JP2009201940A - 内視鏡光源システム、内視鏡光源装置、内視鏡プロセッサ、および内視鏡ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】複数の光源から同時に出射して混合させながら、良好な白色光画像を撮像する。
【解決手段】光源ユニット３０はランプ３１、レーザ光源３２、絞り３３、ダイクロイックミラー３５、および調光制御回路４１を有する。ランプ３１は白色光を出射する。レーザ光源３２は励起光を出射する。ダイクロイックミラー３５をランプ３１およびレーザ光源３２の出射方向上に配置する。ダイクロイックミラー３５は白色光の一部の帯域の光を透過して、ライトガイド５１に入射させる。ダイクロイックミラー３５は励起光を反射して、ライトガイド５１に入射させる。絞り３３の開口率に対して所定の対応関係であるデューティーでレーザ光源３２を駆動する。
【選択図】図２

Description

本発明は、簡易な構成でありながら、白色光および励起光を単一のライトガイドに供給し、通常内視鏡および自家蛍光内視鏡のいずれに用いても良好な白色光画像を撮像させる内視鏡光源システムに関する。

紫外線等の特定の波長の光（励起光）を生体組織に照射するときに生体組織が発光する蛍光を観察する自家蛍光内視鏡が知られている。挿入管の先端付近の被写体を照明するための励起光を伝達するために、自家蛍光内視鏡にはライトガイドが設けられる。このライトガイドは、通常の画像を観察するために被写体に照射する白色光の伝達にも用いられていた。

白色光および励起光のいずれかをライトガイドに入射させるために、白色光の光源の光路中に挿入または離脱可能なミラーが設けられている。ミラーを白色光の光路から離脱させることによりライトガイドに白色光を入射させ、ミラーと光路中に挿入することによりライトガイドに入射するように励起光を反射させている。しかし、ミラーを駆動させる機構を設ける必要があるため、光源装置の大型化および複雑化していた。

励起光成分を反射するダイクロイックミラーを白色光の光路中に固定し、自家蛍光観察をする場合はダイクロイックミラーに反射させた励起光のみをライトガイドに入射させ、通常画像観察をする場合は励起光を消灯した状態でダイクロイックミラーを透過した白色光をライトガイドに入射させることが提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。このような構成によれば、ミラーの駆動機構が不要であるため光源装置の小型化および簡潔化を図ることが可能である。

しかし、ダイクロイックミラーにより白色光に含まれる励起光成分をライトガイドに供給できないため、良好な白色光画像を撮像できなくなることが問題であった。
特開２００５−３４２０３３号公報 特開２００５−３４２０３４号公報

したがって、本発明では、簡潔な構成を有しながら、白色光および励起光を単一のライトガイドに供給し、通常内視鏡および自家蛍光内視鏡のいずれに用いても良好な白色光画像を撮像させる内視鏡光源システムの提供を目的とする。

本発明の内視鏡特光源システムは、内視鏡に設けられるライトガイドの入射端に第１、第２の帯域の第１、第２の光を入射させる第１、第２の光源と、第１、第２の光をライトガイドに同時に入射させる時に第１、第２の光のライトガイドへの入射光量が設定された第１の対応関係を満たすように第１の光および／または第２の光の前記ライトガイドへの入射光量を調整する光量調整部とを備えることを特徴としている。

なお、第１の対応関係は、接続される内視鏡のライトガイドに第１、第２の光を同時に入射させる時にライトガイドから出射する第１、第２の光の出射光量が第２の関係を満たすように、設定されることが好ましい。

さらには、第２の対応関係は第１の光の出射光量と第２の光の出射光量との間の一定の比例関係であることが好ましい。

また、第１、第２の光を同時にライトガイドに入射させて被写体に照射するときに被写体から受ける光学像に対してホワイトバランス処理を行うために光学像に含まれる第２の光の反射光成分に乗じるゲインが所定の範囲内に含まれるように、第１の対応関係を設定する設定部を備えることが好ましい。

あるいは、第１の光を前記ライトガイドに入射させて被写体に照射するときに被写体から受ける光である第１の被写体光の光量である第１の受光量と、第２の光をライトガイドに第２の入射光量で入射させて被写体に照射するときに被写体から受ける光である第２の被写体光の光量である第２の受光量とに基づいて、第１の対応関係を設定する設定部を備えることが好ましい。

また、設定部に所定の対応関係の設定を実行させるスイッチを備えることが好ましい。

また、第１、第２の被写体光を受光して第１、第２の受光量を検出する検出部を備えることが好ましい。

また、第１、第２の受光量を検出する検出部から送信される第１、第２の受光量信号を受信する受信部を備えることが好ましい。

また、光量調整部は第１、第２の光を同時にライトガイドに入射させて被写体に照射するときに被写体から得られる光である第３の被写体の光量である第３の光量に基づいて第１の光のライトガイドへの入射量を調整することが好ましい。

また、ライトガイドへの入射光量は絞りの開閉により調整されることが好ましい。または、ライトガイドへの入射光量は第１の光源および／または第２の光源からの第１の光および／または第２の光の出射光量を制御することにより調整されることが好ましい。

また、第１、第２の光は少なくとも赤色光、緑色光、および青色光のいずれか一つを含む光であることが好ましい。

本発明の内視鏡ユニットは、ライトガイドを有する内視鏡と、ライトガイドの入射端に第１、第２の帯域の第１、第２の光を入射させる第１、第２の光源と、第１、第２の光をライトガイドに同時に入射させる時にライトガイドから出射する第１、第２の光の出射光量が第２の対応関係を満たすように第１の光および／または第２の光のライトガイドへの入射光量を調整する光量調整部とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、第１、第２の光のライトガイドへの入射光量が設定された第１の対応関係を満たすように光量が調整されるので、第１、第２の光を混合させて照明光の色温度が安定し、良好な白色光画像の撮影が可能となる。

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光源システムを有する内視鏡ユニットの外観図である。

内視鏡ユニット１０は、内視鏡プロセッサ２０、電子内視鏡５０、およびモニタ１１によって構成される。内視鏡プロセッサ２０は、電子内視鏡５０、およびモニタ１１に接続される。

内視鏡プロセッサ２０から被写体に照射するための照明光が電子内視鏡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の撮像により生成する画像信号が内視鏡プロセッサ２０に送信される。

内視鏡プロセッサ２０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信号処理が施される。所定の信号処理を施した画像信号はモニタ１１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１１に表示される。

内視鏡プロセッサ２０には光源ユニット３０、画像信号処理ユニット２１、撮像素子駆動回路２２、システムコントローラ２３、および入力部２４（スイッチ）などが設けられる。

後述するように、光源ユニット３０は被写体に照射する照明光をライトガイド５１の入射端に向かって出射する。また、後述するように、画像信号処理ユニット２１では画像信号に対して所定の信号処理が施される。撮像素子駆動回路２２により、撮像素子５２は被写体像を撮像するように駆動される。システムコントローラ２３により内視鏡ユニット１０の動作が制御される。使用者が入力部２４への操作入力を行なうことにより、内視鏡ユニット１０の様々な機能が実行される。

内視鏡プロセッサ２０と電子内視鏡５０とを接続すると、光源ユニット３０と電子内視鏡５０に設けられるライトガイド５１とが光学的に接続される。また、内視鏡プロセッサ２０と電子内視鏡５０とを接続すると、画像信号処理ユニット２１および撮像素子駆動回路２２と電子内視鏡５０に設けられる撮像素子５２とが電気的に接続される。

図２に示すように、光源ユニット３０は、ランプ３１、レーザ光源３２、絞り３３、ロータリーシャッタ３４、ダイクロイックミラー３５、集光レンズ３６、コリメートレンズ３７、電源回路３８、絞りモータ３９、シャッタモータ４０、調光制御回路４１、およびシャッタ制御回路４２などによって構成される。

ランプ３１は、例えばキセノンランプやハロゲンランプであり、白色光（第１の光）を出射する。ランプ３１から出射される白色光をライトガイド５１の入射端に導くための光路中に、絞り３３、ロータリーシャッタ３４、ダイクロイックミラー３５、および集光レンズ３６が設けられる。

絞り３３により、ライトガイド５１に入射する白色光の入射光量が調整される。なお、絞り３３は絞りモータ３９により駆動される。絞りモータ３９による絞り３３の駆動は、調光制御回路４１により制御される。

後述するように、撮像素子５２における受光量がシステムコントローラ２３を介して調光制御回路４１に伝達される。伝達された受光量に基づいて、調光制御回路４１は絞り３３の開口率を調整する。

ロータリーシャッタ３４には円板上に開口部（図示せず）と遮光部（図示せず）とが設けられる。光源ユニット３０から白色光を発光するときには、光路上に開口部が挿入される。一方、白色光の発光を停止するときには、光路上に遮光部が挿入され、遮光される。

シャッタモータ４０を回転させることにより光源ユニット３０からの白色光の発光と発光停止とが切替えられる。なお、シャッタモータ４０は、シャッタ制御回路４２により駆動される。また、シャッタ制御回路４２は、システムコントローラ２３に制御される。

ダイクロイックミラー３５は、図３に示すような反射特性を有するミラーであり、第１の波長以下の帯域の光を反射し、第１の波長を越える帯域の光を透過する。ダイクロイックミラー３５はランプ３１の光路に対して４５°に傾斜させた状態で固定される。したがって、ランプ３１から出射する白色光の第１の波長を超える帯域の第１の光成分はダイクロイックミラー３５と透過し、第１の波長以下の帯域の第２の光成分はダイクロイックミラー３５に反射される。

レーザ光源３２からは、生体組織に自家蛍光を発光させる励起光（第２の光）が出射される。励起光は青色光であって、図４に示すように第１の波長未満の帯域の光である。したがって、励起光はダイクロイックミラー３５により反射される。レーザ光源３２は、ダイクロイックミラー３５により反射される励起光がライトガイド５１の入射端に入射する位置に固定される。

レーザ光源３２からダイクロイックミラー３５までの光路中に、コリメートレンズ３７が設けられる。レーザ光源３２から出射される励起光がコリメートレンズ３７により平行光となる。

集光レンズ３６により、ダイクロイックミラー３５を透過する第１の光成分および／またはダイクロイックミラー３５に反射された励起光が集光され、ライトガイド５１の入射端に入射する。

ランプ３１には、電源回路３８から電力が供給される。電源回路３８からのランプ３１への電力の供給のＯＮ／ＯＦＦは、システムコントローラ２３により制御される。

レーザ光源３２は、調光制御回路４１に駆動される。調光制御回路４１により、レーザ光源３２から出射する励起光の出射光量が調整される。後述するように、ホワイトバランスの初期設定に基づいて、絞り３３の開口率に応じたデューティーでレーザ光源３２は駆動され、励起光の出射光量が調整される。

内視鏡プロセッサ２０に通常内視鏡を接続する場合には、通常の画像のみが観察可能である。内視鏡プロセッサ２０に蛍光観察用内視鏡を接続する場合には、通常の画像または自家蛍光画像を観察可能である。なお、蛍光観察用内視鏡を用いて、通常の画像と自家蛍光画像を同時表示したり、通常の画像と自家蛍光画像とを合成した擬似カラー画像などを表示して観察することも可能である。

通常の画像を観察する場合に、シャッタ制御回路４２は開口部を光路上に挿入して白色光を通過させ、かつ調光制御回路４１はレーザ光源３２に励起光を出射させる。その結果、ライトガイド５１の入射端には、第１の光成分と励起光とが入射する（図５参照）。

一方、自家蛍光画像を観察する場合に、シャッタ制御回路４２は遮光部を光路上に挿入して白色光を遮光させ、かつ調光制御回路４１はレーザ光源３２に励起光を出射させる。その結果、ライトガイド５１の入射端には、励起光が入射する（図４参照）。

次に、蛍光観察内視鏡である電子内視鏡５０の構成について詳細に説明する（図１参照）。電子内視鏡５０には、ライトガイド５１、撮像素子５２、励起光カットフィルタ５３、配光レンズ５４、および対物レンズ５５などが設けられる。

ライトガイド５１は、内視鏡プロセッサ２０との接続部分から電子内視鏡５０の挿入管５６の先端まで延設される。前述のように光源ユニット３０から出射される第１の光成分および／または励起光がライトガイド５１の入射端に入射される。入射端に入射された光は、出射端まで伝達される。ライトガイド５１の出射端から出射する光が、配光レンズ５４を介して挿入管５６先端付近に照射される。

第１の光成分が照射されたときの被写体の反射光による光学像、および／または励起光が照射されたときの被写体の反射光と被写体の自家蛍光による光学像が、対物レンズ５５を介して撮像素子５２の受光面に到達する。

撮像素子５２には、撮像素子駆動回路２２から撮像素子駆動信号が送信される。撮像素子駆動信号に基づいて撮像素子５２は撮像を行い、画像信号を生成する。画像信号は画像信号処理ユニット２１に送信される。なお、撮像素子駆動回路２２は、システムコントローラ２３により制御される。

なお、励起光照射時は、励起光カットフィルタ５３によって対物レンズ５５を介して入射した光から被写体で反射された励起光成分が除去される。励起光成分が除去されることにより、被写体である生体組織が発する蛍光成分のみが、撮像素子５２により撮像される。

なお、内視鏡プロセッサ２０は、通常内視鏡（図示せず）にも接続可能である。通常内視鏡は、自家蛍光観察内視鏡である電子内視鏡５０と異なり、励起光カットフィルタ５３が設けられない。したがって、通常内視鏡を内視鏡プロセッサ２０に接続する場合には、第１の光成分が照射されたときの被写体の反射光による光学像、および／または励起光が照射されたときの被写体の反射光と被写体の自家蛍光による光学像が、撮像素子５２により撮像される。

次に、画像信号処理ユニット２１の構成について説明する。画像信号処理ユニット２１は、前段信号処理回路２５（検出部）、画像信号処理回路２６（検出部）、および後段信号処理回路２７によって構成される（図１参照）。

撮像素子５２から送信される画像信号は、前段信号処理回路２５に入力される。前段信号処理回路２５において、画像信号にＡ／Ｄ変換処理、ＹＣ処理、および色補間処理等の所定の信号処理が施される。

また、前段信号処理回路２５により、撮像素子５２の受光領域全体の輝度信号の信号レベルの平均値が算出される。算出された平均値に相当する平均輝度信号が生成され、システムコントローラ２３を介して調光制御回路４１に送信される。前述のように、平均輝度信号に基づいて、調光制御回路４１は絞り３３の開口率およびレーザ光源３２のデューティーを調整する。

前段信号処理回路２５により所定の信号処理の施された画像信号は、画像信号処理回路２６に送信される。画像信号処理回路２６はワークメモリとしてフラッシュメモリ（図示せず）を有しており、フラッシュメモリに画像信号を格納する。

画像信号処理回路２６は、フラッシュメモリに格納された画像信号に色分離処理を施す。色分離処理により、画像信号はＲ信号成分、Ｇ信号成分、およびＢ信号成分に分離される。画像観察時には、分離されたＲＧＢ信号成分に対して所定の信号処理が施される。

なお、所定の信号処理としてホワイトバランス処理が実行される。すなわち、後述するホワイトバランス初期設定時に設定するゲインがＲ信号成分およびＢ信号成分に乗じられる。

所定の信号処理の施された画像信号は、後段信号処理回路２７に送信される。後段信号処理回路２７により、画像信号に対してクランプ、ブランキング処理などの所定の信号処理が施され、さらにデジタル信号からアナログ信号に変換される。アナログ信号に変換された画像信号は、モニタ１１に送られる。画像信号に相当する画像がモニタ１１に表示される。

次に、光源ユニット３０による通常観察時の調光について説明する。前述のように、撮像素子５２の受光領域全体の輝度信号の信号レベルの平均値に応じて絞り３３の開口率およびレーザ光源３２のデューティーが調整される。ただし、蛍光観察内視鏡が内視鏡プロセッサ２０に接続される場合は、絞り３３の開口率のみが調整される。

蛍光観察内視鏡には前述のように対物レンズ５５と撮像素子５２との間に励起光カットフィルタ５３が設けられており、励起光による被写体の反射光は除去される。したがって、蛍光観察内視鏡が内視鏡プロセッサ２０に接続される場合には、レーザ光源３２に出射させる励起光の出射光量調整は不要である。

内視鏡プロセッサ２０には、輝度信号の信号レベルの平均値と比較するための参照値が予め定められている。すなわち、参照値データが調光制御回路４１に設けられるＲＯＭ（図示せず）に格納されており、調光時に参照光データが調光制御回路４１に読出される。

調光制御回路４１により、輝度信号の信号レベルの平均値と参照値とが比較される。平均値が参照値より低い場合は、絞り３３の開口率を上げるように、また励起光の出射光量を増加させるように、絞りモータ３９およびレーザ光源３２が駆動される。一方、平均値が参照値より高い場合は、絞り３３の開口率を下げるように、また励起光の出射光量を低下させるように、絞りモータ３９およびレーザ光源３２が駆動される。

絞り３３の開口率の調整と励起光の出射光量の調整を無関係に行なうと挿入管５６の先端、すなわちライトガイド５１の出射端から照射される光の色温度が変化する。色温度を一定に保つためには、出射端から出射する第１の光成分に対する励起光の光量の比（第２の対応関係）を一定に保つ必要がある。

ところで、光源ユニット３０から出射する光を伝達するライトガイド５１の光学特性は、通常内視鏡か自家蛍光内視鏡かによって大きく異なることがある。それゆえ、ライトガイド５１から出射する第１の光成分に対する励起光の光量の比を一定に保つために、ライトガイド５１に入射する第１の光成分に対する励起光の光量の比を、接続する内視鏡に応じた比（第１の対応関係）に保つことが必要である。

第１の光成分および励起光の光量はそれぞれ、絞り３３の開口率およびレーザ光源３２のデューティーの調整により、調整される。図６に示すように、第１の光成分の光量は絞り３３の開口率に対して非線形に変化する。一方、図７に示すように、励起光の光量はレーザ光源３２のデューティーに対して線形に変化する。

したがって、出射端から出射される第１の光成分に対する励起光の光量の比を一定に保つためには、絞り３３の開口率に対してレーザ光源３２のデューティーが所定の対応関係を満たすように、全体光量を調整する必要がある。

所定の対応関係は、後述するホワイトバランス初期設定により算出される。光源ユニット３０にはＲＡＭ（図示せず）が設けられ、算出された所定の対応関係はＲＡＭに格納される。通常観察時には、格納された所定の対応関係に基づいて、絞り３３の開口率に応じた励起光の出射光量が設定され、設定された出射光量となるようにレーザ光源３２は駆動される。

次に、システムコントローラ２３および調光制御回路４１によって行なわれるホワイトバランス初期設定について、図８、図９のフローチャートを用いて説明する。前述のように、ホワイトバランス初期設定により、Ｒ信号成分およびＢ信号成分それぞれに乗じるゲインと絞り３３の開口率に対するレーザ光源３２のデューティーの所定の対応関係が求められる。

使用者によって、ホワイトバランス初期設定時に挿入管５６の先端に、例えば内部が白色であるホワイトバランス治具（図示せず）が取り付けられる。治具を取り付けた状態で、ホワイトバランス初期設定開始の操作入力が入力部２４に入力されることにより、システムコントローラ２３および調光制御部４１はホワイトバランスの初期設定を開始する。

ステップＳ１００において、レーザ光源３２のデューティーを製造時に定められる初期値に設定する。ステップＳ１０１では、設定したデューティーでレーザ光源３２に励起光を出射させる。

ステップＳ１０２では、ライトガイド５１に伝達された励起光によって照明されるホワイトバランス治具の内部を撮像素子５２に撮像させる。撮像により生成される画像信号からＢ信号成分を抽出させる。

Ｂ信号成分を抽出させると、ステップＳ１０３に進み、Ｂ信号成分が飽和しているか否かを判別する。Ｂ信号成分が飽和している場合は、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、設定しているレーザ光源３２のデューティーを下げる。デューティーの再設定を終了すると、ステップＳ１０１に戻る。以後、Ｂ信号成分が飽和しなくなるまで、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４の処理を繰返す。

ステップＳ１０３においてＢ信号成分が飽和していない場合、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、設定されているＤＵＴＹを調光制御回路４１に設けられるＲＡＭ（図示せず）に、調整最大値として記憶させる。

次のステップＳ１０６では、絞り３３の開口率を７５％となるように絞りモータ３９を駆動する。また、レーザ光源３２のＤＵＴＹを調整最大値に設定する。開口率およびデューティーを調整すると、ステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、ランプ３１に白色光を出射させ、レーザ光源３２に設定されたデューティーで励起光を出射させる。

次のステップＳ１０８では、ライトガイド５１に伝達された第１の光成分および励起光によって照明されるホワイトバランス治具の内部を撮像素子５２に撮像させる。撮像により生成される画像信号に基づいて、Ｒ信号成分に乗じるためのＲ信号ゲインおよびＢ信号成分に乗じるためのＢ信号ゲインを算出する。

ゲインを算出すると、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０９では、Ｂ信号ゲインが製造時に定められる許容範囲に含まれるか否かを判別する。Ｂ信号ゲインが許容範囲外である場合は、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、設定しているレーザ光源３２のデューティーを下げる。デューティーの再設定を終了すると、ステップＳ１０７に戻る。以後、Ｂ信号ゲインが許容範囲に含まれるようになるまで、ステップＳ１０７〜ステップＳ１１０の処理を繰返す。

なお、前述のように、青色光である励起光はランプ３１とは別のレーザ光源３２から出射されるため、算出されるＢ信号ゲインが、通常の白色光のみを照射するときに設定されるＢ信号ゲインに比べて、極端に大きな値、または極端に小さな値が算出されることがある。極端に大きな、または極端に小さなＢ信号ゲインを用いてホワイトバランス処理を行うと、通常の画像における青色に大きなノイズが生じることがある。そこで、ノイズの発生を抑止するＢ信号ゲインの範囲が許容範囲として定められている。

ステップＳ１０９において、Ｂ信号ゲインが許容範囲内である場合には、ステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１では、ステップＳ１０８で算出したＲ信号ゲインおよびＢ信号ゲインを画像信号処理回路２６に設けられるＲＡＭ（図示せず）に格納する。

ゲインを格納するとステップＳ１１２に進み、調整した開口率に対して最終的に設定したレーザ光源３２のデューティーを光源ユニット３０に設けられるＲＡＭに格納する。ステップＳ１１３では、ＲＡＭに対応関係にある開口率とデューティーとの組が３組格納されているか否かを判別する。

３組の開口率とデューティーが格納されていない場合は、ステップＳ１１４に進み、開口率を２５％下げる。すなわち、現在の開口率が７５％である場合は開口率が５０％に、現在の開口率が５０％である場合は開口率が２５％になるように、絞りモータ３９を駆動する。開口率の調整後、ステップＳ１０７に戻る。以後、３組の開口率とデューティーとが格納されるまで、ステップＳ１０７〜ステップＳ１１４の処理を繰返す。

ステップＳ１１３において３組の開口率とデューティーとが格納されている場合は、ステップＳ１１５に進む。ステップＳ１１５では、７５％、５０％、および２５％の開口率にそれぞれ対応するデューティーに基づいて、他の開口率に対応するＤＵＴＹの対応テーブルデータを作成する。ステップＳ１１６では、作成した対応テーブルデータを光源ユニット３０のＲＡＭに格納する。対応テーブルデータを格納すると、ホワイトバランス初期設定を終了する。

なお、上述のホワイトバランス初期設定は、接続される電子内視鏡が通常内視鏡である場合に実行される。接続される電子内視鏡が蛍光観察内視鏡である場合には、撮像素子５２に励起光カットフィルタ５３が設けられるため励起光の出射光量の調整が不要であり、上述のホワイトバランス初期設定において、ステップＳ１０２〜ステップＳ１０４、ステップＳ１０９、ステップＳ１１０、およびステップＳ１１２〜ステップＳ１１６の処理が省かれる。

次に、通常内視鏡を接続するときの通常の画像の観察時に、システムコントローラ２３および調光制御回路４１によって行なわれる調光制御について、図１０のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ２００において、ランプ３１に白色光を出射させ、レーザ光源３２に励起光を出射させる。次のステップＳ２０１では、ライトガイド５１に伝達された第１の光成分および励起光によって照明される被写体を撮像素子５２に撮像させる。撮像により生成される画像信号に基づいて、輝度信号の信号レベルの平均値を算出する。

輝度信号の信号レベルの平均値を算出すると、ステップＳ２０２に進む。ステップＳ２０２では、輝度信号の信号レベルの平均値と基準値との差分を算出する。ステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で算出した差分の絶対値が閾値未満であるか否かを判別する。閾値未満である場合は調光制御を終了する。

ステップＳ２０３において差分の絶対値が閾値以上である場合には、ステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４では、ステップＳ２０２で算出した差分に応じて絞り３３の開口率を決定する。ステップＳ２０５では、ステップＳ２０４において決定した開口率に対応するレーザ光源３２のデューティーを、ホワイトバランス初期設定で作成した対応データテーブルに基づいて、求める。

ステップＳ２０６では、ステップＳ２０４において決定した開口率、およびステップＳ２０５において求めたデューティーとなるように、絞りモータ３９およびレーザ光源３２を駆動する。

以上のように、本実施形態の内視鏡光源システムによれば、白色光と励起光とを同時に出射させることにより、ダイクロイックミラーを固定しながらも、通常の画像を観察可能である。さらに、絞りの開口率に対応したデューティーで励起光を出射するので、通常内視鏡および自家蛍光内視鏡のいずれに用いても良好な白色光画像を撮像することが可能になる。

また、ダイクロイックミラー３５を固定した簡潔な構成なので、ダイクロイックミラー３５を駆動する機構が不要であるため、それによる信頼性および応答性の向上、部品点数を減らすことや、また部品点数減少による製造コストの低減化が可能である。

また、光源ユニット３０からの第１の光成分と励起光の出射光量を別々に調整可能なので、画像信号の青色光成分に含まれるノイズを低減化することが可能である。撮像素子の青色光の感度が赤色光や緑色光に比べて低い場合に、同じ光量で青色光、赤色光、および緑色光を照射しながら青色光に乗じるゲインを大きく設定することがある。そのため、青色光成分に含まれるノイズも増加されることがある。一方、本実施形態のように、励起光と第１の光成分の光量を別々に調整可能であれば、青色光の出射光量を増加させることにより、青色光成分に含まれるノイズが低減化される。

なお、本実施形態において、ホワイトバランスの初期設定により、絞り３３の開口率に対応するレーザ光源３２のデューティーの対応関係を定める構成であるが、予め定められた対応関係に応じてレーザ光源のデューティーを調整すれば、本実施形態と同様の効果が得られる。例えば、電子内視鏡に設けられる内視鏡メモリに絞り３３の開口率に対応するレーザ光源のデューティーを格納しておき、内視鏡プロセッサと接続するときに、調光制御回路４１が対応関係を読出す構成であってもよい。

また、本実施形態において、第１の光成分および励起光の被写体への照射量は、それぞれ絞り３３の開口率およびレーザ光源３２のデューティーを変えることにより調整する構成であるが、他の光量調整手段によって調整してもよい。他の光量調整手段によって、ライトガイド５１への白色光および励起光の入射光量が所定の関係（第１の対応関係）となるように制御すれば、本実施形態と同様の効果が得られる。

また、本実施形態において、ホワイトバランス初期設定時に白色光と励起光とを同時に光源ユニット３０から出射させて、開口率に対するデューティーの対応関係を設定する構成であるが、白色光のみを出射させたときの受光量と励起光のみを出射させたときの受光量に基づいて、開口率に対するデューティーの対応関係を設定してもよい。

また、本実施形態において、通常の観察時に絞り３３の開口率に応じてレーザ光源３２のデューティーを調整する構成であるが、レーザ光源３２のデューティーに応じて絞り３３の開口率を調整する構成であっても本実施形態と同様の効果を得ることが可能である。ただし、本実施形態のように、レーザ光源３２のデューティーを変える構成の方が応答性に優れている。

また、本実施形態では、ホワイトバランス初期設定時に、開口率が７５％、５０％、および２５％のときに対応するレーザ光源３２のデューティーの対応関係をＢ信号ゲインに基づいて決定する構成であるが、Ｂ信号ゲインに基づいて対応関係を決定するのは３点に限られない。より多くの組の開口率とデューティーの対応関係をＢ信号ゲインに基づいて決定すれば、第１の光成分に対する励起光の被写体への照射量をより精密に制御可能である。

また、本実施形態では、ホワイトバランス初期設定において、開口率を７５％、５０％、および２５％に設定して、レーザ光源３２からの励起光の出射光量を調整する構成であるが、開口率の設定はこれらの値に限られない。ライトガイド５１への入射光量を一定に保った状態で、ホワイトバランス治具内部を撮像すればレーザ光源３２のデューティーの調整は可能である。

また、本実施形態では、光源ユニット３０から出射される光は白色光と励起光である青色光であるが、少なくとも赤色光、緑色光、および青色光のいずれかを含む光を照射する構成であってもよい。

本発明の一実施形態を適用した内視鏡光源システムを有する内視鏡ユニットの内部構成を概略的に示すブロック図である。 光源ユニットの内部構成を概略的に示すブロック図である。 ダイクロイックミラーの光の波長に対する反射特性を示すグラフである。 励起光のスペクトル分布を示すグラフである。 光源ユニットから出射される光のスペクトル分布を示すグラフである。 絞りの開口率に対する白色光の出射光量を示すグラフである。 レーザ光源のデューティーに対する励起光の出射光量を示すグラフである。 ホワイトバランス初期設定時の動作を示す第１のフローチャートである。 ホワイトバランス初期設定時の動作を示す第２のフローチャートである。 通常の観察時の調光制御を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 内視鏡ユニット
２０ 内視鏡プロセッサ
２３ システムコントローラ
２４ 入力部
２５ 前段信号処理回路
２６ 画像信号処理回路
３０ 光源ユニット
３１ ランプ
３２ レーザ光源
３３ 絞り
３５ ダイクロイックミラー
４１ 調光制御回路
５０ 電子内視鏡
５１ ライトガイド
５２ 撮像素子
５３ 励起光カットフィルタ

Claims (13)

1. 内視鏡に設けられるライトガイドの入射端に、第１、第２の帯域の第１、第２の光を入射させる第１、第２の光源と、
   前記第１、第２の光を前記ライトガイドに同時に入射させる時に、前記第１、第２の光の前記ライトガイドへの入射光量が設定された第１の対応関係を満たすように、前記第１の光および／または前記第２の光の前記ライトガイドへの入射光量を調整する光量調整部とを備える
   ことを特徴とする内視鏡光源システム。
2. 前記第１の対応関係は、接続される前記内視鏡の前記ライトガイドに前記第１、第２の光を同時に入射させる時に前記ライトガイドから出射する前記第１、第２の光の出射光量が第２の関係を満たすように、設定されることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡光源システム。
3. 前記第２の対応関係は、前記第１の光の出射光量と前記第２の光の出射光量との間の一定の比例関係であることを特徴とする請求項２に記載の内視鏡光源システム。
4. 前記第１、第２の光を同時に前記ライトガイドに入射させて被写体に照射するときに前記被写体から受ける光学像に対してホワイトバランス処理を行うために前記光学像に含まれる前記第２の光の反射光成分に乗じるゲインが所定の範囲内に含まれるように、前記第１の対応関係を設定する設定部を備えることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡光源システム。
5. 前記第１の光を前記ライトガイドに入射させて被写体に照射するときに前記被写体から受ける光である第１の被写体光の光量である第１の受光量と、前記第２の光を前記ライトガイドに第２の入射光量で入射させて前記被写体に照射するときに前記被写体から受ける光である第２の被写体光の光量である第２の受光量とに基づいて、前記第１の対応関係を設定する設定部を備えることを特徴とする請求項１に記載の内視鏡光源システム。
6. 前記設定部に前記所定の対応関係の設定を実行させるスイッチを備えることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の内視鏡光源システム。
7. 前記第１、第２の被写体光を受光して、前記第１、第２の受光量を検出する検出部を備えることを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の内視鏡光源システム。
8. 前記第１、第２の受光量を検出する検出部から送信される第１、第２の受光量信号を受信する受信部を備えることを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の内視鏡光源システム。
9. 前記光量調整部は、前記第１、第２の光を同時に前記ライトガイドに入射させて前記被写体に照射するときに前記被写体から得られる光である第３の被写体の光量である第３の光量に基づいて、前記第１の光の前記ライトガイドへの入射量を調整することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の内視鏡光源システム。
10. 前記ライトガイドへの入射光量は、絞りの開閉により調整されることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の内視鏡光源システム。
11. 前記ライトガイドへの入射光量は、前記第１の光源および／または前記第２の光源からの前記第１の光および／または前記第２の光の出射光量を制御することにより調整されることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の内視鏡光源システム。
12. 前記第１、第２の光は、少なくとも赤色光、緑色光、および青色光のいずれか一つを含む光であることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の内視鏡光源システム。
13. ライトガイドを有する内視鏡と、
    前記ライトガイドの入射端に、第１、第２の帯域の第１、第２の光を入射させる第１、第２の光源と、
    前記第１、第２の光を前記ライトガイドに同時に入射させる時に、前記ライトガイドから出射する前記第１、第２の光の出射光量が第２の対応関係を満たすように、前記第１の光および／または前記第２の光の前記ライトガイドへの入射光量を調整する光量調整部とを備える
    ことを特徴とする内視鏡ユニット。

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