JP5470416B2 - 医療機器の光源装置、及び内視鏡装置 - Google Patents

Description

本発明は、医療機器の光源装置、及び内視鏡装置に関する。

一般に、内視鏡装置の光源にはキセノンランプやメタルハライドランプ等の白色光ランプが広く用いられている。被検体に照射する照明光の光量制御は、白色光ランプの場合、光源の出射光光路の途中に配置したスリットにより光線を遮光することで、広いダイナミックレンジを確保している。
また最近になって、光源の交換寿命が長く、省電力でしかも小型である発光ダイオード素子（ＬＥＤ）が、キセノンランプに置き換わる発光素子として注目されるようになった。ＬＥＤを用いた内視鏡装置としては、例えば、複数のＬＥＤが支持体上に配置され、各ＬＥＤからの出射光をレンズで集光して、ライトガイドとなる光ファイババンドルに導入する構成が提案されている（特許文献１）。

特開２０００−６６１１５号公報

上記した複数のＬＥＤにより光量制御を行う際、複数のＬＥＤを一律に制御するよりも個別に制御した方がダイナミックレンジを拡大できる。つまり、微弱光を得るときはＬＥＤの駆動電力を小さくすると共に点灯個数を少なくし、高強度光を得るときは全てのＬＥＤの駆動電力を大きくする。これによれば、微弱光から高強度光までをきめ細かに光量制御でき、ダイナミックレンジを効率良く拡大できる。
ところが、２次元配置された複数のＬＥＤの中から特定のＬＥＤを選択的に使用して照明光を生成する場合、点灯されるＬＥＤの配置パターンに応じた照明ムラが発生しやすくなる。即ち、点灯ＬＥＤの配置密度が高い領域では高輝度の照明光となり、配置密度が低い領域では低輝度の照明光となって出射され、照明光の照射領域において照明ムラ（シェーディング）を生じる。

また、光量指定値（目標光量）に対応して使用するＬＥＤを固定した制御を行う場合、目標光量が同じであると常に同じＬＥＤを点灯することになり、ＬＥＤの稼働率に不均衡を生じる。特定のＬＥＤの稼働率が他のＬＥＤの稼働率より高まると、稼働率の大きいＬＥＤが先に寿命が尽き始め、出射光量が低下し、これによっても照明ムラが生じることとなる。このような照明ムラは、医療分野においては病変部の発見や進行度合いの診断等、病状を正確に見極める必要があるため、特に要求が厳しくなっている。

そこで本発明は、２次元配置された複数の光源により光量制御のダイナミックレンジを拡大しつつ、照明ムラを低減できる医療機器の光源装置及び内視鏡装置を提供することを目的とする。

本発明は、下記構成からなる。
（１） 光量指示値に応じた光量の照明光を出射する医療機器の光源装置であって、
２次元配列された複数の光源と、
前記光量指示値に対応して前記複数の光源のうち点灯する光源の組合せを設定した点灯パターンを記憶する記憶部と、
前記光量指示値に対応する点灯パターンで点灯される光源に対し、それぞれ光量制御する光源制御部と、
前記複数の光源の累積負荷をそれぞれ個別に積算して記憶する累積負荷記憶部と、
を備え、
前記点灯パターンが、前記点灯する光源の複数の組合せパターンを含み、
前記光源制御部が、前記累積負荷記憶部を参照して、前記複数の光源の累積負荷が平準化するように前記複数の組合せパターンから前記点灯パターンを選択し、前記複数の光源の合計発光量を、前記光量指示値に対応する光量となるように前記光源をそれぞれ個別に点灯制御する医療機器の光源装置。
（２） （１）の医療機器の光源装置を搭載した内視鏡装置。

本発明の医療機器の光源装置、及び内視鏡装置によれば、光量制御の広いダイナミックレンジを確保しつつ複数の光源の稼働率の平準化を図り、これにより、高精度に適正光量の照明光を照射できる。

本発明の実施形態を説明するための図で、内視鏡装置の概念的なブロック構成図である。 図１に示す内視鏡装置の一例としての外観図である。 光源装置の模式的な要部構成図である。 発光部の概略的な平面図である。 一つのテーパ状柱体による集光の様子を示す説明図である。 （Ａ）は集光部材の配置例でＬＥＤを支持体上の縦横に４×４個配置した様子を示す模式的な斜視図、（Ｂ）はテーパ状柱体の先端部が高密度に密集した結束状態を示す説明図である。 点灯するＬＥＤの個数を変更しつつ光量指示値に対する出力光量を制御する制御パターンを示したグラフである。 個別点灯するＬＥＤの駆動パターンを表すグラフである。 異なる点灯パターンに切り替える様子を示す説明図である。 異なる点灯パターンに切り替える様子を示す説明図である。 異なる点灯パターンに切り替える様子を示す説明図である。 異なる点灯パターンに切り替える様子を示す説明図である。 個別点灯するＬＥＤの駆動パターンを表すグラフである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態を説明するための図で、内視鏡装置の概念的なブロック構成図、図２は図１に示す内視鏡装置の一例としての外観図である。
図１に示すように、医療機器の一つである内視鏡装置１００は、内視鏡１１と、この内視鏡１１が接続される制御装置１３とを有する。制御装置１３には、画像情報等を表示する表示部１５と、入力操作を受け付ける入力部１７が接続されている。内視鏡１１は、被検体内に挿入される内視鏡挿入部１９（図２参照）の先端から照明光を出射する照明光学系と、被観察領域を撮像する撮像素子２１を含む撮像光学系とを有する、電子内視鏡である。

また、内視鏡１１は、図２に示すように、内視鏡挿入部１９と、内視鏡挿入部１９の先端の湾曲操作や観察のための操作を行う操作部２３と、内視鏡１１を制御装置１３に着脱自在に接続するコネクタ部２５Ａ，２５Ｂを備える。なお、図示はしないが、操作部２３及び内視鏡挿入部１９の内部には、処置具等を挿入する鉗子チャンネルや、送気・送水用のチャンネル等、各種のチャンネルが設けられる。

内視鏡挿入部１９は、可撓性を有する軟性部３１と、湾曲部３３と、先端部（以降、内視鏡先端部とも呼称する）３５から構成される。内視鏡先端部３５には、図１に示すように、被観察領域へ光を照射する照射口３７と、被観察領域の画像情報を取得するＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の撮像素子２１と、撮像素子２１の受光面側に配置され観察像を結像する対物レンズユニット３９とを備える。

図２に示す湾曲部３３は、操作部２３に配置されたアングルノブ４１の回動操作により湾曲自在にされている。この湾曲部３３は、内視鏡１１が使用される被検体の部位等に応じて、任意の方向、任意の角度に湾曲でき、内視鏡先端部３５の照射口３７及び撮像素子２１の観察方向を、所望の観察部位に向けることができる。

制御装置１３は、内視鏡先端部３５の照射口３７に供給する照明光を発生する光源装置４７と、撮像素子２１からの画像信号を画像処理するプロセッサ４９を備え、コネクタ部２５Ａ，２５Ｂを介して内視鏡１１に接続される。プロセッサ４９は、内視鏡１１の操作部２３や入力部１７からの指示に基づいて、内視鏡１１から伝送されてくる撮像信号を画像処理し、表示用画像を生成して表示部１５へ供給する。

撮像素子２１には、プロセッサ４９に設けられた増幅器（以下、ＡＭＰと略す）５１及び撮像素子ドライバ５３が接続されている。ＡＭＰ５１は、撮像素子２１から出力された撮像信号に所定のゲインで増幅を施し、これを相関二重サンプリング／プログラマブルゲインアンプ（以下、ＣＤＳ／ＰＧＡ回路と略す）５５に出力する。

ＣＤＳ／ＰＧＡ回路５５は、ＡＭＰ５１から出力された撮像信号を、撮像素子２１の各受光セルの電荷蓄積量に対応したＲ、Ｇ、Ｂの画像データとして出力し、この画像データに増幅を施してＡ／Ｄ変換器５７に出力する。Ａ／Ｄ変換器５７は、ＣＤＳ／ＰＧＡ回路５５から出力されたアナログの画像データを、デジタルの画像データとして画像処理部５９に出力する。画像処理部５９は、Ａ／Ｄ変換器５７でデジタル化された画像データに対して各種画像処理を施し、表示部１５に出力する。

撮像素子ドライバ５３には、制御部４５によって制御されるタイミングジェネレータ（以下、ＴＧと略す）６１が接続されている。撮像素子ドライバ５３は、ＴＧ６１から入力されるタイミング信号（クロックパルス）により、撮像素子２１の撮像信号（電荷蓄積量）の読み出しタイミング、撮像素子２１の電子シャッタのシャッタ速度等を制御する。

光源装置４７は、内視鏡１１の照射口３７に照明光を供給する光源部６３と、光源部６３の出射光量を制御する光源ドライバ６５と、詳細を後述する点灯パターン記憶部６７と、累積発光時間記憶部６９と、情報パラメータ記憶部７０とを備えている。光源部６３からの出射光は、多数本の光ファイバの束からなるライトガイドＬＧを通じて、照射口３７を介して被観察領域に照射される。

本構成例では、光源部６３の光源として、複数の発光素子と、これら発光素子の光出射面にそれぞれ配置された蛍光体層とを有する半導体発光素子としての白色ＬＥＤ（発光ダイオード：以降は単にＬＥＤと略称する）を用いている。発光素子は、中心波長が例えば４２０〜４７０ｎｍの青色発光素子である。発光素子の光出射面に配置される蛍光体層は、発光素子から出射される青色光により発光する蛍光体を含有している。

蛍光体層は、ＬＥＤからの出射光の一部を吸収して緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体物質（例えばＹＡＧ系蛍光体、或いはＢＡＭ（ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７）等の蛍光体）を含んで構成される。これにより、青色光を励起光とする緑色〜黄色の励起発光光と、蛍光体により吸収されず透過した発光素子からの出射光とが合わされて、白色（疑似白色）の照明光が生成される。生成された白色の照明光は、ライトガイドＬＧにより導光されて照射口３７から被観察領域に照射されることになる。

ここで、本明細書でいう白色光とは、厳密に可視光の全ての波長成分を含むものに限らず、例えば、基準色であるＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）等、特定の波長帯の光を含むものであればよく、例えば、緑色から赤色にかけての波長成分を含む光や、青色から緑色にかけての波長成分を含む光等も広義に含むものとする。

上記の蛍光体は、蛍光体を構成する蛍光物質と、充填剤となる固定・固化用樹脂との屈折率差を考慮して、蛍光物質そのものと充填剤に対する粒径を、赤外域の光に対して吸収が小さく、かつ散乱が大きい材料で構成することが好ましい。これにより、赤色や赤外域の光に対して光強度を落とすことなく散乱効果が高められ、光学的損失を小さくできる。

光源ドライバ６５には、制御部４５、及びＴＧ６１が接続されている。光源ドライバ６５は、ＴＧ６１からの撮像素子２１の撮像信号（蓄積電荷）の読み出しタイミングを司る読み出しパルス、及び電子シャッタパルスで規定される露光期間内に、制御部４５の制御に応じたパルス状の駆動電流を光源部６３に供給する。つまり、光源ドライバ６５は、撮像素子２１の撮像タイミングと同期して任意の強度の照明光を被観察領域に照射させるように光源部６３を駆動する。

上記のように各ＬＥＤは、白色光を内視鏡先端部３５から被観察領域に向けて照射する。そして、照明光が照射された被観察領域の様子は、対物レンズユニット３９により被検体像を撮像素子２１に結像させることで撮像画像として取得される。

画像処理部５９は、撮像素子２１から出力されデジタル信号に変換された撮像画像に対して、ホワイトバランス補正、ガンマ補正、輪郭強調、色補正等の各種処理を施し、各種情報と共に内視鏡観察画像を生成し、表示部１５に画像を出力する。

次に、上記構成の内視鏡装置１００の光源装置４７について詳細に説明する。
図３に光源装置の模式的な要部構成図を示した。
光源装置４７は、前述の光源装置４７に搭載された光源部６３と、光源部６３の光出射口に一端側を接続して他端側から照明光を出射する導光部材としてのライトガイドＬＧを有する。光源部６３は、支持体７１上に複数のＬＥＤ（光源）７３を配置して、光源ドライバ６５からの電力供給を受けて発光する発光部７５と、この発光部７５とライトガイドＬＧの一端側との間に配置され、ライトガイドＬＧの光入射面に発光部７５からの出射光を集光させる集光部材７７とを有する。また、光源部６３には、ヒートシンク９１が設けられ、ファン９３からの送風によって光源部６３の発熱を外部に逃している。

ライトガイドＬＧは、光ファイバ束の外周を覆うスリーブ８１を有する長尺状の導光部材である。ライトガイドＬＧは、光源装置４７に対してコネクタ部２５Ａを接続することで、スリーブ８１の外周を覆う保護パイプ８３が係合孔８５にガイドされつつ挿入される。これにより、ライトガイドＬＧ先端のガラス窓８７が、光源部６３の光出射窓８９に対面した状態で固定される。

発光部７５は、図４に概略的な平面図を示すように、複数のＬＥＤ７３が２次元配列（図示例では４×４個の合計１６個のＬＥＤ）されており、各ＬＥＤはそれぞれ光源ドライバ６５に接続されて、個別に制御される。

集光部材７７は、ライトガイドＬＧに向けて先細りとなる複数のテーパ状柱体７９の集合体である。一つのテーパ状柱体７９は一つのＬＥＤ７３に対応して配置されている。図５に一つのテーパ状柱体７９による集光の様子を示した。テーパ状柱体７９は、透光性を有するガラスや樹脂からなり、断面が光路前方に向けて縮小する楔型の柱体である。ここでは複数のテーパ状柱体７９をより高密度に束ねることができる三角柱形状としているが、この他にも、円柱形状や他の多角柱形状としてもよく、円錐体、多角錐体形状としてもよい。

テーパ状柱体７９は、その先端部７９ａが、ライトガイドＬＧの光入射面に対面する平面状の光出射窓８９（図３参照）に接続され、基端部７９ｂがＬＥＤ７３の発光面に対面して配置されている。そして、ＬＥＤ７３からの出射光は、テーパ状柱体７９内で全反射を繰り返しながら先端部７９ａまで集光しつつ導光される。これにより、発光体からの出射光の殆どをライトガイドＬＧに有効光として取り込ませることができ、光の利用効率を向上できる。

また、テーパ状柱体７９は、先端部７９ａ、基端部７９ｂの少なくともいずれかの光路途中に赤外線成分の透過を制限する選択透光部材が配置されている。この選択透光部材としては、例えば赤外線吸収体である赤外線カットフィルタが利用できる。また、テーパ状柱体７９全体が赤外線を選択的に除去する光学機能を有する部材であってもよい。

透過を制限する赤外線の波長は６５０ｎｍ以上であることが好ましく、これによれば、一般的な撮像素子によりカラー撮像画像を取得する際に、撮像素子のＲ（赤）光より長波長側の有感度域における受光成分が画像データに重畳されることがなくなり、混色の発生を防止できる。

本構成例の光源部６３は、図６（Ａ）に集光部材の配置例を示すようにＬＥＤ７３を支持体７１上の縦横に４×４個配置している。各ＬＥＤ７３の光出射面に、テーパ状柱体７９の基端部７９ｂを対面させた状態で、例えば透明接着剤や図示しない固定用治具等によってこれら基端部７９ｂを固定する。そして、複数のテーパ状柱体７９の先端部７９ａを、その配列を大きく乱すことなく束ねて、微小サイズの光出射窓８９を形成する。光出射窓８９の一部を拡大すると、図６（Ｂ）に示すようにテーパ状柱体７９の先端部７９ａが高密度に密集した結束状態となっている。これら先端部７９ａのそれぞれは光出射窓８９を構成する。

ここで、ＬＥＤ７３は、表面実装型（ＳＭＤ）、直接支持体上に実装するチップ・オン・ボード型（ＣＯＢ）が用いられ、その発光面のサイズは０．６ｍｍ^２〜１０ｍｍ^２程度の略正方形状で、好ましくは１ｍｍ^２程度である。また、テーパ状柱体７９の先端部７９ａにおける光出射窓の面積は１〜５ｍｍ^２、好ましくは２ｍｍ^２程度であり、テーパ状柱体７９の長手方向の全長は２０ｍｍ程度とされている。

上記構成の光源部６３によれば、複数のＬＥＤ７３からの出射光がそれぞれテーパ状柱体７９の基端部７９ｂに導入され、テーパ状柱体７９内を全反射導光されて先端部７９ａから高密度の光束となって出射される。光出射窓８９は多数のテーパ状柱体７９が光学的に接続されており、光出射側から覗いた場合に、万華鏡（カレイドスコープ）の如き、多数の鏡面によって発光体が無数に分散配置されたように見える。従って、複数のテーパ状柱体７９の先端部７９ａが結束された光出射窓８９からは、高効率で、しかも高強度の光が出射される。

また、各テーパ状柱体７９は、その先端部７９ａがＬＥＤ７３の配置関係をそのまま維持して結束されているため、各ＬＥＤ７３の出射光量に対応した支持体７１上の配列通りの光出射パターンで光出射窓８９に集光させることができる。

なお、上記の支持体７１は平板状に限らず、凹面状の支持体７１Ａとしてもよい。その場合、ＬＥＤ７３から光出射窓８９までの距離を、支持体７１上のＬＥＤ７３の配置位置によらず均等化でき、各ＬＥＤ７３を同一光量で駆動した場合に、ライトガイドＬＧの光入射面における光量分布を均等にできる。

次に、光量指示値に基づいて光源部６３からの出射光量を制御する方法について説明する。なお、ここで点灯とは、点灯させるＬＥＤの個数が１つの場合は当該１つのＬＥＤを点灯させ、ＬＥＤの個数が２つ以上の場合は、当該２つ以上のＬＥＤを同時に点灯することを意味するものである。
＜第１の点灯制御＞
図７は、点灯するＬＥＤの個数を変更しつつ光量指示値に対する出力光量を制御する制御パターンを示したグラフである。同図に示すように、点灯するＬＥＤの個数は、光量指示値が小さいほど少なく、光量指示値が大きいほど多くされている。例えば光量指示値がＤａの場合は、ＬＥＤ−ＡとＬＥＤ−Ｂとの２灯を同時に点灯させる制御を行い、Ｄｂの場合はＬＥＤ−Ａ，ＬＥＤ−Ｂ，ＬＥＤ−Ｃの３灯を同時に点灯させる制御を行う。この制御パターンは、制御パラメータ７０に記憶されており、制御部４５（光量制御部）が、設定される光量指示値に応じて参照する。

図１に示す制御部４５は、光源部６３を制御する際、撮像素子２１により撮像された画像情報をＡ／Ｄ変換器５７から受け、次フレームの照明条件を設定する。制御部４５は、画像情報が低輝度の画像である場合は光量指示値を増加制御し、高輝度である場合は光量指示値を減少制御する。即ち、制御部４５は、各ＬＥＤ７３の合計発光量が、指定された光量指示値に対応する光量となるように、各ＬＥＤ７３に対して個別の光量指示値となる駆動信号を光源ドライバ６５に出力する。

図８に個別点灯するＬＥＤの駆動パターンを表すグラフを示した。光量指示値が小さい順に１灯、２灯、３灯、・・・と点灯させるＬＥＤの数を増加させる際、制御部４５は、点灯する各ＬＥＤを、全て同じ発光量で点灯させて光量制御する。即ち、制御部４５は、２灯の点灯領域ではＬＥＤ−Ａ，ＬＥＤ−Ｂを同じ発光量で同時に点灯させ、３灯の点灯領域ではＬＥＤ−Ａ，ＬＥＤ−Ｂ，ＬＥＤ−Ｃをそれぞれ同じ発光量で同時に点灯させる。

このように、点灯するＬＥＤをそれぞれ同じ発光量で点灯させて光量制御することにより、光量指示値が２灯以上の点灯を要する場合に、いずれかのＬＥＤを常に最大光量で点灯し続けることを防止できる。その結果、特定のＬＥＤの稼働率が極端に高まり、光源寿命によりＬＥＤ発光量が変化することを防止できる。

次に、２次元配列された複数のＬＥＤのうち、点灯するＬＥＤの組合せについて説明する。
表１は、１灯点灯時においてＬＥＤ１〜ＬＥＤ１６のうち、点灯対象となるＬＥＤを示す点灯パターンを表している。１灯点灯の場合の点灯パターンは下表の１６通りである。これらの点灯パターンは、図１に示す点灯パターン記憶部６７に記憶されており、制御部４５が、設定される光量指示値に応じて参照する。

制御部４５は、点灯パターンＰＴ１〜ＰＴ１６のいずれか１つを選択的に用いて光源部６３を制御する。制御部４５が光量指示値を時系列的に一定に維持し続ける場合、特定の点灯パターンを継続して維持するよりは、異なる点灯パターンに切り替えることが好ましい。そこで、例えば図９に示すように、制御部４５が点灯パターンＰＴ１→ＰＴ２→ＰＴ３→ＰＴ４→…→ＰＴ１６のサイクルを繰り返し、点灯制御されるＬＥＤ７３Ａの位置を変更する。又は、例えば図１０に示すように、制御部４５が点灯制御するＬＥＤ７３Ａを、点灯開始点としてのＬＥＤ１側（図４参照）と終点としてのＬＥＤ１６側（図４参照）との双方から中間点ＬＥＤ８，ＬＥＤ９に向けて交互に点灯するように位置を変更する。

制御部４５が点灯パターンを切り替えるタイミングは、撮像素子２１の撮像フレーム周期に同期したタイミングとしてもよい。つまり、撮像フレーム毎に点灯パターンを切り替える。これにより、きめ細かな点灯パターンの切り替えが行え、各ＬＥＤによる照明光のムラが低減される。また、一つの点灯パターンが複数フレームに跨って連続保持されていてもよい。その場合には、照明条件の変化により、観察画像の光量や影、色調の変化を目立たなくすることができる。上記の切り替えタイミングについては、以降説明する各点灯制御についても同様である。

上記のように、制御部４５により一定の光量指示値が維持される場合に、点灯対象となるＬＥＤを順次異ならせることで、特定のＬＥＤの稼働率が極端に高まり、光源寿命によりＬＥＤ発光量が変化することを防止できる。また、点灯対象となるＬＥＤの２次元配列上での位置を偏りなく順次変化させることで、ライトガイドＬＧに導入され照射口３７（図１参照）から出射される照明光に、光強度分布の偏り（シェーディング）が生じることを防止できる。また、一定の光量指示値が連続して維持される場合以外にも、同一の光量指示値に何度も繰り返し変更される等、断続的に特定の光量指示値が設定される場合でも、設定の度に異なる点灯パターンを選択することで、上記同様の効果を得ることができる。

表２は、２灯同時点灯時においてＬＥＤ１〜ＬＥＤ１６のうち、点灯対象となるＬＥＤを示す点灯パターンを表している。２灯点灯の場合の点灯パターンの一例としては下表の通りである。各点灯パターンは、点灯するＬＥＤの個数を同一とする複数の組合せパターンからなる。

点灯パターンＰＴ１〜ＰＴ５，…は、図１１に示すように、制御部４５が時系列的に変更する点灯パターンである。制御部４５は、点灯パターンＰＴ１→ＰＴ２→ＰＴ３→ＰＴ４→…のサイクルを繰り返し、点灯対象となるＬＥＤ７３Ａの２次元配列上での位置を変更する。この場合の点灯パターンは、制御部４５がいずかの点灯パターンから他の点灯パターンに切り替えたときに、常に異なるＬＥＤが点灯するように設定されている。これらの点灯パターンを用いることで、光量指示値が一定に維持される場合でも、点灯するＬＥＤとして、現在点灯中のＬＥＤとは異なる位置のＬＥＤを含む点灯パターンが自動的に選択されて、同一のＬＥＤが連続して点灯し続けることがなくなる。

また、同一の光量指示値に繰り返し変更される等、断続的に特定の光量指示値が設定される場合でも同様に、設定の度に異なる点灯パターンを選定しても、常に異なる位置のＬＥＤが点灯対象となる。

また、例えば図１２に示すように、制御部４５が、点灯対象とするＬＥＤ７３Ａを、点灯開始点としてのＬＥＤ１側（図４参照）と終点としてのＬＥＤ１６側（図４参照）との双方から中間点ＬＥＤ８，ＬＥＤ９に向けて交互に選定するものとしてもよい。

この場合でも、点灯対象とするＬＥＤを順次異ならせることで、特定のＬＥＤの稼働率が極端に高まり、光源寿命によりＬＥＤ発光量が変化することを防止できる。また、点灯対象とするＬＥＤの位置を偏りなく変化させることで、ライトガイドＬＧに導入され照射口３７（図１参照）から出射される照明光に、光強度分布の偏り（シェーディング）が生じることを防止できる。また、一定の光量指示値が連続して維持される場合以外にも、同一の光量指示値に繰り返し変更される等、断続的に特定の光量指示値が設定される場合でも、設定の度に異なる点灯パターンを選択することで、上記同様の効果を得ることができる。

＜第２の点灯制御＞
制御部４５は、予め用意された点灯パターンからいずれかを選定し、複数のＬＥＤを選択的に点灯制御する以外にも、各ＬＥＤのうち、累積負荷が少ないＬＥＤを優先的に点灯対象として選定し、この選定されたＬＥＤにより光量制御することでもよい。
上記の光量制御を行う場合、光源装置４７は、光源部６３が有する複数のＬＥＤそれぞれの累積負荷をＬＥＤ毎に個別に計測して記憶する累積負荷記憶部を備え、本実施例では累積負荷として累積発光時間を採用し、累積発光時間をＬＥＤ毎に個別に計測して記憶する累積発光時間記憶部６９を備える。制御部４５は、例えば表３に示すように、複数のＬＥＤの累積負荷を、光源ドライバ６５への駆動信号、又は光源ドライバ６５からの各ＬＥＤへの駆動信号から求めて積算した結果を累積発光時間記憶部６９に登録する。なお、累積負荷は、発光時間であってもよいが、発光時間に発光光量や発光強度を乗じた値等、他のパラメータとしてもよい。

制御部４５は、図７を参照して、設定される光量指示値に応じて点灯制御するＬＥＤの個数を求める。そして、累積発光時間記憶部６９を参照して、複数のＬＥＤの累積負荷が平準化するように必要数のＬＥＤを選定する。つまり、累積発光時間記憶部６９では、累積負荷が少ないＬＥＤを優先的に使用するように選択順位を付与しておき、制御部４５は選択順位の上位から順に選定する。これによれば、累積負荷の多いＬＥＤの使用が極力回避でき、代わりに累積負荷の少ないＬＥＤが積極的に使用されて万遍なくＬＥＤが稼働することになる。従って、複数のＬＥＤのうち、特定のＬＥＤだけが偏って高い稼働率となることを防止できる。

＜第３の点灯制御＞
図１３に個別点灯するＬＥＤの他の駆動パターンを表すグラフを示した。この駆動パターンにおいては、点灯するＬＥＤを、最大発光量（定格出力）で点灯する第１のグループ、中間発光量で点灯する第２のグループに分類して、それぞれのＬＥＤを光量制御する。図示例では、光量指示値の小さい１灯点灯時は、ＬＥＤ−Ａ単独で光量制御し、２灯点灯時は、ＬＥＤ−Ａを定格出力とし、ＬＥＤ−Ｂで光量制御する。３灯点灯時は、ＬＥＤ−Ａ，ＬＥＤ−Ｂを定格出力とし、ＬＥＤ−Ｃで光量制御する。

この光量制御によれば、光量制御の変調幅は、第２のグループのＬＥＤの調光変化幅で決定されるため、きめ細かな調光が可能となり、微妙な強度調整による光量制御が可能となる。つまり、点灯する光源を一律の発光量で点灯する場合と比較すると、第１のグループの光源による発光量をオフセットとし、第２のグループの光源の発光量の加算により光量制御するため、調光分解能を高めることができる。なお、上記例では第２のグループを単一のＬＥＤで担う構成としたが、複数のＬＥＤで担わせる構成としてもよい。

以上説明した、第１〜第３の点灯制御は、例示された制御パターンに限らず、各制御例を適宜組み合わせて光量制御することができる。各点灯制御を実施することで、照明光の強度分布を均一にするため、光源部６３の光出射窓８９に対面して光拡散部材を配置しなくても、ライトガイドＬＧの先端（光入射側）に均一な光量の光源光を供給できる。これにより、光拡散部材による光伝送効率の低下が防止できる。

＜光量制御のパルス変調＞
上記の点灯するＬＥＤを選定することに加えて、複数のＬＥＤの発光光量の合計が光量指示値に対応する光量となるように、各ＬＥＤへの駆動信号をパルス変調制御して光量制御してもよい。駆動パルスの制御は、パルス数制御（ＰＮＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｎｕｍｂｅｒ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と、パルス密度制御（ＰＤＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と、パルス幅制御（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）の３種類、又は電流値制御を加えた４種類の制御を用いることができ、ＰＮＭ，ＰＤＭ，ＰＷＭ，電流値制御との４種類から、任意の組み合わせ、任意の順番で制御することであってもよい。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。例えば、半導体発光素子としてＬＥＤを用いているが、ＬＥＤ以外にも、レーザ光源、ＥＬ発光素子、電球等の他の発光素子を用いた構成にすることもできる。

以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
（１） 光量指示値に応じた光量の照明光を出射する医療機器の光源装置であって、
２次元配列された複数の光源と、
前記光量指示値に対応して前記複数の光源のうち点灯する光源の組合せを設定した点灯パターンを記憶する記憶部と、
前記光量指示値に対応する点灯パターンで点灯される光源に対し、それぞれ光量制御する光源制御部と、
を備えた医療機器の光源装置。
この医療機器の光源装置によれば、点灯する光源の組合せが設定された点灯パターンに基づいて、光量指示値に対応して選定された光源をそれぞれ光量制御する。このため、複数の光源が光量指示値に対応して選択的に点灯されることになり、２次元配列された光源の稼働率を平準化でき、照明光の光量分布を均一にできる。

（２） （１）の医療機器の光源装置であって、
前記光源制御部が、前記複数の光源の合計発光量を、前記光量指示値に対応する光量となるように前記光源をそれぞれ個別に点灯制御する医療機器の光源装置。
この医療機器の光源装置によれば、各光源の合計発光量を光量指示値に対応する光量に制御することで、例えば、各光源の発光量を均等に、又はそれぞれ異ならせる等の光量制御の自由度を向上できる。

（３） （１）又は（３）の医療機器の光源装置であって、
前記光源制御部が、点灯する前記光源の個数を、前記光量指示値が小さいほど減少させ、前記光量指示値が大きいほど増加させる医療機器の光源装置。この医療機器の光源装置によれば、光量指示値の大小に応じて点灯する光源の個数を増減させることで、微弱光から高強度の光までの光量制御幅を拡大できる。

（４） （１）〜（３）のいずれか１つの医療機器の光源装置であって、
前記複数の光源の累積負荷をそれぞれ個別に積算して記憶する累積負荷記憶部を備え、
前記点灯パターンが、点灯する光源の個数を同一とする複数の組合せパターンを含み、
前記光源制御部が、前記累積負荷記憶部を参照して、前記複数の光源の累積負荷が平準化するように前記複数の組合せパターンから選択する医療機器の光源装置。
この医療機器の光源装置によれば、累積負荷記憶部に記憶された各光源の累積負荷に応じて、複数の組合せパターンから選択的に使用する光源を設定することで、各光源の累積負荷が容易に平準化できる。

（５） （４）の医療機器の光源装置であって、
前記累積負荷が累積発光時間であり、
前記光源制御部が、前記組合せパターンのうち、前記点灯する光源として累積発光時間の少ない光源を含むパターンを選択する医療機器の光源装置。
この医療機器の光源装置によれば、累積発光時間の少ない光源を優先的に使用することで、各光源の累積負荷をいち早く平準化できる。

（６） （４）又は（５）の医療機器の光源装置であって、
前記光源制御部が、前記組合せパターンのうち、前記点灯する光源として現在点灯中の光源とは異なる配置位置の光源を含むパターンを選択する医療機器の光源装置。
この医療機器の光源装置によれば、異なる配置位置の光源を優先的に使用することで、出射される照明光の光量分布を均一にでき、シェーディングの発生を防止できる。

（７） （１）〜（６）のいずれか１つの医療機器の光源装置であって、
前記光源制御部が、前記点灯する光源を、全て同じ発光量で点灯させて光量制御する医療機器の光源装置。
この医療機器の光源装置によれば、点灯する光源を全て同じ発光量にすることで、一部を最大光量に設定する場合と比較して、光源寿命を延ばすことができる。

（８） （１）〜（６）のいずれか１つの医療機器の光源装置であって、
前記光源制御部が、前記点灯する光源を、最大発光量で点灯する第１のグループ及び中間発光量で点灯する第２のグループに分類して、それぞれを光量制御する医療機器の光源装置。
この医療機器の光源装置によれば、点灯する光源を一律の発光量で点灯する場合と比較すると、第１のグループの光源による発光量をオフセットとし、第２のグループの光源の発光量の加算により光量制御するため、調光分解能を高めることができる。

（９） （１）〜（７）のいずれか１つ記載の医療機器の光源装置であって、前記複数の光源のそれぞれに集光部材を配置している医療機器の光源装置。

（１０） （９）記載の医療機器の光源装置であって、
前記集光部材がテーパ状柱体である医療機器の光源装置。

（１１） （１）〜（１０）のいずれか１つの医療機器の光源装置であって、
前記光源が、半導体発光素子からなる医療機器の光源装置。
この医療機器の光源装置によれば、光源寿命により光量が低下する半導体発光素子であっても、常に均一光量の照明光が得られる。

（１２） （１）〜（１１）のいずれか１つの医療機器の光源装置を搭載した内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、高精度に適正光量の照明光を照射でき、被検体を適正露光で撮像できる。これにより、良好な内視鏡画像が得られ、内視鏡診断精度を向上できる。

（１３） （１２）の内視鏡であって、撮像素子により内視鏡観察画像を取得する撮像部を備え、
前記光源制御部が、前記点灯パターンを前記撮像素子の撮像フレーム周期と同期したタイミングで切り替える内視鏡。
この内視鏡によれば、撮像フレーム毎に点灯パターンを切り替えることで、きめ細かな点灯パターンの切り替えが行え、各ＬＥＤによる照明光のムラを低減できる。

１１ 内視鏡
１３ 制御装置
４５ 制御部
４７ 光源装置
４９ プロセッサ
６３ 光源部
６５ 光源ドライバ
６７ 点灯パターン記憶部
６９ 累積発光時間記憶部
７０ 制御パラメータ情報記憶部
７１ 支持体
７３ ＬＥＤ
７５ 発光部
７７ 集光部材
７９ テーパ状柱体
１００ 内視鏡装置
ＰＴ１−ＰＴ１６ 点灯パターン

Claims (12)

1. 光量指示値に応じた光量の照明光を出射する医療機器の光源装置であって、
   ２次元配列された複数の光源と、
   前記光量指示値に対応して前記複数の光源のうち点灯する光源の組合せを設定した点灯パターンを記憶する記憶部と、
   前記光量指示値に対応する点灯パターンで点灯される光源に対し、それぞれ光量制御する光源制御部と、
   前記複数の光源の累積負荷をそれぞれ個別に積算して記憶する累積負荷記憶部と、
   を備え、
   前記点灯パターンが、前記点灯する光源の複数の組合せパターンを含み、
   前記光源制御部が、前記累積負荷記憶部を参照して、前記複数の光源の累積負荷が平準化するように前記複数の組合せパターンから前記点灯パターンを選択し、前記複数の光源の合計発光量を、前記光量指示値に対応する光量となるように前記光源をそれぞれ個別に点灯制御する医療機器の光源装置。
2. 請求項１記載の医療機器の光源装置であって、
   前記組合せパターンが、前記点灯する光源の個数を同一とする組合せパターンを含む医療機器の光源装置。
3. 請求項１又は請求項２記載の医療機器の光源装置であって、
   前記光源制御部が、点灯する前記光源の個数を、前記光量指示値が小さいほど減少させ、前記光量指示値が大きいほど増加させる医療機器の光源装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の医療機器の光源装置であって、
   前記累積負荷が累積発光時間であり、
   前記光源制御部が、前記組合せパターンのうち、前記点灯する光源として累積発光時間の少ない光源を含むパターンを選択する医療機器の光源装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の医療機器の光源装置であって、
   前記光源制御部が、前記組合せパターンのうち、前記点灯する光源として現在点灯中の光源とは異なる配置位置の光源を含むパターンを選択する医療機器の光源装置。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の医療機器の光源装置であって、
   前記光源制御部が、前記点灯する光源を、全て同じ発光量で点灯させて光量制御する医療機器の光源装置。
7. 請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の医療機器の光源装置であって、
   前記光源制御部が、前記点灯する光源を、最大発光量で点灯する第１のグループ及び中間発光量で点灯する第２のグループに分類して、それぞれを光量制御する医療機器の光源装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか１項記載の医療機器の光源装置であって、
   前記複数の光源のそれぞれに集光部材を配置している医療機器の光源装置。
9. 請求項８記載の医療機器の光源装置であって、
   前記集光部材がテーパ状柱体である医療機器の光源装置。
10. 請求項１〜請求項９のいずれか１項記載の医療機器の光源装置であって、
    前記光源が、半導体発光素子からなる医療機器の光源装置。
11. 請求項１〜請求項１０のいずれか１項記載の医療機器の光源装置を搭載した内視鏡装置。
12. 請求項１１記載の内視鏡装置であって、
    撮像素子により内視鏡観察画像を取得する撮像部を備え、前記光源制御部が、前記点灯パターンを前記撮像素子の撮像フレーム周期と同期したタイミングで切り替える内視鏡装置。

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