JP5909571B2

JP5909571B2 - 内視鏡装置

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Publication number: JP5909571B2
Application number: JP2015041361A
Authority: JP
Inventors: 水由　明; 明水由; 牧斎藤; 斎藤　　牧; 飯田　孝之; 孝之飯田
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2015-03-03
Filing date: 2015-03-03
Publication date: 2016-04-26
Anticipated expiration: 2031-08-23
Also published as: JP2015154936A

Description

本発明は、内視鏡装置に関する。

体腔内の組織を観察する内視鏡装置が広く知られている。一般的に内視鏡装置は、キセノンランプ等の白色光源から出射された白色光（照射光）を、ライトガイドを通じて体腔内の被観察領域に照射し、被観察領域からの反射光に基づく像を撮像素子により受光して観察画像を生成する構成となっている。

また近年になって、生体組織に特定波長の狭帯域光を照射して、組織表層の毛細血管や微細構造を観察する狭帯域光観察、或いは自家蛍光、薬剤蛍光による蛍光観察等の特殊光を用いた観察モードを有する内視鏡装置も利用されている。特殊光としては、キセノンランプ等の白色光源からの光と、レーザダイオード等の半導体光源からの狭帯域光とを混合したものが知られている（特許文献１）。

特許文献１に記載された方式では、白色光源としてキセノンランプを用いているため、白色光と狭帯域光との出射光量比を細かく制御することは困難である。そこで、白色光源としてキセノンランプに代えて、長寿命で出力変動の少ない発光ダイオード（ＬＥＤ）と蛍光体とを組み合わせた光源を利用することができる。このように、特殊光観察時の光源として、２つの半導体光源を用いる場合、半導体光源の出力は細かに制御可能であるため、波長バランス(出射光量比）を高い精度で設定することができる。

しかし、２つの半導体光源の波長バランスを高い精度で維持しつつ、それぞれを強度変調することは容易ではない。特に、ＬＥＤのように、入力電流値に対する出射光量の特性が非線形となる領域を有する光源を用いる場合には、この非線形性を考慮した制御が必要となる。

特開２００９−２０１９４０号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、入力電流値に対する出射光量の特性が非線形となる領域を持つ半導体光源を少なくとも含む２つの光源を用いた内視鏡装置で特殊光観察を行う際に、これら２つの光源からの光の混合比率を高い精度で一定に保ち、所望の観察画像を取得できるようにすることにある。

本発明の内視鏡装置は、照明光を内視鏡挿入部の先端から被検体に照射し、当該被検体からの反射光を検出して当該被検体の画像信号を得る内視鏡装置であって、駆動信号の振幅値に対する発光強度の特性が非線形となる領域を持つ半導体光源を含む第一の光源と、前記第一の光源とは異なる波長域の光を出射する半導体光源からなる第二の光源と、前記第一の光源及び前記第二の光源の各々からの出射光量を合計した全出射光量に対する目標光量を設定する目標光量設定部と、前記第一の光源及び前記第二の光源の各々の出射光量比を設定する光量比設定部と、前記第一の光源及び前記第二の光源の各々の駆動信号の振幅値と出射光量との関係を示す情報を記憶する情報記憶部と、電子シャッタにより露光期間を調整して被検体を撮像する撮像部と、前記光量比設定部により設定された出射光量比と、前記情報記憶部に記憶されている前記情報と、前記目標光量設定部により設定された目標光量とに基づいて、前記第一の光源に供給する駆動信号の第一の振幅値と、前記第二の光源に供給する駆動信号の第二の振幅値を設定し、前記撮像部の電子シャッタにより調整される露光期間と同期し、前記複数の半導体光源をパルス点灯制御するためのパルス駆動信号を、前記目標光量に対応させて生成し、生成した前記パルス駆動信号と前記第一の振幅値を用いて、前記第一の光源用の駆動信号を生成し、生成した前記パルス駆動信号と前記第二の振幅値を用いて、前記第二の光源用の駆動信号を生成し、生成した前記第一の光源用の駆動信号と前記第二の光源用の駆動信号を用いて前記第一の光源と前記第二の光源を駆動する光源制御部と、を備えるものである。

本発明によれば、入力電流値に対する出射光量の特性が非線形となる領域を有する半導体光源を少なくとも含む２つの光源を用いた内視鏡装置で特殊光観察を行う際に、これら２つの光源からの光の混合比率を高い精度で一定に保ち、所望の観察画像を取得することができる。

本発明の一実施形態を説明するための内視鏡装置１００の外観図図１に示される内視鏡装置１００の内部構成を示す図光源Ｋ１,Ｋ２から出射される光の波長と発光強度との関係を示す図光源Ｋ１,Ｋ２に供給される駆動パルスの振幅値と、光源Ｋ１，Ｋ２の出射光量との関係を示す図光源制御部４９が生成する光源Ｋ１,Ｋ２に共通の駆動信号の一例を示す図

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態を説明するための内視鏡装置１００の外観図である。

内視鏡装置１００は、内視鏡１１と、制御装置１３と、液晶表示装置等の表示部１５と、制御装置１３に情報を入力するキーボードやマウス等の入力部１７とを備える。

制御装置１３は、光源装置４５と、内視鏡１１から出力される撮像画像信号の信号処理等を行うプロセッサ４７とを備える。

内視鏡１１は、被検体内に挿入される内視鏡挿入部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２５，２７とを備える。

内視鏡挿入部１９は、可撓性を持つ軟性部２９と、湾曲部３１と、先端部（以降、内視鏡先端部とも呼称する）３３とから構成される。

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、組織採取用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。

図２は、図１に示される内視鏡装置１００の内部構成を示す図である。

内視鏡先端部３３は、被観察領域へ光を照射するための照明窓３５と、照明窓３５に対向配置される拡散板５８と、拡散板５８と照明窓３５の間に配置される照明用のレンズ５９と、被観察領域からの反射光を受光するＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ−ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ等の撮像素子２１と、撮像素子２１の受光面に被観察領域からの反射光を入射させるための観察窓４０と、観察窓４０と撮像素子２１との間に設けられる対物レンズユニット３９とを備える。

湾曲部３１は、軟性部２９と先端部３３との間に設けられ、操作部２３に配置されたアングルノブ４３（図１参照）の回動操作により湾曲自在にされている。

この湾曲部３１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、任意の角度に湾曲させることができ、内視鏡先端部３３の照明窓３５及び観察窓４０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３３の照明窓３５より被観察領域に供給される照明光を発生する光源装置４５と、撮像素子２１から出力される赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の撮像画像信号を信号処理するプロセッサ４７とを備える。光源装置４５とプロセッサ４７は、それぞれコネクタ部２５，２７を介して内視鏡１１と接続される。

光源装置４５は、光源制御部４９と、発光源としてＬＥＤを用いた白色光を出射する光源Ｋ１と、中心波長４０５ｎｍの狭帯域光を出射する光源Ｋ２と、光ファイババンドル５１と、光ファイバ５３とを備える。

光源Ｋ１は、通常観察（白色光観察）のための光源である。光源Ｋ１は、ＬＥＤとこれを覆う蛍光体とによって構成されている。本実施形態では、光源Ｋ１は、波長４４５ｎｍの青色光を発光するＬＥＤと、このＬＥＤから出射される光を励起光として黄色の蛍光を発するＹＡＧ系の蛍光体とによって構成される。そして、ＬＥＤから出射される青色光の一部によって励起された黄色光と、蛍光体を透過した当該青色光とが合わさることで、光源Ｋ１から白色光が出射されるようになっている。光源Ｋ１は、ＬＥＤを含むため、後述する図４に示すように、駆動信号の振幅値（入力電流値）に対する出射光量の特性が非線形となる領域を持つものとなっている。

光源Ｋ２は、狭帯域光観察のための光源であり、半導体素子からなる。光源Ｋ２としては、駆動信号の振幅値に対する出射光量の特性が線形となるレーザダイオードや、駆動信号の振幅値に対する出射光量の特性が非線形となる領域を持つＬＥＤを用いることができるが、その具体例として、中心波長４０５ｎｍの紫色発光の半導体レーザが挙げられる。レーザ光源としては、例えばブロードエリア型のＩｎＧａＮ系レーザダイオードが使用できる。光源Ｋ２は、出射光の中心波長が３７０乃至４７０ｎｍの範囲であれば、粘膜表層の毛細血管や微細構造等が強調される良好な狭帯域光観察を行うことができる。

各光源Ｋ１，Ｋ２から出射される光は、光源制御部４９により個別に制御される。光源制御部４９は、通常観察モード時には、光源Ｋ１のみから光を出射させる。また、光源制御部４９は、蛍光観察モード時には、光源Ｋ２のみから光を出射させる。更に、光源制御部４９は、組織表層の毛細血管や微細構造を観察する狭帯域光観察モード時には、光源Ｋ１と光源Ｋ２からそれぞれ同時に所定の出射光量比で光を出射させる。

図３は、光源Ｋ１,Ｋ２から出射される光の波長と発光強度との関係を示す図である。図３において、符号Ｓ１は光源Ｋ１から出射される光を示し、符号Ｓ２は光源Ｋ２から出射される光を示している。図３に示されるように、光源Ｋ２からの光は、波長４４５ｎｍ以上の範囲ではほとんど強度を持たない。したがって、光源Ｋ１と光源Ｋ２それぞれの出射光量の比の制御を高精度に行うことができる。また、光源Ｋ２からの光の強度の変動は、光源Ｋ１からの白色光へ実質的な影響を与えることがない。この結果、狭帯域光観察時の画質を良好なものにすることができる。

光源Ｋ１から出射される白色光は、集光レンズ（図示略）により光ファイババンドル５１に入力される。光源Ｋ２から出射される紫色光は、集光レンズ（図示略）により光ファイバ５３に入力される。そして、光ファイババンドル５１と光ファイバ５３はライトガイド５５によって一つに束ねられ、このライトガイド５５は、コネクタ２５を介して内視鏡先端部３３まで延設されている。ライトガイド５５の内視鏡先端部３３側の端面から出射した光は、拡散板５８で拡散された後に、レンズ５９を通って観察窓３５から出射される。

光源制御部４９は、パルス駆動によって光源Ｋ１，Ｋ２を制御する。つまり、光源制御部４９は、駆動信号（駆動パルスのパターン）を光源Ｋ１，Ｋ２に供給する。この駆動パルスがハイレベルとなっている期間に光源Ｋ１，Ｋ２は光を出射する。

プロセッサ４７には、前述の表示部１５と入力部１７が接続されている。プロセッサ４７は、信号処理部６６と、制御部６９と、記憶部７１とを備える。

信号処理部６６は、内視鏡１１の操作部２３や入力部１７からの指示にしたがい、内視鏡１１から伝送されてくる撮像画像信号を信号処理して撮像画像データを生成する。また、信号処理部６６は、内視鏡１１から伝送されてくる撮像画像信号から、当該撮像画像信号の輝度情報（被検体画像の明るさ情報）を算出し、当該輝度情報を制御部６９に出力する。信号処理部６６において生成される撮像画像データは、制御部６９の制御によって表示部１５において再生されたり、記憶部７１に記憶されたりする。

記憶部７１には、撮像画像信号の輝度情報と、光源装置４５から出射させる光の１フレーム分の目標光量の値とを対応付けた輝度−目標光量テーブルが記憶される。

また、記憶部７１には、光源Ｋ１のＬＥＤに供給される駆動信号を構成する駆動パルスの振幅値（駆動電流値）と光源Ｋ１の単位時間あたりの出射光量（１つの駆動パルスで出射される光量）とを対応付けた光源Ｋ１用テーブルと、光源Ｋ２に供給される駆動信号を構成する駆動パルスの振幅値（駆動電流値）と光源Ｋ２の単位時間あたりの出射光量（１つの駆動パルスで出射される光量）とを対応付けた光源Ｋ２用テーブルとが記憶される。図４に示すように、光源Ｋ１の駆動電流と出射光量との関係はある駆動電流までは線形であるが、その駆動電流を超えてからは非線形となっている。また、光源Ｋ２の駆動電流と出射光量との関係は全ての領域において線形となっている。

制御部６９は、信号処理部６６から入力される輝度情報と、記憶部７１に記憶されている輝度−目標光量テーブルとにより、当該輝度情報に対応する目標光量を求め、この目標光量の情報を光源制御部４９に送信する。

光源制御部４９は、狭帯域光観察時において、制御部６９から受信した目標光量の情報と、制御部６９によって設定される光源Ｋ１と光源Ｋ２の１駆動パルスあたりの出射光量比（出射光強度比）と、記憶部７１に記憶されている光源Ｋ１用テーブル及び光源Ｋ２用テーブルとに基づいて、光源Ｋ１と光源Ｋ２の１駆動パルスあたりの出射光量比を設定値に維持しながら、光源Ｋ１，Ｋ２の１フレーム中の各出射光量を合計した全出射光量が目標光量となるような駆動信号を生成して、この駆動信号を光源Ｋ１，Ｋ２それぞれに供給する。

以下、狭帯域光観察モードにおける内視鏡装置１００の動作について説明する。

まず、内視鏡１１に設けられ、観察モード選定部として機能する観察モード切り替えボタン７３（図２参照）を術者が押下することにより、制御部６９は、通常観察、狭帯域光観察、蛍光観察等の各種観察モードに切り替える制御を行う。制御部６９は、通常観察モードでは、光源Ｋ１，Ｋ２の出射光量比Ｒａ：Ｒｂを１：０に設定する。制御部６９は、狭帯域光観察モードでは、出射光量比Ｒａ：Ｒｂを例えば２：１等の予めプリセットされた任意の比率に設定する。制御部６９は、蛍光観察モードでは、出射光量比Ｒａ：Ｒｂを０：１に設定する。

狭帯域光観察モードにおいては、光源制御部４９が、光源Ｋ１，Ｋ２の双方の出力を上記の出射光量比に保持しつつ、光源Ｋ１，Ｋ２からの全出射光量を目標光量にする制御を行う。以下、狭帯域光観察モードにおいて、光源Ｋ１，Ｋ２を駆動して所望の照明光を生成する手順を示す。

まず、制御部６９は、狭帯域光観察モードに対応する光源Ｌ１と光源Ｌ２の出射光量比Ｒａ：Ｒｂ（以下では、Ｒａ＝２、Ｒｂ＝１とする）を記憶部７１から読み出して、光源制御部４９に送信する。出射光量比Ｒａ：Ｒｂの情報を受信した光源制御部４９は、この出射光量比Ｒａ：Ｒｂを、指定された出射光量比として設定する。

信号処理部６６に撮像画像信号が入力されると、信号処理部６６がこの撮像画像信号から輝度情報を生成する。制御部６９は、この輝度情報と記憶部７１に記憶されている輝度−目標光量テーブルとに基づいて、目標光量を設定し、この目標光量の情報を光源制御部４９に送信する。

次に、光源制御部４９は、制御部６９から受信した出射光量比２：１の情報と、記憶部７１に記憶されている光源Ｋ１用テーブル及び光源Ｋ２用テーブルと、制御部６９から受信した目標光量の情報とに基づいて、光源Ｋ１，Ｋ２に供給する各駆動信号を構成する駆動パルスの振幅値（駆動電流値）を設定する。

具体的には、光源制御部４９は、目標光量が閾値以上の場合には、光源Ｋ１,Ｋ２に供給する各駆動パルスの振幅値を予め定められた基準値（例えば、光源Ｋ１の振幅値が最大となるときの振幅値の組み合わせ）に設定する。また、光源制御部４９は、目標光量が閾値未満の場合には、光源Ｋ１,Ｋ２に供給される各駆動パルスの振幅値を、その目標光量に応じた値に設定する。

例えば、図４に示すように、光源制御部４９は、目標光量が閾値以上の場合には、光源Ｋ１に供給する駆動パルスの振幅値を最大値のｉ３ａに設定し、振幅値ｉ３ａのときの出射光量の半分の光量が得られるときの振幅値ｉ３ｂを、光源Ｋ２に供給する駆動パルスの振幅値として設定する。一方、光源制御部４９は、目標光量が閾値未満の場合には、目標光量が小さくなるほど、光源Ｋ１,Ｋ２に供給する各駆動パルスの振幅値を小さく設定する。

光源制御部４９は、目標光量がどのような値であっても、（光源Ｋ１の単位時間あたりの出射光量）：（光源Ｋ２の単位時間あたりの出射光量）が常に２：１となるように、光源Ｋ１,Ｋ２に供給する各駆動パルスの振幅値を設定する。

例えば、目標光量が閾値よりも小さな所定値であったとき、光源制御部４９は、図４に示すように、光源Ｋ１に供給する駆動パルスの振幅値をｉ２ａに設定し、振幅値ｉ２ａのときの出射光量の半分の光量が得られるときの振幅値ｉ２ｂを、光源Ｋ２に供給する駆動パルスの振幅値として設定する。また、目標光量が上記所定値よりも更に小さな値であったとき、光源制御部４９は、光源Ｋ１に供給する駆動パルスの振幅値をｉ１ａに設定し、振幅値ｉ１ａのときの出射光量の半分の光量が得られるときの振幅値ｉ１ｂを、光源Ｋ２に供給する駆動パルスの振幅値として設定する。

次に、光源制御部４９は、目標光量が閾値以上の場合には、その目標光量に応じて光源Ｋ１，Ｋ２に共通の駆動信号（駆動パルスのパターン）を生成する。そして、光源制御部４９は、光源Ｋ１，Ｋ２に共通の駆動信号を構成する各駆動パルスの振幅値を光源Ｋ１に対して設定された値に変更したものを光源Ｋ１用の駆動信号として生成し、光源Ｋ１，Ｋ２に共通の駆動信号を構成する各駆動パルスの振幅値を光源Ｋ２に対して設定された値に変更したものを光源Ｋ２用の駆動信号として生成する。

光源制御部４９は、目標光量が、光源装置４５から出射させることのできる設計上の上
限値（光源Ｋ１，Ｋ２に供給される駆動パルスの振幅値が基準値のときのもの）である第
一の値から当該第一の値よりも小さい第二の値までの範囲では、駆動信号に含まれる駆動
パルス数を変更するパルス数制御（ＰＮＭ：Pulse Number Modulation）により、全出射
光量が目標光量となるような光源Ｋ１，Ｋ２用の駆動信号を生成する。

また、光源制御部４９は、目標光量が上記第二の値から当該第二の値よりも小さい上記閾値までの範囲では、上記パルス数制御によって駆動パルス数が限界まで減少させられた駆動信号に対し、駆動パルスの密度を変更するパルス密度制御（ＰＤＭ：Pulse Density Modulation）を行って、全出射光量が目標光量となるような光源Ｋ１，Ｋ２用の駆動信号を生成する。

図５は、光源制御部４９が生成する光源Ｋ１,Ｋ２に共通の駆動信号の一例を示す図である。

目標光量が、光源装置４５から出射させることのできる全出射光量の設計上限である場合、光源制御部４９は、垂直同期信号ＶＤにより規定される画像の１フレームの期間内において、電子シャッタで制御される露光期間Ｗの全てを点灯させる駆動パルスのパターンからなる駆動信号［１］を生成する。

目標光量が上記設計上限から減少した場合、光源制御部４９は、駆動信号[１]に対し、時間軸における後ろ詰めで駆動パルス数を減少させた駆動信号を生成する。図５に示した駆動信号[２]は、駆動信号[１]に対し、所定の最小割合になるまで駆動パルスの数を駆動パルスの供給開始タイミングが遅れるように減少させたときのものを示している。光源制御部４９は、駆動信号[１]に対する駆動パルスの減少数を目標光量の大きさが小さくなるほど大きくする。

駆動パルス数の減少によって決まる光源の点灯時間がＰＮＭ制御限界（図５のＷｍｉｎ）に達した後、更に目標光量が減少した場合、光源制御部４９は、駆動信号[２]に対し、駆動パルスを間引いた駆動信号[３]を生成する。光源制御部４９は、駆動信号[２]に対する駆動パルスの間引き率を、目標光量の大きさが小さくなるほど大きくする。

図５の駆動パルス［４］は、光源Ｋ１，Ｋ２に対して共通に生成される駆動信号における駆動パルスの間隔がＰＤＭ制御限界に達したときのものである。光源制御部４９は、目標光量が上記閾値であった場合には、駆動信号[４]の各駆動パルスの振幅値を光源Ｋ１，Ｋ２に対して設定されている振幅値の基準値にそれぞれ変更した駆動信号を生成する。つまり、この駆動信号にしたがって光源装置４５から出射される全出射光量が、上述した目標光量の閾値として設定されている。

目標光量が上記閾値よりも小さくなった場合、パルス変調制御はもう限界に達しているため、その目標光量を達成することができない。そこで、このような場合に、光源制御部４９は、光源Ｋ１,Ｋ２に対してそれぞれ設定した駆動パルスの振幅値（基準値）を、目標光量に応じて減少させた値に設定する。

例えば、目標光量が閾値以上のときに光源Ｋ１，Ｋ２に対して設定される駆動パルスの振幅値（基準値）が図４に示すｉ３ａ,ｉ３ｂであった場合、光源制御部４９は、記憶部７１に記憶されている光源Ｋ１用テーブル及び光源Ｋ２用テーブルと、目標光量の情報と、観察モードに応じて決められている出射光量比とに基づいて、出射光量比を設定値に維持しつつ全出射光量が目標光量になるような、光源Ｋ１，Ｋ２に供給する各駆動パルスの振幅値（例えば、ｉ２ａ,ｉ２ｂ）を算出し、この振幅値を光源Ｋ１,Ｋ２に供給する各駆動パルスの振幅値として設定する。

駆動信号[４]に含まれる駆動パルスの数は既知であり、光源Ｋ１用テーブル及び光源Ｋ２用テーブルにより、駆動パルスの振幅値に対する光源Ｋ１，Ｋ２の出射光量は既知である。このため、振幅値をどの程度下げれば目標光量を達成できるのかを、光源制御部４９はこれらの情報に基づいて算出することができる。

そして、光源制御部４９は、図５に示す駆動信号[４]の各駆動パルスの振幅値をｉ２ａにした光源Ｋ１用の駆動信号と、図５に示す駆動信号[４]の各駆動パルスの振幅値をｉ２ｂにした光源Ｋ２用の駆動信号とを生成する。光源制御部４９は、これら２つの駆動信号を光源Ｋ１，Ｋ２にそれぞれ供給する。これにより、目標光量が閾値未満になった場合でも、出射光量比は２：１に維持されながら、全出射光量が目標光量となるように制御される。

以上のように、光源制御部４９は、目標光量に対応する駆動信号を光源Ｋ１，Ｋ２で共通に生成し、この共通の駆動信号を元にして、光源Ｋ１用の駆動信号と、光源Ｋ２用の駆動信号とを、振幅値を変更することにより生成する。そして、目標光量が光源装置４５から出射できる全出射光量の設定上限値から閾値の間で変化する場合には、各駆動信号の振幅値は固定のまま、各駆動信号の波形パターンがそれぞれ共通に変化される。これにより、目標光量の変化に応じてパルス変調制御しても出射光量比が固定されたままとなり、各光源Ｋ１，Ｋ２から出射される光量比が乱れることはない。また、目標光量が閾値未満になった場合には、各駆動信号の波形パターンは固定のまま、各駆動信号の振幅値だけが出射光量比を保ったままそれぞれ目標光量に応じて変化される。これにより、パルス変調制御の限界にまで目標光量が減少した場合でも、全出射光量を目標光量に一致させることができると共に、各光源Ｋ１，Ｋ２から出射される光量比を一定にすることができる。

また、内視鏡装置１００は、光源制御部４９が、記憶部７１に記憶されている光源Ｋ１用テーブル及び光源Ｋ２用テーブルを用いて、光源Ｋ１,Ｋ２に供給する駆動パルスの振幅値を設定する。このため、出射光量の特性が非線形となる領域を持つＬＥＤを採用した本実施形態の構成であっても、光源Ｋ１，Ｋ２の出射光量比の制御を精度良く行うことができる。

また、内視鏡装置１００では、目標光量に応じた駆動信号を光源Ｋ１,Ｋ２に対して共通して用いる構成としている。このため、光源Ｋ１，Ｋ２用の各駆動信号をそれぞれ別々にパルス変調制御する場合と比較して、その変調制御を簡単化できる。更に、複数の光源を備えた場合であっても、各光源の目標光量比に対するパルス変調制御を全光源で共通化でき、駆動回路が複雑化することを防止できる。

また、内視鏡装置１００では、目標光量が閾値以上のときに、光源Ｋ１の振幅値が設定可能な最大値に設定される。光源Ｋ１に用いられるＬＥＤは、振幅値（駆動電流値）が大きくなるほど、色味変動が大きくなる。目標光量が閾値以上のときは明るい撮影環境であるため、色味変動が目立ちやすい。したがって、目標光量が閾値以上のときに、光源Ｋ１の振幅値を設定可能な最大値にしておくことは、色味変動による画質劣化を防止する上で好ましい。内視鏡装置１００では、目標光量が閾値未満の場合に、光源Ｋ１の振幅値が最大値よりも減少することになるが、この場合は被写体が暗く、色味変動は目立たないため、画質への影響は限定的である。

なお、内視鏡装置１００において、光源Ｋ１を光源装置４５ではなく内視鏡先端部３３に設けてもよい。この場合、光源Ｋ１をアダプタ等によって別の種類に交換する構成も考えられる。光源Ｋ１を別の種類に交換した場合には、記憶部７１に記憶される光源Ｋ１用テーブルを新しいデータに書き換えるだけで、光源制御部４９が上述した制御を行うことができる。

以上の説明では、光源Ｋ１が白色光を出射し、光源Ｋ２が狭帯域光を出射するものとしたが、光源Ｋ１と光源Ｋ２はそれぞれ異なる波長域の光を出射するものであればよく、出射する光の波長域は白色光と狭帯域光の組み合わせに限定されない。

また、以上の説明では、光源Ｋ１が発光特性として非線形の領域を持つもの（ＬＥＤ＋蛍光体）であり、光源Ｋ２が発光特性として線形のもの（ＬＤ）としているが、これに限らない。光源Ｋ１，Ｋ２のそれぞれが、発光特性として非線形の領域を持つもの（例えば、ＬＥＤ＋蛍光体からなる光源とＬＥＤからなる光源との組み合わせ）であってもよい。

以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。

開示された内視鏡装置は、照明光を内視鏡挿入部の先端から被検体に照射し、当該被検体からの反射光を検出して当該被検体の画像信号を得る内視鏡装置であって、駆動信号の振幅値に対する発光強度の特性が非線形となる領域を持つ半導体光源を含む第一の光源と、前記第一の光源とは異なる波長域の光を出射する半導体光源からなる第二の光源と、前記第一の光源及び前記第二の光源の各々からの出射光量を合計した全出射光量に対する目標光量を設定する目標光量設定部と、前記第一の光源及び前記第二の光源の各々の出射光量比を設定する光量比設定部と、前記第一の光源及び前記第二の光源の各々の駆動信号の振幅値と出射光量との関係を示す情報を記憶する情報記憶部と、前記光量比設定部により設定された出射光量比と、前記情報記憶部に記憶されている前記情報と、前記目標光量設定部により設定された目標光量とに基づいて、前記第一の光源に供給する駆動信号の第一の振幅値と、前記第二の光源に供給する駆動信号の第二の振幅値を設定する振幅値設定部と、前記目標光量に基づいて前記第一の光源及び前記第二の光源に共通の駆動信号を生成し、前記共通の駆動信号の振幅値を前記第一の振幅値に変更して前記第一の光源用の駆動信号を生成し、前記共通の駆動信号の振幅値を前記第二の振幅値に変更して前記第二の光源用の駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記第一の光源用の駆動信号を前記第一の光源に供給し、前記第二の光源用の駆動信号を前記第二の光源に供給して、前記全出射光量が前記目標光量となるように制御する信号供給部とを備えるものである。

開示された内視鏡装置は、電子シャッタにより露光期間を調整して被検体を撮像する撮像部を備え、前記駆動信号生成部は、前記目標光量が前記全出射光量の最大値から閾値までの範囲では、前記電子シャッタによる１フレーム内の露光期間に対し、所定の点灯期間になるまで前記駆動信号に含まれる駆動パルスの数を減少させる第１のパルス変調制御と、前記第１のパルス変調制御によって駆動パルス数が限界まで減少した駆動信号に対し、駆動パルスを間引いて駆動パルスの密度を減少させる第２のパルス変調制御とを、前記目標光量の大きい順に行うことにより前記共通の駆動信号を生成し、前記目標光量が前記閾値未満の範囲では、前記第２のパルス変調制御によって駆動パルスの密度が限界まで減少した駆動信号を前記共通の駆動信号として生成し、前記振幅値設定部は、前記目標光量が前記最大値から前記閾値までの範囲では、前記情報において予め決められた振幅値を前記第一の振幅値として設定し、前記第一の振幅値によって前記第一の光源から出射される光量との比が前記光量比設定部によって設定された光量比となるような出射光量が得られる振幅値を前記第二の振幅値として設定し、前記目標光量が前記閾値未満の範囲では、前記目標光量の大きさに応じて前記第一の振幅値及び前記第二の振幅値を設定するものである。

開示された内視鏡装置は、前記予め決められた振幅値は、前記第一の光源についての前記情報における最大の振幅値であるものを含む。

開示された内視鏡装置は、前記撮像部によって取得される観察画像における強調対象がそれぞれ異なる複数の観察モードから、いずれかの観察モードを選定する観察モード選定部を備え、前記光量比設定部が、前記選定された観察モードに応じて前記出射光量比を設定するものである。

開示された内視鏡装置は、前記撮像部から出力される撮像信号に基づいて被検体像の輝度情報を生成する輝度情報生成部を備え、前記目標光量設定部が、前記輝度情報に基づいて前記目標光量を設定するものである。

開示された内視鏡装置は、前記第一の光源が、発光ダイオードと蛍光体とから構成され、前記第二の光源がレーザダイオード又は発光ダイオードによって構成されるものである。

Ｋ１白色光源
Ｋ２狭帯域光源
４９光源制御部
７１記憶部

Claims

照明光を内視鏡挿入部の先端から被検体に照射し、当該被検体からの反射光を検出して当該被検体の画像信号を得る内視鏡装置であって、
駆動信号の振幅値に対する発光強度の特性が非線形となる領域を持つ半導体光源を含む第一の光源と、
前記第一の光源とは異なる波長域の光を出射する半導体光源からなる第二の光源と、
前記第一の光源及び前記第二の光源の各々からの出射光量を合計した全出射光量に対する目標光量を設定する目標光量設定部と、
前記第一の光源及び前記第二の光源の各々の出射光量比を設定する光量比設定部と、
前記第一の光源及び前記第二の光源の各々の駆動信号の振幅値と出射光量との関係を示す情報を記憶する情報記憶部と、
電子シャッタにより露光期間を調整して被検体を撮像する撮像部と、
前記光量比設定部により設定された出射光量比と、前記情報記憶部に記憶されている前記情報と、前記目標光量設定部により設定された目標光量とに基づいて、前記第一の光源に供給する駆動信号の第一の振幅値と、前記第二の光源に供給する駆動信号の第二の振幅値を設定し、前記撮像部の電子シャッタにより調整される露光期間と同期し、前記複数の半導体光源をパルス点灯制御するためのパルス駆動信号を、前記目標光量に対応させて生成し、生成した前記パルス駆動信号と前記第一の振幅値を用いて、前記第一の光源用の駆動信号を生成し、生成した前記パルス駆動信号と前記第二の振幅値を用いて、前記第二の光源用の駆動信号を生成し、生成した前記第一の光源用の駆動信号と前記第二の光源用の駆動信号を用いて前記第一の光源と前記第二の光源を駆動する光源制御部と、
を備える内視鏡装置。
請求項１記載の内視鏡装置であって、
前記第二の光源は、駆動信号の振幅値に対する発光強度の特性が非線形となる領域を持つ内視鏡装置。
請求項１又は２記載の内視鏡装置であって、
前記光量比設定部は、選定された観察モードに応じて前記出射光量比を設定する内視鏡装置。
請求項１〜３のいずれか１項記載の内視鏡装置であって、
前記撮像部から出力される撮像画像信号に基づいて被検体像の輝度情報を生成する輝度情報生成部を備え、
前記目標光量設定部は、前記輝度情報に基づいて前記目標光量を設定する内視鏡装置。
請求項１〜４のいずれか１項記載の内視鏡装置であって、
前記第一の光源は、発光ダイオードを用いた白色光を出射する光源であり、
前記第二の光源は、狭帯域光を出射する光源である内視鏡装置。
請求項１〜５のいずれか１項記載の内視鏡装置であって、
前記第一の光源は、発光ダイオードと蛍光体によって構成され、
前記第二の光源は、レーザダイオード又は発光ダイオードによって構成される内視鏡装置。
請求項１〜６のいずれか１項記載の内視鏡装置であって、
前記第二の光源は、出射光の中心波長が３７０〜４７０ｎｍの範囲に含まれる半導体光源を含む内視鏡装置。
請求項１〜７のいずれか１項記載の内視鏡装置であって、
前記光源制御部は、前記複数の半導体光源の駆動パルスがハイレベルとなっている期間を前記目標光量に対応して増減制御することで、前記パルス駆動信号を生成する内視鏡装置。
請求項８記載の内視鏡装置であって、
前記光源制御部は、前記撮像部の露光期間の範囲内だけで前記パルス駆動信号のハイレベルとなっている期間を制御する内視鏡装置。