JP6109725B2 - 内視鏡用光源装置、およびこれを用いた内視鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、内視鏡に照明光を供給する内視鏡用光源装置、およびこれを用いた内視鏡システムに関する。

医療分野において、内視鏡システムを用いた内視鏡診断が普及している。内視鏡システムは、内視鏡と、内視鏡に照明光を供給するための内視鏡用光源装置（以下、単に光源装置という）と、内視鏡が出力する画像信号を処理するプロセッサ装置とを備えている。内視鏡は生体内に挿入される挿入部を有し、挿入部の先端には、観察部位（被写体）に照明光を照射する照明窓と、観察部位を撮影するための観察窓が配されている。内視鏡には、光ファイバをバンドル化したファイババンドルからなるライトガイドが内蔵されている。ライトガイドは、光源装置から供給された照明光を照明窓に導光する。観察窓の奥にはＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の撮像素子が配されている。撮像素子は、照明光が照射された観察部位を撮像し、画像信号を出力する。プロセッサ装置は画像信号に基づいて観察用の表示画像を生成し、これをモニタに表示させる。

光源装置では、適切な明るさの表示画像を得るために、照明光の露出制御を行っている。露出制御は、撮像素子から出力された画像信号に基づいて表示画像全体の明るさを示す露出値を算出し、画像全体の光量が不足している場合（露出アンダー）には照明光の光量を上げ、一方、光量が高すぎる場合（露出オーバー）には照明光の光量を下げるように制御して、表示画像の明るさを一定に保つものである。露出制御には、例えば特許文献１に示すように、調光部を照明光の光路上に配し、調光部で照明光の光量を調整する方法と、例えば特許文献２に示すように、照明光を発する光源に与える駆動電力（駆動電流）を調整する方法とがある。

特許文献１、２に記載の光源装置では、従来光源として使用されてきた白色光を発するキセノンランプやハロゲンランプに代えて、レーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）や発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等の発光素子を有する半導体光源が用いられている。特許文献１、２に記載の光源装置は、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）、赤色（Ｇ）の各色光を発する３つの半導体光源を有し、各半導体光源から出射される３色の光を合成して白色光を生成している。

また、緑色半導体光源を、青色励起光を発する、発光効率が比較的高い青色励起光発光素子と、青色励起光によって励起されて、緑色の蛍光を発する緑色蛍光体とで構成される蛍光型半導体光源とした光源装置が提案されている（特許文献３参照）。特許文献３の段落［００５２］−［００５４］、および図１０には、表面に緑色蛍光体が形成され、回転駆動される回転板と、青色励起光発光素子とを組み合わせた態様の緑色蛍光型半導体光源が開示されている。この緑色蛍光型半導体光源は、回転する回転板の偏心した位置（回転中心から外れた位置）に向けて、青色励起光発光素子が発する青色励起光を照射し、青色励起光によって励起された緑色蛍光を発する。

特開２０１２−１２５３９５号公報 特開２０１０−１５８４１５号公報 特開２０１３−２０２３０５号公報

現在製品化されている緑色発光素子は、青色発光素子と比べて発光効率が悪い。このため、緑色発光素子単体で構成された緑色半導体光源では十分な緑色の光量の確保が難しい。緑色は人間の比視感度が最も高い色であるため、緑色の光量が不足すると表示画像が暗く見難いものとなってしまう。そこで、特許文献３では、緑色半導体光源を、発光効率が比較的高い青色励起光発光素子と緑色蛍光体とを組み合わせた緑色蛍光型半導体光源で構成している。また、特許文献３の蛍光型半導体光源では、蛍光体を回転板に形成し、回転板を回転駆動することにより、励起光の照射位置が蛍光体の一箇所に集中することを防止している。励起光の照射位置が蛍光体の一箇所に集中すると、その箇所が高温になり、蛍光体の劣化を早めてしまうことになるが、特許文献３の態様であれば、励起光の照射位置が蛍光体の一点に集中することがなく、蛍光体に発生する熱が分散されるため、蛍光体の熱劣化スピードを遅くすることができる。

特許文献３に記載されているような蛍光体が形成された回転板と励起光発光素子とで蛍光型半導体光源を構成する場合、蛍光体の形成ムラ（厚みムラ等）、蛍光体への異物の付着、蛍光体の欠陥等が原因で、蛍光に周期的な光量変動が発生することが懸念される。蛍光の光量変動によって表示画像が見難くなり、内視鏡診断に支障を来すおそれがある。

蛍光の光量変動を打ち消すには、蛍光の光量変動と逆位相の光量補正を行えばよい。光量補正の方法としては、露出制御と同じく調光部による調整と光源に与える駆動電力による調整とが考えられる。しかしながら、光量補正と露出制御を同じ方法で行った場合、光量補正と露出制御の２つの光量変動要因を１つの手段で調整しなければならないため、制御が複雑になるおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、簡単な制御で光量変動の少ない安定した照明光を内視鏡に供給することができる内視鏡用光源装置、およびこれを用いた内視鏡システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の内視鏡用光源装置は、観察部位を撮像する撮像素子を有する内視鏡に、観察部位を照明する照明光を供給する内視鏡用光源装置において、励起光を発する励起光発光素子と、励起光で励起されて蛍光を発する蛍光体が表面に形成された回転板とで構成され、回転駆動される回転板の偏心した位置に向けて励起光発光素子が励起光を照射することにより蛍光を発する蛍光型半導体光源と、蛍光の光路上に配され、蛍光の光量を調整する調光部と、内視鏡で得られる表示画像の明るさを一定に保つための露出制御を調光部に行わせる露出制御部と、励起光発光素子への駆動電力を調整することにより、回転板の回転に起因して生じる蛍光の光量変動を補正する光量補正部とを備えている。

回転板の１回転に要する時間である回転周期をＴＲ、撮像素子による１フレーム分の撮像に要する時間であるフレーム周期をＴＦ、ｋを１以上の自然数としたとき、ＴＲ≠（１／ｋ）ＴＦであることが好ましい。また、ＴＲ≧２ＴＦであることがさらに好ましい。

光量変動を表す光量変動データまたは光量変動を補正するための光量補正データを記憶するメモリを備え、光量補正部は、メモリに記憶された光量変動データまたは光量補正データに基づいて励起光発光素子への駆動電力を調整することが好ましい。

回転板を回転駆動させて蛍光の光量を測定した測定結果に基づいて光量変動データを生成し、生成した光量変動データに基づいて光量補正データを生成するデータ生成部を備えることが好ましい。この場合、メモリは、データ生成部で光量変動データまたは光量補正データが生成される毎に、光量変動データまたは光量補正データを更新することが好ましい。

データ生成部は、例えば、専用の光量測定センサによる蛍光の光量の測定結果に基づき光量変動データを生成する。撮像素子による蛍光の光量の測定結果に基づき光量変動データを生成してもよい。

データ生成部は、回転板の回転位置毎の蛍光の光量の測定結果に基づき光量変動データを生成し、光量補正部は、回転板の回転に同期して励起光発光素子の駆動電力を調整し、回転位置毎に光量補正を行うことが好ましい。あるいは、データ生成部は、撮像素子のフレーム毎の蛍光の光量の測定結果に基づき光量変動データを生成し、光量補正部は、撮像素子の動作に同期して励起光発光素子の駆動電力を調整し、フレーム毎に光量補正を行ってもよい。

光量補正部は、光量測定センサによる蛍光の光量の測定結果の入力を受けて、測定結果を一定の値とするアナログフィードバック制御を励起光発光素子の駆動電力に対して実施することにより、光量補正を行うことが好ましい。

調光部は、例えば、蛍光の透過率を変更することにより蛍光の光量を調整する液晶素子、または多数のマイクロミラーを配列してなり、マイクロミラーの傾斜角度によって蛍光の投影、非投影を切り替えるデジタルマイクロミラーデバイスを用いたものである。

光量変動の幅が規定の範囲か否かを判定する第１判定部を備え、第１判定部で光量変動の幅が規定の範囲にあると判定された場合、光量補正部は励起光発光素子の駆動電力の調整を行わないことが好ましい。なお、規定の範囲とは、例えば±２％〜±３％である。

光量変動が、光量補正することが可能か否かを判定する第２判定部と、第２判定部で、光量変動が、光量補正することが不可能であると判定された場合、光量補正することが不可能である旨を報せる報知部とを備えることが好ましい。

励起光発光素子は例えば紫色から青色の波長帯域の青色励起光を発し、蛍光体は例えば緑色の波長帯域の緑色蛍光を発する。

励起光発光素子はレーザであることが好ましい。また、レーザは２次元状に複数個配列され、複数個のレーザは複数のブロックに分かれ、各ブロックのレーザは直列接続されており、光量補正部は、ブロック毎に駆動電力を調整する。

また、本発明の内視鏡システムは、観察部位を撮像する撮像素子を有する内視鏡と、内視鏡に観察部位を照明する照明光を供給する内視鏡用光源装置とを備える内視鏡システムにおいて、内視鏡用光源装置は、励起光を発する励起光発光素子と、励起光で励起されて蛍光を発する蛍光体が表面に形成された回転板とで構成され、回転駆動される回転板の偏心した位置に向けて励起光発光素子が励起光を照射することにより蛍光を発する蛍光型半導体光源と、蛍光の光路上に配され、蛍光の光量を調整する調光部と、内視鏡で得られる表示画像の明るさを一定に保つための露出制御を調光部に行わせる露出制御部と、励起光発光素子への駆動電力を調整することにより、回転板の回転に起因して生じる蛍光の光量変動を補正する光量補正部とを有している。

本発明によれば、露出制御を調光部に行わせ、かつ励起光発光素子への駆動電力を調整して蛍光の光量変動を補正するので、簡単な制御で光量変動の少ない安定した照明光を内視鏡に供給することができる内視鏡用光源装置、およびこれを用いた内視鏡システムを提供することができる。

本発明の内視鏡システムの外観図である。 内視鏡の先端部の正面図である。 内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。 緑色半導体光源の詳細構成を示す図である。 回転板の平面図である。 青色半導体光源が発する青色光の発光スペクトルを示すグラフである。 赤色半導体光源が発する赤色光の発光スペクトルを示すグラフである。 紫色半導体光源が発する紫色光の発光スペクトルを示すグラフである。 緑色半導体光源の励起光ＬＤが発する青色励起光の発光スペクトルを示すグラフである。 緑色半導体光源の緑色蛍光体が発する緑色蛍光の発光スペクトルを示すグラフである。 緑色半導体光源のダイクロイックミラーのダイクロイックフィルタの透過特性を示すグラフである。 ヘモグロビンの吸収スペクトルを示すグラフである。 生体組織の散乱係数を示すグラフである。 青色光、緑色蛍光、赤色光により構成される照明光の発光スペクトルを示すグラフである。 青色光、緑色蛍光、赤色光、紫色光により構成される照明光の発光スペクトルを示すグラフである。 撮像素子のマイクロカラーフィルタの分光特性を示すグラフである。 通常観察モードにおける照明光の照射タイミングおよび撮像素子の動作タイミングを示す説明図である。 血管強調観察モードにおける照明光の照射タイミングおよび撮像素子の動作タイミングを示す説明図である。 通常観察モードにおける画像処理手順を示す説明図である。 血管強調観察モードにおける画像処理手順を示す説明図である。 各半導体光源の配置と光路統合部の詳細構成を示す図である。 光路統合部の第１ダイクロイックミラーのダイクロイックフィルタの透過特性を示すグラフである。 光路統合部の第２ダイクロイックミラーのダイクロイックフィルタの透過特性を示すグラフである。 光路統合部の第３ダイクロイックミラーのダイクロイックフィルタの透過特性を示すグラフである。 光源制御部の機能を示す図である。 デジタルマイクロミラーデバイスを用いた調光部を、各半導体光源と光路統合部の間に配置した態様を示す図である。 デジタルマイクロミラーデバイスを用いた調光部を、光路統合部の光出射部とライトガイドの入射端の間に配置した態様を示す図である。 回転板の回転周期と撮像素子のフレーム周期が同じ場合の露出値の変動推移を示す図である。 回転板の回転周期が撮像素子のフレーム周期の１／２である場合の露出値の変動推移を示す図である。 回転板の回転周期に比して撮像素子のフレーム周期が大きい場合の露出値の変動推移を示す図である。 撮像素子のフレーム周期に比して回転板の回転周期が大きい場合の露出値の変動推移を示す図である。 回転板の回転周期に比して撮像素子のフレーム周期が僅かに大きい場合の露出値の変動推移を示す図である。 撮像素子のフレーム周期に比して回転板の回転周期が僅かに大きい場合の露出値の変動推移を示す図である。 回転板の回転周期に比して撮像素子のフレーム周期が十分に大きい場合の露出値の変動推移を示す図である。 回転板の回転周期が、撮像素子のフレーム周期の２倍以上である場合の露出値の変動推移を示す図である。 第２実施形態の光源制御部の機能を示す図である。 撮像素子を用いて緑色蛍光の光量を測定する方法を示す図である。 撮像素子の蓄積期間に対する光量を示すグラフである。 第３実施形態の光源制御部の機能を示す図である。 第３実施形態の処理手順を示すフローチャートである。 第４実施形態の処理手順を示すフローチャートである。 警告メッセージを示す図である。 透過型の蛍光型緑色半導体光源を示す図である。 第５実施形態を示す図である。 光量測定センサ、光源制御部、ドライバ、および励起光ＬＤで構成されるクローズドループ制御系において、アナログフィードバック制御を施す態様を示す図である。 照明光の照射タイミングおよびグローバルシャッタ方式で駆動するＣＭＯＳイメージセンサの動作タイミングを示す説明図である。

[第１実施形態]
図１において、内視鏡システム１０は、生体内の観察部位を撮像する内視鏡１１と、撮像により得られた画像信号に基づいて観察部位の表示画像を生成するプロセッサ装置１２と、観察部位を照射する照明光を内視鏡１１に供給する光源装置１３と、表示画像を表示するモニタ１４とを備えている。プロセッサ装置１２には、キーボードやマウス等の操作入力部１５が接続されている。

内視鏡システム１０は、観察部位の全体の性状を観察するための通常観察モードと、観察部位の粘膜内部に存在する血管を強調して観察するための血管強調観察モードとを備えている。各モードの切り替えは、操作入力部１５を操作することにより行われる。血管強調観察モードは、血管のパターンを強調表示して、腫瘍の良悪鑑別等の診断を行うためのモードである。血管強調観察モードでは、血中ヘモグロビンに対する吸光度が高い特定の波長帯域の光の成分を多く含む照明光を観察部位に照射する。通常観察モードでは、観察部位の全体の性状の観察に適した通常観察画像が表示画像として生成され、血管強調観察モードでは、血管のパターンの観察に適した血管強調観察画像が表示画像として生成される。

内視鏡１１は、生体の消化管内に挿入される挿入部１６と、挿入部１６の基端部分に設けられた操作部１７と、内視鏡１１とプロセッサ装置１２および光源装置１３を連結するユニバーサルコード１８とを備えている。

挿入部１６は、先端から順に連設された、先端部１９、湾曲部２０、可撓管部２１で構成される。図２に示すように、先端部１９の先端面には、観察部位に照明光を照射する照明窓２２、観察部位の像を取り込むための観察窓２３、観察窓２３を洗浄するために送気・送水を行う送気・送水ノズル２４、鉗子や電気メスといった処置具を突出させて各種処置を行うための鉗子出口２５が設けられている。観察窓２３の奥には、撮像素子５６や結像用の対物光学系６０（ともに図３参照）が内蔵されている。

湾曲部２０は、連結された複数の湾曲駒からなり、操作部１７のアングルノブ２６を操作することにより、上下左右方向に湾曲動作する。湾曲部２０が湾曲することにより、先端部１９の向きが所望の方向に向けられる。可撓管部２１は、食道や腸等曲がりくねった管道に挿入できるように可撓性を有している。挿入部１６には、撮像素子５６を駆動する駆動信号や撮像素子５６が出力する画像信号を通信する通信ケーブル、光源装置１３から供給される照明光を照明窓２２に導光するライトガイド５５（図３参照）等が挿通されている。

操作部１７には、アンブルノブ２６の他、処置具を挿入するための鉗子口２７、送気・送水ノズル２４から送気・送水を行う際に操作される送気・送水ボタン２８、静止画像を撮影するためのレリーズボタン（図示せず）等が設けられている。

ユニバーサルコード１８には、挿入部１６から延設される通信ケーブルやライトガイド５５が挿通されており、プロセッサ装置１２および光源装置１３側の一端には、コネクタ２９が取り付けられている。コネクタ２９は、通信用コネクタ２９ａと光源用コネクタ２９ｂとを有する複合タイプのコネクタである。通信用コネクタ２９ａはプロセッサ装置１２に、光源用コネクタ２９ｂは光源装置１３にそれぞれ着脱自在に接続される。通信用コネクタ２９ａには通信ケーブルの一端が配設されており、光源用コネクタ２９ｂにはライトガイド５５の入射端５５ａ（図３参照）が配設されている。

図３において、光源装置１３は、青色、緑色、赤色、紫色の４つの半導体光源３５、３６、３７、３８で構成される光源部４０と、各半導体光源３５〜３８の各色光の光路を統合する光路統合部４１と、各半導体光源３５〜３８と光路統合部４１の間に設けられ、各半導体光源３５〜３８が発する各色光の光量を調整する調光部４２、４３、４４、４５と、各半導体光源３５〜３８および調光部４２〜４５の駆動を制御する光源制御部４６とを備えている。

各半導体光源３５〜３８には、ドライバ４７、４８、４９、５０がそれぞれ接続されている。光源制御部４６は、これら各ドライバ４７〜５０を介して、各半導体光源３５〜３８の点灯、消灯および光量の制御を行う。

調光部４２〜４５は、上流側から入射する緑色蛍光の透過率を変更することにより、下流側に出射される緑色蛍光の光量を調整する液晶素子を用いたものである。調光部４２〜４５には、ドライバ５１、５２、５３、５４が接続されている。光源制御部４６は、ドライバ５１〜５４を介して調光部４２〜４５に与える駆動電圧を上げ下げし、調光部４２〜４５による光の透過率を変化させる。これにより、調光部４２〜４５からの出射光の光量が増減される。

青色、赤色、紫色半導体光源３５、３７、３８は、発光素子として、青色の波長帯域の光を発する青色ＬＥＤ、赤色の波長帯域の光を発する赤色ＬＥＤ、紫色の波長帯域の光を発する紫色ＬＥＤをそれぞれ有している。各半導体光源３５、３７、３８は、例えば、各ＬＥＤが実装される基板と、基板上に形成され、各ＬＥＤを収容するキャビティが形成されたモールドと、キャビティに封入された樹脂とで構成される、いわゆる表面実装型である。なお、表面実装型でなく、マイクロレンズが形成された砲弾型のケースにＬＥＤを収容した形態でもよい。

各ＬＥＤは、周知のようにＰ型半導体とＮ型半導体を接合したものである。そして、電圧を掛けるとＰＮ接合部付近においてバンドギャップを超えて電子と正孔が再結合して電流が流れ、再結合時にバンドギャップに相当するエネルギーを光として放出する。各ＬＥＤは、供給電力の値を増加させると、発する光の光量が増加する。

図４において、緑色半導体光源３６は、紫色から青色の波長帯域の青色励起光を発する青色励起光ＬＤ（以下、単に励起光ＬＤという）８０と、青色励起光で励起されて緑色の波長帯域の緑色蛍光を発する緑色蛍光体８１が表面に形成された回転板８２とを有する蛍光型半導体光源である。緑色半導体光源３６は、これらの他に、集光レンズ８３、コリメートレンズ８４、ダイクロイックミラー８５、ピックアップ光学系８６といった種々の光学系を備えている。

励起光ＬＤ８０は、Ｐ型半導体からなるＰ層とＮ型半導体からなるＮ層が活性層を挟んで接合された半導体チップであり、レーザ発振により活性層から青色励起光となるレーザ光を発する。緑色半導体光源３６では、励起光ＬＤ８０からの青色励起光の光量の増加に応じて、緑色蛍光体８１による緑色蛍光の光量も増加する。

励起光ＬＤ８０は、円板状のステム９０の一面に取り付けられ、樹脂製の円筒状の透明キャップ９１で覆われている。ステム９０の裏面からは、リード線９２が延びている。励起光ＬＤ８０と対向する透明キャップ９１の先端には、励起光ＬＤ８０が発した青色励起光を平行光化するコリメートレンズ９３が取り付けられている。この励起光ＬＤ８０とコリメートレンズ９３を１組とする素子が、２次元状に複数個、例えば８個×４列の３２個配列されている。そして、複数個の励起光ＬＤ８０は直列接続されている。

複数個の励起光ＬＤ８０が発した青色励起光は、集光レンズ８３とコリメートレンズ８４によって光束が狭められてダイクロイックミラー８５に入射する。ダイクロイックミラー８５は、透明なガラス板に所定の透過特性を有するダイクロイックフィルタを形成した光学部材である。ダイクロイックミラー８５は、青色励起光の光軸に対して４５°傾けた姿勢で配置されている。ダイクロイックミラー８５は、コリメートレンズ８４を介して入射した青色励起光を反射して青色励起光の光路を９０°折り曲げ、励起光ＬＤ８０の光軸と直交する位置に配置された回転板８２に向けて青色励起光を導光する。

ピックアップ光学系８６は、ダイクロイックミラー８５で反射された青色励起光を集光して緑色蛍光体８１上に照射する。また、ピックアップ光学系８６は、緑色蛍光体８１が発した緑色蛍光を平行光化する。

図５にも示すように、回転板８２は例えばアルミニウム等の金属円板であり、その表面の偏心した位置（回転中心から外れた位置）には緑色蛍光体８１が円環状に形成されている。回転板８２は、青色励起光が入射する側に緑色蛍光体８１が形成された面を向けて設置されている。ピックアップ光学系８６で集光された青色励起光は、この回転板８２の偏心した位置に形成された緑色蛍光体８１に向けて照射される。緑色蛍光体８１としては、周知のβサイアロン等を利用することができる。緑色蛍光体８１は、こうした蛍光体の粉末を樹脂に練り込んだものを回転板８２の表面に塗布して固化させることで形成される。

回転板８２の中心には穴が開けられて回転軸９４が取り付けられ、回転軸９４にはモータ９５が取り付けられている。モータ９５は、光源制御部４６の制御の下、ドライバ９６からの回転指示信号により駆動制御される。回転指示信号は、回転軸９４を中心として回転板８２を所定の方向に所定の回転周期で回転させるためのもので、光源制御部４６の内部メモリ１１１（図２５参照）に記憶された回転周期情報を元に生成される。こうして回転板８２が回転することにより、青色励起光の照射位置は円環状の緑色蛍光体８１上を周期的に移動する。

モータ９５には、回転位置検出センサ９７が内蔵されている。回転位置検出センサ９７は、例えば回転軸９４に取り付けられた磁石と、磁石による磁界変化を読み取るホール素子とで構成される。回転位置検出センサ９７は、回転軸９４、すなわち回転板８２の回転位置（角度）を検出し、これを回転位置情報として光源制御部４６に出力する（図２５参照）。なお、回転位置の検出方法としては、ロータリエンコーダを用いる方法や、モータ９５がパルスモータの場合はモータ９５に与える駆動パルス数をカウントする等、他の周知の方法を採用することができる。

ダイクロイックミラー８５の下流側には、光量測定センサ９８とガラス板９９が設けられている。光量測定センサ９８は、ダイクロイックミラー８５を透過した緑色蛍光の光量を一定のサンプリング周期で測定する。ガラス板９９は、ダイクロイックミラー８５を透過した緑色蛍光の一部を反射して光量測定センサ９８に導光する。

ガラス板９９は、緑色蛍光の光軸に対して、例えば３５°傾けた姿勢で配置されている。ガラス板９９に緑色蛍光が入射すると、フレネル反射が生じる。ガラス板９９は、このフレネル反射を利用して、緑色蛍光の一部（４％〜８％程度）の光を光量測定センサ９８に導光する。なお、ガラス板９９に代えて光ファイバ等の他の導光部材を用いてもよい。

緑色半導体光源３６は、光源装置１３の筐体によって外部から遮光されており、光量測定センサ９８には緑色蛍光のみが入射する。緑色蛍光の純粋な光量を光量測定センサ９８で測定することができる。

光量測定センサ９８は、ガラス板９９のフレネル反射により導光された緑色蛍光を受光して、受光した緑色蛍光の光量に応じた光量測定信号を出力する。光量測定信号は光源制御部４６に送信される（図２５参照）。

図６に示すように、青色ＬＥＤは、例えば紫色から青色の波長帯域である４４０ｎｍ〜４７０ｎｍ付近の波長成分を有し、ピーク波長４５５±１０ｎｍの青色光ＬＢを発光する。また、図７に示すように、赤色ＬＥＤは、例えば赤色の波長帯域である６１５ｎｍ〜６３５ｎｍ付近の波長成分を有し、ピーク波長６２０±１０ｎｍの赤色光ＬＲを発光する。さらに図８に示すように、紫色ＬＥＤは、例えば紫色の波長帯域である３９５ｎｍ〜４１５ｎｍ付近の波長成分を有し、中心波長４０５±１０ｎｍの紫色光ＬＶを発光する。

図９において、励起光ＬＤ８０は、例えば紫色から青色の波長帯域である４２０ｎｍ〜４４０ｎｍ付近の波長成分を有し、ピーク波長４３０±１０ｎｍの青色励起光ＬＢｅを発光する。また、図１０に示すように、緑色蛍光体８１は、例えば緑色の波長帯域である５００ｎｍ〜６００ｎｍ付近の波長成分を有し、ピーク波長５２０±１０ｎｍの緑色蛍光ＬＧｆを発光する。

ダイクロイックミラー８５のダイクロイックフィルタは、青色励起光ＬＢｅを反射し、緑色蛍光ＬＧｆを透過させる特性を有する。具体的には、図１１に示すように、ダイクロイックミラー８５のダイクロイックフィルタは、約４６０ｎｍ未満の紫色、青色の波長帯域の光を反射し、それ以上の緑色、赤色の波長帯域の光を透過する特性を有している。このため、ダイクロイックミラー８５に入射した青色励起光ＬＢｅは、光路を９０°折り曲げられて回転板８２の緑色蛍光体８１に入射する。また、緑色蛍光ＬＧｆは、ダイクロイックミラー８５を透過して調光部４２に入射する。

緑色蛍光体８１は、青色励起光ＬＢｅの大部分を吸収して緑色蛍光ＬＧｆを発するが、青色励起光ＬＢｅの一部は緑色蛍光体８１で吸収されずに緑色蛍光体８１で反射される。この緑色蛍光体８１で反射された一部の青色励起光ＬＢｅは、ダイクロイックミラー８５で励起光ＬＤ８０に向けて反射される。このため、緑色半導体光源３６が最終的に外部に発する光の発光スペクトルは、緑色蛍光体８１を反射した一部の青色励起光ＬＢｅは含まず、図１０で示した緑色蛍光ＬＧｆの色成分のみとなる。

紫色半導体光源３８は、血管強調観察用の光源である。血中ヘモグロビンの吸光スペクトルを示す図１２において、血中ヘモグロビンの吸光係数μａは、波長依存性を有しており、４５０ｎｍ以下の波長帯域において急激に上昇し、４０５ｎｍ付近においてピークを有している。また、４５０ｎｍ以下の波長帯域と比較すると低い値ではあるが、５３０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長帯域においてもピークを有している。吸光係数μａが大きな波長帯域の光を観察部位に照射すると、血管においては吸収が大きいので、血管とそれ以外の部分とのコントラストに差がある画像が得られる。

また、図１３に示すように、生体組織の光の散乱特性にも波長依存性があり、短波長になるほど散乱係数μＳは大きくなる。散乱は生体組織内への光の深達度に影響する。すなわち、散乱が大きいほど、生体組織の粘膜表層付近で反射される光が多く、中深層に到達する光が少ない。そのため、短波長であるほど深達度は低く、長波長になるほど深達度は高い。こうしたヘモグロビンの吸光特性と生体組織の光の散乱特性を鑑みて、血管強調用の光の波長が選択される。

紫色ＬＥＤが発する中心波長４０５±１０ｎｍの紫色光ＬＶは、比較的短波長で深達度が低いので、表層血管による吸収が大きい。このため紫色光ＬＶは表層血管強調用の光として用いられる。紫色光ＬＶを用いることにより、表層血管が高コントラストで描出された血管強調観察画像を得ることができる。また、中深層血管強調用の光としては、ピーク波長５２０±１０ｎｍの緑色蛍光ＬＧｆが用いられる。図１２に示す吸光スペクトルにおいて、４５０ｎｍ以下の青色波長帯域と比較して、５３０ｎｍ〜５６０ｎｍの緑色波長帯域においては、吸光係数は緩やかに変化するので、中深層血管強調用の光は、紫色光ＬＶのように狭帯域であることは要求されない。そのため、後述するように、中深層血管強調用には、撮像素子５６のＧ色のマイクロカラーフィルタによって色分離した緑色の画像信号が用いられる。

図３において、各ドライバ４７〜５０は、光源制御部４６の制御の下、各ＬＥＤと励起光ＬＤ８０に駆動電流を連続的に与えることで各ＬＥＤと励起光ＬＤ８０を点灯させる。青色、赤色、紫色半導体光源３５、３７、３８のドライバ４７、４９、５０は、一定の駆動電流、例えば駆動電流の最大値で各ＬＥＤを駆動する。青色、赤色、紫色半導体光源３５、３７、３８は、常に最大の光量で各色光を発する。緑色半導体光源３６のドライバ４８は、回転板８２の回転に起因する緑色蛍光ＬＧｆの光量変動を補正するための光量補正データに基づき、励起光ＬＤ８０に与える駆動電流値を変化させることにより励起光ＬＤ８０への供給電力を変更し、緑色蛍光ＬＧｆの光量を制御する。なお、各ＬＥＤと励起光ＬＤ８０の駆動制御において、駆動電流を連続的ではなくパルス状に与え、駆動電流パルスの振幅を変化させるＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）制御や、駆動電流パルスのデューティ比を変化させるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行ってもよい。

光路統合部４１は、各半導体光源３５〜３８が発する各色光の光路を１つの光路に統合する。光路統合部４１の光出射部は、光源用コネクタ２９ｂが接続されるレセプタクルコネクタ５４の近傍に配置されている。光路統合部４１は、各半導体光源３５〜３８から入射された光を、内視鏡１１のライトガイド５５の入射端５５ａに出射する。なお、図示は省略するが、光源用コネクタ２９ｂとレセプタクルコネクタ５４にはそれぞれ保護ガラスが設けられている。

光路統合部４１で統合された青色、緑色、赤色半導体光源３５〜３７からの青色光ＬＢ、緑色蛍光ＬＧｆ、赤色光ＬＲの混合光の発光スペクトルを図１４に示す。この混合光は可視光の全域にわたって連続したスペクトルを有する白色光であり、通常観察モード時の照明光ＬＷ０として利用される。

一方、血管強調観察モードでは、図１５に示すように、照明光ＬＷ０と紫色光ＬＶの混合光である照明光ＬＷ１が観察部位に照射される。青色励起光ＬＢｅは、ダイクロイックミラー８５でカットされるので、照明光ＬＷ０、ＬＷ１の発光スペクトルには青色励起光ＬＢｅの発光スペクトルは重畳されていない。なお、図１４および図１５に示す照明光ＬＷ０、ＬＷ１の発光スペクトルは一例であり、所望の表示画像の色味等に応じて目標とする照明光ＬＷ０、ＬＷ１の発光スペクトルを様々に変更してもよい。具体的には、青色光ＬＢ、緑色蛍光ＬＧｆ、赤色光ＬＲ、紫色光ＬＶの光量の割合（各ＬＥＤと励起光ＬＤ８０の駆動電流値の割合）を変更し、目標とする発光スペクトルの照明光ＬＷ０、ＬＷ１を生成する。

光源制御部４６は、目標とする発光スペクトルを維持しつつ、プロセッサ装置１２から受信した露出制御信号に応じて、照明光の露出制御を行う。すなわち、光源制御部４６は、露出制御部として機能する。照明光を構成する各色光の光量の割合が変わると、照明光の発光スペクトルが変化して表示画像の色味が変わってしまう。このため光源制御部４６は、各色光の光量の割合が一定となるよう、各ドライバ５１〜５４を通じて調光部４２〜４５に与える駆動電圧値を独立に変化させ、調光部４２〜４５から出射される各色光の光量を増減させる。

また、光源制御部４６は、通常観察モードと血管強調観察モードとで、照明光の発光スペクトルを変更する。例えば、光源制御部４６は、血管強調観察モードにおいて、青色光ＬＢに比して紫色光ＬＶが支配的となるように、通常観察モードと比べて青色光ＬＢの光量の割合を下げる。

図３において、内視鏡１１は、ライトガイド５５、撮像素子５６、アナログ処理回路５７（ＡＦＥ：Analog Front End）、および撮像制御部５８を備えている。ライトガイド５５は、複数本の光ファイバをバンドル化したファイババンドルである。光源用コネクタ２９ｂが光源装置１３に接続されたときに、光源用コネクタ２９ｂに配置されたライトガイド５５の入射端５５ａが光路統合部４１の出射端と対向する。先端部１９に位置するライトガイド５５の出射端は、２つの照明窓２２に光が導光されるように、照明窓２２の前段で２本に分岐している。

照明窓２２の奥には、照射レンズ５９が配置されている。光源装置１３から供給された照明光は、ライトガイド５５により照射レンズ５９に導光されて照明窓２２から観察部位に向けて照射される。照射レンズ５９は凹レンズからなり、ライトガイド５５から出射する光の発散角を広げる。これにより、観察部位の広い範囲に照明光を照射することができる。

観察窓２３の奥には、対物光学系６０と撮像素子５６が配置されている。観察部位の像は、観察窓２３を通して対物光学系６０に入射し、対物光学系６０によって撮像素子５６の撮像面５６ａに結像される。

撮像素子５６は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等からなり、その撮像面５６ａには、フォトダイオード等の画素を構成する複数の光電変換素子がマトリックス状に配列されている。撮像素子５６は、撮像面５６ａで受光した光を光電変換して、各画素においてそれぞれの受光量に応じた信号電荷を蓄積する。信号電荷はアンプによって電圧信号に変換されて読み出される。電圧信号は画像信号として撮像素子５６からＡＦＥ５７に出力される。

ＡＦＥ５７は、相関二重サンプリング回路、自動ゲイン制御回路、およびアナログ／デジタル変換器（いずれも図示省略）で構成されている。相関二重サンプリング回路は、撮像素子５６からのアナログの画像信号に対して相関二重サンプリング処理を施し、信号電荷のリセットに起因するノイズを除去する。自動ゲイン制御回路は、相関二重サンプリング回路によりノイズが除去された画像信号を増幅する。アナログ／デジタル変換器は、自動ゲイン制御回路で増幅された画像信号を、所定のビット数に応じた階調値を持つデジタルな画像信号に変換してプロセッサ装置１２に入力する。

撮像制御部５８は、プロセッサ装置１２内のコントローラ６５と接続されており、コントローラ６５から入力される基準クロック信号に同期して、撮像素子５６に対して駆動信号を入力する。撮像素子５６は、撮像制御部５８からの駆動信号に基づいて、所定のフレームレートで画像信号をＡＦＥ５７に出力する。

撮像素子５６は、カラー撮像素子であり、撮像面５６ａには、図１６に示すような分光特性を有するＢ、Ｇ、Ｒの３色のマイクロカラーフィルタが各画素に割り当てられている。マイクロカラーフィルタの配列は例えばベイヤー配列である。

Ｂフィルタが割り当てられたＢ画素は約３８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長帯域の光に感応し、Ｇフィルタが割り当てられたＧ画素は約４５０ｎｍ〜６３０ｎｍの波長帯域の光に感応する。また、Ｒフィルタが割り当てられたＲ画素は約５８０ｎｍ〜８００ｎｍの波長帯域の光に感応する。青色光ＬＢ、緑色蛍光ＬＧｆ、赤色光ＬＲは、青色光ＬＢに対応する反射光が主としてＢ画素、緑色蛍光ＬＧｆに対応する反射光が主としてＧ画素、赤色光ＬＲに対応する反射光が主としてＲ画素でそれぞれ受光される。血管強調観察用の紫色光ＬＶに対応する反射光は、Ｂ画素で受光される。

図１７および図１８に示すように、撮像素子５６は、１フレームの取得期間内で、画素に信号電荷を蓄積する蓄積動作と、蓄積した信号電荷を読み出す読み出し動作を行う。図１７において、通常観察モードでは、撮像素子５６の蓄積動作のタイミングに合わせて、各半導体光源３５〜３７が点灯し、青色光ＬＢ、緑色蛍光ＬＧｆ、赤色光ＬＲの混合光からなる照明光ＬＷ０（ＬＢ＋ＬＧｆ＋ＬＲ）が観察部位に照射され、その反射光が撮像素子５６に入射する。撮像素子５６は、照明光ＬＷ０の反射光をマイクロカラーフィルタで色分離する。青色光ＬＢに対応する反射光をＢ画素が受光し、緑色蛍光ＬＧｆに対応する反射光をＧ画素が、赤色光ＬＲに対応する反射光をＲ画素がそれぞれ受光する。撮像素子５６は、読み出しタイミングに合わせて、Ｂ、Ｇ、Ｒの各画素の画素値が混在した１フレーム分の画像信号Ｂ、Ｇ、Ｒをフレームレートにしたがって順次出力する。こうした撮像動作は、通常観察モードが設定されている間、繰り返される。

図１８において、血管強調観察モードでは、撮像素子５６の蓄積動作のタイミングに合わせて、各半導体光源３５〜３７に加えて紫色半導体光源３８が点灯する。各半導体光源３５〜３８が点灯すると、青色光ＬＢ、緑色蛍光ＬＧｆ、赤色光ＬＲ、および紫色光ＬＶの混合光（ＬＢ＋ＬＧｆ＋ＬＲ＋ＬＶ）が照明光ＬＷ１として観察部位に照射される。

通常観察モードと同様に、照明光ＬＷ１は、撮像素子５６のマイクロカラーフィルタで分光される。Ｂ画素は、青色光ＬＢに対応する反射光に加えて、紫色光ＬＶに対応する反射光も受光する。Ｇ画素、Ｒ画素は、通常観察モードと同じく、緑色蛍光ＬＧｆに対応する反射光、赤色光ＬＲに対応する反射光をそれぞれ受光する。血管強調観察モードにおいても、撮像素子５６は、読み出しタイミングに合わせて、画像信号Ｂ、Ｇ、Ｒをフレームレートにしたがって順次出力する。こうした撮像動作は、血管強調観察モードが設定されている間、繰り返される。

各半導体光源３５〜３７、または各半導体光源３５〜３８は、撮像素子５６の読み出し動作のタイミングに合わせて消灯される。ただし、回転板８２は、緑色半導体光源３６の点灯、消灯に関わらず、連続的に回転駆動される。

図３において、プロセッサ装置１２は、コントローラ６５の他、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）６６と、画像処理部６７と、フレームメモリ６８と、表示制御回路６９とを備えている。コントローラ６５は、ＣＰＵ、制御プログラムや制御に必要な設定データを記憶するＲＯＭ、プログラムをロードして作業メモリとして機能するＲＡＭ等を有し、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより、プロセッサ装置１２の各部を制御する。

ＤＳＰ６６は、撮像素子５６が出力する画像信号を取得する。ＤＳＰ６６は、Ｂ、Ｇ、Ｒの各画素に対応する信号が混在した画像信号を、Ｂ、Ｇ、Ｒの画像信号に分離し、各色の画像信号に対して画素補間処理を行う。この他、ＤＳＰ６６は、ガンマ補正や、Ｂ、Ｇ、Ｒの各画像信号に対してホワイトバランス補正等の信号処理を施す。

また、ＤＳＰ６６は、画像信号Ｂ、Ｇ、Ｒに基づいて表示画像全体の明るさを示す露出値を算出して、画像全体の光量が不足している場合（露出アンダー）には照明光の光量を上げ、一方、光量が高すぎる場合（露出オーバー）には照明光の光量を下げるように制御して、表示画像の明るさを一定にする露出制御信号をコントローラ６５に出力する。コントローラ６５は、光源装置１３の光源制御部４６に露出制御信号を送信する。

フレームメモリ６８は、ＤＳＰ６６が出力する画像データや、画像処理部６７が処理した処理済みの画像データを記憶する。表示制御回路６９は、フレームメモリ６８から画像処理済みの画像データを読み出して、コンポジット信号やコンポーネント信号等のビデオ信号に変換してモニタ１４に出力する。

図１９に示すように、通常観察モードにおいては、画像処理部６７は、ＤＳＰ６６によってＢ、Ｇ、Ｒの各色に色分離された画像信号Ｂ、Ｇ、Ｒに基づいて、通常観察画像を生成する。この通常観察画像がモニタ１４に出力される。画像処理部６７は、フレームメモリ６８内の画像信号Ｂ、Ｇ、Ｒが更新される毎に、通常観察画像を更新する。

図２０に示すように、血管強調観察モードにおいては、画像処理部６７は、画像信号Ｂ、Ｇ、Ｒに基づいて、血管強調観察画像を生成する。血管強調観察モードにおける画像信号Ｂには、青色光ＬＢに対応する反射光の成分に加えて、紫色光ＬＶに対応する反射光の成分が含まれているため、表層血管が高コントラストで描出される。癌等の病変においては、正常組織と比較して表層血管の密集度が高くなる傾向がある等、血管のパターンに特徴があるため、腫瘍の良悪鑑別を目的とする血管強調観察においては、表層血管が鮮明に描出されることが好ましい。

より表層血管を強調するために、例えば、画像信号Ｂに基づいて画像内の表層血管の領域を抽出して、抽出した表層血管の領域に対して輪郭強調処理等を施してもよい。そして、輪郭強調処理が施された画像信号Ｂを、画像信号Ｂ、Ｇ、Ｒを元に生成したフルカラー画像に合成し、血管強調観察画像を生成する。表層血管に加えて中深層血管に対しても同様の処理を行ってもよい。中深層血管を強調する場合には、中深層血管の情報が多く含まれている画像信号Ｇから中深層血管の領域を抽出して、抽出した中深層血管の領域に対して輪郭強調処理を施して、画像信号Ｂ、Ｇ、Ｒから生成したフルカラー画像に合成し、血管強調観察画像を生成する。

血管強調観察画像は、通常観察画像と同様に、画像信号Ｂ、Ｇ、Ｒに基づいて生成されるため、観察部位をフルカラーで表示することが可能である。ただし、血管強調観察モードにおける画像信号Ｂは、通常観察モードにおける画像信号Ｂと比較すると、青色の濃度が高い。そのため、血管強調観察画像を生成する場合には、通常観察画像と同様の色味になるように青色の濃度を抑制する等の色補正を画像処理部６７で行ってもよい。

画像処理部６７は、フレームメモリ６８内の画像信号Ｂ、Ｇ、Ｒが更新される毎に、血管強調観察画像を生成する。なお、血管強調観察画像を生成する方式としては、画像信号Ｒを使わずに、画像信号Ｂ、Ｇの２色のみで血管強調観察画像を生成して、画像信号Ｂをモニタ１４のＢチャンネルおよびＧチャンネルに、画像信号Ｇをモニタ１４のＲチャンネルに割り当てる方式等、観察部位を疑似カラーで表示する方式を採用してもよい。

図２１において、光路統合部４１は、各半導体光源３５〜３８が発する各色光をコリメートするコリメートレンズ１００、１０１、１０２、１０３と、第１ダイクロイックミラー１０４、第２ダイクロイックミラー１０５、第３ダイクロイックミラー１０６と、光路統合部４１から出射する光をライトガイド５５の入射端５５ａに集光する集光レンズ１０７とで構成されている。

緑色半導体光源３６は、その光軸がライトガイド５５の光軸と一致する位置に配置されている。そして、緑色半導体光源３６と赤色半導体光源３７は、互いの光軸が直交するように配置されている。これら緑色半導体光源３６と赤色半導体光源３７の光軸が直交する位置に、第１ダイクロイックミラー１０４が設けられている。同様に、青色半導体光源３５と紫色半導体光源３８も、互いの光軸が直交するように配置され、これらの光軸が直交する位置に、第２ダイクロイックミラー１０５が設けられている。また、第１、第２ダイクロイックミラー１０４、１０５の作用により、青色光ＬＢ、緑色蛍光ＬＧｆ、赤色光ＬＲ、紫色光ＬＶの全ての光路が最終的に交わる位置に第３ダイクロイックミラー１０６が設けられている。第１ダイクロイックミラー１０４は緑色半導体光源３６、赤色半導体光源３７の光軸、第２ダイクロイックミラー１０５は青色半導体光源３５、紫色半導体光源３８の光軸、第３ダイクロイックミラー１０６は青色半導体光源３５、緑色半導体光源３６の光軸に対して、それぞれ４５°傾けた姿勢で配置されている。

図２２に示すように、第１ダイクロイックミラー１０４のダイクロイックフィルタは、約６１０ｎｍ以上の赤色の波長帯域の光を反射し、それ未満の青色、緑色の波長帯域の光を透過する特性を有している。第１ダイクロイックミラー１０４は、コリメートレンズ１０１を介して緑色半導体光源３６から入射した緑色蛍光ＬＧｆを下流側に透過させ、コリメートレンズ１０２を介して赤色半導体光源３７から入射した赤色光ＬＲを反射させる。これにより緑色蛍光ＬＧｆと赤色光ＬＲの光路が統合される。

図２３に示すように、第２ダイクロイックミラー１０５のダイクロイックフィルタは、約４３０ｎｍ未満の紫色の波長帯域の光を反射し、それ以上の青色、緑色、赤色の波長帯域の光を透過する特性を有している。第２ダイクロイックミラー１０５は、コリメートレンズ１００を介して青色半導体光源３５から入射した青色光ＬＢを下流側に透過させ、コリメートレンズ１０３を介して紫色半導体光源３８から入射した紫色光ＬＶを反射させる。これにより青色光ＬＢと紫色光ＬＶの光路が統合される。

図２４に示すように、第３ダイクロイックミラー１０６のダイクロイックフィルタは、約４９０ｎｍ未満の紫色、青色の波長帯域の光を反射し、それ以上の緑色、赤色の波長帯域の光を透過する特性を有している。このため、第３ダイクロイックミラー１０６は、第１ダイクロイックミラー１０４を透過した緑色蛍光ＬＧｆと、第１ダイクロイックミラー１０４で反射した赤色光ＬＲを透過させる。さらに、第３ダイクロイックミラー１０６は、第２ダイクロイックミラー１０５を透過した青色光ＬＢと、第２ダイクロイックミラー１０５で反射した紫色光ＬＶを反射させる。この第３ダイクロイックミラー１０６により、青色光ＬＢ、緑色蛍光ＬＧｆ、赤色光ＬＲ、および紫色光ＬＶの全ての光路が統合される。

内視鏡システム１０は、通常観察モード、血管強調観察モードの他に、これら各観察モードにおいて蛍光ＬＧｆの光量変動を補正する光量補正を行うための下準備をするメンテナンスモードを備えている。メンテナンスモードでは、各ＬＥＤは消灯されて励起光ＬＤ８０のみが例えば最大駆動電流で点灯され、回転板８２が所定の回転周期で回転される。また、光量測定センサ９８で緑色蛍光ＬＧｆの光量が測定される。

図２５において、メンテナンスモードでは、光源制御部４３にデータ生成部１１０が構築される。データ生成部１１０は、光量測定センサ９８から光量測定信号を、回転位置検出センサ９７から回転位置情報をそれぞれ受け取る。また、光量測定センサ９８による緑色蛍光ＬＧｆの光量のサンプリング毎の回転板８２の回転角度を示す角度間隔情報を内部メモリ１１１から受け取る。回転板８２が１回転するうちに、光量測定センサ９８が一定のサンプリング周期で例えば３６回サンプリングを行う場合、角度間隔情報は３６０°／３６＝１０°となる。この場合は光量測定センサ９８のサンプリング毎に１０°ずつ回転板８２が回転することになり、光量測定信号は１０°刻みで緑色蛍光ＬＧｆの光量を測定したものとなる。データ生成部１１０は、受け取った信号および情報に基づき、回転板８２の回転位置と緑色蛍光ＬＧｆの光量との関係を表すデータ、すなわち光量変動データを生成する。

具体的には、まず、回転位置情報から回転板８２の基準位置（回転角度０°の位置）を特定する。そして、角度間隔情報に基づき、次々に光量測定センサ９８から送られてくる光量測定信号を回転板８２の各回転位置に対応する点にプロットしていく。なお、光量変動データの縦軸は、光量測定信号のうちの所定の値を１．０として規格化した光量を表す。

あるいは、回転板８２の基準位置に対応する時刻と、ある光量を得たときの時刻との時間差を計算する。次いで、計算した時間差で基準位置から進む回転位置を回転板８２の回転周期から割り出す。例えば回転板８２の回転周期が１０ｍｓ／１回転で、時間差が５ｍｓであった場合は、ある光量を得たときの回転位置は１８０°と割り出せる。取得した光量測定信号全てについて、上記の時間差の計算と回転位置の割り出しとを行えば、光量変動データを生成することができる。

光量変動データは、回転板８２を１回だけ回転させて得た光量測定信号ではなく、回転板８２を複数回回転させて得た光量測定信号の平均値に基づき生成することが好ましい。こうすれば、光量の測定バラつきを吸収することができ、光量変動データの信頼性が増す。

データ生成部１１０は、光量変動データに基づき、緑色蛍光ＬＧｆの光量変動を補正するための光量補正データを生成する。光量補正データは、回転板８２の各回転位置に対する励起光ＬＤ８０の駆動電流値の変動を表す。データ生成部１１０は、点線で示す光量変動の逆位相の波形（基準の１．０を対称軸にして上下反転させた波形）を駆動電流値の変動とする。したがって光量補正データは、光量が基準よりも多い場合はそれに対応して励起光ＬＤ８０の駆動電流値を下げ、逆に光量が少ない場合は駆動電流値を上げる、という内容になる。つまり、光量補正データに基づいて励起光ＬＤ８０の駆動電流値を変動させることで、緑色蛍光ＬＧｆの光量変動を打ち消す光量補正が行われる。なお、光量補正データの縦軸は、光量変動データと同様、所定の駆動電流値を１．０として規格化した駆動電流値を表す。

データ生成部１１０は、上記のようにして生成した光量補正データを内部メモリ１１１に記憶する。内部メモリ１１１には、最初、工場出荷時にメンテナンスモードを実施して生成した光量補正データが記憶されている。データ生成部１１０は、メンテナンスモードが選択されて新たに光量補正データが生成される毎に内部メモリ１１１の内容を更新する。

光源制御部４６は、通常観察モードおよび血管強調観察モードの際に、光量補正部として機能する。光源制御部４６は、内部メモリ１１１から光量補正データを読み出し、光量補正データにしたがってドライバ４８を介して励起光ＬＤ８０に与える駆動電流値を変動させる。この際、光源制御部４６は、回転位置検出センサ９７からの回転位置情報に基づき、回転板８２の回転位置と励起光ＬＤ８０の駆動電流値の変動を同期させる。より具体的には、回転位置情報から特定した回転板８２の基準位置と光量補正データの０点（ともに回転角度０°の位置）を合わせ、光量補正データによる励起光ＬＤ８０の駆動電流値の変動周期を回転板８２の回転周期に合わせる。

以下、上記構成による作用について説明する。内視鏡診断を行う場合には、内視鏡１１をプロセッサ装置１２と光源装置１３に接続し、プロセッサ装置１２と光源装置１３の電源を入れて、内視鏡システム１０を起動する。

まず、操作入力部１５を操作してメンテナンスモードを選択する。光源装置１３では励起光ＬＤ８０のみが点灯し、回転板８２は回転周期情報に基づいた所定の回転周期で回転する。回転板８２の回転位置は回転位置検出センサ９７で検出され、回転位置情報が光源制御部４６に出力される。

励起光ＬＤ８０が発した青色励起光ＬＢｅは、集光レンズ８３、コリメートレンズ８４を介してダイクロイックミラー８５に入射し、ダイクロイックミラー８５で反射される。そして、ピックアップ光学系８６によって集光されて回転板８２の緑色蛍光体８１に入射する。これにより緑色蛍光体８１は緑色蛍光ＬＧｆを発する。緑色蛍光ＬＧｆはピックアップ光学系８６によって平行光化され、ダイクロイックミラー８５を透過してガラス板９９に入射する。ガラス板９９のフレネル反射により、緑色蛍光ＬＧｆの一部の光が光量測定センサ９８に導光される。この一部の光が光量測定センサ９８で測定され、光量測定センサ９８からこれに応じた光量測定信号が出力される。光量測定信号は光源制御部４８に送信される。

光源制御部４６のデータ生成部１１０では、光量測定センサ９８からの光量測定信号、回転位置検出センサ９７からの回転位置情報、および内部メモリ１１１からの角度間隔情報に基づき、光量変動データが生成される。さらに、光量変動データを元に光量補正データが生成される。光量補正データは光源制御部４６の内部メモリ１１１に記憶される。これにてメンテナンスモードが終了する。

メンテナンスモード終了後、内視鏡１１の挿入部１６を被検者の消化管内に挿入して、消化管内の観察を開始する。通常観察モードでは、各半導体光源３５〜３７が点灯する。光源制御部４６は、各ＬＥＤおよび励起光ＬＤ８０に与える駆動電流値を通常観察モード用の値に設定して、各半導体光源３５〜３７の点灯を開始する。そして、目標とする発光スペクトルを維持しつつ光量制御を行う。

青色、赤色半導体光源３５、３７は、青色、赤色ＬＥＤによる青色光ＬＢ、赤色光ＬＲをそれぞれ発する。緑色半導体光源３６は、緑色蛍光体８１による緑色蛍光ＬＧｆを発する。青色光ＬＢ、緑色蛍光ＬＧｆ、赤色光ＬＲは、調光部４２〜４４を介して光路統合部４１のコリメートレンズ１００〜１０２にそれぞれ入射する。

光源制御部４６は、データ生成部１１０で生成された光量補正データにしたがってドライバ４８による励起光ＬＤ８０への駆動電流値を変動させる。光量補正データにしたがって励起光ＬＤ８０の駆動電流値を変動させることで、回転板８２の回転に起因する緑色蛍光ＬＧｆの光量変動が打ち消され、光路統合部４１には光量変動がないフラットな光量の緑色蛍光ＬＧｆが入射する。

赤色光ＬＲは第１ダイクロイックミラー１０４で反射し、第３ダイクロイックミラー１０６を透過する。緑色蛍光ＬＧｆは第１、第３ダイクロイックミラー１０４、１０６を透過する。第１ダイクロイックミラー１０４によって、赤色光ＬＲ、緑色蛍光ＬＧｆの光路が統合される。青色光ＬＢは、第２ダイクロイックミラー１０５を透過し、第３ダイクロイックミラー１０６で反射する。第３ダイクロイックミラー１０６によって、青色光ＬＢ、緑色蛍光ＬＧｆ、赤色光ＬＲの光路が統合される。これら青色光ＬＢ、緑色蛍光ＬＧｆ、赤色光ＬＲは、集光レンズ１０７に入射する。これにより、青色光ＬＢ、緑色蛍光ＬＧｆ、赤色光ＬＲで構成される照明光ＬＷ０が生成される。集光レンズ１０７は、照明光ＬＷ０を内視鏡１１のライトガイド５５の入射端５５ａに集光し、照明光ＬＷ０を内視鏡１１に供給する。

内視鏡１１において、照明光ＬＷ０はライトガイド５５を通じて照明窓２２に導光されて、照明窓２２から観察部位に照射される。観察部位で反射した照明光ＬＷ０の反射光は、観察窓２３から撮像素子５６に入射する。撮像素子５６は画像信号Ｂ、Ｇ、Ｒをプロセッサ装置１２のＤＳＰ６６に出力する。ＤＳＰ６６は画像信号Ｂ、Ｇ、Ｒを色分離して、画像処理部６７に入力する。撮像素子５６による撮像動作は所定のフレームレートで繰り返される。画像処理部６７は、入力された画像信号Ｂ、Ｇ、Ｒに基づいて通常観察画像を生成する。通常観察画像は表示制御回路６９を通じてモニタ１４に出力される。通常観察画像は撮像素子５６のフレームレートにしたがって更新される。

また、ＤＳＰ６６は、画像信号Ｂ、Ｇ、Ｒに基づいて露出値を算出し、算出した露出値に応じた露出制御信号を光源装置１３の光源制御部４６に送信する。光源制御部４６は、受信した露出制御信号に基づいて、各色光の光量の割合が一定となるよう（目標とする発光スペクトルが変化しないよう）調光部４２〜４４に与える駆動電圧値を決定する。そして、決定した駆動電圧値で調光部４２〜４４を駆動する。これにより、各半導体光源３５〜３７による、照明光ＬＷ０を構成する青色光ＬＢ、緑色蛍光ＬＧｆ、赤色光ＬＲの光量を、通常観察モードに適した割合に一定に保つことができる。

通常観察モードで病変部と疑わしき観察部位が発見された場合、通常観察モードから血管強調観察モードに切り替える。血管強調観察モードでは、各半導体光源３５〜３７に加えて、紫色半導体光源３８が点灯する。各半導体光源３５〜３７からの各色光は、上述した光路統合部４１の作用によって照明光ＬＷ０となる。通常観察モード時と同様に、光源制御部４６は、データ生成部１１０で生成された光量補正データにしたがって励起光ＬＤ８０の駆動電流値を変動させる。

紫色半導体光源３８は、紫色ＬＥＤによる紫色光ＬＶを発する。紫色光ＬＶは、調光部４５を介して光路統合部４１のコリメートレンズ１０３に入射する。紫色光ＬＶは、第２、第３ダイクロイックミラー１０５、１０６で反射する。第２、第３ダイクロイックミラー１０５、１０６によって、紫色光ＬＶは照明光ＬＷ０と同じ光路に統合されて照明光ＬＷ１となる。照明光ＬＷ１は内視鏡１１に供給される。

撮像素子５６は、照明光ＬＷ１の観察部位での反射光を受光し、ＤＳＰ６６にＢ、Ｇ、Ｒの画像信号を出力する。ＤＳＰ６６は、画像信号Ｂ、Ｇ、Ｒを分離して、画像処理部６７に入力する。画像処理部６７は、Ｂ、Ｇの画像信号に基づいて、血管強調観察画像を生成する。血管強調観察画像はモニタ１４に出力される。血管強調観察画像は撮像素子５６のフレームレートにしたがって更新される。

光量補正データにしたがって励起光ＬＤ８０の駆動電流値を変動させることにより、緑色蛍光ＬＧｆの光量変動が打ち消され、観察部位には光量変動の少ない安定した緑色蛍光ＬＧｆが照射される。このため、良好な画質の通常観察画像および血管強調観察画像を得ることができ、これらの画像を元に行う内視鏡診断の妥当性を担保することができる。

励起光ＬＤ８０の駆動電流値を変動させることで緑色蛍光ＬＧｆの光量補正を行い、調光部４３を用いて緑色蛍光ＬＧｆの露出制御を行うので、駆動電流値による調整と調光部４３による調整のいずれか一方で緑色蛍光ＬＧｆの光量補正と露出制御の両方を行う場合よりも、制御が簡単である。

励起光ＬＤ８０の駆動電流値による調整は、調光部４３による調整に比して調整幅が狭いため、調整幅を広くとる必要がある露出制御には比較的不向きである。また、緑色蛍光ＬＧｆの光量変動は比較的小幅な変動であるため、調整幅が比較的広い調光部４３により調整した場合、広い調整幅の一部しか使わないことになるのでオーバースペックである。したがって、励起光ＬＤ８０の駆動電流値を変動させることで緑色蛍光ＬＧｆの光量補正を行い、調光部４３を用いて緑色蛍光ＬＧｆの露出制御を行うことが最良の選択であると言える。

また、励起光ＬＤ８０等の半導体発光素子では、駆動電流の変化に伴い発する光のスペクトルが変化してしまうことが知られており、光量補正に加えて露出制御も駆動電流制御に担わせると、駆動電流の変動幅が大きくなって青色励起光ＬＢｅ、ひいては緑色蛍光ＬＧｆの発光スペクトルの変化が無視できないほど大きくなり、表示画像の色味が大きく変化するおそれがある。したがって、調整幅が比較的小幅な光量補正は駆動電流制御に担わせ、調整幅が比較的大きい露出制御は調光部に担わせたほうが適材適所であり好ましい。

上記第１実施形態では、調光部として液晶素子を用いたものを例示したが、図２６に示すように、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ：Digital Micromirror Device）を用いた調光部１２０、１２１、１２２、１２３でもよい。この場合、ＤＭＤは反射型デバイスであるため、調光部１２０〜１２３を各半導体光源３５〜３８の光軸に対して４５°傾けた姿勢で配置する。そして、調光部１２０〜１２３と各半導体光源３５〜３８との間に、上記第１実施形態のコリメートレンズ１００〜１０３に相当するコリメートレンズ１２４、１２５、１２６、１２７を配する。その他の構成は上記第１実施形態と同じである。

ＤＭＤは、周知のように多数のマイクロミラーを配列してなり、光源に対するマイクロミラーの傾斜角度によって外部への光の投影（オン）、非投影（オフ）を切り替えるものである。ＤＭＤを用いた場合は、マイクロミラーに与えるオン／オフパルスのデューティ比を変化させるＰＷＭ制御を行うことで光量を調整する。より具体的には、光量を上げる場合はオフ時間に比べてオン時間を長くし、逆に光量を下げる場合はオン時間に比べてオフ時間を長くする。

液晶素子、ＤＭＤを用いた調光部の他には、多結晶磁性ガーネット膜の磁気光学効果を利用した調光部が挙げられる。ただし、液晶素子を用いたものは他のものと比べると廉価で、また、駆動電圧の上げ下げだけで駆動制御が簡単に済むので、調光部としては液晶素子を用いたものがより好ましい。

なお、調光部としては、上記例の他に、光路を開閉する絞り羽根を有する光学絞りを用いてもよい。ただし、光学絞りは上記例の液晶素子を用いたもの等と比べて応答速度が遅いので、光学絞りの応答速度に合わせて回転板の回転周期を長くする必要がある。回転板の回転周期を長くすると、緑色蛍光体のある一点に青色励起光ＬＢｅが照射される時間も長くなるため、緑色蛍光体の熱劣化防止という観点からは宜しくない。したがって、調光部としては光学絞りよりも上記例の液晶素子を用いたもの等を採用するほうが好ましい。

調光部の配置箇所は、上記第１実施形態の各半導体光源３５〜３８と光路統合部４１の間に限らない。例えば図２７に示す調光部１３０のように、光路統合部４１の光出射部とライトガイド５５の入射端５５ａの間に設けてもよい。調光部１３０はＤＭＤを用いたもので、光路統合部４１からの出射光の光軸に対して４５°傾けた姿勢で配置されている。ライトガイド５５の入射端５５ａは、出射光の光軸に対して９０°の位置に配置されている。調光部１３０と入射端５５ａとの間には、上記第１実施形態の集光レンズ１０７に相当する集光レンズ１３１が配され、調光部１３０で反射した光路統合部４１からの出射光を入射端５５ａに集光する。その他の構成は上記第１実施形態と同じである。各色光の光量を個別に制御することはできなくなるが、調光部が１つで済むため、低コスト化および小型化の点で有利である。

上記第１実施形態では、光量変動データの逆位相の波形である光量補正データをデータ生成部１１０で生成し、これを内部メモリ１１１に記憶して、観察モード時に内部メモリ１１１から光源制御部４６に光量補正データを読み出して光量補正を行っているが、光量変動データを内部メモリ１１１に記憶しておき、観察モード時にデータ生成部１１０で光量補正データを生成し、光量補正を行ってもよい。

ここで、回転板８２の１回転に要する時間である回転周期ＴＲと、撮像素子５６による１フレーム分の撮像に要する時間であるフレーム周期ＴＦとの関係について考える。図２８〜図３１は、例えば内視鏡１１の先端部１９に、底部に白板が取り付けられた遮光キャップを被せ、緑色蛍光ＬＧｆの白板による反射光のみを撮像素子５６で撮像した場合の露出値と回転周期ＴＲ、フレーム周期ＴＦの関係を表したものである。

図２８Ａにおいて、回転周期ＴＲとフレーム周期ＴＦとが一致している場合（ＴＲ＝ＴＦ）、緑色蛍光ＬＧｆの光量変動のパターンは各フレームで同じであるため、各フレームの露出値は差がなく一定となる。また、図２８Ｂのように、ＴＲ＝（１／２）ＴＦとした場合も同様に、各フレームの露出値は一定となる。ＴＲ＝（１／３）ＴＦ、ＴＲ＝（１／４）ＴＦ、・・・としても同じことが言える。つまり、回転周期ＴＲとフレーム周期ＴＦがＴＲ＝（１／ｋ）ＴＦ（ただし、ｋは１以上の自然数）の関係にある場合は、撮像素子５６の各フレームにおいて、光量変動の同一の区間の光量を積算するので、露出値は光量変動の影響を受けずに一定となり、自然と光量変動が打ち消されるため光量補正は不要である。逆に、回転周期ＴＲとフレーム周期ＴＦがＴＲ≠（１／ｋ）ＴＦの関係にある場合に光量補正が必要となる。

回転周期ＴＲとフレーム周期ＴＦとの関係としては、図２９Ａに示す、回転周期ＴＲに比してフレーム周期ＴＦが大きい場合（ＴＲ＜ＴＦ）と、図２９Ｂに示す、フレーム周期ＴＦに比して回転周期ＴＲが大きい場合（ＴＲ＞ＴＦ）とが考えられる。いずれの場合も、緑色蛍光ＬＧｆの光量変動のパターンが各フレームで異なり、各フレームの露出値に差が生じるため、光量補正が必要となる。

ただし、図３０Ａ、図３０Ｂに示すように、回転周期ＴＲとフレーム周期ＴＦとの差が十分に小さい場合（｜ＴＲ−ＴＦ｜≒０）や、図３０Ｃに示すように、回転周期ＴＲに比してフレーム周期ＴＦを十分大きくとった場合（ＴＲ≪ＴＦ）は、各フレームの露出値の差は微々たるものとなるため、光量変動を完全に打ち消すことはできないまでも、光量変動の影響を薄めることはできる。

一方、図３１に示すように、フレーム周期ＴＦに比して回転周期ＴＲを十分大きくとり、回転周期ＴＲに対してフレーム周期ＴＦが２以上包含されている場合（ＴＲ≧２ＴＦ）は、各フレームの露出値の差が大きくなるため、光量補正の必要性が増す。したがって、回転周期ＴＲとフレーム周期ＴＦは、ＴＲ≠（１／ｋ）ＴＦ（ただし、ｋは１以上の自然数）であることが好ましく、ＴＲ≧２ＴＦであることがさらに好ましい。

なお、図２８〜図３１では、撮像素子の動作タイミングおよび照明光の照射タイミングも併記している。撮像素子５６の読み出し動作のタイミングに合わせて各半導体光源３〜３７または各半導体光源３５〜３８を消灯するので、その期間の光量変動データは点線で表している。

［第２実施形態］
上記第１実施形態では、光量測定センサ９８を用いて緑色蛍光ＬＧｆの光量を測定しているが、撮像素子５６を用いて緑色蛍光ＬＧｆの光量を測定してもよい。この場合、撮像素子５６による光量測定の邪魔になる外光が観察窓２３に入射することを防ぐため、内視鏡１１の先端部１９には遮光キャップが被せられる。先端部１９の先端面と対向する遮光キャップの底部には白板が取り付けられ、撮像素子５６はこの白板で反射した緑色蛍光ＬＧｆを撮像する。

ＤＳＰ６６は、緑色蛍光ＬＧｆを撮像して撮像素子５６から出力された画像信号Ｂ、Ｇ、Ｒを露出値に変換する。コントローラ６５は、この露出値を緑色蛍光ＬＧｆの光量の測定結果を表す光量測定信号として光源制御部４３に出力する。

図３２において、光源制御部４３のデータ生成部１１０では、撮像素子５６（コントローラ６５）からの光量測定信号、回転位置検出センサ９７からの回転位置情報、および内部メモリ１１１からの角度間隔情報に基づき、光量変動データが生成される。この場合の角度間隔情報は、１フレーム分の回転板８２の回転角度を示す。以降の処理は第１実施形態と同じであるため説明を省略する。

本実施形態の撮像素子５６を用いて緑色蛍光ＬＧｆの光量を測定する構成では、既存の撮像素子５６を緑色蛍光ＬＧｆの光量の測定に流用することができる。対して上記第１実施形態の光量測定センサ９８を設ける構成では、遮光キャップを用意する必要がなく、遮光キャップを内視鏡１１の先端部１９に被せる手間も省くことができる。

なお、光量測定信号のサンプリング数を増やすために、メンテナンスモードにおいて、コントローラ６５から撮像制御部５８に送る基準クロック信号の周期を速め、撮像素子５６のフレームレートを観察モードよりも速めてもよい。

撮像素子５６を用いて緑色蛍光ＬＧｆの光量を測定する場合、以下のようにして光量変動データを生成してもよい。図３３において、まず、フレーム周期ＴＦを、回転板８２の回転周期ＴＲと同一（ＴＲ＝ＴＦ）とし、各フレームの蓄積動作の期間ＴＣを徐々に長く（ＴＣ１＜ＴＣ２＜ＴＣ３・・・）しながら複数回撮像を行う。次いで、これにより得られた露出値（光量測定信号）を蓄積期間毎にプロットした、図３４に示すデータを生成する。そして、図３４に示すデータを微分することで光量変動データを生成する。

［第３実施形態］
内視鏡診断においては、照明光の光量変動の幅の許容範囲が±２％〜±３％とされている。そこで、本実施形態においては、光量変動データが示す緑色蛍光ＬＧｆの光量変動の幅が±２％〜±３％の範囲にあった場合、緑色蛍光ＬＧｆの光量変動を補正する制御を行わない。

図３５に示すように、本実施形態の光源制御部１３５には、上記第１実施形態のデータ生成部１１０に加えて、判定部１３６が構築される。そして、図３６のフローチャートに示すように、ステップＳ１００でデータ生成部１１０にて光量変動データが生成された後、判定部１３６は、光量変動データが示す緑色蛍光ＬＧｆの光量変動の幅が±２％〜±３％の範囲か否かを判定する（ステップＳ１１０）。すなわち、本実施形態においては、判定部１３６は第１判定部に相当する。

判定部１３６で光量変動の幅が±２％〜±３％の範囲にないと判定された場合（ステップＳ１１０でＮＯ）、データ生成部１１０は、上記各実施形態と同様に光量補正データを生成して内部メモリ１１１に記憶させる（ステップＳ１２０）。この場合、光源制御部１３５は、緑色蛍光ＬＧｆの光量変動を補正する制御を実行する（ステップＳ１３０）。

対して、光量変動の幅が±２％〜±３％の範囲にあると判定された場合（ステップＳ１１０でＹＥＳ）は、データ生成部１１０は光量補正データを生成せず、代わりに緑色蛍光ＬＧｆの光量変動を補正する制御が不要であることを示す補正不要信号を出力する（ステップＳ１４０）。補正不要信号が出力された場合、光源制御部４６は、緑色蛍光ＬＧｆの光量変動を補正する制御を実行しない（ステップＳ１５０）。これにより必要のない制御を行わなくて済む。なお、緑色蛍光ＬＧｆの光量変動を補正する制御を行うか否かを判定する範囲としては、上記の±２％〜±３％の範囲に限らず、±１％以内等、より範囲を厳しくしてもよい。操作入力部１７を操作することで、ユーザが好みに応じて範囲を設定変更可能に構成してもよい。

［第４実施形態］
緑色蛍光体８１の劣化が時間経過とともに進行し、それにより緑色蛍光ＬＧｆの光量変動の幅が大きくなって、励起光ＬＤ８０の駆動電流値の調整では光量補正することが不可能となる場合も考えられる。そこで、本実施形態では、光量変動データが示す緑色蛍光ＬＧｆの光量変動が、励起光ＬＤ８０の駆動電流値の調整により光量補正することが不可能なものであった場合、光量補正することが不可能である旨を報せる。

本実施形態では、上記第３実施形態と同様に光源制御部４６に判定部１３６が構築される。そして、図３７のフローチャートに示すように、ステップＳ１００でデータ生成部１１０にて光量変動データが生成された後、判定部１３６は、光量変動データが示す緑色蛍光ＬＧｆの光量変動が、励起光ＬＤ８０の駆動電流値の調整により光量補正することが可能か否かを判定する（ステップＳ２００）。すなわち、本実施形態においては、判定部１３６は第２判定部に相当する。励起光ＬＤ８０の駆動電流値の調整が可能な光量変動の幅のデータは予め内部メモリ１１１に記憶されており、判定部１３６は、この内部メモリ１１１に記憶されたデータと、光量変動データとを比較することで上記判定を行う。

判定部１３６で、光量変動が励起光ＬＤ８０の駆動電流値の調整により補正することが可能であると判定された場合（ステップＳ２００でＹＥＳ）、データ生成部１１０は、上記各実施形態と同様に光量補正データを生成して内部メモリ１１１に記憶させる（ステップＳ１２０）。この場合、光源制御部４６は、緑色蛍光ＬＧｆの光量変動を補正する制御を実行する（ステップＳ１３０）。

対して、光量変動が励起光ＬＤ８０の駆動電流値の調整により補正することが不可能であると判定された場合（ステップＳ２００でＮＯ）、光量補正することが不可能である旨のメッセージ、例えば図３８に示すような「光源装置の故障です。サービスセンターにお問い合わせ下さい。」といった警告メッセージ１４０をモニタ１４に表示させる（ステップＳ２１０）。この場合はモニタ１４が、光量補正することが不可能である旨をユーザに報せる報知部として機能する。これにより光源装置の修理を依頼したり緑色蛍光体を新品に交換する等の適切な対処をユーザにとらせることができる。なお、報知の態様としては、モニタ１４による警告メッセージ１４０の表示に代えて、または加えて、音声により行ってもよい。音声報知の場合は、報知部として機能するスピーカーを設け、スピーカーからの音声出力により光量変動を補正することが不可能である旨を報せる。

なお、光量補正が励起光ＬＤ８０の駆動電流値の調整により不可能であった場合は、メッセージを表示したうえで継続して内視鏡システム１０を使用可能としてもよいが、光量変動によって表示画像の画質が劣化し、内視鏡診断に支障を来すおそれがあるため、メッセージの表示後、内視鏡システム１０を使用不可とすることが好ましい。

上記各実施形態では、回転板８２の回転位置毎の緑色蛍光ＬＧｆの光量測定信号から光量変動データを生成し、回転板８２の回転に同期して励起光ＬＤ８０の駆動電流値を調整し、回転位置毎に光量補正を行っているが、内視鏡診断において問題となるのは、フレーム毎の光量変動である。このため、回転位置毎の光量測定信号ではなく、フレーム毎の光量測定信号から光量変動データを生成し、撮像素子５６の動作に同期して励起光ＬＤ８０の駆動電流値を調整し、フレーム毎に光量補正を行ってもよい。ここで、図２８〜図３１で示した、先端部１９に遮光キャップを被せ、緑色蛍光ＬＧｆの白板による反射光のみを撮像素子５６で撮像した場合の露出値は、フレーム毎の光量測定信号に他ならない。

フレーム毎の光量測定信号から光量変動データを生成する場合、光量補正データも各フレームに対する励起光ＬＤ８０の駆動電流値の変動を表すものとなる。この場合、回転板８２の回転開始、撮像素子５６の撮像開始、および励起光ＬＤ８０の駆動制御開始のタイミングを合わせることで、回転板８２の回転位置と励起光ＬＤ８０の駆動電流値の変動を同期させる。回転位置毎に光量補正を行うよりも、フレーム毎に光量補正を行うほうが、内視鏡診断において実際に問題となるフレーム毎の光量変動が解消されるため、より実効性がある。

蛍光型半導体光源は、上記各実施形態の緑色半導体光源に限らない。緑色半導体光源に代えて、あるいは加えて、赤色半導体光源を蛍光型半導体光源としてもよい。この場合、赤色半導体光源は、例えば、紫色から青色の波長帯域の青色励起光を発する青色励起光発光素子、および青色励起光で励起されて赤色の波長帯域の赤色蛍光を発する赤色蛍光体で構成される。赤色半導体光源を蛍光型半導体光源で構成する場合は、励起光発光素子は紫色から青色の波長帯域の青色励起光を発する青色励起光発光素子に限らず、緑色の波長帯域の緑色励起光を発する緑色励起光発光素子であってもよい。

また、蛍光型半導体光源として白色半導体光源を用いてもよい。光源部は、上記第１実施形態の光源部４０から、緑色半導体光源３６、赤色半導体光源３７を除き、これらの代わりに白色半導体光源を設けたものとなる。また、光路統合部は、上記第１実施形態の光路統合部４１から、緑色半導体光源３６、赤色半導体光源３７に係るコリメートレンズ１０１、１０２や第１ダイクロイックミラー１０４を除いたものとなる。

白色半導体光源は、青色の波長帯域の青色励起光を発する青色励起光発光素子、および青色励起光で励起されて緑色の波長帯域の緑色蛍光を発する緑色蛍光体、および赤色の波長帯域の赤色蛍光を発する赤色蛍光体で構成される。この場合、照明光ＬＷ０は、青色半導体光源３５が発する青色光ＬＢと、白色半導体光源が発する緑色蛍光、赤色蛍光の混合光により構成される。

ただし、緑色は人間の比視感度が最も高い色であるため、上記各実施形態のように、緑色半導体光源を蛍光型半導体光源とし、緑色蛍光ＬＧｆの光量変動を補正する制御を行うほうが、より表示画像の画質に効くため有効である。

なお、蛍光型半導体光源の励起光発光素子としては、ＬＤの他にＬＥＤや有機ＥＬ（Electro-Luminescence）素子を用いてもよい。蛍光型半導体光源に限らず、他の半導体光源（青色半導体光源３５、赤色半導体光源３７等）の発光素子に、ＬＤや有機ＥＬ素子を用いてもよい。

上記各実施形態では、緑色半導体光源３６として、青色励起光ＬＢｅの光路をダイクロイックミラー８５で９０°折り曲げて緑色蛍光体８１に導光する、いわゆる反射型の蛍光型半導体光源を例示したが、図３９に示す緑色半導体光源１５０を用いてもよい。

緑色半導体光源１５０は、励起光ＬＤ８０、集光レンズ８３、コリメートレンズ８４、ピックアップ光学系８６等の構成は緑色半導体光源３６と同じであるが、緑色蛍光体８１が形成された回転板１５１と励起光ＬＤ８０とが正対しており、これらの位置関係が緑色半導体光源３６と異なる。また、回転板１５１は、青色励起光ＬＢｅが入射する側と反対側に緑色蛍光体８１が形成された面を向けて設置されている。そして、回転板１５１の緑色蛍光体８１の反対側（励起光ＬＤ８０側）の面には、ダイクロイックフィルタ１５２が緑色蛍光体８１と同様に円環状に形成されている。

ダイクロイックフィルタ１５２は、ダイクロイックミラー８５のダイクロイックフィルタとは逆に、約４６０ｎｍ以下の紫色、青色の波長帯域の光を透過し、それより長い緑色、赤色の波長帯域の光を反射する特性を有している。このため、励起光ＬＤ８０が発した青色励起光ＬＢｅは、ダイクロイックフィルタ１５２を透過して緑色蛍光体８１に入射する。緑色蛍光体８１は、青色励起光ＬＢｅを受けて、ダイクロイックフィルタ１５２側（励起光ＬＤ８０側）に緑色蛍光ＬＧｆを出射する。緑色蛍光ＬＧｆは、ダイクロイックフィルタ１５２で反射されて集光レンズ１４３に向けて照射される。

上記各実施形態では、データ生成部１１０を光源制御部４３内に構築しているが、光源制御部４３とは別に光源装置１３内にデータ生成部を設けてもよい。第３、第４実施形態の判定部１３６も同様である。

データ生成部１１０は、内視鏡システム１０にメンテナンスモードを搭載し、定期的に光量変動データ、光量補正データを生成して、光量補正データを更新する場合に必要となる。工場出荷時に１回だけ光量変動データ、光量補正データを生成し、その後光量補正データを更新しない場合は、データ生成部１１０の機能を光源装置１３とは別の機器に設けて、光源装置１３には設けなくてもよい。しかし、光量変動データは、緑色蛍光体８１の劣化等によって経時的に変化することが見込まれるため、光源装置１３にデータ生成部１１０を設けて定期的に光量変動データ、光量補正データ生成し、光量補正データを更新することが好ましい。

［第５実施形態］
上記第１実施形態では、複数個の励起光ＬＤ８０を直列接続して１個のドライバ４８で駆動する構成であるため、ドライバ４８からの駆動電流値は数〜数十アンペアと比較的大きな値となる。駆動電流値が比較的大きいと、駆動電流値の細かな調整が困難となり、光量補正が正確にできなくなるおそれがある。このため、駆動電流値を下げる工夫が必要である。

そこで、本実施形態では、例えば図４０に示すように、８個×４列で３２個配列された励起光ＬＤ８０を、列１、列２、列３、列４の４つのブロック１６０、１６１、１６２、１６３に分け、各ブロック１６０〜１６３の８個の励起光ＬＤ８０を直列接続する。そして、各ブロック１６０〜１６３にそれぞれドライバ１６４、１６５、１６６、１６７を配し、８個の励起光ＬＤ８０を１個のドライバで駆動する。光源制御部１６８は、各ドライバ１６４〜１６７を介して、ブロック１６０〜１６３毎に８個の励起光ＬＤ８０の駆動を制御する。こうすれば、３２個の励起光ＬＤ８０を直列接続して１個のドライバ４８で駆動する場合よりも駆動電流値が１／４で済み、駆動電流値の調整が容易となる。

なお、ブロックの分け方は上記例に限らず、例えば４個の励起光ＬＤ８０を１つのブロックとしてもよい。ブロックをさらに細かく分ければ、より駆動電流値が低く抑えられるためさらに駆動電流値の調整が容易になる。ただし、ブロック数が多くなるとその分ドライバも用意する必要があり、コストアップおよび小型化の妨げとなる。このため、ブロック数は、駆動電流値の調整の容易さとコストアップ等の兼ね合いを考慮して適宜選択することが好ましい。

上記第１実施形態では、緑色蛍光ＬＧｆの光量を光量測定センサ９８で測定し、その光量測定信号に基づいてデータ生成部１１０で光量変動データ、光量補正データを生成して光量補正を行っているが、本発明はこれに限定されない。図４１に示すように、光量測定センサ９８、光源制御部４６、ドライバ４８、および励起光ＬＤ８０でクローズドループ制御系を構成する。そして、この制御系において、光量測定センサ９８からの光量測定信号に基づくアナログフィードバック制御を、光源制御部４６がドライバ４８を介して励起光ＬＤ８０に施すことで、光量補正を行ってもよい。アナログフィードバック制御としては、例えば、光量測定信号が目標値（回転板８２の１回転分の光量測定信号の平均値等）に収束するよう、励起光ＬＤ８０の駆動電流値を制御するＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御が挙げられる。この場合はデータ生成部１１０、内部メモリ１１１はいらず、シンプルな構成で光量補正を行うことができる。また、従来周知のアナログフィードバック制御であるため制御が簡単である。

上記各実施形態における光路統合部の構成は１例であり、種々の変更が可能である。例えばダイクロイックフィルタを形成した光学部材としてダイクロイックミラーを用いているが、代わりにプリズムにダイクロイックフィルタを形成したダイクロイックプリズムを用いてもよい。また、ダイクロイックミラーやダイクロイックプリズムといった、ダイクロイックフィルタを形成した光学部材の代わりに、例えば、各半導体光源に対峙する複数の入射端と、内視鏡のライトガイドの入射端に対峙する１つの出射端を有する分岐型ライトガイドを用いて光路を統合してもよい。分岐型ライトガイドは、光ファイバをバンドル化したファイババンドルであり、一端において光ファイバを所定本数ずつ複数に分割して、入射端を複数に分岐させたものである。この場合には、分岐した各入射端のそれぞれに対応させて各半導体光源を配置する。

上記各実施形態では、撮像素子５６として、Ｂ、Ｇ、Ｒのマイクロカラーフィルタによって照明光を色分離するカラー撮像素子を有し、カラー撮像素子によってＢ、Ｇ、Ｒの画像信号を同時に取得する同時式の内視鏡システムおよびそれに用いられる光源装置を例に説明したが、モノクロ撮像素子を有し、青色、緑色、赤色の各色光を順次照射して、Ｂ、Ｇ、Ｒの画像信号を面順次で取得する面順次式の内視鏡システムおよびそれに用いられる光源装置に本発明を適用してもよい。

上記各実施形態では、撮像素子５６の蓄積動作と読み出し動作のタイミングに合わせて各半導体光源３５〜３７または各半導体光源３５〜３８を点灯、消灯しているが、撮像素子５６としてＣＣＤイメージセンサ、またはローリングシャッタ方式で駆動するＣＭＯＳイメージセンサを用いる場合は、各半導体光源３５〜３７または各半導体光源３５〜３８を常時点灯させてもよい。一方、グローバルシャッタ方式で駆動するＣＭＯＳイメージセンサを用いる場合は、図４２に示すように照明光の点灯、消灯タイミングとＣＭＯＳイメージセンサの駆動タイミングを合わせる。

図４２において、まず、各半導体光源３５〜３７または各半導体光源３５〜３８を点灯させ、照明光の点灯を開始させる。ＣＭＯＳイメージセンサに対しては、１〜ｎ行の全行の画素の信号電荷を一括して破棄するリセット動作を行わせ、全行の画素に信号電荷を蓄積する蓄積動作を開始させる。そして、ＣＭＯＳイメージセンサには蓄積動作をさせたままで、蓄積動作を開始させてから所定時間経過後、各半導体光源３５〜３７または各半導体光源３５〜３８を消灯させ、照明光の点灯を停止させる。この照明光の消灯期間中に、ＣＭＯＳイメージセンサは１行目からｎ行目まで順に読み出し動作を行う。ＣＭＯＳイメージセンサに全画素一括してリセット動作を行わせることで、全画素の蓄積動作の開始時間が揃い、照明光を消灯することで、全画素の蓄積動作の終了時間が揃う。これにより実質的な蓄積期間は全画素で同じとなる。なお、この場合も上記第１実施形態と同様に、回転板８２は連続的に駆動される。

なお、言うまでもないが、上記各実施形態は、単独で実施することも、複合して実施することも可能である。

上記各実施形態では、光源装置とプロセッサ装置が別体で構成される例で説明したが、２つの装置を一体で構成してもよい。また、本発明は、照明光の観察部位の反射光をイメージガイドで導光するファイバスコープや、撮像素子と超音波トランスデューサが先端部に内蔵された超音波内視鏡を用いた内視鏡システムおよびそれに用いられる光源装置にも適用することができる。

１０ 内視鏡システム
１１ 内視鏡
１３ 光源装置
３６、１５０ 緑色半導体光源
４２〜４５、１２０〜１２３、１３０ 調光部
４６、１３５、１６８ 光源制御部
４８、１６４〜１６７ ドライバ
５６ 撮像素子
８０ 青色励起光ＬＤ（励起光ＬＤ）
８１ 緑色蛍光体
８２、１５１ 回転板
９８ 光量測定センサ
１１０ データ生成部
１３６ 判定部
１４０ 警告メッセージ
１６０〜１６３ ブロック

Claims (18)

1. 観察部位を撮像する撮像素子を有する内視鏡に、前記観察部位を照明する照明光を供給する内視鏡用光源装置において、
   励起光を発する励起光発光素子と、前記励起光で励起されて蛍光を発する蛍光体が表面に形成された回転板とで構成され、回転駆動される前記回転板の偏心した位置に向けて前記励起光発光素子が前記励起光を照射することにより前記蛍光を発する蛍光型半導体光源と、
   前記蛍光の光路上に配され、前記蛍光の光量を調整する調光部と、
   前記内視鏡で得られる表示画像の明るさを一定に保つための露出制御を前記調光部に行わせる露出制御部と、
   前記励起光発光素子への駆動電力を調整することにより、前記回転板の回転に起因して生じる前記蛍光の光量変動を補正する光量補正部とを備え、
   前記回転板の１回転に要する時間である回転周期をＴＲ、前記撮像素子による１フレーム分の撮像に要する時間であるフレーム周期をＴＦ、ｋを１以上の自然数としたとき、
   ＴＲ≠（１／ｋ）ＴＦである内視鏡用光源装置。
2. ＴＲ≧２ＴＦである請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
3. 前記光量変動を表す光量変動データまたは前記光量変動を補正するための光量補正データを記憶するメモリを備え、
   前記光量補正部は、前記メモリに記憶された前記光量変動データまたは前記光量補正データに基づいて前記励起光発光素子への駆動電力を調整する請求項１または２に記載の内視鏡用光源装置。
4. 前記回転板を回転駆動させて前記蛍光の光量を測定した測定結果に基づいて前記光量変動データを生成し、生成した前記光量変動データに基づいて前記光量補正データを生成するデータ生成部を備える請求項３に記載の内視鏡用光源装置。
5. 前記メモリは、前記データ生成部で前記光量変動データまたは前記光量補正データが生成される毎に、前記光量変動データまたは前記光量補正データを更新する請求項４に記載の内視鏡用光源装置。
6. 前記データ生成部は、専用の光量測定センサによる前記蛍光の光量の測定結果に基づき前記光量変動データを生成する請求項４または５に記載の内視鏡用光源装置。
7. 前記データ生成部は、前記撮像素子による前記蛍光の光量の測定結果に基づき前記光量変動データを生成する請求項４または５に記載の内視鏡用光源装置。
8. 前記データ生成部は、前記回転板の回転位置毎の前記蛍光の光量の測定結果に基づき前記光量変動データを生成し、
   前記光量補正部は、前記回転板の回転に同期して前記励起光発光素子の駆動電力を調整し、前記回転位置毎に前記光量変動の補正を行う請求項６または７に記載の内視鏡用光源装置。
9. 前記データ生成部は、前記撮像素子のフレーム毎の前記蛍光の光量の測定結果に基づき前記光量変動データを生成し、
   前記光量補正部は、前記撮像素子の動作に同期して前記励起光発光素子の駆動電力を調整し、前記フレーム毎に前記光量変動の補正を行う請求項７に記載の内視鏡用光源装置。
10. 前記光量補正部は、光量測定センサによる前記蛍光の光量の測定結果の入力を受けて、前記測定結果を一定の値とするアナログフィードバック制御を前記励起光発光素子の駆動電力に対して実施することにより、前記光量変動の補正を行う請求項１または２に記載の内視鏡用光源装置。
11. 前記調光部は、前記蛍光の透過率を変更することにより前記蛍光の光量を調整する液晶素子、または多数のマイクロミラーを配列してなり、前記マイクロミラーの傾斜角度によって前記蛍光の投影、非投影を切り替えるデジタルマイクロミラーデバイスを用いたものである請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の内視鏡用光源装置。
12. 前記光量変動の幅が規定の範囲か否かを判定する第１判定部を備え、
    前記第１判定部で前記光量変動の幅が規定の範囲にあると判定された場合、前記光量補正部は前記励起光発光素子の駆動電力の調整を行わない請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の内視鏡用光源装置。
13. 前記規定の範囲は±２％〜±３％である請求項１２に記載の内視鏡用光源装置。
14. 前記光量変動が、前記補正することが可能か否かを判定する第２判定部と、
    前記第２判定部で、前記光量変動が、前記補正することが不可能であると判定された場合、前記光量変動を補正することが不可能である旨を報せる報知部とを備える請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の内視鏡用光源装置。
15. 前記励起光発光素子は紫色から青色の波長帯域の青色励起光を発し、前記蛍光体は緑色の波長帯域の緑色蛍光を発する請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の内視鏡用光源装置。
16. 前記励起光発光素子はレーザである請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の内視鏡用光源装置。
17. 前記レーザは２次元状に複数個配列され、複数個のレーザは複数のブロックに分かれ、各ブロックのレーザは直列接続されており、
    前記光量補正部は、前記ブロック毎に駆動電力を調整する請求項１６に記載の内視鏡用光源装置。
18. 観察部位を撮像する撮像素子を有する内視鏡と、
    前記内視鏡に前記観察部位を照明する照明光を供給する内視鏡用光源装置とを備える内視鏡システムにおいて、
    前記内視鏡用光源装置は、
    励起光を発する励起光発光素子と、前記励起光で励起されて蛍光を発する蛍光体が表面に形成された回転板とで構成され、回転駆動される前記回転板の偏心した位置に向けて前記励起光発光素子が前記励起光を照射することにより前記蛍光を発する蛍光型半導体光源と、
    前記蛍光の光路上に配され、前記蛍光の光量を調整する調光部と、
    前記内視鏡で得られる表示画像の明るさを一定に保つための露出制御を前記調光部に行わせる露出制御部と、
    前記励起光発光素子への駆動電力を調整することにより、前記回転板の回転に起因して生じる前記蛍光の光量変動を補正する光量補正部とを有し、
    前記回転板の１回転に要する時間である回転周期をＴＲ、前記撮像素子による１フレーム分の撮像に要する時間であるフレーム周期をＴＦ、ｋを１以上の自然数としたとき、
    ＴＲ≠（１／ｋ）ＴＦである内視鏡システム。
    

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