(57)【要約】【課題】内視鏡に用いる光源の消費電力の低減化と寿命の長期化を図る。【解決手段】内視鏡光源装置はＬＥＤ、光源制御回路、電圧検知回路、および温度センサを有する。光源制御回路は第１の周期でＬＥＤをパルス発光させる。電圧検知回路はバッテリの電圧を検知する。温度センサはＬＥＤの温度を検知する。バッテリ電圧が第１の閾値電圧を超え、かつＬＥＤの温度が閾値温度未満である場合に、全点灯時の出射光量を一定に保つ。バッテリ電圧が第１の閾値電圧以下、またはＬＥＤの温度が閾値温度以上である場合に、第２の周期で繰返される点灯時の出射光量を他の点灯時の出射光量の５０％に低下させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡の被写体に照射する照射光を出射する光源と、
前記光源に前記照射光を第１の周期で点灯と消灯とを交互に繰返させ、前記第１の周期による点灯と消灯との繰返しにおける前記点灯の中で前記第１の周期より長い第２の周期で繰返される点灯時の前記照射光の出射光量を他の点灯時の出射光量より低下させる光源制御部とを備える
ことを特徴とする内視鏡用光源システム。
【請求項２】
前記光源の近傍に設けられ、前記光源の温度を検知する温度センサを備え、
前記光源制御部は、前記光源の温度が第１の閾値温度を超えるときに、前記第２の周期で繰返される点灯時の前記照射光の出射光量を他の点灯時の出射光量より低下させる
ことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡用光源システム。
【請求項３】
前記光源制御部は、前記第１の閾値温度を超えた前記光源の温度が高くなるほど前記第２の周期を短縮することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡用光源システム。
【請求項４】
前記光源に電力を供給する電池の電圧を検知する電圧センサを備え、
前記光源制御部は、前記電池の電圧が第１の閾値電圧未満であるときに、前記第２の周期で繰返される点灯時の前記照射光の出射光量を他の点灯時の出射光量より低下させる
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の内視鏡用光源システム。
【請求項５】
前記光源制御部は、前記第１の閾値電圧未満の前記電池の電圧が低くなるほど前記第２の周期を短縮することを特徴とする請求項４に記載の内視鏡用光源システム。
【請求項６】
前記第２の周期は、照射光の明滅が知覚される最低周期より長くなるように定められ、
前記光源制御部は、前記電池の電圧が前記第１の閾値電圧より低く定められる第２の閾値電圧未満であるときに、前記第１の周期による点灯と消灯との繰返しにおける前記点灯の中で前記第１の周期より長く前記第２の周期より短い第３の周期で繰返される点灯時の前記照射光の出射光量を他の点灯時の出射光量より低下させる
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の内視鏡用光源システム。
【請求項７】
前記第２の周期は、前記照射光の明滅が知覚される最短周期より長くなるように定められることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の内視鏡用光源システム。
【請求項８】
ブランキング期間を挟みながら連続する受光期間中に受光する被写体の光学像に相当する画像信号を生成する撮像素子を有する内視鏡ユニットにおいて前記被写体に照射する照射光を出射する光源と、
前記受光期間中に前記光源にパルス発光させ、前記受光期間の中で第４の周期で繰返される前記受光期間中の前記パルス発光における前記照射光の出射光量を他の前記受光期間中の前記パルス発光の出射光量より低下させる光源制御部とを備える
ことを特徴とする内視鏡制御システム。
【請求項９】
前記パルス発光の出射光量が低下させられた前記第４の周期で繰返される前記受光期間中に受光した被写体の光学像に相当する画像信号である低輝度画像信号に対して、前記他の受光期間中に受光した被写体の光学像に相当する画像信号である高輝度画像信号より大きなゲインを乗じる増幅部を備えることを特徴とする請求項８に記載の内視鏡制御システム。
【請求項１０】
前記第４の周期で繰返される前記受光期間中の前記パルス発光における前記照射光の出射光量は、前記他の受光期間中の前記パルス発光における前記照射光の出射光量のｘ倍（０＜ｘ＜１）となるように調整され、
前記増幅部は、前記低輝度画像信号に対して、前記高輝度画像信号に乗じるゲインの１／ｘ倍のゲインを乗じる
ことを特徴とする請求項９に記載の内視鏡制御システム。
【請求項１１】
前記パルス発光の出射光量が低下させられた前記第４の周期で繰返される前記受光期間中に受光した被写体の光学像に相当する画像信号である低輝度画像信号を、前記他の受光期間中に受光した被写体の光学像に相当する画像信号である高輝度画像信号を用いて補正する補正部を備えることを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれか１項に記載の内視鏡制御システム。
【請求項１２】
前記第４の周期で繰返される前記受光期間中の前記パルス発光における前記照射光の出射光量は、前記他の受光期間中の前記パルス発光における前記照射光の出射光量のｙ倍（０＜ｙ＜１）となるように調整され、
前記補正部は、前記低輝度画像信号に乗じる低輝度係数をｙ倍した値との合計値が１になる係数を前記高輝度画像信号に乗じて、前記低輝度係数を乗じた前記低輝度画像信号に付加することにより、前記低輝度画像信号を補正する
ことを特徴とする請求項１１に記載の内視鏡制御システム。
【請求項１３】
前記光源の近傍に設けられ、前記光源の温度を検知する温度センサを備え、
前記光源制御部は、前記光源の温度が第１の閾値温度を超えるときに、前記第４の周期で繰返される前記受光期間中の前記パルス発光における前記照射光の出射光量を他の前記受光期間中の前記パルス発光における前記照射光の出射光量より低下させる
ことを特徴とする請求項８〜請求項１２のいずれか１項に記載の内視鏡制御システム。
【請求項１４】
前記光源制御部は、前記第１の閾値温度を超えた前記光源の温度が高くなるほど前記第４の周期を短縮することを特徴とする請求項１３に記載の内視鏡制御システム。
【請求項１５】
前記光源に電力を供給する電池の電圧を検知する電圧センサを備え、
前記光源制御部は、前記電池の電圧が第１の閾値電圧未満であるときに、前記第４の周期で繰返される前記受光期間中のパルス発光における前記照射光の出射光量を他の前記受光期間中の前記パルス発光における前記照射光の出射光量より低下させる
ことを特徴とする請求項８〜請求項１４のいずれか１項に記載の内視鏡制御システム。
【請求項１６】
前記光源制御部は、前記第１の閾値電圧未満の前記電池の電圧が低くなるほど前記第４の周期を短縮することを特徴とする請求項１５に記載の内視鏡制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力の消費量を低減化し、光源の寿命を長期化する内視鏡用光源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡用光源は、一般的に光が届かない生体内や構造物内部の被写体に照射する照射光を内視鏡に供給するために用いられる。暗い被写体を十分に照明するために、内視鏡用光源は、高輝度の光を出射可能であることを求められる。
【０００３】
しかし、高輝度の光を出射することにより多くの電力が消費される。特に、商用電源を用いない携帯型内視鏡などの場合には、消費電力を低減化させることが求められている。また、高輝度の光を出射することによる光源の短命化も問題であった。
【０００４】
消費電力の低減化のために光源に照射光をパルス発光させることが提案されている（特許文献１参照）。パルス発光により、光源の寿命の長期化が期待される。しかし、更なる消費電力の低減化および光源の寿命の長期化が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２１８７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明では、消費電力の低減化および光源の寿命の長期化を図ることが可能な内視鏡用光源システムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の内視鏡用光源システムは、内視鏡の被写体に照射する照射光を出射する光源と、光源に照射光を第１の周期で点灯と消灯とを交互に繰返させ第１の周期による点灯と消灯との繰返しにおける点灯の中で第１の周期より長い第２の周期で繰返される点灯時の照射光の出射光量を他の点灯時の出射光量より低下させる光源制御部とを備えることを特徴としている。
【０００８】
なお、光源の近傍に設けられ光源の温度を検知する温度センサを備え、光源制御部は光源の温度が第１の閾値温度を超えるときに第２の周期で繰返される点灯時の前記照射光の出射光量を他の点灯時の出射光量より低下させることが好ましい。
【０００９】
また、光源制御部は第１の閾値温度を超えた光源の温度が高くなるほど第２の周期を短縮することが好ましい。
【００１０】
また、光源に電力を供給する電池の電圧を検知する電圧センサを備え、光源制御部は電池の電圧が第1の閾値電圧未満であるときに第２の周期で繰返される点灯時の照射光の出射光量を他の点灯時の出射光量より低下させることが好ましい。
【００１１】
また、光源制御部は第１の閾値電圧未満の電池の電圧が低くなるほど第２の周期を短縮することが好ましい。
【００１２】
また、第２の周期は照射光の明滅が知覚される最低周期より長くなるように定められ、光源制御部は電池の電圧が第１の閾値電圧より低く定められる第２の閾値電圧未満であるときに第１の周期による点灯と消灯との繰返しにおける点灯の中で前記第１の周期より長く第２の周期より短い第３の周期で繰返される点灯時の照射光の出射光量を他の点灯時の出射光量より低下させることが好ましい。
【００１３】
また、第２の周期は照射光の明滅が知覚される最短周期より長くなるように定められることが好ましい。
【００１４】
本発明の内視鏡制御システムは、ブランキング期間を挟みながら連続する受光期間中に受光する被写体の光学像に相当する画像信号を生成する撮像素子を有する内視鏡ユニットにおいて被写体に照射する照射光を出射する光源と、受光期間中に光源にパルス発光させ受光期間の中で第４の周期で繰返される受光期間中のパルス発光における照射光の出射光量を他の受光期間中のパルス発光の出射光量より低下させる光源制御部とを備えることを特徴としている。
【００１５】
なお、パルス発光の出射光量が低下させられた第４の周期で繰返される受光期間中に受光した被写体の光学像に相当する画像信号である低輝度画像信号に対して、他の受光期間中に受光した被写体の光学像に相当する画像信号である高輝度画像信号より大きなゲインを乗じる増幅部を備えることが好ましい。
【００１６】
また、第４の周期で繰返される受光期間中のパルス発光における照射光の出射光量は他の受光期間中のパルス発光における照射光の出射光量のｘ倍（０＜ｘ＜１）となるように調整され、増幅部は低輝度画像信号に対して高輝度画像信号に乗じるゲインの１／ｘ倍のゲインを乗じることが好ましい。
【００１７】
また、パルス発光の出射光量が低下させられた第４の周期で繰返される受光期間中に受光した被写体の光学像に相当する画像信号である低輝度画像信号を、他の受光期間中に受光した被写体の光学像に相当する画像信号である高輝度画像信号を用いて補正する補正部を備えることが好ましい。
【００１８】
また、第４の周期で繰返される受光期間中のパルス発光における照射光の出射光量は他の受光期間中のパルス発光における照射光の出射光量のｙ倍（０＜ｙ＜１）となるように調整され、補正部は低輝度画像信号に乗じる低輝度係数をｙ倍した値との合計値が１になる係数を高輝度画像信号に乗じて低輝度係数を乗じた低輝度画像信号に付加することにより低輝度画像信号を補正することが好ましい。
【００１９】
また、光源の近傍に設けられ光源の温度を検知する温度センサを備え、光源制御部は光源の温度が第１の閾値温度を超えるときに第４の周期で繰返される受光期間中のパルス発光における照射光の出射光量を他の受光期間中のパルス発光における照射光の出射光量より低下させることが好ましい。
【００２０】
また、光源制御部は第１の閾値温度を超えた光源の温度が高くなるほど第４の周期を短縮することが好ましい。
【００２１】
また、光源に電力を供給する電池の電圧を検知する電圧センサを備え、光源制御部は電池の電圧が第1の閾値電圧未満であるときに第４の周期で繰返される受光期間中のパルス発光における照射光の出射光量を他の受光期間中のパルス発光における照射光の出射光量より低下させることが好ましい。
【００２２】
また、光源制御部は第１の閾値電圧未満の電池の電圧が低くなるほど第４の周期を短縮することが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、照射光を第１の周期で点灯と消灯とを繰返す中で、第２の周期の点灯において出射光量を低下させるので、消費電力の低減化が可能となる。また、出射光量を低下させることにより、光源の長期化を図ることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態を適用した内視鏡用光源システムを有する内視鏡光源装置を簡易型内視鏡に装着した状態を示す外観図である。
【図２】内視鏡光源装置の内部構造を模式的に示すブロック図である。
【図３】第１〜第３の発光パターンを説明するためのタイミングチャートである。
【図４】内視鏡用光源システムにおけるＬＥＤ駆動制御の処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態を適用した内視鏡制御システムを有する内視鏡プロセッサを含む内視鏡ユニットの内部構成を模式的に示すブロック図である。
【図６】撮像素子のフィールド期間に対する第４、第５の発光パターンを説明するためのタイミングチャートである。
【図７】内視鏡制御システムにおけるＬＥＤ駆動制御の処理および画像処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】画像処理のサブルーチンを説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態を適用した内視鏡用光源システムを有する内視鏡光源装置を簡易型内視鏡に装着した状態を概略的に示す外観図である。
【００２６】
簡易型内視鏡１０はファイバスコープであり、操作部１１と挿入管１２とによって構成される。操作部１１は円筒形状の外殻に簡易型内視鏡１０の操作をするためのボタンやダイヤルなどを設けることにより形成される。挿入管１２は可撓性部材によって形成され、近位端が操作部１１の一端に固着される。
【００２７】
操作部１１および挿入管１２の内部には、観察用光ファイバ束（図示せず）が挿通される。観察用光ファイバ束の一端は、挿入管１２が固着された操作部１１の一端とは反対側の端部に設けられる接眼レンズに光学的に接続される。観察用光ファイバ束の他端は、挿入管１２の遠位端に設けられる広角レンズ（図示せず）に光学的に接続される。
【００２８】
また、操作部１１および挿入管１２の内部には、照明用光ファイバ束（図示せず）も挿通される。照明用光ファイバ束の一端は、操作部１１に設けられる光源コネクタ１３まで延ばされる。また、照明用光ファイバ束の他端は、挿入管１２の遠位端に設けられる配光レンズ（図示せず）に光学的に接続される。
【００２９】
内視鏡光源装置２０は、光源コネクタ１３に装着される。内視鏡光源装置２０を光源コネクタ１３に装着することにより、内視鏡光源装置２０と照明用光ファイバ束とが光学的に接続される。
【００３０】
内視鏡光源装置２０から白色光が出射される。出射された白色光は照明用光ファイバ束により、挿入管１２の遠位端まで伝達される。遠位端に伝達された白色光は、配光レンズにより遠位端周辺の領域に照射される。
【００３１】
白色光が照射された領域の反射光による光学像が広角レンズを介して観察用光ファイバ束に入射する。入射した光学像が観察用光ファイバ束によって接眼レンズ部１４に伝達される。術者は、接眼レンズ部１４に覗き込むことによって、遠位端周辺の被写体を観察することが可能である。
【００３２】
次に、内視鏡光源装置２０の内部構成について、図２を用いて説明する。内視鏡光源装置２０は、ＬＥＤ２１、光源制御回路２２、電圧検知回路２３、温度センサ２４、コントローラ２５などによって構成される。
【００３３】
ＬＥＤ２１は波長、光量の安定した白色光を出射可能であり、また白色光の点灯と消灯との高速切替えも可能である。光源制御回路２２は、ＬＥＤ２１を第１の周期でパルス発光、すなわち点灯と消灯とを繰返させる。
【００３４】
内視鏡光源装置２０には、バッテリ２６が着脱自在である。ＬＥＤ２１から白色光を出射するための電力は光源制御回路２２を介してバッテリ２６から供給される。
【００３５】
バッテリ２６の電圧は、電圧検知回路２３によって検知される。検知されたバッテリ電圧はコントローラ２５に伝達される。ＬＥＤ２１の近傍に温度センサ２４が設けられる。温度センサ２４によりＬＥＤ２１の温度が検知される。検知された光源温度はコントローラ２５に伝達される。
【００３６】
コントローラ２５は、バッテリ電圧および光源温度に応じて、光源制御回路２２にパルス発光の発光パターンを変化させる。バッテリ電圧および光源温度に応じたパルス発光パターンの調整について以下に説明する。
【００３７】
コントローラ２５にはＲＯＭ（図示せず）が設けられており、バッテリ電圧と比較するための第１、第２の閾値電圧および光源温度と比較するための閾値温度がデータとして格納されている。なお、第１の閾値電圧は第２の閾値電圧より高い値に定められる。
【００３８】
コントローラ２５において、バッテリ電圧と第１、第２の閾値電圧および光源温度と閾値温度が比較される。
【００３９】
バッテリ電圧が第１の閾値電圧より高く、かつ光源温度が閾値温度未満である場合には、コントローラ２５は光源制御回路２２に第１の発光パターンを実行させる。図３（ａ）に示すように、第１の発光パターンでは、毎回の発光時の出射光量が同じに維持される。
【００４０】
バッテリ電圧が第１の閾値電圧以下で、第２の閾値電圧より高く、または光源温度が閾値温度以上である場合には、コントローラ２５は光源制御回路２２に第２の発光パターンを実行させる。
【００４１】
図３（ｂ）に示すように、第２の発光パターンでは、第２の周期で繰返される点灯時の出射光量を、他の点灯時の出射光量の５０％に下げられる。なお、第２の周期は、第１の周期より長く、通常の人間が明滅を知覚可能な光の点滅の最短周期より長い期間に定められる。
【００４２】
バッテリ電圧が第２の閾値電圧より低い場合には、コントローラ２５は光源制御回路２２に第３の発光パターンを実行させる。図３（ｃ）に示すように、第３の発光パターンでは、第３の周期で繰返される点灯時の出射光量を、他の点灯時の出射光量の５０％に下げられる。なお、第３の周期は、通常の人間が明滅を知覚可能な光の点滅の最短周期より短い期間に定められる。
【００４３】
次に、コントローラ２５によって行われるＬＥＤの駆動制御の処理を図４のフローチャートを用いて説明する。図４はＬＥＤ駆動制御の処理を説明するためのフローチャートである。ＬＥＤ駆動制御の処理は、内視鏡光源装置２０の主電源をＯＮにするときに開始される。また、ＬＥＤ駆動制御の処理は、内視鏡光源装置２０の主電源をＯＦＦにするまで実行される。
【００４４】
ステップＳ１００では、温度センサ２４が検知した光源温度をデータとして受信する。次のステップＳ１０１では、光源温度が閾値温度未満であるか否かを判別する。光源温度が閾値温度以上である場合には、ステップＳ１０２に進む。光源温度が閾値温度未満である場合には、ステップＳ１０４に進む。
【００４５】
ステップＳ１０２では、電圧検知回路２３が検知したバッテリ電圧をデータとして受信する。次のステップＳ１０３では、バッテリ電圧が第１の閾値電圧より高いか否かを判別する。バッテリ電圧が第１の閾値電圧より高い場合には、ステップＳ１０４に進む。バッテリ電圧が第１の閾値電圧以下である場合には、ステップＳ１０５に進む。
【００４６】
ステップＳ１０４では、光源制御回路２２に第１の発光パターンによるパルス発光を実行させる。第１の発光パターンによるパルス発光を実行するように光源制御回路２２の命令後に、ステップＳ１００に戻る。
【００４７】
ステップＳ１０５では、バッテリ電圧が第２の閾値電圧より高いかな否かを判別する。バッテリ電圧が第２の閾値電圧より高い場合には、ステップＳ１０６に進む。バッテリ電圧が第２の閾値電圧以下である場合には、ステップＳ１０７に進む。
【００４８】
ステップＳ１０６およびステップＳ１０７それぞれでは、光源制御回路２２に第２、第３の発光パターンによるパルス発光を実行させる。第２、第３の発光パターンによるパルス発光を実行するように光源制御回路２２への命令後に、ステップＳ１００に戻る。
【００４９】
以上のような構成の本実施形態の内視鏡用光源システムによれば、白色光の出射光量を第２の周期で発光するパルスにおいて低下させるので、術者の明滅の知覚を防ぎながら消費電力の低減化が可能である。また、出射光量を低下させるので、ＬＥＤ２１の温度上昇を防ぎ、ＬＥＤ２１の長寿化が図られる。
【００５０】
また、本実施形態の内視鏡光源システムによれば、白色光の出射光量の低下をバッテリ２６の残量が少なくなったとき、またはＬＥＤ２１の温度が高くなったときに実行される。したがって、バッテリ２６の残量が十分である場合またはＬＥＤ２１の劣化を促進させる温度でない場合に、出射光量を低下させずに白色光を確実に照射可能である。
【００５１】
また、本実施形態の内視鏡光源システムによれば、バッテリ２６の残量がさらに少なくなったときに、白色光の出射光量を第３の周期で発光するパルスにおいて低下させるので、術者にバッテリ２６の残量が少ないことを警告することが可能である。
【００５２】
次に、本発明の一実施形態を適用した内視鏡制御システムを有する内視鏡プロセッサについて説明する。
【００５３】
図５に示すように、内視鏡ユニット３０は、内視鏡プロセッサ４０、電子内視鏡５０、およびモニタ３１によって構成される。内視鏡プロセッサ４０は、電子内視鏡５０、およびモニタ３１に接続される。
【００５４】
内視鏡プロセッサ４０から被写体を照明するための白色光が電子内視鏡５０に供給される。照明光を照射された被写体が電子内視鏡５０により撮像される。電子内視鏡５０の撮影により生成する画像信号が内視鏡プロセッサ４０に送られる。
【００５５】
内視鏡プロセッサ４０では、電子内視鏡５０から得られた画像信号に対して所定の画像処理が施される。所定の画像処理を施した画像信号はモニタ３１に送信され、送信された画像信号に相当する画像がモニタ３１に表示される。
【００５６】
内視鏡プロセッサ４０にはＬＥＤ４１、光源制御回路４２、電圧検知回路４３、温度センサ４４、システムコントローラ４５、画像処理回路４７、および入力部４８などが設けられる。また、内視鏡プロセッサ４０には、着脱自在なバッテリ４６から駆動に必要な電力が供給される。
【００５７】
ＬＥＤ４１は波長、光量の安定した白色光を出射可能であり、点灯と消灯との高速切替えも可能である。光源制御回路４２は、後述するように、撮像素子５１の駆動に基づいて、パルス発光させる。
【００５８】
電圧検知回路４３により、バッテリ４６の電圧が検知される。温度センサ４４により、ＬＥＤ４１の温度が検知される。検知されたバッテリ電圧および光源温度はシステムコントローラ４５に伝達される。後述するように、システムコントローラ４５は、バッテリ電圧および光源温度に基づいて、発光パターンの切替えおよび画像処理を実行する。
【００５９】
画像処理回路４７では、受信する画像信号に対して後述するように所定の画像処理が施される。画像処理の施された画像データがモニタ３１に送信される。
【００６０】
システムコントローラ４５は、上述の発光パターンの切替えおよび画像処理以外にも、内視鏡ユニット３０の各部位の動作を制御する。システムコントローラ４５は、入力部４８に入力されるコマンドに応じて、内視鏡ユニット３０に様々な動作を実行させる。
【００６１】
内視鏡プロセッサ４０と電子内視鏡３０とを接続すると、ＬＥＤ４１と電子内視鏡５０に設けられるライトガイド５２とが光学的に接続される。また、内視鏡プロセッサ４０と電子内視鏡５０とを接続すると、システムコントローラ４５および画像処理回路４７と、電子内視鏡５０に設けられる撮像素子５１とが電気的に接続される。
【００６２】
電子内視鏡５０には、撮像素子５１およびライトガイド５２などが設けられる。ライトガイド５２は、内視鏡プロセッサ４０と接続されるコネクタ５３から挿入管５４の遠位端まで延設される。
【００６３】
ＬＥＤ４１から出射した白色光がライトガイド５２の入射端に入射される。入射端に入射した照明光は出射端まで伝達される。出射端に伝達された白色光が、挿入管５４の先端方向の被写体に照射される。白色光が照射された被写体の反射光による光学像が、撮像素子５１の受光面に到達する。
【００６４】
撮像素子５１はシステムコントローラ４５に制御され、一定の周期、例えば１／６０秒毎に受光面に到達する光学像を受光して、画像信号を生成する。
【００６５】
撮像素子５１は受光面に２次元状に配置される画素（図示せず）を有し、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、各画素には受光期間中（“撮像素子受光時期”欄参照）に受光量に応じた信号電荷が蓄積される。受光期間中に蓄積された信号電荷が、ブランキング期間中（“撮像素子受光時期”欄参照）に１フィールドの画像信号を構成する画素信号として読出される。
【００６６】
撮像素子５１は１／６０秒に１フィールドの画像信号を生成するように駆動される。したがって、受光期間とブランキング期間とが交互に繰返され、単一の受光期間と連続する単一のブランキング期間とを合計した１／６０秒のフィールド期間毎に１フィールドの画像信号が生成される。
【００６７】
光源制御回路４２は受光期間中にＬＥＤ４１にパルス発光させ、ブランキング期間中にパルス発光を停止させる。また、光源制御回路４２はシステムコントローラ４５の制御に基づいて、パルス発光時の白色光の出射光量を調整する。
【００６８】
システムコントローラ４５にはＲＯＭ（図示せず）が設けられており、バッテリ電圧と比較するための第１の閾値電圧および光源温度と比較するための閾値温度がデータとして格納されている。
【００６９】
システムコントローラ４５により、バッテリ電圧と第１の閾値電圧とが、および光源温度と閾値温度とが比較される。
【００７０】
バッテリ電圧が第１の閾値電圧より高く、かつ光源温度が閾値温度未満である場合には、システムコントローラ４５は光源制御回路４２に第４の発光パターンを実行させる。図６（ａ）に示すように、第４の発光パターンでは、撮像素子５１のすべての受光期間においてパルス発光時の出射光量が同じに維持される。
【００７１】
バッテリ電圧が第１の閾値電圧以下、または光源温度が閾値温度以上である場合には、システムコントローラ４５は光源制御回路４２に第５の発光パターンを実行させる。図６（ｂ）に示すように、第５の発光パターンでは、第４の周期で繰返される受光期間である低輝度受光期間中のパルス発光時の出射光量を、他の受光期間である通常受光期間中のパルス発光時の出射光量のｘ倍（０＜ｘ＜１）に下げられる。なお、第４の周期はフィールド期間より長い期間に定められる。
【００７２】
通常、内視鏡は、体内や構造物内のように光の届かない領域における被写体の観察に用いられる。したがって、そのような領域においてはＬＥＤ４１の発光期間中には被写体の光学像が撮像素子５１に到達し信号電荷が生成される。
【００７３】
一方、そのような領域においてＬＥＤ４１の消灯期間中には撮像素子５１の受光量は実質的にゼロであり、信号電荷が生成されない。それゆえ、ＬＥＤ４１の発光期間が撮像素子５１の実質的な露光時間となる。
【００７４】
生成された画像信号は、画像処理回路４７に送信される。画像処理回路４７では、受信した画像信号に所定の画像処理が施される。なお、ＬＥＤ４１の発光パターンに応じて、以下に説明する輝度補償処理が実行される。
【００７５】
前述のように、第５の発光パターンで白色光をパルス発光させた場合には、低輝度受光期間には、通常受光期間に比べて白色光の出射光量がｘ倍に下げられる。したがって、低輝度受光期間中に生成される画像信号である低輝度画像信号の輝度は、通常受光期間中に生成される画像信号である通常画像信号の輝度の約ｘ倍になる。
【００７６】
そこで、第５の発光パターンが実行される場合に、画像処理回路４７において輝度補償処理が実行される。画像処理回路４７では、第１、第２の輝度補償処理のいずれか一方を実行可能である。なお、第１、第２の輝度補償処理は、術者による入力部４８への選択コマンドの入力によって選択される。または、内視鏡プロセッサ４０に接続される電子内視鏡５０の種類に応じて自動的に選択される構成でもよい。
【００７７】
第１の輝度補償処理では、低輝度画像信号に対して、高輝度画像信号に対して乗じられるゲインを１／ｘ倍したゲインが乗じられる。１／ｘ倍したゲインを乗じることにより、低輝度画像信号の輝度が高輝度画像信号の輝度に近付けられる。なお、後述する第２の輝度補償処理と異なり、動解像度を低下させることなく低輝度画像信号の輝度を高輝度画像信号の輝度に近付けることが可能である。
【００７８】
第２の輝度補償処理では、低輝度画像信号の前のフィールドの高輝度画像信号に係数を乗じて、低輝度画像信号に付加される。例えば、低輝度画像信号の直前および２つ前のフィールドにおいて生成された第１、第２の高輝度画像信号にそれぞれ第１、第２の係数が乗じられる。係数を乗じた第１、第２の高輝度画像信号が、第３の係数を乗じられた低輝度画像信号に付加される。
【００７９】
なお、第１、第２、第３の係数は、第３の係数＞第１の係数＞第２の係数、（第３の係数×ｘ）＋第１の係数＋第２の係数＝１、第３の係数＞１を満たすように予め定められる。
【００８０】
上述のように定められた係数を乗じた第１、第２の高輝度画像信号および低輝度画像信号を合計することにより、低輝度画像信号の輝度が高輝度画像信号の輝度に近付けられる。なお、前述の第１の輝度補償処理と異なり、ノイズを増加させることなく低輝度画像信号の輝度を高輝度画像信号の輝度に近付けることが可能である。
【００８１】
次に、システムコントローラ４５および画像処理回路４７によって行われるＬＥＤ４１の駆動制御および画像処理を図７、図８のフローチャートを用いて説明する。図７はＬＥＤ駆動制御の処理および画像処理を説明するためのフローチャートである。
【００８２】
ＬＥＤ駆動制御および画像処理は、電子内視鏡５０を内視鏡プロセッサ４０に接続した状態で内視鏡プロセッサ４０の主電源をＯＮにするときに開始される。またＬＥＤ駆動制御および画像処理は、内視鏡プロセッサ４０の主電源をＯＦＦにするまで実行される。
【００８３】
ステップＳ２００では、システムコントローラ４５は温度センサ４４が検知した光源温度をデータとして受信する。次のステップＳ２０１では、システムコントローラ４５は光源温度が閾値温度未満であるか否かを判別する。光源温度が閾値温度以上である場合には、ステップＳ２０２に進む。光源温度が閾値温度未満である場合には、ステップＳ２０４に進む。
【００８４】
ステップＳ２０２では、システムコントローラ４５は電圧検知回路４３が検知したバッテリ電圧をデータとして受信する。次のステップＳ２０３では、システムコントローラ４５はバッテリ電圧が第１の閾値電圧より高いか否かを判別する。バッテリ電圧が第１の閾値電圧より高い場合には、ステップＳ２０４に進む。バッテリ電圧が第１の閾値電圧以下である場合には、ステップＳ２０５に進む。
【００８５】
ステップＳ２０４では、システムコントローラ４５は光源制御回路４２に第４の発光パターンによるパルス発光を実行させる。第１の発光パターンによるパルス発光を実行するように光源制御回路４２の命令後に、ステップＳ３００に進む。
【００８６】
ステップＳ２０５では、システムコントローラ４５は光源制御回路４２に第５の発光パターンによるパルス発光を実行させる。第２の発光パターンによるパルス発光を実行するように光源制御回路４２の命令後に、ステップＳ３００に進む。
【００８７】
ステップＳ３００では、画像処理回路４７は生成された画像信号に対して画像処理を実行する。画像処理を実行させると、ステップＳ２００に戻る。
【００８８】
ステップＳ３００で実行される画像処理のサブルーチンについて以下に説明する。図８は画像処理のサブルーチンを説明するためのフローチャートである。
【００８９】
ステップＳ３０１では、撮像素子５１から画像信号を受信する。次のステップＳ３０２では、ＬＥＤ４１が第４、第５の発光パターンのいずれの発光パターンにしたがって発光しているかを判別する。第４の発光パターンに応じて発光している場合には、ステップＳ３０９に進む。第５の発光パターンに応じて発光している場合には、ステップＳ３０３に進む。
【００９０】
ステップＳ３０３では、第１、第２の輝度補償処理のいずれが選択されているかを判別する。第１の輝度補償処理が選択されている場合には、ステップＳ３０４に進む。第２の輝度補償処理が選択されている場合には、ステップＳ３０６に進む。
【００９１】
ステップＳ３０４では、ステップＳ３０１において受信した画像信号が低輝度画像信号であるか高輝度画像信号であるかを判別する。低輝度画像信号である場合には、ステップＳ３０５に進む。高輝度画像信号である場合には、ステップＳ３０５をスキップして、ステップＳ３０９に進む。
【００９２】
ステップＳ３０５では、高輝度画像信号に対して乗じるゲインを１／ｘ倍して、低輝度画像信号に乗じる。低輝度画像信号の増幅後、ステップＳ３０９に進む。
【００９３】
前述のように、ステップＳ３０３において、第２の輝度補償処理が選択されている場合に、ステップＳ３０６に進む。ステップＳ３０６では、ステップＳ３０１において受信した画像信号が低輝度画像信号であるか高輝度画像信号であるかを判別する。低輝度画像信号である場合には、ステップＳ３０７に進む。高輝度画像信号である場合には、ステップＳ３０８に進む。
【００９４】
ステップＳ３０７では、低輝度画像信号の１、２フィールド前に生成された第１、第２の高輝度画像信号に第１、第２の係数を乗じる。また、低輝度画像信号に第３の係数を乗じ、係数の乗じられた第１、第２の高輝度画像信号に加算させ、低輝度画像信号を補正する。低輝度画像信号の補正後、ステップＳ３０９に進む。
【００９５】
ステップＳ３０８では、高輝度画像信号をフレームバッファ（図示せず）に格納する。なお、フレームバッファには２フレームの画像信号を格納可能である。高輝度画像信号を受信するたびにフレームバッファに格納される画像信号は更新され、最新２フィールドの画像信号が格納される。
【００９６】
ステップＳ３０９では、画像信号に対して所定の画像処理を実行する。所定の画像処理の実行後、画像処理のサブルーチンを終了し、ステップＳ２００に戻る。
【００９７】
以上のような構成の本実施形態の内視鏡制御システムによれば、第４の周期で繰返される受光期間において他の受光期間よりもパルス発光させる白色光の出射光量を低下させるので、消費電力の低減化およびＬＥＤ４１の長寿化を図ることが可能である。また、出射光量を低下させたときに生成された画像信号に対して、第１、第２の輝度補償処理を施すので、術者の明滅の知覚が防止される。
【００９８】
また、本実施形態の内視鏡制御システムによれば、白色光の出射光量の低下をバッテリ４６の残量が少なくなったとき、またはＬＥＤ４１の温度が高くなったときに実行される。したがって、バッテリ４６の残量が十分である場合またはＬＥＤ４１の劣化を促進させる温度でない場合に、出射光量を低下させずに白色光を確実に照射可能である。
【００９９】
なお、本実施形態を適用した内視鏡光源システムおよび内視鏡制御システムにおいて、バッテリ電圧および光源温度に応じて出射光量を低下させる構成であるが、バッテリ電圧および光源温度のいずれか一方に応じて出射光量を低下させる構成であってもよい。
【０１００】
または、バッテリ電圧および光源温度のいずれにもよらず出射光量を低下させる構成であってもよい。すなわち十分なバッテリ電圧、十分に低い光源温度であっても所定の周期における発光時に出射光量を低下させてもよい。例えば、術者の操作により所定の周期における発光時の出射光量を低下させてもよい。
【０１０１】
また、本実施形態を適用した内視鏡光源システムおよび内視鏡制御システムにおいて、バッテリ２６、４６により電力が供給される構成であるが、商用電源により電力が供給される構成であってもよい。商用電源によって電力が供給されても、消費電力の低減化およびＬＥＤの長寿化を図る効果が得られる。
【０１０２】
また、本実施形態を適用した内視鏡光源システムにおいて光源温度が閾値温度を超えた場合に固定した第２の周期でパルス発光の出射光量を低下させ、本実施形態を適用した内視鏡制御システムにおいて光源温度が閾値温度を超えた場合に固定した第４の周期の受光期間におけるパルス発光の出射光量を低下させる構成であるが、光源温度が閾値温度を超えて高くなるほど出射光量を低下させる周期を徐々に短くする構成であってもよい。
【０１０３】
また、本実施形態を適用した内視鏡光源システムにおいてバッテリ電圧が第１の閾値電圧以下である場合に固定した第２の周期でパルス発光の出射光量を低下させ、本実施形態を適用した内視鏡制御システムにおいてバッテリ電圧が第１の閾値電圧以下である場合に固定した第４の周期の受光期間におけるパルス発光の出射光量を低下させる構成であるが、バッテリ電圧が第１の閾値電圧以下で低くなるほど出射光量を低下させる周期を徐々に短くする構成であってもよい。
【０１０４】
また、本実施形態を適用した内視鏡光源システムおよび内視鏡制御システムにおいて、白色光を出射する光源としてＬＥＤ２１、４１が適用される構成であるが、他の光源であってもよい。ただし、ＬＥＤのように点灯と消灯とを高速で切替え可能であり、波長、光量の安定した光を出射可能な光源を用いることが好ましい。
【０１０５】
また、本実施形態を適用した内視鏡光源システムおよび内視鏡制御システムにおいて、被写体に照射される光は白色光であるが、白色光以外の光であってもよい。また、被写体を照明するための光が照射される構成であるが、照射されるのは照明光に限られない。例えば、生体組織に照射することにより蛍光を発光させる励起光が照射される構成であってもよい。
【０１０６】
また、本実施形態を適用した内視鏡光源システムにおいて、バッテリ電圧が第２の閾値電圧より低い場合に、第３の周期でパルス発光の出射光量を低下させる構成であるが、このような制御を行わなくてもよい。第２の周期でパルス発光の出射光量を低下させれば、消費電力の低減化およびＬＥＤ２１の長寿化を図ることは可能である。
【０１０７】
また、本実施形態を適用した内視鏡制御システムにおいて、輝度補償処理が実行される構成であるが、輝度補償処理が施されなくてもよい。例えば、第４の周期が、第２の周期と同様に、通常の人間が明滅を知覚可能な光の点滅の最短周期より長い期間に定められれば、輝度補償処理が施されなくても、術者の明滅の知覚を防ぐことは可能である。
【０１０８】
また、本実施形態を適用した内視鏡制御システムにおいて、第２の輝度補償処理では、第１、第２の高輝度画素信号を用いて低輝度画素信号の輝度を補正する構成であるが、低輝度画素信号の輝度の補正に用いる高輝度画素信号は２フィールドに限られない。１フィールドの高輝度画素信号を用いてもよいし、３フィールド以上の高輝度画素信号を用いてもよい。
【０１０９】
また、本実施形態を適用した内視鏡制御システムにおいて、第２の輝度補償処理では、低輝度画像信号より前に生成された高輝度画素信号が輝度の補正に用いられる構成であるが、低輝度画像信号の後に生成された高輝度画素信号を用いてもよいし、前後に生成された高輝度画像信号を用いてもよい。さらに、第１、第２の高輝度画像信号と低輝度画像信号とは連続的に生成される画像信号だが、連続していなくてもよい。
【０１１０】
また、本実施形態を適用した内視鏡制御システムにおいて、第２の輝度補償処理では、上述の条件を満たす第１〜第３の係数が定められる構成であるが、上述のような条件に限定されなくてもよい。
【０１１１】
ただし、上述のように、低輝度画像信号に乗じる係数が１以上であり、生成時期が低輝度画像信号から離れた高輝度画像信号ほど乗じられる係数が小さいことが好ましい。このような条件により、実際の低輝度画像信号に相当する画像の影響が一番強調されるからである。また、高輝度画像信号に乗じられる係数の合計と低輝度画像信号に乗じる係数をｘ倍した係数との和が１であることが好ましい。このような条件により、低輝度画像信号の輝度が高輝度画像信号の輝度に可能な限り近付けられるからである。
【０１１２】
また、本実施形態を適用した内視鏡制御システムにおいて、内視鏡プロセッサ４０は電子内視鏡に接続される構成であるが、ＬＥ４１がファイバスコープに接続され、画像処理回路４７がアドオンカメラに接続される構成であってもよい。電子内視鏡やアドオンカメラのように撮像素子を有する内視鏡ユニットに対して、本実施形態の内視鏡制御システムを適用すれば、本実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０  簡易型内視鏡
２０  内視鏡光源装置
２１  ＬＥＤ
２２  光源制御回路
２３  電圧検知回路
２４  温度センサ
２５  コントローラ
２６  バッテリ
３０  内視鏡ユニット
４０  内視鏡プロセッサ
４１  ＬＥＤ
４２  光源制御回路
４３  電圧検知回路
４４  温度センサ
４５  システムコントローラ
４６  バッテリ
４７  画像処理回路
４８  入力部
５１  撮像素子
【図１】
2011030889.tif 000003
【図２】
2011030889.tif 000004
【図３】
2011030889.tif 000005
【図４】
2011030889.tif 000006
【図５】
2011030889.tif 000007
【図６】
2011030889.tif 000008
【図７】
2011030889.tif 000009
【図８】
2011030889.tif 000010