示すタイミングチャートである。なお、上述したように光源装置は複数のＬＥＤを有するが、図２では、単一のＬＥＤ３２に対する光源装置の構成についてのみ示している。
図２を参照すると、光源装置の参照例は、ＬＥＤ３２に流す電流を制御するＬＥＤ制御部３１Ｒを有する。ＬＥＤ制御部３１Ｒは、ＬＥＤドライバ回路３５と、センス抵抗Ｒｓと、ＭＯＳトランジスタＱ１とを有する。

ＬＥＤドライバ回路３５は、システムコントローラから供給される制御信号ＣＴＲＬ１とＰＷＭ信号（ＰＷＭ）を入力し、ＭＯＳトランジスタＱ１を制御するＰＷＭ出力ＰＷＭ＿ＯＵＴと、ＬＥＤ３２に流す出力電流Ｉ＿ＯＵＴとを出力する。ＬＥＤドライバ回路３５は、例えばＦＰＧＡ（Field-Programmable gate Array）で構成されたハードウェアモジュールで構成される。
ＬＥＤドライバ回路３５は、アナログ調光用ドライバ４１、ＰＷＭドライバ４２、及び、電流制御回路４３を備える。
アナログ調光用ドライバ４１は、制御信号ＣＴＲＬ１の電圧レベルに応じて変化する電流を生成して電流制御回路４３に出力する。
ＰＷＭドライバ４２は、ＭＯＳトランジスタＱ１を駆動可能な電圧までＰＷＭ信号を増幅したＰＷＭ出力ＰＷＭ＿ＯＵＴを生成し、生成したＰＷＭ出力ＰＷＭ＿ＯＵＴをＭＯＳトランジスタＱ１のゲートに与えるとともに電流制御回路４３に出力する。

電流制御回路４３は、アナログ調光用ドライバ４１から出力される電流を増幅するとともに、ＰＷＭドライバ４２から供給されるＰＷＭ出力ＰＷＭ＿ＯＵＴのデューティ比に基づいて、出力電流Ｉ＿ＯＵＴを生成する。電流制御回路４３によって生成される出力電流Ｉ＿ＯＵＴは、制御信号ＣＴＲＬ１の電圧レベルとＰＷＭ信号のデューティ比の両方に基づいている。したがって、出力電流Ｉ＿ＯＵＴの波形は、ＰＷＭ信号のデューティ比によって定まるパルス波形であって、かつパルス波形の振幅が制御信号ＣＴＲＬ１の電圧レベルに応じた値となる。
アナログ調光を行う場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比を１００％とし、制御信号ＣＴＲＬ１の電圧レベルを可変にする。すなわち、ＰＷＭ信号のデューティ比が１００％である場合にはＰＷＭ出力ＰＷＭ＿ＯＵＴがＨレベルとなってＭＯＳトランジスタＱ１がＯＮし、ＬＥＤ３２には、制御信号ＣＴＲＬ１の振幅に応じた出力電流Ｉ＿ＯＵＴが流れる。
ＰＷＭ調光を行う場合には、制御信号ＣＴＲＬ１の電圧レベルを一定とし、ＰＷＭ信号のデューティ比を可変とする。その場合、出力電流Ｉ＿ＯＵＴが一定値となり、ＰＷＭ信号のデューティ比と同じデューティ比のＰＷＭ出力ＰＷＭ＿ＯＵＴのレベルに応じてＭＯＳトランジスタＱ１がＯＮ／ＯＦＦすることにより、ＬＥＤ３２には、ＰＷＭ信号のデューティ比に基づく出力電流Ｉ＿ＯＵＴが流れる。

電流制御回路４３はまた、ＬＥＤ３２を流れる電流（出力電流Ｉ＿ＯＵＴ）をセンス抵抗Ｒｓにおける電圧降下により検出して、検出結果に基づいて出力電流Ｉ＿ＯＵＴを安定化させるためのフィードバック制御を行う。このフィードバック制御では、所定時間の平均的な出力電流Ｉ＿ＯＵＴを制御量として目標電流に収束させるように制御が行われる。

図３において（ａ）は、電流制御回路４３におけるフィードバック制御の応答特性に対して十分に低い周波数のＰＷＭ信号をＬＥＤドライバ回路３５に入力したときの出力電流Ｉ＿ＯＵＴ（ＬＥＤ電流）を示すタイミングチャートである。図３において、Ｔ１，Ｔ２，…はそれぞれ１周期に相当し、ＣＴは制御量を決定するときの所定時間である。
図３（ａ）に示すように、比較的低い周波数のＰＷＭ信号をＬＥＤドライバ回路３５に入力したとき、デューティ比が小さい場合であってもパルス幅が所定時間ＣＴより長いため、平均的な出力電流Ｉ＿ＯＵＴを目標電流に概ね一致させることが可能である。すなわち、周期Ｔ１，Ｔ２，…における所定時間ＣＴの平均的な出力電流Ｉ＿ＯＵＴの振幅レベルＡ１，Ａ２，…が概ね目標電流に近く、出力電流Ｉ＿ＯＵＴを適時に目標電流に収束させることができる。なお、出力電流Ｉ＿ＯＵＴのパルスの立ち上がり直後には瞬間的にオーバーシュートするが、パルス幅が比較的長いため、パルス幅の中で目標電流に収束させることが可能である。

図３において（ｂ）は、電流制御回路４３におけるフィードバック制御の応答特性に対して高い周波数のＰＷＭ信号をＬＥＤドライバ回路３５に入力したときの出力電流Ｉ＿ＯＵＴ（ＬＥＤ電流）を示すタイミングチャートである。
図３（ｂ）に示すように、周波数が高く、かつデューティ比が小さいＰＷＭ信号をＬＥＤドライバ回路３５に入力した場合には、目標電流を設定するときの所定時間ＣＴよりもパルス幅が短いため、制御量として設定される平均的な出力電流Ｉ＿ＯＵＴは、パルスの振幅が反映されたものにならず、パルスの振幅よりも低い値となる。図３（ｂ）では、周期Ｔ１～Ｔ６において制御量として設定される平均的な出力電流Ｉ＿ＯＵＴをそれぞれＡ１～Ａ６としている。

図３（ｂ）の周期Ｔ１において出力電流Ｉ＿ＯＵＴのパルスの振幅は概ね目標電流と一致しているにも関わらず、所定時間ＣＴ内の平均的な出力電流Ｉ＿ＯＵＴ（制御量）が低いため、ＬＥＤドライバ回路３５は、周期Ｔ２では制御量を目標電流に近付けるべくパルスの振幅が大きくなるように出力電流Ｉ＿ＯＵＴを生成する。同様にして、周期Ｔ３～Ｔ５においてパルスの振幅が漸増していく出力電流Ｉ＿ＯＵＴが生成される。周期Ｔ５において所定時間ＣＴ内の平均的な出力電流Ｉ＿ＯＵＴが目標電流と概ね一致するが、この時点では出力電流Ｉ＿ＯＵＴのパルスの振幅がＬＥＤの定格電流を超え、ＬＥＤ３２が破壊される虞がある。
また、周波数が高く、かつデューティ比が小さいＰＷＭ信号をＬＥＤドライバ回路３５に入力した場合には、出力電流Ｉ＿ＯＵＴのパルスの立ち上がり直後のオーバーシュートが短いパルス幅の中で収束できないという問題もある。

次に、本実施形態の光源装置３０の構成について、図４を参照して説明する。
図４は、一実施形態の光源装置３０の構成を示すブロック図である。図２と図４を比較してわかるように、光源装置３０のＬＥＤ制御部３１は、光源装置の参照例と比較して、フィルタ回路３７が追加された点で異なる。
フィルタ回路３７は、ＰＷＭ信号を入力し、アナログ調光用ドライバ４１Ａに対して制御信号ＣＴＲＬ２を出力する。アナログ調光用ドライバ４１Ａは、制御信号ＣＴＲＬ１，ＣＴＲＬ２のうち低い方の電圧の信号によって電流を生成して電流制御回路４３に出力する。すなわち、ＬＥＤ制御部３１では、制御信号ＣＴＲＬ１，ＣＴＲＬ２のうち電圧が低い方の制御信号に基づいてアナログ調光が行われる。

フィルタ回路３７の一例を図５に示す。
図５に示す例では、フィルタ回路３７は、積分回路３７１と分圧部３７２を含む。積分回路３７１は、抵抗Ｒ１，Ｒ２及びキャパシタＣ１，Ｃ２からなり、ＰＷＭ制御信号の周波数に応じたカットオフ周波数（例えば、２～３ｋＨｚ）のローパスフィルタ回路を構成する。分圧部３７２は、積分回路３７１の出力電圧を分圧するための抵抗Ｒ３，Ｒ４を有し、制御信号ＣＴＲＬ２のＤＣレベルを調整するための分圧回路を構成する。
図５に示す具体的な回路は一例に過ぎず、当業者であれば必要となるカットオフ周波数のローパスフィルタを適宜設定できる。

ＬＥＤ制御部３１において、フィルタ回路３７及びアナログ調光用ドライバ４１Ａは、周波数が高く、かつデューティ比が小さいＰＷＭ信号をＬＥＤドライバ回路３５に入力したときに出力電流Ｉ＿ＯＵＴのパルスの振幅がＬＥＤ３２の定格電流を超えることがないようにするＬＥＤ保護機能を提供する。このＬＥＤ保護機能について、図６のタイミングチャートを参照して以下で説明する。

図６のタイミングチャートにおいて、（ａ）は制御信号ＣＴＲＬ１、（ｂ）はＰＷＭ信号、（ｃ）は制御信号ＣＴＲＬ２、（ｄ）は出力電流Ｉ＿ＯＵＴをそれぞれ示す。
図６において、フィルタ回路３７に設定されたカットオフ周波数よりも周波数が高く、かつデューティ比が小さいＰＷＭ信号がＬＥＤドライバ回路３５に入力された場合、フィルタ回路３７は、図６（ｃ）に示すように、ＰＷＭ信号の高い周波数成分を減衰させてＤＣに近い周波数成分の制御信号ＣＴＲＬ２をアナログ調光用ドライバ４１Ａに出力する。
ＤＣに近い周波数成分の制御信号ＣＴＲＬ２の電圧レベルは、制御信号ＣＴＲＬ１よりも低くなる。すると、アナログ調光用ドライバ４１Ａは、制御信号ＣＴＲＬ１，ＣＴＲＬ２のうち低い方の電圧の信号によって電流を生成して電流制御回路４３に出力するため、制御信号ＣＴＲＬ２に基づいてアナログ調光が行われる。その結果、図６（ｄ）に示すように、電流制御回路４３によって生成される出力電流Ｉ＿ＯＵＴのパルスの振幅が低く抑えられ、ＬＥＤ３２の定格電流を超えることはなくＬＥＤ３２が保護される。なお、このときの出力電流Ｉ＿ＯＵＴのパルスの振幅は目標電流に達しておらず調光ができないが、ＬＥＤ３２を意図しない過電流から保護できる。

図７は、図４に示す光源装置３０の実際の波形を示すタイミングチャートである。
図７において（ａ）は制御信号ＣＴＲＬ１，ＣＴＲＬ２の波形であり、（ｂ）は出力電流Ｉ＿ＯＵＴの波形である。
図７では、時刻ｔ１以前には制御信号ＣＴＲＬ１のみによるアナログ調光（つまり、ＰＷＭ信号のデューティ比は１００％）を行い、時刻ｔ１以降に、周波数が高く、かつデューティ比が小さいＰＷＭ信号がＬＥＤドライバ回路３５に入力された場合を想定する。その場合、時刻ｔ１以降では、制御信号ＣＴＲＬ２は、ＰＷＭ信号の高周波成分を減衰させ、制御信号ＣＴＲＬ１よりも低電圧で、かつ低周波数成分の信号となる。すると、時刻ｔ１以降においてアナログ調光用ドライバ４１Ａは、制御信号ＣＴＲＬ２に基づいてアナログ調光が行われる。その結果、図７（ｂ）に示すように、出力電流Ｉ＿ＯＵＴのパルス振幅は、制御信号ＣＴＲＬ２と同様に漸減していき、ＬＥＤ３２が保護される。

以上説明したように、本実施形態の電子内視鏡システム１によれば、光源装置３０の各ＬＥＤに対してアナログ調光及びＰＷＭ調光の両方を同時に実行可能に構成されるＬＥＤ制御部３１（電流制御部の一例）を備える。ＬＥＤ制御部３１では、アナログ調光を行うための制御信号ＣＴＲＬ１（第１制御信号の一例）と、ＰＷＭ信号と、当該ＰＷＭ信号に対してフィルタ処理を施した制御信号ＣＴＲＬ２（第２制御信号の一例）とを入力する。ＬＥＤ制御部３１は、制御信号ＣＴＲＬ１１，ＣＴＲＬ２のうち低い電圧の信号に応じた振幅の出力電流を生成する。この出力電流のデューティ比は上記ＰＷＭ信号のデューティ比によって決定される。ＬＥＤ制御部３１（フィードバック回路部の一例）はまた、各ＬＥＤに流れる電流をフィードバックして出力電流を安定化させるフィードバック制御を行う。
以上のような構成において、周波数が高く、かつデューティ比が小さいＰＷＭ信号が入力された場合、制御信号ＣＴＲＬ２は、ＰＷＭ信号の高い周波数成分を減衰させてＤＣに近い周波数成分の信号となり、その電圧レベルは、制御信号ＣＴＲＬ１よりも低くなる。そのため、低い方の制御信号ＣＴＲＬ２に基づいてアナログ調光が行われる。したがって、フィードバック制御が、所定時間の平均的な出力電流Ｉ＿ＯＵＴを制御量として目標電流に収束させるように行われる場合であっても、出力電流Ｉ＿ＯＵＴがＬＥＤの定格電流を超えることはなくＬＥＤが保護される。

本実施形態の光源装置３０において上述した保護機能は、周波数が極めて高く、かつデューティ比が小さいＰＷＭ信号が入力された場合にＬＥＤ３２を保護することであるが、そのような通常でないＰＷＭ信号が入力されない場合には、制御信号ＣＴＲＬ１にしたがってアナログ調光を行えるようにすることが好ましい。この観点から、図７に示すように、時刻ｔ１以前（つまり、保護機能が働く前）では、制御信号ＣＴＲＬ２は制御信号ＣＴＲＬ１よりも高くするのがよい。すなわち、アナログ調光を行っている場合には、制御信号ＣＴＲＬ２による影響を受けないように、制御信号ＣＴＲＬ２の電圧を制御信号ＣＴＲＬ１よりも高くすることが好ましい。限定しないが、例えば、制御信号ＣＴＲＬ２の電圧を、制御信号ＣＴＲＬ１よりも１０～２０％程度高くする。この制御信号ＣＴＲＬ２の電圧の値の調整は、図５のフィルタ回路３７の例では、分圧部３７２によって行われる。
要するに、一実施形態では、制御信号ＣＴＲＬ１の信号レベルの最大値よりも、ＰＷＭ信号のデューティ比１００％のときの制御信号ＣＴＲＬ２の信号レベルが高くなるように、制御信号ＣＴＲＬ２の信号レベルが調整される。

上述したように、保護機能が働くときには出力電流Ｉ＿ＯＵＴを目標電流に制御できず、制御信号ＣＴＲＬ１の調光ができなくなる。したがって、意図した調光動作を継続させたい場合には、制御信号ＣＴＲＬ１の電圧レベルが高い状態でＰＷＭ調光を行わないようにする必要がある。すなわち、ＬＥＤ３２の出射光の光強度を低下させる場合には、先ず、制御信号ＣＴＲＬ１の電圧レベルを低下させて調光を行い、制御信号ＣＴＲＬ１の電圧が十分に低下したときにのみＰＷＭ信号のデューティ比を調整するようにすることが好ましい。

図８に、アナログ調光における制御信号ＣＴＲＬ１の電圧レベル（ＣＴＲＬ１レベル）と、設定可能なＰＷＭ信号のデューティ比と、の関係の一例を示している。
なお、ここでは一例として、ＣＴＲＬ１レベルが最大値（１００％）のときに、デューティ比１００％の制御信号ＣＴＲＬ２の電圧が制御信号ＣＴＲＬ１より１０％高い場合が想定されている。この場合、ＰＷＭ信号のデューティ比が約９０％～１００％の範囲内であれば、ＣＴＲＬ２＞ＣＴＲＬ１となるため、制御信号ＣＴＲＬ１によるアナログ調光が可能である。制御信号ＣＴＲＬ１の電圧レベルが低い場合には、ＣＴＲＬ２＞ＣＴＲＬ１の関係を維持して制御信号ＣＴＲＬ１によるアナログ調光が可能とするためのＰＷＭ信号のデューティ比が緩和される。例えば、制御信号ＣＴＲＬ１の電圧レベルが約５５％である場合には、ＣＴＲＬ２＞ＣＴＲＬ１の関係を維持するために５０％～１００％の範囲内でデューティ比を可変とする（「実使用領域」とする）ことができる。
図８では、「実使用領域」とは、制御信号ＣＴＲＬ１によるアナログ調光が可能となる領域として定義される。ＣＴＲＬ２＜ＣＴＲＬ１となる場合には、制御信号ＣＴＲＬ１によるアナログ調光ができないため「非調光領域」としている。
したがって、一実施形態では、制御信号ＣＴＲＬ１の信号レベルが制御信号ＣＴＲＬ２の信号レベルよりも低くなるように、制御信号ＣＴＲＬ１の信号レベルに応じてＰＷＭ信号のデューティ比の使用範囲が制限される。それによって、ＰＷＭ信号のデューティ比によって制御信号ＣＴＲＬ１によるアナログ調光ができなくなることが防止される。

以上、本発明の電子内視鏡用プロセッサ及び電子内視鏡システムについて詳細に説明したが、本発明の電子内視鏡用プロセッサ及び電子内視鏡システムは上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１…電子内視鏡システム
１１…ＬＣＢ
１２…配光レンズ
１３…対物レンズ
１４…固体撮像素子
１５…ドライバ信号処理回路
１６…メモリ
２１…システムコントローラ
２２…画像処理部
２３…メモリ
２４…操作パネル
３０…光源装置
３１，３１Ｒ…ＬＥＤ制御部
３２…ＬＥＤ
３５…ＬＥＤドライバ回路
３７…フィルタ回路
３７１…積分回路
３７２…分圧部
４１…アナログ調光用ドライバ
４２…ＰＷＭドライバ
４３…電流制御回路
Ｑ１…ＭＯＳトランジスタ
１００…電子スコープ
２００…プロセッサ
３００…モニタ

Claims (5)

1. 生体組織の撮像を行うように構成された撮像素子を備える電子内視鏡に用いられる電子内視鏡用プロセッサであって、
   複数の発光素子から出射する光を合成して前記生体組織に対する照明光を生成する光源部と、
   前記光源部の各発光素子に流す電流を制御する電流制御部と、を備え、
   前記電流制御部は、
   各発光素子に流す電流として、パルス幅変調の制御信号（ＰＷＭ制御信号）に応じたデューティ比であって、第１制御信号、及び、前記ＰＷＭ制御信号に対してフィルタ処理を施した第２制御信号のうち低い電圧の信号に応じた振幅の出力電流を生成する電流生成部と、
   各発光素子に流れる電流をフィードバックして前記電流生成部によって生成される出力電流を安定化させるフィードバック回路部と、を備える、
   電子内視鏡用プロセッサ。
2. 前記第１制御信号の信号レベルの最大値よりも、前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比１００％のときの前記第２制御信号の信号レベルが高くなるように、前記第２制御信号の信号レベルが調整されている、
   請求項１に記載された電子内視鏡用プロセッサ。
3. 前記第１制御信号の信号レベルが前記第２制御信号の信号レベルよりも低くなるように、前記第１制御信号の信号レベルに応じて前記ＰＷＭ制御信号のデューティ比の使用範囲を制限する、
   請求項２に記載された電子内視鏡用プロセッサ。
4. 前記電流制御部は、前記フィルタ処理を行う回路として、前記ＰＷＭ制御信号の周波数に応じたカットオフ周波数のローパスフィルタ回路を有する、
   請求項１に記載された電子内視鏡用プロセッサ。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の電子内視鏡用プロセッサと、
   前記電子内視鏡用プロセッサに接続され、前記生体組織の撮像画像を取得する撮像素子を備えた電子内視鏡と、
   を備える電子内視鏡システム。

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