JP7256051B2 - 内視鏡および内視鏡システム - Google Patents

Description

本開示は、被写体内に挿入される内視鏡、および内視鏡システムに関する。

特許文献１には、外管を有する長尺状の内視鏡シャフトを備え、その内視鏡シャフトの遠位端において出射面にて終端する１つあるいは複数の照明光ファイバ束を収容する内視鏡が開示されている。この内視鏡において、その内視鏡シャフトの遠位領域には、少なくとも１つの旋回面において旋回可能な視野方向を有する入射光学素子が配置され、１つあるいは複数の照明光ファイバ束により側方に照明可能である。少なくとも第１の照明光ファイバ束は０度の視野角で内視鏡シャフトの遠位端の前方領域を照射する。少なくとも第２の照明光ファイバ束は、０度～９０度の側方視野角あるいは側方視野角範囲で別の領域を照射する。

特表２０１６－５００５３８号公報

特許文献１のように９０度程度の広範な画角の範囲を内視鏡で人体内等の被写体を観察する際には、画角内において極力均一に照明できることが撮像画像の画質劣化の抑制の観点で好ましい。ところが、特許文献１では、２種類の照明光ファイバ束とＬＥＤ（Light Emission Diode）とが内視鏡先端に配置されているが、０度～９０度の範囲を照明するために一部の照明光ファイバが折り曲げられた構成となっている。このため、先端に十分なスペースが確保できないためにイメージセンサが先端に配置されず、撮像画像の画質が劣化する可能性があった。また、特許文献１では２種類の照明ファイバ束と１つのＬＥＤとの照明のオンオフを切り替えて照明するだけであるため、人体内等の被写体に対する効率的な照明という観点で特許文献１の技術に対して改善の余地があると考察される。

本開示は、上述した従来の状況に鑑みて案出され、人体内等の被写体を広範な画角の中で視野を変えながら効率的に照明して撮像し、被写体への明暗の照明バランスに基づく撮像画像の画質劣化を適応的に抑制する内視鏡および内視鏡システムを提供することを目的とする。

本開示は、被写体内に挿入される内視鏡であって、前記内視鏡の先端部に配置され、所定角度の画角内で視野を可変に前記被写体を撮像する撮像部と、前記先端部に配置され、複数の異なる方向の照射範囲を照明する複数の照明部と、前記撮像部の視野方向を検出する検出部と、を備え、前記複数の照明部のそれぞれは、前記検出部によって検出された前記撮像部の視野方向内に含まれる前記複数の照明部の照射範囲に応じて、前記撮像部の視野方向内に含まれる照明部のうち、前記撮像部の視野方向内における照射範囲が最も大きい第１照明部の光量を最も大きくし、前記第１照明部よりも前記撮像部の視野方向内における照射範囲が小さい第２照明部の光量を前記第１照明部よりも小さく照明光の光量を変更して照明する、内視鏡を提供する。

また、本開示は、被写体内に挿入される内視鏡と、前記内視鏡の動作を制御する制御装置とを含む内視鏡システムであって、前記内視鏡は、前記内視鏡の先端部に配置され、所定角度の画角内で視野を可変に前記被写体を撮像する撮像部と、前記先端部に配置され、複数の異なる方向の照射範囲を照明する複数の照明部と、前記撮像部の視野方向を検出する検出部と、を備え、前記複数の照明部のそれぞれは、前記検出部によって検出された前記撮像部の視野方向内に含まれる前記複数の照明部の照射範囲に応じた前記制御装置の制御により、前記撮像部の視野方向内に含まれる照明部のうち、前記撮像部の視野方向内における照射範囲が最も大きい第１照明部の光量を最も大きくし、前記第１照明部よりも前記撮像部の視野方向内における照射範囲が小さい第２照明部の光量を前記第１照明部よりも小さく照明光の光量を変更して照明する、内視鏡システムを提供する。

本開示によれば、人体内等の被写体を広範な画角の中で視野を変えながら効率的に照明して撮像でき、被写体への明暗の照明バランスに基づく撮像画像の画質劣化を適応的に抑制できる。

実施の形態１に係る内視鏡システムの全体構成例を示す図 カメラヘッドの構造例を示す斜視図 カメラヘッドの構造例を示す側面図 ＣＣＵおよび光源制御装置の内部構成例を示すブロック図 切替制御回路の構成例を示す回路図 ロータリーエンコーダの形状例を示す図 カメラ角度に対応する、フォトリフレクタの検知状態例およびＬＥＤの照明バランスの割合例を示すパラメータテーブルを示す図 照明バランスボリュームのボリューム値と選択された２つのＬＥＤの照明バランスの割合との対応関係例を示す図 全体光量ボリュームのボリューム値と全体光量の割合との対応関係例を示す図 ＰＷＭ制御による光量調整例を示すタイミングチャート カメラの光軸がスコープの軸線方向に対して０度～７．５度の範囲内の方向を向く場合に選択される２つのＬＥＤの照明例を説明する図 カメラの光軸がスコープの軸線方向に対して７．５度～２２．５度の範囲内の方向を向く場合に選択される２つのＬＥＤの照明例を説明する図 カメラの光軸がスコープの軸線方向に対して２２．５度～４５度の範囲内の方向を向く場合に選択される２つのＬＥＤの照明例を説明する図 カメラの光軸がスコープの軸線方向に対して４５度～６０度の範囲内の方向を向く場合に選択される２つのＬＥＤの照明例を説明する図 カメラの光軸がスコープの軸線方向に対して６０度～７５度の範囲内の方向を向く場合に選択される２つのＬＥＤの照明例を説明する図 カメラの光軸がスコープの軸線方向に対して７５度～９０度の範囲内の方向を向く場合に選択される２つのＬＥＤの照明例を説明する図 実施の形態１に係る内視鏡システムの自動照明制御の動作手順例を示すフローチャート 実施の形態１に係る内視鏡システムの全体光量調整の動作手順例を示すフローチャート 実施の形態１に係る内視鏡システムのカメラ角度変更の動作手順例を示すフローチャート 実施の形態１に係る内視鏡システムの照明バランス調整の動作手順例を示すフローチャート 実施の形態１の変形例に係る内視鏡システムのカメラヘッドの構造を示す側面図

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る内視鏡および内視鏡システムの構成および作用を具体的に開示した実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

＜内視鏡システムの構成＞
図１は、実施の形態１に係る内視鏡システム５の全体構成例を示す図である。内視鏡システム５は、内視鏡１０と、光源制御装置６０と、ＣＣＵ（Camera Control Unit）８０とを含む構成である。

内視鏡１０は、医療器具の一例として、例えば医師等の使用者が片手で取り扱い可能な医療用カメラである。内視鏡１０は、人体内等の被写体に挿入されるスコープ１１と、使用者がスコープ１１を手元で操作するための操作部１２とを含む。なお、内視鏡１０は、スコープ１１の内側を通るように配された映像信号ラインおよび光量調整用信号ラインのそれぞれを分岐させるための分岐ボックス１３を含む構成としてもよい。図１では、分岐ボックスを「分岐ＢＯＸ」と略記している。

スコープ１１は、例えば長尺の略円筒状に形成され、可撓性を有する基端側の軟性部と、この軟性部に連結した剛性を有する先端側の硬性部とを含む。硬性部の内側には、カメラヘッド１４（図２参照）が配置される。なお、基端側は内視鏡１０の使用者に近い側を示し、先端側は内視鏡１０が挿入される被写体に近い側を示す。

カメラヘッド１４は、視野方向を可変な１台のカメラ４０と、照明光源３０とを有する。照明光源３０は、例えば３つのＬＥＤ（Light Emitting Diode）３１，３２，３３を含む。

カメラ４０は、カメラ筐体４１（図２参照）と光学レンズユニット４２（図２参照）とを含む撮像ユニットである。以下、実施の形態１において、カメラヘッド１４内には１台のカメラ４０が配置されるとして説明する。但し図２では、カメラヘッド１４内に１台のカメラ４０が配置されている例が図示されているが、実施の形態１においてカメラヘッド１４内には複数台（例えば２台）のカメラが配置されてもよい。この場合、それぞれのカメラは、独立して可動して視野方向を可変な、あるいは同期して一斉に可動して視野方向を可変である。また、２台のカメラは、例えば右眼用カメラと左眼用カメラとからなるステレオカメラとして機能する。２台のカメラは、同期して一斉に可動して同じ撮像方向を撮像する。なお上述したように、２台のカメラは、それぞれ別々に動作し、異なる撮像方向を撮像することも可能である。この場合、１台のカメラ４０で撮像される撮像範囲に比べて、２台のカメラで撮像される撮像範囲が相対的に拡がる。

撮像部の一例としてのカメラ４０は、スコープ１１の軸線方向に対し、例えば０度～９０度の範囲内で視野方向（カメラ角度の一例）を可変自在である。カメラ角度０度は、カメラ４０の光軸がスコープ１１の軸線方向と一致する角度である。カメラ角度９０度は、カメラ４０の光軸がスコープ１１の軸線方向に対して垂直な方向となる角度である。

複数の照明部の一例としての３つのＬＥＤ３１，３２，３３のうち、ＬＥＤ３１は、スコープ１１の軸線方向を主な照射方向とするように配置され、既定（一定）の照射角度で照明する。ＬＥＤ３２は、スコープ１１の軸線方向に対して４５度下向きに傾いた方向を主な照射方向とするように配置され、既定（一定）の照射角度で照明する。ＬＥＤ３３は、スコープ１１の軸線方向に対して垂直方向（９０度下向き）を主な照射方向とするように配置され、既定（一定）の照射角度で照明する。

なお、実施の形態１では、３つのＬＥＤ３１，３２，３３のうち、２つのＬＥＤが同時に点灯する場合を示すが、３つのＬＥＤが同時に点灯することは排除されないし、１つのＬＥＤだけが点灯することも排除されない。

操作部１２は、スコープ１１の軟性部の手元側（基端側）に設けられる。操作部１２は、使用者が操作可能なダイヤル２５を有する。ダイヤル２５は、回転軸を中心に回転自在である。操作部１２は、ダイヤル２５が操作されることで、伝達部材（例えばワイヤあるいはベルト）を介してスコープ１１の硬性部の内側に配された支持アーム１４２（図２参照）に押し力や引っ張り力を付与し、支持アーム１４２を前後方向（言い換えると、スコープ１１の軸線方向）に移動させる。支持アーム１４２が前後方向に移動することで、スコープ１１の先端側に配されたカメラ４０は、回転軸を中心に０度～９０度の範囲内で旋回し、カメラ角度を変更する。ダイヤル２５の回転軸には、ダイヤル２５の回転量（つまり、カメラ角度）を検出するためのロータリーエンコーダ２１（図６参照）が設けられる。なお、操作部１２は、ダイヤル２５の代わりに、スライドスイッチあるいはレバーを有してもよい。

操作部１２は、３つのＬＥＤ３１，３２，３３からの照明光による照明バランスの割合を既定の初期状態に戻すための調光リセットボタン２２を有する。操作部１２は、３つのＬＥＤ３１，３２，３３から照射される照明光の全体光量を可変するための全体光量ボリューム２４と、３つのＬＥＤ３１，３２，３３からの照明光による照明バランスの割合を可変するための照明バランスボリューム２３とを有する。全体光量とは、ＬＥＤから照射される照明光の全体的な光量（強さ）を示す。一方、照明バランスとは、２つのＬＥＤからそれぞれ照射される照明光のバランスを示す。全体光量ボリューム２４と照明バランスボリューム２３とは、それぞれスライダの操作によって抵抗値が変わるスライド式のボリューム（つまみ）である。使用者は、照明バランスボリューム２３を操作することで、例えばモニタ（図示略）に映し出された撮像映像を見ながら最適な照明バランスの割合を可変できる。また、照明バランスの割合を可変した後でも、使用者は、調光リセットボタン２２を押下することで、照明バランスの割合を既定の初期状態に戻すことができる。

図２は、カメラヘッド１４の構造例を示す斜視図である。図３は、カメラヘッド１４の構造例を示す側面図である。カメラヘッド１４は、硬性部１１１の内側に配される。カメラヘッド１４は、透明ドーム３５と、カメラ４０と、照明光源３０とを含む。スコープ１１の硬性部１１１の内側には、硬性部１１１内の空間の一部を仕切る、段差を有する板状の隔壁部材１３１が設けられる。図２および図３では、カメラ４０およびその駆動機構が示されている。

カメラ４０は、光学レンズユニット４２およびカメラ筐体４１を有する。光学レンズユニット４２は、フォーカスレンズ等を収容する鏡筒４２ｚを含む。カメラ筐体４１は、光学レンズユニット４２の背部に配された撮像素子４３を含む。光学レンズユニット４２は、例えば９０度の画角を有し、画角内の被写体（ターゲット）からの光を入射し、撮像素子４３に光学像を結像する。撮像素子４３は、撮像面に結像した光学像を電気信号に変換し、映像信号として出力する。光学レンズユニット４２の被写界深度は、スコープ１１が体内に挿入された場合、体内で観察される全ての臓器に焦点が合うように、例えば３０mm～２００mm程度に設定される。

撮像素子４３は、スコープ１１の内側に配された長尺のフレキシブル基板１５０に実装される。撮像素子４３は、フレキシブル基板１５０に配線された信号線を介して、ＣＣＵ８０から伝送される駆動信号によって駆動され、また、撮像された映像信号をＣＣＵ８０に伝送する。

カメラ筐体４１の側面には、隔壁部材１３１の側面に形成された貫通孔によって軸支される、回転軸が設けられる。カメラ４０は、この回転軸（図示略）を中心に隔壁部材１３１に対して図中矢印ｅ１，ｅ２方向にそれぞれ回動自在である。また、カメラ筐体４１の側面には、スコープ１１の内側に配された支持アーム１４２の先端部と係合する係合軸１４１が設けられる。医師等の使用者の操作によって操作部１２のダイヤル２５が操作されると、支持アーム１４２は、押し出したり引き戻されたりするように移動する。

支持アーム１４２が図中矢印ｆ１の方向に押し出されると、支持アーム１４２の先端が係合する係合軸１４１が前方に押し出され、カメラ筐体４１は、回転軸を中心に図中矢印ｅ１の方向に回動する。係合軸１４１の押出し量が途中までである場合、カメラ筐体４１は、例えば斜め４５度下向きとなる。係合軸１４１の押出し量が最大である場合、カメラ筐体４１は、スコープ１１の軸線方向に対し垂直方向である真下を向く。

また、支持アーム１４２が図中矢印ｆ２の方向に引き戻されると、支持アーム１４２の先端が係合する係合軸１４１が後方に引き戻され、カメラ筐体４１は、回転軸を中心に図中矢印ｅ２の方向に回動する。係合軸１４１の引き戻し量が途中までである場合、カメラ筐体４１は、例えば斜め４５度下向きとなる。係合軸１４１の引き戻し量が最大である場合、カメラ筐体４１は、スコープ１１の軸線方向である正面を向く。

カメラ筐体４１の回動に伴い、カメラ筐体４１の後端側に配された撮像素子４３も同時に回動する。このとき、撮像素子４３が実装された長尺のフレキシブル基板１５０は、僅かに撓んで曲がったり真っすぐに延びたりする。

また、隔壁部材１３１の先端面は、スコープ１１の軸線方向に対し、垂直な面、４５度斜面および平行な面に形成される。垂直な面、４５度斜面および平行な面には、それぞれＬＥＤ３１，３２，３３が配置される。３つのＬＥＤ３１，３２，３３は、透明ドーム３５を通して被写体（ターゲット）に向けて照明光を照射する。

図４は、ＣＣＵ８０および光源制御装置６０の内部構成例を示すブロック図である。制御装置の一例としてのＣＣＵ８０は、２台のカメラ４０のそれぞれで撮像された映像信号に対して各種の映像処理を施してモニタ（図示略）に表示するとともに、照明光源３０（図１参照）による照明を、制御装置の一例としての光源制御装置６０を介して制御する。ＣＣＵ８０は、センサ制御部８１と、メモリ８２と、ＣＰＵ８３と、照明制御部８４とを有する。

センサ制御部８１は、カメラ４０の撮像素子４３を駆動し、撮像素子４３で撮像された映像信号を入力する。撮像素子（イメージセンサの一例）４３は、ＣＣＤ（Charged-Coupled Devices），ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）等の固体撮像素子であり、患部等の被写体（ターゲット）からの光を撮像面に結像し、結像した光学像を電気信号に変換して映像信号を出力する。

メモリ８２は、一次記憶装置（例えばＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory））を含む。また、メモリ８２は、二次記憶装置（例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive））、三次記憶装置（例えば光ディスク、ＳＤカード）を含んでよい。メモリ８２は、後述する自動照明制御パラメータが登録されたパラメータテーブルＴｂ１（照明制御情報の一例）を記憶する。自動照明制御パラメータは、カメラ角度と３つのＬＥＤ３１，３２，３３のそれぞれの照明光の光量（つまり、照明バランス）の割合との対応関係を定義する（図７参照）。

ＣＰＵ８３は、ＣＣＵ８０内の各部の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ８３は、例えば、ＣＰＵ８３がメモリ８２に保持された処理用のプログラムを読み出して実行することで、各種の機能を実現する。なお、ＣＰＵ８３の代わりに、ＭＰＵ（Micro processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＧＰＵ（Graphical Processing Unit）等のプロセッサが使用されても構わない。

照明制御部８４は、３つのＬＥＤ３１，３２，３３による照明の動作を制御する。照明制御部８４は、自動照明バランス切替制御部９１と、ＰＷＭ制御部９２とを有する。なお、照明制御部８４も、ＣＰＵ８３と同様に、ＣＰＵを含むプロセッサ（上述参照）を用いて構成されてよい。

自動照明バランス切替制御部９１は、３つのＬＥＤ３１，３２，３３のうち２つのＬＥＤによる照明バランスの割合を自動で制御する。３つ全てのＬＥＤ３１，３２，３３ではなく２つのＬＥＤを選択的に点灯にすることで、ＬＥＤの長寿命化および発熱抑制が促進され、消費電力の増大も抑制される。また、自動照明バランス切替制御部９１は、被写体（ターゲット）による照明光の反射状況あるいは被写体（ターゲット）までの距離に応じて、照明バランスの割合を自動調整することも可能である。被写体（ターゲット）による照明光の反射状況の検出あるいは被写体（ターゲット）までの距離の検出は、例えば、単数又は複数のカメラを用いて公知の技術によって実現されればよい。

ＰＷＭ制御部９２は、３つのＬＥＤ３１，３２，３３のうち２つのＬＥＤを選択的に点灯する際、各ＬＥＤに供給される駆動信号（例えば駆動電流）のオンオフのデューティ比を制御することで、照明バランスの割合を調光する。

光源制御装置６０は、ＣＣＵ８０により設定される照明バランスの割合に応じて、３つのＬＥＤ３１，３２，３３の点灯、消灯、あるいは調光を行う。光源制御装置６０は、Ａ／Ｄ変換器６１と、切替制御回路６２と、ＬＥＤ駆動回路６３，６４とを含む。なお、光源制御装置６０の構成はＣＣＵ８０内に設けられても構わない。

使用者が操作部１２のダイヤル２５を回転させてカメラ４０のカメラ角度を変えると、ダイヤル２５の回転量は、その回転軸に軸支されたロータリーエンコーダ２１によって検出される。検出部の一例としてのロータリーエンコーダ２１は、ダイヤル２５の回転量を示す４ビットのエンコード値を出力する。ロータリーエンコーダ２１の検出原理の詳細については、後述する。

４ビットのエンコード値は、照明制御部８４を介してＣＰＵ８３に伝達される。ＣＰＵ８３は、メモリ８２に記憶されたパラメータテーブルＴｂ１（図７参照）を基に、４ビットのエンコード値に対応する自動照明制御パラメータを読み出し、照明制御部８４に渡す。照明制御部８４は、自動照明制御パラメータに基づく制御信号を生成し、光源制御装置６０の切替制御回路６２に出力する。

切替制御回路６２は、照明制御部８４からの制御信号に従い、３つのＬＥＤ３１，３２，３３のうち２つのＬＥＤを選択するとともに、これらの選択された２つのＬＥＤによる照明バランスの割合を制御する。なお、自動照明制御パラメータに基づく照明制御は、映像の明暗情報や映像信号のＶｓｙｎｃ信号に同期して行われてもよい。

また、マニュアル操作により全体光量ボリューム２４および照明バランスボリューム２３のそれぞれで調整される抵抗値は、Ａ／Ｄ変換器６１でデジタルデータに変換される。この抵抗値のデジタルデータは、照明制御部８４に伝達される。照明制御部８４は、この抵抗値のデジタルデータを基に、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行う。調光リセットボタン２２は、マニュアル操作で変更された照明バランスのモード（マニュアル照明モード）から自動照明制御パラメータに基づく自動照明モードに戻す際に押下される。

図５は、切替制御回路６２の構成例を示す回路図である。自動照明バランス切替制御部９１は、メモリ８２に記憶されたパラメータテーブルＴｂ１に登録されている自動照明制御パラメータを入力し、また、照明バランスボリューム２３が示すボリューム値、あるいは調光リセットボタン２２の押下信号を入力する。ＰＷＭ制御部９２は、全体光量ボリューム２４が示すボリューム値を入力する。

光源制御装置６０の切替制御回路６２は、セレクタ回路７２と、ＬＥＤ駆動回路６３，６４と、アナログスイッチ（ＳＷ）７５，７６とを有する。セレクタ回路７２は、自動照明バランス切替制御部９１からの信号に従い、アナログＳＷ７５またはアナログＳＷ７６を選択する。アナログＳＷ７５は、セレクタ回路７２によって選択された場合、ＬＥＤ駆動回路６３とＬＥＤ３１のアノード端子との間を導通させる。また、アナログＳＷ７６は、セレクタ回路７２によって選択された場合、ＬＥＤ駆動回路６３とＬＥＤ３２のアノード端子との間を導通させる。

ＬＥＤ駆動回路６３は、アナログＳＷ７５が導通した場合、ＬＥＤ３１にＬＥＤ駆動電流を供給する。ＬＥＤ駆動回路６３は、アナログＳＷ７６が導通した場合、ＬＥＤ３２にＬＥＤ駆動電流を供給する。また、ＬＥＤ駆動回路６４は、自動照明バランス切替制御部９１からの信号に従い、ＬＥＤ３３にＬＥＤ駆動電流を供給する。

この切替制御回路６２では、自動照明制御パラメータに従い、また、使用者によって操作される照明バランスボリューム２３のボリューム値および全体光量ボリューム２４のボリューム値に応じて、３つのＬＥＤ３１，３２，３３のうち、２つのＬＥＤの光量が調整される。

また、使用者による調光リセットボタン２２の押下によって、３つのＬＥＤ３１，３２，３３のうち、２つのＬＥＤの光量が自動照明制御パラメータに基づく値に復帰する。３つのＬＥＤ３１，３２，３３のうち、中間位置に配置されるＬＥＤ３２は、カメラ角度が０度～９０度のいずれであっても点灯する。

切替制御回路６２は、通常、自動照明制御パラメータに基づく照明バランスの割合に従って、３つのＬＥＤ３１，３２，３３の照明制御を行う。使用者が照明バランスボリューム２３を操作した場合、この照明バランスボリューム２３のボリューム値に基づく照明バランスの割合に従って照明制御を行うことが優先される。使用者が調光リセットボタン２２を押下すると、切替制御回路６２は、自動照明制御パラメータに基づくバランス割合による照明制御に優先的に復帰する。

また、使用者が全体光量ボリューム２４を操作すると、切替制御回路６２は、自動照明制御パラメータに基づく光量制御とは無関係に、ＰＷＭ制御を行い、ＬＥＤ３１，３２，３３のそれぞれに供給するＬＥＤ駆動電流を、最大電流値の０％～１００％の範囲で可変できる。例えば、全体光量ボリューム２４の操作によって、全体光量が最大電流値の８０％に設定されている場合、この最大電流値の８０％がＰＷＭ比率の１００％に相当する。

図６は、ロータリーエンコーダ２１の形状例を示す図である。ロータリーエンコーダ２１は、１／４円板２１１とフォトリフレクタ２１２とを有する。１／４円板２１１は、扇形の中心近傍に形成された孔２１１ｚを貫通するダイヤル２５の回転軸に軸支される。ダイヤル２５の回転軸が０°～９０°の範囲で回転すると、１／４円板２１１も回転軸と一緒に回転する。１／４円板２１１には、孔２１１ｚを中心とする同心円上に穿設された開口部から構成される複数のスリット２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ，２１１ｄが形成される。

また、フォトリフレクタ２１２は、１／４円板２１１の表面と対向して配置される。フォトリフレクタ２１２は、４個のフォトリフレクタＦＲ１，ＦＲ２，ＦＲ３，ＦＲ４を有する。４個のフォトリフレクタＦＲ１，ＦＲ２，ＦＲ３，ＦＲ４は、それぞれ発光素子およびフォトセンサＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳ４の組を有する。

各発光素子は、１／４円板２１１の軸径方向にある位置Ｐ１、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４に向けて投射光を照射する。４個のフォトセンサＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳ４は、位置Ｐ１、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４で反射される反射光をそれぞれ受光する。１／４円板２１１の位置Ｐ１、Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４にスリットが形成されている場合、発光素子からの投射光は反射されない。フォトセンサは、１／４円板２１１の表面で反射された反射光を受光すると、Ｈレベル信号を出力する。フォトセンサは、反射光を受光しないと、Ｌレベル信号を出力する。

例えば、図６では、１／４円板２１１の位置Ｐ３にスリット２１１ｄが形成されているので、発光素子からの投射光は、スリット２１１ｄを通過し、位置Ｐ３で反射されない。フォトセンサＬＳ３は、反射光を受光しないので、Ｌ（Ｌｏｗ）レベル信号を出力する。その他のフォトセンサＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ４は、それぞれ位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ４で反射された反射光を受光し、Ｈ（Ｈｉｇｈ）レベル信号を出力する。フォトセンサＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ２，ＬＳ４から出力されるＨレベル信号およびＬレベル信号は、フォトリフレクタ２１２の検知状態を表わす４ビットのエンコード値として出力される。

図７は、カメラ角度に対応する、フォトリフレクタ２１２の検知状態例およびＬＥＤの照明バランスの割合例を示すパラメータテーブルＴｂ１を示す図である。角度Ｎｏ．１～Ｎｏ．１２のそれぞれは、１／４円板２１１の回転方向において、スリット有無の変化がある毎に割り当てられる。ここでは、例えば７．５度単位で角度Ｎｏ．が変化する。

例えば、図６に示すロータリーエンコーダ２１の状態は、角度Ｎｏ．１２に相当する。角度Ｎｏ．１２では、カメラ角度は、８２．５度～９０度である。フォトリフレクタ検知状態を示す４ビットのエンコード値は、「１，０，１，１」である。ＬＥＤ３１，３２，３３のそれぞれの照明バランスの割合は、それぞれ０％，２５％，１００％である。また、角度Ｎｏ．１では、カメラ角度が０～７．５度である。４ビットのエンコード値は、「０，１，１，１」である。３つのＬＥＤ３１，３２，３３のそれぞれの照明バランスの割合は、それぞれ１００％，２５％，０％である。

一例として、３つのＬＥＤ３１，３２，３３のそれぞれを調光する場合、自動照明バランス切替制御部９１は、バランス割合の合計値（和）が既定値（例えば１２５％）になるように、３２段階でバランス割合を変更する。３２段階の段階数はあくまで一例である。このとき、自動照明バランス切替制御部９１は、２つのＬＥＤのバランス割合を維持したまま、全体光量を調整することも可能である。

図８は、照明バランスボリューム２３のボリューム値と選択された２つのＬＥＤの照明バランスの割合との対応関係を示す図である。ＬＥＤの照明バランスの割合は、ＰＷＭ比率（ＰＷＭ制御におけるデューティ比）に相当する。選択される２つのＬＥＤの組合せとして、ＬＥＤ３１とＬＥＤ３２との組合せと、ＬＥＤ３２とＬＥＤ３３との組合せが挙げられる。例えば、角度Ｎｏ．１～角度Ｎｏ．７のそれぞれは、ＬＥＤ３１とＬＥＤ３２との組合せに相当する。角度Ｎｏ．８～角度Ｎｏ．１２のそれぞれは、ＬＥＤ３２とＬＥＤ３３との組合せに相当する。角度Ｎｏ．１～角度Ｎｏ．１２のいずれの場合も、２つのＬＥＤの照明バランスの割合の合計値は、１２５％である。例えば、角度Ｎｏ．３の場合、ＬＥＤ３１の照明バランスの割合は７５％であり、ＬＥＤ３２の照明バランスの割合は５０％である。

図９は、全体光量ボリューム２４のボリューム値と全体光量の割合との対応関係例を示す図である。全体光量ボリューム２４は、全体光量を例えば３２段階で調整可能である。全体光量ボリューム２４の抵抗値は、３２段に分割される。全体光量ボリューム２４の抵抗値の分割数が値０である場合、全体光量の割合は、０％である。この場合、ＰＷＭ制御によるＬＥＤ駆動電流は最小値となる。全体光量ボリューム２４の抵抗値の分割数が値３２である場合、全体光量の割合は、１００％である。この場合、ＰＷＭ制御によるＬＥＤ駆動電流は最大値となる。

図１０は、ＰＷＭ制御による光量調整例を示すタイミングチャートである。撮像素子４３のライン周期に含まれる露光時間において、ＰＷＭ制御によるＬＥＤ点灯が行われる。ＰＷＭ比率が小さな値である場合、ＬＥＤ駆動電流は少なくなり、照明は暗くなる。ＰＷＭ比率が大きな値である場合、ＬＥＤ駆動電流は多くなり、照明は明るくなる。

次に、カメラ角度に対し自動照明制御パターンで照明を制御する場合における照明例を示す。照明は、３つのＬＥＤ３１，３２，３３のうち、２つのＬＥＤを用いて行われる。最大光量は、２つのＬＥＤが照射する照明光が重複する、２つのＬＥＤのバランス割合を合計した１２５％に相当する光量である。

図１１は、カメラ４０の光軸がスコープ１１の軸線方向に対して０度～７．５度の範囲内の方向を向く場合に選択される２つのＬＥＤの照明例を説明する図である。スコープ１１の軸線方向は、図中水平方向である。３つのＬＥＤ３１，３２，３３の照射角度は、同じである。角度Ｎｏ．１では、ＬＥＤ３１の照明バランスの割合は、１００％である。ＬＥＤ３２の照明バランスの割合は、２５％である。ＬＥＤ３３の照明バランスの割合は、０％である。つまり、カメラ４０の光軸（言い換えると、ターゲットｔｇの被写界深度）の方向の照明に適合するＬＥＤ３１，３２から選択的かつ効率的に照射され、ＬＥＤ３３からの照明は省かれる。この場合、ＬＥＤ３１が主としてターゲットｔｇ（例えば臓器の壁面）を正面から明るく照らす。撮像素子４３は、明るく照らされたターゲットｔｇの正面画像を撮像する。なお、ＬＥＤ３１が照射する照射範囲とＬＥＤ３２が照射する照射範囲とが重なる領域は、バランス割合１２５％に相当し、より明るく照明される。

図１２は、カメラ４０の光軸がスコープ１１の軸線方向に対して７．５度～２２．５度の範囲内の方向を向く場合に選択される２つのＬＥＤの照明例を説明する図である。角度Ｎｏ．２もしくは角度Ｎｏ．３の場合、ＬＥＤ３１の照明バランスの割合は、７５％である。ＬＥＤ３２の照明バランスの割合は、５０％である。ＬＥＤ３３の照明バランスの割合は、０％である。つまり、カメラ４０の光軸（言い換えると、ターゲットｔｇの被写界深度）の方向の照明に適合するＬＥＤ３１，３２から選択的かつ効率的に照射され、ＬＥＤ３３からの照明は省かれる。この場合、ＬＥＤ３１およびＬＥＤ３２のいずれも、主としてターゲットｔｇをやや斜め方向に（スコープ１１の軸線方向からやや斜め下側を）明るく照らす。撮像素子４３は、明るく照らされたターゲットｔｇのやや斜め方向の画像を撮像する。なお、ＬＥＤ３１が照射する照射範囲とＬＥＤ３２が照射する照射範囲とが重なる領域は、角度Ｎｏ．１と同様、より明るく照明される。

図１３は、カメラ４０の光軸がスコープ１１の軸線方向に対して２２．５度～４５度の範囲内の方向を向く場合に選択される２つのＬＥＤの照明例を説明する図である。角度Ｎｏ．４、角度Ｎｏ．５もしくは角度Ｎｏ．６の場合、ＬＥＤ３１の照明バランスの割合は、２５％である。ＬＥＤ３２の照明バランスの割合は、１００％である。ＬＥＤ３３の照明バランスの割合は、０％である。つまり、カメラ４０の光軸（言い換えると、ターゲットｔｇの被写界深度）の方向の照明に適合するＬＥＤ３１，３２から選択的かつ効率的に照射され、ＬＥＤ３３からの照明は省かれる。この場合、ＬＥＤ３２が、主としてターゲットｔｇを斜め方向に（スコープ１１の軸線方向から斜め下側を）明るく照らす。撮像素子４３は、明るく照らされたターゲットｔｇの斜め方向の画像を撮像する。なお、ＬＥＤ３１が照射する照射範囲とＬＥＤ３２が照射する照射範囲とが重なる領域は、角度Ｎｏ．１の場合と同様、より明るく照明される。

図１４は、カメラ４０の光軸がスコープ１１の軸線方向に対して４５度～６０度の範囲内の方向を向く場合に選択される２つのＬＥＤの照明例を説明する図である。角度Ｎｏ．７もしくは角度Ｎｏ．８の場合、ＬＥＤ３１の照明バランスの割合は、０％である。ＬＥＤ３２の照明バランスの割合は、１００％である。ＬＥＤ３３の照明バランスの割合は、２５％である。つまり、カメラ４０の光軸（言い換えると、ターゲットｔｇの被写界深度）の方向の照明に適合するＬＥＤ３２，３３から選択的かつ効率的に照射され、ＬＥＤ３１からの照明は省かれる。ＬＥＤ３２が、主としてターゲットｔｇをより斜め方向に（スコープ１１の軸線方向からより斜め下側を）明るく照らす。撮像素子４３は、明るく照らされたターゲットｔｇのより斜め方向の画像を撮像する。この場合、カメラ４０の光軸に対し上側で照明光量が多く、遠場が明るく照らされる。カメラ４０の光軸に対し下側で照明光量が少なく、近場が暗く照らされる。なお、ＬＥＤ３２が照射する照射範囲とＬＥＤ３２が照射する照射範囲とが重なる領域は、より明るく照明される。

図１５は、カメラ４０の光軸がスコープ１１の軸線方向に対して６０度～７５度の範囲内の方向を向く場合に選択される２つのＬＥＤの照明例を説明する図である。角度Ｎｏ．９もしくは角度Ｎｏ．１０の場合、ＬＥＤ３１の照明バランスの割合は、０％である。ＬＥＤ３２の照明バランスの割合は、５０％である。ＬＥＤ３３の照明バランスの割合は、７５％である。つまり、カメラ４０の光軸（言い換えると、ターゲットｔｇの被写界深度）の方向の照明に適合するＬＥＤ３２，３３から選択的かつ効率的に照射され、ＬＥＤ３１からの照明は省かれる。ＬＥＤ３２およびＬＥＤ３３も、主としてターゲットｔｇを斜め下方向に明るく照らす。撮像素子４３は、明るく照らされたターゲットｔｇの斜め下方向の画像を撮像する。なお、ＬＥＤ３２が照射する照射範囲とＬＥＤ３３が照射する照射範囲とが重なる領域は、角度Ｎｏ．７もしくは角度Ｎｏ．８の場合と同様、より明るく照明される。

図１６は、カメラ４０の光軸がスコープの軸線方向に対して７５度～９０度の範囲内の方向を向く場合に選択される２つのＬＥＤの照明例を説明する図である。角度Ｎｏ．１１もしくは角度Ｎｏ．１２の場合、ＬＥＤ３１の照明バランスの割合は、０％である。ＬＥＤ３２の照明バランスの割合は、２５％である。ＬＥＤ３３の照明バランスの割合は、１００％である。つまり、カメラ４０の光軸（言い換えると、ターゲットｔｇの被写界深度）の方向の照明に適合するＬＥＤ３２，３３から選択的かつ効率的に照射され、ＬＥＤ３１からの照明は省かれる。ＬＥＤ３３が、主としてターゲットｔｇを真下方向に明るく照らす。撮像素子４３は、明るく照らされたターゲットｔｇの真下方向の画像を撮像する。なお、ＬＥＤ３２が照射する照射範囲とＬＥＤ３３が照射する照射範囲とが重なる領域は、角度Ｎｏ．７もしくは角度Ｎｏ．８の場合と同様、より明るく照明される。

なお、上述した照明例では、ＬＥＤ３１，３２，３３の照明バランスの割合は、カメラ角度に応じて設定されたが、カメラ角度の他、ターゲットｔｇ（例えば臓器の壁面）までの距離を加味して設定されてもよい。

＜内視鏡システムの動作＞
次に、実施の形態１に係る内視鏡システム５の動作について詳細に説明する。使用者がＣＣＵ８０の電源をオンにすると、内視鏡システム５が起動する。

（照明制御）
図１７は、実施の形態１に係る内視鏡システム５の自動照明制御の動作手順例を示すフローチャートである。

図１７において、ＣＣＵ８０のＣＰＵ８３は、カメラ４０の初期化をセンサ制御部８１および照明制御部８４に指示する（Ｓ１）。センサ制御部８１および照明制御部８４のそれぞれは、ＣＰＵ８３の指示に従い、カメラ４０を初期状態に遷移させる。カメラ４０の初期状態では、例えば、センサ制御部８１は、撮像素子４３を非露光状態にする。また、照明制御部８４は、３つのＬＥＤ３１，３２，３３を消灯する。

照明制御部８４は、照明制御を開始する（Ｓ２）。照明制御部８４は、ロータリーエンコーダ２１に含まれる４個のフォトセンサＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳ４の現在値（４ビットエンコード値）を読み込む（Ｓ３）。

自動照明バランス切替制御部９１は、メモリ８２に登録されているパラメータテーブルＴｂ１（図７参照）を参照し、４ビットエンコード値で示されるカメラ角度に対応する自動照明制御パラメータを読み込む（Ｓ４）。自動照明制御パラメータは、ＬＥＤの選択および各ＬＥＤの照明バランスの割合を含む。自動照明バランス切替制御部９１は、現在（初期）の自動照明制御パラメータをメモリ８２に記憶する（Ｓ５）。カメラ角度から得られる初期の自動照明制御パラメータをメモリ８２に記憶しておくことで、使用者が調光リセットボタン２２を押下した場合、自動照明バランス切替制御部９１は、メモリ８２に記憶された初期の自動照明制御パラメータをメモリ８２から読み出して使用できる。

自動照明バランス切替制御部９１は、メモリ８２に記憶された、マニュアル操作により変更されたカメラ角度およびバランス割合のデータを読み込む（Ｓ６）

自動照明バランス切替制御部９１は、マニュアル操作によって変更されたカメラ角度に対応するＬＥＤの選択およびＰＷＭ比率の設定を行う（Ｓ７）。ＬＥＤの選択は、ＬＥＤ３１とＬＥＤ３２またはＬＥＤ３２とＬＥＤ３３の組合せである。ＰＷＭ制御部９２は、選択されたＬＥＤの組合せを基に、ＬＥＤ駆動回路６３側のＰＷＭ比率およびＬＥＤ駆動回路６４側のＰＷＭ比率を設定する。

ＰＷＭ制御部９２は、メモリ８２に記憶された全体光量データを読み込む（Ｓ８）。ＰＷＭ制御部９２は、ＬＥＤ駆動回路６３側のＰＷＭ比率と全体光量データを基に、ＬＥＤ駆動回路６３側の全体光量の割合を、数式（１）に従って算出する（Ｓ９）。

ＬＥＤ駆動回路６３側の全体光量の割合 ＝ ＬＥＤ駆動回路６３側のＰＷＭ比率 × 全体光量 …… （数式１）

同様に、ＰＷＭ制御部９２は、ＬＥＤ駆動回路６４側のＰＷＭ比率と全体光量データを基に、ＬＥＤ駆動回路６４側の全体光量の割合を、数式（２）に従って算出する。

ＬＥＤ駆動回路６４側の全体光量の割合 ＝ ＬＥＤ駆動回路６４側のＰＷＭ比率 × 全体光量 ……（数式２）

切替制御回路６２は、選択されたＬＥＤの組合せに対し、ＰＷＭ制御部９２からの制御信号に従い照明制御を行う（Ｓ１０）。ＬＥＤ３１とＬＥＤ３２（またはＬＥＤ３２とＬＥＤ３３）は、ＰＷＭ制御に基づく照明制御に従い点灯する。この後、ＣＣＵ８０の電源がオフに操作されるまで、照明制御部８４は、ステップＳ６に戻り、同様の処理を行う。

（全体光量調整）
内視鏡システム５の起動直後、ＬＥＤ３１，３２のそれぞれは、ＣＣＵ８０の電源オン時にメモリ８２に記憶されている全体光量ボリュームのボリューム値に対応する光量で照明している。使用者は、全体光量ボリューム２４でＬＥＤ３１～３２の光量をマニュアル調整可能である。ここでは、使用者が全体光量ボリューム２４を操作して全体光量を調整する場合を想定する。

図１８は、実施の形態１に係る内視鏡システム５の全体光量調整の動作手順例を示すフローチャートである。

図１８において、全体光量ボリューム２４が操作されると、光源制御装置６０は、操作部１２から全体光量ボリューム２４の値を取得する（Ｓ１１）。Ａ／Ｄ変換器６１は、全体光量ボリューム２４のボリューム値に対してアナログデジタル変換を行い、全体光量データを得る（Ｓ１２）。照明制御部８４は、全体光量ボリューム２４のボリューム値が変化したか否かを判別する（Ｓ１３）。全体光量ボリューム２４のボリューム値が変化した場合、照明制御部８４は、ＣＰＵ８３に対し外部割込みを行い、全体光量データをＣＰＵ８３に送る。ＣＰＵ８３は、全体光量データをメモリ８２に記憶する。この後、照明制御部８４は、ステップＳ１１の処理に戻り、同様の処理を繰り返す。一方、全体光量ボリューム２４の値が変化していない場合、照明制御部８４は、そのままステップＳ１１の処理に戻り、同様の処理を繰り返す。なお、ここでは、照明制御部８４がＣＰＵ８３に対し外部割込みを行ったが、ＣＰＵ８３がポーリング処理を行い、全体光量データを照明制御部８４から読み込んでもよい。

（カメラ角度変更）
使用者が操作部１２のダイヤル２５を回転操作してカメラ角度を変更すると、ロータリーエンコーダ２１は、ダイヤル２５と同じ回転量で回転する。４個のフォトリフレクタＦＲ１，ＦＲ２，ＦＲ３，ＦＲ４で検知されるロータリーエンコーダ２１の回転量が所定の回転量を超えると、カメラ角度を示す４ビットのエンコード値が変化する。照明制御部８４は、ＣＰＵ８３に対し外部割込みを行い、４ビットのエンコード値をＣＰＵ８３に伝達する。ＣＰＵ８３は、４ビットのエンコード値をメモリ８２に記憶する。

図１９は、実施の形態１に係る内視鏡システム５のカメラ角度変更の動作手順例を示すフローチャートである。

図１９において、照明制御部８４は、ロータリーエンコーダ２１の４つのフォトリフレクタＦＲ１，ＦＲ２，ＦＲ３，ＦＲ４の状態を検知し、４ビットのエンコード値が変化しているか否かを判別する（Ｓ３１）。４ビットのエンコード値が変化していない場合、照明制御部８４は、ステップＳ３１の処理を繰り返す。一方、４ビットのエンコード値が変化している場合、照明制御部８４は、４ビットのエンコード値を読み込む（Ｓ３２）。

照明制御部８４は、メモリ８２に登録されているパラメータテーブルＴｂ１を参照し、４ビットのエンコード値に対応する自動照明制御パラメータ（ＬＥＤの組合せおよび各ＰＷＭ比率）を選択する（Ｓ３３）。照明制御部８４は、ＣＰＵ８３に対し、外部割込みを行い、４ビットのエンコード値および自動照明制御パラメータを送信する（Ｓ３４）。ＣＰＵ８３は、４ビットのエンコード値および自動照明制御パラメータをメモリ８２に記憶する。この後、照明制御部８４は、ステップＳ３１の処理に戻り、同様の処理を繰り返す。なお、ここでは、照明制御部８４がＣＰＵ８３に対し外部割込みを行ったが、ＣＰＵ８３がポーリング処理を行い、４ビットのエンコード値および自動照明制御パラメータを照明制御部８４から読み込んでもよい。

（照明バランス調整）
内視鏡のスコープの先端部に照明光源が設けられている場合、先端部に近接するターゲット（例えば臓器の壁面）によって照明光の反射が発生し、カメラの画角内の一部でフレア現象を起こすことがある。フレア現象は、カメラからターゲットまでの距離や角度、また、ターゲットの材質により変わる。また、ターゲットがスコープの先端部に近接している場合と、スコープの先端部から遠距離にある場合とでは、照明にばらつきが生じる。

特に、体内等に挿入される内視鏡の場合、被写界深度が３０mm～２００mm程度必要であり、体内で観察される全ての臓器に焦点が合っている必要がある。つまり、照明光は、体内において、２００mm程度先まで届く必要がある。ただし、照明光源は、略９０°と広い照射角を持つので、全ての照射範囲に照明光を均一に照射することはできない。

また、カメラ４０を体内に挿入する場合、体の上側からカメラ４０が挿入されるケースが多い。このため、上側でカメラ４０がターゲットから遠く、下側でカメラ４０がターゲットに近接する。この結果、照明バランスの偏りが生じる。

使用者は、操作部１２の照明バランスボリューム２３を手動で可変することで、上下の照明バランスを調整可能である。手動で照明バランスを調整する場合、照明制御は、自動照明制御モードからマニュアル（手動）モードに遷移する。照明バランスボリューム２３の値は、Ａ／Ｄ変換器６１によってアナログデジタル変換される。アナログデジタル変換された照明バランスデータは、ＣＰＵ８３のポーリング処理、あるいはＣＰＵ８３に対する外部割込みで、ＣＰＵ８３に入力される。ＣＰＵ８３は、照明バランスデータをメモリ８２に記憶する。

照明制御部８４は、自動照明制御パラメータによる自動照明制御モードから、照明バランスボリューム２３の値に基づくマニュアルモードに遷移し、バランス割合を可変する。ここで、照明バランスボリューム２３は、スライド式のボリュームであり、２つのＬＥＤのバランス割合を調整する。

また、照明光源の発熱量には、限度がある。例えば、２つのＬＥＤのバランス割合の合算値が１２５％である場合、照明バランスボリューム２３をセンターポジションに設定すると、２つのＬＥＤのバランス割合は、７５％，５０％になる。また、照明バランスボリューム２３の上限ポジション、下限ポジションに設定すると、２つのＬＥＤのバランス割合は、加算で最大で１２５％になる。

また、使用者がカメラヘッド１４を次のポジションに移動する際、バランス割合を変更したい場合と、バランス割合を変更したくない場合とがある。操作部１２には、調光リセットボタン２２が設けられている。使用者は、調光リセットボタン２２を押下することで、マニュアルモードから自動照明制御モードに戻すことが可能である。自動照明制御モードに戻った場合、照明制御部８４は、カメラ角度（４ビットのエンコード値）、全体光量ボリューム２４および照明バランスボリューム２３の各値に対応する照明状態に復帰できる。

図２０は、実施の形態１に係る照明バランス調整の動作手順例を示すフローチャートである。

図２０において、自動照明バランス切替制御部９１は、照明バランスボリューム２３の値を入力し、照明バランスボリューム２３の値が変更されたか否かを判別する（Ｓ４１）。照明バランスボリューム２３の値が変更されていない場合、自動照明バランス切替制御部９１は、ステップＳ４１の処理を繰り返す。

ステップＳ４１で照明バランスボリューム２３の値が変更された場合、Ａ／Ｄ変換器６１は、照明バランスボリューム２３の値をアナログデジタル変換し、照明バランスデータを得る（Ｓ４２）。照明制御部８４は、ＣＰＵ８３に対し、外部割込みを行い、照明バランスデータを送信する（Ｓ４３）。ＣＰＵ８３は、照明バランスデータをメモリ８２に記憶する。なお、ここでは、照明制御部８４がＣＰＵ８３に対し外部割込みを行ったが、ＣＰＵ８３がポーリング処理を行い、照明バランスデータを照明制御部８４から読み込んでもよい。

照明制御部８４は、メモリ８２に記憶された照明バランスデータを読み込む（Ｓ４４）。自動照明バランス切替制御部９１は、自動照明制御モードをオフにする（Ｓ４５）。ＰＷＭ制御部９２は、照明バランスデータを基に、ＰＷＭ比率を設定する（Ｓ４６）。この後、照明制御部８４は、ステップＳ４１の処理に戻る。

このように、実施の形態１に係る内視鏡システム５では、内視鏡１０は、スコープ１１の先端に配置される３つのＬＥＤ３１，３２，３３のうち、２つのＬＥＤの調光比率（照明バランスの割合）を変えて点灯させるので、ＬＥＤ発光による発熱を抑制できる。従って、カメラ角度を変えても、ターゲットが高温になる状態は生じない。また、内視鏡１０は、カメラ４０の撮像範囲を超える（視野外の）エリアを照明しないことで、１つのＬＥＤを消灯させることができ、また、２つのＬＥＤの調光比率を下げることができ、ＬＥＤを長寿命化できる。また、内視鏡１０は、ターゲット（例えば臓器の壁面）の近場でＬＥＤが発光することで起こし易い、ハレーション（強い光が当たった部分の周囲が白くぼやけて写る現象）や迷光（光学機器内の不要な光の散乱）を排除できる。また、内視鏡１０は、遠部を強く照明することができ、遠部が極端に暗くなることを抑制できる。従って、内視鏡１０は、カメラ４０で撮像される画像の劣化を抑え、撮像画像を高画質化できる。

以上により、実施の形態１に係る内視鏡システム５において、内視鏡１０は、人体等の体内（被写体内）に挿入される。内視鏡１０は、スコープ１１の先端部に配置され、所定角度の画角内で視野を可変にターゲットｔｇを撮像するカメラ４０と、スコープ１１の先端部に配置され、スコープ１１の軸線方向を基準にして複数の異なる方向の照射範囲を照明する３つのＬＥＤ３１，３２，３３と、を備える。３つのＬＥＤ３１，３２，３３のそれぞれは、カメラ４０の視野方向に応じて、対応する照射範囲への照明光の光量を変更して照明する。

これにより、内視鏡システム５において、内視鏡１０は、人体等の体内を広範な画角の中で視野を変えながら効率的に照明して撮像できる。従って、内視鏡１０は、被写体への明暗の照明バランスに基づく撮像画像の画質劣化を適応的に抑制できる。

また、内視鏡１０は、カメラ４０の視野方向であるカメラ角度を検出するロータリーエンコーダ２１を更に備える。３つのＬＥＤ３１，３２，３３のそれぞれのうち２つのＬＥＤは、カメラ角度の検出結果に応じて、対応する照射範囲への照明光の光量のバランス割合を変更する。これにより、内視鏡１０は、カメラ角度を正確に検出でき、また、カメラ角度に最適な光量でターゲットを照明できる。

また、内視鏡１０は、スコープ１１の手元側（言い換えると、内視鏡１０の基端側）に配置され、使用者の操作を受け付ける操作部１２を備える。カメラ４０は、使用者の操作に応じて、視野方向を変更する。これにより、使用者は、手元操作で簡単にカメラの視野を変更できる。

また、操作部１２の照明バランスボリューム２３は、２つのＬＥＤのそれぞれからターゲットｔｇへの照明光のバランス割合の調整操作を受け付ける。これにより、使用者は、手元操作で簡単にバランス割合を調整できる。

また、操作部１２の全体光量ボリューム２４は、２つのＬＥＤのそれぞれからターゲットｔｇへの照明光に基づく全体光量の調整操作を受け付ける。これにより、使用者は、手元操作で簡単に全体光量を調整できる。

また、内視鏡システム５は、人体等の体内に挿入される内視鏡１０と、内視鏡１０の動作を制御するＣＣＵ８０とを含む。内視鏡１０は、人体等の体内（被写体内）に挿入される。内視鏡１０は、スコープ１１の先端部に配置され、所定角度の画角内で視野を可変にターゲットｔｇを撮像するカメラ４０と、スコープ１１の先端部に配置され、スコープ１１の軸線方向を基準にして複数の異なる方向の照射範囲を照明する３つのＬＥＤ３１，３２，３３と、を備える。３つのＬＥＤ３１，３２，３３のそれぞれは、カメラ４０の視野方向に応じたＣＣＵ８０の制御により、対応する照射範囲への照明光の光量を変更して照明する。

これにより、内視鏡システム５は、人体等の体内を広範な画角の中で視野を変えながら内視鏡１０において効率的に照明して撮像できる。従って、内視鏡システム５は、被写体への明暗の照明バランスに基づく撮像画像の画質劣化を適応的に抑制できる。

また、内視鏡１０は、カメラ４０の視野方向であるカメラ角度を検出するロータリーエンコーダ２１を更に備える。ＣＣＵ８０は、カメラ角度と３つのＬＥＤ３１，３２，３３のそれぞれの照明光の光量の照明バランスの割合との関係を定義する自動照明制御パラメータが登録されたパラメータテーブルＴｂ１をメモリ８２に保持する。ＣＣＵ８０は、カメラ角度の検出結果とパラメータテーブルＴｂ１とに基づいて、３つのＬＥＤ３１，３２，３３のうち２つのＬＥＤのそれぞれに、対応する照射範囲への照明光の光量のバランス割合の変更を指示する。これにより、ＣＣＵ８０は、内視鏡１０のカメラ角度を正確に検出できる。内視鏡１０は、カメラ角度に最適な光量でターゲットを照明できる。

また、操作部１２の照明バランスボリューム２３は、２つのＬＥＤのそれぞれからターゲットｔｇへの照明光のバランス割合の調整操作を受け付ける。ＣＣＵ８０の自動照明バランス切替制御部９１は、ターゲットｔｇへの照明光のバランス割合の調整操作に応じて、２つのＬＥＤのそれぞれに、対応する照射範囲への照明光の光量のバランス割合を、現状値から他の値への変更を指示する。これにより、使用者は、手元操作で簡単にバランス割合を調整できる。

また、操作部１２の全体光量ボリューム２４は、２つのＬＥＤのそれぞれからターゲットｔｇへの照明光に基づく全体光量の調整操作を受け付ける。ＣＣＵ８０の自動照明バランス切替制御部９１は、ターゲットｔｇへの照明光に基づく全体光量の調整操作に応じて、２つのＬＥＤのそれぞれに、対応する照射範囲への照明光の光量の強度を、現状値から他の値への変更を指示する。これにより、使用者は、手元操作で簡単に全体光量を調整できる。

また、内視鏡１０は、３つのＬＥＤ３１，３２，３３を備える。ＣＣＵ８０は、３つのＬＥＤ３１，３２，３３のうち２つのＬＥＤのそれぞれの照明光の光量のバランス割合の和が１２５％（所定値）となるように、２つのＬＥＤのそれぞれに対応する照射範囲への照明光の光量のバランス割合の変更を指示する。これにより、内視鏡１０は、ターゲットｔｇに合わせて光量を適正に変更して画像を高画質に撮像できる。

また、操作部１２は、２つのＬＥＤのそれぞれからターゲットｔｇへの照明光の光量のバランス割合を初期状態に戻す調光リセットボタン２２（バランス割合に関するリセットボタンの一例）を有する。ＣＣＵ８０の自動照明バランス切替制御部９１は、調光リセットボタン２２の押下操作に応じて、２つのＬＥＤのそれぞれからターゲットｔｇへの照明光の光量のバランス割合を、カメラ角度の検出結果とパラメータテーブルＴｂ１に登録された自動照明制御パラメータとに基づく制御に戻す。これにより、使用者は、手元操作で簡単に照明バランスを元に戻すことができる。

（変形例）
上述した実施の形態では、照明光源として、３つのＬＥＤ３１，３２，３３を用いて照明する場合を示したが、単光源で照明してもよい。すなわち、複数の照明部は複数のＬＥＤなどで実現されてもよいし、単光源によって実現されてもよい。ここでの単光源は、後述するように、内視鏡１０のスコープ１１の軸線方向に対してそれぞれ異なる角度を有するように配置された複数の発光面を有する。また、ここでの単光源は、複数の照射領域を有し、これらの複数の照射領域は個別に照射光の光量を調整可能である。単光源はこのように構成されることにより、複数の照明部として動作可能である。詳細については以下に説明する。

図２１は、実施の形態１の変形例に係る内視鏡システム５のカメラヘッド１４Ａの構造を示す側面図である。カメラヘッド１４Ａは、単光源を有する。実施の形態１と同一の部材については、同一の符号を付すことでその説明を省略する。

隔壁部材１３１の先端面は、スコープ１１の軸線方向に対し、垂直な面、４５度斜面および平行な面に形成される。垂直な面、４５度斜面および平行な面を覆うように、隔壁部材１３１の先端面には、単光源であるシート光源２３０（複数の照明部の一例）が垂直な面、４５度斜面および平行な面の各面に密着するように取り付けられる。ここで、垂直な面、４５度斜面および平行な面の各面に取り付けられたシート光源２３０の部分を、それぞれ一部シート光源２３０ａ、一部シート光源２３０ｂ、一部シート光源２３０ｃと称する。

一例として、シート光源２３０は、面発光のＬＥＤシート２３１とこの面に積層された液晶シャッタ２３２を有する。ＬＥＤシート２３１は、例えば蛍光アクリル等の導光板の側面にＬＥＤを配置し、ＬＥＤの照明光を導光板に導きつつ拡散させることで、導光板の正面から拡散照明光を照射する。液晶シャッタ２３２は、ＬＥＤシート２３１の正面から照射される拡散照明光を所定の画素群単位で透過あるいは遮蔽することで、隔壁部材１３１の各先端面（垂直な面、４５度斜面および平行な面）から照射される拡散照明光のバランス割合を変更する。

例えば、液晶シャッタ２３２は、一部シート光源２３０ａの透過率を１００％、一部シート光源２３０ｂの透過率を２５％となるように駆動されることで、シート光源２３０は、実施の形態１に係る角度Ｎｏ．１と同様の照明パターンを実現する。

なお、ここでは、液晶シャッタを用いてＬＥＤシートの照明バランスの割合を変更したが、シート状の液体レンズを用いてＬＥＤシートの照明バランスの割合を変更してもよい。この場合、シート光源には、面発光のＬＥＤシートおよびこの面に積層されたシート状の液体レンズが用いられる。液体レンズは、伝導性の水溶液と非伝導性の油を枠体に密封し、水に電圧を加えることで水と油の境界面を変化させる。

シート状の液体レンズを用いると、例えば、４５度斜面に取り付けられた一部シート光源２３０ｂのバランス割合を大きくする場合、４５度斜面に対応する部分のシート状の液体レンズは、液体の屈折率を変えることで凸レンズになる。これにより、ＬＥＤシート２３１から照射される拡散照明光を斜め４５度方向に集光させることができ、斜め４５度方向のバランス割合が大きくなる。また、４５度斜面に取り付けられた一部シート光源２３０ｂのバランス割合を小さくする場合、４５度斜面に対応する部分のシート状の液体レンズは、液体の屈折率を変えることで凹レンズになる。これにより、ＬＥＤシート２３１から照射される拡散照明光を斜め４５度方向から拡散させることができ、斜め４５度方向のバランス割合が小さくなる。

このように、隔壁部材１３１の先端面である、垂直な面、４５度斜面および平行な面の各面に対し、個々にシート状の液体レンズを用いることで、一部シート光源のバランス割合を調整できる。

なお、単光源は、例えばカメラ筐体または光学レンズユニット４２の側面に取り付けられた単一のＬＥＤであってもよい。単一のＬＥＤは、カメラ４０が０度～９０度の範囲で旋回すると同時に旋回し、カメラ４０の光軸方向に照明光を照射する。また、単一のＬＥＤの全体光量は、マニュアルで調整可能としてもよい。

以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各種の実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

例えば、上述した実施の形態１では、スコープ１１の先端に配置されるカメラヘッドには、照明光源として、０度、４５度、９０度の照射方向にそれぞれ照射する３つのＬＥＤが設けられたが、例えば０度、３０度、６０度、９０度の照射方向をそれぞれ照射する４つのＬＥＤが設けられてもよい。

本開示は、人体内等の被写体を広範な画角の中で視野を変えながら効率的に照明して撮像し、被写体への明暗の照明バランスに基づく撮像画像の画質劣化を適応的に抑制する内視鏡および内視鏡システムとして有用である。

５ 内視鏡システム
１０ 内視鏡
１１ スコープ
１２ 操作部
１３ 分岐ボックス
１４ カメラヘッド
２２ 調光リセットボタン
２３ 照明バランスボリューム
２４ 全体光量ボリューム
６０ 光源制御装置
８０ ＣＣＵ
８４ 照明制御部
９１ 自動照明バランス切替制御部
９２ ＰＷＭ制御部

Claims (10)

1. 被写体内に挿入される内視鏡であって、
   前記内視鏡の先端部に配置され、所定角度の画角内で視野を可変に前記被写体を撮像する撮像部と、
   前記先端部に配置され、複数の異なる方向の照射範囲を照明する複数の照明部と、
   前記撮像部の視野方向を検出する検出部と、を備え、
   前記複数の照明部のそれぞれは、前記検出部によって検出された前記撮像部の視野方向内に含まれる前記複数の照明部の照射範囲に応じて、前記撮像部の視野方向内に含まれる照明部のうち、前記撮像部の視野方向内における照射範囲が最も大きい第１照明部の光量を最も大きくし、前記第１照明部よりも前記撮像部の視野方向内における照射範囲が小さい第２照明部の光量を前記第１照明部よりも小さく照明光の光量を変更して照明する、
   内視鏡。
2. 前記複数の照明部のうち、前記撮像部の視野方向内に含まれない第３照明部は点灯しない、
   請求項１に記載の内視鏡。
3. 前記内視鏡の基端側に配置され、使用者の操作を受け付ける操作部、を更に備え、
   前記撮像部は、前記使用者の操作に応じて、前記視野方向を変更する、
   請求項１に記載の内視鏡。
4. 前記内視鏡の基端側に配置され、使用者の操作を受け付ける操作部、を更に備え、
   前記操作部は、前記第１照明部および前記第２照明部のそれぞれからの前記被写体への照明光のバランス割合の調整操作を受け付ける、
   請求項１に記載の内視鏡。
5. 前記内視鏡の基端側に配置され、使用者の操作を受け付ける操作部、を更に備え、
   前記操作部は、前記第１照明部および前記第２照明部のそれぞれからの前記被写体への照明光に基づく全体光量の調整操作を受け付ける、
   請求項１に記載の内視鏡。
6. 被写体内に挿入される内視鏡と、前記内視鏡の動作を制御する制御装置とを含む内視鏡システムであって、
   前記内視鏡は、
   前記内視鏡の先端部に配置され、所定角度の画角内で視野を可変に前記被写体を撮像する撮像部と、
   前記先端部に配置され、複数の異なる方向の照射範囲を照明する複数の照明部と、
   前記撮像部の視野方向を検出する検出部と、を備え、
   前記複数の照明部のそれぞれは、前記検出部によって検出された前記撮像部の視野方向内に含まれる前記複数の照明部の照射範囲に応じた前記制御装置の制御により、前記撮像部の視野方向内に含まれる照明部のうち、前記撮像部の視野方向内における照射範囲が最も大きい第１照明部の光量を最も大きくし、前記第１照明部よりも前記撮像部の視野方向内における照射範囲が小さい第２照明部の光量を前記第１照明部よりも小さく照明光の光量を変更して照明する、
   内視鏡システム。
7. 前記内視鏡は、前記内視鏡の基端側に配置され、使用者の操作を受け付ける操作部、を更に備え、
   前記制御装置は、前記第１照明部および前記第２照明部のそれぞれからの前記被写体への照明光のバランス割合の調整操作に応じて、前記第１照明部および前記第２照明部のそれぞれに、対応する前記照射範囲への照明光の光量のバランス割合を、現状値から他の値への変更を指示する、
   請求項６に記載の内視鏡システム。
8. 前記内視鏡は、前記内視鏡の基端側に配置され、使用者の操作を受け付ける操作部、を更に備え、
   前記制御装置は、前記第１照明部および前記第２照明部のそれぞれからの前記被写体への照明光に基づく全体光量の調整操作に応じて、前記第１照明部および前記第２照明部のそれぞれに、対応する前記照射範囲への照明光の光量の強度を、現状値から他の値への変更を指示する、
   請求項６に記載の内視鏡システム。
9. 前記内視鏡は、前記複数の照明部として前記第１照明部および前記第２照明部に対し、第３照明部をさらに備え、
   前記制御装置は、前記複数の照明部のうち前記第１照明部および前記第２照明部のそれぞれの照明光の光量のバランス割合の和が所定値となるように、前記第１照明部および前記第２照明部のそれぞれに対応する前記照射範囲への照明光の光量のバランス割合の変更を指示する、
   請求項６に記載の内視鏡システム。
10. 前記操作部は、前記第１照明部および前記第２照明部のそれぞれからの前記被写体への照明光の光量のバランス割合に関するリセットボタンを有し、
    前記制御装置は、前記リセットボタンの押下操作に応じて、前記第１照明部および前記第２照明部のそれぞれからの前記被写体への照明光の光量のバランス割合を、前記撮像部の視野方向の検出結果と前記撮像部の視野方向と前記複数の照明部のそれぞれの照明光の光量のバランス割合との関係を定義する照明制御情報とに基づく制御に戻す、
    請求項７に記載の内視鏡システム。

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