JP2004272037A - 自動焦点調節装置及び自動焦点調節方法 - Google Patents
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Abstract
【目的】特に輝度変化の少ない被写体において、高精度に焦点調節可能な自動焦点調節装置及び自動焦点調節方法を得る。
【構成】ＡＦ評価値に基づいてフォーカスレンズをピント位置に移動させる自動焦点調節装置において、撮像手段の画素群から画像データ群を得る画像取得手段と；この画像データ群をＨＳＩデータ群に変換する第１データ変換手段と；このＨＳＩデータ群のうち、彩度データＳを増幅させる彩度強調手段と；この増幅された彩度データＳと増幅されていない色相データＨ及び明度データＩからなるＨＳＩデータ群を、ＲＧＢ画像データ群に変換する第２データ変換手段と；この第２データ変換手段から入力したＲＧＢ画像データ群を用いて前記ＡＦ評価値を算出する評価値算出手段と；を備える。
【選択図】 図１
【構成】ＡＦ評価値に基づいてフォーカスレンズをピント位置に移動させる自動焦点調節装置において、撮像手段の画素群から画像データ群を得る画像取得手段と；この画像データ群をＨＳＩデータ群に変換する第１データ変換手段と；このＨＳＩデータ群のうち、彩度データＳを増幅させる彩度強調手段と；この増幅された彩度データＳと増幅されていない色相データＨ及び明度データＩからなるＨＳＩデータ群を、ＲＧＢ画像データ群に変換する第２データ変換手段と；この第２データ変換手段から入力したＲＧＢ画像データ群を用いて前記ＡＦ評価値を算出する評価値算出手段と；を備える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、特に電子内視鏡に適した自動焦点調節装置及び自動焦点調節方法に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
近年では、内視鏡の挿入部先端の位置に応じてフォーカスレンズの位置が自動調節されるオートフォーカス（ＡＦ）機能を備えた電子内視鏡が種々提案されている。このような電子内視鏡に備えられる自動焦点調節装置は、一般に、内視鏡の挿入部先端に設けられた撮像素子（ＣＣＤ）からの画像データに基づき、フォーカスレンズの位置を調節する。具体的には、画像データの高周波成分（画像データの輝度情報）を用いて所定の演算を行ない、観察対象の焦点状態を示す評価値を算出して、この評価値が最大となる位置にフォーカスレンズを移動させている（特許文献参照）。
【０００３】
ところで、内視鏡検査の際には、通常観察よりもより詳細な所見を得ることあるいは通常観察では得られない所見を得ることを目的として、色素剤を用いて観察を行なうことがある。このような色素内視鏡検査（色素法）では、色素剤によって観察対象が特定の色に染色または着色されるため、色素剤を用いない通常観察時よりも輝度変化が少なくなる傾向にあることが知られている。
【０００４】
しかしながら、上述したような従来方法では画像データの輝度情報に基づいてＡＦ評価値を算出しているため、色素観察時には正確なＡＦ評価値が得られない虞があり、高精度な焦点調節を実現することが難しかった。
【０００５】
【特許文献】
特開２００１−１５４０８５号公報
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、特に輝度変化の少ない被写体において、高精度に焦点調節可能な自動焦点調節装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【発明の概要】
本発明は、所定の演算により算出したＡＦ評価値に基づいてフォーカスレンズをピント位置に移動させる自動焦点調節装置において、撮像手段の画素群から画像データ群を得る画像取得手段と；この画像データ群をＨＳＩデータ群に変換する第１データ変換手段と；このＨＳＩデータ群のうち、彩度データＳを増幅させる彩度強調手段と；この増幅された彩度データＳと増幅されていない色相データＨ及び明度データＩからなるＨＳＩデータ群を、ＲＧＢ画像データ群に変換する第２データ変換手段と；この第２データ変換手段から入力したＲＧＢ画像データ群を用いて前記ＡＦ評価値を算出する評価値算出手段と；を備えたことを特徴としている。
【０００８】
このようにＲＧＢ画像データ群に彩度強調補正を施せば、画像全体が鮮やかになるので、輝度変化の少ない色素観察時であっても正確なＡＦ評価値が得られ、高精度なＡＦ動作が実現可能である。勿論、色素剤を用いないで観察する通常観察時にも正確なＡＦ評価値が得られる。
【０００９】
評価値算出手段は、例えば、ＲＧＢ画像データ群の全画素に対して、各画素のＲＧＢ画像データと、該画素の垂直方向及び水平方向に隣り合う画素のＲＧＢ画像データとの差分を算出して積算し、この積算値をＡＦ評価値として得ることができる。
【００１０】
画像取得手段が撮像手段の画素群から得る画像データ群は、ＲＧＢ画像データ群であることが好ましいが、補色画像データであってもよい。但し、画像取得手段の得る画像データ群が補色画像データ群である場合、第１データ変換手段は、画素単位で補色画像データ群をＲＧＢ画像データに色分離変換した後、さらに、このＲＧＢ画像データ群をＨＳＩデータ群に変換することが実際的である。
【００１１】
また本発明は、方法の態様では、（ａ）撮像手段の画素群から画像データ群を得るステップ；（ｂ）この画像データ群をＨＳＩデータ群に変換するステップ；（ｃ）このＨＳＩデータ群のうち、彩度データＳを増幅させるステップ；（ｄ）この増幅された彩度データＳと増幅されていない色相データＨ及び明度データＩからなるＨＳＩデータ群を、ＲＧＢ画像データ群に変換するステップ；及び（ｅ）この再変換されたＲＧＢ画像データ群を用いて所定の演算を行ない、ＡＦ評価値を算出するステップ；を有し、フォーカスレンズを移動させながら前記（ａ）から（ｅ）までのステップを繰り返してＡＦ評価値が最大となるレンズ位置を検出し、該レンズ位置にフォーカスレンズを移動させることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による自動焦点調節装置を備えた医療用内視鏡装置の主要構成を示すブロック図である。内視鏡装置１００は、患者の体腔内を撮像する電子内視鏡１０、電子内視鏡１０の撮像画像を加工するプロセッサ３０及びプロセッサ３０から出力された映像信号を表示するＴＶモニタ６０によって構成されている。
【００１３】
電子内視鏡１０は、患者の体腔内に挿入する柔軟な挿入部１１と、この電子内視鏡１０の操作者が把持する把持操作部１２と、把持操作部１２の側部に延設されたユニバーサルチューブ１３と、このユニバーサルチューブ１３の先端に設けたコネクタ部１４とを有し、コネクタ部１４を介してプロセッサ３０に着脱可能である。
【００１４】
挿入部１１の先端１１ａには、図２に示すように、対物レンズ１５、一対の照明レンズ１６、送気送水ノズル１７、処置具挿通チャンネル出口部１８ａが配置されている。対物レンズ１５の後方には、該対物レンズ１５の光軸方向に沿って可動可能なフォーカスレンズＬ及びＣＣＤ２０が配置されている。フォーカスレンズＬは、コネクタ部１４に設けたＡＦモータ１９からの駆動力を受けて移動する。本実施形態では、無限遠端から至近端までの可動領域に複数のステップ位置を設け、このステップ位置単位でフォーカスレンズＬを移動させる。対物レンズ１５及びフォーカスレンズＬによって結像された像は、ＣＣＤ（撮像素子）２０で撮像され、プロセッサ３０を介してＴＶモニタ６０上で観察することができる。照明レンズ１６には、ユニバーサルチューブ１３から把持操作部１２及び挿入部１１内を通るライトガイドＬＧ１を介して、プロセッサ３０に備えられたランプ光源３３からの照明光が与えられる。把持操作部１２には、ＡＦ動作を開始させるＡＦ開始スイッチＳＷＡＦを含む種々の操作スイッチが設けられていて、把持操作部１２と挿入部１１の間に位置する連結部には、処置具挿通チャンネル出口部１８ａに通じる処置具挿通口１８が設けられている。
【００１５】
プロセッサ３０には、ＣＣＤ２０及びＣＣＤプロセス回路２２に同期信号を出力し、この同期信号に基づいてＣＣＤ２０を走査させるＣＣＤ駆動回路２１が備えられている。ＣＣＤ２０は、いわゆる原色ＣＣＤであり、ＲＧＢ画像信号を出力する。ＣＣＤプロセス回路２２は、ＣＣＤ駆動回路２１から入力した同期信号に同期して、ＣＣＤ２０のＲＧＢ画像信号を読み込み、該読み込んだ信号を前処理（信号増幅処理やノイズ除去処理など）する回路である。このＣＣＤプロセス回路２２から出力された信号は、Ａ／Ｄ変換回路２３にてデジタル信号に変換され、映像信号処理回路２４にてホワイトバランスやガンマ補正などの各種画像処理が施された後、Ｄ／Ａ変換回路２５にてアナログ信号に変換されてＴＶモニタ６０へ出力される。またＣＣＤ２０のＲＧＢ画像信号は、上記ＣＣＤプロセス回路２２及びＡ／Ｄ変換回路２３を介して、色分離変換回路２６にも入力される。色分離変換回路２６は、入力したＲＧＢ画像信号に対して各画素毎に色分離を行ない、ＲＧＢ（赤、緑、青）のデータ配列（ＲＧＢ画像データ群）を生成する。色分離変換回路２６から出力されるＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］（ｘ、ｙ；自然数）は、ＲＧＢマトリックス回路２７を通ってＲデータ群Ｒ［ｘ］［ｙ］、Ｇデータ群Ｇ［ｘ］［ｙ］、Ｂデータ群Ｂ［ｘ］［ｙ］に分けられ、それぞれが独立して第１データ変換回路（ＲＧＢｔｏＨＳＩ）４１に出力される。本実施形態では、上記ＣＣＤプロセス回路２２、Ａ／Ｄ変換回路２３、色分離変換回路２６及びＲＧＢマトリックス回路２７によって画像取得手段が構成される。
【００１６】
第１データ変換回路４１は、ＲＧＢマトリックス回路２７から出力されたＲデータ群Ｒ［ｘ］［ｙ］、Ｇデータ群Ｇ［ｘ］［ｙ］、Ｂデータ群Ｂ［ｘ］［ｙ］を、所定のアルゴリズムによりＨＳＩデータ群ＨＳＩ［ｘ］［ｙ］（色相Ｈ、彩度Ｓ、明度Ｉ）に変換して出力する。このＨＳＩデータ群ＨＳＩ［ｘ］［ｙ］のうち、彩度データ群Ｓ［ｘ］［ｙ］は彩度エンハンス回路４３に出力され、色相データ群Ｈ［ｘ］［ｙ］及び明度データ群Ｉ［ｘ］［ｙ］は第２データ変換回路４５に出力される。彩度エンハンス回路４３は、入力した彩度データ群Ｓ［ｘ］［ｙ］を所定倍に増幅して第２データ変換回路４５に出力する。第２データ変換回路（ＨＳＩｔｏＲＧＢ）４５では、第１データ変換回路４１から入力した色相データ群Ｈ［ｘ］［ｙ］及び明度データ群Ｉ［ｘ］［ｙ］と彩度エンハンス回路４３から入力した増幅後の彩度データ群Ｓ［ｘ］［ｙ］とを、所定のアルゴリズムによりＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］に変換する。再変換されたＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］は、Ｒデータ群Ｒ［ｘ］［ｙ］、Ｇデータ群Ｇ［ｘ］［ｙ］及びＢデータ群Ｂ［ｘ］［ｙ］に独立してマイコン２８に出力される。
【００１７】
マイコン２８は、入力したＲデータ群Ｒ［ｘ］［ｙ］、Ｇデータ群Ｇ［ｘ］［ｙ］及びＢデータ群Ｂ［ｘ］［ｙ］に基づいて所定の演算を行ない、観察対象の焦点状態を示すＡＦ評価値を算出し、モータ制御回路３１へ出力する。上記ＲＧＢからＨＳＩの変換及びＨＳＩからＲＧＢの変換には、例えば６角錐カラーモデルの変換式を用いることができる。
【００１８】
モータ制御回路３１は、マイコン２８から入力したＡＦ評価値に基づき、電子内視鏡１０内に備えられたＡＦモータ１９の駆動量を算出し、この算出した駆動量分だけ、モータ駆動回路３２を介してＡＦモータ１９を駆動させる。上記ＡＦ評価値が最大となるとき、フォーカスレンズＬが合焦位置（ピント位置）に位置していることを意味する。
【００１９】
プロセッサ３０には、さらに、ランプ光源３３が備えられている。ランプ光源３３から射出された照明光は、不図示の絞りによって最適光量に調整された後、集光レンズ３４及びライトガイドＬＧ２を介して照明レンズ１６に供給される。
【００２０】
以上の全体構成を有する内視鏡装置１００において、マイコン２８は、彩度強調されたＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］に基づいてＡＦ評価値を算出している。上述したように本実施形態では、ＲＧＢマトリックス回路２７から入力したＲＧＢデータ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］をＨＳＩデータ群ＨＳＩ［ｘ］［ｙ］に一旦変換した後、ＨＳＩデータ群ＨＳＩ［ｘ］［ｙ］の彩度データ群Ｓ［ｘ］［ｙ］のみを増幅し、この増幅した彩度データ群Ｓ［ｘ］［ｙ］と増幅していない色相データ群Ｈ［ｘ］［ｙ］及び明度データ群Ｉ［ｘ］［ｙ］をＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］に再変換することで、彩度強調されたＲＧＢ画像データＲＧＢ［ｘ］［ｙ］を得ている。このように彩度強調されたＲＧＢ画像データＲＧＢ［ｘ］［ｙ］はＲＧＢの各色成分が明瞭となるので、輝度変化の少ない色素観察時であっても正確なＡＦ評価値が得られ、高精度なＡＦ動作が実現可能である。
【００２１】
次に、図３〜図５を参照し、内視鏡装置１００のＡＦ動作をより詳細に説明する。図３は、内視鏡装置１００のＡＦ動作に関するフローチャートである。このＡＦ動作は、ＡＦ開始スイッチＳＷＡＦがオン操作されたときに開始され、マイコン２８により制御される。
【００２２】
ＡＦ動作に入ると先ず、最大ＡＦ評価値を示す変数Ｃｍａｘに０をセットし（Ｓ１）、モータ制御回路３１及びモータ駆動回路３２を介してＡＦモータ１９を駆動させてフォーカスレンズＬを無限遠端に移動させる（Ｓ３）。次に、フォーカスレンズＬが至近端に達しているか否かをチェックする（Ｓ５）。フォーカスレンズＬの位置は、例えば、ＡＦモータ１９の駆動量を換算して検出するか、あるいはフォーカスレンズＬに位置検出手段（位置検出センサやコード板等）を設けて該位置検出手段からの出力信号に基づいて検出する。
【００２３】
フォーカスレンズＬが至近端に達していなければ（Ｓ５；Ｎ）、第２データ変換回路４５から彩度強調されたＲＧＢ画像データ群Ｒ［ｘ］［ｙ］、Ｇ［ｘ］［ｙ］、Ｂ［ｘ］［ｙ］を入力して（Ｓ７）、ＡＦ評価値を算出する（Ｓ９）。算出されたＡＦ評価値と該ＡＦ評価値を得たレンズ位置は、マイコン２８内に保持される。
【００２４】
ＡＦ評価値を算出したら、該ＡＦ評価値が変数Ｃｍａｘよりも大きいか否かをチェックする（Ｓ１１）。変数Ｃｍａｘよりも大きい場合は（Ｓ１１；Ｙ）、該変数ＣｍａｘにＳ９で算出したＡＦ評価値を上書メモリして（Ｓ１３）、フォーカスレンズＬを至近側へ１ステップ移動させ（Ｓ１５）、Ｓ５へ戻る。一方、Ｓ９で算出したＡＦ評価値が変数Ｃｍａｘよりも大きくなかった場合は（Ｓ１１；Ｎ）、変数Ｃｍａｘを変更せずに、フォーカスレンズＬを至近側へ１ステップ移動させ（Ｓ１５）、Ｓ５へ戻る。
【００２５】
上記Ｓ５〜Ｓ１５の処理は、フォーカスレンズＬが至近端に達するまで（至近端に達してそれ以上至近側に移動できなくなるまで）繰り返し実行される。つまり、フォーカスレンズＬの全ステップ位置（無限遠端及び至近端を含む）においてそれぞれＡＦ評価値が算出され、該ＡＦ評価値と変数Ｃｍａｘとが比較されて変数Ｃｍａｘはより大きい値に更新され、最終的に変数Ｃｍａｘにメモリされている値が最大ＡＦ評価値となる。そして、フォーカスレンズＬが至近端に達していた場合は（Ｓ５；Ｎ）、モータ制御回路３１及びモータ駆動回路３２を介してＡＦモータ１９を駆動させ、変数ＣｍａｘにメモリされていたＡＦ評価値が得られるレンズ位置にフォーカスレンズＬを移動させる（Ｓ１７）。
【００２６】
図４は、マイコン２８が図３のＳ７で彩度強調済みの画像データを取得する際に実行される、彩度強調動作の流れを示すフローチャートである。この彩度強調動作は、マイコン２８、第１データ変換回路４１、彩度エンハンス回路４３及び第２データ変換回路４５によって実行される。
【００２７】
彩度強調動作では、先ず、マイコン２８がＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］の行（垂直方向位置）を指定する変数ｙ（１≦ｙ≦ＩＨ−２）に１をセットし（Ｓ２１）、変数ｙが（ＩＨ−１）未満か否かにより、規定の最大垂直位置ＩＨ−２を超えていないかどうかをチェックする（Ｓ２３）。マイコン２８は、変数ｙが（ＩＨ−１）未満であったとき（Ｓ２３；Ｙ）、ＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］の列（水平方向位置）を指定する変数ｘ（１≦ｘ≦ＩＷ−２）に１をセットし（Ｓ２５）、変数ｘが（ＩＷ−１）未満であるか否かにより規定の最大水平位置ＩＷ−２を超えていないかどうかをチェックする（Ｓ２７）。
【００２８】
変数ｘが（ＩＷ−１）未満であれば（Ｓ２７；Ｙ）、マイコン２８は、第１データ変換回路４１を介して、上記変数ｘ、ｙで指定される画素［ｘ］［ｙ］のＲＧＢ画素データＲＧＢ［ｘ］［ｙ］をＨＳＩデータＨＳＩ［ｘ］［ｙ］に変換する（Ｓ２９）。この変換されたＨＳＩデータＨＳＩ［ｘ］［ｙ］のうち、彩度データＳ［ｘ］［ｙ］は彩度エンハンス回路４３に出力され、該彩度エンハンス回路４３にてＳ３１〜Ｓ３５の処理が実行される。すなわち、彩度データＳ［ｘ］［ｙ］を規定のＳｍ倍（Ｓｍ；実数、Ｓｍ＞１）に増幅して上書きメモリし（Ｓ３１）、増幅後の彩度データＳ［ｘ］［ｙ］が１より大きければ該彩度データＳ［ｘ］［ｙ］を１にして上書きメモリし（Ｓ３３；Ｙ、Ｓ３５）、１より大きくなければＳ３５をスキップする（Ｓ３３；Ｎ）。このＳ３３及びＳ３５の処理により、増幅後の彩度データＳ［ｘ］［ｙ］は０から１の間の実数となる。
【００２９】
上記彩度エンハンス回路４３から出力された増幅済みの彩度データＳ［ｘ］［ｙ］と第１データ変換回路４１から出力された増幅していない色相データＨ［ｘ］［ｙ］及び明度データＩ［ｘ］［ｙ］は、第２データ変換回路４５に出力され、該第２データ変換回路４５にてＲＧＢ画素データＲＧＢ［ｘ］［ｙ］に再変換される（Ｓ３７）。この彩度強調されたＲＧＢ画素データＲＧＢ［ｘ］［ｙ］は、Ｒデータ群Ｒ［ｘ］［ｙ］、Ｇデータ群Ｇ［ｘ］［ｙ］及びＢデータ群Ｂ［ｘ］［ｙ］がそれぞれ独立してマイコン２８に出力される。
【００３０】
マイコン２８は、第２データ変換回路４５からＲデータ群Ｒ［ｘ］［ｙ］、Ｇデータ群Ｇ［ｘ］［ｙ］及びＢデータ群Ｂ［ｘ］［ｙ］をそれぞれ入力したら、変数ｘに１加算して上書きメモリし、Ｓ２７へ戻る（Ｓ３９）。Ｓ２７へ戻ったら、変数ｘが（ＩＷ−１）になるまで上記Ｓ２７からＳ３９までの処理が繰り返し実行される。このＳ２７〜Ｓ３９を１回実行することにより、ＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］の１行分（ＲＧＢ［１］［ｙ］〜ＲＧＢ［ＩＷ−２］［ｙ］）に対して、彩度強調されたＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］が得られる。
【００３１】
Ｓ２７のチェックにて変数ｘが（ＩＷ−１）未満でなくなったら（Ｓ２７；Ｎ）、すなわちＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］の１行分の処理が終了したら、マイコン２８は、変数ｙに１加算して上書メモリし、Ｓ２３へ戻る（Ｓ４１）。Ｓ２３へ戻ったら、変数ｙが（ＩＨ−１）になるまで、該Ｓ２３からＳ４１までの処理が繰り返し実行される。このＳ２３〜４１の繰り返しにより、ＲＧＢ画像データ群の全画素分ＲＧＢ［１］［１］〜ＲＧＢ［ＩＷ−２］［ＩＨ−２］に対してＨＳＩデータ変換、彩度強調及びＲＧＢデータ変換が行なわれ、彩度強調されたＲＧＢ画像データ群が得られる。そして、変数ｙが（ＩＨ−１）未満でなくなったら（Ｓ２３；Ｎ）、マイコン２８は図３のＳ９へ処理を進める。
【００３２】
図５を参照し、マイコン２８が図３のＳ９で実行する評価値算出処理について、より詳細に説明する。この処理に入ると、先ず、ＡＦ評価値を格納する変数Ｃに０をセットし（Ｓ５１）、ＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］の行（垂直方向位置）を指定する変数ｙ（１≦ｙ≦ＩＨ−２）に１をセットする（Ｓ５３）。次に、変数ｙが（ＩＨ−１）未満か否かにより、規定の最大垂直位置ＩＨ−２を超えていないかどうかをチェックする（Ｓ５５）。変数ｙが（ＩＨ−１）未満であったときは（Ｓ５５；Ｙ）、ＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］の列（水平方向位置）を指定する変数ｘ（１≦ｘ≦ＩＷ−２）に１をセットし（Ｓ５７）、変数ｘが（ＩＷ−１）未満であるか否かにより規定の最大水平位置ＩＷ−２を超えていないかどうかをチェックする（Ｓ５９）。
【００３３】
変数ｘが（ＩＷ−１）未満であれば（Ｓ５９；Ｙ）、彩度強調されたＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］において、上記変数ｘ、ｙで指定される画素［ｘ］［ｙ］のデータ差分を算出する（Ｓ６１〜Ｓ６５）。すなわち、垂直方向で隣り合う画素［ｘ］［ｙ＋１］、［ｘ］［ｙ−１］と、水平方向で隣り合う画素［ｘ−１］［ｙ］、［ｘ＋１］［ｙ］との計４画素分のＲＧＢ画像データを用いて、画素［ｘ］［ｙ］に対するＲデータ差分Ｒ’、Ｇデータ差分Ｇ’及びＢデータ差分Ｂ’をそれぞれ算出する。
【００３４】
Ｓ６１では、画素［ｘ］［ｙ］に対する水平方向のＲデータ差分｜ΔＲｘ｜と画素［ｘ］［ｙ］に対する垂直方向のＲデータ差分｜ΔＲｙ｜を積算してＲデータ差分Ｒ’を算出する。ここで、水平方向のＲデータ差分｜ΔＲｘ｜は式；｜ΔＲｘ｜＝｜Ｒ［ｘ＋１］［ｙ］−Ｒ［ｘ−１］［ｙ］｜から算出し、垂直方向のＲデータ差分｜ΔＲｙ｜は式；｜ΔＲｙ｜＝｜Ｒ［ｘ］［ｙ＋１］−Ｒ［ｘ］［ｙ−１］｜により算出する。同様に、Ｓ６３では画素［ｘ］［ｙ］に対する水平方向及び垂直方向のＧデータ差分｜ΔＧｘ｜、｜ΔＧｙ｜を加算してＧデータ差分Ｇ’を算出し、Ｓ６５では画素［ｘ］［ｙ］に対する水平方向及び垂直方向のＢデータ差分｜ΔＢｘ｜、｜ΔＢｙ｜を加算してＢデータ差分Ｂ’を算出する。上記水平方向のＧデータ差分｜ΔＧｘ｜は式；｜ΔＧｘ｜＝｜Ｇ［ｘ＋１］［ｙ］−Ｇ［ｘ−１］［ｙ］｜から算出し、垂直方向のＧデータ差分｜ΔＧｙ｜は式；｜ΔＧｙ｜＝｜Ｇ［ｘ］［ｙ＋１］−Ｇ［ｘ］［ｙ−１］｜により算出する。また、水平方向のＢデータ差分｜ΔＢｘ｜は式；｜ΔＢｘ｜＝｜Ｂ［ｘ＋１］［ｙ］−Ｂ［ｘ−１］［ｙ］｜から算出し、垂直方向のＢデータ差分差分｜ΔＢｙ｜は式；｜ΔＢｙ｜＝｜Ｂ［ｘ］［ｙ＋１］−Ｂ［ｘ］［ｙ−１］｜により算出する。
【００３５】
上記Ｓ６１〜Ｓ６５により画素［ｘ］［ｙ］に対するＲデータ差分Ｒ’、Ｇデータ差分Ｇ’及びＢデータ差分Ｂ’をそれぞれ算出したら、これらＲデータ差分Ｒ’、Ｇデータ差分Ｇ’及びＢデータ差分Ｂ’を積算し、この積算値（Ｒ’＋Ｇ’＋Ｂ’）を変数Ｃに加算して上書きメモリする（Ｓ６７）。変数Ｃを更新したら、変数ｘに１加算して上書きメモリし、Ｓ５９へ戻る（Ｓ６９）。Ｓ５９へ戻ったら、変数ｘが（ＩＷ−１）になるまで上記Ｓ５９からＳ６９までの処理を繰り返す。このＳ５９〜Ｓ６９を１回実行することにより、ＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］の１行分（ＲＧＢ［１］［ｙ］〜ＲＧＢ［ＩＷ−２］［ｙ］）に対して処理（ＨＳＩデータ変換及びＡＦ評価値算出）が行われる。
【００３６】
Ｓ５９のチェックにて変数ｘが（ＩＷ−１）未満でなくなったら（Ｓ５９；Ｎ）、すなわちＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］の１行分の処理が終了したら、変数ｙに１加算して上書メモリし、Ｓ５５へ戻る（Ｓ７１）。Ｓ５５へ戻ったら、変数ｙが（ＩＨ−１）になるまで、該Ｓ５５からＳ７１までの処理を繰り返し実行する。このＳ５５〜７１の繰り返しにより、ＲＧＢ画像データ群の全画素分ＲＧＢ［１］［１］〜ＲＧＢ［ＩＷ−２］［ＩＨ−２］に対してＨＳＩデータ変換及びＡＦ評価値算出が行なわれ、フォーカスレンズＬの現在位置におけるＡＦ評価値が変数Ｃにメモリされる。そして、変数ｙが（ＩＨ−１）未満でなくなったら（Ｓ５５；Ｎ）、この処理から抜けて図３のＳ１３へ進む。
【００３７】
以上のように本実施形態では、ＣＣＤ２０からのＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］をＨＳＩデータ群ＨＳＩ［ｘ］［ｙ］に一旦変換した後、ＨＳＩデータ群ＨＳＩ［ｘ］［ｙ］の彩度データ群Ｓ［ｘ］［ｙ］のみを増幅し、この増幅した彩度データ群Ｓ［ｘ］［ｙ］と増幅していない色相データ群Ｈ［ｘ］［ｙ］及び明度データ群Ｉ［ｘ］［ｙ］をＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］に再変換することで、彩度強調されたＲＧＢ画像データＲＧＢ［ｘ］［ｙ］を生成し、この彩度強調されたＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］を用いてＡＦ評価値を算出している。このように彩度強調されたＲＧＢ画像データＲＧＢ［ｘ］［ｙ］を用いれば、ＲＧＢの各色が鮮明になるので、輝度変化の少ない色素観察時であっても正確なＡＦ評価値が得られ、高精度なＡＦ動作が実現可能である。勿論、色素剤を用いないで観察する通常観察時にも高精度なＡＦ動作を行なうことが可能である。
【００３８】
本実施形態では、Ｒデータ差分Ｒ’、Ｇデータ差分Ｇ’及びＢデータ差分Ｂ’を積算してＡＦ評価値を算出しているが、これらＲデータ差分Ｒ’、Ｇデータ差分Ｇ’及びＢデータ差分Ｂ’それぞれに重み付けを付与して積算し、この積算値をＡＦ評価値とすることも可能である。
【００３９】
また本実施形態では、ＣＣＤ２０に原色ＣＣＤを用いているが、原色ＣＣＤに替えて、補色ＣＣＤを用いることも可能である。補色ＣＣＤを用いる場合には、該補色ＣＣＤから出力される補色画像データをＲＧＢ画像データに変換するＲＧＢ変換回路を備える必要がある。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、彩度が強調されたＲＧＢ画像データを用いてＡＦ評価値を算出するので、輝度変化の少ない色素観察時であっても正確なＡＦ評価値が得られ、高精度なＡＦ動作が実現可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自動焦点調節装置を備えた内視鏡装置の主要構成を示すブロック図である。
【図２】図１の電子内視鏡の挿入部先端を示す平面図である。
【図３】図１に示す内視鏡用装置のＡＦ動作に関するフローチャートである。
【図４】図３のＳ７でＲＧＢ画像データ群を入力する際に実行される、彩度強調動作の流れを示すフローチャートである。
【図５】図３のＳ９で実行される評価値算出処理に関するフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 電子内視鏡
１１ 体内挿入部
１２ 把持操作部
１３ ユニバーサルチューブ
１４ コネクタ部
１５ 対物レンズ
１６ 照明レンズ
１７ 送気送水ノズル
１８ 処置具挿通口
１９ ＡＦモータ
２０ ＣＣＤ
２１ ＣＣＤ駆動回路
２２ ＣＣＤプロセス回路
２３ Ａ／Ｄ変換回路
２４ 映像信号処理回路
２５ Ｄ／Ａ変換回路
２６ 色分離変換回路
２７ ＲＧＢマトリックス回路
２８ マイコン（評価値算出手段）
３０ プロセッサ
３１ モータ制御回路
３２ モータ駆動回路
３３ ランプ光源
３４ 集光レンズ
４１ 第１データ変換回路（第１データ変換手段；ＲＧＢｔｏＨＳＩ）
４３ 彩度エンハンス回路（彩度強調手段）
４５ 第２データ変換回路（第２データ変換手段；ＨＳＩｔｏＲＧＢ）
６０ ＴＶモニタ
１００ 内視鏡装置
Ｌ フォーカスレンズ
ＬＧ１ ライトガイド（電子内視鏡側）
ＬＧ２ ライトガイド（プロセッサ側）
【発明の技術分野】
本発明は、特に電子内視鏡に適した自動焦点調節装置及び自動焦点調節方法に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
近年では、内視鏡の挿入部先端の位置に応じてフォーカスレンズの位置が自動調節されるオートフォーカス（ＡＦ）機能を備えた電子内視鏡が種々提案されている。このような電子内視鏡に備えられる自動焦点調節装置は、一般に、内視鏡の挿入部先端に設けられた撮像素子（ＣＣＤ）からの画像データに基づき、フォーカスレンズの位置を調節する。具体的には、画像データの高周波成分（画像データの輝度情報）を用いて所定の演算を行ない、観察対象の焦点状態を示す評価値を算出して、この評価値が最大となる位置にフォーカスレンズを移動させている（特許文献参照）。
【０００３】
ところで、内視鏡検査の際には、通常観察よりもより詳細な所見を得ることあるいは通常観察では得られない所見を得ることを目的として、色素剤を用いて観察を行なうことがある。このような色素内視鏡検査（色素法）では、色素剤によって観察対象が特定の色に染色または着色されるため、色素剤を用いない通常観察時よりも輝度変化が少なくなる傾向にあることが知られている。
【０００４】
しかしながら、上述したような従来方法では画像データの輝度情報に基づいてＡＦ評価値を算出しているため、色素観察時には正確なＡＦ評価値が得られない虞があり、高精度な焦点調節を実現することが難しかった。
【０００５】
【特許文献】
特開２００１−１５４０８５号公報
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、特に輝度変化の少ない被写体において、高精度に焦点調節可能な自動焦点調節装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【発明の概要】
本発明は、所定の演算により算出したＡＦ評価値に基づいてフォーカスレンズをピント位置に移動させる自動焦点調節装置において、撮像手段の画素群から画像データ群を得る画像取得手段と；この画像データ群をＨＳＩデータ群に変換する第１データ変換手段と；このＨＳＩデータ群のうち、彩度データＳを増幅させる彩度強調手段と；この増幅された彩度データＳと増幅されていない色相データＨ及び明度データＩからなるＨＳＩデータ群を、ＲＧＢ画像データ群に変換する第２データ変換手段と；この第２データ変換手段から入力したＲＧＢ画像データ群を用いて前記ＡＦ評価値を算出する評価値算出手段と；を備えたことを特徴としている。
【０００８】
このようにＲＧＢ画像データ群に彩度強調補正を施せば、画像全体が鮮やかになるので、輝度変化の少ない色素観察時であっても正確なＡＦ評価値が得られ、高精度なＡＦ動作が実現可能である。勿論、色素剤を用いないで観察する通常観察時にも正確なＡＦ評価値が得られる。
【０００９】
評価値算出手段は、例えば、ＲＧＢ画像データ群の全画素に対して、各画素のＲＧＢ画像データと、該画素の垂直方向及び水平方向に隣り合う画素のＲＧＢ画像データとの差分を算出して積算し、この積算値をＡＦ評価値として得ることができる。
【００１０】
画像取得手段が撮像手段の画素群から得る画像データ群は、ＲＧＢ画像データ群であることが好ましいが、補色画像データであってもよい。但し、画像取得手段の得る画像データ群が補色画像データ群である場合、第１データ変換手段は、画素単位で補色画像データ群をＲＧＢ画像データに色分離変換した後、さらに、このＲＧＢ画像データ群をＨＳＩデータ群に変換することが実際的である。
【００１１】
また本発明は、方法の態様では、（ａ）撮像手段の画素群から画像データ群を得るステップ；（ｂ）この画像データ群をＨＳＩデータ群に変換するステップ；（ｃ）このＨＳＩデータ群のうち、彩度データＳを増幅させるステップ；（ｄ）この増幅された彩度データＳと増幅されていない色相データＨ及び明度データＩからなるＨＳＩデータ群を、ＲＧＢ画像データ群に変換するステップ；及び（ｅ）この再変換されたＲＧＢ画像データ群を用いて所定の演算を行ない、ＡＦ評価値を算出するステップ；を有し、フォーカスレンズを移動させながら前記（ａ）から（ｅ）までのステップを繰り返してＡＦ評価値が最大となるレンズ位置を検出し、該レンズ位置にフォーカスレンズを移動させることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による自動焦点調節装置を備えた医療用内視鏡装置の主要構成を示すブロック図である。内視鏡装置１００は、患者の体腔内を撮像する電子内視鏡１０、電子内視鏡１０の撮像画像を加工するプロセッサ３０及びプロセッサ３０から出力された映像信号を表示するＴＶモニタ６０によって構成されている。
【００１３】
電子内視鏡１０は、患者の体腔内に挿入する柔軟な挿入部１１と、この電子内視鏡１０の操作者が把持する把持操作部１２と、把持操作部１２の側部に延設されたユニバーサルチューブ１３と、このユニバーサルチューブ１３の先端に設けたコネクタ部１４とを有し、コネクタ部１４を介してプロセッサ３０に着脱可能である。
【００１４】
挿入部１１の先端１１ａには、図２に示すように、対物レンズ１５、一対の照明レンズ１６、送気送水ノズル１７、処置具挿通チャンネル出口部１８ａが配置されている。対物レンズ１５の後方には、該対物レンズ１５の光軸方向に沿って可動可能なフォーカスレンズＬ及びＣＣＤ２０が配置されている。フォーカスレンズＬは、コネクタ部１４に設けたＡＦモータ１９からの駆動力を受けて移動する。本実施形態では、無限遠端から至近端までの可動領域に複数のステップ位置を設け、このステップ位置単位でフォーカスレンズＬを移動させる。対物レンズ１５及びフォーカスレンズＬによって結像された像は、ＣＣＤ（撮像素子）２０で撮像され、プロセッサ３０を介してＴＶモニタ６０上で観察することができる。照明レンズ１６には、ユニバーサルチューブ１３から把持操作部１２及び挿入部１１内を通るライトガイドＬＧ１を介して、プロセッサ３０に備えられたランプ光源３３からの照明光が与えられる。把持操作部１２には、ＡＦ動作を開始させるＡＦ開始スイッチＳＷＡＦを含む種々の操作スイッチが設けられていて、把持操作部１２と挿入部１１の間に位置する連結部には、処置具挿通チャンネル出口部１８ａに通じる処置具挿通口１８が設けられている。
【００１５】
プロセッサ３０には、ＣＣＤ２０及びＣＣＤプロセス回路２２に同期信号を出力し、この同期信号に基づいてＣＣＤ２０を走査させるＣＣＤ駆動回路２１が備えられている。ＣＣＤ２０は、いわゆる原色ＣＣＤであり、ＲＧＢ画像信号を出力する。ＣＣＤプロセス回路２２は、ＣＣＤ駆動回路２１から入力した同期信号に同期して、ＣＣＤ２０のＲＧＢ画像信号を読み込み、該読み込んだ信号を前処理（信号増幅処理やノイズ除去処理など）する回路である。このＣＣＤプロセス回路２２から出力された信号は、Ａ／Ｄ変換回路２３にてデジタル信号に変換され、映像信号処理回路２４にてホワイトバランスやガンマ補正などの各種画像処理が施された後、Ｄ／Ａ変換回路２５にてアナログ信号に変換されてＴＶモニタ６０へ出力される。またＣＣＤ２０のＲＧＢ画像信号は、上記ＣＣＤプロセス回路２２及びＡ／Ｄ変換回路２３を介して、色分離変換回路２６にも入力される。色分離変換回路２６は、入力したＲＧＢ画像信号に対して各画素毎に色分離を行ない、ＲＧＢ（赤、緑、青）のデータ配列（ＲＧＢ画像データ群）を生成する。色分離変換回路２６から出力されるＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］（ｘ、ｙ；自然数）は、ＲＧＢマトリックス回路２７を通ってＲデータ群Ｒ［ｘ］［ｙ］、Ｇデータ群Ｇ［ｘ］［ｙ］、Ｂデータ群Ｂ［ｘ］［ｙ］に分けられ、それぞれが独立して第１データ変換回路（ＲＧＢｔｏＨＳＩ）４１に出力される。本実施形態では、上記ＣＣＤプロセス回路２２、Ａ／Ｄ変換回路２３、色分離変換回路２６及びＲＧＢマトリックス回路２７によって画像取得手段が構成される。
【００１６】
第１データ変換回路４１は、ＲＧＢマトリックス回路２７から出力されたＲデータ群Ｒ［ｘ］［ｙ］、Ｇデータ群Ｇ［ｘ］［ｙ］、Ｂデータ群Ｂ［ｘ］［ｙ］を、所定のアルゴリズムによりＨＳＩデータ群ＨＳＩ［ｘ］［ｙ］（色相Ｈ、彩度Ｓ、明度Ｉ）に変換して出力する。このＨＳＩデータ群ＨＳＩ［ｘ］［ｙ］のうち、彩度データ群Ｓ［ｘ］［ｙ］は彩度エンハンス回路４３に出力され、色相データ群Ｈ［ｘ］［ｙ］及び明度データ群Ｉ［ｘ］［ｙ］は第２データ変換回路４５に出力される。彩度エンハンス回路４３は、入力した彩度データ群Ｓ［ｘ］［ｙ］を所定倍に増幅して第２データ変換回路４５に出力する。第２データ変換回路（ＨＳＩｔｏＲＧＢ）４５では、第１データ変換回路４１から入力した色相データ群Ｈ［ｘ］［ｙ］及び明度データ群Ｉ［ｘ］［ｙ］と彩度エンハンス回路４３から入力した増幅後の彩度データ群Ｓ［ｘ］［ｙ］とを、所定のアルゴリズムによりＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］に変換する。再変換されたＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］は、Ｒデータ群Ｒ［ｘ］［ｙ］、Ｇデータ群Ｇ［ｘ］［ｙ］及びＢデータ群Ｂ［ｘ］［ｙ］に独立してマイコン２８に出力される。
【００１７】
マイコン２８は、入力したＲデータ群Ｒ［ｘ］［ｙ］、Ｇデータ群Ｇ［ｘ］［ｙ］及びＢデータ群Ｂ［ｘ］［ｙ］に基づいて所定の演算を行ない、観察対象の焦点状態を示すＡＦ評価値を算出し、モータ制御回路３１へ出力する。上記ＲＧＢからＨＳＩの変換及びＨＳＩからＲＧＢの変換には、例えば６角錐カラーモデルの変換式を用いることができる。
【００１８】
モータ制御回路３１は、マイコン２８から入力したＡＦ評価値に基づき、電子内視鏡１０内に備えられたＡＦモータ１９の駆動量を算出し、この算出した駆動量分だけ、モータ駆動回路３２を介してＡＦモータ１９を駆動させる。上記ＡＦ評価値が最大となるとき、フォーカスレンズＬが合焦位置（ピント位置）に位置していることを意味する。
【００１９】
プロセッサ３０には、さらに、ランプ光源３３が備えられている。ランプ光源３３から射出された照明光は、不図示の絞りによって最適光量に調整された後、集光レンズ３４及びライトガイドＬＧ２を介して照明レンズ１６に供給される。
【００２０】
以上の全体構成を有する内視鏡装置１００において、マイコン２８は、彩度強調されたＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］に基づいてＡＦ評価値を算出している。上述したように本実施形態では、ＲＧＢマトリックス回路２７から入力したＲＧＢデータ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］をＨＳＩデータ群ＨＳＩ［ｘ］［ｙ］に一旦変換した後、ＨＳＩデータ群ＨＳＩ［ｘ］［ｙ］の彩度データ群Ｓ［ｘ］［ｙ］のみを増幅し、この増幅した彩度データ群Ｓ［ｘ］［ｙ］と増幅していない色相データ群Ｈ［ｘ］［ｙ］及び明度データ群Ｉ［ｘ］［ｙ］をＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］に再変換することで、彩度強調されたＲＧＢ画像データＲＧＢ［ｘ］［ｙ］を得ている。このように彩度強調されたＲＧＢ画像データＲＧＢ［ｘ］［ｙ］はＲＧＢの各色成分が明瞭となるので、輝度変化の少ない色素観察時であっても正確なＡＦ評価値が得られ、高精度なＡＦ動作が実現可能である。
【００２１】
次に、図３〜図５を参照し、内視鏡装置１００のＡＦ動作をより詳細に説明する。図３は、内視鏡装置１００のＡＦ動作に関するフローチャートである。このＡＦ動作は、ＡＦ開始スイッチＳＷＡＦがオン操作されたときに開始され、マイコン２８により制御される。
【００２２】
ＡＦ動作に入ると先ず、最大ＡＦ評価値を示す変数Ｃｍａｘに０をセットし（Ｓ１）、モータ制御回路３１及びモータ駆動回路３２を介してＡＦモータ１９を駆動させてフォーカスレンズＬを無限遠端に移動させる（Ｓ３）。次に、フォーカスレンズＬが至近端に達しているか否かをチェックする（Ｓ５）。フォーカスレンズＬの位置は、例えば、ＡＦモータ１９の駆動量を換算して検出するか、あるいはフォーカスレンズＬに位置検出手段（位置検出センサやコード板等）を設けて該位置検出手段からの出力信号に基づいて検出する。
【００２３】
フォーカスレンズＬが至近端に達していなければ（Ｓ５；Ｎ）、第２データ変換回路４５から彩度強調されたＲＧＢ画像データ群Ｒ［ｘ］［ｙ］、Ｇ［ｘ］［ｙ］、Ｂ［ｘ］［ｙ］を入力して（Ｓ７）、ＡＦ評価値を算出する（Ｓ９）。算出されたＡＦ評価値と該ＡＦ評価値を得たレンズ位置は、マイコン２８内に保持される。
【００２４】
ＡＦ評価値を算出したら、該ＡＦ評価値が変数Ｃｍａｘよりも大きいか否かをチェックする（Ｓ１１）。変数Ｃｍａｘよりも大きい場合は（Ｓ１１；Ｙ）、該変数ＣｍａｘにＳ９で算出したＡＦ評価値を上書メモリして（Ｓ１３）、フォーカスレンズＬを至近側へ１ステップ移動させ（Ｓ１５）、Ｓ５へ戻る。一方、Ｓ９で算出したＡＦ評価値が変数Ｃｍａｘよりも大きくなかった場合は（Ｓ１１；Ｎ）、変数Ｃｍａｘを変更せずに、フォーカスレンズＬを至近側へ１ステップ移動させ（Ｓ１５）、Ｓ５へ戻る。
【００２５】
上記Ｓ５〜Ｓ１５の処理は、フォーカスレンズＬが至近端に達するまで（至近端に達してそれ以上至近側に移動できなくなるまで）繰り返し実行される。つまり、フォーカスレンズＬの全ステップ位置（無限遠端及び至近端を含む）においてそれぞれＡＦ評価値が算出され、該ＡＦ評価値と変数Ｃｍａｘとが比較されて変数Ｃｍａｘはより大きい値に更新され、最終的に変数Ｃｍａｘにメモリされている値が最大ＡＦ評価値となる。そして、フォーカスレンズＬが至近端に達していた場合は（Ｓ５；Ｎ）、モータ制御回路３１及びモータ駆動回路３２を介してＡＦモータ１９を駆動させ、変数ＣｍａｘにメモリされていたＡＦ評価値が得られるレンズ位置にフォーカスレンズＬを移動させる（Ｓ１７）。
【００２６】
図４は、マイコン２８が図３のＳ７で彩度強調済みの画像データを取得する際に実行される、彩度強調動作の流れを示すフローチャートである。この彩度強調動作は、マイコン２８、第１データ変換回路４１、彩度エンハンス回路４３及び第２データ変換回路４５によって実行される。
【００２７】
彩度強調動作では、先ず、マイコン２８がＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］の行（垂直方向位置）を指定する変数ｙ（１≦ｙ≦ＩＨ−２）に１をセットし（Ｓ２１）、変数ｙが（ＩＨ−１）未満か否かにより、規定の最大垂直位置ＩＨ−２を超えていないかどうかをチェックする（Ｓ２３）。マイコン２８は、変数ｙが（ＩＨ−１）未満であったとき（Ｓ２３；Ｙ）、ＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］の列（水平方向位置）を指定する変数ｘ（１≦ｘ≦ＩＷ−２）に１をセットし（Ｓ２５）、変数ｘが（ＩＷ−１）未満であるか否かにより規定の最大水平位置ＩＷ−２を超えていないかどうかをチェックする（Ｓ２７）。
【００２８】
変数ｘが（ＩＷ−１）未満であれば（Ｓ２７；Ｙ）、マイコン２８は、第１データ変換回路４１を介して、上記変数ｘ、ｙで指定される画素［ｘ］［ｙ］のＲＧＢ画素データＲＧＢ［ｘ］［ｙ］をＨＳＩデータＨＳＩ［ｘ］［ｙ］に変換する（Ｓ２９）。この変換されたＨＳＩデータＨＳＩ［ｘ］［ｙ］のうち、彩度データＳ［ｘ］［ｙ］は彩度エンハンス回路４３に出力され、該彩度エンハンス回路４３にてＳ３１〜Ｓ３５の処理が実行される。すなわち、彩度データＳ［ｘ］［ｙ］を規定のＳｍ倍（Ｓｍ；実数、Ｓｍ＞１）に増幅して上書きメモリし（Ｓ３１）、増幅後の彩度データＳ［ｘ］［ｙ］が１より大きければ該彩度データＳ［ｘ］［ｙ］を１にして上書きメモリし（Ｓ３３；Ｙ、Ｓ３５）、１より大きくなければＳ３５をスキップする（Ｓ３３；Ｎ）。このＳ３３及びＳ３５の処理により、増幅後の彩度データＳ［ｘ］［ｙ］は０から１の間の実数となる。
【００２９】
上記彩度エンハンス回路４３から出力された増幅済みの彩度データＳ［ｘ］［ｙ］と第１データ変換回路４１から出力された増幅していない色相データＨ［ｘ］［ｙ］及び明度データＩ［ｘ］［ｙ］は、第２データ変換回路４５に出力され、該第２データ変換回路４５にてＲＧＢ画素データＲＧＢ［ｘ］［ｙ］に再変換される（Ｓ３７）。この彩度強調されたＲＧＢ画素データＲＧＢ［ｘ］［ｙ］は、Ｒデータ群Ｒ［ｘ］［ｙ］、Ｇデータ群Ｇ［ｘ］［ｙ］及びＢデータ群Ｂ［ｘ］［ｙ］がそれぞれ独立してマイコン２８に出力される。
【００３０】
マイコン２８は、第２データ変換回路４５からＲデータ群Ｒ［ｘ］［ｙ］、Ｇデータ群Ｇ［ｘ］［ｙ］及びＢデータ群Ｂ［ｘ］［ｙ］をそれぞれ入力したら、変数ｘに１加算して上書きメモリし、Ｓ２７へ戻る（Ｓ３９）。Ｓ２７へ戻ったら、変数ｘが（ＩＷ−１）になるまで上記Ｓ２７からＳ３９までの処理が繰り返し実行される。このＳ２７〜Ｓ３９を１回実行することにより、ＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］の１行分（ＲＧＢ［１］［ｙ］〜ＲＧＢ［ＩＷ−２］［ｙ］）に対して、彩度強調されたＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］が得られる。
【００３１】
Ｓ２７のチェックにて変数ｘが（ＩＷ−１）未満でなくなったら（Ｓ２７；Ｎ）、すなわちＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］の１行分の処理が終了したら、マイコン２８は、変数ｙに１加算して上書メモリし、Ｓ２３へ戻る（Ｓ４１）。Ｓ２３へ戻ったら、変数ｙが（ＩＨ−１）になるまで、該Ｓ２３からＳ４１までの処理が繰り返し実行される。このＳ２３〜４１の繰り返しにより、ＲＧＢ画像データ群の全画素分ＲＧＢ［１］［１］〜ＲＧＢ［ＩＷ−２］［ＩＨ−２］に対してＨＳＩデータ変換、彩度強調及びＲＧＢデータ変換が行なわれ、彩度強調されたＲＧＢ画像データ群が得られる。そして、変数ｙが（ＩＨ−１）未満でなくなったら（Ｓ２３；Ｎ）、マイコン２８は図３のＳ９へ処理を進める。
【００３２】
図５を参照し、マイコン２８が図３のＳ９で実行する評価値算出処理について、より詳細に説明する。この処理に入ると、先ず、ＡＦ評価値を格納する変数Ｃに０をセットし（Ｓ５１）、ＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］の行（垂直方向位置）を指定する変数ｙ（１≦ｙ≦ＩＨ−２）に１をセットする（Ｓ５３）。次に、変数ｙが（ＩＨ−１）未満か否かにより、規定の最大垂直位置ＩＨ−２を超えていないかどうかをチェックする（Ｓ５５）。変数ｙが（ＩＨ−１）未満であったときは（Ｓ５５；Ｙ）、ＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］の列（水平方向位置）を指定する変数ｘ（１≦ｘ≦ＩＷ−２）に１をセットし（Ｓ５７）、変数ｘが（ＩＷ−１）未満であるか否かにより規定の最大水平位置ＩＷ−２を超えていないかどうかをチェックする（Ｓ５９）。
【００３３】
変数ｘが（ＩＷ−１）未満であれば（Ｓ５９；Ｙ）、彩度強調されたＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］において、上記変数ｘ、ｙで指定される画素［ｘ］［ｙ］のデータ差分を算出する（Ｓ６１〜Ｓ６５）。すなわち、垂直方向で隣り合う画素［ｘ］［ｙ＋１］、［ｘ］［ｙ−１］と、水平方向で隣り合う画素［ｘ−１］［ｙ］、［ｘ＋１］［ｙ］との計４画素分のＲＧＢ画像データを用いて、画素［ｘ］［ｙ］に対するＲデータ差分Ｒ’、Ｇデータ差分Ｇ’及びＢデータ差分Ｂ’をそれぞれ算出する。
【００３４】
Ｓ６１では、画素［ｘ］［ｙ］に対する水平方向のＲデータ差分｜ΔＲｘ｜と画素［ｘ］［ｙ］に対する垂直方向のＲデータ差分｜ΔＲｙ｜を積算してＲデータ差分Ｒ’を算出する。ここで、水平方向のＲデータ差分｜ΔＲｘ｜は式；｜ΔＲｘ｜＝｜Ｒ［ｘ＋１］［ｙ］−Ｒ［ｘ−１］［ｙ］｜から算出し、垂直方向のＲデータ差分｜ΔＲｙ｜は式；｜ΔＲｙ｜＝｜Ｒ［ｘ］［ｙ＋１］−Ｒ［ｘ］［ｙ−１］｜により算出する。同様に、Ｓ６３では画素［ｘ］［ｙ］に対する水平方向及び垂直方向のＧデータ差分｜ΔＧｘ｜、｜ΔＧｙ｜を加算してＧデータ差分Ｇ’を算出し、Ｓ６５では画素［ｘ］［ｙ］に対する水平方向及び垂直方向のＢデータ差分｜ΔＢｘ｜、｜ΔＢｙ｜を加算してＢデータ差分Ｂ’を算出する。上記水平方向のＧデータ差分｜ΔＧｘ｜は式；｜ΔＧｘ｜＝｜Ｇ［ｘ＋１］［ｙ］−Ｇ［ｘ−１］［ｙ］｜から算出し、垂直方向のＧデータ差分｜ΔＧｙ｜は式；｜ΔＧｙ｜＝｜Ｇ［ｘ］［ｙ＋１］−Ｇ［ｘ］［ｙ−１］｜により算出する。また、水平方向のＢデータ差分｜ΔＢｘ｜は式；｜ΔＢｘ｜＝｜Ｂ［ｘ＋１］［ｙ］−Ｂ［ｘ−１］［ｙ］｜から算出し、垂直方向のＢデータ差分差分｜ΔＢｙ｜は式；｜ΔＢｙ｜＝｜Ｂ［ｘ］［ｙ＋１］−Ｂ［ｘ］［ｙ−１］｜により算出する。
【００３５】
上記Ｓ６１〜Ｓ６５により画素［ｘ］［ｙ］に対するＲデータ差分Ｒ’、Ｇデータ差分Ｇ’及びＢデータ差分Ｂ’をそれぞれ算出したら、これらＲデータ差分Ｒ’、Ｇデータ差分Ｇ’及びＢデータ差分Ｂ’を積算し、この積算値（Ｒ’＋Ｇ’＋Ｂ’）を変数Ｃに加算して上書きメモリする（Ｓ６７）。変数Ｃを更新したら、変数ｘに１加算して上書きメモリし、Ｓ５９へ戻る（Ｓ６９）。Ｓ５９へ戻ったら、変数ｘが（ＩＷ−１）になるまで上記Ｓ５９からＳ６９までの処理を繰り返す。このＳ５９〜Ｓ６９を１回実行することにより、ＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］の１行分（ＲＧＢ［１］［ｙ］〜ＲＧＢ［ＩＷ−２］［ｙ］）に対して処理（ＨＳＩデータ変換及びＡＦ評価値算出）が行われる。
【００３６】
Ｓ５９のチェックにて変数ｘが（ＩＷ−１）未満でなくなったら（Ｓ５９；Ｎ）、すなわちＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］の１行分の処理が終了したら、変数ｙに１加算して上書メモリし、Ｓ５５へ戻る（Ｓ７１）。Ｓ５５へ戻ったら、変数ｙが（ＩＨ−１）になるまで、該Ｓ５５からＳ７１までの処理を繰り返し実行する。このＳ５５〜７１の繰り返しにより、ＲＧＢ画像データ群の全画素分ＲＧＢ［１］［１］〜ＲＧＢ［ＩＷ−２］［ＩＨ−２］に対してＨＳＩデータ変換及びＡＦ評価値算出が行なわれ、フォーカスレンズＬの現在位置におけるＡＦ評価値が変数Ｃにメモリされる。そして、変数ｙが（ＩＨ−１）未満でなくなったら（Ｓ５５；Ｎ）、この処理から抜けて図３のＳ１３へ進む。
【００３７】
以上のように本実施形態では、ＣＣＤ２０からのＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］をＨＳＩデータ群ＨＳＩ［ｘ］［ｙ］に一旦変換した後、ＨＳＩデータ群ＨＳＩ［ｘ］［ｙ］の彩度データ群Ｓ［ｘ］［ｙ］のみを増幅し、この増幅した彩度データ群Ｓ［ｘ］［ｙ］と増幅していない色相データ群Ｈ［ｘ］［ｙ］及び明度データ群Ｉ［ｘ］［ｙ］をＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］に再変換することで、彩度強調されたＲＧＢ画像データＲＧＢ［ｘ］［ｙ］を生成し、この彩度強調されたＲＧＢ画像データ群ＲＧＢ［ｘ］［ｙ］を用いてＡＦ評価値を算出している。このように彩度強調されたＲＧＢ画像データＲＧＢ［ｘ］［ｙ］を用いれば、ＲＧＢの各色が鮮明になるので、輝度変化の少ない色素観察時であっても正確なＡＦ評価値が得られ、高精度なＡＦ動作が実現可能である。勿論、色素剤を用いないで観察する通常観察時にも高精度なＡＦ動作を行なうことが可能である。
【００３８】
本実施形態では、Ｒデータ差分Ｒ’、Ｇデータ差分Ｇ’及びＢデータ差分Ｂ’を積算してＡＦ評価値を算出しているが、これらＲデータ差分Ｒ’、Ｇデータ差分Ｇ’及びＢデータ差分Ｂ’それぞれに重み付けを付与して積算し、この積算値をＡＦ評価値とすることも可能である。
【００３９】
また本実施形態では、ＣＣＤ２０に原色ＣＣＤを用いているが、原色ＣＣＤに替えて、補色ＣＣＤを用いることも可能である。補色ＣＣＤを用いる場合には、該補色ＣＣＤから出力される補色画像データをＲＧＢ画像データに変換するＲＧＢ変換回路を備える必要がある。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、彩度が強調されたＲＧＢ画像データを用いてＡＦ評価値を算出するので、輝度変化の少ない色素観察時であっても正確なＡＦ評価値が得られ、高精度なＡＦ動作が実現可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自動焦点調節装置を備えた内視鏡装置の主要構成を示すブロック図である。
【図２】図１の電子内視鏡の挿入部先端を示す平面図である。
【図３】図１に示す内視鏡用装置のＡＦ動作に関するフローチャートである。
【図４】図３のＳ７でＲＧＢ画像データ群を入力する際に実行される、彩度強調動作の流れを示すフローチャートである。
【図５】図３のＳ９で実行される評価値算出処理に関するフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 電子内視鏡
１１ 体内挿入部
１２ 把持操作部
１３ ユニバーサルチューブ
１４ コネクタ部
１５ 対物レンズ
１６ 照明レンズ
１７ 送気送水ノズル
１８ 処置具挿通口
１９ ＡＦモータ
２０ ＣＣＤ
２１ ＣＣＤ駆動回路
２２ ＣＣＤプロセス回路
２３ Ａ／Ｄ変換回路
２４ 映像信号処理回路
２５ Ｄ／Ａ変換回路
２６ 色分離変換回路
２７ ＲＧＢマトリックス回路
２８ マイコン（評価値算出手段）
３０ プロセッサ
３１ モータ制御回路
３２ モータ駆動回路
３３ ランプ光源
３４ 集光レンズ
４１ 第１データ変換回路（第１データ変換手段；ＲＧＢｔｏＨＳＩ）
４３ 彩度エンハンス回路（彩度強調手段）
４５ 第２データ変換回路（第２データ変換手段；ＨＳＩｔｏＲＧＢ）
６０ ＴＶモニタ
１００ 内視鏡装置
Ｌ フォーカスレンズ
ＬＧ１ ライトガイド（電子内視鏡側）
ＬＧ２ ライトガイド（プロセッサ側）
Claims (8)
- 所定の演算により算出したＡＦ評価値に基づいてフォーカスレンズをピント位置に移動させる自動焦点調節装置において、
撮像手段の画素群から画像データ群を得る画像取得手段と；
この画像データ群をＨＳＩデータ群に変換する第１データ変換手段と；
このＨＳＩデータ群のうち、彩度データＳを増幅させる彩度強調手段と；
この増幅された彩度データＳと増幅されていない色相データＨ及び明度データＩからなるＨＳＩデータ群を、ＲＧＢ画像データ群に変換する第２データ変換手段と；
この第２データ変換手段から入力したＲＧＢ画像データ群を用いて前記ＡＦ評価値を算出する評価値算出手段と；
を備えたことを特徴とする自動焦点調節装置。 - 請求項１記載の自動焦点調節装置において、前記評価値算出手段は、前記ＲＧＢ画像データ群の全画素に対して、各画素のＲＧＢ画像データと、該画素の垂直方向及び水平方向に隣り合う画素のＲＧＢ画像データとの差分を算出して積算し、この積算値を前記ＡＦ評価値として得る自動焦点調節装置。
- 請求項１または２記載の自動焦点調節装置において、前記画像取得手段が撮像手段から得る画像データ群はＲＧＢ画像データ群である自動焦点調節装置。
- 請求項１または２記載の自動焦点調節装置において、前記画像取得手段が撮像手段から得る画像データ群は補色画像データ群であって、前記第１データ変換手段は、画素単位で前記補色画像データ群をＲＧＢ画像データに色分離変換した後、さらに、このＲＧＢ画像データ群をＨＳＩデータ群に変換する自動焦点調節装置。
- （ａ）撮像手段の画素群から画像データ群を得るステップ；
（ｂ）この画像データ群をＨＳＩデータ群に変換するステップ；
（ｃ）このＨＳＩデータ群のうち、彩度データＳを増幅させるステップ；
（ｄ）この増幅された彩度データＳと増幅されていない色相データＨ及び明度データＩからなるＨＳＩデータ群を、ＲＧＢ画像データ群に変換するステップ；及び
（ｅ）この再変換されたＲＧＢ画像データ群を用いて所定の演算を行ない、ＡＦ評価値を算出するステップ；を有し、
フォーカスレンズを移動させながら前記（ａ）から（ｅ）までのステップを繰り返してＡＦ評価値が最大となるレンズ位置を検出し、該レンズ位置にフォーカスレンズを移動させることを特徴とする自動焦点調節方法。 - 請求項５記載の自動焦点調節方法において、前記（ｅ）ステップでは、再変換されたＲＧＢ画像データ群の全画素に対して、各画素のＲＧＢ画像データと、該画素の垂直方向及び水平方向に隣り合う画素のＲＧＢ画像データとの差分を算出し、この差分の積算値を前記ＡＦ評価値として算出する自動焦点調節方法。
- 請求項５または６記載の自動焦点調節方法において、前記（ａ）ステップにて得る画像データ群はＲＧＢ画像データ群である自動焦点調節方法。
- 請求項５または６記載の自動焦点調節方法において、前記（ａ）ステップにて得る画像データ群は補色画像データ群であって、前記（ｂ）ステップでは、補色画像データ群をＲＧＢ画像データ群に変換した後、該ＲＧＢ画像データ群をＨＳＩデータ群に変換する自動焦点調節方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003064514A JP2004272037A (ja) | 2003-03-11 | 2003-03-11 | 自動焦点調節装置及び自動焦点調節方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003064514A JP2004272037A (ja) | 2003-03-11 | 2003-03-11 | 自動焦点調節装置及び自動焦点調節方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004272037A true JP2004272037A (ja) | 2004-09-30 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003064514A Withdrawn JP2004272037A (ja) | 2003-03-11 | 2003-03-11 | 自動焦点調節装置及び自動焦点調節方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004272037A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016209232A (ja) * | 2015-05-07 | 2016-12-15 | 株式会社アールエフ | 撮像装置および口腔内カメラ |
| JPWO2017010157A1 (ja) * | 2015-07-15 | 2018-05-24 | ソニー株式会社 | 医療用観察装置及び医療用観察方法 |
| WO2024111366A1 (ja) * | 2022-11-21 | 2024-05-30 | キヤノン株式会社 | ピント調整装置、観察装置、検査装置およびピント調整方法 |
-
2003
- 2003-03-11 JP JP2003064514A patent/JP2004272037A/ja not_active Withdrawn
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|---|---|---|---|---|
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| JPWO2017010157A1 (ja) * | 2015-07-15 | 2018-05-24 | ソニー株式会社 | 医療用観察装置及び医療用観察方法 |
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