(57)【要約】【課題】内視鏡画像の色再現性を高めるために、より連続スペクトルに近いスペクトルが得られるように照明用発光ダイオードを制御する。【解決手段】単色光を発光する少なくとも１つの発光素子を備え、離散的なスペクトルからなる白色光を出射する照明用発光ダイオードと、該白色光によって照明された被写体を撮像する撮像素子とを有するシステムにおいて、前記発光素子の発光を制御する照明用発光ダイオードの制御回路が、発光素子に駆動電流を供給する駆動回路を有し、駆動回路は、撮像素子の蓄積時間内に駆動電流を所定の電流範囲内で且つ所定の一定周期で変化させる。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単色光を発光する少なくとも１つの発光素子を備え、離散的なスペクトルからなる白色光を出射する照明用発光ダイオードと、該白色光によって照明された被写体を撮像する撮像素子とを有するシステムにおいて、前記発光素子の発光を制御する照明用発光ダイオードの制御回路であって、
前記発光素子に駆動電流を供給する駆動回路を有し、
前記駆動回路は、前記撮像素子の蓄積時間内に前記駆動電流を所定の電流範囲内で且つ所定の一定周期で変化させることを特徴とする照明用発光ダイオードの制御回路。
【請求項２】
前記単色光の波長と発光強度は、前記所定の電流範囲内の前記駆動電流によって変化し、
前記駆動回路は、前記所定の電流範囲内の前記駆動電流によって変化する前記単色光の各波長において、前記発光強度と発光時間とによる積分値が略一定となるように該発光時間を制御することを特徴とする請求項１に記載の照明用発光ダイオードの制御回路。
【請求項３】
前記駆動回路は、前記駆動電流が少なくなるにつれて、前記発光時間が長くなるように前記発光時間を制御することを特徴とする請求項２に記載の照明用発光ダイオードの制御回路。
【請求項４】
前記駆動回路は、前記所定の一定周期が前記蓄積時間の整数分の１となるように前記発光時間を制御することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の照明用発光ダイオードの制御回路。
【請求項５】
前記駆動回路は、前記駆動電流をステップ状に変化させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の照明用発光ダイオードの制御回路。
【請求項６】
前記駆動回路は、前記駆動電流を連続的に変化させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の照明用発光ダイオードの制御回路。
【請求項７】
前記駆動回路は、前記撮像素子の転送時間に同期して、前記駆動電流をゼロとすることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の照明用発光ダイオードの制御回路。
【請求項８】
前記発光素子は、主に赤色の成分からなる単色光を発光する赤色発光ダイオードと、主に緑色の成分からなる単色光を発光する緑色発光ダイオードと、主に青色の成分からなる単色光を発光する青色発光ダイオードであり、
前記駆動回路は、前記赤色発光ダイオードに前記駆動電流を供給する第１の電流供給回路と、前記緑色発光ダイオードに前記駆動電流を供給する第２の電流供給回路と、前記青色発光ダイオードに前記駆動電流を供給する第３の電流供給回路と、を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の照明用発光ダイオードの制御回路。
【請求項９】
前記発光素子は、主に赤色の成分からなる単色光を発光する赤色発光ダイオードと、主に緑色の成分からなる単色光を発光する緑色発光ダイオードと、主に青色の成分からなる単色光を発光する青色発光ダイオードと、主にシアン色の成分からなる単色光を発光するシアン色発光ダイオードであり、
前記駆動回路は、前記赤色発光ダイオードに前記駆動電流を供給する第１の電流供給回路と、前記緑色発光ダイオードに前記駆動電流を供給する第２の電流供給回路と、前記青色発光ダイオードに前記駆動電流を供給する第３の電流供給回路と、シアン色発光ダイオードに前記駆動電流を供給する第４の電流供給回路と、を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の照明用発光ダイオードの制御回路。
【請求項１０】
前記発光素子は、主に青色の成分からなる単色光を発光する青色発光ダイオードであり、
前記照明用発光ダイオードは、前記青色の単色光が入射することによって緑色から赤色の成分を有する蛍光を発する蛍光体を備え、
前記駆動回路は、前記青色発光ダイオードに前記駆動電流を供給する第１の電流供給回路を有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の照明用発光ダイオードの制御回路。
【請求項１１】
単色光を発光する少なくとも１つの発光素子を備え、離散的なスペクトルからなる白色光を出射する照明用発光ダイオードと、該白色光によって照明された被写体を撮像する撮像素子とを有するシステムにおいて、前記発光素子の発光を制御する照明用発光ダイオードの制御方法であって、
前記発光素子に供給される駆動電流を前記撮像素子の蓄積時間内に所定の電流範囲内で且つ所定の一定周期で変化させることを特徴とする照明用発光ダイオードの制御方法。
【請求項１２】
前記単色光の波長と発光強度は、前記所定の電流範囲内の前記駆動電流によって変化し、
前記所定の電流範囲内の前記駆動電流によって変化する前記単色光の各波長において、前記発光強度と発光時間とによる積分値が略一定となるように該発光時間を制御することを特徴とする請求項１１に記載の照明用発光ダイオードの制御方法。
【請求項１３】
前記駆動電流が少なくなるにつれて、前記発光時間が長くなるように前記発光時間を制御することを特徴とする請求項１２に記載の照明用発光ダイオードの制御方法。
【請求項１４】
前記所定の一定周期が前記蓄積時間の整数分の１となるように前記発光時間を制御することを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の照明用発光ダイオードの制御方法。
【請求項１５】
前記駆動電流をステップ状に変化させることを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載の照明用発光ダイオードの制御方法。
【請求項１６】
前記駆動電流を連続的に変化させることを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載の照明用発光ダイオードの制御方法。
【請求項１７】
前記撮像素子の転送時間に同期して、前記駆動電流をゼロとすることを特徴とする請求項１１から請求項１６のいずれか一項に記載の照明用発光ダイオードの制御方法。
【請求項１８】
体腔内の被写体を撮像素子によって撮像し該撮像素子からの内視鏡画像を映像信号として出力する電子内視鏡と、モニタと、前記映像信号を処理して前記モニタに表示可能なビデオ信号を生成する電子内視鏡用プロセッサと、を備えた電子内視鏡装置であって、
単色光を発光する少なくとも１つの発光素子を備え、離散的なスペクトルからなる白色光を出射し、前記被写体を照明する照明用発光ダイオードと、
前記発光素子に駆動電流を供給する駆動回路と、
を有し、
前記駆動回路は、前記撮像素子の蓄積時間に同期して、該蓄積時間内に前記駆動電流を所定の電流範囲内で且つ所定の一定周期で変化させることを特徴とする電子内視鏡装置。
【請求項１９】
前記単色光の波長と発光強度は、前記所定の電流範囲内の前記駆動電流によって変化し、
前記駆動回路は、前記所定の電流範囲内の前記駆動電流によって変化する前記単色光の各波長において、前記発光強度と発光時間とによる積分値が略一定となるように該発光時間を制御することを特徴とする請求項１８に記載の電子内視鏡装置。
【請求項２０】
前記駆動回路は、前記駆動電流が少なくなるにつれて、前記発光時間が長くなるように前記発光時間を制御することを特徴とする請求項１９に記載の電子内視鏡装置。
【請求項２１】
前記駆動回路は、前記所定の一定周期が前記蓄積時間の整数分の１となるように前記発光時間を制御することを特徴とする請求項１９又は請求項２０に記載の電子内視鏡装置。
【請求項２２】
前記駆動回路は、前記駆動電流をステップ状に変化させることを特徴とする請求項１８から請求項２１のいずれか一項に記載の電子内視鏡装置。
【請求項２３】
前記駆動回路は、前記駆動電流を連続的に変化させることを特徴とする請求項１８から請求項２１のいずれか一項に記載の電子内視鏡装置。
【請求項２４】
前記駆動回路は、前記撮像素子の転送時間に同期して、前記駆動電流をゼロとすることを特徴とする請求項１８から請求項２３のいずれか一項に記載の電子内視鏡装置。
【請求項２５】
前記発光素子は、主に赤色の成分からなる単色光を発光する赤色発光ダイオードと、主に緑色の成分からなる単色光を発光する緑色発光ダイオードと、主に青色の成分からなる単色光を発光する青色発光ダイオードであり、
前記駆動回路は、前記赤色発光ダイオードに前記駆動電流を供給する第１の電流供給回路と、前記緑色発光ダイオードに前記駆動電流を供給する第２の電流供給回路と、前記青色発光ダイオードに前記駆動電流を供給する第３の電流供給回路と、を有することを特徴とする請求項１８から請求項２４のいずれか一項に記載の電子内視鏡装置。
【請求項２６】
前記発光素子は、主に赤色の成分からなる単色光を発光する赤色発光ダイオードと、主に緑色の成分からなる単色光を発光する緑色発光ダイオードと、主に青色の成分からなる単色光を発光する青色発光ダイオードと、主にシアン色の成分からなる単色光を発光するシアン色発光ダイオードであり、
前記駆動回路は、前記赤色発光ダイオードに前記駆動電流を供給する第１の電流供給回路と、前記緑色発光ダイオードに前記駆動電流を供給する第２の電流供給回路と、前記青色発光ダイオードに前記駆動電流を供給する第３の電流供給回路と、シアン色発光ダイオードに前記駆動電流を供給する第４の電流供給回路と、を有することを特徴とする請求項１８から請求項２４のいずれか一項に記載の電子内視鏡装置。
【請求項２７】
前記発光素子は、主に青色の成分からなる単色光を発光する青色発光ダイオードであり、
前記照明用発光ダイオードは、前記青色の単色光が入射することによって緑色から赤色の成分を有する蛍光を発する蛍光体を備え、
前記駆動回路は、前記青色発光ダイオードに前記駆動電流を供給する第１の電流供給回路を有することを特徴とする請求項１８から請求項２４のいずれか一項に記載の電子内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明用発光ダイオードの制御回路及び制御方法に関し、特に、電子内視鏡装置に組み込まれる照明用発光ダイオードの制御回路、制御方法及びそれを用いた電子内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡の挿入管の先端部に対物光学系及び撮像素子を内蔵した電子内視鏡と、該電子内視鏡から出力される映像信号を処理してモニタに表示可能なビデオ信号を生成する電子内視鏡用プロセッサとを備えた電子内視鏡装置が、体腔内の診断等に広く利用されている。そして、その電子内視鏡装置に組み込まれる光源としては、ハロゲンランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ等比較的消費電力が大きい白色のランプが使用されてきた。
【０００３】
近年は、環境保護などの観点から、低消費電力化の要請があり、白色発光ダイオード等の半導体発光素子を光源に用いる電子内視鏡装置も開発されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７５４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
白色発光ダイオード（照明用発光ダイオード）は、一般に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の発光ダイオード組み合わせて白色光を得る構成、或いは、特許文献１に記載のように青色発光ダイオードの光を蛍光部材に照射して緑色から赤色の成分を有する蛍光を発生させ、これらを組み合わせて白色光を得る構成が採られている。しかしながら、このような構成により得られる白色光は、人間の視覚上、白色と感じられるものであって、実際は比較的狭いスペクトルの組み合わせ（すなわち、離散的なスペクトルの組み合わせ）による照明光でしかなく、ハロゲンランプやキセノンランプ等の従来の白色光源のような連続したスペクトルとはならない。そして、このような離散的なスペクトルを有する白色光を電子内視鏡のような反射光を利用する用途に用いた場合には、本来患者の体内の組織で反射されるべき波長の光が観察されず、実際とは異なる色で観察されてしまうといった問題が生じる。実際とは異なる色の内視鏡画像が提供された場合、医師は、病変部と健常部とを誤って認識するといった恐れもある。
【０００６】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、内視鏡画像のような反射光によって得られる画像の色再現性を高めるために、より連続スペクトルに近いスペクトルの白色光を出射するように照明用発光ダイオードを制御する制御回路、制御方法及びそれを用いた電子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】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の照明用発光ダイオードの制御回路は、単色光を発光する少なくとも１つの発光素子を備え、離散的なスペクトルからなる白色光を出射する照明用発光ダイオードと、該白色光によって照明された被写体を撮像する撮像素子とを有するシステムにおいて、発光素子の発光を制御する照明用発光ダイオードの制御回路であって、発光素子に駆動電流を供給する駆動回路を有し、駆動回路は、撮像素子の蓄積時間内に駆動電流を所定の電流範囲内で且つ所定の一定周期で変化させることを特徴とする。
【０００８】
このような構成により、単色光を波長シフトさせながら発光素子を駆動することで、照明用発光ダイオードからは、より連続スペクトルに近いスペクトルの白色光が出射される。被写体を照明する照明光が幅広のスペクトルを有すると、その反射光のスペクトルも幅広のスペクトルとなるため、このような白色光の反射光によって得られる画像は色再現性の高いものとなる。
【０００９】
また、単色光の波長と発光強度は、所定の電流範囲内の駆動電流によって変化し、駆動回路は、所定の電流範囲内の駆動電流によって変化する単色光の各波長において、発光強度と発光時間とによる積分値が略一定となるように該発光時間を制御する構成とすることができる。また、このような構成においては、駆動回路は、駆動電流が少なくなるにつれて、発光時間が長くなるように発光時間を制御することが好ましい。このような構成により、波長シフトの範囲内の各波長において発光強度がフラットとなり、理想的な白色光源に近づけることが可能となる。
【００１０】
また、駆動回路は、所定の一定周期が蓄積時間の整数分の１となるように発光時間を制御することが好ましい。
【００１１】
また、駆動回路は、駆動電流をステップ状に変化させる構成としてもよく、また、駆動回路は、駆動電流を連続的に変化させる構成としてもよい。
【００１２】
また、駆動回路は、撮像素子の転送時間に同期して、駆動電流をゼロとする構成とすることが好ましい。このような構成とすることにより、撮像素子の転送時間に撮像素子を遮光する必要がなくなる。
【００１３】
また、発光素子は、主に赤色の成分からなる単色光を発光する赤色発光ダイオードと、主に緑色の成分からなる単色光を出射する緑色発光ダイオードと、主に青色の成分からなる単色光を発光する青色発光ダイオードであり、駆動回路は、赤色発光ダイオードに駆動電流を供給する第１の電流供給回路と、緑色発光ダイオードに駆動電流を供給する第２の電流供給回路と、青色発光ダイオードに駆動電流を供給する第３の電流供給回路とを有する構成とすることができる。
【００１４】
また、発光素子は、主に赤色の成分からなる単色光を発光する赤色発光ダイオードと、主に緑色の成分からなる単色光を発光する緑色発光ダイオードと、主に青色の成分からなる単色光を発光する青色発光ダイオードと、主にシアン色の成分からなる単色光を発光するシアン色発光ダイオードであり、駆動回路は、赤色発光ダイオードに駆動電流を供給する第１の電流供給回路と、緑色発光ダイオードに駆動電流を供給する第２の電流供給回路と、青色発光ダイオードに駆動電流を供給する第３の電流供給回路と、シアン色発光ダイオードに駆動電流を供給する第４の電流供給回路とを有する構成とすることができる。
【００１５】
また、発光素子は、主に青色の成分からなる単色光を発光する青色発光ダイオードであり、照明用発光ダイオードは、青色の単色光が入射することによって緑色から赤色の成分を有する蛍光を発する蛍光体を備え、駆動回路は、青色発光ダイオードに駆動電流を供給する第１の電流供給回路を有する構成とすることができる。
【００１６】
また、別の観点からは、本発明の照明用発光ダイオードの制御方法は、単色光を発光する少なくとも１つの発光素子を備え、離散的なスペクトルからなる白色光を出射する照明用発光ダイオードと、該白色光によって照明された被写体を撮像する撮像素子とを有するシステムにおいて、発光素子の発光を制御する照明用発光ダイオードの制御方法であって、発光素子に供給される駆動電流を撮像素子の蓄積時間内に所定の電流範囲内で且つ所定の一定周期で変化させることを特徴とする。
【００１７】
また、さらに別の観点からは、本発明の電子内視鏡装置は、体腔内の被写体を撮像素子によって撮像し該撮像素子からの内視鏡画像を映像信号として出力する電子内視鏡と、モニタと、映像信号を処理してモニタに表示可能なビデオ信号を生成する電子内視鏡用プロセッサとを備えた電子内視鏡装置であって、単色光を発光する少なくとも１つの発光素子を備え、離散的なスペクトルからなる白色光を出射し、被写体を照明する照明用発光ダイオードと、発光素子に駆動電流を供給する駆動回路とを有し、駆動回路は、撮像素子の蓄積時間に同期して、該蓄積時間内に駆動電流を所定の電流範囲内で且つ所定の一定周期で変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明の照明用発光ダイオードの制御回路及び制御方法によれば、より連続スペクトルに近いスペクトルの白色光が得られる。そして、これらを電子内視鏡装置等の反射光を利用する用途に適用することにより、色再現性の高い画像を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る電子内視鏡装置１のブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る電子内視鏡装置１に内蔵されるＬＥＤ２０８とＬＥＤ駆動回路２０６の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、本実施形態の電子内視鏡装置１に内蔵されるＬＥＤ２０８の発光スペクトルを示すグラフである。
【図４】図４は、本実施形態の電子内視鏡装置１に内蔵される青色発光ダイオード２０８ｃの順方向電流と波長との関係を示すグラフである。
【図５】図５は、本実施形態の電子内視鏡装置１に内蔵される青色発光ダイオード２０８ｃの波長シフトを説明する発光スペクトルのグラフである。
【図６】図６は、本実施形態の電子内視鏡装置１で実行される青色発光ダイオード２０８ｃの波長シフト駆動について説明するタイミングチャートである。
【図７】図７は、本実施形態の電子内視鏡装置１で実行される波長シフト駆動の変形例について説明するタイミングチャートである。
【図８】図８は、本実施形態の電子内視鏡装置１で実行される波長シフト駆動の変形例について説明するタイミングチャートである。
【図９】図９は、本実施形態の電子内視鏡装置１で実行される波長シフト駆動の変形例について説明するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態の電子内視鏡装置１のブロック図である。また、図２は、本実施形態の電子内視鏡装置１に内蔵される発光ダイオード（ＬＥＤ）２０８とＬＥＤ駆動回路２０６の構成を示すブロック図である。図１に示されるように、本実施形態の電子内視鏡装置１は、電子内視鏡１００と、電子内視鏡用プロセッサ２００と、モニタ３００とを有する。
【００２１】
プロセッサ２００は、システムコントローラ２０２、タイミングコントローラ２０４を有している。システムコントローラ２０２は、電子内視鏡装置１を構成する各要素を制御する。タイミングコントローラ２０４は、信号の処理タイミングを調整するクロックパルスを電子内視鏡装置１内の各種回路に出力する。
【００２２】
ＬＥＤ２０８は、赤色発光ダイオード２０８ａ、緑色発光ダイオード２０８ｂ、青色発光ダイオード２０８ｃより構成され（図２）、発光ダイオードそれぞれにＬＥＤ駆動回路２０６から電流が供給されることによって、電流に応じた光量の白色光を出射する。ＬＥＤ２０８から出射された白色光（照明光）は、集光レンズ２１０によって集光されつつ絞り２１２を介して適正な光量に制限されて、ＬＣＢ（Light Carrying Bundle）１０２の入射端に入射する。 
【００２３】
絞り２１２には、図示省略されたアームやギヤ等の伝達機構を介してモータ２１４が機械的に連結している。モータ２１４は例えばＤＣモータであり、ドライバ２１６の制御下で駆動する。絞り２１２は、モニタ３００に表示される映像を適正な明るさにするため、モータ２１４の駆動によって開度が変化するように構成されており、ＬＥＤ２０８から出射された照明光の光量を開度に応じて制限する。適正とされる映像の明るさの基準は、術者によるフロントパネル２１８の輝度調節操作に応じて設定変更される。なお、ドライバ２１６を制御して輝度調整を行う調光回路は周知の回路であり、本明細書においては省略することとする。
【００２４】
ＬＥＤ駆動回路２０６は、赤色発光ダイオード２０８ａ、緑色発光ダイオード２０８ｂ及び青色発光ダイオード２０８ｃを駆動するための電圧―電流変換回路（Ｖ−Ｉ変換回路）２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃによって構成され（図２）、システムコントローラ２０２からＶ−Ｉ変換回路２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃに入力される電圧（ＬＥＤ駆動電圧）に応じた電流をＬＥＤ２０８（すなわち、赤色発光ダイオード２０８ａ、緑色発光ダイオード２０８ｂ及び青色発光ダイオード２０８ｃ）に供給する。詳細は後述するが、システムコントローラ２０２は、ＬＥＤ駆動回路２０６を制御し、モニタ３００に表示される映像が適正な明るさとなるようにＬＥＤ２０８を駆動すると共に、赤色発光ダイオード２０８ａ、緑色発光ダイオード２０８ｂ及び青色発光ダイオード２０８ｃのそれぞれから出射される光の波長がシフトするように駆動する（波長シフト駆動）。
【００２５】
ＬＣＢ１０２の入射端に入射した照明光は、ＬＣＢ１０２内を全反射を繰り返すことによって伝播する。ＬＣＢ１０２内を伝播した照明光は、電子内視鏡１００の先端に配されたＬＣＢ１０２の出射端から出射する。ＬＣＢ１０２の出射端から出射した照明光は、配光レンズ１０４を介して被写体を照明する。被写体からの反射光は、対物レンズ１０６を介して固体撮像素子１０８の受光面上の各画素で光学像を結ぶ。
【００２６】
固体撮像素子１０８は、ＩＲ（InfraRed）カットフィルタ１０８ａ、ベイヤ配列カラーフィルタ１０８ｂの各種フィルタが受光面前面に配置された単板式カラーＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサであり、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に応じた撮像信号に変換する。変換された撮像信号は、ドライバ信号処理回路１１２に入力されＡＤ変換、信号増幅等の処理後、信号処理回路２２０に出力される。なお、別の実施形態では、固体撮像素子１０８は、ＣＣＤイメージセンサに限らず、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサであってもよい。
【００２７】
ドライバ信号処理回路１１２は、メモリ１１４にアクセスして電子内視鏡１００の固有情報を読み出す。電子内視鏡１００の固有情報には、例えば固体撮像素子１０８の画素数や感度、対応可能なレート、型番等が含まれる。ドライバ信号処理回路１１２は、メモリ１１４から読み出した固有情報をシステムコントローラ２０２に出力する。
【００２８】
システムコントローラ２０２は、電子内視鏡１００の固有情報に基づいて各種演算を行い、制御信号を生成する。システムコントローラ２０２は、生成された制御信号を用いて、プロセッサ２００に接続中の電子内視鏡１００に適した処理がなされるようにプロセッサ２００内の各種回路の動作やタイミングを制御する。なお、システムコントローラ２０２は、電子内視鏡１００の型番と、この型番の電子内視鏡１００に適した制御情報とを対応付けたテーブルを有した構成としてもよい。この場合、システムコントローラ２０２は、対応テーブルの制御情報を参照して、プロセッサ２００に接続中の電子内視鏡１００に適した処理がなされるようにプロセッサ２００内の各種回路の動作やタイミングを制御する。
【００２９】
タイミングコントローラ２０４は、システムコントローラ２０２によるタイミング制御に従って、ドライバ信号処理回路１１２にクロックパルスを供給する。ドライバ信号処理回路１１２は、タイミングコントローラ２０４から供給されるクロックパルスに従って、固体撮像素子１０８をプロセッサ２００側で処理される映像のフレームレートに同期したタイミングで駆動制御する。
【００３０】
信号処理回路２２０は、ドライバ信号処理回路１１２から出力されるデジタルの画像データを画像メモリ２２２に記憶する。また、信号処理回路２２０は、画像メモリ２２２に記憶された画像データを所定の（すなわち、モニタ３００の水平及び垂直同期周波数に対応した）タイミングで読み出し、読み出した画像データに所定の画像処理（例えば、エンハンス処理など）を行い、画像処理が行われた後の画像データを、所定の形式のビデオ信号（例えば、ＮＴＳＣ形式）に変換し、モニタ３００に出力する。この結果、電子内視鏡１００の固体撮像素子１０８によって撮像された被写体の内視鏡画像が、モニタ３００に表示されることになる。なお、上述の信号処理回路２２０の各動作は、タイミングコントローラ２０４及びシステムコントローラ２０２の制御によって行われる。
【００３１】
次に、本実施形態の電子内視鏡装置１で実行されるＬＥＤ２０８の波長シフト駆動について説明する。図３は、本実施形態の電子内視鏡装置１のＬＥＤ２０８の発光スペクトルを示すグラフである。
【００３２】
上述したように、ＬＥＤ２０８は、赤色発光ダイオード２０８ａ、緑色発光ダイオード２０８ｂ及び青色発光ダイオード２０８ｃにより構成されているため、ＬＥＤ２０８の発光スペクトルは、波長約４６０ｎｍにピークを有する青色発光ダイオード２０８ｃのスペクトルと、波長約５６０ｎｍにピークを有する緑色発光ダイオード２０８ｂのスペクトルと、波長約６１０ｎｍにピークを有する赤色発光ダイオード２０８ａのスペクトルとが組み合わされた離散的なスペクトルとなる。そして、システムコントローラ２０２が、赤色発光ダイオード２０８ａから出射される赤色光（Ｒ）、緑色発光ダイオード２０８ｂから出射される緑色光（Ｇ）及び青色発光ダイオード２０８ｃから出射される青色光（Ｂ）の発光強度が略等しくなるように（すなわち、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光強度が１：１：１となるように）ＬＥＤ駆動回路２０６を制御することによって、ＬＥＤ２０８からは所定光量の白色光が出射される。
【００３３】
次に、本実施形態の青色発光ダイオード２０８ｃの特性を示し、波長シフトについて、図４と図５を参照しながら説明する。なお、本実施形態の赤色発光ダイオード２０８ａ及び緑色発光ダイオード２０８ｂも青色発光ダイオード２０８ｃと同様の特性を示し、波長シフトするが、説明の重複を避けるため、以下、青色発光ダイオード２０８ｃについてのみ説明する。図４は、本実施形態の青色発光ダイオード２０８ｃの順方向電流と波長との関係を示すグラフである。また、図５は、本実施形態の青色発光ダイオード２０８ｃの波長シフトを説明する発光スペクトルのグラフである。なお、図４のＡの動作点における発光スペクトルが図５のＡのスペクトルに対応し、図４のＢの動作点における発光スペクトルが図５のＢのスペクトルに対応している。
【００３４】
ＬＥＤ駆動回路２０６から青色発光ダイオード２０８ｃに供給される駆動電流（順方向電流）が増加すると、発光強度が増加すると共に、発光波長は高波長から低波長にシフトする。本実施形態の青色発光ダイオード２０８ｃにおいては、順方向電流が２ｍＡ（Ａ）から３５ｍＡ（Ｂ）まで変化することにより、波長は４７２ｎｍ（Ａ）から４６９ｎｍ（Ｂ）に変化することとなる。これを波長と発光強度の関係で示したのが図５であり、順方向電流が２ｍＡ（Ａ）から３５ｍＡ（Ｂ）まで変化すると、波長が４７２ｎｍ（Ａ）から４６９ｎｍ（Ｂ）に変化し、発光強度が大きくなるのが分かる。
【００３５】
本発明は、このように各発光ダイオードに供給される駆動電流によって波長がシフトすることを利用するものである。すなわち、赤色発光ダイオード２０８ａ、緑色発光ダイオード２０８ｂ及び青色発光ダイオード２０８ｃの発光ダイオードに供給される駆動電流を変化（変調）させることによって、Ｒ、Ｇ、Ｂの各光の波長をシフトさせ、離散的な発光スペクトルを連続スペクトルに近づけるように各発光ダイオードを駆動（波長シフト駆動）させるものである。
【００３６】
図６は、本実施形態の電子内視鏡装置１で実行される青色発光ダイオード２０８ｃの波長シフト駆動について説明するタイミングチャートである。図６の横軸は時間であり、固体撮像素子１０８の蓄積時間及び転送時間との関係を示している。また、縦軸は青色発光ダイオード２０８ｃに供給されるＬＥＤ駆動電流を示している。上述したように、ＬＥＤ２０８を構成する赤色発光ダイオード２０８ａ、緑色発光ダイオード２０８ｂ及び青色発光ダイオード２０８ｃは、システムコントローラ２０２からＬＥＤ駆動回路２０６に入力されるＬＥＤ駆動電圧に応じたＬＥＤ駆動電流がＬＥＤ駆動回路２０６から各発光ダイオードに供給されることによって駆動される。なお、本実施形態の赤色発光ダイオード２０８ａ、緑色発光ダイオード２０８ｂ及び青色発光ダイオード２０８ｃは、同様に駆動されるため、以下、青色発光ダイオード２０８ｃについてのみ説明する。
【００３７】
本実施形態においては、固体撮像素子１０８はＣＣＤであり、１フレームの撮像時間（１フレーム時間）内に、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積する蓄積時間と、蓄積された電荷を転送するための転送時間を有する。本実施形態においては、固体撮像素子１０８の転送時間に固体撮像素子１０８の受光面上の各画素に光が入射しないように、システムコントローラ２０２がＬＥＤ駆動回路２０６を制御し、青色発光ダイオード２０８ｃのＬＥＤ駆動電流をゼロにする。そして、固体撮像素子１０８の蓄積時間においては、システムコントローラ２０２はＬＥＤ駆動回路２０６を制御し、青色発光ダイオード２０８ｃのＬＥＤ駆動電流が階段状に徐々に増加するように駆動する。ＬＥＤ駆動電流が階段状に徐々に増加することによって、上述したように、青色発光ダイオード２０８ｃの発光波長は階段状に徐々に短くなり、発光強度は階段状に徐々に大きくなることとなる。ここで、固体撮像素子１０８は蓄積時間内に入射される光量を電荷として蓄積するため、蓄積される電荷は蓄積時間内に入射される光量の積分値（すなわち、エネルギー）であると考えられる。そこで、本実施形態においては、蓄積時間内にＬＥＤ駆動電流を階段状に徐々に増加させることによって青色発光ダイオード２０８ｃから出射される各波長の光が、波長毎に同一のエネルギーとなるように制御している。すなわち、ＬＥＤ駆動電流が低い場合（すなわち、発光波長が長い場合）、比較的長時間の発光を行い、ＬＥＤ駆動電流が高くなるにつれて（すなわち、発光波長が短くなるにつれて）、比較的短時間の発光となるように制御される。この結果、発光波長が変化する範囲内において、発光エネルギーとしてフラットな特性を得ることが可能となる。なお、青色発光ダイオード２０８ｃから出射される各波長の光と発光時間との関係は、例えば、ＬＥＤ駆動電流と発光時間との関係を予めテーブルとして不図示のメモリに格納しておき、波長シフト駆動時にこのテーブルを参照することによって行われ、蓄積時間内に入射される光量の積分値は、モニタ３００に表示される映像が適正な明るさとなるような光量に制御される。
【００３８】
以上のような、波長シフト駆動を赤色発光ダイオード２０８ａ及び緑色発光ダイオード２０８ｂについても同様に行うことにより、図３に示した各スペクトルは、それぞれ幅広のスペクトルを有することとなるため、図３の離散的な発光スペクトルは、連続スペクトルに近づく（すなわち、各スペクトル間の溝が埋まる）こととなる。ＬＣＢ１０２の出射端から出射し被写体を照明する照明光が幅広のスペクトルを有すると、患者の体内の組織で反射された反射光のスペクトルも幅広のスペクトルとなるため、患者の体内の組織の色が正常に観察されることとなる。すなわち、本実施形態の電子内視鏡装置１によって取得される内視鏡画像は、色再現性が高いものとなり、医師が病変部と健常部とを誤って認識するといった恐れもなくなる。
【００３９】
以上が本発明の実施の形態の説明であるが、本発明は上記の実施の形態の構成に限定されるものではなく、技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。例えば、本実施形態の波長シフト駆動においては、固体撮像素子１０８の蓄積時間内にＬＥＤ駆動電流を階段状に徐々に増加させる構成としたが、この構成に限定されるものではない。上述のように、固体撮像素子１０８に蓄積される電荷は蓄積時間内に入射される光量の積分値（すなわち、エネルギー）であると考えられるため、例えば、図７に示すように、蓄積時間内で所定の一定周期で複数回にわたってＬＥＤ駆動電流を階段状に変化させる構成としてもよい。このような構成にすれば、１フレーム内で複数回の波長シフトが行われるため、被写体が声帯のように振動（移動）しているものである場合でもフレーム毎の色の違いが抑えられる。
【００４０】
また、波長シフト駆動においては、ＬＥＤ駆動電流を階段状に徐々に増加させる構成として説明したが、階段状である必要はなく、アナログ的に徐々に増加する構成としてもよく、また、ＬＥＤ駆動電流を増減させる構成としてもよい。また、赤色発光ダイオード２０８ａ、緑色発光ダイオード２０８ｂ及び青色発光ダイオード２０８ｃを駆動するプロファイル（ＬＥＤ駆動電流の波形）は、同一である必要はなく、各ＬＥＤのスペクトルの光量の積分値が固体撮像素子１０８の蓄積時間内において所定の値となれば、それぞれ異なるプロファイルで駆動してもよい。
【００４１】
また、本実施形態においては、固体撮像素子１０８の転送時間においてＬＥＤ２０８を消灯させる構成としたが、例えば、固体撮像素子１０８の前面に図示しないシャッタ機構等があり、該シャッタ機構等によって転送時間中に遮光される構成である場合には、図８又は図９の構成のように、転送時間中もＬＥＤ２０８を発光させる構成とすることもできる。また、固体撮像素子１０８の転送時間においてＬＥＤ２０８が発光しない程度にバイアス電流を流す構成とすることも可能である。このような構成にすれば、ＬＥＤ２０８の動作温度の変化が少なくなりＬＥＤ駆動電流と発光強度の関係が安定するため、より正確に発光強度の制御を行うことが可能となる。
【００４２】
また、本実施形態においては、ＬＥＤ２０８は、赤色発光ダイオード２０８ａ、緑色発光ダイオード２０８ｂ及び青色発光ダイオード２０８ｃにより構成されるとしたが、この構成に限定されるものではない。例えば、青色発光ダイオードと、青色発光ダイオードからの光が入射することによって緑色から赤色の成分を有する蛍光を発する蛍光部材とを備え、青色発光ダイオードからの光と蛍光部材からの蛍光との組み合わせによって白色光を得る構成のＬＥＤであってもよい。また、ＬＥＤ２０８は、シアン色発光ダイオードを更に備え、４色の光の組み合わせによって白色光を得る構成のＬＥＤであってもよい。
【００４３】
また、本実施形態においては、ＬＥＤ２０８がＬＥＤ駆動回路２０６から供給されるＬＥＤ駆動電流によって駆動される構成としたが、この構成に限定されるものではなく、ＬＥＤ２０８はシステムコントローラ２０２から供給されるＬＥＤ駆動電圧によって駆動される構成としてもよい。
【００４４】
また、本実施形態においては、ＬＥＤ２０８が電子内視鏡用プロセッサ２００に内蔵される構成として説明したが、ＬＥＤ２０８が電子内視鏡１００に内蔵される構成としてもよい。
【００４５】
また、本実施形態においては、電子内視鏡装置１に用いられるＬＥＤ２０８について波長シフト駆動する構成としたが、この用途に限定されるものではなく、本実施形態の波長シフト駆動は、撮像素子で被写体を観察するシステムに幅広く適用できるものである。
【符号の説明】
【００４６】
１    電子内視鏡装置
１００    電子内視鏡
２００    電子内視鏡用プロセッサ
２０２    システムコントローラ
２０６    ＬＥＤ駆動回路
２０８    発光ダイオード（ＬＥＤ）
２０８ａ  赤色発光ダイオード
２０８ｂ  緑色発光ダイオード
２０８ｃ  青色発光ダイオード
２１２    絞り
２１４    モータ
２１６    ドライバ
２２０    信号処理回路
３００    モニタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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