摄像装置和摄像装置的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及摄像装置和摄像装置的控制方法。
【背景技术】
[0002]在内窥镜系统中，为了不妨碍用户的诊断/处置，要求尽可能宽的被摄场深度。但是，近年来，在内窥镜系统中，随着使用高像素的摄像元件，其被摄场深度变窄，所以，提出了进行自动对焦(以下为AF)的内窥镜系统。在内窥镜中进行对比度方式的AF的情况下，当在图像中存在由于照明光的反射而引起的亮点时，亮点的边缘对对比度值造成较大影响，所以，存在无法良好地检测在作为用户希望观察的被摄体的活体上对焦的位置的课题。并且，在用户进行处置时进行AF的情况下，当在图像中存在钳子等处置器械时，存在在用户非意图的被摄体(钳子等)上对焦的课题。
[0003]并且，这些课题不限于内窥镜系统，在进行使用了对比度值的AF的摄像装置中也同样成为问题。为了解决这种课题，例如，如专利文献I和专利文献2那样提出了如下方法:在AF区域中设定多个块，检测包含亮点或钳子的块，将这些块从AF区域中除去，从而进行AF控制。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2004-294788号公报
[0007]专利文献2:日本特开2011-139760号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的课题
[0009]在所述专利文献I和专利文献2中，当由于作为被摄体的活体稍微移动等而使图像中的亮点的位置变动的情况下或者用户移动钳子的情况下等应该除去的被摄体在图像中的位置在AF中发生变化的情况下，很难准确地进行AF。
[0010]根据本发明的几个方式，能够提供如下的摄像装置和摄像装置的控制方法:当应该除去的被摄体在图像中的位置在AF中发生变化的情况下，也能够进行适当的对焦控制。
[0011]用于解决课题的手段
[0012]本发明的一个方式涉及一种摄像装置，该摄像装置包括:光学系统，其包括调整合焦物体位置的对焦镜头；摄像元件，其取得由所述光学系统形成的被摄体像的图像；镜头位置控制部，其控制对焦镜头位置；以及对焦控制部，其进行自动对焦控制，所述对焦控制部包括:块设定部，其在输入图像中设定多个块；对比度值计算部，其计算块对比度值信息，该块对比度值信息表示所设定的多个所述块中的各块的对比度值；对比度值保存部，其保存基准图像的所述块对比度值信息；特征量计算部，其计算所设定的多个所述块中的各块的特征量；有效块判定部，其根据所述特征量判定多个所述块中的在所述对焦控制中有效的有效块，取得判定结果作为有效块信息；有效块信息保存部，其保存所述基准图像的所述有效块信息；自动对焦区域设定部，其根据所述基准图像的所述有效块信息和所述输入图像的所述有效块信息设定自动对焦区域；以及对比度值决定部，其根据所述自动对焦区域和所述基准图像的所述块对比度值信息决定所述基准图像的图像对比度值，并且，根据所述自动对焦区域和所述输入图像的所述块对比度值信息决定所述输入图像的所述图像对比度值，所述自动对焦区域设定部将在所述基准图像和所述输入图像双方中被判定为所述有效块的所述块的集合设定为所述自动对焦区域。
[0013]在本发明的一个方式中，使用输入图像的有效块信息和基准图像的有效块信息双方设定自动对焦区域，根据所设定的自动对焦区域决定各图像的对比度值。由此，针对输入图像和基准图像双方，能够适当地将无效的块(例如包含亮点等的块)除去，并且能够在相同条件下计算对比度值，所以，能够进行适当的AF控制等。
[0014]本发明的另一个方式涉及一种摄像装置的控制方法，该方法取得输入图像，在所述输入图像中设定多个块，计算表示所设定的多个所述块中的各块的对比度值的块对比度值信息，计算所设定的多个所述块中的各块的特征量，根据计算出的所述特征量判定多个所述块中的在对焦控制中有效的有效块，取得所述输入图像的有效块信息，在合焦物体位置与所述输入图像不同的对焦镜头位置处，从对比度值保存部中读出在比所述输入图像靠前的定时摄像的基准图像的所述块对比度值信息，并且从有效块信息保存部中读出所述基准图像的所述有效块信息，将在所述基准图像和所述输入图像双方中被判定为所述有效块的所述块的集合设定为自动对焦区域，根据所述自动对焦区域和所述基准图像的所述块对比度值信息求出所述基准图像的图像对比度值，并且，根据所述自动对焦区域和所述输入图像的所述块对比度值信息求出所述输入图像的所述图像对比度值，根据所述基准图像的所述图像对比度值和所述输入图像的所述图像对比度值的比较处理进行所述对焦控制。
【附图说明】
[0015]图1是本实施方式的摄像装置的系统结构例。
[0016]图2是对焦控制部的结构例。
[0017]图3是对焦控制部的另一个结构例。
[0018]图4是说明第I实施方式的处理的流程图。
[0019]图5是说明第I实施方式的变形例的处理的流程图。
[0020]图6是说明将第3实施方式应用于单次AF的处理的流程图。
[0021]图7是说明第2实施方式的处理的流程图。
[0022]图8是说明将第3实施方式应用于全时AF的处理的流程图。
[0023]图9是说明第I实施方式的峰值检测处理的图。
[0024]图10是说明第I实施方式的变形例的峰值检测处理的图。
[0025]图11是说明第2实施方式的对焦镜头的驱动例的图。
[0026]图12(A)、图12(B)是块设定处理的说明图。
[0027]图13是说明块与坐标值的关系的图。
[0028]图14(A)?图14(C)是说明有效块信息的例子和AF区域的设定例的图。
【具体实施方式】
[0029]下面，对本实施方式进行说明。另外，以下说明的本实施方式并非不当地限定权利要求书所记载的本发明的内容。并且，本实施方式中说明的全部结构不一定是本发明的必须结构要件。
[0030]1.本实施方式的方法
[0031]如图1所示，本实施方式的图像处理装置包括:包含调整合焦物体位置的对焦镜头240的光学系统；取得由光学系统形成的被摄体像的图像的摄像元件260 ;控制对焦镜头位置的镜头位置控制部340 ;以及进行自动对焦控制的对焦控制部330。而且，如图2所示，对焦控制部330包括在输入图像中设定多个块的块设定部331、计算表示所设定的多个块中的各块的对比度值的块对比度值信息的对比度值计算部332、保存基准图像的块对比度值信息的对比度值保存部333、计算所设定的多个块中的各块的特征量的特征量计算部334、根据特征量判定多个所述块中的对焦控制中有效的有效块并取得判定结果作为有效块信息的有效块判定部335、保存基准图像的有效块信息的有效块信息保存部336、根据基准图像的有效块信息和输入图像的有效块信息设定自动对焦区域的自动对焦区域设定部
337、以及根据自动对焦区域和基准图像的块对比度值信息决定基准图像的图像对比度值并且根据自动对焦区域和输入图像的块对比度值信息决定输入图像的图像对比度值的对比度值决定部338，自动对焦区域设定部337设定基准图像和输入图像双方中判定为有效块的块的集合作为自动对焦区域。
[0032]这里，合焦物体位置表示由光学系统、像面(狭义地讲为摄像元件260的表面)、物体(被摄体)构成的系统处于合焦状态的情况下的物体的位置。并且，块对比度值信息是表示作为对象的图像中包含的块的块对比度值的集合的信息。并且，特征量用于有效块的判定，例如如后所述，使用亮度的最大值或平均值、CrCb的平均值等即可。并且，有效块信息是表示作为对象的图像中设定的多个块是否是有效块的信息，例如可以是图14(A)或图14(B)所示的信息。
[0033]如专利文献I和专利文献2那样，公知有如下方法:在AF用的对比度值的计算中，除去作为对象的图像中的亮点或钳子的区域。但是，在现有方法中，没有假设亮点等在图像上的位置和大小在AF中发生变化的情况等。
[0034]因此，在AF处理中依然继续使用最初设定的除去区域的情况下，此后，当亮点等的位置和大小发生变化时，在该变化后的图像中无法适当去除该亮点等，很难准确计算对比度值。并且，即使按照每个图像设定除去区域从而将各图像的亮点等除去，在一连串的AF动作中，由于除去区域(乃至对比度值的计算中使用的区域)按照每个图像而不同，所以，从各图像中计算出的对比度值的计算条件不同，即使对该对比度值进行比较，也无法准确进行对比度值的峰值检测。
[0035]特别是在使用活体用的内窥镜装置作为摄像装置的情况下，由于需要从摄像部侧照射照射光、并且作为被摄体的活体表面湿润，所以，图像上的亮点的位置和大小容易变动，不能无视上述问题。
[0036]并且，在现有方法中，还存在如下问题:假设了一次性决定合焦镜头位置(系统处于合焦状态的情况下的对焦镜头位置)的单次AF，没有假设连续地持续探索合焦镜头位置的全时AF。
[0037]因此，本申请人提出如下方法:在对输入图像进行AF处理的情况下，不仅使用作为与该输入图像有关的有效块(除了包含亮点等的块以外的有效的块)的判定结果的有效块信息，还使用与基准图像有关的有效块信息来设定自动对焦区域(以下表记为AF区域，将自动对焦区域设定部337表记为AF区域设定部337)。具体而言，如图14(A)?图14(C)所示，将输入图像和基准图像双方中判定为有效的块的集合设为AF区域即可。这样，由于能够在相同条件下求出输入图像和基准图像的对比度值，所以，能够适当进行输入图像和基准图像的比较处理。
[0038]该情况下，能够根据AF区域中包含的块的块对比度值的总和等求出各图像的对比度值(为了与块对比度值进行区分，还根据需要表记为图像对比度值)。
[0039]另外，关于某一个图像的图像对比度值，如果作为比较对象的图像不同，则AF区域可能变化，既然这样，不一定始终相同。即，在本实施方式的方法中也应该留意到，图像对比度值不意味着其绝对值，在基准图像和输入图像的比较处理中表示其相对关系。
[0040]下面，对第I?第3实施方式进行说明。在第I实施方式中说明进行单次AF的方法及其变形例，在第2实施方式中说明进行全时AF的方法。并且，在第3实施方式中说明使用输入图像的运动量的方法。另外，使用运动量的方法也可以与单次AF进行组合，还可以与全时AF进行组合，所以，说明与第i实施方式的组合以及与第2实施方式的组合双方。
[0041]2.第I实施方式
[0042]在本实施方式中，说明进行单次AF作为对焦控制的情况。具体而言，首先说明系统结构例，然后说明进行自动对焦控制的对焦控制部的详细情况。然后，使用流程图等说明处理的详细情况，然后说明变形例。
[0043]2.1系统结构例
[0044]使用图1对本发明的第I实施方式的摄像装置(这里，作为具体例，使用内窥镜系统，但是不限于此)进行说明。本实施方式的内窥镜系统具有光源部100、摄像部200、处理部300、显示部400、外部I/F部500。
[0045]光源部100具有产生白色光的白色光源110以及用于使白色光会聚到光导纤维210的会聚透镜120。
[0046]摄像部200例如形成为细长且能够弯曲以使得能够插入到体腔中。在摄像部200中具有用于引导由光源部100会聚后的光的光导纤维210、使由该光导纤维210引导至前端的光扩散并对观察对象进行照射的照明透镜220、使从观察对象返回的反射光成像的物镜系统230、包含在物镜系统230中并调整合焦物体位置的对焦镜头240、驱动对焦镜头240的镜头驱动部250、以及对由物镜系统230成像的反射光进行光电转换并生成图像的摄像元件260。镜头驱动部250例如是音圈马达(以下为VCM)。并且，摄像元件260例如是具有拜尔排列的滤色镜的摄像元件。
[0047]处理部300具有A/D转换部310、预处理部320、对焦控制部330、镜头位置控制部340、图像处理部350、控制部360。A/D转换部310将从摄像元件260依次输出的模拟信号转换为数字图像信号，并将其依次输出到预处理部320。预处理部320对从A/D转换部310输出的图像信号实施白平衡、插值处理(去马赛克处理)、YCbCr转换处理等图像处理，并将其依次输出到对焦控制部330和图像处理部350。
[0048]镜头位置控制部340与镜头驱动部250和对焦控制部330连接，根据从对焦控制部330输出的信息来控制对焦镜头240。对焦控制部330在后面详细叙述。
[0049]图像处理部350对从预处理部320输出的图