CN110651219A - 照明装置、包括该照明装置的摄像系统、包括该摄像系统的内窥镜系统及显微镜系统 - Google Patents

照明装置、包括该照明装置的摄像系统、包括该摄像系统的内窥镜系统及显微镜系统 Download PDF

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Abstract

照明装置(102A)具有：照明脉冲生成器(110)，其生成相干光的照明脉冲；以及散斑调制器(200)，其对由所述相干光产生的散斑进行调制。所述照明脉冲生成器生成重复一个照明脉冲组而得到的照明脉冲组列，该一个照明脉冲组包括多个照明脉冲。

Description

照明装置、包括该照明装置的摄像系统、包括该摄像系统的内 窥镜系统及显微镜系统
技术领域
本发明涉及使用相干光的照明装置。
背景技术
在将激光光源所代表的相干光用于照明的摄像系统中，已知如下情况：当观察对象存在些许的凹凸等散射构造时，在成像仪的摄像面上产生细微的斑点花样(散斑)，作为噪声(将其称为散斑噪声)而出现在取得的图像中，给视觉辨认性带来障碍。该现象不局限于电子摄像系统，也产生在与摄像面相当的活体的视网膜上，因此，关于将相干光用于照明的照明装置、例如激光投影仪等也产生同样的问题。已知该散斑的产生原因是，从观察对象的凹凸等散射的光发生干涉，在摄像面、视网膜上形成细微的明暗图案。
已知有用于该散斑的各种各样的散斑降低方法，以下列举了代表性的方法。此外，在以下的说明中，大多将“相干光”记载为作为其代表的“激光”，但在本说明书中，也能够替换为通常的“相干光”。另外，该通常的“相干光”也包括“部分相干光”。
(1)[通过降低光源自身的有效的相干性来降低散斑噪声的方法]
(1-a)在对LD(激光二极管)进行电流驱动时，通过作为驱动波形而进行高频叠加等，从而促进光谱的多模式化来扩宽有效光谱宽度。
(1-b)在LD搭载自脉冲功能，来扰乱光的相位、波长。
(1-c)使波长可变激光的光谱高速变化来扩宽有效光谱宽度。
(1-d)组合相互独立的多个激光来降低有效的相干性。
(2)[使由散斑形成的明暗图案随时间的变化而变化、并利用该明暗图案的时间叠加效应来降低有效的散斑噪声的方法]
(2-a)使观察对象振动，使散斑图案变化。
(2-b)引起从光源到达观察对象的光路中的光相位的变化，使散斑图案变化。
作为(2-b)的例子，提出了如下的方法：在利用光纤对激光进行引导并照射的结构中，使光纤的形状、应力变化，使时间上的导光模式变化，由此引起所照射的激光的相位变化，使散斑图案变化。
例如，日本特开2003-156698号公报公开了这种结构的激光光源装置。在该激光光源装置中，从激光光源出射的激光进入光纤的入射端，从出射端作为激光照明光出射。在光纤的中间部设置有对光纤赋予振动的加振装置。当通过该加振装置使光纤振动时，在光纤的内部产生因激光的模式转换等引起的光的相位变化。根据该激光的特性变化(这里为光相位变化)，从光纤照射到观察对象时产生的散斑所引起的条纹花样移动或变化。由该散斑引起的条纹花样以人的眼睛无法感知的这种速度移动或变化，因此，人感受到将由散斑引起的条纹花样重合而平均化的花样，因此，降低了散斑噪声。
前述的(1-a)的方法中，作为能够使用的激光而限定于LD，按照每个LD的个体差异，光谱的扩宽方式不同，大多在散斑降低方面未必能够得到稳定且充分的效果。(1-b)和(1-c)的方法需要集中了特殊功能的激光，另外，(1-d)的方法需要多个激光，为了实现发挥充分的降低效果的摄像系统而不得不成为高价。
另一方面，(2-a)的方法限定于观察对象也可以如投影仪的屏幕等那样进行微小振动的情况，因此，例如难以应用于显微镜、内窥镜等观察对象。(2-b)的方法不需要使观察对象振动，因此，虽然是不对观察对象制约的方法，但需要使光纤的形状、应力机械地变化，因此，光学调制速度的制约较大。因此，在该方法中，例如在电子摄像系统中，在摄像的帧速率快的情况下或摄像时间短的情况等下，预测无法充分地发挥散斑花样的重叠效果。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够稳定且有效地降低散斑噪声的照明装置。
本发明的照明装置具有：照明脉冲生成器，其生成相干光的照明脉冲；以及散斑调制器，其对由所述相干光产生的散斑进行调制。所述照明脉冲生成器生成重复一个照明脉冲组而得到的照明脉冲组列，该一个照明脉冲组包括多个照明脉冲。
附图说明
图1A示出由使光纤振动的振动装置构成的散斑调制器。
图1B示出通过使光纤振动而使光纤内的激光的相位、模式随时间的变化而变化、从而使散斑花样随时间的变化而变化的情形。
图1C是本发明人实际上进行的实验的结果，示出测定有效的散斑对比度相对于光纤的振动振幅Xmod，0的变化而得到的结果。
图2A是示出波长以振动幅度λmod随时间的变化而变化的激光的光谱。
图2B示出与图2A所示的激光的波长的振动幅度λmod对应的散斑花样的一维的光强度分布。
图2C示出有效的散斑对比度相对于激光的波长的振动幅度的变化幅度Δλmod，0的变化。
图3A1示出散斑调制器的驱动波形、与驱动波形最佳地同步的照明脉冲生成器的照射波形、成为散斑降低效果的指标的有效的调制振幅因子Meff及散斑降低效果，尤其是示出照射波形的脉冲宽度比散斑调制器的调制周期的一半期间短且M0＜1的情况。
图3A2示出散斑调制器的驱动波形、与驱动波形最佳地同步的照明脉冲生成器的照射波形、成为散斑降低效果的指标的有效的调制振幅因子Meff及散斑降低效果，尤其是示出照射波形的脉冲宽度与散斑调制器的调制周期的一半期间相等且M0＜1的情况。
图3B1示出散斑调制器的驱动波形、与驱动波形最佳地同步的照明脉冲生成器的照射波形、成为散斑降低效果的指标的有效的调制振幅因子Meff及散斑降低效果，尤其是示出照射波形的脉冲宽度比散斑调制器的调制周期的一半期间短且M0＝1的情况。
图3B2示出散斑调制器的驱动波形、与驱动波形最佳地同步的照明脉冲生成器的照射波形、成为散斑降低效果的指标的有效的调制振幅因子Meff及散斑降低效果，尤其是示出照射波形的脉冲宽度与散斑调制器的调制周期的一半期间相等且M0＝1的情况。
图3C1示出散斑调制器的驱动波形、与驱动波形最佳地同步的照明脉冲生成器的照射波形、成为散斑降低效果的指标的有效的调制振幅因子Meff及散斑降低效果，尤其是示出照射波形的脉冲宽度比散斑调制器的调制周期的一半期间短且M0＝2＞1的情况。
图3C2示出散斑调制器的驱动波形、与驱动波形最佳地同步的照明脉冲生成器的照射波形、成为散斑降低效果的指标的有效的调制振幅因子Meff及散斑降低效果，尤其是示出照射波形的脉冲宽度与散斑调制器的调制周期的一半期间相等且M0＝2＞1的情况。
图4A1示出相对于经过时间的散斑调制器的驱动波形、照明脉冲生成器的照射波形、成为散斑降低效果的指标的有效的调制振幅因子Meff及散斑降低效果，示出散斑调制器的调制振幅因子M0＝1且tmod/2M0＞tpw，ill的情况。
图4A2示出相对于经过时间的散斑调制器的驱动波形、照明脉冲生成器的照射波形、成为散斑降低效果的指标的有效的调制振幅因子Meff及散斑降低效果，示出散斑调制器的调制振幅因子M0＝2＞1且tmod/2M0＞tpw，ill的情况。
图4B1示出相对于经过时间的散斑调制器的驱动波形、照明脉冲生成器的照射波形、成为散斑降低效果的指标的有效的调制振幅因子Meff及散斑降低效果，示出散斑调制器的调制振幅因子M0＝1且tmod/2M0＝tpw，ill的情况。
图4B2示出相对于经过时间的散斑调制器的驱动波形、照明脉冲生成器的照射波形、成为散斑降低效果的指标的有效的调制振幅因子Meff及散斑降低效果，示出散斑调制器的调制振幅因子M0＝2＞1且tmod/2M0＝tpw，ill的情况。
图4C1示出相对于经过时间的散斑调制器的驱动波形、照明脉冲生成器的照射波形、成为散斑降低效果的指标的有效的调制振幅因子Meff及散斑降低效果，示出散斑调制器的调制振幅因子M0＝1且tmod/M0＝tpw，ill的情况。
图4C2示出相对于经过时间的散斑调制器的驱动波形、照明脉冲生成器的照射波形、成为散斑降低效果的指标的有效的调制振幅因子Meff及散斑降低效果，示出散斑调制器的调制振幅因子M0＝2＞1且tmod/M0＝tpw，ill的情况。
图5概要地示出包括第1实施方式的摄像系统的内窥镜系统的整体结构。
图6A概要地示出通过使第1光纤振动来使由第1光纤引导的激光的光学特性变化的导光特性调制器的结构。
图6B概要地示出通过使第1光纤旋转来使由第1光纤引导的激光的光学特性变化的导光特性调制器的结构。
图6C概要地示出通过在准直透镜与第2光纤耦合透镜之间使光路的折射率变化来使激光的光学特性变化的导光特性调制器的结构。
图6D概要地示出通过在准直透镜与第2光纤耦合透镜之间使光路的光路长度变化来使激光的光学特性变化的导光特性调制器的结构。
图7概要地示出包括第2实施方式的摄像系统的内窥镜系统的整体结构。
图8A示出单一脉冲型的脉冲宽度调制方式中的照明脉冲生成器的照射波形、散斑调制器的驱动波形以及成为散斑降低效果的指标的有效的调制振幅因子Meff。
图8B示出多脉冲分割型的脉冲宽度调制方式中的照明脉冲生成器的照射波形、散斑调制器的驱动波形以及成为散斑降低效果的指标的有效的调制振幅因子Meff。
图9A示意性地示出将相同的两个调制器组合而构成的散斑调制器。
图9B示意性地示出将驱动机构不同但光学原理相同的两个调制器组合而构成的散斑调制器。
图9C示意性地示出将光学原理不同的两个调制器组合而构成的散斑调制器。
图10概要地示出第4实施方式的照明装置的整体结构。
图11概要地示出包括第5实施方式的摄像系统的显微镜系统的整体结构。
具体实施方式
[用于讨论主要方式的效果的准备]
首先，在详细讨论降低散斑噪声的结构或要件之前，使用图1A、图1B、图1C、图2A、图2B以及图2C，来说明使用各种激光的光学特性的调制器并通过照明装置或摄像系统得到的散斑降低效果的通常的降低机制。此外，在本说明书中，将如下的各种光学特性的调制器称为“散斑调制器”：为了降低散斑，使包含光源本身的出射光的光学特性在内的、从光源到观察对象的光路中的光学特性变化，从而使所观测的散斑花样的强弱、强度分布变化，或者引起散斑花样的位置变化等。
另外，将为了得到前述的散斑降低而用于引起各种光学特性的调制的散斑调制器的驱动的大小定义为“散斑调制器的驱动强度”，记载为Imod。这里，作为“散斑调制器的驱动强度”的具体例，是指用于引起激光的有效光谱宽度的扩大缩小或光波长偏移的激光的波长调制电路的驱动强度、配置在从光源向观察对象导光的光路中途的用于引起光的相位的变化的相位调制器的驱动强度、在使用光纤作为从光源向观察对象导光的光路的情况下为了使光的相位变化而产生光纤的机械弯曲变化的振动装置的驱动强度、使向光纤的施加的应力变化的应力施加装置的驱动强度、使光纤产生扭转等的旋转装置的驱动强度等。
图1A至图1C说明了在从激光光源到达观察对象的激光的光路中存在光纤、使其机械地振动而引起的散斑降低机制。
图1A示出由使光纤振动的振动装置构成的散斑调制器。在未图示的固定构件上，经由吸收振动的减振器DP而设置有振动马达MT。在振动马达MT的旋转轴安装有配重，该配重具有相对于旋转轴非对称的重心。在振动马达MT固定有抵接构件TP。抵接构件TP与光纤FB相接。当振动马达MT的旋转轴旋转时，振动马达MT振动。该振动经由抵接构件TP向光纤FB传递。其结果是，光纤FB振动。
这样，通过使光纤FB振动，使光纤FB内的激光的相位、模式随时间的变化而变化，从而能够使散斑花样随时间的变化而变化(图1B)。在一个摄像帧的时间内，在形成在摄像面上的图像中，重叠地观察到随时间的变化而变化的散斑花样，因此，散斑花样被平均化，能够降低摄像面上的有效的散斑噪声。如图1B所示，当摄像时间内的散斑花样的变化(或移动量)足够大、成为被视为摄像时间内的散斑花样的重合充分平均化的状态时，即使进一步增大振动振幅，也认为散斑花样的按照时间平均的重叠所产生的散斑降低效果饱和。
图1C示出本发明人实际上进行的实验的结果，具体而言，示出测定有效的散斑对比度相对于光纤的振动振幅Xmod，0的变化而得到的结果。与和该图1B关联地预测的内容一致地，振动振幅在某个阈值附近ΔXmod，th成为最大，即使进一步增加振幅，散斑降低效果也几乎不改变，得到饱和的结果。此外，在该实验中，评价了以散斑花样在摄像时间内充分重叠的方式在较长的摄像时间内进行了拍摄时的散斑对比度。
图2A示出波长以振动幅度λmod随时间的变化而变化的激光的光谱。图2B示出与图2A所示的激光的波长的振动幅度λmod对应的散斑花样的一维的光强度分布。图2C示出有效的散斑对比度相对于激光的波长的振动幅度的变化幅度Δλmod，0的变化。如图2B和图2C所示，当增大激光的波长的振动幅度λmod时，因散斑现象引起的光强度分布变小(即散斑对比度变小)。这是因为，作为散斑调制器，对激光的波长进行调制，使在摄像时间内累计的光的波长的宽度看起来扩宽，相当于有效地降低了激光的相干性。根据摄像光学系统、成像仪的分辨率，来决定与用于使散斑降低效果饱和的波长变化幅度相当的阈值Δλmod，th，但与图1A至图1C的情况同样，即使在摄像时间内进行进一步的波长变化，散斑降低效果也几乎不变化。
在本说明书中，为了总结散斑降低用的各种散斑调制器的效果而更泛化地进行讨论，与用于降低散斑噪声的散斑调制器无关地，将散斑调制器的驱动强度设为Imod，将该驱动强度振幅设为Imod，0，另外，将周期性地驱动该散斑调制器时的时间周期设为散斑调制周期tmod。另外，与散斑对比度的降低几乎成为最大且在进一步的驱动强度下散斑降低效果饱和的条件对应的驱动强度的宽度设为散斑调制器的驱动强度阈值幅度ΔImod，th，将与一个摄像帧时间内的成像仪的曝光期间对应的散斑调制器的驱动强度的变化幅度设为ΔImod。(在摄像帧时间内不限制光源的脉冲发光期间tpw，ill，而是限制成像仪的曝光期间(或光蓄积期间)tpw，exp，由此，也能够进行基于PWM的光量调整，在该情况下，曝光期间tpw，exp内的驱动强度的变化幅度成为ΔImod)此外，将利用散斑调制器的驱动强度阈值幅度ΔImod，th使散斑调制器的驱动强度振幅Imod，0标准化后的值定义为调制振幅因子M0，将利用ΔImod，th使散斑调制器的驱动强度的变化幅度ΔImod标准化后的值定义为有效的调制振幅因子Meff。
根据上述的讨论，通常，若相对于一个摄像帧内的成像仪的可曝光期间tON或光源的脉冲发光期间tpw，ill以足够快的周期进行散斑调制器的驱动，或者使成像仪的摄像定时、散斑调制器的驱动定时以及激光的照射定时最佳地同步，则当增大散斑调制器的驱动强度的变化幅度ΔImod时，在ΔImod成为ΔImod，th之前，散斑降低效果单调地变高，在ΔImod成为ΔImod，th的附近饱和。另外，当通过增大散斑调制器的驱动强度的变化幅度ΔImod等而增大有效的调制振幅因子Meff时，散斑降低效果也与Meff一起单调变高，在使单一的散斑降低机制动作的情况下，在Meff≥1时也认为散斑降低效果几乎饱和。
此外，驱动强度阈值幅度ΔImod，th在作为向导光构件即光纤施加机械变动的后述的导光构件变动装置的振动中的位移时为0.1mm，因此，散斑调制器的驱动强度振幅Imod，0在作为导光构件变动装置所引起的光纤振动的位移时期望为0.1mm以上。这是实验时的光纤的芯体直径Φc＝0.02mm的5倍左右，因此，散斑调制器的驱动强度振幅Imod，0在作为导光构件变动装置的振动所产生的光纤的位移时期望为5Φc以上。
另外，驱动强度阈值幅度ΔImod，th在作为后述的扭转光纤的角度时为10°，因此，散斑调制器的驱动强度振幅Imod，0在作为扭转光纤的角度时期望为10°以上。
另外，在将后述的折射率调制器(电光元件、声光元件)的折射率变化用作散斑调制器的情况下，在通过折射率调制器时与1个波长(作为相位时为2π)相当的变化被认为相当于驱动强度阈值幅度ΔImod，th。即，在将光波长设为λ、将折射率调制部的光轴上的长度设为Lm、将折射率设为n、将折射率的变化量设为Δn时，期望以Lm·Δn/n/λc≥1进行调制。因此，在将折射率调制器的导光方向的长度设为Lm、将折射率的变化设为Δn/n、将照明脉冲的光谱的中心波长设为λc时，散斑调制器的驱动强度振幅Imod，0在作为折射率调制器的折射率变化时期望为Δn/n≥λc/Lm。作为典型的例子，当设为Lm＝5mm、λc＝0.5μm时，作为折射率的变化量，相当于0.01％左右。
[用于总结散斑调制器的效果而进行讨论的术语的定义]
〈Imod：散斑调制器的驱动强度〉
具体而言，是指用于将激光的有效光谱宽度扩大或使光波长产生偏移的激光的波长调制电路的驱动强度、配置在从光源向观察对象导光的光路中途的光相位调制器的驱动强度、用于在使用光纤作为从光源向观察对象导光的光路时使光路上的光相位变化的机械弯曲强度、施加应力强度、以及弯曲强度等。
〈Imod，0：散斑调制器的驱动强度振幅〉
在周期性地驱动散斑调制器时，当将散斑调制器的驱动强度的最大值设为Imod，max、将最小值设为设为Imod，min时，成为Imod，0＝Imod，max-Imod，min。
〈tmod：散斑调制周期〉
是周期性地驱动散斑调制器时的时间周期。
〈ΔImod：散斑调制器的驱动强度的变化幅度〉
在摄像系统中，成为一个摄像帧内的成像仪的曝光期间内(或成像仪的光蓄积期间内)的散斑调制器的驱动强度的变化幅度。在不具有成像仪的照明装置中，设为被认为是活体对图像变化的响应时间的时间内(活体为人的情况下为33msec)的散斑调制器的驱动强度的变化幅度。
〈ΔImod，th：散斑调制器的驱动强度阈值幅度〉
是用于在增加了散斑调制器的驱动强度时使散斑降低效果饱和的驱动强度的变化幅度。
〈M0：调制振幅因子〉
M0＝Imod，0/ΔImod，th
〈Meff：有效的调制振幅因子〉
Meff＝ΔImod/ΔImod，th
Meff与散斑降低效果之间具有正的相关性，因此，能够将其作为散斑降低效果的指标。此外，在使单一的散斑降低机制动作的情况下，在Meff≥1时散斑降低效果几乎饱和。
图3A1和图3A2、图3B1和图3B2、图3C1和图3C2相对于前述的摄像、照明、调制的定时而说明了“散斑调制器的驱动振幅”和“Meff及散斑降低效果”的关系，图3A1和图3A2示出M0＜1的情况，图3B1和图3B2示出M0＝1的情况，图3C1和图3C2示出M0＝2＞1的情况。另外，在图3A1和图3A2、图3B1和图3B2、图3C1和图3C2中，上层示出相对于经过时间的散斑调制器的驱动波形，中层以时间轴示出与驱动波形最佳地同步的照明脉冲生成器的照射波形，下层针对照明脉冲生成器的照射定时的中心时刻而示出成为散斑降低效果的指标的Meff及散斑降低效果。这里，Meff对应于照射定时的中心时刻的照射波形的积分值。此外，图3A1、图3B1以及图3C1示出照射波形的脉冲宽度(即脉冲发光期间)tpw，ill比散斑调制器的调制周期的一半期间短的情况(tmod/2＞tpw，ill)，图3A2、图3B2以及图3C2示出照射波形的脉冲宽度(即脉冲发光期间)tpw，ill与散斑调制器的调制周期的一半期间相等的情况(tmod/2＝tpw，ill)。此外，在图3A1和图3A2、图3B1和图3B2、图3C1和图3C2中，散斑降低效果的数值与散斑对比度的倒数成比例，并且，利用散斑调制器的散斑降低效果成为最大的散斑对比度进行标准化而示出散斑降低效果的数值。因此，以在散斑调制器的降低效果饱和而成为最大的条件下散斑降低效果的数值为1的方式进行绘制。
通过上述说明，期望成像仪的曝光的定时与照射定时同步，曝光期间需要包括照射期间的至少一部分，期望包括全部。(也可以不必同步。例如若在tpw，exp的期间具有多次照射脉冲这样的关系成立，则即使不同步，也得到散斑降低效果。)
反之，在成像仪的曝光期间施加PWM时，通过图3A1和图3A2、图3B1和图3B2、图3C1和图3C2，将光源的发光期间tpw，ill替换为成像仪的曝光期间tpw，exp，由此能够得到同样的散斑降低效果。在该情况下，反之当然需要tpw，ill包括tpw，exp的一部分或全部。
关于后述的图4A1和图4A2、图4B1和图4B2、图4C1和图4C2可以说是也相同的。
对根据图3A1和图3A2、图3B1和图3B2、图3C1和图3C2可知的内容进行总结，整理如下。
·当以增大M0、Meff的方式增大散斑调制器的驱动振幅、驱动幅度时，散斑降低效果单调地变高。
·若按照时间轴来说，当以散斑调制器的驱动强度的变化幅度ΔImod变大的方式使散斑调制器与照明脉冲生成器同步时，散斑降低效果成为最大。
·若通过设为Meff≥1而使摄像、照明、调制的定时最佳化，则能够将散斑降低效果提高到最大。另外，在成为Meff≥1的条件下，散斑降低效果饱和，摄像、照明、调制的定时依赖性较小，得到稳定的散斑降低效果。
因此，为了优化散斑调制器的驱动定时和照明的定时、摄像的定时而增大Meff，并充分地发挥散斑降低效果而设置同步控制器。这里，照明的定时是指由照明脉冲生成器生成的脉冲发光期间的时间定时，摄像的定时是指一个摄像帧内的成像仪的受光定时。
作为进行上述说明的用于使摄像的定时、照明的定时、散斑调制器的驱动定时最佳化的同步控制的方法，能够应用如下方法等多种同步方法：1)将摄像的定时作为主时刻，在规定的定时使照明的定时及散斑调制器的驱动定时与其同步的方法；2)将照明的定时作为主时刻，在规定的定时使摄像的定时及散斑调制器的驱动定时与其同步的方法；3)将散斑调制器的驱动定时作为主时刻，在规定的定时使摄像的定时及散斑调制器的驱动定时与其同步的方法；4)将照明装置、摄像系统的系统时钟作为主时刻，使摄像的定时、照明的定时、散斑调制器的驱动定时与其同步的方法。
另外，关于摄像的周期(帧速率)1/fr、照明脉冲的产生周期tp、散斑调制器的驱动周期tmod，只要这些周期能够实现上述的同步即可，不是必须相同。
图4A1和图4A2、图4B1和图4B2、图4C1和图4C2将前述的摄像、照明、调制的定时、散斑调制器的调制振幅因子M0作为参数，说明了“散斑调制器的调制速度和Meff及散斑降低效果”的关系，图4A1和图4A2示出散斑调制器的调制速度比较慢且tmod/2M0＞tpw，ill的情况，图4B1和图4B2示出散斑调制器的调制速度正好且tmod/2M0＝tpw，ill的情况，图4C1和图4C2示出散斑调制器的调制速度比较快且tmod/M0＝tpw，ill的情况。另外，在图4A1和图4A2、图4B1和图4B2、图4C1和图4C2中，上层示出相对于经过时间的散斑调制器的驱动波形，中层以时间轴示出照明脉冲生成器的照射波形，下层相对于照明脉冲生成器的照射定时而示出成为散斑降低效果的指标的有效的调制振幅因子Meff及散斑降低效果。这里，图4A1、图4B1及图4C1示出散斑调制器的调制振幅因子M0＝1的情况，图4A2、图4B2及图4C2示出散斑调制器的调制振幅因子M0＝2＞1的情况。此外，在图4A1和图4A2、图4B1和图4B2、图4C1和图4C2中，散斑降低效果的数值与散斑对比度的倒数成比例，并且利用散斑调制器的散斑降低效果成为最大的散斑对比度进行标准化而示出散斑降低效果的数值。因此，以在散斑调制器的降低效果饱和而成为最大的条件下散斑降低效果的数值为1的方式进行绘制。
对根据图4A1和图4A2、图4B1和图4B2、图4C1和图4C2可知的内容进行总结，整理如下。
·即使在tmod＞2M0tpw，ill的情况下，当使散斑调制器与照明脉冲生成器同步时，也最有效地发挥散斑降低效果。但是，在Meff＜1的情况下，无法降低至散斑降低效果饱和的程度。
·通过以M0≥1对散斑调制器进行驱动，即使不以成为tmod＜2tpw，ill这样的高速的方式驱动散斑调制器，即使为比其慢M0倍的条件(tmod≤2M0tpw，ill)，通过使散斑调制器与照明脉冲生成器同步，也能够发挥散斑降低效果饱和的最大等级的效果。
·在以M0≥1对散斑调制器进行驱动并且tmod≤M0tpw，ill的情况下，不太依赖于同步控制的定时，散斑降低效果能够稳定地成为接近最大的值。
在不考虑调制振幅因子M0的概念的以往的考虑方法中，认为如果不满足tmod＜tpw，ill，则无法使散斑降低效果最大且在时间上不变动，但即使将散斑调制器的调制速度减慢M0倍(或者即使将脉冲发光期间缩短M0倍)，散斑降低效果也能够稳定且成为最大。
如上所述，散斑调制器的驱动周期tmod、定时在照明装置中由于脉冲发光期间tpw，ill及其定时而较大地影响了散斑降低效果。同样，散斑调制器的驱动周期tmod、定时在具有成像仪的摄像系统中由于曝光期间tpw，exp及其定时而较大地影响了散斑降低效果。
因此，在以下的实施方式中，即使脉冲发光期间全部替换为脉冲发光期间或成像仪的曝光期间tpw，exp或它们的重叠部分中的任意一个也是成立的。
[第1实施方式]
图5概要地示出包括第1实施方式的摄像系统的内窥镜系统的整体结构。
内窥镜系统300由内窥镜镜体部310和内窥镜控制器部320构成。内窥镜镜体部310和内窥镜控制器部320通过镜体部连接器312和控制器部连接器322而连结。
本实施方式的摄像系统100具备：对观察对象190进行照明的照明装置102；以及拍摄由照明装置102照明的观察对象190的摄像装置104。
在图5中，将对内窥镜镜体部310和内窥镜控制器部320进行连结的镜体部连接器312与控制器部连接器322分别设为一体来描绘，但照明装置102的内窥镜镜体部310侧与内窥镜控制器部320侧、以及摄像装置104的内窥镜镜体部310侧与内窥镜控制器部320侧也可以分别通过分体的连接器来连结。
照明装置102具备：生成相干光的照明光的照明光生成器110；对从照明光生成器110射出的相干光进行引导的导光光学系统120；以及对由导光光学系统120引导的相干光的配光进行调整并射出的配光光学系统140。
照明光生成器110具备发出作为相干光的激光的激光光源112、以及驱动激光光源112的驱动器114。照明光生成器110例如由生成相干光的规定的脉冲发光期间tpw，ill的照明脉冲的照明脉冲生成器构成。在以下的说明中，只要没有特别说明，照明光生成器110都由照明脉冲生成器构成。
导光光学系统120具备第1光纤124和第2光纤130来作为对相干光进行引导的导光构件。导光构件不局限于光纤，代替于此，例如也可以应用挠性波导路。导光光学系统120还具备：将从激光光源112发出的相干光与光纤124耦合的第1光纤耦合透镜122；对从第1光纤124射出的光束进行准直的准直透镜126；以及将由准直透镜126准直后的光束与第2光纤130耦合的第2光纤耦合透镜128。第1光纤耦合透镜122、准直透镜126以及第2光纤耦合透镜128在图5中作为1片透镜被示意描绘，但实际上，也可以由1片透镜构成，还可以由多片透镜构成。
摄像装置104具备：以规定的曝光期间tpw，exp进行摄像的成像仪150；对由成像仪150取得的图像信息进行需要的图像处理的图像处理电路160；以及显示由图像处理电路160进行了图像处理的图像的显示器170。
从激光光源112出射的激光由第1光纤耦合透镜122聚光而向第1光纤124入射，由第1光纤124进行引导。从第1光纤124射出的激光束由准直透镜126转换成平行的光束并在空间内传播，由第2光纤耦合透镜128聚光而向第2光纤130入射，由第2光纤130进行引导。由导光光学系统120引导后的激光通过配光光学系统140调整配光而射出。从配光光学系统140射出的光L1向观察对象190照射。
照射到观察对象190的光L1被观察对象190进行反射、衍射、散射等。由观察对象190进行了反射、衍射、散射等的光的一部分L2向成像仪150入射。成像仪150基于从观察对象190接受的光L2而取得观察对象190的图像信息。将由成像仪150取得的图像信息在由图像处理电路160进行图像处理之后显示于显示器170。
在使用了相干光的摄像系统中，当观察对象存在些许凹凸等散射构造时，在成像仪的摄像面上产生散斑，作为散斑噪声而出现在取得的图像中。该现象不限于电子摄像系统，在与摄像面相当的活体的视网膜上也产生，因此，在使用了相干光的照明装置中也产生同样的问题。散斑的产生原因是，从观察对象的凹凸等散射的光发生干涉，在摄像面、视网膜上形成细微的明暗图案。
为了降低该散斑噪声，照明装置102具备对由相干光产生的散斑进行调制的散斑调制器200。
散斑调制器200例如可以由导光特性调制器构成，该导光特性调制器使由导光光学系统120引导的相干光的光学特性变化。或者散斑调制器200也可以由使相干光的光学特性变化的波长调制器构成。
导光特性调制器例如可以由相位调制器构成，该相位调制器使由导光光学系统120引导的相干光的相位随时间的变化而变化。相位调制器例如可以由导光构件变动装置构成，该导光构件变动装置向引导相干光的导光光学系统120所包含的导光构件施加机械变动。向导光构件施加的机械变动例如可以是振动、旋转或扭转。或者相位调制器也可以由使引导相干光的导光光学系统120的一部分折射率随时间的变化而变化的折射率调制器构成。折射率调制器例如可以具有电光元件或声光元件。相位调制器例如还可以具有凹凸板，该凹凸板具有比相干光的波长的1/10大的凹凸。或者相位调制器也可以由波长调制器构成，该波长调制器使照明光生成器110射出的相干光的波长随时间的变化而变化。
在本实施方式中，散斑调制器200具备：第1导光特性调制器210，其配置在第1光纤124的两端之间的中间部；以及第2导光特性调制器220，其配置在准直透镜126与第2光纤耦合透镜128之间的被准直后的光束的光路上。散斑调制器200还具备使激光光源112发出的激光的波长随时间的变化而变化的波长调制器230。
波长调制器230由波长可变的激光光源112和波长调制电路232构成，该波长调制电路232对激光光源112进行控制，使得激光光源112发出的激光的波长随时间的变化而变化。参照图6A～图6D对第1导光特性调制器210和第2导光特性调制器220的结构后述。
散斑调制器200不必具备全部的第1导光特性调制器210、第2导光特性调制器220以及波长调制器230，具备它们的至少一个即可。
照明装置102还具备同步控制器240，该同步控制器240使照明光生成器110的脉冲生成定时与散斑调制器200的驱动定时同步地控制照明光生成器110和散斑调制器200。例如，同步控制器240使照明光生成器110的脉冲生成定时与第1导光特性调制器210及/或第2导光特性调制器220的驱动定时同步地进行控制。此外，同步控制器240也能够使照明光生成器110的脉冲生成定时、散斑调制器200的驱动定时以及成像仪150的摄像定时同步地控制照明光生成器110、散斑调制器200以及成像仪150。
设置有同步控制器240，以便即使在散斑调制器200的驱动强度振幅Imod，0、照明光生成器110的脉冲发光期间tpw，ill存在制约，也优化散斑调制器200的驱动定时、照明的定时以及摄像的定时，增大Meff，充分地发挥散斑降低效果。
这里，照明的定时是指由照明光生成器110生成的脉冲发光期间的时间上的定时，摄像的定时是指一个摄像帧内的成像仪150的受光定时。
作为进行上述说明的用于使摄像的定时、照明的定时、散斑调制器的驱动定时最佳化的同步控制的方法，能够应用如下方法等多种同步方法：1)将摄像的定时作为主时刻，在规定的定时使照明的定时及散斑调制器的驱动定时与其同步的方法；2)将照明的定时作为主时刻，在规定的定时使摄像的定时及散斑调制器的驱动定时与其同步的方法；3)将散斑调制器的驱动定时作为主时刻，在规定的定时使摄像的定时及散斑调制器的驱动定时与其同步的方法；4)将照明装置、摄像系统的系统时钟作为主时刻，使摄像的定时、照明的定时、散斑调制器的驱动定时与其同步的方法。
另外，关于摄像的周期(帧速率)1/fr、照明脉冲的产生周期tp、散斑调制器的驱动周期tmod，只要能够实现上述的同步即可，不一定需要相同。例如，将n设为自然数而成为1/fr＝2n·tp＝2n·tmod并且tp＝2n·tmod，即使相互的周期为整数倍的关系也能够应用。(关于在1帧产生多个照明脉冲的情况，在第2实施方式中进行说明。)此外，这里考虑摄像系统，多个照明脉冲分布在ton内，但在不具有成像仪的照明装置(用于供肉眼观察的照片装置)中，通过多脉冲分割也得到所希望的效果。在该情况下，有效的脉冲发光期间tpw，eff能够定义为从最宽的脉冲间隔的下一个照明脉冲的始点到最后的照明脉冲的终点。换言之，有效的脉冲发光期间tpw，eff可以说是一个照明脉冲组中的从最初的照明脉冲的点亮时刻到最后的照明脉冲的熄灭时刻为止的期间。
图6A、图6B、图6C及图6D示出作为散斑调制器发挥功能的导光特性调制器的结构例。在它们之中，图6A和图6B示出配置于光纤的中间位置的第1导光特性调制器210的结构例，图6C和图6D示出配置在准直透镜126与第2光纤耦合透镜128之间的光路上的第2导光特性调制器220的结构例。
图6A概要地示出通过使第1光纤124振动而使由第1光纤124引导的激光的光学特性变化的导光特性调制器210A的结构。
导光特性调制器210A具备：向引导激光的第1光纤124施加机械变动的导光构件变动装置2110；以及对导光构件变动装置2110进行驱动的驱动器2130。这里，导光构件变动装置2110是向第1光纤124施加振动的光纤振动装置。导光构件变动装置2110具有振动马达2112。振动马达2112设置在吸收振动的减振器2118上。减振器2118设置在未图示的固定构件上。在振动马达2112的旋转轴2114上安装有配重2116，该配重2116具有相对于旋转轴2114非对称的重心。在振动马达2112固定有抵接构件2120。抵接构件2120与第1光纤124相接。
振动马达2112在经由电气布线2140从驱动器2130接受电流的供给时，旋转轴2114旋转。在旋转轴2114安装有具有非对称的重心的配重2116，因此，当旋转轴2114旋转时，振动马达2112振动。该振动经由抵接构件2120向光纤124传递。其结果是，使第1光纤124振动。由此，第1光纤124的弯曲周期性地变化，因此，由第1光纤124引导的激光的相位、模式随时间的变化而变化。
在导光特性调制器210A中，优选的是，在将第1光纤124的芯体直径设为Φc时，导光特性调制器210A的驱动强度振幅Imod，0在作为由导光构件变动装置2110产生的第1光纤124的振动的位移时为5Φc以上。
此外，导光特性调制器210A的驱动强度振幅Imod，0能够通过如下方式变大：通过提高振动马达2112的旋转速度而使离心力增大，利用这种原理，增大振动振幅Xmod，0等。或者，当预先隔着弹性构件在振动马达2112的旋转轴2114的周围安装有配重2116时，配重2116构成为，与振动马达2112的旋转速度的上升一起，配重2116的重心相对于旋转轴2114的非对称性增加。因此，当提高振动马达2112的旋转速度时，振动振幅进一步变大。
图6B概要地示出通过使第1光纤124旋转而使由第1光纤124引导的激光的光学特性变化的导光特性调制器210B的结构。
导光特性调制器210B具备：对引导激光的第1光纤124施加机械变动的导光构件变动装置2150；以及对导光构件变动装置2150进行驱动的驱动器2170。这里，导光构件变动装置2150是对第1光纤124施加往复旋转的光纤旋转装置。导光构件变动装置2150具有旋转马达2152。旋转马达2152设置在未图示的固定构件上。在旋转马达2152的旋转轴2154安装有齿轮2156。齿轮2156与固定于第1光纤124的齿轮2158啮合。
旋转马达2152在经由电气布线2180从驱动器2170接受电流的供给时，旋转轴2154以规定的角度范围周期性地右旋及左旋地进行往复旋转。该往复旋转运动经由齿轮2156向固定于第1光纤124的齿轮2158传递。其结果是，使第1光纤124进行往复旋转。由此，第1光纤124的绕轴的扭转周期性地变化，因此，由第1光纤124引导的激光的相位、模式随时间的变化而变化。
在导光特性调制器210B中，优选的是，导光特性调制器210B的驱动强度振幅Imod，0在作为扭转第1光纤124的角度时为10°以上。
导光特性调制器210B的驱动强度振幅Imod，0能够通过如下方式增大：通过增大旋转马达2152的往复旋转的角度来增大扭转振幅θmod，0等。
图6C概要地示出通过在准直透镜126与第2光纤耦合透镜128之间使光路的折射率变化而使激光的光学特性变化的导光特性调制器220A的结构。
导光特性调制器220A包括：配置在准直透镜126与第2光纤耦合透镜128之间的光路上的折射率调制器2210；以及对折射率调制器2210进行驱动的驱动器2220。折射率调制器2210是使通过该折射率调制器2210的激光的光路的折射率随时间的变化而变化的光学元件。折射率调制器2210例如可以由电光元件构成。或者折射率调制器2210例如可以由声光元件构成。折射率调制器2210包括透射激光的光学介质2212和设置于光学介质2212的驱动电极2214。
折射率调制器2210在经由电气布线2230从驱动器2220向驱动电极2214施加交流电压时，使光学介质2212的折射率周期性地随时间的变化而变化。由此，通过光学介质2212的激光的相位随时间的变化而变化。
在导光特性调制器220A中，优选的是，当将折射率调制器2210的导光方向的长度设为Lm、将折射率的变化设为Δn/n、将照明脉冲的光谱的中心波长设为λc时，导光特性调制器220A的驱动强度振幅Imod，0在作为折射率调制器2210的折射率变化时为Δn/n≥λc/Lm。
导光特性调制器220A的驱动强度振幅Imod，0能够根据向折射率调制器2210施加的施加电压的大小来控制。
图6D概要地示出通过在准直透镜126与第2光纤耦合透镜128之间使光路的光路长度变化而使激光的光学特性变化的导光特性调制器220B的结构。
导光特性调制器220B包括：配置在准直透镜126与第2光纤耦合透镜128之间的光路上的折射率调制器2240；以及对折射率调制器2240进行驱动的驱动器2260。折射率调制器2240具有配置在光路上的相位差圆盘2250。相位差圆盘2250具有凹凸图案2252，该凹凸图案2252具有比激光的波长的1/10大的凹凸。相位差圆盘2250被支承为能够绕从光路脱离的轴进行旋转。在相位差圆盘2250的外周形成有齿轮2254。折射率调制器2240还具有使相位差圆盘2250旋转的旋转马达2242。旋转马达2242设置在未图示的固定构件上。在旋转马达2242的旋转轴2244安装有齿轮2246。齿轮2246与相位差圆盘2250的齿轮2254啮合。
旋转马达2242在经由电气布线2270从驱动器2260接受电流的供给时，旋转轴2244旋转。该旋转运动经由齿轮2246向形成于相位差圆盘2250的齿轮2254传递。其结果是，使相位差圆盘2250旋转，凹凸图案2252横切光路而移动。由此，通过相位差圆盘2250的激光的光路长度周期性地变化，因此，激光的相位随时间的变化而变化。
能够通过增大向旋转马达2242施加的施加电压来提高旋转速度，从而增大导光特性调制器220B的驱动强度振幅Imod，0。
在图5所示的摄像系统100中，在作为散斑调制器200而搭载有图6A～图6D所示的导光特性调制器210A、210B、220A、220B中的任意一个的情况下，如参照图1A～图1C、图2A～图2C、图3A1～图3C2进行说明的那样，散斑调制器200的作用、效果如下。
·当增大散斑调制器200的驱动强度的变化幅度ΔImod时，在ΔImod成为ΔImod，th之前散斑降低效果变高，在ΔImod成为ΔImod，th的附近饱和。
·当将利用ΔImod，th使散斑调制器200的驱动强度的变化幅度ΔImod标准化后的值设为有效的调制振幅因子Meff时，如果(通过增大散斑调制器200的驱动强度的变化幅度ΔImod)增大有效的调制振幅因子Meff，则散斑降低效果也与Meff提一起高，在Meff＞1时认为散斑降低效果几乎饱和。
另外，
·当以增大M0、Meff的方式增大散斑调制器200的驱动振幅、驱动幅度时，散斑降低效果提高。
·因此，当以散斑调制器200的驱动强度的变化幅度ΔImod变大的方式使散斑调制器200与照明光生成器110同步时，散斑降低效果成为最大。
·若通过设为Meff≥1而使摄像、照明、调制的定时最佳化，则能够将散斑降低效果提高到最大。另外，在成为Meff≥1的条件下，散斑降低效果饱和，摄像、照明、调制的定时依赖性较小，得到稳定的散斑降低效果。
另外，如参照图4A1～图4C2进行说明的那样，关于散斑调制器的驱动周期tmod、脉冲发光期间tpw，ill、调制振幅因子M0，散斑降低效果如下。
·即使在tmod＞2M0tpw，ill的情况下，当使散斑调制器200与照明光生成器110同步时，也能最有效地发挥散斑降低效果。但是，在Meff＜1的情况下，无法降低至散斑降低效果饱和的程度。
·通过以M0≥1对散斑调制器200进行驱动，即使不以成为tmod＜2tpw，ill这样的高速的方式驱动散斑调制器200，即使为比其慢M0倍的条件(tmod≤2M0tpw，ill)，通过使散斑调制器200与照明光生成器110同步，也能够发挥散斑降低效果饱和的最大等级的效果。
·在以M0≥1对散斑调制器200进行驱动并且tmod≤M0tpw，ill的情况下，不太依赖于同步控制的定时，散斑降低效果能够稳定地成为接近最大的值。
如上所述，本实施方式的摄像系统100能够根据照明光生成器110的脉冲发光期间tpw，ill来进行基于PWM的光量调整，也能够根据成像仪150的tpw，exp来进行基于PWM的光量调整。
在根据照明光生成器110的脉冲发光期间tpw，ill来进行基于PWM的光量调整的情况下，本实施方式的摄像系统100如以下那样动作。
同步控制器240进行控制，使得在至少每一个照明脉冲的脉冲发光期间tpw，ill内使散斑调制器200动作。
散斑调制器200使散斑调制器200的驱动强度Imod周期性地变化。散斑调制器200的驱动强度振幅Imod，0优选被设定为驱动强度阈值幅度ΔImod，th以上。例如，散斑调制器200的驱动强度振幅Imod，0被设定为，使得脉冲发光期间tpw，ill内的散斑调制器200的驱动强度的变化幅度ΔImod成为驱动强度阈值幅度ΔImod，th以上的值。
另外，同步控制器240为了提高散斑降低效果，如以下那样进行控制，使得至少使照明光生成器110的脉冲生成定时与散斑调制器200的驱动定时同步。
同步控制器240进行控制，使得在成像仪150的曝光期间tpw，exp内使照明光生成器110生成照明脉冲。
在脉冲发光期间tpw，ill是小于散斑调制周期tmod的1/2的期间的情况下，同步控制器240以脉冲发光期间tpw，ill包括散斑调制器200的驱动强度Imod的变化率实质上成为最大的时刻的方式，来控制照明光生成器110和散斑调制器200。例如，同步控制器240以脉冲发光期间tpw，ill的中心成为散斑调制器200的驱动强度Imod的变化率实质上成为最大的时刻的方式，来控制照明光生成器110和散斑调制器200。(条件A)或者在脉冲发光期间tpw，ill是小于散斑调制周期tmod的1/2的期间的情况下，同步控制器240以散斑调制器200的驱动强度Imod的最大值和最小值中的任意一个都不包含于脉冲发光期间tpw，ill的方式，来控制照明光生成器110和散斑调制器200。例如，同步控制器240以脉冲发光期间tpw，ill包括散斑调制器200的驱动强度Imod取实质上的最大值与最小值的中心的值的时刻的方式，来控制照明光生成器110和散斑调制器200。尤其是同步控制器240以脉冲发光期间tpw，ill的中心成为散斑调制器200的驱动强度Imod取实质上的最大值与最小值的中心的值的时刻的方式，来控制照明光生成器110和散斑调制器200。(条件B)
另外，在脉冲发光期间tpw，ill为散斑调制周期tmod的1/2以上的期间的情况下，同步控制器240以脉冲发光期间tpw，ill包括散斑调制器200的驱动强度Imod取最大值的时刻和取最小值的时刻的方式，来控制照明光生成器110和散斑调制器200。(条件C)
也可以再有一个或者一个以上与散斑调制器200同步的具有不同的时间延迟的照明脉冲。在该脉冲发光期间小于tmod的1/2的情况下，满足(条件A)或(条件B)即可。例如，在最初的照明脉冲的正好半周期后第2照明脉冲到来的情况下，若最初的照明脉冲包括散斑调制器200的驱动强度Imod的斜率(的绝对值)成为最大的时刻，则第2照明脉冲也包括散斑调制器200的驱动强度Imod的斜率(的绝对值)成为最大的时刻(参照图3B1)。在脉冲发光期间为tmod的1/2以上的情况下，满足(条件C)即可。
另外，同步控制器240使照明光生成器110的脉冲生成定时、散斑调制器200的驱动定时以及成像仪150的摄像定时同步地进行控制。同步控制器240以M0≥1对散斑调制器200和照明光生成器110进行驱动。此外，同步控制器240以tmod≤2M0tpw，ill对散斑调制器200和照明光生成器110进行驱动。或者同步控制器240以tpw，ill＜tmod≤M0tpw，ill对散斑调制器200和照明光生成器110进行驱动。
以上是根据照明光生成器110的脉冲发光期间tpw，ill进行基于PWM的光量调整的情况下的动作说明，但代替于此，在根据成像仪150的tpw，exp进行基于PWM的光量调整的情况下，本实施方式的摄像系统100如以下那样动作。在该情况下，照明光生成器110并非必须由生成相干光的规定的脉冲发光期间tpw，ill的照明脉冲的照明脉冲生成器构成。
同步控制器240进行控制，使得至少在曝光期间tpw，exp内使散斑调制器200动作。
散斑调制器200使散斑调制器的驱动强度Imod周期性地变化。散斑调制器200的驱动强度振幅Imod，0被设定为驱动强度阈值幅度ΔImod，th以上。例如，散斑调制器200的驱动强度振幅Imod，0被设定为使得曝光期间tpw，exp内的散斑调制器200的驱动强度的变化幅度ΔImod成为驱动强度阈值幅度ΔImod，th以上的值。
同步控制器240为了提高散斑降低效果而如以下那样进行控制，使得至少使成像仪150与散斑调制器200同步。
在曝光期间tpw，exp是小于散斑调制周期tmod的1/2的期间的情况下，同步控制器240以曝光期间tpw，exp包括散斑调制器200的驱动强度Imod的变化率实质上成为最大的时刻的方式，来控制成像仪150和散斑调制器200。例如，同步控制器240以曝光期间tpw，exp的中心成为散斑调制器200的驱动强度Imod的变化率实质上成为最大的时刻的方式，来控制成像仪150和散斑调制器200。
或者在曝光期间tpw，exp是小于散斑调制周期tmod的1/2的期间的情况下，同步控制器240以散斑调制器200的驱动强度Imod的最大值和最小值中的任意一个都不包含于曝光期间tpw，exp的方式，来控制成像仪150和散斑调制器200。例如，同步控制器240以曝光期间tpw，exp包括散斑调制器200的驱动强度Imod取实质上的最大值与最小值的中心的值的时刻的方式，来控制成像仪150和散斑调制器200。尤其是同步控制器240以曝光期间tpw，exp的中心成为散斑调制器200的驱动强度Imod取实质上的最大值与最小值的中心的值的时刻的方式，来控制成像仪150和散斑调制器200。
另外，在曝光期间tpw，exp是散斑调制周期tmod的1/2以上的期间的情况下，同步控制器240以曝光期间tpw，exp包括散斑调制器200的驱动强度Imod取最大值的时刻和取最小值的时刻的方式，来控制成像仪150和散斑调制器200。
在本实施方式的摄像系统100中，通过上述结构的动作，能够稳定且有效地降低散斑噪声。而且，针对已存的照明装置、摄像系统，无需耗费大成本，就能够稳定且有效地追加用于降低散斑噪声的结构。另外，即使散斑调制器200的驱动强度振幅Imod，0、照明光生成器110的脉冲发光期间tpw，ill存在制约，通过优化散斑调制器200的驱动定时、照明的定时以及摄像的定时而增大Meff，从而也能够充分地发挥散斑降低效果。尤其是针对在以高速的摄像帧速率进行摄影的情况下、在瞬间以短时间进行摄影的情况下、在以脉冲宽度调制(PWM)方式调光的情况等下需要的每个摄像帧的短曝光期间或短脉冲发光期间，也能够稳定且有效地降低散斑噪声。
在以往的摄像系统中，通过使光纤机械地变化来实现散斑降低的方法在摄像的帧速率快的情况或摄像时间短的情况下等，预测无法充分地发挥散斑花样的重叠效果。作为典型的例子，当将摄像系统的摄像帧速率fr设为60fps，并将与摄像帧速率的倒数相当的时间的一半程度设为成像仪的每个摄像帧的可曝光期间ton时，成像仪的每个摄像帧的曝光期间tpw，exp成为tpw，exp≤ton＝1/2×1/60sec＝8.3msec的程度，认为需要以比其快的周期使光纤的形状、应力机械地变化。另外，在需要以比其短的时间进行曝光的情况下(在需要进行高速摄影的情况下)，由于机械的振动速度的制约，预想难以得到散斑花样的重叠所带来的平均化的效果。
此外，在通过在使用激光的照明装置中经常使用的脉冲宽度调制(PWM)进行光量调整的情况下，光源的脉冲发光期间(或照射脉冲宽度)tpw，ill的最小值成为用成像仪的每摄像帧的曝光期间tpw，exp除以调光的分割数而得到的期间。例如，在假设30dB的调光范围时，最小的脉冲发光期间(或照射脉冲宽度)tpw，ill(＝tpw，exp)成为8.3msec/1000＝8.3μsec的程度，但实现与此对应的机械的振动周期被认为是困难的。
另外，若进行目视，则能够将眼睛的时间上的响应时间看作是成像仪的每个摄像帧的曝光期间tpw，exp，需要在比大约1/30秒短的时间的期间内(30fps(帧/秒))结束散斑的重合。此外，当考虑基于PWM的调光作为照明的调光方式时，根据与上述同样的原因，针对机械的振动周期的驱动周期产生更为严格的要求。
与此相对，本实施方式的摄像系统100通过优化散斑调制器200的驱动定时、照明的定时以及摄像的定时而增大Meff，能够充分地发挥散斑降低效果，因此，也能够应对这样的要求。即，针对在以高速的摄像帧速率进行摄影的情况下、在瞬间以短时间进行摄影的情况下、在以脉冲宽度调制(PWM)方式调光的情况等下需要的每个摄像帧的短曝光期间或短脉冲发光期间，也能够稳定且有效地降低散斑噪声。
[第2实施方式]
图7概要地示出包括第2实施方式的摄像系统的内窥镜系统的整体结构。在图7中，标注了与图5所示的构件相同的参照符号的构件是同样的构件，省略其详细说明。以下，以不同部分为重点进行说明。即，以下的说明中未提及的部分与第1实施方式是同样的。
本实施方式的摄像系统100A与第1实施方式的摄像系统100相比，照明装置102A不同。在照明装置102A中，照明光生成器110生成重复一个照明脉冲组而得到的照明脉冲组列，其中，该一个照明脉冲组包括多个照明脉冲。例如，一个照明脉冲组所包含的多个照明脉冲的数量为3个以上。
将一个照明脉冲组中的从最初的照明脉冲的点亮时刻到最后的照明脉冲的熄灭时刻为止的期间设为有效的脉冲发光期间。此时，有效的脉冲发光期间例如是一个照明脉冲组所包含的多个照明脉冲的实际的脉冲发光期间的2倍以上的期间。
为了像这样控制照明光生成器110，照明装置102A具有脉冲宽度调制(PWM)方式光控制器250。脉冲宽度调制方式光控制器250通过控制有效的脉冲发光期间tpw，eff内的多个照明脉冲的脉冲宽度来调整有效的照明光量。脉冲宽度调制方式光控制器250是将与所希望的调光量对应的脉冲发光期间tpw分割为多个脉冲发光期间tpw，ill，1、...、tpw，ill，n(n为2以上的自然数)的多脉冲分割型的脉冲宽度调制方式光控制器。这里，n表示一个照明脉冲组所包含的多个照明脉冲的数量。另外，脉冲发光期间tpw，ill，i(i＝1、…、n)表示一个照明脉冲组所包含的第i个照明脉冲的发光期间。
换言之，照明装置102A构成为相对于第1实施方式的照明装置102追加了多脉冲分割型的脉冲宽度调制方式光控制器250。脉冲宽度调制方式光控制器250基于从同步控制器240输入的信号来控制照明光生成器110的驱动器114。
与众所周知的“单一脉冲型的脉冲宽度调制方式”(图8A)比较地说明“多脉冲分割型的脉冲宽度调制方式”(图8B)。图8A和图8B示出各个脉冲宽度调制方式下的照明脉冲生成器的照射波形、散斑调制器的驱动波形以及成为散斑降低效果的指标的有效的调制振幅因子Meff。
如图8A的上层所示，“单一脉冲型的脉冲宽度调制方式”是如下方式：在可曝光期间ton内的时间内，以使照明脉冲的时间宽度(或记作期间)成为与所希望的光量对应的脉冲发光期间tpw，ill的方式来调整照明光量。
另一方面，在本申请中提出的“多脉冲分割型的脉冲宽度调制方式”是如下方式：如图8B的上层所示，以成为tpw，ill＝Σtpw，ill，i的方式分割为多个脉冲来调整照明光量。
即使如图8A的中层及图8B的中层所示那样散斑调制器的驱动波形相同，如图8A的下层所示，在“单一脉冲型的脉冲宽度调制方式”中，当脉冲发光期间tpw，ill变小时，ΔImod与其大致成比例地变小，因此，Meff也变小，但如图8B的下层所示，在“多脉冲分割型的脉冲宽度调制方式”中，通过使照射脉冲的发光时期分散，即使为了减小照射光量而减小脉冲发光期间tpw，ill，也能扩大有效的脉冲发光期间，因此，结果是，能够扩大有效的ΔImod(将其设为ΔImod，eff)。因此，能够有效地增大成为散斑的降低指标的有效的调制振幅因子Meff。
此外，当将可曝光期间ton内的多个照明脉冲的传递(差し渡し)的时间宽度设为有效的脉冲发光期间tpw，eff时，“多脉冲分割型的脉冲宽度调制方式光控制器”作为有效地扩大脉冲发光期间的“有效的脉冲发光期间扩大器”发挥功能。这里，“有效的脉冲发光期间扩大器”的概念是，如上所述，即使不用于光量调整，也能够通过在时间上分割照明脉冲来扩大有效的脉冲发光期间，因此，是比“多脉冲分割型的脉冲宽度调制方式光控制器”的概念大的概念。
此外，在利用“有效的脉冲发光期间扩大器”、“多脉冲分割型的脉冲宽度调制方式光控制器”的情况下，针对同步控制器240，期望以增大ΔImod，eff、tpw，eff的方式设定照明脉冲的时间间隔、照明脉冲的定时。
本实施方式的摄像系统100A以如下那样动作。
同步控制器240进行控制，使得至少在有效的脉冲发光期间使散斑调制器200动作。
另外，同步控制器240使照明光生成器110的脉冲生成定时、散斑调制器200的驱动定时以及成像仪150的摄像定时同步地进行控制。例如，同步控制器240进行控制，使得在成像仪150的曝光期间(tpw，exp)使照明光生成器110生成照明脉冲。
散斑调制器200使散斑调制器的驱动强度Imod周期性地变化。散斑调制器200的驱动强度振幅Imod，0优选设定为驱动强度阈值幅度ΔImod，th以上。例如，散斑调制器200的驱动强度振幅Imod，0设定为，使得有效的脉冲发光期间tpw，eff内的散斑调制器200的驱动强度的变化幅度ΔImod成为驱动强度阈值幅度ΔImod，th以上的值。
另外，同步控制器240如下那样以至少使照明光生成器110与散斑调制器200同步地进行控制，以提高散斑降低效果。
在有效的脉冲发光期间tpw，eff是小于散斑调制周期tmod的1/2的期间的情况下，同步控制器240以有效的脉冲发光期间tpw，eff包括散斑调制器的驱动强度Imod的变化率成为最大的时刻的方式，来控制照明光生成器110和散斑调制器200。例如，同步控制器240以多个照明脉冲中的任意一个照明脉冲包括散斑调制器的驱动强度Imod的变化率成为最大的时刻的方式，来控制照明光生成器110和散斑调制器200。或者同步控制器240以有效的脉冲发光期间tpw，eff的中心成为散斑调制器的驱动强度Imod的变化率成为最大的时刻的方式，来控制照明光生成器110和散斑调制器200。(条件D)
或者在有效的脉冲发光期间tpw，eff是小于散斑调制周期tmod的1/2的期间的情况下，同步控制器240以散斑调制器的驱动强度Imod的最大值和最小值中的任意一个都不包含于有效的脉冲发光期间tpw，eff的方式，来控制照明光生成器110和散斑调制器200。(条件E)
或者在有效的脉冲发光期间tpw，eff是小于散斑调制周期tmod的1/2的期间的情况下，同步控制器240以有效的脉冲发光期间tpw，eff包括散斑调制器的驱动强度Imod取实质上的最大值与最小值的中心的值的时刻的方式，来控制照明光生成器110和散斑调制器200。例如，同步控制器240以一个照明脉冲组所包含的多个照明脉冲中的任意一个照明脉冲包括散斑调制器200的驱动强度Imod取实质上的最大值与最小值的中心的值的时刻的方式，来控制照明光生成器110和散斑调制器200。或者同步控制器240以有效的脉冲发光期间tpw，eff的中心成为散斑调制器200的驱动强度Imod取实质上的最大值与最小值的中心的值的时刻的方式，来控制照明光生成器110和散斑调制器200。(条件F)
另外，在有效的脉冲发光期间tpw，eff是散斑调制周期tmod的1/2以上的期间的情况下，同步控制器240以有效的脉冲发光期间tpw，eff包括散斑调制器的驱动强度Imod取最大值的时刻和取最小值的时刻的方式，来控制照明光生成器110和散斑调制器200。(条件G)
也可以再有一个或者一个以上与散斑调制器200同步的具有不同的时间延迟的照明脉冲组。在该有效的脉冲发光期间小于tmod的1/2的情况下，满足(条件D)、(条件E)或(条件F)即可。例如，在最初的照明脉冲组的正好半周期后第2照明脉冲组到来的情况下，若最初的照明脉冲组包括散斑调制器200的驱动强度Imod的斜率(的绝对值)成为最大的时刻，则第2照明脉冲组也包括散斑调制器200的驱动强度Imod的斜率(的绝对值)成为最大的时刻。在有效的脉冲发光期间为tmod的1/2以上的情况下，满足(条件G)即可。
另外，同步控制器240使照明光生成器110的脉冲生成定时、散斑调制器200的驱动定时以及成像仪150的摄像定时同步地进行控制。同步控制器240以M0≥1对散斑调制器200和照明光生成器110进行驱动。此外，同步控制器240以tmod≤2M0tpw，eff对散斑调制器200和照明光生成器110进行驱动。或者同步控制器240以tpw，eff＜tmod≤M0tpw，eff对散斑调制器200和照明光生成器110进行驱动。
[第3实施方式]
在第1实施方式(图5)、第2实施方式(图7)中，散斑调制器200可以由第1导光特性调制器210、第2导光特性调制器220以及波长调制器230中的至少一个构成，但也可以将它们组合而构成。
图9A、图9B以及图9C示出将两个散斑调制器组合而构成的散斑调制器200的例子。通过它们的组合而产生的散斑降低的作用效果如下。
图9A示意性地示出将驱动机构及光学原理相同的两个散斑调制器M1组合而构成的散斑调制器200。散斑调制器M1构成为向第1光纤124施加振动。在图9A中，将各散斑调制器M1代表性地描绘为图6A所示的导光特性调制器210A。
在组合了相同的两个散斑调制器M1的情况下，当将针对各个导光特性调制器210A的有效的调制振幅因子设为Meff，1、Meff，2时，由于各个导光特性调制器210A所引起的散斑花样的变化相同，因此，整体上的散斑降低效果Meff，total在Meff，1+Meff，2＜1的情况下，成为Meff，total＝Meff，1+Meff，2，在Meff，1+Meff，2≥1的情况下，成为Meff，total＝1。在利用一个散斑调制器M1的散斑降低效果不够的情况下是有效的结构。
图9B示意性地示出将驱动机构不同但光学原理相同的两个散斑调制器M1、M2组合而构成的散斑调制器200。散斑调制器M1如上所述。散斑调制器M2构成为向第1光纤124施加旋转。在图9B中，将散斑调制器M2代表性地描绘为图6B所示的导光特性调制器210B。
在该情况下也利用基于散斑的明暗图案的时间叠加效应，因此，是光学上组合同种的散斑调制器M1、M2的结构，基本上，与图9A同样地具有将有效的调制振幅因子相加而观测的效果。但是，由各个散斑调制器M1、M2引起的基于散斑的明暗图案花样有时进行不同的变化。因此，根据多种明暗图案花样重叠的效果，与图9A的结构例的情况相比，散斑降低效果大多情况下进一步加强(即，成为Meff，total＞1)。
图9C示意性地示出将光学原理不同的两个散斑调制器M1、M3组合而构成的散斑调制器200。散斑调制器M1如上所述。散斑调制器M3构成为使激光的波长随时间的变化而变化。在图9C中，将散斑调制器M3描绘为图5所示的波长调制器230。
光学原理不同的两个散斑调制器M1、M3串联地相连。在该情况下，由于引起散斑降低的光学原理不同，因此，与Meff，1+Meff，2的大小无关地成为Meff，total＝Meff，1+Meff，2。
此外，关于图9A、图9B以及图9C的结构，同步控制器240等的作用效果与第1实施方式及第2实施方式相同。
[第4实施方式]
图10概要地示出第4实施方式的照明装置的整体结构。在图10中，标注了与图5、图7所示的构件相同的参照符号的构件是同样的构件，省略其详细说明。
本实施方式的照明装置102B具备照明光生成器110、对从照明光生成器110射出的激光进行引导的导光光学系统120B、以及照射由导光光学系统120B引导的激光的照射光学系统140B。
导光光学系统120B具备：对照明光生成器110射出的光束进行准直的准直透镜122B；以及使由准直透镜122B准直后的光束与照射光学系统140B耦合的耦合透镜124B。准直透镜122B和耦合透镜124B在图10中示意性地被描绘为1片透镜，但实际上也可以由1片透镜构成，还可以由多片透镜构成。
照明装置102B还具备散斑调制器200、同步控制器240以及脉冲宽度调制方式光控制器250。散斑调制器200具备导光特性调制器220和波长调制器230。导光特性调制器220配置在准直透镜122B与耦合透镜124B之间的准直后的光束的光路上。
散斑调制器200、导光特性调制器220、波长调制器230以及同步控制器240的详细情况与在第1实施方式中说明的相同，脉冲宽度调制方式光控制器250的详细情况与在第2实施方式中说明的相同。
在不具有成像仪的照明装置102B中，关于散斑调制器200的驱动强度的变化幅度，考虑被认为是活体对图像变化的响应时间的时间内(在活体为人的情况下认为是33msec左右)的散斑调制器200的驱动强度的变化幅度，由此，对观察者来说，能够得到与第1实施方式至第3实施方式同样的散斑降低效果。
[第5实施方式]
图11概要地示出包括第5实施方式的摄像系统的显微镜系统的整体结构。在图11中，标注了与图5、图7所示的构件相同的参照符号的构件是同样的构件，省略其详细说明。
本实施方式的摄像系统100C具备对观察对象190进行照明的照明装置102C、以及摄像装置104。
照明装置102C具备照明光生成器110、对从照明光生成器110射出的激光进行引导的导光光学系统120C、以及照射由导光光学系统120C引导的激光的照明光学系统300。
导光光学系统120C具备引导激光的光纤126C、对从照明光生成器110射出的光束进行准直的准直透镜122C、以及使由准直透镜122C准直后的光束与光纤126C耦合的光纤耦合透镜124C。准直透镜122C和光纤耦合透镜124C在图11中示意性地被描绘为1片透镜，但实际上也可以由1片透镜构成，还可以由多片透镜构成。
照明光学系统300具备：对从光纤126C射出的光束进行准直的准直光学系统310；将由准直光学系统310准直后的光束分割为2根光束的分束器320；反射由分束器320分割后的一方的光束的第1反射镜330A；将由第1反射镜330A反射后的光束从下方朝向载置于试料台350的观察对象190照射的第1照射光学系统340A；反射由分束器320分割后的另一方的光束的第2反射镜330B；以及将由第2反射镜330B反射后的光束从斜上方朝向观察对象190照射的第2照射光学系统340B。
照明装置102C还具备散斑调制器200、同步控制器240以及脉冲宽度调制方式光控制器250。散斑调制器200具备第1导光特性调制器210、第2导光特性调制器220以及波长调制器230。第2导光特性调制器220配置在准直透镜122C与光纤耦合透镜124C之间的准直后的光束的光路上。第1导光特性调制器210配置在光纤126C的中间部。
散斑调制器200、第1导光特性调制器210、第2导光特性调制器220、波长调制器230以及同步控制器240的详细情况与在第1实施方式中说明的相同，脉冲宽度调制方式光控制器250的详细情况与在第2实施方式中说明的相同。
摄像系统100C还具备以与试料台350相面对的方式配置的物镜光学系统360、支承物镜光学系统360的镜筒370、以及安装于镜筒370的目镜及摄像光学系统380。
从导光光学系统120C射出的激光经由准直光学系统310被分束器320分割为2根光束。一方的光束被第1反射镜330A反射，经由第1照射光学系统340A从下方朝向观察对象190照射。另外，另一方的光束被第2反射镜330B反射，经由第2照射光学系统340B从斜上方朝观察对象190照射。
照射到观察对象190的光由观察对象190进行反射、衍射、散射等。由观察对象190进行了反射、衍射、散射等的光的一部分向物镜光学系统360入射。入射到物镜光学系统360的光例如经由目镜及摄像光学系统380在成像仪150的受光面上成像，由成像仪150取得观察对象190的图像信息。由成像仪150取得的图像信息在由图像处理电路160进行了图像处理之后显示于显示器170。或者入射到物镜光学系统360的光经由目镜及摄像光学系统380在观察者的视网膜上成像，由观察者对观察对象190的图像进行观察。
在包括本实施方式的摄像系统100C的显微镜系统中，关于与散斑降低相关的作用、效果，与在第1实施方式至第4实施方式中得到的作用、效果是同样的。
[总结]
对以上进行总结，在本说明书中，公开了以下列出的照明装置和摄像系统。换言之，上述实施方式能够如以下所示那样概括。
[1]一种照明装置，具有：
照明脉冲生成器，其生成相干光的照明脉冲；以及
散斑调制器，其对由所述相干光产生的散斑进行调制，
所述照明脉冲生成器生成重复一个照明脉冲组而得到的照明脉冲组列，该一个照明脉冲组包括多个照明脉冲。
[2]根据[1]所记载的照明装置，其中，
在将所述一个照明脉冲组中的从最初的照明脉冲的点亮时刻到最后的照明脉冲的熄灭时刻为止的期间设为有效的脉冲发光期间(tpw，eff)时，所述有效的脉冲发光期间是所述一个照明脉冲组所包含的所述多个照明脉冲的实际的脉冲发光期间的2倍以上的期间。
[3]根据[1]所记载的照明装置，其中，
所述一个照明脉冲组所包含的所述多个照明脉冲的数量为3以上。
[4]根据[1]～[3]中的任意一项所记载的照明装置，其中，
所述照明装置具有同步控制器，该同步控制器使所述照明脉冲生成器的脉冲生成定时与所述散斑调制器的驱动定时同步地进行控制。
[5]根据[1]、[3]、[4]中的任意一项所记载的照明装置，其中，
所述照明装置具有同步控制器，该同步控制器使所述照明脉冲生成器的脉冲生成定时与所述散斑调制器的驱动定时同步地进行控制，
在将所述一个照明脉冲组中的从最初的照明脉冲的点亮时刻到最后的照明脉冲的熄灭时刻为止的期间设为有效的脉冲发光期间(tpw，eff)时，所述同步控制器进行控制，使得至少在所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)使所述散斑调制器进行动作。
[6]根据[1]～[5]中的任意一项所记载的照明装置，其中，
所述散斑调制器使所述散斑调制器的驱动强度(Imod)周期性地变化，并且，在将散斑的降低相对于所述散斑调制器的驱动强度的变化而饱和的所述散斑调制器的驱动强度的变化幅度设为驱动强度阈值幅度(ΔImod，th)时，所述散斑调制器的驱动强度振幅(Imod，0)被设定为驱动强度阈值幅度(ΔImod，th)以上。
[7]根据引用[2]或[5]的[6]所记载的照明装置，其中，
所述散斑调制器的驱动强度振幅(Imod，0)被设定为，使得所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)内的所述散斑调制器的驱动强度的变化幅度(ΔImod)成为驱动强度阈值幅度(ΔImod，th)以上的值。
[8]根据[2]或[5]所记载的照明装置，其中，
所述照明装置具有脉冲宽度调制方式光控制器，该脉冲宽度调制方式光控制器通过对所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)内的所述多个照明脉冲的脉冲宽度进行控制来调整有效的照明光量，
所述脉冲宽度调制方式光控制器是将与所希望的调光量对应的脉冲发光期间(tpw)分割为多个脉冲发光期间(tpw，ill，1、...、tpw，ill，n，n为2以上的自然数)的多脉冲分割型的脉冲宽度调制方式光控制器。
[9]根据[5]所记载的照明装置，其中，
所述散斑调制器使所述散斑调制器的驱动强度(Imod)周期性地变化，
在所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)是小于散斑调制周期(tmod)的1/2的期间的情况下，所述同步控制器以所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)包括所述散斑调制器的驱动强度(Imod)的变化率成为最大的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
[10]根据[9]所记载的照明装置，其中，
所述同步控制器以所述多个照明脉冲中的任意一个照明脉冲包括所述散斑调制器的驱动强度(Imod)的变化率成为最大的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
[11]根据[9]所记载的照明装置，其中，
所述同步控制器以所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)的中心成为所述散斑调制器的驱动强度(Imod)的变化率实质上成为最大的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
[12]根据[5]所记载的照明装置，其中，
所述散斑调制器使所述散斑调制器的驱动强度(Imod)周期性地变化，
在所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)是小于散斑调制周期(tmod)的1/2的期间的情况下，所述同步控制器以所述散斑调制器的驱动强度(Imod)的最大值和最小值中的任意一个都不包含于所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
[13]根据[5]所记载的照明装置，其中，
所述散斑调制器使所述散斑调制器的驱动强度(Imod)周期性地变化，
在所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)是小于散斑调制周期(tmod)的1/2的期间的情况下，所述同步控制器以所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)包括所述散斑调制器的驱动强度(Imod)取实质上最大值与最小值的中心的值的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
[14]根据[13]所记载的照明装置，其中，
所述同步控制器以所述多个照明脉冲中的任意一个照明脉冲包括所述散斑调制器的驱动强度(Imod)取实质上的最大值与最小值的中心的值的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
[15]根据[13]所记载的照明装置，其中，
所述同步控制器以所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)的中心成为所述散斑调制器的驱动强度(Imod)取实质上的最大值与最小值的中心的值的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
[16]根据[5]所记载的照明装置，其中，
在所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)是散斑调制周期(tmod)的1/2以上的期间的情况下，所述同步控制器以所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)包括所述散斑调制器的驱动强度(Imod)取最大值的时刻和取最小值的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
[17]根据[1]～[5]中的任意一项所记载的照明装置，其中，
所述散斑调制器具有使所述相干光的相位随时间的变化而变化的相位调制器。
[18]根据[17]所记载的照明装置，其中，
所述相位调制器具有导光构件变动装置，该导光构件变动装置向引导所述相干光的导光光学系统所包含的导光构件施加机械变动。
[19]根据[17]所记载的照明装置，其中，
所述相位调制器具有凹凸板，该凹凸板具有比所述相干光的波长的1/10大的凹凸。
[20]根据[17]所记载的照明装置，其中，
所述相位调制器是折射率调制器，该折射率调制器使引导所述相干光的导光光学系统的折射率随时间的变化而变化。
[21]根据[20]所记载的照明装置，其中，
所述折射率调制器至少具有电光学元件和声光学元件中的任意一方。
[22]根据[18]所记载的照明装置，其中，
所述导光光学系统包括光纤，在将所述光纤的芯体直径设为Φc时，所述散斑调制器的驱动强度振幅(Imod，0)在作为由所述导光构件变动装置产生的所述光纤的振动的位移时为5Φc以上。
[23]根据[18]所记载的照明装置，其中，
所述导光光学系统包括光纤，所述散斑调制器的驱动强度振幅(Imod，0)在作为扭转所述光纤的角度时为10°以上。
[24]根据[20]所记载的照明装置，其中，
在将所述折射率调制器的导光方向的长度设为Lm、将折射率的变化设为Δn/n、将照明脉冲的光谱的中心波长设为λc时，所述散斑调制器的驱动强度振幅(Imod，0)在作为所述折射率调制器的折射率变化时为Δn/n≥λc/Lm。
[25]一种摄像系统，具有：
[5]～[16]中的任意一项所记载的照明装置；以及
成像仪，其在规定的曝光期间(tpw，exp)进行摄像，
所述同步控制器使所述照明脉冲生成器的脉冲生成定时、所述散斑调制器的驱动定时以及所述成像仪的摄像定时同步地进行控制。
[26]根据[25]所记载的摄像系统，其中，
所述同步控制器进行控制，使得在所述成像仪的曝光期间(tpw，exp)使所述照明脉冲生成器生成所述照明脉冲。
[27]根据[25]或[26]所记载的摄像系统，其中，
所述摄像系统具有脉冲宽度调制方式光控制器，该脉冲宽度调制方式光控制器通过对所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)内的所述多个照明脉冲的脉冲宽度进行控制来调整有效的照明光量，
所述脉冲宽度调制方式光控制器是将与所希望的调光量对应的脉冲发光期间(tpw)分割为多个脉冲发光期间(tpw，ill，1、...、tpw，ill，n，n为2以上的自然数)的多脉冲分割型的脉冲宽度调制方式光控制器。
[28]根据[25]或[26]所记载的摄像系统，其中，
所述散斑调制器使所述散斑调制器的驱动强度(Imod)周期性地变化，
在所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)是小于散斑调制周期(tmod)的1/2的期间的情况下，所述同步控制器以所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)包括所述散斑调制器的驱动强度(Imod)的变化率成为最大的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
[29]根据[28]所记载的摄像系统，其中，
所述同步控制器以所述多个照明脉冲中的任意一个照明脉冲包括所述散斑调制器的驱动强度(Imod)的变化率成为最大的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
[30]根据[28]所记载的摄像系统，其中，
所述同步控制器以所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)的中心成为所述散斑调制器的驱动强度(Imod)的变化率实质上成为最大的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
[31]根据[25]或[26]所记载的摄像系统，其中，
所述散斑调制器使所述散斑调制器的驱动强度(Imod)周期性地变化，
在所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)是小于散斑调制周期(tmod)的1/2的期间的情况下，所述同步控制器以所述散斑调制器的驱动强度(Imod)的最大值和最小值中的任意一个都不包含于所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
[32]根据[25]或[26]所记载的摄像系统，其中，
所述散斑调制器使所述散斑调制器的驱动强度(Imod)周期性地变化，
在所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)是小于散斑调制周期(tmod)的1/2的期间的情况下，所述同步控制器以所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)包括所述散斑调制器的驱动强度(Imod)取实质上的最大值与最小值的中心的值的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
[33]根据[32]所记载的摄像系统，其中，
所述同步控制器以所述多个照明脉冲中的任意一个照明脉冲包括所述散斑调制器的驱动强度(Imod)取实质上的最大值与最小值的中心的值的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
[34]根据[32]所记载的摄像系统，其中，
所述同步控制器以所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)的中心成为所述散斑调制器的驱动强度(Imod)取实质上的最大值与最小值的中心的值的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
[35]根据[25]或[26]所记载的摄像系统，其中，
在所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)是散斑调制周期(tmod)的1/2以上的期间的情况下，所述同步控制器以所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)包括所述散斑调制器的驱动强度(Imod)取最大值的时刻和取最小值的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
[36]根据[25]所记载的摄像系统，其中，
所述同步控制器使所述照明脉冲生成器的脉冲生成定时、所述散斑调制器的驱动定时以及所述成像仪的摄像定时同步地进行控制，
针对所述散斑调制器的驱动强度振幅(Imod，0)、散斑的降低相对于所述散斑调制器的驱动强度的变化而饱和的所述散斑调制器的驱动强度的变化幅度即驱动强度阈值幅度(ΔImod，th)、所述照明脉冲生成器生成的所述照明脉冲的所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)、周期性地驱动所述散斑调制器时的调制周期(tmod)，在设为M0＝Imod，0/ΔImod，th时，所述同步控制器以M0≥1对所述散斑调制器和所述照明脉冲生成器进行驱动，并且以tmod≤2M0tpw，eff对所述散斑调制器和所述照明脉冲生成器进行驱动。
[37]根据[25]所记载的摄像系统，其中，
所述同步控制器使所述照明脉冲生成器的脉冲生成定时、所述散斑调制器的驱动定时以及所述成像仪的摄像定时同步地进行控制，
针对所述散斑调制器的驱动强度振幅(Imod，0)、散斑的降低相对于所述散斑调制器的驱动强度的变化而饱和的所述散斑调制器的驱动强度的变化幅度即驱动强度阈值幅度(ΔImod，th)、所述照明脉冲生成器生成的所述照明脉冲的所述有效的脉冲发光期间(tpw，eff)、周期性地驱动所述散斑调制器时的调制周期(tmod)，在设为M0＝Imod，0/ΔImod，th时，所述同步控制器以M0≥1对所述散斑调制器和所述照明脉冲生成器进行驱动，并且以tpw，eff＜tmod≤M0tpw，eff对所述散斑调制器和所述照明脉冲生成器进行驱动。
[38]根据[25]～[37]中的任意一项所记载的摄像系统，其中，
所述散斑调制器具有相位调制器，该相位调制器使所述相干光的相位随时间的变化而变化。
[39]根据[38]所记载的摄像系统，其中，
所述相位调制器具有导光构件变动装置，该导光构件变动装置向引导所述相干光的导光光学系统导光构件施加机械变动。
[40]根据[38]所记载的摄像系统，其中，
所述相位调制器具有凹凸板，该凹凸板具有比所述相干光的波长的1/10大的凹凸。
[41]根据[38]所记载的摄像系统，其中，
所述相位调制器是折射率调制器，该折射率调制器使引导所述相干光的导光光学系统的折射率随时间的变化而变化。
[42]根据[41]所记载的摄像系统，其中，
所述折射率调制器至少具有电光学元件和声光学元件中的任意一方。
[43]根据[39]所记载的摄像系统，其中，
所述导光光学系统包括光纤，在将所述光纤的芯体直径设为Φc时，所述散斑调制器的驱动强度振幅(Imod，0)在作为由所述导光构件变动装置产生的所述光纤的振动的位移时为5Φc以上。
[44]根据[39]所记载的摄像系统，其中，
所述导光光学系统包括光纤，所述散斑调制器的驱动强度振幅(Imod，0)在作为扭转所述光纤的角度时为10°以上。
[45]根据[41]所记载的摄像系统，其中，
在将所述折射率调制器的导光方向的长度设为Lm、将折射率的变化设为Δn/n、将照明脉冲的光谱的中心波长设为λc时，所述散斑调制器的驱动强度振幅(Imod，0)在作为所述折射率调制器的折射率变化时为Δn/n≥λc/Lm。
[46]一种内窥镜系统，包括[25]～[45]中的任意一项所记载的摄像系统，其中，所述摄像系统还具有：图像处理电路，其对由所述成像仪拍摄到的图像进行图像处理；以及图像显示部，其显示由所述图像处理电路进行图像处理后的图像。
[47]一种显微镜系统，包括[25]～[45]中的任意一项所记载的摄像系统，其中，所述摄像系统还具有：图像处理电路，其对由所述成像仪拍摄到的图像进行图像处理；以及图像显示部，其显示由所述图像处理电路进行图像处理后的图像。

Claims (39)

1.一种照明装置，其中，
所述照明装置具有：
照明脉冲生成器，其生成相干光的照明脉冲；以及
散斑调制器，其对由所述相干光产生的散斑进行调制，
所述照明脉冲生成器生成重复一个照明脉冲组而得到的照明脉冲组列，该一个照明脉冲组包括多个照明脉冲。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，
在将所述一个照明脉冲组中的从最初的照明脉冲的点亮时刻到最后的照明脉冲的熄灭时刻为止的期间设为有效的脉冲发光期间时，所述有效的脉冲发光期间是所述一个照明脉冲组所包含的所述多个照明脉冲的实际的脉冲发光期间的2倍以上的期间。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其中，
所述一个照明脉冲组所包含的所述多个照明脉冲的数量为3以上。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的照明装置，其中，
所述照明装置具有同步控制器，该同步控制器使所述照明脉冲生成器的脉冲生成定时与所述散斑调制器的驱动定时同步地进行控制。
5.根据权利要求1、3、4中的任意一项所述的照明装置，其中，
所述照明装置具有同步控制器，该同步控制器使所述照明脉冲生成器的脉冲生成定时与所述散斑调制器的驱动定时同步地进行控制，
在将所述一个照明脉冲组中的从最初的照明脉冲的点亮时刻到最后的照明脉冲的熄灭时刻为止的期间设为有效的脉冲发光期间时，所述同步控制器进行控制，使得至少在所述有效的脉冲发光期间使所述散斑调制器进行动作。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的照明装置，其中，
所述散斑调制器使所述散斑调制器的驱动强度周期性地变化，并且，在将散斑的降低相对于所述散斑调制器的驱动强度的变化而饱和的所述散斑调制器的驱动强度的变化幅度设为驱动强度阈值幅度时，所述散斑调制器的驱动强度振幅被设定为驱动强度阈值幅度以上。
7.根据引用权利要求2或5的权利要求6所述的照明装置，其中，
所述散斑调制器的驱动强度振幅被设定为，使得所述有效的脉冲发光期间内的所述散斑调制器的驱动强度的变化幅度成为驱动强度阈值幅度以上的值。
8.根据权利要求2或5所述的照明装置，其中，
所述照明装置具有脉冲宽度调制方式光控制器，该脉冲宽度调制方式光控制器通过对所述有效的脉冲发光期间内的所述多个照明脉冲的脉冲宽度进行控制来调整有效的照明光量，
所述脉冲宽度调制方式光控制器是将与所希望的调光量对应的脉冲发光期间分割为多个脉冲发光期间的多脉冲分割型的脉冲宽度调制方式光控制器。
9.根据权利要求5所述的照明装置，其中，
所述散斑调制器使所述散斑调制器的驱动强度周期性地变化，
在所述有效的脉冲发光期间是小于散斑调制周期的1/2的期间的情况下，所述同步控制器以所述有效的脉冲发光期间包括所述散斑调制器的驱动强度的变化率成为最大的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
10.根据权利要求9所述的照明装置，其中，
所述同步控制器以所述多个照明脉冲中的任意一个照明脉冲包括所述散斑调制器的驱动强度的变化率成为最大的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
11.根据权利要求9所述的照明装置，其中，
所述同步控制器以所述有效的脉冲发光期间的中心成为所述散斑调制器的驱动强度的变化率实质上成为最大的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
12.根据权利要求5所述的照明装置，其中，
所述散斑调制器使所述散斑调制器的驱动强度周期性地变化，
在所述有效的脉冲发光期间是小于散斑调制周期的1/2的期间的情况下，所述同步控制器以所述散斑调制器的驱动强度的最大值和最小值中的任意一个都不包含于所述有效的脉冲发光期间的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
13.根据权利要求5所述的照明装置，其中，
所述散斑调制器使所述散斑调制器的驱动强度周期性地变化，
在所述有效的脉冲发光期间是小于散斑调制周期的1/2的期间的情况下，所述同步控制器以所述有效的脉冲发光期间包括所述散斑调制器的驱动强度取实质上的最大值与最小值的中心的值的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
14.根据权利要求13所述的照明装置，其中，
所述同步控制器以所述多个照明脉冲中的任意一个照明脉冲包括所述散斑调制器的驱动强度取实质上的最大值与最小值的中心的值的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
15.根据权利要求13所述的照明装置，其中，
所述同步控制器以所述有效的脉冲发光期间的中心成为所述散斑调制器的驱动强度取实质上的最大值与最小值的中心的值的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
16.根据权利要求5所述的照明装置，其中，
在所述有效的脉冲发光期间是散斑调制周期的1/2以上的期间的情况下，所述同步控制器以所述有效的脉冲发光期间包括所述散斑调制器的驱动强度取最大值的时刻和取最小值的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
17.根据权利要求1至5中的任意一项所述的照明装置，其中，
所述散斑调制器具有相位调制器，该相位调制器使所述相干光的相位随时间的变化而变化。
18.根据权利要求17所述的照明装置，其中，
所述相位调制器具有导光构件变动装置，该导光构件变动装置向引导所述相干光的导光光学系统所包含的导光构件施加机械变动。
19.根据权利要求17所述的照明装置，其中，
所述相位调制器具有凹凸板，该凹凸板具有比所述相干光的波长的1/10大的凹凸。
20.根据权利要求17所述的照明装置，其中，
所述相位调制器是折射率调制器，该折射率调制器使引导所述相干光的导光光学系统的折射率随时间的变化而变化。
21.根据权利要求20所述的照明装置，其中，
所述折射率调制器至少具有电光学元件和声光学元件中的任意一方。
22.根据权利要求18所述的照明装置，其中，
所述导光光学系统包括光纤，在将所述光纤的芯体直径设为Φc时，所述散斑调制器的驱动强度振幅在作为由所述导光构件变动装置产生的所述光纤的振动的位移时为5Φc以上。
23.根据权利要求18所述的照明装置，其中，
所述导光光学系统包括光纤，所述散斑调制器的驱动强度振幅在作为扭转所述光纤的角度时为10°以上。
24.根据权利要求20所述的照明装置，其中，
在将所述折射率调制器的导光方向的长度设为Lm、将折射率的变化设为Δn/n、将照明脉冲的光谱的中心波长设为λc时，所述散斑调制器的驱动强度振幅在作为所述折射率调制器的折射率变化时为Δn/n≥λc/Lm。
25.一种摄像系统，其中，
所述摄像系统具有：
权利要求5～16中的任意一项所述的照明装置；以及
成像仪，其在规定的曝光期间进行摄像，
所述同步控制器使所述照明脉冲生成器的脉冲生成定时、所述散斑调制器的驱动定时以及所述成像仪的摄像定时同步地进行控制。
26.根据权利要求25所述的摄像系统，其中，
所述同步控制器进行控制，使得在所述成像仪的曝光期间使所述照明脉冲生成器生成所述照明脉冲。
27.根据权利要求25或26所述的摄像系统，其中，
所述摄像系统具有脉冲宽度调制方式光控制器，该脉冲宽度调制方式光控制器通过对所述有效的脉冲发光期间内的所述多个照明脉冲的脉冲宽度进行控制来调整有效的照明光量，
所述脉冲宽度调制方式光控制器是将与所希望的调光量对应的脉冲发光期间分割为多个脉冲发光期间的多脉冲分割型的脉冲宽度调制方式光控制器。
28.根据权利要求25或26所述的摄像系统，其中，
所述散斑调制器使所述散斑调制器的驱动强度周期性地变化，
在所述有效的脉冲发光期间是小于散斑调制周期的1/2的期间的情况下，所述同步控制器以所述有效的脉冲发光期间包括所述散斑调制器的驱动强度的变化率成为最大的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
29.根据权利要求28所述的摄像系统，其中，
所述同步控制器以所述多个照明脉冲中的任意一个照明脉冲包括所述散斑调制器的驱动强度的变化率成为最大的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
30.根据权利要求28所述的摄像系统，其中，
所述同步控制器以所述有效的脉冲发光期间的中心成为所述散斑调制器的驱动强度的变化率实质上成为最大的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
31.根据权利要求25或26所述的摄像系统，其中，
所述散斑调制器使所述散斑调制器的驱动强度周期性地变化，
在所述有效的脉冲发光期间是小于散斑调制周期的1/2的期间的情况下，所述同步控制器以所述散斑调制器的驱动强度的最大值和最小值中的任意一个都不包含于所述有效的脉冲发光期间的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
32.根据权利要求25或26所述的摄像系统，其中，
所述散斑调制器使所述散斑调制器的驱动强度周期性地变化，
在所述有效的脉冲发光期间是小于散斑调制周期的1/2的期间的情况下，所述同步控制器以所述有效的脉冲发光期间包括所述散斑调制器的驱动强度取实质上的最大值与最小值的中心的值的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
33.根据权利要求32所述的摄像系统，其中，
所述同步控制器以所述多个照明脉冲中的任意一个照明脉冲包括所述散斑调制器的驱动强度取实质上的最大值与最小值的中心的值的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
34.根据权利要求32所述的摄像系统，其中，
所述同步控制器以所述有效的脉冲发光期间的中心成为所述散斑调制器的驱动强度取实质上的最大值与最小值的中心的值的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
35.根据权利要求25或26所述的摄像系统，其中，
在所述有效的脉冲发光期间是散斑调制周期的1/2以上的期间的情况下，所述同步控制器以所述有效的脉冲发光期间包括所述散斑调制器的驱动强度取最大值的时刻和取最小值的时刻的方式，来控制所述照明脉冲生成器和所述散斑调制器。
36.根据权利要求25所述的摄像系统，其中，
所述同步控制器使所述照明脉冲生成器的脉冲生成定时、所述散斑调制器的驱动定时以及所述成像仪的摄像定时同步地进行控制，
在将所述散斑调制器的驱动强度振幅设为Imod，0、将散斑的降低相对于所述散斑调制器的驱动强度的变化而饱和的所述散斑调制器的驱动强度的变化幅度即驱动强度阈值幅度设为ΔImod，th、将所述照明脉冲生成器生成的所述照明脉冲的所述有效的脉冲发光期间设为tpw，eff、将周期性地驱动所述散斑调制器时的调制周期设为tmod、且设为M0＝Imod，0/ΔImod，th时，所述同步控制器以M0≥1对所述散斑调制器和所述照明脉冲生成器进行驱动，并且以tmod≤2M0tpw，eff对所述散斑调制器和所述照明脉冲生成器进行驱动。
37.根据权利要求25所述的摄像系统，其中，
所述同步控制器使所述照明脉冲生成器的脉冲生成定时、所述散斑调制器的驱动定时以及所述成像仪的摄像定时同步地进行控制，
在将所述散斑调制器的驱动强度振幅设为Imod，0、将散斑的降低相对于所述散斑调制器的驱动强度的变化而饱和的所述散斑调制器的驱动强度的变化幅度即驱动强度阈值幅度设为ΔImod，th、将所述照明脉冲生成器生成的所述照明脉冲的所述有效的脉冲发光期间设为tpw，eff、将周期性地驱动所述散斑调制器时的调制周期设为tmod、且设为M0＝Imod，0/ΔImod，th时，所述同步控制器以M0≥1对所述散斑调制器和所述照明脉冲生成器进行驱动，并且以tpw，eff＜tmod≤M0tpw，eff对所述散斑调制器和所述照明脉冲生成器进行驱动。
38.一种内窥镜系统，包括权利要求25～37中的任意一项所述的摄像系统，其中，
所述摄像系统还具有：
图像处理电路，其对由所述成像仪拍摄到的图像进行图像处理；以及
图像显示部，其显示由所述图像处理电路进行图像处理后的图像。
39.一种显微镜系统，包括权利要求25～37中的任意一项所述的摄像系统，其中，
所述摄像系统还具有：
图像处理电路，其对由所述成像仪拍摄到的图像进行图像处理；以及
图像显示部，其显示由所述图像处理电路进行图像处理后的图像。
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