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(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】P2024116882
(43)【公開日】2024-08-28
(54)【発明の名称】電子内視鏡システム
(51)【国際特許分類】
A61B 1/06 20060101AFI20240821BHJP
【ＦＩ】
A61B1/06 613
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023022720
(22)【出願日】2023-02-16
(71)【出願人】
【識別番号】000113263
【氏名又は名称】ＨＯＹＡ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000165
【氏名又は名称】弁理士法人グローバル・アイピー東京
(72)【発明者】
【氏名】萩原 雅之
【テーマコード（参考）】
4C161
【Ｆターム（参考）】
4C161NN01
4C161QQ09
4C161RR02
4C161RR26
4C161SS06
(57)【要約】
【課題】電子内視鏡システムにおいて、発光素子の点灯開始時刻を安定化させる。
【解決手段】本発明の一態様は、本開示の一態様は、生体組織の撮像をローリングシャッター方式で行うように構成されたＣＭＯＳイメージセンサ１４を備える電子スコープ１００と、生体組織に対する照明光を生成するための発光素子を含む光源装置３０と、ドライバ信号処理部１５と、を備えた電子内視鏡システム１である。ドライバ信号処理部１５は、発光素子の各々に流す電流の振幅に対応するレベルの信号であって、発光素子に流す電流を設定するための電流設定信号に基づいて、発光素子を発光動作させるとともに、ＣＭＯＳイメージセンサ１４が撮像を行うときのフレームの発光開始時刻よりも前に電流設定信号のレベルがゼロから立ち上がるように電流設定信号を制御する。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の一態様は、本開示の一態様は、生体組織の撮像をローリングシャッター方式で行うように構成されたＣＭＯＳイメージセンサ１４を備える電子スコープ１００と、生体組織に対する照明光を生成するための発光素子を含む光源装置３０と、ドライバ信号処理部１５と、を備えた電子内視鏡システム１である。ドライバ信号処理部１５は、発光素子の各々に流す電流の振幅に対応するレベルの信号であって、発光素子に流す電流を設定するための電流設定信号に基づいて、発光素子を発光動作させるとともに、ＣＭＯＳイメージセンサ１４が撮像を行うときのフレームの発光開始時刻よりも前に電流設定信号のレベルがゼロから立ち上がるように電流設定信号を制御する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
生体組織の撮像をローリングシャッター方式で行うように構成された撮像素子を備える電子内視鏡と、
前記生体組織に対する照明光を生成する発光素子と、
前記発光素子に流す電流の振幅に対応するレベルの信号であって、前記発光素子に流す電流を設定するための電流設定信号に基づいて、前記発光素子を発光動作させる発光駆動部と、
前記撮像素子が撮像を行うときのフレームの発光開始時刻よりも前に前記電流設定信号のレベルがゼロから立ち上がるように前記電流設定信号を制御する制御部と、を備えた、
電子内視鏡システム。
前記生体組織に対する照明光を生成する発光素子と、
前記発光素子に流す電流の振幅に対応するレベルの信号であって、前記発光素子に流す電流を設定するための電流設定信号に基づいて、前記発光素子を発光動作させる発光駆動部と、
前記撮像素子が撮像を行うときのフレームの発光開始時刻よりも前に前記電流設定信号のレベルがゼロから立ち上がるように前記電流設定信号を制御する制御部と、を備えた、
電子内視鏡システム。
【請求項2】
前記制御部は、前記発光開始時刻よりも前に前記発光素子に流す電流の値が、前記発光素子が出力可能な電流の最小値の１０倍以上となるように、前記電流設定信号を制御する、
請求項１に記載された電子内視鏡システム。
請求項１に記載された電子内視鏡システム。
【請求項3】
第１フレームの発光開始時刻から前記電流設定信号のレベルを第１レベルとする第１期間を設定し、
前記第１期間の終了時刻から前記第１フレームの次の第２フレームの発光開始時刻までの所定期間において、前記電流設定信号のレベルを負とする、
請求項１又は２に記載された電子内視鏡システム。
前記第１期間の終了時刻から前記第１フレームの次の第２フレームの発光開始時刻までの所定期間において、前記電流設定信号のレベルを負とする、
請求項１又は２に記載された電子内視鏡システム。
【請求項4】
前記所定期間の開始時刻は、前記第１期間の終了時刻又はその直後である、
請求項３に記載された電子内視鏡システム。
請求項３に記載された電子内視鏡システム。
【請求項5】
前記制御部は、
第１フレームの発光開始時刻から前記電流設定信号のレベルを第１レベルとする第１期間と、
前記第１期間の終了時刻から前記電流設定信号のレベルを前記第１レベルより小さい第２レベルとする第２期間と、を設定し、
前記第２期間の終了時刻から前記第１フレームの次の第２フレームの発光開始時刻までの所定期間において、前記電流設定信号のレベルを負とする、
請求項１又は２に記載された電子内視鏡システム。
第１フレームの発光開始時刻から前記電流設定信号のレベルを第１レベルとする第１期間と、
前記第１期間の終了時刻から前記電流設定信号のレベルを前記第１レベルより小さい第２レベルとする第２期間と、を設定し、
前記第２期間の終了時刻から前記第１フレームの次の第２フレームの発光開始時刻までの所定期間において、前記電流設定信号のレベルを負とする、
請求項１又は２に記載された電子内視鏡システム。
【請求項6】
前記所定期間の開始時刻は、前記第２期間の終了時刻又はその直後である、
請求項５に記載された電子内視鏡システム。
請求項５に記載された電子内視鏡システム。
【請求項7】
複数の前記発光素子と、
複数の前記発光素子のうち対応する発光素子を発光動作させる複数の前記発光駆動部と、を備え、
前記発光開始時刻までに各発光素子が生成する光を第１光としたときに、前記制御部は、生体組織の撮像を行う前に、前記第１光の光量の所定の基準光量に対する光量比が、複数の前記発光素子の間で同一となる、又は所定の許容変動値以内に収まるように、各発光素子に対する前記電流設定信号を調整する、
請求項１又は２に記載された電子内視鏡システム。
複数の前記発光素子のうち対応する発光素子を発光動作させる複数の前記発光駆動部と、を備え、
前記発光開始時刻までに各発光素子が生成する光を第１光としたときに、前記制御部は、生体組織の撮像を行う前に、前記第１光の光量の所定の基準光量に対する光量比が、複数の前記発光素子の間で同一となる、又は所定の許容変動値以内に収まるように、各発光素子に対する前記電流設定信号を調整する、
請求項１又は２に記載された電子内視鏡システム。
【請求項8】
生体組織の撮像を行う前に、前記第１光を基準となる被写体に照射したときに得られる前記被写体の第１画像、及び、前記第１光と、前記発光開始時刻以降に各発光素子が生成する光である第２光と、を前記被写体に照射したときに得られる前記被写体の第２画像に基づいて、前記第１光の光量、及び、前記基準光量を取得する光量取得部を備え、
前記制御部は、前記光量取得部によって取得された光量に基づいて、各発光素子に対する前記光量比を算出する、
請求項７に記載された電子内視鏡システム。
前記制御部は、前記光量取得部によって取得された光量に基づいて、各発光素子に対する前記光量比を算出する、
請求項７に記載された電子内視鏡システム。
【請求項9】
前記制御部は、前記第１光を生成するための前記電流設定信号のピークレベルが所定値となるように、前記電流設定信号のレベルがゼロから立ち上がる時刻を調整する、
請求項７に記載された電子内視鏡システム。
請求項７に記載された電子内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、生体組織の撮像を行うように構成された撮像素子を備える電子内視鏡に用いられる電子内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【0002】
医療機器分野においては、体腔内の生体組織を照明し、照明された体腔内の生体組織を被写体として撮像することにより、体腔内に潜む病変部の診断を行うのに好適な画像を生成することが可能な内視鏡システムが知られている。従来、照明光として白色光を発するキセノンランプやハロゲンランプ等のランプ光源が使用されていたが、最近では、ランプ光源に代えて、特定の波長帯域の光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ：Light emitting diode）等の発光素子を有する半導体光源が用いられている。
【0003】
他方、体腔内の生体組織を被写体として撮像するための撮像素子として、ＣＭＯＳイメージセンサが用いられる場合が多い。ＣＭＯＳイメージセンサを用いる場合、ローリングシャッター方式で順次時間差を設けて露光し画像信号を順次出力する（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－１３７６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、内視鏡システムでは、例えば内視鏡の先端部から被写体までの距離が近いとき等に微弱なパルス発光を行う場合がある。そのような場合に、発光素子の電流を設定するための電流設定信号のパルスの立ち上がりが１フレームの発光開始時刻に同期するように設定すると、発光開始時刻に対して発光素子の点灯開始時刻が遅延することがある。発光素子の点灯開始時刻が発光開始時刻に対して遅延すると、撮像素子によって得られる静止画が劣化する。
【0006】
そこで、本発明は、電子内視鏡システムにおいて、発光素子の点灯開始時刻を安定化させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一態様は、生体組織の撮像をローリングシャッター方式で行うように構成された撮像素子を備える電子内視鏡と、
前記生体組織に対する照明光を生成する発光素子と、
前記発光素子に流す電流の振幅に対応するレベルの信号であって、前記発光素子に流す電流を設定するための電流設定信号に基づいて、前記発光素子を発光動作させる発光駆動部と、
前記撮像素子が撮像を行うときのフレームの発光開始時刻よりも前に前記電流設定信号のレベルがゼロから立ち上がるように前記電流設定信号を制御する制御部と、を備えた、
電子内視鏡システムである。
前記生体組織に対する照明光を生成する発光素子と、
前記発光素子に流す電流の振幅に対応するレベルの信号であって、前記発光素子に流す電流を設定するための電流設定信号に基づいて、前記発光素子を発光動作させる発光駆動部と、
前記撮像素子が撮像を行うときのフレームの発光開始時刻よりも前に前記電流設定信号のレベルがゼロから立ち上がるように前記電流設定信号を制御する制御部と、を備えた、
電子内視鏡システムである。
【0008】
前記制御部は、前記発光開始時刻よりも前に前記発光素子に流す電流の値が、前記発光素子が出力可能な電流の最小値の１０倍以上となるように、前記電流設定信号を制御してもよい。
【0009】
第１フレームの発光開始時刻から前記電流設定信号のレベルを第１レベルとする第１期間を設定してもよい。その場合、前記第１期間の終了時刻から前記第１フレームの次の第２フレームの発光開始時刻までの所定期間において、前記電流設定信号のレベルを負とする。
前記所定期間の開始時刻は、前記第１期間の終了時刻又はその直後であることが好ましい。
前記所定期間の開始時刻は、前記第１期間の終了時刻又はその直後であることが好ましい。
【0010】
前記制御部は、
第１フレームの発光開始時刻から前記電流設定信号のレベルを第１レベルとする第１期間と、
前記第１期間の終了時刻から前記電流設定信号のレベルを前記第１レベルより小さい第２レベルとする第２期間と、を設定してもよい。
その場合、前記第２期間の終了時刻から前記第１フレームの次の第２フレームの発光開始時刻までの所定期間において、前記電流設定信号のレベルを負とする。
前記所定期間の開始時刻は、前記第２期間の終了時刻又はその直後であることが好ましい。
第１フレームの発光開始時刻から前記電流設定信号のレベルを第１レベルとする第１期間と、
前記第１期間の終了時刻から前記電流設定信号のレベルを前記第１レベルより小さい第２レベルとする第２期間と、を設定してもよい。
その場合、前記第２期間の終了時刻から前記第１フレームの次の第２フレームの発光開始時刻までの所定期間において、前記電流設定信号のレベルを負とする。
前記所定期間の開始時刻は、前記第２期間の終了時刻又はその直後であることが好ましい。
【0011】
前記電子内視鏡システムは、複数の前記発光素子と、複数の前記発光素子のうち対応する発光素子を発光動作させる複数の前記発光駆動部と、を備えてもよい。
その場合、前記発光開始時刻までに各発光素子が生成する光を第１光としたときに、前記制御部は、生体組織の撮像を行う前に、前記第１光の光量の所定の基準光量に対する光量比が、複数の前記発光素子の間で同一となる、又は所定の許容変動値以内に収まるように、各発光素子に対する前記電流設定信号を調整することが好ましい。
その場合、前記発光開始時刻までに各発光素子が生成する光を第１光としたときに、前記制御部は、生体組織の撮像を行う前に、前記第１光の光量の所定の基準光量に対する光量比が、複数の前記発光素子の間で同一となる、又は所定の許容変動値以内に収まるように、各発光素子に対する前記電流設定信号を調整することが好ましい。
【0012】
前記電子内視鏡システムは、生体組織の撮像を行う前に、前記第１光を基準となる被写体に照射したときに得られる前記被写体の第１画像、及び、前記第１光と、前記発光開始時刻以降に各発光素子が生成する光である第２光と、を前記被写体に照射したときに得られる前記被写体の第２画像に基づいて、前記第１光の光量、及び、前記基準光量を取得する光量取得部を備えてもよい。その場合、前記制御部は、前記光量取得部によって取得された光量に基づいて、各発光素子に対する前記光量比を算出する。
【0013】
前記制御部は、前記第１光を生成するための前記電流設定信号のピークレベルが所定値となるように、前記電流設定信号のレベルがゼロから立ち上がる時刻を調整してもよい。
【発明の効果】
【0014】
上述の電子内視鏡システムによれば、発光素子の点灯開始時刻を安定化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】一実施形態の電子内視鏡システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図2】ＣＭＯＳイメージセンサによるグローバル露光の動作について説明するタイミングチャートである。
【図4】従来技術の課題である電流設定信号とＬＥＤ点灯開始タイミングのずれを説明する図である。
【図5】一実施形態の電子内視鏡システムにおける電流設定信号とＬＥＤ点灯状態を示すタイミングチャートである。
【図6】電流設定信号とＬＥＤ点灯開始タイミングのずれを説明する図である。
【図7】一実施形態の電子内視鏡システムにおける電流設定信号とＬＥＤ点灯状態を示すタイミングチャートである。
【図8】１フレームにおいて複数のＬＥＤの光量を示す波形の一例であり、予備発光期間がばらついた状態を示している。
【図9】一実施形態の電子内視鏡システムにおける電子スコープの主要部のブロック図である。
【図10】一実施形態の電子内視鏡システムにおいて予備発光に対するキャリブレーションを示すフローチャートである。
【図11】予備発光期間及び基準発光期間における光量を説明する図である。
【図12】１フレームにおいて複数のＬＥＤの光量を示す波形の一例であり、キャリブレーション後の状態を示している。
【図13】プロセッサが光源装置を内蔵する電子内視鏡システムの構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本実施形態の電子内視鏡システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の電子内視鏡システム１の構成の一例を示すブロック図である。図１に示されるように、電子内視鏡システム１は、医療用に特化されたシステムであり、電子スコープ（内視鏡）１００、電子内視鏡用プロセッサ２００（以下、単に「プロセッサ２００」）、及びモニタ３００を備えている。
図１は、本実施形態の電子内視鏡システム１の構成の一例を示すブロック図である。図１に示されるように、電子内視鏡システム１は、医療用に特化されたシステムであり、電子スコープ（内視鏡）１００、電子内視鏡用プロセッサ２００（以下、単に「プロセッサ２００」）、及びモニタ３００を備えている。
【0017】
プロセッサ２００は、システムコントローラ２１を備える。システムコントローラ２１は、メモリ２３に記憶された各種プログラムを実行し、電子内視鏡システム１全体を統合的に制御する。また、システムコントローラ２１は、操作パネル２４に接続されている。システムコントローラ２１は、操作パネル２４に入力される術者からの指示に応じて、電子内視鏡システム１の各動作及び各動作のためのパラメータを変更する。システムコントローラ２１は、電子内視鏡システム１内の各部の動作のタイミングの基準となるクロックパルスをシステム内の各部に供給する。
【0018】
電子スコープ１００の先端部分には、光源装置３０が設けられている。光源装置３０は、体腔内の生体組織等の被写体を照明するための照明光を出射する発光素子（ＬＥＤ：Light Emitting Device）を有する。照明光は、白色光あるいは擬似白色光である。白色光は、可視光帯域においてフラットな分光強度分布を有する光であり、擬似白色光は、分光強度分布はフラットではなく、複数の波長帯域の光が混色された光である。
光源装置３０の照明光は、配光レンズ１２を介して被写体に照射される。配光レンズ１２からの照明光によって照明された被写体からの戻り光は、対物レンズ１３を介してＣＭＯＳイメージセンサ１４の受光面上で光学像を結ぶ。
光源装置３０の照明光は、配光レンズ１２を介して被写体に照射される。配光レンズ１２からの照明光によって照明された被写体からの戻り光は、対物レンズ１３を介してＣＭＯＳイメージセンサ１４の受光面上で光学像を結ぶ。
【0019】
ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ１４（撮像素子の一例）は、ベイヤ型画素配置を有するイメージセンサである。ＣＭＯＳイメージセンサ１４は、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して読み出し、撮像データを生成して出力する。なお、ＣＭＯＳイメージセンサ１４に代えて、ＣＣＤイメージセンサやその他の種類の撮像デバイスに置き換えられてもよい。ＣＭＯＳイメージセンサ１４はまた、補色系フィルタを搭載したものであってもよい。
【0020】
電子スコープ１００は、プロセッサ２００との接続部内にドライバ信号処理部１５を備える。
ドライバ信号処理部１５は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４及び光源装置３０に対する駆動し、制御する処理を行うとともに、ＣＭＯＳイメージセンサ１４から撮像データを取得する。
一実施形態では、ドライバ信号処理部１５は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４に対して１フレームの同期信号（例えば垂直同期信号）を供給するとともに、ＣＭＯＳイメージセンサ１４から被写体の撮像データをフレーム単位で取得し、プロセッサ２００の画像処理部２２に送信する。フレーム周期は、例えば、１／３０秒又は１／６０秒である。なお、ドライバ信号処理部１５が１フレームの同期信号を供給する場合に限られない。ＣＭＯＳイメージセンサによっては自身が作成する同期信号に基づいて撮像データを送信する場合もある。その場合には、ドライバ信号処理部１５が１フレームの同期信号をＣＭＯＳイメージセンサに供給する必要はない。
ドライバ信号処理部１５は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４及び光源装置３０に対する駆動し、制御する処理を行うとともに、ＣＭＯＳイメージセンサ１４から撮像データを取得する。
一実施形態では、ドライバ信号処理部１５は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４に対して１フレームの同期信号（例えば垂直同期信号）を供給するとともに、ＣＭＯＳイメージセンサ１４から被写体の撮像データをフレーム単位で取得し、プロセッサ２００の画像処理部２２に送信する。フレーム周期は、例えば、１／３０秒又は１／６０秒である。なお、ドライバ信号処理部１５が１フレームの同期信号を供給する場合に限られない。ＣＭＯＳイメージセンサによっては自身が作成する同期信号に基づいて撮像データを送信する場合もある。その場合には、ドライバ信号処理部１５が１フレームの同期信号をＣＭＯＳイメージセンサに供給する必要はない。
【0021】
ドライバ信号処理部１５は、光源装置３０に対して、ＬＥＤの発光タイミングやＬＥＤに流すＬＥＤ電流を制御するための電流設定信号を送信する。電流設定信号、及び光源装置３０の構成については、後述する。
【0022】
図１に示した電子スコープ１００では、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の受光面を露光し画像として出力する露光・出力方法として、ローリングシャッター方式が用いられる。ローリングシャッター方式は、撮像素子の受光面の複数の画素単位の画素領域に分け、画素領域毎に順次時間差を設けて露光を行う方式で、画素領域毎に、蓄積されている電荷を順次リセットした後、露光による電荷の蓄積を開始して蓄積した画像信号となる電荷を出力する（読み出す）方式である。画素領域は、例えば１ライン又は連続した複数のラインである。
電子内視鏡システム１では、照明光を一定の間隔でパルス状に点灯を行って生体組織を照明する。このとき、全ての有効画素領域における露光期間が照明光の点灯期間を含むように、グローバル露光期間を設けることが行われる。グローバル露光期間を設けることで、ローリングシャッター方式特有の歪み（ローリングシャッター歪み）による画質の低下が防止される。
電子内視鏡システム１では、照明光を一定の間隔でパルス状に点灯を行って生体組織を照明する。このとき、全ての有効画素領域における露光期間が照明光の点灯期間を含むように、グローバル露光期間を設けることが行われる。グローバル露光期間を設けることで、ローリングシャッター方式特有の歪み（ローリングシャッター歪み）による画質の低下が防止される。
【0023】
プロセッサ２００の画像処理部２２は、ドライバ信号処理部１５から出力される撮像データのバッファリングや撮像データに対して所定の画像処理を行った後に、ビデオフォーマット信号を生成してモニタ３００に出力する。画像処理の例として、デモザイク処理、マトリックス演算やエッジ強調処理等が挙げられる。
【0024】
図２のタイミングチャートには、電子内視鏡システム１においてＣＭＯＳイメージセンサ１４の動作が示される。図２（ｂ），（ｃ）に示すように、プロセッサ２００では、光源装置３０に含まれるＬＥＤ（Light Emitting Device）に対して、必要とする光量に応じた電流（ＬＥＤ電流）を流し、それによってパルス状の点灯期間ＬＴが設定される。なお、ＬＥＤは一般に、アナログ調光方式とＰＷＭ（Pulse Width Modulation）調光方式のいずれかが適用される。図３に示す例では、アナログ調光方式を示しているが、その限りではなくＰＷＭ調光方式を適用してもよい。
図２（ａ）に示すように、ＣＭＯＳイメージセンサ１４では、無効画素領域ＲＩＮＶを除く有効画素領域において画素領域Ｒ１，Ｒ２，…，Ｒｎの順に時間差を設けて１フレームにおける露光を開始する。ここで、全ての画素領域Ｒ１，Ｒ２，…，Ｒｎにおける露光期間がＬＥＤの点灯期間ＬＴを含むように構成されており、図中の斜線部分が実質的な露光期間といえる。
図２（ａ）に示すように、ＣＭＯＳイメージセンサ１４では、無効画素領域ＲＩＮＶを除く有効画素領域において画素領域Ｒ１，Ｒ２，…，Ｒｎの順に時間差を設けて１フレームにおける露光を開始する。ここで、全ての画素領域Ｒ１，Ｒ２，…，Ｒｎにおける露光期間がＬＥＤの点灯期間ＬＴを含むように構成されており、図中の斜線部分が実質的な露光期間といえる。
【0025】
次に、図３のブロック図を参照して、発光駆動部３１の概略的な構成とともに、ＬＥＤの点灯動作について説明する
ドライバ信号処理部１５は、光源装置３０内のＬＥＤを駆動するための発光駆動部３１を備えている。
一実施形態では、発光駆動部３１は、アナログ調光方式によりＬＥＤを発光駆動させる回路であり、電圧レギュレータ３１１、電流検出回路３１２、及び、誤差回路３１３を含む。発光駆動部３１は、電子スコープ１００内の図示しないＣＰＵによって生成される電流設定信号により、ＬＥＤの発光タイミングやＬＥＤに流すＬＥＤ電流が制御される。なお、ＣＰＵが電流設定信号を生成する場合に限られず、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）やＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等が電流設定信号を生成してもよい。
図３に示すように、電源部２６から電圧レギュレータ３１１に供給される入力電圧ＶＩＮを基に、ＬＥＤ電流を得るための電圧Ｖｃｃを生成する。電圧レギュレータ３１１の出力端子（電圧Ｖｃｃを出力する端子）にはインダクタＬ１の一端が接続される。インダクタＬ１の他端には、センス抵抗ＲｓとＬＥＤがキャパシタＣ１と並列接続される。
ドライバ信号処理部１５は、光源装置３０内のＬＥＤを駆動するための発光駆動部３１を備えている。
一実施形態では、発光駆動部３１は、アナログ調光方式によりＬＥＤを発光駆動させる回路であり、電圧レギュレータ３１１、電流検出回路３１２、及び、誤差回路３１３を含む。発光駆動部３１は、電子スコープ１００内の図示しないＣＰＵによって生成される電流設定信号により、ＬＥＤの発光タイミングやＬＥＤに流すＬＥＤ電流が制御される。なお、ＣＰＵが電流設定信号を生成する場合に限られず、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）やＦＰＧＡ（field-programmable gate array）等が電流設定信号を生成してもよい。
図３に示すように、電源部２６から電圧レギュレータ３１１に供給される入力電圧ＶＩＮを基に、ＬＥＤ電流を得るための電圧Ｖｃｃを生成する。電圧レギュレータ３１１の出力端子（電圧Ｖｃｃを出力する端子）にはインダクタＬ１の一端が接続される。インダクタＬ１の他端には、センス抵抗ＲｓとＬＥＤがキャパシタＣ１と並列接続される。
【0026】
センス抵抗Ｒｓは、電圧レギュレータ３１１からＬＥＤに流れる電流を検出するために設けられており、その両端が電流検出回路３１２に接続される。電流検出回路３１２は、センス抵抗Ｒｓの両端電圧からＬＥＤに定常的に流れる電流を検出する。発光駆動部３１では、センス抵抗Ｒｓを流れる電流に基づいてフィードバック制御を行い、ＬＥＤ電流を安定化させる。すなわち、誤差回路３１３は、ドライバ信号処理部１５から供給される電流設定信号のレベルに応じた目標電流値と、センス抵抗Ｒｓを流れる電流から得られるＬＥＤ電流値と、の誤差を求める。電圧レギュレータ３１１は、当該誤差がゼロとなるように電圧Ｖｃｃを調整する。その結果、発光駆動部３１により、電流設定信号に応じた振幅のＬＥＤ電流が得られるように制御される。
【0027】
ここで、図２に示したように、１フレームのグローバル露光期間の開始時刻に合わせて電流設定信号のレベルがゼロから立ち上がるように電流設定信号を制御した場合、実際にＬＥＤの点灯が開始する時刻が前後にばらつくことがある。図４は、電流設定信号の立ち上がり時刻に対してＬＥＤの点灯開始時刻がずれる場合の２つの比較例（タイミングずれ１、タイミングずれ２）を示すタイミングチャートである。ここで、「点灯開始時刻」とは、ＬＥＤの点灯が実際に開始される時刻である。
図４（ａ）では、図２の点灯期間ＬＴに合わせて、１フレーム期間内に電流設定信号をＬＥＤの目標電流値に応じた所定のレベルとする場合が想定されている。なお、以下の説明では、「発光開始時刻」は、１フレーム単位でＬＥＤを発光させるときの基準となる時刻であり、図４では、グローバル露光期間の開始時刻ｔ０に相当する。
図４（ａ）では、図２の点灯期間ＬＴに合わせて、１フレーム期間内に電流設定信号をＬＥＤの目標電流値に応じた所定のレベルとする場合が想定されている。なお、以下の説明では、「発光開始時刻」は、１フレーム単位でＬＥＤを発光させるときの基準となる時刻であり、図４では、グローバル露光期間の開始時刻ｔ０に相当する。
【0028】
しかし、ＬＥＤ電流が立ち上がってＬＥＤの点灯が実際に開始する時刻（点灯開始時刻）は、発光開始時刻ｔ０よりも遅れ、かつその遅延時間がばらつく。図４（ｂ）の例では点灯開始時刻がｔ１ａであり、図４（ｃ）の例では点灯開始時刻がｔ１ａより遅いｔ１ｂである。このように、発光開始時刻に対して点灯開始時刻が遅れ、かつその遅延時間がばらつくのは、電圧レギュレータ３１１の回路内素子のばらつきや雰囲気温度に起因する。遅延時間（図４の（ｔ１ａ－ｔ０）及び（ｔ１ｂ－ｔ０））はＬＥＤ電流の大きさ（すなわち、電流設定信号のレベルの大きさ）によって変動する。特に、消灯の状態から微弱発光させる（つまり、ＬＥＤ電流をゼロから微小な値に変化させる）場合には、電圧レギュレータ３１１の応答遅れが生じやすく遅延時間が長くなる傾向にある。
【0029】
そこで、本実施形態のプロセッサ２００では、予備発光期間を設けることでＬＥＤ電流の大きさ如何に関わらず点灯開始時刻を安定化させるように構成される。予備発光期間とは、グローバル露光期間の開始時刻ｔ０（つまり、発光開始時刻）より前に電流設定信号のレベルをゼロより大きくする期間である。これは、ドライバ信号処理部１５が発光駆動部３１に供給する電流設定信号のタイミング（特に、ゼロから立ち上がる時刻）、及びそのレベル（特に、ピークレベル）を制御することにより行われる。以下の説明では、予備発光期間におけるＬＥＤの発光を「予備発光」ということがある。
図５には、本実施形態の電子内視鏡システム１におけるＣＭＯＳイメージセンサの動作、電流設定信号、ＬＥＤの光量、及び、ＬＥＤ点灯状態を示すタイミングチャートである。図５に示すように、グローバル露光期間の開始時刻ｔ０よりも前の時刻ｔ３にゼロから立ち上がるように、電流設定信号が制御され、それによって時刻ｔ０よりも前の時刻ｔ４に点灯が開始される。
図５には、本実施形態の電子内視鏡システム１におけるＣＭＯＳイメージセンサの動作、電流設定信号、ＬＥＤの光量、及び、ＬＥＤ点灯状態を示すタイミングチャートである。図５に示すように、グローバル露光期間の開始時刻ｔ０よりも前の時刻ｔ３にゼロから立ち上がるように、電流設定信号が制御され、それによって時刻ｔ０よりも前の時刻ｔ４に点灯が開始される。
【0030】
予備発光期間における電流設定信号のレベルは、電圧レギュレータ３１１の回路内素子のばらつきや雰囲気温度の影響を受け難くする程度に大きくすることが好ましい。また、予備発光期間はグローバル露光期間ではないため、画面の下の数ラインの領域においてローリングシャッター歪みが発生してしまうが（図５の拡大図参照）、ローリングシャッター歪みが発生する領域が多くても画面の下の２ライン程度となるように予備発光期間を極力短くすれば、画像として目立たなくて済む。したがって、予備発光期間は極力短く、かつ予備発光期間における電流設定信号のレベルをローリングシャッター歪みが目立たない程度に大きくすることが好ましい。
予備発光期間を設けることで、グローバル露光期間の開始時刻ｔ０から安定して、電流設定信号のレベルに応じた大きさのＬＥＤ電流を流すことができる。予備発光の光強度を比較的大きい方が点灯開始時刻の安定化に対する効果を発揮する。
予備発光期間を設けることで、グローバル露光期間の開始時刻ｔ０から安定して、電流設定信号のレベルに応じた大きさのＬＥＤ電流を流すことができる。予備発光の光強度を比較的大きい方が点灯開始時刻の安定化に対する効果を発揮する。
【0031】
グローバル露光期間では、例えばＬＥＤ電流のレベルが１～２００ｍＡ（可変）となるように電流設定信号が設定される。予備発光期間では、例えばＬＥＤ電流のレベルが１００ｍＡ固定となるように電流設定信号が設定される。好ましくは、システムコントローラ２１は、グローバル露光期間の開始時刻ｔ０よりも前にＬＥＤに流す電流の値が、ＬＥＤが出力可能な電流の最小値の１０倍以上となるように、電流設定信号を制御する。その理由は以下のとおりである。
【0032】
電圧レギュレータ３１１では、内部のスイッチング素子が動作することでＬＥＤに供給する電圧Ｖｃｃを生成しているが、電流設定信号がゼロになるとスイッチング動作が停止する。その後、予備発光期間の開始に伴って電流設定信号がゼロから立ち上がり、電圧レギュレータ３１１内のスイッチング動作が再開するが、電圧レギュレータ３１１の雰囲気温度、電圧レギュレータ３１１の特性ばらつきにより、再開直後はスイッチング動作が不安定となっている。このスイッチング動作が不安定な期間が予備発光期間に重なると、予備発光期間の電流設定信号のレベルが小さい場合には、センス抵抗Ｒｓを流れる電流から得られるＬＥＤ電流値と、目標電流値（電流設定信号のレベルに応じた値）との誤差が小さいため、電圧レギュレータ３１１で生成される電圧Ｖｃｃが急速に応答しない（つまり、電圧Ｖｃｃの上昇速度が低い）。その結果、スイッチング動作が不安定な期間が長くなる。
それに対して、予備発光期間の電流設定信号のレベルを、ＬＥＤが出力可能な電流の最小値の１０倍以上となる目標電流値に対応する値とした場合、再開直後はスイッチング動作が不安定となっていても、センス抵抗Ｒｓを流れる電流から得られるＬＥＤ電流値と、目標電流値との誤差が十分に大きいため、電圧レギュレータ３１１で生成される電圧Ｖｃｃが急速に応答する。そのため、スイッチング動作が不安定な状態から安定的にスイッチングが行われる状態に即座に移行するため、点灯開始時刻がさらに安定する。
それに対して、予備発光期間の電流設定信号のレベルを、ＬＥＤが出力可能な電流の最小値の１０倍以上となる目標電流値に対応する値とした場合、再開直後はスイッチング動作が不安定となっていても、センス抵抗Ｒｓを流れる電流から得られるＬＥＤ電流値と、目標電流値との誤差が十分に大きいため、電圧レギュレータ３１１で生成される電圧Ｖｃｃが急速に応答する。そのため、スイッチング動作が不安定な状態から安定的にスイッチングが行われる状態に即座に移行するため、点灯開始時刻がさらに安定する。
【0033】
なお、１フレームにおいて要求されるＬＥＤの光量がグローバル露光期間のみでは足りない場合、グローバル露光期間（第１期間の一例）以外の期間（「追加発光期間」という；第２期間の一例）においてＬＥＤを追加で点灯させる場合がある。追加発光期間におけるＬＥＤの光量は、グローバル露光期間におけるＬＥＤの光量に対して補助的なものであるため、グローバル露光期間におけるＬＥＤの光量よりも小さい。つまり、追加発光期間における電流設定信号のレベル（第２レベルの一例）は、グローバル露光期間における電流設定信号のレベル（第１レベルの一例）よりも小さい。
このような予備発光期間を設けた場合、ＬＥＤの点灯開始時刻がばらつくことがある。この点灯開始時刻のばらつきを図６に示す。追加発光期間における電流設定信号のレベルは、グローバル露光期間における電流設定信号のレベルよりも小さく設定される。追加発光期間では、例えばＬＥＤ電流のレベルが１～３０ｍＡ（可変）となるように電流設定信号が設定される。
このような予備発光期間を設けた場合、ＬＥＤの点灯開始時刻がばらつくことがある。この点灯開始時刻のばらつきを図６に示す。追加発光期間における電流設定信号のレベルは、グローバル露光期間における電流設定信号のレベルよりも小さく設定される。追加発光期間では、例えばＬＥＤ電流のレベルが１～３０ｍＡ（可変）となるように電流設定信号が設定される。
【0034】
図６は、ケース１，ケース２に対してそれぞれ、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の動作、電流設定信号、光量（ＬＥＤ電流）、及び、ＬＥＤ点灯状態を示すタイミングチャートを示している。図６では、ケース１，ケース２のいずれの場合も時刻ｔ０～ｔ９がグローバル露光期間である。
ケース１の場合、追加発光期間が比較的短い時刻ｔ９～ｔ１０の間である。このとき、グローバル露光期間の開始時刻ｔ０より前の時刻ｔ６に電流設定信号をゼロから立ち上げて予備発光期間を設けた場合に、点灯開始時刻は時刻ｔ０より後の時刻ｔ７ａとなる。
他方、ケース２の場合、追加発光期間が比較的長い時刻ｔ９～ｔ１１の間である。このとき、ケース１と同様に、グローバル露光期間の開始時刻ｔ０より前の時刻ｔ６に電流設定信号をゼロから立ち上げて予備発光期間を設けた場合であっても、点灯開始時刻は時刻ｔ０より前の時刻ｔ７ｂとなる。
ケース１の場合、追加発光期間が比較的短い時刻ｔ９～ｔ１０の間である。このとき、グローバル露光期間の開始時刻ｔ０より前の時刻ｔ６に電流設定信号をゼロから立ち上げて予備発光期間を設けた場合に、点灯開始時刻は時刻ｔ０より後の時刻ｔ７ａとなる。
他方、ケース２の場合、追加発光期間が比較的長い時刻ｔ９～ｔ１１の間である。このとき、ケース１と同様に、グローバル露光期間の開始時刻ｔ０より前の時刻ｔ６に電流設定信号をゼロから立ち上げて予備発光期間を設けた場合であっても、点灯開始時刻は時刻ｔ０より前の時刻ｔ７ｂとなる。
【0035】
図６のケース１とケース２とで点灯開始時刻が変動するのは、追加発光期間の長さの違いに起因する。これは以下の理由による。
あるフレームにおける追加発光期間が終了しても（つまり、電流設定信号をゼロにしても）、ＬＥＤに接続されるＬＣ成分（図３のインダクタＬ１，キャパシタＣ１）があるために、実際にはＬＥＤ電流が流れ続け、徐々にＬＥＤ電流がゼロに向かう。この過渡現象のために、次のフレームにおける予備発光期間の開始時点のＬＥＤ電圧が、追加発光期間の長短に応じて異なり、その結果、点灯開始時刻が変動する。
あるフレームにおける追加発光期間が終了しても（つまり、電流設定信号をゼロにしても）、ＬＥＤに接続されるＬＣ成分（図３のインダクタＬ１，キャパシタＣ１）があるために、実際にはＬＥＤ電流が流れ続け、徐々にＬＥＤ電流がゼロに向かう。この過渡現象のために、次のフレームにおける予備発光期間の開始時点のＬＥＤ電圧が、追加発光期間の長短に応じて異なり、その結果、点灯開始時刻が変動する。
【0036】
そこで、一実施形態では、上記過渡現象の影響を排除するために、あるフレームの追加発光期間の終了時刻から次のフレームの予備発光期間の開始時刻までの所定期間において電流設定信号のレベルを負とする。それによって、追加発光期間の長短に関わらず、次のフレームの予備発光期間の開始時刻におけるＬＥＤ電流をゼロにすることができ、ＬＥＤの点灯開始時刻を安定化させることができる。
【0037】
図７に、電流設定信号のレベルを負とする所定期間を設けた場合の、ＣＭＯＳイメージセンサ１４の動作、電流設定信号、光量（ＬＥＤ電流）、及び、ＬＥＤ点灯状態を示すタイミングチャートを示す。図７に示す例では、あるフレームの追加発光期間の終了時刻ｔ１１から次のフレームの予備発光期間の開始時刻ｔ６までの期間内の所定期間内に電流設定信号を負とする。
好ましくは、図７に示すように、電流設定信号のレベルを負とする所定期間の開始時刻は、追加発光期間の終了時刻ｔ１１又はその直後（時刻ｔ１１～ｔ１２の期間）である。すなわち、電流設定信号のレベルを負とした後にＬＥＤに接続されるＬＣ成分からの放電にも時間が掛かるため、予備発光期間の開始時刻において確実にＬＥＤを消灯させるために、追加発光期間が終了した後は極力早く電流設定信号のレベルを負とすることが好ましい。
「終了時刻ｔ１１の直後」の時刻は、限定しないが、例えば終了時刻ｔ１１から１ｍｓ以内の任意の時刻である。
好ましくは、図７に示すように、電流設定信号のレベルを負とする所定期間の開始時刻は、追加発光期間の終了時刻ｔ１１又はその直後（時刻ｔ１１～ｔ１２の期間）である。すなわち、電流設定信号のレベルを負とした後にＬＥＤに接続されるＬＣ成分からの放電にも時間が掛かるため、予備発光期間の開始時刻において確実にＬＥＤを消灯させるために、追加発光期間が終了した後は極力早く電流設定信号のレベルを負とすることが好ましい。
「終了時刻ｔ１１の直後」の時刻は、限定しないが、例えば終了時刻ｔ１１から１ｍｓ以内の任意の時刻である。
【0038】
同様に、追加発光期間を設けない場合であっても、あるフレームのグローバル露光期間の終了時刻から次のフレームの予備発光期間の開始時刻までの所定期間において電流設定信号のレベルを負とすることが好ましい。これは、グローバル露光期間の長さ及び／又は光量次第では、あるフレームのグローバル露光期間のＬＥＤ電圧が次のフレームに対応する予備発光期間の開始時刻までに十分に低下しない場合もあり得るためである。
好ましくは、電流設定信号のレベルを負とする所定期間の開始時刻は、グローバル露光期間の終了時刻又はその直後である。
「グローバル露光期間の終了時刻の直後」の時刻は、限定しないが、例えばグローバル露光期間の終了時刻から１ｍｓ以内の任意の時刻である。
好ましくは、電流設定信号のレベルを負とする所定期間の開始時刻は、グローバル露光期間の終了時刻又はその直後である。
「グローバル露光期間の終了時刻の直後」の時刻は、限定しないが、例えばグローバル露光期間の終了時刻から１ｍｓ以内の任意の時刻である。
【0039】
以上説明したように、本実施形態の電子内視鏡システム１によれば、ドライバ信号処理部１５は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４が撮像を行うときのフレームの発光開始時刻よりも前に電流設定信号のレベルがゼロから立ち上がるように、発光駆動部３１に供給する電流設定信号を制御するため、各ＬＥＤの点灯開始時刻を安定化させることができる。
また、電流設定信号のレベルをゼロにしても直ちにＬＥＤ電圧が低下しないことを考慮して、あるフレームのグローバル露光期間の終了時刻から、あるいは追加発光期間がある場合には追加発光期間の終了時刻から次のフレームの予備発光期間の開始時刻までの所定期間において電流設定信号のレベルを負とすることが好ましい。それによってＬＥＤの点灯開始時刻をさらに安定化させることができる。
また、電流設定信号のレベルをゼロにしても直ちにＬＥＤ電圧が低下しないことを考慮して、あるフレームのグローバル露光期間の終了時刻から、あるいは追加発光期間がある場合には追加発光期間の終了時刻から次のフレームの予備発光期間の開始時刻までの所定期間において電流設定信号のレベルを負とすることが好ましい。それによってＬＥＤの点灯開始時刻をさらに安定化させることができる。
【0040】
一実施形態では、光源装置３０に複数のチャンネルのＬＥＤが設けられ、この複数のＬＥＤが照射光の出射面において並列に配置される。
その場合、各チャンネルのＬＥＤは生体組織を照射するための白色光又は疑似白色光を生成するが、複数のＬＥＤのばらつきや経年劣化、及び／又は、各ＬＥＤを駆動する駆動回路のばらつき等により、各ＬＥＤの予備発光期間や予備発光期間における光量がばらつくこと（以下、総称して「予備発光のばらつき」）がある。図８は、１フレームにおいて複数のＬＥＤの光量を示す波形の一例であり、予備発光期間がばらついた状態を示している。図８に示す例では、４チャンネルのＬＥＤが設けられた例であり、第１のＬＥＤ及び第３のＬＥＤにおいて予備発光（発光開始時刻ｔ０より前の発光）の光量が、第２のＬＥＤ及び第４のＬＥＤにおけるそれよりも大きくなっている。
その場合、各チャンネルのＬＥＤは生体組織を照射するための白色光又は疑似白色光を生成するが、複数のＬＥＤのばらつきや経年劣化、及び／又は、各ＬＥＤを駆動する駆動回路のばらつき等により、各ＬＥＤの予備発光期間や予備発光期間における光量がばらつくこと（以下、総称して「予備発光のばらつき」）がある。図８は、１フレームにおいて複数のＬＥＤの光量を示す波形の一例であり、予備発光期間がばらついた状態を示している。図８に示す例では、４チャンネルのＬＥＤが設けられた例であり、第１のＬＥＤ及び第３のＬＥＤにおいて予備発光（発光開始時刻ｔ０より前の発光）の光量が、第２のＬＥＤ及び第４のＬＥＤにおけるそれよりも大きくなっている。
【0041】
予備発光のばらつきが大きく、複数のＬＥＤのうち予備発光期間が必要以上に長いＬＥＤが含まれており、当該ＬＥＤの予備発光の光量（光強度の時間に対する積分値）が大き過ぎる場合には、電子スコープ１００の先端を被写体に近接させたときに適切に光量を調整できないという問題がある。すなわち、電子スコープ１００の先端を被写体に近接させたときにはＬＥＤの光量を絞る必要があるが、予備発光の光量が大き過ぎる場合、予備発光が全体の光量に対して支配的となっており、発光開始時刻以降の光量を絞ったとしても全体の光量を十分に下げることができない。
また、複数のＬＥＤにおいて予備発光のばらつきが大きい場合、照射光の出射面に並列に配置された複数のＬＥＤの位置に応じて画面上の明るさが異なるという問題もある。
また、複数のＬＥＤにおいて予備発光のばらつきが大きい場合、照射光の出射面に並列に配置された複数のＬＥＤの位置に応じて画面上の明るさが異なるという問題もある。
【0042】
上述した予備発光のばらつき、及び、それに伴う問題は、術者が生体組織の診断を行う前（つまり、生体組織の撮像を行う前）に、以下で説明するキャリブレーションを実行することで除去又は軽減することができる。
【0043】
図９に、光源装置３０に複数のチャンネルのＬＥＤが設けた場合の電子スコープ１００の主要部のブロック図を示す。
図９を参照すると、光源装置３０は、複数（一例として４個）のＬＥＤ３５－１～３５－４のＬＥＤを含む。ドライバ信号処理部１５は、４個のＬＥＤ３５－１～３５－４の各々を発光動作させる発光駆動部３１－１～３１－４を備える。発光駆動部３１－１～３１－４の各々は、図３に示した発光駆動部３１と同一の構成となっている。以下の説明では、発光駆動部３１－１～３１－４に共通した事項について言及するときには、「発光駆動部３１」と表記する。
ドライバ信号処理部１５はさらに、画像信号処理部１６及び光量取得部１７を含む。画像信号処理部１６は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４によって取得された画像信号に対してノイズ除去処理等を行う。光量取得部１７は、画像信号処理部１６によって信号処理が施された画像信号を基に光量を取得する処理を行う。光量は、例えば画像信号の輝度を基に算出される。
発光駆動部３１－１～３１－４の各々は、予備発光のキャリブレーションを実行する際には、光量取得部１７によって取得される輝度を基に予備発光の調整を行う。
なお、図示しないが、電子スコープ１００は、ＣＰＵを有しており、ＣＰＵがプログラムを実行することで予備発光のキャリブレーションの処理が行われる。なお、電子スコープ１００は、ＣＰＵに代えて、予備発光のキャリブレーションの処理を行うＡＳＩＣやＦＰＧＡ等を備えてもよい。
図９を参照すると、光源装置３０は、複数（一例として４個）のＬＥＤ３５－１～３５－４のＬＥＤを含む。ドライバ信号処理部１５は、４個のＬＥＤ３５－１～３５－４の各々を発光動作させる発光駆動部３１－１～３１－４を備える。発光駆動部３１－１～３１－４の各々は、図３に示した発光駆動部３１と同一の構成となっている。以下の説明では、発光駆動部３１－１～３１－４に共通した事項について言及するときには、「発光駆動部３１」と表記する。
ドライバ信号処理部１５はさらに、画像信号処理部１６及び光量取得部１７を含む。画像信号処理部１６は、ＣＭＯＳイメージセンサ１４によって取得された画像信号に対してノイズ除去処理等を行う。光量取得部１７は、画像信号処理部１６によって信号処理が施された画像信号を基に光量を取得する処理を行う。光量は、例えば画像信号の輝度を基に算出される。
発光駆動部３１－１～３１－４の各々は、予備発光のキャリブレーションを実行する際には、光量取得部１７によって取得される輝度を基に予備発光の調整を行う。
なお、図示しないが、電子スコープ１００は、ＣＰＵを有しており、ＣＰＵがプログラムを実行することで予備発光のキャリブレーションの処理が行われる。なお、電子スコープ１００は、ＣＰＵに代えて、予備発光のキャリブレーションの処理を行うＡＳＩＣやＦＰＧＡ等を備えてもよい。
【0044】
一実施形態では、図９に示すように、電子スコープ１００の先端にホワイトバランス調整器具Ｃを設置し、ホワイトバランスの調整を行うとともに、あるいはホワイトバランスの調整前若しくは調整後に予備発光のキャリブレーションを実行する。ホワイトバランス調整器具Ｃは、基準となる被写体の一例であって白色の筒状器具である。なお、予備発光のキャリブレーションを行う際に使用する器具は、同一の照射光を基に取得される光量が変動しなければよいので、白色の器具に限られず、白色以外の色の基準となる被写体となる器具であってもよい。
【0045】
次に、図１０のフローチャートを参照して、複数のＬＥＤによる予備発光のキャリブレーションについて説明する。
図１０のキャリブレーションの処理は、術者が生体組織の診断を行う前に実行される。図１０を参照すると、キャリブレーションの処理は、複数のＬＥＤの各々について順に、ステップＳ２～Ｓ１６の処理を実行することで行われる（ステップＳ１８）。
電子スコープ１００は、先ず、発光開始時刻の前に予備発光（第１光の一例）を行うように処理対象のＬＥＤに対応する発光駆動部３１を制御する（ステップＳ２）。電子スコープ１００は、予備発光をホワイトバランス調整器具Ｃに照射して得られた画像信号（第１画像の一例）を基に、予備発光の光量Ｑ１を取得し（ステップＳ４）、その後発光を停止する（ステップＳ６）。予備発光の光量Ｑ１は、図１１に示すように、発光開始時刻ｔ０より前の予備発光期間で取得された光量（光強度の時間積分値）である。なお、予備発光の光量Ｑ１を取得する際には、複数回取得した光量を平均化することで光量のばらつきを抑制することが好ましい。
図１０のキャリブレーションの処理は、術者が生体組織の診断を行う前に実行される。図１０を参照すると、キャリブレーションの処理は、複数のＬＥＤの各々について順に、ステップＳ２～Ｓ１６の処理を実行することで行われる（ステップＳ１８）。
電子スコープ１００は、先ず、発光開始時刻の前に予備発光（第１光の一例）を行うように処理対象のＬＥＤに対応する発光駆動部３１を制御する（ステップＳ２）。電子スコープ１００は、予備発光をホワイトバランス調整器具Ｃに照射して得られた画像信号（第１画像の一例）を基に、予備発光の光量Ｑ１を取得し（ステップＳ４）、その後発光を停止する（ステップＳ６）。予備発光の光量Ｑ１は、図１１に示すように、発光開始時刻ｔ０より前の予備発光期間で取得された光量（光強度の時間積分値）である。なお、予備発光の光量Ｑ１を取得する際には、複数回取得した光量を平均化することで光量のばらつきを抑制することが好ましい。
【0046】
次いで電子スコープ１００は、予備発光と、発光開始時刻以降の基準発光（第２光の一例）とを行うように、処理対象のＬＥＤに対応する発光駆動部３１を制御する（ステップＳ８）。ここで、「基準発光」とは、発光開始時刻以降に行われる所定光量の発光を意味する。基準発光は、例えば、発光開始時刻以降に所定時間、所定の電流を処理対象のＬＥＤに流すことで行われる。
電子スコープ１００は、予備発光及び基準発光をホワイトバランス調整器具Ｃに照射して得られた画像信号（第２画像の一例）を基に、予備発光及び基準発光の合計の光量Ｑ２を取得し（ステップＳ１０）、その後発光を停止する（ステップＳ１２）。光量Ｑ２は、図１１に示すように、発光開始時刻ｔ０より前の予備発光期間で取得された光量Ｑ１と、発光開始時刻ｔ０以降に取得される光量と、を含む合計の光量（光強度の時間積分値）である。なお、光量Ｑ２を取得する際には、複数回取得した光量を平均化することで光量のばらつきを抑制することが好ましい。
電子スコープ１００は、予備発光及び基準発光をホワイトバランス調整器具Ｃに照射して得られた画像信号（第２画像の一例）を基に、予備発光及び基準発光の合計の光量Ｑ２を取得し（ステップＳ１０）、その後発光を停止する（ステップＳ１２）。光量Ｑ２は、図１１に示すように、発光開始時刻ｔ０より前の予備発光期間で取得された光量Ｑ１と、発光開始時刻ｔ０以降に取得される光量と、を含む合計の光量（光強度の時間積分値）である。なお、光量Ｑ２を取得する際には、複数回取得した光量を平均化することで光量のばらつきを抑制することが好ましい。
【0047】
次に電子スコープ１００は、ステップＳ４，Ｓ１０でそれぞれ取得した光量Ｑ１，Ｑ２を基に、予備発光の光量Ｑ１の基準光量（Ｑ２－Ｑ１）に対する光量比（Ｑ１／（Ｑ２－Ｑ１）；予備発光の光量比）を算出する（ステップＳ１４）。電子スコープ１００は、ステップＳ１４で算出した光量比と、既知の目標光量比との差分の絶対値が所定の閾値Ｔｈ以下であるか否か判断する（ステップＳ１６）。差分の絶対値が閾値Ｔｈ以下でない場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、予備発光パラメータを調整してステップＳ２に戻る。予備発光パラメータとは、予備発光の光量Ｑ１を変動させるためのパラメータであって、予備発光期間において電流設定信号がゼロから立ち上がる時刻、及び／又は、電流設定信号のピークレベルである。この電流設定信号のピークレベルは、予備発光の光強度のピーク値に対応する。
一実施形態では、電子スコープ１００は、上記差分の絶対値が所定の閾値Ｔｈ以下となるまで、段階的に予備発光パラメータを変更してステップＳ２～Ｓ１６を繰り返し実行する。
一実施形態では、電子スコープ１００は、上記差分の絶対値が所定の閾値Ｔｈ以下となるまで、段階的に予備発光パラメータを変更してステップＳ２～Ｓ１６を繰り返し実行する。
【0048】
電子スコープ１００は、上記差分の絶対値が所定の閾値Ｔｈ以下となった場合には（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、すべてのＬＥＤに対して処理が完了していない限り（ステップＳ１８：ＮＯ）、次の処理対象のＬＥＤに対する処理を実行するためにステップＳ２に戻る。
以上のキャリブレーションの処理を実行することで、すべてのＬＥＤに対して、ステップＳ１４で算出される光量比が複数のＬＥＤの間で同一となる、又は所定の許容変動値以内に収まるように調整される。許容変動値は、限定しないが、例えば目標光量比の±１０％以内である。
図１２は、１フレームにおいて複数のＬＥＤの光量を示す波形の一例であり、予備発光のキャリブレーション後の状態を示している。図１２では、図８に示した状態（キャリブレーション前の状態）と比較して、すべてのＬＥＤの間で予備発光の光量が同一、又は所定の許容変動値以内に収まっている。
以上のキャリブレーションの処理を実行することで、すべてのＬＥＤに対して、ステップＳ１４で算出される光量比が複数のＬＥＤの間で同一となる、又は所定の許容変動値以内に収まるように調整される。許容変動値は、限定しないが、例えば目標光量比の±１０％以内である。
図１２は、１フレームにおいて複数のＬＥＤの光量を示す波形の一例であり、予備発光のキャリブレーション後の状態を示している。図１２では、図８に示した状態（キャリブレーション前の状態）と比較して、すべてのＬＥＤの間で予備発光の光量が同一、又は所定の許容変動値以内に収まっている。
【0049】
図１０では、複数のＬＥＤに対する予備発光の光量比が既知の目標光量比と同一、又はその差分が所定の許容変動値以内に収まるように調整されるが、その限りではない。例えば、最初に処理対象としたＬＥＤに対して算出した光量比を目標光量比とし、２番目以降に処理対象としたＬＥＤに対して算出した光量比が目標光量比と同一、又は所定の許容変動値以内に収まるように２番目以降に処理対象としたＬＥＤの予備発光パラメータを調整してもよい。
【0050】
図１０のステップＳ２０において、予備発光パラメータを調整することで予備発光の光量を調整する際には、電流設定信号のピークレベルよりも、電流設定信号がゼロから立ち上がる時刻を優先して調整することが好ましい。つまり、予備発光の光量を調整する際には、予備発光の光強度よりも予備発光期間を優先して調整することが好ましい。予備発光の光強度は、ＬＥＤの点灯開始時刻の安定化に対する寄与度が高いため、予備発光の光強度のピーク値（つまり、電流設定信号のピークレベル）をある程度大きい値に固定した上で、予備発光期間の長さを調整するのがよい。
【0051】
一実施形態では、光源装置がプロセッサに内蔵されるシステムが開示される。
図１３は、プロセッサが光源装置を内蔵する電子内視鏡システムの構成の一例を示すブロック図である。図１３に示すシステムは、電子スコープ１００Ａとプロセッサ２００Ａを含む。プロセッサ２００Ａは、照明光Ｌとして白色光あるいは擬似白色光を出射するＬＥＤを備えた光源装置３０Ａを内蔵する。光源装置３０Ａから出射した照明光Ｌは、集光レンズ２５によりＬＣＢ（Light Carrying Bundle）１１の入射端面に集光されて、電子スコープ１００ＡのＬＣＢ１１内に入射される。ＬＣＢ１１内に入射された照明光Ｌは、ＬＣＢ１１内を伝播する。ＬＣＢ１１内を伝播した照明光Ｌは、電子スコープ１００Ａの先端に配置されたＬＣＢ１１の射出端面から射出され、配光レンズ１２を介して生体組織（被写体）に照射される。
電子スコープ１００Ａのドライバ信号処理部１５Ａは、発光駆動部を備えていない点でドライバ信号処理部１５（図１）と異なる。ドライバ信号処理部１５Ａは、１フレームのタイミングに関する情報をシステムコントローラ２１に通知する。図１３に示すシステムでは、光源装置３０Ａは、ＬＥＤに対応する発光駆動部３１を備え、システムコントローラ２１から供給される電流設定信号によりＬＥＤの光量が調整される。
図１３は、プロセッサが光源装置を内蔵する電子内視鏡システムの構成の一例を示すブロック図である。図１３に示すシステムは、電子スコープ１００Ａとプロセッサ２００Ａを含む。プロセッサ２００Ａは、照明光Ｌとして白色光あるいは擬似白色光を出射するＬＥＤを備えた光源装置３０Ａを内蔵する。光源装置３０Ａから出射した照明光Ｌは、集光レンズ２５によりＬＣＢ（Light Carrying Bundle）１１の入射端面に集光されて、電子スコープ１００ＡのＬＣＢ１１内に入射される。ＬＣＢ１１内に入射された照明光Ｌは、ＬＣＢ１１内を伝播する。ＬＣＢ１１内を伝播した照明光Ｌは、電子スコープ１００Ａの先端に配置されたＬＣＢ１１の射出端面から射出され、配光レンズ１２を介して生体組織（被写体）に照射される。
電子スコープ１００Ａのドライバ信号処理部１５Ａは、発光駆動部を備えていない点でドライバ信号処理部１５（図１）と異なる。ドライバ信号処理部１５Ａは、１フレームのタイミングに関する情報をシステムコントローラ２１に通知する。図１３に示すシステムでは、光源装置３０Ａは、ＬＥＤに対応する発光駆動部３１を備え、システムコントローラ２１から供給される電流設定信号によりＬＥＤの光量が調整される。
【0052】
一実施形態では、図１３に示すシステムにおいて予備発光のキャリブレーションの際にＬＥＤの光量を検出する場合、システムコントローラ２１が画像処理部２２で取得した画像信号に基づいてＬＥＤの光量を検出してもよい。
一実施形態では、図１３に示す光源装置３０Ａが、ＬＥＤが出射する照明光の光強度又は光量を検出する光検出器を備えてもよい。そして、システムコントローラ２１は、予備発光のキャリブレーションの際にＬＥＤの光量を検出する際には、光検出器で検出された光強度又は光量を取得する。
一実施形態では、図１３に示す光源装置３０Ａが、ＬＥＤが出射する照明光の光強度又は光量を検出する光検出器を備えてもよい。そして、システムコントローラ２１は、予備発光のキャリブレーションの際にＬＥＤの光量を検出する際には、光検出器で検出された光強度又は光量を取得する。
【0053】
以上、本発明の電子内視鏡システムについて詳細に説明したが、本発明の電子内視鏡システムは上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【0054】
１…電子内視鏡システム
１１…ＬＣＢ
１２…配光レンズ
１３…対物レンズ
１４…ＣＭＯＳイメージセンサ
１５，１５Ａ…ドライバ信号処理部
１６…画像信号処理部
１７…光量取得部
２１…システムコントローラ
２２…画像処理部
２３…メモリ
２４…操作パネル
２５…集光レンズ
２６…電源部
３０，３０Ａ…光源装置
３１，３１－１～３１－４…発光駆動部
３５－１～３５－４…ＬＥＤ
３１１…電圧レギュレータ
３１２…電流検出回路
３１３…誤差回路
１００，１００Ａ…電子スコープ
２００，２００Ａ…プロセッサ
３００…モニタ
Ｃ…ホワイトバランス調整器具
Ｌ…照明光
１１…ＬＣＢ
１２…配光レンズ
１３…対物レンズ
１４…ＣＭＯＳイメージセンサ
１５，１５Ａ…ドライバ信号処理部
１６…画像信号処理部
１７…光量取得部
２１…システムコントローラ
２２…画像処理部
２３…メモリ
２４…操作パネル
２５…集光レンズ
２６…電源部
３０，３０Ａ…光源装置
３１，３１－１～３１－４…発光駆動部
３５－１～３５－４…ＬＥＤ
３１１…電圧レギュレータ
３１２…電流検出回路
３１３…誤差回路
１００，１００Ａ…電子スコープ
２００，２００Ａ…プロセッサ
３００…モニタ
Ｃ…ホワイトバランス調整器具
Ｌ…照明光
【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】