(57)【要約】  この内視鏡装置は、照明手段と、光学レンズと開口の大きさを調整する絞り手段とを具備した光学系と、固体撮像素子を具備し、画像信号を出力する撮像手段と、前記画像信号によって形成される画像中に注目領域を設定する領域設定手段と、前記注目領域における合焦の度合いを示す評価値を算出して出力する評価値算出手段と、前記評価値を記憶する評価値記憶手段と、基準値と前記評価値とを比較した比較結果を出力する評価値比較手段と、前記比較結果に基づいて前記絞り手段の開口を制御する制御信号を出力する絞り制御手段と、を備える。
2013180147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に向けて光源の光を照射する照明手段と、
被写体像を結像する光学レンズと、開口の大きさを複数の段階に調整する絞り手段と、を具備した光学系と、
前記光学系を通して捉えた前記被写体の光学像を、前記光学像に応じた電気信号に変換する固体撮像素子を具備し、前記電気信号に基づいて形成される第１の画像に応じた画像信号を出力する撮像手段と、
前記撮像手段が出力した前記画像信号によって形成される第２の画像中に、少なくとも１つの注目領域を設定する領域設定手段と、
前記注目領域における合焦の度合いを示す評価値を算出し、前記評価値を出力する評価値算出手段と、
前記評価値算出手段が出力した前記評価値を記憶する評価値記憶手段と、
前記評価値記憶手段に記憶されている以前の前記評価値を基準値として読み出し、前記基準値と、前記評価値算出手段が出力した現在の前記評価値とを比較し、前記基準値と前記評価値との比較結果を出力する評価値比較手段と、
前記評価値比較手段が出力した前記比較結果に基づいて、前記絞り手段の開口を制御する制御信号を出力する絞り制御手段と、
を備える内視鏡装置。
【請求項２】
前記撮像手段は、
前記固体撮像素子が出力したフレーム毎の前記電気信号を電気的に調整することによって、前記電気信号に基づいて形成される前記第１の画像の明るさを調整するゲイン調整手段、
をさらに備え、
前記撮像手段は、
前記第１の画像が一定の明るさとなるように調整したそれぞれのフレームの前記電気信号に応じた前記画像信号を出力する、
請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記照明手段は、
前記光源の光量を調整する調光手段、
をさらに備え、
前記撮像手段は、
前記固体撮像素子が出力するフレーム毎の前記電気信号に基づいて形成される前記第１の画像の明るさを一定の明るさにするように、前記照明手段によって前記光源の光量を調整する、
請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記照明手段は、
前記光源の光量を調整する調光手段、
をさらに備え、
前記撮像手段は、
前記固体撮像素子が出力したフレーム毎の前記電気信号を電気的に調整することによって、前記電気信号に基づいて形成される前記第１の画像の明るさを調整するゲイン調整手段、
をさらに備え、
前記撮像手段は、
前記照明手段によって前記光源の光量を最大とした後に前記固体撮像素子が出力したフレームの前記電気信号を、前記ゲイン調整手段によって調整する、
請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記領域設定手段は、
前記撮像手段が出力した前記画像信号によって形成される前記第２の画像全体に、隙間なく複数の前記注目領域を設定する、
請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記領域設定手段は、
前記撮像手段が出力した前記画像信号によって形成される前記第２の画像に、隙間を設けて離散的に複数の前記注目領域を設定する、
請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記領域設定手段は、
均等な大きさの前記注目領域を設定する、
請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
前記照明手段は、
前記光源の光量を調整する調光手段、
をさらに備え、
前記撮像手段は、
前記固体撮像素子が出力したフレーム毎の前記電気信号を電気的に調整することによって、前記電気信号に基づいて形成される前記第１の画像の明るさを調整するゲイン調整手段、
をさらに備え、
前記撮像手段は、
前記照明手段によって前記光源の光量を調整し、前記光源の光量を調整した前記光源の光で前記固体撮像素子が出力したそれぞれのフレームの前記電気信号を、前記ゲイン調整手段によって調整して得られたそれぞれのフレームの前記画像信号を出力し、
前記評価値算出手段は、
前記撮像手段による前記光源の光量の調整および前記電気信号の電気的な調整がされて得られたそれぞれのフレームの前記画像信号に基づいて、それぞれのフレームの前記画像信号に対応した前記評価値を算出する、
請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項９】
前記評価値算出手段は、
前記領域設定手段が設定した前記注目領域毎に、現在のフレームにおける前記評価値を算出し、
前記評価値記憶手段は、
前記評価値算出手段が出力した現在のフレームにおける前記評価値を前記注目領域毎に記憶し、
前記評価値比較手段は、
前記評価値算出手段が出力した現在のフレームにおけるそれぞれの前記注目領域の前記評価値と、前記評価値記憶手段から読み出したそれぞれの前記注目領域に対応する１フレーム前の前記基準値とを比較し、前記評価値と前記基準値とを比較したそれぞれの前記注目領域に対応した前記比較結果を出力し、
前記絞り制御手段は、
前記評価値比較手段から出力されたそれぞれの前記注目領域に対応した前記比較結果において、現在のフレームの前記評価値が１フレーム前の前記基準値よりも大きいことを表している前記比較結果の数が、予め設定した数以上である場合に、前記絞り手段の開口が、１フレーム前から現在のフレームに遷移する際に制御した方向と同じ方向に、少なくとも１段階動くように制御し、
現在のフレームの前記評価値が１フレーム前の前記基準値よりも大きいことを表している前記比較結果の数が、前記予め設定した数よりも少ない場合に、前記絞り手段の開口が、１フレーム前から現在のフレームに遷移する際に制御した方向と逆の方向に、少なくとも１段階動くように制御する、
請求項８に記載の内視鏡装置。
【請求項１０】
前記評価値算出手段は、
前記領域設定手段が設定した前記注目領域のそれぞれに対応したそれぞれの前記評価値を合計した合計値を算出し、前記合計値を、現在のフレームにおける前記評価値として出力し、
前記評価値記憶手段は、
前記評価値算出手段が出力した現在のフレームにおける前記評価値を記憶し、
前記評価値比較手段は、
前記評価値算出手段が出力した現在のフレームにおける前記評価値と、前記評価値記憶手段から読み出した１フレーム前の前記基準値とを比較し、前記評価値と前記基準値とを比較した前記比較結果を出力し、
前記絞り制御手段は、
前記評価値比較手段から出力された前記比較結果が、現在のフレームにおける前記合計値である前記評価値が、１フレーム前における前記合計値である前記基準値よりも大きいことを表している場合に、前記絞り手段の開口が、１フレーム前から現在のフレームに遷移する際に制御した方向と同じ方向に、少なくとも１段階動くように制御し、
前記比較結果が、現在のフレームにおける前記合計値である前記評価値が、１フレーム前における前記合計値である前記基準値以下であることを表している場合に、前記絞り手段の開口が、１フレーム前から現在のフレームに遷移する際に制御した方向と逆の方向に、少なくとも１段階動くように制御する、
請求項８に記載の内視鏡装置。
【請求項１１】
前記評価値算出手段は、
前記領域設定手段が設定した前記注目領域のそれぞれに対応したそれぞれの前記評価値を加重平均した加重平均値を算出し、前記加重平均値を、現在のフレームにおける前記評価値として出力し、
前記評価値記憶手段は、
前記評価値算出手段が出力した現在のフレームにおける前記評価値を記憶し、
前記評価値比較手段は、
前記評価値算出手段が出力した現在のフレームにおける前記評価値と、前記評価値記憶手段から読み出した１フレーム前の前記基準値とを比較し、前記評価値と前記基準値とを比較した前記比較結果を出力し、
前記絞り制御手段は、
前記評価値比較手段から出力された前記比較結果が、現在のフレームにおける前記加重平均値である前記評価値が、１フレーム前における前記加重平均値である前記基準値よりも大きいことを表している場合に、前記絞り手段の開口が、１フレーム前から現在のフレームに遷移する際に制御した方向と同じ方向に、少なくとも１段階動くように制御し、
前記比較結果が、現在のフレームにおける前記加重平均値である前記評価値が、１フレーム前における前記加重平均値である前記基準値以下であることを表している場合に、前記絞り手段の開口が、１フレーム前から現在のフレームに遷移する際に制御した方向と逆の方向に、少なくとも１段階動くように制御する、
請求項８に記載の内視鏡装置。
【請求項１２】
前記絞り制御手段は、
前記領域設定手段が設定した前記注目領域のそれぞれに対応した、現在のフレームにおけるそれぞれの前記評価値の中から、最大の評価値を検出した場合、前記絞り手段の開口を、前記評価値が最大となる位置に動かすように制御し、予め設定されている一定時間の間、前記位置での前記絞り手段の開口の状態を保持させ、前記一定時間が経過した後、前記絞り手段の開口が小さくなる方向に少なくとも１段階動くように制御する、
請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項１３】
前記評価値比較手段は、
前記領域設定手段が設定した前記注目領域のそれぞれに対応した、現在のフレームにおけるそれぞれの前記評価値と、前記評価値記憶手段に記憶されている１フレーム前の対応する前記基準値との差の絶対値を算出し、前記絶対値を算出した結果をそれぞれの前記注目領域毎の演算結果としてそれぞれ出力し、
前記絞り制御手段は、
前記一定時間の間に、前記評価値比較手段から出力されたそれぞれの前記注目領域に対応した前記演算結果の内、少なくとも１つの前記演算結果が、予め設定した値を超えた場合、前記一定時間の前記絞り手段の開口の状態の保持を終了し、次のフレームから前記絞り手段の開口の制御を再開する、
請求項１２に記載の内視鏡装置。
【請求項１４】
前記光学系は、
前記絞り手段の開口に連動して前記光学レンズの焦点位置を設定するレンズ駆動手段、
をさらに備える、
請求項８に記載の内視鏡装置。
【請求項１５】
前記レンズ駆動手段は、
前記絞り手段の開口が最も大きいときに、近端にある前記被写体が前記光学系の合焦範囲に含まれ、前記絞り手段の開口を小さくしていくに従って徐々に、近端にある前記被写体から遠端にある前記被写体まで前記光学系の合焦範囲に含まれ、前記絞り手段の開口が最も小さいときに、前記固体撮像素子によって前記被写体の前記光学像を前記電気信号に変換する全ての範囲が前記光学系の合焦範囲に含まれるように、前記光学レンズの焦点位置を設定する、
請求項１４に記載の内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な画素を持つ高精細な固体撮像素子を備える電子内視鏡装置における焦点深度制御に関する。
本願は、２０１２年５月３１日に、日本国に出願された特願２０１２−１２５１２０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
内視鏡のシステムでは、撮影される画像の被写界深度が深く、撮影された画像全体に合焦している、すなわち、近距離から遠距離まで被写体に合焦している、いわゆる、パンフォーカスの状態であることが理想とされる。このため、内視鏡の撮像部においては、絞りをなるべく絞った状態に制御されることが好ましい。【０００３】
固体撮像素子を用いた電子内視鏡では、撮影する画像の高画質化の要望に応えるため、固体撮像素子の多画素化が進んでいる。内視鏡の先端部のスペースが限られていることから、固体撮像素子の画素構造が微細化されている。しかしながら、画素構造の微細化に伴って、固体撮像素子の感度が低下し、撮影される画像が暗くなってしまうという問題が顕在化してきている。光学的な問題として、許容錯乱円の径が小さくなることにより、焦点深度が浅くなってしまうという問題も顕在化している。【０００４】
例えば、特許文献１で開示された内視鏡装置では、固体撮像素子から得られる明るさ情報に基づいて絞り手段の開口を制御することによって、適切な明るさと最大限の焦点深度を両立させる方法を開示している。より具体的には、固体撮像素子から得られる明るさ情報が所定の明るさより大きい場合には、絞り手段の開口の大きさを優先的に小さくするように制御する。一方、固体撮像素子から得られる明るさ情報が所定の明るさより小さい場合には、絞り手段の開口の大きさが最小の状態で光量を優先的に大きくするように光源装置を駆動する。光源装置による光量が最大になった後に、絞り手段の開口の大きさを大きくするように制御する。このように制御することによって、特許文献１で開示された内視鏡装置では、適切な明るさと最大限の焦点深度を両立させている。特許文献１には、撮像した物体像の明るさを検出して得られた明るさ情報に基づいて、光学系と固体撮像素子との間の光路長を変化させることにより、焦点位置を制御する方法についても開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特開平７−２９９０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年では、固体撮像素子の微細化が益々進展し、固体撮像素子の画素密度が、光学的な回折限界を超えるに至ってきている。このため、内視鏡装置において被写界深度を深くする方法として光学的な絞りを絞っていくと、絞り手段の開口が一定の大きさ以下では、画素密度に相当する解像度の画像が得らなくなってしまうという問題が生じてしまう。【０００７】
特許文献１で開示された内視鏡装置では、適正露光の画像が確保できる範囲で、絞り手段を可能な限り絞って被写界深度が最大になるように制御する。この制御方法では、微細化が進んだ固体撮像素子の画素密度が回折限界を超えてしまい、固体撮像素子における最高の解像度の画像を得ることができない可能性がある。つまり、固体撮像素子の露光量の検出に基づいた絞り手段の制御では、固体撮像素子から被写体までの距離（遠いか近いか）をある程度判別することはできるが、内視鏡装置において被写体の分布を検出するために必要とされる、画像の解像度を考慮した絞り手段の制御、すなわち、被写界深度に応じた絞り手段の制御を行うことはできない。【０００８】
特に、近年になって内視鏡装置への要望が高まっている拡大観察においては、被写体を近距離で拡大して観察することによって、表面の微妙な形状や色の変化から病変であるか否かを判断する必要がある。このため、内視鏡装置が撮影する画像には、高い解像度が要求される。概してこのような被写体は、画像全体でも狭い距離の範囲に分布していることが多い。【０００９】
特許文献１で開示された内視鏡装置では、被写体と内視鏡装置との距離が近く充分な明るさが得られる場合には、絞り手段の開口の大きさを最小にするように優先して絞り込む制御を行う。このことから、特許文献１で開示された内視鏡装置では、必要以上に被写界深度を深くし、固体撮像素子が持つ画素密度に相当する解像度の画像を得ることができない可能性が高くなる、という問題がある。【００１０】
本発明は、画像全体において被写体が分布している距離の範囲を考慮し、被写体と内視鏡装置との距離が近く充分な明るさが得られる場合には、開口の大きさを可能な限り大きくするように絞り手段を制御することによって、適切な被写界深度で、高い解像度の画像を得ることができる内視鏡装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、内視鏡装置は、被写体に向けて光源の光を照射する照明手段と、被写体像を結像する光学レンズと、開口の大きさを複数の段階に調整する絞り手段と、を具備した光学系と、前記光学系を通して捉えた前記被写体の光学像を、前記光学像に応じた電気信号に変換する固体撮像素子を具備し、前記電気信号に基づいて形成される第１の画像に応じた画像信号を出力する撮像手段と、前記撮像手段が出力した前記画像信号によって形成される第２の画像中に、少なくとも１つの注目領域を設定する領域設定手段と、前記注目領域における合焦の度合いを示す評価値を算出し、前記評価値を出力する評価値算出手段と、前記評価値算出手段が出力した前記評価値を記憶する評価値記憶手段と、前記評価値記憶手段に記憶されている以前の前記評価値を基準値として読み出し、前記基準値と、前記評価値算出手段が出力した現在の前記評価値とを比較し、前記基準値と前記評価値との比較結果を出力する評価値比較手段と、前記評価値比較手段が出力した前記比較結果に基づいて、前記絞り手段の開口を制御する制御信号を出力する絞り制御手段と、を備える。【００１２】
本発明の第２の態様によれば、前記第１の態様に係る内視鏡装置において、前記撮像手段は、前記固体撮像素子が出力したフレーム毎の前記電気信号を電気的に調整することによって、前記電気信号に基づいて形成される前記第１の画像の明るさを調整するゲイン調整手段、をさらに備えてもよい。前記撮像手段は、前記第１の画像が一定の明るさとなるように調整したそれぞれのフレームの前記電気信号に応じた前記画像信号を出力してもよい。【００１３】
本発明の第３の態様によれば、前記第１の態様に係る内視鏡装置において、前記照明手段は、前記光源の光量を調整する調光手段、をさらに備えてもよい。前記撮像手段は、前記固体撮像素子が出力するフレーム毎の前記電気信号に基づいて形成される前記第１の画像の明るさを一定の明るさにするように、前記照明手段によって前記光源の光量を調整してもよい。【００１４】
本発明の第４の態様によれば、前記第１の態様に係る内視鏡装置において、前記照明手段は、前記光源の光量を調整する調光手段、をさらに備えてもよい。前記撮像手段は、前記固体撮像素子が出力したフレーム毎の前記電気信号を電気的に調整することによって、前記電気信号に基づいて形成される前記第１の画像の明るさを調整するゲイン調整手段、をさらに備えてもよい。前記撮像手段は、前記照明手段によって前記光源の光量を最大とした後に前記固体撮像素子が出力したフレームの前記電気信号を、前記ゲイン調整手段によって調整してもよい。【００１５】
本発明の第５の態様によれば、前記第１の態様に係る内視鏡装置において、前記領域設定手段は、前記撮像手段が出力した前記画像信号によって形成される前記第２の画像全体に、隙間なく複数の前記注目領域を設定してもよい。【００１６】
本発明の第６の態様によれば、前記第１の態様に係る内視鏡装置において、前記領域設定手段は、前記撮像手段が出力した前記画像信号によって形成される前記第２の画像に、隙間を設けて離散的に複数の前記注目領域を設定してもよい。【００１７】
本発明の第７の態様によれば、前記第１の態様に係る内視鏡装置において、前記領域設定手段は、均等な大きさの前記注目領域を設定してもよい。【００１８】
本発明の第８の態様によれば、前記第１の態様に係る内視鏡装置において、前記照明手段は、前記光源の光量を調整する調光手段、をさらに備えてもよい。前記撮像手段は、前記固体撮像素子が出力したフレーム毎の前記電気信号を電気的に調整することによって、前記電気信号に基づいて形成される前記第１の画像の明るさを調整するゲイン調整手段、をさらに備えてもよい。前記撮像手段は、前記照明手段によって前記光源の光量を調整し、前記光源の光量を調整した前記光源の光で前記固体撮像素子が出力したそれぞれのフレームの前記電気信号を、前記ゲイン調整手段によって調整して得られたそれぞれのフレームの前記画像信号を出力してもよい。前記評価値算出手段は、前記撮像手段による前記光源の光量の調整および前記電気信号の電気的な調整がされて得られたそれぞれのフレームの前記画像信号に基づいて、それぞれのフレームの前記画像信号に対応した前記評価値を算出してもよい。【００１９】
本発明の第９の態様によれば、前記第８の態様に係る内視鏡装置において、前記評価値算出手段は、前記領域設定手段が設定した前記注目領域毎に、現在のフレームにおける前記評価値を算出してもよい。前記評価値記憶手段は、前記評価値算出手段が出力した現在のフレームにおける前記評価値を前記注目領域毎に記憶してもよい。前記評価値比較手段は、前記評価値算出手段が出力した現在のフレームにおけるそれぞれの前記注目領域の前記評価値と、前記評価値記憶手段から読み出したそれぞれの前記注目領域に対応する１フレーム前の前記基準値とを比較し、前記評価値と前記基準値とを比較したそれぞれの前記注目領域に対応した前記比較結果を出力してもよい。前記絞り制御手段は、前記評価値比較手段から出力されたそれぞれの前記注目領域に対応した前記比較結果において、現在のフレームの前記評価値が１フレーム前の前記基準値よりも大きいことを表している前記比較結果の数が、予め設定した数以上である場合に、前記絞り手段の開口が、１フレーム前から現在のフレームに遷移する際に制御した方向と同じ方向に、少なくとも１段階動くように制御し、現在のフレームの前記評価値が１フレーム前の前記基準値よりも大きいことを表している前記比較結果の数が、前記予め設定した数よりも少ない場合に、前記絞り手段の開口が、１フレーム前から現在のフレームに遷移する際に制御した方向と逆の方向に、少なくとも１段階動くように制御してもよい。【００２０】
本発明の第１０の態様によれば、前記第８の態様に係る内視鏡装置において、前記評価値算出手段は、前記領域設定手段が設定した前記注目領域のそれぞれに対応したそれぞれの前記評価値を合計した合計値を算出し、前記合計値を、現在のフレームにおける前記評価値として出力してもよい。前記評価値記憶手段は、前記評価値算出手段が出力した現在のフレームにおける前記評価値を記憶してもよい。前記評価値比較手段は、前記評価値算出手段が出力した現在のフレームにおける前記評価値と、前記評価値記憶手段から読み出した１フレーム前の前記基準値とを比較し、前記評価値と前記基準値とを比較した前記比較結果を出力してもよい。前記絞り制御手段は、前記評価値比較手段から出力された前記比較結果が、現在のフレームにおける前記合計値である前記評価値が、１フレーム前における前記合計値である前記基準値よりも大きいことを表している場合に、前記絞り手段の開口が、１フレーム前から現在のフレームに遷移する際に制御した方向と同じ方向に、少なくとも１段階動くように制御し、前記比較結果が、現在のフレームにおける前記合計値である前記評価値が、１フレーム前における前記合計値である前記基準値以下であることを表している場合に、前記絞り手段の開口が、１フレーム前から現在のフレームに遷移する際に制御した方向と逆の方向に、少なくとも１段階動くように制御してもよい。【００２１】
本発明の第１１の態様によれば、前記第８の態様に係る内視鏡装置において、前記評価値算出手段は、前記領域設定手段が設定した前記注目領域のそれぞれに対応したそれぞれの前記評価値を加重平均した加重平均値を算出し、前記加重平均値を、現在のフレームにおける前記評価値として出力してもよい。前記評価値記憶手段は、前記評価値算出手段が出力した現在のフレームにおける前記評価値を記憶してもよい。前記評価値比較手段は、前記評価値算出手段が出力した現在のフレームにおける前記評価値と、前記評価値記憶手段から読み出した１フレーム前の前記基準値とを比較し、前記評価値と前記基準値とを比較した前記比較結果を出力してもよい。前記絞り制御手段は、前記評価値比較手段から出力された前記比較結果が、現在のフレームにおける前記加重平均値である前記評価値が、１フレーム前における前記加重平均値である前記基準値よりも大きいことを表している場合に、前記絞り手段の開口が、１フレーム前から現在のフレームに遷移する際に制御した方向と同じ方向に、少なくとも１段階動くように制御し、前記比較結果が、現在のフレームにおける前記加重平均値である前記評価値が、１フレーム前における前記加重平均値である前記基準値以下であることを表している場合に、前記絞り手段の開口が、１フレーム前から現在のフレームに遷移する際に制御した方向と逆の方向に、少なくとも１段階動くように制御してもよい。【００２２】
本発明の第１２の態様によれば、前記第１の態様に係る内視鏡装置において、前記絞り制御手段は、前記領域設定手段が設定した前記注目領域のそれぞれに対応した、現在のフレームにおけるそれぞれの前記評価値の中から、最大の評価値を検出した場合、前記絞り手段の開口を、前記評価値が最大となる位置に動かすように制御し、予め設定されている一定時間の間、前記位置での前記絞り手段の開口の状態を保持させ、前記一定時間が経過した後、前記絞り手段の開口が小さくなる方向に少なくとも１段階動くように制御してもよい。【００２３】
本発明の第１３の態様によれば、前記第１２の態様に係る内視鏡装置において、前記評価値比較手段は、前記領域設定手段が設定した前記注目領域のそれぞれに対応した、現在のフレームにおけるそれぞれの前記評価値と、前記評価値記憶手段に記憶されている１フレーム前の対応する前記基準値との差の絶対値を算出し、前記絶対値を算出した結果をそれぞれの前記注目領域毎の演算結果としてそれぞれ出力してもよい。前記絞り制御手段は、前記一定時間の間に、前記評価値比較手段から出力されたそれぞれの前記注目領域に対応した前記演算結果の内、少なくとも１つの前記演算結果が、予め設定した値を超えた場合、前記一定時間の前記絞り手段の開口の状態の保持を終了し、次のフレームから前記絞り手段の開口の制御を再開してもよい。【００２４】
本発明の第１４の態様によれば、前記第８の態様に係る内視鏡装置において、前記光学系は、前記絞り手段の開口に連動して前記光学レンズの焦点位置を設定するレンズ駆動手段、をさらに備えてもよい。【００２５】
本発明の第１５の態様によれば、前記第１４の態様に係る内視鏡装置において、前記レンズ駆動手段は、前記絞り手段の開口が最も大きいときに、近端にある前記被写体が前記光学系の合焦範囲に含まれ、前記絞り手段の開口を小さくしていくに従って徐々に、近端にある前記被写体から遠端にある前記被写体まで前記光学系の合焦範囲に含まれ、前記絞り手段の開口が最も小さいときに、前記固体撮像素子によって前記被写体の前記光学像を前記電気信号に変換する全ての範囲が前記光学系の合焦範囲に含まれるように、前記光学レンズの焦点位置を設定してもよい。
【発明の効果】
【００２６】
上記した内視鏡装置によれば、画像全体において被写体が分布している距離の範囲を考慮し、被写体と内視鏡装置との距離が近く充分な明るさが得られる場合には、開口の大きさを可能な限り大きくするように絞り手段を制御することによって、適切な被写界深度で、高い解像度の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る内視鏡システムの概略構成の一例を示したブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る内視鏡システムにおける絞り制御の動作の一例を示したタイミングチャートである。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る内視鏡システムに備えられた固体撮像素子における評価値を算出する注目領域の一例を模式的に示した図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る内視鏡システムにおける絞り制御の全体的な動作の一例を模式的に示した図である。
【図５Ａ】本発明の第１の実施形態に係る内視鏡システムに備えられた固体撮像素子における評価値を算出する注目領域の別の一例を模式的に示した図である。
【図５Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る内視鏡システムに備えられた固体撮像素子における評価値を算出する注目領域のさらに別の一例を模式的に示した図である。
【図５Ｃ】本発明の第１の実施形態に係る内視鏡システムに備えられた固体撮像素子における評価値を算出する注目領域のさらに別の一例を模式的に示した図である。
【図５Ｄ】本発明の第１の実施形態に係る内視鏡システムに備えられた固体撮像素子における評価値を算出する注目領域のさらに別の一例を模式的に示した図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る内視鏡システムの概略構成の一例を示したブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る内視鏡システムにおける絞り制御の動作の一例を示したタイミングチャートである。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る内視鏡システムの概略構成の一例を示したブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る内視鏡システムにおける絞り制御の動作の一例を示したタイミングチャートである。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る内視鏡システムにおける絞り制御の全体的な動作の一例を模式的に示した図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る内視鏡システムの概略構成の一例を示したブロック図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態に係る内視鏡システムにおける絞り制御の動作の一例を示したタイミングチャートである。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る内視鏡システムにおける絞り制御の全体的な動作の一例を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の実施形態に係る内視鏡装置について、図面を参照して説明する。図１は、第１の実施形態に係る内視鏡システムの概略構成の一例を示したブロック図である。図１に示した内視鏡システム１００は、照明手段１と、光学系２と、撮像手段３と、領域設定手段４と、評価値算出手段５と、評価値記憶手段６と、評価値比較手段７と、絞り制御手段８と、を備える。内視鏡システム１００は、画像処理手段９と、画像出力手段１０と、をさらに備えてもよい。
【００２９】
照明手段１は、光源装置としてキセノンランプ１ａを備える。照明手段１は、キセノンランプ１ａの光を、内視鏡システム１００が撮影する体内の被写体に照射する。
光学系２は、被写体像を結像する光学レンズ２ａ、および絞り制御手段８から出力された制御信号に応じて開口の大きさを調整する絞り手段２ｂを備える。光学系２は、被写体光を撮像手段３に届ける。
【００３０】
撮像手段３は、固体撮像素子３ａと、ゲイン調整手段３ｂと、を備える。固体撮像素子３ａは、光学系２を通して捉えた被写体の光学像を光電変換して、１フレーム毎の電気信号に変換する。ゲイン調整手段３ｂは、固体撮像素子３ａが撮像した画像全体の明暗の状態に応じて、固体撮像素子３ａから出力された電気信号の強弱を適正なレベルに調整する。撮像手段３は、ゲイン調整手段３ｂによってレベルを調整したそれぞれのフレームの電気信号を、画像信号として評価値算出手段５および画像処理手段９に出力する。
【００３１】
領域設定手段４は、撮像手段３が出力した１フレームの画像全体を、例えば、隙間なく均等な大きさの複数の領域に分割したそれぞれの注目領域を設定する。領域設定手段４による注目領域の分割方法に関する詳細な説明は、後述する。
【００３２】
評価値算出手段５は、領域設定手段４が設定した注目領域毎に、撮像手段３から入力されたレベル調整後の画像信号から、ノイズ成分を除いた高周波成分の量を検出する。評価値算出手段５は、検出したそれぞれの注目領域毎の高周波成分の量に相当する評価値を算出する。評価値算出手段５は、算出した評価値を評価値記憶手段６および評価値比較手段７に出力する。この評価値は、注目領域における合焦の度合いを示す値である。
【００３３】
評価値記憶手段６は、評価値算出手段５から入力されたそれぞれの注目領域の評価値を、１フレーム分全て個別に記憶する。評価値記憶手段６は、記憶したそれぞれの評価値を基準値として、評価値比較手段７に出力する。
【００３４】
評価値比較手段７は、領域設定手段４が設定した注目領域毎に、評価値算出手段５から入力されたそれぞれの注目領域の評価値と、評価値記憶手段６に記憶している対応する注目領域の基準値との大きさを比較する。評価値比較手段７は、大きさを比較した結果（以下、「比較結果」という）を、絞り制御手段８に出力する。
【００３５】
評価値比較手段７による評価値と基準値との比較は、評価値算出手段５が現在のフレームの評価値を出力するタイミングで、評価値記憶手段６から対応する注目領域の基準値、すなわち、１フレーム前の評価値を読み出すことによって行われる。評価値比較手段７は、評価値算出手段５から入力された評価値が、評価値記憶手段６から読み出した基準値よりも大きいか否かを表す信号を、比較結果として絞り制御手段８に出力する。
【００３６】
絞り制御手段８は、評価値比較手段７から入力された全ての注目領域の比較結果に基づいて、光学系２に備えた絞り手段２ｂの開口を、小さくする方向（以下、「絞り方向」という）、または大きくする方向（以下、「開口方向」という）のうちのいずれの方向に駆動制御するかを判定する。より具体的には、絞り制御手段８は、評価値比較手段７から入力された比較結果の内、「評価値＞基準値」であると判定された注目領域の数を計数する。絞り制御手段８は、計数した結果が予め設定された数以上である場合には、絞り手段２ｂを前回駆動した方向（絞り方向または開口方向のうちのいずれか一方の方向）と同じ方向に１段駆動させると判定する。このとき、絞り制御手段８は、判定した方向に絞り手段２ｂの駆動を制御するための制御信号を出力する。絞り制御手段８は、計数した結果が予め設定された数よりも少ない場合には、絞り手段２ｂを前回駆動した方向と反対の方向に１段駆動させると判定する。このとき、絞り制御手段８は、判定した方向に絞り手段２ｂの駆動を制御するための制御信号を出力する。
【００３７】
画像処理手段９は、撮像手段３から入力されたそれぞれのフレームにおけるレベル調整後の画像信号を、例えば、内視鏡システム１００に接続されたモニタに表示するための形式に変換する画像処理を行う。画像処理手段９は、画像処理した画像信号（以下、「画像データ」という）を、画像出力手段１０に出力する。
画像出力手段１０は、画像処理手段９から入力された画像データを、それぞれのフレーム毎に、例えば、内視鏡システム１００に接続されたモニタに出力して表示させる。
【００３８】
このような構成によって、内視鏡システム１００では、固体撮像素子３ａが撮像した１フレームの画像全体を複数の注目領域に分割する。分割した注目領域の評価値に基づいて、次のフレームの画像を撮像する際の絞り手段２ｂの開口を制御する。すなわち、内視鏡システム１００では、被写体が分布している距離に応じて絞り手段２ｂの開口を制御することによって、撮像される画像全体に合焦した画像が得られるようにしている。これにより、内視鏡システム１００では、撮像する被写体の全体が焦点付近の狭い距離の範囲に分布している場合には、絞り手段２ｂの開口を大きくすることができ、解像度の高い画像を撮影することができる。内視鏡システム１００では、撮像する被写体の全体が焦点付近にない場合や、被写体の全体が広い距離の範囲に分布している場合には、絞り手段２ｂの開口を小さくすることによって、従来と同様に、画像全体に合焦しているパンフォーカスの状態の画像（以下、「合焦画像」という）を撮影することができる。
【００３９】
次に、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００における動作について説明する。図２は、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００における絞り制御の動作の一例を示したタイミングチャートである。内視鏡システム１００は、上述したように、固体撮像素子３ａが撮像したそれぞれのフレーム毎に、評価値算出手段５が注目領域の評価値を算出する。内視鏡システム１００は、それぞれの注目領域の評価値に基づいて、絞り手段２ｂを駆動制御する。
【００４０】
以下の説明においては、図３に示したように、領域設定手段４が、撮像手段３が出力した１フレームの画像全体を、隙間なく均等な大きさの複数の領域に分割したそれぞれの注目領域を設定した場合について説明する。図３に示したように注目領域を設定することにより、内視鏡システム１００における観察対象の領域を、画像全体にした上で、絞り手段２ｂの駆動制御をすることができる。
【００４１】
撮像手段３は、光学系２を通して捉えた現在のフレームＡの被写体の光学像を光電変換した電気信号に応じた画像信号を、評価値算出手段５に出力する。第１の実施形態に係る内視鏡システム１００においては、撮像手段３内に、絞り手段２ｂの開閉に伴って変動する固体撮像素子３ａが撮像した画像の明るさを適正な明るさに補正するゲイン調整手段３ｂを備えている。撮像手段３は、固体撮像素子３ａが撮像したフレームＡの画像が暗い場合、ゲイン調整手段３ｂを用いて固体撮像素子３ａから出力された電気信号を増幅する。これによって、撮像手段３は、絞り手段２ｂの開閉にかかわらず一定の明るさにレベルを調整した画像信号を、フレームＡの画像信号として評価値算出手段５に出力する。
【００４２】
評価値算出手段５は、領域設定手段４が設定した、フレームＡの画像全体を隙間なく均等にｎ個に分割した注目領域毎に、撮像手段３から入力された画像信号からノイズ成分を除いた高周波成分の量を検出した評価値を算出する。図２に示した評価値Ａ１〜Ａｎにおいて、「Ａ」はフレームＡの評価値であることを表し、「１〜ｎ」は対応する注目領域を表している。以下の説明において、注目領域を区別せずにフレームＡの評価値を表す場合には、「評価値Ａ」という。評価値算出手段５は、算出したフレームＡのそれぞれの注目領域に対応した評価値Ａ１〜Ａｎを、評価値記憶手段６および評価値比較手段７に順次出力する。
【００４３】
評価値算出手段５による評価値の算出は、例えば、バンドパスフィルターなどを用いた公知の技術を用いて行うことができる。この評価値の算出方法は、例えば、デジタルカメラなどのオートフォーカスの機能を実現する際に一般的に用いられている方法であるため、詳細な説明は省略する。
【００４４】
評価値記憶手段６は、評価値算出手段５から入力されたフレームＡの評価値Ａ１〜Ａｎのそれぞれを、それぞれの注目領域に対応する評価値記憶手段６内の記憶領域に、順次記憶する。
【００４５】
評価値比較手段７は、評価値算出手段５から入力されたフレームＡの評価値Ａと、評価値記憶手段６に記憶している前のフレームＺの同じ注目領域に対応した評価値である基準値Ｚとを比較する。図２に示した基準値Ｚ１〜Ｚｎにおいて、「Ｚ」はフレームＺの基準値であることを表し、「１〜ｎ」は対応する注目領域を表している。以下の説明において、注目領域を区別せずにフレームＺの基準値を表す場合には、「基準値Ｚ」という。
【００４６】
より具体的には、図２に示したように、評価値算出手段５がフレームＡの評価値Ａ１〜Ａｎのそれぞれを出力するタイミングで、評価値比較手段７が、評価値記憶手段６に記憶している、対応する注目領域の前のフレームＺの基準値Ｚ１〜Ｚｎを順次読み出す。評価値比較手段７は、評価値Ａと基準値Ｚとの大きさを、それぞれの注目領域毎に順次比較する。評価値比較手段７は、評価値Ａが基準値Ｚよりも大きいか否かを表す比較結果を順次、絞り制御手段８に出力する。
【００４７】
仮に、前のフレームＺから現在のフレームＡの間に、絞り手段２ｂが１段マイナス方向（開口方向）に駆動されていた場合を想定する。評価値比較手段７は、まず、最初（１つ目）の注目領域の基準値Ｚ１と評価値Ａ１との大小関係を比較した比較結果を絞り制御手段８に出力する。図２においては、基準値Ｚ１と評価値Ａ１との大小比較の結果が「基準値Ｚ１＞評価値Ａ１」である場合を示している。このとき、評価値比較手段７は、例えば、大小比較の結果を表す信号（以下、「比較結果信号」という）＝“０”を、１つ目の注目領域における比較結果として絞り制御手段８に出力する。
【００４８】
続いて、評価値比較手段７は、２つ目の注目領域の基準値Ｚ２と評価値Ａ２との大小関係を比較する。評価値比較手段７は、２つ目の注目領域における比較結果を絞り制御手段８に出力する。図２においては、基準値Ｚ２と評価値Ａ２との大小比較の結果が「基準値Ｚ２＜評価値Ａ２」である場合を示している。このとき、評価値比較手段７は、例えば、比較結果信号＝“１”を、２つ目の注目領域における比較結果として絞り制御手段８に出力する。
【００４９】
以降、同様に、評価値比較手段７は、それぞれの注目領域の基準値Ｚと評価値Ａとの大小関係の比較を繰り返す。評価値比較手段７は、「評価値Ａ＞基準値Ｚ」が真であれば比較結果信号＝“１”を、偽であれば比較結果信号＝“０”を、それぞれの注目領域における比較結果として順次、絞り制御手段８に出力する。このようにして、評価値比較手段７は、ｎ個の注目領域の全てに対して、基準値Ｚと評価値Ａとの大小関係を比較した比較結果を順次、絞り制御手段８に出力する。
【００５０】
絞り制御手段８は、評価値比較手段７から順次入力された比較結果の内、フレームＺの基準値ＺよりもフレームＡの評価値Ａの方が大きかった、すなわち、「評価値Ａ＞基準値Ｚ」であると判定された注目領域の数を計数する。例えば、図２においては、比較結果信号が“１”である数を計数する。絞り制御手段８は、計数した結果と予め設定された定数とに基づいて、絞り手段２ｂを駆動させる方向を判定する。
【００５１】
より具体的には、絞り制御手段８は、計数した結果が予め設定された定数Ｍ以上である場合に、現在のフレームＡの方が前のフレームＺよりも合焦している注目領域が多いと判定する。このとき、絞り制御手段８は、絞り手段２ｂを前回駆動した方向と同じ方向に１段駆動させるように駆動制御する。逆に、計数した結果が予め設定された定数Ｍよりも少ない場合には、絞り制御手段８は、現在のフレームＡの方が前のフレームＺよりも合焦している注目領域が少ないと判定する。このとき、絞り制御手段８は、絞り手段２ｂを前回駆動した方向と逆の方向に１段駆動させるように駆動制御する。図２においては、現在のフレームＡにおける判定の結果、絞り手段２ｂを１段プラス方向（絞り方向）に駆動制御する場合を示している。
【００５２】
以降、撮像手段３は、光学系２を通して捉えた次のフレームＢの被写体の光学像を光電変換した電気信号に応じた画像信号を評価値算出手段５に出力する。評価値算出手段５は、フレームＢにおけるそれぞれの注目領域に対応した評価値Ｂ１〜Ｂｎを算出する。評価値算出手段５は、評価値Ｂ１〜Ｂｎを評価値記憶手段６および評価値比較手段７に順次出力する。
【００５３】
評価値比較手段７は、前回のフレームＡにおいて評価値記憶手段６に記憶されたフレームＡの評価値Ａ１〜Ａｎのそれぞれを、上述したフレームＺの基準値Ｚ１〜Ｚｎのそれぞれと置き換える。評価値比較手段７は、基準値Ａと評価値算出手段５から入力されたフレームＢの評価値Ｂとの比較を行う。評価値比較手段７は、それぞれの注目領域に対応した比較結果信号を、絞り制御手段８に出力する。これにより、絞り制御手段８は、フレームＢにおける判定結果に基づいて、絞り手段２ｂを駆動制御する。図２においては、フレームＢにおける判定結果に基づいて、絞り手段２ｂをさらに１段プラス方向（絞り方向）に駆動制御し、さらに次のフレームＣにおける判定結果に基づいて、絞り手段２ｂを１段マイナス方向（開口方向）に駆動制御する場合を示している。
【００５４】
このように、内視鏡システム１００では、固体撮像素子３ａが撮像したフレーム毎に、それぞれの注目領域における評価値を算出し、算出した評価値と前のフレームの評価値（基準値）とを比較することによって、次のフレームにおける絞り手段２ｂの開口を制御する。これにより、内視鏡システム１００では、絞り手段２ｂの開口、すなわち、被写体に合焦する範囲を、被写体が分布している距離の変化に追従させて、画像全体に合焦している合焦画像を撮影することができる。
【００５５】
第１の実施形態に係る内視鏡システム１００における絞り手段２ｂの制御の全体的な動作について説明する。図４は、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００における絞り制御の全体的な動作の一例を模式的に示した図である。図４には、焦点位置が撮影対象とする被写体までの距離の中央の位置に設定（固定）され、最大に絞ったときには全ての被写体位置の範囲に合焦する光学系２における、絞り位置と合焦範囲との関係を模式的に示している。また、図４には、光学系２を用いて動いている被写体を撮影した場合のそれぞれのフレームにおける被写体位置と合焦範囲との関係を、時間経過とともに模式的に示している。
【００５６】
図４を用いて、内視鏡システム１００における絞り手段２ｂの制御による合焦範囲の変化を説明する。図４に示した被写体位置は、奥行き方向の被写体の位置である。図４に示した合焦範囲は、奥行き方向に合焦する範囲である。
【００５７】
内視鏡システム１００の光学系２における絞り位置と合焦範囲との関係について説明する。光学系２は、図４に示した絞り位置Ａ〜Ｈまでの８段階の絞り位置に制御することができる。それぞれの絞り位置における合焦範囲は、図４に示した範囲である。より具体的には、絞り位置Ａ、すなわち、絞り手段２ｂの開口の大きさが最小のときの合焦範囲は、被写体位置１〜１６まで、すなわち、被写体との距離が最も近い近点から、被写体との距離が最も離れている遠点までの範囲である。絞り位置Ｂのときの合焦範囲は、被写体位置２〜１５までの範囲である。絞り位置Ｃのときの合焦範囲は、被写体位置３〜１４までの範囲である。絞り位置Ｄのときの合焦範囲は、被写体位置４〜１３までの範囲である。絞り位置Ｅのときの合焦範囲は、被写体位置５〜１２までの範囲である。絞り位置Ｆのときの合焦範囲は、被写体位置６〜１１までの範囲である。絞り位置Ｇのときの合焦範囲は、被写体位置７〜１０までの範囲である。絞り位置Ｈ、すなわち、絞り手段２ｂの開口の大きさが最大のときの合焦範囲は、被写体位置８〜９までの範囲である。
【００５８】
光学系２の焦点位置は、上述したように、撮影対象とする被写体までの距離の中央の位置、すなわち、それぞれの絞り位置における合焦範囲の中央の黒丸ａの位置に固定されている。
【００５９】
内視鏡システム１００では、このような光学系２を用いて、それぞれのフレームの画像の撮影を行う。このとき、内視鏡システム１００では、上述した絞り制御の動作によって、それぞれのフレーム毎に絞り手段２ｂの駆動制御を行い、次のフレームの画像を撮影する際の絞り位置を変更する。
【００６０】
図４では、絞り手段２ｂの開口を絞り位置Ａとして、フレームＦ１において太枠で示した被写体位置の範囲（奥行き方向の被写体の位置の範囲）にある被写体の撮影を行い、フレームＦ１における絞り制御の判定結果に基づいて、フレームＦ２の撮影での絞り手段２ｂの開口を１段マイナスした（開口方向にした）絞り位置Ｂに駆動制御した場合を示している。続いて、絞り手段２ｂの開口が絞り位置Ｂで、フレームＦ２において太枠で示した被写体位置の範囲にある被写体の撮影を行い、フレームＦ２における絞り制御の判定結果に基づいて、フレームＦ３の撮影での絞り手段２ｂの開口を１段プラスした（絞り方向にした）絞り位置Ａに駆動制御した場合を示している。続いて、絞り手段２ｂの開口が絞り位置Ａで、フレームＦ３において太枠で示した被写体位置の範囲にある被写体の撮影を行い、フレームＦ３における絞り制御の判定結果に基づいて、フレームＦ４の撮影での絞り手段２ｂの開口を変更せず、絞り位置Ａのままとした場合を示している。続いて、絞り手段２ｂの開口が絞り位置Ａで、フレームＦ４において太枠で示した被写体位置の範囲にある被写体の撮影を行い、フレームＦ４における絞り制御の判定結果に基づいて、フレームＦ５の撮影での絞り手段２ｂの開口を１段マイナスした（開口方向にした）絞り位置Ｂに駆動制御した場合を示している。
【００６１】
同様に、それぞれのフレームにおける絞り制御の判定結果に基づいて、次のフレームの撮影を行う絞り位置に、絞り手段２ｂを駆動制御する。これにより、図４に示したように、被写体位置に追従するように、絞り位置を制御することができる。
【００６２】
内視鏡システム１００では、上述したように、光学系２の焦点位置が合焦範囲の中央の黒丸ａの位置に固定されている。このため、内視鏡システム１００では、被写体位置が合焦範囲に含まれるように制御する。すなわち、被写体が近点や遠点付近にある場合、通常では合焦画像を撮影することができないが、内視鏡システム１００における絞り制御の動作によって絞り手段２ｂの開口を絞り方向に制御することで被写界深度を深くする。これにより、内視鏡システム１００では、図４に示したように、被写体位置が近点側や遠点側に偏っている場合でも、被写体を合焦範囲内に収めた合焦画像を撮影することができる。
【００６３】
上記に述べたように、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００では、それぞれのフレームの画像全体を複数の注目領域に分割する。分割した注目領域の評価値に基づいて、次のフレームの画像を撮像する際の絞り手段２ｂの開口を、被写体が分布している距離の変化に追従するように制御する。これにより、必要以上に被写界深度を深くして、撮影する画像の解像度を低下させることなく、被写体との距離に応じた適切な被写界深度で、高い解像度の画像を撮影することができる。
【００６４】
第１の実施形態に係る内視鏡システム１００では、それぞれのフレーム毎に絞り手段２ｂを１段ずつ駆動させる場合について説明した。しかしながら、絞り手段２ｂを駆動制御する段数は、１段ずつに限定されるものではない。例えば、絞り制御手段８が、前のフレームの基準値よりも現在のフレームの評価値の方が大きかった、すなわち、「評価値＞基準値」であると判定された注目領域の数に応じて、絞り手段２ｂを駆動させる段数を複数段にすることや、絞り手段２ｂを動作させない制御にするなど、絞り手段２ｂの駆動制御を適宜変更してもよい。例えば、評価値比較手段７が大小関係を比較した際の、前のフレームの基準値と現在のフレームの評価値との差に応じて、絞り手段２ｂの駆動制御を適宜変更してもよい。
【００６５】
第１の実施形態に係る内視鏡システム１００では、評価値比較手段７が、それぞれの注目領域毎に、前のフレームの基準値と現在のフレームの評価値とを比較する場合について説明した。しかしながら、評価値比較手段７における基準値と評価値との比較方法は、上述した比較方法に限定されるものではない。例えば、評価値比較手段７が、何らかの統計値を算出することによって、全ての注目領域の評価値を１つにまとめ、１つにまとまった基準値と評価値とを比較してもよい。
【００６６】
第１の実施形態に係る内視鏡システム１００では、領域設定手段４が設定した注目領域が、図３に示したような、隙間なく均等な大きさの領域である場合について説明した。しかしながら、領域設定手段４が設定する注目領域は、上述した例に限定されるものではない。例えば、図５Ａ〜５Ｄに示すような様々な領域を、注目領域として設定してもよい。図５Ａは、１フレームの画像中に隙間を設けた離散的な複数の領域に分割した注目領域の一例を示している。図５Ｂは、１フレームの画像中に隙間を設けた離散的な複数の領域に分割する際に、画像の中央ほど大きな領域とする不均等な大きさに分割した注目領域の一例を示している。図５Ｃは、１フレームの画像全体を隙間なく複数の領域に分割する際に、画像の中央ほど小さな領域とする不均等な大きさに分割した注目領域の一例を示している。図５Ｄは、１フレームの画像の中央に１つの領域とした注目領域の一例を示している。第１の実施形態に係る内視鏡システム１００では、評価値算出手段５が、領域設定手段４が設定した注目領域毎に評価値を算出する。評価値比較手段７が、それぞれの注目領域毎に、前のフレームの基準値と現在のフレームの評価値とを比較する。従って、領域設定手段４は、フレーム毎に異なる注目領域を設定することは行わず、少なくとも２つのフレームで同じ注目領域を設定する。
【００６７】
第１の実施形態に係る内視鏡システム１００では、照明手段１が備える光源装置がキセノンランプ１ａである場合について説明した。しかしながら、光源装置はキセノンランプ１ａに限定されるものではない。ハロゲンランプや、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）や、レーザーなどを光源装置として照明手段１に備えてもよい。また、照明手段１内に調光手段を備えてもよい。
【００６８】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る内視鏡システムについて説明する。図６は、第２の実施形態に係る内視鏡システムの概略構成の一例を示したブロック図である。図６に示した内視鏡システム２００は、照明手段１１と、光学系２と、撮像手段１３と、領域設定手段１４と、評価値算出手段１５と、評価値記憶手段１６と、評価値比較手段１７と、絞り制御手段１８と、を備える。内視鏡システム２００は、画像処理手段９と、画像出力手段１０と、をさらに備えてもよい。第２の実施形態に係る内視鏡システム２００において、光学系２と、画像処理手段９と、画像出力手段１０とは、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００の構成要素と同様の構成要素である。第１の実施形態に係る内視鏡システム１００の構成要素と異なる第２の実施形態に係る内視鏡システム２００の構成要素においても、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００と同様の構成を含む構成要素もある。従って、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００と同様の構成要素および構成には、同一の符号を付与し、詳細な説明は省略する。
【００６９】
照明手段１１は、光源装置としてＬＥＤ１１ａを備えている。照明手段１１は、さらに、ＬＥＤ１１ａが発光する光を調節する調光手段１１ｂを備えている。照明手段１１は、調光手段１１ｂによって調光されたＬＥＤ１１ａの光を、内視鏡システム２００が撮影する体内の被写体に照射する。
【００７０】
撮像手段１３は、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００に備えられた撮像手段３から、ゲイン調整手段３ｂが削除された構成である。つまり、撮像手段１３は、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００に備えられた撮像手段３における固体撮像素子３ａのみを備える。撮像手段１３は、固体撮像素子３ａが光学系２を通して捉えた被写体の光学像を光電変換したそれぞれのフレームの電気信号を、画像信号として評価値算出手段１５および画像処理手段９に出力する。
【００７１】
領域設定手段１４は、撮像手段１３が出力した１フレームの画像を、例えば、隙間を設けて配置した離散的な複数の領域に分割した注目領域を設定する。このとき、領域設定手段１４は、それぞれの注目領域の大きさを、画像の中央ほど大きくした不均等な大きさに設定する。領域設定手段１４が設定する注目領域の大きさは、例えば、光学系２に備えた光学レンズ２ａの歪曲収差特性に合わせて決定する。
【００７２】
評価値算出手段１５は、領域設定手段１４が設定した注目領域毎に、撮像手段１３から入力された画像信号から、ノイズ成分を除いた高周波成分の量を検出する。評価値算出手段１５は、検出したそれぞれの注目領域毎の高周波成分の量に基づいて、それぞれの注目領域毎の評価値を算出する。評価値算出手段１５は、それぞれの評価値を合計した１つの評価値を、評価値記憶手段１６および評価値比較手段１７に出力する。
【００７３】
評価値記憶手段１６は、評価値算出手段１５から入力された１つの評価値を記憶する。評価値記憶手段１６は、記憶した１つの評価値を基準値として、評価値比較手段１７に出力する。評価値記憶手段１６は、１つの評価値を記憶するのみであるため、回路規模を小さくすることができる。
【００７４】
評価値比較手段１７は、評価値算出手段１５が現在のフレームの評価値を出力するタイミングで、評価値記憶手段１６から１フレーム前の１つの評価値（合計した評価値）である基準値を読み出す。評価値比較手段１７は、読み出した１つの基準値と、評価値算出手段１５から入力された１つの評価値との大きさを比較する。評価値比較手段１７は、評価値算出手段１５から入力された１つの評価値が、評価値記憶手段１６から読み出した１つの基準値よりも大きいか否かを表す１つの比較結果（比較結果信号）を、絞り制御手段１８に出力する。
【００７５】
絞り制御手段１８は、評価値比較手段１７から入力された１つの比較結果に基づいて、絞り手段２ｂの開口を、絞り方向または開口方向のいずれの方向に駆動制御するかを判定する。より具体的には、絞り制御手段１８は、評価値比較手段１７から入力された比較結果が、「評価値＞基準値」である場合には、絞り手段２ｂを前回駆動した方向（絞り方向または開口方向のいずれか一方の方向）と同じ方向に１段駆動させると判定する。このとき、絞り制御手段１８は、判定した方向に絞り手段２ｂを駆動制御するための制御信号を出力する。絞り制御手段１８は、評価値比較手段１７から入力された比較結果が、「評価値＞基準値」以外である場合には、絞り手段２ｂを前回駆動した方向と反対の方向に１段駆動させると判定する。このとき、絞り制御手段１８は、判定した方向に絞り手段２ｂを駆動制御するための制御信号を出力する。
【００７６】
画像処理手段９は、撮像手段１３から入力されたそれぞれのフレームの画像信号を、例えば、内視鏡システム２００に接続されたモニタに表示するための形式に変換する画像処理を行った画像データを、画像出力手段１０に出力する。
画像出力手段１０は、画像処理手段９から入力された画像データを、それぞれのフレーム毎に、例えば、内視鏡システム２００に接続されたモニタに出力して表示させる。
【００７７】
このような構成によって、内視鏡システム２００では、固体撮像素子３ａが撮像した１フレームの画像を複数の注目領域に分割する。分割した注目領域の画像信号から算出した１つの評価値に基づいて、次のフレームの画像を撮像する際の絞り手段２ｂの開口を制御する。これにより、内視鏡システム２００でも、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００と同様に、被写体が分布している距離に応じて絞り手段２ｂの開口を制御することによって、絞り手段２ｂの開口を大きくして撮影する解像度の高い合焦画像、または絞り手段２ｂの開口を小さくして撮影する、従来と同様の合焦画像を撮影することができる。
【００７８】
次に、第２の実施形態に係る内視鏡システム２００における動作について説明する。図７は、第２の実施形態に係る内視鏡システム２００における絞り制御の動作の一例を示したタイミングチャートである。内視鏡システム２００は、上述したように、固体撮像素子３ａが撮像したそれぞれのフレーム毎に、評価値算出手段１５が注目領域の評価値を算出する。内視鏡システム２００は、それぞれの評価値を合計した１つの評価値を出力する。内視鏡システム２００は、１つの評価値に基づいて、絞り手段２ｂを駆動制御する。
【００７９】
以下の説明においては、領域設定手段１４が、撮像手段１３が出力した１フレームの画像を、画像の中央ほど大きくした不均等な大きさで、隙間を設けて配置した離散的な複数の領域に分割したそれぞれの注目領域を設定した場合について説明する。この場合に領域設定手段１４が設定する注目領域は、例えば、図５Ｂに示したように配置された注目領域である。図５Ｂに示したように注目領域を設定することにより、内視鏡システム２００における注目領域の数を少なくし、評価値算出手段１５がそれぞれの注目領域毎の評価値を算出する際の回路規模を低減することができる。
【００８０】
撮像手段１３は、光学系２を通して捉えた現在のフレームＡの被写体の光学像を光電変換した電気信号に応じた画像信号を、評価値算出手段１５に出力する。第２の実施形態に係る内視鏡システム２００においては、照明手段１１内に、絞り手段２ｂの開閉に伴って変動する固体撮像素子３ａが撮像した画像の明るさを適正な明るさに補正する手段として、被写体に照射するＬＥＤ１１ａの光を調節する調光手段１１ｂを備えている。撮像手段１３は、固体撮像素子３ａが撮像したフレームＡの画像が暗い場合、照明手段１１内の調光手段１１ｂを制御して、ＬＥＤ１１ａの発光強度を高くする。これによって、撮像手段１３は、絞り手段２ｂの開閉にかかわらず一定の明るさに調節した画像信号を、フレームＡの画像信号として評価値算出手段１５に出力する。
【００８１】
評価値算出手段１５は、領域設定手段１４が設定した、フレームＡの画像を、隙間を設けて離散的に配置した、画像の中央ほど大きなｎ個に分割した注目領域毎に、撮像手段１３から入力された画像信号からノイズ成分を除いた高周波成分の量を検出した評価値を算出する。図７に示した評価値Ａ１〜Ａｎにおける「Ａ」および「１〜ｎ」は、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００の動作の説明と同様に、「Ａ」がフレームＡの評価値であることを表し、「１〜ｎ」が対応する注目領域を表している。評価値算出手段１５は、算出したフレームＡのそれぞれの注目領域に対応した評価値Ａ１〜Ａｎを合計した１つの評価値Σ（Ａ１：Ａｎ）を、評価値記憶手段１６および評価値比較手段１７に出力する。
【００８２】
評価値記憶手段１６は、評価値算出手段１５から入力されたフレームＡの１つの評価値Σ（Ａ１：Ａｎ）を記憶する。
【００８３】
評価値比較手段１７は、評価値算出手段１５から入力されたフレームＡの１つの評価値Σ（Ａ１：Ａｎ）と、評価値記憶手段１６に記憶している前のフレームＺの合計した１つの評価値である基準値Σ（Ｚ１：Ｚｎ）とを比較する。図７に示した基準値Ｚ１〜Ｚｎにおける「Ｚ」および「１〜ｎ」は、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００の動作の説明と同様に、「Ｚ」がフレームＺの基準値であることを表し、「１〜ｎ」が対応する注目領域を表している。
【００８４】
より具体的には、図７に示したように、評価値算出手段１５がフレームＡの１つの評価値Σ（Ａ１：Ａｎ）を出力するタイミングで、評価値比較手段１７が、評価値記憶手段１６に記憶しているフレームＺの１つの基準値Σ（Ｚ１：Ｚｎ）を読み出す。評価値比較手段１７は、評価値Σ（Ａ１：Ａｎ）と基準値Σ（Ｚ１：Ｚｎ）との大きさを比較する。評価値比較手段１７は、評価値Σ（Ａ１：Ａｎ）が基準値Σ（Ｚ１：Ｚｎ）よりも大きいか否かを表す比較結果を、絞り制御手段１８に出力する。
【００８５】
仮に、前のフレームＺから現在のフレームＡの間に、絞り手段２ｂが１段マイナス方向（開口方向）に駆動されていた場合を想定する。評価値比較手段１７は、基準値Σ（Ｚ１：Ｚｎ）と評価値Σ（Ａ１：Ａｎ）との大小関係を比較した比較結果を絞り制御手段１８に出力する。図７においては、基準値Σ（Ｚ１：Ｚｎ）と評価値Σ（Ａ１：Ａｎ）との大小比較の結果が「基準値Σ（Ｚ１：Ｚｎ）＜評価値Σ（Ａ１：Ａｎ）」である場合を示している。このとき、評価値比較手段１７は、例えば、大小比較の結果を表す比較結果信号＝“１”を、フレームＡにおける比較結果として絞り制御手段１８に出力する。
【００８６】
絞り制御手段１８は、評価値比較手段１７から入力された比較結果に基づいて、絞り手段２ｂを駆動させる方向を判定する。絞り制御手段１８は、判定した方向に絞り手段２ｂを駆動制御する。より具体的には、評価値比較手段１７から入力された比較結果が、「基準値Σ（Ｚ１：Ｚｎ）＜評価値Σ（Ａ１：Ａｎ）」である、すなわち、比較結果信号が“１”である場合、絞り制御手段１８は、前のフレームＺのときよりも現在のフレームＡのときの方が合焦している注目領域が多いと判定する。このとき、絞り制御手段１８は、絞り手段２ｂを前回駆動した方向と同じ方向に１段駆動させるように駆動制御する。
図７においては、現在のフレームＡにおける判定の結果、絞り手段２ｂを１段マイナス方向（開口方向）に駆動制御する場合を示している。
【００８７】
撮像手段１３は、光学系２を通して捉えた次のフレームＢの被写体の光学像を光電変換した電気信号に応じた画像信号を評価値算出手段１５に出力する。評価値算出手段１５は、フレームＢにおけるそれぞれの注目領域に対応した評価値Ｂ１〜Ｂｎを算出する。評価値算出手段１５は、評価値Ｂ１〜Ｂｎを合計した１つの評価値Σ（Ｂ１：Ｂｎ）を、評価値記憶手段１６および評価値比較手段１７に出力する。
【００８８】
評価値比較手段１７は、前回のフレームＡにおいて評価値記憶手段１６に記憶されたフレームＡの１つの評価値Σ（Ａ１：Ａｎ）を、上述した１つの基準値Σ（Ｚ１：Ｚｎ）と置き換える。評価値比較手段１７は、基準値Σ（Ａ１：Ａｎ）と評価値算出手段１５から入力されたフレームＢの１つの評価値Σ（Ｂ１：Ｂｎ）との大小比較を行う。評価値比較手段１７は、比較結果を絞り制御手段１８に出力する。図７においては、基準値Σ（Ａ１：Ａｎ）と評価値Σ（Ｂ１：Ｂｎ）との大小比較の結果が「基準値Σ（Ａ１：Ａｎ）≧評価値Σ（Ｂ１：Ｂｎ）」である場合を示している。このとき、評価値比較手段１７は、例えば、大小比較の結果を表す比較結果信号＝“０”を、フレームＢにおける比較結果として絞り制御手段１８に出力する。
【００８９】
絞り制御手段１８は、評価値比較手段１７から入力された比較結果が、「基準値Σ（Ａ１：Ａｎ）≧評価値Σ（Ｂ１：Ｂｎ）」である、すなわち、比較結果信号が“０”である場合、前回のフレームＡのときよりも今回のフレームＢのときの方が合焦している注目領域が少ないと判定する。このとき、絞り制御手段１８は、絞り手段２ｂを前回駆動した方向と逆の方向に１段駆動させるように駆動制御する。図７においては、今回のフレームＢにおける判定の結果、絞り手段２ｂを１段プラス方向（絞り方向）に駆動制御する場合を示している。
【００９０】
以降、同様に、次のフレームにおける判定結果に基づいて、絞り手段２ｂを駆動制御する。図７においては、フレームＣにおける判定結果に基づいて、絞り手段２ｂを１段マイナス方向（開口方向）に駆動制御する場合を示している。
【００９１】
このように、内視鏡システム２００では、固体撮像素子３ａが撮像したフレーム毎に、それぞれの注目領域における評価値を算出する。算出したそれぞれの評価値を合計した１つの評価値と前のフレームの１つの評価値（基準値）とを比較することによって、次のフレームにおける絞り手段２ｂの開口を制御する。これにより、内視鏡システム２００でも、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００と同様に、絞り手段２ｂの開口、すなわち、被写体に合焦する範囲を、被写体が分布している距離の変化に追従させた合焦画像を撮影することができる。
【００９２】
第２の実施形態に係る内視鏡システム２００における絞り手段２ｂの制御の全体的な動作は、図４に示した第１の実施形態に係る内視鏡システム１００における絞り手段２ｂの制御の全体的な動作と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００９３】
上記に述べたように、第２の実施形態に係る内視鏡システム２００では、それぞれのフレームの画像全体を複数の注目領域に分割する。分割した注目領域のそれぞれの評価値を合計した１つの評価値に基づいて、次のフレームの画像を撮像する際の絞り手段２ｂの開口を、被写体が分布している距離の変化に追従するように制御する。これにより、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００と同様に、必要以上に被写界深度を深くして、撮影する画像の解像度を低下させることなく、被写体との距離に応じた適切な被写界深度で、高い解像度の画像を撮影することができる。
【００９４】
第２の実施形態に係る内視鏡システム２００では、それぞれのフレーム毎に絞り手段２ｂを１段ずつ駆動させる場合について説明した。しかしながら、絞り手段２ｂを駆動制御する段数は、上述した例に限定されるものではない。例えば、基準値Σ（Ｚ１：Ｚｎ）と評価値Σ（Ａ１：Ａｎ）との大きさを鑑みて、絞り手段２ｂを動作させない制御にしたり、絞り手段２ｂを複数段駆動させる制御にしたりするなど、絞り手段２ｂの駆動制御を適宜変更してもよい。
【００９５】
第２の実施形態に係る内視鏡システム２００では、評価値算出手段１５が、それぞれの注目領域の評価値を合計した１つの評価値を算出する場合について説明した。しかしながら、１つの評価値を算出する方法は、上述した例に限定されるものではない。評価値算出手段１５が、それぞれの注目領域の評価値を合計する以外の方法で、１つの評価値を算出してもよい。例えば、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００と同様に、評価値算出手段１５が、算出したそれぞれの注目領域の評価値を出力してもよい。評価値比較手段１７が、それぞれの注目領域毎に、前のフレームの基準値と現在のフレームの評価値とを比較してもよい。
【００９６】
第２の実施形態に係る内視鏡システム２００では、領域設定手段１４が設定する注目領域は、隙間を設けて離散的に配置した、画像の中央ほど大きな複数の領域である場合について説明した。しかしながら、領域設定手段１４が設定する注目領域は、上述した例に限定されるものではない。例えば、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００と同様に、図３または図５Ａ〜５Ｄに示したような配置など、様々な領域を注目領域として設定してもよい。
【００９７】
第２の実施形態に係る内視鏡システム２００では、照明手段１１が備える光源装置がＬＥＤ１１ａであり、ＬＥＤ１１ａが発光する光を調節する調光手段１１ｂを備える場合について説明した。しかしながら、光源装置は、ハロゲンランプや、キセノンランプや、レーザーなどであってもよい。照明手段１１内に調光手段１１ｂを備えず、代わりに、撮像手段１３内に、絞り手段２ｂの開閉に伴って変動する固体撮像素子３ａが撮像した画像の明るさを適正な明るさに補正するゲイン調整手段を備えてもよい。
【００９８】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態に係る内視鏡システムについて説明する。図８は、第３の実施形態に係る内視鏡システムの概略構成の一例を示したブロック図である。図８に示した内視鏡システム３００は、照明手段２１と、光学系２と、撮像手段３と、領域設定手段２４と、評価値算出手段２５と、評価値記憶手段２６と、評価値比較手段２７と、絞り制御手段２８と、を備える。内視鏡システム３００は、画像処理手段９と、画像出力手段１０と、をさらに備えてもよい。本第３の実施形態に係る内視鏡システム３００において、光学系２と、撮像手段３と、画像処理手段９と、画像出力手段１０とは、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００の構成要素と同様の構成要素である。第１の実施形態に係る内視鏡システム１００の構成要素と異なる第３の実施形態に係る内視鏡システム３００の構成要素においても、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００と同様の構成を含む構成要素もある。従って、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００と同様の構成要素および構成には、同一の符号を付与し、詳細な説明は省略する。
【００９９】
照明手段２１は、光源装置としてキセノンランプ１ａを備えている。照明手段２１は、さらに、キセノンランプ１ａが発光する光の光量を調節する調光手段２１ｂを備えている。照明手段２１は、調光手段２１ｂによって調節された光量のキセノンランプ１ａの光を、内視鏡システム３００が撮影する体内の被写体に照射する。
【０１００】
撮像手段３は、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００と同様である。撮像手段３は、固体撮像素子３ａが撮像したそれぞれのフレームの電気信号のレベルを、ゲイン調整手段３ｂによって調整する。撮像手段３は、調整された電気信号を画像信号として評価値算出手段２５および画像処理手段９に出力する。
【０１０１】
領域設定手段２４は、撮像手段３が出力した１フレームの画像を、例えば、隙間を設けて配置した離散的な複数の領域に分割した注目領域を設定する。このとき、領域設定手段２４は、それぞれの注目領域の大きさを、均等な大きさに設定する。
【０１０２】
評価値算出手段２５は、領域設定手段２４が設定した注目領域毎に、撮像手段３から入力されたレベル調整後の画像信号から、ノイズ成分を除いた高周波成分の量を検出する。
評価値算出手段２５は、検出したそれぞれの注目領域毎の高周波成分の量に相当する評価値を算出する。評価値算出手段２５は、それぞれの評価値を加重平均した１つの評価値を、評価値記憶手段２６、評価値比較手段２７、および絞り制御手段２８に出力する。
【０１０３】
評価値記憶手段２６は、評価値算出手段２５から入力された１つの評価値を記憶する。評価値記憶手段２６は、記憶した１つの評価値を基準値として、評価値比較手段２７に出力する。評価値記憶手段２６は、絞り制御手段２８が、評価値が最大値となる絞り手段２ｂの位置（以下「最大評価値」という）を検出するのに必要な複数のフレーム分の評価値を記憶する。評価値記憶手段２６は、記憶している複数のフレーム分の評価値を、絞り制御手段２８に出力する。
【０１０４】
評価値比較手段２７は、評価値算出手段２５が現在のフレームの評価値を出力するタイミングで、評価値記憶手段２６から１フレーム前の１つの評価値（加重平均した評価値）である基準値を読み出す。評価値比較手段２７は、読み出した１つの基準値と、評価値算出手段２５から入力された１つの評価値との大きさを比較する。評価値比較手段２７は、評価値算出手段２５から入力された１つの評価値が、評価値記憶手段２６から読み出した１つの基準値よりも大きいか否かを表す１つの比較結果（比較結果信号）を、絞り制御手段２８に出力する。
【０１０５】
絞り制御手段２８は、評価値比較手段２７から入力された１つの比較結果に基づいて、絞り手段２ｂの開口を、絞り方向または開口方向のいずれの方向に駆動制御するかを判定する。より具体的には、絞り制御手段２８は、評価値比較手段２７から入力された比較結果が、「評価値＞基準値」である場合には、絞り手段２ｂを前回駆動した方向（絞り方向または開口方向のいずれか一方の方向）と同じ方向に１段駆動させると判定する。このとき、絞り制御手段２８は、判定した方向に絞り手段２ｂの駆動を制御するための制御信号を出力する。絞り制御手段２８は、評価値比較手段２７から入力された比較結果が、「評価値＞基準値」以外である場合には、絞り手段２ｂを前回駆動した方向と反対の方向に１段駆動させると判定する。このとき、絞り制御手段２８は、判定した方向に絞り手段２ｂの駆動を制御するための制御信号を出力する。
【０１０６】
絞り制御手段２８は、評価値記憶手段２６から入力された複数のフレーム分の評価値と、評価値算出手段２５から入力された現在のフレームの評価値とに基づいて、最大評価値を検出する。絞り制御手段２８による最大評価値の検出方法は、例えば、デジタルカメラなどにおけるコントラスト方式のオートフォーカス動作で広く用いられている、いわゆる、山登り制御と同様の方法である。このため、絞り制御手段２８による最大評価値の検出方法の詳細な説明は省略する。
【０１０７】
絞り制御手段２８は、最大評価値を検出すると、絞り手段２ｂの開口を、評価値が最大となる絞り位置となるように駆動制御する。その後、絞り制御手段２８は、予め設定されている一定時間Ｔの間、絞り手段２ｂの駆動制御を休止する。これにより、一定時間Ｔの間、絞り手段２ｂの開口が同じ絞り位置で保持される。このため、評価値が最大となる絞り位置で合焦した後において実行される、光学レンズ２ａの光軸方向で前後に移動（駆動）させる、いわゆる、ウォブリングの動作を抑制することができる。また、内視鏡システム３００による動画の画質を向上させることができる。
【０１０８】
内視鏡システム３００では、絞り位置を保持している一定時間Ｔの期間も、評価値算出手段２５は評価値を算出し、評価値記憶手段２６に記憶している評価値の更新を続けている。絞り制御手段２８は、一定時間Ｔが経過した後に、絞り手段２ｂを絞り方向に１段駆動させる。絞り制御手段２８は、評価値比較手段２７から入力された１つの比較結果に基づいた絞り手段２ｂの駆動制御を、再び開始する。
【０１０９】
一定時間Ｔが経過した後の絞り制御手段２８による絞り手段２ｂの駆動制御は、上述した絞り方向の１段に限定されるものではない。絞り２ｂの駆動制御は、開口方向であっても複数であってもよい。絞り位置を保持している一定時間Ｔの期間に、評価値算出手段２５による評価値の算出、および評価値記憶手段２６における評価値の更新を休止してもよい。
【０１１０】
画像処理手段９は、撮像手段３から入力されたそれぞれのフレームの画像信号を、例えば、内視鏡システム３００に接続されたモニタに表示するための形式に変換する画像処理を行った画像データを、画像出力手段１０に出力する。
画像出力手段１０は、画像処理手段９から入力された画像データを、それぞれのフレーム毎に、例えば、内視鏡システム３００に接続されたモニタに出力して表示させる。
【０１１１】
このような構成によって、内視鏡システム３００では、固体撮像素子３ａが撮像した１フレームの画像を複数の注目領域に分割する。分割した注目領域の画像信号から算出した１つの評価値に基づいて、次のフレームの画像を撮像する際の絞り手段２ｂの開口を制御する。これにより、内視鏡システム３００でも、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００や第２の実施形態に係る内視鏡システム２００と同様に、被写体が分布している距離に応じて絞り手段２ｂの開口を制御することによって、絞り手段２ｂの開口を大きくして撮影する解像度の高い合焦画像、または絞り手段２ｂの開口を小さくして撮影する、従来と同様の合焦画像を撮影することができる。
【０１１２】
次に、第３の実施形態に係る内視鏡システム３００における動作について説明する。図９は、第３の実施形態に係る内視鏡システム３００における絞り制御の動作の一例を示したタイミングチャートである。内視鏡システム３００は、上述したように、固体撮像素子３ａが撮像したそれぞれのフレーム毎に、評価値算出手段２５が注目領域の評価値を算出する。内視鏡システム３００は、それぞれの評価値を加重平均した１つの評価値を出力する。内視鏡システム３００は、１つの評価値に基づいて、絞り手段２ｂを駆動制御する。
【０１１３】
以下の説明においては、領域設定手段２４が、撮像手段３が出力した１フレームの画像を、隙間を設けて離散的に配置した均等な大きさの複数の領域に分割したそれぞれの注目領域を設定した場合について説明する。この場合に領域設定手段２４が設定する注目領域は、例えば、図５Ａに示したように配置された注目領域である。図５Ａに示したように注目領域を設定することにより、内視鏡システム３００における注目領域の数を少なくし、評価値算出手段２５がそれぞれの注目領域毎の評価値を算出する際の回路規模を低減することができる。加えて、注目領域の大きさが異なることによる評価値の補正が不要になり、さらに回路規模を低減することができる。
【０１１４】
撮像手段３は、光学系２を通して捉えた現在のフレームＡの被写体の光学像を光電変換した電気信号に応じた画像信号を、評価値算出手段２５に出力する。第３の実施形態に係る内視鏡システム３００においては、絞り手段２ｂの開閉に伴って変動する固体撮像素子３ａが撮像した画像の明るさを適正な明るさに補正する手段として、照明手段２１内に調光手段２１ｂを、撮像手段３内にゲイン調整手段３ｂを、それぞれ備えている。撮像手段３は、固体撮像素子３ａが撮像したフレームＡの画像が暗い場合、まず、照明手段２１内の調光手段２１ｂを優先的に制御して、フレームＡの画像が明るくなるように補正する。撮像手段３は、照明手段２１が照射する光を最大まで明るくした後に、ゲイン調整手段３ｂを用いて固体撮像素子３ａから出力された電気信号を増幅するように制御することによって、フレームＡの画像のノイズ成分を小さくさせる。これにより、撮像手段３は、絞り手段２ｂの開閉にかかわらず一定の明るさに制御した画像信号を、フレームＡの画像信号として評価値算出手段２５に出力する。
【０１１５】
このとき、評価値算出手段２５は、領域設定手段２４が設定した、フレームＡの画像を、隙間を設けて離散的に配置した均等な大きさのｎ個に分割した注目領域毎に、撮像手段３から入力された画像信号からノイズ成分を除いた高周波成分の量を検出した評価値を算出する。図９に示した評価値Ａ１〜Ａｎにおける「Ａ」および「１〜ｎ」は、第２の実施形態に係る内視鏡システム２００の動作の説明と同様に、「Ａ」がフレームＡの評価値であることを表し、「１〜ｎ」が対応する注目領域を表している。図９に示したＫ１〜Ｋｎは、それぞれの注目領域の位置に応じて評価値Ａ１〜Ａｎに重み付けを行う係数である。評価値算出手段２５は、算出したフレームＡのそれぞれの注目領域に対応した評価値Ａ１〜Ａｎに、注目領域の位置に応じた重み付け係数Ｋ１〜Ｋｎを乗算して加重平均を算出する。評価値算出手段２５は、加重平均した値を１つの評価値Σ（Ｋ１×Ａ１：Ｋｎ×Ａｎ）として、評価値記憶手段２６、評価値比較手段２７、および絞り制御手段２８に出力する。
【０１１６】
重み付け係数Ｋ１〜Ｋｎを、撮像手段３が出力するフレームの画像における対称性の特性を鑑みて、上下対称や左右対称に設定することによって、加重平均の算出を簡易化してもよい。
【０１１７】
評価値記憶手段２６は、評価値算出手段２５から入力されたフレームＡの１つの評価値Σ（Ｋ１×Ａ１：Ｋｎ×Ａｎ）を記憶する。
【０１１８】
評価値比較手段２７は、評価値算出手段２５から入力されたフレームＡの１つの評価値Σ（Ｋ１×Ａ１：Ｋｎ×Ａｎ）と、評価値記憶手段２６に記憶している前のフレームＺの加重平均した１つの評価値である基準値Σ（Ｋ１×Ｚ１：Ｋｎ×Ｚｎ）とを比較する。図９に示した基準値Ｚ１〜Ｚｎにおける「Ｚ」および「１〜ｎ」は、第２の実施形態に係る内視鏡システム２００の動作の説明と同様に、「Ｚ」がフレームＺの基準値であることを表し、「１〜ｎ」が対応する注目領域を表している。
【０１１９】
より具体的には、図９に示したように、評価値算出手段２５がフレームＡの１つの評価値Σ（Ｋ１×Ａ１：Ｋｎ×Ａｎ）を出力するタイミングで、評価値比較手段２７が、評価値記憶手段２６に記憶しているフレームＺの１つの基準値Σ（Ｋ１×Ｚ１：Ｋｎ×Ｚｎ）を読み出す。評価値比較手段２７は、評価値Σ（Ｋ１×Ａ１：Ｋｎ×Ａｎ）と基準値Σ（Ｋ１×Ｚ１：Ｋｎ×Ｚｎ）との大きさを比較する。評価値比較手段２７は、評価値Σ（Ｋ１×Ａ１：Ｋｎ×Ａｎ）が基準値Σ（Ｋ１×Ｚ１：Ｋｎ×Ｚｎ）よりも大きいか否かを表す比較結果を、絞り制御手段２８に出力する。
【０１２０】
仮に、前のフレームＺから現在のフレームＡの間に、絞り手段２ｂが１段マイナス方向（開口方向）に駆動されていた場合を想定する。評価値比較手段２７は、基準値Σ（Ｋ１×Ｚ１：Ｋｎ×Ｚｎ）と評価値Σ（Ｋ１×Ａ１：Ｋｎ×Ａｎ）との大小関係を比較した比較結果を絞り制御手段２８に出力する。図９においては、基準値Σ（Ｋ１×Ｚ１：Ｋｎ×Ｚｎ）と評価値Σ（Ｋ１×Ａ１：Ｋｎ×Ａｎ）との大小比較の結果が「基準値Σ（Ｋ１×Ｚ１：Ｋｎ×Ｚｎ）＜評価値Σ（Ｋ１×Ａ１：Ｋｎ×Ａｎ）」である場合を示している。このとき、評価値比較手段２７は、例えば、大小比較の結果を表す比較結果信号＝“１”を、フレームＡにおける比較結果として絞り制御手段２８に出力する。
【０１２１】
絞り制御手段２８は、評価値比較手段２７から入力された比較結果に基づいて、絞り手段２ｂを駆動させる方向を判定する。絞り制御手段２８は、判定した方向に絞り手段２ｂの駆動を制御する。より具体的には、評価値比較手段２７から入力された比較結果が、「基準値Σ（Ｋ１×Ｚ１：Ｋｎ×Ｚｎ）＜評価値Σ（Ｋ１×Ａ１：Ｋｎ×Ａｎ）」である、すなわち、比較結果信号が“１”である場合、絞り制御手段２８は、前のフレームＺのときよりも現在のフレームＡのときの方が合焦している注目領域が多いと判定する。このとき、絞り制御手段２８は、絞り手段２ｂを前回駆動した方向と同じ方向に１段駆動させるように駆動制御する。図９においては、現在のフレームＡにおける判定の結果、絞り手段２ｂを１段マイナス方向（開口方向）に駆動制御する場合を示している。
【０１２２】
撮像手段３は、光学系２を通して捉えた次のフレームＢの被写体の光学像を光電変換した電気信号に応じた画像信号を評価値算出手段２５に出力する。評価値算出手段２５は、フレームＢにおけるそれぞれの注目領域に対応した評価値Ｂ１〜Ｂｎを算出する。評価値算出手段２５は、算出した評価値Ｂ１〜Ｂｎに、重み付け係数Ｋ１〜Ｋｎを乗算して加重平均した１つの評価値Σ（Ｋ１×Ｂ１：Ｋｎ×Ｂｎ）を、評価値記憶手段２６、評価値比較手段２７、および絞り制御手段２８に出力する。
【０１２３】
評価値比較手段２７は、前回のフレームＡにおいて評価値記憶手段２６に記憶されたフレームＡの１つの評価値Σ（Ｋ１×Ａ１：Ｋｎ×Ａｎ）を、上述した１つの基準値Σ（Ｋ１×Ｚ１：Ｋｎ×Ｚｎ）と置き換える。評価値比較手段２７は、基準値Σ（Ｋ１×Ａ１：Ｋｎ×Ａｎ）と評価値算出手段２５から入力されたフレームＢの１つの評価値Σ（Ｋ１×Ｂ１：Ｋｎ×Ｂｎ）との大小比較を行う。評価値比較手段２７は、比較結果を絞り制御手段２８に出力する。図９においては、基準値Σ（Ｋ１×Ａ１：Ｋｎ×Ａｎ）と評価値Σ（Ｋ１×Ｂ１：Ｋｎ×Ｂｎ）との大小比較の結果が「基準値Σ（Ｋ１×Ａ１：Ｋｎ×Ａｎ）≧評価値Σ（Ｋ１×Ｂ１：Ｋｎ×Ｂｎ）」である場合を示している。このとき、評価値比較手段２７は、例えば、大小比較の結果を表す比較結果信号＝“０”を、フレームＢにおける比較結果として絞り制御手段２８に出力する。
【０１２４】
絞り制御手段２８は、評価値比較手段２７から入力された比較結果が、「基準値Σ（Ｋ１×Ａ１：Ｋｎ×Ａｎ）≧評価値Σ（Ｋ１×Ｂ１：Ｋｎ×Ｂｎ）」である、すなわち、比較結果信号が“０”である場合、前回のフレームＡのときよりも今回のフレームＢのときの方が合焦している注目領域が少ないと判定する。絞り制御手段２８は、絞り手段２ｂを前回駆動した方向と逆の方向に１段駆動させるように駆動制御する。図９においては、今回のフレームＢにおける判定の結果、絞り手段２ｂを１段プラス方向（絞り方向）に駆動制御する場合を示している。
【０１２５】
以降、同様に、次のフレームにおける判定結果に基づいて、絞り手段２ｂを駆動制御する。このとき、絞り制御手段２８は、最大評価値を検出すると、絞り手段２ｂの開口を、最大評価値の絞り位置に駆動制御する。絞り制御手段２８は、予め設定されている一定時間Ｔだけ絞り手段２ｂの駆動制御を休止して、絞り手段２ｂの開口を保持する。絞り制御手段２８は、一定時間Ｔが経過した後に、絞り手段２ｂの駆動制御を再開する。図９においては、フレームＣにおける評価値Σ（Ｋ１×Ｃ１：Ｋｎ×Ｃｎ）が最大評価値であり、一定時間Ｔだけ絞り手段２ｂの駆動制御を休止する場合を示している。
【０１２６】
このように、内視鏡システム３００では、固体撮像素子３ａが撮像したフレーム毎に、それぞれの注目領域における評価値を算出する。算出したそれぞれの評価値を加重平均した１つの評価値と前のフレームの１つの評価値（基準値）とを比較することによって、次のフレームにおける絞り手段２ｂの開口を制御する。これにより、内視鏡システム３００でも、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００や第２の実施形態に係る内視鏡システム２００と同様に、絞り手段２ｂの開口、すなわち、被写体に合焦する範囲を、被写体が分布している距離の変化に追従させた合焦画像を撮影することができる。
【０１２７】
内視鏡システム３００では、絞り制御手段２８が最大評価値を検出すると、絞り手段２ｂの開口を最大評価値の絞り位置に駆動制御して保持する。これにより、内視鏡システム３００では、固体撮像素子３ａが撮像したそれぞれのフレームの電気信号における僅かなノイズなどの変化によって、絞り手段２ｂの開口、すなわち、被写体に合焦する範囲が頻繁に変わってしまうことを避けることができる。
【０１２８】
第３の実施形態に係る内視鏡システム３００における絞り手段２ｂの制御の全体的な動作について説明する。図１０は、第３の実施形態に係る内視鏡システム３００における絞り制御の全体的な動作の一例を模式的に示した図である。図１０には、図４に示した第１の実施形態に係る内視鏡システム１００における絞り制御の全体的な動作と同様に、焦点位置が撮影対象とする被写体までの距離の中央の位置に設定（固定）され、最大に絞ったときには全ての注目領域に合焦する光学系２における、絞り位置と合焦範囲との関係を模式的に示している。図１０には、光学系２を用いて動いている被写体を撮影した場合のそれぞれのフレームにおける被写体位置と合焦範囲との関係を、時間経過とともに模式的に示している。
【０１２９】
図１０を用いて、内視鏡システム３００における絞り手段２ｂの制御による合焦範囲の変化を説明する。図１０に示した被写体位置および合焦範囲は、図４に示した第１の実施形態に係る内視鏡システム１００における絞り制御の全体的な動作と同様に、奥行き方向の被写体の位置および奥行き方向に合焦する範囲である。
【０１３０】
内視鏡システム３００の光学系２における絞り位置と合焦範囲との関係は、図４に示した第１の実施形態に係る内視鏡システム１００における絞り位置と合焦範囲との関係と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１３１】
内視鏡システム３００では、光学系２を用いてそれぞれのフレームの画像を撮影する。上述した絞り制御の動作によって、それぞれのフレーム毎に絞り手段２ｂの駆動制御を行って、次のフレームの画像を撮影する際の絞り位置を変更する。内視鏡システム３００では、絞り手段２ｂの開口方向および絞り方向への駆動制御を、連続して２回繰り返すことによって、容易に最大評価値を検出できる。
【０１３２】
図１０では、絞り手段２ｂの開口を絞り位置Ａとして、フレームＦ１において太枠で示した被写体位置の範囲（奥行き方向の被写体の位置の範囲）にある被写体の撮影を行い、フレームＦ１における絞り制御の判定結果に基づいて、フレームＦ２の撮影での絞り手段２ｂの開口を１段マイナスした（開口方向にした）絞り位置Ｂに駆動制御した場合を示している。同様に、それぞれのフレームにおける絞り制御の判定結果に基づいて、次のフレームの撮影を行う絞り位置に、絞り手段２ｂを駆動制御する。
【０１３３】
図１０では、絞り手段２ｂの開口が絞り位置Ｂで、フレームＦ４において太枠で示した被写体位置の範囲にある被写体のフレームＦ４の撮影を行い、フレームＦ４における絞り制御の判定結果に基づいて、フレームＦ５の撮影での絞り手段２ｂの開口を１段プラスした（絞り方向にした）絞り位置Ａに駆動制御した場合を示している。このとき、図１０では、フレームＦ４の評価値が最大評価値であると検出し、絞り位置Ａに駆動制御した後に、一定時間Ｔだけ絞り手段２ｂの駆動制御を休止する、すなわち、絞り手段２ｂの開口を最大評価値の絞り位置Ａで保持した場合を示している。
【０１３４】
図１０では、一定時間Ｔが経過した後に、絞り手段２ｂの開口が絞り位置Ａで、フレームＦｓにおいて太枠で示した被写体位置の範囲にある被写体の撮影を行い、フレームＦｓにおける絞り制御の判定結果に基づいて、フレームＦｓ＋１の撮影での絞り手段２ｂの開口を１段マイナスした（開口方向にした）絞り位置Ｂに駆動制御した場合を示している。
【０１３５】
同様に、それぞれのフレームにおける絞り制御の判定結果および評価値に基づいて、次のフレームの撮影を行う絞り位置への絞り手段２ｂの駆動や休止を制御する。これにより、図１０に示したように、被写体位置に追従するように、絞り位置を制御することができる。これにより、内視鏡システム３００では、図１０に示したように、被写体位置が近点側や遠点側に偏っている場合でも、被写体を合焦範囲内に収めた合焦画像を撮影することができる。
【０１３６】
上記に述べたように、第３の実施形態に係る内視鏡システム３００では、それぞれのフレームの画像全体を複数の注目領域に分割する。分割した注目領域のそれぞれの評価値を合計した１つの評価値に基づいて、次のフレームの画像を撮像する際の絞り手段２ｂの開口を、被写体が分布している距離の変化に追従するように制御する。これにより、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００や第２の実施形態に係る内視鏡システム２００と同様に、必要以上に被写界深度を深くして、撮影する画像の解像度を低下させることなく、被写体との距離に応じた適切な被写界深度で、高い解像度の画像を撮影することができる。
【０１３７】
第３の実施形態に係る内視鏡システム３００では、最大評価値を検出したときに、絞り位置を保持する。これにより、それぞれのフレームの電気信号における僅かなノイズなどの変化によって、絞り位置、すなわち、被写体に合焦する合焦範囲が頻繁に変わってしまうことを避け、安定した被写界深度の画像を撮影することができる。
【０１３８】
第３の実施形態に係る内視鏡システム３００では、それぞれのフレーム毎に絞り手段２ｂを１段ずつ駆動させる場合について説明した。しかしながら、絞り手段２ｂを駆動制御する段数は、上述した例に限定されるものではない。例えば、基準値Σ（Ｋ１×Ｚ１：Ｋｎ×Ｚｎ）と評価値Σ（Ｋ１×Ａ１：Ｋｎ×Ａｎ）との大きさを鑑みて、絞り手段２ｂを動作させない制御にしたり、絞り手段２ｂを複数段駆動させる制御にしたりするなど、絞り手段２ｂの駆動制御を適宜変更してもよい。
【０１３９】
第３の実施形態に係る内視鏡システム３００では、評価値算出手段２５が、それぞれの注目領域の評価値を加重平均した１つの評価値を算出する場合について説明した。しかしながら、１つの評価値を算出する方法は、上述した例に限定されるものではない。評価値算出手段２５が、それぞれの注目領域の評価値を加重平均する以外の方法で、１つの評価値を算出してもよい。例えば、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００と同様に、評価値算出手段２５が、算出したそれぞれの注目領域の評価値を出力してもよい。評価値比較手段２７が、それぞれの注目領域毎に、前のフレームの基準値と現在のフレームの評価値とを比較してもよい。
【０１４０】
第３の実施形態に係る内視鏡システム３００では、領域設定手段２４が設定する注目領域は、隙間を設けて離散的に配置した均等な大きさの複数の領域である場合について説明した。しかしながら、領域設定手段２４が設定する注目領域は、上述した例に限定されるものではない。例えば、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００や第２の実施形態に係る内視鏡システム２００と同様に、図３または図５Ａ〜Ｄに示したような配置など、様々な領域を注目領域として設定してもよい。
【０１４１】
第３の実施形態に係る内視鏡システム３００では、照明手段２１が備える光源装置がキセノンランプ１ａであり、キセノンランプ１ａが発光する光の光量を調節して照射するための調光手段２１ｂを備える場合について説明した。しかしながら、光源装置は、ハロゲンランプや、ＬＥＤや、レーザーなどであってもよい。照明手段２１内に調光手段２１ｂを備えなくてもよい。
【０１４２】
＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態に係る内視鏡システムについて説明する。図１１は、第４の実施形態に係る内視鏡システムの概略構成の一例を示したブロック図である。図１１に示した内視鏡システム４００は、照明手段１１と、光学系２２と、撮像手段３と、領域設定手段３４と、評価値算出手段３５と、評価値記憶手段３６と、評価値比較手段３７と、絞り制御手段３８と、を備える。内視鏡システム４００は、画像処理手段９と、画像出力手段１０と、をさらに備えてもよい。第４の実施形態に係る内視鏡システム４００において、撮像手段３と、画像処理手段９と、画像出力手段１０とは、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００の構成要素と同様の構成要素である。照明手段１１は、第２の実施形態に係る内視鏡システム２００と同様の構成要素である。第１の実施形態に係る内視鏡システム１００の構成要素と異なる第４の実施形態に係る内視鏡システム４００の構成要素においても、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００と同様の構成を含む構成要素もある。従って、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００または第２の実施形態に係る内視鏡システム２００と同様の構成要素および構成には、同一の符号を付与し、詳細な説明は省略する。
【０１４３】
光学系２２は、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００に備えた光学系２に、さらに、レンズ駆動手段２ｃを備える。レンズ駆動手段２ｃは、絞り手段２ｂの開口と連動して光学レンズ２ａの焦点位置を移動させる。光学系２２は、レンズ駆動手段２ｃによって焦点位置が変更された被写体光を撮像手段３に届ける。
【０１４４】
撮像手段３は、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００と同様である。撮像手段３は、固体撮像素子３ａが撮像したそれぞれのフレームの電気信号のレベルを、ゲイン調整手段３ｂによって調整する。撮像手段３は、調整された電気信号を画像信号として評価値算出手段３５および画像処理手段９に出力する。
【０１４５】
領域設定手段３４は、撮像手段３が出力した１フレームの画像全体を、例えば、隙間なく複数の領域に分割した注目領域を設定する。このとき、領域設定手段３４は、それぞれの注目領域の大きさを、画像の中央ほど小さくした不均等な大きさに設定する。
【０１４６】
評価値算出手段３５は、領域設定手段３４が設定した注目領域毎に、撮像手段３から入力されたレベル調整後の画像信号から、ノイズ成分を除いた高周波成分の量を検出する。評価値算出手段３５は、検出したそれぞれの注目領域毎の高周波成分の量に相当する評価値を算出する。評価値算出手段３５は、算出した評価値を評価値記憶手段３６、評価値比較手段３７、および絞り制御手段３８に出力する。
【０１４７】
評価値記憶手段３６は、評価値算出手段３５から入力されたそれぞれの注目領域の評価値を、１フレーム分全て個別に記憶する。評価値記憶手段３６は、記憶したそれぞれの評価値を基準値として、評価値比較手段３７に出力する。
【０１４８】
評価値比較手段３７は、評価値算出手段３５が現在のフレームの評価値を出力するタイミングで、評価値記憶手段３６に記憶している対応する注目領域の基準値を読み出す。評価値比較手段３７は、領域設定手段３４が設定した注目領域毎に、評価値算出手段３５から入力されたそれぞれの注目領域の評価値と、評価値記憶手段３６から読み出した対応する注目領域の基準値とを比較する。
【０１４９】
評価値比較手段３７による評価値と基準値との比較においては、評価値と基準値との大きさの比較と、評価値と基準値との差の絶対値（｜評価値−基準値｜）の算出とを行う。評価値比較手段３７は、評価値と基準値との大きさを比較した比較結果（比較結果信号）と、｜評価値−基準値｜の演算結果とを、絞り制御手段３８に出力する。
【０１５０】
絞り制御手段３８は、評価値比較手段３７から入力された全ての注目領域の演算結果および比較結果に基づいて、光学系２に備えた絞り手段２ｂの開口を、絞り方向または開口方向のいずれの方向に駆動制御するかを判定する。より具体的には、絞り制御手段３８は、評価値比較手段３７から入力された比較結果の内、「評価値＞基準値」であると判定された注目領域の数を計数する。絞り制御手段３８は、計数した結果が予め設定された数以上である場合には、絞り手段２ｂを前回駆動した方向（絞り方向または開口方向のいずれか一方の方向）と同じ方向に１段駆動させると判定する。このとき、絞り制御手段３８は、判定した方向に絞り手段２ｂの駆動を制御するための制御信号を出力する。絞り制御手段３８は、計数した結果が予め設定された数よりも少ない場合には、絞り手段２ｂを前回駆動した方向と反対の方向に１段駆動させると判定する。このとき、絞り制御手段３８は、判定した方向に絞り手段２ｂの駆動を制御するための制御信号を出力する。
【０１５１】
絞り制御手段３８は、評価値算出手段３５から入力された現在のフレームにおけるそれぞれの注目領域の評価値に基づいて、絞り手段２ｂの開口を保持させるか否かを判定する。絞り制御手段３８による絞り手段２ｂの開口を保持させるか否かの判定は、評価値算出手段３５から入力された現在のフレームにおける全ての注目領域の評価値、または予め定めた一部の注目領域の評価値を加重平均した代表値に基づいて行う。絞り制御手段３８は、算出した代表値が最大となる絞り手段２ｂの位置を検出したときに、絞り手段２ｂの開口を保持させると判定する。絞り制御手段３８による最大の代表値の検出方法は、第３の実施形態に係る内視鏡システム３００に備えた絞り制御手段２８における最大評価値の検出方法と同じである。つまり、絞り制御手段３８では、第３の実施形態に係る内視鏡システム３００に備えた絞り制御手段２８が最大評価値の検出に用いる評価値の代わりに、代表値を用いて最大の代表値を検出する。絞り制御手段３８は、最大の代表値を検出すると、第３の実施形態に係る内視鏡システム３００に備えた絞り制御手段２８と同様に、絞り手段２ｂの開口を、代表値が最大となる絞り位置となるように駆動制御する。その後、絞り制御手段３８は、予め設定されている一定時間Ｔの間、絞り手段２ｂの駆動制御を休止して絞り位置を保持する。
【０１５２】
絞り制御手段３８は、絞り位置を絞り手段２ｂの駆動制御を休止している途中でも、すなわち、一定時間Ｔが経過していない状態でも、絞り手段２ｂの駆動制御を再び開始することがある。絞り制御手段３８による絞り手段２ｂの駆動制御を再び開始するか否かの判定は、評価値比較手段３７から入力された全ての注目領域の演算結果に基づいて行う。より具体的には、評価値比較手段３７から入力された全ての注目領域の演算結果が、予め設定されている設定値Ｐを超えていない場合には、絞り制御手段３８は、絞り手段２ｂの駆動制御の休止を継続すると判定する。評価値比較手段３７から入力された全ての注目領域の演算結果の内、予め設定されている設定値Ｐを超えた演算結果が１つでもある場合には、絞り制御手段３８は、一定時間Ｔの経過を待たずに、次のフレームから絞り手段２ｂの駆動制御を再び開始すると判定する。絞り制御手段３８が絞り手段２ｂの駆動制御を再び開始すると判定した後の絞り手段２ｂの駆動制御は、第３の実施形態に係る内視鏡システム３００に備えた絞り制御手段２８による絞り手段２ｂの駆動制御と同様である。
【０１５３】
画像処理手段９は、撮像手段３から入力されたそれぞれのフレームの画像信号を、例えば、内視鏡システム４００に接続されたモニタに表示するための形式に変換する画像処理を行った画像データを、画像出力手段１０に出力する。
画像出力手段１０は、画像処理手段９から入力された画像データを、それぞれのフレーム毎に、例えば、内視鏡システム４００に接続されたモニタに出力して表示させる。
【０１５４】
このような構成によって、内視鏡システム４００では、固体撮像素子３ａが撮像した１フレームの画像を複数の注目領域に分割する。分割した注目領域の評価値に基づいて、次のフレームの画像を撮像する際の絞り手段２ｂの開口を制御する。これにより、内視鏡システム４００でも、第１〜第３の実施形態に係る内視鏡システムと同様に、被写体が分布している距離に応じて絞り手段２ｂの開口を制御することによって、絞り手段２ｂの開口を大きくして撮影する解像度の高い合焦画像、または絞り手段２ｂの開口を小さくして撮影する、従来と同様の合焦画像を撮影することができる。
【０１５５】
次に、第４の実施形態に係る内視鏡システム４００における動作について説明する。図１２は、第４の実施形態に係る内視鏡システム４００における絞り制御の動作の一例を示したタイミングチャートである。内視鏡システム４００は、上述したように、固体撮像素子３ａが撮像したそれぞれのフレーム毎に、評価値算出手段３５が注目領域の評価値を算出する。内視鏡システム４００は、それぞれの注目領域の評価値に基づいて、絞り手段２ｂを駆動制御する。
【０１５６】
以下の説明においては、領域設定手段３４が、撮像手段３が出力した１フレームの画像全体を、画像の中央ほど小さくした不均等な大きさで隙間なく配置した複数の領域に分割したそれぞれの注目領域を設定した場合について説明する。この場合に領域設定手段３４が設定する注目領域は、例えば、図５Ｃに示したように配置された注目領域である。図５Ｃに示したように注目領域を設定することにより、内視鏡システム４００における観察対象の領域を、画像全体にした上で、注目する被写体が撮影される可能性が高い中央の位置を優先した絞り手段２ｂの駆動制御をすることができる。
【０１５７】
内視鏡システム４００は、光学系２２にレンズ駆動手段２ｃを備えている。レンズ駆動手段２ｃは、絞り手段２ｂの開口と連動して光学レンズ２ａの焦点位置を移動させる。レンズ駆動手段２ｃは、内視鏡システム４００における近接観察のときの解像度を優先するように設定されている。レンズ駆動手段２ｃは、絞り手段２ｂの開口がいずれの絞り位置にある場合でも、近点にある被写体は合焦範囲に含まれ、絞り手段２ｂの開口を小さくすることによって深くなる被写界深度を有効に利用できるように、光学レンズ２ａの焦点位置を移動させる。
【０１５８】
従来の内視鏡システムに備えた光学系は、絞り手段の開口を大きくしていくほど、光学レンズの焦点位置が遠点の方に移動していく。しかしながら、内視鏡システム４００の光学系２２は、逆に、絞り手段２ｂの開口を小さくしていくほど、光学レンズ２ａの焦点位置が遠点の方に移動していく。つまり、レンズ駆動手段２ｃは、絞り手段２ｂの開口を小さくしていく（絞り方向に駆動する）と、絞り手段２ｂの動き（開口）に連動して、光学レンズ２ａの焦点位置を徐々に遠点の方向に移動させる。レンズ駆動手段２ｃは、絞り手段２ｂの開口の大きさが最小になったときに、内視鏡システム４００の全ての観察範囲が合焦するパンフォーカス状態になる。
【０１５９】
撮像手段３は、光学系２２を通して捉えた現在のフレームＡの被写体の光学像を光電変換した電気信号に応じた画像信号を、評価値算出手段３５に出力する。第４の実施形態に係る内視鏡システム４００においては、絞り手段２ｂの開閉に伴って変動する固体撮像素子３ａが撮像した画像の明るさを適正な明るさに補正する手段として、照明手段１１内に調光手段１１ｂを、撮像手段３内にゲイン調整手段３ｂを、それぞれ備えている。撮像手段３は、固体撮像素子３ａが撮像したフレームＡの画像が暗い場合、まず、照明手段１１内の調光手段１１ｂを優先的に制御して、フレームＡの画像が明るくなるように補正する。撮像手段３は、照明手段１１が照射する光を最大まで明るくした後に、ゲイン調整手段３ｂを用いて固体撮像素子３ａから出力された電気信号を増幅するように制御することによって、フレームＡの画像のノイズ成分を小さくさせる。これにより、撮像手段３は、絞り手段２ｂの開閉にかかわらず一定の明るさに制御した画像信号を、フレームＡの画像信号として評価値算出手段３５に出力する。
【０１６０】
このとき、評価値算出手段３５は、領域設定手段３４が設定した、フレームＡの画像全体を隙間なく、かつ注目する被写体さ撮影される可能性が高い画像の中央ほど小さくした不均等な大きさのｎ個に分割した注目領域毎に、撮像手段３から入力された画像信号からノイズ成分を除いた高周波成分の量を検出した評価値を算出する。図１２に示した評価値Ａ１〜Ａｎにおける「Ａ」および「１〜ｎ」は、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００の動作の説明と同様に、「Ａ」がフレームＡの評価値であることを表し、「１〜ｎ」が対応する注目領域を表している。以下の説明においても、注目領域を区別せずにフレームＡの評価値を表す場合には、「評価値Ａ」という。評価値算出手段３５は、算出したフレームＡのそれぞれの注目領域に対応した評価値Ａ１〜Ａｎを、評価値記憶手段３６、評価値比較手段３７、および絞り制御手段３８に順次出力する。
【０１６１】
評価値記憶手段３６は、評価値算出手段３５から入力されたフレームＡの評価値Ａ１〜Ａｎのそれぞれを、それぞれの注目領域に対応する評価値記憶手段３６内の記憶領域に、順次記憶する。
【０１６２】
評価値比較手段３７は、評価値算出手段３５から入力されたフレームＡの評価値Ａと、評価値記憶手段３６に記憶している前のフレームＺの同じ注目領域に対応した評価値である基準値Ｚとを比較する。図１２に示した基準値Ｚ１〜Ｚｎにおける「Ｚ」および「１〜ｎ」は、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００の動作の説明と同様に、「Ｚ」がフレームＺの基準値であることを表し、「１〜ｎ」が対応する注目領域を表している。以下の説明においても、注目領域を区別せずにフレームＺの基準値を表す場合には、「基準値Ｚ」という。
【０１６３】
より具体的には、図１２に示したように、評価値算出手段３５がフレームＡの評価値Ａ１〜Ａｎのそれぞれを出力するタイミングで、評価値比較手段３７が、評価値記憶手段３６に記憶している、対応する注目領域の前のフレームＺの基準値Ｚ１〜Ｚｎを順次読み出す。評価値比較手段３７は、評価値Ａと基準値Ｚとの大きさを、それぞれの注目領域毎に順次比較する。評価値比較手段３７は、評価値Ａが基準値Ｚよりも大きいか否かを表す比較結果（比較結果信号）を順次、絞り制御手段３８に出力する。評価値比較手段３７は、評価値Ａと基準値Ｚとの差の絶対値（｜評価値Ａ−基準値Ｚ｜）を算出する。評価値比較手段３７は、｜評価値Ａ−基準値Ｚ｜の演算結果を順次、絞り制御手段３８に出力する。
【０１６４】
仮に、前のフレームＺから現在のフレームＡの間に、絞り手段２ｂが１段マイナス方向（開口方向）に駆動されていた場合を想定する。評価値比較手段３７は、まず、最初（１つ目）の注目領域の基準値Ｚ１と評価値Ａ１との大小関係を比較した比較結果（比較結果信号）と、演算結果とを絞り制御手段３８に出力する。図１２においては、基準値Ｚ１と評価値Ａ１との大小比較の結果が「基準値Ｚ１＞評価値Ａ１」である場合を示している。このとき、評価値比較手段３７は、例えば、大小比較の結果を表す比較結果信号＝“０”を、１つ目の注目領域における比較結果として絞り制御手段３８に出力する。評価値比較手段３７は、演算結果（｜評価値Ａ１−基準値Ｚ１｜）を絞り制御手段３８に出力する。
【０１６５】
続いて、評価値比較手段３７は、２つ目の注目領域の基準値Ｚ２と評価値Ａ２との大小関係を比較した２つ目の注目領域における比較結果（比較結果信号）と、演算結果とを絞り制御手段８に出力する。図１２においては、基準値Ｚ２と評価値Ａ２との大小比較の結果が「基準値Ｚ２＜評価値Ａ２」である場合を示している。このとき、評価値比較手段３７は、例えば、比較結果信号＝“１”を、２つ目の注目領域における比較結果として絞り制御手段３８に出力する。評価値比較手段３７は、演算結果（｜評価値Ａ２−基準値Ｚ２｜）を絞り制御手段３８に出力する。
【０１６６】
以降、同様に、評価値比較手段３７は、それぞれの注目領域の基準値Ｚと評価値Ａとの大小関係の比較を繰り返す。評価値比較手段３７は、「評価値Ａ＞基準値Ｚ」が真であれば比較結果信号＝“１”を、偽であれば比較結果信号＝“０”を、それぞれの注目領域における比較結果として順次、絞り制御手段３８に出力する。評価値比較手段３７は、演算結果（｜評価値Ａ−基準値Ｚ｜）を絞り制御手段３８に出力する。このようにして、評価値比較手段３７は、ｎ個の注目領域の全てに対して、基準値Ｚと評価値Ａとの大小関係を比較した比較結果と、評価値Ａと基準値Ｚとの差の絶対値（｜評価値Ａ−基準値Ｚ｜）を算出した演算結果とを順次、絞り制御手段３８に出力する。
【０１６７】
絞り制御手段３８は、評価値比較手段３７から順次入力された比較結果の内、フレームＺの基準値ＺよりもフレームＡの評価値Ａの方が大きかった、すなわち、「評価値Ａ＞基準値Ｚ」であると判定された注目領域の数を計数する。例えば、図１２においては、絞り制御手段３８は、比較結果信号が“１”である数を計数する。絞り制御手段３８は、計数した結果と予め設定された定数とに基づいて、絞り手段２ｂを駆動させる方向を判定する。
【０１６８】
より具体的には、絞り制御手段３８は、計数した結果が予め設定された定数Ｍ以上である場合に、現在のフレームＡの方が前のフレームＺよりも合焦している注目領域が多いと判定する。このとき、絞り制御手段３８は、絞り手段２ｂを前回駆動した方向と同じ方向に１段駆動させるように駆動制御する。逆に、計数した結果が予め設定された定数Ｍよりも少ない場合には、絞り制御手段３８は、現在のフレームＡの方が前のフレームＺよりも合焦している注目領域が少ないと判定する。このとき、絞り制御手段３８は、絞り手段２ｂを前回駆動した方向と逆の方向に１段駆動させるように駆動制御する。この絞り制御手段３８の動作は、第１の実施形態に係る内視鏡システム１００と同様である。
【０１６９】
このとき、絞り制御手段３８は、評価値算出手段３５から入力された現在のフレームＡにおける評価値Ａ１〜Ａｎの全てまたは予め定めた一部を加重平均した代表値に基づいて、最大の代表値を検出する。絞り制御手段３８は、絞り手段２ｂの開口を、代表値が最大となる絞り位置となるように駆動制御する。その後、絞り制御手段３８は、予め設定されている一定時間Ｔの間、絞り位置を絞り手段２ｂの駆動制御を休止して絞り位置を保持する。図１２においては、現在のフレームＡにおいて最大の代表値を検出し、絞り手段２ｂを１段マイナス方向（開口方向）に駆動制御し、予め設定されている一定時間Ｔの間、絞り手段２ｂの駆動制御を休止して絞り位置を保持する場合を示している。
【０１７０】
以降、撮像手段３は、光学系２２を通して捉えた次のフレームＢの被写体の光学像を光電変換した電気信号に応じた画像信号を評価値算出手段３５に出力する。評価値算出手段３５は、フレームＢにおけるそれぞれの注目領域に対応した評価値Ｂ１〜Ｂｎを算出する。評価値算出手段３５は、評価値Ｂ１〜Ｂｎを評価値記憶手段３６、評価値比較手段３７、および絞り制御手段３８に順次出力する。
【０１７１】
評価値比較手段３７は、前回のフレームＡにおいて評価値記憶手段３６に記憶されたフレームＡの評価値Ａのそれぞれを、上述したフレームＺの基準値Ｚのそれぞれと置き換える。評価値比較手段３７は、基準値Ａと評価値算出手段３５から入力されたフレームＢの評価値Ｂとの比較を行う。評価値比較手段３７は、それぞれの注目領域に対応した比較結果信号と演算結果とを、絞り制御手段３８に出力する。これにより、絞り制御手段３８は、フレームＢにおける判定結果に基づいて、絞り手段２ｂを駆動制御する。ただし、図１２においては、絞り手段２ｂの駆動制御を休止して絞り位置を保持しているため、絞り手段２ｂの駆動制御を行わない。
【０１７２】
絞り制御手段３８は、評価値算出手段３５から入力された次のフレームＢにおいて、絞り手段２ｂの駆動制御を再び開始するか否かを判定する。この判定は、上述したように、評価値比較手段３７から入力された全ての注目領域の演算結果に基づいて行う。図１２においては、次のフレームＢにおける全ての注目領域の演算結果（｜評価値Ｂ−基準値Ａ｜）の内、予め設定されている設定値Ｐを超えた演算結果が少なくとも１つあり、絞り制御手段３８が、一定時間Ｔの経過を待たずに、次のフレームＣから絞り手段２ｂの駆動制御を再び開始すると判定した場合を示している。
【０１７３】
評価値比較手段３７は、前回のフレームＢにおいて評価値記憶手段３６に記憶されたフレームＢの評価値Ｂのそれぞれを基準値Ｂとする。評価値比較手段３７は、基準値Ｂと評価値算出手段３５から入力された次のフレームＣの評価値Ｃとの比較を行う。評価値比較手段３７は、それぞれの注目領域に対応した比較結果信号と演算結果とを、絞り制御手段３８に出力する。これにより、絞り制御手段３８は、フレームＣにおける判定結果に基づいて、絞り手段２ｂを駆動制御する。図１２においては、フレームＣにおける判定結果に基づいて、絞り手段２ｂを１段プラス方向（絞り方向）に駆動制御する場合を示している。
【０１７４】
このように、内視鏡システム４００では、固体撮像素子３ａが撮像したフレーム毎に、それぞれの注目領域における評価値を算出する。算出した評価値と前のフレームの評価値（基準値）とを比較することによって、次のフレームにおける絞り手段２ｂの開口を制御する。これにより、内視鏡システム４００でも、第１〜第３の実施形態に係る内視鏡システムと同様に、絞り手段２ｂの開口、すなわち、被写体に合焦する範囲を、被写体が分布している距離の変化に追従させた合焦画像を撮影することができる。
【０１７５】
内視鏡システム４００では、絞り制御手段３８が、全ての注目領域の評価値、または予め定めた一部の注目領域の評価値を加重平均した代表値に基づいて、絞り手段２ｂの駆動制御を休止することによる絞り位置の保持、および絞り手段２ｂの駆動制御の再開を制御する。これにより、内視鏡システム４００でも、第３の実施形態に係る内視鏡システム３００と同様に、固体撮像素子３ａが撮像したそれぞれのフレームの電気信号における僅かなノイズなどの変化によって、絞り手段２ｂの開口、すなわち、被写体に合焦する範囲が頻繁に変わってしまうことを避けることができる。内視鏡システム４００では、絞り位置を保持する一定時間Ｔが経過していない状態でも、絞り手段２ｂの駆動制御を再開することができるため、固体撮像素子３ａが撮像する被写体の位置が大きく変化した場合でも、早い段階で被写体位置に追従した絞り位置に制御することができる。
【０１７６】
第４の実施形態に係る内視鏡システム４００における絞り手段２ｂの制御の全体的な動作について説明する。図１３は、第４の実施形態に係る内視鏡システム４００における絞り制御の全体的な動作の一例を模式的に示した図である。図１３には、焦点位置が絞り手段２ｂの開口に連動して徐々に遠点の方向に移動し、最大に絞ったときには全ての被写体位置の範囲に合焦する光学系２２における、絞り位置と合焦範囲との関係を模式的に示している。図１３には、図４に示した第１の実施形態に係る内視鏡システム１００における絞り制御の全体的な動作、および図１０に示した第３の実施形態に係る内視鏡システム３００における絞り制御の全体的な動作と同様に、光学系２２を用いて動いている被写体を撮影した場合のそれぞれのフレームにおける被写体位置と合焦範囲との関係を、時間経過とともに模式的に示している。
【０１７７】
図１３を用いて、内視鏡システム４００における絞り手段２ｂの制御による合焦範囲の変化を説明する。図１３に示した被写体位置および合焦範囲も、図４に示した第１の実施形態に係る内視鏡システム１００における絞り制御の全体的な動作、および図１０に示した第３の実施形態に係る内視鏡システム３００における絞り制御の全体的な動作と同様に、奥行き方向の被写体の位置および奥行き方向に合焦する範囲である。
【０１７８】
まず、内視鏡システム４００の光学系２２における絞り位置と合焦範囲との関係について説明する。光学系２２は、図１３に示した絞り位置Ａ〜Ｈまでの８段階の絞り位置に制御することができる。それぞれの絞り位置における合焦範囲は、図１３に示した範囲である。より具体的には、絞り位置Ａ、すなわち、絞り手段２ｂの開口の大きさが最小のときの合焦範囲は、被写体位置１〜１６まで、すなわち、被写体との距離が最も近い近点から、被写体との距離が最も離れている遠点までの範囲である。絞り位置Ｂのときの合焦範囲は、被写体位置１〜１４までの範囲である。絞り位置Ｃのときの合焦範囲は、被写体位置１〜１２までの範囲である。絞り位置Ｄのときの合焦範囲は、被写体位置１〜１０までの範囲である。絞り位置Ｅのときの合焦範囲は、被写体位置１〜８までの範囲である。絞り位置Ｆのときの合焦範囲は、被写体位置１〜６までの範囲である。絞り位置Ｇのときの合焦範囲は、被写体位置＝１〜４までの範囲である。絞り位置Ｈ、すなわち、絞り手段２ｂの開口の大きさが最大のときの合焦範囲は、被写体位置１〜２までの範囲である。
【０１７９】
光学系２２の焦点位置は、上述したように、焦点位置が絞り手段２ｂの開口に連動して、図１３に示した黒丸ａの位置に徐々に移動する。光学系２２は、絞り手段２ｂの開口がいずれの絞り位置にある場合でも、常に最近点が合焦範囲に含まれる。
【０１８０】
内視鏡システム４００では、このような光学系２２を用いて、それぞれのフレームの画像を撮影する。上述した絞り制御の動作によって、それぞれのフレーム毎に絞り手段２ｂの駆動制御を行い、次のフレームの画像を撮影する際の絞り位置を変更する。
【０１８１】
図１３では、絞り手段２ｂの開口を絞り位置Ａとして、フレームＦ１において太枠で示した被写体位置の範囲（奥行き方向の被写体の位置の範囲）にある被写体の撮影を行い、フレームＦ１における絞り制御の判定結果に基づいて、フレームＦ２の撮影での絞り手段２ｂの開口を１段マイナスした（開口方向にした）絞り位置Ｂに駆動制御した場合を示している。同様に、それぞれのフレームにおける絞り制御の判定結果に基づいて、次のフレームの撮影を行う絞り位置に、絞り手段２ｂを駆動制御する。
【０１８２】
図１３では、絞り手段２ｂの開口が絞り位置Ｂで、フレームＦ４において太枠で示した被写体位置の範囲にある被写体のフレームＦ４の撮影を行い、フレームＦ４における絞り制御の判定結果に基づいて、フレームＦ５の撮影での絞り手段２ｂの開口を１段プラスした（絞り方向にした）絞り位置Ａに駆動制御した場合を示している。このとき、図１３では、フレームＦ４の評価値に基づいて最大の代表値を検出し、絞り位置Ａに駆動制御した後に、一定時間Ｔだけ絞り手段２ｂの駆動制御を休止する、すなわち、絞り手段２ｂの開口を最大評価値の絞り位置Ａで保持した場合を示している。
【０１８３】
図１３では、一定時間Ｔの経過を待たずに、次のフレームＦｔから絞り手段２ｂの駆動制御を再び開始すると判定した場合を示している。絞り手段２ｂの開口が絞り位置Ａで、フレームＦｔにおいて太枠で示した被写体位置の範囲にある被写体の撮影を行い、フレームＦｔにおける絞り制御の判定結果に基づいて、フレームＦｔ＋１の撮影での絞り手段２ｂの開口を１段マイナスした（開口方向にした）絞り位置Ｂに駆動制御した場合を示している。
【０１８４】
同様に、それぞれのフレームにおける絞り制御の判定結果および評価値を加重平均した代表値に基づいて、次のフレームの撮影を行う絞り位置への絞り手段２ｂの駆動や休止、および絞り手段２ｂの駆動制御の再開を制御する。これにより、図１３に示したように、被写体位置に追従するように、絞り位置を制御することができる。これにより、内視鏡システム４００では、図１３に示したように、被写体位置が近点側に偏っている場合には、絞り手段２ｂの開口を大きくした状態で、被写体を合焦範囲内に収めた合焦画像を撮影することができる。
【０１８５】
上記に述べたように、第４の実施形態に係る内視鏡システム４００では、それぞれのフレームの画像全体を複数の注目領域に分割する。分割した注目領域の評価値に基づいて、次のフレームの画像を撮像する際の絞り手段２ｂの開口を、被写体が分布している距離の変化に追従するように制御する。これにより、第１〜第３の実施形態に係る内視鏡システムと同様に、必要以上に被写界深度を深くして、撮影する画像の解像度を低下させることなく、被写体との距離に応じた適切な被写界深度で、高い解像度の画像を撮影することができる。
【０１８６】
第４の実施形態に係る内視鏡システム４００では、最大の代表値を検出したときに、絞り位置を保持し、一定時間Ｔが経過していない状態でも、絞り手段２ｂの駆動制御を再開する。これにより、それぞれのフレームの電気信号における僅かなノイズなどの変化によって、絞り位置、すなわち、被写体に合焦する合焦範囲が頻繁に変わってしまうことを避けることができる。また、被写体の位置が大きく変化した場合には、早い段階で被写体位置に追従した合焦画像を撮影することができる。
【０１８７】
第４の実施形態に係る内視鏡システム４００では、光学系２２に備えたレンズ駆動手段２ｃが、絞り手段２ｂの動き（開口）に連動して光学レンズ２ａの焦点位置を徐々に遠点の方向に移動させる、つまり、近点を重視する設定である場合について説明した。しかしながら、レンズ駆動手段２ｃによる焦点位置の制御方法は、上述した比較方法に限定されるものではない。焦点位置の制御方法は、中近点や遠点を重視する設定であってもよい。
【０１８８】
第４の実施形態に係る内視鏡システム４００では、それぞれのフレーム毎に絞り手段２ｂを１段ずつ駆動させる場合について説明した。しかしながら、絞り手段２ｂを駆動制御する段数は、１段ずつに限定されるものではない。例えば、基準値Ｚと評価値Ａとの大きさを鑑みて、絞り手段２ｂを動作させない制御にしたり、絞り手段２ｂを複数段駆動させる制御にしたりするなど、絞り手段２ｂの駆動制御を適宜変更してもよい。
【０１８９】
第４の実施形態に係る内視鏡システム４００では、評価値比較手段３７が、それぞれの注目領域毎に、前のフレームの基準値と現在のフレームの評価値とを比較する場合について説明した。しかしながら、評価値比較手段３７における基準値と評価値との比較方法は、上述した比較方法に限定されるものではない。例えば、第２の実施形態に係る内視鏡システム２００や第３の実施形態に係る内視鏡システム３００と同様に、評価値比較手段３７が、何らかの統計値を算出することによって、全ての注目領域の評価値を１つにまとめ、１つにまとまった基準値と評価値とを比較してもよい。
【０１９０】
第４の実施形態に係る内視鏡システム４００では、領域設定手段３４が設定する注目領域は、画像の中央ほど小さくした不均等な大きさで隙間なく配置した複数の領域である場合について説明した。しかしながら、領域設定手段３４が設定する注目領域は、上述した例に限定されるものではない。例えば、第１〜第３の実施形態に係る内視鏡システムと同様に、図３または図５Ａ〜Ｄに示したような配置など、様々な領域を注目領域として設定してもよい。
【０１９１】
第４の実施形態に係る内視鏡システム４００では、照明手段１１が備える光源装置がＬＥＤ１１ａであり、ＬＥＤ１１ａが発光する光を調節する調光手段１１ｂを備える場合について説明した。しかしながら、光源装置は、ハロゲンランプや、キセノンランプや、レーザーなどであってもよい。照明手段１１内に調光手段１１ｂを備えなくてもよい。
【０１９２】
上記に述べたとおり、本発明の実施形態によれば、それぞれのフレームの画像を複数の注目領域に分割する。分割した注目領域の評価値に基づいて、次のフレームの画像を撮像する際の絞り手段の開口を、被写体が分布している距離の変化に追従するように制御する。これにより、絞り手段の開口の大きさを可能な限り大きくすることができる。また、撮影する画像の解像度を低下させることなく、被写体との距離に追従した適切な被写界深度の画像を撮影することができる。
【０１９３】
本発明の実施形態によれば、それぞれの注目領域の評価値に基づいて、絞り位置の保持と絞り手段の駆動の再開とを制御する。これにより、それぞれのフレームの電気信号における僅かなノイズなどによる被写体への合焦範囲の変動を低減できる。また、安定した被写界深度で、被写体の位置に追従した画像を撮影することができる。
【０１９４】
このように、本発明の実施形態によれば、絞り手段を制御することによって、内視鏡装置において観察する全ての観察範囲に合焦している、パンフォーカス状態の画像を撮影することができる。
【０１９５】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の請求の範囲によって限定される。
【産業上の利用可能性】
【０１９６】
上記した内視鏡装置によれば、画像全体において被写体が分布している距離の範囲を考慮し、被写体と内視鏡装置との距離が近く十分な明るさが得られる場合には、開口の大きさを可能な限り大きくするように絞り手段を制御することによって、適切な被写界深度で、高い解像度の画像を得ることができる。
【符号の説明】
【０１９７】
１００，２００，３００，４００    内視鏡システム（内視鏡装置）
１，１１，２１    照明手段
１ａ    キセノンランプ（光源）
１１ａ    ＬＥＤ（光源）
１１ｂ，２１ｂ    調光手段
２，２２    光学系
２ａ    光学レンズ
２ｂ    絞り手段
２ｃ    レンズ駆動手段
３，１３    撮像手段
３ａ    固体撮像素子
３ｂ    ゲイン調整手段
４，１４，２４，３４    領域設定手段
５，１５，２５，３５    評価値算出手段
６，１６，２６，３６    評価値記憶手段
７，１７，２７，３７    評価値比較手段
８，１８，２８，３８    絞り制御手段
９    画像処理手段
１０    画像出力手段
【図１】
2013180147.tif 000003
【図２】
2013180147.tif 000004
【図３】
2013180147.tif 000005
【図４】
2013180147.tif 000006
【図５Ａ】
2013180147.tif 000007
【図５Ｂ】
2013180147.tif 000008
【図５Ｃ】
2013180147.tif 000009
【図５Ｄ】
2013180147.tif 000010
【図６】
2013180147.tif 000011
【図７】
2013180147.tif 000012
【図８】
2013180147.tif 000013
【図９】
2013180147.tif 000014
【図１０】
2013180147.tif 000015
【図１１】
2013180147.tif 000016
【図１２】
2013180147.tif 000017
【図１３】
2013180147.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月17日(2014.10.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に向けて光源の光を照射する照明手段と、
被写体像を結像する光学レンズと、開口の大きさを複数の段階に調整する絞り手段と、を具備した光学系と、
前記光学系を通して捉えた前記被写体の光学像を、前記光学像に応じた電気信号に変換する固体撮像素子を具備し、前記電気信号に基づいて形成される画像に応じた画像信号を出力する撮像手段と、
前記撮像手段が出力した前記画像信号によって形成される前記画像中に、少なくとも１つの注目領域を設定する領域設定手段と、
前記注目領域における合焦の度合いを示す評価値を算出し、前記評価値を出力する評価値算出手段と、
前記評価値算出手段が出力した前記評価値を記憶する評価値記憶手段と、
前記評価値記憶手段に記憶されている以前の前記評価値を基準値として読み出し、前記基準値と、前記評価値算出手段が出力した現在の前記評価値とを比較し、前記基準値と前記評価値との比較結果を出力する評価値比較手段と、
前記評価値比較手段が出力した前記比較結果に基づいて、前記絞り手段の開口を制御する制御信号を出力する絞り制御手段と、
を備える内視鏡装置。
【請求項２】
前記撮像手段は、
前記固体撮像素子が出力したフレーム毎の前記電気信号を電気的に調整することによって、前記電気信号に基づいて形成される前記画像の明るさを調整するゲイン調整手段、
をさらに備え、
前記撮像手段は、
前記画像が一定の明るさとなるように調整したそれぞれのフレームの前記電気信号に応じた前記画像信号を出力する、
請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
前記照明手段は、
前記光源の光量を調整する調光手段、
をさらに備え、
前記撮像手段は、
前記固体撮像素子が出力するフレーム毎の前記電気信号に基づいて形成される前記画像の明るさを一定の明るさにするように、前記照明手段によって前記光源の光量を調整する、
請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記照明手段は、
前記光源の光量を調整する調光手段、
をさらに備え、
前記撮像手段は、
前記固体撮像素子が出力したフレーム毎の前記電気信号を電気的に調整することによって、前記電気信号に基づいて形成される前記画像の明るさを調整するゲイン調整手段、
をさらに備え、
前記撮像手段は、
前記照明手段によって前記光源の光量を最大とした後に前記固体撮像素子が出力したフレームの前記電気信号を、前記ゲイン調整手段によって調整する、
請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記領域設定手段は、
前記撮像手段が出力した前記画像信号によって形成される前記画像全体に、隙間なく複数の前記注目領域を設定する、
請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記領域設定手段は、
前記撮像手段が出力した前記画像信号によって形成される前記画像に、隙間を設けて離散的に複数の前記注目領域を設定する、
請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記領域設定手段は、
均等な大きさの前記注目領域を設定する、
請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
前記照明手段は、
前記光源の光量を調整する調光手段、
をさらに備え、
前記撮像手段は、
前記固体撮像素子が出力したフレーム毎の前記電気信号を電気的に調整することによって、前記電気信号に基づいて形成される前記画像の明るさを調整するゲイン調整手段、
をさらに備え、
前記撮像手段は、
前記照明手段によって前記光源の光量を調整し、前記光源の光量を調整した前記光源の光で前記固体撮像素子が出力したそれぞれのフレームの前記電気信号を、前記ゲイン調整手段によって調整して得られたそれぞれのフレームの前記画像信号を出力し、
前記評価値算出手段は、
前記撮像手段による前記光源の光量の調整および前記電気信号の電気的な調整がされて得られたそれぞれのフレームの前記画像信号に基づいて、それぞれのフレームの前記画像信号に対応した前記評価値を算出する、
請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項９】
前記評価値算出手段は、
前記領域設定手段が設定した前記注目領域毎に、現在のフレームにおける前記評価値を算出し、
前記評価値記憶手段は、
前記評価値算出手段が出力した現在のフレームにおける前記評価値を前記注目領域毎に記憶し、
前記評価値比較手段は、
前記評価値算出手段が出力した現在のフレームにおけるそれぞれの前記注目領域の前記評価値と、前記評価値記憶手段から読み出したそれぞれの前記注目領域に対応する１フレーム前の前記基準値とを比較し、前記評価値と前記基準値とを比較したそれぞれの前記注目領域に対応した前記比較結果を出力し、
前記絞り制御手段は、
前記評価値比較手段から出力されたそれぞれの前記注目領域に対応した前記比較結果において、現在のフレームの前記評価値が１フレーム前の前記基準値よりも大きいことを表している前記比較結果の数が、予め設定した数以上である場合に、前記絞り手段の開口が、１フレーム前から現在のフレームに遷移する際に制御した方向と同じ方向に、少なくとも１段階動くように制御し、
現在のフレームの前記評価値が１フレーム前の前記基準値よりも大きいことを表している前記比較結果の数が、前記予め設定した数よりも少ない場合に、前記絞り手段の開口が、１フレーム前から現在のフレームに遷移する際に制御した方向と逆の方向に、少なくとも１段階動くように制御する、
請求項８に記載の内視鏡装置。
【請求項１０】
前記評価値算出手段は、
前記領域設定手段が設定した前記注目領域のそれぞれに対応したそれぞれの前記評価値を合計した合計値を算出し、前記合計値を、現在のフレームにおける前記評価値として出力し、
前記評価値記憶手段は、
前記評価値算出手段が出力した現在のフレームにおける前記評価値を記憶し、
前記評価値比較手段は、
前記評価値算出手段が出力した現在のフレームにおける前記評価値と、前記評価値記憶手段から読み出した１フレーム前の前記基準値とを比較し、前記評価値と前記基準値とを比較した前記比較結果を出力し、
前記絞り制御手段は、
前記評価値比較手段から出力された前記比較結果が、現在のフレームにおける前記合計値である前記評価値が、１フレーム前における前記合計値である前記基準値よりも大きいことを表している場合に、前記絞り手段の開口が、１フレーム前から現在のフレームに遷移する際に制御した方向と同じ方向に、少なくとも１段階動くように制御し、
前記比較結果が、現在のフレームにおける前記合計値である前記評価値が、１フレーム前における前記合計値である前記基準値以下であることを表している場合に、前記絞り手段の開口が、１フレーム前から現在のフレームに遷移する際に制御した方向と逆の方向に、少なくとも１段階動くように制御する、
請求項８に記載の内視鏡装置。
【請求項１１】
前記評価値算出手段は、
前記領域設定手段が設定した前記注目領域のそれぞれに対応したそれぞれの前記評価値を加重平均した加重平均値を算出し、前記加重平均値を、現在のフレームにおける前記評価値として出力し、
前記評価値記憶手段は、
前記評価値算出手段が出力した現在のフレームにおける前記評価値を記憶し、
前記評価値比較手段は、
前記評価値算出手段が出力した現在のフレームにおける前記評価値と、前記評価値記憶手段から読み出した１フレーム前の前記基準値とを比較し、前記評価値と前記基準値とを比較した前記比較結果を出力し、
前記絞り制御手段は、
前記評価値比較手段から出力された前記比較結果が、現在のフレームにおける前記加重平均値である前記評価値が、１フレーム前における前記加重平均値である前記基準値よりも大きいことを表している場合に、前記絞り手段の開口が、１フレーム前から現在のフレームに遷移する際に制御した方向と同じ方向に、少なくとも１段階動くように制御し、
前記比較結果が、現在のフレームにおける前記加重平均値である前記評価値が、１フレーム前における前記加重平均値である前記基準値以下であることを表している場合に、前記絞り手段の開口が、１フレーム前から現在のフレームに遷移する際に制御した方向と逆の方向に、少なくとも１段階動くように制御する、
請求項８に記載の内視鏡装置。
【請求項１２】
前記絞り制御手段は、
前記領域設定手段が設定した前記注目領域のそれぞれに対応した、現在のフレームにおけるそれぞれの前記評価値の中から、最大の評価値を検出した場合、前記絞り手段の開口を、前記評価値が最大となる位置に動かすように制御し、予め設定されている一定時間の間、前記位置での前記絞り手段の開口の状態を保持させ、前記一定時間が経過した後、前記絞り手段の開口が小さくなる方向に少なくとも１段階動くように制御する、
請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項１３】
前記評価値比較手段は、
前記領域設定手段が設定した前記注目領域のそれぞれに対応した、現在のフレームにおけるそれぞれの前記評価値と、前記評価値記憶手段に記憶されている１フレーム前の対応する前記基準値との差の絶対値を算出し、前記絶対値を算出した結果をそれぞれの前記注目領域毎の演算結果としてそれぞれ出力し、
前記絞り制御手段は、
前記一定時間の間に、前記評価値比較手段から出力されたそれぞれの前記注目領域に対応した前記演算結果の内、少なくとも１つの前記演算結果が、予め設定した値を超えた場合、前記一定時間の前記絞り手段の開口の状態の保持を終了し、次のフレームから前記絞り手段の開口の制御を再開する、
請求項１２に記載の内視鏡装置。
【請求項１４】
前記光学系は、
前記絞り手段の開口に連動して前記光学レンズの焦点位置を設定するレンズ駆動手段、
をさらに備える、
請求項８に記載の内視鏡装置。
【請求項１５】
前記レンズ駆動手段は、
前記絞り手段の開口が最も大きいときに、近端にある前記被写体が前記光学系の合焦範囲に含まれ、前記絞り手段の開口を小さくしていくに従って徐々に、近端にある前記被写体から遠端にある前記被写体まで前記光学系の合焦範囲に含まれ、前記絞り手段の開口が最も小さいときに、前記固体撮像素子によって前記被写体の前記光学像を前記電気信号に変換する全ての範囲が前記光学系の合焦範囲に含まれるように、前記光学レンズの焦点位置を設定する、
請求項１４に記載の内視鏡装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の第１の態様によれば、内視鏡装置は、被写体に向けて光源の光を照射する照明手段と、被写体像を結像する光学レンズと、開口の大きさを複数の段階に調整する絞り手段と、を具備した光学系と、前記光学系を通して捉えた前記被写体の光学像を、前記光学像に応じた電気信号に変換する固体撮像素子を具備し、前記電気信号に基づいて形成される画像に応じた画像信号を出力する撮像手段と、前記撮像手段が出力した前記画像信号によって形成される前記画像中に、少なくとも１つの注目領域を設定する領域設定手段と、前記注目領域における合焦の度合いを示す評価値を算出し、前記評価値を出力する評価値算出手段と、前記評価値算出手段が出力した前記評価値を記憶する評価値記憶手段と、前記評価値記憶手段に記憶されている以前の前記評価値を基準値として読み出し、前記基準値と、前記評価値算出手段が出力した現在の前記評価値とを比較し、前記基準値と前記評価値との比較結果を出力する評価値比較手段と、前記評価値比較手段が出力した前記比較結果に基づいて、前記絞り手段の開口を制御する制御信号を出力する絞り制御手段と、を備える。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の第２の態様によれば、前記第１の態様に係る内視鏡装置において、前記撮像手段は、前記固体撮像素子が出力したフレーム毎の前記電気信号を電気的に調整することによって、前記電気信号に基づいて形成される前記画像の明るさを調整するゲイン調整手段、をさらに備えてもよい。前記撮像手段は、前記画像が一定の明るさとなるように調整したそれぞれのフレームの前記電気信号に応じた前記画像信号を出力してもよい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の第３の態様によれば、前記第１の態様に係る内視鏡装置において、前記照明手段は、前記光源の光量を調整する調光手段、をさらに備えてもよい。前記撮像手段は、前記固体撮像素子が出力するフレーム毎の前記電気信号に基づいて形成される前記画像の明るさを一定の明るさにするように、前記照明手段によって前記光源の光量を調整してもよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の第４の態様によれば、前記第１の態様に係る内視鏡装置において、前記照明手段は、前記光源の光量を調整する調光手段、をさらに備えてもよい。前記撮像手段は、前記固体撮像素子が出力したフレーム毎の前記電気信号を電気的に調整することによって、前記電気信号に基づいて形成される前記画像の明るさを調整するゲイン調整手段、をさらに備えてもよい。前記撮像手段は、前記照明手段によって前記光源の光量を最大とした後に前記固体撮像素子が出力したフレームの前記電気信号を、前記ゲイン調整手段によって調整してもよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本発明の第５の態様によれば、前記第１の態様に係る内視鏡装置において、前記領域設定手段は、前記撮像手段が出力した前記画像信号によって形成される前記画像全体に、隙間なく複数の前記注目領域を設定してもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の第６の態様によれば、前記第１の態様に係る内視鏡装置において、前記領域設定手段は、前記撮像手段が出力した前記画像信号によって形成される前記画像に、隙間を設けて離散的に複数の前記注目領域を設定してもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の第８の態様によれば、前記第１の態様に係る内視鏡装置において、前記照明手段は、前記光源の光量を調整する調光手段、をさらに備えてもよい。前記撮像手段は、前記固体撮像素子が出力したフレーム毎の前記電気信号を電気的に調整することによって、前記電気信号に基づいて形成される前記画像の明るさを調整するゲイン調整手段、をさらに備えてもよい。前記撮像手段は、前記照明手段によって前記光源の光量を調整し、前記光源の光量を調整した前記光源の光で前記固体撮像素子が出力したそれぞれのフレームの前記電気信号を、前記ゲイン調整手段によって調整して得られたそれぞれのフレームの前記画像信号を出力してもよい。前記評価値算出手段は、前記撮像手段による前記光源の光量の調整および前記電気信号の電気的な調整がされて得られたそれぞれのフレームの前記画像信号に基づいて、それぞれのフレームの前記画像信号に対応した前記評価値を算出してもよい。
【国際調査報告】
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