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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】P2024156825
(43)【公開日】2024-11-06
(54)【発明の名称】内視鏡システム
(51)【国際特許分類】
A61B 1/06 20060101AFI20241029BHJP
【ＦＩ】
A61B1/06 613
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024125567
(22)【出願日】2024-08-01
(62)【分割の表示】P 2020179317の分割
【原出願日】2020-10-27
(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】110002572
【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】林 佳宏
(72)【発明者】
【氏名】新島 義之
(72)【発明者】
【氏名】秋野 縁
(72)【発明者】
【氏名】下田代 真哉
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ローリングシャッタに起因する歪みやアーティファクトの発生を回避しつつ、パルス発光期間の変化がローリングシャッタ期間に及んでも明るさムラや横縞を目立ちにくくする技術を提案する。
【解決手段】複数の半導体発光素子と、ローリングシャッタ方式の撮像素子と、画像信号に基づいて、複数の半導体発光素子の発光プロファイルを制御する主制御部と、発光プロファイルに応じた駆動信号で複数の半導体発光素子を駆動させる光源制御部と、撮像素子の露光レベルを検知する測光部と、を備え、発光プロファイルは、所定の光強度で発光させる強発光期間および所定の光強度よりも弱い光強度で発光させる弱発光期間のみを含む２段階の発光期間で構成され、主制御部は、強発光期間における発光量と弱発光期間における発光量の総量を一定に維持しながら、弱発光期間の発光量を強発光期間の発光量に置換する還元制御処理を実行する。
【選択図】図１１
【解決手段】複数の半導体発光素子と、ローリングシャッタ方式の撮像素子と、画像信号に基づいて、複数の半導体発光素子の発光プロファイルを制御する主制御部と、発光プロファイルに応じた駆動信号で複数の半導体発光素子を駆動させる光源制御部と、撮像素子の露光レベルを検知する測光部と、を備え、発光プロファイルは、所定の光強度で発光させる強発光期間および所定の光強度よりも弱い光強度で発光させる弱発光期間のみを含む２段階の発光期間で構成され、主制御部は、強発光期間における発光量と弱発光期間における発光量の総量を一定に維持しながら、弱発光期間の発光量を強発光期間の発光量に置換する還元制御処理を実行する。
【選択図】図１１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
観察対象内に内視鏡を挿入し、被写体の画像を取得する内視鏡システムであって、
波長帯域がそれぞれ異なる光を出射する複数の半導体発光素子と、
照明光を前記被写体に照射し、当該被写体からの反射光を検出して画像信号を生成する、ローリングシャッタ方式の撮像素子と、
前記画像信号を処理して前記被写体の画像を生成し、モニタに表示するプロセッサと、
前記画像信号に基づいて、前記複数の半導体発光素子の発光プロファイルを制御するための制御信号を生成する主制御部と、
前記主制御部から前記制御信号を受信し、前記発光プロファイルに応じた駆動信号で前記複数の半導体発光素子を駆動させる光源制御部と、
前記撮像素子の露光レベルを検知する測光部と、を備え、
前記発光プロファイルは、所定の光強度で発光させる強発光期間および前記所定の光強度よりも弱い光強度で発光させる弱発光期間のみを含む２段階の発光期間で構成され、
前記主制御部は、前記強発光期間における発光量と前記弱発光期間における発光量の総量を一定に維持しながら、前記弱発光期間の発光量を前記強発光期間の発光量に置換する還元制御処理を実行して前記発光プロファイルを決定し、
前記還元制御処理の前後において、前記強発光期間の光強度は常に一定であり、前記還元制御処理前後における前記弱発光期間の光強度のみが変化する、内視鏡システム。
波長帯域がそれぞれ異なる光を出射する複数の半導体発光素子と、
照明光を前記被写体に照射し、当該被写体からの反射光を検出して画像信号を生成する、ローリングシャッタ方式の撮像素子と、
前記画像信号を処理して前記被写体の画像を生成し、モニタに表示するプロセッサと、
前記画像信号に基づいて、前記複数の半導体発光素子の発光プロファイルを制御するための制御信号を生成する主制御部と、
前記主制御部から前記制御信号を受信し、前記発光プロファイルに応じた駆動信号で前記複数の半導体発光素子を駆動させる光源制御部と、
前記撮像素子の露光レベルを検知する測光部と、を備え、
前記発光プロファイルは、所定の光強度で発光させる強発光期間および前記所定の光強度よりも弱い光強度で発光させる弱発光期間のみを含む２段階の発光期間で構成され、
前記主制御部は、前記強発光期間における発光量と前記弱発光期間における発光量の総量を一定に維持しながら、前記弱発光期間の発光量を前記強発光期間の発光量に置換する還元制御処理を実行して前記発光プロファイルを決定し、
前記還元制御処理の前後において、前記強発光期間の光強度は常に一定であり、前記還元制御処理前後における前記弱発光期間の光強度のみが変化する、内視鏡システム。
【請求項2】
請求項１において、
前記主制御部は、前記弱発光期間の光強度がゼロになるまで前記弱発光期間の長さを一定に保ちながら、前記弱発光期間における光強度を減少させ、当該減少分の発光量を前記強発光期間の発光量に置換して前記強発光期間を伸長するための前記制御信号を生成する、内視鏡システム。
前記主制御部は、前記弱発光期間の光強度がゼロになるまで前記弱発光期間の長さを一定に保ちながら、前記弱発光期間における光強度を減少させ、当該減少分の発光量を前記強発光期間の発光量に置換して前記強発光期間を伸長するための前記制御信号を生成する、内視鏡システム。
【請求項3】
請求項１において、
前記主制御部は、前記弱発光期間の光強度を一定に保ちながら、前記弱発光期間を短縮し、当該短縮分の発光量を前記強発光期間の発光量に置換して前記強発光期間を伸長するための前記制御信号を生成する、内視鏡システム。
前記主制御部は、前記弱発光期間の光強度を一定に保ちながら、前記弱発光期間を短縮し、当該短縮分の発光量を前記強発光期間の発光量に置換して前記強発光期間を伸長するための前記制御信号を生成する、内視鏡システム。
【請求項4】
請求項１において、
前記主制御部は、前記弱発光期間の長さを短縮し、当該短縮分の発光量を前記弱発光期間の光強度を増加させることにより、前記弱発光期間の発光量を前記強発光期間の発光量に置換して前記強発光期間を伸長するための前記制御信号を生成する、内視鏡システム。
前記主制御部は、前記弱発光期間の長さを短縮し、当該短縮分の発光量を前記弱発光期間の光強度を増加させることにより、前記弱発光期間の発光量を前記強発光期間の発光量に置換して前記強発光期間を伸長するための前記制御信号を生成する、内視鏡システム。
【請求項5】
請求項１において、
前記主制御部は、前記測光部による前記撮像素子の露光レベルが予め決められた適正値から外れた場合に、前記還元制御処理を実行する、内視鏡システム。
前記主制御部は、前記測光部による前記撮像素子の露光レベルが予め決められた適正値から外れた場合に、前記還元制御処理を実行する、内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【0002】
ローリングシャッタ方式のイメージセンサを搭載する通常の内視鏡装置においては、当該イメージセンサの有効画素読み出し期間（ローリングシャッタ期間）に光源を消灯させ、それ以外の期間（擬似グローバル露光期間）に光源を点灯させること（パルス発光制御）により、擬似グローバル露光を実行し、ローリングシャッタに起因する望ましくない現象、例えば歪みやアーティファクトの発生を回避している。
【0003】
一方、ローリングシャッタ期間に光源を完全に消灯してしまうと、被写体（観察対象部位）次第で光量が不足してしまい、良好が画像を取得することができない。例えば、特許文献１から３などでは、この光量不足を解消するために、ローリングシャッタ期間の一部をパルス発光期間に含める光源制御について示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１８－１８２５８０号公報
【特許文献2】特許第５３７９９３２号公報
【特許文献3】特許第６２３９２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１から３のような光源制御を実行すると、隣接するフレームでラインごとの露光時間差により画面の明るさムラや横縞などが発生する。そして、フレーム毎のパルス発光期間の変化によって、この明るさムラや横縞が表示画面上で上下移動して目障りとなるという課題がある。また、光量不足を解消するために、ローリングシャッタ期間にオフセット発光させる場合、オフセット発光がある程度強くなると、長時間露光画像および高速露光画像が二重露光されたような不自然な画像を生成してしまう。
【0006】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ローリングシャッタに起因する歪みやアーティファクトの発生を回避しつつ、十分な光量を確保すると共に、パルス発光器官の変化がローリングシャッタ期間に及んでも明るさムラや横縞を目立ちにくくする技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本開示は、観察対象内に内視鏡を挿入し、被写体の画像を取得する内視鏡システムであって、
波長帯域がそれぞれ異なる光を出射する複数の半導体発光素子と、
照明光を前記被写体に照射し、当該被写体からの反射光を検出して画像信号を生成する、ローリングシャッタ方式の撮像素子と、
前記画像信号を処理して前記被写体の画像を生成し、モニタに表示するプロセッサと、
前記画像信号に基づいて、前記複数の半導体発光素子の発光プロファイルを制御するための制御信号を生成する主制御部と、
前記主制御部から前記制御信号を受信し、前記発光プロファイルに応じた駆動信号で前記複数の半導体発光素子を駆動させる光源制御部と、
前記撮像素子の露光レベルを検知する測光部と、を備え、
前記発光プロファイルは、所定の光強度で発光させる強発光期間および前記所定の光強度よりも弱い光強度で発光させる弱発光期間のみを含む２段階の発光期間で構成され、
前記主制御部は、前記強発光期間における発光量と前記弱発光期間における発光量の総量を一定に維持しながら、前記弱発光期間の発光量を前記強発光期間の発光量に置換する還元制御処理を実行して前記発光プロファイルを決定し、
前記還元制御処理の前後において、前記強発光期間の光強度は常に一定であり、前記還元制御処理前後における前記弱発光期間の光強度のみが変化する、内視鏡システムを提案する。
波長帯域がそれぞれ異なる光を出射する複数の半導体発光素子と、
照明光を前記被写体に照射し、当該被写体からの反射光を検出して画像信号を生成する、ローリングシャッタ方式の撮像素子と、
前記画像信号を処理して前記被写体の画像を生成し、モニタに表示するプロセッサと、
前記画像信号に基づいて、前記複数の半導体発光素子の発光プロファイルを制御するための制御信号を生成する主制御部と、
前記主制御部から前記制御信号を受信し、前記発光プロファイルに応じた駆動信号で前記複数の半導体発光素子を駆動させる光源制御部と、
前記撮像素子の露光レベルを検知する測光部と、を備え、
前記発光プロファイルは、所定の光強度で発光させる強発光期間および前記所定の光強度よりも弱い光強度で発光させる弱発光期間のみを含む２段階の発光期間で構成され、
前記主制御部は、前記強発光期間における発光量と前記弱発光期間における発光量の総量を一定に維持しながら、前記弱発光期間の発光量を前記強発光期間の発光量に置換する還元制御処理を実行して前記発光プロファイルを決定し、
前記還元制御処理の前後において、前記強発光期間の光強度は常に一定であり、前記還元制御処理前後における前記弱発光期間の光強度のみが変化する、内視鏡システムを提案する。
【0008】
本開示に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本開示は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。
本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味に於いても限定するものではないことを理解する必要がある。
本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味に於いても限定するものではないことを理解する必要がある。
【発明の効果】
【0009】
本開示によれば、ローリングシャッタに起因する歪みやアーティファクトの発生を回避しつつ、十分な光量を確保すると共に、パルス発光器官の変化がローリングシャッタ期間に及んでも明るさムラや横縞を目立ちにくくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本実施形態の内視鏡システムの全体外観例を示す図である。
【図2】本実施形態の内視鏡システムの概略内部構成例を示す図である。
【図3】プロセッサ２００の内部に設けられた光源装置２０１の内部構成例を示す図である。
【図4】各ＬＥＤ２０１１から２０１５のスペクトル（波長特性）を示す図である。
【図5】クロスプリズム２０１７および２０１８に各ＬＥＤを透過させて生成される照明光（観察部位を照明する光）の特性を示す図である。
【図6】配光分布が異なるＬＥＤを用いた光源の構成例を示す図である。
【図7】各ＬＥＤの出射光量／電流比のグラフを示す図である。
【図8】ＣＭＯＳセンサを一例とするローリングシャッタ方式の撮像素子の有効画素領域と無効領域を示す図である。
【図10】パルス発光の期間の伸長制御（時間制御のみ）を行う場合の動作とそれに対応する取得画像の状態を示す図である。
【図11】本実施形態による改良された調光制御処理の概要を示す図である。
【図12】強発光と弱発光の強度差による影響を説明するための図である。
【図14】無発光期間（あるいは、発光が視認できないほど発光強度が弱い弱発光期間）におけるオフセット発光処理（微弱パルス）を説明するための図である。
【図15】無発光期間（あるいは、発光が視認できないほど発光強度が弱い弱発光期間）におけるオフセット発光処理（微弱連続光）を説明するための図である。
【図16】被写体に撮像素子が急接近したとき、オフセット発光の有無によって現れる撮像画像の相違点を示す図である。
【図17】本実施形態による調光制御処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下においては、本開示の一実施形態として内視鏡システムを例に取り説明する。
【0012】
内視鏡システムにおける観察の対象部位は、例えば、呼吸器等、消化器等である。呼吸器等は、例えば、肺、気管支、耳鼻咽喉である。消化器等は、例えば、大腸、小腸、胃、食道、十二指腸、子宮、膀胱等である。上述のような対象部位を観察する場合、特定の生体構造を強調した画像の活用がより効果的である。
【0013】
＜内視鏡システムの構成＞
図１は、本実施形態の内視鏡システムの全体外観例を示す図であり、図２は、本実施形態の内視鏡システムの概略内部構成例を示す図である。内視鏡システム１は、内視鏡装置（電子スコープ）１００と、プロセッサ２００と、モニタ３００とを備えている。なお、内視鏡装置１００のプロセッサ側端部には、本実施形態の特徴に係るコネクタ回路を含むスコープコネクタ（以下、単に「コネクタ」と言うこともある）４００が設けられている。
図１は、本実施形態の内視鏡システムの全体外観例を示す図であり、図２は、本実施形態の内視鏡システムの概略内部構成例を示す図である。内視鏡システム１は、内視鏡装置（電子スコープ）１００と、プロセッサ２００と、モニタ３００とを備えている。なお、内視鏡装置１００のプロセッサ側端部には、本実施形態の特徴に係るコネクタ回路を含むスコープコネクタ（以下、単に「コネクタ」と言うこともある）４００が設けられている。
【0014】
内視鏡装置１００は、被検体の内部に挿入される細長い管状の挿入部１１を備えている。内視鏡装置１００は、例えば、後述する光源装置２０１からの照射光を導くためのＬＣＢ（Light Carrying Bundle）１０１と、ＬＣＢ１０１の出射端に設けられた配光レンズ１０２と、対物レンズ（図示せず）を介して被照射部分（観察部位）からの戻り光を受光する撮像ユニット１０３と、撮像ユニット１０３を駆動するドライバ信号処理回路１０５と、第１メモリ１０６とを備えている。
【0015】
光源装置２０１からの照射光は、ＬＣＢ１０１内に入射し、ＬＣＢ１０１内で全反射を繰り返すことによって伝播する。ＬＣＢ１０１内を伝播した照射光（照明光）は、挿入部１１の先端部１２内に配置されたＬＣＢ１０１の出射端から出射され、配光レンズ１０２を介して観察部位を照射する。被照射部分からの戻り光は、対物レンズを介して撮像ユニット１０３の受光面上の各画素で光学像を結ぶ。
【0016】
撮像ユニット１０３は、挿入部１１の先端部１２内に配置されており、ローリングシャッタ方式のイメージセンサであるＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを用いることができる。撮像ユニット１０３は、受光面上の各画素で結像した光学像（生体組織からの戻り光）を光量に応じた電荷として蓄積して、Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号を生成して出力する。なお、撮像ユニット１０３は、ＣＭＯＳイメージセンサに限らず、ローリングシャッタ方式に基づくものであれば、その他の種類の撮像装置に置き換えられてもよい。撮像ユニット１０３から出力された信号は、後述するように、スコープコネクタ４００に設けられたスコープコネクタ回路４０１によって処理される。
【0017】
プロセッサ２００は、内視鏡装置１００からの信号を処理する信号処理装置と、自然光の届かない体腔内を内視鏡装置１００を介して照射する光源装置とを一体に備えた装置である。別の実施形態では、信号処理装置と光源装置とを別体で構成してもよい。プロセッサ２００は、光源装置２０１と、システムコントローラ２０２と、測光部２０３と、前段信号処理回路２０５と、色変換回路２０６と、後段信号処理回路２０７と、第２メモリ２０８とを備えている。
【0018】
プロセッサ２００は、図示しない操作パネルを備えてもよい。操作パネルの構成には種々の形態がある。操作パネルの具体的構成としては、例えば、プロセッサ２００のフロント面に実装された機能毎のハードウェアキーやタッチパネル式ＧＵＩ（Graphical User Interface）、ハードウェアキーとＧＵＩとの組合せ等が考えられる。オペレータ（施術者）は、操作パネルによって後述するモード切替操作が可能となる。
【0019】
測光部２０３は、色変換回路２０６に含まれるゲイン回路から撮像して得られた画像信号の輝度情報を取得し、予め決められた適正輝度値（例えば、適正輝度値の情報は、測光部２０３の図示しない内部メモリに予め格納しておくことができる）と比較し、比較結果（現状の輝度値が適正か、高いか、あるいは低いか）をシステムコントローラ２０２に通知する。
【0020】
システムコントローラ２０２は、図示省略のメモリに格納された各種プログラムを実行し、内視鏡システム１全体を統合的に制御する。システムコントローラ２０２は、制御信号を用いて、プロセッサ２００に接続されている内視鏡装置１００に適した処理がなされるようにプロセッサ２００内の各種回路の動作やタイミングを制御する。なお、システムコントローラ２０２は、上述の操作パネルに接続されてもよい。
【0021】
また、システムコントローラ２０２は、測光部２０３から適正輝度値との比較結果を受け取り、現状の露光（露出）を維持すべきか、露光を上げるべきか（上げるレベル値を含む）、あるいは露光を下げるべきか（下げるレベル値を含む）を決定し、露光制御信号として光源装置２０１に出力する。
【0022】
さらに、システムコントローラ２０２は、操作パネルから入力されるオペレータからの指示に応じて、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。例えば、オペレータが操作パネルによって観察モードを選択する（モード切替操作）と、システムコントローラ２０２は、観察モードに対応した光源を発光させるためのモード選択信号を光源装置２０１に出力する。後述するが、光源装置２０１としては、例えば、それぞれ異なる波長帯域の光を出射する複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いることができる（図３参照）。オペレータが、例えば、プロセッサ２００に設けられたモード選択スイッチを操作することによって観察モード（例えば、通常観察モード、特殊光観察モード、ＳａｔＯ２モードなど）を選択すると、システムコントローラ２０２は、選択されたモードに対応するモード選択信号を生成し、これを光源装置２０１の光源制御部２０１６に供給する（図３参照）。光源制御部２０１６は、モード選択信号に基づいて、発光させるＬＥＤの組み合わせとそれらの強度および光量を決定し（例えば、モード選択信号に対応する、発光ＬＥＤの組み合わせ等が図示しない内部メモリに予め格納されている）、必要なＬＥＤ制御信号を各ＬＥＤ２０１１から２０１５に出力する。各ＬＥＤ２０１１から２０１５は、光源制御部２０１６から供給されてきたＬＥＤ制御信号に基づいて各波長帯域光を出射すると、各出射光はクロスプリズムによって合成され、照射光（合成光）が生成される。
【0023】
内視鏡装置１００とプロセッサ２００との間のデータ通信は、有線の電気通信方式を用いてもよいし、光無線通信方式を用いてもよい。
【0024】
図２に示されるように、内視鏡装置１００とプロセッサ２００は、スコープコネクタ４００を介して接続される。コネクタ４００は、プロセッサ２００から内視鏡装置１００へと続くＬＣＢ１０１の一部を構成するＬＣＢと、スコープコネクタ回路４０１と、を備える。なお、本実施形態では、スコープコネクタ回路４０１は、スコープコネクタ４００内に設けられているが、必ずしもスコープコネクタ４００の内部に設けられなくても良い。例えば、プロセッサ２００側のコネクタ部やプロセッサ２００の内部にスコープコネクタ回路４０１に相当する回路を設けてもよい。
【0025】
＜光源装置２０１の内部構成例＞
図３は、例えば、プロセッサ２００の内部に設けられた光源装置２０１の内部構成例を示す図である。
図３は、例えば、プロセッサ２００の内部に設けられた光源装置２０１の内部構成例を示す図である。
【0026】
光源装置２０１は、緑色光を出射する緑ＬＥＤ２０１１と、青色光を出射する青ＬＥＤ２０１２と、赤色光を出射する赤ＬＥＤ２０１３と、アンバー光を出射するアンバーＬＥＤ２０１４と、ＵＶ光を出射するＵＶ ＬＥＤ２０１５と、各ＬＥＤ２０１１から２０１５の発光を制御する光源制御部２０１６と、クロスプリズム２０１７および２０１８と、を備えている。
【0027】
光源制御部２０１６は、露光制御信号をシステムコントローラ２０２から受信すると、現在発光している各ＬＥＤ（観察モードによって発光させるＬＥＤの組み合わせは決まっている）の発光期間および印加電流値を制御することにより、各ＬＥＤの発光プロファイルを変更して露光調整（光量調整）をする（後述の図１１や図１３参照）。例えば、発光プロファイルを１段階変更した後、光源制御部２０１６は、測光部２０３による測光結果（適正輝度値との比較結果）によって決まる露光制御信号に基づいて、上記発光プロファイルを再度変更して露光調整するか判断する。
【0028】
また、光源制御部２０１６は、オペレータによって選択された観察モードを示すモード選択信号に基づいて、発光すべきＬＥＤの組み合わせを決定する。発光開始段階では、光源制御部２０１６は、例えば、予め決められた発光プロファイル（デフォルトの発光期間および駆動電流値）に基づいて、各ＬＥＤの発光を制御し、その後は、上述のような露光調整を行う。
【0029】
＜各ＬＥＤ光源について＞
図４は、各ＬＥＤ２０１１から２０１５のスペクトル（波長特性）を示す図である。また、図５は、クロスプリズム２０１７および２０１８に各ＬＥＤを透過させて生成される照明光（観察部位を照明する光）の特性を示す図である。
図４は、各ＬＥＤ２０１１から２０１５のスペクトル（波長特性）を示す図である。また、図５は、クロスプリズム２０１７および２０１８に各ＬＥＤを透過させて生成される照明光（観察部位を照明する光）の特性を示す図である。
【0030】
緑ＬＥＤ２０１１の透過波長帯域は５４０ｎｍから５７５ｎｍであり、ピーク波長は５５０ｎｍ、半値幅は３０ｎｍである。緑ＬＥＤ２０１１には蛍光体が搭載され、この蛍光体により、図４に示すように、約４００ｎｍから７８０ｎｍの透過波長帯域の光が発せられる。つまり、緑ＬＥＤと蛍光体により実質的に白色光が出射されるが、この白色光は中間生成物であり、後述するように、クロスプリズム２０１８によって透過波長帯域は狭められ、観察部位には緑光が照射される。青ＬＥＤ２０１２の透過波長帯域は４６０ｎｍから４９０ｎｍであり、ピーク波長は４５６ｎｍ、半値幅は２１ｎｍである。赤ＬＥＤ２０１３の透過波長帯域は６３０ｎｍから１０００ｎｍであり、ピーク波長は６５０ｎｍ、半値幅は２０ｎｍである。アンバーＬＥＤ２０１４の透過波長帯域は６００ｎｍから６１５ｎｍであり、ピーク波長は６１３ｎｍ、半値幅は１９ｎｍである。ＵＶ ＬＥＤ２０１５の透過波長帯域は３８５ｎｍから４２５ｎｍであり、ピーク波長は４０５ｎｍ、半値幅は１４ｎｍである。
【0031】
蛍光体が搭載された緑ＬＥＤ２０１１を含む各ＬＥＤ２０１１から２０１５から発せられた各光（中間生成物としての白色光、青色光、赤色光、アンバー光、ＵＶ光）は、クロスプリズム２０１７および２０１８を透過すると、図５に示す特性の各光となって観察部位に照射されることになる。詳細には、緑ＬＥＤ２０１１＋蛍光体から発せられた白色光は、クロスプリズム２０１８によって、透過波長帯域が制限され、５２０ｎｍから５９５ｎｍの緑光となる。青色ＬＥＤ２０１２から発せられた青色光は、クロスプリズム２０１７および２０１８によって、４４０ｎｍから５００ｎｍの青色光となる。また、赤色ＬＥＤ２０１３から発せられた赤色光は、クロスプリズム２０１７および２０１８によって、６２０ｎｍから６３０ｎｍの赤色光となる。アンバーＬＥＤ２０１４から発せられたアンバー光は、クロスプリズム２０１７および２０１８によって、５８０ｎｍから６３０ｎｍのアンバー光となる。さらに、ＵＶ ＬＥＤ２０１５から発せられたＵＶ光は、クロスプリズム２０１８によって、３８０ｎｍから４５０ｎｍのＵＶ光となる。
【0032】
＜各ＬＥＤのリニアリティ差の補正＞
光源装置２０１を複数のＬＥＤで構成する場合、各ＬＥＤ２０１１から２０１５が発する光の波長のみならず、配光（各方向における光度分布）が異なる場合（図６参照：波長が異なるＬＥＤを用いた光源の構成例）があり、各ＬＥＤ２０１１から２０１５からの出射光の色や配光の変化が発生する可能性がある。また、ＬＥＤの種類によっては駆動電流値を下げるために順方向電圧を下げると、駆動電流値が急激に低下しＬＥＤが発光しなくなるため駆動電流値を大きく下げることができない場合がある。このような状況に対処するため、各ＬＥＤ２０１１から２０１５の駆動電流制御に合せて各ＬＥＤ２０１１から２０１５の出射光量／電流比のリニアリティの差を動的に補正しなければならなくなる。
光源装置２０１を複数のＬＥＤで構成する場合、各ＬＥＤ２０１１から２０１５が発する光の波長のみならず、配光（各方向における光度分布）が異なる場合（図６参照：波長が異なるＬＥＤを用いた光源の構成例）があり、各ＬＥＤ２０１１から２０１５からの出射光の色や配光の変化が発生する可能性がある。また、ＬＥＤの種類によっては駆動電流値を下げるために順方向電圧を下げると、駆動電流値が急激に低下しＬＥＤが発光しなくなるため駆動電流値を大きく下げることができない場合がある。このような状況に対処するため、各ＬＥＤ２０１１から２０１５の駆動電流制御に合せて各ＬＥＤ２０１１から２０１５の出射光量／電流比のリニアリティの差を動的に補正しなければならなくなる。
【0033】
しかし、リニアリティの差を動的に補正する処理は複雑であるため、予めリニアリティの差がないように駆動電流値を決定することが好ましい。そこで、本実施形態では、出射光量／電流比のリニアリティを補正するための補正テーブルを予め用意し、これを用いて各ＬＥＤ２０１１から２０１５の駆動電流値を決定する。図７は、各ＬＥＤの出射光量／電流比のグラフを示す図である。図７では、一例として２つのＬＥＤ（ＬＥＤ１およびＬＥＤ２）のみの関係を示しているが、本実施形態に示すような５つのＬＥＤ２０１１から２０１５を用いる場合も同様である。図７に示すような各ＬＥＤの出射光量／電流比の関係は、予め各ＬＥＤを測定することによって取得することができる。このため、補正値として、出射光量／電流比の関係の逆数を補正パラメータとする補正テーブルを予め備えておき（メモリに格納しておく）、光源制御部２０１６は、所望の出射光量（露光調整によって得られる目標出射光量）に対応する補正パラメータを乗算することにより、補正された駆動電流値を算出し、各ＬＥＤを駆動する。このようにすることにより、各ＬＥＤの出射光の波長や配光が異なっている場合であっても出射光量／電流比のリニアリティを適切に制御することが可能となる。
【0034】
＜撮像素子の撮像面の構成例＞
図８は、ＣＭＯＳセンサを一例とするローリングシャッタ方式の撮像素子の有効画素領域と無効領域を示す図である。ＣＭＯＳセンサは、撮像可能な有効画素領域と撮像することができない無効領域を含んでいる。また、有効画素領域の一部（周辺部）はマスクされ、実質的には画像信号を取得できない領域となっている。このような撮像素子を用いて撮像する場合（グローバル露光の場合）、様々な現象（特徴）が撮像画像に現れることになる。なお、本実施形態では、画面に表示されない期間をグローバル露光期間するが、本実施形態の思想はこの場合に限定されるものではない。
図８は、ＣＭＯＳセンサを一例とするローリングシャッタ方式の撮像素子の有効画素領域と無効領域を示す図である。ＣＭＯＳセンサは、撮像可能な有効画素領域と撮像することができない無効領域を含んでいる。また、有効画素領域の一部（周辺部）はマスクされ、実質的には画像信号を取得できない領域となっている。このような撮像素子を用いて撮像する場合（グローバル露光の場合）、様々な現象（特徴）が撮像画像に現れることになる。なお、本実施形態では、画面に表示されない期間をグローバル露光期間するが、本実施形態の思想はこの場合に限定されるものではない。
【0035】
＜一般的な調光制御処理＞
図９は、一般的な調光制御処理を実行する場合に、図８に示す撮像面を有する撮像素子を用いて撮像した画像に現れる現象（特徴）を示す図である。図９ａのように、画面に示されないラインの読み出し期間内にパルス発光すると、擬似グローバル露光を実現することができる。また、図９ｂのようにパルス発光すると、有効画素領域の一番上のラインは読み出しからリセットまでの期間分だけ他のラインよりも露光量が少なくなり、一番上のラインが多少暗く映るが、読み出しからリセットまでの期間が擬似グローバル露光期間よりも十分に短ければ（例えば、１％未満）暗さは目立たない。また、図９ｃのようにパルス発光すると、有効画素領域の上半分程度が僅かに暗くなるが、各ラインの総露光量が増加している分だけさらにその領域の暗さが目立たなくなる。このように、パルス発光期間が伸びるほど露出量が異なる領域は広がるが露出量が異なることに起因する明るさの違いは目立たなくなるという特徴がある。さらに、図９ｄのように、パルス発光期間をさらに伸ばすと、直前のパルス成分が増加すると、画面下部から上部に掛けて滑らかに比率が変わっていく。このため、アーティファクトや歪（好ましくない現象）が目立ちにくくなる。
図９は、一般的な調光制御処理を実行する場合に、図８に示す撮像面を有する撮像素子を用いて撮像した画像に現れる現象（特徴）を示す図である。図９ａのように、画面に示されないラインの読み出し期間内にパルス発光すると、擬似グローバル露光を実現することができる。また、図９ｂのようにパルス発光すると、有効画素領域の一番上のラインは読み出しからリセットまでの期間分だけ他のラインよりも露光量が少なくなり、一番上のラインが多少暗く映るが、読み出しからリセットまでの期間が擬似グローバル露光期間よりも十分に短ければ（例えば、１％未満）暗さは目立たない。また、図９ｃのようにパルス発光すると、有効画素領域の上半分程度が僅かに暗くなるが、各ラインの総露光量が増加している分だけさらにその領域の暗さが目立たなくなる。このように、パルス発光期間が伸びるほど露出量が異なる領域は広がるが露出量が異なることに起因する明るさの違いは目立たなくなるという特徴がある。さらに、図９ｄのように、パルス発光期間をさらに伸ばすと、直前のパルス成分が増加すると、画面下部から上部に掛けて滑らかに比率が変わっていく。このため、アーティファクトや歪（好ましくない現象）が目立ちにくくなる。
【0036】
図１０は、パルス発光の期間の伸長制御（時間制御のみ）を行う場合の動作とそれに対応する取得画像の状態を示す図である。図１０は、上述のパルス発光期間伸長の効果をさらに詳細に示す図である。図１０Ａに示すように、隣接するフレーム間でパルス発光期間を変化させると、パルス端の前後で読み出しをするラインで露光量の差が大きくなり、画像上で横縞が上下に移動して見えるという現象が生じる。一方、図１０Ｂに示すように、隣接フレーム間で弱発光強度を変化させると、画像上の横縞は目立たなくなる。
【0037】
しかしながら、図９や図１０のように単に露光期間を伸ばせばよいというものでもない。露光量が増えると、観察箇所の周囲環境によっては画像に白飛び現象（明るい部分が白く抜けた画像になること）が生じる可能性があるからである。そのため、適正な（画像が暗すぎず、かつ白飛びを生じさせない）露光量に維持しながら歪みやアーティファクトの発生を回避する必要がある。
【0038】
【0039】
擬似グローバル露光期間の光（強発光）の強度がローリングシャッタ期間の光（弱発光）の強度以上となるように光源の発光動作を制御し、弱発光強度を上下させて調光制御を行う場合、ローリングシャッタ期間の弱発光が所定の閾値以下であれば強発光強度または強発光期間を擬似グローバル露光期間の範囲内で変化させて調光制御を行うのが一般的である。
【0040】
しかし、図１２Ａに示すように、強発光と弱発光の強度差が大きく、「強発光の強度と期間の積（強発光積分値）」の「弱発光の強度と期間の積（弱発光積分値）」に対する比（積分値比）が十分に大きくない場合、短時間露光の画像と長時間露光の画像が二重露光されたような不自然な画像が観測され、特に動きのある被写体についてはこの現象がオペレータにとって違和感となりやすい。また、光源が異なる波長または異なる配光の複数のＬＥＤから構成される場合（本実施形態のような場合）、各ＬＥＤの出射光量を一定の比率にしないと、出射光の色や配光が変化してしまう。このため、前述のように、各ＬＥＤの発光量／電流比のリニアリティにばらつきがある場合に駆動電流値を制御するには、各ＬＥＤの発光量／電流比のリニアリティの差を補正する必要があり、処理が複雑となってしまう。
【0041】
そこで、処理の煩雑化を軽減すべく、上述の補正テーブルによる各ＬＥＤの出射光量／電流比のリニアリティの補正処理に加えて、弱発光の強度が所定の閾値よりも低い場合には、以下の処理１から３の何れかを実行する。
処理１：弱発光強度を下げながら強発光期間を伸ばす処理
処理２：弱発光期間を縮めながら強発光期間を伸ばす処理
処理３：弱発光期間を縮めながら弱発光強度を上げる処理
処理１：弱発光強度を下げながら強発光期間を伸ばす処理
処理２：弱発光期間を縮めながら強発光期間を伸ばす処理
処理３：弱発光期間を縮めながら弱発光強度を上げる処理
【0042】
つまり、処理１から処理３の何れも、処理の前後で総発光積分値（強発光積分値＋弱発光積分値）を同一に保ちながら、観察画面の明るさの変化、横縞が画像の上下に移動するという現象や、画面の明減（明るさの減少）が発生しないように時間を掛けて順次弱発光を強発光に置き換える処理となっている（還元制御処理）。これらの何れかの処理により、時間経過に連れて二重露光されたような不自然な画像が形成されたり、出射光の色や配光が変化したりするという不都合を解消することができるようになる。例えば、図１２Ａの状態（二重露光され横縞が現れた画像）から図１２Ｅの状態（二重露光や明るさ／色ムラが解消し、横縞のない画像）にすることが可能となる。
【0043】
図１１を参照して、処理１から３を具体的に説明する。まず、光源制御部２０１６は、各ＬＥＤ２０１１から２０１５について、擬似グローバル露光期間を強発光とし、ローリングシャッタ期間を弱発光として露光が適正レベルになるまで調光制御する。図１１（１）に示すように、全期間（擬似グローバル露光期間およびローリングシャッタ期間）均一な強度で発光している状態から発光強度を下げていく場合、ローリングシャッタ期間（弱発光期間）の発光強度を下げ、ローリングシャッタ期間が無発光状態になったら擬似グローバル露光期間を短くし、あるいは擬似グローバル露光期間の発光強度を下げるような、調光制御が実行される。一方、図１１（２）に示すように、発光強度を上げていく場合、擬似グローバル露光期間における発光期間を伸長し、あるいは擬似グローバル露光期間の発光強度を上げ、擬似グローバル露光期間において最大の発光期間および発光強度になったらローリングシャッタ期間（弱発光期間）における発光強度を順次上げていくような、調光制御が実行される。
【0044】
例えば、図１１（１）の調光制御により、Ｐ１の発光パターンで適正露光レベル（例えば、予め決められた適正レベル±α：αはマージン）になったとする。この状態を継続して撮像した場合、図１２Ａのように二重露光されたような画像が生成されてしまう。強発光による画像と弱発光による画像で明るさの異なる画像が得られ、それらが重なるためである。そこで、発光パターンＰ１の露光レベルを維持したまま、調光制御処理を図１１（３－１）から（３－３）の何れかに移行させる。ここで、図１１（３－１）は上記処理１、図１１（３－２）は上記処理２、図１１（３－３）は上記処理３に相当する。処理１から処理３では、弱発光強度が所定の閾値以下である場合、毎フレームにおいて少しずつ弱発光強度を強発光期間に置き換える処理が行われる。これにより、撮像画像において横縞を発生させずに弱発光期間を無くし、不自然な画像の発生や各光源からの光の色・配光の変化を回避することが可能となる。
【0045】
さらに詳細に説明すると、処理１（図１１（３－１））では、強発光期間と弱発光期間の総面積（総発光積分値）が同一となるように、弱発光における発光強度×発光期間の値（弱発光面積）が徐々に強発光期間に置き換えられ、発光パターンＱ１によって調光制御が実行される（還元処理）。例えば、図１１の還元部分１００１から１００４の発光は、対応する還元処理が実行されるフレームにおいて、撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）の有効画素領域（図８参照）の一番上のラインよりも下の領域が露光される。このため、当該フレームでは、一番上のラインに相当する画像部分は暗くなるが、次フレームでは当該一番上のラインに対応する画像信号を取得することができる。
【0046】
処理２（図１１（３－２））および処理３（図１１（３－３））は、処理１とは別の形態（実施例）による調光制御処理である。つまり、処理２および処理３も、処理１と同様に、強発光期間と弱発光期間の総面積（総発光積分値）が同一となるように、弱発光における発光強度×発光期間の値（弱発光面積）が徐々に強発光期間に置き換える処理である（還元処理）。処理２では、弱発光レベルを一定に保ちながら、弱発光期間を短縮し、期間短縮によって減少した弱発光面積に相当する発光積分値を徐々に強発光期間に割り当てることにより、強発光期間を伸長している。また、処理３では、弱発光期間を短縮し、期間短縮によって減少した弱発光面積に相当する発光積分値を弱発光に割り当て、弱発光強度を徐々に上げることにより、強発光期間を伸長している。処理１から３によって、発光パターンＱ１からＱ３が実行されることになる。なお、発光パターンＱ１からＱ３はすべて同一パターンである。
【0047】
処理１から処理３（図１１（３－１）から（３－３））の何れかの調光制御による発光の変化を十分にゆっくり実行すればオペレータに違和感を与えることなく二重露光のような不自然な画像の生成を回避することができる。例えば、発光パターンＱ１からＱ３による調光制御を実行している状態では、得られる画像が図１２Ｅのようになり、二重露光が解消されている。
【0048】
発光パターンＱ１からＱ３で被写体に各光源からの光を照射しているときに、被写体が移動した（カメラの移動も含む：相対的に移動）ことにより露光レベルが上がり明るくなり過ぎた場合（露光レベルが適正値からずれた）、図１１（４－１）に示される処理によって、適正露光レベルが探索される。例えば、発光プロファイルＰ２のときに露光レベルが適正であると判断された場合（明るすぎた露光レベルが適正になったとき：上述と同様に、測光部２０３による測光結果によって露光レベルが適正かが判断される）、発光プロファイルＰ２の状態から還元処理（処理１から３の何れか）が実行され、弱発光の部分が強発光に還元される。一方、発光プロファイルＰ２の状態で発光しているときに、被写体が移動した（カメラの移動も含む：相対的に移動）ことにより露光レベルが下がり暗くなり過ぎた場合（露光レベルが適正値からずれた）、図１１（４－２）に示される処理によって、適正露光レベルに修正される（適正露光レベルになるまで図１１（４－２）に示す弱発光レベルを上げる処理が順次実行されていく）。例えば、発光プロファイルＱ４で適正露光レベルとなった場合、図１１（５）に示すように、発光プロファイルＱ４の露光レベルの状態から処理１から処理３の何れかの還元処理が実行される。
【0049】
【0050】
図１３において、例えば、発光プロファイルＰ１１の光で被写体を照射し撮像すると、画像が白飛びしていると判定された場合（Ｐ１１の露光レベルが適切ではない場合）、順次ローリングシャッタ期間の弱発光の強度を下げて行く（プロファイルＰ１１から順次右のプロファイルに移行していく）。ここで、例えば、発光プロファイルＰ１６で適正露光レベル（白飛びがなくなり見やすい露光レベル）になったとすると、続いて、上述の還元処理（処理１から処理３の何れか）が実行され、弱発光期間が強発光期間に置換される。すると、撮像画像は、図１２Ａの状態（発光プロファイルＰ１６で被写体を照射すると二重露光されたような不自然な画像となる）から図１２Ｅの状態となり、白飛びおよび二重露光のような現象も解消される。撮像画像の明るさに変化がなければ（変化が所定閾値内に収まっていれば）、発光プロファイルＰ６６で各光源２０１１から２０１５の発光が行われる。
【0051】
図１３では、発光プロファイルＰ１１から順次右に移行して発光プロファイルＰ１６になり、引き続き還元処理によって発光プロファイルＰ６６になるように調光制御されるが、これ以外の経路（例えば、Ｐ１１→Ｐ１２→Ｐ１３→Ｐ２４→Ｐ２５→Ｐ３６→Ｐ４６→Ｐ５６→Ｐ６６のように、斜めに進むような（ただし上下方向にはゆっくりとしか動かない）動作、つまり調光制御と還元処理を同時に行うような動作を行いながら移行する経路）を辿っても良い。ただし、発光プロファイルＰ１１→Ｐ２２→Ｐ３３→Ｐ４４→Ｐ５５→Ｐ６６の経路で調光制御処理を実行することはできない。これは、強発光期間を単に時間制御しているだけあり、図１０Ａのように画像の明るい部分が上下に移動する現象（横縞移動減少）が現れてしまうからである。この現象を引き起こさないようにするため、じっくりと時間を掛けて弱発光の強度分布を強発光に還元する（還元処理）必要がある。
【0052】
例えば、図１３の発光プロファイルＰ６６の状態からさらに明るくする必要があるときは、時間方向に強発光の強度分布を伸長してしまうと上述の横縞移動現象を引き起こしてしまうため、まず弱発光の強度レベルを上げて行く。例えば、発光プロファイルＰ６６から発光プロファイルＰ５６の状態にし、続いて発光プロファイルＰ５５の状態に調光制御される。ただし、上下方向に急速に発光プロファイルを移行させると、時間方向に急にプロファイルを移行させたことと同義であるので、内視鏡（撮像素子）の急峻な動きに対してはプロファイルを横方向に動かして適正な露光レベルに調節してから縦方向に還元処理を実行することが重要である。
【0053】
一方、発光プロファイルＰ６６の状態から暗くする必要があるとき、発光プロファイルＰ７７に即座に移行することはできない。このため、一旦、ローリングシャッタ期間の強発光レベルを下げて弱発光期間として発光プロファイルＰ７６の状態にし、その後還元処理により、発光プロファイルＰ７７の状態にする処理が実行されることになる。
【0054】
なお、適切な露光レベルが決まった後は、上矢印と下矢印が出会う状態の発光プロファイル（Ｐｋｋ；ｋ＝１、２、・・・・、ｎ：ｎは１以上の整数）まで調光制御処理が実行されることになる。
【0055】
また、図１３において、電流値Ｉｍｉｎは、上述の各光源の出射光量／電流比のリニアリティの補正限界、あるいは各ＬＥＤが消灯してしまう電流値を示している。よって、本実施形態では、弱発光の発光強度を下げる調光制御を実行する場合、Ｉｍｉｎまで下げた後は、発光強度を下げる代わりに発光期間を短縮することにより明るさを調整ようにしている。なお、この場合、Ｉｍｉｎが強発光強度×時間に対して十分に小さければ、横縞が見えることはない。
【0056】
＜オフセット発光処理＞
図１４、１５、および１６は、無発光期間（あるいは、発光が視認できないほど発光強度が弱い弱発光期間）におけるオフセット発光処理を説明するための図である。図１４は、微弱パルスによるオフセット発光を示している。図１５は、微弱連続光によるオフセット発光を示している。図１６は、被写体に撮像素子が急接近したとき、オフセット発光の有無によって現れる撮像画像の相違点を示す図である。なお、ここで、「微弱」とは、強発光期間における発光強度よりも十分に低く二重露光画像とならないが、被写体と内視鏡先端が接近している場合には、被写体が視認できる明るさで撮像できるような発光強度であることを意味するものとする。
図１４、１５、および１６は、無発光期間（あるいは、発光が視認できないほど発光強度が弱い弱発光期間）におけるオフセット発光処理を説明するための図である。図１４は、微弱パルスによるオフセット発光を示している。図１５は、微弱連続光によるオフセット発光を示している。図１６は、被写体に撮像素子が急接近したとき、オフセット発光の有無によって現れる撮像画像の相違点を示す図である。なお、ここで、「微弱」とは、強発光期間における発光強度よりも十分に低く二重露光画像とならないが、被写体と内視鏡先端が接近している場合には、被写体が視認できる明るさで撮像できるような発光強度であることを意味するものとする。
【0057】
オフセット発光処理は、従来の調光制御処理（図９など）や本実施形態による調光制御処理（図１１や図１３参照）とは別に（調光制御処理のバックグラウンドで）実行され、無発光期間に微弱なオフセット発光する処理である。微弱なオフセット発光は、パルス発光する形態（図１４参照）と、連続発光する形態（図１５参照）が考えられているが、これら以外の発光パターンでもよい。例えば、パルス発光と連続発光を組み合わせて発光パターンを構成してもよいし、不規則なパルス幅での発光パターンを構成してもよい。このような微弱なオフセット発光は、調光制御処理（何れの調光制御処理でも当てはまる）による発光の強度が所定値以上ある場合には、０（ゼロ）と見做すことができる。一方、調光制御処理による発光の強度が所定値未満となれば（あるいは発光強度がゼロのとき）、オフセット発光のみで被写体を照射することになる。この結果、本来なら無発光期間で起こった事象は画像として取得できないところ、オフセット発光によって無発光期間での事象も捉えることができるようになる。
【0058】
図１６は、撮像素子が被写体に急接近したときの、微弱オフセット発光（パルス光、連続光）の有無による撮像画像の相違点を示す図である。微弱オフセット発光が無い場合、フレームＦｋの撮像画像は、フレームＦｋ－１と同一の画像が取得される。一方、微弱オフセット発光を行う場合、パルス光あるいは連続光の何れの場合であっても、フレームＦｋの撮像画像は、フレームＦｋ－１とは明らかに異なる画像となっており、フレームＦｋで撮像素子が被写体に急接近したときの事象が捉えられていることが分かる。また、フレームＦｋ＋１の撮像画像は、微弱オフセット発光の有無によって違いが無いことが分かる。
【0059】
＜調光制御処理：フローチャート＞
図１７は、本実施形態による調光制御処理を説明するためのフローチャートである。以下の各ステップの処理は、主にシステムコントローラ２０２を動作主体として説明されているが、これに限らず、動作制御や演算処理をする制御部（プロセッサ）を別途設けてそれに実行させるようにしてもよい。また、システムコントローラ２０２の機能を光源装置２０１の光源制御部２０１６に持たせて構成してもよい。従って、調光（還元）制御処理は、内視鏡システム１の全体の動作の一部とすることもできるし、光源装置２０１の動作の一部とすることもできる。後者の場合は、光源制御部２０１６が各ステップの処理の主な動作主体となる。
図１７は、本実施形態による調光制御処理を説明するためのフローチャートである。以下の各ステップの処理は、主にシステムコントローラ２０２を動作主体として説明されているが、これに限らず、動作制御や演算処理をする制御部（プロセッサ）を別途設けてそれに実行させるようにしてもよい。また、システムコントローラ２０２の機能を光源装置２０１の光源制御部２０１６に持たせて構成してもよい。従って、調光（還元）制御処理は、内視鏡システム１の全体の動作の一部とすることもできるし、光源装置２０１の動作の一部とすることもできる。後者の場合は、光源制御部２０１６が各ステップの処理の主な動作主体となる。
【0060】
（i）ステップ１７０１
光源制御部２０１６は、システムコントローラからオペレータによって選択された観察モードに対応するモード選択信号を受信し、発光すべき各光源（緑ＬＥＤ２０１１からＵＶ ＬＥＤ２０１５の何れかの組み合わせ）について、上記補正テーブルを用いて、各光源の出射光量／電流比のリニアリティを補正する。
光源制御部２０１６は、システムコントローラからオペレータによって選択された観察モードに対応するモード選択信号を受信し、発光すべき各光源（緑ＬＥＤ２０１１からＵＶ ＬＥＤ２０１５の何れかの組み合わせ）について、上記補正テーブルを用いて、各光源の出射光量／電流比のリニアリティを補正する。
【0061】
（ii）ステップ１７０２
光源制御部２０１６は、出射光量／電流比のリニアリティ補正後の駆動電流によって各光源を駆動して発光させて照明光を生成し、被写体にこの照明光を照射する。なお、このときの発光プロファイル（強発光の期間と弱発光のレベルおよび期間）は所定の値（デフォルト値）とすることもできるし、前回の内視鏡使用時で最後の動作で用いた発光プロファイルを用いることもできる。
光源制御部２０１６は、出射光量／電流比のリニアリティ補正後の駆動電流によって各光源を駆動して発光させて照明光を生成し、被写体にこの照明光を照射する。なお、このときの発光プロファイル（強発光の期間と弱発光のレベルおよび期間）は所定の値（デフォルト値）とすることもできるし、前回の内視鏡使用時で最後の動作で用いた発光プロファイルを用いることもできる。
【0062】
（iii）ステップ１７０３
撮像ユニット１０３の撮像素子（例えば、ＣＭＯＳセンサ）は、ステップ１７０２で生成された照明光を被写体（観察部位）に照射することにより発生する被写体からの反射光を検出し、スコープコネクタ回路４０１を介して撮像画像信号をプロセッサ２００に送信する。測光部２０３は、現在の撮像画像信号の輝度情報を色変換回路２０６に含まれるゲイン回路から取得し、予め決められた適正輝度値と比較（例えば、差分値を取る）し、当該比較結果をシステムコントローラ２０２に受け渡す。なお、測光部２０３では、ゲイン回路から現在の撮像画像信号の輝度情報のみを取得し、適正輝度値との比較はシステムコントローラ２０２など他の処理部で実行してもよい。
撮像ユニット１０３の撮像素子（例えば、ＣＭＯＳセンサ）は、ステップ１７０２で生成された照明光を被写体（観察部位）に照射することにより発生する被写体からの反射光を検出し、スコープコネクタ回路４０１を介して撮像画像信号をプロセッサ２００に送信する。測光部２０３は、現在の撮像画像信号の輝度情報を色変換回路２０６に含まれるゲイン回路から取得し、予め決められた適正輝度値と比較（例えば、差分値を取る）し、当該比較結果をシステムコントローラ２０２に受け渡す。なお、測光部２０３では、ゲイン回路から現在の撮像画像信号の輝度情報のみを取得し、適正輝度値との比較はシステムコントローラ２０２など他の処理部で実行してもよい。
【0063】
（iv）ステップ１７０４
システムコントローラ２０２は、測光部２０３から受け取った比較結果（あるいは、システムコントローラ２０２が比較結果（差分値）を算出してもよい）と所定の閾値（露光レベルが適正かを判断するための閾値）とを比較し、現在の露光レベルが適正であるか判断する。例えば、比較結果（差分値）が当該所定の閾値以下であれば適正と判断することができる。現在の露光レベルが適正ではないと判断された場合（ステップ１７０４でＮｏの場合）、処理はステップ１７０５に移行する。一方、現在の露光レベルが適正であると判断された場合（ステップ１７０４でＹｅｓの場合）、処理はステップ１７０６に移行する。
システムコントローラ２０２は、測光部２０３から受け取った比較結果（あるいは、システムコントローラ２０２が比較結果（差分値）を算出してもよい）と所定の閾値（露光レベルが適正かを判断するための閾値）とを比較し、現在の露光レベルが適正であるか判断する。例えば、比較結果（差分値）が当該所定の閾値以下であれば適正と判断することができる。現在の露光レベルが適正ではないと判断された場合（ステップ１７０４でＮｏの場合）、処理はステップ１７０５に移行する。一方、現在の露光レベルが適正であると判断された場合（ステップ１７０４でＹｅｓの場合）、処理はステップ１７０６に移行する。
【0064】
（v）ステップ１７０５
システムコントローラ２０２は、被写体の照明光照射に用いている現在の発光プロファイル（強発光期間と、弱発光期間および弱発光レベルを表す情報）を変更する。
システムコントローラ２０２は、被写体の照明光照射に用いている現在の発光プロファイル（強発光期間と、弱発光期間および弱発光レベルを表す情報）を変更する。
【0065】
例えば、現在の露光レベルが高く、画像が明るすぎる場合（画像が白飛びしてしまっているような場合）、システムコントローラ２０２は、発光プロファイルにおいて弱発光のレベルを下げて露光レベルを調整するような露光制御信号を生成する。また、現在の発光プロファイルにおいて弱発光レベルがゼロとなっている場合には、システムコントローラ２０２は、さらに強発光期間を短縮して露光レベルを調整するような露光制御信号を生成する。
【0066】
一方、現在の露光レベルが低く、画像が暗すぎる場合、システムコントローラ２０２は、発光プロファイルにおいて強発光期間が擬似グローバル期間幅に達していないときには強発光期間を伸長する。また、現在の発光プロファイルにおける強発光期間が擬似グローバル期間幅に達している場合には、システムコントローラ２０２は、さらに弱発光レベルを上げて露光レベルを調整するような露光制御信号を生成する。
【0067】
発光プロファイルが変更されると、処理はステップ１７０２に移行する。なお、ここでは、発光プロファイルは１段階ずつ徐々に変更して適正露光レベルに調整している。しかし、例えば、撮像画像の輝度値と適正な輝度値（適正な露光レベルに対応する輝度値）との差分値（比較値）と、発光プロファイルの変更幅（何段階発光プロファイルを変更するかを示す情報）との関係を示す情報（例えば、テーブル）をシステムコントローラ２０２の内部メモリ（図示せず）に格納しておき、上記差分値（比較値）から直接適切な発光プロファイルを求めるようにしてもよい。
【0068】
（vi）ステップ１７０６
システムコントローラ２０２は、適正露光レベルを呈する発光プロファイルに対して還元制御処理を実行する必要があるか判断する。還元制御処理の要否の判断は、例えば、前回の還元制御処理の実行後に発光プロファイルを変更した事実があるか否かに基づくことができる。発光プロファイルの変更が無ければ、現在適切な露光レベル（適切な明るさ）かつ適切な調光（横縞が出現しない調光）で被写体が撮像されているので、還元制御処理を実行する必要がない。一方、発光プロファイルの変更があれば、強発光に置き換えるべき弱発光成分が存在する可能性があるので、変更後の発光プロファイルに弱発光期間が存在するか否かで還元制御処理の要否が判断されることになる。
システムコントローラ２０２は、適正露光レベルを呈する発光プロファイルに対して還元制御処理を実行する必要があるか判断する。還元制御処理の要否の判断は、例えば、前回の還元制御処理の実行後に発光プロファイルを変更した事実があるか否かに基づくことができる。発光プロファイルの変更が無ければ、現在適切な露光レベル（適切な明るさ）かつ適切な調光（横縞が出現しない調光）で被写体が撮像されているので、還元制御処理を実行する必要がない。一方、発光プロファイルの変更があれば、強発光に置き換えるべき弱発光成分が存在する可能性があるので、変更後の発光プロファイルに弱発光期間が存在するか否かで還元制御処理の要否が判断されることになる。
【0069】
還元制御処理を実行する必要があると判断された場合（ステップ１７０６でＹＥＳの場合）、処理はステップ１７０７に移行する。一方、還元制御処理を実行する必要がないと判断された場合（ステップ１７０６でＮＯの場合）、処理はステップ１７０８に移行する。
【0070】
（vii）ステップ１７０７
システムコントローラ２０２は、図１１の処理１から処理３の何れかの処理を実行し、「強発光期間×強発光強度＋弱発光期間×弱発光強度」で表される発光積分値（発光プロファイルの面積）を一定に保ちつつ、徐々に弱発光の成分を強発光の成分に置き換える。例えば、１秒間程度の時間（数十フレーム分の時間）を掛けて還元制御処理が実行され、例えば、Ｑ１からＱ３で表される図１０の発光プロファイルに変更される。これにより、露光レベルを適正にしただけでは二重露光され、横縞が出現する画像（図１２Ａ）からそれらの出現がない画像（図１２Ｅ）を取得することが可能となる。
システムコントローラ２０２は、図１１の処理１から処理３の何れかの処理を実行し、「強発光期間×強発光強度＋弱発光期間×弱発光強度」で表される発光積分値（発光プロファイルの面積）を一定に保ちつつ、徐々に弱発光の成分を強発光の成分に置き換える。例えば、１秒間程度の時間（数十フレーム分の時間）を掛けて還元制御処理が実行され、例えば、Ｑ１からＱ３で表される図１０の発光プロファイルに変更される。これにより、露光レベルを適正にしただけでは二重露光され、横縞が出現する画像（図１２Ａ）からそれらの出現がない画像（図１２Ｅ）を取得することが可能となる。
【0071】
（viii）ステップ１７０８
光源制御部２０１６は、システムコントローラ２０２から適用すべき発光プロファイルの情報を受信し、受信した発光プロファイルおよびモード選択信号に基づいて、各ＬＥＤ２０１１から２０１５の何れかを発光して照明光を生成して被写体に照射させる。また、撮像ユニット１０３の撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）は、照明光が照射された被写体から反射光を検出し、撮像画像信号を生成してプロセッサに送信する。また、プロセッサ２００は、撮像画像信号に対して所定の画像処理を実行して表示画像データを生成し、当該表示画像データをモニタ（表示装置）３００の画面上に表示する。
光源制御部２０１６は、システムコントローラ２０２から適用すべき発光プロファイルの情報を受信し、受信した発光プロファイルおよびモード選択信号に基づいて、各ＬＥＤ２０１１から２０１５の何れかを発光して照明光を生成して被写体に照射させる。また、撮像ユニット１０３の撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）は、照明光が照射された被写体から反射光を検出し、撮像画像信号を生成してプロセッサに送信する。また、プロセッサ２００は、撮像画像信号に対して所定の画像処理を実行して表示画像データを生成し、当該表示画像データをモニタ（表示装置）３００の画面上に表示する。
【0072】
（ix）ステップ１７０９
システムコントローラ２０２は、オペレータから撮像終了や照明光オフなど、観察終了の指示が入力されたか判断する。観察終了の指示が入力された場合（ステップ１７０９でＹＥＳの場合）、調光制御処理は終了する。観察終了の指示が入力されない（指示が検知されない）場合（ステップ１７０９でＮＯの場合）、処理はステップ１７０３に移行し、現在の露光レベルが適正か否かの判断・監視、および調光制御処理などが継続して行われる。撮像ユニット１０３は、内視鏡装置１００の先端部１２に設置されており、被検者の体腔内を移動する。従って、被写体（観察部位）に近づいたり遠ざかったりするため、露光レベルに変化が生じることがある。そのため、常に撮像画像の輝度レベルを監視し、適正な露光レベルを維持するように光源装置２０１の動作は制御される。
システムコントローラ２０２は、オペレータから撮像終了や照明光オフなど、観察終了の指示が入力されたか判断する。観察終了の指示が入力された場合（ステップ１７０９でＹＥＳの場合）、調光制御処理は終了する。観察終了の指示が入力されない（指示が検知されない）場合（ステップ１７０９でＮＯの場合）、処理はステップ１７０３に移行し、現在の露光レベルが適正か否かの判断・監視、および調光制御処理などが継続して行われる。撮像ユニット１０３は、内視鏡装置１００の先端部１２に設置されており、被検者の体腔内を移動する。従って、被写体（観察部位）に近づいたり遠ざかったりするため、露光レベルに変化が生じることがある。そのため、常に撮像画像の輝度レベルを監視し、適正な露光レベルを維持するように光源装置２０１の動作は制御される。
【0073】
＜本実施形態の効果＞
本実施形態によれば、ローリングシャッタ歪みやアーティファクトを回避しつつ、充分な光量を確保して被写体を撮像することができるようになる。また、パルス発光期間の変化がローリングシャッタ期間に及んだとしても横縞の上下移動を目立ちにくくすることができる。さらに、光源として、複数のＬＥＤを同時に使用する場合、発光強度が変わると各ＬＥＤの出射光量／電流比のリニアリティの違いを補正して電流制御をおこなわないと各ＬＥＤの光量の比率が変わってしまい、廃坑の変化や色の変化を起こしてしまうが、本実施形態に寄れば、短時間で発光強度を基に戻すことができ、このような課題を解決することが可能となる。
本実施形態によれば、ローリングシャッタ歪みやアーティファクトを回避しつつ、充分な光量を確保して被写体を撮像することができるようになる。また、パルス発光期間の変化がローリングシャッタ期間に及んだとしても横縞の上下移動を目立ちにくくすることができる。さらに、光源として、複数のＬＥＤを同時に使用する場合、発光強度が変わると各ＬＥＤの出射光量／電流比のリニアリティの違いを補正して電流制御をおこなわないと各ＬＥＤの光量の比率が変わってしまい、廃坑の変化や色の変化を起こしてしまうが、本実施形態に寄れば、短時間で発光強度を基に戻すことができ、このような課題を解決することが可能となる。
【0074】
＜本開示の特定事項＞
（１）特定事項１
観察対象内に内視鏡を挿入し、被写体の画像を取得する内視鏡システムであって、
波長帯域がそれぞれ異なる光を出射する複数の半導体発光素子と、
照明光を前記被写体に照射し、当該被写体からの反射光を検出して画像信号を生成する、ローリングシャッタ方式の撮像素子と、
前記画像信号を処理して前記被写体の画像を生成し、モニタに表示するプロセッサと、
前記画像信号に基づいて、前記複数の半導体発光素子の発光プロファイルを制御するための制御信号を生成する主制御部と、
前記主制御部から前記制御信号を受信し、前記発光プロファイルに応じた駆動信号で前記複数の半導体発光素子を駆動させる光源制御部と、
前記撮像素子の露光レベルを検知する測光部と、を備え、
前記発光プロファイルは、所定の光強度で発光させる強発光期間および前記所定の光強度よりも弱い光強度で発光させる弱発光期間のみを含む２段階の発光期間で構成され、
前記主制御部は、前記強発光期間における発光量と前記弱発光期間における発光量の総量を一定に維持しながら、前記弱発光期間の発光量を前記強発光期間の発光量に置換する還元制御処理を実行して前記発光プロファイルを決定し、
前記還元制御処理の前後において、前記強発光期間の光強度は常に一定であり、前記還元制御処理前後における前記弱発光期間の光強度のみが変化する、内視鏡システム。
（２）特定事項２
特定事項１において、
前記主制御部は、前記弱発光期間の光強度がゼロになるまで前記弱発光期間の長さを一定に保ちながら、前記弱発光期間における光強度を減少させ、当該減少分の発光量を前記強発光期間の発光量に置換して前記強発光期間を伸長するための前記制御信号を生成する、内視鏡システム。
（３）特定事項３
特定事項１において、
前記主制御部は、前記弱発光期間の光強度を一定に保ちながら、前記弱発光期間を短縮し、当該短縮分の発光量を前記強発光期間の発光量に置換して前記強発光期間を伸長するための前記制御信号を生成する、内視鏡システム。
（４）特定事項４
特定事項１において、
前記主制御部は、前記弱発光期間の長さを短縮し、当該短縮分の発光量を前記弱発光期間の光強度を増加させることにより、前記弱発光期間の発光量を前記強発光期間の発光量に置換して前記強発光期間を伸長するための前記制御信号を生成する、内視鏡システム。
（５）特定事項５
特定事項１において、
前記主制御部は、前記測光部による前記撮像素子の露光レベルが予め決められた適正値から外れた場合に、前記還元制御処理を実行する、内視鏡システム。
（１）特定事項１
観察対象内に内視鏡を挿入し、被写体の画像を取得する内視鏡システムであって、
波長帯域がそれぞれ異なる光を出射する複数の半導体発光素子と、
照明光を前記被写体に照射し、当該被写体からの反射光を検出して画像信号を生成する、ローリングシャッタ方式の撮像素子と、
前記画像信号を処理して前記被写体の画像を生成し、モニタに表示するプロセッサと、
前記画像信号に基づいて、前記複数の半導体発光素子の発光プロファイルを制御するための制御信号を生成する主制御部と、
前記主制御部から前記制御信号を受信し、前記発光プロファイルに応じた駆動信号で前記複数の半導体発光素子を駆動させる光源制御部と、
前記撮像素子の露光レベルを検知する測光部と、を備え、
前記発光プロファイルは、所定の光強度で発光させる強発光期間および前記所定の光強度よりも弱い光強度で発光させる弱発光期間のみを含む２段階の発光期間で構成され、
前記主制御部は、前記強発光期間における発光量と前記弱発光期間における発光量の総量を一定に維持しながら、前記弱発光期間の発光量を前記強発光期間の発光量に置換する還元制御処理を実行して前記発光プロファイルを決定し、
前記還元制御処理の前後において、前記強発光期間の光強度は常に一定であり、前記還元制御処理前後における前記弱発光期間の光強度のみが変化する、内視鏡システム。
（２）特定事項２
特定事項１において、
前記主制御部は、前記弱発光期間の光強度がゼロになるまで前記弱発光期間の長さを一定に保ちながら、前記弱発光期間における光強度を減少させ、当該減少分の発光量を前記強発光期間の発光量に置換して前記強発光期間を伸長するための前記制御信号を生成する、内視鏡システム。
（３）特定事項３
特定事項１において、
前記主制御部は、前記弱発光期間の光強度を一定に保ちながら、前記弱発光期間を短縮し、当該短縮分の発光量を前記強発光期間の発光量に置換して前記強発光期間を伸長するための前記制御信号を生成する、内視鏡システム。
（４）特定事項４
特定事項１において、
前記主制御部は、前記弱発光期間の長さを短縮し、当該短縮分の発光量を前記弱発光期間の光強度を増加させることにより、前記弱発光期間の発光量を前記強発光期間の発光量に置換して前記強発光期間を伸長するための前記制御信号を生成する、内視鏡システム。
（５）特定事項５
特定事項１において、
前記主制御部は、前記測光部による前記撮像素子の露光レベルが予め決められた適正値から外れた場合に、前記還元制御処理を実行する、内視鏡システム。
【符号の説明】
【0075】
１ 内視鏡システム
１００ 内視鏡装置
１０３ 撮像ユニット
２００ プロセッサ
２０１ 光源装置
２０１１ 緑ＬＥＤ
２０１２ 青ＬＥＤ
２０１３ 赤ＬＥＤ
２０１４ アンバーＬＥＤ
２０１５ ＵＶ ＬＥＤ
２０１６ 光源制御部
２０１７、２０１８ クロスプリズム
２０２ システムコントローラ
２０３ 測光部
３００ モニタ
１００ 内視鏡装置
１０３ 撮像ユニット
２００ プロセッサ
２０１ 光源装置
２０１１ 緑ＬＥＤ
２０１２ 青ＬＥＤ
２０１３ 赤ＬＥＤ
２０１４ アンバーＬＥＤ
２０１５ ＵＶ ＬＥＤ
２０１６ 光源制御部
２０１７、２０１８ クロスプリズム
２０２ システムコントローラ
２０３ 測光部
３００ モニタ
【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】
