CN104956246A - 摄像装置和摄像装置的控制方法 - Google Patents

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Abstract

摄像装置包括光学系统、摄像元件(260)、镜头位置控制部(340)、对焦控制部(330)，对焦控制部(330)包括块设定部(331)、计算块对比度值信息的对比度值计算部(332)、保存基准图像的块对比度值信息的对比度值保存部(333)、特征量计算部(334)、取得有效块信息的有效块判定部(335)、保存基准图像的有效块信息的有效块信息保存部(336)、根据基准图像和输入图像的有效块信息设定AF区域的AF区域设定部(337)、根据AF区域决定图像对比度值的对比度值决定部(338)。

Description

摄像装置和摄像装置的控制方法
技术领域
本发明涉及摄像装置和摄像装置的控制方法。
背景技术
在内窥镜系统中，为了不妨碍用户的诊断/处置，要求尽可能宽的被摄场深度。但是，近年来，在内窥镜系统中，随着使用高像素的摄像元件，其被摄场深度变窄，所以，提出了进行自动对焦(以下为AF)的内窥镜系统。在内窥镜中进行对比度方式的AF的情况下，当在图像中存在由于照明光的反射而引起的亮点时，亮点的边缘对对比度值造成较大影响，所以，存在无法良好地检测在作为用户希望观察的被摄体的活体上对焦的位置的课题。并且，在用户进行处置时进行AF的情况下，当在图像中存在钳子等处置器械时，存在在用户非意图的被摄体(钳子等)上对焦的课题。
并且，这些课题不限于内窥镜系统，在进行使用了对比度值的AF的摄像装置中也同样成为问题。为了解决这种课题，例如，如专利文献1和专利文献2那样提出了如下方法：在AF区域中设定多个块，检测包含亮点或钳子的块，将这些块从AF区域中除去，从而进行AF控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-294788号公报
专利文献2：日本特开2011-139760号公报
发明内容
发明要解决的课题
在所述专利文献1和专利文献2中，当由于作为被摄体的活体稍微移动等而使图像中的亮点的位置变动的情况下或者用户移动钳子的情况下等应该除去的被摄体在图像中的位置在AF中发生变化的情况下，很难准确地进行AF。
根据本发明的几个方式，能够提供如下的摄像装置和摄像装置的控制方法：当应该除去的被摄体在图像中的位置在AF中发生变化的情况下，也能够进行适当的对焦控制。
用于解决课题的手段
本发明的一个方式涉及一种摄像装置，该摄像装置包括：光学系统，其包括调整合焦物体位置的对焦镜头；摄像元件，其取得由所述光学系统形成的被摄体像的图像；镜头位置控制部，其控制对焦镜头位置；以及对焦控制部，其进行自动对焦控制，所述对焦控制部包括：块设定部，其在输入图像中设定多个块；对比度值计算部，其计算块对比度值信息，该块对比度值信息表示所设定的多个所述块中的各块的对比度值；对比度值保存部，其保存基准图像的所述块对比度值信息；特征量计算部，其计算所设定的多个所述块中的各块的特征量；有效块判定部，其根据所述特征量判定多个所述块中的在所述对焦控制中有效的有效块，取得判定结果作为有效块信息；有效块信息保存部，其保存所述基准图像的所述有效块信息；自动对焦区域设定部，其根据所述基准图像的所述有效块信息和所述输入图像的所述有效块信息设定自动对焦区域；以及对比度值决定部，其根据所述自动对焦区域和所述基准图像的所述块对比度值信息决定所述基准图像的图像对比度值，并且，根据所述自动对焦区域和所述输入图像的所述块对比度值信息决定所述输入图像的所述图像对比度值，所述自动对焦区域设定部将在所述基准图像和所述输入图像双方中被判定为所述有效块的所述块的集合设定为所述自动对焦区域。
在本发明的一个方式中，使用输入图像的有效块信息和基准图像的有效块信息双方设定自动对焦区域，根据所设定的自动对焦区域决定各图像的对比度值。由此，针对输入图像和基准图像双方，能够适当地将无效的块(例如包含亮点等的块)除去，并且能够在相同条件下计算对比度值，所以，能够进行适当的AF控制等。
本发明的另一个方式涉及一种摄像装置的控制方法，该方法取得输入图像，在所述输入图像中设定多个块，计算表示所设定的多个所述块中的各块的对比度值的块对比度值信息，计算所设定的多个所述块中的各块的特征量，根据计算出的所述特征量判定多个所述块中的在对焦控制中有效的有效块，取得所述输入图像的有效块信息，在合焦物体位置与所述输入图像不同的对焦镜头位置处，从对比度值保存部中读出在比所述输入图像靠前的定时摄像的基准图像的所述块对比度值信息，并且从有效块信息保存部中读出所述基准图像的所述有效块信息，将在所述基准图像和所述输入图像双方中被判定为所述有效块的所述块的集合设定为自动对焦区域，根据所述自动对焦区域和所述基准图像的所述块对比度值信息求出所述基准图像的图像对比度值，并且，根据所述自动对焦区域和所述输入图像的所述块对比度值信息求出所述输入图像的所述图像对比度值，根据所述基准图像的所述图像对比度值和所述输入图像的所述图像对比度值的比较处理进行所述对焦控制。
附图说明
图1是本实施方式的摄像装置的系统结构例。
图2是对焦控制部的结构例。
图3是对焦控制部的另一个结构例。
图4是说明第1实施方式的处理的流程图。
图5是说明第1实施方式的变形例的处理的流程图。
图6是说明将第3实施方式应用于单次AF的处理的流程图。
图7是说明第2实施方式的处理的流程图。
图8是说明将第3实施方式应用于全时AF的处理的流程图。
图9是说明第1实施方式的峰值检测处理的图。
图10是说明第1实施方式的变形例的峰值检测处理的图。
图11是说明第2实施方式的对焦镜头的驱动例的图。
图12(A)、图12(B)是块设定处理的说明图。
图13是说明块与坐标值的关系的图。
图14(A)～图14(C)是说明有效块信息的例子和AF区域的设定例的图。
具体实施方式
下面，对本实施方式进行说明。另外，以下说明的本实施方式并非不当地限定权利要求书所记载的本发明的内容。并且，本实施方式中说明的全部结构不一定是本发明的必须结构要件。
1.本实施方式的方法
如图1所示，本实施方式的图像处理装置包括：包含调整合焦物体位置的对焦镜头240的光学系统；取得由光学系统形成的被摄体像的图像的摄像元件260；控制对焦镜头位置的镜头位置控制部340；以及进行自动对焦控制的对焦控制部330。而且，如图2所示，对焦控制部330包括在输入图像中设定多个块的块设定部331、计算表示所设定的多个块中的各块的对比度值的块对比度值信息的对比度值计算部332、保存基准图像的块对比度值信息的对比度值保存部333、计算所设定的多个块中的各块的特征量的特征量计算部334、根据特征量判定多个所述块中的对焦控制中有效的有效块并取得判定结果作为有效块信息的有效块判定部335、保存基准图像的有效块信息的有效块信息保存部336、根据基准图像的有效块信息和输入图像的有效块信息设定自动对焦区域的自动对焦区域设定部337、以及根据自动对焦区域和基准图像的块对比度值信息决定基准图像的图像对比度值并且根据自动对焦区域和输入图像的块对比度值信息决定输入图像的图像对比度值的对比度值决定部338，自动对焦区域设定部337设定基准图像和输入图像双方中判定为有效块的块的集合作为自动对焦区域。
这里，合焦物体位置表示由光学系统、像面(狭义地讲为摄像元件260的表面)、物体(被摄体)构成的系统处于合焦状态的情况下的物体的位置。并且，块对比度值信息是表示作为对象的图像中包含的块的块对比度值的集合的信息。并且，特征量用于有效块的判定，例如如后所述，使用亮度的最大值或平均值、CrCb的平均值等即可。并且，有效块信息是表示作为对象的图像中设定的多个块是否是有效块的信息，例如可以是图14(A)或图14(B)所示的信息。
如专利文献1和专利文献2那样，公知有如下方法：在AF用的对比度值的计算中，除去作为对象的图像中的亮点或钳子的区域。但是，在现有方法中，没有假设亮点等在图像上的位置和大小在AF中发生变化的情况等。
因此，在AF处理中依然继续使用最初设定的除去区域的情况下，此后，当亮点等的位置和大小发生变化时，在该变化后的图像中无法适当去除该亮点等，很难准确计算对比度值。并且，即使按照每个图像设定除去区域从而将各图像的亮点等除去，在一连串的AF动作中，由于除去区域(乃至对比度值的计算中使用的区域)按照每个图像而不同，所以，从各图像中计算出的对比度值的计算条件不同，即使对该对比度值进行比较，也无法准确进行对比度值的峰值检测。
特别是在使用活体用的内窥镜装置作为摄像装置的情况下，由于需要从摄像部侧照射照射光、并且作为被摄体的活体表面湿润，所以，图像上的亮点的位置和大小容易变动，不能无视上述问题。
并且，在现有方法中，还存在如下问题：假设了一次性决定合焦镜头位置(系统处于合焦状态的情况下的对焦镜头位置)的单次AF，没有假设连续地持续探索合焦镜头位置的全时AF。
因此，本申请人提出如下方法：在对输入图像进行AF处理的情况下，不仅使用作为与该输入图像有关的有效块(除了包含亮点等的块以外的有效的块)的判定结果的有效块信息，还使用与基准图像有关的有效块信息来设定自动对焦区域(以下表记为AF区域，将自动对焦区域设定部337表记为AF区域设定部337)。具体而言，如图14(A)～图14(C)所示，将输入图像和基准图像双方中判定为有效的块的集合设为AF区域即可。这样，由于能够在相同条件下求出输入图像和基准图像的对比度值，所以，能够适当进行输入图像和基准图像的比较处理。
该情况下，能够根据AF区域中包含的块的块对比度值的总和等求出各图像的对比度值(为了与块对比度值进行区分，还根据需要表记为图像对比度值)。
另外，关于某一个图像的图像对比度值，如果作为比较对象的图像不同，则AF区域可能变化，既然这样，不一定始终相同。即，在本实施方式的方法中也应该留意到，图像对比度值不意味着其绝对值，在基准图像和输入图像的比较处理中表示其相对关系。
下面，对第1～第3实施方式进行说明。在第1实施方式中说明进行单次AF的方法及其变形例，在第2实施方式中说明进行全时AF的方法。并且，在第3实施方式中说明使用输入图像的运动量的方法。另外，使用运动量的方法也可以与单次AF进行组合，还可以与全时AF进行组合，所以，说明与第1实施方式的组合以及与第2实施方式的组合双方。
2.第1实施方式
在本实施方式中，说明进行单次AF作为对焦控制的情况。具体而言，首先说明系统结构例，然后说明进行自动对焦控制的对焦控制部的详细情况。然后，使用流程图等说明处理的详细情况，然后说明变形例。
2.1系统结构例
使用图1对本发明的第1实施方式的摄像装置(这里，作为具体例，使用内窥镜系统，但是不限于此)进行说明。本实施方式的内窥镜系统具有光源部100、摄像部200、处理部300、显示部400、外部I/F部500。
光源部100具有产生白色光的白色光源110以及用于使白色光会聚到光导纤维210的会聚透镜120。
摄像部200例如形成为细长且能够弯曲以使得能够插入到体腔中。在摄像部200中具有用于引导由光源部100会聚后的光的光导纤维210、使由该光导纤维210引导至前端的光扩散并对观察对象进行照射的照明透镜220、使从观察对象返回的反射光成像的物镜系统230、包含在物镜系统230中并调整合焦物体位置的对焦镜头240、驱动对焦镜头240的镜头驱动部250、以及对由物镜系统230成像的反射光进行光电转换并生成图像的摄像元件260。镜头驱动部250例如是音圈马达(以下为VCM)。并且，摄像元件260例如是具有拜尔排列的滤色镜的摄像元件。
处理部300具有A/D转换部310、预处理部320、对焦控制部330、镜头位置控制部340、图像处理部350、控制部360。A/D转换部310将从摄像元件260依次输出的模拟信号转换为数字图像信号，并将其依次输出到预处理部320。预处理部320对从A/D转换部310输出的图像信号实施白平衡、插值处理(去马赛克处理)、YCbCr转换处理等图像处理，并将其依次输出到对焦控制部330和图像处理部350。
镜头位置控制部340与镜头驱动部250和对焦控制部330连接，根据从对焦控制部330输出的信息来控制对焦镜头240。对焦控制部330在后面详细叙述。
图像处理部350对从预处理部320输出的图像信号实施颜色转换、灰度转换、边缘强调、噪声降低等图像处理，并将图像信号依次输出到显示部400。显示部400例如是液晶监视器，显示从图像处理部350输出的图像信号。
控制部360与外部I/F部500、对焦控制部330、图像处理部350、摄像元件260等相互连接，对它们进行控制。外部I/F部500是用于供用户对内窥镜装置进行输入等的接口，例如构成为包括用于进行AF的开始/结束的AF按钮以及用于调整图像处理的参数的调整按钮等。
2.2对焦控制部的详细情况
接着，使用图2对对焦控制部330的详细情况进行说明。以下，将从预处理部320依次输出到对焦控制部330的图像称为当前图像(输入图像)。
对焦控制部330具有块设定部331、对比度值计算部332、对比度值保存部333、特征量计算部334、有效块判定部335、有效块信息保存部336、AF区域设定部337、对比度值决定部338、AF控制部339。
块设定部331针对从预处理部320输出的当前图像设定图12(A)所示的多个评价块。所设定的评价块如图13所示表示为b(bx、by)，(bx、by)是将左上方的评价块定义为基准位置(0、0)的坐标。
对比度值计算部332针对由块设定部331设定的全部评价块计算评价块的对比度值blockContrastValNow(bx、by)，将其输出到对比度值决定部338和对比度值保存部333。这里，例如，对各评价块中包含的全部像素的Y信号进行高通滤波处理，将其输出值的总和作为该块的对比度值即可。
对比度值保存部333根据从AF控制部339输出的控制信号，保存由对比度值计算部332计算出的全部评价块的blockContrastValNow(bx、by)，作为基准图像的各评价块的对比度值blockContrastValRef(bx、by)输出到对比度值决定部338。对比度值保存部333和基准图像在后面详细叙述。
特征量计算部334针对由块设定部331设定的全部评价块计算特征量，将其输出到有效块判定部335。这里，作为特征量，例如计算各评价块中包含的全部像素的Y信号的最大值blockMaxY(bx、by)或平均值blockAveY(bx、by)、Cb、Cr信号各自的平均值blockAveCb(bx、by)、blockAveCr(bx、by)等，将其输出到有效块判定部335。
有效块判定部335使用从特征量计算部334输出的各评价块的特征量，判定各评价块是否是有效块。这里，有效块判定部335例如判定各评价块的blockMaxY(bx、by)是否为规定的阈值以上，在阈值以上的情况下，由于在评价块内包含亮点，所以判定为不是有效块，设对应的评价块的有效块判定标志effectiveBlockFlagNow(bx、by)为0。并且，在blockMaxY(bx、by)为规定的阈值以下的情况下，由于在评价块内不包含亮点，所以判定为有效块，设对应的评价块的effectiveBlockFlagNow(bx、by)为1。
并且，有效块判定部335例如判定各评价块的blockAveY(bx、by)是否为规定的阈值以下，在阈值以下的情况下，由于评价块位于图像的非常暗的区域，所以判定为不是有效块，设对应的评价块的effectiveBlockFlagNow(bx、by)为0。并且，在blockAveY(bx、by)为规定的阈值以上的情况下，由于评价块位于图像的明亮区域，所以判定为有效块，设评价块的effectiveBlockFlagNow(bx、by)为1。
进而，有效块判定部335例如判定各评价块的blockAveCb(bx、by)、blockAveCr(bx、by)是否均为规定的阈值以下，在均为规定的阈值以下的情况下，由于评价块位于图像的钳子的区域，所以判定为不是有效块，设对应的评价块的effectiveBlockFlagNow(bx、by)为0。这是因为，由于钳子主要是黑色或银色，所以，在与钳子对应的区域中，Cb、Cr信号均为接近0的值。并且，在blockAveCb(bx、by)、blockAveCr(bx、by)的双方或任意一方为规定的阈值以上的情况下，由于评价块不位于钳子的区域，所以判定为有效块，设对应的评价块的effectiveBlockFlagNow(bx、by)为1。
有效块判定部335进行上述判定处理中的1个或任意组合的判定，将针对全部评价块的effectiveBlockFlagNow(bx、by)输出到AF区域设定部337和有效块信息保存部336。这里，在有效块判定部335进行多个判定处理的情况下，针对在全部判定处理中判定为有效块的评价块，最终设effectiveBlockFlagNow(bx、by)为1即可。并且，针对多个判定处理的即使一个判定处理中判定为无效块的评价块，设effectiveBlockFlagNow(bx、by)为0即可。
并且，特征量计算部334也可以根据需要计算前面未叙述的任意的特征量，有效块判定部335根据计算出的特征量进行任意的判定处理，判定各评价块是否是有效块。
有效块信息保存部336根据从AF控制部339输出的控制信号，保存从有效块判定部335输出的全部评价块的effectiveBlockFlagNow(bx、by)，作为基准图像的有效判定标志effectiveBlockFlagRef(bx、by)输出到AF区域设定部337。有效块信息保存部336和基准图像在后面详细叙述。
AF区域设定部337根据从有效块判定部335输出的当前图像的有效块判定标志effectiveBlockFlagNow(bx、by)以及从有效块信息保存部336输出的基准图像的有效块判定标志effectiveBlockFlagRef(bx、by)来设定AF区域，并将其输出到对比度值决定部338。具体而言，例如针对图14(A)所示的effectiveBlockFlagNow(bx、by)和图14(B)所示的effectiveBlockFlagRef(bx、by)，按照各评价块计算逻辑积，将其结果作为图14(C)所示的AF区域标志afAreaFlag(bx、by)输出到对比度值决定部338。通过进行这种处理，AF区域设定部337能够设定当前图像和基准图像的双方图像中判定为有效块的评价块的集合作为AF区域。
对比度值决定部338根据从AF区域设定部337输出的afAreaFlag(bx、by)和从对比度值计算部332输出的当前图像的各评价块的对比度值blockContrastValNow(bx、by)决定当前图像的对比度值contrastValNow，并将其输出到AF控制部339。进而，对比度值决定部338根据从AF区域设定部337输出的afAreaFlag(bx、by)和从对比度值保存部333输出的基准图像的各评价块的对比度值blockContrastValRef(bx、by)决定基准图像的对比度值contrastValRef，并将其输出到AF控制部339。具体而言，对比度值决定部338计算与afAreaFlag(bx、by)为1的评价块对应的blockContrastValNow(bx、by)的总和，将其设为contrastValNow。进而，对比度值决定部338计算与afAreaFlag(bx、by)为1的评价块对应的blockContrastValRef(bx、by)的总和，将其设为contrastValRef。通过进行这种处理，对比度值决定部338能够仅使用当前图像和基准图像的双方图像中判定为有效块的评价块，来决定与各个图像对应的对比度值(图像对比度值)。
AF控制部339根据从控制部360输出的AF开始/结束信号，使用从对比度值决定部338输出的当前图像的对比度值contrastValNow和基准图像的对比度值contrastValRef进行AF控制。此时，AF控制部339通过将对焦镜头240所请求的镜头位置(请求镜头位置)输出到镜头位置控制部340，控制对焦镜头240的位置。并且，AF控制部339从镜头位置控制部340取得对焦镜头位置。进而，AF控制部339从控制部360取得摄像元件260的控制信号(例如结束图像取得的定时信号等)。
2.3处理的详细情况
使用图4所示的流程图说明AF控制部339进行单次AF的情况下的动作。在从控制部360输出了AF开始信号的情况下，AF控制部339例如将对焦镜头240的可动域的任意一端(镜头位置A)作为请求镜头位置输出到镜头位置控制部340(S101)。在对焦镜头240到达了镜头位置A后，AF控制部339将请求镜头位置变更为镜头的可动域的另一端(镜头位置B)，开始进行对焦镜头240的扫描动作，进行合焦镜头位置的检测(峰值检测)(S102)。
接着，AF控制部339判定当前图像是否是扫描开始后的第1张图像(S103)，在是第1张的情况下，输出控制信号以使得保存从有效块判定部335输出到有效块信息保存部336的effectiveBlockFlagNow(bx、by)作为effectiveBlockFlagRef(bx、by)。进而，AF控制部339输出控制信号以使得保存从对比度值计算部332输出到对比度值保存部333的blockContrastValNow(bx、by)作为blockContrastValRef(bx、by)。并且，AF控制部339从镜头位置控制部340取得当前图像取得时的对焦镜头位置lensPosNow，将其作为基准图像取得时的对焦镜头位置lensPosRef进行保存(S104)。此后，AF控制部339继续进行峰值检测。
并且，在当前图像是扫描开始后的第2张及以后的图像的情况下(S103为“否”的情况下)，AF控制部339取得当前图像的对比度值contrastValNow(S105)。此时，进行读出所保存的effectiveBlockFlagRef(bx、by)并设定AF区域的处理等。
然后，AF控制部339取得从对比度值决定部338输出的contrastValNow和contrastValRef并进行比较(S106)。在contrastValNow大于contrastValRef的情况下(S106为“是”的情况下)，AF控制部339通过输出控制信号以使得保存从有效块判定部335输出到有效块信息保存部336的effectiveBlockFlagNow(bx、by)作为新的effectiveBlockFlagRef(bx、by)，更新effectiveBlockFlagRef(bx、by)。进而，AF控制部339通过输出控制信号以使得保存从对比度值计算部332输出到对比度值保存部333的blockContrastValNow(bx、by)作为新的blockContrastValRef(bx、by)，更新blockContrastValRef(bx、by)。并且，AF控制部339从镜头位置控制部340取得lensPosNow，将其作为新的lensPosRef进行保存，由此更新lensPosRef(S107)。此后，AF控制部339继续进行峰值检测。
并且，在contrastValNow小于contrastValRef的情况下(S106为“否”的情况下)，AF控制部339对contrastValNow和contrastValRef*K进行比较(S108)。这里，K为0到1之间的任意的系数。在contrastValNow大于contrastValRef*K的情况下，AF控制部339不进行effectiveBlockFlagRef(bx、by)、blockContrastValNow(bx、by)、lensPosRef的更新，继续进行峰值检测。另一方面，在contrastValNow为contrastValRef*K以下(包含该值)的情况下(S108为“否”的情况下)，AF控制部339将lensPosRef判定为峰值位置，结束峰值检测(S109)。
通过按照当前图像被更新的定时来进行这种一连串的动作，AF控制部339能够检测合焦镜头位置作为lensPosRef。使用图9对其进行详细说明。图9是示出对焦镜头位置与图像的对比度值的一般关系的概略图。在从镜头位置A朝向镜头位置B进行对焦镜头240的扫描动作的情况下，如图9所示，随着对焦镜头240接近合焦镜头位置，对比度值增加，随着对焦镜头240远离合焦镜头位置，对比度值减小。
在本实施方式中，如上所述，仅使用当前图像和基准图像的双方图像中判定为有效块的评价块，计算与各个图像对应的对比度值即contrastValNow和contrastValRef。因此，由于有效块的位置和数量根据基准图像或当前图像中的亮点或钳子的有无及其位置差异等而变化，所以，contrastValNow和contrastValRef的绝对值变化。但是，与图9同样，根据基准图像取得时的对焦镜头位置和当前图像取得时的对焦镜头位置来决定contrastValRef与contrastValNow的大小关系。
例如，在图9中作为状态1示出的对焦镜头位置接近合焦镜头位置的状态下，此时取得的contrastValNow1大于contrastValRef1。在该状态下，lensPosRef依次更新为当前图像取得时的对焦镜头位置lensPosNow。
并且，在图9中作为状态2示出的对焦镜头位置超过合焦镜头位置并远离的状态下，此时取得的contrastValNow2小于contrastValRef2。在该状态下，在lensPosRef中保存合焦镜头位置。合焦镜头位置与当前图像取得时的对焦镜头位置之差增大，在contrastValNow2成为contrastValRef2*K以下(包含该值)的时刻，AF控制部339结束峰值检测，所以，此时，在lensPosRef中保存合焦镜头位置。
这里，AF控制部339通过适当设定所述系数K，在由于作为被摄体的活体或摄像部200的微小移动或噪声的影响等而在合焦镜头位置以外的对焦镜头位置处产生了对比度值的减小的情况下，也能够防止峰值的误检测，能够高精度地检测合焦镜头位置。
在峰值检测结束后，AF控制部339将lensPosRef作为请求镜头位置输出到镜头位置控制部340，在对焦镜头240到达了lensPosRef后，合焦动作完成，结束单次AF。
通过进行这种控制，在本实施方式中的内窥镜系统中，在由于作为被摄体的活体稍微移动等而使图像中的亮点的位置变动的情况下或者用户移动钳子的情况下等应该除去的被摄体在图像中的位置在AF中发生变化的情况下，也能够准确地进行单次AF。
2.4变形例
接着，使用图5所示的流程图对本实施方式的变形例进行说明。S201、S202与图4的S101、S102相同。首先，本变形例中的AF控制部339判定当前图像是否是扫描开始后的第1张图像(S203)，在是第1张的情况下，输出控制信号以使得保存从有效块判定部335输出到有效块信息保存部336的effectiveBlockFlagNow(bx、by)作为effectiveBlockFlagRef(bx、by)。进而，AF控制部339输出控制信号以使得保存从对比度值计算部332输出到对比度值保存部333的blockContrastValNow(bx、by)作为blockContrastValRef(bx、by)。并且，AF控制部339从镜头位置控制部340取得lensPosNow，将其作为lensPosRef进行保存(S204)。此后，AF控制部339继续进行峰值检测。
并且，AF控制部339判定当前图像是否是扫描开始后的第2张图像(S205)，在是第2张的情况下，首先，输出控制信号以使得将有效块信息保存部336中保存的effectiveBlockFlagRef(bx、by)复制到基准图像的前1张图像的有效块判定标志effectiveBlockFlagOld(bx、by)。进而，AF控制部339输出控制信号以使得将对比度值保存部333中保存的blockContrastValRef(bx、by)复制到基准图像的前1张图像的各评价块的对比度值blockContrastValOld(bx、by)。并且，AF控制部339将lensPosRef复制到基准图像的前1张图像的对焦镜头位置lensPosOld。接着，AF控制部339输出控制信号以使得保存从有效块判定部335输出到有效块信息保存部336的effectiveBlockFlagNow(bx、by)作为effectiveBlockFlagRef(bx、by)。进而，AF控制部339输出控制信号以使得保存从对比度值计算部332输出到对比度值保存部333的blockContrastValNow(bx、by)作为blockContrastValRef(bx、by)。并且，AF控制部339从镜头位置控制部340取得lensPosNow，将其作为lensPosRef进行保存(S206)。此后，AF控制部339继续进行峰值检测。
并且，在当前图像是扫描开始后的第3张及以后的图像的情况下(S205为“否”的情况下)，AF控制部339取得从对比度值决定部338输出的contrastValNow和contrastValRef并进行比较(S207、S208)。
在contrastValNow大于contrastValRef的情况下(S208为“是”的情况下)，首先，AF控制部339输出控制信号以使得将有效块信息保存部336中保存的effectiveBlockFlagRef(bx、by)复制到effectiveBlockFlagOld(bx、by)，更新effectiveBlockFlagOld(bx、by)。进而，AF控制部339输出控制信号以使得将对比度值保存部333中保存的blockContrastValRef(bx、by)复制到blockContrastValOld(bx、by)，更新blockContrastValOld(bx、by)。并且，AF控制部339通过将lensPosRef复制到lensPosOld，更新lensPosOld。接着，AF控制部339输出控制信号以使得保存从有效块判定部335输出到有效块信息保存部336的effectiveBlockFlagNow(bx、by)作为effectiveBlockFlagRef(bx、by)。进而，AF控制部339输出控制信号以使得保存从对比度值计算部332输出到对比度值保存部333的blockContrastValNow(bx、by)作为blockContrastValRef(bx、by)。并且，AF控制部339从镜头位置控制部340取得lensPosNow，将其作为lensPosRef进行保存(S209)。此后，AF控制部339继续进行峰值检测。
并且，在contrastValNow小于contrastValRef的情况下(S208为“否”的情况下)，AF控制部339对contrastValNow和contrastValRef*K进行比较(S210)。这里，K为0到1之间的任意的系数。在contrastValNow大于contrastValRef*K的情况下(S210为“是”的情况下)，AF控制部339不进行effectiveBlockFlagRef(bx、by)、blockContrastValNow(bx、by)、lensPosRef的更新，继续进行峰值检测。另一方面，在contrastValNow为contrastValRef*K以下(包含该值)的情况下(S210为“否”的情况下)，AF控制部339判定为检测到合焦镜头位置，结束峰值检测。
另外，本变形例中的AF区域设定部337根据从有效块判定部335输出的effectiveBlockFlagNow(bx、by)、从有效块信息保存部336输出的effectiveBlockFlagRef(bx、by)和effectiveBlockFlagOld(bx、by)这三方来设定AF区域，将其输出到对比度值决定部338。具体而言，首先，针对effectiveBlockFlagNow(bx、by)和effectiveBlockFlagRef(bx、by)按照各评价块来计算逻辑积，接着，将其结果和针对effectiveBlockFlagOld(bx、by)按照各评价块计算逻辑积的结果作为afAreaFlag(bx、by)输出到对比度值决定部338。通过进行这种处理，AF区域设定部337能够设定当前图像、基准图像(适当表记为第1基准图像)和基准图像的前1张图像(适当表记为第2基准图像)的全部图像中判定为有效块的评价块的集合作为AF区域。
进而，本变形例中的对比度值决定部338根据从AF区域设定部337输出的afAreaFlag(bx、by)和从对比度值计算部332输出的blockContrastValNow(bx、by)决定contrastValNow，并将其输出到AF控制部339。进而，对比度值决定部338根据从AF区域设定部337输出的afAreaFlag(bx、by)、从对比度值保存部333输出的blockContrastValRef(bx、by)和blockContrastValOld(bx、by)决定contrastValRef和contrastValOld，并将其输出到AF控制部339。
具体而言，对比度值决定部338计算与afAreaFlag(bx、by)为1的评价块对应的blockContrastValNow(bx、by)的总和，将其设为contrastValNow。进而，对比度值决定部338分别计算与afAreaFlag(bx、by)为1的评价块对应的blockContrastValRef(bx、by)和blockContrastValOld(bx、by)的总和，将其设为contrastValRef和contrastValOld。通过进行这种处理，对比度值决定部338能够仅使用当前图像、基准图像和基准图像的前1张图像的全部图像中判定为有效块的评价块，来决定与各个图像对应的对比度值。
在峰值检测结束后，AF控制部339根据3个镜头位置lensPosNow、lensPosRef、lensPosOld和与它们对应的对比度值contrastValNow、contrastValRef、contrastValOld，使用公知的拉格朗日插值等，如图10所示，计算通过这3个点的2次函数。然后，针对计算出的2次函数，决定对比度值最大的对焦镜头位置lensPosPeak作为请求镜头位置，将其输出到镜头位置控制部340(S211)。在对焦镜头240到达了lensPosPeak后，合焦动作完成(S212)，结束单次AF。
通过进行这种控制，在本变形例中的内窥镜系统中，在增大了对焦镜头240的扫描间距的情况下，也能够高精度地检测合焦镜头位置，能够实现高速的单次AF。
另外，作为另一个变形例，摄像装置也可以具有距离计测部，该距离计测部使用AF处理后的合焦镜头位置计算与被摄体之间的距离。由于与对焦镜头位置对应的合焦物体位置根据光学特性而唯一决定，所以，如果决定对焦镜头位置是给定位置，则能够求出此时的合焦物体位置。这里，AF处理正常结束后的对焦镜头位置是期待在作为摄像对象的被摄体处合焦的合焦镜头位置，所以，能够估计出此时的被摄体位于与合焦物体位置相当的位置。因此，距离计测部例如在存储器中保存表示合焦镜头位置与合焦物体位置的关系的表数据，根据AF处理后的合焦镜头位置，使用该表数据计算合焦物体位置，将其作为与被摄体之间的距离即可。
即，本实施方式的方法适当进行AF，但是，能够使用AF的结果(特别是对焦镜头位置)计算表示与被摄体之间的距离的距离信息。在什么样的处理中利用所取得的距离信息是任意的，但是，例如考虑根据距离信息估计被摄体的构造等并针对特定的凹凸构造进行用于提高视觉辨认性的强调处理，或者，如果距离信息为规定的阈值以下，则有可能接触作为被摄体的活体，从而进行警告等。
在以上的本实施方式中，如图1所示，摄像装置包括：包含调整合焦物体位置的对焦镜头240的光学系统；对由光学系统形成的被摄体像进行光电转换而生成图像的摄像元件260；控制对焦镜头位置的镜头位置控制部340；以及进行自动对焦控制的对焦控制部330。而且，如图2所示，对焦控制部330包括在输入图像中设定多个块的块设定部331、计算表示所设定的多个块中的各块的对比度值的块对比度值信息的对比度值计算部332、保存基准图像的块对比度值信息的对比度值保存部333、计算所设定的多个块中的各块的特征量的特征量计算部334、根据特征量判定多个所述块中的对焦控制中有效的有效块并取得判定结果作为有效块信息的有效块判定部335、保存基准图像的有效块信息的有效块信息保存部336、根据基准图像的有效块信息和输入图像的有效块信息设定AF区域的AF区域设定部337、以及根据AF区域和基准图像的块对比度值信息决定基准图像的图像对比度值并且根据AF区域和输入图像的块对比度值信息决定输入图像的图像对比度值的对比度值决定部338，AF区域设定部337设定基准图像和输入图像双方中判定为有效块的块的集合作为AF区域。
由此，在AF用的对比度值的计算中，不仅使用输入图像的有效块信息，还能够使用作为与该输入图像的比较对象的基准图像的有效块信息进行处理。由此，即使当亮点等在图像上的位置和大小在AF中发生变化的情况下，也能够适当地将该亮点等区域除去，并且，能够结合作为比较对象的图像间的对比度值的计算条件，所以，能够进行适当的AF控制。
并且，在输入图像的图像对比度值大于基准图像的图像对比度值的情况下，对焦控制部330也可以进行设定输入图像作为新的基准图像的基准图像更新处理。并且，在输入图像的图像对比度值小于根据基准图像的图像对比度值计算出的阈值的情况下，对焦控制部330也可以判定为检测到峰值。
由此，如图9所示，能够检测对比度值的峰值位置。本实施方式的基准图像是此前进行了处理后的图像中的认为最接近峰值位置的图像。输入图像的图像对比度值大于基准图像的图像对比度值的情况对应于图9的状态1，该情况下，认为输入图像更接近峰值位置，所以，对基准图像进行更新。另一方面，输入图像的图像对比度值小于基准图像的图像对比度值的情况对应于图9的状态2，可以认为峰值位置是与该时刻保持的基准图像对应的位置。但是，即使输入图像的图像对比度值稍微小于基准图像的图像对比度值，也可以认为是噪声等的影响，可能没有适当反映对焦的情况。由此，检测到峰值这样的判定可以将输入图像的图像对比度值相对于基准图像的图像对比度值以某种程度大幅减小作为条件。这里，使用0<K<1这样的常数K进行图4的S108所示的判定。
并且，在判定为检测到峰值的情况下，对焦控制部330也可以对镜头位置控制部340发送使对焦镜头240移动到与进行判定的定时的基准图像对应的对焦镜头位置的指示。
由此，能够检测图9的lensPosRef2所示的位置作为峰值，能够使对焦镜头240移动到该位置。该情况下，由于实际上移动到取得基准图像的位置，所以，为了提高AF的精度，优选对焦镜头240的移动幅度(扫描间距)减小某种程度(例如，即使峰值位于给定的镜头位置与下一个镜头位置之间也没有问题的程度)。
并且，在对焦控制中，对焦控制部330也可以使对焦镜头位置以给定的移动幅度从第1位置朝向第2位置移动，将对焦镜头位置是第1位置的情况下生成的图像作为基准图像，将对焦镜头位置按照给定的移动幅度从第1位置的下一个位置到第2位置每次移动时生成的图像依次作为输入图像。
由此，如图9所示，能够实现单次AF。这里，假设第1位置是对焦镜头240的可动范围的一端，第2位置是对焦镜头240的可动范围的另一端，但是不限于此。
并且，对焦控制部330也可以设定第1基准图像和比第1基准图像靠前的定时取得的第2基准图像这两个图像作为基准图像，AF区域设定部337也可以设定在第1基准图像、第2基准图像和输入图像的全部图像中判定为有效块的块的集合作为AF区域。
由此，能够针对3张(或3张以上的数量)图像适当地比较对比度值。在分别进行了针对图像A和图像B的第1比较处理以及针对图像B和图像C的第2比较处理的情况下，各个处理中计算出的图像对比度值仅在2个图像间的比较中有效，第1比较处理中计算出的图像A的对比度值与第2比较处理中计算出的图像C的对比度值的比较可能没有意义(在第1比较处理和第2比较处理中，如果AF区域相同，则也可能成为有意义的比较，但是这是被限定的情况)。由此，如果针对3个以上(包含该值)的图像进行比较处理，则可以使用全部图像的有效块信息。
并且，在输入图像的图像对比度值大于第1基准图像的图像对比度值的情况下，对焦控制部330也可以进行设定第1基准图像作为新的第2基准图像、并且设定输入图像作为新的第1基准图像的基准图像更新处理。并且，在输入图像的图像对比度值小于根据第1基准图像的图像对比度值计算出的阈值的情况下，对焦控制部330也可以判定为检测到峰值。
而且，在判定为检测到峰值的情况下，对焦控制部330也可以进行基于进行了判定的定时的第1基准图像、第2基准图像和输入图像的图像对比度值的插值处理来求出极大值，对镜头位置控制部340发送使对焦镜头240移动到与极大值对应的对焦镜头位置的指示。
由此，如图10所示，能够进行使用了插值处理的峰值位置的检测。该情况下，即使在峰值位置处未进行图像的取得(及此后的对比度值的计算处理等)，也能够检测该位置作为峰值。由此，与图9的情况相比，能够增大使对焦镜头240移动时的移动幅度，所以，能够实现AF要求的处理负荷的减轻以及AF控制的高速化。如上所述，由于使用3个以上(包含该值)的图像的全部有效块信息，所以，能够适当求出图像对比度值的相对关系，也能够适当执行插值处理。
并且，在对焦控制中，对焦控制部330也可以使对焦镜头位置以给定的移动幅度从第1位置朝向第2位置移动，将对焦镜头位置是第1位置的情况下生成的图像作为第2基准图像，将对焦镜头位置是第1位置的下一个位置的情况下生成的图像作为第1基准图像，将对焦镜头位置按照给定的移动幅度从第1位置的后两个位置到第2位置每次移动时生成的图像依次作为输入图像。
由此，能够实现图10所示的单次AF。
并且，有效块判定部335也可以进行判定块中是否包含亮点的第1判定处理、判定块是否是暗部区域的第2判定处理、以及判定块中是否包含针对活体的处置器械的第3判定处理中的至少一个判定处理，判定块是否是有效块。
由此，能够根据亮点、暗部区域、处置器械(钳子等)判定是否是有效块。另外，作为该情况下的特征量，在第1判定处理中可以使用亮度的最大值，在第2判定处理中可以使用亮度的平均值，在第3判定处理中可以使用CrCb各自的平均值。另外，作为各判定处理的特征量，也可以使用其他值。并且，在是否是有效块的判定中还可以使用第1～第3判定处理以外的判定处理。
并且，虽然在图1中未图示，但是，摄像装置也可以包括距离计测部，该距离计测部根据由对焦控制部330检测到的合焦镜头位置求出与被摄体之间的距离信息。
由此，能够使用对焦控制部330中的自动对焦控制的结果取得与被摄体之间的距离信息。在通过对焦控制而完成了AF的情况下，可以说由镜头(对焦镜头240等)、像面(狭义地讲为摄像元件260的表面，但是不限于此)、被摄体构成的系统处于合焦状态。而且，合焦状态下的对焦镜头240和摄像元件260的基本特性可以作为设计事项而事前取得。即，如果决定了合焦状态下的对焦镜头240等的位置(合焦镜头位置)，则能够通过参照表数据等求出合焦状态下的物点的位置(合焦物体位置)，这无非就是表示与所摄像的被摄体之间的距离的信息。
3.第2实施方式
对本发明的第2实施方式的摄像装置(内窥镜系统)进行说明。本实施方式中的AF控制部339进行全时AF。另外，除了AF控制部339以外，本实施方式的内窥镜系统的结构与第1实施方式系相同。
使用图7所示的流程图对本实施方式中的AF控制部339的动作进行说明。在从控制部360输出了AF开始信号的情况下，AF控制部339在当前图像的取得结束的定时设计数器wobCnt为0，设全时AF的开始标志startFlag为1。进而，AF控制部339从镜头位置控制部340取得lensPosNow(S401)。接着，由于wobCnt为0且startFlag为1(S403、S404均为“是”)，所以，AF控制部339设startFlag为0，设wobCnt为1(S405)。此后，startFlag一直为0。进而，AF控制部339计算请求镜头位置lensPosReq作为lensPosReq＝lensPosNow+wobLvl，将其输出到镜头位置控制部340。这里，如图11所示，wobLvl是对焦镜头240的摆动幅度。
接着，由于wobCnt为1(S403为“否”、S406为“是”)，所以，AF控制部339在当前图像的取得结束的定时输出控制信号以使得保存从有效块判定部335输出到有效块信息保存部336的effectiveBlockFlagNow(bx、by)作为effectiveBlockFlagRef(bx、by)。进而，AF控制部339输出控制信号以使得保存从对比度值计算部332输出到对比度值保存部333的blockContrastValNow(bx、by)作为blockContrastValRef(bx、by)(S407)。另外，这里的当前图像是如图11所示在对焦镜头位置增加的方向上摆动的图像。进而，AF控制部339设wobCnt为2后，计算出lensPosReq＝lensPosNow-2*wobLvl，将其输出到镜头位置控制部340(S408)。
接着，由于wobCnt为2(S403、S406均为“否”)，所以，AF控制部339在当前图像的取得结束的定时取得从对比度值决定部338输出的contrastValNow和contrastValRef(S410)。此时，进行根据新取得的effectiveBlockFlagNow(bx、by)和S407中保存的effectiveBlockRef(bx、by)求出AF区域等的处理。另外，这里的当前图像是如图11所示在对焦镜头位置减小的方向上摆动的图像。进而，AF控制部339设wobCnt为0后，计算出lensPosReq＝lensPosNow+wobLvl，将其输出到镜头位置控制部340(S411)。由此，对焦镜头位置返回摆动的中心位置。
接着，由于wobCnt为0且startFlag为0(S403为“是”、S404为“否”)，所以，AF控制部339在当前图像的取得结束的定时对上述取得的contrastValNow和contrastValRef进行比较(S412)。在contrastValRef大于contrastValNow的情况下(S412为“是”的情况下)，认为在对焦镜头位置增加的方向上存在合焦镜头位置，所以，AF控制部339设wobCnt为1后，计算出lensPosReq＝lensPosNow+wobLvl+shiftLvl，将其输出到镜头位置控制部340(S413)。由此，如图11所示，摆动的中心位置在对焦镜头位置增加的方向上移动。
并且，在contrastValRef小于contrastValNow的情况下(S412为“否”的情况下)，认为在对焦镜头位置减小的方向上存在合焦镜头位置，所以，AF控制部339设wobCnt为1后，计算出lensPosReq＝lensPosNow+wobLvl-shiftLvl，将其输出到镜头位置控制部340(S414)。由此，摆动的中心位置在对焦镜头位置减小的方向上移动。
此后，通过继续进行同样的动作，AF控制部339通过使对焦镜头位置逐渐接近合焦镜头位置，最终能够到达合焦镜头位置。并且，在由于被摄体的移动等而脱离合焦状态的情况下，通过继续进行上述动作，也能够再次实现合焦状态。
通过进行这种控制，在本实施方式中的摄像装置中，在由于作为被摄体的活体稍微移动等而使图像中的亮点的位置变动的情况下或者用户移动钳子的情况下等应该除去的被摄体在图像中的位置在AF中发生变化的情况下，也能够准确地进行全时AF。
在以上的本实施方式中，摄像装置的对焦控制部330将相对于给定的中心位置使对焦镜头240向第1方向移动的定时取得的图像作为基准图像，将相对于中心位置使对焦镜头240向与第1方向不同的第2方向移动的定时取得的图像作为输入图像。而且，对焦控制部330根据基准图像的图像对比度值和输入图像的图像对比度值的比较处理，进行更新中心位置的中心位置更新处理。
由此，如图11所示，能够实现连续进行AF控制的全时AF。这里的中心位置是计数器值(wobCnt)为0时的对焦镜头位置，以该中心位置为基准，进行以给定的移动幅度(wobLvl)使对焦镜头位置前后振动的摆动动作。即，在本实施方式中，对使对焦镜头240向一个方向振动时的图像和使对焦镜头240向另一个方向振动时的图像这两个图像进行比较，在一连串动作结束的情况下(在wobCnt变化为0、1、2并再次返回0的情况下)，在下一个一连串动作中新取得基准图像和输入图像，不会受到之前的动作中的基准图像和输入图像的影响(仅是不在处理中使用，不妨碍保持过去的基准图像等的信息)。
并且，在基准图像的图像对比度值大于输入图像的图像对比度值的情况下，对焦控制部330可以进行使中心位置以给定的位移水平向第1方向移动的处理作为中心位置更新处理，在基准图像的图像对比度值为输入图像的图像对比度值以下的情况下，对焦控制部330可以进行使中心位置以位移水平向第2方向移动的处理作为中心位置更新处理。
由此，能够根据图像对比度值的比较处理的结果来更新摆动的中心位置。具体而言，由于估计出在基准图像和输入图像中的对比度值较高的一侧存在合焦镜头位置，所以，使对焦镜头240以位移水平(shiftLvl)向对应的方向移动。
4.第3实施方式
使用图3对本发明的第3实施方式的摄像装置(内窥镜系统)进行说明。除了对焦控制部330以外，本实施方式的内窥镜系统的结构与第1实施方式相同。
本实施方式中的对焦控制部330具有块设定部331、对比度值计算部332、对比度值保存部333、特征量计算部334、有效块判定部335、有效块信息保存部336、AF区域设定部337、对比度值决定部338、AF控制部339、缩小图像生成部33a、存储器33b、运动检测部33c。块设定部331、对比度值计算部332、对比度值保存部333、特征量计算部334、有效块判定部335、有效块信息保存部336、AF区域设定部337、对比度值决定部338的结构与第1实施方式相同。
缩小图像生成部33a针对由块设定部331设定的全部评价块生成缩小图像，将其输出到存储器33b和运动检测部33c。这里，例如如图12(A)所示，在评价块b(bx、by)中包含的像素的数量为N*N像素的情况下，缩小图像生成部33a通过使用作为N的约数的M对M*M像素中包含的Y信号的全部像素值进行相加平均，计算b(bx、by)的缩小图像即smallB(bx、by)的像素值。通过针对b(bx、by)中包含的全部像素进行这种处理，如图12(B)所示，能够生成N/M*N/M像素的smallB(bx、by)(图中示出为N＝8、M＝4)。
存储器33b保存从缩小图像生成部33a输出的缩小图像，将其输出到运动检测部33c。运动检测部33c根据从缩小图像生成部33a输出的当前图像的缩小图像和从存储器33b输出的当前图像的前1张图像的缩小图像计算各评价块的运动量blockSAD(bx、by)，将其输出到AF控制部339。具体而言，在设当前图像的各评价块的缩小图像为smallB1(bx、by)、当前图像的前1张图像的各评价块的缩小图像为smallB2(bx、by)的情况下，运动检测部33c计算smallB1(bx、by)和smallB2(bx、by)中对应的像素的差分，将针对各评价块的缩小图像中包含的全部像素的差分的总和作为blockSAD(bx、by)。
另外，在本实施方式中，根据各评价块的缩小图像计算blockSAD(bx、by)，但是，这是为了防止由于当前图像和当前图像的前1张图像的合焦程度而使blockSAD(bx、by)的值大幅变动。在该影响较小的情况下，也可以不生成缩小图像，根据各评价块的像素值本身，利用与上述相同的方法计算blockSAD(bx、by)。
接着，在本实施方式中，说明AF控制部339进行单次AF的情况下的动作。在从控制部360输出了AF开始信号的情况下，AF控制部339例如将对焦镜头240的可动域的任意一端(镜头位置A)作为请求镜头位置输出到镜头位置控制部340。在对焦镜头240到达了镜头位置A后，AF控制部339将请求镜头位置变更为镜头的可动域的另一端(镜头位置B)，开始进行对焦镜头240的扫描动作，进行合焦镜头位置的检测(峰值检测)。
使用图6所示的流程图对峰值检测时的AF控制部339的动作进行说明。当前图像为扫描开始后的第1张图像的情况(S301～S304)与第1实施方式(图4的S101～S104)相同。在当前图像为扫描开始后的第2张及以后的图像的情况下(S303为“否”的情况下)，AF控制部339根据从运动检测部33c输出的blockSAD(bx、by)和从AF区域设定部337输出的afAreaFlag(bx、by)，计算当前图像的运动量flameSAD(S305)。具体而言，AF控制部339计算与afAreaFlag(bx、by)为1的评价块对应的blockSAD(bx、by)的平均值，将其作为flameSAD。
接着，AF控制部339对计算出的flameSAD与规定的阈值(运动量阈值)进行比较(S306)。在flameSAD大于阈值的情况下(S306为“是”的情况下)，AF控制部339判断为当前图像相对于前1张图像的运动较大，如图6所示，不进行此后的动作，继续进行峰值检测。这是因为，在当前图像的运动较大的情况下，由于运动模糊而使contrastValNow降低，由此，防止未到达合焦镜头位置但是判定为检测到合焦镜头位置。
并且，在flameSAD小于阈值的情况下(S306为“否”的情况下)，AF控制部339进行与第1实施方式相同的动作(S307～S311对应于图4的S105～S109)，继续进行峰值检测。
在峰值检测结束后，AF控制部339将lensPosRef作为请求镜头位置输出到镜头位置控制部340，在对焦镜头240到达了lensPosRef后，合焦动作完成，结束单次AF。
通过进行这种控制，在本实施方式中的内窥镜系统中，在作为被摄体的活体在AF中大幅移动的情况下，也能够进行稳定的单次AF，不会检测错误的合焦镜头位置。
另外，在flameSAD大于阈值的情况下，不进行此后的动作，继续进行峰值检测，但是，此时的对焦镜头位置可以变更，也可以维持现状。在变更对焦镜头位置并继续进行峰值检测的情况下，在取得了运动较大的图像时的对焦镜头位置处，不再次进行与对焦控制有关的处理，转移到下一个处理，所以，能够高速进行对焦控制。该情况下，在对焦镜头240的一次的移动量较小的情况下，即使跳过一处的处理，针对最终求出的合焦镜头位置的精度的影响也不大。即，如第1实施方式的基本方法那样，在假设了最初为了提高精度而使对焦镜头240的一次的移动量较小的情况下，在flameSAD大于阈值而跳过处理的情况下，更新对焦镜头位置即可。
另一方面，在对焦镜头240的一次的移动量较大的情况下，在跳过一处的处理的情况下，未取得对比度值的空白幅度增大，所以，针对所要求出的合焦镜头位置的精度的影响较大。即，如第1实施方式的变形例那样，在假设了对焦镜头240的一次的移动量较大的情况下，在flameSAD大于阈值而跳过处理的情况下，不更新对焦镜头位置，在同一对焦镜头位置再次进行处理即可。
并且，使用了运动量的处理不仅可以与单次AF组合，还可以与第2实施方式中上述的全时AF组合。在本实施方式中，使用图8所示的流程图说明AF控制部339进行全时AF的情况下的动作。
在从控制部360输出了AF开始信号的情况下，AF控制部339在当前图像的取得结束的定时设计数器wobCnt为0，设全时AF的开始标志startFlag为1。然后，进行与第2实施方式相同的动作。接着，在wobCnt为1的情况下，AF控制部339进行与第2实施方式相同的动作。
接着，由于wobCnt为2，所以，AF控制部339在当前图像的取得结束的定时取得从对比度值决定部338输出的contrastValNow和contrastValRef。然后，AF控制部339利用与所述相同的方法，根据当前图像和当前的前1张图像计算flameSAD并进行保存。这里的当前图像和当前的前1张图像是对焦镜头位置从摆动的中心位置起减小和增加了wobLvl的图像。即，除了在S510中计算flameSAD这点以外，以上的处理(S501～S511)与第2实施方式(图7的S401～S411)相同。
接着，由于wobCnt为0且startFlag为0，所以，AF控制部339在当前图像的取得结束的定时对所保存的flameSAD与规定的阈值进行比较(S512)。在flameSAD大于阈值的情况下(S512为“是”的情况下)，AF控制部339判断为摆动中的图像的运动较大，如图8所示，在设wobCnt为1后，计算为lensPosReq＝lensPosNow+wobLvl，将其输出到镜头位置控制部340(S513)。这是如下处理：在摆动中的图像的运动较大的情况下，由于运动模糊而使contrastValNow降低，由此，为了防止对焦镜头位置在与合焦镜头位置不同的方向上移动，跳过摆动的中心位置的更新。并且，在flameSAD小于阈值的情况下(S512为“否”的情况下)，如S514～S516所示，AF控制部339进行与第2实施方式(图7的S412～S414)相同的动作。
通过进行这种控制，在本实施方式中的摄像装置中，在作为被摄体的活体在摆动中大幅移动的情况下，也能够进行稳定的全时AF，不会使对焦镜头位置在错误的方向上移动。
在以上的本实施方式中，如图3所示，摄像装置包括运动检测部33c，该运动检测部33c求出输入图像与输入图像的前一个定时取得的图像之间的运动量，在运动量大于给定的运动量阈值的情况下，对焦控制部330跳过针对输入图像的处理。
这里，能够通过各种方法求出运动量，但是，例如使用输入图像与其前一个定时的图像之间的差异度(SAD或SSD等)即可。具体而言，使用输入图像与其前一个定时的图像求出输入图像中设定的每个块的差异度即blockSAD(bx、by)，设全部块中的使用有效块信息设定的AF区域中包含的块的blockSAD(bx、by)的总和等作为该输入图像的运动量即可。
由此，在输入图像的运动量较大的情况下，能够跳过使用了该输入图像的AF控制。在运动量较大的情况下，产生运动模糊的可能性较大，即使对焦镜头位置适当，输入图像的对比度值也成为较小的值。即使使用这种输入图像进行AF控制，也无法得到适当的结果，例如如果是图9的单次AF，则虽然处于状态1，但是判定为状态2，可能在该阶段结束处理。由此，这里，针对运动量较大的输入图像，不进行与AF控制有关的处理。
并且，在运动量大于运动量阈值的情况下，对焦控制部330也可以将与输入图像对应的对焦镜头位置处新取得的图像作为新的输入图像。并且，在运动量大于运动量阈值的情况下，对焦控制部330也可以对镜头位置控制部340进行对焦镜头位置的变更指示，将对焦镜头位置变更后取得的图像作为新的输入图像。
由此，在跳过针对运动量较大的输入图像的处理后，能够灵活地选择取得下一个输入图像时的对焦镜头位置。具体而言，可以维持对焦镜头位置并在相同的对焦镜头位置处重新取得输入图像，也可以更新对焦镜头位置并对更新后的对焦镜头位置处取得的输入图像进行处理。
并且，如图3所示，摄像装置包括运动检测部33c，该运动检测部33c求出输入图像与输入图像的前一个定时取得的图像之间的运动量，在运动量大于给定的运动量阈值的情况下，对焦控制部330也可以跳过针对输入图像的处理，将对焦镜头位置按照给定的移动幅度移动后生成的图像作为新的输入图像。
由此，在进行图9所示的单次AF的情况下，在输入图像的运动量较大的情况下，在跳过针对输入图像的处理后，更新对焦镜头位置，能够将更新后的对焦镜头位置处取得的图像作为新的输入图像。在图9的单次AF中，假设为了提高AF控制的精度而使对焦镜头240的移动幅度较小。由此，即使跳过一个对焦镜头位置处的处理，影响也较小，由此，不会重新进行处理，所以能够实现AF的高速化等。
并且，如图3所示，摄像装置包括运动检测部33c，该运动检测部33c求出输入图像与输入图像的前一个定时取得的图像之间的运动量，在运动量大于给定的运动量阈值的情况下，对焦控制部330也可以跳过针对输入图像的处理，并且，跳过对焦镜头位置按照给定的移动幅度的移动，将与输入图像对应的对焦镜头位置处生成的图像作为新的输入图像。
由此，在进行图10所示的单次AF的情况下，在输入图像的运动量较大的情况下，不仅跳过针对输入图像的处理，还跳过对焦镜头位置的更新处理，能够将相同对焦镜头位置处取得的图像作为新的输入图像。在图10的单次AF中，由于通过插值处理来求出峰值位置，所以假设对焦镜头240的移动幅度较大。由此，与图9等的情况相比，跳过一个对焦镜头位置处的处理的情况下的影响较大，所以，优选在相同位置处重新取得输入图像。
并且，如图3所示，摄像装置包括运动检测部33c，该运动检测部33c求出输入图像与输入图像的前一个定时取得的图像之间的运动量，在运动量大于给定的运动量阈值的情况下，对焦控制部330也可以跳过中心位置更新处理。
由此，在进行图11所示的全时AF的情况下，在输入图像的运动量较大的情况下，能够跳过中心位置更新处理。在全时AF中，对两个图像进行比较，既然进行在更加优良的方向上移动对焦镜头位置的处理，则在未适当计算出对比度值而无法进行有意义的比较的情况下，优选在当前位置处再次重新取得图像，而不是徒然变更对焦镜头位置。
以上对应用了本发明的3个实施方式1～3及其变形例进行了说明，但是，本发明不限于各实施方式1～3及其变形例，能够在实施阶段在不脱离其主旨的范围内对结构要素进行变形而具体化。并且，通过适当组合上述各实施方式1～3和变形例所公开的多个结构要素，能够形成各种发明。例如，可以从各实施方式1～3和变形例所记载的全部结构要素中删除若干个结构要素。进而，可以适当组合不同实施方式和变形例中说明的结构要素。并且，在说明书或附图中，至少一次与更加广义或同义的不同用语一起记载的用语能够在说明书或附图的任意部位置换为该不同的用语。这样，能够在不脱离发明主旨的范围内进行各种变更和应用。
标号说明
100：光源部；110：白色光源；120：会聚透镜；200：摄像部；210：光导纤维；220：照明透镜；230：物镜系统；240：对焦镜头；250：镜头驱动部；260：摄像元件；300：处理部；310：A/D转换部；320：预处理部；330：对焦控制部；331：块设定部；332：对比度值计算部；333：对比度值保存部；334：特征量计算部；335：有效块判定部；336：有效块信息保存部；337：AF区域设定部；338：对比度值决定部；339：AF控制部；33a：缩小图像生成部；33b：存储器；33c：运动检测部；340：镜头位置控制部；350：图像处理部；360：控制部；400：显示部；500：外部I/F部。

Claims (19)

1.一种摄像装置，其特征在于，该摄像装置包括：
光学系统，其包括调整合焦物体位置的对焦镜头；
摄像元件，其取得由所述光学系统形成的被摄体像的图像；
镜头位置控制部，其控制对焦镜头位置；以及
对焦控制部，其进行自动对焦控制，
所述对焦控制部包括：
块设定部，其在输入图像中设定多个块；
对比度值计算部，其计算块对比度值信息，该块对比度值信息表示所设定的多个所述块中的各块的对比度值；
对比度值保存部，其保存基准图像的所述块对比度值信息；
特征量计算部，其计算所设定的多个所述块中的各块的特征量；
有效块判定部，其根据所述特征量判定多个所述块中的在所述对焦控制中有效的有效块，取得判定结果作为有效块信息；
有效块信息保存部，其保存所述基准图像的所述有效块信息；
自动对焦区域设定部，其根据所述基准图像的所述有效块信息和所述输入图像的所述有效块信息设定自动对焦区域；以及
对比度值决定部，其根据所述自动对焦区域和所述基准图像的所述块对比度值信息决定所述基准图像的图像对比度值，并且，根据所述自动对焦区域和所述输入图像的所述块对比度值信息决定所述输入图像的所述图像对比度值，
所述自动对焦区域设定部将在所述基准图像和所述输入图像双方中被判定为所述有效块的所述块的集合设定为所述自动对焦区域。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述摄像装置包括运动检测部，该运动检测部求出所述输入图像与所述输入图像的前一个定时取得的所述图像之间的运动量，
在所述运动量大于给定的运动量阈值的情况下，所述对焦控制部跳过针对所述输入图像的处理。
3.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，
在所述运动量大于所述运动量阈值的情况下，所述对焦控制部将与所述输入图像对应的所述对焦镜头位置处新取得的所述图像作为新的所述输入图像。
4.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，
在所述运动量大于所述运动量阈值的情况下，所述对焦控制部对所述镜头位置控制部进行所述对焦镜头位置的变更指示，将所述对焦镜头位置变更后取得的所述图像作为新的所述输入图像。
5.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
在所述输入图像的所述图像对比度值大于所述基准图像的所述图像对比度值的情况下，所述对焦控制部进行将所述输入图像设定为新的所述基准图像的基准图像更新处理，
在所述输入图像的所述图像对比度值小于根据所述基准图像的所述图像对比度值计算出的阈值的情况下，所述对焦控制部判定为检测到峰值。
6.根据权利要求5所述的摄像装置，其特征在于，
在判定为检测到所述峰值的情况下，所述对焦控制部对所述镜头位置控制部发送使所述对焦镜头移动到与进行所述判定的定时的所述基准图像对应的所述对焦镜头位置的指示。
7.根据权利要求5所述的摄像装置，其特征在于，
在所述对焦控制中，所述对焦控制部使所述对焦镜头位置以给定的移动幅度从第1位置朝向第2位置移动，
将所述对焦镜头位置是所述第1位置的情况下生成的所述图像作为所述基准图像，
将所述对焦镜头位置按照所述给定的移动幅度从所述第1位置的下一个位置到所述第2位置每次移动时生成的所述图像依次作为所述输入图像。
8.根据权利要求7所述的摄像装置，其特征在于，
所述摄像装置包括运动检测部，该运动检测部求出所述输入图像与所述输入图像的前一个定时取得的所述图像之间的运动量，
在所述运动量大于给定的运动量阈值的情况下，所述对焦控制部跳过针对所述输入图像的处理，
将所述对焦镜头位置按照所述给定的移动幅度移动后生成的所述图像作为新的所述输入图像。
9.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述对焦控制部将第1基准图像和在比所述第1基准图像靠前的定时取得的第2基准图像这两个图像设定为所述基准图像，
所述自动对焦区域设定部将在所述第1基准图像、所述第2基准图像和所述输入图像的全部图像中被判定为所述有效块的所述块的集合设定为所述自动对焦区域。
10.根据权利要求9所述的摄像装置，其特征在于，
在所述输入图像的所述图像对比度值大于所述第1基准图像的所述图像对比度值的情况下，所述对焦控制部进行将所述第1基准图像设定为新的所述第2基准图像、并且将所述输入图像设定为新的所述第1基准图像的基准图像更新处理，
在所述输入图像的所述图像对比度值小于根据所述第1基准图像的所述图像对比度值计算出的阈值的情况下，所述对焦控制部判定为检测到峰值。
11.根据权利要求10所述的摄像装置，其特征在于，
在判定为检测到所述峰值的情况下，所述对焦控制部进行基于进行所述判定的定时的所述第1基准图像、所述第2基准图像和所述输入图像的所述图像对比度值的插值处理来求出极大值，对所述镜头位置控制部发送使所述对焦镜头移动到与所述极大值对应的所述对焦镜头位置的指示。
12.根据权利要求9所述的摄像装置，其特征在于，
在所述对焦控制中，所述对焦控制部使所述对焦镜头位置以给定的移动幅度从第1位置朝向第2位置移动，
将所述对焦镜头位置是所述第1位置的情况下生成的所述图像作为所述第2基准图像，
将所述对焦镜头位置是所述第1位置的下一个位置的情况下生成的所述图像作为所述第1基准图像，
将所述对焦镜头位置按照所述给定的移动幅度从所述第1位置的后两个位置到所述第2位置每次移动时生成的所述图像依次作为所述输入图像。
13.根据权利要求12所述的摄像装置，其特征在于，
所述摄像装置包括运动检测部，该运动检测部求出所述输入图像与所述输入图像的前一个定时取得的所述图像之间的运动量，
在所述运动量大于给定的运动量阈值的情况下，所述对焦控制部跳过针对所述输入图像的处理，并且，跳过所述对焦镜头位置按照所述给定的移动幅度的移动，
将与所述输入图像对应的所述对焦镜头位置处生成的所述图像作为新的所述输入图像。
14.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述对焦控制部将在相对于给定的中心位置使所述对焦镜头向第1方向移动的定时取得的所述图像作为所述基准图像，将在相对于所述中心位置使所述对焦镜头向与所述第1方向不同的第2方向移动的定时取得的所述图像作为所述输入图像，
所述对焦控制部进行根据所述基准图像的所述图像对比度值和所述输入图像的所述图像对比度值的比较处理来更新所述中心位置的中心位置更新处理。
15.根据权利要求14所述的摄像装置，其特征在于，
在所述基准图像的所述图像对比度值大于所述输入图像的所述图像对比度值的情况下，所述对焦控制部进行使所述中心位置以给定的位移水平向所述第1方向移动的处理作为所述中心位置更新处理，
在所述基准图像的所述图像对比度值为所述输入图像的所述图像对比度值以下的情况下，所述对焦控制部进行使所述中心位置以所述位移水平向所述第2方向移动的处理作为所述中心位置更新处理。
16.根据权利要求14所述的摄像装置，其特征在于，
所述摄像装置包括运动检测部，该运动检测部求出所述输入图像与在所述输入图像的前一个定时取得的所述图像之间的运动量，
在所述运动量大于给定的运动量阈值的情况下，所述对焦控制部跳过所述中心位置更新处理。
17.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述有效块判定部进行判定所述块中是否包含亮点的第1判定处理、判定所述块是否是暗部区域的第2判定处理、以及判定所述块中是否包含针对活体的处置器械的第3判定处理中的至少一个判定处理，来判定所述块是否是所述有效块。
18.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，
所述摄像装置包括距离计测部，该距离计测部根据由所述对焦控制部检测到的合焦镜头位置，求出与被摄体之间的距离信息。
19.一种摄像装置的控制方法，其特征在于，
取得输入图像；
在所述输入图像中设定多个块；
计算表示所设定的多个所述块中的各块的对比度值的块对比度值信息；
计算所设定的多个所述块中的各块的特征量，根据计算出的所述特征量判定多个所述块中的在对焦控制中有效的有效块，取得所述输入图像的有效块信息；
在合焦物体位置与所述输入图像不同的对焦镜头位置处，从对比度值保存部中读出在比所述输入图像靠前的定时摄像的基准图像的所述块对比度值信息，并且从有效块信息保存部中读出所述基准图像的所述有效块信息；
将在所述基准图像和所述输入图像双方中被判定为所述有效块的所述块的集合设定为自动对焦区域；
根据所述自动对焦区域和所述基准图像的所述块对比度值信息求出所述基准图像的图像对比度值，并且，根据所述自动对焦区域和所述输入图像的所述块对比度值信息求出所述输入图像的所述图像对比度值；以及
根据所述基准图像的所述图像对比度值和所述输入图像的所述图像对比度值的比较处理进行所述对焦控制。
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