JP2010008836A - Electronic endoscope apparatus and focus adjustment method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、対物光学系の焦点距離を変更する機能とオートフォーカス機能を備えた電子内視鏡装置及びそのピント調節方法に関するものである。 The present invention relates to an electronic endoscope apparatus having a function of changing the focal length of an objective optical system and an autofocus function, and a focus adjustment method thereof.
近年、医療の分野では電子内視鏡装置を用いた検査が広く用いられている。電子内視鏡装置は、対物光学系やイメージセンサ等を先端部に組み込んだ内視鏡本体部の他、プロセッサ装置、光源装置，モニタ等からなる。検査時には、光源装置からの照明光の下で対物光学系を介して生体内の被観察部位の光学像をイメージセンサ上に結像して撮影し、得られる撮影信号をプロセッサ装置で各種画像処理した後にモニタに表示する。 In recent years, examination using an electronic endoscope apparatus has been widely used in the medical field. The electronic endoscope apparatus includes a processor device, a light source device, a monitor, and the like in addition to an endoscope main body portion in which an objective optical system, an image sensor, and the like are incorporated in a distal end portion. At the time of inspection, an optical image of the observed region in the living body is imaged on the image sensor through the objective optical system under the illumination light from the light source device, and the obtained photographic signal is subjected to various image processing by the processor device. Display on the monitor.
上記のような電子内視鏡装置では、変倍レンズを含む光学的変倍機構を対物光学系に組み込み、その変倍レンズの光軸方向の移動で対物光学系の焦点距離の増減を行い、光学的倍率を変更して被観察部位を観察できるようにしたものも知られている。また、特許文献１のように、光学的変倍機構とともに、自動的にピント合わせを行うオートフォーカス機構を組み込んだ電子内視鏡装置も知られている。
In the electronic endoscope apparatus as described above, an optical zoom mechanism including a zoom lens is incorporated in the objective optical system, and the focal length of the objective optical system is increased or decreased by moving the zoom lens in the optical axis direction. There is also known one in which an optical magnification is changed so that an observation site can be observed. Further, as in
特許文献１の電子内視鏡装置では、変倍ごとにピント調節が必要となるバリフォーカルタイプの光学的変倍機構と、変倍レンズとは別個独立して移動させることができるピント合わせ用の合焦レンズを含む合焦機構とを対物光学系に組み込んである。ピント調節時には、撮影画像のコントラストが最大になる合焦レンズのレンズ位置を検出し、そのレンズ位置に合焦レンズを移動させるコントラスト検出方式が採用されている。
In the electronic endoscope apparatus of
上記のようなコントラスト検出方式では、合焦レンズをステップ移動させながら撮影を行い、合焦レンズの各レンズ位置のそれぞれについて撮影画像中のコントラストの大きさを示す評価値を順次に算出するサーチ処理を行い、ＡＦ評価値が最大となるレンズ位置を検出する。サーチ処理では、例えば合焦レンズを、その可動域の一端にセットし、この近一端から他端にまで合焦レンズを移動させる全域サーチが行われる。また、コントラスト検出方式の１つとして、ＡＦ評価値が増加から減少に転じるピークを検出し、そのピークとなるレンズ位置に合焦レンズをセットする、いわゆる山登り方式も知られている。 In the contrast detection method as described above, a search process is performed in which shooting is performed while stepping the focusing lens, and evaluation values indicating the magnitude of contrast in the captured image are sequentially calculated for each lens position of the focusing lens. And the lens position where the AF evaluation value is maximized is detected. In the search process, for example, a focusing lens is set at one end of the movable range, and a whole area search is performed in which the focusing lens is moved from the near end to the other end. As one of contrast detection methods, a so-called hill-climbing method is also known in which a peak at which the AF evaluation value changes from increasing to decreasing is detected, and a focusing lens is set at the lens position where the AF evaluation value becomes the peak.
ところで、上記のようなサーチ処理は、合焦レンズをステップ移動させるごとにイメージセンサによる撮影を行う必要があるため、かなりの時間を要するという問題がある。このため、上記のような光学的変倍機構によって光学的倍率が変更されると、サーチ処理が行われるため比較的に長い時間、ピントが合致した画像を観察することができなくなり、電子内視鏡装置での検査効率を低下させるという問題があった。 By the way, the search process as described above has a problem that it takes a considerable time since it is necessary to perform image capturing by the image sensor every time the focusing lens is moved stepwise. For this reason, when the optical magnification is changed by the optical scaling mechanism as described above, the search process is performed, so that an image in focus cannot be observed for a relatively long time. There was a problem that the inspection efficiency in the mirror device was lowered.
また、山登り方式では、合焦レンズの移動ステップが少なくなってサーチ処理に要する時間を短縮する効果を期待できるが、光学的倍率が高い場合や、被観察部位自体のコントラストが低い場合には、検出されるＡＦ評価値の変化が細かく変化し、あるいは変化があまりないため、明確なピークを検出できずピントを調節することが困難になることもある。 In the hill-climbing method, the effect of shortening the time required for the search process by reducing the focusing lens movement step can be expected, but when the optical magnification is high or the contrast of the observed site itself is low, Since the detected AF evaluation value changes finely or does not change much, a clear peak cannot be detected, and it may be difficult to adjust the focus.
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、光学的変倍機構による倍率変更時の合焦に要する時間を短縮し、迅速にピント合わせを行うことができる電子内視鏡装置及びそのピント調節方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an electronic endoscope apparatus capable of reducing the time required for focusing when changing the magnification by an optical zoom mechanism and performing quick focusing, and its An object is to provide a focus adjustment method.
上記目的を達成するために、請求後１記載の電子内視鏡装置のピント調節方法では、変倍レンズの移動による倍率変更が行われたときに、撮影された画像の明るさと、倍率変更直前に撮影された画像から認識された被観察部位の画像の特徴と、倍率変更後の対物光学系の倍率との組み合わせに対応して、倍率変更後に予想される評価値の範囲としてサーチ範囲を特定するとともに、倍率変更前のレンズ位置に対応した撮影距離に倍率変更後のピントを合致させるレンズ位置に合焦レンズを移動してから、評価値が特定したサーチ範囲内を維持するレンズ位置の範囲で合焦レンズを移動させ、この移動で得られる各評価値を評価して得られる被観察部位にピントを合致させるためのレンズ位置に合焦レンズを移動させるものである。
In order to achieve the above object, according to the focus adjustment method of the electronic endoscope apparatus according to
請求項２記載の電子内視鏡装置のピント調節方法では、特定したサーチ範囲内となる範囲で合焦レンズを移動させたときに、最大の評価値となるレンズ位置に合焦レンズを移動するものである。 The focus adjustment method of the electronic endoscope apparatus according to claim 2, wherein when the focusing lens is moved within a specified search range, the focusing lens is moved to a lens position having a maximum evaluation value. Is.
請求項３記載の電子内視鏡装置では、体内に挿入される挿入部の先端に設けられ、合焦する撮影距離を合焦レンズの移動によって調節する合焦機構と、光学像を変倍する光学的変倍機構とが組み込まれた対物光学系と、対物光学系を通して被観察部位の撮影を行い、撮影した被観察部位の画像を撮影信号に光電変換して出力するイメージセンサと、
撮影信号に基づいて、撮影画像のコントラストの大きさを示す評価値を検出するコントラスト検出手段と、撮影信号に基づいて、撮影画像の明るさを検出する明るさ検出手段と、撮影信号に基づいて、撮影された被観察部位の画像の特徴を認識する認識手段と、撮影画像の明るさと、対物光学系の倍率変更直前の被観察部位の画像の特徴と、倍率変更後の対物光学系の倍率との組み合わせに対応して、倍率変更後に予想される評価値の範囲として予め規定したサーチ範囲を、撮影画像の明るさと、倍率変更前の被観察部位の画像の特徴と、倍率変更後の倍率との複数の組み合わせにそれぞれ対応付けて記憶した記憶手段と、光学的変倍機構による対物光学系の倍率変更が行われたときに、明るさ検出手段によって検出された撮影画像の明るさと、倍率変更直前に認識手段によって認識された被観察部位の画像の特徴と、倍率変更後の対物光学系の倍率との組み合わせに対応したサーチ範囲を記憶手段に記憶されている複数のサーチ範囲から特定するとともに、倍率変更前のレンズ位置に対応した撮影距離に倍率変更後のピントを合致させるレンズ位置に合焦レンズを移動してから、コントラスト検出手段で検出される評価値が特定したサーチ範囲内を維持するレンズ位置の範囲で合焦レンズを移動させ、この移動で得られる各評価値を評価して、被観察部位にピントを合致させるためのレンズ位置を決定し、決定されたレンズ位置に合焦レンズを移動させるフォーカス制御手段とを備えたものである。
The electronic endoscope apparatus according to claim 3 is provided at a distal end of an insertion portion to be inserted into the body, and adjusts a focusing distance by moving a focusing lens, and zooms an optical image. An objective optical system incorporating an optical scaling mechanism, an image sensor that performs imaging of the observed site through the objective optical system, photoelectrically converts the captured image of the observed site into an imaging signal, and
Contrast detection means for detecting an evaluation value indicating the magnitude of contrast of the photographed image based on the photographing signal, brightness detection means for detecting the brightness of the photographed image based on the photographing signal, and based on the photographing signal , Recognition means for recognizing the characteristics of the image of the observed site, the brightness of the captured image, the characteristics of the image of the observed site immediately before the magnification change of the objective optical system, and the magnification of the objective optical system after the magnification change The search range specified in advance as the range of evaluation values expected after the magnification change, the brightness of the captured image, the characteristics of the image of the observed site before the magnification change, and the magnification after the magnification change Brightness of the captured image detected by the brightness detection means when the magnification of the objective optical system is changed by the optical scaling mechanism From the plurality of search ranges stored in the storage unit, a search range corresponding to the combination of the image feature of the observed site recognized by the recognition unit immediately before the magnification change and the magnification of the objective optical system after the magnification change is stored. A search range in which the evaluation value detected by the contrast detection means is specified after the focusing lens is moved to the lens position that matches the focus after the magnification change to the shooting distance corresponding to the lens position before the magnification change. The focusing lens is moved within the range of the lens position that maintains the inside, the evaluation values obtained by this movement are evaluated, the lens position for focusing on the observed site is determined, and the determined lens position And a focus control means for moving the focusing lens.
請求項４記載の電子内視鏡装置では、フォーカス制御手段を、特定したサーチ範囲内となる範囲で合焦レンズを移動させたときに最大の評価値となるレンズ位置を、ピントを合致させるためのレンズ位置として決定するようにしたものである。 In the electronic endoscope apparatus according to claim 4, the focus control unit is configured to focus the lens position that is the maximum evaluation value when the focusing lens is moved within the specified search range. This is determined as the lens position.
本発明によれば、光学的変倍機構による倍率変更が行われたときに、倍率変更直前の被観察部位の特徴と、撮影画像の明るさと、倍率変更後の対物光学系の倍率との組み合わせに対応して予想される評価値の範囲をサーチ範囲と特定し、評価値がそのサーチ範囲となるレンズ位置の範囲で合焦レンズを移動させ、各評価値からピントを合致させるためのレンズ位置を決めているため、合焦レンズの移動によるコントラストの変化が小さい場合や、ＡＦ評価値の変化が細かく変化する場合であっても短時間でピントを合わせることができる。 According to the present invention, when the magnification change is performed by the optical magnification change mechanism, the combination of the characteristics of the observed region immediately before the magnification change, the brightness of the captured image, and the magnification of the objective optical system after the magnification change The range of the expected evaluation value corresponding to the search range is specified as the search range, the focusing lens is moved within the range of the lens position where the evaluation value is the search range, and the lens position for matching the focus from each evaluation value Therefore, even when the contrast change due to the movement of the focusing lens is small or the AF evaluation value changes finely, the focus can be achieved in a short time.
図１において、電子内視鏡装置２は、内視鏡本体部１０，プロセッサ装置１１，光源装置１２，モニタ１４等から構成してある。内視鏡本体部１０は、体腔内に挿入される挿入部１５と、この挿入部１５の基端に設けた操作部１６と、操作部１６から伸びてプロセッサ装置１１及び光源装置１２に内視鏡本体部１０を接続するユニバーサルコード１７とを備えている。
In FIG. 1, the electronic endoscope apparatus 2 includes an endoscope
挿入部１５は、先端から順番に先端部２０、湾曲部２１、及び可撓管部２２からなる。先端部２０には、体腔内撮影用の撮影ユニット２３等を内蔵してある。湾曲部２１は、操作部１６に設けたアングルノブ２４の操作に連動して、挿入部１５内に通されたワイヤが押し引きされることにより、上下左右方向に湾曲する。これにより、先端部２０を体腔内の所望の方向に向けることができる。
The insertion portion 15 includes a
可撓管部２２は、操作部１６と湾曲部２１との間を長尺状に繋ぐ部分であり、可撓性を有している。可撓管部２２の内部には、上記アングルノブ２４に連動したワイヤの他、撮影ユニット２３とプロセッサ装置１１とを電気的に接続するケーブルや、撮影ユニット２３の光学的倍率（焦点距離）を変更するための駆動力を伝達する線状伝達部材、光源装置１２からの照明光を先端部２０に導くためのライトガイド、鉗子チューブ、送気・送水チューブ等を通してある。
The
操作部１６には、アングルノブ２４の他、撮影ユニット２３の光学的倍率を変更する際に操作される変倍操作部２５を設けてある。この変倍操作部２５は、光学的倍率を高くするアップボタン２５ａと、倍率を低くするダウンボタン２５ｂとから構成してある。アップボタン２５ａまたはとダウンボタン２５ｂの押圧する変倍操作ごとに、撮影ユニット２３の光学的倍率が１ステップずつ変化する。
In addition to the
プロセッサ装置１１は、内視鏡本体部１０と光源装置１２と電気的に接続され、電子内視鏡装置２の動作を統括的に制御する。このプロセッサ装置１１は、ユニバーサルコード１７内に通されたケーブルを介して内視鏡本体部１０と接続されることにより、撮影ユニット２３の駆動を制御するともに、撮影ユニット２３からの撮影信号が入力され、この入力された撮影信号に各種画像処理を施して撮影画像の画像データを生成する。プロセッサ装置１１で生成された画像データに基づいて、プロセッサ装置１１に接続されたモニタ１４に撮影画像である被観察部位の画像が表示される。また、プロセッサ装置１１は、撮影画像のコントラストに基づいて撮影ユニット２３のピント制御を行う。
The
図２に示すように、先端部２０の前面２０ａには、観察窓３１，照明窓３２，鉗子出口３３、及び送気・送水用ノズル３４を設けてある。観察窓３１には、撮影ユニット２３を構成する光学系の一部が露呈されており、この観察窓３１を通して撮影ユニット２３による撮影を行う。
As shown in FIG. 2, an
照明窓３２は、観察窓３１を挟むように２個配され、光源装置１２からの照明光を体腔内に照射する。鉗子出口３３は、操作部１６に設けた鉗子挿入口３５（図１参照）と鉗子チューブを介して繋がっている。注射針や高周波メスなどが先端に配された各種処置具が鉗子挿入口３５から挿入され、その先端が鉗子出口３３から露呈される。送気・送水用ノズル３４は、操作部１６に設けられた送気・送水ボタン（図示省略）の操作によって洗浄水や空気を被観察部位に向けて噴射する。
Two
図３に示すように、撮影ユニット２３には、対物光学系４０を組み込んである。この対物光学系４０は、物体側から順番に、第１固定レンズ４１，変倍用の第１変倍レンズ４２と第２変倍レンズ４３，第２固定レンズ４４、ピント調節用の合焦レンズ４５，絞り４６を配してあり、バリフォーカル系の撮影レンズとなっている。
As shown in FIG. 3, an objective
絞り４６の後方には、対物光学系４０の光軸ＰＬを９０度折り曲げるプリズム４７を配してあり、折り曲げられた光軸ＰＬ上にイメージセンサ４８を配してある。プリズム４７とイメージセンサ４８との間には、イメージセンサ４８の受光面を保護するカバーガラス４９を配してある。
A
第１固定レンズ４１は、固定されたレンズホルダ５１に保持してあり、物体側の面を観察窓３１から外部に露呈する。第１変倍レンズ４２及び第２変倍レンズ４３は、レンズホルダ５２，５３に保持され、それぞれ光軸ＰＬに沿った方向に移動自在としてある。第２固定レンズ４４は、第１固定レンズ４１と同様に固定されたレンズホルダ５４に保持してある。さらに、合焦レンズ４５は、レンズホルダ５５に保持されて光軸ＰＬに沿った方向に移動自在としてある。
The first fixed
各変倍レンズ４２，４３は、カム軸５７等とともに対物光学系４０の変倍機構５８を構成する。レンズホルダ５２，５３には、カムピン５２ａ，５３ａを一体に設けてあり、これらカムピン５２ａ，５３ａを円柱状のカム軸５７の外周に形成したカム溝５７ａ，５７ｂに係合してある。カム軸５７は、回動自在に組み付けてあり、その端部には多重コイルバネ等からなる線状伝達部材５９の一端を連結してある。線状伝達部材５９は、その他端を操作部１６内部に設けた変倍モータ６１（図４参照）に取り付けてある。
The
上記のように変倍機構５８を構成することにより、変倍モータ６１の回転が線状伝達部材５９を介してカム軸５７に伝達されてカム軸５７が回転する。このカム軸５７の回転により、各変倍レンズ４２，４３が光軸ＰＬに沿って前後にそれぞれ移動する。これにより、対物光学系４０の焦点距離を変更し、光学的倍率の変更を行う。
By configuring the
合焦レンズ４５は、その移動によってピント調節を行う合焦機構６２を構成している。合焦レンズ４５を保持するレンズホルダ５５には、円筒形状の移動体６３を一体に設けてある。移動体６３は、その内側に通された駆動軸６４に摩擦係合しており、駆動軸６４は、その一端に小型の圧電アクチュエータ６５を取り付けてある。
The focusing lens 45 constitutes a focusing
圧電アクチュエータ６５は、プロセッサ装置１１からの駆動パルスが与えられることにより伸縮して駆動軸６４を前後に動かす。この駆動軸６４の前後方向の運動により、合焦レンズ４５は、移動体６３がストッパ６６ａに当接した前端位置と、ストッパ６６ｂに当接した後端位置との間で移動する。この合焦レンズ４５の移動により、被観察部位に対物光学系４０のピントが合致するように調節される。合焦レンズ４５の移動方向，移動量は、圧電アクチュエータ６５に与える駆動パルスのパターン，駆動パルス数によって制御される。
The
なお、対物光学系４０の変倍機構５８，合焦機構６２の構成は、上記の構成に限られるものでは、種々の構成を採用することができる。
In addition, the structure of the
電気的な構成を示す図４において、プロセッサ装置１１の主制御部７０は、プロセッサ装置１１の各部とともに、電気的に接続された内視鏡本体部１０，光源装置１２の各部を統括的に制御する。内視鏡本体部１０には、上述のイメージセンサ４８の他、センサドライバ７１，アナログ信号処理部７２，モータドライバ７３，フォーカスドライバ７４等を設けてある。
In FIG. 4 showing the electrical configuration, the
イメージセンサ４８としては、例えばＣＣＤ型のものを用いている。センサドライバ７１は、イメージセンサ４８を駆動するための各種駆動信号を発生するタイミングジェネレータ等から構成してある。イメージセンサ４８は、センサドライバ７１からの駆動信号によって、例えば１秒間に６０フレームの撮影を行うように駆動され、対物光学系４０、及びプリズム４７を介して受光面に形成される光学像を光電変換した撮影信号を出力する。
As the
アナログ信号処理部７２は、撮影信号に含まれるリセットノイズの除去を行う相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路や増幅を行うアンプ、撮影信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器などからなる。イメージセンサ４８からの撮影信号は、アナログ信号処理部７２で処理されてプロセッサ装置１１に送られる。
The analog
モータドライバ７３は、プロッサ装置１１の変倍制御部７６の制御の下で変倍モータ６１を駆動し、変倍機構５８による対物光学系４０の倍率変更を行う。変倍制御部７６は、変倍操作部２５から変倍操作に応じた変倍操作信号が入力されるごとに、モータドライバ７３を介して変倍モータ６１を駆動する。これにより、対物光学系４０の倍率は、１倍、２倍，・・・５倍のいずれかとされる。フォーカスドライバ７４は、プロセッサ装置１１のＡＦ制御部７７の制御下で圧電アクチュエータ６５を駆動し、合焦レンズ４５を移動させる。
The motor driver 73 drives the
光源装置１２は、光源７８，光源ドライバ７９、集光レンズ８１から構成される。光源７８は、照明光を出力する例えばキセノンランプやハロゲンランプからなり、光源ドライバ７９によって駆動される。集光レンズ８１は、光源７８からの光を集光してライトガイド８２の一端に入射させる。ライトガイド８２は、光源７８からの照明光を先端部２０にまで導き、その照明光を照明レンズ８３，照明窓３２を介して被観察部位に向けて照射する。
The
アナログ信号処理部７２からプロセッサ装置１１に入力された撮影信号は、画像処理部８４に送られる。画像処理部８４は、入力された撮影信号に対し、色補間、ゲイン補正、ホワイトバランス調整、ガンマ補正、画像強調処理等を行う。信号変換部８５は、画像処理部８４で処理された撮影信号をアナログ変換し、接続されたモニタ１４に出力する。これにより、イメージセンサ４８で撮影された被観察部位の画像をモニタ１４に表示する。
The photographing signal input from the analog
アナログ信号処理部７２からの撮影信号は、明るさ検出部８６，評価値検出部８７，特徴認識部８８にも送られる。明るさ検出部８６は、撮影信号から撮影画像の明るさ（被写体輝度）を検出し、ＡＦ制御部７７に送る。
The photographing signal from the analog
また、評価値検出部８７は、撮影信号に基づいて、撮影画像のコントラストの大きさを示すＡＦ評価値を１フレームごとに生成し、ＡＦ制御部７７に送る。このＡＦ評価値は、従来のコントラスト検出方式でピント調節をする場合と同じ手法で求められ、撮影画像の高周波成分を積算したものとして求める。なお、この例ではＡＦ評価値を求める対象範囲であるＡＦエリアを撮影画像の全範囲としているが、全範囲よりも小さいＡＦエリアを設定してもよい。
The evaluation
特徴認識部８８は、撮影信号に基づいて、撮影されている被観察部位の画像の特徴を認識するものである。この例では、特徴認識部８８は、被観察部位の画像の特徴として、撮影されている被観察部位の形状の認識を行い、後述する評価値テーブルに設定してある複数の形状のうちで最も近い形状のものを識別する。
The
この特徴認識部８８は、数フレーム分の形状を保持しておくバッファメモリを有しており、形状を識別するごとにバッファメモリの最も古い形状を更新することにより、数フレーム分の最新の形状を保持する。変倍操作部２５で変倍操作が行われると、特徴認識部８８は、その操作時点でバッファメモリに記憶されている倍率変更直前の最新の形状をＡＦ制御部７７に送る。これにより、ＡＦ制御部７７は、倍率変更直前のピントのあっている状態の撮影画像から認識された形状を取得する。
This
ＡＦ制御部７７は、評価値検出部８７からのＡＦ評価値を参照しながら、フォーカスドライバ７４を介して圧電アクチュエ−タ６５を駆動することにより、撮影中の被観察部位にピントが合致するように合焦レンズ４５のレンズ位置を制御する。また、ＡＦ制御部７７は、ストッパ６６ａまたはストッパ６６ｂに合焦レンズ４５が当接している状態を基準にして、圧電アクチュエ−タ６５に供給する駆動パルスのパルス数、パターンに基づき合焦レンズ４５のレンズ位置を検知する。
The
通常時では、ＡＦ制御部７７は、例えば全域サーチ処理によって被観察部位にピントが合致するように合焦レンズ４５のレンズ位置を調節し、その後にＡＦ評価値が小さな変化量であるが一定量以上変化したときには微小サーチ処理によって合焦レンズ４５のレンズ位置を微調節して、ピントが維持されるように制御する。
In a normal time, the
全域サーチ処理では、合焦レンズ４５をその可動域の全域で移動させながらＡＦ評価値をそれぞれ取得し、ＡＦ評価値が最大となるレンズ位置に合焦レンズ４５をセットする。また、微小サーチ処理では、処理開始時のレンズ位置を基準にして合焦レンズ４５を所定の微小域で前後に移動させてＡＦ評価値のピークを検出し、ＡＦ評価値がそのピークとなるように合焦レンズ４５のレンズ位置を調節する。なお、微小サーチ処理でＡＦ評価値のピークを検出できないときは、全域サーチ処理を行う。 In the entire area search process, the AF evaluation value is acquired while moving the focusing lens 45 in the entire movable range, and the focusing lens 45 is set at the lens position where the AF evaluation value is maximized. In the minute search process, the focusing lens 45 is moved back and forth in a predetermined minute region based on the lens position at the start of the process to detect the peak of the AF evaluation value so that the AF evaluation value becomes the peak. The lens position of the focusing lens 45 is adjusted. Note that when the AF evaluation value peak cannot be detected by the fine search process, the entire area search process is performed.
対物光学系４０の倍率変更直後では、ＡＦ制御部７７は、短時間でピントを合致させるために、限定サーチ処理を行って被観察部位に短時間でピントが合致するように合焦レンズ４５のレンズ位置を制御する。限定サーチ処理では、ＡＦ制御部７７は、ＡＦ評価値が後述する評価値サーチ範囲内となる限定された区間で合焦レンズ４５を移動させながら、ＡＦ評価値を取得してＡＦ評価値の最大値を検出し、その最大値となるレンズ位置に合焦レンズ４５をセットする。
Immediately after the magnification of the objective
評価値サーチ範囲は、ＡＦ評価値の範囲として規定してある。評価値サーチ範囲は、撮影画像の明るさと、倍率変更後の対物光学系４０の倍率と、倍率変更直前に撮影された被観察部位の形状との組み合わせに応じて決められており、これら倍率，明るさ，形状に応じた評価値サーチ範囲を、テーブルメモリ８９に記憶した評価値テーブルから特定する。
なお、この例では、評価値サーチ範囲を特定する際に、撮影画像の明るさとして倍率変更後のものを用いているが、倍率変更前のものであってもよい。
The evaluation value search range is defined as a range of AF evaluation values. The evaluation value search range is determined according to the combination of the brightness of the photographed image, the magnification of the objective
In this example, when the evaluation value search range is specified, the brightness of the captured image is the one after the magnification change, but may be the one before the magnification change.
ＡＦ制御部７７は、評価値サーチ範囲を決定する際の対物光学系４０の倍率を、変倍制御部７６から、撮影画像の明るさを明るさ検出部８６から取得し、被観察部位の形状を特徴認識部８８から取得する。
The
テーブルメモリ８９には、上記のように評価値テーブルを記憶してある。この評価値テーブルは、図５に示すように、対物光学系４０の倍率、撮影画像の明るさ、被観察部位の形状の各組み合わせに評価値サーチ範囲がそれぞれ対応付けてある。
The
対物光学系４０の倍率としては、１倍，２倍，・・・５倍があり、撮影画像の明るさとしては、例えば「７（ＩＲＥ）」，「４０（ＩＲＥ）」，「６０（ＩＲＥ）」等がある。また、形状としては、撮影される種々の被観察部位の形状をパターン化したものであり、例えばポリープ等の観察される形状をパターン化した円形の形状Ａ，四角形の形状Ｂ，三角形の形状Ｃ等を設定してある。
The magnification of the objective
特定の形状として認識される被観察部位を撮影しているときに、光学的倍率を変更してピントを合致させたときのＡＦ評価値は、かなり高い確率で、その特定の形状と変更後の光学系の倍率と画像の明るさとの組み合わせに応じた比較的に狭い特定の範囲内の値となる。そこで、任意の形状，倍率，明るさの組み合わせに対応して、倍率変更後に予想されるＡＦ評価値の特定の範囲を、その組み合わせに対応する評価値サーチ範囲として、種々の組み合わせについて求めて、それら組み合わせに対応付けて評価値テーブルに記憶してある。 When photographing the site to be observed that is recognized as a specific shape, the AF evaluation value when the optical magnification is changed and the focus is matched is fairly high, and the specific shape and the post-change The value is within a relatively narrow specific range corresponding to the combination of the magnification of the optical system and the brightness of the image. Accordingly, in response to a combination of arbitrary shape, magnification, and brightness, a specific range of AF evaluation values expected after the magnification change is obtained as an evaluation value search range corresponding to the combination for various combinations, They are stored in the evaluation value table in association with these combinations.
次に上記の構成の作用について説明する。電子内視鏡装置２で体腔内を観察する際には、まず内視鏡本体部１０を、プロセッサ装置１１，及光源装置１２に接続する。次いで、各部の電源をオンにして、挿入部１５を体腔内に挿入する。電源のオンにより、光源装置１２からの照明光が照明窓３２照射される。そして、この照明光の照明下で、観察窓３１から露呈された対物光学系４０を介してイメージセンサ４８による撮影が所定のフレームレートで行われる。この撮影で得られる撮影信号がプロセッサ装置１１に送られ、プロセッサ装置１１に接続されたモニタ１４に体腔内の被観察部位の撮影画像が表示される。
Next, the operation of the above configuration will be described. When observing the inside of a body cavity with the electronic endoscope device 2, first, the
イメージセンサ４８による撮影が行われている間では、１フレーム分の撮影信号が入力されるごとに、評価値検出部８７によってＡＦ評価値が求められ、これがＡＦ制御部７７に送られる。そして、対物光学系４０の倍率が一定にされている場合には、ＡＦ制御部７７の制御の下、全域サーチ処理と微小サーチ処理とを用いた対物光学系４０のピント調節が行われる。
While photographing by the
例えば先端部２０を適当な方向の被観察部位に向ける等して、撮影距離が大きく変化したために微小サーチ処理によってＡＦ評価値のピークが検出できなくなると、全域サーチ処理が行われる。この全域サーチ処理では、まず合焦レンズ４５が、その可動域の一端、例えば前端位置に移動される。この後、イメージセンサ４８による撮影を行ってから、後端位置に向けて合焦レンズ４５をステップ移動させて再び撮影を行う。
For example, when the
上記のようにして、後端位置に向けて合焦レンズ４５を移動させながら、移動ごとに撮影を行い、各撮影で得られる撮影信号から評価値検出部８７によってＡＦ評価値が順次に検出される。後端位置でのＡＦ評価値が求められた後、ＡＦ制御部７７により、各ＡＦ評価値のうちで最大となるＡＦ評価値が判定され、その最大のＡＦ評価値に対応するレンズ位置が圧電アクチュエータ６５に供給した駆動パルス数等から特定される。そして、ＡＦ制御部７７の制御により、圧電アクチュエータ６５が駆動されて特定されたレンズ位置に合焦レンズ４５が移動される。これにより、先端部２０が向けられた先の被観察部位に対物光学系４０のピントが合致した状態とされる。
As described above, while the focusing lens 45 is moved toward the rear end position, shooting is performed for each movement, and the AF evaluation value is sequentially detected by the evaluation
上記のように全域サーチ処理でピントが合致した状態とされた後、先端部２０の移動や被観察部部位の動きによって撮影距離が変化するとピントのずれが生じるが、それはＡＦ評価値の変化としてＡＦ制御部７７に検知される。そして、そのＡＦ評価値の変化量が一定量以上となると、ＡＦ制御部７７によって微小サーチ処理が行われる。
As described above, after the entire area search process is brought into focus, if the shooting distance changes due to the movement of the
微小サーチ処理が開始されると、まず現在の合焦レンズ４５のレンズ位置を中心にした微小な範囲で合焦レンズ４５が前後に移動され、各レンズ位置でのＡＦ評価値が取得される。そして、各ＡＦ評価値から合焦レンズ４５が移動した範囲でのＡＦ評価値のピークを検出し、そのピークとなるレンズ位置に合焦レンズ４５を移動させてピントを合致させる。ＡＦ評価値のピークが検出できないときには、撮影距離の変化が大きかったものとして前述の全域サーチ処理を行ってピントを合致させる。 When the minute search process is started, first, the focusing lens 45 is moved back and forth within a minute range centered on the lens position of the current focusing lens 45, and an AF evaluation value at each lens position is acquired. Then, a peak of the AF evaluation value in a range in which the focusing lens 45 is moved is detected from each AF evaluation value, and the focusing lens 45 is moved to the lens position where the peak is reached, and the focus is matched. When the peak of the AF evaluation value cannot be detected, the above-described whole area search process is performed and the focus is matched, assuming that the change in the shooting distance is large.
以上のようにして、被観察部位にピントが合致するように制御されている下で、その被観察部位の観察を行うが、先端部２０の位置を変えずに被観察部位を拡大して観察する場合には、変倍操作部２５のアップボタン２５ａを操作する。また、同様に広い範囲を観察する場合には、変倍操作部２５のダウンボタン２５ｂを操作する。
As described above, the observation site is observed under the control to be in focus with the observation site, but the observation site is magnified and observed without changing the position of the
変倍操作部２５が操作されると、変倍制御部７６の制御下で変倍モータ６１が駆動されてカム軸５７が回転される。このカム軸５７も回転によって第１変倍レンズ４２及び第２変倍レンズ４３がそれぞれ前後方向に移動し、対物光学系４０の倍率が変化する。変倍操作部２５の１回の操作ごとにカム軸５７が一定量の回転されるように制御を行うため、１回の操作ごとに倍率が１段階ずつ増減される。これにより、例えば対物光学系４０の倍率が１倍であるときに、アップボタン２５ａを１回押圧すると第１，第２変倍レンズ４２，４３が移動して、対物光学系４０の倍率が２倍となる。
When the
このように倍率が変更されるとピントのずれが生じる。このピントのずれの原因は、第１，第２変倍レンズ４２，４３の移動による対物光学系４０の焦点位置の移動の他、撮影範囲の変化による撮影距離の分布の変化もある。後者の例としては、例えば撮影範囲のほとんどが撮影距離の長い部分に占められ、中央に相対的に撮影距離の短い小さな突起があるようなときに、撮影距離の長い部分にほぼピントが合致されるように調節されているが、高倍率に変倍されて撮影範囲の大半が小さな突起となったときには、対物光学系４０の焦点位置が移動しなくても小さな突起にピントがあっていない状態となるような場合が挙げられる。
When the magnification is changed in this way, focus shift occurs. The cause of the focus shift includes not only the movement of the focal position of the objective
ＡＦ制御部７７は、変倍制御部７６から対物光学系４０の倍率が変更されたことの通知を受けると、図６に示す限定サーチ処理を開始する。まず、特徴認識部８８によって倍率変更直前の撮影画像から識別された被観察部位の形状をＡＦ制御部７７が取得する。続いて、明るさ検出部８６で検出された倍率変更後の被観察部位の明るさが取得され、さらには変倍制御部７６から変倍後の倍率が取得される。
When the
上記のように倍率変更直前の形状と、倍率変更後の明るさ及び倍率とを取得すると、ＡＦ制御部７７は、テーブルメモリ８９にアクセスし、取得した形状，明るさ，及び倍率の組み合わせに対応する評価値サーチ範囲を評価値テーブルから特定して取得する。
When the shape immediately before the magnification change and the brightness and magnification after the magnification change are acquired as described above, the
また、一方では、プレ移動処理を行い、倍率変更前のレンズ位置に対応した撮影距離に倍率変更後のピントを合致させるレンズ位置に合焦レンズ４５を移動する。倍率変更前に対応する倍率変更後のレンズ位置は、それまでに圧電アクチュエ−タ６５に供給した駆動パルスのパルス数、パターン等に基づいて取得され、その合焦レンズ４５のレンズ位置でピントが合致していた撮影距離からが倍率変更後にピントが合致する合焦レンズ４５のレンズ位置が特定される。そして、その特定したレンズ位置となるように圧電アクチュエ−タ６５に駆動パルスが供給される。
On the other hand, a pre-movement process is performed, and the focusing lens 45 is moved to a lens position that matches the focus after the magnification change to the photographing distance corresponding to the lens position before the magnification change. The lens position after the magnification change corresponding to the magnification change is acquired based on the number of pulses, the pattern, and the like of the driving pulse supplied to the
なお、倍率変更前後の各倍率と、倍率変更前の撮影距離とがわかれば、その撮影距離にピントを合致させる倍率変更後の合焦レンズ４５のレンズ位置から求めることができる。また、倍率変更前の各倍率下の各レンズ位置に対応する倍率変更後の倍率下のレンズ位置を関連付けたデータテーブルを予め用意しておいて、それを参照して、プレ移動処理を行ってもよい。 If the respective magnifications before and after the magnification change and the photographing distance before the magnification change are known, it can be obtained from the lens position of the focusing lens 45 after the magnification change that matches the photographing distance. In addition, a data table that associates the lens position under the magnification after the magnification change corresponding to the lens position under each magnification before the magnification change is prepared in advance, and a pre-movement process is performed with reference to the data table. Also good.
上記のようにしてプレ移動処理を行った後には、プレ移動処理後のＡＦ評価値であるプレＡＦ評価値を取得し、このプレＡＦ評価値が取得した評価値サーチ範囲内であることを確認してから、移動方向の判定処理を行う。この移動方向の判定処理は、合焦レンズ４５をいずれの方向に移動すると少ない移動量で評価値サーチ範囲の下限値となるレンズ位置に移動することができるかを判定する。 After performing the pre-movement process as described above, a pre-AF evaluation value that is an AF evaluation value after the pre-movement process is acquired, and it is confirmed that the pre-AF evaluation value is within the acquired evaluation value search range. Then, the moving direction determination process is performed. In this moving direction determination process, it is determined in which direction the focusing lens 45 can be moved to a lens position that is the lower limit value of the evaluation value search range with a small amount of movement.
例えばプレ移動処理後のレンズ位置を中心にして合焦レンズ４５が適当なステップ幅で前後に移動され、そのときの合焦レンズ４５の移動方向とＡＦ評価値の増減の関係が調べられる。そして、ＡＦ評価値が減少する方向が合焦レンズ４５を移動すべき方向とされる。例えば合焦レンズ４５を後端位置に向けて移動させたときにＡＦ評価値が減少するのであれば、その後端位置に向けて移動させる方向を合焦レンズ４５の移動すべき方向とする。なお、このような処理によらず、任意の一方向を合焦レンズ４５の移動すべき方向としてもよい。 For example, the focusing lens 45 is moved back and forth with an appropriate step width around the lens position after the pre-movement process, and the relationship between the moving direction of the focusing lens 45 and the increase or decrease of the AF evaluation value at that time is examined. The direction in which the AF evaluation value decreases is the direction in which the focusing lens 45 should be moved. For example, if the AF evaluation value decreases when the focusing lens 45 is moved toward the rear end position, the direction in which the focusing lens 45 is moved is the direction in which the focusing lens 45 is to be moved. In addition, it is good also considering the arbitrary one direction as the direction which should move the focusing lens 45 irrespective of such a process.
移動方向の判定後、評価値サーチ範囲の下限値となるレンズ位置に合焦レンズ４５をセットする。このため、ＡＦ評価値を取得しながら、圧電アクチュエータ６５を駆動して、先に判定した移動すべき方向に合焦レンズ４５が移動される。そして、取得されたＡＦ評価値が評価値サーチ範囲の下限値となった時点で合焦レンズ４５の移動を停止してセットする。なお、評価値サーチ範囲の下限値となるレンズ位置に合焦レンズ４５を厳密にセットする必要はない。例えば、下限値に近いＡＦ評価値となるレンズ位置でもよく、ＡＦ評価値が下限値以下となった時点のレンズ位置でもよい。
After determining the moving direction, the focusing lens 45 is set at the lens position that is the lower limit value of the evaluation value search range. Therefore, while acquiring the AF evaluation value, the
上記のように、ＡＦ評価値が評価値サーチ範囲の下限値となるように合焦レンズ４５をセットした後、ＡＦ制御部７７によって、評価値サーチ範囲の最大値を検出するための処理が開始される。まず、移動方向の判定処理で下限値にまで移動したときと反対の方向に、合焦レンズ４５を１ステップずつ移動させながらＡＦ評価値を順次に取得する。
As described above, after setting the focusing lens 45 so that the AF evaluation value becomes the lower limit value of the evaluation value search range, the
そして、合焦レンズ４５の移動によって、取得されるＡＦ評価値が評価値サーチ範囲の下限値以下となると、そのレンズ位置で合焦レンズ４５の移動が停止される。これにより、特定した評価サーチ範囲内をＡＦ評価値が維持するレンズ位置の範囲で合焦レンズ４５を移動させたときのＡＦ評価値を順次に取得できる。 When the acquired AF evaluation value becomes equal to or lower than the lower limit value of the evaluation value search range due to the movement of the focusing lens 45, the movement of the focusing lens 45 is stopped at that lens position. Thereby, AF evaluation values when the focusing lens 45 is moved within a range of lens positions where the AF evaluation values are maintained within the specified evaluation search range can be sequentially acquired.
評価値サーチ範囲の各レンズ位置についてのＡＦ評価値が取得されると、ＡＦ制御部７７によって、それらのうちで最大となるＡＦ評価値が判定され、そのＡＦ評価値に対応するレンズ位置が特定される。そして、ＡＦ制御部７７によって、そのレンズ位置に合焦レンズ４５が移動される。
When the AF evaluation value for each lens position in the evaluation value search range is acquired, the
ところで、プレ移動処理後に取得されたプレＡＦ評価値が評価値サーチ範囲外である場合には、合焦レンズ４５をいずれの方向に移動するとＡＦ評価値を評価値サーチ範囲内とですることがきるかを判定する移動方向の判定処理が行われる。この移動方向の判定処理では、やはり現在のレンズ位置を中心にして合焦レンズ４５を適当なステップ幅で前後に移動させ、そのときの合焦レンズ４５の移動方向とＡＦ評価値の増減の関係を調べる。 By the way, when the pre-AF evaluation value acquired after the pre-movement process is outside the evaluation value search range, the AF evaluation value can be set within the evaluation value search range by moving the focusing lens 45 in any direction. A moving direction determination process is performed to determine whether or not it is possible. In this determination process of the moving direction, the focusing lens 45 is also moved back and forth with an appropriate step width around the current lens position, and the relationship between the moving direction of the focusing lens 45 and the increase or decrease of the AF evaluation value at that time Check out.
プレＡＦ評価値が評価値サーチ範囲外である場合で、プレＡＦ評価値が評価値サーチ範囲の値よりも小さい値になっているときには、ＡＦ評価値が増加する方向を合焦レンズ４５の移動すべき方向とする。そして、ＡＦ評価値を取得しながら、その移動すべき方向に合焦レンズ４５を移動させる。そして、ＡＦ評価値が評価値サーチ範囲の下限値となるレンズ位置に合焦レンズ４５をセットする。なお、この場合にも厳密に合焦レンズをセットする必要はなく、例えばＡＦ評価値が評価値サーチ範囲内となった時点のレンズ位置であってもよい。 When the pre-AF evaluation value is out of the evaluation value search range and the pre-AF evaluation value is smaller than the value in the evaluation value search range, the focusing lens 45 is moved in the direction in which the AF evaluation value increases. The direction should be. Then, while acquiring the AF evaluation value, the focusing lens 45 is moved in the direction to be moved. Then, the focusing lens 45 is set at a lens position where the AF evaluation value is the lower limit value of the evaluation value search range. In this case as well, it is not necessary to set the focusing lens strictly. For example, the lens position at the time when the AF evaluation value falls within the evaluation value search range may be used.
ＡＦ評価値が評価値サーチ範囲の下限値となるレンズ位置に合焦レンズ４５をセットした後には、プレＡＦ評価値が評価値サーチ範囲内にある場合と、同様にして、ＡＦ制御部７７によって、評価値サーチ範囲の最大値を検出するための処理を行う。この場合には、評価値サーチ範囲の下限値にまで移動したときと同じ方向に合焦レンズ４５を移動させればよい。
After the focusing lens 45 is set at the lens position where the AF evaluation value is the lower limit value of the evaluation value search range, the
なお、プレＡＦ評価値が評価値サーチ範囲よりも大きな値になっている場合や、評価値サーチ範囲でＡＦ評価値の最大値を検出するために合焦レンズ４５を移動させたときに、評価値サーチ範囲の上限より大きなＡＦ評価値が検出された場合には、評価値サーチ範囲の値よりも大きなＡＦ評価値をとり得ることが確実となる。そこで、このような場合には、例えば全域サーチ処理や、プレＡＦ評価値よりＡＦ評価値を増大させる方向にサーチ範囲を限定する等して、合焦レンズ４５を移動させながらＡＦ評価値を評価し対物光学系４０のピントが被観察部位に合致するように制御すればよい。
The evaluation is performed when the pre-AF evaluation value is larger than the evaluation value search range or when the focusing lens 45 is moved to detect the maximum AF evaluation value in the evaluation value search range. When an AF evaluation value larger than the upper limit of the value search range is detected, it is certain that an AF evaluation value larger than the value of the evaluation value search range can be taken. Therefore, in such a case, the AF evaluation value is evaluated while moving the focusing lens 45, for example, by restricting the search range to a direction in which the AF evaluation value is increased from the pre-AF evaluation value, for example. Then, it may be controlled so that the focus of the objective
また、プレＡＦ評価値が評価値サーチ範囲外であるときに、判定した移動方向に移動しても評価値サーチ範囲内とならない場合には、例えば合焦レンズが前端位置または後端位置に達した時点で、その移動方向を反転して評価値サーチ範囲に向けて合焦レンズを移動するように制御してもよい。 Further, when the pre-AF evaluation value is outside the evaluation value search range, if the pre-AF evaluation value does not fall within the evaluation value search range even if it moves in the determined movement direction, for example, the focusing lens reaches the front end position or the rear end position. At that time, the moving direction may be reversed and the focusing lens may be controlled to move toward the evaluation value search range.
図７に一例を示すように、倍率変更後におけるレンズ位置に対するＡＦ評価値をＡＦ評価値曲線Ｃａで表し、倍率変更前のレンズ位置に対するＡＦ評価値をＡＦ評価値曲線Ｃｂで表すものとする。倍率変更前では、最大のＡＦ評価値に対応するレンズ位置Ｐ０に合焦レンズ４５がセットされている。また、倍率を変更すると対物光学系４０の焦点位置の移動や、撮影範囲が小さくなる等の理由でピントがずれた状態となり、合焦レンズ４５はレンズ位置Ｐ０で変わらないが、ＡＦ評価値は、ＡＦ評価値曲線Ｃａにおける最大値とはならないものとなっている。
As shown in FIG. 7, the AF evaluation value for the lens position after the magnification change is represented by an AF evaluation value curve Ca, and the AF evaluation value for the lens position before the magnification change is represented by an AF evaluation value curve Cb. Before the magnification change, the focusing lens 45 is set at the lens position P0 corresponding to the maximum AF evaluation value. Further, when the magnification is changed, the focus position of the objective
プレ移動処理によって、レンズ位置Ｐ０でピントが合致していた撮影距離からに倍率変更後のピントが合致するレンズ位置Ｐ１が特定され、そのレンズ位置Ｐ１に合焦レンズ４５が移動される。このようにプレ移動処理を行うと、ＡＦ評価値（プレＡＦ評価値）が、倍率変更前に撮影されている被観察部位の形状と倍率変更後の光学系の倍率と画像の明るさとの組み合わせに応じて特定された評価値サーチ範囲内となるものの、必ずしもピントが合致した状態とはならない。これは、撮影範囲が小さくなって、撮影距離の分布が変わる等の理由による。 By the pre-movement process, the lens position P1 that matches the focus after the magnification change is specified from the photographing distance that is in focus at the lens position P0, and the focusing lens 45 is moved to the lens position P1. When the pre-moving process is performed in this way, the AF evaluation value (pre-AF evaluation value) is a combination of the shape of the observed region imaged before the magnification change, the magnification of the optical system after the magnification change, and the brightness of the image. Although it falls within the evaluation value search range specified according to the above, it is not always in a state of being in focus. This is because the shooting range becomes smaller and the distribution of shooting distances changes.
合焦レンズ４５は、レンズ位置Ｐ１を中心とするΔＰの範囲で前後に移動される。そして、このときに得られる各ＡＦ評価値に基づいて、ＡＦ評価値を評価値サーチ範囲の下限値とするための合焦レンズ４５の移動方向がＡＦ評価値曲線ＣａにおいてＡＦ評価値を減少させる方向として判定される。 The focusing lens 45 is moved back and forth within a range of ΔP with the lens position P1 as the center. Based on each AF evaluation value obtained at this time, the moving direction of the focusing lens 45 for setting the AF evaluation value as the lower limit value of the evaluation value search range decreases the AF evaluation value in the AF evaluation value curve Ca. It is determined as a direction.
合焦レンズ４５は、ＡＦ評価値を参照しながら移動されることによってレンズ位置Ｐ２にまで移動される。続いてＡＦ評価値を取得しながら、逆向きに合焦レンズ４５が１ステップずつ移動され、ＡＦ評価値が評価値サーチ範囲の下限値以下となるレンズ位置で合焦レンズ４５の移動が停止される。この図示の例では、レンズ位置Ｐ３まで合焦レンズ４５が移動する。そして、このようにして合焦レンズ４５が移動してＡＦ評価値が評価値サーチ範囲となっている間に得られる最大値のレンズ位置Ｐ４に、合焦レンズ４５が移動されることにより、被観察部位にピントが合致させられる。 The focusing lens 45 is moved to the lens position P2 by being moved while referring to the AF evaluation value. Subsequently, while acquiring the AF evaluation value, the focusing lens 45 is moved backward by one step at a time, and the movement of the focusing lens 45 is stopped at a lens position where the AF evaluation value is equal to or lower than the lower limit value of the evaluation value search range. The In the illustrated example, the focusing lens 45 moves to the lens position P3. Then, the focusing lens 45 is moved to the maximum lens position P4 obtained while the focusing lens 45 is moved and the AF evaluation value is in the evaluation value search range in this way. The focus is matched to the observation site.
以上のようにして、対物光学系４０の変倍後のピント合わせが行われ、被観察部位にピントが合致するようにされる。このときに、倍率変更前に撮影されている被観察部位の形状と、倍率変更後の光学系の倍率及び画像の明るさとの組み合わせに応じた狭い評価値サーチ範囲内でＡＦ評価値の最大値を検出することによってピントが合致するレンズ位置を特定しているから、短時間で被観察部位にピントを合致させることができる。
As described above, the objective
上記実施形態では、評価値サーチ範囲における最大のＡＦ評価値となるレンズ位置に合焦レンズを移動してセットするようにしたが、ＡＦ評価値が増加から減少に転じるＡＦ評価値のピークを検出し、そのピークのレンズ位置に合焦レンズをセットする、いわゆる山登り方式を採用してもよい。この場合、例えば最初に検出したピークのレンズ位置に合焦レンズをセットする。なお、このようにしても、たとえピークのＡＦ評価値が最大値でなくても、評価値サーチ範囲が狭いことから実用的なピントのずれ量に抑えることができる。 In the above embodiment, the focusing lens is moved and set to the lens position where the maximum AF evaluation value in the evaluation value search range is detected, but the peak of the AF evaluation value at which the AF evaluation value turns from increasing to decreasing is detected. However, a so-called hill-climbing method in which a focusing lens is set at the peak lens position may be employed. In this case, for example, the focusing lens is set at the first detected peak lens position. Even in this case, even if the AF evaluation value of the peak is not the maximum value, the evaluation value search range is narrow, so that it can be suppressed to a practical focus shift amount.
また、上記では、光学的倍率を変更したときに焦点位置が変化するバリフォーカルタイプの対物光学系を例にして説明したが、本発明は、これに限らず、光学的倍率を変更したときに焦点位置が変化しないように構成されたズームタイプの対物光学系であってもよい。 In the above description, the varifocal type objective optical system whose focal position changes when the optical magnification is changed has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the optical magnification is changed. It may be a zoom type objective optical system configured such that the focal position does not change.
さらに、上記実施形態では、撮影画像から認識すべき被観察部位の画像の特徴として、被観察部位の形状を認識し、その形状を評価値サーチ範囲に関連付けているが、認識すべき被観察部位の画像の特徴としては、形状に限るものではなく、ひだ状や格子状などのような模様，色や明るさやそれらの分布、分布の割合等とすることができる。また、形状倍率、明るさとのいずれか２つを組み合わせて評価値サーチ範囲を特定するようにしてもよい。 Furthermore, in the above-described embodiment, the shape of the observed region is recognized as a feature of the image of the observed region to be recognized from the captured image, and the shape is associated with the evaluation value search range. The characteristics of the image are not limited to the shape, but may be a pattern such as a pleat or a lattice, color and brightness, their distribution, distribution ratio, and the like. Alternatively, the evaluation value search range may be specified by combining any two of shape magnification and brightness.
２ 電子内視鏡装置
１０ 電子内視鏡
１１ プロセッサ装置
４０ 対物光学系
４２，４３ 変倍レンズ
４５ 合焦レンズ
４８ イメージセンサ
７７ ＡＦ制御部
８６ 明るさ検出部
８７ 評価値検出部
８８ 特徴認識部
８９ テーブルメモリ
2
Claims (4)
前記変倍レンズの移動による倍率変更が行われたときに、撮影された画像の明るさと、倍率変更直前に撮影された画像から認識された被観察部位の画像の特徴と、倍率変更後の前記対物光学系の倍率との組み合わせに対応して、倍率変更後に予想される評価値の範囲としてサーチ範囲を特定するとともに、倍率変更前のレンズ位置に対応した撮影距離に倍率変更後のピントを合致させるレンズ位置に合焦レンズを移動してから、評価値が特定したサーチ範囲内を維持するレンズ位置の範囲で前記合焦レンズを移動させ、この移動で得られる各評価値を評価して得られる被観察部位にピントを合致させるためのレンズ位置に合焦レンズを移動させることを特徴とする電子内視鏡装置のピント調節方法。 An objective optical system having a variable power lens that changes an optical image and a focusing lens that adjusts the focus, and an image sensor that takes an image of an observation site and outputs an imaging signal through the objective optical system are inserted into the body. In the focus adjustment method of the electronic endoscope apparatus that is provided at the distal end of the insertion portion and performs focus adjustment based on the evaluation value indicating the magnitude of contrast,
When the magnification is changed by moving the zoom lens, the brightness of the photographed image, the characteristics of the image of the observed region recognized from the image photographed immediately before the magnification change, and the magnification after the magnification change Corresponding to the combination with the magnification of the objective optical system, the search range is specified as the range of evaluation values expected after the magnification change, and the focus after the magnification change is matched to the shooting distance corresponding to the lens position before the magnification change After moving the focusing lens to the lens position to be moved, the focusing lens is moved within the range of the lens position that maintains the search range specified by the evaluation value, and each evaluation value obtained by this movement is evaluated. A focus adjustment method for an electronic endoscope apparatus, wherein the focusing lens is moved to a lens position for focusing on a portion to be observed.
前記対物光学系を通して被観察部位の撮影を行い、撮影した被観察部位の画像を撮影信号に光電変換して出力するイメージセンサと、
撮影信号に基づいて、撮影画像のコントラストの大きさを示す評価値を検出するコントラスト検出手段と、
撮影信号に基づいて、撮影画像の明るさを検出する明るさ検出手段と、
撮影信号に基づいて、撮影された被観察部位の画像の特徴を認識する認識手段と、
撮影画像の明るさと、前記対物光学系の倍率変更直前の被観察部位の画像の特徴と、倍率変更後の前記対物光学系の倍率との組み合わせに対応して、倍率変更後に予想される評価値の範囲として予め規定したサーチ範囲を、撮影画像の明るさと、前記倍率変更前の被観察部位の画像の特徴と、倍率変更後の倍率との複数の組み合わせにそれぞれ対応付けて記憶した記憶手段と、
前記光学的変倍機構による前記対物光学系の倍率変更が行われたときに、前記明るさ検出手段によって検出された撮影画像の明るさと、倍率変更直前に前記認識手段によって認識された被観察部位の画像の特徴と、倍率変更後の前記対物光学系の倍率との組み合わせに対応したサーチ範囲を前記記憶手段に記憶されている複数のサーチ範囲から特定するとともに、倍率変更前のレンズ位置に対応した撮影距離に倍率変更後のピントを合致させるレンズ位置に合焦レンズを移動してから、前記コントラスト検出手段で検出される評価値が特定したサーチ範囲内を維持するレンズ位置の範囲で前記合焦レンズを移動させ、この移動で得られる各評価値を評価して、被観察部位にピントを合致させるためのレンズ位置を決定し、決定されたレンズ位置に合焦レンズを移動させるフォーカス制御手段とを備えたこと特徴とする電子内視鏡装置。 Objective optics that incorporates a focusing mechanism that adjusts the focusing distance by moving the focusing lens and an optical scaling mechanism that scales the optical image. The system,
An image sensor that performs imaging of the observed site through the objective optical system, photoelectrically converts the captured image of the observed site into an imaging signal, and
Contrast detection means for detecting an evaluation value indicating the magnitude of contrast of the captured image based on the captured signal;
Brightness detection means for detecting the brightness of the shot image based on the shooting signal;
Recognition means for recognizing the characteristics of the image of the imaged site to be observed based on the imaging signal;
Evaluation value expected after the magnification change corresponding to the combination of the brightness of the captured image, the characteristics of the image of the observed region immediately before the magnification change of the objective optical system, and the magnification of the objective optical system after the magnification change Storage means for storing a search range preliminarily defined as a range of the image in association with a plurality of combinations of the brightness of the photographed image, the characteristics of the image of the observed region before the magnification change, and the magnification after the magnification change, and ,
When the magnification of the objective optical system is changed by the optical scaling mechanism, the brightness of the captured image detected by the brightness detection unit and the site to be observed recognized by the recognition unit immediately before the magnification change The search range corresponding to the combination of the image characteristics and the magnification of the objective optical system after the magnification change is specified from the plurality of search ranges stored in the storage means, and the lens position before the magnification change is supported The focus lens is moved to the lens position that matches the focus after the magnification change to the shooting distance, and then the focus is maintained within the range of the lens position that maintains the evaluation value detected by the contrast detection means within the specified search range. The focal lens is moved, each evaluation value obtained by this movement is evaluated, the lens position for focusing on the observation site is determined, and the determined lens position is determined. Electronic endoscope apparatus according to claim further comprising a focus control means for moving the focusing lens to.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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2008
- 2008-06-30 JP JP2008169907A patent/JP2010008836A/en not_active Abandoned
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