JP2011024719A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像形成装置に関する。画像形成装置は、例えば、内視鏡や顕微鏡等とともに用いられるものである。 The present invention relates to an image forming apparatus. The image forming apparatus is used together with, for example, an endoscope or a microscope.
先端に電気光学素子を備えることにより、機械的な駆動なしで照明光を偏向して対象物の走査を行う内視鏡の光学系が知られている(特許文献1)。 An endoscope optical system that scans an object by deflecting illumination light without mechanical driving by providing an electro-optic element at the tip is known (Patent Document 1).
しかしながら、上記従来技術の方法では、電気光学素子の電気光学結晶が大きな屈折率波長分散を持つため、可視域の光源を用いると、波長に応じて対象物にスポット照明する位置がずれる。このように、電気光学素子等の倍率色収差の大きな走査光学系を用いた画像形成装置において、対象物からの戻り光を用いてカラー画像を形成すると、画像に色ずれが起きてしまうという問題があった。 However, in the above prior art method, since the electro-optic crystal of the electro-optic element has a large refractive index wavelength dispersion, the position of spot illumination on the object is shifted according to the wavelength when a light source in the visible region is used. As described above, in an image forming apparatus using a scanning optical system having a large lateral chromatic aberration such as an electro-optical element, when a color image is formed using return light from an object, there is a problem that color misregistration occurs in the image. there were.
本発明は、走査光学系を有する画像形成装置において、画像を形成して表示させる際に、画像の色ずれを防止することを目的とする。 An object of the present invention is to prevent color misregistration of an image when an image is formed and displayed in an image forming apparatus having a scanning optical system.
本発明のある態様に係る画像形成装置は、光源と、前記光源からの光で対象領域を走査して照明する走査光学系と、前記対象領域からの光を分光する分光部と、前記分光部により分光された光を受光し、複数のサンプリング時間において前記検出した光の強度に対応する信号を発生する光検出器と、前記信号を読込むメモリと、前記メモリから信号を読み出し、前記対象領域の画像を形成し、表示装置に表示させる制御部と、を備える。前記光検出器の前記サンプリング時間の間隔が、前記分光された光の波長に応じて変化する。前記制御部が、前記メモリが信号を読込んでから前記制御部が前記表示装置に当該信号を表示させるまでの経過時間を、前記分光された光の波長によって変化させる。 An image forming apparatus according to an aspect of the present invention includes a light source, a scanning optical system that scans and illuminates a target region with light from the light source, a spectroscopic unit that splits light from the target region, and the spectroscopic unit A light detector that receives the light separated by the light and generates a signal corresponding to the intensity of the detected light at a plurality of sampling times, a memory that reads the signal, a signal that is read from the memory, and the target area And a control unit that forms the image and displays the image on a display device. The sampling time interval of the photodetector varies according to the wavelength of the dispersed light. The control unit changes an elapsed time from when the memory reads the signal until the control unit displays the signal on the display device according to the wavelength of the dispersed light.
本発明によれば、走査光学系を有する画像形成装置において、画像を形成して表示させる際に、画像の色ずれを防止することができる。 According to the present invention, when an image is formed and displayed in an image forming apparatus having a scanning optical system, color misregistration of the image can be prevented.
<第一実施形態>
図1を参照して、画像形成装置について説明する。なお、画像形成装置は、内視鏡とともに用いられるものとして、実施形態を説明する。しかし、本実施形態はこれに限定されることなく適用可能である。例えば、画像形成装置は、顕微鏡とともに用いられるものでよい。
<First embodiment>
The image forming apparatus will be described with reference to FIG. The embodiment will be described assuming that the image forming apparatus is used together with an endoscope. However, this embodiment is applicable without being limited to this. For example, the image forming apparatus may be used with a microscope.
画像形成装置は、光で対象物の走査対象領域100を走査する光走査装置(ここでは内視鏡)200と信号処理部300を含む。光走査装置200は、光源1、光射出部3(光射出手段)、ファイババンドル7、走査部9(走査手段)を含む。光走査装置200は、光源1からの光で走査対象領域100を走査して照明する走査光学系40を備える。本実施形態では、走査光学系40は、光射出部3、ファイババンドル7、走査部9、レンズ群5、11、13から構成されるが、これに限定されるものではない。
The image forming apparatus includes an optical scanning device (in this case, an endoscope) 200 that scans a
信号処理部300は、分光器(分光部、分光手段)32、各色の光検出器(光検出手段)33、メモリ(記憶媒体)34、コントローラ(制御部)15、モニタ(表示装置)35等から構成される。コントローラ15は、中央演算処理装置(CPU)やメモリ等を有し、光源1や、光射出部3のガルバノミラー3a、3b、走査部9等を制御する制御部又は制御手段として機能する。光検出器33の例として、フォトダイオード、CCD(電荷結合素子)、光電子増倍管などが挙げられる。なお、図1において、ファイババンドル7は、斜視図を用いて記載されている。
The
光源1は、三原色の光として赤色(R)の光(波長λr)、緑色(G)の光(波長λg)、及び青色(B)の光(波長λb)を射出する。光源1は、白色光源とRGBフィルタを備えることにより三原色の光を射出するものでよい。或いは、光源1は、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の発光ダイオードやレーザダイオードを備えることにより、三原色の光を射出するものでもよい。また、光源1は、三原色に限らず、所望の数の所望の色の光を射出するものでもよい。なお、以下では、光源1からの複数の色の光が同時に射出され、走査対象領域100に照射される場合を主に説明する。しかし、面順次方式により、それぞれの色の光を順番に異なる時間で走査対象領域100に照射するものでもよい。
The light source 1 emits red (R) light (wavelength λr), green (G) light (wavelength λg), and blue (B) light (wavelength λb) as light of the three primary colors. The light source 1 may emit three primary colors by including a white light source and an RGB filter. Alternatively, the light source 1 may be one that emits light of the three primary colors by including red (R), green (G), and blue (B) light emitting diodes or laser diodes. The light source 1 is not limited to the three primary colors, and may emit a desired number of light of a desired color. In the following, a case will be mainly described where light of a plurality of colors from the light source 1 is simultaneously emitted and applied to the
光射出部3は、光源1からの光を、ファイババンドル7の一方の端面(近位端)のファイバの一つに向けて射出する。これにより、光射出部3は、ファイババンドル7の複数nの光ファイバから一本の光ファイバを順次選択し、選択した光ファイバに光を入射させる。光は選択した光ファイバを通って走査部9に達する。 The light emitting unit 3 emits light from the light source 1 toward one of the fibers on one end face (proximal end) of the fiber bundle 7. Accordingly, the light emitting unit 3 sequentially selects one optical fiber from the plurality of n optical fibers of the fiber bundle 7 and causes light to enter the selected optical fiber. The light reaches the scanning unit 9 through the selected optical fiber.
本実施形態において、光射出部3は、互いに垂直な方向に偏向動作を行う第一と第二のガルバノミラー3a、3bから構成される。ガルバノミラー3a、3bは、図示しないアクチュエータ(モータ等)を介して、コントローラ15により制御される。光射出部3は、二つのガルバノミラー3a、3bを用いて、ファイババンドル7の近位端において二次元的な走査を行う。コントローラ15はガルバノミラー3a、3bの角度を連続的(アナログ的に)変化させてもよい。この場合、光が一本のファイバを通っている間、そのファイバを通る一つの光路が選択されている。なお、コントローラ15は、ガルバノミラー3a、3bの角度を数値的に(デジタル的に)制御してもよい。
In this embodiment, the light emission part 3 is comprised from the 1st and
ファイババンドル7は、束ねられた複数n本の光ファイバから構成される。各光ファイバは、ファイババンドル7の近位端において入射した光を伝送して、ファイババンドル7の他方の端面(遠位端)から射出させる。なお、nは、例えば、数本から数千本である。 The fiber bundle 7 is composed of a plurality of n optical fibers that are bundled. Each optical fiber transmits the incident light at the proximal end of the fiber bundle 7 and emits it from the other end face (distal end) of the fiber bundle 7. Note that n is, for example, several to thousands.
光射出部3とファイババンドル7の間には、適宜、レンズ群5が設けられる。レンズ群5は、光射出部3から出た光がファイババンドル7のうちの一本の光ファイバに入射するよう焦点が調整されている。ファイババンドル7と走査部9の間にも、適宜、レンズ群11が設けられる。レンズ群11は、光ファイバからの光をほぼ平行光にして、走査部9に入射させる。走査部9からの光は、レンズ群13によって、対象物の走査の対象である走査対象領域(走査対象面)100に合焦する。レンズ群13により、所定倍率で走査範囲が拡大される。レンズ群5、11、13は、それぞれ一以上のレンズを含む。
A
走査部9は、ファイババンドルの遠位端から射出した射出光で、走査対象領域100を連続的に且つ周期的に走査する。また、走査部9と光射出部3は、同時に走査を行う。ファイバ(F1,F2,F3等)へ光が入射している間、そのファイバに対応する部分領域(A1,A2,A3等)が走査される。各走査の間、走査位置(走査点)が対応する部分領域(A1,A2,A3等)内を隈なく移動する。図1では、例として、基準の走査位置(P1,P2,P3)とその他の走査位置(P1',P2',P3')が示されている。基準の走査位置は、走査部9が動作していない場合にファイバコアからの光が達する走査点に相当する。その他の走査位置は、走査部9が動作している場合に、走査部9からの光が到達する点である。各部分領域は重複しないか、一部だけが重複するように隣接している。
The scanning unit 9 continuously and periodically scans the scanning
走査部9は、互いに垂直な方向に偏向動作を行う2つの電気光学素子(EO)9a、9bを備える。電気光学素子9a、9bは、電気光学結晶から構成される。光の偏光方向と電圧の向きが平行である場合に、電気光学素子の偏向角は大きくなる。このため、光の偏光方向は、偏光板19等により調整される。さらに、2つの電気光学素子9a、9bの間にλ/2板21を設けて光の偏光方向が変えられる。
The scanning unit 9 includes two electro-optic elements (EO) 9a and 9b that perform deflection operations in directions perpendicular to each other. The electro-
コントローラ(制御部、制御手段)15は、後段の電気光学素子9aの電極にY軸方向の電圧Vyを印加することによりY-Z面内でY軸方向の偏向動作を制御する。コントローラ15(制御部)は、前段の電気光学素子9bの電極にX軸方向の電圧Vxを印加することによりX-Z面内でX軸方向の偏向動作を制御する。なお、Z軸は光軸方向の座標を示す。コントローラ15が電圧Vx、Vyを変更することにより、走査位置をX-Y面内で二次元的に移動できるため、走査部9による二次元的な走査が可能になる。コントローラ15は、電圧Vx、Vyの発生用の二つの電圧発生部を有する。
The controller (control unit, control means) 15 controls the deflection operation in the Y-axis direction in the YZ plane by applying a voltage Vy in the Y-axis direction to the electrode of the electro-
照明された対象物の走査対象領域100からの戻り光(即ち、反射光及び散乱光)は、信号処理部300の分光器32に導光され、波長ごとに光検出器33で受光する。分光器32は、検出用光ファイバ30からの光を各色に分光する。光検出器33は、各走査位置(サンプリング位置)からの戻り光の強度を、検出用光ファイバ30と分光器32を通して検出(サンプリング)する。検出器33は、各色ごとの検出器(赤色検出器33a、緑色検出器33b、青色検出器33c等)を含む。照明された領域である走査位置に対して、光検出器33の出力が、1対1で対応している。
Return light (that is, reflected light and scattered light) from the
光検出器33からの時系列の検出データ(つまり光の強度信号)は、走査対象領域100の画像データとしてメモリ34(RAMなど)に波長ごとに記憶格納される。例えば、光検出器33は、各サンプリング時間においてコントローラ15から送られたサンプリング信号に応じて、光の強度信号を発生してメモリ34へと出力してよい。サンプリング時間は、光検出器33がサンプリングを実行すべき時間であり、後述するように波長ごとに定められてよい。コントローラ15のメモリは、波長ごとにサンプリング時間を記憶してよい。或いは、光検出器33は、独自にメモリを有する制御部を備え、このメモリは波長ごとにサンプリング時間を記憶し、光検出器33の制御部がサンプリング時間においてサンプリング信号を発生する構成としてもよい。
Time-series detection data (that is, light intensity signal) from the
メモリ34に格納された各色の光の強度信号は、対象物の画素の画素値に対応する。故に、表示装置としてのモニタ35に強度信号を時系列で表示することで、走査対象領域100の表面情報を画像として出力できる。メモリ34からの画像データは、コントローラ15の指令により画像表示装置としてのモニタ35に出力・表示される。コントローラ15は、メモリ34に格納された各波長の強度信号をモニタ35に出力するタイミングを、波長が短い光のデータほどメモリ34に格納された時刻から遅らせる。即ち、コントローラ15は、メモリ34が信号を読込んでからコントローラ15がモニタ35に強度信号を表示させるまでの経過時間Tpを、分光された光の波長が短いほど長く設定する。
The light intensity signal of each color stored in the
図2のように、青色光と赤色光を波長の短い光と長い光の例に挙げて光の波長による走査位置の違いを説明する。ここで、赤色光は、光源1の最大波長の光の例であり、青色光は、最大波長以外の波長を有する光の例である。 As shown in FIG. 2, the difference in scanning position depending on the wavelength of light will be described using blue light and red light as examples of light having a short wavelength and light having a long wavelength. Here, red light is an example of light having the maximum wavelength of the light source 1, and blue light is an example of light having a wavelength other than the maximum wavelength.
屈折率分散のため屈折率は赤色光で小さく青色光で大きい。従って、電気光学素子9a、9bへの印加電圧Vx、Vyが同じ場合、図2のように、赤色光による走査位置(A点)は青色光による走査位置(B点)より光軸側に位置している。A点からの戻り光とB点からの戻り光の信号が、同じタイミングでモニタ35に表示されると、色ずれが生じる。
Due to refractive index dispersion, the refractive index is small for red light and large for blue light. Therefore, when the applied voltages Vx and Vy to the electro-
このため、本実施形態では、コントローラ15は、メモリ34が信号を読込んでからモニタ35に当該信号を表示させるまでの経過時間Tpを、分光された光の波長が短いほど長く設定する。この結果、同じ走査位置からの青色光と赤色光の強度信号が同時にモニタ35に表示できる。青色光と赤色光との間の経過時間(Tp)の差は、青色光が所定位置(例えばA点)を照射した時から、赤色光がこの所定位置(例えばA点)を照射するまでの遅延時間Δtmである。即ち、青色光に関する経過時間Tp(λb)、赤色光に関する経過時間Tp(λr)とすると、第m番目のサンプリングに関して、Tp(λb)−Tp(λr)=Δtmが成立する。
For this reason, in the present embodiment, the
図3は、電気光学素子(電気光学結晶)における光線の曲がり方について説明する図である。簡単のため、図3では、Y軸走査用の電気光学素子9aだけについて説明するが、X軸走査用の電気光学素子9bについても同様である。Y軸は印加電圧V(=Vy)による電場の方向の座標を示す。電気光学素子の光の入射面はXY面とする。なお、電圧極20aから接地極20bに向かって座標Yは増加するものとする。
FIG. 3 is a diagram for explaining how a light beam bends in an electro-optic element (electro-optic crystal). For simplicity, only the electro-
電源からの印加電圧Vが、電極(電圧極20aと接地極20b)を介して、電気光学素子9aに加えられる。図3は、電気光学素子に加えられる印加電圧Vがプラスの場合を示す。
An applied voltage V from the power source is applied to the electro-
電気光学素子へ電圧を印加することで、カー効果等により屈折率の分布(屈折率分布)が生じる。カー効果は、等方性材料に電場をかけると、複屈折率性が生じる現象で、屈折率変化が内部に生じる電界の2乗に比例する。屈折率分布のため、電気光学素子に入射した光は、曲げられて電気光学素子より出射する。また、屈折率分布は印加電圧により変化する。このため、電気光学素子への印加電圧を変化させることで、電気光学素子から出射する光線の出射角度θが変わる。また、印加電圧Vを変化させることにより対象物に照射する光のスポット(走査点)を移動することができる。なお、電流の注入により電気光学素子(例えば、KTa1-xNbxO3)内に電荷を生じさせることにより印加電圧の方向に電界を傾斜させて、屈折率の大きな傾斜を得ることができることが知られている(特開2008-158325号公報、特開2007−310104公報等参照)。 By applying a voltage to the electro-optic element, a refractive index distribution (refractive index distribution) is generated due to the Kerr effect or the like. The Kerr effect is a phenomenon in which birefringence occurs when an electric field is applied to an isotropic material, and the refractive index change is proportional to the square of the electric field generated inside. Due to the refractive index distribution, the light incident on the electro-optic element is bent and emitted from the electro-optic element. Further, the refractive index distribution changes depending on the applied voltage. For this reason, by changing the voltage applied to the electro-optical element, the emission angle θ of the light beam emitted from the electro-optical element changes. Further, by changing the applied voltage V, it is possible to move the spot (scanning point) of the light applied to the object. It is possible to obtain a large refractive index gradient by inclining the electric field in the direction of the applied voltage by generating an electric charge in an electro-optic element (for example, KTa 1-x Nb x O 3 ) by current injection. (See JP 2008-158325 A, JP 2007-310104 A, etc.).
以下の実施例1と実施例2において、電気光学素子がKTa1-xNbxO3である場合について、具体的に述べる。 In the following Example 1 and Example 2, the case where the electro-optic element is KTa 1-x Nb x O 3 will be specifically described.
−実施例1−
電気光学素子がKTa1-xNbxO3である場合、光軸Zに対する電気光学素子からの光の出射角度θは、以下の数式(1)のように、印加電圧Vの二乗に略比例する(Appl.Phys.Lett. 89,131115(2006)参照)。
Example 1
When the electro-optic element is KTa 1-x Nb x O 3 , the light emission angle θ from the electro-optic element with respect to the optical axis Z is approximately proportional to the square of the applied voltage V as shown in the following formula (1). (See Appl. Phys. Lett. 89, 131115 (2006)).
ここでkθは、電気光学結晶の大きさや特性によって決まる比例係数であり、入射波長に依存する。 Here, kθ is a proportional coefficient determined by the size and characteristics of the electro-optic crystal and depends on the incident wavelength.
故に、図4のように、波長によって、光の曲がり方が異なる。図4において、kθRは赤色の光に対する係数kθ(λ)、kθBは青色の光に対する係数kθ(λ)として、出射角度θの印加電圧Vの依存性を例示する。なお、光軸Zに対するレンズ群13から出射する光の偏向角αは、出射角度θに比例するため、偏向角αも印加電圧Vの二乗に比例することになる。なお、赤色の光は、光源1の最大波長の光として示し、青色の光は、それ以外の波長の光の例として示すものである。
Therefore, as shown in FIG. 4, the way the light bends differs depending on the wavelength. In FIG. 4, kθ R is a coefficient kθ (λ) with respect to red light, and kθ B is a coefficient kθ (λ) with respect to blue light, and the dependency of the applied voltage V on the emission angle θ is illustrated. Since the deflection angle α of the light emitted from the
実施例1では、図5のように、印加電圧Vが繰り返し電気光学結晶に加えられる。つまり、数式(2)の通り電圧Vが印加される。 In Example 1, the applied voltage V is repeatedly applied to the electro-optic crystal as shown in FIG. That is, the voltage V is applied as shown in Equation (2).
ただし、数式(2)において、走査の開始時刻において、時間tはゼロとする。時間t0の時、印加電圧Vは最大値V0になるとすると、kvは、数式(3)のように表わされる。 However, in Formula (2), time t is set to zero at the scanning start time. Assuming that the applied voltage V reaches the maximum value V 0 at time t 0 , k v is expressed as Equation (3).
数式(1)と数式(2)より、出射角度θと時間tは、数式(4)で表わされる。 From Expression (1) and Expression (2), the emission angle θ and time t are expressed by Expression (4).
なお、kは、電気光学結晶への入射光の波長λに依存する。 Note that k depends on the wavelength λ of the incident light to the electro-optic crystal.
従って、出射角度θ(つまり偏向角α)が均等の間隔になるようにサンプリングする為には、各波長の光に関して、図6のようにサンプリング時間t1(λ),t2(λ),t3(λ),・・・の時点で対象物からの戻り光を検出すれば良い。なお、サンプリング時間は、走査の開始時刻を基準としているため、面順次方式の場合も、各色の光での走査について、走査の開始時刻を基準としてサンプリング時間が表わされている。 Therefore, in order to perform sampling so that the emission angles θ (that is, deflection angles α) are evenly spaced, the sampling times t 1 (λ), t 2 (λ), It is sufficient to detect the return light from the object at the time t 3 (λ),. Since the sampling time is based on the start time of scanning, the sampling time is expressed with respect to the scanning start time for scanning with light of each color even in the case of the frame sequential method.
図6では、赤色の光(波長λr)を検出するサンプリング時間t1, t2, t3は、t1=t1(λr), t2=t2(λr), t3=t3(λr)であり、青色の光(波長λb)を検出するサンプリング時間t1’, t2’, t3’は、t1’=t1(λb), t2’=t2(λb), t3’=t3(λb)と表されている。 In FIG. 6, sampling times t 1 , t 2 and t 3 for detecting red light (wavelength λr) are t 1 = t 1 (λr), t 2 = t 2 (λr), t 3 = t 3 ( λr), and sampling times t 1 ′, t 2 ′, t 3 ′ for detecting blue light (wavelength λb) are t 1 ′ = t 1 (λb), t 2 ′ = t 2 (λb), t 3 '= t 3 (λb).
ここで、出射角度θの間隔をΔθ、mをサンプル回数(m=0、1、2、・・・)とす
ると、サンプリング時間tm(λ)は以下の数式(5)で表わされる。
Here, assuming that the interval of the emission angle θ is Δθ and m is the number of samples (m = 0, 1, 2,...), The sampling time t m (λ) is expressed by the following equation (5).
実施例1では、サンプリングの時間間隔tm+1(λ)- tm (λ)は、波長ごとの一定値Δθ/ k(λ)になる。 In the first embodiment, the sampling time interval t m + 1 (λ) −t m (λ) is a constant value Δθ / k (λ) for each wavelength.
係数k=k(λ)は電気光学結晶への入射光の波長λに依存するので、サンプリング時間tm(λ)とサンプリングの時間間隔Δθ/ k(λ)も波長λに依存する。このように、波長が異なっても同じ出射角度θで照明されている走査位置からの強度信号を検出するには、サンプリング時間とサンプリングの時間間隔を光の波長λごとに変えればよい。さらに、波長が異なっても同じ走査位置からの強度信号を同時にモニタ35に表示するには、波長λに依存する遅延時間Δtmの分だけ、メモリが画像を取得してからの画
像表示のタイミングをずらせば良い。
Since the coefficient k = k (λ) depends on the wavelength λ of light incident on the electro-optic crystal, the sampling time t m (λ) and the sampling time interval Δθ / k (λ) also depend on the wavelength λ. As described above, in order to detect the intensity signal from the scanning position illuminated at the same emission angle θ even if the wavelengths are different, the sampling time and the sampling time interval may be changed for each light wavelength λ. Further, in order to simultaneously display the intensity signal from the same scanning position on the
例えば、最大波長の赤色光に対する青色光の遅延時間Δtmは数式(6)の通りとなる。 For example, the delay time Δt m of the blue light with respect to the red light having the maximum wavelength is expressed by Equation (6).
ここで、kR=k(λr)、kB=k(λb)であり、kR<kBである。遅延時間Δtmは、最大波長を有さない光の波長が短いほど、k(λ)が増加するため大きくなる。 Here, k R = k (λr), k B = k (λb), and k R <k B. The delay time Δt m increases as k (λ) increases as the wavelength of light having no maximum wavelength is shorter.
メモリ34が信号を読込んでからモニタ35に当該信号を表示させるまでの経過時間Tpに関して、青色光(最大波長以外の光)に関する経過時間をTp(λb)、赤色光(最大波長の光)に関する経過時間をTp(λr)と表す。この場合、第m番目のサンプリングに関して、Tp(λb)−Tp(λr)=Δtmが成立する。遅延時間Δtmは、最大波長以外の光の波長が短いほど大きくなるため、経過時間Tpは、分光された光の波長が短いほど長く設定される。
Regarding the elapsed time Tp from when the signal is read by the
−実施例2−
実施例2では、図7のように、時間tに比例するよう電圧Vが印加される。つまり、数式(7)の通り電圧Vが印加される。
-Example 2-
In the second embodiment, as shown in FIG. 7, the voltage V is applied in proportion to the time t. That is, the voltage V is applied as shown in Equation (7).
ただし、走査の開始時刻において、時間tはゼロとする。 However, the time t is set to zero at the scanning start time.
故に、出射角度θと時間tの関係は、数式(8)で表わされる。 Therefore, the relationship between the emission angle θ and the time t is expressed by Expression (8).
なお、kは、電気光学結晶への入射光の波長λに依存する。 Note that k depends on the wavelength λ of the incident light to the electro-optic crystal.
従って、出射角度θ(つまり偏向角α)が均等の間隔になるようにサンプリングする為には、各波長の光に関して、図8のようにサンプリング時間t1(λ),t2(λ),t3(λ),・・・の時点で対象物からの戻り光が検出される。図8では、赤色の光(波長λr)を検出するサンプリング時間t1, t2, t3は、t1=t1(λr), t2=t2(λr), t3=t3(λr)であり、青色の光(波長λb)を検出するサンプリング時間t1’, t2’, t3’は、t1’=t1(λb), t2’=t2(λb), t3’=t3(λb)である。 Therefore, in order to perform sampling so that the emission angles θ (that is, the deflection angles α) are evenly spaced, the sampling times t 1 (λ), t 2 (λ), Return light from the object is detected at time t 3 (λ),. In FIG. 8, sampling times t 1 , t 2 and t 3 for detecting red light (wavelength λr) are t 1 = t 1 (λr), t 2 = t 2 (λr), and t 3 = t 3 ( λr), and sampling times t 1 ′, t 2 ′, t 3 ′ for detecting blue light (wavelength λb) are t 1 ′ = t 1 (λb), t 2 ′ = t 2 (λb), t 3 '= t 3 (λb).
ここで、出射角度θの間隔をΔθ、mをサンプル回数(m=0、1、2、・・・)とす
ると、サンプリング時間tm(λ)は以下の数式(9)で表わされる。
Here, if the interval of the emission angle θ is Δθ, and m is the number of samples (m = 0, 1, 2,...), The sampling time t m (λ) is expressed by the following equation (9).
実施例2では、サンプリングの時間間隔tm+1(λ)-tm(λ)は一定値ではなく、サンプリングの回数mに応じて変化する。 In the second embodiment, the sampling time interval t m + 1 (λ) −t m (λ) is not a constant value, but changes according to the number of times of sampling m.
ここで、係数k=k(λ)は電気光学結晶への入射光の波長λに依存するので、サンプリング時間tm(λ)とサンプリングの時間間隔tm+1(λ)-tm(λ)も波長λに依存する。このように、波長が異なっても同じ出射角度θで照明されている走査位置からの強度信号を検出するには、サンプリング時間とサンプリングの時間間隔を光の波長λごと(色ごと)に変えればよい。さらに、波長が異なっても同じ走査位置からの強度信号を同時にモニタ35に表示するには、波長λに依存する遅延時間Δtmの分だけ、メモリが画像を取得してからの画像表示のタイミングをずらせば良い。
Here, since the coefficient k = k (λ) depends on the wavelength λ of the incident light to the electro-optic crystal, the sampling time t m (λ) and the sampling time interval t m + 1 (λ) −t m (λ ) Also depends on the wavelength λ. As described above, in order to detect the intensity signal from the scanning position illuminated at the same emission angle θ even if the wavelengths are different, the sampling time and the sampling time interval are changed for each light wavelength λ (for each color). Good. Further, in order to simultaneously display the intensity signal from the same scanning position on the
例えば、最も波長の長い赤色光に対する青色光の遅延時間Δtmは数式(10)の通
りとなる。
For example, the delay time Δt m of the blue light with respect to the red light having the longest wavelength is expressed by Expression (10).
ここで、kR=k(λr)、kB=k(λb)であり、kR<kBである。遅延時間Δtmは、最大波長を有さない光の波長が短いほど大きくなる。 Here, k R = k (λr), k B = k (λb), and k R <k B. The delay time Δt m increases as the wavelength of light having no maximum wavelength is shorter.
メモリ34が信号を読込んでからモニタ35に当該信号を表示させるまでの経過時間Tpに関して、青色光(最大波長以外の光)に関する経過時間をTp(λb)、赤色光(最大波長の光)に関する経過時間をTp(λr)と表す。この場合、第m番目のサンプリングに関して、Tp(λb)−Tp(λr)=Δtmが成立する。遅延時間Δtmは、最大波長以外の光の波長が短いほど大きくなるため、経過時間Tpは、分光された光の波長が短いほど長く設定される。
Regarding the elapsed time Tp from when the signal is read by the
なお実施例1、2において、数式(1)のように出射角度θは印加電圧Vの二乗に比例する場合を示したが、出射角度θと印加電圧Vの関係がこれと異なる場合でも、同様にサンプリング時間tm(λ)と遅延時間Δtmを求めることができる。例えば、出射角度θは印加電圧Vに比例する場合などでも、同様にサンプリング時間tm(λ)と遅延時間Δtmを求めることができる。 In the first and second embodiments, the case where the emission angle θ is proportional to the square of the applied voltage V as shown in Equation (1) is shown, but the same applies even when the relationship between the emission angle θ and the applied voltage V is different from this. In addition, the sampling time t m (λ) and the delay time Δt m can be obtained. For example, even when the emission angle θ is proportional to the applied voltage V, the sampling time t m (λ) and the delay time Δt m can be obtained similarly.
作用効果
画像形成装置は、分光部32により分光された光を受光して、複数のサンプリング時間tm(λ)において検出した光の強度に対応する信号を発生する光検出器33と、この信号を読込むメモリ34とを備える。さらに、画像形成装置は、メモリ34から信号を読み出し、対象領域の画像を形成し、表示装置35に表示させる制御部15を備える。
The action-effect image forming apparatus receives light separated by the
光検出器のサンプリング時間の間隔(tm+1(λ)- tm (λ))が分光された光の波長に応じて変化する。これにより、対象領域上での走査位置(サンプリング位置)とその間隔は、光の色によらず同じにすることができる。さらに、制御部15が、メモリ34が信号を読込んでから制御部が表示装置35に当該信号を表示させるまでの経過時間(Tp)を、分光された光の波長によって変化させる。これにより、同じ走査位置からの各色の光の信号を同時に表示でき、表示装置に表示する画像の色ずれを防止できる。
The sampling time interval (t m + 1 (λ) −t m (λ)) of the photodetector changes according to the wavelength of the dispersed light. Thereby, the scanning position (sampling position) on the target region and the interval can be made the same regardless of the color of light. Further, the
制御部が、経過時間(Tp)を、分光された光の波長が短いほど長く設定する。これにより、分光された光の波長が短いほど、メモリ34が信号を読込んだ時点を基準として当該信号が表示装置に表示されるタイミングを遅らせて、的確に表示装置に表示する画像の色ずれを防止できる。
The control unit sets the elapsed time (Tp) to be longer as the wavelength of the dispersed light is shorter. As a result, the shorter the wavelength of the dispersed light, the later the timing at which the signal is displayed on the display device with reference to the time when the
走査光学系が、印加される電圧の大きさに応じて内部に生じる屈折率の分布が変化する電気光学素子9a、9bを備えるため、画像形成装置は、制御部の印加電圧制御により簡便に対象領域の走査を行える。
Since the scanning optical system includes the electro-
サンプリング時間の間隔(tm+1(λ)- tm (λ))が、サンプリング回数mとともに変化する。これにより、出射角度θが時間tに比例しない場合でも、一定の出射角度の間隔Δθでサンプリングでき、対象領域上での走査位置(サンプリング位置)の間隔を均等にすることができる。 The sampling time interval (t m + 1 (λ) −t m (λ)) varies with the number of samplings m. Thus, even when the emission angle θ is not proportional to the time t, sampling can be performed at a constant emission angle interval Δθ, and the intervals of the scanning positions (sampling positions) on the target region can be made uniform.
サンプリング時間の間隔(tm+1(λ)- tm (λ))が、分光された光の波長が長いほど大きくなるため、対象領域上での走査位置(サンプリング位置)の間隔は、光の色によらず的確に同じにすることができる。 Since the sampling time interval (t m + 1 (λ) -t m (λ)) increases as the wavelength of the dispersed light becomes longer, the interval between the scanning positions (sampling positions) on the target region is the light It can be exactly the same regardless of the color.
所定回数(m)番目のサンプリングに関して、ある波長λ’の光と他の波長λの光との間での経過時間の差(Tp(λ’)- Tp(λ))が、走査光学系の走査の開始時刻を基準とするサンプリング時間の時間差(Δtm)に等しい。これにより、表示装置に表示する画像の色ずれを確実に防止できる。 The difference in elapsed time (Tp (λ ′) − Tp (λ)) between the light of a certain wavelength λ ′ and the light of another wavelength λ with respect to the predetermined number of times (m) -th sampling It is equal to the time difference (Δt m ) of the sampling time with reference to the scanning start time. Thereby, the color shift of the image displayed on the display device can be reliably prevented.
<第二実施形態>
図9のように、電気光学素子だけでなく一般的な倍率色収差を持つ走査光学系である場合にも、第一実施形態と同様に色ずれの防止が可能である。
<Second embodiment>
As shown in FIG. 9, not only the electro-optical element but also a scanning optical system having a general magnification chromatic aberration can prevent color misregistration as in the first embodiment.
図9では、光射出部3が、直接的に走査対象領域100を走査する構成となっている。このため、第一実施形態と異なり、ファイババンドル7や走査部9が存在しない。走査光学系60は、光射出部3とレンズ群13から構成され、倍率色収差を有するものである。第二実施形態の信号処理部は、第一実施形態と同じである。
In FIG. 9, the light emission part 3 is the structure which scans the scanning object area |
走査光学系60に対して、実験やシミュレーションから数式(4)や(8)のような波長に依存する出射角度θ(つまり偏向角)の時間依存性がわかる。このため、第一実施形態と同様に、出射角度θが均等の間隔になるようにサンプリングするためのサンプリング時間tm(λ) を求めることができる。そして、画像を形成して表示させる際、画像の色ずれを防止するための遅延時間Δtmを各色ごとに求めることができる。コントローラ15は、メモリ34に格納されてから各波長の強度信号をモニタ35に出力するタイミングを、遅延時間Δtmの分だけ遅らせるようにする。遅延時間Δtmは波長が短い光のデータほど長く設定される。
For the scanning optical system 60, the time dependency of the emission angle θ (that is, the deflection angle) depending on the wavelength as shown in Equations (4) and (8) is found from experiments and simulations. Therefore, as in the first embodiment, the sampling time t m (λ) for sampling so that the emission angles θ are equally spaced can be obtained. When an image is formed and displayed, a delay time Δt m for preventing color misregistration of the image can be obtained for each color. The
第二実施形態では、第一実施形態と同様の作用効果を奏する。 In 2nd embodiment, there exists an effect similar to 1st embodiment.
なお、上記の第一と第二実施形態において、光射出部3は、走査手段としてのガルバノミラーから構成される場合を記載した。しかし、光射出部3は、走査手段としてのデジタルミラーデバイスから構成されてもよい。また、光射出部3は、光ファイバに対向して配置されるLED(発光ダイオード)アレイやLD(レーザダイオード)アレイから構成され、ファイババンドルのいずれか一つの光ファイバに選択的に光を入射してもよい。また、光射出部3は、振動的に変位する単一の光ファイバから構成され、ファイババンドルのいずれか一つの光ファイバに選択的に光を入射してもよい。 In addition, in said 1st and 2nd embodiment, the case where the light emission part 3 was comprised from the galvanometer mirror as a scanning means was described. However, the light emission part 3 may be comprised from the digital mirror device as a scanning means. The light emitting unit 3 is composed of an LED (light emitting diode) array or an LD (laser diode) array arranged to face the optical fiber, and selectively enters light into any one of the optical fibers of the fiber bundle. May be. Moreover, the light emission part 3 is comprised from the single optical fiber which displaces oscillatingly, and light may selectively inject into any one optical fiber of a fiber bundle.
また、上記の第一と第二実施形態において、走査部9が、電気光学素子から構成される場合を記載した。しかし、走査部9は、ファイババンドルの遠位端を走査する手段から構成されてもよい。また、走査部9は、変位可能な偏心レンズ、音響光学素子、及び、MEMS(マイクロ-エレクトロ-メカニカルシステム)ミラー等の走査手段から構成されてもよい。なお、偏心レンズは、光軸に垂直方向に移動されるか光軸に対して傾けられ、光を偏向できる。 Moreover, in said 1st and 2nd embodiment, the case where the scanning part 9 was comprised from the electro-optical element was described. However, the scanning unit 9 may be configured by means for scanning the distal end of the fiber bundle. The scanning unit 9 may be configured by a scanning unit such as a displaceable eccentric lens, an acoustooptic device, and a MEMS (micro-electro-mechanical system) mirror. The decentered lens can be moved in the direction perpendicular to the optical axis or tilted with respect to the optical axis to deflect light.
本発明は上記の第一と第二実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。 The present invention is not limited to the first and second embodiments described above, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
1 光源
3 光射出部
3a、3b ガルバノミラー
5、11、13 レンズ群
7 ファイババンドル
9 走査部
9a、9b 電気光学素子
15 コントローラ(制御部、制御手段)
20a 電圧極
20b 接地極
32 分光器(分光部、分光手段)
33 光検出器(光検出部、光検出手段)
34 メモリ(記憶媒体)
35 モニタ(表示装置)
40、60 走査光学系
100 走査対象領域
200 光走査装置
300 信号処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 3
33 Photodetector (photodetector, photodetection means)
34 Memory (storage medium)
35 Monitor (display device)
40, 60 Scanning
Claims (7)
前記光源からの光で対象領域を走査して照明する走査光学系と、
前記対象領域からの光を分光する分光部と、
前記分光部により分光された光を受光し、複数のサンプリング時間において前記検出した光の強度に対応する信号を発生する光検出器と、
前記信号を読込むメモリと、
前記メモリから信号を読み出し、前記対象領域の画像を形成し、表示装置に表示させる制御部と、を備え、
前記光検出器の前記サンプリング時間の間隔が前記分光された光の波長に応じて変化し、
前記制御部が、前記メモリが信号を読込んでから前記制御部が前記表示装置に当該信号を表示させるまでの経過時間を、前記分光された光の波長によって変化させることを特徴とする画像形成装置。 A light source;
A scanning optical system that scans and illuminates a target area with light from the light source;
A spectroscopic unit that splits light from the target region;
A photodetector that receives the light split by the spectroscopic unit and generates a signal corresponding to the intensity of the detected light at a plurality of sampling times;
A memory for reading the signal;
A control unit that reads a signal from the memory, forms an image of the target area, and displays the image on a display device;
The sampling time interval of the photodetector varies with the wavelength of the split light,
The image forming apparatus, wherein the control unit changes an elapsed time from when the memory reads a signal until the control unit displays the signal on the display device according to a wavelength of the dispersed light. .
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
WO2016098929A1 (en) * | 2014-12-19 | 2016-06-23 | 삼성전자주식회사 | Ultrasonic imaging device and method for controlling same |
JP2016202613A (en) * | 2015-04-23 | 2016-12-08 | 国立大学法人埼玉大学 | Organism attachment type small microscope and endoscope |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62237861A (en) * | 1986-04-09 | 1987-10-17 | Kowa Co | Laser light scanning device |
JPH01316715A (en) * | 1988-06-17 | 1989-12-21 | Tokyo Electron Ltd | Beam scan type optical microscope |
-
2009
- 2009-07-23 JP JP2009172105A patent/JP5506266B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62237861A (en) * | 1986-04-09 | 1987-10-17 | Kowa Co | Laser light scanning device |
JPH01316715A (en) * | 1988-06-17 | 1989-12-21 | Tokyo Electron Ltd | Beam scan type optical microscope |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016098929A1 (en) * | 2014-12-19 | 2016-06-23 | 삼성전자주식회사 | Ultrasonic imaging device and method for controlling same |
US11272906B2 (en) | 2014-12-19 | 2022-03-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Ultrasonic imaging device and method for controlling same |
JP2016202613A (en) * | 2015-04-23 | 2016-12-08 | 国立大学法人埼玉大学 | Organism attachment type small microscope and endoscope |
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