(57)【要約】  内視鏡システム（１０）は、１次光を出射する光源部（１１０）と、１次光を照明光に変換し、照明光を観察対象に出射する複数の照明部（７１ａ，７１ｂ）とを具備する。内視鏡システム（１０）は、光源部（１１０）から複数の照明部（７１ａ，７１ｂ）それぞれに進行する１次光の光量の比率を所望に調整可能な調整部（３００）を具備する。調整部（３００）は、観察対象上における照明光の目標分布を基にした所望の比率で１次光を複数の照明部（７１ａ，７１ｂ）それぞれに分配する。
2019049376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡と、前記内視鏡に接続される光源装置とを有する内視鏡システムであって、
前記光源装置に配置され、１次光を出射する光源部と、
前記内視鏡に配置され、前記１次光を照射され、照射された前記１次光の少なくとも一部を照明光に変換し、前記照明光を観察対象に出射する複数の照明部と、
前記光源部から前記複数の照明部それぞれに進行する前記１次光の光量の比率を所望に調整可能であって、前記観察対象上における前記照明光の目標分布を基にした所望の比率で前記１次光を前記複数の照明部それぞれに分配する調整部と、
を具備する、内視鏡システム。
【請求項２】
前記照明光で照明された前記観察対象からの反射光を撮像する撮像部と、
前記撮像部から伝送された信号を基に画像を生成する画像処理部と、
を具備し、
前記調整部は、前記撮像部の撮像処理に関する単位時間当たりの積算光量を、前記複数の照明部それぞれに分配する、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記光源部と前記調整部とを制御し、前記画像処理部から前記画像に関する画像情報が入力されるシステム制御部を具備し、
前記画像は、輝度を調整可能な輝度調整領域を有し、
前記観察対象上における前記複数の照明光の照明領域の中心は、前記輝度調整領域に対応する前記観察対象上において互いに異なる位置に配置され、
前記システム制御部は、前記輝度調整領域の輝度分布が前記目標分布である目標輝度分布に近づくように、前記調整部を介して前記比率を制御する、請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記画像が、前記輝度調整領域内に、所望の目標輝度領域外の輝度を有する外領域を有する場合、
前記システム制御部は、前記外領域における輝度が前記目標輝度領域内に収まるように、前記調整部を介して前記比率を制御する、請求項３に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記システム制御部は、前記調整部を介して前記複数の照明光のうちの１つの前記照明光の光量を増加させたときに、増加によって前記外領域の広さが増加するまたは前記外領域における最大輝度が増加する場合には、前記光量を減少させる、請求項４に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記輝度調整領域における前記複数の照明光の光学特性と、前記画像の輝度に影響する重み係数とを記憶する記憶部を具備し、
前記システム制御部は、前記重み係数を基に前記調整部を介して前記照明光の光量比を制御する、請求項４に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記システム制御部は、前記輝度調整領域内に調整除外領域を設定し、前記画像から前記調整除外領域を除いた領域を、前記目標輝度領域及び前記外領域として設定する、請求項４に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記システム制御部は、前記画像において金属色を有する被写体と直線形状を有する人工物とのいずれかが写る領域を、前記調整除外領域として認定する、請求項７に記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記光源部と前記調整部とを制御するシステム制御部を具備し、
前記調整部は、前記光源部から前記照明部に進行する前記１次光の進行経路上に配置され、前記１次光の進行方向を前記複数の照明部のいずれかに切り替える切替部を有し、
前記システム制御部は、前記切替部の切り替え時間を調整し、単位時間内における切り替え時間の調整によって単位時間内の積算光量比を調整し、
前記積算光量とは、ある１つの照明光の照明時間と、前記ある１つの照明光の光量との積算値であり、
前記積算光量比とは、第１の照明光の前記積算光量と、第２の照明光の前記積算光量との比である、請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
前記調整部は、前記照明部を照射する前記１次光の前記光量を所望に調整可能であり、
前記システム制御部は、前記調整部を介して前記照明部を照射する前記１次光の照射時間及び前記照明部を照射する前記１次光の前記光量の組み合わせを調整することで、前記積算光量比を調整する、請求項９に記載の内視鏡システム。
【請求項１１】
前記調整部は、前記光源部から出射される前記１次光の前記光量を調整するために前記光源部を制御する光源制御部を有し、
前記システム制御部は、前記光源部における前記１次光の前記光量を、前記切替部の切り替えに同期して前記光源制御部を介して調整することで、前記照明部を照射する前記１次光の前記光量を調整する、請求項１０に記載の内視鏡システム。
【請求項１２】
前記調整部は、前記進行経路上において前記切替部と前記照明部との間に配置され、前記１次光を減衰する減衰部を有し、
前記システム制御部は、前記減衰部の減衰率の調整によって、前記照明部を照射する前記１次光の前記光量を調整する、請求項１０に記載の内視鏡システム。
【請求項１３】
前記調整部は、前記進行経路上において前記光源部と前記切替部との間に配置され、前記１次光を減衰する減衰部を有し、
前記システム制御部は、前記減衰部の減衰率の調整によって、前記照明部を照射する前記１次光の前記光量を調整する、請求項１０に記載の内視鏡システム。
【請求項１４】
前記光源部は、レーザーダイオードを有し、
前記進行経路上に配置され、前記１次光を導光する導光部材は、単線の光ファイバを有し、
前記切替部は、前記複数の照明部それぞれに光学的に接続される前記光ファイバのいずれかに、前記１次光の進行先を切り替える光スイッチを有する、請求項９に記載の内視鏡システム。
【請求項１５】
前記内視鏡は、前記切替部と、前記撮像部と、前記内視鏡の種類または前記内視鏡の光学特性と前記撮像部の撮像特性とを記憶する記憶部とを有し、
前記システム制御部は、前記記憶部に記憶される記憶情報を基に、前記切替部を制御する、請求項９に記載の内視鏡システム。
【請求項１６】
前記調整部は、
前記１次光を所望する前記比率で分波する分波部と、
前記分波部によって分波された前記１次光を減衰する減衰部と、
を有し、
前記光源装置は、前記光源部と前記減衰部とを制御するシステム制御部を有し、
前記システム制御部は、前記減衰部の減衰率の調整によって、単位時間内の積算光量比を調整し、
前記積算光量とは、ある１つの照明光の照明時間と、前記ある１つの照明光の光量との積算値であり、
前記積算光量比とは、第１の照明光の前記積算光量と、第２の照明光の前記積算光量との比である、請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項１７】
前記内視鏡は、前記分波部と、前記減衰部と、前記撮像部と、前記内視鏡の種類または前記内視鏡の光学特性と前記撮像部の撮像特性とを記憶する記憶部とを有し、
前記システム制御部は、前記記憶部に記憶される記憶情報を基に、前記減衰率を制御する、請求項１６に記載の内視鏡システム。
【請求項１８】
前記調整部は、前記撮像部の複数の撮像フレームを１周期としたサイクルで前記撮像部の露光期間内の単位時間内の積算光量比を所望の値に調整し、
前記画像処理部は、前記サイクル内の前記複数の撮像フレームそれぞれにて取得された画像を合成し前記画像を生成し、
前記積算光量とは、ある１つの照明光の照明時間と、前記ある１つの照明光の光量との積算値であり、
前記積算光量比とは、第１の照明光の前記積算光量と、第２の照明光の前記積算光量との比である、請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項１９】
前記調整部は、前記撮像部の１つの撮像フレームを１周期としたサイクルで前記撮像部の露光期間内の単位時間内の積算光量比を所望の値に調整し、
前記積算光量とは、ある１つの照明光の照明時間と、前記ある１つの照明光の光量との積算値であり、
前記積算光量比とは、第１の照明光の前記積算光量と、第２の照明光の前記積算光量との比である、請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項２０】
前記調整部は、前記光源部から前記照明部に進行する前記１次光の進行経路上に配置され、
前記光源部から前記調整部に至る進行経路に配置され、前記１次光を導光する導光部材は、前記光源部から前記複数の照明部それぞれに至る進行経路それぞれに共有される、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項２１】
前記照明部は、前記１次光の少なくとも一部を前記１次光の光学特性とは異なる光学特性を有する２次光である前記照明光に変換する光変換部を有する、請求項２０に記載の内視鏡システム。
【請求項２２】
前記内視鏡は、前記光源装置に接続されるコネクタを有し、
前記コネクタは、前記光源部と前記調整部とを光学的に接続する前記導光部材と、前記調整部とを有する請求項２０に記載の内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、日本国特開２００２−１１２９５９号公報に開示される照明装置は、内視鏡と内視鏡に接続される光源装置とを有する内視鏡システムに搭載される。この照明装置は、光源装置に配置される第１，２ＬＥＤ光源部と、内視鏡の内部に配置され、第１，２ＬＥＤ光源部それぞれから出射された照明光それぞれを、内視鏡の挿入部の先端部に導光する第１，２ライトガイドとを有する。照明装置は、光源装置に配置されて照明光それぞれの光量を制御するために第１，２ＬＥＤ光源部それぞれの出射光量を独立して制御する光源制御部と、観察対象から反射された反射光を撮像する撮像ユニットとをさらに有する。【０００３】
第１，２ライトガイドの一方から出射された照明光は観察対象の中心部を照明し、第１，２ライトガイドの他方から出射された照明光は観察対象の中心部の周辺に配置される周辺部を照明する。撮像ユニットは観察対象から反射された反射光を撮像し、光源制御部は撮像ユニットによって撮像された反射光の光量に応じて、第１，２ＬＥＤ光源部それぞれの出射光量を制御する。これにより、中心部の明るさと周辺部の明るさとの差が適切に調整され、観察対象に対する照明光の分布が適切に調整される。
【発明の概要】
【０００４】
日本国特開２００２−１１２９５９号公報に開示される照明装置では、照明光の分布を調整するためには、２つの光源部が必要となる。
【０００５】
例えば挿入部の側方を観察するために、挿入部の先端部に配置される照明光の出射部を例えば３つ以上に増やす場合、出射部の数に合わせて、光源部を増やす必要がある。また出射部それぞれから出射される照明光の分布を調整するためには、光源部それぞれを制御する必要がある。したがって、日本国特開２００２−１１２９５９号公報に開示される照明装置では、少数の光源部を用いて照明光の分布を調整するには困難となる。
【０００６】
本発明は、これらの事情に鑑みてなされたものであり、少数の光源部を用いて照明光の分布を調整可能な内視鏡システムを提供することを目的とする。
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の一態様の内視鏡システムは、内視鏡と、前記内視鏡に接続される光源装置とを有する内視鏡システムであって、前記光源装置に配置され、１次光を出射する光源部と、前記内視鏡に配置され、前記１次光を照射され、照射された前記１次光の少なくとも一部を照明光に変換し、前記照明光を観察対象に出射する複数の照明部と、前記光源部から前記複数の照明部それぞれに進行する前記１次光の光量の比率を所望に調整可能であって、前記観察対象上における前記照明光の目標分布を基にした調整可能な所望の比率で前記１次光を前記複数の照明部それぞれに分配する調整部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に関する内視鏡システムの構成の一例を模式的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示す内視鏡システムにおける切替部の構成の一例を模式的に示す図である。
【図３】図３は、ＣＭＯＳである撮像素子と切替部の反射部材と光源部と２つの照明部との動作タイミングの関係を示すタイミングチャートの一例である。
【図４】図４は、２つの照明光それぞれの照明領域と、表示される画像にとって有効な撮像素子の撮像領域との位置関係を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、観察対象上における２つの照明光それぞれの相対強度の分布を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａに示す一方の照明光の相対強度の分布と図５Ａに示す他方の照明光の相対強度の分布とを合計した合計相対強度の分布を示す図である。
【図６】図６は、挿入部が腸管に挿入された際の画像を示す。
【図７】図７は、画像の輝度調整領域内において、輝度分布の偏りが発生したことを示す図である。
【図８】図８は、図７に示す輝度分布の調整のために、図３に示すタイミングチャートにおける一方の照明部の照明光の光量及び照明時間を変化させたタイミングチャートの一例である。
【図９Ａ】図９Ａは、図８に示す光量比で２つの照明光それぞれが観察対象に照明された際に、観察対象上における２つの照明光それぞれの相対強度の分布を示す図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、図９Ａに示す一方の照明光の相対強度の分布と、図９Ａに示す他方の照明光の相対強度の分布とを合計した合計相対強度の分布を示す図である。
【図１０】図１０は、画像の輝度調整領域内において輝度分布の偏りが解消され、輝度分布が略均一化され目標輝度領域内に収まったことを示す図である。
【図１１】図１１は、調整除外領域を説明する図である。
【図１２】図１２は、切替部の構成の一例を模式的に示す図である。
【図１３】図１３は、ＣＣＤである撮像素子と切替部の反射部材と光源部と２つの照明部との動作タイミングの関係を示すタイミングチャートの一例である。
【図１４】図１４は、輝度分布の調整のために、図１３に示すタイミングチャートにおける一方の照明光の光量及び照明時間を変化させたタイミングチャートの一例である。
【図１５】図１５は、照明部の配置構成の一例を示す斜視図である。
【図１６】図１６は、図１５に示す照明部の配置構成の一例を模式的に示す図である。
【図１７】図１７は、図１５に示す照明部から出射された４つの照明光それぞれの照明領域と、表示される画像にとって有効な撮像素子の撮像領域との位置関係を示す図である。
【図１８】図１８は、内視鏡システムの構成の一例を模式的に示す図である。
【図１９】図１９は、図１８に示す切替部の構成の一例を模式的に示す図である。
【図２０】図２０は、内視鏡システムの構成の一例を模式的に示す図である。
【図２１】図２１は、ＣＭＯＳである撮像素子と切替部の反射部材と光源部と２つの照明部との動作タイミングの関係を示すタイミングチャートの一例である。
【図２２】図２２は、輝度分布の調整のために、図２１に示すタイミングチャートにおける切替期間と出射期間とを変化させたタイミングチャートの一例である。
【図２３】図２３は、本発明の第２の実施形態に関する内視鏡システムの構成の一例を模式的に示す図である。
【図２４】図２４は、図２３に示す調整部の構成の一例を模式的に示す図である。
【実施形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の各実施形態について説明する。なお、一部の図面では図示の明瞭化のために部材の一部の図示を省略する。
【００１０】
[第１の実施形態]
以下に、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１１】
図１に示すように、内視鏡システム１０は、内視鏡２０と、内視鏡２０に着脱自在に接続される光源装置１００と、光源装置１００に接続され、例えばモニタを有する表示装置２００とを有する。内視鏡２０は、例えば、人体などの管腔といった管路部に挿入され、照明光を管路部における観察対象に照明し、観察対象からの反射光を基に観察対象を撮像する。この観察対象とは、例えば体腔内における患部や病変部等である。表示装置２００は、撮像された観察対象を画像として表示する。
【００１２】
内視鏡２０は、例えば、管路部に挿入される挿入機器として機能する。内視鏡２０は、直視型の内視鏡２０であってもよいし、側視型の内視鏡２０であってもよい。本実施形態の内視鏡２０は、例えば医療用の内視鏡２０として説明するが、これに限定される必要はない。内視鏡２０は、パイプ等の工業製品の管路部に挿入される工業用の内視鏡２０であってもよい。
【００１３】
内視鏡２０は小型な精密機器の一例として挙げているものであり、精密機器の一例は、内視鏡２０の他に、例えば、カテーテルなどが挙げられる。
【００１４】
内視鏡２０は、例えば体腔に挿入される中空の細長い挿入部３０と、挿入部３０の基端部に連結され、内視鏡２０を操作する操作部４０とを有する。
【００１５】
挿入部３０は、図１の紙面の右側である挿入部３０の先端部側から図１の紙面の左側である挿入部３０の基端部側に向かって順に、先端硬質部と、湾曲可能部と、可撓管部とを有する。先端硬質部の基端部は湾曲可能部の先端部に連結され、湾曲可能部の基端部は可撓管部の先端部に連結される。可撓管部は、操作部４０から延出される。
【００１６】
操作部４０は、内視鏡２０の操作者によって把持される。操作部４０は、湾曲可能部を湾曲操作する図示しない湾曲操作部と、送気と送水と吸引と撮影とのための図示しないスイッチと、操作部４０の側面から延出されるユニバーサルコード４１とを有する。ユニバーサルコード４１のコネクタ４１ａは、光源装置１００に着脱可能となっている。
【００１７】
光源装置１００は、照明光である２次光のための光源光である１次光を出射する１つの光源部１１０と、第１集光部材１２０とを有する。
【００１８】
光源部１１０は、互いに異なる波長を有する１次光を出射する複数の光源１１１Ｂ，１１１Ｇ，１１１Ｒと、光源１１１Ｂ，１１１Ｇ，１１１Ｒそれぞれに光学的に接続され、光源１１１Ｂ，１１１Ｇ，１１１Ｒそれぞれから出射された１次光を導光する導光部材１１３Ｂ，１１３Ｇ，１１３Ｒとを有する。光源部１１０は、導光部材１１３Ｂ，１１３Ｇ，１１３Ｒに光学的に接続される光結合部１１５と、光結合部１１５に光学的に接続される導光部材１１７とをさらに有する。
【００１９】
光源１１１Ｂは、例えば、１次光である青色のレーザ光を出射するレーザーダイオードを有する。レーザ光の中心波長は、例えば、４４５ｎｍである。
【００２０】
光源１１１Ｇは、例えば、１次光である緑色のレーザ光を出射するレーザーダイオードを有する。レーザ光の中心波長は、例えば、５３２ｎｍである。
【００２１】
光源１１１Ｒは、例えば、１次光である赤色のレーザ光を出射するレーザーダイオードを有する。レーザ光の中心波長は、例えば、６３５ｍである。
【００２２】
このように、複数の光源１１１Ｂ，１１１Ｇ，１１１Ｒは、互いに異なる波長を有する複数の１次光をそれぞれ出射する。
【００２３】
なお光源の数と、光源から出射される光の色と、光の中心波長とは、特に限定されない。
【００２４】
導光部材１１３Ｂ，１１３Ｇ，１１３Ｒ，１１７は、例えば、光ファイバを有する。光ファイバは、例えば、単線の光ファイバでもよい。
【００２５】
導光部材１１３Ｂは、光源１１１Ｂと光結合部１１５とに光学的に接続されており、光源１１１Ｂから出射された青色の１次光を光結合部１１５に導光する。導光部材１１３Ｇは、光源１１１Ｇと光結合部１１５とに光学的に接続されており、光源１１１Ｇから出射された緑色の１次光を光結合部１１５に導光する。導光部材１１３Ｒは、光源１１１Ｒと光結合部１１５とに光学的に接続されており、光源１１１Ｒから出射された赤色の１次光を光結合部１１５に導光する。
【００２６】
光源１１１Ｂから光結合部１１５に向かい、図１の紙面の左側から右側を示す１次光の進行方向において、光源１１１Ｂと導光部材１１３Ｂの入射端部との間に図示なしない第２集光部材が配置されてもよい。第２集光部材は、レンズを有する。第２集光部材は、光源１１１Ｂから出射された１次光を導光部材１１３Ｂの入射端部に集光する。このように、光源１１１Ｂから出射された１次光が導光部材１１３Ｂと光結合部１１５との順に進行できればよい。ここでは、光源１１１Ｂと導光部材１１３Ｂとを用いて説明したが、第２集光部材は、光源１１１Ｇと導光部材１１３Ｇとの間と、光源１１１Ｒと導光部材１１３Ｒとの間とのそれぞれに配置されてもよい。
【００２７】
光結合部１１５は、導光部材１１３Ｂ，１１３Ｇ，１１３Ｒそれぞれによって導光された３つの１次光を１つの光として光結合する。１次光の波長が互いに異なり、１次光が上述したような青色、緑色及び赤色の波長を有する場合には、光結合された光は例えば白色光となる。光結合部１１５は、光結合した白色光を１次光として導光部材１１７に向けて出射する。光結合部１１５は、例えば、光コンバイナまたは空間合波光学系として機能する。
【００２８】
導光部材１１７は、白色光である１次光を導光する。導光部材１１７は、この１次光を第１集光部材１２０に向けて出射する光源側出射端部１１７ａを有する。
【００２９】
第１集光部材１２０は、１次光の進行方向において、光源側出射端部１１７ａと後述する内視鏡側入射端部５１ａとの間に配置される。第１集光部材１２０は、光源側出射端部１１７ａから出射された１次光を内視鏡側入射端部５１ａに集光する。第１集光部材１２０は、例えば、レンズを有する。
【００３０】
内視鏡２０は、内視鏡側入射端部５１ａを有する導光部材５１と、導光部材５１に光学的に接続される切替部６０と、切替部６０に光学的に接続される２つの導光部材５３ａ，５３ｂと、導光部材５３ａ，５３ｂそれぞれに光学的に接続される照明部７１ａ，７１ｂとを有する。
【００３１】
例えば、内視鏡側入射端部５１ａと導光部材５１と切替部６０とはコネクタ４１ａの内部に配置され、導光部材５３ａ，５３ｂはコネクタ４１ａの内部とユニバーサルコード４１の内部と操作部４０の内部と挿入部３０の内部とに配置され、照明部７１ａ，７１ｂは挿入部３０の先端部である先端硬質部の内部に配置される。内視鏡側入射端部５１ａはコネクタ４１ａの内部に配置され、導光部材５１はコネクタ４１ａの内部とユニバーサルコード４１の内部に配置され、切替部６０は操作部４０の内部に配置されてもよい。切替部６０は、挿入部３０の先端部に配置されてもよい。
【００３２】
内視鏡側入射端部５１ａには、第１集光部材１２０によって集光された１次光が入射する。導光部材５１は、内視鏡側入射端部５１ａから入射した１次光を切替部６０に導光する。
【００３３】
光源側出射端部１１７ａから内視鏡側入射端部５１ａへの１次光の入射効率を向上するために、図示はしない第３集光部材が配置されてもよい。第３集光部材は、例えば、コネクタ４１ａの内部に配置され、１次光の進行方向において、第１集光部材１２０と内視鏡側入射端部５１ａとの間に配置される。第３集光部材は、第１集光部材１２０によって第３集光部材に集光された１次光を、内視鏡側入射端部５１ａに集光する。第３集光部材は、例えば、レンズを有する。
【００３４】
導光部材５１，５３ａ，５３ｂは、例えば、光ファイバを有する。光ファイバは、例えば、単線の光ファイバでもよい。導光部材５１は、１本のみ配置されており、光源部１１０に光学的に接続される。したがって本実施形態では、照明部７１ａ，７１ｂの数がいくつであっても、１つの光源部１１０と、１つの光源部１１０に光学的に接続される１つの接続部である導光部材５１が配置されることとなる。導光部材５３ａ，５３ｂは照明部７１ａ，７１ｂの数に合わせて配置される。
【００３５】
切替部６０は、導光部材５１によって導光された１次光の進行方向を、複数の照明部７１ａ，７１ｂのいずれかに時間的に切り替える。具体的には、切替部６０は、進行方向を、照明部７１ａに光学的に接続される導光部材５３ａと照明部７１ｂに光学的に接続される導光部材５３ｂとのいずれかに切り替える。本実施形態では、内視鏡２０において２つの照明部７１ａ，７１ｂが配置されているが、これに限定される必要はなく、図後述する図１５と図１６とに示すように照明部の数は複数であればよい。したがって、切替部６０は、１次光の進行方向を、複数の照明部それぞれに光学的に接続される複数の導光部材のいずれか１つの導光部材に切り替えればよい。
【００３６】
切替部６０の具体的な構成については、後述する。
【００３７】
１次光の進行方向が切替部６０によって導光部材５３ａに切り替わった際に、導光部材５３ａは、導光部材５１によって導光された１次光を照明部７１ａに導光する。１次光の進行方向が切替部６０によって導光部材５３ｂに切り替わった際に、導光部材５３ｂは、導光部材５１によって導光された１次光を照明部７１ｂに導光する。
【００３８】
照明部７１ａ，７１ｂそれぞれの構成は互いに対して同一であるため、ここでは照明部７１ａを用いて説明する。
【００３９】
照明部７１ａは、導光部材５３ａによって導光された１次光を照射される。照明部７１ａは、照射された１次光の少なくとも一部を照明光に変換する。照明部７１ａは、照明光を観察対象に出射する。このような照明部７１ａは、例えば、図示しない拡散部材を有する。
【００４０】
拡散部材は、拡散部材を照射する１次光の少なくとも一部を、１次光の波長を変えず、１次光の波長と同一の波長を有し、１次光の配光角度とは異なる配光角度を有する２次光に変換する。そして拡散部材は、２次光を白色の照明光として外部に詳細には観察対象に向けて出射する。
【００４１】
ここでいう当該拡散は例えば屈折と回折と散乱等を含み、拡散された光の進行方向は拡散によって２以上に変化する。したがって、外部に出射される照明光の照明範囲は、広がる。外部とは、前方であり、導光部材５３ａとは逆側を示し、図１において右側を示す。
【００４２】
例えば、拡散部材は、図示しない複数の拡散粒子と、拡散粒子を包含する図示しない包含部材とを有する。
【００４３】
拡散粒子は、包含部材の内部に分散され、包含部材によって封止される。拡散粒子は、例えば、金属または金属化合物によって形成される微粒子である。このような拡散粒子は、例えばアルミナ、酸化チタン、硫酸バリウム等である。拡散粒子の粒径は、例えば、数百ｎｍ〜数十μｍである。拡散粒子の屈折率は、包含部材の屈折率とは異なる。例えば、拡散粒子の屈折率は、包含部材の屈折率よりも高いことが好ましい。これにより、拡散粒子は、光の拡散性を向上可能となる。
【００４４】
包含部材は、１次光と２次光とが透過する部材によって形成される。このような包含部材は、例えば、透明なシリコーン系の樹脂または透明なエポキシ系の樹脂である。包含部材は、１次光と２次光とに対して高い透過率を有する。包含部材は、包含している部材を封止する。包含部材は、アルミナである拡散粒子を封止するガラスでもよい。
【００４５】
本実施形態では、照明部７１ａは、１次光を所望の配光等を有する照明光に変化できればよい。したがって拡散部材に限定されず、照明部７１ａは、例えば、照明光としての蛍光を出射する蛍光部材といった他の部材を有してもよい。拡散部材と蛍光部材とは、１次光の少なくとも一部を１次光の光学特性とは異なる光学特性を有する２次光である照明光に変換する光変換部として機能する。また照明部７１ａは、２次光のみを照明光として出射してもよいし、１次光と２次光とを照明光として出射してもよい。したがって、照明光は、少なくとも２次光を有しており、２次光の他に１次光をさらに有してもよい。
【００４６】
内視鏡２０は、例えば、コネクタ４１ａに配置される記憶部８１を有する。記憶部８１は、操作部４０に配置されてもよい。例えば、記憶部８１は、内視鏡２０の種類、または内視鏡２０の光学特性と後述する撮像部８３の撮像特性とを記憶してもよい。内視鏡２０の光学特性とは、例えば、照明部７１ａ，７１ｂの光変換特性を含む。例えば、記憶部８１は、画像の後述する輝度調整領域における複数の照明光の光学特性と、後述する第１，２進行経路における透過特性とを記憶してもよい。記憶部８１は、例えば、照明部７１ａ，７１ｂの光変換特性と、撮像部８３の撮像特性と、第１，２進行経路における透過特性とのいずれかに基づき、画像の輝度に影響する重み係数を記憶する。記憶部８１は、例えば、ＲＯＭを有する。
【００４７】
内視鏡２０は、挿入部３０の先端部である先端硬質部の内部に配置される撮像部８３と、内視鏡２０の内部に配置される撮像ケーブル８５とを有する。
【００４８】
撮像部８３は、先端硬質部の先端平面において、照明部７１ａ，７１ｂの間に配置され、照明部７１ａ，７１ｂに隣り合う。撮像部８３は、照明光で照明された観察対象からの反射光を撮像する。撮像部８３は、例えば、ローリングシャッタ方式のＣＭＯＳなどを有する図示しない撮像素子と、観察対象によって反射された反射光を撮像素子に結像する図示しないレンズとを有する。
【００４９】
撮像ケーブル８５は、撮像部８３に電的に接続されており、撮像部８３による反射光の撮像結果を電気的な信号として光源装置１００に伝送する。
【００５０】
光源装置１００は、撮像部８３から撮像ケーブル８５を介して伝送された信号を画像処理し、画像処理によって画像を生成する画像処理部１３０を有する。画像処理部１３０によって生成された画像は、表示装置２００に出力され、表示装置２００に表示される。画像は、静止画と動画との少なくとも一方を含めばよい。
【００５１】
光源装置１００は、観察条件等を入力及び設定する入力部１４１と、内視鏡システム１０全体を制御するシステム制御部１４３とを有する。光源装置１００は、光源１１１Ｂ，１１１Ｇ，１１１Ｒそれぞれから出射される１次光それぞれの光量と１次光の出射タイミングと１次光の出射時間とを制御するために、光源１１１Ｂ，１１１Ｇ，１１１Ｒそれぞれを独立して制御する光源制御部１４５と、切替部６０の切り替えを制御する切替制御部１４７とをさらに有する。
【００５２】
入力部１４１は、例えば、キーボードのような一般的な入力用の機器である。入力部１４１は、例えば、マウス等のポインティングデバイス、タグリーダ、ボタンスイッチ、スライダ、ダイヤル、フットスイッチでもよい。入力部１４１は、操作者が内視鏡システム１０を動作させるための各種指令を入力するために用いられてもよい。ボタンスイッチとしての入力部１４１は、操作部４０に組み込まれてもよい。
【００５３】
システム制御部１４３には、例えば、入力部１４１から入力された観察条件等の入力情報と、画像処理部１３０から画像に関する画像情報とが入力される。例えば、システム制御部１４３は、コネクタ４１ａが光源装置１００に接続された際に、記憶部８１にアクセスし、記憶部８１に記憶される記憶情報を読み出す。システム制御部１４３は、入力情報と、画像情報と、記憶情報との少なくとも１つを基に、光源制御部１４５を介して光源部１１０を制御し、切替制御部１４７を介して切替部６０を制御する。システム制御部１４３は、光源制御部１４５を介して光源部１１０における１次光の光量と１次光の出射タイミングと１次光の出射時間とを制御し、切替制御部１４７と切替部６０とを介して１次光の進行方向と切り替えタイミングと切り替え時間とを制御する。システム制御部１４３は、記憶部８１に記憶される記憶情報を基に、切替部６０を制御してもよい。
【００５４】
例えば、光源制御部１４５は、光源１１１Ｂ，１１１Ｇ，１１１Ｒそれぞれから出射される１次光の光量が互いに略同一で、光源１１１Ｂ，１１１Ｇ，１１１Ｒそれぞれが１次光を同時に同時間出射するように、光源１１１Ｂ，１１１Ｇ，１１１Ｒを制御する。
【００５５】
画像処理部１３０とシステム制御部１４３と光源制御部１４５と切替制御部１４７とは、例えば、ＡＳＩＣなどを含むハードウエア回路によって構成される。画像処理部１３０とシステム制御部１４３と光源制御部１４５と切替制御部１４７との少なくとも１つは、プロセッサによって構成されても良い。これら少なくとも１つがプロセッサで構成される場合、プロセッサがアクセス可能な図示しない内部メモリまたは外部メモリが配置される。内部メモリまたは外部メモリは、プロセッサが実行することで当該プロセッサをこれら少なくとも１つとして機能させるためのプログラムコードを記憶する。また画像処理部１３０とシステム制御部１４３と光源制御部１４５と切替制御部１４７とを、１つのプロセッサを用いて構成しても良いし、複数のプロセッサを用いて構成しても良い。後者の場合は、データを互いに送受信して連携して処理することも可能である。また、後者の場合は、これらは互いに異なる光源装置１００の筐体に配置されることも可能である。
【００５６】
画像処理部１３０とシステム制御部１４３と光源制御部１４５と切替制御部１４７とは、ハードウエア回路によって構成されるのであれば、操作部４０に配置されてもよい。
【００５７】
次に、図２を参照して、切替部６０の構成の一例について説明する。
【００５８】
切替部６０は、第１，２，３，４レンズ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄと、固定型の反射部材６３ａと、可動型の反射部材６３ｂとを有する。
【００５９】
第１レンズ６１ａは、導光部材５１によって導光された１次光を略平行光または任意の収束光に変換する。
【００６０】
反射部材６３ａは、第１レンズ６１ａによって変換された略平行光または任意の収束光を反射部材６３ｂに向けて反射する。反射部材６３ａは、例えば、ミラーを有する。
【００６１】
反射部材６３ｂは、１次光の進行方向を導光部材５３ａ側または導光部材５３ｂ側に切り替える。このため、反射部材６３ｂは、切替制御部１４７によって制御され、この制御によって導光部材５３ａ側または導光部材５３ｂ側に１次光の反射方向を切り替える。詳細には、反射部材６３ｂは、切替制御部１４７の制御によって、１次光を導光部材５３ａ側に向けて反射する第１状態にて、または１次光を導光部材５３ｂ側に向けて反射する第２状態にて静止することが可能である。ここでいう第１，２状態とは、例えば、導光部材５１の出射端部から出射された１次光の中心軸に対する反射部材６３ｂの傾きを示す。
【００６２】
反射部材６３ｂが第１状態にて静止すると、反射部材６３ｂは１次光を第２レンズ６１ｂに向けて反射する。１次光は、第２レンズ６１ｂの第１部分にて屈折して第３レンズに向けられ、第３レンズ６１ｃを透過する。結果として、第２，３レンズ６１ｂ，６１ｃを透過する１次光は、収束光に変換される。１次光は、導光部材５３ａに進行及び入射し、導光部材５３ａによって導光されて、照明部７１ａに到達する。
【００６３】
反射部材６３ｂが第２状態にて静止すると、反射部材６３ｂは１次光を第２レンズ６１ｂに向けて反射する。１次光は、第１部分とは異なる第２レンズ６１ｂの第２部分にて屈折して第４レンズに向けられ、第４レンズ６１ｄを透過する。結果として、第２，４レンズ６１ｂ，６１ｄを透過する１次光は、収束光に変換される。１次光は、導光部材５３ｂに進行及び入射し、導光部材５３ｂによって導光されて、照明部７１ｂに到達する。
【００６４】
本実施形態では、反射部材６３ｂは、反射部材６３ｂを照射した１次光の全てを、言い換えると１次光を漏らすことなく、導光部材５３ａ側または導光部材５３ｂ側に向けて反射する。
【００６５】
反射部材６３ｂは、例えば、Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（以下、ＭＥＭＳと称する）技術によって製造されたミラーを有する。ＭＥＭＳタイプの反射部材６３ｂのサイズは、例えば、数十μｍ〜数ｍｍの１辺を有する。ＭＥＭＳタイプの反射部材６３ｂは、例えば、１０μｓ〜数ｍｓの速度で、１次光の進行方向を切替可能となっている。
【００６６】
第２レンズ６１ｂは、内視鏡システム１０における１次光の第１，２進行経路において、共有される。第２レンズ６１ｂは、省略されてもよい。第１進行経路は、光源部１１０と、第１集光部材１２０と、内視鏡側入射端部５１ａと、導光部材５１と、切替部６０における第１レンズ６１ａと反射部材６３ａと反射部材６３ｂと第２レンズ６１ｂと第３レンズ６１ｃと、導光部材５３ａと、照明部７１ａとを有する。第２進行経路は、光源部１１０と、第１集光部材１２０と、内視鏡側入射端部５１ａと、導光部材５１と、切替部６０における第１レンズ６１ａと反射部材６３ａと反射部材６３ｂと第２レンズ６１ｂと第４レンズ６１ｄと、導光部材５３ｂと、照明部７１ｂとを有する。
【００６７】
１つの光源部１１０からコネクタ４１ａに配置される切替部６０に至る１次光の進行経路に配置される導光部材１１７，５１は、光源部１１０から照明部７１ａ，７１ｂに至る第１，２進行経路それぞれに共有される。また光源部１１０に光学的に接続される導光部材５１は、第１進行経路における照明部７１ａ及び導光部材５３ａと、第２進行経路における照明部７１ｂ及び導光部材５３ｂとに、光学的に接続されており共有される。
【００６８】
内視鏡システム１０は、光源部１１０から複数の照明部７１ａ，７１ｂそれぞれに進行する１次光の光量の比率を所望に調整可能な調整部３００を有する。調整部３００は、観察対象上における照明光の目標分布を基にした所望の比率で１次光を複数の照明部７１ａ，７１ｂそれぞれに分配する。本実施形態では、このような調整部３００は、光源部１１０における、１次光の光量と１次光の出射タイミングと１次光の出射時間とを所望に調整する光源制御部１４５と、１次光の進行方向を所望に調整する切替部６０とを有する。したがって、調整部３００は、内視鏡２０と光源装置１００とに配置される。
【００６９】
次に比率の調整を含む本実施形態の作用について説明する。
【００７０】
説明の便宜上、照明部７１ａ，７１ｂそれぞれから出射される照明光を、照明光Ａ，Ｂと称する。ここでは、１次光が内視鏡側入射端部５１ａから照明部７１ａに進行する際に１次光の第１進行経路における透過効率は、１次光が内視鏡側入射端部５１ａから照明部７１ｂに進行する際に１次光の第２進行経路における透過効率と同等であるものと仮定する。
【００７１】
図３は、照明光Ａ，Ｂそれぞれの光量が互いに対して同一の状態で画像が取得される際の、撮像部８３の撮像素子と切替部６０の反射部材６３ｂと光源部１１０と照明部７１ａ，７１ｂとの動作タイミングの関係を示すタイミングチャートである。
【００７２】
撮像素子がＣＭＯＳなどを有する場合、一般的に、撮像素子の露光タイミング及び撮像素子の読み出しタイミングは、撮像素子のライン毎に異なる。したがって、読み出しタイミングと照明部７１ａ，７１ｂにおける照明光Ａ，Ｂの出射タイミングとによって、ライン毎に異なる明るさを有する画像が生成される可能性がある。このため、全ラインが露光期間である時間内で、照明が実施されることが好ましい。
【００７３】
図３では、全ラインが露光している期間を露光期間と称し、いずれかのラインが読み出しを実施している期間を読み出し期間と称している。撮像素子では、露光期間と読み出し期間とがこの順番で繰り返し実施されており、あるタイミングの露光期間を露光期間１，２，３・・・と称し、あるタイミングの読み出し期間を読み出し期間１，２，３・・・と称する。図３では、図示の簡略化のために、露光期間１，２，３と読み出し期間１，２，３とのみを図示している。この簡略は、図８と図２１と図２２にも適用されている。
【００７４】
反射部材６３ｂは、露光期間１が開始するタイミングで、第１状態に切り替わる。露光期間１において、反射部材６３ｂは第１状態にて静止したままとなる。反射部材６３ｂは、露光期間１が終了したタイミングで、第２状態に切り替わる。読み出し期間１と露光期間２と読み出し期間２とにおいて、反射部材６３ｂは第２状態にて静止したままとなる。反射部材６３ｂは、露光期間３が開始するタイミングで、第１状態に切り替わる。露光期間３において、反射部材６３ｂは第１状態にて静止したままとなる。反射部材６３ｂは、露光期間３が終了したタイミングで、第２状態に切り替わる。読み出し期間３において、反射部材６３ｂは第２状態にて静止したままとなる。反射部材６３ｂは、このような切り替えを、切替制御部１４７を介したシステム制御部１４３によって制御される。
【００７５】
光源部１１０は、露光期間１，２，３・・・において、所望の光量を有する１次光を出射する。詳細には、光源部１１０の光源１１１Ｂ，１１１Ｇ，１１１Ｒにおいて、１次光それぞれは同時に出射され、１次光それぞれの光量は互いに同一である。光源１１１Ｂ，１１１Ｇ，１１１Ｒは、読み出し期間１，２，３・・・において停止し、１次光を出射しない。光源１１１Ｂ，１１１Ｇ，１１１Ｒは、光源制御部１４５を介したシステム制御部１４３によって、このような駆動を制御される。
【００７６】
反射部材６３ｂが第１状態で静止した状態で、光源部１１０が１次光を出射している状態では、すなわち、露光期間１，３では、照明部７１ａは照明光Ａを出射し、照明部７１ｂは照明光Ｂを出射しない。反射部材６３ｂが第２状態で静止した状態で、光源部１１０が１次光を出射している状態では、すなわち、露光期間２では、照明部７１ａは照明光Ａを出射せず、照明部７１ｂは照明光Ｂを出射する。読み出し期間１，２，３・・・のいずれにおいても、光源部１１０が停止して、１次光が出射されないため、照明部７１ａ，７１ｂは照明光Ａ，Ｂを出射しない。このように、切り替えと１次光の出射及び停止と露光とは、互いに同期する。
【００７７】
撮像素子は、露光期間１，２，３・・・それぞれの期間に得られた観察対象からの反射光を電気信号として撮像ケーブル８５を介して画像処理部１３０へ伝送する。画像処理部１３０は、電気信号を画像処理し、画像情報１，２，３・・・を生成する。画像処理部１３０は、画像情報１，２，３を２つずつ、例えば、画像情報１と画像情報２とを合成し、画像情報３と画像情報４とを合成し、画像を生成する。つまり画像処理部１３０は、撮像部８３の複数の撮像フレームを１周期としたサイクル内の複数の撮像フレームそれぞれにて取得された画像を合成し画像を生成する。画像処理部１３０は、合成された画像に対して、強調処理、色補正処理等の補正を実施する。そして、表示装置２００は、補正した画像を表示する。
【００７８】
ここで図４は、照明部７１ａ，７１ｂから一定距離離れた観察対象のある領域上における、照明光Ａ，Ｂの照明領域５０１ａ，５０１ｂと、表示される画像にとって有効な撮像素子の撮像領域５０３との位置関係を示す図である。照明部７１ａ，７１ｂそれぞれは、先端硬質部の先端平面において異なる位置に配置される。したがって、照明部７１ａ，７１ｂそれぞれが観察対象に照明光Ａ，Ｂを出射した際に、撮像領域５０３において照明領域５０１ａ，５０１ｂそれぞれの中心が互いに対してずれる。
【００７９】
本実施形態では、画像は、表示される画像にとって有効な撮像素子の撮像領域５０３において輝度を調整可能な領域である輝度調整領域を有するものとする。上記したように照明光Ａ，Ｂが観察対象を照明した際に、照明光Ａ，Ｂの照明領域５０１ａ，５０１ｂそれぞれは観察対象上に配置される。そして、２つの照明光Ａ，Ｂの照明領域の中心それぞれは、画像の輝度調整領域に対応する観察対象上において互いに異なる位置に配置されるものである。
【００８０】
一般的に、照明光Ａ，Ｂの強度は、照明領域５０１ａ，５０１ｂそれぞれの中心において高く、中心から照明領域５０１ａ，５０１ｂそれぞれの外周縁に向かって徐々に低くなる。図５Ａは、平面であると想定した観察対象上における照明光Ａ，Ｂの相対強度の分布を示す。図５Ｂは、図５Ａに示す照明光Ａの相対強度の分布と図５Ａに示す照明光Ｂの相対強度の分布とを合計した合計相対強度の分布を示す。
【００８１】
ここで、照明部７１ａ，７１ｂが配置される先端硬質部の先端平面と、平面であると想定した観察対象との間の距離を、第１距離とする。仮に、内視鏡２０が観察動作を実施中に第１距離が常に一定で、照明領域５０１ａ，５０１ｂそれぞれにおける観察対象が同一材料であるとする。この場合、内視鏡システム１０は、図５Ｂに示す輝度分布を有する画像を常に得られることとなる。
【００８２】
しかしながら、内視鏡２０の実際の観察動作を想定すると、挿入部３０は胃や腸管などの管路部に挿入され、観察対象は例えば胃壁や腸壁などの凸凹で平面ではないことが十分考えられる。すると、先端平面に対する観察対象の角度は動的に変化し、第１距離は観察対象ごとに変化してしまう。例えば、図５Ａに示す照明光Ａ，Ｂの相対強度の分布が得られている状態で、図６に示すように挿入部３０が腸管５０５に挿入された際、先端平面に近い腸壁５０５ａから反射される反射光の光量は、先端平面から離れた腸壁５０５ｂから反射される反射光の光量よりも多くなる。ここでいう近い腸壁５０５ａとは、腸管に対する挿入部３０の抜去方向における部位を示し、腸管５０５の手前側をいう。遠い腸壁５０５ｂとは、腸管５０５に対する挿入部３０の挿入方向における部位を示し、腸管５０５の手前側とは逆側の腸管５０５の深部側をいう。そして、画像において、近い腸壁５０５ａでは輝度が高くなるため近い腸壁５０５ａは明るく表示され、離れた腸壁５０５ｂでは輝度が低くなるため遠い腸壁５０５ｂは暗く表示される。すると、画像の輝度調整領域内において、図７に示すような輝度分布の偏りが画像上に発生する。
【００８３】
本実施形態では、例えば挿入部３０が腸管に挿入される前に、入力部１４１は、画像の輝度調整領域内において、観察に適した目標となる画像の輝度を、所望する一定の範囲で設定する。この設定された範囲を、目標輝度領域と称する。目標輝度領域の設定は、過去に挿入部３０が腸管に挿入された際に撮像された過去の画像の輝度を基に実施されてもよい。例えば、この設定は、光源装置１００の図示しない記憶部に記憶された過去の画像を表示する表示装置２００を目視する内視鏡２０の操作者によって手動で設定されてもよいし、図示しない記憶部に記憶された過去の画像を基にシステム制御部１４３によって設定されてもよい。画像の輝度調整領域内において、目標輝度領域以外の領域を、外領域と称する。図７に示すような輝度分布の偏りが画像上に発生した際、画像は、輝度調整領域において、目標輝度領域と、所望の目標輝度領域外の輝度を有する外領域とを有する。目標輝度領域の輝度に対して、外領域の輝度が高いと画像は白飛びし、外領域の輝度が低いと画像が黒くつぶれてしまう。すると画像において、観察のための奥行きの範囲は狭まってしまう。
【００８４】
そこで本実施形態では、奥行きの範囲の狭まりを解消するために、システム制御部１４３は、輝度調整領域における輝度分布が観察対象上の照明光の目標輝度分布に近づくように、輝度分布を調整（改善）する必要がある。ここでいう目標輝度分布とは、調整部３００によって調整される所望の比率の基となる観察対象上における照明光の目標分布の一例である。また目標輝度分布に近づくとは、輝度調整領域における輝度分布全体が目標輝度領域内に収まることを示す。そこで、システム制御部１４３は、外領域の輝度が目標輝度領域内に収まるように、輝度分布を調整（改善）する。システム制御部１４３は、輝度分布の調整のために、複数の照明部７１ａ，７１ｂそれぞれに進行する１次光の光量の比率を、調整部３００である光源制御部１４５と切替部６０とを介して制御する。
【００８５】
図８は、図７に示す輝度分布の調整のために、図３に示すタイミングチャートにおける照明部７１ｂの照明光Ｂの光量及び照明時間を変化させたタイミングチャートである。図８では、反射部材６３ｂの切り替わりは、図３と同様である。
【００８６】
図８を図３と比較すると、システム制御部１４３は輝度分布を調整するために露光期間１，３において光源制御部１４５を制御し、この制御によって、光源部１１０から出射される１次光の光量が増大し、照明部７１ａの照明光Ａの光量が増大する。これにより、露光期間１，３内の明るさが増大する。またシステム制御部１４３は輝度分布を調整するために露光期間２において光源制御部１４５を制御し、この制御によって、１次光の出射時間である光源部１１０の発光時間（動作時間）が短くなる。また、光源部１１０から出射される１次光の光量が減少し、照明部７１ｂの照明光Ｂの光量が減少する。これにより、露光期間２内の明るさが減少する。ここでいう明るさとは、光源部１１０における１次光の出射時間である照明光Ａ，Ｂの照明時間と、光源部１１０における１次光の光量である照明光Ａ，Ｂの光量との積算値である。図８では、照明時間と光量との両方の調整によって積算値が調整され、積算値の調整によって、輝度分布が調整される。なお、積算値、言い換えると輝度分布は、照明時間と光量との少なくとも一方によって調整されればよい。
【００８７】
図８に示すように、切替部６０である調整部３００は、撮像部８３の撮像処理に関する単位時間当たりの積算光量を、複数の照明部７１ａ，７１ｂそれぞれに分配する。積算光量とは、上述した明るさであり、つまり、ある１つの照明光の照明時間とある１つの照明光の光量との積算値であり、光源部１１０における１次光の出射時間と光源部１１０における１次光の光量との積算値である。また、システム制御部１４３は、切替部６０の切り替え時間を調整し、単位時間内における切り替え時間の調整によって単位時間内の積算光量比を調整する。積算光量比とは、照明光Ａの積算光量と、照明光Ｂの積算光量との比である。光源制御部１４５である調整部３００は、光源部１１０から出射される１次光の光量を調整し、この調整によって照明部７１ａ，７１ｂを照射する１次光の光量を所望に調整可能である。システム制御部１４３は、光源制御部１４５である調整部３００を介して、照明部７１ａ，７１ｂを照射する１次光の照射時間及び照明部７１ａ，７１ｂを照射する１次光の光量の組み合わせを調整する。システム制御部１４３は、この組み合わせの調整によって積算光量比を調整する。光源制御部１４５は、光源部１１０から出射される１次光の光量を調整するために光源部１１０を制御する。システム制御部１４３は、光源部１１０における１次光の光量を、切替部６０の切り替えに同期して光源制御部１４５を介して調整することで、照明部７１ａ，７１ｂを照射する１次光の光量を調整する。光源制御部１４５である調整部３００は、撮像部８３の複数の撮像フレームを１周期としたサイクルで撮像部８３の露光期間内の単位時間内の積算光量比を所望の値に調整する。
【００８８】
図９Ａは、平面であると想定した観察対象に図８に示す光量比で照明光Ａ，Ｂが照明された際に、この観察対象上における照明光Ａ，Ｂの相対強度の分布を示す。図９Ｂは、図９Ａに示す照明光Ａの相対強度の分布と、図９Ａに示す照明光Ｂの相対強度の分布とを合計した合計相対強度の分布を示す。図９Ａ，９Ｂを図５Ａ，５Ｂと比べると、照明光Ｂの照明時間と光量との減少によって、合計相対強度の分布は照明光Ａ側に偏った形状となる。
【００８９】
しかしながら、図１０に示すように、図７に示す外領域の輝度が目標輝度領域内に収まり、輝度調整領域における輝度分布は画像全体に渡って略均一化され目標輝度領域内に収まる。したがって、画像が白飛びしてしまうことと、画像が黒くつぶれてしまうことが抑制され、画像において観察のための奥行きの範囲が狭まってしまうことが抑制される。
【００９０】
システム制御部１４３は、輝度調整領域における輝度分布の大部分が目標輝度領域内に収まるように、光量比をフィードバック制御することが好ましい。例えば、システム制御部１４３は、記憶部８１に記憶される重み係数を基に、光源制御部１４５である調整部３００を介して輝度分布が一定となる方向に光量比を制御してもよい。輝度分布が一定となる方向とは、例えば、輝度調整領域における輝度分布が画像全体に渡って略均一化され目標輝度領域内に収まることをいう。または、システム制御部１４３は、例えば山登り制御を用いて、光量比を一定方向に変化させる。そこで例えば、システム制御部１４３は、調整部３００を介して複数の照明光のうちの１つの照明光の光量を徐々に増加させる。そしてシステム制御部１４３は、増加によって外領域の広さが増加するまたは外領域における最大輝度が増加する場合には、調整部３００を介して光量を徐々に減少させる。
【００９１】
内視鏡２０が観察動作を実施中に鉗子といった処置具４００（図１１参照）が使用される場合、処置具４００が画像に写る。そこで、システム制御部１４３は、処置具４００を表示する画像領域を、輝度の計算から除去してもよい。一般的に、処置具４００は金属色を有しており直線状である。この金属色の処置具４００の画像は、特異的に高い輝度を有する。システム制御部１４３は、撮像された画像の輝度調整領域内において金属色を有する被写体（例えば、処置具４００）と直線形状を有する人工物（例えば、処置具４００）とのいずれかが写る領域を、処置具４００が写る領域である調整除外領域５０７として認定する。調整除外領域５０７は、被写体と人工物との周辺の領域を含んでもよい。そしてシステム制御部１４３は、輝度調整領域内において調整除外領域５０７を設定する。システム制御部１４３は、撮像された画像から調整除外領域５０７を除き、除いた領域を目標輝度領域及び外領域として設定する。このように、システム制御部１４３が特異的に高い輝度を有する領域を撮像された画像から除外すると、観察のための奥行きの範囲を広げることが可能となる。
【００９２】
本実施形態では、光源部１１０の数は１つのままであり、光源部１１０は観察対象や内視鏡２０の用途に合わせて増やす必要はない。照明部７１ａ，７１ｂの数がいくつであっても、１つの光源部１１０と、調整部３００である光源制御部１４５と切替部６０とによって、１つの光源部１１０に対して複数の照明部７１ａ，７１ｂそれぞれに、観察対象上における照明光の目標分布である目標輝度分布を基にした所望の比率で１次光の光量を分配する。また切替部６０は、１次光の進行方向を、複数の照明部それぞれに光学的に接続される複数の導光部材のいずれか１つの導光部材に切り替えればよい。
【００９３】
これにより本実施形態では、少数の光源部１１０を用いて照明光の分布を調整可能な内視鏡システム１０を提供できる。また本実施形態では、光源部１１０が少ないために内視鏡システム１０を低コストにできる。本実施形態では、切替部６０の切り替えによって照明部７１ａ，７１ｂを用途に応じて配置でき、内視鏡システム１０は拡張性を有することができる。
【００９４】
本実施形態では、観察対象及び内視鏡２０の種類がなんであれ、外領域の輝度を目標輝度領域内に収めることができ、輝度調整領域における輝度分布を画像全体に渡って略均一化でき目標輝度領域内に収めることができる。そして、画像において観察のための奥行きの範囲が狭まってしまうことを抑制できる。
【００９５】
調整部３００である切替部６０は、撮像部８３の撮像処理に関する単位時間当たりの積算光量を、複数の照明部７１ａ，７１ｂそれぞれに分配する。したがって、露光期間中における光量比を調整でき、輝度調整領域における輝度分布を画像全体に渡って略均一化でき目標輝度領域内に収めることができ、拡張性を広げることができる。
【００９６】
システム制御部１４３は、輝度調整領域の輝度分布が目標分布である目標輝度分布に近づくように、調整部３００（光源制御部１４５と切替部６０）を介して比率を制御する。詳細には、システム制御部１４３は、外領域における輝度が目標輝度領域内に収まるように、調整部３００を介して比率を制御する。これにより、画像において観察のための奥行きの範囲が狭まってしまうことを抑制でき、最適な観察を提供できる。
【００９７】
システム制御部１４３は、例えば照明光Ａの光量の増加によって外領域の広さが増加するまたは外領域における最大輝度が増加する場合、調整部３００である光源制御部１４５を介して照明光Ａの光量を減少させる。このような山登り制御によって、輝度調整領域における輝度分布を常に目標輝度領域内に収めることができる。
【００９８】
システム制御部１４３は、重み係数を基に調整部３００である光源制御部１４５を介して光量比を制御する。したがって、輝度調整領域における輝度分布を常に目標輝度領域内に収めることができる。
【００９９】
システム制御部１４３は、画像から調整除外領域５０７を除いた領域を目標輝度領域及び外領域として設定する。したがって、特異的に高い輝度を有する領域を撮像された画像から除外でき、観察のための奥行きの範囲を広げることができ、拡張性を広げることができる。
【０１００】
システム制御部１４３は、切替部６０の切り替え時間を調整し、単位時間内における切り替え時間の調整によって単位時間内の積算光量比を調整する。システム制御部１４３は、調整部３００である光源制御部１４５を介して１次光の照射時間及び１次光の光量の組み合わせを調整することで、積算光量比を調整する。システム制御部１４３は、光源部１１０における１次光の光量を、切替部６０の切り替えに同期して光源制御部１４５を介して調整する。そして、システム制御部１４３は、照明部７１ａ，７１ｂを照射する１次光の光量を調整する。したがって、露光期間中における光量比を調整できる。
【０１０１】
システム制御部１４３は、記憶部８１に記憶される記憶情報を基に、切替部６０を制御する。したがって、光源装置１００に接続される様々な種類の内視鏡２０の観察に対して、外領域の輝度を目標輝度領域内に収めることができ、輝度調整領域における輝度分布を画像全体に渡って略均一化でき目標輝度領域内に収めることができる。
【０１０２】
本実施形態では、１つの光源部１１０と、１つの光源部１１０に光学的に接続される１つの接続部である内視鏡２０の導光部材５１が配置されることとなる。したがって、導光部材５３ａ，５３ｂそれぞれが光源部１１０に光学的に直接接続される必要はなく、内視鏡システム１０の構成を簡素及び低コストにできる。
【０１０３】
なお本実施形態の上記した構成は一例であり、本実施形態の構成はこれに限定される必要はない。
【０１０４】
例えば、光源部１１０は、レーザーダイオードに限らず、Ｘｅランプ、ＬＥＤ等を有してもよい。Ｘｅランプ等の１次光の出射点は、レーザーダイオードの１次光の出射点に比べて大きい。したがって、Ｘｅランプ等から出射された１次光を第１集光部材１２０に導光する導光部材は、単線の光ファイバに限らず、バンドルファイバを有してもよい。
【０１０５】
例えば、導光部材１１３Ｂ，１１３Ｇ，１１３Ｒ，１１７，５１，５３ａ，５３ｂの配置は、上記に限定される必要はない。本実施形態では、単線の光ファイバである導光部材は、１つの光源部１１０と複数の照明部７１ａ，７１ｂとの配置に応じて配置されればよい。したがって、導光部材は、光源部１１０から複数の照明部７１ａ，７１ｂに進行する１次光の進行経路上に配置され、光源部１１０から複数の照明部７１ａ，７１ｂに１次光を導光できればよい。そして、調整部３００の切替部６０は、進行経路上に配置されていればよい。また１つ光源部１１０と調整部３００との間には、少なくとも１本の導光部材が配置されていればよい。複数の導光部材が配置されている場合、導光部材同士は互いに光学的に接続されていればよい。１つ光源部１１０と調整部３００との間に配置される１以上の導光部材は、調整部３００と複数の照明部とのそれぞれにおける複数の進行経路に共有されていればよい。また、読み出し期間では、反射部材６３ｂは、第１状態となっているが、第２状態となっていてもよい。
【０１０６】
切替部６０の構成は、図２に示す構成に限定されない。
【０１０７】
図１２に示すように、例えば、切替部６０は、導光部材５１の端部に配置されるアクチュエータといった駆動部材６３を有してもよい。駆動部材６３は、導光部材５１に並進して配置される。駆動部材６３は、切替制御部１４７の制御によって、導光部材５１の出射端部を、導光部材５３ａまたは導光部材５３ｂに向けて相対的に移動させる。そして、駆動部材６３は、切替制御部１４７の制御によって、導光部材５１を第１状態にてまたは第２状態にて静止することが可能である。第１状態では、導光部材５１は、導光部材５３ａに光学的に接続されて、１次光を導光部材５３ａ側に向けて進行させる。第２状態では、導光部材５１は、導光部材５３ｂに光学的に接続されて、１次光を導光部材５３ｂ側に向けて進行させる。ここでは、１次光の全てが導光部材５３ａまたは導光部材５３ｂに入射する。なお、駆動量が調整され、導光部材５１は、導光部材５３ａまたは導光部材５３ｂに対してずれて配置されてもよい。これにより、１次光の一部が導光部材５３ａまたは導光部材５３ｂに入射する。
【０１０８】
図示はしないが、例えば、切替部６０は、レンズとプリズムといった光学部品と光学部品を駆動させるアクチュエータといった駆動部材とを有してもよい。駆動部材は、光学部品を駆動させて、１次光の進行方向を導光部材５３ａまたは導光部材５３ｂに切り替える。このような切替部６０は、機械型のスイッチである。
【０１０９】
切替部６０は、複数の照明部７１ａ，７１ｂそれぞれに光学的に接続される光ファイバのいずれかに、１次光の進行先を切り替える光スイッチを有してもよい。このような光スイッチは、例えば、電気工学効果または熱光学効果を利用した電子型の光スイッチである。
【０１１０】
撮像素子は、ローリングシャッタ方式のＣＭＯＳに限らず、グローバルシャッタ方式のＣＣＤなどを有してもよい。図１３と図１４とは、ＣＣＤを使用した場合のタイミングチャートである。図１３と図１４とでは、あるタイミングの撮像周期を１，２，３・・・と称する。図１３と図１４とでは、図示の簡略化のために、撮像周期１，２，３のみを図示している。
【０１１１】
図１３において、切替部６０は、撮像素子の撮像周期１，２，３・・・毎に、１次光の進行方向を導光部材５３ａまたは導光部材５３ｂのどちらかに切り替える。詳細には、切替部６０の反射部材６３ｂは、撮像周期１，３が開始するタイミングで、第１状態に切り替わる。撮像周期１，３において、反射部材６３ｂは第１状態にて静止したままとなる。反射部材６３ｂは、撮像周期２が開始するタイミングで、第２状態に切り替わる。撮像周期２において、反射部材６３ｂは第２状態にて静止したままとなる。光源部１１０は、撮像周期１，２，３・・・において、所望の光量を有する１次光を出射する。詳細には、光源１１１Ｂ，１１１Ｇ，１１１Ｒにおいて、１次光それぞれは同時に出射され、１次光それぞれの光量は互いに同一である。したがって、照明光Ａの光量は、照明光Ｂの光量と同一である。
【０１１２】
切替部６０の発熱及び光源部１１０の消費電力を考慮すると、切替作業の間において、光源部１１０は停止して、１次光が出射されないことが好ましい。１次光は、切替部６０が切替作業を実施する際、途切れることなく連続して出射されてもよい。
【０１１３】
この例では、撮像周期１，３において照明光Ａが出射され、撮像周期２において照明光Ｂが出射される。撮像素子は、撮像周期１，２，３・・・それぞれの周期に得られた観察対象からの反射光を電気信号として撮像ケーブル８５を介して画像処理部１３０へ伝送する。画像処理部１３０は、電気信号を画像処理し、画像情報１，２，３・・・を生成する。画像処理部１３０は、画像情報１，２，３・・・を２つずつ合成し、画像を生成する。つまり画像処理部１３０は、撮像部８３の複数の撮像フレームを１周期としたサイクル内の複数の撮像フレームそれぞれにて取得された画像を合成し画像を生成する。画像処理部１３０は、合成された画像に対して、強調処理、色補正処理等の補正を実施する。そして、表示装置２００は、補正した画像を表示する。
【０１１４】
図１４は、輝度分布の調整のために、図１３に示すタイミングチャートにおける照明部７１ｂの照明光Ｂの光量及び照明時間を変化させたタイミングチャートである。図１４を図１３と比較すると、システム制御部１４３は輝度分布を調整するために撮像周期１，３において光源制御部１４５を制御し、この制御によって、光源部１１０から出射される１次光の光量が増大し、照明部７１ａの照明光Ａの光量が増大する。これにより、撮像周期１，３内の明るさが増大する。また、システム制御部１４３は輝度分布を調整するために撮像周期２において光源制御部１４５を制御し、この制御によって、１次光の出射時間である光源部１１０の発光時間（動作時間）が短くなる。また光源部１１０から出射される１次光の光量が減少して、照明光Ｂの光量が減少する。これにより、撮像周期２内の明るさが減少する。光源制御部１４５である調整部３００は、撮像部８３の複数の撮像フレームを１周期としたサイクルで撮像部８３の撮像周期内の単位時間内の積算光量比を所望の値に調整する。
【０１１５】
撮像素子がＣＭＯＳを有するときと同様に、撮像周期内の明るさは、光源部１１０における１次光の出射時間である照明光の照明時間と、光源部１１０における１次光の光量である照明光の光量との積算値である。図１４では、照明時間と光量との両方の調整によって積算値が調整され、積算値の調整によって、輝度分布が調整される。なお、積算値、言い換えると輝度分布は、照明時間と光量との少なくとも一方によって調整されればよい。
【０１１６】
これによりこの例では、ＣＭＯＳと同様に、外領域の輝度を目標輝度領域内に収まることができ、輝度調整領域における輝度分布を画像全体に渡って略均一化でき目標輝度領域内に収まることができる。
【０１１７】
本実施形態では、２つの照明部７１ａ，７１ｂが配置されているが、複数の照明部が配置されていればよく、図１５と図１６とに示すように、例えば４つの照明部７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄが配置されてもよい。図１５に示すように、照明部７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄそれぞれは、先端硬質部の先端平面において互いに異なる位置に配置される。４つの照明部７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄは、撮像部８３の周辺に配置されてもよい。例えば、４つの照明部７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄは、撮像部８３を中心に同心円状に配置されてもよい。図１６に示すように、内視鏡２０は、切替部６０に光学的に接続され、照明部７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄそれぞれに光学的に接続される導光部材５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄを有する。切替部６０は、１次光の進行方向を、導光部材５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄのいずれか１つの導光部材に切り替えればよい。例えば、切替部６０は、挿入部３０の先端部に配置される。
【０１１８】
図１７は、先端平面から一定距離離れた観察対象上における、照明部７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄから出射された照明光Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの照明領域５０１ａ，５０１ｂ，５０１ｃ，５０１ｄと、表示される画像にとって有効な撮像素子の撮像領域５０３との位置関係を示す図である。照明部７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄそれぞれは、互いに異なる位置に配置される。したがって、照明部７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄそれぞれが観察対象に照明光Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを出射した際に、撮像領域５０３において照明領域５０１ａ，５０１ｂ，５０１ｃ，５０１ｄそれぞれの中心がずれる。照明部７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄは、撮像素子の露光期間ごとに照明光Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを順次出射する。この場合には、画像処理部１３０は、４つずつ画像情報を合成し、画像を生成する。画像処理部１３０は、合成された画像に対して、強調処理、色補正処理等の補正を実施する。そして、表示装置２００は、補正した画像を表示する。
【０１１９】
本実施形態と同様に、照明時間と光量との両方の調整によって積算値が調整され、積算値の調整によって、輝度分布が調整される。なお、積算値、言い換えると輝度分布は、照明時間と光量との少なくとも一方によって調整されればよい。これによりこの例では、輝度調整領域における輝度分布を画像全体に渡って略均一化でき目標輝度領域内に収めることができる。
【０１２０】
本実施形態の内視鏡２０が側視型の場合、照明部７１ａ，７１ｂが先端硬質部の周面に配置され、照明光が側方に出射されればよい。また、照明部７１ａが先端平面に配置され、照明部７１ｂが周面に配置されてもよい。これにより、内視鏡２０は、直視型と側視型とを兼ね備えることができる。
【０１２１】
照明領域５０１ａ，５０１ｂ，５０１ｃ，５０１ｄは、図４と図１７とに示すように、撮像領域５０３に対して均等に割り付けられる必要はない。例えば、照明部７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄそれぞれは、互いに異なる配光角度を有する照明光Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを出射するとする。例えば、照明領域５０１ａ，５０１ｂ，５０１ｃ，５０１ｄのいずれか１つの中心が撮像領域５０３の中心部に配置され、残りの照明領域の強度が撮像領域５０３の広い範囲にわたって分散するように、照明光Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの配光が調整されてもよい。これにより撮像領域５０３の中心部の明るさと中心部の周辺部の明るさとの差が適切に調整され、撮像領域５０３に対する照明光の明るさの分布が適切に調整される。
【０１２２】
本実施形態では、調整部３００の調整は、光源部１１０における１次光の出射時間と、光源部１１０における１次光の光量と、切替部６０の切り替え時間とに限定されない。調整部３００は、進行経路上において進行している１次光の光量を調整してもよい。そこで図１８と図１９とに示すように、調整部３００は、進行経路上の１次光を減衰する減衰部３０１を有してもよい。
【０１２３】
図１８に示すように、例えば、減衰部３０１は、光源装置１００に配置されてもよい。例えば、減衰部３０１は、進行経路上において光源部１１０と切替部６０との間に、詳細には、第１集光部材１２０と内視鏡側入射端部５１ａとの間に配置されてもよい。減衰部３０１は、例えば、可変絞り３０３ａを有してもよい。可変絞り３０３ａは、システム制御部１４３によって可変絞り３０３ａの開閉（絞り）量を制御され、可変絞り３０３ａを通過する１次光の光量を開閉量に応じて制御する。可変絞り３０３ａは、進行経路上の１次光の光量を開閉量に応じて制御する。言い換えると、システム制御部１４３は、減衰部３０１の減衰率である可変絞り３０３ａの開閉量の調整によって、照明部７１ａ，７１ｂを照射する１次光の光量を調整する。
【０１２４】
光源装置１００は、可変絞り３０３ａと内視鏡側入射端部５１ａとの間に配置され、可変絞り３０３ａを通過した１次光を内視鏡側入射端部５１ａに集光する第４集光部材１５１を有してもよい。第４集光部材１５１は、例えば、レンズを有する。
【０１２５】
図１９に示すように、例えば、減衰部３０１は、内視鏡２０の切替部に配置されてもよい。例えば、減衰部３０１は、進行経路上において切替部６０の反射部材６３ｂと照明部７１ａ，７１ｂとの間に、詳細には、第２レンズ６１ｂと第３レンズ６１ｃとの間と、第２レンズ６１ｂと第４レンズ６１ｄとの間とに配置されてもよい。減衰部３０１は、第２レンズ６１ｂと第３レンズ６１ｃとの間に配置される可変絞り３０３ｂと、第２レンズ６１ｂと第４レンズ６１ｄとの間に配置される可変絞り３０３ｃとを有する。可変絞り３０３ｂ，３０３ｃそれぞれは、システム制御部１４３によって開閉（絞り）量を独立に制御され、可変絞り３０３ｂ，３０３ｃを通過する１次光の光量を開閉量に応じて制御する。可変絞り３０３ｂ，３０３ｃは、進行経路上の１次光の光量を開閉量に応じて制御する。
【０１２６】
内視鏡システム１０は、図１８に示す構成つまり可変絞り３０３ａと、図１９に示す構成つまり可変絞り３０３ｂ，３０３ｃとの両方を有する必要はなく、少なくとも一方の構成を有していればよい。
【０１２７】
減衰部３０１は、切替制御部１４７によって状態を制御される反射部材６３ｂとして機能してもよい。この状態とは、例えば、導光部材５１から出射された１次光の中心軸に対する反射部材６３ｂの傾きを示す。反射部材６３ｂは、反射部材６３ｂの傾きによって、反射部材６３ｂを照射した１次光の少なくとも一部を、導光部材５３ａ側または導光部材５３ｂ側に向けて反射してもよい。詳細には、反射部材６３ｂによって反射された１次光の中心軸が導光部材５３ａ，５３ｂの中心軸に対してずれるように、反射部材６３ｂは１次光を反射してもよい。これにより反射部材６３ｂは、反射部材６３ｂを照射した１次光の少なくとも一部を、導光部材５３ａ側または導光部材５３ｂ側に向けて反射してもよい。したがって、導光部材５３ａ，５３ｂに入射する１次光の光量が調整される。
【０１２８】
減衰部３０１は、システム制御部１４３によって１次光の進行方向における位置を制御される第３，４レンズ６１ｃ，６１ｄとして機能してもよい。第３，４レンズ６１ｃ，６１ｄは、１次光の進行方向において第２レンズ６１ｂに対してずれて配置される。これにより第３，４レンズ６１ｃ，６１ｄの焦点位置が調整され、導光部材５３ａ，５３ｂに入射する１次光の光量が調整される。
【０１２９】
これら例では、減衰部３０１によって、照明部７１ａ，７１ｂに進行する１次光の光量を調整できる。
【０１３０】
なお、減衰部３０１は、光源部１１０と切替部６０との間に配置され、切替部６０の動作に同期して減衰率を調整し、切替部６０に進行する１次光の光量を調整してもよい。
【０１３１】
図２０に示すように、切替部６０は、光源装置１００の内部に配置されてもよい。切替部６０は、導光部材１１７に光学的に接続される。２つの第１集光部材１２０が配置され、一方の第１集光部材１２０は、切替部６０と導光部材５３ａとの間に配置される。他方の第１集光部材１２０は、切替部６０と導光部材５３ｂとの間に配置される。
【０１３２】
切替部６０は、導光部材１１７によって導光された１次光の進行方向を、一方の第１集光部材１２０と他方の第１集光部材１２０とのいずれかに切り替える。一方の第１集光部材１２０は１次光を導光部材５３ａに集光し、他方の第１集光部材１２０は１次光を導光部材５３ｂに集光する。
【０１３３】
図示はしないが、切替部６０は、光源装置１００とコネクタ４１ａとの間に配置され、光源装置１００にコネクタ４１ａを接続するアダプタの内部に配置されてもよい。
【０１３４】
［変形例］
以下に、図２１と図２２とを参照して、第１の実施形態の変形例について説明する。
【０１３５】
撮像素子は、例えば、ローリングシャッタ方式のＣＭＯＳなどを有する。
【０１３６】
本変形例では、１つの露光期間において、それぞれ一定の期間である切替期間Ｓ１，Ｓ２が存在する。切替制御部１４７は、切替期間Ｓ１において、切替部６０の反射部材６３ｂを第１状態に切り替える。切替制御部１４７は、切替期間Ｓ２において、切替部６０の反射部材６３ｂを第２状態に切り替える。光源部１１０は、切替期間Ｓ１，Ｓ２において、所望の光量を有する１次光を出射する。切替期間Ｓ１，Ｓ２に対応する１次光の出射期間をそれぞれ出射期間Ｅ１，Ｅ２と称する。
【０１３７】
反射部材６３ｂが第１状態で静止し、光源部１１０が１次光を出射している状態では、すなわち、切替期間Ｓ１及び出射期間Ｅ１では、照明部７１ａは照明光Ａを出射し、照明部７１ｂは照明光Ｂを出射しない。反射部材６３ｂが第２状態で静止し、光源部１１０が１次光を出射している状態では、すなわち、切替期間Ｓ２及び出射期間Ｅ２では、照明部７１ａは照明光Ａを出射せず、照明部７１ｂは照明光Ｂを出射する。読み出し期間１，２，３・・・のいずれにおいても、光源部１１０が停止して１次光が出射されないため、照明部７１ａ，７１ｂは照明光Ａ，Ｂを出射しない。ここで光源制御部１４５である調整部３００は、撮像部８３の１つの撮像フレームを１周期としたサイクルで撮像部８３の露光期間内の単位時間内の積算光量比を所望の値に調整する。積算光量とは、光源部１１０における１次光の出射時間と光源部１１０における１次光の光量との積算値である。
【０１３８】
撮像素子は、出射期間Ｅ１，Ｅ２それぞれの期間に得られた観察対象からの反射光を電気信号として撮像ケーブル８５を介して画像処理部１３０へ伝送する。画像処理部１３０は、電気信号を画像処理し、画像情報１，２を生成する。画像処理部１３０は、画像情報１，２を合成し、画像を生成する。画像処理部１３０は、画像に対して、強調処理、色補正処理等の補正を実施する。そして、表示装置２００は、合成された補正した画像を表示する。１つの露光期間内に得られた画像は、出射期間Ｅ１，Ｅ２において撮像素子の受光素子に蓄積された電荷から生成される。このため、生成された画像は、照明光Ａ，Ｂそれぞれにおける出射時間と光量との積算値において、それぞれの積算値の比率で照明光Ａ，Ｂを足し合わせ、足し合わせによって得られる画像と同様となる。
【０１３９】
図２２を図２１と比較すると、システム制御部１４３は輝度分布を調整するために露光期間１，２，３において光源制御部１４５を制御し、この制御によって、出射期間Ｅ１において１次光の出射時間である光源部１１０の発光時間（動作時間）が長くなり、出射期間Ｅ１において光源部１１０から出射される１次光の光量が増加し、照明部７１ａの照明光Ａの光量が増加する。出射期間Ｅ２において１次光の出射時間である光源部１１０の発光時間（動作時間）が短くなり、出射期間Ｅ２において光源部１１０から出射される１次光の光量が減少し、照明部７１ｂの照明光Ｂの光量が減少する。このような制御が実施されても、図２２における露光期間１，２，３内の明るさは、図２１における露光期間１，２，３内の明るさに対して変化しない。
【０１４０】
例えば、本変形例の照明領域５０１ａ，５０１ｂが図４に示すそれと同じ場合、第１の実施形態と同様に、照明光Ａ，Ｂそれぞれの照明時間と光量との少なくとも一方の調整によって積算値が調整される。この積算値の調整によって、外領域の輝度が目標輝度領域内に収まり、輝度調整領域における輝度分布は画像全体に渡って略均一化され目標輝度領域内に収まる。なお照明時間と光量との比率の両方が調整されてもよいが、調光の分解能が十分であれば、いずれかのみが調整されてもよい。
【０１４１】
第１の実施形態では、複数の露光期間の画像を合成するため、１つの表示画像の取得に、複数の露光期間分の時間がかかる。本変形例では、１回の露光期間において調整が実施されるため、フレームレートを上げることが可能であり、撮像部８３と観察対象との時間的なずれに伴う合成画像のブレを少なくできる。
【０１４２】
照明の切り替えは、１回の露光期間内で実施される必要はない。例えば、４つの照明部が配置される場合、露光期間１，２それぞれで２つずつの照明部に切り替えて、露光期間１，２の画像を合成して表示画像を生成してもよい。
【０１４３】
[第２の実施形態]
以下に、図２３と図２４とを参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態とは異なることのみを記載する。
【０１４４】
調整部３００は、切替部６０に代えて光量調整部６００を有する。光量調整部６００は、１次光を所望する比率で分波する分波部３０７を有する。分波部３０７は、例えば、コネクタ４１ａに配置される。分波部３０７は、導光部材５１に光学的に接続される。分波部３０７は、導光部材５３ｅによって導光部材５３ａ側に光学的に接続され、導光部材５３ｆによって導光部材５３ｂ側に光学的に接続される。導光部材５３ｅ，５３ｆは、例えば光ファイバである。
【０１４５】
分波部３０７は、導光部材５３ｅ，５３ｆそれぞれに進行する１次光の光量の割合が例えば１：１となるように、１次光を分波する。なお分波する光量の割合は、照明部７１ａ，７１ｂの光変換特性等に応じて、所望に調整されてもよい。
【０１４６】
導光部材５３ｅと導光部材５３ａとの間には、第５レンズ６１ｅと減衰部３０１の可変絞り３０３ｂと第３レンズ６１ｃとがこの順で配置される。導光部材５３ｆと導光部材５３ｂとの間には、第６レンズ６１ｆと減衰部３０１の可変絞り３０３ｃと第４レンズ６１ｄとがこの順で配置される。減衰部３０１それぞれは、分波部３０７によって分波された１次光を減衰する。
【０１４７】
導光部材５３ｅによって導光される１次光は、第５レンズ６１ｅによって略平行光に変換され、可変絞り３０３ｂによって絞られる。そして、１次光は、第３レンズ６１ｃによって導光部材５３ａに集光され、導光部材５３ａによって照明部７１ａに導光される。導光部材５３ｆによって導光される１次光は、第６レンズ６１ｆによって略平行光に変換され、可変絞り３０３ｃによって絞られる。そして、１次光は、第４レンズ６１ｄによって導光部材５３ｂに集光され、導光部材５３ｂによって照明部７１ｂに導光される。
【０１４８】
本実施形態では、第１の実施形態と同様に、照明部７１ａ，７１ｂは、互いに異なる領域に向けて照明光Ａ，Ｂを照明する。システム制御部１４３は、減衰部３０１の減衰率の調整によって、単位時間内の積算光量比を調整する。システム制御部１４３は、記憶部８１に記憶される記憶情報を基に、減衰率を制御してもよい。可変絞り３０３ｂ，３０３ｃそれぞれの開閉量が調整されることで、照明部７１ａ，７１ｂに進行する１次光の光量を調整できる。そして、外領域の輝度を目標輝度領域内に収めることができ、輝度調整領域における輝度分布を画像全体に渡って略均一化でき目標輝度領域内に収めることができる。
【０１４９】
分波部３０７は、例えば、ハーフミラーなどを利用した空間光学系を利用してもよい。減衰部３０１は、第３，４レンズ６１ｃ，６１ｄの中心軸と直交する方向における位置や、別途光路内に配置された光学部材（例えば、ミラーまたはガラスウインドウなど）の角度を調整してもよい。これにより、導光部材５３ａ，５３ｂに進行する１次光の中心軸が導光部材５３ａ，５３ｂの中心軸に対してずれ、導光部材５３ａ，５３ｂに入射する１次光の光量が調整される。したがって、外領域の輝度を目標輝度領域内に収めることができ、輝度調整領域における輝度分布を画像全体に渡って略均一化でき目標輝度領域内に収めることができる。
【０１５０】
なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。 
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年2月14日(2020.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次光を出射する光源部と、
前記１次光を照射され、照射された前記１次光を基に生成した、複数の照明光が観察対象において少なくとも一部が重畳するように、観察対象に向けて前記複数の照明光を各々出射する複数の照明部と、
前記光源部から前記複数の照明部それぞれに進行する前記１次光の光量の比率を所望に調整可能であって、前記１次光を前記複数の照明部それぞれに分配する調整部と、
を具備する、内視鏡システム。
【請求項２】
前記調整部は、前記観察対象上において、前記複数の照明光を足し合わせて形成される輝度分布と、目標輝度分布を基に、前記複数の照明部に分配する比率を決定する請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記複数の照明光で照明された前記観察対象からの反射光を撮像する撮像部と、
前記撮像部から伝送された信号を基に画像を生成する画像処理部と、
を具備し、
前記調整部は、前記撮像部の撮像処理に関する単位時間当たりの積算光量を、前記複数の照明部それぞれに分配する、請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記光源部と前記調整部とを制御し、前記画像処理部から前記画像に関する画像情報が入力されるシステム制御部を具備し、
前記画像は、輝度を調整可能な輝度調整領域を有し、
前記観察対象上における前記複数の照明光の照明領域の中心は、前記輝度調整領域に対応する前記観察対象上において互いに異なる位置に配置され、
前記システム制御部は、前記輝度調整領域の輝度分布が前記目標輝度分布に近づくように、前記調整部を介して前記比率を制御する、請求項３に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記画像が、前記輝度調整領域内に、所望の目標輝度領域外の輝度を有する外領域を有する場合、
前記システム制御部は、前記外領域における輝度が前記目標輝度領域内に収まるように、前記調整部を介して前記比率を制御する、請求項４に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記システム制御部は、前記調整部を介して前記複数の照明光のうちの１つの前記照明光の光量を増加させたときに、増加によって前記外領域の広さが増加するまたは前記外領域における最大輝度が増加する場合には、前記光量を減少させる、請求項５に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記輝度調整領域における前記複数の照明光の光学特性と、前記画像の輝度に影響する重み係数とを記憶する記憶部を具備し、
前記システム制御部は、前記重み係数を基に前記調整部を介して前記複数の照明光の光量比を制御する、請求項５に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記システム制御部は、前記輝度調整領域内に調整除外領域を設定し、前記画像から前記調整除外領域を除いた領域を、前記目標輝度領域及び前記外領域として設定する、請求項５に記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記光源部と前記調整部とを制御するシステム制御部を具備し、
前記調整部は、前記光源部から前記照明部に進行する前記１次光の進行経路上に配置され、前記１次光の進行方向を前記複数の照明部のいずれかに切り替える切替部を有し、
前記システム制御部は、前記切替部の切り替え時間を調整し、単位時間内における切り替え時間の調整によって単位時間内の積算光量比を調整し、
前記積算光量とは、ある１つの照明光の照明時間と、前記ある１つの照明光の光量との積算値であり、
前記積算光量比とは、第１の照明光の前記積算光量と、第２の照明光の前記積算光量との比である、請求項３に記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
前記調整部は、前記照明部を照射する前記１次光の前記光量を所望に調整可能であり、
前記システム制御部は、前記調整部を介して前記照明部を照射する前記１次光の照射時間及び前記照明部を照射する前記１次光の前記光量の組み合わせを調整することで、前記積算光量比を調整する、請求項９に記載の内視鏡システム。
【請求項１１】
前記調整部は、前記光源部から出射される前記１次光の前記光量を調整するために前記光源部を制御する光源制御部を有し、
前記システム制御部は、前記光源部における前記１次光の前記光量を、前記切替部の切り替えに同期して前記光源制御部を介して調整することで、前記照明部を照射する前記１次光の前記光量を調整する、請求項１０に記載の内視鏡システム。
【請求項１２】
前記調整部は、前記進行経路上において前記切替部と前記照明部との間に配置され、前記１次光を減衰する減衰部を有し、
前記システム制御部は、前記減衰部の減衰率の調整によって、前記照明部を照射する前記１次光の前記光量を調整する、請求項１０に記載の内視鏡システム。
【請求項１３】
内視鏡と、前記内視鏡に接続される光源装置とを有し、
前記複数の照明部は、前記内視鏡に配置され、
前記光源部は、前記光源装置に配置され、且つレーザーダイオードを有し、
前記進行経路上に配置され、前記１次光を導光する導光部材は、単線の光ファイバを有し、
前記切替部は、前記複数の照明部それぞれに光学的に接続される前記光ファイバのいずれかに、前記１次光の進行先を切り替える光スイッチを有する、請求項９に記載の内視鏡システム。
【請求項１４】
前記内視鏡は、前記切替部と、前記撮像部と、前記内視鏡の種類または前記内視鏡の光学特性と前記撮像部の撮像特性とを記憶する記憶部とを有し、
前記システム制御部は、前記記憶部に記憶される記憶情報を基に、前記切替部を制御する、請求項１３に記載の内視鏡システム。
【請求項１５】
内視鏡と、前記内視鏡に接続される光源装置とを有し、
前記調整部は、
前記１次光を所望する前記比率で分波する分波部と、
前記分波部によって分波された前記１次光を減衰する減衰部と、
を有し、
前記光源装置は、前記光源部と前記減衰部とを制御するシステム制御部を有し、
前記システム制御部は、前記減衰部の減衰率の調整によって、単位時間内の積算光量比を調整し、
前記積算光量とは、ある１つの照明光の照明時間と、前記ある１つの照明光の光量との積算値であり、
前記積算光量比とは、第１の照明光の前記積算光量と、第２の照明光の前記積算光量との比である、請求項３に記載の内視鏡システム。
【請求項１６】
前記内視鏡は、前記分波部と、前記減衰部と、前記撮像部と、前記内視鏡の種類または前記内視鏡の光学特性と前記撮像部の撮像特性とを記憶する記憶部とを有し、
前記システム制御部は、前記記憶部に記憶される記憶情報を基に、前記減衰率を制御する、請求項１５に記載の内視鏡システム。
【請求項１７】
前記調整部は、前記撮像部の複数の撮像フレームを１周期としたサイクルで前記撮像部の露光期間内の単位時間内の積算光量比を所望の値に調整し、
前記画像処理部は、前記サイクル内の前記複数の撮像フレームそれぞれにて取得された画像を合成し前記画像を生成し、
前記積算光量とは、ある１つの照明光の照明時間と、前記ある１つの照明光の光量との積算値であり、
前記積算光量比とは、第１の照明光の前記積算光量と、第２の照明光の前記積算光量との比である、請求項３に記載の内視鏡システム。
【請求項１８】
前記調整部は、前記撮像部の１つの撮像フレームを１周期としたサイクルで前記撮像部の露光期間内の単位時間内の積算光量比を所望の値に調整し、
前記積算光量とは、ある１つの照明光の照明時間と、前記ある１つの照明光の光量との積算値であり、
前記積算光量比とは、第１の照明光の前記積算光量と、第２の照明光の前記積算光量との比である、請求項３に記載の内視鏡システム。
【請求項１９】
内視鏡と、前記内視鏡に接続される光源装置とを有し、
前記調整部は、前記光源部から前記照明部に進行する前記１次光の進行経路上に配置され、
前記光源部から前記調整部に至る進行経路に配置され、前記１次光を導光する導光部材は、前記光源部から前記複数の照明部それぞれに至る進行経路それぞれに共有され、
前記照明部は、前記１次光の少なくとも一部を前記１次光の光学特性とは異なる光学特性を有する２次光である前記照明光に変換する光変換部を有する、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項２０】
前記内視鏡は、前記光源装置に接続されるコネクタを有し、
前記コネクタは、前記光源部と前記調整部とを光学的に接続する前記導光部材と、前記調整部とを有する請求項１９に記載の内視鏡システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の一態様の内視鏡システムは、１次光を出射する光源部と、前記１次光を照射され、照射された前記１次光を基に生成した、複数の照明光が観察対象において少なくとも一部が重畳するように、観察対象に向けて前記複数の照明光を各々出射する複数の照明部と、前記光源部から前記複数の照明部それぞれに進行する前記１次光の光量の比率を所望に調整可能であって、前記１次光を前記複数の照明部それぞれに分配する調整部と、を具備する。
【国際調査報告】
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2019049376.tif 000030
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