JP6120722B2 - 観察装置及び観察装置の作動方法 - Google Patents
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Description
[第1実施形態]
本実施形態に係る観察装置1は、図1に示すように、対象物OJの内部である外光が入らないような観察対象部OEを観察するためのものであり、照明装置2と、画像取得部3と、画像表示部4と、故障判定領域設定部5と、代表値抽出部6と、故障判定部7と、を有する。照明装置2は、対象物OJの内部の観察対象部OEに向かって照明光を照射する。画像取得部3は、観察対象部OEからの反射光を受光し、観察対象部OEの画像(観察対象画像)を取得する。画像取得部3で取得された観察対象画像は、例えばCRT又は液晶ディスプレイなどである画像表示部4に入力されて、表示される。また、上記観察対象画像は、故障判定領域設定部5にも入力される。故障判定領域設定部5は、上記観察対象画像内に上記照明装置2の故障判定に用いる故障判定領域を設定し、その設定した故障判定領域の画素値を故障判定領域情報として代表値抽出部6に入力する。代表値抽出部6は、上記故障判定領域情報から故障判定領域における画素値の状態を示す代表値を抽出し、その抽出した代表値を故障判定部7に入力する。故障判定部7は、上記代表値の変化に基づいて照明装置2の故障判定を行い、故障と判定した場合には、そのことを示す故障判定信号を照明装置2に入力することで照明装置2の動作を制御するとともに、故障判定信号を画像表示部4にも入力して故障の発生をユーザに通知する。
照明装置2は、1次光を射出する光源21と、入射された1次光をそれとは異なる光学特性の2次光に変換して射出する光変換部材22と、光源21を制御する光源制御部23と、光源21から射出された1次光を光変換部材22に導光する導光部材と、を有する。導光部材は、光ファイバ24a,24b,24cと、光カプラ25と、光コネクタ26a,26b,26cと、を含む。
本実施形態に係る観察装置1では、まず、ステップS1において、画像取得部3の撮像部31により、観察対象画像を所定のフレームレートで取得する。フレームレートは例えば30fpsである。撮像部31は、撮像した画像の青色、緑色及び赤色の画素信号を画像処理部32へ出力する。画像処理部32は、撮像部31から入力された各色の画素信号に対して画像処理を行う。画像処理部32は、画像処理後の画素信号を観察対象画像として画像表示部4及び故障判定領域設定部5へ出力する。画像表示部4は、この観察対象画像を表示する。
本実施形態によれば、画像取得部3で取得された時点の光源21からのレーザ光量に対する故障判定領域の画素値の変化を基に故障を判定するので、画像取得部3が取得した観察対象画像33の画像処理等で対応可能である。したがって、光学部材又は検出器を新たに追加することなく、照明装置2の故障判定ができる。
次に、本実施形態の変形例について説明する。
照明装置2が正常に動作している状態では、故障判定領域における赤色画素値の画像上の分布の重心は、例えば、一方の光変換部材22から観察対象部OEに照射される照明光と、もう一方の光変換部材22から観察対象部OEに照射される照明光とが重なる部分の中心付近に存在する。これは、観察対象画像33においては、図7中の左側に示すように、故障判定領域(注目領域36)内の赤色画素値の分布の重心37が、2つの光変換部材22の一方(光変換部材1)からの照明光の反射光381と、2つの光変換部材22の他方(光変換部材2)からの照明光の反射光382とが重なる部分の中心付近に存在するということである。
本第2実施形態に係る観察装置1は、上記第1実施形態に係る観察装置1と同様の構成を有するが、故障判定する故障モード及び故障判定の処理が異なる。以下、第1実施形態と異なる部分を説明する。 光変換部材22に設けられる蛍光体223が外力などによって脱離したり、蛍光体223を保持するホルダ221ごと脱離したりするような故障では、レーザ光が波長変換されずに観察対象部OEに照射される。例えば、第1実施形態に示した光変換部材22では、YAG蛍光体が脱離することによって、青色LDが観察対象部OEに直接射出される。このような故障においては、射出される照明光の色の変化によって、反射光の色も変化する。したがって、色変化に対応する故障判定の処理が必要である。
本第3実施形態に係る観察装置1は、第1実施形態の観察装置1の構成に加えて、第2実施形態で説明した機能を備える代表値抽出部と故障判定部とをさらに備えるものである。すなわち、本第3実施形態に係る観察装置1は、図8に示すように、複数の代表値抽出部6a,6bと故障判定部7a,7bとを備え、代表値抽出部6a及び故障判定部7aは第1実施形態における代表値抽出部6及び故障判定部7と同様のものであり、代表値抽出部6b及び故障判定部7bは第2実施形態における代表値抽出部6及び故障判定部7と同様のものである。また、本第3実施形態に係る観察装置1は、それら複数の故障判定部7a,7bでなされた複数の故障判定の結果の情報を基に故障の危険レベルに応じた信号を光源制御部23及び画像表示部4へ出力する故障対応判断部8をさらに有する。
ここで、観察装置1の移動や対象物OJ自身が動くことにより、例えば、図10に示すように、時刻tn−2に取得した観察対象画像33の注目領域36n−2と、時刻tn−1に取得した観察対象画像33の注目領域36n−1と、時刻tnに取得した観察対象画像33の注目領域36nと、の3つの注目領域は、一致しない。そこで、本実施形態では、時刻tnにおける故障判定に用いる故障判定領域39として、それら3つの注目領域36n−2,36n−1,36nにおいて重複した領域を用いる。故障判定領域設定部5は、このようにして設定した時刻tnにおける故障判定領域39の画素値情報を故障判定領域情報として代表値抽出部6a,6bへ出力する。なお、故障判定間隔は、第1実施形態と同様、フレームレートに対応した間隔であり、tn−tn−1で表される。
Claims (25)
- 1次光を射出する光源と、前記光源から射出された前記1次光を導光する導光部材と、前記導光部材によって導光された前記1次光を受光して、前記1次光とは異なる光学特性の2次光に変換して射出する少なくとも1つの光変換部材と、を有し、前記光変換部材から射出される光を照明光として観察対象部へ照射する照明装置と、
前記観察対象部を撮像し、複数の画素により構成される観察対象画像を繰り返し取得する画像取得部と、
前記観察対象画像内に前記照明装置の故障判定に用いる故障判定領域を設定する故障判定領域設定部と、
前記故障判定領域における画素値の状態を示す代表値を抽出する代表値抽出部と、
前記代表値の変化に基づいて前記照明装置の故障判定を行う故障判定部と、
を具備する観察装置。 - 前記故障判定領域設定部は、前記観察対象画像内で、前記照明装置の故障時における前記代表値の変化を検出するために充分な反射光が得られる距離に前記観察対象部が存在する領域を注目領域に設定し、前記観察対象画像内の前記注目領域を基に前記故障判定領域を設定する請求項1に記載の観察装置。
- 前記故障判定領域設定部は、周期的に繰り返し取得される前記観察対象画像の各々に対して前記注目領域を設定し、故障判定領域設定期間に取得した複数の前記観察対象画像に対して夫々に設定した複数の前記注目領域を基に前記故障判定領域を設定する請求項2に記載の観察装置。
- 前記故障判定領域設定部は、前記故障判定領域設定期間に取得した複数の前記観察対象画像に対して設定した前記複数の注目領域において、重複した領域を前記故障判定領域として設定する請求項3に記載の観察装置。
- 前記故障判定領域設定部は、前記観察対象画像においてコントラストが高い領域を前記注目領域とする請求項2に記載の観察装置。
- 前記画像取得部は、赤色画素、緑色画素、青色画素を有する撮像部を有し、
前記故障判定領域設定部は、前記観察対象画像の前記緑色画素の画素値と前記青色画素の画素値のいずれか1つの画素値を基にコントラストを算出し、コントラストが高い領域を前記注目領域とする請求項5に記載の観察装置。 - 前記故障判定領域設定部は、前記観察対象画像において所定の画素値以上の画素の領域を前記注目領域とする請求項2に記載の観察装置。
- 前記画像取得部は、赤色画素、緑色画素、青色画素を有する撮像部を有し、
前記故障判定領域設定部は、前記観察対象画像において前記赤色画素の画素値が所定の画素値以上の画素の領域を前記注目領域とする請求項7に記載の観察装置。 - 前記故障判定領域設定部は、前記観察対象画像において前記注目領域が存在しない場合には、直前に取得された観察対象画像の注目領域を今回の故障判定のための注目領域とする請求項2乃至8の何れか1項に記載の観察装置。
- 前記故障判定部は、直前に取得された前記観察対象画像内の前記故障判定領域から抽出された前記代表値を基に故障判定基準を設定し、現時点に取得した前記観察対象画像内の前記故障判定領域から抽出された前記代表値と前記設定した故障判定基準との関係を基に前記照明装置の故障判定をする請求項1に記載の観察装置。
- 前記故障判定部は、所定の故障判定間隔で繰り返し前記照明装置の故障判定を実施し、
前記故障判定間隔内における、前記観察装置と前記観察対象部との距離の変化及び撮像範囲の変化による、前記照明装置の正常動作時の前記代表値の変化と、前記照明装置の故障時の前記代表値の変化と、を基にして、前記正常動作時の前記代表値の変化においては故障と判定せず、前記故障時の前記代表値の変化においては故障と判定するように、前記故障判定基準を設定する請求項10に記載の観察装置。 - 前記代表値抽出部は、前記故障判定領域における所定の画素値の情報から前記代表値を抽出する請求項10又は11に記載の観察装置。
- 前記代表値抽出部は、前記観察対象画像取得時の前記1次光の光量に対する前記故障判定領域における前記所定の画素値の比を前記代表値とし、
前記故障判定部は、前記代表値が、前記故障判定基準よりも小さい場合に故障と判定する請求項12に記載の観察装置。 - 前記代表値抽出部は、前記故障判定領域における、前記所定の画素値の画像上の分布の位置の変化を示す値を前記代表値とする請求項12に記載の観察装置。
- 前記画像取得部は、赤色画素、緑色画素、青色画素を有する撮像部を有し、
前記所定の画素値は、前記赤色画素の画素値である請求項13又は14に記載の観察装置。 - 前記画像取得部は、赤色画素、緑色画素、青色画素を有する撮像部を有し、
前記代表値抽出部は、前記故障判定領域における、前記観察対象部からの前記照明光の反射光の色の変化を示す値を前記代表値とする請求項12に記載の観察装置。 - 前記光源を制御するための光源制御部をさらに具備し、
前記故障判定部は、故障として判定した場合、前記光源制御部へ故障判定信号を出力し、
前記光源制御部は、前記故障判定信号を受けると、前記1次光の光量を安全な光量に設定するように、前記光源を制御する請求項1に記載の観察装置。 - 前記観察対象画像及び前記故障判定の結果を表示する画像表示部をさらに具備し、
前記故障判定部は、故障として判定した場合、前記画像表示部へ故障判定信号を出力し、
前記画像表示部は、前記故障判定信号を受けると、ユーザに対して故障を通知する請求項1に記載の観察装置。 - 故障時の対応を判断する故障対応判断部をさらに具備し、
前記故障対応判断部は、前記故障判定領域から夫々異なる代表値を抽出し、夫々異なる前記代表値の変化に基づいてなされた複数の故障判定の結果を基に故障の危険レベルに応じた信号の出力を行う請求項1に記載の観察装置。 - 前記照明装置は、前記光変換部材以外の少なくとも一つの光変換部材をさらに有し、
前記導光部材は、前記1次光を分岐して前記複数の光変換部材へ導光し、
前記複数の光変換部材から射出される照明光は、前記光源が点灯又は消灯したときに、全て同期して照明光の点灯又は消灯を行う請求項1に記載の観察装置。 - 1次光を射出する光源と、前記光源から射出された前記1次光を導光する導光部材と、前記導光部材によって導光された前記1次光を受光して、前記1次光とは異なる光学特性の2次光に変換して射出する少なくとも1つの光変換部材と、を有し、前記光変換部材から射出される光を照明光として観察対象部へ照射する照明装置を備えた観察装置の作動方法であって、
前記観察装置は、前記観察対象部を撮像し、複数の画素により構成される観察対象画像を繰り返し取得し、
前記観察装置は、前記観察対象画像内に前記照明装置の故障判定に用いる故障判定領域を設定し、
前記観察装置は、前記故障判定領域における画素値の状態を示す代表値を抽出し、
前記観察装置は、前記代表値の変化に基づいて前記照明装置の故障判定を行う、
観察装置の作動方法。 - 前記観察装置が行う前記照明装置の故障判定は、直前に取得された前記観察対象画像内の前記故障判定領域から抽出された前記代表値を基に故障判定基準を設定し、現時点に取得した前記観察対象画像内の前記故障判定領域から抽出された前記代表値と前記設定した故障判定基準との関係を基に行われる請求項21に記載の観察装置の作動方法。
- 前記観察装置が行う前記照明装置の故障判定において、前記照明装置が故障として判定した場合、前記観察装置は、前記1次光の光量を安全な光量に設定するように前記光源を制御する請求項21又は22に記載の観察装置の作動方法。
- 前記観察装置が行う前記照明装置の故障判定において、前記照明装置が故障として判定した場合、前記観察装置は、使用者に対して故障を通知する請求項21又は22に記載の観察装置の作動方法。
- 前記観察装置が行う前記代表値の抽出において、前記観察装置は、前記故障判定領域から夫々異なる複数の代表値を抽出し、
前記観察装置が行う前記照明装置の故障判定において、前記観察装置は、夫々異なる前記複数の代表値の変化に基づいて夫々危険レベルの異なる複数の故障判定を実施し、
前記観察装置は、前記複数の故障判定の結果の情報を基に故障の危険レベルに応じて、前記1次光の光量を安全な光量に設定または、ユーザに対する故障通知を行う請求項21又は22に記載の観察装置の作動方法。
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