(57)【要約】【課題】より高速なパルス駆動が可能な光源制御装置及び内視鏡装置を提供する。【解決手段】内視鏡装置１は、挿入部３と、定電流回路２２と、光源としてのレーザダイオードLDと、抵抗成分を有する疑似負荷PLとが並列に接続された並列回路２３と、定電流回路２２からの定電流を、レーザダイオードLDと疑似負荷PLとに交互に供給するように制御するCPU２１と、光源により照明された被写体を撮像素子４によって撮像して得られた画像を表示あるいは記録するための処理を行うメイン回路１１を有する。【選択図】図２
2011143065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定電流回路と、
光源としてのレーザダイオードと、抵抗成分を有する負荷とが並列に接続された並列回路と、
前記定電流回路からの定電流を、前記レーザダイオードと前記負荷とへ交互に供給するように制御する電流制御回路と、
を有することを特徴とする光源制御装置。
【請求項２】
前記負荷は、前記レーザダイオードと略同じ抵抗値を有するダイオードあるいは抵抗器であることを特徴とする請求項１に記載の光源制御装置。
【請求項３】
前記レーザダイオードに直列接続された第１のスイッチと、
前記負荷に直列接続された第２のスイッチと、
パルス信号を生成して出力するパルス生成回路と、
を有し、
前記電流制御回路は、前記パルス生成回路からの前記パルス信号に基づいて、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとを交互にオン・オフすることによって、前記定電流を、前記レーザダイオードと前記負荷とに交互に供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の光源制御装置。
【請求項４】
前記並列回路に直列に接続された第３のスイッチを有し、
前記電流制御回路は、前記定電流を供給するための端子から出力される電流が所定の抵抗に流れることによって生じる前記抵抗の両端に発生する電圧を監視しながら、前記定電流の供給を制御し、かつ前記レーザダイオードを直流駆動及びパルス駆動するため駆動信号を出力可能な定電流LSIを含み、
前記定電流LSIは、前記電流制御回路が前記定電流を前記レーザダイオードと前記負荷とに交互に供給するときには、前記直流駆動の駆動信号を前記第３のスイッチに供給して、前記第３のスイッチをオンすることを特徴とする請求項３に記載の光源制御装置。
【請求項５】
前記負荷への前記パルス信号の供給を制御するパルス信号供給制御回路と、
前記並列回路に直列に接続された第３のスイッチを有し、
前記電流制御回路は、前記定電流を供給するための端子から出力される電流が所定の抵抗に流れることによって生じる前記抵抗の両端に発生する電圧を監視しながら、前記定電流の供給を制御し、かつ前記レーザダイオードを直流駆動及びパルス駆動するため駆動信号を出力可能な定電流LSIであり、
前記定電流LSIは、前記電流制御回路が前記定電流を前記レーザダイオードと前記負荷とに交互に供給するときには、前記直流駆動の駆動信号を前記第３のスイッチに供給して、前記第３のスイッチをオンし、
前記パルス信号供給制御回路は、前記電流制御回路が前記定電流を前記レーザダイオードと前記負荷とに交互に供給しないときには、前記負荷への前記パルス信号の供給を停止するように制御することを特徴とする請求項３に記載の光源制御装置。
【請求項６】
前記負荷への前記パルス信号の供給を制御するパルス信号供給制御回路と、
前記電流制御回路は、前記定電流を供給するための端子から出力される電流が所定の抵抗に流れることによって生じる前記抵抗の両端に発生する電圧を監視しながら、前記定電流の供給を制御し、かつ前記レーザダイオードを直流駆動及びパルス駆動するため駆動信号を出力可能な定電流LSIであり、
前記パルス信号供給制御回路は、前記電流制御回路が前記定電流を前記レーザダイオードと前記負荷とに交互に供給しないときには、前記負荷への前記パルス信号の供給を停止するように制御することを特徴とする請求項３に記載の光源制御装置。
【請求項７】
前記パルス信号は、PWM信号であり、
該PWM信号のデューティ比は、前記定電流が前記レーザダイオードへ流れる時間と、前記定電流が前記負荷へ流れる時間とが略同じ長さを有するように設定されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光源制御装置。
【請求項８】
前記パルス信号は、PWM信号であり、
該PWM信号のデューティ比は、前記定電流が前記レーザダイオードへ流れる時間が、前記定電流が前記負荷へ流れる時間に比べて長くなるように設定されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光源制御装置。
【請求項９】
挿入部と、
定電流回路と、
光源としてのレーザダイオードと、抵抗成分を有する負荷とが並列に接続された並列回路と、
前記定電流回路からの定電流を、前記レーザダイオードと前記負荷とに交互に供給するように制御する電流制御回路と、
前記光源により照明された被写体を撮像素子によって撮像して得られた画像を表示あるいは記録するための処理を行う画像処理部と、
を有することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項１０】
前記負荷は、前記レーザダイオードと略同じ抵抗値を有するダイオードあるいは抵抗器であることを特徴とする請求項９に記載の内視鏡装置。
【請求項１１】
前記レーザダイオードに直列接続された第１のスイッチと、
前記負荷に直列接続された第２のスイッチと、
パルス信号を生成して出力するパルス生成回路と、
を有し、
前記電流制御回路は、前記パルス生成回路からの前記パルス信号に基づいて、前記第１のスイッチと前記第２のスイッチとを交互にオン・オフすることによって、前記定電流を、前記レーザダイオードと前記負荷とに交互に供給することを特徴とする請求項９又は１０に記載の内視鏡装置。
【請求項１２】
前記並列回路に直列に接続された第３のスイッチを有し、
前記電流制御回路は、前記定電流を供給するための端子から出力される電流が所定の抵抗に流れることによって生じる前記抵抗の両端に発生する電圧を監視しながら、前記定電流の供給を制御し、かつ前記レーザダイオードを直流駆動及びパルス駆動するため駆動信号を出力可能な定電流LSIを含み、
前記定電流LSIは、前記電流制御回路が前記定電流を前記レーザダイオードと前記負荷とに交互に供給するときには、前記直流駆動の駆動信号を前記第３のスイッチに供給して、前記第３のスイッチをオンすることを特徴とする請求項１１に記載の内視鏡装置。
【請求項１３】
前記負荷への前記パルス信号の供給を制御するパルス信号供給制御回路と、
前記並列回路に直列に接続された第３のスイッチを有し、
前記電流制御回路は、前記定電流を供給するための端子から出力される電流が所定の抵抗に流れることによって生じる前記抵抗の両端に発生する電圧を監視しながら、前記定電流の供給を制御し、かつ前記レーザダイオードを直流駆動及びパルス駆動するため駆動信号を出力可能な定電流LSIであり、
前記定電流LSIは、前記電流制御回路が前記定電流を前記レーザダイオードと前記負荷とに交互に供給するときには、前記直流駆動の駆動信号を前記第３のスイッチに供給して、前記第３のスイッチをオンし、
前記パルス信号供給制御回路は、前記電流制御回路が前記定電流を前記レーザダイオードと前記負荷とに交互に供給しないときには、前記負荷への前記パルス信号の供給を停止するように制御することを特徴とする請求項１１に記載の内視鏡装置。
【請求項１４】
前記負荷への前記パルス信号の供給を制御するパルス信号供給制御回路と、
前記電流制御回路は、前記定電流を供給するための端子から出力される電流が所定の抵抗に流れることによって生じる前記抵抗の両端に発生する電圧を監視しながら、前記定電流の供給を制御し、かつ前記レーザダイオードを直流駆動及びパルス駆動するため駆動信号を出力可能な定電流LSIであり、
前記パルス信号供給制御回路は、前記電流制御回路が前記定電流を前記レーザダイオードと前記負荷とに交互に供給しないときには、前記負荷への前記パルス信号の供給を停止するように制御することを特徴とする請求項１１に記載の内視鏡装置。
【請求項１５】
前記電流制御回路が前記定電流を前記レーザダイオードと前記負荷とに交互に供給するときは、前記撮像素子によって前記被写体の高画質画像を取得する指示があったときであることを特徴とする請求項１３に記載の内視鏡装置。
【請求項１６】
前記高画質画像は、静止画であることを特徴とする請求項１５に記載の内視鏡装置。
【請求項１７】
前記パルス信号は、PWM信号であり、
該PWM信号のデューティ比は、前記定電流が前記レーザダイオードへ流れる時間と、前記定電流が前記負荷へ流れる時間とが略同じ長さを有するように設定されることを特徴とする請求項９から１６のいずれか１つに記載の内視鏡装置。
【請求項１８】
前記パルス信号は、PWM信号であり、
該PWM信号のデューティ比は、前記定電流が前記レーザダイオードへ流れる時間が、前記定電流が前記負荷へ流れる時間に比べて長くなるように設定されることを特徴とする請求項９から１６のいずれか１つに記載の内視鏡装置。
【請求項１９】
前記レーザダイオードの光により照射された被写体を撮像する撮像素子により撮像して得られた画像データの画像を表示するモニタを、さらに有することを特徴とする請求項９から１８のいずれか１つに記載の内視鏡装置。
【請求項２０】
前記撮像素子は、前記挿入部の先端部に設けられていることを特徴とする請求項９から１９のいずれか１つに記載の内視鏡装置。
【請求項２１】
前記レーザダイオードからの光は蛍光体に照射され、前記蛍光体が前記被写体への照明光を出射することを特徴とする請求項９から２０のいずれか１つに記載の内視鏡装置。
【請求項２２】
前記レーザダイオードは、本体装置に設けられ、
前記蛍光体は、前記挿入部の先端部に設けられ、
前記レーザダイオードからの光は、前記挿入部に挿通された光ファイバを介して、前記蛍光体に供給されることを特徴とする請求項９から２０のいずれか１つに記載の内視鏡装置。
【請求項２３】
前記レーザダイオードと前記蛍光体は、前記挿入部の先端部に設けられ、
前記レーザダイオードからの光は、前記蛍光体に供給されることを特徴とする請求項９から２０のいずれか１つに記載の内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源制御装置及び内視鏡装置に関し、特に、光源としてレーザダイオード光源を用いた光源制御装置及び内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種機器における光源の高輝度化が求められており、その高輝度発光光源の一つとしてレーザダイオード光源（以下LD光源という）を採用するケースが増えている。LD光源には、光源点灯時における周波数成分の偏りに起因する、光源ムラが現れる現象として、スペックルノイズの発生があることが知られている。例えば、内視鏡装置の光源としてLD光源を適用した場合、主に撮像画像（静止画）やリアルタイム画像（ライブ画像）などを見ると、それらの画面にはこのスペックルノイズによる様々な発色ムラが現れ、内視鏡画像の画質悪化の一因になっている。
【０００３】
一般的にこのスペックルノイズは、レーザダイオード（以下LDという）駆動時にそのムラの発生及び状態が決まることが知られており、その回避策としては、例えば、特開２００８−２５３７３６号公報に開示されているように、LDをパルス駆動する方法を採用することが多い。その方法によれば、LDをパルス駆動することにより、このムラを散らして、目立たなくすることができる。
【０００４】
図１０は、従来の、定電流源方式のLD光源駆動回路の例を示す図である。図１０に示すように、定電流源方式のLD光源駆動回路は、LD駆動用電圧VLDの電源、定電流回路を有する定電流源、及びパルス駆動するための電子スイッチESWを含んで構成される。定電流源は、LDに流れる電流I（＝ILD）が一定電流になるように制御する回路である。
【０００５】
図１０ではLD駆動電流は定電流源により制御されるため、LDを高輝度で駆動しようとした場合、LD駆動電流ILDを大電流で駆動する必要があり、定電流源部における熱消費（消費電力のロス）が問題となる。すなわち、LDでの電力消費の他に、定電流回路部内の電力消費分が回路構成上必ず発生するので、定電流回路部でのロスがそのまま発熱（消費電力ロス）となり、このロス分が非常に大きくなってしまうという欠点がある。  
そのため、このロス分を低減するために、定電流回路を有する定電流LSIを用いたLD光源駆動回路が採用される場合が多い。
【０００６】
図１１は、定電流LSIを用いたLD光源駆動回路の例を示す図である。図１１の定電流源方式のLD光源駆動回路は、LD駆動用電圧VLDの電源、定電流回路を有して定電流制御を行う定電流LSI、及びパルス駆動するための電子スイッチESWを含んで構成される。
【０００７】
図１１に示すように、LD光源駆動回路には、LD駆動電流を定電流で制御するために電流監視用の極めて小さな抵抗値の監視抵抗RSが設けられている。LD駆動回路としての定電流LSIは、LD駆動中、入力端A,Bに入力される監視抵抗RSの両端電圧を常時監視し、定電流LSIは、出力端VOUTのLD駆動電圧をダイナミックに制御する。図１１のLD光源駆動回路によれば、LDを高輝度で駆動しようとした場合（すなわちLD駆動電流ILDに大電流を流す場合）でも、監視抵抗RSの両端電圧が一定になるように常時制御されるので、定電流LSIにける熱消費は、図１０の場合に比べてかなり少なくなる。よって、図１１のLD光源駆動回路は、定電流源方式で問題であった消費電力ロスをかなり低減出来ることが特徴である。
【０００８】
さらに、図１１の定電流LSIは、LD光源をDCモードで駆動することも可能であるが、定電流LSIは、外部より入力されるパルス駆動信号LSI-CSに同期して、PWM信号である制御信号ESW-CSを電子スイッチESWに供給して、電子スイッチESWを制御するように構成されているため、LD光源の定電流パルス駆動にも対応している。
【０００９】
図１２は、図１１のLD光源駆動回路における各部の信号波形及び光源の状態を示す波形図である。定電流LSIには、外部より入力される定電流LSI用制御信号LSI-CSが入力される。定電流LSI用制御信号LSI-CSは、パルス幅変調信号（以下、PWM信号という）である。定電流LSIは、その定電流LSI用制御信号LSI-CSに同期して、電子スイッチ制御信号ESW-CSを出力して電子スイッチESWに供給する。電子スイッチ制御信号ESW-CSも、PWM信号である。よって、電子スイッチESWは、パルス駆動される。
【００１０】
電子スイッチESWがパルス駆動されることにより、電流ILDは、そのパルス駆動に同期してLDに流れ、結果として、LD光源は、そのパルス駆動に同期して点灯と消灯を繰り返して、点滅する。そして、スペックルノイズは、パルス駆動の周波数が高い程、抑制され、画質は向上する。
【００１１】
従って、図１０のような駆動回路の場合、消費電力が大きくなりかつ発熱も大きくなるという問題があるので、図１１のような駆動回路の採用のケースが増えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−２５３７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、図１１の駆動回路の場合、定電流LSIの制御できるPWM信号の周波数は、定電流LSIの内部のスイッチング電源の周波数により制限される。そのため、例えば、内部のスイッチング電源の周波数が１MHzの場合、定電流LSIは、１００kHzを超えるような周波数のPWM信号によるパルス駆動制御をすることはできない。よって、よりスペックルノイズを抑えるために、LD光源をさらに高速でパルス駆動しようとしたとしても、電子スイッチの切り替え周波数の上限が定電流LSI内部のスイッチング周波数などにより制限されてしまうという問題があった。
【００１４】
そこで、本発明は、より高速なパルス駆動が可能な光源制御装置及び内視鏡装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一態様によれば、定電流回路と、光源としてのレーザダイオードと、抵抗成分を有する負荷とが並列に接続された並列回路と、前記定電流回路からの定電流を、前記レーザダイオードと前記負荷とへ交互に供給するように制御する電流制御回路と、を有する光源制御装置を提供することができる。
【００１６】
また、本発明の一態様によれば、挿入部と、定電流回路と、光源としてのレーザダイオードと、抵抗成分を有する負荷とが並列に接続された並列回路と、前記定電流回路からの定電流を、前記レーザダイオードと前記負荷とに交互に供給するように制御する電流制御回路と、前記光源により照明された被写体を撮像素子によって撮像して得られた画像を表示あるいは記録するための処理を行う画像処理部と、を有する内視鏡装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、より高速なパルス駆動が可能な光源制御装置及び内視鏡装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる内視鏡装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係わる光源制御装置１２の構成を示すブロック図である。
【図３】図２の光源制御装置１２における各信号の状態を示す波形図である。
【図４】LD並列回路用制御信号LD-CSのパルス幅が小さくなったときの各信号の状態を示す波形図である。
【図５】スイッチSW3への入力段にタイミング調整回路を設けた光源制御装置１２の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る内視鏡装置の本体装置のメイン回路と光源制御装置とLD光源の関係を説明するための構成図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係わる光源制御装置１２Aの構成を示すブロック図である。
【図８】図７の光源制御装置１２Aにおける各信号の状態を示す波形図である。
【図９】LD並列回路用制御信号LD-CSのデューティ比において定電流をLDに流す期間を、疑似負荷に流す期間よりも長くした場合を説明するための図である。
【図１０】従来の定電流源方式のLD光源駆動回路の例を示す図である。
【図１１】従来の、定電流LSIを用いたLD光源駆動回路の例を示す図である。
【図１２】図１１のLD光源駆動回路における各部の信号波形及び光源の状態を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。  
（第１の実施の形態）
まず図１に基づき、本発明の第１の実施の形態に係わる内視鏡装置の構成を説明する。図１は、本実施の形態に係わる内視鏡装置の構成を示す構成図である。
【００２０】
図１に示すように、内視鏡装置１は、主に、本体装置２と、挿入部３と、撮像素子４を有する先端部５と、液晶表示装置等のモニタ６とを含んで構成される。本体装置２は、メイン回路１１，光源制御装置１２，撮像制御回路１３、外部インターフェース回路１４，モニタ回路１５，ユーザインターフェース回路（以下、UI回路という）１６及び電源１７を含む。
【００２１】
メイン回路１１は、内視鏡装置１の全体を制御する制御部であり、CPU等を含んで構成される。  
光源制御装置１２は、LD（レーザダイオード）を用いて、被写体を照明するための光源を制御する光源制御部であり、LD、CPU、定電流LSI等を含んで構成される。また、光源制御装置１２のLDは、後述する定電流LSIにより駆動される。
【００２２】
撮像装置制御回路１３は、挿入部３の先端部５に設けられた撮像素子４を制御する制御部であり、撮像素子４を駆動し、撮像素子４からの撮像信号を受信する。  
外部インターフェース回路１４は、パソコン（PC）等とのデータ通信を行うためのインターフェース回路である。  
モニタ回路１５は、モニタ６を駆動するための回路である。内視鏡画像は、メイン回路１１からモニタ回路１５を介してモニタ６へ出力された映像信号に基づき、モニタ６の表示画面上に表示される。
【００２３】
UI回路１６は、内視鏡装置１の操作部（図示せず）に設けられた、各種操作ボタン及び各種表示部とのインターフェース回路である。図示しない操作部は、例えば、本体装置２と挿入部３の間に設けられている。内視鏡装置１のユーザは、操作部に設けられた各種操作ボタンを操作することにより、内視鏡検査のための各種操作、例えば、静止画撮影、湾曲操作等を行うことができる。  
電源１７は、内視鏡装置１の各回路に必要な電源を供給するための回路であり、バッテリ等を含む。
【００２４】
CCD等の撮像素子４が、挿入部３の先端部５に設けられている。さらに、先端部５には、蛍光体と光学レンズを有する発光部１８が設けられている。  
挿入部３には、光ファイバ１９が挿通されている。光ファイバ１９の一端は、光源制御装置１２のLDの近傍に配置されて、LDからの光を、その一端の端部で受光する。光ファイバ１９の他端は、先端部５の蛍光体の近傍に配置されて、当該他端から出射されるLDのレーザ光を受けて、蛍光体は光を出射する。
【００２５】
メイン回路１１は、LD光源の光により照明された被写体を撮像素子４によって撮像して得られた画像をモニタ６へ表示あるいは図示しない記録媒体に記録するための処理を行う画像処理部を構成する。
【００２６】
なお、本実施の形態では、発光部は、LDと蛍光体は離れて配置され、LDと蛍光体の間に光ファイバ１９が配置されているが、図１に点線で示すように、先端部５にLDを配置して、光ファイバ１９を省略してもよい。
【００２７】
さらになお、ここでは、図示しないが、挿入部３の先端部５の基端側には、湾曲部が設けられており、ユーザは、操作部を操作して、所望の方向へ先端部５を向けるように、挿入部３を湾曲させることができる。
【００２８】
ユーザが操作ボタンを操作して、内視鏡装置１が観察モードに設定されると、先端部５から照明光を出射する指示が、操作部からメイン回路１１に与えられる。メイン回路１１は、その指示に基づいて、光源制御回路１２のCPUに指示を与え、光源制御装置１２は、その指示に応じて、定電流LSIを駆動する。その結果、被写体は照明されて、撮像装置である撮像素子４により、被写体が撮像可能となる。撮像素子４により得られた被写体の画像信号は、撮像制御回路１３を介してメイン回路１１に供給される。メイン回路１１は、その画像信号を処理しあるいは解析して、モニタ回路１５を介して画像信号をモニタ６に供給する。その結果、内視鏡画像が、モニタ６の表示画面上に、表示される。  
また、ユーザが所定の操作ボタン（例えばフリーズボタン）を操作すると、モニタ６に表示されている内視鏡画像の静止画を撮ることができる。
【００２９】
図２は、光源制御装置１２の構成を示すブロック図である。光源制御装置１２は、CPU２１と、LD駆動回路としての定電流LSI２２と、LD及び疑似負荷を含むLD並列回路２３とを含んで構成される。
【００３０】
定電流LSI２２は、定電流回路を含む。定電流LSI２２の電源入力端VINには、電源１７からLD駆動用電圧VLDが与えられ、接地端GNDは接地されている。定電流回路としての定電流LSI２２は、出力端VOUTから定電流の電流Iを出力する。なお、電源１７から光源制御装置１２に供給された電圧からLD駆動用電圧VLDを光源制御装置１２において生成し、光源制御装置１２において生成されたLD駆動用電圧VLDを定電流LSI２２へ供給するようにしてもよい。
電流Iは、監視抵抗RS、LD並列回路２３及びスイッチSW1を介して、定電流LSI２２の入力端INに供給される。スイッチSW1は、トランジスタ等からなる電子スイッチである。CPU２１は、メイン回路１１からの指示に基づいて動作する。
【００３１】
また、CPU２１は、内部のクロック信号に基づいて、高速なPWM信号のパルス信号であるLD並列回路用制御信号LD-CSを生成して出力可能なパルス生成回路を含む。  
CPU２１からの定電流LSI用制御信号LSI-CSが、定電流LSI２２の入力端PWM_INに入力される。定電流LSI２２は、定電流LSI用制御信号LSI-CSに基づいて、スイッチ制御信号SW-CSを、出力端PWM_OUTからスイッチSW1に供給する。
【００３２】
定電流LSI２２は、通常、スイッチSW1をパルス駆動する場合は、PWM信号のスイッチ制御信号SW-CSを出力するが、本実施の形態では、スイッチ制御信号SW-CSは、DC信号すなわちオンあるいはオフ信号であり、スイッチSW1は、通常は開であり、オン信号により閉となる。
【００３３】
定電流LSI２２は、DCモード（直流駆動モード）とパルス駆動モードの両方に対応している。DCモードの場合、定電流LSI２２は、DC信号のスイッチ制御信号SW-CSを出力し、パルス駆動モードの場合、定電流LSI２２は、PWM信号のスイッチ制御信号SW-CSを出力する。
【００３４】
定電流LSI２２は、定電流LSI用制御信号LSI-CSがPWM信号の場合は、PWM信号のスイッチ制御信号SW-CSを出力し、定電流LSI用制御信号LSI-CSがDC信号の場合は、DC信号のスイッチ制御信号SW-CSを出力するLSIである。
【００３５】
LD並列回路２３は、LDとそのLDに直列に接続されたスイッチSW2とからなる第１の直列回路と、疑似負荷PLとその疑似負荷PLに直列に接続されたスイッチSW3とからなる第２の直列回路とを含み、その第１と第２の直列回路が並列接続されている並列回路である。疑似負荷PLの負荷すなわち抵抗値は、LDと同じでなくてもよいが、疑似負荷PL は、LDと略同等の負荷を持つものが好ましい。疑似負荷PL は、例えば、ダイオード、抵抗器である。あるいは疑似負荷PL は、ダイオードの一種であるレーザダイオードでもよい。疑似負荷PLとしてのレーザダイオードと、第１の直列回路のLDは、抵抗値が同じである等の同じ特性を有するものが望ましい。
疑似負荷にレーザダイオード（LD）を用いた場合、抵抗のような疑似負荷では単に消費されていた電力を、光源の発光に利用できるので、光源の明るさが増え、かつ電力消費の無駄がなくなるというメリットがある。さらに、２つのLDの特性を揃えることが容易なので、定電流LSIから見てLDと疑似負荷が切り替わったときに生じる電圧変動がなくなるので、定電流LSIにおける定電流制御の無駄が少なくなるというメリットもある。
【００３６】
２つのスイッチSW2,SW3は、共に、トランジスタ等からなり、高速パルス駆動切り替え可能な電子スイッチである。スイッチSW2とSW3は、それぞれ、パルス生成回路としてのCPU２１からのLD並列回路用制御信号LD-CSに基づいて、オン・オフされる。スイッチSW2とSW3が、互いにオンとオフが逆になるように、一方のスイッチにインバータ（論理反転回路）が設けられている。ここでは、LD並列回路用制御信号LD-CSは、インバータ（論理反転回路）２４を介してスイッチSW2へ供給され、インバータ２４を介さずに、スイッチSW3へ供給される。CPU２１、インバータ２４及びスイッチSW2,SW3は、定電流LSI２２からの定電流を、LDと疑似負荷PLとへ交互に供給するように制御する電流制御回路を構成する。
【００３７】
定電流LSI２２は、LDの駆動中、入力端A,Bに入力される監視抵抗RSの両端電圧を常時監視し、出力端VOUTの電圧をダイナミックに制御する定電流回路を含む。LDを高輝度で駆動する場合も、監視抵抗RSの両端電圧が常時一定になるように制御されるので、定電流LSI２２における熱消費は少ない。
【００３８】
以上のように、定電流LSI２２は、定電流を供給するための出力端子である出力端VOUTから出力される電流が所定の抵抗である監視抵抗RSに流れることによって生じる両端に発生する電圧を監視しながら、定電流の供給を制御し、かつLDを直流駆動及びパルス駆動するため駆動信号を出力可能な回路である。
【００３９】
次に、図２の回路の動作を説明する。図３は、図２の光源制御装置１２における各信号の状態を示す波形図である。  
検査者であるユーザは、内視鏡装置１を用いて被写体の検査を行う場合、操作部を操作して観察モードに、内視鏡装置１を設定する。観察モードになると、照明光が先端部５から出射し、被写体は照明される。
【００４０】
内視鏡装置１が観察モードに設定されると、図３に示すように、CPU２１は、定電流LSI用制御信号LSI-CSを定電流LSI２２へ供給するが、その定電流LSI用制御信号LSI-CSは、オン信号すなわちDC信号である。言い換えると、CPU２１は、定電流LSI２２を、DCモードに設定する。
【００４１】
そして、図３に示すように、定電流LSI２２は、そのDC信号の定電流LSI用制御信号LSI-CSを受信すると、スイッチ制御信号SW-CSをスイッチSW1へ供給するが、そのスイッチ制御信号SW-CSは、オン信号すなわちDC信号である。すなわち、定電流LSI２２は、DC信号のスイッチ制御信号SW-CSに受けるので、スイッチSW1をDCモードに設定する。その結果、スイッチSW1は、オン状態になる。
【００４２】
一方、CPU２１は、内視鏡装置１が観察モードに設定されると、内部のクロックに基づき、LD並列回路用制御信号LD-CSを生成して、出力する。なお、このLD並列回路用制御信号LD-CSは、CPU２１の内部クロック信号から生成されるため、定電流LSI２２の出力可能なクロック信号よりも高速なクロック信号とすることができる。
【００４３】
LD並列回路用制御信号LD-CSは、インバータ２４及びスイッチSW3に供給されるため、図３のP点及びQ点の電圧は、図３のように、それぞれ、同時にHIGHあるいはLOWとなることのないパルス状の電圧となる。P点及びQ点の電圧は、交互にHIGHとLOWを繰り返す、互いに排他的なパルス状の電圧となる。
【００４４】
インバータ２４の出力であるP点の信号は、高速でHIGHとLOWを繰り返す高速PWM信号であるので、LDに流れる電流ILDは、P点の信号に応じて、流れたり流れなかったりする。Q点の信号も、高速でHIGHとLOWを繰り返す高速PWM信号であるので、疑似負荷PLに流れる電流IDUMMYは、Q点の信号に応じて、流れたり流れなかったりする。すなわち、CPU２１からのパルス信号に基づいて、スイッチSW2とスイッチSW3とが交互に独立にオン・オフされることによって、定電流は、LDと疑似負荷PLに交互に供給される。
【００４５】
ここで、LD並列回路２３において、LDと擬似負荷PLは交互にパルス駆動されるので、LDと擬似負荷PLを合わせた並列回路は、定電流LSI２２に対して、DCモード定電流負荷として機能する。すなわち、疑似負荷PLは、LDに電流が流れないときにも、定電流LSI２２には、あたかも常にオン状態にあるように見せるために設けられた負荷である。よって、２つの直列回路からなるLD並列回路２３に流れる電流Iは、図３に示すように、電流ILDと電流IDUMMYを合わせたものとなり、直流電流となる。
【００４６】
また、定電流LSI２２は、上述したいように、DCモードで駆動制御される。すなわち、定電流LSI２２は、定電流がLDと疑似負荷PLとに交互に供給されるときには、直流駆動の駆動信号をスイッチSW1に供給して、スイッチSW1をオンする。
【００４７】
スイッチSW2は、LD並列回路用制御信号LD-CSにより、高速に開閉され、光源としてのLDは、その開閉に従って点灯と消灯を高速に繰り返す。その結果、従来のように、定電流LSI２２内部のスイッチング周波数に起因したLD駆動電流のパルス周波数に制限はなく、LDは、高速にパルス駆動できるので、スペックルノイズを、より抑えることができる。
【００４８】
以上のように、本実施の形態によれば、PWM信号でLDをパルス駆動する信号は、定電流LSI２２の内部クロックを用いて生成されず、定電流LSI２２以外の回路、ここではCPU２１において生成される。従って、本実施の形態のLD駆動回路によれば、LDをパルス駆動する信号の周波数は、定電流LSI２２の内部のスイッチング周波数の制限を受けず、スイッチSW2,SW3の性能に応じて決定して、大幅に高く、例えば１MHzにすることができ、LDのスペックルノイズをより抑えることができる。
【００４９】
従って、上述した本実施の形態に係る光源制御装置によれば、上述したような定電流LSIを用い、かつLD並列回路のLDと擬似負荷PLに流れる電流を夫々制御する２つの電流制御手段としてのスイッチSW2,SW3を排他的にオン・オフするようにしたので、定電流回路には常に一定電流を流せて定電流回路での異常発熱や故障を防ぐことが出来、かつLDを高速にパルス点灯（駆動）させることができる。
【００５０】
なお、本実施の形態のように、光源制御装置１２において、定電流LSI２２を直流駆動のみさせるときには、スイッチSW1はなくてもよい。すなわち、内視鏡装置において、LD光源が、定電流LSI２２以外の回路によって、常にパルス駆動される場合は、スイッチSW1はなくてもよい。
【００５１】
なお、変形例として、定電流LSI２２を、通常のパルス駆動モードでも動作可能のように構成して、PWM信号がスイッチSW1に供給されるようにしてもよい。この場合、スイッチSW2はオンで、スイッチSW3はオフにし、定電流LSI２２は、そのCPU２１からPWM信号の定電流LSI用制御信号LSI-CS を受信すると、内部のスイッチング周波数に基づき、PWM信号のスイッチ制御信号SW-CSを生成してスイッチSW1へ供給する。そして、定電流LSI２２のPWM信号の周波数以上の周波数でLDを駆動したい場合には、上述したように、CPU２１が、DC信号の定電流LSI用制御信号LSI-CSを定電流LSI２２に供給すると共に、高速のPWM信号のLD並列回路用制御信号LD-CS を出力して、スイッチSW2を高速にオン・オフさせる。このように構成することによって、光源制御装置１２は、定電流LSIのパルス駆動モードと、スペックルノイズをより低減するモードも有することが可能になる。
【００５２】
なお、LDを高速でパルス駆動すればする程、LD並列回路用制御信号LD-CSのパルス幅が小さくなり、インバータ２４内の信号の伝搬遅延時間が、無視できない場合が生じる。このような場合のために、スイッチSW3への入力段にタイミング調整回路を設けてもよい。
図４は、LD並列回路用制御信号LD-CSのパルス幅が小さくなったときの各信号の状態を示す波形図である。図５は、スイッチSW3への入力段にタイミング調整回路を設けた光源制御装置１２の構成を示すブロック図である。図５において、図２と同様の構成要素には、同じ符号が付されている。
【００５３】
図４に示すように、インバータ２４内の信号の伝搬遅延時間が無視できない状態になると、LD並列回路用制御信号LD-CS の立ち上がりに対して、P点の電圧の立ち下がりが時間tdだけ遅れ、P点とQ点の電圧の立ち上がりと立ち下がりのタイミングにズレが生じてくる。P点とQ点のそれぞれの信号の立ち上がりと立ち下がりのタイミングが合っていないと、定電流LSI２２が定電流制御をできない虞が生じる。
そこで、図５に示すように、スイッチSW3への入力段にタイミング調整回路２４Aを設け、遅延時間tdに対応する時間だけ、スイッチSW3へ供給されるLD並列回路用制御信号LD-CSを遅らせて、P点における信号の立ち下がり（あるいは立ち上がり）と、Q点における信号の立ち上がり（あるいは立ち下がり）が合うようにする。タイミング調整回路２４Aは、例えば、インバータ２４と同程度の伝搬遅延時間を有するバッファ回路である。
このような構成によれば、LDが非常に高速でパルス駆動された場合でも、図３に示すように、P点とQ点における各スイッチのオン・オフのタイミングを合わせることができる。
【００５４】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態では、内視鏡装置において、高画質撮影時にのみ、定電流LSI２２以外の回路において生成された高速なPWM信号がLDをパルス駆動するために供給されるようにしたものである。  
図６は、本実施の形態に係る内視鏡装置の本体装置のメイン回路と光源制御装置とLD光源の関係を説明するための構成図である。図７は、光源制御装置１２Aの構成を示すブロック図である。本実施の形態の内視鏡装置の構成は、第１の実施の形態の構成と略同様であり、全体の構成は、図１と略同様である。図６及び図７において、上述した図１及び図２と同じ構成要素については、同じ符号を付し、説明は省略する。
【００５５】
図６に示すように、メイン回路１１Aは、撮像装置制御回路１３を介して撮像素子４を駆動し撮像素子４からの撮像信号を受けて、メイン回路１１Aに供給する。  
LD並列回路２３Aは、バッファ回路（以下、バッファと略す）３１を含む。バッファ３１は、ゲート制御信号を受けて、入力されるPWM信号のスイッチSW3への供給を制御する。CPU２１Aとバッファ３１は、疑似負荷PLへのパルス信号の供給を制御するパルス信号供給制御回路を構成する。
【００５６】
本実施の形態では、メイン回路１１Aは、LD並列回路２３AをオンにするLD並列回路オン信号LD-ON、LD並列回路用制御信号LD-CS、及び定電流LSI用制御信号LSI-CSを出力する。メイン回路１１Aからのこれらの信号は、光源制御装置１２AのCPU２１Aに供給され、以下に説明するように、CPU２１Aが、これらの信号を光源制御装置１２A内の各回路へ供給する。
【００５７】
光源制御装置１２Aにおいて、LD並列回路用制御信号LD-CSは、インバータ２４とバッファ３１に供給される。LD並列回路オン信号LD-ONは、ゲート制御信号としてバッファ３１に供給される。LD並列回路オン信号LD-ONがLOWになると、バッファ３１は、入力信号であるLD並列回路用制御信号LD-CSをスイッチSW3へ供給する。LD並列回路オン信号LD-ONがHIGHになると、バッファ３１は、入力信号であるLD並列回路用制御信号LD-CSをスイッチSW3へ供給しない。
【００５８】
次に、図７の回路の動作を説明する。図８は、図７の光源制御装置１２Aにおける各信号の状態を示す波形図である。  
内視鏡装置は、少なくとも２つの撮影モードを有し、ここでは、通常の観察モードと、静止画撮影モードの２つのモードを有する。  
内視鏡装置が通常の観察モードに設定されると、内視鏡装置は、通常の画質の画像（以下、通常画像ともいう）で撮影するためのモードとなる。通常の画質とは、例えば、モニタ６上に、動画の内視鏡画像を表示させる場合の画質である。
【００５９】
図８に示すように、CPU２１Aは、DC信号の定電流LSI用制御信号LSI-CSを定電流LSI２２へ供給する。定電流LSI２２は、DC信号のスイッチ制御信号SW-CSをスイッチSW1に供給する。CPU２１A内のパルス生成回路は、通常画像で被写体を撮影するための周波数のPWM信号であるLD並列回路用制御信号LD-CSを出力する。
【００６０】
なお、このとき、LD並列回路オン信号LD-ONは、HIGHであり、バッファ３１は、入力信号であるLD並列回路用制御信号LD-CSをスイッチSW3へ供給しないオフ状態となる。すなわち、定電流LSI２２は、定電流をLDと疑似負荷PLとに交互に供給されるときには、直流駆動の駆動信号をスイッチSW1に供給して、スイッチSW1をオンにし、かつ、CPU２１Aは、定電流がLDと疑似負荷PLとへ交互に供給されないときには、疑似負荷PLへのパルス信号の供給を停止するように、バッファ３１を制御する。
【００６１】
通常画像で被写体を見ながら、ユーザが高画質の画像を処理したい、例えば静止画で画像を記録したい場合が生じると、ユーザは、被写体の静止画を記録するための静止画記録ボタン、いわゆるフリーズボタンを操作する。この操作により、内視鏡装置は、高画質撮影モード、ここでは静止画撮影モードとなり、被写体の高画質画像を取得する指示の一つとして、静止画取得の指示がメイン回路１１に与えられる。
【００６２】
メイン回路１１に静止画取得の指示が与えられると、CPU２１Aは、メイン回路１１Aから、LOWのLD並列回路オン信号LD-ONを受け、バッファ３１は、PWM信号であるLD並列回路用制御信号LD-CSをスイッチSW3へ供給する。
【００６３】
また、静止画取得の指示を受けると、CPU２１A内のパルス生成回路は、通常画像取得時のパルス信号の周波数よりも高い周波数のパルス信号である、LD並列回路用制御信号LD-CSを出力する。よって、インバータ２４とスイッチSW3には、通常画像取得時よりも高速のパルス信号が入力される。
【００６４】
静止画が取得処理が終了すると、CPU２１Aは、メイン回路１１Aから、HIGHのLD並列回路オン信号LD-ONと、通常画像取得時の、高速でないLD並列回路用制御信号LD-CSとを受信する。よって、通常の画質の内視鏡画像がモニタ６に表示される。  
すなわち、図８に示すように、静止画取得時の期間T1は、通常画像撮影可能期間におけるパルスよりも高速なパルス信号が出力されている、高画質画像撮影可能期間である。
【００６５】
以上のように、上述した本実施の形態によれば、静止画取得などの高画質画像を取得時だけ、光源制御装置１２Aは、定電流LSI２２以外の他の回路からの高速パルス信号によって、LDを駆動する。よって、静止画取得などの高画質画像を取得時だけ、LDのスペックルノイズをより抑えることができる。
【００６６】
また、上述した本実施の形態によれば、LD並列回路を設け、かつLDと擬似負荷PLに流れる電流を夫々制御する２つの電流制御手段としてのスイッチSW2,SW3を設け、夫々独立に制御できるようにしたので、特定の期間のみ、例えば画質を重視する期間のみ、スイッチSW2,SW3を制御することでLDを高速にパルス駆動するように制御して、スペックルノイズを低減することができる。
【００６７】
なお、上述したように、本実施の形態において、LD光源をDCモードで駆動しない場合は、スイッチSW1を省略してもよい。  
なお、一つの変形例として、通常画像取得時は、定電流LSI２２をPMW信号で駆動して、スイッチSW1をパルス駆動によりオン・オフさせ、高画質画像取得時は、上述したように、定電流LSI２２をDCモードにするようにしてもよい。その場合、通常画像取得時は、LD並列回路オン信号LD-ONは、HIGHで、LD並列回路用制御信号LD-CSは、LOWにして、スイッチSW2はオンで導通状態になるように制御される。  
以上のように、上述した各実施の形態によれば、より高速なパルス駆動が可能な光源制御装置及び内視鏡装置を提供することができる。
【００６８】
なお、上述した各実施の形態では、PWM信号のデューティ比は、例えば１：１であるが、デューティ比を、例えば、９：１のように、電流IがLDに流れる期間を長くし、疑似負荷に流れる期間を短くするようにしてもよい。
【００６９】
すなわち、上述した各実施の形態では、スイッチSW2,SW3へ供給されるパルス信号はPWM信号であり、PWM信号のデューティ比は、図３及び図８に示すように、定電流がLDへ流れる時間と、定電流が疑似負荷PLへ流れる時間とが略同じ長さを有するように設定されている。しかし、PWM信号のデューティ比を、定電流がLDへ流れる時間が、定電流が疑似負荷PLへ流れる時間に比べて長くなるように設定してもよい。
【００７０】
図９は、LD並列回路用制御信号LD-CSのデューティ比において定電流をLDに流す期間を、疑似負荷PLに流す期間よりも長くした場合を説明するための図である。図９に示すように、PWM信号であるLD並列回路用制御信号LD-CSは、単位期間Tにおいて、LDに定電流が流れる期間TLDは、疑似負荷PLに定電流が流れる期間TPLよりも長いような信号波形を有する。例えば、期間TLD：期間TPLは、９：１である。  
デューティ比をこのように設定することによって、電力消費において、照明のために消費される電力の割合を高くすることができる。
【００７１】
なお、上述した本実施の形態においても、図７において点線で示すように、スイッチSW3への入力段にタイミング調整回路２４Aを設け、遅延時間tdに対応する時間だけ、スイッチSW3へ供給されるLD並列回路用制御信号LD-CSを遅らせて、P点における信号の立ち下がり（あるいは立ち上がり）と、Q点における信号の立ち上がり（あるいは立ち下がり）を合わせるようにしてもよい。このような構成によれば、LDが非常に高速でパルス駆動された場合でも、図３に示すように、P点とQ点における各スイッチのオン・オフのタイミングを合わせることができる。
【００７２】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１  内視鏡装置、２  本体装置、３  挿入部、４  撮像素子、５  先端部、６  モニタ、１１、１１A  メイン回路、１２、１２A  光源制御装置、１３  撮像制御回路、１４  外部インターフェース回路、１５  モニタ回路、１６  ユーザインターフェース回路、１７  電源、１８  発光部、１９  光ファイバ、２１  CPU、２２  定電流LSI、２３、２３A  並列回路、２４  インバータ、３１  バッファ回路
【図１】
2011143065.tif 000003
【図２】
2011143065.tif 000004
【図３】
2011143065.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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