特許 6249909 撮像システムおよび処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6249909

(24)【登録日】2017年12月1日

(45)【発行日】2017年12月20日

(54)【発明の名称】撮像システムおよび処理装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/267 20060101AFI20171211BHJP

   A61B 1/045 20060101ALI20171211BHJP

   A61B 1/06 20060101ALI20171211BHJP

   G02B 23/24 20060101ALI20171211BHJP

   G03B 15/02 20060101ALI20171211BHJP

   G03B 15/05 20060101ALI20171211BHJP

   G03B 15/00 20060101ALI20171211BHJP

   G03B 7/16 20140101ALI20171211BHJP

【ＦＩ】

   A61B1/267 510

   A61B1/045 615

   A61B1/045 630

   A61B1/06 613

   G02B23/24 B

   G03B15/02 F

   G03B15/05

   G03B15/00 L

   G03B7/16

【請求項の数】8

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2014-180120(P2014-180120)

(22)【出願日】2014年9月4日

(65)【公開番号】特開2016-52453(P2016-52453A)

(43)【公開日】2016年4月14日

【審査請求日】2016年12月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000376

【氏名又は名称】オリンパス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】香川 涼平

【審査官】 磯野 光司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−１６６８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２０９８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３００５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０６２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−１５６６１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ １／００− １／３２

Ｇ０２Ｂ ２３／２４−２３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

撮像対象を撮像して撮像信号を出力する撮像部と、
パルス光を生成する光源と、
前記撮像信号に応じた画像の明るさを検出して、明るさ評価値を算出する明るさ評価部と、
前記撮像信号に応じた画像中の残像の大きさを評価し、該評価した結果を残像評価値として出力する残像評価部と、
前記明るさ評価値および前記残像評価値をもとに、前記パルス光のパルス幅を算出するパルス幅算出部と、
前記パルス幅算出部が算出したパルス幅で前記パルス光を生成するように前記光源を制御する光源制御部と、
を備えたことを特徴とする撮像システム。

【請求項2】

前記撮像部は、
マトリックス状に配列され、受光した光を光電変換して電気信号を生成する複数の画素を有する受光部と、
前記受光部の画素行ごとに順次電気信号を読み出す読出し部と、
を有し、
前記残像評価部は、前記読出し部によって読み出された前記電気信号に基づいて、前記残像の大きさを評価することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。

【請求項3】

前記パルス幅算出部がパルス幅を算出するための設定情報を記憶する記憶部をさらに備え、
前記パルス幅算出部は、前記記憶部に記憶された前記設定情報に基づき規定されるパルス幅許容範囲内で前記パルス幅を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像システム。

【請求項4】

前記設定情報を変更する変更情報を入力する入力手段と、
前記入力手段により入力された変更情報に基づいて、前記設定情報を変更する制御部と、
をさらに備え、
前記パルス幅算出部は、前記制御部により変更された設定情報をもとに前記パルス幅を算出することを特徴とする請求項３に記載の撮像システム。

【請求項5】

前記設定情報は、前記画像の明るさの最小値と、前記残像の品位の基準レベルと、を含み、
前記パルス幅算出部は、前記明るさの最小値および前記基準レベルをもとにパルス幅を算出することを特徴とする請求項３または４に記載の撮像システム。

【請求項6】

前記パルス幅算出部は、前記画像の明るさの最小値に基づき設定されるパルス幅を下限値とし、前記基準レベルに基づき設定されるパルス幅を上限値として前記パルス幅許容範囲を規定することを特徴とする請求項５に記載の撮像システム。

【請求項7】

前記入力手段は、基準位置に対する回動方向および回動量により前記設定情報を入力可能な操作手段を有することを特徴とする請求項４に記載の撮像システム。

【請求項8】

撮像対象を撮像して撮像信号を出力する撮像部を有する撮像装置、および供給されるパルスに基づいてパルス光を生成する光源を有する光源装置とそれぞれ接続し、該撮像装置および該光源装置との間で情報の送受信が可能な処理装置であって、
前記撮像信号に基づいて、該撮像信号に応じた画像の明るさを検出して、明るさ評価値を算出する明るさ評価部と、
前記撮像信号に基づいて、該撮像信号に応じた画像中の残像の大きさを評価し、該評価した結果を残像評価値として出力する残像評価部と、
前記明るさ評価値および前記残像評価値をもとに、前記パルス光のパルス幅を算出するパルス幅算出部と、
前記パルス幅算出部が算出したパルス幅で前記パルス光を生成するように前記光源を制御する光源制御部と、
を備えたことを特徴とする処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、照明光を出射する光源と撮像素子とを備えた撮像システム、および撮像素子が生成した電気信号の信号処理を行う処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、医療分野においては、被検体内部の観察のために内視鏡システムが用いられている。内視鏡システムは、患者等の被検体内に細長形状をなす可撓性の挿入部を挿入し、この挿入部先端から照明光を照明し、この照明光の反射光を挿入部先端の撮像素子で受光することによって、体内画像を撮像する。このように撮像された生体画像は、この内視鏡システムのディスプレイに表示される。

【0003】

撮像素子としては、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサが用いられる。ＣＭＯＳイメージセンサは、水平ライン毎にタイミングをずらして読み出しを行うローリングシャッタ方式によって撮像信号を生成する。

【0004】

内視鏡システムでは、例えば、パルス状の照明光による照明のような間欠照明を照射しながら、ローリングシャッタ方式を用いて声帯のような動きのある被写体の観察を行う場合がある。このような間欠照明を用いる内視鏡システムとして、声帯の振動周波数と同期してパルス状の照明光（以下、パルス光という）を出射する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１が開示する技術では、パルス光のパルス幅およびパルスゲイン（パルス振幅）の調整を併用することによって照明期間および照明光量を調整して被写体の像の明るさを調整している。

【0005】

ところで、間欠照明を行う場合において、画像の明るさを確保するためにパルスゲイン（照明光量）を上げると、光源に対して瞬間的に高い電圧をかける必要が生じたり、光源の発熱量が増大したりするなどの問題が生じるおそれがあった。光源の発熱量の増大などの問題を考慮すると、パルス幅を調整することで被写体の像の明るさを調整することが好ましい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００１−１０４２４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、画像の明るさを確保するためにパルス幅（照明期間）を大きくすると、被写体の動き（振動）により画像中に残像が生じてしまうおそれがあった。特に声帯のような高速で振動する被写体の像を取得する際は、パルス幅を大きくすると、残像が発生しやすくなる。このため、画像の明るさと、残像発生の抑制とを両立し、高画質な画像を取得できるようにパルス幅を設定する必要があった。

【0008】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、画像の明るさと、残像発生の抑制とを両立した画像を取得可能なパルス幅を設定することができる撮像システムおよび処理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】

【0009】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる撮像システムは、撮像対象を撮像して撮像信号を出力する撮像部と、パルス光を生成する光源と、前記撮像信号に応じた画像の明るさを検出して、明るさ評価値を算出する明るさ評価部と、前記撮像信号に応じた画像中の残像の大きさを評価し、該評価した結果を残像評価値として出力する残像評価部と、前記明るさ評価値および前記残像評価値をもとに、前記パルス光のパルス幅を算出するパルス幅算出部と、前記パルス幅算出部が算出したパルス幅で前記パルス光を生成するように前記光源を制御する光源制御部と、を備えたことを特徴とする。

【0010】

また、本発明にかかる撮像システムは、上記発明において、前記撮像部は、マトリックス状に配列され、受光した光を光電変換して電気信号を生成する複数の画素を有する受光部と、前記受光部の画素行ごとに順次電気信号を読み出す読出し部と、を有し、前記残像評価部は、前記読出し部によって読み出された前記電気信号に基づいて、前記残像の大きさを評価することを特徴とする。

【0011】

また、本発明にかかる撮像システムは、上記発明において、前記パルス幅算出部がパルス幅を算出するための設定情報を記憶する記憶部をさらに備え、前記パルス幅算出部は、前記記憶部に記憶された前記設定情報に基づき規定されるパルス幅許容範囲内で前記パルス幅を算出することを特徴とする。

【0012】

また、本発明にかかる撮像システムは、上記発明において、前記設定情報を変更する変更情報を入力する入力手段と、前記入力手段により入力された変更情報に基づいて、前記設定情報を変更する制御部と、をさらに備え、前記パルス幅算出部は、前記制御により変更された設定情報をもとに前記パルス幅を算出することを特徴とする。

【0013】

また、本発明にかかる撮像システムは、上記発明において、前記設定情報は、前記画像の明るさの最小値と、前記残像の品位の基準レベルと、を含み、前記パルス幅算出部は、前記明るさの最小値および前記基準レベルをもとにパルス幅を算出することを特徴とする。

【0014】

また、本発明にかかる撮像システムは、上記発明において、前記パルス幅算出部は、前記画像の明るさの最小値に基づき設定されるパルス幅を下限値とし、前記基準レベルに基づき設定されるパルス幅を上限値として前記パルス幅許容範囲を規定することを特徴とする。

【0015】

また、本発明にかかる撮像システムは、上記発明において、前記入力手段は、基準位置に対する回動方向および回動量により前記設定情報を入力可能な操作手段を有することを特徴とする。

【0016】

また、本発明にかかる処理装置は、撮像対象を撮像して撮像信号を出力する撮像部を有する撮像装置、および供給されるパルスに基づいてパルス光を生成する光源を有する光源装置とそれぞれ接続し、該撮像装置および該光源装置との間で情報の送受信が可能な処理装置であって、前記撮像信号に基づいて、該撮像信号に応じた画像の明るさを検出して、明るさ評価値を算出する明るさ評価部と、前記撮像信号に基づいて、該撮像信号に応じた画像中の残像の大きさを評価し、該評価した結果を残像評価値として出力する残像評価部と、前記明るさ評価値および前記残像評価値をもとに、前記パルス光のパルス幅を算出するパルス幅算出部と、前記パルス幅算出部が算出したパルス幅で前記パルス光を生成するように前記光源を制御する光源制御部と、を備えたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、画像の明るさと、残像発生の抑制とを両立した画像を取得可能なパルス幅を設定することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの概略構成を示す図である。

【図2】図２は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。

【図3】図３は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムのパルス幅算出部が行うパルス幅算出処理を説明する図である。

【図4】図４は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの残像評価部が行う残像評価処理を説明する図であって、声帯の開放状態を模式的に示す図である。

【図5】図５は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの残像評価部が行う残像評価処理を説明する図である。

【図6】図６は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの残像評価部が行う残像評価処理を説明する図である。

【図7】図７は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの残像評価部が行う残像評価処理を説明する図である。

【図8】図８は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの残像評価部が行う残像評価処理を説明する図であって、発光幅が短い場合の水平ライン上の位置と、該位置における明るさとの関係を示すグラフである。

【図9】図９は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの残像評価部が行う残像評価処理を説明する図であって、発光幅が長い場合の水平ライン上の位置と、該位置における明るさとの関係を示すグラフである。

【図10】図１０は、本発明の実施の形態１の変形例にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。

【図11】図１１は、本発明の実施の形態２にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。

【図12】図１２は、本発明の実施の形態２にかかる内視鏡システムのフットスイッチの構成を模式的に示す図である。

【図13】図１３は、本発明の実施の形態２にかかる内視鏡システムのパルス幅算出部が行うパルス幅算出処理を説明する図であって、最適ポイントが存在しない場合のグラフである。

【図14】図１４は、本発明の実施の形態２にかかる内視鏡システムのパルス幅算出部が行うパルス幅算出処理を説明する図であって、明るさの最小値を調整した場合のグラフである。

【図15】図１５は、本発明の実施の形態２にかかる内視鏡システムのパルス幅算出部が行うパルス幅算出処理を説明する図であって、残像の品位を調整した場合のグラフである。

【図16】図１６は、本発明の実施の形態２にかかる内視鏡システムのパルス幅算出部が行うパルス幅算出処理を説明する図であって、ゲイン調整値を調整した場合のグラフである。

【図17】図１７は、本発明の実施の形態３にかかる内視鏡システムにおける観察モードのフレーム出力を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】

【0019】

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。実施の形態では、本発明にかかる撮像システムの一例として、患者等の被検体の体腔内の画像を撮像して表示する医療用の内視鏡システムについて説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して説明する。

【0020】

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの概略構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態１にかかる内視鏡システム１は、被検体内に導入され、被検体の体内を撮像して被検体内の画像信号を生成する内視鏡２（スコープ）と、音声が入力される音声入力装置３と、内視鏡２によって撮像された撮像信号に対して所定の画像処理を行うとともに内視鏡システム１の各部を制御する処理装置４と、内視鏡２の照明光（観察光）としてパルス光を生成する光源装置５（光源部）と、処理装置４が画像処理を施して生成した画像信号に対応する画像を表示する表示装置６と、を備える。

【0021】

内視鏡２は、被検体内に挿入される挿入部２１と、挿入部２１の基端部側であって術者が把持する操作部２２と、操作部２２より延伸する可撓性のユニバーサルコード２３と、を備える。

【0022】

挿入部２１は、照明ファイバ（ライトガイドケーブル）および電気ケーブル等を用いて実現される。挿入部２１は、被検体内を撮像する撮像素子を内蔵した撮像部を有する先端部２１１と、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部２１２と、湾曲部２１２の基端部側に設けられた可撓性を有する可撓管部２１３と、を有する。先端部２１１には、照明レンズを介して被検体内を照明する照明部、被検体内を撮像する観察部、処理具用チャンネルを連通する開口部および送気・送水用ノズル（図示せず）が設けられている。

【0023】

操作部２２は、湾曲部２１２を上下方向および左右方向に湾曲させる湾曲ノブ２２１と、被検体の体腔内に生体鉗子、レーザメス等の処置具が挿入される処置具挿入部２２２と、処理装置４、光源装置５、送気装置、送水装置および送ガス装置等の周辺機器の操作を行う複数のスイッチ部２２３と、を有する。処置具挿入部２２２から挿入された処置具は、内部に設けられた処置具用チャンネルを経て挿入部２１先端の開口部から表出する。

【0024】

ユニバーサルコード２３は、照明ファイバおよび電気ケーブル等を用いて構成される。ユニバーサルコード２３は、基端で分岐しており、分岐した一方の分岐コード２３１の端部がコネクタ２３２であり、他方の基端がコネクタ２３３である。コネクタ２３２は、処理装置４に対して着脱自在であり、コネクタ２３３は、光源装置５に対して着脱自在である。ユニバーサルコード２３は、光源装置５から出射された照明光を、コネクタ２３２、操作部２２および可撓管部２１３を介して先端部２１１に伝播する。ユニバーサルコード２３は、先端部２１１に設けられた撮像部が撮像した撮像信号を処理装置４に伝送する。

【0025】

挿入部２１およびユニバーサルコード２３には、光源装置５からの照明光を導光する照明ファイバ２１４（図２参照）が配設されている。照明ファイバ２１４の一端は挿入部２１の先端面に位置し、他端はユニバーサルコード２３の光源装置５との接続面に位置している。

【0026】

音声入力装置３は、被写体が声帯である場合、声帯から発せられた音声が入力される。コード３１は、先端が音声入力装置３と接続しており、基端のコネクタ３１１は、処理装置４に対して着脱自在である。音声入力装置３は、コード３１およびコネクタ３１１を介して、入力された音声を処理装置４に出力する。

【0027】

処理装置４は、ユニバーサルコード２３を介して入力された内視鏡２の先端部２１１における撮像部が撮像した被検体内の撮像信号に対して所定の画像処理を施す。処理装置４は、ユニバーサルコード２３を介して内視鏡２の操作部２２におけるスイッチ部２２３から送信された各種の指示信号に基づいて、内視鏡システム１の各部を制御する。

【0028】

光源装置５は、パルス状の白色光を照明光（以下、パルス光という）として発する光源や集光レンズ等を用いて構成される。光源装置５では、処理装置４から調光信号を受信し、該調光信号に基づいて、光源を駆動する駆動タイミング（発光期間）がＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御される。このため、照明部３１は、照明制御部３２の制御のもと、パルス駆動によりパルス光を出射する。光源装置５は、光源からのパルス光を、コネクタ２３２およびユニバーサルコード２３（照明ファイバ）を介して接続された内視鏡２へ、被写体である被検体内へ向けて照明（間欠照明）するための照明光として供給する。

【0029】

表示装置６は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）を用いた表示ディスプレイ等を用いて構成される。表示装置６は、映像ケーブル６１を介して処理装置４によって生成された表示用の画像信号に対応する画像を含む各種情報を表示する。これにより、術者は、表示装置６が表示する画像（体内画像）を見ながら内視鏡２を操作することにより、被検体内の所望の位置の観察および性状を判定することができる。

【0030】

つぎに、図１で説明した内視鏡２、音声入力装置３、処理装置４および光源装置５の構成について説明する。図２は、内視鏡システム１の構成を模式的に示すブロック図である。

【0031】

内視鏡２は、先端部２１１に撮像部２４を有する。撮像部２４は、後述する受光部２４２ａの受光面側に配置された対物レンズ等の光学系２４１と、光学系２４１の結像位置に設けられ、光学系２４１が集光した光を受光して電気信号に光電変換する撮像素子２４２と、を備える。

【0032】

撮像素子２４２は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを用いて実現される。撮像素子２４２は、受光部２４２ａと、読出し部２４２ｂと、を有する。

【0033】

受光部２４２ａは、受光面に、光源装置５によるパルス光で照明された被写体からの光を受光し、受光した光を光電変換して電気信号を生成する。具体的には、受光部２４２ａは、光量に応じた電荷を蓄積するフォトダイオードや、フォトダイオードから転送される電荷を電圧レベルに変換するコンデンサなどをそれぞれ有する複数の画素がマトリックス状に配列され、各画素が光学系２４１からの光を光電変換して電気信号を生成する。受光部２４２ａには、二以上の画素が水平方向に沿って配置する画素行（水平ライン）が、垂直方向に複数並ぶように配置される。

【0034】

読出し部２４２ｂは、受光部２４２ａの複数の画素のうち読み出し対象として任意に設定された画素が生成した電気信号を順次読み出して、撮像信号として出力する。読出し部２４２ｂは、受光部２４２ａにおける複数の画素に対する露光と複数の画素からの電気信号の読み出しとを行う。読出し部２４２ｂは、マトリックス状に配列された複数の画素がそれぞれ生成した電気信号を水平ライン（画素行）毎に順次読み出す。読出し部２４２ｂは、露光および読み出しを行う撮像動作を先頭の水平ラインから実行し、水平ラインごとにタイミングをずらして、電荷リセット（コンデンサのリセット）、露光および読み出しを行うローリングシャッタ方式によって撮像信号を生成する。

【0035】

したがって、撮像部２４においては、１つの撮像期間（フレーム）であっても、水平ラインごとに露光タイミングおよび読み出しタイミングがそれぞれ異なる。読出し部２４２ｂは、受光部２４２ａの複数の画素から読み出した電気信号（撮像信号）を、ケーブル（不図示）およびコネクタ２３２を介して、処理装置４に出力する。

【0036】

次に、処理装置４について説明する。処理装置４は、ＡＧＣ（Auto Gain Control）４０１と、ストロボ処理部４０２と、画像処理部４０３と、メモリ４０４と、表示制御部４０５と、入力部４０６と、振動周波数検出部４０７と、光源制御部４０８と、明るさ評価部４０９と、残像評価部４１０と、制御部４１１と、を備える。本実施の形態では、処理装置４に設けられる図示しないクロック生成器が生成したクロック信号に基づいて、処理装置４ならびに内視鏡２および光源装置５が動作するものとして説明する。

【0037】

ＡＧＣ４０１は、電気信号の増幅率（ゲイン）を調整して一定の出力レベルを維持する。

【0038】

ストロボ処理部４０２は、光源装置５からパルス光による間欠照明の制御用のＰＷＭ信号を取得して、該ＰＷＭ信号と対応付けてＡＧＣ４０１から入力された撮像信号を画像処理部４０３に出力する。

【0039】

画像処理部４０３は、撮像部２４の読出し部２４２ｂによって読み出された複数の画素の電気信号（撮像信号）に対し、所定の信号処理を行って画像信号を生成する。たとえば、画像処理部４０３は、撮像信号に対して、少なくとも、オプティカルブラック減算処理、ホワイトバランス（ＷＢ）調整処理、撮像素子がベイヤー配列の場合には同時化処理、カラーマトリクス演算処理、ガンマ補正処理、色再現処理およびエッジ強調処理等を含む画像処理を行う。

【0040】

メモリ４０４は、揮発性メモリや不揮発性メモリを用いて実現され、処理装置４および光源装置５を動作させるための各種プログラムを記憶する。メモリ４０４は、処理装置４の処理中の情報を一時的に記録する。メモリ４０４は、受光部２４２ａにおける複数の画素の行列配置に対応させて、読出し部２４２ｂによって読み出された撮像信号を、フレーム単位で記憶する。メモリ４０４は、画像処理部４０３によって生成された画像信号をフレーム単位で記憶する。メモリ４０４は、処理装置４の外部から装着されるメモリカード等を用いて構成されてもよい。

【0041】

表示制御部４０５は、表示装置６の表示周期に合わせて、画像処理部４０３が生成した複数のフレームの画像信号から表示用の画像信号を選択し、該選択した画像信号を表示装置６に表示させるための画像信号として出力する。あるいは、表示制御部４０５は、表示装置６の表示周期ごとに、画像処理部４０３が生成した複数のフレームの画像信号を合成して、表示用画像信号を生成し、表示装置６に出力する。表示制御部４０５は、表示用の画像信号を、デジタル信号からアナログ信号に変換し、変換したアナログの画像信号をハイビジョン方式等のフォーマットに変更、表示装置６へ出力する。

【0042】

入力部４０６は、マウス、キーボードおよびタッチパネル等の操作デバイスを用いて実現され、内視鏡システム１の各種指示情報（指示信号）の入力を受け付ける。具体的には、入力部４０６は、被検体情報（たとえばＩＤ、生年月日、名前等）、内視鏡２の識別情報（たとえばＩＤや検査対応項目）および検査内容等の各種指示情報の入力を受け付ける。

【0043】

振動周波数検出部４０７は、音声入力装置３に入力され、コード３１およびコネクタ３１１を介して処理装置４に入力された音声の周波数（声帯周波数）を検出する。本実施の形態１において、この音声は、被写体である声帯から発せられたものである。振動周波数検出部４０７は、検出した音声の周波数を制御部４１１に出力する。

【0044】

光源制御部４０８は、光源装置５の動作を制御する。具体的には、光源制御部４０８は、振動周波数検出部４０７によって検出された音声の周波数に同期させて、光源５１によるパルス光の照明タイミングおよび照明期間を制御する。

【0045】

また、光源制御部４０８は、パルス幅算出部４０８ａを有する。パルス幅算出部４０８ａは、明るさ評価部４０９および残像評価部４１０からの評価結果に基づいて、光源５１によるパルス光の照明期間であるパルス幅（またはデューティ比）を算出する。デューティ（Ｄｕｔｙ）とは、パルス幅をパルス周期で割った比のことをいう。

【0046】

明るさ評価部４０９は、ストロボ処理部４０２から入力される撮像信号から、各画素に対応する明るさレベルを検出し、検出した明るさレベルを光源制御部４０８へ出力する。具体的には、明るさ評価部４０９は、画像を構成する画素の画素値を検波し、該画素値（輝度）の平均を算出して明るさを評価するための明るさ評価値として光源制御部４０８に出力する。

【0047】

残像評価部４１０は、ストロボ処理部４０２から入力される撮像信号から、受光部２４２ａの画素の水平ラインと直交する方向に配列する画素の画素値を取得して、該画素値の連続性の有無や、非連続性の度合いを評価（検出）することによって残像の大きさの評価を行う。ここでいう残像の大きさとは、残像が生じている場合の残像の存在度を数値化したものである。残像評価部４１０は、評価結果を光源制御部４０８に出力する。

【0048】

制御部４１１は、ＣＰＵ等を用いて実現される。制御部４１１は、処理装置４の各部の処理動作を制御する。制御部４１１は、処理装置４の各構成に対する指示情報やデータの転送等を行うことによって、処理装置４の動作を制御する。制御部４１１は、各ケーブルを介して撮像部２４および光源装置５それぞれに接続されている。なお、制御部４１１は、撮像部２４の動作についても制御を行う。本実施の形態では、撮像素子２４２および光源５１は、制御部４１１の制御のもと、撮像タイミングおよび照明タイミングの同期をとって駆動するものとして説明する。

【0049】

つぎに、光源装置５について説明する。光源装置５は、光源５１と、光源ドライバ５２と、パルス生成部５３と、を備える。

【0050】

光源５１は、パルス状の白色光（パルス光）を発する白色ＬＥＤ等の光源と、集光レンズなどの光学系と用いて構成される。光源５１は、内視鏡２に供給する照明光を発生し、照明ファイバなどを介して内視鏡２に照明光を導光する。

【0051】

光源ドライバ５２は、パルス生成部５３が生成したＰＷＭ信号に基づいて、光源５１に所定の電力を供給する。これにより、光源５１から発せられた光（パルス光）は、コネクタ２３３およびユニバーサルコード２３を介して挿入部２１の先端部２１１から被写体に照明される。

【0052】

パルス生成部５３は、振動周波数検出部４０７が検出した音声の周波数と、パルス幅算出部４０８ａが算出した値（パルス幅またはデューティ比）と、をもとに光源５１を駆動するためのパルスを生成し、該パルスを含む光源制御用のＰＷＭ信号を生成して光源ドライバ５２に出力する。また、パルス生成部５３は、生成したＰＷＭ信号をストロボ処理部４０２に出力する。

【0053】

続いて、内視鏡システム１におけるパルス幅の算出処理について、図３を参照して説明する。図３は、本実施の形態１にかかる内視鏡システムのパルス幅算出部が行うパルス幅算出処理を説明する図である。なお、図３に示すグラフは、残像の品位および画像の明るさに対するパルスの時間幅（発光パルス幅）の関係を示している。図３に示すグラフでは、パルスの時間幅を、例えばデューティ比とする。また、残像の品位および明るさの最小値（Ｍｉｎ値）の設定値は、予め設定され、メモリ４０４などに記憶されているものとして説明する。残像の品位は、残像の存在度を示すものであり、画像中の残像の存在度が小さいほど画像の質が良質に向かい、画像中の残像の存在度が大きいほど画像の質が悪質に向かう。例えば、残像の存在度の逆数を残像の品位とする場合、残像の品位の値が大きいほど良質の画像であることを示す。本実施の形態１では、残像評価部４１０から出力される値に対応して残像の品位の許容レベルとしての設定値（基準レベル）が設定されている。

【0054】

パルス幅算出部４０８ａは、画像の明るさについて、明るさ評価部４０９が算出した明るさ検出値や、振動周波数検出部４０７が検出した周波数などに基づいて曲線Ｓ１を生成する。具体的には、パルス幅算出部４０８ａは、画素値（または平均値）と、該画素値（または平均値）を取得した際（撮像時）のデューティ比（パルス幅）と、振動周波数検出部４０７が検出した周波数と、をもとに、曲線Ｓ１を生成（更新）する。画像の明るさは先端部２１１と被写体との距離に応じて変化するため、パルス幅算出部４０８ａは、明るさ評価部４０９から明るさ評価値が入力されるたびに、曲線Ｓ１を生成する。

【0055】

また、パルス幅算出部４０８ａは、残像の品位について、残像評価部４１０による残像の評価結果や、振動周波数検出部４０７が検出した音声の周波数（声帯周波数）に基づいて曲線Ｓ２を算出する。具体的には、パルス幅算出部４０８ａは、取得した声帯周波数をもとに、パルス幅を算出する度に曲線Ｓ２を生成（更新）する。残像の品位（残像の発生度）は、声帯周波数（パルス幅）に応じて単調に（線形性をもって）変化する。残像の品位は声帯周波数に応じて変化するため、パルス幅算出部４０８ａは、残像評価部４１０から評価結果が入力されるたびに、曲線Ｓ２を生成する。

【0056】

パルス幅算出部４０８ａは、画像の明るさと発光パルス幅との関係（曲線Ｓ１）、および残像の品位と発光パルス幅との関係（曲線Ｓ２）を示すグラフ（図３を参照）を生成後、メモリ４０４などに記憶されている設定値を参照し、曲線Ｓ１と観察に必要とされる明るさの最小値との交点Ｓ１１、および曲線Ｓ２と観察において許容される残像の品位（許容レベル）との交点Ｓ２１を求め、該交点Ｓ１１，Ｓ２１との間をパルス幅許容範囲（図３中のハッチング部分）として規定する。パルス幅算出部４０８ａは、規定されたパルス幅許容範囲内でデューティ比（最適ポイント）を調整する。パルス幅算出部４０８ａは、調整したデューティ比と、振動周波数検出部４０７が検出した周波数（パルス周期）と、をもとにパルス幅を算出し、パルス生成部５３に出力する。

【0057】

パルス生成部５３は、パルス幅算出部４０８ａからパルス幅を取得すると、該パルス幅と、振動周波数検出部４０７が検出した声帯周波数と取得したパルス幅とに応じたパルスを生成する。

【0058】

このようにして、光源５１は、光源ドライバ５２の制御のもと、パルス生成部５３が生成したパルスに応じて光源５１を駆動してパルス光を出射する。

【0059】

次に、残像評価部４１０が行う残像評価について図面を参照して説明する。図４は、本実施の形態１にかかる内視鏡システムの残像評価部が行う残像評価処理を説明する図であって、声帯の開放状態を模式的に示す図である。声帯は、互いに近接または離間することによって開放状態を変化させる左右一対のひだの間の隙間に、肺から排出される空気を通過させ、振動を引き起こすことで音声を発する。このとき、振動により声帯のひだの隙間の間隔が高速で変化する。例えば、声帯は、図４（ａ）に示す声帯Ｖ１の開放状態（間隔ｄ１）から、図４（ｂ）に示す声帯Ｖ２の開放状態（間隔ｄ２）を経て、図４（ｃ）に示す声帯Ｖ３の開放状態（間隔ｄ３）となった後、声帯Ｖ２の開放状態を経て声帯Ｖ１の状態に戻るような変化を繰り返す。一般的に、声帯の画像では、ひだの部分が白く、ひだの間の奥に見える気管が暗く見える。このため、声帯の画像では、ひだと気管との間のコントラストが大きい。

【0060】

図５は、本実施の形態１にかかる内視鏡システムの残像評価部が行う残像評価処理を説明する図であって、読出し処理と露光処理とのタイミングを示すタイミングチャート（図５（ａ））、および一回の発光により得られる疑似フレームに応じた声帯の開放状態を示す画像を模式的に示す図（図５（ｂ））である。なお、図５（ａ）中のＶ１〜Ｖ３は、その時間における声帯の開放状態を示している。撮像素子２４２は、図５（ａ）に示すように、受光部２４２ａの露光処理と、水平ライン毎にタイミングをずらして第１〜第ｎライン（１フレーム分）の電気信号の読み出しを行う読出し部２４２ｂによる読み出し処理と、を交互に繰り返して、被検体の体内画像を含む撮像信号を取得する。また、光源装置５からのパルス光による間欠照明は、上述した声帯Ｖ１〜Ｖ３の動き（声帯周波数）と同期して行われる（例えば、図５（ａ）の発光Ｔ１〜Ｔ３）。

【0061】

ここで、例えば発光Ｔ２では、発光期間中に互いに異なる開放状態の声帯Ｖ１〜Ｖ３が照明され、該照明による光を受光部２４２ａが受光して得た像が撮像信号として出力される。例えば、発光Ｔ２により得られる声帯画像Ｐ１（図５（ｂ）参照）は、フレーム１およびフレーム２として読み出されるべき電気信号が混在した疑似フレームによる画像であり、声帯の開放状態を示す声帯画像である。該疑似フレームは、ストロボ処理部４０２によってＰＷＭ信号と対応付けられた電気信号に基づいて生成することができる。声帯画像Ｐ１は、画素の水平ラインに沿って領域が分割され、フレーム１およびフレーム２によって像が生成されている第１領域Ｒ１と、フレーム１によって像が生成されている第２領域Ｒ２と、フレーム２によって像が生成されている第３領域Ｒ３と、からなる。各領域間の境界は、声帯Ｖ１〜Ｖ３の各開放状態に対する露光時間が異なるため、得られる画像の画素値（隣接する画素における輝度）に差が生じる。

【0062】

図６は、本実施の形態１にかかる内視鏡システムの残像評価部が行う残像評価処理を説明する図であって、一回の発光により得られる疑似フレームに応じた声帯の開放状態を示す画像を模式的に示す図（図６（ａ））、および画像中の直線Ｌ１（画素の水平ラインと直交する方向（画素の垂直方向）と平行な直線）に沿った位置と、該位置における出力値（画素値）との関係を示すグラフ（図６（ｂ））である。声帯画像Ｐ１に設けられた直線Ｌ１（図６（ａ）参照）上の位置に応じた出力値（画素値）は、第１領域Ｒ１〜第３領域Ｒ３のそれぞれの領域内では連続的に推移するものの、各領域の境界では、該境界位置における隣接画素（各境界に位置する画素）の出力値が異なり、非連続的に推移している。

【0063】

図７は、本実施の形態１にかかる内視鏡システムの残像評価部が行う残像評価処理を説明する図であって、声帯の開放状態を模式的に示す図（図７（ａ））、および一つのフレームにおける読出し処理と露光処理とのタイミングを示すタイミングチャート（図７（ｂ））である。図８は、本実施の形態１にかかる内視鏡システムの残像評価部が行う残像評価処理を説明する図であって、発光幅（発光Ｔｎによる照明期間）が短い場合の水平ライン（Ｈ方向）上の位置と、該位置における明るさ（画素値）との関係を示すグラフである。図９は、本実施の形態１にかかる内視鏡システムの残像評価部が行う残像評価処理を説明する図であって、発光幅（発光Ｔｎによる照明期間）が長い場合の水平ライン（Ｈ方向）上の位置と、該位置における明るさ（画素値）との関係を示すグラフである。

【0064】

発光Ｔｎにより得られるフレームＮ（図７（ｂ）参照）において、例えば所定の水平ライン（直線Ｌ２）に沿って画素値（明るさ）をみたとき、図８のように、発光幅（発光Ｔｎによる照明期間）が短い場合は、声帯におけるひだと隙間（気管）との間における明るさ（エッジ）が急激に変化する。すなわち、明るさが最大値から最小値まで変化する際の画素数が相対的に少ない。この場合、得られる声帯画像は、ひだと隙間との間のコントラストが高い像、例えば声帯Ｖ２の像となる。この場合の発光Ｔｎは、例えば、声帯Ｖ１，Ｖ３の状態を含まない、声帯Ｖ２の状態のみを照明する。

【0065】

一方で、図９のように、発光幅（発光Ｔｎによる照明期間）が長い場合は、声帯におけるひだと隙間との間における明るさ（エッジ）がＨ方向に沿って緩やかに変化する。すなわち、明るさが最大値から最小値まで変化する際の画素数が相対的に多い。この場合、得られる声帯画像は、ひだと隙間との間のコントラストが低い像となる。この場合の発光Ｔｎは、例えば、声帯Ｖ１〜Ｖ３の状態を含む。この場合、得られる声帯画像は、声帯Ｖ１〜Ｖ３に示す開放状態が混在した像となる。

【0066】

残像評価部４１０は、ストロボ処理部４０２から入力される撮像信号をもとに得られる、画素の水平ラインと直交する方向の画素値（輝度）の連続性の有無（非連続性を有する箇所の検出）と、画素の水平ライン（Ｈ方向）に沿った画素値（輝度）の変化（エッジ検出）と、に基づいて、残像の評価を行う。具体的には、残像評価部４１０は、画素の垂直方向における第１領域Ｒ１〜第３領域Ｒ３の各境界における隣接画素の画素値の差が、所定の値より大きい場合に非連続性を有するものとして検出するとともに、その差の大きさに基づいて残像の大きさを判定する。また、残像評価部４１０は、所定の画素数毎に存在度のレベルを設定し、検出したエッジの範囲に含まれる画素数に基づいて残像の大きさを判定する。残像評価部４１０は、水平および垂直方向の各残像の大きさをもとに残像の存在度を数値化し、残像評価結果として出力する。残像評価部４１０は、例えば、各残像の大きさの積の逆数を残像の品位として算出する場合、残像の品位が大きい（１に近い）ほど、残像の品位が良好であることを示す。

【0067】

光源制御部４０８は、明るさ評価部４０９および残像評価部４１０からの評価結果に基づいて、光源５１によるパルス光の照明期間であるパルス幅をパルス幅算出部４０８ａに算出させる。具体的には、光源制御部４０８は、明るさ評価部４０９から取得した明るさの評価値と、残像評価部４１０からの残像レベルとをもとに、パルス幅算出部４０８ａにパルス幅を算出させる。

【0068】

上述した本実施の形態１によれば、明るさ評価部４０９および残像評価部４１０からの評価結果に基づいて、光源制御部４０８がパルス幅算出部４０８ａにパルス幅を算出させ、算出したパルス幅に基づいてパルス生成部５３がパルスを生成して光源５１による発光を制御するようにしたので、画像の明るさと、残像発生の抑制とを両立した画像を取得可能なパルス幅を設定することができる。

【0069】

（実施の形態１の変形例）
次に、本発明の実施の形態１の変形例について説明する。図１０は、本実施の形態１の変形例にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。なお、上述した構成と同一の構成には同一の符号を付して説明する。本変形例にかかる内視鏡システム１ａは、上述した内視鏡２、音声入力装置３、光源装置５および表示装置６と、処理装置４ａと、を備える。処理装置４ａは、上述した実施の形態１の処理装置４の構成に加え、光源制御部４０８がゲイン値算出部４０８ｂを備える。

【0070】

ゲイン値算出部４０８ｂは、明るさ検出部４１０による評価結果に基づいて、ＡＧＣ４０１が行うゲイン調整のゲイン調整値を算出し、該算出したゲイン調整値をＡＧＣ４０１に出力する。具体的には、ゲイン値算出部４０８ｂは、明るさ評価部４０９から取得した明るさの評価値（輝度）と、メモリ４０４に記憶されている明るさの最小値と、に基づいて電気信号の増幅率を算出し、該増幅率をゲイン調整値としてＡＧＣ４０１に出力する。

【0071】

上述した変形例によれば、上述した実施の形態１のように、光源５１によるパルス光の制御を行うとともに、明るさ評価部４０９から取得した明るさの評価結果をもとに得られた電気信号の増幅率を算出し、該算出した増幅率に基づいてＡＧＣ４０１がゲイン調整を行うようにしたので、画像の明るさを確実に確保するとともに、残像の発生を抑制した高画質の画像を取得することができる。

【0072】

なお、本変形例のように、ＡＧＣ４０１によるゲイン調整を制御するものであってもよいし、光源制御部４０８が、ゲイン値算出部４０８ｂにより得られたゲイン調整値に基づいて、光源５１の出力を調整するように光源ドライバ５２の制御を行うものであってもよい。

【0073】

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図１１は、本実施の形態２にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。なお、上述した構成と同一の構成には同一の符号を付して説明する。上述した実施の形態１では、残像の品位の基準レベルおよび明るさの最小値（Ｍｉｎ値）がメモリ４０４などに記憶され、パルス幅算出部４０８ａが、基準レベルおよび明るさの最小値を参照してパルス幅を算出するものとして説明したが、本実施の形態２では、パルス幅算出部４０８ａが外部からの入力に応じて変更された残像の品位（基準レベル）または明るさの最小値の設定値に基づいてパルス幅の算出を行う。

【0074】

本実施の形態２にかかる内視鏡システム１ｂは、上述した内視鏡２、音声入力装置３、処理装置４、光源装置５および表示装置６と、フットスイッチ７（入力手段）と、を備える。また、本実施の形態２において、内視鏡２には、複数のスイッチ部２２３の一つとして、パルス幅算出部４０８ａに指示信号を入力するスイッチ２２３ａが設けられている。スイッチ２２３ａは、具体的には、光源５１によるパルス光（パルス幅）の制御に対して、ＡＧＣ４０１によるゲイン調整を優先する旨の指示信号を制御部４１１に入力する。

【0075】

図１２は、本実施の形態２にかかる内視鏡システムのフットスイッチの構成を模式的に示す図である。図１２に示すフットスイッチ７は、基部７０と、ペダル７１（操作手段）と、を有する。基部７０は、略平板状をなし、図示しない信号線を介して処理装置４（制御部４１１）に指示信号を出力する。ペダル７１は、略板状をなし、一端が基部７０と連結し、該基部７０の主面に対して直交する方向（第１の方向（矢印Ｑ１））に移動可能であるとともに、該ペダル７１の主面と平行な方向（第２の方向（矢印Ｑ２））に移動可能である。換言すれば、ペダル７１は、該ペダル７１の主面と基部７０の主面とのなす角度が変更可能（矢印Ｑ１）であるとともに、該ペダル７１の主面と直交する軸のまわりに回動可能（矢印Ｑ２）である。フットスイッチ７は、ペダル７１が操作されている間、定期的に指示信号を出力し続け、ペダル７１が基準位置に戻った際に指示信号の出力を停止する。本実施の形態２における基準位置とは、例えば、予め設定されてペダル７１に重力および自重以外の荷重が加わっていない場合に復帰する位置であって、ペダルが基部７０に対して所定の角度で立ち上がり、第２の方向の移動範囲の中央となる位置である。なお、本実施の形態２では、ペダルを操作手段として説明するが、術者が手で操作可能なレバーを用いるものであってもよい。

【0076】

フットスイッチ７は、術者のペダル７１の操作、例えば術者の足でペダル７１が押下され（矢印Ｑ１方向の移動）、または回動すると（矢印Ｑ２方向の移動）、該操作に応じて指示信号を入力する。具体的には、フットスイッチ７は、ペダル７１が押下された場合、すなわちペダル７１が矢印Ｑ１方向に移動した場合、発光の周波数を調整する旨の指示信号を出力する。例えば、図１２の矢印Ｑ１の下方向にペダル７１が押下された場合、フットスイッチ７は、押下量に応じて周波数を大きくする旨の指示信号を制御部４１１に入力する。発光の周波数を調整することにより、発光の周波数と、声帯の周波数との周波数差が調整される。例えば、周波数差がゼロとなれば同一の開放状態の声帯画像が撮像され、周波数差が大きくなるほど異なる開放状態の声帯画像が撮像されることとなる。

【0077】

また、フットスイッチ７は、ペダル７１が回動した場合、すなわちペダル７１が矢印Ｑ２方向に移動した場合、残像の品位の基準レベルまたは明るさの最小値を調整する旨の指示信号を出力する。例えば、図１２の矢印Ｑ２の右方向にペダル７１が回動した場合、フットスイッチ７は、回動量に応じて明るさの最小値（Ｍｉｎ値）を下げる旨の指示信号を制御部４１１に出力する。また、図１２の矢印Ｑ２の左方向にペダル７１が回動した場合、フットスイッチ７は、回動量に応じて残像の品位の基準レベルを下げる旨の指示信号を制御部４１１に出力する。

【0078】

ここで、上述した実施の形態１では、パルス幅算出部４０８ａは、グラフ（図３を参照）を生成後、メモリ４０４などに記憶されている設定値を参照し、曲線Ｓ１と観察に必要とされる明るさの最小値との交点Ｓ１１、および曲線Ｓ２と観察において許容される残像の品位（基準レベル）との交点Ｓ２１を求め、該交点Ｓ１１，Ｓ２１の間（パルス幅許容範囲内）でパルス幅を調整する。

【0079】

図１３は、本実施の形態２にかかる内視鏡システムのパルス幅算出部が行うパルス幅算出処理を説明する図であって、最適ポイントが存在しない場合のグラフである。図１３に示すグラフは、パルス幅（デューティ比）と画像の明るさとの関係を示す曲線Ｓ３と、デューティ比と残像の品位との関係を示す曲線Ｓ４と、を示す。声帯のサイズや声量、声帯振動の振幅の大きさにより、最適ポイントが存在しない場合がある。ここでいう最適ポイントとは、得られるパルス幅が所定の値より大きいか否かでその存在を判断し、パルス幅が所定の値より小さい場合に最適ポイントが存在しないものと判断される。最適ポイントが存在しないと、パルス幅算出部４０８ａはパルス幅を算出することができない。

【0080】

この場合、術者は、残像の品位または明るさの最小値の設定値を調整して、曲線Ｓ３と観察に必要とされる明るさの最小値（設定されている最小値：設定値）との交点Ｓ３１、または曲線Ｓ４と観察において許容される残像の品位（設定されている基準レベル：設定値）との交点Ｓ４１の位置を変更することによって最適ポイントが存在するようにフットスイッチ７を操作する。

【0081】

図１４は、本実施の形態２にかかる内視鏡システムのパルス幅算出部が行うパルス幅算出処理を説明する図であって、明るさの最小値を調整した場合のグラフである。術者の操作によりペダル７１が矢印Ｑ２の右方向に回動した場合、フットスイッチ７は、回動量に応じて明るさの最小値を下げる旨の指示信号を制御部４１１に入力する。制御部４１１は、入力された指示信号にしたがって明るさの最小値（設定値）を下げて設定値の調整を行い、パルス幅算出部４０８ａに対し、調整後の明るさの最小値（調整値）でパルス幅の算出を行うよう指示する。

【0082】

パルス幅算出部４０８ａは、制御部４１１の指示に基づき、曲線Ｓ３と調整後の明るさの最小値（調整値）との交点Ｓ３２を求め、該交点Ｓ３２と交点Ｓ４１との間をパルス幅許容範囲（図１４中のハッチング部分）として規定する。パルス幅算出部４０８ａは、規定されたパルス幅許容範囲内でパルス幅を調整する。これにより、明るさが若干劣化するものの、残像の少ない（残像の品位を維持した）画像を取得することができる。

【0083】

図１５は、本実施の形態２にかかる内視鏡システムのパルス幅算出部が行うパルス幅算出処理を説明する図であって、残像の品位を調整した場合のグラフである。術者の操作によりペダル７１が矢印Ｑ２の左方向に回動した場合、フットスイッチ７は、回動量に応じて残像の品位の基準レベル（設定値）を下げる旨の指示信号を制御部４１１に入力する。制御部４１１は、入力された指示信号にしたがって基準レベル（設定値）を下げて設定値の調整を行い、パルス幅算出部４０８ａに対し、調整後の基準レベル（調整値）でパルス幅の算出を行うよう指示する。

【0084】

パルス幅算出部４０８ａは、制御部４１１の指示に基づき、曲線Ｓ４と調整後の基準レベル（調整値）との交点Ｓ４２を求め、交点Ｓ３１と交点Ｓ４２との間をパルス幅許容範囲（図１５中のハッチング部分）として規定する。パルス幅算出部４０８ａは、規定されたパルス幅許容範囲内でパルス幅を調整する。これにより、残像が若干増大するものの、明るさを維持した画像を取得することができる。

【0085】

このように、実施の形態２では、パルス幅算出部４０８ａが、画像の明るさの最小値に基づき設定されるパルス幅を下限値とし、基準レベルに基づき設定されるパルス幅を上限値としてパルス幅許容範囲を規定し、該規定したパルス幅許容範囲内でパルス幅を算出する。

【0086】

また、術者は、スイッチ２２３ａを押下した状態でペダル７１を矢印Ｑ２方向に回動することにより、ノイズ調整値を変更する。図１６は、本実施の形態２にかかる内視鏡システムのパルス幅算出部が行うパルス幅算出処理を説明する図であって、ゲイン調整値を調整した場合のグラフである。例えば、術者の操作によりスイッチ２２３ａが押下されて指示信号が制御部４１１に入力され、かつペダル７１が矢印Ｑ２の右方向に回動して指示信号が入力された場合、フットスイッチ７は、回動量に応じてゲイン調整値を調整、具体的には電気信号の増幅率を大きくする旨の指示信号を制御部４１１に入力する。

【0087】

制御部４１１は、スイッチ２２３ａおよびフットスイッチ７から指示信号が入力されると、回動量に応じてゲイン調整値（電気信号の増幅率）を調整するようＡＧＣ４０１に指示する。また、パルス幅算出部４０８ａは、変更された増幅率に応じて曲線Ｓ３の傾きを修整し、パルス幅（デューティ比）と画像の明るさとの関係を示す曲線Ｓ３ａを新たに生成する。パルス幅算出部４０８ａは、生成した曲線Ｓ３ａと調整後の明るさの最小値（設定値）との交点Ｓ３３を求め、該交点Ｓ３３と交点Ｓ４１との間でパルス幅を調整する。

【0088】

ＡＧＣ４０１は、制御部４１１の指示に基づき、電気信号の増幅率を上げて、撮像部２４から入力される電気信号のゲイン調整を行う。これにより、ノイズの発生率が若干増大するものの、明るさを維持し、残像の少ない（残像の品位を維持した）画像を取得することができる。

【0089】

上述した本実施の形態２によれば、外部からの入力に応じてパルス幅算出部４０８ａが設定値を変更してパルス幅を算出し、算出したパルス幅に基づいてパルス生成部５３がパルスを生成して光源５１による発光を制御するようにしたので、パルス幅を算出するためのグラフにおいて最適ポイントが存在しない場合であっても、画像の明るさと、残像の発生を抑制した高画質とのうち、少なくとも一方を維持し、他方の微調整した画像を取得することができる。

【0090】

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３は、上述した実施の形態１の構成において、通常観察モードと、スーパースローモードとの二つの観察モードが切り替え可能であり、入力された指示信号に応じて観察モードを切り替えて撮像処理および画像表示処理を行う。

【0091】

制御部４１１は、例えば入力部４０６を介して観察モードを切り替える旨の指示信号の入力があると、撮像部２４に対して指示信号に応じた観察モードで撮像処理を行うよう指示する。撮像部２４は、観察モードが通常観察モードである場合、読出し部２４２ｂは、受光部２４２ａにおいて有効画素領域のすべての画素の電気信号を読み出して、ＡＧＣ４０１に出力する。

【0092】

一方、観察モードがスーパースローモードである場合、読出し部２４２ｂは、受光部２４２ａにおいて有効画素領域の画素のうち一部の画素を間引いて部分的に電気信号を読み出して、ＡＧＣ４０１に出力する。例えば、読出し部２４２ｂは、各ラインにおいて一つおきに読み出す。なお、撮像部２４からの出力ビット数を減らしたり、ケーブルの伝送速度を上げたりして撮像部２４の駆動周波数を上げるものであってもよい。スーパースローモードでは隣接画素加算などにより、感度を向上させることが好ましい。

【0093】

具体的には、通常観察モードでは、撮像部２４、処理装置４および表示装置６は、例えば６０Ｈｚの駆動周波数で駆動する。一方、スーパースローモードでは、例えば、撮像部２４、処理装置４は４８０Ｈｚの駆動周波数で駆動し、表示装置６は６０Ｈｚの駆動周波数で駆動する。

【0094】

図１７は、本実施の形態３にかかる内視鏡システムにおける観察モードのフレーム出力を説明するタイミングチャートであって、図１７（ａ）は通常観察モードにおけるタイミングチャートを示し、図１７（ｂ）はスーパースローモードにおけるタイミングチャートを示している。通常観察モードでは、撮像処理の駆動周波数と、表示装置６が表示を行うための駆動周波数が同一であるため、表示装置６ではフレームレートと同等の速度で各フレームの画像表示が行われる。このため、表示装置６は、被写体の動きが実際と同等の動作速度となるような動画が再生される。

【0095】

一方、スーパースローモードでは、撮像処理の駆動周波数が、表示装置６が表示を行うための駆動周波数より大きいため、表示装置６ではフレームレートより遅い速度で各フレームの画像表示が行われる。このため、表示装置６は、被写体の動きが実際より遅い動作速度となるような動画が再生される。

【0096】

また、メモリ４０４は、撮像処理時の駆動周波数に応じて記憶する。このため、メモリ４０４を参照して表示装置６に画像（動画）を表示する際であっても、撮像時の観察モードに応じた動画再生を行うことができる。

【0097】

上述した実施の形態３によれば、観察モードに応じて撮像処理速度および画像表示速度を変更するようにしたので、発光と同期が難しい被写体の振動、例えば、異常声帯振動（声帯振動が不規則、非対称または非周期性となる場合）であっても、声帯のような動く被写体の観察を行なうことができる。また、モードを変更するのみで観察を行なえるため、安価に実現することができる。

【0098】

なお、上述した実施の形態１，２において、光源５１が出射する白色光（照明光）の光路上に配置され、回転することにより、白色光のうち所定の波長帯域の光のみを透過させる複数のフィルタを有する回転フィルタを備えてもよい。回転フィルタを設けることにより、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）それぞれの波長帯域を有する光を順次透過させて出射する。回転フィルタをパルス光の出射タイミングに合わせて回転制御することにより、光源５１が出射する白色光（Ｗ照明）のうち、狭帯域化した赤色光（Ｒ照明）、緑色光（Ｇ照明）および青色光（Ｂ照明）いずれかの光を内視鏡２に順次出射（面順次方式）することができる。また、回転フィルタのほか、各色の波長帯域の光をそれぞれ出射する光源（例えばＬＥＤ光源）を用いるものであってもよい。

【0099】

また、上述した実施の形態１，２では、撮像素子２４２が制御部４１１の制御のもとで動作するものとして説明したが、タイミング検知部４７および照明タイミング設定部４８を内視鏡２側に設けて、内視鏡２側で偏光素子５３の制御を行うものであってもよい。また、撮像素子２４２が処理装置４で生成されたクロック信号に基づき動作するものとして説明したが、内視鏡２にクロック生成部を設け、該クロック生成部が生成したクロック信号（内視鏡２で生成されたクロック信号）に基づき動作するものであってもよいし、外部のクロック発生器により生成されたクロック信号に基づいて動作するものであってもよい。

【0100】

また、上述した実施の形態１，２では、ＡＧＣ４０１が処理装置４に設けられるものとして説明したが、内視鏡２（例えば撮像部２４）に設けられるものであってもよい。また、パルス幅算出部４０８ａおよびゲイン値算出部４０８ｂが光源制御部４０８に設けられるものとして説明したが、光源制御部４０８とは独立して設けられ、各々が、明るさ評価部４０９および残像評価部４１０から評価値を取得するものであってもよい。

【0101】

また、上述した実施の形態１，２では、被写体が声帯であるものとして説明したが、声帯のほか、高速で振動し、振動周波数検出部４０７により周波数を検出できる被写体であれば適用可能である。

【0102】

以上のように、本発明にかかる撮像システムおよび処理装置は、画像の明るさと、残像発生の抑制とを両立した画像を取得可能なパルス幅を設定するのに有用である。

【符号の説明】

【0103】

１，１ａ，１ｂ 内視鏡システム
２ 内視鏡
３ 音声入力装置
４ 処理装置
５ 光源装置
６ 表示装置
７ フットスイッチ
２１ 挿入部
２２ 操作部
２３ ユニバーサルコード
２４ 撮像部
４０１ ＡＧＣ
４０２ ストロボ処理部
４０３ 画像処理部
４０４ メモリ
４０５ 表示制御部
４０６ 入力部
４０７ 振動周波数検出部
４０８ 光源制御部
４０８ａ パルス幅算出部
４０８ｂ ゲイン値算出部
４０９ 明るさ評価部
４１０ 残像評価部
４１１ 制御部
５１ 光源
５２ 光源ドライバ
５３ パルス生成部
２１１ 先端部
２１２ 湾曲部
２１３ 可撓管部
２３１ 分岐コード
２３２，２３３ コネクタ
２４２ 撮像素子
２４２ａ 受光部
２４２ｂ 読出し部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】