JPWO2020003399A1 - 内視鏡システム、内視鏡用光源装置及び内視鏡 - Google Patents
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Abstract
Description
(第1の実施の形態)
(構成)
図1は、本発明の実施の形態に係わる内視鏡システムの構成図である。
内視鏡2は、二次電池などのバッテリ21と、電源回路22を有している。電源回路22は、バッテリ21からの電力を受けて、内視鏡2内の各回路が必要とする各種電圧を発生し、各回路へ供給する。
バッテリ21、電源回路22、光源装置23及び画像取得装置24は、内視鏡2の操作部12内に設けられている。
後述するように、検出光量温度補正回路54は、サーミスタ45により検出されたフォトダイオード43の温度に基づいて、フォトダイオード43の受光量を補正した光量信号LMを出力する受光量補正部を構成する。
以上のように、内視鏡2は、照明光を導光するための光ファイバ46を有し、受光素子であるフォトダイオード43は、光ファイバ46の照明光の入射端の近傍に配置されている。
発光部33は、レーザダイオード41やレンズ42などを保持するためのハウジング33aを有している。開口部33bが、発光部33のハウジング33aに設けられている。フレキシブル基板33cが、開口部33bを覆うように接着剤33dによりハウジング33aに固定されている。フォトダイオード43とサーミスタ45が、フレキシブル基板33cを挟むように、それぞれフレキシブル基板33cの裏面と表面上に搭載されている。
先端ユニット47は、ホルダ47aと、透明部材47bと、蛍光体47cを有する。蛍光体47cには、図示しないが拡散粒子が含まれている。
光ファイバ46の先端部の端面からの光が透明部材47b内に照射されるように、光ファイバ46の先端部がホルダ47aに接続されている。
すなわち、内視鏡2は、光源から出射された光の一部を波長変換する蛍光体47cを有し、照明光は、光源から出射された光と、波長変換された光の混合光である。
温度検出回路51は、サーミスタ44と接続されており、レーザダイオード41の温度を検出し、検出した温度の信号を出力する。
光量検出回路53は、フォトダイオード43と接続されており、フォトダイオード43が受ける光の光量を検出し、検出した光量の信号を出力する。
内部メモリ55は、後述する各種データを格納するテーブルが格納されている。
具体的には、制御部61は、撮像素子48からの撮像信号を受信して、撮像信号を圧縮する回路である。制御部61は、圧縮した撮像信号を無線通信部62へ出力する。
無線通信部62は、所定の周波数帯域を利用した無線通信を行うための回路である。無線通信部62は、圧縮された撮像信号を本体部3へ送信する。
制御部71は、プロセッサを含み、プロセッサは、中央処理装置(CPU)、ROM、RAMを含む。
ユーザは、通常観察モードを選択すると、挿入部11の先端部13から白色の照明光ILが被写体に照射され、被写体から反射光RLによる被写体像が撮像素子48の撮像面に結像する。撮像素子48で得られた撮像信号は圧縮され、圧縮された撮像信号が無線により、内視鏡2から本体部3へ送信される。
図5に示すように、レーザダイオード41の出射光量は、レーザダイオード41の駆動電流に比例して増加する。実線は、レーザダイオード41の温度がTaのときの、駆動電流と出射光量の関係を示し、点線は、レーザダイオード41の温度が、Taよりも高いTbのときの、駆動電流と出射光量の関係を示している。ここでは、レーザダイオード41の温度が高くなると、出射光量は低下することが示されている。よって、レーザダイオード41の出射光量は、温度特性を有する。
図6に示すように、フォトダイオード43の相対感度は、フォトダイオード43の周囲温度に比例して増加する。すなわち、フォトダイオード43の周囲温度の増加に比例して、フォトダイオード43の相対感度が増加する。さらに、相対感度は、受光する光の波長によっても異なっている。図6の実線と点線は、波長が異なる光に対する、周囲温度の変化に対する、相対感度の変化を示している。よって、フォトダイオード43の相対感度は、温度特性を有する。
(作用)
内視鏡システム1では、照明光の光量が設定値になるように、光源の駆動が制御される。照明光の光量は、フォトダイオード43により検出されるが、フォトダイオード43の検出光量は、温度特性を有するため、照明光の検出光量の温度補正が行われる。
はじめに、その検出光量の温度補正に用いられるテーブルデータについて説明する。
図7は、レーザダイオード41の駆動条件を定めたテーブルTBL1の例を示す図である。
テーブルTBL2は、フォトダイオード43の温度T2に応じた感度係数Kを格納している。図8に示すテーブルTBL2の各温度t1、t2、t3、t4は、図7と同様に、温度範囲を規定している。
感度係数は、温度に応じた、フォトダイオード43の感度の変化量あるいは変化率を示す感度データである。よって、テーブルTBL2は、フォトダイオード43の温度T2に応じたフォトダイオード43の感度データを格納する。
次に、レーザダイオード41の駆動制御における、出射光量の温度補正について説明する。
図9は、発光部33の出射光量の温度補正と光源の駆動制御の処理の流れの例を示すフローチャートである。
その結果、S1で決定した駆動条件によりレーザダイオード41は駆動される。
同時に、検出光量温度補正回路54は、フォトダイオード43によるレーザダイオード41の出射光量を検出する(S3)。
検出光量温度補正回路54は、フォトダイオード43の温度T2に基づいて、テーブルTBL2から感度係数Kを抽出する(S5)。例えば、フォトダイオード43の温度T2が温度t3であるとき、感度係数Kは、K3が抽出される。
LD制御回路32は、S7で算出された差分に基づいて、光量の駆動信号DDを補正する(S8)。
すなわち、LD制御回路32は、補正後の受光量と設定値の差と、レーザダイオード41の温度T1とに基づいて、算出された差分が小さくなるように、レーザダイオード41を駆動する駆動信号DDを補正する。
上述した実施の形態では、照明光の出射光量により、内視鏡画像の明るさを適切に制御しているが、レーザダイオード41及びフォトダイオード43の少なくとも一方の温度に基づいて、画像処理も利用して、内視鏡画像の明るさを適切に制御するようにしてもよい。
なお、図9中の処理ステップと同じ処理については、同じステップ番号を付して説明は、省略し、異なる処理についてのみ説明する。
画像処理回路73は、受信した差分データに応じた、ゲインを決定し、内視鏡画像の各画素値にゲインを乗算することによって、内視鏡画像の明るさを補正する(S10)。
以上のように、LD制御回路32は、温度T1又は温度T2の少なくともいずれか一方の温度が所定の温度t5以上になると、そのいずれか一方の温度が所定の温度t5を超えないように、光源の駆動を制御する。そして、画像処理回路73が、温度T1又は温度T2の少なくともいずれか一方の温度が所定の温度t5以上になると、画像の輝度を上げる。
(第2の実施の形態)
第1の実施の形態は、照明光の光量を検出する光センサの温度特性を加味して、照明光の出射光量を調整することによって、内視鏡画像の明るさを補正しているが、第2の実施の形態では、照明光の波長の温度特性も加味して、照明光の出射光量を調整する。
先端部13の照明窓から出射する照明光は、青色のレーザ光と、黄色の蛍光の混合色であるため、レーザダイオード41の温度T1が変化して、レーザ光の波長がシフトすると、蛍光の強度も変化して、照明光のスペクトル形状も変化してしまう。
照明光は、レーザダイオード41の青色のレーザ光と、蛍光体47cの黄色の蛍光を含むが、レーザダイオード41のレーザ光のピーク波長は、点線のL1で示すように、温度により変動する。そのレーザ光の波長変動に応じて、点線のL2で示すように、照明光中の蛍光成分も変動してしまう。その結果、内視鏡画像の色合いも変化する。
図13は、温度に応じた、レーザダイオード41のピーク波長を定めたテーブルTBL4の例を示す図である。テーブルTBL4も、内部メモリ55に格納される。
よって、テーブルTBL4は、レーザダイオード41の温度に応じたピーク波長λが設定されたテーブルである。
テーブルTBL5は、フォトダイオード43の温度T2とピーク波長λに応じたフォトダイオード43の感度係数Kを格納している。フォトダイオード43の感度係数Kは、フォトダイオード43の温度T2に応じて異なると共に、ピーク波長によっても異なる。
次に、レーザダイオード41の駆動制御における出射光量の温度補正について説明する。本実施の形態における、発光部33の出射光量の温度補正処理は、上述した図9の処理と同じ流れであるので、図9を用いて、検出光量温度補正回路54の処理を説明する。
検出光量温度補正回路54は、例えば、レーザダイオード41の温度T1が仮に温度t1で、出射光量のLD出力設定値SSOがO12であるとき、レーザダイオード41の駆動条件である駆動電流値は、i2が選択される(S1)。このとき、レーザダイオード41の温度T1が温度t1であるので、レーザ光のピーク波長は、λ1である。レーザダイオード41が駆動電流i2で駆動される。
すなわち、検出光量温度補正回路54は、レーザダイオード41の温度T1に応じた照明光の波長を加味して、フォトダイオード43の受光量を補正する。具体的には、検出光量温度補正回路54は、レーザダイオード41の温度T1に応じた照明光のピーク波長データを格納するテーブルTBL4と、フォトダイオード43の温度T2とピーク波長λに応じた感度データを格納するテーブルTBL5を用いて、フォトダイオード43の受光量を補正する。
LD制御回路32は、S7で算出された差分によって、光量の駆動信号DDを補正する(S8)。
さらに温度によるレーザダイオード41の波長シフトも考慮した光源の光量が調整されるので、得られる内視鏡画像の明るさも適切な明るさになる。
上述した実施の形態では、照明光の出射光量により、内視鏡画像の明るさを適切に制御しているが、レーザダイオード41及びフォトダイオード43の少なくとも一方の温度に基づいて、画像処理も利用して、内視鏡画像の明るさ及び色を制御するようにしてもよい。
図15は、本第2の実施の形態の変形例に係わる、光量の差分を補正するためのテーブルTBL6の例を示す図である。
図15に示すテーブルTBL6の各波長λ1、λ2、λ3、λ4は、ピーク波長の範囲を規定している。ここでは、4つの波長λ1、λ2、λ3、λ4に対応して、ゲイン係数G1、G2、G3、G4がテーブルTBL6に格納されている。
テーブルTBL7は、照明光のピーク波長に応じたホワイトバランス係数が設定されたテーブルである。
第1及び第2の実施の形態と同じ処理については、説明は簡略に説明し、異なる処理の部分についてのみ説明する。
S1からS6までの処理を実行後、検出光量温度補正回路54は、S6で算出されたLD出力推定値ESOと、LD出力設定値SSOとの差分s1を算出すると共に、ピーク波長の設定値と推定値との差分s2も算出する(S7)。
もしも、レーザダイオード41の温度T1及びフォトダイオード43の温度T2のうち高い方の温度が、t1からt4にあるときは、LD制御が選択され、t5にあるときは、画像処理が選択される。
画像処理により行うと判定されると、検出光量温度補正回路54は、算出された差分データs1,s2を、図2において点線で示すように、制御部61へ出力する。差分データs1,s2は、画像取得装置24から本体部3へ送信される(S10)。
画像処理回路73は、図15のテーブルTBL6中の波長間のゲイン係数の差分から、受信した差分s1が0になるようなゲイン調整量を算出し、内視鏡画像の各画素値にゲイン調整量を加算することによって、内視鏡画像の明るさを補正する。
以上のように、LD制御回路32は、温度T1又は温度T2の少なくともいずれか一方の温度が所定の温度t5以上になると、そのいずれか一方の温度が所定の温度t5を超えないように、光源の駆動を制御する。そして、画像処理回路73が、温度T1又は温度T2の少なくともいずれか一方の温度が所定の温度t5以上になると、画像の輝度を上げると共に、画像の色も調整する。
本発明の一態様の内視鏡用光源装置は、光量制御可能な光源と、前記光源からの照明光の一部を受光する受光素子と、前記光源の第1の温度を検出する第1の温度センサと、前記受光素子の第2の温度を検出する第2の温度センサと、前記第2の温度に基づいて、前記受光素子の受光量を補正する受光量補正部と、前記受光量補正部より補正された補正後の受光量と前記第1の温度に基づいて、前記照明光の光量が設定値になるように前記光源の駆動を制御する駆動制御部と、を具備する。
本発明の一態様の内視鏡は、本発明の一態様の内視鏡用光源装置を有する。
Claims (12)
- 光量制御可能な内視鏡用の光源により照明光を出射する光源装置と、
前記照明光の反射光を受光して得られた撮像信号を受信することによって画像を取得する画像取得装置と、
前記光源の前記照明光の一部を受光する受光素子と、
前記光源の第1の温度を検出する第1の温度センサと、
前記受光素子の第2の温度を検出する第2の温度センサと、
前記第2の温度に基づいて、前記受光素子の受光量を補正する受光量補正部と、
前記受光量補正部より補正された補正後の受光量と前記第1の温度に基づいて、前記照明光の光量が設定値になるように前記光源の駆動を制御する駆動制御部と、
を有する、ことを特徴とする内視鏡システム。 - 前記駆動制御部は、前記補正後の受光量と前記設定値の差分と、前記第1の温度とに基づいて、前記差分が小さくなるように、前記光源を駆動する駆動信号を補正する、ことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。
- 前記受光量補正部は、前記第2の温度に応じた前記受光素子の感度データを格納する第1のテーブルを用いて、前記受光素子の受光量を補正する、ことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。
- 前記受光量補正部は、前記第1の温度に応じた前記照明光の波長を加味して、前記受光素子の受光量を補正する、ことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。
- 前記受光量補正部は、前記第1の温度に応じた前記照明光のピーク波長データを格納する第2のテーブルと、前記第2の温度と前記ピーク波長に応じた感度データを格納する第3のテーブルを用いて、前記受光素子の受光量を補正する、ことを特徴とする請求項4に記載の内視鏡システム。
- 前記内視鏡は、前記照明光を導光するための光ファイバを有し、
前記受光素子は、前記光ファイバの前記照明光の入射端の近傍に配置されている、ことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 - 前記内視鏡は、前記照明光を導光するための光ファイバを有し、
前記受光素子は、前記光ファイバの前記照明光の出射端の近傍に配置されている、ことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。 - 前記受光素子と前記第2の温度センサは、回路基板を挟んで前記基板上に搭載されている、ことを特徴とする、請求項1に記載の内視鏡システム。
- 前記光源及び前記受光素子は、前記内視鏡の操作部内、又は前記操作部の近傍部分内に設けられており、
前記駆動制御部は、前記第1の温度又は前記第2の温度の少なくともいずれか一方の温度が所定の温度以上になると、前記いずれか一方の温度が前記所定の温度を超えないように、前記光源の駆動を制御する、ことを特徴とする、請求項1に記載の内視鏡システム。 - 前記第1の温度又は前記第2の温度の少なくともいずれか一方の温度が前記所定の温度以上になると、前記画像の輝度を上げる画像処理回路を有する、ことを特徴とする、請求項9に記載の内視鏡システム。
- 前記第1の温度に応じた前記照明光のピーク波長データを格納する第2のテーブルと、前記ピーク波長に応じた色係数データを格納する第4のテーブルを用いて、前記画像の色を調整する画像処理回路を有する、ことを特徴とする、請求項9に記載の内視鏡システム。
- 前記内視鏡は、前記光源から出射された光の一部を波長変換する蛍光体を有し、
前記照明光は、前記光源から出射された光と、波長変換された光の混合光である、ことを特徴とする請求項1に記載の内視鏡システム。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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