JP2016187630A - 内視鏡装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このように、半導体光源をキセノンランプ等の白色光源と同等以上に光量制御することは依然として課題が多いのが実情であった。
(1)入力される駆動信号に応じて互いに異なるスペクトルの光を出射する複数の半導体光源と、
前記複数の半導体光源からの出射光量を合計した全出射光量に対する目標光量を設定する目標光量設定手段と、
前記複数の半導体光源の出射光量比を設定する光量比設定手段と、
前記設定された出射光量比に基づいて、前記複数の半導体光源に対する各駆動信号の振幅値をそれぞれ設定する振幅値設定手段と、
前記各駆動信号を、前記設定された振幅値に保持しつつ前記目標光量に応じた共通のパルス変調制御により生成する駆動信号生成手段と、
を有する照明装置。
(2) (1)の照明装置からの出射光を内視鏡挿入部の先端から出射する照明光学系と、
被検体の観察画像を取得する撮像光学系と、
を備えた内視鏡装置。
図1は本発明の実施形態を説明するための図で、内視鏡及び内視鏡が接続される各装置を表す内視鏡装置の構成図、図2は内視鏡装置の具体的な構成例を示す外観図である。
内視鏡装置100は、図1に示すように、内視鏡スコープ(以下、内視鏡と称する)11と、制御装置13と、モニタ等の表示部15と、制御装置13に情報を入力するキーボードやマウス等の入力部17とを備えている。制御装置13は、光源装置19と、撮像画像の信号処理を行うプロセッサ21とを有して構成される。
光源制御部59は、レーザ光源LD1(中心波長445nm)による白色照明光と、レーザ光源LD2(中心波長405nm)による狭帯域光とを、内視鏡制御部69からの指示を受けて、個別に出射光量を制御する。
(1)LD1:LD2を1:0とした場合は、通常観察モードにおける白色照明画像が得られる。
(2)LD1:LD2を約1:4とした場合は、狭帯域観察モードであって、生体組織表層の毛細血管や微細模様が強調された観察画像が得られる。
(3)LD1:LD2を約7:1とした場合は、狭帯域観察モードであって、遠景でも明るい毛細欠陥や微細模様が表示された観察画像が得られる。
(4)LD1:LD2を0:1とした場合は、蛍光観察モードにおける蛍光観察画像が得られる。
まず、図1に示す内視鏡11の本体操作部23に設けられ、光量比設定手段及び観察モード選定手段として機能する観察モード切り替えボタン30を術者が押下することにより、内視鏡制御部69は、通常観察、狭帯域光観察、蛍光観察等の各種観察モードに切り替える制御を行う。即ち、通常観察モードでは、レーザ光源LD1,LD2の出射光量比LD1:LD2を1:0に設定する。狭帯域光観察モードでは、LD1:LD2を例えば1:4や7:1等の予めプリセットされた任意の比率に設定する。また、蛍光観察モードではLD1:LD2を0:1に設定する。
図1に示す光源制御部59は、内視鏡制御部69からの指示を受けて、レーザ光源LD1,LD2の発光量を予め定めた駆動パルスによってパルス点灯制御する。駆動パルスは、内視鏡制御部69がメモリ71を参照して生成する。この駆動パルスの制御は、パルス数制御(PNM:Pulse Number Modulation)及びパルス密度制御(PDM:Pulse Density Modulation)と、パルス幅制御(PWM:Pulse Width Modulation)との3種類の制御を用いて実施される。
(1)全体光量制限
レーザ光源を検温し、その結果が規定温度を超える場合には、目標とする光量制御値から所定値を減じる補正制御を行う。逆に正常温度範囲であった場合は、減少制御された光量制御値に所定値を加えて、補正前の目標光量制御値に戻す。この補正制御は、内視鏡先端部の発熱を制限するために行う。
光学部品の機種差の補正を目的とし、装置全体の光量制御後における各レーザ光源の光量制御値に、そのレーザ光源に対応した係数をそれぞれ乗算する。ただし、全体光量は一定に維持するため、各係数の総和が一定値となるように係数を設定する。本構成ではコンバイナ61(図1参照)を用いているため、この補正は不要であるが、複数のレーザ光源から個別に光照射する場合には光量制御値を補正する。
(1) 入力される駆動信号に応じて互いに異なるスペクトルの光を出射する複数の半導体光源と、
前記複数の半導体光源からの出射光量を合計した全出射光量に対する目標光量を設定する目標光量設定手段と、
前記複数の半導体光源の出射光量比を設定する光量比設定手段と、
前記設定された出射光量比に基づいて、前記複数の半導体光源に対する各駆動信号の振幅値をそれぞれ設定する振幅値設定手段と、
前記各駆動信号を、前記設定された振幅値に保持しつつ前記目標光量に応じた共通のパルス変調制御により生成する駆動信号生成手段と、
を有する照明装置。
この照明装置によれば、出射光量比に応じた駆動信号の振幅値を設定し、この設定した振幅値を保持しつつ、目標光量に応じた共通のパルス変調制御により駆動信号を生成することで、目標光量に応じたパルス変調制御が、出射光量比を固定して行うことができ、各半導体光源の出射光量比のバランスを崩すことがなくなる。
前記複数の半導体光源が、同一の前記駆動信号生成手段にそれぞれ共通に接続された照明装置。
この照明装置によれば、各半導体光源を同一の駆動信号生成手段に接続して、同じ駆動信号生成手段から駆動信号を受けて各半導体光源が発光する構成とすることで、駆動回路が簡単化される。
前記駆動信号の振幅値が、駆動電流値の増減により設定される内視鏡装置。
この照明装置によれば、駆動信号の振幅を駆動電流値の増減で調整することで、簡単な電流制御で高精度に出射光量比を設定できる。
前記半導体光源が、白色光を生成するための白色光用光源と、所定の波長域からなる狭帯域光を生成する狭帯域光用光源とを備えた照明装置。
この照明装置によれば、通常観察用の白色光用光源と、特殊光観察用の狭帯域光用光源との出射光量比を変更することで、通常観察画像と特殊光観察画像とを所望の割合で合成して、所望の内視鏡診断画像を得ることができる。
前記狭帯域光用光源が、中心波長360〜530nmの狭帯域光を出射する照明装置。
この内視鏡装置によれば、中心波長360〜530nmの可視短波長域の狭帯域光を用いることで、生体組織表層の毛細血管や微細構造の強調画像を得ることができる。
前記白色光用光源が、レーザ光源と、該レーザ光源からの出射光により発光する蛍光体とを備え、前記レーザ光源からの出射光と前記蛍光体からの発光光を混合して白色照明光を生成する照明装置。
この内視鏡装置によれば、光源寿命の長いレーザ光源により高い光量制御性で、白色光等の所望のスペクトルの照明光を安定して得ることができる。
被検体の観察画像を取得する撮像光学系と、
を備えた内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、被検体に向けて出射する照明光を、各半導体光源の出射光量比のバランスを崩すことなく供給でき、意図した通りに特徴量が強調された観察画像を得ることができる。
電子シャッタにより露光期間を調整して被検体を撮像する撮像手段を有し、
前記駆動信号生成手段によるパルス変調制御が、前記目標光量の大きい順に、
前記電子シャッタによる1フレーム内の露光期間に対し、所定の点灯期間になるまで前記駆動パルスのパルス数を減少させて前記半導体光源の点灯期間を短縮する第1のパルス変調制御期間と、
前記第1のパルス変調領域における所定の点灯期間に対し、所定間隔で前記駆動パルスを間引くことで前記点灯期間内のパルス密度を減少させる第2のパルス変調制御期間と、
前記第2の制御範囲において最小パルス数とされた各駆動パルスに対し、パルス幅を減少させる第3のパルス変調制御期間と、
を有して実施される内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、駆動信号生成手段によるパルス変調が、目標光量の大きい順に、第1〜第3のパルス変調制御期間を有して実施される。このため、目標光量が高い場合には光源の点灯時間を短縮する制御が優先されて、撮像画像の画像ボケが抑制され、発熱が低減される。また、低い目標光量には所定の点灯期間内にパルスが複数存在するため、フリッカの発生を抑制できる。
前記観察画像における強調対象がそれぞれ異なる複数の観察モードから、いずれかの観察モードを選定する観察モード選定手段を備え、
前記光量比設定手段が、前記選定された観察モードに応じて前記出射光量比を設定する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、観察モードに応じて特定の出射光量比が選定され、この選定された出射光量比で各半導体光源の出射光量が制御される。これにより、観察モードを選定するだけで、この選定された観察モードに最適な出射光量比で各半導体光源の出射光量が制御される。
前記撮像素子から出力される撮像信号に基づいて被検体像の光量を検出する光量検出手段を備え、
前記目標光量設定手段が、前記光量検出手段が検出する光量に基づいて前記目標光量を設定する内視鏡装置。
この内視鏡装置によれば、撮像された観察画像の輝度情報に基づいて目標光量が設定されるため、次の撮像時からの光量が適正となる。
13 制御装置
19 光源装置
21 プロセッサ
25 挿入部
30 観察モード切り替えボタン
31 操作ボタン
39 先端部
41 観察窓
43 光照射窓
45 撮像素子
53 撮像信号処理部
57A,57B 波長変換部
59 光源制御部
65 振幅値設定部
67 駆動信号生成部
69 内視鏡制御部
71 メモリ
73 画像処理部
75 ヒストグラム作成部
77 測光値算出部
79 目標光量算出部
100 内視鏡装置
互いに異なるスペクトルの光を出射する複数の半導体光源から出射した光を用いて照明光を生成し、前記照明光による被検体からの反射光を撮像する撮像手段を有する内視鏡装置であって、
前記複数の半導体光源からの出射光量を合計した全出射光量の目標光量を設定する目標光量設定手段と、
前記複数の半導体光源の出射光量比を設定する光量比設定手段と、
前記設定された出射光量比に基づいて前記複数の半導体光源に対する各駆動信号の振幅値を設定する振幅値設定手段と、
狭帯域光観察モードにおいて、前記目標光量設定手段によって設定された前記目標光量に対応してパルス変調され、前記撮像手段の露光期間と同期する駆動パルスを生成し、生成した前記駆動パルスを共通に用い、前記設定された振幅値を用いて前記複数の半導体光源を駆動する光源制御手段と、
を備え、
前記半導体光源は、白色光を生成するための白色光用光源と、所定の波長域からなる狭帯域光を生成する狭帯域光用光源とを含み、
前記光源制御手段は、前記白色光用光源と前記狭帯域光用光源の両方を、同一の前記露光期間に点灯する内視鏡装置。
(1)LD1:LD2を1:0とした場合は、通常観察モードにおける白色照明画像が得られる。
(2)LD1:LD2を約1:4とした場合は、狭帯域光観察モードであって、生体組織表層の毛細血管や微細模様が強調された観察画像が得られる。
(3)LD1:LD2を約7:1とした場合は、狭帯域光観察モードであって、遠景でも明るい毛細血管や微細模様が表示された観察画像が得られる。
(4)LD1:LD2を0:1とした場合は、蛍光観察モードにおける蛍光観察画像が得られる。
Claims (10)
- 入力される駆動信号に応じて互いに異なるスペクトルの光を出射する複数の半導体光源と、
前記複数の半導体光源からの出射光量を合計した全出射光量に対する目標光量を設定する目標光量設定手段と、
前記複数の半導体光源の出射光量比を設定する光量比設定手段と、
前記設定された出射光量比に基づいて、前記複数の半導体光源に対する各駆動信号の振幅値をそれぞれ設定する振幅値設定手段と、
前記各駆動信号を、前記設定された振幅値に保持しつつ前記目標光量に応じた共通のパルス変調制御により生成する駆動信号生成手段と、
を有する照明装置。 - 請求項1記載の照明装置であって、
前記複数の半導体光源が、同一の前記駆動信号生成手段にそれぞれ共通に接続された照明装置。 - 請求項1又は請求項2記載の照明装置であって、
前記駆動信号の振幅値が、駆動電流値の増減により設定される照明装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項記載の照明装置であって、
前記半導体光源が、白色光を生成するための白色光用光源と、所定の波長域からなる狭帯域光を生成する狭帯域光用光源とを備えた照明装置。 - 請求項4記載の照明装置であって、
前記狭帯域光用光源が、中心波長360〜530nmの狭帯域光を出射する照明装置。 - 請求項4又は請求項5記載の照明装置であって、
前記白色光用光源が、レーザ光源と、該レーザ光源からの出射光により発光する蛍光体とを備え、前記レーザ光源からの出射光と前記蛍光体からの発光光を混合して白色照明光を生成する照明装置。 - 請求項1〜請求項6のいずれか1項記載の照明装置からの出射光を内視鏡挿入部の先端から出射する照明光学系と、
被検体の観察画像を取得する撮像光学系と、
を備えた内視鏡装置。 - 請求項7記載の内視鏡装置であって、
電子シャッタにより露光期間を調整して被検体を撮像する撮像手段を有し、
前記駆動信号生成手段によるパルス変調制御が、前記目標光量の大きい順に、
前記電子シャッタによる1フレーム内の露光期間に対し、所定の点灯期間になるまで前記駆動パルスのパルス数を減少させて前記半導体光源の点灯期間を短縮する第1のパルス変調制御期間と、
前記第1のパルス変調領域における所定の点灯期間に対し、所定間隔で前記駆動パルスを間引くことで前記点灯期間内のパルス密度を減少させる第2のパルス変調制御期間と、
前記第2の制御範囲において最小パルス数とされた各駆動パルスに対し、パルス幅を減少させる第3のパルス変調制御期間と、
を有して実施される内視鏡装置。 - 請求項7又は請求項8記載の内視鏡装置であって、
前記観察画像における強調対象がそれぞれ異なる複数の観察モードから、いずれかの観察モードを選定する観察モード選定手段を備え、
前記光量比設定手段が、前記選定された観察モードに応じて前記出射光量比を設定する内視鏡装置。 - 請求項7〜請求項9のいずれか1項記載の内視鏡装置であって、
前記撮像手段から出力される撮像信号に基づいて被検体像の光量を検出する光量検出手段を備え、
前記目標光量設定手段が、前記光量検出手段が検出する光量に基づいて前記目標光量を設定する内視鏡装置。
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