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WO2015005277A1 - 光源装置 - Google Patents

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WO2015005277A1
WO2015005277A1 PCT/JP2014/068041 JP2014068041W WO2015005277A1 WO 2015005277 A1 WO2015005277 A1 WO 2015005277A1 JP 2014068041 W JP2014068041 W JP 2014068041W WO 2015005277 A1 WO2015005277 A1 WO 2015005277A1
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WO
WIPO (PCT)
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light source
semiconductor light
light
led
driving
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2014/068041
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雄亮 矢部
智也 高橋
弘太郎 小笠原
哲史 田中
愛子 坂井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Medical Systems Corp
Original Assignee
Olympus Medical Systems Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to JP2015502013A priority patent/JP5789348B2/ja
Priority to EP14823176.4A priority patent/EP2976989A4/en
Publication of WO2015005277A1 publication Critical patent/WO2015005277A1/ja
Priority to US14/919,849 priority patent/US10085611B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • A61B1/00004—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • G02B23/2407—Optical details
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    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/141—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using dichroic mirrors

Definitions

  • the present invention relates to a light source device suitable for an endoscope.
  • a light source device is employed to perform imaging inside the cavity.
  • a light source device employing a semiconductor light source such as an LED as a light emitting unit may be used.
  • Such a light source device can perform dimming control of the LED by PWM control that changes the duty ratio of the drive pulse or current control that changes the LED current.
  • Document 1 As a light source device using such an LED light source, there is a device disclosed in WO2012 / 108420 (hereinafter referred to as Document 1).
  • the apparatus of Document 1 enables special light observation such as normal observation (WLI) with white illumination and narrow-band observation (NBI) with purple illumination by combining a white LED and a purple LED.
  • WLI normal observation
  • NBI narrow-band observation
  • the device of Document 1 may cause insufficient illumination.
  • an endoscope provided with an image sensor is configured to be connectable.
  • the spectrum of the emitted light of the white LED is constant, it corresponds to the spectral sensitivity characteristics of the image sensor. It is not always possible to obtain illumination light with an optimal color balance. For this reason, it is conceivable to use LEDs of a plurality of colors as the light source. However, it is considered that the dimming control is performed in a state where the color balance, which is the ratio of the amount of light emitted from the LEDs of the plurality of colors, is maintained at an optimum value. There wasn't.
  • An object of the present invention is to provide a light source device capable of performing dimming control while maintaining a color balance at an optimum value.
  • a light source device includes a plurality of semiconductor light sources that emit light in different wavelength bands, and a drive signal that drives one reference semiconductor light source among the plurality of color semiconductor light sources based on brightness control information.
  • a current value and a duty ratio are determined, and a current value of a drive signal for driving a semiconductor light source other than the reference semiconductor light source among the semiconductor light sources of the plurality of colors is based on a current value of a drive signal for driving the reference semiconductor light source.
  • a control unit that generates dimming information for dimming control of the semiconductor light sources of a plurality of colors, and a drive unit that drives the semiconductor light sources of the plurality of colors based on the dimming information Comprising.
  • the block diagram which shows the light source device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 6 is a graph for explaining an example of information stored in a memory unit 53.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a light source device according to the first embodiment of the present invention.
  • the light source device is applied to an endoscope system having an endoscope, a video processor, and a monitor.
  • the endoscope system 1 includes an endoscope 10, a video processor 20, a monitor 30, and a light source device 40.
  • the endoscope 10 has an elongated insertion portion 11 that can be inserted into a lumen or the like at the distal end side, and the proximal end side is detachably connected to the light source device 40 by a connector 12. ing.
  • the endoscope 10 is detachably connected to the video processor 20 by a cable 17 and a connector 18.
  • a cable 17 and a connector 18 can be attached to the light source device 40 and the video processor 20.
  • an imaging element 13 for capturing an image of a subject such as in a lumen and a lens 14 for irradiating the subject with light from the light source device 40 are disposed.
  • the illumination light transmitted from the light source device 40 via the light guide 15 is irradiated to the subject by the lens 14.
  • the imaging element 13 is configured by a CCD, a CMOS sensor, or the like. Return light from the subject is incident on the imaging surface, photoelectrically converts the incident subject optical image, and sequentially outputs imaging outputs based on the accumulated charges.
  • the image sensor 13 operates when a drive signal including a synchronization signal is supplied from the video processor 20, and supplies an imaging output to the video processor 20 via the signal line 16.
  • the image sensor 13 has a predetermined spectral sensitivity characteristic.
  • the characteristic of the captured image changes for each endoscope mainly due to the influence of the spectral sensitivity characteristic of the image sensor.
  • the endoscope 10 is provided with a storage unit 19 that stores scope information including information on spectral sensitivity characteristics for each endoscope. By connecting the endoscope 10 to the light source device 40 by the connector 12, scope information can be acquired in the light source device 40.
  • the video processor 20 performs predetermined signal processing on the imaging output to generate a video signal that can be displayed on the monitor 30.
  • a video signal from the video processor 20 is supplied to the monitor 30 via the cable 21. In this way, an endoscopic image based on the imaging output can be displayed on the display screen of the monitor 30.
  • the video processor 20 can control the light source device 40 so that the brightness of the captured image becomes the target brightness.
  • the video processor 20 outputs information on the ratio between the brightness obtained from the captured image and the target brightness to the light source device 40 as brightness control information.
  • the brightness control information is supplied to the control unit 41 of the light source device 40 via the cable 22.
  • the light source device 40 includes an LED (R-LED) 42 that generates red light, an LED (G-LED) 43 that generates green light, an LED (B-LED) 44 that generates blue light, and an LED that generates purple light. (V-LED) 45 is included. Note that, in this embodiment, an example in which LEDs that generate four colors of light are employed will be described, but the types of colors and the number of colors are not limited to those in this embodiment. In this embodiment, a plurality of types of LEDs may be used. For example, an LED that generates amber light may be added to FIG.
  • Lenses 42a to 45a are arranged on the optical axes of the emitted light from the LEDs 42 to 45, respectively. Each of the lenses 42a to 45a converts the light emitted from the LEDs 42 to 45 into substantially parallel light and emits the light. On the optical axis of the lens 42a that emits light from the R-LED 42, dichroic filters 47 to 49 constituting an optical path portion are arranged. Light from the G-LED 43 is also incident on the dichroic filter 47 through the lens 43a. In addition, light from the B-LED 44 is incident on the dichroic filter 48 via the lens 44a, and light from the V-LED 45 is also incident on the dichroic filter 49 via the lens 45a.
  • the dichroic filter 47 reflects the light from the G-LED 43 and transmits the light from the R-LED 42.
  • the dichroic filter 48 reflects the light from the B-LED 44 and transmits the light transmitted through the dichroic filter 47.
  • the dichroic filter 49 reflects the light from the V-LED 45 and transmits the light transmitted through the dichroic filter 48.
  • the light from the LEDs 42 to 45 is synthesized by the dichroic filters 47 to 49.
  • the combined light from the dichroic filter 49 is incident on the light guide 15 via the lens 50.
  • the arrangement order of the LEDs 42 to 45 can be changed by appropriately setting the characteristics of the dichroic filters 47 to 49, the characteristics of the dichroic filter can be improved by arranging the LEDs 42 to 45 in the wavelength band of the emitted light. Is easy to set.
  • the LEDs 42 to 45 are driven by the LED drive unit 46 and light up.
  • the LED drive unit 46 is controlled by the control unit 41 to generate a PWM pulse that is a drive signal for driving each LED.
  • Each of the LEDs 42 to 45 emits light with a light emission amount corresponding to the duty ratio and current amount of the PWM pulse from the LED drive unit 46.
  • the control unit 41 outputs the dimming information for controlling each of the LEDs 42 to 45 to the LED driving unit 46, thereby controlling the duty ratio and the current level of the PWM pulse to control the dimming of each of the LEDs 42 to 45.
  • the control unit 41 generates dimming information so that the light emission amounts of the LEDs 42 to 45 can maintain a predetermined color balance.
  • the color balance of each LED 42 to 45 needs to be determined by the spectral sensitivity characteristics of the endoscope 10.
  • the reading unit 51 provided in the light source device 40 reads out the scope information recorded in the storage unit 19 and outputs it to the control unit 41. ing.
  • the control unit 41 determines the ratio (light quantity ratio) of the light emission amounts of the LEDs 42 to 45, and controls the light emission quantities of the LEDs 42 to 45 so as to maintain this light quantity ratio. Yes.
  • the storage unit 19 has been described as holding information on the spectral sensitivity characteristics of the image sensor, the storage unit 19 is configured to store information on the emitted light amount ratios of the LEDs 42 to 45 based on the spectral sensitivity characteristics. Also good.
  • the light source device 40 is provided with an operation panel 52, and the operation panel 52 can output a signal based on a user operation to the control unit 41.
  • the operation panel 52 it is also possible to input information related to the spectral sensitivity characteristics of the endoscope 10.
  • the operation panel 52 is provided with a display unit (not shown) so that the current set value and the like can be displayed.
  • the control unit 41 controls the light quantity of each of the LEDs 42 to 45 while maintaining the light quantity ratio with which an optimum color balance is obtained based on the brightness control information from the video processor 20. For example, the control unit 41 obtains dimming information corresponding to the light amount value of the G-LED 43 to be set according to the brightness control information, and the other LEDs 42, 44, and 45 have light amount ratios based on the scope information. Asking for dimming information.
  • the memory unit 53 stores a table describing dimming information corresponding to the light amount value of the G-LED 43 to be set according to the brightness control information.
  • the control unit 41 is based on the brightness control information.
  • the dimming information for controlling the G-LED 43 can be acquired by reading the dimming information stored in the memory unit 53.
  • FIG. 2 is a graph for explaining an example of information stored in the memory unit 53.
  • 2A shows PWM control for the G-LED 43 with the LED control value corresponding to the brightness control information on the horizontal axis and the duty ratio on the vertical axis
  • FIG. 2B shows the brightness control on the horizontal axis.
  • the LED control value corresponding to the information is taken, and the current value on the vertical axis is taken to indicate the current control for the G-LED 43.
  • the control unit 41 sets the LED control value corresponding to the minimum light amount of the G-LED 43 to “1”, sets the LED control value corresponding to the maximum light amount to “65535”, and sets the light amount of the G-LED 43. Control is possible in 65536 stages.
  • the control unit 41 can control the duty ratio of the PWM pulse for the G-LED 43 between 0.1% (pulse width 16.68 ⁇ sec) to 100% (pulse width 16.68 msec).
  • the pulse current value can be controlled between a minimum of 1 A and a maximum of 20 A.
  • the control unit 41 changes the duty ratio of the G-LED 43 while setting the current value to the lowest 1A until the duty ratio reaches 100%.
  • dimming control from the darkest LED control value “1” to the LED control value “TH” is performed.
  • the control unit 41 performs dimming control from the LED control value “TH” to the brightest LED control value “65535” with the duty ratio being 100%.
  • the control unit 41 reads the duty ratio and the current value corresponding to the LED control value based on the input brightness control information from the table corresponding to FIG. Dimming information for designating the read duty ratio and current value is generated as dimming information for controlling the G-LED 43.
  • the control unit 41 obtains current values to be set for the other LEDs 42, 44, and 45 based on the current value set for the G-LED 43 and the ratio based on the scope information.
  • the control unit 41 sets the same duty ratio as that of the LED 43 for the LEDs 42, 44, and 45.
  • the control unit obtains the dimming information to be set for the other LEDs 42, 44, 45.
  • the control unit 41 outputs the dimming information obtained for controlling the LEDs 42 to 45 to the LED driving unit 46.
  • the control unit 41 changes the duty ratio of the PWM pulse while keeping the current amount constant from the darkest light amount to a predetermined light amount with a duty ratio of 100%.
  • the brightness is adjusted by the control, and the brightness is adjusted by the current control that changes the LED current in a state where the duty ratio is maintained at 100% from the predetermined light amount to the maximum light amount where the duty ratio becomes 100%.
  • the pulse period of the PWM pulse that is, the period for supplying the LED current is made the same for all the LEDs 42 to 45.
  • all the LEDs 42 to 45 are lit at the same time, and it is possible to prevent the image quality from being deteriorated due to the change in the color balance even when imaging a fast-moving subject.
  • the pulse width of PWM drive is the same among the LEDs 42 to 45, the light amount ratio between the LEDs 42 to 45 can be controlled only by the ratio of the current amount, and dimming control is easy.
  • the control unit 41 obtains a current value for dimming control of the LED 43 based on the brightness control information with reference to one LED 43 among the LEDs 42 to 45, and the other LEDs 42, 44, 45
  • the example in which the current value is obtained by the ratio based on the current value of the reference LED 43 and the scope information has been described, but the reference LED may be set to another LED other than the LED 43. Further, without using the reference LED, the same information as in FIG. 2 is obtained for all LEDs at a ratio based on the scope information, and the control value of each LED is directly read based on the brightness control information. Also good.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining dimming control according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining drive pulses supplied to the LEDs 42 to 45.
  • the reading unit 51 reads out the scope information stored in the storage unit 19 of the endoscope 10 and outputs it to the control unit 41.
  • the control part 41 acquires scope information (step S1).
  • the control unit 41 acquires brightness control information from the video processor 20.
  • the control unit 41 accesses the memory unit 53 based on the brightness control information, and acquires a control value (current value and duty ratio) for controlling the G-LED 43 serving as a reference LED (step S3).
  • the control unit 41 calculates the current values of the other LEDs 42, 44, and 45 with the light amount ratio based on the scope information using the current value of the LED 43 as a reference (step S4).
  • the control unit 41 generates dimming information for designating the current value and the duty ratio obtained for each of the LEDs 42 to 45 (step S5), and outputs it to the LED driving unit 46 (step S6).
  • the LED driver 46 generates a PWM pulse having a duty ratio and a current value based on the dimming information and supplies the PWM pulses to the LEDs 42 to 45.
  • the LEDs 42 to 45 generate a light amount of light based on the dimming information.
  • Light emitted from the LEDs 42 to 45 is synthesized by the dichroic filters 47 to 49 and enters the light guide 15 through the lens 50 as illumination light.
  • the illumination light transmitted through the light guide 15 is irradiated to the subject from the lens 14.
  • the image sensor 13 receives reflected light from the subject and photoelectrically converts it to obtain a captured image.
  • This captured image is supplied to the video processor 20 via the signal line 16.
  • the video processor 20 performs predetermined signal processing on the captured image to generate a video signal, and supplies the video signal to the monitor 30 via the cable 21.
  • the endoscopic image is displayed on the display screen of the monitor 30.
  • the video processor 20 generates brightness control information by comparing the brightness of the captured image with the target brightness. For example, the video processor 20 generates brightness control information for each field and outputs the brightness control information to the control unit 41 of the light source device 40.
  • control unit 41 generates dimming information based on the brightness control information for each field, for example, so that the amount of illumination light by the combined light emitted from the LEDs 42 to 45 reaches the target brightness. Take control.
  • FIG. 4 shows an example of PWM pulses supplied to the LEDs 42 to 45 for each field with time on the horizontal axis.
  • Red, Green, Blue, and Violet in FIG. 4 indicate PWM pulses supplied to the LEDs 42 to 45, respectively.
  • the shaded area in FIG. 4 indicates the period during which the LED current is supplied, and the height of the shaded area indicates the amount of current. As shown in FIG. 4, all the LEDs 42 to 45 are lit when supplied with current during a common period. Further, the height of the shaded portion corresponds to the light amount ratio based on the scope information.
  • Dimming control from the dark state until the duty ratio reaches 100% is performed by controlling the duty ratio. When the duty ratio reaches 100%, dimming is performed by current control when the brightness is further increased.
  • illumination light is obtained by synthesizing light emitted from a plurality of (four in FIG. 1) LEDs, and illumination light corresponding to the spectral sensitivity characteristics of the endoscope can be easily obtained. It is possible to obtain sufficient brightness as illumination light.
  • each LED is PWM-controlled and current-controlled, and even when a relatively wide dimming range needs to be ensured, the upper limit of the current amount can be set relatively low, enabling a long life. be able to.
  • each LED is controlled to be turned on by a PWM pulse having a common duty ratio, so that uniform illumination can be obtained.
  • the light quantity ratio between the LEDs is controlled by the amount of current, and the brightness can be controlled relatively easily while keeping the light quantity ratio between the LEDs constant.
  • the light quantity ratio of each LED is set based on the spectral sensitivity characteristics of the endoscope, and illumination light having a desired brightness can be obtained while maintaining an optimal color balance for the connected endoscope.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
  • the LED has temperature characteristics, and the amount of light changes depending on the temperature even if the LED current value is the same. Since the LED has a characteristic that the temperature rises with light emission, it is necessary to consider the temperature characteristic in order to accurately control the amount of illumination light. In the present embodiment, it is possible to perform dimming control while maintaining color balance regardless of such temperature characteristics.
  • FIG. 6 is a graph showing changes in the light amount when the LED is driven at a predetermined constant current value with the LED temperature on the horizontal axis and the light amount on the vertical axis.
  • the characteristics of the LEDs 42 to 45 are indicated by R, G, B, and V. As shown in FIG. 6, even if each LED is driven at a predetermined current value, the light emission amount of each LED changes as the LED temperature changes. Moreover, the change characteristics differ for each type of LED.
  • the LEDs are arranged relatively close to each other in the light source device, and the temperature change due to each LED alone is measured. It is difficult to do. Therefore, in the present embodiment, the current value is controlled by obtaining the light quantity of each LED.
  • the endoscope system 60 in FIG. 5 is different from the embodiment in FIG. 1 in that a light source device 61 having optical sensors 42b to 45b is employed.
  • the optical sensors 42b to 45b are arranged at positions where the emitted lights of the LEDs 42 to 45 can be detected, respectively, detect the light emission amounts of the LEDs 42 to 45, and output the detection results to the control unit 41.
  • the optical sensors 42b to 45b are arranged at positions other than on the optical path from the LEDs 42 to 45 to the lenses 42a to 45a.
  • the control unit 41 reads the information in the memory unit 53 based on the brightness control information, and obtains the current value and the duty ratio of the G-LED 43.
  • the control unit 41 corrects the light amount ratio based on the scope information of the endoscope 10 based on the detection results of the optical sensors 42b to 45b, so that the optimum light amount ratio is maintained without changing the temperature characteristics. To get to.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining dimming control in the second embodiment.
  • the same steps as those in FIG. 7 are identical steps as those in FIG. 7
  • the point of controlling the current value and duty ratio of the reference LED based on the brightness control information is the same as in the first embodiment.
  • the color balance will not be lost.
  • the actual emission from each of the LEDs 42 to 45 is made by the optical sensors 42b to 45b so that the emitted light amount matches the emission light amount ratio set based on the spectral sensitivity characteristic information stored as the scope information in the storage unit 19. The amount of light is monitored, and the current value of the drive signal supplied to each LED is corrected according to the result.
  • the optical sensors 42b to 45b detect the light amounts of the LEDs 42 to 45, respectively, and output the detection results to the control unit 41.
  • the control unit 41 acquires the detection results of the optical sensors 42b to 45b.
  • the control unit 41 obtains a control value (current value and duty ratio) for the reference LED based on the brightness control information (step S3). For example, the control unit 41 obtains the current value and the duty ratio of the G-LED 43 in step S3.
  • step S12 the control unit 41 compares the light quantity ratio between the reference LED and the other LEDs based on the scope information, and the light quantity ratio between the reference LED actually obtained by the optical sensors 42b to 45b and each other LED. Based on the previous control value, the control value of the current value supplied to the other LEDs is obtained for each of the other LEDs.
  • the duty ratios of the drive pulses of the other LEDs 42, 44, 45 are made to coincide with the duty ratio of the G-LED 43 set in step 3, and the current value is determined by the light quantity ratio based on the scope information and the optical sensors 42b to 45b. It is increased or decreased in the control cycle so that the actually obtained light quantity ratio matches.
  • the ratio of the LED current of the R-LED 43 to the LED current of the G-LED 43 is The current value of the R-LED 43 is set so as to be larger than in the previous control.
  • the control unit 41 obtains the current value of the R-LED 42 using the scope information and the previous control value, the light amount ratio of the R-LED 42 matches the light amount ratio based on the scope information.
  • the LED current values of the LEDs 42 to 45 are controlled so that the actual light amount ratio matches the light amount ratio based on the scope information.
  • control unit 41 may calculate the correction amount of the current value of the other LEDs 42, 44, 45 for each output of the dimming information.
  • the control unit 41 generates dimming information corresponding to the obtained current value and duty ratio, and outputs it to the LED driving unit 46.
  • the LED 46 controls lighting of the LEDs 42 to 45 based on the input dimming information.
  • the current value of each LED is calculated based on the scope information and the correction amount corresponding to the actual light amount, and the actual light amount of each LED 42 to 45 matches the light amount ratio based on the scope information.
  • the brightness of the illumination light is controlled by controlling the brightness of the reference LED based on the brightness control information, the actual light quantity is measured, and the actual light quantity ratio becomes the light quantity ratio based on the scope information.
  • the current value of each LED is controlled so as to match, and illumination light with a desired brightness can be obtained while maintaining an optimum color balance for the connected endoscope regardless of temperature characteristics.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.
  • the actual light quantity ratio can be matched with the light quantity ratio according to the scope information by measuring the light quantity of each of the LEDs 42 to 45 by the optical sensors 42b to 45b.
  • this embodiment is different from the second embodiment in that detection errors due to the arrangement of the optical sensors 42b to 45b are corrected.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining light incident on the optical sensors 42b to 45b.
  • the endoscope light source is required to be miniaturized, and it is conceivable that the LEDs and the optical sensors are arranged close to each other.
  • FIG. 9 shows the two LEDs 81 and 85 arranged close to each other in this way.
  • Lenses 82 and 86 are disposed on the optical axes of the LEDs 81 and 85, respectively.
  • the lenses 82 and 86 convert the light emitted from the LEDs 81 and 85 into substantially parallel light, respectively.
  • a light sensor 84 for detecting the light quantity of each LED 81, 85 is provided in the range 83, 87 of each emitted light of each LED 81, 85.
  • FIG. 9 shows only the optical sensor 84 that detects the light amount of the LED 81.
  • the optical sensor 84 is disposed within the range 83 of the emitted light from the LED 81 and detects the light from the LED 81.
  • part of the light emitted from the LED 85 also enters the optical sensor 84. For this reason, the optical sensor 84 cannot accurately detect the light emitted from the LED 81.
  • FIG. 9A shows an example in which a light shielding wall 88 is disposed between the LEDs 81 and 85 in order to suppress detection of leakage light from adjacent LEDs.
  • the light from the LED 85 enters the optical sensor 84 through the gap between the light shielding walls 88.
  • each optical sensor detects only specific color light by using a photosensor having a color filter disposed on the incident surface can be considered, but it has a disadvantage of increasing the cost.
  • the detection accuracy of the optical sensors 42b to 45b is improved, and the light quantity ratio of each LED 42 to 45 is appropriately controlled. make it possible to do.
  • the endoscope system 70 of FIG. 8 is different from the embodiment of FIG. 2 in that a light source device 71 in which a detection result correction unit 72 is added to the control unit 41 is adopted.
  • the detection result correction unit 72 corrects the detection results of the optical sensors 42b to 45b by matrix calculation.
  • a correction matrix used for matrix calculation performed by the detection result correction unit 72 is stored in the memory unit 53.
  • the memory unit 53 stores a correction matrix A expressed by the following equation (1) or its inverse matrix.
  • This correction matrix A is obtained when n light sensors and n light sensors arranged so as to detect the light quantity of these n LEDs are provided in the light source device. This is for correcting the detection result.
  • the correction matrix A is set with a coefficient, for example, at the time of factory shipment. This coefficient can be determined based on the detection result of each optical sensor in a state where the LED is turned on for one color and the measurement result of the amount of light emitted from the apparatus. All the coefficients of the matrix A can be determined by sequentially performing this for all the LEDs.
  • the coefficient ajk in the correction matrix A indicates the ratio of the detection result of the kth photosensor with respect to the jth LED light amount. For example, when only the first LED is turned on, the detection of the kth photosensor is performed.
  • the ratio between the result Sk and the light source device light amount LED1 is a1k. That is, the detection result of each optical sensor is the sum of the light amount of the LED to be detected and the light amount (noise light) of the LED other than the detection target, and this relationship is represented by the following relational expression (2).
  • the detection result correction unit 72 removes the influence of the light amount of the LED that is not the detection target by the calculation shown in the following formula (3), that is, the calculation that multiplies the detection result S of each optical sensor by the inverse matrix of the correction matrix A.
  • the light quantity of the LED (the light quantity of the detection target LED) can be acquired.
  • the correction matrix A for correcting the output of each of the optical sensors 42b to 45b or the inverse matrix thereof is held in the memory unit 53 in advance, and the optical calculation is performed by performing matrix calculation. Based on the detection results of 42b to 45b, the light amounts of the LEDs 42 to 45 can be accurately detected. As a result, even when the LED and the optical sensor are arranged close to each other, the light quantity of each LED is accurately detected, and the dimming control of each LED is accurately performed so that the light quantity ratio according to the scope information is obtained. Can do. Other functions and effects are the same as those of the second embodiment.

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Abstract

　光源装置は、互いに異なる波長帯域の光を出射する複数の半導体光源と、明るさ制御情報に基づいて前記複数色の半導体光源のうちの１つの基準半導体光源を駆動する駆動信号の電流値及びデューティ比を決定し、前記複数色の半導体光源のうちの前記基準半導体光源以外の半導体光源を駆動する駆動信号の電流値を前記基準半導体光源を駆動する駆動信号の電流値に基づいて決定し、前記複数色の半導体光源のうちの前記基準半導体光源以外の半導体光源を駆動する駆動信号のデューティ比を前記基準半導体光源を駆動する駆動信号のデューティ比に一致させるよう決定して、前記複数色の半導体光源を調光制御するための調光情報を発生する制御部と、前記調光情報に基づいて前記複数色の半導体光源を駆動する駆動部とを具備する。

Description

光源装置
　本発明は、内視鏡に好適な光源装置に関する。
　従来より、体腔内等へ細長の内視鏡を挿入して被検部位の観察や各種処置を行うようにした内視鏡が広く用いられている。このような内視鏡においては、腔内の撮影を行うために光源装置が採用される。近年、発光部としてＬＥＤ等の半導体光源を採用した光源装置が用いられることがある。このような光源装置は、駆動パルスのデューティ比を変化させるＰＷＭ制御やＬＥＤ電流を変化させる電流制御によって、ＬＥＤを調光制御することができる。
　このようなＬＥＤ光源を利用した光源装置として、ＷＯ２０１２／１０８４２０（以下、文献１という）に開示された装置がある。文献１の装置は、白色ＬＥＤと紫ＬＥＤとを組み合わせることで、白色照明による通常観察（ＷＬＩ）と紫色照明による狭帯域観察（ＮＢＩ）等の特殊光観察を可能にしている。
　しかしながら、白色ＬＥＤでは、十分な光量での照明は困難であり、文献１の装置では照明不足が生じることがある。また、文献１の光源装置では、撮像素子を備えた内視鏡が接続可能に構成されている一方で、白色ＬＥＤの出射光のスペクトルは一定であるため、撮像素子の分光感度特性に対応した最適な色バランスの照明光を得ることができるとは限らない。このため、光源として複数色のＬＥＤを使用することが考えられるが、この複数色のＬＥＤの出射光量比であるカラーバランスを最適値に維持した状態で、調光制御を行うことは考慮されていなかった。
　本発明は、カラーバランスを最適値に維持した状態で調光制御を行うことができる光源装置を提供することを目的とする。
　本発明に係る光源装置は、互いに異なる波長帯域の光を出射する複数の半導体光源と、明るさ制御情報に基づいて前記複数色の半導体光源のうちの１つの基準半導体光源を駆動する駆動信号の電流値及びデューティ比を決定し、前記複数色の半導体光源のうちの前記基準半導体光源以外の半導体光源を駆動する駆動信号の電流値を前記基準半導体光源を駆動する駆動信号の電流値に基づいて決定し、前記複数色の半導体光源のうちの前記基準半導体光源以外の半導体光源を駆動する駆動信号のデューティ比を前記基準半導体光源を駆動する駆動信号のデューティ比に一致させるよう決定して、前記複数色の半導体光源を調光制御するための調光情報を発生する制御部と、前記調光情報に基づいて前記複数色の半導体光源を駆動する駆動部とを具備する。
本発明の第１の実施の形態に係る光源装置を示すブロック図。 メモリ部５３に格納されている情報の一例を説明するためのグラフ。 第１の実施の形態の調光制御を説明するためのフローチャート。 各ＬＥＤ４２～４５に供給される駆動パルスを説明するための説明図。 本発明の第２の実施の形態を示すブロック図。 横軸にＬＥＤ温度をとり縦軸に光量をとって、所定の電流値でＬＥＤを駆動した場合の光量の変化を示すグラフ。 第２の実施の形態における調光制御を説明するためのフローチャート。 本発明の第３の実施の形態を示すブロック図。 光センサ４２ｂ～４５ｂに入射する光を説明するための説明図。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
　図１は本発明の第１の実施の形態に係る光源装置を示すブロック図である。本実施の形態は、光源装置を内視鏡、ビデオプロセッサ及びモニタを有する内視鏡システムに適用したものである。
　内視鏡システム１は、内視鏡１０、ビデオプロセッサ２０、モニタ３０及び光源装置４０によって構成される。内視鏡１０は、先端側に、管腔内等に挿入可能な細長の挿入部１１を有しており、基端側は、コネクタ１２によって光源装置４０に着脱自在に接続されるようになっている。
　また、内視鏡１０はケーブル１７及びコネクタ１８によってビデオプロセッサ２０に着脱自在に接続されるようになっている。このように、光源装置４０及びビデオプロセッサ２０には、異なる種別の内視鏡を装着することができるようになっている。
　挿入部１１の先端には、管腔内等の被写体の映像を撮像するための撮像素子１３及び光源装置４０からの光を被写体に照射するためのレンズ１４が配設されている。レンズ１４によって、光源装置４０からライトガイド１５を介して伝送された照明光が被写体に照射される。撮像素子１３は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等によって構成されており、被写体からの戻り光が撮像面に入射され、入射した被写体光学像を光電変換し、蓄積した電荷に基づく撮像出力を順次出力する。
　撮像素子１３は、ビデオプロセッサ２０から同期信号を含む駆動信号が供給されて動作し、撮像出力を信号線１６を介してビデオプロセッサ２０に供給する。
　なお、撮像素子１３は、所定の分光感度特性を有する。内視鏡は主に撮像素子の分光感度特性の影響によって、撮像画像の特性が内視鏡毎に変化する。内視鏡１０には、このような内視鏡毎の分光感度特性の情報を含むスコープ情報を記憶した記憶部１９が設けられている。内視鏡１０をコネクタ１２によって光源装置４０に接続することで、光源装置４０においてスコープ情報を取得することができるようになっている。
　ビデオプロセッサ２０は、撮像出力に対して所定の信号処理を施してモニタ３０に表示可能な映像信号を生成する。ビデオプロセッサ２０からの映像信号は、ケーブル２１を介してモニタ３０に供給される。こうして、モニタ３０の表示画面上において、撮像出力に基づく内視鏡画像が表示可能である。
　また、ビデオプロセッサ２０は、撮像画像の明るさが目標の明るさとなるように、光源装置４０を制御することができるようになっている。ビデオプロセッサ２０は、撮像画像から得られる明るさと目標明るさとの比率の情報を明るさ制御情報として光源装置４０に出力するようになっている。明るさ制御情報はケーブル２２を介して光源装置４０の制御部４１に供給される。
　光源装置４０は、赤色光を発生するＬＥＤ（Ｒ－ＬＥＤ）４２、緑色光を発生するＬＥＤ（Ｇ－ＬＥＤ）４３、青色光を発生するＬＥＤ（Ｂ－ＬＥＤ）４４及び紫色光を発生するＬＥＤ（Ｖ－ＬＥＤ）４５を有している。なお、本実施の形態においては、４色の光を発生するＬＥＤを採用する例について説明するが、色の種類及び色数は本実施の形態に限定されるものではない。本実施の形態では、複数種類のＬＥＤを用いればよく、例えば図１に琥珀色（アンバー）光を発生するＬＥＤを追加してもよい。
　各ＬＥＤ４２～４５の出射光の光軸上にはそれぞれレンズ４２ａ～４５ａが配置されている。各レンズ４２ａ～４５ａは、それぞれＬＥＤ４２～４５の出射光を略平行光に変換して出射する。Ｒ－ＬＥＤ４２からの光を出射するレンズ４２ａの光軸上には、光路部を構成するダイクロイックフィルタ４７～４９が配置されている。ダイクロイックフィルタ４７には、レンズ４３ａを介してＧ－ＬＥＤ４３からの光も入射される。また、ダイクロイックフィルタ４８には、レンズ４４ａを介してＢ－ＬＥＤ４４からの光も入射され、ダイクロイックフィルタ４９には、レンズ４５ａを介してＶ－ＬＥＤ４５からの光も入射される。
　ダイクロイックフィルタ４７は、Ｇ－ＬＥＤ４３からの光を反射して、Ｒ－ＬＥＤ４２からの光を透過させる。ダイクロイックフィルタ４８は、Ｂ－ＬＥＤ４４からの光を反射して、ダイクロイックフィルタ４７の透過光を透過させる。ダイクロイックフィルタ４９は、Ｖ－ＬＥＤ４５からの光を反射して、ダイクロイックフィルタ４８の透過光を透過させる。
　こうして、ＬＥＤ４２～４５の光がダイクロイックフィルタ４７～４９によって合成される。ダイクロイックフィルタ４９からの合成光は、レンズ５０を介してライトガイド１５に入射するようになっている。なお、ダイクロイックフィルタ４７～４９の特性を適宜設定することによって、ＬＥＤ４２～４５の配置順を変更することも可能であるが、ＬＥＤ４２～４５を出射光の波長帯域順に配置した方がダイクロイックフィルタの特性の設定が容易である。
　各ＬＥＤ４２～４５は、ＬＥＤ駆動部４６によって駆動されて点灯する。ＬＥＤ駆動部４６は、制御部４１に制御されて、各ＬＥＤを駆動するための駆動信号であるＰＷＭパルスを発生するようになっている。なお、各ＬＥＤ４２～４５は、ＬＥＤ駆動部４６からのＰＷＭパルスのデューティ比及び電流量に応じた発光量で発光するようになっている。制御部４１は、各ＬＥＤ４２～４５を制御するための調光情報をＬＥＤ駆動部４６に出力することで、ＰＷＭパルスのデューティ比及び電流レベルを制御して、各ＬＥＤ４２～４５を調光制御する。
　制御部４１は、各ＬＥＤ４２～４５の発光量が、所定のカラーバランスを維持できるように、調光情報を発生する。各ＬＥＤ４２～４５のカラーバランスは、内視鏡１０の分光感度特性によって決定する必要がある。光源装置４０に設けられた読み取り部５１は、内視鏡１０がコネクタ１２によって光源装置４０に接続されると、記憶部１９に記録されたスコープ情報を読み出して制御部４１に出力するようになっている。制御部４１は、スコープ情報に基づいて、各ＬＥＤ４２～４５の発光量の比（光量比）を決定し、この光量比を維持するように各ＬＥＤ４２～４５の発光量を制御するようになっている。
　なお、記憶部１９には、撮像素子の分光感度特性の情報を保持するものとして説明したが、記憶部１９に、分光感度特性に基づくＬＥＤ４２～４５の出射光量比率の情報を記憶させるようにしてもよい。
　なお、最適なカラーバランスを得るためには、制御部４１に、内視鏡１０の分光感度特性の情報を入力すればよく、必ずしも記憶部１９や読み取り部５１を設ける必要は無い。光源装置４０には、操作パネル５２が設けられており、操作パネル５２はユーザ操作に基づく信号を制御部４１に出力することができる。この操作パネル５２を用いることで、内視鏡１０の分光感度特性に関する情報を入力することも可能である。また、操作パネル５２には、図示しない表示部が設けられており、現在の設定値等を表示することができるようになっている。
　制御部４１は、ビデオプロセッサ２０からの明るさ制御情報に基づいて、最適なカラーバランスが得られる光量比を維持しながら、各ＬＥＤ４２～４５の光量を制御する。例えば、制御部４１は、明るさ制御情報に応じて設定すべきＧ－ＬＥＤ４３の光量値に対応する調光情報を求め、他のＬＥＤ４２，４４，４５については、スコープ情報に基づく光量比となるように調光情報を求める。メモリ部５３には、明るさ制御情報に応じて設定すべきＧ－ＬＥＤ４３の光量値に対応する調光情報を記述したテーブルが記憶されており、制御部４１は、明るさ制御情報に基づいてメモリ部５３に記憶された調光情報を読み出すことで、Ｇ－ＬＥＤ４３を制御するための調光情報を取得することができる。
　図２はメモリ部５３に格納されている情報の一例を説明するためのグラフである。図２（ａ）は横軸に明るさ制御情報に対応するＬＥＤ制御値をとり縦軸にデューティ比をとってＧ－ＬＥＤ４３に対するＰＷＭ制御を示し、図２（ｂ）は横軸に明るさ制御情報に対応するＬＥＤ制御値をとり縦軸に電流値をとってＧ－ＬＥＤ４３に対する電流制御を示している。
　図２に示すように、制御部４１は、Ｇ－ＬＥＤ４３の最低光量に対応するＬＥＤ制御値を“１”とし、最大光量に対応するＬＥＤ制御値を“６５５３５”として、Ｇ－ＬＥＤ４３の光量を６５５３６段階に制御可能である。制御部４１は、Ｇ－ＬＥＤ４３用のＰＷＭパルスのデューティ比については、０．１％（パルス幅１６．６８μ秒）から１００％（パルス幅１６．６８ｍ秒）の間で制御可能であり、ＰＷＭパルスの電流値について最小の１Ａから最大の２０Ａの間で制御可能である。
　図２（ａ），（ｂ）に示すように、制御部４１は、Ｇ－ＬＥＤ４３について、デューティ比が１００％に到達するまでは、電流値を最低の１Ａに設定したまま、デューティ比を変化させることによって最も暗いＬＥＤ制御値“１”からＬＥＤ制御値“ＴＨ”までの調光制御を行う。また、制御部４１は、ＰＷＭパルスのデューティ比が１００％に到達すると、ＬＥＤ制御値“ＴＨ”から最も明るいＬＥＤ制御値“６５５３５”までの調光制御は、デューティ比１００％の状態で電流値を最小の１Ａから最大の２０Ａまで変化させることにより行う。
　制御部４１は、ビデオプロセッサ２０から明るさ制御情報が入力されると、入力された明るさ制御情報に基づくＬＥＤ制御値に対応するデューティ比及び電流値を図２に対応するテーブルから読み出して、読み出したデューティ比及び電流値を指定するための調光情報を、Ｇ－ＬＥＤ４３を制御するための調光情報として生成する。
　本実施の形態においては、制御部４１は、Ｇ－ＬＥＤ４３に設定する電流値と、スコープ情報に基づく比率とによって、他のＬＥＤ４２，４４，４５に設定する電流値を求める。また、制御部４１は、ＬＥＤ４２，４４，４５にはＬＥＤ４３と同じデューティ比を設定する。こうして、制御部は、他のＬＥＤ４２，４４，４５に設定する調光情報を求める。制御部４１は、ＬＥＤ４２～４５を制御するために求めた調光情報をＬＥＤ駆動部４６に出力する。
　このように、本実施の形態においては、制御部４１は、最も暗い光量からデューティ比１００％となる所定の光量までは、電流量を一定にした状態で、ＰＷＭパルスのデューティ比を変化させるＰＷＭ制御によって明るさを調整し、デューティ比が１００％となる所定の光量から最大光量までは、デューティ比を１００％に維持した状態で、ＬＥＤ電流を変化させる電流制御によって明るさを調整する。
　また、本実施の形態においては、全てのＬＥＤ４２～４５について、ＰＷＭパルスのパルス期間、即ち、デューティ比及びＬＥＤ電流を供給する期間を同一にする。これにより、全てのＬＥＤ４２～４５が同時に点灯することになり、動きの速い被写体の撮像時においても、カラーバランスの変化によって画質が低下することを防止することができる。また、各ＬＥＤ４２～４５相互間でＰＷＭ駆動のパルス幅が同一であるので、各ＬＥＤ４２～４５間の光量比は電流量の比のみによって制御することができ、調光制御が容易である。
　なお、制御部４１は、ＬＥＤ４２～４５のうちの１つのＬＥＤ４３を基準にして、明るさ制御情報に基づいてＬＥＤ４３の調光制御のための電流値を求め、他のＬＥＤ４２，４４，４５については、基準となるＬＥＤ４３の電流値とスコープ情報に基づく比によって電流値を求める例を説明したが、基準とするＬＥＤをＬＥＤ４３以外の他のＬＥＤに設定してもよい。また、基準とするＬＥＤを用いることなく、図２と同様の情報をスコープ情報に基づく比率で全てのＬＥＤについて求めておき、明るさ制御情報に基づいて各ＬＥＤの制御値を直接読み出すようにしてもよい。
　なお、本明細書中において記載したパルスの電流値、デューティ比及びパルス長等の数値は一例であり、適宜変更可能である。
　次に、このように構成された実施の形態の動作について図３及び図４を参照して説明する。図３は第１の実施の形態の調光制御を説明するためのフローチャートである。また、図４は各ＬＥＤ４２～４５に供給される駆動パルスを説明するための説明図である。
　内視鏡１０がコネクタ１２によって光源装置４０に接続されると、読み取り部５１は、内視鏡１０の記憶部１９に記憶されているスコープ情報を読み出して制御部４１に出力する。これにより、制御部４１はスコープ情報を取得する（ステップＳ１）。制御部４１は、ステップＳ２において、ビデオプロセッサ２０からの明るさ制御情報を取得する。制御部４１は、明るさ制御情報に基づいてメモリ部５３にアクセスし、基準となるＬＥＤであるＧ－ＬＥＤ４３を制御するための制御値（電流値及びデューティ比）を取得する（ステップＳ３）。制御部４１は、ＬＥＤ４３の電流値を基準として、スコープ情報に基づく光量比で、他のＬＥＤ４２，４４，４５の電流値を算出する（ステップＳ４）。
　制御部４１は、各ＬＥＤ４２～４５について求めた電流値及びデューティ比を指定するための調光情報を生成して（ステップＳ５）、ＬＥＤ駆動部４６に出力する（ステップＳ６）。ＬＥＤ駆動部４６は、調光情報に基づくデューティ比及び電流値のＰＷＭパルスを発生して、各ＬＥＤ４２～４５に供給する。これにより、ＬＥＤ４２～４５は調光情報に基づく光量の光を発生する。ＬＥＤ４２～４５の出射光は、ダイクロイックフィルタ４７～４９によって合成され、照明光としてレンズ５０を介してライトガイド１５に入射する。ライトガイド１５を伝送された照明光は、レンズ１４から被写体に照射される。
　撮像素子１３は、被写体からの反射光を受光して光電変換し、撮像画像を得る。この撮像画像は信号線１６を介してビデオプロセッサ２０に供給される。ビデオプロセッサ２０は、撮像画像に所定の信号処理を施して映像信号を生成し、ケーブル２１を介してモニタ３０に供給する。こうして、モニタ３０の表示画面上に内視鏡画像が表示される。
　また、ビデオプロセッサ２０は、撮像画像の明るさと目標明るさとの比較によって明るさ制御情報を発生する。例えば、ビデオプロセッサ２０は、１フィールド毎に明るさ制御情報を発生して、光源装置４０の制御部４１に出力する。
　こうして、制御部４１は、例えば１フィールド毎に明るさ制御情報に基づいて調光情報を発生し、ＬＥＤ４２～４５からの出射光の合成光による照明光の光量が目標明るさに到達するように制御を行う。
　図４は横軸に時間をとり各フィールド毎に各ＬＥＤ４２～４５に供給されるＰＷＭパルスの一例を示している。図４のＲｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ、Ｖｉｏｌｅｔは、それぞれＬＥＤ４２～４５に供給されるＰＷＭパルスを示している。図４の斜線部は、ＬＥＤ電流が供給される期間を示しており、斜線部の高さは電流量を示している。図４に示すように、全てのＬＥＤ４２～４５は相互に共通の期間に電流が供給されて点灯する。また、斜線部の高さは、スコープ情報に基づく光量比に対応している。
　暗い状態からデューティ比１００％に到達するまでの調光制御は、デューティ比の制御によって行われる。デューティ比が１００％に到達すると、更に明るくする場合には電流制御によって調光が行われる。
　このように本実施の形態においては、複数（図１では４つ）のＬＥＤからの出射光を合成して照明光を得ており、内視鏡の分光感度特性に対応した照明光を簡単に得ることができると共に、照明光として十分な明るさを得ることができる。また、各ＬＥＤをＰＷＭ制御すると共に電流制御しており、比較的広い調光レンジを確保必要がある場合でも、電流量の上限を比較的低く設定することができ、長寿命化を可能にすることができる。また、各ＬＥＤを共通のデューティ比のＰＷＭパルスによって点灯制御しており、均質な照明を得ることができる。また、各ＬＥＤ間の光量比は電流量によって制御しており、比較的簡単に各ＬＥＤ間の光量比を一定にしながら明るさ制御が可能である。各ＬＥＤの光量比は、内視鏡の分光感度特性に基づいて設定しており、接続された内視鏡に最適なカラーバランスを維持しながら所望の明るさの照明光を得ることができる。
（第２の実施の形態）
　図５は本発明の第２の実施の形態を示すブロック図である。図５において図１と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。第１の実施の形態においては、各ＬＥＤ４２～４５の光量は電流値に比例するものとして説明した。しかし、実際には、ＬＥＤは温度特性を有し、同一ＬＥＤ電流値であっても温度によって光量が変化する。ＬＥＤは、発光に伴って温度上昇する特性を有しているので、照明光量を正確に制御するためには、温度特性を考慮する必要がある。本実施の形態は、このような温度特性に拘わらず、カラーバランスを維持しながら調光制御することを可能にしたものである。
　図６は横軸にＬＥＤ温度をとり縦軸に光量をとって、所定の一定電流値でＬＥＤを駆動した場合の光量の変化を示すグラフである。図６ではＲ，Ｇ，Ｂ，Ｖによって、ＬＥＤ４２～４５の特性を示している。図６に示すように、各ＬＥＤを所定の電流値で駆動しても、各ＬＥＤの発光量はＬＥＤ温度の変化に伴って変化する。しかも、ＬＥＤの種類毎に変化特性は異なる。
　そこで、温度を計測して図６の特性に応じて各ＬＥＤの駆動電流を制御する方法も考えられるが、光源装置内ではＬＥＤは比較的近接配置されており、各ＬＥＤ単体による温度変化を計測することは困難である。そこで、本実施の形態においては、各ＬＥＤの光量を求めることで、電流値を制御するようになっている。
　図５の内視鏡システム６０は、光センサ４２ｂ～４５ｂを備えた光源装置６１を採用した点が図１の実施の形態と異なる。光センサ４２ｂ～４５ｂは、それぞれ各ＬＥＤ４２～４５の出射光を検出可能な位置に配置されて、各ＬＥＤ４２～４５の発光量を検知して検知結果を制御部４１に出力する。なお、光センサ４２ｂ～４５ｂは、各ＬＥＤ４２～４５からレンズ４２ａ～４５ａに至る光路上以外の位置に配置される。
　制御部４１は、第１の実施の形態と同様に、明るさ制御情報に基づいてメモリ部５３の情報を読み出し、Ｇ－ＬＥＤ４３の電流値及びデューティ比を求める。本実施の形態においては、制御部４１は、内視鏡１０のスコープ情報に基づく光量比を、光センサ４２ｂ～４５ｂの検知結果に基づいて補正することで、温度特性に変わらず最適な光量比を得るようになっている。
　次にこのように構成された実施の形態の動作について図７を参照して説明する。図７は第２の実施の形態における調光制御を説明するためのフローチャートである。図７において図３と同一の手順には同一符号を付して説明を省略する。
　本実施の形態においても、基準となるＬＥＤの電流値及びデューティ比を明るさ制御情報に基づいて制御する点は第１の実施の形態と同様である。本実施の形態においては、上述のような温度変化等の環境条件の変化によって各ＬＥＤからの出射光量が変動してカラーバランスが崩れてしまうことを防止するために、各ＬＥＤ４２～４５から実際に出射される光量を、記憶部１９にスコープ情報として記憶された分光感度特性情報に基づいて設定される出射光量比に一致させるように、光センサ４２ｂ～４５ｂにより各ＬＥＤ４２～４５からの実際の出射光量をモニタリングし、その結果に応じて各ＬＥＤに供給する駆動信号の電流値を補正する。
　光センサ４２ｂ～４５ｂは、それぞれＬＥＤ４２～４５の光量を検知して検知結果を制御部４１に出力している。図７のステップＳ１１においては、制御部４１は、光センサ４２ｂ～４５ｂの検知結果を取得する。制御部４１は、基準となるＬＥＤについて、明るさ制御情報に基づいて制御値（電流値及びデューティ比）を求める（ステップＳ３）。例えば、制御部４１は、ステップＳ３において、Ｇ－ＬＥＤ４３の電流値及びデューティ比を求める。
　次に、制御部４１は、ステップＳ１２において、スコープ情報に基づく基準ＬＥＤと他の各ＬＥＤとの光量比と、光センサ４２ｂ～４５ｂによって実際に求めた基準ＬＥＤと他の各ＬＥＤとの光量比と、前回の制御値と、に基づいて他のＬＥＤに供給する電流値の制御値を他の各ＬＥＤ毎に求める。
　すなわち、他のＬＥＤ４２，４４，４５の駆動パルスのデューティ比をステップ３において設定されたＧ－ＬＥＤ４３のデューティ比に一致させ、電流値を、スコープ情報に基づく光量比と、光センサ４２ｂ～４５ｂによって実際に求めた光量比とが一致するように、制御周期で増減させる。
　例えば、スコープ情報に基づく光量比に応じたＲ－ＬＥＤ４２の光量に対して、実際のＲ－ＬＥＤ４２の光量が小さかった場合には、Ｇ－ＬＥＤ４３のＬＥＤ電流に対するＲ－ＬＥＤ４３のＬＥＤ電流の比率が前回の制御時よりも大きくなるように、Ｒ－ＬＥＤ４３の電流値が設定される。制御部４１がスコープ情報及び前回の制御値を用いて、Ｒ－ＬＥＤ４２の電流値を求めることで、Ｒ－ＬＥＤ４２の光量比はスコープ情報に基づく光量比に一致することになる。
　これにより、各ＬＥＤ４２～４５のＬＥＤ電流値は、実際の光量比が、スコープ情報に基づく光量比に一致するように制御されることになる。
　なお、例えば、制御部４１は、調光情報の出力毎に他のＬＥＤ４２，４４，４５の電流値の補正量を算出してもよい。
　制御部４１は求めた電流値及びデューティ比に応じた調光情報を生成して、ＬＥＤ駆動部４６に出力する。ＬＥＤ４６は、入力された調光情報に基づいて各ＬＥＤ４２～４５を点灯制御する。スコープ情報と実際の光量に応じた補正量とによって各ＬＥＤの電流値が算出されており、各ＬＥＤ４２～４５の実際の光量はスコープ情報に基づく光量比に一致するようになる。
　このように本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。また、明るさ制御情報に基づいて基準となるＬＥＤの明るさを制御することで照明光の明るさを制御すると共に、実際の光量を計測し、実際の光量比がスコープ情報に基づく光量比に一致するように各ＬＥＤの電流値を制御しており、温度特性に拘わらず、接続された内視鏡に最適なカラーバランスを維持しながら所望の明るさの照明光を得ることができる。
（第３の実施の形態）
　図８は本発明の第３の実施の形態を示すブロック図である。図８において図５と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。第２の実施の形態においては、光センサ４２ｂ～４５ｂによって各ＬＥＤ４２～４５の光量を計測することで、実際の光量比をスコープ情報に応じた光量比に一致させることを可能にした。しかし、光センサ４２ｂ～４５ｂの配置によっては、各ＬＥＤ４２～４５の光量を正確に計測できないことが考えられる。そこで、本実施の形態は、光センサ４２ｂ～４５ｂの配置等による検出誤差を補正するようにした点が第２の実施の形態と異なる。
　図９は光センサ４２ｂ～４５ｂに入射する光を説明するための説明図である。
　内視鏡光源は小型化が求められており、各ＬＥＤ及び光センサは近接配置されることが考えられる。図９はこのように近接配置された２つのＬＥＤ８１，８５を示している。ＬＥＤ８１，８５の各光軸上には、レンズ８２，８６が配置される。レンズ８２，８６は、それぞれＬＥＤ８１，８５の出射光を略平行光に変換する。
　各ＬＥＤ８１，８５の各出射光の範囲８３，８７内に、各ＬＥＤ８１，８５の光量を検知する光センサ８４が設けられる。なお、図９ではＬＥＤ８１の光量を検知する光センサ８４のみを示している。光センサ８４は、ＬＥＤ８１の出射光の範囲８３内に配置されており、ＬＥＤ８１の光を検知する。しかし、図９（ａ）の矢印に示すように、光センサ８４には、ＬＥＤ８５の出射光の一部も入射する。このため、光センサ８４は、ＬＥＤ８１の出射光を正確に検知することができない。
　図９（ａ）は隣接するＬＥＤからの漏れ光の検知を抑制するために、ＬＥＤ８１，８５相互間に遮光壁８８を配置した例を示している。しかしながら、この場合にも、図９（ｂ）の矢印にて示すように、ＬＥＤ８５からの光が遮光壁８８の隙間から光センサ８４に入射してしまう。
　このように、比較的狭い範囲に複数のＬＥＤ及び光センサが配置されている場合には、各光センサがそれぞれ検知対象の各ＬＥＤの光量を正確に検知することは極めて困難である。なお、入射面にカラーフィルタを配置した光センサを用いることで、各センサが特定色光のみを検知する構成も考えられるが、コスト増を招来するという欠点がある。
　そこで、本実施の形態においては、光センサ４２ｂ～４５ｂの検知結果を補正する補正部を設けることで、光センサ４２ｂ～４５ｂの検知精度を向上させ、各ＬＥＤ４２～４５の光量比を適正に制御することを可能にする。
　図８の内視鏡システム７０は、制御部４１に検知結果補正部７２を付加した光源装置７１を採用した点が図２の実施の形態と異なる。検知結果補正部７２は、光センサ４２ｂ～４５ｂの検知結果をマトリクス演算によって補正するようになっている。検知結果補正部７２が行うマトリクス演算に用いる補正マトリクスは、メモリ部５３に記憶されている。メモリ部５３には、下記（１）式にて示す補正マトリクスＡ又はその逆行列を記憶するようになっている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　この補正マトリクスＡは、光源装置内にｎ個のＬＥＤとこれらのｎ個のＬＥＤの光量を検知するように配置されたｎ個の光センサが設けられている場合において、ｎ個の光センサの検知結果を補正するためのものである。補正マトリクスＡは、例えば工場出荷時等において、係数設定を行う。この係数は、ＬＥＤを１色分だけ点灯させた状態における各光センサの検知結果と、装置出射光量の測定結果に基づいて決定することができる。これを全てのＬＥＤに対して順次実施することでマトリクスＡの全ての係数を決定することができる。
　補正マトリクスＡにおける係数ａｊｋは、ｊ番目のＬＥＤ光量に対するｋ番目の光センサの検知結果の比率を示しており、例えば、１番目のＬＥＤのみを点灯させた場合においては、ｋ番目の光センサ検知結果Ｓｋと光源装置光量ＬＥＤ１の比率がａ１ｋとなる。即ち、各光センサの検知結果は、検知対象のＬＥＤの光量と検知対象以外のＬＥＤの光量（ノイズ光）の総和であり、この関係は下記（２）式に示す関係式によって示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
　検知結果補正部７２は、下記（３）式に示す演算、即ち、各光センサの検知結果Ｓに補正マトリクスＡの逆行列を掛ける演算によって、検知対象外のＬＥＤの光量の影響を除去した各ＬＥＤの光量（検知対象ＬＥＤの光量）を取得することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
　このように本実施の形態においては、予め各光センサ４２ｂ～４５ｂの出力を補正するための補正マトリクスＡ又はその逆行列をメモリ部５３に保持させておき、マトリクス演算をおこなうことで、光センサ４２ｂ～４５ｂの検知結果に基づいて各ＬＥＤ４２～４５の光量を正確に検出することができる。これにより、ＬＥＤと光センサとが近接配置されるような場合でも、各ＬＥＤの光量を正確に検知して、スコープ情報に応じた光量比となるように各ＬＥＤを正確に調光制御することができる。他の作用効果は第２の実施の形態と同様である。

　本出願は、２０１３年７月１１日に日本国に出願された特願２０１３－１４５７２６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 (7)

  1. 　互いに異なる波長帯域の光を出射する複数の半導体光源と、
    　明るさ制御情報に基づいて前記複数色の半導体光源のうちの１つの基準半導体光源を駆動する駆動信号の電流値及びデューティ比を決定し、前記複数色の半導体光源のうちの前記基準半導体光源以外の半導体光源を駆動する駆動信号の電流値を前記基準半導体光源を駆動する駆動信号の電流値に基づいて決定し、前記複数色の半導体光源のうちの前記基準半導体光源以外の半導体光源を駆動する駆動信号のデューティ比を前記基準半導体光源を駆動する駆動信号のデューティ比に一致させるよう決定して、前記複数色の半導体光源を調光制御するための調光情報を発生する制御部と、
    　前記調光情報に基づいて前記複数色の半導体光源を駆動する駆動部と
    　を具備したことを特徴とする光源装置。
  2. 　前記制御部は、前記複数の半導体光源から出射される照明光の光量バランスを表す目標カラーバランス値に基づいて、前記基準半導体光源を駆動する駆動信号の電流値から、前記基準半導体光源以外の各半導体光源を駆動する各駆動信号の電流値を決定する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
  3. 　前記照明光を利用して撮像部により撮像を行う内視鏡から、前記目標カラーバランスを得るための光量比の情報を取得する情報取得部
    　を具備したことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
  4. 　前記制御部は、前記デューティ比が１００％に到達するまではＰＷＭ制御による調光情報を発生し、前記デューティ比が１００％に到達すると電流制御による調光情報を発生する
    　ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の光源装置。
  5. 　前記複数色の半導体光源のそれぞれに対応付けて設けられて各半導体光源から出射される光の光量を検知する複数の光検知部を備え、
    　前記制御部は、前記複数の光検知部の検知結果に基づいて、前記基準半導体光源を駆動する駆動信号の電流値に基づいて決定した前記基準半導体光源以外の半導体光源を駆動する駆動信号の電流値を補正する
    　ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の光源装置。
  6. 　前記複数の光検知部の各検知結果から、各光検知部の検知対象外の前記半導体光源からの光量分を除去して、各光検知部の検知対象の前記半導体光源からの光量のみを抽出する検知結果補正部
    　を具備したことを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
  7. 　各半導体光源がそれぞれ単独で発光した場合の各半導体光源からの光に基づく前記複数の光検知部の検知結果により生成した補正マトリクスを記憶するメモリ部を具備し、
    　前記検知結果補正部は、前記複数の光検知部の検知結果を前記補正マトリクスを用いたマトリクス演算によって補正する
    　ことを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
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