JP6670854B2 - フォーカス制御装置、内視鏡装置及びフォーカス制御装置の作動方法 - Google Patents

フォーカス制御装置、内視鏡装置及びフォーカス制御装置の作動方法 Download PDF

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Description

本発明は、フォーカス制御装置、内視鏡装置及びフォーカス制御装置の作動方法等に関する。
内視鏡システムにおいてはユーザの診断・処置に支障をきたさないため、できるだけ深い被写界深度が要求される。しかし近年では、内視鏡システムにおいても高画素の撮像素子が使用されるに従ってその被写界深度が浅くなってきていることから、オートフォーカス（以下ＡＦ）を行う内視鏡システムが提案されている。
また、内視鏡システムのような動画を観察する装置においては、ウォブリング方式によるＡＦが望ましい。しかしウォブリング方式のＡＦでは、ＡＦの誤動作等により大ボケ状態になると、ウォブリング動作によるＡＦ評価値の変化が非常に小さくなるため、合焦方向を判断できず、いつまでも被写体に合焦できない場合がある。このような問題を解決するため、ビデオカメラ等ではＡＦ評価値の変化が非常に小さくなった場合に大ボケ状態（広義には低コントラスト状態）と判断し、フォーカスレンズをスキャンしながら合焦位置を探索するような制御が行われる。
例えば特許文献１では、絞りを変えて複数枚の画像を取得し、ＡＦ評価値の変化が小さい場合に大ボケ状態と判定するような手法が提案されている。
また、特許文献２では、注目被写体以外の被写体（障害物）が撮像される場合のＡＦ制御手法が開示されている。具体的には、注目被写体と撮像装置との間に障害物が存在する場合、障害物をユーザが指定することで、注目被写体に合焦させる技術が開示されている。
特開２０１１−２２４０４号公報 特開２００６−２４５７９２号公報
内視鏡手技下では病変の切除や縫合等の処置を行うため、合焦の目標となる生体と撮像装置である内視鏡システムとの間に電気メスや鉗子等の処置具が出入りする。処置具は一般的にコントラストが非常に高いため、処置具の動きが大きいと、大ボケ状態であるにもかかわらず、ＡＦ評価値の変化も大きくなる。このため、特許文献１のような手法では大ボケ状態との判断ができず、ユーザが注目する生体に合焦できないという課題がある。
また、内視鏡装置以外の撮像装置においても、注目被写体以外の障害物が撮像されることがあり、当該障害物のＡＦ評価値が注目被写体に比べて大きい場合、大ボケ状態の判断精度が低下してしまう。
特許文献２には、障害物をユーザが指定する手法が開示されているが、そもそも低コントラスト状態の判定に関するものではない。また、処置具が障害物となるように、障害物の移動が激しい場合には、ユーザが障害物を頻繁に指定する必要があり操作が煩雑になるという課題がある。
本発明の幾つかの態様によれば、精度よく低コントラスト状態を判定することで、注目被写体への合焦を可能とするＡＦ制御機能を備えたフォーカス制御装置、内視鏡装置及びフォーカス制御装置の作動方法等を提供できる。
本発明の一態様は、撮像部で撮像された画像に対して、各領域が複数の画素からなる複数の領域を設定する領域設定部と、設定された複数の領域のＡＦ（AutoFocus）評価値を算出するＡＦ評価値算出部と、前記複数の領域のうち、注目被写体以外の被写体が撮像されていると判定される領域である無効領域を設定する無効領域設定部と、前記複数の領域のうち、前記無効領域以外の領域の前記ＡＦ評価値に基づいて、低コントラスト状態を判定する低コントラスト状態判定部と、前記ＡＦ評価値に基づいて、合焦物体位置を制御するフォーカス制御部と、を含み、前記フォーカス制御部は、前記低コントラスト状態判定部の判定結果に基づいて、異なるフォーカス制御を行うフォーカス制御装置に関係する。
本発明の一態様では、注目被写体以外の被写体が撮像されていると判定される領域である無効領域を設定し、複数の領域うち、無効領域以外の領域のＡＦ評価値に基づいて低コントラスト状態を判定する。これにより、無効領域による影響を抑止できるため、精度よく低コントラスト状態を判定すること等が可能になる。
また、本発明の他の態様は、上記のフォーカス制御装置を含む内視鏡装置に関係する。
本発明の他の態様では、処置具等の障害物が撮像される場合であっても、当該障害物による影響を抑止し、精度よく低コントラスト状態を判定すること等が可能になる。
また、本発明の他の態様は、領域設定部と、ＡＦ評価値算出部と、無効領域設定部と、低コントラスト状態判定部と、フォーカス制御部と、を含むフォーカス制御装置の作動方法であって、前記領域設定部が、撮像部で撮像された画像に対して、各領域が複数の画素からなる複数の領域を設定し、前記ＡＦ評価値算出部が、設定された複数の領域のＡＦ（AutoFocus）評価値を算出し、前記無効領域設定部が、前記複数の領域のうち、注目被写体以外の被写体が撮像されていると判定される領域である無効領域を設定し、前記低コントラスト状態判定部が、前記複数の領域のうち、前記無効領域以外の領域の前記ＡＦ評価値に基づいて、低コントラスト状態を判定し、前記フォーカス制御部が、前記低コントラスト状態の判定結果及び前記ＡＦ評価値に基づいて、合焦物体位置を制御するフォーカス制御装置の作動方法に関係する。
内視鏡装置（撮像部）と被写体（生体、処置具）の位置関係の例。 フォーカス制御装置の基本構成例。 フォーカス制御装置を含む内視鏡装置の構成例。 ＡＦ制御部の構成例。 フォーカス制御を説明するフローチャート。 合焦動作を説明するフローチャート。 複数の領域（評価ブロック）の設定例。 図８（Ａ）は方向判別処理における本実施形態のフォーカスレンズの制御を説明する図、図８（Ｂ）は従来手法を説明する図。 ブロック状態決定処理を説明するフローチャート。 ブロック状態の時系列的な変化の具体例。 方向判別結果に基づく無効フレームの設定処理の説明図。 低コントラスト状態判定処理を説明するフローチャート。 合焦方向決定処理を説明するフローチャート。 第２の重み情報（閾値）の調整による合焦位置の調整例。 注目距離推定処理を説明する図。 注目領域検出処理を説明する図。 合焦方向決定処理を説明する他のフローチャート。 合焦判断処理におけるフォーカスレンズの制御を説明する図。 合焦判断処理を説明するフローチャート。 フォーカスレンズ位置決定処理を説明するフローチャート。 ブロック状態の時系列的な変化の具体例。
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、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．本実施形態の手法
１．１ 低コントラスト状態判定の概要
まず本実施形態の手法について説明する。内視鏡装置（内視鏡システム）のように、動画像を観察する装置においては、ウォブリング方式によるＡＦが望ましい。フォーカスレンズを広い範囲でスキャンする方式、例えばフォーカスレンズを近点側の端点から遠点側の端点まで移動させ、ＡＦ評価値のピークを求めるような方式では、スキャンをしている間は画像の合焦の度合い（ボケの度合い）が大きく変化し続けてしまい、観察に適さないためである。
しかし、ウォブリング方式では合焦方向を決定する際のフォーカスレンズの移動幅（図８（Ａ）を用いて後述するウォブリング量）はそれほど広くないため、ボケの状態が非常に大きい大ボケ状態ではＡＦ評価値の変化幅が非常に小さくなり、合焦方向の適切な判定ができない。具体的には、被写体の位置と合焦物体位置とが大きく異なる場合に大ボケ状態となる。
大ボケ状態では、合焦方向を判断できない以上、ＡＦを継続しても被写体に合焦できないおそれがある。そのため、大ボケ状態を適切に検出し、大ボケ状態を解消するためのリセット動作を実行することが必要となる。
また、ＡＦ制御の誤作動が生じていなくても、被写体自体が低コントラストである場合、例えば凹凸や濃淡の非常に少ない被写体である場合には、ウォブリング動作によるＡＦ評価値の変化量（変化率）が非常に小さくなり、やはり合焦方向を決定できない。低コントラスト被写体の場合、被写体自体に起因するものであるため、リセット動作を実行してもウォブリングによる合焦は難しいことが想定される。しかし、ウォブリングによるＡＦを継続するメリットが少ない以上、低コントラスト被写体であることを適切に検出することは重要である。
このように、大ボケ状態或いは低コントラスト被写体を撮像している状態（以下、低コントラスト状態と表記する）を検出することに対する要求があり、特許文献１等には大ボケ状態を検出する一つの手法が開示されている。しかし特許文献１等の従来手法では、撮像画像に注目被写体とそれ以外の被写体（障害物）が含まれる場合を特に考慮していない。
例えば、内視鏡手技下では病変の切除や縫合等の処置を行うため、図１に示すように、合焦の目標となる生体と撮像装置である内視鏡装置との間に処置具が入る場合がある。ここでの処置具とは、生体に対する処置に用いられる器具であり、具体的には電気メス等のエネルギーデバイスや、鉗子等である。処置具は一般的に被写体に比べてコントラストが高い。そのため、被写体が低コントラスト状態となっていても、処置具のＡＦ評価値が高いことで低コントラスト状態であるとの判定ができず、ウォブリングを継続してしまうおそれがある。例えば、注目被写体（生体）の位置と合焦物体位置とが大きく異なり大ボケ状態となっている、或いは注目被写体が低コントラスト被写体である、ということを検出できず、ウォブリングによるＡＦを継続してしまい、ユーザが注目する被写体である生体に合焦することができない。
そこで本出願人は以下のようなフォーカス制御装置を提案する。本実施形態に係るフォーカス制御装置は図２に示すように、撮像部（後述する図３の撮像部２００に対応）で撮像された画像に対して、各領域が複数の画素からなる複数の領域（評価ブロック）を設定する領域設定部２０１０と、設定された複数の領域のＡＦ評価値を算出するＡＦ評価値算出部（ブロックＡＦ評価値算出部）２０３０と、複数の領域のうち、注目被写体（狭義には生体）以外の被写体が撮像されていると判定される領域である無効領域を設定する無効領域設定部（無効ブロック設定部２０５０）と、複数の領域のうち、無効領域以外の領域のＡＦ評価値に基づいて、低コントラスト状態を判定する低コントラスト状態判定部２０７５と、ＡＦ評価値に基づいて、合焦物体位置を制御するフォーカス制御部２０００を含む。そして、フォーカス制御部２０００は、低コントラスト状態判定部の判定結果に基づいて、異なるフォーカス制御を行う。
ここで合焦物体位置とは、光学系（狭義には後述する図３の対物レンズ系２４０）、像面（図３の撮像素子２５０の面）、物体（被写体）からなる系が合焦状態にある場合の、物体の位置を表すものである。例えば、後述する図３に示すように撮像素子２５０が固定であり、光学系のうちのフォーカスレンズ２２０が移動可能な例であれば、フォーカスレンズ２２０の位置を決定することで合焦物体位置が決定されることになる。その場合、合焦物体位置を含む被写界深度の範囲内に位置する被写体に対して合焦した撮像画像が取得される。
このようにすれば、低コントラスト状態の判定において、無効領域（低コントラスト判定無効ブロック）を除外することができるため、精度のよい低コントラスト状態判定が可能になる。例えば、内視鏡手技下において処置具による影響を抑止し、生体が低コントラスト状態であるか否かを適切に判定することが可能になる。さらに、フォーカス制御部２０００は、低コントラスト状態と判定されたか否かで異なるフォーカス制御を行うことが可能になる。具体的には、低コントラスト状態でないと判定された場合は、通常のＡＦ動作（例えばウォブリングによるＡＦ動作）を行い、低コントラスト状態と判定された場合は、低コントラスト状態用の制御を行う。よって、低コントラスト状態で通常のＡＦ動作を実行することを抑止できるため、誤った方向にフォーカスレンズを移動してしまう可能性を抑止できる。また、低コントラスト状態と判定された場合に、低コントラスト状態を脱するための制御等も可能になる。具体的には、後述する図５のＳ１０３の判定結果がＹｅｓかＮｏかに応じて、フォーカス制御部２０００で実行される制御が異なるものになる。
なお、低コントラスト状態と判定された場合には、上述したフォーカスレンズのスキャンを行ってもよいが、スキャンでは上述したように画像のボケの度合いが大きく変化し、観察に適さない動画像となる。特に内視鏡装置では、ユーザ（医師）による処置中にスキャンが行われることは好ましくない。また、ユーザはフォーカス制御装置がどのタイミングでスキャンを実行するかを知ることができないため、ユーザ側からスキャンのタイミングを制御することはできず、ユーザの観察を妨げずにスキャンを実行することは困難と言える。よって本実施形態では、低コントラスト状態と判定された場合に、スキャンとは異なるリセット動作を実行してもよい。詳細については、図５を用いて後述する。
また、本実施形態のフォーカス制御装置は、情報（例えばプログラムや各種のデータ）を記憶するメモリ（記憶部）と、メモリに記憶された情報に基づいて動作するプロセッサ（図３の処理部３００、ハードウェアを含むプロセッサ）と、を含む。プロセッサは、撮像部で撮像された画像に対して、各領域が複数の画素からなる複数の領域を設定する領域設定処理と、設定された複数の領域のＡＦ評価値を算出するＡＦ評価値算出処理と、複数の領域のうち、注目被写体以外の被写体が撮像されていると判定される領域である無効領域を設定する無効領域設定処理と、複数の領域のうち、無効領域以外の領域のＡＦ評価値に基づいて、低コントラスト状態を判定する低コントラスト状態判定処理と、ＡＦ評価値に基づいて、合焦物体位置を制御するフォーカス制御と、を行う。
プロセッサは、例えば各部の機能が個別のハードウェアで実現されてもよいし、或いは各部の機能が一体のハードウェアで実現されてもよい。プロセッサは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）であってもよい。ただしプロセッサはＣＰＵに限定されるものではなく、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、或いはＤＳＰ（Digital Signal Processor）等、各種のプロセッサを用いることが可能である。またプロセッサはＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）によるハードウェア回路でもよい。メモリは、例えばＳＲＡＭ、ＤＲＡＭなどの半導体メモリであってもよいし、レジスターであってもよいし、ハードディスク装置等の磁気記憶装置であってもよいし、光学ディスク装置等の光学式記憶装置であってもよい。例えば、メモリはコンピュータにより読み取り可能な命令を格納しており、当該命令がプロセッサにより実行されることで、フォーカス制御装置の各部の機能が実現されることになる。ここでの命令は、プログラムを構成する命令セットの命令でもよいし、プロセッサのハードウェア回路に対して動作を指示する命令であってもよい。
本実施形態の動作は例えば以下のように実現される。プロセッサは、取得した画像に対して複数の領域を設定する処理を行い、当該複数の領域に関する情報をメモリに記憶する。さらに、プロセッサは、メモリから複数の領域の情報を読み出し、各領域のＡＦ評価値（ブロックＡＦ評価値）を求めメモリに記憶する。プロセッサは、メモリから複数の領域の情報を読み出し、各領域の情報（狭義には後述するように画素の特徴量）に基づいて、無効領域を設定し、当該無効領域の設定情報をメモリに記憶する。そしてプロセッサは、無効領域の設定情報と、ＡＦ評価値とをメモリから読み出し、低コントラスト状態を判定し、判定結果をメモリに記憶する。プロセッサは、メモリからＡＦ評価値を読み出して合焦物体位置を制御するが、その際にはメモリから読み出した低コントラスト状態の判定結果を加味した制御を行うことになる。なお、合焦物体位置の制御は、具体的にはフォーカスレンズを駆動する機構（図３のフォーカスレンズ駆動部２３０）に対して、制御信号を出力する処理により実現できる。
また、本実施形態のフォーカス制御装置の各部は、プロセッサ上で動作するプログラムのモジュールとして実現される。例えば、領域設定部は、撮像部で撮像された画像に対して、各領域が複数の画素からなる複数の領域を設定する領域設定モジュールとして実現される。ＡＦ評価値算出部は、設定された複数の領域のＡＦ評価値を算出するＡＦ評価値算出モジュールとして実現される。無効領域設定部は、複数の領域のうち、注目被写体以外の被写体が撮像されていると判定される領域である無効領域を設定する無効領域設定モジュールとして実現される。低コントラスト状態判定部は、複数の領域のうち、無効領域以外の領域のＡＦ評価値に基づいて、低コントラスト状態を判定する低コントラスト状態判定モジュールとして実現される。フォーカス制御部は、ＡＦ評価値に基づいて、合焦物体位置を制御するフォーカス制御モジュールとして実現される。
１．２ 合焦方向決定処理の概要
以上では、注目被写体以外の被写体による低コントラスト状態の判定への影響について説明した。しかし、注目被写体以外の被写体は合焦動作自体、具体的にはウォブリングにおける合焦方向の判定結果にも影響を与える。例えば、コントラストＡＦであればコントラストが高い領域に合焦するため、生体に注目しているのに、処置具に合焦するおそれがある。
それに対して、特許文献２に開示された手法のように、ユーザ自身が障害物である被写体を指定する形態であれば、所望の被写体に精度よく合焦させることが可能である。しかし、所定の状況下では撮像画像における障害物の状況が頻繁に変化する可能性があり、そのような場合には変化する毎にユーザが障害物を指定しなくてはならず、ユーザの操作負担が大きい。
例えば、腹腔鏡手術等の内視鏡手技下では、スコープ（撮像部）とともに処置具を体内に挿入し、当該処置具を用いて生体に対する処置が行われる。その場合、処置具は生体に対する処置、例えば鉗子を用いて膜状の生体を引っ張り上げたり、鉗子で固定した生体を電気メスで切除したりする行為に利用されるため、ユーザ（ドクター、術者）により頻繁に動かされることになる。結果として、撮像画像において処置具が撮像される画像上位置や、サイズが頻繁に変化する。そのため、障害物が撮像された領域は頻繁に変化し、ユーザが手動で指定するのではユーザ負担が大きいことになる。
これに対して、障害物の撮像された領域のＡＦ制御に対する寄与度を下げる（狭義にはＡＦ制御から除外する）処理をシステム側で行えば、注目している被写体に適切に合焦させることが可能になる。
そこで、本実施形態に係るフォーカス制御装置は、設定された複数の領域の一部または全部の領域において、基準位置に対して合焦物体位置の目標である目標合焦位置がＮＥＡＲにあるかＦＡＲにあるかを判別し、各領域に対して方向判別結果を求める方向判別処理を行う方向判別部２０４０を含み、フォーカス制御部２０００（プロセッサ）は、方向判別結果及び重み情報に基づいて、ＮＥＡＲと判定された領域の面積を表すＮＥＡＲ面積情報と、ＦＡＲと判定された領域の面積を表すＦＡＲ面積情報との重みづけ大小判定を行って合焦方向を決定し、決定された合焦方向に基づいて、合焦物体位置を制御してもよい。
ここで、ＮＥＡＲ及びＦＡＲとは、基準位置に対して目標合焦位置の位置する方向を表すものであり、目標合焦位置が基準位置よりも撮像部２００側（光学系及び撮像素子２５０の側）にある場合にＮＥＡＲとなり、目標合焦位置が基準位置に対して撮像部２００と反対側にある場合にＦＡＲとなる。図３のように合焦物体位置がフォーカスレンズ２２０の位置により制御可能な例であれば、合焦物体位置をＮＥＡＲ側に移動させる制御は、フォーカスレンズ２２０の位置を近点側に移動させる制御により実現でき、合焦物体位置をＦＡＲ側に移動させる制御は、フォーカスレンズ２２０の位置を遠点側に移動させる制御により実現できる。
また、重みづけ大小判定とは、重み情報による重みづけを行った上で、ＮＥＡＲ面積情報とＦＡＲ面積情報の大小関係を判定する処理である。重み情報とは、複数の領域の各領域の重みづけ大小判定に対する寄与度を表す第１の重み情報と、ＮＥＡＲ面積情報及びＦＡＲ面積情報の重みづけ大小判定に対する寄与度を表す第２の重み情報の少なくとも一方の情報である。言い換えれば、本実施形態の重み情報とは、ＮＥＡＲ面積情報（或いはＦＡＲ面積情報、或いはその両方）を算出する際に用いられる重みであってもよいし、ＮＥＡＲ面積情報（或いはＦＡＲ面積情報、或いはその両方）自体に対する重みであってもよい。
このようにすれば、ユーザが煩雑な操作を行うことなく注目被写体へ合焦することが可能になる。特に、内視鏡手技下で想定される様々なシーンにおいて、ユーザが煩雑な操作を行うことなく注目被写体へ合焦することを可能とするＡＦ制御機能を備えた、内視鏡装置の実現が可能となる。具体的には、以下の３点により適切なＡＦ制御が可能になる。
１点目として、本実施形態では、面積情報に基づいて合焦物体位置の移動する方向を決定する。面積情報はＮＥＡＲかＦＡＲかの方向判別結果によって決まるものであるため、ＡＦ評価値（コントラスト値）に基づいて方向判別結果が取得されれば、それ以降の処理には、各領域のＡＦ評価値自体の大小は寄与しない。一般的には、生体よりも処置具のコントラストの方が高い。そのため、通常のコントラストＡＦでは、処置具の検出に漏れがあり当該処置具を撮像した領域がＡＦ制御に用いられてしまうと、その影響を受けやすくなる。しかし本実施形態の手法では、面積情報の大小判定（重み付け大小判定）で合焦方向を決定する。このため各領域（評価ブロック）は、被写体のＡＦ評価値によらず一票の価値しか持たないため、より処置具の影響を低減することができる。
２点目として、本実施形態では、第１の重み情報を用いることで、面積情報を求める際の各領域の重み（狭義にはＮＥＡＲ面積情報を求める際の、ＮＥＡＲと判定された各領域の重み）を設定することができる。そのため、図１６を用いて後述するように、画像中の注目領域が特定できる場合、当該注目領域に優先して合焦させることが可能になる。
３点目として、本実施形態では、第２の重み情報を用いることで、ＮＥＡＲ面積情報とＦＡＲ面積情報の大小判定を単純に行うのではなく、重みづけをした上で判定を行う。例えばＮＥＡＲ面積情報ＳＮと、ＦＡＲ面積情報ＳＦとを比較する際、ＳＮ＞ＳＦが満たされるか否かを判定するのではなく、下式（１）が満たされるか否かの判定が可能になる。下式（１）のＭが第２の重み情報に対応する。
Ｍ×ＳＮ＞ＳＦ ・・・・・（１）
そして、Ｍ＝（１−Ｔｈ）／Ｔｈと置換すれば、上式（１）は下式（２）のように変形できる。
ＳＮ／（ＳＮ＋ＳＦ）＞Ｔｈ ・・・・・（２）
上式（２）の左辺は、後述するＮＥＡＲブロックの比率nearRatioに対応するため、本実施形態の重み情報（第２の重み情報）とは、合焦方向を決定する際の閾値TH_NEARであってもよい。図１４を用いて後述するように、閾値TH_NEARは合焦位置（合焦動作完了時の合焦物体位置）を調整するパラメータとなるため、第２の重み情報を用いることで合焦位置の柔軟な調整が可能になる。
以下、本実施形態について詳細に説明する。まず本実施形態に係るフォーカス制御装置、及びフォーカス制御装置を含む内視鏡装置のシステム構成例を説明した後、本実施形態のＡＦ制御の概要を説明する。ＡＦ制御の概要において、低コントラスト状態と判定された場合のリセット動作の具体例も説明する。その後、合焦動作の具体例と、いくつかの変形例について説明する。
なお、本実施形態のフォーカス制御装置を含む装置（電子機器）は、内視鏡装置に限定されるものではなく、他の装置であってもよい。例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ、携帯電話等の機器が本実施形態のフォーカス制御装置を含んでもよい。その場合にも、障害物による影響を抑止し、ユーザに煩雑な操作を行わせることなく、柔軟なＡＦ制御が可能になる点は同様である。
２．システム構成例
本実施形態に係るフォーカス制御装置を含む内視鏡装置について、図３を用いて説明する。本実施形態における内視鏡装置は、体内への挿入部である硬性鏡１００と、硬性鏡１００に接続される撮像部２００と、処理部３００と、表示部４００と、外部Ｉ／Ｆ部５００と、光源部６００を備えている。
光源部６００は、白色光を発生する白色光源６１０と、白色光源６１０からの出射光を硬性鏡に導光するライトガイドケーブル６２０を備えている。硬性鏡１００は結像レンズ、リレーレンズ、接眼レンズ等を含んで構成されるレンズ系１１０と、ライトガイドケーブル６２０からの出射光を、硬性鏡先端まで導光するライトガイド部１２０を備えている。撮像部２００は、レンズ系１１０からの出射光を結像する対物レンズ系２４０を備える。対物レンズ系２４０は、合焦物体位置を調整するフォーカスレンズ２２０を含んで構成されている。撮像部２００はさらに、対物レンズ系２４０で結像された反射光を光電変換して画像を生成する撮像素子２５０と、フォーカスレンズ２２０を駆動するフォーカスレンズ駆動部２３０と、ＡＦの開始、終了を制御するＡＦ開始／終了ボタン２１０を備えている。フォーカスレンズ駆動部２３０は、例えばボイスコイルモーター（ＶＣＭ）である。
撮像素子２５０は、例えば複数の画素が２次元配列状に配置された構造で、各画素にはＲＧＢのいずれかのカラーフィルタがベイヤ配列で配置されている。また、補色カラーフィルタを用いた撮像素子や、カラーフィルタを用いずに１つの画素で異なる波長の光を受光可能な積層型の撮像素子、カラーフィルタを用いないモノクロ撮像素子など、被写体を撮像して画像を得られるものであれば、任意の撮像素子を使用できる。
処理部３００はＡ／Ｄ変換部３１０と、前処理部３２０と、画像処理部３３０と、ＡＦ制御部３４０と、制御部３５０を備えている。Ａ／Ｄ変換部３１０は、撮像素子２５０から順次出力されるアナログ信号をデジタルの画像に変換して、前処理部３２０に順次出力する。前処理部３２０はＡ／Ｄ変換部３１０から出力された画像に対して、ホワイトバランス、補間処理（デモザイキング処理）等の画像処理を施し、画像処理部３３０とＡＦ制御部３４０に順次出力する。ＡＦ制御部３４０の詳細については後述する。画像処理部３３０は、前処理部３２０から出力された画像に対して色変換、階調変換、エッジ強調、拡縮処理、ノイズリダクション等の画像処理を施し、表示部４００に画像を順次出力する。表示部４００は例えば液晶モニタであり、画像処理部３３０から順次出力される画像を表示する。
制御部３５０は外部Ｉ／Ｆ部５００や画像処理部３３０、ＡＦ制御部３４０、撮像素子２５０、ＡＦ開始／終了ボタン２１０などと相互に接続されており、制御信号の入出力を行う。外部Ｉ／Ｆ部５００は、内視鏡装置に対するユーザからの入力等を行うためのインターフェースであり、例えばＡＦモードを切り替えるモードボタン、ＡＦ領域の位置やサイズを設定するための設定ボタン、画像処理のパラメータを調整するための調整ボタンなどを含んで構成されている。
ＡＦ制御部３４０は、例えば図４に示したように、領域設定部２０１０と、ブロック特徴量算出部２０２０と、ＡＦ評価値算出部２０３０と、方向判別部（ブロック方向判別部）２０４０と、無効ブロック設定部（無効領域設定部）２０５０と、ブロック状態決定部２０６０と、無効フレーム設定部２０７０と、低コントラスト状態判定部２０７５と、合焦方向決定部２０８０と、合焦判断部２０９０と、フォーカスレンズ位置決定部２０９５を備えている。
領域設定部２０１０は、撮像画像に対してＡＦに用いられる領域を設定する。ここでの領域とはＡＦ領域と評価ブロックの両方を含んでもよい。ブロック特徴量算出部２０２０は、各評価ブロックを対象として、特徴量を算出する。ＡＦ評価値算出部２０３０は、各評価ブロックを対象として、ＡＦに用いられる評価値を算出する。方向判別部２０４０は、各評価ブロックを対象として、ＡＦ評価値に基づいて目標合焦位置の方向を判別する。ここでの方向判別結果は、狭義にはＮＥＡＲ又はＦＡＲを表す情報である。無効ブロック設定部２０５０は、特徴量に基づいて無効ブロックを設定する。ここでの無効ブロックは、合焦方向決定に用いられない評価ブロック、及び低コントラスト状態の判定に用いられない評価ブロック（低コントラスト判定無効ブロック）を含む。ブロック状態決定部２０６０は、方向判別結果の履歴情報に基づいて、最終的な方向判別結果であるブロック状態を決定する。無効フレーム設定部２０７０は、処理対象フレーム自体を無効フレームに設定するか否かを判定する。ここでの無効フレームは、合焦方向決定に用いられないフレームを表す。低コントラスト状態判定部２０７５は、現在フレームが低コントラスト状態か否かの判定を行う。合焦方向決定部２０８０は、合焦方向、すなわち合焦物体位置の移動方向（或いは当該移動方向に対応するフォーカスレンズ２２０の移動方向）を判別する。合焦判断部２０９０は、合焦物体位置の移動により、合焦状態となったか否か、すなわち合焦動作を完了するか否かを判断する。フォーカスレンズ位置決定部２０９５は、フォーカスレンズを移動する位置を決定する．具体的には、求められた合焦方向に対応する移動（ウォブリング中心位置の移動）と、方向判別用の移動（ウォブリング動作）を考慮して位置を決定する。
なお、ＡＦ制御部３４０の各部で行われる処理の詳細については後述する。また、図２におけるフォーカス制御部２０００は、合焦方向決定部２０８０と合焦判断部２０９０とフォーカスレンズ位置決定部２０９５に対応する。ただしフォーカス制御部２０００の構成はこれに限定されず、図４のブロック状態決定部２０６０や無効フレーム設定部２０７０等を含んでもよい。また、本実施形態に係るフォーカス制御装置は、ＡＦ制御部３４０に対応するものであってもよいが、これに限定されず、図３の処理部３００全体をフォーカス制御装置とする等、種々の変形実施が可能である。また、フォーカス制御装置の一部の構成要素を省略する、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。また、種々の変形実施が可能な点は、図３、図４の他の構成についても同様である。
３．ＡＦ制御部の処理の概要
本実施形態においてＡＦ制御部３４０で行われるＡＦ制御の概要について、図５を用いて説明する。なお、ＡＦが実行されている間、ＡＦ制御部３４０は図５の処理をフレーム毎に実行する。
＜合焦動作＞
ユーザがＡＦ開始／終了ボタン２１０を操作しＡＦが開始されると、ＡＦ制御の動作モードは合焦動作に設定される。よって、ＡＦ制御が開始されると、まず動作モードの判定を行う（Ｓ１０１）が、ＡＦ開始／終了ボタン２１０を操作時には合焦動作と判定される。合焦動作が開始されると、Ａ／Ｄ変換部３１０から順次出力される画像の取得タイミングに同期するように、フォーカスレンズのウォブリング動作を開始し、ウォブリング動作で取得された画像に基づいて、合焦動作（狭義の合焦動作）を実施する（Ｓ１０２）。合焦動作の詳細については、図６等を用いて後述する。
図６のＳ２０８を用いて後述するように、Ｓ１０２の合焦動作では、低コントラスト状態の判定を行っている。よって合焦動作の後に、低コントラスト状態と判定されているか否かの判定を行う（Ｓ１０３）。低コントラスト状態の場合（Ｓ１０３でＹｅｓの場合）は、リセット動作抑制フラグのＯＮ／ＯＦＦを判定する（Ｓ１０４）。
リセット動作では、フォーカスレンズを所定位置に移動させるため、フォーカスの状態（ボケの度合い）が変化する。リセット動作抑制フラグとは、所定時間内に連続してリセット動作が行われることを抑止するフラグであり、これにより観察に適さない画像が高頻度で出力されることを抑止できる。
リセット動作抑制フラグがＯＦＦ（Ｓ１０４でＹｅｓ）の場合は、動作モードを“リセット動作”に変更する（Ｓ１０５）。これにより、次フレームではＳ１０１での判定結果がリセット動作となり、Ｓ１１８〜Ｓ１２５を用いて後述するリセット動作が実行される。リセット動作抑制フラグがＯＮ（Ｓ１０４でＮｏ）の場合は、低コントラスト状態であっても動作モードを変更しない。
また、低コントラスト状態でない場合（Ｓ１０３でＮｏ）は、Ｓ１０２の合焦動作で行われた合焦判断（後述する図６のＳ２１２）の結果に基づき、合焦が完了したか否かを判断する（Ｓ１０６）。合焦完了した場合（Ｓ１０６でＹｅｓ）は、動作モードを“待機動作”に変更し（Ｓ１０７）、リセット動作カウンタを０にし（Ｓ１０８）、リセット動作フラグをＯＦＦにする（Ｓ１０９）。また、フォーカスレンズ位置を変更する（Ｓ１１０）。この場合のフォーカスレンズ位置とは、図１８を用いて後述する合焦位置である。合焦動作が完了していない場合（Ｓ１０６でＮｏ）は、フォーカスレンズ位置を変更する（Ｓ１１０）。この場合の変更先のフォーカスレンズ位置は、図２０を用いて後述するフォーカスレンズ位置の決定処理において決定されている。
なお、リセット動作カウンタとは、リセット回数を計測するカウンタである。通常、リセット動作が実行されれば、低コントラスト状態を脱して合焦方向を決定可能になると考えられる。しかし低コントラスト被写体を撮像している場合等のように、シーンによってはリセット動作を行っても合焦方向の決定ができない場合がある。そこで本実施形態では、リセット動作の回数をカウンタを用いて計測し、カウンタの値が閾値を超えた場合には、リセット動作が有効でないと判定する。その際の具体的な処理についてはＳ１２３〜Ｓ１２５を用いて後述する。Ｓ１０８の場面では、合焦が完了している、すなわち正常にＡＦ制御が完了したということであるから、リセット動作カウンタは０に初期化されることになる。
また、Ｓ１０４でＮｏの場合及びＳ１０５の処理後にも、フォーカスレンズ位置が変更される（Ｓ１１０）。Ｓ１０４の判定が行われる場合は、低コントラスト状態（Ｓ１０３でＹｅｓ）と判定されているため、ウォブリング中心位置は変更されない。つまり、この場合のＳ１１０の処理は、ウォブリング動作（ウォブリング中心位置を基準としてウォブリング量だけフォーカスレンズを移動させる動作）に対応する。Ｓ１１０の処理後には、リセット動作抑制フラグのＯＮ／ＯＦＦを判定する（Ｓ１１２）。ＯＦＦの場合（Ｓ１１２でＮｏ）は、そのままＡＦ制御を終了する。リセット動作抑制フラグがＯＮの場合（Ｓ１１２でＹｅｓ）は、リセット動作抑制フラグがＯＮになってから一定期間が経過したか否かを判定する（Ｓ１１３）。一定期間が経過していない場合（Ｓ１１３でＮｏ）は、そのままＡＦ制御を終了する。一定期間が経過している場合（Ｓ１１３でＹｅｓ）は、リセット抑制フラグをＯＦＦにして、ＡＦ制御を終了する。
Ｓ１２２を用いて後述するように、リセット動作抑制フラグはリセット動作が実行された場合にＯＮにされる。このため、Ｓ１１２〜Ｓ１１４に示した処理を行うことで、一度リセット動作を実行した後は、一定期間リセット動作の実行を抑制できる。これにより、低コントラスト状態が連続している場合に、リセット動作が連続して実行されることを抑止でき、ユーザにストレスを与えないＡＦ制御を実現できる。
＜待機動作＞
また、動作モードが待機動作に設定されている場合、Ｓ１０１の判定に基づいて待機動作が実行される。待機動作が開始されると、ＡＦ制御部３４０はシーン変化の検出処理を行う（Ｓ１１５）。例えば、ＡＦ制御部３４０は、前処理部３２０から順次出力される画像を用いて、画像の色や輝度、ＡＦ評価値の変化や、画像の動き等を監視することでシーン変化の検出処理を行う。
次に、シーン変化が検出されたか否かを判定する（Ｓ１１６）。シーン変化が検出されない場合（Ｓ１１６でＮｏ）は、そのままＡＦ制御を終了する。合焦完了により待機動作に移行した（Ｓ１０７の処理が行われた）場合であれば、シーン変化がなければフォーカスレンズを移動させなくても合焦した状態を維持可能であるため、合焦動作を行う必要がない。また、リセット動作が有効でないために待機動作に移行した（後述するＳ１２３の処理が行われた）場合であれば、現在のシーンは低コントラスト状態であって、リセット動作を行っても改善されない状態であるため、シーンが変わらない限り合焦動作を行う意義が薄い。いずれにせよ、待機動作に移行している状況ではシーン変化がなければ待機動作を維持すればよく、待機動作が実行されている間は、フォーカスレンズの駆動は行わない。
一方、シーン変化が検出された場合（Ｓ１１６でＹｅｓ）は、動作モードを“合焦動作”に変更して、ＡＦ制御を終了する。これにより、次フレームでは合焦動作が実行される。
＜リセット動作＞
Ｓ１０５で動作モードがリセット動作に変更された場合、次フレームのＳ１０１の判定により、リセット動作が実行される。リセット動作が開始されると、まずリセット動作カウンタをインクリメントする（Ｓ１１８）。
次に、リセット動作カウンタの値が、閾値未満か否かを判定する（Ｓ１１９）。リセット動作カウンタの値が閾値未満（Ｓ１１９でＹｅｓ）の場合は、フォーカスレンズを初期位置に移動する（Ｓ１２０）。ここで初期位置とは例えばＮＥＡＲ端とＦＡＲ端の中間付近の位置（近くから遠くの被写体まである程度ピントが合うような位置）であり、Ｓ１２０の動作が狭義のリセット動作に対応する。その後、動作モードを“合焦動作”に変更し（Ｓ１２１）、リセット動作抑制フラグをＯＮにして（Ｓ１２２）、ＡＦ制御を終了する。
上述したようにビデオカメラ等では、低コントラスト状態（大ボケ状態）と判断された場合はフォーカスレンズをスキャンしながら合焦位置を探索するような制御が行われる。一方、内視鏡システムではドクターが頻繁に撮像部を動かし、さらにドクターはＡＦ制御部がフォーカスレンズをスキャンするタイミングを知ることができない。このため、ドクターが撮像部を動かしている最中にＡＦ制御部３４０がスキャン動作を行うと、動きボケ等により精度よく合焦位置を算出できず、かえってストレスを与えてしまう場合がある。
また内視鏡手技においては、ＡＦ領域全体が低コントラストの被写体で占められるシーンはほとんど無い。このため、近くから遠くの被写体まである程度ピントが合うような位置にフォーカスレンズを初期化することで、ウォブリングによる合焦方向の判断が可能になる。このような理由から、図６に示したリセット動作を行うことで、低コントラスト状態（大ボケ状態）に陥った場合も精度よく生体に合焦することが可能となる。
また、リセット動作カウンタが閾値以上（Ｓ１１９でＮｏ）の場合は、動作モードを“待機動作”に変更する（Ｓ１２３）。その後、リセット動作カウンタを０にし（Ｓ１２４）、リセット動作抑制フラグをＯＦＦにして（Ｓ１２５）、ＡＦ制御を終了する。
以上のように、フォーカス制御部２０００（プロセッサ）は、低コントラスト状態判定部２０７５で低コントラスト状態と判定された場合に、フォーカスレンズ２２０を所定の位置に移動するリセット動作を実行し、リセット動作の実行後に、合焦物体位置の制御を実行する。
ここでの所定位置とは、ウォブリングにより合焦方向が決定可能となることが期待される位置であり、具体的にはウォブリング動作によるＡＦ評価値の変動幅が所定値以上となることが期待される位置である。ＡＦ評価値は合焦度合いを表す指標値であることに鑑みれば、近くから遠くの被写体まである程度ピントが合うような位置を上記「所定の位置」とするとよく、一例としては近点側の端点と遠点側の端点の中間付近の位置を用いればよい。
これにより、低コントラスト状態と判定された場合に、適切なリセット動作を実行することが可能になる。この手法では、広い範囲でフォーカスレンズを動かす（スキャンする）ことがないため、ユーザのストレスを軽減可能である。
さらに、フォーカス制御部２０００（プロセッサ）は、リセット動作の実行後、一定期間リセット動作の実行を抑制する。具体的には、リセット動作抑制フラグを設け、当該フラグをリセット動作時にＯＮとし（Ｓ１２２）、リセット動作から一定時間経過後にＯＦＦに設定する（Ｓ１１３、Ｓ１１４）。リセット動作抑制フラグがＯＦＦであることを、動作モードが“リセット動作”に設定される条件としている（Ｓ１０４、Ｓ１０５）ため、このようなフラグ管理を行うことで、リセット動作の抑制が可能になる。
これにより、短時間に繰り返しリセット動作が実行されることが抑止されるため、フォーカスレンズ位置の頻繁な変動が生じにくく、ユーザへのストレスを軽減することが可能になる。具体的には、リセット動作の頻度は最大でも上記「一定期間」に１回となり、それ以上の頻度でのリセット動作は行われない。
また、フォーカス制御部２０００（プロセッサ）は、リセット動作を実行した回数であるリセット回数のカウント処理を行い、リセット回数が所与の閾値以上となった場合に、合焦物体位置の制御を待機する。具体的には、リセット動作カウンタをリセット動作の処理開始時にインクリメントすることでリセット回数をカウントする（Ｓ１１８）。そして、閾値以上の場合（Ｓ１１９でＹｅｓ）には、動作モードを“待機動作”に設定する（Ｓ１２４）。
このような処理を行うことで、ＡＦによる合焦が困難なシーンにおいて、リセット動作が何度も繰り返し実行されることを抑止でき、ユーザにストレスを与えないＡＦ制御が実現できる。すなわち、本実施形態ではリセット動作の頻度と回数の両方を制御することで、ユーザに対するストレス軽減が可能になる。また、次のフレームからは待機動作が実行されるため、シーンが変化し合焦が可能になった場合は合焦動作を実行することができる。
４．合焦動作の詳細
次に、ＡＦ制御部３４０における合焦動作（Ｓ１０１）の詳細について、図６のフローチャートを用いて説明する。
＜ＡＦ領域設定＞
この処理が開始されると、まず領域設定部（ＡＦ領域設定部）２０１０により、画像上に複数のブロックからなるＡＦ領域を設定する（Ｓ２０１）。ＡＦ領域の設定の例を図７に示す。図７において外周の矩形は画像全体を表し、Ａと記載されている矩形は後述のＡＦ評価値や特徴量等の算出対象の領域である、評価ブロックを表している。また、図７において、評価ブロック全体を囲む範囲をＡＦ領域とする。図７では画像データの中央部に、横方向に５個、縦方向に４個の合計２０個の評価ブロックを設定している。
＜ブロックＡＦ評価値算出＞
ＡＦ評価値算出部２０３０は、前処理部３２０から出力される画像データの画素値に基づいて、各評価ブロックのＡＦ評価値であるブロックＡＦ評価値を算出する（Ｓ２０２）。ブロックＡＦ評価値はブロック内の被写体に対する合焦度合いに応じて大きくなる値である。ブロックＡＦ評価値は、例えば各評価ブロック内の画像の各画素に対してバンドパスフィルタを適用し、その出力値をブロック内で累積して算出する。
＜ブロック方向判別＞
方向判別部２０４０は、各評価ブロックのブロックＡＦ評価値から、各評価ブロックの目標合焦方向を判別する（Ｓ２０３）。判別手法の例を図８（Ａ）を用いて説明する。ＡＦ評価値算出部２０３０から出力される最新（現在フレーム）のブロックＡＦ評価値をAfVal[N]、１フレーム前、２フレーム前に出力されたブロックＡＦ評価値をそれぞれAfVal[N-1]、AfVal[N-2]とする。方向判別部２０４０は、ブロックＡＦ評価値変化量αを下式（３）を用いて算出する。
α = {(AfVal[N] + AfVal[N-2])/2)} - AfVal[N-1] …（３）
このような処理を行うことで、図８（Ａ）のようにウォブリングと同時にシフト動作を行う場合（フォーカスレンズをＮＥＡＲ方向に移動した時とＦＡＲ方向に移動させた時の移動量が一定にならない）も、精度よく合焦方向を判別することができる。
仮に隣接２フレーム間でのＡＦ評価値の比較を行う場合、図８（Ａ）のようにフォーカスレンズを移動させると、Ｎ−２とＮ−１の間ではフォーカスレンズの移動量がウォブリング量相当となるのに対して、Ｎ−１とＮの間ではフォーカスレンズの移動量がウォブリング量＋シフト量相当となる。つまり、タイミングに応じてレンズ移動量が異なってしまうため、安定した方向判別ができなくなってしまう。
図８（Ｂ）に比較例として示した一般的なウォブリング動作であれば、Ｎ−２、Ｎ−１の２フレームでＡＦ評価値を算出し、Ｎのフレームでこれらを比較することで、目標合焦方向を判別し、ウォブリング中心位置の移動方向を決定している。このような動作を行えば、各方向判別処理におけるフォーカスレンズの移動量（振り幅）は一定とできる。しかし、図８（Ｂ）の手法では方向判別結果が３フレームに１回しか取得できず、合焦動作の高速化等が難しい。例えば図８（Ｂ）に記載された範囲であれば、方向判別結果が取得できるのはＮとＮ＋３の２つのフレームのみとなる。
その点、上式（３）を用いることで、実質的なレンズ移動量を安定させることができる。例えばＮのフレームでは、ＮとＮ−２の平均に相当する位置と、Ｎ−１の位置との間でフォーカスレンズを移動させた場合に相当する判定を行うことになる。次のＮ＋１のフレームでは、Ｎ＋１とＮ−１の平均に相当する位置と、Ｎの位置との間でフォーカスレンズを移動させた場合に相当する判定を行うことになり、この場合の移動量はＮのフレームでの移動量と同様の値となる。以下、各フレームについても同様である。
このようにすれば、図８（Ａ）のようにウォブリングとシフト動作を同時に行うことが可能になり、被写体に短期間で合焦することができる。また、方向判別結果を１フレームに１回求めることが可能になる。
ただし、上式（３）で求められるブロックＡＦ評価値変化量αは、ボケの度合いだけでなく、被写体自体の輝度やコントラストに応じても値が異なる。ここでは、各評価ブロックでのボケの度合いを表す指標値を取得することを考慮しているため、被写体の輝度やコントラストに起因する成分は除外することが望ましい。よって本実施形態では、上式（３）で求められるブロックＡＦ評価値変化量αの正規化を行い、ブロックＡＦ評価値変化率βを求める。具体的には、下式（４）、（５）を用いればよい。なお、本実施形態ではブロックＡＦ評価値変化率βが正の場合はＮＥＡＲ、負の場合はＦＡＲと判断するため、フォーカスレンズがＮＥＡＲ方向に移動した時の画像からAfVal[N]が算出された場合には下式（４）を用い、フォーカスレンズがＦＡＲ方向に移動した時の画像からAfVal[N]が算出された場合には下式（５）を用いる。なおAve(a,b,c)はaとbとcの平均値を表す。
β＝α / Ave(AfVal[N], AfVal[N-1], AfVal[N-2]) …（４）
β＝-1 * α / Ave(AfVal[N], AfVal[N-1], AfVal[N-2]) …（５）
上式（４）又は（５）で求められるブロックＡＦ評価値変化率βは、ブロックＡＦ評価値変化量αを正規化した値である。このため、被写体のコントラストや明るさによらず、ウォブリング時の合焦度合いの変化に応じてほぼ一定の値となる。
＜ブロック特徴量算出＞
また、ブロック特徴量算出部２０２０は、前処理部３２０から出力される画像データに基づいて各評価ブロックの特徴量（色情報、輝度情報、輝点のサイズ等）を算出する（Ｓ２０４）。特徴量の算出については、広く知られた手法であるため、詳細な説明は省略する。
＜無効ブロック設定＞
無効ブロック設定部２０５０は、Ｓ２０３で求められたブロックＡＦ評価値変化率βや、Ｓ２０４で求められたブロック特徴量に基づいて、無効ブロックを設定する（Ｓ２０５）。
まず、無効ブロック設定部２０５０はブロックＡＦ評価値変化率βの絶対値が所定の範囲外にある評価ブロックを無効ブロックに設定する。例えば｜β｜＜第１の閾値又は｜β｜＞第２の閾値（＞第１の閾値）となる評価ブロックを無効ブロックに設定する。被写体に十分なコントラストが無い場合や、画像が大ボケしている場合は、正しい方向判別結果が得られない。このような場合は、ブロックＡＦ評価値変化率βが小さくなる。
また、被写体の動き等により撮影された被写体自体が変化した場合や、急に処置具が入り込んだ場合、ブロックＡＦ評価値変化率βの算出に使用される画像のいずれかが動きボケしている場合などは、正しい方向判別結果が得られない。このような場合は、ブロックＡＦ評価値変化率βが大きくなる。
つまり、ブロックＡＦ評価値変化率βが過剰に小さい場合や大きい場合に、当該評価ブロックを無効ブロックとすることで、ブロック方向判別結果が信頼できないブロックを無効ブロックに設定でき、合焦方向決定処理の精度を高くすることが可能になる。
また、無効ブロック設定部２０５０は、評価ブロックのブロック特徴量（色情報、輝度情報、輝点のサイズ等）から、処置具（銀色か黒色）や輝点など、生体以外の物体が支配的な評価ブロックや、高輝度部、暗部等を検出し、これらの評価ブロックを無効ブロックに設定する。このような処理を行うことで、生体以外のブロックや、ブロック方向判別結果が信頼できないブロックを無効ブロックに設定できる。
＜ブロック状態決定＞
次に、ブロック状態決定部２０６０は、Ｓ２０３で求められたブロック方向判別結果と、Ｓ２０５で求められた無効ブロック設定結果に基づいてブロック状態を決定する（Ｓ２０６）。
まず、現在フレーム又は過去２フレームに無効ブロックが存在する場合は、ブロック方向判別結果が信頼できないため、現在フレームのブロック状態を無効にする。これは上式（３）を用いて上述したように、ブロック方向判別が、現在フレーム及び過去２フレームのブロックＡＦ評価値を用いて行われるためである。
また、本実施形態では、同じブロック方向判別結果が閾値以上連続した場合に、ブロック状態を更新し、それまでは、直前フレームのブロック状態を引き継ぐ。これは、ブロック状態の信頼性を向上させ、頻繁に変動するのを防ぐためである。
図９は、ブロック状態決定部２０６０での処理を説明するフローチャートである。この処理が開始されると、まず現在フレーム又は過去２フレーム内に無効ブロックが存在するかの判定を行う（Ｓ３０１）。Ｓ３０１でＹｅｓの場合には、連続度カウンタを０とし（Ｓ３０２）、ブロック状態を無効ブロックとする（Ｓ３０３）。ここでの連続度カウンタとは、同じ方向判別結果が連続した回数を表す。過去２フレーム内に無効ブロックが存在する場合、現在フレームの方向判別結果がＮＥＡＲ、或いはＦＡＲとなったとしても、その結果を信頼できない。そのため、Ｓ３０２では、現在フレームの方向判別結果によらず、連続度カウンタは０のままである。
Ｓ３０１でＮｏの場合、現在フレームと直前フレーム（１つ前のフレーム）の方向判別結果が異なるか否かを判定する（Ｓ３０４）。Ｓ３０４でＹｅｓの場合、方向判別結果が変化したということであるから、同じ方向判別結果は連続していないため、連続度カウンタを１とする（Ｓ３０５）。また、連続度カウンタの値が閾値を超えることはないため、ブロック状態は直前フレームの状態を引き継ぐ（Ｓ３０６）。
Ｓ３０４でＮｏの場合、過去２フレーム内に無効ブロックが無く、同一の方向判別結果が連続している状態となる。そのため、連続度カウンタが閾値（例えば２）未満であるかの判定処理を行う（Ｓ３０７）。Ｓ３０７でＹｅｓの場合は、同一の方向判別結果が連続しているため連続度カウンタをインクリメントする（Ｓ３０８）が、連続回数が充分でないため、ブロック状態は直前フレームの状態を引き継ぐ（Ｓ３０９）。
Ｓ３０７でＮｏの場合は、同一の方向判別結果が充分な回数連続したことになるため、現在フレームの方向判別結果により、ブロック状態を置き換える（Ｓ３１０）。
図１０に具体例を示す。図１０は複数の評価ブロックのうちの所与の評価ブロックを対象とした図であり、上段がＳ２０３の方向判別結果、及びＳ２０５の無効ブロック設定結果を表し、下段がブロック状態を表す。
図１０のＡ１のフレームでこの評価ブロックが無効ブロックに設定されたため、当該フレームでのブロック状態も無効となる。また、Ａ２のフレームでは方向判別結果はＦＡＲ、Ａ３のフレームでは方向判別結果はＮＥＡＲとなっているが、過去２フレーム内に無効ブロックが存在するため、ブロック状態としては無効ブロックとなる。
また、Ａ４のフレームでは、方向判別結果がＮＥＡＲからＦＡＲに切り替わっているが、ＦＡＲはまだ連続していないため、連続度カウンタは１となっている。ここでは閾値を２としており、連続度カウンタ≦閾値となるため、Ａ４のフレームは過去の状態を引き継ぐ。つまり、方向判別結果はＦＡＲであるが、ブロック状態としてはＮＥＡＲが維持される。
また、Ａ５のフレームも同様である。Ａ５では、過去２フレーム内には無効ブロックが存在しない。しかし、直前のＡ３のフレームで連続度カウンタが０であるため、Ａ５での連続度カウンタは１である。そのため、連続度カウンタ≦閾値となるため、Ａ５のフレームは過去（Ａ３）の状態を引き継ぎ、無効ブロックとなる。
＜無効フレーム設定＞
次に、無効フレーム設定部２０７０は、無効フレームの設定を行う（Ｓ２０７）。無効フレームでは、当該フレームの画像自体が合焦方向の決定に適しておらず、方向判別結果の信頼性も低いため、方向判別結果に基づく合焦物体位置の移動を行わない。これは具体的には、ウォブリング動作の中心位置を移動させずに（シフト量に相当する量のフォーカスレンズの移動を行わずに）、ウォブリング量に相当する量のフォーカスレンズの移動、すなわちウォブリング動作のみを行う。無効フレームとは具体的にはミストが検出された場合、又は無効被写体が検出された場合に設定される。
そのため、無効フレーム設定部２０７０は、まず方向判別部２０４０から出力される各評価ブロックの方向判断結果に基づいて、ミスト検出を行う。後述するように、ミスト検出時にフレーム間の方向判別結果の連続性を考慮するため、ここではブロック状態決定部２０６０から出力されるブロック状態は使用しない。
内視鏡手技中にミストが発生すると、精度よくブロック方向判別ができずに合焦動作が不安定になる可能性がある。一方ミストが発生するのは、ユーザが電気メス等の処置具を使用して処置を行う場合であるため、ミスト発生時は被写体にある程度ピントが合っている状態である。このため、ミストを検出して合焦動作を中断すれば、ユーザの処置に悪影響を与えることはない。
ミスト検出では、例えば、フレーム間およびフレーム内における各評価ブロックの方向判別結果のばらつき度からミストを検出する。ミスト発生時は、画像上でミストの濃淡に大きなバラツキが有り、またその分布が短期間で大きく変化する。この結果、ＡＦ評価値も同様に大きく変化することから、図１１に示すようにブロック方向判別結果も時間、空間方向に大きく変化する。このため、前述のような手法でミストを検出することが可能になる。
ばらつき度は例えば、以下のようにして検出する。まず各評価ブロックに対し、直前フレームと異なる方向判別結果か否かを判断する（時間的なばらつき度の判定）。そして、直前フレームと異なる方向判別結果の評価ブロックに対して、現在フレームの方向判別結果を周囲の評価ブロックと比較し、方向判別結果が異なる評価ブロック数をカウントする（空間的なばらつき度の判定）。そして、カウントの総和が閾値を超えたブロックをミストブロックと判定する。すなわち、ここでのミストブロックとは、時間的なばらつき度と空間的なばらつき度の両方が大きいと判定された評価ブロックとなる。
無効フレーム設定部２０７０は、ミストブロックの数が所定の閾値を超えた場合、ミストと検出した判断し、現在フレームを無効フレームに設定する。
また、無効フレーム設定部２０７０は、動きベクトルを用いてミスト検出を行ってもよい。例えば、取得タイミングの異なる２つの画像（具体的には隣接２フレームの画像）から画像間での動きを表す動きベクトルを求める。ここでの動きベクトルは、画像上に複数の点（領域）を設定し、各点（領域）を対象として求められる。すなわち隣接２フレームの画像を用いた処理により、複数の動きベクトルが算出される。動きベクトルはミストによる影響を受けやすいため、ミスト発生時には求められた複数の動きベクトルの間での空間的なバラツキが大きくなる。
よって、無効フレーム設定部２０７０は、動きベクトルの空間的な類似性に基づいて、動きベクトルの信頼性を判定し、ミスト検出を行う。動きベクトルが空間的に類似していれば、動きベクトルがノイズ成分ではなく信号成分により算出されているため、信頼性“有り”と判定する。
具体的には、まず画像内の複数の局所的な動きベクトルの中から１つの動きベクトル（以下、注目動きベクトル）を選択する。次に、選択した注目動きベクトルと隣接する動きベクトルの差分などから、隣接する動きベクトルが類似ベクトルか否かを判定する。隣接するすべての動きベクトルに対して上記の判定処理を行ったうえで、類似ベクトル数をカウントし、類似ベクトル数と所定の閾値を比較する。類似ベクトル数が閾値より大きい場合、その注目動きベクトルは周囲の動きベクトルと空間的な類似性があるため、その注目動きベクトルは信頼性“有り”と判定する。一方、類似ベクトル数が閾値以下である場合、その注目動きベクトルは信頼性“無し”と判定する。以上の判定を画像内の全ての動きベクトルに対して実行することで、各動きベクトルに対して、信頼性の有無が判定される。
各動きベクトルの信頼性から、画像全体としての信頼性を判定し、信頼性が低い場合にはミストが検出されたと判定する。例えば、信頼性の低い動きベクトルの数や比率が所与の閾値を超えた場合に、ミストを検出したと判定すればよい。
また、無効フレーム設定部２０７０では、方向判別結果と動きベクトルの両方を用いてミスト検出を行ってもよい。例えば、方向判別結果と動きベクトルの両方でミストが検出された場合に、最終的にミストと判断してもよい。このような手法を用いることでミスト検出の精度を向上できる。
また、無効フレーム設定部２０７０は、無効被写体が検出された場合に対象フレームを無効フレームに設定してもよい。具体的には、ブロック状態決定部２０６０から出力されるブロック状態に基づいて、無効被写体検出を行う。ＡＦ領域に対して、無効ブロック（処置具、輝点、高輝度部、暗部、ブロックＡＦ評価値変化率βが所定の範囲外となっているブロック）が大部分を占めると、精度よく合焦動作を行うことができない。このため、Ｓ２０５で設定された無効ブロックの数が所定の閾値を超えた場合、無効被写体と判断し、対象フレームを無効フレームとする。
なお、内視鏡手技において無効フレームに設定されるようなシーンは長時間連続しないため、合焦動作を中断してもユーザの処置に悪影響を与えることはない。
以上のように、本実施形態のフォーカス制御部２０００（プロセッサ）は、複数の領域の各領域の方向判別結果、及び各領域に含まれる複数の画素の特徴量の少なくとも一方に基づいて、無効フレームを設定する無効フレーム設定部２０７０をさらに備え、フォーカス制御部２０００は、無効フレームと判定されたフレームでは、方向判別結果に基づく合焦物体位置の移動を行わない。
このようにすれば、方向判別結果の信頼性が低い場合に、不適切な方向に合焦物体位置をシフトさせてしまうことを抑止できる。なお、ここでの「方向判別結果に基づく移動」とは、ウォブリング中心位置のシフト量分のフォーカスレンズの移動を表している。よって無効フレームに設定されたとしても、方向判別を行うためのウォブリング動作（ウォブリング中心位置を基準としてウォブリング量だけのフォーカスレンズの移動）を行うことは妨げられない。
その際、無効フレーム設定部２０７０（プロセッサ）は、方向判別結果の空間的な変動情報（ばらつき度）、方向判別結果の時間的な変動情報、及び特徴量である動きベクトルの変動情報のうちの少なくとも１つに基づいて、無効フレームを設定する。
時間的な変動情報とは、上述したように所与の領域での方向判別結果を時系列的に見た場合のばらつき度（相違度）を表す。空間的な変動情報とは、所与の領域での方向判別結果と、その近傍（例えば図７のような評価ブロックの場合、上下左右の４マス、或いは周囲８マス等）の方向判別結果のばらつき度を表す。動きベクトルの変動情報とは、１つの画像上に設定される複数の動きベクトル間でのばらつき度を表す。
このようにすれば、ミスト発生時や無効被写体撮像時に、合焦方向決定処理等をスキップできるため、誤った方向にフォーカスレンズを移動してしまう可能性を抑止できる。なお、上記の３つの変動情報はいずれか１つを用いてもよいし、２つ以上を組み合わせてもよい。これらの情報は単体で用いた場合に無効フレームの判定精度が低下する場合がある。例えば、合焦位置付近ではブロックＡＦ評価値変化率βが小さくなるため、方向判別結果は時間的にも空間的にもばらつき度合いが大きくなりやすい。そのため、無効フレームに設定しなくてもよい状態を無効フレームであると誤判定するおそれがある。しかし動きベクトルは合焦位置付近でもばらつき度合いが小さいため、方向判別結果の変動情報と動きベクトルの変動情報を組み合わせることで精度よく無効フレームを設定することが可能になる。
＜低コントラスト状態判定＞
低コントラスト状態判定部２０７５は、ＡＦ評価値算出部２０３０から出力される各評価ブロックのブロックＡＦ評価値、および無効ブロック設定部２０５０から出力される無効ブロック設定結果に基づいて、低コントラスト状態か否かの判定を行う（Ｓ２０８）。
図１２が低コントラスト状態判定部２０７５での処理を説明するフローチャートである。この処理が開始されると、まず低コントラスト状態判定部２０７５は、無効ブロックを設定する（Ｓ８０１）。具体的には、低コントラスト状態判定部２０７５は、無効ブロック設定部２０５０での処理結果のうち、評価ブロックのブロック特徴量に基づく結果を取得する。そして、処置具や輝点、高輝度部、暗部に対応するブロックを、低コントラスト状態の判定に用いない無効ブロック（合焦方向の決定における無効ブロックと区別するため、低コントラスト判定無効ブロックとも表記する）に設定する。なお、必ずしもこのすべてを使用する必要は無く、任意の被写体に対応するブロックのみを低コントラスト判定無効ブロックとして設定してもよい。
そして、低コントラスト状態判定部２０７５は、複数の評価ブロックのうち、低コントラスト判定無効ブロック以外のブロックを有効ブロック（低コントラスト判定有効ブロック）とし、有効ブロックのＡＦ評価値から、ＡＦ評価値の変化率を算出する（Ｓ８０２）。具体的には、低コントラスト状態判定部２０７５は、有効ブロックである各ブロックのＡＦ評価値から、有効ブロック全体でのＡＦ評価値の平均値AreaAfVal[N]を算出する。これは、ＡＦ領域全体から処置具や輝点、高輝度部、暗部を除いた領域のＡＦ評価値に相当する。
さらに、１フレーム前、２フレーム前に同様に算出したＡＦ評価値の平均値をAreaAfVal[N-1]、AreaAfVal[N-2]として、下式（６）でＡＦ評価値変化量α’を算出し、下式（７）でＡＦ評価値変化率β’を算出する。Ｓ８０２で求める情報は、具体的にはＡＦ評価値変化率β’である。
α’ = {(AreaAfVal[N] + AreaAfVal[N-2] ) / 2} - AreaAfVal[N-1]…（６）
β’ = ｜α'｜ / Ave(AreaAfVal[N], AreaAfVal[N-1], AreaAfVal[N-2])…（７）
なお、上式（６）は上式（３）は同様であり、上式（３）ではＡＦ評価値が各ブロックのブロックＡＦ評価値AfValであったのに対して、上式（６）ではＡＦ評価値が低コントラスト判定有効ブロック全体のＡＦ評価値の平均値AreaAfValである点で相違する。上式（６）を用いることで、上式（３）の例と同様に、安定的にＡＦ評価値の変化量を求めることが可能になる。
また、上式（７）は、上式（４）、（５）と同様であり、ＡＦ評価値変化率β’は、ＡＦ評価値変化量α’を正規化した値である。このため、被写体のコントラストや明るさによる影響を抑止可能である。なお、低コントラスト状態の判定では方向判別処理のように正負を区別する必要がないため、上式（７）ではＡＦ評価値変化量α’の絶対値を用いている。
低コントラスト状態判定部２０７５は、ＡＦ評価値変化率β’が所定の閾値以下であるかを判定する（Ｓ８０３）。ＡＦ評価値変化率β’が閾値以下の場合（Ｓ８０３でＹｅｓ）は、現在フレームが低コントラストフレームであると判定し、低コントラストカウンタの値をインクリメントする（Ｓ８０４）。低コントラストフレームでない場合（Ｓ８０３でＮｏ）は、低コントラストカウンタの値を初期化（値を０に）する（Ｓ８０５）。ただし、Ｓ８０５では、低コントラストカウンタの値をデクリメントしてもよい。デクリメントする場合は、低コントラストカウンタの値が０以下にはならないように制限を加えてもよい。
そして、低コントラスト状態判定部２０７５は、低コントラストカウンタの値が閾値を超えたか否かを判定し（Ｓ８０６）、閾値を超えた場合に低コントラスト状態と判断する（Ｓ８０７）。低コントラスト状態と判断したら、低コントラストカウンタの値を初期化する（Ｓ８０８）。
以上のように、低コントラスト状態判定部２０７５（プロセッサ）は、複数の領域のうち、無効領域（低コントラスト判定無効ブロック）以外の領域のＡＦ評価値の変動が、所与の閾値よりも小さい場合に、低コントラスト状態であると判定する。具体的には、低コントラスト状態判定部２０７５は、方向判別処理において合焦物体位置を移動させた場合のＡＦ評価値の変動が、所定の閾値よりも小さい場合に、低コントラスト状態であると判定する。
無効領域以外のＡＦ評価値とは上式（６）、（７）のAreaAfValであり、当該ＡＦ評価値の変動とは、上記β’（及びα’）を表す。このような手法を用いることで、コントラストの高い処置具や輝点などが画像に含まれる場合も、精度よく低コントラスト状態を判断することができる。
フォーカス制御部２０００は、Ｓ２０８の結果に基づく判定を行い（Ｓ２０９）、低コントラスト状態と判定された場合（Ｓ２０９でＹｅｓ）には、Ｓ２１０〜Ｓ２１２の処理をスキップしてフォーカスレンズ位置の決定を行う（Ｓ２１３）。
また、低コントラスト状態と判定されていない場合（Ｓ２０９でＮｏ）には、フォーカス制御部２０００は、無効フレーム設定部２０７０により対象フレームが無効フレームに設定されたか否かの判定を行い（Ｓ２１０）、無効フレームに設定されている場合には、以下の合焦方向決定処理（Ｓ２１１）、合焦判断（Ｓ２１２）の処理をスキップして、フォーカスレンズ位置の決定を行う（Ｓ２１３）。また、無効フレームでない場合には、Ｓ２１１〜Ｓ２１３の処理を順次行う。
＜合焦方向決定＞
合焦方向決定部２０８０は、Ｓ２０６においてブロック状態決定部２０６０から出力される各評価ブロックのブロック状態に基づいて、最終的な合焦方向を決定する（Ｓ２１１）。
本実施形態のフォーカス制御部２０００は、上述したように、複数の領域の各領域のＡＦ評価値、又は各領域に含まれる複数の画素の特徴量に基づいて、無効領域を設定する無効領域設定部（無効ブロック設定部２０５０）を含む。そこでフォーカス制御部２０００（合焦方向決定部２０８０）は、複数の領域のうち、少なくとも無効領域を除く領域である有効領域の面積情報に対する、ＮＥＡＲ面積情報の比率（nearRatio）が、重み情報に対応する所定の閾値（TH_NEAR）より大きい場合は、合焦方向がＮＥＡＲ側であると判定する。
図１３が合焦方向決定部２０８０での処理を説明するフローチャートである。この処理が開始されると、まずＡＦ領域内の有効ブロックの数をカウントする（Ｓ４０１）。ここでの有効ブロックとは、無効ブロックでない評価ブロックである。ブロック状態がＮＥＡＲ，ＦＡＲ，無効の３通りであるとすれば、ＮＥＡＲブロックとＦＡＲブロックの数の合計が有効ブロックの数となる。
次に、ブロック状態がＮＥＡＲであるブロックの数をカウントし（Ｓ４０２）、有効ブロックに対する、ＮＥＡＲブロックの比率（nearRatio）を算出する（Ｓ４０３）。そして、nearRatioが閾値TH_NEARより大きいか否かを判断し（Ｓ４０４）、その結果に基づいて合焦方向を決定する。これは上述したように、ＮＥＡＲブロックとＦＡＲブロックの重み付け大小判定で合焦方向を決定する処理に相当する。
具体的には、nearRatio>TH_NEARの場合は、合焦方向はＮＥＡＲと判定し（Ｓ４０５）、nearRatio ≦TH_NEARの場合は、合焦方向はＦＡＲであると判定する（Ｓ４０６）。
このような処理を行うことで、例えばＳ２０５の無効ブロックの設定処理で処置具の一部が無効ブロックとして検出できず、有効ブロックとなった場合も、精度よく生体に合焦させることが可能となる。なぜなら、処置具の一部が有効ブロックとなり、そのブロック状態（方向）が生体のブロック状態（方向）と異なったとしても、ＡＦ領域全体では生体のブロックの方が多くなるため、生体のブロック状態により合焦方向が決定されるからである。
また図１４に示すように、被写体に奥行きがある場合、本処理ではTH_NEARが大きくなるほど、最終的な合焦位置は奥側（撮像部２００から遠い側）となる。TH_NEARが大きければ、それだけＮＥＡＲブロックの比率が高くならなければ合焦方向がＮＥＡＲとならず、合焦物体位置はＦＡＲ側に移動されるためである。
このため、例えばユーザがTH_NEARの値を調整することで、好みに合わせて合焦位置を調整することが可能になる。
或いは、本実施形態のフォーカス制御部２０００は、画像に基づいて、ユーザが注目していると判定される被写体と撮像部２００との相対距離を推定する注目距離推定部（図４等には不図示）をさらに備え、フォーカス制御部２０００は、注目距離推定部の推定結果に基づいて、閾値を変更してもよい。例えば注目距離推定部は、画像全体の輝度分布等から被写体の状態を推定し、フォーカス制御部２０００（合焦方向決定部２０８０）は、その結果に応じて自動的にTH_NEARの値を調整するようにしてもよい。
具体的には、図１５のように画像の中心付近が明るく周囲が暗い場合、ユーザは腹腔内で手前に位置する臓器に注目していると考えられる。このような場合はTH_NEARの値を小さくすることで、手前に位置する注目臓器に精度よく合焦することができる。
つまり本実施形態のフォーカス制御部２０００は、上記重みづけ大小判定として、第２の重み情報による重みづけがされたＮＥＡＲ面積情報と、ＦＡＲ面積情報との大小判定を行う。このようにすれば、合焦位置（注目被写体に合焦したと判定された際の合焦物体位置、或いは当該合焦物体位置を実現するフォーカスレンズ位置）を、柔軟に設定することが可能になる。
以上は、本実施形態における第２の重み情報に関する手法であるが、本実施形態では上述したように第１の重み情報を用いてもよい。
本実施形態のフォーカス制御部２０００は、画像に基づいて、ユーザが注目していると判定される領域を推定する注目領域推定部（図４等には不図示）をさらに備え、フォーカス制御部２０００は、注目領域推定部で推定された領域が大きな重みとなる重み情報（第１の重み情報）を設定し、設定された重み情報に基づいてＮＥＡＲ面積情報を算出してもよい。
例えば図１６に示すように、被写体に奥行きがあり、その一部にユーザが注目して処置を行うような場合、ユーザの注目領域に精度よく合焦する必要がある。このような場合は、注目領域推定部は、例えば図１６に示すように、まず注目領域に対応する注目ブロックを推定し、フォーカス制御部２０００（合焦方向決定部２０８０）は、注目ブロックの重みをＮ（第１の重み情報であり、Ｎ＞１）としてカウントする。このような処理を行うことで、nearRatioの算出における注目ブロックの状態（方向）の重みが大きくなる。結果として、合焦方向を決定する際の注目ブロックの状態の重みも大きくなるため、注目領域に精度よく合焦することが可能となる。
つまり本実施形態のフォーカス制御部２０００は、ＮＥＡＲと判定された領域に設定された第１の重み情報に基づいて、ＮＥＡＲ面積情報を求める。上記のように、複数の領域（評価ブロック）の面積が全て同一であれば、ＮＥＡＲと判定された領域の重みの総和がＮＥＡＲ面積情報となる。より一般化して、各領域の面積と重み情報との積の総和をＮＥＡＲ面積情報としてもよい。このようにすれば、画像中の注目領域に適切に合焦することができる。
ここで、注目ブロックの推定は例えば以下のように行えばよい。ユーザが処置を行う領域では、処置具や生体が大きく変動するため、評価ブロックのＡＦ評価値やブロック特徴量（色情報、輝度情報）が短時間で大きく変化する。このため、これらの値の時間的な変化量から、注目ブロックを推定すればよい。また、公知の手法を用いて評価ブロックの動きベクトルを算出し、動きベクトルの大きさや方向の時間的な変化量から、注目ブロックを推定してもよい。また、注目ブロックに占める無効（処置具）ブロックの割合が大きくなることを防ぐため、変化量が大きなブロックに限らず、その周囲のブロックまで含めて注目ブロックと推定してもよい。
図１７が第１の重み情報を用いる場合の処理を説明するフローチャートである。この処理が開始されると、まず注目ブロックの推定を行う（Ｓ５０１）。次に有効ブロックのカウントを行う（Ｓ５０２）。ただし、Ｓ５０２ではＳ４０１とは異なり、カウントの際に重みＮを用いる。具体的には、注目ブロックの重みをＮとし、注目ブロック以外の重みを１としてカウントを行う。また、ＮＥＡＲブロック数のカウントでも同様であり、ＮＥＡＲブロックのうち、注目ブロックの重みをＮとし、注目ブロック以外の重みを１としてカウントを行う（Ｓ５０３）。
カウント後の処理であるＳ５０４〜Ｓ５０７については、図１３のＳ４０３〜Ｓ４０６と同様である。
＜合焦判断＞
合焦判断部２０９０は、合焦方向決定部２０８０から出力される合焦方向（ＮＥＡＲ／ＦＡＲ）と、合焦方向が反転した位置に基づいて、フォーカスレンズが合焦位置に到達したか否かを判断する（Ｓ２１２）。
フォーカスレンズは合焦位置に到達後、図１８に示すように合焦位置を挟んで往復運動するような挙動となる。これは、合焦位置ではブロックＡＦ評価値変化率βが非常に小さな値になるため、合焦位置をある程度通り過ぎないと合焦方向が反転しないためである。また、合焦状態では、合焦方向が反転する位置は毎回ほぼ同じ位置となる。そのため、（１）所定回数往復運動が行われたこと、（２）往復運動の間で反転位置の変動が小さいこと、の２点を条件とすることで、合焦したか否かを判断することができる。
図１９は合焦判断部２０９０での処理を説明するフローチャートである。合焦判断処理が開始されると、まず合焦方向が反転したか否かの判定を行う（Ｓ６０１）。Ｓ６０１でＮｏの場合には、現在フレームでの合焦判断処理を終了する。
Ｓ６０１でＹｅｓの場合には、反転カウンタの値を判定する（Ｓ６０２）。ここでの反転カウンタとは、合焦方向が反転した回数を表すカウンタである。反転カウンタが０の場合、合焦方向が反転した時のウォブリング中心位置をメモリ１に保存し（Ｓ６０３）、反転カウンタをインクリメントする（Ｓ６０４）。ここでは反転カウンタ＝１となる。図１８で言えばＢ１に示したフォーカスレンズ位置（ウォブリング中心位置）がメモリ１に保存される。
また、反転カウンタが１の場合、合焦方向が反転した時のウォブリング中心位置をメモリ２に保存し（Ｓ６０５）、反転カウンタをインクリメントする（Ｓ６０６）。ここでは、反転カウンタ＝２となる。図１８で言えばＢ２に示したフォーカスレンズ位置（ウォブリング中心位置）がメモリ２に保存される。
Ｓ６０３及びＳ６０５の処理により、往復運動のＦＡＲ側の参照位置とＮＥＡＲ側の参照位置がそれぞれメモリに記憶されることになる。なお、メモリ１がＮＥＡＲ，ＦＡＲのどちらがになるかは状況によって異なる。これ以降の反転検出時には、当該検出時のウォブリング中心位置と、メモリに記憶されている参照位置との変動が小さいか否かを判定すればよい。
具体的には、Ｓ６０２でカウンタが２以上の場合、合焦方向が反転した時のウォブリング中心位置を、２回前に反転した時の位置（メモリ１又はメモリ２に保存されている値）と比較し、その差（絶対値）が閾値以下か否かを判定する（Ｓ６０７）。図１８のように、ＦＡＲからＮＥＡＲの反転と、ＮＥＡＲからＦＡＲの反転は交互に検出されるため、比較対象は直前の位置ではなく、２回前の反転した位置を用いる。例えば、Ｂ３の場合はＢ１、すなわりメモリ１の情報との比較が行われ、Ｂ４の場合はＢ２、すなわりメモリ２の情報との比較が行われる。
差が閾値以下（Ｓ６０７でＹｅｓ）であれば、メモリ１又はメモリ２のうち、比較に使用した方の情報を現在フレームでのウォブリング中心位置に更新し（Ｓ６０８）、反転カウンタをインクリメントする（Ｓ６０９）。Ｂ３のタイミングであれば、その際のウォブリング中心位置により、メモリ１の情報を更新する。Ｂ４のタイミングであれば、その際のウォブリング中心位置により、メモリ２の情報を更新する。それ以降についても同様である。差が閾値より大きければ（Ｓ６０７でＮｏ）、合焦状態でないと判断しカウンタを０にする（Ｓ６１０）。
また、Ｓ６０９の処理後は、反転カウンタが合焦完了判定閾値を超えたかを判定し（Ｓ６１１）、Ｓ６１１でＹｅｓの場合、合焦したと判断する（Ｓ６１２）。図１８の例では、反転カウンタ＞５が条件であったため、６回目の反転であるＢ６でＳ６１２がＹｅｓと判定される。
このように、フォーカス制御部２０００（プロセッサ、合焦判断部２０９０に対応）は、合焦物体位置の移動がＮＥＡＲからＦＡＲ、又はＦＡＲからＮＥＡＲへと切り替わる切替回数のカウント（反転カウンタ）が所定の切替閾値（合焦完了判定閾値）を超えたことを条件に、合焦動作を停止する。これは上記Ｓ６１１の判定に相当する。その際、フォーカス制御部２０００は、ＮＥＡＲからＦＡＲへと切り替わる合焦物体位置の変動、又はＦＡＲからＮＥＡＲへと切り替わる合焦物体位置の変動が所定の変動閾値より大きい場合は、切替回数のカウントをリセットする。これは上記Ｓ６０７、Ｓ６１０の処理に相当する。なお、合焦物体位置とフォーカスレンズ位置との対応関係はフォーカス制御装置（内視鏡装置）の設計段階で既知であることが想定されるため、ここでの合焦物体位置はフォーカスレンズ位置と読み替えることが可能である。
このようにすれば、図１８に示した往復運動が実行されたか否かに基づいて、合焦判断を行うことが可能になる。
＜フォーカスレンズ位置決定＞
フォーカスレンズ位置決定部２０９５は、低コントラスト状態判定部２０７５の判断結果、無効フレーム設定部２０７０の設定結果、合焦方向決定部２０８０で決定された合焦方向、合焦判断部２０９０の判断結果を用いて、次のフォーカスレンズ位置を決定する（Ｓ２１３）。
図２０はフォーカスレンズ位置決定部２０９５での処理を説明するフローチャートである。この処理が開始されると、まず低コントラスト状態かを判定する（Ｓ７０１）。低コントラスト状態と判定されている場合、現在のウォブリング中心位置を維持するように、フォーカスレンズ位置を決定する（Ｓ７０２）。具体的には、シフト量を０にし、その場でのウォブリング動作を継続する。
また、現在フレームが無効フレームであるかを判定する（Ｓ７０３）。無効フレームである場合（Ｓ７０３でＹｅｓ）にも、現在のウォブリング中心位置を維持するように、フォーカスレンズ位置を決定する（Ｓ７０２）。
Ｓ７０１、Ｓ７０３の両方でＮｏの場合、Ｓ２１２において、合焦判断がされたかの判定を行う（Ｓ７０４）。合焦と判断されていた場合には、フォーカスレンズ位置をメモリ１とメモリ２に保存された値の平均位置とする（Ｓ７０５）。図１８で言えば合焦と判断されるＢ６のタイミングでは、メモリ１にはＢ５のウォブリング中心位置が保存され、メモリ２にはＢ６のウォブリング中心位置が保存されている。よってＳ７０５の処理は、Ｂ７に示すフォーカスレンズの移動を実現するフォーカスレンズ位置を決定することに相当する。
合焦と判断されていない場合、Ｓ２１１で決定された合焦方向の判定を行う（Ｓ７０６）。合焦方向がＮＥＡＲの場合、ウォブリング中心位置がＮＥＡＲ側（合焦物体位置が撮像部２００に近づく方向）にシフト量だけ移動するように、フォーカスレンズ位置を決定する（Ｓ７０７）。合焦方向がＦＡＲの場合、ウォブリング中心位置をＦＡＲ側（合焦物体位置が撮像部２００から遠ざかる方向）にシフト量だけ移動するように、フォーカスレンズ位置を決定する（Ｓ７０８）。
以上のような処理を行うことで、コントラストの高い処置具や輝点などの状態が大きく変化する場合も、精度よく低コントラスト状態を判断し、生体への合焦を可能とするＡＦ制御機能を備えた、内視鏡装置の実現が可能となる。
５．変形例
また、本実施形態の手法は上述したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。以下、ＡＦ制御部３４０の各部の処理の変形例を説明する。
＜ブロックＡＦ評価値、方向判別＞
ＡＦ評価値算出部２０３０は、１ブロック当たり１つのブロックＡＦ評価値を算出するものには限定せず、周波数帯域の異なる複数のバンドパスフィルタを用いて複数のブロックＡＦ評価値を算出してもよい。そして、方向判別部２０４０は、複数のブロックＡＦ評価値から、それぞれブロックＡＦ評価値変化率βを求め、当該ブロックＡＦ評価値変化率βに基づいて、ブロック方向判別を行ってもよい。これにより、様々な周波数帯域をもつ被写体に対しても、精度よく、ブロック方向判別を実施することができる。例えば、方向判別部２０４０は、複数のブロックＡＦ評価値変化率βからそれぞれ方向判別結果を求め、異なる結果が得られた場合は、ユーザが注目すると考えられる周波数帯域から得られた結果を優先すればよい。
＜無効ブロック設定、ブロック状態決定＞
合焦位置付近ではブロックＡＦ評価値変化率βの値（絶対値）が非常に小さくなるため、大部分のブロックのブロック状態が無効となり、合焦動作ができなくなる場合がある。これを抑止するため、ブロックＡＦ評価値変化率βが閾値以下の場合（低コントラスト）のみ、他の無効ブロックと分けて判断し、異なる処理を行ってもよい。
具体的には、無効ブロック設定部２０５０は、ブロックＡＦ評価値変化率βが過剰に大きい評価ブロック、処置具（銀色か黒色）や輝点などが支配的な評価ブロック、高輝度部、暗部等に対応する評価ブロックを無効ブロックに設定し、ブロックＡＦ評価値変化率βが過剰に小さい評価ブロックを低コントラストブロックに設定する。
そして、ブロック状態決定部２０６０は、現在フレームが低コントラストブロックの場合は、ブロック状態を無効にするのではなく、直前フレームのブロック状態を引き継ぐ。図２１が具体的な例であり、Ｃ１及びＣ２では低コントラストと判定され、連続度カウンタは０にリセットされているが、ブロック状態としては直前フレームの状態（図２１ではＣ３のフレームのブロック状態であるＦＡＲ）を引き継ぐ。合焦位置付近では、合焦位置を通り過ぎることで、再びブロックＡＦ評価値変化率βの絶対値が大きくなるため、低コントラスト状態は長期間継続することはない。例えば図２１のＣ４に示したように、低コントラスト以外の結果が取得され、合焦位置付近での往復運動が継続される。
逆に言えば、低コントラスト状態が長期間継続する場合とは、合焦位置付近での一時的なブロックＡＦ評価値変化率βの低下とは異なる状態であると判定できる。例えば、ウォブリング動作による方向判別ができないほど、ボケの程度が大きい状態（大ボケ状態）であったり、被写体自体が低コントラストである状態に対応する。よって、過去のブロック状態の引き継ぎ回数（或いは低コントラスト状態の継続回数）をカウントしておき、カウント結果が閾値を超えたら、低コントラスト被写体と判断してブロック状態を無効と決定してもよい。
＜無効フレーム設定＞
無効フレーム設定部２０７０では、画像に基づいて動きベクトルを求める例を説明したが、これには限定されず、モーションセンサーからのセンサー情報を用いてもよい。ここでのモーションセンサーは、加速度センサーやジャイロセンサー等、撮像部２００の動きを検出するセンサーである。
また、無効フレーム設定部２０７０では、ミスト検出、無効被写体検出に基づく手法を説明したが、他の手法による無効フレームの設定も可能である。具体的には、撮像部２００が動いている間は、動きボケにより精度よく合焦動作を行うことが難しい。このため、無効フレーム設定部２０７０は、前述の手法に加えて撮像部２００の動きを検出し、撮像部２００が動いていると判断されたフレームを無効フレームとして設定してもよい。
具体的には動きベクトルの大きさが所与の閾値よりも大きい場合に、無効フレームとする。ここでの動きベクトルは、ミスト検出に用いた動きベクトルと同様の情報を用いてもよい。ただし、撮像部２００と注目被写体（生体）が相対的に停止しており、処置具が激しく動いている場合にも、処置具に対応する動きベクトルは大きくなるが、この場合は動きボケは大きくなく、無効フレームに設定しなくてもよい。よって、動きベクトルとして、局所動きベクトルとグローバル動きベクトルを求め、そのうちのグローバル動きベクトルに基づいて無効フレームの設定を行ってもよい。
＜低コントラスト状態判定＞
低コントラスト状態判定部２０７５では、現在フレームでの有効ブロック（低コントラスト判定有効ブロック）を対象としてＡＦ評価値の平均値AreaAfValを算出し、低コントラスト状態を判定した。しかしこれには限定されず、現在フレームと過去２フレームのブロックＡＦ評価値、低コントラスト判定無効ブロックをメモリ等に保存しておき、現在フレームと過去２フレームのすべてで有効ブロックであったブロックを、最終的な有効ブロックとして設定してもよい。
この場合も、ＡＦ評価値変化量α’や、ＡＦ評価値変化率β’の算出には、上式（６）、（７）を用いればよい。
＜合焦方向決定＞
合焦方向決定部２０８０では、現フレームでのブロック状態に基づいて合焦方向を決定したが、これには限定されない。合焦方向決定部２０８０では、同じ合焦方向が複数回連続した場合に、合焦方向を更新するような処理を行ってもよい。このような処理により、頻繁に合焦方向が変化することを防ぎ、安定した合焦動作を実現することができる。
＜合焦判断＞
合焦判断部２０９０は、ＦＡＲからＮＥＡＲに反転した位置、ＮＥＡＲからＦＡＲに反転した位置のそれぞれの位置の変動（差）が小さいことを合焦の条件としたが、他の条件を追加してもよい。例えば、合焦位置を基準とした往復運動の幅の変動は、大きくないことがわかっている。逆に言えば、１回前（直前）に反転した位置と、最新の反転した位置との差が大きすぎても小さすぎても、信頼できない。よって、ＦＡＲからＮＥＡＲに反転した位置と、ＮＥＡＲからＦＡＲに反転した位置との間隔（差、差の絶対値）が、所定の範囲内でない場合は、合焦状態でないと判断してもよい。
＜フォーカスレンズ位置決定＞
合焦方向にウォブリング中心位置を移動させる際のシフト量は、所定の固定値であってもよいが、同じ方向判別結果が連続する場合は徐々に増加させてもよい。このような処理を行うことで、フォーカスレンズが合焦位置に到達するまでの時間を短縮する（合焦動作を高速化する）ことができる。
さらに、フォーカスレンズが合焦位置に到達して往復運動を開始した場合、シフト量を小さくしてもよい。このような処理を行うことで、往復運動時の振幅が小さくなり、合焦判断中の往復運動による画質の劣化を低減することが出来る。なお、往復運動の振幅とは、合焦判断部２０９０の変形例で上述したＦＡＲからＮＥＡＲに反転した位置と、ＮＥＡＲからＦＡＲに反転した位置との差に相当する。よって、合焦判断部２０９０において、往復運動の振幅が所定範囲内か否かを判定する場合、当該「所定範囲」についてはシフト量を考慮して設定することが望ましい。
なお、以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、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と共に記載された用語は、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。またフォーカス制御装置、内視鏡装置の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。
１００ 硬性鏡、１１０ レンズ系、１２０ ライトガイド部、
２００ 撮像部、２１０ ＡＦ開始／終了ボタン、２２０ フォーカスレンズ、
２３０ フォーカスレンズ駆動部、２４０ 対物レンズ系、
２５０ 撮像素子、３００ 処理部、３１０ Ａ／Ｄ変換部、
３２０ 前処理部、３３０ 画像処理部、３４０ 制御部、
３５０ ＡＦ制御部、４００ 表示部、５００ 外部Ｉ／Ｆ部、
６００ 光源部、６１０ 白色光源、６２０ ライトガイドケーブル、
２０００ フォーカス制御部、２０１０ 領域設定部、
２０２０ ブロック特徴量算出部、２０３０ ＡＦ評価値算出部、
２０４０ 方向判別部、２０５０ 無効ブロック設定部、
２０６０ ブロック状態決定部、２０７０ 無効フレーム設定部、
２０７５ 低コントラスト状態判定部、２０８０ 合焦方向決定部、
２０９０ 合焦判断部、２０９５ フォーカスレンズ位置決定部

Claims (13)

  1. 撮像部で撮像された画像に対して、各領域が複数の画素からなる複数の領域を設定する領域設定部と、
    設定された複数の領域のＡＦ（AutoFocus）評価値を算出するＡＦ評価値算出部と、
    前記複数の領域のうち、注目被写体以外の被写体が撮像されていると判定される領域である無効領域を設定する無効領域設定部と、
    前記複数の領域のうち、前記無効領域以外の領域の前記ＡＦ評価値に基づいて、低コントラスト状態を判定する低コントラスト状態判定部と、
    前記ＡＦ評価値に基づいて、合焦物体位置を制御するフォーカス制御部と、
    を含み、
    前記フォーカス制御部は、
    前記低コントラスト状態判定部の判定結果に基づいて、異なるフォーカス制御を行い、
    前記フォーカス制御部は、
    前記低コントラスト状態判定部で前記低コントラスト状態と判定された場合に、フォーカスレンズを所定の位置に移動するリセット動作を実行し、前記リセット動作の実行後に、前記合焦物体位置の制御を実行することを特徴とするフォーカス制御装置。
  2. 請求項１において、
    前記低コントラスト状態判定部は、
    前記複数の領域のうち、前記無効領域以外の領域の前記ＡＦ評価値の変動が、所定の閾値よりも小さい場合に、前記低コントラスト状態であると判定することを特徴とするフォーカス制御装置。
  3. 請求項２において、
    前記複数の領域の一部または全部の領域において、基準位置に対して前記合焦物体位置の目標である目標合焦位置がＮＥＡＲにあるかＦＡＲにあるかを判別し、各領域に対して方向判別結果を求める方向判別処理を行う方向判別部を含み、
    前記フォーカス制御部は、
    前記方向判別結果に基づいて合焦方向を決定し、前記合焦方向に基づいて、前記合焦物体位置を制御し、
    前記低コントラスト状態判定部は、
    前記合焦物体位置を移動させた場合の前記ＡＦ評価値の変動が、前記所定の閾値よりも小さい場合に、前記低コントラスト状態であると判定することを特徴とするフォーカス制御装置。
  4. 請求項１において、
    前記フォーカス制御部は、
    前記リセット動作の実行後、一定期間リセット動作の実行を抑制することを特徴とするフォーカス制御装置。
  5. 請求項１において、
    前記フォーカス制御部は、
    前記リセット動作を実行した回数であるリセット回数のカウント処理を行い、前記リセット回数が所与の閾値以上となった場合に、前記合焦物体位置の制御を待機することを特徴とするフォーカス制御装置。
  6. 請求項３において、
    前記フォーカス制御部は、
    前記複数の領域の各領域の前記方向判別結果、及び各領域に含まれる前記複数の画素の特徴量の少なくとも一方に基づいて、無効フレームを設定する無効フレーム設定部をさらに備え、
    前記フォーカス制御部は、
    前記無効フレームと判定されたフレームでは、前記方向判別結果に基づく前記合焦物体位置の移動を行わないことを特徴とするフォーカス制御装置。
  7. 請求項６において、
    前記無効フレーム設定部は、
    前記方向判別結果の空間的な変動情報、前記方向判別結果の時間的な変動情報、及び前記特徴量である動きベクトルの変動情報のうちの少なくとも１つに基づいて、前記無効フレームを設定することを特徴とするフォーカス制御装置。
  8. 撮像部で撮像された画像に対して、各領域が複数の画素からなる複数の領域を設定する領域設定部と、
    設定された複数の領域のＡＦ（AutoFocus）評価値を算出するＡＦ評価値算出部と、
    前記複数の領域のうち、注目被写体以外の被写体が撮像されていると判定される領域である無効領域を設定する無効領域設定部と、
    前記複数の領域のうち、前記無効領域以外の領域の前記ＡＦ評価値に基づいて、低コントラスト状態を判定する低コントラスト状態判定部と、
    前記ＡＦ評価値に基づいて、合焦物体位置を制御するフォーカス制御部と、
    前記複数の領域の一部または全部の領域において、基準位置に対して前記合焦物体位置の目標である目標合焦位置がＮＥＡＲにあるかＦＡＲにあるかを判別し、各領域に対して方向判別結果を求める方向判別処理を行う方向判別部と、
    を含み、
    前記フォーカス制御部は、
    前記方向判別結果に基づいて合焦方向を決定し、前記合焦方向に基づいて、前記合焦物体位置を制御し、
    前記低コントラスト状態判定部は、
    前記合焦物体位置を移動させた場合の前記ＡＦ評価値の変動が、所定の閾値よりも小さい場合に、前記低コントラスト状態であると判定し、
    前記フォーカス制御部は、
    前記低コントラスト状態判定部の判定結果に基づいて、異なるフォーカス制御を行い、
    前記フォーカス制御部は、
    前記合焦物体位置の移動が前記ＮＥＡＲから前記ＦＡＲ、又は前記ＦＡＲから前記ＮＥＡＲへと切り替わる切替回数のカウントが所定の切替閾値を超えたことを条件に、合焦動作を停止し、前記ＮＥＡＲから前記ＦＡＲへと切り替わる前記合焦物体位置の変動、又は前記ＦＡＲから前記ＮＥＡＲへと切り替わる前記合焦物体位置の変動が所定の変動閾値より大きい場合は、前記切替回数のカウントをリセットすることを特徴とするフォーカス制御装置。
  9. 撮像部で撮像された画像に対して、各領域が複数の画素からなる複数の領域を設定する領域設定部と、
    設定された複数の領域のＡＦ（AutoFocus）評価値を算出するＡＦ評価値算出部と、
    前記複数の領域のうち、注目被写体以外の被写体が撮像されていると判定される領域である無効領域を設定する無効領域設定部と、
    前記複数の領域のうち、前記無効領域以外の領域の前記ＡＦ評価値に基づいて、低コントラスト状態を判定する低コントラスト状態判定部と、
    前記ＡＦ評価値に基づいて、合焦物体位置を制御するフォーカス制御部と、
    を含み、
    前記フォーカス制御部は、
    前記低コントラスト状態判定部の判定結果に基づいて、異なるフォーカス制御を行い、
    前記フォーカス制御部は、
    前記低コントラスト状態判定部で前記低コントラスト状態と判定された場合に、
    フォーカスレンズのウォブリング中心位置を維持する制御を実行することを特徴とするフォーカス制御装置。
  10. 請求項１乃至９のいずれかに記載のフォーカス制御装置を含むことを特徴とする内視鏡装置。
  11. 領域設定部と、ＡＦ評価値算出部と、無効領域設定部と、低コントラスト状態判定部と、フォーカス制御部と、を含むフォーカス制御装置の作動方法であって、
    前記領域設定部が、撮像部で撮像された画像に対して、各領域が複数の画素からなる複数の領域を設定し、
    前記ＡＦ評価値算出部が、設定された複数の領域のＡＦ（AutoFocus）評価値を算出し、
    前記無効領域設定部が、前記複数の領域のうち、注目被写体以外の被写体が撮像されていると判定される領域である無効領域を設定し、
    前記低コントラスト状態判定部が、前記複数の領域のうち、前記無効領域以外の領域の前記ＡＦ評価値に基づいて、低コントラスト状態を判定し、
    前記フォーカス制御部が、前記低コントラスト状態の判定結果及び前記ＡＦ評価値に基づいて、合焦物体位置を制御し、
    前記フォーカス制御部が、前記低コントラスト状態判定部で前記低コントラスト状態と判定された場合に、フォーカスレンズを所定の位置に移動するリセット動作を実行し、前記リセット動作の実行後に、前記合焦物体位置の制御を実行する、
    ことを特徴とするフォーカス制御装置の作動方法。
  12. 領域設定部と、ＡＦ評価値算出部と、無効領域設定部と、低コントラスト状態判定部と、フォーカス制御部と、方向判別部と、を含むフォーカス制御装置の作動方法であって、
    前記領域設定部が、撮像部で撮像された画像に対して、各領域が複数の画素からなる複数の領域を設定し、
    前記ＡＦ評価値算出部が、設定された複数の領域のＡＦ（AutoFocus）評価値を算出し、
    前記無効領域設定部が、前記複数の領域のうち、注目被写体以外の被写体が撮像されていると判定される領域である無効領域を設定し、
    前記低コントラスト状態判定部が、前記複数の領域のうち、前記無効領域以外の領域の前記ＡＦ評価値に基づいて、低コントラスト状態を判定し、
    前記フォーカス制御部が、前記低コントラスト状態の判定結果及び前記ＡＦ評価値に基づいて、合焦物体位置を制御し、
    前記方向判別部が、前記複数の領域の一部または全部の領域において、基準位置に対して前記合焦物体位置の目標である目標合焦位置がＮＥＡＲにあるかＦＡＲにあるかを判別し、各領域に対して方向判別結果を求める方向判別処理を行い、
    前記フォーカス制御部が、前記方向判別結果に基づいて合焦方向を決定し、前記合焦方向に基づいて、前記合焦物体位置を制御し、
    前記低コントラスト状態判定部が、前記合焦物体位置を移動させた場合の前記ＡＦ評価値の変動が、所定の閾値よりも小さい場合に、前記低コントラスト状態であると判定し、
    前記フォーカス制御部が、前記合焦物体位置の移動が前記ＮＥＡＲから前記ＦＡＲ、又は前記ＦＡＲから前記ＮＥＡＲへと切り替わる切替回数のカウントが所定の切替閾値を超えたことを条件に、合焦動作を停止し、前記ＮＥＡＲから前記ＦＡＲへと切り替わる前記合焦物体位置の変動、又は前記ＦＡＲから前記ＮＥＡＲへと切り替わる前記合焦物体位置の変動が所定の変動閾値より大きい場合は、前記切替回数のカウントをリセットする、
    ことを特徴とするフォーカス制御装置の作動方法。
  13. 領域設定部と、ＡＦ評価値算出部と、無効領域設定部と、低コントラスト状態判定部と、フォーカス制御部と、を含むフォーカス制御装置の作動方法であって、
    前記領域設定部が、撮像部で撮像された画像に対して、各領域が複数の画素からなる複数の領域を設定し、
    前記ＡＦ評価値算出部が、設定された複数の領域のＡＦ（AutoFocus）評価値を算出し、
    前記無効領域設定部が、前記複数の領域のうち、注目被写体以外の被写体が撮像されていると判定される領域である無効領域を設定し、
    前記低コントラスト状態判定部が、前記複数の領域のうち、前記無効領域以外の領域の前記ＡＦ評価値に基づいて、低コントラスト状態を判定し、
    前記フォーカス制御部が、前記低コントラスト状態の判定結果及び前記ＡＦ評価値に基づいて、合焦物体位置を制御し、
    前記フォーカス制御部が、前記低コントラスト状態判定部で前記低コントラスト状態と判定された場合に、フォーカスレンズのウォブリング中心位置を維持する制御を実行する、
    ことを特徴とするフォーカス制御装置の作動方法。
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