JP6353962B2 - Endoscope device - Google Patents
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Description
本発明は、内視鏡装置に関する。
The present invention relates to an endoscope apparatus .
体腔内の組織を観察する内視鏡装置が広く知られている。一般的に内視鏡装置は、キセノンランプ等の白色光源から出射された白色光を、ライトガイドを通じて体腔内の被観察領域に照明光として供給し、その白色光の照射による被観察領域からの反射光に基づく像を撮像素子で撮像して観察画像を生成する構成となっている。また近年になって、生体組織に特定波長の狭帯域光を照射して、組織表層の毛細血管や微細構造を観察する狭帯域光観察、或いは自家蛍光、薬剤蛍光による蛍光観察等の特殊光を用いた観察モードを有する内視鏡装置も利用されている。特殊光を照射する内視鏡装置の光源としては、キセノンランプ等の白色光源からの光を、所定の光吸収特性を有する回転フィルタを通過させることで所望の波長帯域の光を選択的に取り出し、被検体に照射する構成が知られている(特許文献1参照)。上記構成の内視鏡装置においては、狭帯域光観察用の特殊光として、狭帯域波長のB光とG光とを所定の出射光量比で照射することができる。この場合の特殊光の強度は、白色光源からの光路途中に設けられた絞り装置により調整されており、G光とG光の出射比率は、回転フィルタのBフィルタとGフィルタの光透過率で設定される。 2. Description of the Related Art Endoscopic devices that observe tissue in a body cavity are widely known. In general, an endoscope apparatus supplies white light emitted from a white light source such as a xenon lamp as illumination light to a region to be observed in a body cavity through a light guide, and from the region to be observed by irradiation of the white light. An image based on the reflected light is picked up by an image pickup device and an observation image is generated. Also, in recent years, special light such as narrow-band light observation for observing capillaries and fine structures on the tissue surface layer by irradiating a biological tissue with narrow-band light of a specific wavelength, or autofluorescence, fluorescence observation by drug fluorescence, etc. An endoscope apparatus having the observation mode used is also used. As a light source for an endoscope device that emits special light, light from a white light source such as a xenon lamp is selectively extracted through a rotary filter having a predetermined light absorption characteristic. A configuration for irradiating a subject is known (see Patent Document 1). In the endoscope apparatus having the above-described configuration, B light and G light having a narrow band wavelength can be irradiated at a predetermined emission light amount ratio as special light for narrow band light observation. The intensity of the special light in this case is adjusted by a diaphragm device provided in the middle of the optical path from the white light source, and the emission ratio of G light to G light is the light transmittance of the B filter and G filter of the rotary filter. Is set.
しかしながら、一般に光源からの出力光は経時劣化により強度が低下するため、回転フィルタの透過率で規定されるB光、G光の出射光量の比が変化して、出射光の波長バランスが崩れることがある。出射光の波長バランスは、観察画像における特徴量成分の映出度合い影響を及ぼし、出射光が所望の波長バランスから外れると、特徴量が十分に観察できなくなることがある。 However, since the intensity of the output light from the light source generally decreases due to deterioration with time, the ratio of the emitted light quantity of B light and G light specified by the transmittance of the rotary filter changes, and the wavelength balance of the emitted light is lost. There is. The wavelength balance of the emitted light affects the degree of projection of the feature amount component in the observation image. If the emitted light deviates from the desired wavelength balance, the feature amount may not be sufficiently observed.
そこで、キセノンランプ等の白色光源に代えて、長寿命で出力変動の少ないレーザ光源や発光ダイオード等の半導体発光素子からなる半導体光源を利用することができる。この場合、半導体光源の出力は細かに制御可能となり、波長バランスを高い精度で設定することができる。しかし、強度変調を行う際に、複数種の半導体光源に対して波長バランスを高い精度で維持しつつ、それぞれを強度変調することは難しい。例えば狭パルス発生器や高分解能型のPWM制御器を用いて高精度に光量制御することもできるが、いずれもの機器も高価であり、内視鏡装置へ搭載することはコスト上現実的ではない。
このように、半導体光源をキセノンランプ等の白色光源と同等以上に光量制御することは依然として課題が多いのが実情であった。
Therefore, instead of a white light source such as a xenon lamp, it is possible to use a semiconductor light source including a laser light source having a long lifetime and little output fluctuation, and a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode. In this case, the output of the semiconductor light source can be finely controlled, and the wavelength balance can be set with high accuracy. However, when intensity modulation is performed, it is difficult to intensity-modulate each of the plurality of types of semiconductor light sources while maintaining wavelength balance with high accuracy. For example, the amount of light can be controlled with high accuracy using a narrow pulse generator or a high-resolution PWM controller, but all of these devices are expensive and it is not practical to install them in an endoscope apparatus. .
As described above, there are still many problems in controlling the amount of light of a semiconductor light source as much as or more than that of a white light source such as a xenon lamp.
本発明は、複数の半導体光源の出射光量比のバランスを崩すことなく、目標光量に高精度に制御することができる内視鏡装置を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide an endoscope apparatus that can be controlled to a target light amount with high accuracy without breaking the balance of the emitted light amount ratios of a plurality of semiconductor light sources.
本発明は下記構成からなる。
互いに異なるスペクトルの光を出射する複数の半導体光源から出射した光を用いて照明光を生成し、前記照明光による被検体からの反射光を撮像する撮像手段を有する内視鏡装置であって、
前記半導体光源は、白色光を生成するための白色光用光源と、所定の波長域からなる狭帯域光を生成する狭帯域光用光源と、を含み、
前記白色光用光源及び前記狭帯域光用光源からの出射光量を合計した全出射光量の目標光量を設定する目標光量設定手段と、
プリセットされた出射光量比で光が出射されるように、前記白色光用光源及び前記狭帯域光用光源に対する各個別駆動信号の振幅値を設定する振幅値設定手段と、
狭帯域光観察モードにおいて、前記目標光量設定手段によって設定された前記目標光量に基づいて、前記白色光用光源及び前記狭帯域光用光源を駆動する前記各個別駆動信号の共通のパルス波形パターンを設定し、共通のパルス波形パターンが設定されたこれらの個別駆動信号に基づいて前記白色光用光源及び前記狭帯域光用光源の両方を、前記撮像手段の同一の露光期間内に点灯させる単一の光源制御手段と、
を備える内視鏡装置。
The present invention has the following configuration.
An endoscope apparatus having imaging means for generating illumination light using light emitted from a plurality of semiconductor light sources that emit light having different spectra and imaging reflected light from a subject by the illumination light,
The semiconductor light source includes a white light source for generating white light, and a narrow band light source for generating narrow band light having a predetermined wavelength range,
A target light amount setting means for setting a target amount of the total amount of emitted light which is the sum of the amount of light emitted from the the white light source and a light source for the narrow-band light,
Amplitude value setting means for setting the amplitude value of each individual drive signal for the light source for white light and the light source for narrow band light so that light is emitted at a preset light emission ratio,
In the narrow band light observation mode, based on the target light amount set by the target light amount setting means, a common pulse waveform pattern of the individual drive signals for driving the white light source and the narrow band light source is obtained. A single light source that turns on both the light source for white light and the light source for narrow band light within the same exposure period of the imaging means based on these individual drive signals set with a common pulse waveform pattern Light source control means,
An endoscope apparatus comprising:
本発明の内視鏡装置によれば、複数の半導体光源の出射光量比のバランスを崩すことなく、目標光量に高精度に制御できる。これにより、通常観察や特殊光観察における内視鏡の照明光を、所望の出射光量比としたまま任意の強度に正確に設定することができる。
According to the endoscope apparatus of the present invention, the target light quantity can be controlled with high accuracy without breaking the balance of the emitted light quantity ratios of the plurality of semiconductor light sources. Thereby, the illumination light of the endoscope in normal observation or special light observation can be accurately set to an arbitrary intensity while maintaining a desired emission light amount ratio.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の実施形態を説明するための図で、内視鏡及び内視鏡が接続される各装置を表す内視鏡装置の構成図、図2は内視鏡装置の具体的な構成例を示す外観図である。
内視鏡装置100は、図1に示すように、内視鏡スコープ(以下、内視鏡と称する)11と、制御装置13と、モニタ等の表示部15と、制御装置13に情報を入力するキーボードやマウス等の入力部17とを備えている。制御装置13は、光源装置19と、撮像画像の信号処理を行うプロセッサ21とを有して構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a configuration diagram of an endoscope apparatus representing an endoscope and each apparatus to which the endoscope is connected. FIG. 2 is a specific example of the endoscope apparatus. It is an external view which shows a structural example.
As shown in FIG. 1, the
内視鏡11は、本体操作部23と、この本体操作部23に連設され被検体(体腔)内に挿入される挿入部25とを備える。本体操作部23には、ユニバーサルケーブル27が接続され、このユニバーサルケーブル27の先端は、光源装置19にライトガイド(LG)コネクタ29Aを介して接続され、また、ビデオコネクタ29Bを介してプロセッサ21に接続されている。
The
図2に示すように、内視鏡11の本体操作部23には、挿入部25の先端側で吸引、送気、送水を実施するためのボタンや、撮像時のシャッターボタン、観察モードを切り替える観察モード切り替えボタン30等の各種操作ボタン31が併設されると共に、一対のアングルノブ33が設けられている。
As shown in FIG. 2, the main
挿入部25は、本体操作部23側から順に軟性部35、湾曲部37、及び先端部(内視鏡先端部)39で構成され、湾曲部37は、本体操作部23のアングルノブ33を回動することによって遠隔的に湾曲操作される。これにより、先端部39を所望の方向に向けることができる。
The
図1に示すように、内視鏡先端部39には、撮像光学系の観察窓41と、照明光学系の光照射窓43A,43Bが配置されている。各光照射窓43A,43Bから照射される照明光による被検体からの反射光は、観察窓41を通じて撮像素子45により撮像されるようになっている。撮像された観察画像は、プロセッサ21に接続された表示部15に表示される。
As shown in FIG. 1, an
ここで、撮像光学系は、CCD(Charge Coupled Device)型イメージセンサや、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)型イメージセンサ等の撮像素子45と、撮像素子45に観察像を結像させるレンズ等の光学部材47とを有する。撮像素子45の受光面に結像されて取り込まれる観察像は、電気信号に変換されて信号ケーブル51を通じてプロセッサ21の撮像信号処理部53に入力され、撮像信号処理部53で映像信号に変換される。なお、詳細は後述するが、撮像信号処理部53は、撮像素子45から出力される撮像信号に基づいて被検体像の光量を検出する光量検出手段として機能する。
Here, the imaging optical system includes optical elements such as a CCD (Charge Coupled Device) type image sensor and a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type image sensor, and a lens that forms an observation image on the
一方、照明光学系は、光源装置19と、光源装置19に接続される一対の光ファイバ55A,55Bと、光ファイバ55A,55Bの光出射端にそれぞれ配置された波長変換部57A,57Bとを有する。光源装置19は、半導体発光素子であるレーザ光源LD1、LD2と、各レーザ光源LD1,LD2を駆動制御する光源制御部59と、レーザ光源LD1,LD2からの出射光を合波するコンバイナ61と、合波した光を2系統の光路(一対の光ファイバ55A,55B)に分波するカプラ63と、詳細は後述する振幅値設定部65、及び駆動信号生成部67とを有する。即ち、光源装置19は、内視鏡挿入部の先端に照明光を供給する照明装置として機能する。
On the other hand, the illumination optical system includes a
各レーザ光源LD1,LD2は、光源制御部59に共通に接続されて、互いに同一の光源制御部59からの駆動信号を受けて発光する。
The laser light sources LD1 and LD2 are connected in common to the light
光ファイバ55A,55Bは、レーザ光源LD1,LD2から出射されるレーザ光を内視鏡先端部39へ導く。内視鏡先端部39に導かれたレーザ光は、波長変換部57A,57Bからの発光とレーザ光とが合成された白色照明光を発生させる。波長変換部57A,57Bは、レーザ光により励起発光する蛍光体を含んで構成される。レーザ光源LD1,LD2は、プロセッサ21に設けられた内視鏡制御部69からの指令に基づく光源制御部59からの駆動信号を受けて、所望の強度の光をそれぞれ出射する。
The
内視鏡制御部69は、撮像信号や各種情報を保存する記憶手段としてのメモリ71と、画像処理部73とが接続されている。内視鏡制御部69は、撮像信号処理部53から出力される画像データを画像処理部73により適宜な画像処理を施して、表示部15に映出する。また、図示しないLAN等のネットワークに接続されて画像データを含む情報を配信する等、内視鏡装置100全体を制御する。
The
レーザ光源LD1は、中心波長445nmの青色発光の半導体レーザである。レーザ光源LD1は、出射光量を光源制御部59により制御された青色レーザ光を出射し、この出射光が光ファイバ55A,55Bを通じて内視鏡先端部39の波長変換部57A,57Bに照射される。このレーザ光源LD1としては、例えばブロードエリア型のInGaN系レーザダイオードが使用できる。
The laser light source LD1 is a blue-emitting semiconductor laser having a central wavelength of 445 nm. The laser light source LD1 emits blue laser light whose emission light amount is controlled by the light
波長変換部57A,57Bは、レーザ光源LD1から出射されるレーザ光の一部を吸収して緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体(例えばYAG系蛍光体、或いはBAM(BaMgAl10O37)等を含む蛍光体等)を含んで構成される。これにより、図3に出射光の分光特性を示すように、レーザ光源LD1からのレーザ光と、このレーザ光が波長変換された緑色〜黄色の励起光とが合波されて、プロファイルS1で示される白色光が生成される。
The
レーザ光源LD2は、中心波長405nmの紫色発光の半導体レーザである。このレーザ光源LD2からのレーザ光も出射光量が同様に制御されて、内視鏡先端部39の光照射窓43A,43Bから出射される。レーザ光源LD2からの出射光は、波長変換部57A,57Bによる波長変換がレーザ光源LD1からの出射光と比較すると僅かであり、図3にプロファイルS2で示すように、中心波長405nmの狭帯域光として出射される。
The laser light source LD2 is a violet-emitting semiconductor laser having a central wavelength of 405 nm. The amount of light emitted from the laser light source LD2 is also controlled in the same manner, and is emitted from the
次に、上記構成に内視鏡装置100により、特殊光観察する場合の手順を説明する。
光源制御部59は、レーザ光源LD1(中心波長445nm)による白色照明光と、レーザ光源LD2(中心波長405nm)による狭帯域光とを、内視鏡制御部69からの指示を受けて、個別に出射光量を制御する。
Next, a procedure for special light observation using the
The light
レーザ光源LD1と、レーザ光源LD2の出射光量比は、例えば次のように設定することで、それぞれ異なる観察画像が得られる。
(1)LD1:LD2を1:0とした場合は、通常観察モードにおける白色照明画像が得られる。
(2)LD1:LD2を約1:4とした場合は、狭帯域光観察モードであって、生体組織表層の毛細血管や微細模様が強調された観察画像が得られる。
(3)LD1:LD2を約7:1とした場合は、狭帯域光観察モードであって、遠景でも明るい毛細血管や微細模様が表示された観察画像が得られる。
(4)LD1:LD2を0:1とした場合は、蛍光観察モードにおける蛍光観察画像が得られる。
For example, different observation images can be obtained by setting the emission light quantity ratio between the laser light source LD1 and the laser light source LD2 as follows.
(1) When LD1: LD2 is set to 1: 0, a white illumination image in the normal observation mode is obtained.
(2) When LD1: LD2 is set to about 1: 4, it is a narrow-band light observation mode, and an observation image in which capillaries and fine patterns on the surface of a living tissue are emphasized is obtained.
(3) LD1: LD2 about 7: If set to 1, a narrow band light observation mode, the observation image bright capillary vessels and fine patterns in the distant view is displayed can be obtained.
(4) When LD1: LD2 is set to 0: 1, a fluorescence observation image in the fluorescence observation mode is obtained.
ここで、図4にレーザ光源LD1とLD2の出射光量比に応じた血管と粘膜のコントラスト(輝度比)を求めた結果の一例を示した。評価例1〜評価例7に示すように、レーザ光源LD1とLD2の出射光量の変化により、観察画像における血管(観察対象)と粘膜(背景画像)のコントラストは、1.4〜1.8の間に分布し、特に評価例1、2のコントラストが1.6以上である場合に、十分な表層血管抽出能力が得られるようになる。このように、レーザ光源LD1とLD2の出射光量比に応じて組織表層の観察画像に明らかな差が生じることになる。 Here, FIG. 4 shows an example of the result of determining the contrast (luminance ratio) between the blood vessel and the mucous membrane according to the ratio of the emitted light quantity of the laser light sources LD1 and LD2. As shown in Evaluation Examples 1 to 7, the contrast between the blood vessel (observation target) and the mucous membrane (background image) in the observation image is 1.4 to 1.8 due to the change in the amount of light emitted from the laser light sources LD1 and LD2. In particular, when the contrast of Evaluation Examples 1 and 2 is 1.6 or more, sufficient surface layer blood vessel extraction capability can be obtained. Thus, a clear difference occurs in the observation image of the tissue surface layer according to the ratio of the emitted light quantity of the laser light sources LD1 and LD2.
そのため、レーザ光源LD1とLD2の出射光量比を所望の光量比に高精度に合わせると共に、レーザ光源LD1とLD2の各出射光量を合計した出射光量を目標光量に精度良く合わせることが、組織表層の情報が良好に映出された適正露光の観察画像を取得するために重要となる。 For this reason, it is possible to adjust the emission light amount ratio of the laser light sources LD1 and LD2 to a desired light amount ratio with high accuracy and to accurately match the total output light amount of the laser light sources LD1 and LD2 to the target light amount. This is important for obtaining an observation image of proper exposure in which information is projected well.
図5にレーザ光源LD1とLD2の出射光量比LD1:LD2をRa:Rbとしたときの、目標光量に対する出射光量との関係を示すように、各レーザ光源LD1,LD2の各目標光量P1,P2に対する個別の出射光量は、目標光量P1,P2が変化しても出射光量比のRa:Rbを常に一定に維持するように制御する。これにより、レーザ光源LD1,LD2の出射光量比が所望の光量比に維持されたまま、各レーザ光源LD1,LD2の出射光量の合計が所望の目標光量に制御されることになる。 FIG. 5 shows the target light amounts P1 and P2 of the laser light sources LD1 and LD2 so as to show the relationship between the output light amount with respect to the target light amount when the output light amount ratio LD1: LD2 of the laser light sources LD1 and LD2 is Ra: Rb. The individual emitted light quantity is controlled so that the ratio Ra: Rb of the emitted light quantity ratio is always kept constant even if the target light quantities P1 and P2 change. As a result, the sum of the emitted light amounts of the laser light sources LD1 and LD2 is controlled to the desired target light amount while the emitted light amount ratio of the laser light sources LD1 and LD2 is maintained at the desired light amount ratio.
次に、上記のように内視鏡装置100のレーザ光源LD1,LD2の発光強度を増減制御する手順を説明する。
まず、図1に示す内視鏡11の本体操作部23に設けられ、光量比設定手段及び観察モード選定手段として機能する観察モード切り替えボタン30を術者が押下することにより、内視鏡制御部69は、通常観察、狭帯域光観察、蛍光観察等の各種観察モードに切り替える制御を行う。即ち、通常観察モードでは、レーザ光源LD1,LD2の出射光量比LD1:LD2を1:0に設定する。狭帯域光観察モードでは、LD1:LD2を例えば1:4や7:1等の予めプリセットされた任意の比率に設定する。また、蛍光観察モードではLD1:LD2を0:1に設定する。
Next, a procedure for increasing / decreasing the light emission intensity of the laser light sources LD1 and LD2 of the
First, an endoscope control unit is provided when an operator presses an observation
狭帯域光観察モードにおいては、レーザ光源LD1,LD2の双方の出力を上記の出射光量比に保持しつつ、レーザ光源LD1,LD2の合計の出射光量を目標光量にする制御を行う。以下、狭帯域光観察モードにおいて、レーザ光源LD1,LD2を駆動して所望の照明光を生成する手順を示す。 In the narrow-band light observation mode, control is performed so that the total emitted light amount of the laser light sources LD1 and LD2 is set to the target light amount while the outputs of both the laser light sources LD1 and LD2 are maintained at the above-described emitted light amount ratio. Hereinafter, a procedure for generating desired illumination light by driving the laser light sources LD1 and LD2 in the narrow-band light observation mode will be described.
まず、内視鏡観察時に、術者が観察モード切り替えボタン30を操作することで、内視鏡制御部69は、所望の観察モードの出射光量比を設定する。レーザ光源LD1,LD2の出射光量比Ra:Rbは、観察モード切り替えボタン30により切り替え可能に予め複数種用意されてメモリ71に記憶されている。内視鏡制御部69は、観察モード切り替えボタン30により指定された観察モードに対応する出射光量比Ra:Rbを読み出して、光源制御部59に送信する。
First, at the time of endoscopic observation, the operator operates the observation
光源制御部59は、内視鏡制御部69から送信された出射光量比Ra:Rbの情報を受け取り、この出射光量比に基づいて、振幅値設定手段である振幅値設定部65によりレーザ光源LD1,LD2を駆動する個別駆動信号の振幅値(電流値)を設定する。具体的には、標準の駆動電流値から各レーザ光源LD1,LD2の個別駆動信号の電流値をそれぞれ増減させ、かつ、双方の個別駆動信号の積分強度が、標準の駆動電流値とした場合の積分強度と等しくなるように設定する。
The light
一方、レーザ光源LD1,LD2から出射される光量を合計した全光量に対する目標光量は、内視鏡制御部69が撮像素子45からの撮像画像の信号に基づいて設定する。
On the other hand, the
図1に示すプロセッサ21に設けた撮像信号処理部53は、プロセッサ21に接続された内視鏡11の撮像素子45が出力するRAWデータを受け取り、目標光量設定手段でもある内視鏡制御部69は、このRAWデータの輝度情報に応じた最適な照明光量となるように、光源制御部59にレーザ光源LD1,LD2の駆動信号を制御するための目標光量の情報を出力する。
An imaging
図6に撮像信号処理部53による制御のブロック図を示した。撮像素子45から出力されるRAWデータ(生画像の情報)は、撮像信号処理部53に入力され、ヒストグラム作成部75は、このRAWデータに対応する光量のヒストグラムを作成し、測光値算出部77に出力する。測光値算出部77は、入力されたヒストグラムと、各種の測光モード(ピーク値、平均値等)により求めた明るさ検出値とに基づいて測光値を算出する。そして、目標光量算出部79は、算出された測光値に応じて次フレームの目標光量を求める。
FIG. 6 shows a block diagram of control by the imaging
メモリ71には、RAWデータの輝度情報に対する目標光量の値が記憶されており、内視鏡制御部69は、メモリ71を参照して、撮像信号処理部53から入力される輝度情報に応じた目標光量を求める。内視鏡制御部69は、この目標光量を光源制御部59に送信する。なお、上記目標光量とは、従前のキセノンランプ等の白色光源の絞り値に相当する値である。この目標光量は例えば12bit階調(0〜4096)で表現される。
The
次に、これら設定された駆動信号の振幅と目標光量に基づいて、レーザ光源LD1,LD2の個別駆動信号を共通のパルス変調制御により生成する。光源制御部59は、駆動信号生成部67に振幅値設定部65により設定された駆動信号の振幅値と、レーザ光源LD1,LD2から出射される光量を合計した全光量に対する目標光量の情報を駆動信号生成部67に送信する。駆動信号生成部67は、詳細を後述する目標光量に対応してパルス変調された駆動パルスの信号を求め、この駆動パルスの振幅を、レーザ光源LD1、LD2それぞれに対して、振幅値設定部65が設定する振幅値に変更する。
Next, the individual drive signals of the laser light sources LD1 and LD2 are generated by common pulse modulation control based on the set amplitude and target light amount of the drive signal. The light
つまり、目標光量に対応する駆動パルスの信号を共通に用い、この共通の駆動パルスの信号を元にして、レーザ光源LD1駆動用の個別駆動信号と、レーザ光源LD2駆動用の個別駆動信号とを、それぞれ振幅値を変更することにより生成する。これらLD1駆動用の個別駆動信号、LD2駆動用の個別駆動信号の波形パターンは、目標光量に対応した駆動パルスの波形パターンを有しており、その振幅値のみが異なっている。このように、目標光量に対応した駆動パルスを各個別駆動信号用に共通に求め、これら各個別駆動信号を、指定の出射光量比に応じた振幅値に設定することで、各レーザ光源LD1,LD2から出射される合計光量を目標光量と一致させる。そして、目標光量が変化した場合には、各個別駆動信号の振幅値は固定したまま、駆動パルスの波形パターンをそれぞれ共通に変化させる。これにより、目標光量の変化に応じてパルス変調制御しても出射光量比が固定されたままとなり、各レーザ光源LD1,LD2から出射される光量比が乱れることはない。
That is, the drive pulse signal corresponding to the target light amount is commonly used, and the individual drive signal for driving the laser light source LD1 and the individual drive signal for driving the laser light source LD2 are generated based on the signal of the common drive pulse. , Respectively, by changing the amplitude value. The waveform patterns of the individual drive signal for driving LD1 and the individual drive signal for driving LD2 have a waveform pattern of drive pulses corresponding to the target light amount, and only the amplitude values thereof are different. In this way, a drive pulse corresponding to the target light amount is commonly obtained for each individual drive signal, and each of the individual drive signals is set to an amplitude value corresponding to a specified emission light amount ratio, thereby each laser light source LD1, The total light amount emitted from the
上記のように、目標光量に応じた駆動パルスを各個別駆動信号に対して共通して用いる構成としているため、各個別制御信号をそれぞれ別々にパルス変調制御する場合と比較して、その変調制御を簡単化できる。また、複数のレーザ光源を備えた場合であっても、各レーザ光源の目標光量比に対するパルス変調制御を全レーザ光源で共通化でき、駆動回路が複雑化することを防止できる。 As described above, since the drive pulse corresponding to the target light amount is used in common for each individual drive signal, the modulation control is performed compared to the case where each individual control signal is individually subjected to pulse modulation control. Can be simplified. Further, even when a plurality of laser light sources are provided, the pulse modulation control for the target light quantity ratio of each laser light source can be shared by all the laser light sources, and the drive circuit can be prevented from becoming complicated.
次に、レーザ光源LD1,LD2の発光量の合計の目標光量に対する駆動パルスを、各レーザ光源LD1,LD2共通のパルス変調制御により求める具体例について説明する。
図1に示す光源制御部59は、内視鏡制御部69からの指示を受けて、レーザ光源LD1,LD2の発光量を予め定めた駆動パルスによってパルス点灯制御する。駆動パルスは、内視鏡制御部69がメモリ71を参照して生成する。この駆動パルスの制御は、パルス数制御(PNM:Pulse Number Modulation)及びパルス密度制御(PDM:Pulse Density Modulation)と、パルス幅制御(PWM:Pulse Width Modulation)との3種類の制御を用いて実施される。
Next, a specific example will be described in which the drive pulse for the total target light amount of the laser light sources LD1 and LD2 is obtained by pulse modulation control common to the laser light sources LD1 and LD2.
The light
図7に駆動パルスの制御例のタイミングチャートを示した。垂直同期信号VDにより規定される画像の1フレームの期間内において、電子シャッタの露光期間Wの全てを点灯させる駆動パルス[1]を最大光量としている。ここで、1フレーム期間は33ms、シャッタ速度は1/60sとする。また、駆動パルス[1]の周波数は120kHzであり、電子シャッタの露光期間内に2000個のパルスが含まれているものする。 FIG. 7 shows a timing chart of an example of driving pulse control. The drive pulse [1] for lighting all of the exposure period W of the electronic shutter within the period of one frame of the image defined by the vertical synchronization signal VD is the maximum light amount. Here, one frame period is 33 ms, and the shutter speed is 1/60 s. In addition, the frequency of the drive pulse [1] is 120 kHz, and 2000 pulses are included in the exposure period of the electronic shutter.
駆動パルス[1]の最大光量時から光量を減少させる場合、光量の大きい順に、第1のパルス変調領域でPNM制御、第2のパルス変調領域でPDM制御、第3のパルス変調領域でPWM制御を行い、光量を徐々に減少させる。 When reducing the light intensity from the maximum light intensity of the drive pulse [1], PNM control in the first pulse modulation area, PDM control in the second pulse modulation area, and PWM control in the third pulse modulation area in descending order of the light intensity And gradually reduce the amount of light.
まず、PNM制御においては、電子シャッタの露光期間Wの全てから、時間軸における後ろ詰めでパルス数を減少させ、点灯期間を短縮する。つまり、電子シャッタによる1フレーム内の露光期間に対し、駆動パルス[2]に示すように、所定の最小割合になるまで駆動パルスのパルス数を駆動開始タイミングが遅れるように減少させ、レーザ光源の点灯期間を短縮する。なお、最大光量は、電子シャッタの露光期間Wの全てでなく、1フレーム全期間の点灯であってもよく、連続点灯状態としてもよい。 First, in the PNM control, the number of pulses is reduced from the entire exposure period W of the electronic shutter by the back-alignment on the time axis, and the lighting period is shortened. That is, for the exposure period within one frame by the electronic shutter, as shown in drive pulse [2], the number of drive pulses is decreased so that the drive start timing is delayed until the predetermined minimum ratio is reached, and the laser light source Reduce the lighting period. Note that the maximum light amount may not be the entire exposure period W of the electronic shutter, but may be lit for the entire period of one frame, or may be continuously lit.
次に、駆動パルス[3]に示すように、レーザ光源の点灯期間をPNM制御により所定の点灯期間Wminまで短縮した後、PDM制御により駆動パルスを間引く処理を行う。このPDM制御においては、所定の点灯期間Wminまで短縮された点灯期間に対し、所定間隔で駆動パルスを間引くことで点灯期間内のパルス密度を減少させる。 Next, as shown in drive pulse [3], after the lighting period of the laser light source is shortened to a predetermined lighting period Wmin by PNM control, a process of thinning the drive pulse by PDM control is performed. In this PDM control, the pulse density in the lighting period is reduced by thinning out drive pulses at predetermined intervals with respect to the lighting period shortened to the predetermined lighting period Wmin.
そして、駆動パルス[4]に示すように、駆動パルスのパルス間隔が間引き限界に達するまで、即ち、駆動パルスが所定の最小パルス密度となるまでPDM制御を行う。 Then, as shown in the drive pulse [4], PDM control is performed until the pulse interval of the drive pulse reaches the thinning limit, that is, until the drive pulse reaches a predetermined minimum pulse density.
次に、駆動パルス[5]に示すように、駆動パルスが所定の最小パルス数となった後は、PWM制御により駆動パルスのパルス幅を減少させる。そして、駆動パルス[6]に示すように、駆動パルスのパルス幅がPWM制御限界に達するまでPWM制御を行う。 Next, as shown in drive pulse [5], after the drive pulse reaches a predetermined minimum number of pulses, the pulse width of the drive pulse is reduced by PWM control. Then, as shown in drive pulse [6], PWM control is performed until the pulse width of the drive pulse reaches the PWM control limit.
上記の最大光量から最小光量までの各光量に対する制御パラメータ情報の内容を図8及び表1に纏めて示した。図8及び表1に示す制御パラメータの情報は、図1に示すメモリ71に記憶され、内視鏡制御部69から随時参照されて所望の駆動パルスが生成される。
The contents of the control parameter information for each light quantity from the maximum light quantity to the minimum light quantity are summarized in FIG. The control parameter information shown in FIG. 8 and Table 1 is stored in the
このように、光量を減少制御する際、最大光量から最初にPNM制御を行うことで、レーザ光源の点灯期間を短縮して、ブレによる撮像画像の画像ボケ発生を抑制できる。また、レーザ光源の非点灯時間が長くなるので、連続点灯する場合と比較して、光源自体や光路上の各光学部材の発熱を低減する効果も得られる。 As described above, when the light amount is controlled to be reduced, the PNM control is first performed from the maximum light amount, so that the lighting period of the laser light source can be shortened and the occurrence of image blurring of the captured image due to blurring can be suppressed. Further, since the non-lighting time of the laser light source becomes longer, the effect of reducing the heat generation of the light source itself and each optical member on the optical path can be obtained as compared with the case of continuous lighting.
また、所定の点灯期間まで短縮された時点でPNM制御からPDM制御に切り替えることにより、適度の点灯期間(上記例では144パルス)が維持されて、動画観察時のフリッカを抑制することができる。 In addition, by switching from PNM control to PDM control when the predetermined lighting period is shortened, an appropriate lighting period (144 pulses in the above example) is maintained, and flicker during movie observation can be suppressed.
PDM制御の下限であるパルス数(上記例では16パルス)は、PDM制御による調光分解能が粗くなることを防止することができる。 The number of pulses that is the lower limit of PDM control (16 pulses in the above example) can prevent the dimming resolution by PDM control from becoming coarse.
駆動パルスの間引き限界までPDM制御し、更に目標光量を減少させる際にPDM制御からPWM制御に切り替える。このPWM制御では、各駆動パルスそれぞれのデューティ比を変更することで、間引き限界より低光量域における光量をより細かに調整でき、調光分解能が向上する。 PDM control is performed up to the drive pulse thinning limit, and the PDM control is switched to PWM control when the target light quantity is further reduced. In this PWM control, by changing the duty ratio of each drive pulse, the light quantity in the low light quantity region can be adjusted more finely than the thinning limit, and the dimming resolution is improved.
ところで、レーザ光源をパルス点灯制御する際、レーザ光源はスペックルノイズによる照明ムラを生じるが、このスペックルノイズは高周波変調駆動により低減できる。そこで本制御例では、常時120kHzのパルス駆動をしており、十分なスペックルノイズ低減効果を得るために、PWM制御におけるデューティ比は95%を上限としている。 By the way, when performing pulse lighting control of the laser light source, the laser light source causes illumination unevenness due to speckle noise. This speckle noise can be reduced by high frequency modulation driving. Therefore, in this control example, pulse driving at 120 kHz is always performed, and in order to obtain a sufficient speckle noise reduction effect, the upper limit of the duty ratio in PWM control is 95%.
また、実際のレーザ光は駆動の立ち上がり信号に忠実に追随することができず、ある程度の遅れ成分を有して立ち上がる。また、立下り時も同様に遅れ成分を有する。そのため、駆動パルスが極端に狭い狭幅パルスであると目標値に到達する前に立ち下がることが予想されるので、PWM制御が正確に行えるデューティ比の下限値としては、7.8%を設定している。 Further, the actual laser beam cannot follow the drive rising signal faithfully, and rises with a certain delay component. Similarly, it has a delay component at the time of falling. Therefore, if the drive pulse is an extremely narrow narrow pulse, it is expected to fall before reaching the target value. Therefore, the lower limit value of the duty ratio at which PWM control can be accurately performed is set to 7.8%. doing.
上記のPNM/PDM制御、PWM制御は、目標光量に応じて切り替えられ、いずれか1つの制御が他の制御と排他的に使用される。制御可能な光量のダイナミックレンジは、PNM制御においては最大値2000〜最小値144の範囲で13.9:1、PDM制御においては最大値144〜最小値16の範囲で9:1、PWM制御においては最大値95%〜最小値7.8%の範囲で12.2:1となる。よって、各制御を組み合わせることで、制御可能なダイナミックレンジは1526:1となる。 The PNM / PDM control and the PWM control are switched according to the target light amount, and any one of the controls is used exclusively with the other controls. The dynamic range of the controllable light amount is 13.9: 1 in the range of maximum value 2000 to minimum value 144 in PNM control, 9: 1 in the range of maximum value 144 to minimum value 16 in PDM control, and in PWM control Is 12.2: 1 in the range of 95% maximum to 7.8% minimum. Therefore, by combining the controls, the controllable dynamic range is 1526: 1.
上記と同等のダイナミックレンジと調光分解能をPNM制御だけで実現する場合、パルス周波数は約14.6MHz(60Hz×1526×16)となり、レーザ光源の高速な駆動回路が必要となる。また、同様にPWM制御だけで実現する場合は、約0.34ns(1/(120k×1526×16)のパルス幅制御分解能となり、約3GHzで動作する制御回路が必要となる。このように、PNM単独、PWM単独で光量制御する方法に対し、各調光領域に応じてPNM制御、PDM制御を選択して制御することで、レーザ光源の駆動装置を大幅に簡略化することができる。 When a dynamic range and dimming resolution equivalent to the above are realized by only PNM control, the pulse frequency is about 14.6 MHz (60 Hz × 1526 × 16), and a high-speed drive circuit for the laser light source is required. Similarly, when only PWM control is used, a pulse width control resolution of about 0.34 ns (1 / (120 k × 1526 × 16) is required, and a control circuit operating at about 3 GHz is required. By selecting and controlling PNM control and PDM control in accordance with each dimming area as compared with the method of controlling the light amount by PNM alone or PWM alone, the laser light source driving device can be greatly simplified.
なお、上記内視鏡制御部69(図1参照)は、撮像素子45からのRAWデータと各種測光モードによる明るさを検出して、次フレームの目標光量を算出する際、以下の点を考慮して各レーザ光源の発光量を設定することが好ましい。
(1)全体光量制限
レーザ光源を検温し、その結果が規定温度を超える場合には、目標とする光量制御値から所定値を減じる補正制御を行う。逆に正常温度範囲であった場合は、減少制御された光量制御値に所定値を加えて、補正前の目標光量制御値に戻す。この補正制御は、内視鏡先端部の発熱を制限するために行う。
The endoscope control unit 69 (see FIG. 1) considers the following points when calculating the target light amount of the next frame by detecting the RAW data from the
(1) Total light quantity limitation When the temperature of the laser light source is detected and the result exceeds a specified temperature, correction control is performed to subtract a predetermined value from the target light quantity control value. On the other hand, when the temperature is within the normal temperature range, a predetermined value is added to the light amount control value subjected to decrease control, and the target light amount control value before correction is restored. This correction control is performed to limit heat generation at the distal end portion of the endoscope.
(2)光学部品の個体差補正
光学部品の機種差の補正を目的とし、装置全体の光量制御後における各レーザ光源の光量制御値に、そのレーザ光源に対応した係数をそれぞれ乗算する。ただし、全体光量は一定に維持するため、各係数の総和が一定値となるように係数を設定する。本構成ではコンバイナ61(図1参照)を用いているため、この補正は不要であるが、複数のレーザ光源から個別に光照射する場合には光量制御値を補正する。
(2) Correction of individual differences of optical components For the purpose of correcting the difference in model of optical components, the light amount control value of each laser light source after the light amount control of the entire apparatus is multiplied by a coefficient corresponding to the laser light source. However, in order to keep the total light quantity constant, the coefficients are set so that the sum of the coefficients becomes a constant value. In this configuration, since the combiner 61 (see FIG. 1) is used, this correction is unnecessary, but the light amount control value is corrected when light is individually emitted from a plurality of laser light sources.
以上説明した照明装置及びこれを備えた内視鏡装置によれば、複数のレーザ光源の出射光量比のバランスを崩すことなく、各レーザ光源からの出射光量を目標光量に高精度に制御できる。また、半導体光源を用いることにより、高い応答性と安定性が得られる。これにより、通常観察や特殊光観察における内視鏡の照明光を、任意の強度に正確に設定することができ、常に所望の観察画像を得ることができる。 According to the illumination device described above and the endoscope device including the illumination device, the emitted light amount from each laser light source can be controlled to the target light amount with high accuracy without breaking the balance of the emitted light amount ratios of the plurality of laser light sources. Moreover, high responsiveness and stability can be obtained by using a semiconductor light source. Thereby, the illumination light of the endoscope in normal observation or special light observation can be accurately set to an arbitrary intensity, and a desired observation image can always be obtained.
また、本構成の内視鏡装置は、キセノンランプ等の既存構成と同等の光源制御を実現しているので、既存のプロセッサをそのまま使用でき、汎用性を高めた構成にできる。更に、半導体光源は光源寿命がキセノンランプ等より格段に長いため、機器のメンテナンスを軽減できる。 In addition, since the endoscope apparatus of this configuration realizes light source control equivalent to that of an existing configuration such as a xenon lamp, an existing processor can be used as it is, and a configuration with improved versatility can be achieved. Furthermore, since the light source life of the semiconductor light source is much longer than that of a xenon lamp or the like, the maintenance of the equipment can be reduced.
また、狭帯域光照明用の半導体光源としては、中心波長が360〜530nmのレーザ光源、発光ダイオードが利用可能で、生体組織表層の毛細血管や微細構造の強調画像を得ることができる。また、いずれも省電力で高輝度な照明光が得られる。 Further, as a semiconductor light source for narrowband light illumination, a laser light source and a light emitting diode having a center wavelength of 360 to 530 nm can be used, and an enhanced image of capillaries and fine structures on the surface of a living tissue can be obtained. In addition, high-intensity illumination light can be obtained with both power savings.
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。例えば、半導体光源としてレーザ光源を用いた例を説明したが、発光ダイオードを用いた構成としてもよい。また、光量制御は、撮像手段の電子シャッタによる露光制御と、光源の光量制御とを組み合わせて制御することもできる。また、上記の説明では2つの半導体光源に対する出射光量の制御を説明したが、光源の数はこれに限らず、任意の数で構成することもできる。更に、出射光量制御は、駆動電流値の振幅に代えて、駆動電圧値の振幅とすることもできる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art can change or apply the present invention based on the description of the specification and well-known techniques. included. For example, although an example using a laser light source as a semiconductor light source has been described, a configuration using a light emitting diode may be used. Further, the light amount control can be controlled by combining the exposure control by the electronic shutter of the imaging unit and the light amount control of the light source. In the above description, control of the amount of emitted light with respect to two semiconductor light sources has been described. However, the number of light sources is not limited to this, and any number of light sources may be used. Furthermore, the emitted light amount control can be performed with the amplitude of the drive voltage value instead of the amplitude of the drive current value.
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) 入力される駆動信号に応じて互いに異なるスペクトルの光を出射する複数の半導体光源と、
前記複数の半導体光源からの出射光量を合計した全出射光量に対する目標光量を設定する目標光量設定手段と、
前記複数の半導体光源の出射光量比を設定する光量比設定手段と、
前記設定された出射光量比に基づいて、前記複数の半導体光源に対する各駆動信号の振幅値をそれぞれ設定する振幅値設定手段と、
前記各駆動信号を、前記設定された振幅値に保持しつつ前記目標光量に応じた共通のパルス変調制御により生成する駆動信号生成手段と、
を有する照明装置。
この照明装置によれば、出射光量比に応じた駆動信号の振幅値を設定し、この設定した振幅値を保持しつつ、目標光量に応じた共通のパルス変調制御により駆動信号を生成することで、目標光量に応じたパルス変調制御が、出射光量比を固定して行うことができ、各半導体光源の出射光量比のバランスを崩すことがなくなる。
As described above, the following items are disclosed in this specification.
(1) a plurality of semiconductor light sources that emit light having different spectra according to an input drive signal;
A target light amount setting means for setting a target light amount with respect to a total emitted light amount obtained by totaling the emitted light amounts from the plurality of semiconductor light sources;
A light amount ratio setting means for setting an output light amount ratio of the plurality of semiconductor light sources;
Amplitude value setting means for setting the amplitude value of each drive signal for each of the plurality of semiconductor light sources based on the set emitted light quantity ratio;
Drive signal generating means for generating each of the drive signals by a common pulse modulation control corresponding to the target light amount while maintaining the set amplitude value;
A lighting device.
According to this illuminating device, by setting the amplitude value of the drive signal in accordance with the output light amount ratio and holding the set amplitude value, the drive signal is generated by the common pulse modulation control in accordance with the target light amount. The pulse modulation control according to the target light amount can be performed with the output light amount ratio fixed, and the balance of the output light amount ratio of each semiconductor light source is not lost.
(2) (1)の照明装置であって、
前記複数の半導体光源が、同一の前記駆動信号生成手段にそれぞれ共通に接続された照明装置。
この照明装置によれば、各半導体光源を同一の駆動信号生成手段に接続して、同じ駆動信号生成手段から駆動信号を受けて各半導体光源が発光する構成とすることで、駆動回路が簡単化される。
(2) The lighting device of (1),
An illumination device in which the plurality of semiconductor light sources are connected in common to the same drive signal generation unit.
According to this illumination device, the drive circuit is simplified by connecting each semiconductor light source to the same drive signal generating means and receiving the drive signal from the same drive signal generating means so that each semiconductor light source emits light. Is done.
(3) (1)又は(2)の照明装置であって、
前記駆動信号の振幅値が、駆動電流値の増減により設定される内視鏡装置。
この照明装置によれば、駆動信号の振幅を駆動電流値の増減で調整することで、簡単な電流制御で高精度に出射光量比を設定できる。
(3) The lighting device according to (1) or (2),
An endoscope apparatus in which the amplitude value of the drive signal is set by increasing or decreasing the drive current value.
According to this illuminating device, the emission light quantity ratio can be set with high accuracy by simple current control by adjusting the amplitude of the drive signal by increasing or decreasing the drive current value.
(4) (1)〜(3)のいずれか1つの照明装置であって、
前記半導体光源が、白色光を生成するための白色光用光源と、所定の波長域からなる狭帯域光を生成する狭帯域光用光源とを備えた照明装置。
この照明装置によれば、通常観察用の白色光用光源と、特殊光観察用の狭帯域光用光源との出射光量比を変更することで、通常観察画像と特殊光観察画像とを所望の割合で合成して、所望の内視鏡診断画像を得ることができる。
(4) The lighting device according to any one of (1) to (3),
The semiconductor light source includes a light source for white light for generating white light and a light source for narrow band light for generating narrow band light having a predetermined wavelength range.
According to this illuminating device, the normal observation image and the special light observation image can be obtained in a desired manner by changing the emission light quantity ratio between the light source for white light for normal observation and the light source for narrow band light for special light observation. A desired endoscopic diagnostic image can be obtained by combining at a ratio.
(5) (4)の照明装置であって、
前記狭帯域光用光源が、中心波長360〜530nmの狭帯域光を出射する照明装置。
この内視鏡装置によれば、中心波長360〜530nmの可視短波長域の狭帯域光を用いることで、生体組織表層の毛細血管や微細構造の強調画像を得ることができる。
(5) The illumination device according to (4),
The illumination device in which the narrowband light source emits narrowband light having a center wavelength of 360 to 530 nm.
According to this endoscope apparatus, it is possible to obtain an enhanced image of capillaries and fine structures on the surface of a living tissue by using narrowband light in the visible short wavelength region with a central wavelength of 360 to 530 nm.
(6) (4)又は(5)の照明装置であって、
前記白色光用光源が、レーザ光源と、該レーザ光源からの出射光により発光する蛍光体とを備え、前記レーザ光源からの出射光と前記蛍光体からの発光光を混合して白色照明光を生成する照明装置。
この内視鏡装置によれば、光源寿命の長いレーザ光源により高い光量制御性で、白色光等の所望のスペクトルの照明光を安定して得ることができる。
(6) The illumination device according to (4) or (5),
The light source for white light includes a laser light source and a phosphor that emits light by light emitted from the laser light source, and the white light is emitted by mixing the light emitted from the laser light source and the light emitted from the phosphor. Lighting device to generate.
According to this endoscope apparatus, illumination light having a desired spectrum such as white light can be stably obtained with high light quantity controllability by a laser light source having a long light source lifetime.
(7) (1)〜(6)のいずれか1項記載の照明装置からの出射光を内視鏡挿入部の先端から出射する照明光学系と、
被検体の観察画像を取得する撮像光学系と、
を備えた内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、被検体に向けて出射する照明光を、各半導体光源の出射光量比のバランスを崩すことなく供給でき、意図した通りに特徴量が強調された観察画像を得ることができる。
(7) An illumination optical system that emits light emitted from the illumination device according to any one of (1) to (6) from the distal end of the endoscope insertion portion;
An imaging optical system for acquiring an observation image of the subject;
An endoscopic apparatus comprising:
According to this endoscope apparatus, the illumination light emitted toward the subject can be supplied without breaking the balance of the emitted light amount ratio of each semiconductor light source, and an observation image in which the feature amount is emphasized as intended is obtained. be able to.
(8) (7)の内視鏡装置であって、
電子シャッタにより露光期間を調整して被検体を撮像する撮像手段を有し、
前記駆動信号生成手段によるパルス変調制御が、前記目標光量の大きい順に、
前記電子シャッタによる1フレーム内の露光期間に対し、所定の点灯期間になるまで前記駆動パルスのパルス数を減少させて前記半導体光源の点灯期間を短縮する第1のパルス変調制御期間と、
前記第1のパルス変調領域における所定の点灯期間に対し、所定間隔で前記駆動パルスを間引くことで前記点灯期間内のパルス密度を減少させる第2のパルス変調制御期間と、
前記第2の制御範囲において最小パルス数とされた各駆動パルスに対し、パルス幅を減少させる第3のパルス変調制御期間と、
を有して実施される内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、駆動信号生成手段によるパルス変調が、目標光量の大きい順に、第1〜第3のパルス変調制御期間を有して実施される。このため、目標光量が高い場合には光源の点灯時間を短縮する制御が優先されて、撮像画像の画像ボケが抑制され、発熱が低減される。また、低い目標光量には所定の点灯期間内にパルスが複数存在するため、フリッカの発生を抑制できる。
(8) The endoscope apparatus according to (7),
Having an imaging means for adjusting the exposure period by an electronic shutter and imaging the subject;
Pulse modulation control by the drive signal generation means, in order of the target light amount,
A first pulse modulation control period for shortening the lighting period of the semiconductor light source by reducing the number of pulses of the drive pulse until the predetermined lighting period is reached with respect to the exposure period in one frame by the electronic shutter;
A second pulse modulation control period for reducing the pulse density in the lighting period by thinning out the drive pulse at a predetermined interval with respect to the predetermined lighting period in the first pulse modulation region;
A third pulse modulation control period for reducing the pulse width for each drive pulse having the minimum number of pulses in the second control range;
An endoscope apparatus that is implemented.
According to this endoscope apparatus, the pulse modulation by the drive signal generation unit is performed in the descending order of the target light amount with the first to third pulse modulation control periods. For this reason, when the target light quantity is high, priority is given to control for shortening the lighting time of the light source, image blurring of the captured image is suppressed, and heat generation is reduced. In addition, since a plurality of pulses exist within a predetermined lighting period for a low target light amount, occurrence of flicker can be suppressed.
(9) (7)又は(8)の内視鏡装置であって、
前記観察画像における強調対象がそれぞれ異なる複数の観察モードから、いずれかの観察モードを選定する観察モード選定手段を備え、
前記光量比設定手段が、前記選定された観察モードに応じて前記出射光量比を設定する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、観察モードに応じて特定の出射光量比が選定され、この選定された出射光量比で各半導体光源の出射光量が制御される。これにより、観察モードを選定するだけで、この選定された観察モードに最適な出射光量比で各半導体光源の出射光量が制御される。
(9) The endoscope apparatus according to (7) or (8),
The observation mode selection means for selecting any one of the observation modes from a plurality of observation modes different from each other in the observation image,
An endoscope apparatus in which the light amount ratio setting means sets the emitted light amount ratio according to the selected observation mode.
According to this endoscope apparatus, a specific emitted light quantity ratio is selected according to the observation mode, and the emitted light quantity of each semiconductor light source is controlled by the selected emitted light quantity ratio. Thereby, only by selecting the observation mode, the emitted light quantity of each semiconductor light source is controlled with the optimum emitted light quantity ratio for the selected observation mode.
(10) (7)〜(9)のいずれか1つの内視鏡装置であって、
前記撮像素子から出力される撮像信号に基づいて被検体像の光量を検出する光量検出手段を備え、
前記目標光量設定手段が、前記光量検出手段が検出する光量に基づいて前記目標光量を設定する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、撮像された観察画像の輝度情報に基づいて目標光量が設定されるため、次の撮像時からの光量が適正となる。
(10) The endoscope apparatus according to any one of (7) to (9),
A light amount detecting means for detecting a light amount of the subject image based on an imaging signal output from the imaging element;
An endoscope apparatus in which the target light amount setting unit sets the target light amount based on a light amount detected by the light amount detection unit.
According to this endoscope apparatus, since the target light amount is set based on the luminance information of the captured observation image, the light amount from the next imaging is appropriate.
11 内視鏡
13 制御装置
19 光源装置
21 プロセッサ
25 挿入部
30 観察モード切り替えボタン
31 操作ボタン
39 先端部
41 観察窓
43 光照射窓
45 撮像素子
53 撮像信号処理部
57A,57B 波長変換部
59 光源制御部
65 振幅値設定部
67 駆動信号生成部
69 内視鏡制御部
71 メモリ
73 画像処理部
75 ヒストグラム作成部
77 測光値算出部
79 目標光量算出部
100 内視鏡装置
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記半導体光源は、白色光を生成するための白色光用光源と、所定の波長域からなる狭帯域光を生成する狭帯域光用光源と、を含み、
前記白色光用光源及び前記狭帯域光用光源からの出射光量を合計した全出射光量の目標光量を設定する目標光量設定手段と、
プリセットされた出射光量比で光が出射されるように、前記白色光用光源及び前記狭帯域光用光源に対する各個別駆動信号の振幅値を設定する振幅値設定手段と、
狭帯域光観察モードにおいて、前記目標光量設定手段によって設定された前記目標光量に基づいて、前記白色光用光源及び前記狭帯域光用光源を駆動する前記各個別駆動信号の共通のパルス波形パターンを設定し、共通のパルス波形パターンが設定されたこれらの個別駆動信号に基づいて前記白色光用光源及び前記狭帯域光用光源の両方を、前記撮像手段の同一の露光期間内に点灯させる単一の光源制御手段と、
を備える内視鏡装置。 An endoscope apparatus having imaging means for generating illumination light using light emitted from a plurality of semiconductor light sources that emit light having different spectra and imaging reflected light from a subject by the illumination light,
The semiconductor light source includes a white light source for generating white light, and a narrow band light source for generating narrow band light having a predetermined wavelength range,
A target light amount setting means for setting a target amount of the total amount of emitted light which is the sum of the amount of light emitted from the the white light source and a light source for the narrow-band light,
Amplitude value setting means for setting the amplitude value of each individual drive signal for the light source for white light and the light source for narrow band light so that light is emitted at a preset light emission ratio,
In the narrow band light observation mode, based on the target light amount set by the target light amount setting means, a common pulse waveform pattern of the individual drive signals for driving the white light source and the narrow band light source is obtained. A single light source that turns on both the light source for white light and the light source for narrow band light within the same exposure period of the imaging means based on these individual drive signals set with a common pulse waveform pattern Light source control means,
An endoscope apparatus comprising:
前記個別駆動信号の振幅値は、前記半導体光源の駆動電流の振幅値である内視鏡装置。 An endoscope apparatus in which the amplitude value of the individual drive signal is an amplitude value of a drive current of the semiconductor light source.
前記光源制御手段は、前記半導体光源をパルス点灯させる期間を前記目標光量に対応して増減制御する内視鏡装置。 The said light source control means is an endoscope apparatus which carries out increase / decrease control of the period which makes the said semiconductor light source light a pulse corresponding to the said target light quantity.
前記光源制御手段は、前記撮像手段の露光期間の範囲内だけで前記パルス点灯させる期間を制御する内視鏡装置。 The endoscope apparatus in which the light source control means controls a period during which the pulse lighting is performed only within a range of an exposure period of the imaging means.
前記複数の半導体光源は、出射光の中心波長が360〜530nmの範囲に含まれる半導体光源を少なくとも有する内視鏡装置。 The plurality of semiconductor light sources is an endoscope apparatus having at least a semiconductor light source including a center wavelength of emitted light in a range of 360 to 530 nm.
前記半導体光源は、発光ダイオードである内視鏡装置。 An endoscope apparatus in which the semiconductor light source is a light emitting diode.
前記白色光用光源からの出射光により発光する蛍光体を備え、前記白色光用光源からの出射光と前記蛍光体からの発光光を混合して白色照明光を生成する内視鏡装置。 An endoscope apparatus that includes a phosphor that emits light by light emitted from the white light source, and that generates white illumination light by mixing light emitted from the white light source and light emitted from the phosphor.
前記撮像手段は、CCD型イメージセンサ、又はCMOS型イメージセンサを備える内視鏡装置。 The imaging device is an endoscope apparatus including a CCD image sensor or a CMOS image sensor.
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