(57)【要約】【課題】単板式の撮像素子を用いつつ、当該撮像素子のダイナミックレンジを有効活用して赤色成分（Ｒ）、緑色成分（Ｇ）、青色成分（Ｂ）の色情報をそれぞれ検出して、取得される画像の質を向上させる。【解決手段】光源制御装置は、少なくとも赤色光源、緑色光源、及び青色光源を含む複数の狭帯域光源を時分割で発光させる光源制御部と、前記狭帯域光源の出射光が照明された被写体の反射像を撮像するモノクロ型の単板式撮像素子により面順次に検出される画像情報に基づいて、それぞれの前記狭帯域光源の出力を設定する光量設定部と、を備える。【選択図】図７
2016185763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも赤色光源、緑色光源、及び青色光源を含む複数の狭帯域光源を時分割で発光させる光源制御部と、
前記狭帯域光源の出射光が照明された被写体の反射像を撮像するモノクロ型の単板式撮像素子により面順次に検出される画像情報に基づいて、それぞれの前記狭帯域光源の出力を設定する光量設定部と、
を備える、光源制御装置。
【請求項２】
前記単板式撮像素子により面順次に検出されるそれぞれの画像情報に基づいて、それぞれの前記狭帯域光源の出射光が照明された前記被写体の反射像における輝度値ヒストグラムを生成するヒストグラム生成部を備える、請求項１に記載の光源制御装置。
【請求項３】
前記光量設定部は、前記狭帯域光源ごとに、前記輝度値ヒストグラムに基づいて得られる現在の制御輝度と所定の基準輝度とに基づいて前記出力を設定する、請求項２に記載の光源制御装置。
【請求項４】
前記光量設定部は、前記現在の制御輝度と前記所定の基準輝度との差に基づいて前記出力を増減する、請求項３に記載の光源制御装置。
【請求項５】
前記基準輝度が、前記単板式撮像素子のダイナミックレンジに基づき設定される、請求項３に記載の光源制御装置。
【請求項６】
新たに設定される前記狭帯域光源の出力が制御可能範囲を超える場合には、前記基準輝度を小さい値に変更する、請求項３に記載の光源制御装置。
【請求項７】
前記光量設定部は、前記狭帯域光源ごとに、記憶部に記憶した前記出力の制御目標値を更新する、請求項３に記載の光源制御装置。
【請求項８】
前記光量設定部は、すべての前記狭帯域光源の制御輝度が、同一の前記基準輝度に近づくように前記出力を設定する、請求項３に記載の光源制御装置。
【請求項９】
前記基準輝度が、前記狭帯域光源ごとに設定される、請求項３に記載の光源制御装置。
【請求項１０】
少なくとも赤色光源、緑色光源、及び青色光源を含む複数の狭帯域光源を時分割で発光させることと、
それぞれの前記狭帯域光源の出射光が照明された被写体の反射像をモノクロ型の単板式撮像素子により撮像することと、
前記単板式撮像素子により検出された画像情報に基づいて、それぞれの前記狭帯域光源の出力を設定することと、
を備える、光源制御方法。
【請求項１１】
少なくとも赤色光源、緑色光源、及び青色光源を含む複数の狭帯域光源と、
前記複数の狭帯域光源を時分割で発光させる光源制御部と、
前記狭帯域光源の出射光が照明された被写体の反射像を撮像するモノクロ型の単板式撮像素子と、
前記単板式撮像素子により検出される画像情報に基づいて、それぞれの前記狭帯域光源の出力を設定する光量設定部と、
それぞれの前記狭帯域光源の発光時に撮像された複数の画像情報に基づいてカラー画像を生成する画像生成部と、
を備える、撮像システム。
【請求項１２】
前記画像生成部は、撮像時におけるそれぞれの前記狭帯域光源の出力に対する所定の基準出力の比に基づいて、それぞれの前記画像情報の輝度のゲインを調整してホワイトバランス処理を行う、請求項１１に記載の撮像システム。
【請求項１３】
前記画像生成部は、それぞれの前記狭帯域光源の出射光に対する前記単板式撮像素子の感度に基づいて、それぞれの前記画像情報の輝度のゲインを調整してホワイトバランス処理を行う、請求項１１に記載の撮像システム。
【請求項１４】
前記画像生成部は、前記感度の逆数を積算して前記画像情報の輝度のゲインを調整する、請求項１３に記載の撮像システム。
【請求項１５】
前記撮像システムが内視鏡撮像装置である、請求項１１に記載の撮像システム。
【請求項１６】
前記複数の狭帯域光源がさらに赤外光源を含む、請求項１１に記載の撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、光源制御装置及び光源制御方法並びに撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内視鏡撮像装置等の撮像システムにおいて、装置の小型化や、体内への挿入部の細径化の要求に応えるべく、ベイヤ構造に代表される単板式の撮像素子が用いられている。単板式の撮像素子は、光を赤色成分（Ｒ）、緑色成分（Ｇ）、青色成分（Ｂ）に分光するためのプリズムや３つの撮像素子を用いる三板式の撮像素子に比べて小さい点において有利である。【０００３】
係る単板式の撮像素子を用いた内視鏡撮像装置として、互いにスペクトルの異なる照明光を、撮像タイミングと合わせて時分割で発光させる方式の光源装置が知られている。例えば、特許文献１には、ローリングシャッタ方式の撮像素子の撮像タイミングに合わせて、複数種類の照明光を切り替えて面順次方式にて撮像する撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１３／１４６３１１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の撮像装置は、撮像結果に応じて光源の出力を制御するようにはなっていない。そのため、赤色成分（Ｒ）、緑色成分（Ｇ）、青色成分（Ｂ）の色情報をそれぞれ検出するにあたり、撮像素子のダイナミックレンジを有効に使いきることができていない。撮像素子のダイナミックレンジを有効活用して各色の色情報を検出できれば、取得される画像の質をより向上させることができる。【０００６】
そこで、本開示では、単板式の撮像素子を用いつつ、当該撮像素子のダイナミックレンジを有効活用して赤色成分（Ｒ）、緑色成分（Ｇ）、青色成分（Ｂ）の色情報をそれぞれ検出して、取得される画像の質を向上させることが可能な、新規かつ改良された光源制御装置及び光源制御方法並びに撮像システムを提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示によれば、少なくとも赤色光源、緑色光源、及び青色光源を含む複数の狭帯域光源を時分割で発光させる光源制御部と、前記狭帯域光源の出射光が照明された被写体の反射像を撮像するモノクロ型の単板式撮像素子により面順次に検出される画像情報に基づいて、それぞれの前記狭帯域光源の出力を設定する光量設定部と、を備える、光源制御装置が提供される。【０００８】
また、本開示によれば、少なくとも赤色光源、緑色光源、及び青色光源を含む複数の狭帯域光源を時分割で発光させるステップと、それぞれの前記狭帯域光源の出射光が照明された被写体の反射像をモノクロ型の単板式撮像素子により撮像するステップと、前記単板式撮像素子により検出された画像情報に基づいて、それぞれの前記狭帯域光源の出力を設定するステップと、を備える、光源制御方法が提供される。【０００９】
また、本開示によれば、少なくとも赤色光源、緑色光源、及び青色光源を含む複数の狭帯域光源と、前記複数の狭帯域光源を時分割で発光させる光源制御部と、前記狭帯域光源の出射光が照明された被写体の反射像を撮像するモノクロ型の単板式撮像素子と、前記単板式撮像素子により検出される画像情報に基づいて、それぞれの前記狭帯域光源の出力を設定する光量設定部と、それぞれの前記狭帯域光源の発光時に撮像された複数の画像情報に基づいてカラー画像を生成する画像生成部と、を備える、撮像システムが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように本開示によれば、単板式の撮像素子を用いつつ、当該撮像素子のダイナミックレンジを有効活用して赤色成分（Ｒ）、緑色成分（Ｇ）、青色成分（Ｂ）の色情報がそれぞれ検出され、取得される画像の質を向上させることが可能になる。なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、又は上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の実施の形態に係る内視鏡撮像装置を示す模式図である。
【図２】同実施形態に係る内視鏡撮像装置の鏡筒部を示す模式図である。
【図３】同実施形態に係る内視鏡撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図４】同実施形態に係る内視鏡撮像装置の制御処理を示すフローチャートである。
【図５】タイミング信号と光量について示す説明図である。
【図６】同実施形態に係る色情報取得判定を示すフローチャートである。
【図７】輝度値ヒストグラムを示す説明図である。
【図８】光の波長に対する撮像素子の感度を示す説明図である。
【図９】評価測光時の制御輝度の算出方法を説明するための図である。
【図１０】中央部重点平均測光時の制御輝度の算出方法を説明するための図である。
【図１１】部分測光時の制御輝度の算出方法を説明するための図である。
【図１２】三板式の撮像素子を示す説明図である。
【図１３】ベイヤ構造の単板式の撮像素子のデモザイク処理を示す説明図である。
【図１４】従来のホワイトバランス処理によるノイズの増加を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１３】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
＜１．背景技術の詳述＞
＜２．撮像システム＞
（２．１．全体構成）
（２．２．光源装置）
（２．３．撮像素子）
（２．４．撮像処理装置）
（２．５．光源制御装置）
＜３．撮像システムの制御処理＞
【００１４】
また、本明細書において、「出射光」とは各狭帯域光源から出射した光を指し、「照明光」とは光源装置から照射された光を指す。
【００１５】
＜１．背景技術の詳述＞
まず、本開示の背景技術を詳述する。
近年、内視鏡撮像装置に代表される手術用の撮像装置では、カラー画像の解像度がハイビジョンから４Ｋへと推移し、患部の視認性の改善がなされつつある。一方、腹腔や消化器官等を対象とする内視鏡診断や内視鏡手術に用いる内視鏡撮像装置では、患者の負担を軽減し、また、術具の取り回しを良くするために、体内に挿入される部分の細径化が進められている。取得されるカラー画像の解像度を向上させることと、体内に挿入される部分の直径を細くすることとは相反するものであり、これらの要望を両立させることが望まれる。これに対して、内視鏡撮像装置の小型化及び細径化を目的として、内視鏡撮像装置に用いられる撮像素子は、三板式から単板式に移行されつつある。
【００１６】
図１２は、三板式の撮像素子１０の構成の一例を示す模式図である。三板式の撮像素子１０は、３つのダイクロイックプリズム１１ａ，１１ｂ，１１ｃと、２つの撮像素子１３ａ，１３ｂ，１３ｃとを備える。係る三板式の撮像素子１０は、ダイクロイックプリズム１１ａ，１１ｂ，１１ｃにより入射光を赤色成分（Ｒ）、緑色成分（Ｇ）、青色成分（Ｂ）に分光し、各色成分の光をそれぞれ３つの撮像素子１３ａ，１３ｂ，１３ｃで受光する。係る三板式の撮像素子１０は、ダイクロイックプリズム１１ａ，１１ｂ，１１ｃでの光量損失があるものの、画素ごとに赤色成分（Ｒ）、緑色成分（Ｇ）、青色成分（Ｂ）の色情報を取得することができるため、比較的画質に優れている。
【００１７】
図１３は、ベイヤ構造の単板式の撮像素子の概要を説明するための図である。ベイヤ構造に代表される単板式の撮像素子は、画素ごとにＲＧＢいずれかのカラーフィルタ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂが配置されている。図示した例では、緑色のカラーフィルタ２０Ｇが縦横それぞれ１つおきの画素に配置され、残りの画素に対して、赤色のカラーフィルタ２０Ｒ及び青色のカラーフィルタ２０Ｂが１行おきに配置されている。
【００１８】
係る単板式の撮像素子では、画素ごとに赤色、緑色、青色のうちのいずれかの色情報しか検出できないため、デモザイクと呼ばれる補間処理により、各画素において欠けている色情報が周辺の画素の色情報に基づいて予測され、画素領域全体の画像が合成される。また、ベイヤ構造の単板式の撮像素子は、三板式の撮像素子のようなダイクロイックプリズムによる光量損失が無いものの、カラーフィルタ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂでの光量損失を生じ得る。そのため、単板式の撮像素子は、小型化の点においては有利であるものの、三板式の撮像素子に比べて画質が低下しやすい。
【００１９】
ここで、内視鏡撮像装置には、硬性内視鏡装置と、軟性内視鏡装置とがある。硬性内視鏡装置は、主として腹腔内視鏡手術に用いられ、硬性鏡と称される細長い光学系と、医師の手元付近に備えられる撮像素子とにより構成される。一方、軟性内視鏡装置は、主として消化器官の検査や手術に用いられ、一般的には、内視鏡の先端部に撮像素子が置かれる。硬性内視鏡装置は、硬性鏡の部分が細くなるために、光学的な解像度の限界がある。軟性内視鏡装置は、撮像素子の大きさが制限されるために、解像度の限界がある。硬性内視鏡装置及び軟性内視鏡装置のいずれにおいても、通常、ベイヤ構造の単板式の撮像素子が用いられる。
【００２０】
このように、硬性内視鏡装置及び軟性内視鏡装置のいずれにおいても、撮像素子を用いて取得し得る画像の解像度は、光学系や撮像素子の大きさによって制限される。また、ベイヤ構造の単板式の撮像素子の場合、デモザイク処理で色情報が補間されるため、解像度がより低下しやすい。
【００２１】
また、三板式の撮像素子及びベイヤ構造の単板式の撮像素子いずれにおいても、赤色成分（Ｒ）、緑色成分（Ｇ）、青色成分（Ｂ）の色情報を一度に撮像する場合には、各色成分に対して同一の露光条件で撮像され、各色成分それぞれに対して最適な露光条件で撮像されることがない。これに対して、手術画像の場合、被写体によって反射像の色成分に特定の傾向が見られやすい。通常、手術画像においては、赤色成分（Ｒ）及び緑色成分（Ｇ）の光量が多く、青色成分（Ｂ）の光量が小さくなる。さらに、内視鏡撮像装置の構成上、三板式の撮像素子あるいはベイヤ構造の単板式の撮像素子を用いた場合には、赤色成分（Ｒ）の光量損失が大きくなりやすい。
【００２２】
したがって、手術の様子を撮影する際には、撮像画像において光量が大きくなりやすい緑色成分（Ｇ）を基準に調光が行われていた。この場合、撮像後の画像処理によって赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）の輝度を拡大し、緑色成分（Ｇ）と同じ光量レベルに持ち上げることによってホワイトバランスが維持される。すなわち、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）は、緑色成分（Ｇ）の１／２〜１／３程度のダイナミックレンジしか持ち得ないため、赤色成分（Ｒ）、緑色成分（Ｇ）、青色成分（Ｂ）それぞれの色情報に対して、撮像素子のダイナミックレンジを有効に使いきることができていなかった。このことは、撮像時において、色ごとに光源の出力を一定として、時分割で各光源を発光させた場合においても同様に言える。
【００２３】
一方、内視鏡撮像装置を手術器具として考えた場合、照明光自体の発熱を抑制したり、照明光による乾燥や焼き付き等の内臓の負担を軽減したりするためには、照明光の光量を出来る限り弱くすることが望ましい。しかしながら、上述のとおり、緑色成分（Ｇ）と違い、赤色成分（Ｒ）や青色成分（Ｂ）は、画像処理によってその輝度を拡大して処理されるためにノイズが目立ちやすく、照明光全体の光量を下げることは困難である。特に、照明光全体の光量を上げることで、手術画像において重要な赤色成分（Ｒ）のノイズが拡大することは望ましくない。
【００２４】
図１４は、赤色成分（Ｒ）や青色成分（Ｂ）のノイズが目立ちやすいことを示す説明図である。図１４において、左のヒストグラムは、白色の被写体の反射像における光の輝度値ヒストグラムを示し、中央のヒストグラムは、撮像素子による撮像における光の赤色成分（Ｒ）、緑色成分（Ｇ）、青色成分（Ｂ）ごとの輝度値ヒストグラムを示す。また、図１４において、右のヒストグラムは、ピークを示す輝度値を白色の被写体の輝度値ヒストグラムの波長に近似させてホワイトバランス調整を行った後の赤色成分（Ｒ）、緑色成分（Ｇ）、青色成分（Ｂ）ごとの輝度値ヒストグラムを示している。
【００２５】
図１４に示すように、ホワイトバランス調整前の赤色成分（Ｒ）、緑色成分（Ｇ）、青色成分（Ｂ）それぞれの輝度値ヒストグラムでは、同様のノイズ成分が現れている。一方、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）の輝度を拡大してホワイトバランス調整を行った後の輝度値ヒストグラムにおいては、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）のノイズ成分が拡大されている。このように、赤色成分（Ｒ）及び青色成分（Ｂ）のノイズ成分は目立ちやすいことから、照明光全体の光量を低下させることは避けられるべきである。
【００２６】
以上のように、従来の内視鏡撮像装置等の撮像システムにおいては、カラー画像の解像度の向上、撮像素子のダイナミックレンジの有効活用、及び取得される画像中のノイズ低減の要求に応えることが望まれている。本開示に係る光源制御装置、光源制御方法及び撮像システムは、これらの要求に応えるべく提案されるものである。
【００２７】
＜２．撮像システム＞
（２．１．全体構成）
まず、本開示の第１の実施の形態に係る撮像システムの概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係る撮像システムとしての内視鏡撮像装置１００の模式図である。図２は、内視鏡１１０の先端の鏡筒部１３０の説明図である。内視鏡撮像装置１００は、内視鏡１１０と、光源装置２００と、撮像処理装置３００と、表示装置４００とを備える。以下の説明における内視鏡撮像装置１００は、体内に挿入され得る部分が可撓性を有する軟性内視鏡装置を例に採っているが、体内に挿入され得る部分が可撓性を有しない硬性内視鏡装置であってもよい。
【００２８】
内視鏡１１０は、長尺で細径の挿入部１２６と、操作部１１４と、電気ケーブルであるユニバーサルコード１２２とを備える。ユニバーサルコード１２２は、コネクタ１２３を介して、光源装置２００に接続される。光源装置２００は、体内を照明する照明光を内視鏡１１０に供給する。照明光は、ユニバーサルコード１２２及び挿入部１２６を通じて挿入部１２６の先端の鏡筒部１３０に供給される。ユニバーサルコード１２２から挿入部１２６の先端の鏡筒部１３０に渡って、光ファイバ等の図示しないライトガイドが設けられ、照明光は鏡筒部１３０まで導かれる。挿入部１２６は可撓性を有する。
【００２９】
鏡筒部１３０には、照明レンズ１４２と、対物レンズ１４６と、レンズ洗浄ノズル１５０と、処置具１３４が装着される処置具用チャンネル１３８と、撮像素子１６０とが備えられる。光源装置２００から出射された照明光は、照明レンズ１４２を介して体内を照明する。対物レンズ１４６は、鏡筒部１３０から所定距離先に焦点が合うように設計されている。対物レンズ１４６は、ズーム機構や自動フォーカス機構を備えていてもよい。照明光が照射された被写体の反射像は、対物レンズ１４６を介して撮像素子１６０により検出される。レンズ洗浄ノズル１５０は、対物レンズ１４６を洗浄するための水や空気を吐出する。
【００３０】
なお、内視鏡撮像装置１００では、内視鏡１１０の挿入部１２６の先端の鏡筒部１３０から、水や空気を吐出させる図示しない送気送水機能が光源装置２００に設けられている。
【００３１】
操作部１１４には、挿入部１２６の先端部分を湾曲操作するためのアングルノブや、内視鏡機能の操作スイッチが設けられている。鏡筒部１３０を含む挿入部１２６の先端部分は、アングルノブの操作によって湾曲し、これにより、照明方向あるいは撮像位置のアングルが変化する。コネクタ１２３から、コイル状のケーブル１２４が延設しており、ケーブル１２４の先端は、コネクタ等を介して撮像処理装置３００に接続されている。撮像素子１６０によって取り込まれた画像情報は、撮像処理装置３００によって処理され、表示装置４００に出力される。表示装置４００は、撮像処理装置３００からの入力信号に従って、撮像した画像その他の情報を表示する。
【００３２】
図３は、図１２に示した内視鏡撮像装置１００の構成を示すブロック図である。内視鏡撮像装置１００は、光源装置２００と撮像処理装置３００と表示装置４００とを備える。光源装置２００から出射された照明光は、光ファイバ１３６及び図示しない照明レンズを介して被写体を照明する。また、照明された被写体からの反射像は撮像素子１６０により取り込まれ、撮像素子１６０は画像情報を撮像処理装置３００に出力する。以下、図３に基づき、本実施形態に係る内視鏡撮像装置１００を詳細に説明する。
【００３３】
（２．２．光源装置）
光源装置２００は、光カプラ２１２と、複数の狭帯域光源と、複数の駆動装置と、光源制御部２２０とを備える。光源装置２００は、第１の狭帯域光源２０４Ｇ、第２の狭帯域光源２０４Ｂ、第３の狭帯域光源２０４Ｒ、及び第４の狭帯域光源２０４Ｉｒを備える。これらの狭帯域光源は、特定の帯域に対応する光を発光する光源であって、少なくとも赤色光源、緑色光源、及び青色光源を含む。本実施形態では、赤色光源（Ｒ）、緑色光源（Ｇ）、及び青色光源（Ｂ）に加えて赤外光源（Ｉｒ）を備える。以下、第１の狭帯域光源２０４Ｇを緑色光源、第２の狭帯域光源２０４Ｂを青色光源、第３の狭帯域光源２０４Ｒを赤色光源、及び第４の狭帯域光源２０４Ｉｒを赤外光源として説明する。
【００３４】
第１の狭帯域光源２０４Ｇ、第２の狭帯域光源２０４Ｂ、第３の狭帯域光源２０４Ｒ、及び第４の狭帯域光源２０４Ｉｒは、例えば半導体レーザからなる。第１の狭帯域光源２０４Ｇは、例えば、半導体レーザによって励起される固体レーザにより構成することもできる。各狭帯域光源の出力は、電気的に制御可能になっている。なお、狭帯域光源の数は限定されない。
【００３５】
光カプラ２１２は、ダイクロイックミラー等を用いて構成された合波部であり、第３の狭帯域光源２０４Ｒ、第１の狭帯域光源２０４Ｇ、第２の狭帯域光源２０４Ｂ及び第４の狭帯域光源２０４Ｉｒの出射光を束ねて、照明光として光ファイバ１３６へと導く。光ファイバ１３６に導かれた照明光は、軟性スコープの先端の鏡筒部に伝達されて、目的部位を照明する。
【００３６】
また、光源装置２００は、第１の駆動装置２０８ａ、第２の駆動装置２０８ｂ、第３の駆動装置２０８ｃ、及び第４の駆動装置２０８ｄを備える。これらの駆動装置は、それぞれ第１の狭帯域光源２０４Ｇ、第２の狭帯域光源２０４Ｂ、第３の狭帯域光源２０４Ｒ、及び第４の狭帯域光源２０４Ｉｒを駆動するドライバ回路とすることができる。これらの駆動装置は、光源制御部２２０からの駆動指令に基づいて狭帯域光源の駆動電流を制御する。
【００３７】
光源制御部２２０は、撮像処理装置３００のタイミング生成部３１０からのタイミング信号に従って、第１の駆動装置２０８ａ、第２の駆動装置２０８ｂ、第３の駆動装置２０８ｃ、及び第４の駆動装置２０８ｄに対して駆動指令を出力する。これにより、第１の狭帯域光源２０４Ｇ、第２の狭帯域光源２０４Ｂ、第３の狭帯域光源２０４Ｒ、及び第４の狭帯域光源２０４Ｉｒは、時分割に発光する。
【００３８】
また、光源制御部２２０は、撮像処理装置３００の記憶部３５０に記憶された光量テーブル３５４に設定された光量信号に従って、各狭帯域光源の光量を制御する。光量信号は、例えば、各狭帯域光源の出力の制御目標値の値とし得る。光源制御部２２０は、例えば、マイクロプロセッサ等を備えて構成され、図示しない記憶部に記憶されたソフトウェアプログラムを実行することにより、上記の処理を行う。
【００３９】
（２．３．撮像素子）
撮像素子１６０は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等のイメージセンサである固体撮像素子を用いることができる。撮像素子１６０は、対物レンズ１４６を介して、照明光により照明された被写体の反射像を取り込む。撮像素子１６０の受光部は、対物レンズ１４６の結像位置に配置されており、撮像素子１６０は被写体の反射像を撮像する。本実施形態では、撮像素子１６０として、モノクロイメージャに相当する単板式の撮像素子１６０が用いられる。
【００４０】
撮像素子１６０は、タイミング生成部３１０からのタイミング信号に従って、照明された被写体からの反射像を撮像する。具体的に、タイミング生成部３１０は、第１の狭帯域光源２０４Ｇ、第２の狭帯域光源２０４Ｂ、第３の狭帯域光源２０４Ｒ、及び第４の狭帯域光源２０４Ｉｒを時分割に発光させており、撮像素子１６０は、各狭帯域光源の発光期間ごとに、反射像を撮像する。これにより、ＲＧＢＩｒ面順次方式による撮像が行われる。撮像素子１６０は、取り込んだ反射像を光電変換して画像情報を生成し、生成した画像情報を撮像処理装置３００に出力する。
【００４１】
（２．４．撮像処理装置）
撮像処理装置３００は、タイミング生成部３１０と、光量設定部３２０と、画像生成部３３０と、ヒストグラム生成部３４０と、記憶部３５０と、画像メモリ３７０とを備える。撮像処理装置３００は、内視鏡１１０の鏡筒部１３０に備えられた撮像素子１６０から出力される画像情報に基づく制御処理を行う。
【００４２】
記憶部３５０は、種々のデータを格納するための装置である。記憶部３５０は、例えば、ＲＯＭやＲＡＭ、ストレージ装置、あるいはリムーバブル記録媒体等のうちのいくつかを備えて構成される。ストレージ装置は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）などの磁気記憶デバイスや半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、光磁気記憶デバイスとしてもよい。また、リムーバブル記録媒体は、ＣＤやＤＶＤとしてもよい。
【００４３】
タイミング生成部３１０は、どの狭帯域光源を発光させるかのタイミング信号を生成し、光源装置２００の光源制御部２２０に出力する。また、タイミング生成部３１０は、当該タイミング信号を光量設定部３２０、画像生成部３３０及び撮像素子１６０に出力する。これにより、光源装置２００は、タイミング信号に従って複数の狭帯域光源を時分割で発光させるとともに、撮像素子１６０では、それぞれの狭帯域光源からの出射光ごとに面順次方式による撮像が行われる。タイミング生成部３１０は、記憶部３５０に記憶されたソフトウェアプログラムの実行により、上記の処理を行う。
【００４４】
ヒストグラム生成部３４０は、撮像素子１６０から出力される画像情報に基づき、撮像されたそれぞれの画像の輝度値ヒストグラムを生成する。生成された輝度値ヒストグラムの情報は、光量設定部３２０に出力される。ヒストグラム生成部３４０は、記憶部３５０に記憶されたソフトウェアプログラムの実行により、上記の処理を行う。
【００４５】
光量設定部３２０は、ヒストグラム生成部３４０で生成された輝度値ヒストグラムの情報と、記憶部３５０に記憶されているＤＲ（ダイナミックレンジ）基準輝度３５８とに基づいて、各狭帯域光源から出射させる光量を求める。光量設定部３２０には、タイミング生成部３１０からのタイミング信号が入力されるため、光量設定部３２０は、どの狭帯域光源からの出射光が照明された時の輝度値ヒストグラムであるかを把握することができ、各狭帯域光源ごとに光量を調節することができる。求められる光量は、各狭帯域光源の新たな出力の設定値（制御目標値）として、記憶部３５０の光量テーブル３５４に記憶される。光量設定部３２０は、記憶部３５０に記憶されたソフトウェアプログラムの実行により、上記の処理を行う。
【００４６】
画像メモリ３７０は、撮像素子１６０により取り込まれた画像情報を記憶する。画像メモリ３７０は、撮像素子１６０から出力される画像情報を順次記憶し、必要枚数以外の古い情報は順次削除される。上述のとおり、撮像素子１６０は、モノクロ型の撮像素子であることから、記憶される画像情報は、照明光の色にかかわらずモノクロ画像の情報である。画像メモリ３７０は、ＲＡＭ等の半導体メモリやＨＤＤ等のリムーバブル記憶媒体により構成される。画像メモリ３７０は、記憶部３５０と一体の構成要素とされてもよい。
【００４７】
画像生成部３３０は、タイミング生成部３１０から出力されるタイミング信号に従って動作する。画像生成部３３０は、画像メモリ３７０に記憶された必要枚数のモノクロ画像の情報を読み出してカラー画像に変換する。この際、画像生成部３３０は、記憶部３５０に記憶されたＷＢ（ホワイトバランス）基準値情報３６２に従ってホワイトバランス処理を行う。画像生成部３３０は、生成したカラー画像を表示装置４００に表示させる。画像生成部３３０は、記憶部３５０に記憶されたソフトウェアプログラムの実行により、上記の処理を行う。
【００４８】
記憶部３５０は、光量テーブル３５４、ＤＲ基準輝度３５８、ＷＢ基準値情報３６２の各情報を記憶する。光量テーブル３５４は、各狭帯域光源を発光させる際の光量の設定に関連する制御目標値であって、光量設定部３２０の演算結果に基づいて更新される。ＤＲ基準輝度３５８は、撮像素子１６０のダイナミックレンジに基づいて設定される値であり、例えばダイナミックレンジを０〜１．０で正規化したときの０．９相当の値とすることができる。係るＤＲ基準輝度３５８は、ＲＧＢＩｒに対応するすべての狭帯域光源について同一の値としてもよく、観察対象等に応じた所望のカラー画像に基づいて、色ごとに設定可能になっていてもよい。
【００４９】
また、ＷＢ基準値情報３６２は、取得された各色の光の画像情報に基づいて生成されるカラー画像のホワイトバランスを行う際の補正値を設定したものである。本実施形態では、当該ＷＢ基準値情報３６２として、光量補正係数Ｌ及び感度補正係数Ｓが記憶されている。光量補正係数Ｌは、あらかじめ設定された各狭帯域光源の制御基準値に対する、ある処理サイクルにおいて各狭帯域光源を発光させる際の制御目標値の比とすることができる。各狭帯域光源の制御基準値は、得ようとするカラー画像に応じて適宜設定される。また、感度補正係数Ｓは、各狭帯域光源から出射される各色の光に対する撮像素子１６０の相対感度（０〜１．０）の逆数としてあらかじめ設定し得る。
【００５０】
（２．５．光源制御装置）
なお、本実施形態の内視鏡撮像装置１００において、光源装置２００の制御に関連する機能構成部分は、本開示に係る光源制御装置の構成要素となり得る。すなわち、本開示に係る光源制御装置は、少なくとも光源制御部２２０と、光量設定部３２０とを備えるが、これ以外のタイミング生成部３１０や記憶部３５０の全部あるいは一部などについても、光源制御装置の構成要素であってよい。
【００５１】
＜３．撮像システムの制御処理＞
以上、本実施形態に係る撮像システムとして、内視鏡撮像装置１００の全体構成の一例について説明した。次に、本実施形態に係る内視鏡撮像装置１００における光源装置２００及び撮像処理装置３００の制御処理の一例を、図４に示すフローチャートに沿って説明する。
【００５２】
まず、ステップＳ１０において、光源制御部２２０はタイミング情報を取得する。当該タイミング情報は、どの狭帯域光源を発光させるかについての情報と、当該狭帯域光源の光量についての情報とを含む。どの狭帯域光源を発光させるかついての情報は、タイミング生成部３１０から出力されるタイミング信号に基づき取得される。また、光源制御部２２０は、記憶部３５０に記憶されている光量テーブル３５４を読み込み、当該狭帯域光源の制御目標値についての情報を取得する。
【００５３】
ここで、図５は、タイミング情報として示される、タイミング信号及び各狭帯域光源の光量について説明するために示す図である。図５の横軸は時間を示している。図５中の斜線を付した矩形の領域が、第１の狭帯域光源２０４Ｇ、第２の狭帯域光源２０４Ｂ、第３の狭帯域光源２０４Ｒ、及び第４の狭帯域光源２０４Ｉｒを発光させるタイミングと光量とを示している。すなわち、矩形の領域の横幅が発光期間を示し、高さが光量を表している。各狭帯域光源を発光させる際の光量は、記憶部３５０の光量テーブル３５４に記憶されている制御目標値に対応する。
【００５４】
各処理サイクル♯ｎ，♯ｎ＋１において、タイミング生成部３１０により順次生成されるタイミング信号Ｓｔ０〜３は、それぞれ第１の狭帯域光源２０４Ｇ、第２の狭帯域光源２０４Ｂ、第３の狭帯域光源２０４Ｒ、第４の狭帯域光源２０４Ｉｒのタイミング信号に相当する。各処理サイクル♯ｎ，♯ｎ＋１において、タイミング信号Ｓｔ０〜３に従って各狭帯域光源の発光が終了したところで、ホワイトバランス処理と、表示装置４００による表示の更新が行われる。各処理サイクル♯ｎ，♯ｎ＋１における各狭帯域光源の光量は、例えば一回前の処理サイクル♯ｎ−１，♯ｎにおいて取得された撮像結果に基づいて調節される。
【００５５】
図５の例では、処理サイクル♯ｎにおいて、同じ光量で、すべての狭帯域光源が順次発光されるとともにホワイトバランス処理がなされたことによって、次の処理サイクル♯ｎ＋１での各狭帯域光源の光量が調節されている。すなわち、処理サイクル♯ｎ＋１における各矩形領域の高さは、１回前の処理サイクル♯ｎにおける各矩形領域の高さと異なっている。このとき、狭帯域光源ごとに光量の調節が行われるため、処理サイクル♯ｎ＋１における矩形領域の高さは狭帯域光源ごとに異なっている。
【００５６】
図４に戻り、光源制御部２２０は、ステップＳ１０において、どの狭帯域光源をどれだけの光量で発光させるかについての情報を取得した後、ステップＳ１４において、画像生成部３３０がカラー画像を生成するために必要な、ＲＧＢＩｒすべての色に関する情報が揃ったか否かを判定する。ここでは、ＲＧＢＩｒの４色に関する情報の取得を１回の処理サイクルとして、ＲＧＢＩｒすべての色に関する情報が揃っているか否かを判定する。
【００５７】
図６は、ステップＳ１４で行われる判定処理の一例を示すフローチャートである。光源制御部２２０は、ステップＳ５４において、第１の狭帯域光源２０４Ｇに対応する緑色光（Ｇ）の情報が取得されているか否かを判定する。例えば、光源制御部２２０は、今回の処理サイクルにおいて第１の狭帯域光源２０４Ｇの発光を終了したか否かによって上記判定を行ってもよい。また、光源制御部２２０は、記憶部３５０に記憶されている光量テーブル３５４における第１の狭帯域光源２０４Ｇの制御目標値が更新されているか否かによって上記判定を行ってもよい。
【００５８】
緑色光（Ｇ）に関する情報が未だ取得されていない場合には（Ｓ５４：Ｎｏ）、ステップＳ５８において、光源制御部２２０は、第１の狭帯域光源２０４Ｇを発光するよう設定する。一方、緑色光（Ｇ）に関する情報がすでに取得されている場合には（Ｓ５４：Ｙｅｓ）、ステップＳ６２において、光源制御部２２０は、第２の狭帯域光源２０４Ｂに対応する青色光（Ｂ）の情報が取得されているか否かを判定する。例えば、光源制御部２２０は、今回の処理サイクルにおいて第２の狭帯域光源２０４Ｂの発光を終了したか否かによって上記判定を行ってもよい。また、光源制御部２２０は、記憶部３５０に記憶されている光量テーブル３５４における第２の狭帯域光源２０４Ｂの制御目標値が更新されているか否かによって上記判定を行ってもよい。
【００５９】
青色光（Ｂ）に関する情報が未だ取得されていない場合には（Ｓ６２：Ｎｏ）、ステップＳ６６において、光源制御部２２０は、第２の狭帯域光源２０４Ｂを発光するよう設定する。一方、青色光（Ｂ）に関する情報がすでに取得されている場合には（Ｓ６２：Ｙｅｓ）、ステップＳ７０において、光源制御部２２０は、第３の狭帯域光源２０４Ｒに対応する赤色光（Ｒ）の情報が取得されているか否かを判定する。例えば、光源制御部２２０は、今回の処理サイクルにおいて第３の狭帯域光源２０４Ｒの発光を終了したか否かによって上記判定を行ってもよい。また、光源制御部２２０は、記憶部３５０に記憶されている光量テーブル３５４における第３の狭帯域光源２０４Ｒの制御目標値が更新されているか否かによって上記判定を行ってもよい。
【００６０】
赤色光（Ｒ）に関する情報が未だ取得されていない場合には（Ｓ７０：Ｎｏ）、ステップＳ７４において、光源制御部２２０は、第３の狭帯域光源２０４Ｒを発光するよう設定する。一方、赤色光（Ｒ）に関する情報がすでに取得されている場合には（Ｓ７０：Ｙｅｓ）、ステップＳ７８において、光源制御部２２０は、第４の狭帯域光源２０４Ｉｒに対応する赤外光（Ｉｒ）の情報が取得されているか否かを判定する。例えば、光源制御部２２０は、今回の処理サイクルにおいて第４の狭帯域光源２０４Ｉｒの発光を終了したか否かによって上記判定を行ってもよい。また、光源制御部２２０は、記憶部３５０に記憶されている光量テーブル３５４における第４の狭帯域光源２０４Ｉｒの制御目標値が更新されているか否かによって上記判定を行ってもよい。
【００６１】
赤外光（Ｉｒ）に関する情報が未だ取得されていない場合には（Ｓ７８：Ｎｏ）、ステップＳ８２において、光源制御部２２０は、第４の狭帯域光源２０４Ｉｒを発光するよう設定する。一方、赤外光（Ｉｒ）に関する情報がすでに取得されている場合には（Ｓ７８：Ｙｅｓ）、ステップＳ８６において、光源制御部２２０は、すべての色に関する情報が揃ったと判定する。
【００６２】
図４に戻り、光源制御部２２０は、ＲＧＢＩｒすべての色に関する情報が揃っている場合を除き（Ｓ１４：Ｎｏ）、光源制御部２２０は、ステップＳ１８において、いずれかの狭帯域光源を発光させて、照明を開始する。このとき、光源制御部２２０は、ステップＳ１０で取得したタイミング情報に基づいて、ステップＳ１４において設定された狭帯域光源に対応する駆動装置に対して駆動指令を出力し、当該狭帯域光源を所定の期間、所定の光量で発光させる。また、ＲＧＢＩｒすべての色に関する情報が揃っている場合を除き（Ｓ１４：Ｎｏ）、画像生成部３３０は、カラー画像の更新を行わない。
【００６３】
次いで、ステップＳ２２において、撮像素子１６０は、タイミング生成部３１０から出力されるタイミング信号Ｓｔ０〜３に従って、被写体の反射像を撮像する。ここでは、発光させる狭帯域光源の発光タイミングに合わせて、撮像素子１６０による撮像が行われる。このときの絞りの程度やシャッタースピードは、あらかじめ適宜の値に設定することができる。本実施形態の制御処理では、撮像素子１６０のダイナミックレンジを有効活用できるように各狭帯域光源の光量が調節されるため、被写体に大きな変化が無い限り、撮像素子１６０のダイナミックレンジを有効に活用した撮像結果が得られることとなる。
【００６４】
撮像素子１６０は、撮像した画像情報を撮像処理装置３００に出力する。撮像処理装置３００に出力された画像情報は、画像メモリ３７０に記憶される。このとき、記憶順が古い画像情報から随時削除されて、新しい画像情報に置き換えられるようになっており、画像メモリ３７０には必要枚数の画像情報が記憶される。記憶されている画像情報は、画像生成部３３０によるカラー画像の生成に用いられる。したがって、画像メモリ３７０には、各狭帯域光源ごとに、少なくとも直近で撮像された画像情報が記憶されている。
【００６５】
次いで、ステップＳ２６において、ヒストグラム生成部３４０は、撮像素子１６０により撮像された画像情報に基づいて、撮像画像の輝度値ヒストグラムを生成する。また、ヒストグラム生成部３４０は、生成される輝度値ヒストグラムに基づき、今回発光させられた狭帯域光源の制御輝度を算出する。係るヒストグラム生成部３４０は、撮像素子１６０により撮像される狭帯域光源の画像情報ごとに輝度値ヒストグラムを生成するとともに、当該狭帯域光源の制御輝度を算出する。以下、輝度値ヒストグラムに基づいて狭帯域光源の制御輝度を求める具体例について説明する。
【００６６】
図７は、ある狭帯域光源の輝度値ヒストグラムと制御輝度とを示す説明図である。ここでは、輝度あるいは輝度値は、撮像素子１６０のダイナミックレンジを０〜１の間で正規化したものとなっている。例えば、撮像素子１６０が、１２ｂｉｔのダイナミックレンジを有する場合、輝度値の１．０は、撮像素子１６０の画素値の４０９５に相当する。制御輝度は、例えば、輝度値ヒストグラムにおいて、各輝度値の頻度を積算した和を１００（％）としたときに、輝度値が小さい方から各輝度値の頻度を積算して得られる値が所定の割合になる輝度値とすることができる。
【００６７】
当該面積が１００％となる輝度値は、撮像した画素のうちの最大値を示すものであるが、実際の撮像結果では、直接反射による高い輝度値が現れたり、画素単位の撮像素子１６０の故障による異常値も生じたりする。したがって、制御輝度を求める際の面積の割合は、１００％よりも小さい値であることが好ましい。具体的には、当該面積の割合を、９５％以上、１００％未満の値とすることが好ましい。また、当該面積の割合は、狭帯域光源ごとに設定してもよい。図７では、輝度値ヒストグラムの全体の面積を１００（％）としたときに、輝度値が小さい方からの面積が９５（％）となる輝度値が制御輝度として定義されている。
【００６８】
次いで、ステップＳ３０において、光量設定部３２０は、今回発光させた狭帯域光源の出力値（制御目標値）を算出する。本実施形態では、光量設定部３２０は、ヒストグラム生成部３４０で算出された現在の制御輝度を用いて、記憶部３５０に記憶されたＤＲ基準輝度３５８に従って、今回発光させた狭帯域光源の光量の増減割合を求める。例えば、ある狭帯域光源の光量の増減割合は、以下の式（１）により求めることができる。
光量の増減割合＝（ＤＲ基準輝度−現在の制御輝度）／現在の制御輝度    …  （１）
【００６９】
そして、光量設定部３２０は、係る増減割合を狭帯域光源の現在の制御目標値に積算することにより、当該狭帯域光源の新たな制御目標値とする。これにより、次の処理サイクルで取得される各色に対応する画像情報の輝度が均一になって、色ごとのノイズのバラつきを低減することができる。このとき、新たな制御目標値を求める際に、所定の時定数を加えてもよい。これにより、狭帯域光源の光量が激しく変化することによるフリッカー現象を抑制することができる。
【００７０】
次いで、ステップＳ３４において、光量設定部３２０は、算出した新たな制御目標値に従って、記憶部３５０に記憶されている光量テーブル３５４のうち、今回発光させた狭帯域光源の制御目標値を更新する。これにより、次の処理サイクルで当該狭帯域光源からの出射光の光量が調節される。
【００７１】
ここまでに説明したステップＳ１８〜ステップＳ３４の各演算処理は、ステップＳ１４の判定において、ＲＧＢＩｒすべての色に関する情報が揃ったと判定されるまで繰り返される。すなわち、処理サイクルごとに、第１の狭帯域光源２０４Ｇ、第２の狭帯域光源２０４Ｂ、第３の狭帯域光源２０４Ｒ、第４の狭帯域光源２０４Ｉｒの順に、ステップＳ１４〜ステップＳ３４の各演算処理が行われる。
【００７２】
そして、ステップＳ１４において、ＲＧＢＩｒすべての色に関する情報が揃っている場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、ステップＳ４２において、画像生成部３３０は、今回の処理サイクルで取得された画像情報のホワイトバランス処理を実行する。例えば、画像生成部３３０は、画像メモリ３７０から、今回の処理サイクルで記憶された、ＲＧＢＩｒに対応する４枚の画像情報を読み出し、下記式（２）により、４枚の画像情報から生成されるカラー画像のホワイトバランスを調整する。
【００７３】
【数１】
2016185763.tif 000003
Ｌ：光量補正係数
Ｓ：感度補正係数
【数２】
2016185763.tif 000004
【００７４】
本実施形態では、画像生成部３３０は、撮像素子１６０により撮像された各色の照明光による画像情報の輝度に対して、光量補正係数Ｌ及び感度補正係数Ｓを積算して、各画像情報の輝度のゲインを揃えている。
【００７５】
光量補正係数Ｌ（Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂ，Ｌｉｒ）は、例えば、光量テーブル３５４に設定されている各狭帯域光源の現在の制御目標値に対する、あらかじめ適宜設定された基準制御値の比とし得る。係る光量補正係数Ｌを積算することにより、各画僧情報が取得された際の狭帯域光源の光量に応じて画像情報の輝度が逆補正され、各狭帯域光源の制御輝度が、見かけ上一定の状態にされる。
【００７６】
感度補正係数Ｓ（Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂ，Ｓｉｒ）は、撮像素子１６０が有する、光の波長に応じた感度の違いを解消するための係数であって、所定の感度を１００％とした場合の、各光の波長に対する撮像素子１６０の感度の逆数とし得る。係る感度補正係数Ｓを積算することにより、撮像素子１６０の感度の違いによる輝度の差が解消され、各色の光が照明された画像を同等の感度で撮像したかのように、画像情報を補正することができる。
【００７７】
図８は、光の波長に応じた撮像素子１６０の感度の違いを示す説明図である。横軸は波長を示し、縦軸は撮像素子による相対感度を示す。本実施形態では、モノクロカメラに相当する単板式の撮像素子１６０が用いられるが、かかる撮像素子１６０は、図８に示したような分光感度特性を有している。図８に示した例では、赤色光（Ｒ）に対する相対感度が０．９８、緑色光（Ｇ）に対する相対感度が０．９９、青色光（Ｂ）に対する相対感度が０．８、赤外光（Ｉｒ）に対する相対感度が０．８２となっている。この場合、感度補正係数Ｓ（Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂ，Ｓｉｒ）は、それぞれ（１／０．９８，１／０．９９，１／０．８，１／０．８２）とすることができる。
【００７８】
画像生成部３３０は、ステップＳ４２において、４枚の画像情報のホワイトバランス処理を実行した後、ステップＳ４６において、これらの４枚の画像情報に基づいてカラー画像を生成し、表示装置４００に表示する。これにより、撮像素子１６０のダイナミックレンジを有効活用して取得され、ノイズが低減されたカラー画像が表示される。このとき、リニアマトリクス処理を行って、色の再現範囲を変えたり、全体の色調を変化させたりしてもよい。
【００７９】
表示を更新した後は、ステップＳ３８において、タイミング生成部３１０は、制御処理を終了させるか否かを判定する。例えば、制御処理の停止操作が行われていたり、静止画像を撮影するモードになっていたりした場合には（Ｓ３８：Ｙｅｓ）、光源装置２００及び撮像処理装置３００は、制御処理を終了する。一方、制御処理を終了させない場合（Ｓ３８：Ｎｏ）、ここまでに説明した各手順を繰り返すことにより、撮像結果が動画像として表示される。
【００８０】
以上説明したように、本実施形態に係る内視鏡撮像装置１００によれば、各狭帯域光源の出射光が照明され取得された画像の輝度が、撮像素子１６０のダイナミックレンジに応じて設定されたＤＲ基準輝度に近づくように、各狭帯域光源の制御目標値が調節される。したがって、各色に対応する画像情報を取得する際に、撮像素子１６０のダイナミックレンジを有効活用することができる。したがって、内視鏡撮像装置１００は、モノクロカメラ相当の単板式の撮像素子１６０を用いて、三板式の撮像素子に相当する解像度を実現することができる。このようにして、本実施形態に係る内視鏡撮像装置１００は、それぞれの画像情報に基づいて生成されるカラー画像の質を向上させることができ、豊かな色情報を再現することができる。
【００８１】
また、本実施形態に係る内視鏡撮像装置１００は、単板式の撮像素子１６０を用いて、高解像度のカラー画像を得ることができることから、従来の内視鏡撮像装置に比べて、より細径かつ小型の装置とすることができる。
【００８２】
また、本実施形態に係る内視鏡撮像装置１００は、上記のように各狭帯域光源の制御目標値がＤＲ基準輝度を考慮して調節されることから、撮像素子１６０のダイナミックレンジを有効活用し得る必要最低限の光量で、各狭帯域光源を発光させることができる。
【００８３】
また、本実施形態に係る内視鏡撮像装置１００は、各狭帯域光源の制御目標値がＤＲ制御輝度を考慮して調節されることから、ＲＧＢＩｒのうちの特定の色の画像においてノイズが目立つようなことがなく、各色で均一なノイズ特性の画像を撮像することができる。
【００８４】
また、本実施形態に係る内視鏡撮像装置１００は、撮像素子１６０により取得された各色に対応する画像情報を、所定の光量補正係数Ｌにより補正し、ホワイトバランス処理を行う。したがって、各狭帯域光源の光量があたかも同じ光量で照明されたかのように、それぞれの画像情報を取得することができる。
【００８５】
さらに、本実施形態に係る内視鏡撮像装置１００は、撮像素子１６０により取得された各色に対応する画像情報を、所定の感度補正係数Ｓにより補正し、ホワイトバランス処理を行う。したがって、各色に対応する画像情報が、あたかも同等の感度で撮像されたかのように、それぞれの画像情報を取得することができる。したがって、得られるカラー画像の質をさらに向上させることができる。
【００８６】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲は係る例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８７】
例えば、上記の実施形態では、撮像素子１６０によって取得した画面全体の輝度値ヒストグラムを用いて狭帯域光源の制御を行っていたが、本開示は係る例に限られない。撮像システムでは、取得した画面の一部の撮像結果を用いて、より注目すべき観察対象の部位に特化して、狭帯域光源の光量が制御されてもよい。
【００８８】
詳細には、上記の実施形態では、輝度値ヒストグラムの全体の面積を１００（％）としたときに、輝度値が小さい方からの面積が９５（％）となる輝度値が制御輝度とされていた。これに対して、例えば、図９に示すように、画面を分割するとともに全体の輝度を計り、当該輝度に基づいて光量を調節する評価測光（分割測光）を行う場合には、測光に用いる画素Ｐで検出される輝度の平均値を制御輝度としてもよい。
【００８９】
また、図１０に示すように、画面の中央部に重点を置いて画面全体を平均的に測光する中央部重点平均測光を行う場合には、各画素Ｐの輝度を、画面の中央部を中心に加重平均した結果を制御輝度としてもよい。さらに、図１１に示すように、画面の特定の部分の測光を行う部分測光（スポット測光）を行う場合には、測光に用いる一つ又は複数の画素Ｐａで検出される輝度の平均値を制御輝度としてもよい。
【００９０】
このように、撮像素子１６０により取得した画面の一部の撮像結果に基づき制御輝度を定めた場合であっても、上記の実施形態による効果を得ることができ、観察対象に応じた所望のカラー画像の質を向上させることができる。
【００９１】
また、上記実施形態では、ＤＲ基準輝度３５８が、撮像素子１６０のダイナミックレンジを０〜１．０に正規化したときの０．９に相当する輝度となっているが、ＤＲ基準輝度は、適宜適切な値に変更してもよい。また、設定されているＤＲ基準輝度３５８を用いて設定された各狭帯域光源の新たな制御目標値が、狭帯域光源の制御可能範囲を超えた場合に、ＤＲ基準輝度３５８が、所定の比率で、あるいは、所定の幅で、小さい値に変更されるようにしてもよい。
【００９２】
また、上記実施形態で説明した光源装置２００及び撮像処理装置３００のうちの各制御処理を行う機能構成部や記憶部の配置は一例であって、各機能構成部や記憶部が、他方の装置側に設けられていてもよい。さらには、光源装置２００及び撮像処理装置３００が一つの装置として構成されてもよい。
【００９３】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【００９４】
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）少なくとも赤色光源、緑色光源、及び青色光源を含む複数の狭帯域光源を時分割で発光させる光源制御部と、
前記狭帯域光源の出射光が照明された被写体の反射像を撮像するモノクロ型の単板式撮像素子により面順次に検出される画像情報に基づいて、それぞれの前記狭帯域光源の出力を設定する光量設定部と、
を備える、光源制御装置。
（２）前記単板式撮像素子により面順次に検出されるそれぞれの画像情報に基づいて、それぞれの前記狭帯域光源の出射光が照明された前記被写体の反射像における輝度値ヒストグラムを生成するヒストグラム生成部を備える、前記（１）に記載の光源制御装置。
（３）前記光量設定部は、前記狭帯域光源ごとに、前記輝度値ヒストグラムに基づいて得られる現在の制御輝度と所定の基準輝度とに基づいて前記出力を設定する、前記（２）に記載の光源制御装置。
（４）前記光量設定部は、前記現在の制御輝度と前記所定の基準輝度との差に基づいて前記出力を増減する、前記（３）に記載の光源制御装置。
（５）前記基準輝度が、前記単板式撮像素子のダイナミックレンジに基づき設定される、前記（３）又は（４）に記載の光源制御装置。
（６）新たに設定される前記狭帯域光源の出力が制御可能範囲を超える場合には、前記基準輝度を小さい値に変更する、前記（３）〜（５）のいずれか１項に記載の光源制御装置。
（７）前記光量設定部は、前記狭帯域光源ごとに、記憶部に記憶した前記出力の制御目標値を更新する、前記（３）〜（７）のいずれか１項に記載の光源制御装置。
（８）前記光量設定部は、すべての前記狭帯域光源の制御輝度が、同一の前記基準輝度に近づくように前記出力を設定する、（３）〜（７）のいずれか１項に記載の光源制御装置。
（９）前記基準輝度が、前記狭帯域光源ごとに設定される、前記（３）〜（７）のいずれか１項に記載の光源制御装置。
（１０）少なくとも赤色光源、緑色光源、及び青色光源を含む複数の狭帯域光源を時分割で発光させることと、
それぞれの前記狭帯域光源の出射光が照明された被写体の反射像をモノクロ型の単板式撮像素子により撮像することと、
前記単板式撮像素子により検出された画像情報に基づいて、それぞれの前記狭帯域光源の出力を設定することと、
を備える、光源制御方法。
（１１）少なくとも赤色光源、緑色光源、及び青色光源を含む複数の狭帯域光源と、
前記複数の狭帯域光源を時分割で発光させる光源制御部と、
前記狭帯域光源の出射光が照明された被写体の反射像を撮像するモノクロ型の単板式撮像素子と、
前記単板式撮像素子により検出される画像情報に基づいて、それぞれの前記狭帯域光源の出力を設定する光量設定部と、
それぞれの前記狭帯域光源の発光時に撮像された複数の画像情報に基づいてカラー画像を生成する画像生成部と、
を備える、撮像システム。
（１２）前記画像生成部は、撮像時におけるそれぞれの前記狭帯域光源の出力に対する所定の基準出力の比に基づいて、それぞれの前記画像情報の輝度のゲインを調整してホワイトバランス処理を行う、前記（１１）に記載の撮像システム。
（１３）前記画像生成部は、それぞれの前記狭帯域光源の出射光に対する前記単板式撮像素子の感度に基づいて、それぞれの前記画像情報の輝度のゲインを調整してホワイトバランス処理を行う、前記（１１）又は（１２）に記載の撮像システム。
（１４）前記画像生成部は、前記感度の逆数を積算して前記画像情報の輝度のゲインを調整する、前記（１３）に記載の撮像システム。
（１５）前記撮像システムが内視鏡撮像装置である、前記（１１）〜（１４）のいずれか１項に記載の撮像システム。
（１６）前記複数の狭帯域光源がさらに赤外光源を含む、前記（１１）〜（１５）のいずれか１項に記載の撮像システム。
【符号の説明】
【００９５】
１００    内視鏡撮像装置（撮像システム）
１６０    撮像素子
１７０    合波部
２００    光源装置
２０４Ｇ    第１の狭帯域光源
２０４Ｂ    第２の狭帯域光源
２０４Ｒ    第３の狭帯域光源
２０４Ｉｒ    第４の狭帯域光源
２０８ａ    第１の駆動装置
２０８ｂ    第２の駆動装置
２０８ｃ    第３の駆動装置
２０８ｄ    第４の駆動装置
２２０    光源制御部
３００    撮像処理装置
３１０    タイミング生成部
３２０    光量設定部
３３０    画像生成部
３４０    ヒストグラム生成部
３５０    記憶部
３７０    画像メモリ
４００    表示装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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