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(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】
(24)【登録日】2024-12-23
(45)【発行日】2025-01-07
(54)【発明の名称】光源制御装置及び医療用観察システム
(51)【国際特許分類】
A61B 1/06 20060101AFI20241224BHJP
【ＦＩ】
A61B1/06 611
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2020193846
(22)【出願日】2020-11-20
(65)【公開番号】P2022082350
(43)【公開日】2022-06-01
【審査請求日】2023-10-02
(73)【特許権者】
【識別番号】313009556
【氏名又は名称】ソニー・オリンパスメディカルソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】小島 航史
【審査官】増渕 俊仁
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２０／１５０４９４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－０３３４０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１２／１１４９３４（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ６１Ｂ １／００－１／３２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の画素が水平ライン単位で２次元状に配列されたローリングシャッタ方式の撮像素子における有効画素領域の全ての前記水平ラインが同時に露光される全ライン露光期間である第１の全ライン露光期間において第１の光源から可視の波長帯域の光を発光させるとともに、前記第１の全ライン露光期間とは異なる前記全ライン露光期間である第２の全ライン露光期間において第２の光源から励起光を発光させる光源制御部を備え、前記光源制御部は、
前記第２の光源の動作を制御する際、前記第２の全ライン露光期間と、前記第２の全ライン露光期間に隣り合い、前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出す読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む励起光発光期間において前記励起光を発光させ、
前記励起光発光期間は、
前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に前の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間と、前記第２の全ライン露光期間とを含む期間である光源制御装置。
【請求項2】
前記励起光発光期間は、前記全ての水平ラインのうち、中央に位置する水平ラインが露光を開始するタイミングよりも後のタイミングから、前記第２の全ライン露光期間の終了タイミングまでの期間である請求項１に記載の光源制御装置。
【請求項3】
複数の画素が水平ライン単位で２次元状に配列されたローリングシャッタ方式の撮像素子における有効画素領域の全ての前記水平ラインが同時に露光される全ライン露光期間である第１の全ライン露光期間において第１の光源から可視の波長帯域の光を発光させるとともに、前記第１の全ライン露光期間とは異なる前記全ライン露光期間である第２の全ライン露光期間において第２の光源から励起光を発光させる光源制御部を備え、
前記光源制御部は、
前記第２の光源の動作を制御する際、前記第２の全ライン露光期間と、前記第２の全ライン露光期間に隣り合い、前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出す読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む励起光発光期間において前記励起光を発光させ、
前記励起光発光期間は、
前記第２の全ライン露光期間と、前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に後の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む期間である光源制御装置。
【請求項4】
前記励起光発光期間は、前記第２の全ライン露光期間の開始タイミングから、前記全ての水平ラインのうち、中央に位置する水平ラインが露光を終了するタイミングよりも前のタイミングまでの期間である請求項３に記載の光源制御装置。
【請求項5】
前記励起光発光期間は、前記第２の全ライン露光期間と、前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に前の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間と、前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に後の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む期間である請求項１に記載の光源制御装置。
【請求項6】
複数の画素が水平ライン単位で２次元状に配列されたローリングシャッタ方式の撮像素子における有効画素領域の全ての前記水平ラインが同時に露光される全ライン露光期間である第１の全ライン露光期間において第１の光源から可視の波長帯域の光を発光させるとともに、前記第１の全ライン露光期間とは異なる前記全ライン露光期間である第２の全ライン露光期間において第２の光源から励起光を発光させる光源制御部と、
観察対象に前記励起光が照射され、前記励起光によって励起された前記観察対象からの蛍光が撮像部にて撮像された蛍光画像を取得する画像取得部と、
前記蛍光画像における全画像領域のうち、前記蛍光に応じた画素レベルが特定の閾値よりも高い画素で構成された蛍光領域の位置を特定する領域特定部とを備え、
前記光源制御部は、
前記第２の光源の動作を制御する際、前記第２の全ライン露光期間と、前記第２の全ライン露光期間に隣り合い、前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出す読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む励起光発光期間において前記励起光を発光させるとともに、前記蛍光領域の位置に基づいて、前記第２の全ライン露光期間と前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に前の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む前記励起光発光期間において前記励起光を発光させる第１の励起光発光制御と、前記第２の全ライン露光期間と前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に後の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む前記励起光発光期間において前記励起光を発光させる第２の励起光発光制御と、前記第２の全ライン露光期間と前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に前の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間と前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に後の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む前記励起光発光期間において前記励起光を発光させる第３の励起光発光制御とのいずれかを実行する光源制御装置。
【請求項7】
前記励起光発光期間は、
前記可視の波長帯域の光を発光させる期間よりも長い請求項１、３、６のいずれか１つに記載の光源制御装置。
【請求項8】
前記可視の波長帯域の光を発光させる期間は、
前記全ライン露光期間内である請求項１、３、６のいずれか１つに記載の光源制御装置。
【請求項9】
複数の画素が水平ライン単位で２次元状に配列されたローリングシャッタ方式の撮像素子を含む撮像装置と、可視の波長帯域である光を発光する第１の光源と、
励起光を発光する第２の光源と、
前記第１の光源及び前記第２の光源を制御する光源制御装置とを備え、
前記光源制御装置は、
前記撮像素子における有効画素領域の全ての前記水平ラインが同時に露光される全ライン露光期間である第１の全ライン露光期間において前記第１の光源から前記可視の波長帯域の光を発光させるとともに、前記第１の全ライン露光期間とは異なる前記全ライン露光期間である第２の全ライン露光期間において前記第２の光源から前記励起光を発光させる光源制御部を備え、
前記光源制御部は、
前記第２の光源の動作を制御する際、前記第２の全ライン露光期間と、前記第２の全ライン露光期間に隣り合い、前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出す読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む励起光発光期間において前記励起光を発光させ、
前記励起光発光期間は、
前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に前の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間と、前記第２の全ライン露光期間とを含む期間である医療用観察システム。
【請求項10】
複数の画素が水平ライン単位で２次元状に配列されたローリングシャッタ方式の撮像素子を含む撮像装置と、
可視の波長帯域である光を発光する第１の光源と、
励起光を発光する第２の光源と、
前記第１の光源及び前記第２の光源を制御する光源制御装置とを備え、
前記光源制御装置は、
前記撮像素子における有効画素領域の全ての前記水平ラインが同時に露光される全ライン露光期間である第１の全ライン露光期間において前記第１の光源から前記可視の波長帯域の光を発光させるとともに、前記第１の全ライン露光期間とは異なる前記全ライン露光期間である第２の全ライン露光期間において前記第２の光源から前記励起光を発光させる光源制御部を備え、
前記光源制御部は、
前記第２の光源の動作を制御する際、前記第２の全ライン露光期間と、前記第２の全ライン露光期間に隣り合い、前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出す読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む励起光発光期間において前記励起光を発光させ、
前記励起光発光期間は、
前記第２の全ライン露光期間と、前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に後の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む期間である医療用観察システム。
【請求項11】
複数の画素が水平ライン単位で２次元状に配列されたローリングシャッタ方式の撮像素子を含む撮像装置と、
可視の波長帯域である光を発光する第１の光源と、
励起光を発光する第２の光源と、
前記第１の光源及び前記第２の光源を制御する光源制御装置とを備え、
前記光源制御装置は、
前記撮像素子における有効画素領域の全ての前記水平ラインが同時に露光される全ライン露光期間である第１の全ライン露光期間において前記第１の光源から前記可視の波長帯域の光を発光させるとともに、前記第１の全ライン露光期間とは異なる前記全ライン露光期間である第２の全ライン露光期間において前記第２の光源から前記励起光を発光させる光源制御部と、
観察対象に前記励起光が照射され、前記励起光によって励起された前記観察対象からの蛍光が撮像部にて撮像された蛍光画像を取得する画像取得部と、
前記蛍光画像における全画像領域のうち、前記蛍光に応じた画素レベルが特定の閾値よりも高い画素で構成された蛍光領域の位置を特定する領域特定部とを備え、
前記光源制御部は、
前記第２の光源の動作を制御する際、前記第２の全ライン露光期間と、前記第２の全ライン露光期間に隣り合い、前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出す読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む励起光発光期間において前記励起光を発光させるとともに、前記蛍光領域の位置に基づいて、前記第２の全ライン露光期間と前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に前の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む前記励起光発光期間において前記励起光を発光させる第１の励起光発光制御と、前記第２の全ライン露光期間と前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に後の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む前記励起光発光期間において前記励起光を発光させる第２の励起光発光制御と、前記第２の全ライン露光期間と前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に前の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間と前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に後の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む前記励起光発光期間において前記励起光を発光させる第３の励起光発光制御とのいずれかを実行する医療用観察システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、光源制御装置及び医療用観察システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ローリングシャッタ方式の撮像素子であるＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を用いて生体内等の観察対象を撮像し、当該観察対象を観察する医療用観察システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の医療用観察システムでは、通常光画像と蛍光画像とを生成している。具体的に、通常光画像は、可視の波長帯域である通常光を観察対象に照射して当該観察対象を介した通常光を撮像することで得られた画像である。また、蛍光画像は、励起光を観察対象に照射して当該励起光によって励起された当該観察対象からの蛍光を撮像することで得られた画像である。
ここで、特許文献１に記載の医療用観察システムでは、通常光画像や蛍光画像の輝度ムラを抑制するために、撮像素子における有効画素領域の全ての水平ラインが同時に露光される全ライン露光期間内においてのみ、通常光や励起光をそれぞれ発光させている。
特許文献１に記載の医療用観察システムでは、通常光画像と蛍光画像とを生成している。具体的に、通常光画像は、可視の波長帯域である通常光を観察対象に照射して当該観察対象を介した通常光を撮像することで得られた画像である。また、蛍光画像は、励起光を観察対象に照射して当該励起光によって励起された当該観察対象からの蛍光を撮像することで得られた画像である。
ここで、特許文献１に記載の医療用観察システムでは、通常光画像や蛍光画像の輝度ムラを抑制するために、撮像素子における有効画素領域の全ての水平ラインが同時に露光される全ライン露光期間内においてのみ、通常光や励起光をそれぞれ発光させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第２０２０／１７０６６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、蛍光画像は、観察対象からの蛍光が微小であり、当該蛍光の波長帯域における撮像素子の感度も低いため、信号レベルが著しく低いものである。このため、観察に適した画像を生成することが難しい、という問題がある。
【0005】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、観察に適した画像を生成することができる光源制御装置及び医療用観察システム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】
【0006】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る光源制御装置は、複数の画素が水平ライン単位で２次元状に配列されたローリングシャッタ方式の撮像素子における有効画素領域の全ての前記水平ラインが同時に露光される全ライン露光期間である第１の全ライン露光期間において第１の光源から可視の波長帯域の光を発光させるとともに、前記第１の全ライン露光期間とは異なる前記全ライン露光期間である第２の全ライン露光期間において第２の光源から励起光を発光させる光源制御部を備え、前記光源制御部は、前記第２の光源の動作を制御する際、前記第２の全ライン露光期間と、前記第２の全ライン露光期間に隣り合い、前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出す読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む励起光発光期間において前記励起光を発光させる。
【0007】
また、本開示に係る医療用観察システムは、複数の画素が水平ライン単位で２次元状に配列されたローリングシャッタ方式の撮像素子を含む撮像装置と、可視の波長帯域である光を発光する第１の光源と、励起光を発光する第２の光源と、前記第１の光源及び前記第２の光源を制御する光源制御装置とを備え、前記光源制御装置は、前記撮像素子における有効画素領域の全ての前記水平ラインが同時に露光される全ライン露光期間である第１の全ライン露光期間において前記第１の光源から前記可視の波長帯域の光を発光させるとともに、前記第１の全ライン露光期間とは異なる前記全ライン露光期間である第２の全ライン露光期間において前記第２の光源から前記励起光を発光させる光源制御部を備え、前記光源制御部は、前記第２の光源の動作を制御する際、前記第２の全ライン露光期間と、前記第２の全ライン露光期間に隣り合い、前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出す読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む励起光発光期間において前記励起光を発光させる。
【発明の効果】
【0008】
本開示に係る光源制御装置及び医療用観察システムによれば、観察に適した画像を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に、図面を参照して、本開示を実施するための形態（以下、実施の形態）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本開示が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。
【0011】
（実施の形態１）
〔医療用観察システムの概略構成〕
図１は、実施の形態１に係る医療用観察システム１の構成を示す図である。
医療用観察システム１は、医療分野において用いられ、被写体となる生体内（観察対象）を撮像（観察）するシステムである。この医療用観察システム１は、図１に示すように、挿入部２と、光源装置３と、ライトガイド４と、カメラヘッド５と、第１の伝送ケーブル６と、表示装置７と、第２の伝送ケーブル８と、制御装置９と、第３の伝送ケーブル１０とを備える。
〔医療用観察システムの概略構成〕
図１は、実施の形態１に係る医療用観察システム１の構成を示す図である。
医療用観察システム１は、医療分野において用いられ、被写体となる生体内（観察対象）を撮像（観察）するシステムである。この医療用観察システム１は、図１に示すように、挿入部２と、光源装置３と、ライトガイド４と、カメラヘッド５と、第１の伝送ケーブル６と、表示装置７と、第２の伝送ケーブル８と、制御装置９と、第３の伝送ケーブル１０とを備える。
【0012】
本実施の形態１では、挿入部２は、硬性内視鏡で構成されている。すなわち、挿入部２は、全体が硬質、または一部が軟質で他の部分が硬質である細長形状を有し、生体内に挿入される。この挿入部２内には、１または複数のレンズを用いて構成され、被写体からの光を集光する光学系が設けられている。
【0013】
光源装置３は、ライトガイド４の一端が接続され、制御装置９による制御の下、当該ライトガイド４の一端に生体内に照射する光を供給する。この光源装置３は、図１に示すように、第１の光源３１と、第２の光源３２とを備える。
第１の光源３１は、可視の波長帯域である通常光を出射（発光）する。本実施の形態１では、第１の光源３１は、白色光を発光するＬＥＤ（Light Emitting Diode）で構成されている。
第１の光源３１は、可視の波長帯域である通常光を出射（発光）する。本実施の形態１では、第１の光源３１は、白色光を発光するＬＥＤ（Light Emitting Diode）で構成されている。
【0014】
第２の光源３２は、通常光の波長帯域とは異なる波長帯域の励起光を出射（発光）する。本実施の形態１では、第２の光源３２は、近赤外の波長帯域（例えば７５０ｎｍ～８００ｎｍ程度の波長帯域）の近赤外励起光を発光する半導体レーザまたはＬＥＤで構成されている。当該近赤外励起光は、インドシアニングリーン等の蛍光物質を励起する励起光である。また、当該インドシアニングリーン等の蛍光物質は、当該近赤外励起光で励起すると、当該近赤外励起光の波長帯域の中心波長よりも長波長側に中心波長を有する可視域以外の波長帯域（例えば８３０ｎｍ近辺の波長帯域）の蛍光を発光する。なお、近赤外励起光の波長帯域と蛍光の波長帯域とは、一部が重なり合うように設定してもよく、あるいは、全く重なり合わないように設定しても構わない。
【0015】
そして、本実施の形態１に係る光源装置３では、制御装置９による制御の下、交互に繰り返される第１，第２の期間のうち、第１の期間において、第１の光源３１が駆動する。すなわち、第１の期間では、光源装置３は、通常光（白色光）を発光する。また、光源装置３では、制御装置９による制御の下、第２の期間において、第２の光源３２が駆動する。すなわち、第２の期間では、光源装置３は、近赤外励起光を発光する。
なお、本実施の形態１では、光源装置３は、制御装置９とは別体で構成されているが、これに限らず、当該制御装置９内部に設けられた構成を採用しても構わない。
なお、本実施の形態１では、光源装置３は、制御装置９とは別体で構成されているが、これに限らず、当該制御装置９内部に設けられた構成を採用しても構わない。
【0016】
ライトガイド４は、一端が光源装置３に着脱自在に接続されるとともに、他端が挿入部２に着脱自在に接続される。そして、ライトガイド４は、光源装置３から供給された光（通常光や近赤外励起光）を一端から他端に伝達し、挿入部２に供給する。生体内に通常光（白色光）が照射された場合には、当該生体内を介した通常光（当該生体内で反射された通常光）が挿入部２内の光学系により集光される。また、生体内に近赤外励起光が照射された場合には、当該生体内を介した近赤外励起光（当該生体内で反射された近赤外励起光）と、当該生体内における病変部に集積するインドシアニングリーン等の蛍光物質が当該近赤外励起光によって励起され、当該蛍光物質から発せられた蛍光とが挿入部２内の光学系により集光される。
【0017】
カメラヘッド５は、本開示に係る撮像装置に相当する。このカメラヘッド５は、挿入部２の基端（接眼部２１（図１））に着脱自在に接続される。そして、カメラヘッド５は、制御装置９による制御の下、挿入部２にて集光された光を撮像して撮像画像を生成する。
なお、カメラヘッド５の詳細な構成については、後述する「カメラヘッドの構成」において説明する。
なお、カメラヘッド５の詳細な構成については、後述する「カメラヘッドの構成」において説明する。
【0018】
第１の伝送ケーブル６は、一端がコネクタＣＮ１（図１）を介して制御装置９に着脱自在に接続され、他端がコネクタＣＮ２（図１）を介してカメラヘッド５に着脱自在に接続される。そして、第１の伝送ケーブル６は、カメラヘッド５から出力される撮像画像等を制御装置９に伝送するとともに、制御装置９から出力される制御信号、同期信号、クロック、及び電力等をカメラヘッド５にそれぞれ伝送する。
なお、第１の伝送ケーブル６を介したカメラヘッド５から制御装置９への撮像画像等の伝送は、当該撮像画像等を光信号で伝送してもよく、あるいは、電気信号で伝送しても構わない。第１の伝送ケーブル６を介した制御装置９からカメラヘッド５への制御信号、同期信号、クロックの伝送も同様である。
なお、第１の伝送ケーブル６を介したカメラヘッド５から制御装置９への撮像画像等の伝送は、当該撮像画像等を光信号で伝送してもよく、あるいは、電気信号で伝送しても構わない。第１の伝送ケーブル６を介した制御装置９からカメラヘッド５への制御信号、同期信号、クロックの伝送も同様である。
【0019】
表示装置７は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）等を用いた表示ディスプレイで構成され、制御装置９による制御の下、当該制御装置９からの映像信号に基づく画像を表示する。
第２の伝送ケーブル８は、一端が表示装置７に着脱自在に接続され、他端が制御装置９に着脱自在に接続される。そして、第２の伝送ケーブル８は、制御装置９にて処理された映像信号を表示装置７に伝送する。
第２の伝送ケーブル８は、一端が表示装置７に着脱自在に接続され、他端が制御装置９に着脱自在に接続される。そして、第２の伝送ケーブル８は、制御装置９にて処理された映像信号を表示装置７に伝送する。
【0020】
制御装置９は、本開示に係る光源制御装置に相当する。この制御装置９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等で構成され、光源装置３、カメラヘッド５、及び表示装置７の動作を統括的に制御する。
なお、制御装置９の詳細な構成については、後述する「制御装置の構成」において説明する。
第３の伝送ケーブル１０は、一端が光源装置３に着脱自在に接続され、他端が制御装置９に着脱自在に接続される。そして、第３の伝送ケーブル１０は、制御装置９からの制御信号を光源装置３に伝送する。
なお、制御装置９の詳細な構成については、後述する「制御装置の構成」において説明する。
第３の伝送ケーブル１０は、一端が光源装置３に着脱自在に接続され、他端が制御装置９に着脱自在に接続される。そして、第３の伝送ケーブル１０は、制御装置９からの制御信号を光源装置３に伝送する。
【0021】
〔カメラヘッドの構成〕
次に、カメラヘッド５の構成について説明する。
図２は、カメラヘッド５及び制御装置９の構成を示すブロック図である。
カメラヘッド５は、図２に示すように、レンズユニット５１と、撮像部５２と、通信部５３とを備える。
レンズユニット５１は、１または複数のレンズを用いて構成され、挿入部２にて集光された光（通常光や近赤外励起光及び蛍光）を撮像部５２（撮像素子５２２）の撮像面に結像する。
次に、カメラヘッド５の構成について説明する。
図２は、カメラヘッド５及び制御装置９の構成を示すブロック図である。
カメラヘッド５は、図２に示すように、レンズユニット５１と、撮像部５２と、通信部５３とを備える。
レンズユニット５１は、１または複数のレンズを用いて構成され、挿入部２にて集光された光（通常光や近赤外励起光及び蛍光）を撮像部５２（撮像素子５２２）の撮像面に結像する。
【0022】
撮像部５２は、制御装置９による制御の下、生体内を撮像する。この撮像部５２は、図２に示すように、励起光カットフィルタ５２１と、撮像素子５２２と、信号処理部５２３とを備える。
【0023】
励起光カットフィルタ５２１は、レンズユニット５１と撮像素子５２２との間に設けられ、特定の波長帯域を除去するバンドストップフィルタで構成されている。なお、以下では、説明の便宜上、励起光カットフィルタ５２１にてカット（除去）する波長帯域をカット帯域と記載し、当該カット帯域よりも短波長側であって当該励起光カットフィルタ５２１を透過する波長帯域を短波側透過領域と記載し、当該カット帯域よりも長波長側であって当該励起光カットフィルタ５２１を透過する波長帯域を長波側透過領域と記載する。
ここで、カット帯域は、近赤外励起光の波長帯域の少なくとも一部を含む。本実施の形態１では、カット帯域は、近赤外励起光の波長帯域の全てを含む。また、長波側透過帯域は、蛍光の波長帯域を含む。さらに、短波側透過領域は、通常光（白色光）の波長帯域を含む。
ここで、カット帯域は、近赤外励起光の波長帯域の少なくとも一部を含む。本実施の形態１では、カット帯域は、近赤外励起光の波長帯域の全てを含む。また、長波側透過帯域は、蛍光の波長帯域を含む。さらに、短波側透過領域は、通常光（白色光）の波長帯域を含む。
【0024】
すなわち、励起光カットフィルタ５２１は、レンズユニット５１から撮像素子５２２に向かう通常光（白色光）を透過させる。なお、以下では、説明の便宜上、励起光カットフィルタ５２１を透過し、撮像素子５２２に向かう通常光（白色光）を被写体像と記載する。一方、励起光カットフィルタ５２１は、レンズユニット５１から撮像素子５２２に向かう近赤外励起光及び蛍光については、近赤外励起光を除去するとともに、蛍光を透過させる。なお、以下では、説明の便宜上、励起光カットフィルタ５２１を透過し、撮像素子５２２に向かう蛍光を蛍光像と記載する。
【0025】
撮像素子５２２は、励起光カットフィルタ５２１を透過した被写体像や蛍光像を受光して電気信号（アナログ信号）に変換する。本実施の形態１では、撮像素子５２２は、複数の画素が水平ライン単位で２次元状に配列されたローリングシャッタ方式の撮像素子であるＣＭＯＳで構成されている。
ここで、撮像素子５２１は、具体的な図示は省略したが、電気的に保証されない無効領域と、光学的黒領域（ＯＢ領域）と、レンズユニット５１にて結像した被写体像を撮像信号に変換して出力する有効画素領域とで構成されている。
そして、撮像素子５２２は、制御装置９による制御の下、光源装置３の発光タイミングに同期して、交互に繰り返される第１，第２の期間毎に撮像を行う。以下では、説明の便宜上、撮像素子５２２により第１の期間において被写体像（通常光）を撮像することで生成された画像を通常光画像と記載し、撮像素子５２２により第２の期間において蛍光像（蛍光）を撮像することで生成された画像を蛍光画像と記載する。また、通常光画像及び蛍光画像を纏めて撮像画像と記載する。
信号処理部５２３は、撮像素子５２２にて生成されたアナログ信号の撮像画像に対して信号処理を行ってデジタル信号の撮像画像を出力する。
ここで、撮像素子５２１は、具体的な図示は省略したが、電気的に保証されない無効領域と、光学的黒領域（ＯＢ領域）と、レンズユニット５１にて結像した被写体像を撮像信号に変換して出力する有効画素領域とで構成されている。
そして、撮像素子５２２は、制御装置９による制御の下、光源装置３の発光タイミングに同期して、交互に繰り返される第１，第２の期間毎に撮像を行う。以下では、説明の便宜上、撮像素子５２２により第１の期間において被写体像（通常光）を撮像することで生成された画像を通常光画像と記載し、撮像素子５２２により第２の期間において蛍光像（蛍光）を撮像することで生成された画像を蛍光画像と記載する。また、通常光画像及び蛍光画像を纏めて撮像画像と記載する。
信号処理部５２３は、撮像素子５２２にて生成されたアナログ信号の撮像画像に対して信号処理を行ってデジタル信号の撮像画像を出力する。
【0026】
通信部５３は、第１の伝送ケーブル６を介して、撮像部５２から出力される撮像画像を制御装置９に送信するトランスミッタとして機能する。この通信部５３は、例えば、第１の伝送ケーブル６を介して、制御装置９との間で、１Ｇｂｐｓ以上の伝送レートで撮像画像の通信を行う高速シリアルインターフェースで構成されている。
【0027】
〔制御装置の構成〕
次に、制御装置９の構成について図２を参照しながら説明する。
制御装置９は、図２に示すように、通信部９１と、メモリ９２と、観察画像生成部９３と、制御部９４と、入力部９５と、出力部９６と、記憶部９７とを備える。
通信部９１は、第１の伝送ケーブル６を介して、カメラヘッド５（通信部５３）から出力される撮像画像を受信するレシーバとして機能する。この通信部９１は、例えば、通信部５３との間で、１Ｇｂｐｓ以上の伝送レートで撮像画像の通信を行う高速シリアルインターフェースで構成されている。すなわち、通信部９１は、本開示に係る画像取得部に相当する。
メモリ９２は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等で構成されている。このメモリ９２は、カメラヘッド５（通信部５３）から順次、出力される撮像画像を複数フレーム分、一時的に記憶可能とする。
次に、制御装置９の構成について図２を参照しながら説明する。
制御装置９は、図２に示すように、通信部９１と、メモリ９２と、観察画像生成部９３と、制御部９４と、入力部９５と、出力部９６と、記憶部９７とを備える。
通信部９１は、第１の伝送ケーブル６を介して、カメラヘッド５（通信部５３）から出力される撮像画像を受信するレシーバとして機能する。この通信部９１は、例えば、通信部５３との間で、１Ｇｂｐｓ以上の伝送レートで撮像画像の通信を行う高速シリアルインターフェースで構成されている。すなわち、通信部９１は、本開示に係る画像取得部に相当する。
メモリ９２は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等で構成されている。このメモリ９２は、カメラヘッド５（通信部５３）から順次、出力される撮像画像を複数フレーム分、一時的に記憶可能とする。
【0028】
観察画像生成部９３は、制御部９４による制御の下、カメラヘッド５（通信部５３）から順次、出力され、通信部９１にて受信した撮像画像を処理する。この観察画像生成部９３は、図２に示すように、メモリコントローラ９３１と、通常光画像処理部９３２と、蛍光画像処理部９３３と、重畳画像生成部９３４と、表示制御部９３５とを備える。
【0029】
メモリコントローラ９３１は、メモリ９２への撮像画像の書込み及び読出しを制御する。より具体的に、メモリコントローラ９３１は、カメラヘッド５（通信部５３）から順次、出力され、通信部９１にて受信した撮像画像（通常光画像及び蛍光画像）をメモリ９２に順次、書き込む。また、メモリコントローラ９３１は、メモリ９２から通常光画像を特定のタイミングで読み出すとともに、当該読み出した通常光画像を通常光画像処理部９３２に入力させる。さらに、メモリコントローラ９３１は、メモリ９２から蛍光画像を特定のタイミングで読み出すとともに、当該読み出した蛍光画像を蛍光画像処理部９３３に入力させる。
【0030】
通常光画像処理部９３２は、入力した通常光画像に対して第１の画像処理を実行する。
当該第１の画像処理としては、オプティカルブラック減算処理、ホワイトバランス調整処理、デモザイク処理、色補正マトリクス処理、ガンマ補正処理、ＲＧＢ信号（通常光画像）を輝度色差信号（Ｙ，Ｃｂ／Ｃｒ信号）に変換するＹＣ処理等を例示することができる。
当該第１の画像処理としては、オプティカルブラック減算処理、ホワイトバランス調整処理、デモザイク処理、色補正マトリクス処理、ガンマ補正処理、ＲＧＢ信号（通常光画像）を輝度色差信号（Ｙ，Ｃｂ／Ｃｒ信号）に変換するＹＣ処理等を例示することができる。
【0031】
蛍光画像処理部９３３は、入力した蛍光画像に対して、第１の画像処理とは異なる第２の画像処理を実行する。
当該第２の画像処理としては、上述した第１の画像処理と同様に、オプティカルブラック減算処理、ホワイトバランス調整処理、デモザイク処理、色補正マトリクス処理、ガンマ補正処理、ＲＧＢ信号（蛍光画像）を輝度色差信号（Ｙ，Ｃｂ／Ｃｒ信号）に変換するＹＣ処理等を例示することができる。
当該第２の画像処理としては、上述した第１の画像処理と同様に、オプティカルブラック減算処理、ホワイトバランス調整処理、デモザイク処理、色補正マトリクス処理、ガンマ補正処理、ＲＧＢ信号（蛍光画像）を輝度色差信号（Ｙ，Ｃｂ／Ｃｒ信号）に変換するＹＣ処理等を例示することができる。
【0032】
重畳画像生成部９３４は、通常光画像処理部９３２にて第１の画像処理が実行された後の通常光画像に、蛍光画像処理部９３３にて第２の画像処理が実行された後の蛍光画像を重畳して重畳画像を生成する重畳処理を実行する。
ここで、当該重畳処理としては、以下に示す第１，第２の重畳処理を例示することができる。なお、以下では、蛍光画像において、輝度値が特定の閾値以上となる画素で構成される領域を蛍光領域と記載する。
第１の重畳処理は、通常光画像において、蛍光領域と同一の画素位置となる領域を蛍光画像における蛍光領域の画像に置き換える処理である。
第２の重畳処理は、蛍光画像の蛍光領域における各画素位置の輝度値に応じて、通常光画像における蛍光領域と同一の画素位置となる領域の各画素に付す蛍光を示す色の明るさを変更する処理（所謂、アルファブレンド処理）である。
ここで、当該重畳処理としては、以下に示す第１，第２の重畳処理を例示することができる。なお、以下では、蛍光画像において、輝度値が特定の閾値以上となる画素で構成される領域を蛍光領域と記載する。
第１の重畳処理は、通常光画像において、蛍光領域と同一の画素位置となる領域を蛍光画像における蛍光領域の画像に置き換える処理である。
第２の重畳処理は、蛍光画像の蛍光領域における各画素位置の輝度値に応じて、通常光画像における蛍光領域と同一の画素位置となる領域の各画素に付す蛍光を示す色の明るさを変更する処理（所謂、アルファブレンド処理）である。
【0033】
表示制御部９３５は、制御部９４による制御の下、重畳画像生成部９３４にて生成された重畳画像を表示するための映像信号を生成する。そして、表示制御部９３５は、第２の伝送ケーブル８を介して、当該映像信号を表示装置７に出力する。
【0034】
制御部９４は、例えば、ＣＰＵやＦＰＧＡ等を用いて構成され、第１～第３の伝送ケーブル６，８，１０を介して制御信号を出力することで、光源装置３、カメラヘッド５、及び表示装置７の動作を制御するとともに、制御装置９全体の動作を制御する。この制御部９４は、本開示に係る光源制御部としての機能を有する。なお、当該光源制御部の機能については、後述する「制御装置の動作」において説明する。
【0035】
入力部９５は、マウス、キーボード、及びタッチパネル等の操作デバイスを用いて構成され、医師等のユーザによるユーザ操作を受け付ける。そして、入力部９５は、当該ユーザ操作に応じた操作信号を制御部９４に出力する。
出力部９６は、スピーカやプリンタ等を用いて構成され、各種情報を出力する。
記憶部９７は、制御部９４が実行するプログラムや、制御部９４の処理に必要な情報等を記憶する。
出力部９６は、スピーカやプリンタ等を用いて構成され、各種情報を出力する。
記憶部９７は、制御部９４が実行するプログラムや、制御部９４の処理に必要な情報等を記憶する。
【0036】
〔制御装置の動作〕
次に、上述した制御装置９の動作について説明する。
なお、以下では、説明の便宜上、制御部９４による撮像素子５２２の制御（以下、撮像制御と記載）と、制御部９４による第１，第２の光源３１，３２の制御（以下、光源制御と記載）とを主に説明する。
図３は、制御装置９の動作を説明する図である。具体的に、図３（ａ）は、撮像素子５２２の露光タイミングを示した図であって、縦軸で撮像素子５２２の水平ラインを示し（最上段が最も上の水平ライン（１ライン目の水平ライン）を示し、最下段が最も下の水平ライン（最終ライン）を示し）、横軸で時間を示している。なお、図３（ａ）では、通常光画像の生成に寄与する平行四辺形の領域をＷＬＩ（White Light Imaging）フィールドと記載し、蛍光画像の生成に寄与する平行四辺形の領域をＩＲ（Infra-Red）フィールドと記載している。図３（ｂ）は、光源制御を示した図であって、縦軸で第１，第２の光源３１，３２に供給する電流値を示し、横軸で時間（第１，第２の光源３１，３２に供給する電流の印可パルス幅（電流の供給時間））を示している。なお、当該光源制御では、実際には、通常光画像または蛍光画像における特定の領域（検波領域）の明るさ（輝度値の平均値等）に基づいて、当該電流値や当該電流の供給時間が変更されるが、図３（ｂ）では、説明の便宜上、当該電流値を最大とし、当該電流の供給時間を最大とした場合を示している。また、図３（ｂ）では、通常光の発光をＷＬＩと記載し、励起光の発光をＩＲと記載している。
次に、上述した制御装置９の動作について説明する。
なお、以下では、説明の便宜上、制御部９４による撮像素子５２２の制御（以下、撮像制御と記載）と、制御部９４による第１，第２の光源３１，３２の制御（以下、光源制御と記載）とを主に説明する。
図３は、制御装置９の動作を説明する図である。具体的に、図３（ａ）は、撮像素子５２２の露光タイミングを示した図であって、縦軸で撮像素子５２２の水平ラインを示し（最上段が最も上の水平ライン（１ライン目の水平ライン）を示し、最下段が最も下の水平ライン（最終ライン）を示し）、横軸で時間を示している。なお、図３（ａ）では、通常光画像の生成に寄与する平行四辺形の領域をＷＬＩ（White Light Imaging）フィールドと記載し、蛍光画像の生成に寄与する平行四辺形の領域をＩＲ（Infra-Red）フィールドと記載している。図３（ｂ）は、光源制御を示した図であって、縦軸で第１，第２の光源３１，３２に供給する電流値を示し、横軸で時間（第１，第２の光源３１，３２に供給する電流の印可パルス幅（電流の供給時間））を示している。なお、当該光源制御では、実際には、通常光画像または蛍光画像における特定の領域（検波領域）の明るさ（輝度値の平均値等）に基づいて、当該電流値や当該電流の供給時間が変更されるが、図３（ｂ）では、説明の便宜上、当該電流値を最大とし、当該電流の供給時間を最大とした場合を示している。また、図３（ｂ）では、通常光の発光をＷＬＩと記載し、励起光の発光をＩＲと記載している。
【0037】
先ず、撮像制御は、以下の通りである。
制御部９４は、撮像素子５２２の１フレーム期間における露光を水平ライン毎に順次、開始させ、露光開始から所定の期間（所謂、シャッタ速度）が経過した水平ライン毎に順次、読み出しを行わせる所謂、ローリングシャッタ方式による露光制御を行う。本実施の形態１では、制御部９４は、図３（ａ）に示すように、撮像素子５２２における有効画素領域の全ての水平ラインが同時に露光される全ライン露光期間ＴＥと撮像素子５２２の複数の画素に蓄積された電荷を読み出す読み出し期間ＴＲとで１フレーム期間を構成するように露光制御を行う。
制御部９４は、撮像素子５２２の１フレーム期間における露光を水平ライン毎に順次、開始させ、露光開始から所定の期間（所謂、シャッタ速度）が経過した水平ライン毎に順次、読み出しを行わせる所謂、ローリングシャッタ方式による露光制御を行う。本実施の形態１では、制御部９４は、図３（ａ）に示すように、撮像素子５２２における有効画素領域の全ての水平ラインが同時に露光される全ライン露光期間ＴＥと撮像素子５２２の複数の画素に蓄積された電荷を読み出す読み出し期間ＴＲとで１フレーム期間を構成するように露光制御を行う。
【0038】
次に、光源制御は、以下の通りである。
制御部９４は、図３（ｂ）に示すように、第１の光源３１の発光と、第２の光源３２の発光とを交互に繰り返す。
具体的に、制御部９４は、第１の光源３１を動作させる際、通常光画像の輝度ムラを抑制するために、交互に繰り返されるＷＬＩフィールド及びＩＲフィールドのうちＷＬＩフィールドにおける全ライン露光期間ＴＥ１内の第１の期間ＴＥ１´全体で第１の光源３１を発光させる。なお、図３（ｂ）では、上述したように電流の供給時間を最大とした場合を示しているため、第１の期間ＴＥ１´は、全ライン露光期間ＴＥ１と同一の期間となっている。そして、当該全ライン露光期間ＴＥ１は、本開示に係る第１の全ライン露光期間に相当する。
制御部９４は、図３（ｂ）に示すように、第１の光源３１の発光と、第２の光源３２の発光とを交互に繰り返す。
具体的に、制御部９４は、第１の光源３１を動作させる際、通常光画像の輝度ムラを抑制するために、交互に繰り返されるＷＬＩフィールド及びＩＲフィールドのうちＷＬＩフィールドにおける全ライン露光期間ＴＥ１内の第１の期間ＴＥ１´全体で第１の光源３１を発光させる。なお、図３（ｂ）では、上述したように電流の供給時間を最大とした場合を示しているため、第１の期間ＴＥ１´は、全ライン露光期間ＴＥ１と同一の期間となっている。そして、当該全ライン露光期間ＴＥ１は、本開示に係る第１の全ライン露光期間に相当する。
【0039】
一方、制御部９４は、第２の光源３２を動作させる際、交互に繰り返されるＷＬＩフィールド及びＩＲフィールドのうちＩＲフィールドにおける全ライン露光期間ＴＥ２と、読み出し期間ＴＲＢの少なくとも一部の期間ＴＲＢ´と、読み出し期間ＴＲＡの少なくとも一部の期間ＴＲＡ´とを含む励起光発光期間ＴＩＲ内の第２の期間ＴＩＲ´全体で第２の光源３２を発光させる。なお、図３（ｂ）では、上述したように電流の供給時間を最大とした場合を示しているため、第２の期間ＴＩＲ´は、励起光発光期間ＴＩＲと同一の期間となっている。そして、当該全ライン露光期間ＴＥ２は、本開示に係る第２の全ライン露光期間に相当する。
【0040】
ここで、読み出し期間ＴＲＢは、全ライン露光期間ＴＥ２に隣り合い、当該全ライン露光期間ＴＥ２に対して時系列的に前の読み出し期間ＴＲである。また、本実施の形態１では、期間ＴＲＢ´は、撮像素子５２２の全ての水平ラインのうち、中央に位置する水平ラインが露光を開始するタイミングＰ１よりも後のタイミングＰ１´から全ライン露光期間ＴＥ２の開始タイミングまでの期間である。
また、読み出し期間ＴＲＡは、全ライン露光期間ＴＥ２に隣り合い、当該全ライン露光期間ＴＥ２に対して時系列的に後の読み出し期間ＴＲである。また、本実施の形態１では、期間ＴＲＡ´は、全ライン露光期間ＴＥ２の終了タイミングから、撮像素子５２２の全ての水平ラインのうち、中央に位置する水平ラインが露光を終了するタイミングＰ２よりも前のタイミングＰ２´までの期間である。
また、読み出し期間ＴＲＡは、全ライン露光期間ＴＥ２に隣り合い、当該全ライン露光期間ＴＥ２に対して時系列的に後の読み出し期間ＴＲである。また、本実施の形態１では、期間ＴＲＡ´は、全ライン露光期間ＴＥ２の終了タイミングから、撮像素子５２２の全ての水平ラインのうち、中央に位置する水平ラインが露光を終了するタイミングＰ２よりも前のタイミングＰ２´までの期間である。
【0041】
例えば、撮像素子５２２がＮＴＳＣ方式の撮像素子である場合には、全ライン露光期間ＴＥは、8.0msである。そして、第２の光源３２において、オーバードライブ駆動時の最大の電流値で電流を供給し続けることができる性能限界での電流の供給時間が12.0msである場合には、期間ＴＲＢ´，ＴＲＡ´は、それぞれ2.0msとなる。なお、オーバードライブ駆動とは、ＬＥＤ等の照明が定常発光時に流す電流値を超す電流を一定時間流すことで、瞬間的に照明をより明るく発光させる方式のことである。
また、例えば、撮像素子５２２がＰＡＬ方式の撮像素子である場合には、全ライン露光期間ＴＥは、10.0msである。そして、第２の光源３２における上述した性能限界での電流の供給時間が12.0msである場合には、期間ＴＲＢ´，ＴＲＡ´は、それぞれ1.0msである。なお、撮像素子５２２がＰＡＬ方式の撮像素子である場合には、通常光画像と蛍光画像との明るさのバランスをＮＴＳＣ方式の撮像素子と合わせるため、第１の期間ＴＥ１´の最大値を全ライン露光期間ＴＥの10.0msよりも短い期間（例えば、8.0ms）としても構わない。
また、例えば、撮像素子５２２がＰＡＬ方式の撮像素子である場合には、全ライン露光期間ＴＥは、10.0msである。そして、第２の光源３２における上述した性能限界での電流の供給時間が12.0msである場合には、期間ＴＲＢ´，ＴＲＡ´は、それぞれ1.0msである。なお、撮像素子５２２がＰＡＬ方式の撮像素子である場合には、通常光画像と蛍光画像との明るさのバランスをＮＴＳＣ方式の撮像素子と合わせるため、第１の期間ＴＥ１´の最大値を全ライン露光期間ＴＥの10.0msよりも短い期間（例えば、8.0ms）としても構わない。
【0042】
以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果を奏する。
本実施の形態１に係る制御装置９は、第２の光源３２の動作を制御する際、上述した第２の期間ＴＩＲ´全体で第２の光源３２を発光させる。すなわち、全ライン露光期間ＴＥ２内においてのみ励起光を発光させる従来の技術と比較して、当該励起光の発光量を多くすることができる。その結果、当該励起光に伴う蛍光の輝度を高くすることができ、蛍光画像の明るさを十分に確保することができる。ここで、第２の光源３２からの励起光に伴う蛍光は、ＷＬＩフィールドに漏れ込むこととなるが、当該蛍光は通常光に比べてかなり暗いため、通常光画像の画像品位にほとんど影響を与えない。
したがって、本実施の形態１に係る制御装置９によれば、観察に適した画像（通常光画像及び蛍光画像）を生成することができる。
本実施の形態１に係る制御装置９は、第２の光源３２の動作を制御する際、上述した第２の期間ＴＩＲ´全体で第２の光源３２を発光させる。すなわち、全ライン露光期間ＴＥ２内においてのみ励起光を発光させる従来の技術と比較して、当該励起光の発光量を多くすることができる。その結果、当該励起光に伴う蛍光の輝度を高くすることができ、蛍光画像の明るさを十分に確保することができる。ここで、第２の光源３２からの励起光に伴う蛍光は、ＷＬＩフィールドに漏れ込むこととなるが、当該蛍光は通常光に比べてかなり暗いため、通常光画像の画像品位にほとんど影響を与えない。
したがって、本実施の形態１に係る制御装置９によれば、観察に適した画像（通常光画像及び蛍光画像）を生成することができる。
【0043】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
本実施の形態２では、制御部９４は、第２の光源３２を動作させる際、上述した実施の形態１で説明した光源制御とは異なる制御を実行する。
次に、実施の形態２について説明する。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
本実施の形態２では、制御部９４は、第２の光源３２を動作させる際、上述した実施の形態１で説明した光源制御とは異なる制御を実行する。
【0044】
本実施の形態２に係る制御部９４は、蛍光画像内において、画素レベルが特定の閾値よりも高い画素で構成された蛍光領域の位置を特定する。すなわち、制御部９４は、本開示に係る領域特定部としての機能を有する。ここで、当該画素レベルとしては、Ｙ信号（輝度信号）に応じた輝度値やＲＧＢ値（画素値）を例示することができる。本実施の形態２では、当該画素レベルとして、当該輝度値を採用している。
そして、制御部９４は、当該蛍光領域の位置に基づいて、第１～第３の励起光発光制御のいずれかを実行する。具体的に、制御部９４は、蛍光領域の位置が蛍光画像内の上方に位置する場合には、第１の励起光発光制御を実行する。また、制御部９４は、蛍光領域の位置が蛍光画像内の下方に位置する場合には、第２の励起光発光制御を実行する。さらに、制御部９４は、蛍光領域の位置が蛍光画像内の上下中央に位置する場合には、第３の励起光発光制御を実行する。
そして、制御部９４は、当該蛍光領域の位置に基づいて、第１～第３の励起光発光制御のいずれかを実行する。具体的に、制御部９４は、蛍光領域の位置が蛍光画像内の上方に位置する場合には、第１の励起光発光制御を実行する。また、制御部９４は、蛍光領域の位置が蛍光画像内の下方に位置する場合には、第２の励起光発光制御を実行する。さらに、制御部９４は、蛍光領域の位置が蛍光画像内の上下中央に位置する場合には、第３の励起光発光制御を実行する。
【0045】
図４は、制御部９４が実行する第１の励起光発光制御を説明する図である。図５は、制御部９４が実行する第２の励起光発光制御を説明する図である。図６は、制御部９４が実行する第３の励起光発光制御を説明する図である。具体的に、図４ないし図６は、図３に対応した図である。なお、図４ないし図６では、説明の便宜上、ＩＲフィールドのみを図示している。
具体的に、第１の励起光発光制御は、図４に示すように、ＩＲフィールドにおける全ライン露光期間ＴＥ２と、読み出し期間ＴＲＢの少なくとも一部の期間ＴＲＢ´とを含む励起光発光期間ＴＩＲ内の第２の期間ＴＩＲ´全体で第２の光源３２を発光させる制御である。なお、図４（ｂ）では、図３と同様に、電流の供給時間を最大とした場合を示しているため、第２の期間ＴＩＲ´は、励起光発光期間ＴＩＲと同一の期間となっている。また、図４（ｂ）では、第２の光源３２における性能限界での電流の供給時間を示しているため、期間ＴＲＢ´を上述した実施の形態１で説明した期間ＴＲＢ´と期間ＴＲＡ´とを足し合わせた期間としている。なお、図４（ｂ）に示した期間ＴＲＢ´も、上述した実施の形態１で説明した期間ＴＲＢ´と同様に、撮像素子５２２の全ての水平ラインのうち、中央に位置する水平ラインが露光を開始するタイミングＰ１よりも後のタイミングＰ１´から全ライン露光期間ＴＥ２の開始タイミングまでの期間である。
具体的に、第１の励起光発光制御は、図４に示すように、ＩＲフィールドにおける全ライン露光期間ＴＥ２と、読み出し期間ＴＲＢの少なくとも一部の期間ＴＲＢ´とを含む励起光発光期間ＴＩＲ内の第２の期間ＴＩＲ´全体で第２の光源３２を発光させる制御である。なお、図４（ｂ）では、図３と同様に、電流の供給時間を最大とした場合を示しているため、第２の期間ＴＩＲ´は、励起光発光期間ＴＩＲと同一の期間となっている。また、図４（ｂ）では、第２の光源３２における性能限界での電流の供給時間を示しているため、期間ＴＲＢ´を上述した実施の形態１で説明した期間ＴＲＢ´と期間ＴＲＡ´とを足し合わせた期間としている。なお、図４（ｂ）に示した期間ＴＲＢ´も、上述した実施の形態１で説明した期間ＴＲＢ´と同様に、撮像素子５２２の全ての水平ラインのうち、中央に位置する水平ラインが露光を開始するタイミングＰ１よりも後のタイミングＰ１´から全ライン露光期間ＴＥ２の開始タイミングまでの期間である。
【0046】
また、第２の励起光発光制御は、図５に示すように、ＩＲフィールドにおける全ライン露光期間ＴＥ２と、読み出し期間ＴＲＡの少なくとも一部の期間ＴＲＡ´とを含む励起光発光期間ＴＩＲ内の第２の期間ＴＩＲ´全体で第２の光源３２を発光させる制御である。なお、図５（ｂ）では、図３と同様に、電流の供給時間を最大とした場合を示しているため、第２の期間ＴＩＲ´は、励起光発光期間ＴＩＲと同一の期間となっている。また、図５（ｂ）では、第２の光源３２における性能限界での電流の供給時間を示しているため、期間ＴＲＡ´を上述した実施の形態１で説明した期間ＴＲＢ´と期間ＴＲＡ´とを足し合わせた期間としている。なお、図５（ｂ）に示した期間ＴＲＡ´も、上述した実施の形態１で説明した期間ＴＲＡ´と同様に、全ライン露光期間ＴＥ２の終了タイミングから、撮像素子５２２の全ての水平ラインのうち、中央に位置する水平ラインが露光を終了するタイミングＰ２よりも前のタイミングＰ２´までの期間である。
【0047】
さらに、第３の励起光発光制御は、図６に示すように、上述した実施の形態１で説明した光源制御を同様の制御である。
【0048】
以上説明した本実施の形態２によれば、上述した実施の形態１と同様の効果の他、以下の効果を奏する。
本実施の形態２に係る制御装置９は、蛍光領域の位置に基づいて、第１～第３の励起光発光制御のいずれかを実行する。すなわち、第１の励起光発光制御を実行すれば、蛍光画像内の上方に位置する蛍光領域を明るくすることができる。また、第２の励起光発光制御を実行すれば、蛍光画像内の下方に位置する蛍光領域を明るくすることができる。さらに、第３の励起光発光制御を実行すれば、蛍光画像内の上下中央に位置する蛍光領域を明るくすることができる。
したがって、本実施の形態２に係る制御装置９によれば、蛍光領域をより明るくすることができ、観察に適した蛍光画像を生成することができる。
本実施の形態２に係る制御装置９は、蛍光領域の位置に基づいて、第１～第３の励起光発光制御のいずれかを実行する。すなわち、第１の励起光発光制御を実行すれば、蛍光画像内の上方に位置する蛍光領域を明るくすることができる。また、第２の励起光発光制御を実行すれば、蛍光画像内の下方に位置する蛍光領域を明るくすることができる。さらに、第３の励起光発光制御を実行すれば、蛍光画像内の上下中央に位置する蛍光領域を明るくすることができる。
したがって、本実施の形態２に係る制御装置９によれば、蛍光領域をより明るくすることができ、観察に適した蛍光画像を生成することができる。
【0049】
（その他の実施の形態）
ここまで、本開示を実施するための形態を説明してきたが、本開示は上述した実施の形態１，２によってのみ限定されるべきものではない。
上述した実施の形態１において、励起光発光期間ＴＩＲ（第２の期間ＴＩＲ´）を読み出し期間ＴＲＢ全体と全ライン露光期間ＴＥ２全体と読み出し期間ＴＲＡ全体とを含めた期間としても構わない。
同様に、上述した実施の形態２において、第１の励起光発光制御での励起光発光期間ＴＩＲ（第２の期間ＴＩＲ´）を読み出し期間ＴＲＢ全体と全ライン露光期間ＴＥ２全体とを含めた期間としても構わない。また、第２の励起光発光制御での励起光発光期間ＴＩＲ（第２の期間ＴＩＲ´）を全ライン露光期間ＴＥ２全体と読み出し期間ＴＲＡ全体とを含めた期間としても構わない。
上述した実施の形態１，２において、期間ＴＲＢ´と期間ＴＲＡ´とを異なる期間としても構わない。
上述した実施の形態１では、上述した実施の形態２で説明した第３の励起光発光制御を実行していたが、これに限らず、上述した実施の形態２で説明した第１，第２の励起光発光制御のいずれかを実行する構成としても構わない。
上述した実施の形態２において、通常光画像または蛍光画像における特定の領域（検波領域）の明るさ（輝度値の平均値等）に基づいて、第１～第３の励起光発光制御のいずれかを実行する構成としても構わない。
ここまで、本開示を実施するための形態を説明してきたが、本開示は上述した実施の形態１，２によってのみ限定されるべきものではない。
上述した実施の形態１において、励起光発光期間ＴＩＲ（第２の期間ＴＩＲ´）を読み出し期間ＴＲＢ全体と全ライン露光期間ＴＥ２全体と読み出し期間ＴＲＡ全体とを含めた期間としても構わない。
同様に、上述した実施の形態２において、第１の励起光発光制御での励起光発光期間ＴＩＲ（第２の期間ＴＩＲ´）を読み出し期間ＴＲＢ全体と全ライン露光期間ＴＥ２全体とを含めた期間としても構わない。また、第２の励起光発光制御での励起光発光期間ＴＩＲ（第２の期間ＴＩＲ´）を全ライン露光期間ＴＥ２全体と読み出し期間ＴＲＡ全体とを含めた期間としても構わない。
上述した実施の形態１，２において、期間ＴＲＢ´と期間ＴＲＡ´とを異なる期間としても構わない。
上述した実施の形態１では、上述した実施の形態２で説明した第３の励起光発光制御を実行していたが、これに限らず、上述した実施の形態２で説明した第１，第２の励起光発光制御のいずれかを実行する構成としても構わない。
上述した実施の形態２において、通常光画像または蛍光画像における特定の領域（検波領域）の明るさ（輝度値の平均値等）に基づいて、第１～第３の励起光発光制御のいずれかを実行する構成としても構わない。
【0050】
ところで、従来、癌細胞を検出する癌診断法の一つである光線力学診断（Photo Dynamic Diagnosis：PDD）が知られている。
当該光線力学診断では、例えば5-アミノレブリン酸（以下、5-ALAと記載）等の光感受性物質が用いられる。当該5-ALAは、元来、動植物の生体内に含まれる天然アミノ酸である。この5-ALAは、体内投与後に細胞内に取り込まれ、ミトコンドリア内でプロトポルフィリンに生合成される。そして、癌細胞では、当該プロトポルフィリンが過剰に集積する。また、当該癌細胞に過剰集積するプロトポルフィリンは、光活性を有する。このため、当該プロトポルフィリンは、励起光（例えば375nm～445nmの波長帯域の青色可視光）で励起すると、蛍光（例えば600nm～740nmの波長帯域の赤色蛍光）を発光する。このように、光感受性物質を用いて癌細胞を蛍光発光させる癌診断法を光線力学診断という。
そして、上述した実施の形態１，２において、白色光を発光するＬＥＤで第１の光源３１を構成し、プロトポルフィリンを励起する励起光（例えば375nm～445nmの波長帯域の青色可視光）を発光する半導体レーザで第２の光源３２を構成しても構わない。このように構成した場合であっても、上述した実施の形態１，２と同様の効果を奏する。
当該光線力学診断では、例えば5-アミノレブリン酸（以下、5-ALAと記載）等の光感受性物質が用いられる。当該5-ALAは、元来、動植物の生体内に含まれる天然アミノ酸である。この5-ALAは、体内投与後に細胞内に取り込まれ、ミトコンドリア内でプロトポルフィリンに生合成される。そして、癌細胞では、当該プロトポルフィリンが過剰に集積する。また、当該癌細胞に過剰集積するプロトポルフィリンは、光活性を有する。このため、当該プロトポルフィリンは、励起光（例えば375nm～445nmの波長帯域の青色可視光）で励起すると、蛍光（例えば600nm～740nmの波長帯域の赤色蛍光）を発光する。このように、光感受性物質を用いて癌細胞を蛍光発光させる癌診断法を光線力学診断という。
そして、上述した実施の形態１，２において、白色光を発光するＬＥＤで第１の光源３１を構成し、プロトポルフィリンを励起する励起光（例えば375nm～445nmの波長帯域の青色可視光）を発光する半導体レーザで第２の光源３２を構成しても構わない。このように構成した場合であっても、上述した実施の形態１，２と同様の効果を奏する。
【0051】
上述した実施の形態１，２では、第１，第２の期間が交互に繰り返すように設定されていたが、これに限らず、第１，第２の期間の少なくともいずれかが連続し、第１，第２の期間の頻度の比率が１：１以外の比率となるように構成しても構わない。
【0052】
上述した実施の形態１，２では、挿入部２を硬性内視鏡で構成した医療用観察システム１に本開示に係る光源制御装置を搭載していたが、これに限らない。例えば、挿入部２を軟性内視鏡で構成した医療用観察システムに本開示に係る光源制御装置を搭載しても構わない。また、被写体内（生体内）や被写体表面（生体表面）の所定の視野領域を拡大して観察する手術用顕微鏡（例えば、特開２０１６－４２９８１号公報参照）等の医療用観察システムに本開示に係る光源制御装置を搭載しても構わない。
上述した実施の形態１，２において、カメラヘッド５の一部の構成や制御装置９の一部の構成を例えばコネクタＣＮ１やコネクタＣＮ２に設けても構わない。
上述した実施の形態１，２において、カメラヘッド５の一部の構成や制御装置９の一部の構成を例えばコネクタＣＮ１やコネクタＣＮ２に設けても構わない。
【0053】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）複数の画素が水平ライン単位で２次元状に配列されたローリングシャッタ方式の撮像素子における有効画素領域の全ての前記水平ラインが同時に露光される全ライン露光期間である第１の全ライン露光期間において第１の光源から可視の波長帯域の光を発光させるとともに、前記第１の全ライン露光期間とは異なる前記全ライン露光期間である第２の全ライン露光期間において第２の光源から励起光を発光させる光源制御部を備え、前記光源制御部は、前記第２の光源の動作を制御する際、前記第２の全ライン露光期間と、前記第２の全ライン露光期間に隣り合い、前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出す読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む励起光発光期間において前記励起光を発光させる。
（２）前記励起光発光期間は、前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に前の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間と、前記第２の全ライン露光期間とを含む期間である前記（１）に記載の光源制御装置。
（３）前記励起光発光期間は、前記全ての水平ラインのうち、中央に位置する水平ラインが露光を開始するタイミングよりも後のタイミングから、前記第２の全ライン露光期間の終了タイミングまでの期間である前記（２）に記載の光源制御装置。
（４）前記励起光発光期間は、前記第２の全ライン露光期間と、前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に後の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む期間である前記（１）に記載の光源制御装置。
（５）前記励起光発光期間は、前記第２の全ライン露光期間の開始タイミングから、前記全ての水平ラインのうち、中央に位置する水平ラインが露光を終了するタイミングよりも前のタイミングまでの期間である前記（４）に記載の光源制御装置。
（６）前記励起光発光期間は、前記第２の全ライン露光期間と、前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に前の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間と、前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に後の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む期間である前記（１）に記載の光源制御装置。
（７）観察対象に前記励起光が照射され、前記励起光によって励起された前記観察対象からの蛍光が撮像部にて撮像された蛍光画像を取得する画像取得部と、前記蛍光画像における全画像領域のうち、前記蛍光に応じた画素レベルが特定の閾値よりも高い画素で構成された蛍光領域の位置を特定する領域特定部とをさらに備え、前記光源制御部は、前記蛍光領域の位置に基づいて、前記第２の全ライン露光期間と前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に前の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む前記励起光発光期間において前記励起光を発光させる第１の励起光発光制御と、前記第２の全ライン露光期間と前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に後の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む前記励起光発光期間において前記励起光を発光させる第２の励起光発光制御と、前記第２の全ライン露光期間と前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に前の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間と前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に後の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む前記励起光発光期間において前記励起光を発光させる第３の励起光発光制御とのいずれかを実行する前記（１）～（６）のいずれか一つに記載の光源制御装置。
（８）複数の画素が水平ライン単位で２次元状に配列されたローリングシャッタ方式の撮像素子を含む撮像装置と、可視の波長帯域である光を発光する第１の光源と、励起光を発光する第２の光源と、前記第１の光源及び前記第２の光源を制御する光源制御装置とを備え、前記光源制御装置は、前記撮像素子における有効画素領域の全ての前記水平ラインが同時に露光される全ライン露光期間である第１の全ライン露光期間において前記第１の光源から前記可視の波長帯域の光を発光させるとともに、前記第１の全ライン露光期間とは異なる前記全ライン露光期間である第２の全ライン露光期間において前記第２の光源から前記励起光を発光させる光源制御部を備え、前記光源制御部は、前記第２の光源の動作を制御する際、前記第２の全ライン露光期間と、前記第２の全ライン露光期間に隣り合い、前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出す読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む励起光発光期間において前記励起光を発光させる医療用観察システム。
（１）複数の画素が水平ライン単位で２次元状に配列されたローリングシャッタ方式の撮像素子における有効画素領域の全ての前記水平ラインが同時に露光される全ライン露光期間である第１の全ライン露光期間において第１の光源から可視の波長帯域の光を発光させるとともに、前記第１の全ライン露光期間とは異なる前記全ライン露光期間である第２の全ライン露光期間において第２の光源から励起光を発光させる光源制御部を備え、前記光源制御部は、前記第２の光源の動作を制御する際、前記第２の全ライン露光期間と、前記第２の全ライン露光期間に隣り合い、前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出す読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む励起光発光期間において前記励起光を発光させる。
（２）前記励起光発光期間は、前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に前の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間と、前記第２の全ライン露光期間とを含む期間である前記（１）に記載の光源制御装置。
（３）前記励起光発光期間は、前記全ての水平ラインのうち、中央に位置する水平ラインが露光を開始するタイミングよりも後のタイミングから、前記第２の全ライン露光期間の終了タイミングまでの期間である前記（２）に記載の光源制御装置。
（４）前記励起光発光期間は、前記第２の全ライン露光期間と、前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に後の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む期間である前記（１）に記載の光源制御装置。
（５）前記励起光発光期間は、前記第２の全ライン露光期間の開始タイミングから、前記全ての水平ラインのうち、中央に位置する水平ラインが露光を終了するタイミングよりも前のタイミングまでの期間である前記（４）に記載の光源制御装置。
（６）前記励起光発光期間は、前記第２の全ライン露光期間と、前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に前の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間と、前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に後の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む期間である前記（１）に記載の光源制御装置。
（７）観察対象に前記励起光が照射され、前記励起光によって励起された前記観察対象からの蛍光が撮像部にて撮像された蛍光画像を取得する画像取得部と、前記蛍光画像における全画像領域のうち、前記蛍光に応じた画素レベルが特定の閾値よりも高い画素で構成された蛍光領域の位置を特定する領域特定部とをさらに備え、前記光源制御部は、前記蛍光領域の位置に基づいて、前記第２の全ライン露光期間と前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に前の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む前記励起光発光期間において前記励起光を発光させる第１の励起光発光制御と、前記第２の全ライン露光期間と前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に後の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む前記励起光発光期間において前記励起光を発光させる第２の励起光発光制御と、前記第２の全ライン露光期間と前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に前の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間と前記第２の全ライン露光期間に対して時系列的に後の前記読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む前記励起光発光期間において前記励起光を発光させる第３の励起光発光制御とのいずれかを実行する前記（１）～（６）のいずれか一つに記載の光源制御装置。
（８）複数の画素が水平ライン単位で２次元状に配列されたローリングシャッタ方式の撮像素子を含む撮像装置と、可視の波長帯域である光を発光する第１の光源と、励起光を発光する第２の光源と、前記第１の光源及び前記第２の光源を制御する光源制御装置とを備え、前記光源制御装置は、前記撮像素子における有効画素領域の全ての前記水平ラインが同時に露光される全ライン露光期間である第１の全ライン露光期間において前記第１の光源から前記可視の波長帯域の光を発光させるとともに、前記第１の全ライン露光期間とは異なる前記全ライン露光期間である第２の全ライン露光期間において前記第２の光源から前記励起光を発光させる光源制御部を備え、前記光源制御部は、前記第２の光源の動作を制御する際、前記第２の全ライン露光期間と、前記第２の全ライン露光期間に隣り合い、前記複数の画素に蓄積された電荷を読み出す読み出し期間の少なくとも一部の期間とを含む励起光発光期間において前記励起光を発光させる医療用観察システム。
【符号の説明】
【0054】
１ 医療用観察システム
２ 挿入部
３ 光源装置
４ ライトガイド
５ カメラヘッド
６ 第１の伝送ケーブル
７ 表示装置
８ 第２の伝送ケーブル
９ 制御装置
１０ 第３の伝送ケーブル
２１ 接眼部
３１ 第１の光源
３２ 第２の光源
５１ レンズユニット
５２ 撮像部
５３ 通信部
９１ 通信部
９２ メモリ
９３ 観察画像生成部
９４ 制御部
９５ 入力部
９６ 出力部
９７ 記憶部
５２１ 励起光カットフィルタ
５２２ 撮像素子
５２３ 信号処理部
９３１ メモリコントローラ
９３２ 通常光画像処理部
９３３ 蛍光画像処理部
９３４ 重畳画像生成部
９３５ 表示制御部
ＣＮ１，ＣＮ２ コネクタ
Ｐ１，Ｐ１´，Ｐ２，Ｐ２´ タイミング
ＴＥ，ＴＥ１，ＴＥ２ 全ライン露光期間
ＴＥ１´ 第１の期間
ＴＩＲ 励起光発光期間
ＴＩＲ´ 第２の期間
ＴＲ，ＴＲＡ，ＴＲＢ 読み出し期間
ＴＲＡ´，ＴＲＢ´ 期間
２ 挿入部
３ 光源装置
４ ライトガイド
５ カメラヘッド
６ 第１の伝送ケーブル
７ 表示装置
８ 第２の伝送ケーブル
９ 制御装置
１０ 第３の伝送ケーブル
２１ 接眼部
３１ 第１の光源
３２ 第２の光源
５１ レンズユニット
５２ 撮像部
５３ 通信部
９１ 通信部
９２ メモリ
９３ 観察画像生成部
９４ 制御部
９５ 入力部
９６ 出力部
９７ 記憶部
５２１ 励起光カットフィルタ
５２２ 撮像素子
５２３ 信号処理部
９３１ メモリコントローラ
９３２ 通常光画像処理部
９３３ 蛍光画像処理部
９３４ 重畳画像生成部
９３５ 表示制御部
ＣＮ１，ＣＮ２ コネクタ
Ｐ１，Ｐ１´，Ｐ２，Ｐ２´ タイミング
ＴＥ，ＴＥ１，ＴＥ２ 全ライン露光期間
ＴＥ１´ 第１の期間
ＴＩＲ 励起光発光期間
ＴＩＲ´ 第２の期間
ＴＲ，ＴＲＡ，ＴＲＢ 読み出し期間
ＴＲＡ´，ＴＲＢ´ 期間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】