JP2013230319A - 内視鏡装置及び内視鏡装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被写体に合焦したフリーズ画像を表示可能な内視鏡装置及び内視鏡装置の制御方法等を提供すること。
【解決手段】内視鏡装置は、撮像光学系による体内被写体の撮像により得られた複数の体内画像を取得する画像取得部と、その複数の体内画像の各体内画像について合焦評価値を算出する合焦評価値算出部（コントラスト値算出部３３６）と、その合焦評価値に基づいて、撮像光学系の合焦動作を制御するフォーカス制御部（レンズ位置制御部３２０）と、合焦評価値により表される合焦度合いに基づいて、複数の体内画像の中から少なくとも１つの体内画像を選択し、その選択した少なくとも１つの体内画像をフリーズ画像として設定するフリーズ画像設定部３３７と、を含む。
【選択図】図７

Description

本発明は、内視鏡装置及び内視鏡装置の制御方法等に関する。

内視鏡のような撮像装置においては、ドクターの診断に支障をきたさないためパンフォーカスの画像が求められる。このため、内視鏡では比較的Ｆナンバーが大きい光学系を使用して、被写界深度の幅を広くすることでこのような性能を達成している。しかしながら、近年、内視鏡システムにおいても数十万画素程度の高画素の撮像素子が使用されるようになっている。高画素の撮像素子では画素ピッチと共に許容錯乱円が小さくなるため、Ｆナンバーを小さくする必要があり、撮像装置の被写界深度の幅は狭くなる。このため、パンフォーカスを維持することが難しくなっている。

例えば特許文献１には、内視鏡の撮像部に対物光学系のレンズ位置を駆動する駆動部を設け、被写体に対してオートフォーカス（以下、ＡＦと表記する）を行う内視鏡装置が開示されている。

特開平８−１０６０６０号公報

さて、内視鏡により診察を行うドクターは、注目したい領域を詳細に観察する場合、フリーズスイッチの操作等によりフリーズ画像（静止画像）を取得し、そのフリーズ画像により詳細な観察を行う。このフリーズ画像を、ＡＦを行う内視鏡で取得する場合を考える。ＡＦを行う場合、被写体の輪郭信号が少しでも高い方向へ光学系の対物レンズを移動させることでＡＦを行うため、ＡＦが完了するまでの間は被写体に合焦していない画像が発生してしまう。そのため、取得したフリーズ画像が被写体に合焦していない画像であった場合、ドクターはフリーズスイッチの操作をやり直す必要があり、作業の煩雑性が増すという課題がある。

本発明の幾つかの態様によれば、被写体に合焦したフリーズ画像を表示可能な内視鏡装置及び内視鏡装置の制御方法等を提供できる。

本発明の一態様は、撮像光学系による体内被写体の撮像により得られた、前記体内被写体の像を含む複数の体内画像を取得する画像取得部と、前記複数の体内画像の各体内画像について、合焦度合いを表す合焦評価値を算出する合焦評価値算出部と、前記合焦評価値に基づいて、前記撮像光学系の合焦動作を制御するフォーカス制御部と、前記合焦評価値により表される前記合焦度合いに基づいて、前記複数の体内画像の中から少なくとも１つの体内画像を選択し、選択した前記少なくとも１つの体内画像をフリーズ画像として設定するフリーズ画像設定部と、を含む内視鏡装置に関係する。

本発明の一態様によれば、合焦評価値に基づいて合焦動作が制御され、合焦評価値により表される合焦度合いに基づいて、複数の体内画像の中から少なくとも１つの体内画像がフリーズ画像として設定される。これにより、被写体に合焦したフリーズ画像を表示することが可能になる。

また本発明の他の態様は、撮像光学系による体内被写体の撮像により得られた、前記体内被写体の像を含む複数の体内画像を取得し、前記複数の体内画像の各体内画像について、合焦度合いを表す合焦評価値を算出し、前記合焦評価値に基づいて、前記撮像光学系の合焦動作を制御し、前記合焦評価値により表される前記合焦度合いに基づいて、前記複数の体内画像の中から少なくとも１つの体内画像を選択し、選択した前記少なくとも１つの体内画像をフリーズ画像として設定する内視鏡装置の制御方法に関係する。

第１の実施形態における内視鏡装置の構成例。 回転色フィルターの詳細な構成例。 色フィルターの分光特性例。 フォーカスレンズの位置と合焦物体位置の関係についての説明図。 合焦物体位置が近点側にある場合の被写界深度についての説明図。 合焦物体位置が遠点側にある場合の被写界深度についての説明図。 画像処理部の詳細な構成例。 注目領域設定部が行う領域分割についての説明図。 フリーズ画像設定部が行う動作についての説明図。 フリーズ画像設定部が行う動作の変形例についての説明図。 フリーズ画像設定部が行う動作の第２変形例についての説明図。 レンズ位置制御部が行う動作のフローチャート例。 図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は、２つのフリーズ候補画像を表示する場合の表示画像例。 第２の実施形態における内視鏡装置の構成例。 フリーズ画像設定部が行う動作についての説明図。

以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．本実施形態の概要
まず本実施形態の概要について説明する。内視鏡装置において撮像素子の画素数が増えることにより、被写界深度の幅が狭くなり、所望の被写体に対してフォーカスを合わせる（合焦させる）ことが難しくなっている。特に拡大観察を行う内視鏡装置では、撮像部の撮像倍率が高くなったり、撮像部から被写体までの距離が短くなったりすることで、さらに被写界深度の幅が狭くなる傾向にあり、被写体位置がわずかに移動しただけでも被写界深度の範囲から逸脱しやすくなる。

ドクターは注目領域を詳細に観察したい場合、操作部に設置されたフリーズスイッチを操作することでフリーズ画像（静止画像）を表示部に表示させる。このような場合も、被写界深度の幅が狭いと、注目領域の被写体が被写界深度の範囲から外れやすい。そのため、注目領域の被写体に合焦した画像を得るために、フリーズスイッチの操作を何度もやり直さなければならなくなり、作業性が悪くなる。

被写体からフォーカスが外れないようにするには、例えば、コンティニュアスＡＦを行うことが考えられる。しかしながら、コンティニュアスＡＦでは、ウォブリングを行うため、被写体に合焦した状態からフォーカスレンズが前後に小刻みに動く。そのため、フリーズスイッチを押したタイミングによっては、必ずしも合焦したフリーズ画像が得られるとは限らない。

そこで本実施形態では、複数フレームの撮像画像を記憶し、その記憶した撮像画像の中から、被写体に合焦した撮像画像をフリーズ画像として表示部に表示する。このようにすることで、ユーザーは被写体にフォーカスが合っているか否かを意識することなく、フリーズスイッチを押すだけで、容易に被写体に合焦したフリーズ画像を得ることが可能になり、作業を簡易に行うことができる。

なお以下では、第１の実施形態において基本的な構成及び手法について説明する。第１の実施形態では、図４で後述するように２焦点切り替えを行う場合を例に説明する。２焦点切り替えでは、一般的には、ＡＦの機構をシンプルにできる反面、フォーカス調整の自由度が低くなり高精細な合焦動作が難しくなるため、被写体に合焦したフリーズ画像を得ることが難しい傾向にある。この点、本実施形態によれば、複数フレームの撮像画像の中から合焦した撮像画像をフリーズ画像として選択するため、２焦点切り替えであっても、被写体に合焦したフリーズ画像を得られる。第２の実施形態では、コンティニュアスＡＦ方式を行う場合を例に説明する。コンティニュアスＡＦ方式では、フォーカス調整の自由度が２焦点切り替えよりも高いため、高精細な合焦動作が可能となる。

２．第１の実施形態（２焦点切り替え）
２．１．内視鏡装置
図１に、第１の実施形態における内視鏡装置の構成例を示す。内視鏡装置は、光源部１００、撮像部２００、制御装置３００（プロセッサ部）、表示部４００、外部Ｉ／Ｆ部５００を含む。

光源部１００は、白色光源１１０と、光源絞り１２０と、光源絞り１２０を駆動させる光源絞り駆動部１３０と、複数の分光透過率のフィルターを有する回転色フィルター１４０と、を有する。また光源部１００は、回転色フィルター１４０を駆動させる回転駆動部１５０と、回転色フィルター１４０を透過した光をライトガイドファイバー２１０の入射端面に集光させる集光レンズ１６０と、を含む。

光源絞り駆動部１３０は、制御装置３００の制御部３４０からの制御信号に基づいて、光源絞り１２０の開閉を行うことで照明光の光量の調整を行う。図２に回転色フィルター１４０の詳細な構成例を示す。回転色フィルター１４０は、三原色の赤色（以下Ｒと略す）フィルター７０１と、緑色（以下Ｇと略す）フィルター７０２と、青色（以下Ｂと略す）フィルター７０３と、回転モーター７０４と、から構成されている。図３に、これらの色フィルター７０１〜７０３の分光特性例を示す。回転駆動部１５０は、制御部３４０からの制御信号に基づいて、撮像素子２６０の撮像期間と同期して回転色フィルター１４０を所定回転数で回転させる。例えば、回転色フィルター１４０を１秒間に２０回転させると、各色フィルターは６０分の１秒間隔で入射白色光を横切ることになる。この場合、撮像素子２６０は、６０分の１秒間隔で画像信号の撮像と転送を完了することになる。ここで、撮像素子２６０は例えばモノクロ単板撮像素子であり、例えばＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサー等により構成される。即ち、本実施形態では、３原色の各色光（Ｒ或はＧ或はＢ）の画像が６０分の１秒間隔で撮像される面順次方式の撮像が行われる。

撮像部２００は、例えば、体腔への挿入を可能にするため細長くかつ湾曲可能に形成されている。撮像部２００は、光源部１００で集光された光を照明レンズ２２０に導くためのライトガイドファイバー２１０と、そのライトガイドファイバー２１０により先端まで導かれてきた光を拡散させて観察対象に照射する照明レンズ２２０と、を含む。また、撮像部２００は、観察対象から戻る反射光を集光する対物レンズ２３０と、焦点位置を調整するためのフォーカスレンズ２４０（フォーカス調整用レンズ）と、フォーカスレンズ２４０の位置を離散的な位置で切り替えるための切り替え部２５０と、集光した反射光を検出するための撮像素子２６０と、を含む。

切り替え部２５０は、例えばＶＣＭ（Voice Coil Motor）であり、フォーカスレンズ２４０と接続されている。切り替え部２５０は、フォーカスレンズ２４０の位置を複数の離散的な位置で切り替えることで、フォーカスが合う被写体の位置である合焦物体位置を離散的に調整する。フォーカスレンズ２４０の位置と合焦物体位置の関係については、図４で後述する。

また、撮像部２００には、ユーザーがフリーズ指示を行うフリーズスイッチ２７０が設けられている。フリーズスイッチ２７０は、フリーズ指示信号の入力／解除を行うことができる。ユーザーがフリーズスイッチ２７０を操作することでフリーズ指示が行われた場合、フリーズスイッチ２７０からフリーズ指示信号が制御部３４０に出力される。

制御装置３００は、内視鏡装置の各部の制御や画像処理を行う。制御装置３００は、Ａ／Ｄ変換部３１０と、レンズ位置制御部３２０（広義にはフォーカス制御部）と、画像処理部３３０と、制御部３４０を含む。

Ａ／Ｄ変換部３１０によりデジタル信号に変換された画像信号は、画像処理部３３０に転送される。画像処理部３３０により処理された画像信号は、表示部４００に転送される。また、画像処理部３３０は、画像信号から算出したコントラスト値をレンズ位置制御部３２０に転送する。レンズ位置制御部３２０は、切り替え部２５０に制御信号を転送することで、フォーカスレンズ２４０の位置を変更する。また、レンズ位置制御部３２０は、フォーカスレンズ２４０の位置を示す制御信号を画像処理部３３０へ転送する。制御部３４０は、内視鏡装置の各部の制御を行う。具体的には制御部３４０は、光源絞り駆動部１３０と、レンズ位置制御部３２０と、画像処理部３３０の同期を行う。また、制御部３４０はフリーズスイッチ２７０と外部Ｉ／Ｆ部５００とに接続され、画像処理部３３０へフリーズ指示信号を転送する。また、制御部３４０は光源絞りの開口の度合いを表す開度Ｌをレンズ位置制御部３２０へ転送する。

表示部４００は、動画表示可能な表示装置であり、例えばＣＲＴや液晶モニター等により構成される。

外部Ｉ／Ｆ部５００は、内視鏡装置に対するユーザーからの入力等を行うためのインターフェースである。外部Ｉ／Ｆ部５００は、フリーズ指示を行うことができる不図示のフリーズボタンを有してもよい。この場合、ユーザーは外部Ｉ／Ｆ部５００からもフリーズ指示を行うことができる（フリーズボタンは、撮像部２００のフリーズスイッチ２７０と機能は同じである）。外部Ｉ／Ｆ部５００からのフリーズ指示信号は、制御部３４０に出力される。また外部Ｉ／Ｆ部５００は、電源のオン／オフを行うための電源スイッチや、撮影モードやその他各種のモードを切り換えるためのモード切換ボタンなどを含む。

画像処理部３３０は、Ａ／Ｄ変換部３１０によりデジタル信号に変換された撮像画像に対して、画像処理を行う。具体的には、前処理や同時化処理、コントラスト値（広義には合焦評価値）の算出処理、フリーズ画像の選択処理、後処理などを行う。画像処理部３３０は、後処理後のフリーズ画像又は動画像（撮像画像）を表示部４００に出力し、コントラスト値をレンズ位置制御部３２０に出力する。画像処理部３３０の詳細については、図７で後述する。

レンズ位置制御部３２０は、画像処理部３３０から入力されるコントラスト値と、制御部３４０から入力される光源絞りの開度Ｌに基づいて、切り替え部２５０の制御を行う。切り替え部２５０がレンズ位置制御部３２０の指示に基づいてフォーカスレンズ２４０の位置を切り替えることにより、ＡＦ制御が行われる。レンズ位置制御部３２０の詳細については、図１２で後述する。

なお、上記では撮像方式が面順次方式である場合を例に説明したが、本実施形態はこれに限定されず、例えば、原色ベイヤーや補色単板、原色２板、原色３板等の撮像素子を用いた撮像方式としてもよい。また、上記では照明光が白色光である通常光観察の場合を例に説明したが、本実施形態はこれに限定されず、例えば白色光よりも狭帯域の光を照明光とするＮＢＩ（Narrow Band Imaging）等に代表される特殊光観察としてもよい。

２．２．フォーカスレンズの位置と合焦物体位置の関係
図４を用いて、フォーカスレンズ２４０の位置と合焦物体位置の関係について説明する。図４に示すように、本実施形態では、フォーカスレンズ２４０を離散的なレンズ位置Ａ、Ｂに切り替え、合焦物体位置をＦＰＡ、ＦＰＢの２段階で切り替える。

具体的には、フォーカスレンズ２４０の位置は、合焦物体位置が撮像部２００に対して遠い点ＦＰＡ（以下、遠点）に対応するＡ点と、撮像部２００から近い点ＦＰＢ（以下、近点）に対応するＢ点との、２段階で切り替える。一般的に、合焦物体位置が近点側にあると被写界深度の幅が浅くなり、被写体がわずかに移動しただけでも被写界深度の範囲を逸脱しやすくなる。このため、図５に示すように、合焦物体位置が近点にある場合は、奥行きのない被写体を近接して観察する場合に適している。一方、合焦物体位置が遠点側にあると被写界深度の幅は深くなる。そのため、図６に示すように、管腔状の被写体をスクリーニングする場合に適している。内視鏡観察に必要とされる被写界深度の範囲は、フォーカスレンズ位置を切り替えることで達成する。例えば、レンズ位置をＡ、Ｂに切り替えた時のそれぞれの被写界深度ＤＦＡ、ＤＦＢの範囲を組み合わせて実現できる被写界深度の範囲は、２〜７０ｍｍを含む。

ここで、合焦物体位置とは、撮像部２００のフォーカスが合う物体（被写体）の位置であり、例えば撮像光学系の光軸上における、撮像部２００の先端から物体までの距離で表される。より具体的には、合焦物体位置とは、撮像素子２６０の受光面と像面が一致するときに、その像面に対応する物体平面の位置のことである。なお、撮像部２００の被写界深度内の位置であれば被写体に合焦しているとみなすことが可能であるため、合焦物体位置は被写界深度内の任意の位置に設定されてもよい。例えば図４の合焦物体位置ＦＰＡ、ＦＰＢは、それぞれ被写界深度ＤＦＡ、ＤＦＢ内のいずれの位置に設定されてもよく、フォーカスレンズ２４０の位置が切り替えられることにより合焦物体位置及び被写界深度が切り替えられることは変わらない。

また、フォーカスレンズ２４０の位置とは、撮像光学系内におけるフォーカスレンズ２４０の位置であり、例えば撮像光学系内の基準点からフォーカスレンズ２４０までの距離で表される。基準点は、例えば撮像光学系を構成するレンズの中で最も被写体側のレンズの位置、あるいは撮像素子２６０の受光面の位置などである。

なお、図４では、２つの合焦物体位置を切り替える２焦点切り替えを、ＡＦ制御として行う場合を例に説明したが、本実施形態はこれに限定されず、離散的な３以上の合焦物体位置を切り替えてＡＦ制御を行ってもよい。

また、フォーカスを調整するレンズ（フォーカス調整用レンズ）がフォーカスレンズ２４０である場合を例に説明したが、本実施形態はこれに限定されない。即ち、フォーカス調整用レンズは、ズームレンズとフォーカスレンズが独立した二群駆動におけるフォーカスレンズであってもよいし、あるいは、ズームレンズがズーム倍率調整とフォーカス調整を兼ねる一群駆動におけるズームレンズであってもよい。

２．３．画像処理部
図７に、第１の実施形態における画像処理部３３０の詳細な構成例を示す。画像処理部３３０は、前処理部３３１と、同時化部３３２と、選択部３３３と、記憶部３３４と、注目領域設定部３３５と、コントラスト値算出部３３６と、フリーズ画像設定部３３７と、後処理部３３８と、を含む。

Ａ／Ｄ変換部３１０は、前処理部３３１に接続される。前処理部３３１は、同時化部３３２に接続される。同時化部３３２は、選択部３３３と記憶部３３４と注目領域設定部３３５とに接続される。選択部３３３は、後処理部３３８に接続される。記憶部３３４は、フリーズ画像設定部３３７に接続される。注目領域設定部３３５は、コントラスト値算出部３３６に接続される。コントラスト値算出部３３６は、フリーズ画像設定部３３７とレンズ位置制御部３２０に接続される。レンズ位置制御部３２０は、フリーズ画像設定部３３７に接続される。フリーズ画像設定部３３７は、選択部３３３に接続される。後処理部３３８は、表示部４００に接続される。制御部３４０は、各部と双方向に接続されており、これらの制御を行う。

前処理部３３１は、Ａ／Ｄ変換部から入力される画像信号に対して、制御部３４０に予め保存されているＯＢクランプ値、ゲイン補正値、ＷＢ係数値を用いて、ＯＢクランプ処理、ゲイン補正処理、ＷＢ補正処理を行う。前処理部３３１は、前処理後の画像信号を同時化部３３２へ転送する。

同時化部３３２は、前処理部３３１により処理された画像信号に対して、制御部３４０の制御信号に基づいて、面順次の画像信号を同時化する。具体的には、同時化部３３２は、面順次で入力された各色光（Ｒ或はＧ或はＢ）の画像信号を１フレーム分ずつ蓄積し、蓄積した各色光の画像信号を同時に読み出す。即ち、Ｒ、Ｇ、Ｂの３つの画像を１フレームの撮像画像に同時化する。例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇの順に画像が入力される場合、最初の「Ｒ、Ｇ、Ｂ」、次の「Ｇ、Ｂ、Ｒ」、次の「Ｂ、Ｒ、Ｇ」をそれぞれ同時化し、同時化した３フレームの撮像画像を順次出力する。図１で述べたように回転色フィルター１４０が１秒に２０回転する場合、同時化により、１秒に６０フレームの撮像画像が得られることになる。同時化部３３２は、同時化した撮像画像（画像信号）を、選択部３３３と注目領域設定部３３５へ転送する。また、同時化部３３２は、制御部３４０から入力されるフリーズ指示信号に基づいて、記憶部３３４へ撮像画像を転送する。具体的には、制御部３４０からフリーズ指示信号が入力された場合、同時化部３３２は記憶部３３４への撮像画像の転送を停止する。一方、フリーズ指示信号が解除された場合、記憶部３３４へ撮像画像を転送する。

記憶部３３４は、同時化部３３２から転送される撮像画像を、複数フレーム記憶することが可能なフレームメモリーで構成されている。例えば、記憶部３３４は、時系列でＮフレーム（Ｎは２以上の自然数）の撮像画像を記憶可能なフレームメモリーを有している。記憶部３３４は、入力された撮像画像を順次記憶していき、Ｎ＋１フレーム目以降は、記憶しているＮフレームの中で最も古い撮像画像を消去して新たな撮像画像を記憶する。

注目領域設定部３３５は、同時化部３３２から転送された撮像画像に対して、コントラスト値を算出するための注目領域を設定する。例えば、図８に示すように、撮像画像を第１〜第５の領域ＢＲ１〜ＢＲ５（広義には複数の領域）に分割し、各領域の明るさ情報を算出する。明るさ情報は、例えば各画素の輝度値を領域内で総和した値である。注目領域設定部３３５は、各領域の明るさ情報が閾値以上か否かの判定を行い、閾値以上の領域を注目領域として設定する。注目領域設定部３３５は、設定された注目領域の情報と撮像画像をコントラスト値算出部３３６に転送する。撮像画像が充分な明るさを持っていない等の理由により注目領域が設定できない（明るさ情報が閾値以上の領域が無い）場合は、注目領域が存在しないことを示す制御信号を、コントラスト値算出部３３６に転送する。

なお、上記では、閾値以上の明るさを持つ領域を注目領域として設定する場合を例に説明したが、本実施形態はこれに限定されず、例えば、領域ＢＲ１〜ＢＲ５の中で最も明るい領域を注目領域として設定してもよい。また、これに限らず、外部Ｉ／Ｆ部５００を介してユーザーが予め注目領域を設定するものとしてもよい。また、注目領域が設定されない場合は、画面全体を注目領域としてもよい。また、他の注目領域の設定手法としては、注目領域設定部３３５は、病変領域等の周囲と比べて特異な特徴量を持つ領域を検出する注目領域検出部を有し、その注目領域検出部が検出した注目領域を追跡するような構成としてもよい。また、他の注目領域の設定手法としては、例えば画面中心や、暗い領域の逆側（例えば図８で、領域ＢＲ２が最も暗い場合、領域ＢＲ５を注目領域とする。中心（領域ＢＲ１）が最も暗い場合、周辺領域ＢＲ２〜ＢＲ５の中で最も明るい領域を注目領域とする）、病変領域（例えば発赤、褪色、特殊光）、周辺と違う特徴量（例えば赤色）を持つ領域、時間的な明るさ変動の少ない領域などを、注目領域に設定してもよい。

コントラスト値算出部３３６は、注目領域の情報と撮像画像から、注目領域のコントラスト値を算出する。例えば、注目領域設定部３３５から転送される撮像画像に対して、任意のチャンネルのコントラスト値を算出すればよい。あるいは、Ｒ、Ｇ、Ｂの３チャンネルの画素値から輝度信号を生成し、生成した輝度信号の画素値からコントラスト値を算出してもよい。例えば、コントラスト値算出部３３６は、注目領域に含まれるすべての画素に対して任意のハイパスフィルター処理を行い、各画素のハイパスフィルター出力値を注目領域内で加算することでコントラスト値を算出する。撮像画像に注目領域が設定されていないことを示す制御信号が入力された場合には、コントラスト値算出部３３６は、コントラスト値として０を設定する。コントラスト値算出部３３６は、フリーズ画像設定部３３７とレンズ位置制御部３２０とに、注目領域のコントラスト値を転送する。

なお、コントラスト値算出部３３６は、輝点除去部を有する構成としてもよい。例えば、輝点除去部は、注目領域に含まれるすべての画素における任意のチャンネルもしくは輝度信号の画素値に対して閾値処理を行い、画素値が閾値以上の画素については、輝点と判断する。コントラスト値算出部３３６は、輝点と判断された画素を加算処理から除く。これにより、輝点がコントラスト値に与える影響を低減することができる。

上記では、ハイパスフィルターの出力値を加算した値をコントラスト値とする場合を例に説明したが、本実施形態はこれに限定されず、例えばハイパスフィルターの出力値が閾値以上である画素数をコントラスト値として算出してもよい。このようにすれば、コントラスト値は被写体に合焦している領域の広さを示す値として用いることができる。

フリーズ画像設定部３３７は、制御部３４０からフリーズ指示信号が入力されると、記憶部３３４に記憶された複数の撮像画像の中から、被写体に合焦した撮像画像を抽出する。具体的にはフリーズ画像設定部３３７は、コントラスト値算出部３３６から入力されるコントラスト値と、レンズ位置制御部３２０から入力されるフォーカスレンズ２４０の位置とを対応付けて、時系列に各々Ｎ個記憶することが可能な不図示のメモリーを有する。不図示のメモリーは、制御部３４０からフリーズ指示信号が入力されると、フリーズ指示信号が入力されたタイミングから過去Ｎ個のコントラスト値とレンズ位置を保持する。

図９に示すように、フリーズ指示信号が入力されたタイミングを時刻ｔ＝１とし、時刻ｔからＮフレーム前の撮像画像が入力されたタイミングをｔ＝Ｎと表す。時刻ｔのタイミングで記憶部３３４に記憶された撮像画像Ｉｍｇｔに対して、撮像画像Ｉｍｇｔの注目領域のコントラスト値をＷｃ（ｔ）と、撮像画像Ｉｍｇｔが撮像されたタイミングでのフォーカスレンズ２４０の位置Ａ又はＢとが、対応付けて不図示のメモリーに記憶される。

フリーズ画像設定部３３７は、フリーズ指示信号が入力されたタイミング（時刻ｔ＝１）でのフォーカスレンズ２４０の位置を基準レンズ位置（図９では位置Ａ）として検出し、基準レンズ位置と同じレンズ位置で撮像された撮像画像をフリーズ候補画像とする（図９でハッチングされていない撮像画像）。そして、フリーズ候補画像の中からコントラスト値が最も大きい撮像画像をフリーズ画像として抽出し、そのフリーズ画像を選択部３３３に転送する。

なお、時刻ｔ＝１のレンズ位置を基準レンズ位置とする場合を例に説明したが、本実施形態はこれに限らず、時刻ｔ＝Ｍ（Ｍは１＜Ｍ＜Ｎの自然数）のレンズ位置を基準レンズ位置としてもよい。時刻ｔ＝Ｍは、ユーザーがフリーズ操作を行う際のタイムラグを想定した値とし、例えば撮像画像のフレームレートに比例した値となる。

また、フリーズ画像として最もコントラスト値の高い撮像画像を抽出する場合を例に説明したが、本実施形態はこれに限らない。例えば他の変形例では、図１０に示すように、フリーズ画像設定部３３７は、撮像画像ＩｍｇｔとＩｍｇｔ＋１の間の相関から、撮像画像のブレ量を表す動きブレＷｂ（ｔ）を検出し、コントラスト値Ｗｃ（ｔ）と動きブレＷｂ（ｔ）との重み付き平均Ｆｃｂ（ｔ）を下式（１）により算出する。そして、基準レンズ位置（図１０では位置Ａ）と同一レンズ位置で撮像された撮像画像の中から、Ｆｃｂ（ｔ）が最も大きい撮像画像をフリーズ画像に設定する。このようにすれば、コントラスト値が高くかつブレ量の少ない撮像画像をフリーズ画像に設定できる。
Ｆｃｂ（ｔ）＝ａ×Ｗｃ（ｔ）＋ｂ×Ｗｂ（ｔ） （１）

ここで、ａはａ≧０の定数であり，ｂはｂ≦０の定数である。定数ａ、ｂとして、例えば外部から予め入力された値や、予め制御部３４０に設定された値などを用いる。

また、更に他の変形例では、図１１に示すように、フリーズ画像設定部３３７は、時刻ｔ＝１に近いほど大きくなる時間重みＷｔ（ｔ）を設定し、コントラスト値Ｗｃ（ｔ）と時間重みＷｔ（ｔ）との重み付き平均Ｆｃｔ（ｔ）を下式（２）により算出する。そして、基準レンズ位置（図１１では位置Ａ）と同一レンズ位置で撮像された撮像画像の中から、Ｆｃｔ（ｔ）が最も大きい撮像画像をフリーズ画像に設定する。このようにすれば、コントラスト値が高くかつユーザーがフリーズ操作をしたタイミングにより近い撮像画像をフリーズ画像に設定できる。
Ｆｃｔ（ｔ）＝ｃ×Ｗｃ（ｔ）＋ｄ×Ｗｔ（ｔ） （２）

ここで、ｃはｃ≧０の定数であり，ｄはｄ≧０の定数である。定数ｃ、ｄとして、例えば外部から予め入力された値や、予め制御部３４０に設定された値などを用いる。

選択部３３３は、制御部３４０からの制御信号に基づいて、後処理部３３８に転送する画像を選択する。具体的には、選択部３３３は、制御部３４０からフリーズ指示信号が入力された場合、フリーズ画像設定部３３７から入力されたフリーズ画像を後処理部３３８に転送する。一方、選択部３３３は、制御部３４０からフリーズ指示信号が解除された場合、同時化部３３２から入力された撮像画像を後処理部３３８に転送する。

後処理部３３８は、選択部３３３から転送された画像に対して、制御部３４０に予め保存されている階調変換係数や色変換係数、輪郭強調係数を用いて、階調変換処理や色処理、輪郭強調処理を行う。後処理部３３８は、後処理後の画像を表示部４００へ転送する。

２．４．レンズ位置制御部
図１２を用いて、レンズ位置制御部３２０が行う処理の一例について説明する。

図１２に示すように、レンズ位置制御部３２０は、コントラスト値算出部３３６からコントラスト値が入力されると、入力されたコントラスト値が閾値Ｔｃより大きいか否かの判定を行う（Ｓ１０１）。コントラスト値が閾値Ｔｃより大きい場合、レンズ位置制御部３２０は、フォーカスレンズ２４０の位置を動かさない（Ｓ１０２）。一方、コントラスト値が閾値Ｔｃ以下の場合、レンズ位置制御部３２０は、光源絞りの開度Ｌと閾値Ｔｌの比較を行う（Ｓ１０３）。

光源絞りの開度Ｌが閾値Ｔｌよりも小さい場合には、レンズ位置制御部３２０は、フォーカスレンズ２４０の位置をＢ点（図４で、近点側の合焦物体位置ＦＰＢに対応する位置）に移動させる（Ｓ１０４）。一方、光源絞りの開度Ｌが閾値Ｔｌ以上の場合には、レンズ位置制御部３２０は、フォーカスレンズ２４０の位置をＡ点（図４で、遠点側の合焦物体位置ＦＰＡに対応する位置）に移動させる（Ｓ１０５）。レンズ位置制御部３２０は、フォーカスレンズ２４０の位置を示す制御信号を画像処理部３３０へ転送し、処理を終了する。

２．５．２画面表示の手法
図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）に示すように、本実施形態の変形例として、表示部４００を２画面表示としてもよい。

この場合、フリーズ画像設定部３３７は、記憶部３３４に記憶されたレンズ位置Ａ点の撮像画像の中から、コントラスト値が最も高い画像を遠点フリーズ画像として抽出し、記憶部３３４に記憶されたレンズ位置Ｂ点の撮像画像の中から、コントラスト値が最も高い画像を近点フリーズ画像として抽出する。フリーズ画像設定部３３７は、近点フリーズ画像と遠点フリーズ画像を選択部３３３に転送し、選択部３３３は、フリーズ指示信号が入力された場合に近点フリーズ画像と遠点フリーズ画像を後処理部３３８に転送する。後処理部３３８は、近点フリーズ画像と遠点フリーズ画像を後処理し、表示部４００へ転送する。表示部４００は、近点フリーズ画像及び遠点フリーズ画像を２画面表示する。

例えば図１３（Ａ）に示すように、遠点フリーズ画像ＩｍｇＡと近点フリーズ画像ＩｍｇＢを同じサイズで表示してもよいし、図１３（Ｂ）に示すように、遠点フリーズ画像ＩｍｇＡと近点フリーズ画像ＩｍｇＢのいずれかを大きく表示するようにしてもよい。また、遠点フリーズ画像ＩｍｇＡと近点フリーズ画像ＩｍｇＢのうち基準レンズ位置と同じレンズ位置で取得された撮像画像をより強調するため、大きく表示したり、赤枠等で囲むような表示形態としてもよい。また、表示された遠点フリーズ画像ＩｍｇＡと近点フリーズ画像ＩｍｇＢのうち保存する画像を、ユーザーが外部Ｉ／Ｆ部５００を介して選択する構成としてもよい。この場合、選択された画像は、不図示の記憶部（例えば内蔵記憶装置や外部記憶装置）に保存される。

このようにすれば、ユーザーは、近点側及び遠点側の両方の合焦物体位置で撮像された画像の中から、観察に適切な画像としてより好ましい一方（或いは両方）を保存することが可能となる。

なお、上記では、記憶部３３４に記憶された撮像画像から近点フリーズ画像と遠点フリーズ画像を抽出する構成としたが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、記憶部３３４に、近点側の合焦物体位置ＦＰＢで撮像された撮像画像しか記憶されていない場合は、レンズ位置を遠点Ａに移動して撮像画像を取得し、遠点フリーズ画像を生成する構成としてもよい。逆に、記憶部３３４に記憶された撮像画像が遠点Ａでの撮像画像のみの場合は、レンズ位置を近点Ｂに移動して撮像画像を取得することで、近点フリーズ画像を生成する。

以上の実施形態によれば、図１及び図７に示すように内視鏡装置は画像取得部（例えばＡ／Ｄ変換部３１０や同時化部３３２）と合焦評価値算出部（コントラスト値算出部３３６）とフォーカス制御部（レンズ位置制御部３２０）とフリーズ画像設定部３３７とを含む。画像取得部は、撮像光学系（対物レンズ２３０、フォーカスレンズ２４０、撮像素子２６０）による体内被写体の撮像により得られた、体内被写体の像を含む複数の体内画像（図９のＩｍｇ１〜ＩｍｇＮ。狭義には動画像）を取得する。合焦評価値算出部は、複数の体内画像の各体内画像について、合焦度合いを表す合焦評価値（狭義にはコントラスト値Ｗｃ（ｔ））を算出する。フォーカス制御部は、合焦評価値に基づいて、撮像光学系の合焦動作を制御する。フリーズ画像設定部３３７は、合焦評価値により表される合焦度合いに基づいて、複数の体内画像の中から少なくとも１つの体内画像を選択し、選択した少なくとも１つの体内画像をフリーズ画像として設定する。

このようにすれば、複数の体内画像の中から合焦度合いの高い画像をフリーズ画像に設定することが可能となるため、高画素化により被写界深度が狭くなった場合であっても、高精度に被写体に合焦したフリーズ画像を表示できる。また、フォーカス制御部によりＡＦ制御を行うため、手動で合焦させる場合に比べて、より被写体に合焦したフリーズ画像を表示することが可能となる。

ここで、フリーズ画像とは、動画像を観察している際に取得され、表示又は記録される静止画像のことである。フリーズ画像は、例えば、医師が動画像を静止させて詳細に観察したい場合や、内視鏡による診察の後で見直したい場合、患部を画像として記録しておきたい場合などに、取得される。

また、合焦評価値とは、撮像された画像に映る被写体の合焦度合いを評価するために用いる値または情報のことをいう。例えばコントラストＡＦでは、コントラスト値を合焦評価値として用いる。コントラスト値は、例えば画像の高周波成分を抽出することにより求められる。なお、合焦評価値はコントラスト値に限定されない。即ち、像面が撮像素子の撮像面にある場合の物体面の位置において値が最大となり、その物体面の位置からずれるに従って値が小さくなるような評価値でさえあればよい。

また本実施形態では、フォーカス制御部（レンズ位置制御部３２０）は、撮像光学系におけるフォーカス調整用レンズ（フォーカスレンズ２４０）の位置を、離散的な複数の位置（例えば図４のＡ、Ｂ）のいずれかの位置に、合焦評価値に基づいて切り替える制御を行うことにより、合焦動作を制御する。

このようにすれば、コンティニュアスＡＦを行う場合よりもＡＦ制御を簡素化することができる。一方、離散的な合焦物体位置しか取り得ないので、医師が観察したい注目領域が常に理想的な合焦状態であるとは限らず、フリーズスイッチを押したときに合焦状態の良いフリーズ画像が撮れない可能性がある。この点、本実施形態によれば、複数の体内画像の中から合焦度合いの高い画像をフリーズ画像に設定できるため、離散的な合焦物体位置しか取り得なくても、より合焦状態のよりフリーズ画像を表示させることができる。

さて、図９で説明したように、記憶部３３４には、遠点であるレンズ位置Ａと近点であるレンズ位置Ｂで撮像した撮像画像が記憶されている。近点に比べて遠点では被写界深度の幅が広いため、コントラスト値が高くなる傾向にある。コントラスト値の高い撮像画像をフリーズ画像に設定する場合、遠点の撮像画像がフリーズ画像に設定されやすくなる。そのため、注目領域が近点にある場合には、注目領域以外（遠点）に合焦した撮像画像がフリーズ画像に設定される可能性が高まってしまう。

この点、本実施形態によれば、図９で説明したように、フリーズ画像設定部３３７は、複数の体内画像Ｉｍｇ１〜ＩｍｇＮのうち、フリーズ画像の取得を指示する操作が操作部（フリーズスイッチ２７０又は外部Ｉ／Ｆ部５００のフリーズボタン）により受け付けられたときのフォーカス調整用レンズの位置（図９ではＡ）と同一位置において撮像された体内画像の中から、フリーズ画像を選択する。

このようにすれば、注目領域に合焦した撮像画像を的確にフリーズ画像に設定することが可能になる。即ち、注目領域に合焦していると医師が判断ときにフリーズスイッチ２７０が押されると想定されるため、フリーズ指示信号が入力されたときのレンズ位置と同じレンズ位置で撮像された画像の中からフリーズ画像を選択することで、注目領域以外に合焦した撮像画像を除外できる。また、注目領域が近点側にある場合、近点の撮像画像からフリーズ画像を選ぶため、注目領域以外（遠点）に合焦した撮像画像がフリーズ画像に設定されることを防止できる。

また本実施形態では、図１０等で説明したように、フリーズ画像設定部３３７は、複数の体内画像に基づいて各体内画像についてブレ状態を検出し、ブレ状態及び合焦度合いに基づいてフリーズ画像を選択する。

具体的には、上式（１）で説明したように、フリーズ画像設定部３３７は、体内被写体の像の動き量Ｗｂ（ｔ）をブレ状態として検出し、合焦評価値Ｗｃ（ｔ）に正の重み付け（係数ａ）を行うとともに動き量Ｗｂ（ｔ）に負の重み付け（係数ｂ）を行って加算した値を選択用評価値Ｆｃｂ（ｔ）として求め、複数の体内画像Ｉｍｇ１〜ＩｍｇＮの中で選択用評価値Ｆｃｂ（ｔ）が最も大きい体内画像を、フリーズ画像として選択する。

このようにすれば、フリーズ画像のブレを抑制することができる。即ち、複数の体内画像の中から、被写体に合焦しているとともに動きブレが小さい撮像画像をフリーズ画像として表示できる。

また本実施形態では、図１１等で説明したように、フリーズ画像設定部３３７は、フリーズ画像の取得を指示する操作が操作部（フリーズスイッチ２７０又は外部Ｉ／Ｆ部５００のフリーズボタン）により受け付けられたときから各体内画像が撮像されるまでの経過時間を検出し、その経過時間及び合焦度合いに基づいてフリーズ画像を選択する。

具体的には、上式（２）で説明したように、フリーズ画像設定部３３７は、経過時間が短いほど値が大きくなる経過時間情報Ｗｔ（ｔ）を算出し、合焦評価値Ｗｃ（ｔ）と経過時間情報Ｗｔ（ｔ）を所定の重み付け（係数ｃ、ｄ）で加算した値を選択用評価値Ｆｃｔ（ｔ）として求め、複数の体内画像Ｉｍｇ１〜ＩｍｇＮの中で選択用評価値Ｆｃｔ（ｔ）が最も大きい体内画像を、フリーズ画像として選択する。

このようにすれば、複数の体内画像の中から、被写体に合焦しているとともに、ユーザーがフリーズしたいと思ったタイミングにより近い撮像画像を、フリーズ画像として表示できる。即ち、医師がフリーズスイッチ２７０を操作した後、時間の経過とともに撮影範囲が移動することが想定されるが、本実施形態によれば、フリーズスイッチ２７０を操作したときの撮影範囲に近いフリーズ画像を表示できる。

また本実施形態では、フォーカス制御部（レンズ位置制御部３２０）は、離散的な複数の位置として離散的な２つの位置Ａ、Ｂのいずれかの位置に、フォーカス調整用レンズ（フォーカスレンズ２４０）の位置を切り替える制御を行う。

具体的には、図１２で説明したように、フォーカス制御部は、合焦評価値が所定の閾値Ｔｃよりも大きいか否かの判定を行い（Ｓ１０１）、合焦評価値が所定の閾値よりも大きいと判定した場合には、フォーカス調整用レンズの位置を切り替えずに現在の位置を維持する（Ｓ１０２）。

また、内視鏡装置は、体内被写体を照明する照明光の光量を制御し、光量Ｌを表す光量情報（例えば絞りの開口）をフォーカス制御部に出力する制御部３４０を含む。フォーカス制御部は、合焦評価値が所定の閾値Ｔｃよりも小さいと判定した場合には、光量情報が表す光量Ｌが所定値ＴＩよりも小さいか否かの判定を行い（Ｓ１０３）、光量Ｌが所定値ＴＩよりも小さいと判定した場合には、離散的な２つの位置のうち近点側の位置Ｂにフォーカス調整用レンズの位置を切り替え（Ｓ１０４）、光量Ｌが所定値ＴＩよりも大きいと判定した場合には、離散的な２つの位置のうち遠点側の位置Ａにフォーカス調整用レンズの位置を切り替える。

このようにすれば、ＡＦを２焦点切り替えにより行うことができ、ＡＦ制御を簡素化できる。また、合焦評価値が所定の閾値よりも小さいと判定されるまでは、フォーカス調整用レンズの位置を切り替えないため、合焦物体位置が頻繁に切り替わらず、観察しやすい画像を医師に提供できる。また、光量Ｌに基づいてレンズ位置の切り替えを行うことで、低コントラストの被写体のようなコントラストＡＦが困難な被写体であっても、合焦させることが可能になる。

また本実施形態では、図７に示すように、内視鏡装置は、各体内画像に注目領域を設定する注目領域設定部３３５を含む。合焦評価値算出部は、注目領域における合焦評価値を算出する。フリーズ画像設定部３３７は、合焦評価値により表される注目領域における合焦度合いに基づいて、フリーズ画像を選択する。

このようにすれば、ユーザーが注目したい領域に合焦した撮像画像をフリーズ画像として設定することができる。例えば、図８で説明したように、スコープを近づけている領域が医師が観察したい領域であると想定できるので、相対的に明るい領域を注目領域に設定すればよい。

ここで、注目領域とは、使用者にとって観察の優先順位が他の領域よりも相対的に高い領域であり、例えば、使用者が医者であり治療を希望した場合、粘膜部や病変部を写した領域を指す。また、他の例として、医者が観察したいと欲した対象が泡や便であれば、注目領域は、その泡部分や便部分を写した領域になる。即ち、使用者が注目すべき対象は、その観察目的によって異なるが、いずれにしても、その観察に際し、使用者にとって観察の優先順位が他の領域よりも相対的に高い領域が注目領域となる。

また本実施形態では、図１に示すように、内視鏡装置は、フリーズ画像を表示する表示部４００を含む。フォーカス制御部は、表示部４００にフリーズ画像が表示されている場合に、合焦動作の制御を継続する。

このようにすれば、フリーズ画像を表示している間も合焦動作を並行して行うことができるため、フリーズ指示信号が解除されたときに、被写体に合焦した画像を撮像することが可能となる。

また本実施形態では、図７に示すように、内視鏡装置は選択部３３３を含む。選択部３３３は、フリーズ画像設定部３３７からのフリーズ画像、及び画像取得部からの複数の体内画像を受けて、表示部４００に表示される画像としてフリーズ画像又は複数の体内画像を選択する。

このようにすれば、フリーズ画像を表示しているときでも、撮像画像は選択部３３３で選択されないだけなので、内視鏡装置の内部では撮像画像を用いたＡＦ制御を継続できる。即ち、フリーズ指示信号が入力されたときに、画像取得部（同時化部３３２）から記憶部３３４への撮像画像の転送を停止する一方、画像取得部から注目領域設定部３３５への撮像画像の転送を継続する。そして、合焦評価値算出部（コントラスト値算出部３３６）が注目領域の合焦評価値を算出し、レンズ位置制御部３２０が合焦評価値に基づいて合焦動作を行うことができる。

３．第２の実施形態（コンティニュアスＡＦ）
３．１．内視鏡装置
図１４に、第２の実施形態における内視鏡装置の構成例を示す。内視鏡装置は、光源部１００、撮像部２００、制御装置３００（プロセッサ部）、表示部４００、外部Ｉ／Ｆ部５００を含む。なお、第１の実施形態で説明した構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

撮像部２００は、ライトガイドファイバー２１０、照明レンズ２２０、対物レンズ２３０、フォーカスレンズ２４０、撮像素子２６０、フリーズスイッチ２７０、レンズ駆動部２８０を含む。レンズ駆動部２８０は、レンズ位置制御部３２０の指示に基づいて、フォーカスレンズ２４０の位置を連続的に駆動する（コンティニュアスＡＦ）。

ここで、コンティニュアスＡＦとは、被写体にフォーカスを合わせる動作を行い続けるＡＦのことである。具体的には、コンティニュアスＡＦでは、フォーカスレンズ２４０のウォブリング動作を行い、フォーカスが合うレンズ位置を決定し、そのレンズ位置を基準として次のウォブリング動作を行う、という一連の動作を繰り返す。このとき、フォーカスレンズ２４０は、所定の位置範囲内（例えば図４の位置Ａから位置Ｂまでの範囲内）で、任意の（例えば非離散的な）位置に移動可能である。

３．２．コンティニュアスＡＦの動作
本実施形態が行うコンティニュアスＡＦの動作について、詳細に説明する。ウォブリング動作におけるフォーカスレンズ２４０の往復幅を±ｄｗとし、ウォブリング動作により決定されたレンズ位置までのフォーカスレンズ２４０の移動幅（焦点位置の更新値）をｄｎとする。

まず、レンズ位置制御部３２０は、レンズ駆動部２８０を介してフォーカスレンズ２４０の位置をｄｓ−ｄｗに変更し、フォーカスレンズ２４０の位置ｄｓ−ｄｗの情報を記憶する。位置ｄｓは、ウォブリング動作におけるフォーカスレンズ２４０の初期位置（基準位置）である。次に、コントラスト値算出部３３６は、位置ｄｓ−ｄｗにおけるコントラスト値Ｃ（−ｄｗ）を算出し、算出したコントラスト値Ｃ（−ｄｗ）を、レンズ位置制御部３２０に転送する。次に、レンズ位置制御部３２０は、レンズ駆動部２８０を介してフォーカスレンズ２４０の位置をｄｓ＋ｄｗに変更し、フォーカスレンズ２４０の位置ｄｓ＋ｄｗの情報を記憶する。次に、コントラスト値算出部３３６は、位置ｄｓ＋ｄｗにおけるコントラスト値Ｃ（＋ｄｗ）を算出し、算出したコントラスト値Ｃ（＋ｄｗ）を、レンズ位置制御部３２０に転送する。

次に、レンズ位置制御部３２０は、フォーカスレンズ２４０の位置情報と、コントラスト値算出部３３６から転送されたコントラスト値とに基づいて、初期位置ｄｓを更新する。具体的には、Ｃ（−ｄｗ）＞Ｃ（＋ｄｗ）の場合には、ｄｓの値をｄｎだけ小さくし（ｄｓ−ｄｎを初期位置ｄｓとして設定し）、Ｃ（＋ｄｗ）＞Ｃ（−ｄｗ）の場合には、ｄｓの値をｄｎだけ大きくする（ｄｓ＋ｄｎを初期位置ｄｓとして設定する）。フォーカスレンズ２４０の移動幅ｄｎは、例えば山登り法などにより求めればよい。即ち、Ｃ（−ｄｗ）、Ｃ（０）、Ｃ（＋ｄｗ）から、コントラスト値が最大となるフォーカスレンズ２４０の位置を推定し、その位置をｄｎとすればよい。

次に、レンズ位置制御部３２０は、更新されたフォーカスレンズ２４０の初期位置ｄｓからウォブリング時の往復幅ｄｗを減算したレンズ位置ｄｓ−ｄｗを、レンズ駆動部２８０に転送する。その後、上記と同様の処理を繰り返す。

なお、本実施形態のコンティニュアスＡＦは上記の動作に限定されず、例えばｄｗ及びｄｎの値として、予め一定の値を設定しておいてもよいし、外部Ｉ／Ｆ部５００よりユーザーが任意の値を設定する構成としてもよい。また、上記の実施形態では、ウォブリング時の往復幅ｄｗを固定値としたが、本実施形態ではこれに限らず、例えばフリーズ画像が表示されている間は、表示していないときよりもｄｗの値を大きくしてもよい。このようにすれば、フリーズ画像が表示されている間は、被写体の大きな動きにも追従することが可能な高精度の合焦動作を実現することが可能となる。

なお、本実施形態にかかるレンズ位置制御部で制御される撮像光学系は、ズームレンズを動作させることにより、画角（撮像倍率）を変化させると同時にフォーカスの調整も行うレンズ一群駆動の光学系を想定している。ただし、本実施形態はこれに限定されるものではなく、ズームレンズとフォーカスレンズの位置を独立に調整可能なレンズ二群駆動の撮像光学系を用いてもよい。

３．３．フリーズ画像設定部
次に、フリーズ画像設定部３３７の動作について詳細に説明する。フリーズ画像設定部３３７では、レンズ位置の扱いが第１の実施形態と異なる。即ち、第１の実施形態ではフォーカスレンズ２４０は離散的な位置を取ったが、第２の実施形態ではフォーカスレンズ２４０の位置は連続的な位置をとる。

図１５に示すように、時刻ｔ＝１のタイミングでのフォーカスレンズ２４０の位置を基準レンズ位置とする。時刻ｔ＝１は、フリーズスイッチ２７０（又はフリーズボタン）が操作されたことによりフリーズ指示信号が入力されたタイミングである。フリーズ画像設定部３３７は、基準レンズ位置に近い程値が大きくなるレンズ位置重みＷｌ（ｔ）を算出し、コントラスト値Ｗｃ（ｔ）との重み付き平均Ｆｃｌ（ｔ）を下式（３）により算出する。このようにすれば、コントラスト値が高くかつユーザーがフリーズ操作をしたタイミングにより近い合焦物体位置で取得した撮像画像をフリーズ画像に設定できる。
Ｆｃｌ（ｔ）＝ｅ×Ｗｃ（ｔ）＋ｆ×Ｗｌ（ｔ） （３）

ここで、ｅはｅ≧０の定数であり，ｆはｆ≧０の定数である。定数ｅ、ｆとして、例えば外部から予め入力された値や、予め制御部３４０に設定された値などを用いる。レンズ位置重みＷｌ（ｔ）は、時刻ｔにおけるレンズ位置をｌｐ（ｔ）とした場合、例えばＷｌ（ｔ）＝−｜ｌｐ（ｔ）−ｌｐ（１）｜である。

以上のようにコンティニュアスＡＦを行う構成とすることで、焦点切り替え方式のＡＦに比べて、より高精細な合焦動作を行うことが可能となるため、被写体に合焦したフリーズ画像を高精度に得ることが可能となる。

以上の実施形態によれば、フォーカス制御部（レンズ位置制御部３２０）は、撮像光学系におけるフォーカス調整用レンズ（フォーカスレンズ２４０）の位置を、連続的な位置範囲内で、合焦評価値に基づいて移動させる制御を行うことにより、合焦動作を制御する。図１５で説明したように、フリーズ画像設定部３３７は、フリーズ画像の取得を指示する操作が操作部（フリーズスイッチ２７０又は外部Ｉ／Ｆ部５００のフリーズボタン）により受け付けられたときのフォーカス調整用レンズの位置（基準レンズ位置）と、各体内画像が撮像されたときのフォーカス調整用レンズの位置との差を表すレンズ位置情報を取得し、レンズ位置情報及び合焦度合いに基づいてフリーズ画像を選択する。

具体的には、上式（３）で説明したように、フリーズ画像設定部３３７は、フリーズ画像の取得を指示する操作が操作部により受け付けられたときのフォーカス調整用レンズの位置と、各体内画像が撮像されたときのフォーカス調整用レンズの位置との差が小さいほど値が大きくなるレンズ位置情報Ｗｌ（ｔ）を取得し、合焦評価値Ｗｃ（ｔ）とレンズ位置情報Ｗｌ（ｔ）を所定の重み付け（係数ｅ、ｆ）で加算した値を選択用評価値Ｆｃｌ（ｔ）として求め、複数の体内画像Ｉｍｇ１〜ＩｍｇＮの中で選択用評価値Ｆｃｌ（ｔ）が最も大きい体内画像を、フリーズ画像として選択する。

このようにすれば、複数の体内画像の中から、被写体に合焦しているとともに、ユーザーがフリーズしたいと思ったタイミングにより近い撮像画像を、フリーズ画像として表示できる。即ち、医師がフリーズスイッチ２７０を操作した後、時間の経過とともに撮影範囲が移動し、コントラストＡＦによりレンズ位置も移動することが想定されるが、本実施形態によれば、フリーズスイッチ２７０を操作したときの撮影範囲に近いフリーズ画像を表示できる。

また本実施形態では、図１４に示すように、内視鏡装置は、撮像光学系の撮影条件を設定する制御部３４０を含む。制御部３４０は、表示部４００に複数の体内画像（動画像）が表示されている場合と、表示部４００にフリーズ画像が表示されている場合とで、撮影条件を変更する。

具体的には、撮影条件は、露光時間又は、合焦動作としてコンティニュアスＡＦを行う場合におけるウォブリング幅である。制御部３４０は、表示部４００にフリーズ画像が表示されている場合において、表示部４００に複数の体内画像が表示されている場合よりも、露光時間を長くし、又はウォブリング幅ｄｗを大きくする。

このようにすれば、フリーズ画像を表示している間は撮影条件を変更することにより、被写体に対する合焦の追従性を向上することが可能となる。フリーズ画像を表示している間は、撮影条件を変更した画像はユーザーから見えないため、撮影条件を変更しても問題は生じない。

ここで、撮影条件とは、合焦動作において被写体に対する合焦の追従性を向上させる条件のことである。例えば、上記の露光時間又はウォブリング幅であるが、本実施形態はこれに限定されず、例えばフレームレート等であってもよい。

以上、本発明を適用した実施形態およびその変形例について説明したが、本発明は、各実施形態やその変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階では、発明の要旨を逸脱しない範囲内で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記した各実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、各実施形態や変形例に記載した全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態や変形例で説明した構成要素を適宜組み合わせてもよい。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能である。

また、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語（第１の内視鏡装置、第２の内視鏡装置、通常光画像等）と共に記載された用語（カプセル型内視鏡、スコープ型内視鏡、白色光画像等）は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。

１００ 光源部、１１０ 白色光源、１３０ 光源絞り駆動部、
１４０ 回転色フィルター、１５０ 回転駆動部、１６０ 集光レンズ、
２００ 撮像部、２１０ ライトガイドファイバー、２２０ 照明レンズ、
２３０ 対物レンズ、２４０ フォーカスレンズ、２５０ 切り替え部、
２６０ 撮像素子、２７０ フリーズスイッチ、２８０ レンズ駆動部、
３００ 制御装置、３１０ Ａ／Ｄ変換部、３２０ レンズ位置制御部、
３３０ 画像処理部、３３１ 前処理部、３３２ 同時化部、
３３３ 選択部、３３４ 記憶部、３３５ 注目領域設定部、
３３６ コントラスト値算出部、３３７ フリーズ画像設定部、
３３８ 後処理部、３４０ 制御部、４００ 表示部、５００ 外部Ｉ／Ｆ部、
７０１〜７０４ フィルター、７０４ 回転モーター、
Ａ，Ｂ レンズ位置、ＢＲ１〜ＢＲ５ 領域、ＤＦＡ，ＤＦＢ 被写界深度、
ＦＰＡ，ＦＰＢ 合焦物体位置、
Ｆｃｂ（ｔ），Ｆｃｌ（ｔ），Ｆｃｔ（ｔ） 選択用評価値、
Ｉｍｇｔ 撮像画像、ＩｍｇＡ 遠点フリーズ画像、ＩｍｇＢ 近点フリーズ画像、
Ｌ 光量、ＴＩ 所定値、Ｔｃ，Ｔｌ 閾値、Ｗｂ（ｔ） ブレ量、
Ｗｃ（ｔ） コントラスト値、Ｗｌ（ｔ） レンズ位置情報、
Ｗｔ（ｔ） 経過時間情報、ａ〜ｆ 係数、ｔ 時刻

Claims (23)

1. 撮像光学系による体内被写体の撮像により得られた、前記体内被写体の像を含む複数の体内画像を取得する画像取得部と、
   前記複数の体内画像の各体内画像について、合焦度合いを表す合焦評価値を算出する合焦評価値算出部と、
   前記合焦評価値に基づいて、前記撮像光学系の合焦動作を制御するフォーカス制御部と、
   前記合焦評価値により表される前記合焦度合いに基づいて、前記複数の体内画像の中から少なくとも１つの体内画像を選択し、選択した前記少なくとも１つの体内画像をフリーズ画像として設定するフリーズ画像設定部と、
   を含むことを特徴とする内視鏡装置。
2. 請求項１において、
   前記フォーカス制御部は、
   前記撮像光学系におけるフォーカス調整用レンズの位置を、離散的な複数の位置のいずれかの位置に、前記合焦評価値に基づいて切り替える制御を行うことにより、前記合焦動作を制御することを特徴とする内視鏡装置。
3. 請求項２において、
   前記フリーズ画像設定部は、
   前記複数の体内画像のうち、前記フリーズ画像の取得を指示する操作が操作部により受け付けられたときの前記フォーカス調整用レンズの位置と同一位置において撮像された体内画像の中から、前記フリーズ画像を選択することを特徴とする内視鏡装置。
4. 請求項３において、
   前記合焦評価値算出部は、
   前記合焦度合いが高いほど値が大きくなる前記合焦評価値を算出し、
   前記フリーズ画像設定部は、
   前記複数の体内画像のうち、前記フリーズ画像の取得を指示する操作が前記操作部により受け付けられたときの前記フォーカス調整用レンズの位置と同一位置において撮像された体内画像の中で、前記合焦評価値が最も大きい体内画像を、前記フリーズ画像として選択することを特徴とする内視鏡装置。
5. 請求項３において、
   前記複数の体内画像を記憶する記憶部を含み、
   前記画像取得部は、
   前記複数の体内画像として第１〜第Ｎの体内画像（Ｎは２以上の自然数）を取得し、
   前記記憶部は、
   前記第１〜第Ｎの体内画像のうち第ｉの体内画像（ｉは１≦ｉ≦Ｎの自然数）と、前記第ｉの体内画像の前記合焦評価値と、前記第ｉの体内画像が撮像されたときの前記フォーカス調整用レンズの位置と、を対応付けて記憶し、
   前記フリーズ画像設定部は、
   前記記憶部を参照して、前記フリーズ画像を選択することを特徴とする内視鏡装置。
6. 請求項１において、
   前記フリーズ画像設定部は、
   前記複数の体内画像に基づいて前記各体内画像についてブレ状態を検出し、前記ブレ状態及び前記合焦度合いに基づいて前記フリーズ画像を選択することを特徴とする内視鏡装置。
7. 請求項６において、
   前記合焦評価値算出部は、
   前記合焦度合いが高いほど値が大きくなる前記合焦評価値を算出し、
   前記フリーズ画像設定部は、
   前記体内被写体の像の動き量を前記ブレ状態として検出し、前記合焦評価値に正の重み付けを行うとともに前記動き量に負の重み付けを行って加算した値を選択用評価値として求め、前記複数の体内画像の中で前記選択用評価値が最も大きい体内画像を、前記フリーズ画像として選択することを特徴とする内視鏡装置。
8. 請求項７において、
   前記フォーカス制御部は、
   前記撮像光学系におけるフォーカス調整用レンズの位置を、離散的な複数の位置のいずれかの位置に、前記合焦評価値に基づいて切り替える制御を行うことにより、前記合焦動作を制御し、
   前記フリーズ画像設定部は、
   前記複数の体内画像のうち、前記フリーズ画像の取得を指示する操作が操作部により受け付けられたときの前記フォーカス調整用レンズの位置と同一位置において撮像された体内画像の中で、前記選択用評価値が最も大きい体内画像を、前記フリーズ画像として選択することを特徴とする内視鏡装置。
9. 請求項１において、
   前記フリーズ画像設定部は、
   前記フリーズ画像の取得を指示する操作が操作部により受け付けられたときから前記各体内画像が撮像されるまでの経過時間を検出し、前記経過時間及び前記合焦度合いに基づいて前記フリーズ画像を選択することを特徴とする内視鏡装置。
10. 請求項９において、
    前記合焦評価値算出部は、
    前記合焦度合いが高いほど値が大きくなる前記合焦評価値を算出し、
    前記フリーズ画像設定部は、
    前記経過時間が短いほど値が大きくなる経過時間情報を算出し、前記合焦評価値と前記経過時間情報を所定の重み付けで加算した値を選択用評価値として求め、前記複数の体内画像の中で前記選択用評価値が最も大きい体内画像を、前記フリーズ画像として選択することを特徴とする内視鏡装置。
11. 請求項１０において、
    前記フォーカス制御部は、
    前記撮像光学系におけるフォーカス調整用レンズの位置を、離散的な複数の位置のいずれかの位置に、前記合焦評価値に基づいて切り替える制御を行うことにより、前記合焦動作を制御し、
    前記フリーズ画像設定部は、
    前記複数の体内画像のうち、前記フリーズ画像の取得を指示する操作が前記操作部により受け付けられたときの前記フォーカス調整用レンズの位置と同一位置において撮像された体内画像の中で、前記選択用評価値が最も大きい体内画像を、前記フリーズ画像として選択することを特徴とする内視鏡装置。
12. 請求項２において、
    前記フォーカス制御部は、
    前記離散的な複数の位置として離散的な２つの位置のいずれかの位置に、前記フォーカス調整用レンズの位置を切り替える制御を行うことを特徴とする内視鏡装置。
13. 請求項１２において、
    前記合焦評価値算出部は、
    前記合焦度合いが高いほど値が大きくなる前記合焦評価値を算出し、
    前記フォーカス制御部は、
    前記合焦評価値が所定の閾値よりも大きいか否かの判定を行い、前記合焦評価値が前記所定の閾値よりも大きいと判定した場合には、前記フォーカス調整用レンズの位置を切り替えずに現在の位置を維持することを特徴とする内視鏡装置。
14. 請求項１３において、
    前記体内被写体を照明する照明光の光量を制御し、前記光量を表す光量情報を前記フォーカス制御部に出力する制御部を含み、
    前記フォーカス制御部は、
    前記合焦評価値が前記所定の閾値よりも小さいと判定した場合には、前記光量情報が表す前記光量が所定値よりも小さいか否かの判定を行い、前記光量が所定値よりも小さいと判定した場合には、前記離散的な２つの位置のうち近点側の位置に前記フォーカス調整用レンズの位置を切り替え、前記光量が所定値よりも大きいと判定した場合には、前記離散的な２つの位置のうち遠点側の位置に前記フォーカス調整用レンズの位置を切り替えることを特徴とする内視鏡装置。
15. 請求項１において、
    前記各体内画像に注目領域を設定する注目領域設定部を含み、
    前記合焦評価値算出部は、
    前記注目領域における前記合焦評価値を算出し、
    前記フリーズ画像設定部は、
    前記合焦評価値により表される前記注目領域における前記合焦度合いに基づいて、前記フリーズ画像を選択することを特徴とする内視鏡装置。
16. 請求項１において、
    前記フリーズ画像を表示する表示部を含み、
    前記フォーカス制御部は、
    前記表示部に前記フリーズ画像が表示されている場合に、前記合焦動作の制御を継続することを特徴とする内視鏡装置。
17. 請求項１６において、
    前記フリーズ画像設定部からの前記フリーズ画像、及び前記画像取得部からの前記複数の体内画像を受けて、前記表示部に表示される画像として前記フリーズ画像又は前記複数の体内画像を選択する選択部を含むことを特徴とする内視鏡装置。
18. 請求項１６において、
    前記撮像光学系の撮影条件を設定する制御部を含み、
    前記制御部は、
    前記表示部に前記複数の体内画像が表示されている場合と、前記表示部に前記フリーズ画像が表示されている場合とで、前記撮影条件を変更することを特徴とする内視鏡装置。
19. 請求項１８において、
    前記撮影条件は、露光時間又は、前記合焦動作としてコンティニュアスＡＦを行う場合におけるウォブリング幅であり、
    前記制御部は、
    前記表示部に前記フリーズ画像が表示されている場合において、前記表示部に前記複数の体内画像が表示されている場合よりも、前記露光時間を長くする、又は前記ウォブリング幅を大きくすることを特徴とする内視鏡装置。
20. 請求項１において、
    前記フリーズ画像を表示する表示部を含み、
    前記フリーズ画像設定部は、
    前記少なくとも１つの体内画像として２つ以上の体内画像を前記フリーズ画像として選択し、
    前記表示部は、
    前記フリーズ画像として選択された前記２つ以上の体内画像を表示し、
    前記フリーズ画像設定部は、
    表示部に表示された前記２つ以上の体内画像の中から、操作部を介してユーザーに選択指示された体内画像を、記憶部に保存する体内画像に設定することを特徴とする内視鏡装置。
21. 請求項１において、
    前記フォーカス制御部は、
    前記撮像光学系におけるフォーカス調整用レンズの位置を、連続的な位置範囲内で、前記合焦評価値に基づいて移動させる制御を行うことにより、前記合焦動作を制御し、
    前記フリーズ画像設定部は、
    前記フリーズ画像の取得を指示する操作が操作部により受け付けられたときの前記フォーカス調整用レンズの位置と、前記各体内画像が撮像されたときの前記フォーカス調整用レンズの位置との差を表すレンズ位置情報を取得し、前記レンズ位置情報及び前記合焦度合いに基づいて前記フリーズ画像を選択することを特徴とする内視鏡装置。
22. 請求項２１において、
    前記フリーズ画像設定部は、
    前記フリーズ画像の取得を指示する操作が操作部により受け付けられたときの前記フォーカス調整用レンズの位置と、前記各体内画像が撮像されたときの前記フォーカス調整用レンズの位置との差が小さいほど値が大きくなる前記レンズ位置情報を取得し、前記合焦評価値と前記レンズ位置情報を所定の重み付けで加算した値を選択用評価値として求め、前記複数の体内画像の中で前記選択用評価値が最も大きい体内画像を、前記フリーズ画像として選択することを特徴とする内視鏡装置。
23. 撮像光学系による体内被写体の撮像により得られた、前記体内被写体の像を含む複数の体内画像を取得し、
    前記複数の体内画像の各体内画像について、合焦度合いを表す合焦評価値を算出し、
    前記合焦評価値に基づいて、前記撮像光学系の合焦動作を制御し、
    前記合焦評価値により表される前記合焦度合いに基づいて、前記複数の体内画像の中から少なくとも１つの体内画像を選択し、選択した前記少なくとも１つの体内画像をフリーズ画像として設定することを特徴とする内視鏡装置の制御方法。

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