CN106714660B - 内窥镜装置 - Google Patents

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Abstract

内窥镜装置(1)具有存储器(41a)，该存储器(41a)保存有表示由光传感器(43b)检测的强度的目标值与由光传感器(42b)检测的强度的目标值之间的关系的信息和由光传感器(43b)检测的强度的最小值。而且，内窥镜装置(1)具有控制部(41)，该控制部(41)根据来自光传感器(43b)的强度和存储器(41a)的信息，计算由光传感器(42b)检测的目标值，判定由光传感器(43b)检测的强度是否在保存于存储器(41a)中的最小值以上，当判定为由光传感器(43b)检测的强度在最小值以上的情况下，控制LED(42)的驱动以使得由光传感器(43b)检测的强度成为所计算出的目标值，当判定为由光传感器(43b)检测的强度小于最小值的情况下，一边将电流值保持为规定的值一边变更脉冲的占空比或数量来控制LED(43)和LED(42)。

Description

内窥镜装置
技术领域
本发明涉及内窥镜装置，尤其涉及能够适当地控制来自多个半导体发光元件的光的合波比例的内窥镜装置。
背景技术
以往，向体腔内等插入细长的内窥镜来进行被检部位的观察和各种处置的具有内窥镜的内窥镜装置被广泛应用。在这样的内窥镜装置中，为了进行体腔内的摄影而采用光源装置。近年来，内窥镜装置有时使用采用了LED等半导体发光元件作为发光部的光源装置。
这样的内窥镜装置具有分别发出不同的波段的光的多个半导体发光元件，与观察模式等对应地射出对这些多种颜色的光进行适当合波而成的合波光。例如，在日本特许第5393935号公报中公开了以下的内窥镜装置：该内窥镜装置具有红色LED、绿色LED以及蓝色LED，对从各LED射出的红色光、绿色光以及蓝色光进行合波并射出白色光。
在内窥镜装置中，为了在射出多种颜色的光的合波光时得到良好的观察和内窥镜图像，而与各LED相邻地配置光传感器来进行反馈控制。
在光量成为规定的值以下时，光传感器无法准确地检测明亮度。因此，在现有的内窥镜装置中，当在来自光源装置的光量较低的情况下使用来自光传感器的传感器值进行反馈控制时，来自光传感器的传感器值不准确，因此存在问题。
因此，本发明的目的在于提供即使在无法使用光传感器的传感器值的情况下也能够适当地控制出射光的内窥镜装置。
发明内容
用于解决课题的手段
本发明的一个方式的内窥镜装置具有：第一半导体发光元件，其产生第一波长的光；第二半导体发光元件，其产生与第一波长不同的第二波长的光；第一检测部，其接受从所述第一半导体发光元件产生的所述第一波长的光的一部分并检测强度；第二检测部，其接受从所述第二半导体发光元件产生的所述第二波长的光的一部分并检测强度；存储器，其保存表示所述第一检测部所检测的强度的目标值与所述第二检测部所检测的强度的目标值之间的关系的信息、以及所述第一检测部所检测的强度的最小值；计算部，其根据所述第一检测部所检测的强度和保存于所述存储器中的信息，计算与所述第一检测部所检测的强度对应的所述第二检测部所检测的目标值；判定部，其判定所述第一检测部所检测的强度是否在保存于所述存储器中的所述最小值以上；以及光量控制部，当所述判定部判定为所述第一检测部所检测的强度在所述最小值以上的情况下，该光量控制部控制所述第二半导体发光元件的驱动以使得所述第二检测部所检测的强度成为所述计算部所计算出的目标值，在所述判定部判定为所述第一检测部所检测的强度小于所述最小值的情况下，该光量控制部一边将电流值保持为规定的值一边变更脉冲的占空比或者数量来控制所述第一半导体发光元件和所述第二半导体发光元件。
附图说明
图1是示出第一实施方式的内窥镜装置的结构的框图。
图2是示出各LED 42～45的光传感器42b～45b的检测量与出射光量的关系的图。
图3是用于对内窥镜装置所进行的颜色平衡比的控制进行说明的流程图。
图4是示出第二实施方式的内窥镜装置的结构的框图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。
(第一实施方式)
图1是示出第一实施方式的内窥镜装置的结构的框图。如图1所示，内窥镜装置1由内窥镜10、视频处理器20、监视器30以及光源装置40构成。关于内窥镜10，在前端侧具有能够插入到管腔内等的细长的插入部11，基端侧借助连接器12而装卸自如地与光源装置40连接。
并且，内窥镜10借助缆线17和连接器18而装卸自如地与视频处理器20连接。这样，能够将不同类型的内窥镜安装于光源装置40和视频处理器20。
在插入部11的前端配置有摄像元件13和透镜14，该摄像元件13用于拍摄管腔内等被摄体的影像，该透镜14用于使来自光源装置40的光向被摄体照射。利用透镜14使从光源装置40经由光导15传送来的照明光向被摄体照射。摄像元件13由CCD或CMOS传感器等构成，来自被摄体的返回光入射到摄像面上，该摄像元件13对所入射的被摄体光学像进行光电转换，依次输出基于所累积的电荷的摄像输出。
摄像元件13从视频处理器20被供给包含同步信号在内的驱动信号而进行动作，经由信号线16将摄像输出提供给视频处理器20。
视频处理器20对摄像输出实施规定的信号处理，生成能够显示于监视器30上的影像信号。来自视频处理器20的影像信号经由缆线21提供给监视器30。这样，能够在监视器30的显示画面上显示基于摄像输出的内窥镜图像。
并且，视频处理器20能够控制光源装置40以使得摄像图像的明亮度成为目标明亮度。视频处理器20将从摄像图像得到的明亮度与目标明亮度的比例的信息作为明亮度控制信息输出给光源装置40。明亮度控制信息经由缆线22提供给光源装置40的控制部41。
光源装置40具有产生红色光的LED(R-LED)42、产生绿色光的LED(G-LED)43、产生蓝色光的LED(B-LED)44以及产生紫色光的LED(V-LED)45。这样，构成多个半导体发光元件的LED 42～45分别射出用于对被摄体进行照明的不同颜色(不同波长)的照明光。
在本实施方式中，具有正常观察模式、窄带光观察(NBI)模式等多种不同的观察模式。这些观察模式是能够通过操作人员操作设置于光源装置40的操作面板51而切换的。在正常观察模式下，LED 42、43以及44以规定的颜色平衡点亮，射出正常观察用的白色光。另一方面，在窄带光观察模式下，绿色光的LED 43和紫色光的LED 45以规定的颜色平衡点亮，射出窄带光观察用的特殊光。
另外，在本实施方式中，对采用产生四种颜色的四个LED 42～45的例子进行了说明，但颜色的种类和颜色数量不限于本实施方式。在本实施方式中，只要使用多个种类的LED即可，例如也可以在图1中追加产生琥珀色(amber)光的LED。
在各LED 42～45的出射光的光轴上分别配置有透镜42a～45a。各透镜42a～45a分别将LED 42～45的出射光转换为大致平行光并射出。在射出来自R-LED 42的光的透镜42a的光轴上配置有二向色滤镜47～49。来自G-LED 43的光也经由透镜43a向二向色滤镜47入射。并且，来自B-LED 44的光也经由透镜44a向二向色滤镜48入射，来自V-LED 45的光也经由透镜45a向二向色滤镜49入射。
二向色滤镜47反射来自G-LED 43的光，并使来自R-LED 42的光透射。同样地，二向色滤镜48反射来自B-LED 44的光，并使二向色滤镜47的透射光透射。同样地，二向色滤镜49反射来自V-LED 45的光，并使二向色滤镜48的透射光透射。
这样，利用作为光学部件的二向色滤镜47～49对LED 42～45的光进行合成(合波)。来自二向色滤镜49的合成光经由透镜50向光导15入射。另外，也能够通过适当设定二向色滤镜47～49的特性来变更LED 42～45的配置顺序，但将LED 42～45按照出射光的波段的顺序配置的话，容易设定二向色滤镜的特性。
各LED 42～45由LED驱动部46驱动而点亮。LED驱动部46被控制部41控制而产生用于驱动各LED 42～45的驱动信号。另外，各LED 42～45以与来自LED驱动部46的驱动信号的电流值和PWM脉冲的占空比对应的发光量发光。控制部41通过将用于控制各LED 42～45的调光信息输出给LED驱动部46而控制电流值和PWM脉冲的占空比，对各LED 42～45进行调光控制。
并且，在能够检测各LED 42～45的出射光的位置上配置有光传感器42b～45b。作为检测部的光传感器42b～45b分别检测各LED 42～45的各颜色的照明光的强度，并将检测结果输出给控制部41。另外，各光传感器42b～45b配置在从各LED 42～45到透镜42a～45a的光路上以外的位置。
在光传感器42b～45b的传感器值在规定的值以上的情况下，控制部41根据来自光传感器42b～45b的传感器值和存储于后述的存储器41a中的信息来控制LED 42～45的电流值，控制LED 42～45以使得能够维持规定的颜色平衡。另一方面，在光传感器42b～45b的传感器值小于规定的值的情况下，控制部41控制PWM脉冲的占空比，控制LED 42～45以使得能够维持规定的颜色平衡。
控制部41根据来自视频处理器20的明亮度控制信息，一边维持各LED 42～45的发光量之比(光量比)一边控制各LED 42～45的光量以使得能够得到最佳的颜色平衡。例如，控制部41根据来自视频处理器20的明亮度控制信息求出与应当设定的G-LED 43的光量值对应的调光信息，针对其他LED 42、44、45，根据G-LED 43的光量值求出调光以使得成为规定的光量比。
即，控制部41根据来自视频处理器20的明亮度控制信息来控制G-LED 43的光量值。而且，针对其他LED 42、44、45，控制部41根据G-LED 43的光传感器43b的检测结果、自身颜色的光传感器42b、44b或者45b的检测结果来控制光量值以使得成为规定的颜色平衡(与G的光量比例成为目标比例)。
关于被这样控制的颜色平衡比，在以最有助于光的亮度的绿色光为基准的情况下，能够使用(式1)表示。
LR：LB：LG：LV＝α：β：1：γ…(式1)
以下对通过控制部41像(式1)那样控制颜色平衡比的方法进行说明。图2是示出各LED 42～45的光传感器42b～45b的检测量与出射光量的关系的图。
图2所示的各LED 42～45的线性关系在采用光传感器检测量(S)、出射光量(L)、斜率(A)、截距(B)的情况下能够使用(式2)～(式5)表示。
SRED＝ARED×LRED+BRED…(式2)
SBLUE＝ABLUE×LBLUE+BBLUE…(式3)
SGREEN＝AGREEN×LGREEN+BGREEN…(式4)
SVIOLET＝AVIOLET×LVIOLET+BVIOLET…(式5)
通过(式1)～(式5)，绿色光的光传感器43b与其他LED 42、44、45的光传感器42b、44b、45b的检测量的关系能够使用(式6)～(式8)表示。
SRED＝α×(ARED/AGREEN)×(SGREEN-BGREEN)+BRED…(式6)
SBLUE＝β×(ABLUE/AGREEN)×(SGREEN-BGREEN)+BBLUE…(式7)
SVIOLET＝γ×(AVIOLET/AGREEN)×(SGREEN-BGREEN)+BVIOLET…(式8)
在控制部41的存储器41a中保存有表示由光传感器43b检测的强度的目标值与由光传感器42b、44b、45b检测的强度的目标值的关系的信息((式6)～(式8))和由光传感器42b～45b检测的强度的最小值的信息。另外，存储器41a也可以根据每个与光源装置40连接的内窥镜10或者多种不同的观察模式的每种模式来保存多个(式6)～(式8)的信息。并且，存储器41a也可以保存(式1)～(式5)所示的信息来代替(式6)～(式8)所示的信息。而且，控制部41也可以根据(式1)～(式5)所示的信息来计算(式6)～(式8)所示的信息。
作为判定部的控制部41在进行颜色平衡比的控制时，判定光传感器42b～45b检测到的强度是否超过保存于存储器41a中的强度的最小值。另外，也可以在存储器41a中保存有(式6)～(式8)所示的信息和由光传感器43b检测的强度的信息。而且，控制部41也可以在进行颜色平衡比的控制时，判定由光传感器43b检测到的强度是否超过了保存于存储器41a中的强度的最小值。
在由光传感器43b检测到的强度超过了保存于存储器41a中的强度的最小值的情况下，控制部41使用光传感器42b～45b进行颜色平衡比的控制。
控制部41在颜色平衡比的控制中，以绿色光为基准，在一次控制中执行以下的三个流程F1、F2以及F3来控制其他颜色的光量。这里，以LED 42的红色光的光量的控制为例进行说明，但蓝色光和紫色光的光量的控制也是相同的控制。另外，流程F1～F3与图2所示的F1～F3对应，在图2的关系上示出了是怎样的控制。
首先，作为流程F1，控制部41取得当前的G-LED 43(绿色光)的光量和光传感器43b的检测量。
接着，作为流程F2，控制部41根据下次的G-LED 43的目标光量而取得光传感器43b的检测量的目标值。
最后，作为流程F3，作为计算部的控制部41使用(式6)和所取得的光传感器43b的检测量的目标值，计算R-LED 42(红色光)的光传感器42b的检测量的目标值。
关于B-LED 44(蓝色光)、V-LED 45(紫色光)，也是，控制部41使用(式7)和(式8)使B-LED 44、V-LED 45的控制值(驱动信号的电流值)增减来控制光量以使得光传感器44b、光传感器45b的检测量成为目标值。
作为光量控制部的控制部41在一次控制中同时实施流程F2、流程F3，与作为基准光的G-LED 43的绿色光的光量控制同时进行R-LED 42的红色光、B-LED 44的蓝色光、V-LED45的紫色光的光量控制。由此，在光量刚变化后，能够保持规定的颜色平衡比而不使颜色平衡比破坏。
另一方面，在由光传感器43b检测到的强度小于保存于存储器41a中的强度的最小值的情况下，控制部41一边保持各LED 42～45的电流值一边控制PWM的占空比。另外，在由光传感器43b检测到的强度小于保存于存储器41a中的强度的最小值的情况下，也可以是，控制部41一边保持各LED 42～45的电流值一边进行控制以减少脉冲数。
另外，在本实施方式中，对以最有助于光的亮度的绿色光为基准来控制其他颜色的光量的情况进行了说明，但作为基准的颜色不限于绿色光，也可以是其他颜色。
这里，对这样构成的内窥镜装置的动作进行说明。图3是用于对内窥镜装置进行的颜色平衡比的控制进行说明的流程图。
首先，接通内窥镜装置1的电源(步骤S1)，判定在内窥镜10中是否存在参数(步骤S2)。该参数是上述的(式1)所示的目标颜色平衡比例的信息，存储于内窥镜10内的未图示的存储器等中。
在判定为在内窥镜10中不存在参数的情况下(即“否”)，设定默认的参数(步骤S3)，接通LED 42～45(步骤S4)。另一方面，在判定为在内窥镜10中存在参数的情况下(即“是”)，设定该参数，在步骤S4中接通LED 42～45。
接着，判定光传感器42b～45b的传感器值是否在可使用光量以上(步骤S5)。另外，虽然在步骤S5中判定光传感器42b～45b的传感器值是否在可使用光量以上，但不限于此，例如也可以判定PWM的占空比是否在规定的值以上。在判定为光传感器42b～45b的传感器值不在可使用光量以上的情况下(即“否”)，以光传感器42b～45b的传感器值在可使用光量以上的光量实施点亮(步骤S6)，开始颜色平衡控制(步骤S7)。另一方面，在判定为光传感器42b～45b的传感器值在可使用光量以上的情况下(即“是”)，前进到步骤S7，开始颜色平衡控制。
当颜色平衡控制开始时，判定光传感器42b～45b的传感器值是否在可使用光量以上(步骤S8)。另外，虽然在步骤S8中判定光传感器42b～45b的传感器值是否在可使用光量以上，但不限于此，例如也可以判定PWM的占空比是否在规定的值以上。在判定为光传感器42b～45b的传感器值在可使用光量以上的情况下(即“是”)，使用光传感器42b～45b执行颜色平衡控制(步骤9)。另一方面，在判定为光传感器42b～45b的传感器值不在可使用光量以上的情况下(即“否”)，为了连续地控制明亮度，在以光传感器42b～45b的传感器值在可使用光量以上时决定的各LED 42～45的电流值点亮的状态下，控制PWM的占空比。(步骤S10)。
接着，当执行步骤S9或者S10时，判定LED 42～45是否切断(步骤S11)。在判定为LED 42～45没有切断的情况下(即“否”)，返回到步骤S8，重复进行相同的处理。另一方面，在判定为LED 42～45切断的情况下(即“是”)，结束颜色平衡比的控制。
像以上那样，在内窥镜装置1中，在光传感器42b～45b的传感器值在可使用光量以上的情况下，根据(式6)～(式8)和由光传感器43b检测到的绿色光的传感器检测量，使LED42、44、45的驱动电流值增减来控制LED 42、44、45的光量以使得LED 42、44、45的光传感器42b、44b、45b的检测量成为目标值。由此，使得与基准色的绿色光的LED 43的光量控制同时进行LED 42、44、45的光量控制，保持颜色平衡。
另一方面，在内窥镜装置1中，在光传感器42b～45b的传感器值小于可使用光量的情况下，一边保持在光传感器42b～45b的传感器值在可使用光量以上时决定的各LED 42～45的电流值一边变更PWM的占空比或者脉冲数来控制LED 42～45的光量。
由此，根据本实施方式的内窥镜装置，在具有对来自多个半导体发光元件的光进行合波并射出的光源时，即使在无法使用光传感器的传感器值的情况下也能够适当地控制出射光的颜色平衡。
(第二实施方式)
图4是示出第二实施方式的内窥镜装置的结构的框图。另外，在图4中，对与图1相同的结构标注相同的标号并省略说明。
如图4所示，内窥镜装置1a构成为具有内窥镜10a来代替图1的内窥镜10。该内窥镜10a相对于图1的内窥镜10构成为追加了存储器60。
在存储器60中存储了与内窥镜10a的类型对应的光学特性信息。该光学特性信息包含照明光学特性(包含光导的光透射特性)和物镜光学特性(包含摄像单元的分光灵敏度)。
当内窥镜10a与视频处理器20和光源装置40连接时，通过视频处理器20和光源装置40与内窥镜10a的通信而从存储器60取得该光学特性信息。
视频处理器20根据该光学特性信息来设定用于图像处理的色调参数。并且，光源装置40根据该光学特性信息来设定分光特性。另外，该色调参数和分光特性的信息能够经由缆线22在视频处理器20与光源装置40之间进行通信。
视频处理器20在内窥镜10a的存储器60没有存储光学特性信息的情况下或者在内窥镜10a没有存储器60的情况下将色调参数设为规定值(默认值)。
同样地，光源装置40在内窥镜10a的存储器60没有存储光学特性信息的情况下或者在内窥镜10a没有存储器60的情况下将分光特性设定为规定值(默认值)。
另外，也可以是，在内窥镜10a的存储器60没有存储光学特性信息的情况下或者在内窥镜10a没有存储器60的情况下，视频处理器20和光源装置40分别取得内窥镜10a的成像仪类型(摄像元件13的类型)，设定与成像仪类型对应的色调参数和分光特性。
并且，也可以是，视频处理器20和光源装置40根据光学特性信息或者成像仪类型，设定与观察模式(正常观察、特殊观察)对应的色调参数和分光特性。
并且，也可以是，视频处理器20和光源装置40分别根据所连接的内窥镜10a与搭载于光源装置40的灯的种类(例如，卤素、金属卤化物、LED、LD等)的组合来设定色调参数和分光特性。
并且，也可以是，视频处理器20和光源装置40分别根据所连接的内窥镜10a与搭载于光源装置40的灯的点亮时间的组合来设定色调参数和分光特性。
并且，也可以是，在光源装置40由波长不同的多个光源构成的情况下，光源装置40通过改变多个光源的发光强度而进行分光特性的设定。
并且，也可以是，视频处理器20和光源装置40分别在取得白平衡时进行色调参数和分光特性的设定时刻，也考虑此时的被摄体的摄像信息来进行色调参数和分光特性的调节。
视频处理器20和光源装置40与内窥镜10a进行通信来将分别设定的色调参数和分光特性的信息存储于内窥镜10a的存储器60。此时，存储器60将色调参数和分光特性的信息与视频处理器20和光源装置40的固有信息(S/N等)关联起来存储。而且，也可以是，视频处理器20和光源装置40分别在下次启动时从存储器60中读出色调参数和分光特性的信息并设定。
另外，关于本说明书的流程图中的各步骤，只要不与其性质相左，就可以变更执行顺序，同时执行多个，或者在每次执行中以不同的顺序执行。
本发明不限于上述的实施方式，能够在不改变本发明的主旨的范围内进行各种变更、改变等。
本申请是以2015年2月4日在日本国申请的日本特愿2015-20622号公报为优先权主张的基础进行申请的，上述的公开内容被引用于本申请说明书、权利要求书以及附图。

Claims (3)

1.一种内窥镜装置，其特征在于，该内窥镜装置具有：
第一半导体发光元件，其产生第一波长；
第二半导体发光元件，其产生与第一波长不同的第二波长的光；
第一检测部，其接受从所述第一半导体发光元件产生的所述第一波长的光的一部分并检测强度；
第二检测部，其接受从所述第二半导体发光元件产生的所述第二波长的光的一部分并检测强度；
存储器，其保存表示所述第一检测部所检测的强度的目标值与所述第二检测部所检测的强度的目标值之间的关系的信息、以及所述第一检测部所检测的强度的最小值；
计算部，其根据所述第一检测部所检测的强度和保存于所述存储器中的信息，计算与所述第一检测部所检测的强度对应的所述第二检测部所检测的目标值；
判定部，其判定所述第一检测部所检测的强度是否在保存于所述存储器中的所述最小值以上；以及
光量控制部，当所述判定部判定为所述第一检测部所检测的强度在所述最小值以上的情况下，该光量控制部控制所述第二半导体发光元件的驱动以使得所述第二检测部所检测的强度成为所述计算部所计算出的目标值，在所述判定部判定为所述第一检测部所检测的强度小于所述最小值的情况下，该光量控制部一边将电流值保持为规定的值一边变更脉冲的占空比或者数量来控制所述第一半导体发光元件和所述第二半导体发光元件。
2.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，
所述内窥镜装置还具有光学部件，该光学部件将从所述第一半导体发光元件产生的所述第一波长的光和从所述第二半导体发光元件产生的所述第二波长的光合波并射出，
保存于所述存储器中的信息是能够在所述计算部中计算第二检测值的目标值的信息，该第二检测值的目标值在所述第一检测部所检测的强度发生了变化时使从所述光学部件射出的出射光的色调不改变。
3.根据权利要求1所述的内窥镜装置，其特征在于，
所述存储器按照与所述内窥镜装置连接的多个内窥镜中的每个或者多种不同的观察模式中的每种来保存表示所述第一检测部所检测的强度的目标值与所述第二检测部所检测的强度的目标值之间的关系的信息。
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