摄像系统和内窥镜系统

文档序号:1967131 发布日期:2021-12-14 浏览:10次 >En<

阅读说明:本技术 摄像系统和内窥镜系统 (Imaging system and endoscope system ) 是由 佐藤贵之 田中哲史 西尾真博 于 2019-05-09 设计创作,主要内容包括:防止在照射了照明光的状态下拍摄被摄体的摄像系统的图像质量的下降。摄像系统(1)具备:照明部(31),其包括光源(34);受光部(41A),其二维状地排列有通过光电转换来生成电信号的像素;读出部(41B),其从受光部(41A)针对每个水平线依次读出电信号;照明控制部(23),其在读出水平线的读出期间的至少一部分中,对照明部(31)射出的照明光进行可变控制,另一方面,在读出期间以外的非读出期间的至少一部分中,对照明部(31)射出的照明光进行可变控制;以及光量测定部(33),其测定对被摄体的照明光量,其中,照明控制部(23)基于通过光量测定部(33)测定出的照明光量来控制施加于光源(34)的脉冲电流的脉冲宽度和脉冲数中的至少任一方。(An image quality of an imaging system for capturing an object in a state where illumination light is irradiated is prevented from being degraded. An imaging system (1) is provided with: an illumination unit (31) including a light source (34); a light receiving unit (41A) in which pixels that generate an electrical signal by photoelectric conversion are two-dimensionally arrayed; a readout unit (41B) that sequentially reads out electrical signals for each horizontal line from the light receiving unit (41A); an illumination control unit (23) that variably controls the illumination light emitted from the illumination unit (31) during at least a part of a readout period of the readout horizontal line, and that variably controls the illumination light emitted from the illumination unit (31) during at least a part of a non-readout period other than the readout period; and a light amount measuring unit (33) that measures the amount of illumination light for the subject, wherein the illumination control unit (23) controls at least one of the pulse width and the number of pulses of the pulse current applied to the light source (34) on the basis of the amount of illumination light measured by the light amount measuring unit (33).)

摄像系统和内窥镜系统

技术领域

本发明涉及一种在照射了照明光的状态下拍摄被摄体的摄像系统和内窥镜系统。

背景技术

内窥镜系统是能够拍摄例如人体内部等人难以直接观察的狭窄空间、封闭空间的影像的摄像系统之一。内窥镜系统在包括光纤、导电线且具有可挠性的传输路的前端设置有摄像部和照明用的光学系统,在通过光学系统向被摄体照射了照明光的状态下拍摄该被摄体。

这种摄像系统存在以下的摄像系统:具有摄像部,所述摄像部包括CMOS图像传感器以及从该CMOS图像传感器读出电信号(影像数据)的读出部,在读出部中通过卷帘式快门方式读出电信号。在通过卷帘式快门方式读出电信号的情况下,将CMOS图像传感器的受光面分割为多个水平线,并针对每个水平线依次读出电信号,因此针对每个水平线读出电信号的定时不同。因此,当在没有外光的环境下(即仅有从传输路的前端照射于被摄体的照明光作为光源的环境下)拍摄被摄体的情况下,CMOS图像传感器中的针对每个水平线接受光的期间(曝光期间)不同,因此有时影像的亮度不均,使得图像质量下降。作为减少由于曝光时间差引起的亮度不均的技术之一,具有如下一种方法:基于从多个发光元件发出的多个颜色的光的光量来调整多个颜色的光的色平衡,并且控制在拍摄被照射了色平衡得到了调整的多个颜色的光的被摄体时的曝光定时(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特许第5989284号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而,在上述的摄像系统中,在通过卷帘式快门方式从摄像元件(CMOS图像传感器)读出一帧或一场期间量的电信号的情况下,在全部水平线被曝光的全部线曝光期间的前后,存在至少一个水平线未曝光的期间。因此,相邻的两个水平线的曝光期间之差大,有时在该两个水平线的边界部分产生明显的亮度不均(条纹)使得图像质量下降。

本发明鉴于上述问题,其目的在于防止在照射了照明光的状态下拍摄被摄体的摄像系统的图像质量的下降。

用于解决问题的方案

为了达成上述目的,本发明的一个方式所涉及的摄像系统具备:照明部,其包括射出用于对被摄体进行照明的照明光的光源;受光部,其二维状地排列有通过接受来自所述被摄体的光并进行光电转换来生成电信号的像素;读出部,其从所述受光部针对每个水平线依次读出所述电信号;照明控制部,其在一帧期间或一场期间中的、所述读出部读出所述受光部的水平线的读出期间的至少一部分中,对所述照明部射出的照明光进行可变控制,另一方面,在所述读出期间以外的非读出期间的至少一部分中,对所述照明部射出的照明光进行可变控制;以及光量测定部,其测定对所述被摄体的照明光量,其中,所述照明控制部基于通过所述光量测定部测定出的所述照明光量来控制施加于所述光源的脉冲电流的脉冲宽度和脉冲数中的至少任一方。

发明的效果

根据本发明,能够防止在照射了照明光的状态下拍摄被摄体的摄像系统的图像质量的下降。

附图说明

图1是说明第一实施方式所涉及的摄像系统的系统结构例的图。

图2是表示第一实施方式所涉及的摄像系统的功能块的图。

图3是表示光源装置的结构例的图。

图4是说明卷帘式快门方式的影像读出方法的图。

图5是说明第一实施方式所涉及的照明光量的控制方法的图表。

图6是说明第一实施方式所涉及的照明光量与电流的施加方法的关系的图表。

图7是说明第一实施方式所涉及的摄像系统进行的处理的一例的流程图。

图8是说明读出影像的一帧量的数据时的每个线的照明光量的图表。

图9是说明第二实施方式所涉及的照明光量的控制方法的图表。

图10是说明第二实施方式所涉及的照明光量与电流的施加方法的关系的图表。

图11是说明第三实施方式所涉及的照明光量的控制方法的图表。

图12是表示第四实施方式所涉及的摄像系统的功能块的图。

图13是说明光源射出的照明光的最大光量的控制方法的一例的图表。

图14是说明第四实施方式所涉及的摄像系统进行的处理的一例的流程图。

图15是表示计算机的硬件结构的图。

具体实施方式

下面,根据附图来说明本发明的实施方式。

[第一实施方式]

图1是说明第一实施方式所涉及的摄像系统的系统结构例的图。在图1中示出作为本实施方式所涉及的摄像系统1的一例的、内窥镜系统的系统结构的一例。在以下的说明中,还将摄像系统1称作内窥镜系统1。

摄像系统1包括控制装置2、光源装置3、内窥视镜4以及显示装置5。控制装置2为进行各种处理的装置,所述各种处理包括获取通过作为摄像装置的内窥视镜4拍摄到的影像、图像(在以下统称为“影像”)的数据并使显示装置5进行显示的处理、以及控制向内窥视镜4提供的照明光的光量的处理。控制装置2可以是专用硬件,也可以是使个人计算机等通用计算机执行后述的控制程序。光源装置3为射出用于对通过作为摄像装置的内窥视镜4进行拍摄的被摄体进行照明的照明光的装置。光源装置3基于来自控制装置2的控制信号(控制信息)来控制射出的照明光的光量(照明光量)。光源装置3射出的照明光通过内窥视镜4的光纤等光传输路传输至前端部,并从该前端部朝向摄像范围射出光。内窥视镜4是例如能够拍摄人体内部等人难以直接观察的狭窄空间、封闭空间的影像的摄像装置。内窥视镜4在具有可挠性的传输路的一端(前端部)设置有照明部(照明系统42)和摄像部41。显示装置5例如为液晶显示器。

图2是表示第一实施方式所涉及的摄像系统的功能块的图。图3是表示光源装置的结构例的图。如图2所示,摄像系统1的控制装置2包括影像获取部21、影像处理部22、照明控制部23、操作部24以及存储部29。另外,摄像系统1的光源装置3包括照明部31、控制部32以及光量测定部33。另外,摄像系统1的内窥视镜4包括摄像部41、照明系统42、操作部43以及控制部44。

影像获取部21获取表示通过内窥视镜4的摄像部41拍摄到的被摄体的影像的电信号。内窥视镜4的摄像部41包括受光部41A和读出部41B。受光部41A为二维状地排列有像素的受光元件,所述像素通过接受光并进行光电转换来生成电信号,在本实施方式中将受光部41A设为CMOS图像传感器。读出部41B读出由受光部41A的各像素生成的电信号并将该电信号发送至控制装置2。读出部41B通过卷帘式快门方式读出由受光部41A的各像素生成的电信号。

影像处理部22对通过影像获取部21获取到的表示被摄体的影像的电信号进行规定的处理,并使显示装置5显示被摄体的影像。影像处理部22例如进行由于通过卷帘式快门方式读出电信号引起的失真的校正、被摄体的影像的明亮度(亮度)或颜色的校正等处理。另外,影像处理部22将表示被摄体的影像的明亮度的信息传递给照明控制部23。

照明控制部23基于通过利用者对操作部24进行操作而输入的照明光的明亮度的设定值(设定光量)、以及针对被摄体的照明光的光量,来控制光源装置3的照明部31射出的照明光的光量。照明部31包括能够进行脉冲发光的光源(例如LED)34以及向该光源34施加驱动电流的驱动部35。针对被摄体的照明光的光量例如通过光源装置3的光量测定部33进行测定。例如图3所示,本实施方式的摄像系统1中的光源装置3具有红色LED 34R、绿色LED34G以及蓝色LED 34B这三种发光颜色不同的光源来作为光源34,将这些光源射出的光进行混色(混合)所得到的白色光作为照明光照射到被摄体。光量测定部33分别测定红色LED34R射出的红色光的光量、绿色LED 34G射出的绿色光的光量以及蓝色LED 34B射出的蓝色光的光量。

本实施方式所涉及的控制装置2的照明控制部23在一帧期间或一场期间中的、读出部41B读出受光部41A的水平线的读出期间(在以下还称作“非全部线曝光期间”)的至少一部分中,对照明部31射出的照明光进行可变控制,另一方面,在读出期间以外的非读出期间(在以下也称作“全部线曝光期间”)的至少一部分中,对照明部31射出的照明光进行可变控制。另外,本实施方式所涉及的控制装置2的照明控制部23基于通过光量测定部33测定出的照明光量,来控制施加于照明部31的光源34(34R、34G、34B)的脉冲电流的脉冲宽度和脉冲数中的至少任一方。

操作部24用于接受利用者对控制装置2进行的各种输入,所述操作部24例如包括调整对被摄体进行照明的照明光的明亮度(照明光量)的开关。存储部29存储用于使控制装置2等进行规定动作的程序、各种信息。存储部29例如存储表示设定光量与针对光源34(34R、34G、34B)施加驱动电流的施加方法之间的对应关系的信息。

光源装置3如上所述那样包括照明部31、控制部32以及光量测定部33。照明部31包括光源34和驱动部35。

光源34为LED等能够进行脉冲发光的发光器件,用于射出与要拍摄的被摄体相应的规定波长范围的光。在本实施方式中,如图3所示,使用将红色LED 34R、绿色LED 34G以及蓝色LED 34B这三种光源组合所得到的光源来作为光源34。红色LED 34R射出的光通过第一透镜381、第一半透半反镜382、第二半透半反镜383以及第二透镜384后入射于内窥视镜4的光导件48。绿色LED 34G射出的光通过第三透镜385后被第一半透半反镜382向配置有第二半透半反镜383的方向反射,之后通过第二半透半反镜383和第二透镜348后入射于内窥视镜4的光导件48。蓝LED 34B射出的光通过第四透镜386后被第二半透半反镜383向配置有第二透镜384的方向反射,之后通过第二透镜348后入射于内窥视镜4的光导件48。因而,通过调整红色LED 34R、绿色LED 34G以及蓝色LED 34B各光源射出的光的光量,能够控制通过光导件48后照射于被摄体的照明光的颜色。此外,照明部31的光源34不限于上述的红色LED34R、绿色LED 34G以及蓝色LED 34B这三种光源的组合,也可以为其它组合,也可以为一种光源。

驱动部35基于来自控制部32的控制信号(控制信息)来生成用于向光源34(34R、34G、34B)施加的驱动电流,并将该驱动电流施加于该光源34。控制部32基于来自控制装置2的照明控制部23的控制信号(控制信息)来生成包括表示分别向红色LED 34R、绿色LED 34G以及蓝色LED 34B施加的驱动电流的值的信息的控制信号(控制信息),并将该控制信号传递至驱动部35。

光量测定部33测定从照明部31射出并传输至内窥视镜4的照明光的光量。在光源34包括红色LED 34R、绿色LED 34G以及蓝色LED 34B这三种光源的情况下,例如图3所示,光量测定部33包括第一光传感器33R、第二光传感器33B以及第三光传感器33G。第一光传感器33R、第二光传感器33B以及第三光传感器33G分别为例如具备电子快门功能的光传感器,能够根据控制部32的设定使用于探测光的光量的曝光期间变化。第一光传感器33R用于测定红色LED 34R射出的红色光的光量。第二光传感器33G用于测定绿色LED 34G射出的绿色光的光量。第三光传感器33B用于测定蓝色LED 34B射出的蓝色光的光量。由光量测定部33(第一光传感器33R、第二光传感器33G以及第三光传感器33R)得到的照明光量的测定结果例如经由光源装置3的控制部32被通知给控制装置2的照明控制部23。

内窥视镜4如上所述那样包括摄像部41、照明系统42、操作部43以及控制部44。摄像部41包括二维状地排列有通过接受光并进行光电转换来生成电信号的像素的受光部41A、以及通过卷帘式快门方式读出受光部41A的各像素所生成的电信号的读出部41B。照明系统42包括用于使从光源装置3射出来并通过光导件48(参照图3)等传输路传输至前端部的照明光在与规定的摄像范围(视角)相应的空间区域中射出光的透镜等光学系统。操作部43用于接受利用者对内窥视镜4进行的各种输入,例如包括用于变更拍摄的方向、照明光的出光方向的操作杆等。控制部44基于从操作部43输入的操作信息等来控制内窥视镜4的动作。

如上所述,本实施方式的摄像系统1中的摄像部41通过卷帘式快门方式读出受光部41的各像素(传感器)生成的电信号。即,读出部41B对于从二维状地排列的多个像素生成的电信号,以沿一个方向排列的多个像素的组(线)为单位来依次读出。

图4是说明卷帘式快门方式的影像读出方法的图。为了使说明简单,在图4中示出将影像的一帧分割为四个水平线L1~L4并读出电信号的情况下的、针对各线L1~L4的曝光期间和读出期间。

从一个线(例如图4的第一线L1)读出影像中的一帧量的电信号所需的时间TF是针对该一个线的曝光期间TE、线读出期间TR以及重置期间TG之和(即TF=TE+TR+TG)。曝光期间TE为使作为曝光对象的线内的像素接受光并通过光电转换生成电信号的期间。线读出期间TR为读出作为曝光对象的线内的各像素通过光电转换生成的电信号的期间。重置期间TG为去除残留于各像素的信息(例如残余电荷)的期间。

另外,在卷帘式快门方式中,在读出影像的一帧量的电信号时,使针对四个线L1~L4的各线的曝光开始时刻错开,以成为互不相同的时刻。在图4所示的例子中,在读出影像的一帧量的电信号时,从四个线L1~L4中的最上层的线L1开始曝光,接着从位于线L1的下方且靠近线L1的线起依次(即按照线L2、线L3、线L4的顺序)开始曝光。此时,针对某一个线的曝光开始时刻与针对继该一个线之后开始曝光的线的曝光开始时刻的时间差TS无需比如图4所示的线读出期间TR长,例如可以是TS=TR等。

像这样,在卷帘式快门方式中,曝光期间TE的开始时刻及结束时刻按读出像素的信息(电信号)时的作为像素的组的线而不同。因此,从针对某一帧开始读出第一线L1的电信号的时刻t1起至针对下一帧开始曝光第四线L4的曝光开始时刻t2为止的期间是至少一个线未被曝光的期间。在以下的说明中,将至少一个线未被曝光的期间TNL称作非全部线曝光期间TNL。如图4所示,非全部线曝光期间TNL包括从针对某一帧开始读出最初的线(第一线L1)的电信号的时刻t3起至针对该帧结束读出最后的线(第四线L4)的电信号的时刻t4为止的帧读出期间TTR、以及从时刻t4起至针对下一帧开始曝光最后的线(第四线L4)的曝光开始时刻t5为止的期间(即重置期间TG)。因此,在以下的说明中,还将非全部线曝光期间TNL称作读出期间TNL。

另外,在以下的说明中,将如时刻t2至时刻t3那样全部的线被曝光的期间TAL称作全部线曝光期间TAL。全部线曝光期间TAL不包括线读出期间TR。因此,在以下的说明中,将全部线曝光期间TAL还称作非读出期间TAL。

在通过卷帘式快门方式读出各像素的电信号的情况下,读出一帧或一场量的电信号所需要的期间依次为非全部线曝光期间TNL、全部线曝光期间TAL以及非全部线曝光期间TNL。

图5是说明第一实施方式所涉及的照明光量的控制方法的图表。

图5的最上部所示的电流对照明光量的图表G1说明通过利用者或控制装置2等设定的照明光量的设定值(设定光量)与向光源34中包括的光源之一(例如红色LED 34R)施加的电流的关系。此外,在以下的说明中,将光源34中包括的光源之一简称为“光源34”。在图表G1中,用实线所示的关系ITNL表示在非全部线曝光期间(读出期间)TNL中施加于光源34的驱动电流与照明光量的关系,用虚线所示的关系ITAL表示在全部线曝光期间(非读出期间)TAL中施加于光源34的驱动电流与照明光量的关系。

在图表G1所示的关系ITAL中,在设定光量为作为最小值的光量0至第一光量B1的情况下的电流值为最小电流值I4。基于光源34的额定来在使光源34发光(点亮)的电流值范围内设定最小电流值I4。例如,最小电流值I4设为驱动部35能够驱动光源34的下限电流值以上、或者保证光源34发光的最小电流值以上。另外,在图表G1所示的关系ITAL中,在设定光量为第二光量B2至最大光量B5的情况下的电流值为最大电流值I3,第二光量B2比第一光量B1大,最大光量B5比该第二光量B2还大。基于光源34的额定来将最大电流值I3设定为使光源34的射出光的光量最大的电流值以下的规定值。并且,在图表G1所示的关系ITAL中,在设定光量为第一光量B1至第二光量B2的范围内的情况下的电流值在最小电流值I4至最大电流值I3的范围内与设定光量成正比。即,设定光量越接近第二光量B2,电流值越接近最大电流值I3。

与此相对,在图表G1所示的关系ITNL中,在设定光量为光量0至第四光量B4的情况下的电流值为最小电流值I4,第四光量B4比第二光量B2大且比最大光量B5小。第四光量B4相比于比第二光量B2大的第三光量B3更大。第三光量B3是作为用于判定通过在非全部线曝光期间TNL的整个期间都施加固定电流值的电流的控制和PWM(Pulse Width Modulation:脉宽调制)控制中的哪一方来进行非全部线曝光期间TNL中的电流的控制的阈值的光量。另外,在图表G1所示的关系ITNL中,在设定光量为第四光量B4至最大光量B5的范围内的情况下的电流值在最小电流值I4至最大电流值I3的范围内与设定光量成正比。即,设定光量越接近第二光量B2,电流值越接近最大电流值I3。

此外,在本实施方式的摄像系统1中,基于图表G1所示的关系ITNL和关系ITAL来决定向光源34施加的电流值,并且基于图表G1的下方所示的PWM占空比对照明光量的图表G2来决定驱动电流(脉冲电流)的施加方法。

图表G2说明设定光量与PWM控制中的占空比(即将一个脉冲宽度除以周期得到的值的百分率)的关系。在本实施方式中,与PWM控制的周期相当的期间为非全部线曝光期间TNL和全部线曝光期间TAL。图表G2中的用实线所示的关系DTNL表示在非全部线曝光期间(读出期间)TNL中施加于光源34的驱动电流所对应的设定光量与占空比的关系,用虚线所示的关系DTAL表示在全部线曝光期间(非读出期间)TAL中施加于光源34的驱动电流所对应的设定光量与占空比的关系。此外,占空比为100%是一个脉冲宽度与周期一致的情况。即,在作为对象的期间(非全部线曝光期间TNL和全部线曝光期间TAL中的任一方或两方)的占空比为100%的情况下,在作为对象的期间的整个期间都施加基于图表G1决定出的电流值的一个脉冲电流。因而,在占空比为100%的情况下,控制装置2的照明控制部23进行控制在作为对象的期间的整个期间都施加的电流值的电流控制。

在图表G2中的用虚线所示的关系DTAL中,在设定光量为第一光量B1至最大光量B5的情况下的占空比为100%。另外,在图表G2所示的关系ITAL中,在设定光量为光量0至第一光量B1的范围内的情况下的占空比在0%至100%的范围内与设定光量成正比。即,设定光量越接近第一光量B1,占空比的值越大,越接近100%。因而,在设定光量为第一光量B1至最大光量B5的情况下,照明控制部23通过在全部线曝光期间TAL的整个期间都施加固定的电流的控制方法来控制在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流。换言之,照明控制部23将施加的电流决定为以下的单脉冲的脉冲电流:电流值为基于设定光量和图表G1中的关系ITAL决定出的电流值,且脉冲宽度与全部线曝光期间TAL一致。

另一方面,在设定光量为光量0至第一光量B1的范围内的情况下,照明控制部23通过PWM控制来控制在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流。具体地说,照明光控制部23将在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流设定为以下的单脉冲的脉冲电流:电流值为最小电流值I4,且将根据全部线曝光期间TAL以及与设定光量的大小对应的占空比计算出的期间设为脉冲宽度。例如在图表G2中的光量0至第一光量B1的区间的下方所示的图表G5那样,将光量0的情况下的脉冲宽度设为0μsec、将第一光量B1的情况下的脉冲宽度设为全部线曝光期间TAL,来将脉冲宽度决定为与设定光量成正比的脉冲宽度。

与此相对,在图表G2所示的关系DTNL中,在设定光量为光量0至第二光量B2的情况下的占空比为0%。因而,在设定光量为光量0至第二光量B2的情况下,照明控制部23在非全部线曝光期间TNL中不向光源34施加驱动电流。另外,在图表G2所示的关系DTNL中,在设定光量为第四光量B4至最大光量B5的情况下的占空比为100%。因而,在设定光量为第四光量B4至最大光量B5的情况下,照明控制部23通过在非全部线曝光期间TNL的整个期间都施加固定的电流的控制方法来控制在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的驱动电流。换言之,照明控制部23将驱动电流决定为以下的单脉冲的脉冲电流:电流值为基于设定光量和图表G1的关系ITNL决定出的电流值,且脉冲宽度与非全部线曝光期间TNL一致。

另外,在图表G2所示的关系DTNL中,在设定光量为第二光量B2至第四光量B4的范围内的情况下的占空比在0%至100%的范围内与设定光量成正比。因此,在设定光量为第二光量B2至第四光量B4的范围内的情况下,照明控制部23通过PWM控制来控制在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的驱动电流。具体地说,照明光控制部23将在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的驱动电流决定为以下的多个脉冲的脉冲电流:电流值为最小电流值I4,并且将根据非全部线曝光期间TNL以及与设定光量的大小对应的占空比计算出的期间分割为多个期间,并将分割出的多个期间中的一个期间设为脉冲宽度。当在非全部线曝光期间TNL中施加多个脉冲的脉冲电流的情况下,例如在图表G2中的第二光量B2至第四光量B4的区间的下方所示的两个图表G3、G4那样,预先设定每一脉冲的脉冲宽度的最小值以及施加的脉冲电流的脉冲数的最大值,并基于这些设定生成脉冲电流。例如基于光源34的能够进行脉冲发光的脉冲宽度的最小值、以及能够切换驱动部35的电流的输出和非输出的最短时间,来设定每一脉冲的脉冲宽度的最小值W0。将每一脉冲的脉冲宽度的最小值例如设定为16.6μsec左右。在脉冲宽度的最小值W0与脉冲数的最大值M的乘积不成为非全部线曝光期间TNL以上的范围内、且在设定光量为第四光量B4附近的情况下不使各个脉冲发光连续的范围内,设定脉冲数的最大值。

另外,在对在非全部线曝光期间TNL中施加的驱动电流进行PWM控制的情况下,如图5所示的图表G3、G4那样,以第二光量B2与第四光量B4之间的第三光量B3为界,来切换基于脉冲宽度的控制和基于脉冲数的控制。在设定光量为第三光量B3至第四光量B4的范围内的情况下,照明控制部23将脉冲数设为最大值M,并根据设定光量的大小使脉冲宽度增减。在设定光量为第二光量B2至第三光量B3的范围内的情况下,照明控制部23将脉冲宽度设为最小值W0,根据设定光量的大小使脉冲数增减。

图6是说明第一实施方式所涉及的照明光量与电流的施加方法的关系的图表。此外,在图6中示出在分别设定了图5的图表所示的设定光量BS1~BS8的情况下施加于光源34的驱动电流的例子。在此,设定光量BS1~BS8可以分别为通过摄像系统1的利用者对控制装置2的操作部24进行操作等方法所设定的照明光量,也可以分别为照明控制部23基于通过光量测定部33测定出的照明光量或从影像处理部22通知来的影像的明亮度(亮度)等设定的照明光量。

设定光量BS1为最大光量B5,针对在非全部线曝光期间TNL和全部线曝光期间TAL中施加的驱动电流的PWM控制的占空比均为100%。因而,如图6所示,在为设定光量BS1的情况下,照明控制部23将在非全部线曝光期间TNL和全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流设定为电流值为最大电流值I3、且在各期间TNL、TAL的各整个期间都施加的电流(脉冲宽度与各期间一致的单脉冲的脉冲电流)。

设定光量BS2比最大光量B5小且比第四光量B4大。因此,针对在非全部线曝光期间TNL和全部线曝光期间TAL中施加的驱动电流的PWM控制的占空比均为100%。另外,在全部线曝光期间TAL中施加的驱动电流的值为最大电流值I3,与此相对地,在非全部线曝光期间TNL中施加的驱动电流的值为比最大电流值I3小且比最小电流值I4大的值。因而,如图6所示,在为设定光量BS2的情况下,照明控制部23将在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的驱动电流设定为电流值为与设定光量BS2对应的电流值、且在非全部线曝光期间TNL的整个期间都施加的电流。另外,照明控制部23将在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流决定为电流值为最大电流值I3、且在全部线曝光期间TAL的整个期间都施加的电流。

设定光量BS3比第四光量B4小且比第三光量B3大。因此,针对在全部线曝光期间TAL中施加的驱动电流的PWM控制的占空比为100%,与此相对地,针对在非全部线曝光期间TNL中施加的驱动电流的PWM控制的占空比小于100%且大于阈值DS。另外,在全部线曝光期间TAL中施加的驱动电流的值为最大电流值I3,与此相对地,在非全部线曝光期间TNL中施加的驱动电流的值为最小电流值I4。因而,如图6所示,在为设定光量BS3的情况下,照明控制部23将在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的驱动电流决定为以下的多个脉冲的脉冲电流:脉冲数为最大值,每一脉冲的脉冲宽度为与设定光量BS3相应的脉冲宽度,并且各脉冲的电流值为最小电流值I4。另外,照明控制部23将在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流决定为电流值为最大电流值I3、且在全部线曝光期间TAL的整个期间都施加的电流。

另外,在设定光量比设定光量BS3大且比第四光量B4小的情况下在非全部线曝光期间TNL中施加的脉冲电流为脉冲数与图6所示的脉冲电流相同、且一个脉冲的脉冲宽度比W大的脉冲电流。另外,在设定光量比设定光量BS3小且比第三光量B3大的情况下在非全部线曝光期间TNL中施加的脉冲电流为脉冲数与图6所示的脉冲电流相同、且一个脉冲的脉冲宽度比W小的脉冲电流。

设定光量BS4比第三光量B3小且比第二光量B2大。因此,针对在全部线曝光期间TAL中施加的驱动电流的PWM控制的占空比为100%,与此相对地,针对在非全部线曝光期间TNL中施加的驱动电流的PWM控制的占空比小于阈值DS且大于0%。另外,在全部线曝光期间TAL中施加的驱动电流的值为最大电流值I3,与此相对地,在非全部线曝光期间TNL中施加的驱动电流的值为最小电流值I4。因而,如图6所示,在为设定光量BS4的情况下,照明控制部23将在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的驱动电流决定为以下的脉冲电流:每一脉冲的脉冲宽度为最小宽度,且脉冲数为与设定光量BS4相应的数量,并且各脉冲的电流值为最小电流值I4。另外,照明控制部23将在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流决定为电流值为最大电流值I3、且在全部线曝光期间TAL的整个期间都施加的电流。

另外,在设定光量比设定光量BS4大且比第三光量BS3小的情况下在非全部线曝光期间TNL中施加的脉冲电流为脉冲宽度与图6所示的脉冲电流相同(为最小值W0)且脉冲数多的脉冲电流。另外,在设定光量比设定光量BS4小且比第二光量BS2大的情况下在非全部线曝光期间TNL中施加的脉冲电流为脉冲宽度与图6所示的脉冲电流相同(为最小值W0)且脉冲数少的脉冲电流。

设定光量BS5为第二光量B2。因此,针对在全部线曝光期间TAL中施加的驱动电流的PWM控制的占空比为100%,与此相对地,针对在非全部线曝光期间TNL中施加的驱动电流的PWM控制的占空比为0%。另外,在全部线曝光期间TAL中施加的驱动电流的值为最大电流值I3,与此相对地,在非全部线曝光期间TNL中施加的驱动电流的值为最小电流值I4。因而,如图6所示,在为设定光量BS5的情况下,照明控制部23决定为在非全部线曝光期间TNL中向光源34施加每一脉冲的脉冲宽度为最小宽度且脉冲数为0的脉冲电流、即在非全部线曝光期间TNL中不向光源34施加驱动电流。另外,照明控制部23将在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流决定为电流值为最大电流值I3、且在全部线曝光期间TAL的整个期间都施加的电流。

设定光量BS6比第二光量B2小且比第一光量B1大。在为设定光量BS6的情况下,针对在非全部线曝光期间TNL中施加的驱动电流的PWM控制的占空比为0%。因此,如图6所示,在为设定光量BS6的情况下,照明控制部23决定为在非全部线曝光期间TNL中不向光源34施加驱动电流。另外,在为设定光量BS6的情况下,针对在全部线曝光期间TAL中施加的驱动电流的PWM控制的占空比依然为100%,但对应的驱动电流的电流值为比最大电流值I3小且比最小电流值I4大的值。因此,如图6所示,在为设定光量BS6的情况下,照明控制部23将在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流决定为电流值为与设定光量BS6对应的电流值(比最大电流值I3小且比最小电流值I4大的电流值)、且在全部线曝光期间TAL的整个期间都施加的电流。

设定光量BS7为第一光量B1。在为设定光量BS7的情况下,针对在非全部线曝光期间TNL中施加的驱动电流的PWM控制的占空比为0%。因此,如图6所示,在为设定光量BS7的情况下,照明控制部23决定为在非全部线曝光期间TNL中不向光源34施加驱动电流。另外,在为设定光量BS7的情况下,针对在全部线曝光期间TAL中施加的驱动电流的PWM控制的占空比依然为100%,对应的驱动电流的电流值为最小电流值I4。因此,如图6所示,在为设定光量BS7的情况下,照明控制部23将在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流决定为电流值为最小电流值I4、且在全部线曝光期间TAL的整个期间都施加的电流。

设定光量BS8比第一光量B1小且比光量0大。在为设定光量BS8的情况下,针对在非全部线曝光期间TNL中施加的驱动电流的PWM控制的占空比为0%。因此,如图6所示,在为设定光量BS8的情况下,照明控制部23决定为在非全部线曝光期间TNL中不向光源34施加驱动电流。另外,在为设定光量BS8的情况下,针对在全部线曝光期间TAL中施加的驱动电流的PWM控制的占空比小于100%且大于0%。另外,与设定光量BS8对应的驱动电流的电流值为最小电流值I4。因此,如图6所示,在为设定光量BS8的情况下,照明控制部23将在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流决定为以下的单脉冲的脉冲电流:电流值为最小电流值I4,且脉冲宽度为基于全部线曝光期间TAL和占空比决定出的脉冲宽度。

像这样,在本实施方式的摄像系统1中,具有照明控制部23,照明控制部23在基于设定光量向光源34施加驱动电流时,在包括读出期间TTR的非全部线曝光期间TNL的至少一部分中,能够对施加于光源34的驱动电流(即照明部31射出的照明光)进行可变控制。另外,本实施方式的摄像系统1中的照明控制部23还能够在非全部线曝光期间TNL以外的全部线曝光期间TAL的至少一部分中对施加于光源34的驱动电流(即照明部31射出的照明光)进行可变控制。并且,本实施方式的摄像系统1中的照明控制部23例如能够基于通过光量测定部33测定出的照明光量来控制施加于光源34的脉冲电流的脉冲宽度和脉冲数。

图7是说明第一实施方式所涉及的摄像系统进行的处理的一例的流程图。在图7中示出作为本实施方式的摄像系统1进行的处理的一例的、控制装置2进行的控制施加于光源34的脉冲电流的脉冲宽度和脉冲数的处理。

控制装置2首先基于设定值来控制施加于光源的电流和施加方法(步骤S1)。步骤S1的处理由照明控制部23进行。照明控制部23例如基于摄像系统1的利用者所设定的照明光量的设定值和图5所示的照明光量的控制信息来控制施加于光源34的驱动电流的电流值、脉冲宽度以及脉冲数等。照明控制部23将电流值、脉冲宽度以及脉冲数等控制信息发送至光源装置3的控制部32。光源装置3的控制部32基于接收到的控制信息使照明部31动作,将从照明部31射出的照明光传输至内窥视镜4。此外,在光源装置3中的光源34如图3所示的那样包括红色LED 34R、绿色LED 34G以及蓝色LED 34B的情况下,照明控制部23控制分别施加于各LED 34R、34G、34B的驱动电流的电流值、脉冲宽度以及脉冲数等。

接着,控制装置2从光源装置3获取光源装置3的光源34射出来的照明光的光量(照明光量)(步骤S2)。步骤S2的处理例如由照明控制部23来进行。光源装置3在光量测定部33中测定光源34射出来的照明光的光量,并通过控制部32将该光量发送至控制装置2。

接着,控制装置2将通过光源装置3测定出的照明光量与控制装置2中设定的光量(设定光量)进行比较,并判定它们之差是否为阈值以下(步骤S3)。在照明光量与设定光量之差比阈值大的情况下(步骤S3;“否”),控制装置2基于测定光量与设定光量之差来控制施加于光源的电流和施加方法(步骤S4)。步骤S4的处理例如由照明控制部23来进行。照明控制部23例如基于如图5所示的照明光量的控制信息来变更施加于光源34的电流的电流值、脉冲宽度以及脉冲数,使得测定光量成为当前设定的设定光量。例如,在照明光量比设定光量小的情况下,照明控制部23增大在非全部线曝光期间TNL和全部线曝光期间TAL中的任一期间中施加于光源34的电流的电流值、脉冲宽度或脉冲数。另外,例如在照明光量比设定光量小的情况下,照明控制部23减小在非全部线曝光期间TNL和全部线曝光期间TAL中的任一期间中施加于光源34的电流的电流值、脉冲宽度或脉冲数。

当进行步骤S4的处理时,控制装置2接着判定是否变更了照明光量的设定值(步骤S5)。另外,在测定光量与设定光量之差为阈值以下的情况下(步骤S3;“是”),控制装置2跳过步骤S4的处理,进行步骤S5的判定。在步骤S5中,例如,判定利用者是否对控制装置2的操作部24进行了用于变更照明光量的设定值的操作。在未变更设定值的情况下(步骤S5;“否”),控制装置2返回步骤S2的处理。另一方面,在变更了设定值的情况下(步骤S5;“是”),控制装置2返回步骤S1的处理。之后,在重复地进行步骤S1~S5的处理的同时,控制装置2重复地进行从内窥视镜4获取影像并使显示装置5显示所获取到的影像的处理。

像这样,在本实施方式所涉及的摄像系统1中,除了利用如图5所示的预先决定的控制信息以外,还利用通过光量测定部33测定出的照明光量(测定光量),来控制施加于光源34的驱动电流的电流值、脉冲宽度以及脉冲数等。另外,在本实施方式所涉及的摄像系统1中,在降低照明光量时,针对在包括读出期间TTR的非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的电流进行变更多个脉冲的脉冲电流的脉冲宽度和脉冲数的控制。像这样,在非全部线曝光期间TNL中对光源34施加多个脉冲的脉冲电流,由此能够防止产生条纹等图像质量劣化。

此外,也可以是,在摄像系统1进行的上述的处理中,基于通过光量测定部33(光传感器33R、33G、33B)测定出的光源装置3内的照明光量和从内窥视镜4获取到的影像(图像)的亮度值来估计对被摄体的照明光量,基于该估计结果控制施加于光源34的电流。

图8是说明读出影像的一帧量的数据时的每个线的照明光量的图表。在图8的(a)中示出将影像的一帧量的数据分为七个线L1~L7进行读出的情况下的各线L1~L7的曝光期间和施加于光源34的驱动电流的两个例子。驱动电流的第一例是如下的例子:与图5的设定光量BS3同样,在非全部线曝光期间TNL1、TNL2中施加脉冲数为最大数量、且各脉冲的电流值为最小电流值I4的多个脉冲的脉冲电流,在全部线曝光期间TAL的整个期间都施加最大电流值I3的电流。驱动电流的第二例是如下的例子:关于在非全部线曝光期间TNL中施加的驱动电流,是将在第一例中对应的非全部线曝光期间TNL中通过多个脉冲的脉冲电流施加的驱动电流变为最小电流值I4的单脉冲的脉冲电流。

在第一例中,关于在时间上早于全部线曝光期间TAL的非全部线曝光期间TNL1中施加于光源34的多个脉冲的脉冲电流,脉冲数为六个,各脉冲的脉冲宽度为W2。因此,关于第二例中的在非全部线曝光期间TNL1中施加的单脉冲的脉冲电流,将其一个脉冲的脉冲宽度设为W2×6。另外,在第一例中,关于在时间上晚于全部线曝光期间TAL的非全部线曝光期间TNL2中施加于光源34的多个脉冲的脉冲电流,脉冲数为六个,各脉冲的脉冲宽度为W3(<W2)。因此,关于第二例中的在非全部线曝光期间TNL2中施加的单脉冲的脉冲电流,将其一个脉冲的脉冲宽度设为W3×6。此外,能够通过在基于设定光量变更脉冲宽度时变更最小电流值I4的施加开始时刻的控制方法来控制第一例和第二例的在非全部线曝光期间TNL1、TNL2中施加的脉冲电流。因而,在第二例中,在非全部线曝光期间TNL2内被施加最小电流值I4的相对时刻相比于在非全部线曝光期间TNL1内被施加最小电流值I4的相对时刻迟了ΔW。

在图8的(b)中示出表示将图8的(a)所示的第一例的驱动电流施加于光源34的情况下的各线的曝光光量的图表G9、以及表示将图8的(a)所示的第二例的驱动电流施加于光源34的情况下的各线的曝光光量的图表G8。

两个图表G8、G9中的各线L1~L7的曝光光量中的、光量0至光量B10的部分光量分别为由于光源34利用在全部线曝光期间TAL的整个期间都施加的最大电流值I3射出的照明光引起的成分。

在图8的(a)所示的图表中,在施加了第二例的驱动电流的情况下,关于七个线L1~L7中的、曝光开始时刻为第一个至第四个(换言之,读出电信号的顺序为第一个至第四个)的线L1~L4,各自的曝光开始时刻为在时间上早于全部线曝光期间TAL的非全部线曝光期间TNL1中开始向光源34施加最小电流值I4的时刻以前。另外,线L1~L4各自的曝光结束时刻(开始各像素的读出的时刻)早于在时间上晚于全部线曝光期间TAL的非全部线曝光期间TNL2中开始向光源34施加最小电流值I4的时刻。因此,在施加了第二例的驱动电流的情况下,线L1~L4分别仅在非全部线曝光期间TNL1、TNL2中的非全部线曝光期间TNL1中接受与光源34射出的照明光量的总量对应的光。因而,施加了第二例的驱动电流的情况下的线L1~L4的曝光光量为由于在非全部线曝光期间TNL1中光源34射出的照明光引起的成分与由于光源34利用在全部线曝光期间TAL的整个期间都施加的最大电流值I3射出的照明光引起的成分之和B15。

另外,在施加了第二例的驱动电流的情况下,关于七个线L1~L7中的、曝光开始时刻为第五个至第七个(换言之读出电信号的顺序为第五个至第七个)的线L5~L7,各自的曝光开始时刻晚于在非全部线曝光期间TNL1中开始向光源34施加最小电流值I4的时刻,且各自的曝光结束时刻晚于在非全部线曝光期间TNL1中开始向光源34施加最小电流值I4的时刻。因而,施加了第二例的驱动电流的情况下的线L5~L7的曝光光量为以下成分之和:由于在非全部线曝光期间TNL1中光源34射出的照明光引起的成分、由于光源34利用在全部线曝光期间TAL的整个期间都施加的最大电流值I3射出的照明光引起的成分、以及由于在非全部线曝光期间TNL2中光源34射出的照明光引起的成分。

然而,如上所述,非全部线曝光期间TNL2中的开始施加最小电流值I4的相对时刻比非全部线曝光期间TNL1中的开始施加最小电流值I4的相对时刻晚。因此,线L5至L7的各像素接受与在非全部线曝光期间TNL1、TNL2中光源34射出的照明光对应的光的期间比线L1至L4的各像素接受光的期间短。因而,施加了第二例的驱动电流的情况下的线L5~L7的曝光光量为比线L1~L4的曝光光量的和B15小的值B13。此时,线L4的曝光光量的和B15与线L5的曝光光量的和B13之差ΔBa为对应于在非全部线曝光期间TNL1中施加的脉冲电流的一个脉冲的脉冲宽度W2×6与在非全部线曝光期间TNL2中施加的脉冲电流的一个脉冲的脉冲宽度W3×6之差(W2-W3)×6的值。

与此相对,在施加第一例的驱动电流的情况(即根据本实施方式所涉及的控制方法施加驱动电流的情况)下,如图表G9所示,线L1~L7中的任意相邻的两个线的曝光光量的差ΔBb为对应于在非全部线曝光期间TNL1中施加的脉冲电流的一个脉冲的脉冲宽度W2与在非全部线曝光期间TNL2中施加的脉冲电流的一个脉冲的脉冲宽度W3之差(W2-W3)的值。

在通过卷帘式快门方式读出各线的电信号的情况下,当相邻的两个线的曝光光量的差大时,在该两个线的边界处产生由于曝光光量的差引起的图像质量的不均(条纹),使得图像质量劣化。相邻的两个线的曝光光量的差越大则这种图像质量的劣化越明显,尤其是曝光光量的差相对于各线的曝光光量的总量的比例越大则这种图像质量的劣化越明显。如上所述,在施加了第一例的驱动电流的情况下,任意相邻的两个线的曝光光量的差ΔBb都比施加了第二例的驱动电流的情况下的线L4与线L5的曝光光量的差ΔBa小(约为六分之一)。而且,在施加第一例的驱动电流的情况下,各线的曝光光量的总量包括由于在全部线曝光期间TAL的整个期间都对电源34施加了最大电流值I3引起的成分,相比于与施加了第二例的驱动电流的情况下的线L4与线L5的曝光光量的差对应的光量,该成分非常大。因此,在根据本实施方式所说明的控制方法施加了第一例的驱动电流的情况下,相比于施加了第二例的驱动电流的情况,能够防止由于线间的曝光光量的差引起的图像质量的劣化。

此外,当在非全部线曝光期间TNL中向光源34施加多个脉冲的脉冲电流的情况下,脉冲数的最大值能够设定为任意值,但如图8所示,通过将脉冲数的最大值设为比水平线数少一个的数量,能够减小每个水平线的脉冲光的点亮期间(即曝光期间)的偏差,从而能够使各水平线的曝光光量平均化。

另外,在本实施方式所涉及的驱动电流的控制方法中,设定保证光源34的发光(照明光的射出)的最小电流值以上的最小电流值I4。而且,在设定的照明光量为基于最小电流值I4和曝光期间计算出的照明光量以上的情况下,进行以下控制:在曝光期间的整个期间都施加基于如图5所示的电流对照明光量的关系ITNL、ITAL决定出的电流值的驱动电流的电流控制、换言之为施加脉冲宽度与曝光期间一致、且电流值为基于电流对照明光量的关系ITNL、ITAL决定出的电流值的单脉冲的脉冲电流的控制。另外,在设定的照明光量比基于最小电流值I4和曝光期间计算出的照明光量小的情况下,进行基于设定的照明光量来控制电流值、脉冲宽度以及脉冲数的PWM控制。由此,例如,能够确保针对照明光量的更大的动态范围,以避免发生由于保证光源34的发光(照明光的射出)的最小电流值引起的非连续的射出光量的变化。特别是,在本实施方式所涉及的驱动电流的控制方法中,如上所述,在对在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的驱动电流进行PWM控制时,将用于对多个脉冲的脉冲电流的脉冲宽度进行变更的PWM控制和用于对一个脉冲的脉冲宽度为最小脉冲宽度的脉冲电流的脉冲数进行变更的PWM控制相组合。由此,能够使进行PWM控制时的照明光量的大小多阶段地连续地变化。

并且,在本实施方式所涉及的驱动电流的控制方法中,如上所述,能够测定光源34射出的照明光的光量,并基于测定出的照明光量与利用者等设定的照明光量之差来控制施加于光源34的驱动电流。在这样的控制方法中,例如,在对施加于光源34的驱动电流进行PWM控制时,能够基于光源34进行脉冲发光的照明光的光量来将驱动电流(脉冲电流)的脉冲宽度和脉冲数调整为与所设定的照明光量对应的脉冲宽度和脉冲数。因此,在对施加于光源34的驱动电流进行PWM控制时,能够根据该光源34的发光特性来高精度地控制要施加的脉冲电流。

此外,图1和图2所示的摄像系统1只是本实施方式所涉及的摄像系统1的一例。本实施方式所涉及的摄像系统1能够在不脱离本实施方式的主旨的范围内适当地进行变更。例如,本实施方式所涉及的摄像系统1可以将光源装置3的功能的一部分或全部组装于控制装置2中。另外,本实施方式所涉及的摄像系统1可以为将控制装置2、光源装置3和显示装置5一体化所得到的系统。

另外,本实施方式所涉及的摄像系统1的光源装置3可以如上所述那样为如下装置:具有多个光源,将该多个光源分别射出的光混合(混色)并将该混合后的光作为照明光射出至内窥视镜4。另外,利用光源装置3射出的照明光的摄像装置不限于内窥视镜4,可以为能够在向被摄体照射了光源装置3射出的照明光的状态下拍摄被摄体的其它摄像装置。

另外,在本实施方式的摄像系统1中,在非全部线曝光期间TNL中向光源34施加多个脉冲的脉冲电流的情况下的脉冲的最大数量为2以上即可,例如能够基于获取一帧量的电信号(影像数据)时的线的数量等来决定脉冲的最大数量。

[第二实施方式]

在本实施方式中,说明通过第一实施方式例示的摄像系统1中的照明光量的控制方法的另一例。

图9是说明第二实施方式所涉及的照明光量的控制方法的图表。

图9的最上部所示的电流对照明光量的图表G11说明通过利用者或控制装置2等设定的照明光量的设定值(设定光量)与向光源34中包括的光源之一(例如图3的红色LED34R)施加的电流的关系。用实线所示的关系ITNL表示在包括读出期间TTR的非全部线曝光期间TNL中向光源34供给的驱动电流的关系,用虚线所示的关系ITAL表示在全部线曝光期间(非读出期间)TAL中向光源34供给的驱动电流的关系。

关于图表G11所示的两个关系ITNL及关系ITAL,设定光量与驱动电流的关系为相同的关系。关于关系ITNL及关系ITAL,在设定光量为光量0至第三光量B3的情况下的驱动电流的值为最小电流值I4。第三光量B3比后述的第一光量B1及第二光量B2大且比最大光量B4小。另外,关于关系ITNL及关系ITAL,在设定光量为第三光量B3至最大光量B4的范围内的情况下的驱动电流的值在最小电流值I4至最大电流值I3的范围内与设定光量成正比。即,设定光量越接近最大光量B4,驱动电流的值越接近最大电流值I3。

本实施方式所涉及的驱动电流的控制方法与第一实施方式所说明的控制方法同样,基于图表G11所示的关系ITNL及关系ITAL来决定向光源34施加的驱动电流的值,并且基于图表G11的下方所示的PWM占空比对照明光量的图表G12来决定驱动电流(脉冲电流)的施加方法。

PWM占空比对照明光量的图表G12说明设定光量与PWM控制中的占空比(即,将一个脉冲宽度除以周期所得到的值的百分率)的关系。用实线所示的关系DTNL表示在包括读出期间TTR的非全部线曝光期间TNL施加的驱动电流所对应的设定光量与占空比的关系,用虚线所示的关系DTAL表示在全部线曝光期间(非读出期间)TAL中施加的驱动电流所对应的设定光量与占空比的关系。

关于图表G12所示的关系DTAL,在设定光量为第一光量B1至最大光量B4的情况下的占空比为100%。另外,在图表G12所示的关系ITAL中,在设定光量为光量0至第一光量B1的范围内的情况下的占空比在0%至100%的范围内与设定光量成正比。即,设定光量越接近第一光量B1,占空比的值越大,越接近100%。因而,在设定光量为第一光量B1至最大光量B4的情况下,照明控制部23通过在全部线曝光期间TAL的整个期间都施加固定的电流的控制方法来控制在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流。换言之,照明控制部23将在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流决定为以下的单脉冲的脉冲电流:电流值为基于设定光量和关系ITAL决定出的电流值,且脉冲宽度与全部线曝光期间TAL一致。

另一方面,在设定光量为光量0至第一光量B1的范围内的情况下,照明控制部23通过PWM控制来控制在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流。具体地说,照明光控制部23将在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流决定为以下的单脉冲的脉冲电流:电流值为最小电流值I4,并且将根据全部线曝光期间TAL以及与设定光量的大小对应的占空比计算出的期间设为脉冲宽度。例如图表G15那样,将光量0的情况下的脉冲宽度设为0μsec并将第一光量B1的情况下的脉冲宽度设为W9(全部线曝光期间TAL),来将脉冲宽度决定为与设定光量成正比的脉冲宽度。

与此相对,在图表G12所示的关系DTNL中,在设定光量为作为最小值的光量0至第一光量B1的情况下的占空比为0%。因而,在设定光量为光量0至第一光量B1的情况下,照明控制部23在非全部线曝光期间TNL中不向光源34施加驱动电流。另外,在图表G12所示的关系DTNL中,在设定光量为第四光量B3至最大光量B4的情况下的占空比为100%。因而,在设定光量为第三光量B3至最大光量B4的情况下,照明控制部23通过在非全部线曝光期间TNL的整个期间都施加固定的电流的控制方法来控制在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的驱动电流。换言之,照明控制部23将驱动电流决定为以下的单脉冲的脉冲电流:电流值为基于设定光量和关系ITNL决定出的电流值,且脉冲宽度与非全部线曝光期间TNL一致。

另外,在图表G12所示的关系DTNL中,在设定光量为第一光量B1至第三光量B3的范围内的情况下的占空比在0%至100%的范围内与设定光量成正比。因此,在设定光量为第一光量B1至第三光量B3的范围内的情况下,照明控制部23通过PWM控制来控制在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的驱动电流。具体地说,照明光控制部23将在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的驱动电流决定为以下的多个脉冲的脉冲电流:电流值为最小电流值I4,并且将根据非全部线曝光期间TNL以及与设定光量的大小对应的占空比计算出的期间分割为多个期间,并将分割出的多个期间中的一个期间设为脉冲宽度。当在非全部线曝光期间TNL中施加多个脉冲的脉冲电流的情况下,例如图9所示的两个图表G13、G14那样,预先设定每一脉冲的脉冲宽度的最小值以及施加的脉冲电流的脉冲数的最大值,并基于这些设定来生成脉冲电流。

另外,在对在非全部线曝光期间TNL中施加的驱动电流进行PWM控制的情况下,如图9所示,以第一光量B1与第三光量B3之间的第二光量B2为界,来切换基于脉冲宽度的控制和基于脉冲数的控制。在设定光量为第二光量B2至第三光量B3的范围内的情况下,照明控制部23将脉冲数设为最大值,并根据设定光量的大小使脉冲宽度增减。在设定光量为第一光量B1至第二光量B2的范围内的情况下,照明控制部23将脉冲宽度设为最小值,并根据设定光量的大小使脉冲数增减。

像这样,在本实施方式所涉及的驱动电流的控制方法中,在设定光量比第三光量B3大的情况下,在非全部线曝光期间TNL的整个期间和全部线曝光期间TAL的整个期间都向光源34施加相同的电流值的驱动电流。另外,在设定光量为第一光量B1至第三光量B3的情况下,通过PWM控制来控制在非全部线曝光期间TNL中向光源34施加的驱动电流,通过在全部线曝光期间TAL的整个期间都施加最小电流值I4的控制来控制在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流。

图10是说明第二实施方式所涉及的照明光量与电流的施加方法的关系的图表。此外,在图10中示出在分别设定了图9所示的设定光量BS11~BS18的情况下施加于光源34的驱动电流的例子。在此,设定光量BS11~BS18分别可以为通过摄像系统1的利用者对控制装置2的操作部24进行操作等方法所设定的照明光量,也可以为照明控制部23基于通过光量测定部33测定出的照明光量或从影像处理部22通知来的影像的明亮度(亮度)等所设定的照明光量。

设定光量BS11为最大光量B4,针对在非全部线曝光期间TNL和全部线曝光期间TAL中施加的驱动电流的PWM控制的占空比均为100%。因而,如图10所示,在为设定光量BS11的情况下,照明控制部23将在非全部线曝光期间TNL和全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流决定为电流值为最大电流值I3、且在各期间TNL、TAL的各整个期间都施加的电流(脉冲宽度与各期间一致的单脉冲的脉冲电流)。

设定光量BS12比最大光量B4小且比第三光量B3大。因此,针对在非全部线曝光期间TNL和全部线曝光期间TAL中施加的驱动电流的PWM控制的占空比均为100%。另外,在非全部线曝光期间TNL和全部线曝光期间TAL中施加的驱动电流的值为比最大电流值I3小且比最小电流值I4大的相同值。因而,如图10所示,在为设定光量BS12的情况下,照明控制部23将在非全部线曝光期间TNL和全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流决定为电流值为基于设定光量决定的比最大电流值I3小且比最小电流值I4大的电流值、且在各期间TNL、TAL的各整个期间都向光源34施加的驱动电流(脉冲宽度与各期间一致的单脉冲的脉冲电流)。

设定光量BS13为第三光量B3。因此,针对在非全部线曝光期间TNL和全部线曝光期间TAL中施加的驱动电流的PWM控制的占空比均为100%。另外,在非全部线曝光期间TNL和全部线曝光期间TAL中施加的驱动电流的值均为最小电流值I4。因而,如图10所示,在为设定光量BS13的情况下,照明控制部23将在非全部线曝光期间TNL和全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流决定为在各期间TNL、TAL的各整个期间都施加的最小电流值I4的电流。

设定光量BS14比第二光量B2大且比第三光量B3小。因此,针对全部线曝光期间TAL的PWM控制的占空比为100%,与此相对,针对非全部线曝光期间TNL的PWM控制的占空比小于100%且大于阈值DS。另外,在非全部线曝光期间TNL和全部线曝光期间TAL中施加的驱动电流的值均为最小电流值I4。因而,如图10所示,在为设定光量BS14的情况下,照明控制部23将在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的驱动电流决定为以下的多个脉冲的脉冲电流:脉冲数为最大值N,每一脉冲的脉冲宽度为与设定光量BS14相应的脉冲宽度(比最小宽度W0大且比最大宽度W1小的脉冲宽度),且各脉冲的电流值为最小电流值I4。另外,照明控制部23将在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流决定为在全部线曝光期间TAL的整个期间都施加的最小电流值I4的电流。

另外,在设定光量比设定光量BS14大且比第三光量B3小的情况下在非全部线曝光期间TNL中施加的脉冲电流为脉冲数与图10所示的脉冲电流相同且一个脉冲的脉冲宽度比W大的脉冲电流。另外,在设定光量比设定光量BS14小且比第二光量B2大的情况下,在非全部线曝光期间TNL中施加的脉冲电流为脉冲数与图10所示的脉冲电流相同、且一个脉冲的脉冲宽度比W小的脉冲电流。

设定光量BS15比第二光量B2小且比第一光量B1大。因此,针对全部线曝光期间TAL的PWM控制的占空比为100%,与此相对,针对非全部线曝光期间TNL的PWM控制的占空比小于阈值DS且大于0%。另外,在非全部线曝光期间TNL和全部线曝光期间TAL中施加的驱动电流的值为最小电流值I4。因而,如图10所示,在为设定光量BS15的情况下,照明控制部23将在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的驱动电流决定为以下的脉冲电流:每一脉冲的脉冲宽度为最小宽度W0,且脉冲数为与设定光量BS15相应的数量,并且各脉冲的电流值为最小电流值I4。另外,照明控制部23将在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流决定为在全部线曝光期间TAL的整个期间都施加的最小电流值I4的电流。

另外,在设定光量比设定光量BS15大且比第二光量B2小的情况下在非全部线曝光期间TNL中施加的脉冲电流为脉冲宽度与图10所示的脉冲电流相同(为最小值W0)且脉冲数多的脉冲电流。另外,在设定光量比设定光量BS15小且比第一光量B1大的情况下,在非全部线曝光期间TNL中施加的脉冲电流为脉冲宽度与图10所示的脉冲电流相同(为最小值W0)且脉冲数少的脉冲电流。

设定光量BS16为第一光量B1。因此,针对全部线曝光期间TAL的PWM控制的占空比为100%,与此相对,针对非全部线曝光期间TNL的PWM控制的占空比为0%。另外,在非全部线曝光期间TNL和全部线曝光期间TAL中施加的驱动电流的值为最小电流值I4。因而,如图10所示,在为设定光量BS16的情况下,照明控制部23决定为在非全部线曝光期间TNL中向光源34施加每一脉冲的脉冲宽度为最小宽度且脉冲数为0的脉冲电流、即在非全部线曝光期间TNL中不向光源34施加驱动电流。另外,照明控制部23将在全部线曝光期间TAL向光源34施加的驱动电流决定为在全部线曝光期间TAL的整个期间都施加的最小电流值I4的电流。

设定光量BS17比第一光量B1小且比光量0大。在为设定光量BS17的情况下,针对非全部线曝光期间TNL的PWM控制的占空比为0%。因此,如图10所示,在为设定光量BS17的情况下,照明控制部23决定在非全部线曝光期间TNL中不向光源34施加驱动电流。另外,在为设定光量BS17的情况下,针对全部线曝光期间TAL的PWM控制的占空比为比100%小且比0%大的值。因此,如图10所示,在为设定光量BS17的情况下,照明控制部23将在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流决定为以下的单脉冲的脉冲电流:电流值为最小电流值I4,且脉冲宽度为基于全部线曝光期间TAL和占空比决定出的脉冲宽度。图9的与设定光量BS17对应的占空比约为50%。因此,在为设定光量BS17的情况下,在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的单脉冲的脉冲电流的脉冲宽度被决定为全部线曝光期间TAL的大致一半的时间。

另外,在设定光量比设定光量BS17大且比第一光量B1小的情况下,在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的单脉冲的脉冲电流的脉冲宽度比在设定光量BS17的情况下的脉冲宽度大。另外,在设定光量比设定光量BS17小且比光量0大的情况(例如为设定光量BS18的情况)下,在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的单脉冲的脉冲电流的脉冲宽度比设定光量BS17的情况下的脉冲宽度宽。

像这样,在本实施方式所涉及的驱动电流的控制方法中,在基于设定光量向光源34施加驱动电流时,在包括读出期间TTR的非全部线曝光期间TNL的至少一部分中,对施加于光源34的驱动电流(即照明部31射出的照明光)进行可变控制。另外,在本实施方式所涉及的驱动电流的控制方法中,在非全部线曝光期间TNL以外的全部线曝光期间TAL的至少一部分中,也能够对施加于光源34的驱动电流(即照明部31射出的照明光)进行可变控制。并且,在本实施方式所涉及的驱动电流的控制方法中,例如,能够基于通过光量测定部33测定出的照明光量来控制施加于光源34的脉冲电流的脉冲宽度和脉冲数。

另外,在本实施方式所涉及的驱动电流的控制方法中,如上所述,在设定光量比第三光量B3大的情况下,将在非全部线曝光期间TNL中施加的驱动电流和在全部线曝光期间TAL中施加的驱动电流决定为电流值相同的驱动电流。因此,相比于通过第一实施方式所说明的控制方法,在非全部线曝光期间TNL的整个期间和全部线曝光期间TAL的整个期间都施加规定的电流值的电流的情况下的控制信息(处理的内容)得到简化。例如,在本实施方式所涉及的驱动电流的控制方法中,在非全部线曝光期间TNL与全部线曝光期间TAL的边界处,施加于光源34的驱动电流的电流值变动(切换)的设定光量的范围比通过第一实施方式所说明的控制方法中的范围窄。因此,在本实施方式所涉及的驱动电流的控制方法中,能够减少用于生成施加于光源34的驱动电流的电路(驱动部35)的开关动作的次数,从而能够减轻处理负荷。

并且,在本实施方式所涉及的驱动电流的控制方法中,如上所述,在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的驱动电流的电流值与在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的驱动电流的电流值相同。因此,能够根据在全部线曝光期间TAL中测定出的照明光量估计在非全部线曝光期间TNL中光源34射出的照明光量。例如,当对在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的驱动电流进行PWM控制的情况下,关于照明光量的测定,通过将光源34射出的照明光(脉冲光)的各脉冲的光量相加(积分)来计算出。因此,在光源34射出脉冲光时施加的电流的电流值、脉冲宽度小的情况下,有时测定误差大(测定精度下降)。对此,在本实施方式所涉及的驱动电流的控制方法中,在全部线曝光期间TAL中,能够利用在比非全部线曝光期间TNL的脉冲宽度足够长的期间中光源34连续地射出的照明光来测定照明光量。因而,在本实施方式所涉及的驱动电流的控制方法中,能够更高精度地控制在非全部线曝光期间TNL中进行的PWM控制中的脉冲宽度和脉冲数。

[第三实施方式]

在本实施方式中,对第一实施方式所例示的摄像系统1中的照明光量的控制方法的又一例进行说明。

图11是说明第三实施方式所涉及的照明光量的控制方法的图表。图11所示的图表表示在将本实施方式的控制方法应用于图5所示的各个设定光量BS1~BS8时的电流值、脉冲宽度以及脉冲数的決定方法的情况下施加于光源34的驱动电流。

在本实施方式所涉及的照明光量的控制方法中,如图11所示,在全部线曝光期间TAL中设定包括该期间TAL的开始时刻的、规定时间长度的初始期间SD。设置初始期间SD,以测定在时间上早于包括该初始期间SD的全部线曝光期间TAL的非全部线曝光期间TNL中光源34射出的照明光的光量。

在全部线曝光期间TAL中的初始期间SD中施加于光源34的电流的电流值取决于是否在该期间TAL中对施加于光源34的电流进行PWM控制。如果在全部线曝光期间TAL中不进行PWM控制,则在初始期间SD中施加于光源34的电流的电流值受到在时间上早于该期间TAL的非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的电流的电流值的影响。在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的电流的控制不是PWM控制、而是在期间TNL的整个期间都向光源34施加电流值比最小电流值I4大的电流的控制(电流控制)的情况下,将在继该期间TNL之后的初始期间SD中施加于光源34的电流设为电流值与在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的电流相同的电流。在通过PWM控制对在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的电流进行控制的情况、或者在该期间TNL的整个期间都不向光源34施加电流的情况下,将在继该期间TNL之后的初始期间SD中施加于光源34的电流设为最小电流值I4的电流。与此相对,如果在全部线曝光期间TAL中进行PWM控制,则在初始期间SD中施加于光源34的电流的电流值取决于基于设定光量决定出的脉冲宽度和全部线曝光期间TAL中的脉冲的位置。

图11所示的VD_DR_1、VD_DR_2以及VD_DR_3为与上述的非全部线曝光期间TNL、全部线曝光期间TAL及初始期间SD的切换有关的触发信号。触发信号VD_DR_1是用于通知从全部线曝光期间TAL向非全部线曝光期间TNL切换(即开始非全部线曝光期间TNL)的定时的信号。触发信号VD_DR_2是用于通知从非全部线曝光期间TNL向全部线曝光期间TAL切换(即开始初始期间SD)的定时的信号。触发信号VD_DR_3是用于通知初始期间SD的结束定时的信号。

在为图5所示的设定光量BS1的情况下,如上所述,针对全部线曝光期间TAL的PWM控制的占空比为100%。因此,在为设定光量BS1的情况下,在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的电流不是通过PWM控制,而是通过在该期间TAL的整个期间都施加与设定光量相应的电流值的电流的控制来进行控制。因而,在全部线曝光期间TAL中的初始期间SD中施加于光源34的电流如图11所示的设定光量BS1’的情况那样,为电流值与在时间上早于初始期间SD的非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的电流相同的电流(即最大电流值I3的电流)。另外,在本实施方式的控制方法中,在全部线曝光期间TAL中的经过了初始期间SD后的剩余期间中,向光源34施加与基于设定光量决定出的电流值及PWM控制的占空比相应的电流值的电流(即最大电流值I3的电流)。

在为图5所示的设定光量BS2的情况下,如上所述,针对全部线曝光期间TAL的PWM控制的占空比为100%。因此,在为设定光量BS2的情况下,在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的电流不是通过PWM控制,而是通过在该期间TAL的整个期间都施加与设定光量相应的电流值的电流的控制来进行控制。另外,在为设定光量BS2的情况下,在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的电流的电流值比最大电流值I3小且比最小电流值I4大。因而,在全部线曝光期间TAL中的初始期间SD中施加于光源34的电流如图11所示的设定光量BS2’的情况那样,为电流值与在时间上早于初始期间SD的非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的电流相同的电流(即电流值比最大电流值I3小的电流)。而且,在全部线曝光期间TAL中的经过了初始期间SD后的剩余期间中,向光源34施加最大电流值I3的电流。

在为图5所示的设定光量BS3的情况下,如上所述,针对全部线曝光期间TAL的PWM控制的占空比为100%。因此,在为设定光量BS3的情况下,在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的电流不是通过PWM控制,而是通过在该期间TAL的整个期间都施加与设定光量相应的电流值的电流的控制来进行控制。另外,在为设定光量BS3的情况下,在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的电流是通过PWM控制来进行控制。因而,在全部线曝光期间TAL中的初始期间SD中施加于光源34的电流如图11所示的设定光量BS3’的情况那样,为电流值与在时间上早于初始期间SD的非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的电流相同的电流(即最小电流值I4的电流)。而且,在全部线曝光期间TAL中的经过了初始期间SD后的剩余期间中向光源34施加最大电流值I3的电流。同样地,在为图5所示的设定光量BS4的情况下,在全部线曝光期间TAL中的初始期间SD中施加于光源34的电流如图11所示的设定光量BS4’的情况那样,为电流值与在时间上早于初始期间SD的非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的电流相同的电流(即最小电流值I4的电流)。而且,在全部线曝光期间TAL中的经过了初始期间SD后的剩余期间中,向光源34施加最大电流值I3的电流。

在为图5所示的设定光量BS5的情况下,如上所述,针对全部线曝光期间TAL的PWM控制的占空比为100%。因此,在为设定光量BS5的情况下,在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的电流不是通过PWM控制,而是通过在该期间TAL的整个期间都施加与设定光量相应的电流值的电流的控制来进行控制。另外,在为设定光量BS5的情况下,在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的电流是通过PWM控制来进行控制,但如图5所示,在为设定光量BS5的情况下的脉冲数为0。因而,在为设定光量BS5的情况下,在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的电流是脉冲数为0的脉冲电流,如图11所示的设定光量BS5’的情况那样,在非全部线曝光期间TNL的整个期间都不施加电流。然而,如图5所示,与设定光量BS5对应的电流值为比0大的最小电流值I4。因此,在为设定光量BS5的情况下,在初始期间SD中施加于光源34的电流为最小电流值I4的电流。而且,在全部线曝光期间TAL中的经过了初始期间SD之后的剩余期间中,向光源34施加最大电流值I3的电流。

在为图5所示的设定光量BS6的情况下,如上所述,针对全部线曝光期间TAL的PWM控制的占空比为100%。因此,在为设定光量BS6的情况下,在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的电流不是通过PWM控制,而是通过在该期间TAL的整个期间中都施加与设定光量相应的电流值的电流的控制来进行控制。另外,在为设定光量BS6的情况下,针对非全部线曝光期间TNL的PWM控制的占空比为0%,因此在该期间TNL的整个期间都不向光源34施加电流。因而,在为设定光量BS6的情况下,如图11所示的设定光量BS6’的情况那样,在初始期间SD中施加于光源34的电流为最小电流值I4的电流。另外,与设定光量BS6对应的电流值比最大电流值I3小且比最小电流值I4大。因此,在全部线曝光期间TAL中的经过了初始期间SD之后的剩余期间中,向光源34施加电流值比最大电流值I3小且比最小电流值I4大的电流。

在为图5所示的设定光量BS7的情况下,如上所述,针对全部线曝光期间TAL的PWM控制的占空比为100%。因此,在为设定光量BS7的情况下,在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的电流不是通过PWM控制,而是通过在该期间TAL的整个期间都施加与设定光量相应的电流值的电流的控制来进行控制。另外,在为设定光量BS7的情况下,针对非全部线曝光期间TNL的PWM控制的占空比为0%,因此在该期间TNL的整个期间都不向光源34施加电流。因而,在为设定光量BS7的情况下,如图11所示的设定光量BS7’的情况那样,在初始期间SD中施加于光源34的电流为最小电流值I4的电流。另外,与设定光量BS7对应的全部线曝光期间TAL的电流值为最小电流值I4。因此,在全部线曝光期间TAL中的经过了初始期间SD后的剩余期间中也向光源34施加最小电流值I4的电流。

在为图5所示的设定光量BS8的情况下,如上所述,针对全部线曝光期间TAL的PWM控制的占空比小于100%且大于0%。因此,在为设定光量BS8的情况下,在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的电流是通过PWM控制来进行控制。另外,在为设定光量BS8的情况下,针对非全部线曝光期间TNL的PWM控制的占空比为0%,因此在该期间TNL的整个期间都不向光源34施加电流。因而,在为设定光量BS8的情况下,例如图11所示的设定光量BS8’的情况那样,在初始期间SD中施加于光源34的电流为最小电流值I4的电流。此外,在图11中,在对在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的电流进行PWM控制的情况下,将开始施加电流的时刻固定为全部线曝光期间TAL(初始期间SD)的开始时刻,并且变更结束施加电流的时刻,由此将施加的脉冲电流的脉冲宽度变更为与设定光量相应的脉冲宽度。因此,即使在全部线曝光期间TAL中施加的电流为脉冲电流,也在初始期间SD中能够测定光源34射出的照明光的光量。

此外,初始期间SD的时间长度例如能够设定为对在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的电流进行PWM控制时的单脉冲的脉冲宽度的最大值W1以上的任意时间长度。通过使初始期间SD的时间长度为单脉冲的脉冲宽度的最大值W1的数倍,能够高精度地检测与在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的脉冲电流对应的照明光量。另外,通过将初始期间SD相对于全部线曝光期间TAL的比例抑制得较低,能够增多对在非全部线曝光期间TNL中施加于光源34的电流进行PWM控制时的、在全部线曝光期间TAL中施加于光源34的电流的总量(积分值)。因此,如参照图8所说明的那样,能够防止由于相邻的两个线间的曝光时间之差引起的图像质量的劣化。

另外,如本实施方式所涉及的照明光量的控制方法那样,在施加于光源34的电流的电流值在全部线曝光期间TAL的中途发生变动的情况下,例如图11所示的那样,可以在全部线曝光期间TAL中的即将结束对电源34施加电流之前测定光源34射出的照明光的光量。于是,能够在全部线曝光期间TAL中的刚开始向光源34施加电流之后测定非全部线曝光期间TNL中的照明光的光量,并在全部线曝光期间TAL中的即将结束对光源34施加电流之前测定该期间TAL中的照明光的光量。因此,例如,能够抑制由于在全部线曝光期间TAL的中途使施加于光源34的电流的电流值变动引起的、变动后的照明光量与设定光量之差增大。

[第四实施方式]

图12是表示第四实施方式所涉及的摄像系统的功能块的图。图12所示的摄像系统1为与通过第一实施方式所说明的摄像系统1(参照图1)相同的内窥镜系统,包括控制装置2、光源装置3、内窥视镜4以及显示装置5。

本实施方式的摄像系统1中的控制装置2包括接收部25、影像处理部22、照明控制部23、操作部24、最大光量校正部27以及存储部29。另外,摄像系统1的光源装置3包括照明部31、控制部32以及光量测定部33。另外,摄像系统1的内窥视镜4包括摄像部41、照明系统42、操作部43、控制部44以及存储部49。在以下的说明中,关于本实施方式的摄像系统1中的各功能块中的、具有与第一实施方式中所说明的功能块同等的功能的功能块,省略详细的说明。

控制装置2的接收部25包括影像获取部21和限制信息获取部26。影像获取部21如通过第一实施方式所说明的那样,获取表示通过内窥视镜4的摄像部41拍摄到的被摄体的影像的电信号。限制信息获取部26获取存储于内窥视镜4的存储部49的限制信息49A。限制信息49A例如包括表示使内窥视镜4的动作时的前端部(配置有摄像部41和照明系统42的部分)的温度为规定的温度(容许温度)以上的照明光量的信息。

控制装置2的最大光量校正部27基于通过限制信息获取部26获取到的限制信息和存储部29所存储的最大光量的信息29A来校正光源装置3的照明部31的光源34射出的照明光的光量的最大值。最大光量的信息29A是表示与控制装置2组合使用的光源装置3的光源34的最大光量的信息,例如在摄像系统1出厂等时将该最大光量的信息29A存储于控制装置2的存储部29。最大光量校正部27将从光源装置3提供给内窥视镜4的照明光的光量的最大值(最大光量)从光源34能够射出的照明光量的最大值校正为基于从内窥视镜4获取到的限制信息确定出的使该内窥视镜4的前端部的温度为容许温度的范围内的值。

控制装置2的照明控制部23基于通过利用者对操作部24进行操作而输入的照明光的明亮度的设定值(设定光量)、以及针对被摄体的照明光的光量,来控制光源装置3的照明部31射出的照明光的光量。此外,本实施方式的摄像系统1中的照明控制部23在照明光的最大光量被最大光量校正部27进行了校正的情况下,基于该校正后的最大光量来控制照明光的光量。

本实施方式的摄像系统1中的内窥视镜4如上所述那样包括摄像部41、照明系统42、操作部43、控制部44以及存储部49。本实施方式所涉及的内窥视镜4的控制部44例如在将该内窥视镜4连接到了控制装置2时或者摄像系统1的动作开始时等,读出存储部49所存储的控制信息49A并发送至控制装置2。

内窥视镜4的前端部在动作过程中由于照明光通过照明系统42而发热,从而温度上升。当前端部的温度上升时,摄像部42的动作特性发生变动,有时所读出的电信号(影像数据)内的被摄体的颜色等信息与实际的被摄体的颜色等之间产生较大差异。另外,相对于内窥视镜4的前端部的温度的动作特性根据内窥视镜4的种类而不同。因此,在能够分开使用型号、规格等不同的多种内窥视镜4的摄像系统1中,根据与控制装置2及光源装置3组合使用的内窥视镜4的种类,相对于内窥视镜4的前端部的温度的温度特性不同。因而,当在动作过程中提供给内窥视镜4的照明光的最大光量为在光源装置3中能够射出的照明光的最大光量(例如图5的照明光量B5等)的情况下,内窥视镜4的前端部的温度为容许温度以上,存在图像质量劣化的风险。因此,在本实施方式的摄像系统1中,通过对照于该内窥视镜4的动作特性而使内窥视镜4的前端部的温度成为容许范围内的条件,来控制光源34射出的照明光的光量。

图13是说明光源射出的照明光的最大光量的控制方法的一例的图。在图13中示出两种内窥视镜4各自的容许温度的上限、在被提供光源3、光源装置3能够射出的最大光量BM的照明光的情况下的前端部的温度、两个温度的大小关系、动作时的照明光量的最大值BX以及施加于光源的电流的最大值I的例子。在此,为了使说明简单,将光源装置3的光源3设为射出规定的颜色(波长范围)的光的一个光源。

关于第一种类A的内窥视镜4,容许温度的上限TA与在被提供光源装置3能够射出的最大光量BM的照明光的情况下的前端部的温度TMA的大小关系为TA>TMA。在这样的情况下,将光源装置3能够射出的最大光量BM的照明光提供给内窥视镜4以使之动作时的前端部的温度为容许温度的上限以下。因此,在使用第一种类A的内窥视镜4的情况下,即使将向该内窥视镜4提供的照明光的最大光量BX设为光源装置3能够射出的照明光的最大光量BM,也不易发生由于温度上升引起的图像质量的劣化等。因而,在使用第一种类A的内窥视镜4的摄像系统1中,在设定光量为最大光量(例如图5的照明光量B5等)的情况下,向光源34施加电流值I3的电流。

另一方面,关于第二种类B的内窥视镜4,容许温度的上限TB与在被提供光源装置3能够射出的最大光量BM的照明光的情况下的前端部的温度TMB的大小关系为TMB>TB。在这样的情况下,将光源装置3能够射出的最大光量BM的照明光提供给内窥视镜4以使之动作时的前端部的温度超过了容许温度的上限。因此,在使用第二种类B的内窥视镜4的情况下,当将提供给该内窥视镜4的照明光的最大光量BX设为光源装置3能够射出的照明光的最大光量BM时,存在发生由于温度上升引起的图像质量的劣化等的风险。因而,在使用第二种类B的内窥视镜4的摄像系统1中,在设定光量为最大光量(例如图5的照明光量B5等)的情况下,向光源34施加电流值I5(I3>I5>I4)的电流,以使提供至该内窥视镜4的照明光的最大光量BX与光源装置3能够射出的照明光的最大光量BM的大小关系为BM>BX。由此,在使用第二种类B的内窥视镜4的摄像系统1中,能够防止该内窥视镜4的前端部的温度超过能够保证正常的动作的上限温度,从而能够防止由于温度上升引起的图像质量的劣化等。

图14是说明第四实施方式所涉及的摄像系统进行的处理的一例的流程图。在图14中示出包括基于内窥视镜4的类别来限制最大光量的处理的、用于控制施加于光源34的电流的处理的流程图。

摄像系统1的控制装置2首先获取与光源装置3的光源34的最大光量BM有关的信息(步骤S11),并且从内窥视镜4获取限制信息49A(步骤S12)。例如通过控制装置2的最大光量校正部27读出存储部29所存储的最大光量的信息29A,来获取与光源34的最大光量BM有关的信息。例如在控制装置2以及与该控制装置2组合使用的光源装置3的组出厂时将最大光量的信息29A存储于存储部29。另外,最大光量校正部27经由控制信息获取部26来获取限制信息49A。

接着,控制装置2基于获取到的最大光量和限制信息来决定施加于光源的电流的最大值(步骤S13)。步骤S13的处理由最大光量校正部27进行。最大光量校正部27基于通过从内窥视镜4获取到的限制信息确定出的该内窥视镜4内的照明光的最大光量BX与光源装置3的光源34能够射出的照明光的最大光量BM之间的大小关系,来决定施加于光源34的电流的最大值。在此,内窥视镜4的照明光的最大光量BX为不超过能够保证该内窥视镜4稳定地动作的容许温度范围的上限的照明光量的最大值。在最大光量的大小关系为BX≥BM的情况下,最大光量校正部27将施加于光源34的电流的最大值决定为与光源34能够射出的照明光的最大光量BM对应的电流值(例如图5等所示的电流值I3)。另一方面,在最大光量的大小关系为BX<BM的情况下,最大光量校正部27将施加于光源34的电流的最大值决定为与内窥视镜4内的照明光的最大光量BX对应的电流值(例如与图5等所示的电流值I3及I4的关系为I3>I5>I4的电流值I5)。最大光量校正部27将决定出的电流的最大值通知给照明控制部23。

之后,控制装置2根据照明光量的设定值来以决定出的最大值以下的电流驱动光源34(步骤S14)。步骤S14的处理由照明控制部23进行。例如,在从最大光量校正部27通知来的电流的最大值为在使光源34能够射出的最大光量的照明光射出的情况下的电流值(例如图5等所示的电流的最大值I3)的情况下,照明控制部23将施加于光源34的电流的最大值设为在使光源34能够射出的最大光量的照明光射出的情况下的电流值来控制照明光量。另一方面,在从最大光量校正部27通知来的电流的最大值比在使光源34能够射出的最大光量的照明光射出的情况下的电流值小的情况下,照明控制部23将施加于光源34的电流的最大值校正为从最大光量校正部通知来的电流的最大值,来控制照明光量。在该情况下,照明控制部23例如将图5所示的图表G1和图9所示的图表G11中的施加于光源34的电流的最大值从I3变更为I5(I3>I5>I4),通过上述的方法来控制施加于光源34的电流。

像这样,本实施方式的摄像系统1能够限制从光源装置3提供给内窥视镜4的照明光的最大光量,以使动作时的内窥视镜4的前端部的温度为容许温度范围内。因此,能够防止由于内窥视镜4的前端部的温度上升引起的摄像部41(受光部41A)的输出性能的变化等,从而能够防止图像质量的劣化等。因此,本实施方式的摄像系统1能够防止由于通过卷帘式快门方式从受光部41读出电信号时的每个线的曝光光量的差引起的图像质量的劣化,并且能够防止由于因前端部的温度上升导致的动作不良等引起的图像质量劣化。

另外,在本实施方式的摄像系统1中,能够基于内窥视镜4的存储部49所存储的、针对每个内窥视镜4的类别所设定的限制信息49A,来限制从光源装置3提供至内窥视镜4的照明光的最大光量。因此,即使在根据进行拍摄的被摄体的种类等变更了与控制装置2及光源装置3的组进行组合使用的内窥视镜4的情况下,也能够基于变更后的内窥视镜4的限制信息49来适当地控制(校正)从光源装置3提供至内窥视镜4的照明光的最大光量。

另外,虽然省略详细的说明,但是在光源34包括多个光源(例如图3的红色LED34R、绿色LED 34G以及蓝色LED 34B)的情况下,基于提供给内窥视镜4的光的各成分的光量,在使照射于被摄体的照明光的颜色(色温)为规定范围内的条件下决定从光源装置3提供给内窥视镜4的照明光的最大光量和各光源的最大光量,控制施加于各光源的电流。并且,在与具有多个光源的光源装置3组合使用的内窥视镜4中,可以使存储部49存储对于多个光源分别射出的照明光的最大光量的限制信息来作为限制信息49A。在该情况下,控制装置2例如可以获取限制信息49A中包括的对于多个颜色的照明光的各照明光的最大光量的限制信息中的、对于最大光量最大的颜色的照明光的限制信息,并基于该限制信息控制从光源装置3提供给内窥视镜4的照明光的光量。

此外,图12所示的控制装置2、光源装置3以及内窥视镜4的功能结构仅是本实施方式的摄像系统1中的各装置的功能结构的一例。本实施方式所涉及的摄像系统1的控制装置2、光源装置3以及内窥视镜4的功能结构能够在不脱离本实施方式的主旨的范围内适当地进行变更。另外,图14的流程图仅是本实施方式的摄像系统1中的控制装置2进行的处理的一例。本实施方式所涉及的控制装置2进行的处理能够在不脱离本实施方式的主旨的范围内适当地进行变更。例如,在基于内窥视镜4的限制信息49A限制了(降低了)提供给该内窥视镜4的照明光的最大光量的情况下,从内窥视镜4获取到的图像(影像)的亮度下降了与所限制的量相应的量。因此,在限制了提供给内窥视镜4的照明光的最大光量的情况下,可以基于由于该限制引起的照明光量的变化量来对从内窥视镜4获取到的图像的亮度进行校正(增加增益)。在该情况下,例如,最大光量校正部27还将在图14的流程图的步骤S13的处理中决定出的电流的最大值通知给影像处理部22。并且,本实施方式所涉及的摄像系统1例如可以在内窥视镜4的前端部设置温度传感器,基于通过该温度传感器检测出的温度来动态地控制(限制)照明光的最大光量,以代替基于预先存储于内窥视镜4的存储部49中的限制信息49A限制照明光的最大光量。

第一实施方式至第四实施方式所例示的摄像系统1中的控制装置2如上述那样不限于专用的硬件,可以是使个人计算机等通用计算机执行后述的控制程序。

图15是表示计算机的硬件结构的图。作为控制装置2的计算机200包括处理器201、RAM(Random Access Memory:随机存取存储器)202、ROM(Read Only Memory:只读存储器)203、输入输出IF(Interface:接口)204、显示处理部205、HDD(Hard Disk Drive:硬盘驱动器)206、通信部207、总线210、显示装置5以及输入装置6。

处理器201为CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)等运算处理装置,从ROM 203读取控制程序,并根据读取的控制程序执行各种控制处理。RAM 202为暂时存储控制程序、来自内窥视镜4的与影像有关的电信号(影像数据)等各种数据的工作区域。RAM202例如为DRAM(Dynamic Random Access Memory:动态随机存取存储器)。ROM 203为存储控制程序、各种数据等的非易失性的存储部。ROM 203例如为快闪存储器。

输入输出IF 204进行与外部设备之间的数据的发送及接收。外部设备例如为键盘、触摸面板等输入装置5、光源装置3以及内窥视镜4。显示处理部205生成显示图像并将该显示图像输出至液晶显示器等显示装置5。ROM 203和HDD 206构成控制装置2的存储部29。处理器201通过总线210与RAM 202、ROM 203等连接。

通信部207将网络、LAN(Local Area Network:局域网)等通信网络7与计算机200可通信地连接。

控制装置2的影像获取部21、影像处理部22以及照明控制部23通过由处理器201等进行的软件处理来实现。另外,控制装置2的操作部24例如由通过输入输出IF 204连接的输入装置5实现。

此外,本发明并不限定于上述的实施方式,在实施阶段,在不脱离其宗旨的范围内能够对构成要素进行变形并具体化。另外,通过上述实施方式中公开的多个构成要素的适当组合,能够形成各种发明。例如,可以适当组合实施方式中所示的全部构成要素。并且,还可以适当组合不同的实施方式中的构成要素。当然能够像这样在不脱离发明的宗旨的范围内进行各种变形、应用。

附图标记说明

1:摄像系统;2:控制装置;21:影像获取部;22:影像处理部;23:照明控制部;24:操作部;25:接收部;26:控制信息获取部;27:最大光量校正部;29:存储部;3:光源装置;31:照明部;32:控制部;33:光量测定部;33R、33G、33B:光传感器;34:光源;34R:红色LED;34G:绿色LED;34B:蓝色LED;35:驱动部;381、384、385、386:透镜;382、323:半透半反镜;4:内窥视镜;41:摄像部;41A:受光部;41B:读出部;42:照明系统;43:操作部;44:控制部;48:光导件;49:存储部;5:显示装置;6:输入装置;7:通信网络;200:计算机;201:处理器;202:RAM;203:ROM;204:输入输出IF;205:显示处理部;206:HDD;207:通信部;210:总线。

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