JP2014030516A - 内視鏡装置及び内視鏡装置のフォーカス制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】内視鏡装置は、位相差オートフォーカス用の位相差検出用素子を有し、撮像画像を取得する撮像部200と、位相差検出用素子からの信号に基づいて位相差を算出する位相差算出部330と、予め設定された離散的なレンズ位置である近点側のレンズ位置及び遠点側のレンズ位置のうちいずれかのレンズ位置を、位相差に基づいて選択するレンズ位置選択部350と、撮像部200のレンズ位置を、レンズ位置選択部350により選択されたレンズ位置へ切り替え駆動する切替駆動部と、を含む。
【選択図】図1
Description
まず本実施形態の概要について説明する。上記の特許文献1のようなAF制御を行う内視鏡装置においても、ユーザーが広い範囲を同時に観察するためには、内視鏡装置は広い被写界深度を持つことが望ましい。また、スクリーニング検査を行う場合には、AF制御により内視鏡装置のフォーカスが合う位置(合焦物体位置)が頻繁に細かく変動すると、ユーザーが観察したい領域に対してピントが合っている状態とボケている状態が繰り返される。そうすると、同じ領域を長時間観察し続けることを強いられるなど、ユーザーの負荷が増大する可能性がある。このため、内視鏡装置においては、合焦物体位置の変動をできるだけ少なくするようなAF制御が求められる。
2.1.内視鏡装置
本実施形態の詳細について説明する。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。図1の内視鏡装置は、照明光を発生する照明部100と、被写体の撮像を行う撮像部200と、内視鏡装置の各部を制御する制御装置300(処理部)と、を含む。
図2を用いて、フォーカスレンズ駆動部230の動作について詳細に説明する。図2に示すように、フォーカスレンズ駆動部230は、フォーカスレンズ220を離散的なレンズ位置LN、LFに切り替え、合焦物体位置をNEAR、FARの2段階で切り替える。
次に、本実施形態のAF制御手法について詳細に説明する。
d=α・p+β (1)
図3では、位相差を距離に換算して境界位置dkと比較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ない。位相差と被写体までの距離には相関関係があるので、位相差をそのまま用いて境界位置と比較してもよい。以下では、位相差をそのまま用いるAF制御手法について説明する。
次に、位相差算出部330が位相差を検出できなかった場合のAF制御手法について説明する。
3.1.フォーカスレンズ駆動部
次に、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態における内視鏡装置の構成は、図1で説明した第1の実施形態と同様である。以下では、第1の実施形態と同様の構成や動作については適宜説明を省略する。
次に、本実施形態のAF制御手法について説明する。
次に図11を用いて、位相差をそのまま用いて境界位置と比較する場合のAF制御手法について説明する。
位相差AF用の位相差検出用素子が設けられた撮像素子240、及びその撮像素子240を用いた位相差AF手法について説明する。なお、本実施形態が行う位相差AFは、以下で述べる手法に限定されず、例えば眼鏡レンズにより瞳分割を行う手法など種々の位相差AF手法を採用できる。
G/(F+d)=S/d (2)
d=F・S/(G−S) (3)
Rt=可動レンズの移動量/像位置の移動量 (4)
D=−Rt・d (5)
120 ライトガイドファイバー、130 照明光学系、200 撮像部、
210 集光レンズ、220 フォーカスレンズ、
230 フォーカスレンズ駆動部、240 撮像素子、300 制御装置、
310 A/D変換部、320 画像処理部、330 位相差算出部、
340 境界位置設定部、350 レンズ位置選択部、360 出力部、
370 制御部、380 外部I/F部、
CF 第2コントラスト値、CN 第1コントラスト値、d デフォーカス量、
DF,DN 被写界深度、dk 境界位置、dk1 第1境界位置、
dk2 第2境界位置、FAR 遠点側の合焦物体位置、L 光量、
LF 遠点側のレンズ位置、LN 近点側のレンズ位置、
NEAR 近点側の合焦物体位置、PDF,PDN 位相差特性、
pk 第1位相差、qk 第2位相差、S 位相差、S1,S2 位相差センサ
Claims (15)
- 位相差オートフォーカス用の位相差検出用素子を有し、撮像画像を取得する撮像部と、
前記位相差検出用素子からの信号に基づいて位相差を算出する位相差算出部と、
予め設定された離散的なレンズ位置である近点側のレンズ位置及び遠点側のレンズ位置のうちいずれかのレンズ位置を、前記位相差に基づいて選択するレンズ位置選択部と、
前記撮像部のレンズ位置を、前記レンズ位置選択部により選択されたレンズ位置へ切り替え駆動する切替駆動部と、
を含むことを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1において、
前記近点側のレンズ位置に対応する近点側の合焦物体位置と前記遠点側のレンズ位置に対応する遠点側の合焦物体位置との間の境界位置を設定する境界位置設定部を含み、
前記レンズ位置選択部は、
前記位相差に対応する被写体の位置が、前記撮像部側から見て前記境界位置よりも前記撮像部に近いと判定した場合には、前記近点側のレンズ位置を選択し、前記位相差に対応する被写体の位置が、前記撮像部側から見て前記境界位置よりも遠いと判定した場合には、前記遠点側のレンズ位置を選択することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項2において、
前記境界位置設定部は、
前記近点側のレンズ位置が選択された場合における被写界深度と、前記遠点側のレンズ位置が選択された場合における被写界深度との境界に、前記境界位置を設定することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項2において、
前記レンズ位置選択部は、
前記近点側のレンズ位置が選択された場合の位相差と前記撮像部から前記被写体までの距離との対応と、前記遠点側のレンズ位置が選択された場合の位相差と前記撮像部から前記被写体までの距離との対応と、を表すルックアップテーブルを記憶し、
前記レンズ位置選択部は、
前記位相差算出部により算出された前記位相差に対応する距離を、前記ルックアップテーブルから取得し、前記取得した距離に基づいて前記撮像部のレンズ位置を選択することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項2において、
前記レンズ位置選択部は、
前記近点側のレンズ位置が選択された場合の、前記境界位置に対応する第1位相差と、前記遠点側のレンズ位置が選択された場合の、前記境界位置に対応する第2位相差とを記憶し、
前記レンズ位置選択部は、
前記近点側のレンズ位置を選択している場合には、前記位相差算出部により算出された前記位相差が前記第1位相差よりも大きいと判定した場合に前記遠点側のレンズ位置を選択し、
前記遠点側のレンズ位置を選択している場合には、前記位相差算出部により算出された前記位相差が前記第2位相差よりも小さいと判定した場合に前記近点側のレンズ位置を選択することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1において、
前記近点側のレンズ位置に対応する近点側の合焦物体位置と前記遠点側のレンズ位置に対応する遠点側の合焦物体位置との間に、第1境界位置と、前記撮像部側から見て前記第1境界位置よりも遠い第2境界位置とを設定する境界位置設定部を含み、
前記レンズ位置選択部は、
前記位相差に対応する被写体の位置が、前記第1境界位置よりも前記撮像部に近いと判定した場合には、前記近点側のレンズ位置を選択し、前記位相差に対応する被写体の位置が、前記撮像部側から見て前記第2境界位置よりも遠いと判定した場合には、前記遠点側のレンズ位置を選択し、前記位相差に対応する被写体の位置が、前記第1境界位置と前記第2境界位置との間であると判定した場合には、現在選択しているレンズ位置を変更せずに維持することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項6において、
前記境界位置設定部は、
前記遠点側のレンズ位置が選択された場合における被写界深度の近点側の端に前記第1境界位置を設定し、前記近点側のレンズ位置が選択された場合における被写界深度の遠点側の端に前記第2境界位置を設定することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1において、
前記切替駆動部は、
前記近点側のレンズ位置及び前記遠点側のレンズ位置の一方から他方に切り替えた後、所定時間の間は、前記撮像部の現在のレンズ位置を変更せずに維持することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1において、
前記切替駆動部は、
前記レンズ位置選択部により前記近点側のレンズ位置及び前記遠点側のレンズ位置の一方から他方が選択された後、所定時間の間に、前記レンズ位置選択部による選択結果が変化した場合、前記撮像部の現在のレンズ位置を変更せずに維持することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1において、
前記位相差算出部は、
前記撮像部が前記撮像画像を取得するフレームレートよりも遅いレートで前記位相差を算出し、
前記レンズ位置選択部は、
前記フレームレートよりも遅いレートで算出された前記位相差に基づいて、前記撮像部のレンズ位置を選択することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項10において、
前記撮像部は、
画素配列の一部に前記位相差検出用素子が配置された撮像素子を有し、
前記撮像部は、
前記撮像素子により前記撮像画像を撮像する際に、前記位相差検出用素子からの信号を取得することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1において、
前記レンズ位置選択部は、
前記位相差算出部により前記位相差が非検出であった場合、前記近点側のレンズ位置を選択することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1において、
被写体を照明する照明光の光量を制御する制御部を含み、
前記レンズ位置選択部は、
前記位相差算出部により前記位相差が非検出であった場合、前記光量が所定閾値よりも小さいか否かの判定を行い、前記光量が前記所定閾値よりも小さいと判定した場合には、前記近点側のレンズ位置を選択し、前記光量が前記所定閾値よりも大きいと判定した場合には、前記遠点側のレンズ位置を選択することを特徴とする内視鏡装置。 - 請求項1において、
前記レンズ位置選択部は、
前記位相差算出部により前記位相差が非検出であった場合、前記近点側のレンズ位置を選択し、前記撮像画像のコントラスト値を第1コントラスト値として取得し、前記遠点側のレンズ位置を選択し、前記撮像画像のコントラスト値を第2コントラスト値として取得し、前記第1コントラスト値が前記第2よりも大きいと判定した場合には前記近点側のレンズ位置を選択し、前記第1コントラスト値が前記第2よりも小さいと判定した場合には前記遠点側のレンズ位置を選択することを特徴とする内視鏡装置。 - 撮像部が有する位相差オートフォーカス用の位相差検出用素子からの信号に基づいて、位相差を算出し、
予め設定された離散的なレンズ位置である近点側のレンズ位置及び遠点側のレンズ位置のうちいずれかのレンズ位置を、算出された前記位相差に基づいて選択し、
前記撮像部のレンズ位置を、前記位相差に基づいて選択されたレンズ位置へ切り替え駆動する制御を行うことを特徴とする内視鏡装置のフォーカス制御方法。
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