JP6800871B2

JP6800871B2 - 内視鏡装置、内視鏡装置の作動方法、および記録媒体

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Publication number: JP6800871B2
Application number: JP2017545162A
Authority: JP
Inventors: 小林　英一; 英一小林; 優此村; 横田　政義; 政義横田; 小川　清富; 清富小川
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2015-10-16
Filing date: 2016-10-04
Publication date: 2020-12-16
Anticipated expiration: 2036-10-04
Also published as: US10447939B2; WO2017065053A1; US20180227476A1; JPWO2017065053A1

Description

本発明は、内視鏡装置、内視鏡装置の作動方法、および記録媒体に関する。
本願は、２０１５年１０月１６日に日本に出願された特願２０１５−２０４４９５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、内視鏡装置の作動方法、および記録媒体を提供する。

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、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。前記撮像制御部は、複数の動作モードのうち設定された前記動作モードに応じて前記撮像部を制御する。前記照明制御部は、設定された前記動作モードに応じて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。前記複数の動作モードは、第１の動作モードと第２の動作モードとを含む。前記照明制御部は、前記第１の動作モードが設定された場合、前記スキャン領域に配置された全ての前記画素の露光期間に前記光源が連続的に点灯するように前記照明部を制御する。前記撮像制御部は、前記第２の動作モードが設定された場合、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ように前記撮像部を制御する。前記照明制御部は、前記第２の動作モードが設定された場合、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、前記撮像制御部は、設定された前記動作モードに応じて、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つを制御してもよい。

本発明の第３の態様によれば、第１の態様において、前記照明制御部は、設定された前記動作モードに応じて、前記光源の点灯タイミングと、点灯時間と、光量との少なくとも１つを制御してもよい。

本発明の第４の態様によれば、第１の態様において、前記照明部は、互いに独立した複数の前記光源を有してもよい。前記照明制御部は、設定された前記動作モードに応じて、前記照明光を発生する前記光源を選択してもよい。

本発明の第５の態様によれば、第１から第４の態様のいずれか１つにおいて、前記内視鏡装置は、前記映像信号に基づいて計測処理を行う計測処理部をさらに有してもよい。前記複数の動作モードは、少なくとも前記計測処理を行う動作モードを含んでもよい。

本発明の第６の態様によれば、第５の態様において、前記第２の動作モードは、少なくとも前記計測処理を行う前記動作モードであってもよい。

本発明の第７の態様によれば、第５の態様において、前記撮像部の駆動方法はローリングシャッタであってもよい。前記映像信号生成部は、前記撮像信号を所定のゲインで増幅することにより前記映像信号を生成してもよい。前記スキャン領域は、前記露光期間において前記照明光が前記被写体に照射される時間が第１の時間である第１の領域と、前記露光期間において前記照明光が前記被写体に照射される時間が前記第１の時間よりも短い第２の時間である第２の領域とを少なくとも含んでもよい。前記第２の領域に配置された前記画素から読み出された前記撮像信号を前記映像信号生成部が増幅するときの第２のゲインは、前記第１の領域に配置された前記画素から読み出された前記撮像信号を前記映像信号生成部が増幅するときの第１のゲインに対して、前記第１の時間を前記第２の時間で割った値を乗算した値であってもよい。

本発明の第８の態様によれば、第５の態様において、前記撮像部の駆動方法はローリングシャッタであってもよい。前記撮像部はさらに、前記複数の画素から出力された前記撮像信号を所定のゲインで増幅する信号処理部を有してもよい。前記スキャン領域は、前記露光期間において前記照明光が前記被写体に照射される時間が第１の時間である第１の領域と、前記露光期間において前記照明光が前記被写体に照射される時間が前記第１の時間よりも短い第２の時間である第２の領域とを少なくとも含んでもよい。前記第２の領域に配置された前記画素から読み出された前記撮像信号を前記信号処理部が増幅するときの第２のゲインは、前記第１の領域に配置された前記画素から読み出された前記撮像信号を前記信号処理部が増幅するときの第１のゲインに対して、前記第１の時間を前記第２の時間で割った値を乗算した値であってもよい。

本発明の第９の態様によれば、第５の態様において、前記照明制御部は、前記スキャン領域に配置された全ての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し、かつ前記スキャン領域に配置された全ての前記画素において前記露光期間中に前記照明光が前記被写体に照射される時間が同一となるように前記照明部を制御してもよい。

本発明の第１０の態様によれば、第５の態様において、前記照明制御部は、前記光源が間欠的に複数回点灯し、かつ前記複数回の点灯の各々の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前記露光期間の少なくとも一部が重なるように前記照明部を制御してもよい。

本発明の第１１の態様によれば、第１０の態様において、前記照明制御部は、前記複数回の点灯の各々における前記照明光の光量が同一となるように前記照明部を制御してもよい。

本発明の第１２の態様によれば、第１１の態様において、前記光源の間欠的な１回の点灯により前記照明光が前記被写体に照射される時間が前記スキャン領域の第１の画素の前記露光期間に完全に含まれ、かつ前記光源の間欠的な１回の点灯により前記照明光が前記被写体に照射される時間の一部のみが前記スキャン領域の、前記第１の画素と異なる第２の画素の前記露光期間に含まれる場合、前記照明制御部は、前記第１の画素の前記露光期間において前記光源の間欠的な１回の点灯により前記照明光が前記被写体に照射される第１の時間と、前記第２の画素の前記露光期間において、前記光源の間欠的な複数回の点灯により前記照明光が前記被写体に照射される複数の第２の時間の合計とが同一となるように前記照明部を制御してもよい。

本発明の第１３の態様によれば、第１２の態様において、前記内視鏡装置は、動き検出部と、警告発生部とをさらに有してもよい。前記動き検出部は、前記第２の画素から読み出された前記撮像信号または当該撮像信号から生成された前記映像信号に基づいて前記被写体の動きを検出する。前記警告発生部は、前記被写体の動きが所定量以上である場合に警告を発生する。

本発明の第１４の態様によれば、第５の態様において、前記撮像制御部は、少なくとも前記計測処理を行う前記動作モードが設定された場合、計測点が設定された前記画素を含むように前記スキャン領域を設定してもよい。

本発明の第１５の態様によれば、第１から第４のいずれか１つの態様において、前記撮像制御部は、複数の前記スキャン領域を設定してもよい。前記撮像部は、複数の前記スキャン領域の各々に含まれる前記画素の前記撮像信号を生成してもよい。前記映像信号生成部は、複数の前記スキャン領域の各々に含まれる前記画素の前記撮像信号を合成することにより前記映像信号を生成してもよい。

本発明の第１６の態様によれば、第１５の態様において、前記内視鏡装置は、前記映像信号に基づいて計測処理を行う計測処理部をさらに有してもよい。前記複数の動作モードは、少なくとも前記計測処理を行う動作モードを含んでもよい。前記撮像制御部は、少なくとも前記計測処理を行う前記動作モードが設定され、かつ複数の計測点が設定された場合、前記複数の計測点の各々が設定された前記画素を含むように複数の前記スキャン領域の各々を設定してもよい。

本発明の第１７の態様によれば、第１から第３のいずれか１つの態様において、前記照明部は、模様を前記被写体に投影するための計測用光源を含む複数の前記光源を有してもよい。前記内視鏡装置は、前記映像信号に基づいて計測処理を行う計測処理部をさらに有してもよい。前記複数の動作モードは、少なくとも前記計測処理を行う動作モードを含んでもよい。前記照明制御部は、少なくとも前記計測処理を行う前記動作モードが設定された場合、前記計測用光源を点灯させてもよい。

本発明の第１８の態様によれば、第５の態様において、前記撮像制御部は、少なくとも前記計測処理を行う前記動作モードが設定された場合、前記計測処理に使用される前記撮像信号を前記画素から読み出すための第１のスキャンレートを、前記計測処理以外の処理のみに使用される前記撮像信号を前記画素から読み出すための第２のスキャンレートよりも高い値に設定してもよい。

本発明の第１９の態様によれば、第１から第４のいずれか１つの態様において、前記内視鏡装置は、計測処理部と、表示部とをさらに有してもよい。前記計測処理部は、前記映像信号に基づいて計測処理を行う。前記表示部は、前記被写体の画像を表示する。前記複数の動作モードは、少なくとも画像表示と前記計測処理とを行う動作モードを含んでもよい。前記撮像制御部は、少なくとも前記画像表示と前記計測処理とを行う前記動作モードが設定された場合、前記画像表示に使用される１枚の画像のための第１の撮像信号と、前記計測処理に使用される１枚以上の画像のための第２の撮像信号とを交互に出力するように前記撮像部を制御してもよい。前記表示部は、前記第１の撮像信号から生成された前記映像信号に基づいて前記１枚の画像を表示してもよい。前記計測処理部は、前記第２の撮像信号から生成され、かつ前記１枚以上の画像に対応する前記映像信号に基づいて前記計測処理を行ってもよい。

本発明の第２０の態様によれば、第１９の態様において、前記撮像制御部は、第１の表示期間において前記第１の撮像信号を出力し、かつ前記第１の表示期間に続く第２の表示期間において前記第２の撮像信号を出力するように前記撮像部を制御してもよい。前記第１の表示期間と前記第２の表示期間とは、前記表示部の表示周期に基づいてもよい。前記表示部は、前記第１の表示期間と前記第２の表示期間とにおいて、前記第１の撮像信号から生成された前記映像信号に基づいて前記１枚の画像を表示してもよい。
本発明の第２１の態様によれば、内視鏡装置の作動方法は、第１のステップ、第２のステップ、および第３のステップを有する。前記内視鏡装置は、撮像部と、映像信号生成部と、照明部と、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。前記撮像制御部は、複数の動作モードのうち設定された前記動作モードに応じて前記撮像部を制御する。前記照明制御部は、設定された前記動作モードに応じて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。前記複数の動作モードは、第１の動作モードと第２の動作モードとを含む。前記照明制御部は、前記第１の動作モードが設定された場合、前記第１のステップにおいて、前記スキャン領域に配置された全ての前記画素の露光期間に前記光源が連続的に点灯するように前記照明部を制御する。前記撮像制御部は、前記第２の動作モードが設定された場合、前記第２のステップにおいて、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前記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、前記第２の動作モードが設定された場合、前記第３のステップにおいて、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２２の態様によれば、内視鏡装置のプロセッサに、第１のステップ、第２のステップ、および第３のステップを実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。前記内視鏡装置は、撮像部と、映像信号生成部と、照明部と、前記プロセッサとを有する。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。前記プロセッサは、複数の動作モードのうち設定された前記動作モードに応じて前記撮像部と前記照明部とを制御する。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。前記複数の動作モードは、第１の動作モードと第２の動作モードとを含む。前記プロセッサは、前記第１の動作モードが設定された場合、前記第１のステップにおいて、前記スキャン領域に配置された全ての前記画素の露光期間に前記光源が連続的に点灯するように前記照明部を制御する。前記プロセッサは、前記第２の動作モードが設定された場合、前記第２のステップにおいて、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前記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。前記プロセッサは、前記第２の動作モードが設定された場合、前記第３のステップにおいて、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。

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。本発明の実施形態による内視鏡装置の複数の動作モードを示す参考図である。本発明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。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明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（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）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（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）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（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）１３と、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）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（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）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。

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。

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、内視鏡装置１に設定される動作モードに応じて撮像素子２８を制御する。内視鏡装置１の動作モードについては、後述する。

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、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。制御部４７は、複数の動作モードのうち設定された動作モードに応じて撮像素子２８を制御する。照明制御部４６は、設定された動作モードに応じて照明部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、所定の動作モードが設定された場合、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、所定の動作モードが設定された場合、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。

図６は、内視鏡装置１の複数の動作モードを示している。例えば、内視鏡装置１の動作モードは、観察（ライブ）モードＭ１と、観察・計測モードＭ２と、計測モードＭ３とを含む。観察モードＭ１では、内視鏡装置１は、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。観察・計測モードＭ２では、内視鏡装置１は、観察モードＭ１と同様に映像信号の生成と画像表示とを行う。さらに、観察・計測モードＭ２では、内視鏡装置１は、映像信号に基づいて計測処理を行う。例えば、観察・計測モードＭ２では、内視鏡装置１は、物体距離を計測し、かつ計測結果が重畳された画像を表示する。観察・計測モードＭ２では、内視鏡装置１は、映像信号の生成と画像表示と計測処理とを繰り返し行う。観察モードＭ１と観察・計測モードＭ２とでは、被写体の動画像が表示される。計測モードＭ３では、内視鏡装置１は、被写体の撮像を１回以上行い、かつ１回以上の撮像により得られた映像信号に基づいて計測処理を行う。

ユーザは、操作部６に所定の操作を行うことにより、内視鏡装置１に設定される動作モードを変更することができる。所定の操作は、変更前の動作モードと変更後の動作モードとに応じて異なる。

観察モードＭ１が内視鏡装置１に設定されている状態で操作部６に対して所定の操作が行われた場合、内視鏡装置１に設定されている動作モードが観察モードＭ１から観察・計測モードＭ２に変更される。観察・計測モードＭ２が内視鏡装置１に設定されている状態で操作部６に対して所定の操作が行われた場合、内視鏡装置１に設定されている動作モードが観察・計測モードＭ２から観察モードＭ１に変更される。観察モードＭ１または観察・計測モードＭ２が内視鏡装置１に設定されている状態で操作部６に対して所定の操作が行われた場合、内視鏡装置１に設定されている動作モードが観察モードＭ１または観察・計測モードＭ２から計測モードＭ３に変更される。計測モードＭ３が内視鏡装置１に設定されている状態で操作部６に対して所定の操作が行われた場合、内視鏡装置１に設定されている動作モードが計測モードＭ３から、計測モードＭ３が設定される前に設定されていた動作モードに変更される。

内視鏡装置１に設定されている動作モードの情報は、ＲＡＭ１４に記憶される。制御部４７は、ＲＡＭ１４に記憶されている動作モードの情報に基づいて内視鏡装置１の動作を制御する。操作部６に対する所定の操作により動作モードの変更が指示された場合、制御部４７は、ＲＡＭ１４に記憶されている動作モードの情報を変更する。

上記のように、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。複数の動作モードは、少なくとも計測処理を行う動作モードを含む。上記の例では、少なくとも計測処理を行う動作モードは、観察・計測モードＭ２と計測モードＭ３とである。

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、設定された動作モードに応じて、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。複数の動作モードは、少なくとも計測処理を行う動作モードを含む。照明制御部４６は、少なくとも計測処理を行う動作モードが設定された場合、計測用光源を点灯させてもよい。

例えば、観察モードＭ１が設定された場合、照明制御部４６は、ＬＥＤ２９ａを選択する。観察・計測モードＭ２または計測モードＭ３が内視鏡装置１に設定され、かつ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。計測モードＭ３が内視鏡装置１に設定され、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７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。例えば、図７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８は、内視鏡装置１の特徴的な動作を示している。図８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８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８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８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、設定された動作モードに応じて、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画素５４の全てまたは一部から撮像信号が読み出される。例えば、全ての列の一部に配置された画素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８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。観察・計測モードＭ２が設定された場合、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８に示す動作における露光時間は、図７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、設定された動作モードに応じて、光源の点灯タイミングと、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８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、少なくとも計測処理を行う動作モードが設定された場合、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、少なくとも計測処理を行う動作モードが設定された場合、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。

図９と図１０とは、照明部２９の光源の点灯により各画素５４に光が照射される時間の違いを示している。複数の画素５４は、撮像領域２８ａに配置されている。撮像領域２８ａの水平画素数すなわち列数はＨである。撮像領域２８ａの垂直画素数すなわち行数はＶである。撮像領域２８ａは、露光期間において光が照射される時間に応じて複数の領域に分割される。図９と図１０とに示すように、撮像領域２８ａは、完全露光領域２８０と、不完全露光領域２８１ａと、不完全露光領域２８１ｂと、非露光領域２８２ａと、非露光領域２８２ｂとに分割される。

不完全露光領域２８１ａと不完全露光領域２８１ｂとは、完全露光領域２８０に隣接する。不完全露光領域２８１ａは、完全露光領域２８０の上側に配置されている。不完全露光領域２８１ｂは、完全露光領域２８０の下側に配置されている。非露光領域２８２ａは不完全露光領域２８１ａに隣接し、かつ非露光領域２８２ｂは不完全露光領域２８１ｂに隣接する。非露光領域２８２ａは不完全露光領域２８１ａの上側に配置されている。非露光領域２８２ｂは不完全露光領域２８１ｂの下側に配置されている。

図９と図１０とにおいて、グラフＧ１０とグラフＧ２０とは、撮像領域２８ａ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とグラフＧ２０とにおいて、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。グラフＧ１０とグラフＧ２０との上側には、１行目の画素５４における動作のタイミングが模式的に示されている。画素５４における動作は、リセットと電荷転送と信号読み出しとを含む。図９と図１０とでは、撮像領域２８ａの全体がスキャン領域として設定された場合の動作が示されている。

直線Ｌ１０と直線Ｌ２０とは、撮像領域２８ａ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と直線Ｌ２１とは、撮像領域２８ａ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、直線Ｌ１１、直線Ｌ２０、および直線Ｌ２１の傾きは、スキャンレートに基づく。グラフＧ１０に示す動作における露光期間は、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。同様に、グラフＧ２０に示す動作における露光期間は、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。フレーム期間の長さ、つまりモニタ４の表示周期は、Ｔｆ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／Ｔｆである。

グラフＧ１０に示す動作では、直線Ｌ１０が示す１行目の画素５４における露光の開始タイミングから時間Ｔ１０が経過したタイミングで照明部２９の光源の点灯が開始される。つまり、１行目の画素５４における露光の開始タイミングから時間Ｔ１０が経過したタイミングが点灯タイミングである。時間Ｔ１０は、任意に設定されてよい。１行目の画素５４の撮像信号が出力されたタイミングが映像信号生成部４１から照明制御部４６に通知される。照明制御部４６は、通知されたタイミングに基づいて点灯タイミングを算出する。照明制御部４６は、算出された点灯タイミングで照明部２９の光源を点灯させる。

点灯タイミングから時間ΔＴｓａが経過したタイミングで照明部２９の光源の点灯が終了する。つまり、点灯タイミングから時間ΔＴｓａが経過したタイミングが消灯タイミングである。時間ΔＴｓａは、任意に設定されてよい。照明制御部４６は、点灯タイミングに基づいて消灯タイミングを算出する。照明制御部４６は、算出された消灯タイミングで照明部２９の光源を消灯させる。

グラフＧ１０に示す動作では、照明部２９の光源が間欠的に点灯する期間において、不完全露光領域２８１ａと完全露光領域２８０と不完全露光領域２８１ｂとの画素５４の露光期間の少なくとも一部が重なる。

上記の動作がフレーム期間に行われる。上記の動作が複数のフレーム期間で繰り返し行われてもよい。グラフＧ１０とグラフＧ２０とに示す動作では、複数のフレーム期間で同一の動作が繰り返し行われる。

撮像領域２８ａにおける上側のＬ１行および下側のΔＬｅ１行以外の行の画素５４では、点灯タイミングと消灯タイミングとが露光期間に含まれる。これらの画素５４では、露光期間において照明部２９の光源の点灯により画素５４に光が入射する時間が同一である。これらの画素５４は、完全露光領域２８０を構成する。図９では、完全露光領域２８０の行数はΔＬ１である。

不完全露光領域２８１ａと不完全露光領域２８１ｂとでは、点灯時間の一部のみが露光期間に含まれる。不完全露光領域２８１ａでは、点灯タイミングが同一であり、かつ露光の終了タイミングが画素５４の行位置に応じて異なる。このため、不完全露光領域２８１ａでは、露光期間において照明部２９の光源の点灯により画素５４に光が入射する時間は、画素５４の行位置に応じて異なる。不完全露光領域２８１ｂでは、露光の開始タイミングが画素５４の行位置に応じて異なり、かつ消灯タイミングが同一である。このため、不完全露光領域２８１ｂでは、露光期間において照明部２９の光源の点灯により画素５４に光が入射する時間は、画素５４の行位置に応じて異なる。

非露光領域２８２ａの画素５４における露光が終了した後、照明部２９の光源が点灯する。このため、非露光領域２８２ａでは、光源の点灯により光電変換部６０に蓄積された電荷に基づく撮像信号が得られない。照明部２９の光源が消灯した後、非露光領域２８２ｂの画素５４における露光が開始される。このため、非露光領域２８２ｂでは、光源の点灯により光電変換部６０に蓄積された電荷に基づく撮像信号が得られない。

グラフＧ２０に示す動作では、直線Ｌ２０が示す１行目の画素５４における露光の開始タイミングから時間Ｔ２０が経過したタイミングで照明部２９の光源の点灯が開始される。つまり、１行目の画素５４における露光の開始タイミングから時間Ｔ２０が経過したタイミングが点灯タイミングである。時間Ｔ２０は、時間Ｔ１０と異なる。

点灯タイミングから時間ΔＴｓｂが経過したタイミングで照明部２９の光源の点灯が終了する。つまり、点灯タイミングから時間ΔＴｓｂが経過したタイミングが消灯タイミングである。時間ΔＴｓｂは、時間ΔＴｓａと異なる。時間Ｔ１０と時間Ｔ２０とが異なり、かつ時間ΔＴｓａと時間ΔＴｓｂとが異なることにより、点灯時間が異なる。

グラフＧ２０に示す動作では、照明部２９の光源が間欠的に点灯する期間において、不完全露光領域２８１ａと完全露光領域２８０と不完全露光領域２８１ｂとの画素５４の露光期間の少なくとも一部が重なる。

撮像領域２８ａにおける上側のＬ２行および下側のΔＬｅ２行以外の行の画素５４は、完全露光領域２８０を構成する。図１０では、完全露光領域２８０の行数はΔＬ２である。

図９と図１０とでは、完全露光領域２８０の行数が異なる。同様に、図９と図１０とでは、不完全露光領域２８１ａの行数が異なり、かつ不完全露光領域２８１ｂの行数が異なる。同様に、図９と図１０とでは、非露光領域２８２ａの行数が異なり、かつ非露光領域２８２ｂの行数が異なる。上記のように、点灯タイミングと点灯時間とに応じて完全露光領域２８０等の行数が異なる。つまり、内視鏡装置１は、点灯タイミングと点灯時間とを制御することにより、完全露光領域２８０等の大きさと行位置とを制御することができる。

例えば、完全露光領域２８０は、撮像素子２８の有効画素領域の画素５４のみを含んでもよい。完全露光領域２８０は、モニタ４に表示される画像の領域の画素５４のみを含んでもよい。完全露光領域２８０は、計測処理に使用される領域の画素５４のみを含んでもよい。スキャン領域は、完全露光領域２８０の画素５４のみを含んでもよい。スキャン領域は、完全露光領域２８０と不完全露光領域２８１ａと不完全露光領域２８１ｂとの画素５４のみを含んでもよい。

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の光源が点灯し、かつスキャン領域に配置された全ての画素５４において露光期間中に照明光が被写体に照射される時間が同一となるように照明部２９を制御してもよい。この場合、スキャン領域に配置された全ての画素５４は、完全露光領域２８０に含まれる。

照明制御部４６は、完全露光領域２８０の中央の行位置が固定されるように点灯タイミングと点灯時間とを制御してもよい。この制御が行われる場合、スキャン領域は、完全露光領域２８０の画素５４のみを含んでもよい。完全露光領域２８０の行数によらず完全露光領域２８０の中央の行位置が固定されることにより、完全露光領域２８０から取得される撮像信号に基づく画像における被写体の位置の変化が抑制される。

撮像素子２８の駆動方法はローリングシャッタである。映像信号生成部４１は、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。スキャン領域は、露光期間において照明光が被写体に照射される時間が第１の時間である第１の領域と、露光期間において照明光が被写体に照射される時間が第１の時間よりも短い第２の時間である第２の領域とを少なくとも含んでもよい。第２の領域に配置された画素５４から読み出された撮像信号を映像信号生成部４１が増幅するときの第２のゲインは、第１の領域に配置された画素５４から読み出された撮像信号を映像信号生成部４１が増幅するときの第１のゲインに対して、第１の時間を第２の時間で割った値を乗算した値であってもよい。

撮像素子２８は、複数の画素５４から出力された撮像信号を所定のゲインで増幅する信号処理部５２を有する。第２の領域に配置された画素５４から読み出された撮像信号を信号処理部５２が増幅するときの第２のゲインは、第１の領域に配置された画素５４から読み出された撮像信号を信号処理部５２が増幅するときの第１のゲインに対して、第１の時間を第２の時間で割った値を乗算した値であってもよい。

図９と図１０とでは、第１の領域は完全露光領域２８０であり、かつ第２の領域は不完全露光領域２８１ａと不完全露光領域２８１ｂとである。制御部４７は、第１のゲインに対して第１の時間を第２の時間で割った値を乗算することにより第２のゲインを算出する。これによって、第２のゲインは、第１のゲインよりも大きな値に設定される。この結果、第２の領域の画素５４に光が入射する時間と第１の領域の画素５４に光が入射する時間とを実質的に同一にすることができる。つまり、第２の領域における露光量の不足が改善される。

式（１）から式（３）は、ｌ行目の画素５４の撮像信号に対応するゲインＧ（ｌ）を示している。
Ｇ（ｌ）＝α（ｌ）・Ｇ０（ｌ≦Ｌｔ）・・・（１）
Ｇ（ｌ）＝Ｇ０（Ｌｔ＜ｌ≦Ｌｔ＋ΔＬｔ）・・・（２）
Ｇ（ｌ）＝α（ｌ）・Ｇ０（Ｌｔ＋ΔＬｔ＜ｌ）・・・（３）

上記式において、ｌは、完全露光領域２８０と不完全露光領域２８１ａと不完全露光領域２８１ｂとの画素５４の行位置である。式（１）は、第２の領域である不完全露光領域２８１ａの画素５４の撮像信号に対応するゲインを示している。式（２）は、第１の領域である完全露光領域２８０の画素５４の撮像信号に対応するゲインを示している。式（３）は、第２の領域である不完全露光領域２８１ｂの画素５４の撮像信号に対応するゲインを示している。Ｇ０は、所定値である。Ｌｔは、不完全露光領域２８１ａにおいて完全露光領域２８０に最も近い行の位置である。ΔＬｔは、完全露光領域２８０の行数である。

α（ｌ）は、第１の時間を第２の時間で割った値である。第２の時間は、不完全露光領域２８１ａまたは不完全露光領域２８１ｂにおける画素５４の行位置に応じた値である。式（４）は、不完全露光領域２８１ａの画素５４に関して、第１の時間ΔＴｓ１を第２の時間ΔＴｓ２で割った値を示している。式（５）は、不完全露光領域２８１ｂの画素５４に関して、第１の時間ΔＴｓ１を第２の時間ΔＴｓ２で割った値を示している。
ΔＴｓ１／ΔＴｓ２＝Ｌｔ１／（ｌａ−ｌｔ＋１）・・・（４）
ΔＴｓ１／ΔＴｓ２＝Ｌｔ２／（ｌｂ−ｌａ＋１）・・・（５）

上記式において、ｌａは、不完全露光領域２８１ａまたは不完全露光領域２８１ｂにおける画素５４の行位置である。ｌｔは、不完全露光領域２８１ａにおいて最も上の行位置である。ｌｂは、不完全露光領域２８１ｂにおいて最も下の行位置である。Ｌｔ１は、不完全露光領域２８１ａの行数である。Ｌｔ２は、不完全露光領域２８１ｂの行数である。

制御部４７は、完全露光領域２８０と不完全露光領域２８１ａと不完全露光領域２８１ｂとの各々の画素５４の行位置に対応するゲインＧ（ｌ）を算出する。制御部４７は、ゲインＧ（ｌ）を設定するための制御信号を出力する。この制御信号に基づいて、映像信号生成部４１または信号処理部５２においてゲインＧ（ｌ）が設定される。

図１１は、図８から図１０に示す動作と異なる内視鏡装置１の動作を示している。図１１に示す動作では、フレーム期間において照明部２９の光源が複数回点灯する。撮像領域２８ａは、複数の領域に分割される。図１１に示すように、撮像領域２８ａは、完全露光領域２８０ａと、完全露光領域２８０ｂと、完全露光領域２８０ｃと、不完全露光領域２８１ａと、不完全露光領域２８１ｂと、不完全露光領域２８１ｃと、不完全露光領域２８１ｄとに分割される。

撮像領域２８ａにおいて、完全露光領域と不完全露光領域とが垂直方向に交互に配置されている。撮像領域２８ａの上端は不完全露光領域２８１ｃであり、撮像領域２８ａの下端は不完全露光領域２８１ｄである。不完全露光領域２８１ｃと不完全露光領域２８１ｄとの間に、上から順に完全露光領域２８０ｂと、不完全露光領域２８１ａと、完全露光領域２８０ａと、不完全露光領域２８１ｂと、完全露光領域２８０ｃとが配置されている。

図１１において、グラフＧ３０は、撮像領域２８ａ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Ｇ３０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。図１１では、撮像領域２８ａの全体がスキャン領域として設定された場合の動作が示されている。

直線Ｌ３０は、撮像領域２８ａ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Ｌ３１は、撮像領域２８ａ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Ｌ３０および直線Ｌ３１の傾きは、スキャンレートに基づく。露光期間は、直線Ｌ３０が示すタイミングから直線Ｌ３１が示すタイミングまでの期間である。フレーム期間の長さ、つまりモニタ４の表示周期は、Ｔｆ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／Ｔｆである。

グラフＧ３０に示す動作では、照明部２９の光源は、１フレーム期間に３回点灯する。つまり、照明部２９の光源は、１フレーム期間において第１のタイミングと第２のタイミングと第３のタイミングとで点灯を開始する。直線Ｌ３０が示す１行目の画素５４における露光の開始タイミングから時間Ｔ３０が経過したタイミングで照明部２９の光源の点灯が開始される。つまり、１行目の画素５４における露光の開始タイミングから時間Ｔ３０が経過したタイミングが第１の点灯タイミングである。第１の点灯タイミングは、直線Ｌ３１が示す１行目の画素５４における電荷転送の開始タイミングと同一である。したがって、１行目の画素５４における露光の開始タイミングと第１の点灯タイミングとの差である時間Ｔ３０は、露光時間と同一である。１行目の画素５４の撮像信号が出力されたタイミングが映像信号生成部４１から照明制御部４６に通知される。照明制御部４６は、通知されたタイミングに基づいて第１の点灯タイミングを算出する。照明制御部４６は、算出された第１の点灯タイミングで照明部２９の光源を点灯させる。

第１の点灯タイミングから時間ΔＴｓｃが経過したタイミングで照明部２９の光源の点灯が終了する。つまり、第１の点灯タイミングから時間ΔＴｓｃが経過したタイミングが第１の消灯タイミングである。時間ΔＴｓｃは、任意に設定されてよい。照明制御部４６は、第１の点灯タイミングに基づいて第１の消灯タイミングを算出する。照明制御部４６は、算出された第１の消灯タイミングで照明部２９の光源を消灯させる。

第１の消灯タイミングから時間Ｔ３１が経過したタイミングで照明部２９の光源の点灯が開始される。つまり、第１の消灯タイミングから時間Ｔ３１が経過したタイミングが第２の点灯タイミングである。第１の点灯タイミングは、所定の行の画素５４におけるリセットの終了タイミングである。第２の点灯タイミングは、その行の画素５４における電荷転送の開始タイミングである。したがって、第１の点灯タイミングと第２の点灯タイミングとの差である時間は、露光時間と同一である。照明制御部４６は、第１の点灯タイミングに基づいて第２の点灯タイミングを算出する。照明制御部４６は、算出された第２の点灯タイミングで照明部２９の光源を点灯させる。

上記のように、照明制御部４６は、所定の行の画素５４における露光の開始タイミングである第１の点灯タイミングで照明部２９の光源を点灯させる。第１の消灯タイミングで照明部２９の光源が消灯した後、照明制御部４６は、第１の点灯タイミングから露光時間が経過した第２の点灯タイミングで照明部２９の光源を点灯させる。

第２の点灯タイミングから時間ΔＴｓｃが経過したタイミングで照明部２９の光源の点灯が終了する。つまり、第２の点灯タイミングから時間ΔＴｓｃが経過したタイミングが第２の消灯タイミングである。照明制御部４６は、第２の点灯タイミングに基づいて第２の消灯タイミングを算出する。照明制御部４６は、算出された第２の消灯タイミングで照明部２９の光源を消灯させる。

第２の消灯タイミングから時間Ｔ３１が経過したタイミングで照明部２９の光源の点灯が開始される。つまり、第２の消灯タイミングから時間Ｔ３１が経過したタイミングが第３の点灯タイミングである。第２の点灯タイミングは、所定の行の画素５４におけるリセットの終了タイミングである。第３の点灯タイミングは、その行の画素５４における電荷転送の開始タイミングである。したがって、第２の点灯タイミングと第３の点灯タイミングとの差である時間は、露光時間と同一である。照明制御部４６は、第２の点灯タイミングに基づいて第３の点灯タイミングを算出する。照明制御部４６は、算出された第３の点灯タイミングで照明部２９の光源を点灯させる。

上記のように、照明制御部４６は、所定の行の画素５４における露光の開始タイミングである第２の点灯タイミングで照明部２９の光源を点灯させる。第２の消灯タイミングで照明部２９の光源が消灯した後、照明制御部４６は、第２の点灯タイミングから露光時間が経過した第３の点灯タイミングで照明部２９の光源を点灯させる。

第３の点灯タイミングから時間ΔＴｓｃが経過したタイミングで照明部２９の光源の点灯が終了する。つまり、第３の点灯タイミングから時間ΔＴｓｃが経過したタイミングが第３の消灯タイミングである。照明制御部４６は、第３の点灯タイミングに基づいて第３の消灯タイミングを算出する。照明制御部４６は、算出された第３の消灯タイミングで照明部２９の光源を消灯させる。

グラフＧ３０に示す動作では、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（スキャン開始タイミング）からＶ行目の画素５４において信号読み出しが終了するタイミング（スキャン終了タイミング）までの期間に照明部２９の光源が間欠的に３回点灯する。照明部２９の光源の１回目の点灯期間において、不完全露光領域２８１ｃと完全露光領域２８０ｂと不完全露光領域２８１ａとの画素５４の露光期間の少なくとも一部が重なる。照明部２９の光源の２回目の点灯期間において、不完全露光領域２８１ａと完全露光領域２８０ａと不完全露光領域２８１ｂとの画素５４の露光期間の少なくとも一部が重なる。照明部２９の光源の３回目の点灯期間において、不完全露光領域２８１ｂと完全露光領域２８０ｃと不完全露光領域２８１ｄとの画素５４の露光期間の少なくとも一部が重なる。

上記の動作がフレーム期間に行われる。上記の動作が複数のフレーム期間で繰り返し行われてもよい。グラフＧ３０に示す動作では、複数のフレーム期間で同一の動作が繰り返し行われる。

撮像領域２８ａの全体がスキャン領域であり、かつ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ように露光期間を設定することができない場合、グラフＧ３０に示す動作が行われる。これによって、内視鏡装置１はスキャン領域に配置された全ての画素５４の撮像信号を取得することができる。

グラフＧ３０に示す動作では、第１の点灯タイミングは１行目の画素５４における電荷転送の開始タイミングであり、かつ第３の消灯タイミングはＶ行目の画素５４におけるリセットの終了タイミングである。これによって、撮像領域２８ａに配置された全ての画素５４が完全露光領域または不完全露光領域に含まれる。式（６）は、１行目の画素５４におけるリセットの終了タイミングからＶ行目の画素５４におけるリセットの終了タイミングまでの時間Ｔａｌｌを示している。
Ｔａｌｌ＝Ｔ３０＋２×Ｔ３１＋３×ΔＴｓｃ・・・（６）

時間Ｔ３０は、露光時間と同一である。時間ΔＴｓｃと時間Ｔ３１との和は、露光時間と同一である。時間Ｔａｌｌが与えられた場合、照明制御部４６は、式（６）を満たすように時間ΔＴｓｃと時間Ｔ３１とを決定する。

完全露光領域２８０ａと完全露光領域２８０ｂと完全露光領域２８０ｃとでは、露光期間において照明部２９の光源の点灯により画素５４に光が入射する時間は同一である。不完全露光領域２８１ａと不完全露光領域２８１ｂと不完全露光領域２８１ｃと不完全露光領域２８１ｄとでは、点灯時間の一部のみが露光期間に含まれる。不完全露光領域２８１ｃと不完全露光領域２８１ｄとでは、露光期間において照明部２９の光源の点灯により画素５４に光が入射する時間は、画素５４の行位置に応じて異なる。不完全露光領域２８１ａと不完全露光領域２８１ｂとでは、露光期間において照明部２９の光源の１回の点灯により画素５４に光が入射する時間は、画素５４の行位置に応じて異なる。しかし、不完全露光領域２８１ａと不完全露光領域２８１ｂとでは、露光期間において照明部２９の光源が２回点灯する。不完全露光領域２８１ａと不完全露光領域２８１ｂとでは、露光期間において照明部２９の光源の２回の点灯により画素５４に光が入射する時間の合計は同一である。

図形Ｆ３０は、撮像領域２８ａの各画素５４において照明部２９の光源の点灯により画素５４に光が入射する総時間を示している。図形Ｆ３０の縦方向の位置は、画素５４の行位置を示している。図形Ｆ３０の横幅は、照明部２９の光源の点灯により画素５４に光が入射する総時間である。不完全露光領域２８１ａと不完全露光領域２８１ｂとにおける総時間は、完全露光領域２８０ａと完全露光領域２８０ｂと完全露光領域２８０ｃとにおける総時間と実質的に同一である。

３回の点灯の各々における点灯時間が同一である場合、３回の点灯の各々における光量は同一である。照明制御部４６は、３回の点灯の各々における点灯時間と光量との積分値が同一となるように点灯時間と光量とを制御してもよい。

グラフＧ３０に示す動作では、制御部４７は、撮像領域２８ａの全体をスキャン領域として設定する。不完全露光領域２８１ｃと不完全露光領域２８１ｄとの画素５４の撮像信号に対応するゲインは、他の領域の画素５４の撮像信号に対応するゲインよりも大きな値に設定されてもよい。制御部４７は、撮像領域２８ａにおいて不完全露光領域２８１ｃと不完全露光領域２８１ｄとを除く領域をスキャン領域として設定してもよい。

不完全露光領域２８１ａと不完全露光領域２８１ｂとでは、露光期間において照明部２９の光源が２回点灯する。このため、不完全露光領域２８１ａと不完全露光領域２８１ｂとでは、照明部２９の光源の点灯による露光が２回行われる。露光が２回行われるため、画像において被写体のぶれが発生する場合がある。被写体と先端部２１とが静止している場合、不完全露光領域２８１ａと不完全露光領域２８１ｂとに対応する画像において被写体のぶれは発生しない。このため、不完全露光領域２８１ａと不完全露光領域２８１ｂとの画素５４の撮像信号は、完全露光領域の画素５４の撮像信号と同様に利用できる。一方、被写体または先端部２１が移動している場合、不完全露光領域２８１ａと不完全露光領域２８１ｂとの画素５４の撮像信号に基づく画像において被写体のぶれが発生する。このため、３次元計測の精度が低下する可能性がある。

映像信号生成部４１は、不完全露光領域２８１ａと不完全露光領域２８１ｂとに対応する撮像信号または映像信号に基づいて被写体の動きを検出する。例えば、映像信号生成部４１は、撮像信号または映像信号のコントラスト値を算出する。映像信号生成部４１は、算出されたコントラスト値に基づいて被写体の動きを検出する。映像信号生成部４１は、被写体の動きの検出結果を制御部４７に通知する。被写体の動きが所定量未満である場合、すなわち被写体のぶれが発生していない場合、映像信号に基づく画像表示または計測処理が行われる。

被写体の動きが所定量以上である場合、すなわち被写体のぶれが発生している場合、グラフィック画像生成部４３は、警告メッセージを表示するためのグラフィック画像信号を生成する。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、警告メッセージを含む画像を表示する。これによって、ユーザは、被写体のぶれが発生していることを知ることができる。警告メッセージが表示された場合、ユーザは、３次元計測の精度の低下を抑制するための対策を施してもよい。

内視鏡装置１が音声出力機能を有し、かつ被写体のぶれが発生している場合、内視鏡装置１は、警告を音声で出力してもよい。内視鏡装置１が警告表示用の光源を有し、かつ被写体のぶれが発生している場合、内視鏡装置１は、警告表示用の光源を点灯させてもよい。警告を発生する手段は、上記の手段に限らない。

グラフＧ３０に示す動作では、フレーム期間において照明部２９の光源が３回点灯する。フレーム期間において照明部２９の光源が２回点灯してもよい。フレーム期間において照明部２９の光源が４回以上点灯してもよい。

グラフＧ３０に示す動作では、撮像領域２８ａの全体がスキャン領域に設定され、かつ照明部２９の光源が３回点灯する。撮像領域２８ａが複数のスキャン領域に分割され、かつ各スキャン領域の走査と照明部２９の光源の点灯とが順次行われてもよい。例えば、撮像領域２８ａが３つのスキャン領域に分割される。不完全露光領域２８１ｃと完全露光領域２８０ｂと不完全露光領域２８１ａとが第１のスキャン領域に設定される。不完全露光領域２８１ａと完全露光領域２８０ａと不完全露光領域２８１ｂとが第２のスキャン領域に設定される。不完全露光領域２８１ｂと完全露光領域２８０ｃと不完全露光領域２８１ｄとが第３のスキャン領域に設定される。第１のスキャン領域の走査と照明部２９の光源の点灯とが行われる。その後、第２のスキャン領域の走査と照明部２９の光源の点灯とが行われる。その後、第３のスキャン領域の走査と照明部２９の光源の点灯とが行われる。これによって、内視鏡装置１は、グラフＧ３０に示す動作と同様の動作を行うことができる。

上記のように、照明制御部４６は、光源が間欠的に複数回点灯し、かつ複数回の点灯の各々の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照明部２９を制御してもよい。照明制御部４６は、複数回の点灯の各々における照明光の光量が同一となるように照明部２９を制御してもよい。照明制御部４６は、複数回の点灯の各々における点灯時間が同一となるように照明部２９を制御してもよい。これによって、各画素５４の露光量のばらつきが低減される。

スキャン領域の第１の画素５４において、光源の間欠的な１回の点灯により照明光が被写体に照射される時間が露光期間に完全に含まれ、かつスキャン領域の第２の画素５４において、光源の間欠的な１回の点灯により照明光が被写体に照射される時間の一部のみが露光期間に含まれてもよい。この場合、照明制御部４６は、第１の画素５４において光源の間欠的な１回の点灯により照明光が被写体に照射される第１の時間と、第２の画素５４において、光源の間欠的な複数回の点灯により照明光が被写体に照射される第２の時間の合計とが同一となるように照明部２９を制御してもよい。これによって、第１の画素５４と第２の画素５４との露光量のばらつきが低減される。

グラフＧ３０に示す動作では、第１の画素５４は、完全露光領域２８０ａと完全露光領域２８０ｂと完全露光領域２８０ｃとの画素５４である。グラフＧ３０に示す動作では、第２の画素５４は、不完全露光領域２８１ａと不完全露光領域２８１ｂとの画素５４である。

上記のように、映像信号生成部４１（動き検出部）は、第２の画素５４から読み出された撮像信号またはその撮像信号から生成された映像信号に基づいて被写体の動き（ぶれ）を検出してもよい。モニタ４（警告発生部）は、被写体の動きが所定量以上である場合に警告を発生してもよい。

動作モードに応じた内視鏡装置１の動作を説明する。以下では、観察モードＭ１と観察・計測モードＭ２とにおける内視鏡装置１の動作の例が示される。

図１２は、観察モードＭ１が設定された場合の内視鏡装置１の第１の動作を示している。撮像領域２８ａの水平画素数すなわち列数はＨである。撮像領域２８ａの垂直画素数すなわち行数はＶである。図１２において、グラフＧ４０は、撮像領域２８ａ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Ｇ４０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。

観察モードＭ１では、制御部４７は、撮像領域２８ａの全体をスキャン領域として設定する。観察モードＭ１では、照明制御部４６は、ＬＥＤ２９ａが連続的に点灯するように照明部２９を制御する。

直線Ｌ４０は、撮像領域２８ａ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Ｌ４１は、撮像領域２８ａ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Ｌ４０および直線Ｌ４１の傾きは、スキャンレートに基づく。露光期間は、直線Ｌ４０が示すタイミングから直線Ｌ４１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。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。

グラフＧ４０に示す動作では、撮像領域２８ａの全体がスキャン領域である。撮像領域２８ａ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。グラフＧ４０に示す動作では、複数のフレーム期間で同一の動作が繰り返し行われる。グラフＧ４０に示す動作では、各フレーム期間における画像表示は、１つ前のフレーム期間に取得された撮像信号から生成された映像信号に基づいて行われる。

図１３は、観察・計測モードＭ２が設定された場合の内視鏡装置１の第２の動作を示している。図１３において、グラフＧ５０は、撮像領域２８ａ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Ｇ５０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。

観察・計測モードＭ２では、撮像素子２８は、画像表示のための撮像と計測処理のための撮像とを交互に行う。撮像素子２８は、画像表示のための撮像と計測処理のための撮像とを１フレーム期間に行う。画像表示のための撮像におけるスキャン領域と、計測処理のための撮像におけるスキャン領域とは、異なる。つまり、フレーム期間内にスキャン領域が変更される。

画像表示のための撮像が行われる第１の期間では、制御部４７は、撮像領域２８ａの全体をスキャン領域として設定する。第１の期間では、照明制御部４６は、ＬＥＤ２９ａが連続的に点灯するように照明部２９を制御する。

直線Ｌ５０は、撮像領域２８ａ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Ｌ５１は、撮像領域２８ａ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Ｌ５０および直線Ｌ５１の傾きは、スキャンレートに基づく。露光期間は、直線Ｌ５０が示すタイミングから直線Ｌ５１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。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。

第１の期間では、撮像領域２８ａの全体がスキャン領域である。撮像領域２８ａ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。第１の期間において１行目の画素５４におけるリセットが開始される前、照明制御部４６は、ＬＥＤ２９ａを点灯させる。第１の期間においてＶ行目の画素５４における電荷転送が行われた後、照明制御部４６は、ＬＥＤ２９ａを消灯させる。

計測処理のための撮像が行われる第２の期間では、制御部４７は、撮像領域２８ａの一部をスキャン領域として設定する。例えば、ステレオ計測では、領域２８３がスキャン領域として設定される。領域２８３は、計測点の位置に対応する領域２８３ａと、対応点の位置に対応する領域２８３ｂとを含む。第２の期間では、照明制御部４６は、ＬＥＤ２９ａが間欠的に点灯するように照明部２９を制御する。

直線Ｌ５２は、領域２８３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Ｌ５３は、領域２８３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Ｌ５２および直線Ｌ５３の傾きは、スキャンレートに基づく。第２の期間におけるスキャンレートは、第１の期間におけるスキャンレートと同一である。露光期間は、直線Ｌ５２が示すタイミングから直線Ｌ５３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。

第２の期間では、領域２８３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。照明制御部４６は、領域２８３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。領域２８３の行数は撮像領域２８ａの行数よりも少ない。このため、領域２８３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ために必要な露光時間は短くてもよい。第２の期間における露光時間ΔＴｅ２は、第１の期間における露光時間ΔＴｅ１よりも短い。

露光時間ΔＴｅ２が露光時間ΔＴｅ１よりも短いため、第２の期間における光源の光量が第１の期間における光源の光量よりも大きくてもよい。つまり、照明制御部４６は、第２の期間における光源の光量を第１の期間における光源の光量よりも大きな値に設定してもよい。あるいは、第２の期間に画素５４から読み出された撮像信号に対するゲインは、第１の期間に画素５４から読み出された撮像信号に対するゲインよりも大きくてもよい。つまり、制御部４７は、第２の期間に画素５４から読み出された撮像信号を映像信号生成部４１または信号処理部５２が増幅するときの第２のゲインを、第１の期間に画素５４から読み出された撮像信号を映像信号生成部４１または信号処理部５２が増幅するときの第１のゲインよりも大きな値に設定してもよい。

第２の期間では、領域２８３がスキャン領域である。領域２８３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。第２の期間では、ブロック読み出しにより、領域２８３ａと領域２８３ｂとに対応する列の画素５４のみにおいて信号読み出しが行われてもよい。つまり、領域２８３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、かつ領域２８３ａと領域２８３ｂとに対応する列の画素５４のみにおいて信号読み出しが行われてもよい。

計測処理部４４は、第２の期間に領域２８３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計測処理を行う。計測処理部４４は、計測結果をグラフィック画像生成部４３に通知する。グラフィック画像生成部４３は、計測結果を表示するためのグラフィック画像信号を生成する。第１の期間に撮像領域２８ａ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が信号合成部４９に出力される。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、計測結果を含む画像を表示する。

グラフＧ５０に示す動作では、複数のフレーム期間で同一の動作が繰り返し行われる。グラフＧ５０に示す動作では、各フレーム期間における画像表示は、１つ前のフレーム期間における第１の期間に取得された撮像信号から生成された映像信号に基づいて行われる。

複数の動作モードは、少なくとも画像表示と計測処理とを行う動作モードを含む。制御部４７は、少なくとも画像表示と計測処理とを行う動作モードが設定された場合、画像表示のための１枚の画像に対応する第１の撮像信号と、計測処理のための１枚以上の画像に対応する第２の撮像信号とを交互に出力するように撮像素子２８を制御する。モニタ４は、第１の撮像信号から生成された映像信号に基づいて画像を表示する。計測処理部４４は、第２の撮像信号から生成された映像信号に基づいて計測処理を行う。

グラフＧ５０に示す動作では、観察・計測モードＭ２が設定される。制御部４７は、画像表示のための１枚の画像に対応する撮像信号と、計測処理のための１枚の画像に対応する撮像信号とを交互に出力するように撮像素子２８を制御する。これによって、撮像素子２８は、第１の期間において画像表示のための１枚の画像に対応する撮像信号を出力し、かつ第２の期間において計測処理のための１枚の画像に対応する撮像信号を出力する。したがって、内視鏡装置１は、計測処理をリアルタイムに行うことができる。

図１４は、観察・計測モードＭ２が設定された場合の内視鏡装置１の第３の動作を示している。図１４において、グラフＧ６０は、撮像領域２８ａ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Ｇ６０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。

グラフＧ６０に示す動作における第１の期間における撮像素子２８の制御は、グラフＧ５０に示す動作における第１の期間における撮像素子２８の制御と同様である。グラフＧ６０に示す動作における第１の期間における照明部２９の制御は、グラフＧ５０に示す動作における第１の期間における照明部２９の制御と同様である。このため、第１の期間における撮像素子２８と照明部２９との制御に関する説明を省略する。

計測処理のための撮像が行われる第２の期間では、制御部４７は、撮像領域２８ａの一部をスキャン領域として設定する。グラフＧ６０に示す動作では、領域２８４がスキャン領域として設定される。例えば、領域２８４は、領域２８３と同一である。第２の期間では、照明制御部４６は、ＬＥＤ２９ａが間欠的に点灯するように照明部２９を制御する。

第２の期間では、領域２８４の走査が複数回行われ、かつＬＥＤ２９ａの点灯が複数回行われる。領域２８４の走査が行われるタイミングでＬＥＤ２９ａが点灯する。つまり、第２の期間では、グラフＧ５０に示す動作における第２の期間における領域２８３の走査と同様な走査が複数回行われる。また、第２の期間では、グラフＧ５０に示す動作における第２の期間におけるＬＥＤ２９ａの点灯と同様な点灯が複数回行われる。このため、第２の期間における撮像素子２８と照明部２９との制御に関する説明を省略する。

計測処理部４４は、第２の期間に領域２８４の画素５４から出力された撮像信号から生成された複数の映像信号に基づいて計測処理を行う。例えば、計測処理部４４は、複数の映像信号の各々に基づく計測処理により得られた複数の計測結果を平均化する。複数の計測結果を平均化することにより、計測精度の低下が抑制される。視差がある第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、第１の光学像と第２の光学像との各々が撮像素子２８に結像されたときに領域２８４の走査とＬＥＤ２９ａの点灯とが行われる。計測処理部４４は、第１の光学像に対応する映像信号と、第２の光学像に対応する映像信号とに基づいて計測処理を行う。

計測処理部４４は、計測結果をグラフィック画像生成部４３に通知する。グラフィック画像生成部４３は、計測結果を表示するためのグラフィック画像信号を生成する。第１の期間に撮像領域２８ａ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が信号合成部４９に出力される。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、計測結果を含む画像を表示する。

グラフＧ６０に示す動作では、複数のフレーム期間で同一の動作が繰り返し行われる。グラフＧ６０に示す動作では、各フレーム期間における画像表示は、１つ前のフレーム期間における第１の期間に取得された撮像信号から生成された映像信号に基づいて行われる。

グラフＧ６０に示す動作では、露光時間ΔＴｅ２が露光時間ΔＴｅ１よりも短い。このため、照明制御部４６は、第２の期間における光源の光量を第１の期間における光源の光量よりも大きな値に設定してもよい。あるいは、制御部４７は、第２の期間に画素５４から読み出された撮像信号を映像信号生成部４１または信号処理部５２が増幅するときの第２のゲインを、第１の期間に画素５４から読み出された撮像信号を映像信号生成部４１または信号処理部５２が増幅するときの第１のゲインよりも大きな値に設定してもよい。

グラフＧ６０に示す動作では、観察・計測モードＭ２が設定される。制御部４７は、画像表示のための１枚の画像に対応する撮像信号と、計測処理のための２枚の画像に対応する撮像信号とを交互に出力するように撮像素子２８を制御する。これによって、撮像素子２８は、第１の期間において画像表示のための１枚の画像に対応する撮像信号を出力し、かつ第２の期間において計測処理のための２枚の画像に対応する撮像信号を出力する。したがって、内視鏡装置１は、計測処理をリアルタイムに行うことができる。

グラフＧ６０に示す動作では、１フレーム期間に撮像とＬＥＤ２９ａの間欠的な点灯とが２回行われる。１フレーム期間に撮像とＬＥＤ２９ａの間欠的な点灯とが３回以上行われてもよい。

図１５は、観察・計測モードＭ２が設定された場合の内視鏡装置１の第４の動作を示している。図１５において、グラフＧ７０は、撮像領域２８ａ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Ｇ７０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。

グラフＧ７０に示す動作における第１の期間における撮像素子２８の制御は、グラフＧ５０に示す動作における第１の期間における撮像素子２８の制御と同様である。グラフＧ７０に示す動作における第１の期間における照明部２９の制御は、グラフＧ５０に示す動作における第１の期間における照明部２９の制御と同様である。このため、第１の期間における撮像素子２８と照明部２９との制御に関する説明を省略する。

計測処理のための撮像が行われる第２の期間では、制御部４７は、撮像領域２８ａの一部をスキャン領域として設定する。グラフＧ７０に示す動作では、撮像領域２８ａは、複数のスキャン領域を含む。グラフＧ７０に示す動作では、領域２８５と領域２８６とがスキャン領域として設定される。領域２８５が上側に配置され、かつ領域２８６が下側に配置されている。領域２８５と領域２８６とは、互いに重ならない。第２の期間では、照明制御部４６は、ＬＥＤ２９ａが間欠的に点灯するように照明部２９を制御する。

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。複数の動作モードは、少なくとも計測処理を行う動作モードを含む。グラフＧ７０に示す動作では、制御部４７は、少なくとも計測処理を行う動作モードが設定され、かつ複数の計測点が設定された場合、複数の計測点の各々が設定された画素５４を含むように複数のスキャン領域の各々を設定する。例えば、グラフＧ７０に示す動作では、２つの計測点が指定される。２つの計測点の各々が設定された画素５４が互いに異なる領域に含まれるように領域２８５と領域２８６とが設定される。これによって、内視鏡装置１は、複数の計測点が設定された場合に計測処理に必要な領域の画像を取得することができる。

直線Ｌ７０は、領域２８５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Ｌ７１は、領域２８５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Ｌ７２は、領域２８６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Ｌ７３は、領域２８６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Ｌ７０、直線Ｌ７１、直線Ｌ７２、および直線Ｌ７３の傾きは、スキャンレートに基づく。第２の期間におけるスキャンレートは、第１の期間におけるスキャンレートと同一である。露光期間は、直線Ｌ７０および直線Ｌ７２が示すタイミングから直線Ｌ７１および直線Ｌ７３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、ΔＴｅ３である。

第２の期間では、領域２８５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。また、第２の期間では、領域２８６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。照明制御部４６は、領域２８５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ＬＥＤ２９ａを間欠的に点灯させる。その後、照明制御部４６は、領域２８６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。領域２８５と領域２８６との各々の行数は撮像領域２８ａの行数よりも少ない。このため、領域２８５と領域２８６との各々において全ての画素５４の露光期間の少なくとも一部が重なるために必要な露光時間は短くてもよい。第２の期間における露光時間ΔＴｅ３は、第１の期間における露光時間ΔＴｅ１よりも短い。

第２の期間では、領域２８５と領域２８６とがスキャン領域である。領域２８５と領域２８６と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。第２の期間では、ブロック読み出しにより、領域２８５と領域２８６と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、領域２８５と領域２８６と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、かつ領域２８５と領域２８６と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。

計測処理部４４は、第２の期間に領域２８５と領域２８６との画素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計測処理を行う。計測処理部４４は、計測結果をグラフィック画像生成部４３に通知する。グラフィック画像生成部４３は、計測結果を表示するためのグラフィック画像信号を生成する。第１の期間に撮像領域２８ａ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が信号合成部４９に出力される。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、計測結果を含む画像を表示する。

グラフＧ７０に示す動作では、複数のフレーム期間で同一の動作が繰り返し行われる。グラフＧ７０に示す動作では、各フレーム期間における画像表示は、１つ前のフレーム期間における第１の期間に取得された撮像信号から生成された映像信号に基づいて行われる。

グラフＧ７０に示す動作では、露光時間ΔＴｅ３が露光時間ΔＴｅ１よりも短い。このため、照明制御部４６は、第２の期間における光源の光量を第１の期間における光源の光量よりも大きな値に設定してもよい。あるいは、制御部４７は、第２の期間に画素５４から読み出された撮像信号を映像信号生成部４１または信号処理部５２が増幅するときの第２のゲインを、第１の期間に画素５４から読み出された撮像信号を映像信号生成部４１または信号処理部５２が増幅するときの第１のゲインよりも大きな値に設定してもよい。

グラフＧ７０に示す動作では、観察・計測モードＭ２が設定される。制御部４７は、画像表示のための１枚の画像に対応する撮像信号と、計測処理のための２枚の画像に対応する撮像信号とを交互に出力するように撮像素子２８を制御する。これによって、撮像素子２８は、第１の期間において画像表示のための１枚の画像に対応する撮像信号を出力し、かつ第２の期間において計測処理のための２枚の画像に対応する撮像信号を出力する。したがって、内視鏡装置１は、計測処理をリアルタイムに行うことができる。

グラフＧ７０に示す動作では、第２の期間における撮像領域２８ａは、２つのスキャン領域を含む。第２の期間における撮像領域２８ａは、３つ以上のスキャン領域を含んでもよい。

グラフＧ７０に示す動作では、第２の期間に領域２８５と領域２８６との各々における撮像とＬＥＤ２９ａの間欠的な点灯とが１回行われる。第２の期間に領域２８５と領域２８６との各々における撮像とＬＥＤ２９ａの間欠的な点灯とが２回以上行われてもよい。

図１６は、観察・計測モードＭ２が設定された場合の内視鏡装置１の第５の動作を示している。図１６において、グラフＧ８０は、撮像領域２８ａ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Ｇ８０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。

グラフＧ８０に示す動作における第１の期間における撮像素子２８の制御は、グラフＧ５０に示す動作における第１の期間における撮像素子２８の制御と同様である。グラフＧ８０に示す動作における第１の期間における照明部２９の制御は、グラフＧ５０に示す動作における第１の期間における照明部２９の制御と同様である。このため、第１の期間における撮像素子２８と照明部２９との制御に関する説明を省略する。

計測処理のための撮像が行われる第２の期間では、制御部４７は、撮像領域２８ａの一部をスキャン領域として設定する。グラフＧ８０に示す動作では、領域２８７がスキャン領域として設定される。例えば、領域２８７は、領域２８３と同一である。第２の期間では、照明制御部４６は、ＬＥＤ２９ａが間欠的に点灯するように照明部２９を制御する。

直線Ｌ８０は、領域２８７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Ｌ８１は、領域２８７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Ｌ８０および直線Ｌ８１の傾きは、スキャンレートに基づく。第２の期間におけるスキャンレートは、第１の期間におけるスキャンレートよりも高い。露光期間は、直線Ｌ８０が示すタイミングから直線Ｌ８１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。

第２の期間では、領域２８７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。照明制御部４６は、領域２８７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。領域２８７の行数は撮像領域２８ａの行数よりも少ない。このため、領域２８７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ために必要な露光時間は短くてもよい。第２の期間における露光時間ΔＴｅ４は、第１の期間における露光時間ΔＴｅ１よりも短い。

第２の期間におけるスキャンレートが第１の期間におけるスキャンレートよりも高いため、第２の期間をより短くすることができる。この結果、フレーム期間を短くすることができる。つまり、フレームレートを高くすることができる。グラフＧ８０に示す動作では、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。Ｔｆ２は、Ｔｆ１よりも小さい。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。

第２の期間では、領域２８７がスキャン領域である。領域２８７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。第２の期間では、ブロック読み出しにより、領域２８７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、領域２８７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、かつ領域２８７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。

計測処理部４４は、第２の期間に領域２８７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計測処理を行う。計測処理部４４は、計測結果をグラフィック画像生成部４３に通知する。グラフィック画像生成部４３は、計測結果を表示するためのグラフィック画像信号を生成する。第１の期間に撮像領域２８ａ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が信号合成部４９に出力される。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、計測結果を含む画像を表示する。

グラフＧ８０に示す動作では、複数のフレーム期間で同一の動作が繰り返し行われる。グラフＧ８０に示す動作では、各フレーム期間における画像表示は、１つ前のフレーム期間における第１の期間に取得された撮像信号から生成された映像信号に基づいて行われる。

グラフＧ８０に示す動作では、露光時間ΔＴｅ４が露光時間ΔＴｅ１よりも短い。このため、照明制御部４６は、第２の期間における光源の光量を第１の期間における光源の光量よりも大きな値に設定してもよい。あるいは、制御部４７は、第２の期間に画素５４から読み出された撮像信号を映像信号生成部４１または信号処理部５２が増幅するときの第２のゲインを、第１の期間に画素５４から読み出された撮像信号を映像信号生成部４１または信号処理部５２が増幅するときの第１のゲインよりも大きな値に設定してもよい。

上記のように、制御部４７は、少なくとも計測処理を行う動作モードが設定された場合、計測処理に使用される撮像信号を取得するための第１のスキャンレートを、計測処理以外の処理のみに使用される撮像信号を取得するための第２のスキャンレートよりも高い値に設定してもよい。

グラフＧ８０に示す動作では、観察・計測モードＭ２が設定される。第１の期間に取得される撮像信号は、画像表示に使用される。第２の期間に取得される撮像信号は、計測処理に使用される。制御部４７は、第２の期間におけるスキャンレートを、第１の期間におけるスキャンレートよりも高い値に設定する。これによって、内視鏡装置１は、より高いフレームレートで画像を取得することができる。あるいは、内視鏡装置１は、フレーム期間に画像をより多く取得することができる。

グラフＧ８０に示す動作では、観察・計測モードＭ２が設定される。制御部４７は、画像表示のための１枚の画像に対応する撮像信号と、計測処理のための１枚の画像に対応する撮像信号とを交互に出力するように撮像素子２８を制御する。これによって、撮像素子２８は、第１の期間において画像表示のための１枚の画像に対応する撮像信号を出力し、かつ第２の期間において計測処理のための１枚の画像に対応する撮像信号を出力する。したがって、内視鏡装置１は、計測処理をリアルタイムに行うことができる。

グラフＧ８０に示す動作では、第２の期間に撮像とＬＥＤ２９ａの間欠的な点灯とが１回行われる。第２の期間に撮像とＬＥＤ２９ａの間欠的な点灯とが２回以上行われてもよい。

図１７は、観察モードＭ１が設定された場合の内視鏡装置１の第６の動作を示している。図１７において、グラフＧ９０は、撮像領域２８ａ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Ｇ９０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。

直線Ｌ９０は、撮像領域２８ａ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Ｌ９１は、撮像領域２８ａ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Ｌ９０および直線Ｌ９１の傾きは、スキャンレートに基づく。露光期間は、直線Ｌ９０が示すタイミングから直線Ｌ９１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、ΔＴｅ５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、Ｔｆ３である。Ｔｆ３は、Ｔｆ１よりも短い。ライブ画像を表示するためのフレームレートは、１／Ｔｆ３である。

グラフＧ９０に示す動作では、撮像領域２８ａの全体がスキャン領域である。撮像領域２８ａ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。グラフＧ９０に示す動作では、複数のフレーム期間で同一の動作が繰り返し行われる。グラフＧ９０に示す動作では、各フレーム期間における画像表示は、１つ前のフレーム期間に取得された撮像信号から生成された映像信号に基づいて行われる。

図１８は、観察・計測モードＭ２が設定された場合の内視鏡装置１の第７の動作を示している。図１８において、グラフＧ１００は、撮像領域２８ａ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Ｇ１００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。

観察・計測モードＭ２では、撮像素子２８は、画像表示のための撮像と計測処理のための撮像とを交互に行う。撮像素子２８は、画像表示のための撮像と計測処理のための撮像とを異なるフレーム期間に行う。画像表示のための撮像におけるスキャン領域と、計測処理のための撮像におけるスキャン領域とは、異なる。つまり、フレーム毎にスキャン領域が変更される。

画像表示のための撮像が行われる第１のフレーム期間では、制御部４７は、撮像領域２８ａの全体をスキャン領域として設定する。第１のフレーム期間では、照明制御部４６は、ＬＥＤ２９ａが連続的に点灯するように照明部２９を制御する。

直線Ｌ１００は、撮像領域２８ａ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Ｌ１０１は、撮像領域２８ａ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Ｌ１００および直線Ｌ１０１の傾きは、スキャンレートに基づく。露光期間は、直線Ｌ１００が示すタイミングから直線Ｌ１０１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、ΔＴｅ５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、Ｔｆ３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／Ｔｆ３である。

第１のフレーム期間では、撮像領域２８ａの全体がスキャン領域である。撮像領域２８ａ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。第１のフレーム期間において１行目の画素５４におけるリセットが開始される前、照明制御部４６は、ＬＥＤ２９ａを点灯させる。第１のフレーム期間においてＶ行目の画素５４における電荷転送が行われた後、照明制御部４６は、ＬＥＤ２９ａを消灯させる。

計測処理のための撮像が行われる第２のフレーム期間では、制御部４７は、撮像領域２８ａの一部をスキャン領域として設定する。例えば、領域２８８がスキャン領域として設定される。第２の期間では、照明制御部４６は、ＬＥＤ２９ａが間欠的に点灯するように照明部２９を制御する。

直線Ｌ１０２は、領域２８８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Ｌ１０３は、領域２８８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Ｌ１０２および直線Ｌ１０３の傾きは、スキャンレートに基づく。第２のフレーム期間におけるスキャンレートは、第１のフレーム期間におけるスキャンレートよりも高い。露光期間は、直線Ｌ１０２が示すタイミングから直線Ｌ１０３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、ΔＴｅ６である。

第２のフレーム期間では、領域２８８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。照明制御部４６は、領域２８８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または縞が被写体に投影されてもよい。

第２のフレーム期間では、領域２８８の走査が複数回行われ、かつＬＥＤ２９ａの点灯が複数回行われる。領域２８８の走査が行われるタイミングでＬＥＤ２９ａが点灯する。

領域２８８の行数は撮像領域２８ａの行数よりも少ない。このため、領域２８８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ために必要な露光時間は短くてもよい。第２のフレーム期間における露光時間ΔＴｅ６は、第１のフレーム期間における露光時間ΔＴｅ５よりも短い。

第２のフレーム期間では、領域２８８がスキャン領域である。領域２８８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。第２のフレーム期間では、ブロック読み出しにより、領域２８８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、領域２８８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、かつ領域２８８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。

計測処理部４４は、第２のフレーム期間に領域２８８の画素５４から出力された撮像信号から生成された複数の映像信号に基づいて計測処理を行う。例えば、計測処理部４４は、複数の映像信号の各々に基づく計測処理により得られた複数の計測結果を平均化する。複数の計測結果を平均化することにより、計測精度の低下が抑制される。視差がある第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、第１の光学像と第２の光学像との各々が撮像素子２８に結像されたときに領域２８８の走査とＬＥＤ２９ａの点灯とが行われる。計測処理部４４は、第１の光学像に対応する映像信号と、第２の光学像に対応する映像信号とに基づいて計測処理を行う。

計測処理部４４は、計測結果をグラフィック画像生成部４３に通知する。グラフィック画像生成部４３は、計測結果を表示するためのグラフィック画像信号を生成する。第１のフレーム期間に撮像領域２８ａ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が信号合成部４９に出力される。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、計測結果を含む画像を表示する。

グラフＧ１００に示す動作では、連続する２つのフレーム期間の動作が複数のフレーム期間で繰り返し行われる。グラフＧ１００に示す動作では、各フレーム期間における画像表示は、第１のフレーム期間に取得された撮像信号から生成された映像信号に基づいて行われる。第１のフレーム期間に取得された撮像信号から生成された映像信号は、連続する２つのフレーム期間で画像表示に使用される。つまり、連続する２つのフレーム期間で同一の画像が表示される。グラフＧ１００に示す動作では、各フレーム期間に表示される計測結果は、第２のフレーム期間に行われた計測処理に基づく。第２のフレーム期間に取得された計測結果は、連続する２つのフレーム期間で表示される。つまり、連続する２つのフレーム期間で同一の計測結果が表示される。

グラフＧ１００に示す動作では、露光時間ΔＴｅ６が露光時間ΔＴｅ５よりも短い。このため、照明制御部４６は、第２のフレーム期間における光源の光量を第１のフレーム期間における光源の光量よりも大きな値に設定してもよい。あるいは、制御部４７は、第２のフレーム期間に画素５４から読み出された撮像信号を映像信号生成部４１または信号処理部５２が増幅するときの第２のゲインを、第１のフレーム期間に画素５４から読み出された撮像信号を映像信号生成部４１または信号処理部５２が増幅するときの第１のゲインよりも大きな値に設定してもよい。

グラフＧ１００に示す動作では、観察・計測モードＭ２が設定される。第１のフレーム期間に取得される撮像信号は、画像表示に使用される。第２のフレーム期間に取得される撮像信号は、計測処理に使用される。制御部４７は、第２のフレーム期間におけるスキャンレートを、第１のフレーム期間におけるスキャンレートよりも高い値に設定する。これによって、内視鏡装置１は、第２のフレーム期間に画像をより多く取得することができる。

グラフＧ１００に示す動作では、観察・計測モードＭ２が設定される。制御部４７は、画像表示のための１枚の画像に対応する撮像信号と、計測処理のための６枚の画像に対応する撮像信号とを交互に出力するように撮像素子２８を制御する。これによって、撮像素子２８は、第１のフレーム期間において画像表示のための１枚の画像に対応する撮像信号を出力し、かつ第２のフレーム期間において計測処理のための６枚の画像に対応する撮像信号を出力する。したがって、内視鏡装置１は、計測処理をリアルタイムに行うことができる。

制御部４７は、第１の表示期間において第１の撮像信号を出力し、かつ第１の表示期間に続く第２の表示期間において第２の撮像信号を出力するように撮像素子２８を制御する。第１の表示期間と第２の表示期間とは、モニタ４の表示周期に基づく。モニタ４は、第１の表示期間と第２の表示期間とにおいて、第１の撮像信号から生成された映像信号に基づいて画像を表示する。

グラフＧ１００に示す動作では、撮像素子２８は、第１の表示期間である第１のフレーム期間と、第２の表示期間である第２のフレーム期間とにおいて撮像信号を出力する。モニタ４は、第１のフレーム期間と第２のフレーム期間とにおいて、第１のフレーム期間に読み出された撮像信号から生成された映像信号に基づいて画像を表示する。これによって、内視鏡装置１は、画像表示を継続することができる。

グラフＧ１００に示す動作では、第２のフレーム期間に撮像とＬＥＤ２９ａの間欠的な点灯とが６回行われる。第２のフレーム期間に撮像とＬＥＤ２９ａの間欠的な点灯とが２回から５回行われてもよい。第２のフレーム期間に撮像とＬＥＤ２９ａの間欠的な点灯とが７回以上行われてもよい。

図１９は、観察・計測モードＭ２が設定された場合の内視鏡装置１の第８の動作を示している。図１９において、グラフＧ１１０は、撮像領域２８ａ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Ｇ１１０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。

グラフＧ１１０に示す動作における第１のフレーム期間における撮像素子２８の制御は、グラフＧ１００に示す動作における第１のフレーム期間における撮像素子２８の制御と同様である。グラフＧ１１０に示す動作における第１のフレーム期間における照明部２９の制御は、グラフＧ１００に示す動作における第１のフレーム期間における照明部２９の制御と同様である。このため、第１のフレーム期間における撮像素子２８と照明部２９との制御に関する説明を省略する。

計測処理のための撮像が行われる第２のフレーム期間では、制御部４７は、撮像領域２８ａを複数のスキャン領域に分割する。グラフＧ１１０に示す動作では、撮像領域２８ａは、複数のスキャン領域を含む。グラフＧ１１０に示す動作では、領域２８９ａと領域２８９ｂと領域２８９ｃとがスキャン領域として設定される。最も上側に領域２８９ａが配置され、かつ最も下側に領域２８９ｃが配置されている。領域２８９ａと領域２８９ｃとの間に領域２８９ｂが配置されている。領域２８９ａと領域２８９ｂと領域２８９ｃとは、互いに重ならない。第２のフレーム期間では、照明制御部４６は、ＬＥＤ２９ａが間欠的に点灯するように照明部２９を制御する。

直線Ｌ１１０は、領域２８９ａ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Ｌ１１１は、領域２８９ａ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Ｌ１１２は、領域２８９ｂ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Ｌ１１３は、領域２８９ｂ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Ｌ１１４は、領域２８９ｃ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Ｌ１１５は、領域２８９ｃ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Ｌ１１０、直線Ｌ１１１、直線Ｌ１１２、直線Ｌ１１３、直線Ｌ１１４、および直線Ｌ１１５の傾きは、スキャンレートに基づく。第２のフレーム期間におけるスキャンレートは、第１のフレーム期間におけるスキャンレートよりも高い。露光期間は、直線Ｌ１１０、直線Ｌ１１２、および直線Ｌ１１４が示すタイミングから直線Ｌ１１１、直線Ｌ１１３、および直線Ｌ１１５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、ΔＴｅ７である。

第２のフレーム期間では、領域２８９ａ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。また、第２のフレーム期間では、領域２８９ｂ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。また、第２のフレーム期間では、領域２８９ｃ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。照明制御部４６は、領域２８９ａ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ＬＥＤ２９ａを間欠的に点灯させる。その後、照明制御部４６は、領域２８９ｂ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ＬＥＤ２９ａを間欠的に点灯させる。その後、照明制御部４６は、領域２８９ｃ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。

領域２８９ａと領域２８９ｂと領域２８９ｃとの各々の行数は撮像領域２８ａの行数よりも少ない。このため、領域２８９ａと領域２８９ｂと領域２８９ｃとの各々において全ての画素５４の露光期間の少なくとも一部が重なるために必要な露光時間は短くてもよい。第２のフレーム期間における露光時間ΔＴｅ７は、第１のフレーム期間における露光時間ΔＴｅ５よりも短い。

撮像領域２８ａの全体がスキャン領域であり、かつ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ように露光期間を設定することができない場合、グラフＧ１１０に示す動作が行われる。これによって、内視鏡装置１はスキャン領域に配置された全ての画素５４の撮像信号を取得することができる。グラフＧ１１０に示す動作では、スキャン領域が領域２８９ａと領域２８９ｂと領域２８９ｃとに分割される。また、各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ように、各領域に対応する露光期間が設定される。

第２のフレーム期間では、領域２８９ａと領域２８９ｂと領域２８９ｃとがスキャン領域である。領域２８９ａと領域２８９ｂと領域２８９ｃと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。第２のフレーム期間では、ブロック読み出しにより、領域２８９ａと領域２８９ｂと領域２８９ｃと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、領域２８９ａと領域２８９ｂと領域２８９ｃと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、かつ領域２８９ａと領域２８９ｂと領域２８９ｃと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。

計測処理部４４は、第２のフレーム期間に領域２８９ａと領域２８９ｂと領域２８９ｃとの画素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計測処理を行う。計測処理部４４は、計測結果をグラフィック画像生成部４３に通知する。グラフィック画像生成部４３は、計測結果を表示するためのグラフィック画像信号を生成する。映像信号生成部４１は、第２のフレーム期間に領域２８９ａと領域２８９ｂと領域２８９ｃとの画素５４から出力された撮像信号を合成する。映像信号生成部４１は、合成された撮像信号を映像信号に変換する。これによって、映像信号生成部４１は、ライブ画像を表示するための映像信号を生成する。

第２のフレーム期間では、第１のフレーム期間に撮像領域２８ａ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が信号合成部４９に出力される。第１のフレーム期間では、第２のフレーム期間に領域２８９ａと領域２８９ｂと領域２８９ｃとの画素５４から出力された撮像信号から生成された映像信号が信号合成部４９に出力される。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、計測結果を含む画像を表示する。

グラフＧ１１０に示す動作では、連続する２つのフレーム期間の動作が複数のフレーム期間で繰り返し行われる。グラフＧ１１０に示す動作では、各フレーム期間における画像表示は、１つ前のフレーム期間に取得された撮像信号から生成された映像信号に基づいて行われる。グラフＧ１１０に示す動作では、各フレーム期間に表示される計測結果は、第２のフレーム期間に行われた計測処理に基づく。第２のフレーム期間に取得された計測結果は、連続する２つのフレーム期間で表示される。つまり、連続する２つのフレーム期間で同一の計測結果が表示される。

グラフＧ１１０に示す動作では、露光時間ΔＴｅ７が露光時間ΔＴｅ５よりも短い。このため、照明制御部４６は、第２のフレーム期間における光源の光量を第１のフレーム期間における光源の光量よりも大きな値に設定してもよい。あるいは、制御部４７は、第２のフレーム期間に画素５４から読み出された撮像信号を映像信号生成部４１または信号処理部５２が増幅するときの第２のゲインを、第１のフレーム期間に画素５４から読み出された撮像信号を映像信号生成部４１または信号処理部５２が増幅するときの第１のゲインよりも大きな値に設定してもよい。

グラフＧ１１０に示す動作では、制御部４７は、複数のスキャン領域（領域２８９ａ、領域２８９ｂ、および領域２８９ｃ）を設定する。撮像素子２８は、複数のスキャン領域の各々に対応する複数の撮像信号を生成する。映像信号生成部４１は、複数のスキャン領域の各々に対応する複数の撮像信号を合成することにより映像信号を生成する。これによって、内視鏡装置１は、複数のスキャン領域の全体に対応する画像を取得することができる。

グラフＧ１１０に示す動作では、撮像素子２８は、複数のスキャン領域の各々に対応する複数の撮像信号を異なる期間に生成する。つまり、撮像素子２８は、領域２８９ａに対応する撮像信号を第２のフレーム期間の第１の期間に生成する。その後、撮像素子２８は、領域２８９ｂに対応する撮像信号を第２のフレーム期間の第２の期間に生成する。その後、撮像素子２８は、領域２８９ｃに対応する撮像信号を第２のフレーム期間の第３の期間に生成する。撮像信号が生成される順番は、上記の順番に限らない。例えば、領域２８９ａに対応する撮像信号が生成された後、領域２８９ｃに対応する撮像信号が生成され、その後、領域２８９ｂに対応する撮像信号が生成されてもよい。

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。複数の動作モードは、少なくとも計測処理を行う動作モードを含む。グラフＧ１１０に示す動作では、制御部４７は、少なくとも計測処理を行う動作モードが設定され、かつ複数の計測点が設定された場合、複数の計測点の各々が設定された画素５４を含むように複数のスキャン領域の各々を設定する。例えば、グラフＧ１１０に示す動作では、３つの計測点が指定される。３つの計測点の各々が設定された画素５４が互いに異なる領域に含まれるように領域２８９ａと領域２８９ｂと領域２８９ｃとが設定される。これによって、内視鏡装置１は、複数の計測点が設定された場合に計測処理に必要な領域の画像を取得することができる。

グラフＧ１１０に示す動作では、観察・計測モードＭ２が設定される。第１のフレーム期間に取得される撮像信号は、画像表示に使用される。第２のフレーム期間に取得される撮像信号は、計測処理と画像表示とに使用される。制御部４７は、第２のフレーム期間におけるスキャンレートを、第１のフレーム期間におけるスキャンレートよりも高い値に設定する。これによって、内視鏡装置１は、第２のフレーム期間に画像をより多く取得することができる。

グラフＧ１１０に示す動作では、第２のフレーム期間における撮像領域２８ａは、３つのスキャン領域を含む。第２のフレーム期間における撮像領域２８ａは、２つのスキャン領域を含んでもよい。第２のフレーム期間における撮像領域２８ａは、４つ以上のスキャン領域を含んでもよい。

グラフＧ１１０に示す動作では、第２のフレーム期間に領域２８９ａと領域２８９ｂと領域２８９ｃとの各々における撮像とＬＥＤ２９ａの間欠的な点灯とが１回行われる。第２のフレーム期間に領域２８９ａと領域２８９ｂと領域２８９ｃとの各々における撮像とＬＥＤ２９ａの間欠的な点灯とが２回以上行われてもよい。

上記の各動作では、制御部４７は、少なくとも計測処理を行う動作モードが設定された場合、計測点が設定された画素５４を含むようにスキャン領域を設定してもよい。これによって、内視鏡装置１は、計測処理に必要な領域の画像を取得することができる。

本発明の実施形態では、制御部４７は、所定の動作モードが設定された場合、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、所定の動作モードが設定された場合、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。

制御部４７は、所定の動作モードが設定された場合、撮像領域２８ａの一部のみにスキャン領域を設定してもよい。例えば、制御部４７は、観察・計測モードＭ２が設定された場合、撮像領域２８ａの一部のみにスキャン領域を設定する。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。

少なくとも計測処理を行う動作モードが設定された場合、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。

制御部４７は、不完全露光領域に対応する撮像信号を増幅するための第２のゲインを、完全露光領域に対応する撮像信号を増幅するための第１のゲインよりも大きな値に設定してもよい。これによって、不完全露光領域における露光量の不足が改善される。

スキャン領域に配置された全ての画素５４において露光期間中に照明光が被写体に照射される時間が同一であってもよい。これによって、スキャン領域に配置された全ての画素５４は、完全露光領域に含まれる。

光源が間欠的に複数回点灯してもよい。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ように露光期間を設定することができない場合、光源が間欠的に複数回点灯することにより、内視鏡装置１はスキャン領域に配置された全ての画素５４の撮像信号を取得することができる。複数回の点灯の各々における照明光の光量は同一であってもよい。これによって、各画素５４の露光量のばらつきが低減される。

完全露光領域において光源の間欠的な１回の点灯により照明光が被写体に照射される時間と、不完全露光領域において光源の間欠的な複数回の点灯により照明光が被写体に照射される時間の合計とが同一であってもよい。これによって、完全露光領域の画素５４と不完全露光領域の画素５４との露光量のばらつきが低減される。

映像信号生成部４１は、不完全露光領域の画素５４に対応する撮像信号または映像信号に基づいて被写体の動きを検出してもよい。内視鏡装置１は、被写体の動きが所定量以上である場合に警告を発生してもよい。これによって、ユーザは、被写体のぶれが発生していることを知ることができる。

少なくとも計測処理を行う動作モードが設定された場合、計測点が設定された画素５４を含むようにスキャン領域が設定されてもよい。これによって、内視鏡装置１は、計測処理に必要な領域の画像を取得することができる。

複数のスキャン領域が設定された場合、映像信号生成部４１は、複数のスキャン領域の各々に対応する複数の撮像信号を合成することにより映像信号を生成してもよい。これによって、内視鏡装置１は、複数のスキャン領域の全体に対応する画像を取得することができる。

少なくとも計測処理を行う動作モードが設定され、かつ複数の計測点が設定された場合、複数の計測点の各々が設定された画素５４を含むように複数のスキャン領域の各々が設定されてもよい。これによって、内視鏡装置１は、複数の計測点が設定された場合に計測処理に必要な領域の画像を取得することができる。

少なくとも計測処理を行う動作モードが設定された場合、計測処理に使用される撮像信号を取得するための第１のスキャンレートは、計測処理以外の処理のみに使用される撮像信号を取得するための第２のスキャンレートよりも高い値に設定されてもよい。これによって、内視鏡装置１は、より高いフレームレートで画像を取得することができる。あるいは、内視鏡装置１は、フレーム期間に画像をより多く取得することができる。

少なくとも画像表示と計測処理とを行う動作モードが設定された場合、撮像素子２８は、画像表示のための１枚の画像に対応する第１の撮像信号と、計測処理のための１枚以上の画像に対応する第２の撮像信号とを交互に出力してもよい。これによって、内視鏡装置１は、計測処理をリアルタイムに行うことができる。

少なくとも画像表示と計測処理とを行う動作モードが設定された場合、撮像素子２８は、第１のフレーム期間において画像表示のための第１の撮像信号を出力し、第１の表示期間に続く第２のフレーム期間において計測処理のための第２の撮像信号を出力してもよい。モニタ４は、第１のフレーム期間と第２のフレーム期間とにおいて、第１の撮像信号から生成された映像信号に基づいて画像を表示してもよい。これによって、内視鏡装置１は、画像表示を継続することができる。

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
９ＣＣＵ
１０制御ユニット
１２映像信号処理回路
１３ＲＯＭ
１４ＲＡＭ
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
１８ＣＰＵ
２０挿入部
２１先端部
２２湾曲部
２３可撓管部
２８撮像素子
２９照明部
２９ａ，２９ｂＬＥＤ
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，４８ｂＬＥＤ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、
複数の動作モードのうち設定された前記動作モードに応じて前記撮像部を制御する撮像制御部と、
設定された前記動作モードに応じて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、
前記複数の動作モードは、第１の動作モードと第２の動作モードとを含み、
前記照明制御部は、前記第１の動作モードが設定された場合、前記スキャン領域に配置された全ての前記画素の露光期間に前記光源が連続的に点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の動作モードが設定された場合、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ように前記撮像部を制御し、
前記照明制御部は、前記第２の動作モードが設定された場合、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。
前記撮像制御部は、設定された前記動作モードに応じて、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つを制御する請求項１に記載の内視鏡装置。
前記照明制御部は、設定された前記動作モードに応じて、前記光源の点灯タイミングと、点灯時間と、光量との少なくとも１つを制御する請求項１に記載の内視鏡装置。
前記照明部は、互いに独立した複数の前記光源を有し、
前記照明制御部は、設定された前記動作モードに応じて、前記照明光を発生する前記光源を選択する
請求項１に記載の内視鏡装置。
前記映像信号に基づいて計測処理を行う計測処理部をさらに有し、
前記複数の動作モードは、少なくとも前記計測処理を行う動作モードを含む
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の内視鏡装置。
前記第２の動作モードは、少なくとも前記計測処理を行う前記動作モードである
請求項５に記載の内視鏡装置。
前記撮像部の駆動方法はローリングシャッタであり、
前記映像信号生成部は、前記撮像信号を所定のゲインで増幅することにより前記映像信号を生成し、
前記スキャン領域は、前記露光期間において前記照明光が前記被写体に照射される時間が第１の時間である第１の領域と、前記露光期間において前記照明光が前記被写体に照射される時間が前記第１の時間よりも短い第２の時間である第２の領域とを少なくとも含み、
前記第２の領域に配置された前記画素から読み出された前記撮像信号を前記映像信号生成部が増幅するときの第２のゲインは、前記第１の領域に配置された前記画素から読み出された前記撮像信号を前記映像信号生成部が増幅するときの第１のゲインに対して、前記第１の時間を前記第２の時間で割った値を乗算した値である
請求項５に記載の内視鏡装置。
前記撮像部の駆動方法はローリングシャッタであり、
前記撮像部はさらに、前記複数の画素から出力された前記撮像信号を所定のゲインで増幅する信号処理部を有し、
前記スキャン領域は、前記露光期間において前記照明光が前記被写体に照射される時間が第１の時間である第１の領域と、前記露光期間において前記照明光が前記被写体に照射される時間が前記第１の時間よりも短い第２の時間である第２の領域とを少なくとも含み、
前記第２の領域に配置された前記画素から読み出された前記撮像信号を前記信号処理部が増幅するときの第２のゲインは、前記第１の領域に配置された前記画素から読み出された前記撮像信号を前記信号処理部が増幅するときの第１のゲインに対して、前記第１の時間を前記第２の時間で割った値を乗算した値である
請求項５に記載の内視鏡装置。
前記照明制御部は、前記スキャン領域に配置された全ての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し、かつ前記スキャン領域に配置された全ての前記画素において前記露光期間中に前記照明光が前記被写体に照射される時間が同一となるように前記照明部を制御する請求項５に記載の内視鏡装置。
前記照明制御部は、前記光源が間欠的に複数回点灯し、かつ前記複数回の点灯の各々の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前記露光期間の少なくとも一部が重なるように前記照明部を制御する請求項５に記載の内視鏡装置。
前記照明制御部は、前記複数回の点灯の各々における前記照明光の光量が同一となるように前記照明部を制御する請求項１０に記載の内視鏡装置。
前記光源の間欠的な１回の点灯により前記照明光が前記被写体に照射される時間が前記スキャン領域の第１の画素の前記露光期間に完全に含まれ、かつ前記光源の間欠的な１回の点灯により前記照明光が前記被写体に照射される時間の一部のみが前記スキャン領域の、前記第１の画素と異なる第２の画素の前記露光期間に含まれる場合、前記照明制御部は、前記第１の画素の前記露光期間において前記光源の間欠的な１回の点灯により前記照明光が前記被写体に照射される第１の時間と、前記第２の画素の前記露光期間において、前記光源の間欠的な複数回の点灯により前記照明光が前記被写体に照射される複数の第２の時間の合計とが同一となるように前記照明部を制御する請求項１１に記載の内視鏡装置。
前記第２の画素から読み出された前記撮像信号または当該撮像信号から生成された前記映像信号に基づいて前記被写体の動きを検出する動き検出部と、
前記被写体の動きが所定量以上である場合に警告を発生する警告発生部と、
をさらに有する請求項１２に記載の内視鏡装置。
前記撮像制御部は、少なくとも前記計測処理を行う前記動作モードが設定された場合、計測点が設定された前記画素を含むように前記スキャン領域を設定する請求項５に記載の内視鏡装置。
前記撮像制御部は、複数の前記スキャン領域を設定し、
前記撮像部は、複数の前記スキャン領域の各々に含まれる前記画素の前記撮像信号を生成し、
前記映像信号生成部は、複数の前記スキャン領域の各々に含まれる前記画素の前記撮像信号を合成することにより前記映像信号を生成する
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の内視鏡装置。
前記映像信号に基づいて計測処理を行う計測処理部をさらに有し、
前記複数の動作モードは、少なくとも前記計測処理を行う動作モードを含み、
前記撮像制御部は、少なくとも前記計測処理を行う前記動作モードが設定され、かつ複数の計測点が設定された場合、前記複数の計測点の各々が設定された前記画素を含むように複数の前記スキャン領域の各々を設定する請求項１５に記載の内視鏡装置。
前記照明部は、模様を前記被写体に投影するための計測用光源を含む複数の前記光源を有し、
前記映像信号に基づいて計測処理を行う計測処理部をさらに有し、
前記複数の動作モードは、少なくとも前記計測処理を行う動作モードを含み、
前記照明制御部は、少なくとも前記計測処理を行う前記動作モードが設定された場合、前記計測用光源を点灯させる
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の内視鏡装置。
前記撮像制御部は、少なくとも前記計測処理を行う前記動作モードが設定された場合、前記計測処理に使用される前記撮像信号を前記画素から読み出すための第１のスキャンレートを、前記計測処理以外の処理のみに使用される前記撮像信号を前記画素から読み出すための第２のスキャンレートよりも高い値に設定する請求項５に記載の内視鏡装置。
前記映像信号に基づいて計測処理を行う計測処理部と、
前記被写体の画像を表示する表示部と、
をさらに有し、
前記複数の動作モードは、少なくとも画像表示と前記計測処理とを行う動作モードを含み、
前記撮像制御部は、少なくとも前記画像表示と前記計測処理とを行う前記動作モードが設定された場合、前記画像表示に使用される１枚の画像のための第１の撮像信号と、前記計測処理に使用される１枚以上の画像のための第２の撮像信号とを交互に出力するように前記撮像部を制御し、
前記表示部は、前記第１の撮像信号から生成された前記映像信号に基づいて前記１枚の画像を表示し、
前記計測処理部は、前記第２の撮像信号から生成され、かつ前記１枚以上の画像に対応する前記映像信号に基づいて前記計測処理を行う
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の内視鏡装置。
前記撮像制御部は、第１の表示期間において前記第１の撮像信号を出力し、かつ前記第１の表示期間に続く第２の表示期間において前記第２の撮像信号を出力するように前記撮像部を制御し、
前記第１の表示期間と前記第２の表示期間とは、前記表示部の表示周期に基づき、
前記表示部は、前記第１の表示期間と前記第２の表示期間とにおいて、前記第１の撮像信号から生成された前記映像信号に基づいて前記１枚の画像を表示する
請求項１９に記載の内視鏡装置。
第１のステップ、第２のステップ、および第３のステップを有する内視鏡装置の作動方法であって、
前記内視鏡装置は、
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、
複数の動作モードのうち設定された前記動作モードに応じて前記撮像部を制御する撮像制御部と、
設定された前記動作モードに応じて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、
前記複数の動作モードは、第１の動作モードと第２の動作モードとを含み、
前記照明制御部は、前記第１の動作モードが設定された場合、前記第１のステップにおいて、前記スキャン領域に配置された全ての前記画素の露光期間に前記光源が連続的に点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の動作モードが設定された場合、前記第２のステップにおいて、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前記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、前記第２の動作モードが設定された場合、前記第３のステップにおいて、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
内視鏡装置の作動方法。
内視鏡装置のプロセッサに、第１のステップ、第２のステップ、および第３のステップを実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
前記内視鏡装置は、
被写体を撮像し、撮像信号を生成する撮像素子と、
前記撮像信号から映像信号を生成する映像信号生成回路と、
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器と、
複数の動作モードのうち設定された前記動作モードに応じて前記撮像素子と前記照明器とを制御する前記プロセッサと、
を有し、
前記撮像素子は、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、
前記複数の動作モードは、第１の動作モードと第２の動作モードとを含み、
前記プロセッサは、前記第１の動作モードが設定された場合、前記第１のステップにおいて、前記スキャン領域に配置された全ての前記画素の露光期間に前記光源が連続的に点灯するように前記照明器を制御し、
前記プロセッサは、前記第２の動作モードが設定された場合、前記第２のステップにおいて、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前記露光期間の少なくとも一部が重なるように前記撮像素子を制御し、
前記プロセッサは、前記第２の動作モードが設定された場合、前記第３のステップにおいて、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器を制御する
記録媒体。