JP5802860B2 - 内視鏡システム - Google Patents

Description

本発明は、複数色の発光素子に駆動電流を供給して発光させる光源装置を備え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、従来よりキセノンランプ等が用いられているが、ＬＥＤの普及に伴い、低消費電力性や耐久性を考慮してＬＥＤ等の発光素子を利用するものが実用化されてきている。

ＬＥＤを用いて白色光を構成する場合には、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤの３色があれば足りるが、血管を強調して観察することができる狭帯域光観察（Narrow Band Imaging：ＮＢＩ（登録商標））も行うことができるように、さらにバイオレットＬＥＤ（Ｖ−ＬＥＤ）を備える構成が提案されている。そして、バイオレットＬＥＤを備える構成においては、白色光を構成する３原色である赤、緑、青の内の、青については青色ＬＥＤおよびバイオレットＬＥＤの両方を発光させて、青色光の光強度に余裕を持たせる運用がなされている。

このような、発光素子として赤色ＬＥＤ（Ｒ−ＬＥＤ）、緑色ＬＥＤ（Ｇ−ＬＥＤ）、青色ＬＥＤ（Ｂ−ＬＥＤ）、およびバイオレットＬＥＤ（Ｖ−ＬＥＤ）を備える構成の光源装置（面順次システム）は、具体的には、例えば本発明に係る図１に示すように構成されている。

そして、図１０は最大光量で通常観察を行っているときの従来のＬＥＤ点灯制御のタイミングチャート、図１１は図１０に示した従来のＬＥＤ点灯制御を行っているときの分光スペクトルを示す線図である。

１フレームは３つのフィールドに３等分されていて、１つのフィールドは露光期間と読出期間とに分けられる。そして、光量を最大にするときには、露光期間中の全ての時点でフィールドに該当するＬＥＤが点灯されていて、パルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）は行われていない。このとき、緑色ＬＥＤは他の色のＬＥＤと比べて現在の技術では発光効率が低いために、電流として最大定格電流Ｉｇｍａｘを供給している（図１０参照）。また、赤色ＬＥＤと、青色ＬＥＤおよびバイオレットＬＥＤと、については、この緑色ＬＥＤの発光量に対してカラーバランスをとることができるような電流値にそれぞれ設定されている。すなわち、緑色ＬＥＤよりも発光効率が高い他の色のＬＥＤは、最大定格電流Ｉｒｍａｘ，Ｉｂｍａｘ，Ｉｖｍａｘに満たない電流値が供給されることになる。このときに各色ＬＥＤから発光される光の相対発光強度を分光スペクトルとして示す例が図１１である。

そして、このような光源装置における発光輝度（明るさ）は、例えば、各色のＬＥＤへ供給する駆動電流値を増減することにより、あるいは上述したパルス幅変調を行うことにより、調整することができる。

また、光源装置のカラーバランス調整については、例えば日本国特開２０１１−３６３６１号公報の段落［００８４］等に、各光源の出射光量を変更することなく色調を変更する方法として、各光源を個別に点灯させ、それぞれの点灯タイミングにおける撮像素子２１の露光時間を変更することで、擬似的に照明光の色調を変更することが記載されている。より詳しくは、各光源と撮像素子とを同期制御して、例えば青色レーザ光源等の第１の光源のみ点灯させて撮像する撮像素子の露光時間と、例えば白色光源などの第２の光源のみ点灯させて撮像する露光時間との、各露光時間をそれぞれ個別に増減調整し、得られる各撮像画像を合成して観察画像データとしている。従って、該公報における色調変更は、いわゆる素子シャッタにより行われていると思われる。

さらに、カラーバランスを保ちながら明るさを変更する技術として、例えば、日本国特開２０１０−１５８４１５号公報の段落［００２０］、［００２５］、［００２７］、図２等に、光源部２２が赤色発光用の第１ＬＥＤ２２ａと緑色発光用の第２ＬＥＤ２２ｂと青色発光用の第３ＬＥＤ２２ｃとを有し、第１〜第３ＬＥＤ２２ａ〜２２ｃの駆動量（例えば、電流駆動の場合の電流値、パルス駆動の場合のデューティ比）の調整は、第１〜第３ＬＥＤ２２ａ〜２２ｃの出射光量を計測する受光部２６、及びＬＥＤドライバ２１によって行われること、および、基準電圧可変部２１ａは、使用者が設定した出射光量設定値に係る指示信号に対応して、第１ＬＥＤ２２ａが発する赤色、第２ＬＥＤ２２ｂが発する緑色、及び第３ＬＥＤ２２ｃが発する青色の強さの比率が一定になるように、第１〜第３基準電圧値Ｖ１〜Ｖ３を算出することが記載されている。

一方、ＬＥＤの経年変化に伴う光源装置の調整については、例えば上述した日本国特開２０１０−１５８４１５号公報の段落［００５０］等に、第１〜第３ＬＥＤ２２ａ〜２２ｃからの光を受光部２６で受光して出射光量に関する情報を取得し、経年変化や温度変化などによる出射光量の変動を考慮して、第１〜第３ＬＥＤ２２ａ〜２２ｃの駆動量ひいては出射光量を正確に調整する旨が記載されている。

図１０に示したような従来のＬＥＤ点灯制御では、緑色光の光量が、目標とする光量（例えば、光源としてキセノンランプを用いていたときの光量）よりも不足するという課題がある。すなわち、ＬＥＤ等の発光素子を用いて面順次照明を行う光源装置は、発光輝度（明るさ）を改善することが望まれている。

また、ＬＥＤ等の発光素子は、同一の発光強度を得るために供給する駆動電流が例えば温度やその他の要因により変化することがあり、また、経時劣化によって発光波長や発光強度がばらついてしまうこともあるために、これらにも対応し得ることが望ましい。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、最大発光量を増加することができる、発光素子を用いた面順次式の光源装置を備える内視鏡システムを提供することを目的としている。

本発明のある態様による内視鏡システムは、被検体へ照射するための複数色の光を発生する複数色の発光素子と、前記複数色の発光素子に駆動電流を供給して発光させる発光素子駆動部と、入力された信号に応じて前記複数色の発光素子を面順次発光させるように前記発光素子駆動部の駆動を制御する制御部と、前記面順次発光の１フレーム期間内における総露光期間を、前記被検体の撮像信号を生成する撮像素子において受光すべき光量の比に対応する前記複数色の光の光量比率を前記複数色の発光素子の発光強度を最大にした場合の各最大発光強度でそれぞれ割った各色毎の発光期間の比率に分割し、前記面順次発光の１フレーム期間内における前記複数色の発光素子の各最大発光期間をそれぞれ設定するプロセッサと、を有している。
また、本発明のある態様による内視鏡システムは、被検体へ照射するための複数色の光を発生する複数色の発光素子と、前記複数色の発光素子に駆動電流を供給して発光させる発光素子駆動部と、入力された信号に応じて前記複数色の発光素子を面順次発光させるように前記発光素子駆動部の駆動を制御する制御部と、前記各発光素子の発光期間の終了タイミングを表すタイミング信号を出力する出力部と、前記複数色の発光素子の発光強度を最大にした場合の各最大発光強度と、前記被検体の撮像信号を生成する撮像素子において受光すべき光量の比に対応する前記複数色の光の光量比率とに基づく前記面順次発光の１フレーム期間内における前記複数色の発光素子の各最大発光期間を設定し、さらに前記出力部から出力された前記タイミング信号が入力され、前記タイミング信号に基づき前記発光期間が終了すると直ちに前記撮像素子から撮像信号を読み出す制御を行うプロセッサと、を有している。

本発明のある態様による内視鏡システムは、被検体へ照射するための複数色の光を発生する複数色の発光素子と、前記複数色の発光素子に駆動電流を供給して発光させる発光素子駆動部と、入力された信号に応じて前記複数色の発光素子を面順次発光させるように前記発光素子駆動部の駆動を制御する制御部と、を有する光源装置と、前記複数色の発光素子の発光強度を検出する発光強度検出部と、前記複数色の発光素子に供給する駆動電流と、該駆動電流が供給された発光素子から発光される光の強度と、の関係を示すルックアップテーブルを記憶するルックアップテーブル記憶部と、前記複数色の発光素子の発光強度を最大にした場合の各最大発光強度と、前記被検体の撮像信号を生成する撮像素子において受光すべき光量の比に対応する前記複数色の光の光量比率とに基づく前記面順次発光の１フレーム期間内における前記複数色の発光素子の各最大発光期間を設定し、さらに、前記撮像素子が生成した前記撮像信号に基づき明るさ値を算出するプロセッサと、を有し、前記光源装置は、前記複数色の光の光量比率を示すカラーバランス値と、目標の明るさ値と、前記プロセッサにより算出された前記明るさ値と、前記ルックアップテーブルと、に基づき、前記明るさ値が前記目標の明るさ値になるように、かつ、前記複数色の光の光量比率が前記カラーバランス値で示される光量比率になるように、前記複数色の発光素子の駆動電流を設定する調光を行う。
本発明のある態様による内視鏡システムは、被検体へ照射するための複数色の光を発生する複数色の発光素子と、前記複数色の発光素子に駆動電流を供給して発光させる発光素子駆動部と、入力された信号に応じて前記複数色の発光素子を面順次発光させ、かつパルス幅変調制御により自動調光を行うように前記発光素子駆動部の駆動を制御する制御部と、前記被検体の光学像を撮像し、素子シャッタ駆動が可能な撮像素子と、前記複数色の発光素子の発光強度を最大にした場合の各最大発光強度と、前記被検体の撮像信号を生成する撮像素子において受光すべき光量の比に対応する前記複数色の光の光量比率とに基づく前記面順次発光の１フレーム期間内における前記複数色の発光素子の各最大発光期間を設定し、さらに、前記複数色の発光素子の発光期間の何れかが前記パルス幅変調制御における最小発光期間になった場合であって、さらに明るさを低下させる必要がある場合には、前記素子シャッタを制御して露光量を低下させるプロセッサと、を有している。

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、白色光観察モードの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、ビデオプロセッサによる露光期間の設定処理を示すフローチャート。 上記実施形態１において、狭帯域光観察モードの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。 本発明の実施形態２の内視鏡システムの構成を示すブロック図。 上記実施形態２のＬＵＴ記憶部に記憶されているルックアップテーブルの一例を示す図表。 上記実施形態２における、カラーバランスを維持した自動調光の処理を示すフローチャート。 本発明の実施形態３の内視鏡システムの構成を示すブロック図。 上記実施形態３において、露光時間に応じて、調光をＬＥＤの発光期間の制御により行うか素子シャッタにより行うかを区分する例を示す線図。 最大光量で通常観察を行っているときの従来のＬＥＤ点灯制御のタイミングチャート。 図１０に示した従来のＬＥＤ点灯制御を行っているときの分光スペクトルを示す線図。

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、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、バイオレット（Ｖ）発光素子であるバイオレットＬＥＤ（Ｖ−ＬＥＤ）２３ｖと、を備えている。

これらの発光素子から発光された光は、白色光を構成することが可能となっており、本実施形態においては、白色光を構成する３原色の帯域である赤緑青の各色帯域の内の、赤色ＬＥＤ２３ｒから発光された光が赤色帯域を構成し、緑色ＬＥＤ２３ｇから発光された光が緑色帯域を構成し、青色ＬＥＤ２３ｂから発光された光およびバイオレットＬＥＤ２３ｖから発光された狭帯域光が青色帯域を構成するようになっている（図１１も参照）。

ここに、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。本実施形態におけるバイオレット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、白色光観察モードと狭帯域光観察モードとを含む観察モードに設定することができるようになっている。

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とバイオレットＬＥＤ２３ｖとに駆動電流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、バイオレットＬＥＤ２３ｖそれぞれの出射光の発光強度および発光期間を調節するように、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露光期間や被写体の現在の明るさ値の情報などに基づき行われる。

光源装置３には、照明光を伝送する光学系として、４つのコリメータレンズ２４と、３つのダイクロイックフィルタ２５ａ，２５ｂ，２５ｃと、１つの集光レンズ２６とが設けられている。

４つのコリメータレンズ２４は、赤色ＬＥＤ２３ｒ、緑色ＬＥＤ２３ｇ、青色ＬＥＤ２３ｂ、バイオレットＬＥＤ２３ｖ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。

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からのバイオレット色の狭帯域光Ｖを反射するものである。

集光レンズ２６は、第３のダイクロイックフィルタ２５ｃ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。

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、上述した白色光観察モードや狭帯域光観察モードなどの観察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から入力された観察モードは、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、観察モードに対応する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、スコープＩＤ記憶部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、面順次照明光を受光するモノクロ撮像素子である（これに対して、もし同時照明式である場合には、カラーフィルタアレイ等が配設されたカラー撮像素子となる）。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。なお、ここでは撮像素子としてＣＣＤ１３を用いているが、これに限るものではなく、ＣＭＯＳやその他の撮像素子を用いても構わない。

また、スコープＩＤ記憶部１４は、スコープ２の識別情報を不揮発に記憶する記憶部である。このスコープＩＤ記憶部１４には、スコープ２の製品型番や製造シリアル番号、ＣＣＤ１３の読み出しに要する時間、複数色の光に求められる光量比率を示すカラーバランス値などの情報が記憶されている。ここに、カラーバランス値は、スコープ２の撮像系（ＣＣＤ１３や対物レンズなど）が、白色光観察モードにおいて必要とするＲＧＢ光量比率ＲＣｒ，ＲＣｇ，ＲＣｂと、狭帯域光観察モードにおいて必要とするＧＶ光量比率ＲＮｇ，ＲＮｖと、である（すなわち、カラーバランス値は観察モード毎に定められていて、さらに他の観察モードがある場合にはその観察モードに対しても定められていることになる）。つまり、モノクロ撮像素子であるＣＣＤ１３の各画素に構成されているフォトダイオードは、受光する光の帯域によって感度が異なり、同一の光量の光を受光したとしても、受光した光が赤色帯域である場合と緑色帯域である場合と青色帯域である場合とでは発生する電荷量が異なる。また、モニタ５に表示する画像は人間の目により観察されるために、人間の目に合わせたカラーバランスとなる必要がある。従って、ＲＧＢ光量比率ＲＣｒ，ＲＣｇ，ＲＣｂは、こうした各種の要素を加味した上でのカラーバランス（白色光観察モードにおいてはホワイトバランス）のとれた電荷を発生させるために、赤色帯域、緑色帯域、青色帯域においてそれぞれ受光すべき光量の比を示す値となっている。同様に、ＧＶ光量比率ＲＮｇ，ＲＮｖは、狭帯域光観察モードにおけるカラーバランス（ここでは、緑色とバイオレット色とのカラーバランス）のとれた電荷を発生させるために、緑色狭帯域とバイオレット狭帯域とにおいてそれぞれ受光すべき光量の比を示す値となっている。このスコープＩＤ記憶部１４に記憶された情報は、信号線を介して、ビデオプロセッサ４により読み出されるようになっている。

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。

ここに、ビデオプロセッサ４は、白色光観察モードにおいては、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列のマトリクスを用いて、白色光観察画像を生成する画像処理を行う。

また、ビデオプロセッサ４は、狭帯域光観察モードにおいては、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列のマトリクスを用いて、狭帯域光観察画像を生成する画像処理を行う。すなわち、狭帯域光観察モードにおいては、ＣＣＤ１３から得られる色成分が２色であっても、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。

さらに、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現在の明るさ値の情報を生成する。こうしてビデオプロセッサ４により生成された現在の明るさ値の情報は、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、受信した現在の明るさ値の情報に基づき、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、ビデオプロセッサ４を介してスコープＩＤ記憶部１４に記憶されているカラーバランス値を取得して、照明光のカラーバランス調整、つまり、白色光観察モードにおいては、赤色ＬＥＤ２３ｒと緑色ＬＥＤ２３ｇと青色ＬＥＤ２３ｂおよびバイオレットＬＥＤ２３ｖとの発光強度のバランス調整、狭帯域光観察モードにおいては、緑色ＬＥＤ２３ｇとバイオレットＬＥＤ２３ｖとの発光強度のバランス調整、をそれぞれ行う。上述したように、白色光観察モードにおける青色帯域の画像を取得する際には、青色ＬＥＤ２３ｂとバイオレットＬＥＤ２３ｖとを両方とも発光させるようになっており、このような発光態様をとることで、青色帯域の発光量に余裕を持たせることが可能となっている。

次に、図２は白色光観察モードの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つの帯域のＬＥＤ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、１フレームの露光を開始する際には、ビデオプロセッサ４は、光源装置３へ、フレーム開始信号ＷＳＰ（図２参照）を出力するとともに、露光期間（すなわち、ＬＥＤの最大発光期間）を示す発光素子点灯制御信号であるＬＥＤ点灯制御信号ＥＸＰ（図２参照）を出力する。

光源装置３は、フレーム開始信号ＷＳＰの立ち上がりを検知すると、ＬＥＤ点灯制御信号ＥＸＰがハイ（Ｈｉｇｈ）になっている１フレーム内における第１フィールドの露光期間に、例えば赤色ＬＥＤ２３ｒのみを発光させる。これによりＣＣＤ１３は、照明された被検体からの赤色光Ｒを受けて露光を行う。

ＬＥＤ点灯制御信号ＥＸＰがローになると、光源装置３は、第１フィールドの露光期間が終了したことを検知して、全てのＬＥＤを消灯させる。ビデオプロセッサ４は、露光期間終了後は読出期間に移行して、ＣＣＤ１３から赤色光Ｒを露光して得られたＲ画像の読み出しを行う。

ビデオプロセッサ４は、第１フィールドの読出期間が終了すると、第２フィールドの露光期間に移行してＬＥＤ点灯制御信号ＥＸＰをハイにする。光源装置３は、ＬＥＤ点灯制御信号ＥＸＰがハイになっている第２フィールドの露光期間に、例えば緑色ＬＥＤ２３ｇのみを発光させる。これによりＣＣＤ１３は、照明された被検体からの緑色光Ｇを受けて露光を行う。

ＬＥＤ点灯制御信号ＥＸＰがローになると、光源装置３は、第２フィールドの露光期間が終了したことを検知して、全てのＬＥＤを消灯させる。ビデオプロセッサ４は、露光期間終了後は読出期間に移行して、ＣＣＤ１３から緑色光Ｇを露光して得られたＧ画像の読み出しを行う。

ビデオプロセッサ４は、第２フィールドの読出期間が終了すると、第３フィールドの露光期間に移行してＬＥＤ点灯制御信号ＥＸＰをハイにする。光源装置３は、ＬＥＤ点灯制御信号ＥＸＰがハイになっている第３フィールドの露光期間に、例えば青色ＬＥＤ２３ｂおよびバイオレットＬＥＤ２３ｖのみを発光させる。これによりＣＣＤ１３は、照明された被検体からの青色光Ｂおよび狭帯域光Ｖを受けて露光を行う。

ＬＥＤ点灯制御信号ＥＸＰがローになると、光源装置３は、第３フィールドの露光期間が終了したことを検知して、全てのＬＥＤを消灯させる。ビデオプロセッサ４は、露光期間終了後は読出期間に移行して、ＣＣＤ１３から青色光Ｂおよび狭帯域光Ｖを露光して得られたＢＶ画像の読み出しを行う。

こうして光源装置３は、フレーム開始信号ＷＳＰの立ち上がりを検知した後は、ＬＥＤ点灯制御信号ＥＸＰがハイになっている期間に合わせて、予め定められた順序、ここではＲ→Ｇ→（Ｂ＋Ｖ）の順序で発光を行う。

そして、上述したような１フレームのサイクルを繰り返して行うことで、複数フレームの画像が取得される。

次に、ビデオプロセッサ４が光源装置３へ出力するＬＥＤ点灯制御信号ＥＸＰは、図２に示すように、全てのフィールドが同一とはなっておらず、つまり１フレームは３つのフィールド期間に３等分されていない。従って、各色の露光期間、つまり各色ＬＥＤの最大発光期間は、色毎に異なることになる。この最大発光期間の設定は、各色ＬＥＤの発光輝度を最大にしたときに、最大の発光量を得ることができるように行われる（従って、１フレームを３等分してフィールドを構成する場合よりも、光源装置３の最大発光量が増加する）。

そこでこの露光期間の設定について、図３を参照して説明する。図３はビデオプロセッサ４による露光期間の設定処理を示すフローチャートである。

ビデオプロセッサ４は、スコープ２が接続されると、スコープＩＤ記憶部１４から、スコープ２の種別情報を取得するとともに、撮像系に関する情報、つまり、ＣＣＤ１３の読み出しに要する時間（読出期間）、上述した白色光観察モードにおけるカラーバランス値などの情報を取得する（ステップＳ１）。

さらに、ビデオプロセッサ４は、光源装置３と通信を行って、各色ＬＥＤの最大発光強度（各色ＬＥＤ２３ｒ，２３ｇ，２３ｂ，２３ｖにそれぞれの最大定格電流Ｉｒｍａｘ，Ｉｇｍａｘ，Ｉｂｍａｘ，Ｉｖｍａｘを供給したときの発光強度）の情報を取得する（ステップＳ２）。

続いて、ビデオプロセッサ４は、１フレーム周期ＴＦからステップＳ１で取得した読出期間Ｔｆの３フィールド分を減算して、１フレーム中の総露光期間Ｔｅｘｐを次の数式１のように算出する（ステップＳ３）。

［数１］
Ｔｅｘｐ＝ＴＦ−３×Ｔｆ
そして、ステップＳ１で取得したカラーバランス値であるＲＧＢ光量比率ＲＣｒ，ＲＣｇ，ＲＣｂと、ステップＳ２で取得した赤色発光素子部（赤色ＬＥＤ２３ｒ）の最大発光強度Ｌｒ、緑色発光素子部（緑色ＬＥＤ２３ｇ）の最大発光強度Ｌｇ、青色発光素子部（青色ＬＥＤ２３ｂおよびバイオレットＬＥＤ２３ｖの組み合わせ）の最大発光強度Ｌｂｖとに基づき、各色の露光期間の比率ｋｒ，ｋｇ，ｋｂを次の数式２のように算出する（ステップＳ４）。

［数２］
ｋｒ：ｋｇ：ｋｂ
＝（ＲＣｒ／Ｌｒ）：（ＲＣｇ／Ｌｇ）：（ＲＣｂ／Ｌｂｖ）
なお、本実施形態においては、バイオレットＬＥＤ２３ｖと青色ＬＥＤ２３ｂの発光強度の比率を一定（ただし、Ｂの光強度＞Ｖの光強度が満たされるような一定比率としている）として、青色ＬＥＤ２３ｂが最大定格電流に到達したときの（青色ＬＥＤ２３ｂの発光強度）＋（バイオレットＬＥＤ２３ｖの発光強度）を青色発光素子部の最大発光強度Ｌｂｖとしている。従って、白色光観察モードでは、バイオレットＬＥＤ２３ｖおよび青色ＬＥＤ２３ｂが、青色帯域の光を発光する１群の発光素子を構成していると考えれば良い。

その後、各色の露光期間に対応する、赤色発光素子部（赤色ＬＥＤ２３ｒ）の最大発光期間Ｔｒ、緑色発光素子部（緑色ＬＥＤ２３ｇ）の最大発光期間Ｔｇ、および青色発光素子部（青色ＬＥＤ２３ｂおよびバイオレットＬＥＤ２３ｖの組み合わせ）の最大発光期間Ｔｂを、次の数式３のように算出して（ステップＳ５）、この処理を終了する。

［数３］
Ｔｒ＝｛ｋｒ／（ｋｒ＋ｋｇ＋ｋｂ）｝×Ｔｅｘｐ
Ｔｇ＝｛ｋｇ／（ｋｒ＋ｋｇ＋ｋｂ）｝×Ｔｅｘｐ
Ｔｂ＝｛ｋｂ／（ｋｒ＋ｋｇ＋ｋｂ）｝×Ｔｅｘｐ
このように設定された各色ＬＥＤの最大発光期間Ｔｒ，Ｔｇ，Ｔｂにおいて、最大発光量を得るために最大発光強度で発光させたとき、つまり、各色ＬＥＤ２３ｒ，２３ｇ，２３ｂ，２３ｖにそれぞれの最大定格電流Ｉｒｍａｘ，Ｉｇｍａｘ，Ｉｂｍａｘ，Ｉｖｍａｘを供給したときの波形を示すのが、上述した図２である。

すなわち、各色ＬＥＤが全ての露光期間（つまり、読出期間を除く発光可能な全ての期間）に最大発光強度で発光し、かつ、面順次照明光のカラーバランスがとれた状態となっているために、各色ＬＥＤの発光能力を最大限に活用することができている。

次に、図４は、狭帯域光観察モードの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。

この狭帯域光観察モードにおいても、１フレームの露光を開始する際には、ビデオプロセッサ４は、光源装置３へ、フレーム開始信号ＷＳＰ（図４参照）を出力するとともに、露光期間を示す発光素子点灯制御信号であるＬＥＤ点灯制御信号ＥＸＰ（図４参照）を出力する。

光源装置３は、フレーム開始信号ＷＳＰの立ち上がりを検知すると、ＬＥＤ点灯制御信号ＥＸＰがハイ（Ｈｉｇｈ）になっている１フレーム内における第１フィールドの露光期間に、例えばバイオレットＬＥＤ２３ｖのみを発光させる。これによりＣＣＤ１３は、照明された被検体からの狭帯域光Ｖを受けて露光を行う。

ＬＥＤ点灯制御信号ＥＸＰがローになると、光源装置３は、第１フィールドの露光期間が終了したことを検知して、全てのＬＥＤを消灯させる。ビデオプロセッサ４は、露光期間終了後は読出期間に移行して、ＣＣＤ１３から狭帯域光Ｖを露光して得られたＶ画像の読み出しを行う。

ビデオプロセッサ４は、第１フィールドの読出期間が終了すると、第２フィールドの露光期間に移行してＬＥＤ点灯制御信号ＥＸＰをハイにする。光源装置３は、ＬＥＤ点灯制御信号ＥＸＰがハイになっている第２フィールドの露光期間に、例えば緑色ＬＥＤ２３ｇのみを発光させる。これによりＣＣＤ１３は、照明された被検体からの緑色光Ｇを受けて露光を行う。

ＬＥＤ点灯制御信号ＥＸＰがローになると、光源装置３は、第２フィールドの露光期間が終了したことを検知して、全てのＬＥＤを消灯させる。ビデオプロセッサ４は、露光期間終了後は読出期間に移行して、ＣＣＤ１３から緑色光Ｇを露光して得られたＧ画像の読み出しを行う。

こうして光源装置３は、フレーム開始信号ＷＳＰの立ち上がりを検知した後は、ＬＥＤ点灯制御信号ＥＸＰがハイになっている期間に合わせて、予め定められた順序、ここではＶ→Ｇの順序で発光を行う。

そして、上述したような１フレームのサイクルを繰り返して行うことで、狭帯域光観察モードにおける複数フレームの画像が取得される。

また、この狭帯域光観察モードにおける最大発光量を得るための露光期間の設定方法も、上述した白色光観察モードとほぼ同様であり、図３に示したような処理により行われる。

すなわち、ビデオプロセッサ４は、狭帯域光観察モードに設定されると、スコープＩＤ記憶部１４から、撮像系に関する情報、つまり、ＣＣＤ１３の読み出しに要する時間（読出期間）、上述した狭帯域光観察モードにおけるカラーバランス値などの情報を取得する（ステップＳ１）。

さらに、ビデオプロセッサ４は、光源装置３と通信を行って、狭帯域光観察に用いる緑色ＬＥＤ２３ｇとバイオレットＬＥＤ２３ｖの最大発光強度Ｌｇ，Ｌｖの情報を取得する（ステップＳ２）。

続いて、ビデオプロセッサ４は、狭帯域光観察モードにおける１フレーム周期ＴＮＦからステップＳ１で取得した読出期間Ｔｆの２フィールド分を減算して、狭帯域光観察モードにおける１フレーム中の総露光期間ＴＮｅｘｐを次の数式４のように算出する（ステップＳ３）。

［数４］
ＴＮｅｘｐ＝ＴＮＦ−２×Ｔｆ
そして、ステップＳ１で取得したカラーバランス値であるＧＶ光量比率ＲＮｇ，ＲＮｖと、ステップＳ２で取得した緑色ＬＥＤ２３ｇの最大発光強度Ｌｇ、バイオレットＬＥＤ２３ｖの最大発光強度Ｌｖとに基づき、各狭帯域の露光期間の比率ｋＮｇ，ｋＮｖを次の数式５のように算出する（ステップＳ４）。

［数５］
ｋＮｇ：ｋＮｖ
＝（ＲＮｇ／Ｌｇ）：（ＲＮｂ／Ｌｖ）
その後、狭帯域光観察モードにおける各色の露光期間に対応する、緑色ＬＥＤ２３ｇの最大発光期間ＴＮｇおよびバイオレットＬＥＤ２３ｖの最大発光期間ＴＮｖを、次の数式６のように算出して（ステップＳ５）、この処理を終了する。

［数６］
ＴＮｇ＝｛ｋＮｇ／（ｋＮｇ＋ｋＮｖ）｝×ＴＮｅｘｐ
ＴＮｖ＝｛ｋＮｖ／（ｋＮｇ＋ｋＮｖ）｝×ＴＮｅｘｐ
このように設定された狭帯域光観察モードにおける緑色／バイオレットＬＥＤの最大発光期間ＴＮｇ，ＴＮｖにおいて、最大発光量を得るために最大発光強度で発光させたとき、つまり、緑色／バイオレットＬＥＤ２３ｇ，２３ｖにそれぞれの最大定格電流Ｉｇｍａｘ，Ｉｖｍａｘを供給したときの波形を示すのが図４である。狭帯域光観察モードにおいては、バイオレットの方が大きな光量を必要とするために、図４に示す例では、緑色よりも露光期間を長くしている。

なお、図２や図４には照明光を最大光量としたときの各色ＬＥＤに供給する駆動電流の波形を示したが、実際の運用時には、光源装置３はビデオプロセッサ４から入力される現在の明るさ値の情報に基づいて、自動調光を行うことになる。

この自動調光は、各色の最大発光期間内において各色ＬＥＤをパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）制御するか、あるいは各色ＬＥＤに供給する駆動電流を制御するか、さらにあるいはこれらを組み合わせるかすれば良い。

なお、自動調光を最大発光期間内におけるパルス幅変調制御により行うときは、フレームレートを向上するために、光源装置３が各色ＬＥＤの発光期間の終了タイミングをビデオプロセッサ４に送信するようにしても良い。

すなわち、ビデオプロセッサ４が各フィールドの露光期間の開始タイミングを光源装置３に通知し、この通知を受けて光源装置３がフィールドに対応する何れかの色のＬＥＤを発光させる。そして、現時点の発光量（この発光量は、例えば駆動電流に対応付けられている発光強度を時間で積分して求めるか、あるいは各色ＬＥＤに各対応して照度センサ等を設け、そのセンサ値を時間で積分して求めるかすれば良い）が求められている発光量に達したところで、光源装置３が発光期間の終了タイミングをビデオプロセッサ４に通知する。

ビデオプロセッサ４は、発光期間の終了タイミングを受信すると、最大光量時の露光期間の終了を待つことなく、直ちに読出期間に移行する。そして、読出期間が終了したところで、ビデオプロセッサ４は、上述と同様に、次のフィールドの露光期間の開始タイミングを光源装置３に通知する。

このような処理を繰り返して行うことにより、フレームレートを向上させることができる。例えば、近点観察時にはスコープ２の挿入部先端から被検体までの距離が近いために、照明光の光量も少なくて済むと考えられる。従って、このような場合のフレームレートの向上を図ることができる利点がある。

なお、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の内視鏡システム、内視鏡システムの作動方法によれば、複数色の発光素子を用いた面順次式の照明において、図１０に示したような従来の駆動方法よりも、最大発光量を増加することが可能となる。

しかも、発光強度を最大にしたときには、カラーバランスがとれた状態で、各色の発光素子が発光可能な全ての期間に最大発光強度で発光することになるために、各色の発光素子の発光能力を最大限に活用することができる。これにより、ＬＥＤを光源として用いるときの緑色光の光量不足を改善して、キセノンランプを光源として用いるときの光量に近付けることができる。

そして、自動調光を最大発光期間内におけるパルス幅変調制御により行うときに、光源装置３が発光期間の終了タイミングをビデオプロセッサ４に通知するようにする場合には、フレームレートの向上を図ることができる。

［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は内視鏡システムの構成を示すブロック図である。

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。

なお、本実施形態においては、説明を簡単にするためにバイオレットＬＥＤ２３ｖやバイオレットＬＥＤ２３ｖに関わる構成の図示や説明を省略するが、バイオレットＬＥＤ２３ｖが設けられている場合でも、以下の説明を同様に適用することができる。

本実施形態は、自動調光を、上述した最大発光期間内において各色ＬＥＤに供給する駆動電流を制御することにより行うものとなっている。

すなわち、本実施形態の光源装置３は、図５に示すように、複数色の発光素子の発光強度を検出する発光強度検出部として、赤色ＬＥＤ２３ｒの発光強度を検出する照度センサ２７ｒと、緑色ＬＥＤ２３ｇの発光強度を検出する照度センサ２７ｇと、青色ＬＥＤ２３ｂの発光強度を検出する照度センサ２７ｂと、が設けられている。これらの照度センサ２７ｒ，２７ｇ，２７ｂは、各色ＬＥＤ２３ｒ，２３ｇ，２３ｂ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、各色ＬＥＤ２３ｒ，２３ｇ，２３ｂの近傍）に配設されている。そして、照度センサ２７ｒ，２７ｇ，２７ｂは、光強度を検出した結果を制御部２１へ出力する。

制御部２１は、ＬＵＴ記憶部３２を有するセンサ値記憶部３１と、カラーバランス値保持部３３と、目標の明るさ設定部３４と、駆動電流設定部３５と、を備えている。

センサ値記憶部３１は、上述した各照度センサ２７ｒ，２７ｇ，２７ｂにより検出された結果のセンサ値を記憶するものである。

ＬＵＴ記憶部３２は、各色ＬＥＤ２３ｒ，２３ｇ，２３ｂの駆動電流Ｉｒ，Ｉｇ，Ｉｂをそれぞれ最小定格電流から最大定格電流まで徐々に変化させて、各照度センサ２７ｒ，２７ｇ，２７ｂから得られるセンサ値を、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）として記憶するルックアップテーブル記憶部である。このルックアップテーブルは、製造時に記憶されたデータを保持するに限るものではなく、適宜の更新タイミング、例えば、内視鏡システム１（より限定的には光源装置３）の電源が投入されたとき、あるいは、カラーバランス値保持部３３にセットされたカラーバランス値が変更されたときなどに更新するようにしても良い。このときには、ＬＵＴ記憶部３２を書き換え可能な記憶部として構成することになる。これにより、任意の時点におけるカラーバランスや調光の精度を向上することができる。そして、図６は、ＬＵＴ記憶部３２に記憶されているルックアップテーブルの一例を示す図表である。なお、ルックアップテーブルに記載されているのは、図６の記載項目の内の、列に関してはＩｇ，Ｓｇ，Ｉｒ，Ｓｒ，Ｉｂ，Ｓｂの各列、行に関してはＩｂ＝１０．８３およびＩｒ＝１３．３３の行を除く各行であり、その他の欄は説明を行うために参考として付加した記載である。

カラーバランス値保持部３３は、ビデオプロセッサ４によりスコープＩＤ記憶部１４から読み出されたカラーバランス値を記憶して保持するものである。

目標の明るさ設定部３４は、ビデオプロセッサ４により生成されて出力される現在の明るさ値の情報が到達すべき目標となる明るさ値を保持するものである。

駆動電流設定部３５は、カラーバランス値保持部３３から読み出したカラーバランス値と、目標の明るさ設定部３４から読み出した目標の明るさ値と、ビデオプロセッサ４から受信した現在の明るさ値と、センサ値記憶部３１のＬＵＴ記憶部３２に記憶されているルックアップテーブルの参照結果と、に基づき、現在の明るさ値が目標の明るさ値になるように、かつ、複数色の光の光量比率がカラーバランス値で示される光量比率になるように、複数色の発光素子の駆動電流を設定する自動調光を行うものである。

次に、図５〜図７を参照して、本実施形態におけるカラーバランスを維持した自動調光について説明する。ここに、図７は、カラーバランスを維持した自動調光の処理を示すフローチャートである。

図７に示す処理を開始すると、光源装置３は、ビデオプロセッサ４を介してスコープＩＤ記憶部１４からカラーバランス値を取得して、カラーバランス値保持部３３に記憶させる。ここにカラーバランス値保持部３３に記憶させるカラーバランス値は、緑色光の光量を１に規格化したときの、赤色光の光量ＣＢｒと、青色光の光量ＣＢｂであるものとする。ここに、実施形態１で説明したＲＧＢ光量比率ＲＣｒ，ＲＣｇ，ＲＣｂを用いれば、ＣＢｒ＝ＲＣｒ／ＲＣｇ、ＣＢｂ＝ＲＣｂ／ＲＣｇである。そして、図６に示す例においては、ＣＢｒ＝０．８、ＣＢｂ＝１．３である。

そして、駆動電流設定部３５は、カラーバランス値保持部３３から、カラーバランス値としてＣＢｒおよびＣＢｂを取得する（ステップＳ１１）。

次に、駆動電流設定部３５は、目標の明るさ設定部３４から目標の明るさ値ＢＲ０を取得する（ステップＳ１２）。

さらに、駆動電流設定部３５は、ビデオプロセッサ４から現在の明るさ値ＢＲＣを取得する（ステップＳ１３）。

そして、駆動電流設定部３５は、目標の明るさ値ＢＲ０と現在の明るさ値ＢＲＣとが等しいか否かを判定する（ステップＳ１４）。

ここで等しくないと判定された場合には、駆動電流設定部３５は、センサ値記憶部３１を介して、現在のＧ用の照度センサ２７ｇのセンサ値Ｓｇを取得し（ステップＳ１５）、
Ｓｇ×（ＢＲ０／ＢＲＣ）
のセンサ値が得られる緑色ＬＥＤ２３ｇへ供給するための駆動電流Ｉｇを、ＬＵＴ記憶部３２内のルックアップテーブルを参照することにより求める（ステップＳ１６）。

ここでは例えば、求められた駆動電流Ｉｇが１０であるものとする（図６参照）。

次に、駆動電流設定部３５は、求められた駆動電流Ｉｇ＝１０に対応するセンサ値Ｓｇ＝１００に、図６の第４列に示すように、カラーバランス値ＣＢｒ＝０．８を乗算して、Ｓｇ＝１００に対してカラーバランスが得られるＲ用の照度センサ２７ｒのセンサ値Ｓｒを算出する。このセンサ値Ｓｒは、ここでは８０となる。さらに、駆動電流設定部３５は、Ｓｒ＝８０となる赤色ＬＥＤ２３ｒへ供給するための駆動電流Ｉｒを、ＬＵＴ記憶部３２内のルックアップテーブルを参照することにより求める（ステップＳ１７）。この図６に示す例では、ルックアップテーブルにはＳｒ＝８０に対応する欄がないために、駆動電流設定部３５は、その前後のＳｒ＝７８の欄とＳｒ＝８４の欄とを参照して、その結果を補間（例えば線形補間）することにより、Ｉｒ＝１３．３３の結果を得ている。

続いて、駆動電流設定部３５は、センサ値Ｓｇ＝１００に、図６の第７列に示すように、カラーバランス値ＣＢｂ＝１．３を乗算して、Ｓｇ＝１００に対してカラーバランスが得られるＢ用の照度センサ２７ｂのセンサ値Ｓｂを算出する。このセンサ値Ｓｂは、ここでは１３０となる。さらに、駆動電流設定部３５は、Ｓｂ＝１３０となる青色ＬＥＤ２３ｂへ供給するための駆動電流Ｉｂを、ＬＵＴ記憶部３２内のルックアップテーブルを参照することにより求める（ステップＳ１８）。この図６に示す例では、ルックアップテーブルにはＳｂ＝１３０に対応する欄がないために、駆動電流設定部３５は、その前後のＳｂ＝１２０の欄とＳｂ＝１３２の欄とを参照して、その結果を補間することにより、Ｉｂ＝１０．８３の結果を得ている。

このように、本実施形態においては各色ＬＥＤへ供給する駆動電流を、緑色ＬＥＤ２３ｇに係るＩｇおよびＳｇを基準として求めるようになっており、具体的には赤色ＬＥＤ２３ｒへ供給する駆動電流ＩｒをＳｒ＝ＣＢｒ×Ｓｇが成立するセンサ値が得られる電流として求め、青色ＬＥＤ２３ｂへ供給する駆動電流ＩｂをＳｂ＝ＣＢｂ×Ｓｇが成立するセンサ値が得られる電流として求めるようにしている。

こうして、ステップＳ１６〜Ｓ１８において得られた各駆動電流Ｉｇ，Ｉｒ，Ｉｂを各色ＬＥＤ２３ｒ，２３ｇ，２３ｂへそれぞれ供給して発光させる（ステップＳ１９）。

そして、上述したステップＳ１３へ戻って、新たな駆動電流に基づく現在の明るさ値ＢＲＣを取得し、上述したような処理を繰り返して行う。

こうして、ステップＳ１４において目標の明るさ値ＢＲ０と現在の明るさ値ＢＲＣとが等しいと判定された場合には、駆動電流設定部３５は、センサ値記憶部３１を介して、現在の各照度センサ２７ｒ，２７ｇ，２７ｂのセンサ値Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂを取得して（ステップＳ２０）、カラーバランスが求めるバランスになっているか否かを判定する（ステップＳ２１）。

ここで、求めるカラーバランスにまだなっていない場合には、上述したステップＳ１５へ行って上述したような処理を繰り返して行う。

一方、求めるカラーバランスである場合には、カラーバランスを維持した調光が行われたことになるために、この処理を終了する。

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、最大光量で発光させるときにカラーバランスが維持されるだけでなく、光量を適宜に変化させる調光時にもカラーバランスを維持することが可能となる。

そして、ルックアップテーブルを参照することにより、調光時の各色ＬＥＤへの駆動電流を求めるようにしているために、応答性を高めることができる。

また、最も発光効率が低い発光素子（すなわち、ここでは緑色ＬＥＤ２３ｇ）を基準として、他の発光素子へ供給する駆動電流を求めているために、最も発光効率が低い発光素子の光量が不足してカラーバランスをとることができないといった事態を未然に防ぐことができる。

そして、ルックアップテーブルを適宜の更新タイミングで更新する場合には、各色ＬＥＤの駆動電流が変化したり、経時劣化により各色ＬＥＤの発光波長や発光強度にばらつきが生じたりした場合でも、最新の状態に対応して適切な補正を行うことができる。

［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ブロック図である。

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。

上述した実施形態２は各色ＬＥＤに供給する駆動電流を制御することにより自動調光を行ったが、本実施形態は、最大発光期間内におけるパルス幅変調によって各色ＬＥＤの発光期間を調整することにより自動調光を行うようにしたものとなっており、さらに必要に応じて素子シャッタも併用して露光時間の制御を行うようにしている（なお、本実施形態においては素子シャッタを併用しているために、読出期間以外の露光期間の全時間がＣＣＤ１３の露光に用いられるとは限らない。そこで、本実施形態においては、「露光期間」内において実際に露光される時間を「露光時間」としている）。

従って、本実施形態の光源装置３の構成は、上述した実施形態２の図５に示したものとほぼ同様であるが、センサ値記憶部３１にはＬＵＴ記憶部３２は設けられていない（ただし、ＬＥＤの発光期間および駆動電流の両方に基づき調光を行う場合には、もちろんＬＵＴ記憶部３２を設けても構わない）。

また、上述した実施形態２では光源装置３が目標の明るさ値を保持し、ビデオプロセッサ４からは現在の明るさ値が光源装置３へ送信されたが、本実施形態では、ビデオプロセッサ４から目標の明るさ値と現在の明るさ値との差が光源装置３の駆動電流設定部３５へ送信されるようにしている。このために、実施形態２の光源装置３には、目標の明るさ設定部３４は設けられていない。

さらに、本実施形態においては、ビデオプロセッサ４から光源装置３の駆動電流設定部３５へ、素子シャッタ値が送信されるようになっている。

また、上述した各実施形態の光源装置にもビデオプロセッサ４と通信を行うための通信部は設けられていたが、図面には明示していなかった。これに対して、本実施形態においては、光源装置３内に通信部３６が設けられていること、この通信部３６が駆動電流設定部３５と接続されていること、および通信部３６からビデオプロセッサ４へＬＥＤ調光値が出力されることを明記している。

そして、スコープ２のＣＣＤ１３は、素子シャッタ駆動が可能な撮像素子である。

次に図９は、露光時間に応じて、調光をＬＥＤの発光期間の制御により行うか素子シャッタにより行うかを区分する例を示す線図である。

ＬＥＤの発光期間の制御は、図２に示したような最大発光期間内における、各色ＬＥＤへ供給する駆動電流の継続印加時間の制御、すなわち、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御により行われる。ただし、パルス幅変調によるＬＥＤの発光期間の制御には最大発光期間の制限だけでなく最小発光期間（図９に示すＴＬｍｉｎ）の制限もあり、この最小発光期間ＴＬｍｉｎよりも短い時間だけＬＥＤを発光させて調光を行うことは適切でない。

従って、露光時間が最小発光期間ＴＬｍｉｎ以上であるときにはパルス幅変調を行うことにより調光を制御するが、最小発光期間ＴＬｍｉｎ未満であるときにはＬＥＤの発光期間を例えば最小発光期間ＴＬｍｉｎに維持したまま、さらにビデオプロセッサ４の制御に基づくＣＣＤ１３の素子シャッタを併用することにより、最小発光期間ＴＬｍｉｎよりも短い発光期間の発光量に相当する露光を行うようにしている。ここに素子シャッタは、広く知られているように、フォトダイオードへの露光開始時点（例えば、フォトダイオードから垂直転送路へ電荷を転送したためにフォトダイオードに新たな電荷が蓄積開始される時点（ＣＣＤの場合）、あるいはフォトダイオードへのリセット電圧の印加を終了したためにフォトダイオードに新たな電荷が蓄積開始される時点（ＣＭＯＳの場合））を素子シャッタが開いた時点とし、フォトダイオードへの露光終了時点（例えば、フォトダイオードから垂直転送路へ電荷を転送した時点（ＣＣＤの場合）、あるいはフォトダイオードからコンデンサやフローティングディフュージョン等のメモリ（ＣＭＯＳの場合）へ電荷を転送した時点）を素子シャッタが閉じた時点とする制御である。

なお、露光時間が最小発光期間ＴＬｍｉｎ未満であるときには、例えば、露光開始をＬＥＤの発光開始（つまり、ＬＥＤへの駆動電流の印加開始）により行い、露光終了を素子シャッタを閉じるタイミングにより行うことが考えられる。この場合には、素子シャッタの制御がビデオプロセッサ４により行われるために、ビデオプロセッサ４は直ちに読出期間に移行することができ、フレームレートの向上を容易に図ることができる。ただし、これに限定されるものではなく、例えばＬＥＤが発光開始された後に素子シャッタを開くタイミングにより露光開始を行い、ＬＥＤが発光終了する前に素子シャッタを閉じるタイミングにより行う露光終了を行うことなども可能である。

従って、光源装置３の駆動電流設定部３５およびビデオプロセッサ４は、ＬＥＤの色毎に、例えば以下のような制御を行う。

駆動電流設定部３５は、ビデオプロセッサ４から目標の明るさ値と現在の明るさ値との差を受信して、受信した差がＬＥＤ調光により対応可能な範囲である場合には、図９の実線で示すＬＥＤ調光を行い、そのＬＥＤ調光値をビデオプロセッサ４へ送信する。この場合には、ビデオプロセッサ４は素子シャッタによる調光を行う必要はない。

一方、駆動電流設定部３５は、ビデオプロセッサ４から受信した目標の明るさ値と現在の明るさ値との差がＬＥＤ調光により対応可能な範囲を超える場合（つまり、露光時間が最小発光期間ＴＬｍｉｎ未満である場合）には、ＬＥＤの発光期間を最小発光期間ＴＬｍｉｎに設定するとともに、そのＬＥＤ調光値をビデオプロセッサ４へ送信する。

ビデオプロセッサ４は、光源装置３から最小発光期間ＴＬｍｉｎに係るＬＥＤ調光値を受け取ると、目標の明るさ値と現在の明るさ値との差が依然として存在しているか否かを判定する。そして、最小発光期間ＴＬｍｉｎであっても依然として差があると判定した場合には、その差分に相当する時間を算出して、素子シャッタを併用することにより、現在の明るさ値が目標の明るさ値に一致するように制御する。

このような処理により、露光時間の長短に応じて、ＬＥＤ調光のみ、あるいは素子シャッタを併用した調光の何れかが実行される。

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、撮像素子の素子シャッタは高い時間分解能の制御が可能であるために、最小発光期間ＴＬｍｉｎよりも短い時間の発光と同様の露光を行いたい場合に素子シャッタを併用することで、より正確な調光を行うことが可能となる。

また、光源装置３は、ビデオプロセッサ４から目標の明るさ値と現在の明るさ値との差を受信しているために、比較等を行う必要なく、受信した差の値に応じてＬＥＤ調光量を制御すれば良いために、応答性の向上を図ることが可能となる。

なお、上述では主として光源装置を備える内視鏡システムについて説明したが、光源装置を備える内視鏡システムを上述したように作動させる作動方法であっても良いし、コンピュータが光源装置を備える内視鏡システムを上述したように制御す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一時的でない記録媒体、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、２０１３年８月１日に日本国に出願された特願２０１３−１６０７４９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。

Claims (9)

1. 被検体へ照射するための複数色の光を発生する複数色の発光素子と、
   前記複数色の発光素子に駆動電流を供給して発光させる発光素子駆動部と、
   入力された信号に応じて前記複数色の発光素子を面順次発光させるように前記発光素子駆動部の駆動を制御する制御部と、
   前記面順次発光の１フレーム期間内における総露光期間を、前記被検体の撮像信号を生成する撮像素子において受光すべき光量の比に対応する前記複数色の光の光量比率を前記複数色の発光素子の発光強度を最大にした場合の各最大発光強度でそれぞれ割った各色毎の発光期間の比率に分割し、前記面順次発光の１フレーム期間内における前記複数色の発光素子の各最大発光期間をそれぞれ設定するプロセッサと、
   を有することを特徴とする内視鏡システム。
2. 被検体へ照射するための複数色の光を発生する複数色の発光素子と、
   前記複数色の発光素子に駆動電流を供給して発光させる発光素子駆動部と、
   入力された信号に応じて前記複数色の発光素子を面順次発光させるように前記発光素子駆動部の駆動を制御する制御部と、
   前記各発光素子の発光期間の終了タイミングを表すタイミング信号を出力する出力部と、
   前記複数色の発光素子の発光強度を最大にした場合の各最大発光強度と、前記被検体の撮像信号を生成する撮像素子において受光すべき光量の比に対応する前記複数色の光の光量比率とに基づく前記面順次発光の１フレーム期間内における前記複数色の発光素子の各最大発光期間を設定し、さらに前記出力部から出力された前記タイミング信号が入力され、前記タイミング信号に基づき前記発光期間が終了すると直ちに前記撮像素子から撮像信号を読み出す制御を行うプロセッサと、
   を有することを特徴とする内視鏡システム。
3. 被検体へ照射するための複数色の光を発生する複数色の発光素子と、
   前記複数色の発光素子に駆動電流を供給して発光させる発光素子駆動部と、
   入力された信号に応じて前記複数色の発光素子を面順次発光させるように前記発光素子駆動部の駆動を制御する制御部と、を有する光源装置と、
   前記複数色の発光素子の発光強度を検出する発光強度検出部と、
   前記複数色の発光素子に供給する駆動電流と、該駆動電流が供給された発光素子から発光される光の強度と、の関係を示すルックアップテーブルを記憶するルックアップテーブル記憶部と、
   前記複数色の発光素子の発光強度を最大にした場合の各最大発光強度と、前記被検体の撮像信号を生成する撮像素子において受光すべき光量の比に対応する前記複数色の光の光量比率とに基づく前記面順次発光の１フレーム期間内における前記複数色の発光素子の各最大発光期間を設定し、さらに、前記撮像素子が生成した前記撮像信号に基づき明るさ値を算出するプロセッサと、
   を有し、前記光源装置は、前記複数色の光の光量比率を示すカラーバランス値と、目標の明るさ値と、前記プロセッサにより算出された前記明るさ値と、前記ルックアップテーブルと、に基づき、前記明るさ値が前記目標の明るさ値になるように、かつ、前記複数色の光の光量比率が前記カラーバランス値で示される光量比率になるように、前記複数色の発光素子の駆動電流を設定する調光を行うことを特徴とする内視鏡システム。
4. 被検体へ照射するための複数色の光を発生する複数色の発光素子と、
   前記複数色の発光素子に駆動電流を供給して発光させる発光素子駆動部と、
   入力された信号に応じて前記複数色の発光素子を面順次発光させ、かつパルス幅変調制御により自動調光を行うように前記発光素子駆動部の駆動を制御する制御部と、
   前記被検体の光学像を撮像し、素子シャッタ駆動が可能な撮像素子と、
   前記複数色の発光素子の発光強度を最大にした場合の各最大発光強度と、前記被検体の撮像信号を生成する撮像素子において受光すべき光量の比に対応する前記複数色の光の光量比率とに基づく前記面順次発光の１フレーム期間内における前記複数色の発光素子の各最大発光期間を設定し、さらに、前記複数色の発光素子の発光期間の何れかが前記パルス幅変調制御における最小発光期間になった場合であって、さらに明るさを低下させる必要がある場合には、前記素子シャッタを制御して露光量を低下させるプロセッサと、
   を有することを特徴とする内視鏡システム。
5. さらに、前記複数色の発光素子からの前記複数色の光を前記被検体へ照射し、前記被検体の光学像を取り込む前記撮像素子を含む撮像系を備える内視鏡を有し、
   前記カラーバランス値は、前記内視鏡の撮像系に応じた値に設定されることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡システム。
6. 前記内視鏡は、前記カラーバランス値を記憶する記憶部をさらに備えており、
   前記プロセッサは、前記内視鏡の記憶部から読み出された前記カラーバランス値を用い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. 前記複数色の発光素子は緑色発光素子を含み、
   前記光源装置は、前記発光強度検出部により検出された前記緑色発光素子の発光強度に、前記目標の明るさ値を現在の明るさ値で割った値を乗算することにより、該目標の明るさ値に近付けるための前記緑色発光素子の発光強度を算出し、算出した前記緑色発光素子の発光強度を基準として前記カラーバランス値に基づき他の色の発光素子の発光強度を算出し、算出した前記複数色の発光素子の発光強度に基づき前記ルックアップテーブルを参照することにより、前記複数色の発光素子に各供給する駆動電流を設定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。
8. 前記ルックアップテーブルは、前記複数色の発光素子の駆動電流を最小定格電流から最大定格電流まで変化させながら、前記発光強度検出部により発光強度を検出することにより作成されたものであることを特徴とする請求項３に記載の内視鏡システム。
9. 前記ルックアップテーブルが作成されるタイミングは、内視鏡システムの電源が投入されたときと、前記カラーバランス値が変更されたときと、の少なくとも一方であることを特徴とする請求項８に記載の内視鏡システム。

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