WO2022014058A1 - 内視鏡システム、制御装置、照明方法およびプログラム - Google Patents

内視鏡システム、制御装置、照明方法およびプログラム Download PDF

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duty
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light
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秀太郎 河野
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オリンパス株式会社
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    • H04N23/74—Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the scene brightness using illuminating means

Definitions

  • the present disclosure relates to an endoscope system, a control device, a lighting method, and a program that generate image data by irradiating a subject with illumination light and taking an image.
  • the frequency of the vocal cords is generally about 60 to 1000 Hz. Therefore, the endoscope system irradiates about 1 to 16 pulsed lights per frame (for example, assuming 60 hz) imaged by the image sensor during strobe observation, and the total exposure amount is set to the brightness of one frame. (Multiple exposure method).
  • a dimming control means at the time of pulse light emission there is a method of adjusting the duty ratio by changing the pulse width or the emission cycle to adjust the total irradiation light amount of one frame. Further, when observing the strobe, the emission cycle is determined by the frequency of the vibration of the vocal cords, so PWM (Pulse Width Modulation) control for adjusting the pulse width of the pulsed light is performed.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • duty control can be considered as one of the dimming control methods during strobe observation, but there are cases where this duty control cannot secure sufficient resolution.
  • the pulse width may be managed as an integral multiple of the line period in order to suppress the circuit scale such as image processing. It is not possible to converge to the target brightness only by duty control at the time of light.
  • gain control by image processing can be considered in order to absorb the difference so as to achieve the target brightness.
  • the gain control has a problem that the S / N ratio is affected and the amount of noise is significantly increased or decreased, resulting in an unnatural observation image.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and is a control device, an endoscope system, and an illumination capable of obtaining an observation image suitable for observation even when sufficient resolution cannot be secured by Duty control.
  • the purpose is to provide methods and programs.
  • the endoscope system is input from a light source capable of emitting pulsed light and an image pickup element that images a living body's vocal band at a predetermined frame rate.
  • Light emission when the light source emits the pulsed light based on the first calculation unit that calculates the brightness evaluation value of the image corresponding to the video signal based on the video signal and the frequency of the vibration of the voice band.
  • a Duty target value indicating the Duty ratio of the pulsed light in the light source for making the image desired brightness in the next frame of the image pickup element is set.
  • the endoscope system is the light source control unit based on the pulse width and the light emission cycle when the light source control unit emits the pulsed light to the light source. Calculates the error between the fourth calculation unit that calculates the Duty control value indicating the Duty ratio when actually controlling the light source for each pulse, the Duty target value, and the Duty control value.
  • the fourth calculation unit includes a calculation unit of 5, and an update unit that is updated by correcting the Duty control value when the light source next emits the pulsed light based on the error. Based on the Duty control value each time the update unit is updated, the latest Duty control value when the light source next emits the pulsed light is calculated, and the fifth calculation unit is the fifth calculation unit.
  • the carry-over error between the latest Duty control value calculated by the calculation unit 4 and the Duty control value updated by the update unit is calculated for each pulse, and the update unit is used by the fifth calculation unit. Every time the carry-over error is calculated, the Duty control value when the light source next emits the pulsed light is updated, and the third calculation unit updates the update unit for each pulse. Based on the Duty control value and the emission cycle, the pulse width when the light source next emits the pulsed light is calculated.
  • the endoscope system calculates the pulse width in increments of an integral multiple of the line period of the image pickup device.
  • the second calculation unit calculates the average duty ratio of the pulsed light in the next frame as the target value.
  • the endoscope system further includes an endoscope provided with the image pickup element at the tip of the insertion portion that can be inserted into the living body.
  • the endoscope system is based on a voice input unit that generates a voice signal by receiving a voice input emitted by the living body and the voice signal generated by the voice input unit. Further, a detection unit for detecting the frequency of the vibration of the vocal cords is provided.
  • control device is the first calculation for calculating the brightness evaluation value of the image corresponding to the video signal based on the video signal input from the image pickup element that captures the voice band at a predetermined frame rate.
  • a unit a determination unit that determines the emission cycle when a light source capable of emitting pulsed light emits the pulsed light, and the brightness evaluation value based on the frequency of vibration of the vocal band in the subject input from the outside.
  • a second calculation unit for calculating a duty target value indicating the duty ratio of the pulsed light in the light source for making the image desired brightness in the next frame of the image pickup element, and the emission cycle.
  • a third calculation unit that calculates the pulse width for each pulse when the light source emits the pulsed light, the light emission cycle, and the pulse width.
  • a light source control unit for controlling the light source is provided.
  • the illumination method is an illumination method executed by an endoscope system equipped with a light source capable of emitting pulsed light, and is an image input from an image pickup element that captures a living body's vocal band at a predetermined frame rate.
  • the brightness evaluation value of the image corresponding to the video signal is calculated, and the light emission cycle when the light source emits the pulsed light is determined based on the frequency of the vibration of the voice band.
  • a Duty target value indicating the Duty ratio of the pulsed light in the light source for making the image desired brightness in the next frame of the image pickup element is calculated, and the emission period and the emission period are calculated.
  • the pulse width for each pulse when the light source emits the pulsed light is calculated, and the light source is controlled based on the light emission cycle and the pulse width.
  • the program according to the present disclosure is a program for causing an endoscope system equipped with a light source capable of emitting pulsed light to execute, and is a program input to a video signal input from an image pickup element that images a living body's vocal band at a predetermined frame rate. Based on this, the brightness evaluation value of the image corresponding to the video signal is calculated, and the light emission cycle when the light source emits the pulsed light is determined based on the frequency of the vibration of the voice band, and the brightness is said. Based on the evaluation value, a Duty target value indicating the Duty ratio of the pulsed light in the light source for making the image desired brightness in the next frame of the image pickup element is calculated, and the emission cycle and the Duty target are calculated. Based on the value, the pulse width for each pulse when the light source emits the pulsed light is calculated, and the light source is controlled based on the light emission cycle and the pulse width.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the endoscope system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of an endoscope, a control device, and a light source device included in the endoscope system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an outline of the processing executed by the endoscope system according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a timing chart showing an outline of pulse emission executed by the endoscope system according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a functional configuration of an endoscope, a control device, and a light source device included in the endoscope system according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the endoscope system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of an endoscope, a control device, and a light source device included in the endoscope system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a
  • FIG. 6 is a flowchart showing an outline of the processing executed by the endoscope system according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an outline of the duty control process of FIG.
  • FIG. 8 is a timing chart showing an outline of pulse emission performed by a conventional endoscope system.
  • FIG. 9 is a timing chart showing an outline of pulse emission executed by the endoscope system according to the second embodiment.
  • a mode for carrying out the present disclosure (hereinafter referred to as “a mode of implementation”) will be described in detail together with drawings.
  • the present disclosure is not limited by the following embodiments.
  • each figure referred to in the following description merely schematically shows the shape, size, and positional relationship to the extent that the contents of the present disclosure can be understood. That is, the present disclosure is not limited to the shapes, sizes, and positional relationships exemplified in each figure.
  • the same parts will be described with the same reference numerals.
  • an endoscopic system for observing the vocal cords of a living body will be described. Further, in the description of the drawings, the same parts will be described with the same reference numerals.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the endoscope system according to the first embodiment.
  • the endoscope system 1 shown in FIG. 1 is used in the medical field, and is inserted into the oral cavity or the inside (in-vivo) of a subject such as a living body of a human or an animal, and displays an image of the inside or the vocal cords. It observes the subject.
  • the flexible endoscope system will be described as the endoscope system 1, but the present invention is not limited to this, and for example, a rigid endoscope system or an industrial endoscope system may be used. ..
  • the endoscope system 1 shown in FIG. 1 is an endoscope 2 that is inserted into the oral cavity of a subject and images the vocal band and the oral cavity of the subject to generate an imaging signal in the subject, and the endoscope emits the endoscope.
  • a voice input device 3 into which voice is input, a control device 4 that performs predetermined image processing on an image pickup signal generated by the endoscope 2 and controls each part of the endoscope system 1, and an endoscope.
  • a light source device 5 that supplies illumination light to the mirror 2 to emit illumination light to a subject, and a display device 6 that displays an image (observation image) corresponding to an image signal generated by the control device 4 performing image processing. , Equipped with.
  • the endoscope 2 has an insertion portion 21 to be inserted into the subject, an operation portion 22 which is on the proximal end side of the insertion portion 21 and is gripped by the operator, and a flexible universal extending from the operation portion 22.
  • the code 23 is provided.
  • the insertion portion 21 is realized by using a lighting fiber (light guide cable), an electric cable, or the like.
  • the insertion portion 21 is located on the base end side of the tip portion 211 having an image pickup unit that captures an image of the inside of the subject, the bendable bending portion 212 composed of a plurality of bending pieces, and the bending portion 212. It has a flexible tube portion 213 provided with flexibility.
  • the tip portion 211 includes a lighting unit that illuminates the inside of the subject via an illumination lens, an observation unit that images the inside of the subject, an opening that communicates a channel for processing tools, and a nozzle for air supply / water supply (not shown). Is provided.
  • the operation unit 22 includes a bending knob 221 that bends the curved part 212 in the vertical direction and the horizontal direction, a treatment tool insertion part 222 in which a treatment tool such as a biological forceps or a laser scalpel is inserted into the body cavity of the subject, and a control device 4. , A plurality of switch units 223 for operating peripheral devices such as a light source device 5, an air supply device, a water supply device, and a gas supply device. The treatment tool inserted from the treatment tool insertion portion 222 is exposed from the opening at the tip of the insertion portion 21 via the treatment tool channel provided inside.
  • the universal cord 23 is configured by using a lighting fiber, an electric cable, or the like.
  • the universal cord 23 is branched at the proximal end, the end of one of the branched branch cords 231 is the connector 232, and the other proximal end is the connector 233.
  • the connector 232 is removable with respect to the control device 4.
  • the connector 233 is removable with respect to the light source device 5.
  • the universal cord 23 propagates the illumination light emitted from the light source device 5 to the tip portion 211 via the connector 232, the operation portion 22, and the flexible tube portion 213.
  • the universal code 23 transmits an image pickup signal generated by an image pickup unit provided at the tip portion 211 to the control device 4.
  • the insertion portion 21 and the universal cord 23 are provided with an illumination fiber 214 (see FIG. 2) that guides the illumination light from the light source device 5.
  • One end of the illumination fiber 214 is located on the front end surface of the insertion portion 21, and the other end is located on the connection surface of the universal cord 23 with the light source device 5.
  • the voice input device 3 inputs a voice signal (voice data) emitted from the vocal cords of the subject.
  • the tip of the cord 31 is connected to the voice input device 3, and the connector 311 at the base is detachable from the control device 4.
  • the voice input device 3 outputs the input voice signal to the control device 4 via the code 31 and the connector 311.
  • the voice input device 3 is configured by using a microphone, an A / D conversion circuit, a gain-up circuit, and the like. In the first embodiment, the voice input device 3 functions as a voice input unit.
  • the control device 4 performs predetermined image processing on the image pickup signal input from the endoscope 2 via the universal code 23 to generate an image signal, and outputs this image signal to the display device 6.
  • the control device 4 controls each part of the endoscope system 1 based on various instruction signals transmitted from the switch part 223 in the operation part 22 of the endoscope 2 via the universal cord 23.
  • the light source device 5 Under the control of the control device 4, the light source device 5 transmits white light or special light used for NBI (Narrow Band Imaging) observation or infrared light observation via the connector 232 and the universal cord 23 to the endoscope 2. Exit to.
  • the light source device 5 and the control device 4 may be configured to communicate individually or may be integrated as shown in FIG.
  • the display device 6 displays an image corresponding to the image signal input from the control device 4 via the video cable 61.
  • the display device 6 displays various information about the endoscope system 1.
  • the display device 6 is configured by using a liquid crystal display, a display display using organic EL (Electro Luminescence), or the like.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a functional configuration of the endoscope 2, the control device 4, and the light source device 5.
  • the endoscope 2 includes at least an imaging unit 24.
  • the image pickup unit 24 includes an optical system 241 and an image pickup element 242.
  • the optical system 241 is realized by using one or a plurality of lenses, and forms a subject image on the light receiving surface of the image pickup device 242.
  • the image sensor 242 receives an image of the subject imaged by the optical system 241 according to a predetermined frame rate, and performs photoelectric conversion to generate an image pickup signal via a transmission cable of the universal code 23 and a control device 232. Output to 4.
  • the control device 4 includes an image processing unit 401, a memory 402, an operation unit 403, and a control unit 404.
  • the image processing unit 401 Under the control of the control unit 404, the image processing unit 401 performs predetermined image processing on the image pickup signal input from the endoscope 2 to generate an image signal, and outputs this image signal to the display device 6. do.
  • the predetermined image processing includes at least A / D conversion processing, gain adjustment processing, optical black subtraction processing, white balance (WB) adjustment processing, simultaneous processing when the image sensor 242 is a Bayer arrangement, and color processing.
  • Image processing including matrix calculation processing, gamma correction processing, color reproduction processing, edge enhancement processing, and the like.
  • the image processing unit 401 uses a memory such as a volatile memory or a non-volatile memory, and a processor having hardware such as FPGA (Field Programmable Gate Array), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and GPU (Graphics Processing Unit). It is composed.
  • a memory such as a volatile memory or a non-volatile memory
  • a processor having hardware such as FPGA (Field Programmable Gate Array), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), and GPU (Graphics Processing Unit). It is composed.
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • the memory 402 is realized by using a volatile memory, a non-volatile memory, a frame memory, and the like.
  • the memory 402 records various programs executed by the endoscope system 1, various data used during processing, and an image corresponding to an image signal subjected to image processing by the image processing unit 401.
  • the memory 402 may be a memory card or the like that can be attached to and detached from the control device 4.
  • the operation unit 403 receives the input of the user's operation and outputs the signal corresponding to the received operation to the control unit 404.
  • the operation unit 403 is realized by using a touch panel, a button, a jog dial, a switch, a foot switch, and the like.
  • the control unit 404 controls each unit constituting the endoscope system 1.
  • the control unit 404 is configured by using a memory and a processor having hardware such as a CPU, FPGA, and ASIC.
  • the control unit 404 includes a first calculation unit 404a, a detection unit 404b, a determination unit 404c, a second calculation unit 404d, a third calculation unit 404e, and a light source control unit 404f.
  • the first calculation unit 404a calculates the brightness evaluation value of the image corresponding to the video signal input from the image processing unit 401, and outputs this brightness evaluation value to the second calculation unit 404d.
  • the detection unit 404b detects the frequency (vocal cord frequency) of the voice data input from the voice input device 3 via the code 31 and the connector 311 and outputs the detection result to the determination unit 404c.
  • the voice data is emitted from the vocal cords of a living body (subject).
  • the determination unit 404c determines the light emission cycle when the light source device 5 emits pulsed light based on the frequency of the vibration of the living body input from the detection unit 404b, and outputs this light emission cycle to the second calculation unit 404d. do.
  • the second calculation unit 404d is a pulsed light in the light source device 5 for making an image a desired brightness in the next frame of the image pickup element 242 based on the evaluation value of the brightness input from the first calculation unit 404a.
  • a Duty target value indicating the Duty ratio of is calculated, and this Duty target value is output to the third calculation unit 404e.
  • the second calculation unit 404d calculates the average duty ratio of the pulsed light in the next frame of the image sensor 242 as a target value.
  • the third calculation unit 404e is 1 when the light source device 5 emits pulsed light based on the duty target value input from the second calculation unit 404d and the light emission cycle input from the determination unit 404c. Calculate the pulse width for each pulse. Further, the third calculation unit 404e calculates the pulse width in increments of an integral multiple (for example, 1 ⁇ sec) of the line period of the image pickup device 242. The reason for this is that such restrictions may occur, for example, due to the convenience of the circuit scale. With such constraints, the pulse width cannot be controlled arbitrarily (only discrete pulse widths can be selected). Therefore, the third calculation unit 404e calculates the pulse width that can be controlled to have a brightness closer to the target by calculating the pulse width in increments of an integral multiple (for example, 1 ⁇ sec) of the line period of the image sensor 242. ..
  • the light source control unit 404f controls the light source device 5 based on the light emission cycle input from the determination unit 404c and the pulse width input from the third calculation unit 404e. Specifically, the light source control unit 404f has a light source drive unit 52 of the light source device 5, which will be described later, based on the light emission cycle input from the determination unit 404c and the pulse width input from the third calculation unit 404e. Controls the pulse width when emitting pulsed light.
  • the light source device 5 includes a light source 51 and a light source driving unit 52.
  • the light source 51 emits pulsed light (illumination light) to the endoscope 2 by emitting pulses at predetermined intervals based on the PWM control signal input from the light source driving unit 52.
  • the light source 51 is realized by using one or more lenses and a white LED (Light Emitting Diode) lamp or the like.
  • the light source 51 may be provided with a transmission filter that allows narrow-band light (390 nm to 445 nm + 530 nm to 550 nm) in a predetermined wavelength band to be transmitted and removed on the optical path of the light source 51.
  • the light source drive unit 52 causes the light source 51 to emit light in a pulse by applying a pulse current value at a predetermined interval with a predetermined pulse width.
  • the light source drive unit 52 is realized by using a drive driver circuit or the like.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an outline of the processing executed by the endoscope system 1.
  • FIG. 4 is a timing chart showing an outline of pulse emission executed by the endoscope system 1.
  • (a) shows one frame period of the image corresponding to the video signal generated by the image sensor 242
  • (b) shows the brightness evaluation value
  • (c) is the duty target of the duty ratio. The values are shown, (d) shows the emission cycle, and (e) shows the control value of the duty ratio.
  • the first calculation unit 404a first obtains an image corresponding to an image signal obtained by performing image processing on the image signal acquired from the image pickup element 242 of the endoscope 2 by the image processing unit 401. It is acquired (step S101), and the evaluation value of the brightness of the image corresponding to the image signal acquired from the image processing unit 401 is calculated (step S102).
  • the second calculation unit 404d calculates a duty target value indicating a target value of the duty ratio of the next frame of the image sensor 242 based on the brightness evaluation value calculated by the first calculation unit 404a (step). S103).
  • the detection unit 404b detects the frequency of the voice data input from the voice input device 3 (step S104).
  • the determination unit 404c determines the light emission cycle of the next frame of the image pickup device 242 based on the frequency detected by the detection unit 404b (step S105).
  • the third calculation unit 404e causes the light source device 5 to emit pulsed light based on the duty target value input from the second calculation unit 404d and the light emission cycle input from the determination unit 404c.
  • the pulse width for each pulse of 1 is calculated (step S106). Specifically, as shown in FIG. 4, the third calculation unit 404e has a pulse width for each pulse in the next frame of the image sensor 242 so that the duty target value calculated by the second calculation unit 404d is obtained. Is calculated. In this case, the third calculation unit 404e calculates the pulse width in increments of an integral multiple (for example, 1 ⁇ sec) of the line period of the image pickup device 242. The reason for this is that such restrictions may occur, for example, due to the convenience of the circuit scale.
  • the third calculation unit 404e calculates the pulse width that can be controlled to have a brightness closer to the target by calculating the pulse width in increments of an integral multiple (for example, 1 ⁇ sec) of the line period of the image sensor 242. ..
  • the duty target value (target value) of the duty ratio in the frame "1" period is "3%"
  • the brightness (brightness evaluation value) in the frame "3" period is framed.
  • the third calculation unit 404e has a duty ratio of 3% four times and a duty ratio of two times during the frame “3” period of the image sensor 242. Is calculated. As a result, the average value of the duty target values in the frame "3" period becomes "2.67%". Therefore, the third calculation unit 404e calculates the pulse width having a duty ratio of “3%” as “6 ⁇ sec” when the emission cycle is “200 ⁇ sec” (0.03 ⁇ 200 ⁇ sec). Further, the third calculation unit 404e calculates the pulse width having a duty ratio of "2%” as "4 ⁇ sec" when the emission cycle is "200 ⁇ sec” (0.02 ⁇ 200 ⁇ sec).
  • the light source control unit 404f executes PWM control by outputting a PWM control signal to the light source drive unit 52 (step S107). Specifically, the light source control unit 404f causes the light source drive unit 52 to supply the PWM control signal to the light source 51 with the pulse width for each pulse calculated by the third calculation unit 404e. More specifically, as shown in FIG. 4, the light source control unit 404f causes the light source drive unit 52 to supply the PWM current to the light source 51 with the pulse width for each pulse calculated by the third calculation unit 404e.
  • the light source with a duty ratio of "3%” is emitted four times (the emission with a pulse width of 6 ⁇ sec is emitted four times), and the emission with a duty ratio of "2%” is emitted twice (due to this).
  • Light emission with a pulse width of 4 ⁇ sec is performed twice).
  • the light source control unit 404f causes the light source 51 to emit light with a variation in the duty ratio during the frame “3” period of the image pickup device 242.
  • the light source control unit 404f may change the duty ratio or the order of light emission if the average duty ratio in the third frame is “2.67%”. ..
  • step S108 determines whether or not the light emission of the frame of the image sensor 242 is completed.
  • step S108: Yes determines that the light emission of the frame of the image pickup element 242 is completed.
  • step S109 described later.
  • step S108: No determines that the light emission of the frame of the image pickup element 242 is not completed.
  • step S109 the control unit 404 determines whether or not an instruction signal for completing the examination of the living body has been input from the operation unit 403.
  • the endoscope system 1 ends this process.
  • the endoscope system 1 goes to the above-mentioned step S101.
  • the light source control unit 404f outputs a PWM current to the light source drive unit 52 with a pulse width for each pulse in one frame of the image pickup element 242 calculated by the third calculation unit 404e. Since the 51 is supplied, an observation image having a brightness suitable for observation can be obtained.
  • the third calculation unit 404e has a duty target value indicating the duty ratio of the pulsed light in the next frame of the image pickup element 242 calculated by the second calculation unit 404d, and the determination unit 404c. Since the pulse width for each pulse in one frame is calculated based on the determined emission period, the S / N ratio can be set even when the duty control by the light source control unit 404f cannot sufficiently secure the resolution. Continuous dimming control can be performed without increasing or decreasing.
  • the pulse width is calculated based on the light source cycle and the target value, but in the endoscope system according to the second embodiment, the target value is calculated.
  • the light source control unit calculates the difference (carry-over error) from the control value indicating the duty ratio that can control the light source, and calculates the pulse width for each pulse by reflecting this difference in the target value and updating it. ..
  • the processing executed by the endoscope system according to the second embodiment will be described.
  • the same components as those of the endoscope system 1 according to the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a functional configuration of the endoscope 2, the control device 4A, and the light source device 5 included in the endoscope system according to the second embodiment.
  • the endoscope system 1A shown in FIG. 5 includes a control device 4A in place of the control device 4 according to the endoscope system 1 according to the first embodiment described above.
  • the control device 4A includes a control unit 405 in place of the control unit 404 according to the first embodiment described above.
  • the control unit 405 includes a third calculation unit 404g, a fourth calculation unit 404h, a fourth calculation unit 404h, and an update unit 404j. , Equipped with.
  • the third calculation unit 404g is one pulse when the light source device 5 emits pulsed light based on the target value input from the second calculation unit 404d and the light emission cycle input from the determination unit 404c.
  • the pulse width for each is calculated, and this pulse width is output to the light source control unit 404f.
  • the third calculation unit 404g when the light source 51 next emits pulse light based on the target value updated by the update unit 404j for each pulse and the light emission cycle determined by the determination unit 404c.
  • the pulse width is calculated, and this pulse width is output to the light source control unit 404f.
  • the light source control unit 404f actually uses the light source 51 based on the pulse width when the light source control unit 404f causes the light source 51 to emit pulsed light and the light emission cycle determined by the determination unit 404c.
  • the Duty control value for controlling the light source is calculated for each pulse, and the control value for each pulse is output to the fifth calculation unit 404i.
  • the fifth calculation unit 404i calculates an error (carry-over error) between the duty target value calculated by the second calculation unit 404d and the duty control value calculated by the fourth calculation unit 404h for each pulse.
  • the error for each pulse is output to the update unit 404j.
  • the update unit 404j corrects (reflects) the duty control value when the light source 51 next emits pulsed light for each pulse based on the error calculated by the fifth calculation unit 404i, thereby adjusting the duty control value. Update.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an outline of the processing executed by the endoscope system 1A.
  • the first calculation unit 404a obtains an image corresponding to an image signal obtained by performing image processing on the image signal acquired by the image processing unit 401 from the image pickup element 242 of the endoscope 2. It is acquired (step S201), and the brightness evaluation value of the image corresponding to the image signal acquired from the image processing unit 401 is calculated (step S202).
  • control unit 405 performs a duty control process for PWM control of the light source device 5 (step S203).
  • FIG. 7 is a flowchart showing an outline of the duty control process in step S203 of FIG.
  • the detection unit 404b detects the frequency of the vocal cords based on the voice data input from the voice input device 3 (step S301).
  • the determination unit 404c determines the light emission cycle of the next frame of the image pickup device 242 based on the frequency detected by the detection unit 404b (step S302).
  • control unit 405 determines whether or not it is the first light emission of the frame in the image sensor 242 (step S303).
  • the control unit 405 determines that the light emission is the first emission of the frame in the image pickup device 242 (step S303: Yes)
  • the endoscope system 1A shifts to step S304 described later.
  • the control unit 405 determines that the light emission is not the first emission of the frame in the image pickup device 242 (step S303: No)
  • the endoscope system 1A shifts to step S306 described later.
  • step S304 the update unit 404j resets the difference between the duty target value calculated by the third calculation unit 404g and the duty control value calculated by the fourth calculation unit 404h.
  • the second calculation unit 404d calculates a duty target value indicating a target value of the duty ratio of the next frame of the image sensor 242 based on the brightness evaluation value calculated by the first calculation unit 404a (step). S305).
  • the light source control unit 404f causes the light source 51 to emit light based on the pulse width when the light source control unit 404f emits pulsed light to the light source 51 and the light emission cycle determined by the determination unit 404c.
  • a duty control value indicating a duty ratio when actually controlling the light source is calculated (step S306).
  • the third calculation unit 404g causes the light source device 5 to emit pulsed light based on the duty target value input from the second calculation unit 404d and the light emission cycle input from the determination unit 404c.
  • the pulse width for each pulse is calculated (step S307).
  • the fifth calculation unit 404i calculates the difference (carry-over error) between the duty target value calculated by the second calculation unit 404d and the duty control value calculated by the fourth calculation unit 404h (step S308). ).
  • the update unit 404j corrects (reflects) the duty control value when the light source 51 next emits pulsed light for each pulse based on the error (carry-over error) calculated by the fifth calculation unit 404i. By doing so, the duty control value is updated (step S309). After step S309, the endoscope system 1A returns to the main routine of FIG.
  • FIG. 8 is a timing chart showing an outline of the conventional duty control process.
  • (a) shows one frame period imaged by the image sensor 242
  • (b) shows the duty ratio
  • (c) shows the pulse width of the pulsed light.
  • the conventional duty control process makes the image desired brightness in the next frame of the image sensor 242 when the total exposure amount of the image brightness is changed from “18” to “17”.
  • the control value indicating the duty ratio that the light source control unit 404f can control the light source 51 can be controlled only in 1% increments due to the convenience of the circuit scale of the conventional image processing unit 401 or the like.
  • the duty ratio within one frame is uniformly controlled.
  • the control value indicating the duty ratio is “2%”, and the total exposure amount of the image brightness is “12”. (2% x 6 (books)). Therefore, in the conventional duty control process, in order to correct the difference between the target value and the actual control value, a gain process of 1.42 (17/12) is performed on the video signal generated by the image sensor 242. There must be. This gain processing affects the S / N of the video signal. As a result, the image becomes unnatural in the conventional duty control process. For example, in the conventional duty control method, the image becomes an image in which the amount of noise greatly increases or decreases due to the fluctuation of the observation distance of the living body.
  • the duty ratio in one frame is not uniformly controlled (varies for each pulse), so that an image suitable for the observation image is acquired.
  • FIG. 9 is a timing chart showing an outline of the duty control process according to the second embodiment.
  • one frame period imaged by the image sensor 242 is shown, (b) shows the duty ratio, and (c) shows the pulse width of the pulsed light.
  • the second calculation unit 404d has a duty target indicating a target value of the duty ratio of the next frame of the image pickup device 242 based on the brightness evaluation value calculated by the first calculation unit 404a.
  • the brightness evaluation value (total exposure amount) of the front frame is "18”
  • the target value of the duty ratio is "3%”
  • the fourth calculation unit 404h calculates the duty control value of the first shot (first pulse) as "3.00%" as the value rounded off to the first decimal place of the duty control value.
  • the light source device 5 emits pulsed light based on the Duty target value input from the second calculation unit 404d and the light emission cycle input from the determination unit 404c.
  • the pulse width of the first shot (first pulse) is calculated. For example, when the duty control value of the first shot is "3.00%" and the emission cycle is "200 ⁇ sec", the third calculation unit 404 g calculates the pulse width of the first shot as "6 ⁇ sec". In this case, the third calculation unit 404g calculates the pulse width in increments of an integral multiple (for example, 1 ⁇ sec) of the line period of the image pickup device 242.
  • the fifth calculation unit 404i has a duty control value of "3.00%” calculated by the fourth calculation unit 404h and a duty target value of "2.83%” calculated by the second calculation unit 404d.
  • the update unit 404j corrects (reflects) the duty control value when the light source 51 next emits the pulsed light based on the difference calculated by the fifth calculation unit 404i, thereby making the second shot.
  • the fourth calculation unit 404h calculates the second duty control value as "3.00%” as the value rounded off to the first decimal place of the duty control value (rounding 2.66%). By doing so, it will be moved up to 3.00%).
  • the light source device 5 emits pulsed light based on the duty control value input from the fourth calculation unit 404h and the light emission cycle input from the determination unit 404c.
  • the pulse width of the second shot is calculated. For example, when the second duty control value is "3.00%" and the emission cycle is "200 ⁇ sec", the third calculation unit 404 g calculates the pulse width of the second shot as "6 ⁇ sec".
  • the fifth calculation unit 404i has "3.00%” of the duty control value calculated by the fourth calculation unit 404h and "2.66%" of the duty control value updated by the update unit 404j in the second shot.
  • the difference (carry-over error) from and is calculated as "0.34%" (3.00% -2.66% -0.34%).
  • the fourth calculation unit 404h calculates the third duty control value as "2.00%” by rounding off the first decimal place of the duty control value (rounding 2.49%). By doing so, it will be reduced to 2.00%).
  • the third calculation unit 404g calculates the pulse width of the third shot as "4 ⁇ sec" when the duty control value of the third shot is "2.00%” and the emission cycle is "200 ⁇ sec”. ..
  • the fifth calculation unit 404i has "2.00%” of the duty control value calculated by the fourth calculation unit 404h and "2.49%” of the duty control value updated by the update unit 404j in the third shot.
  • the difference (carry-over error) of is calculated as "+ 0.49%”.
  • the update unit 404j corrects (reflects) the duty control value when the light source 51 next emits pulsed light based on the error calculated by the fifth calculation unit 404i, thereby making the fourth shot.
  • the fourth calculation unit 404h calculates the fourth control value as "3.00%” by rounding off the first decimal place of the duty control value (rounding off 3.32%). (Decrease to 3.00%).
  • the third calculation unit 404g calculates the pulse width of the fourth shot as "6 ⁇ sec" when the duty control value of the fourth shot is "3.00%” and the emission cycle is "200 ⁇ sec”. ..
  • the fifth calculation unit 404i has "3.00%” of the duty control value calculated by the fourth calculation unit 404h and "3.32%” of the duty control value updated by the update unit 404j in the fourth shot.
  • the update unit 404j corrects (reflects) the duty control value when the light source 51 next emits pulsed light based on the difference calculated by the fifth calculation unit 404i, thereby making the fifth shot.
  • the fourth calculation unit 404h calculates the fifth duty control value as "3.00%” as the value rounded off to the first decimal place of the duty control value (rounding 3.15%). By doing so, it will be reduced to 3.00%).
  • the third calculation unit 404g calculates the pulse width of the fifth shot as "6 ⁇ sec" when the duty control value of the fifth shot is "3.00%” and the emission cycle is "200 ⁇ sec”. ..
  • the fifth calculation unit 404i has "3.00%” of the duty control value calculated by the fourth calculation unit 404h and "3.15%” of the duty control value updated by the update unit 404j in the fifth shot.
  • the fourth calculation unit 404h calculates the sixth duty control value as "3.00%” as the value rounded off to the first decimal place of the duty control value (rounding 2.98%). By doing so, it will be moved up to 3.00%).
  • the third calculation unit 404g calculates the pulse width of the sixth shot as "6 ⁇ sec" when the duty control value of the sixth shot is "3.00%” and the emission cycle is "200 ⁇ sec”. ..
  • the light source control unit 404f emits a pulse with 5 duty ratios of 5 and 1 duty ratio of 1, so that the average duty ratio becomes 2.83%.
  • the evaluation value of the brightness of the image can be set to "17".
  • the update unit 404j corrects (reflects) the difference (carry-over error) calculated by the fifth calculation unit 404i and the duty control value when the light source 51 next emits pulsed light for each pulse. By updating the duty control value, continuous PWM control can be performed.
  • step S204 the light source control unit 404f executes PWM control by driving the light source drive unit 52 based on the pulse width for each pulse calculated by the third calculation unit 404g.
  • control unit 405 determines whether or not the light emission of the frame of the image sensor 242 is completed (step S205).
  • step S205: Yes the control unit 405 determines that the light emission of the frame of the image pickup element 242 is completed (step S205: Yes)
  • step S206 the endoscope system 1A shifts to step S206 described later.
  • step S205: No the endoscope system 1A returns to the above-mentioned step S203.
  • step S206 the control unit 405 determines whether or not an instruction signal for ending the examination of the living body has been input from the operation unit 403.
  • step S206: Yes the endoscope system 1A ends this process.
  • step S206: No the endoscope system 1A goes to the above-mentioned step S201.
  • the light source 51 is based on the Duty target value updated by the third calculation unit 404g for each pulse in one frame of the image pickup element 242 by the update unit 404j, and the light emission cycle.
  • the pulse width when the pulsed light is emitted next it is possible to obtain an observation image having a brightness suitable for observation in order to approach the Duty target value.
  • the third calculation unit 404g is determined by the target value which is the average duty ratio of the pulsed light in the next frame of the image pickup element 242 calculated by the second calculation unit 404d, and the determination unit 404c. Since the pulse width for each pulse in one frame is calculated based on the determined emission period, the S / N ratio can be set even when the duty control by the light source control unit 404f cannot sufficiently secure the resolution. Continuous dimming control can be performed without increasing or decreasing.
  • the update unit 404j sets the difference (error) calculated by the fifth calculation unit 404i, and the duty control value when the light source 51 next emits the pulsed light is set for each pulse. Since the duty control value is updated by correcting (reflecting), continuous PWM control can be performed.
  • Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the endoscope system according to the first and second embodiments of the present disclosure described above. For example, some components may be deleted from all the components described in the endoscope system according to the first and second embodiments of the present disclosure described above. Further, the components described in the endoscope system according to the first and second embodiments of the present disclosure described above may be appropriately combined.
  • the above-mentioned "part” can be read as “means” or "circuit".
  • the control unit can be read as a control means or a control circuit.
  • the program to be executed by the endoscope system is a CD-ROM, a flexible disk (FD), a CD-R, in an installable format or an executable format file data. It is provided by being recorded on a computer-readable recording medium such as a DVD (Digital Versatile Disk), a USB medium, or a flash memory.
  • a computer-readable recording medium such as a DVD (Digital Versatile Disk), a USB medium, or a flash memory.
  • the program to be executed by the endoscope system according to the first and second embodiments of the present disclosure is configured to be stored on a computer connected to a network such as the Internet and provided by downloading via the network. You may.

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Abstract

観察に適した明るさの観察画像を得ることができる内視鏡システム、制御装置、照明方法およびプログラムを提供する。内視鏡システム１は、第１の算出部４０４ａが算出した明るさ評価値に基づいて、撮像素子２４２の次フレームにおいて画像を所望の明るさにするための光源５１におけるパルス光のＤｕｔｙ比を示すＤｕｔｙ目標値を算出する第２の算出部４０４ｄと、決定部４０４ｃが決定した発光周期と、第２の算出部４０４ｄが算出したＤｕｔｙ目標値と、に基づいて、光源５１がパルス光を発光させる際の１パルス毎のパルス幅を算出する第３の算出部４０４ｅと、発光周期と、パルス幅と、に基づいて、光源５１を制御する光源制御部４０４ｅと、を備える。

Description

内視鏡システム、制御装置、照明方法およびプログラム
　本開示は、被検体に照明光を照射し、撮像することによって画像データを生成する内視鏡システム、制御装置、照明方法およびプログラムに関する。
　従来、内視鏡システムでは、白色光を間欠的に発光させることによって、高速に移動する人や動物等の被検体の声帯に対してストロボ観察を行う技術が知られている（例えば特許文献１を参照）。この技術では、マイク等を用いて声帯の振動の周波数を検知し、この周波数に同期した短パルス光を声帯に向けて照射することによって、高速移動する声帯をストップまたはスローモーションで観察する。
　声帯の周波数は、一般的に６０～１０００Ｈｚ程度である。このため、内視鏡システムは、ストロボ観察時に、撮像素子が撮像する１フレーム（例えば６０ｈｚを想定）あたり１～１６発程度のパルス光を照射し、その総露光量を１フレームの明るさとする（多重露光方式）。
　パルス光発光時の調光制御手段としては、パルス幅または発光周期を変化させることによりＤｕｔｙ比を調整し、1フレームの総照射光量を調整する方法がある。また、ストロボ観察時は、発光周期が声帯の振動の周波数によって決定されるため、パルス光のパルス幅を調整するＰＷＭ（Pulse　Width　Modulation）制御を行っている。
特許第６２４９９０９号公報
　ところで、ストロボ観察時の調光制御方法の一つとして、Ｄｕｔｙ制御が考えられるが、このＤｕｔｙ制御が十分な分解能を確保できない場合がある。例えば、Ｄｕｔｙ制御が十分な分解能を確保できない一例としては、画像処理等の回路規模を抑えるため、パルス幅をライン周期の整数倍として管理する場合があり、とびとびのＤｕｔｙ値しかとれず、自動調光時にＤｕｔｙ制御のみで目標の明るさに収束させることができない。この対策としては、目標の明るさとなるように差分を吸収するため、画像処理によるゲイン制御が考えられる。しかしながら、ゲイン制御では、Ｓ／Ｎ比に影響が生じ、ノイズ量が大幅に増減することによって、観察画像が不自然となってしまうという問題点があった。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、Ｄｕｔｙ制御による十分な分解能を確保できない場合であっても、観察に適した観察画像を得ることができる制御装置、内視鏡システム、照明方法およびプログラ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、本開示に係る内視鏡システムは、パルス光を発光可能な光源と、生体の声帯を所定のフレームレートで撮像する撮像素子から入力された映像信号に基づいて、該映像信号に対応する画像の明るさ評価値を算出する第１の算出部と、前記声帯の振動の周波数に基づいて、前記光源が前記パルス光を発光する際の発光周期を決定する決定部と、前記明るさ評価値に基づいて、前記撮像素子の次フレームにおいて前記画像を所望の明るさにするための前記光源における前記パルス光のＤｕｔｙ比を示すＤｕｔｙ目標値を算出する第２の算出部と、前記発光周期と、前記Ｄｕｔｙ目標値と、に基づいて、前記光源が前記パルス光を発光させる際の１パルス毎のパルス幅を算出する第３の算出部と、前記発光周期と、前記パルス幅と、に基づいて、前記光源を制御する光源制御部と、を備える。
　また、本開示に係る内視鏡システムは、上記開示において、前記光源制御部が前記光源に前記パルス光を発光させる際の前記パルス幅と、前記発光周期と、に基づいて、前記光源制御部が前記光源を実際に制御する際のＤｕｔｙ比を示すＤｕｔｙ制御値を前記１パルス毎に算出する第４の算出部と、前記Ｄｕｔｙ目標値と、前記Ｄｕｔｙ制御値と、の誤差を算出する第５の算出部と、前記誤差に基づいて、前記光源が次に前記パルス光を発光する際の前記Ｄｕｔｙ制御値を補正することによって更新する更新部と、を備え、前記第４の算出部は、前記更新部が更新する毎の前記Ｄｕｔｙ制御値に基づいて、前記光源が次に前記パルス光を発光する際の最新の前記Ｄｕｔｙ制御値を算出し、前記第５の算出部は、前記第４の算出部が算出した最新の前記Ｄｕｔｙ制御値と、前記更新部が更新した前記Ｄｕｔｙ制御値と、の繰り越し誤差を１パルス毎に算出し、前記更新部は、前記第５の算出部が前記繰り越し誤差を算出する毎に、前記光源が次に前記パルス光を発光する際の前記Ｄｕｔｙ制御値を更新し、前記第３の算出部は、前記更新部が前記１パルス毎に更新した前記Ｄｕｔｙ制御値と、前記発光周期と、に基づいて、前記光源が次に前記パルス光を発光する際の前記パルス幅を算出する。
　また、本開示に係る内視鏡システムは、上記開示において、前記撮像素子のライン周期の整数倍の刻み幅で前記パルス幅を算出する。
　また、本開示に係る内視鏡システムは、上記開示において、前記第２の算出部は、前記次フレームにおける前記パルス光の平均Ｄｕｔｙ比を前記目標値として算出する。
　また、本開示に係る内視鏡システムは、上記開示において、前記生体内に挿入可能な挿入部の先端部に前記撮像素子が設けられた内視鏡をさらに備える。
　また、本開示に係る内視鏡システムは、上記開示において、前記生体が発した音声の入力を受け付けることによって音声信号を生成する音声入力部と、前記音声入力部が生成した前記音声信号に基づいて、前記声帯の振動の周波数を検出する検出部と、をさらに備える。
　また、本開示に係る制御装置は、声帯を所定のフレームレートで撮像する撮像素子から入力された映像信号に基づいて、該映像信号に対応する画像の明るさ評価値を算出する第１の算出部と、外部から入力される被検体における声帯の振動の周波数に基づいて、パルス光を発光可能な光源が前記パルス光を発光する際の発光周期を決定する決定部と、前記明るさ評価値に基づいて、前記撮像素子の次フレームにおいて前記画像を所望の明るさにするための前記光源における前記パルス光のＤｕｔｙ比を示すＤｕｔｙ目標値を算出する第２の算出部と、前記発光周期と、前記Ｄｕｔｙ目標値と、に基づいて、前記光源が前記パルス光を発光させる際の１パルス毎のパルス幅を算出する第３の算出部と、前記発光周期と、前記パルス幅と、に基づいて、前記光源を制御する光源制御部と、を備える。
　また、本開示に係る照明方法は、パルス光を発光可能な光源を備える内視鏡システムが実行する照明方法であって、生体の声帯を所定のフレームレートで撮像する撮像素子から入力された映像信号に基づいて、該映像信号に対応する画像の明るさ評価値を算出し、前記声帯の振動の周波数に基づいて、前記光源が前記パルス光を発光する際の発光周期を決定し、前記前記明るさ評価値に基づいて、前記撮像素子の次フレームにおいて前記画像を所望の明るさにするための前記光源における前記パルス光のＤｕｔｙ比を示すＤｕｔｙ目標値を算出し、前記発光周期と、前記Ｄｕｔｙ目標値と、に基づいて、前記光源が前記パルス光を発光させる際の１パルス毎のパルス幅を算出し、前記発光周期と、前記パルス幅と、に基づいて、前記光源を制御する。
　また、本開示に係るプログラムは、パルス光を発光可能な光源を備える内視鏡システムに実行させるプログラムであって、生体の声帯を所定のフレームレートで撮像する撮像素子から入力された映像信号に基づいて、該映像信号に対応する画像の明るさ評価値を算出し、前記声帯の振動の周波数に基づいて、前記光源が前記パルス光を発光する際の発光周期を決定し、前記前記明るさ評価値に基づいて、前記撮像素子の次フレームにおいて前記画像を所望の明るさにするための前記光源における前記パルス光のＤｕｔｙ比を示すＤｕｔｙ目標値を算出し、前記発光周期と、前記Ｄｕｔｙ目標値と、に基づいて、前記光源が前記パルス光を発光させる際の１パルス毎のパルス幅を算出し、前記発光周期と、前記パルス幅と、に基づいて、前記光源を制御する。
　本開示によれば、観察に適した明るさの観察画像を得ることができるという効果を奏する。
図１は、実施の形態１に係る内視鏡システムの概略構成を示す模式図である。 図２は、実施の形態１に係る内視鏡システムが備える内視鏡、制御装置および光源装置の機能構成を示すブロック図である。 図３は、実施の形態１に係る内視鏡システムが実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図４は、実施の形態１に係る内視鏡システムが実行するパルス発光の概要を示すタイミングチャートである。 図５は、実施の形態２に係る内視鏡システムが備える内視鏡、制御装置および光源装置の機能構成を示すブロック図である。 図６は、実施の形態２に係る内視鏡システムが実行する処理の概要を示すフローチャートである。 図７は、図６のＤｕｔｙ制御処理の概要を示すフローチャートである。 図８は、従来の内視鏡システムが実行するパルス発光の概要を示すタイミングチャートである。 図９は、実施の形態２に係る内視鏡システムが実行するパルス発光の概要を示すタイミングチャートである。
　以下、本開示を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を図面とともに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により、本開示が限定されるものではない。また、以下の説明において参照する各図は、本開示の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ、および位置関係を概略的に示しているに過ぎない。即ち、本開示は、各図で例示された形状、大きさ、および位置関係のみに限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付して説明する。さらにまた、本開示に係る医療用観察システムの一例として、生体の声帯を観察する内視鏡システムについて説明する。また、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付して説明する。
（実施の形態１）
　〔内視鏡システムの概略構成〕
　図１は、実施の形態１に係る内視鏡システムの概略構成を示す模式図である。図１に示す内視鏡システム１は、医療分野に用いられ、人や動物の生体等の被検体の口腔や内部（生体内）に挿入され、内部や声帯を撮像した画像を表示することによって被検体を観察するものである。なお、実施の形態１では、内視鏡システム１として、軟性内視鏡システムについて説明するが、これに限定されることなく、例えば硬性内視鏡システムや工業内視鏡システムであってもよい。
　図１に示す内視鏡システム１は、被検体の口腔内に挿入され、被検体の声帯や口腔を撮像して被検体内の撮像信号を生成する内視鏡２と、被検体が発した音声が入力される音声入力装置３と、内視鏡２によって生成された撮像信号に対して所定の画像処理を行い、かつ、内視鏡システム１の各部を制御する制御装置４と、内視鏡２に被検体に出射するための照明光を供給する光源装置５と、制御装置４が画像処理を施すことによって生成された画像信号に対応する画像（観察画像）を表示する表示装置６と、を備える。
　まず、内視鏡２について説明する。内視鏡２は、被検体内に挿入される挿入部２１と、挿入部２１の基端部側であって術者が把持する操作部２２と、操作部２２より延伸する可撓性のユニバーサルコード２３と、を備える。
　挿入部２１は、照明ファイバ（ライトガイドケーブル）および電気ケーブル等を用いて実現される。挿入部２１は、被検体内を撮像する撮像素子を内蔵した撮像部を有する先端部２１１と、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部２１２と、湾曲部２１２の基端部側に設けられた可撓性を有する可撓管部２１３と、を有する。先端部２１１には、照明レンズを介して被検体内を照明する照明部、被検体内を撮像する観察部、処理具用チャンネルを連通する開口部および送気・送水用ノズル（図示せず）が設けられている。
　操作部２２は、湾曲部２１２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、レーザメス等の処置具が挿入される処置具挿入部２２２と、制御装置４、光源装置５、送気装置、送水装置および送ガス装置等の周辺機器の操作を行う複数のスイッチ部２２３と、を有する。処置具挿入部２２２から挿入された処置具は、内部に設けられた処置具用チャンネルを経て挿入部２１先端の開口部から表出する。
　ユニバーサルコード２３は、照明ファイバおよび電気ケーブル等を用いて構成される。ユニバーサルコード２３は、基端で分岐しており、分岐した一方の分岐コード２３１の端部がコネクタ２３２であり、他方の基端がコネクタ２３３である。コネクタ２３２は、制御装置４に対して着脱自在である。コネクタ２３３は、光源装置５に対して着脱自在である。ユニバーサルコード２３は、光源装置５から出射された照明光を、コネクタ２３２、操作部２２および可撓管部２１３を介して先端部２１１に伝播する。ユニバーサルコード２３は、先端部２１１に設けられた撮像部によって生成された撮像信号を制御装置４に伝送する。
　挿入部２１およびユニバーサルコード２３には、光源装置５からの照明光を導光する照明ファイバ２１４（図２参照）が配設されている。照明ファイバ２１４の一端は挿入部２１の先端面に位置し、他端はユニバーサルコード２３の光源装置５との接続面に位置している。
　次に、音声入力装置３について説明する。音声入力装置３は、被検体の声帯から発せられた音声信号（音声データ）が入力される。コード３１は、先端が音声入力装置３と接続し、基端のコネクタ３１１が制御装置４に対して着脱自在である。音声入力装置３は、コード３１およびコネクタ３１１を経由して、入力された音声信号を制御装置４に出力する。音声入力装置３は、マイクロフォン、Ａ／Ｄ変換回路およびゲインアップ回路等を用いて構成される。なお、実施の形態１では、音声入力装置３が音声入力部として機能する。
　次に、制御装置４について説明する。制御装置４は、ユニバーサルコード２３を経由して内視鏡２から入力された撮像信号に対して所定の画像処理を施して画像信号を生成し、この画像信号を表示装置６へ出力する。制御装置４は、ユニバーサルコード２３を介して内視鏡２の操作部２２におけるスイッチ部２２３から送信された各種の指示信号に基づいて、内視鏡システム１の各部を制御する。
　次に、光源装置５について説明する。光源装置５は、制御装置４の制御のもと、白色光またはＮＢＩ（Narrow　Band　Imaging）観察や赤外光観察で用いられる特殊光を、コネクタ２３２およびユニバーサルコード２３を経由して内視鏡２へ出射する。なお、光源装置５と制御装置４とは、図１に示すように個別で通信する構成をしてもよいし、一体化した構成であってもよい。
　次に、表示装置６について説明する。表示装置６は、映像ケーブル６１を介して制御装置４から入力された画像信号に対応する画像を表示する。表示装置６は、内視鏡システム１に関する各種情報を表示する。表示装置６は、液晶または有機ＥＬ（Electro　Luminescence）を用いた表示ディスプレイ等を用いて構成される。
　〔内視鏡、制御装置および光源装置の詳細な構成〕
　次に、内視鏡２、制御装置４および光源装置５の詳細な機能構成について説明する。図２は、内視鏡２、制御装置４および光源装置５の機能構成を示すブロック図である。
　〔内視鏡の構成〕
　まず、内視鏡２の構成について説明する。
　内視鏡２は、少なくとも撮像部２４を備える。撮像部２４は、光学系２４１と、撮像素子２４２と、を有する。
　光学系２４１は、一または複数のレンズ等を用いて実現され、撮像素子２４２の受光面に被写体像を結像する。
　撮像素子２４２は、所定のフレームレートに従って、光学系２４１が結像した被写体像を受光し、光電変換を行うことによって生成した撮像信号をユニバーサルコード２３の伝送ケーブルおよびコネクタ２３２を経由して制御装置４へ出力する。
　〔制御装置の構成〕
　次に、制御装置４の構成について説明する。
　制御装置４は、画像処理部４０１と、メモリ４０２と、操作部４０３と、制御部４０４と、を備える。
　画像処理部４０１は、制御部４０４の制御のもと、内視鏡２から入力された撮像信号に対して所定の画像処理を行って画像信号を生成し、この画像信号を表示装置６へ出力する。ここで、所定の画像処理としては、少なくとも、Ａ／Ｄ変換処理、ゲイン調整処理、オプティカルブラック減算処理、ホワイトバランス（ＷＢ）調整処理、撮像素子２４２がベイヤー配列の場合には同時化処理、カラーマトリクス演算処理、ガンマ補正処理、色再現処理およびエッジ強調処理等を含む画像処理である。画像処理部４０１は、揮発性メモリや不揮発性メモリ等のメモリと、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）およびＧＰＵ（Graphics　Processing　Unit）等のハードウェアを有するプロセッサを用いて構成される。
　メモリ４０２は、揮発性メモリ、不揮発性メモリおよびフレームメモリ等を用いて実現される。メモリ４０２は、内視鏡システム１が実行する各種のプログラムや処理中に使用される各種のデータおよび画像処理部４０１が画像処理を施した画像信号に対応する画像を記録する。なお、メモリ４０２は、制御装置４に対して着脱自在なメモリカード等であってもよい。
　操作部４０３は、ユーザの操作の入力を受け付け、受け付けた操作に応じた信号を制御部４０４へ出力する。操作部４０３は、タッチパネル、ボタン、ジョグダイヤル、スイッチおよびフットスイッチ等を用いて実現される。
　制御部４０４は、内視鏡システム１を構成する各部を制御する。制御部４０４は、メモリと、ＣＰＵ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等のハードウェアを有するプロセッサを用いて構成される。制御部４０４は、第１の算出部４０４ａと、検出部４０４ｂと、決定部４０４ｃと、第２の算出部４０４ｄと、第３の算出部４０４ｅと、光源制御部４０４ｆと、を有する。
　第１の算出部４０４ａは、画像処理部４０１から入力される映像信号に対応する画像の明るさ評価値を算出し、この明るさ評価値を第２の算出部４０４ｄへ出力する。
　検出部４０４ｂは、コード３１およびコネクタ３１１を経由して音声入力装置３から入力された音声データの周波数（声帯周波数）を検出し、この検出結果を決定部４０４ｃへ出力する。ここで、音声データは、生体（被検体）の声帯から発せされたものである。
　決定部４０４ｃは、検出部４０４ｂから入力された生体の振動の周波数に基づいて、光源装置５がパルス光を発光する際の発光周期を決定し、この発光周期を第２の算出部４０４ｄへ出力する。
　第２の算出部４０４ｄは、第１の算出部４０４ａから入力された明るさの評価値に基づいて、撮像素子２４２の次フレームにおいて画像を所望の明るさにするための光源装置５におけるパルス光のＤｕｔｙ比を示すＤｕｔｙ目標値を算出し、このＤｕｔｙ目標値を第３の算出部４０４ｅへ出力する。第２の算出部４０４ｄは、撮像素子２４２の次フレームにおけるパルス光の平均Ｄｕｔｙ比を目標値として算出する。
　第３の算出部４０４ｅは、第２の算出部４０４ｄから入力されたＤｕｔｙ目標値と、決定部４０４ｃから入力された発光周期と、に基づいて、光源装置５がパルス光を発光させる際の１パルス毎のパルス幅を算出する。また、第３の算出部４０４ｅは、撮像素子２４２のライン周期の整数倍（例えば１μｓｅｃ）の刻み幅でパルス幅を算出する。この理由は、例えば回路規模の都合等により、そのような制約が生じることもあるからである。そのような制約がある場合、パルス幅は、好き勝手に制御することができない（とびとびのパルス幅しか選択することができない）。このため、第３の算出部４０４ｅは、撮像素子２４２のライン周期の整数倍（例えば１μｓｅｃ）の刻み幅でパルス幅を算出することによって、より目標に近い明るさに制御できるパルス幅を算出する。
　光源制御部４０４ｆは、決定部４０４ｃから入力された発光周期と、第３の算出部４０４ｅから入力されたパルス幅と、に基づいて、光源装置５を制御する。具体的には、光源制御部４０４ｆは、決定部４０４ｃから入力された発光周期と、第３の算出部４０４ｅから入力されたパルス幅と、に基づいて、後述する光源装置５の光源駆動部５２がパルス光を発光する際のパルス幅を制御する。
　〔光源装置の構成〕
　次に、光源装置５の構成について説明する。
　光源装置５は、光源５１と、光源駆動部５２と、を備える。
　光源５１は、光源駆動部５２から入力されるＰＷＭ制御信号に基づいて、所定の間隔でパルス発光することによって、パルス光（照明光）を内視鏡２へ出射する。光源５１は、一または複数のレンズと、白色ＬＥＤ（Light　Emitting　Diode）ランプ等を用いて実現される。なお、光源５１は、光源５１の光路上に、所定の波長帯域の狭帯域光（３９０ｎｍ～４４５ｎｍ＋５３０ｎｍ～５５０ｎｍ）を透過させる透過フィルタを挿脱可能に設けてもよい。
　光源駆動部５２は、光源制御部４０４ｆの制御のもと、所定の間隔でパルス電流値を所定のパルス幅で印加することによって光源５１をパルス発光させる。光源駆動部５２は、駆動ドライバ回路等を用いて実現される。
　〔内視鏡システムの処理〕
　次に、内視鏡システム１が実行する処理について説明する。図３は、内視鏡システム１が実行する処理の概要を示すフローチャートである。図４は、内視鏡システム１が実行するパルス発光の概要を示すタイミングチャートである。図４において、上段から（ａ）が撮像素子２４２によって生成される映像信号に対応する画像の１フレーム期間を示し、（ｂ）が明るさ評価値を示し、（ｃ）がＤｕｔｙ比のＤｕｔｙ目標値を示し、（ｄ）が発光周期を示し、（ｅ）がＤｕｔｙ比の制御値を示す。
　図３に示すように、まず、第１の算出部４０４ａは、画像処理部４０１が内視鏡２の撮像素子２４２から取得した映像信号に対して画像処理を施した画像信号に対応する画像を取得し（ステップＳ１０１）、画像処理部４０１から取得した画像信号に対応する画像の明るさの評価値を算出する（ステップＳ１０２）。
　続いて、第２の算出部４０４ｄは、第１の算出部４０４ａが算出した明るさ評価値に基づいて、撮像素子２４２の次フレームのＤｕｔｙ比の狙い値を示すＤｕｔｙ目標値を算出する（ステップＳ１０３）。
　その後、検出部４０４ｂは、音声入力装置３から入力された音声データの周波数を検出する（ステップＳ１０４）。
　続いて、決定部４０４ｃは、検出部４０４ｂが検出した周波数に基づいて、撮像素子２４２の次フレームの発光周期を決定する（ステップＳ１０５）。
　その後、第３の算出部４０４ｅは、第２の算出部４０４ｄから入力されたＤｕｔｙ目標値と、決定部４０４ｃから入力された発光周期と、に基づいて、光源装置５がパルス光を発光させる際の１パルス毎のパルス幅を算出する（ステップＳ１０６）。具体的には、図４に示すように、第３の算出部４０４ｅは、第２の算出部４０４ｄが算出したＤｕｔｙ目標値となるように、撮像素子２４２の次フレームにおける１パルス毎のパルス幅を算出する。この場合、第３の算出部４０４ｅは、撮像素子２４２のライン周期の整数倍（例えば１μｓｅｃ）の刻み幅でパルス幅を算出する。この理由は、例えば回路規模の都合等により、そのような制約が生じることもあるからである。そのような制約がある場合、パルス幅は、好き勝手に制御することができない（とびとびのパルス幅しか選択することができない）。このため、第３の算出部４０４ｅは、撮像素子２４２のライン周期の整数倍（例えば１μｓｅｃ）の刻み幅でパルス幅を算出することによって、より目標に近い明るさに制御できるパルス幅を算出する。例えば、第３の算出部４０４ｅは、フレーム「１」期間のＤｕｔｙ比のＤｕｔｙ目標値（狙い値）が「３％」であり、フレーム「３」期間の明るさ（明るさ評価値）をフレーム「１」期間における総露光量「１８」から「１６」に変更する場合、発光周期に基づいて、Ｄｕｔｙ目標値となるように、１パルス毎のパルス幅を算出する。詳細には、図４に示すように、第３の算出部４０４ｅは、撮像素子２４２のフレーム「３」期間において、Ｄｕｔｙ比が３％の回数を４回、かつ、２％の回数が２回と算出する。これにより、フレーム「３」期間におけるＤｕｔｙ目標値の平均値が「２.６７％」となる。このため、第３の算出部４０４ｅは、発光周期が「２００μｓｅｃ」の場合、Ｄｕｔｙ比が「３％」のパルス幅を「６μｓｅｃ」として算出する（０．０３×２００μｓｅｃ）。さらに、第３の算出部４０４ｅは、発光周期が「２００μｓｅｃ」の場合、Ｄｕｔｙ比が「２％」のパルス幅を「４μｓｅｃ」として算出する（０．０２×２００μｓｅｃ）。
　続いて、光源制御部４０４ｆは、光源駆動部５２にＰＷＭ制御信号を出力することによってＰＷＭ制御を実行する（ステップＳ１０７）。具体的には、光源制御部４０４ｆは、第３の算出部４０４ｅが算出した１パルス毎のパルス幅で、光源駆動部５２にＰＷＭ制御信号を光源５１に供給させる。より具体的には、図４に示すように、光源制御部４０４ｆは、第３の算出部４０４ｅが算出した１パルス毎のパルス幅で、光源駆動部５２にＰＷＭ電流を光源５１に供給させることによって、撮像素子２４２のフレーム「３」期間において、Ｄｕｔｙ比が「３％」の発光を４回（パルス幅が６μｓｅｃの発光を４回）、Ｄｕｔｙ比が「２％」の発光を２回（パルス幅が４μｓｅｃの発光を２回）行う。この場合、図４に示すように、光源制御部４０４ｆは、撮像素子２４２のフレーム「３」期間においてＤｕｔｙ比にばらつきを持たせて光源５１を発光させる。なお、図４では、光源制御部４０４ｆは、３フレーム目におけるＤｕｔｙ比の平均が「２.６７％」となれば、Ｄｕｔｙ比を変更してもよいし、発光の順番を変更してもよい。
　続いて、制御部４０４は、撮像素子２４２の当該フレームの発光が完了したか否かを判断する（ステップＳ１０８）。制御部４０４によって撮像素子２４２の当該フレームの発光が完了したと判断された場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、内視鏡システム１は、後述するステップＳ１０９へ移行する。これに対して、制御部４０４によって撮像素子２４２の当該フレームの発光が完了していないと判断された場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、内視鏡システム１は、上述したステップＳ１０７へ戻る。
　ステップＳ１０９において、制御部４０４は、操作部４０３から生体の検査を終了する指示信号が入力されたか否かを判断する。制御部４０４によって操作部４０３から生体の検査を終了する指示信号が入力されたと判断された場合（ステップＳ１０９：Ｙｅｓ）、内視鏡システム１は、本処理を終了する。これに対して、制御部４０４によって操作部４０３から生体の検査を終了する指示信号が入力されていないと判断された場合（ステップＳ１０９：Ｎｏ）、内視鏡システム１は、上述したステップＳ１０１へ戻る。
　以上説明した実施の形態１によれば、光源制御部４０４ｆが第３の算出部４０４ｅによって算出された撮像素子２４２の１フレームにおける１パルス毎のパルス幅で、光源駆動部５２にＰＷＭ電流を光源５１に供給させるため、観察に適した明るさの観察画像を得ることができる。
　また、実施の形態１によれば、第３の算出部４０４ｅが第２の算出部４０４ｄによって算出された撮像素子２４２の次フレームにおけるパルス光のＤｕｔｙ比を示すＤｕｔｙ目標値と、決定部４０４ｃによって決定された発光周期と、に基づいて、１フレームにおける１パルス毎のパルス幅を算出するため、光源制御部４０４ｆによるＤｕｔｙ制御が十分に分解能を確保できない場合であっても、Ｓ／Ｎ比を増減することなく、連続的な調光制御を行うことができる。
（実施の形態２）
　次に、実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１に係る内視鏡システム１では、発光周期と、目標値と、に基づいてパルス幅を算出していたが、実施の形態２に係る内視鏡システムでは、目標値と、光源制御部が光源を制御可能なＤｕｔｙ比を示す制御値との差分（繰り越し誤差）を算出し、この差分を目標値に反映して更新することによって、１パルス毎のパルス幅を算出する。以下においては、実施の形態２に係る内視鏡システムの構成を説明後、実施の形態２に係る内視鏡システムが実行する処理について説明する。なお、上述した実施の形態１に係る内視鏡システム１と同一の構成には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
　〔制御装置の詳細な構成〕
　図５は、実施の形態２に係る内視鏡システムが備える内視鏡２、制御装置４Ａおよび光源装置５の機能構成を示すブロック図である。図５に示す内視鏡システム１Ａは、上述した実施の形態１に係る内視鏡システム１に係る制御装置４に代えて、制御装置４Ａを備える。
　制御装置４Ａは、上述した実施の形態１に係る制御部４０４に代えて、制御部４０５を備える。制御部４０５は、上述した実施の形態１に係る制御部４０４の構成に加えて、第３の算出部４０４ｇと、第４の算出部４０４ｈと、第４の算出部４０４ｈと、更新部４０４ｊと、を備える。
　第３の算出部４０４ｇは、第２の算出部４０４ｄから入力された目標値と、決定部４０４ｃから入力された発光周期と、に基づいて、光源装置５がパルス光を発光させる際の１パルス毎のパルス幅を算出し、このパルス幅を光源制御部４０４ｆへ出力する。また、第３の算出部４０４ｇは、更新部４０４ｊが１パルス毎に更新した目標値と、決定部４０４ｃが決定した発光周期と、に基づいて、光源５１が次にパルス光を発光する際のパルス幅を算出し、このパルス幅を光源制御部４０４ｆへ出力する。
　第４の算出部４０４ｈは、光源制御部４０４ｆが光源５１にパルス光を発光させる際のパルス幅と、決定部４０４ｃが決定した発光周期と、に基づいて、光源制御部４０４ｆが光源５１を実際に制御する際のＤｕｔｙ制御値を１パルス毎に算出し、この１パルス毎の制御値を第５の算出部４０４ｉへ出力する。
　第５の算出部４０４ｉは、第２の算出部４０４ｄが算出したＤｕｔｙ目標値と、第４の算出部４０４ｈが算出したＤｕｔｙ制御値と、の誤差（繰り越し誤差）を１パルス毎に算出し、この１パルス毎の誤差を更新部４０４ｊへ出力する。
　更新部４０４ｊは、第５の算出部４０４ｉが算出した誤差に基づいて、光源５１が次にパルス光を発光する際のＤｕｔｙ制御値を１パルス毎に補正（反映）することによってＤｕｔｙ制御値を更新する。
　〔内視鏡システムの処理〕
　次に、内視鏡システム１Ａが実行する処理について説明する。図６は、内視鏡システム１Ａが実行する処理の概要を示すフローチャートである。
　図６に示すように、まず、第１の算出部４０４ａは、画像処理部４０１が内視鏡２の撮像素子２４２から取得した映像信号に対して画像処理を施した画像信号に対応する画像を取得し（ステップＳ２０１）、画像処理部４０１から取得した画像信号に対応する画像の明るさ評価値を算出する（ステップＳ２０２）。
　続いて、制御部４０５は、光源装置５をＰＷＭ制御するためのＤｕｔｙ制御処理を行う（ステップＳ２０３）。
　〔Ｄｕｔｙ制御処理〕
　図７は、図６のステップＳ２０３におけるＤｕｔｙ制御処理の概要を示すフローチャートである。
　図７に示すように、まず、検出部４０４ｂは、音声入力装置３から入力された音声データに基づいて、声帯の周波数を検出する（ステップＳ３０１）。
　続いて、決定部４０４ｃは、検出部４０４ｂが検出した周波数に基づいて、撮像素子２４２の次フレームの発光周期を決定する（ステップＳ３０２）。
　その後、制御部４０５は、撮像素子２４２における当該フレームの１発目の発光であるか否かを判断する（ステップＳ３０３）。制御部４０５によって撮像素子２４２における当該フレームの１発目の発光であると判断された場合（ステップＳ３０３：Ｙｅｓ）、内視鏡システム１Ａは、後述するステップＳ３０４へ移行する。これに対して、制御部４０５によって撮像素子２４２における当該フレームの１発目の発光でないと判断された場合（ステップＳ３０３：Ｎｏ）、内視鏡システム１Ａは、後述するステップＳ３０６へ移行する。
　ステップＳ３０４において、更新部４０４ｊは、第３の算出部４０４ｇによって算出するＤｕｔｙ目標値と、第４の算出部４０４ｈによって算出するＤｕｔｙ制御値と、の差分をリセットする。
　続いて、第２の算出部４０４ｄは、第１の算出部４０４ａが算出した明るさ評価値に基づいて、撮像素子２４２の次フレームのＤｕｔｙ比の狙い値を示すＤｕｔｙ目標値を算出する（ステップＳ３０５）。
　その後、第４の算出部４０４ｈは、光源制御部４０４ｆが光源５１にパルス光を発光させる際のパルス幅と、決定部４０４ｃが決定した発光周期と、に基づいて、光源制御部４０４ｆが光源５１を実際に制御する際のＤｕｔｙ比を示すＤｕｔｙ制御値を算出する（ステップＳ３０６）。
　続いて、第３の算出部４０４ｇは、第２の算出部４０４ｄから入力されたＤｕｔｙ目標値と、決定部４０４ｃから入力された発光周期と、に基づいて、光源装置５がパルス光を発光させる際の１パルス毎のパルス幅を算出する（ステップＳ３０７）。
　その後、第５の算出部４０４ｉは、第２の算出部４０４ｄが算出したＤｕｔｙ目標値と、第４の算出部４０４ｈが算出したＤｕｔｙ制御値と、の差分（繰り越し誤差）を算出する（ステップＳ３０８）。
　続いて、更新部４０４ｊは、第５の算出部４０４ｉが算出した誤差（繰り越し誤差）に基づいて、光源５１が次にパルス光を発光する際のＤｕｔｙ制御値を１パルス毎に補正（反映）することによってＤｕｔｙ制御値を更新する（ステップＳ３０９）。ステップＳ３０９の後、内視鏡システム１Ａは、図６のメインルーチンへ戻る。
　〔従来のＤｕｔｙ制御処理の概要〕
　ここで、従来のＤｕｔｙ制御処理について説明する。図８は、従来のＤｕｔｙ制御処理の概要を示すタイミングチャートである。図８において、上段から（ａ）が撮像素子２４２によって撮像される１フレーム期間を示し、（ｂ）がＤｕｔｙ比を示し、（ｃ）がパルス光のパルス幅を示す。
　図８に示すように、従来のＤｕｔｙ制御処理は、画像の明るさの総露光量を「１８」から「１７」に変更する場合、撮像素子２４２の次フレームにおいて画像を所望の明るさにするための光源５１によるＤｕｔｙ比を示す目標値（Ｄｕｔｙ狙い値）が３％×（１７／１８）＝２.８３％となる。しかしながら、従来の画像処理部４０１の回路規模の都合等で、光源制御部４０４ｆが光源５１を制御可能なＤｕｔｙ比を示す制御値が１％刻みでしか制御することができない制約があった場合、従来のＤｕｔｙ制御処理では、１フレーム内のＤｕｔｙ比を一律に制御していた。
　このため、図８に示すように、従来のＤｕｔｙ制御処理では、撮像素子２４２の次フレームにおいて、Ｄｕｔｙ比を示す制御値が「２％」となり、画像の明るさの総露光量が「１２」（２％×６（本））となる。このため、従来のＤｕｔｙ制御処理では、目標値と実際の制御値との差分を補正するため、撮像素子２４２が生成した映像信号に対して、１.４２（１７÷１２）のゲイン処理を行わなければならない。このゲイン処理は、映像信号のＳ／Ｎに影響を与える。この結果、従来のＤｕｔｙ制御処理では、不自然な画像となる。例えば、従来のＤｕｔｙ制御方法では、生体の観察距離の変動でノイズ量が大幅に増減する画像となる。このため、従来では、Ｄｕｔｙ制御が十分な分解能を確保できない場合であっても、ゲイン処理のＳ／Ｎ増減による弊害を引き起こすことなく、連続的な調光制御ができる技術が望まれていた。即ち、実施の形態２では、1フレーム内のＤｕｔｙ比を一律に制御しない（パルス毎にばらつかせる）ことによって、観察画像に適した画像を取得する。
　［Ｄｕｔｙ制御処理の具体的な一例］
　図９は、実施例２に係るＤｕｔｙ制御処理の概要を示すタイミングチャートである。図９において、撮像素子２４２によって撮像される１フレーム期間を示し、（ｂ）がＤｕｔｙ比を示し、（ｃ）がパルス光のパルス幅を示す。
　図９に示すように、まず、第２の算出部４０４ｄは、第１の算出部４０４ａが算出した明るさ評価値に基づいて、撮像素子２４２の次フレームのＤｕｔｙ比の狙い値を示すＤｕｔｙ目標値を算出する。例えば、第２の算出部４０４ｄは、前フレームの明るさ評価値（総露光量）が「１８」、Ｄｕｔｙ比の目標値が「３％」、第１の算出部４０４ａが算出した明るさ評価値（総露光量）が「１７」に変化した場合において、現フレームのＤｕｔｙ目標値を「２.８３％」（３％×（１７／１８）＝２.８３％）と算出する。このとき、第４の算出部４０４ｈは、Ｄｕｔｙ制御値の小数点以下第１位を四捨五入した値として１発目（１パルス目）のＤｕｔｙ制御値を「３.００％」と算出する。
　続いて、第３の算出部４０４ｇは、第２の算出部４０４ｄから入力されたＤｕｔｙ目標値と、決定部４０４ｃから入力された発光周期と、に基づいて、光源装置５がパルス光を発光させる際の１発目（１パルス目）のパルス幅を算出する。例えば、第３の算出部４０４ｇは、１発目のＤｕｔｙ制御値が「３．００％」であり、発光周期が「２００μｓｅｃ」の場合、１発目のパルス幅を「６μｓｅｃ」として算出する。この場合、第３の算出部４０４ｇは、撮像素子２４２のライン周期の整数倍（例えば１μｓｅｃ）の刻み幅でパルス幅を算出する。
　その後、第５の算出部４０４ｉは、第４の算出部４０４ｈが算出したＤｕｔｙ制御値の「３．００％」と第２の算出部４０４ｄが算出したＤｕｔｙ目標値の「２．８３％」の差分（繰り越し誤差）を「０．１７％」として算出する（３.００％－２.８３％＝－０.１７％）。この場合において、更新部４０４ｊは、第５の算出部４０４ｉが算出した差分に基づいて、光源５１が次にパルス光を発光する際のＤｕｔｙ制御値を補正（反映）することによって２発目のＤｕｔｙ制御値を「２．６６％」に更新する（２.８３％－０.１７％＝２.６６％）。このとき、第４の算出部４０４ｈは、Ｄｕｔｙ制御値の小数点以下第１位を四捨五入した値として２発目のＤｕｔｙ制御値を「３.００％」と算出する（２.６６％を四捨五入することによって３.００％に繰り上げる）。
　続いて、第３の算出部４０４ｇは、第４の算出部４０４ｈから入力されたＤｕｔｙ制御値と、決定部４０４ｃから入力された発光周期と、に基づいて、光源装置５がパルス光を発光させる際の２発目のパルス幅を算出する。例えば、第３の算出部４０４ｇは、２発目のＤｕｔｙ制御値が「３．００％」であり、発光周期が「２００μｓｅｃ」の場合、２発目のパルス幅を「６μｓｅｃ」として算出する。
　その後、第５の算出部４０４ｉは、第４の算出部４０４ｈが算出したＤｕｔｙ制御値の「３．００％」と更新部４０４ｊが２発目で更新したＤｕｔｙ制御値の「２．６６％」との差分（繰り越し誤差）を「０．３４％」として算出する（３.００％－２.６６％＝－０.３４％）。この場合において、更新部４０４ｊは、第５の算出部４０４ｉが算出した差分に基づいて、光源５１が次にパルス光を発光するＤｕｔｙ制御値を補正（反映）することによって３発目のＤｕｔｙ制御値を「２．４９％」に更新する（２.８３％－０.３４％＝２.４９％）。このとき、第４の算出部４０４ｈは、Ｄｕｔｙ制御値の小数点以下第１位を四捨五入した値として３発目のＤｕｔｙ制御値を「２.００％」と算出する（２.４９％を四捨五入することによって２.００％に繰り下げる）。
　続いて、第３の算出部４０４ｇは、３発目のＤｕｔｙ制御値が「２．００％」であり、発光周期が「２００μｓｅｃ」の場合、３発目のパルス幅を「４μｓｅｃ」として算出する。
　その後、第５の算出部４０４ｉは、第４の算出部４０４ｈが算出したＤｕｔｙ制御値の「２．００％」と更新部４０４ｊが３発目で更新したＤｕｔｙ制御値の「２．４９％」の差分（繰り越し誤差）を「＋０．４９％」として算出する。この場合において、更新部４０４ｊは、第５の算出部４０４ｉが算出した誤差に基づいて、光源５１が次にパルス光を発光する際のＤｕｔｙ制御値を補正（反映）することによって４発目のＤｕｔｙ制御値を「３．３２％」に更新する（２.８３％＋０.４９％＝３.３２％）。このとき、第４の算出部４０４ｈは、Ｄｕｔｙ制御値の小数点以下第１位を四捨五入した値として４発目の制御値を「３.００％」と算出する（３.３２％を四捨五入することによって３.００％に繰り下げる）。
　続いて、第３の算出部４０４ｇは、４発目のＤｕｔｙ制御値が「３．００％」であり、発光周期が「２００μｓｅｃ」の場合、４発目のパルス幅を「６μｓｅｃ」として算出する。
　その後、第５の算出部４０４ｉは、第４の算出部４０４ｈが算出したＤｕｔｙ制御値の「３．００％」と更新部４０４ｊが４発目で更新したＤｕｔｙ制御値の「３．３２％」との差分（繰り越し誤差）を「＋０．３２％」として算出する。この場合において、更新部４０４ｊは、第５の算出部４０４ｉが算出した差分に基づいて、光源５１が次にパルス光を発光する際のＤｕｔｙ制御値を補正（反映）することによって５発目のＤｕｔｙ制御値を「３．１５％」に更新する（２.８３％＋０.３２％＝３.１５％）。このとき、第４の算出部４０４ｈは、Ｄｕｔｙ制御値の小数点以下第１位を四捨五入した値として５発目のＤｕｔｙ制御値を「３.００％」と算出する（３.１５％を四捨五入することによって３.００％に繰り下げる）。
　続いて、第３の算出部４０４ｇは、５発目のＤｕｔｙ制御値が「３．００％」であり、発光周期が「２００μｓｅｃ」の場合、５発目のパルス幅を「６μｓｅｃ」として算出する。
　その後、第５の算出部４０４ｉは、第４の算出部４０４ｈが算出したＤｕｔｙ制御値の「３．００％」と更新部４０４ｊが５発目で更新したＤｕｔｙ制御値の「３．１５％」との差分（繰り越し誤差）を「＋０．１５％」として算出する。この場合において、更新部４０４ｊは、第５の算出部４０４ｉが算出した差分に基づいて、光源５１が次にパルス光を発光する際のＤｕｔｙ制御値を補正（反映）することによって６発目の目標値を「２．９８％」に更新する（２．８３％＋０．１５％＝２．９８％）。このとき、第４の算出部４０４ｈは、Ｄｕｔｙ制御値の小数点以下第１位を四捨五入した値として６発目のＤｕｔｙ制御値を「３.００％」と算出する（２.９８％を四捨五入することによって３.００％に繰り上げる）。
　続いて、第３の算出部４０４ｇは、６発目のＤｕｔｙ制御値が「３．００％」であり、発光周期が「２００μｓｅｃ」の場合、６発目のパルス幅を「６μｓｅｃ」として算出する。
　このように、光源制御部４０４ｆは、撮像素子２４２の次フレームにおいてＤｕｔｙ比の３％が５本、２％が１本でパルス発光はせることにより、平均のＤｕｔｙ比が２.８３％となり、画像の明るさの評価値を「１７」とすることができる。このように、更新部４０４ｊは、第５の算出部４０４ｉが算出した差分（繰り越し誤差）を、光源５１が次にパルス光を発光する際のＤｕｔｙ制御値を１パルス毎に補正（反映）することによってＤｕｔｙ制御値を更新することによって、連続的なＰＷＭ制御を行うことができる。
　図６に戻り、ステップＳ２０４以降の説明を続ける。
　ステップＳ２０４において、光源制御部４０４ｆは、第３の算出部４０４ｇが算出した１パルス毎のパルス幅に基づいて、光源駆動部５２を駆動することによってＰＷＭ制御を実行する。
　続いて、制御部４０５は、撮像素子２４２の当該フレームの発光が完了したか否かを判断する（ステップＳ２０５）。制御部４０５によって撮像素子２４２の当該フレームの発光が完了したと判断された場合（ステップＳ２０５：Ｙｅｓ）、内視鏡システム１Ａは、後述するステップＳ２０６へ移行する。これに対して、制御部４０５によって撮像素子２４２の当該フレームの発光が完了していないと判断された場合（ステップＳ２０５：Ｎｏ）、内視鏡システム１Ａは、上述したステップＳ２０３へ戻る。
　ステップＳ２０６において、制御部４０５は、操作部４０３から生体の検査を終了する指示信号が入力されたか否かを判断する。制御部４０５によって操作部４０３から生体の検査を終了する指示信号が入力されたと判断された場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）、内視鏡システム１Ａは、本処理を終了する。これに対して、制御部４０５によって操作部４０３から生体の検査を終了する指示信号が入力されていないと判断された場合（ステップＳ２０６：Ｎｏ）、内視鏡システム１Ａは、上述したステップＳ２０１へ戻る。
　以上説明した実施の形態２によれば、第３の算出部４０４ｇが更新部４０４ｊによって撮像素子２４２の１フレームにおける１パルス毎に更新したＤｕｔｙ目標値と、発光周期と、に基づいて、光源５１が次にパルス光を発光する際のパルス幅を算出するため、Ｄｕｔｙ目標値に近づくようにするため、観察に適した明るさの観察画像を得ることができる。
　また、実施の形態２によれば、第３の算出部４０４ｇが第２の算出部４０４ｄによって算出された撮像素子２４２の次フレームにおけるパルス光の平均Ｄｕｔｙ比である目標値と、決定部４０４ｃによって決定された発光周期と、に基づいて、１フレームにおける１パルス毎のパルス幅を算出するため、光源制御部４０４ｆによるＤｕｔｙ制御が十分に分解能を確保できない場合であっても、Ｓ／Ｎ比を増減することなく、連続的な調光制御を行うことができる。
　また、実施の形態２によれば、更新部４０４ｊが第５の算出部４０４ｉによって算出された差分（誤差）を、光源５１が次にパルス光を発光する際のＤｕｔｙ制御値を１パルス毎に補正（反映）することによってＤｕｔｙ制御値を更新するため、連続的なＰＷＭ制御を行うことができる。
（その他の実施の形態）
　上述した本開示の実施の形態１，２に係る内視鏡システムに開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、上述した本開示の実施の形態１，２に係る内視鏡システムに記載した全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、上述した本開示の実施の形態１，２に係る内視鏡システムで説明した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
　また、本開示の実施の形態１，２に係る内視鏡システムでは、上述してきた「部」は、「手段」や「回路」などに読み替えることができる。例えば、制御部は、制御手段や制御回路に読み替えることができる。
　また、本開示の実施の形態１，２に係る内視鏡システムに実行させるプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルデータでＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ（Digital　Versatile　Disk）、ＵＳＢ媒体、フラッシュメモリ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。
　また、本開示の実施の形態１，２に係る内視鏡システムに実行させるプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。
　なお、本明細書におけるフローチャートの説明では、「まず」、「その後」、「続いて」等の表現を用いてステップ間の処理の前後関係を明示していたが、本発明を実施するために必要な処理の順序は、それらの表現によって一意的に定められるわけではない。即ち、本明細書で記載したフローチャートにおける処理の順序は、矛盾のない範囲で変更することができる。
　以上、本願の実施の形態のいくつかを図面に基づいて詳細に説明したが、これらは例示であり、本発明の開示の欄に記載の態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変形、改良を施した他の形態で本発明を実施することが可能である。
　１，１Ａ　内視鏡システム
　２　内視鏡
　３　音声入力装置
　４、４Ａ　制御装置
　５　光源装置
　６　表示装置
　２１　挿入部
　２２　操作部
　２３　ユニバーサルコード
　２４　撮像部
　３１　コード
　５１　光源
　５２　光源駆動部
　６１　映像ケーブル
　２１１　先端部
　２１２　湾曲部
　２１３　可撓管部
　２１４　照明ファイバ
　２２１　湾曲ノブ
　２２２　処置具挿入部
　２２３　スイッチ部
　２３１　分岐コード
　２３２，２３３、３１１　コネクタ
　２４１　光学系
　２４２　撮像素子
　４０１　画像処理部
　４０２　メモリ
　４０３　操作部
　４０４、４０５　制御部
　４０４ａ　第１の算出部
　４０４ｂ　検出部
　４０４ｃ　決定部
　４０４ｄ　第２の算出部
　４０４ｅ　第３の算出部
　４０４ｆ　光源制御部
　４０４ｇ　第３の算出部
　４０４ｈ　第４の算出部
　４０４ｉ　第５の算出部
　４０４ｊ　更新部

Claims (9)

  1. 　パルス光を発光可能な光源と、
    　生体の声帯を所定のフレームレートで撮像する撮像素子から入力された映像信号に基づいて、該映像信号に対応する画像の明るさ評価値を算出する第１の算出部と、
    　前記声帯の振動の周波数に基づいて、前記光源が前記パルス光を発光する際の発光周期を決定する決定部と、
    　前記明るさ評価値に基づいて、前記撮像素子の次フレームにおいて前記画像を所望の明るさにするための前記光源における前記パルス光のＤｕｔｙ比を示すＤｕｔｙ目標値を算出する第２の算出部と、
    　前記発光周期と、前記Ｄｕｔｙ目標値と、に基づいて、前記光源が前記パルス光を発光させる際の１パルス毎のパルス幅を算出する第３の算出部と、
    　前記発光周期と、前記パルス幅と、に基づいて、前記光源を制御する光源制御部と、
    　を備える、
    　内視鏡システム。
  2. 　請求項１に記載の内視鏡システムであって、
    　前記光源制御部が前記光源に前記パルス光を発光させる際の前記パルス幅と、前記発光周期と、に基づいて、前記光源制御部が前記光源を実際に制御する際のＤｕｔｙ比を示すＤｕｔｙ制御値を前記１パルス毎に算出する第４の算出部と、
    　前記Ｄｕｔｙ目標値と、前記Ｄｕｔｙ制御値と、の誤差を算出する第５の算出部と、
    　前記誤差に基づいて、前記光源が次に前記パルス光を発光する際の前記Ｄｕｔｙ制御値を補正することによって更新する更新部と、
    　を備え、
    　前記第４の算出部は、
    　前記更新部が更新する毎の前記Ｄｕｔｙ制御値に基づいて、前記光源が次に前記パルス光を発光する際の最新の前記Ｄｕｔｙ制御値を算出し、
    　前記第５の算出部は、
    　前記第４の算出部が算出した最新の前記Ｄｕｔｙ制御値と、前記更新部が更新した前記Ｄｕｔｙ制御値と、の繰り越し誤差を１パルス毎に算出し、
    　前記更新部は、
    　前記第５の算出部が前記繰り越し誤差を算出する毎に、前記光源が次に前記パルス光を発光する際の前記Ｄｕｔｙ制御値を更新し、
    　前記第３の算出部は、
    　前記更新部が前記１パルス毎に更新した前記Ｄｕｔｙ制御値と、前記発光周期と、に基づいて、前記光源が次に前記パルス光を発光する際の前記パルス幅を算出する、
    　内視鏡システム。
  3. 　請求項１または２に記載の内視鏡システムであって、
    　前記第３の算出部は、
    　前記撮像素子のライン周期の整数倍の刻み幅で前記パルス幅を算出する、
    　内視鏡システム。
  4. 　請求項１～３のいずれか一つに記載の内視鏡システムであって、
    　前記第２の算出部は、
    　前記次フレームにおける前記パルス光の平均Ｄｕｔｙ比を前記Ｄｕｔｙ目標値として算出する、
    　内視鏡システム。
  5. 　請求項１～４のいずれか一つに記載の内視鏡システムであって、
    　前記生体内に挿入可能な挿入部の先端部に前記撮像素子が設けられた内視鏡をさらに備える、
    　内視鏡システム。
  6. 　請求項１～５のいずれか一つに記載の内視鏡システムであって、
    　前記生体が発した音声の入力を受け付けることによって音声信号を生成する音声入力部と、
    　前記音声入力部が生成した前記音声信号に基づいて、前記声帯の振動の周波数を検出する検出部と、
    　をさらに備える、
    　内視鏡システム。
  7. 　声帯を所定のフレームレートで撮像する撮像素子から入力された映像信号に基づいて、該映像信号に対応する画像の明るさ評価値を算出する第１の算出部と、
    　外部から入力される被検体における声帯の振動の周波数に基づいて、パルス光を発光可能な光源が前記パルス光を発光する際の発光周期を決定する決定部と、
    　前記明るさ評価値に基づいて、前記撮像素子の次フレームにおいて前記画像を所望の明るさにするための前記光源における前記パルス光のＤｕｔｙ比を示すＤｕｔｙ目標値を算出する第２の算出部と、
    　前記発光周期と、前記Ｄｕｔｙ目標値と、に基づいて、前記光源が前記パルス光を発光させる際の１パルス毎のパルス幅を算出する第３の算出部と、
    　前記発光周期と、前記パルス幅と、に基づいて、前記光源を制御する光源制御部と、
    　を備える、
    　制御装置。
  8. 　パルス光を発光可能な光源を備える内視鏡システムが実行する照明方法であって、
    　生体の声帯を所定のフレームレートで撮像する撮像素子から入力された映像信号に基づいて、該映像信号に対応する画像の明るさ評価値を算出し、
    　前記声帯の振動の周波数に基づいて、前記光源が前記パルス光を発光する際の発光周期を決定し、
    　前記明るさ評価値に基づいて、前記撮像素子の次フレームにおいて前記画像を所望の明るさにするための前記光源における前記パルス光のＤｕｔｙ比を示すＤｕｔｙ目標値を算出し、
    　前記発光周期と、前記Ｄｕｔｙ目標値と、に基づいて、前記光源が前記パルス光を発光させる際の１パルス毎のパルス幅を算出し、
    　前記発光周期と、前記パルス幅と、に基づいて、前記光源を制御する、
    　照明方法。
  9. 　パルス光を発光可能な光源を備える内視鏡システムに実行させるプログラムであって、
    　生体の声帯を所定のフレームレートで撮像する撮像素子から入力された映像信号に基づいて、該映像信号に対応する画像の明るさ評価値を算出し、
    　前記声帯の振動の周波数に基づいて、前記光源が前記パルス光を発光する際の発光周期を決定し、
    　前記明るさ評価値に基づいて、前記撮像素子の次フレームにおいて前記画像を所望の明るさにするための前記光源における前記パルス光のＤｕｔｙ比を示すＤｕｔｙ目標値を算出し、
    　前記発光周期と、前記Ｄｕｔｙ目標値と、に基づいて、前記光源が前記パルス光を発光させる際の１パルス毎のパルス幅を算出し、
    　前記発光周期と、前記パルス幅と、に基づいて、前記光源を制御する、
    　プログラム。
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