(57)【要約】【課題】ハレーションが発生する場合でも精度のよい合焦状態が得られるようにする。【解決手段】マイコン４２に、ハレーション判定部４２ＡとパッシブＡＦ制御部４２Ｂを設け、このハレーション判定部４２Ａでは、撮像エリア内で複数に分割された測距エリアの信号レベルがハレーションレベルにあるか否かを判定し、上記パッシブＡＦ制御部４２Ｂでは、ハレーションレベルにある測距エリアを判定したとき、その測距エリアを除いたエリアにおいてＢＰＦ部４０から出力された高周波信号により焦点評価演算を行い、この焦点評価値に基づいて山登り動作によるパッシブオートフォーカスを行う。この結果、ピントの合った鮮明な拡大映像等が得られる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸方向に移動し焦点距離を可変にする可動レンズを有する対物光学系と、この対物光学系を介して被観察体を撮像する固体撮像素子とを備え、この固体撮像素子の出力から映像信号を形成する電子内視鏡装置において、
上記映像信号から上記可動レンズの合焦状態を評価するための高周波信号を取り出す高周波信号抽出回路と、
上記映像信号に基づき、撮像エリアを複数に分割した各エリアの信号レベルがハレーションレベルにあるか否かを判定する判定回路と、
上記高周波信号抽出回路から出力された高周波信号に基づいてパッシブオートフォーカス制御をすると共に、上記判定回路がハレーションレベルにある分割エリアの存在を判定したときは、このハレーションレベルの分割エリアを除いたエリアの高周波信号に基づいてパッシブオートフォーカス制御をするパッシブオートフォーカス制御部と、を設けたことを特徴とするオートフォーカス機能を備えた電子内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はオートフォーカス機能を備えた電子内視鏡装置、特に対物光学系に設けた可動レンズによって光学的に拡大した被観察体像を撮像すると共に、オートフォーカス制御を行う電子内視鏡装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子内視鏡装置は、固体撮像素子であるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等を電子内視鏡（電子スコープ）の先端部に搭載し、光源装置からの光を照明することにより被観察体内を撮像し、またこの電子内視鏡で得られたＣＣＤの撮像信号をプロセッサ装置へ出力し、このプロセッサ装置で映像処理を施すことにより、被観察体の映像をモニタへ表示するものである。
【０００３】
図６には、この種の電子内視鏡において、特開２００１−１００１１４号公報等に示されるような対物レンズ移動機構付き内視鏡の先端部の構成が示されている。図６において、内視鏡先端部１の支持部２の先端面には、観察窓レンズ３が設けられ、この観察窓レンズ３の光路の後側に、プリズム４、カバーガラス５を介して固体撮像素子であるＣＣＤ６が配置される。このＣＣＤ６は、回路基板７を介して信号線８に接続されており、この信号線８を介してＣＣＤ６で撮像された信号はプロセッサ装置へ供給される。
【０００４】
上記観察窓レンズ３とプリズム４との間には、対物光学系を構成する第１可動レンズ１０及び第２可動レンズ１１が配置され、この第１可動レンズ１０の保持枠１２と第２可動レンズ１１の保持枠１３は、その係合孔１２Ａと１３Ａが円柱状のカム軸１４の外周に嵌合することにより、当該カム軸１４に取り付けられる。また、上記の係合孔１２Ａにはカムピン１６、係合孔１３Ａにはカムピン１７が突出形成され、一方のカム軸１４には、その軸線に対して傾斜角度の異なるカム溝１８，１９が形成されており、このカム溝１８に上記カムピン１６、カム溝１９に上記カムピン１７が係合することになる。
【０００５】
そして、上記カム軸１４には、モータ２０の軸２０Ｚが取り付けられる。従って、モータ２０の回転制御によってカム軸１４を回転させれば、カム溝１８，１９とカムピン１６，１７の係合によって第１可動レンズ１０、第２可動レンズ１１が光軸方向に前後移動（異なる量の移動）し、これによって光学的変倍（拡大）等が行われる。
【０００６】
また、近年では、特開２００２−２６３０５８号公報に示されるように、オートフォーカス機構を持つようにしたものが製作されており、このオートフォーカス機構及び制御によれば、従来よりもピント合わせが精密かつ詳細に行われた拡大映像等をモニタに表示し、観察することが可能となる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１００１１４号公報
【特許文献２】
特開２００２−２６３０５８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電子内視鏡装置においてオートフォーカス制御を行う場合で、被観察体内の粘膜上で反射した光によってハレーションが生じたときには、合焦制御の精度が低下するという問題があった。即ち、一般に電子内視鏡装置では粘膜で覆われた消化器官等を撮像対象とするため、電子内視鏡先端から照明した光が粘膜上で反射し、モニタ画面上にハレーションが発生する。そして、このハレーションが生じた部分の映像信号からは、合焦状態（焦点）を評価するための信号が得られないため、オートフォーカス制御を精度良く行うことができなくなる。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ハレーションが発生する場合でも精度のよい合焦状態を得ることができるオートフォーカス機能を備えた電子内視鏡装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、光軸方向に移動し焦点距離を可変にする可動レンズを有する対物光学系と、この対物光学系を介して被観察体を撮像する固体撮像素子とを備え、この固体撮像素子の出力から映像信号を形成する電子内視鏡装置において、上記映像信号から上記可動レンズの合焦状態を評価するための高周波信号を取り出す高周波信号抽出回路と、上記映像信号に基づき、撮像エリアを複数に分割（設定）した各エリアの信号レベルがハレーションレベルにあるか否かを判定する判定回路と、上記高周波信号抽出回路から出力された高周波信号に基づいてパッシブオートフォーカス制御をすると共に、上記判定回路がハレーションレベルにある分割エリアの存在を判定したときは、このハレーションレベルの分割エリアを除いたエリアの高周波信号に基づいてパッシブオートフォーカス制御をするパッシブオートフォーカス制御部と、を設けたことを特徴とする。
【００１１】
上記の構成によれば、例えば８分割のＡ〜Ｈの測距エリアにおいてハレーションがあるか否かの判定が行われ、例えば測距エリアＨでハレーションが生じていると判定されたときは、このエリアＨを除いたＡ〜Ｇのエリアの高周波信号に基づいてパッシブオートフォーカスが行われる。このパッシブオートフォーカスでは、映像信号の高周波信号によって焦点が評価され（又はコントラストが評価され）、山登り動作によって合焦状態が得られる。即ち、高周波信号に基づく焦点評価演算によって山登りの方向（評価が向上する方向）、即ち遠距離（∞）から至近距離又は至近距離から遠距離のいずれの方向であるかが決定され、この決定に従って可動レンズが動かされる。そして、この山登り動作において焦点評価の値が最大となった時点で可動レンズを停止することにより、良好な合焦状態が得られることになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１には、実施例に係るオートフォーカス機能を備えた電子内視鏡装置の構成が示されている。図１において、内視鏡先端部２２には、図６の構成と同様に観察窓レンズ２４の後側に、対物光学系を構成する第１可動レンズ（又は群）２５及び第２可動レンズ（又は群）２６が配置され、この第２可動レンズ２６の後側に、カバーガラス等を介して固体撮像素子であるＣＣＤ２７が配置される。このＣＣＤ２７で撮像された信号は、回路基板及び信号線を介してプロセッサ装置へ供給される。
【００１３】
また、上記第１可動レンズ２５と第２可動レンズ２６は、それぞれのアクチュエータ２８Ａと２８Ｂに取り付けられており、これらのアクチュエータ２８Ａ，２８Ｂとしては、圧電アクチュエータ、静電アクチュエータ等のリニアアクチュエータや、図６で示したカム機構を可動レンズ２５，２６のそれぞれに配置し、そのカム軸をモータや線状伝達部材で駆動するもの等が用いられる。これらのアクチュエータ２８Ａ，２８Ｂによって上記第１及び第２の可動レンズ２５，２６が光軸方向に相対的に前後移動することになり、第１可動レンズ２５は主にオートフォーカス（ピント合せ）の役目をし、第２可動レンズ２６は光学的変倍（焦点距離可変）の役目をするように構成される。
【００１４】
更に、当該装置には、上述したＣＣＤ２７を駆動するためのタイミングジェネレータ（ＴＧ）３０、このＣＣＤ２７の出力信号を入力して相関二重サンプリング動作と自動利得制御をするＣＤＳ（相関二重サンプリング）／ＡＧＣ（自動利得制御）回路３１が設けられ、このＣＤＳ／ＡＧＣ回路３１の後段には、Ａ／Ｄ変換器３２、各種の映像処理を施すためのＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）３３、１フレームの映像データを記憶する映像メモリ３４、Ｄ／Ａ変換器３５、プロセッサ装置に接続されるモニタ３６が配置される。
【００１５】
また、上記先端部２２に配置されたアクチュエータ２８Ａ，２８Ｂを駆動するためのアクチュエータ駆動回路３８が設けられる。なお、上述したＣＤＳ／ＡＧＣ回路３１からアクチュエータ駆動回路３８までの回路は、電子内視鏡とプロセッサ装置のいずれかに振り分けられて配置されている。
【００１６】
このような電子内視鏡装置において、上記Ａ／Ｄ変換器３２の出力映像信号を入力し、この映像信号（輝度信号等）の高周波成分を取り出すＢＰＦ（帯域通過フィルタ）部４０が設けられており、このＢＰＦ部４０では通過帯域（中心周波数）の異なる二つのＢＰＦによって焦点（又はコントラスト）を評価するための二種類の高周波成分（第１と第２の高周波検波信号）を取り出している。また、電子内視鏡又はプロセッサ装置の全体の制御を統括するマイコン４２が設けられ、このマイコン４２の中に、ハレーション判定部４２Ａとパッシブオートフォーカス（ＡＦ）制御部４２Ｂが設けられる。
【００１７】
上記ハレーション判定部４２Ａは、上記ＢＰＦ部４０からの出力（又はＡ／Ｄ変換器３２からの出力でもよい）に基づいて撮像エリア（領域）内のハレーション状態を検出、判定する。即ち、図２に示されるように、実施例では撮像エリア（表示エリア）Ｅ１を８分割したエリアＡ〜Ｈを測距エリアとして設定しており、この測距エリアＡ〜Ｈのそれぞれにおいて、輝度信号に相当する上記ＢＰＦ部４０からの出力信号のレベルが予め設定したしきい値ａよりも小さい（レベル≦ａ）か否かを比較することによりハレーション状態であるか否かが判定される。また、上記パッシブＡＦ制御部４２Ｂは、上記ハレーション判定部４２Ａの出力に基づき、ハレーションが生じていない場合は、例えば全ての測距エリアＡ〜Ｈの高周波信号から焦点評価演算（焦点電圧演算或いはコントラスト評価演算）を行い、例えば測距エリアＨにおいてハレーションが生じている場合は、これを除いた測距エリアＡ〜Ｇの高周波信号から焦点評価演算を行い、山登り動作によってパッシブオートフォーカスが行われる。
【００１８】
図３には、オートフォーカス制御の山登り動作が示されており、この制御では、演算された焦点評価値（焦点電圧）から山登りの方向が決定され、例えば矢示Ｃのように遠距離（∞）から至近距離へ向けて可動レンズ２５，２６の位置を動かし、レンズ位置がＰ２からＰ３へ移動して焦点評価値が低下するときを把握することにより、焦点深度Ｆ内にレンズ２５，２６を移動させる。
【００１９】
実施例は以上の構成からなり、その作用を図５の参照の下に説明する。まず、この例の電子内視鏡装置では、図１のＣＣＤ２７にて被観察体内を撮像することができ、その後段のＣＤＳ／ＡＧＣ回路３１〜Ｄ／Ａ変換器３５の回路による映像処理を経て、モニタ３６の画面に被観察体の映像が表示される。また、不図示の変倍スイッチ（ズームスイッチ）を操作すると、可動レンズ２５，２６が変倍位置及びピントが合う位置に駆動され、光学的に拡大した被観察体像がＣＣＤ２７で撮像されることにより、モニタ３６の画面に拡大した被観察体の映像が表示される。
【００２０】
そして、図５のＳｔｅｐ１０１に示されるように、マイコン４２にてオートフォーカス動作指示を受けると、Ｓｔｅｐ１０２では可動レンズ２５，２６の位置データが読み込まれ、次のｓｔｅｐ１０３及び１０４にて第１高周波検波信号と第２高周波検波信号が入力される。次いで、Ｓｔｅｐ１０５では、上記第１高周波検波信号の図３の測距エリアＡ〜Ｈの信号レベルがしきい値（設定値）ａよりも小さいか否かが判定され、一方のＳｔｅｐ１０６では上記第２高周波検波信号の測距エリアＡ〜Ｈの信号レベルがしきい値ａよりも小さいか否かが判定され、しきい値ａ以下（レベル≦ａ）が判定されたときは共にＳｔｅｐ１０７へ移行し、しきい値ａ以上（レベル＜ａ）が判定されたときは、Ｓｔｅｐ１０８，１０９へ移行する。
【００２１】
上記Ｓｔｅｐ１０７では、全ての測距エリアＡ〜Ｈ（ここでは、全てではなく例えば中心部のＥ〜Ｈのエリアのみに限定する等の変更も可能である）による焦点評価演算が行われ、上記Ｓｔｅｐ１０８，１０９ではハレーションを起こしたエリアを除いた状態で焦点評価演算が行われる。例えば、図４に示されるようにモニタ３６の画面でハレーションがＨａの部分で生じ、図２に示されるようにＤとＨのエリアでしきい値ａ以上であることが判定された場合は、残りのＡ〜Ｃ及びＥ〜Ｇの測距エリアによる焦点評価演算が行われる。
【００２２】
次に、Ｓｔｅｐ１１０では、上記の焦点評価演算で得られた焦点評価値に基づいて合焦しているか否かが判定され、Ｙ（ＹＥＳ）のときは元へ戻り、Ｎ（ＮＯ）のときはＳｔｅｐ１１１にて山登り動作方向が決定され、次のＳｔｅｐ１１２にてレンズ動作が実行される。即ち、遠距離（∞）から至近距離へ向かう方向又は至近距離から遠距離へ向かう方向のいずれかで、焦点評価値が向上する方向を決定し、この決定方向へ向けて可動レンズ２５，２６を移動させ、Ｓｔｅｐ１０２へ戻る。このような動作を繰り返すことにより、可動レンズ２５，２６が最終的に合焦の位置に移動することになり、この結果、被観察体に良好にピントの合った映像又は拡大映像をモニタ３６上に表示することが可能となる。
【００２３】
このようにして、当該実施例では、測距エリアにおいて、高周波成分が存在せず焦点評価ができないハレーション部分を除外して、オートフォーカス制御をするようにしたので、オートフォーカスの制御が精度よく行われ、また山登り動作の頂点（焦点評価の最大値）付近での合焦動作のハンチングを誘発することもないという利点がある。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、撮像エリア内の複数の分割エリアの信号レベルがハレーションレベルにあるか否かを判定し、ハレーションレベルにある分割エリアの存在を判定したときは、その分割エリアを除いたエリアの高周波信号に基づいてパッシブオートフォーカス制御を実行するようにしたので、ハレーションが発生する場合でも精度のよい合焦状態を得ることができ、電子内視鏡の特に拡大映像においてピントの合った鮮明な被観察体像が表示、観察可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るオートフォーカス機能を備えた電子内視鏡装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図２】実施例の撮像エリアにおいて設定される分割測距エリアを示す図である。
【図３】実施例のオートフォーカスにおける山登り動作を示す図である。
【図４】実施例のモニタ画面上でのハレーション部分を示す図である。
【図５】実施例のマイコンでの動作を示すフローチャートである。
【図６】従来の電子内視鏡先端部の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１，２２…内視鏡先端部、
１０，２５…第１可動レンズ、
１１，２６…第２可動レンズ、
２８Ａ，２８Ｂ…アクチュエータ、
３１…ＣＤＳ／ＡＧＣ回路、  ３３…ＤＳＰ、
３８…アクチュエータ駆動回路、
４０…ＢＰＦ部、          ４２…マイコン、
４２Ａ…ハレーション判定部、
４２Ｂ…パッシブＡＦ制御部、
Ａ〜Ｈ…分割測距エリア。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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