對焦控制裝置、內(nèi)窺鏡系統(tǒng)和對焦控制方法
【專利摘要】提供在利用1組驅(qū)動透鏡進(jìn)行AF的情況下抑制由于AF評價(jià)值取得時(shí)產(chǎn)生的倍率變動而導(dǎo)致的不良影響的對焦控制裝置、內(nèi)窺鏡系統(tǒng)和對焦控制方法等。對焦控制裝置包括：對焦控制部（330），其對攝像光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動進(jìn)行控制，其中該攝像光學(xué)系統(tǒng)的對焦物體位置伴隨著攝像倍率的變更而變更；圖像取得部（310），其通過借助于攝像光學(xué)系統(tǒng)的攝像，取得以不同的攝像倍率進(jìn)行攝像而得到的多個(gè)圖像；以及倍率變動檢測部（320），其檢測倍率變動，該倍率變動是攝像倍率和圖像中的被攝體的尺寸中的至少一方的變動，對焦控制部（330）根據(jù)基于圖像和倍率變動而計(jì)算出的表示攝像光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)狀態(tài)的AF評價(jià)值對攝像光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動，從而進(jìn)行攝像光學(xué)系統(tǒng)的對焦控制。
【專利說明】對焦控制裝置、內(nèi)窺鏡系統(tǒng)和對焦控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對焦控制裝置、內(nèi)窺鏡系統(tǒng)和對焦控制方法等。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，廣泛使用對體腔內(nèi)的組織照射照明光、并使用根據(jù)它們的反射光生成的圖像信號進(jìn)行診斷和處置的內(nèi)窺鏡裝置。內(nèi)窺鏡光學(xué)系統(tǒng)一般被設(shè)計(jì)成被攝場深度較寬的全景對焦，所以，在通常觀察時(shí)能夠取得從被攝體的遠(yuǎn)點(diǎn)到近點(diǎn)進(jìn)行了對焦的圖像。
[0003]但是，由于在放大觀察時(shí)被攝場深度變淺，所以，未對焦的頻度提高。用戶為了在對焦后的內(nèi)窺鏡圖像中觀察被攝體，用戶需要手動進(jìn)行對焦操作，帶來較大負(fù)擔(dān)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2002-258164號公報(bào)
[0007]非專利文獻(xiàn)
[0008]非專利文獻(xiàn)1:回転不変位相限定相関1二 3畫像”回転角度計(jì)測h H映像情報(bào)^^ 7學(xué)會技術(shù)報(bào)告22 (45)，55-60，1998-09-14
[0009]:David G.Lowe, “Distinctive image features from scale-1nvariantkeypoints，，，Journal of Computer Vision，60，2，pp.91-110，2004.[0010]非專利文獻(xiàn)3:M.A.Fischler ·and R.C.Bolles，"Random sample consensus:Aparadigm for model fitting with applications to image analysis and automatedcartography, 〃Commun.ACM, n0.24，vol.6，pp.381-395，Junel981.
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]發(fā)明要解決的課題
[0012]作為在放大觀察時(shí)不容易對焦的課題的解決策略，考慮自動對焦(以下表記為AF)的導(dǎo)入。通過導(dǎo)入AF，用戶從手動的對焦作業(yè)中解放出來。例如專利文獻(xiàn)I的內(nèi)窺鏡裝置在通常觀察和放大觀察的任意狀態(tài)下均進(jìn)行AF。
[0013]這里，為了實(shí)現(xiàn)AF，考慮圖19 (A)、圖19 (B)所示的光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。在圖19 (A)所示的I組驅(qū)動透鏡中，由于通過對變焦透鏡進(jìn)行驅(qū)動來控制對焦物體位置，所以，當(dāng)變更對焦物體位置時(shí)，倍率也同時(shí)發(fā)生變化。另一方面，在圖19 (B)所示的2組驅(qū)動透鏡中，由于能夠驅(qū)動變焦透鏡和對焦透鏡，所以，存在能夠獨(dú)立控制倍率和對焦物體位置的優(yōu)點(diǎn)。但是，2組驅(qū)動透鏡的結(jié)構(gòu)比I組驅(qū)動透鏡的結(jié)構(gòu)復(fù)雜。因此，與I組驅(qū)動透鏡相比，存在安裝困難、內(nèi)窺鏡的直徑更粗的問題。
[0014]根據(jù)以上的理由，在內(nèi)窺鏡鏡體中，優(yōu)選安裝圖19 (A)所示的I組驅(qū)動透鏡。
[0015]但是，在I組驅(qū)動透鏡的情況下，如上所述，由于當(dāng)變更對焦物體位置時(shí)，倍率也同時(shí)發(fā)生變化，所以，存在無法在對比度AF中穩(wěn)定地計(jì)算對比度值(圖像的高頻成分)的課題。在對比度AF中，根據(jù)對焦時(shí)圖像的高頻成分極大這樣的前提，驅(qū)動透鏡，使得在濾波處理中從圖像中提取出的高頻成分取極大值。但是，當(dāng)伴隨著I組驅(qū)動透鏡的AF動作而使倍率發(fā)生變化時(shí)，圖像的頻率特性本身也發(fā)生變化，對比度值的極大值搜索變得困難。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的若干個(gè)方式，能夠提供在利用I組驅(qū)動透鏡進(jìn)行AF的情況下抑制由于AF評價(jià)值取得時(shí)產(chǎn)生的倍率變動而導(dǎo)致的不良影響的對焦控制裝置、內(nèi)窺鏡系統(tǒng)和對焦控制方法等。
[0017]用于解決課題的手段
[0018]本發(fā)明的一個(gè)方式涉及一種對焦控制裝置，其中，該對焦控制裝置包括:對焦控制部，其對攝像光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動進(jìn)行控制，其中該攝像光學(xué)系統(tǒng)的對焦物體位置伴隨著攝像倍率的變更而變更；圖像取得部，其通過借助于所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的攝像，取得以不同的所述攝像倍率進(jìn)行攝像而得到的多個(gè)圖像；以及倍率變動檢測部，其檢測倍率變動，該倍率變動是所述攝像倍率和所述圖像中的被攝體的尺寸中的至少一方的變動，所述對焦控制部根據(jù)所述圖像和所述倍率變動，計(jì)算表示所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)狀態(tài)的AF評價(jià)值，根據(jù)計(jì)算出的所述AF評價(jià)值對所述攝像光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動，從而進(jìn)行所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的對焦控制。
[0019]在本發(fā)明的一個(gè)方式中，在對焦物體位置伴隨著攝像倍率的變更而變更的攝像光學(xué)系統(tǒng)中，檢測倍率變動，該倍率變動是攝像倍率和圖像中的被攝體的尺寸中的至少一方的變動，根據(jù)檢測到的倍率變動計(jì)算AF評價(jià)值。由此，在不同的對焦物體位置計(jì)算AF評價(jià)值時(shí)，能夠抑制由于伴隨著對焦物體位置的變更的攝像倍率的變更而導(dǎo)致的影響，能夠穩(wěn)定地計(jì)算AF評價(jià)值等。
[0020]并且，本發(fā)明的另一個(gè)方式涉及一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中，該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括:對焦控制部，其對攝像光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動進(jìn)行控制，其中該攝像光學(xué)系統(tǒng)的對焦物體位置伴隨著攝像倍率的變更而變更；圖像取得部，其通過借助于所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的攝像，取得以不同的所述攝像倍率進(jìn)行攝像而得到的多個(gè)圖像；以及倍率變動檢測部，其檢測倍率變動，該倍率變動是所述攝像倍率和所述圖像中的被攝體的尺寸中的至少一方的變動，所述對焦控制部根據(jù)所述圖像和所述倍率變動，計(jì)算表示所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)狀態(tài)的AF評價(jià)值，根據(jù)計(jì)算出的所述AF評價(jià)值對所述攝像光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動，從而進(jìn)行所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的對焦控制。
[0021]并且，本發(fā)明的另一個(gè)方式涉及一種對焦控制方法，對攝像光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動進(jìn)行控制，其中該攝像光學(xué)系統(tǒng)的對焦物體位置伴隨著攝像倍率的變更而變更，在該對焦控制方法中，通過借助于所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的攝像，取得以不同的所述攝像倍率進(jìn)行攝像而得到的多個(gè)圖像，檢測倍率變動，該倍率變動是所述攝像倍率和所述圖像中的被攝體的尺寸中的至少一方的變動，根據(jù)取得的所述圖像和檢測到的所述倍率變動，計(jì)算表示所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)狀態(tài)的AF評價(jià)值，根據(jù)計(jì)算出的所述AF評價(jià)值對所述攝像光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動，從而進(jìn)行所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的對焦控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是第I實(shí)施方式的對焦控制裝置和包含該對焦控制裝置的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例。
[0023]圖2是攝像元件的結(jié)構(gòu)例。[0024]圖3是第I實(shí)施方式的對焦控制部的結(jié)構(gòu)例。
[0025]圖4是說明與倍率變動對應(yīng)的濾波器頻率特性的變更方法的圖。
[0026]圖5是第2實(shí)施方式的對焦控制裝置和包含該對焦控制裝置的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例。
[0027]圖6是第2實(shí)施方式的倍率變動檢測部的結(jié)構(gòu)例。
[0028]圖7是第2實(shí)施方式的倍率變動檢測部的其他結(jié)構(gòu)例。
[0029]圖8是第2實(shí)施方式的對焦控制部的結(jié)構(gòu)例。
[0030]圖9 (A)、圖9 (B)是說明與倍率變動對應(yīng)的評價(jià)區(qū)域的設(shè)定方法的圖。
[0031]圖10是第2實(shí)施方式的對焦控制部的其他結(jié)構(gòu)例。
[0032]圖11 (A)、圖11 (B)是說明初始評價(jià)區(qū)域的設(shè)定方法的圖。
[0033]圖12是第3實(shí)施方式的對焦控制裝置和包含該對焦控制裝置的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例。
[0034]圖13是第3實(shí)施方式的倍率變動檢測部的結(jié)構(gòu)例。
[0035]圖14 (A)?圖14 (C)是伴隨著倍率變動的內(nèi)窺鏡圖像的變動例，圖14 (D)、圖
14(E)是根據(jù)倍率變動而取得的變倍圖像的例子。
[0036]圖15 (A)?圖15 (E)是倍率變動在容許變倍率的范圍內(nèi)的情況下的內(nèi)窺鏡圖像和變倍圖像的例子。
[0037]圖16 (A)?圖16 (E)是倍率變動小于容許變倍率的情況下的內(nèi)窺鏡圖像和變倍圖像的例子。
[0038]圖17 (A)?圖17 (E)是倍率變動大于容許變倍率的情況下的內(nèi)窺鏡圖像和變倍圖像的例子。
[0039]圖18是第3實(shí)施方式的對焦控制部的結(jié)構(gòu)例。
[0040]圖19 (A)是I組驅(qū)動透鏡的例子，圖19 (B)是2組驅(qū)動透鏡的例子。
[0041]圖20是第4實(shí)施方式的對焦控制裝置和包含該對焦控制裝置的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例。
[0042]圖21是第4實(shí)施方式的圖像變倍部的結(jié)構(gòu)例。
[0043]圖22是第4實(shí)施方式的顯示倍率調(diào)整部的結(jié)構(gòu)例。
[0044]圖23是檢測到的倍率變動的例子。
[0045]圖24是以低頻倍率變動為基準(zhǔn)的情況下的、基于高頻倍率變動的變動的例子。
[0046]圖25是從檢測到的倍率變動中降低高頻成分的影響的例子。
[0047]圖26是說明由于擺動而引起的視場角區(qū)域的變動的圖。
[0048]圖27是第4實(shí)施方式的圖像調(diào)整部的結(jié)構(gòu)例。
[0049]圖28 (A)是進(jìn)行了放大處理作為圖像變倍處理的例子，圖28 (B)是進(jìn)行了縮小處理作為圖像變倍處理的例子。
[0050]圖29是第4實(shí)施方式的變形例的目標(biāo)視場角區(qū)域的說明圖。
[0051]圖30是說明第4實(shí)施方式的變形例的處理的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052]下面，對本實(shí)施方式進(jìn)行說明。另外，以下說明的本實(shí)施方式并不是不當(dāng)限定權(quán)利要求范圍所記載的本發(fā)明的內(nèi)容。并且，本實(shí)施方式中說明的全部結(jié)構(gòu)不一定是本發(fā)明的必要結(jié)構(gòu)要件。
[0053]1.本實(shí)施方式的方法
[0054]首先，對本實(shí)施方式的方法進(jìn)行說明。在I組驅(qū)動透鏡(圖19 (A))中，通過使變焦透鏡移動來變更對焦物體位置。即，在對焦物體位置的移動中，伴有攝像倍率的變動。由此，在使用I組驅(qū)動透鏡進(jìn)行AF (AutoFocus)的情況下,AF中使用的AF評價(jià)值(例如對比度值)的計(jì)算成為問題。
[0055]另外，對焦物體位置是指在包含物體、攝像光學(xué)系統(tǒng)、像面等的系統(tǒng)處于對焦?fàn)顟B(tài)的情況下該物體相對于基準(zhǔn)位置的相對位置(物點(diǎn))。具體而言，在給定位置設(shè)定像面并設(shè)攝像光學(xué)系統(tǒng)為給定狀態(tài)的情況下，表示通過該攝像光學(xué)系統(tǒng)在所述像面上所成的像對焦的情況下該物體的位置。在本實(shí)施方式的對焦控制裝置(或內(nèi)窺鏡系統(tǒng))等中，由于假設(shè)像面與攝像部中包含的攝像元件的表面一致，所以，在攝像元件的表面固定的情況下，如果決定光學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)，則能夠決定對焦物體位置。
[0056]在對比度AF中，假設(shè)改變對焦物體位置并在各個(gè)位置計(jì)算對比度值，在AF中求出多個(gè)AF評價(jià)值的關(guān)系，以求出所計(jì)算出的對比度值的極大值。但是，在I組驅(qū)動透鏡中，如上所述，當(dāng)改變對焦物體位置時(shí)，攝像倍率也發(fā)生變化。因此，與某個(gè)定時(shí)的AF評價(jià)值計(jì)算中使用的圖像相比，其他定時(shí)的圖像的被攝體的倍率發(fā)生變化，無法穩(wěn)定地計(jì)算AF評價(jià)值。例如，在AF動作中攝像倍率增加(放大)的情況下，圖像中包含的高頻成分向低頻側(cè)位移(邊緣鈍化)，在放大前和放大后，AF評價(jià)值的計(jì)算條件不同。由此，無法適當(dāng)判斷AF評價(jià)值的大小，妨礙AF動作。
[0057]因此，本 申請人:提出對倍率變動(倍率變動信息)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)腁F評價(jià)值的計(jì)算方法。具體而言，提出3個(gè)方法，在第I實(shí)施方式中，根據(jù)倍率變動，對AF評價(jià)值的計(jì)算時(shí)使用的濾波器的頻率特性進(jìn)行變更。在第2實(shí)施方式中，根據(jù)倍率變動，對表示作為AF評價(jià)值的計(jì)算對象的像素的范圍的評價(jià)區(qū)域的尺寸進(jìn)行變更。在第3實(shí)施方式中，根據(jù)倍率變動對圖像本身實(shí)施變倍處理，使用變倍處理后的變倍圖像計(jì)算AF評價(jià)值。
[0058]并且，考慮2種倍率變動的取得方法，在第I實(shí)施方式中，根據(jù)來自攝像光學(xué)系統(tǒng)的控制信息(例如與變焦透鏡位置有關(guān)的透鏡控制信號)，取得倍率變動。并且，在第2實(shí)施方式中，根據(jù)進(jìn)行攝像而得到的圖像上的被攝體尺寸取得倍率變動。另外，根據(jù)控制信息取得的倍率變動是表示攝像倍率的變動的信息，與此相對，根據(jù)圖像中的被攝體尺寸取得的倍率變動是除了表示攝像倍率的變動以外、還表示攝像光學(xué)系統(tǒng)與被攝體的相對距離的變動的信息。
[0059]在以下的實(shí)施方式中，作為AF評價(jià)值計(jì)算方法和倍率變動檢測方法的組合，在第I實(shí)施方式中記載了濾波器處理和透鏡控制信號的組合，在第2實(shí)施方式中記載了評價(jià)區(qū)域和被攝體尺寸的組合，但是不限于此。3個(gè)AF評價(jià)值計(jì)算方法和2個(gè)倍率變動檢測方法的組合是任意的。并且，可以取得基于透鏡控制信號的倍率變動和基于被攝體尺寸的倍率變動雙方，特別是在使用變倍處理作為AF評價(jià)值計(jì)算方法的情況下是有用的。詳細(xì)情況在第3實(shí)施方式及其變形例中詳細(xì)敘述。
[0060]并且，由于AF評價(jià)值計(jì)算時(shí)的變焦透鏡的驅(qū)動(擺動)而使攝像倍率變動，由此，向用戶(醫(yī)生)提示的顯示圖像的倍率(視場角)也高頻度地變化。但是，在根據(jù)顯示圖像進(jìn)行診斷時(shí)，顯示圖像的視場角的高頻度變化容易使醫(yī)生緊張，成為妨礙適當(dāng)診斷的主要原因。由此，也可以通過對進(jìn)行攝像而得到的圖像進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖儽短幚?，生成用戶容易觀察的顯示圖像并進(jìn)行顯示。具體方法在第3實(shí)施方式和第4實(shí)施方式中進(jìn)行說明。另外，在第4實(shí)施方式中，AF評價(jià)值計(jì)算方法可以使用上述任意一種方法。
[0061]另外，在以下的說明中，在多個(gè)地方，相鄰的2個(gè)定時(shí)之間的攝像倍率或被攝體尺寸的比為倍率變動Z，Z的直積即累積倍率A是與給定的2個(gè)定時(shí)之間(可以相鄰，也可以不相鄰)的攝像倍率等的比相當(dāng)?shù)闹?。但是，雖然倍率變動Z和累積倍率A的計(jì)算方法不同，但是，均表示不同的2個(gè)定時(shí)之間的攝像倍率等的變動，本質(zhì)上具有相同的意思。由此，在本實(shí)施方式中，廣義地講，累積倍率A也包含在倍率變動中。因此，在能夠區(qū)分的地方，如上所述，將相鄰2個(gè)定時(shí)之間的比設(shè)為倍率變動2，將Z的直積設(shè)為A，利用不同用語進(jìn)行說明，但是，在很難區(qū)分(或不需要區(qū)分)的地方，“倍率變動”這樣的用語可以指Z和A中的任意一方O
[0062]2.第I實(shí)施方式
[0063]參照圖1對包含本實(shí)施方式的對焦控制裝置的內(nèi)窺鏡裝置進(jìn)行說明。內(nèi)窺鏡裝置具有光源部100、插入部200、信號處理部300、顯示部400、外部I/F部500。
[0064]光源部100具有白色光源110和會聚透鏡120。白色光源110發(fā)出白色光。會聚透鏡120使由白色光源110發(fā)出的光會聚到后述光導(dǎo)纖維210。
[0065]插入部200例如形成為細(xì)長且能夠彎曲，使得能夠插入到體腔內(nèi)。插入部200具有光導(dǎo)纖維210、照明透鏡220、攝像部230。光導(dǎo)纖維210將由光源部100會聚后的光引導(dǎo)到插入部200的前端。照明透鏡220使通過光導(dǎo)纖維210引導(dǎo)到前端的光擴(kuò)散并對觀察對象進(jìn)行照射。攝像部230具有物鏡231、攝像元件232、A/D轉(zhuǎn)換部233。物鏡231使從觀察對象返回的反射光會聚到攝像元件232。并且，物鏡231具有同時(shí)變更倍率和對焦物體位置的功能。攝像元件232將基于檢測到的反射光的模擬信號輸出到A/D轉(zhuǎn)換部233。A/D轉(zhuǎn)換部233根據(jù)后述控制部340輸出的控制信號，將從攝像元件232輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，作為RAW圖像輸出到信號處理部300。這里，攝像元件232具有原色拜耳排列，由攝像元件232取得的圖像是原色拜耳圖像。如圖2所示，原色拜耳圖像是各像素呈方格狀具有RGB中的任意一方的信號的圖像。
[0066]信號處理部300具有圖像取得部310、倍率變動檢測部320、對焦控制部330、控制部340。由攝像部230輸出的RAW圖像被輸出到圖像取得部310。圖像取得部310與對焦控制部330和顯示部400連接。倍率變動檢測部320與對焦控制部330連接。對焦控制部330與物鏡231連接，根據(jù)基于透鏡控制信號的物鏡231的控制，對倍率和對焦物體位置進(jìn)行控制。該透鏡控制信號還輸出到倍率變動檢測部320?？刂撇?40與攝像部230、倍率變動檢測部320、對焦控制部330、圖像取得部310、顯示部400、外部I/F部500雙向連接，通過控制信號對它們進(jìn)行相互控制?？刂菩盘柊硎咀詣訉沟奖粩z體的自動對焦(以下表記為AF)功能的開始/結(jié)束的AF觸發(fā)信號。以下，通過控制信號檢測AF動作的開始/結(jié)束，從而對與控制部340連接的各結(jié)構(gòu)要件進(jìn)行說明。
[0067]圖像取得部310對從攝像部230輸出的RAW圖像進(jìn)行白平衡處理、去馬賽克處理等現(xiàn)有圖像處理，取得內(nèi)窺鏡圖像。取得的內(nèi)窺鏡圖像被輸出到對焦控制部330和顯示部400。這里，內(nèi)窺鏡圖像是RGB彩色圖像。[0068]倍率變動檢測部320根據(jù)由后述對焦控制部330輸出的透鏡控制信號，檢測經(jīng)時(shí)的物鏡231的倍率變動。例如，在時(shí)刻t (當(dāng)前)的物鏡231的倍率為zt、時(shí)刻t-Ι的物鏡231的倍率為zt-Ι的情況下，倍率變動檢測部320將Zt=zt/zt-l作為倍率變動而輸出到對焦控制部330。這里，時(shí)刻t和t-Ι是控制信號輸出到倍率變動檢測部320的時(shí)刻，時(shí)刻t-Ι是控制信號在時(shí)刻t之前輸出到倍率變動檢測部320的時(shí)刻。
[0069]對焦控制部330根據(jù)控制信號檢測到AF動作的開始時(shí)，根據(jù)由圖像取得部310輸出的內(nèi)窺鏡圖像和由倍率變動檢測部320輸出的倍率變動，進(jìn)行物鏡231的控制，對對焦物體位置進(jìn)行控制。在本實(shí)施方式中，在對對焦物體位置進(jìn)行變更的同時(shí)，攝像倍率也變動，但是，這里，為了進(jìn)行說明，僅表記為對對焦物體位置進(jìn)行控制。
[0070]參照圖3對對焦控制部330的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。對焦控制部330具有濾波器選擇部331、對比度值計(jì)算部332、透鏡控制部333。由圖像取得部310輸出的內(nèi)窺鏡圖像被輸出到對比度值計(jì)算部332。由倍率變動檢測部320輸出的倍率變動被輸出到濾波器選擇部331。濾波器選擇部331與對比度值計(jì)算部332連接。對比度值計(jì)算部332與透鏡控制部333連接。透鏡控制部333與物鏡231連接，通過輸出透鏡控制信號而對其進(jìn)行控制。并且，透鏡控制信號還被輸出到倍率變動檢測部320。
[0071]濾波器選擇部331根據(jù)由倍率變動檢測部320輸出的倍率變動，從規(guī)定的濾波器組中選擇后述對比度值計(jì)算中利用的濾波器。這里，濾波器是公知的高通濾波器。并且，為了簡化說明，設(shè)濾波器組中包含的濾波器為3個(gè)。關(guān)于具體的濾波器選擇方法，首先，當(dāng)根據(jù)控制信號檢測到AF動作的開始時(shí)，利用下式(I)計(jì)算累積倍率。
[0072]【數(shù)學(xué)式I】
[0073]
【權(quán)利要求】
1.一種對焦控制裝置，其特征在于，該對焦控制裝置包括: 對焦控制部，其對攝像光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動進(jìn)行控制，其中該攝像光學(xué)系統(tǒng)的對焦物體位置伴隨著攝像倍率的變更而變更； 圖像取得部，其通過借助于所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的攝像，取得以不同的所述攝像倍率進(jìn)行攝像而得到的多個(gè)圖像；以及 倍率變動檢測部，其檢測倍率變動，該倍率變動是所述攝像倍率和所述圖像中的被攝體的尺寸中的至少一方的變動， 所述對焦控制部根據(jù)所述圖像和所述倍率變動，計(jì)算表示所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)狀態(tài)的自動對焦評價(jià)值，根據(jù)計(jì)算出的所述自動對焦評價(jià)值對所述攝像光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動，從而進(jìn)行所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的對焦控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對焦控制裝置，其特征在于， 所述對焦控制部包括濾波器處理部，該濾波器處理部對所述圖像實(shí)施使用了具有與所述倍率變動對應(yīng)的頻率特性的濾波器的濾波器處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對焦控制裝置，其特征在于， 作為所述濾波器處理，所述濾波器處理部進(jìn)行使用了所述倍率變動越大則截止頻率越低的高通濾波器的處理，進(jìn)行使用了所述倍率變動越小則所述截止頻率越高的高通濾波器的處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的對焦控制裝置，其特征在于， 作為所述濾波器處理，所述濾波器處理部進(jìn)行使用了所述倍率變動越大則通過頻帶是越低的頻帶的帶通濾波器的處理，進(jìn)行使用了所述倍率變動越小則所述通過頻帶是越高的頻帶的帶通濾波器的處理。`
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對焦控制裝置，其特征在于， 所述對焦控制部包括評價(jià)區(qū)域設(shè)定部，該評價(jià)區(qū)域設(shè)定部在所述圖像中設(shè)定評價(jià)區(qū)域，該評價(jià)區(qū)域是包含所述自動對焦評價(jià)值的計(jì)算中使用的像素的區(qū)域， 所述評價(jià)區(qū)域設(shè)定部根據(jù)所述倍率變動，對要設(shè)定的所述評價(jià)區(qū)域的尺寸進(jìn)行變更。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的對焦控制裝置，其特征在于， 所述倍率變動越大，則所述評價(jià)區(qū)域設(shè)定部將所述評價(jià)區(qū)域的尺寸設(shè)定得越大，所述倍率變動越小，則所述評價(jià)區(qū)域設(shè)定部將所述評價(jià)區(qū)域的尺寸設(shè)定得越小。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的對焦控制裝置，其特征在于， 所述倍率變動檢測部檢測第I定時(shí)與不同于所述第I定時(shí)的第2定時(shí)之間的所述倍率變動， 所述評價(jià)區(qū)域設(shè)定部通過對作為所述第I定時(shí)的所述評價(jià)區(qū)域的基準(zhǔn)評價(jià)區(qū)域?qū)嵤┦褂昧怂霰堵首儎拥闹档淖儽短幚?，設(shè)定所述第2定時(shí)的所述評價(jià)區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的對焦控制裝置，其特征在于， 在所述第I定時(shí)，所述攝像倍率或所述圖像中的所述被攝體的所述尺寸越大，則所述評價(jià)區(qū)域設(shè)定部將所述基準(zhǔn)評價(jià)區(qū)域的尺寸設(shè)定得越大，所述攝像倍率或所述圖像中的所述被攝體的所述尺寸越小，則所述評價(jià)區(qū)域設(shè)定部將所述基準(zhǔn)評價(jià)區(qū)域的尺寸設(shè)定得越小。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對焦控制裝置，其特征在于，所述對焦控制裝置包括圖像變倍部，該圖像變倍部根據(jù)所述倍率變動對所述圖像實(shí)施圖像變倍處理，取得變倍圖像， 所述對焦控制部根據(jù)基于所述圖像和所述倍率變動而取得的所述變倍圖像，計(jì)算表示所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)狀態(tài)的自動對焦評價(jià)值。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的對焦控制裝置，其特征在于， 所述倍率變動越大，則所述圖像變倍部取得越小的所述變倍圖像，所述倍率變動越小，則所述圖像變倍部取得越大的所述變倍圖像。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的對焦控制裝置，其特征在于， 所述倍率變動檢測部檢測第I定時(shí)與不同于所述第I定時(shí)的第2定時(shí)之間的所述倍率變動， 所述圖像變倍部通過對所述圖像取得部在所述第2定時(shí)取得的所述圖像實(shí)施使用了所述倍率變動的值的倒數(shù)的圖像變倍處理，取得所述變倍圖像。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的對焦控制裝置，其特征在于， 所述圖像變倍部將所取得的所述變倍圖像輸出到所述對焦控制部，并且輸出到顯示裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的對焦控制裝置，其特征在于， 所述圖像變倍部將對所述圖像進(jìn)行了第I圖像變倍處理后的第I變倍圖像輸出到所述對焦控制部，并且，將對所述圖像進(jìn)行了不同于所述第I圖像變倍處理的第2圖像變倍處理后的第2變倍圖 像輸出到所述顯示裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的對焦控制裝置，其特征在于， 作為所述倍率變動，所述倍率變動檢測部檢測所述圖像中的所述被攝體的所述尺寸的變動即第I倍率變動以及所述攝像倍率的變動即第2倍率變動， 作為所述第I圖像變倍處理，所述圖像變倍部進(jìn)行基于所述第I倍率變動的圖像變倍處理而取得所述第I變倍圖像，作為所述第2圖像變倍處理，所述圖像變倍部進(jìn)行基于所述第2倍率變動的圖像變倍處理而取得所述第2變倍圖像。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的對焦控制裝置，其特征在于， 在第I~第N定時(shí)的期間內(nèi)進(jìn)行所述圖像變倍部中的所述圖像變倍處理的情況下， 所述倍率變動檢測部在第i定時(shí)檢測第i倍率變動， 作為第k定時(shí)的所述第2圖像變倍處理，所述圖像變倍部通過進(jìn)行基于第I~第k倍率變動的處理，取得所述第2變倍圖像并將其輸出到所述顯示裝置， 其中，N為2以上的整數(shù)，I芻i芻N，I芻k芻N。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的對焦控制裝置，其特征在于， 在第I~第N定時(shí)的期間內(nèi)進(jìn)行所述圖像變倍部中的所述圖像變倍處理的情況下， 所述倍率變動檢測部在第i定時(shí)檢測第i倍率變動， 所述圖像變倍部判定第m定時(shí)的所述倍率變動是否包含在給定的容許變倍范圍內(nèi)，當(dāng)包含在所述容許變倍范圍內(nèi)的情況下，作為所述第m定時(shí)的所述第2圖像變倍處理，進(jìn)行與所述第m定時(shí)之前的第m-Ι定時(shí)的所述第2圖像變倍處理相同的圖像變倍處理，當(dāng)未包含在所述容許變倍范圍內(nèi)的情況下，作為所述第m定時(shí)的所述第2圖像變倍處理，進(jìn)行使用了比第m倍率變動的值的倒數(shù)更接近I的值的圖像變倍處理，其中，N為2以上的整數(shù)，I芻i芻N，I芻m芻N。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對焦控制裝置，其特征在于， 在將所述攝像倍率和所述圖像中的被攝體的尺寸中的至少一方作為倍率評價(jià)值的情況下， 所述倍率變動檢測部檢測不同于第I定時(shí)的第2定時(shí)的所述倍率評價(jià)值相對于所述第I定時(shí)的所述倍率評價(jià)值的比，作為所述第2定時(shí)的所述倍率變動。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的對焦控制裝置，其特征在于， 所述倍率變動檢測部檢測不同于第I定時(shí)的第2定時(shí)的所述攝像倍率相對于所述第I定時(shí)的所述攝像倍率的比，作為所述第2定時(shí)的所述倍率變動。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的對焦控制裝置，其特征在于， 所述倍率變動檢測部檢測不同于第I定時(shí)的第2定時(shí)的所述被攝體的所述尺寸相對于所述第I定時(shí)的所述被攝體的所述尺寸的比，作為所述第2定時(shí)的所述倍率變動。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的對焦控制裝置，其特征在于， 所述倍率變動檢測部通過對所述第I定時(shí)的所述圖像和所述第2定時(shí)的所述圖像使用相位限定相關(guān)法，檢測所述倍率變動。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的對焦控制裝置，其特征在于， 所述倍率變動檢測部對所`述第I定時(shí)的所述圖像和所述第2定時(shí)的所述圖像設(shè)定多個(gè)特征點(diǎn)，根據(jù)所設(shè)定的多個(gè)所述特征點(diǎn)的位置檢測所述倍率變動。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的對焦控制裝置，其特征在于， 所述第I定時(shí)是開始計(jì)算所述自動對焦評價(jià)值的定時(shí)。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的對焦控制裝置，其特征在于， 所述第I定時(shí)和所述第2定時(shí)是時(shí)間上相鄰的所述自動對焦評價(jià)值的取得定時(shí)。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對焦控制裝置，其特征在于， 所述倍率變動檢測部包括距離變動檢測部，該距離變動檢測部檢測從所述攝像光學(xué)系統(tǒng)到所述被攝體的距離信息的變動， 所述距離變動檢測部根據(jù)所述攝像倍率的變動和所述被攝體的所述尺寸的變動，檢測所述距離信息的變動。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對焦控制裝置，其特征在于， 所述對焦控制裝置包括圖像變倍部，該圖像變倍部對所述圖像實(shí)施圖像變倍處理，取得顯示部中顯示的顯示圖像， 所述圖像變倍部求出檢測到的所述倍率變動中的表示大局變動的大局倍率變動作為目標(biāo)倍率變動，根據(jù)所求出的所述目標(biāo)倍率變動進(jìn)行所述圖像變倍處理。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對焦控制裝置，其特征在于， 所述對焦控制裝置包括圖像變倍部，該圖像變倍部對所述圖像實(shí)施圖像變倍處理，取得顯示部中顯示的顯示圖像， 所述圖像變倍部求出檢測到的所述倍率變動中的、除去了由于所述攝像光學(xué)系統(tǒng)伴隨著所述對焦控制的所述驅(qū)動而引起的變動以外的變動作為目標(biāo)倍率變動，通過根據(jù)所述目標(biāo)倍率變動進(jìn)行所述圖像變倍處理，消除由于所述攝像光學(xué)系統(tǒng)伴隨著所述對焦控制的所述驅(qū)動而引起的視場角的變動。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的對焦控制裝置，其特征在于， 所述圖像變倍部包括: 倍率差分計(jì)算部，其計(jì)算倍率變動差分信息，該倍率變動差分信息是第I定時(shí)與不同于所述第I定時(shí)的第2定時(shí)之間的所述倍率變動的差分信息；以及 倍率差分平均計(jì)算部，其計(jì)算表示所述倍率變動差分信息的平均值的倍率差分平均信息， 所述圖像變倍部根據(jù)檢測到的所述倍率變動、所述倍率變動差分信息、所述倍率差分平均信息，求出所述目標(biāo)倍率變動。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的對焦控制裝置，其特征在于， 所述圖像變倍部根據(jù)檢測到的所述倍率變動和所述目標(biāo)倍率變動求出圖像變倍系數(shù)，使用所求出的所述圖像變倍系數(shù)進(jìn)行所述圖像變倍處理。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的對焦控制裝置，其特征在于， 所述圖像變倍部通過對所述圖像進(jìn)行使用了所述圖像變倍系數(shù)的放大縮小處理，取得所述顯示圖像。
30.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的對焦控制裝置，其特征在于， 所述倍率變動檢測部檢測所述圖像中的所述被攝體的尺寸的變動作為所述倍率變動， 所述圖像變倍部根據(jù)所述被攝體的尺寸的變動即所述倍率變動，求出所述目標(biāo)倍率變動。`
31.一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其特征在于，該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括: 對焦控制部，其對攝像光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動進(jìn)行控制，其中該攝像光學(xué)系統(tǒng)的對焦物體位置伴隨著攝像倍率的變更而變更； 圖像取得部，其通過借助于所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的攝像，取得以不同的所述攝像倍率進(jìn)行攝像而得到的多個(gè)圖像；以及 倍率變動檢測部，其檢測倍率變動，該倍率變動是所述攝像倍率和所述圖像中的被攝體的尺寸中的至少一方的變動， 所述對焦控制部根據(jù)所述圖像和所述倍率變動，計(jì)算表示所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)狀態(tài)的自動對焦評價(jià)值，根據(jù)計(jì)算出的所述自動對焦評價(jià)值對所述攝像光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動，從而進(jìn)行所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的對焦控制。
32.一種對焦控制方法，對攝像光學(xué)系統(tǒng)的驅(qū)動進(jìn)行控制，其中該攝像光學(xué)系統(tǒng)的對焦物體位置伴隨著攝像倍率的變更而變更，所述對焦控制方法的特征在于， 通過借助于所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的攝像，取得以不同的所述攝像倍率進(jìn)行攝像而得到的多個(gè)圖像， 檢測倍率變動，該倍率變動是所述攝像倍率和所述圖像中的被攝體的尺寸中的至少一方的變動， 根據(jù)取得的所述圖像和檢測到的所述倍率變動，計(jì)算表示所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的焦點(diǎn)狀態(tài)的自動對焦評價(jià)值，根據(jù)計(jì)算出的所述自動對焦評價(jià)值對所述攝像光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動，從而進(jìn)行所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的對焦控制。
【文檔編號】A61B1/00GK103874951SQ201280050221
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月11日
【發(fā)明者】溫成剛, 栗山直也 申請人:奧林巴斯株式會社