(57)【要約】【課題】複数の撮像条件における撮像の時間間隔を短縮することができる内視鏡装置、内視鏡装置の作動方法、プログラム、および記録媒体を提供する。【解決手段】内視鏡装置において、制御部は、撮像素子を第１の読み出しモードで動作させる。前記第１の読み出しモードにおいて前記撮像素子は、複数の画素から画素信号を第１の時間で読み出す。前記被写体の前記計測の前記指示が発生した後、前記制御部は、前記撮像素子を第２の読み出しモードで動作させる。前記第２の読み出しモードにおいて前記撮像素子は、前記複数の画素から前記画素信号を第２の時間で読み出す。前記第２の時間は前記第１の時間よりも短い。前記撮像素子による前記第２の読み出しモードの動作に基づいて、前記制御部は、撮像条件切り替え部に、撮像条件を切り替えさせる。【選択図】図１
2019191321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
行列状に配置された複数の画素を備え、かつ複数のフレーム期間の各々において被写体の光学像に基づく各画素の画素信号を生成し、かつ前記複数のフレーム期間の各々において画像を出力し、かつ前記複数のフレーム期間の各々において前記複数の画素の配列における複数の行の全てまたは一部を行毎に連続的に走査し、かつ前記複数の行の全てまたは一部を走査することにより、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を読み出し、前記画像は、前記複数の画素の少なくとも一部で生成された前記画素信号に基づく撮像素子と、
前記撮像素子が前記被写体を撮像するための複数の撮像条件を切り替える撮像条件切り替え部と、
少なくとも２フレーム期間の前記画像に基づいて、前記画像内の計測座標における前記被写体の計測を実行する計測部と、
制御部と、
を備え、
前記撮像素子は、第１の読み出しモードにおいて、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を第１の時間で読み出し、
前記撮像素子は、第２の読み出しモードにおいて、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を第２の時間で読み出し、前記第２の時間は前記第１の時間よりも短く、
前記被写体の前記計測の指示が発生する前、前記制御部は、前記撮像素子を前記第１の読み出しモードで動作させ、
前記被写体の前記計測の前記指示が発生した後、前記制御部は、前記撮像素子を前記第２の読み出しモードで動作させ、
前記撮像素子による前記第２の読み出しモードの動作に基づいて、前記制御部は、前記撮像条件切り替え部に、前記撮像条件を切り替えさせ、
前記撮像条件切り替え部が前記撮像条件を切り替えている間、前記撮像素子は前記第２の読み出しモードで動作する
内視鏡装置。
【請求項２】
前記画像の第１のサイズは、前記画像の第２のサイズよりも大きく、
前記第１のサイズは、前記撮像素子が前記第１の読み出しモードにおいて読み出す前記画素信号に基づく前記画像のサイズであり、
前記第２のサイズは、前記撮像素子が前記第２の読み出しモードにおいて読み出す前記画素信号に基づく前記画像のサイズである
請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記計測座標の位置に基づいて読み出し位置を制御し、
前記読み出し位置は、前記撮像素子が前記第２の読み出しモードにおいて前記画素信号を読み出す行の位置である
請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
第１の行数は、第２の行数よりも多く、
前記第１の行数は、前記撮像素子が前記第１の読み出しモードにおいて前記画素信号を読み出す行の数であり、
前記第２の行数は、前記撮像素子が前記第２の読み出しモードにおいて前記画素信号を読み出す行の数である
請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記計測座標の位置に基づいて列数を制御し、
前記列数は、前記撮像素子が前記第２の読み出しモードにおいて前記画素信号を読み出す列の数である
請求項３または請求項４に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
第１の列数は、第２の列数よりも多く、
前記第１の列数は、前記撮像素子が前記第１の読み出しモードにおいて前記画素信号を読み出す列の数であり、
前記第２の列数は、前記撮像素子が前記第２の読み出しモードにおいて前記画素信号を読み出す列の数である
請求項５に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記撮像素子は前記第２の読み出しモードにおいて、計測行に配置された前記画素から前記画素信号を読み出し、前記計測行は、前記計測座標に対応する前記画素を含む
請求項３から請求項６のいずれか一項に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
前記撮像素子が前記第２の読み出しモードにおいて、前記計測行に配置された前記画素から前記画素信号を読み出したとき、前記制御部は、前記撮像条件切り替え部に、前記撮像条件を切り替えさせる
請求項７に記載の内視鏡装置。
【請求項９】
前記画素信号が前記複数の行の各々における前記画素から読み出される時間はブランキング時間を含み、
前記ブランキング時間は、１個の行において前記画素信号の読み出しが完了した後、前記１個の行と異なる行において前記画素信号の読み出しが開始されるまでの時間であり、
前記撮像素子が前記画素信号を前記第２の読み出しモードにおいて読み出すときのブランキング時間は、前記撮像素子が前記画素信号を前記第１の読み出しモードにおいて読み出すときのブランキング時間よりも短い
請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記計測部が前記被写体の前記計測に使用する少なくとも２フレーム期間の前記画像の明るさを同じにする
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の内視鏡装置。
【請求項１１】
前記計測部は、第１の画像および第２の画像に基づいて前記計測を実行し、
前記第１の画像は、第１の露光期間において露光された前記画素の前記画素信号に基づき、
前記第２の画像は、第２の露光期間において露光された前記画素の前記画素信号に基づき、
前記第１の露光期間は、前記被写体の前記計測の前記指示が発生したタイミングを含み、
前記第２の露光期間は、前記撮像条件切り替え部が前記撮像条件の切り替えを完了した後に開始され、
前記制御部は、予め決定された前記第２の露光期間の長さに基づいて、前記第１の露光期間の長さを前記第２の露光期間の長さと同じにする
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の内視鏡装置。
【請求項１２】
前記計測部は、第１の画像および第２の画像に基づいて前記計測を実行し、
前記第１の画像は、第１の露光期間において露光された前記画素の前記画素信号に基づき、
前記第２の画像は、第２の露光期間において露光された前記画素の前記画素信号に基づき、
前記第１の露光期間は、前記被写体の前記計測の前記指示が発生したタイミングを含み、
前記第２の露光期間は、前記撮像条件切り替え部が前記撮像条件の切り替えを完了した後に開始され、
前記制御部は、前記第１の露光期間の長さに基づいて、前記第２の露光期間の長さを前記第１の露光期間の長さと同じにする
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の内視鏡装置。
【請求項１３】
前記被写体に照射される照明光を生成する光源をさらに有し、
前記計測部は、第１の画像および第２の画像に基づいて前記計測を実行し、
前記第１の画像は、第１の露光期間において露光された前記画素の前記画素信号に基づき、
前記第２の画像は、第２の露光期間において露光された前記画素の前記画素信号に基づき、
前記第１の露光期間は、前記被写体の前記計測の前記指示が発生したタイミングを含み、
前記第２の露光期間は、前記撮像条件切り替え部が前記撮像条件の切り替えを完了した後に開始され、
前記制御部は、前記第１の画像の明るさに基づいて前記第２の露光期間における前記光源の光量を制御する
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の内視鏡装置。
【請求項１４】
前記制御部は、予定時間に基づいて、行数を制御し、
前記予定時間は、前記撮像条件切り替え部が前記撮像条件の切り替えに予定している時間であり、
前記行数は、前記撮像素子が前記第２の読み出しモードにおいて前記画素信号を読み出す行の数である
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の内視鏡装置。
【請求項１５】
前記撮像条件切り替え部の温度を検出する温度検出部をさらに有し、
前記制御部は、前記温度検出部によって検出された前記温度に基づいて、前記行数を制御する
請求項１４に記載の内視鏡装置。
【請求項１６】
前記複数の撮像条件は、第１の撮像条件および第２の撮像条件を含み、
前記第１の撮像条件および前記第２の撮像条件は互いに異なり、
前記制御部は、第１の予定時間に基づいて、第３の行数を制御し、
前記第１の予定時間は、前記撮像条件切り替え部が前記第１の撮像条件から前記第２の撮像条件への前記撮像条件の切り替えに予定している時間であり、
前記第３の行数は、前記撮像素子が前記第２の読み出しモードにおいて前記画素信号を読み出す行の数であり、
前記制御部は、第２の予定時間に基づいて、第４の行数を制御し、
前記第２の予定時間は、前記撮像条件切り替え部が前記第２の撮像条件から前記第１の撮像条件への前記撮像条件の切り替えに予定している時間であり、
前記第４の行数は、前記撮像素子が前記第２の読み出しモードにおいて前記画素信号を読み出す行の数である
請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の内視鏡装置。
【請求項１７】
前記計測部は、前記画像における計測行の前記画素信号に基づいて、前記計測を実行し、
前記計測行は、連続する少なくとも２個の行を含み、
前記少なくとも２個の行のいずれか１つは、前記計測座標に対応する前記画素を含む
請求項１から請求項１６のいずれか一項に記載の内視鏡装置。
【請求項１８】
前記撮像条件切り替え部は、第１の光路および第２の光路のうちいずれか一方を撮像光路として設定することにより、前記被写体の第１の光学像および前記被写体の第２の光学像のうちのいずれか一方のみを前記撮像素子の撮像領域に形成する
請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の内視鏡装置。
【請求項１９】
前記撮像条件切り替え部は、白色光およびパターン光を生成する光源を有し、前記パターン光は、明部および暗部を含む空間的な構造を持ち、
前記制御部は、前記撮像条件切り替え部に、前記光源の状態を第１の状態から第２の状態へ切り替えさせ、
前記第１の状態は、前記白色光が前記被写体に照射される状態であり、
前記第２の状態は、前記パターン光が前記被写体に照射される状態であり、
前記光源が前記第１の状態であるとき、前記撮像素子は前記第１の読み出しモードで動作し、
前記光源が前記第２の状態であるとき、前記撮像素子は前記第２の読み出しモードで動作する
請求項１から請求項１７のいずれか一項に記載の内視鏡装置。
【請求項２０】
前記少なくとも２フレーム期間の前記画像は、前記撮像素子が前記第２の読み出しモードで読み出した前記画素信号に基づく
請求項１から請求項１９のいずれか一項に記載の内視鏡装置。
【請求項２１】
第１のステップ、第２のステップ、および第３のステップを含む内視鏡装置の作動方法であって、
前記内視鏡装置は、
行列状に配置された複数の画素を備え、かつ複数のフレーム期間の各々において被写体の光学像に基づく各画素の画素信号を生成し、かつ前記複数のフレーム期間の各々において画像を出力し、かつ前記複数のフレーム期間の各々において前記複数の画素の配列における複数の行の全てまたは一部を行毎に連続的に走査し、かつ前記複数の行の全てまたは一部を走査することにより、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を読み出し、前記画像は、前記複数の画素の少なくとも一部で生成された前記画素信号に基づく撮像素子と、
前記撮像素子が前記被写体を撮像するための複数の撮像条件を切り替える撮像条件切り替え部と、
少なくとも２フレーム期間の前記画像に基づいて、前記画像内の計測座標における前記被写体の計測を実行する計測部と、
制御部と、
を備え、
前記撮像素子は、第１の読み出しモードにおいて、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を第１の時間で読み出し、
前記撮像素子は、第２の読み出しモードにおいて、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を第２の時間で読み出し、前記第２の時間は前記第１の時間よりも短く、
前記被写体の前記計測の指示が発生する前、前記制御部は、前記第１のステップにおいて、前記撮像素子を前記第１の読み出しモードで動作させ、
前記被写体の前記計測の前記指示が発生した後、前記制御部は、前記第２のステップにおいて、前記撮像素子を前記第２の読み出しモードで動作させ、
前記撮像素子による前記第２の読み出しモードの動作に基づいて、前記制御部は、前記第３のステップにおいて、前記撮像条件切り替え部に、前記撮像条件を切り替えさせ、
前記撮像条件切り替え部が前記撮像条件を切り替えている間、前記撮像素子は前記第２の読み出しモードで動作する
内視鏡装置の作動方法。
【請求項２２】
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であって、
前記内視鏡装置は、
行列状に配置された複数の画素を備え、かつ複数のフレーム期間の各々において被写体の光学像に基づく各画素の画素信号を生成し、かつ前記複数のフレーム期間の各々において画像を出力し、かつ前記複数のフレーム期間の各々において前記複数の画素の配列における複数の行の全てまたは一部を行毎に連続的に走査し、かつ前記複数の行の全てまたは一部を走査することにより、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を読み出し、前記画像は、前記複数の画素の少なくとも一部で生成された前記画素信号に基づく撮像素子と、
前記撮像素子が前記被写体を撮像するための複数の撮像条件を切り替える撮像条件切り替え部と、
少なくとも２フレーム期間の前記画像に基づいて、前記画像内の計測座標における前記被写体の計測を実行する計測部と、
前記プロセッサと、
を備え、
前記撮像素子は、第１の読み出しモードにおいて、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を第１の時間で読み出し、
前記撮像素子は、第２の読み出しモードにおいて、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を第２の時間で読み出し、前記第２の時間は前記第１の時間よりも短く、
前記被写体の前記計測の指示が発生する前、前記プロセッサは、前記第１のステップにおいて、前記撮像素子を前記第１の読み出しモードで動作させ、
前記被写体の前記計測の前記指示が発生した後、前記プロセッサは、前記第２のステップにおいて、前記撮像素子を前記第２の読み出しモードで動作させ、
前記撮像素子による前記第２の読み出しモードの動作に基づいて、前記プロセッサは、前記第３のステップにおいて、前記撮像条件切り替え部に、前記撮像条件を切り替えさせ、
前記撮像条件切り替え部が前記撮像条件を切り替えている間、前記撮像素子は前記第２の読み出しモードで動作する
プログラム。
【請求項２３】
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、
行列状に配置された複数の画素を備え、かつ複数のフレーム期間の各々において被写体の光学像に基づく各画素の画素信号を生成し、かつ前記複数のフレーム期間の各々において画像を出力し、かつ前記複数のフレーム期間の各々において前記複数の画素の配列における複数の行の全てまたは一部を行毎に連続的に走査し、かつ前記複数の行の全てまたは一部を走査することにより、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を読み出し、前記画像は、前記複数の画素の少なくとも一部で生成された前記画素信号に基づく撮像素子と、
前記撮像素子が前記被写体を撮像するための複数の撮像条件を切り替える撮像条件切り替え部と、
少なくとも２フレーム期間の前記画像に基づいて、前記画像内の計測座標における前記被写体の計測を実行する計測部と、
前記プロセッサと、
を備え、
前記撮像素子は、第１の読み出しモードにおいて、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を第１の時間で読み出し、
前記撮像素子は、第２の読み出しモードにおいて、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を第２の時間で読み出し、前記第２の時間は前記第１の時間よりも短く、
前記被写体の前記計測の指示が発生する前、前記プロセッサは、前記第１のステップにおいて、前記撮像素子を前記第１の読み出しモードで動作させ、
前記被写体の前記計測の前記指示が発生した後、前記プロセッサは、前記第２のステップにおいて、前記撮像素子を前記第２の読み出しモードで動作させ、
前記撮像素子による前記第２の読み出しモードの動作に基づいて、前記プロセッサは、前記第３のステップにおいて、前記撮像条件切り替え部に、前記撮像条件を切り替えさせ、
前記撮像条件切り替え部が前記撮像条件を切り替えている間、前記撮像素子は前記第２の読み出しモードで動作する
記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡装置、内視鏡装置の作動方法、プログラム、および記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラー、エンジン、タービン、および化学プラントなどの内部の傷および腐食を観察するために工業用内視鏡が広く用いられている。傷および腐食のような不具合が発見された際、その程度に応じて対策方法を切り替える必要がある。そのため、傷および腐食の大きさを測定する計測機能を備えた工業用内視鏡が開発されている。
【０００３】
特許文献１で示される内視鏡装置は、被写体の２つの光学像を撮像素子の共通の領域に結像させる光学系を備える。２つの異なる視点に対応する２つの光路を通った光が２つの光学像を形成する。以下では、２つの光路を第１の光路および第２の光路と呼ぶ。内視鏡装置は、２つの光路を切り替える光路切り替え手段を備える。内視鏡装置は、２つの光路のうちのいずれか一方を通った光のみが形成する光学像を撮像する。
【０００４】
内視鏡装置は、２つの撮像条件を切り替え、かつ２枚の画像を取得する。第１の光路を通った光は、第１の光学像を形成する。第１の光学像は、第１の視点からの光学像である。内視鏡装置は、第１の光学像を撮像することにより第１の画像を生成する。このとき、第１の撮像条件が実現される。続いて、光路が切り替えられる。第２の光路を通った光は、第２の光学像を形成する。第２の光学像は、第２の視点からの光学像である。内視鏡装置は、第２の光学像を撮像することにより第２の画像を生成する。このとき、第２の撮像条件が実現される。内視鏡装置は、第１の画像および第２の画像が有する視差に基づいて、ステレオ計測の原理を用いて被写体の形状を計測する。第１の画像および第２の画像は、互いに異なる視点から撮像された画像である。
【０００５】
第１の画像と第２の画像とを取得する間に内視鏡の先端または被写体が動く場合、２つの視点の位置関係が変化し、ステレオ計測のパラメータ（基線長など）と２つの視点の位置との間に不整合が生じる。そのため、内視鏡装置は、被写体の形状を正確に計測できない。特許文献１の内視鏡装置は、第１の画像と第２の画像とを交互に取得する。２つの第１の画像間の位置ずれ量が所定のしきい値を下回るとき、内視鏡装置は、２つの第１の画像を取得する期間に内視鏡の先端の動き（先端動き）または被写体の動き（先端動き）がないと判断し、かつ計測処理を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１０５０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の内視鏡装置は、第１の画像を取得した後、光路を第１の光路から第２の光路に切り替える。内視鏡装置は、第２の画像を取得した後、光路を第２の光路から第１の光路に切り替える。内視鏡装置は、第１の画像を再度取得する。複数の第１の画像間の位置ずれ量が所定の閾値以下であるとき、内視鏡装置は計測が実行可能であると判定する。このとき、内視鏡装置は、第１の画像および第２の画像を用いて計測を実行する。この判定において、第２の画像が取得される前に取得された第１の画像と、第２の画像が取得された後に取得された第１の画像との間の位置ずれ量のみが使用される。この判定において、第２の画像が取得されたタイミングにおける先端動きの発生は考慮されていない。内視鏡装置は第１の画像間の位置ずれは小さいことを確認できるが、第２の画像を取得するタイミングで予期せぬ先端動きが生じている可能性がある。内視鏡装置は、予期せぬ先端動きを検知できない可能性がある。内視鏡装置が複数の撮像条件で取得された複数の画像を用いて画像処理を行う場合、それらを取得する間に発生する先端動きをなるべく小さくすることが望ましい。そのため、第１の撮像条件における撮像と、第２の撮像条件における撮像との時間間隔を短縮する必要がある。
【０００８】
本発明は、複数の撮像条件における撮像の時間間隔を短縮することができる内視鏡装置、内視鏡装置の作動方法、プログラム、および記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、行列状に配置された複数の画素を備え、かつ複数のフレーム期間の各々において被写体の光学像に基づく各画素の画素信号を生成し、かつ前記複数のフレーム期間の各々において画像を出力し、かつ前記複数のフレーム期間の各々において前記複数の画素の配列における複数の行の全てまたは一部を行毎に連続的に走査し、かつ前記複数の行の全てまたは一部を走査することにより、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を読み出し、前記画像は、前記複数の画素の少なくとも一部で生成された前記画素信号に基づく撮像素子と、前記撮像素子が前記被写体を撮像するための複数の撮像条件を切り替える撮像条件切り替え部と、少なくとも２フレーム期間の前記画像に基づいて、前記画像内の計測座標における前記被写体の計測を実行する計測部と、制御部と、を備え、前記撮像素子は、第１の読み出しモードにおいて、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を第１の時間で読み出し、前記撮像素子は、第２の読み出しモードにおいて、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を第２の時間で読み出し、前記第２の時間は前記第１の時間よりも短く、前記被写体の前記計測の指示が発生する前、前記制御部は、前記撮像素子を前記第１の読み出しモードで動作させ、前記被写体の前記計測の前記指示が発生した後、前記制御部は、前記撮像素子を前記第２の読み出しモードで動作させ、前記撮像素子による前記第２の読み出しモードの動作に基づいて、前記制御部は、前記撮像条件切り替え部に、前記撮像条件を切り替えさせ、前記撮像条件切り替え部が前記撮像条件を切り替えている間、前記撮像素子は前記第２の読み出しモードで動作する内視鏡装置である。
【００１０】
本発明は、第１のステップ、第２のステップ、および第３のステップを含む内視鏡装置の作動方法であって、前記内視鏡装置は、行列状に配置された複数の画素を備え、かつ複数のフレーム期間の各々において被写体の光学像に基づく各画素の画素信号を生成し、かつ前記複数のフレーム期間の各々において画像を出力し、かつ前記複数のフレーム期間の各々において前記複数の画素の配列における複数の行の全てまたは一部を行毎に連続的に走査し、かつ前記複数の行の全てまたは一部を走査することにより、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を読み出し、前記画像は、前記複数の画素の少なくとも一部で生成された前記画素信号に基づく撮像素子と、前記撮像素子が前記被写体を撮像するための複数の撮像条件を切り替える撮像条件切り替え部と、少なくとも２フレーム期間の前記画像に基づいて、前記画像内の計測座標における前記被写体の計測を実行する計測部と、制御部と、を備え、前記撮像素子は、第１の読み出しモードにおいて、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を第１の時間で読み出し、前記撮像素子は、第２の読み出しモードにおいて、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を第２の時間で読み出し、前記第２の時間は前記第１の時間よりも短く、前記被写体の前記計測の指示が発生する前、前記制御部は、前記第１のステップにおいて、前記撮像素子を前記第１の読み出しモードで動作させ、前記被写体の前記計測の前記指示が発生した後、前記制御部は、前記第２のステップにおいて、前記撮像素子を前記第２の読み出しモードで動作させ、前記撮像素子による前記第２の読み出しモードの動作に基づいて、前記制御部は、前記第３のステップにおいて、前記撮像条件切り替え部に、前記撮像条件を切り替えさせ、前記撮像条件切り替え部が前記撮像条件を切り替えている間、前記撮像素子は前記第２の読み出しモードで動作する内視鏡装置の作動方法である。
【００１１】
本発明は、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であって、前記内視鏡装置は、行列状に配置された複数の画素を備え、かつ複数のフレーム期間の各々において被写体の光学像に基づく各画素の画素信号を生成し、かつ前記複数のフレーム期間の各々において画像を出力し、かつ前記複数のフレーム期間の各々において前記複数の画素の配列における複数の行の全てまたは一部を行毎に連続的に走査し、かつ前記複数の行の全てまたは一部を走査することにより、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を読み出し、前記画像は、前記複数の画素の少なくとも一部で生成された前記画素信号に基づく撮像素子と、前記撮像素子が前記被写体を撮像するための複数の撮像条件を切り替える撮像条件切り替え部と、少なくとも２フレーム期間の前記画像に基づいて、前記画像内の計測座標における前記被写体の計測を実行する計測部と、前記プロセッサと、を備え、前記撮像素子は、第１の読み出しモードにおいて、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を第１の時間で読み出し、前記撮像素子は、第２の読み出しモードにおいて、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を第２の時間で読み出し、前記第２の時間は前記第１の時間よりも短く、前記被写体の前記計測の指示が発生する前、前記プロセッサは、前記第１のステップにおいて、前記撮像素子を前記第１の読み出しモードで動作させ、前記被写体の前記計測の前記指示が発生した後、前記プロセッサは、前記第２のステップにおいて、前記撮像素子を前記第２の読み出しモードで動作させ、前記撮像素子による前記第２の読み出しモードの動作に基づいて、前記プロセッサは、前記第３のステップにおいて、前記撮像条件切り替え部に、前記撮像条件を切り替えさせ、前記撮像条件切り替え部が前記撮像条件を切り替えている間、前記撮像素子は前記第２の読み出しモードで動作するプログラムである。
【００１２】
本発明は、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、行列状に配置された複数の画素を備え、かつ複数のフレーム期間の各々において被写体の光学像に基づく各画素の画素信号を生成し、かつ前記複数のフレーム期間の各々において画像を出力し、かつ前記複数のフレーム期間の各々において前記複数の画素の配列における複数の行の全てまたは一部を行毎に連続的に走査し、かつ前記複数の行の全てまたは一部を走査することにより、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を読み出し、前記画像は、前記複数の画素の少なくとも一部で生成された前記画素信号に基づく撮像素子と、前記撮像素子が前記被写体を撮像するための複数の撮像条件を切り替える撮像条件切り替え部と、少なくとも２フレーム期間の前記画像に基づいて、前記画像内の計測座標における前記被写体の計測を実行する計測部と、前記プロセッサと、を備え、前記撮像素子は、第１の読み出しモードにおいて、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を第１の時間で読み出し、前記撮像素子は、第２の読み出しモードにおいて、前記複数の行の全てまたは一部における前記画素から前記画素信号を第２の時間で読み出し、前記第２の時間は前記第１の時間よりも短く、前記被写体の前記計測の指示が発生する前、前記プロセッサは、前記第１のステップにおいて、前記撮像素子を前記第１の読み出しモードで動作させ、前記被写体の前記計測の前記指示が発生した後、前記プロセッサは、前記第２のステップにおいて、前記撮像素子を前記第２の読み出しモードで動作させ、前記撮像素子による前記第２の読み出しモードの動作に基づいて、前記プロセッサは、前記第３のステップにおいて、前記撮像条件切り替え部に、前記撮像条件を切り替えさせ、前記撮像条件切り替え部が前記撮像条件を切り替えている間、前記撮像素子は前記第２の読み出しモードで動作する記録媒体である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、内視鏡装置、内視鏡装置の作動方法、プログラム、および記録媒体は、複数の撮像条件における撮像の時間間隔を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態の内視鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の撮像素子の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の撮像素子が有する画素の構成を示す回路図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態において画素信号が読み出される領域を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施形態の内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第１の実施形態の第１の変形例の撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】本発明の第１の実施形態の第１の変形例の内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第１の実施形態の第２の変形例の撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】本発明の第２の実施形態の内視鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態の撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。
【図１３】本発明の第２の実施形態の内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第３の実施形態の撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。
【図１５】本発明の第３の実施形態の内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第４の実施形態の撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。
【図１７】本発明の第４の実施形態の内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第５の実施形態の内視鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第５の実施形態の撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。
【図２０】本発明の第５の実施形態の内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図２１】本発明の第６の実施形態の撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。
【図２２】本発明の第６の実施形態において画素信号が読み出される領域と、本発明の第２の実施形態において画素信号が読み出される領域とを示す図である。
【図２３】本発明の第７の実施形態の内視鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図２４】本発明の第７の実施形態において、温度と光路切り替え時間との関係を示すテーブルの内容を示す図である。
【図２５】本発明の第７の実施形態の撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。
【図２６】本発明の第７の実施形態の内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図２７】本発明の第８の実施形態の撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。
【図２８】本発明の第８の実施形態の内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図２９】本発明の第９の実施形態の撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。
【図３０】本発明の第１０の実施形態の内視鏡装置の構成を示すブロック図である。
【図３１】本発明の第１０の実施形態の撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。
【図３２】本発明の第１０の実施形態の内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図３３】本発明の第１０の実施形態の内視鏡装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図３４】本発明の参考形態の撮像素子の撮像領域を示す図である。
【図３５】本発明の参考形態の撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。
【図３６】本発明の参考形態の撮像素子の動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を説明する。図１は、第１の実施形態の内視鏡装置１０の構成を示す。図１に示す内視鏡装置１０は、光学系１００、撮像素子１１０、画像処理部１２０、計測部１３０、表示部１４０、および制御部１５０を有する。光学系１００は、第１の光学系１０１、第２の光学系１０２、光路切り替え部１０３（撮像条件切り替え部）、および第３の光学系１０４を有する。
【００１７】
内視鏡装置１０の概略構成について説明する。撮像素子１１０は、行列状に配置された複数の画素５４を有する。画素５４の構成は図３に示される。画素５４の構成については後述する。撮像素子１１０は、複数のフレーム期間の各々において被写体の光学像に基づく各画素５４の画素信号を生成する。撮像素子１１０は、複数のフレーム期間の各々において画像を出力する。撮像素子１１０は、複数のフレーム期間の各々において複数の画素５４の配列における複数の行の全てまたは一部を行毎に連続的に走査する。撮像素子１１０は、複数の行の全てまたは一部を走査することにより、複数の行の全てまたは一部における画素５４から画素信号を読み出す。画像は、複数の画素５４の少なくとも一部で生成された画素信号に基づく。光路切り替え部１０３は、撮像素子１１０が被写体を撮像するための複数の撮像条件を切り替える。計測部１３０は、少なくとも２フレーム期間の画像に基づいて、画像内の計測座標における被写体の計測を実行する。
【００１８】
第１の読み出しモードにおいて撮像素子１１０は、複数の行の全てまたは一部における画素５４から画素信号を第１の時間で読み出す。第２の読み出しモードにおいて撮像素子１１０は、複数の行の全てまたは一部における画素５４から画素信号を第２の時間で読み出す。第２の時間は第１の時間よりも短い。被写体の計測の指示が発生する前、制御部１５０は、撮像素子１１０を第１の読み出しモードで動作させる。被写体の計測の指示が発生した後、制御部１５０は、撮像素子１１０を第２の読み出しモードで動作させる。
【００１９】
撮像素子１１０による第２の読み出しモードの動作に基づいて、制御部１５０は、光路切り替え部１０３に、撮像条件を切り替えさせる。光路切り替え部１０３が撮像条件を切り替えている間、撮像素子１１０は画素信号を第２のフレームレートで読み出す。計測部１３０が被写体の計測に使用する少なくとも２フレーム期間の画像は、撮像素子１１０が第２の読み出しモードで読み出した画素信号に基づく。計測部１３０が被写体の計測に使用する少なくとも１フレーム期間の画像は、第１の読み出しモードにおける読み出しと第２の読み出しモードにおける読み出しの間に露光された画素５４から読み出された画素信号に基づく。計測部１３０が被写体の計測に使用する少なくとも１フレーム期間の画像は、第２の読み出しモードにおける読み出しの後に露光された画素５４から読み出された画素信号に基づく。
【００２０】
例えば、撮像素子１１０が第２の読み出しモードの動作を開始したとき、制御部１５０は、光路切り替え部１０３に、撮像条件を切り替えさせる。撮像素子１１０が第２の読み出しモードの動作を開始したタイミングの直後に、制御部１５０は、光路切り替え部１０３に、撮像条件を切り替えさせてもよい。撮像素子１１０が第２の読み出しモードの動作を開始したタイミングの直前に、制御部１５０は、光路切り替え部１０３に、撮像条件を切り替えさせてもよい。
【００２１】
内視鏡装置１０の詳細な構成について説明する。例えば、第１の光学系１０１および第２の光学系１０２は、凹レンズと凸レンズとを組み合わせたレンズを有する。第２の光学系１０２の被写体側の光軸は第１の光学系１０１の被写体側の光軸と略平行である。第２の光学系１０２は、第１の光学系１０１に対して視差を有する。つまり、第１の光学系１０１および第２の光学系１０２は、視差方向に離間している。視差方向は、第１の光学系１０１の光学中心（主点）と第２の光学系１０２の光学中心（主点）とを通る直線の方向である。視差方向は、各光学系の光軸と略直交する。第１の光学系１０１に入射した光は第１の光路を通る。第２の光学系１０２に入射した光は、第１の光路と異なる第２の光路を通る。第１の光学系１０１は被写体の第１の光学像を形成し、かつ第２の光学系１０２は被写体の第２の光学像を形成する。
【００２２】
光路切り替え部１０３は、第１の光路と第２の光路との間で光路を切り替える。光路切り替え部１０３は、第１の光路および第２の光路のうちいずれか一方を撮像光路として設定することにより、第１の光学像および第２の光学像のうちのいずれか一方のみを撮像素子１１０の撮像領域に形成する。光路切り替え部１０３は、第１の光路および第２の光路のうちいずれか一方を通る光のみを透過させ、かつ他方を通る光を遮蔽する。
【００２３】
例えば、光路切り替え部１０３は、第１の光路および第２の光路のうちいずれか一方のみに挿入されるシャッター（遮蔽板）を含む。光路切り替え部１０３が第１の光路の光を透過させるとき、シャッターが第２の光路に挿入され、かつ第２の光路の光は遮蔽される。光路切り替え部１０３が第２の光路の光を透過させるとき、シャッターが第１の光路に挿入され、かつ第１の光路の光は遮蔽される。光路切り替え部１０３の動作は、制御部１５０からの制御信号によって制御される。光路切り替え部１０３は、偏光板および液晶セルを含む液晶シャッターであってもよい。光路切り替え部１０３は、上記の構成に限らない。
【００２４】
第３の光学系１０４は、第１の光路を通った光と第２の光路を通った光とのいずれか一方に基づく被写体像を撮像素子１１０の撮像領域に形成する。撮像素子１１０の撮像領域に形成される被写体像は、第１の光路および第２の光路のうち撮像光路として設定された光路のみを通った光に基づく。
【００２５】
被写体の第１の光学像は、第１の光路を通った光に基づいて形成される。被写体の第２の光学像は、第２の光路を通った光に基づいて形成される。第１の光学像および第２の光学像は、撮像素子１１０の撮像領域に入射する。撮像素子１１０は、第１の光学像および第２の光学像を撮像する。撮像素子１１０は、第１の光学系１０１によって形成された第１の光学像を第１の撮像タイミングで撮像する。撮像素子１１０は、第２の光学系１０２によって形成された第２の光学像を第２の撮像タイミングで撮像する。第１の撮像タイミングおよび第２の撮像タイミングは、互いに異なる。撮像素子１１０は、第１の画像および第２の画像を生成する。第１の画像は、撮像領域に形成された第１の光学像に基づく。第２の画像は、撮像領域に形成された第２の光学像に基づく。撮像素子１１０は、第１の画像および第２の画像を画像処理部１２０に出力する。撮像素子１１０の動作は、制御部１５０からのコマンドによって制御される。
【００２６】
複数の撮像条件は、第１の撮像条件および第２の撮像条件を含む。第１の撮像条件および第２の撮像条件は互いに異なる。第１の撮像条件において、第１の光路が撮像光路として設定される。撮像素子１１０は、第１の撮像条件で被写体を撮像することにより被写体の第１の画像を生成する。第２の撮像条件において、第２の光路が撮像光路として設定される。撮像素子１１０は、第２の撮像条件で被写体を撮像することにより被写体の第２の画像を生成する。
【００２７】
撮像素子１１０は、ＸＹアドレス走査型のＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサーである。撮像素子１１０は、ローリングシャッター方式で駆動される。ローリングシャッター方式では、１行毎に画素５４から画素信号が順次読み出される。そのため、各画素５４の露光開始のタイミングは行毎に異なる。以下では単板原色ベイヤー配列のＣＭＯＳセンサー（１６×１６画素、深度１０ｂｉｔ）を使用した例で本発明の実施形態を説明する。
【００２８】
撮像素子１１０において、光電変換によりアナログ画素信号が生成される。アナログ画素信号に対して、撮像素子１１０によって、ＡＦＥ処理（Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ）が行われる。ＡＦＥ処理は、ＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ）、ＡＧＣ（Ａｎａｌｏｇ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）、およびＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）などを含む。撮像素子１１０の外部の回路がＡＦＥ処理を行ってもよい。撮像素子１１０によって処理された画像は、画像処理部１２０に転送される。
【００２９】
画像処理部１２０は、撮像素子１１０から出力された画像に対して、表示のための画像処理を実行する。例えば、画像処理部１２０が実行する画像処理は、ＯＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂｌａｃｋ）減算、画素欠陥補正、ホワイトバランス、カラー化、色補正処理、γ処理、拡大処理、縮小処理、およびエッジ強調の少なくとも１つを含む。これらの処理が施された画像は、表示部１４０に出力される。
【００３０】
一方、画像処理部１２０は、撮像素子１１０から出力された画像に対して、計測のための画像処理を実行する。計測のための画像処理は、計測に適した画像を生成できる処理である限り、どのような処理であっても構わない。例えば、輝度を持つ画像すなわちモノクロ画像が計測に使用できる。ベイヤー配列は、基本配列が周期的に配置された構造を有する。基本配列は、Ｒ（赤）、Ｇｒ（緑）、Ｇｂ（緑）、およびＢ（青）の各々の画素を含む。例えば、画像処理部１２０は、注目画素を含む基本配列内の４画素の画素信号を加算することにより輝度を算出してもよい。一般的に、緑画素の感度は、赤画素の感度および青画素の感度の各々よりも高い。画像処理部１２０は、赤画素の画素信号および青画素の画素信号にゲインを乗じることによりホワイトバランス処理を実行してもよい。画像処理部１２０によって計測のための処理が施された画像は、計測部１３０に出力される。
【００３１】
画像処理部１２０は、画像に加えて、水平の同期信号および垂直の同期信号を計測部１３０に出力する。画像処理部１２０は、水平の同期信号および垂直の同期信号を制御部１５０に出力する。画像処理部１２０は、撮像のレートと表示のレートとを調整するための画像メモリを有してもよい。撮像のレートと表示のレートとの差は、画像メモリによって緩和される。
【００３２】
計測部１３０は、撮像素子１１０から出力された第１の画像と、撮像素子１１０から出力された第２の画像とを使用することにより、計測座標における被写体の計測を実行する。例えば、計測結果は、被写体までの３次元距離を示す。例えば、第１の画像および第２の画像のうち、右の視点に対応する画像に計測座標（ｘ，ｙ）が設定される。計測部１３０は、右の視点に対応する画像における計測座標のラインの輝度プロファイルと、左の視点に対応する画像におけるラインの輝度プロファイルとを比較する。計測部１３０は、２つの輝度プロファイルの間のずれ量を画素単位で検出する。計測部１３０は、検出されたずれ量に基づいて、計測座標における３次元距離を算出する。計測部１３０は、計測座標および計測結果を表示部１４０に出力する。計測が実行される前、計測部１３０は、計測座標および計測トリガー（ＴＲＧ）を制御部１５０に出力する。
【００３３】
表示部１４０は、バックライトが必要な透過型ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）またはＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子（有機ＥＬ）などである。透過型ＬＣＤは、バックライトを必要とするディスプレイである。ＥＬ素子は、自発光タイプのディスプレイである。例えば、表示部１４０は透過型ＬＣＤであり、かつＬＣＤ駆動に必要な駆動部を有する。駆動部は、駆動信号を生成し、かつ駆動信号によりＬＣＤを駆動する。表示部１４０は、画像処理部１２０によって処理された画像を表示する。
【００３４】
制御部１５０は、光路制御部１５００および撮像制御部１５０１を有する。制御部１５０は、画像処理部１２０からの同期信号に基づいて光路切り替え部１０３および撮像素子１１０を制御する。光路制御部１５００は、光路切り替え部１０３を制御する。具体的には、光路制御部１５００は、光路切り替え部１０３に、第１の光路から第２の光路への切り替え、または第２の光路から第１の光路への切り替えを時分割で実行させる。
【００３５】
撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０を制御する。具体的には、撮像制御部１５０１は、露光時間、ゲイン、ゲインに関わる演算、画像サイズ、および読み出し位置などを制御する。画像サイズは、撮像素子１１０から出力される画像のサイズである。読み出し位置は、撮像素子１１０が画素信号を読み出す行の位置である。撮像制御部１５０１は、演算機能を有する。撮像制御部１５０１は、光路の切り替えに必要な時間に基づいて、画像サイズを算出する。撮像制御部１５０１は、計測部１３０によって通知された計測座標に基づいて、読み出し位置を算出する。計測部１３０が計測トリガーを制御部１５０に出力したとき、被写体の計測の指示が発生する。このとき、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０の動作モードを切り替えるためのコマンドを撮像素子１１０に送信する。
【００３６】
画像処理部１２０、計測部１３０、および制御部１５０は、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、およびマイクロプロセッサーなどであってもよい。例えば、画像処理部１２０、計測部１３０、および制御部１５０は、ＡＳＩＣおよびエンベデッドプロセッサーで構成される。画像処理部１２０、計測部１３０、および制御部１５０は、それ以外のハードウエア、ソフトウエア、ファームウエア、またはこれらの組み合わせで構成されてもよい。
【００３７】
内視鏡装置１０のコンピュータが、プログラムを読み込み、かつ読み込まれたプログラムを実行してもよい。プログラムは、画像処理部１２０、計測部１３０、および制御部１５０の動作を規定する命令を含む。つまり、画像処理部１２０、計測部１３０、および制御部１５０の機能はソフトウエアにより実現されてもよい。そのプログラムは、例えばフラッシュメモリのような「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」により提供されてもよい。そのプログラムは、そのプログラムを保持するコンピュータから、伝送媒体を経由して、あるいは伝送媒体中の伝送波により内視鏡装置１０に伝送されてもよい。プログラムを伝送する「伝送媒体」は、情報を伝送する機能を有する媒体である。情報を伝送する機能を有する媒体は、インターネット等のネットワーク（通信網）および電話回線等の通信回線（通信線）を含む。上述したプログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上述したプログラムは、差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。コンピュータに既に記録されているプログラムと差分プログラムとの組合せが、前述した機能を実現してもよい。
【００３８】
内視鏡装置１０は、図示されていない挿入部を有する。挿入部は、観察および計測の対象である物体の内部に挿入される。光学系１００および撮像素子１１０は、挿入部の先端に配置される。挿入部の先端は、内視鏡を構成する。
【００３９】
図２は、撮像素子１１０の構成を示す。図２に示す撮像素子１１０は、画素部５０、垂直走査部５１、信号処理部５２、および水平走査部５３を有する。
【００４０】
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１１０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画素信号を生成する。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、生成された画素信号を垂直信号線５６に出力する。
【００４１】
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個の行の画素５４に対して複数の制御信号線５７が配置されている。図２では１個の行の画素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。
【００４２】
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個の行の画素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。
【００４３】
撮像制御部１５０１によって生成された制御信号が撮像素子１１０に送信される。垂直走査部５１は、撮像制御部１５０１からの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。
【００４４】
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、画素５４から垂直信号線５６に出力された画素信号に対して、信号処理を行う。信号処理回路５５が行う信号処理は、ＣＤＳおよびＡＧＣ等を含む。
【００４５】
信号処理回路５５によって処理された画素信号は、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画素信号は、出力端子５８から出力される。
【００４６】
撮像素子１１０は、行列状に配置された複数の画素５４を備える。撮像素子１１０は、複数のフレーム期間の各々において、被写体の光学像に基づく各画素５４の画素信号を生成する。撮像素子１１０は、複数のフレーム期間の各々において、その画素信号を用いて被写体の画像を生成する。
【００４７】
フレームは、１枚の画像に含まれる複数の画素信号の組である。１枚の画像（１フレーム）は、１フレーム期間において生成される。撮像素子２２は、１フレームの画素信号に基づいて１枚の画像を生成する。
【００４８】
図３は、画素５４の構成を示す。図３に示す画素５４は、光電変換部７０、電荷転送部７１、電荷保持部７２、容量リセット部７３、増幅部７４、および出力部７５を有する。光電変換部７０は、フォトダイオードである。電荷保持部７２は、容量である。電荷転送部７１、容量リセット部７３、増幅部７４、および出力部７５は、トランジスタである。
【００４９】
光電変換部７０は、画素５４に入射した光の量に応じた電荷を生成し、蓄積する。電荷転送部７１は、光電変換部７０によって生成され、蓄積された電荷を電荷保持部７２に転送する。電荷保持部７２は、光電変換部７０から転送された電荷を保持する。容量リセット部７３は、電源電圧ＶＤＤに基づいて、電荷保持部７２の電荷をリセットする。容量リセット部７３がオンになることにより、容量リセット部７３は電荷保持部７２の電荷をリセットする。増幅部７４は、電荷保持部７２に保持された電荷に基づく信号を増幅する。出力部７５は、増幅部７４によって増幅された信号を画素信号として垂直信号線５６に出力する。
【００５０】
電荷転送部７１の動作は、制御信号φＴＸによって制御される。容量リセット部７３の動作は、制御信号φＲＳＴによって制御される。出力部７５の動作は、制御信号φＳＥＬによって制御される。制御信号φＴＸ、制御信号φＲＳＴ、および制御信号φＳＥＬは、制御信号線５７を経由して垂直走査部５１から供給される。
【００５１】
画素５４の動作は、容量リセット、電荷転送、および信号読み出しを含む。容量リセットは、容量リセット部７３の動作に対応する。電荷転送は、電荷転送部７１の動作に対応する。信号読み出しは、出力部７５の動作に対応する。蓄積開始タイミングから転送タイミングまでの期間が、画素５４において露光を行える期間（露光期間）である。蓄積開始タイミングは、光電変換部７０が、画素５４に入射した光に基づく電荷の生成とその電荷の蓄積とを開始するタイミングである。転送タイミングは、電荷転送部７１が、光電変換部７０に蓄積された電荷を電荷保持部７２に転送するタイミングである。露光期間において、光電変換部７０は電荷を蓄積する。以下の記載において、画素５４がリセットされた状態とは、露光期間が終了し、電荷転送部７１が、光電変換部７０に蓄積された電荷を電荷保持部７２に転送したタイミングにおける画素５４の状態を表している。
【００５２】
撮像素子１１０は、画素信号を出力部７５から出力することにより、画素信号を画素５４から読み出す。撮像素子１１０は、画素信号を画素５４から読み出すことにより、画像を取得する。画素信号の読み出しと画像の取得とは、等価である。
【００５３】
図４は、撮像素子１１０の動作を示す。図４を参照し、撮像素子１１０の動作を説明する。図４に示す例では、撮像領域Ａ１０のほぼ中心に計測座標Ａが設定される。第１の実施形態において、計測座標Ａの位置は予め決定されている。計測座標Ａの位置は撮像領域Ａ１０の中心に限らない。図４に示す例では、撮像領域Ａ１０は、１６行を有する。計測座標Ａの位置にある画素５４は、撮像領域Ａ１０の第８行に配置されている。撮像領域Ａ１０の行数は１６に限らない。
【００５４】
タイミングチャートＴＣ１０は、撮像素子１１０の動作を示す。タイミングチャートＴＣ１０において、横方向は時間を示し、かつ縦方向は画素５４の行位置を示す。最も上の行が第１行であり、かつ最も下の行が第１６行である。
【００５５】
図４において、フレーム期間が示されている。各フレーム期間は、露光期間および読み出し期間を含む。読み出し期間において、画素５４の画素信号が読み出される。画素信号の読み出しは、電荷転送および信号読み出しを含む。第１行の画素５４における読み出し期間の開始タイミングを基準にしたフレーム期間が示されている。フレーム期間Ｖ１における１フレーム前の読み出し期間は図４に示されていない。第２行から第１６行のフレーム期間は、各行の１つ上の行のフレーム期間よりも所定時間だけ遅れて開始される。フレーム期間Ｖｎの露光期間において画素５４に蓄積された画素信号は、フレーム期間Ｖ（ｎ＋１）の読み出し期間において画素５４から読み出される。
【００５６】
図４における破線Ｌ１０は、各行のフレーム期間の開始タイミングを示す。破線Ｌ１０は、タイミングチャートＴＣ１０を含む全てのタイミングチャートにおいて共通に使用される。破線Ｌ１０の意味は、本明細書において共通である。図４における記号Ｍ１０は、読み出し期間を示す。図４における記号Ｍ１１は、露光期間を示す。タイミングチャートＴＣ１０以外のタイミングチャートにおいて記号Ｍ１０および記号Ｍ１１は省略されるが、記号Ｍ１０および記号Ｍ１１の各々の意味は、本明細書において共通である。
【００５７】
撮像素子１１０は、フレーム期間Ｖ１において観察モードで動作する。フレーム期間Ｖ１において、撮像素子１１０の撮像条件は第１の撮像条件である。そのため、第１の光路が撮像光路として設定される。図４に示す例では、観察モードにおけるフレーム期間の長さは１６ミリ秒である。観察モードにおける各フレーム期間の動作において、全ての画素５４の画素信号の読み出しに必要な時間（第１の時間）は１６ミリ秒である。
【００５８】
フレーム期間Ｖ１の露光期間の開始タイミングは、露光時間を１６ミリ秒とした場合、フレーム期間Ｖ１の１つ前のフレーム期間の画素信号の読み出しが完了したタイミングと同じである。露光期間の開始タイミングにおいて、第１行の画素５４がリセットされる。これにより、第１行の画素５４の露光期間が開始される。露光期間において、画素５４に入射した光に基づく信号が画素５４に蓄積される。第１行の画素５４の露光期間が開始された後、第２行の画素５４の露光期間が開始される。同様に、第３行から第１６行の画素５４の露光期間が順次開始される。
【００５９】
垂直走査部５１は、各行の制御信号を順次生成し、かつ生成された制御信号を各行の画素５４に順次出力する。撮像素子１１０は、垂直走査部５１から順次出力された制御信号に基づいて、複数の行の画素５４を行毎に連続的に走査する。撮像素子１１０は、この走査により、複数の行の画素５４の露光期間を順次開始する。
【００６０】
フレーム期間Ｖ１における各行の画素５４の露光期間において生成された画素信号は、フレーム期間Ｖ２において読み出される。第１行の画素５４の露光期間が終了したとき、第１行の画素５４の読み出し期間が開始される。第１行の画素５４は、画素信号を垂直信号線５６に出力する。第１行の画素５４の読み出し期間が開始された時刻から所定時間が経過したとき、第１行の画素５４の読み出し期間が終了する。このとき、第１行の画素５４がリセットされ、かつフレーム期間Ｖ２における第１行の画素５４の露光期間が開始される。
【００６１】
第１行の画素５４の読み出し期間が終了したとき、第２行の画素５４の読み出し期間が開始される。第２行の画素５４は、画素信号を垂直信号線５６に出力する。第２行の画素５４の読み出し期間が開始された時刻から所定時間が経過したとき、第２行の画素５４の読み出し期間が終了する。このとき、第２行の画素５４がリセットされ、かつフレーム期間Ｖ２における第２行の画素５４の露光期間が開始される。同様に、第３行から第１６行の画素５４の読み出し期間が順次開始され、かつ第３行から第１６行の画素５４の画素信号が順次読み出される。第３行から第１６行の画素５４が順次リセットされ、かつフレーム期間Ｖ２における第３行から第１６行の画素５４の露光期間が順次開始される。
【００６２】
垂直走査部５１は、各行の制御信号を順次生成し、かつ生成された制御信号を各行の画素５４に順次出力する。撮像素子１１０は、垂直走査部５１から順次出力された制御信号に基づいて、複数の行の画素５４を行毎に連続的に走査する。撮像素子１１０は、この走査により、複数の行の画素５４から画素信号を順次読み出す。
【００６３】
撮像制御部１５０１は、フレーム期間Ｖ１において撮像素子１１０を観察モード（第１の読み出しモード）で動作させる。観察モードにおいて撮像素子１１０は、１６個の行を順次走査し、かつ各行の画素５４から画素信号を順次読み出す。撮像素子１１０は、第１の画像を第１のフレームレートで出力する。第１の画像は、１６個の行の画素５４から読み出された画素信号を含む。
【００６４】
ローリングシャッター方式では、読み出し対象の行が１行ずつ変更され、かつ各行の画素５４から連続的に画素信号が読み出される。ローリングシャッター方式では、行毎に露光期間が順次開始され、かつ行毎に画素信号が順次読み出される。画素信号の読み出しが完了した行の画素５４はリセットされ、かつ露光期間が再開される。
【００６５】
図４において、フレーム期間Ｖ１よりも前のフレーム期間の動作は示されていない。フレーム期間Ｖ１よりも前の各フレーム期間において、フレーム期間Ｖ１における動作と同様の動作が実行される。
【００６６】
フレーム期間Ｖ１における各行の画素５４の露光期間において生成された画素信号が読み出される期間内に計測トリガー（ＴＲＧ）が発生する。つまり、フレーム期間Ｖ２における読み出し期間内に計測トリガーが発生する。フレーム期間Ｖ２における第１６行の画素５４の読み出し期間が終了したとき、フレーム期間Ｖ２における各行の画素５４の露光期間において生成された画素信号の読み出しが開始される。計測トリガーが発生する前、各フレーム期間における画素信号の読み出しは第１行から順に実行される。計測トリガーが発生した場合、画素信号の読み出しが開始される行が変更される。具体的には、計測座標Ａに対応する画素５４が配置された第８行の画素５４の画素信号が最初に読み出される。
【００６７】
フレーム期間Ｖ２における各行の画素５４の露光期間において生成された画素信号は、フレーム期間Ｖ３において読み出される。フレーム期間Ｖ２における第１６行の画素５４の読み出し期間が終了する。このとき、フレーム期間Ｖ２における第８行の画素５４の露光期間が終了し、かつフレーム期間Ｖ３における第８行の画素５４の読み出し期間が開始される。撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０を計測Ａモード（第２の読み出しモード）で動作させる。撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０の動作モードを観察モードから計測Ａモードに切り替えるためのコマンドを撮像素子１１０に出力する。撮像素子１１０は、撮像制御部１５０１からのコマンドに基づいて、計測Ａモードで動作を開始する。計測Ａモードにおいて撮像素子１１０は、６個の行を順次走査し、かつ各行の画素５４から画素信号を順次読み出す。撮像素子１１０は、第２の画像を第２のフレームレートで出力する。第２の画像は、６個の行の画素５４から読み出された画素信号を含む。第２のフレームレートは、観察モードにおける第１のフレームレートよりも高い。
【００６８】
フレーム期間Ｖ３において画素信号の読み出しが開始される行が変更されるため、フレーム期間Ｖ２における第８行の画素５４の露光期間は、フレーム期間Ｖ１における第８行の画素５４の露光期間よりも短くなる。フレーム期間Ｖ２における各行の画素５４の露光期間の長さは、フレーム期間Ｖ３において画素信号が最初に読み出される行の位置に基づく。つまり、フレーム期間Ｖ２における各行の画素５４の露光期間の長さは、計測座標Ａに対応する画素５４が配置された行の位置に基づく。
【００６９】
フレーム期間Ｖ３における第８行の画素５４の読み出し期間が開始されたとき、撮像条件の切り替え、すなわち撮像光路の切り替えが開始される。撮像制御部１５０１は、撮像光路の切り替えのための制御信号を光路切り替え部１０３に出力する。これにより、光路制御部１５００は、光路切り替え部１０３に撮像光路を切り替えさせる。光路切り替え部１０３は、撮像制御部１５０１からの制御信号に基づいて、第１の光路から第２の光路への切り替えを開始する。計測トリガーが発生したフレーム期間Ｖ２の次のフレーム期間Ｖ３が開始されたとき、光路切り替え部１０３は、撮像光路の切り替えを開始する。
【００７０】
フレーム期間Ｖ３における第８行の画素５４の読み出し期間において、第８行の画素５４は、画素信号を垂直信号線５６に出力する。第８行の画素５４の読み出し期間が開始された時刻から所定時間が経過したとき、第８行の画素５４の読み出し期間が終了する。このとき、第８行の画素５４がリセットされ、かつフレーム期間Ｖ３における第８行の画素５４の露光期間が開始される。
【００７１】
図４において、切り替え期間Ｐ１０が示されている。切り替え期間Ｐ１０は、光路の切り替えの開始から光路の切り替えの完了までの期間である。例えば、撮像光路の切り替えに６ミリ秒が必要である。切り替え期間Ｐ１０の長さは、観察モードにおけるフレーム期間の長さよりも短い。撮像制御部１５０１は、切り替え期間Ｐ１０において、撮像素子１１０に、６個の行の画素５４から画素信号を読み出させる。切り替え期間Ｐ１０において、撮像素子１１０は、第８行から第１３行の画素５４の読み出し期間を順次開始し、かつ第８行から第１３行の画素５４の画素信号を順次読み出す。第８行から第１３行の画素５４が順次リセットされ、かつフレーム期間Ｖ３における第８行から第１３行の画素５４の露光期間が順次開始される。
【００７２】
フレーム期間Ｖ３における各行の画素５４の露光期間において生成された画素信号は、フレーム期間Ｖ４において読み出される。フレーム期間Ｖ３における第１３行の画素５４の読み出し期間が終了する。このとき、フレーム期間Ｖ３における第８行の画素５４の露光期間が終了し、かつフレーム期間Ｖ４における第８行の画素５４の読み出し期間が開始される。このとき、撮像条件の切り替え、すなわち撮像光路の切り替えが完了する。撮像光路は第２の光路である。撮像素子１１０は、第８行から第１３行の画素５４の読み出し期間を順次開始し、かつ第８行から第１３行の画素５４の画素信号を順次読み出す。フレーム期間Ｖ４において撮像素子１１０が画素信号を読み出す動作は、フレーム期間Ｖ３において撮像素子１１０が画素信号を読み出す動作と同じである。撮像素子１１０は、フレーム期間Ｖ４およびフレーム期間Ｖ５において、フレーム期間Ｖ３の動作と同じ動作を継続する。
【００７３】
図４に示す例では、計測Ａモードにおけるフレーム期間の長さは６ミリ秒である。計測Ａモードにおける各フレーム期間の動作において、第８行から第１３行の画素５４の画素信号の読み出しに必要な時間（第２の時間）は６ミリ秒である。
【００７４】
計測Ａモードにおいて、第１行から第７行および第１４行から第１６行の画素５４から画素信号は読み出されない。読み出し対象行は、第８行から第１３行である。図４において、読み出し対象行以外の行の画素５４の露光期間は示されていない。
【００７５】
図４において、撮像素子１１０から出力される画像（出力画像）が模式的に示されている。画像Ｖ１は、フレーム期間Ｖ１における露光期間の後に１６個の行の画素５４から読み出された画素信号を含む。画像Ｖ１は、撮像素子１１０が観察モードで読み出した画素信号を含む。画像Ｖ２は、フレーム期間Ｖ２における露光期間の後に６個の行の画素５４から読み出された画素信号を含む。画像Ｖ２は、撮像素子１１０が計測Ａモードで読み出した画素信号を含む。画像Ｖ３および画像Ｖ４のサイズは、画像Ｖ２のサイズと同じである。
【００７６】
図５は、撮像領域Ａ１０において画素信号が読み出される領域を示す。撮像素子１１０が観察モードで画素信号を読み出す画素５４は、領域Ａ１００に配置されている。領域Ａ１００は、第１行から第１６行の画素５４を含む。撮像素子１１０が計測Ａモードで画素信号を読み出す画素５４は、領域Ａ１０１に配置されている。領域Ａ１０１は、第８行から第１３行の画素５４を含む。計測座標Ａに対応する画素５４は、第８行に配置されている。
【００７７】
図４に示す画像Ｖ１は、図５に示す領域Ａ１００の画素５４から読み出された画素信号を含む。画像Ｖ１は、１６個の行の画素５４から読み出された画素信号を含む。図４に示す画像Ｖ２、画像Ｖ３、および画像Ｖ４は、図５に示す領域Ａ１０１の画素５４から読み出された画素信号を含む。画像Ｖ２、画像Ｖ３、および画像Ｖ４は、６個の行の画素５４から読み出された画素信号を含む。
【００７８】
画像の第１のサイズは、画像の第２のサイズよりも大きい。第１のサイズは、撮像素子１１０が観察モードにおいて読み出す画素信号に基づく画像のサイズである。第２のサイズは、撮像素子１１０が計測Ａモードにおいて読み出す画素信号に基づく画像のサイズである。図４および図５に示す例では、画像の第１のサイズは、１６×１６である。図４および図５に示す例では、画像の第２のサイズは、１６×６である。
【００７９】
撮像条件すなわち撮像光路の切り替えが開始された後、撮像素子１１０が画素信号を読み出す行の数が減る。そのため、撮像の時間間隔は短くなり、かつ撮像素子１１０が画像を出力する間隔は短くなる。計測Ａモードにおけるフレーム期間は、観察モードにおけるフレーム期間よりも短い。計測Ａモードにおけるフレーム期間は、切り替え期間Ｐ１０の長さと同じである。図４に示す例では、計測Ａモードにおけるフレーム期間は、６ミリ秒である。計測Ａモードにおけるフレーム期間は、切り替え期間Ｐ１０の長さよりも長く、かつ観察モードにおけるフレーム期間よりも短くてもよい。
【００８０】
撮像制御部１５０１は、計測座標の位置に基づいて読み出し位置を制御する。読み出し位置は、撮像素子１１０が計測Ａモードにおいて画素信号を読み出す行の位置である。図４に示す例では、撮像素子１１０は計測Ａモードにおいて、計測行に配置された画素５４から画素信号を最初に読み出す。計測行は、計測座標に対応する画素５４を含む。図４に示す例では、計測座標Ａに対応する画素５４は第８行に配置されている。そのため、撮像素子１１０は、計測Ａモードにおいて、第８行の画素５４から画素信号を最初に読み出す。
【００８１】
撮像素子１１０が計測Ａモードにおいて、計測行に配置された画素５４から画素信号を読み出したとき、光路制御部１５００は、光路切り替え部１０３に、撮像条件を切り替えさせる。図４に示す例では、撮像素子１１０が計測Ａモードにおいて第８行の画素５４から画素信号を読み出した後、撮像条件が切り替わる。
【００８２】
第１の行数は、第２の行数よりも多い。第１の行数は、撮像素子１１０が観察モードにおいて画素信号を読み出す行の数である。第２の行数は、撮像素子１１０が計測Ａモードにおいて画素信号を読み出す行の数である。図４および図５に示す例では、第１の行数は１６である。図４および図５に示す例では、第２の行数は６である。
【００８３】
撮像制御部１５０１は、図４に示す切り替え期間Ｐ１０の長さに基づいて、画像のサイズを決定する。計測トリガーが発生した場合、画像のサイズが小さくなる。つまり、撮像素子１１０が画素信号を読み出す行の数が減る。
【００８４】
撮像制御部１５０１は、予定時間に基づいて、行数を制御する。予定時間は、光路切り替え部１０３が撮像光路の切り替えに予定している時間である。予定時間は、撮像光路の切り替えに必要な既知の時間である。予定時間は、図４に示す切り替え期間Ｐ１０の長さと同じである。行数は、撮像素子１１０が計測Ａモードにおいて画素信号を読み出す行の数である。
【００８５】
制御部１５０は、撮像素子１１０が計測Ａモードで読み出した画素信号に基づく少なくとも２フレーム期間の画像を計測部１３０に使用させる。制御部１５０は、計測部１３０に、その少なくとも２フレーム期間の画像を使用する計測を実行させる。
【００８６】
図４に示す計測Ａモードにおいて、撮像素子１１０は、画像Ｖ２、画像Ｖ３、および画像Ｖ４を出力する。フレーム期間Ｖ２における第８行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１０と重ならない。フレーム期間Ｖ２において第８行の画素５４で生成された画素信号は、第１の光路に対応する第１の光学像に基づく。
【００８７】
フレーム期間Ｖ３における第８行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１０と重なる。フレーム期間Ｖ３において第８行の画素５４で生成された画素信号は、第１の光路に対応する第１の光学像と、第２の光路に対応する第２の光学像とに基づく。そのため、画像Ｖ３は計測に適していない。
【００８８】
フレーム期間Ｖ４における第８行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１０と重ならない。フレーム期間Ｖ４において第８行の画素５４で生成された画素信号は、第２の光路に対応する第２の光学像に基づく。制御部１５０は、計測部１３０に、画像Ｖ２および画像Ｖ４を使用する計測を実行させる。計測部１３０は、画像Ｖ２および画像Ｖ４に基づいて被写体の計測を実行する。第１のタイミングと第２のタイミングとの間隔は、切り替え期間Ｐ１０の長さと同じである。第１のタイミングは、撮像素子１１０が画像Ｖ２を取得するタイミングである。第２のタイミングは、撮像素子１１０が画像Ｖ４を取得するタイミングである。第１のタイミングと第２のタイミングとの間隔は、６ミリ秒である。
【００８９】
フレーム期間Ｖ２における第９行から第１３行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１０と重なる。画像Ｖ２において、第８行の画素５４の画素信号は計測に使用できるが、第９行から第１３行の画素５４の画素信号は計測に適していない。計測部１３０は、画像Ｖ２における第８行の画素５４の画素信号と、画像Ｖ４における第８行の画素５４の画素信号とを計測に使用する。
【００９０】
撮像素子１１０は、計測Ａモードにおいて、計測行を含む少なくとも１個の行の画素５４から画素信号を読み出す。計測行は、計測座標に対応する画素５４を含む。切り替え期間Ｐ１０において、撮像素子１１０は、第９行から第１３行の少なくとも１個の行の画素５４から画素信号を読み出さなくてもよい。
【００９１】
撮像素子１１０が計測Ａモードにおいて画素信号を読み出す行は、第８行から第１３行に限らない。撮像素子１１０が計測Ａモードにおいて画素信号を読み出す行は、計測行を含みさえすればよい。例えば、撮像素子１１０は計測Ａモードにおいて第３行から第８行の画素５４から画素信号を読み出してもよい。撮像素子１１０が計測Ａモードにおいて計測行の画素５４から画素信号を読み出した後、撮像条件が切り替わる。
【００９２】
図６は、内視鏡装置１０の動作の手順を示す。図６を参照し、内視鏡装置１０の動作を説明する。
【００９３】
内視鏡装置１０が起動したとき、内視鏡装置１０は観察モードで動作する。撮像制御部１５０１は、観察モードコマンドを撮像素子１１０に送信する。これにより、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０に観察モードで動作させる（ステップＳ１００）。
【００９４】
ステップＳ１００の後、撮像素子１１０は、観察モードコマンドに基づいて、観察モードで動作を開始する。画像処理部１２０は画像処理を開始し、かつ表示部１４０は画像の表示を開始する（ステップＳ１０５）。内視鏡装置１０が起動したとき、光路切り替え部１０３は第１の光路を撮像光路として設定する。撮像素子１１０は、図４に示すフレーム期間Ｖ１の動作を実行する。
【００９５】
ステップＳ１０５の後、制御部１５０は、電源をオフにするか否かを判断する（ステップＳ１１０）。例えば、図１に示されていない電源スイッチのオフが検出されたとき、制御部１５０は電源をオフにすると判断する。
【００９６】
ステップＳ１１０において、制御部１５０が電源をオフにすると判断した場合、撮像制御部１５０１は、終了コマンドを撮像素子１１０に送信する（ステップＳ１１５）。ステップＳ１１５の後、内視鏡装置１０は、シャットダウン処理を実行する。これにより、撮像素子１１０は撮像を停止し、画像処理部１２０は画像処理を停止し、かつ表示部１４０は画像の表示を停止する。
【００９７】
ステップＳ１１０において、制御部１５０が電源をオフにしないと判断した場合、制御部１５０は、計測トリガーが発生したか否かを判断する（ステップＳ１２０）。
【００９８】
ステップＳ１２０において、計測トリガーが発生していないと制御部１５０が判断した場合、ステップＳ１０５における処理が実行される。計測トリガーが発生するまで、図４に示すフレーム期間Ｖ１における動作と同じ動作が継続する。
【００９９】
ステップＳ１２０において、計測トリガーが発生したと制御部１５０が判断した場合、制御部１５０は、計測モード処理を実行する（ステップＳ１２５）。ステップＳ１２５の後、ステップＳ１０５における処理が実行される。
【０１００】
図７は、ステップＳ１２５における計測モード処理の詳細を示す。図７を参照し、計測モード処理における内視鏡装置１０の動作を説明する。
【０１０１】
計測トリガーが発生したとき、内視鏡装置１０は計測Ａモードで動作する。撮像制御部１５０１は、計測Ａモードコマンドを撮像素子１１０に送信する。これにより、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０に計測Ａモードで動作させる（ステップＳ２００）。
【０１０２】
ステップＳ２００の後、撮像素子１１０は、計測Ａモードコマンドに基づいて、計測Ａモードで動作を開始する。撮像素子１１０は、撮像光路の切り替え前に露光を開始した各行の画素５４の画素信号を順次読み出す。図４に示すフレーム期間Ｖ２における露光により生成された画素信号が読み出される。これにより、撮像素子１１０は、各行の画素５４の画素信号に基づく第１の画像を順次取得する。光路制御部１５００は、制御信号を光路切り替え部１０３に出力する。これにより、光路制御部１５００は、光路切り替え部１０３に、撮像光路の切り替えを開始させる。光路切り替え部１０３は、光路制御部１５００からの制御信号に基づいて、第１の光路から第２の光路への切り替えを開始する（ステップＳ２０５）。ステップＳ２０５において、画素信号の読み出しの開始と同時に撮像光路の切り替えが開始される。
【０１０３】
ステップＳ２０５の後、撮像素子１１０は、光路の切り替えが継続している間に露光を開始した行の画素５４の画素信号を順次読み出す。図４に示すフレーム期間Ｖ３における露光により生成された画素信号が読み出される。これにより、撮像素子１１０は、各行の画素５４の画素信号に基づく画像を順次取得する（ステップＳ２１０）。この画像は、異なる２つの光学像に基づく画素信号を含む。そのため、図４に示す画像Ｖ３は計測に適していない。
【０１０４】
ステップＳ２１０の後、フレーム期間Ｖ３における露光により生成された画素信号の読み出しが完了し、かつ撮像光路の切り替えが完了する。撮像素子１１０は、光路が切り替わった後に露光を開始した行の画素５４の画素信号を順次読み出す。図４に示すフレーム期間Ｖ４における露光により生成された画素信号が読み出される。これにより、撮像素子１１０は、各行の画素５４の画素信号に基づく第２の画像を順次取得する（ステップＳ２１５）。
【０１０５】
ステップＳ２１５の後、制御部１５０は、計測部１３０に、第１の画像および第２の画像を使用する計測を実行させる。第１の画像は、図４に示す画像Ｖ２である。第２の画像は、図４に示す画像Ｖ４である。計測部１３０は、画像処理部１２０から出力された第１の画像および第２の画像に基づいて、被写体の計測を実行する。表示部１４０は、計測結果を表示する（ステップＳ２２０）。
【０１０６】
ステップＳ２２０の後、撮像制御部１５０１は、観察モードコマンドを撮像素子１１０に送信する。これにより、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０に観察モードで動作させる（ステップＳ２２５）。このとき、計測モード処理が終了する。計測モード処理が終了した後、ステップＳ１０５における処理が実行される。
【０１０７】
計測モード処理が終了したとき、第２の光路が撮像光路として設定されている。計測モード処理が終了した後に内視鏡装置１０が動作を継続するために、以下の変更が考慮されてもよい。計測モード処理が終了した後に実行される処理では、図６および図７に示す処理における第１の光路を第２の光路に置き換えてもよい。計測モード処理が終了した後に実行される処理では、図６および図７に示す処理における第２の光路を第１の光路に置き換えてもよい。撮像素子１１０が観察モードで動作するとき、第２の光路が撮像光路として設定される。計測トリガーが発生したとき、第２の光路から第１の光路への切り替えが実行される。
【０１０８】
図３４から図３６を参照し、本発明の第１の実施形態と本発明の参考形態とを比較する。内視鏡装置１０は、参考形態における動作を実行する必要はない。以下では、第１の実施形態と参考形態との比較のために、参考形態における内視鏡装置１０の動作を説明する。
【０１０９】
図３４は、撮像素子１１０の撮像領域Ａ１１０を示す。計測座標Ａおよび計測座標Ｂが撮像領域Ａ１１０に設定される。計測座標Ａの位置にある画素５４は、撮像領域Ａ１１０の第８行に配置されている。計測座標Ｂの位置にある画素５４は、撮像領域Ａ１１０の第３行に配置されている。
【０１１０】
図３５に示すタイミングチャートＴＣ１００と、図３６に示すタイミングチャートＴＣ１０１とは、撮像素子１１０の動作を示す。図４に示す部分と同じ部分についての説明を省略する。
【０１１１】
図３５は、露光期間が比較的長い場合の撮像素子１１０の動作を示す。撮像素子１１０は、フレーム期間Ｖ１において観察モードで動作する。フレーム期間Ｖ１において、撮像素子１１０の撮像条件は第１の撮像条件である。そのため、第１の光路が撮像光路として設定される。
【０１１２】
フレーム期間Ｖ１において、第１行から第１６行の画素５４の露光期間が順次開始される。その後、フレーム期間Ｖ２において、第１行から第１６行の画素５４の読み出し期間が順次開始され、かつ第１行から第１６行の画素５４の画素信号が順次読み出される。フレーム期間Ｖ１における各行の画素５４の露光期間において生成された画素信号は、フレーム期間Ｖ２において読み出される。
【０１１３】
フレーム期間Ｖ２において、第１行から第１６行の画素５４の画素信号が順次読み出され、かつ第１行から第１６行の画素５４の露光期間が順次開始される。フレーム期間Ｖ２における各行の画素５４の露光期間において生成された画素信号は、フレーム期間Ｖ３において読み出される。
【０１１４】
フレーム期間Ｖ２における第１６行の画素５４の読み出し期間が終了する。このとき、フレーム期間Ｖ２における第１行の画素５４の露光期間が終了し、かつフレーム期間Ｖ３における第１行の画素５４の読み出し期間が開始される。このとき、撮像素子１１０は、計測モードで動作を開始する。計測モードへの移行と同時に、撮像条件の切り替え、すなわち撮像光路の切り替えが開始される。光路切り替え部１０３は、第１の光路から第２の光路への切り替えを開始する。
【０１１５】
図３５において、切り替え期間Ｐ１００が示されている。切り替え期間Ｐ１００の長さは、図４に示す切り替え期間Ｐ１０の長さと同じである。切り替え期間Ｐ１００において、撮像素子１１０は、第１行から第６行の画素５４の画素信号を順次読み出す。
【０１１６】
フレーム期間Ｖ３における第６行の画素５４の読み出し期間が終了したとき、撮像条件の切り替え、すなわち撮像光路の切り替えが完了する。撮像光路は第２の光路である。撮像素子１１０は、第７行から第１６行の画素５４の読み出し期間を順次開始し、かつ第７行から第１６行の画素５４の画素信号を順次読み出す。フレーム期間Ｖ３において撮像素子１１０が画素信号を読み出す動作は、フレーム期間Ｖ２において撮像素子１１０が画素信号を読み出す動作と同じである。撮像素子１１０は、フレーム期間Ｖ３、フレーム期間Ｖ４、およびフレーム期間Ｖ５において、フレーム期間Ｖ１の動作と同じ動作を継続する。
【０１１７】
フレーム期間Ｖ１における第１行から第１６行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１００と重ならない。フレーム期間Ｖ１において第１行から第１６行の画素５４で生成された画素信号は、第１の光路に対応する第１の光学像に基づく。
【０１１８】
フレーム期間Ｖ２における第８行の画素５４の露光期間および第３行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１００と重なる。フレーム期間Ｖ２において、第８行の画素５４で生成された画素信号は、第１の光路に対応する第１の光学像と、第２の光路に対応する第２の光学像とに基づく。フレーム期間Ｖ２において、第３行の画素５４で生成された画素信号は、第１の光学像および第２の光学像に基づく。そのため、画像Ｖ２は、計測座標Ａにおける計測と、計測座標Ｂにおける計測とに適していない。
【０１１９】
フレーム期間Ｖ３における第８行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１００と重ならない。フレーム期間Ｖ３において、第８行の画素５４で生成された画素信号は、第２の光学像に基づく。フレーム期間Ｖ３における第３行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１００と重なる。フレーム期間Ｖ３において、第３行の画素５４で生成された画素信号は、第１の光学像および第２の光学像に基づく。そのため、画像Ｖ３は、計測座標Ｂにおける計測に適していない。
【０１２０】
計測部１３０は、画像Ｖ１における第８行の画素５４の画素信号と、画像Ｖ３における第８行の画素５４の画素信号とを、計測座標Ａにおける計測に使用する。第１のタイミングと第２のタイミングとの間隔は、１６ミリ秒である。第１のタイミングは、撮像素子１１０が画像Ｖ１を取得するタイミングである。第２のタイミングは、撮像素子１１０が画像Ｖ３を取得するタイミングである。計測部１３０は、画像Ｖ１における第８行の画素５４の画素信号と、画像Ｖ４における第８行の画素５４の画素信号とを、計測座標Ｂにおける計測に使用する。第１のタイミングと第３のタイミングとの間隔は、３２ミリ秒である。第３のタイミングは、撮像素子１１０が画像Ｖ４を取得するタイミングである。
【０１２１】
図３６は、露光期間が比較的短い場合の撮像素子１１０の動作を示す。図３６に示すタイミングチャートＴＣ１０１では、図３５に示すタイミングチャートＴＣ１００と比較して、各行の画素５４の露光期間が短い。撮像素子１１０が画素信号を読み出す動作は、図３５に示す動作と同じである。
【０１２２】
フレーム期間Ｖ１における第１行から第１６行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１００と重ならない。フレーム期間Ｖ１において第１行から第１６行の画素５４で生成された画素信号は、第１の光路に対応する第１の光学像に基づく。
【０１２３】
フレーム期間Ｖ２における第８行の画素５４の露光期間および第３行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１００と重なる。フレーム期間Ｖ２において、第８行の画素５４で生成された画素信号は、第１の光路に対応する第１の光学像と、第２の光路に対応する第２の光学像とに基づく。フレーム期間Ｖ２において、第３行の画素５４で生成された画素信号は、第１の光学像および第２の光学像に基づく。そのため、画像Ｖ２は、計測座標Ａにおける計測と、計測座標Ｂにおける計測とに適していない。
【０１２４】
フレーム期間Ｖ３における第８行の画素５４の露光期間および第３行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１００と重ならない。フレーム期間Ｖ３において、第８行の画素５４で生成された画素信号と、第３行の画素５４で生成された画素信号とは、第２の光学像に基づく。
【０１２５】
計測部１３０は、画像Ｖ１における第８行の画素５４の画素信号と、画像Ｖ３における第８行の画素５４の画素信号とを、計測座標Ａにおける計測と、計測座標Ｂにおける計測とに使用する。第１のタイミングと第２のタイミングとの間隔は、１６ミリ秒である。第１のタイミングは、撮像素子１１０が画像Ｖ１を取得するタイミングである。第２のタイミングは、撮像素子１１０が画像Ｖ３を取得するタイミングである。
【０１２６】
図３５および図３６に示す動作において、計測のための２枚の画像が取得される間隔は、１６ミリ秒以上である。そのため、２枚の画像の間のぶれが大きい可能性がある。一方、図４に示す動作において、計測のための２枚の画像が取得される間隔は、６ミリ秒である。内視鏡装置１０は、複数の撮像条件における撮像の時間間隔を短縮することができる。そのため、計測のための２枚の画像が取得される間隔が短くなる。計測に使用される２枚の画像間のぶれが低減され、かつぶれの影響による計測誤差が減る。つまり、計測精度が向上する。
【０１２７】
本発明の各態様の内視鏡装置において、画像処理部１２０および表示部１４０は必須ではない。
【０１２８】
本発明の各態様の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のステップを含む。被写体の計測の指示（計測トリガー）が発生する前、撮像制御部１５０１は、第１のステップ（Ｓ１００）において、撮像素子１１０を第１の読み出しモード（観察モード）で動作させる。第１の読み出しモードにおいて撮像素子１１０は、複数の行の全てまたは一部における画素５４から画素信号を第１の時間で読み出す。被写体の計測の指示が発生した後、撮像制御部１５０１は、第２のステップ（Ｓ２００）において、撮像素子１１０を第２の読み出しモード（計測Ａモード）で動作させる。第２の読み出しモードにおいて撮像素子１１０は、複数の行の全てまたは一部における画素５４から画素信号を第２の時間で読み出す。第２の時間は第１の時間よりも短い。撮像素子１１０による第２の読み出しモードの動作に基づいて、撮像制御部１５０１は、第３のステップ（Ｓ２０５）において、光路切り替え部１０３に、撮像条件（撮像光路）を切り替えさせる。
【０１２９】
（第１の実施形態の第１の変形例）
図１に示す内視鏡装置１０を使用して、本発明の第１の実施形態の第１の変形例を説明する。内視鏡装置１０において、撮像光路が第１の光路から第２の光路に切り替わる。その後、撮像光路が第２の光路から第１の光路に切り替わる。
【０１３０】
図８は、撮像素子１１０の動作を示す。図８を参照し、撮像素子１１０の動作を説明する。図４に示す部分と同じ部分についての説明を省略する。
【０１３１】
タイミングチャートＴＣ１１は、撮像素子１１０の動作を示す。フレーム期間Ｖ４において画素信号が読み出されるまでの撮像素子１１０の動作は、図４に示す動作と同様である。フレーム期間Ｖ４における各行の画素５４の露光期間において生成された画素信号は、フレーム期間Ｖ５において読み出される。フレーム期間Ｖ４における第１３行の画素５４の読み出し期間が終了する。このとき、フレーム期間Ｖ４における第８行の画素５４の露光期間が終了し、かつフレーム期間Ｖ５における第８行の画素５４の読み出し期間が開始される。
【０１３２】
フレーム期間Ｖ５における第８行の画素５４の読み出し期間が開始されたとき、撮像条件の切り替え、すなわち撮像光路の切り替えが開始される。撮像制御部１５０１は、撮像光路の切り替えのための制御信号を光路切り替え部１０３に出力する。これにより、光路制御部１５００は、光路切り替え部１０３に撮像光路を切り替えさせる。光路切り替え部１０３は、撮像制御部１５０１からの制御信号に基づいて、第２の光路から第１の光路への切り替えを開始する。フレーム期間Ｖ５が開始されたとき、光路切り替え部１０３は、撮像光路の切り替えを開始する。
【０１３３】
図８において、切り替え期間Ｐ１１が示されている。切り替え期間Ｐ１１の長さは、切り替え期間Ｐ１０の長さと同じである。撮像制御部１５０１は、切り替え期間Ｐ１１において、撮像素子１１０に、６個の行の画素５４から画素信号を読み出させる。切り替え期間Ｐ１１において、撮像素子１１０は、第８行から第１３行の画素５４の読み出し期間を順次開始し、かつ第８行から第１３行の画素５４の画素信号を順次読み出す。第８行から第１３行の画素５４が順次リセットされ、かつフレーム期間Ｖ５における第８行から第１３行の画素５４の露光期間が順次開始される。
【０１３４】
フレーム期間Ｖ５における各行の画素５４の露光期間において生成された画素信号は、フレーム期間Ｖ６において読み出される。フレーム期間Ｖ５における第１３行の画素５４の読み出し期間が終了する。このとき、フレーム期間Ｖ５における第８行の画素５４の露光期間が終了し、かつフレーム期間Ｖ６における第８行の画素５４の読み出し期間が開始される。このとき、撮像条件の切り替え、すなわち撮像光路の切り替えが完了する。撮像光路は第１の光路である。撮像素子１１０は、第８行から第１３行の画素５４の読み出し期間を順次開始し、かつ第８行から第１３行の画素５４の画素信号を順次読み出す。フレーム期間Ｖ６において撮像素子１１０が画素信号を読み出す動作は、フレーム期間Ｖ５において撮像素子１１０が画素信号を読み出す動作と同じである。
【０１３５】
フレーム期間Ｖ６における第１３行の画素５４の読み出し期間が終了したとき、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０を観察モードで動作させる。撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０の動作モードを計測Ａモードから観察モードに切り替えるためのコマンドを撮像素子１１０に出力する。撮像素子１１０は、撮像制御部１５０１からのコマンドに基づいて、観察モードで動作を開始する。観察モードにおいて撮像素子１１０は、１６個の行を順次走査し、かつ各行の画素５４から画素信号を順次読み出す。撮像素子１１０は、第１の画像を第１のフレームレートで出力する。第１の画像は、１６個の行の画素５４から読み出された画素信号を含む。第１のフレームレートは、計測Ａモードにおける第２のフレームレートよりも低い。
【０１３６】
フレーム期間Ｖ６における各行の画素５４の露光期間において生成された画素信号は、フレーム期間Ｖ７において読み出される。フレーム期間Ｖ６における第１３行の画素５４の読み出し期間が終了する。このとき、フレーム期間Ｖ７における第１行の画素５４の露光期間が終了し、かつフレーム期間Ｖ７における第８行の画素５４の読み出し期間が開始される。フレーム期間Ｖ７およびフレーム期間Ｖ８における撮像素子１１０の動作は、フレーム期間Ｖ１における撮像素子１１０の動作と同じである。
【０１３７】
図８において、撮像素子１１０から出力される画像（出力画像）が模式的に示されている。画像Ｖ１は、フレーム期間Ｖ１における露光期間の後に１６個の行の画素５４から読み出された画素信号を含む。画像Ｖ１は、撮像素子１１０が観察モードで読み出した画素信号を含む。画像Ｖ２は、フレーム期間Ｖ２における露光期間の後に６個の行の画素５４から読み出された画素信号を含む。画像Ｖ２は、撮像素子１１０が計測Ａモードで読み出した画素信号を含む。画像Ｖ３、画像Ｖ４、および画像Ｖ５のサイズは、画像Ｖ２のサイズと同じである。画像Ｖ６は、フレーム期間Ｖ６における露光期間の後に１６個の行の画素５４から読み出された画素信号を含む。画像Ｖ６は、撮像素子１１０が観察モードで読み出した画素信号を含む。画像Ｖ７のサイズは、画像Ｖ６のサイズと同じである。
【０１３８】
図８に示す計測Ａモードにおいて、撮像素子１１０は、画像Ｖ２、画像Ｖ３、画像Ｖ４、および画像Ｖ５を出力する。フレーム期間Ｖ２における第８行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１０と重ならない。フレーム期間Ｖ２において第８行の画素５４で生成された画素信号は、第１の光路に対応する第１の光学像に基づく。
【０１３９】
フレーム期間Ｖ３における第８行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１０と重なる。フレーム期間Ｖ３において第８行の画素５４で生成された画素信号は、第１の光路に対応する第１の光学像と、第２の光路に対応する第２の光学像とに基づく。そのため、画像Ｖ３は計測に適していない。
【０１４０】
フレーム期間Ｖ４における第８行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１０と重ならない。フレーム期間Ｖ４において第８行の画素５４で生成された画素信号は、第２の光路に対応する第２の光学像に基づく。制御部１５０は、計測部１３０に、画像Ｖ２および画像Ｖ４を使用する計測を実行させる。計測部１３０は、画像Ｖ２および画像Ｖ４に基づいて被写体の計測を実行する。
【０１４１】
フレーム期間Ｖ５における第８行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１１と重なる。フレーム期間Ｖ５において第８行の画素５４で生成された画素信号は、第１の光学像および第２の光学像に基づく。そのため、画像Ｖ５は計測に適していない。
【０１４２】
フレーム期間Ｖ２からフレーム期間Ｖ６に関して、第１行から第７行の画素５４の露光期間および第１４行から第１６行の画素５４の露光期間は図８に示されていない。第１行から第７行の画素５４および第１４行から第１６行の画素５４において、露光期間はフレーム期間Ｖ２からフレーム期間Ｖ６まで継続する。フレーム期間Ｖ６における第１行から第７行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１１と重なる。フレーム期間Ｖ６において第１行から第７行の画素５４で生成された画素信号および第１４行から第１６行の画素５４で生成された画素信号は、適切な露光状態で取得された信号ではない。そのため、画像Ｖ６は表示に適していない。
【０１４３】
フレーム期間Ｖ７における第１行から第１６行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１１と重ならない。フレーム期間Ｖ７において第１行から第１６行の画素５４で生成された画素信号は、第１の光学像に基づく。
【０１４４】
制御部１５０は、表示部１４０に、観察モードにおいて生成された画像を表示させる。表示部１４０は、観察モードにおいて生成された画像を表示する。計測Ａモードの前の観察モードと、計測Ａモードの後の観察モードとで、第１の光学像に基づく第１の画像と、第２の光学像に基づく第２の画像とのいずれか一方のみが表示される。図８に示す例では、表示部１４０は、第１の画像を表示する。表示部１４０は、画像Ｖ１および画像Ｖ７を表示し、画像Ｖ６を表示しない。観察モードにおいて表示される画像が第１の画像と第２の画像との間で切り替わる場合、画像の切り替わりにより構図が変化する。そのため、画像の視認性が悪い。観察モードにおいて表示部１４０が表示する画像は、第１の画像および第２の画像のいずれか一方に固定される。そのため、観察モードにおいて表示される画像の視認性が保たれる。
【０１４５】
計測Ａモードにおいて生成された画像が表示される期間において、制御部１５０は、表示部１４０に、観察モードにおいて生成された画像を表示させてもよい。例えば、図８に示す画像Ｖ２、画像Ｖ３、画像Ｖ４、および画像Ｖ５が表示される期間において、表示部１４０は、画像Ｖ１を表示し続ける。
【０１４６】
光路制御部１５００は、光路切り替え部１０３に、第１の光路と第２の光路との切り替えを繰り返させてもよい。つまり、光路制御部１５００は、光路切り替え部１０３に、第１の光路と第２の光路とを撮像光路として交互に設定させてもよい。この場合、光路切り替え部１０３は、第１の光路を撮像光路として複数回設定し、かつ第２の光路を撮像光路として複数回設定する。撮像素子１１０は、第１の光学像に基づく複数枚の第１の画像を出力し、かつ撮像素子１１０は、第２の光学像に基づく複数枚の第２の画像を出力する。計測部１３０は、複数枚の第１の画像を処理することにより第３の画像を生成してもよい。計測部１３０は、複数枚の第２の画像を処理することにより第４の画像を生成してもよい。計測部１３０は、第３の画像および第４の画像に基づいて、被写体の計測を実行してもよい。
【０１４７】
図９は、計測モード処理の詳細を示す。図９を参照し、計測モード処理における内視鏡装置１０の動作を説明する。図７に示す処理と同じ処理についての説明を省略する。
【０１４８】
ステップＳ２１５の後、光路制御部１５００は、制御信号を光路切り替え部１０３に出力する。これにより、光路制御部１５００は、光路切り替え部１０３に、撮像光路の切り替えを開始させる。光路切り替え部１０３は、光路制御部１５００からの制御信号に基づいて、第２の光路から第１の光路への切り替えを開始する（ステップＳ２３０）。
【０１４９】
ステップＳ２３０の後、撮像素子１１０は、光路の切り替えが継続している間に露光を開始した行の画素５４の画素信号を順次読み出す。図８に示すフレーム期間Ｖ５における露光により生成された画素信号が読み出される。これにより、撮像素子１１０は、各行の画素５４の画素信号に基づく画像を順次取得する（ステップＳ２３５）。この画像は、異なる２つの光学像に基づく画素信号を含む。そのため、図８に示す画像Ｖ５は計測に適していない。ステップＳ２３５の後、ステップＳ２２０における処理が実行される。
【０１５０】
（第１の実施形態の第２の変形例）
図１に示す内視鏡装置１０を使用して、本発明の第１の実施形態の第２の変形例を説明する。第１の実施形態の内視鏡装置１０は、計測Ａモードにおいて生成される画像のサイズを観察モードにおいて生成される画像のサイズよりも小さくする。第１の実施形態の第２の変形例の内視鏡装置１０は、計測Ａモードにおける１個の行の読み出し期間の長さを、観察モードにおける１個の行の読み出し期間の長さよりも短くする。
【０１５１】
図１０は、撮像素子１１０の動作を示す。図１０を参照し、撮像素子１１０の動作を説明する。図４に示す部分と同じ部分についての説明を省略する。
【０１５２】
図１０に示す例では、撮像領域Ａ１１の最も上の行に計測座標Ａが設定される。図１０に示す例では、撮像領域Ａ１１は、６個の行を有する。計測座標Ａの位置にある画素５４は、撮像領域Ａ１１の第１行に配置されている。
【０１５３】
タイミングチャートＴＣ１２は、撮像素子１１０の動作を示す。図１０に示す例では、観察モードにおける撮像の周期すなわちフレーム期間の長さは１２ミリ秒である。観察モードにおける各フレーム期間の動作において、全ての画素５４の画素信号の読み出しに必要な時間（第１の時間）は１２ミリ秒である。
【０１５４】
画素信号が複数の行の各々における画素５４から読み出される時間はブランキング時間を含む。ブランキング時間は、１個の行において画素信号の読み出しが完了した後、その１個の行と異なる行において画素信号の読み出しが開始されるまでの時間である。撮像素子１１０が計測Ａモードにおいて画素信号を読み出すときのブランキング時間は、撮像素子１１０が観察モードにおいて画素信号を読み出すときのブランキング時間よりも短い。
【０１５５】
撮像素子１１０が観察モードおよび計測Ａモードにおいて出力する画像は、６個の行の画素５４から読み出された画素信号を含む。撮像素子１１０がフレーム期間Ｖ３において１個の行の画素５４から画素信号を読み出す時間は、撮像素子１１０がフレーム期間Ｖ２において１個の行の画素５４から画素信号を読み出す時間よりも短い。
【０１５６】
１行の画素５４の読み出し期間は、有効時間およびブランキング時間を含む。撮像素子１１０は、有効時間の間、画素５４から画素信号を読み出す。撮像素子１１０は、ブランキング時間の間、画素信号の読み出しを停止する。フレーム期間Ｖ２における読み出し期間の有効時間と、フレーム期間Ｖ３における読み出し期間の有効時間とは、同じである。フレーム期間Ｖ２における読み出し期間のブランキング時間と、フレーム期間Ｖ３における読み出し期間のブランキング時間とは、異なる。
【０１５７】
切り替え期間Ｐ１０において、撮像素子１１０は、第１行から第６行の画素５４の読み出し期間を順次開始し、かつ第１行から第６行の画素５４の画素信号を順次読み出す。
【０１５８】
図１０に示す例では、計測Ａモードにおけるフレーム期間の長さは６ミリ秒である。計測Ａモードにおける各フレーム期間の動作において、全ての画素５４の画素信号の読み出しに必要な時間（第２の時間）は６ミリ秒である。
【０１５９】
撮像条件すなわち撮像光路の切り替えが開始された後、ブランキング時間が短くなる。これにより、フレームレートが変わる。そのため、撮像の時間間隔は短くなり、かつ撮像素子１１０が画像を出力する間隔は短くなる。内視鏡装置１０は、複数の撮像条件における撮像の時間間隔を短縮することができる。そのため、計測のための２枚の画像が取得される間隔が短くなる。計測に使用される２枚の画像間のぶれが低減され、かつぶれの影響による計測誤差が減る。つまり、計測精度が向上する。
【０１６０】
（第２の実施形態）
図１１は、本発明の第２の実施形態の内視鏡装置１１の構成を示す。図１に示す部分と同じ部分についての説明を省略する。第１の実施形態の内視鏡装置１０において、計測座標は予め決定される。第２の実施形態の内視鏡装置１１において、ユーザーが計測座標を指示する。
【０１６１】
内視鏡装置１１は、図１に示す内視鏡装置１０の構成に加えて、ユーザー指示部１６０を有する。ユーザー指示部１６０は、ユーザーの指示に従い、計測座標を示す座標情報を出力する。ユーザー指示部１６０は、ユーザーインターフェースである。ユーザーインターフェースは、ボタン、スイッチ、キー、およびマウス等の少なくとも１つを含む。表示部１４０およびユーザー指示部１６０は、タッチパネルであってもよい。ユーザーは、表示部１４０に表示された画像上の注目位置に対して、指でタッチあるいはマウスでクリック等を行う。これにより、ユーザーは、ユーザー指示部１６０を使用して、画像に対してポインティングを行う。ユーザー指示部１６０は、ユーザーによって指示された位置の座標情報を計測部１３０に出力する。
【０１６２】
座標情報がユーザー指示部１６０から計測部１３０に入力されたとき、計測部１３０は計測トリガーを発生する。計測部１３０は、ユーザー指示部１６０から出力された座標情報に基づいて、計測座標を検出する。計測部１３０は、計測座標および計測トリガーを制御部１５０に出力する。
【０１６３】
図１２は、撮像素子１１０の動作を示す。図１２を参照し、撮像素子１１０の動作を説明する。図４に示す部分と同じ部分についての説明を省略する。
【０１６４】
図１２に示す例では、撮像領域Ａ１０の第３行に計測座標Ｂが設定される。ユーザーは、ユーザー指示部１６０を使用することにより、計測座標Ｂを指示する。
【０１６５】
タイミングチャートＴＣ１３は、撮像素子１１０の動作を示す。フレーム期間Ｖ２における第１６行の画素５４の読み出し期間が終了したとき、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０を計測Ｂモード（第２の読み出しモード）で動作させる。撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０の動作モードを観察モードから計測Ｂモードに切り替えるためのコマンドを撮像素子１１０に出力する。撮像素子１１０は、撮像制御部１５０１からのコマンドに基づいて、計測Ｂモードで動作を開始する。計測Ｂモードにおいて撮像素子１１０は、６個の行を順次走査し、かつ各行の画素５４から画素信号を順次読み出す。
【０１６６】
撮像制御部１５０１は、計測座標Ｂの位置に基づいて読み出し位置を制御する。図１２に示す例では、計測座標Ｂに対応する画素５４は第３行に配置されている。そのため、撮像素子１１０は、計測Ｂモードにおいて、第３行の画素５４から画素信号を最初に読み出す。
【０１６７】
フレーム期間Ｖ３における第３行の画素５４の読み出し期間が開始されたとき、撮像条件の切り替え、すなわち撮像光路の切り替えが開始される。光路切り替え部１０３は、第１の光路から第２の光路への切り替えを開始する。
【０１６８】
撮像制御部１５０１は、切り替え期間Ｐ１０において、撮像素子１１０に、６個の行の画素５４から画素信号を読み出させる。切り替え期間Ｐ１０において、撮像素子１１０は、第３行から第８行の画素５４の読み出し期間を順次開始し、かつ第３行から第８行の画素５４の画素信号を順次読み出す。第３行から第８行の画素５４が順次リセットされ、かつフレーム期間Ｖ３における第３行から第８行の画素５４の露光期間が順次開始される。
【０１６９】
フレーム期間Ｖ３における各行の画素５４の露光期間において生成された画素信号は、フレーム期間Ｖ４において読み出される。フレーム期間Ｖ３における第８行の画素５４の読み出し期間が終了する。このとき、フレーム期間Ｖ３における第３行の画素５４の露光期間が終了し、かつフレーム期間Ｖ４における第３行の画素５４の読み出し期間が開始される。このとき、撮像条件の切り替え、すなわち撮像光路の切り替えが完了する。撮像光路は第２の光路である。撮像素子１１０は、第３行から第８行の画素５４の読み出し期間を順次開始し、かつ第３行から第８行の画素５４の画素信号を順次読み出す。フレーム期間Ｖ４において撮像素子１１０が画素信号を読み出す動作は、フレーム期間Ｖ３において撮像素子１１０が画素信号を読み出す動作と同じである。撮像素子１１０は、フレーム期間Ｖ４およびフレーム期間Ｖ５において、フレーム期間Ｖ３の動作と同じ動作を継続する。
【０１７０】
図１３は、計測モード処理の詳細を示す。図１３を参照し、計測モード処理における内視鏡装置１１の動作を説明する。図７に示す処理と同じ処理についての説明を省略する。
【０１７１】
撮像制御部１５０１は、計測Ｂモードコマンドを撮像素子１１０に送信する。これにより、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０に計測Ｂモードで動作させる（ステップＳ２００ａ）。
【０１７２】
ステップＳ２００ａの後、撮像素子１１０は、計測Ｂモードコマンドに基づいて、計測Ｂモードで動作を開始する。撮像素子１１０は、撮像光路の切り替え前に露光を開始した各行の画素５４の画素信号を順次読み出す。図１２に示すフレーム期間Ｖ２における露光により生成された画素信号が読み出される。これにより、撮像素子１１０は、各行の画素５４の画素信号に基づく第１の画像を順次取得する。光路制御部１５００は、制御信号を光路切り替え部１０３に出力する。これにより、光路制御部１５００は、光路切り替え部１０３に、撮像光路の切り替えを開始させる。光路切り替え部１０３は、光路制御部１５００からの制御信号に基づいて、第１の光路から第２の光路への切り替えを開始する（ステップＳ２０５ａ）。ステップＳ２０５ａにおいて、画素信号の読み出しの開始と同時に撮像光路の切り替えが開始される。ステップＳ２０５ａの後、ステップＳ２１０における処理が実行される。
【０１７３】
第３から第１０の実施形態において、ユーザー指示部１６０が出力する座標情報に基づいて計測座標が設定されてもよい。
【０１７４】
内視鏡装置１１は、複数の撮像条件における撮像の時間間隔を短縮することができる。そのため、計測のための２枚の画像が取得される間隔が短くなる。計測に使用される２枚の画像間のぶれが低減され、かつぶれの影響による計測誤差が減る。つまり、計測精度が向上する。内視鏡装置１１は、ユーザーが指示した計測座標における計測結果を取得することができる。
【０１７５】
（第３の実施形態）
図１に示す内視鏡装置１０を使用して、本発明の第３の実施形態を説明する。図４に示すタイミングチャートＴＣ１０において、計測部１３０は画像Ｖ２および画像Ｖ４を計測に使用する。画像Ｖ２のための露光期間の長さと、画像Ｖ４のための露光期間の長さとが異なる。そのため、画像Ｖ２の明るさと画像Ｖ４の明るさとが異なる。２枚の画像の明るさが異なるため、計測精度が低下する可能性がある。第３の実施形態の内視鏡装置１０は、計測に使用される２枚の画像の明るさを揃える。
【０１７６】
撮像制御部１５０１は、自動露出（ＡＥ）の機能を有し、画像の明るさを制御する。一般的に、ユーザーは、内視鏡を使用することにより、内視鏡から遠い位置と、内視鏡から近い位置とを観察する。内視鏡装置１０が内視鏡から近い被写体の画像を取得する場合、内視鏡装置１０の撮像素子１１０の露光時間を短くする。内視鏡装置１０が内視鏡から遠い被写体の画像を取得する場合、内視鏡装置１０の撮像素子１１０の露光時間を長くする。露光時間が増えても画像の明るさが不足する場合、内視鏡装置１０の撮像素子１１０のゲインを上げる。ゲインが上がると、画像におけるノイズが増える。そのため、画像の視認性が低下する。画像の視認性を保つためには、ゲインを抑えることが好ましい。
【０１７７】
画像処理部１２０は、画像の明るさを判断する。画像処理部１２０は、画像の明るさを示す明るさ情報を制御部１５０に出力する。撮像制御部１５０１は、明るさ情報に基づいて、露光時間およびゲインを算出する。撮像制御部１５０１は、算出された露光時間およびゲインを撮像素子１１０に設定する。
【０１７８】
制御部１５０は、計測部１３０が被写体の計測に使用する少なくとも２フレーム期間の画像の明るさを同じにする。具体的には、計測部１３０は、第１の画像および第２の画像に基づいて被写体の計測を実行する。第１の画像は、第１の露光期間において露光された画素５４の画素信号に基づく。第２の画像は、第２の露光期間において露光された画素５４の画素信号に基づく。第１の露光期間は、被写体の計測の指示が発生したタイミングを含む。第２の露光期間は、光路切り替え部１０３が撮像条件（撮像光路）の切り替えを完了した後に開始される。撮像制御部１５０１は、予め決定された第２の露光期間の長さに基づいて、第１の露光期間の長さを第２の露光期間の長さと同じにする。
【０１７９】
図１４は、撮像素子１１０の動作を示す。図１４を参照し、撮像素子１１０の動作を説明する。図４に示す部分と同じ部分についての説明を省略する。
【０１８０】
タイミングチャートＴＣ１４は、撮像素子１１０の動作を示す。切り替え期間Ｐ１０は、読み出し期間および露光期間を含む。切り替え期間Ｐ１０の長さは既知である。撮像素子１１０が観察モードで動作する前、撮像制御部１５０１は、計測Ａモードにおける露光期間（第２の露光期間）の長さを決定する。撮像素子１１０が観察モードで動作するとき、撮像制御部１５０１は、計測Ａモードにおける露光期間の長さに基づいて、観察モードにおける露光期間（第１の露光期間）の長さの最大値を決定する。撮像制御部１５０１は、決定された最大値を撮像素子１１０に設定する。撮像素子１１０が観察モードにおいて自動露出の機能により設定する露光期間の長さは、設定された最大値と同じか、それよりも短い。観察モードにおける画像の明るさが不足する場合、撮像制御部１５０１は、画像を明るくするために、撮像素子１１０におけるゲインを調整する。
【０１８１】
図１４に示す例では、撮像素子１１０は、第１の実施形態における観察モードの代わりに観察Ｂモードで動作する。撮像制御部１５０１は、観察Ｂモードにおける露光期間の長さの最大値を計測Ａモードにおける露光期間の長さと同じに設定する。
【０１８２】
計測トリガーが発生した後、フレーム期間Ｖ２における第１６行の画素５４の読み出し期間が終了する。このとき、撮像素子１１０は、計測Ａモードで動作を開始する。計測Ａモードにおける露光期間の長さは、予め決定された長さである。
【０１８３】
図１５は、内視鏡装置１０の動作の手順を示す。図１５を参照し、内視鏡装置１０の動作を説明する。図６に示す処理と同じ処理についての説明を省略する。
【０１８４】
内視鏡装置１０が起動したとき、内視鏡装置１０は観察Ｂモードで動作する。撮像制御部１５０１は、計測Ａモードにおける露光期間の長さに基づいて、観察Ｂモードにおける露光期間の長さの最大値を撮像素子１１０に設定する（ステップＳ１３０）。ステップＳ１３０の後、ステップＳ１００における処理が実行される。
【０１８５】
ステップＳ１００の後、撮像制御部１５０１は、自動露出を実行する。観察Ｂモードにおいて設定される露光期間の長さは、ステップＳ１３０において設定された最大値と同じか、それよりも短い（ステップＳ１３５）。ステップＳ１３５の後、ステップＳ１０５における処理が実行される。
【０１８６】
図１４に示すタイミングチャートＴＣ１４では、画像Ｖ２のための露光期間の長さと、画像Ｖ４のための露光期間の長さとが同じである。そのため、画像Ｖ２の明るさと画像Ｖ４の明るさとが同じである。２枚の画像の明るさが同じであるため、計測精度が向上する。
【０１８７】
（第４の実施形態）
図１に示す内視鏡装置１０を使用して、本発明の第４の実施形態を説明する。第４の実施形態の内視鏡装置１０は、第３の実施形態における方法とは異なる方法を使用することにより、計測に使用される２枚の画像の明るさを揃える。
【０１８８】
計測部１３０は、第１の画像および第２の画像に基づいて被写体の計測を実行する。第１の画像は、第１の露光期間において露光された画素５４の画素信号に基づく。第２の画像は、第２の露光期間において露光された画素５４の画素信号に基づく。第１の露光期間は、被写体の計測の指示が発生したタイミングを含む。第２の露光期間は、光路切り替え部１０３が撮像条件（撮像光路）の切り替えを完了した後に開始される。撮像制御部１５０１は、第１の露光期間の長さに基づいて、第２の露光期間の長さを第１の露光期間の長さと同じにする。
【０１８９】
図１６は、撮像素子１１０の動作を示す。図１６を参照し、撮像素子１１０の動作を説明する。図１２に示す部分と同じ部分についての説明を省略する。
【０１９０】
タイミングチャートＴＣ１５は、撮像素子１１０の動作を示す。フレーム期間Ｖ３における第３行の画素５４の読み出し期間が開始されたとき、撮像条件の切り替え、すなわち撮像光路の切り替えが開始される。光路切り替え部１０３が撮像光路の切り替えを開始した後、撮像制御部１５０１は、計測Ｃモードにおける露光期間（第２の露光期間）の長さを決定する。計測Ｃモードにおける露光期間の長さは、計測トリガーが発生したフレーム期間Ｖ２における露光期間（第１の露光期間）の長さと同じである。
【０１９１】
フレーム期間Ｖ３における第８行の画素５４の読み出し期間が終了したとき、撮像条件の切り替え、すなわち撮像光路の切り替えが完了する。撮像光路は第２の光路である。このとき、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０を計測Ｃモード（第２の読み出しモード）で動作させる。撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０の動作モードを計測Ｂモードから計測Ｃモードに切り替えるためのコマンドを撮像素子１１０に出力する。撮像制御部１５０１は、計測Ｃモードにおける露光期間の長さをフレーム期間Ｖ２における露光期間の長さと同じに設定する。撮像素子１１０は、撮像制御部１５０１からのコマンドに基づいて、計測Ｃモードで動作を開始する。
【０１９２】
撮像制御部１５０１は、計測Ｃモードにおける露光期間の長さに基づいて、行数を決定する。その行数は、撮像素子１１０が計測Ｃモードにおいて画素信号を読み出す行の数である。図１６に示す例では、１０個の読み出し期間の長さの合計は、計測Ｃモードにおける露光期間の長さと同じである。撮像素子１１０が計測Ｃモードで動作を開始したとき、フレーム期間Ｖ４における第３行の画素５４の読み出し期間が開始される。フレーム期間Ｖ４における第３行の画素５４の読み出し期間が終了したとき、フレーム期間Ｖ４における第３行の画素５４の露光期間が開始される。フレーム期間Ｖ４における露光期間において、第３行から第１３行を含む１１個の行の画素５４の画素信号が読み出される。計測Ｃモードにおいて撮像素子１１０は、第３行から第１３行を含む１１個の行を順次走査し、かつ各行の画素５４から画素信号を順次読み出す。
【０１９３】
フレーム期間Ｖ４における各行の画素５４の露光期間において生成された画素信号は、フレーム期間Ｖ５において読み出される。フレーム期間Ｖ４における第１３行の画素５４の読み出し期間が終了する。このとき、フレーム期間Ｖ４における第３行の画素５４の露光期間が終了し、かつフレーム期間Ｖ５における第３行の画素５４の読み出し期間が開始される。撮像素子１１０は、第３行から第１３行の画素５４の読み出し期間を順次開始し、かつ第３行から第１３行の画素５４の画素信号を順次読み出す。フレーム期間Ｖ５において撮像素子１１０が画素信号を読み出す動作は、フレーム期間Ｖ４において撮像素子１１０が画素信号を読み出す動作と同じである。撮像素子１１０は、フレーム期間Ｖ５において、フレーム期間Ｖ４の動作と同じ動作を継続する。
【０１９４】
光路切り替え部１０３が撮像光路の切り替えを終了した後、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０を計測Ｃモードで動作させる。計測Ｃモードにおいて撮像素子１１０は、１１個の行の画素５４から画素信号を第３の時間で読み出す。第３の時間は第１の時間よりも短い。第１の時間は、撮像素子１１０が観察モードにおいて１６個の行の画素５４から画素信号を読み出すのに必要な時間である。図１６に示す例では、第３の時間は、第２の時間よりも長い。第２の時間は、撮像素子１１０が計測Ｂモードにおいて６個の画素５４から画素信号を読み出すのに必要な時間である。第３の時間は、第２の時間と同じか、それよりも短くてもよい。つまり、撮像素子１１０が計測Ｃモードにおいて、第３行を含む１個から６個の行の画素５４から画素信号を読み出してもよい。
【０１９５】
計測部１３０は、画像Ｖ２および画像Ｖ４に基づいて被写体の計測を実行する。第１のタイミングと第２のタイミングとの間隔は、計測Ｃモードにおける１１個の行の読み出し期間の長さと同じである。第１のタイミングは、撮像素子１１０が画像Ｖ２を取得するタイミングである。第２のタイミングは、撮像素子１１０が画像Ｖ４を取得するタイミングである。
【０１９６】
図１６に示すタイミングチャートＴＣ１５と、図３５に示すタイミングチャートＴＣ１００とにおいて、計測のための２枚の画像が取得される間隔を比較する。タイミングチャートＴＣ１５におけるその間隔は、タイミングチャートＴＣ１００におけるその間隔よりも小さい。
【０１９７】
図１７は、計測モード処理の詳細を示す。図１７を参照し、計測モード処理における内視鏡装置１０の動作を説明する。図１３に示す処理と同じ処理についての説明を省略する。
【０１９８】
撮像制御部１５０１は、計測Ｂモードコマンドを撮像素子１１０に送信する。これにより、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０に計測Ｂモードで動作させる。撮像制御部１５０１は、計測Ｃモードコマンドを生成する。計測Ｃモードコマンドは、観察モードにおける露光期間の情報を含む（ステップＳ２００ｂ）。
【０１９９】
ステップＳ２００ｂの後、撮像素子１１０は、計測Ｂモードコマンドに基づいて、計測Ｂモードで動作を開始する。撮像素子１１０は、撮像光路の切り替え前に露光を開始した各行の画素５４の画素信号を順次読み出す。図１６に示すフレーム期間Ｖ２における露光により生成された画素信号が読み出される。これにより、撮像素子１１０は、各行の画素５４の画素信号に基づく第１の画像を順次取得する。光路制御部１５００は、制御信号を光路切り替え部１０３に出力する。これにより、光路制御部１５００は、光路切り替え部１０３に、撮像光路の切り替えを開始させる。光路切り替え部１０３は、光路制御部１５００からの制御信号に基づいて、第１の光路から第２の光路への切り替えを開始する。撮像制御部１５０１は、計測Ｃモードコマンドを撮像素子１１０に送信する。これにより、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０に計測Ｃモードで動作させる（ステップＳ２０５ｂ）。
【０２００】
ステップＳ２０５ｂの後、撮像素子１１０は、計測Ｃモードコマンドに基づいて、計測Ｃモードで動作を開始する。撮像素子１１０は、光路の切り替えが継続している間に露光を開始した行の画素５４の画素信号を順次読み出す。図１６に示すフレーム期間Ｖ３における露光により生成された画素信号が読み出される。これにより、撮像素子１１０は、各行の画素５４の画素信号に基づく画像を順次取得する（ステップＳ２１０ｂ）。ステップＳ２１０ｂの後、ステップＳ２１５における処理が実行される。
【０２０１】
図１６に示すタイミングチャートＴＣ１５では、画像Ｖ２のための露光期間の長さと、画像Ｖ４のための露光期間の長さとが同じである。そのため、画像Ｖ２の明るさと画像Ｖ４の明るさとが同じである。２枚の画像の明るさが同じであるため、計測精度が向上する。
【０２０２】
（第５の実施形態）
図１８は、本発明の第５の実施形態の内視鏡装置１２の構成を示す。図１に示す部分と同じ部分についての説明を省略する。第５の実施形態の内視鏡装置１２は、第３の実施形態における方法とは異なり、かつ第４の実施形態における方法とは異なる方法を使用することにより、計測に使用される２枚の画像の明るさを揃える。
【０２０３】
内視鏡装置１２は、図１に示す内視鏡装置１０の構成に加えて、被写体に照射される照明光を生成する光源１７０を有する。光源１７０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）およびレーザーダイオード（ＬＤ）などの発光素子である。内視鏡装置１２は、図１に示す制御部１５０に代えて、制御部１５１を有する。制御部１５１は、図１に示す光路制御部１５００と、図１に示す撮像制御部１５０１とに加えて、光源制御部１５０２を有する。光源制御部１５０２は、光源１７０を制御する。
【０２０４】
光源制御部１５０２は、光源１７０に流れる電流を制御することにより、光源１７０の出射光量を制御する。光源１７０に流れる電流が大きくなると、光源１７０は明るくなる。つまり、被写体に照射される照明光の光量が多くなる。光源１７０に流れる電流が小さくなると、光源１７０は暗くなる。つまり、被写体に照射される照明光の光量が少なくなる。
【０２０５】
画像処理部１２０は、撮像素子１１０から出力された画像の明るさを判断する。画像処理部１２０は、画像の明るさを示す明るさ情報を制御部１５０に出力する。光源制御部１５０２は、明るさ情報に基づいて、光源１７０の電流値を算出する。光源制御部１５０２は、算出された電流値を光源１７０に設定する。
【０２０６】
計測部１３０は、第１の画像および第２の画像に基づいて被写体の計測を実行する。第１の画像は、第１の露光期間において露光された画素５４の画素信号に基づく。第２の画像は、第２の露光期間において露光された画素５４の画素信号に基づく。第１の露光期間は、被写体の計測の指示が発生したタイミングを含む。第２の露光期間は、光路切り替え部１０３が撮像条件（撮像光路）の切り替えを完了した後に開始される。光源制御部１５０２は、第１の画像の明るさに基づいて第２の露光期間における光源１７０の光量を制御する。
【０２０７】
図１９は、撮像素子１１０の動作を示す。図１９を参照し、撮像素子１１０の動作を説明する。図４に示す部分と同じ部分についての説明を省略する。
【０２０８】
タイミングチャートＴＣ１６は、撮像素子１１０の動作を示す。撮像素子１１０が観察モードで動作するとき、光源制御部１５０２は、光源１７０に流れる電流を０．５［Ａ］に設定する。光源１７０は、照明光を生成する。フレーム期間Ｖ３における第８行の画素５４の読み出し期間が開始されたとき、撮像条件の切り替え、すなわち撮像光路の切り替えが開始される。このとき、光源制御部１５０２は、光源１７０に流れる電流を０［Ａ］に設定する。つまり、光源制御部１５０２は、光源１７０をオフにする。撮像光路の切り替えが行われている間、光源１７０は、照明光の生成を停止する。これにより、消費電力が低減される。撮像光路の切り替えが行われている間、光源１７０が照明光を生成してもよい。
【０２０９】
撮像光路の切り替えが開始されたとき、光源制御部１５０２は、明るさ情報に基づいて、光源１７０の電流値を算出する。その明るさ情報は、フレーム期間Ｖ３における第８行の画素５４の画素信号に基づく画像の明るさを示す。フレーム期間Ｖ３における読み出し期間に読み出された画素信号は、画像Ｖ２を構成する。光源制御部１５０２は、画像Ｖ２の明るさと画像４の明るさとを同じにするために光源１７０の電流値を算出する。
【０２１０】
フレーム期間Ｖ３における第１３行の画素５４の読み出し期間が終了したとき、撮像条件の切り替え、すなわち撮像光路の切り替えが完了する。このとき、光源制御部１５０２は、光源１７０に流れる電流を０．８［Ａ］に設定する。光源１７０は、照明光の生成を開始する。画像Ｖ２の明るさと画像４の明るさとは、同じになる。光源１７０の電流値は、上記の値に限らない。
【０２１１】
図２０は、計測モード処理の詳細を示す。図２０を参照し、計測モード処理における内視鏡装置１２の動作を説明する。図７に示す処理と同じ処理についての説明を省略する。
【０２１２】
ステップＳ２００の後、撮像素子１１０は、計測Ａモードコマンドに基づいて、計測Ａモードで動作を開始する。撮像素子１１０は、撮像光路の切り替え前に露光を開始した各行の画素５４の画素信号を順次読み出す。図１９に示すフレーム期間Ｖ２における露光により生成された画素信号が読み出される。これにより、撮像素子１１０は、各行の画素５４の画素信号に基づく第１の画像を順次取得する。光路制御部１５００は、制御信号を光路切り替え部１０３に出力する。これにより、光路制御部１５００は、光路切り替え部１０３に、撮像光路の切り替えを開始させる。光路切り替え部１０３は、光路制御部１５００からの制御信号に基づいて、第１の光路から第２の光路への切り替えを開始する。光源制御部１５０２は、明るさ情報に基づいて、光源１７０の電流値を算出する。光源制御部１５０２は、光源１７０をオフにする（ステップＳ２０５ｃ）。ステップＳ２０５ｃの後、ステップＳ２１０における処理が実行される。
【０２１３】
ステップＳ２１０の後、フレーム期間Ｖ３における露光により生成された画素信号の読み出しが完了し、かつ撮像光路の切り替えが完了する。撮像素子１１０は、光路が切り替わった後に露光を開始した行の画素５４の画素信号を順次読み出す。図１９に示すフレーム期間Ｖ４における露光により生成された画素信号が読み出される。これにより、撮像素子１１０は、各行の画素５４の画素信号に基づく第２の画像を順次取得する。撮像光路の切り替えが完了したとき、光源制御部１５０２は、光源１７０の電流値を設定する。光源１７０の電流値は、ステップＳ２０５ｃにおいて算出された値に設定される（ステップＳ２１５ｃ）。ステップＳ２１５ｃの後、ステップＳ２２０における処理が実行される。
【０２１４】
図１９に示すタイミングチャートＴＣ１６では、画像Ｖ２の明るさと、画像Ｖ４の明るさとが同じである。２枚の画像の明るさが同じであるため、計測精度が向上する。
【０２１５】
（第６の実施形態）
図１に示す内視鏡装置１０を使用して、本発明の第６の実施形態を説明する。第１の実施形態の内視鏡装置１０は、撮像素子１１０が第２の読み出しモードにおいて画素信号を読み出す行の数を制御する。第６の実施形態の内視鏡装置１０は、行の数に加えて、撮像素子１１０が第２の読み出しモードにおいて画素信号を読み出す列の数を制御する。
【０２１６】
撮像制御部１５０１は、計測座標の位置に基づいて列数を制御する。列数は、撮像素子１１０が第２の読み出しモードにおいて画素信号を読み出す列の数である。撮像素子１１０は第２の読み出しモードにおいて、計測対象列に配置された画素５４から画素信号を読み出す。計測対象列は、計測座標に対応する画素５４を含む。
【０２１７】
第１の列数は、第２の列数よりも多い。第１の列数は、撮像素子１１０が第１の読み出しモードにおいて画素信号を読み出す列の数である。第２の列数は、撮像素子１１０が第２の読み出しモードにおいて画素信号を読み出す列の数である。
【０２１８】
図２１は、撮像素子１１０の動作を示す。図２１を参照し、撮像素子１１０の動作を説明する。図１２に示す部分と同じ部分についての説明を省略する。
【０２１９】
タイミングチャートＴＣ１７は、撮像素子１１０の動作を示す。フレーム期間Ｖ２における第１６行の画素５４の読み出し期間が終了したとき、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０を計測Ｄモード（第２の読み出しモード）で動作させる。撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０の動作モードを観察モードから計測Ｄモードに切り替えるためのコマンドを撮像素子１１０に出力する。撮像素子１１０は、撮像制御部１５０１からのコマンドに基づいて、計測Ｄモードで動作を開始する。計測Ｄモードにおいて撮像素子１１０は、６個の行を順次走査し、かつ各行の画素５４から画素信号を順次読み出す。
【０２２０】
フレーム期間Ｖ３の読み出し期間に撮像素子１１０が画素信号を読み出す画素５４の領域は、図１２と図２１とで異なる。図２２は、撮像領域Ａ１０において画素信号が読み出される領域を示す。図１２に示すタイミングチャートＴＣ１３の計測Ｂモードにおいて撮像素子１１０が画素信号を読み出す画素５４は、領域Ａ１０１に配置されている。領域Ａ１０１は、第３行から第８行の画素５４を含む。各行において、全ての列の画素５４から画素信号が読み出される。図２１に示すタイミングチャートＴＣ１７の計測Ｄモードにおいて撮像素子１１０が画素信号を読み出す画素５４は、領域Ａ１０２に配置されている。領域Ａ１０２は、第３行から第１４行の画素５４を含む。各行において、一部の列の画素５４から画素信号が読み出される。領域Ａ１０２の最も左の列を含む複数列の画素５４から画素信号は読み出されない。領域Ａ１０２の最も右の列を含む複数列の画素５４から画素信号は読み出されない。
【０２２１】
各行において、撮像素子１１０が画素信号を読み出す列の数が減る。そのため、各行の読み出し期間が短くなる。図２１に示すタイミングチャートＴＣ１７では、切り替え期間Ｐ１０において撮像素子１１０は、１２個の行を順次走査し、かつ各行における一部の列の画素５４から画素信号を順次読み出す。
【０２２２】
各フレーム期間の読み出し期間の長さは、１個の行の読み出し期間の長さと、行数との積である。撮像領域における画素５４の列数が多く、かつ各行において全ての列の画素５４から画素信号が読み出される場合、各行の読み出し期間は長い。各行の読み出し期間が長ければ、各フレーム期間の読み出し期間の長さを切り替え期間Ｐ１０の長さと同じにすることが難しい。各フレーム期間の読み出し期間の長さが、切り替え期間Ｐ１０の長さよりも長い場合がある。その場合、画像Ｖ２の取得タイミングと画像Ｖ４の取得タイミングとの間隔が切り替え期間Ｐ１０の長さよりも長くなる。
【０２２３】
切り替え期間Ｐ１０の長さが７［ｍｓ］であり、かつ各行の読み出し期間の長さが２［ｍｓ］である例を説明する。４個の行の画素５４から画素信号が読み出される場合、１フレーム期間の読み出し期間の長さは８［ｍｓ］である。この場合、１フレーム期間の読み出し期間の長さは、切り替え期間Ｐ１０の長さと異なる。一方、撮像素子１１０が画素信号を読み出す列の数が撮像領域Ａ１０における列の数の半分である場合、各行の読み出し期間の長さは１［ｍｓ］である。７個の行の画素５４から画素信号が読み出される場合、１フレーム期間の読み出し期間の長さは７［ｍｓ］である。そのため、１フレーム期間の読み出し期間の長さを切り替え期間Ｐ１０の長さと同じにすることができる。
【０２２４】
図２１に示す計測Ｄモードでは、各フレーム期間の読み出し期間の長さは、切り替え期間Ｐ１０の長さと同じである。図２１に示すタイミングチャートＴＣ１７では、各行の読み出し期間が短い。そのため、各フレーム期間の読み出し期間の長さを切り替え期間Ｐ１０の長さと同じにすることが容易である。
【０２２５】
フレーム期間Ｖ３における各行の画素５４の露光期間において生成された画素信号は、フレーム期間Ｖ４において読み出される。フレーム期間Ｖ３における第１４行の画素５４の読み出し期間が終了する。このとき、フレーム期間Ｖ３における第３行の画素５４の露光期間が終了し、かつフレーム期間Ｖ４における第３行の画素５４の読み出し期間が開始される。このとき、撮像条件の切り替え、すなわち撮像光路の切り替えが完了する。撮像光路は第２の光路である。撮像素子１１０は、第３行から第１４行の画素５４の読み出し期間を順次開始し、かつ第３行から第１４行の画素５４の画素信号を順次読み出す。フレーム期間Ｖ４において撮像素子１１０が画素信号を読み出す動作は、フレーム期間Ｖ３において撮像素子１１０が画素信号を読み出す動作と同じである。撮像素子１１０は、フレーム期間Ｖ４およびフレーム期間Ｖ５において、フレーム期間Ｖ３の動作と同じ動作を継続する。
【０２２６】
図２１に示すタイミングチャートＴＣ１７では、計測のための２枚の画像が取得される間隔が短くなる。計測に使用される２枚の画像間のぶれが低減され、かつぶれの影響による計測誤差が減る。つまり、計測精度が向上する。
【０２２７】
（第７の実施形態）
図２３は、本発明の第７の実施形態の内視鏡装置１３の構成を示す。図１に示す部分と同じ部分についての説明を省略する。第１の実施形態の内視鏡装置１０において、撮像光路の切り替えに必要な時間は固定されている。第７の実施形態の内視鏡装置１３において、撮像光路の切り替えに必要な時間は、温度により異なる。
【０２２８】
内視鏡装置１３は、図１に示す内視鏡装置１０の構成に加えて、温度検出部１８０を有する。温度検出部１８０は、光路切り替え部１０３の温度を検出する。例えば、温度検出部１８０は、光路切り替え部１０３の近傍に配置されている。
【０２２９】
撮像制御部１５０１は、予定時間に基づいて、行数を制御する。予定時間は、光路切り替え部１０３が撮像条件（撮像光路）の切り替えに予定している時間である。予定時間は、撮像光路の切り替えに必要な時間である。行数は、撮像素子１１０が第２の読み出しモードにおいて画素信号を読み出す行の数である。撮像制御部１５０１は、温度検出部１８０によって検出された温度に基づいて、行数を制御する。
【０２３０】
光路切り替え部１０３の動きは、温度に依存する特性を有する。そのため、撮像光路の切り替えに必要な時間は、温度に依存する。例えば、温度と光路切り替え時間との関係を示すテーブルがＲｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＯＭ）に記憶されている。光路切り替え時間は、撮像光路の切り替えに必要な時間であり、かつ上記の予定時間である。光路制御部１５００は、温度情報とそのテーブルとに基づいて、光路切り替え時間を決定する。
【０２３１】
図２４は、温度と光路切り替え時間との関係を示すテーブルの内容を示す。図２４に示す例では、３個の温度の各々に対して光路切り替え時間が関連付けられている。温度ｔ１に関連付けられた光路切り替え時間は、４ミリ秒である。温度ｔ２に関連付けられた光路切り替え時間は、５ミリ秒である。温度ｔ３に関連付けられた光路切り替え時間は、６ミリ秒である。例えば、温度情報が温度ｔ３を示す場合、光路制御部１５００は、光路切り替え時間を６ミリ秒に決定する。撮像制御部１５０１は、光路制御部１５００によって決定された光路切り替え時間に基づいて、行数を制御する。温度と光路切り替え時間との関係を示すテーブルの内容は、図２４に示す内容に限らない。光路制御部１５００は、温度と光路切り替え時間との関係を示す関数に基づいて光路切り替え時間を算出してもよい。撮像制御部１５０１が光路切り替え時間を算出してもよい。
【０２３２】
図２５は、撮像素子１１０の動作を示す。図２５を参照し、撮像素子１１０の動作を説明する。図４に示す部分と同じ部分についての説明を省略する。
【０２３３】
タイミングチャートＴＣ１８は、撮像素子１１０の動作を示す。フレーム期間Ｖ２における第１６行の画素５４の読み出し期間が終了したとき、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０を計測Ｅモード（第２の読み出しモード）で動作させる。撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０の動作モードを観察モードから計測Ｅモードに切り替えるためのコマンドを撮像素子１１０に出力する。撮像素子１１０は、撮像制御部１５０１からのコマンドに基づいて、計測Ｅモードで動作を開始する。
【０２３４】
光路制御部１５００は、光路切り替え時間を決定する。撮像制御部１５０１は、光路切り替え時間に基づいて、撮像素子１１０が画素信号を読み出す行の数を決定する。例えば、温度がｔ１である場合、光路切り替え時間は４ミリ秒である。撮像制御部１５０１は、行数を４に決定する。計測Ｅモードにおいて撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０に、４個の行の画素５４から画素信号を読み出させる。計測Ｅモードにおいて撮像素子１１０は、４個の行を順次走査し、かつ各行の画素５４から画素信号を順次読み出す。
【０２３５】
図２６は、計測モード処理の詳細を示す。図２６を参照し、計測モード処理における内視鏡装置１３の動作を説明する。図７に示す処理と同じ処理についての説明を省略する。
【０２３６】
光路制御部１５００は、光路切り替え時間を決定する。撮像制御部１５０１は、光路切り替え時間に基づいて、撮像素子１１０が画素信号を読み出す行の数を決定する。撮像制御部１５０１は、計測Ｅモードコマンドを生成する。計測Ｅモードコマンドは、撮像素子１１０が画素信号を読み出す行の数を示す情報を含む（ステップＳ２５０）。
【０２３７】
ステップＳ２５０の後、撮像制御部１５０１は、計測Ｅモードコマンドを撮像素子１１０に送信する。これにより、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０に計測Ｅモードで動作させる（ステップＳ２００ｅ）。
【０２３８】
ステップＳ２００ｅの後、撮像素子１１０は、計測Ｅモードコマンドに基づいて、計測Ｅモードで動作を開始する。撮像素子１１０は、撮像光路の切り替え前に露光を開始した各行の画素５４の画素信号を順次読み出す。図２５に示すフレーム期間Ｖ２における露光により生成された画素信号が読み出される。これにより、撮像素子１１０は、各行の画素５４の画素信号に基づく第１の画像を順次取得する。光路制御部１５００は、制御信号を光路切り替え部１０３に出力する。これにより、光路制御部１５００は、光路切り替え部１０３に、撮像光路の切り替えを開始させる。光路切り替え部１０３は、光路制御部１５００からの制御信号に基づいて、第１の光路から第２の光路への切り替えを開始する（ステップＳ２０５ｅ）。ステップＳ２０５ｅの後、ステップＳ２１０における処理が実行される。
【０２３９】
内視鏡装置１３は、光路切り替え部１０３の温度に基づいて、複数の撮像条件における撮像の時間間隔を短縮することができる。そのため、計測のための２枚の画像が取得される間隔が短くなる。計測に使用される２枚の画像間のぶれが低減され、かつぶれの影響による計測誤差が減る。つまり、計測精度が向上する。
【０２４０】
（第８の実施形態）
図１に示す内視鏡装置１０を使用して、本発明の第８の実施形態を説明する。内視鏡装置１０において、撮像光路が第１の光路から第２の光路に切り替わる。その後、撮像光路が第２の光路から第１の光路に切り替わる。
【０２４１】
複数の撮像条件は、第１の撮像条件および第２の撮像条件を含む。第１の撮像条件および第２の撮像条件は互いに異なる。撮像制御部１５０１は、第１の予定時間に基づいて、第３の行数を制御する。第１の予定時間は、光路制御部１５００が第１の撮像条件から第２の撮像条件への撮像条件の切り替えに予定している時間である。第３の行数は、撮像素子１１０が第２の読み出しモードにおいて画素信号を読み出す行の数である。撮像制御部１５０１は、第２の予定時間に基づいて、第４の行数を制御する。第２の予定時間は、光路制御部１５００が第２の撮像条件から第１の撮像条件への撮像条件の切り替えに予定している時間である。第４の行数は、撮像素子１１０が第２の読み出しモードにおいて画素信号を読み出す行の数である。第１の予定時間および第２の予定時間は、撮像光路の切り替えに必要な既知の時間である。例えば、第１の予定時間および第２の予定時間は、互いに異なる。第３の行数および第４の行数は、互いに異なる。第１の予定時間および第２の予定時間は、同じであってもよい。第３の行数および第４の行数は、同じであってもよい。
【０２４２】
計測部１３０は、第１の画像および第２の画像に基づいて被写体の計測を実行する。第１の画像は、第１の露光期間および第３の露光期間のいずれか１つにおいて露光された画素５４の画素信号に基づく。第２の画像は、第２の露光期間において露光された画素５４の画素信号に基づく。第１の露光期間は、被写体の計測の指示が発生したタイミングを含む。第２の露光期間は、光路切り替え部１０３が第１の切り替えを完了した後に開始される。第１の切り替えは、第１の撮像条件から第２の撮像条件への撮像条件（撮像光路）の切り替えである。第２の露光期間は、光路切り替え部１０３が第２の切り替えを開始する前に終了する。第２の切り替えは、第２の撮像条件から第１の撮像条件への撮像条件（撮像光路）の切り替えである。第３の露光期間は、光路切り替え部１０３が第２の切り替えを完了した後に開始される。
【０２４３】
第２の切り替えに必要な時間が第１の切り替えに必要な時間よりも短い場合、第１の画像は、第３の露光期間において露光された画素５４の画素信号に基づく。第１の切り替えに必要な時間が第２の切り替えに必要な時間よりも短い場合、第１の画像は、第１の露光期間において露光された画素５４の画素信号に基づく。
【０２４４】
図２７は、撮像素子１１０の動作を示す。図２７を参照し、撮像素子１１０の動作を説明する。図８に示す部分と同じ部分についての説明を省略する。
【０２４５】
タイミングチャートＴＣ１９は、撮像素子１１０の動作を示す。撮像光路が第１の光路から第２の光路に切り替わる。撮像光路が第１の光路から第２の光路に切り替わった後、撮像光路が第２の光路から第１の光路に切り替わる。第１の光路から第２の光路への切り替えに必要な時間と、第２の光路から第１の光路への切り替えに必要な時間とは、異なる。例えば、第１の光路から第２の光路への切り替えに必要な時間は、６ミリ秒である。第２の光路から第１の光路への切り替えに必要な時間は、４ミリ秒である。
【０２４６】
例えば、撮像光路と光路切り替え時間との関係を示すテーブルがＲｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＯＭ）に記憶されている。撮像光路は、現在の第１の撮像光路と、第１の撮像光路の次に設定される第２の撮像光路との少なくとも１つである。光路制御部１５００は、そのテーブルに基づいて、光路切り替え時間を決定する。
【０２４７】
フレーム期間Ｖ２における第１６行の画素５４の読み出し期間が終了したとき、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０を計測Ａ１モード（第２の読み出しモード）で動作させる。撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０の動作モードを観察モードから計測Ａ１モードに切り替えるためのコマンドを撮像素子１１０に出力する。撮像素子１１０は、撮像制御部１５０１からのコマンドに基づいて、計測Ａ１モードで動作を開始する。
【０２４８】
光路制御部１５００は、光路切り替え時間を決定する。撮像制御部１５０１は、光路切り替え時間に基づいて、撮像素子１１０が画素信号を読み出す行の数を決定する。現在の撮像光路が第１の光路（第１の撮像条件）であるため、光路切り替え時間（第１の予定時間）は６ミリ秒である。撮像制御部１５０１は、行数（第３の行数）を６に決定する。計測Ａ１モードにおいて撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０に、６個の行の画素５４から画素信号を読み出させる。計測Ａ１モードにおいて撮像素子１１０は、６個の行を順次走査し、かつ各行の画素５４から画素信号を順次読み出す。
【０２４９】
フレーム期間Ｖ４における第１３行の画素５４の読み出し期間が終了したとき、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０を計測Ａ２モード（第２の読み出しモード）で動作させる。撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０の動作モードを計測Ａ１モードから計測Ａ２モードに切り替えるためのコマンドを撮像素子１１０に出力する。撮像素子１１０は、撮像制御部１５０１からのコマンドに基づいて、計測Ａ２モードで動作を開始する。
【０２５０】
光路制御部１５００は、光路切り替え時間を決定する。撮像制御部１５０１は、光路切り替え時間に基づいて、撮像素子１１０が画素信号を読み出す行の数を決定する。現在の撮像光路が第２の光路（第２の撮像条件）であるため、光路切り替え時間（第２の予定時間）は４ミリ秒である。撮像制御部１５０１は、行数（第４の行数）を４に決定する。計測Ａ２モードにおいて撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０に、４個の行の画素５４から画素信号を読み出させる。計測Ａ２モードにおいて撮像素子１１０は、４個の行を順次走査し、かつ各行の画素５４から画素信号を順次読み出す。
【０２５１】
画像Ｖ２は、フレーム期間Ｖ２における露光期間（第１の露光期間）の後に６個の行の画素５４から読み出された画素信号を含む。画像Ｖ２は、撮像素子１１０が計測Ａ１モードで読み出した画素信号を含む。画像Ｖ３のサイズは、画像Ｖ２のサイズと同じである。画像Ｖ４は、フレーム期間Ｖ４における露光期間（第２の露光期間）の後に４個の行の画素５４から読み出された画素信号を含む。画像Ｖ４は、撮像素子１１０が計測Ａ２モードで読み出した画素信号を含む。画像Ｖ５および画像Ｖ６のサイズは、画像Ｖ４のサイズと同じである。
【０２５２】
図２７に示す計測Ａ１モードにおいて、撮像素子１１０は、画像Ｖ２および画像Ｖ３を出力する。フレーム期間Ｖ２における第８行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１０と重ならない。フレーム期間Ｖ２において第８行の画素５４で生成された画素信号は、第１の光路に対応する第１の光学像に基づく。
【０２５３】
フレーム期間Ｖ３における第８行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１０と重なる。フレーム期間Ｖ３において第８行の画素５４で生成された画素信号は、第１の光路に対応する第１の光学像と、第２の光路に対応する第２の光学像とに基づく。そのため、画像Ｖ３は計測に適していない。
【０２５４】
フレーム期間Ｖ４における第８行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１０と重ならない。フレーム期間Ｖ４において第８行の画素５４で生成された画素信号は、第２の光路に対応する第２の光学像に基づく。
【０２５５】
フレーム期間Ｖ５における第８行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１１と重なる。フレーム期間Ｖ５において第８行の画素５４で生成された画素信号は、第１の光学像および第２の光学像に基づく。そのため、画像Ｖ５は計測に適していない。
【０２５６】
フレーム期間Ｖ６における第８行の画素５４の露光期間（第３の露光期間）は、切り替え期間Ｐ１１と重ならない。フレーム期間Ｖ６において第８行の画素５４で生成された画素信号は、第１の光路に対応する第１の光学像に基づく。
【０２５７】
第１の画像である画像Ｖ２と、第２の画像である画像Ｖ４と、第１の画像である画像Ｖ６とが計測に使用できる。第１の間隔は、第２の間隔よりも大きい。第１の間隔は、画像Ｖ２の取得タイミングと画像Ｖ４の取得タイミングとの間隔である。第２の間隔は、画像Ｖ４の取得タイミングと画像Ｖ６の取得タイミングとの間隔である。制御部１５０は、計測部１３０に、画像Ｖ４および画像Ｖ６を使用する計測を実行させる。計測部１３０は、画像Ｖ４および画像Ｖ６に基づいて被写体の計測を実行する。
【０２５８】
フレーム期間Ｖ４における第９行から第１１行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１１と重なる。画像Ｖ４において、第８行の画素５４の画素信号は計測に使用できるが、第９行から第１１行の画素５４の画素信号は計測に適していない。計測部１３０は、画像Ｖ４における第８行の画素５４の画素信号と、画像Ｖ６における第８行の画素５４の画素信号とを計測に使用する。
【０２５９】
図２８は、計測モード処理の詳細を示す。図２８を参照し、計測モード処理における内視鏡装置１０の動作を説明する。図９に示す処理と同じ処理についての説明を省略する。
【０２６０】
光路制御部１５００は、第１の光路から第２の光路への切り替えに必要な第１の光路切り替え時間を決定する。光路制御部１５００は、第２の光路から第１の光路への切り替えに必要な第２の光路切り替え時間を決定する。撮像制御部１５０１は、第１の光路切り替え時間に基づいて、撮像素子１１０が画素信号を読み出す行の数を決定する。撮像制御部１５０１は、第２の光路切り替え時間に基づいて、撮像素子１１０が画素信号を読み出す行の数を決定する。撮像制御部１５０１は、計測Ａ１モードコマンドを生成する。計測Ａ１モードコマンドは、撮像素子１１０が計測Ａ１モードにおいて画素信号を読み出す行の数を示す情報を含む。撮像制御部１５０１は、計測Ａ２モードコマンドを生成する。計測Ａ２モードコマンドは、撮像素子１１０が計測Ａ２モードにおいて画素信号を読み出す行の数を示す情報を含む（ステップＳ２５０ｆ）。
【０２６１】
ステップＳ２５０ｆの後、撮像制御部１５０１は、計測Ａ１モードコマンドを撮像素子１１０に送信する。これにより、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０に計測Ａ１モードで動作させる（ステップＳ２００ｆ）。
【０２６２】
ステップＳ２００ｆの後、撮像素子１１０は、計測Ａ１モードコマンドに基づいて、計測Ａ１モードで動作を開始する。撮像素子１１０は、撮像光路の切り替え前に露光を開始した各行の画素５４の画素信号を順次読み出す。図２７に示すフレーム期間Ｖ２における露光により生成された画素信号が読み出される。これにより、撮像素子１１０は、各行の画素５４の画素信号に基づく第１の画像を順次取得する。光路制御部１５００は、制御信号を光路切り替え部１０３に出力する。これにより、光路制御部１５００は、光路切り替え部１０３に、撮像光路の切り替えを開始させる。光路切り替え部１０３は、光路制御部１５００からの制御信号に基づいて、第１の光路から第２の光路への切り替えを開始する（ステップＳ２０５ｆ）。
【０２６３】
ステップＳ２０５ｆの後、撮像素子１１０は、光路の切り替えが継続している間に露光を開始した行の画素５４の画素信号を順次読み出す。図２７に示すフレーム期間Ｖ３における露光により生成された画素信号が読み出される。これにより、撮像素子１１０は、各行の画素５４の画素信号に基づく画像を順次取得する。撮像制御部１５０１は、計測Ａ２モードコマンドを撮像素子１１０に送信する。これにより、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０に計測Ａ２モードで動作させる（ステップＳ２１０ｆ）。
【０２６４】
ステップＳ２１０ｆの後、撮像素子１１０は、計測Ａ２モードコマンドに基づいて、計測Ａ２モードで動作を開始する。ステップＳ２１０ｆの後、フレーム期間Ｖ３における露光により生成された画素信号の読み出しが完了し、かつ撮像光路の切り替えが完了する。撮像素子１１０は、光路が切り替わった後に露光を開始した行の画素５４の画素信号を順次読み出す。図２７に示すフレーム期間Ｖ４における露光により生成された画素信号が読み出される。これにより、撮像素子１１０は、各行の画素５４の画素信号に基づく第２の画像を順次取得する（ステップＳ２１５ｆ）。ステップＳ２１５ｆの後、ステップＳ２３０における処理が実行される。
【０２６５】
ステップＳ２３５の後、フレーム期間Ｖ５における露光により生成された画素信号の読み出しが完了し、かつ撮像光路の切り替えが完了する。撮像素子１１０は、光路が切り替わった後に露光を開始した行の画素５４の画素信号を順次読み出す。図２７に示すフレーム期間Ｖ６における露光により生成された画素信号が読み出される。これにより、撮像素子１１０は、各行の画素５４の画素信号に基づく第１の画像を順次取得する（ステップＳ２４０）。
【０２６６】
ステップＳ２４０の後、制御部１５０は、計測部１３０に、第１の画像および第２の画像を使用する計測を実行させる。第１の画像は、図２７に示す画像Ｖ６である。第２の画像は、図２７に示す画像Ｖ４である。計測部１３０は、画像処理部１２０から出力された第１の画像および第２の画像に基づいて、被写体の計測を実行する。表示部１４０は、計測結果を表示する（ステップＳ２２０ｆ）。ステップＳ２２０ｆの後、ステップＳ２２５における処理が実行される。
【０２６７】
第７の実施形態の内視鏡装置１３は、図２７に示す動作と同様の動作を実行してもよい。撮像素子１１０が切り替え期間Ｐ１０において画素信号を読み出す行の数と、撮像素子１１０が切り替え期間Ｐ１１において画素信号を読み出す行の数とは、光路切り替え部１０３の温度に基づいて決定されてもよい。
【０２６８】
内視鏡装置１０は、複数の撮像条件における撮像の時間間隔を短縮することができる。そのため、計測のための２枚の画像が取得される間隔が短くなる。計測に使用される２枚の画像間のぶれが低減され、かつぶれの影響による計測誤差が減る。つまり、計測精度が向上する。
【０２６９】
（第９の実施形態）
図１に示す内視鏡装置１０を使用して、本発明の第９の実施形態を説明する。内視鏡装置１０は、複数行の画素５４で生成された画素信号を計測に使用する。
【０２７０】
計測部１３０は、画像における計測行の画素信号に基づいて、被写体の計測を実行する。計測行は、連続する少なくとも２個の行を含む。少なくとも２個の行のいずれか１つは、計測座標に対応する画素５４を含む。撮像素子１１０が第２の読み出しモードにおいて、計測行に配置された画素５４から画素信号を読み出したとき、撮像制御部１５０１は、光路切り替え部１０３に、撮像条件（撮像光路）を切り替えさせる。
【０２７１】
図２９は、撮像素子１１０の動作を示す。図２９を参照し、撮像素子１１０の動作を説明する。図４に示す部分と同じ部分についての説明を省略する。
【０２７２】
タイミングチャートＴＣ２０は、撮像素子１１０の動作を示す。図２９に示す例では、計測行は、第８行から第１０行である。フレーム期間Ｖ２における第１６行の画素５４の読み出し期間が終了したとき、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０を計測Ｆモード（第２の読み出しモード）で動作させる。撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０の動作モードを観察モードから計測Ｆモードに切り替えるためのコマンドを撮像素子１１０に出力する。撮像素子１１０は、撮像制御部１５０１からのコマンドに基づいて、計測Ｆモードで動作を開始する。計測Ｆモードにおいて撮像素子１１０は、８個の行を順次走査し、かつ各行の画素５４から画素信号を順次読み出す。
【０２７３】
フレーム期間Ｖ３において、撮像素子１１０は、第８行から第１５行の画素５４の読み出し期間を順次開始し、かつ第８行から第１５行の画素５４の画素信号を順次読み出す。第８行から第１５行の画素５４が順次リセットされ、かつフレーム期間Ｖ３における第８行から第１５行の画素５４の露光期間が順次開始される。
【０２７４】
フレーム期間Ｖ３における第１０行の画素５４の読み出し期間が開始されたとき、撮像条件の切り替え、すなわち撮像光路の切り替えが開始される。撮像制御部１５０１は、撮像光路の切り替えのための制御信号を光路切り替え部１０３に出力する。これにより、光路制御部１５００は、光路切り替え部１０３に撮像光路を切り替えさせる。光路切り替え部１０３は、撮像制御部１５０１からの制御信号に基づいて、第１の光路から第２の光路への切り替えを開始する。計測トリガーが発生したフレーム期間Ｖ２の次のフレーム期間Ｖ３が開始される。フレーム期間Ｖ３の開始から所定時間が経過したとき、光路切り替え部１０３は、撮像光路の切り替えを開始する。
【０２７５】
フレーム期間Ｖ３における各行の画素５４の露光期間において生成された画素信号は、フレーム期間Ｖ４において読み出される。フレーム期間Ｖ３における第１５行の画素５４の読み出し期間が終了する。このとき、フレーム期間Ｖ３における第８行の画素５４の露光期間が終了し、かつフレーム期間Ｖ４における第８行の画素５４の読み出し期間が開始される。このとき、撮像条件の切り替え、すなわち撮像光路の切り替えが完了する。撮像光路は第２の光路である。撮像素子１１０は、第８行から第１５行の画素５４の読み出し期間を順次開始し、かつ第８行から第１５行の画素５４の画素信号を順次読み出す。フレーム期間Ｖ４において撮像素子１１０が画素信号を読み出す動作は、フレーム期間Ｖ３において撮像素子１１０が画素信号を読み出す動作と同じである。撮像素子１１０は、フレーム期間Ｖ４およびフレーム期間Ｖ５において、フレーム期間Ｖ３の動作と同じ動作を継続する。
【０２７６】
計測部１３０は、画像Ｖ２および画像Ｖ４に基づいて被写体の計測を実行する。フレーム期間Ｖ２における第８行から第１０行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１０と重ならない。計測部１３０は、画像Ｖ２における第８行から第１０行の画素５４の画素信号と、画像Ｖ４における第８行から第１０行の画素５４の画素信号とを計測に使用する。計測部１３０は、画像Ｖ２における第８行および第９行の画素５４の画素信号と、画像Ｖ４における第８行および第９行の画素５４の画素信号とを計測に使用してもよい。
【０２７７】
計測部１３０は、連続する複数行の画素５４の画素信号を計測に使用する。計測部１３０は、複数行を含むブロックの単位で、２つの輝度プロファイルを比較する。つまり、計測部１３０は、ブロックマッチングを実行する。そのため、計測精度が向上する。
【０２７８】
計測部１３０は、各行において一部の列の画素５４の画素信号のみを使用してもよい。その一部の列は、計測座標に対応する画素５４が配置された列を含む。
【０２７９】
撮像素子１１０は、被写体が暗い場合は、画素信号にゲインを乗じることにより、画素信号を増幅する。一般的に、ゲインが高くなると、画素のＳＮ（Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ）比が低下する。そのため、計測精度が低下する。ブロックマッチングのサイズが大きくなると、処理時間が増加する。しかし、計測精度が向上する。計測部１３０は、ゲインに基づいて、ブロックマッチングのサイズを制御してもよい。
【０２８０】
第１から第８および第１０の実施形態において、計測部１３０は、連続する複数行の画素５４の画素信号を計測に使用してもよい。
【０２８１】
（第１０の実施形態）
図３０は、本発明の第１０の実施形態の内視鏡装置１４の構成を示す。図１８に示す部分と同じ部分についての説明を省略する。第１０の実施形態の内視鏡装置１４における撮像条件は、第１から第９の実施形態における撮像条件とは異なる。
【０２８２】
内視鏡装置１４は、図１８に示す光学系１００に代えて、光学系１００ａを有する。光学系１００ａは、被写体で反射した光に基づく被写体像を撮像素子１１０の撮像領域に形成する。光学系１００ａは、図１に示す第１の光学系１０１、第２の光学系１０２、および光路切り替え部１０３を有していない。
【０２８３】
第１０の実施形態の撮像条件切り替え部は、光源１７０を含む。光源１７０は、白色光およびパターン光を生成する。パターン光は、明部および暗部を含む空間的な構造を持つ。白色光は、明部および暗部を含む空間的な構造を持たない。光源制御部１５０２は、光源１７０に、光源１７０の状態を第１の状態から第２の状態へ切り替えさせる。第１の状態は、白色光が被写体に照射される状態である。第２の状態は、パターン光が被写体に照射される状態である。光源１７０が第１の状態であるとき、撮像素子１１０は第１の読み出しモードで動作する。光源１７０が第２の状態であるとき、撮像素子１１０は第２の読み出しモードで動作する。
【０２８４】
複数の撮像条件は、第１の撮像条件、第２の撮像条件、第３の撮像条件、および第４の撮像条件を含む。第１の撮像条件、第２の撮像条件、第３の撮像条件、および第４の撮像条件は互いに異なる。第１の撮像条件が設定されたとき、光源１７０は第１の状態である。第２の撮像条件、第３の撮像条件、および第４の撮像条件のいずれか１つが設定されたとき、光源１７０は第２の状態である。第２の撮像条件におけるパターン光の位相と、第３の撮像条件におけるパターン光の位相と、第４の撮像条件におけるパターン光の位相とは、互いに異なる。撮像素子１１０は、第１の画像、第２の画像、第３の画像、および第４の画像を出力する。第１の撮像条件が設定されたとき、撮像素子１１０は第１の画像を出力する。第２の撮像条件が設定されたとき、撮像素子１１０は第２の画像を出力する。第３の撮像条件が設定されたとき、撮像素子１１０は第３の画像を出力する。第４の撮像条件が設定されたとき、撮像素子１１０は第４の画像を出力する。計測部１３０は、第２の画像、第３の画像、および第４の画像に基づいて、被写体の計測を実行する。
【０２８５】
例えば、光源１７０は、ＬＥＤアレイを有する。ＬＥＤアレイにおいて、複数のＬＥＤが行列状に配置されている。光源制御部１５０２は、観察モード（第１の読み出しモード）において、光源１７０に、ＬＥＤアレイの全体のＬＥＤを点灯させる。光源制御部１５０２は、計測Ｇモード（第２の読み出しモード）において、光源１７０に、ＬＥＤアレイの一部のＬＥＤを点灯させる。計測Ｇモードにおいて、光源１７０は、空間的な縞パターンを持つ照明光を生成する。縞パターンにおいて、細長い明部と、細長い暗部とが交互に並ぶ。光源制御部１５０２は、ＬＥＤアレイにおいて、点灯するＬＥＤの位置と、消灯するＬＥＤの位置とを制御することにより、縞パターンの位相をシフトさせる。光源１７０は、ＬＤおよび位相シフト機構を有してもよい。
【０２８６】
図３１は、撮像素子１１０の動作を示す。図３１を参照し、撮像素子１１０の動作を説明する。図４に示す部分と同じ部分についての説明を省略する。
【０２８７】
タイミングチャートＴＣ２１は、撮像素子１１０の動作を示す。撮像素子１１０は、フレーム期間Ｖ１において観察モードで動作する。フレーム期間Ｖ１およびフレーム期間Ｖ２において、撮像素子１１０の撮像条件は第１の撮像条件である。そのため、光源１７０は、第１の状態であり、かつ白色光を生成する。
【０２８８】
図３１に示す例では、撮像領域の第６行に計測座標が設定される。フレーム期間Ｖ２における第１６行の画素５４の読み出し期間が終了したとき、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０を計測Ｇモード（第２の読み出しモード）で動作させる。撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０の動作モードを観察モードから計測Ｇモードに切り替えるためのコマンドを撮像素子１１０に出力する。撮像素子１１０は、撮像制御部１５０１からのコマンドに基づいて、計測Ｇモードで動作を開始する。計測Ｇモードにおいて撮像素子１１０は、９個の行を順次走査し、かつ各行の画素５４から画素信号を順次読み出す。
【０２８９】
撮像制御部１５０１は、計測座標の位置に基づいて読み出し位置を制御する。図３１に示す例では、計測座標に対応する画素５４は第６行に配置されている。撮像制御部１５０１は、撮像条件が切り替わる期間を、所定期間を除く期間と同じにする。所定期間は、計測行の露光期間と、計測行の読み出し期間とを含む。計測行は、計測座標に対応する画素５４を含む。
【０２９０】
フレーム期間Ｖ２における第１６行の画素５４の読み出し期間が終了したとき、フレーム期間Ｖ３における第２行の画素５４の読み出し期間が開始される。このとき、撮像条件の切り替え、すなわち光源１７０の状態の切り替えが開始される。光源制御部１５０２は、第１の状態から第２の状態への切り替えを開始する。
【０２９１】
撮像制御部１５０１は、切り替え期間Ｐ１２において、撮像素子１１０に、第２行の画素５４から画素信号を読み出させる。フレーム期間Ｖ３における第２行の画素５４の読み出し期間が終了したとき、撮像条件の切り替え、すなわち光源１７０の状態の切り替えが完了する。このとき、光源１７０は、第２の状態であり、かつ縞パターン１のパターン光を生成する。その後、撮像素子１１０は、第３行から第１０行の画素５４の読み出し期間を順次開始し、かつ第３行から第１０行の画素５４の画素信号を順次読み出す。
【０２９２】
切り替え期間Ｐ１２の長さは、計測行の露光期間の長さよりも短い。計測行の画素５４の露光期間が開始される前に、撮像条件の切り替えは完了する。図３１に示す例では、撮像条件の切り替えが完了したとき、フレーム期間Ｖ３における第６行の画素５４の露光期間が開始される。
【０２９３】
撮像素子１１０は、計測Ｇモードにおいて、第１行から第１０行の画素５４の画素信号を読み出してもよい。その場合、切り替え期間Ｐ１２は、第１行の画素５４の読み出し期間と同じであってもよい。撮像素子１１０は、計測Ｇモードにおいて、計測行よりも下側の行の画素５４の画素信号を読み出さなくてもよい。つまり、撮像素子１１０は、第７行から第１０行の少なくとも１個の行の画素５４から画素信号を読み出さなくてもよい。切り替え期間Ｐ１２は、第６行から第１０行のいずれか１個の行の画素５４の読み出し期間と同じであってもよい。
【０２９４】
フレーム期間Ｖ３における第１０行の画素５４の読み出し期間が終了したとき、フレーム期間Ｖ４における第２行の画素５４の読み出し期間が開始される。このとき、撮像条件の切り替え、すなわち光源１７０の状態の切り替えが開始される。光源制御部１５０２は、光源１７０が生成する縞パターンの位相の切り替えを開始する。
【０２９５】
撮像制御部１５０１は、切り替え期間Ｐ１３において、撮像素子１１０に、第２行の画素５４から画素信号を読み出させる。フレーム期間Ｖ４における第２行の画素５４の読み出し期間が終了したとき、撮像条件の切り替え、すなわち光源１７０の状態の切り替えが完了する。このとき、光源１７０は、第２の状態であり、かつ縞パターン２のパターン光を生成する。縞パターン２は、縞パターン１の位相と異なる位相を持つ。その後、撮像素子１１０は、第３行から第１０行の画素５４の読み出し期間を順次開始し、かつ第３行から第１０行の画素５４の画素信号を順次読み出す。
【０２９６】
フレーム期間Ｖ４における第１０行の画素５４の読み出し期間が終了したとき、フレーム期間Ｖ５における第２行の画素５４の読み出し期間が開始される。このとき、撮像条件の切り替え、すなわち光源１７０の状態の切り替えが開始される。光源制御部１５０２は、光源１７０が生成する縞パターンの位相の切り替えを開始する。
【０２９７】
撮像制御部１５０１は、切り替え期間Ｐ１４において、撮像素子１１０に、第２行の画素５４から画素信号を読み出させる。フレーム期間Ｖ５における第２行の画素５４の読み出し期間が終了したとき、撮像条件の切り替え、すなわち光源１７０の状態の切り替えが完了する。このとき、光源１７０は、第２の状態であり、かつ縞パターン３のパターン光を生成する。縞パターン３は、縞パターン１の位相および縞パターン２の位相のいずれとも異なる位相を持つ。その後、撮像素子１１０は、第３行から第１０行の画素５４の読み出し期間を順次開始し、かつ第３行から第１０行の画素５４の画素信号を順次読み出す。
【０２９８】
計測Ｇモードにおいて、第１行および第１１行から第１６行の画素５４から画素信号は読み出されない。撮像素子１１０が計測Ｇモードで動作を開始した後、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０に、読み出し対象行以外の行の画素５４からの画素信号の読み出しを停止させる。読み出し対象行は、第２行から第１０行である。図３１において、読み出し対象行以外の行の画素５４の露光期間は示されていない。
【０２９９】
図３１において、撮像素子１１０から出力される画像（出力画像）が模式的に示されている。画像Ｖ１は、フレーム期間Ｖ１における露光期間の後に１６個の行の画素５４から読み出された画素信号を含む。画像Ｖ１は、撮像素子１１０が観察モードで読み出した画素信号を含む。画像Ｖ２（縞１）は、フレーム期間Ｖ２における露光期間の後に９個の行の画素５４から読み出された画素信号を含む。画像Ｖ２（縞１）は、撮像素子１１０が計測Ｇモードで読み出した画素信号を含む。画像Ｖ３（縞２）および画像Ｖ４（縞３）のサイズは、画像Ｖ２（縞１）のサイズと同じである。
【０３００】
制御部１５０は、計測部１３０に、画像Ｖ２（縞１）、画像Ｖ３（縞２）、および画像Ｖ４（縞３）を使用する計測を実行させる。計測部１３０は、画像Ｖ２（縞１）、画像Ｖ３（縞２）、および画像Ｖ４（縞３）に基づいて被写体の計測を実行する。互いに異なる位相を持つ３枚の画像に基づく計測は、公知の技術である。撮像素子１１０は、計測Ｇモードにおいて、３枚よりも多い画像を出力してもよい。３枚よりも多い画像は、互いに異なる位相を持つ。計測部１３０は、３枚よりも多い画像に基づいて計測を実行してもよい。
【０３０１】
第１のタイミングと第２のタイミングとの間隔は、８ミリ秒である。第１のタイミングは、撮像素子１１０が画像Ｖ２（縞１）を取得するタイミングである。第２のタイミングは、撮像素子１１０が画像Ｖ３（縞２）を取得するタイミングである。撮像素子１１０は、計測Ｇモードにおいて、８ミリ秒毎に画像を取得する。
【０３０２】
フレーム期間Ｖ２において、第２行から第４行の画素５４に白色光が照射される。フレーム期間Ｖ２における第２行から第５行の画素５４の露光期間は、切り替え期間Ｐ１２と重なる。画像Ｖ２（縞１）において、第６行から第１０行の画素５４の画素信号は計測に使用できるが、第２行から第５行の画素５４の画素信号は計測に適していない。同様に、画像Ｖ３（縞２）および画像Ｖ４（縞３）において、第６行から第１０行の画素５４の画素信号は計測に使用できるが、第２行から第５行の画素５４の画素信号は計測に適していない。
【０３０３】
撮像素子１１０は、計測Ｇモードにおいて、計測行を含む少なくとも１個の行の画素５４から画素信号を読み出す。計測行は、計測座標に対応する画素５４を含む。撮像素子１１０は、計測Ｇモードにおいて、第７行から第１０行の少なくとも１個の行の画素５４から画素信号を読み出さなくてもよい。
【０３０４】
撮像素子１１０が計測Ｇモードにおいて画素信号を読み出す行は、第２行から第１０行に限らない。撮像素子１１０が計測Ｇモードにおいて画素信号を読み出す行は、計測行を含みさえすればよい。
【０３０５】
切り替え期間Ｐ１２、切り替え期間Ｐ１３、および切り替え期間Ｐ１４の長さは、光源１７０の応答時間に基づく。光源１７０の応答が速い場合、切り替え期間Ｐ１２、切り替え期間Ｐ１３、および切り替え期間Ｐ１４は、１個の行の読み出し期間よりも短くてもよい。
【０３０６】
撮像素子１１０が計測Ｇモードで動作しているとき、光源制御部１５０２は、光源１７０の光量を観察モードにおける光量よりも大きくしてもよい。つまり、光源制御部１５０２は、光源１７０を観察モードよりも明るく点灯させてもよい。これにより、計測Ｇモードにおいて取得される画像が明るくなる。
【０３０７】
図３２は、内視鏡装置１４の動作の手順を示す。図３２を参照し、内視鏡装置１４の動作を説明する。図６に示す処理と同じ処理についての説明を省略する。
【０３０８】
内視鏡装置１４が起動したとき、内視鏡装置１４は観察モードで動作する。撮像制御部１５０１は、観察モードコマンドを撮像素子１１０に送信する。これにより、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０に観察モードで動作させる。光源制御部１５０２は、光源１７０に、白色光の照射を開始させる（ステップＳ１００ｇ）。ステップＳ１００ｇの後、ステップＳ１０５における処理が実行される。
【０３０９】
図３３は、計測モード処理の詳細を示す。図３３を参照し、計測モード処理における内視鏡装置１４の動作を説明する。図７に示す処理と同じ処理についての説明を省略する。
【０３１０】
撮像制御部１５０１は、計測Ｇモードコマンドを撮像素子１１０に送信する。これにより、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０に計測Ｇモードで動作させる（ステップＳ２００ｇ）。
【０３１１】
ステップＳ２００ｇの後、撮像素子１１０は、計測Ｇモードコマンドに基づいて、計測Ｇモードで動作を開始する。光源制御部１５０２は、縞パターンｎのパラメータを光源１７０に設定する（ステップＳ２６０）。番号ｎは、自然数である。例えば、番号ｎは、１から３のいずれか１つである。
【０３１２】
ステップＳ２６０の後、光源制御部１５０２は、光源１７０に、縞パターンｎのパターン光を照射させる。光源１７０は、縞パターンｎのパターン光を生成し、かつ生成されたパターン光を被写体に照射する（ステップＳ２６５）。
【０３１３】
ステップＳ２６５の後、制御部１５０は、全ての縞パターンの照射が完了したか否かを判断する（ステップＳ２７０）。ステップＳ２７０において、縞パターンの照射が完了していないと制御部１５０が判断した場合、ステップＳ２６０における処理が実行される。
【０３１４】
ステップＳ２７０において、全ての縞パターンの照射が完了したと制御部１５０が判断した場合、制御部１５０は、計測部１３０に、ｎ個の縞パターンの各々に対応する画像を使用する計測を実行させる。計測部１３０は、画像処理部１２０から出力された画像に基づいて、被写体の計測を実行する。表示部１４０は、計測結果を表示する（ステップＳ２２０ｇ）。
【０３１５】
ステップＳ２２０ｇの後、撮像制御部１５０１は、観察モードコマンドを撮像素子１１０に送信する。これにより、撮像制御部１５０１は、撮像素子１１０に観察モードで動作させる。光源制御部１５０２は、光源１７０に、白色光の照射を開始させる（ステップＳ２２５ｇ）。このとき、計測モード処理が終了する。計測モード処理が終了した後、ステップＳ１０５における処理が実行される。
【０３１６】
図３１に示す動作において、計測のための３枚の画像が取得される間隔は、８ミリ秒である。内視鏡装置１４は、複数の撮像条件における撮像の時間間隔を短縮することができる。そのため、計測のための３枚の画像が取得される間隔が短くなる。計測に使用される３枚の画像間のぶれが低減され、かつぶれの影響による計測誤差が減る。つまり、計測精度が向上する。
【０３１７】
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。
【符号の説明】
【０３１８】
１０，１１，１２，１３，１４  内視鏡装置
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
７０  光電変換部
７１  電荷転送部
７２  電荷保持部
７３  容量リセット部
７４  増幅部
７５  出力部
１００，１００ａ  光学系
１０１  第１の光学系
１０２  第２の光学系
１０３  光路切り替え部
１０４  第３の光学系
１１０  撮像素子
１２０  画像処理部
１３０  計測部
１４０  表示部
１５０，１５１  制御部
１６０  ユーザー指示部
１７０  光源
１８０  温度検出部
１５００  光路制御部
１５０１  撮像制御部
１５０２  光源制御部
【図１】
2019191321.tif 000003
【図２】
2019191321.tif 000004
【図３】
2019191321.tif 000005
【図４】
2019191321.tif 000006
【図５】
2019191321.tif 000007
【図６】
2019191321.tif 000008
【図７】
2019191321.tif 000009
【図８】
2019191321.tif 000010
【図９】
2019191321.tif 000011
【図１０】
2019191321.tif 000012
【図１１】
2019191321.tif 000013
【図１２】
2019191321.tif 000014
【図１３】
2019191321.tif 000015
【図１４】
2019191321.tif 000016
【図１５】
2019191321.tif 000017
【図１６】
2019191321.tif 000018
【図１７】
2019191321.tif 000019
【図１８】
2019191321.tif 000020
【図１９】
2019191321.tif 000021
【図２０】
2019191321.tif 000022
【図２１】
2019191321.tif 000023
【図２２】
2019191321.tif 000024
【図２３】
2019191321.tif 000025
【図２４】
2019191321.tif 000026
【図２５】
2019191321.tif 000027
【図２６】
2019191321.tif 000028
【図２７】
2019191321.tif 000029
【図２８】
2019191321.tif 000030
【図２９】
2019191321.tif 000031
【図３０】
2019191321.tif 000032
【図３１】
2019191321.tif 000033
【図３２】
2019191321.tif 000034
【図３３】
2019191321.tif 000035
【図３４】
2019191321.tif 000036
【図３５】
2019191321.tif 000037
【図３６】
2019191321.tif 000038