JP2008229222A

JP2008229222A - 内視鏡用光源装置

Info

Publication number: JP2008229222A
Application number: JP2007076276A
Authority: JP
Inventors: Tadaaki Suda; 忠明須田
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2008-10-02
Also published as: US8092376B2; US20080232130A1; DE102008015500A1

Abstract

【課題】撮像可能な期間に合わせて点灯タイミングを制御するストロボ発光状態の点灯が可能な内視鏡用光源装置を提供する。
【解決手段】内視鏡用光源装置は、撮像素子のフィールド期間ｔ_０以上の点灯間隔ｔ_１で、且つフィールド期間ｔ_０よりも短い点灯時間ｔ_２で点灯するストロボ発光状態で点灯可能な光源部（ＬＥＤ）を備える。フィールド期間ｔ_０の読み出し期間ｔｒを除く撮像期間に、ストロボ発光状態での点灯を光源部に行わせる発光制御部を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、内視鏡用光源装置に関し、特にストロボ発光状態で点灯可能な光源装置に関する。

従来、撮像素子が搭載された電子スコープを備えた電子内視鏡システムが提案されている。特許文献１は、被観察者の声帯のように撮像部の撮像周期（フィールド期間）に比べて短い周期で動いたり振動したりする被観察体をほぼ静止した状態で観察するため、ストロボ発光状態で点灯可能な光源装置を有する電子内視鏡システムを開示する。
特開２０００−１６６８６７号公報

しかし、特許文献１の装置では、ストロボ発光状態で点灯するタイミングが、撮像素子において撮像が行われない期間と重なり、点灯タイミングであっても撮像が行われないおそれがある。

したがって本発明の目的は、撮像可能な期間に合わせて点灯タイミングを制御するストロボ発光状態の点灯が可能な内視鏡用光源装置を提供することである。

本発明に係る内視鏡用光源装置は、撮像素子のフィールド期間以上の点灯間隔で、且つフィールド期間よりも短い点灯時間で点灯するストロボ発光状態で点灯可能な光源部と、フィールド期間の読み出し期間を除く撮像期間に、ストロボ発光状態での点灯を光源部に行わせる発光制御部とを備える。

好ましくは、発光制御部は、フィールド期間に対する第１経過時間、ストロボ発光状態における光源部の点灯間隔に対する第２経過時間、及びストロボ発光状態における光源部の点灯時間に対する第３経過時間に基づいて、撮像期間に、ストロボ発光状態での点灯を光源部に行わせる。

また、好ましくは、音声入力信号を検出する検出部とを更に備え、発光制御部は、音声入力信号を検出した時点を含む第１フィールド期間内で、定常発光状態で点灯する光源部を消灯させ、第１フィールド期間の次の第２フィールド期間から、ストロボ発光状態で光源部を点灯させる。

さらに好ましくは、発光制御部は、フィールド期間と点灯間隔が近い場合には、第２フィールド期間が開始されてからフィールド期間の中間近傍の時間が経過した時点で、ストロボ発光状態で光源部を点灯させる。

さらに好ましくは、発光制御部は、光源部の点灯開始時点から、点灯間隔だけ時間が経過した第１時点と、第１時点から点灯時間だけ時間が経過した第２時点との少なくとも一方が読み出し期間に含まれる場合は、第１時点における光源部の点灯を行わずに、読み出し期間の終了後に点灯を開始する。

以上のように本発明によれば、撮像可能な期間に合わせて点灯タイミングを制御するストロボ発光状態の点灯が可能な内視鏡用光源装置を提供することができる。

以下、本実施形態における電子内視鏡システムの構成について、図を用いて説明する。本実施形態に係る電子内視鏡システム１は、電子スコープ１０、画像処理プロセッサ２０、操作部３０、マイク３５、及びモニタ４０を備える（図１参照）。

電子スコープ１０は、患者の体内に挿入される可撓管である挿入部に撮像部１１を有し、施術者が手で保持しながら各種操作を行い画像処理プロセッサ（画像処理装置）２０に接続される操作及び接続部から挿入部の先端にかけて画像処理プロセッサ２０からの光を導光するライトガイド１２を有する。撮像部１１は、撮像素子、及び撮像素子を制御する回路を有する。

本実施形態では、被観察者の声帯のように一定周期で動いたり振動したりする被観察体に対して、ＬＥＤ２２を定常発光させる観察に加え、ストロボ発光状態で点灯させる光源装置（ＬＥＤドライバ２１、ＬＥＤ２２、タイミング部２５、制御部２６、判定回路２７）を画像処理プロセッサ２０に有する。これにより、被観察者の声帯のように撮像部１１の撮像周期（フィールド期間）に比べて短い周期で動いたり振動したりする被観察体をほぼ静止した状態で観察することが可能になる。

画像処理プロセッサ２０は、ＬＥＤドライバ２１、ＬＥＤ２２、絶縁回路２３、ビデオ画像処理回路２４、タイミング部２５、制御部２６、及び判定回路２７を有する。画像処理プロセッサ２０では電子スコープ１０により取得された画像信号に対し、モニタ４０で表示可能な画像を生成する所定の画像処理が施される。

画像処理プロセッサ２０には、操作部３０、マイク３５、及びモニタ４０が接続される。操作部３０は、ＬＥＤ２２をストロボ発光状態で点灯させる際の、点灯間隔ｔ_１、及び点灯時間ｔ_２を設定する入力手段である。また、操作部３０によって、ＬＥＤ２２を定常発光状態で点灯させるか、ストロボ発光状態で点灯させるかの発光モード設定が行われる。ストロボ発光状態で点灯させる発光モード設定が行われると、タイミング部２５がストロボ発光動作可能な状態にされる。

マイク３５は、被観察者の声帯から発せられる音声信号を入力する。モニタ４０は、画像処理プロセッサ２０で画像処理された、所定のビデオ信号の規格に準拠した画像を表示する表示手段である。画像処理プロセッサ２０には、モニタ４０の他に、画像処理プロセッサ２０で画像処理された画像データ等を記録する外部記憶装置や、画像を出力（プリントアウト）するプリンタなどが接続されてもよい。

次に、各部の詳細について説明する。電子スコープ１０に挿通された、照明光導光用の多数の光ファイバから成るライトガイド１２は、画像処理プロセッサ２０にあるＬＥＤ２２からの光が被観察体に照明光として照射される。

本実施形態では、画像処理プロセッサ２０の中にＬＥＤドライバ２１、ＬＥＤ２２などの光源装置が含まれる形態を説明するが、画像処理プロセッサ２０と別体構造であってもよい。また、光源装置において発光部として使用されるのは、定常発光状態での点灯とストロボ発光状態での点灯が可能なものであればＬＥＤに限られない。

ＬＥＤ２２は、制御部２６により制御されたＬＥＤドライバ２１によって駆動される。定常発光状態の点灯の場合には、連続的にＬＥＤ２２に電流を流して駆動する電流駆動、またはフィールド期間ｔ_０よりも短い間隔で連続的にパルスを供給して駆動するパルス駆動で、ＬＥＤドライバ２１によるＬＥＤ２２の駆動は行われる。ストロボ発光状態の点灯の場合は、フィールド期間ｔ_０以上の間隔（点灯間隔ｔ_１≧フィールド期間ｔ_０、使用者により設定）で連続的にフィールド期間ｔ_０よりも短いパルス幅（＝点灯時間ｔ_２）を有するパルスを供給して駆動するパルス駆動で、ＬＥＤドライバ２１によるＬＥＤ２２の駆動は行われる。

被観察体からの反射光は対物光学系（不図示）を介して撮像部１１の撮像素子に入射し、撮像素子の入射面に被観察体の光学像が結像される。撮像素子では入射した被観察体の光学像が光電変換され、該光学像に基づいた画像信号が出力される。

撮像部１１から出力された画像信号は、増幅後、絶縁回路２３を介して、画像処理プロセッサのビデオ画像処理回路２４に送られ、画像信号処理が施され、ビデオ画像処理回路２４に設けられた画像メモリ（不図示）に画像データとして格納される。絶縁回路２３は、患者に対する感電等からの保護のための回路である。

ビデオ画像処理回路２４に設けられた画像メモリ内の画像データは、適時読み出されて所定のビデオ信号の仕様に準拠したビデオ信号処理が施され、モニタ４０へ出力される。その結果、モニタ４０に被観察体像が表示される。

タイミング部２５は、制御部２６の制御の下で、ストロボ発光状態において、ＬＥＤ２２を点灯させるＬＥＤドライバ２１の駆動タイミングを制御する。具体的には、マイク３５からの音声信号入力の判定回路２７による検出に基づいて、タイミング部２５は、使用者により設定された点灯間隔ｔ_１、点灯時間ｔ_２で、ＬＥＤ２２を点灯させるようにＬＥＤドライバ２１の駆動タイミングを制御する。

この時、タイミング部２５は、ビデオ画像処理回路２４を介して送られる撮像部１１の制御信号の転送パルスに基づいて、フィールド期間ｔ_０の読み出し期間ｔｒを除く撮像期間に、ＬＥＤ２２が点灯するように（ＬＥＤドライバ２１の駆動タイミングを制御する。具体的には、点灯開始時点から点灯間隔ｔ_１経過後の次の点灯開始時点または次の点灯開始時点から点灯時間ｔ_２経過後の点灯終了時点の少なくとも一方が読み出し期間ｔｒと重なる場合は、この読み出し期間ｔｒが終了するまで点灯を行わずに、終了後に点灯を開始する（図５参照）。

また、タイミング部２５は、使用者により設定された点灯間隔ｔ_１が、フィールド期間ｔ_０に近い場合は、読み出し期間ｔｒにＬＥＤ２２の点灯タイミングが重なる機会が増えないように、一回目のストロボ発光状態の点灯開始タイミングをフィールド期間ｔ_０の中間近傍に制御する。

タイミング部２５は、ＬＥＤドライバ２１の駆動タイミング制御のために、撮像部１１から得られたビデオ信号におけるフィールド期間ｔ_０に対する第１経過時間を計測するフィールド間隔監視タイマＦｉ（ｔ）、ストロボ発光状態におけるＬＥＤ２２の点灯間隔ｔ_１に対する第２経過時間を計測する点灯間隔監視タイマＳｉ（ｔ）、及びストロボ発光状態におけるＬＥＤ２２の点灯時間ｔ_２に対する第３経過時間を計測する点灯時間監視タイマＳｒ（ｔ）を有する。

フィールド間隔監視タイマＦｉ（ｔ）は、第１経過時間を計測するために、１フィールド期間の開始時（読み出し期間開始時）の初期値がフィールド期間ｔ_０で、次の１フィールド期間の開始時（次の読み出し期間開始時）にリセットされる（値が０になり再び値がｔ_０に設定される）ように、経過時間ｔとともに変化する。リセットタイミングは、ビデオ画像処理回路２４を介して送られる撮像部１１の制御信号の転送パルスに基づいて行われる。

点灯間隔監視タイマＳｉ（ｔ）は、第２経過時間を計測するために、点灯開始時の初期値が点灯間隔ｔ_１で、次の点灯開始時にリセットされる（値が０になり再び値がｔ_１に設定される）ように、経過時間ｔとともに変化する。

点灯時間監視タイマＳｒ（ｔ）は、第３経過時間を計測するために、点灯開始時の初期値が点灯時間ｔ_２で、点灯時間終了時にリセットされる（値が０になり再び値がｔ_２に設定される）ように、経過時間ｔとともに変化する。

制御部２６は、電子スコープ１０や画像処理プロセッサ２０の各部を制御するマイクロプロセッサ等である。制御部２６は、操作部３０の設定により、ＬＥＤ２２にストロボ発光状態で点灯を行わせるか否かの情報をタイミング部２５に送信する。

判定回路２７は、マイク３５で入力された被観察者の声帯から発せられる音声信号を検出する。具体的には、マイク３５で入力された信号レベルが一定値以上か否かを判断し、一定値以上の場合に、音声信号が入力されたと判断し、その旨をタイミング部２５、及び制御部２６に送信する。音声信号が入力されている期間において、ストロボ発光状態の点灯が行われる。

次に、定常発光状態から、ストロボ発光状態に切り替わり、再び定常発光状態に切り替わる流れを図２のフローチャート、図３〜５のタイミングチャートを用いて説明する。

電流駆動（またはパルス駆動）により、ＬＥＤ２２が駆動された定常発光状態において、ステップＳ１１で、操作部３０によって、ＬＥＤ２２をストロボ発光させるモード設定が行われ、タイミング部２５がストロボ発光状態での点灯動作が可能な状態にされているか否かが判断される。ストロボ発光状態での点灯動作が可能な状態にされている場合は、ステップＳ１２に進められ、されていない場合は、ステップＳ１１が繰り返される。

ステップＳ１２で、転送パルスのリセットタイミングに合わせて、フィールド間隔監視タイマＦｉ（ｔ）による第１経過時間計測が開始される（図３、図４の時点Ｔ_１０１参照）。ステップＳ１３で、判定回路２７において、マイク３５で入力された音声信号を検出したか否か、すなわちマイク３５を介して音声信号入力があったか否かが判断される。音声信号入力があった場合（図３、図４の時点Ｔ_１０２参照）には、ステップＳ１４に進められ、無かった場合には、ステップＳ１３が繰り返される。

ステップＳ１４で、１フィールド期間が終了し、転送パルスによりフィールド間隔監視タイマＦｉ（ｔ）の値がリセットされたか否かが判断される。リセットされる（図３、図４の時点Ｔ_１０３参照）と、ステップＳ１５に進められ、リセットされていない場合はステップＳ１４が繰り返される。

ステップＳ１５で、定常発光状態でのＬＥＤ２２の点灯が終了（消灯）される（図３、図４の時点Ｔ_１０３参照）。次の１フィールド期間から、ストロボ発光状態における点灯動作が行われる。

ステップＳ１６で、使用者の操作部３０の操作により設定された点灯間隔ｔ_１が、フィールド期間ｔ_０に近い値（差異がフィールド期間ｔ_０に対して５％程度）であるか否かが判断される。近い場合（図４参照）は、読み出し期間ｔｒにＬＥＤ２２の点灯タイミングが重なる機会が増えないように、ステップＳ１７に進められ、近くない場合（図３参照）はステップＳ１９に進められる。

ステップＳ１７で、点灯間隔監視タイマＳｉ（ｔ）による第２経過時間計測が開始される（図４の時点Ｔ_１０３参照）。ステップＳ１８で、点灯間隔開始タイマＳｉ（ｔ）の値が、フィールド期間ｔ_０の半分の値（ｔ_０÷２）よりも小さいか否かが判断される。小さい場合にはステップＳ１９に進められ、小さくない場合にはステップＳ１８が繰り返される。これにより、１フィールド期間が開始されてから半分を経過するまでは、ＬＥＤ２２の点灯が開始されない。

ステップＳ１９で、フィールド間隔監視タイマＦｉ（ｔ）の値が、点灯時間ｔ_２とＬＥＤ２２の点灯にかかる処理時間α（α≪ｔ_２）の和よりも大きいか否かが判断される。大きい場合はステップＳ２０に進められ、大きくない場合はステップＳ１９が繰り返される。これにより、ＬＥＤ２２の点灯時間ｔ_２内に、１フィールド期間が終了し、読み出し期間ｔｒと重複することを防ぐ（前に点灯した時点Ｔ_１０５と点灯間隔ｔ_１との関係から算出される次の点灯時間ｔ_２（Ｔ_１０７’〜Ｔ_１０８’）内の一部と読み出し期間Ｔ_１２１〜Ｔ_１２２とが重複する場合には、読み出し期間終了時点Ｔ_１２２の後の時点Ｔ_１０７から点灯が開始される、図５参照）。

ステップＳ２０で、フィールド間隔監視タイマＦｉ（ｔ）の値が、フィールド期間ｔ_０と読み出し期間ｔｒの差よりも小さいか否かが判断される。小さい場合は、ステップＳ２１に進められ、小さくない場合はステップＳ２０が繰り返される。これにより、１フィールド期間の開始（フィールド間隔監視タイマＦｉ（ｔ）の計測開始）時点Ｔ_１０３から読み出し期間ｔｒが経過する時点Ｔ_１０４までの間に、読み出し期間ｔｒと重複してＬＥＤ２２の点灯が開始されることを防ぐ。

ステップＳ２１で、点灯間隔監視タイマＳｉ（ｔ）による第２経過時間計測が開始され、ステップＳ２２で、点灯時間監視タイマＳｒ（ｔ）による第３経過時間計測が開始され、ステップＳ２３で、ＬＥＤ２２が点灯開始（ストロボ発光）される（図３、図４の時点Ｔ_１０５参照）。

ステップＳ２４で、点灯時間監視タイマＳｒ（ｔ）の値が０になったか否か、すなわちＬＥＤ２２が点灯開始してから、点灯時間ｔ_２が経過したか否かが判断される。０になった場合（図３、図４の時点Ｔ_１０６参照）は、ステップＳ２５に進められ、なっていない場合はステップＳ２４が繰り返される。ステップＳ２５でＬＥＤ２２の点灯状態が終了（消灯）される。

ステップＳ２６で、点灯間隔監視タイマＳｉ（ｔ）の値が０になったか否か、すなわちＬＥＤ２２が点灯開始されてから、点灯間隔ｔ_１が経過したか否かが判断される。０になった場合（図３〜図５の時点Ｔ_１０７参照）は、ステップＳ２７に進められ、なっていない場合はステップＳ２６が繰り返される。

ステップＳ２７で、判定回路２７において、マイク３５で入力された音声信号を検出したか否か、すなわちマイク３５を介して音声信号入力があったか否かが判断される。音声信号入力が継続してあった場合には、ステップＳ１９に戻され、ステップＳ１９〜Ｓ２７が繰り返され、無かった場合（図５の時点Ｔ_１２３参照）には、ストロボ発光状態における点灯フローが終了され、直後の読み出し期間終了時点（図５の時点Ｔ_１２４参照）からは、ＬＥＤ２２が定常発光状態で点灯される。

フィールド期間ｔ０の読み出し期間ｔｒを考慮しないで、ストロボ発光状態における点灯が行われると、読み出し期間ｔｒと重複して点灯が行われた場合は、点灯したのに撮像が十分に行われない（または全く行われない）場合が起こり得る。

本実施形態では、フィールド期間ｔ_０の読み出し期間ｔｒと重複してストロボ発光状態における点灯が行われない制御が行われるため、撮像可能な期間（フィールド期間ｔ_０から読み出し期間ｔｒを除いた撮像期間）に合わせてストロボ発光状態における点灯が行われる。このため、点灯間隔ｔ_１にほぼ一致した状態で撮像が行われるため、使用者は、画像全体が一瞬明るくなったり暗くなったりするフリッカ現象などが起こりにくく、違和感なく、撮像結果の画像を確認することが可能になる。

本実施形態における電子内視鏡システムの構成図である。定常発光状態から、ストロボ発光状態に切り替わり、再び定常発光状態に切り替わる流れを示すフローチャートである。定常発光状態から、ストロボ発光状態に切り替わるタイミングチャートで、点灯開始タイミングを遅らせない場合を示す。定常発光状態から、ストロボ発光状態に切り替わるタイミングチャートで、点灯開始タイミングを遅らせる場合を示す。ストロボ発光状態を終了させて、定常発光状態に戻すタイミングチャートである。

符号の説明

１電子内視鏡システム
１０電子スコープ
１１撮像部
１２ライトガイド
２０画像処理プロセッサ
２１ＬＥＤドライバ
２２ＬＥＤ
２３絶縁回路
２４ビデオ画像処理回路
２５タイミング部
２６制御部
２７判定回路
３０操作部
３５マイク
４０モニタ

Claims

撮像素子のフィールド期間以上の点灯間隔で、且つ前記フィールド期間よりも短い点灯時間で点灯するストロボ発光状態で点灯可能な光源部と、
前記フィールド期間の読み出し期間を除く撮像期間に、前記ストロボ発光状態での点灯を前記光源部に行わせる発光制御部とを備えることを特徴とする内視鏡用光源装置。
前記発光制御部は、前記フィールド期間に対する第１経過時間、前記ストロボ発光状態における前記光源部の前記点灯間隔に対する第２経過時間、及び前記ストロボ発光状態における前記光源部の前記点灯時間に対する第３経過時間に基づいて、前記撮像期間に、前記ストロボ発光状態での点灯を前記光源部に行わせることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
音声入力信号を検出する検出部を更に備え、
前記発光制御部は、前記音声入力信号を検出した時点を含む第１フィールド期間内で、定常発光状態で点灯する前記光源部を消灯させ、前記第１フィールド期間の次の第２フィールド期間から、前記ストロボ発光状態で前記光源部を点灯させることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用光源装置。
前記発光制御部は、前記フィールド期間と前記点灯間隔が近い場合には、前記第２フィールド期間が開始されてから前記フィールド期間の中間近傍の時間が経過した時点で、前記ストロボ発光状態で前記光源部を点灯させることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡用光源装置。
前記発光制御部は、前記光源部の点灯開始時点から、前記点灯間隔だけ時間が経過した第１時点と、前記第１時点から前記点灯時間だけ時間が経過した第２時点との少なくとも一方が前記読み出し期間に含まれる場合は、前記第１時点における前記光源部の点灯を行わずに、前記読み出し期間の終了後に前記点灯を開始することを特徴とする請求項４に記載の内視鏡用光源装置。