(57)【要約】【課題】照明部の数を増やすことなく画像内の白飛びや黒潰れを抑制することができる内視鏡及び内視鏡システムを提供する。【解決手段】この内視鏡システムは、撮像部を有する内視鏡と、被検体を照射するための照射光を供給する光源装置と、撮像部から得られた被検体の画像の輝度を算出する輝度算出部と、光源装置を制御する制御部とを備える。撮像部は、複数のブロックを異なるタイミングで順次露光するローリングシャッタ方式により撮像を実行するよう構成される。輝度算出部は、画像の第１領域における輝度と、第１領域とはブロックが異なる第２領域における輝度とを算出する。制御部は、第１領域における輝度と、第２領域における輝度とを比較し、その比較結果に基づいて、第１領域を露光するときの光源装置の発光光量である第１発光光量を、第２領域を露光するときの光源装置の発光光量である第２発光光量との比較において変化させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像部を有する内視鏡と、
被検体を照射するための照射光を供給する光源装置と、
前記撮像部から得られた被検体の画像の輝度を算出する輝度算出部と、
前記光源装置を制御する制御部と
を備え、
前記撮像部は、複数のブロックを異なるタイミングで順次露光するローリングシャッタ方式により撮像を実行するよう構成され、
前記輝度算出部は、前記画像の第１領域における輝度と、前記画像の前記第１領域とは前記ブロックが異なる第２領域における輝度とを算出し、
前記制御部は、前記第１領域における輝度と、前記第２領域における輝度とを比較し、その比較結果に基づいて、前記第１領域を露光するときの前記光源装置の発光光量である第１発光光量を、前記第２領域を露光するときの前記光源装置の発光光量である第２発光光量との比較において変化させることを特徴とする、内視鏡システム。
【請求項２】
前記第１領域は、前記第２領域よりも前記画像において中央側に位置する、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記制御部は、
前記第１発光光量を増加させる場合に前記第２発光光量を減少させ、
前記第１発光光量を減少させる場合に前記第２発光光量を増加させる
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１発光光量と前記第２発光光量の和が前記第１発光光量の変化の前後で略同一となるよう、前記第１発光光量を変化させる、請求項３に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記画像の全体における輝度の平均値である輝度平均値を目標値と比較し、その比較結果に基づき、前記撮像部における露光時間を制御する、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記被検体を露光する露光期間の変化に従い、前記第１発光光量を設定する期間を開始させるタイミングを変化させる、請求項５に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記光源装置は、前記第１領域を露光している期間において、
前記発光光量を第１の値から第２の値に向けて連続的に増加させる第１期間と、
前記発光光量を前記第２の値に維持する第２期間と、
前記発光光量を前記第２の値から第３の値に向けて連続的に減少させる第３期間と
を有するように前記発光光量を変化させる、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記第１期間及び第３期間は、複数の走査線の露光が行われる長さを有する、請求項７に記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記光源装置は、複数の発光部を備え、
前記制御部は、前記複数の発光部のうちの１つの第１の発光部により照明される第３領域における輝度と、前記複数の発光部のうちの前記第１の発光部とは別の第２の発光部により照明される第４領域における輝度とを比較し、その比較結果に従い、前記第１の発光部の発光光量と前記第２の発光部の発光光量とを制御する、請求項１に記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
前記複数の発光部は、前記撮像部の走査線の方向に沿って配置される、請求項９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】
内視鏡の分野において、被検者の体内に挿入される挿入部の先端に撮像素子を搭載し、この撮像素子により撮像された画像をディスプレイに表示させることで被検者の体内の様子を観察する電子内視鏡システムが広く知られている。
【０００３】
しかし、電子内視鏡システムで観察の対象とされる被写体（胃、大腸、鼻腔など）を撮像する場合、照明範囲の全体を均一に照明することは困難であり、このため、得られた画像において明るい部分と暗い部分とが含まれ、いわゆる白飛びや黒潰れが生じやすい。このような白飛びや黒潰れを抑制するため、様々な技術が提案されている。例えば、特許文献１では、照明領域が部分的に重なり合い且つ光分布のピーク位置が互いにずれた複数の照明部を備え、複数の照明部の投光強度を調整することで、白飛びや黒潰れを改善し、自然な画像が得られるようにしている。
【０００４】
しかし、特許文献１の技術では、均一な照明を行うため、内視鏡の挿入部に複数の照明部（配光レンズ）を設けることが必要となる。挿入部には、例えば鉗子穴、送気口、送水口などが配置されており、また、撮像素子と対物レンズも挿入部の先端に配置しなければならない。その太さに制限があり、均一な照明のために光源及びライトガイドの数を増加させることは挿入部の直径の増加を招き、好ましくない。このように、挿入部の直径を維持しつつ白飛びや黒潰れを改善することは従来の技術では困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２３０７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、照明部の数を増やすことなく画像内の白飛びや黒潰れを抑制することができる内視鏡及び内視鏡システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の第１の態様に係る内視鏡システムは、撮像部を有する内視鏡と、内視鏡に対し被検体を照射するための照射光を供給する光源装置と、撮像部から得られた被検体の画像の輝度を算出する輝度算出部と、光源装置を制御する制御部とを備える。撮像部は、複数のブロックを異なるタイミングで順次露光するローリングシャッタ方式により撮像を実行するよう構成される。輝度算出部は、画像の第１領域における輝度と、画像の第１領域とはブロックが異なる第２領域における輝度とを算出する。制御部は、第１領域における輝度と、第２領域における輝度とを比較し、その比較結果に基づいて、第１領域を露光するときの光源装置の発光光量である第１発光光量を、第２領域を露光するときの光源装置の発光光量である第２発光光量との比較において変化させる。
【０００８】
ここでいう第１領域は、第２領域よりも画像において中央側に位置するものとすることができる。
また、前記制御部は、第１発光光量を増加させる場合に第２発光光量を減少させ、第１発光光量を減少させる場合に第２発光光量を増加させるような制御を行うよう構成することができる。更に、前記制御部は、第１発光光量と第２発光光量の和が第１発光光量の変化の前後で略同一となるよう、第１発光光量を変化させるよう制御を行うことができる。
【０００９】
また、前記制御部は、画像の全体における輝度の平均値である輝度平均値を目標値と比較し、その比較結果に基づき、撮像部における露光時間を制御するよう構成することができる。また、前記制御部は、被検体を露光する露光期間の変化に従い、第１発光光量を設定する期間を開始させるタイミングを変化させることができる。
【００１０】
前記光源装置は、第１領域を露光している期間において、発光光量を第１の値から第２の値に向けて連続的に増加させる第１期間と、発光光量を第２の値に維持する第２期間と、発光光量を第２の値から第３の値に向けて連続的に減少させる第３期間とを有するように発光光量を変化させることができる。このような制御を行うことで、より自然な画像を得ることができる。なお、第１期間及び第３期間は、複数の走査線の露光が行われる長さを有するよう設定することができる。
【００１１】
前記光源装置は、複数の発光部を備え、前記制御部は、複数の発光部のうちの１つの第１の発光部により照明される第３領域における輝度と、複数の発光部のうちの第１の発光部とは別の第２の発光部により照明される第４領域における輝度とを比較し、その比較結果に従い、第１の発光部の発光光量と第２の発光部の発光光量とを制御するよう構成することができる。この場合、複数の発光部は、撮像部の走査線の方向に沿って配置されるものとすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、照明部の数を増やすことなく画像内の白飛びや黒潰れを抑制することができる内視鏡及び内視鏡システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施の形態の内視鏡システムの概略構成を説明する概略図である。
【図２】図１のプロセッサ２００及び光源装置３００の内部構造につき説明するブロック図である。
【図３】第１の実施の形態の光源装置３００の動作を説明する概略図である。
【図４】第１の実施の形態の光源装置３００の動作を説明するタイミングチャートである。
【図５】第１の実施の形態の光源装置３００の動作を説明するタイミングチャートである。
【図６】第１の実施の形態の内視鏡システム１の動作を説明するフローチャートである。
【図７】第２の実施の形態に係る内視鏡システム１の構成を説明するブロック図である。
【図８】第３の実施の形態に係る内視鏡システム１の構成を説明するブロック図である。
【図９】第３の実施の形態の光源装置３００の動作を説明するタイミングチャートである。
【図１０Ａ】第３の実施の形態の内視鏡システム１の動作を説明するフローチャートである。
【図１０Ｂ】第３の実施の形態の内視鏡システム１の動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もある。なお、添付図面は本開示の原理に則った実施形態と実装例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、本開示の特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではない。
【００１５】
本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。
【００１６】
［第１の実施の形態］
まず、本発明の第１の実施の形態の内視鏡システムについて詳細に説明する。図１は、第１の実施形態の内視鏡システム１の外観斜視図であり、図２は、内視鏡システム１のより詳細な構成を示すブロック構成図である。内視鏡システム１は、内視鏡１００、プロセッサ２００、光源装置３００、ディスプレイ４００、及び入力部５００から大略構成される。内視鏡１００は、被検体の体内に挿入可能に構成されて被写体を撮像し、その撮像された画像の画像信号をプロセッサ２００に伝送する機能を有する。プロセッサ２００は、内視鏡１００からの画像信号を受信して所定の信号処理を実行する。
【００１７】
光源装置３００は、プロセッサ２００と接続可能に構成され、その内部に被写体を照射するための照射光を発する光源を備えている。光源装置３００は、プロセッサ２００とは別体として構成されてプロセッサ２００と接続可能に構成されてもよいし、プロセッサ２００の内部に組み込まれていてもよい。
【００１８】
内視鏡１００は、挿入部１０１と、手元操作部１０２と、屈曲部１０３と、先端部１０４と、ユニバーサルケーブル１０５と、コネクタ部１０６とを備えている。
内視鏡１００は、図１に示すように、可撓性を有し、被検体の体内に挿入するための挿入部１０１を備えている。挿入部１０１は、その一端において手元操作部１０２と接続されている。手元操作部１０２は、例えば湾曲操作ノブ１０２Ａ、その他ユーザによって操作可能な操作部を備えており、内視鏡システム１による撮像のための各種操作をオペレータに行わせるための部分である。
【００１９】
挿入部１０１の先端には、屈曲可能に構成された屈曲部１０３が設けられている。手元操作部１０２に設けられた湾曲操作ノブ１０２Ａの回転操作に連動した操作ワイヤ（図示せず）の牽引によって屈曲部１０３は屈曲する。更に、屈曲部１０３の先端には、撮像素子（撮像部）を備えた先端部１０４が連結されている。湾曲操作ノブの回転操作による屈曲部１０３の屈曲動作に応じて先端部１０４の向きが変わることにより、内視鏡１００による撮影領域を変化させることができる。手元操作部１０２の反対側からは、コネクタ部１０６に向けてユニバーサルケーブル１０５が延びている。ユニバーサルケーブル１０５は、その内部にライトガイドや各種配線等を含んでいる。コネクタ部１０６は、内視鏡１００をプロセッサ２００に接続させるための各種コネクタを含んでいる。
【００２０】
内視鏡１００、プロセッサ２００及び光源装置３００の内部構造を図２のブロック図を参照して詳細に説明する。内視鏡１００の内部には、先端部１０４からコネクタ部１０６に亘って、ライトガイド１１１が延びている。ライトガイド１１１の先端側には集光レンズ１１２が設けられ、ライトガイド１１１から出射された光は集光レンズ１１２により集光されて被検体に向けて照射される。
また、内視鏡１００は、先端部１０４において対物レンズ１１３と撮像素子１１４を備えている。対物レンズ１１３は、被検体からの散乱光や反射光を集光して、撮像素子１１４の受光面上に被検体の像を結像させる。
【００２１】
撮像素子１１４は、一例としてＣＭＯＳセンサ(Complimentary Metal Oxide Semiconductor Sensor)により構成され得る。撮像素子１１４がＣＭＯＳセンサである場合、ＣＭＯＳセンサは、例えば、ローリングシャッタ方式によって被検体の像を画像信号に変換して出力する。ローリングシャッタ方式は、例えば１本の画素ライン（走査線）又は複数の画素ラインからなる１つのブロックを一単位として順次露光を行い、ブロックごとに画像情報を取得する。露光のタイミングは、１フレームの中で複数のブロック間（複数の画素ライン間）で異なっている。以下では、１つのブロックを１本の画素ラインであるとして説明を行う。
【００２２】
１つの画素ライン内の画素は同時に露光して画像を取得するが、複数の画素ラインは若干の時間差で露光される。この実施の形態では、ローリングシャッタ方式に対応して後述する照明制御を光源装置３００において実行することにより、上述した白飛びや黒潰れなどの発生を抑制する。
【００２３】
撮像素子１１４は、信号処理回路１１６から供給される信号（ゲインコントロール信号、露出制御信号、シャッタ速度制御信号など）により制御されるとともに、信号処理回路１１６に対し、撮像された画像の画像信号をＡ／Ｄ変換回路１１５を介して供給するようにされている。
【００２４】
次に、プロセッサ２００及び光源装置３００の内部構造につき、引き続き図２を参照して説明する。プロセッサ２００は、ＣＰＵ２０１と、輝度算出部２０２と、画像処理回路２０３と、インタフェース（Ｉ／Ｆ）２０４とを備えている。
【００２５】
ＣＰＵ２０１は、図示しないメモリに記憶させた制御プログラムに従い、内視鏡１００、プロセッサ２００、及び光源装置３００の制御を司る。なお、ＣＰＵ２０１は、入力部５００からの入力信号をインタフェース２０４を介して受信可能に構成されている。ＣＰＵ２０１は、この入力信号に従った制御信号も内視鏡１００又は光源装置３００に対し出力する。
【００２６】
輝度算出部２０２は、撮像素子１１４で得られた被検体の画像の輝度を算出する機能を有する。具体的には、輝度算出部２０２は、一例として、１フレームの画像全体（全画素）の輝度の平均である画面輝度平均値Ｂａｖｅと、１フレームの画像の画面中央部（以下、単に中央部という）付近の輝度の平均である中央部輝度平均値Ｂｃｎｔと、１フレームの画像の上下方向の周辺部（以下、単に周辺部という）の輝度の平均である周辺部輝度平均値Ｂｅｄｇとを算出するよう構成することができる。すなわち、輝度算出部２０２は、撮像された画像の全体の輝度の平均値だけでなく、撮像された画像の一部分の輝度の平均値も算出し、これにより、１つの画像中の明暗の差を算出する。
【００２７】
ＣＰＵ２０１は、算出された値Ｂａｖｅ、Ｂｃｎｔ、及びＢｅｄｇに基づき光源装置３００における発光光量を制御する制御部として機能する。すなわち、第１の実施の形態では、画像の全体の輝度と、一部分（例えば中央部、周辺部）の輝度とを併せて算出し、これに基づいた照明光の制御をＣＰＵ２０１において行うことで、白飛びや黒潰れが抑制された自然な画像を得ることができる。
【００２８】
なお、ここでいう「中央部」、及び「周辺部」は、厳密に画面中の中心や周辺の位置である必要はなく、相対的な位置関係として、中央部の方が周辺部よりも画面の中央に近いものであればよい。また、上記の例では、輝度の平均値を算出しているが、これは輝度を判定する尺度の一例に過ぎず、他の値により輝度を判定してもよい。輝度の中央値や最大値、標準偏差を算出してもよいし、または、これら複数種類の値を同時に算出してもよい。
【００２９】
また、輝度算出部２０２は、撮像素子１１４から信号処理回路１１６を介して受信される垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの立ち上がり及び立下りを検知して、１フレームの開始及び／又は終了を検知して検知信号Ｔｖｓｙｎｃを出力する。前述の画面輝度平均値Ｂａｖｅ、中央部輝度平均値Ｂｃｎｔ、及び周辺部輝度平均値Ｂｅｄｇは、検知された１フレームの開始及び終了に従い、その１フレームの範囲で算出することができる。ただし、輝度の平均値等の判定は、１フレームの画像でのものには限られず、複数フレームの画像について計算することも可能である。
【００３０】
画像処理回路２０３は、信号処理回路１１６から出力された画像信号に所定の画像処理を実行してディスプレイ４００に出力する。
【００３１】
光源装置３００は、一例として、パルス幅変調装置３０１、光源としてのＬＥＤ３０２、及び集光レンズ３０３を備えている。パルス幅変調装置３０１（ＰＷＭ）は、ＣＰＵ２０１からの制御信号に従って出力信号のパルス幅を変調させる。ＬＥＤ３０２は、受信されたパルス幅変調信号のデューティ比に従った光量の光を発光させるように構成される。集光レンズ３０３は、ＬＥＤ３０２からの出力光をライトガイド１１１の入射端面に集光させるよう構成されている。光源装置３００は、以下に詳しく説明するように、輝度算出部２０２で算出された輝度に従い、ＬＥＤ３０２から発せられる光の光量を時間的に変化させ、これにより前述した白飛びや黒潰れを抑制している。
【００３２】
次に、第１の実施の形態の光源装置３００の動作を、図３〜図５を参照して説明する。
最初に、図３を参照して、従来の光源装置３００の動作を説明する。
撮像素子１１４が、前述のようにローリングシャッタ方式を採用するＣＭＯＳセンサで構成されている場合、各画素ラインでの露光は垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに従ったタイミングで実行される。各画素ラインへの露光の開始前には、当該画素ラインにおける各画素において電荷の吐き捨てが行われ、その後、各画素ラインへの露光及び信号の読出しが開始される。１フレーム中の画素ライン１本毎の露光時間Ｔｅは、フレームレートが３０ｆｐｓ（１／３０秒）である場合、例えば１／６０秒かそれ以下に設定される。しかし、複数の画素ラインの露光の開始のタイミングは若干のズレが与えられる。
【００３３】
ここで、図３に示すように、光源装置３００の発光光量Ｌを時間の経過に拘わらず一定とした場合、１フレーム中の複数の画素ラインも同一の露光量で露光される。このような発光光量（露光量）で、例えば管状の被検体（食道、十二指腸、大腸など）をその長手方向を奥行き方向として撮像する場合、図３の符号Ｐ１のように、画面の中央付近では照明光が被検体に届かずに暗い画像となる一方、画面の周辺部では、照明光が被検体の壁面に当たり明るい画像となる傾向がある。このような画像では、暗い部分（中央付近）では黒潰れが生じやすく、一方で明るい部分（周辺部）では白飛びが生じやすい。
【００３４】
また、例えば被検体の壁面（例えば胃壁など）を正面から照明して撮像する場合には、図３の符号Ｐ２のように、画面の中央付近では胃壁に照明光が反射・散乱し明るい画像となる一方で、画面の周辺部では照明光が胃壁に当たらず極端に暗い画像となる傾向にある。この場合にも、明るい画像（中央付近）では白飛びが生じ、暗い画像（周辺部）では黒潰れが生じやすく、全体として見づらい不自然な画像となってしまう。
【００３５】
図４は、第１の実施の形態の光源装置３００の動作を示している。第１の実施の形態では、１フレーム内での複数の画素ラインの露光において、画面の周辺部に対応する画素ラインを露光する期間と、画面の中央部に対応する画素ラインを露光する期間とで、光源装置３００の発光光量が異なるように制御がなされる。
【００３６】
例えば図４の「Ｃａｓｅ１」のように、管状の被検体（大腸など）を撮像する場合、１フレームの画面の中央部に対応する画素ラインを露光する期間Ｔ２における光源装置３００の発光光量Ｌｃｎｔ（中央部露光時発光光量Ｌｃｎｔ）を、画面の周辺部を露光する期間Ｔ１における光源装置３００の発光光量Ｌｅｄｇ（周辺部露光時発光光量Ｌｅｄｇ）よりも大きくする。これにより、画面の中央付近の画素ラインがより大きな光量で明るく照明され、黒潰れが抑制される。一方、画面の周辺部付近が中央に比べ小さな光量で暗く照明されるので、白飛びが抑制される。期間Ｔ１は、飛び飛びに設定される期間Ｔ２の間の期間に設定することができる。なお、上述するように発光光量Ｌｃｎｔ及びＬｅｄｇを増減させる場合にも、両光量の平均値は一定に維持されるのが好ましい。この点は後述する。
【００３７】
一方、図４の「Ｃａｓｅ２」のように、胃壁等の壁面状の被検体を正面から照明して撮像する場合には、Ｃａｓｅ１とは逆に、１フレームの画面の中央付近を露光する期間Ｔ２における光源装置３００の発光光量Ｌｃｎｔ’を、画面の周辺部を露光する期間Ｔ１における光源装置３００の発光光量Ｌｅｄｇ’よりも小さくする。これにより、画面の周辺部付近がより大きな光量で照射され、黒潰れが抑制される。一方、画像の中央部付近が周辺部に比べ小さな光量で暗く照明されるので、白飛びが抑制される。
【００３８】
なお、Ｃａｓｅ１、Ｃａｓｅ２の場合のいずれの場合においても、光源装置３００の発光光量を変化させるに当たり、急激に（階段状に）発光光量を変化させるのではなく、連続的に発光光量が変化するような制御がなされる。例えば、Ｃａｓｅ１では、期間Ｔ２は、光量増加期間Ｔ２１、光量維持期間Ｔ２２、及び光量減少期間Ｔ２３に更に分割される。光量増加期間Ｔ２１は、光源装置３００の発光光量を、直前の期間Ｔ１における値から光量Ｌｃｎｔへと上昇させる期間である。また、光量維持期間Ｔ２２は、上述の光量Ｌｃｎｔを維持する期間である。さらに、光量減少期間Ｔ２３は、光源装置３００の発光光量を光量Ｌｃｎｔから期間Ｔ１での値に向けて減少させる期間である。
【００３９】
この光量増加期間Ｔ２１及び光量減少期間Ｔ２３の長さは、例えば１０〜１００本程度の画素ラインの露光が行われる程度の期間に設定される。このように、隣接する複数の画素ラインの露光量が徐々に増加又は減少するように光量増加期間Ｔ２１及び光量減少期間Ｔ２３を設定することにより、１つの画像中の垂直方向で画像の明るさが急激に変わり不自然な画像となることが防止される。
【００４０】
同様に、Ｃａｓｅ２でも、期間Ｔ１は、光量増加期間Ｔ１１、光量維持期間Ｔ１２、及び光量減少期間Ｔ１３に更に分割される。光量増加期間Ｔ１１は、光源装置３００の発光光量を、直前の期間Ｔ２における値から光量Ｌｅｄｇ’へと上昇させる期間である。また、光量維持期間Ｔ１２は、上述の光量Ｌｅｄｇ’を維持する期間である。さらに、光量減少期間Ｔ１３は、光源装置３００の発光光量を光量Ｌｅｄｇ’から期間Ｔ２での値に向けて減少させる期間である。
【００４１】
Ｃａｓｅ１のように画面の中央部が周辺部に比べて暗いのか、それともＣａｓｅ２のように画面の中央部が周辺部に比べて明るいのかは、輝度算出部２０２で算出された中央部輝度平均値Ｂｃｎｔ、及び周辺部輝度平均値Ｂｅｄｇの大小関係に従って判定することができる。上述の光量Ｌｃｎｔ、Ｌｃｎｔ’、Ｌｅｄｇ、Ｌｅｄｇ’の大きさも、中央部輝度平均値Ｂｃｎｔ、及び周辺部輝度平均値Ｂｅｄｇに従って設定することができる。
【００４２】
図５は、電子シャッタの露光時間Ｔｅが短い高速シャッタが採用される場合における光源装置３００の発光光量の変化を示す。露光時間Ｔｅが短い場合、１フレームの露光時間Ｔｆも図４の場合に比べ短くなるため、画面の中央部に対応する画素ラインの露光が行われる期間Ｔ２の開始タイミングも、図４の場合に比べ相対的に遅いタイミングに設定される。ＣＰＵ２０１は、決定された露光時間Ｔｅに従い、期間Ｔ２の開始タイミングを変化させる。
【００４３】
次に、図６のフローチャートを参照して、第１の実施の形態の内視鏡システムにおける光源装置３００の制御の手順を説明する。まず、光源装置３００の発光光量Ｌ、露光時間Ｔｅ等を初期値に設定した状態で、少なくとも１つのフレームの撮像を行う。輝度算出部２０２が、１フレームの画像の撮像が終了したことを検知すると（ステップＳ１１）、その撮像された１フレームの画像の中の全画素の輝度の平均値（画面輝度平均値Ｂａｖｅ）が輝度算出部２０２により算出される。そして、ＣＰＵ２０１は、この画面輝度平均値Ｂａｖｅが目標輝度Ｂａｖｅｔｇよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００４４】
目標輝度Ｂａｖｅｔｇが画面輝度平均値Ｂａｖｅ以上の場合（ＹＥＳ）には、１フレームにおける露出量が増加され（ステップＳ１３）、一方、目標輝度Ｂａｖｅｔｇが画面輝度平均値Ｂａｖｅよりも小さい場合（ＮＯ）には、１フレームにおける露出量が減らされる（ステップＳ１４）。
【００４５】
そして、ＣＰＵ２０１は、この露出量に応じて、撮像素子１１４におけるセンサゲイン（アナログゲイン／デジタルゲイン）を設定し、そのセンサゲインを指示するための制御信号を撮像素子１１４に向けて出力する（ステップＳ１５）。
【００４６】
また、ステップＳ１３又はＳ１４で決定された１フレームの露出量に従い、１本の画素ライン当たりの露光時間Ｔｅ、及び露光開始タイミング（電荷吐き捨てパルスの生成タイミング）が設定される（ステップＳ１６）。
さらに、ステップＳ１３又はＳ１４で決定された１フレームの露出量に従い、１フレームの露光における光源装置３００の平均発光光量Ｌａｖｅが設定される（ステップＳ１７）。
【００４７】
続いて、輝度算出部２０２で算出された中央部輝度平均値Ｂｃｎｔと、周辺部輝度平均値Ｂｅｄｇとの大小関係が判定される（ステップＳ１８）。ＢｃｎｔがＢｅｄｇに比べ極めて大きい場合(例えば１００倍以上である場合）、又はＢｃｎｔがＢｅｄｇに比べ極めて小さい場合（例えば１００分の１以下である場合）には、画面の中央部を露光するときの光源装置３００の発光光量Ｌｃｎｔを増加又は減少させる（ステップＳ１９）。逆に、ＢｃｎｔとＢｅｄｇとの比が所定の範囲内である場合には、発光光量Ｌｃｎｔを変化させない（ステップＳ２０）。なお、発光光量Ｌｃｎｔの増加又は減少量ΔＬは、ＢｃｎｔとＢｅｄｇの差に基づいて設定される。
【００４８】
こうして画面の中央部を露光するときの光源装置３００の発光光量Ｌｃｎｔが決定されると、平均発光光量Ｌａｖｅの２倍から発光光量Ｌｃｎｔを減算した値を、画面の周辺部を露光するときの光源装置３００の発光光量Ｌｅｄｇとして算出する（ステップＳ２１）。具体的には、Ｌｅｄｇ＝２×Ｌａｖｅ−Ｌｃｎｔ（数式１）としてＬｅｄｇを算出する。換言すれば、発光光量Ｌｃｎｔと発光光量Ｌｅｄｇの和が発光光量の変化の前後で略同一となるよう、発光光量Ｌｃｎｔを変化させる。なお、発光光量のＬｃｎｔと発光光量Ｌｅｄｇの和は常に同一とすることは必要なく、平均発光光量Ｌａｖｅから一定程度の変化幅を与えることは可能である。
【００４９】
この実施の形態では、つまり、画面の中央部を露光するときの光源装置３００の発光光量Ｌｃｎｔが増加すれば、画面の周辺部を露光するときの光源装置３００の発光光量Ｌｅｄｇは減少し、逆に発光光量Ｌｃｎｔが減少すれば、発光光量Ｌｅｄｇは増加することになる。数式１に従って発光光量Ｌｃｎｔ、及びＬｅｄｇが設定されることにより、発光光量Ｌｃｎｔ、及びＬｅｄｇが変化しても、画面の全体での輝度の平均は一定値に保つことができる。
【００５０】
こうして設定された発光光量Ｌｃｎｔ、Ｌｅｄｇにより、次のフレームにおける撮像が行われる。設定された発光光量Ｌｃｎｔ、Ｌｅｄｇ、及びＬａｖｅは、図示しないメモリに一時記憶されるが、所定のタイミングで新たに発光光量Ｌｃｎｔ、Ｌｅｄｇ、及びＬａｖｅは設定され、その度にメモリの記憶値はリセットされる（ステップＳ２２）。
【００５１】
なお、図６のフローチャートでは、１のフレーム毎に画面の輝度に関する値Ｂａｖｅ、Ｂｃｎｔ、Ｂｅｄｇ等を算出し、１フレーム毎に発光光量の補正を行う例を説明したが、本実施の形態はこれに限定されるものではなく、例えば、輝度に関する値の計測は、複数フレーム毎に１回行うのであってもよい。
【００５２】
以上説明したように、この第１の実施の形態の内視鏡システムによれば、撮像素子１１４においてローリングシャッタ方式により撮像を実行している場合において、輝度算出部２０２が、画面中央部における輝度Ｂｃｎｔと、画面周辺部における輝度Ｂｅｄｇとを算出し、その比較結果に基づいて、画面中央部を露光するときの光源装置３００の発光光量を、画面周辺部を露光するときの光源装置３００の発光光量との比較において変化させる。これにより１つの画面中に明るい部分と暗い部分とが混在している場合においても、白飛びや黒潰れを防止することができる。上記動作は、光源装置３００において単一の光源を有していれば足りる。このため、この第１の実施の形態によれば、照明部の数を増やすことなく画面内の白飛びや黒潰れを抑制することができる。
【００５３】
なお、上記の第１の実施の形態の動作（図６の動作）は、画面輝度平均値Ｂａｖｅが下限値以上である場合にのみ実行し、下限値未満である場合には、図６の動作は行わず、画面の全体に亘って発光光量を均一にすることも可能である。例えば、画素ライン１本当たりの露光時間Ｔｅを１／６０秒よりも大幅に長くしなければならない程度に暗い画像である場合には、隣接するフレーム間で露光期間が重複してしまい、第１の実施の形態（図６）の利点が得られない可能性がある。従って、そのような場合には、光源装置３００の発光光量を常に均一として撮像を行うよう構成することができる。
【００５４】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態の内視鏡システム１を、図７を参照して説明する。この第２の実施の形態の内視鏡システム１は、内視鏡１００、プロセッサ２００、光源装置３００、ディスプレイ４００及び入力部５００とから大略構成されている点は、第１の実施の形態と同一である。ただし、この第２の実施の形態では、ＣＰＵ２０１Ａ、及び輝度算出部２０２Ａが、内視鏡１００の内部に設けられている。ＣＰＵ２０１Ａ、及び輝度算出部２０２Ａは、第１の実施の形態のＣＰＵ２０１、及び輝度算出部２０２に対応する。
【００５５】
また、光源装置３００も内視鏡１００内に内蔵されている。この第２の実施の形態の光源装置３００は、一例として、パルス幅変調装置３０１Ａ、ＬＥＤ３０２Ａ、及び集光レンズ３０３Ａを内視鏡１００の内部に備えており、その役割又は機能は、第１の実施の形態のパルス幅変調装置３０１、光源としてのＬＥＤ３０２、及び集光レンズ３０３と同一である。集光レンズ３０３Ａが集光させた光は、ライトガイド等を介さず直接に被検体に照射される。
【００５６】
プロセッサ２００は、ＣＰＵ２０１Ｂ、画像処理回路２０３、及びインタフェース２０４を備えており、これらは第１の実施の形態のＣＰＵ２０１、画像処理回路２０３、及びインタフェース２０４に対応するものである。ＣＰＵ２０１Ｂは、入力部５００からの入力信号に従い、ＣＰＵ２０１Ａに各種の制御信号を出力する。
【００５７】
この第２の実施の形態によっても、ＣＰＵ２０１Ａ及び輝度算出部２０２Ａが第１の実施の形態のＣＰＵ２０１及び輝度算出部２０２と同様に動作することで、第１の実施の形態と略同一の効果を得ることができる。
【００５８】
［第３の実施の形態］
次に、第３の実施の形態の内視鏡システムを、図８を参照して説明する。この第３の実施の形態の内視鏡システムは、内視鏡１００、プロセッサ２００、光源装置３００、ディスプレイ４００及び入力部５００とから大略構成されている点は、第１及び第２の実施の形態と同一である。ただし、この第３の実施の形態では、第２の実施の形態と同様に、第１の実施の形態におけるＣＰＵ２０１及び輝度算出部２０２に対応するＣＰＵ２０１Ａ及び輝度算出部２０２Ａが、内視鏡１００の内部に設けられている。また、光源装置３００も内視鏡１００内に内蔵されている。
【００５９】
そして、この第３の実施の形態では、光源装置３００内に光源として複数（本例では２個）のＬＥＤ３０２Ａ（第１の発光部）、３０２Ｂ（第２の発光部）が設けられており、この点が前述の実施の形態とは異なっている。ＬＥＤ３０２Ａ、３０２Ｂの発光光量Ｌｒｇｔ、Ｌｌｆｔは、それぞれパルス幅変調装置３０１Ａ、３０１Ｂにおいてパルス幅変調信号のデューティ比を変化させることによって独立に制御される。ＬＥＤ３０２Ａ、３０２Ｂから発せられた光は、集光レンズ３０３Ａ、３０３Ｂにより被検体に向けて照射される。
【００６０】
ＬＥＤ３０２Ａ、３０２Ｂは、撮像素子１１４の画素ライン（走査線）の方向（左右方向）に並んで配置されている。このＬＥＤ３０２Ａ、３０２Ｂの発光光量Ｌｒｇｔ，Ｌｌｆｔを調整することにより、画素ラインの方向（左右方向）における画面の明るさの不均一を調整することができる。この第３の実施の形態では、左右方向に関しては光源の数が増加するが、上下方向においては、前述の実施の形態と同様に、単一の光源により画面の明るさの不均一を調整することができる。
【００６１】
なお、輝度算出部２０２Ａは、１画面輝度平均値Ｂａｖｅ、中央部輝度平均値Ｂｃｎｔ、及び周辺部輝度平均値Ｂｅｄｇに加え、１フレームの画像の左側の周辺部の輝度の平均である左側輝度平均値Ｂｌｆｔと、１フレームの画像の右側の周辺部の輝度の平均である右側輝度平均値Ｂｒｇｔとを更に算出可能に構成されている。
【００６２】
図９は、第３の実施の形態の光源装置３００の動作を示している。図９において、真ん中のグラフは、ＬＥＤ３０２Ａ（右側）から発せられる光の発光光量Ｌｒｇｔの変化を示し、下のグラフは、ＬＥＤ３０２Ｂ（左側）から発せられる光の発光光量Ｌｌｆｔの変化を示している。この図９の例は、撮像された１フレームの画像の画面中央付近の輝度が、画面の上下方向の周辺部の輝度よりも小さく、且つ、画面の左側の周辺部の輝度が、画面の右側の周辺部の輝度に比べ大きい場合に行われる制御を示している。発光光量Ｌｒｇｔ、Ｌｌｆｔは、いずれも画面中央部を露光する期間Ｔ２において、画面周辺部を露光する期間Ｔ１に比べ大きくされている（Ｌｃｎｔｒｇｔ＞Ｌｅｄｇｒｇｔ、Ｌｃｎｔｌｆｔ＞Ｌｅｄｇｌｆｔ）。ただし、左右方向の輝度の調整のため、発光光量Ｌｒｇｔは、発光光量Ｌｌｆｔに比べ全体的に大きい値とされている（Ｌｃｎｔｒｇｔ＞Ｌｃｎｔｌｆｔ、Ｌｅｄｇｒｇｔ＞Ｌｅｄｇｌｆｔ）。
【００６３】
図１０Ａ及び図１０Ｂのフローチャートを参照して、第３の実施の形態の内視鏡システムにおける光源装置３００の制御の手順を説明する。
まず、第１の実施の形態のステップＳ１１〜Ｓ１７と同一の手順を実行する。
その後のステップＳ３１〜Ｓ３４は、左右のＬＥＤ３０２Ａ、３０２Ｂの発光光量Ｌｒｇｔ、Ｌｌｆｔの平均値Ｌｒｇｔａｖｅ、Ｌｌｆｔａｖｅを設定するための手順である。ステップＳ１７において、ＬＥＤ３０２Ａ及び３０２Ｂの合計の発光光量の平均値Ｌａｖｅが算出されると、続いてステップＳ３１において、得られた１フレームの画像の右側の位置での輝度の平均値（右側輝度平均値）Ｂｒｇｔと、画像の左側での輝度の平均値（左側輝度平均値）Ｂｌｆｔとを比較する。ＢｒｇｔがＢｌｆｔに比べ所定値以上大きい場合、又はＢｒｇｔがＢｌｆｔに比べ所定値以上小さい場合には、画面の右側の位置を露光する場合におけるＬＥＤ３０２Ａの発光光量Ｌｒｇｔの平均値Ｌｒｇｔａｖｅを初期値に比べて増減させる（ステップＳ３２）。逆に、ＢｒｇｔとＢｌｆｔとの比が所定の範囲内である場合には、発光光量Ｌｒｇｔの平均値Ｌｒｇｔａｖｅを変化させない（ステップＳ３３）。
【００６４】
こうして右側のＬＥＤ３０２Ａの発光光量Ｌｒｇｔの平均値Ｌｒｇｔａｖｅが決定されると、平均発光光量Ｌａｖｅの２倍から発光光量Ｌｒｇｔａｖｅを減算した値が、左側のＬＥＤ３０２Ｂの発光光量Ｌｌｆｔの平均値Ｌｌｆｔａｖｅとして算出される（ステップＳ３４）。このようにして発光光量Ｌｒｇｔａｖｅ、及びＬｌｆｔａｖｅが設定されることにより、発光光量の平均値Ｌｒｇｔａｖｅ、Ｌｌｆｔａｖｅが変化しても、画面の全体での輝度の平均は一定値に保つことができる。
【００６５】
続くステップＳ１８Ａ〜Ｓ２１Ｂは、第１の実施の形態のステップＳ１８〜Ｓ２１に対応する動作であり、画面の中央部を露光するときのＬＥＤ３０２Ａ、３０２Ｂの発光光量と、画面の上下方向の周辺部を露光するときのＬＥＤ３０２Ａ、３０２Ｂの発光光量とを調整するための動作である。第１の実施の形態におけるステップＳ１８〜Ｓ２１は、単一のＬＥＤ３０２の発光光量を調整するものであるのに対し、この第２の実施の形態のステップＳ１８Ａ〜Ｓ２１Ｂは、２つのＬＥＤ３０２Ａ、３０２Ｂのそれぞれについて発光光量を調整する点で異なっている。
【００６６】
ステップＳ１８Ａでは、輝度算出部２０２Ａで算出された中央部輝度平均値Ｂｃｎｔと、周辺部輝度平均値Ｂｅｄｇとの大小関係が判定される（ステップＳ１８Ａ）。ＢｃｎｔがＢｅｄｇに比べ極めて大きい場合(例えば１００倍以上である場合）、又はＢｃｎｔがＢｅｄｇに比べ極めて小さい場合（例えば１００分の１以下である場合）には、画面の中央部を露光するときのＬＥＤ３０２Ａ、３０２Ｂの発光光量Ｌｃｎｔｒｇｔ、Ｌｃｎｔｌｆｔを増加又は減少させる（ステップＳ１９Ａ、１９Ｂ）。逆に、ＢｃｎｔとＢｅｄｇとの比が所定の範囲内である場合には、発光光量Ｌｃｎｔｒｇｔ、Ｌｃｎｔｌｆｔを変化させない（ステップＳ２０Ａ、２０Ｂ）。
【００６７】
こうして画面の中央部を露光するときのＬＥＤ３０２Ａ、３０２Ｂの発光光量Ｌｃｎｔｒｇｔ、Ｌｃｎｔｌｆｔが決定されると、平均発光光量Ｌｒｇｔａｖｅの２倍から発光光量Ｌｃｎｔｒｇｔを減算した値が、画面の周辺部を露光するときのＬＥＤ３０２Ａの発光光量Ｌｅｄｇｒｇｔとして算出される。また、平均発光光量Ｌｌｆｔａｖｅの２倍から発光光量Ｌｃｎｔｌｆｔを減算した値が、画面の周辺部を露光するときのＬＥＤ３０２Ｂの発光光量Ｌｅｄｇｌｆｔとして算出される（ステップＳ２１Ａ、２１Ｂ）。
【００６８】
こうして設定された発光光量Ｌｃｎｔｒｇｔ、Ｌｃｎｔｌｆｔ、Ｌｅｄｇｒｇｔ、Ｌｅｄｇｌｆｔにより、次のフレームにおける撮像が行われる。設定された発光光量Ｌｃｎｔｒｇｔ、Ｌｃｎｔｌｆｔ、Ｌｅｄｇｒｇｔ、Ｌｅｄｇｌｆｔ、及びＬａｖｅは、図示しないメモリに一時記憶されるが、所定のタイミングで新たに発光光量は設定され、その度にメモリの記憶値はリセットされる（ステップＳ２２）。
【００６９】
以上説明したように、この第３の実施の形態では、前述の実施の形態と同一の効果が得られることに加え、更に、左右方向の画像の明るさの不均一を補正することができる。左右方向の明るさの調整のため、左右方向には複数の光源が含まれるが、上下方向に関しては光源は単一で良い。このため、光源の数の増加を抑えつつ、画像の中での白飛びや黒潰れを抑制することができる。
【００７０】
以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００７１】
例えば、上記の実施の形態では、撮像素子がプログレッシブ方式、すなわち、隣接する走査線を上から順に操作する方式を採用しているが、いわゆるインタレース方式の走査を適用した撮像素子にも、本実施の形態を適用することができる。
【００７２】
また、第１及び第２の実施の形態では、画面中央部（第１領域）の輝度と画面の（上下方向の）周辺部（第２領域）の輝度とを比較して、画面中央部での光源装置３００の発光光量を、画面周辺部での光源装置３００の発光光量との比較で変化させる例を説明した。このように２つの領域での輝度を算出し、２つの領域での発光光量を変化させることでも画像の白飛びや黒潰れを抑制する効果は十分得られるが、輝度を算出する領域の数を更に増やすことも可能である。画像の領域を２つではなく３つ以上に分割する（例えば上部／中央／下部）ことにより、より緻密に発光光量を調整することができ、得られる画像をより自然で見やすい画像とすることができる。
【符号の説明】
【００７３】
１…内視鏡システム、１００…内視鏡、１０１…挿入部、１０２…手元操作部、１０２Ａ…湾曲操作ノブ、１０３…屈曲部、１０４…先端部、１０５…ユニバーサルケーブル、１０６…コネクタ部、１１１…ライトガイド、１１２…集光レンズ、１１３…対物レンズ、１１４…撮像素子、１１５…Ａ／Ｄ変換回路、１１６…信号処理回路、２００…プロセッサ、２０２，２０２Ａ、…輝度算出部、２０３…画像処理回路、２０４…インタフェース（Ｉ／Ｆ）、３００…光源装置、３０３Ａ，３０３Ｂ…集光レンズ、４００…ディスプレイ、５００…入力部。
【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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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