WO2017065057A1

WO2017065057A1 - 内視鏡装置

Info

Publication number: WO2017065057A1
Application number: PCT/JP2016/079463
Authority: WO
Inventors: 小林　英一
Original assignee: オリンパス株式会社
Priority date: 2015-10-16
Filing date: 2016-10-04
Publication date: 2017-04-20
Also published as: US20180234646A1; US10447949B2; JP6839089B2; JPWO2017065057A1

Abstract

内視鏡装置は、撮像部と、映像信号生成部と、照明部と、光量検出部と、撮像制御部と、照明制御部とを有する。複数の画素が配置された撮像領域は、スキャン領域を含む。前記撮像制御部は、光量が所定量未満である場合、前記スキャン領域の少なくとも一部に配置された前記画素の露光期間の少なくとも一部が重なるように前記撮像部を制御する。前記照明制御部は、前記光量が所定量未満である場合、前記スキャン領域の少なくとも一部に配置された前記画素の前記露光期間の少なくとも一部が重なる期間に光源が点灯するように前記照明部を制御する。

Description

内視鏡装置

　本発明は、内視鏡装置に関する。
　本願は、２０１５年１０月１６日に日本に出願された特願２０１５－２０４４９６号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　内視鏡が取得した被写体の画像に基づいて被写体に対して３次元計測を行う内視鏡装置が使用されている。例えば、互いに視差を有する２つの画像に基づいてステレオ計測を行う内視鏡装置が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された内視鏡装置では、リアルタイムに取得される２つの画像の一方の指定された位置における被写体までの距離がリアルタイムに表示される。

　内視鏡装置に使用される撮像素子の一般的な駆動方法としてローリングシャッタがある。撮像素子は、行列状に配置された複数の画素を有する。ローリングシャッタでは、撮像信号の生成と読み出しとが複数の画素の配列における行毎に行われる。

日本国特開２００６－３２５７４１号公報

　観察または計測の対象である被写体が動体である場合がある。例えば、タービンおよびエンジンは、回転体を含む。ローリングシャッタでは、各行の画素の動作に時間差がある。このため、動体である被写体の画像において被写体の歪みが発生する場合がある。内視鏡装置のユーザは、不自然な歪みを有する画像を観察することにより、被写体の状態を正確に把握できない可能性がある。また、内視鏡装置は、不自然な歪みを有する画像に基づいて３次元計測を行うことにより、正確な計測結果を取得できない可能性がある。

　上記の事情に鑑み、本発明は、被写体の歪みが低減された画像を取得することができる内視鏡装置を提供する。

　本発明の第１の態様によれば、内視鏡装置は、撮像部と、映像信号生成部と、照明部と、光量検出部と、撮像制御部と、照明制御部とを有する。前記撮像部は、被写体を撮像し、撮像信号を生成する。前記映像信号生成部は、前記撮像信号から映像信号を生成する。前記照明部は、前記被写体に照射される照明光を発生する光源を有する。前記光量検出部は、前記撮像部が配置された場所の光量を検出する。前記撮像制御部は、前記撮像部を制御する。前記照明制御部は、前記照明部を制御する。前記撮像部は、行列状に配置された複数の画素を有する。前記複数の画素が配置された撮像領域は、スキャン領域を含む。前記スキャン領域において各々の行の前記画素の少なくとも一部から前記撮像信号が読み出される。前記撮像制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が所定量未満である場合、前記スキャン領域の少なくとも一部に配置された前記画素の露光期間の少なくとも一部が重なるように前記撮像部を制御する。前記照明制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量未満である場合、前記スキャン領域の少なくとも一部に配置された前記画素の前記露光期間の少なくとも一部が重なる期間に前記光源が点灯するように前記照明部を制御する。

　本発明の第２の態様によれば、第１の態様において、前記光量検出部は、前記複数の画素の少なくとも一部であってもよい。

　本発明の第３の態様によれば、第１の態様において、前記光量検出部は、前記撮像部とは独立して設けられたデバイスであってもよい。

　本発明の第４の態様によれば、第２の態様において、前記撮像制御部は、前記光量検出部を構成する各画素に対応する映像信号の信号値の合計を前記所定量と比較してもよい。

　本発明の第５の態様によれば、第１の態様において、前記撮像制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量未満である場合、前記画素の露光時間を第１の時間に設定してもよい。前記撮像制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量以上である場合、前記画素の前記露光時間を前記第１の時間よりも短い第２の時間に設定してもよい。

　本発明の第６の態様によれば、第５の態様において、前記撮像制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量以上である場合、前記画素の前記露光時間を前記光量に応じた時間に設定してもよい。

　本発明の第７の態様によれば、第１の態様において、前記撮像制御部は、第１のフレーム期間において前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量未満である場合、第２のフレーム期間において、前記スキャン領域の少なくとも一部に配置された前記画素の露光期間の少なくとも一部が重なるように前記撮像部を制御してもよい。前記第１のフレーム期間と前記第２のフレーム期間とは、連続するフレーム期間であってもよい。

　本発明の第８の態様によれば、第１の態様において、前記照明制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量以上である場合、前記光源が消灯するように前記照明部を制御してもよい。

　本発明の第９の態様によれば、第１の態様において、フレーム期間において第１の走査と第２の走査とが行われてもよい。前記撮像制御部は、前記第１の走査における前記スキャン領域と、前記第２の走査における前記スキャン領域との各々を前記撮像部に設定してもよい。前記光量検出部は、複数行の少なくとも１つに配置された前記画素であってもよい。前記光量検出部を構成する前記画素は、前記第１の走査における前記スキャン領域を構成してもよい。前記撮像制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量未満である場合、前記第２の走査における前記スキャン領域の少なくとも一部に配置された前記画素の露光期間の少なくとも一部が重なるように前記撮像部を制御してもよい。

　本発明の第１０の態様によれば、第９の態様において、前記撮像領域に配置された全ての前記画素は、前記第２の走査における前記スキャン領域を構成してもよい。

　本発明の第１１の態様によれば、第９の態様において、前記撮像制御部は、前記第１の走査における前記スキャン領域の前記画素の露光時間を第１の時間に設定してもよい。前記撮像制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量未満である場合、前記第２の走査における前記スキャン領域の前記画素の前記露光時間を前記第１の時間よりも長い第２の時間に設定してもよい。

　本発明の第１２の態様によれば、第１０の態様において、前記照明制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量以上である場合、前記第２の走査において前記光源が消灯するように前記照明部を制御してもよい。前記撮像制御部は、前記第２の走査において、前記撮像領域に配置された一部の列の前記画素のみから前記撮像信号が読み出されるように前記撮像部を制御してもよい。

　本発明の第１３の態様によれば、第９の態様において、前記撮像制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量未満である場合、前記第２の走査における前記スキャン領域の前記画素の露光時間を第１の時間に設定してもよい。前記撮像制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量以上である場合、前記第２の走査における前記スキャン領域の前記画素の前記露光時間を前記第１の時間よりも短い第２の時間に設定してもよい。前記照明制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量以上である場合、前記第２の走査において前記光源が消灯するように前記照明部を制御してもよい。

　上記の各態様によれば、被写体の歪みが低減された画像を取得することができる。

本発明の第１の実施形態による内視鏡装置の全体構成を示す斜視図である。本発明の第１の実施形態による内視鏡装置の内部構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態による内視鏡装置の主要な機能に関する構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態による内視鏡装置における撮像素子の構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態による内視鏡装置における画素の構成を示す回路図である。本発明の第１の実施形態による内視鏡装置の動作を示すタイミングチャートである。本発明の第１の実施形態による内視鏡装置の動作を示すタイミングチャートである。本発明の第１の実施形態による内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。本発明の第１の実施形態による内視鏡装置の動作を示すタイミングチャートである。本発明の第１の実施形態による内視鏡装置の動作を示すタイミングチャートである。本発明の第１の実施形態による内視鏡装置の動作を示すタイミングチャートである。本発明の第１の実施形態による内視鏡装置の動作を示すタイミングチャートである。本発明の第１の実施形態による内視鏡装置の動作を示すタイミングチャートである。本発明の第２の実施形態による内視鏡装置の主要な機能に関する構成を示すブロック図である。

　（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態による内視鏡装置１の全体構成を示している。図２は、内視鏡装置１の内部構成を示している。図１に示すように、内視鏡装置１は、内視鏡２と、装置本体３とを有する。内視鏡２は、細長な挿入部２０と、ユーザが装置全体の制御に必要な操作を行うための操作部６とを有する。装置本体３は、内視鏡２に接続されている。装置本体３は、モニタ４と、筐体５とを有する。モニタ４は、内視鏡２で撮像された被写体の画像および操作メニュー等を表示する。筐体５は、内部に制御ユニット１０（図２参照）を有する。

　挿入部２０は、被検体の内部に挿入される。挿入部２０は、硬質な先端部２１と、湾曲可能な湾曲部２２と、柔軟性を有する可撓管部２３とを有する。挿入部２０において先端側に先端部２１が配置されている。挿入部２０において本体側に可撓管部２３が配置されている。先端部２１と可撓管部２３との間に湾曲部２２が配置されている。先端部２１には、被写体像を結像するための光学アダプタが着脱可能である。

　図２に示すように、先端部２１は、撮像素子２８と照明部２９とを有する。撮像素子２８は、光学アダプタを介して結像された被写体像を光電変換し、撮像信号を生成する。例えば、撮像素子２８は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　Ｍｅｔａｌ　Ｏｘｉｄｅ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサである。撮像素子２８は、行列状に配置された複数の画素を有する。複数の画素の動作は、複数の画素の配列における行毎に制御される。

　照明部２９は、被写体に照射される照明光を発生する光源を有する。例えば、光源はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）である。照明部２９が筐体５内に配置され、かつ照明部２９が発生した照明光がライトガイドによって先端部２１に導かれてもよい。

　筐体５は、内視鏡ユニット８と、ＣＣＵ（カメラコントロールユニット）９と、制御ユニット１０とを有する。内視鏡ユニット８は、照明部２９の光源を駆動する光源駆動装置と、湾曲部２２を湾曲させる湾曲装置とを有する。ＣＣＵ９は、撮像素子２８を駆動する。撮像素子２８から出力された撮像信号がＣＣＵ９に入力される。ＣＣＵ９は、撮像素子２８により取得された撮像信号に対して、増幅およびノイズ除去等を含む前処理を行う。ＣＣＵ９は、前処理が行われた撮像信号をＮＴＳＣ信号等の映像信号に変換する。

　制御ユニット１０は、映像信号処理回路１２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）１３と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）１４と、カードインタフェース１５と、外部機器インタフェース１６と、制御インタフェース１７と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）１８とを有する。

　映像信号処理回路１２は、ＣＣＵ９から出力された映像信号に対して、所定の映像処理を施す。例えば、映像信号処理回路１２は、ＣＣＵ９から出力された映像信号と、ＣＰＵ１８によって生成される操作画面の画像または計測情報とを合成する。映像信号処理回路１２は、合成された映像信号をモニタ４に出力する。

　ＲＯＭ１３は、ＣＰＵ１８が内視鏡装置１の動作を制御するためのプログラムが記録された不揮発性の記録媒体である。ＲＡＭ１４は、ＣＰＵ１８が内視鏡装置１の制御のために使用する情報を一時的に記憶する揮発性の記録媒体である。ＣＰＵ１８は、ＲＯＭ１３に記録されたプログラムに基づいて内視鏡装置１の動作を制御する。ＣＰＵ１８は、ＣＣＵ９を介さずに撮像素子２８を駆動してもよい。

　着脱可能な記録媒体であるメモリカード３２がカードインタフェース１５に接続される。カードインタフェース１５は、メモリカード３２に記憶されている制御処理情報および画像情報等を制御ユニット１０に取り込む。また、カードインタフェース１５は、内視鏡装置１によって生成された制御処理情報および画像情報等をメモリカード３２に記録する。

　ＵＳＢ機器等の外部機器が外部機器インタフェース１６に接続される。例えば、パーソナルコンピュータ３１が外部機器インタフェース１６に接続される。外部機器インタフェース１６は、パーソナルコンピュータ３１への情報の送信とパーソナルコンピュータ３１からの情報の受信とを行う。これによって、パーソナルコンピュータ３１のモニタが情報を表示することができる。また、ユーザがパーソナルコンピュータ３１を介して、内視鏡装置１の制御に関する操作を行うことができる。

　制御インタフェース１７は、操作部６、内視鏡ユニット８、およびＣＣＵ９と動作制御のための通信を行う。制御インタフェース１７は、操作部６を介してユーザによって入力された指示をＣＰＵ１８に通知する。制御インタフェース１７は、照明部２９の制御のための制御信号を内視鏡ユニット８に出力する。制御インタフェース１７は、撮像素子２８の制御のための制御信号をＣＣＵ９に出力する。ＣＰＵ１８がＣＣＵ９を介さずに撮像素子２８を制御する場合、制御インタフェース１７は、撮像素子２８の制御のための制御信号を撮像素子２８に出力する。

　図３は、内視鏡装置１の主要な機能に関する構成を示している。図３に示すように、内視鏡装置１は、モニタ４（表示部）と、操作部６と、撮像素子２８（撮像部）と、ＬＥＤ２９ａと、ＬＥＤ２９ｂと、映像信号生成部４１と、操作検出部４２と、グラフィック画像生成部４３と、計測処理部４４と、照明制御部４６と、制御部４７（撮像制御部）と、ＬＥＤ駆動部４８ａと、ＬＥＤ駆動部４８ｂと、信号合成部４９とを有する。

　撮像素子２８は、光量検出部２８ａを有する。光量検出部２８ａは、撮像素子２８が有する複数の画素の少なくとも一部である。光量検出部２８ａは、撮像素子２８が配置された場所（環境）の光量を検出する。つまり、光量検出部２８ａは、被写体からの光を含む撮像素子２８の周囲の光量を検出する。

　照明部２９は、光源であるＬＥＤ２９ａとＬＥＤ２９ｂとを有する。ＬＥＤ２９ａは、観察用およびステレオ計測用の光源である。例えば、ＬＥＤ２９ｂは、被写体に模様を投影するための光源である。ステレオ計測では、視差を有する２つの画像の対応位置を検出するマッチング処理が行われる。被写体の表面に特徴が少ない場合、マッチング処理の精度が低下しやすい。被写体に模様を投影することにより、マッチング処理の精度が向上する。ＬＥＤ２９ｂは、被写体に縞を投影するための光源であってもよい。内視鏡装置１は、位相シフト法により３次元計測を行ってもよい。位相シフト法では、平行な縞からなるパターンが被写体の表面に投射される。縞の位置は、時間的に変化する。被写体像の各画素の輝度の変化に基づいて３次元計測が行われる。

　照明部２９の光源は、ＬＥＤ以外の光源であってもよい。照明部２９は、１つのみまたは３つ以上の光源を有してもよい。

　映像信号生成部４１は、ＣＣＵ９の機能に対応する。映像信号生成部４１は、撮像素子２８から出力された撮像信号から映像信号を生成する。映像信号生成部４１は、撮像信号に対して、増幅およびノイズ除去等を含む前処理を行い、かつ撮像信号を映像信号に変換する。

　操作検出部４２と、グラフィック画像生成部４３と、計測処理部４４と、照明制御部４６と、制御部４７とは、ＣＰＵ１８の機能に対応する。操作検出部４２は、ユーザによる操作部６の操作を検出する。操作検出部４２は、操作内容に応じて、モニタ４の画面上に表示される照準の表示位置を設定する。照準は、計測点の位置を示す。ユーザは、操作部６を操作することにより、画面内で照準を移動させることができる。

　グラフィック画像生成部４３は、モニタ４の画面上に表示される操作メニューと計測情報とに対応するグラフィック画像信号を生成する。計測情報は、照準の画像と計測結果とを含む。上記のように、画面内における照準の表示位置は、操作検出部４２によって設定される。計測処理部４４は、映像信号生成部４１によって生成された映像信号に基づいて計測処理を行う。計測処理では、物体距離、長さ、および面積等が算出される。物体距離は、先端部２１から被写体までの距離である。

　照明制御部４６は、照明部２９を制御するための制御信号を出力する。これによって、照明制御部４６は、照明部２９を制御する。挿入部２０が挿入される観察または計測の対象物の内部が暗い場合が多い。このため、照明制御部４６は、被写体の撮像時に照明部２９を点灯させる。挿入部２０が対象物に挿入される前、撮像素子２８の周囲が明るい場合がある。つまり、対象物が明るい場所に配置されている場合がある。挿入部２０が対象物に挿入される前、ユーザは、モニタ４に表示される画像を目視することにより、内視鏡装置１によって画像が取得されているか否かを確認する。このとき、照明部２９が点灯している必要はない。撮像素子２８の周囲が明るい場合、照明部２９を消灯させることによって、内視鏡装置１は、画像における白飛び（ｂｌｏｗｎ　ｏｕｔ　ｈｉｇｈｌｉｇｈｔｓ）の発生を低減させることができる。また、内視鏡装置１は、消費電力を低減させることができる。

　映像信号生成部４１は、撮像素子２８から出力される撮像信号に基づいて、撮像信号の読み出しが行われている行位置を検出する。映像信号生成部４１は、検出された行位置を照明制御部４６に通知する。照明制御部４６は、映像信号生成部４１から通知された行位置におけるタイミングを基準に照明部２９の動作タイミングを制御する。照明制御部４６は、制御部４７が決定する撮像素子２８の動作タイミングを基準に照明部２９の動作タイミングを制御してもよい。

　制御部４７は、操作検出部４２と、グラフィック画像生成部４３と、計測処理部４４と、照明制御部４６との各々への処理の割り当てを制御し、かつ内視鏡装置１全体の動作を制御する。また、制御部４７は、撮像素子２８を制御するための制御信号を出力する。この制御信号は、ＣＣＵ９と内視鏡ユニット８とを介して撮像素子２８に送信される。あるいは、この制御信号は、撮像素子２８に直接送信される。これによって、制御部４７は、撮像素子２８を制御する。

　ＬＥＤ駆動部４８ａとＬＥＤ駆動部４８ｂとは、内視鏡ユニット８の機能に対応する。ＬＥＤ駆動部４８ａは、照明制御部４６から出力された制御信号に基づいて、ＬＥＤ２９ａを駆動するための駆動信号を出力する。ＬＥＤ２９ａは、ＬＥＤ駆動部４８ａから出力された駆動信号に基づいて照明光を発生する。ＬＥＤ駆動部４８ｂは、照明制御部４６から出力された制御信号に基づいて、ＬＥＤ２９ｂを駆動するための駆動信号を出力する。ＬＥＤ２９ｂは、ＬＥＤ駆動部４８ｂから出力された駆動信号に基づいて照明光を発生する。

　信号合成部４９は、映像信号処理回路１２の機能に対応する。信号合成部４９は、映像信号生成部４１によって生成された映像信号と、グラフィック画像生成部４３によって生成されたグラフィック画像信号とを合成する。モニタ４は、信号合成部４９から出力された映像信号に基づいて画像を表示する。

　図４は、撮像素子２８の構成を示している。図４に示すように、撮像素子２８は、画素部５０と、垂直走査部５１と、信号処理部５２と、水平走査部５３とを有する。

　画素部５０は、行列状に配置された複数の画素５４を有する。複数の画素５４は、撮像素子２８の撮像領域に配置されている。複数の画素５４の配列における行数と列数との各々は、２以上である。行数と列数とが同一でなくてもよい。複数の画素５４の各々は、画素５４に入射した光の量に応じた撮像信号を生成する。複数の画素５４の各々は、垂直信号線５６に接続されている。複数の垂直信号線５６が配置されている。複数の垂直信号線５６の各々は、複数の画素５４の配列における列毎に配置されている。複数の画素５４の各々は、生成された撮像信号を垂直信号線５６に出力する。

　複数の画素５４の少なくとも一部は、光量検出部２８ａを構成する。光量検出部２８ａを構成する画素５４は、光量の検出結果を撮像信号として出力する。光量検出部２８ａを構成する画素５４は、固定されていなくてもよい。例えば、制御部４７は、撮像領域に配置された一部の画素５４と、撮像領域に配置された全ての画素５４とのいずれか一方が光量検出部２８ａを構成するように、光量検出部２８ａを構成する画素５４の領域を設定してもよい。

　複数の画素５４の各々は、制御信号線５７に接続されている。複数の制御信号線５７が配置されている。複数の制御信号線５７の各々は、複数の画素５４の配列における行毎に配置されている。複数の制御信号線５７の各々は、垂直走査部５１に接続されている。複数の画素５４の動作を制御するための制御信号が垂直走査部５１から制御信号線５７に出力される。１行の画素５４に対して複数の制御信号線５７が配置されている。図４では１行の画素５４に対して１つの制御信号線５７が示され、他の制御信号線５７は省略されている。制御信号の詳細については、後述する。

　複数の画素５４の動作は、制御信号線５７に出力された制御信号に基づいて制御される。１行の画素５４に対応する制御信号は、その行における全ての画素５４に共通に供給される。このため、同一の行に配置された２つ以上の画素５４に対して同一の動作タイミングが設定される。つまり、同一の行に配置された２つ以上の画素５４は、同時に動作する。画素５４の構成の詳細については、後述する。

　制御部４７によって生成された制御信号が、ＣＣＵ９と内視鏡ユニット８とを介して撮像素子２８に送信される。あるいは、制御部４７によって生成された制御信号が撮像素子２８に直接送信される。撮像素子２８は、制御信号を受信する。垂直走査部５１は、受信された制御信号に基づいて、複数の画素５４の動作を制御するための制御信号を生成する。垂直走査部５１は、複数の画素５４の配列における複数の行の各々に対応する制御信号を生成する。垂直走査部５１は、生成された制御信号を制御信号線５７に出力する。

　信号処理部５２は、複数の信号処理回路５５を有する。信号処理回路５５は、複数の画素５４の配列における列毎に配置されている。信号処理回路５５は、垂直信号線５６に接続されている。信号処理回路５５は、垂直信号線５６に出力された撮像信号に対して、増幅およびノイズ除去等を含む信号処理を行う。信号処理回路５５と映像信号生成部４１（ＣＣＵ９）との少なくとも１つが、撮像信号に対する信号処理を行えばよい。

　信号処理回路５５によって処理された撮像信号は、水平走査部５３に入力される。水平走査部５３は、複数の画素５４の配列における列を順次選択する。水平走査部５３によって選択された列に対応する撮像信号は、出力端子５８から出力される。

　上記のように、内視鏡装置１は、撮像素子２８と、映像信号生成部４１と、照明部２９と、光量検出部２８ａと、制御部４７と、照明制御部４６とを有する。撮像素子２８は、被写体を撮像し、撮像信号を生成する。映像信号生成部４１は、撮像信号から映像信号を生成する。照明部２９は、被写体に照射される照明光を発生する光源（ＬＥＤ２９ａおよびＬＥＤ２９ｂ）を有する。光量検出部２８ａは、撮像素子２８が配置された場所の光量を検出する。制御部４７は、撮像素子２８を制御する。照明制御部４６は、照明部２９を制御する。

　撮像素子２８は、行列状に配置された複数の画素５４を有する。複数の画素５４が配置された撮像領域は、スキャン領域を含む。スキャン領域において各々の行の画素５４の少なくとも一部から撮像信号が読み出される。制御部４７は、光量検出部２８ａによって検出された光量が所定量未満である場合、スキャン領域の少なくとも一部に配置された画素５４の露光期間の少なくとも一部が重なるように撮像素子２８を制御する。照明制御部４６は、光量検出部２８ａによって検出された光量が所定量未満である場合、スキャン領域の少なくとも一部に配置された画素５４の露光期間の少なくとも一部が重なる期間に光源が点灯するように照明部２９を制御する。スキャン領域と、撮像素子２８および照明部２９の制御の詳細とについては、後述する。

　図５は、画素５４の構成を示している。図５に示すように、画素５４は、光電変換部６０と、電荷転送部６１と、電荷蓄積部６２と、リセット部６３と、増幅部６４と、出力部６５とを有する。光電変換部６０は、フォトダイオードである。電荷蓄積部６２は、容量である。例えば、電荷蓄積部６２は、増幅部６４を構成するトランジスタのゲート容量である。電荷転送部６１と、リセット部６３と、増幅部６４と、出力部６５とは、トランジスタである。

　光電変換部６０は、画素５４に入射した光の量に応じた電荷を生成する。電荷転送部６１は、光電変換部６０によって生成された電荷を電荷蓄積部６２に転送する。電荷蓄積部６２は、光電変換部６０から転送された電荷を蓄積する。リセット部６３は、電源電圧ＶＤＤに基づいて、光電変換部６０と電荷蓄積部６２における電荷をリセットする。電荷転送部６１とリセット部６３とがオンになることにより、リセット部６３は光電変換部６０と電荷蓄積部６２とにおける電荷をリセットすることができる。増幅部６４は、電荷蓄積部６２に蓄積された電荷に基づく信号を増幅する。出力部６５は、増幅部６４によって増幅された信号を撮像信号として垂直信号線５６に出力する。

　電荷転送部６１の動作は、制御信号φＴＸによって制御される。リセット部６３の動作は、制御信号φＲＳＴによって制御される。出力部６５の動作は、制御信号φＳＥＬによって制御される。制御信号φＴＸと、制御信号φＲＳＴと、制御信号φＳＥＬとは、制御信号線５７を介して垂直走査部５１から供給される。

　画素５４の動作は、リセットと電荷転送と信号読み出しとを含む。リセットは、リセット部６３の動作に対応する。電荷転送は、電荷転送部６１の動作に対応する。信号読み出しは、出力部６５の動作に対応する。

　計測処理部４４が行う計測処理について説明する。例えば、計測処理部４４は、ステレオ計測の原理に基づく計測処理を行う。ステレオ計測では、視差がある第１の光学像と第２の光学像とを結像する光学アダプタが使用される。撮像素子２８は、第１の光学像と第２の光学像とに基づく撮像信号を生成する。モニタ４は、第１の光学像に対応する第１の画像と、第２の光学像に対応する第２の画像とを表示する。例えば、モニタ４は、第１の画像と第２の画像とが左右に並んだ画像を表示する。

　ユーザは、操作部６を介してモニタ４の画面上の照準を操作することにより、第１の画像と第２の画像とのいずれか１つに対して計測点を指定する。例えば、第１の画像に対して計測点が指定される。計測処理部４４は、映像信号を処理することにより、第１の画像の計測点に対応する第２の画像の対応点を探索する。つまり、計測処理部４４は、第１の画像と第２の画像とのパターンマッチングにより対応点を探索する。計測処理部４４は、計測点と対応点とを使用して三角測量の原理により、計測点に対応する３次元座標を算出する。

　ステレオ計測では、第１の光学像と第２の光学像とが同時にまたは交互に撮像素子２８に結像される。例えば、第１の光学像と第２の光学像とが交互に撮像素子２８に結像される場合、移動可能なメカニカルシャッタにより第１の光路と第２の光路との一方が遮蔽される。第１の光路は、第１の光学像を形成するための光路である。第２の光路は、第２の光学像を形成するための光路である。メカニカルシャッタが第２の光路に配置された場合、第１の光学像が撮像素子２８に結像される。メカニカルシャッタが第１の光路に配置された場合、第２の光学像が撮像素子２８に結像される。

　ステレオ計測では、被写体に模様を投影することにより、マッチング処理の精度が向上する。このため、ステレオ計測では、被写体に模様が投影されてもよい。計測処理部４４は、ステレオ計測以外の３次元計測の処理を行ってもよい。例えば、計測処理部４４は、位相シフト法の原理に基づく計測処理を行ってもよい。

　図３に示すように、照明部２９は、互いに独立した複数の光源（ＬＥＤ２９ａおよびＬＥＤ２９ｂ）を有する。照明制御部４６は、照明光を発生する光源を選択する。

　照明部２９は、模様または縞を被写体に投影するための計測用の光源（ＬＥＤ２９ｂ）を含む複数の光源（ＬＥＤ２９ａおよびＬＥＤ２９ｂ）を有する。内視鏡装置１は、映像信号に基づいて計測処理を行う計測処理部４４を有する。照明制御部４６は、計測処理部４４が計測処理を行う場合、計測用の光源を点灯させてもよい。

　例えば、内視鏡装置１が被写体を連続的に撮像することにより映像信号を生成し、かつ被写体の画像を表示する場合、照明制御部４６は、ＬＥＤ２９ａを選択する。通常のステレオ計測が行われる場合、照明制御部４６は、ＬＥＤ２９ａを選択する。計測処理が行われ、かつ模様または縞が被写体に投影される場合、照明制御部４６は、ＬＥＤ２９ｂを選択する。

　内視鏡装置１の動作を説明する。図６は、ローリングシャッタにより撮像素子２８が駆動される場合の動作を示している。図６において、横方向は時間を示し、縦方向は行位置を示している。図６では、８行の画素５４における動作が示されている。最も上の行が１行目であり、最も下の行が８行目である。例えば、図６に示す動作において、照明部２９の光源は連続的に点灯する。

　モニタ４の表示周期に基づくフレーム期間が開始されたとき、１行目の画素５４においてリセットが行われる。つまり、１行目の画素５４において、リセット部６３は、光電変換部６０と電荷蓄積部６２とにおける電荷をリセットする。これによって、１行目の画素５４において露光が開始される。リセットが行われた後、１行目の画素５４において電荷転送が行われる。つまり、１行目の画素５４において、電荷転送部６１は、光電変換部６０によって生成された電荷を電荷蓄積部６２に転送する。これによって、１行目の画素５４において露光が終了する。露光開始から露光終了までの期間が露光期間（露光可能期間）である。つまり、露光期間は、リセットの終了から電荷転送の開始までの期間である。電荷転送が行われた後、１行目の画素５４において信号読み出しが行われる。つまり、１行目の画素５４において、出力部６５は、撮像信号を垂直信号線５６に出力する。信号読み出しが行われた後、１行目の画素５４は、次のフレーム期間が開始されるまで待機する。

　１行目の画素５４においてリセットが行われたタイミングから所定時間が経過したタイミングで、２行目の画素５４においてリセットが行われる。２行目の画素５４における動作は、１行目の画素５４における動作と同様である。２行目の画素５４における動作は、１行目の画素５４における動作のタイミングに対して所定時間ずれたタイミングで行われる。同様に、３行目以降の各行の画素５４における動作は、１つ前の行の画素５４における動作のタイミングに対して所定時間ずれたタイミングで行われる。

　図７は、内視鏡装置１の特徴的な動作を示している。図７において、横方向は時間を示し、縦方向は行位置を示している。図７では、８行の画素５４における動作が示されている。最も上の行が１行目であり、最も下の行が８行目である。

　図７に示す動作では、撮像素子２８はローリングシャッタにより駆動される。２つ以上の行の画素５４の露光期間の少なくとも一部が重なるように露光期間が設定される。図７に示す動作では、１行目から８行目の画素５４の露光期間の少なくとも一部が重なるように露光期間が設定される。照明制御部４６は、照明部２９の光源が間欠的に点灯するように照明部２９を制御する。

　１行目の画素５４においてリセットが開始されるタイミングｔ１では、照明部２９の光源は消灯している。６行目の画素５４における信号読み出しが終了するタイミングｔ３において、照明部２９の光源が点灯する。例えば、６行目の画素５４の撮像信号が出力されたタイミングｔ２が映像信号生成部４１から照明制御部４６に通知される。照明制御部４６は、タイミングｔ２に基づいてタイミングｔ３を算出する。照明制御部４６は、算出されたタイミングｔ３で照明部２９の光源を点灯させる。１行目の画素５４における信号読み出しが開始されるタイミングｔ４において、照明部２９の光源が消灯する。例えば、照明制御部４６は、タイミングｔ３に基づいてタイミングｔ４を算出する。照明制御部４６は、算出されたタイミングｔ４で照明部２９の光源を消灯させる。

　上記のように、１行目から６行目の画素５４が同時に露光されるタイミングｔ３からタイミングｔ４において、照明部２９の光源が点灯する。先端部２１の周囲が暗い場合、複数の画素５４に入射する光の大部分は、タイミングｔ３からタイミングｔ４に点灯する照明部２９の光源の光のみに基づく。このため、ローリングシャッタにより駆動される撮像素子２８の１行目から６行目の画素５４では、画素５４に同時に入射する光に基づく被写体像が撮像される。したがって、１行目から６行目の画素５４から出力された撮像信号に基づく画像では、被写体の歪みが低減される。

　７行目と８行目との画素５４において露光期間以外の期間がタイミングｔ３からタイミングｔ４に含まれる。つまり、７行目と８行目との画素５４が露光される時間は、１行目から６行目の画素５４が露光される時間よりも短い。このため、７行目と８行目との画素５４では、１行目から６行目の画素５４と比較して、露光量が不足する。

　制御部４７は、スキャンレートと、スキャン領域と、スキャン開始タイミングと、露光時間と、ゲインとの少なくとも１つを制御する。

　スキャンレートは、複数の画素５４の走査レートである。ローリングシャッタにより駆動される撮像素子２８に配置された各行の画素５４における動作タイミングの差は、スキャンレートに基づく。スキャンレートに基づくタイミングで各行の画素５４から撮像信号が読み出される。

　スキャン領域は、撮像素子２８の撮像領域に配置された複数の画素５４の全てまたは一部を含む。スキャン領域は、少なくともリセットと電荷転送とが行われる画素５４の全てを含み、かつ信号読み出しが行われる画素５４の全てを少なくとも含む。スキャン領域は、リセットと電荷転送とが行われ、かつ信号読み出しが行われない画素５４を含んでもよい。スキャン領域において全ての行は、撮像信号が読み出される１つ以上の画素５４を含む。スキャン領域に配置された全てまたは一部の画素５４から撮像信号が読み出される。例えば、一部の列の画素５４のみから撮像信号を読み出すブロック読み出しが行われてもよい。制御部４７は、スキャン領域においてブロック読み出しが行われる領域を制御してもよい。

　図７に示す動作では、１行目から８行目の画素５４がスキャン領域に含まれる。タイミングｔ３からタイミングｔ４において照明部２９の光源が点灯する場合、１行目から６行目の画素５４のみがスキャン領域に含まれてもよい。制御部４７は、スキャン領域の画素５４のみから撮像信号が出力されるように撮像素子２８を制御する。撮像領域の一部のみにスキャン領域が設定された場合、撮像信号の読み出しに必要なＣＰＵ１８の処理負荷が低減する。このため、内視鏡装置１は、１フレーム期間に撮像信号の生成と計測処理とを行うことができる。つまり、内視鏡装置１は、連続的な撮像に同期してリアルタイムに計測処理を行うことができる。

　スキャン開始タイミングは、複数の画素５４の走査が開始されるタイミングである。スキャン開始タイミングは、フレーム期間における複数の画素５４の動作の開始タイミングを示す。１行目の画素５４から順に各行の画素５４の走査が行われる場合、スキャン開始タイミングは、１行目の画素５４における動作の開始タイミングを示す。例えば、スキャン開始タイミングは、１行目の画素５４においてリセットが開始されるタイミングを示す。

　露光時間は、露光期間の長さである。つまり、露光時間は、リセットの終了タイミングから電荷転送の開始タイミングまでの時間である。図７に示す動作における露光時間は、図６に示す動作における露光時間よりも長くてもよい。露光時間が長くなることにより、より多くの行の画素５４の露光期間が重なりやすくなる。

　ゲインは、映像信号生成部４１または信号処理部５２における増幅のゲインである。複数の画素５４の配列における行毎に異なるゲインが設定されてもよい。

　照明制御部４６は、点灯タイミングと、点灯時間と、光量との少なくとも１つを制御する。

　点灯タイミングは、照明部２９の光源が点灯を開始するタイミングである。点灯時間は、照明部２９の光源が点灯を継続する時間である。つまり、点灯時間は、点灯の開始タイミング（点灯タイミング）から終了タイミング（消灯タイミング）までの時間である。照明部２９の光源が間欠的に点灯する場合、点灯時間は、露光時間よりも短い。光量は、照明部２９の光源の光量である。図７に示す動作では、照明制御部４６は、スキャン領域に含まれる１行目から８行目の画素５４の露光期間の少なくとも一部が重なる期間に照明部２９の光源が点灯するように照明部２９を制御する。

　制御部４７は、光量が所定量未満であり、かつ計測処理部４４が計測処理を行う場合、スキャン領域の少なくとも一部に配置された画素５４の露光期間の少なくとも一部が重なるように撮像素子２８を制御してもよい。照明制御部４６は、光量が所定量未満であり、かつ計測処理部４４が計測処理を行う場合、スキャン領域の少なくとも一部に配置された画素５４の露光期間の少なくとも一部が重なる期間に光源が点灯するように照明部２９を制御してもよい。これによって、内視鏡装置１は、被写体の歪みが低減された画像に基づいて計測処理を行うことができる。つまり、計測精度が向上する。

　撮像素子２８と照明部２９との制御に関する内視鏡装置１の動作を説明する。図８は、撮像素子２８と照明部２９との制御に関する内視鏡装置１の動作の手順を示している。制御部４７は、光量の検出結果を取得する（ステップＳ１００）。ステップＳ１００において制御部４７は、光量の検出結果として映像信号を取得する。光量検出部２８ａを構成する画素５４から出力された撮像信号から生成された映像信号が光量の検出結果を示す。

　ステップＳ１００の後、制御部４７は、検出された光量が所定量以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０において制御部４７は、光量検出部２８ａを構成する画素５４から出力された撮像信号から生成された映像信号の信号値が所定量以上であるか否かを判定する。例えば、ステップＳ１１０において制御部４７は、光量検出部２８ａを構成する各画素５４に対応する映像信号の信号値の合計を所定量と比較する。

　ステップＳ１１０において光量が所定量以上であると判定された場合、制御部４７は、露光時間を光量に応じた時間に設定する（ステップＳ１２０）。光量が所定量以上であって、かつ光量がより大きい場合、露光時間は、より短い時間に設定される。光量が大きい場合、光量が小さい場合の露光時間よりも露光時間を短くすることによって、内視鏡装置１は、画像における白飛びの発生を低減させることができる。ステップＳ１２０で設定される露光時間は、所定量の光量に対応する所定時間以下である。

　ステップＳ１１０において光量が所定量未満であると判定された場合、制御部４７は、露光時間を長時間に設定する（ステップＳ１３０）。ステップＳ１３０で設定される露光時間は、ステップＳ１２０で設定可能な最長の露光時間よりも長い。露光時間を長くすることにより、内視鏡装置１は、より多くの行の画素５４の露光期間が重なるように露光期間を設定することができる。

　ステップＳ１３０の後、照明制御部４６は、スキャン領域に配置された全ての画素５４の露光期間の少なくとも一部が重なる期間に照明部２９の光源を間欠的に点灯させる（ステップＳ１４０）。光量が小さい場合に照明部２９の光源が間欠的に点灯することによって、内視鏡装置１は、被写体の歪みが低減された画像を取得することができる。

　撮像素子２８が被写体を連続的に撮像する場合、内視鏡装置１は、図８に示す処理を繰り返し行う。

　例えば、図８に示す処理では、撮像領域の全体がスキャン領域である。光量が所定量以上である場合と、光量が所定量未満である場合とで、異なるスキャン領域が設定されてもよい。光量が所定量以上である場合、撮像領域の全体がスキャン領域に設定されてもよい。光量が所定量未満である場合、撮像領域の一部がスキャン領域に設定されてもよい。

　内視鏡装置１の動作を説明する。以下では、撮像素子２８が被写体を連続的に撮像する場合における内視鏡装置１の動作の例が示される。

　図９は、内視鏡装置１の第１の動作を示している。以下の説明において、撮像領域の垂直画素数すなわち行数はＶである。図９において、グラフＧ１０は、撮像領域における各画素５４の動作のタイミングを示している。グラフＧ１０において、横方向は時間を示し、縦方向は行位置を示している。最も上の行が１行目であり、最も下の行がＶ行目である。フレーム期間の長さ、つまりモニタ４の表示周期は、Ｔｆ１である。ライブ画像を表示するためのフレームレートは、１／Ｔｆ１である。

　撮像素子２８と照明部２９との制御は、フレーム期間毎に行われる。図９において、連続する複数のフレーム期間のうちフレーム期間Ｆ１０とフレーム期間Ｆ１１とにおける動作が示されている。各フレーム期間における撮像素子２８と照明部２９との制御は、１つ前のフレーム期間における光量の検出結果に基づく。各フレーム期間が開始されたとき、ＬＥＤ２９ａは消灯している。

　各フレーム期間において制御部４７は、撮像領域に配置された全ての画素５４をスキャン領域として設定する。撮像領域に配置された全ての行の画素５４においてリセットと電荷転送と信号読み出しとが行われる。ブロック読み出しにより、撮像領域に配置された一部の列の画素５４のみにおいて信号読み出しが行われてもよい。つまり、撮像領域に配置された全ての行の画素５４においてリセットと電荷転送とが行われ、かつ撮像領域に配置された一部の列の画素５４のみにおいて信号読み出しが行われてもよい。

　フレーム期間Ｆ１０の１つ前のフレーム期間において光量が所定量未満である場合、フレーム期間Ｆ１０において制御部４７は、１行目の画素５４（光量検出ライン）から出力された撮像信号から生成された映像信号に基づいて光量を判定する。つまり、１行目の画素５４が光量検出部２８ａを構成する。フレーム期間Ｆ１０における光量の判定結果に基づいて、フレーム期間Ｆ１１における動作が決定される。

　フレーム期間Ｆ１０の１つ前のフレーム期間において光量が所定量未満である場合、フレーム期間Ｆ１０においてＬＥＤ２９ａは、間欠的に点灯するように制御される。直線Ｌ１０は、撮像領域に配置された各行の画素５４におけるリセットの終了タイミングすなわち露光の開始タイミングを示している。直線Ｌ１１は、撮像領域に配置された各行の画素５４における電荷転送の開始タイミングすなわち露光の終了タイミングを示している。直線Ｌ１０および直線Ｌ１１の傾きは、スキャンレートに基づく。露光期間は、直線Ｌ１０が示すタイミングから直線Ｌ１１が示すタイミングまでの期間である。露光期間の長さすなわち露光時間は、ΔＴｅ１である。

　照明制御部４６は、撮像領域において１行目の画素５４を除く全ての画素５４の露光期間の少なくとも一部が重なる期間にＬＥＤ２９ａを間欠的に点灯させる。つまり、照明制御部４６は、撮像領域において光量検出部２８ａを構成する画素５４を除く全ての画素５４の露光期間の少なくとも一部が重なる期間にＬＥＤ２９ａを間欠的に点灯させる。ＬＥＤ２９ｂが間欠的に点灯することにより模様が被写体に投影されてもよい。

　グラフＧ１０に示す動作では、１行目の画素５４において露光が終了したタイミングでＬＥＤ２９ａの点灯が開始される。一部の行の画素５４の露光期間において照明光が被写体に照射される時間がＬＥＤ２９ａの点灯時間よりも短い。映像信号生成部４１は、その画素５４から出力された撮像信号を所定のゲインで増幅することにより映像信号を生成してもよい。あるいは、信号処理部５２は、その画素５４から出力された撮像信号を所定のゲインで増幅してもよい。所定のゲインは、露光期間において照明光が被写体に照射される時間とＬＥＤ２９ａの点灯時間との比に応じた値であってもよい。

　フレーム期間Ｆ１０において光量が所定量未満である場合、フレーム期間Ｆ１１における撮像素子２８と照明部２９との制御は、フレーム期間Ｆ１０における制御と同様である。各フレーム期間において光量が所定量未満である場合、ＬＥＤ２９ａが間欠的に点灯する動作が複数のフレーム期間で継続する。

　光量が所定量未満である場合、２行以上かつＶ行未満の画素５４が光量検出部２８ａを構成してもよい。

　図１０は、内視鏡装置１の第２の動作を示している。図１０において、グラフＧ１１は、撮像領域における各画素５４の動作のタイミングを示している。グラフＧ１１において、横方向は時間を示し、縦方向は行位置を示している。最も上の行が１行目であり、最も下の行がＶ行目である。フレーム期間の長さ、つまりモニタ４の表示周期は、Ｔｆ１である。ライブ画像を表示するためのフレームレートは、１／Ｔｆ１である。

　撮像素子２８と照明部２９との制御は、フレーム期間毎に行われる。図１０において、連続する複数のフレーム期間のうちフレーム期間Ｆ１２とフレーム期間Ｆ１３とにおける動作が示されている。各フレーム期間における撮像素子２８と照明部２９との制御は、１つ前のフレーム期間における光量の検出結果に基づく。各フレーム期間が開始されたとき、ＬＥＤ２９ａは消灯している。

　フレーム期間Ｆ１２における撮像素子２８と照明部２９との制御は、フレーム期間Ｆ１０における制御と同様である。フレーム期間Ｆ１２において光量が所定量以上である場合、フレーム期間Ｆ１３においてＬＥＤ２９ａは、消灯状態を継続するように制御される。直線Ｌ１２は、撮像領域に配置された各行の画素５４におけるリセットの終了タイミングすなわち露光の開始タイミングを示している。直線Ｌ１３は、撮像領域に配置された各行の画素５４における電荷転送の開始タイミングすなわち露光の終了タイミングを示している。直線Ｌ１２および直線Ｌ１３の傾きは、スキャンレートに基づく。直線Ｌ１２および直線Ｌ１３の傾きは、直線Ｌ１０および直線Ｌ１１の傾きと同一である。露光期間は、直線Ｌ１２が示すタイミングから直線Ｌ１３が示すタイミングまでの期間である。露光期間の長さすなわち露光時間は、ΔＴｅ２である。露光時間ΔＴｅ２は、露光時間ΔＴｅ１よりも短い。露光時間ΔＴｅ２は、露光時間ΔＴｅ１よりも長くてもよい。露光時間ΔＴｅ２は、露光時間ΔＴｅ１と同一であってもよい。

　フレーム期間Ｆ１３において制御部４７は、撮像領域に配置された全ての画素５４から出力された撮像信号から生成された映像信号に基づいて光量を判定する。つまり、撮像領域に配置された全ての画素５４が光量検出部２８ａを構成する。フレーム期間Ｆ１３における光量の判定結果に基づいて、フレーム期間Ｆ１３の次のフレーム期間における動作が決定される。

　フレーム期間Ｆ１３において光量が所定量以上である場合、フレーム期間Ｆ１３の次のフレーム期間における撮像素子２８と照明部２９との制御は、フレーム期間Ｆ１３における制御と同様である。フレーム期間Ｆ１３の後の各フレーム期間において光量が所定量以上である場合、ＬＥＤ２９ａが消灯している状態が複数のフレーム期間で継続する。

　図１１は、内視鏡装置１の第３の動作を示している。図１１において、グラフＧ１２は、撮像領域における各画素５４の動作のタイミングを示している。グラフＧ１２において、横方向は時間を示し、縦方向は行位置を示している。最も上の行が１行目であり、最も下の行がＶ行目である。フレーム期間の長さ、つまりモニタ４の表示周期は、Ｔｆ１である。ライブ画像を表示するためのフレームレートは、１／Ｔｆ１である。

　撮像素子２８と照明部２９との制御は、フレーム期間毎に行われる。図１１において、連続する複数のフレーム期間のうちフレーム期間Ｆ１４とフレーム期間Ｆ１５とにおける動作が示されている。各フレーム期間における撮像素子２８と照明部２９との制御は、１つ前のフレーム期間における光量の検出結果に基づく。各フレーム期間が開始されたとき、ＬＥＤ２９ａは消灯している。

　フレーム期間Ｆ１４における撮像素子２８と照明部２９との制御は、フレーム期間Ｆ１３における制御と同様である。フレーム期間Ｆ１４の１つ前のフレーム期間において光量が所定量以上である場合、フレーム期間Ｆ１４において制御部４７は、撮像領域に配置された全ての画素５４から出力された撮像信号から生成された映像信号に基づいて光量を判定する。つまり、撮像領域に配置された全ての画素５４が光量検出部２８ａを構成する。フレーム期間Ｆ１４における光量の判定結果に基づいて、フレーム期間Ｆ１５における動作が決定される。

　フレーム期間Ｆ１４において光量が所定量未満である場合、フレーム期間Ｆ１５においてＬＥＤ２９ａは、間欠的に点灯するように制御される。フレーム期間Ｆ１５における撮像素子２８と照明部２９との制御は、フレーム期間Ｆ１０における制御と同様である。フレーム期間Ｆ１５の後の各フレーム期間において光量が所定量未満である場合、ＬＥＤ２９ａが間欠的に点灯する動作が複数のフレーム期間で継続する。

　図１２は、内視鏡装置１の第４の動作を示している。図１２において、グラフＧ２０は、撮像領域における各画素５４の動作のタイミングを示している。グラフＧ２０において、横方向は時間を示し、縦方向は行位置を示している。最も上の行が１行目であり、最も下の行がＶ行目である。フレーム期間の長さ、つまりモニタ４の表示周期は、Ｔｆ２である。ライブ画像を表示するためのフレームレートは、１／Ｔｆ２である。

　撮像素子２８と照明部２９との制御は、フレーム期間毎に行われる。図１２において、連続する複数のフレーム期間のうちフレーム期間Ｆ２０とフレーム期間Ｆ２１とにおける動作が示されている。各フレーム期間における撮像素子２８と照明部２９との制御は、各フレーム期間における光量の検出結果に基づく。各フレーム期間が開始されたとき、ＬＥＤ２９ａは消灯している。

　各フレーム期間において、画素５４の走査が２回行われる。１回目の走査では制御部４７は、撮像領域に配置された１行目の画素５４をスキャン領域として設定する。撮像領域に配置された１行目の画素５４においてリセットと電荷転送と信号読み出しとが行われる。ブロック読み出しにより、１行目の一部の列の画素５４のみにおいて信号読み出しが行われてもよい。つまり、撮像領域に配置された１行目の画素５４においてリセットと電荷転送とが行われ、かつ撮像領域に配置された１行目の一部の列の画素５４のみにおいて信号読み出しが行われてもよい。

　１回目の走査における露光時間はΔＴｅ３である。制御部４７は、１行目の画素５４（光量検出ライン）から出力された撮像信号から生成された映像信号に基づいて光量を判定する。つまり、１行目の画素５４が光量検出部２８ａを構成する。フレーム期間Ｆ２０における光量の判定結果に基づいて、フレーム期間Ｆ２０における動作が決定される。

　フレーム期間Ｆ２０において光量が所定量未満である場合、フレーム期間Ｆ２０においてＬＥＤ２９ａは、間欠的に点灯するように制御される。フレーム期間Ｆ２０において、２回目の走査では制御部４７は、撮像領域に配置された全ての画素５４をスキャン領域として設定する。撮像領域に配置された全ての行の画素５４においてリセットと電荷転送と信号読み出しとが行われる。ブロック読み出しにより、撮像領域に配置された一部の列の画素５４のみにおいて信号読み出しが行われてもよい。つまり、撮像領域に配置された全ての行の画素５４においてリセットと電荷転送とが行われ、かつ撮像領域に配置された一部の列の画素５４のみにおいて信号読み出しが行われてもよい。

　直線Ｌ２０は、撮像領域に配置された各行の画素５４におけるリセットの終了タイミングすなわち露光の開始タイミングを示している。直線Ｌ２１は、撮像領域に配置された各行の画素５４における電荷転送の開始タイミングすなわち露光の終了タイミングを示している。直線Ｌ２０および直線Ｌ２１の傾きは、スキャンレートに基づく。露光期間は、直線Ｌ２０が示すタイミングから直線Ｌ２１が示すタイミングまでの期間である。露光期間の長さすなわち露光時間は、ΔＴｅ４である。露光時間ΔＴｅ４は、露光時間ΔＴｅ３よりも長い。

　フレーム期間Ｆ２１における撮像素子２８と照明部２９との制御は、フレーム期間Ｆ２０における制御と同様である。各フレーム期間において光量が所定量未満である場合、ＬＥＤ２９ａが間欠的に点灯する動作が複数のフレーム期間で継続する。

　図１３は、内視鏡装置１の第５の動作を示している。図１３において、グラフＧ２１は、撮像領域における各画素５４の動作のタイミングを示している。グラフＧ２１において、横方向は時間を示し、縦方向は行位置を示している。最も上の行が１行目であり、最も下の行がＶ行目である。フレーム期間の長さ、つまりモニタ４の表示周期は、Ｔｆ２である。ライブ画像を表示するためのフレームレートは、１／Ｔｆ２である。

　撮像素子２８と照明部２９との制御は、フレーム期間毎に行われる。図１３において、連続する複数のフレーム期間のうちフレーム期間Ｆ２２とフレーム期間Ｆ２３とにおける動作が示されている。各フレーム期間における撮像素子２８と照明部２９との制御は、各フレーム期間における光量の検出結果に基づく。各フレーム期間が開始されたとき、ＬＥＤ２９ａは消灯している。

　１回目の走査における露光時間はΔＴｅ３である。制御部４７は、１行目の画素５４（光量検出ライン）から出力された撮像信号から生成された映像信号に基づいて光量を判定する。つまり、１行目の画素５４が光量検出部２８ａを構成する。フレーム期間Ｆ２２における光量の判定結果に基づいて、フレーム期間Ｆ２２における動作が決定される。

　フレーム期間Ｆ２２において光量が所定量以上である場合、フレーム期間Ｆ２２においてＬＥＤ２９ａは、消灯状態を継続するように制御される。フレーム期間Ｆ２２において、２回目の走査では制御部４７は、撮像領域に配置された全ての画素５４をスキャン領域として設定する。撮像領域に配置された全ての行の画素５４においてリセットと電荷転送と信号読み出しとが行われる。ブロック読み出しにより、撮像領域に配置された一部の列の画素５４のみにおいて信号読み出しが行われてもよい。つまり、撮像領域に配置された全ての行の画素５４においてリセットと電荷転送とが行われ、かつ撮像領域に配置された一部の列の画素５４のみにおいて信号読み出しが行われてもよい。

　直線Ｌ２２は、撮像領域に配置された各行の画素５４におけるリセットの終了タイミングすなわち露光の開始タイミングを示している。直線Ｌ２３は、撮像領域に配置された各行の画素５４における電荷転送の開始タイミングすなわち露光の終了タイミングを示している。直線Ｌ２２および直線Ｌ２３の傾きは、スキャンレートに基づく。直線Ｌ２２および直線Ｌ２３の傾きは、直線Ｌ２０および直線Ｌ２１の傾きと同一である。露光期間は、直線Ｌ２２が示すタイミングから直線Ｌ２３が示すタイミングまでの期間である。露光期間の長さすなわち露光時間は、ΔＴｅ２である。露光時間ΔＴｅ２は、露光時間ΔＴｅ４よりも短い。露光時間ΔＴｅ２は、露光時間ΔＴｅ３よりも長い。露光時間ΔＴｅ２は、露光時間ΔＴｅ３よりも短くてもよい。露光時間ΔＴｅ２は、露光時間ΔＴｅ３と同一であってもよい。

　フレーム期間Ｆ２３における撮像素子２８と照明部２９との制御は、フレーム期間Ｆ２２における制御と同様である。各フレーム期間において光量が所定量以上である場合、ＬＥＤ２９ａが消灯している状態が複数のフレーム期間で継続する。

　グラフＧ２０とグラフＧ２１とに示す動作では、内視鏡装置１は、１フレーム期間に２回の走査を行うことにより、光量の判定と照明部２９の光源の制御とを１フレーム期間に行うことができる。このため、撮像素子２８の周囲の光の状態と、光量の判定結果に基づく制御の内容との不整合が低減される。

　上記のように、制御部４７は、光量検出部２８ａを構成する各画素に対応する映像信号の信号値の合計を所定量と比較してもよい。

　制御部４７は、光量検出部２８ａによって検出された光量が所定量未満である場合、画素５４の露光時間を第１の時間（ΔＴｅ１）に設定してもよい。制御部４７は、光量検出部２８ａによって検出された光量が所定量以上である場合、画素５４の露光時間を第１の時間よりも短い第２の時間（ΔＴｅ２）に設定してもよい（図１０）。

　制御部４７は、光量検出部２８ａによって検出された光量が所定量以上である場合、画素５４の露光時間を光量に応じた時間に設定してもよい（ステップＳ１２０）。

　制御部４７は、第１のフレーム期間において光量検出部２８ａによって検出された光量が所定量未満である場合、第２のフレーム期間において、スキャン領域の少なくとも一部に配置された画素５４の露光期間の少なくとも一部が重なるように撮像素子２８を制御してもよい（図１１）。第１のフレーム期間と第２のフレーム期間とは、連続するフレーム期間である。

　照明制御部４６は、光量検出部２８ａによって検出された光量が所定量以上である場合、光源が消灯するように照明部２９を制御してもよい。

　フレーム期間において第１の走査（１回目の走査）と第２の走査（２回目の走査）とが行われてもよい。制御部４７は、第１の走査におけるスキャン領域と、第２の走査におけるスキャン領域との各々を撮像素子２８に設定してもよい。光量検出部２８ａは、複数行の少なくとも１つに配置された画素５４であってもよい。光量検出部２８ａを構成する画素５４は、第１の走査におけるスキャン領域を構成してもよい。制御部４７は、光量検出部２８ａによって検出された光量が所定量未満である場合、第２の走査におけるスキャン領域の少なくとも一部に配置された画素５４の露光期間の少なくとも一部が重なるように撮像素子２８を制御してもよい（図１２）。

　撮像領域に配置された全ての画素５４は、第２の走査におけるスキャン領域を構成してもよい。

　制御部４７は、第１の走査におけるスキャン領域の画素５４の露光時間を第１の時間（ΔＴｅ３）に設定してもよい。制御部４７は、光量検出部２８ａによって検出された光量が所定量未満である場合、第２の走査におけるスキャン領域の画素５４の露光時間を第１の時間よりも長い第２の時間（ΔＴｅ４）に設定してもよい（図１２）。

　照明制御部４６は、光量検出部２８ａによって検出された光量が所定量以上である場合、第２の走査において光源が消灯するように照明部２９を制御してもよい。制御部４７は、第２の走査において、撮像領域に配置された一部の列の画素５４のみから撮像信号が読み出されるように撮像素子２８を制御してもよい。

　制御部４７は、光量検出部２８ａによって検出された光量が所定量未満である場合、第２の走査におけるスキャン領域の画素５４の露光時間を第１の時間（ΔＴｅ４）に設定してもよい。制御部４７は、光量検出部２８ａによって検出された光量が所定量以上である場合、第２の走査におけるスキャン領域の画素５４の露光時間を第１の時間よりも短い第２の時間（ΔＴｅ２）に設定してもよい。照明制御部４６は、光量検出部２８ａによって検出された光量が所定量以上である場合、第２の走査において光源が消灯するように照明部２９を制御してもよい（図１２、図１３）。

　第１の実施形態では、制御部４７は、光量検出部２８ａによって検出された光量が所定量以下である場合、スキャン領域の少なくとも一部に配置された画素５４の露光期間の少なくとも一部が重なるように撮像素子２８を制御する。照明制御部４６は、光量検出部２８ａによって検出された光量が所定量以下である場合、スキャン領域の少なくとも一部に配置された画素５４の露光期間の少なくとも一部が重なる期間に光源が点灯するように照明部２９を制御する。このため、内視鏡装置１は、被写体の歪みが低減された画像を取得することができる。

　光量検出部２８ａによって検出された光量が所定量未満である場合、照明部２９を消灯させることによって、内視鏡装置１は、画像における白飛びの発生を低減させることができる。また、内視鏡装置１は、消費電力を低減させることができる。

　制御部４７は、撮像領域の一部のみにスキャン領域を設定してもよい。これによって、撮像信号の読み出しに必要なＣＰＵ１８の処理負荷が低減する。

　（第２の実施形態）
　本発明の第２の実施形態では、図３に示す内視鏡装置１の構成が、図１４に示す内視鏡装置１ａの構成に変更される。図１４は、内視鏡装置１ａの主要な機能に関する構成を示している。図１４に示すように、内視鏡装置１ａは、モニタ４（表示部）と、操作部６と、光量検出部２７と、撮像素子２８（撮像部）と、ＬＥＤ２９ａと、ＬＥＤ２９ｂと、映像信号生成部４１と、操作検出部４２と、グラフィック画像生成部４３と、計測処理部４４と、照明制御部４６と、制御部４７（撮像制御部）と、ＬＥＤ駆動部４８ａと、ＬＥＤ駆動部４８ｂと、信号合成部４９とを有する。

　図１４に示す構成について、図３に示す構成と異なる点を説明する。内視鏡装置１ａにおいて、光量検出部２７は、撮像素子２８とは独立して設けられたデバイスである。例えば、光量検出部２７は、光検出器である。光量検出部２７は、先端部２１に配置される。光量検出部２７は、撮像素子２８の近傍に配置される。光量検出部２７は、撮像素子２８と接触してもよい。光量検出部２７は、撮像素子２８の表面に配置されてもよい。光量検出部２７は、撮像素子２８が配置された場所の光量を検出する。上記以外の点については、図１４に示す構成は図３に示す構成と同様である。

　第２の実施形態における内視鏡装置１ａの動作は、第１の実施形態における内視鏡装置１の動作と同様である。このため、内視鏡装置１ａの動作についての説明を省略する。

　第２の実施形態では第１の実施形態と同様に、内視鏡装置１ａは、被写体の歪みが低減された画像を取得することができる。

　以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態およびその変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。

　本発明の各実施形態によれば、被写体の歪みが低減された画像を取得することができる。

　１，１ａ　内視鏡装置
　２　内視鏡
　３　装置本体
　４　モニタ
　５　筐体
　６　操作部
　８　内視鏡ユニット
　９　ＣＣＵ
　１０　制御ユニット
　１２　映像信号処理回路
　１３　ＲＯＭ
　１４　ＲＡＭ
　１５　カードインタフェース
　１６　外部機器インタフェース
　１７　制御インタフェース
　１８　ＣＰＵ
　２０　挿入部
　２１　先端部
　２２　湾曲部
　２３　可撓管部
　２７，２８ａ　光量検出部
　２８　撮像素子
　２９　照明部
　２９ａ，２９ｂ　ＬＥＤ
　４１　映像信号生成部
　４２　操作検出部
　４３　グラフィック画像生成部
　４４　計測処理部
　４６　照明制御部
　４７　制御部
　４８ａ，４８ｂ　ＬＥＤ駆動部
　４９　信号合成部
　５０　画素部
　５１　垂直走査部
　５２　信号処理部
　５３　水平走査部
　５４　画素
　５５　信号処理回路
　６０　光電変換部
　６１　電荷転送部
　６２　電荷蓄積部
　６３　リセット部
　６４　増幅部
　６５　出力部

Claims

　被写体を撮像し、撮像信号を生成する撮像部と、
　前記撮像信号から映像信号を生成する映像信号生成部と、
　前記被写体に照射される照明光を発生する光源を有する照明部と、
　前記撮像部が配置された場所の光量を検出する光量検出部と、
　前記撮像部を制御する撮像制御部と、
　前記照明部を制御する照明制御部と、
　を有し、
　前記撮像部は、行列状に配置された複数の画素を有し、
　前記複数の画素が配置された撮像領域は、スキャン領域を含み、
　前記スキャン領域において各々の行の前記画素の少なくとも一部から前記撮像信号が読み出され、
　前記撮像制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が所定量未満である場合、前記スキャン領域の少なくとも一部に配置された前記画素の露光期間の少なくとも一部が重なるように前記撮像部を制御し、
　前記照明制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量未満である場合、前記スキャン領域の少なくとも一部に配置された前記画素の前記露光期間の少なくとも一部が重なる期間に前記光源が点灯するように前記照明部を制御する
　内視鏡装置。
　前記光量検出部は、前記複数の画素の少なくとも一部である請求項１に記載の内視鏡装置。
　前記光量検出部は、前記撮像部とは独立して設けられたデバイスである請求項１に記載の内視鏡装置。
　前記撮像制御部は、前記光量検出部を構成する各画素に対応する映像信号の信号値の合計を前記所定量と比較する請求項２に記載の内視鏡装置。
　前記撮像制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量未満である場合、前記画素の露光時間を第１の時間に設定し、
　前記撮像制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量以上である場合、前記画素の前記露光時間を前記第１の時間よりも短い第２の時間に設定する
　請求項１に記載の内視鏡装置。
　前記撮像制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量以上である場合、前記画素の前記露光時間を前記光量に応じた時間に設定する請求項５に記載の内視鏡装置。
　前記撮像制御部は、第１のフレーム期間において前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量未満である場合、第２のフレーム期間において、前記スキャン領域の少なくとも一部に配置された前記画素の露光期間の少なくとも一部が重なるように前記撮像部を制御し、
　前記第１のフレーム期間と前記第２のフレーム期間とは、連続するフレーム期間である
　請求項１に記載の内視鏡装置。
　前記照明制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量以上である場合、前記光源が消灯するように前記照明部を制御する請求項１に記載の内視鏡装置。
　フレーム期間において第１の走査と第２の走査とが行われ、
　前記撮像制御部は、前記第１の走査における前記スキャン領域と、前記第２の走査における前記スキャン領域との各々を前記撮像部に設定し、
　前記光量検出部は、複数行の少なくとも１つに配置された前記画素であり、
　前記光量検出部を構成する前記画素は、前記第１の走査における前記スキャン領域を構成し、
　前記撮像制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量未満である場合、前記第２の走査における前記スキャン領域の少なくとも一部に配置された前記画素の露光期間の少なくとも一部が重なるように前記撮像部を制御する
　請求項１に記載の内視鏡装置。
　前記撮像領域に配置された全ての前記画素は、前記第２の走査における前記スキャン領域を構成する請求項９に記載の内視鏡装置。
　前記撮像制御部は、前記第１の走査における前記スキャン領域の前記画素の露光時間を第１の時間に設定し、
　前記撮像制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量未満である場合、前記第２の走査における前記スキャン領域の前記画素の前記露光時間を前記第１の時間よりも長い第２の時間に設定する
　請求項９に記載の内視鏡装置。
　前記照明制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量以上である場合、前記第２の走査において前記光源が消灯するように前記照明部を制御し、
　前記撮像制御部は、前記第２の走査において、前記撮像領域に配置された一部の列の前記画素のみから前記撮像信号が読み出されるように前記撮像部を制御する
　請求項１０に記載の内視鏡装置。
　前記撮像制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量未満である場合、前記第２の走査における前記スキャン領域の前記画素の露光時間を第１の時間に設定し、
　前記撮像制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量以上である場合、前記第２の走査における前記スキャン領域の前記画素の前記露光時間を前記第１の時間よりも短い第２の時間に設定し、
　前記照明制御部は、前記光量検出部によって検出された前記光量が前記所定量以上である場合、前記第２の走査において前記光源が消灯するように前記照明部を制御する
　請求項９に記載の内視鏡装置。