電子内視鏡用光源部
【課題】 電子内視鏡に用いられるカラー単板式ＣＣＤの分光感度特性に関わりなく、適正なカラー画像を撮像できるように電子内視鏡用の光源の分光特性を制御する。
【解決手段】 ＲＧＢのフルカラーＬＥＤ２１により照明された白色物体の映像を電子内視鏡の先端部に設けられ補色フィルタを用いたカラー単板式ＣＣＤ５１により検出する。検出された各色信号をプロセス回路１２を介して光源部２０の比較回路２５に入力する。各色信号の信号振幅レベルを比較回路２５において比較し、その結果に基づいてフルカラーＬＥＤ２１の発光要素ＲＧＢの発光出力を制御するＬＥＤドライバ２２、２３、２４を制御してＣＣＤ５１において検出される各色信号の信号振幅レベル相互間における比が１となるようにする。
【解決手段】 ＲＧＢのフルカラーＬＥＤ２１により照明された白色物体の映像を電子内視鏡の先端部に設けられ補色フィルタを用いたカラー単板式ＣＣＤ５１により検出する。検出された各色信号をプロセス回路１２を介して光源部２０の比較回路２５に入力する。各色信号の信号振幅レベルを比較回路２５において比較し、その結果に基づいてフルカラーＬＥＤ２１の発光要素ＲＧＢの発光出力を制御するＬＥＤドライバ２２、２３、２４を制御してＣＣＤ５１において検出される各色信号の信号振幅レベル相互間における比が１となるようにする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラー画像を撮像可能な電子内視鏡において用いられる光源部に関する。
【０００２】
【従来の技術】カラー画像を撮像する電子内視鏡では、カラー単板式ＣＣＤのように原色フィルタや補色フィルタを用いて色別に色信号を検出する固体撮像素子などが用いられている。このうちオンチップの補色フィルタが設けられた固体撮像素子では、分光に用いられる補色フィルタの特性等により、検出される補色成分毎に分光感度特性が異なる。したがって、白色光がこの固体撮像素子で受光された場合であっても、検出される補色成分毎の色信号のレベルは異なり、撮像画像には色の偏りが生じる。また、電子内視鏡は体内など遮蔽された空間において用いられるため照明用の光源を備える必要があるが、照明光の分光分布は光源の種類やバラツキにより異なり、従って同じ白色照明光でもそれぞれに色温度が異なるため、電子内視鏡で撮像される画像の色合いは照明光の分光分布にも影響される。これらのことから従来電子内視鏡では、照明光を照射した状態で白色板等を撮像し、各色成分から得られた原色信号のゲインを調整することにより電子内視鏡のホワイトバランスを予め調整している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ホワイトバランスは補色信号から生成されたＲＧＢの原色信号のゲインにより調整されているため、ホワイトバランスが取られた電子内視鏡であっても、白色物体を撮像するときに検出される各色信号の信号レベルは補色信号毎に依然として異なる。したがって、その先端部が被写体に近づくと、撮像素子と照明光源は近接して設けられているため撮像素子における単位時間当たりの露光量が増大し、分光感度が高い色成分に対するフォトダイオードにおいてオーバーフローを生じることがある。このとき、オーバーフローを起こした色信号のレベルは飽和レベルとなり、露光時間内に撮像素子が受光した光量に対応しないので、検出されたカラー画像の色合は実際のものと異なることとなる。例えば、被写体に電子内視鏡先端部を近づけて撮影を行うと、画像中のハイライト部（例えば照明光が鏡面反射した部分）の周りで分光感度が高い色成分の色信号にオーバーフローが生じ、その部分が実際の色とは異なる色で表示される色付き現象が生じることがある。診察又は施術中にこのような色付き現象が生じると術者が病変部若しくは出血と誤診する可能性があり問題であった。
【０００４】本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、電子内視鏡に用いられているカラー単板式ＣＣＤの分光感度特性に関わりなく、適正なカラー画像を撮像できるように光源の分光特性を制御可能な電子内視鏡の光源部を得ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の内視鏡用光源部は、所定の三原色に対応する光を照射可能なＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源から照射される光の発光出力を三原色毎に制御可能な光源駆動手段と、補色フィルタを用いたカラー単板式固体撮像素子において検出される複数の色信号の間における信号レベルを比較可能な信号レベル比較手段と、信号レベル比較手段における比較結果に基づいて、光源駆動手段を駆動制御する光源出力調整手段とを備え、光源出力調整手段が、撮像素子において検出される複数の色信号相互間における相対的な信号レベル比を所定の値に設定するように光源駆動手段を駆動制御可能であることを特徴としている。
【０００６】信号レベル比の所定の値は１であることが好ましい。これにより、基準となる白色物体を撮像することにより、容易に光源の三原色の発光出力を調整することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態である光源部を含む電子内視鏡の回路構成を概略示すブロック図である。
【０００８】本実施形態における電子内視鏡用光源部２０は、プロセッサ（映像信号処理装置）１０内に組み込まれている。プロセッサ１０は、ＣＣＤ５１及びライトガイド５２を備えた電子スコープにコネクタ（図示せず）を介して着脱自在に接続される。ＣＣＤ５１は例えばオンチップカラーフィルタに補色（イエローＹｅ、マゼンダＭｇ、シアンＣｙ、グリーンＧ）を用いた従来公知のカラー単板式ＣＣＤであり、プロセッサ１０に設けられたＣＣＤドライブ回路１１により駆動制御される。ＣＣＤ５１において撮影された画像は補色信号としてプロセス回路１２へ送られクランプ処理やガンマ補正等のプロセス処理が施される。プロセス処理された補色信号は映像信号処理回路１３へ送られる。映像信号処理回路１３では補色信号を輝度信号Ｙと色差信号Ｃとに分離する信号分離処理やマトリクス処理、フィルタ処理等の処理が施され、その後ビデオ信号にエンコードされてＴＶモニタやＶＣＲ等の周辺機器へ出力される。また、ＣＣＤドライブ回路１１、プロセス回路１２、映像信号処理回路１３は、同期信号発生回路１４から出力される同期信号に基づいて制御される。
【０００９】光源部２０には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等の３原色によりフルカラーの照明が可能な一体レンズ型や積層型等のフルカラーＬＥＤ２１が用いられる。ＬＥＤ２１にはＲＧＢの発光をそれぞれ制御するための３つのＬＥＤドライバ２１、２２、２３が接続されている。ＬＥＤドライバ２２、２３、２４は比較回路２５に接続されており、比較回路２５はプロセス回路１２に接続されている。比較回路２５には、プロセス回路１２から補色信号が入力される。比較回路２５では、入力された補色信号に基づいてＬＥＤドライバ２２、２３、２４を制御し、ＬＥＤ２１のＲＧＢの発光要素それぞれに供給される電流量を制御する。これによりＬＥＤ２１の各ＲＧＢ成分の発光量が制御される。ＬＥＤ２１の光はライトガイド５２を介して電子スコープの先端部（ライトガイド先端部５２ａ）から照明光として照射される。
【００１０】システムコントロール回路１５は、映像信号処理回路１３や比較回路２５に接続されており、各回路はシステムコントロール回路によって制御される。また、システムコントロール回路１５には、パネルスイッチ１６やキーボード１７等の入力装置が接続されており、システムコントロール回路１５は、これらの入力装置からの信号に基づいて光源部２０や映像信号処理回路１３等の制御を行う。
【００１１】図２は、本実施形態で用いられるＣＣＤ５１の構造を模式的に表わした図である。ＣＣＤ５１の撮像面は、二次元格子状に配列されたフォトダイオード６０から構成されており、それぞれフォトダイオード６０は、Ｍｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙの何れかの補色フィルタに覆われている。したがって、フォトダイオードでは、これらの補色フィルタを介した光のみが受光検知される。Ｍｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙのフィルタは、例えば図のような配列でフォトダイオード６０を覆っており、各フォトダイオード６０で検出された電荷は水平転送部６１を介してＣＣＤ５１の外部に補色信号として出力される。また図３には、これらの補色フィルタＭｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙの分光感度特性の一例が示されている。なお、図３において横軸は光の波長であり、縦軸は各フィルタの分光感度である。
【００１２】次に図４〜図９を参照して本実施形態の光源装置における光源出力調整処理動作の原理について説明する。図４は、フルカラーＬＥＤの分光特性（スペクトル分布）を表わしており、横軸は波長、縦軸はフルカラーＬＥＤのスペクトルである。図５は、本実施形態の光源調整処理動作の原理を説明するために図３に示されたＭｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙの分光感度特性のうちＭｇとＧに関する特性曲線のみ抜粋して示したものである。
【００１３】例えば、光源であるＬＥＤ２１の分光特性（スペクトル分布）が初め図４のような曲線で模式的に表わされるとき、この光源を白色物体に照射し、その映像を図５の分光感度特性を持つＣＣＤ５１で検出すると、Ｍｇ及びＧに対応するＣＣＤ５１の撮像特性は図６のようになる。すなわち、図６に示されたＭｇ及びＧの撮像特性は、それぞれ図４に示された分光特性と図５に示された分光感度特性との積となり感度特性には偏りが生じる。したがって、ＣＣＤ５１から出力される補色信号の信号レベルにも色毎に偏りが生じ、例えば図７のようにＭｇに関する補色信号の信号レベルの方がＧに関する補色信号のレベルよりも大きくなる。上述のように、検出される補色信号は、フィルタによる分光感度特性と光源の分光分布に影響されため、撮影された物体が白色であっても検出される補色信号のレベルには偏りが生じ、モニタ等に表示される画像の色は白色とはならず偏りが生じる。このような色の偏りは、補色信号から生成された三原色の色信号のゲイン等を調整するホワイトバランスによって従来解決されている。しかし、ＣＣＤ５１において検出される補色信号のレベルは図７に示したように色毎に異なるため、電子内視鏡の先端部を白色物体に近づけると、撮像特性において感度が高いＭｇを検出するフォトダイオードにおいて先にオーバーフローが生じる。このようなときには、予めホワイトバランスが調整されていても、上述したような色付き現象が生じる。
【００１４】本実施形態の電子内視鏡用光源装置では、検出された補色信号をプロセス回路１２を介した後、光源部２０（図１参照）へフィードバックすることによりＬＥＤ２１のＲＧＢ各々に対する出力を調整し、検出される補色信号の振幅レベルを等しくするように光源を制御している。すなわち、光源部２０の比較回路２５において検出されたＭｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙの補色信号の間における振幅レベルを比較し、その結果に基づいてＬＥＤ２１のＲＧＢの各発光要素に供給される電流量をＬＥＤドライバ２２、２３、２４により調整し、例えば、図８に示される曲線のように光源（ＬＥＤ２１）の分光分布を調整する。すなわち、ＣＣＤ５１のＭｇ及びＧにおいて検出される補色信号の信号レベル間の比が図９に示されるように約１の比率に等しくなるように光源におけるＲＧＢの発光出力が調整される。なお、図５〜図９を参照した説明では、ＭｇとＧの補色信号のみについて述べたが、Ｙｅ、Ｃｙの補色信号に関しても同様であり、Ｍｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙ相互間の信号レベルの比はともに約１の比率となるようにＲＧＢの発光要素の発光出力が調整される。
【００１５】以上により、電子内視鏡の先端部が物体に近接しても、特定の色に対応するフォトダイオードのみ先にオーバーフローすることは無いので、白く光るハイライト部付近において上述の色付き現象は生じず常に適正なカラー画像を得ることができる。また、本実施形態の光源出力調整処理により光源のＲＧＢの出力が調整された電子内視鏡では、検出される各色（補色）信号は既に白色物体に対し信号レベルが等しく調整されているので、この色信号に基づく色差信号Ｒ−Ｙ及びＢ−Ｙの値は、０となり白色（無彩色）を表わしている。したがって、従来のように色信号のゲインを調整するなどしてホワイトバランスの調整を改めて行う必要がない。
【００１６】次に図１０を参照して本実施形態における光源出力調整処理動作の手順について説明する。図１０は本実施形態における光源出力調整処理動作の手順を示すフローチャートである。
【００１７】まず、ステップ１０１において、基準となる白色物体の撮像を開始する。すなわち、基準となる白色板等にＲＧＢの出力が所定の出力（初期出力）に調整されたＬＥＤ２１の光を照射し、この光を照明光とした白色板の撮像がＣＣＤ５１により開始される。ステップ１０２では、オペレータが例えばパネルスイッチ１６の中の光源出力調整処理動作を開始するためのスイッチをＯＮに設定し光源出力調整処理動作を開始する。ステップ１０３では、ステップ１０１において検出されたＭｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙに対応する補色信号が比較回路２５（図１参照）に入力され、補色信号Ｍｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙの信号振幅のレベルを比較するための処理が行われる。ステップ１０４では、Ｍｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙの信号振幅レベルが互いに等しか否かが判定される。Ｍｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙに関する各補色信号の信号振幅レベルが等しければこの処理は終了する。一方、各補色信号の信号振幅レベルが等しくなければ、ステップ１０５において、ＣＣＤ５１で検出される補色信号の信号振幅レベルが等しくなるようにＬＥＤ２１のＲＧＢ出力が制御される。すなわち、ＬＥＤドライバ２２、２３、２４によりＬＥＤ２１のＲＧＢに対する電流供給量が変更される。ステップ１０３〜ステップ１０５は、ステップ１０４においてＭｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙの補色信号の振幅レベルが各々等しくなるまで繰り返し続けられる。なお、光源出力調整処理は、例えば、プロセッサ１０に接続される電子内視鏡が交換されたときに初期設定として行われる。この処理が終了したときには、システムコントロール回路１５により、比較回路２５における補色信号の比較処理が停止される。
【００１８】以上のように、本実施形態によれば、光源としてフルカラーＬＥＤを用い、ＲＧＢの出力を調整して光源の分光分布を調整することにより、電子内視鏡の分光感度特性に係りなく、色付き現象を防止することができる。また、光源の分光分布を調整することにより各補色信号の信号振幅レベルが等しく調整されているので、検出された色信号に対して改めてホワイトバランスをとる必要が無くなる。
【００１９】また、本実施形態では、電子内視鏡を交換する度に光源出力調整処理を行ったが、例えばプロセッサ内のメモリに光源出力調整処理の結果を記憶させ、一度調整処理を行った電子内視鏡に対しては、メモリに記憶されたデータを用いて光源の出力を調整してもよい。
【００２０】本実施形態では、一体レンズ型や積層型のＲＧＢを用いたフルカラーＬＥＤを例にあげたが、他の表色系を用いたＬＥＤ光源であってもよい。また、例えばＲＧＢ毎に独立する光源を複数集めて一つの光源として用いてもよい。また、本実施形態では、ＬＥＤ光源はプロセッサ内に設けられているが、ＬＥＤ光源だけを電子スコープ先端に設けてもよい。
【００２１】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電子内視鏡に用いられているカラー単板式ＣＣＤの分光感度特性に関わりなく、適正なカラー画像を撮像できるように光源の分光特性を制御可能な電子内視鏡の光源部を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である電子内視鏡用光源部を備えた電子内視鏡装置（電子内視鏡及びプロセッサ）の回路構成を示すブロック図である。
【図２】ＣＣＤの構造を模式的に表わす図である。
【図３】補色フィルタ（シアンＣｙ、イエローＹｅ、マゼンダＭｇ、グリーンＧ）によるＣＣＤの分光感度特性の一例を示す図である。
【図４】フルカラーＬＥＤの分光分布（スペクトル分布）の一例である。
【図５】ＣＣＤの分光感度特性のうち、マゼンダＭｇ及びグリーンＧの特性曲線のみを示した図である。
【図６】図４の分光分布を持つ光源で照射された白色物体を、図５の分光感度特性を持つＣＣＤで検出するときのＣＣＤにおける撮像特性を示す図である。
【図７】図６に示された撮像特性を持つＣＣＤにおいて検出される色信号の信号レベルを模式的に表わす図である。
【図８】図７に示される色信号の信号振幅レベルに基づいてフルカラーＬＥＤの発光要素ＲＧＢの発光出力が調整された光源の分光分布を示す図である。
【図９】図８に示される分光分布を持つ光源で白色物体を照明し、図５に示された分光感度特性を持つＣＣＤによりその白色物体を撮像したときに検出される色信号の信号レベルを模式的に表わした図である。
【図１０】本実施形態で実行される光源出力調整処理動作の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２０ 光源部
２１ フルカラーＬＥＤ
２２、２３、２４ ＬＥＤドライバ
２５ 比較回路
５１ ＣＣＤ
５２ ライトガイド
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラー画像を撮像可能な電子内視鏡において用いられる光源部に関する。
【０００２】
【従来の技術】カラー画像を撮像する電子内視鏡では、カラー単板式ＣＣＤのように原色フィルタや補色フィルタを用いて色別に色信号を検出する固体撮像素子などが用いられている。このうちオンチップの補色フィルタが設けられた固体撮像素子では、分光に用いられる補色フィルタの特性等により、検出される補色成分毎に分光感度特性が異なる。したがって、白色光がこの固体撮像素子で受光された場合であっても、検出される補色成分毎の色信号のレベルは異なり、撮像画像には色の偏りが生じる。また、電子内視鏡は体内など遮蔽された空間において用いられるため照明用の光源を備える必要があるが、照明光の分光分布は光源の種類やバラツキにより異なり、従って同じ白色照明光でもそれぞれに色温度が異なるため、電子内視鏡で撮像される画像の色合いは照明光の分光分布にも影響される。これらのことから従来電子内視鏡では、照明光を照射した状態で白色板等を撮像し、各色成分から得られた原色信号のゲインを調整することにより電子内視鏡のホワイトバランスを予め調整している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ホワイトバランスは補色信号から生成されたＲＧＢの原色信号のゲインにより調整されているため、ホワイトバランスが取られた電子内視鏡であっても、白色物体を撮像するときに検出される各色信号の信号レベルは補色信号毎に依然として異なる。したがって、その先端部が被写体に近づくと、撮像素子と照明光源は近接して設けられているため撮像素子における単位時間当たりの露光量が増大し、分光感度が高い色成分に対するフォトダイオードにおいてオーバーフローを生じることがある。このとき、オーバーフローを起こした色信号のレベルは飽和レベルとなり、露光時間内に撮像素子が受光した光量に対応しないので、検出されたカラー画像の色合は実際のものと異なることとなる。例えば、被写体に電子内視鏡先端部を近づけて撮影を行うと、画像中のハイライト部（例えば照明光が鏡面反射した部分）の周りで分光感度が高い色成分の色信号にオーバーフローが生じ、その部分が実際の色とは異なる色で表示される色付き現象が生じることがある。診察又は施術中にこのような色付き現象が生じると術者が病変部若しくは出血と誤診する可能性があり問題であった。
【０００４】本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、電子内視鏡に用いられているカラー単板式ＣＣＤの分光感度特性に関わりなく、適正なカラー画像を撮像できるように光源の分光特性を制御可能な電子内視鏡の光源部を得ることを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の内視鏡用光源部は、所定の三原色に対応する光を照射可能なＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源から照射される光の発光出力を三原色毎に制御可能な光源駆動手段と、補色フィルタを用いたカラー単板式固体撮像素子において検出される複数の色信号の間における信号レベルを比較可能な信号レベル比較手段と、信号レベル比較手段における比較結果に基づいて、光源駆動手段を駆動制御する光源出力調整手段とを備え、光源出力調整手段が、撮像素子において検出される複数の色信号相互間における相対的な信号レベル比を所定の値に設定するように光源駆動手段を駆動制御可能であることを特徴としている。
【０００６】信号レベル比の所定の値は１であることが好ましい。これにより、基準となる白色物体を撮像することにより、容易に光源の三原色の発光出力を調整することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態である光源部を含む電子内視鏡の回路構成を概略示すブロック図である。
【０００８】本実施形態における電子内視鏡用光源部２０は、プロセッサ（映像信号処理装置）１０内に組み込まれている。プロセッサ１０は、ＣＣＤ５１及びライトガイド５２を備えた電子スコープにコネクタ（図示せず）を介して着脱自在に接続される。ＣＣＤ５１は例えばオンチップカラーフィルタに補色（イエローＹｅ、マゼンダＭｇ、シアンＣｙ、グリーンＧ）を用いた従来公知のカラー単板式ＣＣＤであり、プロセッサ１０に設けられたＣＣＤドライブ回路１１により駆動制御される。ＣＣＤ５１において撮影された画像は補色信号としてプロセス回路１２へ送られクランプ処理やガンマ補正等のプロセス処理が施される。プロセス処理された補色信号は映像信号処理回路１３へ送られる。映像信号処理回路１３では補色信号を輝度信号Ｙと色差信号Ｃとに分離する信号分離処理やマトリクス処理、フィルタ処理等の処理が施され、その後ビデオ信号にエンコードされてＴＶモニタやＶＣＲ等の周辺機器へ出力される。また、ＣＣＤドライブ回路１１、プロセス回路１２、映像信号処理回路１３は、同期信号発生回路１４から出力される同期信号に基づいて制御される。
【０００９】光源部２０には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等の３原色によりフルカラーの照明が可能な一体レンズ型や積層型等のフルカラーＬＥＤ２１が用いられる。ＬＥＤ２１にはＲＧＢの発光をそれぞれ制御するための３つのＬＥＤドライバ２１、２２、２３が接続されている。ＬＥＤドライバ２２、２３、２４は比較回路２５に接続されており、比較回路２５はプロセス回路１２に接続されている。比較回路２５には、プロセス回路１２から補色信号が入力される。比較回路２５では、入力された補色信号に基づいてＬＥＤドライバ２２、２３、２４を制御し、ＬＥＤ２１のＲＧＢの発光要素それぞれに供給される電流量を制御する。これによりＬＥＤ２１の各ＲＧＢ成分の発光量が制御される。ＬＥＤ２１の光はライトガイド５２を介して電子スコープの先端部（ライトガイド先端部５２ａ）から照明光として照射される。
【００１０】システムコントロール回路１５は、映像信号処理回路１３や比較回路２５に接続されており、各回路はシステムコントロール回路によって制御される。また、システムコントロール回路１５には、パネルスイッチ１６やキーボード１７等の入力装置が接続されており、システムコントロール回路１５は、これらの入力装置からの信号に基づいて光源部２０や映像信号処理回路１３等の制御を行う。
【００１１】図２は、本実施形態で用いられるＣＣＤ５１の構造を模式的に表わした図である。ＣＣＤ５１の撮像面は、二次元格子状に配列されたフォトダイオード６０から構成されており、それぞれフォトダイオード６０は、Ｍｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙの何れかの補色フィルタに覆われている。したがって、フォトダイオードでは、これらの補色フィルタを介した光のみが受光検知される。Ｍｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙのフィルタは、例えば図のような配列でフォトダイオード６０を覆っており、各フォトダイオード６０で検出された電荷は水平転送部６１を介してＣＣＤ５１の外部に補色信号として出力される。また図３には、これらの補色フィルタＭｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙの分光感度特性の一例が示されている。なお、図３において横軸は光の波長であり、縦軸は各フィルタの分光感度である。
【００１２】次に図４〜図９を参照して本実施形態の光源装置における光源出力調整処理動作の原理について説明する。図４は、フルカラーＬＥＤの分光特性（スペクトル分布）を表わしており、横軸は波長、縦軸はフルカラーＬＥＤのスペクトルである。図５は、本実施形態の光源調整処理動作の原理を説明するために図３に示されたＭｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙの分光感度特性のうちＭｇとＧに関する特性曲線のみ抜粋して示したものである。
【００１３】例えば、光源であるＬＥＤ２１の分光特性（スペクトル分布）が初め図４のような曲線で模式的に表わされるとき、この光源を白色物体に照射し、その映像を図５の分光感度特性を持つＣＣＤ５１で検出すると、Ｍｇ及びＧに対応するＣＣＤ５１の撮像特性は図６のようになる。すなわち、図６に示されたＭｇ及びＧの撮像特性は、それぞれ図４に示された分光特性と図５に示された分光感度特性との積となり感度特性には偏りが生じる。したがって、ＣＣＤ５１から出力される補色信号の信号レベルにも色毎に偏りが生じ、例えば図７のようにＭｇに関する補色信号の信号レベルの方がＧに関する補色信号のレベルよりも大きくなる。上述のように、検出される補色信号は、フィルタによる分光感度特性と光源の分光分布に影響されため、撮影された物体が白色であっても検出される補色信号のレベルには偏りが生じ、モニタ等に表示される画像の色は白色とはならず偏りが生じる。このような色の偏りは、補色信号から生成された三原色の色信号のゲイン等を調整するホワイトバランスによって従来解決されている。しかし、ＣＣＤ５１において検出される補色信号のレベルは図７に示したように色毎に異なるため、電子内視鏡の先端部を白色物体に近づけると、撮像特性において感度が高いＭｇを検出するフォトダイオードにおいて先にオーバーフローが生じる。このようなときには、予めホワイトバランスが調整されていても、上述したような色付き現象が生じる。
【００１４】本実施形態の電子内視鏡用光源装置では、検出された補色信号をプロセス回路１２を介した後、光源部２０（図１参照）へフィードバックすることによりＬＥＤ２１のＲＧＢ各々に対する出力を調整し、検出される補色信号の振幅レベルを等しくするように光源を制御している。すなわち、光源部２０の比較回路２５において検出されたＭｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙの補色信号の間における振幅レベルを比較し、その結果に基づいてＬＥＤ２１のＲＧＢの各発光要素に供給される電流量をＬＥＤドライバ２２、２３、２４により調整し、例えば、図８に示される曲線のように光源（ＬＥＤ２１）の分光分布を調整する。すなわち、ＣＣＤ５１のＭｇ及びＧにおいて検出される補色信号の信号レベル間の比が図９に示されるように約１の比率に等しくなるように光源におけるＲＧＢの発光出力が調整される。なお、図５〜図９を参照した説明では、ＭｇとＧの補色信号のみについて述べたが、Ｙｅ、Ｃｙの補色信号に関しても同様であり、Ｍｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙ相互間の信号レベルの比はともに約１の比率となるようにＲＧＢの発光要素の発光出力が調整される。
【００１５】以上により、電子内視鏡の先端部が物体に近接しても、特定の色に対応するフォトダイオードのみ先にオーバーフローすることは無いので、白く光るハイライト部付近において上述の色付き現象は生じず常に適正なカラー画像を得ることができる。また、本実施形態の光源出力調整処理により光源のＲＧＢの出力が調整された電子内視鏡では、検出される各色（補色）信号は既に白色物体に対し信号レベルが等しく調整されているので、この色信号に基づく色差信号Ｒ−Ｙ及びＢ−Ｙの値は、０となり白色（無彩色）を表わしている。したがって、従来のように色信号のゲインを調整するなどしてホワイトバランスの調整を改めて行う必要がない。
【００１６】次に図１０を参照して本実施形態における光源出力調整処理動作の手順について説明する。図１０は本実施形態における光源出力調整処理動作の手順を示すフローチャートである。
【００１７】まず、ステップ１０１において、基準となる白色物体の撮像を開始する。すなわち、基準となる白色板等にＲＧＢの出力が所定の出力（初期出力）に調整されたＬＥＤ２１の光を照射し、この光を照明光とした白色板の撮像がＣＣＤ５１により開始される。ステップ１０２では、オペレータが例えばパネルスイッチ１６の中の光源出力調整処理動作を開始するためのスイッチをＯＮに設定し光源出力調整処理動作を開始する。ステップ１０３では、ステップ１０１において検出されたＭｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙに対応する補色信号が比較回路２５（図１参照）に入力され、補色信号Ｍｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙの信号振幅のレベルを比較するための処理が行われる。ステップ１０４では、Ｍｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙの信号振幅レベルが互いに等しか否かが判定される。Ｍｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙに関する各補色信号の信号振幅レベルが等しければこの処理は終了する。一方、各補色信号の信号振幅レベルが等しくなければ、ステップ１０５において、ＣＣＤ５１で検出される補色信号の信号振幅レベルが等しくなるようにＬＥＤ２１のＲＧＢ出力が制御される。すなわち、ＬＥＤドライバ２２、２３、２４によりＬＥＤ２１のＲＧＢに対する電流供給量が変更される。ステップ１０３〜ステップ１０５は、ステップ１０４においてＭｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙの補色信号の振幅レベルが各々等しくなるまで繰り返し続けられる。なお、光源出力調整処理は、例えば、プロセッサ１０に接続される電子内視鏡が交換されたときに初期設定として行われる。この処理が終了したときには、システムコントロール回路１５により、比較回路２５における補色信号の比較処理が停止される。
【００１８】以上のように、本実施形態によれば、光源としてフルカラーＬＥＤを用い、ＲＧＢの出力を調整して光源の分光分布を調整することにより、電子内視鏡の分光感度特性に係りなく、色付き現象を防止することができる。また、光源の分光分布を調整することにより各補色信号の信号振幅レベルが等しく調整されているので、検出された色信号に対して改めてホワイトバランスをとる必要が無くなる。
【００１９】また、本実施形態では、電子内視鏡を交換する度に光源出力調整処理を行ったが、例えばプロセッサ内のメモリに光源出力調整処理の結果を記憶させ、一度調整処理を行った電子内視鏡に対しては、メモリに記憶されたデータを用いて光源の出力を調整してもよい。
【００２０】本実施形態では、一体レンズ型や積層型のＲＧＢを用いたフルカラーＬＥＤを例にあげたが、他の表色系を用いたＬＥＤ光源であってもよい。また、例えばＲＧＢ毎に独立する光源を複数集めて一つの光源として用いてもよい。また、本実施形態では、ＬＥＤ光源はプロセッサ内に設けられているが、ＬＥＤ光源だけを電子スコープ先端に設けてもよい。
【００２１】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、電子内視鏡に用いられているカラー単板式ＣＣＤの分光感度特性に関わりなく、適正なカラー画像を撮像できるように光源の分光特性を制御可能な電子内視鏡の光源部を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である電子内視鏡用光源部を備えた電子内視鏡装置（電子内視鏡及びプロセッサ）の回路構成を示すブロック図である。
【図２】ＣＣＤの構造を模式的に表わす図である。
【図３】補色フィルタ（シアンＣｙ、イエローＹｅ、マゼンダＭｇ、グリーンＧ）によるＣＣＤの分光感度特性の一例を示す図である。
【図４】フルカラーＬＥＤの分光分布（スペクトル分布）の一例である。
【図５】ＣＣＤの分光感度特性のうち、マゼンダＭｇ及びグリーンＧの特性曲線のみを示した図である。
【図６】図４の分光分布を持つ光源で照射された白色物体を、図５の分光感度特性を持つＣＣＤで検出するときのＣＣＤにおける撮像特性を示す図である。
【図７】図６に示された撮像特性を持つＣＣＤにおいて検出される色信号の信号レベルを模式的に表わす図である。
【図８】図７に示される色信号の信号振幅レベルに基づいてフルカラーＬＥＤの発光要素ＲＧＢの発光出力が調整された光源の分光分布を示す図である。
【図９】図８に示される分光分布を持つ光源で白色物体を照明し、図５に示された分光感度特性を持つＣＣＤによりその白色物体を撮像したときに検出される色信号の信号レベルを模式的に表わした図である。
【図１０】本実施形態で実行される光源出力調整処理動作の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２０ 光源部
２１ フルカラーＬＥＤ
２２、２３、２４ ＬＥＤドライバ
２５ 比較回路
５１ ＣＣＤ
５２ ライトガイド
【特許請求の範囲】
【請求項１】 所定の三原色に対応する光を照射可能なＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源から照射される光の発光出力を前記三原色毎に制御可能な光源駆動手段と、補色フィルタを用いたカラー単板式固体撮像素子において検出される複数の色信号の間における信号レベルを比較可能な信号レベル比較手段と、前記信号レベル比較手段における比較結果に基づいて、前記光源駆動手段を駆動制御する光源出力調整手段とを備え、前記光源出力調整手段が、前記撮像素子において検出される前記複数の色信号相互間における相対的な信号レベル比を所定の値に設定するように前記光源駆動手段を駆動制御可能であることを特徴とする電子内視鏡用光源部。
【請求項２】 前記信号レベル比の所定の値が１であることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡用光源部。
【請求項１】 所定の三原色に対応する光を照射可能なＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源から照射される光の発光出力を前記三原色毎に制御可能な光源駆動手段と、補色フィルタを用いたカラー単板式固体撮像素子において検出される複数の色信号の間における信号レベルを比較可能な信号レベル比較手段と、前記信号レベル比較手段における比較結果に基づいて、前記光源駆動手段を駆動制御する光源出力調整手段とを備え、前記光源出力調整手段が、前記撮像素子において検出される前記複数の色信号相互間における相対的な信号レベル比を所定の値に設定するように前記光源駆動手段を駆動制御可能であることを特徴とする電子内視鏡用光源部。
【請求項２】 前記信号レベル比の所定の値が１であることを特徴とする請求項１に記載の電子内視鏡用光源部。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００２−１２２７９４（Ｐ２００２−１２２７９４Ａ）
【公開日】平成１４年４月２６日（２００２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０００−３１３２６９（Ｐ２０００−３１３２６９）
【出願日】平成１２年１０月１３日（２０００．１０．１３）
【出願人】（００００００５２７）旭光学工業株式会社 (1,878)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１４年４月２６日（２００２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１２年１０月１３日（２０００．１０．１３）
【出願人】（００００００５２７）旭光学工業株式会社 (1,878)
【Ｆターム（参考）】
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