特開 2024-115161 内視鏡システム及びその作動方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024115161

(43)【公開日】2024-08-26

(54)【発明の名称】内視鏡システム及びその作動方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 1/06 20060101AFI20240819BHJP

   A61B 1/045 20060101ALI20240819BHJP

【ＦＩ】

A61B1/06 612

A61B1/045 632

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023020686

(22)【出願日】2023-02-14

(71)【出願人】

【識別番号】306037311

【氏名又は名称】富士フイルム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001988

【氏名又は名称】弁理士法人小林国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】出村 崇徳

【テーマコード（参考）】

4C161

【Ｆターム（参考）】

4C161CC06

4C161DD03

4C161GG01

4C161LL02

4C161MM05

4C161NN01

4C161QQ09

4C161RR02

4C161RR23

(57)【要約】

【課題】駆動電流のばらつきがあっても目標光量通りの照明光を照射し、精度が高く、安定した撮像を行う内視鏡システム及びその作動方法を提供する。
【解決手段】あらかじめ設定した光源の目標駆動電流値よりも大きい値である、駆動電流値を決定し、定められた露光期間よりも短期間である光源の発光期間において、駆動電流値に応じた発光量で、光源から照明光を発光させ、発光期間内に、一定期間ごとの光源からの光の一部である受光量の取得を複数回行い、受光量に基づいて、一定期間ごとの発光量である積算光量を算出し、積算光量の合計値があらかじめ設定した目標積分光量に達した場合、照明光を所定期間消灯させ、発光期間ごとに観察対象を撮像した撮像画像を取得し、複数の撮像画像から、１つの観察画像を生成する。
【選択図】図１３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体発光素子を有する少なくとも１つの光源と、
前記光源からの光の一部を受光して受光量を検出する光検出器と、
プロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、
あらかじめ設定した前記光源の目標駆動電流値よりも大きい値である、駆動電流値を決定し、
定められた露光期間よりも短期間である前記光源の発光期間において、前記駆動電流値に応じた発光量で、前記光源から照明光を発光させ、
前記発光期間内に、一定期間ごとの前記光検出器からの前記受光量の取得を複数回行い、
前記受光量に基づいて、前記一定期間ごとの前記発光量である積算光量を算出し、
前記積算光量の合計値があらかじめ設定した目標積分光量に達した場合、前記照明光を所定期間消灯させ、
前記発光期間で観察対象を撮像した撮像画像を取得し、
前記発光期間ごとに取得した複数の前記撮像画像から、１つの観察画像を生成する内視鏡システム。

【請求項2】

前記プロセッサは、
前記照明光を、前記目標駆動電流値から一定倍率で増加させた前記駆動電流値により発光させる請求項１記載の内視鏡システム。

【請求項3】

前記プロセッサは、
前記照明光を、前記目標駆動電流値から固定値で増加させた前記駆動電流値により発光させる請求項１記載の内視鏡システム。

【請求項4】

前記プロセッサは、
前記照明光を、前記目標駆動電流値が閾値以上の場合に第１倍率で増加させ、
前記目標駆動電流値が閾値未満の場合に前記第１倍率よりも高倍率である第２倍率で増加させた前記駆動電流値により発光させる請求項１記載の内視鏡システム。

【請求項5】

前記プロセッサは、
前記照明光を、前記目標駆動電流値が閾値以上の場合に一定倍率で増加させ、
前記目標駆動電流値が閾値未満の場合に固定値で増加させた前記駆動電流値により発光させる請求項１記載の内視鏡システム。

【請求項6】

前記プロセッサは、
前記照明光の発光タイミングを前記定められた露光期間の終了に合わせて設定する請求項１ないし５いずれか１項記載の内視鏡システム。

【請求項7】

前記一定期間は、０．５μｓ以上１００μｓ以下である請求項１記載の内視鏡システム。

【請求項8】

前記プロセッサは、
前記目標駆動電流値の設定値と、前記光源に伝達する駆動電流の実測値とのばらつきを取得し、
前記ばらつきに基づいて、前記駆動電流値の下限値を設定する請求項１記載の内視鏡システム。

【請求項9】

前記プロセッサは、
前記下限値に応じて、前記目標駆動電流値に対する前記駆動電流値の増加方法を決定する請求項８記載の内視鏡システム。

【請求項10】

前記プロセッサは、
前記光源の発光と消灯に代えて、前記光源が発光を継続した状態で、シャッター制御により撮像センサに入射する光の露光を制御させる請求項１記載の内視鏡システム。

【請求項11】

前記半導体発光素子は、レーザダイオードまたは発光ダイオードである請求項１記載の内視鏡システム。

【請求項12】

前記プロセッサは、
異なる波長の光である第１照明光と第２照明光を、それぞれの前記駆動電流値に応じて発光させる請求項１記載の内視鏡システム。

【請求項13】

半導体発光素子を有する少なくとも１つの光源と、
前記光源からの光の一部を受光して受光量を検出する光検出器と、を備える内視鏡システムであって、
あらかじめ設定した前記光源の目標駆動電流値よりも大きい値である、駆動電流値を決定するステップと、
定められた露光期間よりも短期間である前記光源の発光期間において、前記駆動電流値に応じた発光量で、前記光源から照明光を発光させるステップと、
前記発光期間内に、一定期間ごとの前記光検出器からの前記受光量の取得を複数回行うステップと、
前記受光量に基づいて、前記一定期間ごとの前記発光量である積算光量を算出するステップと、
前記積算光量の合計値があらかじめ設定した目標積分光量に達した場合、前記照明光を所定期間消灯させるステップと、
前記発光期間で観察対象を撮像した撮像画像を取得するステップと、
前記発光期間ごとに取得した複数の前記撮像画像から、１つの観察画像を生成するステップと、を有する内視鏡システムの作動方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内視鏡システム及びその作動方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年の医療分野において、内視鏡システムを用いた診断等が広く行われており、内視鏡システムが備える内視鏡用光源装置の光源には、省エネルギー化、長寿命化、および狭帯域光観察に有用な特定の色の光を発するレーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）または発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等の半導体光源が用いられつつある。

【0003】

内視鏡システムを用いた診断には、観察対象に対して種々の観察方法が提案されている。例えば、１種類の撮像フレームから得られる１または複数の撮像画像を用いて観察画像を生成するシングルフレーム観察モードと、複数種類の撮像フレームから得られる複数の撮像画像を用いて１つの観察画像を生成するマルチフレーム観察モードの２種類の観察モードがある。マルチフレーム観察モードでは、複数の光源の点灯と消灯（発光タイミング）を制御して照明光ごとに観察対象の撮像を行う観察モードであり、例として、特許文献１の内視鏡システムがある。

【0004】

特許文献１の内視鏡システムでは、マルチフレーム観察モードにおいて、照明光ごとに取得した画像間の画像信号比を一定にする技術がある。予め定めた一定期間において、光検出器で検出した光量と目標光量の差を算出し、照明光の消灯タイミングを調整する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－３６７８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の光量制御では、消灯タイミングの調整により露光時間内の積分光量を調整するが、露光時間のみの光量制御では、デバイスごとの駆動電流のばらつきにより生じる画質の低下を防げない。特許文献１には、半導体光源の駆動電流のばらつきを吸収できず、積算光量がばらつく。積算光量のばらつきが大きくなると、同じ被写体に対してセンサが捉える画像が変わってしまい、マルチフレームによる観察画像を作成する際に画質が低くなる。なお、低光量時の光出力では積算光量に与える影響が大きくなる。

【0007】

本発明は、駆動電流のばらつきがあっても目標光量通りの照明光を照射し、精度が高く、安定した撮像を行う内視鏡システム及びその作動方法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】

【0008】

本発明の内視鏡システムは、半導体発光素子を有する少なくとも１つの光源と、光源からの光の一部を受光して受光量を検出する光検出器と、プロセッサと、を備え、プロセッサは、あらかじめ設定した光源の目標駆動電流値よりも大きい値である、駆動電流値を決定し、定められた露光期間よりも短期間である光源の発光期間において、駆動電流値に応じた発光量で、光源から照明光を発光させ、発光期間内に、一定期間ごとの光検出器からの受光量の取得を複数回行い、受光量に基づいて、一定期間ごとの発光量である積算光量を算出し、積算光量の合計値があらかじめ設定した目標積分光量に達した場合、照明光を所定期間消灯させ、発光期間で観察対象を撮像した撮像画像を取得し、発光期間ごとに取得した複数の撮像画像から、１つの観察画像を生成する。

【0009】

照明光を、目標駆動電流値から一定倍率で増加させた駆動電流値により発光させることが好ましい。

【0010】

照明光を、目標駆動電流値から固定値で増加させた駆動電流値により発光させることが好ましい。

【0011】

照明光を、目標駆動電流値が閾値以上の場合に第１倍率で増加させ、目標駆動電流値が閾値未満の場合に第１倍率よりも高倍率である第２倍率で増加させた駆動電流値により発光させることが好ましい。

【0012】

照明光を、目標駆動電流値が閾値以上の場合に一定倍率で増加させ、目標駆動電流値が閾値未満の場合に固定値で増加させた駆動電流値により発光させることが好ましい。

【0013】

照明光の発光タイミングを定められた露光期間の終了に合わせて設定することが好ましい。

【0014】

一定期間は、０．５μｓ以上１００μｓ以下であることが好ましい。

【0015】

目標駆動電流値の設定値と、前記光源に伝達する駆動電流の実測値とのばらつきを取得し、ばらつきに基づいて、駆動電流値の下限値を設定することが好ましい。

【0016】

下限値に応じて目標駆動電流値に対する駆動電流値の増加方法を決定することが好ましい。

【0017】

光源の発光と消灯に代えて、光源が発光を継続した状態で、シャッター制御により撮像センサに入射する光の露光を制御させることが好ましい。

【0018】

半導体発光素子は、レーザダイオードまたは発光ダイオードであることが好ましい。

【0019】

異なる波長の光である第１照明光と第２照明光を、それぞれの駆動電流値に応じて発光させることが好ましい。

【0020】

本発明の内視鏡システムの作動方法は、半導体発光素子を有する少なくとも１つの光源と、光源からの光の一部を受光して受光量を検出する光検出器と、を備える内視鏡システムであって、あらかじめ設定した光源の目標駆動電流値よりも大きい値である、駆動電流値を決定するステップと、定められた露光期間よりも短期間である光源の発光期間において、駆動電流値に応じた発光量で、光源から照明光を発光させるステップと、発光期間内に、一定期間ごとの光検出器からの受光量の取得を複数回行うステップと、受光量に基づいて、一定期間ごとの発光量である積算光量を算出するステップと、積算光量の合計値があらかじめ設定した目標積分光量に達した場合、照明光を所定期間消灯させるステップと、発光期間で観察対象を撮像した撮像画像を取得するステップと、発光期間ごとに取得した複数の撮像画像から、１つの観察画像を生成するステップと、を有する。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、駆動電流のばらつきがあっても目標光量通りの照明光を照射し、精度が高く、安定した撮像が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】内視鏡システムの概略図である。

【図2】内視鏡システムの機能を示すブロック図である。

【図3】光検出器が光源の発光の一部を受光する説明図である。

【図4】光源装置におけるフィードバック制御の説明図である。

【図5】（Ａ）は目標光量と、露光期間及び照明光の光量の関係を示す説明図であり、（Ｂ）は駆動電流値と照明光の光量の関係を示す説明図である。

【図6】（Ａ）グローバル露光期間を考慮した場合の目標光量と、露光期間及び照明光の光量の関係を示す説明図であり、（Ｂ）はグローバル露光期間を考慮した場合の駆動電流値と照明光の光量の関係を示す説明図である。

【図7】駆動電流値のばらつきにより生じる発光量のばらつきの説明図である。

【図8】目標発光量よりも大きい発光量で目標積分光量を発光させる説明図である。

【図9】サンプリング周期ごとに発光量を積算して取得する積算光量の説明図である。

【図10】２種類の光源を有する光源装置の構成の説明図である。

【図11】２種類の光源を有する光源装置におけるフィードバック制御の説明図である。

【図12】目標発光量でマルチフレーム発光した発光パターンの説明図である。

【図13】目標発光量から一定倍率増加させる発光パターンの説明図である。

【図14】目標発光量から固定値を増加させる発光パターンの説明図である。

【図15】目標発光量の光量に応じて増加率を変化させる発光パターンの説明図である。

【図16】目標発光量から一定倍率と固定値を増加させる発光パターンの説明図である。

【図17】グローバル露光期間の終了タイミングに合わせて光量を増加させる発光パターンの説明図である。

【図18】本発明の光量制御の一連の流れを示すフローチャートである。

【図19】４種類の光源を有する光源部の構成の説明図である。

【図20】４種類の光源を有する光源装置におけるフィードバック制御の説明図である。

【図21】４種類の光源による照明光における波長帯域の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

図１に示すように、本発明の実施形態の内視鏡システム１０は、内視鏡１１と、光源装置１２と、プロセッサ装置１３と、ディスプレイ１４と、ユーザインターフェース（ＵＩ）１５とを有する。内視鏡１１は、光源装置１２と光学的に接続され、且つ、プロセッサ装置１３と電気的に接続される。光源装置１２は、照明光を内視鏡１１に供給する。

【0024】

内視鏡１１は、照明光を照明し、観察対象を撮像して内視鏡画像を取得する。内視鏡１１は、観察対象を有する生体内（被検体内）に挿入される挿入部１１ａと、挿入部１１ａの基端部分に設けられた操作部１１ｂを有している。挿入部１１ａの先端側には湾曲部１１ｃ及び先端部１１ｄが設けられている。湾曲部１１ｃは、操作部１１ｂで操作することにより所望の方向に湾曲動作する。先端部１１ｄは、照明光を観察対象に向けて照射し、且つ、観察対象からの反射光を受光して観察対象を撮像する。操作部１１ｂには、モードの切替操作に用いるモード切替スイッチ１１ｅが設けられている。

【0025】

プロセッサ装置１３は、ディスプレイ１４及びユーザインターフェース１５と電気的に接続される。プロセッサ装置１３は、内視鏡１１からの画像信号を受信し、画像信号に基づいて各種処理を行う。プロセッサ装置１３には、画像および画像情報等を記録する外付けの記録部（図示せず）を接続してもよい。ディスプレイ１４は、プロセッサ装置１３で画像処理された、観察対象を撮像した画像や画像情報等を出力表示する。ユーザインターフェース１５は、キーボード、マウス、タッチパッド、マイク、フットペダル等を有し、機能設定等の入力操作を受け付ける機能を有する。

【0026】

内視鏡システム１０は、観察部位を観察するための通常観察と、観察部位における特定の構造を強調して観察するための特殊観察が実行可能である。特殊観察では、特定の構造を強調するために特定の波長の照明光を照射したフレームを含む複数のフレームを撮像し、１枚の観察画像を生成する。生成した観察画像は、ディスプレイ１４に表示する。

【0027】

図２に示すように、内視鏡システム１０において、光源装置１２はライトガイド２９を介して、射出した照明光を内視鏡１１に伝搬し、内視鏡１１は照明光を用いて撮像した画像信号をプロセッサ装置１３に送信し、プロセッサ装置１３はディスプレイ１４に表示する画像を生成する。

【0028】

光源装置１２は、主波長の異なる複数の照明光を射出し、かつ射出した照明光の光量を検出する光源部２０と、所定期間における照明光の積算光量を計測し、積算光量と目標光量の差を取得する計測部２２と、光源部２０の発光タイミングおよび発光量等を制御する駆動電流（駆動信号）を生成し、光源部２０に供給して光を出射させる光量制御部２４とを備える。なお、目標光量は、照明光の発光量の目標値である。

【0029】

計測部２２及び光量制御部２４の機能は、光源部２０の備わる光源制御用プロセッサ（図示しない）により実現し、光源部２０が射出する照明光を制御する。なお、光源装置１２とプロセッサ装置１３が電気的に接続している場合は、光源制御用プロセッサの代わりに中央制御部によって光源制御用プロセッサの機能を実現させてもよい。

【0030】

光源部２０が発する光は、ライトガイド２９に入射される。ライトガイド２９は、内視鏡１１及びユニバーサルコード（内視鏡１１と、光源装置１２及びプロセッサ装置１３を接続するコード）に内蔵されている。ライトガイド２９は、光源部２０からの光を、内視鏡１１の先端部１１ｄまで伝搬する。

【0031】

内視鏡１１の先端部１１ｄには、照明光学系３０と撮像光学系４０が設けられている。照明光学系３０は照明レンズ３２を有しており、ライトガイド２９によって伝搬した照明光は照明レンズ３２を介して観察対象に照射される。撮像光学系４０は、対物レンズ４２及び撮像センサ４４を有している。照明光が照射された観察対象から戻る照明光の反射光は、対物レンズ４２を介して撮像センサ４４に入射する。これにより、カラー撮像センサである撮像センサ４４に観察対象の像が結像される。

【0032】

撮像制御部４５は、モード切替スイッチ１１ｅや、プロセッサ装置１３を介したユーザインターフェース１５による指示等、及び光量制御部２４からの信号に応じて撮像センサ４４を駆動制御し、観察モードのモード切替及び各モードにおける撮像の制御を行う。撮像の制御では、撮像センサ４４の電子シャッター（図示しない）におけるシャッター速度の設定による露光期間の調整等を行う。モード切替を行う場合は、光量制御部２４を介して出射する照明光を切り替える。

【0033】

撮像センサ４４は、シングルフレーム観察モードの場合、撮像フレームの長さは一定であるため、蓄積期間と読出期間を一定の時間ごとに、例えば、１／６０秒ごとに交互に繰り返すように制御される。電子シャッターのシャッター速度を変更し、撮像フレームの長さを調整してもよい。

【0034】

撮像センサ４４としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサ等の光電変換素子が用いられる。撮像センサ４４では、例えば、１フレームの取得期間内で、受光した光を光電変換して、画素ごとに受光量に応じた信号電荷を蓄積する蓄積動作と、蓄積した信号電荷を読み出す読み出し動作を行う。撮像センサ４４から読み出される画素ごとの信号電荷は、電圧信号に変換されて、ＣＤＳ／ＡＧＣ（Correlated Double Sampling／Automatic Gain Control）回路４６に入力される。光源装置１２は、撮像センサ４４の蓄積動作のタイミングに合わせて照明光を生成し、ライトガイド２９に入射させる。

【0035】

撮像センサ４４の各画素には、Ｂ（青色）カラーフィルタを有するB画素（青色画素）、Ｇ（緑色）カラーフィルタを有するＧ画素（緑色画素）、Ｒ（赤色）カラーフィルタを有するＲ画素（赤色画素）のいずれかが設けられている。例えば、撮像センサ４４は、Ｂ画素とＧ画素とＲ画素の画素数の比率が、１：２：１であるベイヤー配列のカラー撮像センサであることが好ましい。

【0036】

Ｂカラーフィルタは、主として青色帯域の光、具体的には、波長帯域が３８０～５６０ｎｍ（青色透過帯域）の光を透過させる。透過率が最大となるピーク波長は４６０～４７０ｎｍ付近に存在する。Ｇカラーフィルタは、主として緑色帯域の光、具体的には、波長帯域が４５０～６３０ｎｍ（緑色透過帯域）の光を透過させる。Ｒカラーフィルタは、主として赤色帯域の光、具体的には５８０～７６０ｎｍ（赤色透過帯域）の光を透過させる。

【0037】

また、原色の撮像センサ４４の代わりに、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）及びＧ（グリーン）の補色フィルタを備えた補色撮像センサを用いても良い。補色撮像センサを用いる場合には、ＣＭＹＧの４色の画像信号が出力されるので、補色－原色色変換によって、ＣＭＹＧの４色の画像信号をＲＧＢの３色の画像信号に変換することにより、撮像センサ４４と同様のＲＧＢ各色の画像信号を得ることができる。

【0038】

ＣＤＳ／ＡＧＣ回路４６は、撮像センサ４４から得られるアナログの画像信号に相関二重サンプリング（ＣＤＳ）や自動利得制御（ＡＧＣ）を行う。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路４６を経た画像信号は、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）コンバータ４８により、デジタルの画像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換後のデジタル画像信号がプロセッサ装置１３に入力される。

【0039】

プロセッサ装置１３には、各処理に関するプログラムがプログラム用メモリ（図示しない）に組み込まれている。プロセッサによって構成される中央制御部（図示しない）がプログラム用メモリ内のプログラムを実行することによって、画像信号取得部５０と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５１と、ノイズ低減部５２と、画像処理部５３と、表示制御部５６の機能が実現する。

【0040】

画像信号取得部５０は、撮像制御部４５によって駆動制御された内視鏡１１から入力される画像信号を受信し、受信した画像信号をＤＳＰ５１に送信する。表示制御部５６は、画像処理部５３から取得した、表示する画像の画像信号をディスプレイ１４に送信する。

【0041】

ＤＳＰ５１は、受信した画像信号に対して、欠陥補正処理、オフセット処理、ゲイン補正処理、リニアマトリクス処理、ガンマ変換処理、デモザイク処理、及びＹＣ変換処理等の各種信号処理を行う。欠陥補正処理では、撮像センサ４４の欠陥画素の信号が補正される。オフセット処理では、欠陥補正処理を施した画像信号から暗電流成分を除かれ、正確な零レベルを設定される。ゲイン補正処理は、オフセット処理後の各色の画像信号に特定のゲインを乗じることにより各画像信号の信号レベルを整える。ゲイン補正処理後の各色の画像信号には、色再現性を高めるリニアマトリクス処理が施される。

【0042】

その後、ガンマ変換処理によって、各画像信号の明るさや彩度が整えられる。リニアマトリクス処理後の画像信号には、デモザイク処理（等方化処理、同時化処理とも言う）が施され、補間により各画素の欠落した色の信号を生成される。デモザイク処理によって、全画素がＲＧＢ各色の信号を有するようになる。ＤＳＰ５１は、デモザイク処理後の各画像信号にＹＣ変換処理を施し、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｂ及び色差信号Ｃｒをノイズ低減部５２に出力する。

【0043】

ノイズ低減部５２は、ＤＳＰ５１でデモザイク処理等を施した画像信号に対して、例えば移動平均法やメディアンフィルタ法等によるノイズ低減処理を施す。ノイズを低減した画像信号は、画像処理部５３に入力される。

【0044】

画像処理部５３は、設定されている観察モードに応じて、ノイズ低減部５２からの画像信号の処理を切り替える。本実施形態では、観察モードが、シングルフレーム観察モードにセットされている場合にはシングルフレーム画像処理を実行し、マルチフレーム観察モードに設定されている場合にはマルチフレーム画像処理を実行する。

【0045】

画像処理部５３は、いずれの画像処理であっても、入力した１フレーム分の画像信号に対して、さらに３×３のマトリックス処理、階調変換処理、３次元ＬＵＴ（Look Up Table）処理等の色変換処理を施す。そして、色変換処理済みのＲＧＢ画像データに対して、各種色彩強調処理を施す。この色彩強調処理済みのＲＧＢ画像データに対して、空間周波数強調等の構造強調処理を施す。シングルフレーム画像処理では、構造強調処理を施したＲＧＢ画像データを、通常光観察画像として表示制御部５６に入力される。マルチフレーム画像処理では、構造強調処理を施した複数のＲＧＢ画像データから、照明光に基づいて１つの特殊光観察画像を生成する。生成した特殊光観察画像は表示制御部５６に入力される。

【0046】

表示制御部５６は、画像処理部５３からの通常光観察画像、又は特殊光観察画像を順次取得し、ディスプレイ１４上においてフルカラーの表示を可能にする映像信号に変換する。変換済みの映像信号はディスプレイ１４に出力表示される。これにより、医師等は観察画像の静止画または動画を用いて観察対象を観察できる。

【0047】

本実施形態の内視鏡システム１０は、上述したように、観察中の照明光は連続点灯し、通常観察に用いるシングルフレーム観察モードと、少なくとも２種類の波長の異なる照明光を短時間の消灯し、点灯する動作を繰り返し、血管強調観察などの特殊観察に用いるマルチフレーム観察モードの２種類の観察モードを有する。光量制御部２４の制御は、各モードによって異なっており、各光源の点灯又は消灯、点灯時の発光量は独立に制御される。また、撮像フレームに同期して、シャッター開閉が制御されることが好ましい。

【0048】

シングルフレーム観察モードでは、観察部位の全体の観察に適した通常観察画像が表示画像として生成される。通常観察においては、観察中に連続点灯しておりシャッター開閉等により露光期間を調節する。

【0049】

マルチフレーム観察モードにおいては、異なる波長の照明光を短時間で消灯し、点灯するストロボ発光を行う。マルチフレーム観察モードにおいて、異なる波長の照明光を用いた複数の撮像画像から高い画質の観察画像を得るために、照明光に応じて露光時間を調節し、デバイスごとの駆動電流のばらつきによる各フレームの光量のばらつきを抑制し、フレーム間の画像信号比を一定にする。照明光が発光する光量が小さいほど、ばらつきの影響は大きくなる。

【0050】

光量制御部２４では、光源部２０の発光タイミング、および発光量等を制御する制御信号を生成し、制御信号に応じた駆動電流（駆動信号）を各光源に供給して光を出射させる。光量制御部２４は、計測部２２から取得した光量測定信号と、目標積分光量とを比較し、比較結果に基づいて駆動電流を調整する。

【0051】

図３に示すように、光源部２０では、光源２５に対応する光検出器２６が、光源２５が発光した光量の光量測定信号を取得する。任意の光源２５の付近には、レンズＬ、ビームスプリッタＳ、光検出器２６が備えられる。レンズＬは光源２５から出射した光を平行光に整え、ビームスプリッタＳは平行光の一部を所定割合で反射し、光検出器２６はビームスプリッタＳが反射した光を受光し、受光量として検出する。ビームスプリッタＳを透過する平行光は、平行光を絞るレンズＬｇを介して、入射光Ｅａとしてライトガイド２９に入射する。なお、以下に説明する各光源２５が発光する光量は、ビームスプリッタＳで反射せずに透過し、ライトガイド２９に入射した分の光量を示す。１つの光源で発光を切り替えて異なる照明光を出射する場合は、ビームスプリッタＳが反射する波長帯域とその反射率を把握する必要がある。

【0052】

光源２５は、光量制御部２４が発する駆動電流に応じて発光を行う。発光における光量の大きさは、駆動電流値によって決定される。光検出器２６は、例えばフォトダイオードＰＤ（Photo diode）で構成されており、フォトダイオードＰＤが受光した光量に応じた電流が電圧変換され、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）で１６ビット等のデジタル値に変換される。光検出器２６が検出した受光量の情報は、計測部２２に送信される。

【0053】

図４に示すように、光源装置１２では、光量制御部２４が光源部２０に伝達させる駆動電流の調整を行うフィードバック制御を実施して、光量制御を行う。光量制御部２４には、目標発光量や目標積分光量が記憶されているか、またはプロセッサ装置１３から入力される。光検出器２６は、レーザダイオードまたは発光ダイオードである光源２５が発した射出光の一部を受光し、受光量として検出、計測部２２に送信する。計測部２２は、取得した光量測定信号から一定期間ごとに検出した各光源２５の発光量の情報を、計測する。光量制御部２４は、発光量に基づいて、光量制御を行う。

【0054】

光源装置１２における光源部２０には、各光源の発光素子を冷却するヒートシンク等の冷却部材を備える。光源装置１２は、光量制御部２４から光源２５に伝達する駆動電流を測定する駆動電流測定器（図示しない）を備え、駆動電流値の設定値と実測値を取得することが好ましい。これにより、設定値と実測値の差を駆動電流値のばらつきとして検出できる。

【0055】

図３及び図４の光源２５における射出光は、ライトガイド２９への入射し照明及び受光量の検出に用いられる。複数の光源２５を用いて複数の光をライトガイド２９に入射させる場合は、後述する合波部材を用いて光を反射させる。合波部材は特定の波長の光を反射し、それ以外の波長の光を透過させる性質を有する。

【0056】

１フレーム中の発光において、露光期間で発光した光量の合計値である積分光量は、撮像センサ４４が露光する光量として算出できる。露光期間中の駆動電流を発生させるための制御信号は一定値に設定し、光出力は同じ値を維持する。各フレームの発光は、発光パターンに応じてあらかじめ設定した、撮像に必要な積分光量である目標積分光量ＩＬに達した場合、停止するように制御することにより、一定の明るさで撮像できる。

【0057】

図５（Ａ）に示すように、目標積分光量ＩＬの発光を行う１フレーム中の発光において、露光期間Ｔ１で発光量Ｅ１の発光が行われた場合はＥ１×Ｔ１の値が目標積分光量ＩＬとなり、撮像センサ４４に与える光量となる。発光量は、単位時間当たりに発光する光出力の大きさを示す。図５（Ｂ）に示すように、光源２５が発光量Ｅ１で発光する場合、光量制御部２４から駆動電流値Ｃ１である駆動電流が光源２５に伝達されることで、光源２５は駆動電流に応じた発光量Ｅ１で発光する。発光量と駆動電流値は、定義線ＤＦＸに示すような、比例関係である。

【0058】

ただし、ストロボ発光によって撮像する内視鏡１１の撮像センサ４４には、全ての有効画素に対して共通して同じ光が露光される許容期間、すなわち連続露光できる期間を定められた、グローバル露光期間が存在する。グローバル露光期間Ｔ０を超えて撮像センサ４４に露光が行われると、撮像した画像にグラデーションや色ずれが生じるため、１フレーム中の発光はグローバル露光期間を超えない期間で発光を行う。光源の消灯と点灯に代えて、光源部２０が発光を継続した状態で、撮像センサ４４のシャッター制御により露光を制御してし、点灯と消灯の切り替えとしてもよい。なお、消灯した場合は、所定期間消灯を継続させる。

【0059】

駆動電流値が小さいと発光量の値も同様に小さくなるため、積分光量に達するまでの期間が長くなる。そのため、グローバル露光期間などの定められた期間よりも短い時間で発光による積分光量を目標積分光量に到達させる場合は、発光量の下限値を設定する。発光量は、駆動電流値に応じたものとなるため、光量制御部２４が光源に伝達する駆動電流値の下限値を設定することにより、発光量の下限値が決定する。光源部２０に伝達する駆動電流値Ｃの下限を設けることが好ましい。

【0060】

図６（Ａ）に示すように、１フレーム中の発光において、グローバル露光期間Ｔ０において目標積分光量ＩＬを達成するために必要な発光量Ｅの値を、目標発光量Ｅ０とすると、Ｅ０×Ｔ０の値が目標積分光量ＩＬとなる。図５（Ａ）の発光量Ｅ１が目標発光量Ｅ０よりも小さい値である場合、目標積分光量ＩＬに達するための露光期間Ｔ１はグローバル露光期間Ｔ０よりも長い期間となる。そのため、グローバル露光期間Ｔ０よりも短期間の発光で積分光量を目標積分光量ＩＬに達成させるためには、発光量が常に一定以上の値で照射するように最低値を設けることが好ましい。図６（Ｂ）に示すように、発光量は、駆動電流値Ｃに応じて増減するため、発光量Ｅと駆動電流値Ｃの最低値と連動し、最低値を設定した場合の発光量Ｅ及び駆動電流値Ｃのとりうる値は、定義線ＤＦＹのようになる。

【0061】

図７（Ａ）に示すように、各フレームにおいて、グローバル露光期間Ｔ０において目標積分光量ＩＬを撮像センサ４４に与える場合、光源部２０が目標発光量Ｅ０で発光するように光量制御部２４から駆動電流を伝達する。ただし、制御信号に応じた駆動電流を光源部２０に伝達する際に、駆動電流のばらつきが発生する。図７（Ｂ）に示すように、駆動電流のばらつきがある場合、光量制御部２４が目標発光量Ｅ０となるように制御しても実際の発光量は、目標発光量Ｅ０を上回ったり、下回ったりするためグローバル露光期間Ｔ０で得られる積分光量ＩＬａは、目標積分光量ＩＬとは異なる値になりうる。積分光量のばらつきは、撮像画像間の明るさの比率等が不安定になる撮像ばらつきに繋がり、複数の撮像画像から１枚の観察画像を取得する際に、光量比に基づく合成の精度が悪くなる。

【0062】

駆動電流ばらつきの影響を受けずに、グローバル露光期間Ｔ０内に目標積分光量ＩＬを達成したフレームを取得するには、目標発光量Ｅ０よりも大きい発光量でグローバル露光期間Ｔ０よりも短い露光期間で露光させ、目標積分光量ＩＬに達したら発光を停止させるように光量制御する手法が挙げられる。光源２５に対応する光検出器２６を用いて、検出したＰＤ受光値により各フレームの光量の信号をモニターし、一定期間ごとの受光量を積算光量として計測し、目標積分光量ＩＬに達したタイミングを検出し、発光の停止を制御する。また、ＡＰＣによるフィードバック制御を用いて１フレーム中の積分光量の計測を行う。

【0063】

図８に示すように、グローバル露光期間Ｔ０内に確実に積分光量を目標積分光量ＩＬで受光するために、光源部２０において、目標発光量Ｅ０よりも大きい発光量Ｅ２で発光する。発光量Ｅ２は、駆動電流のばらつきが生じても目標発光量Ｅ０以下にはならないように、ばらつきの振れ幅などから決定することが好ましい。目標発光量Ｅ０よりも高光量で発光することで、ばらつきにより発光量が減少しても、グローバル露光期間Ｔ０よりも短期間で目標積分光量ＩＬを達成できる。目標発光量Ｅ０から変更した発光量Ｅ２は、ばらつきの最大値よりも大きい値となるように、下限値を設定することが好ましい。

【0064】

積分光量が目標積分光量ＩＬよりも大きい値となるのを防ぐために、積分光量を、積算光量としてリアルタイムで計測し、目標積分光量ＩＬを達成したタイミングで発光を終了させる。撮像フレーム中の発光量を、グローバル露光期間よりも短い一定期間であるサンプリング周期で小刻みに測定し、取得した積算光量を計測する。例えば、グローバル露光期間１０ｍｓに対し、サンプリング周期１μｓや４μｓで一定期間ごとの測定をする。

【0065】

図９に示すように、設定したサンプリング周期ｐ秒ごとに発光量を計測し、合計値が目標積分光量ＩＬに達した時点で発光を停止する。具体的には、目標発光量Ｅ０より高く設定した発光量Ｅ２による発光を、サンプリング周期ｐ秒ごとに計測し、発光量を積算した積算光量ＡＬｎを求める。積算光量ＡＬｎは、サンプリング周期ｐ秒をｎ回計測した発光量の積算値である。積算光量ＡＬ１は、ｎ＝１、すなわち１回のサンプリング周期ｐ秒で得られた発光量であり、積算光量ＡＬ２は、ｎ＝２、すなわち２回のサンプリング周期ｐ秒で得られた合計の発光量である。同様に、サンプリング周期ｐ秒を３回経た際に得られた合計の発光量は積算光量ＡＬ３となる。積算光量ＡＬｎが目標積分光量ＩＬに達した時点で発光を停止させる制御を、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）を用いて実施する。

【0066】

目標積分光量ＩＬに達するまでに要したｎ回のサンプリング周期ｐ秒の合計時間であるｐ×ｎ秒間が露光期間Ｔ２となる。サンプリング周期が短い間隔であるほど積算光量ＡＬｎを細かく計測できるため、積算光量ＡＬｎが目標積分光量ＩＬとの差異が小さいタイミングで発光を停止できる。

【0067】

光量制御部２４は、目標積分光量ＩＬから算出される目標駆動電流値Ｃ０より大きい駆動電流値で光源部２０の各光源を駆動させ、グローバル露光期間内に目標積算光量が得られるようにする。積分光量の制御は、発光量を一定期間ごとに読み取り、目標光量に達したらそのフレームにおける発光を停止させる。例えばサンプリング周期ｐは０．５μｓ～１００μｓのいずれかの期間を設定する。発光量Ｅ２を発光させ、グローバル露光期間Ｔ０内に目標光量を得るために、光量制御部２４はサンプリング周期ごとに目標駆動電流値Ｃ０より大きい値となる駆動電流を光源部２０に伝達させる制御を行う。

【0068】

駆動電流値のばらつきに関して、高光量時では、積分光量に与える影響は比較的小さくなるが、低光量時では積分光量に占める光出力のばらつきが大きくなる。そのため、発光期間と発光量を一定となるように設定しても各フレームにおける積分光量が異なり、積算光量を合計した積分光量が計算値通りにならず、明るさがばらつく。

【0069】

マルチフレーム観察モードでは、複数の異なる照明光のフレーム（撮像画像）による観察画像の生成において、照射する相互間の積分光量の比率を一定に制御することにより、撮像センサ４４が受光する相互間の受光量の比率が一定となる。したがって、複数のフレームにおいて、それぞれのＲ画素値、Ｇ画素値、およびＢ画素値の比率が同じになり、相互間の画像信号比が一定となる。そのため、光量制御部２４は、露光期間をグローバル露光期間Ｔ０内に留めることに加え、積分光量が過不足なく目標積分光量ＩＬに達するように１フレーム中の光量を制御する。

【0070】

発光量の増加には、目標発光量Ｅ０から倍率で変化させるパターンや、固定値で変化させるパターンなどが考えられ、複数のパターンを使い分けることが好ましい。光源部２０において、２種類の照明光の光量制御を行う場合を例に説明する。マルチフレーム観察では、照明光ごとに観察対象の画像を取得しても、複数の画像における相互間の画像信号比を一定にする。

【0071】

２種類の照明光を用いたマルチフレーム観察では、異なる波長帯域の照明光を発光する１つの光源２５を有する光源部２０（図３、図４参照）による発光や、以下に記すように、１種類ずつ異なる波長帯域の照明光を発光する、レーザダイオードまたは発光ダイオードである第１光源２５ａ、第２光源２５ｂを有する光源部２０（図１０、図１１参照）による発光が考えられる。

【0072】

図１０に示すように、光源部２０において、光量制御部２４が発する駆動電流により各々独立に、光量および消灯タイミング等を制御される第１光源２５ａ及び第２光源２５ｂには、それぞれ第１光検出器２６ａ、第２光検出器２６ｂが設けられている。第１光源２５ａが出射する第１光は、図３で示した光源２５と同様に、ビームスプリッタＳにより一部反射し、第１光検出器２６ａが反射光を受光し、残りの第１光がレンズＬＧを介してライトガイド２９に入射する。また第２光源２５ｂが出射する第２光は、第１光と同様に、反射光を第２光検出器２６ｂが受光し、残りの第２光もレンズＬｇを介してライトガイド２９に入射するが、第１光とは異なる位置から出射されるため合波部材Ｃｍを用いる必要がある。図１０における合波部材Ｃｍは、第１光は透過し、第２光は反射するものを用いる。レンズＬｇを介した第１光と第２光は入射光Ｅｂとしてライトガイド２９に入射する。

【0073】

合波部材Ｃｍは、ダイクロイックミラーまたはダイクロイックプリズム等であり、波長に応じて光を透過又は反射させることで光を合波し、ライトガイド２９に入射することができる。合波部材Ｃｍの反射又は透過させる光の波長は任意に設定できる。合波部材Ｃｍは、ビームスプリッタＳを透過した光の光路上、すなわちビームスプリッタＳを挟んだ各光源及びレンズＬの反対側であればよく、合波ができるのであれば合波部材Ｃｍの設置位置は特に限定しない。

【0074】

図１１に示すように、異なる２つの光源２５ａ、２５ｂと、各光源に対応する光検出器２６ａ、２６ｂを有する光源部２０は、光量制御部２４から駆動電流を受け付ける。各光源は駆動電流値に応じた発光を行い、各光検出器は検出した受光量の情報を光量制御部２４及び計測部２２に伝達する。

【0075】

シングルフレーム観察モードでは、第１光源２５ａと、第２光源２５ｂを同時に点灯、又はいずれか一方のみを点灯することによる発光で、白色光の照明である通常画像の撮像を行う。いずれか一方のみを点灯する場合は、白色光などの広帯域光であることが好ましく、両方を点灯する場合は、２種類の発光を合わせることで白色光などの広帯域光となることが好ましい。

【0076】

マルチフレーム観察モードでは、第１照明光と第２照明光を交互に、又は一定のパターンで点灯と消灯を切り替えるマルチフレーム発光を行う。第１照明光と第２照明光は、一方が広帯域光かつもう一方が特殊光であってもよいし、第１照明光と第２照明光を組み合わせることで広帯域光となる組み合わせでもよい。第１照明光と第２照明光の波長帯域は、異なる波長帯域であってもよいし、同じ波長帯域であってもよい。

【0077】

なお、グローバル露光期間Ｔ０内に目標積分光量ＩＬを得られる場合であっても、発光量が低すぎると、消灯状態から点灯状態に切り替わる際に、時間がかかる場合や、発光量に対するばらつきの振れ幅の割合が大きくなる場合がある。そのため、低光量の発光は、最低値を設定し、一定の発光量以上は維持することは好ましい。

【0078】

図１２に示すように、第１照明光と第２照明光の点灯と消灯を交互に切り替える発光において、例えば、グローバル露光期間Ｔ０が１０ｍｓであり、目標発光量が１００、露光期間が１０ｍｓである第１照明光と、目標発光量が４０、露光期間が５ｍｓである第２照明光で交互に発光するパターンがある。縦軸が第１照明光と第２照明光におけるそれぞれの発光量である第１発光量と第２発光量であり、横軸が時間である。１フレームごとに照明光を切り替える場合は、第Ｎフレームでは第１照明光による発光を行い、第Ｎ＋１フレームでは第２照明光による発光、第Ｎ＋２フレームでは第Ｎフレームと同様に第１照明光による発光、第Ｎ＋３フレームでは第Ｎ＋１フレームと同様に第２照明光による発光を行う。目標発光量は、各フレームで目標駆動電流値の通りに照明光を発光した場合の発光量である。積算光量の合計値である積分光量は、各フレームにおいて斜線で囲った範囲である。

【0079】

これに対し、駆動電流のばらつきがあっても、確実にグローバル露光期間内に目標積分光量を取得するために、各照明光の目標発光量を増加させた発光パターンで発光を行う。発光量は、各照明光の発光における相対的な数値であり、単位は特に限定しない。なお、光量のばらつきの表示は省略する。

【0080】

図１３～図１７に示すように、マルチフレーム観察モードにおける第１発光量と第２発光量の５つの光量増加のパターンを、第１～第５パターンとして説明する。また、図１３～図１７における光量のばらつきの表示も、図１２と同様に省略する。なお、図１２に示した、目標駆動電流値の通りに発光した場合の発光量を、点線で表す。

【0081】

図１３に示すように、第１パターンでは、発光量を通常値から一定倍率で増加させる。例えば目標発光量に対して１０％増加させることで、第１発光量を１１０、第２発光量を４４にする。

【0082】

図１４に示すように、第２パターンでは、発光量を通常値から固定値で増加させる。例えば光量を増加させることで、第１発光量を１０５、第２発光量を４５にする。

【0083】

図１５に示すように、第３パターンでは、発光量に応じて光量増加率を変化させて通常値から増加させる。撮像ばらつきは、低光量であるほうが大きくなるため、光量の通常値が低い発光に対する増加率を高く設定する。例えば光量が５０以下の場合は、２０％増加させ、５１以上の場合は１０％増加させることで、第１発光量を１１０、第２発光量を４８に設定する。

【0084】

図１６に示すように、第４パターンでは、目標発光量が一定値以下では固定値にし、固定値より大きい値では発光量を一定倍率、通常値から増加させる。例えば目標発光量が５０以下の場合は、５５に固定し、５１以上である場合は１０％増加させることで、第１発光量を１１０、第２発光量を５５に設定する。

【0085】

図１７に示すように、第５パターンでは、第１～第４パターンとは異なり、グローバル露光期間Ｔ０の終了に合わせた発光を行う。発光量の増加方法は、第１～第４パターンのいずれかの方法であってもよい。図１７では、第２パターンで固定値として発光量を１０ずつ増加させた例を用いる。なお、駆動電流のばらつきによる影響を考慮してグローバル露光期間Ｔ０の終了時よりも少し前のタイミングに発光が終わるように発光タイミングを調整する。

【0086】

いずれの発光パターンであっても、各フレームの照明光で観察対象を照射し、撮像センサ４４により撮像を行うことで撮像画像を取得し、異なる照明光による複数の撮像画像を用いて１つの観察画像を生成する。マルチフレーム観察モードでは、連続する異なる照明光の発光を行ったフレームの撮像画像、例えば第Ｎフレームの撮像画像と、第Ｎ＋１フレームの撮像画像から１つの観察画像を生成することができる。なお、複数の撮像画像から観察画像を生成する方法は、他の方法であってもよい。

【0087】

図１８に示すフローチャートに沿って、本実施形態の内視鏡システム１０におけるストロボ発光時の光量制御を行う動作の一連の流れについて説明する。内視鏡システム１０は、内視鏡１１、プロセッサ装置１３、又は光源装置１２のいずれかに対するユーザ操作により、観察モードをマルチフレーム観察モードに設定する（ステップＳＴ１１０）。マルチフレーム観察モードに切り替わることにより、マルチフレーム観察モードにおける発光パターンに含まれる各フレームの目標発光量の情報を取得する（ステップＳＴ１２０）。目標駆動電流値などの目標発光量の情報に基づいて、マルチフレーム観察モードにおける発光パターンと同様の照明光において、駆動電流値を決定して目標発光量よりも大きい発光量となる発光を開始する（ステップＳＴ１３０）。なお、発光パターンの決定は、あらかじめ第１～第５パターンなどを登録しておき、登録内容から変更がある場合にユーザ操作等で変更を行っても良し、発光開始する際にその都度設定してもよい。

【0088】

マルチフレーム観察モードの発光を開始すると、光検出器２６が、対応する光源２５の照明光を受光して検出する（ステップＳＴ１４０）。計測部２２は、光検出器２６から発光期間内にサンプリング周期ごとの受光量の取得を、複数回行い、受光量から光源の発光量を算出する（ステップＳＴ１５０）。また、計測部２２は、発光期間内のサンプリング周期ごとの発光量を積算した積算光量を取得する（ステップＳＴ１６０）。光量制御部２４により積算光量の合計値である積分光量が目標積分光量ＩＬの到達時に、発光を停止する（ステップＳＴ１７０）。次のフレームでも連続して同じ光源で発光する場合（ステップＳＴ１８０でＹ）は、同様の発光を繰り返す（ステップＳＴ１３０）。

【0089】

次のフレームにおいて、同じ光源で発光しない場合（ステップＳＴ１８０でＮ）、かつ異なる光源に切り替える場合（ステップＳＴ１９０でＹ）は、切り替えた光源における目標発光量を取得し、それよりも大きい発光量で発光を行う（ステップＳＴ１２０）。次のフレームにおいて、同じ光源で発光しない場合（ステップＳＴ１８０でＮ）、かつ異なる光源に切り替えも行わない場合（ステップＳＴ１９０でＮ）は、マルチフレーム観察モードからシングルフレーム観察モードに切り替え、一連の流れを終了する（ステップＳＴ２００）。発光期間は、撮像を行う露光期間であり、発光期間ごとに取得した複数の撮像画像から１つの観察画像を生成する。なお、シングルフレーム観察モードへの切り替えではなく、そのまま内視鏡観察を終了してもよい。

【0090】

上記フローチャートのマルチフレーム観察モードでは、各フレームで発光を行う内容であり、非発光のフレームを含まない、各フレームは第１照明光又は第２照明光のいずれかが発光する発光パターンとしているが、発光を行わないフレームをマルチフレーム観察モードにおける発光パターンに含んでいてもよい。

【0091】

実施例として２種類の照明光を発光する２つの光源を備えた光源装置１２について説明したが、それよりも多くの種類の照明光を発光する光源装置１２を用いてもよい。例えば、互いに異なる波長帯域の光を発光する４種類の光源を備えた光源装置１２におけるマルチフレーム観察モードを実施してもよい。以下に、４種類の光源を用いた光源装置について説明する。

【0092】

図１９に示すように、４種類の光源を備えた光源装置１２では、第１光源２５ａ、第２光源２５ｂ、第３光源２５ｃ、及び第４光源２５ｄと、各光源に対応する第１光検出器２６ａ、第２光検出器２６ｂ、第３光検出器２６ｃ、及び第４光検出器２６ｄが備わる。光源部２０では、図３と同様に、各光検出器はビームスプリッタＳにより一部反射した対応する光源からの光を受光し、反射しなかった光はレンズＬｇを介してライトガイド２９に入射する入射光Ｅｃとなる。第２光～第４光も、第１光の場合と同様にレンズＬｇを介してライトガイド２９に入射するが、第１光とは異なる位置から出射されるため、合波部材Ｃｍを用いてライトガイド２９に入射させる必要がある。複数の合波部材Ｃｍにおけるそれぞれの透過及び反射する帯域幅については、第２～第４光がライトガイド２９に入射するものであればよい。

【0093】

図２０に示すように、第１光源２５ａ～第４光源２５ｄを有する光源部２０は、光量制御部２４から、各々独立に光量および消灯タイミング等を制御する駆動電流を受け付ける。各光源２５ａ～２５ｄは駆動電流値に応じた発光を行い、各光検出器２６ａ～２６ｄは検出した受光量の情報を光量制御部２４及び計測部２２に伝達する。消灯タイミングの決定には、各光検出器が検出した、各光源から出射された光の反射光を受光した受光量を用いる。

【0094】

図２１に示すように、互いに異なる波長の光を発光する４種類の光源の例として、第１光として赤色光Ｒを発光する第１光源２５ａ、第２照明光として緑色光Ｇを発する第２光源２５ｂ、第３光として青色光Ｂを発する第３光源２５ｃ、及び第４光として紫色光Ｖを発する第４光源２５ｄを備えた光源装置１２がある。

【0095】

シングルフレーム観察モードでは、各光源を同時に点灯することによって、第１～第４光を同時に発光し、白色光の照明である通常画像の撮像を行う。マルチフレーム観察モードでは、第１光～第４光の発光を少なくとも２種類以上の発光パターンで点灯と消灯を切り替えるマルチフレーム発光を行う。発光パターンとしては、第１光～第３光を同時発光するフレームと、第４光のみを発光するフレームを交互に繰り返し、表示画像を作成する。第４光を異なるフレームで発光することで、第４光のみを強調した観察画像が得られる。

【0096】

４種類の互いに異なる波長の光を発する光源を備える光源装置１２に限らず、３種類や５種類以上の光源を用いてもよい。また、発光する波長の帯域も、用途に応じて適宜変更することが好ましい。例えば、青色光Ｂに代えて、短波長青色光を発光する光源と、長波長青色光を発光する光源を用いてもよい。

【0097】

上記実施形態において、計測部２２、光量制御部２４、撮像制御部４５、画像信号取得部５０、ＤＳＰ５１、ノイズ低減部５２、画像処理部５３、表示制御部５６といった各種の処理を実行する処理部（processing unit）のハードウェア的な構造は、次に示すような各種のプロセッサ（processor）である。各種のプロセッサには、ソフトウエア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphical Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device:ＰＬＤ）、各種の処理を実行するために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。

【0098】

１つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合せ（例えば、複数のＦＰＧＡ、ＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ、またはＣＰＵとＧＰＵの組み合わせ等）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントやサーバなどのコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウエアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip:ＳｏＣ）などに代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを１つ以上用いて構成される。

【0099】

さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた形態の電気回路（Circuitry）である。また、記憶部のハードウェア的な構造はＨＤＤ（Hard Disc Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶装置である。

【符号の説明】

【0100】

１０ 内視鏡システム
１１ 内視鏡
１１ａ 挿入部
１１ｂ 操作部
１１ｃ 湾曲部
１１ｄ 先端部
１１ｅ モード切替スイッチ
１２ 光源装置
１３ プロセッサ装置
１４ ディスプレイ
１５ ユーザインターフェース
２０ 光源部
２２ 計測部
２４ 光量制御部
２５ 光源
２５ａ 第１光源
２５ｂ 第２光源
２５ｃ 第３光源
２５ｄ 第４光源
２６ 光検出器
２６ａ 第１光検出器
２６ｂ 第２光検出器
２６ｃ 第３光検出器
２６ｄ 第４光検出器
２９ ライトガイド
３０ 照明光学系
３２ 照明レンズ
４０ 撮像光学系
４２ 対物レンズ
４４ 撮像センサ
４５ 撮像制御部
４６ ＣＤＳ／ＡＧＣ回路
４８ Ａ／Ｄコンバータ
５０ 画像信号取得部
５１ ＤＳＰ
５２ ノイズ低減部
５３ 画像処理部
５６ 表示制御部
ＡＬ１ 積算光量
ＡＬ２ 積算光量
ＡＬ３ 積算光量
ＡＬｎ 積算光量
Ｂ 青色光
Ｃｍ 合波部材
ＤＦＸ 定義線
ＤＦＹ 定義線
Ｅａ 入射光
Ｅｂ 入射光
Ｅｃ 入射光
Ｇ 緑色光
ＩＬ 目標積分光量
ＩＬａ 積分光量
Ｌ レンズ
Ｌｇ レンズ
Ｒ 赤色光
Ｓ ビームスプリッタ
ＳＴ１１０～ＳＴ２００ ステップ
Ｖ 紫色光

【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】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】