JP5331298B2 - Light source device - Google Patents
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Description
本発明は、複数の異なる波長の光を射出する複数の発光素子を備えた光源装置に関する。 The present invention relates to a light source device including a plurality of light emitting elements that emit light having a plurality of different wavelengths.
例えば特開平11−225953公報は、挿入部の先端に観察用の撮像手段及びR(赤い),G(緑),B(青)の3色の発光素子がそれぞれ配設された電子内視鏡を開示している。
しかしながら、特開平11−225953号公報に代表される従来技術では、各R,G,BのLEDの発光点は、CCD等の撮像素子に対してそれぞれ異なっているため、内視鏡画像に色むらが発生するという問題があった。 However, in the conventional technique represented by Japanese Patent Laid-Open No. 11-225953, the light emission points of the R, G, and B LEDs are different from each other for an image pickup device such as a CCD. There was a problem of unevenness.
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、色むらのない内視鏡画像が得られる光源装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such a problem, and an object of the present invention is to provide a light source device capable of obtaining an endoscopic image without color unevenness.
上記の目的を達成するために、本発明の第1の態様に係る光源装置は、被写体に照射する第1の照明光を発生する複数の第1の発光素子と、少なくとも前記複数の第1の発光素子から発生される照明光とは異なる波長の光を含む第2の照明光を発生する複数の第2の発光素子と、を具備し、前記複数の第1の発光素子のそれぞれは、各発光素子が配置される面方向に対して平行な方向に複数のピーク部が現れ、被写体を撮像する撮像素子までの距離に対して、異なる距離に配置されると共に、前記複数の第2の発光素子のそれぞれは、各発光素子が配置される面方向に対して平行な方向に複数のピーク部が現れ、被写体を撮像する撮像素子までの距離に対して、異なる距離に配置され、前記複数の第1の発光素子及び前記複数の第2の発光素子が配置される前記面の面方向に対して平行な方向に、前記複数の第1の発光素子の各々から発光される照明光の合成により得られる第1の発光強度のピーク部と、前記面方向に対して平行な方向に、前記複数の第2の発光素子の各々から発光される照明光の合成により得られる第2の発光強度のピーク部とが、前記面上の任意の位置において一致するように、それぞれの発光素子の発光強度を可変する。 To achieve the above object, a light source apparatus according to the first aspect of the present invention includes a plurality of first light emitting elements for generating first illumination light to be irradiated on the object, of at least the plurality first anda plurality of second light-emitting element for generating an illumination light including a second light of a different wavelength from the illumination light generated from the light emitting element, each of the plurality of first light emitting element, A plurality of peak portions appear in a direction parallel to the surface direction in which each light emitting element is arranged, and are arranged at different distances with respect to the distance to the imaging element that images the subject. Each of the light emitting elements has a plurality of peak portions appearing in a direction parallel to the surface direction in which each light emitting element is arranged, and is arranged at a different distance with respect to the distance to the imaging element that images the subject. First light emitting element and the plurality of second light emitting elements In but a direction parallel to the plane direction of the surface disposed, the peak portion of the first light emission intensity obtained by synthesizing the illumination light emitted from each of the plurality of first light-emitting element, the surface in a direction parallel to the direction, and the peak portion of the second light-emitting intensity obtained by synthesizing the illumination light emitted from each of the plurality of second light-emitting element, matching in an arbitrary position on the surface As described above, the light emission intensity of each light emitting element is varied.
本発明によれば、色むらのない内視鏡画像が得られる光源装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light source device capable of obtaining an endoscopic image without color unevenness.
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る面順次の内視鏡装置1の構成を示す図であり、発光ダイオード10を備えた電子内視鏡2と、発光ダイオード10の駆動を制御する発光ダイオード駆動制御部3と、電子内視鏡2で取得した画像信号に対して信号処理を行う信号処理装置としてのビデオプロセッサ4と、該ビデオプロセッサ4により処理された画像信号を表示するカラーモニタ5とを備える。電子内視鏡2、発光ダイオード駆動制御部3、ビデオプロセッサ4、カラーモニタ5はそれぞれ信号線等により接続されている。また、図1では、発光ダイオード10を1つしか示していないが、実際はR(Red),G(Green),B(Blue)ごとに3つ配置されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a field
上記した構成において、発光ダイオード10を発光させて被写体(図示せず)を照明すると、照明された被写体の光学像は、電子内視鏡2内の対物光学系12により、その焦点面に配置されたCCD11上に結像される。前記光学像は、CCD11により光電変換され、信号電荷として蓄積される。
In the above-described configuration, when a
ビデオプロセッサ4内のCCDドライバ81から当該CCD11にCCDドライブ信号が印加されると、CCD11に蓄積された信号電荷が転送されて撮像信号出力として外部に出力される。
When a CCD drive signal is applied from the
CCD11の出力信号は、ビデオプロセッサ4内のプリアンプ83により増幅された後、A/Dコンバータ84でデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換されたR,G,B撮像信号は、面順次照明に同期してセレクタ85を切り替えることによりそれぞれR,G,Bメモリ86R,86G,86Bに格納される。
The output signal of the
R,G,Bメモリ86R,86G,86Bに格納された撮像信号は同時に読み出され、それぞれD/Aコンバータ87R,87G,87Bでアナログ信号に変換されてR,G,B信号となる。このR,G,B信号は、バッファ88R,88G,88Bを介して図示しない同期信号と共にカラーモニタ5に出力され、その表示面に被写体像がカラー表示される。
The imaging signals stored in the R, G,
また、D/Aコンバータ87R、87G、87Bを経て出力されるR、G、B信号は調光用信号生成回路89に入力され、たとえば1フィールド期間積分した調光用信号が生成される。この調光用信号は発光ダイオード駆動制御部3の点灯・調光制御回路71に入力される。
The R, G, and B signals output through the D /
点灯・調光制御装置71には、観察に適した明るさに対応する基準レベルを発生する基準レベル発生回路72から基準電圧Erが印加される。なお、この基準レベルを可変とすることもできる。点灯・調光制御装置71は、この基準電圧Erと入力された調光用信号とを比較して差信号を生成し、この差信号が0になる点灯・調光用信号を発光ダイオードドライバ73に出力することで発光ダイオード10の発光強度や発光期間を可変させる。
A reference voltage Er is applied to the lighting /
図2は、発光ダイオード10の点灯、CCD11の駆動、撮像信号の格納の各動作のタイミング関係を示すタイムチャートである。タイミングコントローラ82は、図示せぬ同期信号発生回路で発生される垂直同期信号(VD)により駆動される。CCDドライバ81及び点灯・調光制御回路71は、タイミングコントローラ82からの出力信号により動作するタイミングが決められる。
FIG. 2 is a time chart showing the timing relationship of each operation of turning on the
すなわち、点灯・調光制御装置71は、タイミングコントローラ82からの出力信号に同期して、発光ダイオードドライバ73に発光ダイオードドライブ信号を出力する。発光ダイオードドライバ73は、この発光ダイオードドライブ信号に同期して発光ダイオード10をR,G,Bの順に発光させる。発光ダイオード10の発光・調光制御は基準レベル発生回路72で発生される基準電圧に基づいて行われる。
That is, the lighting /
CCDドライバ81は、R、G、Bの発光期間の後に、タイミングコントローラ82からの出力信号に同期して、CCDドライブ信号をCCD11に対して出力する。これによってCCD11が駆動されて撮像動作が行われる。この撮像動作により取得された撮像信号は、セレクタ85の繰り替え動作にしたがって、それぞれR,G,Bメモリ86R,86G,86Bに格納される。上記したR、G、Bそれぞれの発光ダイオード10の発光、CCD11の駆動、撮像信号の格納の動作は2つの画面の区切りを示す1VD期間内に行われる。
The
ところで、図1に示すように、電子内視鏡2の先端部には撮像素子としてのCCD11や光源としての発光ダイオード10が配置されるが、細い径を有する先端部にこれらの素子を配置するにあたって、その配置の仕方によっては内視鏡画像に色むらが発生するという問題がある。以下では、CCD11に対してR,G,Bの各発光ダイオード10をどのように配置したらよいかについて考察する。
Incidentally, as shown in FIG. 1, a
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態ではCCDを内視鏡先端部の中央位置よりもずれた位置に配置した場合について説明する。図3は従来の配置の問題点を説明するための図である。各発光ダイオード10R,10G,10Bは縦一列に配置されており、R,G,B用の各発光ダイオード10R,10G,10Bは配光を考慮した配置とはなっていない。このような配置状態で各発光ダイオード10R,10G,10Bを発光させると、CCD11に対して発光ダイオード10R,10G,10Bの発光点がそれぞれ異なるため、CCD11の画角内において配光分布が各発光ダイオード10R,10G,10Bで、照明のピーク位置がずれてしまうため、内視鏡画像に色むらが発生する。
(First embodiment)
In the first embodiment of the present invention, a case will be described in which the CCD is arranged at a position shifted from the center position of the distal end portion of the endoscope. FIG. 3 is a diagram for explaining the problems of the conventional arrangement. The
図4は、本発明の第1実施形態に係る内視鏡先端部の配置と、内視鏡先端から一定の距離だけ離れた面での照度(図面の縦(Y軸)方向)を示している。図面の横(X軸)方向は、同種類の2つの発光素子の中心を通る直線上の距離を示す。図4において、R,G,Bの各波長の光によって照明される照度の高い部分をそれぞれ発光強度のピーク部100−3,100−1,100−2と呼ぶことにする。これら3つの発光強度のピーク部100−3,100−1,100−2はCCD11の光軸上にあり、位置が一致している。
FIG. 4 shows the arrangement of the distal end portion of the endoscope according to the first embodiment of the present invention, and the illuminance (vertical (Y-axis) direction in the drawing) on a plane separated by a certain distance from the distal end of the endoscope. Yes. The horizontal (X-axis) direction in the drawing indicates a distance on a straight line passing through the centers of two light emitting elements of the same type. In FIG. 4, portions with high illuminance illuminated by light of each wavelength of R, G, B are referred to as emission intensity peak portions 100-3, 100-1, 100-2, respectively. The peak portions 100-3, 100-1, and 100-2 of these three emission intensities are on the optical axis of the
ここではR,G,B用の各発光ダイオード10Rと10R−1、10Gと10G−1、10Bと10B−1で各々CCD11を挟み込むように配置している。また、発光ダイオード10R、10R−1はCCD11から等しい距離だけ離れた位置に配置されているのでそれぞれの発光強度のピークは一致している。他の色の発光ダイオード10Gと10G−1、10Bと10B−1についても同様である。
Here, the
なお、ここでは、R,G,B用の発光素子を2個ずつ配置したが、どれか1色の発光素子が2個以上配置されていればよい。 Here, two light emitting elements for R, G, and B are disposed, but it is sufficient that two or more light emitting elements of any one color are disposed.
このように、各色の発光ダイオードの配置に関して、各色の発光ダイオードでCCD11を挟み込む位置、あるいは囲い込む位置に配置する事により、CCD11から見て各色の発光ダイオードの発光強度のピーク位置は、意図的にCCD11に近い距離に設定する事が可能となり、各色の配光を改善する事ができる。
As described above, regarding the arrangement of the light emitting diodes of the respective colors, the peak positions of the light emission intensities of the light emitting diodes of the respective colors as viewed from the
上記のことより、CCD11に対して各発光ダイオード10R及び10R−1の発光点と、10G及び10G−1の発光点と、10B及び10B−1の発光点とはほぼ一致するので同じ一点から発光しているように見える。このようにして、色むらのない内視鏡画像が得られる。
From the above, the light emitting points of the respective
(第2実施形態)
以下に、本発明の第2実施形態について説明する。図5は、本発明の第1の実施形態のみでは解決出来ない場合の問題点を説明するための図であり、R,G,B用の各発光ダイオード10R,10G,10Bが例えば内視鏡先端部のレイアウト上の制約などによってCCD11に対して非対称に配置されている場合のようすを示している。このような配置では、CCD11の画角内において各発光ダイオード10R,10G,10Bの配光ではピークも一致しないので、内視鏡画像に発生する色むらの問題は実使用上解消できない。そこで本実施形態では、各発光ダイオード10R,10G,10Bの配置を変更するのではなく、各発光ダイオード10R及び10R−1,10G及び10G−1,10B及び10B−1の発光強度をそれぞれ可変させることにより、R,G,B用の各発光ダイオード10R及び10R−1の配光のピークと、10G及び10G−1の配光のピークと、10B及び10B−1の配光のピークとが図6に示すように、CCD11の画角内においてほぼ一致するように制御する。ここで各発光素子の発光強度(発光量)は他の発光素子に関連して制御させてもよいし、発光素子ごとにそれぞれ独立して制御するようにしてもよい。
(Second Embodiment)
The second embodiment of the present invention will be described below. FIG. 5 is a diagram for explaining a problem that cannot be solved only by the first embodiment of the present invention. The
これによって、CCD11に対して各発光ダイオード10R及び10R−1の発光点と、10G及び10G−1の発光点と、10B及び10B−1の発光点とはほぼ一致するので同じ一点から発光しているように見えることになり、色むらのない内視鏡画像が得られる。
As a result, the light emitting points of the
なお、上記した第2実施形態では、2組のR,G,Bの発光ダイオードがCCD11に対して挟み込むように配置したが、3組以上の発光ダイオードがそれぞれCCD11を囲い込むように配置してもよい。 In the second embodiment described above, two sets of R, G, and B light emitting diodes are arranged so as to be sandwiched between the CCDs 11, but three or more sets of light emitting diodes are arranged so as to surround the CCDs 11, respectively. Also good.
図7はR用の発光ダイオードを3個以上(図7では10R,10R−1,10R−2の3個)配置した場合の例を示しており、10Rと10R−1と10R−2でCCD11を囲い込むように配置される。同様な配置方法でG,Bの各発光ダイオードに関しても3個以上用いる事ができる。
FIG. 7 shows an example in which three or more light emitting diodes for R are arranged (three in FIG. 7, 10R, 10R-1, and 10R-2). The
(第3実施形態)
以下に、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態ではCCDを先端部中央位置に配置した場合について説明する。図8は従来の配置の問題点を説明するための図である。このような配置で各発光ダイオード10R,10G,10Bを発光させると、CCD11に対して発光ダイオード10R,10G,10Bの発光点がそれぞれ異なるため、CCD11の画角内において配光のピークが各発光ダイオード10R,10G,10Bで一致する事は無く内視鏡画像に色むらが発生する。
(Third embodiment)
The third embodiment of the present invention will be described below. In the third embodiment, a case where the CCD is arranged at the center position of the tip will be described. FIG. 8 is a diagram for explaining the problems of the conventional arrangement. When each of the
図9(a)は、本発明の第3実施形態に係る内視鏡先端部の構成を示している。ここではCCD11に対してR,G,B用の各発光ダイオード10R,10G,10Bをほぼ点対称な位置に配置して囲い込んだことを特徴とする。さらに、3組のR,G,B用発光ダイオード10R−1,10G−1,10B−1、10R−2,10G−2,10B−2、10R−3,10G−3,10B−3についてもCCD11を囲い込む位置に配置する。なお、ここでは、R,G,B用の発光素子を4個ずつ配置したが、どれか1色の発光素子が2個以上配置されていればよい。ただし、2個の場合はCCD11を概略挟み込む位置に配置する事となる。
Fig.9 (a) has shown the structure of the endoscope front-end | tip part which concerns on 3rd Embodiment of this invention. Here, the
以下では、発光ダイオード10R,10G,10Bと、これらとそれぞれ対向する発光ダイオード10R−2,10G−2,10B−2について説明するが、互いに対向する他の発光ダイオードについても同様である。
Hereinafter, the light-emitting
CCD11の中心から発光ダイオード10Rまでの距離LR及び発光ダイオード10R−2までの距離LR2と、CCD11の中心から発光ダイオード10Gまでの距離LG及び発光ダイオード10G−2までの距離LG2と、CCD11の中心から発光ダイオード10Bまでの距離LB及び発光ダイオード10B−2までの距離LB2と、に応じて各発光ダイオードの発光強度を調整することによって、R用の発光ダイオード10R及び10R−2を発光したときの配光のピークと、G用の発光ダイオード10G及び10G−2を発光したときの配光のピークと、B用の発光ダイオード10B及び10B−2を発光したときの配光のピークとは、図9(b)に示すように、CCD11の画角内においてほぼ一致させることができる。この場合、上記各3つの配向分布における発光強度はいずれもCCD11の中心でピークをもつ。
The distance LR from the center of the
上記のことより、CCD11に対して各発光ダイオード10R及び10R−2の発光点と、10G及び10G−2の発光点と、10B及び10B−2の発光点とはほぼ一致するので同じ一点から発光しているように見える。このようにして、色むらのない内視鏡画像が得られる。
From the above, the light emitting points of the
なお、上記した第1実施形態では、CCD11に対して4組のR,G,Bの発光ダイオードのそれぞれがCCD11に対して対称となるように配置したが、5組以上の発光ダイオードがそれぞれCCD11に対して対称となるように配置してもよい。
In the first embodiment described above, the four R, G, and B light emitting diodes are arranged symmetrically with respect to the
また、上記第3実施形態ではCCDを先端部中央位置に配置した場合について説明したが、発光強度の調整により発光のピークを移動できるので、CCDが先端部中央位置から外れた位置に配置された場合においても、各色が同一点から発光しているように見えるように制御可能であることは明らかである。 In the third embodiment, the case where the CCD is arranged at the center position of the tip has been described. However, since the emission peak can be moved by adjusting the emission intensity, the CCD is arranged at a position away from the center position of the tip. Even in this case, it is obvious that each color can be controlled so as to appear to emit light from the same point.
さらに、本実施形態では、照明手段としての発光素子を発光ダイオードとしたが、レーザーダイオードでもよい。本実施形態では、撮像素子としてCCDを用いたが、CMOSでもよい。また、本実施形態では、発光ダイオード駆動制御部3を別個に配置しているが、ビデオプロセッサ4の内部や電子内視鏡2の先端または図示しない電子内視鏡2の操作部(図示せず)等に配置してもよい。
Furthermore, in this embodiment, the light emitting element as the illumination means is a light emitting diode, but a laser diode may be used. In the present embodiment, a CCD is used as the image sensor, but a CMOS may be used. Further, in the present embodiment, the light emitting diode
1 内視鏡装置
2 電子内視鏡
3 発光ダイオード駆動制御部
4 ビデオプロセッサ
5 カラーモニタ
10 発光ダイオード
11 撮像素子(CCD)
12 対物光学系
71 点灯・調光制御回路
72 基準電圧
73 発光ダイオードドライバ
81 CCDドライバ
82 タイミングコントローラ
83 プリアンプ
84 A/Dコンバータ
85 セレクタ
86R Rメモリ
86G Gメモリ
86B Bメモリ
87R,87G,87B D/Aコンバータ
88R,88G,88B バッファ
89 調光用信号生成回路
100−1〜100−3 ピーク部
DESCRIPTION OF
12 objective
Claims (4)
少なくとも前記複数の第1の発光素子から発生される照明光とは異なる波長の光を含む第2の照明光を発生する複数の第2の発光素子と、
を具備し、
前記複数の第1の発光素子のそれぞれは、各発光素子が配置される面方向に対して平行な方向に複数のピーク部が現れ、被写体を撮像する撮像素子までの距離に対して、異なる距離に配置されると共に、
前記複数の第2の発光素子のそれぞれは、各発光素子が配置される面方向に対して平行な方向に複数のピーク部が現れ、被写体を撮像する撮像素子までの距離に対して、異なる距離に配置され、
前記複数の第1の発光素子及び前記複数の第2の発光素子が配置される前記面の面方向に対して平行な方向に、前記複数の第1の発光素子の各々から発光される照明光の合成により得られる第1の発光強度のピーク部と、前記面方向に対して平行な方向に、前記複数の第2の発光素子の各々から発光される照明光の合成により得られる第2の発光強度のピーク部とが、前記面上の任意の位置において一致するように、それぞれの発光素子の発光強度を可変することを特徴とする光源装置。 A plurality of first light emitting elements for generating a first illumination light for irradiating the subject;
A plurality of second light-emitting element for generating an illumination light including a second light of a different wavelength from the illumination light generated from at least the plurality of first light emitting element,
Comprising
Each of the plurality of first light emitting elements has a plurality of peak portions in a direction parallel to a surface direction in which each light emitting element is arranged, and is different in distance from the distance to the imaging element that images the subject. And placed in
Each of the plurality of second light emitting elements has a plurality of peak portions appearing in a direction parallel to the surface direction in which each light emitting element is arranged, and is different in distance from the distance to the imaging element that images the subject. Placed in
In a direction parallel to the plane direction of the surface on which the plurality of first light emitting element and the plurality of second light-emitting element is disposed, the illumination light emitted from each of the plurality of first light emitting element And a second portion obtained by combining illumination light emitted from each of the plurality of second light emitting elements in a direction parallel to the plane direction. a peak portion of the emission intensity, to match at any position on the surface light source device, characterized in that for varying the light emission intensity of each light emitting element.
少なくとも前記複数の第1の発光素子から発生される照明光とは異なる波長の光を含む、第2の照明光を発生する複数の第2の発光素子と、
前記複数の第1の発光素子がそれぞれ発生する前記第1の照明光の合成により得られる第1の発光強度のピーク部と、前記複数の第2の発光素子がそれぞれ発生する前記第2の照明光の合成により得られる第2の発光強度のピーク部とが一致するように、前記複数の第1の発光素子と前記複数の第2の発光素子の発光量を制御する制御手段と、
を具備し、
前記複数の第1の発光素子のそれぞれは、各発光素子が配置される面方向に対して平行な方向に複数のピーク部が現れ、被写体を撮像する撮像素子までの距離に対して、異なる距離に配置されると共に、
前記複数の第2の発光素子のそれぞれは、各発光素子が配置される面方向に対して平行な方向に複数のピーク部が現れ、被写体を撮像する撮像素子までの距離に対して、異なる距離に配置され、
前記複数の第1の発光素子の各々から発光される照明光の合成により得られる第1の発光強度のピーク部と、前記複数の第2の発光素子の各々から発光される照明光の合成により得られる第2の発光強度のピーク部とが、前記撮像素子の画角内で一致するように、前記制御部は、前記複数の第1及び第2の発光素子における各発光量を制御することを特徴とする光源装置。 A plurality of first light emitting elements for generating a first illumination light for irradiating the subject;
A plurality of second light emitting elements for generating second illumination light, including light having a wavelength different from that of illumination light generated from at least the plurality of first light emitting elements;
A peak portion of a first emission intensity obtained by combining the first illumination lights generated by the plurality of first light emitting elements, and the second illumination generated by the plurality of second light emitting elements, respectively. Control means for controlling the light emission amounts of the plurality of first light-emitting elements and the plurality of second light-emitting elements so that the peak portions of the second light emission intensity obtained by light synthesis coincide with each other;
Comprising
Wherein each of the first light-emitting element, appear more peaks in a direction parallel to the surface direction of the light-emitting elements are arranged, with respect to the distance to the imaging device for imaging an object, different Placed at a distance ,
Each of the plurality of second light emitting elements has a plurality of peak portions appearing in a direction parallel to the surface direction in which each light emitting element is arranged, and is different in distance from the distance to the imaging element that images the subject. Placed in
By combining the illumination light emitted from each of the plurality of second light emitting elements and the peak portion of the first light emission intensity obtained by combining the illumination light emitted from each of the plurality of first light emitting elements. The control unit controls each light emission amount in the plurality of first and second light emitting elements so that a peak part of the obtained second light emission intensity matches within an angle of view of the imaging element. A light source device characterized by the above.
Priority Applications (2)
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