(57)【要約】  ＬＥＤ（４３）と、光センサ（４４）と、撮像部（１３）と、高輝度時の電流値を一定にしながら、輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）の低輝度照明と高輝度照明とを交互にＬＥＤ（４３）に行わせる光源制御部（４１，４２）と、ＨＤＲ画像を生成するビデオプロセッサ（２０）と、を有し、時間的に先の（ｎ−１）フレームのセンサ値Ｓ（ｎ−１）と、輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）とに基づいて、時間的に後のｎフレームの目標センサ値Ｓ（ｎ）を設定する被検体観察システム。
2019167298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加される駆動電流の電流値に応じた強度の光を照明光として発生する光源部と、
前記照明光の強度を検出してセンサ値Ｓを生成する光センサと、
前記照明光が照射された被検体からの戻り光を撮像して撮像信号を生成することを、フレーム毎に順次行う撮像部と、
前記光源部に前記駆動電流を印加して、低輝度フレームにおける低輝度照明と高輝度フレームにおける高輝度照明とを交互に前記光源部に行わせるものであり、前記低輝度フレームにおける照明光の強度が、前記高輝度フレームにおける照明光の強度に１よりも小さい輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）を乗算した値となるように、かつ、前記高輝度フレームにおいて前記光源部に印加する前記駆動電流の電流値が一定となるように制御する光源制御部と、
２つの連続する前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの内の、前記高輝度フレームにおいて生成された高輝度撮像信号と、前記低輝度フレームにおいて生成された低輝度撮像信号とを合成して、１つのハイダイナミックレンジ画像を生成する画像生成部と、
を有し、
前記光源制御部は、前記１つのハイダイナミックレンジ画像に係る前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの内の、時間的に先のフレームを（ｎ−１）フレーム、時間的に後のフレームをｎフレーム、前記（ｎ−１）フレームにおいて前記光センサにより生成されたセンサ値ＳをＳ（ｎ−１）としたときに、前記ｎフレームに対して目標センサ値Ｓ（ｎ）を設定し、前記目標センサ値Ｓ（ｎ）が前記光センサにより生成されるような前記駆動電流を前記ｎフレームにおいて前記光源部に印加するものであり、前記（ｎ−１）フレームが前記高輝度フレームである場合には、前記目標センサ値Ｓ（ｎ）が次の数式１
［数式１］
Ｓ（ｎ）＝Ｓ（ｎ−１）×ＲＩ（Ｌ／Ｈ）
に示す値となるように設定し、前記（ｎ−１）フレームが前記低輝度フレームである場合には、前記目標センサ値Ｓ（ｎ）が次の数式２
［数式２］
Ｓ（ｎ）＝Ｓ（ｎ−１）／ＲＩ（Ｌ／Ｈ）
に示す値となるように設定することを特徴とする被検体観察システム。
【請求項２】
前記ｎフレームの２フレーム前のフレームを（ｎ−２）フレーム、前記（ｎ−２）フレームにおいて前記光センサにより生成されたセンサ値ＳをＳ（ｎ−２）、前記（ｎ−２）フレームにおいて前記光源部に印加された前記駆動電流の電流値をＩ（ｎ−２）、前記ｎフレームにおいて前記光源部に印加する前記駆動電流の電流値をＩ（ｎ）としたときに、
前記光源制御部は、前記電流値Ｉ（ｎ）が、次の数式３
［数式３］
Ｉ（ｎ）＝｛Ｉ（ｎ−２）×Ｓ（ｎ）／Ｓ（ｎ−２）｝
に示す値となるように制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の被検体観察システム。
【請求項３】
前記光源部は、第１の色Ｃ１の光を発生する第１の半導体発光素子と、前記第１の色Ｃ１とは異なる第２の色Ｃ２の光を発生する第２の半導体発光素子とを有し、
前記光センサは、前記第１の色Ｃ１の光の強度を検出して前記センサ値Ｓとしてのセンサ値ＳＣ１を生成する第１の光センサと、前記第２の色Ｃ２の光の強度を検出して前記センサ値Ｓとしてのセンサ値ＳＣ２を生成する第２の光センサとを有し、
前記光源制御部は、
前記第１の半導体発光素子に印加する前記駆動電流の電流値に対して、前記数式１〜３に示した制御を、前記センサ値Ｓを前記センサ値ＳＣ１に読み替えて行うと共に、
前記第２の半導体発光素子に印加する前記駆動電流の電流値に対して、前記数式３に示した制御を、前記センサ値Ｓを前記センサ値ＳＣ２に読み替えて行うものであり、
かつ、前記第１の色Ｃ１の光の光量に対する前記第２の色Ｃ２の光の光量の比率を色比率ＲＣ（Ｃ２／Ｃ１）としたときに、前記第２の半導体発光素子に対しては、目標センサ値ＳＣ２（ｎ）を、２フレーム前の前記第１の色Ｃ１のセンサ値ＳＣ１（ｎ−２）と、前記色比率ＲＣ（Ｃ２／Ｃ１）とに基づき、次の数式４
［数式４］
ＳＣ２（ｎ）＝ＳＣ１（ｎ−２）×ＲＣ（Ｃ２／Ｃ１）
を用いて設定することを特徴とする請求項２に記載の被検体観察システム。
【請求項４】
前記輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）および前記色比率ＲＣ（Ｃ２／Ｃ１）を不揮発に記憶する記憶部をさらに有し、
前記光源制御部は、前記記憶部から前記輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）および前記色比率ＲＣ（Ｃ２／Ｃ１）を読み出して制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の被検体観察システム。
【請求項５】
前記画像生成部は、前記撮像信号に係る画像の明るさを検出すると共に、前記明るさが目標の明るさとなるようにするための光源制御信号を生成し、
前記光源制御部は、前記光源制御信号に基づいて前記高輝度フレームにおいて前記光源部に印加する前記駆動電流の第１のパルス幅を調整すると共に、前記低輝度フレームにおいて前記光源部に印加する前記駆動電流の第２のパルス幅が、前記第１のパルス幅に対して一定の比率となるように制御することを特徴とする請求項１に記載の被検体観察システム。
【請求項６】
前記画像生成部は、前記撮像信号に係る画像の明るさを検出すると共に、前記明るさが目標の明るさとなるようにするための光源制御信号を生成し、
前記光源制御部は、前記光源制御信号に基づいて前記高輝度フレームにおいて前記第１の半導体発光素子に印加する前記駆動電流の第１のパルス幅を調整すると共に、前記低輝度フレームにおいて前記第１の半導体発光素子に印加する前記駆動電流の第２のパルス幅が、前記第１のパルス幅に対して一定の比率となるように制御し、さらに、前記高輝度フレームにおいて前記第２の半導体発光素子に印加する前記駆動電流のパルス幅を前記第１のパルス幅に設定すると共に、前記低輝度フレームにおいて前記第２の半導体発光素子に印加する前記駆動電流のパルス幅を前記第２のパルス幅に設定することを特徴とする請求項３に記載の被検体観察システム。
【請求項７】
前記光源制御部は、さらに、前記第２のパルス幅が、前記第１のパルス幅と同一となるように制御することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の被検体観察システム。
【請求項８】
光源部が、印加される駆動電流の電流値に応じた強度の光を照明光として発生し、
光センサが、前記照明光の強度を検出してセンサ値Ｓを生成し、
撮像部が、前記照明光が照射された被検体からの戻り光を撮像して撮像信号を生成することを、フレーム毎に順次行い、
光源制御部が、前記光源部に前記駆動電流を印加して、低輝度フレームにおける低輝度照明と高輝度フレームにおける高輝度照明とを交互に前記光源部に行わせるものであり、前記低輝度フレームにおける照明光の強度が、前記高輝度フレームにおける照明光の強度に１よりも小さい輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）を乗算した値となるように、かつ、前記高輝度フレームにおいて前記光源部に印加する前記駆動電流の電流値が一定となるように制御し、
画像生成部が、２つの連続する前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの内の、前記高輝度フレームにおいて生成された高輝度撮像信号と、前記低輝度フレームにおいて生成された低輝度撮像信号とを合成して、１つのハイダイナミックレンジ画像を生成する被検体観察システムの作動方法であって、
前記光源制御部は、前記１つのハイダイナミックレンジ画像に係る前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの内の、時間的に先のフレームを（ｎ−１）フレーム、時間的に後のフレームをｎフレーム、前記（ｎ−１）フレームにおいて前記光センサにより生成されたセンサ値ＳをＳ（ｎ−１）としたときに、前記ｎフレームに対して目標センサ値Ｓ（ｎ）を設定し、前記目標センサ値Ｓ（ｎ）が前記光センサにより生成されるような前記駆動電流を前記ｎフレームにおいて前記光源部に印加するものであり、前記（ｎ−１）フレームが前記高輝度フレームである場合には、前記目標センサ値Ｓ（ｎ）が次の数式１
［数式１］
Ｓ（ｎ）＝Ｓ（ｎ−１）×ＲＩ（Ｌ／Ｈ）
に示す値となるように設定し、前記（ｎ−１）フレームが前記低輝度フレームである場合には、前記目標センサ値Ｓ（ｎ）が次の数式２
［数式２］
Ｓ（ｎ）＝Ｓ（ｎ−１）／ＲＩ（Ｌ／Ｈ）
に示す値となるように設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低輝度照明と高輝度照明とを交互に行ってハイダイナミックレンジ画像を生成する被検体観察システム、被検体観察システムの作動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光量が小さい低輝度画像と、低輝度画像よりも露光量が大きい高輝度画像とを取得して、低輝度画像と高輝度画像と合成することにより、１枚の撮像画像よりもダイナミックレンジが広いハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ：High Dynamic Range）画像を生成する技術（ＨＤＲ技術）が従来より提案されている。【０００３】
ところで、内視鏡の適用分野では、環境照明光がないことが基本であるために、観察を行う際に照明光を観察対象となる被検体に照射する。このとき、同一の照明光量を照射しても、近接した被検体は明るく写り、遠方にある被検体は暗く写るために、内視鏡画像にハレーション、黒つぶれなどが生じることがある。【０００４】
上述したＨＤＲ技術を用いると、高輝度画像のハレーション部分に低輝度画像の対応する画像部分を用い、低輝度画像の黒つぶれ部分に高輝度画像の対応する画像部分を用いることで、ハレーションおよび黒つぶれを抑制することができる。従って、ＨＤＲ技術を内視鏡の分野に適用することが注目されている。【０００５】
そして、内視鏡において、低輝度画像と高輝度画像とを取得する際には、上述したように環境照明光がないために、照射する照明光の光量を異ならせることになる。具体的に、低輝度画像を取得する際に低輝度照明を行い、高輝度画像を取得する際に低輝度照明よりも光量が大きい高輝度照明を行うことになる。【０００６】
こうした技術として、例えば国際公開公報ＷＯ２０１６／１０４３８６号には、露光量が異なる複数の露光処理により得られた複数の画像データを合成して合成画像データを生成するための露光量を設定する調光装置であって、画像データまたは合成画像データを取得して画像の明るさを検出する明るさ検出部と、明るさ検出部による検出結果をもとに、基準露光量を算出する基準露光量算出部と、基準露光量算出部が算出した基準露光量をもとに、露光処理のタイミングに応じた露光量の設定を行う露光量設定部と、を備える調光装置が記載されている。さらに該公報には、光源として、白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、あるいは赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、および青色ＬＥＤを用いること、調光を電流調光とＰＷＭ（Pulse Width Modulation）調光との組み合わせにより行うこと、などが記載されている。【０００７】
ところで、ＬＥＤなどの半導体発光素子は、温度が高くなると発光効率が低下して、同一の電流値を与えても発光する光の強度が低くなる傾向がある。そして、半導体発光素子の温度は、発光量を大きくするとき（例えば、被検体までの距離が遠いとき）には高くなり、発光量を小さくするとき（例えば、被検体までの距離が近いとき）には低くなる。このために、半導体発光素子の発光効率は、例えば、どの距離にある被検体を観察するかに応じて変化する。【０００８】
さらに、複数色の光を発生する複数の半導体発光素子がある場合には、どの色の光を発生する半導体発光素子であるかに応じて、発光効率の温度依存性が異なる。【０００９】
ＨＤＲ画像を合成するための高輝度画像および低輝度画像を撮像する際には、高輝度照明と低輝度照明との光量比を高精度に維持すること求められる。このために、半導体発光素子の発光効率が変化する場合に対応する技術が求められている。【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高輝度照明と低輝度照明との光量比を高精度に維持して、精度の高いハイダイナミックレンジ画像を得ることができる被検体観察システム、被検体観察システムの作動方法を提供することを目的としている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様による被検体観察システムは、印加される駆動電流の電流値に応じた強度の光を照明光として発生する光源部と、前記照明光の強度を検出してセンサ値を生成する光センサと、前記照明光が照射された被検体からの戻り光を撮像して撮像信号を生成することを、フレーム毎に順次行う撮像部と、前記光源部に駆動電流を印加して、低輝度フレームにおける低輝度照明と高輝度フレームにおける高輝度照明とを交互に前記光源部に行わせるものであり、前記低輝度フレームにおける照明光の強度が、前記高輝度フレームにおける照明光の強度に１よりも小さい輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）を乗算した値となるように、かつ、前記高輝度フレームにおいて前記光源部に印加する駆動電流の電流値が一定となるように制御する光源制御部と、２つの連続する前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの内の、前記高輝度フレームにおいて生成された高輝度撮像信号と、前記低輝度フレームにおいて生成された低輝度撮像信号とを合成して、１つのハイダイナミックレンジ画像を生成する画像生成部と、を有し、前記光源制御部は、前記１つのハイダイナミックレンジ画像に係る前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの内の、時間的に先のフレームを（ｎ−１）フレーム、時間的に後のフレームをｎフレーム、前記（ｎ−１）フレームにおいて前記光センサにより生成されたセンサ値をＳ（ｎ−１）としたときに、前記ｎフレームに対して目標センサ値Ｓ（ｎ）を設定し、前記目標センサ値Ｓ（ｎ）が前記光センサにより生成されるような駆動電流を前記ｎフレームにおいて前記光源部に印加するものであり、前記（ｎ−１）フレームが前記高輝度フレームである場合には、前記目標センサ値Ｓ（ｎ）が次の数式１
［数式１］
Ｓ（ｎ）＝Ｓ（ｎ−１）×ＲＩ（Ｌ／Ｈ）
に示す値となるように設定し、前記（ｎ−１）フレームが前記低輝度フレームである場合には、前記目標センサ値Ｓ（ｎ）が次の数式２
［数式２］
Ｓ（ｎ）＝Ｓ（ｎ−１）／ＲＩ（Ｌ／Ｈ）
に示す値となるように設定する。【００１２】
本発明の他の態様による被検体観察システムの作動方法は、光源部が、印加される駆動電流の電流値に応じた強度の光を照明光として発生し、光センサが、前記照明光の強度を検出してセンサ値を生成し、撮像部が、前記照明光が照射された被検体からの戻り光を撮像して撮像信号を生成することを、フレーム毎に順次行い、光源制御部が、前記光源部に駆動電流を印加して、低輝度フレームにおける低輝度照明と高輝度フレームにおける高輝度照明とを交互に前記光源部に行わせるものであり、前記低輝度フレームにおける照明光の強度が、前記高輝度フレームにおける照明光の強度に１よりも小さい輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）を乗算した値となるように、かつ、前記高輝度フレームにおいて前記光源部に印加する駆動電流の電流値が一定となるように制御し、画像生成部が、２つの連続する前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの内の、前記高輝度フレームにおいて生成された高輝度撮像信号と、前記低輝度フレームにおいて生成された低輝度撮像信号とを合成して、１つのハイダイナミックレンジ画像を生成する被検体観察システムの作動方法であって、前記光源制御部は、前記１つのハイダイナミックレンジ画像に係る前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの内の、時間的に先のフレームを（ｎ−１）フレーム、時間的に後のフレームをｎフレーム、前記（ｎ−１）フレームにおいて前記光センサにより生成されたセンサ値をＳ（ｎ−１）としたときに、前記ｎフレームに対して目標センサ値Ｓ（ｎ）を設定し、前記目標センサ値Ｓ（ｎ）が前記光センサにより生成されるような駆動電流を前記ｎフレームにおいて前記光源部に印加するものであり、前記（ｎ−１）フレームが前記高輝度フレームである場合には、前記目標センサ値Ｓ（ｎ）が次の数式１
［数式１］
Ｓ（ｎ）＝Ｓ（ｎ−１）×ＲＩ（Ｌ／Ｈ）
に示す値となるように設定し、前記（ｎ−１）フレームが前記低輝度フレームである場合には、前記目標センサ値Ｓ（ｎ）が次の数式２
［数式２］
Ｓ（ｎ）＝Ｓ（ｎ−１）／ＲＩ（Ｌ／Ｈ）
に示す値となるように設定する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態１における被検体観察システムの構成を示す図。
【図２】上記実施形態１において、光源制御信号に基づいて、高輝度照明および低輝度照明をＰＷＭ制御する様子を示す線図。
【図３】上記実施形態１の被検体観察システムの作用を示すフローチャート。
【図４】上記実施形態１の被検体観察システムにおける調光の例を示すタイミングチャート。
【図５】本発明の実施形態２における被検体観察システムの構成を示す図。
【図６】上記実施形態２の被検体観察システムにおける非基準色処理を示すフローチャート。
【図７】上記実施形態２の被検体観察システムにおける、基準色の調光の例を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。【００１５】
［実施形態１］
図１から図４は本発明の実施形態１を示したものであり、図１は被検体観察システムの構成を示す図である。【００１６】
本実施形態は、低輝度照明と高輝度照明とをフレーム毎に交互に行ってハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）画像を生成し観察を行う際に、例えば白色ＬＥＤ（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を用いることで白色光観察を行う例となっている。ただし、単色ＬＥＤを用いることで単色光観察を行う例としても構わない。【００１７】
本実施形態の被検体観察システムは、内視鏡１０を用いて被検体を観察する内視鏡システムとして構成されたものとなっている。【００１８】
すなわち、内視鏡システムは、内視鏡１０と、ビデオプロセッサ２０と、モニタ３０と、内視鏡用光源装置４０（図面、および以降においては、光源装置４０と略称する）と、を備えている。【００１９】
内視鏡１０は、先端側に、被検体に挿入可能な細長の挿入部１１を有している。ここに、被検体は、検査対象の物体であり、例えば人体の体腔内でもよいし、人体以外の生体でも構わないし、エンジンプラントなどの生体以外の物体でもよい。【００２０】
挿入部１１の先端部には、対物光学系および撮像素子を含む撮像部１３が設けられている。対物光学系は、照明光が照射された被検体からの戻り光を光学像として結像するものであり、例えば、１枚以上の光学レンズおよび光学絞りを有して構成されている。撮像素子は、対物光学系により結像された光学像を撮像して撮像信号を生成することを、フレーム毎に順次行う。具体的に、撮像素子は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のセンサを有して構成されている。【００２１】
さらに、挿入部１１の先端部には、光源装置４０からライトガイド１５を経由して伝送された照明光を、被検体へ照射するための照明用レンズ１４が配設されている。【００２２】
すなわち、照明用レンズ１４へ照明光を照射する位置に、ライトガイド１５の先端面である出射端面が配置されている。ライトガイド１５は、挿入部１１の長手方向に沿って挿入部１１内に配置され、さらに内視鏡１０の基端側に設けられたコネクタ１２内へ延設されている。【００２３】
上述した撮像部１３には信号線１６が接続されている。信号線１６は、挿入部１１の長手方向に沿って挿入部１１内に配置されている。内視鏡１０からはケーブル１７が延設され、ケーブル１７の先端部に設けられたコネクタ１８によりビデオプロセッサ２０に着脱自在に接続されるようになっている。信号線１６は、ケーブル１７内に延設されて、コネクタ１８に接続されている。【００２４】
このような構成により、撮像部１３は、信号線１６およびコネクタ１８を経由して、ビデオプロセッサ２０に電気的に接続される。【００２５】
ビデオプロセッサ２０は、撮像部１３を駆動すると共に、撮像部１３から得られた撮像信号を映像処理回路により処理する画像処理装置である。【００２６】
すなわち、ビデオプロセッサ２０は、同期信号を含む駆動信号を生成して、撮像部１３へ供給し、動作を制御しながら撮像部１３を駆動する。これにより撮像部１３は、例えばフレーム単位で撮像を行って動画像を生成し、撮像信号として出力する。こうして撮像部１３から出力された撮像信号は、ビデオプロセッサ２０へ送信される。【００２７】
ビデオプロセッサ２０は、撮像信号に信号処理を行って、モニタ３０に表示可能な画像信号を生成する。ビデオプロセッサ２０は、生成した画像信号を、ビデオプロセッサ２０とモニタ３０とを接続するケーブル２１により、モニタ３０へ出力する。これにより、モニタ３０の表示画面に、内視鏡画像が表示される。【００２８】
ところで、本実施形態の被検体観察システムは、１フレームの撮像で取得した撮像信号から１フレームの観察画像を生成する通常観察モードと、低輝度照明下で取得した撮像信号と高輝度照明下で取得した撮像信号とからＨＤＲ画像を生成するＨＤＲ観察モードと、に設定することができるようになっている。そして以下では、通常観察モードに関する説明は省略して、ＨＤＲ観察モードに関する説明を行う。【００２９】
被検体観察システムがＨＤＲ観察モードに設定されている場合に、光源装置４０は、低輝度照明と高輝度照明とをフレーム毎に交互に行うようになっている。【００３０】
この場合にビデオプロセッサ２０は、２つの連続する高輝度フレームと低輝度フレームとの内の、高輝度フレームにおいて生成された高輝度撮像信号と、低輝度フレームにおいて生成された低輝度撮像信号とを合成して、１つのハイダイナミックレンジ画像を生成する画像生成部として機能するようになっている。従って、本実施形態は、いわゆる時分割ＨＤＲ方式を採用している。【００３１】
また、ビデオプロセッサ２０は、撮像部１３から得られた撮像信号に基づいて、画像の明るさを検出する。そして、ビデオプロセッサ２０は、検出した画像の明るさが、目標の明るさとなるように、光源装置４０を制御するための光源制御信号を生成する。【００３２】
ここに、光源制御信号の一例は、取得済みの最新フレームの高輝度画像の明るさに対する、次に取得する現フレームの高輝度画像の目標明るさの比率の情報である（ただしこれに限るものではなく、例えば、比率の情報に代えて差分等の情報としても構わないし、高輝度画像に代えて低輝度画像に基づき光源制御信号を生成してもよい）。【００３３】
この光源制御信号は、ビデオプロセッサ２０から出力され、ビデオプロセッサ２０と光源装置４０とを接続する通信ケーブル２２により、光源装置４０へ伝送される。【００３４】
光源装置４０は、制御部４１と、ＬＥＤ駆動部４２と、ＬＥＤ４３と、光センサ４４と、レンズ４５と、レンズ４６と、操作パネル４９と、を備えている。【００３５】
制御部４１は、ＬＥＤ駆動部４２と、光センサ４４と、操作パネル４９と、に接続されている。また、制御部４１には、ビデオプロセッサ２０からの光源制御信号が入力されるようになっている。そして、制御部４１は、操作パネル４９からの操作入力と、光センサ４４により生成されたセンサ値Ｓと、ビデオプロセッサ２０からの光源制御信号とに基づいて、ＬＥＤ駆動部４２に調光情報を出力し、光源装置４０内を制御するものである。【００３６】
制御部４１は、例えば内部に、不揮発性の記憶部４１ａを備えている（ただし、記憶部４１ａを制御部４１の外部に設けても構わない）。この記憶部４１ａには、輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）の情報が内部設定値として記憶されている。また、ＬＥＤ駆動部４２は、後述するように、ＬＥＤ４３に対してパルス状の駆動電流を印加するようになっている。そこで本実施形態の記憶部４１ａには、さらに、デューティー／デューティー比率（以下、ＤＤ比率という）ＲＤ（Ｌ／Ｈ）の情報が内部設定値として記憶されている。【００３７】
ここに、ＨＤＲ画像を構成するための高輝度画像と低輝度画像とを取得する一対の高輝度フレームと低輝度フレームとの内の、高輝度フレームにおいて光センサ４４により生成される高輝度センサ値をＳＨ、低輝度フレームにおいて光センサ４４により生成される低輝度センサ値をＳＬとすると、輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）は、高輝度センサ値ＳＨに対する低輝度センサ値ＳＬの比率
ＲＩ（Ｌ／Ｈ）＝ＳＬ／ＳＨ
である。この輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）は、画像の明るさを変化させるときでも変化しない、０よりも大きく１未満の固定値である。【００３８】
また、ＤＤ比率ＲＤ（Ｌ／Ｈ）は、高輝度フレームにおいてＬＥＤ４３に印加されるパルス状の駆動電流のデューティー比ＤＨに対する、低輝度フレームにおいてＬＥＤ４３に印加されるパルス状の駆動電流のデューティー比ＤＬの比率
ＲＤ（Ｌ／Ｈ）＝ＤＬ／ＤＨ
である。このＤＤ比率ＲＤ（Ｌ／Ｈ）は、画像の明るさを変化させるときでも変化しない、０よりも大きく１以下の固定値である。従って、例えば、ＲＤ（Ｌ／Ｈ）＝１として、ＤＤ比率ＲＤ（Ｌ／Ｈ）の記憶や取得を省略するようにしても構わない（後述する実施形態２参照）。【００３９】
なお、輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）および輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）を、ここでは高輝度フレームの値に対する低輝度フレームの値としたが、これに変えて、低輝度フレームの値に対する高輝度フレームの値としても構わない。この場合には、輝度比率ＲＩ（Ｈ／Ｌ）および輝度比率ＲＩ（Ｈ／Ｌ）とすればよいが、それぞれ輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）および輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）の逆数となるために、何れを記憶部４１ａに記憶したとしても実体的に同一の作用効果を得ることができる。【００４０】
そして、１フレームにおける照明光の光量は、センサ値Ｓとデューティー比Ｄの積に比例し、比例定数をｋとすると、
高輝度フレームの発光量＝ｋ×ＳＨ×ＤＨ
低輝度フレームの発光量＝ｋ×ＳＬ×ＤＬ
となる。【００４１】
従って、高輝度フレームにおける照明光の光量に対する、低輝度フレームにおける照明光の光量の比率である光量比率ｒ（Ｌ／Ｈ）は、以下となる。【００４２】
ｒ（Ｌ／Ｈ）＝ＳＬ×ＤＬ／（ＳＨ×ＤＨ）
上式の右辺は、輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）とＤＤ比率ＲＤ（Ｌ／Ｈ）とを乗算した値であるために、光量比率ｒ（Ｌ／Ｈ）は、
ｒ（Ｌ／Ｈ）＝ＲＩ（Ｌ／Ｈ）×ＲＤ（Ｌ／Ｈ）
とも書ける。従って、光量比率ｒ（Ｌ／Ｈ）は、０よりも大きく１よりも小さい値となる。【００４３】
制御部４１は、半導体発光素子であるＬＥＤ４３に対してパルスとして印加する駆動電流の電流値、およびパルス幅を、ＬＥＤ駆動部４２への調光情報として出力するようになっている。【００４４】
このとき、ＬＥＤ駆動部４２によるＬＥＤ４３の発光量の制御（調光）は、基本的に、１フレーム内で電流をパルス状に印加して、印加するパルス幅を制御する（いわゆるＰＷＭ（Pulse Width Modulation）による）パルス幅調光により行われるようになっている。なお、パルス幅を表す単位としては、例えばデューティー比が用いられる。一方、駆動電流の電流値を制御することによる発光強度の制御は、温度変化等によるＬＥＤ４３の発光効率の変化に対してのみ用いられるようになっているが、その詳細については後述する。【００４５】
ＬＥＤ駆動部４２は、制御部４１の調光情報に基づいて電流値およびパルス幅を設定したパルス状の駆動電流を生成し、生成した駆動電流をＬＥＤ４３に印加して、ＬＥＤ４３に発光を行わせる。【００４６】
制御部４１およびＬＥＤ駆動部４２は、ＬＥＤ４３に駆動電流を印加して、低輝度フレームにおける低輝度照明と高輝度フレームにおける高輝度照明とを交互にＬＥＤ４３に行わせる光源制御部となっている。【００４７】
こうしてＬＥＤ４３は、１フレームの撮像期間において、ＬＥＤ駆動部４２から印加される駆動電流の、電流値に応じた発光強度で、ＰＷＭパルスのデューティー比に応じた発光期間だけ発光するようになっている。【００４８】
ＬＥＤ４３は、印加される駆動電流の電流値に応じた強度の光を照明光として発生する光源部である。なお、本実施形態では半導体発光素子としてＬＥＤを例に挙げるが、これに限定されるものではなく、レーザダイオード（ＬＤ）や、その他の半導体発光素子を用いても構わない。【００４９】
本実施形態におけるＬＥＤ４３は、上述したように、例えば白色光を発光する白色ＬＥＤとして構成されている。ＬＥＤ４３に印加される駆動電流の電流値をＩとすると、最小電流値Ｉｍｉｎから最大電流値Ｉｍａｘまでの定格電流の範囲（Ｉｍｉｎ≦Ｉ≦Ｉｍａｘ）内においてＬＥＤ４３が発光する照明光の強度は、電流値Ｉの単調増加関数である。【００５０】
光センサ４４は、ＬＥＤ４３から発光される照明光の強度を検出してセンサ値Ｓを生成する。センサ値Ｓが照明光の強度の単調増加関数である場合（例えば、センサ値Ｓが照明光の強度に比例する場合など）には、光センサ４４のセンサ値Ｓは、電流値Ｉの単調増加関数となる（同様に、電流値Ｉもセンサ値Ｓの単調増加関数となる）。従って、所望のセンサ値Ｓを取得するためには、ＬＥＤ４３に印加する駆動電流の電流値Ｉを制御すればよい（具体的に、センサ値Ｓを大きくしたければ電流値Ｉを大きくし、センサ値Ｓを小さくしたければ電流値Ｉを小さくすればよい）。【００５１】
なお、本実施形態における光センサ４４は、受光した光をリアルタイムに電気信号に変換する非積分タイプ（すなわち、１フレーム内の発光強度を時間積分して１フレームの発光量を検出する積分タイプとは異なるタイプ）を想定している。従って、パルス幅制御を行うと、発光時にはゼロ以外のセンサ値Ｓが出力されるが、非発光時にはセンサ値Ｓがゼロとなる。このために、本実施形態で述べるセンサ値Ｓは、発光時のセンサ値であるものとする。【００５２】
レンズ４５は、ＬＥＤ４３の出射光の光路上に配置され、ＬＥＤ４３から発光された光を略平行光に変換して出射する。【００５３】
レンズ４６は、レンズ４５の光軸上に配置され、レンズ４５からの光を、平行光としてライトガイド１５の入射端面へ照射する。【００５４】
操作パネル４９は、例えばタッチパネルや操作スイッチ等を備え、ユーザが操作することで、光源装置４０に対して設定を行う操作部である。操作パネル４９を操作することで発生した信号は、制御部４１へ入力される。また、操作パネル４９には、光源装置４０の現在の設定値等を表示することができるようになっている。【００５５】
図２は、光源制御信号に基づいて、高輝度照明および低輝度照明をＰＷＭ制御する様子を示す線図である。【００５６】
上述したように、ＬＥＤ駆動部４２によるＬＥＤ４３の発光量の制御は、基本的に、デューティー比を変化させるパルス幅調光により行われる。すなわち、高輝度照明時にＬＥＤ４３に印加される電流のデューティー比ＤＨと、低輝度照明時にＬＥＤ４３に印加される電流のデューティー比ＤＬとは、何れも、光量指令値に比例して増減される。ここに、光量指令値は、光源制御信号により示される、高輝度フレームの光量の目標値である。【００５７】
また、制御部４１は、光量指令値がどの値であっても、記憶部４１ａに記憶しているＤＤ比率ＲＤ（Ｌ／Ｈ）となるようにＬＥＤ駆動部４２を制御する。これにより、デューティー比ＤＨとデューティー比ＤＬとの比率は常にＤＤ比率ＲＤ（Ｌ／Ｈ）に維持される。ここに、ＤＤ比率ＲＤ（Ｌ／Ｈ）は０よりも大きく１以下の値である。【００５８】
こうして、光源制御部である制御部４１およびＬＥＤ駆動部４２は、光源制御信号に基づいて、高輝度フレームにおいてＬＥＤ４３に印加する駆動電流の第１のパルス幅を調整すると共に、低輝度フレームにおいてＬＥＤ４３に印加する駆動電流の第２のパルス幅が、第１のパルス幅に対して一定のＤＤ比率ＲＤ（Ｌ／Ｈ）となるように制御している。【００５９】
図３は被検体観察システムの作用を示すフローチャート、図４は被検体観察システムにおける調光の例を示すタイミングチャートである。【００６０】
なお、図４には１フレームのフレーム期間が１／１２０秒（対応する周波数は１２０Ｈｚ）で、１フレーム期間が、１／２４０秒（対応する周波数は２４０Ｈｚ）の露光期間Ｅｘｐと、１／２４０秒（周波数２４０Ｈｚ）の読出期間Ｒｄとに２分される場合を一例に挙げている。このために、図２においては、デューティー比ＤＨの最大値を５０（％）としている。ただし、１フレーム期間の半分を露光期間Ｅｘｐとするに限定されるものではなく、デューティー比ＤＨの最大値も５０（％）に限定されるものではない。【００６１】
また、本実施形態においては、ＨＤＲ画像を構成するための高輝度画像と低輝度画像との内の、高輝度画像を先に取得して低輝度画像を後に取得し、高輝度フレームを基準として低輝度フレームの制御を行う例を主に説明する。ただし、これとは逆に、低輝度画像を先に取得して高輝度画像を後に取得し、低輝度フレームを基準として高輝度フレームの制御を行うようにしても構わない。【００６２】
図３に示す処理を開始すると、制御部４１は、記憶部４１ａから輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）およびＤＤ比率ＲＤ（Ｌ／Ｈ）を取得する（ステップＳ１）。【００６３】
次に、制御部４１は、高輝度照明時にＬＥＤ４３に印加する駆動電流の電流値ＩＨを設定する（ステップＳ２）。本実施形態においては、電流値ＩＨを、例えば、定格電流の範囲における最大電流値Ｉｍａｘに設定する（ただし、後述する実施形態２に示すように、これに限るものではない）。そして、制御部４１は、高輝度フレームにおいてＬＥＤ４３に印加する駆動電流の電流値ＩＨが一定となるように制御する。これにより、ここで設定された高輝度照明時の電流値ＩＨ＝Ｉｍａｘは、ＨＤＲ撮影が終了するまで維持される。【００６４】
なお、以下の説明では、撮像順序に従ったｎ番目のフレームをｎフレームなどと記載することとする。また、フレーム毎に変動する量、例えば、画像の明るさＢ、デューティー比Ｄ、センサ値Ｓ、低輝度照明時の電流値ＩＬなどについては、必要に応じて、フレーム番号を付して記載することとする。そして、次に取得するのが（ｎ−１）フレームの高輝度画像であるものとする。【００６５】
すると、ビデオプロセッサ２０が、（ｎ−１）フレームの２フレーム前に取得した高輝度画像の輝度信号に基づいて明るさＢ（ｎ−３）を求め、明るさＢ（ｎ−３）に対する、次に取得する（ｎ−１）フレームの高輝度照明時の目標明るさＢ（ｎ−１）の明るさ比率ＲＢ（ｎ−１）、つまり、
ＲＢ（ｎ−１）＝Ｂ（ｎ−１）／Ｂ（ｎ−３）
を光源制御信号が含むように、光源制御信号を生成する。（ステップＳ３）。ビデオプロセッサ２０は、生成した光源制御信号を、制御部４１へ送信する。【００６６】
制御部４１は、光源制御信号に含まれる明るさ比率ＲＢ（ｎ−１）と、２フレーム前の高輝度フレームのデューティー比ＤＨ（ｎ−３）とに基づいて、（ｎ−１）フレームに対するデューティー比ＤＨ（ｎ−１）を、
ＤＨ（ｎ−１）＝ＲＢ（ｎ−１）×ＤＨ（ｎ−３）
として設定する（ステップＳ４）。【００６７】
高輝度フレームの駆動電流の電流値ＩＨは上述したように最大電流値Ｉｍａｘで固定されており、ステップＳ４においてデューティー比ＤＨ（ｎ−１）が設定されたために、これらの設定に基づいて、制御部４１がＬＥＤ駆動部４２を制御し、ＬＥＤ４３に（ｎ−１）フレームの高輝度照明を行わせる（ステップＳ５）。【００６８】
ＬＥＤ４３が発光している間は、光センサ４４が光の強度を検出して、高輝度照明時の高輝度センサ値ＳＨ（ｎ−１）を生成し出力する。なお、電流値が最大電流値Ｉｍａｘに固定されていても、上述したように、温度変化等によりＬＥＤ４３の発光効率が変化することがあるために、高輝度センサ値ＳＨも変化することがある。そして、（ｎ−１）フレームの露光期間Ｅｘｐが終わったところで読出期間Ｒｄに入って撮像信号を読み出し、読み出した撮像信号に基づきビデオプロセッサ２０が高輝度画像を生成する（ステップＳ６）。【００６９】
続くｎフレームは、ＨＤＲ画像を生成するために、高輝度画像と対をなす低輝度画像を生成するフレームである。【００７０】
そこで、制御部４１は、ステップＳ１で読み出したＤＤ比率ＲＤ（Ｌ／Ｈ）を、（ｎ−１）フレームのデューティー比ＤＨ（ｎ−１）に乗算することで、低輝度フレームであるｎフレームのデューティー比ＤＬ（ｎ）を、
ＤＬ（ｎ）＝ＲＤ（Ｌ／Ｈ）×ＤＨ（ｎ−１）
として算出する（ステップＳ７）。【００７１】
なお、上述したようにＤＤ比率ＲＤ（Ｌ／Ｈ）＝１として高輝度フレームのデューティー比ＤＨと低輝度フレームのデューティー比ＤＬとを同一とする場合（後述する実施形態２参照）には、このステップＳ７の処理を省略しても構わない。【００７２】
さらに、（ｎ−１）フレームで取得した高輝度センサ値ＳＨ（ｎ−１）と、ステップＳ１で読み出した輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）とに基づき、目標低輝度センサ値ＳＬ（ｎ）を、
ＳＬ（ｎ）＝ＳＨ（ｎ−１）×ＲＩ（Ｌ／Ｈ）
として算出する（ステップＳ８）。【００７３】
なお、高輝度フレームを基準とするのに代えて低輝度フレームを基準とする場合には、（ｎ−１）フレームで取得した低輝度センサ値ＳＬ（ｎ−１）と、ステップＳ１で読み出した輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）とに基づき、目標高輝度センサ値ＳＨ（ｎ）を、
ＳＨ（ｎ）＝ＳＬ（ｎ−１）／ＲＩ（Ｌ／Ｈ）
として算出すればよい。【００７４】
さらに、目標低輝度センサ値ＳＬ（ｎ）と、２フレーム前の低輝度センサ値ＳＬ（ｎ−２）と、２フレーム前の低輝度フレームの電流値ＩＬ（ｎ−２）とに基づいて、ｎフレームでＬＥＤ４３に印加する駆動電流の電流値ＩＬ（ｎ）を、
ＩＬ（ｎ）＝｛ＩＬ（ｎ−２）×ＳＬ（ｎ）／ＳＬ（ｎ−２）｝
として算出する（ステップＳ９）。このような、低輝度／高輝度の種別が同一となる直前のフレームの駆動電流値に基づいて、次の駆動電流値を算出する方法を採用しているのは、２フレーム前であれば、温度変化等によるＬＥＤ４３の発光効率の変化は小さいと考えてよいためである。【００７５】
なお、低輝度フレームを基準とする場合には、目標高輝度センサ値ＳＨ（ｎ）と、２フレーム前の高輝度センサ値ＳＨ（ｎ−２）と、２フレーム前の高輝度フレームの電流値ＩＨ（ｎ−２）とに基づいて、ｎフレームでＬＥＤ４３に印加する駆動電流の電流値ＩＨ（ｎ）を、
ＩＨ（ｎ）＝｛ＩＨ（ｎ−２）×ＳＨ（ｎ）／ＳＨ（ｎ−２）｝
として算出すればよい。【００７６】
制御部４１は、こうして算出した電流値ＩＬ（ｎ）およびデューティー比ＤＬ（ｎ）を、ＬＥＤ駆動部４２に設定する。ＬＥＤ駆動部４２は、設定値に基づいたパルス状の駆動電流をＬＥＤ４３に印加することで、ｎフレームの低輝度照明を行う（ステップＳ１０）。【００７７】
こうして、光源制御部である制御部４１およびＬＥＤ駆動部４２は、ｎフレームに対して目標センサ値Ｓ（ｎ）を設定し、目標センサ値Ｓ（ｎ）が光センサ４４により生成されるような駆動電流をｎフレームにおいてＬＥＤ４３に印加するようになっている。【００７８】
ＬＥＤ４３が発光している間は、光センサ４４が光の強度を検出して、低輝度照明時のセンサ値ＳＬ（ｎ）を生成し出力する。そして、ｎフレームの露光期間Ｅｘｐが終わったところで読出期間Ｒｄに入って撮像信号を読み出し、読み出した撮像信号に基づきビデオプロセッサ２０が低輝度画像を生成する（ステップＳ１１）。【００７９】
ビデオプロセッサ２０は、（ｎ−１）フレームの高輝度画像と、ｎフレームの低輝度画像とを合成して、ＨＤＲ画像を生成する（ステップＳ１２）。ここで生成されたＨＤＲ画像は、例えば、ビデオプロセッサ２０からモニタ３０へ出力され、モニタ３０の表示画面に、ＨＤＲ内視鏡画像が表示される。【００８０】
その後、ＨＤＲ撮影を終了するか否かを判定して（ステップＳ１３）、終了しないと判定された場合には次のＨＤＲ画像を取得するためにステップＳ３へ戻って上述した処理を行い、終了すると判定された場合にはこの処理から図示しないメイン処理等へリターンする。【００８１】
なお、上述したように、高輝度照明を基準として電流値ＩＨを一定に維持し、低輝度照明の電流値ＩＬをＬＥＤ４３の発光効率の変化に合わせて変化させるようにするのに代えて、低輝度照明を基準として電流値ＩＬを一定に維持し、高輝度照明の電流値ＩＬを変化させるようにしても構わない。【００８２】
また、ビデオプロセッサ２０から出力される高輝度画像の輝度信号を基準として調光制御するのに代えて、ビデオプロセッサ２０から低輝度画像の輝度信号を出力するようにして、低輝度画像の輝度信号を基準として調光制御するようにしても構わない。【００８３】
さらに、高輝度照明時のデューティー比ＤＨを基準として制御を行うのに代えて、低輝度照明時のデューティー比ＤＬを基準として制御を行うようにしてもよい。【００８４】
このような実施形態１によれば、高輝度フレームにおいてＬＥＤ４３に印加する駆動電流の電流値ＩＨが一定となるように制御して、調光については基本的にパルス幅制御で行うようにしたために、調光を電流制御で行う場合に比べて応答が速くなる利点がある。すなわち、画像の明るさの制御をもし電流調光により行うと、複数フレームに渡って電流値を変化させ、取得した画像の明るさからフィードバックして目標の明るさとなるように調整することになるために応答が遅いが、本実施形態によれば、ＰＷＭ調光を採用したために高い応答性を実現することができる。【００８５】
そして、目標センサ値Ｓ（ｎ）を、１つ前の（ｎ−１）フレームにおいて実測されたセンサ値Ｓ（ｎ−１）と、予め定められた輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）と、に基づいて設定するようにしたために、高輝度画像と低輝度画像との明るさの比率を高精度に維持して、精度の高いＨＤＲ画像を合成することが可能となる。【００８６】
また、基準となるフレームでないｎフレームにおいてＬＥＤ４３に印加する駆動電流の電流値Ｉ（ｎ）が、目標センサ値Ｓ（ｎ）と、２フレーム前のセンサ値Ｓ（ｎ−２）と、２フレーム前の電流値Ｉ（ｎ−２）と、に基づく値｛Ｉ（ｎ−２）×Ｓ（ｎ）／Ｓ（ｎ−２）｝になるようにしたために、温度変化等によるＬＥＤ４３の発光効率の変化の影響をほぼ受けることなく、目標センサ値Ｓ（ｎ）の発光量を正確に得ることができる。こうして、高輝度画像と低輝度画像との明るさの比率をより高精度に維持することができる。【００８７】
さらに、低輝度フレームにおける駆動電流の第２のパルス幅が、高輝度フレームにおける駆動電流の第１のパルス幅に対して一定のＤＤ比率ＲＤ（Ｌ／Ｈ）となるようにしたために、必要に応じて、ＤＤ比率ＲＤ（Ｌ／Ｈ）を１未満の値に設定することができる。このために、高輝度画像と低輝度画像とのダイナミックレンジをより広くすることができる。また、光源に劣化が生じた場合でも、低輝度照明と高輝度照明との光量比率を高精度に維持することが可能となる。【００８８】
そして、高輝度照明時にＬＥＤ４３へ印加する電流値ＩＨを一定値に維持していても、ＬＥＤ４３の発光効率が変化すると、発光効率が変化に応じて高輝度フレームにおける光の強度（つまり、高輝度センサ値ＳＨ）も変化することになるが、低輝度照明時にＬＥＤ４３へ印加する電流値ＩＬを微調整することで発光効率の変化に応じた強度変化に対応するようにしている。このために、高輝度フレームと低輝度フレームとの光量比率ｒ（Ｌ／Ｈ）を一定に維持することができ、高輝度画像と低輝度画像との明るさバランスを高精度に保つことができる。【００８９】
［実施形態２］
図５から図７は本発明の実施形態２を示したものであり、図５は被検体観察システムの構成を示す図である。【００９０】
この実施形態２において、上述の実施形態１と同様である部分については同一の符号を付すなどして説明を適宜省略し、主として異なる点についてのみ説明する。【００９１】
上述した実施形態１は、白色ＬＥＤ（あるいは単色ＬＥＤ）を用いて照明を行う被検体観察システムの例であったが、本実施形態は、複数色の光を発光する複数のＬＥＤを用いて照明を行う被検体観察システムとなっている。【００９２】
図５に示す本実施形態の光源装置４０は、図１に示した実施形態１の光源装置４０からＬＥＤ４３、光センサ４４、およびレンズ４５を削除して、Ｒ−ＬＥＤ４３ｒ（Ｒ：赤色）、Ｇ−ＬＥＤ４３ｇ（Ｇ：緑色）、Ｂ−ＬＥＤ４３ｂ（Ｂ：青色）、Ｖ−ＬＥＤ４３ｖ（Ｖ：バイオレット色）、光センサ４４ｒ，４４ｇ，４４ｂ，４４ｖ、レンズ４５ｒ，４５ｇ，４５ｂ，４５ｖ、ダイクロイックフィルタ４７ａ，４７ｂ，４７ｃを追加したものとなっている。【００９３】
Ｒ−ＬＥＤ４３ｒは、ＬＥＤ駆動部４２から電流値Ｉｒ、デューティー比Ｄｒの駆動電流を受けて、電流値Ｉｒに応じた発光強度で、デューティー比Ｄｒに応じた発光期間だけ赤色光（Ｒ光）を発光する。【００９４】
Ｇ−ＬＥＤ４３ｇ、ＬＥＤ駆動部４２から電流値Ｉｇ、デューティー比Ｄｇの駆動電流を受けて、電流値Ｉｇに応じた発光強度で、デューティー比Ｄｇに応じた発光期間だけ緑色光（Ｇ光）を発光する。【００９５】
Ｂ−ＬＥＤ４３ｂ、ＬＥＤ駆動部４２から電流値Ｉｂ、デューティー比Ｄｂの駆動電流を受けて、電流値Ｉｂに応じた発光強度で、デューティー比Ｄｂに応じた発光期間だけ青色光（Ｂ光）を発光する。【００９６】
Ｖ−ＬＥＤ４３ｖ、ＬＥＤ駆動部４２から電流値Ｉｖ、デューティー比Ｄｖの駆動電流を受けて、電流値Ｉｖに応じた発光強度で、デューティー比Ｄｖに応じた発光期間だけバイオレット色光（Ｖ光）を発光する。【００９７】
これらのＲ−ＬＥＤ４３ｒ、Ｇ−ＬＥＤ４３ｇ、Ｂ−ＬＥＤ４３ｂ、およびＶ−ＬＥＤ４３ｖは、光源部である。【００９８】
本実施形態の制御部４１は、１つの色を基準色（第１の色Ｃ１）として、基準色に基づき、基準色以外の非基準色（第２の色Ｃ２）の光の光量を制御するようになっている。具体的に、本実施形態においては、基準色をＧとして、Ｒ，Ｂ，Ｖを非基準色とする例を説明する。ただし、Ｇを基準色にするに限るものではなく、Ｇ以外の色の光を基準としても構わない。【００９９】
Ｇ−ＬＥＤ４３ｇは、第１の色Ｃ１の光を発生する第１の半導体発光素子である。また、Ｒ−ＬＥＤ４３ｒ、Ｂ−ＬＥＤ４３ｂ、およびＶ−ＬＥＤ４３ｖは、第１の色Ｃ１とは異なる第２の色Ｃ２の光を発生する第２の半導体発光素子である。【０１００】
光センサ４４ｒ，４４ｇ，４４ｂ，４４ｖは、Ｒ−ＬＥＤ４３ｒ，Ｇ−ＬＥＤ４３ｇ，Ｂ−ＬＥＤ４３ｂ，Ｖ−ＬＥＤ４３ｖにより発光された光の強度をそれぞれ検出して、センサ値ＳＲ，ＳＧ，ＳＢ，ＳＶをそれぞれ生成し出力する。【０１０１】
ここに、光センサ４４ｇは、第１の色Ｃ１（ここではＧ）の光の強度を検出してセンサ値ＳＣ１（ここではセンサ値ＳＧ）を生成する第１の光センサである。また、光センサ４４ｒ，４４ｂ，４４ｖは、第２の色Ｃ２（ここではＲ，Ｂ，Ｖ）の光の強度を検出してセンサ値ＳＣ２（ここではセンサ値ＳＲ，ＳＢ，ＳＶ）を生成する第２の光センサである。【０１０２】
そして、光センサ４４ｒ，４４ｇ，４４ｂ，４４ｖからそれぞれ出力されたセンサ値ＳＲ，ＳＧ，ＳＢ，ＳＶは、制御部４１へ入力される。【０１０３】
レンズ４５ｒ，４５ｇ，４５ｂ，４５ｖは、Ｒ−ＬＥＤ４３ｒ，Ｇ−ＬＥＤ４３ｇ，Ｂ−ＬＥＤ４３ｂ，Ｖ−ＬＥＤ４３ｖの出射光の光路上にそれぞれ配置され、各ＬＥＤから発光された光を略平行光に変換して出射する。【０１０４】
ダイクロイックフィルタ４７ａは、レンズ４５ｒの光軸とレンズ４５ｇの光軸とが交差する位置に配置されている。ダイクロイックフィルタ４７ａは、Ｒ−ＬＥＤ４３ｒからのＲ光を透過し、Ｇ−ＬＥＤ４３ｇからのＧ光を反射する。こうして、ダイクロイックフィルタ４７ａにより、Ｒ光およびＧ光が合成される。【０１０５】
ダイクロイックフィルタ４７ｂは、レンズ４５ｒの光軸とレンズ４５ｂの光軸とが交差する位置に配置されている。ダイクロイックフィルタ４７ｂは、Ｒ−ＬＥＤ４３ｒからのＲ光、およびＧ−ＬＥＤ４３ｇからのＧ光を透過し、Ｂ−ＬＥＤ４３ｂからのＢ光を反射する。こうして、ダイクロイックフィルタ４７ｂにより、Ｒ光、Ｇ光、およびＢ光が合成される。【０１０６】
ダイクロイックフィルタ４７ｃは、レンズ４５ｒの光軸とレンズ４５ｖの光軸とが交差する位置に配置されている。ダイクロイックフィルタ４７ｂは、Ｒ−ＬＥＤ４３ｒからのＲ光、Ｇ−ＬＥＤ４３ｇからのＧ光、およびＢ−ＬＥＤ４３ｂからのＢ光を透過し、Ｖ−ＬＥＤ４３ｖからのＶ光を反射する。こうして、ダイクロイックフィルタ４７ｂにより、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光、およびＶ光が合成され白色光となる。【０１０７】
すなわち、本実施形態においては、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光、およびＶ光を合成することで、白色光を生成するようになっている（ただし、Ｒ光、Ｇ光、およびＢ光を合成することで、白色光を生成するようにしても構わない）。【０１０８】
なお、本実施形態においては同時式で白色光照明を行う場合を想定して説明するが、面順次式で白色光照明を行っても構わない。【０１０９】
また、記憶部４１ａが記憶する輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）は、本実施形態においては基準色であるＧに関する輝度比率となっている。さらに、本実施形態の記憶部４１ａは、第１の色Ｃ１の光の光量に対する第２の色Ｃ２の光の光量を示す色比率ＲＣ（Ｃ２／Ｃ１）の情報を内部設定値として記憶している。具体的に、記憶部４１ａは、色比率ＲＣ（Ｒ／Ｇ），ＲＣ（Ｂ／Ｇ），ＲＣ（Ｖ／Ｇ）の情報を記憶している。【０１１０】
色比率ＲＣ（Ｒ／Ｇ），ＲＣ（Ｂ／Ｇ），ＲＣ（Ｖ／Ｇ）は、基準色である第１の色Ｃ１の光（Ｇ光）の強度に対する、非基準色である第２の色Ｃ２の光（Ｒ光，Ｂ光，Ｖ光）それぞれの光強度の比率を示す。【０１１１】
上述したように、光の強度は、光センサ４４ｒ，４４ｇ，４４ｂ，４４ｖにより検出される。従って具体的に、色比率ＲＣ（Ｒ／Ｇ）はセンサ値ＳＧに対するセンサ値ＳＲの比率ＳＲ／ＳＧ、色比率ＲＣ（Ｂ／Ｇ）はセンサ値ＳＧに対するセンサ値ＳＢの比率ＳＢ／ＳＧ、色比率ＲＣ（Ｖ／Ｇ）はセンサ値ＳＧに対するセンサ値ＳＶの比率ＳＶ／ＳＧとなる。【０１１２】
これらの色比率ＲＣ（Ｒ／Ｇ），ＲＣ（Ｂ／Ｇ），ＲＣ（Ｖ／Ｇ）は、ホワイトバランスを保つために、画像の明るさを変化させるときでも変化しない固定値となっている。【０１１３】
なお、Ｇ以外の色を基準色とする場合には、記憶部４１ａに記憶させる色比率も、設定された基準色に対する光の強度の比率を示す情報とすることになる。【０１１４】
また、本実施形態においては、ＤＤ比率ＲＤ（Ｌ／Ｈ）を１に設定している（図７参照）。従って、記憶部４１ａにＤＤ比率ＲＤ（Ｌ／Ｈ）を記憶するのを省略しても構わない。ただし、本実施形態の構成においても、上述した実施形態１と同様に、ＤＤ比率ＲＤ（Ｌ／Ｈ）を１未満の値に設定してもよいことは勿論である。【０１１５】
次に、図６は被検体観察システムにおける非基準色処理を示すフローチャート、図７は被検体観察システムにおける基準色の調光の例を示すタイミングチャートである。【０１１６】
図７に示すように、基準色であるＧの調光制御については、上述した実施形態１の白色光（あるいは単色光）の調光制御とほぼ同様となっている。【０１１７】
すなわち、光源制御部である制御部４１およびＬＥＤ駆動部４２は、センサ値ＳＧに基づき、Ｇ−ＬＥＤ４３ｇに印加する駆動電流の電流値Ｉｇに対して、上述した実施形態１と同様の制御を行う。そして、光源制御部は、光源制御信号に基づいて、高輝度フレームにおいてＧ−ＬＥＤ４３ｇに印加する駆動電流の第１のパルス幅を調整すると共に、低輝度フレームにおいてＧ−ＬＥＤ４３ｇに印加する駆動電流の第２のパルス幅が、第１のパルス幅に対して一定の比率（ＤＤ比率ＲＤ（Ｌ／Ｈ））となるように制御する。【０１１８】
ただし、本実施形態では、高輝度フレームにおいてＧ−ＬＥＤ４３ｇに印加する駆動電流の電流値Ｉｇが、最大電流値Ｉｍａｘよりも小さい所定の電流値となっている点が上述した実施形態１とは異なっている。【０１１９】
さらに、本実施形態では、ＤＤ比率ＲＤ（Ｌ／Ｈ）を１に設定している点が上述した実施形態１とは異なっている。こうして、光源制御部である制御部４１およびＬＥＤ駆動部４２は、さらに、低輝度フレームにおいてＧ−ＬＥＤ４３ｇに印加する駆動電流の第２のパルス幅が、高輝度フレームにおいてＧ−ＬＥＤ４３ｇに印加する駆動電流の第１のパルス幅と同一となるように制御している。【０１２０】
一方、非基準色に対しては、図６に示すような処理を行うようになっている。【０１２１】
図６に示す処理を開始すると、制御部４１は、非基準色のデューティー比Ｄを、基準色のデューティー比Ｄと同一に設定する（ステップＳ２１）。【０１２２】
具体的に、高輝度フレームにおける非基準色Ｒ，Ｂ，Ｖのデューティー比Ｄｒ，Ｄｂ，Ｄｖは、同一の高輝度フレームにおける基準色Ｇのデューティー比Ｄｇと同一に設定される。従って、高輝度フレームにおいてＲ−ＬＥＤ４３ｒ、Ｂ−ＬＥＤ４３ｂ、およびＶ−ＬＥＤ４３ｖに印加する駆動電流のパルス幅は、高輝度フレームにおいてＧ−ＬＥＤ４３ｇに印加する駆動電流の第１のパルス幅に設定される。【０１２３】
また、低輝度フレームにおける非基準色Ｒ，Ｂ，Ｖのデューティー比Ｄｒ，Ｄｂ，Ｄｖも、同一の低輝度フレームにおける基準色Ｇのデューティー比Ｄｇと同一に設定される。従って、低輝度フレームにおいてＲ−ＬＥＤ４３ｒ、Ｂ−ＬＥＤ４３ｂ、およびＶ−ＬＥＤ４３ｖに印加する駆動電流のパルス幅は、低輝度フレームにおいてＧ−ＬＥＤ４３ｇに印加する駆動電流の第２のパルス幅に設定される。【０１２４】
なお、非基準色のデューティー比Ｄを、基準色のデューティー比Ｄと同一に設定するのは、ＤＤ比率ＲＤ（Ｌ／Ｈ）を１未満に設定した場合でも同様である。【０１２５】
次に、制御部４１は、非基準色である第２の色Ｃ２（Ｃ２＝Ｒ，Ｂ，Ｖ）について、目標センサ値ＳＣ２（ｎ）（つまり、ＲについてはＳＲ（ｎ）、ＢについてはＳＢ（ｎ）、ＶについてはＳＶ（ｎ）、以下同様）を設定する。【０１２６】
ここに、目標センサ値ＳＣ２（ｎ）は、２フレーム前の第１の色Ｃ１（ここでは基準色Ｇ）のセンサ値ＳＣ１（ｎ−２）（ここではセンサ値ＳＧ（ｎ−２））と、内部設定値である色比率ＲＣ（Ｃ２／Ｃ１）（具体的には、ＲＣ（Ｒ／Ｇ）、ＲＣ（Ｂ／Ｇ）、ＲＣ（Ｖ／Ｇ））とに基づき、次のように算出される（ステップＳ２２）。【０１２７】
ＳＣ２（ｎ）＝ＳＣ１（ｎ−２）×ＲＣ（Ｃ２／Ｃ１）
そして、２フレーム前のセンサ値ＳＣ２（ｎ−２）および電流値ＩＣ２（ｎ−２）から、現フレームの電流値ＩＣ２（ｎ）を次のように算出する（なお、２フレーム前なので、次が高輝度照明であるときには前回の高輝度照明時のセンサ値および電流値を参照し、次が低輝度照明であるときには前回の低輝度照明時のセンサ値および電流値を参照することになる）（ステップＳ２３）。【０１２８】
ＩＣ２（ｎ）＝｛ＩＣ２（ｎ−２）×ＳＣ２（ｎ）／ＳＣ２（ｎ−２）｝
こうして、フレームｎにおいて、ステップＳ２３で算出した電流値ＩＣ２（ｎ）およびステップＳ２１で設定した非基準色のデューティー比Ｄの駆動電流を、非基準色である第２の色Ｃ２のＬＥＤに対して印加して、メイン処理にリターンする。【０１２９】
なお、輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）、ＤＤ比率ＲＤ（Ｌ／Ｈ）、色比率ＲＣ（Ｃ２／Ｃ１）は、上述したように、画像の明るさを変化させるときでも変化しない固定値であるが、光源の構成（例えば、ＬＥＤの製造メーカー、型番など）に応じて、あるいは被検体に応じて（例えば、被検体が生体であるかエンジンプラントであるかに応じて、また被検体が生体である場合でも、どの部位を観察するかに応じて）、適用する固定値を異ならせてもよいことは勿論である。【０１３０】
このような実施形態２によれば、上述した実施形態１とほぼ同様の効果を奏するとともに、２フレーム前の第１の色Ｃ１のセンサ値ＳＣ１（ｎ−２）と、色比率ＲＣ（Ｃ２／Ｃ１）とに基づき、目標センサ値ＳＣ２（ｎ）を算出するようにしたために、第１の色Ｃ１と第２の色Ｃ２とのカラーバランス、ひいてはホワイトバランスを正確に維持しながら、高輝度画像と低輝度画像との明るさの比率を高精度に維持して、精度の高いＨＤＲ画像を合成することが可能となる。【０１３１】
また、輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）および色比率ＲＣ（Ｃ２／Ｃ１）を不揮発に記憶する記憶部４１ａをさらに有したために、それぞれに対して予め複数の固定値を用意して記憶しておくことで、例えば観察対象に適した固定値を操作パネル４９の操作により選択する等が可能となり、より観察し易いＨＤＲ画像を合成することができる。【０１３２】
さらに、Ｒ−ＬＥＤ４３ｒ、Ｂ−ＬＥＤ４３ｂ、およびＶ−ＬＥＤ４３ｖに印加する駆動電流のパルス幅を、高輝度フレームと低輝度フレームとの何れにおいてもＧ−ＬＥＤ４３ｇに印加する駆動電流のパルス幅と同一にしたために、簡単な制御で、ホワイトバランスを正確に維持することができる。【０１３３】
加えて、高輝度フレームに光源部に印加する駆動電流のパルス幅と、低輝度フレームに光源部に印加する駆動電流のパルス幅と、を同一にした場合には、さらに制御を簡単にすることができる。【０１３４】
こうして、複数色の半導体発光素子を搭載する光源装置を備える被検体観察システムにおいても、ホワイトバランスを維持しながら、高輝度照明と低輝度照明とを切り替える時分割方式のＨＤＲ画像の撮影を行うことが可能となる。【０１３５】
なお、上述した各部の処理は、ハードウェアとして構成された１つ以上のプロセッサが行うようにしてもよい。例えば、各部は、それぞれが電子回路として構成されたプロセッサであっても構わないし、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路で構成されたプロセッサにおける各回路部であってもよい。あるいは、１つ以上のＣＰＵで構成されるプロセッサが、記録媒体に記録された処理プログラムを読み込んで実行することにより、各部としての機能を実行するようにしても構わない。【０１３６】
また、上述では主として被検体観察システムについて説明したが、被検体観察システムを上述したように作動させる作動方法であってもよいし、コンピュータに被検体観察システムと同様の処理を行わせるための処理プログラム、該処理プログラムを記録するコンピュータにより読み取り可能な一時的でない記録媒体、等であっても構わない。【０１３７】
さらに、本発明は上述した実施形態そのまま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構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明の態様を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。【０１３８】
本出願は、２０１８年２月２８日に日本国に出願された特願２０１８−３５２６９号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。
【図１】
2019167298.tif 000003
【図２】
2019167298.tif 000004
【図３】
2019167298.tif 000005
【図４】
2019167298.tif 000006
【図５】
2019167298.tif 000007
【図６】
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【図７】
2019167298.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月27日(2020.4.27)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、低輝度照明と高輝度照明とを交互に行ってハイダイナミックレンジ画像を生成する被検体観察システム、内視鏡用光源装置、被検体観察システムの作動方法、被検体観察システムの作動プログラムに関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
ＨＤＲ画像を合成するための高輝度画像および低輝度画像を撮像する際には、高輝度照明と低輝度照明との光量比を高精度に維持することが求められる。このために、半導体発光素子の発光効率が変化する場合に対応する技術が求められている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高輝度照明と低輝度照明との光量比を高精度に維持して、精度の高いハイダイナミックレンジ画像を得ることができる被検体観察システム、内視鏡用光源装置、被検体観察システムの作動方法、被検体観察システムの作動プログラムを提供することを目的としている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の一態様による被検体観察システムは、印加される駆動電流の電流値に応じた強度の光を照明光として発生する光源部と、前記照明光の強度を検出してセンサ値Ｓを生成する光センサと、前記照明光が照射された被検体からの戻り光を撮像して撮像信号を生成することを、フレーム毎に順次行う撮像部と、前記光源部に前記駆動電流を印加して、低輝度フレームにおける低輝度照明と高輝度フレームにおける高輝度照明とを交互に前記光源部に行わせるものであり、前記低輝度フレームにおける照明光の強度が、前記高輝度フレームにおける照明光の強度と所定の輝度比率となるように制御する光源制御部と、２つの連続する前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの内の、前記高輝度フレームにおいて生成された高輝度撮像信号と、前記低輝度フレームにおいて生成された低輝度撮像信号とを合成して、１つのハイダイナミックレンジ画像を生成する画像生成部と、を有し、前記光源制御部は、前記１つのハイダイナミックレンジ画像に係る前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの内の、時間的に先のフレームを（ｎ−１）フレーム、時間的に後のフレームをｎフレーム、前記（ｎ−１）フレームにおいて前記光センサにより生成されたセンサ値ＳをＳ（ｎ−１）としたときに、前記センサ値Ｓ（ｎ−１）と前記輝度比率とを用いて前記ｎフレームに対して目標センサ値Ｓ（ｎ）を設定し、前記目標センサ値Ｓ（ｎ）が前記光センサにより生成されるような前記駆動電流を前記ｎフレームにおいて前記光源部に印加する。
本発明の一態様による内視鏡用光源装置は、照明光が照射された被検体からの戻り光を撮像して撮像信号を生成することをフレーム毎に順次行う撮像部と、２つの連続する高輝度フレームと低輝度フレームとの内の前記高輝度フレームにおいて生成された高輝度撮像信号と、前記低輝度フレームにおいて生成された低輝度撮像信号とを合成して、１つのハイダイナミックレンジ画像を生成する画像生成部と、を有する内視鏡システムと接続可能な内視鏡用光源装置であって、印加される駆動電流の電流値に応じた強度の光を前記照明光として発生する光源部と、前記照明光の強度を検出してセンサ値Ｓを生成する光センサと、前記光源部に前記駆動電流を印加して、前記低輝度フレームにおける低輝度照明と前記高輝度フレームにおける高輝度照明とを交互に前記光源部に行わせるものであり、前記低輝度フレームにおける照明光の強度が、前記高輝度フレームにおける照明光の強度と所定の輝度比率となるように制御する光源制御部と、を有し、前記光源制御部は、２つの連続する前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの内の、時間的に先のフレームを（ｎ−１）フレーム、時間的に後のフレームをｎフレーム、前記（ｎ−１）フレームにおいて前記光センサにより生成されたセンサ値ＳをＳ（ｎ−１）としたときに、前記センサ値Ｓ（ｎ−１）と前記輝度比率とを用いて前記ｎフレームに対して目標センサ値Ｓ（ｎ）を設定し、前記目標センサ値Ｓ（ｎ）が前記光センサにより生成されるような前記駆動電流を前記ｎフレームにおいて前記光源部に印加する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の一態様による被検体観察システムの作動方法は、光源部が、印加される駆動電流の電流値に応じた強度の光を照明光として発生し、光センサが、前記照明光の強度を検出してセンサ値Ｓを生成し、撮像部が、前記照明光が照射された被検体からの戻り光を撮像して撮像信号を生成することを、フレーム毎に順次行い、光源制御部が、前記光源部に前記駆動電流を印加して、低輝度フレームにおける低輝度照明と高輝度フレームにおける高輝度照明とを交互に前記光源部に行わせるものであり、前記低輝度フレームにおける照明光の強度が、前記高輝度フレームにおける照明光の強度と所定の輝度比率となるように制御し、画像生成部が、２つの連続する前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの内の、前記高輝度フレームにおいて生成された高輝度撮像信号と、前記低輝度フレームにおいて生成された低輝度撮像信号とを合成して、１つのハイダイナミックレンジ画像を生成する被検体観察システムの作動方法であって、前記光源制御部は、前記１つのハイダイナミックレンジ画像に係る前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの内の、時間的に先のフレームを（ｎ−１）フレーム、時間的に後のフレームをｎフレーム、前記（ｎ−１）フレームにおいて前記光センサにより生成されたセンサ値ＳをＳ（ｎ−１）としたときに、前記センサ値Ｓ（ｎ−１）と前記輝度比率とを用いて前記ｎフレームに対して目標センサ値Ｓ（ｎ）を設定し、前記目標センサ値Ｓ（ｎ）が前記光センサにより生成されるような前記駆動電流を前記ｎフレームにおいて前記光源部に印加する。
本発明の一態様による被検体観察システムの作動プログラムは、照明光を発生する光源部と、前記照明光の強度を検出する光センサと、前記光源部に駆動電流を印加する光源制御部と、前記照明光が照射された被検体からの戻り光を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した撮像信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、を有する被検体観察システムに、前記光源部が、印加される前記駆動電流の電流値に応じた強度の光を前記照明光として発生するステップと、前記光センサが、前記照明光の強度を検出してセンサ値Ｓを生成するステップと、前記撮像部が、前記照明光が照射された被検体からの戻り光を撮像して前記撮像信号を生成することを、フレーム毎に順次行うステップと、前記光源制御部が、前記光源部に前記駆動電流を印加して、低輝度フレームにおける低輝度照明と高輝度フレームにおける高輝度照明とを交互に前記光源部に行わせるものであり、前記低輝度フレームにおける照明光の強度が、前記高輝度フレームにおける照明光の強度と所定の輝度比率となるように制御するステップと、前記画像生成部が、２つの連続する前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの内の、前記高輝度フレームにおいて生成された高輝度撮像信号と、前記低輝度フレームにおいて生成された低輝度撮像信号とを合成して、１つのハイダイナミックレンジ画像を生成するステップと、を実行させる被検体観察システムの作動プログラムであって、前記作動プログラムは、前記光源制御部に、前記１つのハイダイナミックレンジ画像に係る前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの内の、時間的に先のフレームを（ｎ−１）フレーム、時間的に後のフレームをｎフレーム、前記（ｎ−１）フレームにおいて前記光センサにより生成されたセンサ値ＳをＳ（ｎ−１）としたときに、前記センサ値Ｓ（ｎ−１）と前記輝度比率とを用いて前記ｎフレームに対して目標センサ値Ｓ（ｎ）を設定させ、前記目標センサ値Ｓ（ｎ）が前記光センサにより生成されるような前記駆動電流を前記ｎフレームにおいて前記光源部に印加させる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
そして、高輝度照明時にＬＥＤ４３へ印加する電流値ＩＨを一定値に維持していても、ＬＥＤ４３の発光効率が変化すると、発光効率の変化に応じて高輝度フレームにおける光の強度（つまり、高輝度センサ値ＳＨ）も変化することになるが、低輝度照明時にＬＥＤ４３へ印加する電流値ＩＬを微調整することで発光効率の変化に応じた強度変化に対応するようにしている。このために、高輝度フレームと低輝度フレームとの光量比率ｒ（Ｌ／Ｈ）を一定に維持することができ、高輝度画像と低輝度画像との明るさバランスを高精度に保つことができる。
【手続補正８】
【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】
印加される駆動電流の電流値に応じた強度の光を照明光として発生する光源部と、
前記照明光の強度を検出してセンサ値Ｓを生成する光センサと、
前記照明光が照射された被検体からの戻り光を撮像して撮像信号を生成することを、フレーム毎に順次行う撮像部と、
前記光源部に前記駆動電流を印加して、低輝度フレームにおける低輝度照明と高輝度フレームにおける高輝度照明とを交互に前記光源部に行わせるものであり、前記低輝度フレームにおける照明光の強度が、前記高輝度フレームにおける照明光の強度と所定の輝度比率となるように制御する光源制御部と、
２つの連続する前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの内の、前記高輝度フレームにおいて生成された高輝度撮像信号と、前記低輝度フレームにおいて生成された低輝度撮像信号とを合成して、１つのハイダイナミックレンジ画像を生成する画像生成部と、
を有し、
前記光源制御部は、前記１つのハイダイナミックレンジ画像に係る前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの内の、時間的に先のフレームを（ｎ−１）フレーム、時間的に後のフレームをｎフレーム、前記（ｎ−１）フレームにおいて前記光センサにより生成されたセンサ値ＳをＳ（ｎ−１）としたときに、前記センサ値Ｓ（ｎ−１）と前記輝度比率とを用いて前記ｎフレームに対して目標センサ値Ｓ（ｎ）を設定し、前記目標センサ値Ｓ（ｎ）が前記光センサにより生成されるような前記駆動電流を前記ｎフレームにおいて前記光源部に印加することを特徴とする被検体観察システム。
【請求項２】
前記光源制御部は、
前記低輝度フレームにおける照明光の強度が、前記高輝度フレームにおける照明光の強度に１よりも小さい輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）を乗算した値となるように前記光源部を制御し、
かつ、
前記（ｎ−１）フレームが前記高輝度フレームである場合には、前記目標センサ値Ｓ（ｎ）が次の数式１
［数式１］
Ｓ（ｎ）＝Ｓ（ｎ−１）×ＲＩ（Ｌ／Ｈ）
に示す値となるように設定し、前記（ｎ−１）フレームが前記低輝度フレームである場合には、前記目標センサ値Ｓ（ｎ）が次の数式２
［数式２］
Ｓ（ｎ）＝Ｓ（ｎ−１）／ＲＩ（Ｌ／Ｈ）
に示す値となるように設定することを特徴とする請求項１に記載の被検体観察システム。
【請求項３】
前記ｎフレームの２フレーム前のフレームを（ｎ−２）フレーム、前記（ｎ−２）フレームにおいて前記光センサにより生成されたセンサ値ＳをＳ（ｎ−２）、前記（ｎ−２）フレームにおいて前記光源部に印加された前記駆動電流の電流値をＩ（ｎ−２）、前記ｎフレームにおいて前記光源部に印加する前記駆動電流の電流値をＩ（ｎ）としたときに、
前記光源制御部は、前記電流値Ｉ（ｎ）が、次の数式３
［数式３］
Ｉ（ｎ）＝｛Ｉ（ｎ−２）×Ｓ（ｎ）／Ｓ（ｎ−２）｝
に示す値となるように制御するものであることを特徴とする請求項２に記載の被検体観察システム。
【請求項４】
前記光源部は、第１の色Ｃ１の光を発生する第１の半導体発光素子と、前記第１の色Ｃ１とは異なる第２の色Ｃ２の光を発生する第２の半導体発光素子とを有し、
前記光センサは、前記第１の色Ｃ１の光の強度を検出して前記センサ値Ｓとしてのセンサ値ＳＣ１を生成する第１の光センサと、前記第２の色Ｃ２の光の強度を検出して前記センサ値Ｓとしてのセンサ値ＳＣ２を生成する第２の光センサとを有し、
前記光源制御部は、
前記第１の半導体発光素子に印加する前記駆動電流の電流値に対して、前記数式１〜３に示した制御を、前記センサ値Ｓを前記センサ値ＳＣ１に読み替えて行うと共に、
前記第２の半導体発光素子に印加する前記駆動電流の電流値に対して、前記数式３に示した制御を、前記センサ値Ｓを前記センサ値ＳＣ２に読み替えて行うものであり、
かつ、前記第１の色Ｃ１の光の光量に対する前記第２の色Ｃ２の光の光量の比率を色比率ＲＣ（Ｃ２／Ｃ１）としたときに、前記第２の半導体発光素子に対しては、目標センサ値ＳＣ２（ｎ）を、２フレーム前の前記第１の色Ｃ１のセンサ値ＳＣ１（ｎ−２）と、前記色比率ＲＣ（Ｃ２／Ｃ１）とに基づき、次の数式４
［数式４］
ＳＣ２（ｎ）＝ＳＣ１（ｎ−２）×ＲＣ（Ｃ２／Ｃ１）
を用いて設定することを特徴とする請求項３に記載の被検体観察システム。
【請求項５】
前記輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）および前記色比率ＲＣ（Ｃ２／Ｃ１）を不揮発に記憶する記憶部をさらに有し、
前記光源制御部は、前記記憶部から前記輝度比率ＲＩ（Ｌ／Ｈ）および前記色比率ＲＣ（Ｃ２／Ｃ１）を読み出して制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の被検体観察システム。
【請求項６】
前記画像生成部は、前記撮像信号に係る画像の明るさを検出すると共に、前記明るさが目標の明るさとなるようにするための光源制御信号を生成し、
前記光源制御部は、前記高輝度フレームにおいて前記光源部に印加する前記駆動電流の電流値が一定となるように制御し、かつ、前記光源制御信号に基づいて前記高輝度フレームにおいて前記光源部に印加する前記駆動電流の第１のパルス幅を調整すると共に、前記低輝度フレームにおいて前記光源部に印加する前記駆動電流の第２のパルス幅が、前記第１のパルス幅に対して一定の比率となるように制御することを特徴とする請求項１に記載の被検体観察システム。
【請求項７】
前記画像生成部は、前記撮像信号に係る画像の明るさを検出すると共に、前記明るさが目標の明るさとなるようにするための光源制御信号を生成し、
前記光源制御部は、前記高輝度フレームにおいて前記光源部に印加する前記駆動電流の電流値が一定となるように制御し、かつ、前記光源制御信号に基づいて前記高輝度フレームにおいて前記第１の半導体発光素子に印加する前記駆動電流の第１のパルス幅を調整すると共に、前記低輝度フレームにおいて前記第１の半導体発光素子に印加する前記駆動電流の第２のパルス幅が、前記第１のパルス幅に対して一定の比率となるように制御し、さらに、前記高輝度フレームにおいて前記第２の半導体発光素子に印加する前記駆動電流のパルス幅を前記第１のパルス幅に設定すると共に、前記低輝度フレームにおいて前記第２の半導体発光素子に印加する前記駆動電流のパルス幅を前記第２のパルス幅に設定することを特徴とする請求項４に記載の被検体観察システム。
【請求項８】
前記光源制御部は、さらに、前記第２のパルス幅が、前記第１のパルス幅と同一となるように制御することを特徴とする請求項６に記載の被検体観察システム。
【請求項９】
前記光源制御部は、さらに、前記第２のパルス幅が、前記第１のパルス幅と同一となるように制御することを特徴とする請求項７に記載の被検体観察システム。
【請求項１０】
照明光が照射された被検体からの戻り光を撮像して撮像信号を生成することをフレーム毎に順次行う撮像部と、２つの連続する高輝度フレームと低輝度フレームとの内の前記高輝度フレームにおいて生成された高輝度撮像信号と、前記低輝度フレームにおいて生成された低輝度撮像信号とを合成して、１つのハイダイナミックレンジ画像を生成する画像生成部と、を有する内視鏡システムと接続可能な内視鏡用光源装置であって、
印加される駆動電流の電流値に応じた強度の光を前記照明光として発生する光源部と、
前記照明光の強度を検出してセンサ値Ｓを生成する光センサと、
前記光源部に前記駆動電流を印加して、前記低輝度フレームにおける低輝度照明と前記高輝度フレームにおける高輝度照明とを交互に前記光源部に行わせるものであり、前記低輝度フレームにおける照明光の強度が、前記高輝度フレームにおける照明光の強度と所定の輝度比率となるように制御する光源制御部と、
を有し、
前記光源制御部は、２つの連続する前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの内の、時間的に先のフレームを（ｎ−１）フレーム、時間的に後のフレームをｎフレーム、前記（ｎ−１）フレームにおいて前記光センサにより生成されたセンサ値ＳをＳ（ｎ−１）としたときに、前記センサ値Ｓ（ｎ−１）と前記輝度比率とを用いて前記ｎフレームに対して目標センサ値Ｓ（ｎ）を設定し、前記目標センサ値Ｓ（ｎ）が前記光センサにより生成されるような前記駆動電流を前記ｎフレームにおいて前記光源部に印加することを特徴とする内視鏡用光源装置。
【請求項１１】
光源部が、印加される駆動電流の電流値に応じた強度の光を照明光として発生し、
光センサが、前記照明光の強度を検出してセンサ値Ｓを生成し、
撮像部が、前記照明光が照射された被検体からの戻り光を撮像して撮像信号を生成することを、フレーム毎に順次行い、
光源制御部が、前記光源部に前記駆動電流を印加して、低輝度フレームにおける低輝度照明と高輝度フレームにおける高輝度照明とを交互に前記光源部に行わせるものであり、前記低輝度フレームにおける照明光の強度が、前記高輝度フレームにおける照明光の強度と所定の輝度比率となるように制御し、
画像生成部が、２つの連続する前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの内の、前記高輝度フレームにおいて生成された高輝度撮像信号と、前記低輝度フレームにおいて生成された低輝度撮像信号とを合成して、１つのハイダイナミックレンジ画像を生成する被検体観察システムの作動方法であって、
前記光源制御部は、前記１つのハイダイナミックレンジ画像に係る前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの内の、時間的に先のフレームを（ｎ−１）フレーム、時間的に後のフレームをｎフレーム、前記（ｎ−１）フレームにおいて前記光センサにより生成されたセンサ値ＳをＳ（ｎ−１）としたときに、前記センサ値Ｓ（ｎ−１）と前記輝度比率とを用いて前記ｎフレームに対して目標センサ値Ｓ（ｎ）を設定し、前記目標センサ値Ｓ（ｎ）が前記光センサにより生成されるような前記駆動電流を前記ｎフレームにおいて前記光源部に印加することを特徴とする被検体観察システムの作動方法。
【請求項１２】
照明光を発生する光源部と、前記照明光の強度を検出する光センサと、前記光源部に駆動電流を印加する光源制御部と、前記照明光が照射された被検体からの戻り光を撮像する撮像部と、前記撮像部が撮像した撮像信号に基づいて画像を生成する画像生成部と、を有する被検体観察システムに、
前記光源部が、印加される前記駆動電流の電流値に応じた強度の光を前記照明光として発生するステップと、
前記光センサが、前記照明光の強度を検出してセンサ値Ｓを生成するステップと、
前記撮像部が、前記照明光が照射された被検体からの戻り光を撮像して前記撮像信号を生成することを、フレーム毎に順次行うステップと、
前記光源制御部が、前記光源部に前記駆動電流を印加して、低輝度フレームにおける低輝度照明と高輝度フレームにおける高輝度照明とを交互に前記光源部に行わせるものであり、前記低輝度フレームにおける照明光の強度が、前記高輝度フレームにおける照明光の強度と所定の輝度比率となるように制御するステップと、
前記画像生成部が、２つの連続する前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの内の、前記高輝度フレームにおいて生成された高輝度撮像信号と、前記低輝度フレームにおいて生成された低輝度撮像信号とを合成して、１つのハイダイナミックレンジ画像を生成するステップと、を実行させる被検体観察システムの作動プログラムであって、
前記作動プログラムは、前記光源制御部に、前記１つのハイダイナミックレンジ画像に係る前記高輝度フレームと前記低輝度フレームとの内の、時間的に先のフレームを（ｎ−１）フレーム、時間的に後のフレームをｎフレーム、前記（ｎ−１）フレームにおいて前記光センサにより生成されたセンサ値ＳをＳ（ｎ−１）としたときに、前記センサ値Ｓ（ｎ−１）と前記輝度比率とを用いて前記ｎフレームに対して目標センサ値Ｓ（ｎ）を設定させ、前記目標センサ値Ｓ（ｎ）が前記光センサにより生成されるような前記駆動電流を前記ｎフレームにおいて前記光源部に印加させることを特徴とする被検体観察システムの作動プログラム。
【国際調査報告】
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