WO2016006499A1 - 撮像装置 - Google Patents

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light
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恭輔 水野
紗依里 齋藤
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オリンパス株式会社
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    • H04N23/555—Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes

Definitions

  • the present invention relates to an imaging device including an imaging device having a plurality of pixels.
  • an endoscope system is used to observe an organ of a subject such as a patient.
  • An endoscope system includes, for example, an endoscope having an imaging element provided at a distal end and having an elongated shape having flexibility, and an insertion portion to be inserted into a subject, and a cable on the proximal end side of the insertion portion.
  • a processing device that performs in-vivo image processing according to the imaging signal generated by the imaging device and displays the in-vivo image on a display unit or the like.
  • the observation method used for the endoscope system includes a simultaneous method and a frame sequential method.
  • a simultaneous type for example, a color filter that transmits light of three color components of red, green, and blue is provided on the front surface of the light receiving unit of the imaging device, and imaging is performed under illumination light of white light.
  • the surface sequential type for example, illumination lights of three color components of red, green, and blue are sequentially switched.
  • the frame sequential method imaging is performed for each color under illumination light in which color components are sequentially switched.
  • the frame sequential method has the advantage that the insertion portion can be made thinner while maintaining high image quality compared to the simultaneous method.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • the CMOS image sensor generates an image pickup signal by a rolling shutter method in which reading is performed while shifting the timing for each horizontal line. Since the CMOS image sensor can arbitrarily set the method of reading pixel information based on the electric charge stored in the pixel, it can perform various types of imaging as compared with a CCD image sensor that reads all pixels simultaneously.
  • the exposure period may span different illumination periods.
  • the acquired image has a problem that an image in which illumination light of two different illumination periods is mixed is obtained.
  • illumination light of the same color component is illuminated for a period of at least two frames, and the first frame of the imaging signals of a plurality of frames that are exposed and read by the illumination light is read.
  • a technique for excluding an imaging signal from a processing target is disclosed (for example, see Patent Document 1). According to Patent Document 1, while using a CMOS image sensor, it is possible to capture an image corresponding to each illumination with sufficient sensitivity under a condition where a plurality of illumination lights are switched.
  • the present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to provide an imaging apparatus capable of suppressing a decrease in frame rate without changing a read clock rate.
  • an imaging apparatus includes a light receiving unit in which a plurality of pixels that photoelectrically convert light received by each to generate an electrical signal are provided in a matrix.
  • a readout unit that sequentially reads out the electrical signal generated by the pixel for each line; a readout process that causes the readout unit to read out an electrical signal generated by at least an image processing target pixel from the plurality of pixels; and the light reception
  • An imaging control unit that performs imaging control that alternately repeats an exposure process that exposes a unit, and sets an exposure period of the exposure process based on the electrical signal, and generates the set exposure period as drive information
  • a drive information generation unit that controls the exposure process and the read process based on the drive information.
  • the drive information generation unit sets the exposure period based on brightness of an image generated based on the electrical signal.
  • the illumination unit that emits a plurality of illumination lights having different wavelength bands in a switchable manner and the plurality of illumination lights having different wavelength bands are emitted after being switched for each exposure process.
  • an illumination control unit to be provided.
  • the imaging apparatus further includes an illumination unit that emits illumination light by pulse driving and an illumination control unit that controls emission of the illumination light by the illumination unit.
  • the imaging apparatus further includes a light control unit that sets an illumination period of the illumination light by the illumination unit based on brightness of an image generated based on the electrical signal in the above invention.
  • the drive information generation unit generates drive information in which the exposure period is the same as or longer than the illumination period set by the dimming unit, and the illumination control unit is set by the dimming unit The illumination light is emitted to the illumination unit based on the illumination period.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an endoscope system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the endoscope system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the readout timing by the imaging device and the illumination timing by the illumination unit of the endoscope system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the endoscope system according to the first modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the endoscope system according to the second modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an endoscope system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the endoscope system according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the readout timing by the imaging device and the illumination timing by the illumination
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the readout timing by the imaging device and the illumination timing by the illumination unit of the endoscope system according to the embodiment of the present invention.
  • the vertical blanking period part of the readout period of the pixels It is a figure explaining the case where it is contained.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an endoscope system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the endoscope system according to the present embodiment.
  • An endoscope system 1 shown in FIGS. 1 and 2 includes an endoscope 2 that captures an in-vivo image of a subject by inserting a tip portion into the subject, and illumination light emitted from the tip of the endoscope 2. , A processing device 4 that performs predetermined image processing on the in-vivo image captured by the endoscope 2, and controls the overall operation of the endoscope system 1. And a display device 5 that displays the processed in-vivo image.
  • the endoscope 2 includes an insertion portion 21 having an elongated shape having flexibility, an operation portion 22 that is connected to a proximal end side of the insertion portion 21 and receives input of various operation signals, and an insertion portion from the operation portion 22. And a universal cord 23 that includes various cables that extend in a direction different from the direction in which 21 extends and connect to the light source device 3 and the processing device 4.
  • the insertion unit 21 receives a light and performs photoelectric conversion to generate a signal to generate a signal.
  • the insertion unit 21 includes an image pickup element 244 in which pixels are arranged in a two-dimensional shape, and a bendable portion formed by a plurality of bending pieces. And a long flexible tube portion 26 connected to the proximal end side of the bending portion 25 and having flexibility.
  • the distal end portion 24 is configured using a glass fiber or the like, and forms a light guide path for light emitted from the light source device 3.
  • An illumination lens 242 provided at the distal end of the light guide 241.
  • an image sensor 244 that is provided at an image forming position of the optical system 243, receives light collected by the optical system 243, photoelectrically converts the light into an electrical signal, and performs predetermined signal processing.
  • the optical system 243 is configured by using one or a plurality of lenses, and has an optical zoom function for changing the angle of view and a focus function for changing the focus.
  • the image sensor 244 photoelectrically converts light from the optical system 243 to generate an electrical signal (imaging signal), and performs noise removal and A / D conversion on the imaging signal output by the sensor unit 244a.
  • An analog front end unit 244b (hereinafter referred to as “AFE unit 244b”), a P / S conversion unit 244c that performs parallel / serial conversion on an imaging signal (digital signal) output from the AFE unit 244b, and transmits the converted signal to the outside, and a sensor unit A timing generator 244d that generates pulses of various signal processing in the AFE unit 244b and the P / S conversion unit 244c, and an imaging control unit 244e that controls the operation of the imaging device 244;
  • the image sensor 244 is realized by using, for example, a monochrome CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor.
  • CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor
  • a plurality of pixels each having a photodiode for accumulating charges according to the amount of light and a capacitor for converting charges transferred from the photodiodes to voltage levels are arranged in a matrix, and each pixel is an optical system.
  • a light receiving unit 244f that photoelectrically converts light from 243 to generate an electric signal, and an electric signal generated by a pixel arbitrarily set as a reading target among a plurality of pixels of the light receiving unit 244f are sequentially read out as an imaging signal And a reading unit 244g for outputting.
  • the readout unit 244g sequentially reads out electrical signals generated by a plurality of pixels arranged in a matrix for each horizontal line.
  • the image sensor 244 reads out an electric signal by a rolling shutter method in which reading is performed at different timings for each horizontal line as described above.
  • the AFE unit 244b adjusts the noise reduction circuit for reducing the noise component included in the analog imaging signal and the amplification factor (gain) of the electric signal by using, for example, a correlated double sampling (CDS) method.
  • An AGC (Automatic Gain Control) circuit that maintains a constant output level; and an A / D conversion circuit that performs A / D conversion on an imaging signal as image information output via the AGC circuit.
  • the imaging control unit 244e controls various operations of the distal end portion 24 according to the setting data received from the processing device 4. For example, the imaging control unit 244e outputs a readout signal to the readout unit 244g, and controls an output mode of an electrical signal output from each pixel in units of pixels.
  • the imaging control unit 244e is configured using a CPU (Central Processing Unit), a register that records various programs, and the like.
  • the operation unit 22 includes a bending knob 221 that bends the bending unit 25 in the vertical direction and the left-right direction, a treatment tool insertion unit 222 that inserts a treatment tool such as a biological forceps, an electric knife, and an inspection probe into the subject, and a processing device. 4.
  • a treatment tool such as a biological forceps, an electric knife, and an inspection probe into the subject
  • a processing device such as a plasma processing circuitry 4.
  • switches 223 which are operation input units for inputting operation instruction signals of peripheral devices such as air supply means, water supply means, and screen display control.
  • the treatment tool inserted from the treatment tool insertion portion 222 is exposed from the opening (not shown) via the treatment tool channel (not shown) of the distal end portion 24.
  • the universal cord 23 includes at least a light guide 241 and a collective cable 245 in which one or a plurality of signal lines are collected.
  • the collective cable 245 includes a signal line for transmitting / receiving setting data, a signal line for transmitting / receiving an image signal, a signal line for transmitting / receiving a timing signal for driving for driving the image sensor 244, and a reading unit 244g. Includes a signal line for transmitting drive information related to the timing of starting reading.
  • the light source device 3 includes an illumination unit 31 and an illumination control unit 32.
  • the illumination unit 31 sequentially switches and emits a plurality of illumination lights having different wavelength bands to the subject (subject) under the control of the illumination control unit 32.
  • the illumination unit 31 includes a light source unit 31a and a light source driver 31b.
  • the light source unit 31a is configured using a red LED light source 311, a green LED light source 312, a blue LED light source 313, one or a plurality of lenses, and the like, and each LED light source has a wavelength band under the control of the light source driver 31b. Light (illumination light) is emitted. The illumination light generated by the light source unit 31a is emitted from the tip of the tip part 24 toward the subject via the light guide 241.
  • the light source unit 31a emits light from any one of the red LED light source 311, the green LED light source 312 and the blue LED light source 313, whereby red light (R), green light (G) and blue light ( B) light having any one of the wavelength bands (for example, red: 600 nm to 700 nm, green: 500 nm to 600 nm, blue: 400 nm to 500 nm) is emitted as illumination light.
  • the illumination unit 31 sequentially emits red light (R illumination), green light (G illumination), and blue light (B illumination) to the endoscope 2 by the light source unit 31a (surface sequential method). be able to.
  • the light source driver 31 b supplies a current to any one of the red LED light source 311, the green LED light source 312, and the blue LED light source 313 of the light source unit 31 a under the control of the illumination control unit 32.
  • the illumination light is emitted to 31a.
  • the illumination control unit 32 controls the light source driver 31b to turn on / off the red LED light source 311, the green LED light source 312 and the blue LED light source 313 of the light source unit 31a, whereby the type of illumination light emitted by the illumination unit 31 ( Wavelength band).
  • the illumination control unit 32 receives the synchronization signal from the control unit 408 of the processing device 4 and also receives the dimming signal from the dimming unit 404. Based on these signals, the light source driver 31b receives the light source unit 31a (each LED The light source driver 31b controls the drive timing (light emission period) for driving the light source unit 31a. During the light emission period, the illumination light may always be turned on, or the illumination light may be emitted by pulse driving under the control of the illumination control unit 32 by performing PWM (Pulse Width Modulation) control.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the processing device 4 includes an S / P conversion unit 401, an image processing unit 402, a brightness detection unit 403, a light control unit 404, a synchronization signal generation unit 405, an input unit 406, a recording unit 407, and a control.
  • the S / P conversion unit 401 performs serial / parallel conversion on the image information (electric signal) input from the image sensor 244 and outputs the converted image information to the image processing unit 402.
  • the image processing unit 402 generates an in-vivo image displayed by the display device 5 based on the image information input from the S / P conversion unit 401.
  • the image processing unit 402 performs predetermined image processing on the image information to generate in-vivo image information including the in-vivo image.
  • image processing synchronization processing, optical black subtraction processing, white balance adjustment processing, color matrix calculation processing, gamma correction processing, color reproduction processing, edge enhancement processing, composition processing and format for combining a plurality of image data Conversion processing and the like.
  • the image processing unit 402 outputs the image information input from the S / P conversion unit 401 to the brightness detection unit 403.
  • the brightness detection unit 403 detects the brightness level corresponding to each pixel from the in-vivo image information input from the image processing unit 402, records the detected brightness level in a memory provided therein, and the control unit Output to 408.
  • the brightness detection unit 403 calculates a gain adjustment value based on the detected brightness level, and outputs the gain adjustment value to the image processing unit 402.
  • the light control unit 404 sets conditions such as the light emission period (light emission start timing and light emission end timing) of the light source unit 31a based on the control signal from the control unit 408 and the brightness level detected by the brightness detection unit 403.
  • the dimming signal including the set condition is output to the light source device 3.
  • the light control unit 404 outputs the set condition to the control unit 408.
  • the synchronization signal generation unit 405 generates a synchronization signal including at least a vertical synchronization signal based on the clock generated by the reference clock generation unit 409, and transmits the synchronization signal to a timing generator 244d via a predetermined signal line included in the aggregate cable 245. At the same time, it is transmitted to each part inside the processing device 4.
  • the input unit 406 receives input of various signals such as an operation instruction signal that instructs the operation of the endoscope system 1.
  • the recording unit 407 is realized by using a semiconductor memory such as a flash memory or a DRAM (Dynamic Random Access Memory).
  • the recording unit 407 records various programs for operating the endoscope system 1 and data including various parameters necessary for the operation of the endoscope system 1.
  • the recording unit 407 records the identification information of the processing device 4.
  • the identification information includes unique information (ID) of the processing device 4, year type, specification information, transmission method, transmission rate, and the like.
  • the control unit 408 is configured using a CPU or the like, and performs drive control of each component including the image sensor 244 and the light source device 3, input / output control of information with respect to each component, and the like.
  • the control unit 408 transmits setting data (for example, pixels to be read) recorded in the recording unit 407 for imaging control to the imaging control unit 244e via a predetermined signal line included in the collective cable 245. To do.
  • control unit 408 sets an exposure period for exposing the light from the optical system 243 to the light receiving unit 244f based on the light emission period (illumination period) set by the dimming unit 404, and sets drive information including the exposure period.
  • a drive information generation unit 408a is generated.
  • the control unit 408 outputs the drive information generated by the drive information generation unit 408a to the distal end portion 24, and outputs to the illumination control unit 32 a control signal for causing the illumination unit 31 to perform an illumination operation in synchronization with the exposure period.
  • the control signal includes, for example, the illumination start timing and illumination end timing by the illumination unit 31 according to the readout start operation and end operation by the readout unit 244g.
  • the reference clock generation unit 409 generates a clock signal that is a reference for the operation of each component of the endoscope system 1 and supplies the generated clock signal to each component of the endoscope system 1.
  • the display device 5 receives and displays the in-vivo image corresponding to the in-vivo image information generated by the processing device 4 via the video cable.
  • the display device 5 is configured using liquid crystal or organic EL (Electro Luminescence).
  • the imaging device is configured using the imaging device 244, the illumination unit 31, the illumination control unit 32, the dimming unit 404, and the drive information generation unit 408a (control unit 408).
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the readout timing of the image sensor and the illumination timing by the illumination unit at the time of photographing with the endoscope system.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating a case where light emission is performed in a period in which the light emission amount is approximately half of the maximum light emission amount
  • FIG. 3C is sufficiently smaller than the maximum light emission amount. It is a figure which shows the case where light emission is performed in the period used as light emission amount.
  • the image sensor 244 has a readout period that is different from the readout period in which the readout unit 244g performs the electrical signal readout process of the first to n-th lines (one frame) at different timings for each horizontal line.
  • An imaging signal including an in-vivo image of the subject is obtained by alternately repeating a vertical blanking period, which is a period (exposure period) for performing exposure processing (illumination of the imaging target region with illumination light) of the light receiving unit 244f.
  • a vertical blanking period which is a period (exposure period) for performing exposure processing (illumination of the imaging target region with illumination light) of the light receiving unit 244f.
  • the readout periods R1 to R3 and the vertical blanking periods V11 to V13 are alternately repeated.
  • a read period for the first line is indicated by a period R101.
  • the drive information generation unit 408a When the illumination period is set to the full light emission period by the light control unit 404, the drive information generation unit 408a generates drive information in which the vertical blanking period (exposure period) is set as a period equivalent to the illumination period.
  • the reading unit 244g starts reading the first to nth lines (one frame) when the operation is reset by the imaging control unit 244e at time Tr0.
  • the imaging control unit 244e is reset at the start timing (timing to start the next frame) when the reading unit 244g starts reading based on the driving information (exposure period) generated by the driving information generation unit 408a.
  • a signal (vertical synchronization signal) is output. Accordingly, the imaging control unit 244e resets the operation (specifically, a capacitor) in accordance with the read start timing by the read unit 244g, and causes the read unit 244g to start the read operation.
  • the imaging control unit 244e proceeds to the vertical blanking period V11.
  • the vertical blanking period V11 illumination light is emitted by the illumination unit 31 in synchronization with the period, and the light receiving unit 244f is exposed.
  • the drive information generation unit 408a sets the vertical blanking period V11 (exposure period) as a period equivalent to the illumination period Lr1. Generated drive information.
  • red light (R illumination) is emitted under the control of the illumination control unit 32.
  • the light receiving unit 244f is exposed to light (observation light) reflected or scattered from the imaging target by the R illumination in the vertical blanking period V11.
  • the imaging control unit 244e outputs a reset signal at a timing (time Tr11) when the vertical blanking period V11 ends, resets the operation, shifts to the reading period R2, and causes the reading unit 244g to start the reading operation.
  • the electrical signal read by the readout unit 244g at this time is an electrical signal based on red light received by the light receiving unit 244f in the vertical blanking period V11 (illumination period Lr1).
  • the imaging control unit 244e proceeds to the vertical blanking period V12.
  • the vertical blanking period V12 illumination light is emitted from the illumination unit 31 in synchronization with the period, and the light receiving unit 244f is exposed.
  • the drive information generation unit 408a drives the vertical blanking period V12 as a period equivalent to the illumination period Lg1 when the illumination period Lg1 is set to the full light emission period similarly to the illumination period Lr1. Generate information.
  • green light G illumination
  • the light receiving unit 244f is exposed to observation light from the G illumination in the vertical blanking period V12.
  • the imaging control unit 244e outputs a reset signal at the timing (time Tr12) when the vertical blanking period V12 ends, resets the operation, shifts to the reading period R3, and causes the reading unit 244g to start the reading operation.
  • the electrical signal read by the readout unit 244g at this time is an electrical signal based on green light received by the light receiving unit 244f in the vertical blanking period V12 (illumination period Lg1).
  • the imaging control unit 244e proceeds to the vertical blanking period V13.
  • the vertical blanking period V13 illumination light is emitted by the illumination unit 31 in synchronization with the period, and the light receiving unit 244f is exposed.
  • the drive information generation unit 408a performs the drive in which the vertical blanking period V13 is set as a period equivalent to the illumination period Lb1. Generate information.
  • blue light (B illumination) is emitted under the control of the illumination control unit 32.
  • the imaging control unit 244e resets the operation at the timing when the vertical blanking period V13 ends, and shifts to the next reading period and causes the reading unit 244g to start the reading operation similarly to the above-described processing.
  • the electrical signal read by the readout unit 244g at this time is an electrical signal based on blue light received by the light receiving unit 244f in the vertical blanking period V13 (illumination period Lb1).
  • the drive information generation unit 408a When the illumination period is set to the half light emission period by the light control unit 404, the drive information generation unit 408a generates drive information in which the vertical blanking period (exposure period) is set as a period equivalent to the illumination period.
  • the readout unit 244g starts readout for each horizontal line when the operation is reset by the imaging control unit 244e at time Tr0, as in the above-described processing.
  • the imaging control unit 244e proceeds to the vertical blanking period V21.
  • the vertical blanking period V21 illumination light is emitted by the illumination unit 31 in synchronization with the period, and the light receiving unit 244f is exposed.
  • the drive information generation unit 408a sets the vertical blanking period V21 (exposure period) as a period equivalent to the illumination period Lr2. Generated drive information.
  • the illumination control unit 32 controls the R illumination. By performing the R illumination in synchronization with the vertical blanking period V21, the light receiving unit 244f is exposed to the observation light by the R illumination in the vertical blanking period V21.
  • the imaging control unit 244e resets the operation at the timing (time Tr21) when the vertical blanking period V21 ends, shifts to the reading period R2, and causes the reading unit 244g to start the reading operation.
  • the electrical signal read by the readout unit 244g at this time is an electrical signal based on red light received by the light receiving unit 244f in the vertical blanking period V21 (illumination period Lr2).
  • the imaging control unit 244e proceeds to the vertical blanking period V22.
  • the vertical blanking period V22 illumination light is emitted from the illumination unit 31 in synchronization with the period, and the light receiving unit 244f is exposed.
  • the drive information generation unit 408a performs the drive in which the vertical blanking period V22 is set as a period equivalent to the illumination period Lg2. Generate information.
  • G illumination is obtained under the control of the illumination control unit 32.
  • the light receiving unit 244f is exposed to observation light from the G illumination in the vertical blanking period V22.
  • the imaging control unit 244e resets the operation at the timing (time Tr22) when the vertical blanking period V22 ends, shifts to the reading period R3, and causes the reading unit 244g to start the reading operation.
  • the electrical signal read by the readout unit 244g at this time is an electrical signal based on green light received by the light receiving unit 244f in the vertical blanking period V22 (illumination period Lg2).
  • the imaging control unit 244e proceeds to the vertical blanking period V23.
  • the vertical blanking period V23 illumination light is emitted by the illumination unit 31 in synchronization with the period, and the light receiving unit 244f is exposed.
  • the drive information generation unit 408a drives the vertical blanking period V23 as a period equivalent to the illumination period Lb2 when the illumination period Lb2 is set to the half light emission period similarly to the illumination period Lr2. Generate information.
  • B illumination is obtained under the control of the illumination control unit 32.
  • the light receiving unit 244f is exposed to the observation light by the B illumination in the vertical blanking period V23.
  • the imaging control unit 244e resets the operation at the timing when the vertical blanking period V23 ends in the same manner as the above-described processing, shifts to the next reading period, and causes the reading unit 244g to start the reading operation.
  • the electrical signal read by the readout unit 244g at this time is an electrical signal based on blue light received by the light receiving unit 244f in the vertical blanking period V23 (illumination period Lb2).
  • the illumination unit 31 performs illumination in an illumination period (minimum light emission period) in which the light emission amount is sufficiently smaller than the maximum light emission amount that can emit light will be described with reference to FIG.
  • the drive information generation unit 408a generates drive information in which the vertical blanking period (exposure period) is set as a period equivalent to the illumination period.
  • the readout unit 244g starts readout for each horizontal line when the operation is reset by the imaging control unit 244e at time Tr0, as in the above-described processing.
  • the imaging control unit 244e proceeds to the vertical blanking period V31.
  • the vertical blanking period V31 illumination light is emitted from the illumination unit 31 in synchronization with the period, and the light receiving unit 244f is exposed.
  • the drive information generation unit 408a sets the vertical blanking period V31 (exposure period) as a period equivalent to the illumination period Lr3. Generated drive information.
  • the illumination control unit 32 controls the R illumination. By performing the R illumination in synchronization with the vertical blanking period V31, the light receiving unit 244f is exposed to the observation light by the R illumination in the vertical blanking period V31.
  • the imaging control unit 244e resets the operation at the timing (time Tr31) when the vertical blanking period V31 ends, shifts to the reading period R2, and causes the reading unit 244g to start the reading operation.
  • the electrical signal read by the readout unit 244g at this time is an electrical signal based on red light received by the light receiving unit 244f in the vertical blanking period V31 (illumination period Lr3).
  • the imaging control unit 244e proceeds to the vertical blanking period V32 when the reading operation by the reading unit 244g is completed in the reading period R2.
  • the vertical blanking period V32 illumination light is emitted from the illumination unit 31 in synchronization with the period, and the light receiving unit 244f is exposed.
  • the drive information generation unit 408a drives the vertical blanking period V32 as a period equivalent to the illumination period Lg3 when the illumination period Lg3 is set to the minimum light emission period similarly to the illumination period Lr3. Generate information.
  • G illumination is obtained under the control of the illumination control unit 32.
  • the light receiving unit 244f is exposed to observation light from the G illumination in the vertical blanking period V32.
  • the imaging control unit 244e resets the operation at the timing (time Tr32) when the vertical blanking period V32 ends, shifts to the reading period R3, and causes the reading unit 244g to start the reading operation.
  • the electrical signal read by the readout unit 244g at this time is an electrical signal based on green light received by the light receiving unit 244f in the vertical blanking period V32 (illumination period Lg3).
  • the imaging control unit 244e proceeds to the vertical blanking period V33 when the reading operation by the reading unit 244g is completed in the reading period R3.
  • the vertical blanking period V33 illumination light is emitted by the illumination unit 31 in synchronization with the period, and the light receiving unit 244f is exposed.
  • the drive information generation unit 408a drives the vertical blanking period V33 as a period equivalent to the illumination period Lb3 when the illumination period Lb3 is set to the minimum light emission period similarly to the illumination period Lr3. Generate information.
  • the illumination control unit 32 controls the B illumination. By performing the B illumination in synchronization with the vertical blanking period V33, the light receiving unit 244f is exposed to the observation light by the B illumination in the vertical blanking period V33.
  • the imaging control unit 244e resets the operation at the timing when the vertical blanking period V33 ends in the same manner as the above-described processing, shifts to the next reading period, and causes the reading unit 244g to start the reading operation.
  • the electrical signal read by the readout unit 244g at this time is an electrical signal based on blue light received by the light receiving unit 244f in the vertical blanking period V33 (illumination period Lb3).
  • To the time to start reading of the (m + 1) th frame can be shortened according to the illumination period. For example, as shown in FIG. 3, assuming that the time from time Tr0 to time Tr11 is Td1, the time from time Tr0 to time Tr21 is Td2, and the time from time Tr0 to time Tr31 is Td3, Td3 ⁇ Td2 ⁇ Td1 become.
  • the illumination period in which the light emission amount is approximately half is 12.68 milliseconds
  • the period in which the substantially minimum light emission amount is 8.68 milliseconds.
  • the frame rate can be shortened by up to 8.0 milliseconds per frame while maintaining the read clock rate.
  • the time required for one frame it is possible to reduce the time required for reading a plurality of frames (electric signal acquisition processing).
  • the acquisition time of each frame exposed with red light, green light, and blue light is shortened, and color misregistration that occurs when images of three color components are combined can be reduced.
  • the smaller (closer) the distance between the imaging target and the distal end portion 24 (optical system 243) the more light is applied to the imaging target, and sufficient brightness can be obtained even if the illumination time is shortened. It is done.
  • the distance between the imaging target and the distal end portion 24 (optical system 243) is smaller (closer), both color shift reduction and clear image acquisition can be achieved. Can be obtained.
  • the vertical blanking period is not set according to the illumination period, and the time during the reset operation is not changed. . Therefore, even if the vertical blanking period is set to be longer than the maximum period during which light can be emitted or the illumination period is shortened, this shortened period is a blank period during which neither readout processing nor illumination processing is performed. It was.
  • the readout period is constant without being shortened according to the illumination period, so that the readout clock rate is set to be high. Is not necessary. For this reason, stable reading processing can be maintained.
  • the drive information generation unit 408a sets the vertical blanking period (exposure period) according to the illumination period. For example, when the illumination period is shortened, the vertical blanking period is also shortened. Since the information is generated and the image sensor 244 performs the reading process and the exposure process based on the drive information, and the light source device 3 performs the illumination process in synchronization with the exposure process, the reading clock rate is changed. Therefore, a decrease in frame rate can be suppressed.
  • the illumination period is set only to the vertical blanking period and does not include the readout period, the exposure period of each horizontal line is aligned, and the difference in brightness between the horizontal lines is suppressed. can do.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the endoscope system according to the first modification of the embodiment of the present invention.
  • symbol is attached
  • the light source device 3 has been described as having a plurality of light sources that emit light of different wavelength bands.
  • the endoscope system 1a according to the first modification includes one light source and a wavelength band. Includes a rotary filter capable of transmitting a plurality of different illumination lights.
  • the light source device 3a of the endoscope system 1a includes an illumination unit 310 and an illumination control unit 32. Under the control of the illumination control unit 32, the illumination unit 310 sequentially switches and emits a plurality of illumination lights having different wavelength bands from the subject (subject).
  • the illumination unit 310 includes the light source driver 31b, the light source unit 31c, the rotary filter 31d, the drive unit 31e, and the drive driver 31f.
  • the light source unit 31c is configured using a white LED light source and one or a plurality of lenses, and emits white light to the rotary filter 31d under the control of the light source driver 31b.
  • the white light generated by the light source unit 31c is emitted from the tip of the tip part 24 toward the subject via the rotary filter 31d and the light guide 241.
  • the rotating filter 31d is disposed on the optical path of the white light emitted from the light source unit 31c, and rotates to transmit only light in a predetermined wavelength band among the white light emitted from the light source unit 31c.
  • the rotary filter 31d includes a red filter 314, a green filter 315, and a blue filter 316 that transmit light having respective wavelength bands of red light (R), green light (G), and blue light (B).
  • the rotating filter 31d sequentially transmits light in the red, green, and blue wavelength bands (for example, red: 600 nm to 700 nm, green: 500 nm to 600 nm, blue: 400 nm to 500 nm) by rotating.
  • the illumination unit 310 is one of the narrow band red light (R illumination), green light (G illumination), and blue light (B illumination) among the white light (W illumination) emitted from the light source unit 31c. Can be sequentially emitted to the endoscope 2 (plane sequential method).
  • the drive unit 31e is configured by using a stepping motor, a DC motor, or the like, and rotates the rotary filter 31d. By making the rotational speed of the drive unit 31e variable, it is possible to change the transmission intervals of light in the red, green, and blue wavelength bands.
  • the drive driver 31f supplies a predetermined current to the drive unit 31e under the control of the illumination control unit 32.
  • the illumination control unit 32 controls the light source driver 31b to turn on the white LED light source of the light source unit 31c, and controls the drive driver 31f to rotate the rotary filter 31d at a specified speed.
  • the type (wavelength band) of illumination light emitted from the illumination unit 310 and the light emission period are controlled.
  • the illumination control unit 32 receives the synchronization signal from the control unit 408 of the processing device 4, receives the dimming signal from the dimming unit 404, and supplies the light source driver 31 b to the light source unit 31 c based on these signals. Control the amount of power.
  • the light source driver 31b may be configured such that the illumination light is always turned on and the illumination light is blocked by the rotary filter 31d during the vertical blanking period, or the drive timing for driving the light source unit 31c according to the vertical blanking period. (Light emission period) may be controlled, or during the light emission period, the drive timing (light emission period) for driving the light source unit 31c is PWM controlled, and the illumination unit 310 performs pulse control under the control of the illumination control unit 32. Illumination light may be emitted by driving.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the endoscope system according to the second modification of the embodiment of the present invention.
  • symbol is attached
  • the drive information generation unit 408a provided in the processing device 4 has been described as controlling the readout timing and the illumination timing.
  • the endoscope 2 (operation unit 22) A drive information generation unit 224 is provided, and the readout timing and illumination timing are controlled based on the control signal generated by the drive information generation unit 224.
  • the imaging element 244 of the endoscope 2 described above further includes a reference clock generation unit 244h.
  • the image sensor 244 is provided with a reference clock generation unit 244h, and the read start timing and the illumination light irradiation timing are controlled by the clock generated by the reference clock generation unit 244h.
  • the readout timing by the readout unit 244g and the illumination timing by the illumination control unit 32 are controlled based on the clock generated by the reference clock generation unit 244h.
  • the light source device 3 operates based on the clock generated by the reference clock generation unit 244h, and the reference clock generation unit 409 generates a clock for operating the internal configuration of the processing device 4 such as the image processing unit 402. To do.
  • the endoscope system 1b does not include the drive information generation unit 408a described above.
  • the imaging device is configured using the imaging element 244, the illumination unit 31, the illumination control unit 32, the light control unit 404, and the drive information generation unit 224.
  • the operation unit 22 acquires the illumination period set by the light control unit 404 from the treatment device 4, the vertical blanking period (exposure period) corresponding to the illumination period, and illumination by the illumination unit 31.
  • a drive information generation unit 224 that generates drive information related to timing is included.
  • the drive information generation unit 224 outputs the generated drive information to the distal end portion 24 and the processing device 4.
  • the drive information according to this modification is information including the readout start timing (vertical synchronization signal) of each frame, the illumination start timing by the illumination unit 31, and the illumination end timing.
  • a clock generated by the reference clock generation unit 244h may be superimposed on the drive information, or a reference clock or a clock (not shown) synchronized with the reference clock may be received from the processing device 4.
  • the control unit 408 When receiving the drive information from the drive information generating unit 224, the control unit 408 outputs a control signal related to the illumination start timing and the illumination end timing to the illumination control unit 32.
  • the illumination control unit 32 performs illumination control by controlling the illumination unit 31 in synchronization with the vertical blanking period, as in the above-described embodiment.
  • the illumination control unit 32 controls the illumination unit 31 based on the clock generated by the reference clock generation unit 244h.
  • the illumination control can be performed in synchronization with the vertical blanking period and the illumination period based on the clock generated by the endoscope 2.
  • the setting of the vertical blanking period according to the illumination period by the drive information generation unit 224 is the same as the setting process of the drive information generation unit 408a according to the above-described embodiment.
  • the dimming unit 404 sets the illumination period according to the detection result of the brightness detection unit 403, and the vertical information is set according to the illumination period set by the drive information generation unit 408a.
  • the drive information generation unit 224 may acquire the illumination period set by the dimming unit 404 and set the vertical blanking period. Even if the luminance information is acquired from the AFE unit 244b, the illumination period and the vertical blanking period are set, and the set illumination period (including illumination timing) is output to the control unit 408 as drive information. Good.
  • the operation unit 22 has been described as including the drive information generation unit 224.
  • the drive information generation unit is provided in the image sensor 244, for example, in the image capture control unit 224e.
  • the drive information generated by the unit may be output to the processing device 4.
  • the wavelength band of the illumination light may be selected by the rotary filter 31d.
  • the read start timing of the first line is the first horizontal line of the line having the effective pixel area from the viewpoint of acquiring the image of the effective pixel area.
  • the vertical blanking period is described as being set according to the illumination period.
  • the readout period R1 there are non-reading target pixels and non-image processing target pixels (horizontal lines).
  • a period required for reading out the non-read target pixel may be included in the vertical blanking period (exposure period). That is, when pixels other than the readout target and the image processing target are set, the period required for reading the set pixels may be regarded as a part of the vertical blanking period.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the readout timing by the imaging device and the illumination timing by the illumination unit of the endoscope system according to the embodiment of the present invention.
  • the readout periods R1a and R2a are periods required for readout of the pixel to be processed
  • the vertical blanking period V11a may be a period other than the readout period of the pixel to be processed.
  • the setting of the illumination period in this case may be equivalent to the vertical blanking period V11a, or may be equivalent to the originally set vertical blanking period V11.
  • the exposure period is longer than the illumination period.
  • the dimming unit 404 has been described as setting the illumination period according to the detection result of the brightness detection unit 403.
  • the vertical blanking period can be changed according to the changed illumination period.
  • a liquid such as water is discharged from the water supply means provided in the endoscope 2 or when there is a possibility of image distortion or color misregistration due to the amount of liquid at the observation site, etc. It may also be controlled to shorten the vertical blanking period. In this case, for example, the control is performed in response to pressing of the water supply switch.
  • the dimming unit 404 has been described as setting the illumination period according to the detection result of the brightness detection unit 403.
  • the setting of the illumination period is performed for each frame.
  • the detection result may be acquired, or the detection result may be acquired every few frames, or illumination with a set wavelength band (for example, green light) may be performed. In such a case, the detection result may be acquired and performed.
  • a set wavelength band for example, green light
  • the dimming unit 404 has been described as setting the illumination period by the illumination unit 31 according to the detection result of the brightness detection unit 403, but in the case of a configuration without the illumination unit 31, An open period of the electronic shutter of the image sensor 244 may be used.
  • the imaging device is configured using the imaging element 244, the light control unit 404, and the drive information generation unit 408a.
  • the imaging device is configured using the imaging element 244, the drive information generation unit 224, and the light control unit 404.
  • the imaging device 244 and the drive information generation unit 224 constitute an imaging device, and the drive information generation unit 224 acquires the electrical signal from the AFE unit 244b or the P / S conversion unit 244c and outputs the electrical signal (image Drive information including an exposure period and an illumination period may be generated based on (brightness).
  • control unit 408 of the control device 4 has been described as controlling the driving of the light source device 3 based on the acquired drive information.
  • the light source device 3 includes a control unit, and the control is performed.
  • the unit may acquire drive information and drive based on the drive information.
  • the red LED light source 311, the green LED light source 312 and the blue LED light source 313 are used as the light source unit 31a, and the white LED light source is used as the light source unit 31c.
  • a laser diode is used as the light source. It may be a thing.
  • the illumination unit 31 and the illumination unit 310 have been described as emitting light in any one of the wavelength bands of red, green, and blue, but light in a wavelength band different from these wavelength bands. May be emitted.
  • the imaging apparatus according to the present invention is useful for suppressing a decrease in frame rate without changing the readout clock rate.

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Abstract

　本発明にかかる撮像装置は、各々が受光した光を光電変換して電気信号を生成する複数の画素がマトリックス状に設けられた受光部（２４４ｆ）と、画素が生成した電気信号をラインごとに順次読み出す読み出し部（２４４ｇ）と、複数の画素のうち、少なくとも画像処理対象の画素が生成した電気信号を読み出し部（２４４ｇ）に読み出させる読み出し処理、および受光部を露光する露光処理を交互に繰り返す撮像制御を行う撮像制御部（２４４ｅ）と、を有する撮像素子（２４４）と、電気信号に基づき露光処理の露光期間を設定し、該設定した露光期間を駆動情報として生成する駆動情報生成部（４０８ａ）と、を備え、撮像制御部（４０８ａ）は、駆動情報に基づき露光処理および読み出し処理を制御する。

Description

撮像装置
　本発明は、複数の画素を有する撮像素子を備えた撮像装置に関する。
　従来、医療分野においては、患者等の被検体の臓器を観察する際に内視鏡システムが用いられている。内視鏡システムは、例えば先端に撮像素子が設けられ、可撓性を有する細長形状をなし、被検体内に挿入される挿入部を有する内視鏡と、挿入部の基端側にケーブルを介して接続され、撮像素子が生成した撮像信号に応じた体内画像の画像処理を行って、体内画像を表示部等に表示させる処理装置とを備える。
　内視鏡システムに用いられる観察方式として、同時式と面順次式とがある。同時式では、撮像素子の受光部の前面に、例えば赤色、緑色、青色の三つの色成分の光を透過するカラーフィルタが設けられ、白色光の照明光の下で撮像を行う。一方、面順次式では、例えば、赤色、緑色、青色の三つの色成分の照明光を順次切り替える。面順次式では、順次色成分が切り替わる照明光の下で色ごとに撮像を行う。面順次式は、同時式と比して高画質を維持しながら挿入部を細径化できるという利点がある。
　撮像素子には、ＣＭＯＳ（Complementary　Metal　Oxide　Semiconductor）イメージセンサが用いられる。ＣＭＯＳイメージセンサは、水平ライン毎にタイミングをずらして読み出しを行うローリングシャッタ方式によって撮像信号を生成する。ＣＭＯＳイメージセンサは、画素に蓄えられた電荷に基づく画素情報の読み出しの仕方を任意に設定することができるため、全画素を同時に読み出すＣＣＤイメージセンサよりも多様な撮像を行うことができる。
　ところで、ＣＭＯＳイメージセンサを適用した内視鏡システムでは、上述した複数種類の照明を撮像画像のフレームレートに合わせて切り替えると、互いに異なる照明期間に露光期間がまたがってしまうことがある。このような場合、取得した画像には、異なる２つの照明期間の照明光が混ざった画像が得られてしまうという問題があった。この問題を解決するための技術として、少なくとも二つのフレーム分の期間で同色成分の照明光を照明し、該照明光により露光されて読み出された複数フレームの撮像信号のうちの最初のフレームの撮像信号を処理対象から除外する技術が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１によれば、ＣＭＯＳイメージセンサを用いながらも、複数の照明光が切り替わる条件下で各照明に対応した画像を十分な感度を確保して撮像することができる。
特許第５４２７３１６号公報
　しかしながら、特許文献１が開示する技術では、少なくとも連続する２フレーム期間は同色成分の照明光による照明を行う必要があり、かつ照明光の色の切り替わった直後に読み出されるフレームは処理対象から除外されてしまう（読み捨てられてしまう）ため、フレームレートが低下する。フレームレートが低下すると、被写体の動きによっては各色成分の画像間で像のずれ（色ずれ）が生じてしまうおそれがあった。ずれの発生を抑制するには、読み出しのクロックレートを上げてフレームレートの低下を抑制することが考えられるが、読み出しのクロックレートを上げると、撮像素子の発熱量が増え、この発熱による熱雑音によってノイズが増大して画像の画質が低下するおそれがあった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、読み出しのクロックレートを変えることなくフレームレートの低下を抑制することができる撮像装置を提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる撮像装置は、各々が受光した光を光電変換して電気信号を生成する複数の画素がマトリックス状に設けられた受光部と、前記画素が生成した電気信号をラインごとに順次読み出す読み出し部と、前記複数の画素のうち、少なくとも画像処理対象の画素が生成した電気信号を前記読み出し部に読み出させる読み出し処理、および前記受光部を露光する露光処理を交互に繰り返す撮像制御を行う撮像制御部と、を有する撮像素子と、前記電気信号に基づき前記露光処理の露光期間を設定し、該設定した露光期間を駆動情報として生成する駆動情報生成部と、を備え、前記撮像制御部は、前記駆動情報に基づき前記露光処理および前記読み出し処理を制御することを特徴とする。
　また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記駆動情報生成部は、前記電気信号に基づき生成される画像の明るさをもとに前記露光期間を設定することを特徴とする。
　また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、波長帯域の異なる複数の照明光を切り替え可能に出射する照明部と、前記波長帯域の異なる複数の照明光を前記露光処理ごとに切り替えて出射させる照明制御部と、をさらに備えたことを特徴とする。
　また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、パルス駆動により照明光を出射する照明部と、前記照明部による前記照明光の出射を制御する照明制御部と、をさらに備えたことを特徴とする。
　また、本発明にかかる撮像装置は、上記発明において、前記電気信号に基づき生成される画像の明るさをもとに前記照明部による前記照明光の照明期間を設定する調光部をさらに備え、前記駆動情報生成部は、前記露光期間を前記調光部で設定された照明期間と同一、または照明期間より長い期間とする駆動情報を生成し、前記照明制御部は、前記調光部で設定された前記照明期間に基づき前記照明部に前記照明光を出射させることを特徴とする。
　本発明によれば、読み出しのクロックレートを変えることなくフレームレートの低下を抑制することができるという効果を奏する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる内視鏡システムの概略構成を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態にかかる内視鏡システムの撮像素子による読み出しタイミングと照明部による照明タイミングとを説明する図である。 図４は、本発明の実施の形態の変形例１にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。 図５は、本発明の実施の形態の変形例２にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。 図６は、本発明の実施の形態にかかる内視鏡システムの撮像素子による読み出しタイミングと照明部による照明タイミングとを説明する図であって、垂直ブランキング期間に画素の読み出し期間の一部が含まれる場合を説明する図である。
　以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）を説明する。実施の形態では、本発明にかかる撮像装置を含むシステムの一例として、患者等の被検体内の画像を撮像して表示する医療用の内視鏡システムについて説明する。また、この実施の形態により、この発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して説明する。
（実施の形態）
　図１は、本発明の実施の形態にかかる内視鏡システムの概略構成を示す図である。図２は、本実施の形態にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。
　図１および図２に示す内視鏡システム１は、被検体内に先端部を挿入することによって被検体の体内画像を撮像する内視鏡２と、内視鏡２の先端から出射する照明光を発生する光源装置３と、内視鏡２が撮像した体内画像に所定の画像処理を施すとともに、内視鏡システム１全体の動作を統括的に制御する処理装置４と、処理装置４が画像処理を施した体内画像を表示する表示装置５と、を備える。
　内視鏡２は、可撓性を有する細長形状をなす挿入部２１と、挿入部２１の基端側に接続され、各種の操作信号の入力を受け付ける操作部２２と、操作部２２から挿入部２１が延びる方向と異なる方向に延び、光源装置３および処理装置４に接続する各種ケーブルを内蔵するユニバーサルコード２３と、を備える。
　挿入部２１は、光を受光して光電変換を行うことにより信号を生成する画素が２次元状に配列された撮像素子２４４を内蔵した先端部２４と、複数の湾曲駒によって構成された湾曲自在な湾曲部２５と、湾曲部２５の基端側に接続され、可撓性を有する長尺状の可撓管部２６と、を有する。
　先端部２４は、グラスファイバ等を用いて構成されて光源装置３が発光した光の導光路をなすライトガイド２４１と、ライトガイド２４１の先端に設けられた照明レンズ２４２と、集光用の光学系２４３と、光学系２４３の結像位置に設けられ、光学系２４３が集光した光を受光して電気信号に光電変換して所定の信号処理を施す撮像素子２４４と、を有する。
　光学系２４３は、一または複数のレンズを用いて構成され、画角を変化させる光学ズーム機能および焦点を変化させるフォーカス機能を有する。
　撮像素子２４４は、光学系２４３からの光を光電変換して電気信号（撮像信号）を生成するセンサ部２４４ａと、センサ部２４４ａが出力した撮像信号に対してノイズ除去やＡ／Ｄ変換を行うアナログフロントエンド部２４４ｂ（以下、「ＡＦＥ部２４４ｂ」という）と、ＡＦＥ部２４４ｂが出力した撮像信号（デジタル信号）をパラレル／シリアル変換して外部に送信するＰ／Ｓ変換部２４４ｃと、センサ部２４４ａの駆動タイミング、ＡＦＥ部２４４ｂおよびＰ／Ｓ変換部２４４ｃにおける各種信号処理のパルスを発生するタイミングジェネレータ２４４ｄと、撮像素子２４４の動作を制御する撮像制御部２４４ｅと、を有する。撮像素子２４４は、例えばモノクロのＣＭＯＳ（Complementary　Metal　Oxide　Semiconductor）イメージセンサを用いて実現される。
　センサ部２４４ａは、光量に応じた電荷を蓄積するフォトダイオードや、フォトダイオードから転送される電荷を電圧レベルに変換するコンデンサなどをそれぞれ有する複数の画素がマトリックス状に配列され、各画素が光学系２４３からの光を光電変換して電気信号を生成する受光部２４４ｆと、受光部２４４ｆの複数の画素のうち読み出し対象として任意に設定された画素が生成した電気信号を順次読み出して、撮像信号として出力する読み出し部２４４ｇと、を有する。読み出し部２４４ｇは、マトリックス状に配列された複数の画素が生成した電気信号を水平ライン毎に順次読み出す。
　撮像素子２４４（ＣＭＯＳイメージセンサ）は、上述したように水平ライン毎にタイミングをずらして読み出しを行うローリングシャッタ方式によって電気信号を読み出す。
　ＡＦＥ部２４４ｂは、例えば相関二重サンプリング（Correlated　Double　Sampling：ＣＤＳ）法を用いてアナログの撮像信号に含まれるノイズ成分を低減するノイズ低減回路と、電気信号の増幅率（ゲイン）を調整して一定の出力レベルを維持するＡＧＣ（Automatic　Gain　Control）回路と、ＡＧＣ回路を介して出力された画像情報としての撮像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路と、を有する。
　撮像制御部２４４ｅは、処理装置４から受信した設定データに従って先端部２４の各種動作を制御する。撮像制御部２４４ｅは、例えば、読み出し部２４４ｇに読み出し信号を出力して、各画素が出力する電気信号の出力態様を画素単位で制御する。撮像制御部２４４ｅは、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）や各種プログラムを記録するレジスタ等を用いて構成される。
　操作部２２は、湾曲部２５を上下方向および左右方向に湾曲させる湾曲ノブ２２１と、被検体内に生体鉗子、電気メスおよび検査プローブ等の処置具を挿入する処置具挿入部２２２と、処理装置４、光源装置３に加えて、送気手段、送水手段、画面表示制御等の周辺機器の操作指示信号を入力する操作入力部である複数のスイッチ２２３と、を有する。処置具挿入部２２２から挿入される処置具は、先端部２４の処置具チャンネル（図示せず）を経由して開口部（図示せず）から表出する。
　ユニバーサルコード２３は、ライトガイド２４１と、一または複数の信号線をまとめた集合ケーブル２４５と、を少なくとも内蔵している。集合ケーブル２４５は、設定データを送受信するための信号線、画像信号を送受信するための信号線、撮像素子２４４を駆動するための駆動用のタイミング信号を送受信するための信号線、および読み出し部２４４ｇが読み出しを開始するタイミングに関する駆動情報を送信するための信号線を含む。
　つぎに、光源装置３の構成について説明する。光源装置３は、照明部３１と、照明制御部３２と、を備える。
　照明部３１は、照明制御部３２の制御のもと、被写体（被検体）に対して、波長帯域が互いに異なる複数の照明光を順次切り替えて出射する。照明部３１は、光源部３１ａと、光源ドライバ３１ｂと、を有する。
　光源部３１ａは、赤色ＬＥＤ光源３１１、緑色ＬＥＤ光源３１２および青色ＬＥＤ光源３１３や一または複数のレンズ等を用いて構成され、光源ドライバ３１ｂの制御のもと、各ＬＥＤ光源がそれぞれの波長帯域の光（照明光）を出射する。光源部３１ａが発生させた照明光は、ライトガイド２４１を経由して先端部２４の先端から被写体に向けて出射される。具体的には、光源部３１ａは、赤色ＬＥＤ光源３１１、緑色ＬＥＤ光源３１２および青色ＬＥＤ光源３１３のいずれかから光を出射することにより、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）のうちのいずれかの波長帯域（例えば、赤：６００ｎｍ～７００ｎｍ、緑：５００ｎｍ～６００ｎｍ、青：４００ｎｍ～５００ｎｍ）を有する光を照明光として出射する。これにより、照明部３１は、光源部３１ａにより赤色光（Ｒ照明）、緑色光（Ｇ照明）および青色光（Ｂ照明）いずれかの光を内視鏡２に順次出射（面順次方式）することができる。
　光源ドライバ３１ｂは、照明制御部３２の制御のもと、光源部３１ａの赤色ＬＥＤ光源３１１、緑色ＬＥＤ光源３１２および青色ＬＥＤ光源３１３のうちのいずれかに対して電流を供給することにより、光源部３１ａに照明光を出射させる。
　照明制御部３２は、光源ドライバ３１ｂを制御して光源部３１ａの赤色ＬＥＤ光源３１１、緑色ＬＥＤ光源３１２および青色ＬＥＤ光源３１３をオンオフ動作させることによって、照明部３１により出射される照明光の種類（波長帯域）を制御する。照明制御部３２は、処理装置４の制御部４０８から同期信号を受信するとともに、調光部４０４から調光信号を受信し、これらの信号に基づいて、光源ドライバ３１ｂが光源部３１ａ（各ＬＥＤ光源）に供給する電力量を制御するとともに、光源ドライバ３１ｂが光源部３１ａを駆動する駆動タイミング（発光期間）を制御する。発光期間内は常に照明光を点灯させていてもよいし、ＰＷＭ（Pulse　Width　Modulation）制御をして照明制御部３２の制御のもと、パルス駆動により照明光を出射してもよい。
　次に、処理装置４の構成について説明する。処理装置４は、Ｓ／Ｐ変換部４０１と、画像処理部４０２と、明るさ検出部４０３と、調光部４０４と、同期信号生成部４０５と、入力部４０６と、記録部４０７と、制御部４０８と、基準クロック生成部４０９と、を備える。
　Ｓ／Ｐ変換部４０１は、撮像素子２４４から入力された画像情報（電気信号）をシリアル／パラレル変換して画像処理部４０２に出力する。
　画像処理部４０２は、Ｓ／Ｐ変換部４０１から入力された画像情報をもとに、表示装置５が表示する体内画像を生成する。画像処理部４０２は、画像情報に対して、所定の画像処理を実行して体内画像を含む体内画像情報を生成する。ここで、画像処理としては、同時化処理、オプティカルブラック減算処理、ホワイトバランス調整処理、カラーマトリクス演算処理、ガンマ補正処理、色再現処理、エッジ強調処理、複数の画像データを合成する合成処理およびフォーマット変換処理等である。また、画像処理部４０２は、Ｓ／Ｐ変換部４０１から入力された画像情報を明るさ検出部４０３へ出力する。
　明るさ検出部４０３は、画像処理部４０２から入力される体内画像情報から、各画素に対応する明るさレベルを検出し、検出した明るさレベルを内部に設けられたメモリに記録するとともに制御部４０８へ出力する。また、明るさ検出部４０３は、検出した明るさレベルをもとにゲイン調整値を算出し、ゲイン調整値を画像処理部４０２へ出力する。
　調光部４０４は、制御部４０８からの制御信号と、明るさ検出部４０３が検出した明るさレベルとをもとに光源部３１ａの発光期間（発光開始タイミングおよび発光終了タイミング）等の条件を設定し、この設定した条件を含む調光信号を光源装置３へ出力する。また、調光部４０４は、設定した条件を制御部４０８に出力する。
　同期信号生成部４０５は、基準クロック生成部４０９が生成したクロックに基づき、少なくとも垂直同期信号を含む同期信号を生成し、集合ケーブル２４５に含まれる所定の信号線を介してタイミングジェネレータ２４４ｄへ送信するとともに、処理装置４内部の各部へ送信する。
　入力部４０６は、内視鏡システム１の動作を指示する動作指示信号等の各種信号の入力を受け付ける。
　記録部４０７は、フラッシュメモリやＤＲＡＭ（Dynamic　Random　Access　Memory）等の半導体メモリを用いて実現される。記録部４０７は、内視鏡システム１を動作させるための各種プログラム、および内視鏡システム１の動作に必要な各種パラメータ等を含むデータを記録する。また、記録部４０７は、処理装置４の識別情報を記録する。ここで、識別情報には、処理装置４の固有情報（ＩＤ）、年式、スペック情報、伝送方式および伝送レート等が含まれる。
　制御部４０８は、ＣＰＵ等を用いて構成され、撮像素子２４４および光源装置３を含む各構成部の駆動制御、および各構成部に対する情報の入出力制御などを行う。制御部４０８は、記録部４０７に記録されている撮像制御のための設定データ（例えば、読み出し対象の画素など）を、集合ケーブル２４５に含まれる所定の信号線を介して撮像制御部２４４ｅへ送信する。
　また、制御部４０８は、調光部４０４が設定した発光期間（照明期間）に基づいて受光部２４４ｆに光学系２４３からの光を露光する露光期間を設定し、該露光期間を含む駆動情報を生成する駆動情報生成部４０８ａを有する。制御部４０８は、駆動情報生成部４０８ａが生成した駆動情報を先端部２４に出力するとともに、露光期間と同期して照明部３１に照明動作を行わせる旨の制御信号を照明制御部３２に出力する。制御信号には、例えば、読み出し部２４４ｇによる読み出し開始動作および終了動作に応じた照明部３１による照明開始タイミングおよび照明終了タイミングなどを含む。
　基準クロック生成部４０９は、内視鏡システム１の各構成部の動作の基準となるクロック信号を生成し、内視鏡システム１の各構成部に対して生成したクロック信号を供給する。
　次に、表示装置５について説明する。表示装置５は、映像ケーブルを介して処理装置４が生成した体内画像情報に対応する体内画像を受信して表示する。表示装置５は、液晶または有機ＥＬ（Electro　Luminescence）を用いて構成される。
　なお、本実施の形態では、撮像素子２４４、照明部３１、照明制御部３２、調光部４０４および駆動情報生成部４０８ａ（制御部４０８）を用いて撮像装置を構成する。
　続いて、内視鏡システム１の撮像素子２４４による読み出しタイミングと照明部３１による照明タイミングとについて、図３を参照して説明する。図３は、内視鏡システムの撮影時における撮像素子の読み出しタイミングと照明部による照明タイミングとを説明する図であって、図３（ａ）は最大の発光量となる期間で発光を行う場合を示す図であり、図３（ｂ）は最大の発光量の略半分の発光量となる期間で発光を行う場合を示す図であり、図３（ｃ）は最大の発光量よりも十分小さい発光量となる期間で発光を行う場合を示す図である。
　撮像素子２４４は、読み出し部２４４ｇによって、水平ライン毎にタイミングをずらして第１～第ｎライン（１フレーム）の電気信号の読み出し処理を行う読み出し期間と、読み出し期間とは異なる期間であって、受光部２４４ｆの露光処理（照明光による撮像対象領域への照明）を行うための期間（露光期間）である垂直ブランキング期間とを交互に繰り返して、被検体の体内画像を含む撮像信号を取得する。例えば、図３（ａ）では、読み出し期間Ｒ１～Ｒ３と垂直ブランキング期間Ｖ１１～Ｖ１３とを交互に繰り返している。また、図３（ａ）では、例えば１ライン目の読み出し期間を、期間Ｒ１０１で示している。
　まず、設定されている最大の発光量となる照明期間（フル発光期間）で照明部３１による照明を行う場合について、図３（ａ）を参照して説明する。調光部４０４により照明期間がフル発光期間に設定されている場合、駆動情報生成部４０８ａは、垂直ブランキング期間（露光期間）をこの照明期間と同等の期間として設定した駆動情報を生成する。
　読み出し部２４４ｇは、図３（ａ）に示すように、時間Ｔｒ０において撮像制御部２４４ｅにより動作がリセットされると、第１～第ｎライン（１フレーム）の読み出しを開始する。本実施の形態では、撮像制御部２４４ｅが、駆動情報生成部４０８ａにより生成された駆動情報（露光期間）に基づき、読み出し部２４４ｇが読み出しを開始する開始タイミング（次フレームを開始するタイミング）でリセット信号（垂直同期信号）を出力する。これにより、撮像制御部２４４ｅは、読み出し部２４４ｇによる読み出し開始タイミングに応じて動作（具体的にはコンデンサ）をリセットし、読み出し部２４４ｇに読み出し動作を開始させる。
　撮像制御部２４４ｅは、読み出し期間Ｒ１において読み出し部２４４ｇによる読み出し動作が終了すると、垂直ブランキング期間Ｖ１１に移行する。垂直ブランキング期間Ｖ１１では、該期間と同期して照明部３１により照明光が出射され、受光部２４４ｆを露光する。具体的には、調光部４０４により照明期間Ｌｒ１がフル発光期間に設定されている場合、駆動情報生成部４０８ａは、垂直ブランキング期間Ｖ１１（露光期間）を照明期間Ｌｒ１と同等の期間として設定した駆動情報を生成する。照明期間Ｌｒ１では、照明制御部３２の制御により赤色光（Ｒ照明）が出射される。垂直ブランキング期間Ｖ１１と同期してＲ照明が行われることにより、受光部２４４ｆは、垂直ブランキング期間Ｖ１１においてＲ照明により撮像対象から反射または散乱などした光（観察光）によって露光される。
　その後、撮像制御部２４４ｅは、垂直ブランキング期間Ｖ１１が終了するタイミング（時間Ｔｒ１１）でリセット信号を出力して動作をリセットし、読み出し期間Ｒ２に移行して読み出し部２４４ｇに読み出し動作を開始させる。このときに読み出し部２４４ｇが読み出す電気信号は、垂直ブランキング期間Ｖ１１（照明期間Ｌｒ１）において受光部２４４ｆが受光した赤色光による電気信号である。
　撮像制御部２４４ｅは、読み出し期間Ｒ２において読み出し部２４４ｇによる読み出し動作が終了すると、垂直ブランキング期間Ｖ１２に移行する。垂直ブランキング期間Ｖ１２では、該期間と同期して照明部３１により照明光が出射され、受光部２４４ｆを露光する。具体的には、駆動情報生成部４０８ａは、照明期間Ｌｇ１が、照明期間Ｌｒ１と同様にフル発光期間に設定されている場合、垂直ブランキング期間Ｖ１２を照明期間Ｌｇ１と同等の期間として設定した駆動情報を生成する。照明期間Ｌｇ１では、照明制御部３２の制御により緑色光（Ｇ照明）が出射される。垂直ブランキング期間Ｖ１２と同期してＧ照明が行われることにより、受光部２４４ｆは、垂直ブランキング期間Ｖ１２においてＧ照明による観察光によって露光される。
　その後、撮像制御部２４４ｅは、垂直ブランキング期間Ｖ１２が終了するタイミング（時間Ｔｒ１２）でリセット信号を出力して動作をリセットし、読み出し期間Ｒ３に移行して読み出し部２４４ｇに読み出し動作を開始させる。このときに読み出し部２４４ｇが読み出す電気信号は、垂直ブランキング期間Ｖ１２（照明期間Ｌｇ１）において受光部２４４ｆが受光した緑色光による電気信号である。
　撮像制御部２４４ｅは、読み出し期間Ｒ３において読み出し部２４４ｇによる読み出し動作が終了すると、垂直ブランキング期間Ｖ１３に移行する。垂直ブランキング期間Ｖ１３では、該期間と同期して照明部３１により照明光が出射され、受光部２４４ｆを露光する。具体的には、駆動情報生成部４０８ａは、照明期間Ｌｂ１が、照明期間Ｌｒ１と同様にフル発光期間に設定されている場合、垂直ブランキング期間Ｖ１３を照明期間Ｌｂ１と同等の期間として設定した駆動情報を生成する。照明期間Ｌｂ１では、照明制御部３２の制御により青色光（Ｂ照明）が出射される。垂直ブランキング期間Ｖ１３と同期してＢ照明が行われることにより、受光部２４４ｆは、垂直ブランキング期間Ｖ１３においてＢ照明による観察光によって露光される。
　その後、撮像制御部２４４ｅは、上述した処理と同様に、垂直ブランキング期間Ｖ１３が終了するタイミングで動作をリセットし、次の読み出し期間に移行して読み出し部２４４ｇに読み出し動作を開始させる。このときに読み出し部２４４ｇが読み出す電気信号は、垂直ブランキング期間Ｖ１３（照明期間Ｌｂ１）において受光部２４４ｆが受光した青色光による電気信号である。
　次に、最大の発光量の略半分の発光量となる照明期間（ハーフ発光期間）で照明部３１による照明を行う場合について、図３（ｂ）を参照して説明する。調光部４０４により照明期間がハーフ発光期間に設定されている場合、駆動情報生成部４０８ａは、垂直ブランキング期間（露光期間）をこの照明期間と同等の期間として設定した駆動情報を生成する。
　読み出し部２４４ｇは、上述した処理と同様、時間Ｔｒ０において撮像制御部２４４ｅにより動作がリセットされると、水平ラインごとの読み出しを開始する。撮像制御部２４４ｅは、読み出し期間Ｒ１において読み出し部２４４ｇによる読み出し動作が終了すると、垂直ブランキング期間Ｖ２１に移行する。垂直ブランキング期間Ｖ２１では、該期間と同期して照明部３１により照明光が出射され、受光部２４４ｆを露光する。具体的には、調光部４０４により照明期間Ｌｒ２がハーフ発光期間に設定されている場合、駆動情報生成部４０８ａは、垂直ブランキング期間Ｖ２１（露光期間）を照明期間Ｌｒ２と同等の期間として設定した駆動情報を生成する。照明期間Ｌｒ２では、照明制御部３２の制御によりＲ照明となる。垂直ブランキング期間Ｖ２１と同期してＲ照明が行われることにより、受光部２４４ｆは、垂直ブランキング期間Ｖ２１においてＲ照明による観察光によって露光される。
　その後、撮像制御部２４４ｅは、垂直ブランキング期間Ｖ２１が終了するタイミング（時間Ｔｒ２１）で動作をリセットし、読み出し期間Ｒ２に移行して読み出し部２４４ｇに読み出し動作を開始させる。このときに読み出し部２４４ｇが読み出す電気信号は、垂直ブランキング期間Ｖ２１（照明期間Ｌｒ２）において受光部２４４ｆが受光した赤色光による電気信号である。
　撮像制御部２４４ｅは、読み出し期間Ｒ２において読み出し部２４４ｇによる読み出し動作が終了すると、垂直ブランキング期間Ｖ２２に移行する。垂直ブランキング期間Ｖ２２では、該期間と同期して照明部３１により照明光が出射され、受光部２４４ｆを露光する。具体的には、駆動情報生成部４０８ａは、照明期間Ｌｇ２が、照明期間Ｌｒ２と同様にハーフ発光期間に設定されている場合、垂直ブランキング期間Ｖ２２を照明期間Ｌｇ２と同等の期間として設定した駆動情報を生成する。照明期間Ｌｇ２では、照明制御部３２の制御によりＧ照明となる。垂直ブランキング期間Ｖ２２と同期してＧ照明が行われることにより、受光部２４４ｆは、垂直ブランキング期間Ｖ２２においてＧ照明による観察光によって露光される。
　その後、撮像制御部２４４ｅは、垂直ブランキング期間Ｖ２２が終了するタイミング（時間Ｔｒ２２）で動作をリセットし、読み出し期間Ｒ３に移行して読み出し部２４４ｇに読み出し動作を開始させる。このときに読み出し部２４４ｇが読み出す電気信号は、垂直ブランキング期間Ｖ２２（照明期間Ｌｇ２）において受光部２４４ｆが受光した緑色光による電気信号である。
　撮像制御部２４４ｅは、読み出し期間Ｒ３において読み出し部２４４ｇによる読み出し動作が終了すると、垂直ブランキング期間Ｖ２３に移行する。垂直ブランキング期間Ｖ２３では、該期間と同期して照明部３１により照明光が出射され、受光部２４４ｆを露光する。具体的には、駆動情報生成部４０８ａは、照明期間Ｌｂ２が、照明期間Ｌｒ２と同様にハーフ発光期間に設定されている場合、垂直ブランキング期間Ｖ２３を照明期間Ｌｂ２と同等の期間として設定した駆動情報を生成する。照明期間Ｌｂ２では、照明制御部３２の制御によりＢ照明となる。垂直ブランキング期間Ｖ２３と同期してＢ照明が行われることにより、受光部２４４ｆは、垂直ブランキング期間Ｖ２３においてＢ照明による観察光によって露光される。
　その後、撮像制御部２４４ｅは、上述した処理と同様に、垂直ブランキング期間Ｖ２３が終了するタイミングで動作をリセットし、次の読み出し期間に移行して読み出し部２４４ｇに読み出し動作を開始させる。このときに読み出し部２４４ｇが読み出す電気信号は、垂直ブランキング期間Ｖ２３（照明期間Ｌｂ２）において受光部２４４ｆが受光した青色光による電気信号である。
　次に、発光可能な最大の発光量よりも十分小さい発光量となる照明期間（ミニマム発光期間）で照明部３１による照明を行う場合について、図３（ｃ）を参照して説明する。調光部４０４により照明期間がミニマム発光期間に設定されている場合、駆動情報生成部４０８ａは、垂直ブランキング期間（露光期間）をこの照明期間と同等の期間として設定した駆動情報を生成する。
　読み出し部２４４ｇは、上述した処理と同様、時間Ｔｒ０において撮像制御部２４４ｅにより動作がリセットされると、水平ラインごとの読み出しを開始する。撮像制御部２４４ｅは、読み出し期間Ｒ１において読み出し部２４４ｇによる読み出し動作が終了すると、垂直ブランキング期間Ｖ３１に移行する。垂直ブランキング期間Ｖ３１では、該期間と同期して照明部３１により照明光が出射され、受光部２４４ｆを露光する。具体的には、調光部４０４により照明期間Ｌｒ３がミニマム発光期間に設定されている場合、駆動情報生成部４０８ａは、垂直ブランキング期間Ｖ３１（露光期間）を照明期間Ｌｒ３と同等の期間として設定した駆動情報を生成する。照明期間Ｌｒ３では、照明制御部３２の制御によりＲ照明となる。垂直ブランキング期間Ｖ３１と同期してＲ照明が行われることにより、受光部２４４ｆは、垂直ブランキング期間Ｖ３１においてＲ照明による観察光によって露光される。
　その後、撮像制御部２４４ｅは、垂直ブランキング期間Ｖ３１が終了するタイミング（時間Ｔｒ３１）で動作をリセットし、読み出し期間Ｒ２に移行して読み出し部２４４ｇに読み出し動作を開始させる。このときに読み出し部２４４ｇが読み出す電気信号は、垂直ブランキング期間Ｖ３１（照明期間Ｌｒ３）において受光部２４４ｆが受光した赤色光による電気信号である。
　撮像制御部２４４ｅは、読み出し期間Ｒ２において読み出し部２４４ｇによる読み出し動作が終了すると、垂直ブランキング期間Ｖ３２に移行する。垂直ブランキング期間Ｖ３２では、該期間と同期して照明部３１により照明光が出射され、受光部２４４ｆを露光する。具体的には、駆動情報生成部４０８ａは、照明期間Ｌｇ３が、照明期間Ｌｒ３と同様にミニマム発光期間に設定されている場合、垂直ブランキング期間Ｖ３２を照明期間Ｌｇ３と同等の期間として設定した駆動情報を生成する。照明期間Ｌｇ３では、照明制御部３２の制御によりＧ照明となる。垂直ブランキング期間Ｖ３２と同期してＧ照明が行われることにより、受光部２４４ｆは、垂直ブランキング期間Ｖ３２においてＧ照明による観察光によって露光される。
　その後、撮像制御部２４４ｅは、垂直ブランキング期間Ｖ３２が終了するタイミング（時間Ｔｒ３２）で動作をリセットし、読み出し期間Ｒ３に移行して読み出し部２４４ｇに読み出し動作を開始させる。このときに読み出し部２４４ｇが読み出す電気信号は、垂直ブランキング期間Ｖ３２（照明期間Ｌｇ３）において受光部２４４ｆが受光した緑色光による電気信号である。
　撮像制御部２４４ｅは、読み出し期間Ｒ３において読み出し部２４４ｇによる読み出し動作が終了すると、垂直ブランキング期間Ｖ３３に移行する。垂直ブランキング期間Ｖ３３では、該期間と同期して照明部３１により照明光が出射され、受光部２４４ｆを露光する。具体的には、駆動情報生成部４０８ａは、照明期間Ｌｂ３が、照明期間Ｌｒ３と同様にミニマム発光期間に設定されている場合、垂直ブランキング期間Ｖ３３を照明期間Ｌｂ３と同等の期間として設定した駆動情報を生成する。照明期間Ｌｂ３では、照明制御部３２の制御によりＢ照明となる。垂直ブランキング期間Ｖ３３と同期してＢ照明が行われることにより、受光部２４４ｆは、垂直ブランキング期間Ｖ３３においてＢ照明による観察光によって露光される。
　その後、撮像制御部２４４ｅは、上述した処理と同様に、垂直ブランキング期間Ｖ３３が終了するタイミングで動作をリセットし、次の読み出し期間に移行して読み出し部２４４ｇに読み出し動作を開始させる。このときに読み出し部２４４ｇが読み出す電気信号は、垂直ブランキング期間Ｖ３３（照明期間Ｌｂ３）において受光部２４４ｆが受光した青色光による電気信号である。
　上述したように、照明光の照明期間に応じて垂直ブランキング期間を設定することにより、リセット動作を行ってから次のリセット動作を行う間（ｍ（ｍは自然数）番目のフレームの読み出し開始タイミングからｍ＋１番目のフレームの読み出し開始タイミングまでの間）の時間を照明期間に応じて短縮することができる。例えば、図３に示すように、時間Ｔｒ０から時間Ｔｒ１１までの時間をＴｄ１、時間Ｔｒ０から時間Ｔｒ２１までの時間をＴｄ２、時間Ｔｒ０から時間Ｔｒ３１までの時間をＴｄ３とすると、Ｔｄ３＜Ｔｄ２＜Ｔｄ１となる。具体的には、例えば、最長の照明期間を１６．６８ミリ秒、略半分の発光量となる照明期間を１２．６８ミリ秒、略最小の発光量となる期間を８．６８ミリ秒とすると、読み出しのクロックレートを維持した状態でフレームレートを１フレームにつき最大８．０ミリ秒短縮することができる。
　このように、１フレームに要する時間を短縮することにより、複数フレームの読み出し（電気信号の取得処理）に要する時間を短縮することができる。これにより、例えば、赤色光、緑色光および青色光で露光された各フレームの取得時間が短縮され、三つの色成分の画像を合成した場合などで生じる色ずれを低減することができる。一般的には撮像対象と先端部２４（光学系２４３）との間の距離が小さい（近い）ほど、撮像対象に十分な光量をあてられ、照明時間を短縮しても十分な明るさを得られる。本実施の形態では、特に、撮像対象と先端部２４（光学系２４３）との間の距離が小さい（近い）ほど、色ずれの低減と明瞭な画像の取得とを両立できるため、一層の効果を得ることができる。
　一方、従来では、調光部により発光量や照明期間の制御が行われるものの、該照明期間に応じて垂直ブランキング期間が設定されるものではなく、リセット動作を行う間の時間は変わらなかった。このため、垂直ブランキング期間は、発光可能な期間の最大の期間よりも大きく設定されたり、照明期間が短くなった場合でも、この短くなった期間が読み出し処理も照明処理も行われないブランク期間となったりしていた。
　また、本実施の形態では、垂直ブランキング期間のみを照明期間に応じて設定し、読み出し期間は、照明期間に応じて短縮することなく一定のため、読み出しのクロックレートを高速にするなどの設定は必要ない。このため、安定した読み出し処理を維持することができる。
　上述した本実施の形態によれば、駆動情報生成部４０８ａが、照明期間に応じて垂直ブランキング期間（露光期間）を設定し、例えば照明期間が短縮した場合に垂直ブランキング期間も短縮した駆動情報を生成し、該駆動情報に基づき、撮像素子２４４が読み出し処理および露光処理を行い、該露光処理に同期して光源装置３が照明処理を行うようにしたので、読み出しのクロックレートを変えることなくフレームレートの低下を抑制することができる。
　また、上述した本実施の形態によれば、照明期間が垂直ブランキング期間のみに設定され、読み出し期間を含まないため、各水平ラインの露光期間が揃い、水平ライン間の明るさの差異を抑制することができる。
（変形例１）
　次に、本発明の実施の形態の変形例１について説明する。図４は、本発明の実施の形態の変形例１にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。なお、上述した構成と同一の構成には同一の符号を付して説明する。上述した実施の形態では、光源装置３が異なる波長帯域の光を出射する複数の光源を有するものとして説明したが、本変形例１にかかる内視鏡システム１ａは、一つの光源、および波長帯域が互いに異なる複数の照明光を透過可能な回転フィルタを備える。
　本変形例１にかかる内視鏡システム１ａの光源装置３ａは、照明部３１０と、照明制御部３２と、を備える。照明部３１０は、照明制御部３２の制御のもと、被写体（被検体）に対して、波長帯域が互いに異なる複数の照明光を順次切り替えて出射する。照明部３１０は、上述した光源ドライバ３１ｂと、光源部３１ｃと、回転フィルタ３１ｄと、駆動部３１ｅと、駆動ドライバ３１ｆと、を有する。
　光源部３１ｃは、白色ＬＥＤ光源および一または複数のレンズ等を用いて構成され、光源ドライバ３１ｂの制御のもと、白色光を回転フィルタ３１ｄへ出射する。光源部３１ｃが発生させた白色光は、回転フィルタ３１ｄおよびライトガイド２４１を経由して先端部２４の先端から被写体に向けて出射される。
　回転フィルタ３１ｄは、光源部３１ｃが出射する白色光の光路上に配置され、回転することにより、光源部３１ｃが出射した白色光のうち所定の波長帯域の光のみを透過させる。具体的には、回転フィルタ３１ｄは、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）それぞれの波長帯域を有する光を透過させる赤色フィルタ３１４、緑色フィルタ３１５および青色フィルタ３１６を有する。回転フィルタ３１ｄは、回転することにより、赤、緑および青の波長帯域（例えば、赤：６００ｎｍ～７００ｎｍ、緑：５００ｎｍ～６００ｎｍ、青：４００ｎｍ～５００ｎｍ）の光を順次透過させる。これにより、照明部３１０は、光源部３１ｃが出射する白色光（Ｗ照明）のうち、狭帯域化した赤色光（Ｒ照明）、緑色光（Ｇ照明）および青色光（Ｂ照明）のいずれかの光を内視鏡２に順次出射（面順次方式）することができる。
　駆動部３１ｅは、ステッピングモータやＤＣモータ等を用いて構成され、回転フィルタ３１ｄを回転動作させる。この駆動部３１ｅの回転速度を可変とすることにより、赤、緑および青の波長帯域の光の透過間隔を変更できる。
　駆動ドライバ３１ｆは、照明制御部３２の制御のもと、駆動部３１ｅに所定の電流を供給する。
　本変形例１では、照明制御部３２は、光源ドライバ３１ｂを制御して光源部３１ｃの白色ＬＥＤ光源を点灯させ、駆動ドライバ３１ｆを制御して回転フィルタ３１ｄを指定の速度で回転動作させることによって、照明部３１０により出射される照明光の種類(波長帯域)と発光期間とを制御する。照明制御部３２は、処理装置４の制御部４０８から同期信号を受信するとともに、調光部４０４から調光信号を受信し、これらの信号に基づいて、光源ドライバ３１ｂが光源部３１ｃに供給する電力量を制御する。なお、光源ドライバ３１ｂは常に照明光を点灯していて垂直ブランキング期間中は回転フィルタ３１ｄによって照明光が遮られる構成としてもよいし、垂直ブランキング期間にあわせて光源部３１ｃを駆動する駆動タイミング（発光期間）を制御してもよいし、発光期間中に、光源部３１ｃを駆動する駆動タイミング（発光期間）をＰＷＭ制御し、照明部３１０が、照明制御部３２の制御のもと、パルス駆動により照明光を出射してもよい。
（変形例２）
　次に、本発明の実施の形態の変形例２について説明する。図５は、本発明の実施の形態の変形例２にかかる内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。なお、上述した構成と同一の構成には同一の符号を付して説明する。上述した実施の形態では、処理装置４に設けられた駆動情報生成部４０８ａにより読み出しタイミングおよび照明タイミングを制御するものとして説明したが、本変形例２では、内視鏡２（操作部２２）に駆動情報生成部２２４を設けて、該駆動情報生成部２２４が生成した制御信号に基づき読み出しタイミングおよび照明タイミングを制御する。
　本変形例２にかかる内視鏡システム１ｂは、上述した内視鏡２の撮像素子２４４が、基準クロック生成部２４４ｈをさらに有する。本変形例２では、撮像素子２４４に基準クロック生成部２４４ｈを設けて、該基準クロック生成部２４４ｈが生成したクロックにより読み出し開始タイミングと照明光の照射タイミングとを制御する。換言すれば、内視鏡システム１ａでは、基準クロック生成部２４４ｈが生成したクロックを基準として、読み出し部２４４ｇによる読み出しタイミングと、照明制御部３２による照明タイミングとが制御される。本変形例において、光源装置３は基準クロック生成部２４４ｈが生成したクロックに基づき動作し、基準クロック生成部４０９は画像処理部４０２などの処理装置４の内部の構成を動作させるためのクロックを生成する。また、内視鏡システム１ｂは、上述した駆動情報生成部４０８ａを有しない。本変形例では、撮像素子２４４、照明部３１、照明制御部３２、調光部４０４および駆動情報生成部２２４を用いて撮像装置を構成する。
　本変形例２にかかる操作部２２は、処置装置４から調光部４０４が設定した照明期間を取得して、該照明期間に応じた垂直ブランキング期間（露光期間）、および照明部３１による照明タイミングに関する駆動情報を生成する駆動情報生成部２２４を有する。駆動情報生成部２２４は、生成した駆動情報を先端部２４および処理装置４に出力する。本変形例にかかる駆動情報は、各フレームの読み出し開始タイミング（垂直同期信号）や照明部３１による照明開始タイミングおよび照明終了タイミングを含む情報である。駆動情報には、基準クロック生成部２４４ｈが生成したクロックが重畳されていてもよいし、基準クロックまたは基準クロックに同期したクロック（図示せず）を処理装置４から受信してもよい。
　制御部４０８は、駆動情報生成部２２４から駆動情報を受信すると、照明制御部３２に照明開始タイミングおよび照明終了タイミングにかかる制御信号を出力する。照明制御部３２は、上述した実施の形態と同様、垂直ブランキング期間と同期して照明部３１を制御して、照明制御を行う。なお、照明制御部３２は、基準クロック生成部２４４ｈが生成したクロックに基づき照明部３１の制御を行う。
　本変形例２によれば、内視鏡２で生成されたクロックに基づき、垂直ブランキング期間と照明期間とを同期して照明制御を行うことができる。駆動情報生成部２２４による照明期間に応じた垂直ブランキング期間の設定は、上述した実施の形態にかかる駆動情報生成部４０８ａの設定処理と同様である。
　ここで、上述した実施の形態では、調光部４０４が、明るさ検出部４０３の検出結果に応じて照明期間を設定し、駆動情報生成部４０８ａにより該設定された照明期間に応じて垂直ブランキング期間が設定されるものとして説明したが、本変形例２では、駆動情報生成部２２４が、調光部４０４が設定した照明期間を取得して垂直ブランキング期間を設定するものであってよいし、ＡＦＥ部２４４ｂなどから輝度情報を取得して照明期間および垂直ブランキング期間を設定し、設定した照明期間（照明タイミングなどを含む）を駆動情報として制御部４０８に出力するものであってもよい。
　なお、本変形例２では、操作部２２が駆動情報生成部２２４を有するものとして説明したが、撮像素子２４４に、例えば、撮像制御部２２４ｅなどに駆動情報生成部を設けて、該駆動情報生成部が生成した駆動情報を処理装置４に出力するものであってもよい。また、上述した変形例１のように、回転フィルタ３１ｄにより照明光の波長帯域を選択するものであってもよい。
　また、本実施の形態において、１ライン目の読み出し開始タイミングは有効画素領域を有するラインの先頭の水平ラインであることが、有効画素領域の画像を取得する点で好ましい。
　本実施の形態では、垂直ブランキング期間が照明期間に応じて設定されるものとして説明したが、例えば読み出し期間Ｒ１において、非読み出し対象の画素や非画像処理対象の画素（水平ライン）がある場合、該非読み出し対象の画素の読み出しに要する期間を垂直ブランキング期間（露光期間）に含めてもよい。すなわち、読み出し対象や画像処理対象以外の画素が設定されている場合、該設定されている画素の読み出しに要する期間を垂直ブランキング期間の一部とみなしてもよい。
　図６は、本発明の実施の形態にかかる内視鏡システムの撮像素子による読み出しタイミングと照明部による照明タイミングとを説明する図であって、垂直ブランキング期間に画素の読み出し期間の一部が含まれる場合を説明する図である。図６に示すように、読み出し期間Ｒ１ａ，Ｒ２ａは画像処理対象の画素の読み出しに要する期間であり、垂直ブランキング期間Ｖ１１ａは画像処理対象の画素の読み出し期間以外の期間であるものとしてもよい。この場合の照明期間の設定は、垂直ブランキング期間Ｖ１１ａと同等であってもよいし、もともと設定されている垂直ブランキング期間Ｖ１１と同等であってもよい。垂直ブランキング期間Ｖ１１とした場合は、露光期間が照明期間よりも長くなる。
　また、本実施の形態では、調光部４０４が、明るさ検出部４０３の検出結果に応じて照明期間を設定するものとして説明したが、ユーザによるゲイン調整などによって照明期間が変更された場合であっても、該変更された照明期間に応じて垂直ブランキング期間を変更することができる。また、内視鏡２に設けられた送水手段から水などの液体が排出される場合や、観察部位の液体量などにより、画像のゆがみや色ずれが発生する可能性がある場合に、照明期間および垂直ブランキング期間を短縮するように制御されるものであってもよい。この場合、例えば、送水スイッチの押下に応じて制御する。
　また、本実施の形態では、調光部４０４が明るさ検出部４０３の検出結果に応じて照明期間を設定するものとして説明したが、この照明期間の設定は、フレームごとに明るさ検出部４０３の検出結果を取得して行うものであってもよいし、数フレームごとに検出結果を取得して行うものであってもよいし、設定された波長帯域の照明光（例えば緑色光）で照明された場合に検出結果を取得して行うものであってもよい。
　また、本実施の形態では、調光部４０４が明るさ検出部４０３の検出結果に応じて照明部３１による照明期間を設定するものとして説明したが、照明部３１を有しない構成の場合は、撮像素子２４４の電子シャッタの開放期間などであってもよい。上述した実施の形態にかかる装置構成の場合、撮像装置は、撮像素子２４４、調光部４０４および駆動情報生成部４０８ａを用いて構成される。また、上述した変形例にかかる装置構成の場合、撮像装置は、撮像素子２４４、駆動情報生成部２２４および調光部４０４を用いて構成される。なお、撮像素子２４４、駆動情報生成部２２４を用いて撮像装置を構成し、駆動情報生成部２２４が、ＡＦＥ部２４４ｂまたはＰ／Ｓ変換部２４４ｃから電気信号を取得して該電気信号（像の明るさ）をもとに露光期間および照明期間を含む駆動情報を生成するものであってもよい。
　また、本実施の形態では、制御装置４の制御部４０８が、取得した駆動情報に基づいて光源装置３の駆動を制御するものとして説明したが、光源装置３が制御部を有し、該制御部が駆動情報を取得して該駆動情報に基づいて駆動するものであってもよい。
　また、本実施の形態では、光源部３１ａとして赤色ＬＥＤ光源３１１、緑色ＬＥＤ光源３１２および青色ＬＥＤ光源３１３を用い、光源部３１ｃとして白色ＬＥＤ光源を用いるものとして説明したが、レーザーダイオードを光源として用いるものであってもよい。また、本実施の形態では、照明部３１および照明部３１０が、赤色、緑色および青色のいずれかの波長帯域の光を出射するものとして説明したが、これらの波長帯域とは異なる波長帯域の光を出射するものであってもよい。
　以上のように、本発明にかかる撮像装置は、読み出しのクロックレートを変えることなくフレームレートの低下を抑制するのに有用である。
　１，１ａ，１ｂ　内視鏡システム
　２　内視鏡
　３，３ａ　光源装置
　４　処理装置
　３１，３１０　照明部
　３１ａ，３１ｃ　光源部
　３１ｂ　光源ドライバ
　３１ｄ　回転フィルタ
　３１ｅ　駆動部
　３１ｆ　駆動ドライバ
　３２　照明制御部
　２２４，４０８ａ　駆動情報生成部
　２４４　撮像素子
　２４４ａ　センサ部
　２４４ｂ　ＡＦＥ部
　２４４ｃ　Ｐ／Ｓ変換部
　２４４ｄ　タイミングジェネレータ
　２４４ｅ　撮像制御部
　２４４ｆ　受光部
　２４４ｇ　読み出し部
　２４４ｈ，４０９　基準クロック生成部
　２４５　集合ケーブル
　４０１　Ｓ／Ｐ変換部
　４０２　画像処理部
　４０３　明るさ検出部
　４０４　調光部
　４０５　同期信号生成部
　４０８　制御部

Claims (5)

  1. 　各々が受光した光を光電変換して電気信号を生成する複数の画素がマトリックス状に設けられた受光部と、前記画素が生成した電気信号をラインごとに順次読み出す読み出し部と、前記複数の画素のうち、少なくとも画像処理対象の画素が生成した電気信号を前記読み出し部に読み出させる読み出し処理、および前記受光部を露光する露光処理を交互に繰り返す撮像制御を行う撮像制御部と、を有する撮像素子と、
    　前記電気信号に基づき前記露光処理の露光期間を設定し、該設定した露光期間を駆動情報として生成する駆動情報生成部と、
    　を備え、
    　前記撮像制御部は、前記駆動情報に基づき前記露光処理および前記読み出し処理を制御することを特徴とする撮像装置。
  2. 　前記駆動情報生成部は、前記電気信号に基づき生成される画像の明るさをもとに前記露光期間を設定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
  3. 　波長帯域の異なる複数の照明光を切り替え可能に出射する照明部と、
    　前記波長帯域の異なる複数の照明光を前記露光処理ごとに切り替えて出射させる照明制御部と、
    　をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
  4. 　パルス駆動により照明光を出射する照明部と、
    　前記照明部による前記照明光の出射を制御する照明制御部と、
    　をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
  5. 　前記電気信号に基づき生成される画像の明るさをもとに前記照明部による前記照明光の照明期間を設定する調光部をさらに備え、
    　前記駆動情報生成部は、前記露光期間を前記調光部で設定された照明期間と同一、または照明期間より長い期間とする駆動情報を生成し、
    　前記照明制御部は、前記調光部で設定された前記照明期間に基づき前記照明部に前記照明光を出射させることを特徴とする請求項３または４に記載の撮像装置。
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