JP6120722B2 - Observation device and method of operating observation device - Google Patents

Observation device and method of operating observation device Download PDF

Info

Publication number
JP6120722B2
JP6120722B2 JP2013168264A JP2013168264A JP6120722B2 JP 6120722 B2 JP6120722 B2 JP 6120722B2 JP 2013168264 A JP2013168264 A JP 2013168264A JP 2013168264 A JP2013168264 A JP 2013168264A JP 6120722 B2 JP6120722 B2 JP 6120722B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
failure determination
failure
light
observation
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013168264A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015036066A (en
JP2015036066A5 (en
Inventor
麦穂 大道寺
麦穂 大道寺
真博 西尾
真博 西尾
伊藤 毅
毅 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
Priority to JP2013168264A priority Critical patent/JP6120722B2/en
Publication of JP2015036066A publication Critical patent/JP2015036066A/en
Publication of JP2015036066A5 publication Critical patent/JP2015036066A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6120722B2 publication Critical patent/JP6120722B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
  • Endoscopes (AREA)

Description

本発明は、内視鏡などの観察装置及び観察装置の作動方法に関する。
The present invention relates to an observation apparatus such as an endoscope and a method for operating the observation apparatus .

現在、内視鏡などの観察装置において、光源から射出された光を光ファイバなどの導光部材によって導光し、導光部材の射出側端部に設けられた波長変換部材によって所望の照射パターンや色へ変換して照射する発光装置が、照明装置として利用されている。このような発光装置では、導光部材が、機械的強度の低い部材であるため、何らかの原因で切断(断線)することがあり、この切断面から光が漏れだすことがある。特に光源から照射される光がレーザ光である場合には、漏れレーザ光が人体等に危険を及ぼす虞がある。そのため、このような導光部材の断線を検知するための機構が必要となる。   Currently, in an observation apparatus such as an endoscope, light emitted from a light source is guided by a light guide member such as an optical fiber, and a desired irradiation pattern is provided by a wavelength conversion member provided at an emission side end of the light guide member. A light-emitting device that emits light after converting it into a color is used as a lighting device. In such a light emitting device, since the light guide member is a member having low mechanical strength, the light guide member may be cut (disconnected) for some reason, and light may leak from the cut surface. In particular, when the light emitted from the light source is laser light, there is a risk that the leaked laser light may pose a danger to the human body or the like. Therefore, a mechanism for detecting such disconnection of the light guide member is required.

例えば、特許文献1の発光装置は、波長変換部材によって波長変換された光のうち、光源側への戻り光を受光素子で検出し、この戻り光が検出できる状態では導光部材は正常であるとするが、この戻り光が検出されなくなった場合には、導光部材の断線であるとして検知する構成を有している。   For example, in the light emitting device disclosed in Patent Document 1, the light returned to the light source side is detected by the light receiving element among the light converted in wavelength by the wavelength conversion member, and the light guide member is normal when the return light can be detected. However, when the return light is no longer detected, the light guide member is detected as being disconnected.

特開2008−122838号公報JP 2008-122838 A

上記の発光装置を照明装置として内視鏡などの観察装置に利用した場合には、上記特許文献1のような構成では、導光部材の断線を検知するための受光素子などの部材を用いる必要があり、観察装置の小型化が困難となる。   When the above light emitting device is used as an illumination device for an observation device such as an endoscope, in the configuration as in Patent Document 1, it is necessary to use a member such as a light receiving element for detecting disconnection of the light guide member. This makes it difficult to reduce the size of the observation apparatus.

したがって、本発明の目的は、装置を大型化することなく、導光部材の断線などの照明装置の故障を検知することができる観察装置及び観察装置の作動方法を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide an observation apparatus and an operation method of the observation apparatus that can detect a failure of an illumination apparatus such as a disconnection of a light guide member without increasing the size of the apparatus.

上記目的を達成するために、本発明の観察装置の一態様は、1次光を射出する光源と、上記光源から射出された上記1次光を導光する導光部材と、上記導光部材によって導光された上記1次光を受光して、上記1次光とは異なる光学特性の2次光に変換して射出する少なくとも1つの光変換部材と、を有し、上記光変換部材から射出される光を照明光として観察対象部へ照射する照明装置と、上記観察対象部を撮像し、複数の画素により構成される観察対象画像を繰り返し取得する画像取得部と、上記観察対象画像内に上記照明装置の故障判定に用いる故障判定領域を設定する故障判定領域設定部と、上記故障判定領域における画素値の状態を示す代表値を抽出する代表値抽出部と、上記代表値の変化に基づいて上記照明装置の故障判定を行う故障判定部と、を備える。   In order to achieve the above object, an aspect of the observation apparatus of the present invention includes a light source that emits primary light, a light guide member that guides the primary light emitted from the light source, and the light guide member. And receiving at least one light conversion member that receives the primary light guided by the light source, converts the light into secondary light having an optical characteristic different from that of the primary light, and emits the secondary light. An illumination device that irradiates the observation target portion with emitted light as illumination light, an image acquisition unit that captures the observation target portion and repeatedly acquires an observation target image composed of a plurality of pixels, and the inside of the observation target image A failure determination region setting unit for setting a failure determination region used for failure determination of the lighting device, a representative value extraction unit for extracting a representative value indicating a state of a pixel value in the failure determination region, and a change in the representative value Based on the above, Comprising a failure determination unit.

また、本発明の観察装置の作動方法の一態様は、1次光を射出する光源と、前記光源から射出された前記1次光を導光する導光部材と、前記導光部材によって導光された前記1次光を受光して、前記1次光とは異なる光学特性の2次光に変換して射出する少なくとも1つの光変換部材と、を有し、前記光変換部材から射出される光を照明光として観察対象部へ照射する照明装置を備えた観察装置の作動方法であって、前記観察装置は、前記観察対象部を撮像し、複数の画素により構成される観察対象画像を繰り返し取得前記観察装置は、前記観察対象画像内に前記照明装置の故障判定に用いる故障判定領域を設定前記観察装置は、前記故障判定領域における画素値の状態を示す代表値を抽出前記観察装置は、前記代表値の変化に基づいて前記照明装置の故障判定を行
Further, according to one aspect of the operation method of the observation apparatus of the present invention, a light source that emits primary light, a light guide member that guides the primary light emitted from the light source, and light guide by the light guide member. And receiving at least one light converting member that receives the primary light and converts it into secondary light having an optical characteristic different from that of the primary light, and emits the light from the light converting member. An operation method of an observation apparatus including an illuminating device that irradiates an observation target portion with light as illumination light, wherein the observation device images the observation target portion and repeats an observation target image including a plurality of pixels. acquired, the observation apparatus sets the failure determination area used for failure determination of the illumination device to the observation target image, the observation apparatus extracts a representative value indicating the state of pixel values in the failure determination area , the observation apparatus, the change of the representative value It intends line failure determination of the illumination device Zui.

本発明の観察装置及び観察装置の作動方法は、画像取得部が取得した画像を利用することで、装置を大型化することなく導光部材の断線などの照明装置の故障を検知することができる。 The observation device and the operation method of the observation device of the present invention can detect a failure of the illumination device such as disconnection of the light guide member without using the image acquired by the image acquisition unit without increasing the size of the device. .

図1は、本発明の第1実施形態に係る観察装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the observation apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図2は、図1中の光変換部材の構成の概略図である。FIG. 2 is a schematic view of the configuration of the light conversion member in FIG. 図3は、公知のCCDイメージャの分光感度特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the spectral sensitivity characteristics of a known CCD imager. 図4は、故障判定領域設定部の動作を説明するための模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the operation of the failure determination area setting unit. 図5は、故障判定部の動作を説明するための模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the operation of the failure determination unit. 図6は、故障判定部の動作フローチャートを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an operation flowchart of the failure determination unit. 図7は、画像上の赤画素値の分布の重心の移動を説明するための模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the movement of the center of gravity of the distribution of red pixel values on the image. 図8は、本発明の第3実施形態に係る観察装置の構成を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of an observation apparatus according to the third embodiment of the present invention. 図9は、故障判定領域の設定間隔と故障判定の間隔を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a failure determination area setting interval and a failure determination interval. 図10は、故障判定領域の設定方法を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a failure determination area setting method.

以下、図を参照して実施の形態について説明する。
[第1実施形態]
本実施形態に係る観察装置1は、図1に示すように、対象物OJの内部である外光が入らないような観察対象部OEを観察するためのものであり、照明装置2と、画像取得部3と、画像表示部4と、故障判定領域設定部5と、代表値抽出部6と、故障判定部7と、を有する。照明装置2は、対象物OJの内部の観察対象部OEに向かって照明光を照射する。画像取得部3は、観察対象部OEからの反射光を受光し、観察対象部OEの画像(観察対象画像)を取得する。画像取得部3で取得された観察対象画像は、例えばCRT又は液晶ディスプレイなどである画像表示部4に入力されて、表示される。また、上記観察対象画像は、故障判定領域設定部5にも入力される。故障判定領域設定部5は、上記観察対象画像内に上記照明装置2の故障判定に用いる故障判定領域を設定し、その設定した故障判定領域の画素値を故障判定領域情報として代表値抽出部6に入力する。代表値抽出部6は、上記故障判定領域情報から故障判定領域における画素値の状態を示す代表値を抽出し、その抽出した代表値を故障判定部7に入力する。故障判定部7は、上記代表値の変化に基づいて照明装置2の故障判定を行い、故障と判定した場合には、そのことを示す故障判定信号を照明装置2に入力することで照明装置2の動作を制御するとともに、故障判定信号を画像表示部4にも入力して故障の発生をユーザに通知する。
Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the observation apparatus 1 according to the present embodiment is for observing an observation target portion OE that does not receive external light that is inside the object OJ. The acquisition unit 3, the image display unit 4, the failure determination area setting unit 5, the representative value extraction unit 6, and the failure determination unit 7 are included. The illumination device 2 irradiates illumination light toward the observation target part OE inside the object OJ. The image acquisition unit 3 receives the reflected light from the observation target unit OE and acquires an image (observation target image) of the observation target unit OE. The observation target image acquired by the image acquisition unit 3 is input to the image display unit 4 such as a CRT or a liquid crystal display and displayed. The observation target image is also input to the failure determination area setting unit 5. The failure determination region setting unit 5 sets a failure determination region used for failure determination of the lighting device 2 in the observation target image, and the representative value extraction unit 6 uses the pixel value of the set failure determination region as failure determination region information. To enter. The representative value extraction unit 6 extracts a representative value indicating the state of the pixel value in the failure determination region from the failure determination region information, and inputs the extracted representative value to the failure determination unit 7. The failure determination unit 7 performs failure determination of the lighting device 2 based on the change in the representative value. When it is determined that there is a failure, the failure determination unit 7 inputs a failure determination signal indicating the failure to the lighting device 2. And a failure determination signal is also input to the image display unit 4 to notify the user of the occurrence of the failure.

以下、各部の詳細について説明する。
照明装置2は、1次光を射出する光源21と、入射された1次光をそれとは異なる光学特性の2次光に変換して射出する光変換部材22と、光源21を制御する光源制御部23と、光源21から射出された1次光を光変換部材22に導光する導光部材と、を有する。導光部材は、光ファイバ24a,24b,24cと、光カプラ25と、光コネクタ26a,26b,26cと、を含む。
Details of each part will be described below.
The illuminating device 2 includes a light source 21 that emits primary light, a light conversion member 22 that converts incident primary light into secondary light having different optical characteristics, and emits the light, and light source control that controls the light source 21. And a light guide member that guides the primary light emitted from the light source 21 to the light conversion member 22. The light guide member includes optical fibers 24a, 24b, and 24c, an optical coupler 25, and optical connectors 26a, 26b, and 26c.

光源21は、例えば、1次光としてレーザ光を射出するレーザダイオード(LD)である。具体的には、中心波長445nm、半値幅nmオーダの青色LDである。   The light source 21 is, for example, a laser diode (LD) that emits laser light as primary light. Specifically, it is a blue LD having a center wavelength of 445 nm and a half-value width on the order of nm.

光源制御部23は、この光源21に電気的に接続され、光源21のON/OFF、駆動電流、駆動電圧及び駆動方式を制御するためのLD制御信号を光源21に入力する。ここで、駆動方式は、例えば、パルス駆動及び連続駆動(CW)などである。また、光源21は、入力された駆動電流の値に対応する光量でレーザ光を発生するので、光源制御部23からレーザ光量を示すLD光量情報を代表値抽出部6へ入力することができる。代表値抽出部6は、詳細は後述するが、故障判定領域における画素値の状態を示す代表値を抽出する際に、このLD光量情報も使用する。また、光源制御部23は、故障判定部7からの故障判定信号を受け取った場合には光源21を停止するよう制御する。   The light source control unit 23 is electrically connected to the light source 21 and inputs an LD control signal for controlling ON / OFF of the light source 21, a drive current, a drive voltage, and a drive method to the light source 21. Here, the driving method is, for example, pulse driving or continuous driving (CW). Further, since the light source 21 generates laser light with a light amount corresponding to the input drive current value, the LD light amount information indicating the laser light amount can be input from the light source control unit 23 to the representative value extracting unit 6. Although the details will be described later, the representative value extraction unit 6 also uses this LD light quantity information when extracting a representative value indicating the state of the pixel value in the failure determination area. The light source control unit 23 controls to stop the light source 21 when a failure determination signal is received from the failure determination unit 7.

光変換部材22は、少なくとも1つあれば良いが、本実施形態における照明装置2では、2つの光変換部材22を用いている。そのため、光源21と2つの光変換部材22とは、導光部材としての、光ファイバ24a,24b,24cと、光カプラ25と、光コネクタ26a,26b,26cと、を介して光学的に接続されている。即ち、光カプラ25は、分岐比が例えば1:1の1入力ポート×2出力ポートの光分岐カプラであり、その入力ポートと光ファイバ24aの一端とが光コネクタ26aにより接続され、2つの出力ポートの一方と光ファイバ24bの一端とが光コネクタ26bによって、出力ポートの他方と光ファイバ24cの一端とが光コネクタ26cによって、それぞれ接続されている。そして、光ファイバ24aの他端が光源21と接続され、光ファイバ24bの他端が2つの光変換部材22の一方と接続され、光ファイバ24cの他端が光変換部材22のもう一方と接続されている。なお、光源21と光ファイバ24aとの間には、図示はしていないが、光源21の光を収束させて光ファイバ24aに結合するための結合レンズが設けられる。   Although at least one light conversion member 22 is sufficient, the lighting device 2 in the present embodiment uses two light conversion members 22. Therefore, the light source 21 and the two light conversion members 22 are optically connected via optical fibers 24a, 24b, and 24c, an optical coupler 25, and optical connectors 26a, 26b, and 26c as light guide members. Has been. That is, the optical coupler 25 is an optical branching coupler of 1 input port × 2 output port with a branching ratio of 1: 1, for example, and the input port and one end of the optical fiber 24a are connected by the optical connector 26a, and two outputs are connected. One of the ports and one end of the optical fiber 24b are connected by an optical connector 26b, and the other output port and one end of the optical fiber 24c are connected by an optical connector 26c. The other end of the optical fiber 24 a is connected to the light source 21, the other end of the optical fiber 24 b is connected to one of the two light conversion members 22, and the other end of the optical fiber 24 c is connected to the other end of the light conversion member 22. Has been. Although not shown, a coupling lens for converging the light from the light source 21 and coupling it to the optical fiber 24a is provided between the light source 21 and the optical fiber 24a.

光ファイバ24a,24b,24cは、例えばコア径50μm、開口数FNA=0.2のマルチモードの単線ファイバである。また、光コネクタ26a,26b,26cは、光ファイバ24a,24b,24cと光カプラ25の各ポートとを、互いの光軸を一致させて結合するものであり、例えば、FCコネクタ/アダプタである。   The optical fibers 24a, 24b, and 24c are, for example, multimode single-wire fibers having a core diameter of 50 μm and a numerical aperture FNA = 0.2. The optical connectors 26a, 26b, and 26c couple the optical fibers 24a, 24b, and 24c and the ports of the optical coupler 25 so that their optical axes coincide with each other, and are, for example, FC connectors / adapters. .

このような構成とすることで、比較的サイズの大きい光源21は対象物OJの外部に配置し、対象物OJ内へ挿入される挿入部には、比較的細い光ファイバ24b,24cと比較的サイズが小さい光変換部材22を設ければ良くなり、挿入部の細径化が図れる。よって、観察対象部OEが対象物OJ内部の細く奥まった箇所であったとしても、照明することが可能となる。   By adopting such a configuration, the light source 21 having a relatively large size is arranged outside the object OJ, and relatively thin optical fibers 24b and 24c and relatively relatively are inserted in the insertion portion inserted into the object OJ. It is only necessary to provide the light conversion member 22 having a small size, and the diameter of the insertion portion can be reduced. Therefore, even if the observation target part OE is a thin and deep part inside the object OJ, it is possible to illuminate.

光変換部材22は、そのような挿入部の先端部に配置される。なお、以下の説明では、この先端部と反対側を基端側と称するものとする。2つの光変換部材22は、同様の構成を備え、略同特性である。具体的には、光変換部材22は、図2に示すように、ホルダ221と、光透過部材222と、蛍光体223と、反射部材224と、を有している。   The light conversion member 22 is disposed at the distal end portion of such an insertion portion. In the following description, the side opposite to the tip is referred to as the base end. The two light conversion members 22 have the same configuration and have substantially the same characteristics. Specifically, as shown in FIG. 2, the light conversion member 22 includes a holder 221, a light transmission member 222, a phosphor 223, and a reflection member 224.

ホルダ221は、内部に、先端側に向かって径が大きくなるように形成された円錐台形状の孔を有する。このホルダ221の孔において、基端側の径の小さい側を入射口と称し、先端側の径の大きい側を射出口と称する。光ファイバ24b,24cの上記他端が、このホルダ221の入射口に接続される。したがって、光ファイバ24b,24cを介して導光されたレーザ光は、上記他端である射出端から射出されて、ホルダ221の入射口側からホルダ内部の孔内に入射する。   The holder 221 has a frustoconical hole formed therein so that its diameter increases toward the tip side. In the hole of the holder 221, the side having a smaller diameter on the proximal end side is referred to as an incident port, and the side having a larger diameter on the distal end side is referred to as an exit port. The other ends of the optical fibers 24 b and 24 c are connected to the entrance of the holder 221. Therefore, the laser light guided through the optical fibers 24 b and 24 c is emitted from the exit end which is the other end, and enters the hole inside the holder from the entrance side of the holder 221.

ホルダ221の孔内には、光透過部材222と蛍光体223とが設けられ、それらとの界面である孔の内面には、反射部材224が設けられている。ここで、光透過部材222は入射口側に設けられ、蛍光体223は射出口側に設けられる。光透過部材222は、光透過率が高い材料、例えば、シリコーン樹脂又はガラスなどで形成される。そのため、光ファイバ24b,24cを導光されたレーザ光は、この光透過部材222を透過し、蛍光体223へ入射する。蛍光体223は、例えば、Ce(セリウム)賦活の粉末YAG(Yttrium Aluminum Garnet)蛍光体である。蛍光体223は、封止材、例えば、シリコーン樹脂又はガラスなどに分散して混入される。蛍光体223は、照明光として所望の励起光吸収率及び波長変換効率特性に変換するために、所定の量で封止材に混入される。蛍光体223は、1次光を受光して2次光に変換する。例えば、蛍光体223は、青色レーザ光を受光して黄色蛍光に変換する。したがって、ホルダ221の射出口からは、蛍光体223で変換された蛍光が射出される。反射部材224は、例えば、銀又はアルミの箔であり、ホルダ221内部の光(例えば、レーザ光及び蛍光)を射出口の方向へ反射する。すなわち、蛍光体223で変換された蛍光は、全方位に射出されるため、この反射部材224により、蛍光を射出口の方向へ反射するものである。   A light transmitting member 222 and a phosphor 223 are provided in the hole of the holder 221, and a reflecting member 224 is provided on the inner surface of the hole that is an interface between them. Here, the light transmission member 222 is provided on the entrance side, and the phosphor 223 is provided on the exit side. The light transmitting member 222 is formed of a material having a high light transmittance, such as silicone resin or glass. Therefore, the laser light guided through the optical fibers 24 b and 24 c passes through the light transmitting member 222 and enters the phosphor 223. The phosphor 223 is, for example, a Ce (cerium) activated powder YAG (Yttrium Aluminum Garnet) phosphor. The phosphor 223 is dispersed and mixed in a sealing material such as silicone resin or glass. The phosphor 223 is mixed into the sealing material in a predetermined amount in order to convert it into desired excitation light absorption rate and wavelength conversion efficiency characteristics as illumination light. The phosphor 223 receives the primary light and converts it into secondary light. For example, the phosphor 223 receives blue laser light and converts it into yellow fluorescence. Therefore, the fluorescence converted by the phosphor 223 is emitted from the exit of the holder 221. The reflection member 224 is, for example, a silver or aluminum foil, and reflects light (for example, laser light and fluorescence) inside the holder 221 toward the exit. That is, since the fluorescence converted by the phosphor 223 is emitted in all directions, the reflection member 224 reflects the fluorescence toward the exit.

なお、前述したように、2つの光変換部材22は導光部材によって光源21に接続されている。したがって、2つの光変換部材22からの2次光(この例では蛍光)の射出の有無は、光源21の点灯/消灯と同期する。すなわち、2つの光変換部材22は光源21が点灯したときに2次光を射出し、光源21が消灯したときには2次光の射出を停止する。また、光変換部材22に入射されたレーザ光は、その全てが蛍光体223に入射されるわけではなく、その一部は射出口から射出される。照明装置2が観察対象部OEに照射する照明光は、レーザ光と蛍光とからなる。   As described above, the two light conversion members 22 are connected to the light source 21 by the light guide member. Therefore, the presence or absence of secondary light (fluorescence in this example) from the two light conversion members 22 synchronizes with the turning on / off of the light source 21. That is, the two light conversion members 22 emit secondary light when the light source 21 is turned on, and stop emitting the secondary light when the light source 21 is turned off. Further, not all of the laser light incident on the light conversion member 22 is incident on the phosphor 223, and a part of the laser light is emitted from the exit. The illumination light that the illumination device 2 irradiates the observation target part OE includes laser light and fluorescence.

画像取得部3は、照明装置2から観察対象部OEに照射された照明光の反射光を受光し、観察対象部OEの画像(観察対象画像)を取得するために、図1に示すように、撮像部31と、画像処理部32と、を有する。撮像部31は、撮像デバイスであり、例えば、CCDイメージャやCMOSイメージャなどである。本実施形態では、撮像部31は、CCDイメージャとして記述する。画像取得部3が取得した画像をフレームともいい、画像取得部3はフレームを繰り返し取得し映像化する。画像取得部3が画像であるフレームを取得する速さ(画像取得間隔)をフレームレートという。フレームレートは、例えば、一般的な画像取得において30fps程度である。   As shown in FIG. 1, the image acquisition unit 3 receives reflected light of illumination light emitted from the illumination device 2 to the observation target unit OE and acquires an image (observation target image) of the observation target unit OE. The imaging unit 31 and the image processing unit 32 are included. The imaging unit 31 is an imaging device, such as a CCD imager or a CMOS imager. In the present embodiment, the imaging unit 31 is described as a CCD imager. The image acquired by the image acquisition unit 3 is also referred to as a frame, and the image acquisition unit 3 repeatedly acquires the frame and visualizes it. The speed at which the image acquisition unit 3 acquires a frame that is an image (image acquisition interval) is referred to as a frame rate. The frame rate is, for example, about 30 fps in general image acquisition.

図3は、公知のCCDイメージャの分光感度特性を示す図であり、波長が大きい側を長波長側と称し、波長が短い方を短波長側と称する。また、同図では、波長λに対する青色画素の受光感度特性をb(λ)、緑色画素の受光感度特性をg(λ)、赤色画素の受光感度特性をr(λ)として示している。   FIG. 3 is a diagram showing the spectral sensitivity characteristics of a known CCD imager. The longer wavelength side is referred to as the long wavelength side, and the shorter wavelength side is referred to as the short wavelength side. In the same figure, the light reception sensitivity characteristic of the blue pixel with respect to the wavelength λ is represented as b (λ), the light reception sensitivity characteristic of the green pixel is represented as g (λ), and the light reception sensitivity characteristic of the red pixel is represented as r (λ).

撮像部31は、青色画素と、緑色画素と、赤色画素と、を備え、各色の領域内に感度ピークを有する。例えば、公知のCCDイメージャにおいて、青色画素は、青色領域内の波長460nm(λb)に感度ピークを有する。同様に、緑色画素は、緑色領域内の波長540nm(λg)に感度ピークを有し、赤色画素は、赤色領域うちの波長630nm(λr)に感度ピークを有する。   The imaging unit 31 includes a blue pixel, a green pixel, and a red pixel, and has a sensitivity peak in each color region. For example, in a known CCD imager, a blue pixel has a sensitivity peak at a wavelength of 460 nm (λb) in the blue region. Similarly, the green pixel has a sensitivity peak at a wavelength of 540 nm (λg) in the green region, and the red pixel has a sensitivity peak at a wavelength of 630 nm (λr) in the red region.

公知のCCDイメージャでは、同図に示されるように、青色画素の感度領域は、長波長側で波長540nmまで存在する。赤色画素の感度領域は、短波長側で波長540nmまで存在する。したがって、青色画素及び緑色画素と緑色画素及び赤色画素とは、隣接する波長領域で感度が重なる波長領域を有している。各画素の明るさを表す値を画素値といい、撮像部31では、各色の画素値は0〜255の値をとる。   In the known CCD imager, as shown in the figure, the sensitivity region of the blue pixel exists up to the wavelength of 540 nm on the long wavelength side. The sensitivity region of the red pixel exists up to a wavelength of 540 nm on the short wavelength side. Therefore, the blue pixel, the green pixel, the green pixel, and the red pixel have a wavelength region in which the sensitivity overlaps in the adjacent wavelength region. A value representing the brightness of each pixel is referred to as a pixel value. In the imaging unit 31, the pixel value of each color takes a value from 0 to 255.

画像処理部32は、撮像部31で受光した青色画素、緑色画素、赤色画素の画素信号に対して所定の画像処理を行い、画像を生成する機能を有する。   The image processing unit 32 has a function of performing predetermined image processing on the pixel signals of the blue pixel, the green pixel, and the red pixel received by the imaging unit 31 to generate an image.

なお、対象物OJ内に挿入される挿入部には、その先端部に、この画像取得部3の内、少なくとも撮像部31が配置されていれば良い。なお、撮像部31は、通常、先端部にその先端方向を撮像するように配置されるが、挿入部先端の側面方向を撮像するように配置することもできる。この場合には、照明光が挿入部先端の側面方向を照明できるように、光変換部材22の射出口が挿入部先端の側面方向を向くよう光変換部材22を配置すれば良い。   It should be noted that at least the imaging unit 31 of the image acquisition unit 3 may be disposed at the distal end of the insertion unit inserted into the object OJ. In addition, although the imaging part 31 is normally arrange | positioned so that the front-end | tip direction may be imaged at a front-end | tip part, it can also be arrange | positioned so that the side surface direction of an insertion part front-end | tip may be imaged. In this case, the light conversion member 22 may be arranged so that the exit of the light conversion member 22 faces the side surface direction of the insertion portion tip so that the illumination light can illuminate the side surface direction of the insertion portion tip.

故障判定領域設定部5は、図1に示すように、後述する注目領域を記憶するための領域記憶部51を有している。この故障判定領域設定部5は、上述したように、観察対象画像内に照明装置2の故障判定に用いる故障判定領域を設定するものであり、この故障判定領域を設定するために、領域記憶部51に記憶した注目領域を使用する。   As shown in FIG. 1, the failure determination area setting unit 5 includes an area storage unit 51 for storing an attention area described later. As described above, the failure determination region setting unit 5 sets a failure determination region used for failure determination of the lighting device 2 in the observation target image. In order to set the failure determination region, the region storage unit The attention area stored in 51 is used.

具体的には、故障判定領域設定部5は、画像取得部3から観察対象画像を受け取る。観察対象画像は、上述したように、青色画素、緑色画素及び赤色画素の画素値の情報を含む。故障判定領域設定部5は、この観察対象画像を複数の領域に分割し、各々の領域における所定の色の画素、例えば青色画素値のコントラストを用いて合焦評価値を計算し、計算した合焦評価値から合焦判定を行う。そして、合焦と判定された合焦領域を注目領域として、その画素値情報と共に領域記憶部51に記憶する。   Specifically, the failure determination area setting unit 5 receives an observation target image from the image acquisition unit 3. As described above, the observation target image includes information on the pixel values of the blue pixel, the green pixel, and the red pixel. The failure determination area setting unit 5 divides the observation target image into a plurality of areas, calculates a focus evaluation value using the contrast of a pixel of a predetermined color, for example, a blue pixel value in each area, and calculates the calculated alignment. Focus determination is performed from the focus evaluation value. Then, the in-focus area determined to be in focus is set as the attention area, and is stored in the area storage unit 51 together with the pixel value information.

本実施形態では、この合焦判定の処理において、コントラスト法が使用される。コントラストは、画像上の明暗を表す指標である。一般的に、合焦度とコントラストとは相関がある。コントラスト法は、合焦位置において画像のコントラストが最大になることを利用する。コントラストの大小は、画素値の空間周波数における高周波成分により評価される。例えば、バンドパスフィルタによって画素値の高周波成分が抽出される。合焦評価値は、このように抽出された高周波成分の絶対値を積分したものである。したがって、合焦評価値は、合焦してコントラストが最大となったときに最大となる。   In the present embodiment, a contrast method is used in this focus determination process. The contrast is an index representing light and dark on the image. Generally, the degree of focus and the contrast are correlated. The contrast method uses the fact that the contrast of the image is maximized at the in-focus position. The magnitude of the contrast is evaluated by a high frequency component at the spatial frequency of the pixel value. For example, a high-frequency component of the pixel value is extracted by a band pass filter. The focus evaluation value is obtained by integrating the absolute values of the high frequency components extracted in this way. Therefore, the in-focus evaluation value becomes the maximum when the in-focus state becomes the maximum after the in-focus state.

例えば、対象物OJが人体であるとすると、照明装置2の光変換部材22から照射される照明光において、青色の光は、対象物OJの体腔内表面に存在する血管中にあるヘモグロビンに吸収され易い。そのため、観察対象部OEに血管が存在するときに、コントラストの算出に青色画素値を用いることによって対象物OJの体腔内表面の血管部分とそれ以外の部分とのコントラストが強調される。   For example, when the object OJ is a human body, blue light is absorbed by hemoglobin in blood vessels existing on the body cavity surface of the object OJ in the illumination light emitted from the light conversion member 22 of the illumination device 2. It is easy to be done. Therefore, when a blood vessel is present in the observation target part OE, the contrast between the blood vessel part on the surface of the body cavity of the object OJ and the other part is enhanced by using the blue pixel value for calculating the contrast.

図4は、観察対象画像33に関する合焦判定の模式図である。観察対象画像33中の黒色部分34は、例えば、体腔内に存在する管腔部である。管腔部は、底部までの距離が遠いため、撮像するのに十分な反射光の光量を取得できない部分である。   FIG. 4 is a schematic diagram of focus determination regarding the observation target image 33. The black portion 34 in the observation target image 33 is, for example, a lumen that exists in the body cavity. The lumen portion is a portion where the amount of reflected light sufficient for imaging cannot be acquired because the distance to the bottom portion is long.

故障判定領域設定部5は、画像取得部3から図中左側に示すような観察対象画像33を受け取る。次に、図中の真ん中に示すように、故障判定領域設定部5は、この観察対象画像33を複数の分割領域35に分割する。そして、図中右側に示すように、それら複数の分割領域35のうち、所定の距離に観察対象部OEが存在する領域を注目領域36とし、それをその画素値情報と共に領域記憶部51に記憶する。ここで、所定の距離は、故障時における画素値の状態を示す後述する代表値の変化を検出するために充分な反射光量が得られる距離である。   The failure determination area setting unit 5 receives an observation target image 33 as shown on the left side in the figure from the image acquisition unit 3. Next, as shown in the middle of the figure, the failure determination area setting unit 5 divides the observation target image 33 into a plurality of divided areas 35. Then, as shown on the right side in the figure, of the plurality of divided areas 35, an area where the observation target portion OE exists at a predetermined distance is set as the attention area 36, and is stored in the area storage section 51 together with the pixel value information. To do. Here, the predetermined distance is a distance at which a sufficient reflected light amount can be obtained for detecting a change in a representative value, which will be described later, indicating the state of the pixel value at the time of failure.

すなわち、故障判定領域設定部5は、複数の分割領域35のうち、所定の合焦閾値以上の合焦評価値を持つ(コントラストの高い)領域を注目領域36とする。ここで、所定の合焦閾値は、反射光が強く代表値の変化の検出の難しい近距離及び反射光が弱く代表値の変化の検出が難しい遠距離に被写体がある状態の合焦評価値より大きい値である。したがって、本実施形態の注目領域36は、故障時における代表値の変化を検出するために十分な反射光を得られない、例えば、管腔部があるような領域を除いた領域である。   That is, the failure determination area setting unit 5 sets an area having a focus evaluation value equal to or higher than a predetermined focus threshold (high contrast) among the plurality of divided areas 35 as the attention area 36. Here, the predetermined focus threshold value is based on the focus evaluation value when the subject is at a short distance where the reflected light is strong and it is difficult to detect the change in the representative value and at a long distance where the reflected light is weak and the change in the representative value is difficult to detect. Large value. Therefore, the attention area 36 of the present embodiment is an area excluding an area where there is a lumen, for example, where sufficient reflected light cannot be obtained to detect a change in the representative value at the time of failure.

なお、観察対象画像33の全領域にて注目領域が検出されないときには、故障判定領域設定部5は、領域記憶部51に記憶された前回の撮像時の観察対象画像(前フレーム)の注目領域36に対応する画素領域を現時点の撮像時の観察対象画像(現フレーム)の注目領域36として設定する。そして、この設定した注目領域36とその画素値情報とを、現時点の撮像時の観察対象画像(現フレーム)の注目領域36及びその画素値情報として領域記憶部51に記憶する。   When the attention area is not detected in the entire area of the observation target image 33, the failure determination area setting unit 5 stores the attention area 36 of the observation target image (previous frame) at the previous imaging stored in the area storage unit 51. Is set as the attention area 36 of the observation target image (current frame) at the time of imaging. The set attention area 36 and its pixel value information are stored in the area storage unit 51 as the attention area 36 and its pixel value information of the observation target image (current frame) at the time of imaging.

本実施形態では、故障判定領域設定部5は、この領域記憶部51に記憶した注目領域36を故障判定領域として設定し、該故障判定領域の画素値情報を故障判定領域情報として代表値抽出部6へ出力する。   In the present embodiment, the failure determination region setting unit 5 sets the attention region 36 stored in the region storage unit 51 as a failure determination region, and the pixel value information of the failure determination region is used as the failure determination region information as a representative value extraction unit. 6 is output.

代表値抽出部6は、故障判定領域設定部5から受け取った故障判定領域情報と光源制御部23から受け取った観察対象画像取得時の光量を示すLD光量情報とから、画素値の状態を示す代表値を抽出する。なお、光源制御部23からのLD光量情報の代わりに、光源制御部23が光源21を制御するためのLD制御信号を代表値抽出部6へ与え、代表値抽出部6にて観察対象画像取得時のレーザ光量を抽出するようにしても良い。具体的には、例えば、予め、光源制御部23から光源21へLD制御信号として送られる駆動電流及び駆動電圧と、観察対象画像取得時におけるレーザ光量と、の関係をテーブル化しておく。そして、代表値抽出部6は、観察対象画像が取得されたときのレーザ光量を、光源制御部23から送られるLD制御信号中の駆動電流及び駆動電圧の情報をこのテーブルに対応させることで、取得する。   The representative value extraction unit 6 represents the pixel value state from the failure determination region information received from the failure determination region setting unit 5 and the LD light amount information received from the light source control unit 23 indicating the light amount at the time of obtaining the observation target image. Extract the value. In place of the LD light amount information from the light source control unit 23, the light source control unit 23 gives an LD control signal for controlling the light source 21 to the representative value extraction unit 6, and the representative value extraction unit 6 obtains an observation target image. You may make it extract the laser light quantity at the time. Specifically, for example, the relationship between the drive current and drive voltage sent as the LD control signal from the light source control unit 23 to the light source 21 and the laser light quantity at the time of obtaining the observation target image is tabulated in advance. Then, the representative value extraction unit 6 associates the information on the drive current and the drive voltage in the LD control signal sent from the light source control unit 23 with this table as the amount of laser light when the observation target image is acquired. get.

また、代表値抽出部6は、例えば、故障判定領域設定部5から受け取った故障判定領域情報つまり故障判定領域の画素値情報から、まず、故障判定領域における赤色画素値の平均値を抽出する。赤色光は、青色光及び緑色光と比較して、血管による吸収の影響を受け難いことが知られている。したがって、代表値に赤色画素値のみを用いることで、例えば、故障判定間隔内の観察装置1(の挿入部)の移動によって故障判定領域にある血管量が変化した場合に、代表値の変化が小さくなる。   For example, the representative value extraction unit 6 first extracts an average value of red pixel values in the failure determination region from the failure determination region information received from the failure determination region setting unit 5, that is, the pixel value information of the failure determination region. It is known that red light is less susceptible to absorption by blood vessels than blue light and green light. Therefore, by using only the red pixel value as the representative value, for example, when the amount of blood vessels in the failure determination region changes due to the movement of the observation device 1 (insertion unit) within the failure determination interval, the change in the representative value is caused. Get smaller.

そして、代表値抽出部6は“「観察対象画像取得時のレーザ光量」に対する「故障判定領域における赤色画素値の平均値」の比”を算出し、この比を代表値として抽出する。代表値抽出部6が代表値を抽出する間隔は、後述する故障判定部7の故障判定を実施する間隔に対応する。代表値抽出部6は、抽出された代表値を故障判定部7へ出力する。   Then, the representative value extracting unit 6 calculates “ratio of“ average value of red pixel values in the failure determination region ”to“ laser light amount at the time of observation target image acquisition ””, and extracts this ratio as a representative value. The interval at which the extraction unit 6 extracts the representative value corresponds to the interval at which failure determination is performed by a failure determination unit 7 to be described later, and the representative value extraction unit 6 outputs the extracted representative value to the failure determination unit 7.

故障判定部7は、図1に示すように、代表値抽出部6から受け取った代表値を記憶するための代表値記憶部71を有し、この代表値記憶部71に記憶された前フレーム(時刻tn−1)の代表値を基に設定された故障判定基準と、代表値抽出部6から受け取った現フレーム(時刻t)の代表値と、を比較することで、故障判定を行う。故障判定基準の詳細については後述する。故障判定部7は、このような故障判定を、故障判定間隔で繰り返し実施する。この故障判定間隔は、t−tn−1であり、フレームレートに対応している。 As shown in FIG. 1, the failure determination unit 7 includes a representative value storage unit 71 for storing the representative value received from the representative value extraction unit 6, and the previous frame ( Failure determination is performed by comparing the failure determination criterion set based on the representative value at time t n-1 ) with the representative value of the current frame (time t n ) received from the representative value extraction unit 6. . Details of the failure criterion will be described later. The failure determination unit 7 repeatedly performs such failure determination at failure determination intervals. This failure determination interval is t n −t n−1 and corresponds to the frame rate.

以下、図5を参照して、故障判定部7での故障判定方法について説明する。現フレームの代表値が故障判定基準よりも大きい場合には、故障判定部7は、照明装置2が故障をしていないと判定する(図8のt〜t)。このような場合には、故障判定部7は、代表値抽出部6から受け取った現フレーム(時刻t)における代表値を、次フレームでの故障判定処理に使用するために、代表値記憶部71へ記憶する。時刻tの代表値を代表値記憶部71へ格納した後、故障判定部7は引き続き次フレーム(時刻tn+1)の代表値に対して故障判定を行う。これに対して、現フレームの代表値が故障判定基準よりも小さい場合には、故障判定部7は、照明装置2が故障していると判定する(図8のt)。このように故障していると判定したときには、故障判定部7は、光源21を停止するための故障判定信号を光源制御部23へ出力する。なお、特に図示はしていないが、故障判定部7は、ラッチ回路をさらに有しており、光源制御部23への故障判定信号の出力を維持できるようになっている。また、上記故障判定信号は画像表示部4へも出力される。したがって、ユーザは、画像表示部4に表示された画像によって、照明装置2の故障を確認できる。 Hereinafter, a failure determination method in the failure determination unit 7 will be described with reference to FIG. When the representative value of the current frame is larger than the failure determination criterion, the failure determination unit 7 determines that the lighting device 2 has not failed (t 1 to t 5 in FIG. 8). In such a case, the failure determination unit 7 uses the representative value in the current frame (time t n ) received from the representative value extraction unit 6 for the failure determination process in the next frame. Store to 71. After storing the representative value at time t n in the representative value storage unit 71, the failure determination unit 7 continues to perform failure determination on the representative value of the next frame (time t n + 1 ). On the other hand, when the representative value of the current frame is smaller than the failure determination criterion, the failure determination unit 7 determines that the lighting device 2 has failed (t 6 in FIG. 8). When it is determined that there is a failure as described above, the failure determination unit 7 outputs a failure determination signal for stopping the light source 21 to the light source control unit 23. Although not particularly illustrated, the failure determination unit 7 further includes a latch circuit so that the output of the failure determination signal to the light source control unit 23 can be maintained. The failure determination signal is also output to the image display unit 4. Therefore, the user can confirm the failure of the lighting device 2 by the image displayed on the image display unit 4.

時刻tにおける故障判定基準は、時刻tn−1における代表値に、所定の判定基準定数αを掛け合わせた値として設定される。判定基準定数αは、“照明装置が正常に動作している状態の故障判定間隔内における代表値の変化率”と“故障時における代表値の変化率”とから決定される。例えば、図5では、α=0.8である。ここで、“照明装置が正常に動作している状態の故障判定間隔内における代表値の変化率”とは、例えば、予め本観察装置1の使用時に想定される一般的な観察対象部OE(被写体)に対して試験観察を実施して、照明装置2が正常に動作している状態で、時刻tにおける観察対象画像の代表値が時刻tn−1における観察対象画像の代表値に対して、最大でどの程度変化し得るかを評価し、最も代表値が変化したときの変化率のことであり、以下、これを正常時最大変化率βと称する。正常時に動作している状態での代表値の変化の要因としては、ユーザが観察範囲若しくは観察距離の変更のために観察装置1を移動させる場合や、対象物OJ自身が動く場合などが挙げられる。上記試験観察には、このような観察装置1の移動も含める。 Failure criteria at time t n is the representative value at time t n-1, is set as the value obtained by multiplying a predetermined criterion constant alpha. The determination reference constant α is determined from “a change rate of a representative value within a failure determination interval in a state where the lighting apparatus is operating normally” and “a change rate of a representative value at the time of failure”. For example, in FIG. 5, α = 0.8. Here, “the rate of change of the representative value within the failure determination interval when the illumination device is operating normally” is, for example, a general observation target portion OE (preliminarily assumed when the observation device 1 is used). and performing tests observed the subject), in a state where the lighting apparatus 2 is operating normally, to the representative value of the observation target image representative value of the observation target image at time t n is at time t n-1 It is the rate of change when the maximum representative value is changed by evaluating how much it can change at maximum, and this is hereinafter referred to as the normal maximum rate of change β. As a factor of the change in the representative value in the normal operating state, there are a case where the user moves the observation apparatus 1 to change the observation range or the observation distance, and a case where the object OJ itself moves. . Such test observation includes such movement of the observation apparatus 1.

判定基準定数αは、上記正常時最大変化率βに対して、α<1−│β│のように決定される。このようして決定した判定基準定数αを基に設定した故障判定基準を用いると、照明装置2が正常に動作している状態では、代表値は故障判定基準より小さくなることがない。したがって、照明装置2が正常な状態のときに、故障判定部7が故障として判定するような誤った判定結果を出力することを防ぐことができる。   The determination reference constant α is determined as α <1- | β | with respect to the normal maximum change rate β. When the failure determination criterion set based on the determination criterion constant α determined in this way is used, the representative value does not become smaller than the failure determination criterion when the lighting device 2 is operating normally. Therefore, when the lighting device 2 is in a normal state, it is possible to prevent an erroneous determination result that the failure determination unit 7 determines as a failure from being output.

フレームレートに対応する故障判定間隔、例えば、1/30秒では、観察対象画像に対する観察範囲及び観察距離は大きく変化しない。そのため、照明装置2が正常に動作していれば、時刻tにおける故障判定領域は、時刻tn−1における故障判定領域に対して大きく変化しない。また、この場合には、時刻tにおける代表値も時刻tn−1における代表値に対して大きく変化しない。この結果、正常時最大変化率βは1より充分小さくなる。 At the failure determination interval corresponding to the frame rate, for example, 1/30 second, the observation range and the observation distance for the observation target image do not change significantly. Therefore, if the lighting apparatus 2 is operating normally, the failure determination area at time t n does not change significantly with respect to the failure determination area at time t n-1. Further, in this case, does not change significantly with respect to the representative value of the representative value is also a time t n-1 at time t n. As a result, the maximum normal change rate β is sufficiently smaller than 1.

一方、“故障時における代表値の変化率”は、主に故障モードによって決まる。本実施形態において想定している故障モードは、観察中の照明装置2の故障である。この観察中の照明装置2の故障の一例は、例えば、光コネクタ26aの外れや光ファイバ24aの断線によって照明光がまったく射出されないというものがある。また、光コネクタ26b又は26cの外れや光ファイバ24b又は24cの断線によって、2つの光変換部材22の内の一方又は両方から照明光が射出されなくなるような故障もある。   On the other hand, the “change rate of the representative value at the time of failure” is mainly determined by the failure mode. The failure mode assumed in this embodiment is a failure of the illumination device 2 being observed. An example of the failure of the illumination device 2 during observation is that illumination light is not emitted at all due to disconnection of the optical connector 26a or disconnection of the optical fiber 24a. Further, there is a failure in which illumination light is not emitted from one or both of the two light conversion members 22 due to disconnection of the optical connector 26b or 26c or disconnection of the optical fiber 24b or 24c.

前述のように本実施形態では、2つの光変換部材22は略同特性であり且つ光カプラ25は分光比1:1に形成されているので、2つの光変換部材22の一方から照明光が射出されなくなる故障の場合は、故障判定領域における画素値の平均値は約半分に低下することになる。一方、照明光がまったく射出されなくなる故障では、故障判定領域における画素値はほぼゼロとなる。   As described above, in the present embodiment, the two light conversion members 22 have substantially the same characteristics and the optical coupler 25 is formed with a spectral ratio of 1: 1, so that illumination light is emitted from one of the two light conversion members 22. In the case of a failure that is not emitted, the average value of the pixel values in the failure determination area is reduced to about half. On the other hand, in a failure where illumination light is not emitted at all, the pixel value in the failure determination area is almost zero.

また、前述のように光ファイバ24a,24b,24cは単線の光ファイバであり、それが断線した場合には、瞬間的に照明光量の低下が生じる。この結果、フレームレートに対応した故障判定間隔中に代表値の変化が生じる。   Further, as described above, the optical fibers 24a, 24b, and 24c are single-line optical fibers. When the optical fibers 24a, 24b, and 24c are disconnected, the amount of illumination light is instantaneously reduced. As a result, the representative value changes during the failure determination interval corresponding to the frame rate.

上記“故障時における代表値の変化率”とは、このような想定している故障モードのうち、故障した場合に代表値の変化が最も小さい故障時における代表値の変化率のことであり、以下、これを故障時最小変化率γと称する。   The above-mentioned “rate of change of representative value at the time of failure” refers to the rate of change of the representative value at the time of failure where the change in the representative value is the smallest among the assumed failure modes. Hereinafter, this is referred to as a failure minimum change rate γ.

従って、判定基準定数αは、故障時最小変化率γに対して、α>1−│γ│のように決定される。   Therefore, the determination reference constant α is determined as α> 1− | γ | with respect to the minimum change rate γ at the time of failure.

このように決定された判定基準定数αを基に故障判定基準を設定し、この故障判定基準を故障判定に用いることによって、想定している故障モードのうち、どの故障が起きても確実に故障と判定されることができる。   By setting a failure criterion based on the determination criterion constant α determined in this way, and using this failure criterion for failure determination, any failure among the assumed failure modes will occur reliably. Can be determined.

なお、2つの光変換部材22から照射される照明光の特性及び光量が異なるときには、どちらの照明光が射出されなくなった場合でも故障判定できるように、重み付けをして故障判定基準を設定することが必要である。この重み付けされた故障時最小変化率γを用いて故障判定基準αが決定される。あるいは、想定した故障モードでの代表値の変化を予め評価をして、故障時最小変化率γを決定するようにしても良い。なお、このような2つの光変換部材22から射出される照明光の特性及び光量が異なる場合の例としては、例えば、2つの光変換部材22の特性が異なる場合、光カプラ25の分岐比がアンバランスである場合、2つの光変換部材22から射出される照明光量に違いがある場合、などが挙げられる。   When the characteristics and amount of illumination light emitted from the two light conversion members 22 are different from each other, weighting is set so that failure determination can be performed when either illumination light is not emitted. is necessary. The failure determination criterion α is determined using the weighted failure minimum change rate γ. Alternatively, the change in the representative value in the assumed failure mode may be evaluated in advance to determine the failure minimum change rate γ. As an example of the case where the characteristics and amount of illumination light emitted from the two light conversion members 22 are different, for example, when the characteristics of the two light conversion members 22 are different, the branching ratio of the optical coupler 25 is In the case of unbalance, there are cases where there is a difference in the amount of illumination light emitted from the two light conversion members 22.

以上から、正常時最大変化率βと故障時最小変化率γとを用いて1−│γ│<α<1−│β│のように決定された判定基準定数αを基に設定した故障判定基準を用いると、誤った判定をすることが防止される。すなわち、故障判定部7は、想定される故障モードに対して確実に故障と判定できる。また、一般的に動画を取得する観察装置にて用いるフレームレートは30fps程度であるので、フレームレートに応じた故障判定間隔、例えば1/30秒では、観察対象画像に対する観察範囲/観察距離は大きく変化しない。したがって、正常時最大変化率βが故障時最小変化率γより小さくなる事は無い。   From the above, failure determination set based on the determination reference constant α determined as 1− | γ | <α <1− | β | using the maximum normal change rate β and the minimum change rate γ during failure. Using the criteria prevents wrong decisions. That is, the failure determination unit 7 can reliably determine a failure with respect to the assumed failure mode. In addition, since the frame rate used in an observation apparatus that acquires a moving image is generally about 30 fps, the observation range / observation distance for an observation target image is large at a failure determination interval corresponding to the frame rate, for example, 1/30 seconds. It does not change. Therefore, the normal maximum change rate β is never smaller than the failure minimum change rate γ.

次に本実施形態に係る観察装置1の動作について、図6のフローチャートに従って説明する。
本実施形態に係る観察装置1では、まず、ステップS1において、画像取得部3の撮像部31により、観察対象画像を所定のフレームレートで取得する。フレームレートは例えば30fpsである。撮像部31は、撮像した画像の青色、緑色及び赤色の画素信号を画像処理部32へ出力する。画像処理部32は、撮像部31から入力された各色の画素信号に対して画像処理を行う。画像処理部32は、画像処理後の画素信号を観察対象画像として画像表示部4及び故障判定領域設定部5へ出力する。画像表示部4は、この観察対象画像を表示する。
Next, operation | movement of the observation apparatus 1 which concerns on this embodiment is demonstrated according to the flowchart of FIG.
In the observation apparatus 1 according to the present embodiment, first, in step S1, the imaging target 31 of the image acquisition unit 3 acquires an observation target image at a predetermined frame rate. The frame rate is 30 fps, for example. The imaging unit 31 outputs blue, green, and red pixel signals of the captured image to the image processing unit 32. The image processing unit 32 performs image processing on the pixel signals of each color input from the imaging unit 31. The image processing unit 32 outputs the pixel signal after the image processing to the image display unit 4 and the failure determination area setting unit 5 as an observation target image. The image display unit 4 displays this observation target image.

次に、ステップS2において、故障判定領域設定部5により、コントラスト法によって計算された合焦評価値から合焦の判定を行う。すなわち、まず、故障判定領域設定部5は、観察対象画像を複数の領域に分割処理する。次に、故障判定領域設定部5は、分割処理した各領域における青色画素値のコントラストを用いてコントラスト法により合焦評価値を計算する。故障判定領域設定部5は、この計算された合焦評価値により、合焦しているか否かを判定する。   Next, in step S2, the failure determination area setting unit 5 determines the focus from the focus evaluation value calculated by the contrast method. That is, first, the failure determination area setting unit 5 divides the observation target image into a plurality of areas. Next, the failure determination area setting unit 5 calculates a focus evaluation value by the contrast method using the contrast of the blue pixel value in each divided area. The failure determination area setting unit 5 determines whether or not it is in focus based on the calculated focus evaluation value.

次に、ステップS3において、故障判定領域設定部5により、観察対象画像内に合焦領域が存在するか否かを判定する。合焦領域が存在するときには、ステップS4に処理が進められる。合焦領域が存在しないときには、ステップS5に処理が進められる。ステップ4及びステップ5の処理において、故障判定領域設定部5は、画像取得部3のフレームレートに対応するタイミングで注目領域36を設定することとなる。   Next, in step S <b> 3, the failure determination area setting unit 5 determines whether or not an in-focus area exists in the observation target image. If the in-focus area exists, the process proceeds to step S4. If there is no in-focus area, the process proceeds to step S5. In the processing of step 4 and step 5, the failure determination area setting unit 5 sets the attention area 36 at a timing corresponding to the frame rate of the image acquisition unit 3.

即ち、ステップS4において、故障判定領域設定部5により、合焦領域を注目領域36として設定し、この注目領域36をその画素値情報と共に領域記憶部51へ記憶する。すなわち、分割処理された複数の領域のうち、故障判定領域設定部5は、所定の合焦閾値以上の合焦評価値を持つ(コントラストの高い)領域である合焦領域を注目領域36に設定し、それをその画素値情報と共に領域記憶部51へ記憶する。   That is, in step S4, the failure determination area setting unit 5 sets the focused area as the attention area 36, and stores the attention area 36 together with the pixel value information in the area storage section 51. That is, among the plurality of divided areas, the failure determination area setting unit 5 sets, as the attention area 36, an in-focus area that has an in-focus evaluation value equal to or higher than a predetermined in-focus threshold (high contrast). And it is memorize | stored in the area | region memory | storage part 51 with the pixel value information.

また、ステップS5においては、故障判定領域設定部5により、1フレーム前の故障判定時に領域記憶部51に記憶された観察対象画像の注目領域36を、現フレームの故障判定の注目領域36として設定する。すなわち、分割した複数の領域が合焦閾値以上の合焦評価値を持たない場合には、領域記憶部51に記憶されている前フレームで取得した観察対象画像における注目領域36を現フレームの注目領域36として設定するものである。   In step S5, the failure determination region setting unit 5 sets the attention region 36 of the observation target image stored in the region storage unit 51 at the time of failure determination one frame before as the failure determination attention region 36 of the current frame. To do. That is, when the plurality of divided areas do not have a focus evaluation value equal to or greater than the focus threshold value, the attention area 36 in the observation target image acquired in the previous frame stored in the area storage unit 51 is selected as the attention of the current frame. This is set as the area 36.

上記ステップS4又はステップS5の後、ステップS6において、故障判定領域設定部5により、上記設定された注目領域を故障判定領域として設定する。注目領域36が故障判定領域として設定されるので、故障判定間隔はフレームレートに同期される。また、故障判定領域は注目領域36であるので、故障時における代表値の変化を検出するために十分な反射光を得られない領域を除いた領域である。故障判定領域設定部5は、設定した故障判定領域の画素値情報を故障判定領域情報として代表値抽出部6へ出力する。   After step S4 or step S5, in step S6, the failure determination area setting unit 5 sets the set attention area as a failure determination area. Since the attention area 36 is set as a failure determination area, the failure determination interval is synchronized with the frame rate. Further, since the failure determination area is the attention area 36, it is an area excluding an area where sufficient reflected light cannot be obtained to detect a change in the representative value at the time of failure. The failure determination region setting unit 5 outputs the pixel value information of the set failure determination region to the representative value extraction unit 6 as failure determination region information.

次に、ステップS7において、代表値抽出部6により、“「観察対象画像取得時のレーザ光量」に対する「故障判定領域における赤色画素値の平均値」の比”を代表値として抽出する。すなわち、代表値抽出部6は、故障判定領域設定部5から受信した故障判定領域情報から、故障判定領域における赤色画素値の平均値を計算する。また、代表値抽出部6は、観察対象画像取得時のレーザ光量を光源制御部23から観察対象画像取得時のLD光量情報として受け取る。そして、LD光量情報から取得したレーザ光量と故障判定領域における赤色画素値の平均値との比を算出する。代表値抽出部6は、この算出した比を代表値として抽出する。代表値抽出部6は、この抽出した代表値を故障判定部7へ出力する。   Next, in step S7, the representative value extraction unit 6 extracts “a ratio of“ the average value of red pixel values in the failure determination region ”to“ the laser light amount at the time of observation target image acquisition ”” as a representative value. The representative value extraction unit 6 calculates an average value of the red pixel values in the failure determination region from the failure determination region information received from the failure determination region setting unit 5. The representative value extraction unit 6 also obtains the observation target image. Is obtained as LD light quantity information at the time of acquiring the observation target image from the light source control unit 23. Then, a ratio between the laser light quantity acquired from the LD light quantity information and the average value of the red pixel values in the failure determination area is calculated. The value extraction unit 6 extracts the calculated ratio as a representative value, and the representative value extraction unit 6 outputs the extracted representative value to the failure determination unit 7.

次に、ステップS8において、故障判定部7により、故障判定基準を設定する。すなわち、故障判定部7は、代表値記憶部71に保存された前フレームの代表値を基に故障判定基準を設定する。   Next, in step S8, the failure determination standard is set by the failure determination unit 7. That is, the failure determination unit 7 sets a failure determination criterion based on the representative value of the previous frame stored in the representative value storage unit 71.

そして、ステップS9において、故障判定部7により、故障判定処理として、上記ステップS7で抽出された代表値が上記ステップS8で設定した故障判定基準よりも小さいか否かを判定する。ステップS7で抽出した代表値が故障判定基準以上であれば、ステップS10に処理が進められる。また、代表値が故障判定基準よりも小さければ、ステップS11に処理が進められる。   In step S9, the failure determination unit 7 determines whether or not the representative value extracted in step S7 is smaller than the failure determination criterion set in step S8 as failure determination processing. If the representative value extracted in step S7 is greater than or equal to the failure criterion, the process proceeds to step S10. If the representative value is smaller than the failure criterion, the process proceeds to step S11.

すなわち、この故障判定処理では、故障判定部7は、代表値記憶部71から1フレーム前の観察対象画像の故障判定領域における代表値を取得する。次に、1フレーム前の観察対象画像の故障判定領域における代表値“レーザ光量に対する赤色画素値の平均値の比”に対して判定基準定数α(0<α<1)を掛け合わせた値を故障判定基準として設定する。そして、この代表値記憶部71から取得した代表値を基に設定した故障判定基準と、現フレームの観察対象画像の故障判定領域における代表値とを比較する。   That is, in this failure determination process, the failure determination unit 7 acquires a representative value in the failure determination region of the observation target image one frame before from the representative value storage unit 71. Next, a value obtained by multiplying the representative value “ratio of the average value of the red pixel value to the laser light amount” in the failure determination region of the observation target image one frame before by a determination reference constant α (0 <α <1). Set as failure criteria. Then, the failure determination criterion set based on the representative value acquired from the representative value storage unit 71 is compared with the representative value in the failure determination region of the observation target image of the current frame.

現フレームの観察対象画像の故障判定領域における代表値が設定した故障判定基準以上の場合には、故障判定部7は、照明装置2が故障でない、つまり、正常に動作していると判定する。この場合には、ステップS10において、故障判定部7により、現フレームの代表値を代表値記憶部71へ格納する。そして、上記ステップS1に処理が進められ、次のフレームに対する動作が行われる。   If the representative value in the failure determination area of the observation target image of the current frame is equal to or greater than the set failure determination criterion, the failure determination unit 7 determines that the lighting device 2 is not defective, that is, is operating normally. In this case, in step S 10, the failure determination unit 7 stores the representative value of the current frame in the representative value storage unit 71. Then, the process proceeds to step S1, and the operation for the next frame is performed.

これに対して、現フレームの観察対象画像の故障判定領域における代表値が設定した故障判定基準より小さい場合には、故障判定部7は、照明装置2を故障として判定する。この場合には、ステップS11において、故障判定部7より光源制御部23及び画像表示部4に故障判定信号を出力する。   On the other hand, when the representative value in the failure determination area of the observation target image of the current frame is smaller than the set failure determination criterion, the failure determination unit 7 determines the lighting device 2 as a failure. In this case, in step S <b> 11, a failure determination signal is output from the failure determination unit 7 to the light source control unit 23 and the image display unit 4.

そして、ステップS12において、光源制御部23により、故障判定信号に応じて光源21を停止して、本ルーチンを終了する。なお、光源制御部23は、故障判定信号に応じて光源21を停止する代わりに、レーザ光量を安全な光量まで減光するための信号を光源21に出力するものとしても良い。ここで、安全な光量とは、例えば、レーザクラス1以下の光量である。また、故障判定信号は画像表示部4へも出力されるので、画像表示部4においてユーザに対して照明装置2の故障を通知することもできる。   In step S12, the light source control unit 23 stops the light source 21 according to the failure determination signal, and the routine ends. The light source control unit 23 may output a signal for reducing the laser light amount to a safe light amount to the light source 21 instead of stopping the light source 21 according to the failure determination signal. Here, the safe light quantity is, for example, a light quantity of laser class 1 or less. Further, since the failure determination signal is also output to the image display unit 4, the image display unit 4 can notify the user of the failure of the lighting device 2.

次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、画像取得部3で取得された時点の光源21からのレーザ光量に対する故障判定領域の画素値の変化を基に故障を判定するので、画像取得部3が取得した観察対象画像33の画像処理等で対応可能である。したがって、光学部材又は検出器を新たに追加することなく、照明装置2の故障判定ができる。
Next, the effect of this embodiment will be described.
According to the present embodiment, since the failure is determined based on the change in the pixel value of the failure determination region with respect to the laser light quantity from the light source 21 at the time of acquisition by the image acquisition unit 3, the observation target acquired by the image acquisition unit 3 This can be handled by image processing of the image 33 or the like. Therefore, the failure determination of the illumination device 2 can be performed without newly adding an optical member or a detector.

故障判定領域設定部5が故障判定領域として設定する領域をコントラストの高い注目領域36とすることによって、管腔部のような画素値の変化の検出が困難で誤判定が起き易い領域を除いて、故障判定を行うことが可能である。   By setting the region to be set as the failure determination region by the failure determination region setting unit 5 as the attention region 36 with high contrast, except for a region where it is difficult to detect a change in the pixel value such as a lumen and an erroneous determination is likely to occur. Failure determination can be performed.

また、故障判定領域設定部5の合焦評価値の計算において、コントラストの算出に青色の光の反射光すなわち青色画素値が使用されることによって、特に対象物OJが人体などの生体である場合に、体腔内表面の血管部分とそれ以外の部分とのコントラストが強調されるので、コントラスト法による合焦判定の精度が向上し、その結果、故障判定の精度が向上する。   Further, in the calculation of the focus evaluation value of the failure determination area setting unit 5, when the reflected light of blue light, that is, the blue pixel value is used for the calculation of the contrast, particularly when the object OJ is a living body such as a human body. In addition, since the contrast between the blood vessel portion on the surface of the body cavity and the other portion is emphasized, the accuracy of focusing determination by the contrast method is improved, and as a result, the accuracy of failure determination is improved.

同様に、代表値抽出部6において代表値を抽出する際、赤色画素値のみを用いることで、特に対象物OJが人体などの生体であるとき、故障判定領域における血管量の変化した場合の代表値の変化が小さくなるため、正常時の画素値変化と故障時の画素値変化の差が大きくなるので、故障判定がし易くなる。   Similarly, when the representative value is extracted by the representative value extraction unit 6, only the red pixel value is used, and thus, when the object OJ is a living body such as a human body, the representative when the blood vessel amount changes in the failure determination region. Since the change in the value is small, the difference between the pixel value change at the normal time and the pixel value change at the time of failure becomes large, so that the failure determination is easy.

また、代表値抽出部6において、代表値として故障判定領域における平均値のような故障判定領域全体の画素値を反映できる値を用いることで、2つの光変換部材22のうち一方から光が射出されなくなるような、故障判定領域の画素値が全体的に低下する故障も検出し易くなる。   Further, in the representative value extraction unit 6, light is emitted from one of the two light conversion members 22 by using a value that can reflect the pixel value of the entire failure determination region, such as an average value in the failure determination region, as the representative value. It becomes easy to detect a failure in which the pixel value of the failure determination area as a whole is reduced.

さらに、代表値抽出部6において、代表値として観察対象画像取得時のレーザ光量に対する画素値の比をとることで、観察対象画像の画素値が一定以上になるようにレーザ光量を制御(調光)することによる故障判定領域の画素値の変化に対して、故障であると誤検出することがなくなる。   Further, the representative value extraction unit 6 controls the laser light amount so that the pixel value of the observation target image becomes equal to or greater than a certain value by taking the ratio of the pixel value to the laser light amount at the time of obtaining the observation target image as a representative value. ), The pixel value in the failure determination area is not erroneously detected as a failure.

また、正常時最大変化率βと故障時最小変化率γとを用いて決定された判定基準定数αを基に故障判定基準を設定することによって、誤判定をすることなく、想定した故障モードの故障が確実に判定される。   In addition, by setting a failure determination criterion based on the determination criterion constant α determined using the normal maximum change rate β and the failure minimum change rate γ, it is possible to determine the expected failure mode without erroneous determination. Failure is reliably determined.

なお、光源21は、青色LDの代わりに、他の所望の波長の光を発するLD又はLEDを使用しても良い。LEDを使用する場合には、単線の光ファイバの代わりに、バンドルのファイバを使用した方が結合効率的に好ましい。また、光変換部材22は、蛍光体223の代わりに、レーザ光の配光特性のみを変換する拡散部材を使用しても良い。   The light source 21 may use an LD or an LED that emits light of another desired wavelength instead of the blue LD. When using an LED, it is preferable in terms of coupling efficiency to use a bundle fiber instead of a single optical fiber. The light conversion member 22 may be a diffusion member that converts only the light distribution characteristics of the laser light instead of the phosphor 223.

また、本実施形態では、合焦評価値の計算に青色画素値を用いているが、青色画素値の代わりに緑色画素値を用いても良いし、青色画素値と緑色画素値の両方の画素値を用いても良い。あるいは、特に体腔内以外の血管が存在しない観察対象を観察する場合には、赤色、青色、緑色のいずれの又はすべての画素値を用いても良い。   In this embodiment, the blue pixel value is used to calculate the focus evaluation value. However, the green pixel value may be used instead of the blue pixel value, or both the blue pixel value and the green pixel value may be used. A value may be used. Alternatively, in particular, when observing an observation target having no blood vessels other than the body cavity, any or all of the pixel values of red, blue, and green may be used.

また、本実施形態では、故障判定間隔は画像取得間隔と一致させているが、故障判定間隔は、正常時最大変化率βが故障時最小変化率γより小さくならない範囲ならば、画像取得間隔よりも長くても良い。その場合には、正常時最大変化率βがより大きくなるので、必要に応じて判定基準定数αを小さくする。   In the present embodiment, the failure determination interval is made to coincide with the image acquisition interval. However, if the failure determination interval is within a range where the normal maximum change rate β is not smaller than the failure minimum change rate γ, the failure determination interval is greater than the image acquisition interval. Can be long. In that case, the normal maximum change rate β becomes larger, so the determination reference constant α is made smaller as necessary.

また、照明装置2が正常に動作している状態において、代表値の時間変化があまり大きくないような対象物OJに対しては、故障判定基準をすべての故障判定領域に対して同一としても良い。   Further, the failure determination criterion may be the same for all failure determination regions for an object OJ whose representative value does not change significantly with time when the lighting device 2 is operating normally. .

なお、代表値は、“「観察対象画像取得時のレーザ光量」に対する「故障判定領域における赤色画素値の平均値」の比”の代わりに、単に“故障判定領域における赤色画素値の平均値”としても良い。このとき、代表値抽出部6ではなく故障判定部7において、代表値である“故障判定領域における赤色画素値の平均値”と“観察対象画像が取得されたときのレーザ光量”との比が算出される。算出された比は、さらに故障判定部7において故障判定基準と比較される。この代表値と観察対象画像が取得されたときのレーザ光量との比が故障判定基準よりも大きいときには、この代表値と観察対象画像が取得されたときのレーザ光量との比は、代表値記憶部71へ記憶される。   The representative value is simply “the average value of the red pixel values in the failure determination region” instead of “the ratio of“ the average value of the red pixel values in the failure determination region ”to the“ laser light amount at the time of obtaining the observation target image ””. In this case, the representative value “average value of red pixel values in the failure determination region” and “laser light amount when the observation target image is acquired” are used in the failure determination unit 7 instead of the representative value extraction unit 6. The calculated ratio is further compared with the failure determination criterion in the failure determination unit 7. The ratio between the representative value and the laser light quantity when the observation target image is acquired is the failure determination criterion. Is greater than the ratio, the ratio between the representative value and the amount of laser light when the observation target image is acquired is stored in the representative value storage unit 71.

また、故障判定部7で故障判定されるとき、“故障判定領域における赤色画素値の平均値”と“レーザ光量”との比が算出されなくても良い。特に、光量調整機能が無い照明装置2を有する観察装置1では、照明装置2が正常な状態であるときの光量が一定である。したがって、単に“故障判定領域における赤色画素値の平均値”を代表値としても、故障判定部7における故障判定で光量の値は一定であるので、光量の変化を考慮する必要がない。すなわち、単に“故障判定領域における赤色画素値の平均値”を代表値としても、故障判定の誤検出が発生しない。   Further, when the failure determination unit 7 determines a failure, the ratio between the “average value of red pixel values in the failure determination region” and the “laser light amount” may not be calculated. In particular, in the observation apparatus 1 having the illumination device 2 without the light amount adjustment function, the light amount when the illumination device 2 is in a normal state is constant. Therefore, even if the “average value of red pixel values in the failure determination region” is simply used as a representative value, the light amount value is constant in the failure determination in the failure determination unit 7, so there is no need to consider changes in the light amount. In other words, even if the “average value of red pixel values in the failure determination region” is simply used as a representative value, no erroneous detection of failure determination occurs.

なお、本実施形態において、画像表示部4は観察装置1の一部として記載したが、観察装置1の外部に設けられていても良い。   In the present embodiment, the image display unit 4 is described as a part of the observation apparatus 1, but may be provided outside the observation apparatus 1.

[変形例]
次に、本実施形態の変形例について説明する。
照明装置2が正常に動作している状態では、故障判定領域における赤色画素値の画像上の分布の重心は、例えば、一方の光変換部材22から観察対象部OEに照射される照明光と、もう一方の光変換部材22から観察対象部OEに照射される照明光とが重なる部分の中心付近に存在する。これは、観察対象画像33においては、図7中の左側に示すように、故障判定領域(注目領域36)内の赤色画素値の分布の重心37が、2つの光変換部材22の一方(光変換部材1)からの照明光の反射光381と、2つの光変換部材22の他方(光変換部材2)からの照明光の反射光382とが重なる部分の中心付近に存在するということである。
[Modification]
Next, a modification of this embodiment will be described.
In the state in which the illumination device 2 is operating normally, the center of gravity of the distribution of red pixel values on the image in the failure determination region is, for example, illumination light that is irradiated from one light conversion member 22 to the observation target unit OE, and It exists in the vicinity of the center of the portion where the illumination light irradiated from the other light conversion member 22 to the observation target portion OE overlaps. In the observation target image 33, as shown on the left side in FIG. 7, the center of gravity 37 of the distribution of red pixel values in the failure determination region (target region 36) is one of the two light conversion members 22 (light That is, the reflected light 381 of the illumination light from the conversion member 1) and the reflected light 382 of the illumination light from the other of the two light conversion members 22 (light conversion member 2) are present near the center of the overlapping portion. .

これに対して、例えば、2つの光変換部材22の一方から照明光が射出されなくなる故障では、赤色画素値の画像上の分布の重心は、故障していないもう一方の光変換部材22から照射される照明光の中心付近に移動する。すなわち、図7中の右側に示すように、観察対象画像33においては、故障判定領域(注目領域36)内の赤色画素値の分布の重心37が、光変換部材1からの照明光の反射光381の中心付近に移動する。   On the other hand, for example, in a failure in which illumination light is not emitted from one of the two light conversion members 22, the center of gravity of the distribution of red pixel values on the image is irradiated from the other light conversion member 22 that has not failed. Move near the center of the illumination light. That is, as shown on the right side in FIG. 7, in the observation target image 33, the center of gravity 37 of the distribution of red pixel values in the failure determination region (target region 36) is reflected light of illumination light from the light conversion member 1. It moves near the center of 381.

本変形例は、このような、故障時における“故障判定領域における赤色画素値の画像上の分布の重心の移動量”を基に、故障検出を実施するものである。ここで、赤画素値を用いる理由は、第1実施形態で説明した理由と同じである。   In this modification, failure detection is performed on the basis of the “movement amount of the center of gravity of the distribution of red pixel values in the failure determination area” at the time of failure. Here, the reason for using the red pixel value is the same as the reason described in the first embodiment.

故障判定領域における赤色画素値の画像上の分布の重心

Figure 0006120722
は、以下の式(1)のように求める。 The centroid of the distribution of red pixel values on the image in the failure judgment area
Figure 0006120722
Is obtained by the following equation (1).

Figure 0006120722
ここで、観察対象画像33上の赤色画素の位置を(i,j)とし、観察対象画像33上の位置(i,j)の赤色画素値をRi,jとする。また、故障判定領域内のすべての赤色画素が積算される。
Figure 0006120722
Here, the position of the red pixel on the observation target image 33 is (i, j), and the red pixel value at the position (i, j) on the observation target image 33 is R i, j . In addition, all red pixels in the failure determination area are integrated.

代表値抽出部6は、時刻tn−1における故障判定領域内の赤色画素値の画像上の分布の重心

Figure 0006120722
と、時刻tにおける故障判定領域内の赤色画素値の画像上の分布の重心
Figure 0006120722
との距離を、代表値として抽出する。すなわち、代表値抽出部6は、
Figure 0006120722
を、時刻tにおける代表値として設定する。 The representative value extraction unit 6 calculates the center of gravity of the distribution of red pixel values in the failure determination area at time t n−1 on the image.
Figure 0006120722
And the center of gravity of the distribution of red pixel values in the failure determination area at time t n
Figure 0006120722
Is extracted as a representative value. That is, the representative value extraction unit 6
Figure 0006120722
Is set as a representative value at time t n .

故障判定部7は、上記代表値が故障判定基準Tを上回った場合に故障と判定する。この故障判定基準Tは、照明装置2が正常に動作している状態の故障判定間隔内における代表値の変化量βと、故障時における代表値の変化量γと、から決定されるものであり、β<T<γのように設定される。β及びγの設定方法は、第1実施形態のβ及びγの設定方法と同様である。 Failure determination unit 7 determines a failure if the representative value exceeds the failure criteria T 1. This failure determination criterion T 1 is determined from the change amount β 1 of the representative value within the failure determination interval when the lighting device 2 is operating normally, and the change amount γ 1 of the representative value at the time of failure. Therefore, β 1 <T 11 is set. The setting method of β 1 and γ 1 is the same as the setting method of β and γ in the first embodiment.

以上のように、故障判定領域の赤色画素値の画像上の分布の重心の移動量を基に故障判定を実施することでも、故障を検出することができる。   As described above, the failure can also be detected by performing the failure determination based on the movement amount of the center of gravity of the distribution of the red pixel values in the failure determination area on the image.

[第2実施形態]
本第2実施形態に係る観察装置1は、上記第1実施形態に係る観察装置1と同様の構成を有するが、故障判定する故障モード及び故障判定の処理が異なる。以下、第1実施形態と異なる部分を説明する。 光変換部材22に設けられる蛍光体223が外力などによって脱離したり、蛍光体223を保持するホルダ221ごと脱離したりするような故障では、レーザ光が波長変換されずに観察対象部OEに照射される。例えば、第1実施形態に示した光変換部材22では、YAG蛍光体が脱離することによって、青色LDが観察対象部OEに直接射出される。このような故障においては、射出される照明光の色の変化によって、反射光の色も変化する。したがって、色変化に対応する故障判定の処理が必要である。
[Second Embodiment]
The observation apparatus 1 according to the second embodiment has the same configuration as that of the observation apparatus 1 according to the first embodiment, but the failure mode and failure determination process are different. Hereinafter, a different part from 1st Embodiment is demonstrated. In a failure in which the phosphor 223 provided on the light conversion member 22 is detached due to an external force or the like, or the holder 221 holding the phosphor 223 is detached, the laser light is irradiated to the observation target portion OE without wavelength conversion. Is done. For example, in the light conversion member 22 shown in the first embodiment, the blue LD is directly emitted to the observation target unit OE by detaching the YAG phosphor. In such a failure, the color of the reflected light also changes due to the change in the color of the emitted illumination light. Therefore, failure determination processing corresponding to the color change is necessary.

本第2実施形態では、反射光の色を特長付ける値として、故障判定領域における画素値の色度座標上の分布の中心を使用する。ここで、色度座標とは、xyY表色系におけるx,yのことをいう。xyY表色系は、RGB表色系から所定の変換により求められる。また、故障判定部7における故障判定は、故障判定領域の色度座標上の分布の中心の移動量を基に実施される。故障判定のフローは、図6に示す第1実施形態のフローと同一である。   In the second embodiment, the center of the distribution on the chromaticity coordinate of the pixel value in the failure determination area is used as a value characterizing the color of the reflected light. Here, the chromaticity coordinates mean x and y in the xyY color system. The xyY color system is obtained from the RGB color system by a predetermined conversion. Moreover, the failure determination in the failure determination unit 7 is performed based on the movement amount of the center of the distribution on the chromaticity coordinates of the failure determination region. The failure determination flow is the same as that of the first embodiment shown in FIG.

本実施形態に係る観察装置1では、故障判定領域設定部5は、観察対象画像33内において赤画素値が所定の閾値以上である画素領域を注目領域36として設定する。ここで、例えば、予めサンプルの被写体に対して観察が実施され、故障時における代表値の変化を検出するために最低限必要な赤画素値が、上記所定の閾値として設定される。   In the observation apparatus 1 according to the present embodiment, the failure determination region setting unit 5 sets a pixel region whose red pixel value is equal to or greater than a predetermined threshold in the observation target image 33 as the attention region 36. Here, for example, the sample subject is observed in advance, and the minimum red pixel value necessary for detecting a change in the representative value at the time of failure is set as the predetermined threshold value.

代表値抽出部6において、代表値は“「直前に取得した観察対象画像内の故障判定領域における画素値の色度座標上の分布の中心」と「現時点で取得した観察対象画像内の故障判定領域における画素値の色度座標上の分布の中心」との距離”として抽出される。   In the representative value extracting unit 6, the representative values are ““ the center of the distribution on the chromaticity coordinate of the pixel value in the failure determination area in the observation target image acquired immediately before ”and“ the failure determination in the observation target image acquired at the present time ”. It is extracted as a “distance” from the center “distribution on the chromaticity coordinates of the pixel value in the region”.

ここで、故障判定領域における画素値の色度座標上の分布の中心

Figure 0006120722
は、以下の式(2)のようにして求められる。 Here, the center of the distribution of pixel values on the chromaticity coordinate in the failure determination area
Figure 0006120722
Is obtained by the following equation (2).

Figure 0006120722
ここで、観察対象画像33上の位置(i,j)に赤、緑、青色の3つの画素が存在するとし、観察対象画像33上の位置(i,j)における赤色画素値、緑色画素値、赤色画素値から得られる色度座標を(xi,j,yi,j)とし、故障判定領域内の各色の画素数をNとする。また、故障判定領域内のすべての画素が積算される。
Figure 0006120722
Here, it is assumed that three pixels of red, green, and blue exist at the position (i, j) on the observation target image 33, and the red pixel value and the green pixel value at the position (i, j) on the observation target image 33. The chromaticity coordinates obtained from the red pixel values are (x i, j , y i, j ), and the number of pixels of each color in the failure determination area is N. In addition, all the pixels in the failure determination area are integrated.

そして、代表値抽出部6は、時刻tn−1における観察対象画像33の故障判定領域内の画素値の色度座標上の分布の中心

Figure 0006120722
と、時刻tにおける観察対象画像33の故障判定領域内の画素値の色度座標上の分布の中心
Figure 0006120722
との距離を時刻tにおける代表値として抽出する。すなわち、代表値抽出部6は、
Figure 0006120722
として代表値を設定する。 The representative value extraction unit 6 then calculates the center of the distribution on the chromaticity coordinates of the pixel values in the failure determination area of the observation target image 33 at time t n−1 .
Figure 0006120722
And the center of the distribution on the chromaticity coordinate of the pixel value in the failure determination area of the observation target image 33 at time t n
Figure 0006120722
It is extracted as the representative value at time t n the distance between. That is, the representative value extraction unit 6
Figure 0006120722
As a representative value.

故障判定部7は、上記代表値が故障判定基準Tを上回った場合に故障と判定する。ここで、故障判定基準Tは、照明装置が正常に動作している状態の故障判定間隔内における代表値の変化量βと、故障時における代表値の変化量γとから決定されるもので、β<T<γのように設定される。β2及びγの設定方法は、上記第1実施形態のβ及びγの設定方法と同様である。 Failure determination unit 7 determines a failure if the representative value exceeds the failure criteria T 2. Here, the failure determination criterion T 2 is determined from the change amount β 2 of the representative value within the failure determination interval in a state where the lighting device is operating normally, and the change amount γ 2 of the representative value at the time of failure. Therefore, β 2 <T 22 is set. The method for setting β 2 and γ 2 is the same as the method for setting β and γ in the first embodiment.

本第2実施形態によれば、故障判定領域における反射光の色を特長付ける値として、画素値の色度座標上の分布の中心が用いられる。画素値の色度座標上の分布の中心の移動量によって故障判定を行うことによって、光変換部材22に設けられた蛍光体223が外力の負荷などにより脱離したり、蛍光体223を保持するホルダ221ごと脱離したりするような故障の検出が可能である。   According to the second embodiment, the center of the distribution of the pixel values on the chromaticity coordinates is used as a value characterizing the color of the reflected light in the failure determination area. A holder for holding the phosphor 223 by detaching the phosphor 223 provided on the light conversion member 22 by an external force load or the like by performing failure determination based on the movement amount of the center of the distribution of the pixel value on the chromaticity coordinate It is possible to detect a failure such as 221 detaching together.

なお、本実施形態では、反射光の色を特徴付ける値として、xyY表色系におけるx,y座標上の分布の中心を用いたが、例えばLuv表色系におけるu,v座標などの別の座標系を用いても良い。また、分布の中心の移動量以外にも、分布の中心の絶対値の変化などの別の指標を用いても良い。   In this embodiment, the center of the distribution on the x and y coordinates in the xyY color system is used as a value characterizing the color of the reflected light. However, other coordinates such as the u and v coordinates in the Luv color system are used. A system may be used. In addition to the amount of movement at the center of the distribution, another index such as a change in the absolute value at the center of the distribution may be used.

[第3実施形態]
本第3実施形態に係る観察装置1は、第1実施形態の観察装置1の構成に加えて、第2実施形態で説明した機能を備える代表値抽出部と故障判定部とをさらに備えるものである。すなわち、本第3実施形態に係る観察装置1は、図8に示すように、複数の代表値抽出部6a,6bと故障判定部7a,7bとを備え、代表値抽出部6a及び故障判定部7aは第1実施形態における代表値抽出部6及び故障判定部7と同様のものであり、代表値抽出部6b及び故障判定部7bは第2実施形態における代表値抽出部6及び故障判定部7と同様のものである。また、本第3実施形態に係る観察装置1は、それら複数の故障判定部7a,7bでなされた複数の故障判定の結果の情報を基に故障の危険レベルに応じた信号を光源制御部23及び画像表示部4へ出力する故障対応判断部8をさらに有する。
[Third Embodiment]
In addition to the configuration of the observation apparatus 1 of the first embodiment, the observation apparatus 1 according to the third embodiment further includes a representative value extraction unit and a failure determination unit that have the functions described in the second embodiment. is there. That is, as shown in FIG. 8, the observation apparatus 1 according to the third embodiment includes a plurality of representative value extraction units 6a and 6b and failure determination units 7a and 7b, and includes the representative value extraction unit 6a and the failure determination unit. 7a is the same as the representative value extraction unit 6 and the failure determination unit 7 in the first embodiment, and the representative value extraction unit 6b and the failure determination unit 7b are the representative value extraction unit 6 and the failure determination unit 7 in the second embodiment. Is the same. In addition, the observation apparatus 1 according to the third embodiment transmits a signal corresponding to the risk level of the failure based on the information on the result of the plurality of failure determinations made by the plurality of failure determination units 7a and 7b. And a failure handling determination unit 8 for outputting to the image display unit 4.

以下、本実施形態に係る観察装置1の、上記第1及び第2の実施形態とは異なる部分について詳しく説明する。   Hereinafter, portions of the observation apparatus 1 according to the present embodiment that are different from the first and second embodiments will be described in detail.

本実施形態では、故障判定領域設定部5は、代表値抽出部6a,6bの各々に接続されている。この故障判定領域設定部5は、第1実施形態と同様に画像取得部3で取得された観察対象画像33に対して青色画素値から計算したコントラストを基に注目領域36を設定する。上記第1及び第2実施形態では、故障判定領域設定部5は、この設定した注目領域36を故障判定領域として出力したが、本第3実施形態では、それだけではなく更に直前に取得した観察対象画像の複数の注目領域36も使用し、それらにおいて重複した領域を故障判定領域として設定する。これを図9及び図10を参照して説明する。   In the present embodiment, the failure determination area setting unit 5 is connected to each of the representative value extraction units 6a and 6b. The failure determination region setting unit 5 sets the attention region 36 based on the contrast calculated from the blue pixel value for the observation target image 33 acquired by the image acquisition unit 3 as in the first embodiment. In the first and second embodiments, the failure determination area setting unit 5 outputs the set attention area 36 as a failure determination area. However, in the third embodiment, the observation object acquired immediately before that is not only that. A plurality of attention areas 36 of the image are also used, and an overlapping area is set as a failure determination area. This will be described with reference to FIGS.

故障判定領域設定部5は、上記第1実施形態と同様に、取得した観察対象画像33に対して注目領域36を設定し、領域記憶部51に記憶していく。そして、故障判定領域設定部5は、観察対象画像を連続して複数、本実施形態では図9に示すように3フレーム、取得する期間を、故障判定領域設定期間として、この故障判定領域設定期間に記憶された3つの注目領域36において重複した領域を故障判定領域として設定する。例えば、図9に示すように、故障判定領域設定部5は、時刻tにおいて、取得された観察対象画像33に注目領域36を設定し、領域記憶部51に記憶する。この時点では、既に同様にして時刻tn−2及び時刻tn−1において、取得された観察対象画像33について注目領域36をそれぞれ設定し、領域記憶部51に記憶されている
ここで、観察装置1の移動や対象物OJ自身が動くことにより、例えば、図10に示すように、時刻tn−2に取得した観察対象画像33の注目領域36n−2と、時刻tn−1に取得した観察対象画像33の注目領域36n−1と、時刻tnに取得した観察対象画像33の注目領域36と、の3つの注目領域は、一致しない。そこで、本実施形態では、時刻tにおける故障判定に用いる故障判定領域39として、それら3つの注目領域36n−2,36n−1,36において重複した領域を用いる。故障判定領域設定部5は、このようにして設定した時刻tにおける故障判定領域39の画素値情報を故障判定領域情報として代表値抽出部6a,6bへ出力する。なお、故障判定間隔は、第1実施形態と同様、フレームレートに対応した間隔であり、t−tn−1で表される。
The failure determination region setting unit 5 sets the attention region 36 for the acquired observation target image 33 and stores it in the region storage unit 51 as in the first embodiment. Then, the failure determination region setting unit 5 continuously sets a plurality of observation target images, in this embodiment, three frames as shown in FIG. 9, and acquires the failure determination region setting period as a failure determination region setting period. An overlapping area in the three attention areas 36 stored in is set as a failure determination area. For example, as illustrated in FIG. 9, the failure determination region setting unit 5 sets the attention region 36 in the acquired observation target image 33 at time t n and stores the attention region 36 in the region storage unit 51. At this time, similarly, at time t n−2 and time t n−1 , the attention area 36 is set for each of the acquired observation target images 33 and stored in the area storage unit 51. acquired by moving or the object OJ own device 1 moves, for example, as shown in FIG. 10, the region of interest 36 n-2 of the observation target image 33 obtained at time t n-2, at time tn-1 The three attention regions of the attention region 36 n−1 of the observed image 33 and the attention region 36 n of the observation image 33 acquired at time tn do not match. Therefore, in this embodiment, as the failure determination area 39 for use in the failure determination at time t n, these three regions of interest 36 n-2, 36 n- 1, 36 n using overlapping regions in. The failure determination region setting unit 5 outputs the pixel value information of the failure determination region 39 at the time t n set in this way to the representative value extraction units 6a and 6b as failure determination region information. Note that the failure determination interval is an interval corresponding to the frame rate, as in the first embodiment, and is represented by t n −t n−1 .

代表値抽出部6aは、第1実施形態の代表値抽出部6のように、故障判定領域情報から“故障判定領域における赤色画素値の平均値の、レーザ光量に対する比”を第1の代表値(代表値A)として抽出し、故障判定部7aに送る。また、代表値抽出部6bは、第2実施形態の代表値抽出部6のように、“「直前に取得した観察対象画像内の故障判定領域における画素値の色度座標上の分布の中心」と「今回取得した観察対象画像内の故障判定領域における画素値の色度座標上の分布の中心」との距離”を第2の代表値(代表値B)として抽出し、故障判定部7bに送る。ここで、例えば、“今回取得した観察対象画像内の故障判定領域”が3つの注目領域36n−2,36n−1,36において重複した領域とすれば、“直前に取得した観察対象画像内の故障判定領域”とは、3つの注目領域36n−3,36n−2,36n−1において重複した領域を言う。 Like the representative value extracting unit 6 of the first embodiment, the representative value extracting unit 6a calculates the “ratio of the average value of the red pixel values in the failure determination region to the laser light amount” from the failure determination region information as the first representative value. (Representative value A) is extracted and sent to the failure determination unit 7a. Further, the representative value extraction unit 6b, like the representative value extraction unit 6 of the second embodiment, ““ center of distribution on the chromaticity coordinate of the pixel value in the failure determination region in the observation target image acquired immediately before ” And “the distance between the distribution value on the chromaticity coordinate of the pixel value in the failure determination region in the observation target image acquired this time” as the second representative value (representative value B), and the failure determination unit 7b Here, for example, if “the failure determination area in the observation target image acquired this time” is an overlapping area in the three attention areas 36 n−2 , 36 n−1 , and 36 n , “ The “failure determination area in the observation target image” refers to an overlapping area in the three attention areas 36 n−3 , 36 n−2 , and 36 n−1 .

故障判定部7a,7bの各々は、異なる代表値の時間変化に基づいて危険レベルの異なる故障判定を実施する。すなわち、故障判定部7aは、代表値抽出部6aから受け取った代表値(代表値A)を記憶する代表値記憶部71aを有し、第1実施形態の故障判定の処理と同様に、故障判定領域における反射光の輝度低下を基に故障判定を実施する。故障判定部7aが検出する故障は、例えば、光コネクタ26b,26cの外れや光ファイバ24b,24cの断線のような故障である。故障判定部7aは、故障と判定した場合には故障対応判断部8へ故障判定信号(故障判定信号A)を出力する。一方、故障判定部7bは、代表値抽出部6bから受け取った代表値(代表値B)を記憶する代表値記憶部71bを有し、第2実施形態と同様の故障判定で、故障判定領域における反射光の色変化を基に故障判定を実施する。故障判定部7bが検出する故障は、例えば、蛍光体223の脱離や蛍光体223を保持するホルダ221脱離のような故障である。故障判定部7bは、故障と判定した場合には故障対応判断部8へ故障判定信号(故障判定信号B)を出力する。   Each of the failure determination units 7a and 7b performs failure determination with different danger levels based on temporal changes of different representative values. That is, the failure determination unit 7a includes a representative value storage unit 71a that stores the representative value (representative value A) received from the representative value extraction unit 6a, and is similar to the failure determination process of the first embodiment. A failure determination is performed based on a decrease in luminance of reflected light in the region. The failure detected by the failure determination unit 7a is, for example, a failure such as disconnection of the optical connectors 26b and 26c or disconnection of the optical fibers 24b and 24c. The failure determination unit 7a outputs a failure determination signal (failure determination signal A) to the failure handling determination unit 8 when determining that there is a failure. On the other hand, the failure determination unit 7b includes a representative value storage unit 71b that stores the representative value (representative value B) received from the representative value extraction unit 6b. In the failure determination similar to the second embodiment, Failure determination is performed based on the color change of the reflected light. The failure detected by the failure determination unit 7b is, for example, a failure such as detachment of the phosphor 223 or detachment of the holder 221 that holds the phosphor 223. The failure determination unit 7b outputs a failure determination signal (failure determination signal B) to the failure handling determination unit 8 when determining that there is a failure.

故障対応判断部8は、複数の故障判定部7a,7bのいずれかの故障判定の結果を基にして、故障の危険レベルに応じて、レーザ光量を安全な光量に設定する対応と、ユーザに対する故障通知による対応と、を判断する。   The failure handling determination unit 8 sets the laser light amount to a safe light amount according to the risk level of the failure based on the failure determination result of any of the plurality of failure determination units 7a and 7b, Judgment of response by failure notification.

すなわち、故障判定部7aから故障判定信号が出力された場合には、故障対応判断部8は、はじめに、画像表示部4に照明装置2の故障とレーザ光を安全な光量に設定する旨とをユーザに通知させるための信号を、画像表示部4に出力する。その後に、故障対応判断部8は、光源制御部23より光源21からのレーザ光の光量を安全な光量に設定させるための信号を、光源制御部23に出力する。故障判定部7aが検出する光コネクタ26b,26cの外れや光ファイバ24b,24cの断線のような故障では、レーザ光が光ファイバ24b,24cの外部へ漏れる可能性があるが、一般的に光ファイバ24b,24cの周りには筐体が存在しているために、瞬時にレーザ光が外部へ漏れて人体等へ放射される可能性は低い。よって、故障レベルとしては低い。   In other words, when a failure determination signal is output from the failure determination unit 7a, the failure response determination unit 8 first informs the image display unit 4 to set the failure of the illumination device 2 and the laser light to a safe light amount. A signal for notifying the user is output to the image display unit 4. Thereafter, the failure handling determination unit 8 outputs a signal for causing the light source control unit 23 to set the light amount of the laser light from the light source 21 to a safe light amount to the light source control unit 23. In a failure such as disconnection of the optical connectors 26b and 26c detected by the failure determination unit 7a or disconnection of the optical fibers 24b and 24c, there is a possibility that the laser light leaks to the outside of the optical fibers 24b and 24c. Since a housing exists around the fibers 24b and 24c, there is a low possibility that the laser light will instantaneously leak to the outside and be emitted to the human body or the like. Therefore, the failure level is low.

これに対して、故障判定部7bから故障判定信号が出力された場合には、故障対応判断部8は、瞬時に、光源制御部23より光源21からのレーザ光の光量を安全な光量に設定させるための信号を、光源制御部23に出力する。そしてその後に、故障対応判断部8は、照明装置2に故障が生じたためにレーザ光を安全な光量に設定したことを画像表示部4に表示させるための信号を、画像表示部4に出力することによって、ユーザに対して故障通知を行う。つまり、故障判定部7bが検出する蛍光体223の脱離や蛍光体223を保持するホルダ221の脱離のような故障では、照明光の射出面からレーザ光が直接射出され、瞬時にレーザ光が人体等へ放射され得る。したがって、故障判定部7aで検出する故障よりも故障判定部7bで検出する故障の方が、致命的な故障の可能性は高いと思われ、故障レベルとしては高い。よって、何よりもまず、レーザ光を安全な光量に設定することを優先するものである。   On the other hand, when a failure determination signal is output from the failure determination unit 7b, the failure response determination unit 8 instantaneously sets the light amount of the laser light from the light source 21 to a safe light amount from the light source control unit 23. The signal for making it output is output to the light source control part 23. After that, the failure handling determination unit 8 outputs to the image display unit 4 a signal for causing the image display unit 4 to display that the laser light has been set to a safe light amount because a failure has occurred in the lighting device 2. Thus, a failure notification is given to the user. That is, in a failure such as the detachment of the phosphor 223 detected by the failure determination unit 7b or the detachment of the holder 221 that holds the phosphor 223, the laser beam is directly emitted from the illumination light emission surface, and the laser beam is instantaneously emitted. Can be emitted to the human body or the like. Therefore, the failure detected by the failure determination unit 7b is more likely to be fatal than the failure detected by the failure determination unit 7a, and the failure level is high. Therefore, first of all, priority is given to setting the laser light to a safe light quantity.

以上のように、本実施形態によれば、故障判定領域設定部5において、故障判定領域39は直前に取得した複数の観察対象画像における複数の注目領域において重複した領域として設定されるため、故障判定領域が1つの観察対象画像から設定されるよりも適切に設定されることができる。この結果、故障判定部7a及び/又は7bにおける故障判定の誤判定が防止される。   As described above, according to the present embodiment, the failure determination region setting unit 5 sets the failure determination region 39 as an overlapping region in the plurality of attention regions in the plurality of observation target images acquired immediately before. The determination area can be set more appropriately than setting from one observation target image. As a result, erroneous determination of failure determination in the failure determination unit 7a and / or 7b is prevented.

また、本実施形態によれば、複数の故障判定部7a,7bでなされた複数の故障判定の結果の情報に基づいて、故障の危険レベルに応じてレーザ光を安全な光量に設定する及びユーザに対する故障通知を行うなど、検出したそれぞれの故障に対して適切な対応を取ることができる。   Further, according to the present embodiment, the laser light is set to a safe light amount according to the danger level of the failure based on the information on the result of the plurality of failure determinations made by the plurality of failure determination units 7a and 7b, and the user For example, it is possible to take appropriate measures for each detected failure.

OJ…対象物、 OE…観察対象部、 1…観察装置、 2…照明装置、 3…画像取得部、 4…画像表示部、 5…故障判定領域設定部、 6,6a,6b…代表値抽出部、 7,7a,7b…故障判定部、 8…故障対応判断部、 21…光源、 22…光変換部材、 23…光源制御部、 24a,24b,24c…光ファイバ、 25…光カプラ、 26a,26b,26c…光コネクタ、 31…撮像部、 32…画像処理部、 33…観察対象画像、 34…黒色部分、 35…分割領域、 36,36…注目領域、 37…赤色画素値の分布の重心、 39…故障判定領域、 51…領域記憶部、 71,71a,71b…代表値記憶部、 221…ホルダ、 222…光透過部材、 223…蛍光体、 224…反射部材、 381,382…反射光。 OJ ... object, OE ... observation target part, 1 ... observation device, 2 ... illumination device, 3 ... image acquisition part, 4 ... image display part, 5 ... failure determination area setting part, 6, 6a, 6b ... representative value extraction 7, 7a, 7b ... failure determination unit, 8 ... failure response determination unit, 21 ... light source, 22 ... light conversion member, 23 ... light source control unit, 24a, 24b, 24c ... optical fiber, 25 ... optical coupler, 26a , 26b, 26c ... optical connector, 31 ... imaging unit, 32 ... image processing unit, 33 ... observation target image, 34 ... black portion, 35 ... divided region, 36, 36 n ... attention area, the distribution of 37 ... red pixel value 39 ... failure determination region, 51 ... region storage unit, 71, 71a, 71b ... representative value storage unit, 221 ... holder, 222 ... light transmission member, 223 ... phosphor, 224 ... reflection member, 381, 382 ... reflected light.

Claims (25)

1次光を射出する光源と、前記光源から射出された前記1次光を導光する導光部材と、前記導光部材によって導光された前記1次光を受光して、前記1次光とは異なる光学特性の2次光に変換して射出する少なくとも1つの光変換部材と、を有し、前記光変換部材から射出される光を照明光として観察対象部へ照射する照明装置と、
前記観察対象部を撮像し、複数の画素により構成される観察対象画像を繰り返し取得する画像取得部と、
前記観察対象画像内に前記照明装置の故障判定に用いる故障判定領域を設定する故障判定領域設定部と、
前記故障判定領域における画素値の状態を示す代表値を抽出する代表値抽出部と、
前記代表値の変化に基づいて前記照明装置の故障判定を行う故障判定部と、
を具備する観察装置。
A light source that emits primary light; a light guide member that guides the primary light emitted from the light source; and the primary light guided by the light guide member to receive the primary light. An illumination device that irradiates the observation target part with illumination light as light emitted from the light conversion member;
An image acquisition unit that images the observation target unit and repeatedly acquires an observation target image including a plurality of pixels;
A failure determination region setting unit for setting a failure determination region used for failure determination of the lighting device in the observation target image;
A representative value extracting unit that extracts a representative value indicating a state of a pixel value in the failure determination region;
A failure determination unit that determines a failure of the lighting device based on the change in the representative value;
An observation apparatus comprising:
前記故障判定領域設定部は、前記観察対象画像内で、前記照明装置の故障時における前記代表値の変化を検出するために充分な反射光が得られる距離に前記観察対象部が存在する領域を注目領域に設定し、前記観察対象画像内の前記注目領域を基に前記故障判定領域を設定する請求項1に記載の観察装置。   The failure determination region setting unit is a region in the observation target image in which the observation target unit exists at a distance at which sufficient reflected light can be obtained to detect a change in the representative value when the lighting device fails. The observation apparatus according to claim 1, wherein the failure determination area is set based on the attention area in the observation target image. 前記故障判定領域設定部は、周期的に繰り返し取得される前記観察対象画像の各々に対して前記注目領域を設定し、故障判定領域設定期間に取得した複数の前記観察対象画像に対して夫々に設定した複数の前記注目領域を基に前記故障判定領域を設定する請求項2に記載の観察装置。   The failure determination region setting unit sets the attention region for each of the observation target images that are periodically and repeatedly acquired, and each of the plurality of observation target images acquired during the failure determination region setting period. The observation apparatus according to claim 2, wherein the failure determination area is set based on the set plurality of attention areas. 前記故障判定領域設定部は、前記故障判定領域設定期間に取得した複数の前記観察対象画像に対して設定した前記複数の注目領域において、重複した領域を前記故障判定領域として設定する請求項3に記載の観察装置。   The failure determination region setting unit sets an overlapping region as the failure determination region in the plurality of attention regions set for the plurality of observation target images acquired in the failure determination region setting period. The observation apparatus described. 前記故障判定領域設定部は、前記観察対象画像においてコントラストが高い領域を前記注目領域とする請求項2に記載の観察装置。   The observation apparatus according to claim 2, wherein the failure determination area setting unit sets an area of high contrast in the observation target image as the attention area. 前記画像取得部は、赤色画素、緑色画素、青色画素を有する撮像部を有し、
前記故障判定領域設定部は、前記観察対象画像の前記緑色画素の画素値と前記青色画素の画素値のいずれか1つの画素値を基にコントラストを算出し、コントラストが高い領域を前記注目領域とする請求項5に記載の観察装置。
The image acquisition unit includes an imaging unit having a red pixel, a green pixel, and a blue pixel,
The failure determination area setting unit calculates a contrast based on a pixel value of one of the green pixel value and the blue pixel value of the observation target image, and sets a high contrast area as the attention area. The observation apparatus according to claim 5.
前記故障判定領域設定部は、前記観察対象画像において所定の画素値以上の画素の領域を前記注目領域とする請求項2に記載の観察装置。   The observation apparatus according to claim 2, wherein the failure determination area setting unit sets an area of a pixel having a predetermined pixel value or more in the observation target image as the attention area. 前記画像取得部は、赤色画素、緑色画素、青色画素を有する撮像部を有し、
前記故障判定領域設定部は、前記観察対象画像において前記赤色画素の画素値が所定の画素値以上の画素の領域を前記注目領域とする請求項7に記載の観察装置。
The image acquisition unit includes an imaging unit having a red pixel, a green pixel, and a blue pixel,
The observation apparatus according to claim 7, wherein the failure determination area setting unit sets an area of a pixel in which a pixel value of the red pixel is equal to or larger than a predetermined pixel value in the observation target image as the attention area.
前記故障判定領域設定部は、前記観察対象画像において前記注目領域が存在しない場合には、直前に取得された観察対象画像の注目領域を今回の故障判定のための注目領域とする請求項2乃至8の何れか1項に記載の観察装置。   The failure determination area setting unit, when the attention area does not exist in the observation target image, sets the attention area of the observation target image acquired immediately before as the attention area for the current failure determination. The observation apparatus according to any one of 8. 前記故障判定部は、直前に取得された前記観察対象画像内の前記故障判定領域から抽出された前記代表値を基に故障判定基準を設定し、現時点に取得した前記観察対象画像内の前記故障判定領域から抽出された前記代表値と前記設定した故障判定基準との関係を基に前記照明装置の故障判定をする請求項1に記載の観察装置。   The failure determination unit sets a failure determination criterion based on the representative value extracted from the failure determination region in the observation target image acquired immediately before, and the failure in the observation target image acquired at the present time The observation device according to claim 1, wherein a failure determination of the lighting device is made based on a relationship between the representative value extracted from the determination region and the set failure determination criterion. 前記故障判定部は、所定の故障判定間隔で繰り返し前記照明装置の故障判定を実施し、
前記故障判定間隔内における、前記観察装置と前記観察対象部との距離の変化及び撮像範囲の変化による、前記照明装置の正常動作時の前記代表値の変化と、前記照明装置の故障時の前記代表値の変化と、を基にして、前記正常動作時の前記代表値の変化においては故障と判定せず、前記故障時の前記代表値の変化においては故障と判定するように、前記故障判定基準を設定する請求項10に記載の観察装置。
The failure determination unit repeatedly performs a failure determination of the lighting device at a predetermined failure determination interval,
Within the failure determination interval, a change in the representative value during a normal operation of the illumination device due to a change in the distance between the observation device and the observation target portion and a change in the imaging range, and the failure in the illumination device Based on the change in the representative value, the failure determination is performed so that a failure is not determined in the change in the representative value during the normal operation and a failure is determined in the change in the representative value during the failure. The observation apparatus according to claim 10, wherein a reference is set.
前記代表値抽出部は、前記故障判定領域における所定の画素値の情報から前記代表値を抽出する請求項10又は11に記載の観察装置。   The observation apparatus according to claim 10 or 11, wherein the representative value extraction unit extracts the representative value from information on a predetermined pixel value in the failure determination region. 前記代表値抽出部は、前記観察対象画像取得時の前記1次光の光量に対する前記故障判定領域における前記所定の画素値の比を前記代表値とし、
前記故障判定部は、前記代表値が、前記故障判定基準よりも小さい場合に故障と判定する請求項12に記載の観察装置。
The representative value extraction unit sets the ratio of the predetermined pixel value in the failure determination region to the light amount of the primary light at the time of obtaining the observation target image as the representative value,
The observation device according to claim 12, wherein the failure determination unit determines that a failure occurs when the representative value is smaller than the failure determination criterion.
前記代表値抽出部は、前記故障判定領域における、前記所定の画素値の画像上の分布の位置の変化を示す値を前記代表値とする請求項12に記載の観察装置。   The observation apparatus according to claim 12, wherein the representative value extraction unit uses, as the representative value, a value indicating a change in a position of a distribution of the predetermined pixel value on the image in the failure determination region. 前記画像取得部は、赤色画素、緑色画素、青色画素を有する撮像部を有し、
前記所定の画素値は、前記赤色画素の画素値である請求項13又は14に記載の観察装置。
The image acquisition unit includes an imaging unit having a red pixel, a green pixel, and a blue pixel,
The observation device according to claim 13 or 14, wherein the predetermined pixel value is a pixel value of the red pixel.
前記画像取得部は、赤色画素、緑色画素、青色画素を有する撮像部を有し、
前記代表値抽出部は、前記故障判定領域における、前記観察対象部からの前記照明光の反射光の色の変化を示す値を前記代表値とする請求項12に記載の観察装置。
The image acquisition unit includes an imaging unit having a red pixel, a green pixel, and a blue pixel,
The observation apparatus according to claim 12, wherein the representative value extraction unit uses, as the representative value, a value indicating a change in color of reflected light of the illumination light from the observation target unit in the failure determination region.
前記光源を制御するための光源制御部をさらに具備し、
前記故障判定部は、故障として判定した場合、前記光源制御部へ故障判定信号を出力し、
前記光源制御部は、前記故障判定信号を受けると、前記1次光の光量を安全な光量に設定するように、前記光源を制御する請求項1に記載の観察装置。
A light source controller for controlling the light source;
When the failure determination unit determines as a failure, it outputs a failure determination signal to the light source control unit,
The observation apparatus according to claim 1, wherein the light source control unit controls the light source so as to set the light amount of the primary light to a safe light amount when receiving the failure determination signal.
前記観察対象画像及び前記故障判定の結果を表示する画像表示部をさらに具備し、
前記故障判定部は、故障として判定した場合、前記画像表示部へ故障判定信号を出力し、
前記画像表示部は、前記故障判定信号を受けると、ユーザに対して故障を通知する請求項1に記載の観察装置。
An image display unit for displaying the observation target image and the result of the failure determination;
When the failure determination unit determines that a failure has occurred, the failure determination unit outputs a failure determination signal to the image display unit,
The observation apparatus according to claim 1, wherein the image display unit notifies the user of a failure when receiving the failure determination signal.
故障時の対応を判断する故障対応判断部をさらに具備し、
前記故障対応判断部は、前記故障判定領域から夫々異なる代表値を抽出し、夫々異なる前記代表値の変化に基づいてなされた複数の故障判定の結果を基に故障の危険レベルに応じた信号の出力を行う請求項1に記載の観察装置。
It further comprises a failure response determination unit that determines the response at the time of failure,
The failure correspondence determination unit extracts different representative values from the failure determination area, and outputs a signal corresponding to a failure risk level based on a plurality of failure determination results made based on changes in the different representative values. The observation apparatus according to claim 1 which outputs.
前記照明装置は、前記光変換部材以外の少なくとも一つの光変換部材をさらに有し、
前記導光部材は、前記1次光を分岐して前記複数の光変換部材へ導光し、
前記複数の光変換部材から射出される照明光は、前記光源が点灯又は消灯したときに、全て同期して照明光の点灯又は消灯を行う請求項1に記載の観察装置。
The illumination device further includes at least one light conversion member other than the light conversion member,
The light guide member branches the primary light and guides it to the plurality of light conversion members,
The observation apparatus according to claim 1, wherein illumination light emitted from the plurality of light conversion members is turned on or off in synchronization with each other when the light source is turned on or off.
1次光を射出する光源と、前記光源から射出された前記1次光を導光する導光部材と、前記導光部材によって導光された前記1次光を受光して、前記1次光とは異なる光学特性の2次光に変換して射出する少なくとも1つの光変換部材と、を有し、前記光変換部材から射出される光を照明光として観察対象部へ照射する照明装置を備えた観察装置の作動方法であって、
前記観察装置は、前記観察対象部を撮像し、複数の画素により構成される観察対象画像を繰り返し取得
前記観察装置は、前記観察対象画像内に前記照明装置の故障判定に用いる故障判定領域を設定
前記観察装置は、前記故障判定領域における画素値の状態を示す代表値を抽出
前記観察装置は、前記代表値の変化に基づいて前記照明装置の故障判定を行
観察装置の作動方法。
A light source that emits primary light; a light guide member that guides the primary light emitted from the light source; and the primary light guided by the light guide member to receive the primary light. An illumination device that irradiates the observation target portion with illumination light as light emitted from the light conversion member. Operating method of the observation device ,
The observation device imaging the observation target portion, repeatedly acquires the observation target image composed of a plurality of pixels,
The observation device sets a failure determination region used for failure determination of the illumination device in the observation target image,
The observation apparatus extracts a representative value indicating the state of pixel values in the failure determination area,
The observation apparatus, cormorants line failure determination of the illumination device based on a change of the representative value,
How to operate the observation device .
前記観察装置が行う前記照明装置の故障判定は、直前に取得された前記観察対象画像内の前記故障判定領域から抽出された前記代表値を基に故障判定基準を設定し、現時点に取得した前記観察対象画像内の前記故障判定領域から抽出された前記代表値と前記設定した故障判定基準との関係を基に行われる請求項21に記載の観察装置の作動方法。 The failure determination of the illumination device performed by the observation device sets a failure determination criterion based on the representative value extracted from the failure determination region in the observation target image acquired immediately before, and the acquired at the present time The method of operating an observation apparatus according to claim 21, wherein the operation is performed based on a relationship between the representative value extracted from the failure determination region in the observation target image and the set failure determination criterion. 前記観察装置が行う前記照明装置の故障判定において、前記照明装置が故障として判定した場合、前記観察装置は、前記1次光の光量を安全な光量に設定するように前記光源を制御する請求項21又は22に記載の観察装置の作動方法。 In the failure determination of the illumination device performed by the observation device, the observation device controls the light source so that the light amount of the primary light is set to a safe light amount when the illumination device is determined as a failure. 23. A method for operating the observation apparatus according to 21 or 22. 前記観察装置が行う前記照明装置の故障判定において、前記照明装置が故障として判定した場合、前記観察装置は、使用者に対して故障を通知する請求項21又は22に記載の観察装置の作動方法。 23. The method of operating an observation apparatus according to claim 21 or 22 , wherein when the illumination apparatus determines that the illumination apparatus has failed in the failure determination of the illumination apparatus performed by the observation apparatus, the observation apparatus notifies the user of the failure. . 前記観察装置が行う前記代表値抽出において、前記観察装置は、前記故障判定領域から夫々異なる複数の代表値を抽出し、
前記観察装置が行う前記照明装置の故障判定において、前記観察装置は、夫々異なる前記複数の代表値の変化に基づいて夫々危険レベルの異なる複数の故障判定を実施し、
前記観察装置は、前記複数の故障判定の結果の情報を基に故障の危険レベルに応じて、前記1次光の光量を安全な光量に設定または、ユーザに対する故障通知を行請求項21又は22に記載の観察装置の作動方法。
In the extraction of the representative value performed by the observation device , the observation device extracts a plurality of different representative values from the failure determination area,
In the failure determination of the illumination device performed by the observation device, the observation device performs a plurality of failure determinations with different risk levels based on changes in the plurality of representative values that are different from each other,
The observation apparatus according to security level of the fault on the basis of the information of the plurality of failure of the determination result, the setting of the light intensity of the primary light to a safe amount or intends line failure notification to the user according to claim 21 or 23. A method of operating the observation apparatus according to 22.
JP2013168264A 2013-08-13 2013-08-13 Observation device and method of operating observation device Active JP6120722B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013168264A JP6120722B2 (en) 2013-08-13 2013-08-13 Observation device and method of operating observation device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013168264A JP6120722B2 (en) 2013-08-13 2013-08-13 Observation device and method of operating observation device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2015036066A JP2015036066A (en) 2015-02-23
JP2015036066A5 JP2015036066A5 (en) 2016-06-16
JP6120722B2 true JP6120722B2 (en) 2017-04-26

Family

ID=52686783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013168264A Active JP6120722B2 (en) 2013-08-13 2013-08-13 Observation device and method of operating observation device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6120722B2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180337507A1 (en) * 2015-03-25 2018-11-22 East Carolina University A laser safety adaptor for use in laser based imaging systems and related devices
JP6736550B2 (en) * 2015-05-25 2020-08-05 オリンパス株式会社 Endoscope system and control method for endoscope system
JP6840737B2 (en) * 2016-04-21 2021-03-10 富士フイルム株式会社 Endoscope system, processor device, and how to operate the endoscope system
JP6993082B2 (en) 2016-12-13 2022-01-13 Necプラットフォームズ株式会社 Judgment device
JP6968046B2 (en) * 2018-08-31 2021-11-17 株式会社モリタ製作所 3D measurement system, 3D measurement device, and control program
US20220364952A1 (en) * 2019-06-26 2022-11-17 Sony Olympus Medical Solutions Inc. Medical lighting device
CN111722074B (en) * 2020-06-03 2023-06-20 四川蓝景光电技术有限责任公司 LED identification label fault positioning method, device and system
CN111860217A (en) * 2020-06-30 2020-10-30 深圳优地科技有限公司 Fault detection method and device, electronic equipment and storage medium

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006038502A1 (en) * 2004-10-01 2006-04-13 Nichia Corporation Light-emitting device
JP2008212348A (en) * 2007-03-02 2008-09-18 Olympus Corp Endoscope apparatus
JP5014885B2 (en) * 2007-06-13 2012-08-29 オリンパス株式会社 Illumination device and endoscope device
JP2009000344A (en) * 2007-06-22 2009-01-08 Olympus Corp Endoscope apparatus
JP5864870B2 (en) * 2011-03-01 2016-02-17 オリンパス株式会社 Light source system
JP2012217781A (en) * 2011-04-14 2012-11-12 Fujifilm Corp Endoscope apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015036066A (en) 2015-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6120722B2 (en) Observation device and method of operating observation device
EP2526854B1 (en) Endoscope system and method for assisting in diagnostic endoscopy
JP5133595B2 (en) Illumination light detection optical system, and optical apparatus and endoscope apparatus including the same
EP2967299B1 (en) Endoscopic light source and imaging system
EP2912990B1 (en) Endoscope system and endoscope system processor device
US7746560B2 (en) Illumination optical system that uses a solid-state lighting element which generates white light, and an optical device equipped therewith
US8639011B2 (en) Fluoroscopy apparatus
US20150042774A1 (en) Image Pickup Device and Image Pickup Method
EP1705477A2 (en) Fluorescence detecting system
JP4298151B2 (en) Fluorescent image display method and apparatus
US11510599B2 (en) Endoscope system, processor device, and method of operating endoscope system for discriminating a region of an observation target
EP2695568A1 (en) Observation device in which insertion section tip-end position detection using external light is possible
EP3248528A1 (en) Endoscope system
US10805512B2 (en) Dual path endoscope
JP2014171511A (en) Subject observation system and method thereof
US10631721B2 (en) Living body observation system
JP2012050520A (en) Fluorescent endoscopic system
US9345385B2 (en) Subject observation apparatus and subject observation method
US20190008393A1 (en) Photoacoustic measurement apparatus
KR20200021708A (en) Endoscope apparatus capable of visualizing both visible light and near-infrared light
EP3520671A1 (en) Processor device, endoscope system, and method for operation of processor device
EP4043940A1 (en) Light source device and subject observation system
JP2012135387A (en) Endoscope apparatus
JPWO2020065912A1 (en) Spectroscopy device
CN210077603U (en) Endoscope parameter acquisition system

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160426

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160426

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170216

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170221

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170306

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170321

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170328

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6120722

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151