JP5989284B1 - 撮像システム及び光源装置 - Google Patents

Abstract

撮像システムは、被写体を照明するための所定の色の光を含む複数の色の光を発する複数の半導体発光素子と、複数の半導体発光素子から発せられる光の光量をそれぞれ検知する光量検知部と、被写体の光学像を撮像する撮像素子と、撮像素子の撮像動作に応じた光量制御パターンを設定し、設定した光量制御パターンに基づき、所定の色の光を発する基準半導体発光素子を駆動させる制御部と、光量制御パターンに基づいて光量検知部の露光期間を設定する露光期間設定部と、光量検知部の露光期間に検知された複数の色の光の光量と光量制御パターンとに基づき、基準半導体発光素子以外の各半導体発光素子を駆動させることにより、複数の色の光の色バランスを調整する色バランス調整部と、を有する。

Description

本発明は、撮像システム及び光源装置に関し、特に、発光素子を光源として用いた撮像システム及び光源装置に関するものである。

被検体内の被写体を撮像して画像を取得するための撮像システムとして、例えば、内視鏡及び光源装置を具備して構成されたものが従来知られている。

ここで、前述の撮像システムに含まれる内視鏡においては、被写体を撮像するための撮像素子として、例えば、ＣＣＤイメージセンサ（以降、単にＣＣＤとも称する）を用いたものが一般に知られているとともに、ＣＭＯＳイメージセンサ（以降、単にＣＭＯＳとも称する）を用いたものが近年提案されている。

また、前述の撮像システムに含まれる光源装置においては、被写体を照明するための照明光を供給する光源として、例えば、キセノンランプを用いたものが一般に知られているとともに、ＬＤ（レーザーダイオード）及びＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を用いたものが近年提案されている。

一方、例えば、日本国特開２０１３−２１５４３５号公報には、青色ＬＤ、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ及び紫色ＬＥＤを光源として用いた内視鏡用光源装置であって、色バランス補正用の光センサを青色ＬＤ（及び各ＬＥＤ）の近傍に設けた構成が開示されている。

しかし、日本国特開２０１３−２１５４３５号公報には、内視鏡に設けられた撮像素子の種類に応じてＬＤ及びＬＥＤに対する光量制御パターンを設定する観点、及び、当該設定した光量制御パターンに応じて色バランス補正用の光センサの露光期間を変更する観点について特に開示等されていない。そのため、日本国特開２０１３−２１５４３５号公報に開示された構成によれば、内視鏡に設けられた撮像素子の種類に応じた適切な色バランスになるように、内視鏡用光源装置から出射される照明光の色バランスを調整することができない、という課題が生じている。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、撮像素子の種類を考慮しつつ、照明光の色バランスを適切に調整することが可能な撮像システム及び光源装置を提供することを目的としている。

本発明の一態様の撮像システムは、被写体を照明するための所定の色の光を含む複数の色の光を発するように構成された複数の半導体発光素子と、前記複数の半導体発光素子から発せられる前記複数の色の光の光量をそれぞれ検知するように構成された光量検知部と、前記光量検知部で検知された前記複数の色の光量に基づいて前記複数の色の光の色バランスを調整するように構成された色バランス調整部と、前記色バランスが調整された前記複数の色の光で照明された前記被写体の光学像を撮像する撮像動作を行うように構成された撮像素子と、前記撮像素子の撮像動作に応じて前記光量検知部の露光タイミングを設定する制御部と、を有する。
本発明の一態様の光源装置は、被写体を照明するための所定の色の光を含む複数の色の光を発するように構成された複数の半導体発光素子と、前記複数の半導体発光素子から発せられる前記複数の色の光の光量をそれぞれ検知するように構成された光量検知部と、前記光量検知部で検知された前記複数の色の光量に基づいて前記複数の色の光の色バランスを調整するように構成された色バランス調整部と、前記色バランスが調整された前記複数の色の光で照明された前記被写体の光学像を撮像する撮像動作を行うように構成された撮像素子の撮像動作に応じて前記光量検知部の露光タイミングを調整する制御部と、を有する。

実施例に係る撮像システムの要部の構成を示す図。 実施例に係る撮像システムの動作の一例を説明するためのタイミングチャート。 実施例に係る撮像システムの動作の、図２とは異なる例を説明するためのタイミングチャート。 実施例に係る撮像システムの動作の、図２及び図３とは異なる例を説明するためのタイミングチャート。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。

図１から図４は、本発明の実施例に係るものである。図１は、実施例に係る撮像システムの要部の構成を示す図である。

撮像システム１は、図１に示すように、生体等の被検体の内部の被写体を撮像して撮像信号を出力するように構成された内視鏡２と、当該被写体を照明するための照明光を内視鏡２へ供給するように構成された光源装置３と、内視鏡２から出力される撮像信号に基づく画像を生成して出力するように構成されたビデオプロセッサ４と、ビデオプロセッサ４から出力される画像を表示するように構成されたモニタ５と、を有している。また、光源装置３及びビデオプロセッサ４は、通信ケーブルＣＣを介して接続されている。

内視鏡２は、被検体の内部に挿入可能な細長の挿入部６と、挿入部６の基端部に形成された操作部７と、操作部７から延出して設けられたユニバーサルケーブル８と、ユニバーサルケーブル８の端部に設けられた光コネクタ９と、ユニバーサルケーブル８から分岐した電気ケーブルＥＣの端部に設けられた電気コネクタ１０と、を有して構成されている。

操作部７は、術者等のユーザーが把持して操作することが可能な形状を具備して構成されている。また、操作部７には、ユーザーの操作に応じた指示をビデオプロセッサ４に対して行うことが可能な１つ以上のスコープスイッチ（不図示）が設けられている。

光コネクタ９は、光源装置３のコネクタ受け（不図示）に対して着脱可能に接続されるように構成されている。

電気コネクタ１０は、ビデオプロセッサ４のコネクタ受け（不図示）に対して着脱可能に接続されるように構成されている。

また、内視鏡２は、光コネクタ９が接続された光源装置３から供給される照明光を伝送するように構成されたライトガイド１１と、ライトガイド１１から出射される照明光の光路上に配置された照明レンズ１２と、照明レンズ１２を経て出射される照明光により照明された被写体の光学像を形成するように構成された対物レンズ１３と、対物レンズ１３により形成された光学像を撮像するための撮像動作（露光及び読出）を行うように構成された撮像素子１４と、撮像素子１４の種類（例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳのいずれか）を示す撮像素子情報と、撮像素子１４の種類に応じて設定された光量制御パラメータ（後述）を示す光量制御パラメータ情報が予め格納されているメモリ１５と、を有して構成されている。

ライトガイド１１は、挿入部６、操作部７及びユニバーサルケーブル８の内部に挿通されている。また、ライトガイド１１の光入射面を含む入射端部は、光コネクタ９から延出して設けられている。また、ライトガイド１１の光出射面を含む出射端部は、照明レンズ１２の光入射面の近傍に配置されている。

撮像素子１４は、例えば、電子シャッタ機能を具備し、ＣＣＤまたはＣＭＯＳを用いて構成されている。また、撮像素子１４は、対物レンズ１３により形成された光学像を光電変換するための複数の画素（不図示）と、当該複数の画素を２次元状に配列した撮像面上に設けられたベイヤー配列の原色カラーフィルタ（不図示）と、を具備して構成されている。また、撮像素子１４は、対物レンズ１３により形成された光学像を光電変換して撮像信号を生成し、当該生成した撮像信号を電気コネクタ１０が接続されたビデオプロセッサ４へ出力するように構成されている。

ビデオプロセッサ４は、例えば、内視鏡２から出力される撮像信号に基づいて生成した画像の平均輝度と、所定の目標輝度と、の比率を算出し、当該算出した比率を示す明るさ制御情報を光源装置３へ出力するように構成されている。

ビデオプロセッサ４は、電気コネクタ１０が接続された際に、メモリ１５に格納されている撮像素子情報及び光量制御パラメータ情報を読み込むとともに、当該読み込んだ光量制御パラメータ情報を光源装置３へ出力するように構成されている。

ビデオプロセッサ４は、メモリ１５から読み込んだ撮像素子情報に基づき、例えば、撮像素子１４の種類がＣＣＤであることを検知した場合に、グローバルシャッタ方式で撮像素子１４を動作させるための制御を行うとともに、撮像素子１４の全画素が同時に露光される期間である全画素露光期間を示すタイミング情報を光源装置３へ出力するように構成されている。また、ビデオプロセッサ４は、メモリ１５から読み込んだ撮像素子情報に基づき、例えば、撮像素子１４の種類がＣＭＯＳであることを検知した場合に、ローリングシャッタ方式で撮像素子１４を動作させるための制御を行うとともに、撮像素子１４の全水平ライン上に位置する画素が同時に露光される期間である全ライン露光期間と、全ライン露光期間以外の期間である非全ライン露光期間と、を識別可能なタイミング情報を光源装置３へ出力するように構成されている。すなわち、非全ライン露光期間は、撮像素子１４の少なくとも１つの水平ライン上に位置する画素が露光される期間のうち、撮像素子１４の全水平ライン上に位置する画素が同時に露光される期間を除く期間である。

光源装置３は、被写体を照明するための照明光として、例えば、後述のＲ光、Ｇ光及びＢ光を含む白色光を供給することができるように構成されている。

光源装置３は、赤色の波長帯域の光であるＲ光を発生するように構成された赤色ＬＥＤ２１と、Ｒ光を集光して出射するように構成されたレンズ２１ａと、赤色ＬＥＤ２１の近傍に配置され、赤色ＬＥＤ２１から発せられるＲ光の光量を、後述の制御部２９により設定される露光期間において検知し、当該検知した光量を示す光量検知信号を生成して出力するように構成された光センサ２１ｂと、を有している。

光センサ２１ｂは、例えば、電子シャッタ機能を具備し、赤色ＬＥＤ２１から発せられるＲ光の光量を検知する露光期間を制御部２９の設定に応じて変化させることができるように構成されている。

光源装置３は、緑色の波長帯域の光であるＧ光を発生するように構成された緑色ＬＥＤ２２と、Ｇ光を集光して出射するように構成されたレンズ２２ａと、緑色ＬＥＤ２２の近傍に配置され、緑色ＬＥＤ２２から発せられるＧ光の光量を、後述の制御部２９により設定される露光期間において検知し、当該検知した光量を示す光量検知信号を生成して出力するように構成された光センサ２２ｂと、を有している。

光センサ２２ｂは、例えば、電子シャッタ機能を具備し、緑色ＬＥＤ２２から発せられるＧ光の光量を検知する露光期間を制御部２９の設定に応じて変化させることができるように構成されている。

光源装置３は、青色の波長帯域の光であるＢ光を発生するように構成された青色ＬＥＤ２３と、Ｂ光を集光して出射するように構成されたレンズ２３ａと、青色ＬＥＤ２３の近傍に配置され、青色ＬＥＤ２３から発せられるＢ光の光量を、後述の制御部２９により設定される露光期間において検知し、当該検知した光量を示す光量検知信号を生成して出力するように構成された光センサ２３ｂと、を有している。

光センサ２３ｂは、例えば、電子シャッタ機能を具備し、青色ＬＥＤ２３から発せられるＢ光の光量を検知する露光期間を制御部２９の設定に応じて変化させることができるように構成されている。

光源装置３は、レンズ２１ａを経て出射されるＲ光をコネクタ受け側へ透過させるとともに、レンズ２２ａを経て出射されるＧ光を当該コネクタ受け側へ反射するような光学特性を具備して構成されたダイクロイックミラー２４を有している。

光源装置３は、ダイクロイックミラー２４を経て出射されるＲ光及びＧ光をコネクタ受け側へ透過させるとともに、レンズ２３ａを経て出射されるＢ光を当該コネクタ受け側へ反射するような光学特性を具備して構成されたダイクロイックミラー２５を有している。

光源装置３は、ダイクロイックミラー２５を経て出射されるＲ光、Ｇ光及びＢ光を集光し、光コネクタ９の接続に伴ってコネクタ受けの近傍に配置されるライトガイド１１の光入射面へ出射するように構成されたレンズ２６を有している。

光源装置３は、例えば、電源のオンオフの切り替えに係る操作、及び、色バランスの設定に係る操作等を行うことが可能なユーザーインターフェースを含む操作パネル２７を有している。

光源装置３は、後述の制御部２９の制御に応じ、赤色ＬＥＤ２１、緑色ＬＥＤ２２及び青色ＬＥＤ２３を駆動するためのＬＥＤ駆動信号を生成して出力するように構成されたＬＥＤ駆動部２８を有している。

光源装置３は、光センサ２１ｂ、２２ｂ及び２３ｂからそれぞれ出力される光量検知信号と、ビデオプロセッサ４から出力される明るさ制御情報、光量制御パラメータ情報及びタイミング情報と、に基づいてＲ光、Ｇ光及びＢ光の光量を調整するための制御をＬＥＤ駆動部２８に対して行うように構成された制御部２９を有している。

制御部２９は、ビデオプロセッサ４から出力される光量制御パラメータ情報及びタイミング情報に基づき、基準ＬＥＤである緑色ＬＥＤ２２から発せられるＧ光の光量を調整するための光量制御パターンＧＰを設定するように構成されている。また、制御部２９は、ビデオプロセッサ４から出力されるタイミング情報と、光量制御パターンＧＰと、に基づき、光センサ２２ｂの露光期間を設定するように構成されている。また、制御部２９は、ビデオプロセッサ４から出力される明るさ制御情報と、光量制御パターンＧＰと、に基づき、当該明るさ制御情報に応じた光量のＧ光が発せられるように緑色ＬＥＤ２２を駆動させるための制御をＬＥＤ駆動部２８に対して１フィールド期間毎に行うように構成されている。

制御部２９は、基準ＬＥＤとは異なる赤色ＬＥＤ２１から発せられるＲ光の光量を、緑色ＬＥＤ２２に適用される光量制御パターンＧＰと同様の制御パターンを用いて調整するように構成されている。また、制御部２９は、光センサ２１ｂの露光期間を、光センサ２２ｂと同じ露光期間に設定するように構成されている。また、制御部２９は、光センサ２１ｂの露光期間に出力される光量検知信号と、光センサ２２ｂの露光期間に出力される光量検知信号と、光量制御パターンＧＰと、に基づき、Ｇ光の光量を基準光量とした場合のＲ光の光量比として、所定の色バランスまたは操作パネル２７の操作に応じて設定された色バランスになるような光量比を算出し、当該算出した光量比に応じた光量で赤色ＬＥＤ２１を駆動させるための制御をＬＥＤ駆動部２８に対して１フィールド期間毎に行うように構成されている。

制御部２９は、基準ＬＥＤとは異なる青色ＬＥＤ２３から発せられるＢ光の光量を、緑色ＬＥＤ２２に適用される光量制御パターンＧＰと同様の制御パターンを用いて調整するように構成されている。また、制御部２９は、光センサ２３ｂの露光期間を、光センサ２２ｂと同じ露光期間に設定するように構成されている。また、制御部２９は、光センサ２３ｂの露光期間に出力される光量検知信号と、光センサ２２ｂの露光期間に出力される光量検知信号と、光量制御パターンＧＰと、に基づき、Ｇ光の光量を基準光量とした場合のＢ光の光量比として、所定の色バランスまたは操作パネル２７の操作に応じて設定された色バランスになるような光量比を算出し、当該算出した光量比に応じた光量で青色ＬＥＤ２３を駆動させるための制御をＬＥＤ駆動部２８に対して１フィールド期間毎に行うように構成されている。

すなわち、制御部２９は、色バランス調整部としての機能を具備し、光センサ２１ｂ〜２３ｂの露光期間に出力される光量検知信号と、光量制御パターンＧＰと、に基づいて赤色ＬＥＤ２１及び青色ＬＥＤ２３を駆動させるための制御を行うことにより、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光の色バランスを調整するように構成されている。

次に、本実施例の撮像システム１の動作等について説明する。なお、以降においては、基準ＬＥＤである光センサ２２ｂの露光期間の設定に係る具体的な説明を行う。また、以降においては、光センサ２１ｂ及び２３ｂの露光期間が光センサ２２ｂと同じ露光期間に設定されるものとし、すなわち、光センサ２１ｂ及び２３ｂの露光期間の設定に係る具体的な説明を省略する。また、以降においては、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光を含む白色光により被写体が照明される場合について説明する。

まず、撮像素子１４の種類がＣＣＤである場合における光センサ２２ｂの露光期間の具体的な設定方法について説明する。図２は、実施例に係る撮像システムの動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。

ビデオプロセッサ４は、電気コネクタ１０の接続に応じてメモリ１５から読み込んだ撮像素子情報に基づき、例えば、撮像素子１４の種類がＣＣＤであることを検知した場合に、グローバルシャッタ方式で撮像素子１４を動作させるための制御を行うとともに、撮像素子１４の全画素が同時に露光される期間である全画素露光期間を示すタイミング情報を光源装置３へ出力する。そして、このようなビデオプロセッサ４の動作に応じ、例えば、図２に示すように、撮像素子１４の全画素を同時に露光させるような撮像動作が１フィールド期間ＴＦ１において行われるとともに、１フィールド期間ＴＦ１と同じ期間である全画素露光期間ＴＧＥを示すタイミング情報ＴＪ１が光源装置３へ出力される。

また、ビデオプロセッサ４は、電気コネクタ１０の接続に応じてメモリ１５から読み込んだ光量制御パラメータ情報ＰＪ１を光源装置３へ出力する。

制御部２９は、ビデオプロセッサ４から出力される光量制御パラメータ情報ＰＪ１及びタイミング情報ＴＪ１に基づき、緑色ＬＥＤ２２を駆動するための駆動信号における電流値を、最大電流値Ｉ１から最小電流値Ｉ２までの間で変化させ、さらに、当該駆動信号におけるパルス幅を、全画素露光期間ＴＧＥ（１フィールド期間ＴＦ１）における最大パルス幅ＰＷ１と、全画素露光期間ＴＧＥ（１フィールド期間ＴＦ１）における最小パルス幅ＰＷ２と、の間で変化させることにより、Ｇ光の光量を調整するための光量制御パターンＧＰ１を設定する。

すなわち、撮像素子１４の種類がＣＣＤである場合には、最大電流値Ｉ１及び最小電流値Ｉ２を示す情報と、最大パルス幅ＰＷ１及び最小パルス幅ＰＷ２を示す情報と、を含む光量制御パラメータ情報ＰＪ１がメモリ１５に予め格納される。また、撮像素子１４の種類がＣＣＤである場合には、最大パルス幅ＰＷ１が全画素露光期間ＴＧＥにおける最大発光期間に相当し、最小パルス幅ＰＷ２が全画素露光期間ＴＧＥにおける最小発光期間に相当する。

なお、最大パルス幅ＰＷ１は、例えば、全画素露光期間ＴＧＥ（１フィールド期間ＴＦ１）に一致するパルス幅として設定されているものとする。

ここで、光量制御パターンＧＰ１は、例えば、図２に示すように、Ｇ光の光量を減少させる際に、ＬＥＤ駆動部２８から緑色ＬＥＤ２２に供給される駆動信号において、電流値をＩ１からＩ２へ減少させるための制御と、パルス幅をＰＷ１からＰＷ２へ減少させるための制御と、をこの順番で１フィールド期間ＴＦ１毎に行うような制御パターンとして設定される。また、光量制御パターンＧＰ１は、例えば、Ｇ光の光量を増加させる際に、ＬＥＤ駆動部２８から緑色ＬＥＤ２２に供給される駆動信号において、電流値Ｉ２を具備する当該駆動信号のパルス幅をＰＷ２からＰＷ１へ増加させるための制御と、当該駆動信号の電流値をＩ２からＩ１へ増加させるための制御と、をこの順番で１フィールド期間ＴＦ１毎に行うような制御パターンとして設定される。なお、光量制御パターンＧＰ１においては、パルス幅をＰＷ１からＰＷ２へ減少させる際に、全画素露光期間ＴＧＥ（１フィールド期間ＴＦ１）の開始タイミングに近い側から順に緑色ＬＥＤ２２の消光期間を設定するような制御が行われるものとする。

すなわち、制御部２９は、撮像素子１４がグローバルシャッタ方式の撮像動作を行う場合に、全画素露光期間ＴＧＥにおける発光期間（パルス幅に相当）及び発光強度（電流値に相当）のうちの少なくとも一方を変化させるような光量制御パターンＧＰ１を設定する。

一方、露光期間設定部としての機能を備えた制御部２９は、ビデオプロセッサ４から出力されるタイミング情報ＴＪ１と、光量制御パターンＧＰ１と、に基づき、全画素露光期間ＴＧＥ（１フィールド期間ＴＦ１）の終了タイミングｔａを含み、かつ、最小パルス幅ＰＷ２未満となるように、光センサ２２ｂの露光期間ＥＴ１を設定する（図２参照）。

なお、本実施例によれば、例えば、光センサ２２ｂの露光期間ＥＴ１が、全画素露光期間ＴＧＥ（１フィールド期間ＴＦ１）の開始タイミングを含み、かつ、最小パルス幅ＰＷ２未満となるように設定されてもよい。

すなわち、以上に述べた動作等によれば、光量制御パターンＧＰ１に応じた緑色ＬＥＤ２２の点灯期間において、Ｇ光の光量を好適に検知することができるように露光期間ＥＴ１が設定される。

ところで、従来の構成によれば、例えば、最大パルス幅ＰＷ１でＬＥＤを点灯させ続ける場合において、内視鏡に必要な調光レンジに対する色バランスを確保するために、検知レンジの大きい高価な光センサ、あるいは検知レンジの異なる複数の光センサを用い、ＬＥＤから発せられる光の光量を検知する必要があり、すなわち、システムまたは光源装置の製造コストが高くなってしまう、という問題点が発生している。

これに対し、本実施例によれば、例えば、光センサ２２ｂの露光期間ＥＴ１が最小パルス幅ＰＷ２未満となるように設定されるため、検知レンジの大きい高価な光センサ、あるいは検知レンジの異なる複数の光センサを用いずとも、緑色ＬＥＤ２２から発せられる光の光量を好適に検知することができ、すなわち、システムまたは光源装置の製造コストを従来に比べて低下させることができる。

続いて、撮像素子１４の種類がＣＭＯＳである場合における光センサ２２ｂの露光期間の具体的な設定方法について説明する。図３は、実施例に係る撮像システムの動作の、図２とは異なる例を説明するためのタイミングチャートである。

ビデオプロセッサ４は、電気コネクタ１０の接続に応じてメモリ１５から読み込んだ撮像素子情報に基づき、例えば、撮像素子１４の種類がＣＭＯＳであることを検知した場合に、ローリングシャッタ方式で撮像素子１４を動作させるための制御を行うとともに、撮像素子１４の全水平ライン上に位置する画素が同時に露光される期間である全ライン露光期間と、全ライン露光期間以外の期間である非全ライン露光期間と、を識別可能なタイミング情報を光源装置３へ出力する。そして、このようなビデオプロセッサ４の動作に応じ、例えば、図３に示すように、撮像素子１４の水平ライン毎に異なる露光タイミングで順次露光させるような撮像動作が１フィールド期間ＴＦ２において行われるとともに、全ライン露光期間ＴＡＬと、非全ライン露光期間ＴＮＬと、を示すタイミング情報ＴＪ２が光源装置３へ出力される。

また、ビデオプロセッサ４は、電気コネクタ１０の接続に応じてメモリ１５から読み込んだ光量制御パラメータ情報ＰＪ２を光源装置３へ出力する。

制御部２９は、ビデオプロセッサ４から出力される光量制御パラメータ情報ＰＪ２及びタイミング情報ＴＪ２に基づき、緑色ＬＥＤ２２を駆動するための駆動信号における電流値を、最大電流値Ｉ３から最小電流値Ｉ４までの間で変化させ、さらに、当該駆動信号におけるパルス幅を、全ライン露光期間ＴＡＬにおける最大パルス幅ＰＷ３と、全ライン露光期間ＴＡＬにおける最小パルス幅ＰＷ４と、非全ライン露光期間ＴＮＬにおけるパルス幅ＰＷＣと、に基づいて変化させることにより、Ｇ光の光量を調整するための光量制御パターンＧＰ２を設定する。

すなわち、撮像素子１４の種類がＣＭＯＳである場合には、最大電流値Ｉ３及び最小電流値Ｉ４を示す情報と、最大パルス幅ＰＷ３及び最小パルス幅ＰＷ４を示す情報と、を含む光量制御パラメータ情報ＰＪ２がメモリ１５に予め格納される。また、撮像素子１４の種類がＣＭＯＳである場合には、最大パルス幅ＰＷ３が全ライン露光期間ＴＡＬにおける最大発光期間に相当し、最小パルス幅ＰＷ４が全ライン露光期間ＴＡＬにおける最小発光期間に相当する。

なお、最大パルス幅ＰＷ３は、例えば、１フィールド期間ＴＦ２における全ライン露光期間ＴＡＬに一致するパルス幅として設定されているものとする。また、パルス幅ＰＷＣは、例えば、１フィールド期間ＴＦ２における非全ライン露光期間ＴＮＬに一致するパルス幅として設定されているものとする。

ここで、光量制御パターンＧＰ２は、例えば、図３に示すように、Ｇ光の光量を減少させる際に、ＬＥＤ駆動部２８から緑色ＬＥＤ２２に供給される駆動信号において、電流値をＩ３からＩ４へ減少させるための制御と、全ライン露光期間ＴＡＬのパルス幅をＰＷ３からＰＷ４へ減少させるための制御と、全ライン露光期間ＴＡＬのパルス幅をＰＷ４＋ＰＷＣに相当するＰＷ５に設定しつつ非全ライン露光期間ＴＮＬの電流値を０にするための制御と、全ライン露光期間ＴＡＬのパルス幅をＰＷ５からＰＷ４へ減少させるための制御と、をこの順番で１フィールド期間ＴＦ２毎に行うような制御パターンとして設定される。また、光量制御パターンＧＰ２は、例えば、Ｇ光の光量を増加させる際に、ＬＥＤ駆動部２８から緑色ＬＥＤ２２に供給される駆動信号において、全ライン露光期間ＴＡＬのパルス幅をＰＷ４からＰＷ５へ増加させるための制御と、全ライン露光期間ＴＡＬのパルス幅をＰＷ４に設定しつつ非全ライン露光期間ＴＮＬのパルス幅をＰＷＣに設定するための制御と、全ライン露光期間ＴＡＬのパルス幅をＰＷ４からＰＷ３へ増加させるための制御と、電流値をＩ４からＩ３へ増加させるための制御と、をこの順番で１フィールド期間ＴＦ２毎に行うような制御パターンとして設定される。なお、光量制御パターンＧＰ２においては、パルス幅をＰＷ３からＰＷ４へ減少させる際に、及び、パルス幅をＰＷ５からＰＷ４へ減少させる際に、全ライン露光期間ＴＡＬの開始タイミングに近い側から順に緑色ＬＥＤ２２の消光期間を設定するような制御が行われるものとする。

すなわち、制御部２９は、撮像素子１４がローリングシャッタ方式の撮像動作を行う場合に、全ライン露光期間ＴＡＬにおける発光期間（パルス幅に相当）及び発光強度（電流値に相当）のうちの少なくとも一方を変化させるような光量制御パターンＧＰ２を設定する。

一方、露光期間設定部としての機能を備えた制御部２９は、ビデオプロセッサ４から出力されるタイミング情報ＴＪ２と、光量制御パターンＧＰ２と、に基づき、全ライン露光期間ＴＡＬ（１フィールド期間ＴＦ２）の終了タイミングｔｂを含み、かつ、最小パルス幅ＰＷ４未満となるように、光センサ２２ｂの露光期間ＥＴ２を設定する（図３参照）。

なお、本実施例によれば、例えば、光センサ２２ｂの露光期間ＥＴ２が、全ライン露光期間ＴＡＬの開始タイミングを含み、かつ、最小パルス幅ＰＷ４未満となるように設定されてもよい。

すなわち、以上に述べた動作等によれば、光量制御パターンＧＰ２に応じた緑色ＬＥＤ２２の点灯期間において、Ｇ光の光量を好適に検知することができるように露光期間ＥＴ２が設定される。

なお、撮像素子１４の種類がＣＭＯＳである場合においては、以下に説明するような設定方法で光センサ２２ｂの露光期間が設定されるようにしてもよい。図４は、実施例に係る撮像システムの動作の、図２及び図３とは異なる例を説明するためのタイミングチャートである。

ビデオプロセッサ４は、電気コネクタ１０の接続に応じてメモリ１５から読み込んだ撮像素子情報に基づき、例えば、撮像素子１４の種類がＣＭＯＳであることを検知した場合に、ローリングシャッタ方式で撮像素子１４を動作させるための制御を行うとともに、撮像素子１４の全水平ライン上に位置する画素が同時に露光される期間である全ライン露光期間と、全ライン露光期間以外の期間である非全ライン露光期間と、を識別可能なタイミング情報を光源装置３へ出力する。そして、このようなビデオプロセッサ４の動作に応じ、例えば、図４に示すように、撮像素子１４の水平ライン毎に異なる露光タイミングで順次露光させるような撮像動作が１フィールド期間ＴＦ２において行われるとともに、全ライン露光期間ＴＡＬと、非全ライン露光期間ＴＮＬと、を示すタイミング情報ＴＪ２が光源装置３へ出力される。

また、ビデオプロセッサ４は、電気コネクタ１０の接続に応じてメモリ１５から読み込んだ光量制御パラメータ情報ＰＪ２を光源装置３へ出力する。

制御部２９は、ビデオプロセッサ４から出力される光量制御パラメータ情報ＰＪ２及びタイミング情報ＴＪ２に基づき、緑色ＬＥＤ２２を駆動するための駆動信号における電流値を、最大電流値Ｉ３から最小電流値Ｉ４までの間で変化させ、さらに、当該駆動信号におけるパルス幅を、全ライン露光期間ＴＡＬにおける最大パルス幅ＰＷ３と、全ライン露光期間ＴＡＬにおける最小パルス幅ＰＷ４と、に基づいて変化させることにより、Ｇ光の光量を調整するための光量制御パターンＧＰ３を設定する。

ここで、光量制御パターンＧＰ３は、例えば、図４に示すように、Ｇ光の光量を減少させる際に、ＬＥＤ駆動部２８から緑色ＬＥＤ２２に供給される駆動信号において、非全ライン露光期間ＴＮＬの電流値をＩ３からＩ４へ減少させるための制御と、非全ライン露光期間ＴＮＬの電流値をＩ４から０へ減少させるための制御と、全ライン露光期間ＴＡＬの電流値をＩ３からＩ４へ減少させるための制御と、全ライン露光期間ＴＡＬのパルス幅をＰＷ３からＰＷ４へ減少させるための制御と、をこの順番で１フィールド期間ＴＦ２毎に行うような制御パターンとして設定される。また、光量制御パターンＧＰ３は、例えば、Ｇ光の光量を増加させる際に、ＬＥＤ駆動部２８から緑色ＬＥＤ２２に供給される駆動信号において、全ライン露光期間ＴＡＬのパルス幅をＰＷ４からＰＷ３へ増加させるための制御と、全ライン露光期間ＴＡＬの電流値をＩ４からＩ３へ増加させるための制御と、非全ライン露光期間ＴＮＬの電流値を０からＩ４へ増加させるための制御と、非全ライン露光期間ＴＮＬの電流値をＩ４からＩ３へ増加させるための制御と、をこの順番で１フィールド期間ＴＦ２毎に行うような制御パターンとして設定される。なお、光量制御パターンＧＰ３においては、パルス幅をＰＷ３からＰＷ４へ減少させる際に、全ライン露光期間ＴＡＬの開始タイミングに近い側から順に緑色ＬＥＤ２２の消光期間を設定するような制御が行われるものとする。

すなわち、制御部２９は、撮像素子１４がローリングシャッタ方式の撮像動作を行う場合に、全ライン露光期間ＴＡＬにおける発光期間（パルス幅に相当）及び発光強度（電流値に相当）と、非全ライン露光期間ＴＮＬにおける発光強度（電流値に相当）と、のうちの少なくとも１つを変化させるような光量制御パターンＧＰ３を設定する。

一方、露光期間設定部としての機能を備えた制御部２９は、ビデオプロセッサ４から出力されるタイミング情報ＴＪ２と、光量制御パターンＧＰ３と、に基づき、非全ライン露光期間ＴＮＬの終了タイミングｔｃを含み、かつ、最小パルス幅ＰＷ４未満となるように、光センサ２２ｂの露光期間ＥＴ３を設定し、さらに、全ライン露光期間ＴＡＬ（１フィールド期間ＴＦ２）の終了タイミングｔｄを含み、かつ、最小パルス幅ＰＷ４未満となるように、光センサ２２ｂの露光期間ＥＴ４を設定する（図４参照）。

なお、本実施例によれば、例えば、光センサ２２ｂの露光期間ＥＴ３が、非全ライン露光期間ＴＮＬの開始タイミングを含み、かつ、最小パルス幅ＰＷ４未満となるように設定されてもよい。また、本実施例によれば、例えば、光センサ２２ｂの露光期間ＥＴ４が、全ライン露光期間ＴＡＬの開始タイミングを含み、かつ、最小パルス幅ＰＷ４未満となるように設定されてもよい。

すなわち、以上に述べた動作等によれば、光量制御パターンＧＰ３に応じた緑色ＬＥＤ２２の点灯期間において、Ｇ光の光量を好適に検知することができるように露光期間ＥＴ４が設定される。また、以上に述べた動作等によれば、例えば、光量制御パターンＧＰ３のような、１フィールド期間ＴＦ２内において、全ライン露光期間ＴＡＬの電流値と、非全ライン露光期間ＴＮＬの電流値と、が異なるような光量制御パターンに基づく制御が行われる場合であっても、Ｇ光の光量を好適に検知することができる。

なお、本実施例によれば、例えば、全ライン露光期間ＴＡＬの開始タイミングまたは終了タイミングを挟むように光センサ２２ｂの露光期間ＥＴ５を設定し、さらに、当該露光期間ＥＴ５のうちの全ライン露光期間ＴＡＬに含まれる露光期間ＥＴ６と、当該露光期間ＥＴ５のうちの非全ライン露光期間ＴＮＬに含まれる露光期間ＥＴ７と、の比率に基づいてＧ光の光量を検出するようにしてもよい。また、本実施例によれば、例えば、前述の露光期間ＥＴ６及びＥＴ７を、最小パルス幅ＰＷ４未満の期間となるようにそれぞれ設定してもよい。

また、本実施例によれば、例えば、非全ライン露光期間ＴＮＬ内において、露光期間ＥＴ３を含む２回以上の露光期間が設定されるようにしてもよい。また、本実施例によれば、例えば、全ライン露光期間ＴＡＬ内において、露光期間ＥＴ４を含む２回以上の露光期間が設定されるようにしてもよい。

以上に述べたように、本実施例によれば、撮像素子１４の撮像動作に応じた光量制御パターンで各ＬＥＤを駆動させるための制御を行うことができるとともに、当該光量制御パターンに応じて各ＬＥＤから発せられる光の光量を光センサ２１ｂ〜２３ｂにおいて好適に検知することができる。そのため、本実施例によれば、撮像素子の種類を考慮しつつ、照明光の色バランスを適切に調整することができる。

なお、本発明は、上述した各実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。

本出願は、２０１４年１０月１０日に日本国に出願された特願２０１４−２０９２２７号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。

Claims (13)

1. 被写体を照明するための所定の色の光を含む複数の色の光を発するように構成された複数の半導体発光素子と、
   前記複数の半導体発光素子から発せられる前記複数の色の光の光量をそれぞれ検知するように構成された光量検知部と、
   前記光量検知部で検知された前記複数の色の光量に基づいて前記複数の色の光の色バランスを調整するように構成された色バランス調整部と、
   前記色バランスが調整された前記複数の色の光で照明された前記被写体の光学像を撮像する撮像動作を行うように構成された撮像素子と、
   前記撮像素子の撮像動作に応じて前記光量検知部の露光タイミングを設定する制御部と、
   を有することを特徴とする撮像システム。
2. 前記複数の半導体発光素子、前記光量検知部、前記色バランス調整部、及び、前記制御部を備えた光源装置を有し、
   前記撮像素子は、前記光源装置に対して着脱自在に接続される内視鏡に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
3. 前記内視鏡に設けられた前記撮像素子は、グローバルシャッタ方式またはローリングシャッタ方式のいずれか一方の撮像動作を行うように構成されており、
   前記撮像素子が前記グローバルシャッタ方式または前記ローリングシャッタ方式のいずれの撮像動作を行うものであるかを検知する検知部をさらに有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の撮像システム。
4. 前記撮像素子により撮像される画像の明るさを目標明るさとするための明るさ制御情報を生成するための明るさ制御情報生成部と、
   前記明るさ制御情報と、光量制御パターンと、に基づいて前記複数の色の光の出射光量を調整するように、前記複数の半導体発光素子を駆動する駆動部と、
   をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の撮像システム。
5. 前記光量制御パターンは、前記撮像素子の撮像動作に応じて設定される
   ことを特徴とする請求項４に記載の撮像システム。
6. 前記光源装置に接続されている前記内視鏡に設けられた前記撮像素子が前記グローバルシャッタ方式の撮像動作を行うものであることが前記検知部により検知された場合に、前記光量制御パターンとして、前記撮像素子の全画素が同時に露光される全画素露光期間における発光期間及び発光強度のうちの少なくとも一方を変化させるような制御パターンが設定され、
   前記制御部は、前記全画素露光期間の開始タイミングまたは終了タイミングを含むように、前記光量検知部の露光タイミングを設定する
   ことを特徴とする請求項５に記載の撮像システム。
7. 前記光源装置に接続されている前記内視鏡に設けられた前記撮像素子が前記ローリングシャッタ方式の撮像動作を行うものであることが前記検知部により検知された場合に、前記光量制御パターンとして、前記撮像素子の全水平ライン上に位置する画素が同時に露光される全ライン露光期間における発光期間及び発光強度のうちの少なくとも一方を変化させるような制御パターンが設定され、
   前記制御部は、前記全ライン露光期間の開始タイミングまたは終了タイミングを含むように、前記光量検知部の露光タイミングを設定する
   ことを特徴とする請求項５に記載の撮像システム。
8. 前記光源装置に接続された前記内視鏡に設けられた前記撮像素子が前記ローリングシャッタ方式の撮像動作を行うものであることが前記検知部により検知された場合に、前記光量制御パターンとして、前記撮像素子の全水平ライン上に位置する画素が同時に露光される全ライン露光期間における発光期間及び発光強度と、前記全ライン露光期間以外の非全ライン露光期間における発光強度と、のうちの少なくとも１つを変化させるような制御パターンが設定され、
   前記制御部は、前記全ライン露光期間の開始タイミングまたは終了タイミングを含むように、前記光量検知部の第１の露光タイミングを設定し、前記非全ライン露光期間の開始タイミングまたは終了タイミングを含むように、前記光量検知部の第２の露光タイミングを設定する
   ことを特徴とする請求項５に記載の撮像システム。
9. 前記光源装置に接続された前記内視鏡に設けられた前記撮像素子が前記ローリングシャッタ方式の撮像動作を行うものであることが前記検知部により検知された場合に、前記光量制御パターンとして、前記撮像素子の全水平ライン上に位置する画素が同時に露光される全ライン露光期間における発光期間及び発光強度と、前記全ライン露光期間以外の非全ライン露光期間における発光強度と、のうちの少なくとも１つを変化させるような制御パターンが設定され、
   前記制御部は、前記全ライン露光期間の開始タイミングまたは終了タイミングを挟むように前記光量検知部の露光タイミングを設定する
   ことを特徴とする請求項５に記載の撮像システム。
10. 前記制御部は、前記光量制御パターンを設定し、さらに、当該設定した光量制御パターンに基づき、前記複数の半導体発光素子に含まれる、前記所定の色の光を発する基準半導体発光素子を駆動させるための制御を前記駆動部に対して行うように構成され、
    前記色バランス調整部は、前記光量検知部の露光期間に検知された前記複数の色の光の光量と、前記光量制御パターンと、に基づき、前記複数の半導体発光素子に含まれる、前記基準半導体発光素子以外の各半導体発光素子を駆動させるための制御を前記駆動部に対して行うことにより、前記複数の色の光の色バランスを調整するように構成されたている
    ことを特徴とする請求項４に記載の撮像システム。
11. 前記制御部は、前記光量検知部の露光タイミングを含む前記光量検知部の露光期間を設定可能である
    ことを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
12. 前記制御部は、前記複数の半導体発光素子の最小発光期間未満となるように前記光量検知部の露光期間を設定する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の撮像システム。
13. 被写体を照明するための所定の色の光を含む複数の色の光を発するように構成された複数の半導体発光素子と、
    前記複数の半導体発光素子から発せられる前記複数の色の光の光量をそれぞれ検知するように構成された光量検知部と、
    前記光量検知部で検知された前記複数の色の光量に基づいて前記複数の色の光の色バランスを調整するように構成された色バランス調整部と、
    前記色バランスが調整された前記複数の色の光で照明された前記被写体の光学像を撮像する撮像動作を行うように構成された撮像素子の撮像動作に応じて前記光量検知部の露光タイミングを調整する制御部と、
    を有することを特徴とする光源装置。

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