| 【発明の名称】 |
照明光の揺らぎ検出装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】小林 弘幸
【住所又は居所】東京都板橋区前野町２丁目３６番９号 ペンタックス株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】光源ランプの揺らぎ現象を定量化し、揺らぎを生じるランプを容易に選別する。
【解決手段】揺らぎ検出装置１０は、輝度レベル測定器１２およびマイクロコンピュータ１４を備える。輝度レベル測定器１２は光源装置２０のランプ２２から出射される照明光の輝度レベルを測定する。マイクロコンピュータ１４は、輝度レベル測定器１２によって検出された照明光の輝度レベルのデータに基づいて照明光の揺らぎ量を算出すると共に、この揺らぎ量に基づいて照明光が揺らいでいるか否かを判定する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源装置に接続されて前記光源装置から出射される照明光の揺らぎを測定する照明光の揺らぎ検出装置であって、
前記照明光の輝度レベルを所定周期で複数回測定する輝度レベル測定手段と、
前記輝度レベル測定手段によって測定された複数の前記輝度レベルのデータに基づいて、前記照明光の揺らぎ量を算出する揺らぎ量算出手段と、
前記揺らぎ量算出手段によって得られた揺らぎ量に基づいて前記照明光が揺らいでいるか否かを判定する判定手段と
を備えることを特徴とする照明光の揺らぎ検出装置。
【請求項２】
電子内視鏡に照明光を供給する光源部と前記電子内視鏡により得られた映像信号に所定の映像信号処理を施して外部に出力する映像信号処理部とを備えた映像信号処理装置に接続されて、前記光源部から出射される照明光の揺らぎを測定する照明光の揺らぎ検出装置であって、
前記電子内視鏡によって被写体を撮像して得られる１フレーム分の映像信号の平均輝度レベルを所定周期で複数回測定する輝度レベル測定手段と、
前記輝度レベル測定手段によって測定された複数フレーム分の前記平均輝度レベルのデータに基づいて、前記照明光の揺らぎ量を算出する揺らぎ量算出手段と、
前記揺らぎ量算出手段によって得られた揺らぎ量に基づいて前記照明光が揺らいでいるか否かを判定する判定手段と
を備えることを特徴とする照明光の揺らぎ検出装置。
【請求項３】
前記揺らぎ量算出手段が、さらに、前記輝度レベル測定手段の測定周期よりも長い第１期間に得られた複数の前記輝度レベルのデータのヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、前記ヒストグラムに基づいて前記輝度レベルの平均値と最大値と最小値とを求め、さらに前記最大値と前記最小値との差分値の前記平均値に対する割合を求めて前記揺らぎ量とする揺らぎ量決定手段とを備え、
前記判定手段は、前記第１期間よりも長い第２期間に得られた複数の前記揺らぎ量の平均値が所定の閾値以上のときに前記照明光が揺らいでいると判定することを特徴とする請求項１または２に記載の照明光の揺らぎ検出装置。
【請求項４】
前記判定手段で用いられる所定の閾値が３ないし１５％であることを特徴とする請求項３に記載の照明光の揺らぎ検出装置。
【請求項５】
前記輝度レベル測定手段の測定周期が１／３０秒であり、前記第１期間が２０秒であり、前記第２期間が２００秒であることを特徴とする請求項３に記載の照明光の揺らぎ検出装置。
【請求項６】
前記判定手段による判定結果を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の照明光の揺らぎ検出装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源から出射される照明光の揺らぎ検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、被写体を目視により観察するための内視鏡やモニタ観察するための電子内視鏡を用いる分野では、内視鏡用光源装置の光源として相対的に照明光量の大きいキセノンランプ等が好適に用いられている。キセノンランプは、円筒内に高圧で封入されたキセノンガス中でアーク放電させることによって発光し、発生した照明光は半球状の反射面によって一点に集光される。内視鏡の場合、キセノンランプからの照明光は、消化器官等に挿入された内視鏡の先端にまで伝送され、その前方の被写体が照明される。そして被写体からの反射光が内視鏡の接眼部へ導かれ、操作者が被写体像を観察することができる（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
キセノンランプのように内部にガスが封入されたランプは、点灯状態が続くと内部のガス温度が上昇し、円筒内においてガスの対流が生じて、この対流したガス内を通過する照明光が変則的に屈折させられ、その輝度レベルが時系列的に一定ではなくなることが知られており、この特有の現象が目視にて認識されるレベルに達した場合は揺らぎと呼ばれている。照明光に揺らぎがあると観察像（特に動画像）においてちらつきが生じ、観察に支障が生じるという問題がある。このため、製品出荷時等には揺らぎを生じるキセノンランプと揺らぎを生じないキセノンランプとを選別する検出作業を行う必要がある。
【０００４】
しかしながら、従来の検出作業では、揺らぎの有無は目視により測定されているため、揺らぎの程度が測定者の主観に左右されるという問題点がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３４０２９３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑みて成されたものであり、光源ランプの揺らぎ現象を定量化し、揺らぎを生じるランプを容易に選別することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１の照明光の揺らぎ検出装置は、光源装置に接続されて光源装置から出射される照明光の揺らぎを測定するものであって、照明光の輝度レベルを所定周期で複数回測定する輝度レベル測定手段と、輝度レベル測定手段によって測定された複数の輝度レベルのデータに基づいて、照明光の揺らぎ量を算出する揺らぎ量算出手段と、揺らぎ量算出手段によって得られた揺らぎ量に基づいて照明光が揺らいでいるか否かを判定する判定手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また本発明に係る第２の照明光の揺らぎ検出装置は、電子内視鏡に照明光を供給する光源部と電子内視鏡により得られた映像信号に所定の映像信号処理を施して外部に出力する映像信号処理部とを備えた映像信号処理装置に接続されて、光源部から出射される照明光の揺らぎを測定するものであって、電子内視鏡によって被写体を撮像して得られる１フレーム分の映像信号の平均輝度レベルを所定周期で複数回測定する輝度レベル測定手段と、輝度レベル測定手段によって測定された複数フレーム分の平均輝度レベルのデータに基づいて、照明光の揺らぎ量を算出する揺らぎ量算出手段と、揺らぎ量算出手段によって得られた揺らぎ量に基づいて照明光が揺らいでいるか否かを判定する判定手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
上記第１および第２の照明光の揺らぎ検出装置において、揺らぎ量算出手段は、さらに、輝度レベル測定手段の測定周期よりも長い第１期間に得られた複数の輝度レベルのデータのヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、ヒストグラムに基づいて輝度レベルの平均値と最大値と最小値とを求め、さらに最大値と最小値との差分値の平均値に対する割合を求めて揺らぎ量とする揺らぎ量決定手段とを備えることが好ましく、このとき判定手段は、例えば、第１期間よりも長い第２期間に得られた複数の揺らぎ量の平均値が所定の閾値以上のときに照明光が揺らいでいると判定する。上記判定手段で用いられる所定の閾値は具体的には３ないし１５％が好ましく、また輝度レベル測定手段の測定周期が１／３０秒であり、第１期間が２０秒であり、第２期間が２００秒であることが好ましい。
【００１０】
上記第１および第２の照明光の揺らぎ検出装置において、判定手段による判定結果を表示する表示手段を備えていてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明の第１実施形態である揺らぎ検出装置を示す模式図である。揺らぎ検出装置１０は内視鏡用の光源装置２０に着脱自在であり、光源装置２０のランプ２２から出射される照明光の揺らぎの有無を検出する。
【００１３】
ランプ２２は、図示しない円筒内に高圧で封入されたキセノンガス中でアーク放電させることによって発光するキセノンランプであり、発生した照明光は半球状の反射面２４によって射出口２６の焦点位置に向かって集光される。
【００１４】
光源装置２０は、例えば消化器官等を目視により観察するための内視鏡（図示せず）、またはモニタ観察するための電子内視鏡（図示せず）と組合されて使用される。光源装置２０を内視鏡に接続した場合、光源装置２０からの照明光は、消化器官等に挿入された内視鏡の先端にまで伝送され、その前方の被写体が照明される。そして被写体からの反射光が内視鏡の接眼部へ導かれ、操作者が被写体像を観察することができる。従って、照明光に揺らぎがあると観察像（特に動画像）においてちらつきが生じ、観察に支障が生じるという問題がある。第１実施形態の揺らぎ検出装置１０は、光源ランプ２２が揺らぎを生じさせるか否かを判定するものであり、光源ランプ２２が揺らぎを生じるランプであると判定されれば、揺らぎのない別のランプに取替えられる。
【００１５】
第１実施形態において、ランプ２２からの照明光が揺らいでいるか否かは、その輝度レベルが１／３０秒以上１／２秒以下の期間において大きく変化するか否かによって判定される。１／３０秒より短い期間での輝度レベルの変化は、相対的に細かな変動であり、目視では揺らぎとして認識されない。またさらに、１／２秒より長い期間での輝度レベルの変化は、相対的に緩やかな変化であり、光源装置２０の自動調光機構（図示せず）によって相殺できる。
【００１６】
揺らぎの程度を示す指標として、所定期間における平均輝度レベルＹａｖｅに対して最大レベル変位量Ｙｍｖａが占める割合が用いられ、この輝度レベルの相対変化の度合いを簡易的に示す割合が揺らぎ量Ｆとして定義される（下記の（１）式を参照）。揺らぎ量Ｆが閾値３〜１５％未満となるような輝度レベルの変化は、相対的に小さい変化であり、目視では揺らぎとして認識されない。なお、最大レベル変位量Ｙｍｖａは、所定期間における輝度レベルの最大値と最小値との差分値である。最大レベル変位量Ｙｍｖａを平均輝度レベルＹａｖｅで割ることによって、揺らぎ量Ｆを求めることができる。
【００１７】
Ｆ＝Ｙｍｖａ／Ｙａｖｅ ・・・（１）
【００１８】
従って、第１実施形態では１／３０秒以上１／２秒以下の期間において揺らぎ量Ｆが閾値３〜１５％以上になるような輝度レベルの変化があったときに、照明光が揺らいでいると判定する。なお、第１実施形態においては、揺らぎ量Ｆは複数回求められ、その平均値が揺らぎ判定に用いられる。これにより、１個の揺らぎ量Ｆで判定する場合に比べて判定精度を高めることができる。
【００１９】
揺らぎ検出装置１０は、光源装置２０のランプ２２から出射される照明光の輝度レベルを測定する輝度レベル測定器（輝度レベル測定手段）１２を備え、揺らぎ検出装置１０が光源装置１０に接続されたとき、輝度レベル測定器１２の検出面はランプ２２の焦点位置に位置決めされる。輝度レベル測定器１２は照明光の輝度レベルに対応した電気信号を発生させる光電変換素子（不図示、例えばフォトカプラ）及びこの電気信号をデジタルデータ（以下、輝度レベルデータと記載する）に変換するＡ／Ｄ変換素子（不図示）を備える。また、揺らぎ検出装置１０は、輝度レベル測定器１２によって検出された輝度レベルデータに基づいて照明光の揺らぎ量Ｆを算出すると共に、この揺らぎ量Ｆに基づいて照明光が揺らいでいるか否かを判定するマイクロコンピュータ（揺らぎ量算出手段および判定手段）１４を備え、このマイクロコンピュータ１４には測定された輝度レベルデータを記憶するメモリ１６が設けられる。また、マイクロコンピュータ１４には、揺らぎ検出装置１０の揺らぎ検出処理の開始および中止を指示するための入力装置、例えばキーボードやマウス（図示せず）が接続される。揺らぎ検出装置１０には、商用電源に接続されて輝度レベル測定器１２、マイクロコンピュータ１４等に所定の電源電圧を供給するための電源部（図示せず）が内蔵される。また、揺らぎ検出装置１０の外側面には電源部の動作の開始および停止を制御するための電源スイッチ１８が設けられる。
【００２０】
揺らぎ検出装置１０は別体のパーソナルコンピュータ３０にシリアル伝送方式で接続され、パーソナルコンピュータ３０は、所定のプログラムを搭載し、入力装置（キーボードまたはマウス）を操作してこのプログラムを動作させることにより、揺らぎ検出装置１０に前述の指示信号を出力すると共に、マイクロコンピュータ１４から出力された判定結果のデータに基づいてモニタ画面（表示手段）３２に判定結果を表示することができる。また、モニタ画面３２には判定結果だけでなく検出経過を示す種々のデータを表示可能である。なお、揺らぎ検出装置１０に図示しない表示部を設けて、パーソナルコンピュータ３０を接続せずに表示部に直接判定結果を表示させてもよい。
【００２１】
図２を参照して揺らぎ検出装置１０の動作を説明する。図２（ａ）は照明光の輝度レベルの径時変化と共に揺らぎ検出装置１０の動作をランプ点灯開始から揺らぎ検出終了まで示すタイミングチャートである。図２（ｂ）は図２（ａ）の一部を拡大して示す図である。
【００２２】
図２（ａ）に示すように、照明光の輝度レベルはランプ２２の点灯開始からある程度時間が経過するまで安定しないため、輝度レベルが安定するまでに要する時間ｔ０を経過した後に、揺らぎ検出処理が開始される。揺らぎ検出処理では、輝度レベル測定器１２によって照明光の輝度レベルＹを周期Ｔ１でα回だけ測定する輝度レベル測定処理（図２（ｂ）参照）と、続いてα個の輝度レベルＹのデータに基づいて１個の揺らぎ量Ｆを求める揺らぎ量算出処理とが周期Ｔ２でβ回だけ繰り返され、さらに総計β個の揺らぎ量Ｆに基づいてランプ２２が揺らいでいるか否かを判定する判定処理と、その判定結果をパーソナルコンピュータ３０でモニタ表示するために出力する出力処理とが行われる。
【００２３】
ここで輝度レベル測定処理における輝度レベルＹのデータ数を示す整数変数をｍ（０≦ｍ＜α）とし、第（ｍ＋１）回目の測定によって得られた輝度レベルをＹ［ｍ］で示す。１回の輝度レベル測定処理でα個の輝度レベルデータＹ［０］〜Ｙ［α−１］が得られる。図２（ｂ）は第１回目（ｍ＝０）の輝度レベル測定処理を示しており、図中Ｙｍａｘ［０］はα個の輝度レベルデータＹ［０］、Ｙ［１］…Ｙ［α−１］の中の最大値、Ｙｍｉｎ［０］はそれらの最小値、Ｙａｖｅ［０］はそれらの平均値である。
【００２４】
また、揺らぎ量Ｆのデータ数を示す整数変数をｎ（０≦ｎ＜β）とし、第（ｎ＋１）回目の揺らぎ量算出処理によって得られた揺らぎ量をＦ［ｎ］で示す。図２（ａ）に示すように揺らぎ検出処理では総計β個の揺らぎ量Ｆ［０］〜Ｆ［β−１］が得られる。なお、図２（ａ）では第１回目、第２回目および第β回目の輝度レベル測定処理および揺らぎ量算出処理のみが示され、個々の輝度レベル測定処理で得られた輝度レベルデータの平均値がＹａｖｅ［０］、Ｙａｖｅ［１］、Ｙａｖｅ［９］で示される。
【００２５】
１回の輝度レベル測定処理に要する期間はＴ４（＝Ｔ１×（α−１））で示され、輝度レベル測定処理の周期である第１期間Ｔ２は測定時間Ｔ４よりも相対的に長く設定される。揺らぎ量算出処理に要する期間はＴ５（≦Ｔ２−Ｔ４）で示される。第β回目の揺らぎ量算出処理が終了すると、続く期間Ｔ６においてβ個の揺らぎ量Ｆ［０］〜Ｆ［β−１］に基づいてランプ２２が揺らいでいるか否かが判定されて、その判定結果がパーソナルコンピュータ３０に出力される。従って、揺らぎ検出処理全体に要する第２期間Ｔ３は｛Ｔ２×（β−１）＋Ｔ４＋Ｔ５＋Ｔ６｝となる。
【００２６】
第１実施形態では、輝度レベル測定処理における測定回数αが３００に設定され、揺らぎ量Ｆ［ｎ］の算出個数βが１０に設定されている。また、輝度レベル測定器１２の測定周期Ｔ１が１／３０秒、第１期間Ｔ２が２０秒、第２期間Ｔ３が約２００秒に設定されている。従って輝度レベル測定に要する期間Ｔ４は約１０秒、揺らぎ量算出に要する期間Ｔ５は１０秒以下に設定される。なお、これら数値は一例であって第１実施形態に限定されるものではない。測定周期Ｔ１は、揺らぎに対して影響が大きい１／３０秒〜１／２秒間の輝度レベル変化が検出できる値であればよい。また、αを３００に設定して測定期間Ｔ４を相対的に長くすることにより、照明光の輝度レベルが安定していく過程での目視では捕らえられない緩やかな光量変化の影響を無視できる。
【００２７】
図３は、マイクロコンピュータ１４により実行される揺らぎ検出処理プログラムのメインルーチンを示すフローチャートである。この揺らぎ検出処理プログラムは、入力装置（図示せず）により処理開始が指示されることにより実行される。
【００２８】
ステップＳ１００では、揺らぎ量Ｆのデータ数を示す変数ｎが初期値０に設定され、ｎ＝０について輝度レベル測定処理（ステップＳ２００）および揺らぎ量算出処理（ステップＳ３００）が実行されて揺らぎＦ［０］が算出され、メモリ１６に記憶される（ステップＳ４００）。揺らぎ量Ｆ［０］について処理が終了すると、ステップＳ４０２においてｎの値が１だけ増加されてｎ＝１となり、ステップＳ４０４で予め設定された値β（＝１０）より小さいか否かが判定される。ｎ＜βのときはステップＳ４０６においてステップＳ２００の輝度レベル測定処理の開始から第１期間Ｔ２（＝２０ｓｅｃ）が経過するまで待機させられた後、ステップＳ２００に戻る。即ちｎ＝１についてステップＳ２００、Ｓ３００、Ｓ４００が実行されて揺らぎ量Ｆ［１］が算出されてメモリ１６に記憶される。上記ステップＳ２００〜Ｓ４０６はステップＳ４０４において変数ｎの値がβ以上になるまで繰り返し実行され、これによりメモリ１６にはβ個の揺らぎ量Ｆ［０］、Ｆ［１］…Ｆ［β−１］が記憶される。
【００２９】
ステップＳ４０４において変数ｎの値がβ以上になったと判定されると、ステップＳ５００の合否判定処理が実行され、β個の揺らぎ量Ｆ［０］、Ｆ［１］…Ｆ［β−１］に基づいて、ランプ２２からの照明光が揺らいでいるか否かが判定される。そしてステップＳ５００により得られた判定結果はステップＳ６００において、パーソナルコンピュータ３０にシリアル転送できるデータ形式に変換されて、出力される。これによりパーソナルコンピュータ３０が受信したデータに基づいて判定結果をモニタ表示することができ、操作者は判定結果を視認してランプ２２を交換すべきかどうかを判断できる。
【００３０】
図４は、図３に示す輝度レベル測定処理サブルーチンの詳細を示すフローチャートである。ステップＳ２０２において測定データ数を示す変数ｍが初期化されてｍ＝０となると、ｍ＝０について輝度レベルデータＹ［０］が輝度レベル測定器１２によって検出されて（ステップＳ２０４）、メモリ１６に記憶される（ステップＳ２０６）。輝度レベルデータＹ［０］について処理が終了すると、ステップＳ２０８においてｍの値が１だけ増加されてｍ＝１となり、ステップＳ２１０で予め設定された値α（＝３００）より小さいか否かが判定される。ｍ＜αのときはステップＳ２１２においてステップＳ２０４の測定開始から時間Ｔ１（＝１／３０ｓｅｃ）が経過するまで待機させられた後、ステップＳ２０２に戻る。即ちｍ＝１についてステップＳ２０４およびＳ２０６が実行されて輝度レベルデータＹ［１］が測定されてメモリ１６に記憶される。上記ステップＳ２０４〜Ｓ２１２はステップＳ２１０において変数ｍの値がα以上になるまで繰り返し実行され、これによりメモリ１６にはα個の輝度レベルデータＹ［０］、Ｙ［１］…Ｙ［α−１］が記憶される。ステップＳ２０４において変数ｍの値がα以上になったと判定されると、メインルーチンに戻る。
【００３１】
なお、変数ｍはステップＳ２００の実行の度に初期化されるので、図３の名ルーチンにおいて変数ｎが１だけインクメントされる毎にメモリ１６のα個の輝度レベルデータＹ［０］、Ｙ［１］…Ｙ［α−１］は書き換えられることになる。従って、メモリ１６はα個の輝度レベルデータＹ［０］、Ｙ［１］…Ｙ［α−１］と、β個の揺らぎ量Ｆ［０］、Ｆ［１］…Ｆ［β−１］とを記憶できるメモリ容量を有していればよい。
【００３２】
図５は、図３に示す揺らぎ量算出処理サブルーチンの詳細を示すフローチャートである。まずステップＳ３０２では第（ｎ＋１）回目（０≦ｎ＜β）の輝度レベル測定処理でメモリ１６に一時的に記憶されたα個の輝度レベルデータＹ［０］、Ｙ［１］…Ｙ［α−１］を読み出し、図７に示すヒストグラムを作成する。図７において横軸は輝度レベル、縦軸は度数である。そして、ステップＳ３０２で作成されたヒストグラムに基づいて、α個の輝度レベルデータＹ［０］、Ｙ［１］…Ｙ［α−１］の中の最大値をＹｍａｘ［ｎ］、最小値をＹｍｉｎ［ｎ］とし、さらに相加平均によって平均値Ｙａｖｅ［ｎ］を求める。そして下記の（２）式により、最大値Ｙｍａｘ［ｎ］と最小値Ｙｍｉｎ［ｎ］との差分値Ｙｍｖａ［ｎ］（＝Ｙｍａｘ［ｎ］−Ｙｍｉｎ［ｎ］）の平均値Ｙａｖｅ［ｎ］に対する割合を求めて、これを揺らぎ量Ｆ［ｎ］とする（ステップＳ３０６）。（２）式は上述した（１）式と同義である。そしてステップＳ３０２で作成されたヒストグラムのデータ、ステップＳ３０４で求められたＹｍａｘ［ｎ］、Ｙｍｉｎ［ｎ］及びＹａｖｅ［ｎ］のデータ、ステップＳ３０６で求められた揺らぎ量Ｆ［ｎ］の各数値データが、シリアル転送できるデータ形式に変換されて、パーソナルコンピュータ３０に出力される。ステップＳ３０８が終了するとメインルーチンに戻る。
【００３３】
【００３４】
図６は、図３に示す合否判定処理サブルーチンの詳細を示すフローチャートである。ステップＳ５０２では、メモリ１６からβ個の揺らぎ量Ｆ［０］、Ｆ［１］…Ｆ［β−１］が読み出され、それらの平均値Ｆａｖｅが求められる。そしてステップＳ５０４においてこの揺らぎ量の平均値Ｆａｖｅが所定の閾値γより小さいか否かが判定され、平均値Ｆａｖｅが閾値γ未満のである場合にはランプ２２が揺らぎを生じないランプであると見做されて、ステップＳ５０６において判定結果が合格であることを示すデータが生成される。一方、平均値Ｆａｖｅが閾値γ以上であった場合にはランプ２２が揺らぎを生じるランプであると見做されて、ステップＳ５０８において判定結果が不合格であることを示すデータが生成される。ステップＳ５０６またはＳ５０８が終了すると、メインルーチンに戻る。
【００３５】
ステップＳ５００の合否判定処理で用いられる閾値γは、特に限定されないが、揺らぎとして認識され始める値３〜１５％である。
【００３６】
図８は、判定結果を表示しているモニタ画面３２を示す模式図である。モニタ画面３２は４分割された表示領域を有している。図中左上の第１表示領域Ｗ１には、揺らぎ量算出処理サブルーチンのステップＳ３０８において送信されたヒストグラムのデータに基づいて、第（ｎ＋１）回目（０≦ｎ＜β）の揺らぎ算出処理におけるステップＳ３０２で作成されたヒストグラム（図７）が表示され、図中右上の第２表示領域Ｗ２には、揺らぎ量算出処理サブルーチンのステップＳ３０８において送信された各数値データ、即ちステップＳ３０４で求められた最大値Ｙｍａｘ［ｎ］、最小値をＹｍｉｎ［ｎ］および平均値Ｙａｖｅ［ｎ］と、ステップＳ３０６で求められた揺らぎ量Ｆ［ｎ］とが表示される。第１表示領域Ｗ１および第２表示領域Ｗ２の表示内容は変数ｎがインクリメントされる毎に、即ち第１の期間Ｔ２毎に更新される。図中左下の第３表示領域Ｗ３には、揺らぎ量算出処理サブルーチンのステップＳ３０８が実行される度に送信される揺らぎ量Ｆ［ｎ］の数値データに基づいて、揺らぎ量Ｆ［０］、Ｆ［１］…Ｆ［β−１］の履歴が表示される。具体的には、揺らぎ量Ｆ［０］、Ｆ［１］…Ｆ［β−１］の数値をグラフで示してもよいし、単に数値そのものを表示させてもよい。第３表示領域Ｗ３の表示内容も第１の期間Ｔ２毎に更新される。図中右下の第４表示領域Ｗ４には判定結果、即ち揺らぎ量の平均値Ｆａｖｅと、「合格」または「不合格」の文字とが表示される。なお、第２表示領域Ｗ２および第４表示領域Ｗ４において下線が付される部分は、マイクロコンピュータ１４からの出力に応じて値が変化するデータであることを示す。このように、判定結果だけでなく、測定結果や揺らぎ量算出の途中経過の計算結果も表示されるので、判定結果が検証できる。
【００３７】
以上のように、本発明の第１実施形態によると、ランプ２２の照明光の揺らぎ現象を定量化し、揺らぎ量Ｆに基づいて揺らぎの有無を判定しているので、測定者の主観によらずに一定の基準で揺らぎを検出できるという効果を奏する。
【００３８】
なお、第１実施形態においては輝度レベルの測定を先に行ってメモリ１６に保存し、揺らぎ量をその後で算出することによって、処理速度の向上を図っている。このように処理を分割することにより、マイクロコンピュータ１４の処理能力が低くても対応できる。しかし、マイクロコンピュータ１４が十分に高速処理を行える能力を有する場合には、測定と同時に揺らぎ量算出を行ってもよい。また、第１実施形態では輝度レベル測定を間欠的に行うのでメモリ１６はα個分の輝度レベルデータを保存するメモリ容量さえあればよく、メモリ１６の使用容量を最小限に抑えることができるが、メモリ１６のメモリ容量が十分に大きい場合には輝度レベル測定を連続して行ってα×β個の輝度レベルデータを保存し、その後にβ個の揺らぎ量を一度に算出するように構成してもよい。
【００３９】
また第１実施形態では、揺らぎ量算出処理で輝度レベルデータの相対変化の基準値として平均値Ｙａｖｅ［ｎ］を用いているが、標準偏差値等の統計値であってもよい。この場合、図５のステップＳ３０６、Ｓ３０８において平均値Ｙａｖｅ［ｎ］の替わりに標準偏差値を用いて揺らぎ量Ｆ［ｎ］を算出すればよい。
【００４０】
次に、図９および図１０を参照して本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態の揺らぎ検出装置は、第１実施形態のように光源装置に直接接続して使用する構成ではなく、光源ランプが組み込まれた撮像装置、例えば電子内視鏡装置によって撮像された光源ランプの反射光に対応する映像信号に基づいて揺らぎを検出する構成である。
【００４１】
図９は、第２実施形態の揺らぎ検出装置５０を電子内視鏡装置６０と共に示す図である。電子内視鏡装置６０は、撮像素子、例えばＣＣＤ７２を備えた電子内視鏡７０と、電子内視鏡７０に接続される映像信号処理装置８０とを備える。映像信号処理装置８０は電子内視鏡７０のライトガイド７４の一端面に照明光を供給する光源部８２を備え、この光源部８２はハロゲンランプ８３と、ライトガイド７４に供給すべき照明光の光量を一定に調節するための絞り機構（図示せず）とを備える。電子内視鏡７０と映像信号処理装置８０とが接続されているとき、ライトガイド７４の一端面はランプ８３の焦点位置に位置決めされる。ライトガイド７４は電子内視鏡７０の内部を挿通してその先端にまで照明光を伝送し、これにより電子内視鏡先端部７０ａの前方が照明される。なお、図９では光源部８２は映像信号処理装置８０に内蔵されているが、映像信号処理回路８６と別体に構成してもよい。
【００４２】
映像信号処理装置８０は、ＣＣＤ７２を駆動するためのＣＣＤ駆動信号を生成するタイミングコントロール回路８４を備え、ＣＣＤ駆動信号は電子内視鏡７０内のケーブル７６を介して先端部７０ａに組付けられたＣＣＤ７２に送信される。ＣＣＤ７２はＣＣＤ駆動信号に基づいて、照明光により照明された被写体の光学像を撮像信号に光電変換し、この撮像信号を電子内視鏡７０内のケーブル７８を介して映像信号処理装置８０の映像信号処理回路８６に出力する。映像信号処理回路８６は、撮像信号に所定の映像信号処理を施してＮＴＳＣ方式のコンポジットアナログ映像信号（以下、ＮＴＳＣ映像信号と記載する）を生成し、出力端子８８から外部に出力する。映像信号はＰＡＬ方式であってもよい。システムコントロール回路８９は、光源部８２、タイミングコントロール回路８４、映像信号処理回路８６の動作を制御する。
【００４３】
揺らぎ検出装置５０は映像信号処理装置８０の出力端子８８に接続され、ＮＴＳＣ映像信号に基づいて光源部８２から出射される照明光の揺らぎを測定する。照明光の揺らぎを測定するために、第２実施形態では被写体として基準白色のチャート９０を用い、外光の影響を遮断する目的で電子内視鏡先端部７０ａを筒状カバー９２で覆い、その開口端をチャート９０に密着させている。ランプ８３を点灯させてチャート９０を撮像すると、チャート９０を照明する照明光に揺らぎがなければ、ＣＣＤ７２により検出されるチャート９０からの反射光の輝度レベルは一定に保たれ、映像信号処理装置８０から出力されるＮＴＳＣ映像信号の平均輝度レベルは時間が経過しても一定である。なお平均輝度レベルとは、１フレーム分の全画素の輝度レベルを相加平均したものである。しかしながら、照明光に揺らぎがあると、平均輝度レベルは時間経過に伴って変化する。揺らぎ検出装置５０は平均輝度レベルの時系列変化の度合いを揺らぎ量Ｆに定めている。
【００４４】
揺らぎ検出装置５０は、ビデオキャプチャ回路５２およびフレームバッファメモリ５４を備え、ビデオキャプチャ回路５２では１フレーム分のＮＴＳＣ映像信号をデジタル信号にＡ／Ｄ変換すると共に、３原色成分Ｒ、ＧおよびＢの色信号に変換する。ビデオキャプチャ回路５２で得られた１フレーム分のＲＧＢデジタル色信号は、各色成分毎にフレームバッファメモリ５４に書き込まれる。フレームバッファメモリ５４はαフレーム（αは２以上の整数、例えば３００）分のＲＧＢデジタル色信号を記憶できるメモリ容量を有し、ビデオキャプチャ回路５２はαフレーム分のＮＴＳＣ映像信号の変換が終了すると、変換処理を停止する。
【００４５】
ＣＰＵ５６は、フレームバッファメモリ５４へのαフレーム分のＲＧＢデジタル色信号の書き込みが終了した後、フレームバッファメモリ５４内のＲＧＢデジタル色信号を１フレーム毎に読み出し、各フレームについて画素毎の輝度信号を生成し、全画素の輝度信号の信号レベル値を相加平均した値を輝度レベルデータに定める。ここで、ｍ（０≦ｍ＜α）番目のフレームに対応する輝度レベルデータをＹ［ｍ］で示す。ＮＴＳＣ方式では、１／３０秒周期で撮像や１フレーム分の映像信号の生成および伝送が行われるので、ＣＰＵ５６は１／３０秒周期でα個の輝度レベルデータＹ［０］、Ｙ［２］、…Ｙ［α−１］を得ることになる。このように、ビデオキャプチャ回路５２、フレームバッファメモリ５４およびＣＰＵ５６は、電子内視鏡７０によって被写体を撮像した時の映像信号の平均輝度レベルを所定周期で測定する輝度レベル測定手段として機能する。
【００４６】
次に、ＣＰＵ５６は、α個の輝度レベルデータＹに基づいて１個の揺らぎ量Ｆを求め、メモリ５８に記憶する。揺らぎ量Ｆの算出方法は第１実施形態と同様であり、ここでは省略する。α個の輝度レベルデータＹ［０］、Ｙ［２］、…Ｙ［α−１］を得る輝度レベル測定処理と、これらから１つの揺らぎ量Ｆを算出する揺らぎ量算出処理とは、第１実施形態と同様に周期Ｔ２（＝２０秒）でβ（＝１０）回だけ繰り返される。そこで、揺らぎ量Ｆにデータ数を示す変数をｎ（０≦ｎ＜β）を付して、第（ｎ＋１）回目の揺らぎ量算出処理によって得られた揺らぎ量をＦ［ｎ］で表す。最終的に、ＣＰＵ５６は総計β個の揺らぎ量Ｆ［０］〜Ｆ［β−１］が得ることになる。さらに、ＣＰＵ５６はβ個の揺らぎ量Ｆ［０］〜Ｆ［β−１］に基づいて第１実施形態と同様の手法でランプ８３の合否を判定する。最後に、ＣＰＵ５６は得られた各データ及び判定結果に基づいて、表示装置９４のモニタ画面９６（図１０を参照）に所定の情報を表示させるための映像データを生成し、ビデオメモリ５７に出力する。ビデオメモリ５７はこの映像データを適時ビデオエンコーダ５９に出力し、ビデオエンコーダ５９はこの映像データに基づいて映像信号を生成して表示装置９４に出力する。ビデオメモリ５７およびビデオエンコーダ５９の動作タイミングはＣＰＵ５６によって制御される。
【００４７】
このように、ＣＰＵ５６は照明光の揺らぎ量を算出する揺らぎ量算出手段、および揺らぎ量が所定の閾値以上のときに照明光が揺らいでいると判定する判定手段として機能する。
【００４８】
第２実施形態の揺らぎ検出装置５０では、第１実施形態の揺らぎ検出処理プログラム（図３〜図６）と実質的に同等の揺らぎ検出処理プログラムがＣＰＵ５６にて実行される。第１実施形態と大きく異なる点は輝度レベルデータを得る過程であり、第１実施形態ではステップＳ２００の輝度レベル測定処理（図３、４）に示すように照明光の輝度レベルを直接測定するが、第２実施形態の輝度レベル測定処理ではフレーム画像の平均輝度レベルを算出することにより照明光の輝度レベルを間接的に測定している。このため、図８と図１０を比較して分かるように、第１実施形態におけるモニタ画面における表示画像（図８）に対応する４つの表示領域Ｗ１〜Ｗ４の他に、第２実施形態の表示装置９４のモニタ画面における表示画像（図１０）では輝度レベル測定処理において測定される各輝度レベルデータに対応したフレーム画像を表示するための表示領域Ｗ５がさらに設けられている。このように、判定結果と共に輝度レベル測定毎の撮像画像も表示されるので、判定結果が目視で検証できる。なお、図１０において５つの表示領域Ｗ１〜Ｗ５の配置は第２実施形態に限定されないことはいうまでもない。
【００４９】
第２実施形態では、揺らぎ検出装置５０および表示装置９４は、揺らぎ検出専用の装置として示されているが、汎用のパーソナルコンピュータに揺らぎ検出機能を持たせるようにしてもよい。即ち、揺らぎ検出処理に対応したビデオキャプチャ回路５２およびフレームバッファメモリ５４を備えたキャプチャボードをパーソナルコンピュータに組み付け、さらに揺らぎ検出処理プログラムを図示しない内蔵ハードディスク等にインストールすれば、揺らぎ検出装置として機能することができる。
【００５０】
ランプ８３からの照明光が揺らいでいる場合にはフレーム画像のいずれの場所においても輝度レベルの経時変化が大きいことがわかっており、この点を考慮すれば、第２実施形態のようにフレーム画像の全画素分の輝度レベルデータを求めるのではなく、フレーム画像の一部の領域、例えば中央の１０×１０画素分の領域のＲＧＢデジタル色信号のみをフレームバッファメモリ５４に格納し、輝度レベルデータを算出することも可能である。この場合、揺らぎ検出精度を低下させることなく、フレームバッファメモリ５４に必要なメモリ容量を低減でき、また、画素毎の輝度信号から輝度レベルデータＹ［ｍ］を求める処理速度も向上する。
【００５１】
ＮＴＳＣ方式では、１フレーム分の映像信号は交互に出力される奇数フィールドの映像信号と偶数フィールドの映像信号とからなる。第２実施形態では１フレーム分の映像信号、即ち２フィールド分の映像信号を用いて輝度レベルデータを算出しているが、奇数フィールドおよび偶数フィールド間での輝度変化を無視してもよいものとすると、いずれか一方のフィールドの映像信号のみをビデオキャプチャ回路５２に取り込み、他方のフィールドの映像信号が入力されている間に取り込んだフィールドの映像信号のみに基づいて輝度レベルデータを算出するように構成することができる。この場合、フレームバッファメモリ５４の割り当てるメモリ容量は第２実施形態の半分で済み、また処理速度を向上できる。
【００５２】
本発明の第２実施形態の揺らぎ検出装置５０によると、ランプ８３の照明光の揺らぎ現象を定量化し、揺らぎ量Ｆに基づいて揺らぎの有無を判定しているので、測定者の主観によらずに一定の基準で揺らぎを検出できるという効果を奏する。さらに、第２実施形態の揺らぎ検出装置５０は、映像信号処理装置８０で信号処理された映像信号を揺らぎ量算出に用いており、ランプ８３単体では揺らぎがあったとしても、映像信号処理装置８０が有する自動調光機能（図示せず）が優れていて照明光の揺らぎが相殺されれば不合格として判定されることはないので、映像信号処理装置８０としての不良率を低く抑えることができる。また、標準のテレビジョン信号であるＮＴＳＣ信号を用いているので、映像信号処理装置８０の構成を変更することなく容易に揺らぎ検出が行え、汎用性が高い。またさらに、第２実施形態のように光源部８２が内蔵されたタイプの映像信号処理装置８０について、光源部８２を取り出すことなく揺らぎ検出が行える。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の照明光の揺らぎ検出装置によると、光源ランプの揺らぎ現象を定量化し、揺らぎを生じるキセノンランプを容易に選別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である揺らぎ検出装置を光源装置と共に示す模式図である。
【図２】図２（ａ）は照明光の輝度レベルの径時変化と共に揺らぎ検出装置の動作をランプ点灯開始から揺らぎ検出終了まで示すタイミングチャートであり、図２（ｂ）はその部分拡大図である。
【図３】図１に示すマイクロコンピュータにより実行される揺らぎ検出処理プログラムのメインルーチンを示すフローチャートである。
【図４】図３に示す輝度レベル測定処理サブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図５】図３に示す揺らぎ量算出処理サブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図６】図３に示す合否判定処理サブルーチンの詳細を示すフローチャートである。
【図７】揺らぎ量算出処理で作成されるヒストグラムを示す図である。
【図８】図１に示すパーソナルコンピュータのモニタ画面における表示画像を示す模式図である。
【図９】本発明の第２実施形態である揺らぎ検出装置を電子内視鏡装置と共に示す模式図である。
【図１０】図１に示す表示装置のモニタ画面における表示画像を示す模式図である。
【符号の説明】
１０、５０ 揺らぎ検出装置
１２ 輝度レベル測定器
１４ マイクロコンピュータ
５６ ＣＰＵ
２０ 光源装置
８２ 光源部
２２、８３ ランプ
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| 【出願人】 |
【識別番号】００００００５２７
【氏名又は名称】ペンタックス株式会社
【住所又は居所】東京都板橋区前野町２丁目３６番９号
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| 【出願日】 |
平成１５年１月３１日（２００３．１．３１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９０１６９
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 孝
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| 【公開番号】 |
特開２００４−２２９９７５（Ｐ２００４−２２９９７５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１６年８月１９日（２００４．８．１９） |
| 【出願番号】 |
特願２００３−２３４６９（Ｐ２００３−２３４６９） |
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