內(nèi)窺鏡裝置和內(nèi)窺鏡裝置的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)窺鏡裝置和內(nèi)窺鏡裝置的控制方法等。
【背景技術(shù)】
[0002]在內(nèi)窺鏡這樣的攝像裝置中，為了不對醫(yī)生的診斷造成障礙，要求泛焦(Pan-focus) 的圖像。因此，在內(nèi)窺鏡中使用 F 數(shù)較大的光學(xué)系統(tǒng)，通過增大景深的寬度來實現(xiàn)這種性能。但是，近年來，在內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中還使用數(shù)十萬像素程度的高像素的攝像元件。在高像素的攝像元件中，由于容許彌散圓與像素間距一起減小，所以，需要減小F數(shù)，攝像裝置的景深的寬度變窄。因此，很難維持泛焦。
[0003]例如在專利文獻(xiàn)I中公開了如下的內(nèi)窺鏡裝置:在內(nèi)窺鏡的攝像部中設(shè)置對物鏡光學(xué)系統(tǒng)的透鏡位置進(jìn)行驅(qū)動的驅(qū)動部，對被攝體進(jìn)行自動對焦(以下表記為AF)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)I:日本特開平8-106060號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的課題
[0008]另外，通過內(nèi)窺鏡進(jìn)行診察的醫(yī)生在詳細(xì)觀察希望關(guān)注的區(qū)域的情況下，通過凍結(jié)開關(guān)的操作等取得凍結(jié)圖像(靜態(tài)圖像)，通過該凍結(jié)圖像進(jìn)行詳細(xì)觀察?？紤]利用進(jìn)行AF的內(nèi)窺鏡取得該凍結(jié)圖像的情況。在進(jìn)行AF的情況下，通過使光學(xué)系統(tǒng)的物鏡向被攝體的輪廓信號稍高的方向移動來進(jìn)行AF，所以，在AF完成之前的期間內(nèi)，產(chǎn)生未在被攝體合焦的圖像。因此，在所取得的凍結(jié)圖像是未在被攝體合焦的圖像的情況下，醫(yī)生需要重新操作凍結(jié)開關(guān)，存在作業(yè)的煩雜性增加的課題。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的若干個方式，能夠提供能夠顯示在被攝體合焦的凍結(jié)圖像的內(nèi)窺鏡裝置和內(nèi)窺鏡裝置的控制方法等。
[0010]用于解決課題的手段
[0011 ]本發(fā)明的一個方式涉及一種內(nèi)窺鏡裝置，該內(nèi)窺鏡裝置包括:圖像取得部，其取得通過攝像光學(xué)系統(tǒng)對體內(nèi)被攝體進(jìn)行攝像而得到的、包含所述體內(nèi)被攝體的像的多個體內(nèi)圖像;合焦評價值計算部，其針對所述多個體內(nèi)圖像的各體內(nèi)圖像計算表示合焦程度的合焦評價值;對焦控制部，其根據(jù)所述合焦評價值對所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的合焦動作進(jìn)行控制；以及凍結(jié)圖像設(shè)定部，其根據(jù)由所述合焦評價值表示的所述合焦程度，從所述多個體內(nèi)圖像中選擇至少一個體內(nèi)圖像，將所選擇出的所述至少一個體內(nèi)圖像設(shè)定為凍結(jié)圖像。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個方式，根據(jù)合焦評價值對合焦動作進(jìn)行控制，根據(jù)由合焦評價值表示的合焦程度，從多個體內(nèi)圖像中設(shè)定至少一個體內(nèi)圖像作為凍結(jié)圖像。由此，能夠顯示在被攝體合焦的凍結(jié)圖像。
[0013]并且，本發(fā)明的另一個方式涉及一種內(nèi)窺鏡裝置的控制方法，取得通過攝像光學(xué)系統(tǒng)對體內(nèi)被攝體進(jìn)行攝像而得到的、包含所述體內(nèi)被攝體的像的多個體內(nèi)圖像，針對所述多個體內(nèi)圖像的各體內(nèi)圖像計算表示合焦程度的合焦評價值，根據(jù)所述合焦評價值對所述攝像光學(xué)系統(tǒng)的合焦動作進(jìn)行控制，根據(jù)由所述合焦評價值表示的所述合焦程度，從所述多個體內(nèi)圖像中選擇至少一個體內(nèi)圖像，設(shè)定所選擇出的所述至少一個體內(nèi)圖像作為凍結(jié)圖像。
【附圖說明】
[0014]圖1是第I實施方式中的內(nèi)窺鏡裝置的結(jié)構(gòu)例。
[0015]圖2是旋轉(zhuǎn)濾色器的詳細(xì)結(jié)構(gòu)例。
[0016]圖3是濾色器的分光特性例。
[0017]圖4是對焦透鏡的位置和合焦物體位置的關(guān)系的說明圖。
[0018]圖5是合焦物體位置位于近點側(cè)的情況下的景深的說明圖。
[0019]圖6是合焦物體位置位于遠(yuǎn)點側(cè)的情況下的景深的說明圖。
[0020]圖7是圖像處理部的詳細(xì)結(jié)構(gòu)例。
[0021]圖8是關(guān)注區(qū)域設(shè)定部進(jìn)行的區(qū)域分割的說明圖。
[0022]圖9是凍結(jié)圖像設(shè)定部進(jìn)行的動作的說明圖。
[0023]圖10是凍結(jié)圖像設(shè)定部進(jìn)行的動作的變形例的說明圖。
[0024]圖11是凍結(jié)圖像設(shè)定部進(jìn)行的動作的第2變形例的說明圖。
[0025]圖12是透鏡位置控制部進(jìn)行的動作的流程圖例。
[0026]圖13(A)、圖13(B)是顯示2個凍結(jié)候選圖像的情況下的顯示圖像例。
[0027]圖14是第2實施方式中的內(nèi)窺鏡裝置的結(jié)構(gòu)例。
[0028]圖15是凍結(jié)圖像設(shè)定部進(jìn)行的動作的說明圖。
【具體實施方式】
[0029]下面，對本實施方式進(jìn)行說明。另外，以下說明的本實施方式并非不合理地限定權(quán)利要求范圍所記載的本發(fā)明的內(nèi)容。并且，本實施方式中說明的全部結(jié)構(gòu)不一定是本發(fā)明的必須結(jié)構(gòu)要件。
[0030]1.本實施方式的概要
[0031]首先，對本實施方式的概要進(jìn)行說明。在內(nèi)窺鏡裝置中，由于攝像元件的像素數(shù)增加，景深的寬度變窄，很難對期望的被攝體進(jìn)行對焦(合焦)。特別是在進(jìn)行放大觀察的內(nèi)窺鏡裝置中，由于攝像部的攝像倍率變高、或者從攝像部到被攝體的距離變短，存在景深的寬度進(jìn)一步變窄的傾向，即使被攝體位置只是稍微移動，也容易從景深的范圍脫離。
[0032]在醫(yī)生希望詳細(xì)觀察關(guān)注區(qū)域的情況下，通過對操作部中設(shè)置的凍結(jié)開關(guān)進(jìn)行操作，使顯示部顯示凍結(jié)圖像(靜態(tài)圖像)。這種情況下，當(dāng)景深的寬度變窄時，關(guān)注區(qū)域的被攝體也容易從景深的范圍脫離。因此，為了得到在關(guān)注區(qū)域的被攝體合焦的圖像，必須多次重新進(jìn)行凍結(jié)開關(guān)的操作，作業(yè)性變差。
[0033]為了不使對焦從被攝體脫離，例如考慮進(jìn)行連續(xù)AF。但是，在連續(xù)AF中，由于進(jìn)行擺動(Wobbling)，所以，對焦透鏡從在被攝體合焦的狀態(tài)起前后小幅運動。因此，根據(jù)按壓凍結(jié)開關(guān)的定時，不一定得到合焦的凍結(jié)圖像。
[0034]因此，在本實施方式中，存儲多幀的攝像圖像，從該存儲的攝像圖像中，將在被攝體合焦的攝像圖像作為凍結(jié)圖像顯示在顯示部中。由此，用戶不用意識是否在被攝體對焦，僅按壓凍結(jié)開關(guān)就能夠容易地得到在被攝體合焦的凍結(jié)圖像，能夠簡易地進(jìn)行作業(yè)。
[0035]另外，下面，在第I實施方式中對基本結(jié)構(gòu)和手法進(jìn)行說明。在第I實施方式中，如圖4中后述的那樣，以進(jìn)行雙焦點切換的情況為例進(jìn)行說明。在雙焦點切換中，一般情況下，能夠簡單地實現(xiàn)AF的機構(gòu)，但是，另一方面，由于對焦調(diào)整的自由度較低，很難進(jìn)行高精細(xì)的合焦動作，所以，存在很難得到在被攝體合焦的凍結(jié)圖像的傾向。關(guān)于這點，根據(jù)本實施方式，由于從多幀的攝像圖像中選擇合焦的攝像圖像作為凍結(jié)圖像，所以，即使是雙焦點切換，也能夠得到在被攝體合焦的凍結(jié)圖像。在第2實施方式中，以進(jìn)行連續(xù)AF方式的情況為例進(jìn)行說明。在連續(xù)AF方式中，對焦調(diào)整的自由度高于雙焦點切換，所以，能夠進(jìn)行高精細(xì)的合焦動作。
[0036]2.第I實施方式(雙焦點切換)
[0037]2.1.內(nèi)窺鏡裝置
[0038]圖1示出第I實施方式中的內(nèi)窺鏡裝置的結(jié)構(gòu)例。內(nèi)窺鏡裝置包括光源部100、攝像部200、控制裝置300(處理器部)、顯示部400、外部接口部500。
[0039]光源部100具有白色光源110、光源光圈120、驅(qū)動光源光圈120的光源光圈驅(qū)動部130、具有多個分光透射率的濾色器的旋轉(zhuǎn)濾色器140。并且，光源部100包括驅(qū)動旋轉(zhuǎn)濾色器140的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部150、使透射過旋轉(zhuǎn)濾色器140的光會聚到光導(dǎo)纖維210的入射端面的會聚透鏡160。
[0040]光源光圈驅(qū)動部130根據(jù)來自控制裝置300的控制部340的控制信號，通過進(jìn)行光源光圈120的開閉來進(jìn)行照明光的光量的調(diào)整。圖2示出旋轉(zhuǎn)濾色器140的詳細(xì)結(jié)構(gòu)例。旋轉(zhuǎn)濾色器140由三原色的紅色(以下簡稱為R)濾色器701、綠色(以下簡稱為G)濾色器702、藍(lán)色(以下簡稱為B)濾色器703、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)704構(gòu)成。圖3示出這些濾色器701?703的分光特性例。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部150根據(jù)來自控制部340的控制信號，與攝像元件260的攝像期間同步地使旋轉(zhuǎn)濾色器140以規(guī)定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。例如，當(dāng)使旋轉(zhuǎn)濾色器140在I秒內(nèi)旋轉(zhuǎn)20次時，各濾色器以60分之一秒間隔橫切入射白色光。該情況下，攝像元件260以60分之一秒間隔完成圖像信號的攝像和轉(zhuǎn)送。這里，攝像元件260例如是單色單板攝像元件，例如由CCD或CMOS圖像傳感器等構(gòu)成。即，在本實施方式中，進(jìn)行以60分之一秒間隔對三原色的各色光(R或G或B)的圖像進(jìn)行攝像的面順次方式的攝像。
[0041]攝像部200例如形成為細(xì)長且能夠彎曲，以使得能夠插入到體腔內(nèi)。攝像部200包括用于將由光源部100會聚的光引導(dǎo)至照明透鏡220的光導(dǎo)纖維210、使由該光導(dǎo)纖維210引導(dǎo)到前端的光擴(kuò)散并對觀察對象進(jìn)行照射的照明透鏡220。并且，攝像部200包括使從觀察對象返回的反射光會聚的物鏡230、用于調(diào)整焦點位置的對焦透鏡240(對焦調(diào)整用透鏡)、用于在離散的位置切換對焦透鏡240的位置的切換部250、用于檢測會聚后的反射光的攝像元件260。
[0042]切換部250例如是VCM(Voice Coil Motor)，與對焦透鏡240連接。切換部250通過在多個離散的位置切換對焦透鏡240的位置，離散地調(diào)整對焦的被攝體的位置即合焦物體位置。對焦透鏡240的位置和合焦物體位置的關(guān)系利用圖4在后面敘述。
[0043]并且，在攝像部200中設(shè)置有供用戶進(jìn)行凍結(jié)指示的凍結(jié)開關(guān)270。凍結(jié)開關(guān)270能夠進(jìn)行凍結(jié)指示信號的輸入/解除。在用戶通過操作凍結(jié)開關(guān)270而進(jìn)行了凍結(jié)指示的情況下，從凍結(jié)開關(guān)270向控制部340輸出凍結(jié)指示信號。
[0044]控制裝置300進(jìn)行內(nèi)窺鏡裝置的各部的控制和圖像處理?？刂蒲b置300包括A/D轉(zhuǎn)換部310、透鏡位置控制部320(廣義地講為對焦控制部)、圖像處理部330、控制部340。
[0045]由A/D轉(zhuǎn)換部310轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后的圖像信號被轉(zhuǎn)送到圖像處理部330。由圖像處理部330進(jìn)行處理后的圖像信號被轉(zhuǎn)送到顯示部400。并且，圖像處理部330將根據(jù)圖像信號計算出的對比度值轉(zhuǎn)送到透鏡位置控制部320。透鏡位置控制部320通過向切換部250轉(zhuǎn)送控制信號，變更對焦透鏡240的位置。并且，透鏡位置控制部320將表示對焦透鏡240的位置的控制信號轉(zhuǎn)送到圖像處理部330?？刂撇?40進(jìn)行內(nèi)窺鏡裝置的各部的控制。具體而言，控制部340進(jìn)行光源光圈驅(qū)動部130、透鏡位置控制部320、圖像處理部330的同步。并且，控制部340與凍結(jié)開關(guān)270和外部接口部500連接，向圖像處理部330轉(zhuǎn)送凍結(jié)指示信號。并且，控制部340將表示光源光圈的開口程度的開度L轉(zhuǎn)送到透鏡位置控制部320。
[0046]顯示部400是能夠進(jìn)行動態(tài)圖像顯示的顯示裝置，例如由CRT或液晶監(jiān)視器等構(gòu)成。
[0047]外部接口部500是用于供用戶對內(nèi)窺鏡裝置進(jìn)行輸入等的接口。外部接口部500也可以具有能夠進(jìn)行凍結(jié)指示的未圖示的凍結(jié)按鈕。該情況下，用戶能夠從外部接口部500進(jìn)行凍結(jié)指示(凍結(jié)按鈕功能與攝像部200的凍結(jié)開關(guān)270相同)。來自外部接口部500的凍結(jié)指示信號被輸出到控制部340。并且，外部接口部500包括用于進(jìn)行電源的接通/斷開的電源開關(guān)、用于切換拍攝模式和其他各種模式的模式切換按鈕等。
[0048]圖像處理部330對由A/D轉(zhuǎn)換部310轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后的攝像圖像進(jìn)行圖像處理。具體而言，進(jìn)行預(yù)處理