JP2024029818A - 光源装置、および内視鏡システム - Google Patents

Abstract

【課題】ローリングシャッタに起因する歪みやアーティファクトの発生を回避しつつ、十分な光量を確保すると共に、パルス発光器官の変化がローリングシャッタ期間に及んでも明るさムラや横縞を目立ちにくくする技術を提案する。【解決手段】本開示は、被写体に照射する照明光を生成する光源装置であって、光を出射する半導体発光素子と、半導体発光素子の発光プロファイルを生成し、当該発光プロファイルに基づいて半導体発光素子を駆動させる光源制御部と、を備え、光源制御部は、撮像素子が取得する画像信号における１フレーム期間をＮ個（Ｎ＝２ｍの整数；ｍは２以上の整数）の調光区間に分割する処理と、１フレーム期間において、ターゲット光量に応じて、２ｋ個（ｋ＝０からｍまでの整数）の調光区間の単位で発光強度を制御する発光プロファイルを生成する処理と、発光プロファイルに基づいて、次フレームの調光制御を行う処理と、を実行する光源装置を提案する。【選択図】図７Ｂ

Description

本開示は、光源装置、および内視鏡システムに関する。

ローリングシャッタ方式のイメージセンサを搭載する通常の内視鏡装置においては、当該イメージセンサの有効画素読み出し期間（ローリングシャッタ期間）に光源を消灯させ、それ以外の期間（擬似グローバル露光期間）に光源を点灯させること（パルス発光制御）により、擬似グローバル露光を実行し、ローリングシャッタに起因する望ましくない現象、例えば歪みやアーティファクトの発生を回避している。

一方、ローリングシャッタ期間に光源を完全に消灯してしまうと、被写体（観察対象部位）次第で光量が不足してしまい、良好が画像を取得することができない。例えば、特許文献１から３などでは、この光量不足を解消するために、ローリングシャッタ期間の一部をパルス発光期間に含める光源制御について示されている。

特開２０１８－１８２５８０号公報 特許第５３７９９３２号公報 特許第６２３９２２０号公報

しかしながら、特許文献１から３のような光源制御を実行すると、隣接するフレームでラインごとの露光時間差により画面の明るさムラや横縞などが発生する。そして、フレーム毎のパルス発光期間の変化によって、この明るさムラや横縞が表示画面上で上下移動して目障りとなるという課題がある。また、光量不足を解消するために、ローリングシャッタ期間にオフセット発光させる場合、オフセット発光がある程度強くなると、長時間露光画像および高速露光画像が二重露光されたような不自然な画像を生成してしまう。

本開示は、このような状況に鑑みてなれたものであり、ローリングシャッタに起因する歪みやアーティファクトの発生を回避しつつ、十分な光量を確保すると共に、パルス発光期間の変化がローリングシャッタ期間に及んでも明るさムラや横縞を目立ちにくくする技術を提案する。

上記課題を解決するために、本実施形態は、被写体に照射する照明光を生成する光源装置であって、光を出射する半導体発光素子と、半導体発光素子の発光プロファイルを生成し、当該発光プロファイルに基づいて半導体発光素子を駆動させる光源制御部と、を備え、光源制御部は、撮像素子が取得する画像信号における１フレーム期間をＮ個（Ｎ＝２^ｍの整数；ｍは２以上の整数）の調光区間に分割する処理と、１フレーム期間において、ターゲット光量に応じて、２^ｋ個（ｋ＝０からｍまでの整数）の調光区間の単位で発光強度を制御する発光プロファイルを生成する処理と、発光プロファイルに基づいて、次フレームの調光制御を行う処理と、を実行する光源装置を提案する。

また、本実施形態は、観察対象内に内視鏡装置を挿入し、被写体の画像を取得する内視鏡システムであって、光源装置と、光源装置からの出射された照明光を被写体に照射し、当該被写体からの反射光を検出して画像信号を生成する撮像素子と、画像信号を処理して被写体の画像を生成し、モニタに表示するプロセッサと、を備え、光源装置は、光を出射する半導体発光素子と、半導体発光素子の発光プロファイルを生成し、当該発光プロファイルに基づいて半導体発光素子を駆動させる光源制御部と、を備え、光源制御部は、撮像素子が取得する画像信号における１フレーム期間をＮ個（Ｎ＝２^ｍの整数；ｍは２以上の整数）の調光区間に分割する処理と、１フレーム期間において、ターゲット光量に応じて、２^ｋ個（ｋ＝０からｍまでの整数）の調光区間の単位で発光強度を制御する発光プロファイルを生成する処理と、発光プロファイルに基づいて、次フレームの調光制御を行う処理と、を実行する、内視鏡システムを提案する。

本開示に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本開示は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。
本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味においても限定するものではない。

本開示によれば、ローリングシャッタに起因する歪みやアーティファクトの発生を回避しつつ、十分な光量を確保すると共に、パルス発光器官の変化がローリングシャッタ期間に及んでも明るさムラや横縞を目立ちにくくすることが可能となる。

本実施形態の内視鏡システムの全体外観例を示す図である。 本実施形態の内視鏡システムの概略内部構成例を示す図である。 プロセッサ２００の内部に設けられた光源装置１０１の内部構成例を示す図である。 各ＬＥＤ１０１１から１０１５のスペクトル（波長特性）を示す図である。 クロスプリズム１０１７および１０１８に各ＬＥＤを透過させて生成される照明光（観察部位を照明する光）の特性を示す図である。 ＣＭＯＳセンサを一例とするローリングシャッタ方式の撮像素子の有効画素領域と無効領域を示す図である。 本実施形態による調光制御処理１（実施例１）の概要を説明するための図（１）である。 本実施形態による調光制御処理１（実施例１）の概要を説明するための図（２）である。 本実施形態による調光制御処理１（実施例１）に基づく発光プロファイルの生成処理の詳細を説明するためのフローチャートである。 本実施形態による調光制御処理２（実施例２）の概要を説明するための図（１）である。 本実施形態による調光制御処理２（実施例２）の概要を説明するための図（２）である。 本実施形態による調光制御処理１（実施例２）に基づく発光プロファイルの生成処理の詳細を説明するためのフローチャートである。

以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下においては、本開示の一実施形態として内視鏡システムを例に取り説明する。

内視鏡システムにおける観察の対象部位は、例えば、呼吸器等、消化器等である。呼吸器等は、例えば、肺、気管支、耳鼻咽喉である。消化器等は、例えば、大腸、小腸、胃、食道、十二指腸、子宮、膀胱等である。上述のような対象部位を観察する場合、特定の生体構造を強調した画像の活用がより効果的である。

なお、本実施形態に開示の技術は、プロセッサ内に光源装置を設ける場合にも適用できるが、容積的に限定され密閉された空間である内視鏡装置内に光源装置を設ける場合にも適用することができる。よって、本実施形態では、後者の構成を主として説明することとする（図２参照）。

＜本技術の位置づけ＞
本発明者は、本技術の関連として、特願２０２０－１７９３１７（出願日：２０２０年１０月２７日；特開２０２２－０７０３１０号公報）に開示の技術を開発している。当該先願は、パルス光から連続光への切り替え時に発生する走査線ノイズ、およびローリングシャッタ期間の発光強度制御を行う際に発生する二重露光様画像を回避するために、画像の明るさの変化に対してローリングシャッタ期間の発光強度制御で対応し、その後徐々に発光強度を発光時間に還元していく強度時間還元処理を行うことを開示している。この強度時間還元処理は、フレーム単位で、光量積算値を表す発光プロファイルの総面積を一定に保ちながら発光時間を発光強度に変換する処理である。当該処理を実現する場合、フレーム単位で対数演算や浮動小数点乗算など複雑な演算を実行しなければならず、プロセッサのようにリソースが十分ある場合には特段不都合はない。しかし、例えば、内視鏡装置側に光源装置を設ける場合のように、演算リソースが十分でない。このため、上述の複雑な演算のためのリソース（例えば、ＣＰＵなど）を追加することも考えられるが、内視鏡装置は防水性を担保するために密閉された空間であるため、上述のような複雑な演算をＣＰＵで実行すると発熱により操作者の操作に影響を及ぼす危険性もある。また、デバイスの定格温度を超えてしまい、危険な状況になる可能性もある。これを回避するための特別な放熱機構を設けることも考えられるが、放熱機構を設けることは装置自体の製造コストアップにつながり、必ずしも好ましくはない。このため、光源装置の光源制御部（ＦＰＧＡ）で調光制御を完結することが望ましい。ただし、光源制御部は、ＣＰＵとは異なり、複雑な演算を実行するのに適さないため、調光制御のための演算を簡素化する必要がある。

このような状況に鑑み、本実施形態では、上記強度時間還元処理よりも演算量が圧倒的に少なく、光源制御部（ＦＰＧＡ）で実行可能な調光制御処理であって、上記強度時間還元処理と同様に、走査線ノイズおよび二重露光様画像の発生を回避可能な調光制御処理について説明する。

＜内視鏡システムの構成＞
図１は、本実施形態の内視鏡システムの全体外観例を示す図であり、図２は、本実施形態の内視鏡システムの概略内部構成例を示す図である。内視鏡システム１は、内視鏡装置（電子スコープ）１００と、プロセッサ２００と、モニタ３００とを備えている。なお、内視鏡装置１００のプロセッサ側端部には、本実施形態の特徴に係るコネクタ回路を含むスコープコネクタ（以下、単に「コネクタ」と言うこともある）４００が設けられている。

内視鏡装置１００は、被検体の内部に挿入される細長い管状の挿入部１１を備えている。内視鏡装置１００は、例えば、光源装置１０１と、当該光源装置１０１からの照射光を導くためのＬＣＢ（Light Carrying Bundle）１０２と、ＬＣＢ１０２の出射端に設けられた配光レンズ１０３と、対物レンズ（図示せず）を介して被照射部分（観察部位）からの戻り光を受光する撮像ユニット１０４と、撮像ユニット１０４を駆動するドライバ信号処理回路（図示せず）と、第１メモリ（図示せず）とを備えている。

光源装置１０１からの照射光は、ＬＣＢ１０２内に入射し、ＬＣＢ１０２内で全反射を繰り返すことによって伝播する。ＬＣＢ１０２内を伝播した照射光（照明光）は、挿入部１１の先端部１２内に配置されたＬＣＢ１０２の出射端から出射され、配光レンズ１０３を介して観察部位を照射する。被照射部分からの戻り光は、対物レンズを介して撮像ユニット１０４の受光面上の各画素で光学像を結ぶ。

撮像ユニット１０４は、挿入部１１の先端部１２内に配置されており、ローリングシャッタ方式のイメージセンサであるＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを用いることができる。撮像ユニット１０４は、受光面上の各画素で結像した光学像（生体組織からの戻り光）を光量に応じた電荷として蓄積して、Ｒ、Ｇ、Ｂの画像信号を生成して出力する。なお、撮像ユニット１０４は、ＣＭＯＳイメージセンサに限らず、ローリングシャッタ方式に基づくものであれば、その他の種類の撮像装置に置き換えられてもよい。撮像ユニット１０４から出力された信号は、後述するように、スコープコネクタ４００に設けられたスコープコネクタ回路４０１によって処理される。

プロセッサ２００は、内視鏡装置１００からの信号を処理する信号処理装置と、自然光の届かない体腔内を内視鏡装置１００を介して照射する光源装置とを一体に備えた装置である。別の実施形態では、信号処理装置と光源装置とを別体で構成してもよい。プロセッサ２００は、システムコントローラ２０１と、測光部２０２と、前段信号処理回路２０３と、色変換回路２０４と、後段信号処理回路２０５と、第２メモリ２０６とを備えている。

プロセッサ２００は、図示しない操作パネルを備えてもよい。操作パネルの構成には種々の形態がある。操作パネルの具体的構成としては、例えば、プロセッサ２００のフロント面に実装された機能毎のハードウェアキーやタッチパネル式ＧＵＩ（Graphical User Interface）、ハードウェアキーとＧＵＩとの組合せ等が考えられる。オペレータ（施術者）は、操作パネルによって後述するモード切替操作が可能となる。

測光部２０２は、色変換回路２０４に含まれるゲイン回路から撮像して得られた画像信号の輝度情報を取得し、予め決められた適正輝度値（例えば、適正輝度値の情報は、測光部２０２の図示しない内部メモリに予め格納しておくことができる）と比較し、比較結果（現状の輝度値が適正か、高いか、あるいは低いか）をシステムコントローラ２０１に通知する。

システムコントローラ２０１は、図示省略のメモリに格納された各種プログラムを実行し、内視鏡システム１全体を統合的に制御する。システムコントローラ２０１は、制御信号を用いて、プロセッサ２００に接続されている内視鏡装置１００に適した処理がなされるようにプロセッサ２００内の各種回路の動作やタイミングを制御する。なお、システムコントローラ２０１は、上述の操作パネルに接続されてもよい。

また、システムコントローラ２０１は、測光部２０２から適正輝度値との比較結果を受け取り、現状の露光（露出）を維持すべきか、露光を上げるべきか（上げるレベル値を含む）、あるいは露光を下げるべきか（下げるレベル値を含む）を決定し、露光制御信号として光源装置１０１に出力する。

さらに、システムコントローラ２０１は、操作パネルから入力されるオペレータからの指示に応じて、内視鏡システム１の各動作及び各動作のためのパラメータを変更する。例えば、オペレータが操作パネルによって観察モードを選択する（モード切替操作）と、システムコントローラ２０１は、観察モードに対応した光源を発光させるためのモード選択信号を光源装置１０１に出力する。後述するが、光源装置１０１としては、例えば、それぞれ異なる波長帯域の光を出射する複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いることができる（図３参照）。オペレータが、例えば、プロセッサ２００に設けられたモード選択スイッチを操作することによって観察モード（例えば、通常観察モード、特殊光観察モード、ＳａｔＯ２モードなど）を選択すると、システムコントローラ２０１は、選択されたモードに対応するモード選択信号を生成し、これを光源装置１０１の光源制御部（光源制御回路：ＦＰＧＡ）１０１６に供給する（図３参照）。光源制御部１０１６は、モード選択信号に基づいて、発光させるＬＥＤの組み合わせとそれらの強度および光量を決定し（例えば、モード選択信号に対応する、発光ＬＥＤの組み合わせ等が図示しない内部メモリに予め格納されている）、必要なＬＥＤ制御信号を各ＬＥＤ１０１１から１０１５に出力する。各ＬＥＤ１０１１から１０１５は、光源制御部１０１６から供給されてきたＬＥＤ制御信号に基づいて各波長帯域光を出射すると、各出射光はクロスプリズムによって合成され、照射光（合成光）が生成される。

内視鏡装置１００とプロセッサ２００との間のデータ通信は、有線の電気通信方式を用いてもよいし、光無線通信方式を用いてもよい。

図２に示されるように、内視鏡装置１００とプロセッサ２００は、スコープコネクタ４００を介して接続される。コネクタ４００は、スコープコネクタ回路４０１を備える。なお、本実施形態では、スコープコネクタ回路４０１は、スコープコネクタ４００内に設けられているが、必ずしもスコープコネクタ４００の内部に設けられなくても良い。例えば、プロセッサ２００側のコネクタ部やプロセッサ２００の内部にスコープコネクタ回路４０１に相当する回路を設けてもよい。

＜光源装置１０１の内部構成例＞
図３は、例えば、内視鏡装置１００の内部に設けられた光源装置１０１の内部構成例を示す図である。

光源装置１０１は、緑色光を出射する緑ＬＥＤ１０１１と、青色光を出射する青ＬＥＤ１０１２と、赤色光を出射する赤ＬＥＤ１０１３と、アンバー光を出射するアンバーＬＥＤ１０１４と、ＵＶ光を出射するＵＶ ＬＥＤ１０１５と、各ＬＥＤ１０１１から１０１５の発光を制御する光源制御部１０１６と、クロスプリズム１０１７および１０１８と、を備えている。

光源制御部１０１６は、例えばＦＰＧＡで構成することができ、露光制御信号をシステムコントローラ２０１から受信すると、現在発光している各ＬＥＤ（観察モードによって発光させるＬＥＤの組み合わせは決まっている）の発光期間および印加電流値を制御することにより、各ＬＥＤの発光プロファイルを変更して露光調整（光量調整）をする。例えば、発光プロファイルを１段階変更した後、光源制御部１０１６は、測光部２０２による測光結果（適正輝度値との比較結果）によって決まる露光制御信号に基づいて、上記発光プロファイルを再度変更して露光調整（調光制御）するか判断する。

また、光源制御部１０１６は、オペレータによって選択された観察モードを示すモード選択信号に基づいて、発光すべきＬＥＤの組み合わせを決定する。発光開始段階では、光源制御部１０１６は、例えば、予め決められた発光プロファイル（デフォルトの発光期間および駆動電流値）に基づいて、各ＬＥＤの発光を制御し、その後は、上述のような露光調整を行う。

＜各ＬＥＤ光源について＞
図４は、各ＬＥＤ１０１１から１０１５のスペクトル（波長特性）を示す図である。また、図５は、クロスプリズム１０１７および１０１８に各ＬＥＤを透過させて生成される照明光（観察部位を照明する光）の特性を示す図である。

緑ＬＥＤ１０１１の透過波長帯域は５４０ｎｍから５７５ｎｍであり、ピーク波長は５５０ｎｍ、半値幅は３０ｎｍである。緑ＬＥＤ１０１１には蛍光体が搭載され、この蛍光体により、図４に示すように、約４００ｎｍから７８０ｎｍの透過波長帯域の光が発せられる。つまり、緑ＬＥＤと蛍光体により実質的に白色光が出射されるが、この白色光は中間生成物であり、後述するように、クロスプリズム１０１８によって透過波長帯域は狭められ、観察部位には緑光が照射される。青ＬＥＤ１０１２の透過波長帯域は４６０ｎｍから４９０ｎｍであり、ピーク波長は４５６ｎｍ、半値幅は２１ｎｍである。赤ＬＥＤ１０１３の透過波長帯域は６３０ｎｍから１０００ｎｍであり、ピーク波長は６５０ｎｍ、半値幅は２０ｎｍである。アンバーＬＥＤ１０１４の透過波長帯域は６００ｎｍから６１５ｎｍであり、ピーク波長は６１３ｎｍ、半値幅は１９ｎｍである。ＵＶ ＬＥＤ１０１５の透過波長帯域は３８５ｎｍから４２５ｎｍであり、ピーク波長は４０５ｎｍ、半値幅は１４ｎｍである。

蛍光体が搭載された緑ＬＥＤ１０１１を含む各ＬＥＤ１０１１から１０１５から発生られた各光（中間生成物としての白色光、青色光、赤色光、アンバー光、ＵＶ光）は、クロスプリズム１０１７および１０１８を透過すると、図５に示す特性の各光となって観察部位に照射されることになる。詳細には、緑ＬＥＤ１０１１＋蛍光体から発生られた白色光は、クロスプリズム１０１８によって、透過波長帯域が制限され、５２０ｎｍから５９５ｎｍの緑光となる。青色ＬＥＤ１０１２から発せられた青色光は、クロスプリズム１０１７および１０１８によって、４４０ｎｍから５００ｎｍの青色光となる。また、赤色ＬＥＤ２０１３から発せられた赤色光は、クロスプリズム１０１７および１０１８によって、６２０ｎｍから６３０ｎｍの赤色光となる。アンバーＬＥＤ１０１４から発せられたアンバー光は、クロスプリズム１０１７および１０１８によって、５８０ｎｍから６３０ｎｍのアンバー光となる。さらに、ＵＶ ＬＥＤ１０１５から発せられたＵＶ光は、クロスプリズム１０１８によって、３８０ｎｍから４５０ｎｍのＵＶ光となる。

＜撮像素子の撮像面の構成例＞
図６は、ＣＭＯＳセンサを一例とするローリングシャッタ方式の撮像素子の有効画素領域と無効領域を示す図である。ＣＭＯＳセンサは、撮像可能な有効画素領域と撮像することができない無効領域を含んでいる。また、有効画素領域の一部（周辺部）はマスクされ、実質的には画像信号を取得できない領域となっている。このような撮像素子を用いて撮像する場合（グローバル露光の場合）、様々な現象（特徴）が撮像画像に現れることになる。なお、本実施形態では、画面に表示されない期間をグローバル露光期間するが、本実施形態の思想はこの場合に限定されるものではない。

＜本実施形態による調光制御処理の基本的概念＞
本実施形態では、光源制御部１０１６（図３参照）が単独で、走査線ノイズおよび二重露光様画像の両方を発生させない、もしくは目立たせない調光制御処理を実行する。具体的には、１フレーム期間をＮ＝２^ｍ（２のべき乗：２、４、８、１６、３２、６４、１２８、・・・・）数の区間に分割し、必要な除算をビットシフト演算で実現できる除算だけにすることにより、ＣＰＵを追加せずに光源制御部（ＦＰＧＡ）１０１６のみで調光制御処理を実行できるようにして省リソース化を図っている。ここで、１フレーム期間の分割数Ｎ＝２^ｍは、分割後の一区間の幅（時間的幅）がグローバル露光期間に収まるように決定される。また、分割数の上限はない。つまり、分割数が非常に多くても調光制御処理がビットシフト演算で実現できるため、光源制御部１０１６にとって負荷が過大とならないからである。

＜調光制御処理１の概要：実施例１＞
図７Ａおよび図７Ｂは、本実施形態による調光制御処理１（実施例１）の概要を説明するための図である。

図７Ａおよび図７Ｂでは、一例として、３０フレーム／秒（ＦＰＳ）駆動の撮像ユニット１０４（例えば、ＣＭＯＳセンサ）の１フレーム期間（３３．３３ｍｓ）を３２（２^５）区間に分割して調光制御処理を実行している。図７Ａおよび図７Ｂでは、グローバル露光期間７０１は、ブランキング期間に相当し、全画素が翌読み出し動作で有効な電荷を蓄積するための期間であり、例えば１．２ｍｓとしている。１フレーム期間の開始から１．２ｍｓ経過後に残りの３２．１３ｍｓの時間を掛けて有効画素のローリングシャッタ読み出し動作が行われる（ローリングシャッタ期間７０２）。このローリングシャッタ期間７０２における調光制御処理の如何によって走査線ノイズや二重露光様画像が発生してしまう。なお、図７Ａおよび図７Ｂでは、光量１００％にする必要があるときは、発光強度をスコープ先端熱や光源の定格電流から定まる最大強度とし、３２区間すべて発光、すなわち連続光となるように調光制御される。

本実施形態による調光制御処理では、現在の画像（撮像画像）の輝度積算値とオペレータが決定（指示）する目標積算値との比較結果に基づいて光量制御（増減）が行われる。ただし、光量制御が必要な場合であっても急峻な光量（明るさ）変化はオペレータにとってストレスになるため、徐々に光量を増減（例えば、５％ずつ増減）することにより急な明るさの変化が起こらないように制御される。

（i）光量を５０％以上１００％以下の範囲で制御する場合
実施例１による調光制御処理によって光量（ターゲット光量）をＡ％にする場合（５０≦Ａ≦１００）、１フレームの全区間（例えば、Ｎ＝３２区間）のうち前半の半分の区間（例えば、１６区間）は最大強度で発光制御し、後半の半分の区間（１６区間）は（Ａ×２－１００）％の強度で発光制御される。つまり、Ａ＝５０％になるまで前半の半分の区間は最大強度のまま発光し、後半の半分の区間は徐々に強度を減少させ、Ａ＝５０％のときに強度０（無発光）とする発光プロファイルで調光制御される（図７Ｂにおける発光プロファイル７０３から発光プロファイル７０５参照）。

（ii）光量を２５％以上５０％未満の範囲で制御する場合
実施例１による調光制御処理によって光量（ターゲット光量）をＢ％にする場合（２５≦Ｂ＜５０）、１フレームの全区間（例えば、Ｎ＝３２区間）のうち前半の１／４の区間（８区間）は最大強度で発光制御し、次の１／４区間（８区間）は（Ｂ×４－１００）％の強度で発光制御される。また、全区間（３２区間）のうち後半の半分の区間（１６区間）は強度０（消灯状態）に保たれる。つまり、Ｂ＝２５％になるまで前半の１／４の区間は最大強度のまま発光し、次の１／４の区間は徐々に強度を減少させ、Ｂ＝２５％のときに強度０（無発光）とする発光プロファイルで調光制御される（図７Ｂにおける発光プロファイル７０５から発光プロファイル７０７参照）。

（iii）光量を１００／２^ｎ＋２％以上１００／２^ｎ＋１％未満の範囲で制御する場合
実施例１による調光制御処理によって光量（ターゲット光量）をＣ％にする場合（１００／２^ｎ＋２≦Ｃ＜１００／２^ｎ＋１）、１フレームの全区間（例えば、Ｎ＝３２区間）のうち最初Ｎ／２^ｎ＋２の区間（例えば、Ｎ＝３２の場合、４区間（ｎ＝１のとき）、２区間（ｎ＝２のとき）、あるいは１区間（ｎ＝３のとき）；なお、３２分割の場合、ｎ＝３までとなる）は最大強度で発光制御し、次のＮ／２^ｎ＋２の区間（Ｎ＝３２の場合、４区間（ｎ＝１のとき）、２区間（ｎ＝２のとき）、あるいは１区間（ｎ＝３のとき））は（Ｃ×２^ｎ＋２－１００）％の強度で発光制御される。また、全区間（３２区間）のうち残りの（１－Ｎ／２^ｎ＋２）の区間（Ｎ＝３２の場合、２４区間（ｎ＝１のとき）、２８区間（ｎ＝２のとき）、あるいは３０区間（ｎ＝３のとき））は強度０（消灯状態）に保たれる。

例えば、Ｃ＝１２．５％になるまで、最初の１／８の区間（４区間）は最大強度のまま発光し、次の１／８の区間（４区間）は徐々に強度を減少させ、Ｃ＝１２．５％のときに強度０（無発光）とする発光プロファイルで調光制御される（図７Ｂにおける発光プロファイル７０７から発光プロファイル７０９参照）。残りの３／４の区間（２４区間）は強度０（消灯状態）に保たれる。

また、Ｃ＝６．２５％になるまで、最初の１／１６の区間（２区間）は最大強度のまま発光し、次の１／１６の区間（２区間）は徐々に強度を減少させ、Ｃ＝６．２５％のときに強度０（無発光）とする発光プロファイルで調光制御される（図７Ｂにおける発光プロファイル７０９から発光プロファイル７１１参照）。残りの７／８の区間（２８区間）は強度０（消灯状態）に保たれる。

さらに、Ｃ＝３．１２５％になるまで、最初の１／３２の区間（１区間）は最大強度のまま発光し、次の１／３２の区間（１区間）は徐々に強度を減少させ、Ｃ＝３．１２５％のときに強度０（無発光）とする発光プロファイルで調光制御される（図７Ｂにおける発光プロファイル７１１から発光プロファイル７１３参照）。残りの１５／１６の区間（３０区間）は強度０（消灯状態）に保たれる。

＜調光制御処理１の詳細：実施例１＞
図８は、本実施形態による調光制御処理１（実施例１）に基づく発光プロファイルの生成処理の詳細を説明するためのフローチャートである。ここで、当該フローチャートの各ステップの動作主体は、追加で設けられた、あるいはプロセッサ２００のＣＰＵやシステムコントローラ（制御装置）とすることもできるが、上述のように、光源装置１０１を内視鏡装置１００の内部に設ける場合には、動作主体は光源制御部（ＦＰＧＡ）１０１６となる。以下では、光源制御部１０１６を動作主体として説明する。ただし、例えば、光源装置１０１をプロセッサ２００側に設ける場合には、動作主体を別の制御装置（ＣＰＵなど）とすることもできる（依然として、光源制御部１０１６としてもよい）。なお、当該フローチャートは、１フレーム（現フレーム）において実行される発光プロファイル生成処理であり、オペレータが指定した目標の明るさ（後述の目標積算値）に達するまで当該発光プロファイル生成処理は繰り返される。つまり、現フレームの積算輝度値に基づいて生成された（図８のフローチャートに従って生成された）発光プロファイルは、次フレームの調光制御処理で用いられる。

（i）Ｓ８０１
光源制御部１０１６は、前フレームにおける計算結果による発光強度と発光時間（前フレームで生成された発光プロファイル）で被写体を照射し、撮像ユニット１０４で撮像された映像信号（現フレームの1画素分の信号）を取得し、これを輝度データに変換する。

（ii）Ｓ８０２
光源制御部１０１６は、Ｓ８０１で取得した映像信号の輝度データ（１画素分の輝度値）を積算する。

（iii）Ｓ８０３
光源制御部１０１６は、現１フレーム分の映像信号の輝度データを取得したか判断する。現１フレーム分の輝度データを取得した場合（Ｓ８０３でＹｅｓの場合）、処理はＳ８０４に移行する。現１フレーム分の全輝度データを取得していない場合（Ｓ８０３でＮｏの場合）、処理はＳ８０１に戻り、現フレームの全画素の輝度データを取得するまでＳ８０１からＳ８０３の処理が継続される。

（iv）Ｓ８０４
光源制御部１０１６は、輝度データの積算を完了させる。これにより、光源制御部１０１６は、現フレームの輝度積算値（１フレーム分）を取得したことになる。

（v）Ｓ８０５
光源制御部１０１６は、Ｓ８０４で取得した現フレームの輝度積算値が目標積算値に等しいか判断する。ここで、目標積算値は、内視鏡装置１００のＵＩ（ユーザインタフェース）でオペレータが指定（指示）した明るさレベルに対応して決まる値である（例えば、明るさレベルに対応する目標積算値のテーブルが予め設けられている）。

Ｓ８０４で取得した輝度積算値が目標積算値に等しい場合（Ｓ８０５でＹｅｓの場合）、処理はＳ８０６に移行する。Ｓ８０４で取得した輝度積算値が目標積算値と異なる場合（Ｓ８０５でＮｏの場合）、処理はＳ８０７に移行する。

（vi）Ｓ８０６
光源制御部１０１６は、現在の光量（前フレームの計算結果による発光強度および発光時間：発光プロファイル）を維持する。

（vii）Ｓ８０７
光源制御部１０１６は、Ｓ８０４で取得した現フレームの輝度積算値が目標積算値より大きいか判断する。Ｓ８０４で取得した輝度積算値が目標積算値よりも大きい場合（Ｓ８０７でＹｅｓの場合）、処理はＳ８０８に移行する。Ｓ８０４で取得した輝度積算値が目標積算値以下の場合（Ｓ８０７でＮｏの場合）、処理はＳ８０９に移行する。

（viii）Ｓ８０８
光源制御部１０１６は、前フレームで設定された光量を所定割合減少させ（固定値分の光量を減算してもよい）、次フレームでの光量（ターゲット光量）を決定する。なお、減少させる下限は、３．１２５％とされる。

（ix）Ｓ８０９
光源制御部１０１６は、前フレームで設定された光量を所定割合増加させ（固定値分の光量を加算してもよい）、次フレームでの光量（ターゲット光量）を決定する。なお、増加させる上限は、１００％とされる。

（x）Ｓ８１０
光源制御部１０１６は、維持された光量、減少させた光量、あるいは増加させた光量（ターゲット光量Ａ）が５０％以上１００％以下（「５０％よりも大きく」でもよい）の範囲に収まっているか判断する。ターゲット光量Ａ％が５０％以上１００％以下の範囲内である場合（Ｓ８１０でＹｅｓの場合：このときの光量をＡ％とする）、処理はＳ８１１に移行する。ターゲット光量Ａ％が５０％以上１００％以下の範囲外である場合（Ｓ８１０でＮｏの場合）、処理はＳ８１２に移行する。

（xi）Ｓ８１１
光源制御部１０１６は、１フレーム時間をＮ分割し、Ｎ分割された区間の最初（前半）のＮ／２区間（区間１からＮ／２まで：Ｎ＝３２の場合、区間１から区間１６まで）においては最大強度（１００％）で発光し、それ以外のＮ／２区間（区間１７から区間３２まで）においては（ターゲット光量Ａ×２－１００）％で発光するような発光プロファイルを生成する。

（xii）Ｓ８１２
光源制御部１０１６は、維持された光量、減少させた光量、あるいは増加させた光量（ターゲット光量Ｂ）が２５％以上５０％未満（「２５％よりも大きく」や「５０％以下」でもよい）の範囲に収まっているか判断する。ターゲット光量Ｂが２５％以上５０％未満の範囲内である場合（Ｓ８１２でＹｅｓの場合：このときの光量をＢ％とする）、処理はＳ８１３に移行する。ターゲット光量Ｂが２５％以上５０％未満の範囲外である場合（Ｓ８１２でＮｏの場合：２５％未満の場合）、処理はＳ８１４に移行する。

（xiii）Ｓ８１３
光源制御部１０１６は、Ｎ分割された区間の最初のＮ／４区間（区間１から区間Ｎ／４まで：Ｎ＝３２の場合、区間１から区間８まで）においては最大強度（１００％）で発光し、次のＮ／４区間（区間（Ｎ／４）＋１から区間Ｎ／２まで：Ｎ＝３２の場合、区間９から区間１６まで）においては（ターゲット光量Ｂ×４－１００）％で発光し、それ以外のＮ／２区間（区間（Ｎ／２）＋１から区間Ｎまで：Ｎ＝３２の場合、区間１７から区間３２まで）無発光（消灯状態）にするような発光プロファイルを生成する。

（xiv）Ｓ８１４
ターゲット光量が２５％未満である場合、つまり、１００／２^ｎ＋２以上１００／２^ｎ＋１未満である場合（このとき、ターゲット光量Ｃ％とする）、１フレームの全区間（例えば、Ｎ＝３２区間）のうち最初Ｎ／２^ｎ＋２の区間（区間１から区間Ｎ／２^ｎ＋２まで）は最大強度（１００％）で発光し、次のＮ／２^ｎ＋２の区間（区間Ｎ／２^ｎ＋２＋１から区間Ｎ／２^ｎ＋１まで）は（ターゲット光量Ｃ×２^ｎ＋２－１００）％の強度で発光し、それ以外の区間（区間Ｎ／２^ｎ＋１＋１から区間Ｎまで）は強度０（消灯状態）にするような発光プロファイルを生成する。

なお、Ｎ＝３２の場合、ｎ＝１から３であって、ｎ＝１のとき１２．５％以上２５％未満、ｎ＝２のとき６．２５％以上１２．５％未満、ｎ＝３のとき３．１２５％以上６．２５％未満となる。

（xv）以上のように、現フレームに対してＳ８０１からＳ８１４で構成される発光プロファイル生成処理で生成された発光プロファイルに基づいて、次フレームの調光制御処理（実施例１）が実行されることになる。次フレームにおける調光制御処理によって得られる輝度積算値が目標積算値と異なる場合には、さらに図８による発光プロファイル生成処理が実行される。当該発光プロファイル生成処理は、現フレームにおける輝度積算値が目標積算値に等しくなるまで繰り返される。

また、実施例１によれば、ターゲット光量が２５％から１００％の間にあるとき（ターゲット光量Ａ％あるいはＢ％のとき）、最大強度で発光している期間が発光期間の半分に相当し、最大強度で発光していない期間は全発光期間の必ず半分以下になっている（全分割期間の半分以下でもある）。例えば、ターゲット光量Ａが５０％以上１００％の条件であると、全期間の半分の期間で最大強度で発光させ、残りの期間でそれよりも弱い強度で発光している。最大強度の期間（例えば、Ｎ＝３２のとき１６期間）とそうでない期間の面積の差が大きいことが二重露光様画像発生の原因となる。このため、これらの面積比率を１．０未満にすることにより、二重露光様画像の影響を軽微にすることが可能となっている。

＜調光制御処理２の概要：実施例２＞
図９Ａおよび図９Ｂは、本実施形態による調光制御処理２（実施例２）の概要を説明するための図である。

図９Ａおよび図９Ｂでは、図７ＡおよびＢと同様に、一例として、３０フレーム／秒（ＦＰＳ）駆動の撮像ユニット１０４（例えば、ＣＭＯＳセンサ）の１フレーム期間（３３．３３ｍｓ）を３２（２^５）区間に分割して調光制御処理を実行している。図９Ａおよび図９Ｂにおいても、グローバル露光期間９０１は、ブランキング期間に相当し、全画素が翌読み出し動作で有効な電荷を蓄積するための期間であり、例えば１．２ｍｓとしている。１フレーム期間の開始から１．２ｍｓ経過後に残りの３２．１３ｍｓの時間を掛けて有効画素のローリングシャッタ読み出し動作が行われる（ローリングシャッタ期間９０２）。このローリングシャッタ期間９０２における調光制御処理の如何によって走査線ノイズや二重露光様画像が発生してしまう。

上述のように、本実施形態による調光制御処理では、現在の画像（撮像画像）の輝度積算値とオペレータが決定（指示）する目標積算値との比較結果に基づいて光量制御（増減）が行われる。ただし、光量制御が必要な場合であっても急峻な光量（明るさ）変化はオペレータにとってストレスになるため、徐々に光量を増減（例えば、５％ずつ増減）することにより急な明るさの変化が起こらないように制御される。

（i）光量を５０％以上１００％以下の範囲で制御する場合
実施例２による調光制御処理によって光量（ターゲット光量）をＡ％にする場合（５０≦Ａ≦１００）、１フレームの全区間（例えば、Ｎ＝３２区間）においてＡ％の強度で発光制御され、無発光（消灯状態）の区間は存在しない。つまり、Ａ＝５０％になるまで区間１から区間Ｎ（Ｎ＝３２）までの全ての区間において徐々に強度を減少させ、Ａ＝５０％のときに全区間において強度を半分とする発光プロファイルで調光制御される（図９Ｂにおける発光プロファイル９０３から発光プロファイル７０５参照）。

（ii）光量を２５％以上５０％未満の範囲で制御する場合
実施例２による調光制御処理によって光量（ターゲット光量）をＢ％にする場合（２５≦Ｂ＜５０）、１フレームの全区間（例えば、Ｎ＝３２区間）のうち前半の１／４の区間（８区間）は（１５０－Ｂ×２）％の強度で発光制御し、残りの３／４区間（２４区間）は（Ｂ－２５）×２％の強度で発光制御される。つまり、Ｂ＝２５％になるまで前半の１／４の区間は５０％から強度が徐々に増加され、Ｂ＝２５％のときに最大強度（１００％）とし、残りの３／４の区間（２４区間）は徐々に強度を５０％から減少させ、Ｂ＝２５％のときに強度０（無発光）とする発光プロファイルで調光制御される（図９Ｂにおける発光プロファイル９０５から発光プロファイル９０７参照）。

（iii）光量を１００／２^ｎ＋２％以上１００／２^ｎ＋１％未満の範囲で制御する場合：２５％未満の調光制御処理は実施例１と同様
実施例２による調光制御処理によって光量（ターゲット光量）をＣ％にする場合（１００／２^ｎ＋２≦Ｃ＜１００／２^ｎ＋１）、１フレームの全区間（例えば、Ｎ＝３２区間）のうち最初Ｎ／２^ｎ＋２の区間（例えば、Ｎ＝３２の場合、４区間（ｎ＝１のとき）、２区間（ｎ＝２のとき）、あるいは１区間（ｎ＝３のとき）；なお、３２分割の場合、ｎ＝３までとなる）は最大強度で発光制御し、次のＮ／２^ｎ＋２の区間（Ｎ＝３２の場合、４区間（ｎ＝１のとき）、２区間（ｎ＝２のとき）、あるいは１区間（ｎ＝３のとき））は（Ｃ×２^ｎ＋２－１００）％の強度で発光制御される。また、全区間（３２区間）のうち残りの（１－Ｎ／２^ｎ＋２）の区間（Ｎ＝３２の場合、２４区間（ｎ＝１のとき）、２８区間（ｎ＝２のとき）、あるいは３０区間（ｎ＝３のとき））は強度０（消灯状態）に保たれる。

例えば、Ｃ＝１２．５％になるまで、最初の１／８の区間（４区間）は最大強度のまま発光し、次の１／８の区間（４区間）は徐々に強度を減少させ、Ｃ＝１２．５％のときに強度０（無発光）とする発光プロファイルで調光制御される（図９Ｂにおける発光プロファイル９０７から発光プロファイル９０９参照）。残りの３／４の区間（２４区間）は強度０（消灯状態）に保たれる。

また、Ｃ＝６．２５％になるまで、最初の１／１６の区間（２区間）は最大強度のまま発光し、次の１／１６の区間（２区間）は徐々に強度を減少させ、Ｃ＝６．２５％のときに強度０（無発光）とする発光プロファイルで調光制御される（図９Ｂにおける発光プロファイル９０９から発光プロファイル９１１参照）。残りの７／８の区間（２８区間）は強度０（消灯状態）に保たれる。

さらに、Ｃ＝３．１２５％になるまで、最初の１／３２の区間（１区間）は最大強度のまま発光し、次の１／３２の区間（１区間）は徐々に強度を減少させ、Ｃ＝３．１２５％のときに強度０（無発光）とする発光プロファイルで調光制御される（図９Ｂにおける発光プロファイル９１１から発光プロファイル９１３参照）。残りの１５／１６の区間（３０区間）は強度０（消灯状態）に保たれる。

＜調光制御処理２の詳細：実施例２＞
図１０は、本実施形態による調光制御処理１（実施例２）に基づく発光プロファイルの生成処理の詳細を説明するためのフローチャートである。ここで、当該フローチャートの各ステップの動作主体は、追加で設けられた、あるいはプロセッサ２００のＣＰＵやシステムコントローラ（制御装置）とすることもできるが、上述のように、光源装置１０１を内視鏡装置１００の内部に設ける場合には、動作主体は光源制御部（ＦＰＧＡ）１０１６となる。以下では、光源制御部１０１６を動作主体として説明する。ただし、例えば、光源装置１０１をプロセッサ２００側に設ける場合には、動作主体を別の制御装置（例えば、ＣＰＵ）とすることもできる（依然として、光源制御部１０１６としてもよい）。なお、当該フローチャートは、１フレーム（現フレーム）において実行される発光プロファイル生成処理であり、オペレータが指定した目標の明るさ（後述の目標積算値）に達するまで当該発光プロファイル生成処理は繰り返される。つまり、現フレームの積算輝度値に基づいて生成された（図１０のフローチャートに従って生成された）発光プロファイルは、次フレームの調光制御処理で用いられる。

（i）Ｓ１００１
光源制御部１０１６は、前フレームにおける計算結果による発光強度と発光時間（前フレームで生成された発光プロファイル）で被写体を照射し、撮像ユニット１０４で撮像された映像信号（現フレームの1画素分の信号）を取得し、これを輝度データに変換する。

（ii）Ｓ１００２
光源制御部１０１６は、Ｓ１００１で取得した映像信号の輝度データ（１画素分の輝度値）を積算する。

（iii）Ｓ１００３
光源制御部１０１６は、現１フレーム分の映像信号の輝度データを取得したか判断する。現１フレーム分の輝度データを取得した場合（Ｓ１００３でＹｅｓの場合）、処理はＳ１００４に移行する。現１フレーム分の全輝度データを取得していない場合（Ｓ１００３でＮｏの場合）、処理はＳ１００１に戻り、現フレームの全画素の輝度データを取得するまでＳ１００１からＳ１００３の処理が継続される。

（iv）Ｓ１００４
光源制御部１０１６は、輝度データの積算を完了させる。これにより、光源制御部１０１６は、現フレームの輝度積算値（１フレーム分）を取得したことになる。

（v）Ｓ１００５
光源制御部１０１６は、Ｓ１００４で取得した現フレームの輝度積算値が目標積算値に等しいか判断する。ここで、目標積算値は、内視鏡装置１００のＵＩ（ユーザインタフェース）でオペレータが指定（指示）した明るさレベルに対応して決まる値である（例えば、明るさレベルに対応する目標積算値のテーブルが予め設けられている）。

Ｓ１００４で取得した輝度積算値が目標積算値に等しい場合（Ｓ１００５でＹｅｓの場合）、処理はＳ１００６に移行する。Ｓ１００４で取得した輝度積算値が目標積算値と異なる場合（Ｓ１００５でＮｏの場合）、処理はＳ１００７に移行する。

（vi）Ｓ１００６
光源制御部１０１６は、現在の光量（前フレームの計算結果による発光強度および発光時間：発光プロファイル）を維持する。

（vii）Ｓ１００７
光源制御部１０１６は、Ｓ１００４で取得した現フレームの輝度積算値が目標積算値より大きいか判断する。Ｓ１００４で取得した輝度積算値が目標積算値よりも大きい場合（Ｓ１００７でＹｅｓの場合）、処理はＳ１００８に移行する。Ｓ１００４で取得した輝度積算値が目標積算値以下の場合（Ｓ１００７でＮｏの場合）、処理はＳ１００９に移行する。

（viii）Ｓ１００８
光源制御部１０１６は、前フレームで設定された光量を所定割合減少させ（固定値分の光量を減算してもよい）、次フレームでの光量（ターゲット光量）を決定する。なお、減少させる下限は、３．１２５％とされる。

（ix）Ｓ１００９
光源制御部１０１６は、前フレームで設定された光量を所定割合増加させ（固定値分の光量を加算してもよい）、次フレームでの光量（ターゲット光量）を決定する。なお、増加させる上限は、１００％とされる。

（x）Ｓ１０１０
光源制御部１０１６は、維持された光量、減少させた光量、あるいは増加させた光量（ターゲット光量）が５０％以上１００％以下（「５０％よりも大きく」でもよい）の範囲に収まっているか判断する。ターゲット光量が５０％以上１００％以下の範囲内である場合（Ｓ１０１０でＹｅｓの場合：このときの光量をＡ％とする）、処理はＳ１０１１に移行する。ターゲット光量が５０％以上１００％以下の範囲外である場合（Ｓ１０１０でＮｏの場合）、処理はＳ１０１２に移行する。

（xi）Ｓ１０１１
光源制御部１０１６は、１フレーム時間をＮ分割し、Ｎ分割された全ての区間（Ｎ＝３２の場合、区間１から区間３２まで）において、ターゲット光量Ａ％の強度で発光するような発光プロファイルを生成する。

（xii）Ｓ１０１２
光源制御部１０１６は、維持された光量、減少させた光量、あるいは増加させた光量（ターゲット光量）が２５％以上５０％未満（「２５％よりも大きく」や「５０％以下」でもよい）の範囲に収まっているか判断する。ターゲット光量が２５％以上５０％未満の範囲内である場合（Ｓ１０１２でＹｅｓの場合：このときの光量をＢ％とする）、処理はＳ１０１３に移行する。ターゲット光量が２５％以上５０％未満の範囲外である場合（Ｓ１０１２でＮｏの場合：２５％未満の場合）、処理はＳ１０１４に移行する。

（xiii）Ｓ１０１３
光源制御部１０１６は、Ｎ分割された区間の最初のＮ／４区間（区間１から区間Ｎ／４まで：Ｎ＝３２の場合、区間１から区間８まで）においては（１５０－ターゲット光量Ｂ×２）％の強度で発光し、残りの３×（Ｎ／４）区間（区間（Ｎ／４）＋１から区間Ｎまで：Ｎ＝３２の場合、区間９から３２まで）においては（ターゲット光量Ｂ－２５）×２％で発光するような発光プロファイルを生成する。

（xiv）Ｓ１０１４
ターゲット光量が２５％未満である場合、つまり、１００／２^ｎ＋２以上１００／２^ｎ＋１未満である場合（このときターゲット光量Ｃ％とする）、１フレームの全区間（例えば、Ｎ＝３２区間）のうち最初Ｎ／２^ｎ＋２の区間（区間１から区間Ｎ／２^ｎ＋２まで）は最大強度（１００％）で発光し、次のＮ／２^ｎ＋２の区間（区間Ｎ／２^ｎ＋２＋１から区間Ｎ／２^ｎ＋１まで）は（ターゲット光量Ｃ×２^ｎ＋２－１００）％の強度で発光し、それ以外の区間（区間Ｎ／２^ｎ＋１＋１から区間Ｎまで）は強度０（消灯状態）にするような発光プロファイルを生成する。

なお、Ｎ＝３２の場合、ｎ＝１から３であって、ｎ＝１のとき１２．５％以上２５％未満、ｎ＝２のとき６．２５％以上１２．５％未満、ｎ＝３のとき３．１２５％以上６．２５％未満となる。

（xv）以上のように、現フレームに対してＳ１００１からＳ１０１４で構成される発光プロファイル生成処理で生成された発光プロファイルに基づいて、次フレームの調光制御処理（実施例２）が実行されることになる。次フレームにおける調光制御処理によって得られる輝度積算値が目標積算値と異なる場合には、さらに図１０による発光プロファイル生成処理が実行される。当該発光プロファイル生成処理は、現フレームにおける輝度積算値が目標積算値に等しくなるまで繰り返される。

また、実施例２によれば、ターゲット光量が２５％から５０％の間にあるとき（ターゲット光量Ｂ％のとき）、（１５０－ターゲット光量Ｂ×２）％で発光する期間の面積が（ターゲット光量Ｂ－２５）×２％で発光する期間の面積よりも小さくなるときがある。つまり、面積＝期間×強度の比１．０以上となるときがあるが、この場合の両者の強度自体の差が小さい。このため（ほぼ同じ強度で連続発光しているような状況となっているため）、二重露光様画像が発生することによる影響（画像の観づらさ）は極めて小さい。

さらに、実施例２の場合、ターゲット光量Ａとなる条件（５０％≦Ａ≦１００％の場合）においては、連続光で発光するプロファイルとなるため、内視鏡装置が体腔外にあるときに出射光のフリッカ（ちらつき）によりオペレータや患者に与える不快感を軽減することが可能となる。

＜本実施形態の効果＞
本実施形態によれば、ローリングシャッタ歪みやアーティファクトを回避しつつ、充分な光量を確保して被写体を撮像することができるようになる。また、ローリングシャッタ期間中に連続性のあるパルス発光期間の変化が起こらないため、横縞の上下移動を目立ちにくくすることができる。

さらに、１フレームを２^ｍ（ｍは２以上の整数）の調光区間に分割し、発光プロファイル生成に必要な演算をビットシフトで実現できる除算だけにすることにより、ＣＰＵなどの演算素子を用いずに光源制御部（ＦＰＧＡ）のみで光源装置の省リソース化を実現することが可能となる。よって、演算リソースが限定的で、かつ密閉された空間の内視鏡装置側に光源装置を設置することが可能となる。

＜本開示の特定事項＞
（１）特定事項１
被写体に照射する照明光を生成する光源装置であって、
光を出射する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の発光プロファイルを生成し、当該発光プロファイルに基づいて前記半導体発光素子を駆動させる光源制御部と、を備え、
前記光源制御部は、
撮像素子が取得する画像信号における１フレーム期間をＮ個（Ｎ＝２^ｍの整数；ｍは２以上の整数）の調光区間に分割する処理と、
前記１フレーム期間において、ターゲット光量に応じて、２^ｋ個（ｋ＝０からｍまでの整数）の前記調光区間の単位で発光強度を制御する発光プロファイルを生成する処理と、
前記発光プロファイルに基づいて、次フレームの調光制御を行う処理と、
を実行する光源装置。

（２）特定事項２
特定事項１において、
前記光源制御部は、１つの前記調光区間がグローバル露光期間よりも小さくなるように前記１フレーム期間を分割する、光源装置。

（３）特定事項３
特定事項１において、
前記光源制御部は、前フレームの発光プロファイルを用いて取得した現フレームの映像信号の輝度積算値と入力された目標輝度積算値とを比較することにより、前記ターゲット光量を決定する、光源装置。

（４）特定事項４
特定事項３において、
前記光源制御部は、前記現フレームの輝度積算値が前記目標輝度積算値と異なる場合には、所定量あるいは所定割合ずつ光量を増減して徐々に前記目標輝度積算値になるように調光制御する、光源装置。

（５）特定事項５
特定事項１において、
前記ターゲット光量が５０％以上１００％以下の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎ／２までは最大強度で発光し、調光区間（Ｎ／２）＋１から調光区間Ｎまでは（ターゲット光量×２－１００）％の強度で発光するような前記発光プロファイルを生成する、光源装置。

（６）特定事項６
特定事項５において、
前記ターゲット光量が２５％以上５０％未満の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎ／４までは最大強度で発光し、調光区間（Ｎ／４）＋１から調光区間Ｎ／２までは（ターゲット光量×４－１００）％の強度で発光し、残りの調光区間では消灯するような前記発光プロファイルを生成する、光源装置。

（７）特定事項７
特定事項６において、
前記ターゲット光量が１００／２^ｎ＋２％以上１００／２^ｎ＋１％未満（ｎ＝１からｍ－２までの整数）の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎ／２^ｎ＋２までは最大強度で発光し、調光区間（Ｎ／２^ｎ＋２）＋１から調光区間Ｎ／２^ｎ＋１までは（ターゲット光量×２^ｎ＋２－１００）％の強度で発光し、残りの調光区間では消灯するような前記発光プロファイルを生成する、光源装置。

（８）特定事項８
特定事項１において、
前記ターゲット光量が５０％以上１００％以下の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎまでをターゲット光量の強度で発光するような前記発光プロファイルを生成する、光源装置。

（９）特定事項９
特定事項８において、
前記ターゲット光量が２５％以上５０％未満の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎ／４までは（１５０－ターゲット光量×２）％の強度で発光し、調光区間（Ｎ／４）＋１から調光区間Ｎまでは（ターゲット光量－２５）×２％の強度で発光するような前記発光プロファイルを生成する、光源装置。

（１０）特定事項１０
特定事項９において、
前記ターゲット光量が１００／２^ｎ＋２％以上１００／２^ｎ＋１％未満（ｎ＝１からｍ－２までの整数）の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎ／２^ｎ＋２までは最大強度で発光し、調光区間（Ｎ／２^ｎ＋２）＋１から調光区間Ｎ／２^ｎ＋１までは（ターゲット光量×２^ｎ＋２－１００）％の強度で発光し、残りの調光区間では消灯するような前記発光プロファイルを生成する、光源装置。

（１１）特定事項１１
観察対象内に内視鏡装置を挿入し、被写体の画像を取得する内視鏡システムであって、
光源装置と、
前記光源装置からの出射された照明光を前記被写体に照射し、当該被写体からの反射光を検出して画像信号を生成する撮像素子と、
前記画像信号を処理して前記被写体の画像を生成し、モニタに表示するプロセッサと、を備え、
前記光源装置は、
光を出射する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の発光プロファイルを生成し、当該発光プロファイルに基づいて前記半導体発光素子を駆動させる光源制御部と、を備え、
前記光源制御部は、
前記撮像素子が取得する画像信号における１フレーム期間をＮ個（Ｎ＝２^ｍの整数；ｍは２以上の整数）の調光区間に分割する処理と、
前記１フレーム期間において、ターゲット光量に応じて、２^ｋ個（ｋ＝０からｍまでの整数）の前記調光区間の単位で発光強度を制御する発光プロファイルを生成する処理と、
前記発光プロファイルに基づいて、次フレームの調光制御を行う処理と、
を実行する、内視鏡システム。

（１２）特定事項１２
特定事項１１において、
前記光源制御部は、１つの前記調光区間がグローバル露光期間よりも小さくなるように前記１フレーム期間を分割する、内視鏡システム。

（１３）特定事項１３
特定事項１１において、
前記光源制御部は、前フレームの発光プロファイルを用いて取得した現フレームの映像信号の輝度積算値と入力された目標輝度積算値とを比較することにより、前記ターゲット光量を決定する、内視鏡システム。

（１４）特定事項１４
特定事項１３において、
前記光源制御部は、前記現フレームの輝度積算値が前記目標輝度積算値と異なる場合には、所定量あるいは所定割合ずつ光量を増減して徐々に前記目標輝度積算値になるように調光制御する、内視鏡システム。

（１５）特定事項１５
特定事項１１において、
前記ターゲット光量が５０％以上１００％以下の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎ／２までは最大強度で発光し、調光区間（Ｎ／２）＋１から調光区間Ｎまでは（ターゲット光量×２－１００）％の強度で発光するような前記発光プロファイルを生成する、内視鏡システム。

（１６）特定事項１６
特定事項１５において、
前記ターゲット光量が２５％以上５０％未満の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎ／４までは最大強度で発光し、調光区間（Ｎ／４）＋１から調光区間Ｎ／２までは（ターゲット光量×４－１００）％の強度で発光し、残りの調光区間では消灯するような前記発光プロファイルを生成する、内視鏡システム。

（１７）特定事項１７
特定事項１６において、
前記ターゲット光量が１００／２^ｎ＋２％以上１００／２^ｎ＋１％未満（ｎ＝１からｍ－２までの整数）の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎ／２^ｎ＋２までは最大強度で発光し、調光区間（Ｎ／２^ｎ＋２）＋１から調光区間Ｎ／２^ｎ＋１までは（ターゲット光量×２^ｎ＋２－１００）％の強度で発光し、残りの調光区間では消灯するような前記発光プロファイルを生成する、内視鏡システム。

（１８）特定事項１８
特定事項１１において、
前記ターゲット光量が５０％以上１００％以下の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎまでをターゲット光量の強度で発光するような前記発光プロファイルを生成する、内視鏡システム。

（１９）特定事項１９
特定事項１８において、
前記ターゲット光量が２５％以上５０％未満の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎ／４までは（１５０－ターゲット光量×２）％の強度で発光し、調光区間（Ｎ／４）＋１から調光区間Ｎまでは（ターゲット光量－２５）×２％の強度で発光するような前記発光プロファイルを生成する、内視鏡システム。

（２０）特定事項２０
特定事項１９において、
前記ターゲット光量が１００／２^ｎ＋２％以上１００／２^ｎ＋１％未満（ｎ＝１からｍ－２までの整数）の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎ／２^ｎ＋２までは最大強度で発光し、調光区間（Ｎ／２^ｎ＋２）＋１から調光区間Ｎ／２^ｎ＋１までは（ターゲット光量×２^ｎ＋２－１００）％の強度で発光し、残りの調光区間では消灯するような前記発光プロファイルを生成する、内視鏡システム。

（２１）特定事項２１
特定事項１１において、
前記光源装置は、前記内視鏡装置の内部に設けられている、内視鏡システム。

１ 内視鏡システム
１００ 内視鏡装置
１０４ 撮像ユニット
２００ プロセッサ
１０１ 光源装置
１０１１ 緑ＬＥＤ
１０１２ 青ＬＥＤ
１０１３ 赤ＬＥＤ
１０１４ アンバーＬＥＤ
１０１５ ＵＶ ＬＥＤ
１０１６ 光源制御部
１０１７、１０１８ クロスプリズム
２０１ システムコントローラ
２０２ 測光部
３００ モニタ

Claims (21)

1. 被写体に照射する照明光を生成する光源装置であって、
   光を出射する半導体発光素子と、
   前記半導体発光素子の発光プロファイルを生成し、当該発光プロファイルに基づいて前記半導体発光素子を駆動させる光源制御部と、を備え、
   前記光源制御部は、
   撮像素子が取得する画像信号における１フレーム期間をＮ個（Ｎ＝２^ｍの整数；ｍは２以上の整数）の調光区間に分割する処理と、
   前記１フレーム期間において、ターゲット光量に応じて、２^ｋ個（ｋ＝０からｍまでの整数）の前記調光区間の単位で発光強度を制御する発光プロファイルを生成する処理と、
   前記発光プロファイルに基づいて、次フレームの調光制御を行う処理と、
   を実行する光源装置。
2. 請求項１において、
   前記光源制御部は、１つの前記調光区間がグローバル露光期間よりも小さくなるように前記１フレーム期間を分割する、光源装置。
3. 請求項１において、
   前記光源制御部は、前フレームの発光プロファイルを用いて取得した現フレームの映像信号の輝度積算値と入力された目標輝度積算値とを比較することにより、前記ターゲット光量を決定する、光源装置。
4. 請求項３において、
   前記光源制御部は、前記現フレームの輝度積算値が前記目標輝度積算値と異なる場合には、所定量あるいは所定割合ずつ光量を増減して徐々に前記目標輝度積算値になるように調光制御する、光源装置。
5. 請求項１において、
   前記ターゲット光量が５０％以上１００％以下の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎ／２までは最大強度で発光し、調光区間（Ｎ／２）＋１から調光区間Ｎまでは（ターゲット光量×２－１００）％の強度で発光するような前記発光プロファイルを生成する、光源装置。
6. 請求項５において、
   前記ターゲット光量が２５％以上５０％未満の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎ／４までは最大強度で発光し、調光区間（Ｎ／４）＋１から調光区間Ｎ／２までは（ターゲット光量×４－１００）％の強度で発光し、残りの調光区間では消灯するような前記発光プロファイルを生成する、光源装置。
7. 請求項６において、
   前記ターゲット光量が１００／２^ｎ＋２％以上１００／２^ｎ＋１％未満（ｎ＝１からｍ－２までの整数）の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎ／２^ｎ＋２までは最大強度で発光し、調光区間（Ｎ／２^ｎ＋２）＋１から調光区間Ｎ／２^ｎ＋１までは（ターゲット光量×２^ｎ＋２－１００）％の強度で発光し、残りの調光区間では消灯するような前記発光プロファイルを生成する、光源装置。
8. 請求項１において、
   前記ターゲット光量が５０％以上１００％以下の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎまでをターゲット光量の強度で発光するような前記発光プロファイルを生成する、光源装置。
9. 請求項８において、
   前記ターゲット光量が２５％以上５０％未満の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎ／４までは（１５０－ターゲット光量×２）％の強度で発光し、調光区間（Ｎ／４）＋１から調光区間Ｎまでは（ターゲット光量－２５）×２％の強度で発光するような前記発光プロファイルを生成する、光源装置。
10. 請求項９において、
    前記ターゲット光量が１００／２^ｎ＋２％以上１００／２^ｎ＋１％未満（ｎ＝１からｍ－２までの整数）の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎ／２^ｎ＋２までは最大強度で発光し、調光区間（Ｎ／２^ｎ＋２）＋１から調光区間Ｎ／２^ｎ＋１までは（ターゲット光量×２^ｎ＋２－１００）％の強度で発光し、残りの調光区間では消灯するような前記発光プロファイルを生成する、光源装置。
11. 観察対象内に内視鏡装置を挿入し、被写体の画像を取得する内視鏡システムであって、
    光源装置と、
    前記光源装置からの出射された照明光を前記被写体に照射し、当該被写体からの反射光を検出して画像信号を生成する撮像素子と、
    前記画像信号を処理して前記被写体の画像を生成し、モニタに表示するプロセッサと、を備え、
    前記光源装置は、
    光を出射する半導体発光素子と、
    前記半導体発光素子の発光プロファイルを生成し、当該発光プロファイルに基づいて前記半導体発光素子を駆動させる光源制御部と、を備え、
    前記光源制御部は、
    前記撮像素子が取得する画像信号における１フレーム期間をＮ個（Ｎ＝２^ｍの整数；ｍは２以上の整数）の調光区間に分割する処理と、
    前記１フレーム期間において、ターゲット光量に応じて、２^ｋ個（ｋ＝０からｍまでの整数）の前記調光区間の単位で発光強度を制御する発光プロファイルを生成する処理と、
    前記発光プロファイルに基づいて、次フレームの調光制御を行う処理と、
    を実行する、内視鏡システム。
12. 請求項１１において、
    前記光源制御部は、１つの前記調光区間がグローバル露光期間よりも小さくなるように前記１フレーム期間を分割する、内視鏡システム。
13. 請求項１１において、
    前記光源制御部は、前フレームの発光プロファイルを用いて取得した現フレームの映像信号の輝度積算値と入力された目標輝度積算値とを比較することにより、前記ターゲット光量を決定する、内視鏡システム。
14. 請求項１３において、
    前記光源制御部は、前記現フレームの輝度積算値が前記目標輝度積算値と異なる場合には、所定量あるいは所定割合ずつ光量を増減して徐々に前記目標輝度積算値になるように調光制御する、内視鏡システム。
15. 請求項１１において、
    前記ターゲット光量が５０％以上１００％以下の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎ／２までは最大強度で発光し、調光区間（Ｎ／２）＋１から調光区間Ｎまでは（ターゲット光量×２－１００）％の強度で発光するような前記発光プロファイルを生成する、内視鏡システム。
16. 請求項１５において、
    前記ターゲット光量が２５％以上５０％未満の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎ／４までは最大強度で発光し、調光区間（Ｎ／４）＋１から調光区間Ｎ／２までは（ターゲット光量×４－１００）％の強度で発光し、残りの調光区間では消灯するような前記発光プロファイルを生成する、内視鏡システム。
17. 請求項１６において、
    前記ターゲット光量が１００／２^ｎ＋２％以上１００／２^ｎ＋１％未満（ｎ＝１からｍ－２までの整数）の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎ／２^ｎ＋２までは最大強度で発光し、調光区間（Ｎ／２^ｎ＋２）＋１から調光区間Ｎ／２^ｎ＋１までは（ターゲット光量×２^ｎ＋２－１００）％の強度で発光し、残りの調光区間では消灯するような前記発光プロファイルを生成する、内視鏡システム。
18. 請求項１１において、
    前記ターゲット光量が５０％以上１００％以下の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎまでをターゲット光量の強度で発光するような前記発光プロファイルを生成する、内視鏡システム。
19. 請求項１８において、
    前記ターゲット光量が２５％以上５０％未満の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎ／４までは（１５０－ターゲット光量×２）％の強度で発光し、調光区間（Ｎ／４）＋１から調光区間Ｎまでは（ターゲット光量－２５）×２％の強度で発光するような前記発光プロファイルを生成する、内視鏡システム。
20. 請求項１９において、
    前記ターゲット光量が１００／２^ｎ＋２％以上１００／２^ｎ＋１％未満（ｎ＝１からｍ－２までの整数）の範囲にある場合、前記光源制御部は、調光区間１から調光区間Ｎ／２^ｎ＋２までは最大強度で発光し、調光区間（Ｎ／２^ｎ＋２）＋１から調光区間Ｎ／２^ｎ＋１までは（ターゲット光量×２^ｎ＋２－１００）％の強度で発光し、残りの調光区間では消灯するような前記発光プロファイルを生成する、内視鏡システム。
21. 請求項１１において、
    前記光源装置は、前記内視鏡装置の内部に設けられている、内視鏡システム。

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