JP5452785B1 - 撮像システム - Google Patents

Abstract

撮像素子の露光と読み出しとをライン毎にタイミングをずらして行ったとしても、画像に露光ムラが生じることを防止することができる撮像システムを提供する。撮像システム１は、被写体を照明する照明光を出射する照明部４１と、光を受光して光電変換を行うことにより電気信号を生成する画素が２次元状に配列された受光部２４４ｆと、受光部２４４ｆから水平ライン毎に電気信号を順次読み出す読み出し部２４４ｇと、１フレームまたは１フィールド期間のうち読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの水平ラインを読み出す読み出し期間の少なくとも一部において、照明部４１が出射する照明光の強度を一定に保つ一方、この読み出し期間以外において、照明部４１が出射する照明光の照明時間を可変制御する照明制御部４２と、を備える。

Description

本発明は、撮影用の複数の画素のうち読み出し対象として任意に指定された画素から光電変換後の電気信号を画像情報として出力可能である撮像システムに関する。

従来、医療分野においては、患者等の被検体の臓器を観察する際に内視鏡システムが用いられている。内視鏡システムは、たとえば可撓性を有する細長形状をなし、被検体の体腔内に挿入される撮像装置（電子スコープ）と、撮像装置の先端に設けられた体内画像を撮像する撮像素子と、被検体を照明する照明光を出射する光源装置と、撮像素子が撮像した体内画像に所定の画像処理を行う処理装置（外部プロセッサ）と、処理装置が画像処理を行った体内画像を表示可能な表示装置とを有する。内視鏡システムを用いて体内画像を取得する際には、被検体の体腔内に挿入部を挿入した後、この挿入部の先端から体腔内の生体組織に照明光を照射し、撮像素子が体内画像を撮像する。医師等のユーザは、表示装置が表示する体内画像に基づいて、被検体の臓器の観察を行う。

このような内視鏡システムが有する撮像素子として、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサを適用する場合がある。ＣＭＯＳセンサは、ライン毎にタイミングをずらして露光または読み出しを行うローリングシャッタ方式によって画像データを生成する。

一方、照明用の光源としてＬＥＤやレーザーダイオードのような固体光源は、素子に流す電流を調整することで、発光する明るさを簡単に可変することができること、従来のランプに比べ小型、省電力であること、応答速度が速いことなど多くのメリットがあり急速に普及しつつある。しかしながら、これらの光源は、流す電流値、または温度によって発光する分光特性が変わってしまうことも知られており、これを回避するために電流制御ではなく、その発光時間により照明光量を制御する方式（ＰＷＭ制御）が行われている。これにより、従来のハロゲンやキセノン光源のように照明光量を調整する場合の絞り機構などが不要となり装置の小型化と稼動部分がないために故障の確率を低減できる。

また、撮像素子における電荷の読み出しを行っているラインがある期間は、フラッシュ装置が出射する照明光を消灯して撮影を行う技術が知られている（特許文献１参照）。

特開２００８−２９６２１号公報

しかしながら、上述した従来技術では、ＣＭＯＳ型の撮像素子で露光してから電荷を読み出すまでの一連の処理をライン毎に異なるタイミングで行っているため、パルス照明した場合に照明の発光タイミングによっては、撮像素子のライン毎に露光時間が異なることで、画像に露光ムラが生じ、画質が低下するという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、撮像素子で露光してから電荷を読み出すまでの一連の処理をライン毎に異なるタイミングで行ったとしても、画質が低下することを防止することができる撮像システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる撮像システムは、被写体を照明する照明光を出射する照明部と、光を受光して光電変換を行うことにより電気信号を生成する画素が２次元状に配列された受光部と、前記受光部から水平ライン毎に前記電気信号を順次読み出す読み出し部と、１フレームまたは１フィールド期間のうち前記読み出し部が前記受光部の水平ラインを読み出す読み出し期間の少なくとも一部において、前記照明部が出射する照明光の強度を一定に保つ一方、前記読み出し期間以外において、前記照明部が出射する照明光の照明時間を可変制御する照明制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像システムは、上記発明において、前記読み出し部が読み出した前記電気信号に対して所定の画像処理を行って前記被写体の画像を生成する画像処理部をさらに備え、前記読み出し期間は、前記読み出し部が前記画像処理部の処理対象とする前記受光部の水平ラインを読み出す期間であることを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像システムは、上記発明において、前記画像処理部が生成した前記画像に含まれる被写体の明るさを検出する明るさ検出部をさらに備え、前記照明制御部は、前記明るさ検出部が検出した前記被写体の明るさに基づいて、前記照明光の強度とタイミングを可変制御することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像システムは、上記発明において、１フレームまたは１フィールド期間内において、前記照明部が出射する照明光の光量を制御する光量制御部をさらに備え、前記照明制御部は、前記１フレームまたは１フィールド期間内の前記読み出し期間において前記照明光の強度を一定に保つ連続照明と、前記１フレームまたは１フィールド期間内の前記読み出し期間外において前記照明の照明時間を変調する変調照明とを行い、前記光量制御部による前記光量に基づき、前記１フレームまたは１フィールド期間内の前記光量を減少させる場合において、前記照明部が前記変調照明を行って前記読み出し期間外の前記照明光の照明時間を最小にしたとき、前記１フレームまたは１フィールド期間内の前記光量が同じになるように、前記連続照明の強度と前記変調照明の照明時間を設定することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像システムは、上記発明において、１フレームまたは１フィールド期間内において、前記照明部が出射する照明光の光量を制御する光量制御部をさらに備え、前記照明制御部は、前記１フレームまたは１フィールド期間内の前記読み出し期間と前記読み出し期間外とにおいて前記照明光の強度をそれぞれ一定に保つ強度一定照明モードと、前記読み出し期間の少なくとも一部において、前記照明部が出射する照明光の強度を一定に保つ一方、前記読み出し期間以外において、前記照明部が出射する照明光の照明時間を可変制御する可変照明モードとを行い、前記光量制御部によって制御される前記光量に基づいて、前記強度一定照明モードから前記可変照明モードに切り替える場合、前記１フレームまたは１フィールド期間内の前記光量が同じになるように前記可変照明モードにおける前記照明光の強度および照明時間を設定することを特徴とする。

また、本発明にかかる撮像システムは、上記発明において、前記照明制御部は、前記１フレームまたは１フィールド期間内の前記読み出し期間において、水平ライン毎に前記照明光の照明時間を一定に保つライン単位照明モードをさらに行い、前記光量制御部によって制御される前記光量に基づいて、前記強度一定照明モードと、前記可変照明モードと、前記ライン単位照明モードとを互いに切り替える場合、前記１フレームまたは１フィールド期間内の前記光量が同じになるように制御することを特徴とする。

本発明にかかる撮像システムは、照明制御部が１フレームまたは１フィールド期間のうち読み出し部が受光部の水平ラインを読み出す読み出し期間の少なくとも一部において、照明部が出射する照明光の強度を一定に保つ一方、この読み出し期間以外において、照明部が出射する照明光の照明時間を可変制御する。この結果、画質が低下することを防止することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの概略構成を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの撮影時における撮像素子の露光期間および読み出し期間と光源装置が出射する照明との関係を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態１の変形例１にかかる内視鏡システムの撮影時における撮像素子の露光期間および読み出し期間と光源装置が出射する照明との関係を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態１の変形例２にかかる内視鏡システムの撮影時における撮像素子の露光期間および読み出し期間と光源装置が出射する照明との関係を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態１の変形例２にかかる内視鏡システムの撮影時における撮像素子の露光期間および読み出し期間と光源装置が出射する照明との関係を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態１の変形例３にかかる内視鏡システムの撮影時における撮像素子の露光期間および読み出し期間と光源装置が出射する照明との関係を示す図である。 図８は、本発明の実施の形態１の変形例４にかかる内視鏡システムの撮影時における撮像素子の露光期間および読み出し期間と光源装置が出射する照明との関係を示す図である。 図９は、本発明の実施の形態２にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。 図１０は、本発明の実施の形態２にかかる内視鏡システムの撮影時における撮像素子の露光期間および読み出し期間と光源装置が高照度から低照度で出射する照明との関係を示す図である。 図１１は、本発明の実施の形態２にかかる内視鏡システムの照明制御部が光量制御部から入力される光量信号に基づいて、光源装置が出射する照明光の照度を高照度から低照度に切り替える際の切り替え方法を説明する図である。 図１２は、本発明の実施の形態３にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。 図１３は、本発明の実施の形態３にかかる内視鏡システムの撮影時における撮像素子の露光期間および読み出し期間と光源装置が出射する照明との関係を示す図である。 図１４は、本発明の実施の形態４にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。 図１５は、本発明の実施の形態４にかかる内視鏡システムの撮影時における撮像素子の露光期間および読み出し期間と光源装置が出射する照明との関係を示す図である。 図１６は、本発明の実施の形態５にかかる内視鏡システムの撮影時における撮像素子の露光期間および読み出し期間と光源装置が出射する照明との関係を示す図である。 図１７は、図１６の期間Ｔ１６で非全ライン期間における撮像素子の各水平ラインと照明部が出射する照明光との関係を模式的に示す拡大図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）として、患者等の被検体の体腔内の画像を撮像して表示する医療用の内視鏡システムを撮像システムとして説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの概略構成を示す図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。

図１および図２に示すように、内視鏡システム１は、被検体の体腔内に先端部を挿入することによって被検体の体内画像を撮像する内視鏡２（電子スコープ）と、内視鏡２が撮像した体内画像に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡システム１全体の動作を統括的に制御する処理装置３（外部プロセッサ）と、内視鏡２の先端から出射する照明光を発生する光源装置４と、処理装置３が画像処理を施した体内画像を表示する表示装置５と、を備える。

内視鏡２は、可撓性を有する細長形状をなす挿入部２１と、挿入部２１の基端側に接続され、各種の操作信号の入力を受け付ける操作部２２と、操作部２２から挿入部２１が延びる方向と異なる方向に延び、処理装置３および光源装置４に接続する各種ケーブルを内蔵するユニバーサルコード２３と、を備える。

挿入部２１は、光を受光して光電変換を行うことにより信号を生成する画素が２次元状に配列された撮像素子２４４を内蔵した先端部２４と、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部２５と、湾曲部２５の基端側に接続され、可撓性を有する長尺状の可撓管部２６と、を有する。

先端部２４は、グラスファイバ等を用いて構成されて光源装置４が発光した光の導光路をなすライトガイド２４１と、ライトガイド２４１の先端に設けられた照明レンズ２４２と、集光用の光学系２４３と、光学系２４３の結像位置に設けられ、光学系２４３が集光した光を受光して電気信号に光電変換して所定の信号処理を施す撮像素子２４４と、を有する。

光学系２４３は、一または複数のレンズを用いて構成され、画角を変化させる光学ズーム機能および焦点を変化させるフォーカス機能を有する。

撮像素子２４４は、光学系２４３から光を光電変換して電気信号を出力するセンサ部２４４ａと、センサ部２４４ａが出力した電気信号に対してノイズ除去やＡ／Ｄ変換を行うアナログフロントエンド部２４４ｂ（以下、「ＡＦＥ部２４４ｂ」という）と、ＡＦＥ部２４４ｂが出力したデジタル信号（画像信号）をパラレル／シリアル変換して外部に送信するＰ／Ｓ変換部２４４ｃと、センサ部２４４ａの駆動タイミング、ＡＦＥ部２４４ｂおよびＰ／Ｓ変換部２４４ｃにおける各種信号処理のパルスを発生するタイミングジェネレータ２４４ｄと、撮像素子２４４の動作を制御する撮像制御部２４４ｅと、を有する。撮像素子２４４は、ＣＭＯＳセンサである。

センサ部２４４ａは、光量に応じた電荷を蓄積するフォトダイオードおよびフォトダイオードが蓄積した電荷を増幅する増幅器をそれぞれ有する複数の画素が２次元状に配列された受光部２４４ｆと、受光部２４４ｆの複数の画素のうち読み出し対象として任意に設定された画素が生成した電気信号を画像情報として読み出す読み出し部２４４ｇと、を有する。また、受光部２４４ｆの受光面には、各画素にカラーフィルタが設けられている。

ＡＦＥ部２４４ｂは、電気信号（アナログ）に含まれるノイズ成分を低減するノイズ低減部２４４ｈと、電気信号の増幅率（ゲイン）を調整して一定の出力レベルを維持するＡＧＣ（Auto Gain Control）部２４４ｉと、ＡＧＣ部２４４ｉを介して出力された画像情報（画像信号）としての電気信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部２４４ｊと、を有する。ノイズ低減部２４４ｈは、たとえば相関二重サンプリング（Correlated Double Sampling）法を用いてノイズの低減を行う。

撮像制御部２４４ｅは、処理装置３から受信した設定データに従って先端部２４の各種動作を制御する。撮像制御部２４４ｅは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や各種プログラムを記録するレジスタ等を用いて構成される。

操作部２２は、湾曲部２５を上下方向および左右方向に湾曲させる湾曲ノブ２２１と、被検体の体腔内に生体鉗子、電気メスおよび検査プローブ等の処置具を挿入する処置具挿入部２２２と、処理装置３、光源装置４に加えて、送気手段、送水手段、画面表示制御等の周辺機器の操作指示信号を入力する操作入力部である複数のスイッチ２２３と、を有する。処置具挿入部２２２から挿入される処置具は、先端部２４の処置具チャンネル（図示せず）を経由して開口部（図示せず）から表出する。

ユニバーサルコード２３は、ライトガイド２４１と、一または複数の信号線をまとめた集合ケーブル２４５と、を少なくとも内蔵している。ユニバーサルコード２３は、処理装置３および光源装置４に着脱自在なコネタク部２７を有する。

つぎに、処理装置３の構成について説明する。処理装置３は、Ｓ／Ｐ変換部３０１と、画像処理部３０２と、明るさ検出部３０３と、調光部３０４と、読出アドレス設定部３０５と、駆動信号生成部３０６と、入力部３０７と、記録部３０８と、制御部３０９と、基準クロック生成部３１０と、を備える。

Ｓ／Ｐ変換部３０１は、コネタク部２７から入力された画像信号（電気信号）をシリアル／パラレル変換して画像処理部３０２に出力する。

画像処理部３０２は、Ｓ／Ｐ変換部３０１から入力された画像信号をもとに、表示装置５が表示する体内画像を生成する。画像処理部３０２は、同時化部３０２ａと、ホワイトバランス調整部３０２ｂ（以下、「ＷＢ調整部３０２ｂ」という）と、ゲイン調整部３０２ｃと、γ補正部３０２ｄと、Ｄ／Ａ変換部３０２ｅと、フォーマット変更部３０２ｆと、サンプル用メモリ３０２ｇと、静止画像用メモリ３０２ｈと、を有する。

同時化部３０２ａは、画素情報として入力された画像情報をＲＧＢ画像情報として同時化する。同時化部３０２ａは、同時化したＲＧＢ画像情報をＷＢ調整部３０２ｂへ順次出力するとともに、一部のＲＧＢ画像情報を、明るさ検出などの画像解析用としてサンプル用メモリ３０２ｇへ出力する。

ＷＢ調整部３０２ｂは、ＲＧＢ画像情報のホワイトバランスを調整する。具体的には、ＷＢ調整部３０２ｂは、ＲＧＢ画像情報に基づいて、ＲＧＢ画像情報のホワイトバランスを調整する。

ゲイン調整部３０２ｃは、ＲＧＢ画像情報のゲイン調整を行う。ゲイン調整部３０２ｃは、ゲイン調整を行ったＲＧＢ信号をγ補正部３０２ｄへ出力するとともに、一部のＲＧＢ信号を、静止画像表示用、拡大画像表示用または強調画像表示用として静止画像用メモリ３０２ｈへ出力する。

γ補正部３０２ｄは、表示装置５に対応させてＲＧＢ画像情報の階調補正（γ補正）を行う。

Ｄ／Ａ変換部３０２ｅは、γ補正部３０２ｄが出力した階調補正後のＲＧＢ画像情報をアナログ信号に変換する。

フォーマット変更部３０２ｆは、Ｄ／Ａ変換部３０２ｅでアナログ信号に変換された画像情報をハイビジョン方式等の動画用のファイルフォーマットに変更して表示装置５に出力する。

明るさ検出部３０３は、サンプル用メモリ３０２ｇが保持するＲＧＢ画像情報から、各画素に対応する明るさレベルを検出し、検出した明るさレベルを内部に設けられたメモリに記録するとともに制御部３０９へ出力する。また、明るさ検出部３０３は、検出した明るさレベルをもとにゲイン調整値を算出し、ゲイン調整値をゲイン調整部３０２ｃへ出力する。

調光部３０４は、制御部３０９の制御のもと、明るさ検出部３０３が算出した光照射量をもとに光源装置４が発生する光量や発光タイミング等を設定し、この設定した条件を含む調光信号を光源装置４へ出力する。

読出アドレス設定部３０５は、センサ部２４４ａの受光面における読み出し対象の画素および読み出し順序を設定する機能を有する。すなわち、読出アドレス設定部３０５は、ＡＦＥ部２４４ｂがセンサ部２４４ａから読み出す画素のアドレスを設定する機能を有する。また、読出アドレス設定部３０５は、設定した読み出し対象の画素のアドレス情報を同時化部３０２ａへ出力する。

駆動信号生成部３０６は、撮像素子２４４を駆動するための駆動用のタイミング信号を生成し、集合ケーブル２４５に含まれる所定の信号線を介してタイミングジェネレータ２４４ｄへ送信する。このタイミング信号は、読み出し対象の画素のアドレス情報を含む。

入力部３０７は、内視鏡システム１の動作を指示する動作指示信号等の各種信号の入力を受け付ける。

記録部３０８は、フラッシュメモリやＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の半導体メモリを用いて実現される。記録部３０８は、内視鏡システム１を動作させるための各種プログラム、および内視鏡システム１の動作に必要な各種パラメータ等を含むデータを記録する。また、記録部３０８は、処理装置３の識別情報を記録する。ここで、識別情報には、処理装置３の固有情報（ＩＤ）、年式、スペック情報、伝送方式および伝送レート等が含まれる。

制御部３０９は、ＣＰＵ等を用いて構成され、撮像素子２４４および光源装置４を含む各構成部の駆動制御、および各構成部に対する情報の入出力制御などを行う。制御部３０９は、撮像制御のための設定データを、集合ケーブル２４５に含まれる所定の信号線を介して撮像制御部２４４ｅへ送信する。制御部３０９は、撮像素子２４４の各ラインの露光タイミングと読み出しタイミングを含む同期信号を光源装置４に出力する。

基準クロック生成部３１０は、内視鏡システム１の各構成部の動作の基準となる基準クロック信号を生成し、内視鏡システム１の各構成部に対して生成した基準クロック信号を供給する。

つぎに、光源装置４の構成について説明する。光源装置４は、照明部４１と、照明制御部４２と、を備える。

照明部４１は、被写体を照明する照明光を出射する。照明部４１は、光源４１ａと、光源ドライバ４１ｂと、を有する。

光源４１ａは、白色ＬＥＤを用いて構成され、照明制御部４２の制御のもと、白色光を発生する。光源４１ａが発生した光は、集光レンズ（図示せず）およびライトガイド２４１を経由して先端部２４から被写体に向けて照射される。

光源ドライバ４１ｂは、光源４１ａに対して照明制御部４２の制御のもとで電流を供給することにより、光源４１ａに白色光を発生させる。

照明制御部４２は、１フレームまたは１フィールド期間のうち読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの水平ラインを読み出す読み出し期間の少なくとも一部において、照明部４１が出射する照明光の強度を一定に保つ一方、読み出し期間以外において、照明部４１が出射する照明光の強度を可変制御する。具体的には、照明制御部４２は、読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの水平ラインを読み出してない期間（露光期間）において照明部４１が出射する照明光の強度をＰＷＭ制御する。

表示装置５は、映像ケーブルを介して処理装置３が生成した体内画像を処理装置３から受信して表示する。表示装置５は、液晶または有機ＥＬ（Electro Luminescence）を用いて構成される。

以上の構成を有する内視鏡システム１の撮影時における撮像素子２４４の露光または読み出しタイミングと光源装置４が出射する照明との関係について説明する。

図３は、内視鏡システム１の撮影時における撮像素子２４４の露光期間および読み出し期間と光源装置４が出射する照明との関係を示す図である。図３（ａ）は、垂直同期信号を示す。図３（ｂ）は、撮像素子２４４の各ラインの露光期間および読み出しタイミングを示す。図３（ｃ）は、光源装置４が出射する照明の照明期間を示す。なお、以下においては、撮像素子２４４におけるオプティカルブラック領域や無効領域等のダミーラインを含む全ラインをプログレッシブ方式で上から下に向けて順次読み出す場合について説明する。

図３に示すように、撮像素子２４４は、複数のフレームを連続的に撮像する場合、蓄積された電荷の読み出しを１つの水平ラインごとに順次行う。具体的には、読み出し部２４４ｇが最初に読み出す受光部２４４ｆの第１ライン（図３の１行目のライン）と最後に読み出す受光部２４４ｆの第ｎライン（ｎ＝自然数、図３のｎ行目のライン）との間には、読み出しタイミングに時間差が生じることとなる。このため、図３に示すように、照明制御部４２は、１フレーム期間のうち読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの水平ラインを読み出す全読み出し期間（映像読み出し期間）において、照明部４１が出射する照明光の強度を一定にするように照明部４１に連続照明（ＣＷ照明）を出射させる。これにより、受光部２４４ｆの水平ライン毎の露光ムラを確実に防止することができる。

これに対して、図３に示すように、照明制御部４２は、１フレーム期間のうち読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの水平ラインを読み出す期間以外の全ライン同時露光期間において、照明部４１が出射する照明光の強度を変調させる。具体的には、照明制御部４２は、受光部２４４ｆの全ライン同時露光期間において、照明部４１をＰＷＭ制御することによって、照明光を出射させる。これにより、光源４１ａの特性による色温度の変化を防止することができる。

以上説明した本発明の実施の形態１では、照明制御部４２が１フレーム期間のうち読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの水平ラインを読み出す読み出し期間の少なくとも一部において、照明部４１が出射する照明光の強度を一定にする一方、読み出し期間以外の全ライン同時露光期間において、照明部４１が出射する照明光の強度を可変制御する。この結果、画像の露光ムラを確実に防止することができる。

なお、本実施の形態１では、照明制御部４２は、調光部３０４から入力される被写体の明るさに基づいて、照明部４１が出射する照明光の強度を１フレーム毎に可変制御してもよい。

（実施の形態１の変形例１）
図４は、本発明の実施の形態１の変形例１にかかる内視鏡システム１の撮影時における撮像素子２４４の露光期間および読み出し期間と光源装置４が出射する照明との関係を示す図である。図４（ａ）は、垂直同期信号を示す。図４（ｂ）は、撮像素子２４４の各ラインの露光期間および読み出しタイミングを示す。図４（ｃ）は、光源装置４が出射する照明の照明期間を示す。

図４に示すように、受光部２４４ｆは、撮像制御部２４４ｅの制御のもと、受光部２４４ｆの各水平ラインにおける読み出し開始を電子シャッタで行った後に、読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆに蓄積された電荷の読み出しを水平ライン毎に順次行う。このため、図４に示すように、照明制御部４２は、１フレーム期間のうち受光部２４４ｆの最後の第ｎラインの電子シャッタが終了した後から読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの１ラインを読み出すまでの全ライン同時露光期間において、照明部４１をＰＷＭ制御することによって、照明部４１に照明光を出射させる。

これに対して、照明制御部４２は、１フレーム期間のうち読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの第１ラインの読み出しを開始してから受光部２４４ｆの最後の第ｎラインの電子シャッタが終了するまでの期間において、照明部４１が出射する照明光の強度を一定にするように照明部４１に連続照明を出射させる。

以上説明した本発明の実施の形態１の変形例１によれば、電子シャッタを併用しても、ＰＷＭ制御によって照明部４１を動作させることができるので、光源４１ａの特性による光の色温度等を一定にしつつ、画像の露光ムラを確実に防止することができる。

（実施の形態１の変形例２）
図５は、本発明の実施の形態１の変形例２にかかる内視鏡システム１の撮影時における撮像素子２４４の露光期間および読み出し期間と光源装置４が出射する照明との関係を示す図である。図５（ａ）は、垂直同期信号を示す。図５（ｂ）は、撮像素子２４４の各ラインの露光期間および読み出しタイミングを示す。図５（ｃ）は、光源装置４が出射する照明の照明期間を示す。

図５に示すように、受光部２４４ｆは、撮像制御部２４４ｅの制御のもと、所定の周期でグローバルリセットを行った後に、露光を開始する。ここで、グローバルリセットとは、受光部２４４ｆの各ラインに蓄積された電荷を同時にリセットする動作である。その後、読み出し部２４４ｇは、受光部２４４ｆに蓄積された電荷の読み出しを水平ライン毎に順次行う。このため、図５に示すように、照明制御部４２は、１フレーム期間のうち受光部２４４ｆがグローバルリセットを行った後から読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの最初の第１ラインを読み出すまでの全ライン同時露光期間において、照明部４１をＰＷＭ制御することによって、照明部４１に照明光を出射させる。

これに対して、照明制御部４２は、１フレーム期間のうち読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの１ラインの読み出しを開始してから受光部２４４ｆのグローバルシャッタが開始するまでの期間において、照明部４１が出射する照明光の強度を一定にするように照明部４１に連続照明を出射させる。

このため、読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの各ラインから読み出した段階では、図６（ａ）に示すように、取得画像Ｗ１に露光ムラが生じる。具体的には、取得画像Ｗ１の最初のラインと最終ラインとで明るさが異なったものになる。そこで、制御部３０９は、撮像素子２４４の各ラインの露光時間を取得し、取得した露光時間に基づいて、撮像素子２４４の各ラインの露光時間に応じた明るさの補正を画像処理部３０２に実行させる。具体的には、図６（ｂ）に示すように、画像処理部３０２は、撮像素子２４４の各ラインの露光時間に基づいて、ゲインの幅の調整を行った後に、γ補正を行うことによって、補正画像Ｗ２を生成する。これにより、露光ムラをなくした画像を得ることができる。

以上説明した本発明の実施の形態１の変形例２によれば、グローバルシャッタを併用しても、ＰＷＭ制御によって照明部４１を動作させることができるので、光源４１ａの特性による光の色温度等を一定にしつつ、画像の露光ムラを確実に防止することができる。

（実施の形態１の変形例３）
図７は、本発明の実施の形態１の変形例３にかかる内視鏡システム１の撮影時における撮像素子２４４の露光期間および読み出し期間と光源装置４が出射する照明との関係を示す図である。図７（ａ）は、垂直同期信号を示す。図７（ｂ）は、撮像素子２４４の各ラインの露光期間および読み出しタイミングを示す。図７（ｃ）は、光源装置４が出射する照明の照明期間を示す。

図７に示すように、照明制御部４２は、１フレーム期間のうち読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの有効領域における最初のラインの読み出しを開始してから有効領域における最後のラインの読み出しを終了するまでの期間において、照明部４１が出射する照明光の強度を一定にするように照明部４１に連続照明を出射させる。ここで、有効領域とは、画像処理部３０２が画像処理を施す受光部２４４ｆの領域である。

これに対して、照明制御部４２は、１フレーム期間のうち読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの有効領域における最後のラインの読み出しを終了してから有効領域における最初のラインの読み出しを開始するまでの有効ライン同時露光期間において、照明部４１をＰＷＭ制御することによって、照明部４１に照明光を出射させる。

以上説明した本発明の実施の形態１の変形例３によれば、受光部２４４ｆの有効領域のラインのみ照明部４１の照明光を一定にする連続照明にするので、光源４１ａの特性による光の色温度等を一定にしつつ、画像の露光ムラを確実に防止することができる。

さらに、本発明の実施の形態１の変形例３によれば、照明制御部４２が受光部２４４ｆの有効領域のラインの同時露光期間のみ照明部４１をＰＷＭ制御することができるので、変調照明期間を長く取ることができる。

（実施の形態１の変形例４）
図８は、本発明の実施の形態１の変形例４にかかる内視鏡システム１の撮影時における撮像素子２４４の露光期間および読み出し期間と光源装置４が出射する照明との関係を示す図である。図８（ａ）は、垂直同期信号を示す。図８（ｂ）は、撮像素子２４４の各ラインの露光期間および読み出しタイミングを示す。図８（ｃ）は、光源装置４が出射する照明の照明期間を示す。

図８に示すように、照明制御部４２は、１フレーム期間のうち読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの表示領域における最初のラインの読み出しを開始してから表示領域における最後のラインの読み出しを終了するまでの期間において、照明部４１が出射する照明光の強度を一定にするように照明部４１に連続照明を出射させる。ここで、表示領域とは、画像処理部３０２が画像処理を施す受光部２４４ｆの領域であって、表示装置５で表示される体内画像に対応する領域である。

これに対して、照明制御部４２は、１フレーム期間のうち読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの表示領域における最後のラインの読み出しを終了してから表示領域における最初のラインの読み出しを開始するまでの表示ライン同時露光期間において、照明部４１をＰＷＭ制御することによって、照明部４１に照明光を出射させる。

以上説明した本発明の実施の形態１の変形例４によれば、受光部２４４ｆの表示領域のラインのみ照明部４１の照明光を一定にする連続照明にするので、光源４１ａの特性による光の色温度等を一定にしつつ、画像の露光ムラを確実に防止することができる。

さらに、本発明の実施の形態１の変形例４によれば、照明制御部４２が受光部２４４ｆの表示領域のラインにおける表示ライン同時露光期間のみ照明部４１をＰＷＭ制御することによって、照明部４１に照明光を出射させる。これにより、受光部２４４ｆの有効領域における有効ライン同時露光期間よりも照明部４１をＰＷＭ制御する変調照明期間を長く取ることができる。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２にかかる内視鏡システムは、光源装置の照明時間の可変制御から照明光の強度の可変制御への切り替え時に照明光の強度が連続的に変化するように切り替える。このため、以下においては、本実施の形態２にかかる内視鏡システムを説明した後、内視鏡システムの撮影時における光源装置の照明方法について説明する。なお、上述した実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付して説明する。

図９は、本実施の形態２にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。図９に示す内視鏡システム１００は、内視鏡２と、光源装置４と、表示装置５と、処理装置６と、を備える。

処理装置６は、Ｓ／Ｐ変換部３０１と、画像処理部３０２と、明るさ検出部３０３と、調光部３０４と、読出アドレス設定部３０５と、駆動信号生成部３０６と、入力部３０７と、記録部３０８と、基準クロック生成部３１０と、制御部６０１と、を備える。

制御部６０１は、ＣＰＵ等を用いて構成され、撮像素子２４４および光源装置４を含む各構成部の駆動制御、および各構成部に対する情報の入出力制御などを行う。制御部６０１は、撮像制御のための設定データを、集合ケーブル２４５に含まれる所定の信号線を介して撮像制御部２４４ｅへ送信する。制御部６０１は、撮像素子２４４の各ラインの露光タイミングと読み出しタイミングを含む同期信号を光源装置４に出力する。また、制御部６０１は、光量制御部６０１ａを有する。

光量制御部６０１ａは、光源装置４の照明部４１によって出射される照明光の光量を制御する。具体的には、光量制御部６０１ａは、明るさ検出部３０３から入力された明るさレベルに関する信号に基づいて、照明部４１によって出射される照明光の光量を算出し、算出した光量を示す光量信号を照明制御部４２に出力する。

以上の構成を有する内視鏡システム１００の撮影時における撮像素子２４４の露光期間および読み出し期間と光源装置４が出射する照明との関係について説明する。

図１０は、内視鏡システム１００の撮影時における撮像素子２４４の露光期間および読み出し期間と光源装置４が高照度から低照度で出射する照明との関係を示す図である。図１０（ａ）は、垂直同期信号を示す。図１０（ｂ）は、撮像素子２４４の各ラインの露光期間および読み出しタイミングを示す。図１０（ｃ）は、光源装置４が出射する照明の照明期間を示す。

図１０に示すように、撮像素子２４４は、１フレーム期間を撮像する場合、蓄積された電荷の読み出しを１つの水平ライン毎に順次行う。このため、図１０（Ａ）に示すように、照明制御部４２は、光源装置４が高照度で照明光を出射している場合において、１フレーム期間のうち読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの水平ラインを読み出す全読み出し期間のとき、照明部４１が出射する照明光の強度を一定にするように照明部４１に連続照明を出射させる。

これに対して、図１０（Ａ）に示すように、照明制御部４２は、光源装置４が高照度で照明光を出射している場合において、１フレーム期間のうち受光部２４４ｆが全ライン同時露光期間のとき、照明部４１をＰＷＭ制御することによって、照明部４１に照明光を出射させる。

また、図１０（Ｂ）に示すように、照明制御部４２は、光源装置４が低照度で照明光を出射している場合において、１フレーム期間のうち読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの水平ラインを読み出す全読み出し期間のとき、照明部４１に照明光を停止して消灯する。

これに対して、図１０（Ｂ）に示すように、光源装置４が低照度で照明光を出射している場合において、１フレーム期間のうち受光部２４４ｆが露光している全ライン同時露光期間のとき、照明部４１をＰＷＭ制御することによって、照明部４１に照明光を出射させる。

ここで、照明制御部４２が光量制御部６０１ａから入力される光量に関する光量信号に基づいて、光源装置４の照明光の照度を高照度から低照度に切り替える際の切り替え方法について説明する。

図１１は、照明制御部４２が光量制御部６０１ａから入力される光量に関する光量信号に基づいて、光源装置４の照明光の照度を高照度から低照度に切り替える際の切り替え方法を説明する図である。図１１（ａ）において、縦軸が１フレームにおける光量を示し、横軸が光量制御部６０１ａから入力される照明光の単位時間あたりの光量の指令値を示す。図１１（ｂ）は、照明部４１が出射する連続照明のオン状態またはオフ状態を示す。図１１（ｃ）は、照明制御部４２がＰＷＭ制御で制御する照明部４１のデューティー比を示す。また、直線Ｌ１が光量制御部６０１ａから入力される光量信号に対応する指令値と１フレームあたりの光量との関係を示す。

図１１に示すように、照明制御部４２は、照明部４１が出射する照明光の強度を高照度から低照度に切り替える場合（図１０（Ａ）→図１０（Ｂ））、高照度における連続照明の光量と低照度におけるＰＷＭ制御による最大光量（最大デューティー比のとき）とが略等しくなるように照明部４１が出射する照明光の強度を切り替える。具体的には、照明制御部４２は、照明部４１が高照度で照明光を出射している場合において、撮像素子２４４の１フレーム期間毎に照明部４１が出射する光量のデューティー比をＰＷＭ制御によって徐々に減少させて、デューティー比が最小（たとえば０）になったとき、高照度における連続照明の光量と低照度におけるＰＷＭ制御による最大光量とが略等しくなるように照明部４１が出射する照明光の光量を制御することによって、照明部４１が出射する照明光を低照度に切り替える。この場合、ＰＷＭ制御による照明光の最大光量は、最大デューティー比またはパルス幅によって設定される。また、照明制御部４２は、１フレーム期間のうち読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの水平ラインを読み出す全読み出し期間に対して、照明部４１による照明光を停止させて消灯する。

以上説明した本発明の実施の形態２によれば、照明制御部４２が読み出し部２４４ｇによって受光部２４４ｆの読み出しが行われていない期間に、照明部４１をＰＷＭ制御によって照明光の強度を制御することができる。この結果、画像の露光ムラを防止することができる。

さらに、本実施の形態２によれば、照明部４１が出射する照明光を高照度から低照度に切り替える場合、照明制御部４２が１フレーム期間毎に照明部４１が出射する光量を、高照度における連続照明の光量と低照度におけるＰＷＭ制御による最大光量とが略等しくなるように照明部４１が出射する照明光の強度を切り替える。この結果、照明部４１が出射する照明光を高照度から低照度に切り替える場合であっても、照明光の強度を連続的に滑らかに変化させることができる。

（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３にかかる内視鏡システムは、光源装置が照明光を面順次方式で出射する。このため、以下においては、本実施の形態３にかかる内視鏡システムを説明後、光源装置の照明期間および照明方法を説明する。なお、上述した実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付して説明する。

図１２は、本実施の形態３にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。図１２に示す内視鏡システム１１０は、内視鏡２と、処理装置３と、表示装置５と、光源装置７と、を備える。

光源装置７は、照明部４１と、回転フィルタ７１と、駆動部７２と、駆動ドライバ７３と、照明制御部７４と、を備える。

照明部４１は、照明制御部７４の制御のもと、白色光を回転フィルタ７１に向けて出射する。照明部４１が出射した白色光は、回転フィルタ７１および集光レンズ（図示せず）およびライトガイド２４１を経由して先端部２４の先端から被写体に向けて照射される。

回転フィルタ７１は、照明部４１が出射した白色光の光路上に配置され、回転することにより、照明部４１が出射した白色光のうち所定の波長帯域の光のみを透過させる。具体的には、回転フィルタ７１は、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）それぞれの波長帯域を有する光を透過させる赤色フィルタ７１１、緑色フィルタ７１２および青色フィルタ７１３を有する。回転フィルタ７１は、回転することにより、赤、緑および青の波長帯域（例えば、赤：６００ｎｍ〜７００ｎｍ、緑：５００ｎｍ〜６００ｎｍ、青：４００ｎｍ〜５００ｎｍ）を有する光を順次透過させる。これにより、照明部４１が出射する白色光は、狭帯域化した赤色光、緑色光および青色光いずれかの光を内視鏡２に順次出射することができる。

駆動部７２は、ステッピングモータやＤＣモータ等を用いて構成され、回転フィルタ７１を回転動作させる。駆動ドライバ７３は、照明制御部７４の制御のもと、駆動部７２に所定の電流を供給する。

照明制御部７４は、１フレーム期間のうち読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの水平ラインを読み出す読み出し期間の少なくとも一部において、照明部４１が出射する照明光の強度を維持する一方、読み出し期間以外において、照明部４１が出射する照明光の強度を可変制御する。

以上の構成を有する内視鏡システム１１０の撮影時における撮像素子２４４の露光または読み出しタイミングと光源装置７が出射する照明との関係について説明する。

図１３は、内視鏡システム１の撮影時における撮像素子２４４の露光期間および読み出し期間と光源装置４が出射する照明との関係を示す図である。図１３（ａ）は、垂直同期信号を示す。図１３（ｂ）は、撮像素子２４４の各ラインの露光期間および読み出しタイミングを示す。図１３（ｃ）は、光源装置７が出射する照明の照明期間および照明光の波長帯域を示す。

図１３に示すように、撮像素子２４４は、複数のフレーム期間を連続的に撮像する場合、蓄積された電荷の読み出しを１つの水平ライン毎に順次行う。さらに、照明制御部７４は、フレーム毎に、回転フィルタ７１を回転させて照明光の帯域を変化させる（緑色→青色→赤色）。このため、図１３に示すように、照明制御部７４は、１フレーム期間のうち、読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの水平ラインを読み出す全読み出し期間において、照明部４１が出射する照明光を停止させて消灯する。

これに対して、図１３に示すように、照明制御部７４は、１フレーム期間のうち読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの水平ラインを読み出す期間以外の全ライン同時露光期間において、照明部４１をＰＷＭ制御することによって、照明部４１に照明光を出射させる。

以上説明した本発明の実施の形態３によれば、面順次のような複数の波長帯域の照明を行う場合であっても、フレーム間で色の混色が発生することを確実に防止することができるとともに、画像の露光ムラを防止することができる。

また、本実施の形態３では、光源装置７が白色光と波長帯域が異なる光であって狭帯域バンドパスフィルタによって狭帯域化した緑色光および青色光の２種類の帯域のＮＢＩ（Narrow Band Imaging）照明光であっても適用することができる。

（実施の形態４）
つぎに、本発明の実施の形態４について説明する。本発明の実施の形態４にかかる内視鏡システムは、上述した実施の形態２にかかる内視鏡システムの光源装置の照明方法が異なる。このため、以下においては、本実施の形態４にかかる内視鏡システムを説明した後、内視鏡システムの撮影時における照明方法について説明する。なお、上述した実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付して説明する。

図１４は、本実施の形態４にかかる内視鏡システムの要部の機能構成を示すブロック図である。図１４に示す内視鏡システム１２０は、内視鏡２と、表示装置５と、処理装置６と、光源装置８と、を備える。また、光源装置８は、照明部８１と、照明制御部８２と、を備える。

照明部８１は、被写体を照明する照明光を出射する。照明部８１は、撮像素子２４４の１フレームまたは１フィールド期間内の読み出し期間と読み出し期間外とにおいて照明の照明光の強度を一定に保つ強度一定照明モードと、撮像素子２４４の１フレームまたは１フィールド期間内の読み出し期間外において照明光の照明時間と強度とを変えることが可能な可変照明モードとを行うことが可能である。照明部８１は、光源４１ａと、光源ドライバ４１ｂと、を有する。具体的には、照明部８１は、強度一定照明モードとして、撮像素子２４４の読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの水平ラインを読み出している期間と読み出し期間外とにおいて、光源ドライバ４１ｂが供給する電流の電流レベルを一定にすることで、光源４１ａが発する光の強度を一定にしながら照明光を出射する。これに対して、照明部８１は、可変照明モードとして、撮像素子２４４の読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの水平ラインを読み出している期間外において、光源ドライバ４１ｂをＰＷＭ制御することで、照明部４１が出射する照明光の照明時間および強度を変更しながら照明光を出射する。

照明制御部８２は、光量制御部６０１ａによって制御される光量に基づいて、照明部８１に強度一定照明モードと可変照明モードと実行させ、照明部８１を強度一定照明モードから可変照明モードに切り替える場合、撮像素子２４４の１フレームまたは１フィールド期間内の照明部８１が出射する照明光の光量が同じになるように可変照明モードにおける照明部８１の照明光の強度および時間を設定する。具体的には、照明制御部８２は、撮像素子２４４の読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの水平ラインを読み出している期間と読み出している期間外とにおいて、光源ドライバ４１ｂが光源４１ａに供給する電流の電流レベルを一定にする制御を行うことによって、照明部８１が出射する照明光の強度を一定に保つ制御を行う。これに対して、照明制御部８２は、撮像素子２４４の読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの水平ラインを読み出し期間外において、照明部４１が出射する照明光の照明時間と強度とをＰＷＭ制御する。電流制御により、色温度が大きく変わることを防止する為、光量に対して流す電流値のテーブルを、照明制御部８２の図示しない記録部へ記録させている。

以上の構成を有する内視鏡システム１２０の撮影時に撮像素子２４４の露光または読み出しタイミングと光源装置８が出射する照明との関係について説明する。

図１５は、内視鏡システム１２０の撮影時における撮像素子２４４の露光期間および読み出し期間と光源装置８が出射する照明との関係を示す図である。図１５（ａ）は、撮像素子２４４の各ラインの露光期間のタイミングを模式的に示す。図１５（ｂ）は、光源装置４が出射する照明の照明期間を示す。なお、以下においては、撮像素子２４４におけるオプティカルブラック領域や無効領域等のダミーラインを含む全ラインをプログレッシブ方式で上から下に向けて順次読み出す場合について説明する。また、以下においては、照明光の光量を徐々に少なくする場合について説明する。

図１５に示すように、照明制御部８２は、光源ドライバ４１ｂを駆動制御し、光源ドライバ４１ｂが光源４１ａに供給する電流レベルを最大（最大電流Ｉ_max）にして供給させることで、映像読み出し期間Ｐ１および全ライン同時露光期間Ｐ２それぞれにおいて光源４１ａに連続照明（ＣＷ点灯）させる（図１５（期間Ｔ１））。

続いて、照明制御部８２は、光量制御部６０１ａから入力される指示信号の光量に基づき、撮像素子２４４の映像読み出し期間Ｐ１において照明部４１が出射する照明光の光量を絞る制御を行う（図１５（期間Ｔ２））。具体的には、照明制御部８２は、光量制御部６０１ａから入力される指示信号の光量に基づき、撮像素子２４４の映像読み出し期間Ｐ１において、光源ドライバ４１ｂが光源４１ａに供給する電流レベルを徐々に少なくして最大から最小（最小電流Ｉ_min）になるように供給させ、全ライン同時露光期間Ｐ２と映像読み出し期間Ｐ１とを分けて照明部８１の駆動を制御する（図１５（期間Ｔ２）→図１５（期間Ｔ３））。ここで、最小電流（Ｉ_min）とは、光源ドライバ４１ｂが絞りきれる最小の電流値または光源４１ａが点灯を保証する最小の電流値である。また、この時、全ライン同時露光期間Ｐ２と映像読み出し期間Ｐ１とで電流レベルが異なり、色温度が異なることを防ぐ為、照明制御部８２の図示しない記録部に記憶されている電流値テーブルで補正する。

その後、照明制御部８２は、撮像素子２４４の全ライン同時露光期間Ｐ２において、照明部８１を電流調光とＰＷＭ調光とによって、照明部８１が出射する全ライン同時露光期間Ｐ２の照明光の光量を低下させる（図１５（期間Ｔ３）→図１５（期間Ｔ４））。具体的には、照明制御部８２は、撮像素子２４４の全ライン同時露光期間Ｐ２において、光源ドライバ４１ｂが光源４１ａに供給する電流レベルを最大から最小にして供給させる。さらに、照明制御部８２は、撮像素子２４４の全ライン同時露光期間Ｐ２において、照明部８１をＰＷＭ制御し、照明部８１が出射する照明光のパルス幅を減縮させることによって、全ライン同時露光期間Ｐ２の照明時間を徐々に減縮する。

続いて、照明制御部８２は、撮像素子２４４の映像読み出し期間Ｐ１および全ライン同時露光期間Ｐ２において、照明部８１をＰＷＭ調光によって、照明部８１が出射する全ライン同時露光期間Ｐ２および映像読み出し期間Ｐ１の照明光の光量をさらに低下させる（図１５（期間Ｔ４）→図１５（期間Ｔ５））。具体的には、照明制御部８２は、撮像素子２４４の全ライン同時露光期間Ｐ２および映像読み出し期間Ｐ１において、照明部８１をＰＷＭ制御し、照明部８１が出射する全ライン同時露光期間Ｐ２および映像読み出し期間Ｐ１の照明光の光量を低下させる。

その後、照明制御部８２は、照明部８１を電流調光とＰＷＭ調光とによって、照明部８１を映像読み出し期間Ｐ１において消灯させ、全ライン同時露光期間Ｐ２において光源ドライバ４１ｂが光源４１ａに供給する電流レベルを最大にするとともに、照明部８１をＰＷＭ制御することで照明部８１が出射する照明光のパルス幅を最大にすることによって、強度一定照明モードから可変照明モードに切り替える（図１５（期間Ｔ５）→図１５（期間Ｔ６））。この場合、照明制御部８２は、映像読み出し期間Ｐ１の光量（Ｉ_min×Ｐ１）と全ライン同時露光期間Ｐ２の光量（Ｉ_max×Ｐ２）とが同じになるように照明部８１による照明光の強度と時間とを設定して切り替える（Ｉ_min×Ｐ１＝Ｉ_max×Ｐ２）。これにより、照明部８１が出射する照明光の光量カーブを連続的に変化させることができる。

続いて、照明制御部８２は、撮像素子２４４の全ライン同時露光期間Ｐ２において、照明部８１を電流調光によって、照明部８１が出射する全ライン同時露光期間Ｐ２の照明光の光量を低下させる（図１５（期間Ｔ６）→図１５（期間Ｔ７））。

以上説明した本発明の実施の形態４によれば、照明部８１を強度一定照明モードから可変照明モードに切り替える場合、１フレーム期間内において照明部８１が出射する照明光の光量が同じになるように可変照明モードにおける照明光の強度および時間を設定して切り替える。これにより、照明部８１が出射する照明光の光量カーブを連続的に変化させることができる。この結果、１画面中の明暗縞を防止することができるとともに、十分な光量の絞り込みを行える調光機能を行うことができる。

また、本発明の実施の形態４では、全ライン同時露光期間Ｐ２の光量（Ｉ_max×Ｐ２）が映像読み出し期間Ｐ１の光量（Ｉ_min×Ｐ１）以上である条件（Ｉ_min×Ｐ１≧Ｉ_min×Ｐ１）を満たす撮像素子であれば、本発明を適用することができる。この場合、映像読み出し期間Ｐ１の光量（Ｉ_P1（映像読み出し期間Ｐ１の電流）×Ｐ１）と全ライン同時露光期間Ｐ２の光量（Ｉ_P2（全ライン同時露光期間Ｐ２の電流）×Ｐ２）とが同じであればよい（Ｉ_P1×Ｐ１＝Ｉ_P2×Ｐ２）。

（実施の形態５）
つぎに、本発明の実施の形態５について説明する。本実施の形態５は、上述した実施の形態４と光源装置の照明方法が異なる。このため、以下においては、本実施の形態５にかかる内視鏡システムの光源装置の照明方法について説明する。なお、上述した実施の形態４と同一の構成には同一の符号を付して説明する。

図１６は、本実施の形態５にかかる内視鏡システム１２０の撮影時における撮像素子２４４の露光期間および読み出し期間と光源装置８が出射する照明との関係を示す図である。図１６（ａ）は、撮像素子２４４の各ラインの露光期間のタイミングを模式的に示す。図１６（ｂ）は、光源装置４が出射する照明の照明期間を示す。なお、以下においては、撮像素子２４４におけるオプティカルブラック領域や無効領域等のダミーラインを含む全ラインをプログレッシブ方式で上から下に向けて順次読み出す場合について説明する。また、以下においては、照明光の光量を徐々に少なくする場合について説明する。

図１６において、期間Ｔ１１〜Ｔ１５は、図１５で上述した期間Ｔ１〜Ｔ５の内容にそれぞれ対応する。

続いて、照明制御部８２は、光量制御部６０１ａから入力される指示信号の光量に基づき、照明部８１をＰＷＭ制御することによって、強度一定照明モードから撮像素子２４４の水平ライン毎に照明部８１が出射する照明光の照明時間を一定に維持するライン単位照明モードに切り替える（図１６（期間Ｔ１５）→図１６（期間Ｔ１６））。

図１７は、図１６の期間Ｔ１６で映像読み出し期間における撮像素子２４４の各水平ラインと照明部８１が出射する照明光との関係を模式的に示す拡大図である。

図１７に示すように、照明制御部８２は、照明部８１をＰＷＭ制御することによって、読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの各水平ラインを読み出すタイミングに同期させて照明部８１に照明光を出射させる。具体的には、照明制御部８２は、光源ドライバ４１ｂが絞れる最小パルス幅Ｐ_minになるまで徐々にパルス幅を絞ることで、読み出し部２４４ｇが受光部２４４ｆの各水平ライン（たとえばＮ−１ライン（Ｎ＝自然数））を読み出すタイミングに同期させて照明部８１にＰＷＭ調光で照明光を出射させる。

その後、照明制御部８２は、照明部８１を映像読み出し期間Ｐ１において消灯し、全ライン同時露光期間Ｐ２において光源ドライバ４１ｂが光源４１ａに供給する電流レベルを最大（Ｉ_max）にするとともに、照明部８１をＰＷＭ制御することで照明部８１が照射するパルス幅を最大（ＰＷＭ_max）にすることによって、照明部８１ライン単位照明モードから可変照明モードに切り替える（図１６（期間Ｔ１６）→図１６（期間Ｔ１７））。この場合、照明制御部８２は、映像読み出し期間Ｐ１の光量（Ｉ_min×Ｐ１×Ｐ_min／１Ｈ）と全ライン同時露光期間Ｐ２の光量（Ｉ_max×Ｐ２）とが同じになるように照明部８１による照明光の強度と時間とを設定して切り替える（Ｉ_max×Ｐ２＝Ｉ_min×Ｐ１×Ｐ_min／１Ｈ）。これにより、照明部８１が出射する照明光の光量カーブを連続的に変化させることができる。

続いて、期間Ｔ１７および期間Ｔ１８は、図１５の期間Ｔ６および期間Ｔ７の内容にそれぞれ対応する。

以上説明した本発明の実施の形態６によれば、照明制御部８２が映像読み出し期間Ｐ１の光量と全ライン同時露光期間Ｐ２の光量とが同じになるように照明部８１による照明光の強度および時間を設定して切り替える（Ｉ_max×Ｐ２＝Ｉ_min×Ｐ１×Ｐ_min／１Ｈ）。これにより、照明部８１が出射する照明光の光量カーブを連続的に変化させることができる。この結果、１画面中の明暗縞を防止することができるとともに、十分な光量の絞り込みを行える調光機能を行うことができる。

さらに、本発明の実施の形態６によれば、全ライン同時露光期間Ｐ２が短い撮像素子２４４であっても、光量カーブの連続的を保った調光を行うことができる。

また、本発明の実施の形態６では、全ライン同時露光期間Ｐ２の光量（Ｉ_max×Ｐ２）が映像読み出し期間Ｐ１の光量（Ｉ_min×Ｐ１）以上である条件（Ｉ_min×Ｐ１×Ｐ_min／１Ｈ）を満たす撮像素子であれば、本発明を適用することができる。この場合、映像読み出し期間Ｐ１の光量（Ｉ_P1×Ｐ１）と全ライン同時露光期間Ｐ２の光量（Ｉ_P2×Ｐ２×Ｃ（１Ｈ中のＬＥＤパルス幅）／１Ｈ）とが同じであればよい（Ｉ_P1×Ｐ１＝Ｉ_P2×Ｐ２×Ｃ／１Ｈ）。

（その他の実施の形態）
本発明では、読み出し部がインターレース方式で受光部から読み出す場合にも適用可能である。この場合、上述した１フレーム期間を１フィールド期間とすればよい。

また、本発明では、処理装置と光源装置とを一体的に設けてもよい。

また、本発明では、先端部に照明部としてのＬＥＤを設け、このＬＥＤに対して撮像制御部がＰＷＭ制御を行ってもよい。

また、本発明では、制御部が調光信号と撮像素子の露光または読み出しタイミングとに基づいて、照明部をＰＷＭ制御してもよい。

１，１００，１１０，１２０ 内視鏡システム
２ 内視鏡
３，６ 処理装置
４，７，８ 光源装置
５ 表示装置
４１，８１ 照明部
４１ａ 光源
４１ｂ 光源ドライバ
４２，７４，８２ 照明制御部
７１ 回転フィルタ
７２ 駆動部
７３ 駆動ドライバ
２４３ 光学系
２４４ 撮像素子
２４４ａ センサ部
２４４ｂ ＡＦＥ部
２４４ｃ Ｐ／Ｓ変換部
２４４ｄ タイミングジェネレータ
２４４ｅ 撮像制御部
２４４ｆ 受光部
２４４ｇ 読み出し部
３０１ Ｓ／Ｐ変換部
３０２ 画像処理部
３０３ 明るさ検出部
３０４ 調光部
３０５ 読出アドレス設定部
３０６ 駆動信号生成部
３０７ 入力部
３０８，６０１ 記録部
３０９ 制御部
３１０ 基準クロック生成部
６０１ａ 光量制御部

Claims (6)

1. 被写体を照明する照明光を出射する照明部と、
   光を受光して光電変換を行うことにより電気信号を生成する画素が２次元状に配列された受光部と、
   前記受光部から水平ライン毎に前記電気信号を順次読み出す読み出し部と、
   １フレームまたは１フィールド期間のうち前記読み出し部が前記受光部の水平ラインを読み出す読み出し期間の少なくとも一部において、前記照明部が出射する照明光の強度を一定に保つ一方、前記読み出し期間以外において、前記照明部が出射する照明光の照明時間を可変制御する照明制御部と、
   を備えたことを特徴とする撮像システム。
2. 前記読み出し部が読み出した前記電気信号に対して所定の画像処理を行って前記被写体の画像を生成する画像処理部をさらに備え、
   前記読み出し期間は、前記読み出し部が前記画像処理部の処理対象とする前記受光部の水平ラインを読み出す期間であることを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
3. 前記画像処理部が生成した前記画像に含まれる被写体の明るさを検出する明るさ検出部をさらに備え、
   前記照明制御部は、前記明るさ検出部が検出した前記被写体の明るさに基づいて、前記照明光の強度とタイミングを可変制御することを特徴とする請求項２に記載の撮像システム。
4. １フレームまたは１フィールド期間内において、前記照明部が出射する照明光の光量を制御する光量制御部をさらに備え、
   前記照明制御部は、前記１フレームまたは１フィールド期間内の前記読み出し期間において前記照明光の強度を一定に保つ連続照明と、前記１フレームまたは１フィールド期間内の前記読み出し期間外において前記照明の照明時間を変調する変調照明とを行い、
   前記光量制御部による前記光量に基づき、前記１フレームまたは１フィールド期間内の前記光量を減少させる場合において、前記照明部が前記変調照明を行って前記読み出し期間外の前記照明光の照明時間を最小にしたとき、前記１フレームまたは１フィールド期間内の前記光量が同じになるように、前記連続照明の強度と前記変調照明の照明時間を設定することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
5. １フレームまたは１フィールド期間内において、前記照明部が出射する照明光の光量を制御する光量制御部をさらに備え、
   前記照明制御部は、
   前記１フレームまたは１フィールド期間内の前記読み出し期間と前記読み出し期間外とにおいて前記照明光の強度をそれぞれ一定に保つ強度一定照明モードと、
   前記読み出し期間の少なくとも一部において、前記照明部が出射する照明光の強度を一定に保つ一方、前記読み出し期間以外において、前記照明部が出射する照明光の照明時間を可変制御する可変照明モードとを行い、
   前記光量制御部によって制御される前記光量に基づいて、前記強度一定照明モードから前記可変照明モードに切り替える場合、前記１フレームまたは１フィールド期間内の前記光量が同じになるように前記可変照明モードにおける前記照明光の強度および照明時間を設定することを特徴とする請求項４に記載の撮像システム。
6. 前記照明制御部は、前記１フレームまたは１フィールド期間内の前記読み出し期間において、水平ライン毎に前記照明光の照明時間を一定に保つライン単位照明モードをさらに行い、
   前記光量制御部によって制御される前記光量に基づいて、前記強度一定照明モードと、前記可変照明モードと、前記ライン単位照明モードとを互いに切り替える場合、前記１フレームまたは１フィールド期間内の前記光量が同じになるように制御することを特徴とする請求項５に記載の撮像システム。

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