(57)【要約】【課題】ダイナミックレンジが拡大された画像を撮像するために、適切な露光を行うことが可能な体腔内照明装置および体腔内照明装置を用いた内視鏡システムを提供すること。【解決手段】内視鏡２とともに体腔内１６３に挿入される体内部１０２を備え、前記体内部１０２は、体腔内１６３を照明する照明ユニット１２３と、前記内視鏡２からの第１照明光１６４を受光する受光部１２８と、前記受光部１２８の出力に基づいて前記第１照明光１６４の駆動状態を検出し、前記照明ユニット１２３の駆動条件を決定する照明制御部と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内視鏡とともに体腔内に挿入される体内部を備え、
前記体内部は、
体腔内を照明する照明ユニットと、
前記内視鏡からの照明光を受光する受光部と、
前記受光部の出力に基づいて前記照明光の駆動状態を検出し、前記照明ユニットの駆動条件を決定する照明制御部と、を備えることを特徴とする体腔内照明装置。
【請求項２】
前記照明制御部は、前記内視鏡の照明光による複数の露光条件に応じた露光比に基づいて前記照明ユニットの点灯と消灯とを制御することを特徴とする請求項１に記載の体腔内照明装置。
【請求項３】
前記照明制御部は、前記受光部が受光した前記照明光から所定の周波数のパルス信号を抽出し、前記パルス信号が抽出された期間において、前記照明ユニットを点灯させることを特徴とする請求項２に記載の体腔内照明装置。
【請求項４】
前記照明制御部は、前記受光部が受光した前記照明光から所定の周波数のパルス信号を抽出し、前記照明制御部は、前記パルス信号に基づいて、前記照明ユニットの点灯および消灯のタイミングを決定することを特徴とする請求項２に記載の体腔内照明装置。
【請求項５】
前記照明制御部は、前記受光部が受光した前記照明光から所定の周波数のパルス信号を抽出し、前記照明制御部は、前記パルス信号に基づいて、前記照明ユニットを点灯させる際の発光強度を決定することを特徴とする請求項２に記載の体腔内照明装置。
【請求項６】
前記パルス信号には、位相偏移変調が施されていることを特徴とする請求項５に記載の体腔内照明装置。
【請求項７】
前記体内部に対して体外から非接触で給電を行う体外部を備え、
前記照明ユニットは、前記体外部から受電した電力によって駆動されることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の体腔内照明装置。
【請求項８】
照明光を照射する内視鏡と、前記内視鏡とは別体に構成されて、前記内視鏡とともに体腔内に挿入される体内部と、を含む内視鏡システムであって、
前記体内部は、
体腔内を照明する照明ユニットと、
前記内視鏡からの照明光を受光する受光部と、
前記受光部の出力に基づいて前記照明光の駆動状態を検出し、前記照明ユニットの駆動条件を決定する照明制御部と、を備え、
前記内視鏡の照明光は、複数の露光条件に応じた露光比で照射され、
前記照明制御部は、前記内視鏡の照明光の駆動状態に同期して、前記露光比に基づいて前記照明ユニットの点灯と消灯とを制御することを特徴とする内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腹腔等の体腔内を照明する体腔内照明装置および体腔内照明装置を用いた内視鏡システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡には、人の身体などの観察対象の内部に挿入される挿入部の先端部に撮像素子を配置して、この撮像素子による撮像で得られた画像を表示装置に表示させるようにした、いわゆる電子内視鏡が広く普及している。この種の内視鏡では、被写体を照明する照明光を挿入部の先端部から照射して撮像に必要な光量を確保するようにしている。
【０００３】
ところで、近年では内視鏡とは別体に構成された照明装置を体腔内に挿入し、この体腔内照明装置によって患部等を照明する技術も知られている。このような体腔内照明装置の例として、体外に配置され、患者の身体に沿って移動する第１の部材と、体内に配置され、画像を取得するカメラや照明のためのＬＥＤが設けられた第２の部材とを備え、第２の部材が第１の部材と磁気的に連携することにより、第２の部材の体内での動きが第１の部材の動きに対応する技術が開示されている。この従来の装置では、体外の第１の部材（電源）から指向性アンテナを介して体内の第２の部材のカメラやＬＥＤに対して無線で電力を供給可能であり、また、カメラが取得した画像は、体外に配置された表示装置に対して無線で送信可能とされている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５１７１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、体腔内照明装置は、体外に配置された第１の部材に設けられた制御装置によって調光されるとしているが、具体的に体腔内照明装置がどのように調光されるかは開示されていない。特に、内視鏡本体に設けられた照明およびこれと別体に設けられた体腔内照明の両者によって体腔内が照明される場合、例えば、体腔内照明の光量が大きすぎる場合は撮像された画像にいわゆる白とび等が発生し、画像全体としてダイナミックレンジが狭くなるという課題がある。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の課題を解決するべく案出されたものであり、その主な目的は、ダイナミックレンジが拡大された画像を撮像するために、適切な露光を行うことが可能な体腔内照明装置および体腔内照明装置を用いた内視鏡システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、内視鏡とともに体腔内に挿入される体内部を備え、前記体内部は、体腔内を照明する照明ユニットと、前記内視鏡からの照明光を受光する受光部と、前記受光部の出力に基づいて前記照明光の駆動状態を検出し、前記照明ユニットの駆動条件を決定する照明制御部と、を備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、内視鏡が照射する照明光を用いて、体腔内照明装置の照明ユニットを制御し、内視鏡および体内照明装置が照射する照明光を用いてダイナミックレンジが拡大された画像を撮像することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内視鏡システムの全体を示す斜視図
【図２】体腔内照明装置の概要および内視鏡との関係を示す説明図
【図３】照明ユニットの構成を示す構成図
【図４】（ａ）は、照明ユニットの変形例を示す構成図、（ｂ）は、照明ユニットの変形例の回路構成を示す説明図
【図５】照明制御部の基本構成例を示すブロック構成図
【図６】照明制御部の基本構成例において、内視鏡が照射する第１照明光に基づいて照明ユニットが同期して発光する過程を示す説明図
【図７】照明制御部の第１変形例を示すブロック構成図
【図８】照明制御部の第１変形例において、内視鏡が照射する第１照明光に基づいて照明ユニットが同期して発光する過程を示す説明図
【図９】照明制御部の第３変形例を示すブロック構成図
【図１０】照明制御部の第３変形例において、内視鏡が照射する第１照明光に基づいて照明ユニットが同期して発光する過程を示す説明図
【図１１】照明制御部の第５変形例において、撮像素子がローリングシャッタ方式で撮像を行う場合の説明図
【図１２】照明制御部の第６変形例において、撮像素子がグローバルシャッタ方式で撮像を行う場合の説明図
【図１３】ビデオプロセッサの構成を示すブロック構成図
【図１４】（ａ）は、低露光で得られた画像および高露光で得られた画像の特性を示す説明図、図１４（ｂ）は、ダイナミックレンジ拡大画像の特性を示す説明図
【図１５】内視鏡照明制御部の構成を示すブロック構成図
【図１６】内視鏡照明制御部における処理の過程を示すフロー図
【図１７】内視鏡照明制御部で行われる発光輝度の制御値について説明する説明図
【図１８】発光輝度の制御値を決定する過程を示すフロー図
【図１９】信号レベル圧縮部の構成を示すブロック構成図
【図２０】本発明の第２実施形態に係るビデオプロセッサの構成を示すブロック構成図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
上記課題を解決するためになされた本発明は、内視鏡とともに体腔内に挿入される体内部を備え、前記体内部は、体腔内を照明する照明ユニットと、前記内視鏡からの照明光を受光する受光部と、前記受光部の出力に基づいて前記照明光の駆動状態を検出し、前記照明ユニットの駆動条件を決定する照明制御部と、を備えるようにしたものである。
【００１１】
これによって、内視鏡が照射する照明光を用いて、体腔内照明装置の照明ユニットを制御し、内視鏡および体内照明装置が照射する照明光を用いてダイナミックレンジが拡大された画像を撮像することが可能となる。
【００１２】
また、本発明は、前記照明制御部は、前記内視鏡の照明光による複数の露光条件に応じた露光比に基づいて前記照明ユニットの点灯と消灯とを制御するようにしたものである。
【００１３】
これによって、内視鏡が照射する照明光および体内部が照射する照明光を、高露光と低露光（即ち、複数の露光条件）との間で一定の露光比を維持して発光させることが可能となる。
【００１４】
また、本発明は、前記照明制御部は、前記受光部が受光した前記照明光から所定の周波数のパルス信号を抽出し、前記パルス信号が抽出された期間において、前記照明ユニットを点灯させるようにしたものである。
【００１５】
これによって、内視鏡が照射する照明光と体内部が照射する照明光との間で、露光期間の同期を図ることが可能となる。
【００１６】
また、本発明は、前記照明制御部は、前記受光部が受光した前記照明光から所定の周波数のパルス信号を抽出し、前記照明制御部は、前記パルス信号に基づいて、前記照明ユニットの点灯および消灯のタイミングを決定するようにしたものである。
【００１７】
これによって、パルス信号は同期パルスとして利用され、同期の遅延を低減することが可能となる。
【００１８】
また、本発明は、前記照明制御部は、前記受光部が受光した前記照明光から所定の周波数のパルス信号を抽出し、前記照明制御部は、前記パルス信号に基づいて、前記照明ユニットを点灯させる際の発光強度を決定するようにしたものである。
【００１９】
これによって、内視鏡が照射する照明光の強度に基づいて、体内部が照射する照明光の強度が制御され、高露光と低露光との間で露光比を一定に保つことが可能となる。
【００２０】
また、本発明は、前記パルス信号に位相偏移変調を施すようにしたものである。
【００２１】
これによって、内視鏡が照射する照明光の駆動周波数を変えることで、体内部が照射する照明光の発光強度を制御することが可能となる。
【００２２】
また、本発明は、前記体内部に対して体外から非接触で給電を行う体外部を備え、前記照明ユニットは、前記体外部から受電した電力によって駆動されるようにしたものである。
【００２３】
これによって、体内部は体外部から電力の供給を受け、体内部に設けられた照明ユニットは、常に安定して体腔内を照明することが可能となる。
【００２４】
また、本発明は、照明光を照射する内視鏡と、前記内視鏡とは別体に構成されて、前記内視鏡とともに体腔内に挿入される体内部と、を含む内視鏡システムであって、前記体内部は、体腔内を照明する照明ユニットと、前記内視鏡からの照明光を受光する受光部と、前記受光部の出力に基づいて前記照明光の駆動状態を検出し、前記照明ユニットの駆動条件を決定する照明制御部と、を備え、前記内視鏡の照明光は、複数の露光条件に応じた露光比で照射され、前記照明制御部は、前記内視鏡の照明光の駆動状態に同期して、前記露光比に基づいて前記照明ユニットの点灯と消灯とを制御するようにしたものである。
【００２５】
これによって、内視鏡が照射する照明光および体内部が照射する照明光を、高露光と低露光との間で一定の露光比を維持して発光させて、高露光の状態で撮像された画像と低露光の状態で撮像された画像とを用いて、ダイナミックレンジが拡大された画像を生成することが可能となる。
【００２６】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、説明に用いる方向については、各図中の方向の記載に従うものとする。ここで、「上」および「下」はビデオプロセッサ３の上下にそれぞれ対応し、「前（先）」および「後」は、内視鏡本体２（以降「内視鏡２」と呼称する）の挿入部５側およびプラグ部６側にそれぞれ対応する。
【００２７】
図１は、本発明の第１実施形態に係る内視鏡システム１の全体を示す斜視図である。図１に示すように、内視鏡システム１は、医療用の軟性鏡である内視鏡２と、体腔内照明装置１０１と、観察対象（ここでは、人体）の内部を撮影して得られた静止画および動画に対して画像処理を行うビデオプロセッサ３とから構成される。
【００２８】
内視鏡２は、略前後方向に延在し、観察対象の内部に挿入される挿入部５と、挿入部５の後部が接続されるプラグ部６とを備える。
【００２９】
ビデオプロセッサ３は、その前壁に開口するソケット部９を有している。このソケット部９には、内視鏡２のプラグ部６の後部が挿入され、これにより、内視鏡２はビデオプロセッサ３との間で電力や各種信号（映像信号、制御信号など）の送受が可能である。
【００３０】
挿入部５は、プラグ部６に後端を接続された可撓性を備える軟性部１１と、この軟性部１１の先端に連なる硬性部１２とを有している。軟性部１１は種々の術式に適切な長さを有する。
【００３１】
上述した電力や各種信号は軟性部１１内部を挿通された伝送ケーブル（図示せず）を介してプラグ部６から軟性部１１に導かれる。硬性部１２に設けられた撮像素子１３（図２参照）が出力した画像データは、伝送ケーブルを介してプラグ部６からビデオプロセッサ３に送信される。また、プラグ部６には白色光源としてのＬＥＤ７（Light Emitting Diode）（図１３参照）のチップが搭載され、ＬＥＤ７が照射した光は軟性部１１に挿通された光ファイバ束（図示せず）を介して、硬性部１２の先端に導かれて照射される。
【００３２】
ここでは、内視鏡２として硬性部１２が先端部のみで大半が軟性部１１で構成される軟性内視鏡を例に説明しているが、腹腔鏡に代表される硬性内視鏡であっても伝送ケーブルなど同様の構成を採用することができる。
【００３３】
ビデオプロセッサ３は、内視鏡２が出力する画像データにフィルタリング、色補正、階調補正等といった公知の画像処理を施すとともに、後述するように、高露光画像と低露光画像とを合成することでダイナミックレンジ拡大画像を生成して、表示装置８（図１３参照）に出力する。また、ビデオプロセッサ３は、内視鏡２の照明光（以下、「第１照明光１６４」と呼称する）の発光タイミングを制御し、更に発光強度（発光輝度）を制御する。この観点でビデオプロセッサ３は、内視鏡２のコントローラとして機能する。
【００３４】
体腔内照明装置１０１は、内視鏡２とは別体に設けられ、体腔内１６３（図２参照）に配置される体内部１０２と、この体内部１０２に対して外部（ここでは、体外）から非接触で給電可能な体外部１０３とを主として備え、例えば、内視鏡手術（特に、単孔式内視鏡手術）において腹腔等の体腔内１６３を照明する。
【００３５】
体内部１０２は、後述する照明ユニット１２３（図２参照）を内蔵するとともに、この照明ユニット１２３の照明用の電力等を受電する受電装置として機能する。体内部１０２は、その外殻を形成する樹脂製の受電側ハウジング１０５を有している。受電側ハウジング１０５は、前後方向を長手方向とする棒状をなしている。受電側ハウジング１０５の前後に位置する前壁１０５ａおよび後壁１０５ｂは、それらの間に位置する中間部と同様に曲面を含んだ形状を呈している。また、受電側ハウジング１０５の上側に位置する上壁１０５ｃは略矩形状の平坦な上面を有し、この上壁１０５ｃの左右端に連なると共に下方に突出するように湾曲した下壁１０５ｄは、円筒面の一部を切り欠いた形状を有している。下壁１０５ｄの略中央に設けられた開口からは、照明ユニット１２３（図３参照）の照射光を透過する光学材料からなる照明窓１０６が露出している。
【００３６】
体外部１０３は、図示しない電源に接続され（あるいは、図示しない内蔵バッテリを有し）、体内部１０２に対して、磁気結合に基づく磁界共鳴型や電磁誘導型等の電力伝送によって照明用の電力を供給する給電装置として機能する。体外部１０３は、その外殻を形成する略直方体状をなす樹脂製の給電側ハウジング１１１を有している。後述するように、体腔内照明装置１０１の使用時には、給電側ハウジング１１１の下壁１１１ｄ（図２参照）は、体内に配置された体内部１０２の上壁１０５ｃと表皮を含む身体組織１６２（図２参照）を挟んで対向するように配置される。給電側ハウジング１１１の後壁１１１ｂ（図２参照）には、施術者等が体外部１０３の配置を調整するための操作アーム１１２が接続されている。
【００３７】
図２は、体腔内照明装置１０１の概要および内視鏡２との関係を示す説明図である。図２に示すように、体内部１０２には、体内における給電用磁界を集中透過させる磁気回路を形成する体内磁路形成部材１２１と、体内磁路形成部材１２１の外周部に巻き付けられたソレノイドコイルからなる２つの受電側コイル１２２と、受電した電力によって体腔内１６３を照明する照明ユニット１２３と、体外部１０３に対する吸着力を発生する吸着部材１２４と、２つの受電側コイル１２２が接続された受電制御用の回路基板からなる受電制御部１２５とが収容されている。また、照明ユニット１２３と隣接する位置には、フォトセンサ等で構成される受光部１２８が設けられている。受光部１２８の前面には拡散板で構成された受光窓１２９が設けられ、受光部１２８は受光窓１２９を介して外部から入射する光を検出する。
【００３８】
体外部１０３の給電側ハウジング１１１には、体外において給電用の磁界に関する磁気回路を形成する体外磁路形成部材１５１と、体外磁路形成部材１５１の外周部に巻き付けられたソレノイドコイルからなる２つの給電側コイル１５２と、体内部１０２の吸着用の磁界に関する磁気回路を形成する吸着磁路形成部材１５３と、吸着磁路形成部材１５３の外周部に巻き付けられたソレノイドコイルからなる吸着用コイル１５４と、給電側コイル１５２および吸着用コイル１５４が接続された給電制御用の回路基板からなる給電制御部１５６とが収容されている。
【００３９】
体内に挿入された体内部１０２は、上壁１０５ｃを患者（人体）の身体組織１６２側に向ける一方、照明窓１０６および受光窓１２９を身体組織１６２の反対側（体内側）に向けて配置される。施術者等は、体外部１０３の下壁１１１ｄを、身体組織１６２を介して体内部１０２の上壁１０５ｃに対向させるようにしながら、体外部１０３を身体組織１６２の外面１６２ａに当接させる。そこで、吸着用コイル１５４に対して通電がなされると、吸着磁路形成部材１５３は電磁石として機能し、吸着磁路形成部材１５３の両端において、体内部１０２の吸着部材１２４を引きつける吸着力（磁力）が発生する。これにより、体内部１０２が体外部１０３に対して固定される。
【００４０】
次に、給電制御部１５６に設けられたスイッチング回路（図示せず）が、外部電源からの直流電圧に対して所定の周波数で給電動作を行うと、２つの給電側コイル１５２およびそれらに直列に接続された共振用コンデンサに高周波電圧が印加されて直列共振の状態となり、給電側コイル１５２の軸に平行な方向に交番磁界が発生する。これにより、受電側コイル１２２には、体外磁路形成部材１５１と体内磁路形成部材１２１とからなる磁気回路により、給電側コイル１５２との磁気的な結合に基づく電流が誘起される。これにより、体外部１０３から体内部１０２への電力伝送がなされ、供給された電力は、体内部１０２における照明ユニット１２３等で利用される。このとき、スイッチング回路において、給電動作に使用される所定の周波数以外の第２周波数を重畳することで、この第２周波数の帯域を利用して、体外部１０３は体内部１０２に対して、一般的な無線通信と同様にデータを送信することができる。
【００４１】
施術者が手術等を行う際、内視鏡２の先端に設けられた硬性部１２は体腔内１６３に挿入され、患部等に対して第１照明光１６４が照射され、この照明された患部等が硬性部１２に収納された撮像素子１３によって撮像される。このとき、第１照明光１６４の一部は、体内部１０２の下壁１０５ｄに設けられた受光部１２８にも入射する。体内部１０２では第１照明光１６４を受光して、後述するように、照明ユニット１２３に収納されたＬＥＤユニット１４２（図３参照）の発光タイミングまたは（および）発光輝度が制御されて照明光（以降、「第２照明光１６５」と呼称する）が照射される。
【００４２】
図３は、照明ユニット１２３の構成を示す構成図である。図示するように、照明ユニット１２３は、白色ＬＥＤで構成された複数のＬＥＤユニット１４２と、フォトダイオード等で構成された受光部１２８と、受光部１２８の前面において拡散板で構成された受光窓１２９と、照明制御部１５と、定電流ドライバで構成された照明駆動部１６と、照明窓１０６と、赤外カットフィルタ１７とを備えている。
【００４３】
内視鏡２から照射された第１照明光１６４は、受光窓１２９を介して受光部１２８に入射する。受光部１２８に入射した光は電気信号に変換されて照明制御部１５に出力される。照明制御部１５では入力された電気信号に所定の信号処理を施して、ＬＥＤユニット１４２を駆動する駆動条件が決定される。そして、この駆動条件に基づいて照明駆動部１６は各ＬＥＤユニット１４２を駆動する。照明制御部１５で決定される駆動条件には、ＬＥＤユニット１４２の点灯／消灯のタイミング（あるいは、露光を行う期間）、点灯時の駆動電流値といったパラメータが含まれる。そして、ＬＥＤユニット１４２が駆動されることで、赤外カットフィルタ１７と照明窓１０６を介して、第２照明光１６５が体腔内１６３に向けて照射され、内視鏡２が照射する第１照明光１６４とともに体腔内１６３を照明する。
【００４４】
図４（ａ）は、照明ユニット１２３の変形例を示す構成図、（ｂ）は、照明ユニット１２３の変形例の回路構成を示す説明図である。図３を用いて説明した照明ユニット１２３は、独立した受光部１２８を備えているが、変形例は、受光部１２８として一部のＬＥＤユニット１４２を利用するものである。
【００４５】
変形例では、照明ユニット１２３を構成するＬＥＤユニット１４２のうちの１つ（ＬＥＤユニット１４２ａ）は、別途設けられた電源（−Ｖｅｅ）にアノード側を接続され、カソード側は所定の抵抗Ｒ１を介して接地されている。そして、ＬＥＤユニット１４２ａのカソード側と抵抗Ｒ１とを直列に接続する接続点はカップリングコンデンサＣ１に並列接続され、カップリングコンデンサＣ１の他端は、照明制御部１５に設けられた増幅器ＡＭＰ１の入力側と接続されている。変形例では、ＬＥＤユニット１４２をフォトダイオードとして利用して受光部１２８を構成している。これによって、照明ユニット１２３にＬＥＤアレイを搭載するような場合は、その一部のＬＥＤユニット１４２ａを受光部１２８として転用することができる。変形例においても、照明制御部１５では受光部１２８としてのＬＥＤユニット１４２ａの出力に所定の信号処理が施されて、ＬＥＤユニット１４２を駆動する駆動条件が決定される。
【００４６】
なお、内視鏡２が照射する第１照明光１６４はＬＥＤ７（図１３参照）を、体内部１０２が照射する第２照明光１６５はＬＥＤユニット１４２を、それぞれ定電流で、かつパルス信号によって間欠駆動することで得られる。そして、第１照明光１６４および第２照明光１６５によって所定の期間にわたって露光が行われるが、以下の説明において「露光期間」とは、パルス信号が供給されて、ＬＥＤ７等が目視上点灯状態にある期間をいう。
【００４７】
図５は、照明制御部１５の基本構成例を示すブロック構成図、図６は、照明制御部１５の基本構成例において、内視鏡２が照射する第１照明光１６４に基づいて照明ユニット１２３が同期して発光する過程を示す説明図である。基本構成例において、照明制御部１５は、増幅器１５ａとバンドパスフィルタ部１５ｂと検波処理部１５ｃとＯＮ／ＯＦＦ信号生成部１５ｄとを備えている。受光部１２８に入射した光は、光電変換されて増幅器１５ａに入力される。増幅器１５ａでは入力された電気信号（アナログ信号）を所定の増幅率で増幅し、バンドパスフィルタ部１５ｂによって、所定の周波数成分が抽出される。
【００４８】
以降、図６を併用して説明を続ける。上述したように、内視鏡２にはＬＥＤ７（図１３参照）が搭載され、各露光期間において、ＬＥＤ７は所定の周波数ｆｃのパルス信号によって間欠駆動されて第１照明光１６４を照射する。
【００４９】
照明制御部１５のバンドパスフィルタ部１５ｂは、第１照明光１６４を間欠駆動する周波数ｆｃの信号のみを濾過するようにチューニングされている。抽出された信号は検波処理部１５ｃに入力される。検波処理部１５ｃは、入力された信号を全波整流し、これを積分器（図示せず）によって周期的に積分する処理を繰り返す。そして、検波処理部１５ｃは、積分処理で得られたレベル信号を、ＯＮ／ＯＦＦ信号生成部１５ｄに出力する。ＯＮ／ＯＦＦ信号生成部１５ｄは、このレベル信号を所定の閾値と比較して、レベル信号が閾値よりも大きいときは駆動指示信号として１（ＯＮ）を、そうでない場合は０（ＯＦＦ）を照明駆動部１６に出力する。即ち、照明制御部１５は、第１照明光１６４の駆動状態を検出している。
【００５０】
そして、照明駆動部１６は、駆動指示信号が１である場合、ＬＥＤユニット１４２を駆動して第２照明光１６５を照射し、駆動指示信号が０である場合、ＬＥＤユニット１４２の駆動を停止する。即ち、照明制御部１５は、内視鏡２が照射する第１照明光１６４の点灯／消灯に追随するような駆動条件で、第２照明光１６５を制御する。このように、体内部１０２は、体腔内１６３を照明する照明ユニット１２３と、内視鏡２からの第１照明光１６４を受光する受光部１２８と、受光部１２８の出力に基づいて第１照明光１６４の駆動状態を検出し、照明ユニット１２３の駆動条件を決定する照明制御部１５とを備えている。なお、ここでいう「第１照明光１６４の点灯」とは、ＬＥＤ７が複数のパルス信号によって間欠駆動されて連続発光している状態を意味し（図６の期間Ｔ１や期間Ｔ２に対応する）、単発のパルス発光を意味するものではない。以降、「点灯」というときは、この定義に従う。第２照明光１６５についても同様である。
【００５１】
照明駆動部１６がＬＥＤユニット１４２を駆動すると、照明ユニット１２３から発光輝度Ｌｓの第２照明光１６５が照射される。また、照明駆動部１６は、ＬＥＤユニット１４２を、第１照明光１６４の周波数ｆｃとは異なる周波数ｆｐ（例えばｆｐ＝ｆｃ×０．７程度）のパルス信号（低速パルス信号）によって駆動する。バンドパスフィルタ部１５ｂでは、周波数ｆｃのみが抽出されることから、内視鏡２側のＬＥＤ７を駆動する周波数ｆｃと、体内部１０２側のＬＥＤユニット１４２を駆動する周波数ｆｐを異ならせることで、照明制御部１５が自己の照射する第２照明光１６５を受光して誤動作することが防止される。
【００５２】
以下、図６を用いて「露光比ＥＲ」の概念について説明する。内視鏡２では、垂直同期信号に同期して各フレームの撮像が行われる。同期は２つのフレーム周期を１つの単位として行われ、この１単位の中で露光期間として、高露光照明（Ｎ）（Ｎ＝１，２，．．）および低露光照明（Ｍ）（Ｍ＝１，２，．．）の２種類の露光が交互に行われる。
【００５３】
上述のように、内視鏡２のＬＥＤ７は定電流で間欠駆動されており（図６では、図面の記載を簡潔にするため、高露光照明（Ｎ）、低露光照明（Ｍ）を行っている際のパルス信号の記載は省略している。図８、図１０についても同じ）、ＯＮデューティを所定の一定比率とすることで、内視鏡２からは発光輝度Ｌｍの第１照明光１６４が照射される。
【００５４】
ここで、高露光照明（Ｎ）による露光期間を期間Ｔ１、低露光照明（Ｍ）による露光期間を期間Ｔ２と設定すると、第１照明光１６４の発光輝度Ｌｍは一定であるから、露光量は第１照明光１６４を照射する期間と比例して、高露光照明（Ｎ）による露光量Ｅｘ１はＥｘ１＝Ｔ１×Ｌｍ、低露光照明（Ｍ）による露光量Ｅｘ２はＥｘ２＝Ｔ２×Ｌｍとなる。ここで、露光量Ｅｘ１の露光量Ｅｘ２に対する比を露光比ＥＲと定義する。露光比ＥＲは、ここではＴ１：Ｔ２＝４：１とすることで「４」に設定されている（ＥＲ＝Ｅｘ１／Ｅｘ２＝４）。なお、以降、高露光照明（Ｎ）による期間Ｔ１の露光を「高露光」、低露光照明（Ｍ）による期間Ｔ２の露光を「低露光」と呼称する。
【００５５】
図５を用いて説明したように、第２照明光１６５は第１照明光１６４に追随して、高露光の期間と低露光の期間とでそれぞれ点灯／消灯が同期される。ここで、図６に示すように、第２照明光１６５の発光輝度Ｌｓも一定とされているから、第２照明光１６５による露光期間を、高露光と低露光とでＴ１：Ｔ２＝４：１（即ち、駆動条件として、第１照明光１６４と同一の露光期間）とすることで、第２照明光１６５は、第１照明光１６４と同一の露光比ＥＲに制御され、第１照明光１６４とともに体腔内１６３（図２参照）を照明する。このように、照明制御部１５は、内視鏡２の第１照明光１６４による複数の露光条件（高露光および低露光）に応じた露光比ＥＲに基づいて照明ユニット１２３の点灯／消灯を制御する。
【００５６】
図６に示すように、撮像素子１３ではいわゆるローリングシャッタ方式で撮像が行われており、撮像素子１３からは、高露光が終了すると高露光で撮像された画像データが読み出され、低露光が終了すると低露光で撮像された画像データが読み出される。後述するように、ビデオプロセッサ３（図１参照）は、高露光によって撮像された画像と低露光によって撮像された画像とを合成することで、ダイナミックレンジが拡大された画像を生成する（詳細は後述する）。
【００５７】
ところで、図５に示す検波処理部１５ｃにおいて入力信号を周期的に積分する構成を採用した場合、積分期間に伴う遅延が発生することから、第２照明光１６５は内視鏡２が照射する第１照明光１６４の点灯／消灯に若干遅れて追随することになる。しかしながら、内視鏡２側のＬＥＤ７（図１３参照）を駆動する周波数ｆｃを十分に高くして積分期間を短くすることで遅延は小さくなり、第２照明光１６５を、第１照明光１６４と実質的に同期して駆動することができる。
【００５８】
以下、内視鏡２側のＬＥＤ７を駆動する周波数ｆｃについて具体的に説明する。第１実施形態において、撮像素子１３（図２参照）は最大２４０ｆｐｓ（Frames Per Second）の撮像周期で撮像を行う。これによって、高露光で得た画像と低露光で得た画像とを合成した場合であっても、１２０ｆｐｓの動画再生を行うことができる。
【００５９】
ここで露光比ＥＲを「４」とし、高露光が行われる期間Ｔ１が、最大で垂直同期信号（１／２４０＝４．１７×１０−３［ｓ］）の周期と同一と仮定とすると、低露光が行われる期間Ｔ２は
期間Ｔ２＝（４．１７×１０−３）／４＝１．０４２５×１０−３［ｓ］・・・（式１）
ここで、期間Ｔ２を５００分割すると
期間Ｔ２／５００＝１．０４２５×１０−３［ｓ］／５００＝２．０８５×１０−６［ｓ］・・・（式２）
このとき、低露光が行われる期間における、第１照明光１６４を駆動する周波数ｆｃは
ｆｃ＝（１／２．０８５）×１０６＝４７９×１０３［Ｈｚ］・・・（式３）
となる。即ち、第１照明光１６４を周波数ｆｃ＝５００［ｋＨｚ］程度で駆動すれば、仮に検波処理部１５ｃで５パルス分の遅延が発生（即ち、５パルス分の蓄積時間が失われる）しても、低露光における露光量の誤差は１％未満となり、第１照明光１６４と第２照明光１６５との間で露光比ＥＲを高精度に一致させることが可能となる。なお、受光部１２８はＰＩＮシリコンフォトダイオードで構成することが望ましく、増幅器１５ａの前段において、検出回路として適切な外部負荷抵抗を選定することで、高感度かつ高速な光検出が可能となる。なお、以降の説明においては、第１照明光１６４は周波数ｆｃ＝５００ｋＨｚで駆動されるものとする。
【００６０】
また、第１実施形態では、照明制御部１５においてバンドパスフィルタ部１５ｂや検波処理部１５ｃ等をアナログ回路で構成しているが、増幅器１５ａの出力をＡ／Ｄ変換器（図示せず）でディジタル信号に変換し、バンドパスフィルタ部１５ｂにおいてディジタルフィルタを構成し、検波処理部１５ｃではパルスカウントを行うようにして、所定数のパルスが検出された場合に、内視鏡２が第１照明光１６４を照射したと判断するようにしてもよい。また、第１実施形態では、第２照明光を周波数ｆｐで駆動する構成としたが、前述したパルス信号の記載を省略した波形のような単発のパルス駆動（即ち、高露光・低露光期間にわたる連続点灯）を行うようにしてもよい。
【００６１】
また、第１実施形態では、受光部１２８は内視鏡２が照射する可視光（白色）を検出するようにしているが、内視鏡２の側で、体内部１０２を制御する制御信号用途として赤外光（近赤外光）を発生させ、これを受光部１２８で受光するようにしてもよい。この際、した受光窓１２９（図３参照）には可視光を遮断する可視光カットフィルタを設けるとよい。通常、撮像素子１３（図２参照）の前面には赤外カットフィルタ（図示せず）が装着されているから、体内部１０２を制御する赤外光によって撮像素子１３が露光されることはない。なお、体内部１０２の制御に赤外光を利用する場合は、受光部１２８として赤外領域の感度が高いゲルマニウム製のフォトダイオードを採用するとよい。
【００６２】
図７は、照明制御部１５の第１変形例を示すブロック構成図、図８は、照明制御部１５の第１変形例において、内視鏡２が照射する第１照明光１６４に基づいて照明ユニット１２３が同期して発光する過程を示す説明図である。以降、図７、図８を用いて第１照明光１６４に基づいて第２照明光１６５を制御する第１変形例について説明する。
【００６３】
第１変形例では、照明制御部１５において、図５を用いて説明した検波処理部１５ｃに替えて、ゼロクロス回数判定部１５ｅと露光比検出部１５ｆと駆動条件決定部１５ｇとを備える。ゼロクロス回数判定部１５ｅは、例えばアナログコンパレータ（比較器）で構成される。コンパレートの比較電位を所定値とすることで、バンドパスフィルタ部１５ｂで濾過された信号は比較電位と一致する度にトグルされパルス信号を生成する。
【００６４】
ここで、パルス信号は例えばＮ１個のパルス信号で構成され、最初に検出されたパルス信号はスタートビットとして機能する。即ち、最初のパルス信号は同期パルスであって、ゼロクロス回数判定部１５ｅは、スタートビットを検出すると、その後、所定の受信期間を設定し、受信期間に入力されるパルス信号の回数（ここでは、Ｎ１個）を計測する。このパルス信号の受信期間に入力されるパルスの個数は、露光期間の長さと対応している。ゼロクロス回数判定部１５ｅは計測したパルス信号の個数を駆動条件決定部１５ｇに出力する。更に、ゼロクロス回数判定部１５ｅは、最初のパルス信号を検出した時点でトリガ信号を駆動条件決定部１５ｇに出力する。
【００６５】
スタートビットを含むＮ１個のパルス信号の送信は、高露光照明（Ｎ）および低露光照明（Ｍ）を行う各期間の開始直前に設定された受信期間で行われて、駆動条件決定部１５ｇは、受信したパルス信号の個数に基づいて高露光を行う期間Ｔ１または低露光を行う期間Ｔ２の長さ、即ち露光期間を決定し、ＯＮ／ＯＦＦ信号生成部１５ｄに対して露光期間に応じた値を設定する。また駆動条件決定部１５ｇは、受信したトリガ信号に基づいて図示しないタイマを動作させ、タイマ値が所定の値に達すると、点灯開始のタイミング信号をＯＮ／ＯＦＦ信号生成部１５ｄに出力する。
【００６６】
ＯＮ／ＯＦＦ信号生成部１５ｄは、点灯開始のタイミング信号を受け取ると、照明駆動部１６に対して発光を許可するイネーブル信号を出力する。照明駆動部１６はイネーブル信号に基づいて第２照明光１６５を期間Ｔ１または期間Ｔ２（露光期間）だけ点灯し、この露光期間が終了すると第２照明光１６５を消灯する。なお、第１変形例においても、第２照明光１６５は、第１照明光１６４の駆動周波数（ｆｃ）とは異なる周波数ｆｐで駆動される。
【００６７】
その後、第１照明光１６４は期間Ｔ１または期間Ｔ２の露光期間が終了すると、内視鏡２側はＬＥＤ７（図１３参照）にＮ２個（例えば、２個）のパルス信号を印加して第１照明光１６４を追加発光させるようにしてもよい。このＮ２個のパルス信号は、同様にゼロクロス回数判定部１５ｅでカウントされる。駆動条件決定部１５ｇはＮ２個のパルス信号を検出すると、これをストップビットとして認識することができる。いずれにしても、前述のスタートビットやストップビットが認識できれば、第２照明光１６５のＯＮ／ＯＦＦ制御が可能となる。
【００６８】
このように各露光期間の直前に、期間Ｔ１、期間Ｔ２と対応した信号を高速のパルス信号を用いて送信することで、内視鏡２がマスターとなって体内部１０２はスレーブとして動作する。これによって、照明ユニット１２３による第２照明光１６５の点灯／消灯を内視鏡２が照射する第１照明光１６４の点灯／消灯に同期され、第２照明光１６５による露光比ＥＲを第１照明光１６４の露光比ＥＲと同一に制御することができる。
【００６９】
次に、図７、図８を援用して、第１照明光１６４に基づいて第２照明光１６５を制御する第２変形例について説明する。第１変形例では、内視鏡２は期間Ｔ１と期間Ｔ２の直前に第１照明光１６４を照射し、体内部１０２の照明ユニット１２３ではこれを検出して、内視鏡２が照射する第１照明光１６４と同期するように第２照明光１６５を発光させていた。第２変形例では、照明ユニット１２３が第２照明光１６５を照射するのに先立って、内視鏡２は第１照明光１６４を用いて、体内部１０２に露光比ＥＲを含む露光条件（コマンド）を送信する点が異なっている。なお、第２変形例では、この制御を行うために、図７に示す露光比検出部１５ｆを用いる。また、バンドパスフィルタ部１５ｂは、第１照明光１６４を点灯させる際に用いる駆動パルスとは異なる周波数ｆｓのパルス信号（より高周波のパルス信号。ここでは、例えばｆｓ＝ｆｃ×２＝１．０［ＭＨｚ］）を濾過、抽出するように構成されている。これによって露光を行う際の間欠駆動と、コマンド送信の際の間欠駆動とが区別される。
【００７０】
内視鏡２は、本来の露光期間に先立って、図８に示す期間ＰＴ１において、周波数ｆｓで第１照明光１６４を発光させてコマンドを構成するパルス信号を送信する。パルス信号は任意の数のパルスで構成されるが、例えば数１０パルス程度（例えば３２パルス）とすればよい。
【００７１】
第２変形例では、ゼロクロス回数判定部１５ｅは、第１変形例で説明したアナログコンパレータの出力を、パルス信号の周波数ｆｓと同一周波数の同期信号によってサンプルホールドし、更にサンプルホールドされた信号を所定の閾値で２値化してコマンドを復元する。このコマンドは露光比検出部１５ｆで解釈されて、高露光と低露光との露光比ＥＲが抽出される。また、コマンドには高露光照明（Ｎ）を発光させる期間Ｔ１の長さ（露光期間）に関する情報が含まれ、これらの情報に基づいて駆動条件決定部１５ｇは、期間Ｔ１の長さと露光比ＥＲとから、期間Ｔ２の長さを算出して駆動条件決定部１５ｇに出力する。駆動条件決定部１５ｇではこれらの駆動条件を保持する。もちろん、露光比ＥＲに替えて、期間Ｔ１および期間Ｔ２の値を送信するようにしてもよい。
【００７２】
その後、ゼロクロス回数判定部１５ｅで、第１照明光１６４を駆動する最初のパルスを検出すると、駆動条件決定部１５ｇは直ちにＯＮ／ＯＦＦ信号生成部１５ｄにイネーブル信号を送出し、ＯＮ／ＯＦＦ信号生成部１５ｄは照明駆動部１６を制御して、期間Ｔ１にわたって高露光を、期間Ｔ２にわたって低露光を行う。この露光は、次に露光条件（駆動条件）が変更されるまで繰り返して実行される。これによって第１照明光１６４と第２照明光１６５との点灯／消灯のタイミングの同期が図られ、第１照明光１６４と第２照明光１６５との間で露光比ＥＲが一定に保たれる。
【００７３】
このように構成することで、第１照明光１６４を駆動する最初のパルスを検出した時点で同期が図られるため、第２照明光１６５は第１照明光１６４に殆ど遅延することなく照射される。なお、第２変形例では、実際に撮像を行う前に内視鏡２をダミー発光させてコマンドを送信するが、このコマンドの送信は高速に行う必要がないため、送信誤りを防止するために、送信の際に用いる周波数ｆｓとして、例えば数ｋＨｚ程度の低速のパルス信号を用いてもよい。
【００７４】
また、コマンドを構成するビット列の最後に誤り検出用のパリティビットやＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）符号を付加してもよい。コマンドの送信が行われる時点では、まだ実際の露光は行われていないため、照明制御部１５は伝送誤りが検出されると、照明駆動部１６を制御してＬＥＤユニット１４２を発光させて、所定のビット列をＡＣＫ信号（ACKnowledgement）として送信し、再送要求を行うことができる。このＡＣＫ信号は撮像素子１３（図２参照）で検出されて、内視鏡２は再度コマンドを送信する。ただし、ＡＣＫ信号は、伝送誤りを検出した後に撮像素子１３のフレーム周期と同期して（即ち、１フレーム期間について１ビット）送信する必要がある。
【００７５】
さて、後述するように、内視鏡２のＬＥＤ７の発光輝度Ｌｍはビデオプロセッサ３（図１参照）によって制御されており、周囲の環境（明るさ等）に基づいて変化する。上述した基本構成例（図５参照）、第１変形例、第２変形例（図７参照）に示す構成では、第２照明光１６５の発光輝度Ｌｓは第１照明光１６４の輝度変化に追随することはできないものの、第１照明光１６４と第２照明光１６５の露光比ＥＲは一定に保たれることになる。
【００７６】
図９は、照明制御部１５の第３変形例を示すブロック構成図、図１０は、照明制御部１５の第３変形例において、内視鏡２が照射する第１照明光１６４に基づいて照明ユニット１２３が同期して発光する過程を示す説明図である。第１変形例および第２変形例では、内視鏡２が第１照明光１６４を照射し、これに基づいて照明制御部１５は、第２照明光１６５を点灯／消灯するタイミングを決定していた。第３変形例では、内視鏡２は第１照明光１６４に周波数偏移変調（ＦＳＫ：Frequency Shift Keying）を施すことで、露光期間のみならず、第２照明光１６５の発光輝度が調整される。これによって、第２照明光１６５の発光輝度Ｌｓは第１照明光１６４の輝度変化に追随する。
【００７７】
図９に示すように、第３変形例の照明制御部１５は、ゼロクロス回数判定部１５ｅ（図７参照）に替えて、ＦＳＫ復調部１５ｈを備えている。そして、バンドパスフィルタ部１５ｂは並列に複数のバンドパスフィルタ群を備える構成となっており、バンドパスフィルタ群のそれぞれは特定の周波数のみを抽出するように構成されている。ＦＳＫでは、異なる周波数の波を組み合わせ、それぞれの周波数に値を対応させて情報を表現する。照明の発光強度を２値で指定する場合は、例えば０のときに低周波数、１のときに高周波数を割り当てる。
【００７８】
図１０に示すように、内視鏡２から照射される第１照明光１６４は、高露光照明（１）および低露光照明（１）において発光輝度Ｌ１で、高露光照明（２）および低露光照明（２）において発光輝度Ｌ２で発光している。なお、第３変形例においても、第１照明光１６４は、周波数ｆｃで間欠駆動され、第２照明光１６５は周波数ｆｃとは異なる周波数ｆｐで間欠駆動される。ここで、各露光期間の間において、内視鏡２が照射する第１照明光１６４にはＦＳＫが施される。第１照明光１６４は、高露光照明（１）および低露光照明（１）の露光期間に先立って周波数ｆｃ１（例えば５００ｋＨｚ）、高露光照明（２）および低露光照明（２）の露光期間に先立って周波数ｆｃ２（例えば２５０ｋＨｚ）でそれぞれ間欠駆動される。なお、この際に第１照明光１６４のＯＮデューティは低く抑えられ（例えば数％）、ＦＳＫを施すことによって撮像素子１３が露光されるのを防止している。なお、ＦＳＫ復調の安定性（実装ＰＬＬの安定化）を考慮し、高露光照明、低露光照明の期間においても周波数ｆｃで変調を継続することが好ましい。
【００７９】
第１照明光１６４を駆動する周波数ｆｃ１、周波数ｆｃ２の周波数成分は、バンドパスフィルタ部１５ｂの対応するフィルタで抽出されてＦＳＫ復調部１５ｈに出力される。ＦＳＫ復調部１５ｈでは、周波数に対応した値が取り出される。ここでは、周波数ｆｃ１の場合に１、周波数ｆｃ２の場合に２が変数Ｖａｌに格納されて駆動条件決定部１５ｇに出力される。そして駆動条件決定部１５ｇは、変数Ｖａｌ＝１の場合、第１照明光１６４による高露光照明（１）が発光輝度Ｌ１、変数Ｖａｌ＝２の場合、発光輝度Ｌ２で発光されると認識し、これに応じてＬＥＤユニット１４２を駆動する電流値を決定し、各電流値に対応した変数ＶａｌをＯＮ／ＯＦＦ信号生成部１５ｄに出力する。
【００８０】
他方、ＦＳＫ復調部１５ｈにおいては、第１変形例と同様にゼロクロス回数を判定しており、パルス信号の個数Ｎ１が検出されて、駆動条件決定部１５ｇに出力される。第３変形例においても、最初に検出されたパルス信号はスタートビット（同期パルス）として機能し、ＦＳＫ復調部１５ｈは、最初のパルス信号を検出した時点でトリガ信号を駆動条件決定部１５ｇに出力する。
【００８１】
スタートビットを含むＮ１個のパルス信号の送信は、高露光照明（Ｎ）および低露光照明（Ｍ）を行う各期間の開始直前に設定された受信期間で行われて、駆動条件決定部１５ｇは、受信したパルス信号の個数に基づいて高露光を行う期間Ｔ１または低露光を行う期間Ｔ２の長さ、即ち露光期間を決定し、ＯＮ／ＯＦＦ信号生成部１５ｄに対して露光期間に応じた値を出力する。また駆動条件決定部１５ｇは、受信したトリガ信号に基づいて図示しないタイマを動作させ、タイマ値が所定の値に達すると、点灯開始のタイミング信号をＯＮ／ＯＦＦ信号生成部１５ｄに出力する。
【００８２】
ＯＮ／ＯＦＦ信号生成部１５ｄは、点灯開始のタイミング信号を受け取ると、照明駆動部１６に対して発光を許可するイネーブル信号を出力するとともに、上述した変数Ｖａｌに基づいて、照明駆動部１６に内蔵された電流ドライバ（図示せず）の制御値を出力する。照明駆動部１６は、図１０に示すように、各露光期間（期間Ｔ１〜期間Ｔ４）において、発光輝度Ｌ１'または発光輝度Ｌ２'でＬＥＤユニット１４２を周波数ｆｐのパルス信号で間欠駆動し、露光期間を経過するとＬＥＤユニット１４２の駆動を停止する。
【００８３】
第３変形例においても、第１変形例と同様に、内視鏡２がマスターとなって体内部１０２の側はスレーブとして動作する。これによって、照明ユニット１２３による第２照明光１６５の点灯／消灯のタイミングは、内視鏡２が照射する第１照明光１６４の点灯／消灯のタイミングに同期され、更に、第２照明光１６５の発光輝度Ｌ１'、Ｌ２'を第１照明光１６４の発光輝度Ｌ１、Ｌ２に追随させることができる。このようにして、第２照明光１６５による露光比ＥＲは、第１照明光１６４の露光比ＥＲと同一に制御される。さて、ここで重要なのは、第１照明光１６４と第２照明光１６５との間で、高露光と低露光とにおける露光比ＥＲは同一に制御されるが、第２照明光１６５の発光輝度の大小は、特に制約を受けないことである。第２照明光１６５の発光輝度を第１照明光１６４とは独立して調整することによって、被写体を撮像するのに適した照明環境を提供することが可能となる。
【００８４】
なお、第３変形例では、説明を簡単にするために、第１照明光１６４が発光輝度Ｌ１、発光輝度Ｌ２の２段階に発光するものとして説明したが、ＦＳＫを施す際に割り当てる周波数を増加させることで、第１照明光１６４を利用して第２照明光１６５の発光輝度を多段階に設定することが可能となる。
【００８５】
以下、次に、図９、図１０を援用して、第４変形例について説明する。第３変形例では、内視鏡２は各露光期間の直前に第１照明光１６４にＦＳＫを施して照射し、体内部１０２の照明ユニット１２３ではこれを検出して、内視鏡２が照射する第１照明光１６４に対して第２照明光１６５の露光期間を同期させ、かつ発光輝度が追随するように発光させていた。
【００８６】
第４変形例は、第２変形例と同様に、照明ユニット１２３が第２照明光１６５を照射するのに先立って、内視鏡２は第１照明光１６４を用いて、体内部１０２に露光比ＥＲを含む露光条件（コマンド）を送信する。このコマンドには、内視鏡２が第１照明光１６４を照射して高露光および低露光を行う期間Ｔ１、期間Ｔ２の長さ、および第１照明光１６４の発光輝度に関する情報が含まれる。期間Ｔ１、期間Ｔ２の長さに関する情報は送信するパルス数を用いて伝達され、発光輝度に関する情報は、第１照明光１６４に施されたＦＳＫの周波数を切り替えることで伝達される。なお、第４変形例では、この制御を行うために、図９に示す露光比検出部１５ｆを用いる。
【００８７】
以下、第４変形例における露光比検出部１５ｆの動作を中心に説明する。露光比検出部１５ｆは、受信したコマンドに基づいて各露光期間の露光量（即ち、発光時間×発光輝度）を計算する。具体的には、第１照明光１６４による高露光照明（１）における露光量Ｅｘ１はＥｘ１＝Ｔ１×Ｌ１、低露光照明（１）における露光量Ｅｘ２はＥｘ２＝Ｔ２×Ｌ１と計算される。そして、露光比検出部１５ｆは、高露光照明（１）の低露光照明（１）に対する露光比ＥＲ１をＥＲ１＝Ｅｘ１／Ｅｘ２と計算する。露光比検出部１５ｆはこの計算結果を駆動条件決定部１５ｇに出力する。もちろん、内視鏡２は、コマンドに露光比ＥＲ１を含ませて送信してもよい。
【００８８】
駆動条件決定部１５ｇでは、露光比検出部１５ｆの計算結果に基づいて、第２照明光１６５における高露光および低露光を行う際の露光期間と、各露光期間に対応した発光輝度のレベルを決定する。この際に、第２照明光１６５における高露光照明（１）と低露光照明（１）との間の露光比は第１照明光１６４の露光比ＥＲ１と等しくなるように、ＬＥＤユニット１４２（図３参照）の発光輝度レベルおよび各露光期間の長さが決定される。ここでは、第２照明光１６５における高露光照明（１）の露光期間は第１照明光１６４の露光期間と等しくされ、低露光照明（１）の露光期間も第１照明光１６４と等しくなるように決定される。また、駆動条件決定部１５ｇでは、例えば、第１照明光１６４と同等の発光輝度が得られるように、ＬＥＤユニット１４２を発光輝度Ｌ１'で発光させるように電流値が決定される。決定された各露光期間と電流値とは駆動条件決定部１５ｇに保持される。なお、第４変形例においても、高露光と低露光とにおける露光比ＥＲ１は、第１照明光１６４と第２照明光１６５とで同一にされるが、第２照明光１６５の発光輝度の大小は、特に制約を受けない。また、露光比ＥＲ１が維持される限り、第２照明光１６５による露光期間および発光輝度のバランスを変化させても構わない。
【００８９】
そして、第２変形例で説明したのと同様に、ＦＳＫ復調部１５ｈで、第１照明光１６４を駆動する最初のパルスを検出すると、駆動条件決定部１５ｇは、ＯＮ／ＯＦＦ信号生成部１５ｄにイネーブル信号を送出し、ＯＮ／ＯＦＦ信号生成部１５ｄは保持された露光期間と電流値とに基づいて照明駆動部１６を制御して、期間Ｔ１、期間Ｔ２において発光輝度Ｌ１'で露光を行う。この露光は、次に露光条件が変更されるまで繰り返して実行される。
【００９０】
なお、図１０では、低露光照明（１）と高露光照明（２）との間で露光条件が変更されており、内視鏡２はＦＳＫを施した第１照明光１６４を用いて、低露光照明（１）と高露光照明（２）との間の期間において、異なる露光条件を再設定しており、第２照明光１６５は、第１照明光１６４による発光輝度Ｌ２に追随して発光輝度Ｌ２'で発光する。
【００９１】
これによって、体内部１０２（図２参照）に設けられた照明ユニット１２３は、内視鏡２が照射する第１照明光１６４の高露光の期間と低露光の期間とにそれぞれ同期して発光し、しかも、第２照明光１６５は第１照明光１６４の発光輝度にも追随し、結果として、第２照明光１６５の露光比は、第１照明光１６４の露光比ＥＲ１と同一に制御される。
【００９２】
図１１は、照明制御部１５の第５変形例において、撮像素子１３がローリングシャッタ方式で撮像を行う場合の説明図である。図１１では上段に比較例として一般的な撮像素子の動作タイミングを、下段に第１実施形態（第５変形例）における動作タイミングを示している。第５変形例では、図６を用いて説明したような、垂直同期信号に対して２種類のタイミングでのローリングシャッタ読み出しを使うのではなく、２フレームに１回のローリングシャッタ読み出しを行っている（図１１に示す読取サイクル）。これによって１秒あたりのフレーム数は半分になるが、データの読み出しを垂直同期信号に対して常に同じタイミングで（一定の周期で）行うことができる。この場合においても、図６，８，１０を用いて説明したものと同じ方法で、体腔内照明装置１０１（図２参照）を内視鏡２の照明（ＬＥＤ７（図１３参照））に同期させることができる。
【００９３】
また、図１１に示すように、露光期間中の一部の時間を用いて照明時間（高露光投光期間および低露光投光期間）を制御することにより、撮像素子１３（図１３参照）のローリングシャッタ読み出し制御は常に２フレームに１回（即ち、２つの垂直同期信号に対して１回）、同じタイミングで行うような単純な動作で、照明光の制御だけで高露光・低露光を実現することができる。このような撮像素子制御は単純であり、複雑なシャッター時間切り替えを行うことができないような撮像素子、例えば超小型の撮像素子であり、複雑な制御を実装できない場合でも広ダイナミックレンジ画像合成を実現することができる。
【００９４】
図１２は、照明制御部１５の第６変形例において、撮像素子１３がグローバルシャッタ方式で撮像を行う場合の説明図である。この場合、画素信号の読み出しは別途設けたメモリ（図示せず）に短時間で転送した後、順次別回路で読み出すため、図１２では露光タイミングのみに注目して図示している。図１２では第６変形例のバリエーションを第１例〜第３例として示している。第１例では、高露光と低露光とを投光期間の制御により実現する例を示している。第１例においてはＬＥＤ７の発光強度（投光強度）は高露光と低露光とで同一としている。第２例では、高露光の期間を短縮し、発光強度を増加した例を示している。また第３例では、更に高露光の期間を短縮して、この期間短縮による露光量の低下を発光強度で補償する例を示している。このように、撮像素子１３がグローバルシャッタ方式で撮像を行う場合においても、第３変形例で説明したＦＳＫを応用して、高露光・低露光の場合の照明強度（投光強度）を変えることにより、露光比の制御を露光時間と照明強度との両方により行って、露光比の大きな撮像を容易に行うことができる。
【００９５】
また、図１２に示すように、高露光と低露光との期間を時間的に近接させることによって、動きのある被写体を撮像した場合も、時間差による画像の違いを小さくでき、広ダイナミックレンジ画像合成における合成画像のアーチファクトを低減することができる。第６変形例においても、上述した第５変形例と同様に、複雑なシャッター時間切り替えを行うことができないような撮像素子、例えば超小型の撮像素子であり、複雑な制御を実装できない場合でも照明光の制御を行うことにより、広ダイナミックレンジ画像合成を実現することができる。
【００９６】
図１３は、ビデオプロセッサ３（図１参照）の構成を示すブロック構成図である。図示するように、ビデオプロセッサ３は、蓄積時間制御部２１と内視鏡照明制御部２２と信号記憶部２３とダイナミックレンジ合成部２４と信号レベル圧縮部２５と輝度計測部２６と入力制御部２７とで構成される。
【００９７】
蓄積時間制御部２１では、内視鏡２の硬性部１２に設けられた撮像素子１３（図２参照）の電荷蓄積時間を制御する処理が行われる。なお第１実施形態では、電荷蓄積時間は高露光と低露光とでそれぞれ固定された期間が設定されており、電荷蓄積量は第１照明光１６４および第２照明光１６５による露光量によって決定される。信号記憶部２３では、撮像素子１３で撮像されてビデオプロセッサ３に送信された撮像画像が記憶される。内視鏡照明制御部２２では、信号記憶部２３に格納された撮像画像およびダイナミックレンジ拡大画像を用いて、ＬＥＤ７の露光期間および発光輝度を修正するとともに、露光比ＥＲを算出する処理が行われる。ダイナミックレンジ合成部２４では、高露光および低露光で撮像された撮像画像を合成して広いダイナミックレンジを持つ合成画像を生成する処理が行われる。信号レベル圧縮部２５では、ヒストグラム均等化法などを用いた信号レベル圧縮処理が行われ、信号レベル圧縮部２５の出力は表示装置８に送られる。輝度計測部２６では、高露光および低露光を行うことで得られた画像から、患部等の被写体から反射した光の強度（輝度値）を計測する。また、入力制御部２７は操作パネル等で構成されて、施術者等の操作に基づいて種々の設定値が入力され、出力画像特性を設定する際に信号レベル圧縮部２５で参照される。
【００９８】
図１４（ａ）は、低露光で得られた画像（以降、「低露光画像」と呼称する）および高露光で得られた画像（以降、「高露光画像」と呼称する）の特性を示す説明図、図１４（ｂ）は、ダイナミックレンジ拡大画像の特性を示す説明図である。図１４（ａ）に示すように、露光量を大きく設定して撮像された高露光画像では、明るさが比較的低い段階で飽和レベルとなり、露光量を小さく設定して撮像された低露光画像では、明るさが比較的高い段階まで飽和レベルとならない。
【００９９】
ダイナミックレンジ合成部２４（図１３参照）では、低露光画像および高露光画像を合成して、広いダイナミックレンジを有するダイナミックレンジ拡大画像を生成する処理が行われる。このダイナミックレンジ拡大処理では、図１４（ｂ）に示すように、被写体の明るさに対するレベル値の傾き特性が一致するように、低露光画像のダイナミックレンジを拡大して、比較的暗い領域の画像情報を高露光画像から取得し、比較的明るい領域の画像情報を低露光画像から取得して、低露光画像と高露光画像とを合成する。
【０１００】
図１４（ｂ）では、ダイナミックレンジを４倍に拡大する例を示しており、高露光時の露光量は低露光時の露光量の４倍とされており、高露光画像では、低露光画像に比較し明るさが１／４倍の暗い部分まで撮像でき、また低露光画像では高露光画像に比較して４倍の明るい部分まで撮像できる。低露光画像の信号を高露光画像の信号レベルに合わせて、即ち、図５〜図１０を用いて説明した露光比ＥＲに基づいて低露光画像の信号レベルを拡大して（即ち、低露光画像の信号レベルに露光比ＥＲを掛け合わせて）、低露光画像と高露光画像とを合成することで、ダイナミックレンジを拡大した１つのダイナミックレンジ拡大画像を取得することができる。
【０１０１】
なお、露光比ＥＲに応じて、ダイナミックレンジ拡大処理での拡大率を異ならせることが可能であり、ダイナミックレンジ合成部２４では、露光比ＥＲを内視鏡照明制御部２２から取得して拡大率を決定する。
【０１０２】
次に、図１３に戻って説明を続ける。なお、ここでは、被写体は第１照明光１６４、第２照明光１６５の双方によって露光されている。輝度計測部２６では、信号記憶部２３から高露光画像を取り出し、高露光画像を適宜サンプリングして高露光を行った際の画素値の平均値（以降、「高露光照明平均値信号」と呼称する）を計算し、更に、低露光画像を適宜サンプリングして低露光を行った際の画素値のピーク値（以降、「低露光照明ピーク値信号」と呼称する）を計測する。また、輝度計測部２６は、ダイナミックレンジ合成部２４の出力を参照して、ダイナミックレンジを拡大した画像のピーク値信号（以降、「Ｄレンジ拡大ピーク値信号」と呼称する）を計測する。ここで、Ｄレンジ拡大ピーク値信号の計測に替えてダイナミックレンジ合成後の画面平均値を使うことも可能である。
【０１０３】
図１５は、内視鏡照明制御部２２の構成を示すブロック構成図である。以降、図１５を用いて内視鏡照明制御部２２の構成について説明する。内視鏡照明制御部２２は、照明制御演算部２２ａと照明調光制御部２２ｂとを備える。照明制御演算部２２ａには、輝度計測部２６から上述した高露光照明平均値信号と低露光照明ピーク値信号とＤレンジ拡大ピーク値信号とが入力される。内視鏡照明制御部２２は入力されたこれらの信号に基づいて、ＬＥＤ７を駆動する駆動条件および露光比ＥＲを算出する。この駆動条件には、高露光および低露光を行う際のＬＥＤ７の駆動電流の設定値が含まれる。なお、説明を簡単にするために、ここでは高露光を行う期間Ｔ１および低露光を行う期間Ｔ２（図６等を参照）は、撮像素子１３（図１３参照）の電荷蓄積時間に対応して、それぞれ予め一意に定められているものとする。
【０１０４】
図１６は、内視鏡照明制御部２２における処理の過程を示すフロー図である。以降、図１６に図１５を併用して内視鏡照明制御部２２の処理内容について説明する。なお、図１６に示すフローを実行する前に、照明制御演算部２２ａは、照明調光制御部２２ｂに対してＬＥＤ７の駆動電流に対応した制御値を出力し、照明調光制御部２２ｂにおいては、制御値に基づいて高露光および低露光を行う際のＬＥＤ７に対する駆動電流が初期設定されている。照明調光制御部２２ｂは制御値と比例する駆動電流でＬＥＤ７を駆動する。一般にＬＥＤ７の駆動電流と発光輝度とは実使用領域において比例するから、内視鏡照明制御部２２は制御値に基づいて、ＬＥＤ７の発光輝度を制御することができる。
【０１０５】
まず、照明制御演算部２２ａは、輝度計測部２６から高露光照明平均値信号を読み込み（ＳＴ１４０１）、これを予め定めておいた第１目標値と比較して第１目標値との差分（以降、「第１差分値」と呼称する）を算出する（ＳＴ１４０２）。そして、第１差分値の第１目標値に対する比率（以降、「第１目標差分比率」と呼称する）を算出して、第１目標差分比率に基づいて、高露光の際におけるＬＥＤ７の発光輝度を制御する制御値（第１制御値ＩＶａｌ１）を算出する（ＳＴ１４０３）。第１制御値ＩＶａｌ１は、照明調光制御部２２ｂに出力される。
【０１０６】
次に、照明制御演算部２２ａは、輝度計測部２６から低露光照明ピーク値信号を読み込み（ＳＴ１４０４）、これを予め定めておいた第２目標値と比較して第２目標値との差分（以降、「第２差分値」と呼称する）を算出する（ＳＴ１４０５）。そして、第２差分値の第２目標値に対する比率（以降、「第２目標差分比率」と呼称する）を算出して、第２目標差分比率に基づいて、低露光の際におけるＬＥＤ７の発光輝度を制御する制御値（第２制御値ＩＶａｌ２）を算出する（ＳＴ１４０６）。第２制御値ＩＶａｌ２は、照明調光制御部２２ｂに出力される。
【０１０７】
次に、照明制御演算部２２ａは、ＳＴ１４０１で読み込んだ高露光照明平均値信号、およびＳＴ１４０４で読み込んだ低露光照明ピーク値信号を用いて、露光比ＥＲを算出する（ＳＴ１４０７）。ここで、露光比ＥＲは、
露光比ＥＲ＝高露光照明平均値信号／低露光照明ピーク値信号・・・（式４）
で求められる。そして、露光比ＥＲの値は、信号レベル圧縮部２５およびダイナミックレンジ合成部２４に出力される。
【０１０８】
次に、照明制御演算部２２ａは算出した露光比ＥＲを評価し、露光比ＥＲが予め設定した閾値よりも大きい場合は、高露光および低露光の両方でＬＥＤ７の発光輝度を下げるように制御してもよい。即ち、ＳＴ１４０３で算出した第１制御値ＩＶａｌ１およびＳＴ１４０６で算出した第２制御値ＩＶａｌ２に所定の減衰率（例えば０．９）を掛け合わせて、第１制御値ＩＶａｌ１および第２制御値ＩＶａｌ２（これらを合わせて、以降「制御値ＩＶａｌ」と呼称する）を同時に補正する（ＳＴ１４０８）。この修正によって、高露光と低露光とにおけるＬＥＤ７の発光輝度を大きく変化させて、発光輝度をより迅速に安定（制定）させることができる。これとは逆に、露光比ＥＲが予め設定した閾値よりも小さい場合は、制御値ＩＶａｌに１より大きな増幅率（例えば１．２）を掛け合わせてもよい。なお、照明制御演算部２２ａは、輝度計測部２６から入力されたＤレンジ拡大ピーク値信号が飽和している場合に、制御値ＩＶａｌに減衰率を乗じ、逆に所定のレベルよりも小さい場合に、増幅率を乗じるようにしてもよい。
【０１０９】
照明調光制御部２２ｂは、照明制御演算部２２ａで算出された第１制御値ＩＶａｌ１に基づいて、高露光におけるＬＥＤ７の発光輝度を制御し、第２制御値ＩＶａｌ２に基づいて、低露光におけるＬＥＤ７の発光輝度を制御する。
【０１１０】
また、露光比ＥＲが予め設定した限界値よりも大きい場合、低露光画像の信号レベルが拡大され過ぎて、ダイナミックレンジ拡大画像のＳ／Ｎが低下するため、このような場合には、内視鏡照明制御部２２は、高露光、中露光、低露光のように露光レベルの数を増やして対応してもよい。このときに算出される露光比ＥＲは高露光／低露光、中露光／低露光の２種類になる。また、露光比ＥＲが予め設定した限界値よりも小さい場合は、単一の露光条件で露光すればよい。このとき、ダイナミックレンジ合成部２４および信号レベル圧縮部２５の動作は停止される。なお、このように内視鏡２側で露光レベルの数が増やされて、露光比ＥＲが変更されたとしても、上述したように、体内部１０２（図２参照）は、新たに設定された露光比ＥＲに追随して第２照明光１６５を照射する。
【０１１１】
一般に内視鏡２を用いる環境においては、周囲の明るさはほぼ０と考えることができるため、高露光と低露光とで撮像された際の輝度信号Ｙは、ほぼ内視鏡２の照明光量（高露光量と低露光量）の比となるため、露光比ＥＲの計算は照明光量のみを考慮すれば良く、計算が簡単になる。しかしながら、体内部１０２のような外部照明がある場合、また、更に何らかの環境光などがある場合、撮像される輝度信号Ｙは、
輝度信号Ｙ∝蓄積時間×環境明るさ＋外部照明による投光光量（発光時間×発光輝度）・・・（式５）
（ただし、撮像素子１３の露光期間内、即ちローリングシャッター読出期間以外に外部照明を発光させる場合）
となる。一般的には、外部照明である体内部１０２から照射される第２照明光１６５と、内視鏡２が照射する第１照明光１６４と、撮像素子の蓄積時間の比による露光比は同一では無いため、高露光および低露光で撮像された画像から、それぞれ飽和していない領域の輝度信号Ｙを取得して、これらの輝度信号Ｙの比から露光比ＥＲを別途求める必要がある。即ち、撮像された画像から非飽和の領域を検出して、その画素値の代表値等を求める演算が必要となる。
【０１１２】
ここで、第１実施形態では、外部照明である体内部１０２から照射される第２照明光１６５は、内視鏡２が照射する第１照明光１６４と同一の露光比ＥＲを維持されるから、非飽和領域の画像をサンプリングする必要がなく、内視鏡照明制御部２２の処理が簡素化されて、図１６に示すフローの実行サイクルを高速にすることができる。目標値に向かうように制御された前フレームのＬＥＤ７の駆動制御値（高露光・低露光）から、露光比を計算して利用することが可能であり、映像の広ダイナミックレンジ処理に関しては、現フレームの入力画像による露光制御の計算とは独立に、計算することができる。
【０１１３】
図１７は、内視鏡照明制御部２２で行われる発光輝度の制御値について説明する説明図、図１８は、発光輝度の制御値を決定する過程を示すフロー図である。図１７に示すように、照明制御の目標である制御値ＩＶａｌ（以降、単に「制御値」と呼称する）は、第１目標差分比率および第２目標差分比率（以降、単に「目標差分比率」と呼称する）によって決定される。即ち、制御値を変更する必要がない範囲を規定する第１閾値（ここでは−１０％および＋１０％）、および制御値を変更する範囲を規定する第２閾値（ここでは−２０％および＋２０％）と目標差分比率とを比較して、両者の値の大小に応じて制御値が修正される。
【０１１４】
目標差分比率が−２０％以下となる場合には、制御値が１０％増加され、ＬＥＤ７の発光輝度が現在の輝度から１０％増加される（図１８のＳＴ１７０５）。また、目標差分比率が−２０％〜−１０％となる場合には、制御値が５％増加され、発光輝度が現在の輝度から５％増加される（図１８のＳＴ１７０６）。また、目標差分比率が±１０％以内となる場合には、制御値は修正されずＬＥＤ７は現在の発光輝度が維持される（図１８のＳＴ１６０７）。また、目標差分比率が＋１０％〜＋２０％となる場合には、制御値が５％減少され、発光輝度が現在の輝度から５％減少される（図１８のＳＴ１７０８）。また、目標差分比率が＋２０％以上となる場合には、制御値が１０％減少され、発光輝度が現在の輝度から１０％減少される（図１８のＳＴ１６０９）。
【０１１５】
このように目標差分比率がプラス側となる場合には制御値を小さくする制御が行われ、逆に目標差分比率がマイナス側を示す場合には制御値を大きくする制御が行われる。また、目標差分比率の絶対値が大きな値を示す場合には制御値を変化させる割合も大きくなってＬＥＤ７の発光輝度が中速で修正され、目標差分比率の絶対値が小さな値を示す場合には制御値を変化させる割合も小さくなって発光輝度が低速で修正される。
【０１１６】
なお、内視鏡照明制御部２２で用いられる目標差分比率に関する閾値や、ＳＴ１４０２、ＳＴ１４０５（図１６参照）で用いられる「目標」である第１目標値、第２目標値は、内視鏡システム１（図１参照）として予め設定しておけばよいが、施術者等がビデオプロセッサ３（図１３参照）の入力制御部２７を操作して変更可能としてもよい。
【０１１７】
図１９は、信号レベル圧縮部２５の構成を示すブロック構成図である。図１９に示すように、信号レベル圧縮部２５は、ダイナミックレンジ合成部２４で合成したダイナミックレンジ拡大画像に対して、ヒストグラム均等化法を用いたダイナミックレンジ圧縮処理を行うものであり、エッジ抽出部６１と、ヒストグラム生成部６２と、ヒストグラム均等化部６３と、パラメータ決定部６４と、を備えている。
【０１１８】
エッジ抽出部６１では、ダイナミックレンジ合成部２４から取得したダイナミックレンジ拡大画像に対してエッジ部分を抽出する処理が行われる。ヒストグラム生成部６２では、エッジ抽出部６１で取得したエッジ部輝度情報に基づいて、エッジ部近辺での画素値（輝度値）のヒストグラムを生成する処理が行われる。ヒストグラム均等化部６３では、ヒストグラム生成部６２で取得したヒストグラムから、出力画像の階調数に対応した階調変換カーブ（γ補正テーブル）を生成して、その階調変換カーブを用いて画素値を階調変換する処理が行われ、ヒストグラム均等化部６３からレベル圧縮された出力画像が出力される。
【０１１９】
このように、第１実施形態では、エッジ部分を用いたヒストグラム均等化法により階調変換するようにしており、通常のヒストグラム均等化法では、画像上での面積に大きな影響を受けるのに対して、エッジ部分を用いたヒストグラム均等化法では、全体の信号レベルを圧縮しながら画像のコントラストをより一層強調することができる。
【０１２０】
パラメータ決定部６４では、ヒストグラム均等化部６３での処理に用いられるパラメータを決定する処理が行われる。ここでは、施術者等による入力制御部２７の入力操作に応じて、明暗の変換特性（γ補正など）やコントラスト強調特性などに関する出力画像特性設定情報が取得され、この出力画像特性設定情報に基づいてパラメータが決定される。また、パラメータ決定部６４は、輝度計測部２６から露光比ＥＲを入手しており、露光比ＥＲが予め設定した閾値よりも大きい場合は、信号レベルの圧縮も大きくするよう制御することによって、画像の飽和が少なく、極端なコントラスト増加を抑えた、より自然な画質を得ることができる。
【０１２１】
以上説明してきたように、第１実施形態の内視鏡システム１は、第１照明光１６４を照射する内視鏡２（図２参照、以下同じ）と、内視鏡２とは別体に構成されて、内視鏡２とともに体腔内１６３に挿入される体内部１０２と、を含んでおり、体内部１０２は、体腔内１６３を照明する照明ユニット１２３と、内視鏡２からの照明光を受光する受光部１２８と、受光部１２８の出力に基づいて第１照明光１６４の駆動状態を検出し、照明ユニット１２３の駆動条件を決定する照明制御部１５と、を備え、内視鏡２が照射する第２照明光１６５は、複数の露光条件（高露光および低露光）に応じた露光比ＥＲで照射され、照明制御部１５は、内視鏡２が照射する第１照明光１６４の駆動状態に同期して、露光比ＥＲに基づいて照明ユニット１２３の点灯と消灯とを制御している。
【０１２２】
（第２実施形態）
図２０は、本発明の第２実施形態に係るビデオプロセッサ３の構成を示すブロック構成図である。以降、図２０に図２を併用して、本発明の第２実施形態に係る内視鏡システム１において、体内部１０２から照射される第２照明光１６５を制御する構成について説明する。
【０１２３】
上述したように、第１実施形態では、体内部１０２は内視鏡２から照射される第１照明光１６４を受光して、この第１照明光１６４と同期するように第２照明光１６５を発光させているが、第２実施形態では、体腔内照明装置１０１の体外部１０３が体内部１０２に非接触で電力を供給する際に、併せて制御信号を伝送し、これによって第２照明光１６５の発光が制御される。
【０１２４】
図２０に示すように、体腔内照明装置１０１の体外部１０３は、制御信号重畳部３１と給電部３２とを備える。第１実施形態と同様に、体内部１０２は単独で体腔内１６３（図２参照）に挿入されて、体外部１０３から給電される。ただし、第２実施形態では、体外部１０３は所定のケーブルでビデオプロセッサ３と接続され、ビデオプロセッサ３から所定の制御信号を受け取っている。ここで、制御信号重畳部３１は、図２に示す給電制御部１５６内に構成されている。また給電部３２は、図２に示す体外磁路形成部材１５１、給電側コイル１５２で構成される。制御信号重畳部３１では、スイッチング回路によって電力供給に用いる周波数に、これとは異なる制御信号伝送用周波数を重畳しており、制御信号伝送用周波数の帯域で所定の制御信号が無線で送信される。制御信号は体内部１０２の受電制御部１２５で抽出される。
【０１２５】
給電と同時に体内部１０２に送信される制御信号には、第１実施形態で説明した、高露光に対応して算出された第１目標差分比率（図１６のＳＴ１４０３に対する説明を参照）および低露光に対応して算出された第２目標差分比率（図１６のＳＴ１４０６に対する説明を参照）が含まれる。また、これらの制御信号を送信する際に、これも第１実施形態で説明したスタートビットのような同期信号を重畳することが可能である。なお、内視鏡２に搭載されたＬＥＤ７（図１５参照）と体内部１０２に搭載されたＬＥＤユニット１４２（図３参照）とでは、部品としての定格や個数も異なるケースが多いため、制御信号重畳部３１は、この相違を解消するために制御信号に所定の比率を乗じる補正を行ってもよい。
【０１２６】
このように、体外部１０３は体内部１０２に対して非接触で給電を行うに際して、制御信号および同期信号を併せて送信する。これによって、内視鏡２が照射する第１照明光１６４と体内部１０２に設けられた照明ユニット１２３が照射する第２照明光１６５とは同期して発光し、更に照明ユニット１２３に設けられたＬＥＤユニット１４２の駆動電流は、受信した制御信号で修正されうることから、第１照明光１６４および第２照明光１６５について、高露光および低露光の露光比ＥＲは同一に保たれる。
【０１２７】
以上、本発明を特定の実施形態に基づいて説明したが、これらの実施形態はあくまでも例示であって、本発明はこれらの実施形態によって限定されるものではない。例えば、各実施形態では、光源であるＬＥＤ７（図１５参照）、ＬＥＤユニット１４２（図３参照）の駆動電流を変更して発光輝度を制御するようにしているが、これに替えてＰＷＭ制御によって調光を行ってもよい。この場合、上述した制御値ＩＶａｌはＰＷＭのＯＮデューティに対応したものとすればよい。また、内視鏡２には単一のＬＥＤ７が設けられるとして説明したが、ＬＥＤ７を複数として、複数のＬＥＤ７が視野の異なる範囲をそれぞれ照明するようにしてもよい。この場合、各ＬＤＥ７は独立して駆動され、各照明範囲ごとに高露光照明平均値信号等を算出することで、各ＬＥＤ７の発光輝度が調整される。
【０１２８】
なお、第１、第２実施形態に示した本発明に係る内視鏡システム１および体腔内照明装置１０１の各構成要素は、必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明に係る内視鏡システム１および体腔内照明装置１０１は、内視鏡２が照射する照明光（第１照明光１６４）を用いて、体腔内照明装置１０１の照明ユニット１２３を制御し、内視鏡２および体腔内照明装置１０１が照射する照明光（第１照明光１６４および第２照明光１６５）を用いてダイナミックレンジが拡大された画像を撮像することを可能としたことから、外部から直接観察できない観察対象の内部を撮像する内視鏡システム、および内視鏡システムに利用される体腔内照明装置に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１３０】
１    内視鏡システム
２    内視鏡（内視鏡本体）
３    ビデオプロセッサ
７    ＬＥＤ
１３  撮像素子
１５  照明制御部
１５ａ  増幅器
１５ｂ  バンドパスフィルタ部
１５ｃ  検波処理部
１５ｄ  ＯＮ／ＯＦＦ信号生成部
１５ｅ  ゼロクロス回数判定部
１５ｆ  露光比検出部
１５ｇ  駆動条件決定部
１５ｈ  ＦＳＫ復調部
１６  照明駆動部
２２  内視鏡照明制御部
２２ａ  照明制御演算部
２２ｂ  照明調光制御部
２４  ダイナミックレンジ合成部
２５  信号レベル圧縮部
２６  輝度計測部
２７  出力画像特性設定部
３１  制御信号重畳部
３２  給電部
１０１  体腔内照明装置
１０２  体内部
１０３  体外部
１０６  照明窓
１２３  照明ユニット
１２５  受電制御部
１２８  受光部
１４２  ＬＥＤユニット
１５６  給電制御部
１６３  体腔内
１６４  第１照明光（照明光）
１６５  第２照明光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【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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