JPWO2013146014A1 - 内視鏡システム - Google Patents

Abstract

複数色のＬＥＤ（２３ｒ，２３ｇ，２３ｂ）と、ＬＥＤの故障を検知するカラーセンサ（２７）と、を有する光源装置（３）と、光源装置（３）により発生された照明光を被検体へ照射して被検体の光学像を取り込むスコープ（２）と、被検体の光学像を撮像するＣＣＤ（１３）と、ＣＣＤ（１３）により撮像された画像を処理するビデオプロセッサ（４）と、ビデオプロセッサ（４）により処理された画像を表示するモニタ（５）と、を備え、ビデオプロセッサ（４）は、カラーセンサ（２７）により何れかのＬＥＤの故障が検知されたときは、画像処理を、ＬＥＤの故障が検知されていないときとは異なる、故障が検知されていないＬＥＤのみの発光に対応した画像処理に切り替える内視鏡システム。

Description

本発明は、内視鏡から被検体へ照射する照明光を、光源装置内の複数色の発光素子から発光する内視鏡システムに関する。

内視鏡から被検体へ照射する照明光の光源装置として、ＬＥＤ等の発光素子を利用するものが提案されている。

図１０は光源としてＬＥＤを利用した従来の内視鏡システムの構成を示す図である。

内視鏡システム１０１は、スコープ２と、光源装置３と、ビデオプロセッサ４と、モニタ５と、通信ケーブル６とを備えている。

光源装置３は、光源として赤色ＬＥＤ（Ｒ−ＬＥＤ）２３ｒ、緑色ＬＥＤ（Ｇ−ＬＥＤ）２３ｇ、および青色ＬＥＤ（Ｂ−ＬＥＤ）２３ｂの発光素子を利用しており、これらのＬＥＤに電力を供給して駆動するためのＬＥＤ駆動部２２と、通信ケーブル６を介してビデオプロセッサ４から入力される被写体の明るさ情報に基づきＬＥＤ駆動部２２を制御して各色ＬＥＤからの出射光の強度を調節する制御部２１と、を備えている。

光源装置３のＬＥＤ２３ｒ，２３ｇ，２３ｂから発光された光は、光学系を介してスコープ２内のライトガイド１１の基端に照射される。照明光はライトガイド１１内を伝達され、スコープ２の挿入部先端に配設された照明用のレンズ１２を介して被検体に照射される。

照明された被検体の光学像は、スコープ２の挿入部先端部に配設された撮像素子であるＣＣＤ１３により電気信号に変換されて、ビデオプロセッサ４へ送信される。

ビデオプロセッサ４は、ＣＣＤ１３から受信した電気信号に基づきモニタ５に表示するための画像信号を生成するとともに、明るさ情報を生成して通信ケーブル６を介して光源装置３の制御部２１へ送信する。

光源装置３の赤色ＬＥＤ２３ｒから発光される赤色光と、緑色ＬＥＤ２３ｇから発光される緑色光と、青色ＬＥＤ２３ｂから発光される青色光とを、例えば光源装置３内の光学系により合成すると、本発明に係る図２に示すように、白色照明光ＷＬを生成することができる。

ただし、光源装置３内の光学系により各色光を合成するのに代えて、本発明に係る図３に示すように、１フレーム内で時間をずらして各色ＬＥＤを順番に点灯させる面順次照明を行う場合でも、ビデオプロセッサにより合成されてモニタに表示される画像は、実効的に白色照明光により照明された被写体像となる。

このような構成の内視鏡システム１０１において、光源装置３内の何れかのＬＥＤが故障することが考えられる。

光源の何れかが故障したときに対処する技術として、例えば特開２００２−４５３３０号公報の段落［００４４］には照明ユニット１１０が通常画像用白色光Ｌｗ、自家蛍光画像用励起光Ｌｒ、および参照画像用参照光Ｌｓをそれぞれ射出する３つの光源を備えることが、段落［００１３］には、励起光射出手段または参照光射出手段が異常動作した場合には、照明光射出手段から照明光を射出し、撮像手段を通常像を撮像する状態に切り換え、表示手段を通常画像を表示する状態に切り換えることが記載されている。

しかしながら、特開２００２−４５３３０号公報に記載の技術は、励起光等の特殊照明が故障したときに通常照明に切り替える技術であり、通常照明を構成する発光素子の何れかが故障して色バランスが崩れたときの対処については考慮されていない。

しかし、例えば本発明に係る図４に示すように緑色ＬＥＤ２３ｇが故障した場合は、Ｇ画像が得られず、Ｒ画像およびＢ画像のみが得られることとなるために、ビデオプロセッサ４により合成されてモニタ５に表示される画像は色バランスの崩れた画像となってしまい、モニタ５を観察するユーザにストレスを与えることになってしまう。そして、光源装置に故障が生じたときには、安全性を確保するために体腔内からスコープを抜去することが必要であるが、この抜去操作を行う際にはユーザに不快感を与えない画像を表示することが望ましい。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、複数色の発光素子の内の何れかが故障した場合であっても、ユーザに不快感を与えることのない画像を表示することができる内視鏡システムを提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明のある態様による内視鏡システムは、複数色の発光素子と、前記発光素子の故障を検知する故障検知部と、を有する光源装置と、前記光源装置により発生された照明光を被検体へ照射して該被検体の光学像を取り込む内視鏡と、前記被検体の光学像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子により撮像された画像を処理するビデオプロセッサと、前記ビデオプロセッサにより処理された画像を表示するモニタと、を具備し、前記ビデオプロセッサは、前記故障検知部により何れかの色の前記発光素子の故障が検知されたときは、画像処理を、該発光素子の故障が検知されていないときとは異なる、故障が検知されていない色の発光素子のみの発光に対応した画像処理に切り替える。

本発明の実施形態１の内視鏡システムの構成を示す図。 上記実施形態１において、光源装置の各色ＬＥＤから発光される光のスペクトルの様子を示す図。 上記実施形態１において、面順次照明を行うときの各色ＬＥＤの発光タイミングを示すタイミングチャート。 上記実施形態１において、緑色ＬＥＤが故障したときの面順次照明動作の様子を示すタイミングチャート。 本発明の実施形態２において、緑色ＬＥＤが故障したときの面順次照明動作の第１の例を示すタイミングチャート。 上記実施形態２において、緑色ＬＥＤが故障したときの面順次照明動作の第２の例を示すタイミングチャート。 上記実施形態２において、緑色ＬＥＤが故障したときの面順次照明動作の第３の例を示すタイミングチャート。 本発明の実施形態３の内視鏡システムの構成を示す図。 上記実施形態３において、故障したＬＥＤの色に応じて照明モードの動作を変更する処理を示すフローチャート。 光源としてＬＥＤを利用した従来の内視鏡システムの構成を示す図。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

［実施形態１］
図１から図４は本発明の実施形態１を示したものであり、図１は内視鏡システムの構成を示す図、図２は光源装置の各色ＬＥＤから発光される光のスペクトルの様子を示す図である。

内視鏡システム１は、スコープ２と、光源装置３と、ビデオプロセッサ４と、モニタ５と、通信ケーブル６とを備えている。

光源装置３は、光源として複数色の発光素子を用いたものとなっていて、複数色の発光素子は、白色光を構成する３色の光を発光するための発光素子、具体的には、赤色（Ｒ）発光素子である赤色ＬＥＤ（Ｒ−ＬＥＤ）２３ｒと、緑色（Ｇ）発光素子である緑色ＬＥＤ（Ｇ−ＬＥＤ）２３ｇと、青色（Ｂ）発光素子である青色ＬＥＤ（Ｂ−ＬＥＤ）２３ｂと、を備えている。各発光素子の発光スペクトルはそれぞれ異なり、図２に示すように、赤色ＬＥＤ２３ｒから発光される光が赤色光Ｒの帯域のスペクトル、緑色ＬＥＤ２３ｇから発光される光が緑色光Ｇの帯域のスペクトル、青色ＬＥＤ２３ｂから発光される光が青色光Ｂの帯域のスペクトルである。

光源装置３に設けられたＬＥＤ駆動部２２は、これらの赤色ＬＥＤ２３ｒと緑色ＬＥＤ２３ｇと青色ＬＥＤ２３ｂとに電力をそれぞれ供給して駆動するものである。

光源装置３に設けられた制御部２１は、赤色ＬＥＤ２３ｒ、緑色ＬＥＤ２３ｇ、青色ＬＥＤ２３ｂそれぞれの出射光の強度を調節するように、ＬＥＤ駆動部２２を制御するものである。この制御部２１の制御は、通信ケーブル６を介してビデオプロセッサ４と通信を行って取得した被写体の明るさ情報に基づき行われる。

光源装置３には、照明光を伝送する光学系として、３つのコリメータレンズ２４と、２つのダイクロイックフィルタ２５ａ，２５ｂと、１つの集光レンズ２６とが設けられている。

３つのコリメータレンズ２４は、赤色ＬＥＤ２３ｒ、緑色ＬＥＤ２３ｇ、青色ＬＥＤ２３ｂそれぞれの出射光の光路上に配設されていて、入射された光を平行光として射出するものである。

第１のダイクロイックフィルタ２５ａは、赤色ＬＥＤ２３ｒからの赤色光Ｒを透過し、緑色ＬＥＤ２３ｇからの緑色光Ｇを反射するものである。

第２のダイクロイックフィルタ２５ｂは、赤色ＬＥＤ２３ｒからの赤色光Ｒおよび緑色ＬＥＤ２３ｇからの緑色光Ｇを透過し、青色ＬＥＤ２３ｂからの青色光Ｂを反射するものである。

集光レンズ２６は、第２のダイクロイックフィルタ２５ｂからの平行光束を、スコープ２のライトガイド１１の基端の入射端面に集光するものである。

そして、もし３つの発光素子、つまり赤色ＬＥＤ２３ｒと緑色ＬＥＤ２３ｇと青色ＬＥＤ２３ｂとを同時に発光させたときには、それぞれの発光強度が所定範囲内にある場合には、集光レンズ２６から射出される光は、図２に示すように、ＲＧＢの３色が揃った白色照明光ＷＬとなる。

さらに、光源装置３には、発光素子の故障を検知する故障検知部として、カラーセンサ２７が設けられている。このカラーセンサ２７は、例えば、集光レンズ２６から射出される光束の内の、ライトガイド１１の入射端面には至らない漏れ光を検知する位置（例えば、スコープ２のライトガイドコネクタ１５が接続されるスコープソケットの近傍）に配設されている。そして、カラーセンサ２７は、カラーセンシングを行うことにより、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、および青色光Ｂの各光強度を検出し、検出結果を制御部２１へ出力する。

制御部２１は、ＬＥＤ駆動部２２により規格範囲内の駆動を行っても、３つのＬＥＤの内の何れかの発光強度を所定範囲内にすることができない場合には、そのＬＥＤが故障したと判断する。すなわち、発光素子の故障とは、発光できなくなったときを含むだけでなく、所定レベルの発光強度を維持できなくなったときなど、所定の光を出射することができないときを含んでいる。

また、光源装置３に設けられた操作パネル２８は、光源装置３に対する操作をユーザが行うためのものであり、光源装置３の電源オン／オフ操作や、照明モードの設定操作等を行うことができるようになっている。操作パネル２８から入力された照明モードは、制御部２１および通信ケーブル６を介してビデオプロセッサ４へ送信され、照明モードに対応する観察モードの画像処理が行われるようになっている。

このような光源装置３から照明光の供給を受ける内視鏡であるスコープ２は、ライトガイド１１と、レンズ１２と、ＣＣＤ１３と、信号線１４と、ライトガイドコネクタ１５と、ビデオコネクタ１６と、を備えている。

ライトガイド１１は、ライトガイドコネクタ１５から基端が延出しており、ライトガイドコネクタ１５を光源装置３に接続したときに、ライトガイド１１の基端の入射端面に上述した集光レンズ２６からの光が集光される。

ライトガイド１１はスコープ２の挿入部内を先端部まで挿通されており、先端の射出面から照明光を射出する。スコープ２の先端におけるこの照明光の光路上には、照明用のレンズ１２が配設されている。こうして、ライトガイド１１内を伝達された光源装置３からの照明光は、レンズ１２を介して挿入部の先端から被検体に照射される。

照明光を照射された被検体の光学像は、スコープ２の挿入部先端に配設された図示しない対物レンズを介して取り込まれ、撮像素子であるＣＣＤ１３上に結像する。このＣＣＤ１３は、カラーフィルタアレイ等が配設されたカラー撮像素子であっても構わないが、本実施形態においては、面順次照明光を受光するモノクロ撮像素子であるものとする（ただし、面順次照明に限るものではない）。そして、ＣＣＤ１３は、被検体の光学像を電気信号に変換する撮像を行い、信号線１４を介して、ビデオコネクタ１６が接続されたビデオプロセッサ４へ電気信号を送信する。

ビデオプロセッサ４は、ＣＣＤ１３から受信した各色画像を同時化してカラーの画像信号を生成し、カラーバランス調整やガンマ変換、色変換等の画像処理を行った後に、モニタ５に表示するための信号形式に変換してモニタ５へ出力する。これにより、モニタ５には被写体のカラー画像が表示される。

また、ビデオプロセッサ４は、受信した各色画像から例えば輝度信号を抽出して、抽出した輝度信号に基づき明るさ情報を生成する。こうしてビデオプロセッサ４により生成された明るさ情報は、ビデオプロセッサ４と光源装置３とを接続する通信ケーブル６を介して、光源装置３の制御部２１へ送信される。

制御部２１は、受信した明るさ情報に基づき、ＬＥＤ駆動部２２を介して上述したように各色ＬＥＤの発光強度の制御を行う。また、制御部２１は、カラーセンサ２７の出力値に基づき、ＬＥＤの故障を検知するだけでなく、カラーバランス調整、つまり赤色ＬＥＤ２３ｒと緑色ＬＥＤ２３ｇと青色ＬＥＤ２３ｂとの発光強度のバランス調整も行うようになっている。

次に、図３は面順次照明を行うときの各色ＬＥＤの発光タイミングを示すタイミングチャートである。

ＣＣＤ１３は、光を受光して電荷を蓄積する露光期間の動作と、蓄積した電荷を画素毎に順次読み出す読出期間の動作とを交互に行うようになっている。

そして、面順次照明の場合には、露光期間に何れか１色のＬＥＤのみを発光させて露光を行い、読出期間に全てのＬＥＤを消灯させて露光画像の読み出しを行うようになっている。すなわち、ある露光期間に例えば赤色ＬＥＤ２３ｒのみを発光させて露光を行い、その後の読出期間において赤色光Ｒを露光して得られたＲ画像の読み出しを行い、次の露光期間に例えば緑色ＬＥＤ２３ｇのみを発光させて露光を行い、その後の読出期間において緑色光Ｇを露光して得られたＧ画像の読み出しを行い、さらに次の露光期間に例えば青色ＬＥＤ２３ｂのみを発光させて露光を行い、その後の読出期間において青色光Ｂを露光して得られたＢ画像の読み出しを行う、といった１フレームのサイクルを繰り返して行うようになっている。

続いて、図４は緑色ＬＥＤ２３ｇが故障したときの面順次照明動作の様子を示すタイミングチャートである。

まず、ＬＥＤ駆動部２２が故障した等の場合を除いては、複数色のＬＥＤが同時に故障することは希であり、発生確率は十分に小さいと見て良い。そこで、以下においては、複数色のＬＥＤの内の、何れか１色のＬＥＤが故障した場合について考える。

図４に示すように、緑色ＬＥＤ２３ｇに、例えば発光しないという故障が生じた場合でも、緑色ＬＥＤ２３ｇ以外のＬＥＤは通常通りに発光する。ただし、このときには、緑色光Ｇによる照明が行われないためにＧ画像が得られず、もしビデオプロセッサ４が正常照明時と同様の画像処理を行うと、ＲＧＢカラー画像からＧ成分が欠落した色バランスが崩れた画像がモニタ５に表示されることになってしまう。

そこで、本実施形態の内視鏡システム１においては、故障検知部であるカラーセンサ２７の出力に基づき何れかのＬＥＤが故障したことを制御部２１が検知した場合には、次のような処理を行う。

まず、制御部２１は、何れかのＬＥＤが故障したことを検知すると、ＬＥＤ駆動部２２へ指令を与えて、故障したＬＥＤへの電力投入を停止させる。従って、図４に示す例においては、緑色ＬＥＤ２３ｇへの電力投入が停止されることになる。ＬＥＤはオープンモードで故障する場合だけでなく、ショートモードで故障することもあり、後者の場合には無駄な電流が流れることになる。従って、故障したＬＥＤへの電力投入を停止することで、こうした無駄な電力消費を抑制することができる。

さらに、制御部２１は、どの色のＬＥＤが故障状態となったのかの故障ＬＥＤ情報（欠落色情報）を、通信ケーブル６を介してビデオプロセッサ４へ通知する。

ビデオプロセッサ４は、故障ＬＥＤ情報（欠落色情報）を受信すると、まず、光源装置３にエラーが生じたことを示す警告表示を生成してモニタ５に出力する。これにより、モニタ５には警告表示がユーザにより視認可能となるように表示される。なお、このときには、どの色のＬＥＤが故障したかの情報や、ＬＥＤの交換を促す情報等を合わせて表示するようにしても構わない。

さらに、ビデオプロセッサ４は、ＣＣＤ１３から入力される画像信号の処理を、ＬＥＤの故障が検知されていないときとは異なる、故障が検知されていない色のＬＥＤのみの発光に対応した画像処理に切り替えるようになっている。

具体的に、ビデオプロセッサ４は、全てのＬＥＤが正常に動作していてＬＥＤの故障が検知されていないときには、Ｒ画像、Ｇ画像、およびＢ画像の入力を用いてカラー表示画像を生成するカラーマトリクス（例えば、入力３成分、出力３成分の３行３列のマトリクス）により画像処理（カラー処理）を行っている。

これに対して、制御部２１から故障ＬＥＤ情報（欠落色情報）を受信した場合には、ビデオプロセッサ４は、故障したＬＥＤに応じた処理マトリクスを用いて画像処理を行うようになっている。

例えば、上述したように緑色ＬＥＤ２３ｇが故障した旨の故障ＬＥＤ情報（欠落色情報）を受信した場合には、ビデオプロセッサ４は、Ｒ画像およびＢ画像の入力を用いてモノクロ表示画像を生成するモノクロマトリクス（例えば、入力２成分、出力１成分の１行２列のマトリクス）により画像処理（モノクロ処理）を行うようになっている。

同様に本実施形態においては、赤色ＬＥＤ２３ｒが故障した場合にはＧ画像およびＢ画像を用いてモノクロ表示画像を生成するモノクロマトリクス、青色ＬＥＤ２３ｂが故障した場合にはＲ画像およびＧ画像を用いてモノクロ表示画像を生成するモノクロマトリクスを用いて、ビデオプロセッサ４は画像処理（モノクロ処理）を行うようになっている。

こうして、本実施形態のモノクロ処理は、ビデオプロセッサ４が光源装置３の発光態様に応じたモノクロ処理を撮像画像に行って、モノクロ表示画像を生成する処理となっている。

なお、上述では１つのカラーセンサ２７を、集光レンズ２６から射出される光束の漏れ光を検知する位置に配設したが、これに限らず、各ＬＥＤ２３ｒ，２３ｇ，２３ｂそれぞれの近傍にモノクロの照度センサを配置して故障を検知するようにしても構わない。

また、上述では発光素子の故障を検知する故障検知部としてカラーセンサ２７を用いたが、これに限るものではなく、故障検知部として例えば各ＬＥＤ２３ｒ，２３ｇ，２３ｂの順方向電圧を検知する電圧検知部を設けて、各ＬＥＤ２３ｒ，２３ｇ，２３ｂのショート、オープン、順方向電圧の異常増加等を検知し、検知結果に基づき故障を検知する構成としても良い。

さらに、上述では撮像素子であるＣＣＤ１３をスコープ２の挿入部先端部に配設したが、この構成に限るものではなく、リレー光学系等を介して光学像を伝送し、スコープ２の手元側、あるいはビデオプロセッサ内で撮像を行う構成であっても構わない。従って、撮像素子は内視鏡に含まれるとは限らない。

このような実施形態１によれば、複数色の発光素子の内の何れかが故障した場合でも、モニタ５に色バランスの崩れた画像が表示されることはなく、モニタ５を観察するユーザに不快感やストレスを与えることはない。

そして、色バランスの崩れたカラー表示画像に代えてモノクロ表示画像が自動的に表示されるために、ユーザは、体腔内からスコープを抜去する処理を安全に行うことができる。

さらに、ＬＥＤ故障が発生したときには、カラー表示画像からモノクロ表示画像に切り替える際にモニタ５に警告表示が行われるために、ユーザは、何故モノクロ表示画像に切り替わったのかの理由を認識することができる。

そして、ビデオプロセッサ４は、どの色のＬＥＤが故障したのかに応じたモノクロ処理を行っているために、使用可能な色画像に応じた適切なモノクロ表示画像を生成することができる。

［実施形態２］
図５から図７は本発明の実施形態２を示したものであり、図５は緑色ＬＥＤ２３ｇが故障したときの面順次照明動作の第１の例を示すタイミングチャート、図６は緑色ＬＥＤ２３ｇが故障したときの面順次照明動作の第２の例を示すタイミングチャート、図７は緑色ＬＥＤ２３ｇが故障したときの面順次照明動作の第３の例を示すタイミングチャートである。

この実施形態２において、上述の実施形態１と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。

上述した実施形態１では、面順次照明動作における、故障したＬＥＤによる照明が行われるはずであった露光期間には、該当するＬＥＤが故障しているために照明が行われなかった（図４等参照）。

これに対して、この実施形態２は、何れかの色のＬＥＤの故障が検知されたときには、ＣＣＤ１３の全ての露光期間に、故障が検知されていないＬＥＤの何れか１色以上を発光させるものとなっている。

図４に示したように緑色ＬＥＤ２３ｇが故障したときの他の色のＬＥＤ発光例を、図５〜図７を参照して説明する。

図５に示す第１の例においては、正常な面順次照明時に緑色ＬＥＤ２３ｇを発光させる期間に、緑色ＬＥＤ２３ｇに代えて赤色ＬＥＤ２３ｒを発光させるようになっている。また、この第１の例においては、故障が発生していない正常時に赤色ＬＥＤ２３ｒおよび青色ＬＥＤ２３ｂを発光させる面順次の各期間は、緑色ＬＥＤ２３ｇが故障しても変更がない。

このときには、ビデオプロセッサ４は、Ｒ画像、Ｒ画像、Ｂ画像の入力を用いてモノクロ表示画像を生成するモノクロマトリクスにより、画像処理（モノクロ処理）を行うようになっている。ここで用いるモノクロマトリクスは、入力３成分（Ｒ成分、Ｒ成分、Ｂ成分）、出力１成分（モノクロ成分（輝度成分））の１行３列のマトリクスであっても良いし、１フレームにおける２つのＲ画像を平均化した後に、入力２成分（平均Ｒ成分、Ｂ成分）、出力１成分（モノクロ成分（輝度成分））の１行２列のマトリクスを用いるようにしても構わない。

この図５に示す処理を行う場合には、緑色ＬＥＤ２３ｇが故障した異常時であっても、正常な面順次照明時における赤色ＬＥＤ２３ｒおよび青色ＬＥＤ２３ｂの発光手順と、正常な面順次照明時におけるＲ画像およびＢ画像の画像処理手順とを変更する必要がない利点がある。

また、図６に示す第２の例は、何れかのＬＥＤが故障したときには、正常な面順次照明動作における発光順序を引き続き基本として用いるのに代えて、発光可能な色のＬＥＤをＣＣＤ１３の露光期間に交互に発光させるものとなっている。すなわち、緑色ＬＥＤ２３ｇが故障した例においては、赤色ＬＥＤ２３ｒと青色ＬＥＤ２３ｂとをＣＣＤ１３の露光期間に交互に発光させる。

このときには、あるフレームにおいて得られる画像はＲ画像、Ｂ画像、Ｒ画像であるが、次のフレームにおいて得られる画像はＢ画像、Ｒ画像、Ｂ画像となる。従って、ビデオプロセッサ４は、１フレーム毎に使用するモノクロマトリクスを変更して、前者の場合には入力３成分（Ｒ成分、Ｂ成分、Ｒ成分）、出力１成分（モノクロ成分（輝度成分））の１行３列のマトリクスを、後者の場合には入力３成分（Ｂ成分、Ｒ成分、Ｂ成分）、出力１成分（モノクロ成分（輝度成分））の１行３列のマトリクスを、用いるようにしても良い。あるいは、同一のモノクロマトリクス（入力２成分［（平均Ｒ成分、Ｂ成分）または（Ｒ成分、平均Ｂ成分）］、出力１成分（モノクロ成分（輝度成分））の１行２列のマトリクス）を用いることができるように、フレーム毎に平均Ｒ成分または平均Ｂ成分を算出するようにしても良い。

この図６に示す処理を行う場合には、発光可能な色のＬＥＤの何れについても、発光休止期間（つまり、一方の色のＬＥＤが発光しているときには、他方の色のＬＥＤの発光休止期間となる）が設けられることになり、ＬＥＤの連続点灯を抑制して加熱を防止し、ＬＥＤの長寿命化を図ることができる利点がある。

さらに、図７に示す第３の例は、何れかのＬＥＤが故障したときには、ＣＣＤ１３の全ての露光期間に、発光可能なＬＥＤの何れか１色のみを発光させるものとなっている。この図７に示す例は、発光可能な赤色ＬＥＤ２３ｒと青色ＬＥＤ２３ｂとの内の、赤色ＬＥＤ２３ｒをＣＣＤ１３の全ての露光期間に発光させる例となっている。ここに、赤色ＬＥＤ２３ｒに代えて青色ＬＥＤ２３ｂをＣＣＤ１３の全ての露光期間に発光させることも可能であるが、発光可能なＬＥＤから何れか１色を選択する場合には、次の点を考慮すると良い。まず、ＬＥＤには発光効率が高いものと低いものとがある。従って、発光可能なＬＥＤの内の、発光効率が高い方のＬＥＤを選択すると良い。さらに、モノクロのＣＣＤ１３には、波長帯域に応じた電荷発生効率がある。従って、発光可能なＬＥＤの内の、電荷発生効率が高い波長帯域の光を発光するＬＥＤを選択すると良い。

そして、この第３の例においては、ビデオプロセッサ４は、入力３成分（Ｒ成分、Ｒ成分、Ｒ成分）、出力１成分（モノクロ成分（輝度成分））の１行３列のマトリクス、または、入力１成分（平均Ｒ成分）、出力１成分（モノクロ成分（輝度成分））の１行１列のマトリクス（ただしこの場合にはマトリクスというよりも係数乗算処理）を用いるようにすれば良い。

この図７に示す処理を行う場合には、ビデオプロセッサ４による画像処理が簡単になる利点がある。

また、図５〜図７に示した例に限らず、何れかのＬＥＤが故障したときに、ＣＣＤ１３の露光期間に、発光可能な全てのＬＥＤを発光させるようにすることも可能である。このときには、図７において、ＣＣＤ１３の全ての露光期間に赤色ＬＥＤ２３ｒが発光するだけでなく、さらに青色ＬＥＤ２３ｂも同時に発光することになる。

この場合には、ビデオプロセッサ４は、入力３成分（（Ｒ＋Ｂ）成分、（Ｒ＋Ｂ）成分、（Ｒ＋Ｂ）成分）、出力１成分（モノクロ成分（輝度成分））の１行３列のマトリクス、または、入力１成分（平均（Ｒ＋Ｂ）成分）、出力１成分（モノクロ成分（輝度成分））の１行１列のマトリクスを用いるようにすれば良い。この場合にも、ビデオプロセッサ４による画像処理を簡単にすることができ、また明るい画像を得ることができる利点がある。

こうして、本実施形態におけるモノクロ処理も、ビデオプロセッサ４が光源装置３の発光態様に応じたモノクロ処理を撮像画像に行って、モノクロ表示画像を生成する処理となっている。

このような実施形態２によれば、上述した実施形態１とほぼ同様の効果を奏するとともに、ＣＣＤ１３の全ての露光期間に照明光の発光が行われるために、ＣＣＤ１３の露光期間や読出期間の動作に無駄が生じることがない。そして、全ての露光期間に得られた画像信号に基づいてモノクロ表示画像を作成するために、Ｓ／Ｎ比の高い、より明るいモノクロ表示画像を得ることができる利点がある。

［実施形態３］
図８および図９は本発明の実施形態３を示したものであり、図８は内視鏡システムの構成を示す図である。

この実施形態３において、上述の実施形態１，２と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。

本実施形態の内視鏡システム１は、上述した実施形態１の図１に示した構成に、狭帯域光を発光するための狭帯域用発光素子として、狭帯域のＶ（バイオレット）発光素子であるバイオレットＬＥＤ２３ｖをさらに設けたものとなっている。そして、このバイオレットＬＥＤ２３ｖの追加に伴って、光学系にもさらに１つのコリメータレンズ２４と、第３のダイクロイックフィルタ２５ｃとが追加されている。

血液中のヘモグロビンに吸収され易い狭帯域化された波長の光を照射すると、血管が強調して観察されることが知られている。本実施形態において追加したバイオレットＬＥＤ２３ｖは、このような狭帯域光観察（Narrow Band Imaging：ＮＢＩ（登録商標））を行うためのものであり、例えば３９０〜４４５ｎｍの波長の狭帯域光を発光するものとなっている。このバイオレットＬＥＤ２３ｖを用いた狭帯域光観察を行うと、例えば粘膜表層の毛細血管を強調して観察することができる。また、５３０〜５５０ｎｍの波長の狭帯域光による観察を行えば、深部の太い血管観察と粘膜表層の毛細血管とのコントラストを強調することができることが知られている。そこで、本実施形態の緑色ＬＥＤ２３ｇは、この狭帯域光を発光するものとなっていて、狭帯域用発光素子を兼ねている。

従って、本実施形態の内視鏡システム１は、正常動作時の観察モードとして、白色光観察モードと狭帯域光観察モードとを設定することができるようになっている。これに対応して光源装置３は、白色光観察モードにおいては白色照明モードの動作を行い、狭帯域光観察モードにおいては狭帯域照明モードの動作を行うように構成されている。

白色照明モードにおいては、赤色ＬＥＤ２３ｒ、緑色ＬＥＤ２３ｇ、青色ＬＥＤ２３ｂ、およびバイオレットＬＥＤ２３ｖの全てが発光する。ここに、面順次照明を行うときには、１フレーム内における第１のフィールドで赤色ＬＥＤ２３ｒが発光し、第２のフィールドで緑色ＬＥＤ２３ｇが発光し、第３のフィールドで青色ＬＥＤ２３ｂおよびバイオレットＬＥＤ２３ｖが発光する。このような発光態様をとることにより、青色ＬＥＤ２３ｂの発光光量をバイオレットＬＥＤ２３ｖの発光により補填することができる。

また、光源装置３の白色照明モードに対応する白色光観察モードにおいて、ビデオプロセッサ４は、白色光観察画像を生成する画像処理を、カラーマトリクスを用いて行う。ここに、本実施形態の白色光観察モードにおいて用いられるカラーマトリクスは、例えば、入力３成分（Ｒ成分、Ｇ成分、（Ｂ＋Ｖ）成分）、出力３成分（Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分）の３行３列のマトリクスである。

一方、狭帯域照明モードにおいては、バイオレットＬＥＤ２３ｖと緑色ＬＥＤ２３ｇとが発光する。

光源装置３の狭帯域照明モードに対応する狭帯域光観察モードにおいて、ビデオプロセッサ４は、狭帯域光観察画像を生成する画像処理を、狭帯域光用のカラーマトリクス等を用いて行う。ここに、狭帯域光用のカラーマトリクスは、例えば、入力２成分（Ｇ成分、Ｖ成分）、出力３成分（Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分）の３行２列のマトリクスである。すなわち、ＣＣＤ１３から得られる色成分が２色であっても、狭帯域光観察モードにおいてモニタ５に表示される画像は３色のカラー表示画像となる。

なお、正常動作時の観察モードとは別に、ＬＥＤに故障が生じたときの非常時の観察モードとして、後で図９を参照して説明するような観察モードに内視鏡システム１が設定されるようになっていて、光源装置３もこれに対応して、非常時の照明モードの動作を行う。

追加されたコリメータレンズ２４は、バイオレットＬＥＤ２３ｖの出射光の光路上に配設されていて、入射された光を平行光として射出するものである。

第３のダイクロイックフィルタ２５ｃは、赤色ＬＥＤ２３ｒからの赤色光Ｒ、緑色ＬＥＤ２３ｇからの緑色光Ｇ、および青色ＬＥＤ２３ｂからの青色光Ｂを透過し、バイオレットＬＥＤ２３ｖからの狭帯域光を反射するものである。

次に、図９は故障したＬＥＤの色に応じて照明モードの動作を変更する処理を示すフローチャートである。この処理は、主に、光源装置３の制御部２１により行われる。

この処理を開始すると制御部２１は、カラーセンサ２７からの入力に基づいて、何れかのＬＥＤに故障が発生したか否かを判定する（ステップＳ１）。

ここで、ＬＥＤの故障が発生していないと判定された場合には、制御部２１は、内視鏡システム１に設定されている正常時の観察モードに対応する照明モードで動作を行うように光源装置３を制御する（ステップＳ２）。

また、ステップＳ１において何れかのＬＥＤに故障が発生していると判定された場合には、故障したＬＥＤが緑色ＬＥＤ２３ｇであるか否かを判定する（ステップＳ３）。

ここで緑色ＬＥＤ２３ｇであると判定された場合には、制御部２１は、ＬＥＤ駆動部２２を介して緑色ＬＥＤ２３ｇへの電力投入を停止させるとともに、非常用のモノクロ観察モードに対応するモノクロ照明モードで動作を行うように光源装置３を制御する（ステップＳ４）。緑色ＬＥＤ２３ｇが故障した場合には、白色照明モードに設定することができないだけでなく、白色照明に近い色再現を実現することも難しく、さらに狭帯域光観察モードに設定することもできないために、モノクロ照明モードに設定するようにしている。このモノクロ照明モードでは、緑色ＬＥＤ２３ｇ以外のＬＥＤを発光させることになる（発光態様については、上述した実施形態１等を参照）。

このとき、故障ＬＥＤ情報（欠落色情報）がビデオプロセッサ４へ通知され、警告表示が行われたり、光源装置３の発光態様に応じたモノクロ表示画像を生成する画像処理に切り替えられたりするのは、上述した実施形態１と同様である。

ステップＳ３において緑色ＬＥＤ２３ｇでないと判定された場合には、制御部２１は、故障したＬＥＤが赤色ＬＥＤ２３ｒであるか否かを判定する（ステップＳ５）。

ここで赤色ＬＥＤ２３ｒであると判定された場合には、制御部２１は、ＬＥＤ駆動部２２を介して赤色ＬＥＤ２３ｒへの電力投入を停止させるとともに、狭帯域照明モードで動作を行うように光源装置３を制御する（ステップＳ６）。赤色ＬＥＤ２３ｒが故障した場合には、白色照明モードの動作を行うことはできないが、狭帯域照明モードの動作を行うことは可能である。そこで、故障が検知されるまでは正常な白色照明光による観察を行っていたとしても、ここでは狭帯域照明モードに切り替えるようにしている。

このときにも、故障ＬＥＤ情報（欠落色情報）がビデオプロセッサ４へ通知され、警告表示が行われたり、狭帯域光観察画像を生成する狭帯域照明用の画像処理（上述した狭帯域光用のカラーマトリクス等を用いた画像処理）に切り替えられたりすることになる。

ステップＳ５において赤色ＬＥＤ２３ｒでないと判定された場合には、制御部２１は、故障したＬＥＤが青色ＬＥＤ２３ｂであるか否かを判定する（ステップＳ７）。

ここで青色ＬＥＤ２３ｂであると判定された場合には、制御部２１は、ＬＥＤ駆動部２２を介して青色ＬＥＤ２３ｂへの電力投入を停止させるとともに、非常用のＲＧＶ準白色観察モードに対応するＲＧＶ準白色照明モードで動作を行うように光源装置３を制御する（ステップＳ８）。ここに、ＲＧＶ準白色照明モードは、正常時の白色照明モードでは上述したように青色ＬＥＤ２３ｂおよびバイオレットＬＥＤ２３ｖの両方を発光させていたのに代えて、該発光期間にバイオレットＬＥＤ２３ｖのみを発光させるようにした照明モードである。

バイオレットＬＥＤ２３ｖの発光帯域は、紫に近い帯域であるとはいえ、可視広帯域を大きくＲＧＢの３つの帯域に区分したときには、広い意味でのＢ帯域に含まれる。従って、ＲＧＶによる照明を行っても、ＲＧＢによる照明に準じた白色に近い照明を行うことが可能である。ただし、このときには青色ＬＥＤ２３ｂからの光量が欠損するのを補うためにバイオレットＬＥＤ２３ｖの発光量を増大させる必要があり、最大発光量に相当の余裕があるのでない限り、バイオレットＬＥＤ２３ｖを例えば最大発光量で発光させることになる。なお、最大発光量でも光量が不足する場合には、画像の明るさを重視して赤色ＬＥＤ２３ｒおよび緑色ＬＥＤ２３ｇの発光量をそのまま維持するケースと、画像のカラーバランスを重視して赤色ＬＥＤ２３ｒおよび緑色ＬＥＤ２３ｇの発光量をバイオレットＬＥＤ２３ｖの最大発光量に合わせて低下させるケースと、が考えられる。

このときにも、故障ＬＥＤ情報（欠落色情報）がビデオプロセッサ４へ通知され、警告表示が行われたり、できる限り白色光観察画像に近い準白色光観察画像を生成するＲＧＶ準白色照明に応じた画像処理（ＲＧＶ準白色光用のカラーマトリクス等を用いた画像処理）に切り替えられたりすることになる。ここに、ＲＧＶ準白色光用のカラーマトリクスは、例えば、入力３成分（Ｒ成分、Ｇ成分、Ｖ成分）、出力３成分（Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分）の３行３列のマトリクスである。従って、ＲＧＶ準白色照明モードにおいてモニタ５に表示される画像は３色のカラー表示画像である。

ステップＳ７において青色ＬＥＤ２３ｂでないと判定された場合には、制御部２１は、故障したＬＥＤがバイオレットＬＥＤ２３ｖであると判定して、ＬＥＤ駆動部２２を介してバイオレットＬＥＤ２３ｖへの電力投入を停止させるとともに、非常用のＲＧＢ白色観察モードに対応するＲＧＢ白色照明モードで動作を行うように光源装置３を制御する（ステップＳ９）。ここに、ＲＧＢ白色照明モードは、正常時の白色照明モードでは上述したように青色ＬＥＤ２３ｂおよびバイオレットＬＥＤ２３ｖの両方を発光させていたのに代えて、該発光期間に青色ＬＥＤ２３ｂのみを発光させるようにした照明モードである。

ＲＧＢ光が揃えば、原則的には白色照明を行うことが可能である。ただし、このときにはバイオレットＬＥＤ２３ｖからの光量が欠損するのを補うために青色ＬＥＤ２３ｂの発光量を増大させる必要がある。そして、もし最大発光量でも光量が不足する場合には、画像の明るさを重視して赤色ＬＥＤ２３ｒおよび緑色ＬＥＤ２３ｇの発光量をそのまま維持するケース（すなわち、純粋な白色照明とはいえず、準白色照明となるケース）と、画像のカラーバランスを重視して赤色ＬＥＤ２３ｒおよび緑色ＬＥＤ２３ｇの発光量を青色ＬＥＤ２３ｂの最大発光量に合わせて低下させるケースと、が考えられる。

このときには、故障ＬＥＤ情報（欠落色情報）がビデオプロセッサ４へ通知され、警告表示が行われるとともに、狭帯域光観察モードへの切り替えが禁止され、さらにＲＧＢ白色照明に応じた白色光観察画像を生成する画像処理（ＲＧＢ白色光用のカラーマトリクス等を用いた画像処理）に切り替えられる。ここに、ＲＧＢ白色光用のカラーマトリクスは、例えば、入力３成分（Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分）、出力３成分（Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分）の３行３列のマトリクスである。従って、ＲＧＢ白色照明モードにおいてモニタ５に表示される画像は３色のカラー表示画像である。そして、故障が検知されるまでは狭帯域光観察を行っていたとしても、故障が検知された以降はＲＧＢ白色観察モードに切り替えられることになる。

その後、制御部２１は動作を終了するか否かを判定して（ステップＳ１０）、終了しないと判定された場合にはステップＳ１へ戻って上述したような処理を繰り返して行い、終了すると判定された場合にはこの処理を終える。

このような実施形態３によれば、上述した実施形態１，２とほぼ同様の効果を奏するとともに、故障したＬＥＤの色に応じた適切な非常時の照明を行うことが可能となる。

例えば、バイオレットＬＥＤ２３ｖが故障した場合でも、ＲＧＢ白色照明は可能であるために、正常時の白色照明に近い白色照明による観察を行うことができる。

また、青色ＬＥＤ２３ｂが故障した場合でも、正常時の白色照明に準じた準白色照明による観察を行うことができる。

さらに、赤色ＬＥＤ２３ｒが故障した場合でも、正常時と同様の狭帯域光観察モードの動作が可能であるために、狭帯域照明での観察を行うことができる。

そして、緑色ＬＥＤ２３ｇが故障した場合にのみ、やむを得ず、モノクロ観察モードに移行すれば足りる。

こうして、本実施形態では狭帯域観察用のバイオレットＬＥＤ２３ｖを追加したために、ＬＥＤ故障が生じた非常時に、故障したＬＥＤの色によっては、モノクロ表示画像でなく、正常時のカラー表示画像に近い画像の観察を行うことが可能になる。

なお、上述では主として内視鏡システムについて説明したが、内視鏡システムを上述したように制御する制御方法であっても良いし、コンピュータに内視鏡システムを上述したように制御させるための制御プログラム、該制御プログラムを記録するコンピュータにより読み取り可能な記録媒体、等であっても構わない。

また、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明の態様を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。

本出願は、２０１２年３月２９日に日本国に出願された特願２０１２−７６９８９号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

上記の目的を達成するために、本発明のある態様による内視鏡システムは、複数色の発光素子と、前記複数色の発光素子の中のどの色の発光素子が故障したかを検知する故障検知部と、を有する光源装置と、前記光源装置により発生された照明光を被検体へ照射して該被検体の光学像を取り込む内視鏡と、前記被検体の光学像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子により撮像された画像を処理するビデオプロセッサと、前記ビデオプロセッサにより処理された画像を表示するモニタと、を具備し、前記光源装置は、前記故障検知部により前記発光素子の故障が検知されたときは、前記複数の発光素子の内の故障が検知された色以外の色の発光素子により前記照明光を発生し、前記ビデオプロセッサは、前記故障検知部により前記発光素子の故障が検知されたときは、画像処理を、該発光素子の故障が検知されていないときとは異なる、故障が検知された発光素子の色に対応した画像処理に切り替える。

上記の目的を達成するために、本発明の一態様による内視鏡システムは、第１の色の光を発生する第１の発光素子と、前記第１の色とは異なる第２の色の光を発生する第２の発光素子と、前記第１の発光素子と第２の発光素子の中のどの色の発光素子が故障したかを検知する故障検知部と、前記故障検知部により前記第１または第２の発光素子の故障が検知されたときは、前記第１、第２の発光素子の中の故障が検知された発光素子以外の発光素子により照明光を発生するように前記第１及び第２の発光素子を制御する光源制御部と、を具備する光源装置と、前記光源装置により発生された照明光を被検体へ照射して該被検体の光学像を取り込む内視鏡と、前記被検体の光学像を撮像する撮像素子と、前記撮像素子により撮像された画像を処理するビデオプロセッサと、前記故障検知部による検知結果に基づいて、前記ビデオプロセッサにおける画像処理を、前記第１、第２の発光素子に故障が発生していない状態に対応したカラー画像処理と、前記第１の発光素子の故障に対応した第１の画像処理と、前記第２の発光素子の故障に対応した第２の画像処理との中から選択する選択部と、前記選択部により選択された画像処理が施された前記画像を表示するモニタと、を具備する。

Claims (7)

1. 複数色の発光素子と、前記発光素子の故障を検知する故障検知部と、を有する光源装置と、
   前記光源装置により発生された照明光を被検体へ照射して該被検体の光学像を取り込む内視鏡と、
   前記被検体の光学像を撮像する撮像素子と、
   前記撮像素子により撮像された画像を処理するビデオプロセッサと、
   前記ビデオプロセッサにより処理された画像を表示するモニタと、
   を具備し、
   前記ビデオプロセッサは、前記故障検知部により何れかの色の前記発光素子の故障が検知されたときは、画像処理を、該発光素子の故障が検知されていないときとは異なる、故障が検知されていない色の発光素子のみの発光に対応した画像処理に切り替えることを特徴とする内視鏡システム。
2. 前記複数色の発光素子は、白色光を構成する３色の光を発光する発光素子を含み、
   前記ビデオプロセッサは、前記故障検知部により前記発光素子の故障が検知されていないときにはカラー処理を撮像画像に行ってカラー表示画像を生成し、該発光素子の故障が検知されたときにはモノクロ処理を撮像画像に行ってモノクロ表示画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記白色光を構成する３色の光を発光する発光素子は、赤色（Ｒ）発光素子、緑色（Ｇ）発光素子、青色（Ｂ）発光素子であり、
   前記故障検知部により故障が検知された発光素子が緑色発光素子のみであるときには、前記光源装置が緑色発光素子以外の発光素子を発光させるとともに、前記ビデオプロセッサが前記光源装置の発光態様に応じたモノクロ処理を撮像画像に行ってモノクロ表示画像を生成することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
4. 前記複数色の発光素子は、さらに、狭帯域光を発光する狭帯域用発光素子を含み、
   前記故障検知部により故障が検知された発光素子が前記狭帯域用発光素子のみであるときには、照明モードをＲＧＢ白色照明モードに設定して、前記光源装置がＲＧＢ白色照明を行うとともに、前記ビデオプロセッサがＲＧＢ白色照明に応じたカラー処理を撮像画像に行ってカラー表示画像を生成することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡システム。
5. 前記狭帯域用発光素子は、狭帯域のバイオレット（Ｖ）発光素子を含み、
   前記故障検知部により故障が検知された発光素子が前記青色発光素子のみであるときには、照明モードをＲＧＶ準白色照明モードに設定して、前記光源装置が前記青色発光素子を発光させる期間に前記バイオレット発光素子のみを発光させることによりＲＧＶ準白色照明を行うとともに、前記ビデオプロセッサがＲＧＶ準白色照明に応じたカラー処理を撮像画像に行ってカラー表示画像を生成することを特徴とする請求項４に記載の内視鏡システム。
6. 前記緑色発光素子は前記狭帯域用発光素子を兼ねており、
   前記故障検知部により故障が検知された発光素子が前記赤色発光素子のみであるときには、照明モードを狭帯域照明モードに設定して、前記光源装置が前記バイオレット発光素子および前記緑色発光素子を発光させることにより狭帯域照明を行うとともに、前記ビデオプロセッサが狭帯域照明用の画像処理を撮像画像に行って狭帯域画像を生成することを特徴とする請求項５に記載の内視鏡システム。
7. 前記光源装置は、前記発光素子の故障が検知されていないときには前記白色光を構成する３色の光を発光する発光素子により面順次照明を行うものであり、何れかの色の該発光素子の故障が検知されたときには、前記撮像素子の全ての露光期間に、故障が検知されていない発光素子の何れか１色以上を発光させ、
   前記ビデオプロセッサは、前記故障検知部により前記発光素子の故障が検知されたときには、前記光源装置の発光態様に応じたモノクロ処理を撮像画像に行ってモノクロ表示画像を生成することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。

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