JP6129731B2 - 内視鏡システム及びその作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転等の周期的な移動を行う移動型の蛍光体が光源装置に設けられた内視鏡システム及びその作動方法に関する。

近年の医療においては、内視鏡用光源装置、電子内視鏡、プロセッサ装置を備える内視鏡システムを用いた診断等が広く行われている。内視鏡用光源装置は、照明光を発生して検体内に照射する。電子内視鏡は、照明光が照射された検体内を、撮像素子により撮像して撮像信号を生成する。プロセッサ装置は、電子内視鏡により生成された撮像信号を画像処理して、モニタに表示するための観察画像を生成する。

従来、内視鏡用光源装置には、照明光として白色光を発するキセノンランプやハロゲンランプ等のランプ光源が使用されていたが、最近では、ランプ光源に代えて、特定の色の光を発するレーザダイオード（ＬＤ： Laser Diode）や発光ダイオード（ＬＥＤ： Light Emitting Diode）等の半導体光源が用いられつつある。

また、緑色光の高輝度化を図るために、励起光（レーザ）を発する励起光源と、この励起光を受けて緑色の蛍光を発する蛍光体とを用いた内視鏡用光源装置がある。さらに、蛍光体として、回転駆動され、回転に伴って励起光の照射位置が移動する回転蛍光体を用いた内視鏡用光源装置が知られている（特許文献１、２参照）。

特開２０１３−２１５４３５号公報 特開２０１３−２０２３０５号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載されているように、回転等の周期的な移動を行う移動型の蛍光体を用いることにより、蛍光体上での励起光の照射位置が移動するため、蛍光体の劣化が低減されるが、蛍光体上の励起光の照射位置が周期的に変化するので、蛍光体から発せられる蛍光に周期的な光量ムラ（輝度ムラ）が生じるという問題がある。これは、蛍光体の各照射位置の発光特性が、蛍光体層の厚みや変換効率の差異によりばらつくためである。

この蛍光を含む照明光により照射された検体を撮像素子により周期的に複数フレーム撮像すると、上記光量ムラにより各フレーム周期での蛍光の積算光量が変化するため、フレーム間で明るさが変動するという問題がある。

本発明は、周期的な移動を行う移動型の蛍光体に起因するフレーム間の明るさの変動を抑えることを可能とする内視鏡システム及びその作動方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の内視鏡システムは、励起光を発する励起光源と、励起光が照射されて蛍光を発し、かつ、周期的な移動を行い、励起光の照射位置が周期的に変化する蛍光体と、蛍光により照射された検体を一定のフレーム周期で撮像し、フレーム周期毎に、電荷蓄積時間内に光電変換により生成されて蓄積された信号電荷に応じた撮像信号を生成する撮像素子と、蛍光体及び撮像素子の駆動を制御して、蛍光体の移動周期の整数倍を前記フレーム周期に一致させる制御部と、撮像信号に基づいて電荷蓄積時間を変更する露出制御部と、撮像信号または電荷蓄積時間を補正して、撮像信号と電荷蓄積時間との関係を線形化する補正部とを備える。

制御部は、移動周期の整数倍をフレーム周期に一致させた状態で、電荷蓄積時間を変更しながら、撮像素子から撮像信号を取得することにより、撮像信号と電荷蓄積時間との関係を線形化するための補正値を算出し、補正部は、補正値に基づいて補正を行うことが好ましい。この補正部は、励起光源を駆動する駆動信号が特定範囲内である場合にのみ補正を行うことが好ましい。

補正部は、撮像信号のゲイン補正を行うものであり、蛍光と異なる波長帯の光を発する光源と、この光と蛍光との光路を統合する光路統合部とを備え、撮像素子は、上記光と蛍光とが合波された混合光を撮像することが好ましい。

また、補正部は、電荷蓄積時間を補正するものであり、蛍光と異なる波長帯の光を発する光源と、この光と蛍光との光路を統合する光路統合部とを備え、撮像素子は、上記光と蛍光とをそれぞれ個別に撮像するものであっても良い。

撮像素子は、ＣＣＤイメージセンサであることが好ましい。

本発明の内視鏡システムは、励起光を発する励起光源と、励起光が照射されて蛍光を発し、かつ、周期的な移動を行い、励起光の照射位置が周期的に変化する蛍光体と、蛍光により照射された検体を一定のフレーム周期で撮像し、フレーム周期毎に、電荷蓄積時間内に光電変換により生成されて蓄積された信号電荷に応じた撮像信号を生成する撮像素子と、蛍光体及び撮像素子の駆動を制御して、蛍光体の移動周期の整数倍を前記フレーム周期に一致させる制御部と、撮像信号をゲイン補正するゲイン補正部とを備える。撮像素子は、画素行毎に電荷蓄積期間が異なるローリングシャッタ方式で駆動されるＣＭＯＳイメージセンサである。制御部は、移動周期の整数倍を前記フレーム周期に一致させた状態で、電荷蓄積時間を変更しながら撮像素子から撮像信号を取得し、撮像信号の電荷蓄積時間に対する変化量を求めることより蛍光の光量ムラデータを取得し、ゲイン補正部は、光量ムラデータに基づいて、画素行毎に前記ゲイン補正を行う。

蛍光体は、回転駆動される回転蛍光体であることが好ましい。

さらに、本発明の内視鏡システムの作動方法は、励起光を発する励起光源と、励起光が照射されて蛍光を発し、かつ、周期的な移動を行い、励起光の照射位置が周期的に変化する蛍光体と、蛍光により照射された検体を一定のフレーム周期で撮像し、フレーム周期毎に、電荷蓄積時間内に光電変換により生成されて蓄積された信号電荷に応じた撮像信号を生成する撮像素子と、を備えた内視鏡システムの作動方法において、制御部が、蛍光体及び撮像素子の駆動を制御して、蛍光体の移動周期の整数倍をフレーム周期に一致させるステップと、露出制御部が、撮像信号に基づいて電荷蓄積時間を変更するステップと、補正部が、撮像信号または電荷蓄積時間を補正して、撮像信号と電荷蓄積時間との関係を線形化するステップとを備える。

本発明によれば、蛍光体及び撮像素子の駆動を制御して、蛍光体の移動周期の整数倍を、撮像素子のフレーム周期に一致させるので、蛍光の積算光量が各フレーム周期で等しく、周期的な移動を行う移動型の蛍光体に起因するフレーム間の明るさの変動が抑えられる。

内視鏡システムの外観図である。 内視鏡の先端部の正面図である。 内視鏡システムの電気的構成を示すブロック図である。 回転蛍光体の平面図である。 緑色光の光量ムラを説明する図である。 撮像素子及び撮像駆動部の構成を示す図である。 カラーフィルタの構成を示す図である。 回転蛍光体の回転周期と撮像素子のフレーム周期との関係を示す図である。 回転周期の３倍をフレーム周期に一致させた例を示す図である。 回転周期を電荷蓄積時間に一致させた例を示す図である。 第２実施形態の内視鏡システムを示すブロック図である。 撮像素子の電荷蓄積時間とＧ信号値との関係を示すグラフである。 Ｇ信号のゲイン値と電荷蓄積時間との関係を示すグラフである。 電荷蓄積時間とＧ信号値との関係の取得方法を説明する図である。 補正を実行する範囲の具体例を示す図である。 ＣＭＯＳイメージセンサの構成を示す図である。 回転蛍光体の回転周期とＣＭＯＳイメージセンサのフレーム周期との関係を示す図である。 回転周期を電荷蓄積時間に一致させた例を示す図である。 往復運動を行う蛍光体の例を示す図である。

［第１実施形態］
図１において、内視鏡システム１０は、検体として生体内の観察部位を撮像する電子内視鏡（以下、単に内視鏡という）１１と、撮像により得られた撮像信号に基づいて観察部位の表示画像を生成するプロセッサ装置１２と、観察部位を照射する照明光を内視鏡１１に供給する内視鏡用光源装置（以下、単に光源装置という）１３と、表示画像を表示するモニタ１４とを備えている。プロセッサ装置１２には、キーボードやマウス等の操作入力部１５が接続されている。

内視鏡システム１０は、観察部位を通常光（白色光）により観察するための通常観察モードと、観察部位の粘膜内部に存在する血管を強調して観察するための血管強調観察モードとを有する。これらの観察モードは、操作入力部１５により選択可能である。

血管強調観察モードは、血管情報として血管のパターンを可視化して、腫瘍の良悪鑑別等の診断を行うためのモードである。この血管強調観察モードでは、血中ヘモグロビンに対する吸光度が高い特定の波長帯域の光の成分を多く含む照明光を観察部位に照射する。

通常観察モードでは、観察部位の全体の観察に適した通常観察画像が表示画像として生成される。血管強調観察モードでは、血管のパターンの観察に適した血管強調観察画像が表示画像として生成される。

内視鏡１１は、生体の消化管内に挿入される挿入部１６と、挿入部１６の基端部分に設けられた操作部１７と、内視鏡１１をプロセッサ装置１２及び光源装置１３に接続するためのユニバーサルコード１８とを備えている。挿入部１６は、先端部１９、湾曲部２０、可撓管部２１で構成されており、先端側からこの順番に連結されている。

図２おいて、先端部１９の先端面には、観察部位に照明光を照射する照明窓２２と、観察部位の像を取り込むための観察窓２３と、観察窓２３を洗浄するために送気・送水を行う送気・送水ノズル２４と、鉗子や電気メス等の処置具を突出させて各種処置を行うための鉗子出口２５とが設けられている。観察窓２３の奥には、撮像素子６２や対物光学系６６（図３参照）が内蔵されている。

湾曲部２０は、連結された複数の湾曲駒で構成されており、操作部１７のアングルノブ２６の操作に応じて、上下左右方向に湾曲する。湾曲部２０を湾曲させることにより、先端部１９が所望の方向に向けられる。可撓管部２１は、可撓性を有しており、食道や腸等の曲がりくねった管道に挿入可能である。挿入部１６には、撮像素子６２を駆動するための駆動信号や、撮像素子６２が出力する撮像信号を伝達する信号ケーブルや、光源装置１３から供給される照明光を照明窓２２に導光するライトガイド６０（図３参照）が挿通されている。

操作部１７には、アングルノブ２６の他、処置具を挿入するための鉗子口２７、送気・送水ノズル２４から送気・送水を行う際に操作される送気・送水ボタン２８、静止画像を撮影するためのフリーズボタン（図示せず）等が設けられている。

ユニバーサルコード１８には、挿入部１６から延設される通信ケーブルやライトガイド６０が挿通されており、プロセッサ装置１２及び光源装置１３側の一端には、コネクタ２９が取り付けられている。コネクタ２９は、通信用コネクタ２９ａと光源用コネクタ２９ｂからなる複合タイプのコネクタである。通信用コネクタ２９ａと光源用コネクタ２９ｂとはそれぞれ、プロセッサ装置１２と光源装置１３とに着脱自在に接続される。通信用コネクタ２９ａには通信ケーブルの一端が配置されている。光源用コネクタ２９ｂにはライトガイド６０の入射端６０ａ（図３参照）が配置されている。

図３において、光源装置１３は、ＬＥＤ光源部３０と、ＬＥＤ駆動部３１と、緑色光ユニット３２と、光路統合部３３と、光源制御部３４とを有している。ＬＥＤ光源部３０は、赤色光ＬＲを発する赤色ＬＥＤ（Ｒ−ＬＥＤ）３０ａと、青色光ＬＢを発する青色ＬＥＤ（Ｂ−ＬＥＤ）３０ｂと、紫色光ＬＶを発する紫色ＬＥＤ（Ｖ−ＬＥＤ）３０ｃとで構成されている。

赤色光ＬＲは、例えば、波長帯域が６１５ｎｍ〜６３５ｎｍであり、中心波長が６２０±１０ｎｍである。青色光ＬＢは、例えば、波長帯域が４４０ｎｍ〜４７０ｎｍであり、中心波長が４５５±１０ｎｍである。紫色光ＬＶは、例えば、波長帯域が３９５ｎｍ〜４１５ｎｍであり、中心波長が４０５±１０ｎｍである。

ＬＥＤ駆動部３１は、光源制御部３４の制御に基づいて、Ｒ−ＬＥＤ３０ａ、Ｂ−ＬＥＤ３０ｂ、Ｖ−ＬＥＤ３０ｃのそれぞれを駆動するためのＬＥＤ駆動信号（駆動電流または駆動電圧）を生成し、各ＬＥＤ３０ａ〜３０ｃに供給する。

緑色光ユニット３２は、回転蛍光体４０と、回転モータ４１と、モータ駆動部４２と、青色レーザダイオード（Ｂ−ＬＤ）４３と、ＬＤ駆動部４４と、ダイクロイックミラー４５と、第１及び第２レンズ４６，４７と、位相センサ４８とにより構成されている。

回転蛍光体４０は、円盤状のホイール板５０と、ホイール板５０の一方の面５０ａに設けられた蛍光体層５１とで構成されている。ホイール板５０は、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属で形成されている。

蛍光体層５１は、図４に示すように、ホイール板５０の一方の面５０ａに形成された凹部５２に埋設されている。この凹部５２は、ホイール板５０の回転軸５３を中心とした円周状に形成されている。蛍光体層５１は、励起光源としてのＢ−ＬＤ４３から射出される励起光ＬＥにより緑色波長帯域の蛍光（緑色光ＬＧ）を発する蛍光体により形成されている。この緑色光ＬＧは、例えば、５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長帯域を有する。

ＬＤ駆動部４４は、光源制御部３４の制御に基づいて、Ｂ−ＬＤ４３を駆動するためのＬＤ駆動信号（駆動電流または駆動電圧）を生成し、Ｂ−ＬＤ４３に供給する。Ｂ−ＬＤ４３は、複数のレーザダイオードを２次元アレイ状に配列したものであり、励起光ＬＥとして青色レーザ光を射出する。

第１レンズ４６は、Ｂ−ＬＤ４３が射出する励起光ＬＥの光路上に配置されており、励起光ＬＥを集光する。ダイクロイックミラー４５は、励起光ＬＥを反射させ、励起光ＬＥ以外の波長帯の光を透過させる。このダイクロイックミラー４５は、励起光ＬＥの光路上に、第１レンズ４６で集光された励起光ＬＥが４５°で入射するように配置されている。すなわち、ダイクロイックミラー４５は、第１レンズ４６により集光された励起光ＬＥを９０°偏角して反射させる。

第２レンズ４７は、ダイクロイックミラー４５により反射された励起光ＬＥの光路上に配置されており、励起光ＬＥを集光する。第２レンズ４７により集光された励起光ＬＥは、回転蛍光体４０の蛍光体層５１に照射される。

回転モータ４１は、回転蛍光体４０を、その回転軸５３を中心として回転させる。モータ駆動部４２は、光源制御部３４の制御に基づいて、回転モータ４１を駆動するための回転駆動信号を生成し、回転モータ４１に供給する。回転モータ４１は、回転駆動信号に応じた回転速度で回転蛍光体４０を回転させる。励起光ＬＥは、回転蛍光体４０が回転駆動されている状態で、蛍光体層５１の一部分に照射され続ける。したがって、蛍光体層５１上の励起光ＬＥの照射位置５４は、回転蛍光体４０の回転とともに移動する。

蛍光体層５１の照射位置５４から緑色光ＬＧが発生する。この緑色光ＬＧは、第２レンズ４７により集光される。第２レンズ４７により集光された緑色光ＬＧは、ダイクロイックミラー４５を透過し、緑色光ユニット３２から射出される。

緑色光ユニット３２から射出される緑色光ＬＧの光量は、図５に示すように、回転蛍光体４０の回転周期Ｔ_ｃに応じて周期的に変化する。この光量ムラは、蛍光体層５１の照射位置５４における特性（厚みや変換効率）に、ばらつきがあるためである。この光量ムラの大きさは、例えば最大光量の２０％程度である（特開２０１３−１９０５４８号公報（図４（ａ））参照）。

また、回転蛍光体４０のホイール板５０の外周面には、タイミングマーク５５が形成されている。位相センサ４８は、ホイール板５０の外周面に対向配置されている。位相センサ４８は、ホイール板５０の回転にともなって、タイミングマーク５５が近接位置を通過する際に、タイミングマーク５５を検出してパルス状の検出信号を生成して、光源制御部３４に入力する。

具体的には、位相センサ４８は、投光素子及び受光素子（いずれも図示せず）で構成された光センサである。位相センサ４８は、投光素子からホイール板５０の外周面に対して光を投光し、受光素子によりタイミングマーク５５からの反射光を検出することにより、タイミングマーク５５を検出する。なお、位相センサ４８は、ホール素子や、回転モータ４１に設けられたロータリーエンコーダであっても良い。

光源制御部３４は、プロセッサ装置１２のコントローラ７０からの制御に基づき、ＬＥＤ駆動部３１、モータ駆動部４２、ＬＤ駆動部４４を制御する。通常観察モード時には、光源制御部３４は、Ｒ−ＬＥＤ３０ａ、Ｂ−ＬＥＤ３０ｂ、及びＢ−ＬＤ４３を点灯させるようにＬＥＤ駆動部３１及びＬＤ駆動部４４を制御する。一方の血管強調観察モード時には、Ｖ−ＬＥＤ３０ｃ及びＢ−ＬＤ４３を点灯させるようにＬＥＤ駆動部３１及びＬＤ駆動部４４を制御する。すなわち、通常観察モード時には、赤色光ＬＲ、青色光ＬＢ、及び緑色光ＬＧが発生され、血管強調観察モード時には、紫色光ＬＶ及び緑色光ＬＧが発生される。

また、光源制御部３４は、モータ駆動部４２を制御し、通常観察モード時及び血管強調観察モード時のいずれの場合にも回転蛍光体４０を回転させる。光源制御部３４は、位相センサ４８から入力される検出信号に基づいて回転蛍光体４０の回転位相（回転位置）を認識しながら回転蛍光体４０を回転させる。

光路統合部３３は、第１〜第４レンズ５６ａ〜５６ｄと、第１〜第３ダイクロイックミラー５７ａ〜５７ｃとで構成されている。第１レンズ５６ａは、Ｒ−ＬＥＤ３０ａが射出する赤色光ＬＲの光路上に配置されており、赤色光ＬＲを集光する。第１ダイクロイックミラー５７ａは、Ｒ−ＬＥＤ３０ａから射出される赤色光ＬＲの光路と、緑色光ユニット３２から射出される緑色光ＬＧの光路との交点に配置されている。これらの２つの光路は互いに直交しており、赤色光ＬＲは第１ダイクロイックミラー５７ａの一方の面に４５°の角度で入射し、緑色光ＬＧは第１ダイクロイックミラー５７ａの他方の面に４５°の角度で入射する。

第１ダイクロイックミラー５７ａは、赤色光ＬＲを反射させ、赤色光ＬＲ以外の波長帯の光を透過させる。すなわち、第１ダイクロイックミラー５７ａは、第１レンズ５６ａにより集光された赤色光ＬＲを反射により９０°偏角するとともに、緑色光ユニット３２から入射した緑色光ＬＧを透過させる。これにより、赤色光ＬＲの光路と、緑色光ＬＧの光路とが統合される。

第２レンズ５６ｂは、Ｂ−ＬＥＤ３０ｂが射出する青色光ＬＢの光路上に配置されており、青色光ＬＢを集光する。第２ダイクロイックミラー５７ｂは、Ｂ−ＬＥＤ３０ｂから射出される青色光ＬＢの光路と、統合された赤色光ＬＲ及び緑色光ＬＧの光路との交点に配置されている。これらの２つの光路は互いに直交しており、青色光ＬＢは第２ダイクロイックミラー５７ｂの一方の面に４５°の角度で入射し、赤色光ＬＲ及び緑色光ＬＧは第２ダイクロイックミラー５７ｂの他方の面に４５°の角度で入射する。

第２ダイクロイックミラー５７ｂは、青色光ＬＢを反射させ、青色光ＬＢ以外の波長帯の光を透過させる。すなわち、第２ダイクロイックミラー５７ｂは、第２レンズ５６ｂにより集光された青色光ＬＢを反射により９０°偏角するとともに、赤色光ＬＲ及び緑色光ＬＧを透過させる。これにより、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢの各光路が統合される。

第３レンズ５６ｃは、Ｖ−ＬＥＤ３０ｃが射出する紫色光ＬＶの光路上に配置されており、紫色光ＬＶを集光する。第３ダイクロイックミラー５７ｃは、Ｖ−ＬＥＤ３０ｃから射出される紫色光ＬＶの光路と、統合された赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢの光路との交点に配置されている。これらの２つの光路は互いに直交しており、紫色光ＬＶは第３ダイクロイックミラー５７ｃの一方の面に４５°の角度で入射し、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢは第３ダイクロイックミラー５７ｃの他方の面に４５°の角度で入射する。

第３ダイクロイックミラー５７ｃは、紫色光ＬＶを反射させ、紫色光ＬＶ以外の波長帯の光を透過させる。すなわち、第３ダイクロイックミラー５７ｃは、第３レンズ５６ｃにより集光された紫色光ＬＶを反射により９０°偏角するとともに、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢを透過させる。これにより、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢ、紫色光ＬＶの各光路が統合される。

第４レンズ５６ｄは、統合された赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢ、紫色光ＬＶの光路上で、かつ光源用コネクタ２９ｂが接続されるレセプタクルコネクタ６１の近傍に配置されている。第４レンズ５６ｄは、光路統合部３３から射出する光を集光して、内視鏡１１のライトガイド６０の入射端６０ａに入射させる。

通常観察モード時には、ＬＥＤ光源部３０から赤色光ＬＲ及び青色光ＬＢが射出されるとともに、緑色光ユニット３２から緑色光ＬＧが射出され、これらの光が光路統合部３３により合波されて、混合光としてライトガイド６０に供給される。一方の血管強調観察モード時には、ＬＥＤ光源部３０から紫色光ＬＶが射出されるとともに、緑色光ユニット３２から緑色光ＬＧが射出され、これらが光路統合部３３により合波されて、混合光としてライトガイド６０に供給される。

内視鏡１１は、ライトガイド６０と、撮像素子６２と、撮像駆動部６３、アナログ処理回路（ＡＦＥ： Analog Front End）６４とを有している。ライトガイド６０は、複数本の光ファイバをバンドル化したファイババンドルである。光源用コネクタ２９ｂが光源装置１３に接続されたときに、光源用コネクタ２９ｂに配置されたライトガイド６０の入射端６０ａが光路統合部３３の出射端に対向する。先端部１９に位置するライトガイド６０の出射端は、２つの照明窓２２にそれぞれ光が導光されるように、照明窓２２の前段で２本に分岐している。

照明窓２２の奥には、照射レンズ６５が配置されている。光源装置１３から供給された照明光は、ライトガイド６０により照射レンズ６５に導光されて照明窓２２から観察部位に向けて照射される。照射レンズ６５は、凹レンズであり、ライトガイド６０から出射する照明光を、観察部位の広い範囲に照射する。

観察窓２３の奥には、対物光学系６６を介して撮像素子６２が配置されている。観察部位の像は、観察窓２３を通して対物光学系６６に入射し、対物光学系６６によって撮像素子６２の撮像面６２ａに結像される。

撮像素子６２は、単板カラー方式のＣＣＤイメージセンサである。具体的には、図６に示すように、撮像素子６２は、複数のフォトダイオード（ＰＤ）８０と、複数の垂直転送路（ＶＣＣＤ）８１と、水平転送路（ＨＣＣＤ）８２と、出力回路８３とで構成されている。ＰＤ８０は、受光した光をその光量に応じた信号電荷に変換して蓄積する光電変換素子であり、撮像面６２ａに２次元マトリクス状に配列されている。ＶＣＣＤ８１は、ＰＤ８０の垂直列毎に設けられており、各ＰＤ８０から信号電荷を読み出して垂直転送する。ＨＣＣＤ８２は、ＶＣＣＤ８１から転送される信号電荷を出力回路８３に向けて水平転送する。出力回路８３は、ＨＣＣＤ８２によって転送された信号電荷を信号電圧（撮像信号）に変換して出力する。

撮像面６２ａには、図７に示すカラーフィルタ８４が設けられている。このカラーフィルタ８４は、赤色（Ｒ）フィルタ８４ａと、緑色（Ｇ）フィルタ８４ｂと、青色（Ｂ）フィルタ８４ｃとで構成されている。各フィルタ８４ａ，８４ｂ，８４ｃは、１つのＰＤ８０に対応して、その光入射側に配置されている。カラーフィルタ８４の色配列は、ベイヤー配列と呼ばれるものである。さらに、カラーフィルタ８４上には、各ＰＤ８０に対応してマイクロレンズ（図示せず）が設けられている。

前述の赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢは、それぞれＲフィルタ８４ａ、Ｇフィルタ８４ｂ、Ｂフィルタ８４ｃが配置されたＰＤ８０により受光される。また、紫色光ＬＶは、Ｂフィルタ８４ｃが配置されたＰＤ８０により受光される。

撮像駆動部６３は、Ｖドライバ８５と、Ｈドライバ８６と、ＲＳドライバ８７と、ＯＦＤドライバ８８とで構成されている。Ｖドライバ８５は、ＶＣＣＤ８１に、信号電荷を読み出し及び垂直転送を行うための読み出しパルス及び垂直転送パルスを供給する。Ｈドライバ８６は、ＨＣＣＤ８２に、水平転送を行うための水平転送パルスを供給する。ＲＳドライバ８７は、出力回路８３に、信号電圧に変換後の信号電荷を破棄するためのリセットパルスを供給する。ＯＦＤドライバ８８は、すべてのＰＤ８０から蓄積電荷を破棄するためのオーバーフロードレインパルスを供給する。

撮像駆動部６３は、通信用コネクタ２９ａを介してプロセッサ装置１２内のコントローラ７０に電気的に接続されている。撮像駆動部６３のパルス発生動作は、コントローラ７０により、基準クロック信号に基づいて制御される。コントローラ７０は、撮像駆動部６３を制御して、一定のフレーム周期（例えば、１／３０秒）で撮像素子６２を駆動させ、撮像素子６２に複数フレームの撮像を行わせる。この１フレーム周期毎に、撮像素子６２から１フレーム分の撮像信号が出力される。本実施形態では、撮像素子６２は、すべてのＰＤ８０で電荷蓄積時間（シャッタ速度）が等しいグローバルシャッタ方式である。この電荷蓄積時間は、電荷蓄積開始から終了までの経過時間である。具体的には、１フレーム周期中に、ＯＦＤドライバ８８により周期的に印加されるオーバーフロードレインパルスが停止し、ＰＤ８０が電荷蓄積状態となった時点から、Ｖドライバ８５により読み出しパルスが印加され、ＰＤ８０から信号電荷が読み出されるまでの時間が電荷蓄積時間である。

ＡＦＥ６４は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路、自動ゲイン制御（ＡＧＣ）回路、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器等で構成されている。ＣＤＳ回路は、撮像素子６２から入力された撮像信号に対して相関二重サンプリング処理を施してノイズを除去する。ＡＧＣ回路は、ＣＤＳ回路によりノイズが除去された撮像信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、ＡＧＣ回路により増幅された撮像信号を、所定ビット数のデジタル信号に変換してプロセッサ装置１２に入力する。この撮像信号は、画素毎にＲ，Ｇ，Ｂのうちのいずれかの色信号（Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号）を有する。

プロセッサ装置１２は、コントローラ７０の他、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）７１と、フレームメモリ７２と、画像処理部７３と、表示制御回路７４とを有している。コントローラ７０は、ＣＰＵ、制御プログラムや制御に必要な設定データを記憶するＲＯＭや、制御プログラムをロードする作業メモリとしてのＲＡＭ等を有し、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより、プロセッサ装置１２の各部を制御する。

ＤＳＰ７１は、通信用コネクタ２９ａを介してＡＦＥ６４から入力される撮像信号に対して、フレーム単位で、画素補間処理、ガンマ補正、ホワイトバランス補正等の信号処理を施す。画素補間処理は、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の各信号について画素補間処理を行う。ＤＳＰ７１は、１フレーム周期毎に信号処理を施した撮像信号を、画像データとして、フレームメモリ７２に記憶させる。

コントローラ７０は、光源制御部３４を制御し、図８に示すように、回転蛍光体４０の回転周期Ｔ_ｃを、撮像素子６２のフレーム周期Ｔ_ｆに一致させる。これにより、撮像素子６２は、回転周期Ｔ_ｃに同期して電荷蓄積動作と電荷読出動作とを行う。各電荷蓄積動作では、１回転周期Ｔ_ｃ内の同一の期間に信号電荷を蓄積するので、各フレーム周期Ｔ_ｆにおける緑色光ＬＧの積算光量（Ｇ信号値）は均一化される。したがって、回転周期Ｔ_ｃをフレーム周期Ｔ_ｆに一致させることにより、回転蛍光体４０の回転に起因した緑色光ＬＧの光量ムラによるフレーム間の明るさの変動が抑えられる。

フレームメモリ７２に記憶された画像データは、画像処理部７３に入力される。画像処理部７３は、画像データに対して所定の画像処理を施して、表示制御回路７４に入力する。具体的には、通常観察モード時には、画像データに基づいて通常観察画像を生成する。一方、血管強調観察モード時には、画像データに基づいて血管強調観察画像を生成するが、表層血管を強調するために、例えば、画像データ中のＢ信号に基づいて画像内の表層血管の領域を抽出して、抽出した表層血管の領域に対して輪郭強調処理等を施す。そして、輪郭強調処理が施されたＢ信号を、ＲＧＢ信号を元に生成したフルカラー画像に合成する。表層血管に加えて中深層血管に対しても同様の処理を行っても良い。中深層血管を強調する場合には、中深層血管の情報が多く含まれるＧ信号から中深層血管の領域を抽出して、抽出した中深層血管の領域に対して輪郭強調処理を施す。

表示制御回路７４は、画像処理部７３から入力された画像データを、コンポジット信号やコンポーネント信号等のビデオ信号に変換してモニタ１４に出力する。なお、血管強調観察モード時には、Ｒ信号を用いずに、Ｂ信号及びＧ信号のみで血管強調観察画像を生成し、Ｂ信号をモニタ１４のＢチャンネル及びＧチャンネルに割り当て、Ｇ信号をモニタ１４のＲチャンネルに割り当てても良い。

次に、内視鏡システム１０の作用を説明する。内視鏡診断を行う場合には、内視鏡１１をプロセッサ装置１２及び光源装置１３に接続し、プロセッサ装置１２及び光源装置１３の電源を投入する。内視鏡システム１０が起動すると、操作入力部１５を操作して、通常観察モードを選択する。

内視鏡１１の挿入部１６を被検者の消化管内に挿入して、消化管内の観察を開始する。通常観察モードでは、コントローラ７０の制御に基づき、Ｒ−ＬＥＤ３０ａ、Ｂ−ＬＥＤ３０ｂ、及びＢ−ＬＤ４３が駆動され、ＬＥＤ光源部３０から赤色光ＬＲ及び青色光ＬＢが発生されるとともに、緑色光ユニット３２から緑色光ＬＧが発生される。このとき、コントローラ７０の制御に基づき、回転蛍光体４０の回転周期Ｔ_ｃが、撮像素子６２のフレーム周期Ｔ_ｆに一致するように、回転蛍光体４０及び撮像素子６２の駆動が制御される。赤色光ＬＲ、青色光ＬＢ、及び緑色光ＬＧは、光路統合部３３に入射し、光路統合部３３により合波されて、通常観察用の照明光（白色光）として内視鏡１１のライトガイド６０に供給される。

内視鏡１１では、照明光がライトガイド６０を介して照明窓２２に導光され、照明窓２２から観察部位に照射される。観察部位で反射した照明光は、観察窓２３から撮像素子６２に入射する。撮像素子６２は、１フレーム周期Ｔ_ｆ毎に入射光を光電変換して撮像信号を生成する。この撮像信号は、ＡＦＥ６４によりＣＤＳ、ＡＧＣ、Ａ／Ｄ変換等の処理が施されて、デジタル信号として、プロセッサ装置１２のＤＳＰ７１に入力される。

ＤＳＰ７１は、内視鏡１１から入力されたデジタルの撮像信号に対して、フレーム単位で、画素補間処理、ガンマ補正、ホワイトバランス補正等の信号処理を施して画像データとし、この画像データをフレームメモリ７２に記憶させる。画像処理部７３は、フレームメモリ７２に記憶された画像データに対して所定の画像処理を施して通常観察画像を生成する。この通常観察画像は、表示制御回路７４を介してモニタ１４に表示され、１フレーム周期Ｔ_ｆ毎に更新される。

次に、通常観察モードで病変部と疑わしき観察部位が発見された場合等には、通常観察モードから血管強調観察モードに切り替えられる。この血管強調観察モードでは、コントローラ７０の制御に基づき、Ｖ−ＬＥＤ３０ｃ及びＢ−ＬＤ４３が駆動され、ＬＥＤ光源部３０から紫色光ＬＶが発生されるとともに、緑色光ユニット３２から緑色光ＬＧが発生される。このとき、コントローラ７０の制御に基づき、回転蛍光体４０の回転周期Ｔ_ｃが、撮像素子６２のフレーム周期Ｔ_ｆに一致するように、回転蛍光体４０及び撮像素子６２の駆動が制御される。紫色光ＬＶ及び緑色光ＬＧは、光路統合部３３に入射し、光路統合部３３により合波されて、血管強調観察用の照明光として内視鏡１１のライトガイド６０に供給される。

内視鏡１１では、観察部位に照射された照明光の反射光が、通常観察モードの場合と同様に撮像され、撮像信号がプロセッサ装置１２に入力される。プロセッサ装置１２では、画像処理部７３により血管強調観察画像が生成され、表示制御回路７４により血管強調観察画像がモニタ１４に表示されること以外は、通常観察モードの場合と同様である。

以上のように、通常観察モード及び血管強調観察モードとのいずれにおいても回転蛍光体４０の回転周期Ｔ_ｃを、撮像素子６２のフレーム周期Ｔ_ｆに一致させているので、各フレーム周期Ｔ_ｆにおける緑色光ＬＧの積算光量が等しい。これにより、回転蛍光体４０の回転に起因した緑色光ＬＧの光量ムラによるフレーム間の明るさの変動が抑えられる。

なお、上記実施形態では、回転周期Ｔ_ｃをフレーム周期Ｔ_ｆに一致させているが、フレーム間の明るさの変動を抑えるためには、少なくとも回転周期Ｔ_ｃのＮ（Ｎは１以上の整数）倍をフレーム周期Ｔ_ｆに一致させれば良い。図９は、Ｎ＝３とした場合を示している。

また、上記実施形態では、回転周期Ｔ_ｃをフレーム周期Ｔ_ｆに同期させているが、図１０に示すように、回転周期Ｔ_ｃを電荷蓄積時間に同期させても良い。具体的には、回転周期Ｔ_ｃのＮ（Ｎは１以上の整数）倍を電荷蓄積時間に一致させる。この場合、各電荷蓄積時間で積算される緑色光ＬＧの積算光量が等しいので、回転蛍光体４０の回転に起因した緑色光ＬＧの光量ムラによるフレーム間の明るさの変動が抑えられる。図１０は、Ｎ＝１とした場合を示している。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態の内視鏡システム９０について説明する。図１１において、内視鏡システム９０は、プロセッサ装置１２内に、輝度算出部９１と、自動露出（ＡＥ）制御部９２と、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）記憶部９３と、ゲイン補正部９４とを有する。その他の構成は、第１実施形態の内視鏡システム１０と同一である。

輝度算出部９１は、ＤＳＰ７１内に構成されており、ＡＦＥ６４から入力される撮像信号に基づいて、観察部位の明るさ（平均輝度値）を算出し、コントローラ７０に入力する。ＡＥ制御部９２は、コントローラ７０内に構成されており、輝度算出部９１により得られた平均輝度値に基づいて撮像駆動部６３を制御し、平均輝度値の変動を打ち消すように撮像素子６２の電荷蓄積時間を変更して露出調整を行う。

図１２に示すように、撮像素子６２の電荷蓄積時間と、緑色光ＬＧの積算光量（Ｇ信号値）との関係は、非線形である。これは、回転蛍光体４０の回転による緑色光ＬＧの光量ムラが原因である。このように、電荷蓄積時間とＧ信号値との関係が非線形であると、光量ムラが起因しないＲ信号及びＢ信号については適切な露出調整が可能であるのに対して、Ｇ信号については適切な露出調整を行うことができない。例えば、電荷蓄積時間をα倍に変更した場合に、Ｒ信号及びＢ信号がα倍となるのに対して、Ｇ信号はα倍からずれた値となってしまう。

ＬＵＴ記憶部９３は、このＧ信号のずれをゲイン補正により補正するためのＬＵＴを記憶している。このＬＵＴは、図１３に示すような電荷蓄積時間とゲイン値との関係をテーブル化したものである。このゲイン値は、図１２に示す電荷蓄積時間とＧ信号値との関係を線形化するように決定されている。

コントローラ７０は、ＡＥ制御部９２により撮像素子６２の電荷蓄積時間が変更された際に、ＬＵＴ記憶部９３に記憶されたＬＵＴを参照して、該電荷蓄積時間に対応するゲイン値を取得し、ＤＳＰ７１内のゲイン補正部９４を制御してＧ信号のゲイン補正を行わせる。このゲイン補正後のＧ信号値は、電荷蓄積時間との関係が線形となる。なお、このゲイン補正部９４は、ＤＳＰ７１に限られず、ＡＦＥ６４内に設けても良い。

また、内視鏡システム８０は、ＬＵＴを取得するためのキャリブレーションモードを有している。このキャリブレーションモードでは、コントローラ７０は、図１４に示すように、撮影時と同様に、回転蛍光体４０の回転周期Ｔ_ｃをフレーム周期Ｔ_ｆに同期（Ｔ_ｆ＝Ｎ×Ｔ_ｃ）させた状態とし、電荷蓄積時間Ｔ_ａを１フレーム周期Ｔ_ｆ毎に段階的に変化させながらＤＳＰ７１によりＧ信号値を取得することで、図１２に示すような電荷蓄積時間とＧ信号値との関係を得る。このとき、コントローラ７０は、位相センサ４８からの検出信号に基づき、キャリブレーションモードにおける各電荷蓄積時間の開始時の励起光ＬＥの照射位置５４を、実際の撮影時（通常観察モード時及び血管強調観察モード時）と同一とする。

そして、コントローラ７０は、この電荷蓄積時間とＧ信号値との関係を線形化するゲイン値を求めることにより、ＬＵＴを作成し、ＬＵＴ記憶部９３に記憶させる。なお、このキャリブレーションモードは、白色板等を撮影対象として行うことが好ましい。キャリブレーションモード時には、少なくとも緑色光ユニット３２から緑色光ＬＧを発生させれば良く、その他の光は発生させなくても良い。

また、コントローラ７０は、ＬＤ駆動部４４からＢ−ＬＤ４３に供給するＬＤ駆動信号が特定範囲内である場合のみだけゲイン補正部９４にＧ信号のゲイン補正を実行させることが好ましい。例えば、図１５に示すように、Ｂ−ＬＤ４３から射出される励起光ＬＥの光量がＬＤ駆動信号に対してほぼ線形となる範囲内でのみゲイン補正部９４にＧ信号のゲイン補正を実行させることが好ましい。これは、ＬＤ駆動信号が大きく、励起光ＬＥの光量とＬＤ駆動信号の関係が非線形となる領域では、緑色光ＬＧの光量に対する光量ムラの割合が小さいためである。

［第３実施形態］
上記第１実施形態では、撮像素子６２としてＣＣＤイメージセンサを用いているが、本実施形態では、撮像素子６２としてＣＭＯＳイメージセンサを用いる。図１６において、ＣＭＯＳイメージセンサである撮像素子６２は、複数の画素１００と、垂直走査回路１０１と、ＣＤＳ回路１０２と、水平走査回路１０３と、出力回路１０４とを有する。

画素１００は、画素領域１００ａ内に２次元マトリクス状に配置されている。垂直走査回路１０１は、画素領域１００ａを垂直方向に走査する。ＣＤＳ回路１０２は、画素領域１００ａから読み出される撮像信号を行単位で保持してノイズ抑制処理を行う。水平走査回路１０３は、ＣＤＳ回路１０２に列毎に接続された列選択トランジスタ１０５を水平方向に走査する。出力回路１０４は、ＣＤＳ回路１０２から出力バスライン１０６に順次に転送される撮像信号をインピーダンス変換して出力する。

画素１００は、フォトダイオードＤ１と、光電変換により信号電荷を生成して蓄積するフォトダイオードＤ１と、フォトダイオードＤ１に蓄積された信号電荷を信号電圧（撮像信号）に変換するアンプトランジスタＭ１と、撮像信号を画素１００から読み出すための画素選択トランジスタＭ２と、フォトダイオードＤ１の信号電荷を破棄するためのリセットトランジスタＭ３とを含む。

画素領域１００ａには、垂直走査回路１０１から水平方向に行選択線Ｌ１及び行リセット線Ｌ２が配線されており、ＣＤＳ回路１０２から垂直方向に列信号線Ｌ３が配線されている。行選択線Ｌ１は、画素選択トランジスタＭ２のゲートに接続されている。行リセット線Ｌ２は、リセットトランジスタＭ３のゲートに接続されている。列信号線Ｌ３は、画素選択トランジスタＭ２のソースに接続されている。また、列信号線Ｌ３は、ＣＤＳ回路１０２を介して、対応する列の列選択トランジスタ１０５に接続されている。

撮像素子６２の撮像面６２ａには、第１実施形態と同様のカラーフィルタ８４（図７参照）が設けられている。各フィルタ８４ａ，８４ｂ，８４ｃは、画素１００に対応して、フォトダイオードＤ１の光入射側に配置されている。

本実施形態では、撮像駆動部６３は、垂直走査回路１０１、ＣＤＳ回路１０２、及び水平走査回路１０３を駆動する。コントローラ７０は、基準クロック信号に基づいて撮像駆動部６３を制御し、一定のフレーム周期（例えば、１／３０秒）で撮像素子６２を駆動する。

垂直走査回路１０１は、ローリングシャッタ方式で駆動される。具体的には、垂直走査回路１０１は、撮像駆動部６３から入力される駆動信号に基づいて垂直走査信号を発生し、先頭の画素行から、行選択線Ｌ１を１行ずつ順に選択して、撮像信号を列信号線Ｌ３に出力させるとともに、撮像信号を出力済みの画素行の行リセット線Ｌ２を１行ずつ順に選択して、信号電荷を破棄させる。そして、垂直走査回路１０１は、最終の画素行に達すると、先頭の画素行に戻って同様に選択動作を行う。

コントローラ７０は、光源制御部３４を制御し、図１７に示すように、回転蛍光体４０の回転周期Ｔ_ｃを、撮像素子６２のフレーム周期Ｔ_ｆに一致させる。ローリングシャッタ方式であることにより、画素行毎に電荷蓄積期間（電荷蓄積開始から終了までの期間）が異なるが、回転周期Ｔ_ｃに対する各画素行の電荷蓄積期間は、各フレーム周期Ｔ_ｆで等しいので、回転蛍光体４０の回転に起因した緑色光ＬＧの光量ムラによるフレーム間の明るさの変動が低減される。本実施形態のその他の構成は、第１実施形態と同一である。

なお、本実施形態では、回転周期Ｔ_ｃをフレーム周期Ｔ_ｆに一致させているが、フレーム間の明るさの変動を低減するためには、少なくとも回転周期Ｔ_ｃのＮ（Ｎは１以上の整数）倍をフレーム周期Ｔ_ｆに一致（Ｔ_ｆ＝Ｎ×Ｔ_ｃ）させれば良い。

しかし、ローリングシャッタ方式では、画素行毎に電荷蓄積期間が異なるので、回転蛍光体４０の回転に起因した緑色光ＬＧの光量ムラにより、画素行毎に緑色光ＬＧの積算光量（Ｇ信号値）にばらつきが生じてしまう。このばらつきを解消するために、画素行毎にＧ信号をゲイン補正することが好ましい。このゲイン補正を行うには、プロセッサ装置１２内に、ＬＵＴ記憶部及びゲイン補正部を設け、ＬＵＴを作成するためのキャリブレーションモードを実行可能とすれば良い。

このキャリブレーションモードでは、コントローラ７０は、回転蛍光体４０の回転周期Ｔ_ｃをフレーム周期Ｔ_ｆに同期させて撮像素子６２に撮像を実行させ、各画素行についてＧ信号値の平均値を算出する。この平均値に基づいて、上記ばらつきを解消するためのゲイン値を求め、ＬＵＴを作成する。そして、コントローラ７０は、実際の撮影時に、ゲイン補正部を制御し、ＬＵＴに基づいてＧ信号のゲイン補正を行う。なお、画素１００の感度ばらつきを補正するための補正データを予め求めておき、本ゲイン補正と合わせて補正を行っても良い。ＬＵＴの作成は、画素１００の感度ばらつきを補正したうえで取得すれば良い。

さらに、第２実施形態のようにＡＥ制御により電荷蓄積時間を変更可能とすると、上記ばらつきを解消するためには、想定されるすべての電荷蓄積時間について、上記ＬＵＴを作成する必要がある。そこで、ＡＥ制御を行う場合には、以下の方法で緑色光ＬＧの光量ムラデータを取得し、実際の撮影時にＡＥ制御により電荷蓄積時間が変更された場合に、光量ムラデータに基づいて、画素行間のばらつきを解消するためのゲイン値を求めて、画素行毎にＧ信号のゲイン補正を行うことが好ましい。

光量ムラデータの取得には、第２実施形態と同様に、キャリブレーションモードにおいて、回転蛍光体４０の回転周期Ｔ_ｃをフレーム周期Ｔ_ｆに同期させた状態とし、１つの画素行について電荷蓄積時間をフレーム期間毎に段階的に変化させながらＧ信号値を取得ことで、図１２に示すような電荷蓄積時間とＧ信号値との関係を取得する。そして、Ｇ信号値の電荷蓄積時間に対する変化量を求める（例えば、時間微分を行う）ことにより、光量ムラデータが得られる。

また、画素行毎のＧ信号値のばらつきを解消するために、回転周期Ｔ_ｃのＮ倍を電荷蓄積時間に一致させることも好ましい。この場合には、各画素行の電荷蓄積期間が、回転周期Ｔ_ｃのＮ倍となるため、各画素行の緑色光ＬＧの積算光量が等しく、画素行毎のＧ信号値のばらつきが防止される。図１８は、Ｎ＝１とした場合を示している。この場合、ＡＥ制御を行う際には、電荷蓄積時間の変更とともに、回転周期Ｔ_ｃを変更すれば良い。

また、本実施形態では、ＣＭＯＳイメージセンサである撮像素子６２を、ローリングシャッタ方式で駆動しているが、グローバルシャッタ方式で駆動することも可能である。この場合には、まず、光源装置１３の発光を開始した後、垂直走査回路１０１により全ての行リセット線Ｌ２を同時に選択して、全画素１００の信号電荷を一括して破棄することにより、全画素行に電荷蓄積を開始させる。そして、全画素行が電荷蓄積状態のまま、所定時間後に光源装置１３の発光を停止させ、各画素行から順に信号電荷を読み出す。

このようにＣＭＯＳイメージセンサは、グローバルシャッタ方式で駆動した場合には、ＣＣＤイメージセンサの場合と同様に、上記実施形態１及び２の撮像素子６２として用いることが可能である。

なお、上記各実施形態では、原色型のカラーフィルタ８４を有する撮像素子６２を用いているが、補色型のカラーフィルタを有する撮像素子を用いても良い。

また、モノクロの撮像素子を用いても良い。モノクロの撮像素子を用いた場合には、光源装置１３において、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢ、紫色光ＬＶの各光をそれぞれ独立に発光させて、内視鏡１１のライトガイド６０に供給し、いわゆる面順次方式で、各光をモノクロの撮像素子により個別に撮像する。

このようにモノクロの撮像素子を用いた場合には、上記第２実施形態のゲイン補正に代えて、電荷蓄積時間を補正することにより、ＡＥ制御による電荷蓄積時間と緑色光ＬＧの積算光量（Ｇ信号値）との関係を線形化することも可能である。これは、モノクロの撮像素子の場合には、緑色光ＬＧは、他の光とは独立して撮像されるので、光量ムラのある緑色光ＬＧに対する電荷蓄積時間を独立して制御することができるためである。具体的には、キャリブレーションモードにおいて、コントローラ７０は、図１２に示す電荷蓄積時間とＧ信号値との関係を取得し、この関係に基づいて、電荷蓄積時間とＧ信号値との関係を線形化するための電荷蓄積時間の補正値を取得する。そして、コントローラ７０は、ＡＥ制御時に、該補正値に基づいて電荷蓄積時間を補正する。

また、このように電荷蓄積時間を補正する場合においても、ＬＤ駆動部４４からＢ−ＬＤ４３に供給するＬＤ駆動信号が特定範囲内である場合のみだけ電荷蓄積時間を補正することが好ましい。例えば、図１５に示すように、Ｂ−ＬＤ４３から射出される励起光ＬＥの光量がＬＤ駆動信号に対してほぼ線形となる範囲内でのみ電荷蓄積時間を補正する。

上記各実施形態では、回転蛍光体４０は、蛍光を、励起光ＬＥの入射方向とは反対側に射出するように構成された反射型の回転蛍光体であるが、これに代えて、特開２０１３−２１５４３５号公報（図５）に記載されているように、蛍光を、励起光ＬＥの入射方向に射出するように構成された透過型の回転蛍光体を用いても良い。

また、上記各実施形態では、蛍光体として回転蛍光体４０を用いているが、蛍光体は、周期的な移動を行う移動型の蛍光体であれば良く、その他、種々の態様が可能である。例えば、図１９に示すように、周期的な往復運動を行う蛍光体１１０を用いても良い。蛍光体１１０は、ベース板１１１と、ベース板１１１の一方の面に設けられた蛍光体層１１２とで構成されている。ベース板１１１は、クランクディスク１１３と連接棒１１４とで構成されるクランク機構１１５に接続されている。

クランク機構１１５は、回転モータ１１６により回転駆動されるクランクディスク１１３の回転を往復運動に変換して、ベース板１１１を駆動する。ベース板１１１は、励起光ＬＥの入射方向に直交する方向に往復運動を行う。回転モータ１１６は、前述のモータ駆動部４２により駆動される。この往復運動による蛍光体１１０の移動周期が、回転蛍光体４０の場合の回転周期に対応する。

このように、蛍光体１１０が往復運動を行うことにより、蛍光体層１１２上の励起光ＬＥの照射位置が周期的に変化するので、フレーム間の明るさの変動を抑えるためには、蛍光体１１０の移動周期の整数倍を、フレーム周期Ｔ_ｆまたは電荷蓄積時間に一致させれば良い。

上記各実施形態では、生体組織の血管情報を取得するための血管情報取得用の光源として、紫色光ＬＶを発するＶ−ＬＥＤ３０ｃを設けているが、このＶ−ＬＥＤ３０ｃに代えて、またはＶ−ＬＥＤ３０ｃに加えて、他の光源を設けても良い。例えば、血管情報として血中ヘモグロビンの酸素飽和度を取得するために、中心波長４７３±１０ｎｍの狭帯域の青色光を発する光源を設けても良い。もちろん、血管情報観察を行わない場合には、血管情報取得用の光源を設けず、Ｒ−ＬＥＤ３０ａ、Ｂ−ＬＥＤ３０ｂ、及び緑色光ユニット３２のみとしても良い。

上記各実施形態では、赤色光、青色光、紫色光等を発する半導体光源としてＬＥＤを用いているが、ＬＥＤに代えて、ＬＤ（Laser Diode）等の半導体光源を用いても良い。

上記実施形態では、光源装置とプロセッサ装置とを別体構成としているが、光源装置とプロセッサ装置と１つの装置で構成しても良い。また、本発明は、照明光の観察部位の反射光をイメージガイドで導光するファイバスコープや、撮像素子と超音波トランスデューサが先端部に内蔵された超音波内視鏡を用いた内視鏡システム、及びそれに用いられる内視鏡用光源装置にも適用可能である。

なお、特許請求の範囲中の「補正部」は、実施形態中のゲイン補正を行う「ゲイン補正部」、または電荷蓄積時間を補正する「コントローラ」に対応する。また、「制御部」は実施形態中の「コントローラ」に対応する。

１０ 内視鏡システム
１１ 内視鏡
１２ プロセッサ装置
１３ 光源装置
３０ 光源部
３２ 緑色光ユニット
３３ 光路統合部
３４ 光源制御部
４０ 回転蛍光体
４１ 回転モータ
４５ ダイクロイックミラー
５０ ホイール板
５１ 蛍光体層
５２ 凹部
５３ 回転軸
５５ タイミングマーク
６２ 撮像素子
６２ａ 撮像面

Claims (9)

1. 励起光を発する励起光源と、
   前記励起光が照射されて蛍光を発し、かつ、周期的な移動を行い、前記励起光の照射位置が周期的に変化する蛍光体と、
   前記蛍光により照射された検体を一定のフレーム周期で撮像し、前記フレーム周期毎に、電荷蓄積時間内に光電変換により生成されて蓄積された信号電荷に応じた撮像信号を生成する撮像素子と、
   前記蛍光体及び前記撮像素子の駆動を制御して、前記蛍光体の移動周期の整数倍を前記フレーム周期に一致させる制御部と、
   前記撮像信号に基づいて前記電荷蓄積時間を変更する露出制御部と、
   前記撮像信号または前記電荷蓄積時間を補正して、前記撮像信号と前記電荷蓄積時間との関係を線形化する補正部と、
   を備えることを特徴とする内視鏡システム。
2. 前記制御部は、前記移動周期の整数倍を前記フレーム周期に一致させた状態で、前記電荷蓄積時間を変更しながら、前記撮像素子から前記撮像信号を取得することにより、前記撮像信号と前記電荷蓄積時間との関係を線形化するための補正値を算出し、
   前記補正部は、前記補正値に基づいて前記補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記補正部は、前記励起光源を駆動する駆動信号が特定範囲内である場合にのみ前記補正を行うことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡システム。
4. 前記補正部は、前記撮像信号のゲイン補正を行うものであり、
   前記蛍光と異なる波長帯の光を発する光源と、
   前記光と前記蛍光との光路を統合する光路統合部とを備え、
   前記撮像素子は、前記光と前記蛍光とが合波された混合光を撮像することを特徴とすることを特徴とする請求項２または３に記載の内視鏡システム。
5. 前記補正部は、前記電荷蓄積時間を補正するものであり、
   前記蛍光と異なる波長帯の光を発する光源と、
   前記光と前記蛍光との光路を統合する光路統合部とを備え、
   前記撮像素子は、前記光と前記蛍光とをそれぞれ個別に撮像することを特徴とすることを特徴とする請求項２または３に記載の内視鏡システム。
6. 前記撮像素子は、ＣＣＤイメージセンサであることを特徴とする請求項１から５いずれか１項に記載の内視鏡システム。
7. 励起光を発する励起光源と、
   前記励起光が照射されて蛍光を発し、かつ、周期的な移動を行い、前記励起光の照射位置が周期的に変化する蛍光体と、
   前記蛍光により照射された検体を一定のフレーム周期で撮像し、前記フレーム周期毎に、電荷蓄積時間内に光電変換により生成されて蓄積された信号電荷に応じた撮像信号を生成する撮像素子と、
   前記蛍光体及び前記撮像素子の駆動を制御して、前記蛍光体の移動周期の整数倍を前記フレーム周期に一致させる制御部と、
   前記撮像信号をゲイン補正するゲイン補正部とを備え、
   前記撮像素子は、画素行毎に電荷蓄積期間が異なるローリングシャッタ方式で駆動されるＣＭＯＳイメージセンサであり、
   前記制御部は、前記移動周期の整数倍を前記フレーム周期に一致させた状態で、前記電荷蓄積時間を変更しながら前記撮像素子から前記撮像信号を取得し、前記撮像信号の前記電荷蓄積時間に対する変化量を求めることより前記蛍光の光量ムラデータを取得し、
   前記ゲイン補正部は、前記光量ムラデータに基づいて、前記画素行毎に前記ゲイン補正を行うことを特徴とする内視鏡システム。
8. 前記蛍光体は、回転駆動される回転蛍光体であることを特徴とする請求項１から７いずれか１項に記載の内視鏡システム。
9. 励起光を発する励起光源と、
   前記励起光が照射されて蛍光を発し、かつ、周期的な移動を行い、前記励起光の照射位置が周期的に変化する蛍光体と、
   前記蛍光により照射された検体を一定のフレーム周期で撮像し、前記フレーム周期毎に、電荷蓄積時間内に光電変換により生成されて蓄積された信号電荷に応じた撮像信号を生成する撮像素子と、
   を備えた内視鏡システムの作動方法において、
   制御部が、前記蛍光体及び前記撮像素子の駆動を制御して、前記蛍光体の移動周期の整数倍を前記フレーム周期に一致させるステップと、
   露出制御部が、前記撮像信号に基づいて前記電荷蓄積時間を変更するステップと、
   補正部が、前記撮像信号または前記電荷蓄積時間を補正して、前記撮像信号と前記電荷蓄積時間との関係を線形化するステップと、
   を備えることを特徴とする内視鏡システムの作動方法。

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