CN103781398B - 摄像装置 - Google Patents
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Abstract
摄像装置具有：光源部，其能够射出照明强度彼此不同的第1照明光和第2照明光，作为对被摄体进行照明的照明光；传感器部，其将分别通过接收光并进行光电转换而生成电信号的多个像素配置在二维面上，读出多个像素中的被任意设定为读出对象的像素生成的电信号作为像素信息；摄像控制部，其对传感器部中的像素信息的读出进行控制；以及光源控制部，其对光源部进行控制，使得按照传感器部读出1个画面的像素信息的期间即1帧期间，射出第1照明光和第2照明光中的任意一方。
Description
技术领域
本发明涉及具有摄像元件的摄像装置，该摄像元件能够从摄像用的多个像素中的被任意指定为读出对象的像素输出光电转换后的电信号作为像素信息。
背景技术
以往，在医疗领域中，在对患者等被检体的脏器进行观察时使用内窥镜系统。内窥镜系统具有：插入部，其具有挠性且呈细长形状，被插入被检体的体腔内；摄像部，其设置在插入部的前端，对体内图像进行摄像；以及显示部，其能够显示摄像部进行摄像而得到的体内图像。在使用内窥镜系统取得体内图像时，在将插入部插入被检体的体腔内后，从该插入部的前端对体腔内的活体组织照射白色光，摄像部对体内图像进行摄像。医师等用户根据显示部显示的体内图像进行被检体的脏器的观察。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-192358号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述内窥镜系统的情况下，照明光对观察部位的照度根据与插入部的前端之间的距离而变化。例如，与插入部的前端之间的距离越大，照度越暗。因此，在从倾斜方向对脏器表面进行观察的情况下，在相当于远点的画面上部和相当于近点的画面下部，明亮度大幅不同，存在画面上部的远点变暗的问题。
为了解决这种问题，考虑提高照明光的强度来实现动态范围的扩大。但是，当提高照明光的强度时，有时在提高强度之前就明亮的部位会引起泛白，其结果，无法扩大动态范围。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供能够扩大图像的动态范围并取得适当明亮度的图像的摄像装置。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题并达到目的，本发明的摄像装置的特征在于，该摄像装置具有：光源部，其能够射出照明强度彼此不同的第1照明光和第2照明光，作为对被摄体进行照明的照明光；传感器部，其将分别通过接收光并进行光电转换而生成电信号的多个像素配置在二维面上，读出所述多个像素中的被任意设定为读出对象的像素生成的电信号作为像素信息；摄像控制部，其对所述传感器部中的所述像素信息的读出进行控制；以及光源控制部，其对所述光源部进行控制，使得按照由所述传感器部读出1个画面的所述像素信息的期间即1帧期间，射出所述第1照明光和所述第2照明光中的任意一方。
并且，本发明的摄像装置的特征在于，在上述发明中，所述光源控制部使所述光源部交替射出所述第1照明光和第2照明光，所述摄像控制部仅在射出所述第1照明光和所述第2照明光中的任意一方的期间内，使所述传感器部进行所述像素信息的读出。
并且，本发明的摄像装置的特征在于，在上述发明中，所述摄像装置还具有调光部，该调光部进行所述第1照明光和所述第2照明光的调光，所述光源控制部使所述光源部以所述1帧期间为周期交替射出所述第1照明光和所述第2照明光，所述摄像控制部设定对所述第1照明光进行调光的第1调光区域和对所述第2照明光进行调光的第2调光区域作为1帧中的不同区域，所述调光部单独进行所述第1调光区域和所述第2调光区域中的调光。
并且，本发明的摄像装置的特征在于，在上述发明中，所述摄像装置还具有图像合成部，该图像合成部按照每个像素对所述传感器部在时间上前后读出的2个画面的所述像素信息进行合成，从而生成合成图像，所述光源控制部使所述光源部以所述1帧期间为周期交替射出所述第1照明光和所述第2照明光。
并且，本发明的摄像装置的特征在于，在上述发明中，所述摄像控制部使所述传感器部按照每行对构成所述多个像素的彼此平行的多个一维行进行曝光，并且，依次进行该曝光结束后的所述行中的所述像素信息的读出。
并且，本发明的摄像装置的特征在于，在上述发明中，所述一维行是所述帧的水平行，所述摄像控制部使所述传感器部从所述帧的上部朝向下部或从下部朝向上部依次进行所述水平行的曝光和读出。
并且，本发明的摄像装置的特征在于，在上述发明中，所述一维行是所述帧的水平行，所述摄像控制部使所述传感器部从所述帧的中央部朝向上下两端部依次进行所述水平行的曝光和读出。
发明效果
根据本发明，由于摄像装置具有：光源部，其能够射出照明强度彼此不同的第1照明光和第2照明光，作为对被摄体进行照明的照明光；传感器部，其将分别通过接收光并进行光电转换而生成电信号的多个像素配置在二维面上，读出多个像素中的被任意设定为读出对象的像素生成的电信号作为像素信息；摄像控制部，其对传感器部中的像素信息的读出进行控制；以及光源控制部，其对光源部进行控制，使得按照由传感器部读出1个画面的像素信息的期间即1帧期间，射出第1照明光和第2照明光中的任意一方，所以，能够将照明光调整为适当状态。因此，能够扩大图像的动态范围并取得适当明亮度的图像。
附图说明
图1是示出具有本发明的实施方式1的摄像装置的内窥镜系统的概略结构的图。
图2是说明本发明的实施方式1的内窥镜系统所具有的内窥镜的前端部的内部结构的概略的剖视图。
图3是示出本发明的实施方式1的内窥镜系统的主要部分的功能结构的框图。
图4是示意地示出本发明的实施方式1的内窥镜系统能够执行的图像取得方法的概要和通过该图像取得方法取得的图像的明亮度的趋势的图。
图5是示意地示出本发明的实施方式1的内窥镜系统的特征性的图像取得方法的概要和通过该图像取得方法取得的图像的明亮度的趋势的图。
图6是示出图5所示的模式的图像读出有效的情况的例子的图。
图7是示出本发明的实施方式1的内窥镜系统在图6所示的状况下取得的图像的显示例的图。
图8是示出本发明的实施方式2的内窥镜系统的特征性的图像取得方法的概要的图。
图9是示出本发明的实施方式3的内窥镜系统的主要部分的功能结构的框图。
图10是示出本发明的实施方式3的内窥镜系统的特征性的图像取得方法的概要的图。
图11是示意地示出本发明的实施方式4的内窥镜系统的特征性的图像取得方法的概要和通过该图像取得方法取得的图像的明亮度的趋势的图。
图12是示意地示出本发明的实施方式4的转送期间中的读出顺序的详细情况的图。
具体实施方式
下面，参照附图对用于实施本发明的方式（以下称为“实施方式”）进行说明。另外，以下说明中参照的附图是示意性的，在不同附图中示出相同物体的情况下，有时尺寸和比例尺等也不同。
（实施方式1）
图1是示出具有本发明的实施方式1的摄像装置的内窥镜系统的概略结构的图。该图所示的内窥镜系统1具有：内窥镜2，其通过将前端部插入被检体的体腔内，对被检体的体内图像进行摄像；控制装置4，其具有对内窥镜2取得的体内图像实施处理的功能，并且具有统一地控制内窥镜系统1整体的动作的功能；作为光源部的光源装置6，其产生从内窥镜2的前端射出的照明光；以及显示装置8，其显示由控制装置4实施了图像处理后的体内图像。本实施方式1的摄像装置由内窥镜2和控制装置4构成。
内窥镜2具有：插入部21，其具有挠性且呈细长形状；操作部22，其与插入部21的基端侧连接，受理操作信号的输入；通用缆线23，其从操作部22向与插入部21延伸的方向不同的方向延伸，内置有与控制装置4和光源装置6连接的各种缆线；以及连接器部24，其设置在通用缆线23的前端部，分别建立内窥镜2与控制装置4和光源装置6之间的连接。
插入部21具有内置了后述摄像元件的前端部25、由多个弯曲件构成的弯曲自如的弯曲部26、以及与弯曲部26的基端侧连接且具有挠性的长条状的挠性管部27。
图2是说明前端部25的内部结构的概略的剖视图。如图2所示，前端部25具有：光导251，其使用玻璃纤维等构成，成为光源装置6产生的光的导光路；照明透镜252，其设置在光导251的前端；用于会聚光的光学系统253；摄像元件254，其设置在光学系统253的成像位置，接收由光学系统253会聚的光并将其光电转换为电信号，实施规定的信号处理；以及处置器具通道255，其供内窥镜2用的处置器具穿过。
光学系统253由2个透镜253a、253b构成。另外，构成光学系统253的透镜的种类和数量不限于图2所示的情况。
图3是示出内窥镜系统1的主要部分的功能结构的框图。参照图3对摄像元件254的结构进行说明。摄像元件254具有对来自光学系统253的光进行光电转换并输出电信号的传感器部254a、对由传感器部254a输出的电信号进行噪声去除和A/D转换的模拟前端（AFE）部254b、对由模拟前端部254b输出的数字信号进行并行/串行转换的P/S转换部254c、产生传感器部254a的驱动定时脉冲以及模拟前端部254b和P/S转换部254c中的各种信号处理用的脉冲的定时发生器254d、以及对摄像元件254的动作进行控制的摄像控制部254e。摄像元件254是CMOS（Complementary MetalOxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体）图像传感器。
传感器部254a经由基板254S与IC电路群254G连接。IC电路群254G具有多个IC电路，该多个IC电路具有模拟前端部254b、P/S转换部254c、定时发生器254d和摄像控制部254e的功能。
传感器部254a具有：受光部254f，其以二维矩阵状配设有多个像素，该多个像素分别具有蓄积与光量对应的电荷的光电二极管和对光电二极管蓄积的电荷进行放大的放大器；以及读出部254g，其读出受光部254f的多个像素中的被任意设定为读出对象的像素所生成的电信号作为像素信息。在受光部254f中，按照每个像素设置RGB单独的彩色滤镜，能够取得彩色图像。
模拟前端部254b具有降低信号中包含的噪声成分的噪声降低部254h、以及对降低噪声后的信号进行A/D转换的A/D转换部254i。噪声降低部254h例如使用相关双采样（Correlated Double Sampling）法进行噪声的降低。另外，也可以在噪声降低部254h与A/D转换部254i之间设置自动调整信号的增益并始终维持固定输出电平的AGC（Auto Gain Control：自动增益控制）电路。
摄像控制部254e根据从控制装置4接收到的设定数据对前端部25的各种动作进行控制。摄像控制部254e是使用CPU（Central Processing Unit：中央处理单元）构成的。
在设于基板254S的电极254E上连接有捆束多个与控制装置4之间进行电信号的收发的信号线而构成的集合缆线256。多个信号线包括将摄像元件254输出的图像信号传送到控制装置4的信号线、将控制装置4输出的控制信号传送到摄像元件254的信号线等。
操作部22具有：弯曲旋钮28，其使弯曲部26在上下方向和左右方向上进行弯曲；处置器具插入部29，其将活检钳子、激光探针等处置器具插入体腔内；以及多个开关30，它们除了用于进行控制装置4、光源装置6的操作以外，还用于进行送气单元、送水单元、送雾单元等周边设备的操作。从处置器具插入部29插入的处置器具经由前端部25的处置器具通道255而从开口部255a突出。
通用缆线23至少内置有光导251和集合缆线256。
连接器部24具有与控制装置4连接的电触点部241、以拆装自如的方式与光源装置6连接的光导连接器242、用于对前端部25的喷嘴输送空气的送气接头243。
接着，对控制装置4的结构进行说明。控制装置4具有S/P转换部41、图像处理部42、明亮度检测部43、调光部44、读出地址设定部45、驱动信号生成部46、输入部47、存储部48、控制部49和基准时钟生成部50。
S/P转换部41对从前端部25接收到的图像信号（数字信号）进行串行/并行转换。
图像处理部42根据从S/P转换部41输出的并行形式的图像信号，生成由显示装置8显示的体内图像。图像处理部42具有同时化部421、白平衡（WB）调整部422、增益调整部423、γ校正部424、D/A转换部425、格式变更部426、采样用存储器427和静态图像用存储器428。
同时化部421将作为像素信息而输入的图像信号输入到按照每个像素设置的3个存储器（未图示）中，与由读出部254g读出的受光部254f的像素的地址对应地，依次更新各存储器的值并进行保持，并且，将这3个存储器的图像信号同时化为RGB图像信号。同时化部421将同时化后的RGB图像信号依次输出到白平衡调整部422，并且，将一部分RGB图像信号输出到采样用存储器427，以用于明亮度检测等的图像解析。
白平衡调整部422对RGB图像信号的白平衡进行调整。
增益调整部423进行RGB图像信号的增益调整。增益调整部423将进行了增益调整后的RGB图像信号输出到γ校正部424，并且，将一部分RGB信号输出到静态图像用存储器428，以用于静态图像显示、放大图像显示或强调图像显示。
γ校正部424与显示装置8对应地进行RGB图像信号的灰度校正（γ校正）。
D/A转换部425将由γ校正部424输出的灰度校正后的RGB图像信号转换为模拟信号。
格式变更部426将转换为模拟信号后的图像信号变更为动态图像用的文件格式并将其输出到显示装置8。作为该文件格式，可以应用AVI形式、MPEG形式等。
明亮度检测部43根据由采样用存储器427保持的RGB图像信号检测与各像素对应的明亮度级别，将检测到的明亮度级别记录在设于内部的存储器中，并且将其输出到控制部49。并且，明亮度检测部43根据检测到的明亮度级别计算增益调整值和光照射量，将增益调整值输出到增益调整部423，另一方面，将光照射量输出到调光部44。
调光部44在控制部49的控制下，根据由明亮度检测部43计算出的光照射量，设定由光源装置6产生的光的类别、光量、发光定时等，将包含该设定的条件的光源同步信号发送到光源装置6。
读出地址设定部45具有对传感器部254a的受光部中的读出对象像素和读出顺序进行设定的功能。即，读出地址设定部45具有对模拟前端部254b要读出的传感器部254a的像素的地址进行设定的功能。并且，读出地址设定部45将所设定的读出对象像素的地址信息输出到同时化部421。
驱动信号生成部46生成用于驱动摄像元件254的驱动用定时信号，经由集合缆线256中包含的规定的信号线发送到定时发生器254d。另外，该定时信号包含读出对象像素的地址信息。
输入部47受理用于指示内窥镜系统1的动作的动作指示信号等各种信号的输入。
存储部48是使用闪存、DRAM（Dynamic Random Access Memory：动态随机存取存储器）等半导体存储器而实现的。存储部48存储用于使内窥镜系统1进行动作的各种程序、以及包含内窥镜系统1的动作所需要的各种参数等在内的数据。
控制部49是使用CPU（Central Processing Unit：中央处理单元）等构成的，进行包含前端部25和光源装置6在内的各结构部的驱动控制、以及针对各结构部的信息的输入输出控制等。控制部49经由集合缆线256中包含的规定的信号线将摄像控制用的设定数据发送到摄像控制部254e。这里，设定数据包括用于指示摄像元件254的摄像速度（帧率）和从传感器部254a的任意像素读出像素信息的读出速度的指示信息、以及由模拟前端部254b读出的像素信息的传送控制信息等。
基准时钟生成部50生成作为内窥镜系统1的各结构部的动作基准的基准时钟信号，对内窥镜系统1的各结构部提供所生成的基准时钟信号。
接着，对光源装置6的结构进行说明。光源装置6具有白色光源61、特殊光光源62、光源控制部63、LED驱动器64。
白色光源61由LED等构成，产生白色照明光。
特殊光光源62产生波段与白色照射光不同的、通过窄带带通滤镜进行窄带化后的R、G、B中的任意一种成分的光作为特殊光。作为特殊光光源62产生的特殊光，存在容易被血液中的血红蛋白吸收的窄带的蓝色光和绿色光这2种波段的NBI（Narrow Band Imaging：窄带成像）照明光。
光源控制部63根据从调光部44发送的光源同步信号，对提供到白色光源61或特殊光光源62的电流量进行控制。
LED驱动器64通过在光源控制部63的控制下对白色光源61或特殊光光源62提供电流，使白色光源61或特殊光光源62产生光。
白色光源61或特殊光光源62产生的光经由光导251而从前端部25的前端照射到外部。
显示装置8具有从控制装置4接收由控制装置4生成的体内图像并进行显示的功能。显示装置8具有液晶、有机EL等显示器。
图4是示意地示出具有以上结构的内窥镜系统1能够执行的图像取得方法的概要和通过该图像取得方法取得的图像的明亮度的趋势的图。由于摄像元件254采用焦面方式的电子快门，所以，在连续对多个帧进行摄像的情况下，按照每一个水平行依次进行所蓄积的电荷的读出。因此，在最初读出的水平行和最后读出的水平行中产生时间差。在本实施方式1中，设该时间差与1帧Tf大致相等。
在图4所示的情况下，从画面上部的水平行开始依次朝向下方的水平行进行像素的读出。在本实施方式1中，光源装置6以1帧期间Tf为周期，在强（High）与弱（Low）之间切换相同种类的照明光（例如白色光）的照明强度。该情况下，传感器部254a中的1帧的曝光期间成为跨越照明强度的切换定时的期间。
例如，在图4所示的曝光期间P11中，在画面上方的水平行中，照明强度较强的期间是占主导的，但是，在画面下方的水平行中，照明强度较弱的期间是占主导的。因此，基于在转送期间P12内由读出部254g读出的像素信息的图像如图4的图像101所示，存在画面上方较亮、随着朝向画面下方而逐渐变暗的趋势，其中，该转送期间P12是通过传感器部254a在曝光期间P11内曝光而蓄积的电荷的转送期间。
另一方面，在图4所示的曝光期间P21中，在画面上方的水平行中，照明强度较弱的期间是占主导的，但是，在画面下方的水平行中，照明强度较强的期间是占主导的。因此，基于在转送期间P22内由读出部254g读出的像素信息的图像如图4的图像102所示，存在画面上方较暗、随着朝向画面下方而逐渐变亮的趋势，其中，该转送期间P22是通过传感器部254a在曝光期间P21内曝光而蓄积的电荷的转送期间。
另外，这里说明的画面的明暗描述仅由于照明光的照度差而引起的画面的明亮度的趋势，与对被摄体进行摄像时的被摄体像的明暗无关。即，实际对被摄体进行摄像时的明亮度的趋势不一定与图像101、102所示的明暗的趋势完全相同。
这样，在按照图像的每1帧切换照明强度的强弱的情况下，图像中的照明的影响按照每帧而不同。因此，摄像控制部254e使读出部254g仅读出明亮度的趋势彼此不同的2种图像中的一种图像，每隔1帧取得图像。
图5是示意地示出内窥镜系统1的特征性的图像取得方法的概要和通过该图像取得方法取得的图像的明亮度的趋势的图。在摄像控制部254e的控制下，读出部254g例如仅读出画面的明亮度的趋势相同的图像101，不读出画面的明亮度的趋势与图像101不同的图像102。
在本实施方式1中，如图5所示，传感器部254a依次取得照明强度的切换模式彼此相同的曝光期间的图像，所以，能够取得图像的对比度模式始终恒定的图像。
图6是示出图5所示的模式的图像读出有效的情况的例子的图。在图6中，前端部25从斜上方对被摄体301进行摄像。该情况下通过时间上均匀的照明光进行摄像而得到的图像501越接近前端部25则越亮，越远离前端部25则越暗。
在对使这种图像501的明亮度更加均匀的图像进行摄像的情况下，如图5所示的图像101那样，取得画面上部较亮、画面下部较暗的由传感器部254a在曝光期间P11内曝光的图像即可。图7是示出内窥镜系统1在图6所示的状况下由传感器部254a在曝光期间P11内曝光并取得的图像的显示例的图。图7所示的图像502示意地示出画面的明亮度大致相同的图像。
在本实施方式1中，通过每隔图像帧的1个周期进行图像取得，对照明的近景与远景的照度差进行校正。因此，在使用内窥镜2倾斜观察被摄体的表面的情况下，也能够扩大动态范围。具体而言，例如在图6所示的状况下，通过将画面上部的远景设定为高感光度，能够得到从近点到远点具有理想的明亮度、动态范围较宽的图像。
另外，也可以仅取得与图4所示的情况相反的读出期间的图像102。这种图像取得方法例如适合于对摄像视野的近前侧较亮、里侧较暗的图像进行摄像的情况。
并且，在本实施方式1中，通过改变光源装置6产生的照明的每帧的强弱比率，还能够对画面的近景与远景的感光度平衡进行调整。
根据以上说明的本发明的实施方式1，使用进行焦面快门式的快门动作的摄像元件，进行按照每1帧改变明亮度的照明，由此，能够取得曝光时间在画面上部和画面下部不同的图像。由此，能够使感光度在画面的上部和下部倾斜，能够得到动态范围扩大且具有理想明亮度的图像。
另外，在本实施方式1中，读出部254g每隔1个周期仅读出作为显示对象的帧，但是，也可以由读出部254g读出全部帧，由控制装置4从中选择作为显示对象的帧。并且，也可以在由读出部254g读出全部帧后，由摄像控制部254e提取要作为显示对象而发送到控制装置4的帧。
并且，在本实施方式1中，读出部254g也可以从画面的下部朝向上部按照水平行进行读出。
（实施方式2）
图8是示出本发明的实施方式2的内窥镜系统的特征性的图像取得方法的概要的图。另外，本实施方式2的内窥镜系统的结构与上述内窥镜系统1的结构相同。
在本实施方式2中，光源装置6以固定周期Tf交替产生2个不同的强度，作为要产生的照明光的强度。下面，将光源装置6以2个不同的强度进行照明的期间分别称为第1照明期间、第2照明期间。
在以下的说明中，设图像701的上半部分的区域为第1调光区域702，设该图像701的下半部分的区域为第2调光区域703，该图像701是在跨越从第1照明期间（例如L11。以下，在该段落中括弧内的标号相互对应）切换为第2照明期间（L21）的时刻的曝光期间（P31）内由传感器部254a曝光、在接下来的转送期间（P32）内由传感器部254a转送与曝光对应的量的电荷而得到的。调光部44将第1调光区域702作为第1照明期间的调光对象区域进行调光，另一方面，将第2调光区域703作为第2照明期间的调光对象区域进行调光。
调光部44的调光结果被发送到光源控制部63。接收到调光部44的调光结果的光源控制部63将该调光结果反映到下一个第1和第2照明期间内产生的照明强度中。
更加具体地对图8所示的图像取得方法进行说明。在图8中，调光部44根据与第1照明期间L11对应的曝光期间P31的曝光量进行第1调光区域702的调光（调光11）。光源控制部63将该调光结果反映到下一个第1照明期间L12内的照明强度中（参照虚线A1）。
另一方面，调光部44根据与第2照明期间L21对应的曝光期间P31的曝光量进行第2调光区域703的调光（调光21）。光源控制部63将该调光结果反映到在下一个第2照明期间L22内的照明强度中（参照虚线B1）。
然后，调光部44不使用与接着第1照明期间L11之后的第2照明期间L21对应的曝光期间P41的曝光量（对应于在转送期间P42内由传感器部254转送的电荷量），而根据与接着第2照明期间L21之后的第1照明期间L12对应的曝光期间P33的曝光量（对应于在转送期间P34内由传感器部254转送的电荷量），进行第1调光区域702的调光（调光12）。光源控制部63将该调光结果反映到下一个第1照明期间L13内的照明强度中（参照虚线A2）。
另一方面，调光部44根据与第2照明期间L22对应的曝光期间P33的曝光量进行第2调光区域703的调光（调光22）。光源控制部63将该调光结果反映到下一个第2照明期间L23内的照明强度中（参照虚线B2）。
然后，与上述同样，调光部44在第1调光区域702中进行第1照明期间的调光，另一方面，在第2调光区域703中进行第2照明期间的调光。
根据以上说明的本发明的实施方式2，与上述实施方式1同样，能够得到动态范围扩大且具有理想明亮度的图像。
并且，根据本实施方式2，通过按照照明期间设定不同的调光区域并独立进行调光，能够设定纹理更细的明亮度。
另外，在本实施方式2中，如果将第1照明期间和第2照明期间设为相同的明亮度，则当然与通常的照明方式相同。
并且，在本实施方式2中，在显示装置8中，除了直接显示所读入的各帧的图像以外，也可以合成分别对照明期间不同的每个区域进行加权的图像并进行显示。
（实施方式3）
本发明的实施方式3的特征在于，与实施方式2同样，周期性地交替变更2个不同的照明期间，生成对相邻2个帧进行合成后的图像。
图9是示出本发明的实施方式3的内窥镜系统的主要部分的功能结构的框图。该图所示的内窥镜系统11与实施方式1中说明的内窥镜系统1的不同之处在于控制装置所具有的图像处理部的结构。
内窥镜系统11的控制装置12所具有的图像处理部121除了具有同时化部421、白平衡调整部422、增益调整部423、γ校正部424、D/A转换部425、格式变更部426、采样用存储器427以外，还具有帧存储器122和图像合成部123。
帧存储器122暂时存储由增益调整部423进行增益调整后的图像。
图像合成部123按照每个像素对由增益调整部423进行增益调整后的最新图像和其之前1帧的图像进行相加，从而生成合成图像。
图10是示出内窥镜系统11的特征性的图像取得方法的概要的图。与实施方式2同样，光源装置6以固定周期Tf交替产生2个不同的强度。下面，将光源装置6以2个不同的强度进行照明的期间分别称为第1照明期间、第2照明期间。
在图10中，图像合成部123使用图像801和图像802生成合成图像901，该图像801是在跨越从第1照明期间L31切换为第2照明期间L41的时刻的曝光期间P51内由传感器部254a曝光、在接下来的转送期间P52内由传感器部254a转送与曝光对应的电荷而得到的，该图像802是在跨越从第2照明期间L41切换为第1照明期间L32的时刻的曝光期间P61内由传感器部254a曝光、在接下来的转送期间P62内由传感器部254a转送与曝光对应的电荷而得到的。通过对图像801和图像802中对应的像素的像素值进行相加，生成该合成图像901。另外，图像合成部123从帧存储器122中读出2个图像801、802中的先取得的图像801。
接着，与上述同样，图像合成部123通过对图像803和帧存储器122中存储的图像802进行合成，生成合成图像902，该图像803是在跨越从第1照明期间L32切换为第2照明期间L42的时刻的曝光期间P53内由传感器部254a曝光、在接下来的转送期间P54内由传感器部254a进行转送而得到的。
然后，与上述同样，图像合成部123通过对图像804和帧存储器122中存储的图像803进行合成，生成合成图像903，该图像804是在跨越从第2照明期间L42切换为第1照明期间L33的时刻的曝光期间P63内由传感器部254a曝光、在接下来的转送期间P64内由传感器部254a进行转送而得到的。
接着，与上述同样，图像合成部123通过对图像805和帧存储器122中存储的图像804进行合成，生成合成图像904，该图像805是在跨越从第1照明期间L33切换为第2照明期间L43的时刻的曝光期间P55内由传感器部254a曝光、在接下来的转送期间P56内由传感器部254a进行转送而得到的。
然后，图像合成部123通过反复进行与以上说明的处理相同的处理，依次生成合成图像。
根据以上说明的本发明的实施方式3，图像合成部生成对相邻2个帧的图像进行合成后的合成图像，从而对明亮度不同的2个照明进行合成，由此，能够针对整个图像扩大动态范围。
另外，在本实施方式3中，调光部44可以根据合成后的帧中的明亮度进行调光，也可以通过与实施方式2相同的方法进行调光。
（实施方式4）
图11是示意地示出本发明的实施方式4的内窥镜系统的特征性的图像取得方法的概要和通过该图像取得方法取得的图像的明亮度的趋势的图。本实施方式4的内窥镜系统的结构与上述内窥镜系统1的结构相同。
本实施方式4与上述实施方式1、2的不同之处在于，转送期间中的图像的读出顺序。即，在本实施方式4中，摄像元件254从位于画面中心的水平行开始进行读出后，朝向画面上下方向的两端交替改变读出对象的水平行。
图12是示意地示出转送期间中的读出顺序的详细情况的图。在图12所示的转送期间P72中，读出对象的水平行按照第n水平行→第（n+1）水平行→第（n-1）水平行→第（n+2）水平行→第（n-2）水平行→···的顺序上下交替变化。这里，自然数n具有传感器部254a所具有的水平行数的大致一半的值。
另外，在本实施方式4中，与实施方式1同样，光源装置6在强（High）与弱（Low）之间以固定强度切换要产生的照明光。因此，在照明强度从弱切换为强的曝光期间P71内曝光、在转送期间P72内读出的图像1001是如下图像：画面的上方和下方相对较亮，随着朝向画面的上下方向中央部而逐渐变暗。另一方面，在照明强度从强切换为弱的曝光期间P81内曝光、在转送期间P82内读出的图像1002是如下图像：画面的上下方向中央部相对较亮，随着朝向画面的上端部和下端部而逐渐变暗。
在本实施方式4中，仅读出图像1001和1002中的任意一方并生成显示图像。例如，在画面上下方向的中央部较亮的摄像视野的情况下，读出部254g仅读出图像1001即可。并且，在画面上下方向的中央部较暗的摄像视野的情况下，读出部254g仅应用图像1002即可。由此，与上述实施方式1同样，能够生成具有均匀的明亮度的图像。
根据以上说明的本发明的实施方式4，与上述实施方式1同样，能够得到动态范围扩大且具有理想明亮度的图像。
并且，根据本实施方式4，通过从图像中央的帧朝向上下方向两端部交替进行图像的读出，能够取得在图像的上下方向上赋予感光度倾斜的图像。
至此，说明了用于实施本发明的方式，但是，本发明不应该由上述实施方式1～4限定。例如，在本发明中，传感器部的读出部读出像素上方时的读出顺序不限于上述顺序。
并且，还能够将本发明应用于镜下手术等中使用的腹腔镜。在镜下手术中，由于从各个方向对脏器内部进行观察，所以，与上述实施方式同样，画面内的远点和近点的明亮度有时大幅不同。因此，通过应用本发明，能够适当调整摄像视野的明亮度。
这样，本发明包含这里未记载的各种实施方式，能够在权利要求范围所记载的技术思想的范围内进行各种设计变更等。
标号说明
1、11：内窥镜系统；2：内窥镜；4、12：控制装置；6：光源装置；8：显示装置；21：插入部；22：操作部；25：前端部；26：弯曲部；27：挠性管部；30：开关；41：S/P转换部；42、121：图像处理部；43：明亮度检测部；44：调光部；45：读出地址设定部；46：驱动信号生成部；47：输入部；48：存储部；49：控制部；50：基准时钟生成部；61：白色光源；62：特殊光光源；63：光源控制部；64：LED驱动器；122：帧存储器；123：图像合成部；242：光导连接器；251：光导；252：照明透镜；253：光学系统；254：摄像元件；254a：传感器部；254b：模拟前端部；254c：P/S转换部；254e：摄像控制部；254f：受光部；254g：读出部；256：集合缆线；301：被摄体；702：第1调光区域；703：第2调光区域；P11、P21、P31、P41、P51、P61：曝光期间；P12、P22、P32、P42、P52、P62：转送期间。
Claims (6)
1.一种摄像装置，其特征在于，该摄像装置具有：
光源部，其能够射出照明强度彼此不同的第1照明光和第2照明光，作为对被摄体进行照明的照明光；
传感器部，其在二维面上配置有分别通过接收光并进行光电转换而生成电信号的多个像素，读出所述多个像素中的被任意设定为读出对象的像素生成的电信号作为像素信息；
摄像控制部，其对所述传感器部进行控制，使得所述传感器部按照每行对构成被设定为所述读出对象的像素的彼此平行的多个水平行进行曝光，并且，根据焦面方式依次进行该曝光结束后的所述行中的所述像素信息的读出；以及
光源控制部，其对所述光源部进行控制，使得按照1帧期间，交替射出所述第1照明光和所述第2照明光中的任意一方，其中，所述1帧期间是在连续对多个帧进行摄像的情况下，所述传感器部按照每一个所述行根据所述焦面方式依次从被设定为所述读出对象的像素读出所述电信号时的、从最初的所述行的读出开始到最后的所述行的读出为止所需要的期间，
所述摄像控制部选择性地取得第1图像和第2图像中的任意一方，其中，所述第1图像是基于由所述传感器部在从开始所述第1照明光的照射的时刻起到所述第1照明光的照射结束的时刻为止的期间内读出的所述像素信息的图像，所述第2图像是基于由所述传感器部在从开始所述第2照明光的照射的时刻起到所述第2照明光的照射结束的时刻为止的期间内读出的所述像素信息的图像，
所述传感器部进行曝光的曝光期间是跨越切换定时的期间，所述切换定时是所述第1照明光的照明强度和所述第2照明光的照明强度的切换的定时。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述摄像装置还具有调光部，该调光部进行所述第1照明光和所述第2照明光的调光，
所述光源控制部使所述光源部以所述1帧期间为周期交替射出所述第1照明光和所述第2照明光，
所述摄像控制部设定对所述第1照明光进行调光的第1调光区域和对所述第2照明光进行调光的第2调光区域作为1帧中的不同区域，
所述调光部单独进行所述第1调光区域和所述第2调光区域中的调光。
3.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述摄像装置还具有图像合成部，该图像合成部按照每个像素对所述传感器部在时间上前后读出的2个画面的所述像素信息进行合成，从而生成合成图像，
所述光源控制部使所述光源部以所述1帧期间为周期交替射出所述第1照明光和所述第2照明光。
4.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述摄像控制部使所述传感器部从所述帧的上部朝向下部或从下部朝向上部依次进行所述水平行的曝光和读出。
5.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述摄像控制部使所述传感器部从所述帧的中央部朝向上下两端部依次进行所述水平行的曝光和读出。
6.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
由所述光源部射出的所述第1照明光和所述第2照明光具有同一波长成分。
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