JP6597635B2 - 照明装置及び照明装置の作動方法並びに画像取得システム - Google Patents
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Description
<1.第1の実施の形態(RGB各色の出射光の光量を制御する例)>
[1.1.画像取得システムの全体構成例]
(1.1.1.照明装置の構成例)
(1.1.2.撮像処理装置の構成例)
[1.2.照明装置の制御処理例]
<2.第2の実施の形態(共通の制御部を有する例)>
<3.第3の実施の形態(白色光及びRGB各色の出射光の光量を制御する例)>
[3.1.画像取得システムの全体構成例]
[3.2.照明装置の制御処理例]
(3.2.1.ホワイトバランス調整処理例)
(3.2.2.色温度調整処理例)
(3.2.3.光量調整処理例)
(3.2.4.合波比調整処理例)
<4.第4の実施の形態(光源の劣化判定処理機能を有する例)>
<5.第5の実施の形態(カラーセンサを用いる例)>
[1.1.画像取得システムの全体構成例]
まず、図1を参照して、本開示の第1の実施の形態に係る画像取得システム10の概略構成について説明する。図1は、本実施形態に係る画像取得システム10の全体構成を示すブロック図である。この画像取得システム10は照明装置100と撮像処理装置200とを備え、例えば内視鏡システムとして構成される。ただし、内視鏡システムは画像取得システム10の一例であって、電子顕微鏡システム等の他のシステムであってもよい。
照明装置100は、白色光源130W、赤色光源130R、緑色光源130G、青色光源130B、白色光源制御部110W、赤色光源制御部110R、緑色光源制御部110G、青色光源制御部110B及び合波部170を備える。また、照明装置100は、赤色光モニタ部150R、緑色光モニタ部150G及び青色光モニタ部150Bを備える。
白色光源130Wは、例えば青色LED(Light Emitting Diode)と、当該青色LEDの発光光により励起され黄色光を発光する蛍光体とを備えて構成される。係る白色光源130Wは、キセノンランプやハロゲンランプ等のランプ光源とは異なり、出射される白色光の光量が電気的に調節可能になっている。ただし、白色光源130Wは、上記の例に限られず、白色光を出射できるものであればよい。
赤色光源130Rは、例えばGaInP量子井戸構造レーザダイオード等の半導体レーザからなり、青色光源130Bは、例えばGaInN量子井戸構造レーザダイオード等の半導体レーザからなる。緑色光源130Gは、例えば、半導体レーザによって励起される固体レーザからなる。本実施形態に係る照明装置100では、RGB光源が半導体レーザの制御による3色光源からなり、キセノンランプやハロゲンランプ等のランプ光源とは異なり、出射光の光量が電気的に調節可能になっている。
赤色光モニタ部150R、緑色光モニタ部150G及び青色光モニタ部150Bは、例えばフォトダイオードからなる。赤色光モニタ部150Rは赤色光源130Rの出射光の光量を検出する。緑色光モニタ部150Gは緑色光源130Gの出射光の光量を検出する。青色光モニタ部150Bは青色光源130Bの出射光の光量を検出する。赤色光モニタ部150Rについて説明すれば、フォトダイオードからなる赤色光モニタ部150Rは、赤色光源130Rから出射された出射光(赤色光)の一部を受光し、受光した光の光量を電圧信号に変換して赤色光源制御部110Rに送信する。緑色光モニタ部150G及び青色光モニタ部150Bも同様に、緑色光又は青色光の一部を受光し、受光した光の光量を電圧信号に変換して緑色光源制御部110G又は青色光源制御部110Bに送信する。
合波部170は、白色光源130W、赤色光源130R、緑色光源130G及び青色光源130Bからそれぞれ出射された白色光、赤色光、緑色光及び青色光を合波する。本実施形態に係る照明装置100においては、赤色光、緑色光及び青色光それぞれの光量を調節することにより、赤色光、緑色光及び青色光の輝度Lr,Lg,Lbのバランスが変更される。これにより、白色光との合波後の照明光の色温度が調節される。
図1に示した白色光源制御部110Wは白色光源130Wを駆動制御し、赤色光源制御部110Rは赤色光源130Rを駆動制御する。また、緑色光源制御部110Gは緑色光源130Gを駆動制御し、青色光源制御部110Bは青色光源130Bを駆動制御する。このうち、白色光源制御部110Wは、白色光源130Wに供給する駆動電流を制御する。また、赤色光源制御部110Rは、撮像処理装置200の受光部230により検出される輝度Lrと、赤色光モニタ部150Rにより検出される光モニタ値Qrとの相関関係に基づいて、赤色光源130Rに供給する駆動電流を制御する。緑色光源制御部110G及び青色光源制御部110Bも同様に、撮像処理装置200の受光部230により検出される輝度Lg,Lbと、各色光モニタ部150G,150Bにより検出される光モニタ値Qg,Qbとの相関関係に基づいて、緑色光源130G又は青色光源130Bの駆動電流を制御する。
撮像処理装置200は、光学系210、受光部230、撮像処理部250を備える。光学系210は、照明装置100から照射された照明光を取り込む。本実施形態に係る内視鏡システムの場合、光学系210は、内視鏡プローブの先端に設けられた観察窓を介して、照明光を取り込むようにし得る。
以上、本実施形態に係る画像取得システム10の全体構成例について説明した。次に、本実施形態に係る画像取得システム10における照明装置100の制御処理について説明する。
本開示の第2の実施の形態は、白色光源、赤色光源、緑色光源及び青色光源が共通の制御部により駆動制御される点で、第1の実施の形態とは異なる。以下、第1の実施の形態に係る照明装置と異なる点を中心に説明する。
本開示の第3の実施の形態は、赤色光源、緑色光源及び青色光源だけでなく、白色光源についても、光モニタ部で検出される光量と受光部で検出される輝度との相関関係に基づいて制御される点で、第1の実施の形態とは異なる。以下、第1の実施の形態に係る照明装置と異なる点を中心に説明する。
図10は、本実施形態に係る画像取得システム30の全体構成を示すブロック図である。この画像取得システム10は、第1の実施の形態の画像取得システム10と同様に、照明装置400と撮像処理装置200とを備え、例えば内視鏡システムとして構成される。このうち、撮像処理装置200は、白色光源制御部110Wに対しても信号を出力する点以外は、第1の実施の形態に係る画像取得システム10の撮像処理装置200と同様に構成し得る。
以上、本実施形態に係る画像取得システム30の全体構成例について説明した。次に、本実施形態に係る画像取得システム30における照明装置400の制御処理について説明する。
図12は、本実施形態に係る照明装置400によるホワイトバランス調整処理例のフローチャートを示している。このホワイトバランス調整処理は、照射される照明光におけるRGB各色の光の輝度があらかじめ設定された目標値Lr_X,Lg_X,Lb_Xとなるように、各光源からの出射光の光量を調節する例である。ホワイトバランス調整処理のフローは、例えば、使用者によって、図示しないホワイトバランス調整処理開始ボタンが押下されたときに開始されるようにしてもよい。
図17は、本実施形態に係る照明装置400による色温度調整処理例のフローチャートを示している。この色温度調整処理のフローは、現在照射されている照明光の光量(Qx)を維持したまま、赤色光、緑色光及び青色光の輝度の比(RGB比)を変更して照明光の色温度を調節する処理のフローである。
図18は、本実施形態に係る照明装置400による光量調整処理例のフローチャートを示している。この光量調整処理のフローは、現在照射されている照明光の色温度、すなわち、赤色光、緑色光、青色光の輝度の比(RGB比)を維持したまま、照明光の光量を調節する処理のフローである。
図19は、本実施形態に係る照明装置400による合波比調整処理例のフローチャートを示している。この合波比調整処理のフローは、現在照射されている照明光の光量及び色温度(RGB比)を維持したまま、白色光源130Wから出射される白色光と、RGB光源から出射される出射光(以下、「RGB光」ともいう。)との合波比を調節する処理のフローである。
本開示の第4の実施の形態は、各光源の制御部が、光源の劣化を判定する劣化判定部としての機能を有する点で、上記の各実施の形態とは異なっている。例えば、第1の実施の形態に係る赤色光源制御部110R、緑色光源制御部110G、青色光源制御部110B、及び第2の実施の形態に係る制御部330が、光源の劣化を判定する劣化判定部としての機能を有していてもよい。また、第3の実施の形態に係る白色光源制御部110W、赤色光源制御部110R、緑色光源制御部110G及び青色光源制御部110Bが、光源の劣化を判定する劣化判定部としての機能を有していてもよい。
本開示の第5の実施の形態は、1つの光モニタ部により、複数の光源からそれぞれ出射される出射光の光量を検出する点で、上記の各実施の形態とは異なっている。以下、上記の各実施の形態に係る照明装置と異なる点を中心に説明する。
(1)白色光を出射する白色光源と、それぞれの出射光の光量を独立して調整可能なRGB光源と、前記白色光及び前記出射光を合波して照明光とする合波部と、それぞれの前記出射光の光量を制御する制御部と、を備える、照明装置。
(2)前記RGB光源から出射されるそれぞれの前記出射光の光量を検出する光モニタ部を備える、前記(1)に記載の照明装置。
(3)さらに前記白色光源から出射される前記白色光の光量を検出する光モニタ部を備える、前記(2)に記載の照明装置。
(4)前記制御部は、それぞれの前記出射光の光量と、受光部から取得した輝度と、の相関関係に基づいて、前記出射光の光量を制御する、前記(2)に記載の照明装置。
(5)前記制御部は、それぞれの前記白色光及び前記出射光の光量と、受光部から取得した輝度と、の相関関係に基づいて、前記白色光及び前記出射光の光量を制御する、前記(3)に記載の照明装置。
(6)前記制御部は、それぞれの前記出射光について、前記出射光を異なる光量で出射したときにそれぞれ取得された輝度に基づいて前記相関関係を算出する、前記(4)に記載の照明装置。
(7)前記制御部は、前記白色光を異なる光量で出射したときにそれぞれ取得されたRGBそれぞれの輝度に基づいて、前記白色光の光量とRGBそれぞれの輝度との前記相関関係を算出する、前記(5)に記載の照明装置。
(8)前記白色光源はLED光源であり、前記RGB光源はレーザ光源である、前記(1)〜(7)のいずれか1項に記載の照明装置。
(9)前記光モニタ部により検出される光量に基づいて、前記RGB光源の劣化を判定する劣化判定部を備える、前記(2)〜(8)のいずれか1項に記載の照明装置。
(10)白色光源から出射された白色光に対して合波する、RGB光源から出射されるそれぞれの出射光の光量を制御し、所望の輝度の照明光とする、照明装置の制御方法。
(11)それぞれの前記出射光の光量と、受光部から取得した輝度と、の相関関係に基づいて、前記出射光の光量を制御する、前記(10)に記載の照明装置の制御方法。
(12)前記白色光の光量と、前記受光部から取得したRGBそれぞれの輝度と、の相関関係に基づいて、前記白色光の光量を制御する、前記(11)に記載の照明装置の制御方法。
(13)それぞれの前記出射光の光量と、受光部から取得した輝度と、の相関関係に基づいて、前記照明光のRGBそれぞれの輝度が所望の輝度となるように、それぞれの前記出射光の光量を制御する、前記(10)〜(12)のいずれか1項に記載の照明装置の制御方法。
(14)それぞれの前記出射光の光量と、受光部から取得した輝度と、の相関関係に基づいて、前記照明光のRGBそれぞれの輝度が同一になるように、それぞれの前記出射光の光量を制御する、前記(10)〜(12)のいずれか1項に記載の照明装置の制御方法。
(15)それぞれの前記出射光の光量と、受光部から取得した輝度と、の相関関係に基づいて、前記照明光のRGBの輝度の比を維持したままで前記照明光の光量が変更されるように、それぞれの前記出射光の光量を制御する、前記(10)〜(14)のいずれか1項に記載の照明装置の制御方法。
(16)それぞれの前記出射光の光量と、受光部から取得した輝度と、の相関関係に基づいて、前記照明光の光量を維持したままで前記照明光のRGBの輝度の比が変更されるように、それぞれの前記出射光の光量を制御する、前記(10)〜(15)のいずれか1項に記載の照明装置の制御方法。
(17)それぞれの前記出射光の光量を制御するにあたり、前記所望の輝度の照明光におけるRGBそれぞれの輝度値を超えないように前記白色光の光量を制御した後、それぞれの前記出射光の光量を制御する、前記(10)〜(16)のいずれか1項に記載の照明装置の制御方法。
(18)白色光を出射する白色光源と、それぞれの出射光の光量を独立して調整可能なRGB光源と、前記白色光及び前記出射光を合波して照明光とする合波部と、前記照明光を受光する受光部と、それぞれの前記出射光の光量を制御する制御部と、を備える、画像取得システム。
(19)それぞれの前記出射光の光量と、前記受光部により検出された輝度と、の相関関係を算出する算出部を備える、前記(18)に記載の画像取得システム。
(20)前記画像取得システムが、内視鏡システム又は電子顕微鏡システムである、前記(18)又は(19)に記載の画像取得システム。
100,300,400,500 照明装置
110W 白色光源制御部
110R 赤色光源制御部
110G 緑色光源制御部
110B 青色光源制御部
130W 白色光源
130R 赤色光源
130G 緑色光源
130B 青色光源
131 励起光源
133,135 集光レンズ
137 光学結晶
139 共振器ミラー
141 波長変換素子
143 反射部
150W 白色光モニタ部
150R 赤色光モニタ部
150G 緑色光モニタ部
150B 青色光モニタ部
151W,151R,151G,151B 光サンプラ
152 ミラー
153,155,157,571 ダイクロイックミラー
159 レンズ
170 合波部
180 合波モジュール
200 撮像処理装置
210 光学系
230 受光部
250 撮像処理部
310R 赤色光源駆動回路
310G 緑色光源駆動回路
310B 青色光源駆動回路
330 制御部
550 カラーセンサ(光モニタ部)
Claims (18)
- 白色光を出射する白色光源と、
それぞれの出射光の光量を独立して調整可能なRGB光源と、
前記白色光及び前記出射光を合波して照明光とする合波部と、
前記RGB光源から出射されるそれぞれの前記出射光の光量を検出する光モニタ部と、
検出されたそれぞれの前記出射光の光量と、前記照明光を受光する撮像処理装置の受光部から取得したRGBそれぞれの輝度との相関関係を表す前記出射光それぞれの校正式を算出し、前記光モニタ部で検出するそれぞれの前記出射光の光量が、算出したそれぞれの前記校正式に基づいて設定したそれぞれの第1目標値となるように、それぞれの前記出射光の光量を制御する制御部と、
を備える、照明装置。 - 前記制御部は、前記受光部における前記照明光のRGBそれぞれの輝度の第2目標値に対して不足するRGBそれぞれの輝度の不足値を算出し、算出したそれぞれの前記不足値と前記校正式とに基づいて、それぞれの前記第1目標値を設定する、請求項1に記載の照明装置。
- さらに前記白色光源から出射される前記白色光の光量を検出する光モニタ部を備える、請求項1または2に記載の照明装置。
- 前記制御部は、検出されたそれぞれの前記白色光及び前記出射光の光量と、前記受光部から取得したRGBそれぞれの輝度との相関関係を表す前記白色光及び前記出射光それぞれの校正式を算出し、前記光モニタ部で検出するそれぞれの前記白色光及び前記出射光の光量が、算出したそれぞれの前記校正式に基づいて設定したそれぞれの第1目標値となるように、前記白色光及び前記出射光の光量を制御する、請求項3に記載の照明装置。
- 前記制御部は、それぞれの前記出射光について、前記出射光を異なる光量で出射したときにそれぞれ取得された輝度に基づいて前記校正式を算出する、請求項1または2に記載の照明装置。
- 前記制御部は、前記白色光を異なる光量で出射したときにそれぞれ取得されたRGBそれぞれの輝度に基づいて、前記白色光の光量とRGBそれぞれの輝度との前記校正式を算出する、請求項4に記載の照明装置。
- 前記白色光源はLED光源であり、前記RGB光源はレーザ光源である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の照明装置。
- 前記光モニタ部により検出される光量に基づいて、前記RGB光源の劣化を判定する劣化判定部を備える、請求項1〜6のいずれか1項に記載の照明装置。
- 照明装置の作動方法であって、
白色光源が白色光を出射することと、
RGB光源が光量を独立して調整可能なそれぞれの出射光を出射することと、
合波部が前記白色光及び前記出射光を合波して照明光とすることと、
光モニタ部が前記RGB光源から出射されるそれぞれの前記出射光の光量を検出することと、
制御部が、検出されたそれぞれの前記出射光の光量と、前記照明光を受光する撮像処理装置の受光部から取得したRGBそれぞれの輝度との相関関係を表す前記出射光それぞれの校正式を算出し、前記光モニタ部で検出するそれぞれの前記出射光の光量が、算出したそれぞれの前記校正式に基づいて設定したそれぞれの第1目標値となるように、それぞれの前記出射光の光量を制御することと、
を有する、照明装置の作動方法。 - 前記制御部が、前記受光部における前記照明光のRGBそれぞれの輝度の第2目標値に対して不足するRGBそれぞれの輝度の不足値を算出し、算出したそれぞれの前記不足値と前記校正式とに基づいて、それぞれの前記第1目標値を設定する、請求項9に記載の照明装置の作動方法。
- 前記制御部が、検出された前記白色光の光量と、前記受光部から取得したRGBそれぞれの輝度との相関関係を表す前記白色光のRGBそれぞれの校正式を算出し、前記光モニタ部で検出する前記白色光の光量が、算出したそれぞれの前記校正式に基づいて設定したそれぞれの第1目標値となるように、前記白色光の光量を制御する、請求項10に記載の照明装置の作動方法。
- 前記制御部が、前記照明光のRGBそれぞれの輝度が前記第2目標値となるように、それぞれの前記出射光の光量を制御する、請求項10または11に記載の照明装置の作動方法。
- 前記制御部が、前記照明光のRGBそれぞれの輝度が同一になるように、それぞれの前記出射光の光量を制御する、請求項10または11に記載の照明装置の作動方法。
- 前記制御部が、前記照明光のRGBの輝度の比を維持したままで前記照明光の光量が変更されるように、それぞれの前記出射光の光量を制御する、請求項10〜13のいずれか1項に記載の照明装置の作動方法。
- 前記制御部が、前記照明光の光量を維持したままで前記照明光のRGBの輝度の比が変更されるように、それぞれの前記出射光の光量を制御する、請求項10〜13のいずれか1項に記載の照明装置の作動方法。
- 前記制御部が、それぞれの前記出射光の光量を制御するにあたり、前記第2目標値の照明光におけるRGBそれぞれの輝度値を超えないように前記白色光の光量を制御した後、それぞれの前記出射光の光量を制御する、請求項10〜15のいずれか1項に記載の照明装置の作動方法。
- 白色光を出射する白色光源と、
それぞれの出射光の光量を独立して調整可能なRGB光源と、
前記白色光及び前記出射光を合波して照明光とする合波部と、
前記照明光を受光する受光部と、
前記RGB光源から出射されるそれぞれの前記出射光の光量を検出する光モニタ部と、
検出されたそれぞれの前記出射光の光量と、前記受光部から取得したRGBそれぞれの輝度との相関関係を表す前記出射光それぞれの校正式を算出する算出部と、
前記光モニタ部で検出するそれぞれの前記出射光の光量が、算出したそれぞれの前記校正式に基づいて設定したそれぞれの第1目標値となるように、それぞれの前記出射光の光量を制御する制御部と、
を備える、画像取得システム。 - 前記画像取得システムが、内視鏡システム又は電子顕微鏡システムである、請求項17に記載の画像取得システム。
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