JP4772357B2 - 光源装置及び撮像装置 - Google Patents

光源装置及び撮像装置

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Description

本発明は、複数の発光部を選択的に駆動制御する光源装置及びこのような光源装置を用いた撮像装置に関する。
例えば医療用内視鏡において、被写体を照明するための光源装置としてキセノンランプとＲＧＢ回転フィルタとを組み合わせたものが従来から知られている。しかし、このような構成は高価であることや光源装置自体の構造が複雑になるなどの問題があった。
そこで、光源装置としてキセノンランプやＲＧＢ回転フィルタを使用するのではなく、Ｒ，Ｇ，Ｂの発光素子を用い、撮像素子の露光期間に同期させて当該発光素子を順次定格でパルス点灯することにより、上記の問題を解決した光源装置が提案されている。このような光源装置の一例として、特開平１１−２２５９５３号公報がある。
特開平１１−２２５９５３号公報
しかしながら、特開平１１−２２５９５３号公報に代表される従来技術では、Ｒ，Ｇ，Ｂの発光素子を独立して制御することについての考慮は無く、したがって被写体に最も適した色合いで被写体を観察することができなかった。
また、従来技術では、撮像素子の露光期間のタイミングに同期して発光素子を定格でパルス点灯していたため、十分な明るさの被写体画像を得ることができなかった。
本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、被写体に最も適した色合いで被写体を観察することができる光源装置及び撮像装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、十分な明るさの被写体画像を得ることができる光源装置及び撮像装置を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様は、光源装置であって、被写体に照射する照明光を発生する第１の発光部と、前記第１の発光部から発生される照明光とは異なる波長の照明光を発生する第２の発光部と、被写体を撮像する撮像タイミングに同期して、前記第１の発光部と前記第２の発光部の発光強度と発光期間とを含む出力積分値を独立して制御する出力積分値制御手段と、を具備し、前記出力積分値制御手段は、前記第１及び第２の発光部の発光期間を、露光期間と遮光期間とを有して被写体を撮像する撮像素子の前記露光期間にそれぞれ同期させ、前記第１及び第２の発光部のうち少なくとも一方の発光部を、前記露光期間内において定格を基準として当該定格の実数倍の発光強度で発光させるものであって、前記撮像素子からの撮像信号に基づいて生成された調光用信号と基準レベルとを比較する比較器と、該比較結果に基づいて前記第１及び第２の発光部の出力積分値を制御する出力積分値制御回路と、該出力積分値制御回路の出力信号が供給される発光部を前記第１及び第２の発光部から選択する発光部選択手段と、を具備し、前記比較器での比較において、前記基準レベルが前記調光用信号よりも大きいものであった場合に、前記発光期間と前記撮像素子の露光期間とを比較し、このときの比較結果に基づいて前記第１及び第２の発光部の発光強度と発光期間のうち少なくともいずれか一方を制御する。
また、本発明の第２の態様は、第１の態様において、前記出力積分値制御手段は、前記比較器での比較において、前記基準レベルが前記調光用信号よりも小さいものであった場合に、前記第１及び第２の発光部の発光強度と、前記定格の実数倍の値とを比較し、このときの比較結果に基づいて前記第１及び第２の発光部の発光強度または発光期間を制御する。
また、本発明の第３の態様は、第１または第２の態様において、前記第１及び第２の発光部は、Ｒ，Ｇ，Ｂに関する２つのＬＥＤである。
また、本発明の第４の態様は、撮像装置であって、被写体に照射する照明光を発生する第１の発光部と、前記第１の発光部から発生される照明光とは異なる波長の照明光を発生する第２の発光部と、露光期間と遮光期間とを有して被写体を撮像する撮像素子と、前記撮像素子を駆動する駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、前記駆動信号発生手段で発生された駆動信号に同期して前記第１の発光部と前記第２の発光部の発光強度と発光期間とを含む出力積分値を独立して制御する出力積分値制御手段と、を具備し、前記出力積分値制御手段は、前記第１及び第２の発光部の発光期間を、前記撮像素子の前記露光期間にそれぞれ同期させ、前記第１及び第２の発光部のうち少なくとも一方の発光部を、前記露光期間内において定格を基準として当該定格の実数倍の発光強度で発光させるものであって、前記撮像素子からの撮像信号に基づいて生成された調光用信号と基準レベルとを比較する比較器と、該比較結果に基づいて前記第１及び第２の発光部の出力積分値を制御する出力積分値制御回路と、該出力積分値制御回路の出力信号が供給される発光部を前記第１及び第２の発光部から選択する発光部選択手段と、を具備し、前記比較器での比較において、前記基準レベルが前記調光用信号よりも大きいものであった場合に、前記発光期間と前記撮像素子の露光期間とを比較し、このときの比較結果に基づいて前記第１及び第２の発光部の発光強度と発光期間のうち少なくともいずれか一方を制御する。
また、本発明の第５の態様は、第４の態様において、前記出力積分値制御手段は、前記比較器での比較において、前記基準レベルが前記調光用信号よりも小さいものであった場合に、前記第１及び第２の発光部の発光強度と、前記定格の実数倍の値とを比較し、このときの比較結果に基づいて前記第１及び第２の発光部の発光強度または発光期間を制御する。
また、本発明の第６の態様は、第４または第５の態様において、前記第１及び第２の発光部は、Ｒ，Ｇ，Ｂに関する２つのＬＥＤである。
また、本発明の第７の態様は、第６の態様において、前記出力積分値制御手段は、前記撮像素子からの撮像信号に基づいて生成された調光用信号と基準レベルとを比較する比較器と、該比較結果に基づいて前記第１及び第２の発光部の出力積分値を制御する出力積分値制御回路と、該出力積分値制御回路の出力信号が供給される発光部を前記第１及び第２の発光部から選択する発光部選択手段と、を具備する。
また、本発明の第８の態様は、第６の態様において、前記出力積分値制御手段は、前記比較器での比較において、前記基準レベルが前記調光用信号よりも大きいものであった場合に、前記発光期間と前記撮像素子の露光期間とを比較し、このときの比較結果に基づいて前記第１及び第２の発光部の発光強度と発光期間のうち少なくともいずれか一方を制御する。
また、本発明の第９の態様は、第６または第８の態様において、前記出力積分値制御手段は、前記比較器での比較において、前記基準レベルが前記調光用信号よりも小さいものであった場合に、前記第１及び第２の発光部の発光強度と、前記定格の実数倍の値とを比較し、このときの比較結果に基づいて前記第１及び第２の発光部の発光強度または発光期間を制御する。
また、本発明の第１０の態様は、請求項６〜９のいずれか１つにおいて、前記第１及び第２の発光部は、Ｒ，Ｇ，Ｂに関する２つのＬＥＤである。
本発明によれば、被写体に最も適した色合いで被写体を観察することができる。
また、本発明によれば、十分な明るさの被写体画像を得ることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る面順次内視鏡装置１の構成を示す図であり、照明手段としての発光ダイオード１０を備えた電子内視鏡２と、発光ダイオード１０の駆動を制御する発光ダイオード駆動制御部３と、電子内視鏡２で取得した画像信号に対して信号処理を行う信号処理装置としてのビデオプロセッサ４と、該ビデオプロセッサ４により処理された画像信号を表示するカラーモニタ５とを備える。電子内視鏡２、発光ダイオード駆動制御部３、ビデオプロセッサ４、カラーモニタ５はそれぞれ信号線等により接続されている。また、図１では、発光ダイオード１０を１つしか示していないが、実際はＲ（Red），Ｇ（Green），Ｂ（Blue）ごとに３つ配置されている。この詳細については後述する。
上記した構成において、発光ダイオード１０を発光させて被写体（図示せず）を照明すると、照明された被写体の光学像は、電子内視鏡２内の対物光学系１２により、その焦点面に配置されたＣＣＤ１１上に結像される。前記光学像は、ＣＣＤ１１により光電変換され、信号電荷として蓄積される。
ビデオプロセッサ４内のＣＣＤドライバ８１から当該ＣＣＤ１１にＣＣＤドライブ信号が印加されると、ＣＣＤ１１に蓄積された信号電荷が転送されて撮像信号出力として外部に出力される。
ＣＣＤ１１の出力信号は、ビデオプロセッサ４内のプリアンプ８３により増幅された後、Ａ／Ｄコンバータ８４でデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換されたＲ，Ｇ，Ｂ撮像信号は、面順次照明に同期してセレクタ８５を切り換えることによりそれぞれＲ，Ｇ，Ｂメモリ８６Ｒ，８６Ｇ，８６Ｂに格納される。
Ｒ，Ｇ，Ｂメモリ８６Ｒ，８６Ｇ，８６Ｂに格納された撮像信号は同時に読み出され、それぞれＤ／Ａコンバータ８７Ｒ，８７Ｇ，８７Ｂでアナログ信号に変換されてＲ，Ｇ，Ｂ信号となる。このＲ，Ｇ，Ｂ信号は、バッファ８８Ｒ，８８Ｇ，８８Ｂを介して図示しない同期信号と共にカラーモニタ５に出力され、その表示面に被写体像がカラー表示される。
また、Ｄ／Ａコンバータ８７Ｒ、８７Ｇ、８７Ｂを経て出力されるＲ、Ｇ、Ｂ信号は調光用信号生成回路８９に入力され、たとえば１フィールド期間積分した調光用信号が生成される。この調光用信号は発光ダイオード駆動制御部３の点灯・調光制御回路７１に入力される。
点灯・調光制御装置７１には、観察に適した明るさに対応する基準レベルを発生する基準レベル発生回路７２から基準電圧Ｅｒが印加される。なお、この基準レベルを可変とすることもできる。点灯・調光制御装置７１は、この基準電圧Ｅｒと入力された調光用信号とを比較して差信号を生成し、この差信号が０になる点灯・調光用信号を発光ダイオードドライバ７３に出力することで発光ダイオード１０の発光強度や発光期間を可変させる。
図２は、発光ダイオード１０の点灯、ＣＣＤ１１の駆動、撮像信号の格納の各動作のタイミング関係を示すタイムチャートである。タイミングコントローラ８２は、図示せぬ同期信号発生回路で発生される垂直同期信号（ＶＤ）により駆動される。ＣＣＤドライバ８１及び点灯・調光制御回路７１は、タイミングコントローラ８２からの出力信号により動作するタイミングが決められる。
すなわち、点灯・調光制御装置７１は、タイミングコントローラ８２からの出力信号に同期して、発光ダイオードドライバ７３に発光ダイオードドライブ信号を出力する。発光ダイオードドライバ７３は、この発光ダイオードドライブ信号に同期して発光ダイオード１０をＲ，Ｇ，Ｂの順に発光させる。発光ダイオード１０の発光・調光制御は基準レベル発生回路７２で発生される基準電圧に基づいて行われるが、この詳細については後述する。
ＣＣＤドライバ８１は、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光期間の後に、タイミングコントローラ８２からの出力信号に同期して、ＣＣＤドライブ信号をＣＣＤ１１に対して出力する。これによってＣＣＤ１１が駆動されて撮像動作が行われる。この撮像動作により取得された撮像信号は、セレクタ８５の切り換え動作にしたがって、それぞれＲ，Ｇ，Ｂメモリ８６Ｒ，８６Ｇ，８６Ｂに格納される。上記したＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの発光ダイオード１０の発光、ＣＣＤ１１の駆動、撮像信号の格納の動作は２つの画面の区切りを示す１ＶＤ期間内に行われる。
図３は、本発明の第１実施形態に係る、発光ダイオード駆動制御部３及びその周辺の構成を示している。図３では、発光ダイオード１０として、Ｒ，Ｇ，Ｂごとに３つの発光ダイオード１０−１，１０−２，１０−３が配置され、各発光ダイオード１０−１，１０−２，１０−３を駆動するために、発光ダイオードドライバ７３−１，７３−２，７３−３が配置され、点灯・調光制御回路７１に接続されている。
図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図３に示す点灯・調光制御回路７１の具体的構成を示している。図４（Ａ）は発光ダイオード１０−１，１０−２，１０−３の出力積分値をそれぞれ独立して制御するための第１の具体的構成を示しており、タイミングコントローラ８２からの比較タイミング信号に基づいて、調光用信号生成回路８９からの調光用信号と、基準レベル発生回路７２からの基準電圧とを比較する比較器７１−１と、このときの比較結果にしたがって発光ダイオード１０の出力積分値（例えば露光期間中の総光量）を制御する出力積分値制御回路７１−２と、タイミングコントローラ８２からのＲ、Ｇ、Ｂ切り換え信号に基づいて、駆動すべき発光ダイオードドライバを切り換えるＲＧＢ切換え回路７１−３とを備える。
図４（Ｂ）は第２の具体的構成を示しており、第１の具体的構成における出力積分値制御回路７１−２の一例として、発光ダイオード１０の発光強度を制御する発光強度制御回路７１−４を配置した点を除いて第１の具体的構成と同様である。
図４（Ｃ）は第３の具体的構成を示しており、第１の具体的構成における出力積分値制御回路７１−２の一例として、発光ダイオード１０の発光期間を制御する発光期間制御回路７１−５を配置した点を除いて第１の具体的構成と同様である。
図５（Ａ）〜図５（Ｃ）は第４の具体的構成として、発光ダイオード１０の発光強度と発光期間とを同時に制御するための構成例を示しており、図５（Ａ）は、出力積分値制御回路７１−２の一例として、比較器７１−１とＲＧＢ切換え回路７１−３との間に、発光強度制御回路７１−４と発光期間制御回路７１−５とが並列に配置されている。図５（Ｂ）は、比較器７１−１とＲＧＢ切換え回路７１−３との間に、発光強度制御回路７１−４と発光期間制御回路７１−５とがこの順番で直列に配置されている。図５（Ｃ）は、比較器７１−１とＲＧＢ切換え回路７１−３との間に、発光期間制御回路７１−５と発光強度制御回路７１−４とがこの順番で直列に配置されている。
図６は、本発明の第２実施形態に係る、発光ダイオード駆動制御部３及びその周辺の構成を示している。ここでは、ＲＧＢ切換え回路７１−３を点灯・調光制御回路７１の外部に配置したことを特徴とする。ＲＧＢ切換え回路７１−３は、タイミングコントローラ８２からのＲ、Ｇ、Ｂ切り換え信号に基づいて、駆動すべき発光ダイオードドライバを切り換える。このような構成によっても発光ダイオード１０−１，１０−２，１０−３の出力積分値をそれぞれ独立して制御することができる。
図７は、本発明の第２実施形態の変形例としての、発光ダイオード駆動制御部３及びその周辺の構成を示している。ここでは、発光ダイオードドライバ７３を間に介在させてＲＧＢ切換え回路７１−３を点灯・調光制御回路７１の外部に配置したことを特徴とする。ＲＧＢ切換え回路７１−３は、タイミングコントローラ８２からのＲ、Ｇ、Ｂ切り換え信号に基づいて、駆動すべき発光ダイオードを切り換える。この構成では発光ダイオードドライバ７３はＲ，Ｇ，Ｂ毎に配置する必要はなく１つで良い。
図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、図６及び図７に示す点灯・調光制御回路７１の具体的構成を示している。図８（Ａ）は第１の具体的構成を示しており、タイミングコントローラ８２からの比較タイミング信号に基づいて、調光用信号生成回路８９からの調光用信号と、基準レベル発生回路７２からの基準電圧とを比較する比較器７１−１と、このときの比較結果にしたがって発光ダイオード１０の出力積分値を制御する出力積分値制御回路７１−２とを備える。
図８（Ｂ）は第２の具体的構成を示しており、第１の具体的構成における出力積分値制御回路７１−２の一例として、発光ダイオード１０の発光強度を制御する発光強度制御回路７１−４を配置した点を除いて第１の具体的構成と同様である。
図８（Ｃ）は第３の具体的構成を示しており、第１の具体的構成における出力積分値制御回路７１−２の一例として、発光ダイオード１０の発光期間を制御する発光期間制御回路７１−５を配置した点を除いて第１の具体的構成と同様である。
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は第４の具体的構成として、発光ダイオード１０の発光強度と発光期間とを同時に制御するための構成例を示しており、図９（Ａ）は、比較器７１−１とＲＧＢ切換え回路７１−３との間に、発光強度制御回路７１−４と発光期間制御回路７１−５とが並列に配置されている。図９（Ｂ）は、比較器７１−１とＲＧＢ切換え回路７１−３との間に、発光強度制御回路７１−４と発光期間制御回路７１−５とがこの順番で直列に配置されている。図９（Ｃ）は、比較器７１−１とＲＧＢ切換え回路７１−３との間に、発光期間制御回路７１−５と発光強度制御回路７１−４とがこの順番で直列に配置されている。
次に、本実施形態に係る発光ダイオードの点灯・調光制御の詳細を説明する。ある種のＣＣＤには、光を照射して光電変換により電荷を発生させて蓄積する期間である露光期間と、蓄積した電荷を読み出すにあたって光が入り込まないように遮光する遮光期間とを備えたものがある。
本実施形態では、上記したこれら２つの期間のうち、露光期間では発光ダイオードを点灯させるが、遮光期間では発光ダイオードを消灯させ、露光期間では、発光ダイオードを定格のみならず定格以上で点灯させることを特徴とする。
図１０は、発光ダイオード１０−１〜１０−３を定格あるいは定格以上で順次点灯させたときのようすを示している。（Ａ）は垂直同期信号（ＶＤ）であり、（Ｂ）は発光ダイオード１０−１〜１０−３をＣＣＤ１１の露光期間のタイミングに同期してＲ，Ｇ，Ｂごとに順次、定格駆動した場合を示し、 （Ｃ）は発光ダイオード１０−１〜１０−３をＣＣＤ１１の露光期間のタイミングに同期して定格のＭ倍（Ｍ：正の実数とする）で駆動した場合を示している。
発光ダイオード１０−１〜１０−３は露光期間のみに発光されるので、図１０の例では、点灯時間はＲ、Ｇ、Ｂそれぞれ１周期（１Ｔ）の１／６となる。したがって、露光期間のみの発光をさせた場合の消費電力は、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれについて発光ダイオードを定格で常時点灯させたときの消費電力の１／６となる。これにより、露光期間のみの発光を行うならば、定格の６倍の大きさで発光させたとしてもそのときの消費電力は定格で常時点灯させた時とほぼ等しくなる。このようにして、定格駆動時と比較して約６倍明るい内視鏡画像を得ることができる。
以下に、発光ダイオード１０の出力積分値を制御する手順を説明する。その制御方法は、Ｒ，Ｇ，Ｂ用の各発光ダイオード１０−１〜１０−３について同様な手順で行なうことができるのでここではＲ用発光ダイオード１０−１のみについて説明する。
図１１は、Ｒ用発光ダイオード１０−１の発光強度を制御する手順を説明するための図である。
まず、基準電圧Ｅｒを設定し（ステップＳ０）、比較器７１−１で、設定した基準電圧Ｅｒと調光用信号生成回路８９からの調光用信号とを比較し、基準電圧Ｅｒが調光用信号と等しいか否かを判断する（ステップＳ１）。判断結果がＹＥＳの場合には、定格の倍数を表すＭ（Ｍ：正の実数）の値を変更することなしに現在のＲ用発光ダイオード１０−１の発光強度を維持する（ステップＳ２）。また、ステップＳ１の判断がＮＯの場合には基準電圧Ｅｒが調光用信号よりも大きいか否かを判断し（ステップＳ３）、ＹＥＳの場合には、Ｍの値を現在の値よりも大きくすることでＬＥＤ発光強度を上げ（ステップＳ４）、その後、ステップＳ１に戻る。また、ステップＳ３の判断がＮＯの場合にはＭの値を現在の値よりも小さくすることでＬＥＤ発光強度を下げ（ステップＳ５）、その後、ステップＳ１に戻る。
上記の方法によれば、基準電圧Ｅｒと調光用信号とが常に等しくなるように発光ダイオード１０の発光強度を制御することができるので、常に観察に適した内視鏡画像を得ることができる。
次に、図１２を参照してＲ用発光ダイオード１０−１の発光期間を制御する手順を説明する。このような制御はたとえば図４（Ｃ）に示す構成により実現することができる。
まず、基準電圧Ｅｒを設定し（ステップＳ９）、比較器７１−１で、設定した基準電圧Ｅｒと調光用信号生成回路８９からの調光用信号とを比較し、基準電圧Ｅｒが調光用信号と等しいか否かを判断する（ステップＳ１０）。判断結果がＹＥＳの場合には、現在の発光ダイオード１０−１の発光期間を維持する（ステップＳ１１）。また、ステップＳ１０の判断がＮＯの場合には基準電圧Ｅｒが調光用信号よりも大きいか否かを判断し（ステップＳ１２）、ＹＥＳの場合には、発光ダイオード１０−１の発光時間を現在の値よりも長くし（ステップＳ１３）、その後、ステップＳ１０に戻る。また、ステップＳ１２の判断がＮＯの場合には、発光ダイオード１０−１の発光期間を現在の値よりもより短くし（ステップＳ１４）、その後、ステップＳ１０に戻る。
上記の方法によれば、基準電圧Ｅｒと調光用信号とが常に等しくなるように発光ダイオード１０−１の発光期間を制御することができるので、常に観察に適した内視鏡画像を得ることができる。
次に、図１３を参照してＲ用発光ダイオード１０−１の発光強度と発光期間を同時に制御する手順を説明する。このような制御はたとえば図５（Ａ）に示す構成により実現することができる。
まず、基準電圧Ｅｒを設定し（ステップＳ１９）、比較器７１−１で、設定した基準電圧Ｅｒと調光用信号生成回路８９からの調光用信号とを比較し、基準電圧Ｅｒが調光用信号と等しいか否かを判断する（ステップＳ２０）。判断結果がＹＥＳの場合には、現在の発光ダイオード１０−１の発光強度及び発光期間を維持する（ステップＳ２１）。また、ステップＳ２０の判断がＮＯの場合には基準電圧Ｅｒが調光用信号よりも大きいか否かを判断し（ステップＳ２２）、ＹＥＳの場合には、発光ダイオード１０−１の発光強度を上げるとともに発光期間を現在の値よりも長くする（ステップＳ２３）。その後、ステップＳ２０に戻る。また、ステップＳ２２の判断がＮＯの場合には、発光ダイオード１０−１の発光強度を下げるとともに発光期間を現在の値よりも短くする（ステップＳ２４）。その後、ステップＳ２０に戻る。
上記の方法によれば、基準電圧Ｅｒと調光用信号とが常に等しくなるように発光ダイオード１０−１の発光期間を制御することができるので、常に観察に適した内視鏡画像を得ることができる。さらに、調光時は、発光ダイオード１０の発光強度と発光期間とを同時に制御するので、調光速度の向上と調光範囲を大きくとれる利点がある。
次に、図１４を参照して発光ダイオード１０−１の発光強度と発光期間を同時に制御する実施形態（図１３）の変形例を説明する。この変形例では、調光用信号が基準電圧よりも小さい場合には発光強度を上げるか発光期間を長くする制御を行う。すなわち、発光期間とＣＣＤ露光期間とを比較し、発光期間がＣＣＤ露光期間に等しいならばもはや発光期間を長くすることができないので現在の発光期間を維持しつつ発光強度のみを上げる。また、発光期間がＣＣＤ露光期間よりも小さいならばまだ発光期間を長くすることができるので発光強度のみならず発光期間をも長くする。
一方、調光用信号が基準電圧よりも大きい場合には発光強度を下げるか発光期間を短くする制御を行う。すなわち、発光強度と定格のｊ（ｊ：正の実数）倍の値とを比較し、発光強度が定格のｊ倍よりも大きくなっているならば発光期間を維持しつつ発光強度のみを下げる。また、発光強度が定格のｊ倍に等しいならば発光強度を維持しつつ発光期間のみを短くする。
このような制御は、例えば図５（Ａ）に示す構成により実現することができる。
図１４においてまず、基準電圧Ｅｒを設定し（ステップＳ２９）、比較器７１−１で、設定した調光用信号生成回路８９からの調光用信号とを比較し、基準電圧Ｅｒが調光用信号と等しいか否かを判断する（ステップＳ３０）。判断結果がＹＥＳの場合には、現在の発光ダイオード１０−１の発光強度及び発光期間を維持する（ステップＳ３１）。また、ステップＳ３０の判断がＮＯの場合には基準電圧Ｅｒが調光用信号よりも大きいか否かを判断し（ステップＳ３２）、ＹＥＳの場合には、発光ダイオード１０−１の現在の発光期間とＣＣＤ１１の予め定められた露光時間とを比較する（ステップＳ３３）。ここで、発光ダイオード１０−１の発光期間がＣＣＤ１１の露光時間と等しい場合には、現在の発光期間を維持しつつ発光ダイオード１０−１の発光強度を上げる（ステップＳ３４）、その後、ステップＳ３０に戻る。また、発光ダイオード１０−１の発光期間がＣＣＤ１１の露光期間よりも小さい場合には、発光強度を上げるとともに、発光期間を長くする（ステップＳ３６）。その後、ステップＳ３０に戻る。
また、ステップＳ３２の判断がＮＯの場合には、現在の発光強度と定格のｊ倍の値とを比較する（ステップＳ３５）。ここで、現在の発光強度が定格のｊ倍よりも大きい場合には、現在の発光期間を維持しつつ発光ダイオード１０−１の発光強度を下げる（ステップＳ３７）。その後、ステップＳ３０に戻る。また、現在の発光強度が定格のｊ倍に等しい場合には、現在の発光強度を維持するとともに、発光期間を短くする（ステップＳ３８）。その後、ステップＳ３０に戻る。
上記した制御方法によれば、基準電圧Ｅｒと調光用信号が常に等しくなるように発光ダイオード１０１−１の発光期間と発光強度が制御されるので、常に観察に適した内視鏡画像を得ることができる。さらに、発光ダイオード１０−１の発光強度をある任意の値（発光ダイオード１０の色温度が低下する前の発光強度）までしか下げないように制御すれば、発光ダイオード１０−１の発光強度の低下による色温度の低下を防ぐことができる。
図１５（Ａ）〜（Ｃ）は、Ｒ，Ｇ，Ｂ用の発光ダイオード１０−１〜１０−３の発光強度の制御のようすを示している。図１５（Ａ）は垂直同期信号（ＶＤ）であり、図１５（Ｂ）は発光ダイオード１０−１〜１０−３を定格のｋ（ｋ：正の実数）倍で発光させた様子を示しており、図１５（Ｃ）は発光ダイオード１０−１〜１０−３の発光強度をそれぞれ独立して変更したときの様子を示している。
図１６（Ａ）〜（Ｃ）は、Ｒ，Ｇ，Ｂ用の発光ダイオード１０−１〜１０−３の発光期間の制御のようすを示している。図１６（Ａ）は垂直同期信号（ＶＤ）であり、図１６（Ｂ）は発光ダイオード１０−１〜１０−３を定格のｋ（ｋ：正の実数）倍で発光させた様子を示しており、図１６（Ｃ）は発光ダイオード１０−１〜１０−３の発光期間を独立して変更したときの様子を示している。
図１７（Ａ）〜（Ｃ）は、Ｒ，Ｇ，Ｂ用の発光ダイオード１０−１〜１０−３の発光強度及び発光期間の制御のようすを示している。図１７（Ａ）は垂直同期信号（ＶＤ）であり、図１７（Ｂ）は発光ダイオード１０−１〜１０−３を定格のｋ（ｋ：正の実数）倍で発光させた様子を示しており、図１７（Ｃ）は発光ダイオード１０−１〜１０−３の発光強度及び発光期間を独立して変更したときの様子を示している。
図１８（Ａ）〜（Ｃ）は、図１７（Ａ）〜（Ｃ）の変形例を示している。図１８（Ａ）は垂直同期信号（ＶＤ）であり、図１８（Ｂ）は発光ダイオード１０−１〜１０−３を定格のｋ（ｋ：正の実数）倍で発光させた様子を示している。
さらに、図１８（Ｃ）はＲ，Ｇ，Ｂ用の発光ダイオード１０−１〜１０−３の発光強度及び発光期間を所定の範囲で可変させたときの様子を示している。ここでは、発光ダイオード１０−１〜１０−３の発光強度は、定格のｋ倍（ｋ：正の実数）（図ではＲ用発光ダイオード１０−１）と、定格のｊ倍（ｊ：正の実数かつ、ｋ＞ｊ）（図ではＧ用発光ダイオード１０−２）との間に入るように制御される。ＣＣＤ露光期間での出力積分値（総光量）を定格のｊ倍のときよりもさらに小さくしたい場合には、発光強度を下げるのではなく発光期間を短くすればよい（図ではＢ用発光ダイオード１０−３）。
上記したように、本実施形態によれば、被写体に応じてＲ，Ｇ，Ｂ用の発光ダイオードの発光強度及び／または期間を独立して制御するようにしたので、被写体に最も適した色合いで被写体を観察することができる。また、本実施形態によれば、発光ダイオードを定格以上の発光強度で点灯させるので十分な明るさの被写体画像を得ることができる。
なお、本実施形態では、照明手段としての発光素子を発光ダイオードとしたが、レーザーダイオードでもよい。本実施形態では、撮像素子としてＣＣＤを用いたが、ＣＭＯＳでもよい。また、照明手段としての発光素子を電子内視鏡２の先端に配置したが、電子内視鏡２の操作部（図示せず）等や発光ダイオード駆動制御部３の内部に配置してもよい。さらに、本実施形態では、発光ダイオード駆動制御部３を別個に配置しているが、ビデオプロセッサ４の内部や電子内視鏡２の先端または図示しない電子内視鏡２の操作部（図示せず）等に配置してもよい。また、例えばＲ，Ｇ，Ｂの発光素子を補色照明として用い、ＲとＧ，ＧとＢ，ＢとＲを順次照明としてもよい。
発明の一実施形態に係る面順次内視鏡装置１の構成を示す図である。 発光ダイオード１０の点灯、ＣＣＤ１１の駆動、撮像信号の格納の各動作のタイミング関係を示すタイムチャートである。 本発明の第１実施形態に係る、発光ダイオード駆動制御部３及びその周辺の構成を示す図である。 図３に示す点灯・調光制御回路７１の具体的構成を示す図である。 発光ダイオード１０の発光強度と発光期間とを同時に制御するための構成例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る、発光ダイオード駆動制御部３及びその周辺の構成を示す図である。 本発明の第２実施形態の変形例としての、発光ダイオード駆動制御部３及びその周辺の構成を示す図である。 図６及び図７に示す点灯・調光制御回路７１の具体的構成を示す図である。 発光ダイオード１０の発光強度と発光期間とを同時に制御するための構成例を示す図である。 発光ダイオード１０−１〜１０−３を定格あるいは定格以上で順次点灯させたときのようすを示す図である。 発光ダイオード１０の発光強度を制御する手順を説明するための図である。 発光ダイオード１０の発光期間を制御する手順を説明するための図である。 発光ダイオード１０の発光強度と発光期間を同時に制御する手順を説明するための図である。 発光ダイオード１０の発光強度と発光期間を同時に制御する実施形態の変形例を説明するための図である。 Ｒ，Ｇ，Ｂ用の発光ダイオード１０−１〜１０−３の発光強度をそれぞれ独立して変更したようすを示す図である。 Ｒ，Ｇ，Ｂ用の発光ダイオード１０−１〜１０−３の発光期間をそれぞれ独立して変更したようすを示す図である。 Ｒ，Ｇ，Ｂ用の発光ダイオード１０−１〜１０−３の発光強度及び発光期間をそれぞれ独立して変更したようすを示す図である。 図１７に示す調光制御の変形例（発光強度は定格のｋ倍とｊ倍の間に入るように制御）を示す図である。
符号の説明
１ 面順次内視鏡装置
２ 電子内視鏡
３ 発光ダイオード駆動制御部
４ ビデオプロセッサ
５ カラーモニタ
１０ 発光ダイオード
１０−１ Ｒ用発光ダイオード
１０−２ Ｇ用発光ダイオード
１０−３ Ｂ用発光ダイオード
１１ 撮像素子（ＣＣＤ）
１２ 対物光学系
７１ 点灯・調光制御回路
７２ 基準電圧
７３ 発光ダイオードドライバ
８１ ＣＣＤドライバ
８２ タイミングコントローラ
８３ プリアンプ
８４ Ａ／Ｄコンバータ
８５ セレクタ
８６Ｒ Ｒメモリ
８６Ｇ Ｇメモリ
８６Ｂ Ｂメモリ
８７Ｒ，８７Ｇ，８７Ｂ Ｄ／Ａコンバータ
８８Ｒ，８８Ｇ，８８Ｂ バッファ
８９ 調光用信号生成回路

Claims (6)

  1. 被写体に照射する照明光を発生する第１の発光部と、
    前記第１の発光部から発生される照明光とは異なる波長の照明光を発生する第２の発光部と、
    被写体を撮像する撮像タイミングに同期して、前記第１の発光部と前記第２の発光部の発光強度と発光期間とを含む出力積分値を独立して制御する出力積分値制御手段と、を具備し、
    前記出力積分値制御手段は、前記第１及び第２の発光部の発光期間を、露光期間と遮光期間とを有して被写体を撮像する撮像素子の前記露光期間にそれぞれ同期させ、前記第１及び第２の発光部のうち少なくとも一方の発光部を、前記露光期間内において定格を基準として当該定格の実数倍の発光強度で発光させるものであって、前記撮像素子からの撮像信号に基づいて生成された調光用信号と基準レベルとを比較する比較器と、該比較結果に基づいて前記第１及び第２の発光部の出力積分値を制御する出力積分値制御回路と、該出力積分値制御回路の出力信号が供給される発光部を前記第１及び第２の発光部から選択する発光部選択手段と、を具備し、前記比較器での比較において、前記基準レベルが前記調光用信号よりも大きいものであった場合に、前記発光期間と前記撮像素子の露光期間とを比較し、このときの比較結果に基づいて前記第１及び第２の発光部の発光強度と発光期間のうち少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする光源装置。
  2. 前記出力積分値制御手段は、前記比較器での比較において、前記基準レベルが前記調光用信号よりも小さいものであった場合に、前記第１及び第２の発光部の発光強度と、前記定格の実数倍の値とを比較し、このときの比較結果に基づいて前記第１及び第２の発光部の発光強度または発光期間を制御することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
  3. 前記第１及び第２の発光部は、Ｒ，Ｇ，Ｂに関する２つのＬＥＤであることを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
  4. 被写体に照射する照明光を発生する第１の発光部と、
    前記第１の発光部から発生される照明光とは異なる波長の照明光を発生する第２の発光部と、
    露光期間と遮光期間とを有して被写体を撮像する撮像素子と、
    前記撮像素子を駆動する駆動信号を発生する駆動信号発生手段と、
    前記駆動信号発生手段で発生された駆動信号に同期して前記第１の発光部と前記第２の発光部の発光強度と発光期間とを含む出力積分値を独立して制御する出力積分値制御手段と、を具備し、
    前記出力積分値制御手段は、前記第１及び第２の発光部の発光期間を、前記撮像素子の前記露光期間にそれぞれ同期させ、前記第１及び第２の発光部のうち少なくとも一方の発光部を、前記露光期間内において定格を基準として当該定格の実数倍の発光強度で発光させるものであって、前記撮像素子からの撮像信号に基づいて生成された調光用信号と基準レベルとを比較する比較器と、該比較結果に基づいて前記第１及び第２の発光部の出力積分値を制御する出力積分値制御回路と、該出力積分値制御回路の出力信号が供給される発光部を前記第１及び第２の発光部から選択する発光部選択手段と、を具備し、前記比較器での比較において、前記基準レベルが前記調光用信号よりも大きいものであった場合に、前記発光期間と前記撮像素子の露光期間とを比較し、このときの比較結果に基づいて前記第１及び第２の発光部の発光強度と発光期間のうち少なくともいずれか一方を制御することを特徴とする撮像装置。
  5. 前記出力積分値制御手段は、前記比較器での比較において、前記基準レベルが前記調光用信号よりも小さいものであった場合に、前記第１及び第２の発光部の発光強度と、前記定格の実数倍の値とを比較し、このときの比較結果に基づいて前記第１及び第２の発光部の発光強度または発光期間を制御することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
  6. 前記第１及び第２の発光部は、Ｒ，Ｇ，Ｂに関する２つのＬＥＤであることを特徴とする請求項４または５に記載の撮像装置。
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