DE112015005847T5

DE112015005847T5 - Endoskopvorrichtung und Scharfeinstellungssteuerungsverfahren für Endoskopvorrichtung

Info

Publication number: DE112015005847T5
Application number: DE112015005847.8T
Authority: DE
Inventors: Naoya KURIYAMA
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2015-01-23
Filing date: 2015-01-23
Publication date: 2017-09-14
Also published as: WO2016117107A1; CN107205626B; JPWO2016117107A1; JP6574448B2; US10820787B2; CN107205626A; US20170319051A1

Abstract

Eine Endoskopvorrichtung umfasst einen Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt (340), der einen relativen Bewegungsbetrag berechnet, der ein relativer Bewegungsbetrag bezüglich eines Abbildungsabschnitts (200) und eines Objekts ist, und einen Scharfeinstellungssteuerabschnitt (350), der einen Scharfeinstellungssteuerprozess auf dem Abbildungsabschnitt (200) ausführt. Der Scharfeinstellungssteuerabschnitt (350) berechnet einen kumulativen Bewegungsbetrag durch Kumulieren des relativen Bewegungsbetrags über N Einzelbilder (wobei N eine natürliche Zahl gleich oder größer 3 ist), führt einen Scharfeinstellungsbedarfsbestimmungsprozess aus, der bestimmt, ob der kumulative Bewegungsbetrag größer ist als ein erster Schwellenwert oder nicht, und bewirkt, dass der Abbildungsabschnitt (200) einen Scharfstellvorgang ausführt, wenn bestimmt wurde, dass der kumulative Bewegungsbetrag größer ist als der erste Schwellenwert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Endoskopvorrichtung, ein Scharfeinstellungssteuerverfahren für eine Endoskopvorrichtung und dergleichen.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Für eine Endoskopvorrichtung (Endoskopsystem) ist eine tiefst mögliche Tiefenschärfe erforderlich, sodass der Benutzer Diagnose und Behandlung leicht ausführen kann. In den letzten Jahren ist die Tiefenschärfe einer Endoskopvorrichtung mit der Verwendung eines Bildsensors mit einer großen Anzahl von Pixeln gering geworden und wurde eine Endoskopvorrichtung vorgeschlagen, die einen Autofokus(AF)-Prozess ausführt.
Beispiele für einen bekannten AF-Steuerprozess umfassen folgende Verfahren. Ein erstes Verfahren wird zur Implementierung eines AF-Prozesses verwendet, der für eine Videokamera oder dergleichen verwendet wird, und führt einen Scharfstellvorgang unter Verwendung einer Änderung des Kontrastes in einem Bild als einen Auslöser aus. Ein zweites Verfahren ist in Patentliteratur 1 offenbart. Das zweite Verfahren detektiert eine relative Änderung der Position bezüglich des Objekts und einer Kamera unter Verwendung eines Bewegungssensors und führt einen Scharfstellvorgang aus, wenn die Ausgabe (beispielsweise Winkelbeschleunigung oder Beschleunigung) von dem Bewegungssensor gleich oder größer als ein vorgegebener Betrag geworden ist.
LITERATURLISTE
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: JP-A-2010-191080

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Wenn ein bekanntes AF-Steuerverfahren auf eine Endoskopvorrichtung angewendet wird, kann es schwierig sein, einen geeigneten Scharfeinstellungssteuerprozess, der während verschiedener Szenarien erforderlich ist, die auftreten können, wenn ein endoskopischer Prozess ausgeführt wird, zu implementieren. Wenn beispielsweise das erste Verfahren auf einen endoskopischen Prozess angewendet wird, kann ein unnötiger Scharfstellvorgang ausgeführt werden, da eine Änderung des Kontrastes aufgrund der Betätigung eines Behandlungsinstruments auftritt. Wenn das zweite Verfahren auf einen endoskopischen Prozess angewendet wird, wird der Scharfstellvorgang möglicherweise selbst dann nicht ausgeführt, wenn sich das Abbildungsziel geändert hat, aufgrund der graduellen Bewegung der Kamera in eine zufällige Richtung. Außerdem kann ein unnötiger Scharfstellvorgang ausgeführt werden, wenn eine starke temporäre Bewegung (beispielsweise Schütteln) stattgefunden hat.
Verschiedene Aspekte der Erfindung können eine Endoskopvorrichtung, ein Scharfeinstellungssteuerverfahren für eine Endoskopvorrichtung und dergleichen bereitstellen, die einen geeigneten Scharfeinstellungssteuerprozess während verschiedener Szenarien implementieren können, die auftreten können, wenn ein endoskopischer Prozess ausgeführt wird.
Lösung des Problems
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Endoskopvorrichtung vorgesehen mit:
einem Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt, der einen relativen Bewegungsbetrag berechnet, der ein relativer Bewegungsbetrag bezüglich eines Abbildungsabschnitts und eines Objekts ist; und
einem Scharfeinstellungssteuerabschnitt, der einen Scharfeinstellungssteuerprozess auf dem Abbildungsabschnitt ausführt,
wobei der Scharfeinstellungssteuerabschnitt einen kumulativen Bewegungsbetrag durch Kumulieren des relativen Bewegungsbetrags über N Einzelbilder (wobei N eine natürliche Zahl gleich oder größer 3 ist) berechnet, einen Scharfeinstellungsbedarfsbestimmungsprozess ausführt, der bestimmt, ob der kumulative Bewegungsbetrag größer ist als ein erster Schwellenwert, und bewirkt, dass der Abbildungsabschnitt einen Scharfstellvorgang ausführt, wenn bestimmt wurde, dass der kumulative Bewegungsbetrag größer ist als der erste Schwellenwert.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird der relative Bewegungsbetrag bezüglich des Abbildungsabschnitts und des Objekts über N Einzelbilder kumuliert und wird bestimmt, ob der kumulative Bewegungsbetrag größer ist als der erste Schwellenwert. Der Abbildungsabschnitt führt den Scharfstellvorgang aus, wenn bestimmt wurde, dass der kumulative Bewegungsbetrag größer ist als der erste Schwellenwert. Dies ermöglicht es, einen geeigneten Scharfeinstellungssteuerprozess während verschiedener Szenarien zu implementieren, die auftreten können, wenn ein endoskopischer Prozess ausgeführt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Scharfeinstellungssteuerverfahren für eine Endoskopvorrichtung vorgesehen, das umfasst:
Berechnen eines relativen Bewegungsbetrags, der ein relativer Bewegungsbetrag bezüglich eines Abbildungsabschnitts und eines Objekts ist;
Berechnen eines kumulativen Bewegungsbetrags durch Kumulieren des relativen Bewegungsbetrags über N Einzelbilder (wobei N eine natürliche Zahl gleich oder größer 3 ist);
Ausführen eines Scharfeinstellungsbedarfsbestimmungsprozesses, der bestimmt, ob der kumulative Bewegungsbetrag größer ist als ein erster Schwellenwert;
und Bewirken, dass der Abbildungsabschnitt einen Scharfstellvorgang ausführt, wenn bestimmt wurde, dass der kumulative Bewegungsbetrag größer ist als der erste Schwellenwert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Ansicht, die einen endoskopischen Prozess zeigt.
2 zeigt ein Konfigurationsbeispiel einer Endoskopvorrichtung (erste Ausführungsform).
3 zeigt ein Konfigurationsbeispiel einer Endoskopvorrichtung (zweite Ausführungsform).
4 zeigt ein detailliertes Konfigurationsbeispiel eines Bildsensors.
5 ist eine Ansicht, die eine Bewegung vertikal zur optischen Achse zeigt.
6 ist eine Ansicht, die eine Bewegung horizontal zur optischen Achse zeigt.
7 zeigt ein detailliertes Konfigurationsbeispiel eines Bewegungsbetragsberechnungsabschnitts.
8 zeigt ein Beispiel eines lokalen Bewegungsvektors.
9 zeigt ein Beispiel eines zweidimensionalen Histogramms.
10 zeigt ein Beispiel eines lokalen Bewegungsvektors.
11 ist ein Ablaufdiagramm, das den Vorgang zeigt, der den Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse berechnet.
12 ist eine Ansicht, die einen Vorgang zeigt, der die Richtung einer Bewegung horizontal zur optischen Achse festlegt.
13 ist eine Ansicht, die einen Vorgang zeigt, der die Richtung einer Bewegung horizontal zur optischen Achse festlegt.
14 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Scharfeinstellungssteuerprozess zeigt.
15 zeigt ein Beispiel, in dem ein Schwellenwert gemäß der Position der Ebene des scharfgestellten Objekts festgelegt wird.
16 ist ein Ablaufdiagramm, das den Prozess zeigt, der bestimmt, ob ein Scharfeinstellungsvorgang ausgeführt werden kann oder nicht.
17 zeigt ein Konfigurationsbeispiel einer Endoskopvorrichtung (dritte Ausführungsform).
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung sind nachstehend beschrieben. Es ist anzumerken, dass die nachstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen auf keinerlei Weise den in den Ansprüchen dargelegten Offenbarungsbereich der Erfindung beschränken. Es ist auch anzumerken, dass alle nachstehend beschriebenen Elemente in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen nicht notwendigerweise als wesentliche Elemente der Erfindung betrachtet werden sollten.
1. Erste Ausführungsform
Das erste Verfahren, das eine Änderung des Kontrasts als Auslöser verwendet, und das zweite Verfahren, das eine Situation, in der die Ausgabe von dem Bewegungssensor gleich oder größer ein vorgegebener Betrag geworden ist, als einen Auslöser verwendet (siehe oben), sind als das AF-Steuerverfahren bekannt. Ein Fall, in dem das erste Verfahren oder das zweite Verfahren auf einen endoskopischen Prozess angewendet wird, ist nachstehend erörtert.
Wie in 1 gezeigt, wird, wenn ein endoskopischer Prozess unter Verwendung einer Endoskopvorrichtung 2 ausgeführt wird, eine Behandlung (z. B. Entfernung einer Läsion oder Vernähen) auf einem Objekt 6 (Gewebe) unter Verwendung eines Behandlungsinstruments 4 (z. B. elektrochirurgisches Messer oder Forceps) ausgeführt. Wenn das erste Verfahren auf den endoskopischen Prozess angewendet wird, tritt, da das Behandlungsinstrument 4 in dem aufgenommenen Bild zusätzlich zu dem Objekt 6 enthalten ist und eine Bewegung auf Grundlage der von dem Nutzer ausgeführten Bedienung ausführt, eine Kontraständerung selbst dann auf, wenn der Abbildungsbereich oder der Scharfstellungszustand sich nicht geändert haben. Ein unnötiger Scharfstellvorgang kann aufgrund einer Kontraständerung, die von dem Behandlungsinstrument 4 bewirkt wird, ausgeführt werden, und es ist schwierig, einen stabilen AF-Steuerprozess zu implementieren, wenn das Behandlungsinstrument 4 betätigt wird.
Wenn das zweite Verfahren auf den endoskopischen Prozess angewendet wird, kann, da der Scharfstellvorgang nicht ausgeführt wird, wenn die Ausgabe von dem Bewegungssensor geringer ist als ein vorgegebener Betrag, der Scharfstellvorgang möglicherweise selbst dann, wenn das Objekt unscharf ist, nicht ausgeführt werden. Wenn beispielsweise eine Bewegung, durch die die Ausgabe von dem Bewegungssensor geringer ist als ein vorgegebener Betrag, kontinuierlich in eine identische Richtung stattgefunden hat, wird der Scharfstellvorgang nicht ausgeführt, obwohl der Abbildungsbereich sich in einem großen Ausmaß bewegt hat (oder das Objekt außerhalb der Tiefenschärfe liegt). Wenn eine Bewegung, durch die die Ausgabe von dem Bewegungssensor vorübergehend gleich oder größer als ein vorgegebener Betrag wird, aufgrund von Schütteln oder dergleichen stattgefunden hat, wird der Scharfstellvorgang ausgeführt, obwohl sich der Abbildungsbereich im Wesentlichen nicht geändert hat (oder das Objekt außerhalb der Tiefenschärfe liegt). Die Nutzbarkeit der Endoskopvorrichtung kann beeinträchtigt werden, wenn der Scharfstellvorgang unbeabsichtigt ausgeführt wird.
Wie vorstehend beschrieben, besteht bei den bekannten AF-Steuerverfahren ein Problem darin, dass ein unnötiger Scharfstellvorgang ausgeführt wird oder ein notwendiger Scharfstellvorgang während verschiedener Szenarien, die auftreten können, wenn ein endoskopischer Prozess ausgeführt wird, nicht ausgeführt wird.
2 zeigt ein Konfigurationsbeispiel einer Endoskopvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform, die das vorstehend beschriebene Problem lösen kann. Die Endoskopvorrichtung umfasst einen Abbildungsabschnitt 200, einen Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340, der einen relativen Bewegungsbetrag berechnet, der ein relativer Bewegungsbetrag bezüglich des Abbildungsabschnitts 200 und eines Objekts ist, und einen Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 (AF-Steuerbereich), der einen Scharfeinstellungssteuerprozess auf dem Abbildungsabschnitt 200 ausführt. Es ist anzumerken, dass der Abbildungsabschnitt 200 dafür konfiguriert sein kann, von der Endoskopvorrichtung abgenommen zu werden, und die Endoskopvorrichtung den Abbildungsabschnitt 200 möglicherweise nicht enthält.
Der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 berechnet eine kumulativen Bewegungsbetrag durch Kumulieren des relativen Bewegungsbetrags über N Einzelbilder (wobei N eine natürliche Zahl gleich oder größer als 3 ist), führt einen Scharfeinstellungsbedarfsbestimmungsprozess aus, der bestimmt, ob der kumulative Bewegungsbetrag größer oder nicht größer als ein erster Schwellenwert ist, und bewirkt, dass der Abbildungsabschnitt 200 einen Scharfstellvorgang ausführt, wenn bestimmt wurde, dass der kumulative Bewegungsbetrag größer als der erste Schwellenwert ist.
Ein geeigneter Scharfeinstellungssteuerprozess, der während verschiedener Szenarien, die auftreten können, wenn ein endoskopischer Prozess ausgeführt wird, erforderlich ist, kann unter Verwendung des kumulativen Bewegungsbetrags implementiert werden. Das Objekt, das unter Verwendung einer Endoskopvorrichtung detektiert wird, kann beispielsweise Gewebe und ein Behandlungsinstrument sein. Der Scharfstellvorgang ist erforderlich, wenn sich der Abbildungsbereich bezüglich des Gewebes geändert (bewegt) hat, oder wenn das Gewebe oder das Behandlungsinstrument beispielsweise außerhalb der Tiefenschärfe liegen. Wenn der Scharfstellvorgang ausgeführt wird, wenn keine solche Situation stattgefunden hat, kann eine Verringerung der Sichtbarkeit während einer vorübergehenden Änderung in dem Scharfstellungszustand auftreten. Das Behandlungsinstrument wird beispielsweise während eines Prozesses betätigt, ohne den Abbildungsbereich zu ändern (zu bewegen). In diesem Fall wird der Prozess behindert, wenn eine Änderung des Scharfstellungszustandes während des Prozesses stattgefunden hat. Gemäß der ersten Ausführungsform ist es möglich, den Scharfstellvorgang auszuführen, wenn der Scharfstellvorgang erforderlich ist (beispielsweise wenn sich der Abbildungsbereich bezüglich des Gewebes geändert (bewegt) hat, oder wenn das Gewebe oder das Behandlungsinstrument außerhalb der Tiefenschärfe liegen). Andererseits wird der Scharfstellvorgang nicht ausgeführt, wenn der Scharfstellvorgang nicht erforderlich ist (beispielsweise wenn nur das Behandlungsinstrument eine Bewegung ausführt).
Genauer kann, selbst wenn sich der Kontrast des Bildes aufgrund der Betätigung des Behandlungsinstruments ändert, ein Scharfeinstellungssteuerprozess, der von der Betätigung des Behandlungsinstruments nicht betroffen ist, unter Verwendung des Bewegungsbetrags als ein Auslöser implementiert werden. Selbst wenn kontinuierlich eine kleine Bewegung in eine identische Richtung stattgefunden hat, ist es möglich, einen großen Bewegungsbetrag zu detektieren (d. h. eine Änderung (Bewegung) des Abbildungsbereichs zu detektieren oder einen unscharfen Zustand zu detektieren) und den Scharfstellvorgang durch Kumulieren des Bewegungsbetrags zu implementieren. Da der kumulative Bewegungsbetrag klein ist (d. h. es wird bestimmt, dass eine Änderung (Bewegung) in dem Abbildungsbereich oder ein unscharfer Zustand nicht stattgefunden haben), ist es, selbst wenn eine große momentane Bewegung stattgefunden hat, vorausgesetzt, dass eine andere Bewegung als eine momentane Bewegung klein ist, möglich, eine Situation zu unterdrücken oder verringern, in der der Scharfstellvorgang unabsichtlich ausgeführt wird. Außerdem wird betrachtet, dass die willkürlichen Bewegungen durch Kumulieren des Bewegungsbetrags gemittelt werden. Beispielsweise wird betrachtet, dass ein Behandlungsinstrument eher eine willkürliche Bewegung macht als eine kontinuierliche Bewegung in eine konstante Richtung auszuführen. Aus diesem Grund nimmt der Bewegungsbetrag des Behandlungsinstruments durch Kumulieren ab und nimmt der kumulative Bewegungsbetrag des Gewebes zu, wenn eine Bewegung in eine konstante Richtung (das heißt eine relative Bewegung bezüglich des Abbildungsabschnitts und des Gewebes in eine konstante Richtung) bezüglich des Abbildungsbereichs des Gewebes stattgefunden hat.
Bei Detektion einer großen Bewegung (beispielsweise Bewegung des Abbildungsbereichs oder Bewegung, durch die das Objekt außerhalb der Tiefenschärfe liegt) ist es schwierig, einen Anpassungsprozess von dem Bild, das dem Einzelbild entspricht, bevor die Bewegung stattfindet, und dem Bild, das dem Einzelbild entspricht, nachdem die Bewegung stattgefunden hat (das heißt, in einem N-Einzelbilder-Intervall aufgenommene Bilder), auszuführen. Gemäß der ersten Ausführungsform wird der relative Bewegungsbetrag in einem kleinen Intervall detektiert (beispielsweise wird den relativen Bewegungsbetrag zwischen Einzelbildern detektiert) und kumuliert, um eine große Bewegung zu detektieren.
Der hierin verwendete Begriff „Bewegungsbetrag” bezieht sich auf einen Betrag, der sich entsprechend einer relativen Änderung der Position (beispielsweise eine Bewegung, die die Richtung der optischen Achse der Kamera nicht ändert) oder einer relativen Änderung der Richtung (zum Beispiel eine Drehung (Schwenken oder ein Neigen), die sich in die Richtung der optischen Achse der Kamera ändert) bezüglich des Abbildungsabschnitts 200 und des Objekts ändert. Wenn beispielsweise ein Bewegungsvektor von einem Bild detektiert wird, ändert sich die Größe oder die Richtung des Bewegungsvektors entsprechend der Bewegung oder der Drehung des Abbildungsabschnitts 200. Wenn ein Bewegungssensor verwendet wird, werden eine Beschleunigung, eine Winkelbeschleunigung, eine Winkelgeschwindigkeit und dergleichen erlangt, die der Bewegung oder der Drehung des Abbildungsabschnitts 200 entsprechen. Die Bewegungsbetrag ist ein Betrag, der die Information über die Größe der Bewegung und die Information über die Richtung der Bewegung darstellt. Der Bewegungsbetrag kann ein Betrag sein, der eine der Information über die Größe der Bewegung und der Information über die Richtung der Bewegung darstellt. Beispielsweise ist ,+1' einer Bewegung horizontal zur optischen Achse zugeordnet, die sich näher zu dem Objekt bewegt, ist ,–1' einer Bewegung horizontal zur optischen Achse zugeordnet, die sich von dem Objekt wegbewegt, und wird ,0' zugeordnet, wenn keine Bewegung horizontal zur optischen Achse stattgefunden hat (wie später beschrieben). Insbesondere ist der Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse ein Betrag, der die Richtung der Bewegung entlang der Richtung der optischen Achse darstellt. In der ersten Ausführungsform ist es wünschenswert, dass der Bewegungsbetrag mindestens die Information über die Richtung der Bewegung umfasst. Wenn der Bewegungsbetrag die Information über die Richtung der Bewegung umfasst, wird die Bewegung in eine vorgegebene Richtung kumuliert, um die relative Bewegung (d. h. Bewegung des Abbildungsbereichs oder Bewegung, durch die das Objekt außerhalb der Tiefenschärfe liegt) bezüglich des Abbildungsabschnitts 200 und des Objekts zu detektieren.
Der erste Schwellenwert ist ein Schwellenwert, der verwendet wird, um die relative Bewegung bezüglich des Abbildungsabschnitts 200 und des Objekts zu detektieren, die durch den kumulative Bewegungsbetrag dargestellt ist. Insbesondere ist der relative Bewegungsbetrag ein Bewegungsbetrag, der einem Intervall entspricht, das kürzer als N Einzelbilder ist (beispielsweise Bewegungsbetrag zwischen Einzelbildern), und wird der kumulative Bewegungsbetrag durch Kumulieren (beispielsweise Hinzufügen oder Integrieren) des relativen Bewegungsbetrags erlangt. Somit stellt der kumulative Bewegungsbetrag eine Bewegung dar, die einem Intervall entspricht, das länger als das des relativen Bewegungsbetrags ist (d. h. der Bewegungsbetrag über N Einzelbilder). Der relative Bewegungsbetrag entspricht beispielsweise der Bewegungsgeschwindigkeit und der Bewegungsbetrag (Abstand oder Richtung), der durch Integrieren des relativen Bewegungsbetrags erlangt wird, entspricht dem kumulativen Bewegungsbetrag. Der Bewegungsbetrag kann durch Ausführen eines Schwellenwertbestimmungsprozesses auf den kumulativen Bewegungsbetrag bestimmt werden. Beispielsweise kann ein Wert, der 1/3 oder 1/2 der Bildgröße entspricht, als der erste Schwellenwert verwendet werden. In diesem Fall wird der Scharfstellvorgang ausgeführt, wenn sich das Objekt innerhalb des Bildes um 1/3 oder 1/2 der Bildgröße bewegt hat (d. h., wenn sich der Abbildungsbereich bewegt hat). Alternativ kann ein Wert, der der Tiefenschärfe entspricht, als der erste Schwellenwert verwendet werden. In diesem Fall wird der Scharfstellvorgang ausgeführt, wenn sich das Objekt außerhalb der Tiefenschärfe befindet. Es ist anzumerken, dass der kumulative Bewegungsbetrag nicht notwendigerweise ein Betrag sein muss, der die Größe der Bewegung genau darstellt, sondern ein Betrag sein kann, der die Größe der Bewegung grob darstellt. Beispielsweise kann der kumulative Bewegungsbetrag ein Betrag sein, der durch Kumulieren der Informationen über die Richtung der Bewegung erlangt wird (beispielsweise der Bewegungsbetrag, wenn ,+1' einer Bewegung zugeordnet ist, die sich näher zu dem Objekt bewegt, ,–1' einer Bewegung zugeordnet ist, die sich von dem Objekt wegbewegt, und ,0' zugeordnet ist, wenn keine Bewegung stattgefunden hat).
Die N Einzelbilder beziehen sich auf die Anzahl von Einzelbildern, über die der relative Bewegungsbetrag kumuliert wird. N ist nicht auf eine feste Zahl beschränkt, sondern kann eine variable Zahl sein. Der relative Bewegungsbetrag kann beispielsweise aus einem Bezugseinzelbild kumuliert werden (siehe die zweite Ausführungsform). In diesem Fall ist ,N = 3' in dem dritten Einzelbild von dem Bezugseinzelbild und ,N = 10' in dem zehnten Einzelbild von dem Bezugseinzelbild. Alternativ kann N auf eine vorgegebene Anzahl eingestellt werden und kann der relative Bewegungsbetrag von dem momentanen Einzelbild bis zu dem N-ten vorhergehenden Einzelbild kumuliert werden. In diesem Fall ist N auf die vorgegebene Zahl eingestellt, selbst wenn sich das momentane Einzelbild geändert hat.
Der Begriff „Scharfeinstellungssteuerprozess” umfasst einen Scharfstellvorgang, der den Fokus einstellt, einen Stand-by-Zustand, in dem der Fokus nicht eingestellt ist, und einen Übergangssteuerprozess und dergleichen. Der Begriff ,Scharfeinstellungssteuerprozess' bezieht sich auf einen Prozess, der den Fokus des Abbildungsabschnitts steuert. Der Begriff „Scharfstellvorgang” bezieht sich auf eine Reihe von Vorgängen, die das Objekt scharfstellen. Der Scharfstellvorgang kann beispielsweise unter Verwendung eines Kontrastverfahrens (Bergsteigerverfahren) und eines Verfahrens, das die Scharfstellungsrichtung mittels Wackeln oder dergleichen bestimmt, implementiert werden.
2. Zweite Ausführungsform
2.1 Endoskopvorrichtung
3 zeigt ein Konfigurationsbeispiel einer Endoskopvorrichtung (Endoskopsystem) gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Endoskopvorrichtung umfasst ein steifes Endoskop 100, die in einen Körper eingeführt wird, einen Abbildungsabschnitt 200, der mit dem steifen Endoskop 100 verbunden ist, einen Verarbeitungsabschnitt 300, einen Anzeigeabschnitt 400, einen externen Schnittstellenabschnitt 500 und einen Lichtquellenabschnitt 600.
Die Endoskopvorrichtung, die das steife Endoskop 100 verwendet, wird für Operationen, wie beispielsweise laparoskopische Operationen, verwendet. Genauer wird ein kleines Loch in dem Bauchraum beispielsweise eines lebendigen Körpers gebildet. Das steife Endoskop 100 wird in das kleine Loch eingeführt und ein Behandlungsinstrument wird in das gleiche kleine Loch oder ein anderes kleines Loch eingeführt. Ein Operationsprozess wird unter Verwendung des Behandlungsinstruments in dem Sichtfeld des steifen Endoskops 100 ausgeführt. Beispiele für das Behandlungsinstrument umfassen ein chirurgisches Messer, ein Forceps, Nadel/Faden, ein Waschwasserzufuhr/absaugwerkzeug und dergleichen. Es ist anzumerken, dass das Scharfeinstellungssteuerverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform auch auf eine Endoskopvorrichtung angewendet werden kann, die eine biegbare Beobachtungseinheit anstatt einer Endoskopvorrichtung verwendet, die das steife Endoskop 100 verwendet.
Der Lichtquellenabschnitt 600 umfasst eine Weißlichtquelle 610, die weißes Licht emittiert, und ein Lichtleiterkabel 620, das das von der Weißlichtquelle 610 emittierte Licht zu dem steifen Endoskop 100 leitet. Das steife Endoskop 100 umfasst ein Linsensystem 110, das eine Abbildungslinse, eine Relaislinse, ein Okular und dergleichen umfasst, und einen Lichtleiterabschnitt 120, der das von dem Lichtleiterkabel 620 ausgestrahlte Licht zum Ende des steifen Endoskops 100 leitet. Der Abbildungsabschnitt 200 umfasst ein Objektivlinsensystem 230, das ein Bild aus dem Licht bildet, das das Linsensystem 110 passiert hat (d. h. dem von dem Objekt reflektierten Licht). Das Objektivlinsensystem 230 umfasst eine Fokussierlinse 210, die die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts einstellt. Der Abbildungsabschnitt 200 umfasst auch einen Bildsensor 240, der fotoelektrisch das reflektierte Licht konvertiert, das das Objektivlinsensystem 230 passiert hat, um ein Bild zu erzeugen, und einen Fokussierlinsentreiberabschnitt 220, der die Fokussierlinse 210 treibt. Der Fokussierlinsentreiberabschnitt 220 ist beispielsweise durch einen Schwingspulenmotor (VCM) implementiert.
Es ist anzumerken, dass sich der hierin verwendete Begriff „Position der Ebene des scharfgestellten Objekts” auf die Position des Objekts bezieht, in der der Abbildungsabschnitt 200 das Objekt scharfstellt. Genauer wird die Ebene des scharfgestellten Objekts (oder der Objektseitenbrennpunkt) bezüglich des Objektivlinsensystems 230 entsprechend der Bildebene (oder dem Bildseitenbrennpunkt) bestimmt. Der hierin verwendete Begriff „Position der Ebene des scharfgestellten Objekts” bezieht sich auf die Ebene des scharfgestellten Objekts, wenn die Bildebene mit der Bildebene des Bildsensors 240 zusammenfällt. Die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts ist eine bezüglich des Abbildungsabschnitts 200 und der Ebene des scharfgestellten Objekts relative Position. Beispielsweise ist die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts durch den Abstand von einem Bezugspunkt (beispielsweise das Ende des Objektivlinsensystems 230 oder das Ende des steifen Endoskops 100) des Abbildungsabschnitts 200 zu der Ebene des scharfgestellten Objekts dargestellt (d. h. der Ebene des scharfgestellten Objekts bezüglich des optischen Systems). Die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts kann beispielsweise aus der Steuerinformation (Position) um die Fokussierlinse 210 und den optischen Eigenschaften (Konstruktionswerten) des Objektivlinsensystem 230 bestimmt werden.
Die Details des Bildsensors 240 gemäß der zweiten Ausführungsform sind nachstehend mit Bezugnahme auf 4 beschrieben. 4 ist eine vergrößerte Teilansicht, die den Bildsensor 240 zeigt. Der Bildsensor 240 hat eine Struktur, in der eine Vielzahl von Pixeln in einer zweidimensionalen Anordnung angeordnet sind und R-, G- und B-Farbfilter in einer Bayer-Matrix auf einer Pixelbasis angeordnet sind. Der Bildsensor 240 kann ein beliebiger anderer Bildsensor als ein Bildsensor mit einer Bayer-Farbfiltermatrix (siehe 4) sein, wie beispielsweise ein Bildsensor, der einen komplementären Farbfilter verwendet, ein gestapelter Bildsensor, der so konstruiert ist, dass jedes Pixel Licht mit einer anderen Wellenlänge ohne Verwendung eines Farbfilters empfangen kann, und ein monochromer Bildsensor, der keinen Farbfilter verwendet, solange das Objekt aufgenommen werden kann, um ein Bild zu erlangen.
Der Verarbeitungsabschnitt 300 umfasst einen A/D-Wandlungsabschnitt 310, einen Vorverarbeitungsabschnitt 320, einen Bildverarbeitungsabschnitt 330, einen Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340, einen Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 und einen Steuerabschnitt 360. Der A/D-Wandlungsabschnitt 310 konvertiert analoge Signale, die sequenziell von dem Bildsensor 240 ausgegeben werden, in ein digitales Bild und gibt das digitale Bild sequenziell an den Vorverarbeitungsabschnitt 320 aus. Der Vorverarbeitungsabschnitt 320 führt Bildverarbeitung (beispielsweise Weißabgleich und Interpolation (Demosaicing-Verfahren) (beispielsweise ein Vorgang, der aus einem Bayer-Bild ein RGB-Bild erzeugt)) auf dem von dem A/D-Wandlungsabschnitt 310 ausgegebenen Bild aus und gibt das entstehende Bild sequenziell an den Bildverarbeitungsabschnitt 330, den Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 und den Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 aus. Der Bildverarbeitungsabschnitt 330 führt Bildverarbeitung (beispielsweise einen Farbkonvertierungsvorgang, Graustufenumwandlungsvorgang, Kantenverbesserungsvorgang, Skalierungsvorgang und Rauschenverringerungsvorgang) auf dem von dem Vorverarbeitungsabschnitt 320 ausgegebenen Bild aus und gibt das entstehende Bild sequenziell an den Anzeigeabschnitt 400 aus. Der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 berechnet die Bewegung zwischen Einzelbildern auf Grundlage des von dem Vorverarbeitungsabschnitt 320 ausgegebenen Bildes und gibt den berechneten Bewegungsbetrag an den Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 aus. Die Details des Bewegungsbetragsberechnungsabschnitts 340 sind später beschrieben. Der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 führt einen Steuerprozess aus, der den Scharfstellvorgang auf Grundlage des von dem Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 ausgegebenen Bewegungsbetrag beginnt oder beendet, und treibt den Fokussierlinsentreiberabschnitt 220 während des Scharfstellvorgangs, um das Objekt scharf zu stellen. Die Details des Scharfeinstellungssteuerabschnitts 350 sind später beschrieben. Der Anzeigeabschnitt 400 ist beispielsweise ein Flüssigkristallmonitor. Der Anzeigeabschnitt 400 zeigt das Bild an, das sequenziell von dem Bildverarbeitungsabschnitt 330 ausgegeben wird.
Der Steuerabschnitt 360 ist bidirektional mit dem externen Schnittstellenabschnitt 500, dem Bildverarbeitungsabschnitt 330, dem Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350, dem Bildsensor 240 und dergleichen verbunden und tauscht ein Steuersignal mit dem externen Schnittstellenabschnitt 500, dem Bildverarbeitungsabschnitt 330, dem Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350, dem Bildsensor 240 und dergleichen aus. Der externe Schnittstellenabschnitt 500 ist eine Schnittstelle, die es dem Nutzer beispielsweise ermöglicht, einen Eingabevorgang der Endoskopvorrichtung auszuführen. Der externe Schnittstellenabschnitt 500 umfasst eine Einstellungsschaltfläche zum Einstellen der Position und der Größe des AF-Bereichs und eine Einstellungsschaltfläche zum Einstellen der Bildverarbeitungsparameter und dergleichen.
2.2 Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt
Die Details des Bewegungsbetragsberechnungsabschnitts 340 sind nachstehend beschrieben. Der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 berechnet die Bewegung des interessierenden Bereichs auf dem Objekt (5), sodass diese ein Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse ist, und berechnet eine Änderung des Abstands zwischen dem Objekt und dem Abbildungsabschnitt 200 (6), sodass diese ein Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse ist, auf Grundlage des von dem Vorverarbeitungsabschnitt 320 ausgegebenen Bildes. Der hierin verwendete Begriff ,Bewegungsbetrag' vertikal zur optischen Achse bezieht sich auf einen Betrag, der eine Änderung in der Position des interessierenden Bereichs (Sichtfeld oder Abbildungsbereich) innerhalb des Bildes in die Aufwärts-, Abwärts-, Rechts- und Linksrichtung darstellt. Der hierin verwendete Begriff ,Bewegungsbetrag' horizontal zur optischen Achse bezieht sich auf einen Betrag, der eine relative Änderung der Position bezüglich des Abbildungsabschnitts 200 und des Objekts in die Tiefenrichtung darstellt (d. h. die Richtung entlang der optischen Achse). Obgleich nachstehend ein Beispiel, in dem sich der Bewegungsbetrag sowohl auf den Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse als auch auf den Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse bezieht, beschrieben ist, können auch nur ein Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse und Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse als der Bewegungsbetrag verwendet werden. Obgleich nachstehend ein Beispiel beschrieben ist, in dem der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 nur die G-Signale des von dem Vorverarbeitungsabschnitt 320 ausgegebenen Bildes verarbeitet, können geeignet verschiedene Modifizierungen vorgenommen werden, wie beispielsweise eine Modifizierung, in der der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 ein Helligkeitssignal verarbeitet, das aus den RGB-Signalen berechnet wird.
7 zeigt ein ausführliches Konfigurationsbeispiel des Bewegungsbetragsberechnungsabschnitts 340. Der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 umfasst einen Einzelbilderspeicher 341, einen Bewegungsvektorberechnungsabschnitt 342, einen Abschnitt zum Berechnen des Bewegungsbetrags vertikal zur optischen Achse 343 und einen Abschnitt zum Berechnen des Bewegungsbetrags horizontal zur optischen Achse 344.
Der Einzelbilderspeicher 341 ist ein Speicher, der das von dem Vorverarbeitungsabschnitt 320 ausgegebene Bild vorübergehend speichert. Der Einzelbilderspeicher 341 unterzieht das von dem Vorverarbeitungsabschnitt 320 ausgegebene Bild einer Einzelbildverzögerung und gibt das Bild an den Bewegungsvektorberechnungsabschnitt 342 aus. Der Bewegungsvektorberechnungsabschnitt 342 berechnet den Bewegungsvektor bezüglich des von dem Vorverarbeitungsabschnitt 320 ausgegebenen Bildes (d. h. des Bildes, das dem momentanen Einzelbild entspricht) und des von dem Einzelbilderspeicher 341 ausgegebenen Bildes (d. h. des Bildes, das dem vorhergehenden Einzelbild entspricht), das einer Einzelbildverzögerung unterzogen wurde. Der Bewegungsvektor wird auf Grundlage des Bildes berechnet, das dem momentanen Einzelbild entspricht. Genauer wird ein lokaler Bewegungsvektor VE an einer Vielzahl von Punkten in einem Bild IM (siehe 8) berechnet. Der Bewegungsvektor wird beispielsweise unter Verwendung eines Blockanpassungsverfahrens oder eines in der Technik bekannten Gradientenverfahrens berechnet. Obgleich 8 ein Beispiel zeigt, in dem der Bewegungsvektor VE an einer Vielzahl von Punkten berechnet wird, die im gleichen Intervall in dem Bild IM eingestellt sind, kann der Bewegungsvektor auf eine andere Weise berechnet werden. Verschiedene Modifizierungen, wie beispielsweise eine Modifizierung, in der der Bewegungsvektor an jedem Pixel des Bildes berechnet wird, können geeignet vorgenommen werden.
Der Abschnitt zum Berechnen der Bewegungsbetrags vertikal zur optischen Achse 343 berechnet den Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse MV (Bewegungsbetragsvektor vertikal zur optischen Achse) auf Grundlage des Bewegungsvektors v_i (i = 0 bis M - 1), der von dem Bewegungsvektorberechnungsabschnitt 342 ausgegeben wird. Insbesondere berechnet der Abschnitt zum Berechnen des Bewegungsbetrags vertikal zur optischen Achse 343 den Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse MV unter Verwendung des folgenden Ausdrucks (1).
M ist die Gesamtanzahl der lokalen Bewegungsvektoren (M = 15 in dem in 8 dargestellten Beispiel). Die M Bewegungsvektoren werden zur Berechnung des globalen Bewegungsbetrags über das gesamte Bild gemittelt, um den Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse MV zu ergeben.
Es ist anzumerken, dass der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse MV wie nachstehend beschrieben berechnet werden kann. Eine erste Modifizierung bestimmt, ob jeder Bewegungsvektor (Bestimmungszielbewegungsvektor) eine Korrelation mit dem peripheren Bewegungsvektor hat, und bestimmt den Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse MV nur aus den Bewegungsvektoren, von denen bestimmt wurde, dass sie eine Korrelation mit dem peripheren Bewegungsvektor haben. Insbesondere wird der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse MV unter Verwendung der folgenden Ausdrücke (2) und (3) berechnet.
Die Korrelation zwischen dem Bestimmungszielbewegungsvektor und dem peripheren Bewegungsvektor ist beispielsweise durch die Größe des Unterschieds zwischen dem Bestimmungszielbewegungsvektor und dem peripheren Bewegungsvektor dargestellt. Es wird bestimmt, dass der Bestimmungszielbewegungsvektor eine Korrelation mit dem peripheren Bewegungsvektor hat, wenn die Größe des Unterschieds geringer als ein vorgegebener Schwellenwert ist, und wird bestimmt, dass der Bestimmungszielbewegungsvektor keine Korrelation mit dem peripheren Bewegungsvektor hat, wenn die Größe des Unterschieds gleich oder größer dem vorgegebenen Schwellenwert ist. Wenn beispielsweise vier periphere Bewegungsvektoren um den Bestimmungszielbewegungsvektor in der Aufwärts-, Abwärts-, Rechts- und Linksrichtung angeordnet sind, wird der Schwellenwertbestimmungsprozess bezüglich jedes peripheren Bewegungsvektors ausgeführt. Es kann beispielsweise bestimmt werden, dass der Bestimmungszielbewegungsvektor keine Korrelation mit dem peripheren Bewegungsvektor hat, wenn die Größe des Unterschieds bezüglich mindestens einem peripheren Bewegungsvektor von den vier peripheren Bewegungsvektoren gleich oder größer dem vorgegebenen Schwellenwert ist, oder es kann bestimmt werden, dass der Bestimmungszielbewegungsvektor keine Korrelation mit dem peripheren Bewegungsvektor hat, wenn die Größe des Unterschieds bezüglich der zwei peripheren Bewegungsvektoren oder drei oder mehr peripheren Bewegungsvektoren von den vier peripheren Bewegungsvektoren gleich oder größer als der vorgegebene Schwellenwert ist. Wenn bestimmt wurde, dass keiner der M Bewegungsvektoren eine Korrelation mit dem peripheren Bewegungsvektor hat, wird bestimmt, dass eine Bewegung vertikal zur optischen Achse nicht stattgefunden hat, und wird der anschließende Prozess unter der Annahme ausgeführt, dass der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse MV „0” ist.
Der Bewegungsvektor v_i umfasst einen Bewegungsvektor aufgrund der Bewegung des interessierenden Bereichs auf dem Objekt und einen Bewegungsvektor aufgrund der Störung (beispielsweise Betätigung des Forceps während des Eingriffs). Der Bewegungsvektor aufgrund der Störung hat keine Korrelation mit dem peripheren Bewegungsvektor. Der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse MV kann mit hoher Genauigkeit (d. h. der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse MV zwischen dem Gewebe und dem Abbildungsbereich kann berechnet werden, um eine Störung aufgrund des Behandlungsinstruments auszuschließen) durch Ausschließen des Bewegungsvektors aufgrund der Störung auf Grundlage der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Korrelation zwischen dem Bestimmungszielbewegungsvektor und dem peripheren Bewegungsvektor berechnet werden (siehe Ausdrücke (2) und (3)).
Eine zweite Modifizierung erzeugt ein zweidimensionales Histogramm bezüglich Richtung und Größe (siehe 9) der M Bewegungsvektoren und berechnet den Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse MV aus dem zweidimensionalen Histogramm. In dem in 9 gezeigten Beispiel wird die Richtung des Bewegungsvektors in 8 Stufen quantisiert (d. h., eine Richtung, die dem Betrag ,0' entspricht, und acht Richtungen außer der Richtung, die der Größe ,0' entspricht) und wird die Größe des Bewegungsvektors in 11 Stufen quantisiert (von der Anzahl von Pixeln auf einer 8-Pixel-Basis dargestellt). Der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse MV wird aus dem Bewegungsvektor berechnet, der dem Bin entspricht, in dem die Frequenz in dem zweidimensionalen Histogramm maximal wird. In dem in 9 gezeigten Beispiel hat der Bewegungsvektor, der dem Bin entspricht, das der Rechtsrichtung und der Größe 8 bis 15 entspricht, eine maximale Frequenz von 11 und wird der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse MV aus diesem Bewegungsvektor berechnet. In diesem Fall kann beispielsweise der Medianwert (beispielsweise 12) als die Größe verwendet werden.
Das in 9 gezeigte zweidimensionale Histogramm wurde auf Grundlage der fünfzehn in 8 gezeigten Bewegungsvektoren erzeugt. In dem in 8 gezeigten Beispiel wird Gewebe aufgenommen, um den Großteil des Bildes IM abzudecken und sind die Bewegungsvektoren (d. h., die Bewegungsvektoren in die Rechtsrichtung) des Gewebes fast einheitlich bezüglich der Bewegung in dem interessierenden Bereich auf dem Objekt. Aus diesem Grund sind, wenn eine Bewegung in dem interessierenden Bereich auf dem Objekt stattgefunden hat, die meisten Bewegungsvektoren (d. h., elf Bewegungsvektoren unter den fünfzehn Bewegungsvektoren) einander bezüglich Richtung und Größe ähnlich. Diese Bewegungsvektoren des Gewebes entsprechen dem Bin, das in dem in 9 gezeigten Histogramm enthalten ist, und haben eine Frequenz von 11. Andererseits ist die Anzahl von Bewegungsvektoren (d. h., die Bewegungsvektoren in die obere rechte Richtung und die Bewegungsvektoren in die untere linke Richtung) aufgrund von Störungen (beispielsweise Behandlungsinstrument) klein (d. h., vier Bewegungsvektoren unter den fünfzehn (M) Bewegungsvektoren). Die Bewegungsvektoren aufgrund von Störung unterscheiden sich bezüglich Richtung und Größe von den Bewegungsvektoren des Gewebes. Die Bewegungsvektoren aufgrund von Störung entsprechen den Bins, die in dem in 9 gezeigten Histogramm enthalten sind, und haben eine Frequenz von 2. Insbesondere kann der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse MV unter Ausschluss des Effekts der Störung unter Verwendung des Bins berechnet werden, das in dem zweidimensionalen Histogramm enthalten ist, und hat die maximale Frequenz.
Der Abschnitt zum Berechnen des Bewegungsbetrags horizontal zur optischen Achse 344 berechnet die Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse MH auf Grundlage des von dem Bewegungsvektorberechnungsabschnitt 342 ausgegebenen Bewegungsvektors. 10 zeigt ein Beispiel der lokalen Bewegungsvektoren VE, wenn eine Bewegung horizontal zur optischen Achse stattgefunden hat. 10 zeigt ein Beispiel der lokalen Bewegungsvektoren VE, wenn sich der Abbildungsbereich von dem Objekt weg bewegt. Wenn eine Bewegung horizontal zur optischen Achse stattgefunden hat, konvergieren gerade Linien, die durch Verlängern der Bewegungsvektoren erlangt werden, idealerweise an einem Punkt (Fluchtpunkt VP). In dem in 10 gezeigten Beispiel konvergieren Verlängerungen der Bewegungsvektoren (d. h. Behandlungsinstrument) aufgrund von Störungen nicht an einem Punkt, sondern konvergieren idealerweise an einem Punkt, wenn die Störung beseitigt ist. Es wird bestimmt, dass der Abbildungsabschnitt sich von dem Objekt wegbewegt, wenn der Fluchtpunkt auf der Seite vorhanden ist, auf der der Startpunkt jedes Bewegungsvektors verlängert ist. In diesem Fall erstreckt sich der Bewegungsvektor von dem Fluchtpunkt nach außen. Es wird bestimmt, dass sich der Abbildungsabschnitt näher zu dem Objekt bewegt, wenn der Fluchtpunkt auf der Seite vorhanden ist, auf der der Endpunkt jedes Bewegungsvektors erweitert ist. In diesem Fall erstreckt sich der Bewegungsvektor (nach innen) zu dem Fluchtpunkt. Da der Bewegungsvektor bezüglich des vorhergehenden Einzelbildes auf Grundlage des momentanen Einzelbilds (siehe oben) berechnet wird, erstreckt sich der Bewegungsvektor bezüglich der Bewegung des Abbildungsabschnitts, der sich von dem Objekt weg/näher zu dem Objekt hin bewegt, nach außen/nach innen. Es ist ein anzumerken, dass der Bewegungsvektor bezüglich des momentanen Einzelbilds auf Grundlage des vorhergehenden Einzelbildes berechnet werden kann und sich der Bewegungsvektor bezüglich der Bewegung des Abbildungsabschnitts, der sich von dem Objekt weg/näher zu dem Objekt hin bewegt, nach außen/nach innen erstrecken kann.
11 ist ein Ablaufdiagramm, das den Prozess zeigt, der den Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse MH berechnet. Der Fluchtpunkt wird bestimmt (S1). Wenn ein Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse stattgefunden hat, ist der Abstand zwischen einer geraden Linie, die durch Verlängern des Bewegungsvektors erlangt wird, und dem Fluchtpunkt idealerweise „0”. Da jedoch die Bewegungsvektorquantisierungsgenauigkeit begrenzt ist oder Störungen aufgrund eines Behandlungsinstrumentes oder dergleichen auftreten, wird der Abstand zwischen einer geraden Linie, die durch Verlängern des Bewegungsvektors und des Fluchtpunkts erhalten wurde, nicht „0”. Somit wird ein Punkt, an dem die Summe des Abstands von einer geraden Linie, die durch Verlängern des M Bewegungsvektors v_i (i = 0 bis M – 1) erlangt wird, minimal wird, als der Fluchtpunkt bestimmt.
Es wird bestimmt, ob eine Bewegung horizontal zur optischen Achse stattgefunden hat oder nicht. Wenn bestimmt wurde, dass eine Bewegung horizontal zur optischen Achse stattgefunden hat, wird bestimmt, ob die Bewegung horizontal zur optischen Achse eine Bewegung ist, die sich von dem Objekt wegbewegt, oder eine Bewegung, die sich näher zu dem Objekt hin bewegt (S2). Ob eine Bewegung horizontal zur optischen Achse stattgefunden hat oder nicht, wird auf Grundlage der Zuverlässigkeit des Fluchtpunkts bestimmt. Es wird beobachtet, dass die Zuverlässigkeit des Fluchtpunkts groß ist, wenn die Summe der Abstände (siehe oben) klein ist. Somit wird bestimmt, dass die Zuverlässigkeit des Fluchtpunkts hoch ist (d. h. eine Bewegung horizontal zur optischen Achse stattgefunden hat), wenn die Summe der Abstände gleich oder weniger als ein vorgegebener Schwellenwert ist. Andererseits wird bestimmt, dass die Zuverlässigkeit des Fluchtpunkts gering ist (d. h. eine Bewegung horizontal zur optischen Achse nicht stattgefunden hat), wenn die Summe der Abstände größer ist als der vorgegebene Schwellenwert. Wenn bestimmt wurde, dass eine Bewegung horizontal zur optischen Achse stattgefunden hat, wird die Richtung der Bewegung horizontal zur optischen Achse (d. h. ob die Bewegung horizontal zur optischen Achse eine Bewegung ist, die sich vom Objekt entfernt, oder eine Bewegung ist, die sich dem Objekt nähert) auf Grundlage der Richtung jedes Bewegungsvektors bestimmt (d. h. ob die Richtung jedes Bewegungsvektors den Fluchtpunkt schneidet oder nicht). Wenn es unmöglich ist, zu bestimmen, ob der Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse eine Bewegung weg von dem Objekt oder eine Bewegung zu dem Objekt hin ist, wird bestimmt, dass eine Bewegung horizontal zur optischen Achse nicht stattgefunden hat.
Der Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse MH (siehe folgenden Ausdruck (4)) wird auf Grundlage der Bestimmungsergebnisse ausgegeben, die in Schritt S2 erlangt werden (S3).
In Schritt S2 wird wie nachstehend beschrieben bestimmt, ob die Bewegung horizontal zur optischen Achse eine Bewegung weg von dem Objekt oder eine Bewegung zu dem Objekt hin ist. Insbesondere, wird, wenn die Bewegung horizontal zur optischen Achse eine Bewegung weg von dem Objekt ist oder eine Bewegung zu dem Objekt hin ist, unter Verwendung des Winkels (arg(v_i) – arg(l_i)) bestimmt, der von dem Bewegungsvektor v_i (i = 0 bis M – 1) und einem Vektor l_i, der dem Bewegungsvektor v_i entspricht, gebildet wird. Der Vektor l_i beginnt an dem Startpunkt SP des Bewegungsvektors v_i und endet an dem Fluchtpunkt VP. arg(x) ist eine Funktion, die das Argument eines Vektors x ergibt.
Genauer werden die M Bewegungsvektoren unter Verwendung des folgenden Ausdrucks (5) klassifiziert. 13 ist eine schematische Ansicht, die den Ausdruck (5) zeigt. Das maximale Klassifizierungsergebnis bezüglich der M Bewegungsvektoren wird als das Bestimmungsergebnis bezüglich der Bewegung horizontal zur optischen Achse bestimmt. Wenn eine Vielzahl von maximalen Klassifizierungsergebnissen erlangt wurde, wird bestimmt, dass keine Bewegung horizontal zur optischen Achse stattgefunden hat. In dem in 10 gezeigten Beispiel werden die Bewegungsvektoren (elf Bewegungsvektoren) des Gewebes als eine Bewegung weg von dem Objekt klassifiziert und die Bewegungsvektoren (vier Bewegungsvektoren) des Behandlungsinstrumentes als eine Bewegung hin zu dem Objekt oder keine Bewegung klassifiziert. Somit wird bestimmt, dass die Bewegung horizontal zur optischen Achse eine Bewegung weg von dem Objekt ist.
T_ARG_F ist ein Schwellenwert, der einer Bewegung weg von dem Objekt entspricht. T_ARG_F ist ein Schwellenwert, der einer Bewegung zu dem Objekt hin entspricht. Da die Richtung des Bewegungsvektors entgegengesetzt dem Fluchtpunkt ist, wenn die Bewegung horizontal zur optischen Achse eine Bewegung weg von dem Objekt ist, nähert sich arg(v_i) – arg(l_i) an ±n an. Da die Richtung der Bewegungsvektoren den Fluchtpunkt schneidet, wenn die Bewegung horizontal zur optischen Achse eine Bewegung zu dem Objekt hin ist, nähert sich arg(v_i) – arg(l_i) an ”0” an. Somit können die Anwesenheit oder Abwesenheit und die Richtung der Bewegung horizontal zur optischen Achse unter Verwendung des Ausdrucks (5) bestimmt werden.
Es ist anzumerken, dass wie nachstehend beschrieben bestimmt werden kann, ob die Bewegung horizontal zur optischen Achse eine Bewegung weg von dem Objekt oder eine Bewegung zu dem Objekt hin ist. Genauer kann, ob die Bewegung horizontal zur optischen Achse eine Bewegung weg von dem Objekt oder eine Bewegung zu dem Objekt hin ist, unter Verwendung des inneren Produktes des Bewegungsvektors v_i und des Vektors l_i bestimmt werden (siehe die folgenden Ausdrücke (6) und (7)).
v_i·l_i ist das innere Produkt des Bewegungsvektors v_i und des Vektors l_i. |x| ist die Größe eines Vektors x. T_PRO_F ist ein Schwellenwert bezüglich des inneren Produktes, der einer Bewegung weg von dem Objekt entspricht. T_PRO_N ist ein Schwellenwert bezüglich des inneren Produkts, der einer Bewegung zu dem Objekt hin entspricht. Da die Richtung des Bewegungsvektors entgegengesetzt dem Fluchtpunkt ist, wenn die Bewegung horizontal zur optischen Achse eine Bewegung weg von dem Objekt ist, nähert sich (v_i·l_i)/|v_i||l_i| an „–1” an. Da die Richtung des Bewegungsvektors den Fluchtpunkt schneidet, wenn die Bewegung horizontal zur optischen Achse eine Bewegung zu dem Objekt hin ist, nähert sich (v_i·l_i)/|v_i||l_i| an „+1” an. Aus diesem Grund können die Anwesenheit oder Abwesenheit und die Richtung der Bewegung horizontal zur optischen Achse unter Verwendung der Ausdrücke (6) und (7) bestimmt werden.
Es ist anzumerken, dass der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse auch wie nachstehend beschrieben berechnet werden kann. Speziell kann bestimmt werden, ob jeder Bewegungsvektor (Bestimmungszielbewegungsvektor) eine Korrelation mit dem peripheren Bewegungsvektor hat, und kann der Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse MH aus den Bewegungsvektoren berechnet werden, von denen bestimmt wurde, dass sie eine Korrelation mit dem peripheren Bewegungsvektor haben (siehe Ausdrücke (2) und (3)). Wie in 10 gezeigt, unterscheiden sich, wenn eine Bewegung horizontal zur optischen Achse stattgefunden hat, die Richtungen der peripheren Bewegungsvektoren in einem gewissen Ausmaß in dem Gewebebereich (der eine hohe Korrelation hat). Somit kann der Korrelationsbestimmungsschwellenwert, der für eine Bewegung horizontal zur optischen Achse verwendet wird, größer eingestellt werden als der Korrelationsbestimmungsschwellenwert, der für eine Bewegung vertikal zur optischen Achse verwendet wird.
Obgleich vorstehend ein Beispiel beschrieben wurde, in dem der Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse ein Bewegungsbetrag ist, der auf Grundlage des Bewegungsvektors berechnet wird, kann die Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse auf eine andere Weise berechnet werden. Der Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse kann beispielsweise aus dem Bild unter Verwendung eines Rotation-Invariant Phase-Only Correlation(RIPOC)-Verfahrens berechnet werden. In diesem Fall wird bestimmt, dass die Bewegung horizontal zur optischen Achse eine Bewegung weg von dem Objekt ist, wenn das in dem Einzelbildspeicher gespeicherte Bild größer ist als das zu der momentanen Zeit erlangte Bild; wird bestimmt, dass die Bewegung horizontal zur optischen Achse eine Bewegung zu dem Objekt hin ist, wenn das in dem Einzelbildspeicher gespeicherte Bild kleiner ist als das zur momentanen Zeit erlangte Bild; und wird bestimmt, dass keine Bewegung horizontal zur optischen Achse stattgefunden hat, wenn das in dem Einzelbildspeicher gespeicherte Bild die gleiche Größe hat wie das zur momentanen Zeit erlangte Bild.
2.3 Scharfeinstellungssteuerabschnitt
Die Details des von dem Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 ausgeführten Scharfeinstellungssteuerprozesses (AF-Steuerprozess) sind nachstehend beschrieben.
14 ist ein Ablaufdiagramm, das den Scharfeinstellungssteuerprozess zeigt. Der nachstehend beschriebene Scharfstellungsvorgang entspricht den in 14 gezeigten Schritten S11 bis S13.
Der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 bestimmt die Scharfstellungsrichtung (S11). Genauer bewirkt der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350, dass die Fokussierlinse 210 eine Wackelbewegung synchron mit der Erfassungszeit des Bildes macht, das sequenziell von dem A/D-Wandlungsabschnitt 310 ausgegeben wird. Der hierin verwendete Begriff „Wackelbewegung” bezieht sich auf einen Zustand, in dem die Fokussierlinse 210 sich in die Vorwärts-Rückwärts Richtung bewegt (wackelt), sodass sich die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts in die Vorwärts-Rückwärts Richtung (Richtung nahe Unendlichkeit) bewegt (wackelt). Eine Vielzahl von Bildern, die sich in der Position der Ebene des scharfgestellten Objekts unterscheiden, wird während der Wackelbewegung aufgenommen. Die Fokussierlinse 210 wird beispielsweise in die Wackelmitte und drei Punkte um die Wackelmitte bewegt. In diesem Fall werden Bilder sequenziell an drei Punkten aufgenommen. Der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 bestimmt die Scharfstellrichtung unter Verwendung eines bekannten Verfahrens, beispielsweise auf Grundlage der während der Wackelbewegung aufgenommenen Bilder. Beispielsweise werden die Kontrastwerte einer Vielzahl von während der Wackelbewegung aufgenommenen Bildern berechnet und wird die Scharfstellrichtung aus den berechneten Kontrastwerten berechnet. Wenn beispielsweise ein höherer Kontrastwert erlangt wird, wenn die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts zu der Unendlichkeitsseite bewegt wird, wird die Richtung, in die die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts zu der Unendlichkeitsseite bewegt wird, die Scharfstellrichtung.
Der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 ändert die Wackelmittenposition auf Grundlage der durch Schritt S11 bestimmten Scharfstellrichtung (S12). Insbesondere ist die durch Schritt S11 bestimmte Scharfstellrichtung die Richtung, in der sich die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts auf der nahen (naher Punkt) Seite bezüglich des Bildsensors 240 befindet, oder die Richtung, in die sich die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts auf der Unendlichkeits (entfernter Punkt) Seite bezüglich des Bildsensors 240 befindet. Die Wackelmitte wird zu der nahen Seite bewegt, wenn die Scharfstellrichtung die Richtung ist, in der sich die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts an der nahen Seite befindet, und wird zu der Unendlichkeitsseite bewegt, wenn die Scharfstellrichtung die Richtung ist, in der sich die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts auf der Unendlichkeitsseite befindet.
Der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 bestimmt, ob das Objekt scharfgestellt wurde oder nicht (S13). Der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 bestimmt durch Ausführen eines bekannten Scharfstellbestimmungsprozesses oder dergleichen, ob das Objekt scharfgestellt wurde oder nicht. Beispielsweise kann auf Grundlage des Kontrastwertes des Bildes oder auf Grundlage dessen, ob sich die Wackelmitte bewegt hat oder nicht, bestimmt werden, ob das Objekt scharfgestellt wurde oder nicht. Wenn der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 bestimmt hat, dass das Objekt nicht scharfgestellt wurde, wiederholt der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 die Schritte S11 bis S13, um fortschreitend die Wackelmittenposition näher zu dem Objekt zu bringen (fortschreitend das Objekt scharfzustellen). Wenn der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 bestimmt hat, dass das Objekt scharfgestellt wurde, stoppt der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350, was bewirkt, dass die Fokussierlinse 210 eine Wackelbewegung macht, und beendet den Scharfstellvorgang. Nach Abschluss des Scharfstellvorgangs führt der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 einen Standby-Betrieb aus. Der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 führt den Scharfstellvorgang während des Standby-Betriebs nicht aus (bewegt die Fokussierlinse 210 nicht). Der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 stoppt beispielsweise die Fokussierlinse 210 an der Position der Fokussierlinse 210, wenn bestimmt wurde, dass das Objekt in Schritt S13 scharfgestellt wurde.
Wenn der Standby-Betrieb begonnen hat, initiiert der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 die Werte SUM_MV und SUM_MH (S14). Die Werte SUM_MV und SUM_MH werden zur Bestimmung verwendet, ob der Scharfstellvorgang in dem später beschriebenen Schritt S15 erforderlich ist oder nicht.
Der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 bestimmt auf Grundlage des Bewegungsbetrags vertikal zur optischen Achse MV und des Bewegungsbetrags horizontal zur optischen Achse MH, ob der Scharfstellvorgang erforderlich ist oder nicht (S15). Wenn der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 bestimmt hat, dass der Scharfstellvorgang nicht erforderlich ist, initiiert der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 einen Wert COUNT (S16) und führt den Schritt S15 synchron mit der nächsten Bildaufnahmezeit aus. Der Wert COUNT wird zur Bestimmung verwendet, ob es möglich ist, den Scharfstellvorgang auszuführen oder nicht (wie später beschrieben). Wenn der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 bestimmt hat, dass der Scharfstellvorgang erforderlich ist, bestimmt der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350, ob es möglich ist, den Scharfstellvorgang auszuführen (S17). Wenn der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 bestimmt hat, dass es unmöglich ist, den Scharfstellvorgang auszuführen, führt der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 Schritt S15 synchron mit der nächsten Bildaufnahmezeit aus. Wenn der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 bestimmt hat, dass es möglich ist, den Scharfstellvorgang auszuführen, beendet der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 den Standby-Betrieb und startet den Scharfstellvorgang (führt Schritt S11 aus). Die Details des Bestimmungsprozesses, der bestimmt, ob der Scharfstellvorgang erforderlich ist oder nicht (S15) und der Bestimmungsprozess, der bestimmt, ob es möglich ist, den Scharfstellvorgang auszuführen (S17), sind nachstehend beschrieben.
Der Bestimmungsprozess, der bestimmt, ob der Scharfstellvorgang erforderlich ist (S15), ist nachstehend beschrieben. Der Scharfstellvorgang ist erforderlich, wenn der Scharfstellungszustand des Objektes sich von einem scharfen Zustand zu einem unscharfen Zustand geändert hat (d. h. wenn das Objekt unscharf geworden ist). Der Scharfstellungszustand des Objektes ändert sich von einem scharfen Zustand zu einem nicht scharfen Zustand, wenn der Nutzer den interessierenden Bereich auf dem Objekt durch Betätigung des Endoskops bewegt hat oder wenn der Nutzer den Abstand von dem Abbildungsabschnitt zu dem Objekt durch Betätigung des Endoskops geändert hat. Es wird auf Grundlage des Bewegungsbetrags vertikal zur optischen Achse MV und des Bewegungsbetrags horizontal zur optischen Achse MH bestimmt, dass der Scharfstellvorgang erforderlich ist, wenn detektiert wurde, dass der Nutzer den interessierenden Bereich auf dem Objekt durch Betätigung des Endoskops bewegt hat oder den Abstand von dem Abbildungsabschnitt zu dem Objekt durch Betätigung des Endoskops geändert hat. Wenn nicht detektiert wurde, dass der Nutzer den interessierenden Bereich auf dem Objekt durch Betätigung des Endoskops bewegt hat oder den Abstand von dem Abbildungsabschnitt zu dem Objekt durch Betätigung des Endoskops geändert hat, wird der Schritt S16 ausgeführt und wird der Schritt S15 synchron mit der nächsten Bildaufnahmezeit ausgeführt.
Wenn der Nutzer den interessierenden Bereich auf dem Objekt bewegt hat, wird der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse MV zwischen dem Einzelbild detektiert, bevor der Nutzer den interessierenden Bereich auf dem Objekt bewegt, und dem Einzelbild, nachdem der Nutzer den interessierenden Bereich auf dem Objekt bewegt hat. Wenn der Absolutwert des Wertes SUM_MV, der durch Kumulieren des Bewegungsbetrags vertikal zur optischen Achse MV_i über N Einzelbilder erlangt wird (wobei N eine natürliche Zahl ist, die gleich oder größer als 3 ist) einen vorgegebenen Schwellenwert T_MV überschritten hat, wird aufgrund der Bewegung des Interessierenden Bereichs auf dem Objekt bestimmt, dass der Scharfstellvorgang erforderlich ist, da der Scharfstellungszustand des Objektes sich von einem scharfen Zustand zu einem nicht scharfen Zustand geändert hat. Genauer wird der Bestimmungsprozess unter Verwendung der folgenden Ausdrücke (8) und (9) ausgeführt. Es ist anzumerken, dass j die Zahl der Einzelbilder ist und ”j = 0” dem ersten Einzelbild entspricht, nachdem der Standby-Betrieb gestartet wurde (oder dem Bezugseinzelbild, nachdem der Standby-Betrieb gestartet wurde). ”j = N – 1” entspricht dem momentanen Einzelbild.
Der Wert SUM_MV ist ein Wert (zweidimensionaler Vektor), der durch Kumulieren der Bewegungsbetrags vertikal zur optischen Achse MV_j erlangt wird, und umfasst eine Komponente in die Aufwärts-Abwärts(vertikale)-Richtung und eine Komponente in die Rechts-Links(horizontale)-Richtung (d. h. eine x-Komponente und eine y-Komponente innerhalb des Bildes oder eine Komponente in die horizontale Scan-Richtung und eine Komponente in die vertikale Scan-Richtung).
Es ist anzumerken, dass auf Grundlage des Wertes SUM_MV wie nachstehend beschrieben bestimmt werden kann, ob der Scharfstellvorgang erforderlich ist oder nicht. Insbesondere wird, wenn ein endoskopischer Prozess ausgeführt wird, Gewebe (d. h. inneres Organ) in einem gefalteten Zustand in die Aufwärts-Abwärts-Richtung beobachtet. Deshalb ist es, selbst wenn die Größe des Vektors identisch ist, wahrscheinlich, dass der interessierende Bereich zu einem anderen inneren Organ bewegt wurde und das Objekt in die Aufwärts-Abwärts-Richtung im Vergleich zu der Rechts-Links-Richtung unscharf wird. Somit kann leichter bestimmt werden, dass der Scharfstellvorgang erforderlich ist, wenn eine Bewegung vertikal zur optischen Achse in die Aufwärts-Abwärts-Richtung stattgefunden hat im Vergleich zu dem Fall, in dem eine Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse in die Rechts-Links-Richtung stattgefunden hat. Genauer wird der Bestimmungsprozess unter Verwendung der folgenden Ausdrücke (10) und (11) ausgeführt.
Es ist anzumerken, dass SUM_MV_V eine Komponente des Werts SUM_MV in die Aufwärts-Abwärts-Richtung ist und SUM_MV_H eine Komponente des Werts SUM_MV in die Rechts-Links-Richtung ist. T_MV_V ist ein Schwellenwert bezüglich der Komponente SUM_MV_V in die Aufwärts-Abwärts-Richtung und T_MV_H ist ein Schwellenwert bezüglich der Komponente SUM_MV_H in die Rechts-Links-Richtung. Es ist möglich, den Fall genauer zu bestimmen, indem durch Ausführen des Bestimmungsprozesses unter Verwendung unterschiedlicher Schwellenwerte bezüglich der Aufwärts-Abwärts-Richtung und der Rechts-Links-Richtung der Scharfstellvorgang erforderlich ist.
Wenn der Nutzer den Abstand zwischen dem Endoskop und dem Objekt geändert hat, wird der Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse MH_j zwischen dem Einzelbild, bevor der Nutzer den Abstand zwischen dem Endoskop und dem Objekt ändert, und dem Einzelbild, nachdem der Nutzer den Abstand zwischen dem Endoskop und dem Objekt geändert hat, detektiert. Wenn der Absolutwert des Werts SUM_MH, der durch Kumulieren des Bewegungsbetrags horizontal zur optischen Achse MH_j über N Einzelbilder (wobei N eine natürliche Zahl ist, die gleich oder größer als 3 ist) (von der ersten Zeit, nachdem der Standby-Betrieb gestartet wurde, zu der momentanen Zeit) erlangt wird, einen vorgegebenen Schwellenwert T_MH überschritten hat, wird bestimmt, dass der Scharfstellvorgang erforderlich ist, da sich der Scharfstellungszustand des Objektes aufgrund der Änderung in dem Abstand zu dem Objekt von einem scharfen Zustand zu einem nicht scharfen Zustand geändert hat. Genauer wird der Bestimmungsprozess unter Verwendung der folgenden Ausdrücke (12) und (13) ausgeführt. Es ist anzumerken, dass j die Zahl der Einzelbilder ist und ”j = 0” dem ersten Einzelbild entspricht, nachdem der Standby-Betrieb gestartet wurde (oder dem Bezugseinzelbild, nachdem der Standby-Betrieb gestartet wurde). ”j = N – 1” entspricht dem momentanen Einzelbild.
Es ist anzumerken, dass wie nachstehend beschrieben auf Grundlage des Wert SUM_MH bestimmt werden kann, ob der Scharfstellvorgang erforderlich ist oder nicht. Insbesondere kann der Wert T_MH entsprechend dessen geändert werden, ob die Bewegung horizontal zur optischen Achse eine Bewegung zu dem Objekt hin oder eine Bewegung weg von dem Objekt ist. Der Scharfstellvorgang ist erforderlich, wenn der Abstand zwischen dem Endoskop und dem Objekt aus der Tiefenschärfe fällt. Da die Tiefenschärfe bezüglich der Position der Ebene des scharfgestellten Objekts auf der nahen Seite im Vergleich zu der Unendlichkeitsseite geringer ist, ist es wahrscheinlich, dass das Objekt unscharf wird, wenn eine Bewegung horizontal zur optischen Achse zu dem Objekt hin stattgefunden hat, im Vergleich zu dem Fall, in dem eine Bewegung horizontal zur optischen Achse weg von dem Objekt stattgefunden hat, selbst wenn der Absolutwert der Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse identisch ist. Somit kann leichter bestimmt werden, dass der Scharfstellvorgang erforderlich ist, wenn eine Bewegung horizontal zur optischen Achse zu dem Objekt hin stattgefunden hat, im Vergleich zu dem Fall, in dem eine Bewegung horizontal zur optischen Achse weg von dem Objekt stattgefunden hat. Genauer kann der Bestimmungsprozess unter Verwendung der folgenden Ausdrücke (14) bis (16) ausgeführt werden.
Es ist anzumerken, dass T_MH_N ein Schwellenwert bezüglich des Werts SUM_MH in die Richtung ist, in die sich der Abbildungsbereich näher zu dem Objekt hin bewegt, und T_MH_F ein Schwellenwert bezüglich des Wert SUM_MH in die Richtung ist, in die sich der Abbildungsbereich von dem Objekt weg bewegt. Es ist möglich, den Fall, in dem der Scharfstellvorgang erforderlich ist, durch Ausführen des Bestimmungsprozesses unter Verwendung unterschiedlicher Schwellenwerte bezüglich eines Falls, in dem der Abbildungsabschnitt sich näher zu dem Objekt bewegt, und dem Fall, in dem der Abbildungsabschnitt sich von dem Objekt weg bewegt, genauer zu bestimmen.
Obgleich vorstehend ein Beispiel beschrieben wurde, in dem auf Grundlage der Bewegungsbetrags vertikal zur optischen Achse und des Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse bestimmt wird, ob der Scharfstellvorgang erforderlich ist oder nicht, kann auch auf andere Weise bestimmt werden, ob der Scharfstellvorgang erforderlich ist oder nicht. Beispielsweise kann der Bestimmungsprozess ferner auf Grundlage der Position der Ebene des scharfgestellten Objekts ausgeführt werden. Genauer wird, da die Tiefenschärfe relativ gering ist, wenn sich die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts an der nahen Seite bezüglich des Abbildungsabschnitts 200 befindet, im Vergleich zu dem Fall, in dem sich die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts auf der Unendlichkeitsseite bezüglich des Abbildungsabschnitts 200 befindet, das Objekt selbst dann schnell unscharf, wenn der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse und der Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse identisch sind. Deshalb kann, wenn der Schwellenwert auf Grundlage des Falls eingestellt wird, in dem sich die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts relativ an der nahen Seite befindet, ein unnötiger Scharfstellvorgang ausgeführt werden, wenn sich die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts relativ auf der Unendlichkeitsseite befindet. Andererseits wird, wenn der Schwellenwert auf Grundlage des Falls eingestellt wird, in dem die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts sich relativ auf der Unendlichkeitsseite befindet, der Scharfstellvorgang möglicherweise nicht ausgeführt, wenn sich die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts relativ auf der nahen Seite befindet, selbst wenn das Objekt unscharf ist. Somit kann der Schwellenwert entsprechend der Position der Ebene des scharfgestellten Objekts (siehe 15) so eingestellt werden, dass leichter bestimmt wird, dass der Scharfstellvorgang erforderlich ist, wenn die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts sich relativ auf der nahen Seite befindet, im Vergleich zu dem Fall, in dem sich die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts relativ auf der Unendlichkeitsseite befindet. In dem in 15 gezeigten Beispiel ist der Schwellenwert auf TA1 eingestellt, wenn die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts auf PA1 eingestellt ist, und ist auf TA2 eingestellt, wenn die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts auf PA2 eingestellt ist (PA1 > PA2 (d. h. die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts PA1 befindet sich auf der Unendlichkeitsseite) und TA1 > TA2). Es ist anzumerken, dass der Schwellenwert nicht notwendigerweise wie in 15 gezeigt eingestellt wird. Der Schwellenwert kann auf beliebige Weise eingestellt werden, solange leichter bestimmt werden kann, dass der Scharfstellvorgang erforderlich ist, wenn sich die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts relativ auf der nahen Seite befindet, im Vergleich zu den Fall, in dem sich die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts relativ auf der Unendlichkeitsseite befindet.
Obgleich vorstehend ein Beispiel beschrieben wurde, in dem der Bewegungsbetrag über N Einzelbilder von der ersten Zeit, nachdem der Standby-Betrieb gestartet wurde, zu der momentanen Zeit (d. h. N erhöht sich um eins, wenn die Zahl der momentanen Einzelbilder sich um eins erhöht) kumuliert wird, kann der Bewegungsbetrag auf eine andere Weise kumuliert werden. Insbesondere, da der Bewegungsvektor eine endliche Präzision hat und einen Fehler umfasst, kann irrtümlicherweise bestimmt werden, dass der Scharfstellvorgang erforderlich ist, wenn der Bewegungsbetrag über eine lange Zeit aufgrund der Kumulation des Fehlers kumuliert wird. Somit kann der Bewegungsbetrag von dem momentanen Einzelbild bis zu dem N-ten vorhergehenden Einzelbild (N = K, wobei K eine natürliche Zahl ist, die gleich oder größer als 3 ist) kumuliert werden. In diesem Fall ist N = K eine vorgegebene Zahl (beispielsweise festgelegte Zahl). Insbesondere ändert sich N = K im Grunde selbst dann nicht, wenn sich die Zahl der momentanen Einzelbilder um eins erhöht hat.
Der Bestimmungsprozess, der bestimmt, ob der Scharfstellvorgang erforderlich ist oder nicht (S17), ist nachstehend beschrieben. Wenn der Scharfstellvorgang beispielsweise unmittelbar nach der Bestimmung ausgeführt wird, dass der Scharfstellvorgang erforderlich ist, während das Endoskop betätigt wird (d. h. wenn der interessierende Bereich bewegt wird), kann der Scharfstellvorgang vor dem Abschluss der Betätigung des Endoskops abgeschlossen werden und kann das Objekt nach Abschluss der Betätigung des Endoskops unscharf sein. In diesem Fall kann, da der Scharfstellvorgang ausgeführt wird, während der Nutzer das Endoskop betätigt, die Nützlichkeit des Endoskops beeinträchtigt werden. Aus diesem Grund wird der Scharfstellvorgang ausgeführt, nachdem in Schritt S15 bestimmt wurde, dass der Scharfstellvorgang erforderlich ist, und bestimmt wurde, dass keine Bewegung des interessierenden Bereichs und keine Änderung des Abstands zu dem Objekt auftreten.
16 ist ein detailliertes Ablaufdiagramm, das den Prozess zeigt, der bestimmt, ob der Scharfstellvorgang ausgeführt werden kann oder nicht. Ob der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse MV und der Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse MH gleich sind oder kleiner als ein vorgegebener Wert, wird auf einer Einzelbildbasis bestimmt. Insbesondere wird bestimmt, ob eine Bewegung zwischen Einzelbildern stattgefunden hat oder nicht oder nur in einem kleinen Ausmaß stattgefunden hat (S32). Insbesondere wird der Bestimmungsprozess unter Verwendung des folgenden Ausdrucks (17) ausgeführt.
Es ist anzumerken, dass T_MV_P ein Schwellenwert bezüglich des Bewegungsbetrags vertikal zur optischen Achse MV ist.
Wenn in Schritt S32 bestimmt wurde, dass keine Bewegung stattgefunden hat, wird ein Wert COUNT, der für den Bestimmungsprozess verwendet wird, erhöht (S33). Wenn in Schritt S32 bestimmt wurde, dass eine Bewegung stattgefunden hat, wird ein Schritt S34 ausgeführt.
Es wird bestimmt, ob der Wert COUNT größer als L (Einzelbilder) ist (wobei L eine natürliche Zahl ist, die gleich oder größer als 3 ist), (S34). Wenn der Wert COUNT größer ist als L (Einzelbilder), wird bestimmt, dass der Scharfstellvorgang ausgeführt werden kann (S36), und wird der Scharfstellvorgang (S11 bis S13 in 14) ausgeführt. Wenn der Wert COUNT gleich oder kleiner als L (Einzelbilder) ist, wird bestimmt, dass der Scharfstellvorgang nicht ausgeführt werden kann, (S35) und wird bestimmt, ob der Scharfstellvorgang erforderlich ist oder nicht (S15 in 14) bezüglich des nächsten Einzelbildes.
Es ist möglich, den Scharfstellvorgang auszuführen, wenn keine Bewegung vertikal zur optischen Achse und keine Bewegung horizontal zur optischen Achse über eine Anzahl von Einzelbildern gleich oder größer einer vorgegebenen Anzahl von Einzelbildern stattgefunden haben, und eine Situation, in der der Scharfstellvorgang unnötigerweise ausgeführt wird, durch Bestimmen wie vorstehend beschrieben, ob der Scharfstellvorgang ausgeführt werden kann oder nicht, zu unterdrücken.
Gemäß der zweiten Ausführungsform wird von dem Objekt reflektiertes Licht als ein Bild unter Verwendung des Abbildungsabschnitts, der den Scharfstellvorgang ausführen kann, detektiert. Der relative Bewegungsbetrag bezüglich des Abbildungsabschnitts und des Objekts wird aus dem Bild berechnet. Wenn der Nettobewegungsbetrag, die durch Kumulieren des Bewegungsbetrags über eine Vielzahl von Einzelbildern erlangt wird, einen vorgegebenen Schwellenwert überschritten hat, wird bestimmt, dass der Scharfstellvorgang erforderlich ist, und führt der Abbildungsabschnitt den Scharfstellvorgang aus. Da der Scharfstellvorgang ausgeführt wird, wenn der durch Kumulieren der Bewegungsbetrags über eine Vielzahl von Einzelbildern erlangte Bewegungsbetrag einen vorgegebene Betrag überschritten hat, ist es möglich, einen AF-Steuerprozess zu implementieren, der den Scharfstellvorgang ausführt, wenn das Objekt unscharf geworden ist, selbst wenn die Bewegung langsam ist, und den Scharfstellvorgang nicht ausführt, wenn eine unbeabsichtigte momentane Bewegung stattgefunden hat.
Gemäß der zweiten Ausführungsform führt der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 einen Scharfstellungsmachbarkeitsbestimmungsprozess (S17) aus, der bestimmt (Ausdruck (17)), ob es L Einzelbilder gegeben hat (wobei L eine natürliche Zahl ist, die gleich oder größer als 3 ist), in denen der relative Bewegungsbetrag (MV, MH) kleiner ist als ein zweiter Schwellenwert (T_MV_P, 0), wenn durch den Scharfstellungsbedarfsbestimmungsprozess (S15) bestimmt wurde (Ausdruck 9), dass der kumulative Bewegungsbetrag (SUM_MV, SUM_MH) größer ist als der erste Schwellenwert (T_MV), und bewirkt, dass der Abbildungsabschnitt 200 den Scharfstellvorgang ausführt, wenn bestimmt wurde, dass es L Einzelbilder gab, in denen der relative Bewegungsbetrag (MV, MH) kleiner ist als ein zweiter Schwellenwert (T_MV_P, 0).
Gemäß dieser Konfiguration kann der Scharfstellvorgang ausgeführt werden, wenn bestimmt wurde, dass der Scharfstellvorgang erforderlich ist, da die Endoskopvorrichtung sich in einem großen Ausmaß bewegt hat, und bestimmt wurde, dass die Bewegung aufgrund der Bewegung der Endoskopvorrichtung abgenommen hat (d. h. dass die Bewegung der Endoskopvorrichtung aufgehört hat). Dies ermöglicht die Unterdrückung einer Situation, in der sich der Scharfstellungszustand vor dem Abschluss der Bewegung der Endoskopvorrichtung ändert (beispielsweise Wackeln auftritt). Es ist auch möglich, eine Situation zu unterdrücken, in der der Scharfstellvorgang ausgeführt wird, während die Endoskopvorrichtung bewegt wird, und das Objekt nach Abschluss der Bewegung der Endoskopvorrichtung unscharf ist. Dies ermöglicht die Bereitstellung eines natürlichen Bildes (oder eines Bildes mit hoher Sichtbarkeit) für den Nutzer.
Die Anzahl L von Einzelbildern ist eine vorgegebene Zahl und wird zur Bestimmung verwendet, ob die relative Bewegung bezüglich des Abbildungsabschnitts 200 und des Objekts null (oder klein) ist. Speziell wird die Anzahl L von Einzelbildern so eingestellt, dass bestimmt werden kann, dass der Nutzer den Abbildungsabschnitt 200 nicht bewegt, wenn die Bewegung zwischen Einzelbildern klein (oder fast null) ist. Die Anzahl L kann beispielsweise festgelegt oder von dem Nutzer eingestellt werden.
Gemäß der zweiten Ausführungsform berechnet der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 eine Vielzahl von lokalen Bewegungsbeträgen (v_i) (VE in 8 und 10), berechnet eine Korrelation zwischen jeder der Vielzahl von lokalen Bewegungsbeträgen (v_i) und einem peripheren lokalen Bewegungsbetrag und berechnet den relativen Bewegungsbetrag (MV, MH) auf Grundlage eines lokalen Bewegungsbetrags von der Vielzahl von lokalen Bewegungsbeträgen, die eine höhere Korrelation als eine vorgegebene Korrelation haben (Ausdrücke (2) und (3)).
Gemäß dieser Konfiguration kann, da eine lokale Bewegung aufgrund von Störung auf Grundlage der Korrelation beseitigt werden kann, die globale Bewegung (beispielsweise die Bewegung über das gesamte Bild) extrahiert werden und kann der kumulative Bewegungsbetrag aus der globalen Bewegung berechnet werden. Der Begriff „Störung” bezieht sich hierin auf eine Bewegung, die sich von der des Gewebes (d. h. Hintergrund) unterscheidet. Beispiele der Störung umfassen eine Bewegung aufgrund der Betätigung eines Behandlungsinstrumentes, Rauschen und dergleichen. Der hierin verwendete Begriff „globale Bewegung” bezieht sich auf die Bewegung von Gewebe. Genauer bezieht sich der hierin verwendete Begriff „globale Bewegung” auf eine relative Bewegung bezüglich des Gewebebereichs, der unter Verwendung der Endoskopvorrichtung beobachtet wird, und des Abbildungsabschnitts 200. Beispielsweise bewegt sich das gesamte Gewebe während einer Bewegung vertikal zur optischen Achse in eine identische Richtung und führt das Gewebe eine Bewegung zu dem Fluchtpunkt hin aus oder führt während einer Bewegung horizontal zur optischen Achse eine Bewegung von dem Fluchtpunkt weg aus. Eine Bewegung aufgrund von Störung (beispielsweise Behandlungsinstrument) ist eine lokale Bewegung, die sich von diesen Bewegungen unterscheidet. Gemäß der zweiten Ausführungsform ist es, da die globale Bewegung extrahiert werden kann, möglich, den Scharfstellvorgang unter Verwendung der Bewegung des Abbildungsabschnitts 200 bezüglich des Gewebes als einen Auslöser auszuführen. Insbesondere ist es möglich, eine Bewegung in einem Bild aufgrund der Betätigung eines Behandlungsinstruments während eines endoskopischen Prozesses von einem Auslöser auszuschließen.
Gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst der relative Bewegungsbetrag eine oder mehrere Komponenten. Der relative Bewegungsbetrag umfasst beispielsweise den Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse MV und den Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse MH (zwei Komponenten). Es ist anzumerken, dass der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse MV (zweidimensionaler Vektor) als zwei Komponenten betrachtet werden kann (d. h. der relative Bewegungsbetrag kann drei Komponenten umfassen. In der (später beschriebenen) dritten Ausführungsform, in der ein 6-Achsen-Bewegungssensor ein 6-Achsen-Bewegungssignal ausgibt, umfasst der relative Bewegungsbetrag sechs Komponenten. Wenn die sechs Komponenten in dem Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse MV und der Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse MH konvertiert werden, umfasst der relative Bewegungsbetrag zwei oder drei Komponenten.
Der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 berechnet den kumulativen Bewegungsbetrag bezüglich jeder der einen oder mehreren Komponenten, führt den Scharfstellungsbedarfbestimmungsprozess (S15) unter Verwendung eines Schwellenwerts als den ersten Schwellenwert aus, wobei der Schwellenwert dem kumulativen Bewegungsbetrag entspricht, der bezüglich jeder der einen oder mehreren Komponenten berechnet wird, und bewirkt, dass der Abbildungsabschnitt 200 den Scharfstellvorgang ausführt, wenn bestimmt wurde, dass der kumulative Bewegungsbetrag bezüglich mindestens einer der einen oder mehreren Komponenten größer ist als der Schwellenwert, der dem kumulativen Bewegungsbetrag entspricht. Der Bestimmungsprozess wird beispielsweise auf dem kumulativen Bewegungsbetrag SUM_MV ausgeführt, der durch Kumulieren des Bewegungsbetrags vertikal zur optischen Achse MV unter Verwendung des Schwellenwerts T_MV erlangt wird (Ausdruck (9)), und der Bestimmungsprozess wird auf dem kumulativen Bewegungsbetrag SUM_MH ausgeführt, die durch Kumulieren des Bewegungsbetrags horizontal zur optischen Achse MH unter Verwendung des Schwellenwerts T_MH erlangt wird (Ausdruck (13)).
Dies ermöglicht die Berechnung des kumulativen Bewegungsbetrags bezüglich jeder Komponente der Bewegung sowie die Bestimmung, ob der Scharfstellvorgang erforderlich ist, unter Verwendung des Schwellenwerts, der jeder Komponente entspricht. Der Bewegungsgrad, der den Scharfstellvorgang erfordert (d. h. der Bewegungsgrad, durch den das Objekt unscharf wird) unterscheidet sich gemäß der Bewegungskomponente. Somit ist es möglich, eine genaue Bestimmung durch Bereitstellen eines Schwellenwertes, der jeder Komponente entspricht, auszuführen. Da der Scharfstellvorgang ausgeführt wird, wenn der kumulative Bewegungsbetrag, der mindestens einer Komponente entspricht, größer ist als der Schwellenwert, ist es möglich, den Scharfstellvorgang auszuführen, wenn mindestens eine Komponente einen große Bewegungsbetrag hat.
Gemäß der zweiten Ausführungsform berechnet der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 den Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse (MV) als den relativen Bewegungsbetrag, wobei der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse (MV) ein Bewegungsbetrag in die Richtung vertikal zu der optischen Achse des Abbildungsabschnitts 200 ist. Der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 führt den Scharfeinstellungsbedarfbestimmungsprozess unter Verwendung eines Schwellenwerts (T_MV) der Bewegung vertikal zur optischen Achse als den ersten Schwellenwert aus, wobei der Schwellenwert (T_MV) des Bewegungsbetrags vertikal zur optischen Achse ein Schwellenwert bezüglich des kumulativen Bewegungsbetrags (SUM_MV) ist, der durch Kumulieren der Bewegungsbetrags vertikal zur optischen Achse (MV) erlangt wird (Ausdruck (9)).
Wie in 5 gezeigt, bezieht sich die Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse auf einen Bewegungsbetrag, der detektiert wird, wenn sich der Abbildungsbereich (Abbildungsspanne) bezüglich eines Objekts 6 (beispielsweise Gewebe) von einem Abbildungsbereich RA2 zu einem Abbildungsbereich RA1 geändert hat (bewegt hat). Der Bereich RA1 und der Bereich RA2 unterscheiden sich voneinander bezüglich der Mitte (d. h. der Position, an der die optische Achse das Objekt 6 schneidet). Der Bereich RA1 und der Bereich RA2 können einander überlappen. Eine solche Bewegung tritt während der Drehung (MA) (d. h. Drehung um eine Richtung, die nicht parallel zur optischen Achse ist) der Endoskopvorrichtung 2 (siehe 5) oder der parallelen Bewegung (d. h. parallele Bewegung in eine Richtung, die nicht parallel zur optischen Achse ist) der Endoskopvorrichtung 2 auf.
Es ist möglich, eine Änderung (Bewegung) in dem Abbildungsbereich (interessierenden Bereich) bezüglich des Objektes unter Verwendung des Bewegungsbetrags vertikal zur optischen Achse MV zu detektieren und den Scharfstellvorgang auszuführen, wenn sich der Abbildungsbereich geändert hat (in einem großen Ausmaß geändert hat). Es ist beispielsweise möglich, das Objekt scharfzustellen und dem Nutzer ein deutliches Bild bereitzustellen, wenn sich der Abbildungsbereich um einen Bildschirm bewegt hat und ein völlig anderes Objekt beobachtet wurde, oder wenn der Abbildungsbereich um die Hälfte des Bildschirms bewegt (verschoben) wurde.
Gemäß der zweiten Ausführungsform berechnet der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 eine Vielzahl von lokalen Bewegungsbeträgen (v_i) auf Grundlage des aufgenommenen Bildes, das von dem Abbildungsabschnitt 200 aufgenommen wurde, berechnet den Mittelwert der Vielzahl von lokalen Bewegungsbeträgen (v_i) auf einer Einzelbilderbasis und berechnet den Mittelwert als den Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse (MV) (Ausdruck (1)).
Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, den globalen Bewegungsbetrag des Objekts aus den lokalen Bewegungsbeträgen an einer Vielzahl von Positionen in dem Bild zu berechnen. Da Gewebe im Vergleich zu einem Behandlungsinstrument bei Ausführung eines endoskopischen Prozesses einen großen Bereich ausmacht, ist es möglich, die globalen Bewegungsbeträge des Gewebes durch Mitteln der lokalen Bewegungsbeträge zu berechnen. Außerdem werden willkürliche Bewegungen aufgrund von Störungen in dem Bild durch den Mittelungsprozess zwischen Einzelbildern gemittelt und werden über eine Vielzahl von Einzelbildern kumuliert, sodass die willkürlichen Bewegungen aufgrund von Störung zeitlich gemittelt werden. Dies ermöglicht die Extrahierung der globalen Bewegung des Gewebes.
Gemäß der zweiten Ausführungsform berechnet der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 eine Vielzahl von lokalen Bewegungen (v_i), erzeugt ein Histogramm bezüglich Größe und Richtung aus der Vielzahl von lokalen Bewegungen (v_i) auf einer Einzelbildbasis (9) und berechnet ein Bin des Histogramms, das den Maximalwert hat, als den Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse (MV).
Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, den globalen Bewegungsbetrag des Objekts aus den lokalen Bewegungsbeträgen an einer Vielzahl von Positionen in dem Bild auszuwählen und den ausgewählten globalen Bewegungsbetrag als Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse MV zu extrahieren. Insbesondere wird, da Gewebe im Vergleich zu einem Behandlungsinstrument bei Ausführung eines endoskopischen Prozesses einen großen Bereich ausmacht, betrachtet, dass der globale Bewegungsbetrag des Gewebes dem Bin des Histogramms mit dem Maximalwert entspricht. Somit ist es möglich, den globalen Bewegungsbetrag unter Ausschluss des Bewegungsbetrags aufgrund von Störung (beispielsweise Behandlungsinstrument) durch Auswählen des Bins des Histogramms mit dem Maximalwert zu extrahieren.
Gemäß der zweiten Ausführungsform berechnet der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 den Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse (MV) als den relativen Bewegungsbetrag, wobei der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse (MV) ein Bewegungsbetrag in die Richtung vertikal zu der optischen Achse des Abbildungsabschnitts 200 ist. Der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 führt den Scharfstellungsmachbarkeitsbestimmungsprozess (S17) auf dem Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse (MV) aus.
Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, den Scharfstellvorgang auszulösen, wenn bestimmt wird, dass der Abbildungsbereich ortsfest ist (d. h. der Nutzer den Abbildungsbereich nicht bewegt). Wenn der Nutzer beispielsweise den Abbildungsabschnitt 200 bewegt hat, um das Beobachtungsziel zu ändern (beispielsweise das Beobachtungsziel inneres Organ oder den Beobachtungszielbereich), wird bestimmt, dass der Scharfstellvorgang erforderlich ist, wenn der Abbildungsabschnitt 200 um einen Abstand gleich oder länger einem vorgegebenen Abstand bewegt wurde. Der Scharfstellvorgang wird nicht ausgelöst während einer Periode, in der der Abbildungsabschnitt 200 bewegt wird, und ein Auslösesignal wird an den Abbildungsabschnitt 200 gesendet, wenn bestimmt würde, dass der Abbildungsabschnitt 200 ortsfest geworden ist.
Gemäß der zweiten Ausführungsform berechnet der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 den Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse (MH) als den relativen Bewegungsbetrag, wobei der Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse (MH) ein Bewegungsbetrag in die horizontale (parallele) Richtung zu der optischen Achse des Abbildungsabschnitts 200 ist. Der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 führt den Scharfeinstellungsbedarfbestimmungsprozess (S15) unter Verwendung eines Schwellenwerts der Bewegung horizontal zur optischen Achse Wert (T_MH) als den ersten Schwellenwert aus, wobei der Schwellenwert der Bewegung horizontal zur optischen Achse (T_MH) ein Schwellenwert bezüglich dem kumulativen Bewegungsbetrag (SUM_MH) ist, der durch Kumulieren des Bewegungsbetrags horizontal zur optischen Achse (MH) erlangt wird (Ausdruck (13)).
Wie in 6 gezeigt, bezieht sich der Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse auf einen Bewegungsbetrag, der detektiert wird, wenn der Abbildungsbereich (Abbildungsspanne) bezüglich eines Objektes 6 (beispielsweise Gewebe) von einem Abbildungsbereich RB1 auf einen Abbildungsbereich RB2 vergrößert oder reduziert wurde. Der Bereich RB1 und der Bereich RB2 sind identisch bezüglich der Mitte (d. h. der Position, an der die optische Achse das Objekt 6 scheidet). Es ist zu sehen, dass eine Bewegung horizontal zur optischen Achse und eine Bewegung vertikal zur optischen Achse normalerweise in Kombination auftreten. In einem solchen Fall müssen der Bereich RB1 und der Bereich RB2 bezüglich der Mitte nicht identisch sein. Insbesondere wird der Abbildungsbereich erweitert oder reduziert, wenn eine Bewegung horizontal zur optischen Achse stattgefunden hat, unabhängig davon, ob der Bereich RB1 und der Bereich RB2 bezüglich der Mitte identisch sind. Eine solche Bewegung horizontal zur optischen Achse tritt auf, wenn die Endoskopvorrichtung 2 in die Richtung horizontal (parallel) zu der optischen Achse bewegt wurde (MB) (siehe 6).
Es ist möglich, unter Verwendung des Bewegungsbetrags horizontal zur optischen Achse MH zu schätzen, ob das Objekt außerhalb der Tiefenschärfe liegt, und den Scharfstellvorgang auszuführen, wenn geschätzt wird, dass das Objekt außerhalb der Tiefenschärfe liegt (wenn das Objekt sich in einem großen Ausmaß von der Position der Ebene des scharfgestellten Objekts bewegt hat). Dies ermöglicht es, das Objekt, das unscharf geworden ist (oder dabei ist, unscharf zu werden), scharfzustellen und dem Nutzer ein deutliches Bild bereitzustellen.
Gemäß der zweiten Ausführungsform berechnet der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 eine Vielzahl von lokalen Bewegungsvektoren (v_i) (VE in 10), berechnet den Fluchtpunkt (VP) der Vielzahl von lokalen Bewegungsvektoren (v_i) auf einer Einzelbildbasis, berechnet einen Evaluierungswert (d. h. die Summe der Abstände) des Fluchtpunkts (VP) auf Grundlage des Abstands zwischen einer geraden Linie, die durch Erweitern jeder der Vielzahl von lokalen Bewegungsvektoren (v_i) und dem Fluchtpunkt (VP) erlangt wird, und berechnet den Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse MH bezüglich eines Einzelbildes, in dem der Evaluierungswert größer als ein vorgegebener Wert ist.
Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, aus dem Evaluierungswert des Fluchtpunkts VP zu bestimmen, ob eine Bewegung horizontal zur optischen Achse stattgefunden hat, und den Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse MH bezüglich eines Einzelbildes zu berechnen, für das bestimmt wurde, dass eine Bewegung horizontal zur optischen Achse stattgefunden hat. Insbesondere wird, wenn der Fluchtpunkt VP unklar ist (das heißt, wenn die Zuverlässigkeit des Fluchtpunkts VP gering ist), bestimmt, dass keine Bewegung horizontal zur optischen Achse stattgefunden hat (oder das Stattfinden einer Bewegung horizontal zur optischen Achse aufgrund einer Störung oder dergleichen nicht bestimmt werden kann). Somit kann der kumulative Bewegungsbetrag aus einem Einzelbild, in dem eine Bewegung horizontal zur optischen Achse stattgefunden hat, durch Ausschließen eines Einzelbildes berechnet werden, in dem der Evaluierungswert des Fluchtpunkts VP gering ist.
Gemäß der zweiten Ausführungsform berechnet der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 den Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse MH (Ausdruck (4)), der sich im Vorzeichen dementsprechend unterscheidet, ob sich der Abbildungsabschnitt 200 näher zu dem Objekt bewegt oder von dem Objekt wegbewegt.
Das Objekt liegt außerhalb der Tiefenschärfe, wenn sich der Abbildungsabschnitt 200 kontinuierlich näher zu dem Objekt bewegt hat oder kontinuierlich von dem Objekt wegbewegt hat. Der kumulative Bewegungsbetrag nimmt zu, wenn der Abbildungsabschnitt 200 sich kontinuierlich näher zu dem Objekt bewegt hat oder kontinuierlich von dem Objekt wegbewegt hat, und es ist möglich, den Scharfstellvorgang unter Verwendung des Bewegungsbetrags horizontal zur optischen Achse MH auszulösen, die sich im Vorzeichen dementsprechend unterscheidet, ob sich der Abbildungsabschnitt 200 näher zu dem Objekt hin bewegt oder von dem Objekt weg bewegt. Insbesondere wird, da der kumulative Bewegungsbetrag aufgrund des Kumulierens nicht zunimmt, wenn sich der Abbildungsabschnitt 200 beliebig näher zu dem Objekt hinbewegt oder sich von dem Objekt weg bewegt, der Scharfstellvorgang nicht ausgelöst und tritt keine unnötige Änderung des Fokus auf.
Gemäß der zweiten Ausführungsform berechnet der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 eine Vielzahl von lokalen Bewegungsvektoren (v_i), berechnet den Fluchtpunkt (VP) der Vielzahl von lokalen Bewegungsvektoren (v_i) auf einer Einzelbildbasis, berechnet Information, die sich entsprechend dem von einem Vektor (l_i) und jeder der Vielzahl von lokalen Bewegungsvektoren (v_i) gebildeten Winkel (arg(v_i) – arg(l_i)) ändert, wobei der Vektor (l_i) den Startpunkt (SP) jeder der Vielzahl von lokalen Bewegungsvektoren (v_i) und den Fluchtpunkt (VP) (12) verbindet, und bestimmt auf Grundlage der Information, ob der Abbildungsabschnitt 200 sich näher zu dem Objekt hin bewegt oder sich von dem Objekt weg bewegt (Ausdrücke (5) bis (7)).
Die Information, die sich entsprechend dem von dem Bewegungsvektor v_i und dem Vektor l_i gebildeten Winkel ändert, kann der Winkel (arg(v_i) – arg(l_i)) sein (Ausdruck (5)) oder kann ein Wert sein, der eine Funktion des Winkels ist (beispielsweise ein Wert, der durch Normalisieren des inneren Produkts des Bewegungsvektors v_i und des Vektors l_i erlangt wird (Ausdrücke (6) und (7)).
Es ist möglich, die Richtung (d. h. eine Bewegung, die sich näher zu dem Objekt bewegt oder sich von dem Objekt weg bewegt) der Bewegung horizontal zur optischen Achse unter Verwendung der Information zu bestimmen, die sich entsprechend dem von dem Bewegungsvektor v_i und dem Vektor l_i gebildeten Winkel ändert. Insbesondere haben, wenn die Bewegung horizontal zur optischen Achse eine Bewegung näher zu dem Objekt hin ist, die lokalen Bewegungsvektoren eine Richtung zu dem Fluchtpunkt VP und sind der Bewegungsvektor v_i und der Vektor l_i fast miteinander identisch bezüglich der Richtung (d. h. der Winkel, der durch den Bewegungsvektor v_i und den Vektor l_i gebildet ist, ist nahe „0”). Andererseits haben, wenn die Bewegung horizontal zur optischen Achse eine Bewegung weg von dem Objekt ist, die lokalen Bewegungsvektoren eine Richtung weg von dem Fluchtpunkt VP und sind der Bewegungsvektor v_i und der Vektor l_i bezüglich der Richtung einander fast entgegengesetzt (d. h. der Winkel, der durch den Bewegungsvektor v_i und den Vektor l_i gebildet ist, ist nahe ”+n” oder ”–n”). Somit kann die Richtung der Bewegung horizontal zur optischen Achse auf Grundlage des von dem Bewegungsvektor v_i und dem Vektor l_i gebildeten Winkels bestimmt werden.
Gemäß der zweiten Ausführungsform berechnet der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 den Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse (MH) als den relative Bewegungsbetrag, wobei der Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse (MH) eine Bewegung in die Richtung horizontal (parallel) zur optischen Achse des Abbildungsabschnitts 200 ist. Der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 führt den Scharfstellungsmachbarkeitsbestimmungsprozess (S17) auf dem Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse (MH) aus.
Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, den Scharfstellvorgang auszulösen, wenn bestimmt wird, dass keine Bewegung in Richtung der optischen Achse stattgefunden hat (d. h. der Nutzer den Abbildungsabschnitt 200 nicht in die Richtung der optischen Achse bewegt). Beispielsweise wird, wenn der Nutzer den Abbildungsabschnitt 200 bewegt hat, um das Beobachtungsziel zu ändern (beispielsweise Beobachtung eines inneren Organs, das sich vor dem oder an der Hinterseite des momentanen Beobachtungsziels inneren Organ befindet) oder den Beobachtungsbereich zu ändern (vergrößern oder verringern), bestimmt, dass der Scharfstellvorgang erforderlich ist, wenn der Abbildungsabschnitt 200 einen Abstand gleich oder länger einem vorgegebenen Abstand bewegt wurde. Der Scharfstellvorgang wird nicht während einer Periode, in der der Abbildungsabschnitt 200 bewegt wird, ausgelöst und ein Auslösesignal wird an den Abbildungsabschnitt 200 gesendet, wenn bestimmt wurde, dass der Abbildungsabschnitt 200 ortsfest geworden ist.
Gemäß der zweiten Ausführungsform stellt der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 den ersten Schwellenwert (TA2) ein, wenn die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts des Abbildungsabschnitts 200 auf eine zweite Position (PA2) eingestellt ist, die kleiner ist als der erste Schwellenwert (TA1), wenn die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts auf eine erste Position (PA1 in 15) (TA1 > TA2) eingestellt ist, wobei die zweite Position (PA2) näher als die erste Position (PA1) ist.
Zum Beispiel kann eine Tabelle, in der die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts (beispielsweise Positionsinformation über die Fokuslinse 210) mit dem ersten Schwellenwert verknüpft ist, in einem Speicherabschnitt (nicht in den Zeichnungen gezeigt) gespeichert werden und kann der erste Schwellenwert unter Bezugnahme auf die Tabelle eingestellt werden. Alternativ kann der erste Schwellenwert, der einer vorgegebenen Position der Ebene des scharfgestellten Objekts entspricht (Bezugsposition der Ebene des scharfgestellten Objekts), als ein Bezugswert verwendet werden und kann der erste Schwellenwert durch Korrektur des Bezugswertes gemäß der tatsächlichen Position der Ebene des scharfgestellten Objekts eingestellt werden.
Es ist somit möglich, mit einer Änderung der Tiefenschärfe aufgrund einer Änderung der Position der Ebene des scharfgestellten Objekts umzugehen, indem der Schwellenwert entsprechend der Position der Ebene des scharfgestellten Objekts geändert wird (das heißt dementsprechend, ob die nahe Seite oder die Unendlichkeitsseite- scharf ist). Wenn ein normales optisches System verwendet wird, wird die Tiefenschärfe gering, wenn die nahe Seite scharf ist, und ist es wahrscheinlich, dass das Objekt außerhalb der Tiefenschärfe liegt. Der Scharfstellzustand kann jedoch durch Verringern des Schwellenwertes auf der nahen Seite aufrechterhalten werden. Andererseits wird die Tiefenschärfe tief, wenn die Unendlichkeitsseite scharf ist, und ist es unwahrscheinlich, dass das Objekt außerhalb der Tiefenschärfe liegt. Somit kann ein unnötiger Scharfstellvorgang durch Verringerung des Schwellenwerts auf der Unendlichkeitsseite unterdrückt werden.
Gemäß der zweiten Ausführungsform berechnet der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 den Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse (MV) als den relativen Bewegungsbetrag, wobei der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse (MV) ein Bewegungsbetrag in die Richtung vertikal zu der optischen Achse des Abbildungsabschnitts 200 ist. Der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 führt den Scharfstellungsbedarfsbestimmungsprozess (S15) unter Verwendung eines Schwellenwerts (T_MV_V) der ersten Richtung und eines Schwellenwerts (T_MV_H) der zweiten Richtung als den ersten Schwellenwert aus, wobei der Schwellenwert (T_MV_V) der ersten Richtung ein Schwellenwert bezüglich einer ersten Richtungs(vertikale Scan-Richtung oder y-Richtung)-Komponente (SUM_MV_V) des kumulativen Bewegungsbetrags (SUM_MV) ist und der Schwellenwert (T_MV_H) der zweiten Richtung ein Schwellenwert bezüglich einer zweiten Richtungs(horizontale Scan-Richtung oder x-Richtung)-Komponente (SUM_MV_H) des kumulativen Bewegungsbetrags (SUM_MV) ist, und stellt den Schwellenwert (SUM_MV_V) der ersten Richtung und den Schwellenwert (SUM_MV_H) der zweiten Richtung auf Werte ein, die sich voneinander unterscheiden (Ausdrücke (10) und (11)).
Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, zwischen einem Fall, in dem eine Bewegung in die Aufwärts-Abwärts-Richtung bezüglich des Bildes stattgefunden hat, und einem Fall, in dem eine Bewegung in die Rechts-Links-Richtung bezüglich des Bildes stattgefunden hat, den Schwellenwert zu ändern und den Bewegungsbetrag zu bewirken, der den Scharfstellvorgang auslöst. Wenn sich beispielsweise die vertikale Größe und die horizontale Größe des Bildes voneinander unterscheiden, kann der Schwellenwert gemäß der Größe des Bilds geändert werden. Alternativ kann, wenn sich eine Änderung der Tiefe der inneren Organe zwischen der Aufwärts-Abwärts-Richtung und der Rechts-Links-Richtung aufgrund der Struktur eines menschlichen Körpers, Schwerkraft und dergleichen unterscheidet, der Schwellenwert gemäß der Änderung der Tiefe des inneren Organs geändert werden.
Gemäß der zweiten Ausführungsform berechnet der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 den Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse (MH) als den relativen Bewegungsbetrag, wobei der Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse (MH) ein Bewegungsbetrag in die Richtung horizontal (parallel) zu der optischen Achse des Abbildungsabschnitts 200 ist. Der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 führt den Scharfeinstellungsbedarfsbestimmungsprozess unter Verwendung eines Schwellenwerts (T_MH_N) einer Bewegung näher hin und eines Schwellenwert (T_MH_F) einer Bewegung weg als den ersten Schwellenwert aus, wobei der Schwellenwert (T_MH_N) der Bewegung näher hin ein Schwellenwert ist, wenn der kumulative Bewegungsbetrag (SUM_MH) einem Fall entspricht, wenn der Abbildungsabschnitt 200 sich zu dem Objekt hin bewegt, und der Schwellenwert (T_MH_N) der Bewegung weg ein Schwellenwert ist, wenn der kumulative Bewegungsbetrag (SUM_MH) einem Fall entspricht, in dem der Abbildungsabschnitt 200 sich von dem Objekt weg bewegt, und stellt den Absolutwert des Schwellenwerts (T_MH_N) der Bewegung näher kleiner ein als den Absolutwert des Schwellenwerts (T_MH_F) der Bewegung weg (Ausdrücke (15) und (16)).
Es ist möglich, mit dem Unterschied in der Tiefenschärfe zwischen der nahen Seite und der Unendlichkeitsseite durch Ändern des Schwellenwerts entsprechend der Richtung (d. h. eine Bewegung näher hin zum Objekt oder eine Bewegung vom Objekt weg) der Bewegung horizontal zur optischen Achse umzugehen. Insbesondere ist, wenn ein normales optisches System verwendet wird, die Tiefenschärfe auf der nahen Seite geringer als die Tiefenschärfe auf der Unendlichkeitsseite, wenn die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts konstant ist. Somit ist es wahrscheinlich, dass das Objekt außerhalb der Tiefenschärfe liegt, wenn der Abbildungsabschnitt 200 sich näher zu dem Objekt bewegt, im Vergleich zu dem Fall, wo der Abbildungsabschnitt 200 sich von dem Objekt weg bewegt. Gemäß der zweiten Ausführungsform ist es möglich, den Scharfstellzustand leicht aufrechtzuerhalten, wenn sich der Abbildungsabschnitt 200 näher zu dem Objekt in die Richtung bewegt, in die die Tiefenschärfe gering wird, und einen unnötigen Scharfstellvorgang zu unterdrücken, wenn der Abbildungsabschnitt 200 sich von dem Objekt in die Richtung weg bewegt, in die Tiefenschärfe tief wird, indem der Schwellenwert der Bewegung näher kleiner eingestellt wird als der Schwellenwert der Bewegung weg.
Gemäß der zweiten Ausführungsform berechnet der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 den kumulativen Bewegungsbetrag (SUM_MV, SUM_MH) über die N Einzelbilder, die bei einem Bezugseinzelbild (z. B. erstes Einzelbild) beginnen, nachdem der Scharfstellvorgang auf einen Standby-Betrieb eingestellt wurde, bis zu dem momentanen Einzelbild.
Gemäß dieser Konfiguration ist es, da der Bewegungsbetrag, nachdem das Objekt scharfgestellt wurde (nach Abschluss des Scharfstellvorgangs) kumuliert wird, möglich, den Gesamtbewegungsbetrag zu bestimmen, nachdem das Objekt scharfgestellt wurde. Insbesondere ist es möglich, den Scharfstellvorgang nach der Bestimmung auszulösen, ob die Bewegung von dem Objekt, das scharfgestellt wurde, den Bewegungsbetrag erreicht hat, der den Scharfstellvorgang erfordert. Außerdem ist es, selbst wenn die Bewegung klein (langsam) ist, möglich, den Scharfstellvorgang auszulösen, wenn der gesamte Bewegungsbetrag zugenommen hat, durch Kumulieren des Bewegungsbetrags, nachdem der Scharfstellvorgang auf den Standby-Betrieb eingestellt wurde.
Es ist anzumerken, dass der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 den kumulativen Bewegungsbetrag (SUM_MV, SUM_MH) über die N Einzelbilder berechnen kann, die bei einem Bezugseinzelbild (beispielsweise erstes Einzelbild) beginnen, nachdem die Kumulationseinzelrahmenzählung (N) bezüglich dem relativen Bewegungsbetrag (MV, MH) rückgesetzt wurde, bis zu dem momentanen Einzelbild.
Wenn der Bewegungsbetrag kontinuierlich kumuliert wird, nachdem der Scharfstellvorgang auf den Standby-Betrieb eingestellt wurde, nimmt ein Fehler zwischen de kumulativen Bewegungsbetrag und dem tatsächlichen Bewegungsbetrag zu, da ein Fehler (beispielsweise Rauschen und Versatz) auch kumuliert wird. Somit ist es möglich, eine Zunahme des Fehlers durch Rücksetzen des kumulativen Bewegungsbetrags und wiederholtes Kumulieren des Bewegungsbetrags zu unterdrücken.
3. Dritte Ausführungsform
17 zeigt ein Konfigurationsbeispiel einer Endoskopvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform. Die Endoskopvorrichtung umfasst ein steifes Endoskop 100, das in einen Körper eingeführt wird, einen mit dem steifen Endoskop 100 verbundenen Abbildungsabschnitt 200, einen Verarbeitungsabschnitt 300, einen Anzeigeabschnitt 400, einen externen Schnittstellenabschnitt 500 und einen Lichtquellenabschnitt 600. Die Endoskopvorrichtung ist auf die gleiche Weise konfiguriert wie vorstehend in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform beschrieben, außer dem steifen Endoskop 100 und dem Verarbeitungsabschnitt 300, und eine Beschreibung der anderen Elemente als das steife Endoskop 100 und der Verarbeitungsabschnitt 300 wird weggelassen.
Das steife Endoskop 100 umfasst einen 6-Achsen-Bewegungssensor 130, der dreiachsige Drehbewegungen und dreiachsige Übersetzungsbewegungen detektiert. Das steife Endoskop 100 gibt ein Detektionssignal (Bewegungssignal) von dem Bewegungssensor 130 an den Verarbeitungsabschnitt 300 aus. Beispielsweise umfasst der Bewegungssensor 130 einen Winkelgeschwindigkeitssensor (Gyro-Sensor) und detektiert Winkelbeschleunigungen um drei Achsen (d. h. eine x-Achse, eine y-Achse und eine z-Achse, die zueinander orthogonal sind) und einen Beschleunigungssensor, der Beschleunigungen in dreiachsige (d. h. x-Achse, y-Achse und z-Achse) Richtungen detektiert. Der Bewegungssensor 130 arbeitet bei einer Frequenz, die ausreichend höher ist als die Betriebsfrequenz (Einzelbildfrequenz) des Bildsensors 240. Der Bewegungssensor 130 integriert die detektierten Winkelbeschleunigungen und Beschleunigungen unter Verwendung eines Integrators (nicht in den Zeichnungen gezeigt) und gibt Integrationsergebnisse als eine Änderung des Winkels und eine Änderung der Position aus. Die Integrationsstart/endzeit wird mit der Betriebszeit (Bildaufnahmezeit) des Bildsensors 240 synchronisiert. Das Bewegungssignal stellt eine Änderung des Winkels und eine Änderung der Position des steifen Endoskops 100 dar, die zwischen den Betriebszeiten (Einzelbildern) des Bildsensors 240 stattgefunden haben.
Der Verarbeitungsabschnitt 300 umfasst einen A/D-Wandlungsabschnitt 310, einen Vorverarbeitungsabschnitt 320, einen Bildverarbeitungsabschnitt 330, einen Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340, einen Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 und einen Steuerabschnitt 360. Der Verarbeitungsabschnitt 300 ist außer dem Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 auf die gleiche Weise konfiguriert wie vorstehend in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform beschrieben, und eine Beschreibung von anderen Elementen als dem Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 wird weggelassen.
Der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 berechnet den Bewegungsbetrag auf Grundlage des von dem Bewegungssensor 130 ausgegebenen Detektionssignals und der Position der Ebene des scharfgestellten Objekts. Der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 gibt den berechneten Bewegungsbetrag an den Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 aus. Der Bewegungsbetrag umfasst einen Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse und einen Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse auf die gleiche Weise wie in der zweiten Ausführungsform. Die Komponente horizontal zur optischen Achse einer Änderung der Position (Bewegung im echten Raum) wird als der Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse verwendet. Somit hat der Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse gemäß der dritten Ausführungsform ein Vorzeichen und eine Größe (beispielsweise –3 mm oder +10 mm). Der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 verwendet den Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse als den Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse MH, kumuliert den Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse und führt den Bestimmungsprozess (Scharfstellungsbedarfsbestimmungsprozess und Scharfstellungsmachbarkeitsbestimmungsprozess) auf die gleiche Weise wie vorstehend in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform beschrieben aus. Der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse in dem Bild wird aus der Komponente vertikal zur optischen Achse (d. h. der Gier-Komponente und der Nick-Komponente der Änderung des Winkels) einer Änderung der Position (Bewegung im echten Raum) berechnet. Genauer ist der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse die Summe eines Terms, der eine Änderung der Position im echten Raum in einen Bewegungsbetrag in dem Bild auf Grundlage der Abbildungsvergrößerung konvertiert, und eines Terms, der eine Änderung des Winkels in dem echten Raum in den Bewegungsbetrag in dem Bild auf Grundlage des Verhältnisses bezüglich des maximalen Sichtwinkels konvertiert (siehe die folgenden Ausdrücke (18) und (19)). MV_UD = HEAVE × ZOOM(P) + PITCH ÷ MAX_ANGLE_UD × MAX_PIXEL_UD (18) MV_LR = SWAY × ZOOM(P) + YAW_MAX_ANGLE_LR × MAX_PIXCEL_LR (19)
Es ist anzumerken, dass HEAVE eine Komponente der Änderung der Position in die Aufwärts-Abwärts-Richtung ist und SWAY eine Komponente der Änderung der Position in die Rechts-Links-Richtung ist. ZOOM(P) ist die Abbildungsvergrößerung der Position P des scharfgestellten Objekts. PITCH ist die Nick-Komponente der Änderung des Winkels und YAW ist die Gier-Komponente der Änderung des Winkels. MAX_ANGLE_UD ist der maximale Sichtwinkel des steifen Endoskops 100 in die Aufwärts-Abwärts-Richtung und MAX_ANGLE_LR ist der maximale Sichtwinkel des steifen Endoskops 100 in die Rechts-Links-Richtung. MAX_ANGLE_UD ist die maximale Anzahl von Pixeln des Bildsensors 240 in die Aufwärts-Abwärts-Richtung und MAX_ANGLE_LR ist die maximale Anzahl von Pixeln des Bildsensors 240 in die Rechts-Links-Richtung.
Der Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 verwendet den zweidimensionalen Vektor, der eine Komponente MV_UD in die Aufwärts-Abwärts-Richtung und eine Komponente MV_LR in die Rechts-Links-Richtung umfasst, als der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse MV und führt den Bestimmungsprozess (Scharfstellungsbedarfsbestimmungsprozess und Scharfstellungsmachbarkeitsbestimmungsprozess) auf die gleiche Weise aus wie vorstehend in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform beschrieben.
Obgleich vorstehend ein Beispiel beschrieben wurde, in dem das steife Endoskop 100 den Bewegungssensor 130 umfasst und der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 den Bewegungsbetrag auf Grundlage des von dem Bewegungssensor 130 ausgegebenen Bewegungssignals berechnet, kann das steife Endoskop 100 einen Positionssensor (beispielsweise einen magnetischen Positionssensor) umfassen und kann der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340 den Bewegungsbetrag auf Grundlage einer zeitlichen Änderung der von dem Positionssensor ausgegebenen Positionsinformation berechnen.
Gemäß der dritten Ausführungsform wird von dem Objekt reflektiertes Licht als ein Bild unter Verwendung des Abbildungsabschnitts 200 aufgenommen, der den Scharfstellvorgang ausführen kann, und umfasst den Bewegungssensor 130, der eine Winkelbeschleunigung und eine Beschleunigung detektiert. Der relative Bewegungsbetrag (MV, MH) bezüglich des Abbildungsabschnitts 200 und des Objekts wird von der Ausgabe vom dem Bewegungssensor 130 berechnet. Wenn der Nettobewegungsbetrag, der durch Kumulieren des Bewegungsbetrags (MV, MH) über eine Vielzahl von Einzelbildern erlangt wird, einen vorgegebenen Schwellenwert überschritten hat, wird bestimmt, dass der Scharfstellvorgang erforderlich ist, und führt der Abbildungsabschnitt 200 den Scharfstellvorgang aus. Da der Scharfstellvorgang ausgeführt wird, wenn die durch Kumulieren des Bewegungsbetrags über eine Vielzahl von Einzelbildern erlangte Bewegungsbetrag eine vorgegebenen Betrag überschritten hat, ist es möglich, einen AF-Steuerprozess zu implementieren, der den Scharfstellvorgang ausführt, wenn das Objekt unscharf geworden ist, selbst wenn die Bewegung langsam ist, und den Scharfstellvorgang nicht auszuführen, wenn eine unbeabsichtigte momentane Bewegung stattgefunden hat.
Es ist anzumerken, dass der Verarbeitungsabschnitt 300 und dergleichen gemäß der ersten bis dritten Ausführungsformen einen Prozessor und einen Speicher umfassen können. Der Prozessor kann beispielsweise eine zentrale Steuereinheit (CPU) sein. Es ist anzumerken, dass der Prozessor nicht auf eine CPU beschränkt ist. Es können auch verschiedene Prozessoren, wie beispielsweise ein Grafikprozessor (GPU) und ein digitaler Signalprozessor (DSP), verwendet werden. Der Prozessor kann eine Hardwareschaltung sein, die eine ASIC umfasst. Der Speicher speichert einen computerlesbaren Befehl. Jeder Bereich (beispielsweise Vorverarbeitungsabschnitt 320, Bildverarbeitungsabschnitt 330, Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt 340, Scharfeinstellungssteuerabschnitt 350 und Steuerabschnitt 360) des Verarbeitungsabschnitts 300 und dergleichen wird durch Bewirken, dass der Prozessor den Befehl ausführt, implementiert. Der Speicher kann ein Halbleiterspeicher (beispielsweise SRAM oder DRAM), ein Register, eine Festplatte oder dergleichen sein. Der Befehl kann ein in einem Befehlssatz enthaltener Befehl sein, der in einem Programm enthalten ist, oder kann ein Befehl sein, der bewirkt, dass eine in dem Prozessor enthaltene Hardwareschaltung arbeitet.
Obwohl vorstehend die Ausführungsformen, auf die die Erfindung angewendet wird, sowie deren Modifikationen im Detail beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen und deren Modifikationen beschränkt und können verschiedene Modifikationen und Variationen vorgenommen werden, ohne von dem Offenbarungsbereich der Erfindung abzuweichen. Eine Vielzahl von vorstehend beschriebenen Elementen kann entsprechend in Verbindung mit den Ausführungsformen und deren Modifikationen mit den verschiedenen Konfigurationen kombiniert umgesetzt werden. Beispielsweise können manche vorstehend in Verbindung mit den Ausführungsformen und deren Modifikationen beschriebenen Elemente weggelassen werden. Manche vorstehend beschriebenen Elemente können in Verbindung mit den Ausführungsformen und deren Modifikationen entsprechend kombiniert werden. Genauer sind verschiedene Modifikationen und Anwendungen möglich, ohne wesentlich von den neuen Lehren und Vorteilen der Erfindung abzuweichen. Jeglicher Begriff, der mit einem anderen Begriff mit einer breiteren oder gleichen Bedeutung mindestens einmal genannt wurde, kann mit einem anderen Begriff an jeglicher Stelle in den Spezifikationen und Zeichnungen ersetzt werden.
Bezugszeichenliste

2: Endoskopvorrichtung, 4: Behandlungsinstrument, 6: Objekt (Gewebe), 100: steifes Endoskop, 110: Linsensystem, 120: Lichtleiterabschnitt, 130: Bewegungssensor, 200: Abbildungsabschnitt, 210: Fokussierlinse, 220: Fokussierlinsentreiberabschnitt, 230: Objektivlinsensystems, 240: Bildsensor, 300: Verarbeitungsabschnitt, 310: A/D-Wandlungsabschnitt, 320: Vorverarbeitungsabschnitt, 330: Bildverarbeitungsabschnitt, 340: Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt, 341: Einzel bilderspeicher, 342: Bewegungsvektorberechnungsabschnitt, 343: Abschnitt zum Berechnen des Bewegungsbetrags vertikal zur optischen Achse, 344: Abschnitt zum Berechnen des Bewegungsbetrags horizontal zur optischen Achse, 350: Scharfeinstellungssteuerabschnitt, 360: Steuerabschnitt, 400: Anzeigeabschnitt, 500: externer Schnittstellenabschnitt, 600: Lichtquellenabschnitt, 610: Weißlichtquelle, 620: Lichtleiterkabel

Claims

Endoskopvorrichtung, die umfasst: einen Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt, der einen relative Bewegungsbetrag berechnet, der ein relativer Bewegungsbetrag bezüglich eines Abbildungsabschnitts und eines Objekts ist; und einen Scharfeinstellungssteuerabschnitt, der einen Scharfeinstellungssteuerprozess auf dem Abbildungsabschnitt ausführt, wobei der Scharfeinstellungssteuerabschnitt einen kumulativen Bewegungsbetrag durch Kumulieren des relativen Bewegungsbetrags über N Einzelbilder (wobei N eine natürliche Zahl gleich oder größer 3 ist) berechnet, einen Scharfeinstellungsbedarfsbestimmungsprozess ausführt, der bestimmt, ob der kumulative Bewegungsbetrag größer ist als ein erster Schwellenwert oder nicht, und bewirkt, dass der Abbildungsabschnitt einen Scharfstellvorgang ausführt, wenn bestimmt wurde, dass der kumulative Bewegungsbetrag größer ist als der erste Schwellenwert.
Endoskopvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Scharfeinstellungssteuerabschnitt einen Scharfstellungsmachbarkeitsbestimmungsprozess ausführt, der bestimmt, ob es L Einzelbilder gegeben hat oder nicht (wobei L eine natürliche Zahl ist, die gleich oder größer als 3 ist), in denen der relative Bewegungsbetrag kleiner ist als ein zweiter Schwellenwert, wenn durch den Scharfstellungsbedarfsbestimmungsprozess bestimmt wurde, dass der kumulative Bewegungsbetrag größer ist als der erste Schwellenwert, und bewirkt, dass der Abbildungsabschnitt den Scharfstellvorgang ausführt, wenn bestimmt wurde, dass es die L Einzelbilder gab, in denen der relative Bewegungsbetrag kleiner ist als der zweite Schwellenwert
Endoskopvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt eine Vielzahl von lokalen Bewegungsbeträgen berechnet, eine Korrelation zwischen jeder der Vielzahl von lokalen Bewegungsbeträgen und einem peripheren lokalen Bewegungsbetrag berechnet, und den relative Bewegungsbetrag auf Grundlage eines lokalen Bewegungsbetrags aus der Vielzahl von lokalen Bewegungsbeträgen berechnet, die eine höhere Korrelation als eine vorgegebene Korrelation hat.
Endoskopvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die relative Bewegungsbetrag eine oder mehrere Komponenten umfasst, und der Scharfeinstellungssteuerabschnitt den kumulativen Bewegungsbetrag bezüglich jeder der einen oder mehreren Komponenten berechnet, den Scharfstellungsbedarfsbestimmungsprozess unter Verwendung eines Schwellenwerts als den ersten Schwellenwert ausführt, wobei der Schwellenwert dem kumulativen Bewegungsbetrag entspricht, der bezüglich jeder der einen oder mehreren Komponenten berechnet wird, und bewirkt, dass der Abbildungsabschnitt den Scharfstellvorgang ausführt, wenn bestimmt wurde, dass der bezüglich mindestens einer der einen oder mehreren Komponenten berechnete kumulative Bewegungsbetrag größer ist als der Schwellenwert, der dem kumulativen Bewegungsbetrag entspricht.
Endoskopvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt eine Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse als die relative Bewegungsbetrag berechnet, wobei die Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse eine Bewegungsbetrag in eine Richtung vertikal zu einer optischen Achse des Abbildungsabschnitts ist, und der Scharfeinstellungssteuerabschnitt den Scharfeinstellungsbedarfsbestimmungsprozess unter Verwendung eines Schwellenwerts der Bewegung vertikal zur optischen Achse als den ersten Schwellenwert ausführt, wobei der Schwellenwert der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse ein Schwellenwert bezüglich der kumulativen Bewegungsbetrag ist, die durch Kumulieren der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse erlangt wird.
Endoskopvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt eine Vielzahl von lokalen Bewegungsbeträgen auf Grundlage eines aufgenommenen Bildes berechnet, das von dem Abbildungsabschnitt aufgenommen wurde, einen Mittelwert der Vielzahl von lokalen Bewegungsbeträgen auf einer Einzelbildbasis berechnet und den Mittelwert als den Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse berechnet.
Endoskopvorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt eine Vielzahl von lokalen Bewegungsbeträgen berechnet, ein Histogramm bezüglich Größe und Richtung aus der Vielzahl von lokalen Bewegungsbeträgen auf einer Einzelbildbasis erzeugt und ein Bin des Histogramms, das einen Maximalwert hat, als den Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse berechnet.
Endoskopvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt einen Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse als den relative Bewegungsbetrag berechnet, wobei der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse ein Bewegungsbetrag in eine Richtung vertikal zu einer optischen Achse des Abbildungsabschnitts ist, und der Scharfeinstellungssteuerabschnitt den Scharfstellungsmachbarkeitsbestimmungsprozess an dem Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse ausführt.
Endoskopvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt einen Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse als den relative Bewegungsbetrag berechnet, wobei der Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse ein Bewegungsbetrag in eine Richtung horizontal zu einer optischen Achse des Abbildungsabschnitts ist, und wobei der Scharfeinstellungssteuerabschnitt den Scharfeinstellungsbedarfsbestimmungsprozess unter Verwendung eines Schwellenwerts des Bewegungsbetrags horizontal zur optischen Achse als den ersten Schwellenwert ausführt, wobei der Schwellenwert des Bewegungsbetrags horizontal zur optischen Achse ein Schwellenwert bezüglich des kumulativen Bewegungsbetrags ist, der durch Kumulieren des Bewegungsbetrags horizontal zur optischen Achse erlangt wird.
Endoskopvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt eine Vielzahl von lokalen Bewegungsvektoren berechnet, einen Fluchtpunkt der Vielzahl von lokalen Bewegungsvektoren auf einer Einzelbilderbasis berechnet, einen Evaluierungswert des Fluchtpunkts auf Grundlage eines Abstandes zwischen einer geraden Linie, die durch Verlängern jeder der Vielzahl von lokalen Bewegungsvektoren erlangt wird, und dem Fluchtpunkt berechnet und den Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse bezüglich eines Einzelbildes berechnet, in dem der Evaluierungswert größer als ein vorgegebener Wert ist.
Endoskopvorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt den Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse berechnet, die sich im Vorzeichen dementsprechend unterscheidet, ob sich der Abbildungsabschnitt näher zu dem Objekt hin bewegt oder von dem Objekt weg bewegt.
Endoskopvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt eine Vielzahl von lokalen Bewegungsvektoren berechnet, einen Fluchtpunkt der Vielzahl von lokalen Bewegungsvektoren auf einer Einzelbildbasis berechnet, Information berechnet, die sich entsprechend einem von einem Vektor und jeder der Vielzahl von lokalen Bewegungsvektoren gebildeten Winkel ändert, wobei der Vektor einen Startpunkt jeder der Vielzahl von lokalen Bewegungsvektoren und den Fluchtpunkt verbindet und auf Grundlage der Information bestimmt, ob der Abbildungsabschnitt sich näher zu dem Objekt hin bewegt oder sich von dem Objekt weg bewegt.
Endoskopvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt einen Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse als den relative Bewegungsbetrag berechnet, wobei der Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse ein Bewegungsbetrag in eine Richtung zu einer optischen Achse des Abbildungsabschnitts ist, und der Scharfeinstellungssteuerabschnitt den Scharfstellungsmachbarkeitsbestimmungsprozess an dem Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse ausführt.
Endoskopvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt einen Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse und einen Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse als den relative Bewegungsbetrag berechnet, wobei der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse ein Bewegungsbetrag in eine Richtung vertikal zu einer optischen Achse des Abbildungsabschnitts ist und der Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse ein Bewegungsbetrag in eine Richtung horizontal zu der optischen Achse des Abbildungsabschnitts ist, und der Scharfeinstellungssteuerabschnitt den Scharfeinstellungsbedarfsbestimmungsprozess unter Verwendung eines Schwellenwerts der Bewegung vertikal zur optischen Achse als den ersten Schwellenwert ausführt, wobei der Schwellenwert der Bewegung vertikal zur optischen Achse ein Schwellenwert bezüglich dem kumulativen Bewegungsbetrag ist, der durch Kumulieren des Bewegungsbetrags vertikal zur optischen Achse erlangt wird, den Scharfeinstellungsbedarfsbestimmungsprozess unter Verwendung eines Schwellenwerts der Bewegung horizontal zur optischen Achse als den ersten Schwellenwert ausführt, wobei der Schwellenwert der Bewegung horizontal zur optischen Achse ein Schwellenwert bezüglich des kumulativen Bewegungsbetrags ist, der durch Kumulieren des Bewegungsbetrags horizontal zur optischen Achse erlangt wird, und bewirkt, dass der Abbildungsabschnitt den Scharfstellvorgang ausführt, wenn bestimmt wurde, dass der kumulative Bewegungsbetrag, der durch Kumulieren des Bewegungsbetrags vertikal zur optischen Achse erlangt wird, größer ist als der Schwellenwert der Bewegung vertikal zur optischen Achse, oder wenn bestimmt wurde, dass der kumulative Bewegungsbetrag, der durch Kumulieren des Bewegungsbetrags horizontal zur optischen Achse erlangt wird, größer ist als der Schwellenwert der Bewegung horizontal zur optischen Achse.
Endoskopvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt einen Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse und einen Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse als den relativen Bewegungsbetrag berechnet, wobei der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse ein Bewegungsbetrag in eine Richtung vertikal zu einer optischen Achse des Abbildungsabschnitts ist und der Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse ein Bewegungsbetrag in eine Richtung horizontal zu der optischen Achse des Abbildungsabschnitts ist, und der Scharfstellungssteuerabschnitt bewirkt, dass der Abbildungsabschnitt den Scharfstellvorgang ausführt, wenn bestimmt wurde, dass es die L Einzelbilder gegeben hat, in denen der kumulative Bewegungsbetrag, der durch Kumulation des Bewegungsbetrags vertikal zur optischen Achse erlangt wurde, und der kumulative Bewegungsbetrag, der durch Kumulation des Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse erlangt wurde, kleiner sind als der zweite Schwellenwert.
Endoskopvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Scharfeinstellungssteuerabschnitt den ersten Schwellenwert einstellt, wenn eine Position der Ebene des scharfgestellten Objekts des Abbildungsabschnitts auf eine zweite Position eingestellt wird, die kleiner sein soll als der erste Schwellenwert, wenn die Position der Ebene des scharfgestellten Objekts auf eine erste Position eingestellt wird, wobei die zweite Position näher als die erste Position ist.
Endoskopvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt einen Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse als den relativen Bewegungsbetrag berechnet, wobei der Bewegungsbetrag vertikal zur optischen Achse ein Bewegungsbetrag in eine Richtung vertikal zu einer optischen Achse des Abbildungsabschnitts ist, und der Scharfeinstellungssteuerabschnitt den Scharfeinstellungsbedarfsbestimmungsprozess unter Verwendung eines Schwellenwerts der ersten Richtung und eines Schwellenwerts der zweiten Richtung als den ersten Schwellenwert ausführt, wobei der Schwellenwert der ersten Richtung ein Schwellenwert bezüglich einer Komponente der ersten Richtung des kumulativen Bewegungsbetrags ist und der Schwellenwert der zweiten Richtung ein Schwellenwert bezüglich einer Komponente der zweiten Richtung des kumulativen Bewegungsbetrags ist, und den Schwellenwert der ersten Richtung und den Schwellenwert der zweiten Richtung auf Werte einstellt, die sich voneinander unterscheiden.
Endoskopvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt einen Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse als den relativen Bewegungsbetrag berechnet, wobei der Bewegungsbetrag horizontal zur optischen Achse ein Bewegungsbetrag in eine Richtung horizontal zu einer optischen Achse des Abbildungsabschnitts ist, und der Scharfeinstellungssteuerabschnitt den Scharfeinstellungsbedarfsbestimmungsprozess unter Verwendung eines Schwellenwerts einer Bewegung in die Nähe und eines Schwellenwerts einer Bewegung weg als den ersten Schwellenwert ausführt, wobei der Schwellenwert der Bewegung in die Nähe ein Schwellenwert ist, wenn der kumulative Bewegungsbetrag einem Fall entspricht, wenn der Abbildungsabschnitt sich dem Objekt nähert, und der Schwellenwert der Bewegung weg ein Schwellenwert ist, wenn der kumulative Bewegungsbetrag einem Fall entspricht, in dem der Abbildungsabschnitt sich von dem Objekt wegbewegt, und einen Absolutwert des Schwellenwerts der Bewegung in die Nähe kleiner einstellt als einen Absolutwert des Schwellenwerts der Bewegung weg.
Endoskopvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt den kumulativen Bewegungsbetrag über die N Einzelbilder, die bei einem Bezugseinzelbild beginnen, nachdem der Scharfstellvorgang auf einen Standby-Betrieb eingestellt wurde, bis zu einem momentanen Einzelbild berechnet.
Endoskopvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt den kumulativen Bewegungsbetrag über die N Einzelbilder, die bei einem Bezugseinzelbild beginnen, nachdem eine Kumulationseinzelbildzählung bezüglich dem relativen Bewegungsbetrag rückgesetzt wurde, bis zu einem momentanen Einzelbild berechnet.
Endoskopvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt einen Bewegungsvektor als den relative Bewegungsbetrag auf Grundlage eines aufgenommenen Bildes, das von dem Abbildungsabschnitt aufgenommen wurde, berechnet.
Endoskopvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Abbildungsabschnitt mindestens einen von einem Bewegungssensor und einem Positionssensor umfasst, und der Bewegungsbetragsberechnungsabschnitt den relativen Bewegungsbetrag auf Grundlage eines Signals von mindestens einem von dem Bewegungssensor und dem Positionssensor berechnet.
Scharfeinstellungssteuerverfahren für eine Endoskopvorrichtung, das umfasst: Berechnen eines relativen Bewegungsbetrags, der ein relativer Bewegungsbetrag bezüglich eines Abbildungsabschnitts und eines Objekts ist; Berechnen eines kumulativen Bewegungsbetrags durch Kumulieren des relativen Bewegungsbetrags über N Einzelbilder (wobei N eine natürliche Zahl gleich oder größer 3 ist); Ausführen eines Scharfeinstellungsbedarfsbestimmungsprozesses, der bestimmt, ob der kumulative Bewegungsbetrag größer ist als ein erster Schwellenwert oder nicht; und Bewirken, dass der Abbildungsabschnitt einen Scharfstellvorgang ausführt, wenn bestimmt wurde, dass der kumulative Bewegungsbetrag größer ist als der erste Schwellenwert.